相位成像是信息光学领域最前沿的研究方向之一，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。

相位分布是光波除强度分布之外的另一重要特性，它直接影响着聚焦光斑的三维分布、光学成像的空间分辨率，也直接关联着物体三维形貌或透明物体厚度/折射率分布。

通过对光波的相位进行定量成像和测量，可以对透明物体的三维形貌或折射率分布进行定量测量，在工业检测、生物医学、特殊光束产生、自适应光学成像等领域具有重要的科学意义和应用价值。

然而，光波的相位分布无法直接采用普通的成像器件来探测。

因此，亟待发展高质量的相位成像理论与方法。

项目组在国家自然基金等项目支持下，围绕定量相位显微成像方法中的基础科学问题开展研究，对提高测量精度和稳定性、提高横向空间分辨率、扩大纵向无包裹测量范围、抑制相干噪声、实现图像自动调焦等方面开展了深入系统的研究，形成了高精度定量相位显微成像为核心的理论和技术体系。

主要科学发现点为： (1) 针对相位成像稳定性和实时性问题，提出了物参共路技术，克服环境扰动对定量相位成像的影响；发展了基于平行分光和偏振相移的同步相移技术，实现了高空间分辨与实时测量的有机结合。

与传统的QPM技术相比，物参共路-同步相移数字全息显微技术具有更强的环境适应性，有望被应用于实验室外的诸多应用场景。

(2) 针对相位成像空间分辨率低的问题，提出基于结构照明的超分辨相位获取和成像方法，克服了大视场与高分辨之间的矛盾，实现了对微小物体的超分辨相位成像。

(3) 针对相位成像对连续性样品纵向测量范围小于照明光波长的问题，提出轻离轴双波长照明无包裹相位恢复方法，将纵向无包裹相位测量范围扩大到了微米量级。

(4) 针对相位成像存在散斑噪声的问题，提出基于低相干LED照明的轻离轴干涉数字全息显微成像方法，解决了激光照明相干噪声对相位测量精度影响的问题； (5) 针对样品离焦对相位成像的影响，提出了基于双波长照明、双光束离轴照明、结构光照明等多种数字全息显微自动调焦方法。

该方法具有适用性强的优点：既可以用于振幅型样品也可以用于相位型样品。

相关成果发表学术论文40余篇，他引700余次；授权发明专利5项；2篇论文被Applied Optics和Journal of Optics期刊选为封面文章；1篇文章被Journal of Optics期刊选为"Paper of the Week"；2篇论文被英国物理学会选为年度Highlight文章；3篇论文为期刊当月下载量Top10；受邀撰写3部英文专著《Optical Interferometry》、《Holographic Materials and Optical Systems》和《Holograms - Recording Materials and Applications》章节各一章。

2名成员荣获中国科学院优秀博士学位论文；1名成员荣获中国科学院院长特别奖；1名成员荣获陕西省优秀博士论文；1名成员荣获第二届全国光学工程学科优秀博士学位论文。