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Mit einem aufgeweiteten Laserstrahl wird das Objekt beleuchtet. Die vom Objekt reflektierte, vorher vollkommen gleichmäßige Objektwelle besitzt nun eine charakteristische Verformung in Gestalt eines komplizierten räumlichen Musters und fällt auf eine Fotoplatte. Diese wird gleichzeitig mit einem ungestörten, am Objekt vorbeigeführten Teil des ursprünglichen Laserstrahls (Referenzwelle) beleuchtet, der über einen Spiegel geführt wird und von der Seite auf die Fotoplatte einfällt. Beide Wellenfronten überlagern sich auf der Fotoplatte. Nach dem Entwickeln sieht man auf ihr ein für das Auge nicht als Objekt erkennbares Muster aus Linien und Kreisen von äußerst kleinem Abstand, das Hologramm. Es enthält neben der Intensität auch die Phase der vom Objekt reflektierten Wellenfront.
Voraussetzung bei dieser Technik ist, dass die geteilten Lichtbündel in einer festen Phasenbeziehung stehen, die nur durch die Objektoberfläche beeinflusst werden darf.
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