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（包括機械波、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）。但是由于當(dāng)時缺乏明亮的相干光源（激光器），全息圖的成像質(zhì)量很差。在上個世紀(jì)50年代里，這方面的工作進展相當(dāng)緩慢。直到60年代出現(xiàn)激光這一相干強光源之后，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)時全息圖成像質(zhì)量差的主要問題——孿生像，三維物體顯示成為當(dāng)時全息術(shù)研究的熱點，但這種成像科學(xué)遠遠超過了當(dāng)時經(jīng)濟的發(fā)展，制作和觀察這種全息圖的代價是很昂貴的，全息術(shù)基本只是一個需要高昂經(jīng)費來維持的實驗.
　　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單、易于復(fù)制等優(yōu)點。把彩虹全息術(shù)與當(dāng)時發(fā)展日趨成熟的全息圖模壓復(fù)制技術(shù)結(jié)合起來便形成了目前風(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)識逐步升級發(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。1980年，美國科學(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、信息會重現(xiàn)，而當(dāng)光線從某一特定角度照射時，圖片上又會出現(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復(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)時這種模壓全息圖片的制作技術(shù)非常先進，只有少數(shù)人掌握，于是就被用來制作防偽標(biāo)識。其防偽的原理是：
　　1.在拍攝激光全息圖片的整個過程中，如果有任何一項條件不同（如拍攝彩虹全息的條件），則制作出來的全息標(biāo)識的效果就會有差異；
　　2.這種全息圖像的全息信息用普通相機無法拍攝，因而全息圖案難以復(fù)制。
　　第一個將全息圖片用作防偽標(biāo)識的產(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，1990年至1994年期間，全國各地引進生產(chǎn)線上百條，數(shù)量占當(dāng)時世界生產(chǎn)廠家的一半還多。在引進初期，這種防偽技術(shù)確實起到了一定的防偽作用，但隨著激光全息圖像制作技術(shù)的迅速擴散，很快就被造假者從各個方面攻破，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美元一條劇降至幾萬元人民幣一條。
　　第二代改進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，促使人們不得不開始尋求改進現(xiàn)有技術(shù)。改進后的技術(shù)主要有三種：一是應(yīng)用計算機圖像處理技術(shù)改進全息圖像；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)用計算機圖像處理技術(shù)改進全息圖像
　　計算機圖像處理技術(shù)改進激光全息圖像經(jīng)歷了兩個發(fā)展形態(tài)，第一形態(tài)是計算機合成全息技術(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行處理后記錄在一張全息記錄材料上，從而形成計算機像素全息圖像。觀察這種像素全息圖像時，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)是計算機控制直接曝光技術(shù)，與普通全息成像不同，這種技術(shù)不需要拍攝對象，所需圖形完全由計算機生成，通過計算機控制兩束相干光束以像素為單位逐點生成全部圖案，對不同點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)過模壓（也可以先用聚酯薄膜經(jīng)過模壓再鍍鋁）而成，鍍鋁的作用是增加反射光的強度使再現(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，不但能看清證件內(nèi)容，還能看到透明膜上顯現(xiàn)出來的二維、三維彩虹全息圖像（“長城”及“中國”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多個反射面），用白光點光源照射全息圖，介質(zhì)內(nèi)部生成的多層半透明反射面將光反射回來，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、隨機干涉條紋、莫爾條紋等等光學(xué)圖像編碼加密技術(shù)，對防偽圖像進行加密而得到的不可見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，這些信息不會顯現(xiàn)，當(dāng)用激光筆照射時，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、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，若條紋花樣是用計算機產(chǎn)生的全息圖，則可用激光再現(xiàn)其信息.
　　4.隨機干涉條紋
　　在制作全息圖時引入隨機機制，在全息圖上記錄隨機干涉花樣，這種花樣具有明顯的特征，且不可重復(fù)，即使同一個人使用同樣的工藝在不同的時刻所產(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)展到動態(tài)，立體干涉條紋，仿冒者根本無法復(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圖案，這種圖案在平時是隱藏的不能分辨，當(dāng)與另一套周期條紋重疊時圖案顯現(xiàn)出來.
　　加密全息圖像因其不可見或只顯現(xiàn)一片噪光，如沒有密鑰很難破譯，所以具有一定的防偽功能。但是因為它在通常環(huán)境下無法分辨，因此不具備為普通大眾所識別的能力.
　　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不同的二維圖像通過幾十甚至幾百次曝光所記錄的全息圖。其效果可以從兩個方面體現(xiàn)，一是類似于平面動態(tài)設(shè)計，可以拍攝各種花樣的平面動態(tài)變化圖案，二是利用3D軟件或借助數(shù)碼相機，將三維目標(biāo)的各個側(cè)面及隨時間的變化過程記錄下來，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：①信息量巨大，制作工藝復(fù)雜：普通全息防偽標(biāo)貼往往通過幾次曝光就可以完成，而制作四維全息圖需要對幾十甚至幾百幀二維圖像進行記錄，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程才能實現(xiàn)。②拍攝對像沒有限制，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的模型實體進行拍攝，而四維全息則首先從各個角度采集物體的信息，然后對采集到的二維圖像進行合成制作全息圖，從而對拍攝的對象沒有限制，可以是真人，真物體，甚至是電腦構(gòu)制的虛幻物體。比例也無需1∶1。③真彩色四維顯示，普通全息標(biāo)識望塵莫及：傳統(tǒng)全息標(biāo)識只能實現(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，還能附載該三維空間隨時間的變化，這樣的全息標(biāo)識如同一幅內(nèi)容豐富的小電視，設(shè)計者可在上面盡情揮灑.
　　2.真三維全息圖
　　全息圖的一個重要特征就是能夠?qū)崿F(xiàn)三維顯示，真三維全息圖就是利用真實三維雕刻模型制作全息圖其防偽意義在于兩個方面，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；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物體的角度等也會有很大差異，很難成功。因此，這種是一種高防偽性的全息圖。