体全息术的发明

　　体光栅最早的出现应该归功于李普曼(Lippmann),这位法国物理学家于19世纪末设计了一种独具匠心的技术来制作彩色相片.他的做法是在几毫米厚的感光乳剂的背面镀上一层水银作为反射层,聚焦在感光乳剂上的光与反射光波形成驻波,此驻波在显影厚就按照吸收光场强度的空间变化分布被保留在记录材料里.当这种照片被照明时,反射光的强度取决于驻波的强度,颜色由他们的频率决定,因此原始场景的色彩就可以被重现出来.

　　李普曼的这个想法实现起来是有难度的,但是其利用了体光栅的记录和再现的两步过程,这一应用为后面体全息技术的发明提供了必要的背景.1942年,布拉格为了直接从X射线的衍射模式中获得放大的像,提出了一种完全不同于李普曼的两步过程,即通过相干光的近场和其远场衍射模式分部之间的傅里叶变换关系来实现X射线的衍射成像和在线.1948年,伽伯(Gabor)为了提高电子显微镜的分辨率,决定移走物镜,采用像布拉格的X射线显微镜的两步过程来得到理想的放大率.但是,为了对一个一般的结构成像,需要记录振幅和位相信息,而记录材料只响应光强度.伽伯意识到用一个相干的参考光和从物体表面反射或散射的物光干涉可以吧物信息的振幅和位相同同时记录下来.由此提出了一个新的两步无法透镜的成像过程,称之为波前重建,也就是后来被人们公认的全息术.两束光的干涉图样就成为全息图,物光波的振幅和位相全部被记录下来,通过这个全息图就可以得到原始的物信息三维像.

　　20世纪50年代,全息的理论和对全息术的理解得到了显著的延伸.20世纪60年代早期,全息术迎来了又一次革命性的发展.一是激光器为全息记录提供了良好的相干光源;二是密歇根雷达实验室的研究人员利斯(Leith)和乌帕特尼克斯(Upatnieks)意识到了全息术和雷达合成孔径成像的相似之处,将“载频”的概念引入全息记录过程,提出了离轴全息术,解决了由伽伯提出的波前重建技术的孪生像问题.由此同时,前苏联科学家丹尼苏克(Densisyuk)结合李普曼的彩色照相术和伽伯的全息术,发明了反射全息术,由此采用厚的记录介质,也称其为“体积全息”.

　　激光器、离轴全息术和体积全息书的发明使全息术的研究又重放光彩并进入了一个新阶段,相继出现了彩虹全息、多重全息、等多种全息方法，从而开辟了全息应用的新领域.