Ćwiczenie 3. Wybrane techniki holografii. Hologram podstawy teoretyczne

Podobne dokumenty
Rys. 1 Geometria układu.

Ćwiczenie 9 Y HOLOGRAM. Punkt P(x,y) emituje falę sferyczną o długości, której amplituda zespolona w płaszczyźnie hologramu ma postać U R exp( ikr)

Ćwiczenie 12/13. Komputerowy hologram Fouriera. Wprowadzenie teoretyczne

Ćwiczenie 11. Wprowadzenie teoretyczne

ĆWICZENIE 6. Hologram gruby

ĆWICZENIE 5. HOLOGRAM KLASYCZNY TYPU FRESNELA

Hologram gruby (objętościowy)

Ćwiczenie H2. Hologram Fresnela

Laboratorium Informatyki Optycznej ĆWICZENIE 2. Koherentne korelatory optyczne i hologram Fouriera

Laboratorium Informatyki Optycznej ĆWICZENIE 3. Dwuekspozycyjny hologram Fresnela

Laboratorium optycznego przetwarzania informacji i holografii. Ćwiczenie 6. Badanie właściwości hologramów

Laboratorium Informatyki Optycznej ĆWICZENIE 7. Hologram gruby widoczny w zakresie 360

Ćwiczenie 12. Wprowadzenie teoretyczne

Laboratorium Informatyki Optycznej ĆWICZENIE 5. Sprzęganie fazy

Rejestracja i rekonstrukcja fal optycznych. Hologram zawiera pełny zapis informacji o fali optycznej jej amplitudzie i fazie.

Rys. 1 Interferencja dwóch fal sferycznych w punkcie P.

Badanie zjawisk optycznych przy użyciu zestawu Laser Kit

Fala jest zaburzeniem, rozchodzącym się w ośrodku, przy czym żadna część ośrodka nie wykonuje zbyt dużego ruchu

Laboratorium Optyki Falowej

Ćwiczenie 4. Doświadczenie interferencyjne Younga. Rys. 1

Interferometr Macha-Zehndera. Zapis sinusoidalnej siatki dyfrakcyjnej i pomiar jej okresu przestrzennego.

Rys. 1 Schemat układu obrazującego 2f-2f

Rys. 1 Pole dyfrakcyjne obiektu wejściowego. Rys. 2 Obiekt quasi-periodyczny.

Metody Optyczne w Technice. Wykład 5 Interferometria laserowa

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

WSTĘP DO OPTYKI FOURIEROWSKIEJ

Problemy optyki falowej. Teoretyczne podstawy zjawisk dyfrakcji, interferencji i polaryzacji światła.

BADANIE INTERFEROMETRU YOUNGA

Mikroskop teoria Abbego

Pomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła

Pomiar długości fali świetlnej i stałej siatki dyfrakcyjnej.

Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej

Wykład III. Interferencja fal świetlnych i zasada Huygensa-Fresnela

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Wyznaczenie długości fali świetlnej metodą pierścieni Newtona

Ćwiczenie 4. Część teoretyczna

PROPAGACJA PROMIENIOWANIA PRZEZ UKŁAD OPTYCZNY W UJĘCIU FALOWYM. TRANSFORMACJE FAZOWE I SYGNAŁOWE

ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL

POMIARY OPTYCZNE 1. Wykład 1. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wyznaczanie ogniskowych soczewek cienkich oraz płaszczyzn głównych obiektywów lub układów soczewek. Aberracje.

Ćwiczenie: "Zagadnienia optyki"

Optyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka).

Optyka Fourierowska. Wykład 9 Hologramy cyfrowe

WSTĘP DO OPTYKI FOURIEROWSKIEJ

Ćwiczenie 2. Fotografia integralna. Wprowadzenie teoretyczne. Rysunek 1 Macierz mikro soczewek. Emulsja światłoczuła

Ćwiczenie 2. Wyznaczanie ogniskowych soczewek cienkich oraz płaszczyzn głównych obiektywów lub układów soczewek. Aberracje. Wprowadzenie teoretyczne

Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

BADANIE I ACHROMATYZACJA PRĄŻKÓW INTERFERENCYJNYCH TWORZONYCH ZA POMOCĄ ZWIERCIADŁA LLOYDA

Dyfrakcja. interferencja światła. dr inż. Romuald Kędzierski

OPTYKA FALOWA I (FTP2009L) Ćwiczenie 2. Dyfrakcja światła na szczelinach.

Ćwiczenie 3. Koherentne korelatory optyczne

17. Który z rysunków błędnie przedstawia bieg jednobarwnego promienia światła przez pryzmat? A. rysunek A, B. rysunek B, C. rysunek C, D. rysunek D.

BADANIE INTERFERENCJI MIKROFAL PRZY UŻYCIU INTERFEROMETRU MICHELSONA

INTERFERENCJA WIELOPROMIENIOWA

Badania elementów i zespołów maszyn laboratorium (MMM4035L)

Ponadto, jeśli fala charakteryzuje się sferycznym czołem falowym, powyższy wzór można zapisać w następujący sposób:

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

Ćwiczenie 2. Wyznaczanie ogniskowych soczewek cienkich oraz płaszczyzn głównych obiektywów lub układów soczewek. Aberracje. Wprowadzenie teoretyczne

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Laboratorium Informatyki Optycznej ĆWICZENIE 1. Optyczna filtracja sygnałów informatycznych

- 1 - OPTYKA - ĆWICZENIA

Fizyka elektryczność i magnetyzm

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

Rodzaje obrazów. Obraz rzeczywisty a obraz pozorny. Zwierciadło. Zwierciadło. obraz rzeczywisty. obraz pozorny

Natura światła. W XVII wieku ścierały się dwa, poglądy na temat natury światła. Isaac Newton

Różne reżimy dyfrakcji

Wyznaczanie rozmiarów szczelin i przeszkód za pomocą światła laserowego

Interferencja i dyfrakcja

Prawa optyki geometrycznej

Zjawisko interferencji fal

MODULATOR CIEKŁOKRYSTALICZNY

Ćwiczenie 1. Rys. 1. W układzie współrzędnych sferycznych (Rys.1) fala sferyczna jest opisana funkcją: A (2a)

Interferencja i dyfrakcja

ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z KONSTRUKCJI METALOWCH. Ć w i c z e n i e H. Interferometria plamkowa w zastosowaniu do pomiaru przemieszczeń

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 02/08. PIOTR KURZYNOWSKI, Wrocław, PL JAN MASAJADA, Nadolice Wielkie, PL

Wykład FIZYKA II. 7. Optyka geometryczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład XIV. wiatła. Younga. Younga. Doświadczenie. Younga

Hologram Fresnela obiektu punktowego

Odgłosy z jaskini (11) Siatka odbiciowa

Podstawy fizyki wykład 8

Interferometr Michelsona

Ćwiczenie 363. Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa. Początkowa wartość kąta 0..

WYZNACZANIE PROMIENIA KRZYWIZNY SOCZEWKI I DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ PIERŚCIENI NEWTONA

Interferencja. Dyfrakcja.

HOLOGRAFIA CEL ĆWICZENIA APARATURA ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM (INSTRUKCJA + PROPONOWANA LITERATURA) ZADANIA DO PRZYGOTOWANIA

OPTYKA FALOWA. W zjawiskach takich jak interferencja, dyfrakcja i polaryzacja światło wykazuje naturę

18 K A T E D R A F I ZYKI STOSOWAN E J

Laboratorium TECHNIKI LASEROWEJ. Ćwiczenie 1. Modulator akustooptyczny

Zjawisko interferencji fal

Wykład 17: Optyka falowa cz.2.

Interferencyjny pomiar krzywizny soczewki przy pomocy pierścieni Newtona

ZASTOSOWANIE LASERÓW W HOLOGRAFII

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

GWIEZDNE INTERFEROMETRY MICHELSONA I ANDERSONA

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 1. Modulator akustooptyczny

Ćwiczenie 42 WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWKI CIENKIEJ. Wprowadzenie teoretyczne.

Oscylator wprowadza lokalne odkształcenie s ośrodka propagujące się zgodnie z równaniem. S 0 amplituda odkształcenia. f [Hz] - częstotliwość.

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

PRZEKSZTAŁCANIE WIĄZKI LASEROWEJ PRZEZ UKŁADY OPTYCZNE

Transkrypt:

Ćwiczenie 3 Wybrane techniki holografii Hologram podstawy teoretyczne Holografia umożliwia zapis pełnej informacji o obiekcie optycznym. Dzięki temu można m.in. odtwarzać trójwymiarowe obiekty w ich naturalnym, przestrzennym kształcie. Informacja o amplitudzie i fazie danego frontu falowego pochodzącego od rejestrowanego przedmiotu jest zapisywana w postaci natężeniowej. Oznacza to, że rejestrowany jest rozkład pola świetlnego, powstającego w wyniku interferencji wzajemnie spójnych fal: wiązki przedmiotowej pochodzącej od obiektu i wiązki odniesienia. Na początku załóżmy, że obiekt jest punktowy. Punkt ( ) emituje falę sferyczną o długości. Natomiast fala odniesienia jest falą płaską i propaguje się prostopadle do płaszczyzny hologramu, jak to pokazano na Rys. 1. Rys. 1 Schemat rejestracji hologramu punktu. W płaszczyźnie hologramu powstaje wzór interferencyjny, który następnie rejestrowany jest na kliszy holograficznej lub na matrycy światłoczułej (jako rozkład natężenia, ponieważ taką wielkość fizyczną rejestrują detektory, w tym ludzkie oko). Płaski element optyczny o transmitancji ( ) to właśnie hologram. Po odtworzeniu hologramu falą płaską identyczną z falą odniesienia zostaje wygenerowane pole świetlne o amplitudzie zespolonej ( ), składające się z następujących frontów falowych: propagującego się zawsze zgodnie z kierunkiem fali odtwarzającej, który nie zawiera istotnej informacji o obiekcie i z punktu widzenia holografii jest to zbędny szum;

opisany przez falę sferyczną rozbieżną i przedstawiający dokładne odtworzenie sferycznego frontu falowego emitowanego przez punkt P (w związku z tym obserwator widzi na hologramie pozorny obraz punktu P); opisany przez falę sferyczną zbieżną i przedstawiający obraz rzeczywisty punktu przedmiotowego P. Zgodnie z naszą dyskusją punkty P i P' są symetryczne względem płaszczyzny hologramu. Geometrię odtworzenia ilustruje Rys. 2. a) b) Rys. 2 Odtworzenie hologramu. Fala sferyczna rozbieżna formująca obraz pozorny punktu P (a) i fala sferyczna zbieżna tworząca w punkcie P rzeczywisty obraz punktu. Ponieważ dowolny obiekt jest continuum punktów, zatem powyższą dyskusję można przeprowadzić dla każdego punktu obiektu osobno i końcowy wniosek sprowadza się do możliwości holograficznego odtworzenia rozciągłych przedmiotów trójwymiarowych. Jeżeli tak jak, to było w naszym przykładzie, wiązka odniesienia i wiązka odtwarzająca są płaskimi falami, propagującymi się prostopadle do płaszczyzny hologramu, wówczas obraz pozorny obiektu powstaje dokładnie w miejscu oryginału. Ponadto obrazy rzeczywisty i pozorny są symetryczne względem płaszczyzny hologramu. W ogólności zarówno zespolona amplituda pola odniesienia, jak i pola odtwarzającego, może być zmienna w płaszczyźnie hologramu. Wtedy określenie położenia obrazu pozornego i obrazu rzeczywistego wymaga szczegółowej analizy. Mogą pojawić się dodatkowo aberracje, które wpływają na wierność odtworzenia holograficznego. Dobierając odpowiednią geometrię fali odniesienia i fali odtwarzającej można również uzyskiwać różne powiększenia obiektu (zarówno poprzeczne, jak i podłużne) przy odtworzeniu holograficznym. Prążki interferencyjne Na Rys. 3 na pierwszy rzut oka zdjęcia niczym się od siebie nie różnią. Jednak przedstawiają one dwie różne sytuacje. Na zdjęciu na górze zarejestrowane są dwie interferujące za sobą wiązki (hologram), natomiast na zdjęciu z prawej strony została zasłonięta wiązka odniesienia, czyli hologram po prostu nie zapisał się.

Rys. 3 Zdjęcie hologramu - dwie interferujące wiązki (na górze) oraz zdjęcie tylko jednej wiązki (na dole). Dopiero przy odpowiednim powiększeniu widać różnicę między zapisanymi obrazami. Niewątpliwie na dolnym zdjęciu, które przedstawia Rys. 3, nie został zapisany hologram. Jest to zwykłe zdjęcie wiązki obiektowej, które nie zawiera żadnej dodatkowej informacji o obiekcie. Natomiast z górnego zdjęcia, które przedstawia Rys. 3, możemy odtworzyć holograficzny obraz zarejestrowanego obiektu, ponieważ zawiera ono również informację o fazie zapisaną w postaci prążków interferencyjnych. Zjawisko paralaksy. Zjawisko paralaksy na pozornej zmianie położenia dwóch obiektów względem siebie, widzianych przez obserwatora z różnych perspektyw. Innymi słowy w przypadku hologramu dwupłaszczyznowego (przeważnie w przypadku hologramów cyfrowych) zjawisko paralaksy polega na zmianie położenia odtwarzających się obrazów względem siebie w zależności od tego z jakiego fragmentu hologramu są one odtwarzane. Zjawisko paralaksy ma dużo większe znaczenie w przypadku hologramów obiektów trójwymiarowych lub trójwymiarowych scen przestrzennych (składających się z wielu płaszczyzn). Sprawia ono, że obserwator może obejrzeć obiekt z różnych stron zarówno z prawej, jak i lewej, ale także z góry i z dołu. W przypadku obserwacji z jednej perspektywy widzimy szczegóły obiektu, które są niewidoczne z innej.

Hologramy rejestrowane w układach opisanych powyżej są hologramami Fresnela z boczną wiązką odniesienia. Użycie takiej konfiguracji i geometrii układu pozwala na doskonałą obserwację pełnej dwukierunkowej paralaksy. Dosyć istotną zaletą wykonywanych w ten sposób hologramów jest możliwość odtwarzania obrazu z dowolnej ich części. Hologram Fresnela Holografia jest bardzo rozległą dziedziną optyki i na pewno nie dziwi fakt, że istnieją hologramy różnego typu. W zależności od metody zapisu hologramu, podczas jego odtwarzania uzyskamy inne własności obrazu. Pewnym ograniczeniem w przypadku wielu hologramu jest to, iż możemy je odtwarzać tylko w świetle spójnym czasowo i przestrzennie (np. laser). Jest to łatwe, ale jedynie w warunkach laboratoryjnych. Hologram Fresnela dwuwymiarowego obiektu można zapisać w układzie pokazanym na Rys. 4. Konieczne jest oświetlenie koherentne w przypadku rejestracji i źródło quasimonochromatyczne do odtworzenia hologramu. Rys. 4 - Przykładowy układ do zapisu hologramu Fresnela. Zwierciadło półprzepuszczalne Z 1 jest oświetlone falą płaską. Część padającego frontu falowego odbija się od Z 1, a następnie od zwierciadła odbiciowego Z 2 i pada na matówkę M umieszczoną tuż przed dwuwymiarowym obiektem Ob (w tym przypadku jest to przezrocze), którego hologram chcemy zapisać. Pole przedmiotowe po przejściu przez Ob interferuje w płaszczyźnie kliszy holograficznej z falą przechodzącą przez Z 1 i odbitą od zwierciadła odbiciowego Z 3, która stanowi wiązkę odniesienia. Hologram objętościowy (gruby) Dużą atrakcją byłaby możliwość zobaczenia zapisanego obiektu przy oświetleniu hologramu światłem polichromatycznym (np. białym, słonecznym). Taką właściwość mają hologramy grube (objętościowe), które będą przedmiotem tego ćwiczenia. Obraz zapisany na

hologramie grubym będzie dobrze widoczny przy oświetleniu o wysokiej spójności przestrzennej i niskiej spójności czasowej (np. odległa żarówka, słońce). Hologramy powstają na skutek interferencji dwóch wiązek (obiektowej i odniesienia), dzięki której powstają prążki interferencyjne. Ich obraz jest zapisywany na kliszy holograficznej. Hologram gruby powstaje na skutek zapisania się prążków w całej objętości grubej emulsji holograficznej, tworząc w niej przestrzenną strukturę. Wyobraźmy sobie strukturę periodyczną mającą okres λ 0 /2, jak na Rys. 5. Rys. 5 Schemat struktury periodycznej. Jeżeli oświetlimy ją światłem składającym się z wielu fal o różnych długościach, przez strukturę przejdzie jedynie dopasowana składowa, czyli ta o długości λ 0. Taką właściwość posiada struktura, która jest zapisywana w całej jej objętości, a nie tylko na jej powierzchni. W przypadku cienkiej kliszy, zapisywaliśmy jedynie przecięcia sfer z jej powierzchnią. Używając kliszy, która wykazuje efekt światłoczuły w całej swojej objętości, możemy zapisać wycinki owych sfer. Stąd pochodzi nazwa tego typu hologramów informacje zapisujemy w objętości, a nie na powierzchni. Grubość kliszy powinna być rzędu 100λ, gdzie λ jest długością fali użytą do zapisu (w naszym wypadku λ = 632,8nm). Hologram taki można zarejestrować umieszczając źródło z jednej strony kliszy (punktowy obiekt), a falę odniesienia z drugiej. Interferencja zajdzie wewnątrz płytki światłoczułej. Zapis hologramu grubego obiektu punktowego jest pokazany na Rys. 6. Rys. 6 Schemat układu do zapisu hologramu grubego obiektu punktowego. Otrzymaliśmy zatem strukturę periodyczną. Jeśli oświetlimy ją światłem białym (mieszaniną różnych kolorów), zostanie wyfiltrowana jedynie ta długość fali, która była użyta do zapisu do odtworzenia hologramu nie będziemy już potrzebować lasera.

W odróżnieniu od hologramu Fresnela, hologram gruby nie daje obrazów rzeczywistego i urojonego jednocześnie. W zależności od tego, w którą stronę ustawimy płytkę, możemy oglądać albo obraz rzeczywisty, albo urojony. Zapis hologramu grubego Aby hologram w ogóle się zapisał i był dobrej jakości, układ optyczny musi spełniać pewne warunki wymienione w dalszej części opisu. Układ optyczny do rejestracji hologramu grubego można skonstruować na kilka sposobów. Na Rys. 7 pokazano jeden z prostszych sposobów ustawienia takiego układu. Fala płaska przechodzi przez kliszę, odbija się od obiektu i interferuje z nieodbitą częścią fali wewnątrz płytki. Ten układ posiada jednak wady nie można wyrównać natężeń wiązek ani dróg optycznych. Dobrej jakości hologramy dają się zapisać w tej konfiguracji tylko dla obiektów położonych blisko kliszy i odbijających dużą ilość światła. Rys. 7 Schematyczny układ do rejestracji hologramu grubego. Warunki poprawnej rejestracji hologramu Aby hologram mógł zostać poprawnie zarejestrowany i był dobrej jakości, układ optyczny musi spełniać następujące warunki: 1) Wiązka odniesienia i wiązka oświetlająca obiekt muszą być koherentne (czyli posiadać stałą w czasie różnicę faz), aby mogła zajść interferencja. 2) Obiekt musi być dobrze oświetlony każdy jego punkt, który chcemy potem obserwować w trakcie odtworzenia hologramu, powinien emitować w przybliżeniu falę sferyczną (trzeba zwrócić szczególną uwagę na niepożądane cienie i odbłyski). 3) Cały układ powinien być stabilny mechanicznie. Jeśli ten warunek nie byłby spełniony to prążki interferencyjne przesuwałyby się i informacje zapisałyby się jedna na drugiej, uniemożliwiając ich późniejsze odtworzenie. 4) Drogi optyczne wiązki odniesienia oraz wiązki przedmiotowej powinny być równe. Im mniejsza jest różnica dróg optycznych, tym większy uzyskamy kontrast prążków i tym lepszej jakości będzie odtworzenie hologramu. 5) Natężenia wiązki przedmiotowej oraz wiązki odniesienia powinny być w przybliżeniu jednakowe. Spełnienie tego warunku powoduje, że czas naświetlania ze względu na obie wiązki jest taki sam (lub podobny), co pozwala na uzyskanie prążków interferencyjnych o dobrym kontraście. 6) Kąt pomiędzy wiązką odniesienia i wiązką obiektową powinien być jak najmniejszy. Kąt ten wpływa na gęstość prążków pojawiających się w płaszczyźnie hologramu im mniejszy kąt, tym prążki mają większą stałą. W przypadku używanych w laboratorium klisz cienkich kąt nie powinien przekraczać 30, w przeciwnym wypadku prążki byłyby węższe niż rozmiary cząstek wykazujących efekt światłoczuły i informacja o hologramie nie zostałaby zapisana.

W przypadku rejestracji hologramu grubego ostatnie 3 warunki nie do końca mogą być spełnione. Wynika to z zastosowania klisz grubych oraz innej konfiguracji układu do rejestracji hologramu. Komputerowy hologram Fouriera. W klasycznej holografii w wyniku interferencji dwóch wiązek otrzymujemy zestaw prążków interferencyjnych (tak zwany interferogram). Ten skomplikowany wzór po zapisaniu na emulsji holograficznej można traktować jako zbiór wielu mikroskopijnych siatek dyfrakcyjnych. Przy oświetleniu takiej struktury siatki uginają światło w taki sposób, że na ekranie (elemencie światłoczułym), bądź siatkówce oka tworzy się obraz rzeczywisty zarejestrowanego przedmiotu. Wspomniany wzór prążków interferencyjnych jest niezwykle gęsty i złożony, tym niemniej istnieją metody numeryczne pozwalające na obliczenie interferogramu obiektu płaskiego (przeźrocza) przy pomocy komputera (stąd nazwa hologram komputerowy ). Hologramy możemy umownie podzielić w zależności od odległości odtwarzanego obrazu rzeczywistego na: hologram Fresnela odtwarza obraz w skończonej odległości, hologram Fouriera odtwarza obraz w nieskończoności. Numeryczne zaprojektowanie hologramu Fresnela wymaga obliczania propagacji światła na odległość, w której ma być rekonstruowany obraz. W przypadku hologramu Fouriera projektowanie jest o wiele prostsze, gdyż zakłada jedynie obliczenie transformaty Fouriera obiektu. Hologram Fouriera jest w istocie zapisem widma obiektu wejściowego, tj. transformaty Fouriera transmitancji tego obiektu. Przy oświetleniu takiego hologramu falą płaską front falowy za hologramem musi zostać poddany wtórnej transformacji Fouriera, by uzyskać rekonstruowany obraz rzeczywisty. Aby poprawić jakość odtwarzanego obrazu stosuje się różne algorytmy obliczania rozkładu fazy hologramu Fouriera. Najprostszym w implementacji i przez to bardzo popularnym jest algorytm IFTA (ang. Iterative Fourier Transform Algorithm). Jest to szczególny przypadek algorytmu Gerchberga-Saxtona, opublikowanego po raz pierwszy w 1972 roku. Zasadę działania metody IFTA można sformułować następująco: Faza podlega modyfikowaniu tak, by: a) w płaszczyźnie obrazowej otrzymać żądany obraz b) w płaszczyźnie hologramu jednorodną amplitudę. O ile punkt a) jest oczywisty, o tyle punkt b) wymaga dodatkowego wyjaśnienia. Istotne jest, by zaprojektowany hologram posiadał jak najwięcej informacji o przedmiocie zapisanej w rozkładzie fazy, natomiast jak najmniej w części amplitudowej (co wynika z faktu, że modulowanie amplitudy a więc i natężenia światła prowadzi do jego absorpcji i strat). W idealnym przypadku część amplitudowa nie będzie niosła żadnej informacji (tj. amplituda będzie jednakowa na całej powierzchni hologramu) - w takim przypadku pominięcie części amplitudowej nie usunie żadnej informacji i nie zmieni jakości rekonstruowanego obrazu. Biorąc pod uwagę wyżej sformułowane wymagania dotyczące amplitudy i fazy w płaszczyznach: hologramu i obrazowej, powyższy schemat algorytmu IFTA jest uzasadniony w każdej iteracji w płaszczyźnie hologramu wymuszamy jednorodną amplitudę, w płaszczyźnie obrazu wymuszamy amplitudę żądanej bitmapy. Mówiąc inaczej, optymalizacja wprowadzana przez IFTA wykorzystuje fakt, że ludzkie oko nie dostrzega

rozkładu fazy, dlatego może być ona dowolnie zmieniana, by uzyskać najwierniejsze odtworzenie amplitudy zakodowanego obrazu. Przebieg ćwiczenia Niniejsze ćwiczenie obejmuje następujące etapy: 1) Hologram Fresnela - obserwacja a. obserwacja układu do rejestracji hologramu b. obserwacja głębi obrazu i zjawiska paralaksy c. obserwacja prążków interferencyjnych pod mikroskopem (porównanie obrazu wiązki odniesienia, wiązki obiektowa i obu wiązek) 2) Hologram w konfiguracji Denisiuka a. zbudowanie układu b. umieszczenie przyniesionego na zajęcia przedmiotu trójwymiarowego c. pomiar natężenia światła (w skali EV) i dobór czasu ekspozycji d. ekspozycja i wywołanie hologramu e. ogląd w świetle białym i laserowym f. dokumentacja zjawiska paralaksy, przestrzenności 3) Hologram Fouriera a. obliczenie rozkładu hologramu przyniesionego z domu obrazu w formacie BMP w programie LightSword b. wyświetlenie wykonanego hologramu na przestrzennym modulatorze światła (SLM) c. dokumentacja fotograficzna W sprawozdaniu należy: Opisać wykonywane czynności ilustrując je zdjęciami z adekwatnym i wyczerpującym opisem. Zasygnalizować wady i zalety technik. Sporządzić subiektywny ranking technik, które zrobiły najlepsze wrażenie. Politechnika Warszawska Wydział Fizyki Pracownia Informatyki Optycznej Luty 2014