Digitalna holografija je način za registraciju 3D informacija pomoću digitalnih fotoaparata. Danas već ima široku praktičnu primjenu, a u budućnosti su sigurni znanstvenici bit će nezamjenjiva na brojnim područjima, od medicine do astronomije. O sadašnjosti i budućnosti digitalne holografije.
Fizički principi holografije
Holografija je metoda koja omogućuje registraciju podataka o nekom objektu i vraćanje njegove slike, uključujući i u trodimenzionalnom obliku. To se postiže registracijom ne samo amplitude svjetlosti (kao na standardnoj fotografiji), već i faze, što omogućava promatranje slike rekonstruirane iz holograma iz različitih kutova.
Hologrami se bilježe tako što se registrira ukupna amplituda dvaju svjetlosnih snopa: objekta (koji se reflektira od objekta ili prenosi kroz njega) i referentnog. Ako su međusobno koherentne - imaju stalnu faznu razliku - tada se u ravnini superpozicije snopa formira interferencijski uzorak, koji se snima digitalnim fotosenzorom ili fotoosjetljivim medijem.
Svjetski trendovi
Pomoću digitalne holografije možete stvoriti stvarnu trodimenzionalnu vizualizaciju objekata i scena. U tom slučaju nisu potrebne posebne naočale za promatranje scena ili posebno pozicioniranje promatrača. Na ovom se principu danas razvijaju 3D zasloni koji omogućuju vizualizaciju visokokvalitetnih slika. Znanstvenici su sigurni da se približava trenutak kada će slike u boji s holograma biti slične u boji kao fotografije uz reprodukciju trodimenzionalne slike objekta.
Promotivni video:
Jedan od trenutačnih napretka je 5G komunikacija koristeći holografske principe za stvaranje slike sugovornika. Stručnjaci vjeruju da će za nekoliko godina ova tehnologija postati komercijalna usluga.
Izuzetno obećavajući smjer je 3D ispis pomoću holograma. Holografska slika dijela podijeljena je odjeljcima u projekcije, a zatim se pod programskom kontrolom provodi brzo slojevito ispis svake projekcije.
Aktivno se razvijaju područja digitalne holografije koja se koriste u znanstvenim i primijenjenim istraživanjima: holografska mikroskopija (vizualizacija mikro i nano-objekata) i holografska interferometrija (dinamička registracija promjena parametara objekta - temperature, oblika, indeksa loma).
Osim toga, digitalna holografija već se uvelike koristi u medicinskom i biološkom snimanju, u sustavima za kodiranje, prijenos i pohranu podataka, a omogućuje i povećanje sigurnosti proizvoda, novčanica i bankovnih kartica.
Ruska dostignuća
Danas istraživanja na području holografije - i analogne i digitalne - provode brojna sveučilišta i tvrtke čiji su laboratoriji postigli značajne rezultate.
Na primjer, NRNU MEPhI implementirao je sustav za dinamičko snimanje, prijenos i optičku demonstraciju holograma u stvarnom vremenu s razlučivosti od najmanje 2 milijuna piksela. To vam omogućuje daljinsku reprodukciju scena i objekata snimljenih u optičkom i infracrvenom rasponu - koji se mogu koristiti, na primjer, za snimanje informacija u agresivnim okruženjima.
Danas je za prijenos holografskog videa potreban kanal širine opsega od najmanje jedinica gigabita u sekundi, stoga su tehnologije za pretvaranje i komprimiranje digitalnih holograma od velike važnosti. NRNU MEPhI aktivno radi u tom smjeru. U svibnju 2019. godine časopis Science Reports predstavio je metodu stiskanja holografskih podataka stotinu puta, razvijenu u okviru grantova Ruske zaklade za znanost br. 18-79-00277.
Drugo važno područje je poboljšanje kvalitete optičkog prikaza 3D scena sa snimljenih holograma. Institut za lasersku i plazma tehnologiju (LaPlaz) NRNU MEPhI razvija metode za poboljšanje računalnog i stvarnog optičkog prikaza holograma pomoću višeslojnih tekućih kristala i binarnih brzih mikromirror modulatora svjetlosti. U 2019. godini, znanstvenici s NRNU MEPhI objavili su opsežno istraživanje metoda binarnosti za prikazivanje 3D objekata u najboljoj kvaliteti u časopisu OpticsandLasersinEngineering. Kao što su znanstvenici objasnili, ovakav razvoj mogao bi biti koristan u stvaranju brzih 3D zaslona.
Holografija je primjenjiva ne samo za pohranu, već i za zaštitu informacija. Znanstvenici s NRNU MEPhI trenutno stvaraju sustave za kodiranje podataka koristeći sliku snimljenu na hologramu kao ključ za kodiranje. U okviru bespovratne pomoći Ruske zaklade za znanost br. 19-19-00498, u tijeku je rad na stvaranju sustava kodiranja temeljenog na brzim mikromirror modulatorima svjetla. Takav je sustav sposoban kodirati podatke brzinom propusnosti gigabita u sekundi.
Jednako važno područje istraživanja je prepoznavanje predmeta. Danas, kako su objasnili stručnjaci NRNU MEPhI, uređaji za prepoznavanje obično koriste samo prostorna obilježja. U nedavno objavljenom članku u časopisu Optics Communications predložena je metoda prepoznavanja po obliku i spektralnim značajkama, primjenjivim na primjer u orijentacijskim uređajima u prostoru ili za identifikaciju bioloških vrsta.
