Cara Kerja Teknologi Hologram

0
138
Cara Kerja Teknologi Hologram
Cara Kerja Teknologi Hologram

Holografi adalah metode untuk merekam dan merekonstruksi gambar tiga dimensi, yang didasarkan pada fenomena interferensi. Gambar holografik disebut hologram. Cahaya dari setiap titik gambar memengaruhi seluruh hologram, dan setiap titik rekaman holografik memengaruhi setiap detail gambar yang direkonstruksi. Rekonstruksi gambar yang terlihat hanya mungkin dalam keadaan tertentu, misalnya iluminasi dengan sinar laser yang datang dari arah tertentu.

Ada juga hologram yang dihasilkan bukan dengan merekam bidang cahaya dari objek nyata, tetapi dengan metode berbasis komputer seperti halnya gambar jenis foto yang dibuat secara artifisial, misalnya melalui grafik komputer.

Prinsip Dasar Cara Kerja Teknologi Hologram

Prinsip operasi dasar holografi dijelaskan sebagai berikut.

Pertama-tama ada situasi di mana dua sinar laser monokromatik terkolimasi yang saling koheren datang dari arah yang berbeda ditumpangkan dalam beberapa media transparan. Mari kita asumsikan bahwa balok pertama berasal dari sisi kiri dan balok kedua dari kanan atas.

Balok kedua biasanya akan dihasilkan dari balok lainnya, menggunakan pemisah balok dan dua cermin, misalnya.

Saat balok ditumpangkan, pola interferensi muncul. Orientasi pola tersebut bergantung pada arah kedua balok. Pola intensitas osilasi dapat digambarkan dengan vektor yang diperoleh sebagai selisih antara vektor gelombang dari kedua balok. Besarannya menentukan seberapa cepat osilasinya, dan arahnya tegak lurus dengan titik-titik intensitas konstan.

Sekarang bayangkan bahwa pola interferensi entah bagaimana dibakar ke dalam media, sehingga kisi holografik terbentuk. Ada mekanisme fisik berbeda yang dapat menyebabkan efek seperti itu. Misalnya, media mungkin mengandung partikel peka cahaya seperti pada film fotografi, sehingga bagian yang diterangi menjadi menyerap cahaya setelah beberapa proses pengembangan. Mekanisme fisik lainnya (misalnya dalam media photorefractive) dapat menyebabkan perubahan indeks bias, sehingga terjadi kisi-kisi fase dalam media.

Setelah media memiliki kisi holografik di dalamnya, ia menjadi reflektif untuk sinar laser dengan orientasi sudut dan panjang gelombang yang benar. Misalnya, jika sekarang kita hanya mengambil sinar laser pertama (datang dari sisi kiri), sebagian daya optiknya akan dipantulkan (lebih tepatnya, terdifraksi) ke arah kiri bawah – tanpa sinar laser lain yang datang dari kanan atas . Jadi bagi pengamat di dekat dasar situasinya terlihat sama seperti sebelumnya, di mana dia hanya bisa melihat pancaran yang datang dari atas.

Tentu saja, mekanisme yang sama akan bekerja untuk arah lain dari berkas kedua. Orientasi kisi holografik yang terekam akan berubah, sehingga berkas pantulan yang diperoleh hanya dengan berkas sinar masuk tunggal akan selalu memiliki arah keluar yang sesuai. Ini adalah cara kerja teknologi hologram yang paling dasar.

Kita dapat melakukannya juga dengan dua balok berbeda yang datang dari atas secara bersamaan dengan arah yang berbeda:

Pola interferensi sekarang menjadi lebih rumit. Dengan asumsi bahwa perubahan lokal dari absorpsi atau indeks bias sebanding dengan intensitas optik selama perekaman, kisi yang dihasilkan akan memantulkan cahaya ke dua arah yang berbeda ketika hanya sinar pertama yang diterapkan.

Demikian pula, prinsip operasi akan bekerja untuk balok divergen atau konvergen.

Akhirnya, kita dapat mengganti salah satu cermin untuk balok kedua dengan beberapa objek (misalnya wajah manusia). Alih-alih hanya sinar yang dipantulkan, kita kemudian akan mendapatkan distribusi spasial yang jauh lebih rumit dari cahaya tersebar, yang merambat dalam berbagai arah yang berbeda. Sebagian dari cahaya itu (berkas objek – sebenarnya bukan lagi berkas collimated) akan masuk ke media di mana ia dapat ditumpangkan dengan berkas pertama (disebut berkas referensi), dan itu akan mengganggu lagi: koherensi spasialnya adalah umumnya hilang, tetapi tidak koherensi temporal, dengan asumsi bahwa objek tidak bergerak.

Perhatikan bahwa cahaya yang tersebar dapat dianggap sebagai superposisi banyak gelombang bidang, masing-masing berkontribusi pada hologram. Secara matematis, kita dapat menguraikan bidang cahaya yang tersebar menjadi gelombang bidang dengan transformasi Fourier. Rekonstruksi akan bekerja untuk setiap komponen gelombang bidang, dan bersama-sama gelombang bidang tersebut akan membentuk suatu citra dari objek.

Gambar holografik memiliki tampilan tiga dimensi, karena memberikan petunjuk persepsi kedalaman tertentu kepada pengamat. Ini karena seluruh medan cahaya, yang awalnya dihamburkan oleh objek, direkonstruksi. Misalnya, pengamat mungkin bergerak untuk melihat objek dari perspektif yang berbeda, bahkan mungkin melihat ke belakang objek yang terletak di depan. Sebaliknya, foto dua dimensi biasa hanya dapat menyajikan pemandangan untuk satu perspektif tertentu yang dipilih dalam perekaman. Jelas, hologram dapat berisi lebih banyak informasi tentang suatu objek atau pemandangan daripada gambar 2D. Ini adalah cara kerja teknologi hologram yang paling dasar.

Prinsipnya telah dijelaskan dengan volume hologram. Namun demikian, dimungkinkan juga untuk bekerja dengan hologram tipis, yang memiliki indeks atau modulasi absorpsi yang cukup kuat dalam lapisan tipis.

Cara Kerja Teknologi Hologram
Cara Kerja Teknologi Hologram

Ketentuan untuk Merekam Hologram

Rekaman hologram seperti yang dijelaskan di atas hanya dapat berfungsi dalam keadaan yang sesuai. Kondisi penting adalah bahwa pola interferensi yang stabil dihasilkan dan dapat direkam dengan akurasi yang memadai. Ini memiliki konsekuensi sebagai berikut:

Sumber laser yang digunakan harus memiliki panjang koherensi yang cukup panjang – jauh di atas perbedaan panjang jalur maksimum yang terjadi dalam peralatan perekam. Ini terkait dengan bandwidth yang cukup kecil (atau linewidth) laser. Biasanya, seseorang menggunakan laser lebar garis dalam bentuk laser frekuensi tunggal – misalnya, dioda laser tertentu (mungkin bersama dengan amplifier optik semikonduktor) atau laser YAG ganda frekuensi.

Semua elemen optik dan juga objek yang direkam harus diam selama perekaman – dengan akurasi yang merupakan sebagian kecil dari panjang gelombang optik. Jika tidak, pola interferensi akan terhapus. Untuk objek seperti makhluk hidup, yang tidak dapat diperbaiki secara akurat dengan presisi tersebut, seseorang mungkin harus menggunakan durasi perekaman yang sangat singkat, mis. durasi pulsa laser nanodetik tunggal. Tentu saja, perbedaan panjang jalur yang terlibat harus jauh di bawah durasi denyut. Ini adalah cara kerja teknologi hologram yang cukup rumit .

Media perekam harus memiliki resolusi spasial yang cukup tinggi untuk merekam pola interferensi secara akurat. Kondisi ini tidak akan dapat dipenuhi oleh film fotografi biasa atau detektor CCD, misalnya.

Varian Teknik Holografik

Hologram volume yang direkam seperti dijelaskan di atas membutuhkan laser lebar garis sempit untuk rekonstruksi. Ini tentu saja hanya akan muncul dalam warna laser itu, bukan sebagai gambar berwarna.

Ada hologram transmisi dan refleksi untuk observasi baik melalui cahaya yang ditransmisikan atau dipantulkan. Seperti disebutkan di atas, beberapa adalah hologram volume, sementara beberapa aplikasi memerlukan hologram tipis. Seperti juga disebutkan, hologram dapat direkam sebagai amplitudo atau kisi fase.

Media perekam holografik yang berbeda telah dikembangkan, termasuk emulsi fotografis (dioptimalkan untuk resolusi yang jauh lebih tinggi daripada film fotografi biasa), bahan fotorefraktif, polimer peka foto dan fotoresis.

Ada berbagai metode untuk menghasilkan hologram bukan sebagai rekaman asli, tetapi sebagai salinan dari satu rekaman atau sebagai gambar yang dihasilkan komputer. Misalnya, hologram fase tipis dapat dibuat dengan membentuk pola relief permukaan yang dikontrol secara tepat pada substrat termoplastik, menggunakan teknik timbul yang presisi.

Ada hologram pelangi yang dapat direkonstruksi dengan cahaya putih, yang jelas dapat menjadi keuntungan praktis yang penting. (Misalnya, berbagai jenis aplikasi hologram keamanan tidak akan praktis jika laser diperlukan untuk melihat.) Namun, warna gradasi yang diamati kemudian bukan warna objek aslinya. Bagaimanapun, hologram yang direkam tidak mengandung informasi warna seperti itu. Selanjutnya, paralaks vertikal harus dikorbankan untuk teknik tersebut, yaitu tampilan 3D penuh tidak dimungkinkan. Ini adalah cara kerja teknologi hologram yang terbaru.

Bahkan dimungkinkan untuk membuat hologram penuh warna, yang dapat dilihat dengan sumber cahaya putih. Teknik semacam itu biasanya didasarkan pada prinsip operasi yang agak terlibat, menjadi jauh lebih sulit untuk dipahami daripada prinsip dasar seperti yang dijelaskan di atas. Selain itu, mereka biasanya tidak dapat mencapai kualitas gambar yang tinggi.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here