梁丹华，孙华燕

（装备学院光电装备系，北京101416）

光学全息的现状与发展趋势

梁丹华，孙华燕

（装备学院光电装备系，北京101416）

光学全息是一门正在蓬勃发展的光学分支，近年来得到了人们越来越多的关注，并被广泛地应用于测量、光通讯、医学、艺术、存储等领域中。回顾了光学全息的发展史，综述了光学全息的研究现状，介绍了全息干涉计量、全息存储、显示全息和模压全息等几种典型全息术的研究进展，并总结了光学全息的发展趋势。

光学全息；全息显示；全息存储；全息干涉；模压全息;计算全息

光学全息是利用干涉原理，将物光波前以干涉条纹的形式记录下来，并利用衍射效应使其在一定条件下再现，形成包含物体全部信息的三维像。由于记录了物体全部的信息（振幅信息和位相信息），这个过程就称为全息术[1]。显然，这是利用光学的方法从视觉上再现物体三维像的技术。近些年，这种技术广泛地应用于测量、光通讯、医学、艺术、存储等领域中。

1 光学全息研究现状

近年来，随着计算机、CCD、CMOS、空间光调制器等器件的发展，全息技术得到了快速发展，全息显示、全息存储、全息干涉计量、计算全息等是光学全息最具潜力的发展领域。60年代，Stetson和Powell等人提出全息干涉计量技术，利用空间波前再现实现对物体无接触的三维测量，不论物体表面的光滑度如何，都能分析到波长量级的测量水平。90年代，德国的Ulf Schnars和Juptner[2]等人利用CCD记录全息图并用计算机重现物体的三维像，这使得全息成像更加便捷，并大大提高了成像质量。近一二十年，空间光调制器快速发展，人们利用空间光调制器实时调制光束，构成实时光学信息处理，空间光调制器实现了实时再现全息图。

2 光学全息应用及发展

下面对应用比较广泛的全息干涉计量、全息存储、显示全息和模压全息术的现状与发展进行概述。

2.1 全息显示技术

利用全息技术实现三维显示是人们期待的，全息三维显示目前得到很快的发展，但是在真彩色、抗震、记录速度以及容量方面还不够成熟。合成全息三维显示技术是利用多视察图像法或图像处理方法合成全息图，在经过合适的装置来显示。数字全息三维显示技术是利用CCD或CMOS来代替全息干板记录全息信息。数字全息的优点是成像速度快、实现方法灵活等。随着CCD及CMOS等器件的发展，人们把越来越多的中心放在数字全息技术上。

2.2 全息存储技术

全息存储是利用两束激光干涉实现存储的。全息存储具有巨大的信息存储密度、高度分散性和强容错能力等优点，这是其他存储技术无法比拟的。全息存储的关键是找到合适的存储介质，目前使用较多的是光致聚合物、光折变晶体、光折变聚合物和光致变色材料。全息存储目前存在的问题是系统的激光、空间光调制器和探测器阵列的对准价格高，存储材料尚需改进。日本OPTWARE公司2006年推出容量200 GB的全息通用盘片及驱动器，还将推出一种30 GB容量的全息多功能卡。美国APRILIS公司也将全息存储商业化。欧洲计算机制造商协会成立第四十四届技术委员会，制定了全息存储的标准。

2.3 全息干涉技术

全息干涉技术最早由R.Powell及K.Stetson在1965年提出[3]。全息干涉计量是利用波前再现对物体毫无接触地进行三维立体观测，分析测量的数量级能到达波长量级。干涉计量的基础是波前比较，全息干涉技术是唯一能记录和再现波前的技术，用一个标准波前和一个变形物体产生的波前相比较而实现干涉计量[4]。最常用的全息干涉技术有单次曝光法、二次曝光法、动态时间平均法、双波长法、频闪法和实时法等。利用计算机自动处理、光电检测和CCD摄像机采集数据，全息干涉在信息处理和采集上更加快捷可靠，测量精度逐步提高，而且在恶劣环境下能对某些物理量进行定时测量。所以该技术广泛应用于微应力分析、微位移测量、无损检测、振动分析等领域。

2.4 模压全息技术

模压全息是利用模压的方法使信息层在一定温度下发生永久变形而达到复制全息图的目的[5]。模压全息图在80年代进入商品市场，模压全息具有丰富的色彩，逼真的立体视觉效果，在防伪标识、包装、商标、广告、证券、身份证件等领域起着重要的作用，用以防止假冒商品。迄今为止，模压全息经历了四个阶段，包括全息光栅图、加密全息图、像素全息图以及组合全息图。目前，这项技术已形成产业化，由于具有三维立体感，并具有随视角变化的彩虹效应，以及各种各样的防伪标记，把防伪技术推向了新阶段。

2.5 计算全息技术

计算全息是制作全息图的一种新型技术，它是利用计算机原理和光学原理为基础理论。1966年，罗曼将抽样定理引入到光学领域，奠定了计算全息的理论基础。它使用计算机绘图仪制作出世界上第一张计算全息图。2011年，土耳其比尔肯大学[6]研制除了多空间调制器环形全息显示系统，这个系统把许多空间光调制器排在一起，克服了单一空间光调制器再现时观察视角和成像尺寸小的缺陷。国内浙江师范大学在计算全息方面做了前沿性研究，2010年采用位相型空间光调制器实现了全息图三维显示，取得了良好的再现效果[7]。

3 结束语

经过半个世纪的发展，光学全息正向数字化、光机电一体化的方向发展，随着计算机技术、CCD、空间光调制器等光电子器件的发展，系统化、智能化、小型化的全息技术是未来主要发展趋势。

[1]吕乃光.傅里叶光学[M].北京：机械工业出版社，1988.

[2]Schnars U，JuptnerW.Direct recording of holograms by a CCD-target and numerical reconstruction[J].Appl.Opt.1994（33）：179-181.

[3]R.Powell，K.Stetson[J].J.Opt.Soc.Amer，1965（55）：1593-1599.

[4]苏显渝.信息光学[M].北京：科学出版社，1999.

[5]朱云峰.商用激光全息发展方向[J].印刷技术，2000（12）：76-77.

[6]F.Yaras，H.Kang，andL.Onural.Circular holographic video dis play system[J].Opt.Express，2011，19（10）：9147-9156

[7]林培秋，王辉.基于液晶空间光调制器的相息图扫描三维成像[J].光电工程，2010，37（3）：138-143.

The Study of Laser Beam Combining Technology for Laser Diode Array

LIANG Dan-hua，SUN Hua-yan
（Department of Optical and Electrical Equipment，The Academy of Equipment，Beijing 101416，China）

Optical holography is a booming optical branch and has attracted more and more interest in recent years. Holography is widely used in measurement，optical communications，medicine，art，storage and other fields.The history and research status of optical holography is reviewed in this paper，the development of holographic interferometry，holographic storage，holographic display and molding hologram are introduced，the development trend of optical holography is summarized.

optical holography；holographic interference；holographic storage；display hologram；molding hologram

O438.1

：A

：1672-545X（2017）01-0021-02

2016-10-22

梁丹华（1984-），女，河北沧州人，讲师，硕士研究生，主要从事光电信息处理方面的研究。