Holografie digitală

Holografia digitală este o metodă de înregistrare și procesare a franjelor de interferență cu un dispozitiv electronic. De regulă, o matrice CCD acționează ca un dispozitiv electronic . [unu]

Există trei domenii principale în holografia digitală: înregistrarea, reproducerea și sinteza digitală a hologramelor.

La înregistrare, rezoluția și densitatea sunt parametri destul de importanți. Rezoluția depinde de dispozitivul electronic utilizat. În ceea ce privește densitatea, câmpul dintre cei doi senzori afectează direct frecvențele. Cu cât sunt înregistrate frecvențe mai mari, cu atât calitatea imaginii reconstruite este mai bună.

Modelul de difracție al fasciculului de referință incident trebuie modelat conform hologramei înregistrate. Acest lucru se face folosind un modulator spațial de lumină (SLM). Este folosit în principal pentru a reproduce holograme. SLM-urile sunt capabile să schimbe fazele amplitudinii complexe a luminii. Scena înregistrată este reconstruită atunci când holograma digitală este utilizată ca intrare în SBP. Cea mai importantă proprietate a fiecărui SLM este densitatea spațială a elementelor individuale. Aceste elemente au dimensiunea de aproximativ un micron .

În ceea ce privește holograma sintetizată, aceasta este înregistrată nu ca undă fizică, ci ca rezultat al simulării numerice a fenomenelor de difracție și interferență . [2]

Holograme digitale

O hologramă digitală este un câmp de undă înregistrat sau reconstruit al unui obiect tridimensional. [3] Este adesea comparată cu fotografia, dar posibilitățile unei holograme digitale sunt mai largi. Deci, pe lângă faptul că o hologramă digitală transmite informații despre distanța până la un obiect către o persoană, poate fi folosită pentru a înregistra un obiect în mișcare. [4] De asemenea, este posibil să se simuleze și să sintetizeze intensitatea și faza undei câmpului electromagnetic al unei holograme digitale. Aceasta este esența informațională a unei holograme digitale. Hologramele digitale sunt, de asemenea, utilizate în imagistica biomedicală, deoarece reduce costul componentelor optice-mecanice scumpe. În plus, este necesar pentru observarea și analiza structurii tridimensionale a micro-obiectelor biologice. [5]

Principii fizice

Holografia digitală se bazează pe principii bine-cunoscute din holografia clasică , dar înregistrarea nu este efectuată de un material , ci de un dispozitiv electronic. Raza laser de lumină este împărțită în două: subiect și referință. În locul în care grinzile sunt suprapuse unele peste altele, este instalată o matrice CCD. Informațiile primite sunt percepute în formă digitală și transmise computerului sub forma unei matrice de numere. Propagarea câmpurilor optice este descrisă destul de precis în teoria difracției. Prin urmare, holografia digitală folosește această teorie pentru a reconstrui numeric o imagine ca o matrice de numere complexe reprezentând amplitudinea și faza câmpului optic. [6]

Avantajele și dezavantajele holografiei digitale

Diverse domenii de aplicare, cum ar fi microbiologia , medicina , analiza particulelor , microelectromecanica și metrologia folosesc capabilitățile holografiei digitale. [7] [8] [9] [10] În primul rând, acest lucru se datorează înlocuirii proceselor fotochimice greoaie cu imagini optoelectronice. Holografia digitală face posibilă îmbunătățirea vitezei de procesare și a sensibilității cu ordine de mărime. De asemenea, reprezentarea digitală a câmpurilor optice face posibilă manipularea acestor câmpuri. Metodele numerice pot restaura imaginea unui obiect în planuri diferite pe o singură hologramă digitală. Avantajele holografiei digitale includ, de asemenea, imagistica fără lentile, adică nu există abateri de la dispozitivul de procesare a imaginii.

Holografia digitală modernă reînvie spațiul comun al holografiei clasice, a cărei dezvoltare a fost oarecum stagnată și aplicațiile sale limitate. Odată cu dezvoltarea în continuă accelerare a imaginilor electronice și a tehnologiei computerizate, este ușor să ne imaginăm un viitor apropiat în care, de exemplu, rezoluția pixelilor poate fi corelată cu mediile fotochimice și sarcinile de lucru computaționale nu reprezintă o problemă. Dar astăzi acestea sunt principalele dezavantaje ale holografiei digitale. Ele pot include, de asemenea, apariția zgomotului din cauza naturii coordonate a sursei de lumină.

Note

  1. ↑ Myung K. Kim / ,. - 018005-7 Vol. 1. Principii și tehnici ale microscopiei holografice digitale // Spie Reviews: Universitatea din Florida de Sud, Departamentul de Fizică. — 2010.
  2. ↑ Schnars U., Jueptner W. Digital Holography. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg. - New York, 2005.
  3. ↑ Baltiysky S. A., Gurov I. P., Nicola S. De, Coppola D., Ferraro P., Finizio A. Application of digital holography methods to control the features of microsystems 72.
  4. ↑ Demoli N. Interferometrie holografică digitală dinamică cu trei lungimi de undă . OSA (2003).  (link indisponibil)
  5. ↑ MICROSCOPIE HOLOGRAFĂ DIGITALĂ: METODE MODERNE DE ÎNREGISTRARE A HOLOGRAMELOR MICROOBIECTE . CyberLeninka. Preluat: 8 august 2017.
  6. ↑ Schnars U., Juptner W. Digital recording and numerical reconstruction of holograms // Institute of Physics Publishing. — 2002.
  7. ↑ Belashov AV, Petrov NV, Semenova IV, Vasyutinskii OS Detectarea holografică a tranzițiilor nonradiative în moleculele de oxigen: abordare digitală și clasică // Journal of Physics Conference Series. — 2015.
  8. ↑ Demin V.V., Kamenev D.V. /, vol. LVII, Nr. 8-9:,, Rusia,. - c. Metode de procesare și extragere a informațiilor din hologramele digitale ale particulelor și aplicarea lor practică Izvestiya vuzov. Radiofizica. Universitatea de Stat din Tomsk. - 2014. - S. 597 .
  9. ↑ Cox S., Rosten E., Monypenny J., Jovanovic-Talisman T., Burnette DT, Lippincott-Schwartz J., Jones G.E. & Heintzmann R. Bayesian. microscopia de localizare dezvăluie dinamica podosomului la scară nanometrică // Nature Methods. - 2012. - S. 195-200 .
  10. ↑ Alekseenko I.V., Gusev M.E. Interferometrie holografică digitală a unei game spectrale largi în sisteme de control nedistructiv al dinamicii micro- și macrosisteme // nanosisteme: fizică, chimie, matematică. - 2011. - S. 23-39 .
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii