Digital holografi er en måde at registrere 3D-oplysninger ved hjælp af digitale kameraer. I dag har det allerede bred praktisk anvendelse, og i fremtiden er videnskabsmænd sikre på, at det vil være uundværligt på en række områder, fra medicin til astronomi. Om nutiden og fremtiden for digital holografi.
Fysiske principper for holografi
Holografi er en metode, der giver dig mulighed for at registrere oplysninger om et objekt og gendanne dets billede, herunder i en tredimensionel form. Dette opnås ved ikke kun at registrere lysets amplitude (som ved standardfotografering), men også fasen, der gør det muligt at se det billede, der er rekonstrueret fra hologrammet fra forskellige vinkler.
Hologrammer registreres ved at registrere den samlede amplitude af to lysstråler: et objekt (reflekteret fra et objekt eller transmitteret gennem det) og en reference. Hvis de er kohærente med hinanden - de har en konstant faseforskel - dannes der et interferensmønster i overlagringsplanet for bjælkerne, der registreres af digitale fotosensorer eller fotosensitive medier.
Verdenstendenser
Ved hjælp af digital holografi kan du oprette reel tredimensional visualisering af objekter og scener. Dette kræver ikke specielle briller til at observere scener eller særlig placering af observatøren. På dette princip udvikles nu 3D-skærme aktivt, som tillader visualisering af billeder i høj kvalitet. Som videnskabsmænd er sikre på, nærmer det øjeblik, hvor farvebilleder fra hologrammer vil være i farvekvalitet ligner fotografier, mens de gengiver et tredimensionelt billede af et objekt.
Salgsfremmende video:
Et af de aktuelle fremskridt er 5G-kommunikation ved hjælp af holografiske principper for at skabe et billede af samtalepartneren. Eksperter mener, at denne teknologi om få år vil være i stand til at blive en kommerciel service.
En ekstremt lovende retning er 3D-udskrivning ved hjælp af hologrammer. Det holografiske billede af delen er opdelt med sektioner i fremspring og derefter under programstyring udføres en hurtig lag-for-lag-udskrivning af hver projektion.
Områderne med digital holografi, der bruges i videnskabelig og anvendt forskning, udvikler sig aktivt: holografisk mikroskopi (visualisering af mikro- og nanoobjekter) og holografisk interferometri (dynamisk registrering af ændringer i objektparametre - temperatur, form, brydningsindeks).
Derudover bruges digital holografi allerede i vid udstrækning i medicinsk og biologisk billeddannelse, i systemer til kodning, transmission og lagring af data og gør det også muligt at øge sikkerheden for produkter, pengesedler og bankkort.
Russiske resultater
I dag udføres forskning inden for holografi - både analog og digital - af en række universiteter og virksomheder, hvis laboratorier har opnået betydelige resultater.
F.eks. Har NRNU MEPhI implementeret et system til dynamisk optagelse, transmission og optisk demonstration i realtid af hologrammer med en opløsning på mindst 2 millioner pixels. Det giver dig mulighed for ekstern gengivelse af scener og genstande, der er optaget i både det optiske og infrarøde område - som f.eks. Kan bruges til at optage information i aggressive miljøer.
I dag kræves det for transmission af holografisk video en kanal med en båndbredde på mindst enheder gigabits pr. Sekund, derfor er teknologier til konvertering og komprimering af digitale hologrammer af stor betydning. NRNU MEPhI arbejder aktivt i denne retning. I maj 2019 præsenterede Scientific Reports-magasinet en metode til komprimering af holografisk information hundreder af gange, udviklet inden for rammerne af det russiske videnskabsstiftelsesbevilgning nr. 18-79-00277.
Et andet vigtigt område er forbedring af kvaliteten af den optiske visning af 3D-scener fra optagede hologrammer. Institutet for laser- og plasmateknologier (LaPlas) af NRNU MEPhI udvikler metoder til forbedring af computer og reel optisk visning af hologrammer ved hjælp af multi-gradation flydende krystal og binære højhastigheds-mikromirrorlysmodulatorer. I 2019 offentliggjorde forskere fra NRNU MEPhI en storstilet undersøgelse af binære metoder til visning af 3D-objekter i den bedste kvalitet i tidsskriftet OpticsandLasersinEngineering. Som forskerne forklarede, kunne denne udvikling være nyttig til at skabe 3D-skærme med høj hastighed.
Holografi anvendes ikke kun til opbevaring, men også til beskyttelse af oplysninger. Forskere ved NRNU MEPhI opretter i øjeblikket datakodningssystemer ved hjælp af et billede optaget på et hologram som en kodningsnøgle. Inden for rammerne af det russiske videnskabsstiftelsestilskud nr. 19-19-00498 arbejdes der på at skabe et kodesystem baseret på højhastigheds-mikromirrorlysmodulatorer. Et sådant system er i stand til at kode information ved en båndbredde af gigabits pr. Sekund.
Et lige så vigtigt forskningsområde er genkendelse af genstande. Som specialisterne fra NRNU MEPhI forklarede i dag, bruger genkendelsesanordninger normalt kun rumlige funktioner. I en for nylig offentliggjort artikel i tidsskriftet Optics Communications blev der foreslået en metode til genkendelse af både form og spektrale træk, der f.eks. Kan anvendes i orienteringsenheder i rummet eller til identifikation af biologiske arter.