以双向误差扩散算法为基础，通过分析图像振幅分布与生成全息图的关系，建立了全息图误差补偿模型，提出了一种新的纯相位全息图生成方法。首先通过误差扩散模型，计算出复振幅全息图与振幅置1的纯相位全息图的误差，通过对该误差进行误差扩散生成新的纯相位全息图。利用新的纯相位全息图与复振幅全息图计算新的误差，进行第二次的误差扩散，得到最终的纯相位全息图。采用定性和定量的指标来评价仿真成像质量，仿真及光学实验结果表明，改进后的方法能够有效提升再现像的质量，为纯相位全息图制作提供一种新的方法。

在多平面全息图的设计过程中，为了减小各平面之间的相互串扰，本文提出了一种改进的加权迭代多平面全息图生成方法，使用权值约束来减少各平面之间的相互影响，从而提高多平面全息显示的质量。通过对全息图的约束控制，可以使各平面的目标强度分布更均匀，并且在不降低计算速度的前提下，该方法相比于未进行约束控制时相当或具有更高的重建质量。为了验证结果，使用了相同和不同的目标图像，对6个离散平面的多平面全息图进行了数值模拟与实验验证。本文为高质量的多平面全息显示提供了一种新方法。

铌酸锂晶体是一种多功能、多用途的人工晶体材料，具有温度稳定性好、易于光学冷加工、性能易调控等优势。作为典型的光折变晶体，铌酸锂被广泛应用于高密度光存储、激光物理、信息处理和计算等研究与应用领域。伴随海量存储及动态全息三维显示的巨大需求与快速发展，基于铌酸锂晶体的三维光存储及动态显示再次成为研究热点。针对上述研究与应用，综述了铌酸锂晶体光折变全息存储及显示的原理、研究历史和最新进展，并对未来可能的发展方向进行了展望。

超表面器件的亚波长单元结构能够与光产生强烈的相互作用。通过对超原子的优化设计，能够对光场的各个参量进行多维度调控，为包括全息显示在内的众多应用光学领域带来全新的解决思路与方案。针对全息显示中核心光电调制器件能力有限的问题，发挥超表面器件超强的光场控制能力，利用多维度的复用调控，实现对信息通道数量的扩展，提升显示质量与效果。随着对超表面光场调控机制与复用技术的深入研究，超表面自身与相关应用领域都得到了长足发展。本文围绕超表面进行论述，着重介绍本课题组在多维度超表面的光场调控及全息显示中的研究进展。

全息显示技术被认为是最有前景的显示技术之一。然而，目前的空间光调制器（SLM）尺寸很小，不能满足大尺寸全息显示的要求。提出了一种大尺寸全息3D显示系统，该系统由1个激光器、1个扩束器、3个透镜、1个分束器、2个SLM及1个孔径光阑构成。首先使用误差扩散方法生成大尺寸的全息图；然后将大尺寸全息图分割为2幅具有相同分辨率的全息图，并将它们分别加载到2个SLM上；最后在空间上将2个SLM的衍射光场无缝拼接在一起，实现大尺寸全息3D显示。实验结果验证了该系统的有效性。

随着元宇宙概念的逐渐火爆，用于虚拟现实和增强现实（VR/AR）的可穿戴近眼显示设备也获得了巨大的关注。一款终极的VR/AR头戴式设备必须将显示器、传感器和处理器集成在一个紧凑的外壳中，人们可以长时间舒适地佩戴，同时提供良好的沉浸式体验和友好的人机交互体验。面向视觉舒适度的设计理念对于下一代VR/AR设备至关重要。在众多可以提供三维视觉效果的显示技术中，全息显示技术能够提供包含所有三维观看线索的真实自然的三维显示效果，同时由于其衍射成像的特点在人眼视觉像差矫正及保持紧凑外形尺寸等方面都具有独特的优势，成为了未来近眼显示设备的潜在理想技术方案。在这篇综述中，从视觉舒适度的角度调研和总结了全息近眼显示技术的最新进展。首先在视觉感知的背景下介绍了人眼视觉系统，随后对全息近眼显示在动眼眶、视场角、散斑噪声、三维波前计算和全彩色显示等有关视觉舒适度的研究方向进行了全面综述，最后总结和讨论了全息近眼显示技术在未来的潜在应用场景。

随着汽车尾灯技术的发展, 人们对汽车尾灯的个性化和立体化的图像显示功能有了更高的追求。针对这一现状, 基于全息技术原理, 提出透射式和反射式两种全息汽车尾灯方案, 对汽车尾灯进行三维建模, 并制作了汽车尾灯及其光学元件, 实现了汽车尾灯的三维图像显示功能。对全息汽车尾灯的三维显示效果及其显示性能参数进行了试验测试和结果分析。其中, 透射式全息汽车尾灯的衍射效率可达28.75%, 平均透光率高达86.83%, 有较好的三维立体显示效果。反射式全息汽车尾灯在白光下也可呈现出较为清晰的三维立体图像。

基于现有的相位空间光调制器,提出并实现了计算机制相位彩虹全息近眼显示。指出带限条件下物光在全息面上相位分布的计算及高频闪耀光栅纵向色散的控制是实现相位彩虹全息的关键要素。在计算相位彩虹全息图时,首先利用带限条件下的角谱衍射算法获取全息面上物光的复振幅分布,并利用双向误差扩散算法将复振幅分布编码为相位分布。然后,对参考光对应的高频闪耀光栅的相位进行编码,得到计算机制相位彩虹全息图。最后,设计了包含白色点光源、准直透镜、空间光调制器、4f滤波系统及目镜的全息彩色近眼显示系统,并通过光学再现获得了相位彩虹全息近眼显示效果,证明了所提方法的有效性。

全息显示技术可以完整记录和再现物体的波前信息, 被认为是3D显示的终极目标。其中大视角全息再现是全息显示的关键技术之一。本文从基于液晶空间光调制器的全息显示原理出发, 介绍了近年来所出现的多种大视角全息显示方法, 并对其实现技术做了探究分析, 论证了现有大视角全息显示技术的实现原理及优劣。随着液晶空间光调制器像素间隔的减小、刷新率的提升以及新器件新材料的结合, 大视角全息显示必将迎来新的发展。