微结构表面形貌的测量是微纳测试技术的重要内容之一,随着微纳加工技术的不断发展,对其也提出了越来越高的要求。数字全息术是用数字的方式记录和存储物体的全息图,然后用计算机来再现其振幅和相位,具有全视场、非接触、高测量分辨力等特点,因而在表面形貌、形变、粒子场、材料特性等参数的测量中得到了较为广泛的应用。数字全息显微术是数字全息术和显微术结合的产物,相比于其他微结构表面形貌测量技术出现较晚,虽然目前已得到了国内外很多研究者的关注,仍存在很多技术问题待于解决。本文针对微结构表面形貌测量的需求,对数字全息测量技术进行了理论分析,设计和研制了一套基于马赫-曾德耳干涉仪的数字全息显微测试系统,并对若干微结构表面形貌的测量进行了实验研究。本文的具体工作主要包括:1.对数字全息术和微结构表面形貌测量的研究动态进行了论述,并就数字全息显微术的应用特点进行了分析;2.对数字全息术中的数字全息的记录和再现进行了理论分析,并设计了表面形貌测量的数据处理算法;3.设计并研制了一套基于马赫-曾德耳干涉仪的数字全息显微测试系统,并编写了相应的测量软件;4.在所研制的数字全息显微测试系统上开展了微结构表面形貌测量的实验研究,包括测量精度的评定、超精密加工的微透镜阵列模具表面形貌的测试、MEMS微器件表面形貌的测试等。