Un hologramme est un produit de l'holographie, une image tridimensionnelle créée à l'aide d'un laser qui reproduit l'image d'un objet tridimensionnel. L'holographie est la promesse de l'avenir du divertissement visuel, car elle constitue jusqu'à présent le moyen le plus prometteur de visualiser des scènes 3D. Dennis Gabor a reçu le prix Nobel de physique en 1971 pour son invention de l'holographie en 1947. C'est simple : vous voyez littéralement un objet réel, qui est en réalité une image en trois dimensions. Il peut être parcouru, vu sous tous les angles et doté d’une profondeur puissante dont aucune autre technologie d’affichage 3D ne peut se vanter.

Dans deux nouvelles études, des scientifiques de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont utilisé des réseaux neuronaux pour reconstruire des hologrammes. Les deux ouvrages démontrent non seulement le niveau de développement des technologies holographiques, mais promettent également d'ouvrir la porte à ces technologies en médecine, où elles peuvent opérer une véritable révolution.

Certains physiciens pensent en effet que l’univers dans lequel nous vivons pourrait être un hologramme géant. Cette confession scientifique devient de plus en plus populaire. Et ce qui est intéressant, c'est que cette idée ne rappelle pas exactement une simulation comme The Matrix, mais conduit plutôt au fait que même si nous pensons vivre dans un univers tridimensionnel, il ne peut avoir que deux dimensions. C'est ce qu'on appelle le principe holographique.

Parmi la grande variété de schémas utilisés en holographie, nous n'en considérerons que quelques-uns qui présentent des caractéristiques. Les schémas permettant d'obtenir des hologrammes d'objets à diffusion diffuse ont été étudiés de manière très détaillée. L'un de ces schémas est illustré à la Fig. 13. Ici, le rayonnement réfléchi par l'objet tombe sur la couche photosensible avec l'onde de référence.

Il est pratique d'utiliser un miroir diélectrique multicouche comme séparateur de faisceau laser, dont le coefficient de réflexion peut être facilement modifié sur une large plage en modifiant l'angle d'incidence du faisceau laser. Cela vous permet de définir le rapport requis entre les énergies des faisceaux de référence et de signal en tournant simplement le séparateur de faisceau et d'éviter les pertes qui se produisent lors de l'utilisation d'atténuateurs.

Miroir rotatif 1 facilite le réglage de la direction optimale d'éclairage de l'objet, et le miroir 2 sert à égaliser les chemins parcourus par les ondes de référence et de signal du séparateur de faisceau à l'hologramme. Nous avons déjà dit que la différence de trajet entre ces ondes devrait être inférieure à la longueur de cohérence du rayonnement laser.

Le cas où l'onde de référence a un front plat et la distance à l'objet est assez petite correspond à l'holographie de Fresnel. Dans ce cas, chaque point de l'objet est affiché sur l'hologramme sous la forme d'un signal avec une fréquence spatiale variable, qui est déterminée par l'angle entre les ondes de référence et le signal.

Comme déjà indiqué, la fréquence spatiale enregistrée sur l'hologramme est limitée par la résolution de la photocouche. Le désir d'adoucir les exigences de résolution de la couche photo se concrétise dans l'holographie de Fourier, où l'onde de référence a un front sphérique et est créée par une source ponctuelle située devant la couche photosensible à la même distance que la objet (Fig. 14). Ici, chaque point de l'objet est affiché sur l'hologramme sous la forme d'un signal avec une fréquence spatiale constante, d'autant plus faible que sa distance à la source de l'onde de référence est courte. Autrement dit, dans ce cas l'écart entre les franges d'interférence pour chaque point de l'objet ne change pas dans le plan de l'hologramme. Ceci est facile à comprendre si vous placez une lentille devant l’hologramme qui convertit les ondes sphériques en ondes plates.

Cette particularité de l'holographie de Fourier permet d'obtenir des hologrammes avec des émulsions photographiques ayant une résolution relativement faible. Cette méthode est particulièrement pratique pour photographier de petits objets, car à mesure que la distance entre l'objet et la source de l'onde de référence augmente, la fréquence spatiale augmente et la luminosité de l'image diminue. L'image reconstruite présente une particularité intéressante : les deux images, virtuelle et réelle, sont situées dans le même plan et sont observées avec le faisceau de référence situé entre elles. Ces images sont les mêmes, mais inversées de 180° les unes par rapport aux autres.

Si le rayon de courbure du front sphérique de l'onde de référence est progressivement augmenté, c'est-à-dire rapproché du cas d'une onde de référence plane, alors l'une des images reconstruites devient progressivement moins claire (en raison de la défocalisation), ce qui correspond à le passage de l'holographie de Fourier à l'holographie de Fresnel. En figue. La figure 15 montre une photographie de l'image reconstruite pour l'un des cas intermédiaires, illustrant la transition vers l'holographie de Fresnel. L'une des images reconstruites est visible ici, ainsi que le point lumineux créé par le faisceau de référence. L'hologramme a été filmé à l'aide d'un laser rubis pulsé.

Outre la photographie d'objets en lumière réfléchie, il existe un intérêt considérable pour l'obtention d'hologrammes d'objets transparents et translucides, notamment pour enregistrer des informations provenant de bannières. Le faisceau laser est divisé en deux faisceaux comme le montre la figure. 16, et une banderole est installée sur le trajet d'un des faisceaux. Il est à noter que la lumière traversant le transparent se propage selon les lois de l'optique géométrique et forme sur l'hologramme une image proche de celle d'une ombre. Dans ce cas, la capacité de n'importe quel point de l'hologramme à contenir des informations sur l'ensemble de l'objet photographié n'est pas utilisée, et lors de l'observation de l'image reconstruite, il est nécessaire de regarder strictement le long du faisceau éclairant le transparent lors de la prise de vue de l'hologramme, car sinon la luminosité de l'image diminue fortement. Pour éliminer cet inconvénient, le transparent est éclairé à travers un verre dépoli, et la distance entre le verre dépoli et le transparent ne doit pas être trop grande, car après le verre dépoli, le faisceau de lumière devient divergent et avec l'augmentation de la distance par rapport au transparent, l'éclairage de cette dernière diminue.

Nous avons déjà noté que la profondeur du volume des objets lors de la prise de vue d'hologrammes est déterminée par la cohérence temporelle des générateurs optiques. Les lasers hélium-néon actuellement existants, les plus adaptés à la réalisation d'hologrammes, ont une longueur de cohérence de l'ordre de plusieurs dizaines de centimètres, et donc la profondeur du volume des objets ne doit pas dépasser cette valeur. Cependant, si l'on souhaite obtenir un hologramme de plusieurs objets à la fois, situés les uns après les autres à une grande profondeur (dépassant largement la longueur de cohérence), alors cela devient possible en utilisant des objets translucides spéciaux. A titre d'exemple, considérons le diagramme de trois objets présenté dans la Fig. 17.

Le faisceau de signal est divisé à l'aide d'un système de miroirs translucides, et chacun des faisceaux résultants est utilisé pour éclairer son propre groupe d'objets ayant une profondeur volumique inférieure à la longueur de cohérence laser. La disposition des miroirs est choisie de telle sorte que chaque groupe d'objets soit éclairé par un faisceau lumineux dont la longueur du trajet vers la plaque photographique serait égale à la longueur du trajet du faisceau de référence. La transparence des miroirs doit être choisie pour que l'éclairage de tous les objets soit le même.

Le schéma considéré permet d'obtenir un hologramme d'une scène avec une grande profondeur de volume en une seule exposition. Dans ce cas, l’énergie du faisceau de signal laser éclaire tous les objets simultanément. Vous pouvez réduire le temps d'exposition si vous éclairez des groupes d'objets un par un selon le même schéma, c'est-à-dire en prenant des hologrammes de chaque objet séquentiellement sur la même plaque photographique. Pour ce faire, au lieu de miroirs translucides, vous devez utiliser un miroir entièrement réfléchissant, en le positionnant à chaque fois de manière à ce qu'un seul groupe d'objets soit éclairé.

A titre d'illustration sur la Fig. La figure 18 montre des photographies d'images virtuelles de l'hologramme obtenues par le procédé ci-dessus. Ces photographies correspondent à la mise au point de l'appareil photo à différentes profondeurs. L'hologramme a capturé des cubes avec des lettres situées à une profondeur d'environ un mètre. Le temps d'exposition pour chaque sujet était de plusieurs secondes. L'hologramme a été filmé à l'aide d'un laser hélium-néon d'une puissance de 10 mw(avec un type de vibrations transversales et plusieurs types de vibrations longitudinales) sur une plaque photographique Mikrat 900.

Il convient de noter qu'il existe un certain nombre d'autres schémas permettant d'obtenir des hologrammes avec une grande profondeur de volume.

En conclusion, je dois dire quelques mots sur le processus de prise de vue d'hologrammes. Étant donné que le temps d'exposition lors de l'utilisation de lasers à ondes continues varie de quelques fractions de seconde à plusieurs minutes (en fonction de la puissance du laser, de la sensibilité du film et de la taille de l'objet), les vibrations des divers éléments du circuit jouent un rôle important. Si l'amplitude de vibration est comparable à la longueur d'onde, cela entraîne un « maculage » du motif d'interférence et une détérioration de la qualité de l'hologramme. C'est pourquoi les hologrammes sont généralement filmés sur une base assez massive et les éléments du circuit sont fixés de manière assez rigide. Ceci ne s'applique pas au laser lui-même, dont les vibrations n'affectent pas de manière significative la qualité des hologrammes.

Naturellement, avec un temps de prise de vue très court d'un hologramme, l'influence des vibrations diminue. Elle est complètement éliminée dans le cas de l'holographie pulsée, lorsque le temps d'exposition est déterminé par la durée de l'impulsion du rayonnement laser, qui se situe généralement entre 10 -3 -10 -9. seconde.

Le schéma d'enregistrement de l'hologramme est illustré à la figure 1. Denisyuk a enregistré un hologramme dans un environnement tridimensionnel, combinant ainsi l'idée de Gabor avec la photographie couleur de Lippmann. Ensuite, les sections de l'hologramme avec une transmission lumineuse maximale correspondront aux sections du front de l'onde objet dans lesquelles sa phase coïncide avec la phase de l'onde de référence. Ainsi, lorsque l'hologramme est ensuite éclairé par une onde de référence, la même répartition d'amplitude et de phase se forme dans son plan comme c'était le cas pour l'onde objet, ce qui assure la restauration...

55. Holographie. Schéma d'enregistrement et de restauration d'hologrammes. Enregistrement d'hologrammes sur émulsions en couche épaisse. Application d'hologrammes

Holographie (du grec holos - entier, complet et grapho J'écris) une méthode d'enregistrement et de reconstruction d'un champ d'ondes, basée sur l'enregistrement du motif d'interférence formé par une onde réfléchie par un objet éclairé par une source lumineuse S (onde objet), et une onde cohérente provenant directement de la source (onde de référence). Le motif d'interférence enregistré est appelé hologramme . Le schéma d'enregistrement de l'hologramme est illustré à la figure 1.

Les bases de l'holographie ont été posées en 1948 par le physicien D. Gabor (Grande-Bretagne). Voulant améliorer le microscope électronique, Gabor a proposé d'enregistrer des informations non seulement sur les amplitudes, mais aussi sur les phases des ondes électroniques en superposant une onde de référence cohérente sur l'onde objet. Cependant, en raison du manque de sources puissantes de lumière cohérente, il n’a pas pu obtenir d’images holographiques de haute qualité. L'holographie a connu sa renaissance en 1962-1963, lorsque les physiciens américains E. Leith et J. Upatnieks ont utilisé un laser comme source de lumière et ont développé un système avec un faisceau de référence incliné, et Yu.N. Denisyuk a enregistré un hologramme dans un environnement tridimensionnel, combinant ainsi l'idée de Gabor avec la photographie couleur de Lippmann. Vers 1965 1966 Les fondements théoriques et expérimentaux de l'holographie ont été créés. Au cours des années suivantes, le développement de l'holographie s'est déroulé principalement dans le but d'améliorer ses applications.

Laissez la structure d'interférence formée par les ondes de référence et d'objet être enregistrée par un matériau photographique positif. Ensuite, les sections de l'hologramme avec une transmission lumineuse maximale correspondront aux sections du front de l'onde objet dans lesquelles sa phase coïncide avec la phase de l'onde de référence. Ces zones seront d’autant plus transparentes que l’intensité de l’onde objet sera grande. Ainsi, lorsque l'hologramme est ensuite éclairé par une onde de référence, la même répartition d'amplitude et de phase se forme dans son plan comme c'était le cas de l'onde objet, ce qui assure la restauration de cette dernière.

Récupération onde d'objet, l'hologramme est éclairé par une source créant une copie justificatif vagues. Résultat de la diffraction de la lumière sur la structure interférentielle de l'hologramme dans un faisceau de diffraction Premier ordre une copie de l'onde objet est restaurée, formant non déformé image virtuelleobjet, situé à l'endroit où se trouvait l'objet lors de l'holographie. Si l'hologramme est bidimensionnel, l'onde conjuguée est simultanément reconstruitemoins de la première commande, formant image réelle déforméesujet (Figure 2).

Les angles de propagation des faisceaux de diffraction des ordres zéro et premier sont déterminés par les angles d'incidence de l'objet et des ondes de référence sur la plaque photographique. Dans le schéma de Gabor, la source d'onde de référence et l'objet étaient situés sur l'axe de l'hologramme ( diagramme axial ). Dans ce cas, les trois ondes se sont propagées derrière l’hologramme dans la même direction, créant des interférences mutuelles. Dans le schéma de Leith et Upatnieks, une telle interférence a été éliminée en inclinant l'onde de référence ( schéma hors axe).

Structure d'interférencepeut être enregistré par un matériau photosensible de l'une des manières suivantes :

1. sous forme de variations de transmission ou de réflexion de la lumière. De tels hologrammes, lors de la reconstruction du front d'onde, modulent l'amplitude de l'onde éclairante et sont appelés amplitude;
2. sous forme de variations d'indice de réfraction ou d'épaisseur (relief). De tels hologrammes, lors de la reconstruction du front d'onde, modulent la phase de l'onde éclairante et sont donc appelés phase.

Souvent, la modulation de phase et d'amplitude est effectuée simultanément. Par exemple, une plaque photographique classique enregistre la structure d'interférence sous forme de variations de noircissement, d'indice de réfraction et de relief. Après avoir blanchi l'hologramme, il ne reste que la modulation de phase.

Structure d'interférence enregistrée sur une plaque photographique généralement dure longtemps, c'est-à-direle processus d'enregistrement est séparé du processus de récupération (hologrammes stationnaires). Cependant, il existe des supports photosensibles (certains colorants, cristaux, vapeurs métalliques) qui répondent presque instantanément avec des caractéristiques de phase ou d'amplitude à l'éclairage. Dans ce cas, l'hologramme existe lors de l'influence des ondes objet et de référence sur le milieu, et la restauration du front d'onde s'effectue simultanément à l'enregistrement, du fait de l'interaction des ondes de référence et objet avec l'interférence structure formée par eux (hologrammes dynamiques). Sur les principes holographie dynamiquedes systèmes de mémoire permanente et à accès aléatoire, des correcteurs de rayonnement laser, des intensificateurs d'image, des dispositifs de contrôle du rayonnement laser et des systèmes d'inversion de front d'onde peuvent être créés.

Si l'épaisseur de la couche photosensible est nettement supérieure à la distance entre les surfaces adjacentes des maxima d'interférence, alors l'hologramme doit être considéré comme volumétrique . Si la structure d'interférence est enregistrée sur la surface de la couche, ou si l'épaisseur de la couche est comparable à la distance d entre les éléments adjacents de la structure, alors les hologrammes sont appelés plat. Critère de passage des hologrammes bidimensionnels aux hologrammes tridimensionnels : .

Hologrammes de volumesont des structures tridimensionnelles dans lesquelles les surfaces des nœuds et des ventres sont enregistrées sous forme de variations de l'indice de réfraction ou de la réflectance du milieu. Les surfaces des nœuds et des ventres sont dirigées le long de la bissectrice de l'angle qui constitue les faisceaux objet et référence. De telles structures multicouches, lorsqu’elles sont éclairées par une onde de référence, agissent comme des réseaux de diffraction tridimensionnels. La lumière réfléchie spéculairement par les couches restaure l’onde de l’objet.

Les faisceaux réfléchis par différentes couches se renforcent mutuellement s'ils sont en phase, c'est-à-dire que la différence de trajet entre eux est égale à (État de LippmannBragg). La condition n’est automatiquement remplie que pour la longueur d’onde à la lumière de laquelle l’hologramme a été enregistré. Celui-ci détermine la sélectivité de l'hologramme par rapport à la longueur d'onde de la source, à la lumière de laquelle le front d'onde est restitué. Il devient possible de restituer une image à l'aide d'une source à spectre continu (Soleil, lampe à incandescence). Si l'exposition a été réalisée avec une lumière contenant plusieurs raies spectrales (rouge, bleu, vert), alors pour chaque longueur d'onde, sa propre structure d'interférence tridimensionnelle est formée. Les longueurs d'onde correspondantes seront séparées du spectre continu lors de l'éclairage de l'hologramme, ce qui conduira à restaurer non seulement la structure de l'onde, mais également sa composition spectrale, c'est-à-dire l'obtention d'une image couleur. Les hologrammes tridimensionnels ne forment simultanément qu’une seule image (imaginaire ou réelle) et ne produisent pas d’ondes d’ordre zéro.

Propriétés des hologrammes.

UN) La principale propriété des hologrammes, qui le distingue d'une photographie, est que dans la photographie seule la distribution de l'amplitude de l'onde de l'objet incident sur elle est enregistrée, tandis que dans l'hologramme, en plus, la distribution de la phase de l'objet L'onde relative à la phase de l'onde de référence est également enregistrée. Des informations sur l'amplitude de l'onde objet sont enregistrées sur l'hologramme sous la forme du contraste du relief d'interférence, et des informations sur la phase sous la forme de la forme et de la fréquence des franges d'interférence. En conséquence, l'hologramme, lorsqu'il est éclairé par une onde de référence, restaure une copie de l'onde objet.

B) Les propriétés d'un hologramme, généralement enregistré sur du matériel photographique négatif, restent les mêmes que dans le cas d'un enregistrement positif : les zones claires de l'objet correspondent aux zones claires de l'image reconstruite, et les zones sombres correspondent aux zones sombres. Ceci est facile à comprendre, sachant que les informations sur l'amplitude de l'onde objet sont contenues dans le contraste de la structure d'interférence, dont la répartition sur l'hologramme ne change pas lors du remplacement d'un processus positif par un processus négatif. Avec un tel remplacement, il passe uniquement à la phase de l'onde objet restaurée. Ceci n'est pas perceptible par l'observation visuelle, mais apparaît parfois en interférométrie holographique.

DANS) Si, lors de l'enregistrement d'un hologramme, la lumière de chaque point d'un objet frappe toute la surface de l'hologramme, chaque petite section de ce dernier est capable de reconstruire l'intégralité de l'image de l'objet. Cependant, une plus petite section de l’hologramme reconstruira une plus petite section du front d’onde transportant des informations sur l’objet. Si cette zone est très petite, la qualité de l'image reconstruite se détériorera.

Dans le cas d'hologrammes d'images focalisées, chaque point de l'objet envoie de la lumière vers sa petite zone correspondante de l'hologramme. Par conséquent, un fragment d’un tel hologramme ne restitue que la section correspondante de l’objet.

G) En règle générale, la plage de luminosité totale transmise par une plaque photographique ne dépasse pas un ou deux ordres de grandeur, alors que les objets réels présentent souvent des différences de luminosité beaucoup plus importantes. Un hologramme doté de propriétés de focalisation utilise toute la lumière tombant sur toute sa surface pour construire les zones les plus lumineuses de l'image, et il est capable de transmettre des gradations de luminosité allant jusqu'à cinq ou six ordres de grandeur.

D) Si, lors de la reconstruction du front d'onde, l'hologramme est éclairé par une source de référence située par rapport à l'hologramme de la même manière que lors de son exposition, alors l'image virtuelle reconstruite coïncide en forme et en position avec l'objet lui-même. Lorsque la position de la source de reconstruction change, lorsque sa longueur d'onde ou l'orientation de l'hologramme et sa taille changent, la correspondance est violée. En règle générale, de tels changements s'accompagnent d'aberrations dans l'image reconstruite.

E) La distance minimale entre deux points adjacents d'un objet qui peut encore être vu séparément lors de l'observation d'une image d'un objet à l'aide d'un hologramme est appeléerésolution d'hologramme. Il grandit avec la taille de l'hologramme. Résolution angulaire du rond (diamètre D ) d'un hologramme est déterminé par la formule : . Résolution angulaire d'un hologramme carré avec un côté carré égal à L , est déterminé par la formule : .

Dans la plupart des schémas holographiques, la taille maximale de l'hologramme est limitée par la résolution du matériel photographique d'enregistrement. Cela est dû au fait qu'une augmentation de la taille de l'hologramme est associée à une augmentation de l'angle entre les faisceaux objet et de référence et de la fréquence spatiale. Une exception est le schéma de l'holographie de Fourier sans lentille, dans lequel elle n'augmente pas avec la taille de l'hologramme.

ET) La luminosité de l'image reconstruite est déterminéeefficacité de diffraction, qui est défini comme le rapport du flux lumineux dans l'onde reconstruite au flux lumineux incident sur l'hologramme lors de la reconstruction. Il est déterminé par le type d'hologramme, les conditions de son enregistrement, ainsi que les propriétés du matériau d'enregistrement.

L’efficacité de diffraction maximale réalisable des hologrammes est :

Pour transmission bidimensionnelle hologrammes

amplitude 6,25%,

phase 33,9 5 ;

Pour réfléchissant en deux dimensions6,25 et 100 %, respectivement ;

Pour transmission tridimensionnellehologrammes 3,7 et 100 % ;

pour le tridimensionnel réfléchissant 7,2 et 100%.

Applications de l'holographie. Lors de la restauration d'hologrammes, une illusion complète de l'existence d'un objet est créée, impossible à distinguer de l'original. Cette propriété des hologrammes est utilisée dans les démonstrations magistrales, lors de la création de copies tridimensionnelles d'œuvres d'art et de portraits holographiques. Les images holographiques tridimensionnelles sont utilisées pour étudier les particules en mouvement, les gouttes de pluie ou le brouillard, ainsi que les traces de particules nucléaires dans les chambres à bulles et à étincelles.

À l'aide de dispositifs holographiques, diverses transformations d'ondes sont effectuées, notamment l'inversion du front d'onde afin d'éliminer les aberrations optiques. L'une des premières applications de l'holographie était liée à l'étude des contraintes mécaniques. L'holographie est utilisée pour stocker et traiter des informations. Cela garantit une densité d’enregistrement élevée et une fiabilité d’enregistrement.

La tridimensionnalité de l’image rend prometteuse la création de cinéma et de télévision holographiques. La principale difficulté dans ce cas est la création d'énormes hologrammes pouvant être visualisés simultanément par un grand nombre de téléspectateurs. De plus, l'hologramme doit être dynamique. Pour créer une télévision holographique, il est nécessaire de surmonter la difficulté provoquée par la nécessité d'élargir la bande de fréquences de plusieurs ordres de grandeur afin de transmettre des images animées en trois dimensions.

Un hologramme peut être produit non seulement par la méthode optique, mais également conçu sur ordinateur (hologramme numérique). Les hologrammes mécaniques sont utilisés pour obtenir des images tridimensionnelles d'objets qui n'existent pas encore. Les hologrammes de machines de surfaces optiques complexes sont utilisés comme normes pour les tests d'interférence des surfaces de produits.

On connaît également l'holographie acoustique, qui peut être combinée à des méthodes de visualisation de champs acoustiques.

Matériels supplémentaires

Lorsque les ondes de référence et d’objet se rencontrent dans l’espace, un système d’ondes stationnaires se forme. Les maximums de l'amplitude des ondes stationnaires correspondent à des zones dans lesquelles les ondes interférentes sont dans la même phase, et les minimums correspondent à des zones dans lesquelles les ondes interférentes sont en antiphase. Pour une source de référence ponctuelleÔ 1 et un objet ponctuel O 2 les surfaces de maxima et de minima représentent un système d'hyperboloïdes de révolution. La fréquence spatiale de la structure d'interférence (l'inverse de sa période) est déterminée par l'angle sous lequel les rayons lumineux émanant de la source de référence et émanant de l'objet convergent en un point donné : , où est la longueur d'onde. Les plans tangents à la surface des nœuds et des ventres en chaque point de l'espace coupent l'angle en deux. Dans le schéma de Gabor, la source de référence et l'objet sont situés sur l'axe de l'hologramme, l'angle est proche de zéro et la fréquence spatiale est minimale. Les hologrammes axiaux sont également appelés Faisceau unique , puisqu'un faisceau de lumière est utilisé, dont une partie est diffusée par un objet et forme une onde d'objet, et l'autre partie, qui traverse l'objet sans distorsion, est une onde de référence.

Dans le schéma de Leith et Upatnieks, une poutre de référence inclinée cohérente est formée séparément (hologramme à double faisceau). Pour les hologrammes à double faisceau, la fréquence spatiale est plus élevée que pour les hologrammes à faisceau unique. Par conséquent, l’enregistrement d’hologrammes à double faisceau nécessite du matériel photographique avec une résolution spatiale plus élevée.

Si les faisceaux de référence et d'objet tombent sur la couche photosensible de différents côtés (~ 180 0 ), alors il est maximum et proche de 2/ (hologrammes dans des faisceaux en collision). Les maxima d'interférence sont situés le long de la surface du matériau dans son épaisseur. Ce schéma a été proposé pour la première fois par Denisyuk. Puisque lorsqu'un tel hologramme est éclairé par un faisceau de référence, l'onde de l'objet reconstruit se propage vers le faisceau d'éclairage, de tels hologrammes sont parfois appelés réfléchissant.

Types d'hologrammes. La structure de l'hologramme dépend de la méthode de génération de l'objet et des ondes de référence ainsi que de la méthode d'enregistrement du motif d'interférence. En fonction de la position relative de l'objet et de la plaque, ainsi que de la présence d'éléments optiques entre eux, la relation entre les distributions amplitude-phase de l'onde objet dans les plans de l'hologramme et de l'objet est différente. Si l'objet se trouve dans le plan de l'hologramme ou est focalisé sur lui, alors la distribution amplitude-phase sur l'hologramme sera la même que dans le plan de l'objet (hologramme d'image focalisé; Figure 3).

Lorsque l'objet est suffisamment éloigné de la plaque, ou au foyer de la lentille L, alors chaque point de l'objet envoie un faisceau de lumière parallèle vers la plaque. Dans ce cas, le lien entre les distributions amplitude-phase de l'onde objet dans le plan de l'hologramme et dans le plan objet est donné par la transformée de Fourier (l'amplitude complexe de l'onde objet sur la plaque est ce qu'on appelle l'image de Fourier de L'object). L'hologramme dans ce cas s'appelleHologramme Fraunhofer(Figure 4).

Si les amplitudes complexes de l'objet et des ondes de référence sont des images de Fourier de l'objet et de la source de référence, alors l'hologramme est appeléHologramme de Fourier. Lors de l'enregistrement d'un hologramme de Fourier, l'objet et la source de référence sont généralement situés dans le plan focal de la lentille (Figure 5).

Dans le cas d'un hologramme de Fourier sans lentille, la source de référence est située dans le plan de l'objet (Figure 6). Dans ce cas, le front de l'onde de référence et les fronts d'ondes élémentaires diffusés par des points individuels de l'objet ont la même courbure. En conséquence, la structure et les propriétés de l’hologramme sont presque les mêmes que celles de l’hologramme à transformée de Fourier.

Hologrammes de Fresnelse forment lorsque chaque point d’un objet envoie une onde sphérique à la plaque. À mesure que la distance entre l'objet et la plaque augmente, les hologrammes de Fresnel se transforment en hologrammes de Fraunhofer et, à mesure que cette distance diminue, en hologrammes d'images focalisées.

S

Image réelle

Image virtuelle

Figure 6 Schéma d'enregistrement sans lentille d'un hologramme de Fourier

Hologramme

Figure 5 Schéma d'enregistrement de l'hologramme de Fourier

Source de référence

Poutre de support

L

Poutre de support

Figure 4 Schéma d'enregistrement de l'hologramme Fraunhofer

Figure 3 Schéma d'enregistrement d'un hologramme d'image focalisé

Figure 1 Schéma de l'enregistrement d'un hologramme

Figure 2 Schéma de récupération

image holographique d'un objet

Poutre de support

Hologramme

Poutre de support

L

3. Traitement optique de l'information

L’activité humaine est constamment associée au besoin de comparer, d’analyser et de résumer des informations de nature très différente. La tendance la plus importante vers l'amélioration des méthodes et des moyens utilisés à cet effet est l'augmentation continue du volume et de la vitesse du traitement des données. L'électronique a connu des succès importants dans ce domaine, dont le développement a notamment conduit à la création d'ordinateurs à base de circuits intégrés. La résolution de problèmes de plus en plus complexes nécessite une nouvelle augmentation du nombre de composants électroniques, d'unités de mémoire et une augmentation du nombre d'opérations effectuées.

L'utilisation de méthodes optiques permet d'améliorer radicalement les caractéristiques déterminantes des systèmes informatiques. En effet, une augmentation de la fréquence porteuse due à l'utilisation d'oscillations électromagnétiques dans le domaine optique) entraîne une augmentation colossale de la capacité d'information du canal de transmission et de traitement du signal. La courte longueur d'onde de la lumière permet d'utiliser la modulation du signal non seulement dans le temps, mais également dans les coordonnées spatiales, c'est-à-dire le traitement et le stockage parallèles d'énormes quantités d'informations (par exemple, sur 1 10 6 canaux ou plus). Dans ce cas, l'influence de la diaphonie et des interférences externes est relativement facilement éliminée.

Le traitement optique de l'information présuppose la présence d'éléments et de moyens fondamentalement nouveaux : modulateurs de lumière à grande vitesse (monocanal et bicoordonnée), dispositifs de déflexion du faisceau optique (déflecteurs), dispositifs de stockage adéquats en capacité et vitesse d'information, photodétecteurs multi-éléments, dispositifs d'affichage d'informations, etc.

Les méthodes optiques permettent de traiter et d'enregistrer des informations sous forme analogique et numérique (binaire). Il faut garder à l'esprit que dans le premier cas, une dépendance linéaire des caractéristiques optiques des dispositifs sur la valeur du signal de commande est souhaitable ; dans le second, au contraire, il est préférable que le dispositif ait des propriétés de seuil. Les méthodes numériques, caractérisées par une précision nettement supérieure, une sensibilité moindre aux effets de distorsion et d'interférences externes, une facilité d'enregistrement et de conversion du signal, nécessitent une bande de fréquences plus large. Cependant, c'est précisément ce que les méthodes optiques permettent facilement, de sorte que le traitement et l'enregistrement des informations sous forme numérique dans des dispositifs optiques sont très répandus. Tout signal analogique, comme on le sait, peut être représenté sous forme numérique, allant à modulation par impulsions codées(ICM).

3.1. Modulateurs de rayonnement optique

Comme en ingénierie radio, modulation consiste à introduire une information dans une onde lumineuse en modifiant l'une de ses caractéristiques au fil du temps - amplitude, phase, fréquence, ainsi que polarisation. Les photodétecteurs utilisés en optoélectronique ne sont généralement sensibles qu'à l'intensité lumineuse. Ainsi, en pratique, la modulation de la phase, de la fréquence ou de la polarisation de la lumière est généralement convertie en amplitude.

Si le rayonnement optique est transformé de la manière nécessaire lors de sa génération dans la source elle-même, la modulation est appelée interne (direct). Dans le cas des LED ou des lasers à semi-conducteurs, la modulation de l'intensité du rayonnement peut être obtenue en modifiant le courant d'excitation. Il s'agit d'une méthode simple et pratique utilisée dans la pratique. Cependant, il est très souvent nécessaire de moduler le rayonnement qui a déjà quitté la source. (modulation externe). Les modulateurs optiques peuvent fonctionner à des fréquences plus élevées que celles obtenues avec une modulation interne. Bien entendu, on ne peut pas compter sur l'utilisation de rideaux mobiles, d'écrans, de miroirs, de prismes, de disques percés ou d'autres dispositifs mécaniques dont la vitesse ne dépasse pas ~1·10 4 Hz.

Les modulateurs de rayonnement optique dans les systèmes de traitement et de transmission de l'information fonctionnent sur la base de divers processus physiques qui se produisent lorsque la lumière traverse un milieu modulant sous l'influence de facteurs externes.

3.1.1. Principes de fonctionnement des modulateurs optiques Pour la modulation de la lumière, l'électro-optique bien étudié Effet Kerr (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée, U créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS. E Une cellule Kerr est placée entre des polariseurs croisés P. et analyseur UN. (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquéeÀ créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS(vague ordinaire), et l'autre - en parallèle créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS(pas une vague ordinaire). Pour garantir une profondeur de modulation maximale, il est nécessaire que le plan principal du polariseur Une cellule Kerr est placée entre des polariseurs croisés composé de vecteur créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS coin 45°. Les ondes ordinaires et extraordinaires ont des indices de réfraction différents ( P.à propos et P. e) et se propagent donc dans l'environnement à des vitesses différentes. Après avoir traversé la cellule Kerr, la lumière se polarise elliptiquement et traverse plus ou moins l'analyseur.

La théorie et l'expérience montrent que la différence P.à propos et P. e est proportionnel créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS 2 (d'où le nom utilisé - effet Kerr quadratique):

Où kK- coefficient indépendant de créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS. Différence de phase entre les rayons ordinaires et extraordinaires après avoir parcouru le chemin je dans un environnement modulant est

, (3.2)

Où B =kÀ/λ - soi-disant Constante de Kerr.

L'effet Kerr quadratique s'explique par l'anisotropie optique des molécules du milieu modulant, c'est-à-dire la différence dans leur capacité à être polarisées par le champ électrique d'une onde lumineuse dans différentes directions. En l'absence de champ électrique externe créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS les molécules anisotropes sont orientées de manière aléatoire et la substance dans son ensemble est isotrope. Si les molécules ont leur propre moment dipolaire électrique, alors un champ électrique suffisamment fort provoque leur orientation préférentielle et la substance devient macroscopiquement anisotrope.

Dans les substances constituées de molécules qui n'ont pas leur propre moment dipolaire, un champ électrique externe peut l'induire, et en raison de l'anisotropie des molécules, le moment dipolaire ne coïncide pas nécessairement avec la direction créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS. Une paire de forces apparaît qui force les molécules à s'orienter d'une certaine manière par rapport à créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS. Conformément à ce qui précède, ils distinguent orientationnel Et Effets de polarisation Kerr. L'ordre de grandeur du temps de relaxation orientationnelle des molécules dipolaires est de 10 -9 s. Cela signifie qu'à des fréquences de modulation supérieures à 10 8 -10 9 Hz, l'effet Kerr d'orientation n'apparaît pratiquement pas et seul l'effet de polarisation reste efficace, dont la vitesse est limitée par le temps de 10 -12 -10 -13 s.

Les phénomènes électro-optiques sont observés non seulement dans les substances isotropes, mais également dans les cristaux présentant une anisotropie optique naturelle. Pour que la double réfraction n'apparaisse pas lorsque créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS= 0, un cristal uniaxial est découpé de manière à ce que les faces soient formées perpendiculairement à son axe optique et que la lumière soit dirigée le long de lui. Le champ électrique de contrôle est créé dans une direction perpendiculaire à la direction de propagation de la lumière, c'est-à-dire la même que dans une cellule de Kerr (Fig. 3.1, a). Un dispositif modulant est également possible, dans lequel le champ électrique est dirigé parallèlement à la propagation de la lumière. Pour ce faire, des électrodes transparentes sont appliquées sur les faces correspondantes du cristal anisotrope (Fig. 3.1,6). Conformément à la fig. 3.1 utiliser les termes - longitudinal Et effets électro-optiques transversaux. Le changement de biréfringence d'un cristal anisotrope placé dans un champ électrique est appelé Effet Pockels- du nom du physicien qui l'a découvert (1894). Contrairement à l'effet Kerr, la différence n°0 Et n e dans l'effet Pockels est proportionnel à la première puissance créer un champ électrique suffisamment fort dans l'environnement modulant du MS:

, (3.3)

Où k n est le coefficient électro-optique, différent de k K dans la formule (3.1) à la fois en valeur et en dimension. Comment

et l'effet Kerr et l'effet Pockels se caractérisent par une faible inertie, qui permet de moduler la lumière à des fréquences de ~1·10 13 Hz.

Il convient toutefois de garder à l'esprit que la limite supérieure de la fréquence de modulation est le plus souvent déterminée non pas par des processus dans la substance, mais par la capacité de l'appareil et s'avère être inférieure de plusieurs ordres de grandeur. Le fonctionnement des modulateurs de rayonnement optique peut être basé sur des effets magnéto-optiques, en particulier sur l'effet étudié pour la première fois par Cotton et Mouton (1907). Cet effet est similaire à l'effet Kerr électro-optique (Fig. 3.2, UN): le milieu modulant est placé entre le Polaroid croisé et l'analyseur, la direction du champ magnétique est perpendiculaire au faisceau lumineux, les plans principaux des polariseurs sont à 45° avec la direction du champ magnétique.-Effet coton Moutona P. observé dans une substance macroscopiquement isotrope constituée de molécules ou d'agrégats de molécules qui ont un moment magnétique constant, mais sont orientées de manière aléatoire. P. Un champ magnétique externe, interagissant avec les moments magnétiques des molécules, ordonne leur orientation, ce qui fait que la substance devient anisotrope, acquérant les propriétés d'un cristal biréfringent. Comme dans le cas de l'effet Kerr, sous l'influence d'un champ magnétique, le faisceau lumineux est divisé en deux faisceaux - ordinaire et extraordinaire - et, après avoir traversé le milieu modulant, se polarise elliptiquement en raison de la différence 0 et e, et cette différence est proportionnelle au carré de la tension

, (3.4)

Où N - champ magnétique:- Effet coton(parfois cela signifie la valeur k km/λ).

Peut également être utilisé dans les modulateurs optiques effet Faraday(1845), qui consiste à faire tourner le plan de polarisation de la lumière se propageant dans un milieu le long du champ magnétique (Fig. 3.2, b). Cet effet s'explique par le fait que dans une substance magnétisée, les indices de réfraction de la lumière polarisée circulairement vers la droite et vers la gauche diffèrent. n + Et P-. La lumière polarisée dans le plan est la somme des composants polarisés à gauche et à droite. Après avoir traversé le milieu modulant, une différence de marche apparaît entre eux, à la suite de laquelle le plan de polarisation tourne d'un angle φ, proportionnel à la longueur je chemins de lumière dans la matière et premier degré H :

où ρ - constante de Verdet, du nom du chercheur qui a étudié en détail la rotation magnétique du plan de polarisation de la lumière.

L'action d'un modulateur optique peut être basée sur un certain nombre d'autres effets discutés dans les sections suivantes de ce chapitre : acousto-optique, piézoélectrique inverse, résultant de modifications du coefficient d'absorption optique, de la capacité d'un matériau à diffuser la lumière, etc.

3.1.2. Caractéristiques et paramètres des modulateurs optiques

Quel que soit le principe de fonctionnement, les modulateurs optiques sont caractérisés par un certain nombre de paramètres : profondeur de modulation du signal, pertes optiques, bande de transparence, bande de fréquence modulée, consommation électrique spécifique, tension de commande, etc.

Si Ф min désigne l'intensité de la lumière traversant le modulateur en l'absence de signal de commande (avec obscurité totale), et Ф m ах - lorsqu'elle est fournie (avec effacement complet), alors profondeur(degré) modulation défini comme

La profondeur de modulation est souvent également comprise comme le rapport Ф m ах à Ф min, qui est généralement exprimé en décibels :

Si Ф min ≈ 0, le modulateur peut être utilisé comme obturateur optique(valve de lumière), c'est-à-dire un dispositif qui allume et éteint la lumière.

Perte optique un modulateur ou obturateur est caractérisé par le rapport de l'intensité lumineuse Ф 0 en l'absence de l'appareil sur sa valeur Ф max avec effacement complet du modulateur et est également exprimé en décibels :

(3.8)

Bande transparente détermine la plage spectrale du rayonnement traversant le modulateur sans atténuation notable.

Sous bande passanteΔ F Le modulateur fait référence à la plage de fréquences de modulation dans laquelle il peut fonctionner. Généralement Δ F est défini comme la différence entre la partie supérieure F dedans et en bas F n fréquences et, puisque F dans >> F n, alors Δ F ≈ F V. L'obturateur optique est également caractérisé temps de réponse (vitesse), qui est proche en ordre de grandeur de / F en 1 .

L'énergie est dépensée pour la modulation, et plus le Δ F. Par conséquent, comme caractéristique du modulateur, un paramètre est introduit, déterminé consommation d'énergie par bande de fréquence de modulation unitaire(généralement exprimé en milliwatts par mégahertz).

Dans le cas de polariseurs croisés à l'entrée et à la sortie du modulateur, l'amplitude de l'onde lumineuse transmise est proportionnelle à sinφ, où φ est l'angle de rotation du plan de polarisation provoqué par l'application d'une tension. (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée, un intensité lumineuse de sortie

, (3.9)

Où (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquéeλ/2- la dite tension demi-onde,égal à ça (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée, auquel la transmission lumineuse maximale du dispositif est atteinte, c'est-à-dire lorsque la phase de la lumière de sortie change de π.

Les modulateurs électro-optiques se sont répandus. Les matériaux efficaces pour de tels dispositifs sont : le niobate de lithium LiNbO 3 avec une plage de transparence de 0,4 à 4,5 microns, le tantalate de lithium LiTaO 3 (0,4 à 5 microns), les titanates de baryum et de bismuth (BaTiO 3 et Bi 4 Ti 3 O 12 ), le niobate de potassium et tantalate (KNbO 3 et KTaO 3), ainsi que KTa x Nb 1- x O 3 (KTN) (0,5 à 4,5 µm). De tels matériaux électro-optiques « classiques » sont également utilisés comme le dihydrogénophosphate de potassium KH 2 PO 4 (désignation abrégée KDP) et sa modification deutérée KD 2 PO 4 (DKDP) avec une plage de transparence de 0,3 à 1,2 µm, le dihydrogénophosphate d'ammonium NH 4 H 2 PO 4 (ADP), dihydroarséniure d'ammonium NH 4 H 2 AsO 4 (ADA) et de nombreux autres matériaux.

Les modulateurs magnéto-optiques utilisent des matériaux ferromagnétiques, en particulier des ferrites, qui combinent des propriétés ferromagnétiques et semi-conductrices (diélectriques) et sont des oxydes complexes de fer et de quelques autres éléments. Certaines de leurs variétés sont largement utilisées pour recouvrir les bandes des magnétophones et des magnétoscopes. De nombreux types de ferrites peuvent être utilisés, notamment le grenat d'yttrium et de fer Y 3 Fe 5 O 12, le grenat d'yttrium et d'aluminium Y 3 A1 5 O 12 (YAG), d'autres matériaux (Bi

X

Y 1- x Fe 5 O 12, Y 2 BiFe 3, 8 Ga 1,2 O 12), transparent dans les régions rouge et proche infrarouge du spectre.

Les modulateurs optiques peuvent également utiliser de nombreux autres effets, décrits dans les sections suivantes du chapitre.

3.2. Déflecteurs optiques 3.2.1. Déflecteurs électro-optiques(du latin deflectio - je rejette). Il existe des déflecteurs avec un ensemble discret de positions du faisceau dévié, ainsi que ceux destinés à son balayage continu - scanners.

Comme nous l'avons déjà noté, les rayons ordinaires et extraordinaires émergeant d'un cristal biréfringent sont polarisés linéairement dans des plans mutuellement perpendiculaires. Si la lumière polarisée dans le plan de polarisation d'un faisceau ordinaire est dirigée sur une plaque plane parallèle taillée dans un tel cristal selon un angle par rapport à son axe optique, le faisceau extraordinaire sera absent à la sortie du cristal, et le faisceau ordinaire sera traverser le cristal sans changer sa position spatiale. Si le plan de polarisation du faisceau incident sur la plaque est tourné de 90°, seul un faisceau extraordinaire traversera le cristal, qui ne sera plus la continuation du faisceau primaire, mais se déplacera parallèlement par rapport à lui. En d’autres termes, à l’aide d’un polariseur, l’un des deux faisceaux spatialement séparés émergeant du cristal peut être isolé. Dans les déflecteurs, l'orientation du plan de polarisation du faisceau primaire est modifiée non pas en faisant tourner le polariseur, mais en utilisant une cellule électro-optique, lors de son passage en l'absence de tension de commande. (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée la polarisation de la lumière ne change pas, mais quand (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée, égal à une demi-onde U λ/2, le plan de polarisation tourne de 90°, ce qui est nécessaire au fonctionnement du déflecteur. Le déplacement du faisceau dépend du matériau dans lequel la plaque biréfringente est découpée et de son épaisseur, c'est-à-dire qu'il ne peut pas être contrôlé électriquement. Pour que le faisceau à la sortie du déflecteur puisse avoir plusieurs positions, la lumière passe à travers une séquence de paires « modulateur de polarisation à commande électrique - plaque biréfringente » (Fig. 3.3).

Pour obtenir le même pas dans une séquence discrète de positions du faisceau lumineux en sortie du déflecteur, il faut que l'épaisseur des cristaux biréfringents disposés en cascade les uns après les autres diffère d'un facteur deux. 1. Appliquons maintenant une tension au troisième modulateur de polarisation (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée 3 , égale à une demi-onde, c'est-à-dire faisant pivoter le plan de polarisation de la lumière de 90°. Cela correspond au plan de polarisation du faisceau extraordinaire dans la troisième lame biréfringente. Dans ce cas, le faisceau va s'écarter en sortant de la plaque dans la direction 2. Pour que le faisceau en sortie du modulateur prenne la position 3, il faut appliquer une tension demi-onde au deuxième étage du modulateur, dont l'épaisseur de la plaque biréfringente est deux fois plus grande que dans le troisième, et pour que le faisceau ne soit pas dévié par le troisième étage, vous il faut appliquer une tension (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquéeλ/2à la fois sur les deuxième et troisième cascades. 4, Pour que le faisceau lumineux de sortie atteigne le point

la tension demi-onde doit être appliquée uniquement au deuxième étage, etc. (tableau 3.1).

Pour étendre la plage de déviation du faisceau de moitié (au même pas) dans le dispositif illustré à la Fig. 3.3, il faut introduire une cascade avec une plaque biréfringente deux fois plus épaisse que la première cascade. L'expansion supplémentaire de la plage de déflexion du faisceau nécessite l'introduction de cascades avec des plaques encore plus épaisses. Avec de l'aide m - vous pouvez vous procurer 2 déflecteurs en cascade T positions discrètes du faisceau lumineux en sortie. Pour obtenir un nombre total de positions de faisceau de, par exemple, 256, un déflecteur à 8 étages est nécessaire. Pour obtenir une déviation du faisceau selon deux coordonnées, des cristaux biréfringents sont introduits dans le déflecteur dont les sections principales sont perpendiculaires entre elles (dans ce cas, 10 4 -10 5 positions résolues du faisceau en sortie sont tout à fait réalisables avec un temps de commutation de 10 -6 -10 -7 s).

Il est évident qu'il n'est pas du tout nécessaire que l'épaisseur des plaques biréfringentes diminue dans le sens de propagation de la lumière.du deuxième rayon. Si ce n'est pas la même chose que sur la Fig. 3.3 (dans l'ordre inverse ou alternativement), seule la commutation des tensions de commande changera. Tableau 3.1.

U2 U 3 L'un des principaux paramètres du déflecteur est je résolution, qui, pour le dispositif en question, est déterminé par le matériau et l'épaisseur des plaques biréfringentes, ainsi que leur orientation par rapport à l'axe optique du cristal. Évidemment, la déviation du rayon extraordinaire je h

Les mêmes matériaux peuvent être utilisés dans les déflecteurs comme dans les modulateurs électro-optiques : KDP, ADP, DKDP, LiNbO 3, BaTiO 3, etc. Le minéral calcite CaCO 3 (56% CaO + 44% CO 2 avec impuretés) ou son particulièrement transparent variété - Spath d'Islande, qui présente une biréfringence élevée. À une longueur d'onde de 0,63 µm, l'angle ψ pour un cristal KDP, par exemple, est égal à ~1,5°, pour la calcite - environ 6°. Il convient de souligner que la déflexion du faisceau en sortie du déflecteur du type considéré ne dépend pas de la tension sur le modulateur de polarisation. Si tu le rends inégal U λ / 2, la position du rayon extraordinaire ne changera pas, mais seule son intensité diminuera. De plus, un faisceau ordinaire apparaîtra à la sortie du déflecteur, dont l'intensité augmentera à mesure que (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée comparé à U λ / 2. Cela permet d'utiliser le déflecteur comme modulateur.

Déviation continue (balayage) Le faisceau peut être obtenu à l'aide d'un prisme en matériau électro-optique (par exemple KTN, KDP, BaTiO 3) avec des électrodes métalliques déposées sur ses faces d'extrémité, auxquelles est appliquée une tension de commande (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée. L'angle θ auquel le faisceau quitte le prisme dépend de l'indice de réfraction du matériau du prisme, et donc de (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée. La résolution du scanner est définie comme le rapport entre le changement d'angle maximal Δθ et la divergence du faisceau δθ. La valeur Δθ / δθ pour un scanner électro-optique à prisme peut atteindre ~1 10 2 .

3.2.2. Application de l'effet acousto-optique dans les déflecteurs et pour d'autres transformations de rayonnement

Le fonctionnement des dispositifs acousto-optiques est basé sur l'interaction d'ondes optiques et sonores se propageant simultanément dans une substance. Retour au début du 19ème siècle. T. Seebeck et D. Brewster ont découvert une modification de l'indice de réfraction de la lumière sous l'influence d'une contrainte mécanique élastique P. substances, ce qui conduit à une anisotropie optique artificielle, se manifestant par biréfringence et dichroïsme. C'est ce qu'on appelle effet élasto-optique (photoélasticité, effet acousto-optique), expliqué par la déformation des coques électroniques des atomes et des molécules, l'orientation des molécules anisotropes, etc. Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. v Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. son Si un faisceau lumineux de dimensions transversales comparables à la longueur d'onde du son est également dirigé vers la substance λ son = Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. son / Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. le son est la vitesse du son, le trajet du faisceau lumineux se courbe périodiquement. Ce phénomène présente peu d'intérêt pour le traitement optique de l'information du seul fait de sa faible fréquence. Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. Cependant, avec une fréquence croissante P. sonore (lors du passage aux ultrasons), comme le prédisait L. Brillouin dès 1922, la lumière expérimente des bandes alternées avec des

diffraction, semblable à la diffraction des rayons X sur les plans atomiques dans un cristal. (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée Pour observer l'effet acousto-optique (Fig. 3.4), une onde sonore dans le cristal est excitée à l'aide d'un transducteur acoustoélectrique, qui est une plaque piézoélectrique fixée au cristal ou un film mince déposé à sa surface (LiNbO 3, CdS, ZnO ). Application au convertisseur de tension alternative

provoque des vibrations mécaniques de la plaque (film) et peut exciter des ondes sonores dans le cristal dans une large gamme de fréquences allant jusqu'à des dizaines de gigahertz (1 GHz = 1 10 9 Hz), entrant dans un absorbeur acoustique à l'extrémité opposée du cristal (par exemple, résine époxy avec charge, alliage de bismuth avec indium, etc.).

Il existe deux schémas possibles pour la diffraction de la lumière par les ondes sonores. Un faisceau optique cohérent peut être envoyé normalement à la direction de propagation de l'onde sonore- (diffraction Raman Nathe), - vous pouvez vous procurer 2 déflecteurs en cascade puis à la sortie l'onde lumineuse est divisée en une série de faisceaux divergeant symétriquement selon des angles θ

Où au faisceau incident T au faisceau incident= 0, ±1, ±2, ..., longueur d'onde λ de la lumière. Condition = 0 correspond à l'ordre de diffraction nul, t= ± 1 - premier ordre, etc. Ainsi, l'énergie du faisceau incident est répartie entre plusieurs faisceaux.L), Le rapport de l'intensité des faisceaux diffractés dépend de la fréquence et de l'intensité du son, de la longueur du trajet parcouru par la lumière dans la zone d'action de l'onde sonore λ L/λ (durées d'interaction<<1 Pour que la diffraction Raman-Nath se produise, la condition doit être remplie version 2

. Avec l'inégalité inverse, un autre type de diffraction est observé lorsque la lumière tombe sur le cristal de manière non perpendiculaire à la direction de propagation du son.

(Diffraction de Bragg).

Le rapport entre les intensités du faisceau diffracté et du faisceau sortant du cristal parallèlement à celui incident dépend de la longueur d'interaction et de l'amplitude de l'onde sonore. Pour qu'une partie importante du flux lumineux incident (50 à 90 %) soit diffractée à une intensité sonore de 1 W/cm 2, la longueur d'interaction pour diverses substances doit être de l'ordre de 0,1 à 10 cm. La fréquence sonore v 3 B dépasse généralement 1 10 9 Hz, ce qui correspond à ce qu'on appelle hyperson (échographie appelées ondes élastiques dans la plage de 15-20 kHz à 1 10 9 Hz, et hypersons - de 10 9 à 10 12 -10 13 Hz).

D’après (3.11) avec sin θ B = 1 (rétrodiffusion de la lumière), l’égalité 2 doit être satisfaite λ sv = λ , qui correspond à une certaine fréquence sonore limite pour un temps donné λ . La valeur dépend non seulement de la longueur d'onde de la lumière, mais également du matériau de la cellule acousto-optique, puisque la vitesse de propagation du son est différente selon les matériaux. Dans le domaine visible du spectre, la valeur varie de quelques gigahertz à plusieurs dizaines de gigahertz.

La diffraction de Bragg a été utilisée avec succès dans les déflecteurs optiques à grande vitesse. Un avantage incontestable de ces déflecteurs par rapport aux déflecteurs électro-optiques est la possibilité de modifier l'angle de déviation du faisceau en modifiant la fréquence du son.

Si un cristal anisotrope est utilisé comme milieu de travail d'une cellule acousto-optique, l'image des phénomènes se produisant devient plus compliquée par rapport à celle considérée, les conditions de diffraction deviennent dépendantes de l'orientation mutuelle de la direction de propagation du son et de la direction optique. l'axe du cristal, la position du plan de polarisation de la lumière, etc. Dans ce cas, cependant, il se peut que la plage de changements de fréquence sonore dans laquelle la condition de Bragg est satisfaite soit sensiblement élargie, et donc l'intervalle de la position angulaire du faisceau diffracté avec la même consommation d'énergie sera augmentée.

À l'aide de dispositifs acousto-optiques, il est possible d'effectuer non seulement une déviation à une coordonnée, mais également à deux coordonnées d'un faisceau lumineux. Dans ce cas, des déflecteurs avec des plans de balayage perpendiculaires entre eux peuvent être combinés dans une seule cellule acousto-optique.

Le nombre de positions distinctes du faisceau lumineux (résolution) d'un déflecteur acousto-optique peut être de 10 3 à 10 4, et le balayage peut être effectué non seulement le long d'un ensemble de directions fixes, mais également lors d'un balayage continu, ce qui est obtenu par un changement progressif ou progressif de la fréquence des oscillations acoustiques.

Les performances d'un déflecteur acousto-optique sont déterminées par le temps pendant lequel l'onde sonore traverse la zone active du cristal, c'est-à-dire qu'elle est limitée par la vitesse relativement faible du son. Toutefois, le temps de commutation du faisceau lumineux peut être inférieur à 1 10 -6 s.

Les déflecteurs acousto-optiques peuvent utiliser de nombreux matériaux absorbant faiblement les vibrations sonores et transparents dans la région correspondante du spectre optique : quartz fondu, chalcogénure et autres verres de compositions chimiques diverses (par exemple As 2 S 3), dioxyde de tellure TeO 2 (paratellurite), le molybdate de plomb PbMoO 4 (wulfinite), ainsi que les cristaux de KDP, DKDP, LiNbO 3, etc. La fraction d'énergie du faisceau dévié par rapport à l'énergie incidente (efficacité de déflexion) des déflecteurs acoustoélectriques est généralement proche de 50 -70%.

Si un rayonnement à large bande (plutôt que monochromatique) est dirigé vers un cristal dans lequel est introduite une onde sonore, alors la lumière d'une longueur d'onde prédominante sera déviée d'un angle de 2θ B. Cela permet d'isoler une plage spectrale étroite de rayonnement du faisceau incident. En modifiant la fréquence du son, la longueur d'onde de la lumière diffractée peut être modifiée sur une large plage allant du rayonnement visible, ultraviolet et infrarouge. C'est la base du fonctionnement des filtres acousto-optiques accordables à grande vitesse. La demi-largeur spectrale de ces filtres est de 0,01 à 1 nm.

Puisque la lumière dans une cellule acousto-optique est diffractée par une onde sonore, c'est-à-dire par un « réseau mobile », un changement dans la fréquence de la lumière se produit en raison de Effet Doppler. Pour la lumière incidente sur le cristal dans le sens de propagation du son, et pour la lumière se propageant dans le sens opposé (en langage mécanique quantique, cela correspond aux processus d'émission ou d'absorption d'un phonon), la fréquence de la lumière devient respectivement égale Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. - Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. 3B et Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. + Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. 3B. Ce phénomène peut être utilisé en pratique pour décaler la fréquence de la lumière vers le haut ou vers le bas d'une quantité Sous l'influence des contraintes mécaniques introduites par une onde sonore, des rayures alternées avec différents indices de réfraction apparaissent dans la substance, se propageant avec la fréquence sonore. 3B, qui peut également être modifié.

3.3. Transparence optique

Transparence optique(OT) est un dispositif plat dont les paramètres optiques (transparence, diffusion, indice de réfraction, polarisation) sous l'influence d'un signal de commande changent de point en point sur sa surface, c'est-à-dire le faisceau lumineux traversant un tel dispositif ou réfléchi à partir de là, semble être spatialement modulé. La modulation spatiale de la lumière pour la transparence optique n'exclut pas, en outre, la modulation temporelle des signaux. Une transparence qui permet les deux possibilités est appelée dynamique ou modulateur de lumière espace-temps(PVMS). Grâce au PVMS à grande vitesse, il est possible d'effectuer un traitement parallèle de grandes quantités d'informations (images, images) en temps réel, ce qui est difficile à réaliser dans les appareils et systèmes électroniques. Il est évident que le PVMS peut être utilisé non seulement pour la conversion, mais également pour la saisie parallèle de tableaux d'informations, ainsi que pour sa sortie et son affichage, y compris sous forme visuelle. Enfin, si les propriétés des matériaux et le principe de fonctionnement du transparent permettent de conserver le « relief optique » pendant un certain temps, le PVMS peut être utilisé comme dispositif de mémoire de grande capacité.

Divers effets physiques sont utilisés pour moduler le signal en OT. La modulation peut être réalisée soit en appliquant une tension électrique à différentes parties du transparent (EUT - bannière à commande électrique) ou en y projetant une image optique (OUT- transparence contrôlée optiquement). Des dispositifs sont également possibles dans lesquels l'OT sert de cible dans un tube cathodique et ses paramètres sont contrôlés à l'aide d'un faisceau d'électrons balayé. Cependant, de tels dispositifs (tels que Titus, Eidofor et leurs modifications) comme « non solides », nécessitant une évacuation, des tensions d'accélération et de commande élevées, ne seront pas pris en compte ci-dessous.

La plupart des paramètres introduits pour les modulateurs optiques sont également applicables à la transparence. Les paramètres les plus importants et caractéristiques spécifiquement pour les bannières sont résolution, défini par le nombre de lignes distinguables par unité de longueur (généralement exprimé en lignes par millimètre), et sensibilité énergétique au signal de commande(joules par centimètres carrés). Le rapport Ф m ах / Ф min) des intensités de rayonnement traversant la transparence lors de l'éclaircissement et de l'assombrissement maximum est appelé contraste optique.

3.3.1. Bannières à commande électrique

Lors de la création d'une transparence, il est naturel de s'efforcer d'obtenir la plus grande résolution spatiale possible, et si elle dépasse ~ 10 lignes/mm, ce qui est tout à fait réaliste, alors avec une zone de transparence de plusieurs centimètres carrés, connexion électrique individuelle de chacun élément utilisant un conducteur séparé devient presque impossible. Par conséquent, l'EUT utilise ce que l'on appelle- XOui-adressage (bidimensionnel, matriciel, multiplex). Dans ce cas, des bandes transparentes conductrices parallèles (pneus) sont appliquées sur une fine couche du milieu modulant des deux côtés, de sorte que sur les surfaces opposées, elles soient orientées mutuellement perpendiculairement (Fig. 3.5, UN). Par conséquent, l'EUT utilise ce que l'on appelle- XUn champ électrique est créé au bon endroit sur le transparent en l'appliquant au correspondant tension de commande, qui provoque une modification locale des propriétés optiques du milieu modulant au point de leur intersection. Pour réaliser une modulation optique sur toute la surface du transparent, le signal électrique doit « parcourir » tous les points d'intersection des bus (avec un nombre de lignes et de colonnes de 100x100, il y a déjà 1·10 4 de ces points !) . Pour ce faire, utilisez une séquence différente d'adressage de la tension de commande aux éléments de l'EST. Il peut être appliqué un par un à tous les éléments(adressage élément par élément), simultanément à tous les éléments de la ligne entière avec la répartition souhaitée entre les éléments d'une ligne donnée(adressage ligne par ligne),

de même pour les colonnes, etc. Cependant, dans tous les cas, la tension de commande n'est pas appliquée simultanément à tous les éléments du transparent, c'est-à-dire qu'un traitement parallèle des informations en temps réel, à proprement parler, est exclu. Néanmoins, l'EST est l'élément le plus important des systèmes de traitement de l'information simplement parce qu'il assure la conversion des signaux électriques en signaux optiques, sans lesquels il est impossible de combiner des dispositifs électroniques et optiques (les matrices photosensibles multi-éléments jouent un rôle similaire dans la conversion optique). signaux en signaux électriques).

Les caractéristiques et paramètres de l'EST sont principalement déterminés par le matériau utilisé comme milieu modulant.

De nombreux cristaux électro-optiques évoqués en 3.1.2 conviennent aux appareils en essai à grande vitesse. Dans la plupart des cas, la rotation du plan de polarisation de la lumière sous l'influence d'une tension électrique appliquée est utilisée comme effet modulateur. Pour convertir la modulation de polarisation en amplitude, un EUT de ce type est placé entre un polariseur croisé et un analyseur. Sous l'influence de la tension, la transparence s'éclaircit à l'endroit approprié. L'utilisation généralisée des cristaux électro-optiques traditionnels dans les appareils en essai est entravée par une tension de commande élevée (supérieure à 1 10 3 V).- un mélange de zirconate de plomb et de titanate de plomb pressé à haute température avec ajout de lanthane (PbZrO 3 + PbTiO 3 + La, en abrégé PLZT, en orthographe russe - TsTSL). En fonction du rapport des composants et du mode de frittage, on obtient des plaques de céramique CTSL possédant certaines propriétés électro-optiques. La transparence des plaques d'une épaisseur d'environ 0,1 mm dans la zone visible dépasse 90 %, les dimensions linéaires sont de plusieurs centimètres et les tensions de fonctionnement sont comprises entre 100 et 200 V.

L'utilisation des céramiques CTSL en transparence optique est basée sur l'orientation (réorientation) du vecteur de polarisation sous l'influence d'une tension externe domaines- des régions de polarisation spontanée, ayant des propriétés optiques similaires aux cristaux uniaxiaux et orientées aléatoirement dans l'état initial de l'EST. Du fait de l’orientation préférentielle des domaines, une biréfringence est induite.

Si la céramique est à grains relativement grossiers (4 à 5 microns), ses propriétés de diffusion changent sous l'influence d'un champ électrique externe. Dans ce dernier cas, la lumière traversant le transparent est modulée en amplitude sans utilisation de polaroïds croisés. Aux températures supérieures au point de Curie, la phase ferroélectrique des céramiques CTSL est remplacée par la phase paraélectrique. Conformément à cela, l'EUT dispose soit d'une mémoire à long terme, soit d'une vitesse élevée (jusqu'à 10 -7 - 10 -9 s). Un appareil aussi efficace a en outre un coût assez faible. Les plus sensibles aux signaux de commande et les plus économiques sont les EST basés sur cristaux liquides (LC) - substances organiques complexes qui ont les propriétés d'un liquide (fluidité) et en même temps d'un cristal (anisotropie des propriétés, y compris optiques). État des cristaux liquides(mésophase)

n'existe que dans une certaine plage de température. Au-delà de ses limites, le cristal liquide se transforme en liquide isotrope à haute température, et en phase solide à basse température. Les molécules LC ont une forme allongée en forme de cigare (elles représentent une sorte de « cristal » uniaxial) et ont donc tendance à s’empiler mutuellement en parallèle, et finalement à l’anisotropie de la couche LC. Selon la nature de l'arrangement des molécules, on distingue plusieurs types d'AF : En EUT, une LC est placée dans un espace étroit (3-30 μm) entre deux substrats transparents. Des barres omnibus d'électrodes transparentes mutuellement perpendiculaires sont créées sur les surfaces internes des substrats. Ces mêmes surfaces sont polies (frottées) avec un mouvement de translation (plutôt que de rotation) du substrat par rapport au matériau de broyage, ou un mince film de SiO 2 est pulvérisé sur elles selon un angle. Ce traitement conduit au fait que les molécules LC. sont orientés parallèlement au plan du substrat et, en outre, dans une direction. Pour la lumière dirigée perpendiculairement aux substrats, une telle couche présente une biréfringence maximale. Si une tension dépassant un certain seuil est appliquée à la cellule, les molécules LC tournent parallèlement au champ électrique agissant et la couche LC ne provoque plus de biréfringence. À V P. = P.=0 une grande différence Δ est obtenue P. e -

0 = =0,2÷0,4, ce qui fournit la profondeur de modulation maximale même avec une épaisseur de couche LC d'environ 1 μm. En utilisant l'action d'orientation des substrats, en les faisant tourner les uns par rapport aux autres, les molécules LC peuvent être tordues de sorte que leurs grands axes dans les couches adjacentes à l'un et à l'autre substrat soient mutuellement perpendiculaires. Une telle structure devient optiquement active et fait pivoter le plan de polarisation de 90°. Sous l'influence d'une tension appliquée à la cellule, les molécules tournent parallèlement au champ et l'état « tordu » du LC disparaît. C'est ce qu'on appelle effet de torsion

(de l'anglais twist-twist), largement utilisé dans les indicateurs de montres, de microcalculatrices, etc. Pour obtenir une modulation d'amplitude dans un LC utilisant la biréfringence ou l'effet twist, il est nécessaire d'utiliser deux films polaroïds. Une modulation directe de l'amplitude de la lumière à l'aide d'un écran LCD est également possible. Pour ce faire, un ajout insignifiant d'un colorant peut être introduit dans la LC dont l'orientation des molécules dépend de l'orientation des molécules LC environnantes. Puisque l'absorption de la lumière par un colorant dépend de l'orientation du grand axe de ses molécules, en contrôlant l'orientation des molécules LC, il est possible de modifier l'absorption optique du dispositif (effet-invité maître). Il est possible d'introduire dans le LC non pas des additifs colorants, mais des impuretés dopantes qui conduisent à la conductivité ionique de la substance. Ensuite, lorsqu'une tension externe est appliquée, le flux de courant provoque un mouvement vortex et turbulent dans le LC et la couche LC, qui était transparente dans l'état initial, devient gris trouble. ou (effet de diffusion dynamique

Les tensions de fonctionnement des appareils en essai fonctionnant sur divers effets dans les cristaux liquides varient de plusieurs dizaines à plusieurs volts, et à des courants circulant assez faibles (par exemple, 1 à 3 μA/cm2). Les dispositifs à cristaux liquides, qui se caractérisent également par une fabricabilité élevée et un faible coût, présentent un inconvénient important : des performances relativement faibles. Le temps de réponse électro-optique de certains LC peut être de l'ordre de la microseconde, mais le temps nécessaire aux molécules pour revenir à leur état d'origine est d'au moins un à deux ordres de grandeur plus long, de sorte que les dispositifs LC répondent généralement dans la plage des millisecondes. . Le temps de commutation de l'EUT diminue à mesure que l'épaisseur de la couche LC diminue et que la tension de commande augmente. En optimisant ces paramètres et en utilisant d'autres techniques (à la fois technologiques et de puissance), la fréquence de commutation de l'appareil peut être augmentée jusqu'à 1 10 3, et parfois dépasser 1·10 4 Hz.

Cela ne suffit pas encore à résoudre de nombreux problèmes de traitement optique de l'information, même si cela reste tout à fait acceptable, par exemple pour les instruments indicateurs.

Un autre inconvénient des dispositifs LC est lié à la plage de température limitée d'existence de la mésophase, qui est de plusieurs dizaines de kelvins (par exemple, de -(10-20) à +(40-50) °C).

Des performances élevées ainsi qu'une durée de vie presque illimitée peuvent être obtenues en utilisant les effets magnéto-optiques dans les ferrites dans l'EST. Les difficultés d'utilisation des ferrites, en particulier des ferrites de grenat et des orthoferrites (différantes par la composition des éléments des terres rares et la structure cristalline), sont associées à une absorption importante de la lumière dans la région visible du spectre. Néanmoins, une transmission optique acceptable pour la pratique (-10% dans la région rouge du spectre) est obtenue par exemple en transparence à base d'orthoferrites YFeO 3, YFeGaO 3, de grenats ferrites YGaScFeO, YGdGaFeO, Y 2 BiFeGaO 12, etc. un champ magnétique qui provoque une modification des propriétés optiques de la ferrite peut être créé à l'aide de ce que l'on appelle La boucle actuelle (Fig. 3.5, b). Après une connexion de courant de courte durée (dépassant une certaine valeur seuil), la magnétisation créée de la section de la bannière (ombrée sur la figure) peut persister extrêmement longtemps. Lors de la lecture des informations, la rotation de Faraday du plan de polarisation de la lumière traversant la couche de ferrite est utilisée, ainsi que sa réflexion Des appareils magnéto-optiques avec un temps d'inversion de magnétisation de ~ 1 × 10 -8 s, une capacité d'information d'au moins 100x100 éléments et une ressource pratiquement illimitée sont tout à fait possibles. Certaines difficultés liées à l'utilisation de la transparence magnéto-optique sont associées à la commutation de courants de commande assez importants (~ 1 A).

3.3.2. Principes de fonctionnement des banderoles à contrôle optique

Dans le cas le plus courant, le OUT est (Fig. 3.6, UN) une fine plaque de matériau électro-optique MS sur laquelle est déposée une couche de photoconducteur FP et deux électrodes transparentes continues 3 (par exemple, couches d'oxydes d'étain, d'indium, d'indium-étain ITO, films transparents de platine, d'or, etc.), auxquelles la tension est connectée (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée. Une telle structure multicouche est placée entre un polariseur Une cellule Kerr est placée entre des polariseurs croisés P. UN et un faisceau de lumière parallèle Ф 0 est dirigé vers lui, pour lequel la couche photoconductrice est insensible et transparente (lecture d'une onde lumineuse). Un miroir translucide est installé entre la OUT et l'analyseur 4, à l'aide de laquelle une onde de contrôle lumineuse F control est projetée sur la couche photoconductrice (à travers le MS), créant l'image souhaitée et ayant une composition spectrale correspondant, contrairement à F 0, à la sensibilité de la couche photoconductrice. En l'absence de lumière de contrôle, la résistance du FP est élevée et la quasi-totalité de la tension appliquée chute à ses bornes. Sous l'influence du contrôle F, la résistance du FP diminue et la tension est redistribuée entre le FP et la couche électro-optique, modifiant localement son paramètre optique, provoquant par exemple une biréfringence. (effet Pockels longitudinal). Si dans l'état initial le polariseur Une cellule Kerr est placée entre des polariseurs croisés et analyseur UN sont franchis, alors en l'absence de commande F, la liseuse F 0 n'atteindra pas la sortie de l'ensemble du dispositif. Aux endroits éclairés par l'onde de contrôle, la lumière Ф 0 sera modulée en phase ou en polarisation et le dispositif deviendra plus ou moins transparent au faisceau lumineux Ф 0 . Le dispositif considéré permet d'effectuer un certain nombre de transformations : l'image créée par l'onde de commande F a une composition spectrale différente ; la lumière de contrôle non polarisée peut être transformée en lumière cohérente (en utilisant un laser comme source Ф 0) ;

Généralement, un photoconducteur est un matériau faiblement conducteur et le soulagement de charge créé suite à la projection d'une image sur celui-ci persiste pendant un certain temps (l'onde de commande F est donc également appelée enregistrement). Si nécessaire, les informations enregistrées peuvent être effacées par un éclairage uniforme à court terme d'une composition spectrale appropriée. Ainsi, un ODT avec une couche photoconductrice avec un temps de relaxation long peut être utilisé à la fois comme dispositif de mémoire vive bidimensionnelle et pour traiter des informations à évolution rapide (si le temps de cycle d'écriture-lecture-effacement est court). Il convient également de noter que l'enregistrement peut être réalisé non seulement par projection d'une image, mais également par balayage d'un faisceau focalisé et modulé en intensité.

Il est possible d'utiliser la sortie OUT non seulement pour la transmission, mais aussi pour la réflexion (Fig. 3.6, (Fig. 3.5, Dans le même temps, la structure du OUT lui-même a été modifiée : les couches FGT et MS sont séparées par un miroir diélectrique opaque 5. Lampe de lecture F 0 traversant un polariseur Une cellule Kerr est placée entre des polariseurs croisés et réfléchi par un miroir translucide rotatif 4, est envoyé vers la sortie, puis, en passant à travers le matériau électro-optique, est réfléchi par la couche de séparation miroir 5, traverse à nouveau le MS et est envoyé à l'analyseur et analyseur La commande F du faisceau lumineux de commande (enregistrement) est dirigée vers la sortie depuis le côté opposé de la couche de séparation. Sinon, la transparence en question fonctionne de la même manière que dans le schéma de transmission. Le miroir diélectrique étant opaque, l'entrée et la sortie du dispositif sont optiquement isolées ; Il y a une liberté dans le choix de la composition spectrale de la liseuse. Un autre avantage du schéma de fonctionnement ODT pour la réflexion est qu'en raison du double passage du faisceau de lecture, la profondeur de sa modulation double également.

3.3.3. Différents types de bannières à contrôle optique

La variété des problèmes pouvant être résolus à l'aide des ODT et l'optimisation de leurs paramètres pour chaque cas spécifique ont conduit à rechercher des conceptions variées, des matériaux utilisés pour les couches photosensibles et modulantes, l'implication de divers mécanismes conduisant à la modulation de la lumière, etc.

En type de transparence optique Phototite(Fototitus) le sélénium amorphe est utilisé comme photoconducteur et un cristal KDP ou DKDP est utilisé comme matériau modulateur. La banderole est placée dans une enceinte sous vide et sa température est réduite à environ -50°C (généralement à l'aide d'un réfrigérateur thermoélectrique). Le refroidissement réduit la tension de fonctionnement de l'appareil à 100-200 V et la durée de stockage des informations augmente à 1 heure par rapport à ~0,2 s à température ambiante, c'est-à-dire que nous pouvons supposer qu'en quelques minutes il n'y a pas de diminution notable du contraste de l’image enregistrée. L'enregistrement se fait en exposant l'image dans la région ultraviolette ou bleue du spectre, en lisant - dans le rouge (par exemple, avec des lasers hélium-cadmium et hélium-néon).

L'effacement du soulagement de charge, et donc de la répartition spatiale de la biréfringence, est réalisé par un éclairage uniforme provenant d'une source supplémentaire, par exemple une lampe au xénon pulsé. La durée d'enregistrement et d'effacement des informations dans l'appareil Phototitus est assez courte et s'élève à ~1·10 -4 s. UN) Avec une épaisseur de cristal DKDP d'environ 100 microns, la résolution spatiale de la transparence n'est pas pire que 20 lignes/mm. L'utilisation généralisée de l'appareil dans les systèmes de traitement de l'information modernes est entravée par la nécessité de passer sous vide et de refroidir. (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée, Des aspects intéressants sont l’utilisation de céramiques CTSL dans des PVMS à contrôle optique. Dans ce cas (Fig. 3.6, (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée, la structure est éclairée, la résistance de la couche photoconductrice va diminuer, la majeure partie de la tension sera appliquée à la plaque céramique, ce qui conduira à l'orientation des domaines électriques dans la direction du champ électrique. Ainsi, lorsqu'une image est projetée sur un transparent dans des zones éclairées, la biréfringence disparaît. La lecture des informations enregistrées peut être effectuée à l'aide d'un polariseur et d'un analyseur, l'effacement en éclairant toute la plaque avec (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée =0.

En plus de la biréfringence, l'effet de diffusion est utilisé dans les OUT à base de céramiques CTSL à gros grains. Dans ce cas, aucune contrainte mécanique n’est créée dans la plaque. Sous l'influence d'une tension électrique externe et d'un éclairage uniforme, la plaque est polarisée. La polarité de la source externe est alors inversée, mais la tension est réglée plus bas afin qu'une repolarisation ne se produise pas. Si un faisceau lumineux de contrôle est maintenant dirigé vers OUT, alors dans les zones éclairées, les domaines seront mal orientés, ce qui entraînera une diffusion locale de la lumière. Pour effacer les informations enregistrées, le transparent est uniformément éclairé avec la tension de polarisation activée, de sorte que les domaines sont orientés parallèlement au champ et que la plaque devient transparente.

Enfin, dans les OUT à base de céramiques CTSL à grains fins, il est possible d'utiliser effet piézoélectrique inversé-modification des dimensions géométriques du corps sous l'influence d'un champ électrique externe. Dans une transparence de ce type, l'une des électrodes est une couche réfléchissante (Fig. 3.7, a). Tout d'abord, la plaque est uniformément éclairée du côté de la couche photoconductrice et la tension nécessaire pour polariser la céramique est appliquée entre les électrodes transparentes et opaques. La polarité de la source est alors inversée, réduisant simultanément la tension à un niveau insuffisant pour réorienter les domaines électriques dans l'obscurité. 6). Si une image est projetée sur OUT, alors dans les zones éclairées, la résistance de la couche photoconductrice deviendra faible, entraînant une réorientation des domaines. Cela provoquera des contraintes mécaniques locales et un relief géométrique apparaîtra sur la couche réfléchissante, reproduisant l'image enregistrée (Fig. 3.7,

Les PVMS décrits basés sur la biréfringence induite, la diffusion contrôlée et le relief géométrique sont appelés respectivement Ferpic(Photo Ferpic-Ferroélectrique), Céramique(Photo en céramique-céramique), Ferikon(Fericon - Léonoscope ferroélectrique).

Une transparence contrôlée optiquement peut être construite sur un matériau qui possède à la fois des propriétés photosensibles et électro-optiques. La dite Appareil PROM(PROM - Pockels Readont Optical Modulator) est conçu comme suit. Sur une plaque de silicate de bismuth Bi 12 SiO 20 (il est possible d'utiliser Bi 12 GeO 20, ZnS, ZnSe, CdS, CdSe, ZnO et autres matériaux capables de maintenir longtemps l'état de polarisation) d'une épaisseur d'environ 100 µm , de fines couches diélectriques (~ 3 μm) sont appliquées des deux côtés ), et au-dessus se trouvent des couches transparentes de platine. Il n'y a pas de couche photoconductrice spéciale dans le dispositif PROM, puisque la photoconductivité du matériau électro-optique est utilisée. La sensibilité du Bi 12 Si0 20, en particulier, tombe dans la région spectrale de 0,4 à 0,5 µm, et à λ≥0,5 µm, elle chute fortement. La structure est connectée à une source de tension constante (1 000-2 000 V) et éclairée par un flash de lampe au xénon. Les électrons générés par la lumière dans Bi 12 SiO 20 se déplacent vers l'interface avec la couche diélectrique, y sont localisés aux centres énergétiquement profonds et polarisent la plaque (aucun courant traversant ne circule en raison de la présence de couches diélectriques). Le mouvement des électrons continue jusqu'à ce que la charge de polarisation compense (fait écran) le champ externe. Lorsque les électrodes sont court-circuitées dans le cristal, en raison de la polarisation, un champ électrique apparaît dans la direction opposée à celle externe.

Si une image est projetée sur la structure PROM dans la région bleu-bleu (0,4-0,5 µm), le champ de polarisation disparaîtra dans les zones lumineuses, mais restera inchangé dans les zones non éclairées.

Si une source de tension externe de même polarité est connectée à la structure, dans les zones précédemment éclairées, le champ de polarisation sera compensé par le champ externe, et dans les zones non éclairées, le champ électrique agira. En conséquence, une fois lue, l’image positive se transformera en une image négative. Les informations sont effacées par un éclairage uniforme dans la région bleu-bleu du spectre à (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée= 0. Le temps d'enregistrement-lecture est de ~1·10 -3 s, la mémoire peut être stockée pendant 1 à 2 heures, la résolution spatiale du transparent est de plusieurs dizaines ou centaines de lignes par millimètre. Les inconvénients du dispositif PROM sont une tension d'alimentation élevée et une faible fréquence de changement d'image (pas plus de 1 kHz).

Une modification particulière de la PROM est le dispositif PRIZ (des mots « convertisseur d'image »). Sa différence est qu'une tranche de matériau semi-conducteur électro-optique (par exemple, silicate ou germanate de bismuth) n'est pas coupée parallèlement (comme dans le dispositif PROM), mais perpendiculairement à l'axe optique, c'est-à-dire de sorte que le champ électrique externe appliqué à la structure ne provoque pas de modulation de la lumière de lecture. Cependant, lorsque le transparent est éclairé de manière inégale, en raison de la migration des porteurs de courant générés par la lumière, une composante de champ transversal apparaît, ce qui conduit à une modification de l'indice de réfraction due à l'effet électro-optique. L'identification des zones présentant le gradient d'éclairement maximal s'avère très utile en traitement d'images, notamment en reconnaissance d'objets. En effet, grâce au dispositif PRIZ, différenciation spatiale de l'image, et sans l'utilisation d'un processeur optique spécial.

Dans une autre modification du OUT considéré, les couches d'électrodes sont appliquées directement sur la plaque du cristal électro-optique. Dans ce cas, le champ transverse de polarisation qui apparaît après le début de l'exposition de l'image diminue progressivement du fait du passage du courant (pour le silicate de bismuth avec un temps caractéristique d'environ 1 s). Le dispositif permet ainsi de mettre en évidence des détails changeants dans l'image, c'est-à-dire de produire différenciation temporelle de l'image.

D'un intérêt indépendant sont liquide Crystal(écran LCD) bannières à contrôle optique. La structure LCD FP et celles avec un miroir diélectrique opaque entre les couches sont utilisées. L'avantage incontestable de ces bannières, comme les appareils à écran LCD, réside dans leur faible tension de fonctionnement, leur technologie de fabrication simple et bon marché ; L'inconvénient est une inertie importante (~1·10 -2 s).

Les LC étant des matériaux à haute résistance, pour l'adaptation électrique, il est également nécessaire d'utiliser des semi-conducteurs à haute résistance (ZnS, ZnSe, CdS, Se, etc.) comme photoconducteurs. L'utilisation de photoconducteurs à faible résistance (en particulier le silicium) en combinaison avec la LC (ainsi que d'autres matériaux électro-optiques) est possible dans les dispositifs dotés de structures MIS photosensibles. OUT peut utiliser non seulement des effets électro-optiques, mais aussi méthode thermo-optique (thermique) d'enregistrement d'informations,

Une transparence contrôlée optiquement peut être construite à partir d'un matériau dans lequel, à une certaine température, se produit une transition d'un état métallique à un état semi-conducteur. Les oxydes de vanadium, en particulier, ont de telles propriétés seuils, et parmi eux le plus approprié est le dioxyde de vanadium VO 2 avec une température de transition de phase d'environ 70°C. La fabrication d'une bannière implique l'application d'une couche de VO 2 de 0,1 à 0,2 µm d'épaisseur. sur un substrat en verre, quartz, sital ou autre matériau approprié. Un faisceau laser à balayage est dirigé sur la couche VO 2 ou une image d'une telle intensité est projetée que dans les zones éclairées, en raison de l'absorption de la lumière, la couche d'oxyde de vanadium s'échauffe et passe d'un état semi-conducteur à un état métallique. Une fois l'image exposée, la transparence revient à son état d'origine. Pour lire des informations, vous pouvez utiliser une modification du coefficient d'absorption ou de l'indice de réfraction. La sensibilité énergétique du transparent n'est pas très faible (1,10 -2 J/cm 2), la résolution spatiale est de plusieurs milliers de lignes par millimètre, la durée d'enregistrement peut être augmentée jusqu'à ~1,10 -8 s.

L'abréviation utilisée est HORS du type en question - FTIROS-les plastiques qui peuvent se ramollir lorsqu'ils sont chauffés et conserver leur forme après refroidissement (par exemple, le polystyrène, le chlorure de polyvinyle, etc.). Une couche de photoconducteur (généralement du polyvinylcarbazole) est appliquée sur une plaque de verre avec une couche conductrice transparente de dioxyde d'étain ou de métal, et une couche de thermoplastique est appliquée dessus. Ensuite, la surface du thermoplastique est chargée à l’aide d’une décharge corona, ce qui entraîne une différence de potentiel entre la surface du transparent et l’électrode conductrice. Lorsqu'une image optique est projetée sur la structure, la résistance du photoconducteur dans les zones éclairées diminue et le champ électrique à différents endroits du thermoplastique s'avère différent. Si une impulsion de courant traverse une électrode SnO 2, la couche thermoplastique chauffera brièvement (jusqu'au point de ramollissement) et dans les endroits où il y a un champ électrique fort, le film rétrécira, qui sera fixé longtemps après que l'appareil ait refroidi. En conséquence, un relief de surface se forme qui répète l'image enregistrée et la lumière de lecture sera modulée en phase. L'image est effacée en chauffant le film dans l'obscurité. Des OUT sont possibles qui utilisent la photosensibilité du thermoplastique lui-même(photothermoplastiques),

puis le besoin d'une couche photoconductrice séparée disparaît. La sensibilité énergétique d'un dispositif thermoplastique est élevée et comparable à la sensibilité d'une photoémulsion ; la résolution spatiale est de 1 000 à 4 000 lignes/mm. La plupart des sorties considérées peuvent fonctionner dans un mode dans lequel l'intensité de la lumière d'enregistrement et de lecture change le long des coordonnées aussi doucement que souhaité. Pour traiter les informations numériques sous forme d'images binaires, ils utilisent matrice OUT. Ce type de transparent comprend de nombreuses cellules « photodétecteur-matériau électro-optique » régulièrement espacées, fonctionnant presque indépendamment les unes des autres et conçues pour effectuer des opérations sur un bit d'information. La conception d'une matrice de type réfléchissante OUT est illustrée sur la Fig. 3.8, 3 UN. 4, Contrairement aux structures évoquées précédemment, la couche d'isolation lumineuse entre le photoconducteur 2 et le milieu modulant 1 réalisé sous la forme d'un masque métallique avec des fenêtres situées en alignement avec des zones réfléchissantes sur la couche de séparation optique. Cela garantit un fonctionnement indépendant des cellules de transparence et une fiabilité d'enregistrement élevée. Comme dans le schéma présenté à la Fig. 3.1,6, Pour la lecture d'images, des miroirs translucides, des polariseurs, etc. sont utilisés. Des cristaux KDP, ADP, LiNbO 3, etc. peuvent être utilisés comme matériau électro-optique dans les sorties matricielles.

L'inconvénient de ces appareils est leurs performances relativement faibles. Pour l'augmenter, la couche électro-optique est appliquée non pas sur une couche résistive continue, mais sur un substrat transparent créé dessus (Fig. 3.8, b) matrice intégrée de circuits photosensibles en silicium avec les éléments d'amplification nécessaires (transistors) 6 . La vitesse de fonctionnement de telles cellules photosensibles peut être de 10 -6 - 10 -7 s.

Pour fournir une mémoire optique, le matériau électro-optique ne doit pas nécessairement avoir des propriétés d'hystérésis. Par exemple, les céramiques ferroélectriques conviennent pour cela, mais à des températures supérieures au point de Curie. La RAM d'un tel transparent (muna Latria, comme on l'appelle) est assurée par un circuit électronique de cellules photosensibles. Sa durée est déterminée par le temps de fuite de charge à travers le silicium polarisé en inverse.

r-p

-transition (généralement jusqu'à 1·10 -2 s), ce qui dans certains cas est tout à fait suffisant pour les systèmes de traitement optique de l'information.

3.4. Mémoire optique

La création de mémoire optique est dictée par le fait que la mémoire magnétique utilisée dans les appareils électroniques est confrontée à de sérieuses difficultés en raison des exigences croissantes imposées aux systèmes de traitement de l'information. En plus d'une augmentation spectaculaire de la densité et de la vitesse d'enregistrement, ainsi que d'une réduction significative de la taille, du poids et du coût, les dispositifs de mémoire optique permettent l'enregistrement et la récupération parallèles de tableaux d'informations bidimensionnels. Cependant, la mémoire optique utilise les deux méthodes d’enregistrement : parallèle et séquentielle. Bien que les mémoires optiques permettent d'enregistrer des informations directement sous forme analogique, les appareils avec enregistrement sous forme binaire numérique seront également examinés ci-dessous, ce qui offre une plus grande précision, une plus grande immunité au bruit et une plus grande polyvalence d'enregistrement.

3.4.1. Mémoire optique permanente avec une méthode séquentielle d'écriture et de lecture des informations

Un schéma fonctionnel simplifié de l'enregistrement d'informations de type séquentiel à l'aide d'un faisceau laser à balayage est illustré à la Fig. 3.9. Pour garantir une densité d'enregistrement élevée, ils tentent de concentrer le rayonnement laser sur un point de taille la plus petite possible (en raison de la diffraction, ces dimensions ne peuvent pas être inférieures à la longueur d'onde du rayonnement et sont généralement proches de 1 µm). Le faisceau, modulé de la manière requise, est dirigé à travers la lentille vers le support de stockage et sa position géométrique est réglée par un déflecteur optique à deux coordonnées. Dans le cas le plus simple, des émulsions aux halogénures d'argent déposées sur un substrat transparent sont utilisées comme tel support. Les émulsions photographiques, qui assurent bien entendu une mémoire permanente (irréversible), ont une haute résolution (des milliers de lignes par millimètre) et une sensibilité énergétique élevée de 10 -4 - 10 -6 J/cm (pour différents types d'émulsion photographique). Après développement et fixation, l'image est projetée à l'aide d'une lentille de lecture sur un détecteur de rayonnement, par exemple sur une barrette de photodétecteurs. La source lumineuse dans ce cas est le faisceau de balayage du même laser (le modulateur est ouvert lors de la lecture).

La recherche de supports de mémoire optique offrant une combinaison optimale de sensibilité, de résolution et d'autres caractéristiques a conduit à l'utilisation de nombreux autres matériaux, notamment des photorésistances, en plus de la photoémulsion. Tous ces matériaux nécessitent un traitement à l'aide de liquides, et d'assez longue durée, au mieux quelques secondes (pour certaines résistances, un traitement thermique « sec » est possible à une température de 150 - 200°C).

L'enregistrement bit à bit des informations peut être effectué par gravure (fusion) à l'aide d'un faisceau laser focalisé à travers des trous d'environ 1 µm dans de fines couches (~ 0,05 µm) de Pt, Bi, Rh, As, Cr et d'autres substances déposées sur un support transparent. , par exemple à base de polyester. L'avantage d'un tel enregistrement, qui peut être lu par le même laser, mais avec une intensité de faisceau plus faible pour ne pas endommager l'enregistrement, est un rapport signal/bruit élevé, une grande fiabilité et une longue durée de vie. Une autre méthode d'enregistrement sous forme d'une séquence codée d'impulsions consiste à créer des micro dépressions ou des points (puces) sur une plaque de chlorure de polyvinyle ou de polyméthacrylate avec une couche de tellure déposée à sa surface (20 - 40 μm), comme matériau fusible. qui absorbe fortement le rayonnement infrarouge.

Enfin, des microbosses peuvent se former dans la couche métallique.

Dans ce cas, des matériaux réfractaires (Ti, Pt) sont utilisés et un matériau bien évaporé est utilisé comme sous-couche diélectrique. Sous l'action d'un faisceau laser, le film métallique n'est ni brûlé ni fondu et, du fait de l'évaporation de la sous-couche, un renflement se forme à l'endroit approprié. Le film contenant les informations enregistrées est recouvert d'une couche de matériau transparent, destinée principalement à protéger le support d'informations contre les dommages et garantit une longue durée de vie. Si la couche protectrice est relativement épaisse (comme c'est généralement le cas), les particules étrangères, les rayures et autres microdéfauts sur sa surface ne sont pas focalisés sur l'objet de lecture et déforment donc légèrement le signal.

Les difficultés d'utilisation des disques optiques sont associées à la nécessité d'un alignement précis de la tête laser et du support de stockage.

Une lecture fiable est presque impossible sans un système d'asservissement spécial qui assure un suivi précis du faisceau de balayage le long de la piste d'information. Évidemment, pour que les marques sur le disque ne soient pas « maculées » lors de l'enregistrement en raison de sa rotation, les impulsions du rayonnement laser doivent être assez courtes (~1·10 -8 s). Le photodétecteur utilisé pour la lecture doit avoir une vitesse élevée (10 -8 - 10 -9 s). Une comparaison des mémoires magnétique et optique indique les avantages incontestables de cette dernière. La mémoire optique se distingue par un enregistrement et une lecture de haute qualité avec une durée de vie beaucoup plus longue (il n'y a pas de contact mécanique entre l'appareil de lecture et le support de stockage), une densité d'enregistrement élevée, une longue durée de conservation (des dizaines d'années au lieu de 1 g avec l'enregistrement magnétique ) et à un coût bien inférieur. L'inconvénient des dispositifs à mémoire optique considérés est qu'ils ne sont écrits qu'une seule fois ; faire des copies est bien sûr possible. Pour reproduire un enregistrement à partir d'un disque optique principal (sans revêtement protecteur), un original en métal est produit à l'aide de méthodes de galvanoplastie et des copies en plastique en sont pressées dans la quantité requise. Un film hautement réfléchissant (aluminium) est appliqué sur les disques secondaires du côté enregistrement et une couche protectrice transparente est appliquée dessus. Les disques optiques de petit diamètre (11,5 - 12 cm) utilisés pour une reproduction sonore de haute qualité sont appelés CD

. De la même manière, il est également possible de répliquer des disques pour la lecture vidéo.

3.4.2. RAM optique Dispositifs mémoire vive

, contrairement à ceux évoqués ci-dessus, doivent être réversibles, c'est-à-dire qu'après un effet d'effacement à court terme, ils doivent être prêts à enregistrer de nouvelles informations. Les propriétés du support utilisé ne doivent pas changer avec un grand nombre de cycles d'écriture-effacement et permettre l'écriture et l'effacement des informations dans les plus brefs délais. Dans la mémoire optique à accès aléatoire, de nombreux effets physiques sont utilisés, en particulier les dispositifs évoqués précédemment Phototitus, PROM, ainsi que les structures photoconductrices - LC, photoconductrice - céramiques ferroélectriques CTSL et bien d'autres. Périphériques de mémoire optique qui utilisent l'enregistrement sur- les substances dont l'absorption change de manière réversible sous l'influence du rayonnement optique directement, c'est-à-dire sans aucune manifestation. Parmi le grand nombre de matériaux photochromiques, les polymères, les verres silicatés et les cristaux d'halogénures alcalins (KS1, NaF, CaF, etc.) sont assez largement utilisés. Au cours du processus photochromique, une substance absorbant des quanta de lumière passe de l'état initial à un état photoinduit, caractérisé par un changement de transmission optique dans une région spectrale différente. Pour écrire et lire des informations, un rayonnement de différentes longueurs d'onde est donc nécessaire (par exemple, 0,2 à 0,4 μm lors de l'écriture et 0,4 à 0,7 μm lors de la lecture).

La transition inverse vers l'état initial se produit spontanément, mais peut être sensiblement accélérée par l'action de la lumière absorbée dans l'état photoinduit, donc lors de la lecture, l'énergie lumineuse doit être supérieure de plusieurs ordres de grandeur à celle lors de l'écriture.

La durée de stockage des informations enregistrées varie selon les matériaux : de 1,10 -6 s à plusieurs années. Les matériaux photochromiques se caractérisent par des temps d'enregistrement courts (~1·10 -8 s) et une haute résolution (~3000 lignes/mm). L'enregistrement peut se faire dans différents plans du matériau photochromique, et le passage d'un plan à l'autre s'effectue en changeant la focale des lentilles d'enregistrement et de lecture.

Pour effacer les informations enregistrées par une couche ferromagnétique, celle-ci est chauffée avec une impulsion lumineuse ou une autre méthode en présence d'un champ magnétique, ce qui rétablit son état magnétique d'origine. Bien que les effets magnéto-optiques soient utilisés lors de la lecture des informations dans les cas considérés, cette méthode d'enregistrement est aussi communément appelée thermomagnétique. Parmi les matériaux appropriés pour l'enregistrement thermomagnétique, le manganèse-bismuth MnBi a été bien étudié, ayant une température de Curie d'environ 360 o C, une assez bonne résolution (10 3 lignes/mm), une durée d'enregistrement courte (~ 1·10 -8 s), longue durée de stockage des informations enregistrées, ainsi qu'une ressource de travail. Les alliages MnA1Ge, MnCuBi, les oxydes de lanthanide (par exemple EuO, etc.), les grenats contenant du bismuth, ainsi que les films amorphes de Tb 1- sont utilisés comme matériau de stockage dans les disques magnéto-optiques. X Fe Certaines de leurs variétés sont largement utilisées pour recouvrir les bandes des magnétophones et des magnétoscopes. et les composés à base de ceux-ci (avec ajout de cobalt, chrome, cadmium, gadolinium, etc.).

Films Tb 1- X Fe Certaines de leurs variétés sont largement utilisées pour recouvrir les bandes des magnétophones et des magnétoscopes. sont ferrimagnétiques, c'est-à-dire que les moments magnétiques des atomes de terbium et de fer sont orientés antiparallèlement et dans une certaine plage X une anisotropie apparaît dans le film avec un axe perpendiculaire au plan du film. L'enregistrement, la lecture et l'effacement des informations se font presque de la même manière que dans le cas d'un dispositif de mémoire basé sur MnBi. L'avantage des films amorphes Tb 1- X Fe Certaines de leurs variétés sont largement utilisées pour recouvrir les bandes des magnétophones et des magnétoscopes. consiste en l’absence d’effets de diffusion aux joints de grains, contrairement au MnBi polycristallin ou à d’autres matériaux similaires. Température de Curie Tb 1- X Fe Certaines de leurs variétés sont largement utilisées pour recouvrir les bandes des magnétophones et des magnétoscopes. selon X varie entre 40 - 140 o C, résolution - plus de 1,10 4 lignes/mm, temps de cycle enregistrement - effacement - environ 1,10 -8 s. La capacité d'information des disques magnéto-optiques d'un diamètre de 30 cm est de 10 9 - 10 10 bits.

L'enregistrement dans des verres de chalcogénure contenant du soufre, du tellure, de l'arsenic et d'autres éléments (par exemple, As - Se, Sb - S, As - Sb - S, As - Bi - S, Ge - S, Te - Ge) est basé sur un chauffage local par un faisceau laser - As, etc.). Cependant, le mécanisme de mémoire dans ce cas est différent. Lorsque la température de dévitrification est dépassée, mais inférieure au point de fusion, une transition de phase se produit de l'état amorphe du matériau à l'état cristallin, ce qui entraîne un changement de l'indice de réfraction de la lumière, qui est utilisé lors de la lecture des informations. Le passage du film à l'état amorphe (effacement) s'effectue par chauffage jusqu'à la température de fusion suivi d'un refroidissement rapide. L'enregistrement sur de tels films, comme pour l'enregistrement thermomagnétique, dure longtemps, la sensibilité énergétique est approximativement la même, la résolution dépasse 1,10 lignes/mm, cependant, la transmission optique des verres peut atteindre ~~80% (1· 10 -3 pour MnBi). Les films amorphes de TeO obtenus par évaporation sous vide sont également utilisés pour l'enregistrement inverse. X(X=1,1÷1,2). Sous l'action d'un faisceau laser, une transition photothermique se produit, à la suite de laquelle la transmission optique et la réflexion du film changent sensiblement. Les disques optiques fonctionnant selon ce principe permettent des réenregistrements multiples (par exemple de programmes musicaux) jusqu'à 1,10 -6 fois.

Le fonctionnement des bannières multicanaux à haut débit avec mémoire inversée peut s'appuyer sur un élément proposé au début des années 80 et appelé transphaseur. Ce dispositif utilise la non-linéarité optique du matériau, qui se manifeste par une modification de l'indice de réfraction avec l'intensité croissante de la lumière incidente. Dans un transphaseur, un faisceau lumineux est dirigé sur une plaque plane parallèle d'un cristal non linéaire, formant un interféromètre de Fabry-Pérot, dont le rôle de miroirs peut être joué soit par des faces cristallines naturelles (polies), soit par de minces films métalliques translucides déposés sur eux. L'épaisseur de la plaque est choisie de telle sorte qu'à faible intensité lumineuse, lorsque le cristal peut être considéré comme linéaire, la différence de phase des rayons réfléchis de manière répétée par les faces du miroir soit égale à un nombre impair π et l'intensité du faisceau en sortie soit faible. (Ф out = 0). P., ce qui signifie que la longueur du chemin optique commence à augmenter. Cela provoque une augmentation de l’intensité de la lumière à l’intérieur du résonateur, ce qui entraîne une augmentation encore plus importante. P. etc. L'appareil passe dans un état de transmission proche de l'unité.

En pratique, deux faisceaux laser sont dirigés vers le transphaseur. L’un d’eux présente un post F d’intensité constante correspondant à une transmission faible, mais proche de l’état seuil. Un petit éclairage avec un autre faisceau (commande F) fait passer le transphaseur dans un état avec une sortie F maximale. Grâce au poste F, un tel état peut être maintenu aussi longtemps que souhaité, et lorsque le poste F est éteint, le cristal revient à son état d'origine, c'est-à-dire qu'il ne manquera plus le contrôle F du deuxième rayon. Le transphaseur est doncélément optiquement bistable

, qui peut être considéré comme un analogue optique d'un transistor électronique. Un transphaseur commute beaucoup plus rapidement qu'un transistor. En effet, la vitesse du transphaseur est limitée par le temps nécessaire à l'établissement du champ lumineux à l'intérieur du résonateur, qui est de l'ordre de grandeur égal à qui, pour le dispositif en question, est déterminé par le matériau et l'épaisseur des plaques biréfringentes h/s

, c'est-à-dire avec l'épaisseur de la plaque

=10 µm équivaut à ~1,10 -13 s. Dans tous les cas, le fonctionnement du transphaseur dans la plage des picosecondes (10 -12 s) est tout à fait réaliste. Ses dimensions transversales sont limitées par la section du faisceau laser, c'est-à-dire que le transphaseur peut être aussi miniature qu'un transistor. Lorsque l'on utilise, par exemple, de l'antimoine d'indium ou du monoséléniure de gallium comme matériau pour le transphaseur, l'énergie de commutation n'est que de 1,10 -15 J avec une puissance d'éclairage constante avant seuil d'environ 10 mW. Les difficultés de mise en œuvre des dispositifs à base de transphaseurs sont liées au fait que les matériaux utilisés pour cela nécessitent un refroidissement.

La mémoire holographique est basée sur l'enregistrement d'un motif d'interférence formé par l'addition d'une onde lumineuse réfléchie ou transmise à travers un objet (onde objet) et une onde cohérente provenant directement de la source lumineuse (onde de référence). Si l'image enregistrée (hologramme) est ensuite éclairée par la même source de référence, située par rapport à elle exactement de la même manière que lors de l'enregistrement, alors à la suite de l'interaction de l'onde de référence avec l'hologramme dans l'espace, une onde se forme qui restitue l'image de l'objet, en lui faisant correspondre sa forme et sa position spatiale (une condition obligatoire pour les flux lumineux utilisés est leur cohérence).

Il est important qu'un hologramme, contrairement à une photographie, enregistre non seulement la répartition des amplitudes, mais également la répartition des phases de l'onde objet par rapport à celle de référence. Les informations sur la relation de phase entre l'objet et les ondes de référence sont reflétées par le motif et la fréquence des franges du motif d'interférence, et les informations sur l'amplitude sont reflétées par son contraste. À l'aide d'un hologramme, la distribution amplitude-phase du champ d'onde est ainsi restaurée, c'est-à-dire qu'une copie de l'onde de l'objet est créée, et pas seulement la caractéristique de contraste lumineux de l'objet, comme avec la photographie conventionnelle. Cela explique la capacité d'information extrêmement élevée de la méthode holographique d'enregistrement des informations.

Puisque lors de l'enregistrement, la lumière de chaque point de l'objet tombe sur toute la surface de l'hologramme, chaque petite section de celui-ci est capable de restituer l'image de l'objet, bien qu'avec un rapport signal/bruit inférieur et avec une perte de résolution de petits détails. Par conséquent, la qualité de l'enregistrement holographique est légèrement affectée par divers défauts - taches, grains de poussière, rayures, etc. Cela garantit une fiabilité élevée et une immunité au bruit de l'enregistrement holographique. Une caractéristique quantitative qui reflète la capacité d'un hologramme à transformer une onde de référence en une image reconstruite est appelée efficacité de diffraction et est défini comme le rapport entre la puissance du flux lumineux dans l'image reconstruite et la puissance du flux lumineux dans l'onde de reconstruction.

Les hologrammes sont souvent enregistrés sur des plaques photographiques, et différentes sections de la plaque photographique peuvent être utilisées pour enregistrer différents hologrammes.

La conception optique de l'enregistrement holographique (Fig. 3.10) comprend généralement un séparateur de faisceau (par exemple, un miroir translucide), qui est installé sur le trajet du faisceau laser qui éclaire l'objet enregistré et forme une onde d'objet. A l'aide de dispositifs déflecteurs (déflecteurs, miroirs...), l'onde de référence est dirigée vers la zone souhaitée de la plaque photographique (tout comme l'onde objet). Si l'objet de l'enregistrement est un transparent optique, alors dans chacune de ces zones, ne dépassant généralement pas 1 à 2 mm 2, ce n'est pas un bit d'information qui est enregistré, mais une image entière (page d'information d'une capacité de 1·104 - 1· 10 5 bits). Une même section de matériau d'enregistrement peut contenir plusieurs hologrammes superposés qui ne s'influencent pas les uns les autres, si l'angle d'incidence du faisceau de référence est modifié à chaque fois au cours de l'enregistrement. Bien entendu, lors de la lecture, sa direction doit changer en conséquence pour être la même que lors de l’écriture. Il faut cependant garder à l’esprit qu’une augmentation du nombre d’hologrammes superposés entraîne une diminution de l’efficacité de diffraction.

Jusqu'à présent, on supposait que l'épaisseur du support d'enregistrement était bien inférieure à la période de la figure d'interférence ( hologrammes bidimensionnels). Dans le cas contraire, l’hologramme n’est pas un motif plat de franges d’interférence, mais une structure volumétrique qui répète le motif spatial d’interférence entre l’objet et les ondes de référence. Méthode tridimensionnelle d'enregistrement d'hologrammes d comme la plus générale a été proposée et justifiée en 1962 par Yu.N. Denisiouk. Lors de la reconstruction d'une image, un hologramme volumétrique agit comme un réseau de diffraction tridimensionnel. La réflexion de la lumière provenant des couches d'interférence (Bragg) se produit uniquement lorsqu'une condition similaire à (3.11) est remplie : , où-distance entre les couches adjacentes ;

Ainsi, un hologramme tridimensionnel a une sélectivité spectrale (sélectivité), c'est-à-dire que des sources à spectre continu (par exemple, une lampe à incandescence, le Soleil) peuvent être utilisées pour restituer l'image. Dans ce cas, l'hologramme « sélectionnera » le rayonnement de la longueur d'onde qui a été utilisée lors de l'enregistrement (les hologrammes bidimensionnels n'ont pas de sélectivité spectrale et l'image reconstruite sera floue). La propriété des hologrammes tridimensionnels de reproduire la composition spectrale du rayonnement d'enregistrement permet d'augmenter considérablement la capacité d'information en enregistrant plusieurs images dans la même zone du support d'enregistrement, en utilisant à chaque fois un rayonnement de longueur d'onde différente. L'image souhaitée peut être lue indépendamment, pour laquelle elle doit être reconstruite à l'aide d'un rayonnement de longueur d'onde appropriée. Un autre avantage d’un hologramme 3D est qu’il ne reconstruit qu’une seule image. Un hologramme bidimensionnel transforme une onde de référence à la fois en onde objet et en ce qu'on appelle onde conjuguée

, ce qui crée une fausse image, ce qui peut rendre difficile la lecture des informations.

L'enregistrement holographique peut être effectué sous forme numérique et analogique ; utilisé dans les dispositifs à mémoire permanente et inversée, y compris les systèmes de traitement de données en temps réel. Le développement des méthodes d’enregistrement holographique a conduit à l’utilisation de nombreux matériaux adaptés à cet effet. Dans le même temps, leur exigence la plus importante est la haute résolution. Pour les émulsions photographiques spéciales aux halogénures d'argent, elle atteint 3 000 à 5 000 lignes/mm (dans la région rouge du spectre). Une certaine perte de résolution, mais un gain d'efficacité de diffraction, peut être obtenue en utilisant de la gélatine dichromatée et des photorésistances de différents types pour enregistrer des hologrammes. Un hologramme fixé sur une émulsion photographique, du fait du noircissement, module le flux lumineux en amplitude, mais en même temps sa modulation de phase se produit, puisque l'épaisseur et l'indice de réfraction de l'émulsion changent simultanément. Un hologramme obtenu sur un matériau transparent module la lumière uniquement en phase. Conformément à cela, ils distinguent hologrammes de phase et d'amplitude

Pour les hologrammes pouvant être réécrits plusieurs fois, de nombreux matériaux utilisés dans d’autres méthodes d’enregistrement optique sont utilisés. Pour obtenir des hologrammes de phase immédiatement après exposition, on utilise des photothermoplastiques, qui offrent une efficacité de diffraction élevée, ainsi que d'autres matériaux réversibles : verres photochromiques, magnétooptiques, chalcogénures, etc.

Pour l'enregistrement tridimensionnel d'hologrammes, un matériau polymère réoxane additionné d'un colorant sensibilisant et d'anthracène est utilisé. L'écriture au réoxane est basée sur la réaction d'oxydation photoinduite de l'anthracène, entraînant une modification de l'indice de réfraction sans pratiquement aucune diminution de la transmission optique. Dans ce cas, la profondeur d'enregistrement de l'hologramme peut atteindre plusieurs millimètres.

3.5. Conversions numériques et analogiques dans le chemin optique

3.5.1. Effectuer des opérations logiques de base

Les dispositifs considérés permettent de mettre en œuvre une variété de calculs et de transformations d'informations tant sous forme analogique que numérique. La forme analogique de traitement est attrayante car toutes sortes de capteurs, récepteurs et moyens d'affichage de grandeurs physiques fonctionnent en mode de changement continu des signaux d'entrée et de sortie, tandis que la forme numérique, comme déjà indiqué, se caractérise par une précision, une fiabilité et une fiabilité plus élevées. l'immunité au bruit, puisqu'elle repose sur l'identification d'états facilement distinguables.

Considérons d'abord comment les opérations logiques élémentaires sont effectuées par des méthodes optiques. Nous allons représenter (Fig. 3.11) un élément optique qui transmet la lumière en présence d'un signal de commande X, rectangle non ombré ( T), et l'élément qui transmet la lumière en l'absence de signal de commande est un rectangle ombré ( T). En figue. 3.11 les flèches indiquent les signaux de commande ( X, X 1 , X 2) et un faisceau contrôlé (optique « puissance »). Le signal optique à la sortie est indiqué.

à T Dans le cas où le faisceau optique traverse séquentiellement les éléments contrôlés , est mis en œuvre (Le signal optique à la sortie est indiqué= X 1 ^ X opération de multiplication logique 2, I). Ceci peut être facilement vu en utilisant l'exemple d'un appareil à deux entrées (Fig. 3.11, UN Le signal optique à la sortie est indiqué). X 1 =0, X La lumière ne traversera pas l’appareil ( X= 0) comme en l'absence des deux signaux de commande ( X 2 =0), et lorsqu'un signal est appliqué à un seul des éléments ( X 1 =0, X 1 =l, Le signal optique à la sortie est indiqué 2 =0 ou X= 0) comme en l'absence des deux signaux de commande ( X 2 =1).

2 =1); la lumière entre dans la sortie ( = 1), uniquement si des signaux de commande sont appliqués à la fois à l'une et aux autres entrées ( 1X Pour effectuer une opération de sommation logique (y= T« connecté » en parallèle (Fig. 3.11, b). Dans ce cas, pour que la lumière atteigne la sortie ( Le signal optique à la sortie est indiqué= 1) il suffit que le signal de commande soit appliqué à au moins un des éléments ( X 1 =0, X 2 =1 ou X= 0) comme en l'absence des deux signaux de commande ( X 2 =0). Bien sûr oui X= 0) comme en l'absence des deux signaux de commande ( X 2 =1).

=l et lorsqu'un signal de commande est appliqué aux deux éléments ( (Le signal optique à la sortie est indiqué Opérations d'inversion Le signal optique à la sortie est indiqué = X 1 = 1), uniquement si des signaux de commande sont appliqués à la fois à l'une et aux autres entrées (= , NON effectué à l'aide d'un élément qui transmet la lumière en l'absence de signal de commande, c'est-à-dire à l'aide d'un élément (Fig. 3.11, c). Il est facile de vérifier que si deux éléments sont connectés en parallèle, l'opération ET-NON est mise en œuvre (course de Schaeffer, X 1 ↓= 1), uniquement si des signaux de commande sont appliqués à la fois à l'une et aux autres entrées ( 2), et l'opération OU est NON (flèche de Pierce, y = 2) - lorsqu'ils sont connectés en série (Fig. 3.11, g, d Le signal optique à la sortie est indiqué== 1), uniquement si des signaux de commande sont appliqués à la fois à l'une et aux autres entrées ( 1 ←= 1), uniquement si des signaux de commande sont appliqués à la fois à l'une et aux autres entrées (). Si la lumière traverse séquentiellement les éléments T et , l'opération d'interdiction est effectuée 2 (Fig. 3.11, X e X). Le sens de cette transformation est qu'en l'absence de signal d'interdiction ( X 2 =0) la lumière traverse l'appareil à X 1 =1 et ne passe pas quand X 1 .

1 =0. Lorsqu'un signal d'interdiction est donné ( 2 = 1) la lumière n'atteint la sortie à aucune valeur En figue. 3.11, g, h (Le signal optique à la sortie est indiqué = X 1 ~ X démontré comment les méthodes optiques peuvent être utilisées pour effectuer opérations d'équivalence (Le signal optique à la sortie est indiqué = X 1 = 1), uniquement si des signaux de commande sont appliqués à la fois à l'une et aux autres entrées ( 2) et X disparité X 2). T Dans ce cas, le signal de commande X 1 =0, X 1 J'aime X 1 =1, X 2, frappe deux éléments optiques à la fois X Et . On peut voir sur la figure que dans le circuit d'équivalence, la lumière atteint la sortie lorsque les états des signaux d'entrée coïncident, c'est-à-dire comme lorsque X 2 (X 1 =1, X 2 =0, et quand X 1 =0, X 2 =1. Si un signal de commande est appliqué à l’une des entrées et pas à l’autre, il n’y a pas de lumière à la sortie. Dans un circuit à disparité, au contraire, la lumière de sortie entre dans des conditions différentes X Et . On peut voir sur la figure que dans le circuit d'équivalence, la lumière atteint la sortie lorsque les états des signaux d'entrée coïncident, c'est-à-dire comme lorsque X 2 (X 1 =1, X 2 =1 ou X 1 =0, X 1 et T 2 =0 ou

2 =1) et ne relève pas du même

2 =0). Combinaison d'éléments T et , d'autres transformations peuvent être effectuées. 3.5.2. Conversions sur peintures numériques et analogiques Comme éléments optiques et des cellules matricielles de transparence optique, commandées optiquement ou électriquement, peuvent être utilisées. Il est important qu'avec l'aide de bannières, il soit possible de traiter les informations simultanément via de nombreux canaux en parallèle, c'est-à-dire transformation

au-dessus des peintures. L'un des schémas possibles conçus à cet effet Une cellule Kerr est placée entre des polariseurs croisés processeur optique UN, de sorte qu'en l'absence d'un signal optique de commande F control en entrée, l'intensité lumineuse en sortie (F out) est également nulle. (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée Cette bannière doit avoir de la mémoire et, en plus, permettre, en modifiant l'alimentation, transformer une image positive en une image négative et vice versa (voir § 3.3). Un transparent transparent est placé sur le trajet du faisceau F contrôle T,

conçu pour former les images nécessaires et les projeter sur le OUT. TÉcrivons sur le OUT ce qui est spécifié par la bannière (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée, image, puis, sans relâcher la tension une autre image. Lors de la lecture, les endroits de la sortie qui ont été touchés par le signal de contrôle lors de la projection de la première, de la deuxième ou des deux images se révéleront clairs. Évidemment, c'est ainsi qu'il est produit opération d'addition images (peintures). Opération de multiplication d'image T peut être effectué si sur le trajet du faisceau F il y a un contrôle derrière la transparence (ou devant) placez une autre bannière T" T. Si avec des bannières (ou devant) placez une autre bannière Et transformer une image positive en une image négative et vice versa (voir § 3.3). Un transparent transparent est placé sur le trajet du faisceau F contrôle spécifiez les images souhaitées, puis lorsqu'elles sont enregistrées simultanément sur la sortie, la lumière n'atteindra que ces endroits ; contre lequel ils sont transparents comme ainsi et T",

c'est ce qui est requis pour l'opération de multiplication. (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée Si après avoir enregistré une image sous tension (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée enregistrer une autre image sous tension - T(en utilisant une bannière ((1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée=0) ), alors un effacement mutuel des signaux se produira dans les endroits de la sortie qui ont été touchés par la lumière lors de la projection de l'une et de l'autre image. Lors de la lecture le signal de sortie ne sera présent qu'aux endroits où la lumière était présente dans une image et pas dans l'autre, ou vice versa. Cette transformation correspond à

opération de soustraction d’image. En changeant la séquence d'enregistrement et le mode d'alimentation de la OUT lors de l'écriture et de la lecture, vous pouvez effectuer de nombreuses autres transformations sur les images. Si, par exemple, d'une image contenant de nombreux éléments, nous soustrayons le même, mais différant par l'absence ou la présence de nouveaux détails, alors dans l'image résultante, les deux seront représentés dans des endroits clairs sur un fond noir. Il est souvent plus pratique d'observer ces détails « supplémentaires » ou « manquants » sur le fond d'une image faible et peu contrastée de l'image originale, ce qui est assez simple à réaliser en introduisant, lors de l'enregistrement de l'une des images, un éclairage uniforme. de l'ensemble OUT d'intensité appropriée, c'est-à-dire en introduisant ce que l'on appelle déplacement optique. (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée, puis sous tension - (1875), qui consiste en l'apparition d'une anisotropie optique sous l'influence d'un champ électrique externe dans une substance isotrope. Pour observer l'effet (Fig. 3.1, a), une substance diélectrique transparente est placée entre les plaques d'un condensateur plat, auquel une tension est appliquée enregistrer un éclairage uniforme.

À une certaine exposition de l'éclairage, l'arrière-plan de l'image résultante disparaîtra (bien sûr, si l'arrière-plan et l'éclairage sont strictement uniformes). À l'aide d'un processeur dont le circuit est illustré à la Fig. 3.12, peut être produit différenciation spatiale des images. Pour ce faire, vous devez enregistrer l'image originale sur la sortie, puis en soustraire l'image de la même image, mais légèrement décalée ou floue. Dans ce cas, l'image résultante sur fond noir ne représentera pas les objets eux-mêmes, mais leurs contours. En introduisant un décalage optique, vous pouvez simultanément observer une image peu contrastée de l'image originale, dont les détails sont bordés de lignes lumineuses. L'avantage d'une telle transformation devient évident si l'on effectue une différenciation spatiale non pas d'une image numérique, mais d'une image en demi-teinte. Dans ce cas, à la sortie du OUT, les endroits noirs resteront noirs, les endroits blancs deviendront également noirs, et seuls les endroits correspondant au plus grand gradient d'éclairage apparaîtront. Avec l'aide de ceci conversion analogique,

Par conséquent, de petits détails difficiles à voir peuvent être mis en évidence dans l’objet imagé. T Et (ou devant) placez une autre bannière L’utilisation d’autres opérations sur les images présente également des aspects pratiques importants. L’opération de multiplication, par exemple, peut être utilisée efficacement pour réduire l’impact du fouillis sur l’image. A cet effet sur les bannières(Fig. 3.12) deux images du même objet sont formées. Si ces images contiennent du bruit aléatoire T Et (ou devant) placez une autre bannière (bruit non corrélé), T Et puis, en multipliant les images, c'est-à-dire en faisant passer un faisceau de lumière séquentiellement à travers le transparent et enregistrer l'image résultante sur la sortie, à sa sortie une image est obtenue avec une augmentation du rapport signal sur bruit par rapport aux images sur T Et (ou devant) placez une autre bannière T".

Certaines interférences seront toujours transmises à la sortie, mais uniquement celles dont la position spatiale sur les bannières

coïncidera par hasard.

3.5.3. Transformations en faisceaux cohérents L'utilisation du rayonnement cohérent étend et enrichit les possibilités de traitement optique de l'information. En figue. La figure 3.13 montre un schéma simplifié expliquant le fonctionnement d'un processeur optique utilisant filtrage spatial. Vers l'avion SBX, (entrée) un faisceau parallèle de rayonnement cohérent collimaté à partir d’une source ponctuelle est dirigé. La conception comprend deux lentilles convergentes sphériques avec une distance focale filtrage spatial. placer un transparent optique (par exemple, EUT), formant n'importe quelle image F dans, puis conformément aux lois de l'optique des rayons dans le plan Sdehors (sortie ou corrélation) l'image sera reproduite, inversée par rapport à l'entrée F. En avion S f, qui s'appelle fréquence ou plan de filtration, une distribution d'amplitude et de phase du champ lumineux sera formée, proportionnelle au spectre des fréquences spatiales du motif Ф in (cela sera fait Transformée de Fourier fonction Ф in). Tout transparent placé dans un plan S f remplit essentiellement la fonction d’un filtre spatial. Un écran avec un trou rectangulaire, par exemple, est un filtre passe-bas spatial bidimensionnel, un rectangle opaque est un filtre passe-haut bidimensionnel, une fente étroite est un filtre passe-bas spatial unidimensionnel, etc. Il est intéressant d'utiliser un EUT comme filtre spatial, ce qui permet un filtrage qui varie dans le temps.

Des opportunités pratiquement inaccessibles aux ordinateurs sont ouvertes par l'utilisation de méthodes holographiques dans les systèmes de traitement optique de l'information. Introduction à l'avion S f hologrammes vous permet d'analyser le spectre spatial du motif formé dans le plan d'entrée filtrage spatial., en particulier, pour résoudre un problème appliqué aussi important que la reconnaissance de formes.

La sélection de l'objet souhaité comprend la production préliminaire de ce qu'on appelle filtre adapté et identification ultérieure de l'objet dans le réseau d'informations arrivant au plan d'entrée du processeur. Supposons que sur une page de texte, il soit nécessaire d'identifier et de déterminer les coordonnées d'un caractère, par exemple des chiffres ou des lettres. Pour fabriquer un filtre adapté dans le plan d'entrée filtrage spatial. placez une banderole à l'effigie de ce panneau. En avion SF une onde lumineuse correspondant à son spectre spatial sera formée. Si vous utilisez un séparateur de faisceau et des miroirs dans un avion SF envoyer simultanément une onde de référence cohérente avec l'onde illuminant le plan d'entrée filtrage spatial.(Diagramme de Vander Lugt), puis dans l'avion S f un motif d'interférence se forme, qui est Hologramme d'image de Fourier objet placé dans un plan S VH. L'hologramme enregistré représente un filtre adapté des fréquences spatiales de cet objet. Cet hologramme contient des informations d'amplitude et de phase sur le signe représenté à l'entrée et peut être utilisé pour reconnaître ce signe. Pour ce faire, le filtre hologramme est laissé dans l'avion S f, l'onde de référence est supprimée, et dans le plan filtrage spatial. placez une page avec du texte en l'éclairant avec la même source de lumière. La méthode holographique de reconnaissance de formes est basée sur le fait que si un hologramme est restauré par le rayonnement de l'objet qui a été utilisé lors de son enregistrement, c'est-à-dire que son champ lumineux est utilisé comme onde de lecture, alors l'image de la source ponctuelle utilisée sera restauré. Dans l'avion de sortie S OUT donc, aux endroits correspondant à l'image d'un signe donné, apparaîtront des images de la source lumineuse, c'est-à-dire des points lumineux. Lumière provenant d'autres panneaux dans l'avion filtrage spatial., ne restaurera pas les images d'une source ponctuelle et il n'y a pas de lumière aux endroits correspondants du plan de sortie.

Il est évident qu'en utilisant la méthode décrite, il est possible d'identifier des signes arbitrairement complexes, des mots entiers, des phrases, des dessins, par exemple des empreintes digitales, une image d'une section de terrain, etc. En utilisant, encore une fois, un support inverse avec une valeur suffisamment élevée vitesse d'enregistrement des hologrammes, il est possible de traiter toute une série d'informations en temps réel.

Des applications uniques des processeurs optiques du type considéré s'ouvrent si l'on utilise la possibilité de synthétiser des filtres spatio-fréquences à l'aide d'un ordinateur. Holographie

- un ensemble de technologies permettant d'enregistrer, de reproduire et de remodeler avec précision les champs d'ondes du rayonnement optique électromagnétique, une méthode photographique spéciale dans laquelle, à l'aide d'un laser, des images d'objets tridimensionnels sont enregistrées puis reconstruites, très similaires aux images réelles. Cette méthode a été proposée en 1947 par Dennis Gabor, qui a également inventé le terme hologramme

et a reçu le prix Nobel de physique en 1971 « pour l'invention et le développement du principe holographique ».

Histoire de l'holographie Le premier hologramme a été reçu en 1947

(bien avant l'invention des lasers) par Dennis Gabor lors d'expériences visant à augmenter la résolution du microscope électronique. Il a également inventé le mot « holographie », avec lequel il met l'accent sur l'enregistrement complet des propriétés optiques d'un objet. Malheureusement, ses hologrammes étaient de mauvaise qualité. Il est impossible d’obtenir un hologramme de haute qualité sans source de lumière cohérente.

Caractéristiques du schéma : Après la création en 1960

Année des lasers rubis rouge (longueur d'onde 694 nm, fonctionne en mode pulsé) et hélium-néon (longueur d'onde 633 nm, fonctionne en continu), l'holographie commence à se développer de manière intensive. année, un schéma classique d'enregistrement d'hologrammes par Emmett Leith et Juris Upatnieks du Michigan Institute of Technology (hologrammes Leith-Upatnieks) a été créé, dans lequel des hologrammes de transmission sont enregistrés (lors de la restauration d'un hologramme, la lumière passe à travers une plaque photographique, bien que en pratique, une partie de la lumière y est réfléchie et crée également une image, visible du côté opposé).

Schéma Leith-Upatnieks

Dans ce schéma d'enregistrement, le faisceau laser est divisé par un dispositif spécial, un diviseur (dans le cas le plus simple, n'importe quel morceau de verre peut servir de diviseur) en deux. Après cela, les rayons sont élargis à l'aide de lentilles et dirigés à l'aide de miroirs vers l'objet et le support d'enregistrement (par exemple, une plaque photographique). Les deux ondes (objet et référence) tombent sur la plaque d'un côté. Avec ce schéma d'enregistrement, un hologramme de transmission est formé, ce qui nécessite la restauration d'une source de lumière ayant la même longueur d'onde à laquelle l'enregistrement a été effectué, idéalement un laser.

En 1967 Le premier portrait holographique a été enregistré avec un laser rubis.

À la suite d'un long travail en 1968 Cette année-là, Yuri Nikolaevich Denisyuk a reçu des hologrammes de haute qualité (jusque-là, le manque de matériel photographique nécessaire empêchait d'obtenir une haute qualité) qui restauraient l'image en réfléchissant la lumière blanche. Pour ce faire, il a développé son propre système d’enregistrement d’hologrammes. Ce schéma s'appelle le schéma Denisyuk, et les hologrammes obtenus avec son aide sont appelés hologrammes Denisyuk.

(bien avant l'invention des lasers) par Dennis Gabor lors d'expériences visant à augmenter la résolution du microscope électronique. Il a également inventé le mot « holographie », avec lequel il met l'accent sur l'enregistrement complet des propriétés optiques d'un objet. Malheureusement, ses hologrammes étaient de mauvaise qualité. Il est impossible d’obtenir un hologramme de haute qualité sans source de lumière cohérente.

• observer des images en lumière blanche ;
• insensibilité aux vibrations de l'élément « objet-RS » ;
• support d'enregistrement haute résolution.

En 1977 Lloyd Cross a créé ce qu'on appelle l'hologramme multiplex. Il est fondamentalement différent de tous les autres hologrammes dans la mesure où il se compose de nombreuses vues plates individuelles (de dizaines à centaines), visibles sous différents angles. Bien entendu, un tel hologramme ne contient pas d'informations complètes sur l'objet ; de plus, il n'a généralement pas de parallaxe verticale (c'est-à-dire que vous ne pouvez pas regarder l'objet d'en haut et d'en bas), mais les dimensions du Les objets enregistrés ne sont pas limités par la longueur de cohérence du laser (qui dépasse rarement plusieurs mètres, et le plus souvent quelques dizaines de centimètres seulement) et par la taille d'une plaque photographique.

De plus, vous pouvez créer un hologramme multiplex d'un objet qui n'existe pas du tout, par exemple en dessinant un objet fictif sous de nombreux angles différents. L'holographie multiplex est de qualité supérieure à toutes les autres méthodes de création d'images tridimensionnelles basées sur des angles individuels (par exemple, les trames de lentilles), mais elle est encore loin des méthodes d'holographie traditionnelles en termes de réalisme.

En 1986 Abraham Secke a avancé l'idée de créer une source de rayonnement cohérent dans la région proche de la surface d'un matériau en l'irradiant avec des rayons X. Puisque la résolution spatiale en holographie dépend de la taille de la source de rayonnement cohérent et de sa distance par rapport à l'objet, il s'est avéré possible de reconstruire les atomes entourant l'émetteur dans l'espace réel.

Contrairement à l’holographie optique, dans tous les schémas d’holographie électronique proposés à ce jour, la restauration de l’image d’un objet est réalisée à l’aide de méthodes numériques sur ordinateur.

En 1988 Barton a proposé une telle méthode de reconstruction d'une image tridimensionnelle, basée sur l'utilisation d'intégrales de type Fourier, et a démontré son efficacité en utilisant l'exemple d'un hologramme théoriquement calculé pour un amas d'une structure connue. La première reconstruction d'une image tridimensionnelle d'atomes dans l'espace réel à partir de données expérimentales a été réalisée pour la surface Cu(001) par Harp en 1990.

Principes physiques

Loi fondamentale de l'holographie

Si un matériau photosensible sur lequel un motif d'interférence de plusieurs ondes lumineuses est enregistré est placé dans la position dans laquelle il se trouvait pendant le processus d'enregistrement et éclairé à nouveau avec certaines de ces ondes, alors le reste sera restauré. Cette caractéristique s'explique par le fait que non seulement l'intensité est enregistrée sur l'hologramme, comme sur une plaque photographique ordinaire, mais aussi la phase de la lumière émanant de l'objet. Ce sont des informations sur la phase de l’onde qui sont nécessaires à la formation d’un espace tridimensionnel lors de la reconstruction, plutôt que l’information bidimensionnelle fournie par la photographie ordinaire. Ainsi, l’holographie repose sur la reconstruction du front d’onde.

Le processus holographique comprend deux étapes : l'enregistrement et la récupération.

• L'onde de l'objet interfère avec l'onde « de référence » et le motif résultant est enregistré.
• La deuxième étape est la formation d'un nouveau front d'onde et l'obtention d'une image de l'objet original.

L'enregistrement d'informations sur la phase d'une onde provenant d'un objet ne peut être effectué qu'avec une source lumineuse présentant des caractéristiques de phase stables. L'idéal à cet effet est laser- source lumineuse cohérente de haute intensité et de haute monochromaticité.

Principe de superposition

L'expérience quotidienne montre que l'éclairement produit par deux ou plusieurs sources lumineuses incohérentes ordinaires est la simple somme des éclairements produits par chacune d'elles séparément. Ce phénomène est appelé Principe de superposition.

Huygens écrit dans son Traité : « L’une des propriétés les plus merveilleuses de la lumière est que lorsqu’elle vient de différentes directions, ses rayons produisent un effet, se traversant sans aucune interférence. » La raison en est que chaque source, constituée de nombreux atomes et molécules, émet simultanément un grand nombre d'ondes déphasées. La différence de phase change rapidement et de manière aléatoire et, malgré le fait que des interférences se produisent entre certaines ondes, les modèles d'interférence changent à une telle fréquence que l'œil n'a pas le temps de remarquer les changements d'éclairage. Par conséquent, l'intensité de l'oscillation résultante est perçue comme la somme des composantes des oscillations d'origine, et le rayonnement de la source est "Lumière blanche, c'est-à-dire non monochromatique, mais composé de différentes longueurs d'onde. Pour la même raison, cette lumière est non polarisée, mais naturelle, c’est-à-dire qu’elle n’a pas de plan de vibration prédominant.

Oscillations cohérentes

Dans des conditions particulières, le principe de superposition n'est pas respecté. Ceci est observé lorsque la différence de phase entre les ondes lumineuses reste constante pendant une durée suffisamment longue pour être observée. Les vagues semblent « sonner dans le temps ». De telles oscillations sont dites cohérentes.

La principale caractéristique de la cohérence est la possibilité d’interférences. Cela signifie que lorsque deux vagues se rencontrent, elles interagissent pour former une nouvelle vague. À la suite de cette interaction, l'intensité résultante différera de la somme des intensités des oscillations individuelles - en fonction de la différence de phase, soit un champ plus sombre ou plus clair se forme, soit au lieu d'un champ uniforme, des bandes alternées d'intensités différentes se forment des franges d’interférence.

Les ondes monochromatiques sont toujours cohérentes, Cependant, les filtres de lumière, souvent appelés monochromatiques, ne produisent en réalité jamais de rayonnement strictement monochromatique, mais se contentent de rétrécir la gamme spectrale et, bien entendu, ne transforment pas le rayonnement ordinaire en rayonnement cohérent.

Obtention d'un rayonnement cohérent

Auparavant, on ne connaissait qu'une seule manière de produire un rayonnement cohérent - à l'aide d'un dispositif spécial - interféromètre. Le rayonnement d’une source lumineuse conventionnelle était divisé en deux faisceaux cohérents l’un avec l’autre. Ces faisceaux pourraient interférer. Une autre méthode est désormais connue, utilisant un rayonnement stimulé. Les lasers sont basés sur ce principe.

Diffraction en holographie

Le principal phénomène physique sur lequel repose l’holographie est diffraction- déviation de sa direction initiale de la lumière passant près des bords de corps opaques ou à travers des fentes étroites. Si ce n'est pas une, mais plusieurs fentes qui sont appliquées à l'écran, alors un motif d'interférence apparaît, constitué d'une série de bandes claires et sombres alternées, plus lumineuses et plus étroites qu'avec une seule fente. Au milieu se trouve la bande la plus brillante de «l'ordre zéro», des deux côtés se trouvent des bandes d'intensité décroissante progressivement du premier, du deuxième ordre et d'autres ordres. À mesure que le nombre de fentes sur l’écran augmente, les rayures deviennent plus étroites et plus lumineuses. Un écran comportant un grand nombre de fines fentes parallèles, dont le nombre est souvent porté à 10 000, est appelé réseau de diffraction.

Le réseau, qui est un hologramme, se caractérise principalement par le fait que la diffraction ne se produit pas au niveau de la fente, mais au niveau du cercle. Le motif de diffraction d'un objet rond opaque est un cercle central brillant entouré d'anneaux qui s'affaiblissent progressivement. Si, au lieu d'un disque opaque, on place un disque entouré d'anneaux sur le trajet de l'onde, le cercle de l'image deviendra plus brillant et les rayures plus pâles. Si la transparence d'une zone sombre à une zone claire ne change pas brusquement, mais progressivement, selon une loi sinusoïdale, alors un tel réseau ne forme que des bandes des ordres zéro et premier, et les interférences sous forme de bandes d'ordres supérieurs ne le font pas. apparaître. Cette propriété est très importante lors de l'enregistrement d'un hologramme. Si le passage d'un anneau sombre à un anneau clair s'effectue strictement selon une loi sinusoïdale, alors les anneaux de l'image disparaîtront et l'image sera un petit cercle lumineux, presque un point. Ainsi, un réseau sinusoïdal circulaire formera à partir d’un faisceau parallèle de rayons (une onde plane) la même image qu’une lentille collectrice.

Ce treillis, appelé treillis de zones(Plaque de Soret, plaque de Fresnel), parfois utilisée à la place d'une lentille. Par exemple, il est utilisé dans les lunettes, remplaçant les verres de lunettes lourds à haute réfraction. L'obtention de réseaux de zones est possible de différentes manières, à la fois mécaniques et optiques, par interférence. L'utilisation de ces réseaux, obtenus par interférence, constitue la base de l'holographie.

Enregistrement d'hologramme

Pour enregistrer un hologramme d’un objet complexe non auto-lumineux, celui-ci est éclairé par un rayonnement laser. Une onde de référence cohérente est dirigée sur la même plaque sur laquelle tombe la lumière diffusée réfléchie par l'objet. Cette onde est séparée du rayonnement laser à l'aide de miroirs.

La lumière réfléchie par chaque point de l'objet interfère avec l'onde de référence et forme un hologramme de ce point. Étant donné que tout objet est un ensemble de points diffusant la lumière, de nombreux hologrammes élémentaires sont superposés sur la plaque photographique - des points qui, ensemble, donnent une image d'interférence complexe de l'objet.

L'hologramme développé est placé à l'endroit où il se trouvait lors de l'enregistrement et le laser est allumé. Tout comme lors de la restauration d'un hologramme d'un point, lorsque l'hologramme est éclairé par un faisceau de lumière provenant d'un laser impliqué dans l'enregistrement, les ondes lumineuses émanant de l'objet lors de l'enregistrement sont restaurées. Là où l'objet se trouvait lors de l'enregistrement, une image virtuelle est visible. L’image réelle qui lui est associée se forme de l’autre côté de l’hologramme, du côté de l’observateur. Il est généralement invisible, mais contrairement à l'imaginaire, il peut être obtenu sur l'écran.

Yu. N. Denisiouk (1962) a développé une méthode dans laquelle des supports tridimensionnels sont utilisés pour enregistrer un hologramme au lieu d'une émulsion en couche mince. Dans un hologramme aussi épais, des ondes stationnaires apparaissent, ce qui élargit considérablement les capacités de la méthode. Un réseau de diffraction tridimensionnel, en plus des propriétés d'un hologramme décrites précédemment, présente un certain nombre de caractéristiques importantes. Le plus intéressant est la possibilité de restaurer l'image à l'aide d'une source conventionnelle à spectre continu - une lampe à incandescence, le soleil et d'autres émetteurs. De plus, dans un hologramme tridimensionnel, il n'y a pas d'ondes d'ordre zéro ni d'image réelle, ce qui réduit les interférences.