Die Holographie ist eine Methode zur Speicherung der vollständigen Information eines Wellenfeldes und basiert auf den Effekten der Interferenz und Beugung. Interferenzen entstehen, wenn sich Lichtwellen gleicher Polarisation und Wellenlänge, die eine feste Phasenbeziehung zueinander haben, wie das bei Laserlicht der Fall ist, überlagern. Die Amplituden- und Phasenverteilung einer als Objekt- oder Signalwelle bezeichneten Welle sind in dem Interferenzmuster enthalten, das durch Überlagerung von dieser mit einer kohärenten Referenzwelle entsteht.
Das aufgezeichnete Interferenzmuster wird als das Hologramm der Signalwelle bezeichnet. Wird dieses mit einer geeigneten Lichtwelle beleuchtet, entsteht durch Beugung an der Struktur des Hologramms die Signalwelle mit ihrer gesamten Information von Amplitude und Phase. Man spricht von Rekonstruktion der Signalwelle. Insofern unterscheidet sich das holographische von allen herkömmlichen Abbildungsverfahren.