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全息术的历史与发展

摘要：回顾了全息术的历史，阐述了全息术的基本原

理，然后介绍了全息术在实际中的应用及其发展方向。

关键词：全息术；干涉计量；全息存储；显示全息；模

压全息

我们看到的世界是三维的、彩色的，这是因为每个物体

发射的光被人眼接受时，光的强弱、射向和距离、颜色都不

同。从波动光学的观点看，是由于各物体发射的特定的光波

不同，光的特征主要取决于光波的振幅(强弱)，位相(同相面

形状)和波长(颜色)。如果能得到景物光波的完全特征，就能

看到景物逼真的三维像，这就是全息术。全息术诞生到现在

60年来取得了很大的进展，已被广泛地应用于近代科学研

究和工业生产中。

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1全息术的历史和发展阶段

1948年，丹尼斯#183;盖伯提出一种记录光波振幅和相

位的方法，随后用实验证实这一想法，即全息术，并制成世

界上第一张全息图。盖伯本来是为提高电子显微镜的分辨

率而提出的设想，虽然未能用电子波证实其原理，但用可见

光证实了。从第一张全息照片制成到20世纪50年代末期，

全息图制作具有以下共同特点：全息图都是用汞灯作为光源；

而且是所谓同轴全息图，即物光和参考光在一条光路上得

到的全息图。这一时期的全息图被称为第一代全息图，标志

着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重问题，一个是

再现的原始像和共轭像分不开，另一个是光源的相干性太差。

因此在这十多年中，全息术进展缓慢。

1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源，为全息

技术发展提供了可能。针对第一代全息技术出现的问题，利

思和乌帕特尼克斯(1962)提出，将通信理论中的载频概念推

广到空域中，用离轴的参考光与物光干涉形成全息图，再利

用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生三个在空间互相

分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。该方法被称为

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离轴全息术，这是全息术发展的第二阶段。第二代全息术解

决了光源的问题，并且在立体成像、干涉计量检测、信息存

贮等应用领域中获得巨大进展，但是激光再现的全息图失去

了色调信息。

科学家们开始致力于研究第三代全息图到。这是用激光

记录，而用白光再现的全息图，在一定的条件下赋予全息图

以鲜艳的色彩。第三代全息术已经在很多领域的到了应用，

例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。

激光的高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光

源和记录介质的相对位臵严格保持不变，这也给全息技术的

实际使用带来了种种不便。于是，科学家们又回过头来继续

探讨白光记录的可能性。第四代全息图应该是白光记录白光

再现的全息图，它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗

实验室，进入更加广泛的实用领域。

2全息术的基本原理和特点

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全息术是一种“无透镜”的两步成像法，它能在感光胶

片上同时记录物体的全部信息，即物体光的振幅和位相。全

息照相过程分全息记录和再现两步：第一步称为波前记录(全

息记录)；第二步物体的再现(重现)。

波前记录依据的是干涉原理，物光波和参考光波相干叠

加而产生干涉条纹。干涉条纹的反衬度记录了物光波前的振

幅分布，干涉条纹的几何特征(包括形状、