自激光全息技术诞生之日起，激光体全息光存储技术（以下简称全息存储）就开始受到人们的关注。目前，全息存储研究已取得很大进展，存储容量迅速增大，存储器性能不断改进，高密度全息存储技术正日益走向实用。

全息存储方式利用光的干涉原理，在记录材料上以体全息图的形式记录信息，并在特定条件下以衍射形式恢复所存储的信息。三维多重体全息存储，是利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像。一般常用的材料有重铭酸盐明胶、光致聚合物和光致变色材料等。

三维体全息存储的原理是，待存储的数据由空间光调制器调制成二维信息，然后与参考光在记录介质中发生干涉，并利用材料的光折变效应形成体全息图而完成信息的记录。读取时，使用和原来相同的参考光寻址，以读出存储在晶体中的相应的全息图。根据体全息图的布拉格角度或波长选择性，改变参考光的入射角度或波长，以实现多重存储。由于布拉格选择性非常高，所以体全息存储可在一个单位体积内复用多幅图像，从而实现超高密度存储。

根据光波干涉原理，当信号光和参考光都是平面波时，在一定厚度的记录介质内部都会形成等间距的、具有平面族结构的体光栅，从而实现对光信号的存储。

体全息图光路示意图如图1所示。

图1 体全息图光路图示意图

光信号存储时，待存储的信号光O和参考光R分别以角度θ1和θ2但入射到介质内，形成的条纹面与两束光的夹角θ满足θ=（θ1-θ2）/2。该等间距的平面族结构被记录并形成光栅（其光栅常数71满足布拉格条件：2Λsinθ=λ，其中λ为光波在介质内传播的波长），从而实现某波长光信号在某角度下的存储。

体全息图对再现光的衍射作用与布拉格晶体对X射线的衍射现象相似，也满足布拉格条件：2Λsinθ=λ，式中θ称为布拉格角。图1（b）是其再现示意图。只有满足布拉格条件的再现光才能得到最强的衍射光，任何对布拉格角和光波长的偏离都会使衍射光急剧衰减，即布拉格条件表现出很强的选择性。当某一波长的光以某一角度入射到存储介质的某一区域（该区存有数据信息）时，如果出现较强的、满足布拉格条件的衍射光，则表示该区域在该波长和角度下的存储信息为“1”，反之则为“0”。由此可见，体全息可采用波长复用和角度复用来实现超高密度存储。

与磁存储技术和光盘存储技术相比，全息存储有以下特点。

（1）数据冗余度高。在传统的磁盘或光盘存储中，每一数据比特占据很小的空间位置，当存储密度增大，存储介质的缺陷尺寸与数据单元大小相当时，必将引起对应数据失真或丢失；全息存储的信息以全息图的形式存储在一定的扩展体积内，而记录介质局部的缺陷和损伤只会使信号的强度降低，但不至于引起数据丢失，因此冗余度高，抗噪能力强。

（2）存储容量大。利用体全息图可在同一存储体积内存储多个全息图，其有效存储密度很高，存储密度的理论极限值为1/λ3（人为光波波长），在可见光谱区中该值约为1012b/cm3。

（3）数据并行传输。全息图数据以页面形式存储和恢复，一页中所有的位都并行地记录和读出（不像磁、光盘那样串行方式逐点存取），其存取一页的时间≤1s，因而具有极高的数据传输率，其极限值主要由I/O（输入/输出）器件来决定。目前多信道CCD阵列的运行速度已达到128MHz/s，采用并行探测阵列的全息存储系统的数据传输率将有望达8GBps。

（4）寻址速度快。数据检索采用声光或电光等非机械寻址方式，因而系统的寻址速度很快，寻址一个页面的时间可小于50μs。数据访问时间可降至亚毫秒范围或更低。

（5）有关联寻址功能。块状角度复用体全息存储用角度多重法存储多个全息图，读出时若用物光中的某幅图像光波（或其部分）照射其公共体积，则会读出一系列不同方向的“参考光”，各光的强度大小代表对应存储图像与输入图像之间相似程度。利用此关联特性，可实现内容关联寻址操作和基于图像相关运算的快速目标识别。