Digitaalinen holografia on tapa rekisteröidä 3D-tiedot digitaalikameroilla. Nykyään sillä on jo laaja käytännön sovellus, ja tulevaisuudessa tutkijat ovat varmoja siitä, että se on välttämätön monilla aloilla lääketieteestä tähtitieteen aloihin. Tietoja digitaalisen holografian nykyisyydestä ja tulevaisuudesta.
Holografian fysikaaliset periaatteet
Holografia on menetelmä, jonka avulla voit rekisteröidä tietoja objektista ja palauttaa sen kuvan, mukaan lukien kolmiulotteisena. Tämä saavutetaan rekisteröimällä paitsi valon amplitudi (kuten tavallisessa valokuvauksessa), myös vaihe, joka mahdollistaa hologrammista rekonstruoidun kuvan tarkkailun eri kulmista.
Hologrammit tallennetaan rekisteröimällä kahden valonsäteen kokonaisamplitudi: esine (heijastuu kohteesta tai lähetetään sen läpi) ja vertailu. Jos ne ovat koherentteja toistensa kanssa - niillä on vakio vaihe-ero -, silloin muodostuu häiriökuvio päällekkäisten säteiden tasoon, joka tallennetaan digitaalisilla valokennoilla tai valoherkillä välineillä.
Maailman trendit
Digitaalista holografiaa käyttämällä voit luoda todellisen kolmiulotteisen visualisoinnin kohteista ja kohtauksista. Tämä ei vaadi erikoislaseja kohtausten tarkkailemiseksi tai tarkkailijan erityistä sijoittelua. Tämän periaatteen mukaisesti 3D-näyttöjä kehitetään nyt aktiivisesti, mikä mahdollistaa korkealaatuisten kuvien visualisoinnin. Tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, että hetki lähestyy, kun hologrammeista tulevat värikuvat ovat väriltään samanlaisia kuin valokuvat, kun taas toisistaan esineen kolmiulotteinen kuva.
Mainosvideo:
Yksi nykyisistä edistyksistä on 5G-viestintä holografisten periaatteiden avulla kuvan luomiseksi keskustelukumppanista. Asiantuntijat uskovat, että muutaman vuoden kuluttua tästä tekniikasta voi tulla kaupallinen palvelu.
Erittäin lupaava suunta on 3D-tulostus hologrammeilla. Osan holografinen kuva jaetaan lohkoiksi projektioiksi ja sitten suoritetaan ohjelman ohjauksessa nopea kerros kerrokselta tulostaminen jokaiselle projektiolle.
Digitaalisen holografian alueita, joita käytetään tieteellisessä ja soveltuvassa tutkimuksessa, kehitetään aktiivisesti: holografinen mikroskopia (mikro- ja nano-esineiden visualisointi) ja holografinen interferometria (esineparametrien muutosten dynaaminen rekisteröinti - lämpötila, muoto, taitekerroin).
Lisäksi digitaalista holografiaa käytetään jo laajalti lääketieteellisessä ja biologisessa kuvantamisessa, tietojen koodaus-, siirto- ja tallennusjärjestelmissä, ja se mahdollistaa myös tuotteiden, setelien ja pankkikorttien turvallisuuden parantamisen.
Venäjän saavutukset
Nykyään holografista tutkimusta - sekä analogista että digitaalista - tekevät monet yliopistot ja yritykset, joiden laboratoriot ovat saavuttaneet merkittäviä tuloksia.
Esimerkiksi NRNU MEPhI on toteuttanut hologrammien dynaamisen tallennuksen, siirron ja reaaliaikaisen optisen esittelyjärjestelmän, jonka resoluutio on vähintään 2 miljoonaa pikseliä. Sen avulla voit kopioida sekä optisella että infrapuna-alueella tallennetut kohtaukset ja esineet etäyhteydellä - jota voidaan käyttää esimerkiksi tietojen tallentamiseen vihamielisissä ympäristöissä.
Nykyään holografisen videon lähettämiseen tarvitaan kanava, jonka kaistanleveys on vähintään gigabittiä sekunnissa, siksi tekniikoilla digitaalisten hologrammien muuntamiseksi ja pakkaamiseksi on suuri merkitys. NRNU MEPhI työskentelee aktiivisesti tähän suuntaan. Toukokuussa 2019 Scientific Reports -lehti esitteli holografisen tiedon puristamisen satoja kertoja, jota kehitettiin Venäjän tiedesäätiön apurahan nro 18-79-00277 puitteissa.
Toinen tärkeä alue on tallennettujen hologrammien 3D-kohtausten optisen näytön laadun parantaminen. NRNU MEPhI: n Laser- ja Plasmatekniikan Instituutti (LaPlaz) kehittää menetelmiä hologrammien tietokoneen ja todellisen optisen näytön parantamiseksi käyttämällä monimuotoista nestekideä ja binaarisia nopeaa mikromirroksen valomodulaattoreita. Vuonna 2019 NRNU MEPhI: n tutkijat julkaisivat OpticsandLasersinEngineering -lehdessä laajamittaisen tutkimuksen binaarimenetelmistä 3D-esineiden parhaan mahdollisen kuvan näyttämiseksi. Kuten tutkijat selittivät, tämä kehitys voisi olla hyödyllinen luotaessa nopeaa 3D-näyttöä.
Holografiaa voidaan käyttää paitsi tietojen tallentamiseen myös myös suojaamiseen. NRNU MEPhI: n tutkijat luovat tällä hetkellä datakoodausjärjestelmiä käyttämällä hologrammiin tallennettua kuvaa koodausavaimena. Venäjän tiedesäätiön apurahan nro 19-19-00498 puitteissa on meneillään koodausjärjestelmän luominen, joka perustuu nopeisiin mikropiirin valomodulaattoreihin. Tällainen järjestelmä kykenee koodaamaan tietoja gigabitin sekunnin kaistanleveydellä.
Yhtä tärkeä tutkimusalue on esineiden tunnistaminen. Nykyään, kuten NRNU MEPhI: n asiantuntijat selittivät, tunnistuslaitteet käyttävät yleensä vain alueellisia piirteitä. Äskettäin julkaistussa artikkelissa Optics Communications -lehdessä ehdotettiin menetelmää sekä muodon että spektrin tunnusmerkkien tunnistamiseksi, jota voidaan soveltaa esimerkiksi avaruuden suuntauslaitteisiin tai biologisten lajien tunnistamiseen.