光折变晶体(例如掺铁铌酸锂)以其特殊的性能优点在光学体全息存储等领域中有着广泛的应用。但光折变晶体中记录的全息图在光照下衰减较快,导致记录的信息在读取时容易被擦除,成为制约其实用化的一大问题。热固定技术以离子在高温下的补偿为基本机制,为光折变晶体中全息图的稳定存储提供了一种解决方案。本论文从理论和实验方面对离线型热固定进行了研究。理论上详细分析了热固定各阶段的动力学特性,比较了三种不同情况的光擦除作用。实验中研究了加热温度、定影时间等因素对离子补偿效果的影响;测定了显影过程中衍射效率随时间变化的曲线,并观测了图像逐渐显影再现的全过程,验证了有关理论推导的结果。实验中总结出便捷有效的离线热固定流程。我们在Fe:LiNbO3晶体中实现了全息图的热固定。采用90°配置的角度复用全息图存储系统,以532nm波长激光为光源,用原参考光显影和读出全息图。单幅全息图的热固定效率可达50%,固定之后的图像有较好的质量。定影后经过4小时的持续光照或10天的暗保存图像无明显的衰减,与固定前的情况进行了对比,证明热固定技术的确能延长全息图的保存时间。在多重全息图分批热固定的基础上,进一步提出非均匀分组的分批热固定方法。单点存储并固定了非均分的4组共20幅全息图,结果表明,分批热固定能减少多重存储中后续记录光的擦除作用,从而有效提高存储密度;而非均匀分组相对均匀分组能减少因前几组记录时间太长产生的散射噪声,优化了固定后全息图整体的质量。