摘要：本文主要阐述全息技术发展概况及针对不同应用场景的结果进行描述，对全息技术技术进展作出描述。

关键词：干涉；全息技术；光波；

一、全息技术发展

1.1 概况

全息投影技术也称虚拟成像技术， 是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术，可以记录和再现物体发出的光波，可能是最理想的三维显示技术，在不丧失分辨率的前提下，可以记录大场景的物体数据。传统的摄影技术因为只记录了物体的振幅信息，因此所成的是物体的平面图像。而物体的完整的信息还包括相位的信息。光学全息的技术则是利用二维的光学的扫描原理来获得一个三维物体的全息图。光学全息的理论由英国的科学家丹尼斯-盖伯(Dennis Gabor)在Nature期刊上提出[1]，利用照射在物体上的光波和透射过物体的透射光之间互相干涉，形成记录了物体振幅和相位的同轴的全息图。但是由于同轴全息的技术在重建过程中，实像与虚像形成不可分离的孪生的图像，当接收实像时，虚像干扰，当接收虚像时，实像干扰，降低全息图像的质量。这些的固有的“孪生像”和噪声问题。此外，同轴全息技术对于相干光源要求高，当时没有适用在同轴光学全息技术的相干光源。这些问题导致全息技术在20世纪50年代中期发展缓慢，全息技术研究停滞不前。直到激光光源的出现与应用，全息技术开始了一个全新的发展阶段[2]。

1.2 全息技术研究进展

使用光电传感器件是数字的全息技术的一大特点，如电荷耦合的器件(CCD)[3]或互补金属的氧化物半导体器件(CMOS)代替干板的作用去记录的全息图，最后把全息图传输送到计算机保存，其结果是一个数字型的矩阵。用计算机模拟的光学衍射的过程来实现被记录物体，通过数值计算，获得再现光波的复振幅的分布图像，从而实现全息的再现和处理、分析。数字全息的技术也包括记录和再现两个步骤，与光学全息的技术不同的是，光学全息的技术在记录的过程中需要采用的是具有较高分辨率的全息胶片，而这种的记录介质其的感官灵敏度低，要用于的曝光的时间长。另外，全息胶片在记录全息图像后，需要通过显影和定影等冲洗的处理步骤。数字全息的技术采字的方法模拟参考波的衍射来再现物体的光波，从而消除去了对光学再现设备的需求。目前对数字全息技术问题的解决主要集中在以下几个方面:一是通过利用空域或时域的办法来消除零级像和孪生像的干扰， 提高再现光场的信噪比。二是设计合理的光路结构，使数字全息的记录充分满足采样定理，尽可能的缩小记录距离来提高系统的分辨率。三是借鉴在雷达方面的合成孔径技术，将其应用在数字全息技术当中，克服数字全息记录孔径小的缺陷，提高系统的分辨率。

二、全息技术的应用研究

全息技术记录物光的波前的复振幅和相位分布，通过再现方法可以完整的还原出被测物体的三维信息，基于全息技术的这一特点，全息技术被应用于测量领域，充分发挥了其非接触，无损高精度测量的优势。数字全息技术由于其数字再现方式提供的再现像光场复振幅分布是直接以数字形式描述的，可以进行定量测量分析，因此，数字全息在光测量等领域具有重大的应用价值，目前数字全息术已广泛的运用于显微观测、信息加密、变形振动测量、粒子场测量等方面。在显微观测方面，数字全息显微术在对活细胞微小变形和运动都测试和监控上都有重要的应用，目前关于数字全息显微技术用于对生物微结构的观测的研究取得了很多成果，其中Christian D.Depeursinge等人[4]拍摄了在培养液中的活体细胞，纵向分辨率达到30nm，横向分辨率达到0.5μm，证实了运用全息技术，细胞和组织的观察、蛋白质沉积的可视化、细胞表面结构和模式、生物的相容性和生物材料等检测和监测对细胞本身而言是完全无损的。Jorge等人[5]利用同数字显微全息的原理，对藻类在不同温度在液体中的运动状况做了观测，并设计了一种可在水下进行显微观测的同轴全息装置。

在信息加密研究方面，已经出现了利用数字波前再现对图象进行加密，加密的波前被CCD记录，通过传统的全息方法简化实时加密信息的传送。Takanori Nomura等人[6]提出一种加密数字全息结合数据压缩的再现方法，证明了该方法对二元图像特别有效，并提出对于灰度图像利用位平面分解的方法可以得到高再现质量的像及高的压缩率。

在形变、振动测量方面，Isao Takahashi 等人[7]利用数字全息对悬臂的形变进行测量，分别利用相移技术记录了悬臂形变前后数字全息图，经过离散菲涅尔衍射积分，形变前后的记录的悬臂的相位是不同的，通过数字分析可以得出形变量，精度可达到nm等级。G.Pedrini等人[8]利用小型化基于数字全息干涉测量的系统测量动态的形变，利用调Q 激光器，使用两台独立的CCD记录被测物对应于两次激光脉冲的数字全息图，如果在脉冲间隔物体发现变形，记录的条纹模式就会发生变化。在粒子场测试方面，数字全息为粒子场测定提供了一种先进的光学测量手段，可以应用于各种形状、不同状态和不同速度的粒子场的实时定量测量，利用层析成像技术，得到了粒子场的横向分辨率及深度分辨率。通过多个平面镜，从多角度照射粒子场，不仅能再现与全息图平面平行的像平面，而且也得到了与全息图平面垂直的像平面。同时还利用脉冲激光器， 通过2次曝光获得粒子场的速度信息。