《全息影像技术》

全息影像技术全息摄影就是在摄影的同时将上述两类信息同时记录来实现的。

采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片。

两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。

所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。

与普通的摄影技术相比，全息摄影技术记录了更多的信息，因此容量比普通照片信息量大得多（百倍甚至千倍以上）。

全息影像的显示，则是通过光源照射在全息图上，这束光源的频率和传输方向与参考光束完全一样，就可以再现物体的立体图像。

观众从不同角度看，就可以看到物体的多个侧面，只不过看得见摸不到，因为记录的只是影像。

目前最常用的光源是投影机，因为一来光源亮度相对稳定，二来，投影机还具有放大影像的作用，作为全息展示非常实用。

技术原理其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。

记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片；其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。

再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。

全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。

全息原理是“一个系统原则上可以由它的边界上的一些自由度完全描述”，是基于黑洞的量子性质提出的一个新的基本原理。

其实这个基本原理是联系量子元和量子位结合的量子论的。

其数学证明是，时空有多少维，就有多少量子元；有多少量子元，就有多少量子位。

它们一起组成类似矩阵的时空有限集，即它们的排列组合集。

全息不全，是说选排列数，选空集与选全排列，有对偶性。

即一定维数时空的全息性完全等价于少一个量子位的排列数全息性；这类似“量子避错编码原理”，从根本上解决了量子计算中的编码错误造成的系统计算误差问题。

而时空的量子计算，类似生物DNA的双螺旋结构的双共轭编码，它是把实与虚、正与负双共轭编码组织在一起的量子计算机。

这可叫做“生物时空学”，这其中的“熵”，也类似“宏观的熵”，不但指混乱程度，也指一个范围。

从“源于生活”来说，应该指。

因此，所有的位置和时间都是范围。

位置“熵”为面积“熵”，时间“熵”为热力学箭头“熵”。

其次，类似N数量子元和N数量子位的二元排列，与N数行和N数列的行列式或矩阵类似的二元排列，其中有一个不相同，是行列式或矩阵比N数量子元和N数量子位的二元排列少了一个量子位，这是否类似全息原理，N数量子元和N数量子位的二元排列是一个可积系统，它的任何动力学都可以用低一个量子位类似N数行和N数列的行列式或矩阵的场论来描述呢？数学上也许是可以证明或探究的。

1、反德西特空间，即为点、线、面内空间，是可积的。

因为点、线、面内空间与点、线、面外空间交接处趋于“超零”或“零点能”零，到这里是一个可积系统，它的任何动力学都可以有一个低一维的场论来实现。

也就是说，由于反德西特空间的对称性，点、线、面内空间场论中的对称性，要大于原来点、线、面外空间的洛仑兹对称性，这个比较大一些的对称群叫做共形对称群。

当然这能通过改变反德西特空间内部的几何来消除这个对称性，从而使得等价的场论没有共形对称性，这可叫新共形共形。

如果把马德西纳空间看作“点外空间”，一般“点外空间”或“点内空间”也可看作类似球体空间。

反德西特空间，即“点内空间”是场论中的一种特殊的极限。

“点内空间”的经典引力与量子涨落效应，其弦论的计算很复杂，计算只能在一个极限下作出。

例如上面类似反德西特空间的宇宙质量轨道圆的暴涨速率，是光速的8.88倍，就是在一个极限下作出的。

在这类极限下，“点内空间”过渡到一个新的时空，或叫做pp波背景。

可精确地计算宇宙弦的多个态的谱，反映到对偶的场论中，我们可获得物质族质量谱计算中一些算子的反常标度指数。

2、这个技巧是，弦并不是由有限个球量子微单元组成的。

要得到通常意义下的弦，必须取环量子弦论极限，在这个极限下，长度不趋于零，每条由线旋耦合成环量子的弦可分到微单元10的-33次方厘米，而使微单元的数目不是趋于无限大，从而使得弦本身对应的物理量如能量动量是有限的。

在场论的算子构造中，如果要得到pp波背景下的弦态，我们恰好需要取这个极限。

这样，微单元模型是一个普适的构造，也清楚了。

在pp波这个特殊的背景之下，对应的场论描述也是一个可积系统。

技术应用全息学的原理适用于各种形式的波动，如X射线、微波、声波、电子波等。

只要这些波动在形成干涉花样时具有足够的相干性即可。

光学全息术可望在立体电影、电视、展览、显微术、干涉度量学、投影光刻、军事侦察监视、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、艺术品、信息存储、遥感，研究和记录物理状态变化极快的瞬时现象、瞬时过程（如爆炸和燃烧）等各个方面获得广泛应用。

在生活中，也常常能看到全息摄影技术的运用。

比如，在一些信用卡和纸币上，就有运用了俄国物理学家尤里·丹尼苏克在20世纪60年代发明的全彩全息图像技术制作出的聚酯软胶片上的“彩虹”全息图像。

但这些全息图像更多只是作为一种复杂的印刷技术来实现防伪目的，它们的感光度低，色彩也不够逼真，远不到乱真的境界。

研究人员还试着使用重铬酸盐胶作为感光乳剂，用来制作全息识别设备。

在一些战斗机上配备有此种设备，它们可以使驾驶员将注意力集中在敌人身上。

把一些珍贵的文物用这项技术拍摄下来，展出时可以真实地立体再现文物，供参观者欣赏，而原物妥善保存，防失窃，大型全息图既可展示轿车、卫星以及各种三维广告，亦可采用脉冲全息术再现人物肖像、结婚纪念照。

小型全息图可以戴在颈项上形成美丽装饰，它可再现人们喜爱的动物，多彩的花朵与蝴蝶。

迅猛发展的模压彩虹全息图，既可成为生动的卡通片、贺卡、立体邮票，也可以作为防伪标识出现在商标、证件卡、银行信用卡，甚至钞票上。

装饰在书籍中的全息立体照片，以及礼品包装上闪耀的全息彩虹，使人们体会到21世纪印刷技术与包装技术的新飞跃。

模压全息标识，由于它的三维层次感，并随观察角度而变化的彩虹效应，以及千变万化的防伪标记，再加上与其他高科技防伪手段的紧密结合，把新世纪的防伪技术推向了新的辉煌顶点。

除光学全息外，还发展了红外、微波和超声全息技术，这些全息技术在军事侦察和监视上有重要意义。

我们知道，一般的雷达只能探测到目标方位、距离等，而全息照相则能给出目标的立体形象，这对于及时识别飞机、舰艇等有很大作用。

因此，备受人们的重视。

但是由于可见光在大气或水中传播时衰减很快，在不良的气候下甚至于无法进行工作。

为克服这个困难发展出红外、微波及超声全息技术，即用相干的红外光、微波及超声波拍摄全息照片，然后用可见光再现物象，这种全息技术与普通全息技术的原理相同。

技术的关键是寻找灵敏记录的介质及合适的再现方法。

?超声全息照相能再现潜伏于水下物体的三维图样，因此可用来进行水下侦察和监视。

由于对可见光不透明的物体，往往对超声波透明，因此超声全息可用于水下的军事行动，也可用于医疗透视以及工业无损检测测等。

除用光波产生全息图外，已发展到可用计算机产生全息图。

全息图用途很广，可作成各种薄膜型光学元件，如各种透镜、光栅、滤波器等，可在空间重叠，十分紧凑、轻巧，适合于宇宙飞行使用。

使用全息图贮存资料，具有容量大、易提取、抗污损等优点。

全息照相的方法从光学领域推广到其他领域。

如微波全息、声全息等得到很大发展，成功地应用在工业医疗等方面。

地震波、电子波、X射线等方面的全息也正在深入研究中。

全息图有极其广泛的应用。

如用于研究火箭飞行的冲击波、飞机机翼蜂窝结构的无损检验等。

现在不仅有激光全息，而且研究成功白光全息、彩虹全息，以及全景彩虹全息，使人们能看到景物的各个侧面。

全息三维立体显示正在向全息彩色立体电视和电影的方向发展。

全息技术不仅在实际生活中正得到广泛应用，而且在上世纪兴起并快速发展的科幻文学中也有大量描写和应用，有兴趣的话可去看看。

可见全息技术在未来的发展前景将是十分光明的。

在超大屏幕的影院里，戴上特制的眼镜，以超大立体画面配合环绕立体声音效让观众本身融入影片中，带来身临其境的真实感。

那么，是不是看3D特效就必须戴眼镜呢？有没有不需要带眼镜就能看到的3D影像呢？全息影像技术就提供了这样一种解决方案。

由于全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。

因此，一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，依然可以重现全部景物。

这对于博物馆，图书馆等保存藏品图片等，非常方便。

另外，由于全息摄影技术能够记录物体本身的全部信息，存储容量足够大，因此，作为存储的载体，全息存储技术也可以应用于图书馆、学校等机构的文档资料保存。

与传统的3D显示技术相比，全息影像技术无需戴专门的偏光眼镜，不仅给观众带来了方便，同时也降低了成本。

而且立体显示方式能够将展品以多视角的方式介绍给观众，更加直观。

同时全息摄影可应用于工业上进行无损探伤，超声全息，全息显微镜，全息摄影存储器，全息电影和电视等许多方面。

技术开发比利时鲁汶校际微电子研究中心（Imec）已开发出一套微电机像素系统（MEMS）平台，让全息影视更加接近现实。

Imec建造的全息显示器，是用激光照射在一种微电机系统（MEMS）平台上，该平台能上下运动，就像一个小的反光镜活塞。

每个像素都附着在一个像弹簧一样的机械装置上，通断电能拉长或放松。

安装MEMS之前，芯片是在硅晶片上生长一层氧化硅，有序地在氧化硅上蚀掉一些方块，生成一种像国际象棋棋盘似的花纹。

蚀掉的像素仅比附近氧化硅低约150纳米，然后在整个芯片最上面涂一层铝反光层。

当激光照在芯片上，就会在相邻像素的边界以一定角度反射回来。

整个芯片上衍射的光互相干涉叠加或抵消，就形成了3D图像。

小反光镜平台每秒钟若干次地迅速上下运动，交换静止图像使像素动起来，就能将这些全息图以动态形式放映。

Imec视觉系统研究小组高级研究员理查德·斯塔尔解释说，为了产生衍射以形成全息图像，每个MEMS构件都必须小于照射在芯片上的激光的波长，因此构件要在0.5微米×0.5微米左右，由硅锗混合物制成，目前公司已经用这种材料制作了可倾斜的MEMS反光镜，并希望能融合所需的数据处理逻辑，直接控制像素下面的MEMS构件，以让快速显示更容易。