全息術(shù)的發(fā)明與發(fā)展
　　全息術(shù)即全息照相術(shù)，是記錄波動(dòng)（包括機(jī)械波、電磁波和光波）干擾的振幅和位相分布，以及使之再現(xiàn)的專門技術(shù)。它廣泛地用作三維光學(xué)的成像，也可用于聲波（聲全息）和射頻波。“全息”意思是全部的信息，即不僅是振幅信息，還包含位相信息在內(nèi).
　　1948年英藉匈牙利物理學(xué)家丹尼斯·蓋伯為了提高電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)提出了全息術(shù)的最初設(shè)想。隨后，他采用汞燈作光源，首次拍攝了第一張全息照片（即全息圖），并獲得了相應(yīng)的再現(xiàn)像，從而創(chuàng)立了全息術(shù)（為此，他于1971年得到了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）。但是由于當(dāng)時(shí)缺乏明亮的相干光源（激光器），全息圖的成像質(zhì)量很差。在上個(gè)世紀(jì)50年代里，這方面的工作進(jìn)展相當(dāng)緩慢。直到60年代出現(xiàn)激光這一相干強(qiáng)光源之后，全息術(shù)才得以迅速發(fā)展，成為現(xiàn)代光學(xué)中十分活躍的分支.
　　1962年隨著激光器的問(wèn)世，利思和烏帕特尼克斯（Leith and Upatnieks）在蓋伯全息術(shù)的基礎(chǔ)上引入載頻的概念，發(fā)明了離軸全息術(shù)，有效地克服了當(dāng)時(shí)全息圖成像質(zhì)量差的主要問(wèn)題——孿生像，三維物體顯示成為當(dāng)時(shí)全息術(shù)研究的熱點(diǎn)，但這種成像科學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制作和觀察這種全息圖的代價(jià)是很昂貴的，全息術(shù)基本只是一個(gè)需要高昂經(jīng)費(fèi)來(lái)維持的實(shí)驗(yàn).
　　1969年本頓（Benton）發(fā)明了彩虹全息術(shù)，掀起以白光顯示為特征的全息三維顯示新高潮。彩虹全息圖是一種能實(shí)現(xiàn)白光顯示的平面全息圖，與丹尼蘇克（Denisyuk）的反射全息圖相比，除了能在普通白熾燈下觀察到明亮的立體像外，還具有全息圖處理工藝簡(jiǎn)單、易于復(fù)制等優(yōu)點(diǎn)。把彩虹全息術(shù)與當(dāng)時(shí)發(fā)展日趨成熟的全息圖模壓復(fù)制技術(shù)結(jié)合起來(lái)便形成了目前風(fēng)靡世界的全息印刷產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生了全息信用卡、全息商標(biāo)、全息鈔票、全息卡通、全息裝飾材料、甚至全息服裝等保安防偽及裝璜裝飾的全息圖新應(yīng)用。因此可以說(shuō)彩虹全息術(shù)的發(fā)明才真正使全息防偽成為可能。
　　經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，激光全息防偽產(chǎn)品也從最初的全息防偽標(biāo)識(shí)逐步升級(jí)發(fā)展為第二代、第三代甚至第四代激光防偽技術(shù)。
第一代激光防偽技術(shù)
　　第一代激光防偽技術(shù)主要用于制作激光模壓全息圖像防偽標(biāo)貼。
　　70年代末期，人們發(fā)現(xiàn)全息圖片具有包括三維信息的表面結(jié)構(gòu)（即縱橫交錯(cuò)的干涉條紋，這種結(jié)構(gòu)是可以轉(zhuǎn)移到高密度感光底片等材料上去的）的特點(diǎn)。1980年，美國(guó)科學(xué)家利用壓印全息技術(shù)，將全息表面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到聚酯薄膜上，從而成功地印制出世界上第一張模壓全息圖片。這種激光全息圖片又稱彩虹全息圖片，通過(guò)激光制版將影像制作到塑料薄膜上，而產(chǎn)生五光十色的衍射效果，使圖片具有二維、三維空間感。在普通光線下，圖片中隱藏的圖像、信息會(huì)重現(xiàn)，而當(dāng)光線從某一特定角度照射時(shí)，圖片上又會(huì)出現(xiàn)新的圖像。這種模壓全息圖片可以像印刷一樣大批量快速?gòu)?fù)制，成本較低，還可以與各類印刷品相結(jié)合使用。至此，全息術(shù)向應(yīng)用邁出了決定性的一步。
　　當(dāng)時(shí)這種模壓全息圖片的制作技術(shù)非常先進(jìn)，只有少數(shù)人掌握，于是就被用來(lái)制作防偽標(biāo)識(shí)。其防偽的原理是：
　　1.在拍攝激光全息圖片的整個(gè)過(guò)程中，如果有任何一項(xiàng)條件不同（如拍攝彩虹全息的條件），則制作出來(lái)的全息標(biāo)識(shí)的效果就會(huì)有差異；
　　2.這種全息圖像的全息信息用普通相機(jī)無(wú)法拍攝，因而全息圖案難以復(fù)制。
　　第一個(gè)將全息圖片用作防偽標(biāo)識(shí)的產(chǎn)品是JohnnyWalke-Whishy（一種威士忌），使用了該種防偽措施，該酒的銷售額較以前增加了45%左右。
　　激光模壓全息防偽技術(shù)在八十年代末九十年代初傳入我國(guó)，1990年至1994年期間，全國(guó)各地引進(jìn)生產(chǎn)線上百條，數(shù)量占當(dāng)時(shí)世界生產(chǎn)廠家的一半還多。在引進(jìn)初期，這種防偽技術(shù)確實(shí)起到了一定的防偽作用，但隨著激光全息圖像制作技術(shù)的迅速擴(kuò)散，很快就被造假者從各個(gè)方面攻破，激光全息防偽標(biāo)貼幾乎完全失去了防偽能力，激光模壓設(shè)備也從最初的上千萬(wàn)美元一條劇降至幾萬(wàn)元人民幣一條。
　　第二代改進(jìn)型激光全息圖像防偽技術(shù)
　　第一代激光全息防偽技術(shù)的泛濫，促使人們不得不開(kāi)始尋求改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。改進(jìn)后的技術(shù)主要有三種：一是應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)改進(jìn)全息圖像；二是透明激光全息圖像防偽技術(shù)；三是反射激光全息圖像防偽技術(shù)。
　　1.應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)改進(jìn)全息圖像
　　計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)改進(jìn)激光全息圖像經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展形態(tài)，第一形態(tài)是計(jì)算機(jī)合成全息技術(shù)，這種技術(shù)是將系列普通二維圖像經(jīng)光學(xué)成像后，按照全息圖像的成像原理進(jìn)行處理后記錄在一張全息記錄材料上，從而形成計(jì)算機(jī)像素全息圖像。觀察這種像素全息圖像時(shí)，可在不同的視角看到不同的三維圖像，其圖形和色彩都具有異常靈活多變的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，并且不受再現(xiàn)光線方向的限制。第二形態(tài)是計(jì)算機(jī)控制直接曝光技術(shù)，與普通全息成像不同，這種技術(shù)不需要拍攝對(duì)象，所需圖形完全由計(jì)算機(jī)生成，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制兩束相干光束以像素為單位逐點(diǎn)生成全部圖案，對(duì)不同點(diǎn)可改變雙光束之間的夾角，從而制成具有特殊效果的三維全息圖。
　　2.透明激光全息圖像防偽技術(shù)
　　普通的激光全息圖像一般是用鍍鋁的聚酯膜經(jīng)過(guò)模壓（也可以先用聚酯薄膜經(jīng)過(guò)模壓再鍍鋁）而成，鍍鋁的作用是增加反射光的強(qiáng)度使再現(xiàn)圖像更加明亮。照明光和觀察方向都在觀察者這一側(cè)，這樣的激光彩虹模壓全息圖是不透明的。透明激光全息圖像實(shí)際上就是取消了鍍鋁層，將全息圖像直接模壓在透明的聚酯薄膜上。1996年我國(guó)公安部將透明激光全息圖像應(yīng)用在居民身份證上，將身份證用透明膜整體覆蓋，在光線下觀察身份證正面時(shí)，不但能看清證件內(nèi)容，還能看到透明膜上顯現(xiàn)出來(lái)的二維、三維彩虹全息圖像（“長(zhǎng)城”及“中國(guó)”的中英文字樣）。
　　3.反射激光全息圖像防偽技術(shù)
　　反射激光全息圖像成像原理是將入射激光射到透明的全息乳膠介質(zhì)上，一部分光作為參考光，另一部分透過(guò)介質(zhì)照亮物體，再由物體散射回介質(zhì)作為物光，物光和參考光相互干涉，在介質(zhì)內(nèi)部生成多層干涉條紋面，介質(zhì)底片經(jīng)處理后在介質(zhì)內(nèi)部生成多層半透明反射面（例如6微米厚的乳膠層里可以有20多個(gè)反射面），用白光點(diǎn)光源照射全息圖，介質(zhì)內(nèi)部生成的多層半透明反射面將光反射回來(lái)，迎著反射光可以看到原物的虛像，因而稱為反射激光全息圖。
　　第三代加密全息圖像防偽技術(shù)
　　加密全息圖像是指采用諸如激光閱讀、光學(xué)微縮、低頻光刻、隨機(jī)干涉條紋、莫爾條紋等等光學(xué)圖像編碼加密技術(shù)，對(duì)防偽圖像進(jìn)行加密而得到的不可見(jiàn)或變成一些散斑的加密圖像.
　　1.激光閱讀
　　利用光學(xué)共軛原理將文字或圖像信息存貯在全息圖像中。在普通環(huán)境下，這些信息不會(huì)顯現(xiàn)，當(dāng)用激光筆照射時(shí)，人們可借助硫酸紙或白紙看到所存貯的信息。所存貯的信息可以是文字、標(biāo)識(shí)、灰度圖像，甚至一篇文章，表現(xiàn)形式也有反射式和透射式兩種. #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
　　2.光學(xué)微縮
　　將文字信息用光學(xué)微縮的方式記錄在全息圖上，平常肉眼難以辨認(rèn)，在10倍、甚至100倍放大鏡下才可觀察到具體內(nèi)容，一般情況下，中文可縮至0.1mm,英文可縮至0.05mm
　　3.低頻光刻
　　在全息圖上以非干涉方式將預(yù)先設(shè)計(jì)好的條紋花樣以縮微的形式直接記錄在全息圖上，這些花樣的條紋密度比普通干涉條紋低10倍在100線/mm左右，直觀效果是在全息圖上某些部位具有類似金屬光澤的衍射花樣，若條紋花樣是用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的全息圖，則可用激光再現(xiàn)其信息.
　　4.隨機(jī)干涉條紋
　　在制作全息圖時(shí)引入隨機(jī)機(jī)制，在全息圖上記錄隨機(jī)干涉花樣，這種花樣具有明顯的特征，且不可重復(fù)，即使同一個(gè)人使用同樣的工藝在不同的時(shí)刻所產(chǎn)生的花樣都不相同，因此是一種很好的防偽方式。除靜態(tài)平面干涉條紋外，目前已發(fā)展到動(dòng)態(tài)，立體干涉條紋，仿冒者根本無(wú)法復(fù)制.
　　5.莫爾干涉加密
　　利用莫爾原理，即兩套周期性結(jié)構(gòu)的條紋重疊可產(chǎn)生第三套周期結(jié)構(gòu)花樣的原理，在其中一套條紋中改變其位相并編碼一個(gè)圖案，這種圖案在平時(shí)是隱藏的不能分辨，當(dāng)與另一套周期條紋重疊時(shí)圖案顯現(xiàn)出來(lái).
　　加密全息圖像因其不可見(jiàn)或只顯現(xiàn)一片噪光，如沒(méi)有密鑰很難破譯，所以具有一定的防偽功能。但是因?yàn)樗谕ǔ－h(huán)境下無(wú)法分辨，因此不具備為普通大眾所識(shí)別的能力.
　　第四代激光全息防偽技術(shù)
　　1.組合全息圖
　　組合全息圖是將幾十甚至幾百個(gè)不同的二維圖像通過(guò)幾十甚至幾百次曝光所記錄的全息圖。其效果可以從兩個(gè)方面體現(xiàn)，一是類似于平面動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，可以拍攝各種花樣的平面動(dòng)態(tài)變化圖案，二是利用3D軟件或借助數(shù)碼相機(jī)，將三維目標(biāo)的各個(gè)側(cè)面及隨時(shí)間的變化過(guò)程記錄下來(lái)，制作四維全息圖，即該全息圖不僅能夠記錄和再現(xiàn)物體的三維空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）特性，還能記錄和再現(xiàn)該三維物體隨時(shí)間（Ｔ）的變化，這是一種防偽性能極高的全息圖，與普通2D/3D或真三維全息相比較，具有以下特點(diǎn)：①信息量巨大，制作工藝復(fù)雜：普通全息防偽標(biāo)貼往往通過(guò)幾次曝光就可以完成，而制作四維全息圖需要對(duì)幾十甚至幾百幀二維圖像進(jìn)行記錄，從而曝光次數(shù)是普通全息的幾十甚至幾百倍，這需要專用的儀器設(shè)備及更加精巧的工藝過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)。②拍攝對(duì)像沒(méi)有限制，拓展了激光全息這一高科技手段的應(yīng)用范圍：普通全息記錄三維模型需要1：1的模型實(shí)體進(jìn)行拍攝，而四維全息則首先從各個(gè)角度采集物體的信息，然后對(duì)采集到的二維圖像進(jìn)行合成制作全息圖，從而對(duì)拍攝的對(duì)象沒(méi)有限制，可以是真人，真物體，甚至是電腦構(gòu)制的虛幻物體。比例也無(wú)需1∶1。③真彩色四維顯示，普通全息標(biāo)識(shí)望塵莫及：傳統(tǒng)全息標(biāo)識(shí)只能實(shí)現(xiàn)平面層次感，三維全息圖也只能表現(xiàn)1：1靜物的三維立體特征，且不能還原物體的真色彩。四維全息則不同，在以真彩色反應(yīng)三維空間物體的同時(shí)，還能附載該三維空間隨時(shí)間的變化，這樣的全息標(biāo)識(shí)如同一幅內(nèi)容豐富的小電視，設(shè)計(jì)者可在上面盡情揮灑.
　　2.真三維全息圖
　　全息圖的一個(gè)重要特征就是能夠?qū)崿F(xiàn)三維顯示，真三維全息圖就是利用真實(shí)三維雕刻模型制作全息圖其防偽意義在于兩個(gè)方面，一是三維模型全息圖的拍攝難度比普通2D/3D高很多，尤其是將二者結(jié)合起來(lái)；二是即使仿冒者能夠制作三維模型全息圖，但三維雕刻及拍攝時(shí)物體的角度等也會(huì)有很大差異，很難成功。因此，這種是一種高防偽性的全息圖。