如何重建一个全息图

全息图表面的特写照片。全息图中的物体是一辆玩具车。从这一模式中分辨全息图的主题是不可能的，正如通过观察CD表面来识别已录制的音乐是不可能的一样。请注意，全息图是由散斑模式描述的，而不是“波浪”线模式。

全息照相是一种技术，它使光场(通常是光源散射到物体上的产物)在原始光场由于原始物体的缺失而不复存在时，可以被记录下来，然后再进行重建。全息可以被认为有点类似于声音记录，通过振动物质(如乐器或声带)产生的声场被编码成这样一种方式，它可以在没有原始振动物质存在的情况下被复制。

要使用什么样的激光

在激光全息术中，全息图是用一种激光光源来记录的，这种激光光源的颜色非常纯，构成也很有秩序。可以使用不同的设置，也可以制作多种类型的全息图，但所有这些都涉及到来自不同方向的光的相互作用，并产生一种由平板、胶片或其他介质摄影记录的微观干涉图样。在一种常见的排列方式中，激光束被分成两束，一束被称为目标光束，另一束被称为参考光束。物体光束通过透镜扩展，用来照亮物体。

记录介质位于光线被主体反射或散射后将击中的位置。媒体的边缘.终将作为一个窗口，通过它可以看到主体，所以它的位置是在考虑到这一点的情况下选择的。参考光束被扩展并直接照射到介质上，在介质上它与来自主体的光相互作用以产生所需的干涉图样。与传统摄影一样，全息摄影需要适当的曝光时间来正确地影响记录介质。与传统摄影不同的是，在曝光过程中，光源、光学元件、记录介质和拍摄对象必须完全静止不动，彼此之间的距离必须保持在光波长的四分之一左右，否则干涉图样就会模糊，全息图就会损坏。

对于有生命的实验对象和一些不稳定的材料，这只有在使用非常强烈和非常短暂的激光脉冲的情况下才有可能，这是一种危险的过程，在科学和工业实验室以外的环境中很少见，也很少发生。持续几秒到几分钟的曝光，使用低功率连续工作的激光，是典型的。

如何摄影

全息投影的摄影与普通摄影的不同之处在于:

全息图是关于来自原始场景的光的信息的记录，这些光分散在不同的方向上，而不是像照片那样只来自一个方向。这使得场景可以从不同的角度观看，就像它仍然存在一样。照片可以用普通光源(阳光或电光)记录，而激光则需要记录全息图。在摄影中，需要透镜来记录图像，而在全息摄影中，来自物体的光直接散射到记录介质上。全息记录需要第二束光束(参考光束)被定向到记录介质上。照片可以在很宽的照明条件下观看，而全息图只能在非常特定的照明形式下观看。

当一张照片被切成两半时，每一幅都展示了一半的场景。当全息图被切成两半时，在每一块上仍然可以看到整个场景。这是因为，照片中的每一点只代表场景中单个点散射的光，而全息记录中的每一点包含了场景中每个点散射的光的信息。它可以被认为是看在房子外的大街上通过一个120厘米×120厘米(4英尺×4英尺)窗口,然后通过一个60厘米×120厘米(2英尺×4英尺)窗口。人们可以通过较小的窗口看到所有相同的东西(通过移动头部来改变视角)，但观众可以通过120厘米(4英尺)的窗口一次看到更多。

照片是一种只能再现基本三维效果的二维表现形式，而全息图再现的观看范围增加了在原始场景中出现的许多深度感知线索。这些线索被人类大脑识别，并转换成与观看原始场景时相同的三维图像感知。一张照片清楚地描绘出了原始场景的光场。开发出来的全息图的表面由一个非常精细的，看似随机的图案组成，这似乎与它所记录的场景没有关系。

动态全息术

在静态全息术中，记录、显影和重建依次发生，并产生..的全息图。也有不需要显影过程就能在很短时间内记录全息图的全息材料。这使得人们可以使用全息术以全光的方式进行一些简单的操作。这种实时全息图的应用实例包括相位共轭镜(光的“时间反转”)、光学缓存存储器、图像处理(时变图像的模式识别)和光计算。

由于操作是在整个图像上并行执行的，因此处理的信息量可能非常大(terabit /s)。这补偿了这样一个事实，即记录时间(以微秒为数量级)与电子计算机的处理时间相比仍然很长。由动态全息投影进行的光学处理也远不如电子处理灵活。一方面，我们必须对整个图像进行运算，另一方面，全息图可以进行的运算基本上是乘法运算或相位共轭运算。在光学中，线性材料已经可以很容易地进行加法和傅里叶变换，而线性材料只需要一个透镜。这使得一些应用成为可能，例如一个以光学方式比较图像的设备为动态全息术寻找新的非线性光学材料是一个活跃的研究领域。.常见的材料是光折变晶体，但在半导体或半导体异质结构(如量子阱)、原子蒸气和气体、等离子体甚至液体中，都有可能产生全息图。

光学相位共轭是一种很有前途的应用。它允许去除光束通过像差介质时接收到的波前畸变，方法是将光束通过具有共轭相位的像差介质反射回来。这是有用的，例如，在自由空间光通信中补偿大气湍流(产生星光闪烁的现象)。