全息术发展史上有三个重要的里程碑:首先,在1948年英国科学家Dennis Gabor发明了“Holography”——全息术,开辟了光学中的一个崭新领域,他也因此获得了1971年的诺贝尔物理学奖。传统的光全息术把物体衍射(被激光照射)的光波与另一相干参考光波相干涉,用光编码的方式形成全息图或全息照片。当用原记录参考光或其它合适的光波照射全息图,再现的波阵面构成原始物体的再现像。但是,这样的波阵面编码与重现方式是两个独立过程,无法满足动态、实时显示的需求,因此它一直没有成为主流技术。其次,1966年,Brown和Lohmann等人提出用计算机的数学计算代替干涉条纹的编码,并使用计算机和绘图仪制作了世界上第一张计算全息图,奠定了计算全息编码的理论基础,大大推动了全息术的广泛应用。第三,1994年,MIT媒体实验室摒弃了机械地模拟光全息物理过程的做法,根据全息图重构时动态空间光调制器——声光调制器(Acoustic Optical Modulator，AOM)衍射成像的要求来进行全息图的编码,并且用实现了世界上第一台动态三维全息显示系统。这些被称为“计算机产生全息图”的编码方法相对于传统光学方法具有一定的优势,它能够根据目前迅速发展的空间光调制器(SLM)的特点来进行编码并实现全息图的光电再现。　　本文首先概括了多种典型计算全息图的编码制作技术,其中包括罗曼型迂回相位编码方法、修正型离轴参考光编码方法、四阶迂回相位编码方法、相息图编码方法以及计算全息干涉图编码方法,这些全息图都需要控制绘图仪输出或阴极射线显像管(CRT)显示而制成。Mark Lucente博士发明了一种有效的基于衍射的计算全息方法,用全息素(hogel,holographic element)编码的方法将全息图映射到动态空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM),才能使世界上第一台动态三维全息显示系统得以实现。就目前而言,实现全息显示所面临的两个重要技术要素就是计算机的计算能力和算法以及空间光调制器,因此无论在实现光电再现图像上还是编码算法中,空间光调制器都起着至关重要的作用。安徽大学王大鹏博士依据空间光调制器的结构、性能和特点,考虑物光场的抽样、SLM像素互干扰、SLM工作模式等问题,开发了面向空间光调制器的全息编码方法。　　传统的计算机产生全息图重构的3D图像的体积和视场都比较小,离市场化的要求距离远。因此在目前的计算机硬件条件下,算法和显示系统的研究仍有很大的空间。将先进的计算机技术与全息技术结合起来,采用计算机对物波函数编码生成计算全息图,再由空间光调制器生成衍射光栅,实现对输入光波的调制,从而实现全息显示就是本论文的研究思路。　　本文在研究液晶显示器件结构的基础上,分析了液晶空间光调制器的振幅相位调制原理,尤其是其相位调制原理,并用Jones矩阵等数学理论论证了较薄液晶屏作为纯相位空间光调制器在理论上的可行性。关于全息图的编码算法方面,根据液晶空间光调制器近似纯相位调制的特点,采用伪随机纯相位全息编码方法。伪随机编码方法是一种用于设计傅里叶变换全息图的统计方法,在不完全复值的空间光调制器上实现理想的复值调制。其中由于伪随机编码设计的是求概率平均值,来自具有密度函数的随机分布,而不是由自然的随机过程产生,因此被命名为伪随机编码。伪随机纯相位编码技术,是将产生的相位依照统计学中的大数定律将某一复数的信息编码到纯相位复数中,将图像的幅度信息和相位信息统一融合到相位信息中,从而完成了纯相位编码。　　本文关于全息编码方法的研究汲取了计算全息领域以往编码方法中的经验,阐明了编码方法应该针对空间光调制器的调制特点,着眼于衍射效率较高的相位调制。该方法为相位调制的计算全息技术发展提供了新思路,为计算全息技术和3D显示的研究走向实际应用提供了参考。