光学相关识别的应用领域极为广泛，选择合适的存储材料是实现大容量体全息存储和准确识别的关键问题。Hf:Fe:LiNbO3晶体在提高响应速度和抗光散射能力的同时仍具有较高的衍射效率和灵敏度，使该晶体更适用于全息图像存储及光学相关识别。通过对可见-紫外光谱及X-射线衍射谱的分析发现，Hf4+离子的掺杂不会改变铌酸锂晶体的晶格结构，但会使得晶格常数有所变化；掺杂浓度的不同会引起晶体吸收边变化。在掺HfO2量不变的Hf(4mol.％):Fe:LiNbO3晶体中，随着[Li]/[Nb]比的增大晶格常数及晶胞体积先增大后减小，吸收边红移。在[Li]/[Nb]比不变的同成分Hf:Fe:LiNbO3晶体中，随掺铪量的增大，晶格常数及晶胞体积均增大，吸收边先紫移后红移。　　本文利用二波耦合实验研究了Hf:Fe:LiNbO3系列晶体的全息存储性能。实验发现：随掺 Hf量的增加，衍射效率、光折变灵敏度、响应速度、擦除时间先减小后增大，随[Li]/[Nb]比增加样品的衍射效率先增加后减小，写入时间缩短，灵敏度增大。研究了实验条件对晶体全息存储性能的影响。衍射效率最大值随两光束夹角的增加先增大后减小；还原处理后的晶体写入时间减少了一个数量级。晶体材料的散射噪声限制了识别准确率的提高。文中分析了泵浦光对不同晶体材料产生的散射噪声，并用光斑畸变法测试了晶体的抗光散射能力。研究了不同泵浦光束类型对晶体材料散射噪声、光斑畸变量的影响，结果表明，高斯光是最适宜做全息记录的泵浦光。光强不仅影响晶体的全息存储性能，还影响识别参数的大小。选择合适的光强有利于优化识别结果。用光学全息匹配滤波器采用角度复用方式测试了能进行准确识别的最小角间隔，发现采用边缘提取图像和选择适当的角度间隔有助于提高识别准确率。