全息术的真相：这些常见错误，你中招了吗？
撰稿 | 凝光
你是否曾以为，科幻片中悬浮空中的影像就是全息技术？别再被表象迷惑了！自2009年《阿凡达》掀起3D热潮，那些所谓“全息显示”便深入人心，但真相远比你想象的复杂。
十多年间，全息概念已席卷国内，尤其2015年春晚四个李宇春同台的场景，更让人惊叹。许多商家借“全息”之名包装透明或3D显示，只为吸引眼球。今天，就让我们拨开迷雾，看清全息的本质。
图1：全息艺术效果图
其实，全息技术已默默发展70多年，从学术圈走向大众，却带来无数误解。你是否留意到，它早就潜伏在生活中？身份证的防伪光泽、人民币的隐秘图案，甚至商品标签上的炫光，都是全息的“隐身战场”。
更关键的是，全息技术类型日益丰富，连行业人士也常表述出错。厘清全息的正确定义，对公众科普和行业规范都至关重要。
基于此，美国加州MetroLaser公司联合创始人James D. Trolinger以“The language of holography”为题在Light: Advanced Manufacturing发表综述，深入探讨全息术的起源与定义，并指正常见混淆。
文章追溯了“全息术”的诞生与演变，以通俗视角解读其内核，同时揭露全息显示领域的表述乱象。
全息概念可追溯到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”，即全息术，意为记录光波全部信息。但受限于激光器未问世，研究一度停滞。直到1956年，Emmett Leith等人突破限制，伴随激光器出现，全息技术爆发式成长，应用于显示、成像、存储、测量等多元场景，成为现代光学支柱。
Yuri Denisyuk曾形容全息术为物体的“光学等价物”，但这难以被大众理解。Adolph Lohman则生动描述：物体光波被“冻结”于全息面，适当照明即可“解冻”重建影像，仿佛光从未中断。这种比喻让全息更贴近想象。
如今，全息术已超越光学范畴，涵盖声学、数字等多个分支。文章聚焦光学与数字全息，因其应用最广、价值最高。
光学全息术的定义
简易版：想象一个记录光波的“魔法窗口”，物体信息被冻结其中。适当照明时，窗口“打开”，呈现逼真3D影像，足以以假乱真。
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，通过光的衍射重建原光波。
图2：光学全息术的记录与重建过程
数字全息术的定义
简易版：光学全息如静止的3D之窗，制作复杂且影像固定。数字全息则借助计算机，让“窗口”灵活可变，构建动态的虚拟世界。
专业版：以数字格式记录波阵面信息，通过计算模拟衍射与传播，实现影像重建与处理，无需昂贵光学设备，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
全息术的一般且全面的定义
为寻求准确且普适的定义，James D. Trolinger广泛征集意见，发现定义多样且常存局限。近期专家研讨会也难达共识，但他总结出全息术的核心特征：
全息术包含记录与重建两过程，可捕获并重建波（如光波、声波）的全部信息，生成具有3D效果、视差和深度的影像，但全息术本身非图像，图像也非全息图。其记录材料多样，甚至可存于空气；应用覆盖3D显示、防伪、测量、光学元件等数十个场景，远超单纯显示。
基于此，作者给出通用定义：全息术通过干涉衍射原理记录并存储复波信息，并能精准重建原始波传播。
此定义涵盖以下全息类型：
白光全息术、同轴全息术、离轴全息术、波前合成、浮雕全息术、全息投影、图像的全息术、全息光学元件、全息光栅、像平面全息术、相位共轭镜、实时全息、数字全息、计算全息。
非全息的3D显示技术
全息“出圈”得益于3D显示，但许多震撼效果实为其他技术。以下常见技术常被误认为全息：
立体摄影与投影、佩珀尔幻象、蝇眼图像、柱透镜图像、光场成像、虚拟现实（VR）、集成立体图像。这些技术虽有效，却无法如全息术般完整重建波前信息，完美契合人眼视觉。
全息的错误表述
即便行业内部，混淆也屡见不鲜。典型错误包括：
“他是一个全息图”：人或形象不可能是全息图，3D效果也多非全息实现。
“那个图像是全息图”：全息术是记录媒介，而非图像本身。
“重建物体”：重建的是影像，非物体实体。
“我会重建全息图”：全息图被创建后用于重建波阵面，此表述易误导，需谨慎使用。
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
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