Holografia digital - Digital holography

Holografia digital refere-se à aquisição e processamento de hologramas com uma matriz de sensor digital, normalmente uma câmera CCD ou um dispositivo semelhante. A renderização da imagem ou reconstrução dos dados do objeto é realizada numericamente a partir de interferogramas digitalizados. A holografia digital oferece um meio de medir dados de fase óptica e normalmente fornece imagens tridimensionais de superfície ou espessura óptica. Vários esquemas de gravação e processamento foram desenvolvidos para avaliar as características das ondas ópticas, como amplitude, fase e estado de polarização, o que torna a holografia digital um método muito poderoso para aplicações de metrologia.

Gravação digital e processamento de hologramas

Configuração fora do eixo

Na configuração fora do eixo, um pequeno ângulo entre a referência e os feixes do objeto é usado para evitar a sobreposição das contribuições de batimento cruzado entre o objeto e os campos ópticos de referência com as contribuições de batimento automático desses campos. Essas descobertas foram feitas por Emmett Leith e Juris Upatnieks para holografia analógica e, posteriormente, adaptadas para holografia digital. Nesta configuração, apenas um único interferograma digital gravado é necessário para a reconstrução da imagem. No entanto, essa configuração também pode ser usada em conjunto com métodos de modulação temporal, como mudança de fase e mudança de frequência para medições de alta sensibilidade com pouca luz.

Holografia de mudança de fase

O processo de holografia digital de deslocamento de fase (ou escalonamento de fase) envolve a captura de vários interferogramas, cada um indicando as relações de fase óptica entre a luz retornada de todos os pontos no objeto iluminado e um feixe de luz de referência controlado. A fase óptica do feixe de referência é deslocada de um interferograma amostrado para o próximo. A partir de uma combinação linear desses interferogramas, hologramas de valor complexo são formados. Esses hologramas contêm informações de amplitude e fase da radiação óptica difratada pelo objeto, no plano do sensor.

Holografia de deslocamento de frequência

Através do uso de moduladores eletro-ópticos (células de Pockel) ou moduladores acústico-ópticos (células de Bragg), o feixe de laser de referência pode ser deslocado em frequência por uma quantidade ajustável. Isso permite a detecção óptica heteródina , um processo de conversão de frequência que visa deslocar um determinado componente de sinal óptico de radiofrequência na largura de banda temporal do sensor. Hologramas com deslocamento de frequência podem ser usados ​​para imagens Doppler a laser de banda estreita .

Multiplexação de hologramas

O endereçamento simultâneo de domínios distintos da largura de banda temporal e espacial dos hologramas foi realizado com sucesso para esquemas angulares, de comprimento de onda, divisão de espaço, polarização e multiplexação de banda lateral. Os hologramas digitais podem ser multiplexados e demultiplexados numericamente para armazenamento e transmissão eficientes. A amplitude e a fase podem ser recuperadas corretamente.

Super-resolução em Holografia Digital

A super-resolução é possível por meio de uma rede de difração de fase dinâmica para aumentar sinteticamente a abertura do conjunto CCD. A superlocalização de partículas pode ser alcançada pela adoção de um esquema de co-design de processamento de dados / óptica.

Seccionamento óptico em holografia digital

O seccionamento óptico, também conhecido como reconstrução de imagem em corte, é o processo de recuperação de uma imagem plana em uma profundidade axial particular de um holograma digital tridimensional. Várias técnicas matemáticas têm sido utilizadas para resolver esse problema, sendo a imagem inversa uma das mais versáteis.

Ampliando a profundidade de foco por holografia digital em microscopia

Usando a capacidade de imagem 3D da Holografia Digital em amplitude e fase, é possível estender a profundidade do foco na microscopia.

Combinação de hologramas e microscopia interferométrica

A análise digital de um conjunto de hologramas gravados em diferentes direções ou com diferentes direções da onda de referência permite a emulação numérica de uma objetiva com grande abertura numérica , levando ao correspondente aprimoramento da resolução. Essa técnica é chamada de microscopia interferométrica .

Veja também

Referências

Leitura adicional