Esta tesis se enmarca de lleno en la holografía digital, tanto en captura como en la reconstrucción de los hologramas, para realizar unos desarrollos novedosos tanto a nivel de hardware como de procesado de los hologramas capturados con idea de mejorar, o aportar, un pequeño paso más a la mejora de las técnicas de captura y procesado de la holografía digital. Además, aplicamos a la microscopia los conceptos teóricos tratados, y lo haremos sin el uso de lentes en el proceso de reconstrucción. Para ello, presentaremos un algoritmo de procesado iterativo de rápida convergencia dando como resultado imágenes de fase, sin pérdida de resolución, mejora del ruido coherente por promedio de distintos hologramas, y minimización de la imagen virtual. Como entrada a dicho algoritmo se usa principalmente del multiplexado en longitud de onda con el fin de obtener en un único holograma toda la información necesaria (o redundante) con la que aplicar las técnicas propuestas. La presente memoria se ha estructurado del siguiente modo. Comenzaremos con una introducción básica a la holografía, desde sus inicios clásicos hasta su vertiente digital. Dicha introducción finaliza con un apartado de multiplexado en holografía, aspecto éste considerado básico dentro de la presente tesis. Una vez presentado el marco teórico relacionado con el presente trabajo, abordaremosla presentación resumida de los artículos incluidos en la presente tesis analizando las principales características de las técnicas propuestas y que desembocan en las conclusiones y perspectivas de futuro. La última sección incluye los artículos incluidos en la presente memoria y finalmente se ha incluido la bibliografía más importante relacionada con el presente trabajo. Cabe mencionar que el orden de la presentación de los artículos en esta tesis no corresponde al orden temporal de las fechas de publicación de los mismos, pues el artículo 4 ("Dual-mode holographic microscopy imaging platform") fue publicado antes que el artículo 3 ("Four channels multi-illumination single-holographic-exposure lensless Fresnel (MISHELF) microscopy"), pero esta alteración da un mejor entendimiento a la evolución del algoritmo presentado y a sus cambios necesarios en los elementos ópticos utilizados en su aplicación.