体全息光学相关器基于体光栅的布拉格选择性，在记录介质的共同体积中利用角度复用存储多幅图像。相关计算时，输入一幅图像可以并行输出所有的相关点，每个相关点的强度代表输入图像与对应库图像之间的内积值。分析了提高体全息光学相关器运算精度和速度的关键技术。总结了近年来采用散斑调制技术降低相关通道串扰，采用二维随机交错方法消除图案依赖行为，采用多样本并行估计方法提高并行运算精度，采用读写分离结构实观系统小型化集成等体全息光学相关器技术方面的研究进展。目前体全息光学相关器已经实现超过7500通道的并行运算能力，运算速度达到138 GHz。系统在遥感图像匹配、指纹识别等领域的成功应用证明了其高速高精度运算能力。

提出了基于酞菁染料的全息记录材料,与目前已报道的基于丙烯酞胺基单体光聚合型全息记录介质相比,该聚合体系显示了优良的全息特性:全“干”热后处理,良好的抗水性和环境稳定性,制备过程简单和低毒性,并可制备成较厚的感光膜层。针对存储过程的页间和页内串扰做了理论分析和MTALAB仿真,采用自主研制的抗水性光致聚合物材料记录多幅不同图像的实验方案,分析了本抗水性全息材料的角度复用性能。

研究了一种新型的对红光和蓝光敏感的非水溶性光致聚合物材料的全息存储特性。该聚合材料由复合单体、复合光敏剂、复合引发剂、链转移剂及成膜物等成分组成，它具有防潮、后处理简单、分辨率高及耐高温等特点，对红、蓝光2种衍射效率均不低于75%，灵敏度为(45～65)mJ/cm2。对该材料先后进行了双波长复用存储实验和角度复用存储实验，当用红光或蓝光再现时再现图像清晰可见，相邻2副图像之间无明显干扰，说明该材料具有良好的存储性能，适合作高密度数字全息存储的记录材料，可用作光通信中的波分复用器及其他光学元件。

基于体全息的反射式记录原理，设计并搭建了不同于传统透射式光路的紧凑型反射式体全息存储光路，提出一种新的采用双透镜共焦方法实现数据存储的角度复用方案.通过此系统实现了单点2 000幅图像的连续存储.实验结果表明,反射式光路可以增大全息图的衍射率进而提高存储图像的质量；而双透镜共焦方案易实现且便于控制，可以实现图像的连续存储和高准确度复用；同时减少了光学系统的复杂度，并把复用维度从一维扩展到了水平和垂直二维方向，提高了存储的密度.

基于增宽光致聚合物存储材料的感光光谱范围，增大材料存储密度，制备了四种共同敏化的光致聚合物样品，该样品的最大衍射效率在632.8 nm,514.5 nm和448 nm三种波长下分别高达61%,47%和44%，曝光灵敏度分别为1.92×10-3,9.28×10-4和5.63×10-4，折射率调制度分别为4.7×10-4,3.34×10-4和2.93×10-4。将该敏化宽带增宽光致聚合物样品的曝光特性与各光敏剂敏化样品的作对比，发现其衍射效率、曝光灵敏度、折射率调制度等曝光性能有所降低; 同时初步研究了不同厚度的共敏化宽带敏感光致聚合物在相同曝光光强下的性能变化，所得结果都为多波长复用及稀疏波长-角度复用提供了可靠的实验依据。

利用耦合波理论对体全息存储角度复用方式的基本原理进行了讨论，分析了对称写入、非对称写入及邻面写入等不同光路几何配置对角度复用度的影响。考虑存储介质临界角的限制，推导出最大角度复用度的计算公式。理论分析及数值模拟表明：非对称入射光路比对称入射光路更有利于提高系统的角度复用度；邻面入射光路的角度复用度最高且与参考光入射角改变量成正比，邻面入射光路是最佳的角度复用存储光路。

采用365 nm的门光束和633 nm的记录光,在双掺杂LiNbO3:Ce:Cu晶体中实现了全息图像的双色记录和无损读出。探讨了双色存储全息图的图像保真度,采用信噪比(SNR)损失描述双色固定过程对全息图像的像质影响。利用角度寻址器件,采用等时曝光时序,实现了50幅全息图像的双色复用记录和固定,并对其噪声的特点进行了初步分析。结果表明,固定后50幅全息图像的信噪比损失平均值为1.14; 50幅全息图像的衍射效率基本相等,平均衍射效率达7.64×10-6。

研究了在双掺杂LiNbO3∶Fe∶Cu晶体中进行双色全息存储时记录初始阶段振荡现象的形成过程,认为敏化后的晶体深浅能级的电子分布达到了一种动态平衡状态,在记录开始时引入调制红光照射晶体导致了浅能级大量电子被激发,使深浅能级的电子数目向一种新的平衡状态转化。理论分析了利用振荡阶段浅能级电子数密度随记录时间递减的特点进行等时曝光,实现等衍射效率的全息复用的可行性,并在实验上在双掺杂LiNbO3∶Fe∶Cu晶体中利用100 s等时曝光实现了15幅全息光栅的等衍射效率复用。结果表明,利用双色存储中的振荡阶段浅能级电子数目逐渐减小的特点,采用等时曝光就可以实现小规模的等衍射效率全息复用记录。

全息光存储以其高密度、大容量、高速并行数据存取而成为光存储领域的一个重要研究方向。生物光致变色材料——菌紫质是一种新型可擦重写全息记录介质。实验证明了使用菌紫质薄膜进行角度复用和偏振复用全息存储的可行性。利用菌紫质的光致变色特性,采用90°角度复用全息存储光路,在BR-D96N薄膜样品同一位置上实现了6幅全息图存储,并分别读出了无串扰的再现像。利用菌紫质薄膜的光致各向异性进行了偏振复用全息存储,在BR-D96N薄膜样品的同一位置上存储了两幅正交偏振光记录的图像,用原参考光再现和偏振片选择,可分别读出这两幅图像。