Holografi digital adalah cara untuk mendaftarkan maklumat 3D menggunakan kamera digital. Hari ini sudah memiliki aplikasi praktis yang luas, dan di masa depan, para saintis pasti, akan sangat diperlukan dalam beberapa bidang, dari perubatan hingga astronomi. Mengenai masa kini dan masa depan holografi digital.
Prinsip fizikal holografi
Holografi adalah kaedah yang membolehkan anda mendaftarkan maklumat mengenai objek dan memulihkan imejnya, termasuk dalam bentuk tiga dimensi. Ini dicapai dengan mendaftarkan tidak hanya amplitud cahaya (seperti dalam fotografi standard), tetapi juga fasa, yang memungkinkan untuk melihat gambar yang direkonstruksi dari hologram dari pelbagai sudut.
Hologram direkodkan dengan mendaftarkan jumlah amplitud dua balok cahaya: objek (dipantulkan dari objek atau dihantar melaluinya) dan satu rujukan. Sekiranya mereka bersatu antara satu sama lain - mereka mempunyai perbezaan fasa yang tetap - maka corak gangguan terbentuk dalam bidang balok yang bertindih, yang dirakam oleh sensor cahaya digital atau media fotosensitif.
Trend dunia
Dengan menggunakan holografi digital, anda dapat membuat visualisasi tiga dimensi sebenar objek dan pemandangan. Ini tidak memerlukan cermin mata khas untuk memerhatikan pemandangan atau kedudukan khas pemerhati. Atas prinsip ini, paparan 3D kini dikembangkan secara aktif, yang memungkinkan untuk menggambarkan gambar berkualiti tinggi. Seperti yang pasti para saintis, saatnya semakin hampir ketika gambar warna dari hologram akan serupa dengan kualitas warna dengan gambar, sambil memperbanyak gambar tiga dimensi objek.
Video promosi:
Salah satu kemajuan semasa adalah komunikasi 5G yang menggunakan prinsip holografik untuk mencipta imej orang yang bercakap-cakap. Pakar percaya bahawa dalam beberapa tahun teknologi ini akan dapat menjadi perkhidmatan komersial.
Arah yang sangat menjanjikan adalah pencetakan 3D menggunakan hologram. Imej holografik bahagian dibahagikan dengan bahagian menjadi unjuran dan kemudian, di bawah kawalan program, percetakan lapisan demi lapisan yang cepat dari setiap unjuran dilakukan.
Bidang holografi digital yang digunakan dalam penyelidikan saintifik dan gunaan sedang berkembang secara aktif: mikroskop holografik (visualisasi objek mikro dan nano) dan interferometri holografik (pendaftaran dinamik perubahan parameter objek - suhu, bentuk, indeks bias).
Sebagai tambahan, holografi digital sudah banyak digunakan dalam pengimejan perubatan dan biologi, dalam sistem pengkodan, penghantaran dan penyimpanan data, dan juga memungkinkan untuk meningkatkan keselamatan produk, wang kertas dan kad bank.
Pencapaian Rusia
Hari ini, penyelidikan dalam bidang holografi - analog dan digital - dilakukan oleh sebilangan universiti dan syarikat yang makmalnya telah mencapai hasil yang signifikan.
Sebagai contoh, NRNU MEPhI telah menerapkan sistem untuk rakaman dinamik, transmisi dan demonstrasi optik masa nyata hologram dengan resolusi sekurang-kurangnya 2 juta piksel. Ini membolehkan anda membuat semula pemandangan dan objek yang direkam dari jarak jauh dalam jarak optik dan inframerah - yang dapat digunakan, misalnya, untuk merakam maklumat di lingkungan yang agresif.
Hari ini, untuk penghantaran video holografik, diperlukan saluran dengan lebar jalur sekurang-kurangnya unit gigabit sesaat; oleh itu, teknologi untuk menukar dan memampatkan hologram digital sangat penting. NRNU MEPhI secara aktif berusaha ke arah ini. Pada bulan Mei 2019, majalah Laporan Ilmiah menyampaikan kaedah untuk memampatkan maklumat holografik beratus-ratus kali, yang dikembangkan dalam kerangka geran Yayasan Sains Rusia No. 18-79-00277.
Satu lagi bidang penting ialah meningkatkan kualiti paparan optik pemandangan 3D dari hologram yang dirakam. Institut Teknologi Laser dan Plasma (LaPlaz), NRNU MEPhI, mengembangkan kaedah untuk meningkatkan paparan hologram komputer dan optik sebenar menggunakan kristal cair multi-gradasi dan modulator cahaya mikromiram berkelajuan tinggi binari. Pada tahun 2019, saintis dari NRNU MEPhI menerbitkan kajian skala besar kaedah binariisasi untuk memaparkan objek 3D dalam kualiti terbaik dalam jurnal OpticsandLasersinEngineering. Seperti yang dijelaskan oleh para saintis, perkembangan ini dapat berguna dalam membuat paparan 3D berkelajuan tinggi.
Holografi berlaku bukan hanya untuk menyimpan, tetapi juga untuk melindungi maklumat. Para saintis di NRNU MEPhI kini membuat sistem pengekodan data menggunakan gambar yang dirakam pada hologram sebagai kunci pengekodan. Dalam kerangka geran Yayasan Sains Rusia No. 19-19-00498, kerja sedang dilakukan untuk membuat sistem pengekodan berdasarkan modulator cahaya mikro berkelajuan tinggi. Sistem sedemikian mampu mengekod maklumat pada lebar jalur gigabit sesaat.
Bidang penyelidikan yang sama pentingnya adalah pengenalan objek. Hari ini, seperti yang dijelaskan oleh pakar NRNU MEPhI, alat pengecam biasanya hanya menggunakan ciri spatial. Dalam artikel yang baru diterbitkan dalam jurnal Optics Communications, kaedah untuk mengenali bentuk dan spektrum ciri dicadangkan, berlaku, misalnya, pada perangkat orientasi di ruang angkasa atau untuk mengenal pasti spesies biologi.
