全息术：你真的了解它的真实含义吗？当心这些常见误区！
撰稿 | 凝光
想象一下，当你第一次在《阿凡达》中看到逼真的3D世界时，是否曾以为那些悬浮影像就是全息技术？自2009年这部电影上映以来，3D显示概念迅速普及，科幻片中的空中幻影常被误称为“全息显示”。
十多年过去，全息显示在国内广泛传播，尤其是2015年春晚舞台上，四个李宇春同台亮相的震撼场景，至今令人难忘。
由于全息技术充满科技感，许多商家在宣传透明或3D显示时，总爱套用“全息”概念来吸睛。但你真的懂什么是“全息”吗？那些炫酷效果是如何实现的？
图1：全息艺术效果图
其实，全息概念已有70多年历史。随着它从学术圈“出圈”，难免出现混淆。很多人没意识到，全息技术早已潜入日常生活——你的身份证、人民币、防伪标签中都有它的身影。
如今全息技术类型繁多，连行业人员也常“犯糊涂”。公众科普和纠正错误表述刻不容缓，寻找一个普适且准确的全息术定义至关重要。
基于此，美国加州MetroLaser公司联合创始人James D. Trolinger在Light: Advanced Manufacturing上发表综述文章“The language of holography”。
该文追溯“全息术”的起源与发展，用通俗语言解释其定义，并指出概念传播中的常见错误。
全息术可追溯至1947年，英国物理学家Dennis Gabor为提升电子显微镜分辨率提出“波前重建显微术”，命名为全息术，意为记录光波全部信息。但当时缺乏激光器，研究受阻。直到1956年，Emmett Leith等人独立创新，突破限制。激光器问世后，全息技术爆发式进展，应用于显示、成像、存储等领域，成为现代光学支柱。
Yuri Denisyuk曾称全息术为物体的“光学等价物”，但这对大众仍显晦涩。Adolph Lohman生动描述：物体光波被“冻结”于全息面，照明时即“解冻”，继续传播成像，宛如时光倒流。
如今全息术类型多样，不止传统光学全息，还有声学、数字全息等。本文重点解析光学与数字全息术。
光学全息术定义
简易版：视光学全息术为记录光波的“魔法窗”。物体光波被冻结于窗上，适当照明时，窗户“打开”，呈现逼真3D影像，肉眼难辨真假。
专业版：利用感光材料记录物体光波与参考光波的干涉图样，通过衍射现象，以参考光重建原始光波。
图2：光学全息术的记录与重建过程
数字全息术定义
简易版：光学全息术如静态3D窗，制作复杂且影像固定。数字全息术借助计算机，让“窗户”灵活多变，呈现动态3D世界。
专业版：数字全息术以数字格式记录波阵面信息。记录时，物体波与参考波干涉，图样被传感器捕获；重建时，通过计算模拟波传播，逐面显示图像。该技术成本低、速度快，正革新显微镜等科学领域。
图3：数字全息术的记录与重建过程
全息术的通用定义
为寻求最佳定义，James D. Trolinger广泛征集同行意见。定义虽多样，但核心特征包括：记录与重建过程可捕获并重建波的全部信息；生成图像具3D效果与视差；应用远超3D显示。他提出全面定义：
全息术通过干涉衍射原理记录任何复波信息，并精准重建其传播过程。
适用类型包括：白光全息、同轴/离轴全息、数字全息、计算全息等。
非全息的3D显示技术
全息“出圈”得益于3D显示，但许多技术被误称为全息，例如：
立体投影、佩珀尔幻象、光场成像、VR等。这些技术各有限制，而全息术因完美复现波前信息，被视为理想3D显示。
全息术的错误表述
行业内外常见错误：
“他是全息图”：人或形象非全息图，效果多非全息实现。
“图像是全息图”：全息术是媒介，非图像本身。
“重建物体”：重建的是影像，非物体。
“重建全息图”：全息图被制造，用于重建影像；仅复制时可称“重建”。
论文信息
Trolinger. Light: Advanced Manufacturing (2021)2:34
https://doi.org/10.37188/lam.2021.034
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
来源：先进制造
编辑：云开叶落
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