Holografie

  

Obrázek 11: Příklad reflexního hologramu.

Zakladatelem je Denis Gabor, který v roce 1948 navrhuje dvoustupňový proces nazývaný rekonstrukce vlnoplochy, a později nazvaný holografie. Uvědomil si, že pokud se vlna rozptýlená od předmětu, který nás zajímá (předmětová vlna), zaznamená současně s jinou (tzv. referenční) vlnou, je tímto způsobem možno uchovat informaci jak o amplitudě vlny, tak o její fázi, ačkoliv záznamová prostředí dokážou reagovat pouze na intenzitu světla, a není tudíž možné vlnu i s její fází zaznamenat přímo. Informaci o fázi, které nesou vlny rozptýlené od předmětu, je tedy třeba nějakým jiným způsobem převést na změny intenzity, které už je možné zaznamenat. Využívá se při tom interference, tj. k vlně předmětové (o neznámé vlnoploše) se přidá vlna známá - referenční (nejčastěji vlna s rovinných fázovým čelem). Celková intenzita obou vln, která se zaznamená do holografického materiálu, závisí tímto způsobem jak na amplitudě tak na fázi vlny předmětové. Obě části informace jsou takto uloženy ("zakódovány") do vzniklé interferenční struktury. Záznam tohoto interferenčního pole se nazývá hologram.

Jestliže je vlna předmětová dána jako $a(x,y) = \vert a(x,y)\vert\cos(\phi(x,y))$, a vlna referenční jako $A(x,y) = \vert A(x,y)\vert\cos(\psi(x,y))$, kde x a y jsou prostorové souřadnice v rovině hologramu, potom se bude zaznamenávat intenzita

$$I(x,y) = \vert a(x,y)\vert^2 + \vert A(x,y)\vert^2 + 2\vert a(x,y)\vert \cdot \vert A(x,y)\vert \cos(\psi(x,y) - \phi(x,y)).$$

Jestliže nyní zaznamenanou strukturu osvětlíme vlnou ëmphrekonstrukční, ukazuje se, pokud má záznamový materiál vhodné vlastnosti, že je možno získat obraz původního předmětu. Aby toho bylo možno dosáhnout s co nejlepším výsledkem, volí se za vlnu referenční vlna rovinná.

K velkému rozvoji holografie dochází až v 60. letech díky vynálezu laseru (koherentní zdroj monochromatického záření). Tak jak byla holografie postupně rozvíjena, byly vytvářeny různé typy hologramů podle experimentálního uspořádání při jejich záznamu: např. Gaborův hologram nebo Leithův-Upatnieksův hologram (mimoosový), nebo emphDenisjukův reflexní hologram. Dále lze hologramy rozdělit na transmisní a emphreflexní. V transmisním hologramu pozorujeme obraz ve světle, které prošlo hologramem, naproti tomu v reflexním hologramu ve světle od hologramu odraženém. Příkladem reflexního hologramu je právě Denisjukův hologram, kde jeden svazek světla poskytuje jak svazek referenční, tak předmětový (prošlý záznamovou deskou, a odražený od předmětu, který je umístěn za deskou, zpět na tuto desku). V případě reflexního hologramu jsou interferenční proužky a tudíž i změny indexu lomu orientovány rovnoběžně s povrchem záznamové desky. Reflexní hologramy mohou být, na rozdíl od transmisních, osvětleny v bílém světle, neboť jsou vysoce selektivní (citlivé) na vlnovou délku. V bílém světle jsou obsaženy všechny barvy, a reflexní hologram si ''vybere'' vhodnou vlnovou délku (pro kterou je splněna Braggova podmínka), kterou odráží. Ostatní vlnové délky odráženy nejsou.

Další skupinu hologramů tvoří tzv. holografické stereogramy, v kterých je zaznamenáno velké množství dvoudimenzionálních obrazů (zaznamenaných např. klasickou fotografií). Při rekonstrukci se všechny směry rekonstruují najednou a prostorovost vzniká pomocí stereoefektu, podobně jako při lidském vidění oběma očima najednou, stereoskopických párů je však větší počet.

  Velkým pokrokem, zejména v obrazové holografii, bylo vytvoření duhových hologramů. Metoda umožňuje osvětlení hologramů bílým světlem, a to tím, že minimalizuje rozmazání způsobené barevnou disperzí u transmisních hologramů. Za toto je ovšem zaplaceno tím, že zobrazená informace přestává být v jednom směru prostorová (ztrácí svou prostorovou paralaxu). Tento neparalaxovaný směr se volí verikální, neboť je žádoucí, aby prostorovost byla zachována v horizontálním směru, ve kterém jsou umístěny lidské oči. Hologramy se připravují dvoustupňovým procesem:

(1)

první hologram zachytí prostorový objekt obvyklým způsobem,

(2)

hologram se rekonstruje přes úzkou horizontální štěrbinu, která eliminuje vertikální paralaxu.

Zpět: Vysokofrekvenční struktury O úroveň výše: Difrakční struktury a optické Pokračovat: Mikrooptika