Holografi digital adalah cara untuk mendaftarkan informasi 3D menggunakan kamera digital. Saat ini ia telah memiliki penerapan praktis yang luas, dan di masa depan, para ilmuwan yakin, akan sangat diperlukan di sejumlah bidang, dari kedokteran hingga astronomi. Tentang masa kini dan masa depan holografi digital.
Prinsip fisik holografi
Holografi adalah metode yang memungkinkan Anda mendaftarkan informasi tentang suatu objek dan mengembalikan citranya, termasuk dalam bentuk tiga dimensi. Ini dicapai dengan mendaftarkan tidak hanya amplitudo cahaya (seperti dalam fotografi standar), tetapi juga fase, yang memungkinkan untuk mengamati gambar yang direkonstruksi dari hologram dari berbagai sudut.
Hologram direkam dengan mendaftarkan amplitudo total dua berkas cahaya: sebuah benda (dipantulkan dari suatu benda atau ditransmisikan melaluinya) dan satu referensi. Jika mereka koheren satu sama lain - mereka memiliki perbedaan fasa konstan - maka pola interferensi terbentuk pada bidang superposisi balok, yang direkam oleh fotosensor digital atau media fotosensitif.
Tren dunia
Dengan menggunakan holografi digital, Anda dapat membuat visualisasi objek dan pemandangan tiga dimensi yang nyata. Ini tidak memerlukan kacamata khusus untuk mengamati pemandangan atau posisi khusus pengamat. Pada prinsip ini, tampilan 3D sekarang sedang dikembangkan secara aktif, yang memungkinkan visualisasi gambar berkualitas tinggi. Seperti yang diyakini para ilmuwan, saatnya mendekati ketika gambar berwarna dari hologram akan memiliki kualitas warna yang serupa dengan foto, sambil mereproduksi gambar tiga dimensi suatu objek.
Video promosi:
Salah satu kemajuan saat ini adalah komunikasi 5G dengan menggunakan prinsip holografik untuk menciptakan citra lawan bicara. Para ahli percaya bahwa dalam beberapa tahun mendatang teknologi ini akan dapat menjadi layanan komersial.
Arah yang sangat menjanjikan adalah pencetakan 3D menggunakan hologram. Gambar holografik dari bagian tersebut dibagi menjadi beberapa bagian menjadi proyeksi dan kemudian, di bawah kendali program, pencetakan cepat lapis demi lapis untuk setiap proyeksi dilakukan.
Bidang holografi digital yang digunakan dalam penelitian ilmiah dan terapan sedang berkembang secara aktif: mikroskop holografik (visualisasi objek mikro dan nano) dan interferometri holografik (registrasi dinamis perubahan parameter objek - suhu, bentuk, indeks bias).
Selain itu, holografi digital sudah banyak digunakan dalam pencitraan medis dan biologis, dalam sistem pengkodean, transmisi, dan penyimpanan data, dan juga memungkinkan peningkatan keamanan produk, uang kertas, dan kartu bank.
Prestasi Rusia
Saat ini, penelitian di bidang holografi - baik analog maupun digital - dilakukan oleh sejumlah universitas dan perusahaan yang laboratoriumnya telah mencapai hasil yang signifikan.
Misalnya, NRNU MEPhI telah menerapkan sistem untuk perekaman dinamis, transmisi, dan demonstrasi optik real-time hologram dengan resolusi minimal 2 juta piksel. Ini memungkinkan Anda untuk mereproduksi pemandangan dan objek dari jarak jauh yang direkam dalam jangkauan optik dan inframerah - yang dapat digunakan, misalnya, untuk merekam informasi di lingkungan yang agresif.
Saat ini, untuk transmisi video holografik, diperlukan saluran dengan bandwidth minimal unit gigabit per detik; oleh karena itu, teknologi untuk mengonversi dan mengompresi hologram digital sangat penting. NRNU MEPhI secara aktif bekerja ke arah ini. Pada Mei 2019, majalah Scientific Reports mempresentasikan metode untuk mengompresi informasi holografik ratusan kali, yang dikembangkan dalam kerangka hibah Yayasan Sains Rusia No. 18-79-00277.
Area penting lainnya adalah meningkatkan kualitas tampilan optik pemandangan 3D dari hologram yang direkam. Institute of Laser and Plasma Technologies (LaPlaz) dari NRNU MEPhI mengembangkan metode untuk meningkatkan tampilan komputer dan optik nyata hologram menggunakan kristal cair multi-gradasi dan modulator cahaya mikromiror berkecepatan tinggi biner. Pada 2019, para ilmuwan dari NRNU MEPhI menerbitkan studi skala besar tentang metode binarisasi untuk menampilkan objek 3D dalam kualitas terbaik di jurnal OpticsandLasersinEngineering. Seperti yang dijelaskan oleh para ilmuwan, perkembangan ini dapat berguna dalam menciptakan tampilan 3D berkecepatan tinggi.
Holografi tidak hanya berlaku untuk penyimpanan, tetapi juga untuk melindungi informasi. Para ilmuwan di NRNU MEPhI saat ini membuat sistem pengkodean data menggunakan gambar yang direkam pada hologram sebagai kunci pengkodean. Dalam kerangka hibah Yayasan Sains Rusia No. 19-19-00498, pekerjaan sedang dilakukan untuk membuat sistem pengkodean berdasarkan modulator cahaya mikromiror kecepatan tinggi. Sistem seperti itu mampu mengkodekan informasi dengan bandwidth gigabit per detik.
Bidang penelitian yang sama pentingnya adalah pengenalan objek. Saat ini, seperti yang dijelaskan oleh spesialis NRNU MEPhI, perangkat pengenalan biasanya hanya menggunakan fitur spasial. Dalam artikel yang baru-baru ini diterbitkan di jurnal Optics Communications, metode yang diusulkan untuk pengenalan baik oleh bentuk dan fitur spektral, dapat diterapkan, misalnya, dalam perangkat orientasi di ruang angkasa atau untuk mengidentifikasi spesies biologis.
