L'holographie numérique est un moyen d'enregistrer des informations 3D à l'aide d'appareils photo numériques. Aujourd'hui, il a déjà une large application pratique et, à l'avenir, les scientifiques sont sûrs qu'il sera indispensable dans un certain nombre de domaines, de la médecine à l'astronomie. À propos du présent et du futur de l'holographie numérique.
Principes physiques de l'holographie
L'holographie est une méthode qui vous permet d'enregistrer des informations sur un objet et de restaurer son image, y compris sous une forme tridimensionnelle. Ceci est réalisé en enregistrant non seulement l'amplitude de la lumière (comme en photographie standard), mais aussi la phase, ce qui permet d'observer l'image reconstruite à partir de l'hologramme sous différents angles.
Les hologrammes sont enregistrés en enregistrant l'amplitude totale de deux faisceaux lumineux: un objet (réfléchi par un objet ou transmis à travers lui) et un objet de référence. S'ils sont cohérents les uns avec les autres - ils ont une différence de phase constante - alors un motif d'interférence se forme dans le plan des faisceaux qui se chevauchent, qui est enregistré par des capteurs photo numériques ou des supports photosensibles.
Tendances mondiales
En utilisant l'holographie numérique, vous pouvez créer une véritable visualisation en trois dimensions des objets et des scènes. Cela ne nécessite pas de lunettes spéciales pour observer les scènes ou un positionnement spécial de l'observateur. Sur ce principe, les écrans 3D sont actuellement en cours de développement, qui permettent de visualiser des images de haute qualité. Comme les scientifiques en sont sûrs, le moment approche où les images couleur des hologrammes auront une qualité de couleur similaire à celle des photographies, tout en reproduisant une image en trois dimensions d'un objet.
Vidéo promotionelle:
L'une des avancées actuelles est la communication 5G utilisant des principes holographiques pour créer une image de l'interlocuteur. Les experts estiment que dans quelques années, cette technologie pourra devenir un service commercial.
L'impression 3D à l'aide d'hologrammes est une direction extrêmement prometteuse. L'image holographique de la pièce est divisée par sections en projections puis, sous contrôle du programme, une impression rapide couche par couche de chaque projection est réalisée.
Les domaines de l'holographie numérique utilisés dans la recherche scientifique et appliquée se développent activement: la microscopie holographique (visualisation de micro et nano-objets) et l'interférométrie holographique (enregistrement dynamique des changements des paramètres de l'objet - température, forme, indice de réfraction).
Par ailleurs, l'holographie numérique est déjà largement utilisée en imagerie médicale et biologique, dans les systèmes de codage, de transmission et de stockage de données, et permet également d'augmenter la sécurité des produits, billets et cartes bancaires.
Réalisations russes
Aujourd'hui, la recherche dans le domaine de l'holographie - à la fois analogique et numérique - est menée par un certain nombre d'universités et d'entreprises dont les laboratoires ont obtenu des résultats significatifs.
Par exemple, NRNU MEPhI a mis en place un système d'enregistrement dynamique, de transmission et de démonstration optique en temps réel d'hologrammes avec une résolution d'au moins 2 millions de pixels. Il vous permet de reproduire à distance des scènes et des objets enregistrés à la fois dans les gammes optique et infrarouge - qui peuvent être utilisés, par exemple, pour enregistrer des informations dans des environnements agressifs.
Aujourd'hui, pour la transmission de vidéo holographique, un canal avec une bande passante d'au moins unités de gigabits par seconde est nécessaire; par conséquent, les technologies de conversion et de compression d'hologrammes numériques sont d'une grande importance. NRNU MEPhI travaille activement dans ce sens. En mai 2019, le magazine Scientific Reports a présenté une méthode de compression d'informations holographiques des centaines de fois, développée dans le cadre de la subvention de la Russian Science Foundation n ° 18-79-00277.
Un autre domaine important est l'amélioration de la qualité de l'affichage optique des scènes 3D à partir d'hologrammes enregistrés. L'Institut des technologies laser et plasma (LaPlaz) du NRNU MEPhI développe des méthodes pour améliorer l'affichage optique réel et informatique des hologrammes en utilisant des modulateurs de lumière à cristaux liquides multi-gradations et à micromiroirs binaires à grande vitesse. En 2019, des scientifiques du NRNU MEPhI ont publié une étude à grande échelle sur les méthodes de binarisation pour afficher des objets 3D de la meilleure qualité dans la revue OpticsandLasersinEngineering. Comme l'ont expliqué les scientifiques, ce développement pourrait être utile pour créer des écrans 3D haute vitesse.
L'holographie est applicable non seulement pour le stockage, mais aussi pour la protection des informations. Les scientifiques du NRNU MEPhI créent actuellement des systèmes de codage de données en utilisant une image enregistrée sur un hologramme comme clé de codage. Dans le cadre de la subvention n ° 19-19-00498 de la Russian Science Foundation, des travaux sont en cours pour créer un système de codage basé sur des modulateurs de lumière à micromiroirs à grande vitesse. Un tel système est capable d'encoder des informations à une bande passante de gigabits par seconde.
Un domaine de recherche tout aussi important est la reconnaissance d'objets. Aujourd'hui, comme l'ont expliqué les spécialistes de NRNU MEPhI, les dispositifs de reconnaissance n'utilisent généralement que des caractéristiques spatiales. Dans un article récemment publié dans la revue Optics Communications, une méthode a été proposée pour la reconnaissance à la fois de la forme et des caractéristiques spectrales, applicable, par exemple, dans des dispositifs d'orientation dans l'espace ou pour identifier des espèces biologiques.
