体全息透镜依据体光栅的布拉格选择性，能够对三维物体进行实时层析成像。体全息透镜是通过记录两束相干光的三维干涉图样制作而成。在成像过程中，入射光照明待成像物体由体全息透镜进行衍射成像。体全息光栅透镜的布拉格衍射匹配条件决定了入射照明光波的衍射场，并成像在探测器或探测器组件上。通过体全息成像系统由探测器记录到的衍射场的强度就是形成的“图像”，可利用此来确定三维空间物体的信息。体全息光栅的布拉格选择性和简并特性被用来获得带有三维信息的图像，与传统光学透镜不同，体全息系统的三维层析成像特点意味着物体的像可以一片片获得的，不同的切片体现为不同的轴向位置（用常规透镜时，物体在轴上不同位置处的各部分形成的像是散开的）。　　 首先，本文详细介绍了全息透镜的原理和制作方案，实验中同一块晶体中通过改变参考光的夹角与记录点源的位置记录了两个体全息光栅，来对物体的不同深度层实时成像。实验中测量了系统的深度分辨率，并进行了理论分析计算。接着考察了干涉角度大小对深度分辨率影响。并研究了记录时点源每次曝光移动的距离ΔZ和参考光束每次曝光的角度间隔Δθ对成像的影响，分析得到了记录参数的优化值，并进行了理论计算，发现理论计算值与实验结果相符。最后，还利用优化的体全息透镜进行了分层成像。　　 其次，系统的阐述了体全息成像系统，理论上证明了加入物光系统可以提高深度分辨率。实验中，在平面波体全息成像系统中加入了显微物镜物光系统，在球面波体全息成像系统中加入了望远镜物光系统，测量了实际的深度分辨率，结果表明测量值与理论计算结果相符。　　 最后，研究了利用不同光源再现的情况。先利用红光进行了再现，分别从实验和理论上研究了再现角。当利用白光再现时，考察了再现像的分布情况。