Holografia a jej technické aplikácie

Využitie hologramu

Holografiu možno využiť pre výskum objektov odrážajúcich svetlo, napr. výskum mechanických deformácií, tepelných deformácií, vibrácií malých posuvov a pod., pre interferometrický výskum nehomogenít v transparentných objektoch a pre priestorový záznam častíc v tekutinách.

Holografia využíva interferenciu svetla pre záznam trojrozmerných obrazov, preto vyžaduje použitie koherentných svetelných zdrojov, pričom celé zariadenie musí byť kompaktné, chránené proti otrasom z okolitého prostredia a obvykle vyžaduje zatemnenie pracoviska. Holografia vyžaduje „dokonalé“ optické zdroje s vysokým stupňom koherencie, aby sa dodržali javy interferencie a ohybu svetla. Jedná sa o priestorovú, ako aj o časovú koherenciu. Priestorová koherencia je tým väčšia, čím je zdroj „bodovejší“ a časová koherencia je tým väčšia, čím je svetlo monochromatickejšie. Ideálnym monochromatickým zdrojom je laser – generátor elektromagnetického žiarenia v optickej oblasti vlnových dĺžok.

Pozn.: Slovo laser je odvodené od skratky pre Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (zosilňovanie svetla pomocou stimulovanej emisie žiarenia).

Laser zabezpečuje časovú a priestorovú koherenciu, ktorá umožňuje získať stabilnú a zreteľnú štruktúru v rovine hologramu a tiež zabezpečuje dostatočný výkon pri zodpovedajúcej vlnovej dĺžke svetla, meraný v ľubovoľnom bode za ľubovoľný časový interval.

Skôr vyrobené lasery produkujú svetlo jedinej frekvencie (vlnovej dĺžky), teda produkujú jednofarebné (monochromatické) svetlo. V súčasnosti napr. firma Coherent vyrába lasery, ktoré produkujú „biele“ svetlo. Laserové žiarenie vystupujúce z lasera je navyše koherentné (všetky vlny sú vzájomne vo fáze). To znamená, že svetlo sa od svojho zdroja šíri v pravidelných vlnách, preto ostáva sústredené v úzkom lúči aj na veľké vzdialenosti. Pre holografiu sa najčastejšie používa helium-neónový laser (He-Ne), s vlnovou dĺžkou l = 0,6328.10–6 m, s kontinuálnym osvitom.

Ako záznamové prostredie sa najviac využíva fotografická citlivá vrstva s vysokou rozlišovacou schopnosťou (Komar, Serov, 1987). Takéto fotografické materiály boli pôvodne vyvinuté pre spektroskopické účely. Teraz sú však materiály špeciálne určené pre holografiu, napr. 649F, AGFA Geavert Scientia, Kodak, Slawich, atď.

Podmienky pre záznam hologramu musia byť volené tak, aby sa skutočne získal hologram a aby mal dobrú kvalitu. Jedným z najdôležitejších predpokladov je voľba záznamového prostredia, ktorého rozlišovacia schopnosť musí umožniť záznam jemnej štruktúry hologramu. Vzdialenosť prúžkov mriežky, ktorá vznikne interferenciou dvoch rovinných vĺn závisí na uhle medzi týmito dvoma vlnami. Preto prostredie pre holografiu musí byť upravené tak, aby použitý materiál dovolil zaznamenať túto mriežku.

V experimentálnej praxi sa štandardne používajú záznamové prostredia, ktoré je možné klasifikovať z rôznych hľadísk podľa mechanizmu interakcie svetelného žiarenia s materiálom s predpokladaným využitím. Podľa toho, či dopadajúca vlna ovplyvňuje priepustnosť, index lomu alebo hrúbku prostredia poznáme amplitúdové alebo fázové záznamy.

Toto delenie platí pre interakciu záznamu s rekonštrukčnou vlnou, pri ktorej sa ovplyvňuje amplitúda alebo fáza vlny. V praxi sa vyskytujú komplexné záznamy vplývajúce na obidve charakteristiky (Balaš, Szabó, 1986).