如何重建一個全息圖

全息圖表面的特寫照片。全息圖中的物體是一輛玩具車。從這一模式中分辨全息圖的主題是不可能的，正如通過觀察CD表面來識別已錄制的音樂是不可能的一樣。請注意，全息圖是由散斑模式描述的，而不是“波浪”線模式。

全息照相是一種技術，它使光場(通常是光源散射到物體上的產物)在原始光場由于原始物體的缺失而不復存在時，可以被記錄下來，然后再進行重建。全息可以被認為有點類似于聲音記錄，通過振動物質(如樂器或聲帶)產生的聲場被編碼成這樣一種方式，它可以在沒有原始振動物質存在的情況下被復制。

要使用什么樣的激光

在激光全息術中，全息圖是用一種激光光源來記錄的，這種激光光源的顏色非常純，構成也很有秩序。可以使用不同的設置，也可以制作多種類型的全息圖，但所有這些都涉及到來自不同方向的光的相互作用，并產生一種由平板、膠片或其他介質攝影記錄的微觀干涉圖樣。在一種常見的排列方式中，激光束被分成兩束，一束被稱為目標光束，另一束被稱為參考光束。物體光束通過透鏡擴展，用來照亮物體。

記錄介質位于光線被主體反射或散射后將擊中的位置。媒體的邊緣.終將作為一個窗口，通過它可以看到主體，所以它的位置是在考慮到這一點的情況下選擇的。參考光束被擴展并直接照射到介質上，在介質上它與來自主體的光相互作用以產生所需的干涉圖樣。與傳統攝影一樣，全息攝影需要適當的曝光時間來正確地影響記錄介質。與傳統攝影不同的是，在曝光過程中，光源、光學元件、記錄介質和拍攝對象必須完全靜止不動，彼此之間的距離必須保持在光波長的四分之一左右，否則干涉圖樣就會模糊，全息圖就會損壞。

對于有生命的實驗對象和一些不穩定的材料，這只有在使用非常強烈和非常短暫的激光脈沖的情況下才有可能，這是一種危險的過程，在科學和工業實驗室以外的環境中很少見，也很少發生。持續幾秒到幾分鐘的曝光，使用低功率連續工作的激光，是典型的。

如何攝影

全息投影的攝影與普通攝影的不同之處在于:

全息圖是關于來自原始場景的光的信息的記錄，這些光分散在不同的方向上，而不是像照片那樣只來自一個方向。這使得場景可以從不同的角度觀看，就像它仍然存在一樣。照片可以用普通光源(陽光或電光)記錄，而激光則需要記錄全息圖。在攝影中，需要透鏡來記錄圖像，而在全息攝影中，來自物體的光直接散射到記錄介質上。全息記錄需要第二束光束(參考光束)被定向到記錄介質上。照片可以在很寬的照明條件下觀看，而全息圖只能在非常特定的照明形式下觀看。

當一張照片被切成兩半時，每一幅都展示了一半的場景。當全息圖被切成兩半時，在每一塊上仍然可以看到整個場景。這是因為，照片中的每一點只代表場景中單個點散射的光，而全息記錄中的每一點包含了場景中每個點散射的光的信息。它可以被認為是看在房子外的大街上通過一個120厘米×120厘米(4英尺×4英尺)窗口,然后通過一個60厘米×120厘米(2英尺×4英尺)窗口。人們可以通過較小的窗口看到所有相同的東西(通過移動頭部來改變視角)，但觀眾可以通過120厘米(4英尺)的窗口一次看到更多。

照片是一種只能再現基本三維效果的二維表現形式，而全息圖再現的觀看范圍增加了在原始場景中出現的許多深度感知線索。這些線索被人類大腦識別，并轉換成與觀看原始場景時相同的三維圖像感知。一張照片清楚地描繪出了原始場景的光場。開發出來的全息圖的表面由一個非常精細的，看似隨機的圖案組成，這似乎與它所記錄的場景沒有關系。

動態全息術

在靜態全息術中，記錄、顯影和重建依次發生，并產生..的全息圖。也有不需要顯影過程就能在很短時間內記錄全息圖的全息材料。這使得人們可以使用全息術以全光的方式進行一些簡單的操作。這種實時全息圖的應用實例包括相位共軛鏡(光的“時間反轉”)、光學緩存存儲器、圖像處理(時變圖像的模式識別)和光計算。

由于操作是在整個圖像上并行執行的，因此處理的信息量可能非常大(terabit /s)。這補償了這樣一個事實，即記錄時間(以微秒為數量級)與電子計算機的處理時間相比仍然很長。由動態全息投影進行的光學處理也遠不如電子處理靈活。一方面，我們必須對整個圖像進行運算，另一方面，全息圖可以進行的運算基本上是乘法運算或相位共軛運算。在光學中，線性材料已經可以很容易地進行加法和傅里葉變換，而線性材料只需要一個透鏡。這使得一些應用成為可能，例如一個以光學方式比較圖像的設備為動態全息術尋找新的非線性光學材料是一個活躍的研究領域。.常見的材料是光折變晶體，但在半導體或半導體異質結構(如量子阱)、原子蒸氣和氣體、等離子體甚至液體中，都有可能產生全息圖。

光學相位共軛是一種很有前途的應用。它允許去除光束通過像差介質時接收到的波前畸變，方法是將光束通過具有共軛相位的像差介質反射回來。這是有用的，例如，在自由空間光通信中補償大氣湍流(產生星光閃爍的現象)。