Digital holografi er en måte å registrere 3D-informasjon ved hjelp av digitale kameraer. I dag har den allerede bred praktisk anvendelse, og i fremtiden er forskere sikre på at det vil være uunnværlig på en rekke områder, fra medisin til astronomi. Om nåtiden og fremtiden for digital holografi.
Fysiske prinsipper for holografi
Holografi er en metode som lar deg registrere informasjon om et objekt og gjenopprette bildet, inkludert i en tredimensjonal form. Dette oppnås ved å registrere ikke bare lysets amplitude (som i standardfotografering), men også fasen, som gjør det mulig å observere bildet som er rekonstruert fra hologrammet fra forskjellige vinkler.
Hologrammer registreres ved å registrere den totale amplituden til to lysstråler: en gjenstand (reflektert fra et objekt eller overført gjennom den) og en referanse. Hvis de er sammenhengende med hverandre - de har en konstant faseforskjell - dannes et interferensmønster i overlagringsplanet til bjelkene, som blir spilt inn av digitale fotosensorer eller lysfølsomme medier.
Verdens trender
Ved hjelp av digital holografi kan du lage ekte tredimensjonal visualisering av objekter og scener. Dette krever ikke spesielle briller for å observere scener eller spesiell posisjonering av observatøren. Med dette prinsippet utvikles nå 3D-skjermer aktivt, noe som gjør det mulig å visualisere høykvalitetsbilder. Som forskere er sikre, nærmer det seg øyeblikket når fargebilder fra hologrammer vil være i fargekvalitet som fotografier, mens de reproduserer et tredimensjonalt bilde av et objekt.
Salgsfremmende video:
Et av de nåværende fremskrittene er 5G-kommunikasjon ved hjelp av holografiske prinsipper for å skape et bilde av samtalepartneren. Eksperter tror at denne teknologien om få år vil kunne bli en kommersiell tjeneste.
En ekstremt lovende retning er 3D-utskrift ved hjelp av hologrammer. Det holografiske bildet av delen er delt av seksjoner i fremspring, og deretter, under programkontroll, blir det utført en hurtig lag-for-lag-utskrift av hvert fremspring.
Områdene med digital holografi som brukes i vitenskapelig og anvendt forskning utvikler seg aktivt: holografisk mikroskopi (visualisering av mikro- og nanoobjekter) og holografisk interferometri (dynamisk registrering av endringer i objektparametere - temperatur, form, brytningsindeks).
I tillegg er digital holografi allerede mye brukt i medisinsk og biologisk avbildning, i systemer for koding, overføring og lagring av data, og gjør det også mulig å øke sikkerheten til produkter, sedler og bankkort.
Russiske prestasjoner
I dag utføres forskning på området holografi - både analog og digital - av en rekke universiteter og selskaper hvis laboratorier har oppnådd betydelige resultater.
For eksempel har NRNU MEPhI implementert et system for dynamisk opptak, overføring og optisk demonstrasjon i sanntid av hologrammer med en oppløsning på minst 2 millioner piksler. Den lar deg reprodusere scener og objekter som er tatt opp både i det optiske og det infrarøde området - som for eksempel kan brukes til å registrere informasjon i aggressive miljøer.
I dag, for overføring av holografisk video, er det nødvendig med en kanal med en båndbredde på minst enheter gigabits per sekund, og derfor er teknologier for å konvertere og komprimere digitale hologrammer av stor betydning. NRNU MEPhI jobber aktivt i denne retningen. I mai 2019 presenterte Scientific Reports-magasinet en metode for komprimering av holografisk informasjon hundrevis av ganger, utviklet innenfor rammen av bevilgningen til Russian Science Foundation nr. 18-79-00277.
Et annet viktig område er å forbedre kvaliteten på optisk visning av 3D-scener fra innspilte hologrammer. Institute of Laser and Plasma Technologies (LaPlaz) of NRNU MEPhI utvikler metoder for å forbedre datamaskin og ekte optisk visning av hologrammer ved bruk av flergradering flytende krystall og binære høyhastighets micromirror-lysmodulatorer. I 2019 publiserte forskere fra NRNU MEPhI en storstilt studie av binæriseringsmetoder for å vise 3D-objekter i beste kvalitet i tidsskriftet OpticsandLasersinEngineering. Som forskerne forklarte, kan denne utviklingen være nyttig i å lage høyhastighets 3D-skjermer.
Holografi gjelder ikke bare for lagring, men også for å beskytte informasjon. Forskere ved NRNU MEPhI lager for tiden datakodingssystemer ved bruk av et bilde som er tatt opp på et hologram som en kodingsnøkkel. Innenfor rammen av Russian Science Foundation-bevilgningen nr. 19-19-00498, arbeides det med å lage et kodingssystem basert på høyhastighets micromirror-lysmodulatorer. Et slikt system er i stand til å kode informasjon med en båndbredde på gigabits per sekund.
Et like viktig forskningsområde er objektgjenkjenning. I dag, som spesialistene fra NRNU MEPhI forklarte, bruker gjenkjennelsesenheter vanligvis bare romlige funksjoner. I en nylig publisert artikkel i tidsskriftet Optics Communications ble det foreslått en metode for å gjenkjenne både form og spektrale trekk, anvendelig, for eksempel i orienteringsenheter i rommet eller for å identifisere biologiske arter.
