相干衍射成像技术作为一种新型的光学成像技术目前已经广泛的应用于波前测量、自适应光学、光学图像恢复等领域，具有广阔的应用前景，而波前相位检测技术作为相干衍射成像的关键技术也逐渐引起人们的关注。为了获得光波的相位信息，人们提出许多波前相位检测方法，如，全息术、相位反演算法、Shack-Hartmann波前传感器、相位差法等。然而随着科技的不断发展，人们对精确度和准确性的要求也逐渐的提高，传统技术已经难以满足需要。最近我们提出一种基于卷积可解阵列的相干衍射成像技术，该技术仅需要一幅物波的衍射强度图样就可以获得物波的波前信息，具有波长适用范围广、实时性好等优点，但是该方法需要使用成像透镜，这样会降低成像分别率，增加系统对外界环境的要求，透镜的孔径还会对成像系统带来限制。这就迫切需要寻找一种新型的无透镜相干衍射成像技术来满足人们的需要。本论文重点研究了一种基于菲涅尔衍射的无透镜相干衍射成像技术，这种方法通过记录物波的菲涅尔衍射强度图样实现波前重建过程从而避免了透镜的使用。另外，我们还研究了该方法在三维绝对坐标测量中的应用，并且提出一种基于菲涅尔衍射利用环形孔实现光学涡旋拓扑荷测量的新方法。论文主要内容如下：1.对相干衍射成像技术的发展历史和研究现状进行了详细介绍，归纳和总结了常用的相干衍射成像方法，讨论了全息术、哈特曼波前传感技术、迭代算法、相位差法和Y型多针孔干涉仪的原理以及特点。2.提出了一种基于菲涅尔衍射的无透镜相干衍射成像技术，该方法通过记录物波透过抽样屏后菲涅尔衍射强度图样，在计算机中进行数据处理后即可实现波前相位重建，从而避免了高质量成像透镜的使用。该方法波长适用范围广，可操作性强，可以广泛的应用于X射线、可见光和电子束等波段的相干衍射成像。论文中介绍了该方法的理论原理，对方法的可行性进行了实验验证，找到该方法的最佳适用距离。3.提出一种基于无透镜相干衍射成像技术三维绝对坐标测量方法，该方法不需要迭代，不需要使用透镜，仅需要一幅物波透过多针孔抽样屏的菲涅尔衍射图样就可以实现坐标的精确实时测量，具有良好的环境适应能力。论文中通过对该方法进行了计算机模拟实验研究，进行了误差分析。4.提出一种新的涡旋光束拓扑荷测量方法，该方法通过一幅涡旋光透过环形孔后的菲涅尔衍射强度分布图样，对该图样进行逆菲涅尔变换即可测量涡旋光束的拓扑荷。该方法不需要使用透镜，提高了成像分辨率，降低了对外界环境的要求。论文还研究和分析了实验参数对结果的影响。该方法实验装置简单、操作方便、对环境要求低，能够很好实现拓扑荷的实时测量。