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自激光全息技術誕生之日起，激光體全息光存儲技術（以下簡稱全息存儲）就開始受到人們的關注。目前，全息存儲研究已取得很大進展，存儲容量迅速增大，存儲器性能不斷改進，高密度全息存儲技術正日益走向實用。

一、全息存儲的原理

全息存儲方式利用光的干涉原理，在記錄材料上以體全息圖的形式記錄信息，并在特定條件下以衍射形式恢復所存儲的信息。三維多重體全息存儲，是利用某些光學晶體的光折變效應記錄全息圖形圖像。一般常用的材料有重銘酸鹽明膠、光致聚合物和光致變色材料等。

三維體全息存儲的原理是，待存儲的數據由空間光調制器調制成二維信息，然后與參考光在記錄介質中發生干涉，并利用材料的光折變效應形成體全息圖而完成信息的記錄。讀取時，使用和原來相同的參考光尋址，以讀出存儲在晶體中的相應的全息圖。根據體全息圖的布拉格角度或波長選擇性，改變參考光的入射角度或波長，以實現多重存儲。由于布拉格選擇性非常高，所以體全息存儲可在一個單位體積內復用多幅圖像，從而實現超高密度存儲。

根據光波干涉原理，當信號光和參考光都是平面波時，在一定厚度的記錄介質內部都會形成等間距的、具有平面族結構的體光柵，從而實現對光信號的存儲。

體全息圖光路示意圖如圖1所示。

圖1 體全息圖光路圖示意圖

光信號存儲時，待存儲的信號光O和參考光R分別以角度θ1和θ2但入射到介質內，形成的條紋面與兩束光的夾角θ滿足θ=（θ1-θ2）/2。該等間距的平面族結構被記錄并形成光柵（其光柵常數71滿足布拉格條件：2Λsinθ=λ，其中λ為光波在介質內傳播的波長），從而實現某波長光信號在某角度下的存儲。

體全息圖對再現光的衍射作用與布拉格晶體對X射線的衍射現象相似，也滿足布拉格條件：2Λsinθ=λ，式中θ稱為布拉格角。圖1（b）是其再現示意圖。只有滿足布拉格條件的再現光才能得到最強的衍射光，任何對布拉格角和光波長的偏離都會使衍射光急劇衰減，即布拉格條件表現出很強的選擇性。當某一波長的光以某一角度入射到存儲介質的某一區域（該區存有數據信息）時，如果出現較強的、滿足布拉格條件的衍射光，則表示該區域在該波長和角度下的存儲信息為“1”，反之則為“0”。由此可見，體全息可采用波長復用和角度復用來實現超高密度存儲。

二、全息存儲的特點

與磁存儲技術和光盤存儲技術相比，全息存儲有以下特點。

（1）數據冗余度高。在傳統的磁盤或光盤存儲中，每一數據比特占據很小的空間位置，當存儲密度增大，存儲介質的缺陷尺寸與數據單元大小相當時，必將引起對應數據失真或丟失；全息存儲的信息以全息圖的形式存儲在一定的擴展體積內，而記錄介質局部的缺陷和損傷只會使信號的強度降低，但不至于引起數據丟失，因此冗余度高，抗噪能力強。

（2）存儲容量大。利用體全息圖可在同一存儲體積內存儲多個全息圖，其有效存儲密度很高，存儲密度的理論極限值為1/λ3（人為光波波長），在可見光譜區中該值約為1012b/cm3。

（3）數據并行傳輸。全息圖數據以頁面形式存儲和恢復，一頁中所有的位都并行地記錄和讀出（不像磁、光盤那樣串行方式逐點存?。浯嫒∫豁摰臅r間≤1s，因而具有極高的數據傳輸率，其極限值主要由I/O（輸入/輸出）器件來決定。目前多信道CCD陣列的運行速度已達到128MHz/s，采用并行探測陣列的全息存儲系統的數據傳輸率將有望達8GBps。

（4）尋址速度快。數據檢索采用聲光或電光等非機械尋址方式，因而系統的尋址速度很快，尋址一個頁面的時間可小于50μs。數據訪問時間可降至亞毫秒范圍或更低。

（5）有關聯尋址功能。塊狀角度復用體全息存儲用角度多重法存儲多個全息圖，讀出時若用物光中的某幅圖像光波（或其部分）照射其公共體積，則會讀出一系列不同方向的“參考光”，各光的強度大小代表對應存儲圖像與輸入圖像之間相似程度。利用此關聯特性，可實現內容關聯尋址操作和基于圖像相關運算的快速目標識別。