بررسی تکنولوژی لیزر در علم هولوگرافی

آشنایی با لیزر در هولوگرافی

آشنایی با لیزر در هولوگرافی

همان طور که در بحث های پیشین مفصلا در رابطه با هولوگرافی و علم تولید هولوگرام صحبت کردیم، مناسب ترین نور برای ایجاد یک هولوگرام سه بعدی، نور لیزر است که منبع نوری منسجم و پیوسته ای را برای هولوگرافی ارائه می دهد. با توجه به ماده ثبت، نوع ثبت هولوگرام و البته میزان هزینه قابل توجیه برای تولید، لیزر مناسب انتخاب و استفاده می شود.

برای یک سیستم هولوگرافیک ساده، انتخاب معمول، لیزرهلیوم- نئون (He-Ne) می باشد. این لیزر ارزان بوده و برای خطی از طیف نور در 633 نانومتر به کار می رود که به خوبی با اوج حساسیت بسیاری از امولسیون های حساس به نور مطابقت دارد. علاوه بر این نیازی به خنک کردن سیستم ندارد و عمری طولانی خواهد داشت.

انواع لیزر در هولوگرافی

لیزرهای یون آرگون، گران تر و پیچیده ترهستند اما بازدهی بیشتر در طیف های سبز(514nm) و آبی (488nm) دارند. این لیزر معمولا چندین بازدهی دارد که می تواند یک طیف موج را ،از طریق جایگزینی و جا به جایی آینه منعکس کننده توسط یک منشور و یک آینه مونتاژ شده، تولید کند.لیزر یون کریپتون در جاهایی مورد استفاده قرار می گیرد که قدرت بازدهی بالا در طیف نور قرمز (647nm) نیاز باشد.لیز هلیوم-کادمیوم (He-Cd) بازدهی ثابت در طول موج نسبتا کوتاهی(422nm) فراهم می کند و برای مواد ثبت کننده ای مانند فتورزیست (photoresists) قابل استفاده است.لیزهای دیودی رامی توان به عنوان منبع نور قرمز استفاده کرد و امروزه با بازدهی موجی مطابق با حساسیت مواد حساس به نور تجاری موجود است.

آشنایی با لیزر در هولوگرافی

استفاده از نور لیزر در تولید هولوگرام


برای ایجاد هولوگرام به یک چشمه نور همدوس که در آن ، امواج همفاز هستند (نور لیزر) نیاز داریم. اساس تمام نگاری به این صورت است که باریکه لیزر بوسیله آینه که قسمتی از نور را عبور می دهد، به دو باریکه (بازتابیده و عبوری) تقسیم می شوند. باریکه بازتابیده مستقیما به صفحه حساس به نور برخورد می کند، در حالی که باریکه عبوری جسمی را که باید تمام نگاری شود روشن می کند. به این ترتیب قسمتی از نوری که از جسم پراکنده شده هم روی صفحه حساس (فیلم) می افتد. به علت همدوس بودن باریکه ها یک نقش تداخلی از ترکیب دو باریکه روی صفحه تشکیل می شود.

حالا اگر این فیلم ظاهر شود و تحت بزرگنمایی کافی بررسی شود، می توان این فریزهای تداخلی را مشاهده کرد. فاصله بین دو فریز تاریک متوالی معمولا حدود 1 میکرومتر است. این نقش تداخلی پیچیده است و هنگامی که صفحه را بوسیله چشم بررسی می کنیم به نظر نمی رسد که حامل تصویر مشابه با جسم اولیه باشد، اما این فریزهای تداخلی در واقع حامل ضبط کاملی از جسم اولیه است (هولوگرام انعکاسی یکی از انواع فراوان هولوگرام هاست) .

استفاده از نور لیزر در تولید هولوگرام

آشنایی با کاربرد های لیزر در هولوگرافی

تمام نگاری یک تکنیک انقلابی است که عکسبرداری سه بعدی (یعنی کامل) از یک جسم و یا یک صحنه را ممکن می کند. این تکنیک در سال 1948 توسط گابور ابداع شد (در آن زمان به منظور بهتر کردن توان تفکیک میکروسکوپ الکترونی پیشنهاد شد) و بصورت یک پیشنهاد عملی در آمد، اما قابلیت واقعی این تکنیک پس از اختراع لیزر نشان داده شد.

پیشنهاد میکنیم مقاله زیر را نیز بخوانید:

مشاهده هولوگرام


برای مشاهده هولوگرام باید نور را تحت همان زاویه دسته پرتو اصلی که به هنگام عکسبرداری بر فیلم تابانده ایم، بر فیلم بتابانیم. در این صورت نمونه های تداخلی مضبوط بر فیلم نور را پراش داده چنان منعکس می کنند که جهت و شدت امواج تابشی اصلی ، که به هنگام عکسبرداری ایجاد شده است، مجددا بوجود آید. حال فرض کنید که صفحه ظاهر شده را دوباره به محلی که در معرض نور قرار داشت باز گردانیم و جسم تحت مطالعه را برداریم.

باریکه بازتابیده اکنون با فریزهای روی صفحه برهمکنش می کنند و دوباره در پشت صفحه یک باریکه پراشیده ایجاد می کند. بنابراین ناظری که به صفحه نگاه می کند جسم را در پشت صفحه می بیند، طوری که انگار هنوز هم جسم در آنجاست. هر یک از دو چشم ، هر نقطه مفروض را بواسطه یک نمونه تداخلی جداگانه مشاهده می کند. بدین ترتیب برای هر نقطه از تصویر ، ناظر یک تصویر مجازی سه بعدی را پشت صحفه هولوگرافی شناور است، می بیند. با تغییر شدت نور که در نتیجه تغییر زاویه مشاهده ، ایجاد می شود، چنین می نماید که شی در پشت هولوگرام واقعا وجود دارد.

خصوصیات تمام نگاری


یکی از جالبترین خصوصیات تمام نگاری این است که جسم بازسازی شده رفتار سه بعدی نشان می دهد، بنابراین با حرکت دادن چشم از محل تماشا می توان طرف دیگر جسم را مشاهده کرد. توجه کنید که برای ضبط تمام نگار باید سه شرط اصلی را برآورد:.

  • درجه همدوسی نور لیزر باید به اندازه کافی باشد تا فریزهای تداخلی در روی صفحه تشکیل شود.
  • وضعیت نسبی جسم ، صفحه و باریکه لیزر نباید در هنگام تاباندن نور به صفحه که حدود چند ثانیه طول می کشد تغییر کند. در واقع تغییر محل نسبی باید کمتر از نصف طول موج لیزر باشد تا از در هم شدن نقش تداخلی جلوگیری کند.
  • قدرت تفکیک صفحه عکاسی باید به اندازه کافی زیاد باشد تا بتواند فریزهای تداخلی را ضبط کند.

تمام نگاری به عنوان یک تکنیک ضبط و بازسازی تصویر سه بعدی بیشترین موفقیت را تا کنون در کاربردهای هنری داشته است تا در کاربردهای علمی. اما بر اساس تمام نگاری از یک تکنیک تداخل سنجی تمام نگاشتی در کاربردهای علمی به عنوان وسیله ای برای ضبط و اندازه گیری واکنشها و ارتعاشات اجسام سه بعدی استفاده شده است. عکس دو بعدی ، نور را در همه جهات، با شدتی یکسان منعکس می سازد.

ثبت هولوگرام با استفاده از لیزر در هولوگرافی

ثبت یک هولوگرام ( با استفاده از لیزر در هولوگرافی) نیازمند این است که الگوی تداخل پرتوی مرجع و روشن سازی صحنه در طی تابش، ثابت (stationary) باشند به همین دلیل، هولوگرامها به طور سنتی از مجسمه‌های ایستا، روی میزهای بدون لرزش ساخته می‌شوند. یک پالس لیزر یک فلاش نور بسیار کوتاه تولید می‌کند، بنابراین حرکات را فریز می‌کند و امکان هولوگرام از سوژه‌های زنده را می‌دهد.

هولوگرام انعکاسی دو رنگ

هولوگرام انعکاسی دو رنگ

چون پروسه ثبت هولوگرافی ( با استفاده از لیزر در هولوگرافی) به الگوی تداخل بین امواج نوری بستگی دارد، تصویر هولوگرافیک به شکل تطبیقی و مقایسه‌ای (comparative) بین این امواج است. Holographic interferometry از این خاصیت استفاده می‌کند تا تغییرات کوچک در شکل را تشخیص دهد که در آزمون غیر مخرب صنعتی کاربرد دارد. همان طور که Sally Weber در Strata series از تکنیک Holographic interferometry استفاده کرد، یک پالس لیزر مضاعف برای نشان دادن تنفس و خون در زیر پوست.

ساخت هولوگرام توسط هنرمندان

هولوگرام‌ ها همچنین می‌توانند برای نور مستقیم استفاده شوند که کاربردهای تجاری در طراحی روشن سازی دارند و نیز برای صفحه نمایش ویدئو پروژکشن استفاده می‌شود. این ویژگی به پروسه‌ی ساخت هولوگرام توسط هنرمندان متصل می‌شود. قبل از اینکه تکنیکهای استنسیل کردن و چاپ دیجیتال به طور گسترده اجرا شود، Rudie Berkhout در حال خلق هولوگرام‌ های دینامیک فضایی با استفاده از المان‌های نوری هولوگرافیک چندگانه (HOEs) بود تا نور را در تصاویر انتزاعی (abstract) دینامیک، شکل دهد. کار برخوت چشم انداز نوری را در ارتباط با ماهیت کیهانی حوزه‌ی ادراکی، کشف کرد. “من تلاش برای تاب خوردن بین چشم انداز و نقاشی انتزاعی را دوست دارم و نیز به چالش کشیدن بینندگان و تکان دادن ادراک معمول آن‌ها از دنیا.”

هولوگرافی چندگانه

ترکیب کردن (multiplexing) تکنیکی است مربوط به ثبت چندین نمایش (exposure) هولوگرافیک در سطح هولوگرام اصلی (master). ( با استفاده از لیزر در هولوگرافی) با انتقال یک هولوگرام اصلی مرکب شده، چاپ نهایی می‌تواند در جایی که “پنجره‌های مجازی” روی صحنه تکه تکه شده‌اند، تولید شود که این کار امکان انیمیشن فضایی، سینمای غیر متحرک (stereopsis) و ادراک عمقی توسط Parallax را هنگامی که بیننده در اطراف آن حرکت می‌کند، می‌دهد.
Lloyd Cross یک پروسه‌ یک مرحله‌ای در رابطه با ثبت هولوگرام‌ های مرکب در سال 1972 را گسترش داد و این کار را با استفاده از یک سری از فیلم‌های فیلم برای ساخت هولوگرام استوانه‌ ای انجام داد که در آن تصویرها در مرکز به نظر می‌رسند. این پروسه، تکنیکهای سینماتوگرافی و هولوگرافی را ترکیب می‌کند تا یک حلقه‌ی تصویر انیمیشنی کوتاه را نمایش دهد. هم با چرخش استوانه و هم با حرکت ناظر، تصویر انیمیت می‌شود.

هولوگرافی چندگانه

هولوگرام مرکب

پاتریک بوید با رویکرد عکاسی (photographic) برای ترکیب کردن توانست تعدادی هولوگرام مرکب در اوایل دهه‌ی 90 میلادی بسازد و این کار را با استفاده از انیمیشن دستی با اسلایدهای و استنسیلها در سرتاسر هولوگرام انجام داد. او دوره‌ مربوط به هولوگرام‌ های مرکب را این گونه توضیح داد: “کار اساساً یک تجربه با تأثیر متقابل برای بیننده است، ولی در طی مدتی که در کنترل باقی بماند برای خود تصمیم به سرعتی می‌گیرد که تصویر، فاش و کشف شود،فریم به فریم.”


به اشتراک بگذارید :



دیدگاه‌ها
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.