随着精密制造业的快速发展,对精密检测技术的测量精度提出了更高的要求,尤其是物体的位移与三维形貌测量。本论文对光致聚合物全息透镜的色散性能进行研究分析,并研制了光致聚合物同轴全息透镜作为高色散光学元件的光谱共焦测量系统,研究其对物体位移和形貌测量。本论文主要内容如下:利用溶液共混法制备光致聚合物,利用全息技术方法研制了光致聚合物全息透镜。然后利用显微镜观察绿敏聚合物全息透镜的显微光栅图像,并观察全息透镜的衍射成像效果。对绿敏聚合物全息透镜的空间色散特性进行分析发现光致聚合物同轴全息透镜的轴向色散对空间位置具有良好的线性关系,在线性测量范围21.5 mm内,相应的波长偏移122.2 nm,其测量精度可达100μm/0.57 nm。利用光路空间复用的方法设计并研制了PVA/AA复用全息透镜,实现了丙烯酰胺光致聚合物全息透镜的空间色散范围进一步扩展。研究发现PVA/AA复用全息透镜的轴向空间位置与色散光谱的峰值波长具有良好的指数关系,其轴向色散量程可达385 mm,其测量精度可达1.18 mm/0.5nm。基于光致聚合物全息透镜优良的空间色散特性,搭建了光致聚合物全息透镜光谱共聚焦测量系统。应用所研制的光谱共聚焦测量装置进行测试发现,实验结果与实际物体的位移与形貌具有良好的一致性。其中,绿敏聚合物全息透镜光谱共聚焦测量系统测量物体位移和形貌的精度可达到47.5μm/0.5 nm。可以通过分辨率为0.01 nm的光纤光谱仪测量,其位移和形貌精度可达到0.95μm/0.01 nm。PVA/AA复用全息透镜光谱共聚焦测量系统的位移可测量范围达到600 mm,整体位移测量精度达到2.24mm/0.5 nm。与传统的色散透镜相比,本文制备的薄型光致聚合物全息透镜可以有效缩小器件尺寸并提供高线性色散。这种新型聚合物全息透镜将用于大规模宏观物体的高精度表面形貌测量,明显扩展现有光谱共聚焦装置的应用范围。