mario chemnitz - physik-jena.dephysik-jena.de/login/praktikas/praktikas/pro... · aufnahme von...
Post on 23-Jul-2020
1 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Holographie
Mario Chemnitz
Kurzvortrag im Rahmen des Proseminars des F-PraktikumsPhysikalische Astronomische Fakultat
Friedrich-Schiller-Universitat Jena
28. Mai 2009
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Theoretischer Exkurs
Grundprinzip der HolographieHologrammtypen
3 Dunne Hologramme
Experimentelle VoraussetzungenHologramme verschiedener Objektarten
4 Dicke Hologramme
Prinzip von Volumen-/WeisslichthologrammenAnwendungsbeispiel
5 Zusammenfassung
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 2 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Theoretischer Exkurs
Grundprinzip der HolographieHologrammtypen
3 Dunne Hologramme
Experimentelle VoraussetzungenHologramme verschiedener Objektarten
4 Dicke Hologramme
Prinzip von Volumen-/WeisslichthologrammenAnwendungsbeispiel
5 Zusammenfassung
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 3 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Begriffsklarung
Was ist Holographie?
Definition: Holographie
Als Holographie (griech. holos: vollstandig, graphein: aufzeichnen)bezeichnet man die Aufnahme (und Wiedergabe) einesdreidimensionalen optischen Wellenfeldes mit seiner gesamtenAmplituden- und Phaseninformation auf eine zweidimensionale Ebeneunter Ausnutzung der Interferenzfahigkeit zweier oder mehrererkoharenter Wellen.
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 4 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Begriffsklarung
Was ist Holographie?
Definition: Holographie
Als Holographie (griech. holos: vollstandig, graphein: aufzeichnen)bezeichnet man die Aufnahme (und Wiedergabe) einesdreidimensionalen optischen Wellenfeldes mit seiner gesamtenAmplituden- und Phaseninformation auf eine zweidimensionale Ebeneunter Ausnutzung der Interferenzfahigkeit zweier oder mehrererkoharenter Wellen.
Historische Eckdaten
◮ Dennis Gabor entwickelte 1948 das Prinzip der Holographie aufGrundlage der Interferenz einer Objekt- und einer Referenzwelle
◮ Bis zur Entwicklung des Lasers 1960 von Theodore Maimanuninteressant
◮ 1971 erhielt Dennis Gabor den Nobelpreis fur seine Idee
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 4 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Begriffsklarung
Warum Holographie?
Existierende Anwendungen
◮ 3D Fotographie mit Licht einerWellenlange
◮ Hologramme als Echtheitssiegel
◮ Digitale Holographie (Simulierung desentstehenden Hologramm-Musters u.a.)
◮ Erste holographische Speichermedien:300GB auf einer DVD-großen HoloDisk(Jan 2008 - Bayer Info )
◮ Materialprufung mittelsHologramm-Interferometrie Info
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 5 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Begriffsklarung
Warum Holographie?
Theoretischen Anwendungen
◮ Schnelle, hochkapazitiveSpeichermedien: einige TB auf einem1cm3 großen Einkristall mitZugriffszeiten von bis zu 1GB/s
◮ 3D visualisierende Bildschirme(volumetrische Displays) in Farbe
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 5 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Theoretischer Exkurs
Grundprinzip der HolographieHologrammtypen
3 Dunne Hologramme
Experimentelle VoraussetzungenHologramme verschiedener Objektarten
4 Dicke Hologramme
Prinzip von Volumen-/WeisslichthologrammenAnwendungsbeispiel
5 Zusammenfassung
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 6 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Aufnahme von Hologrammen (off-axis)
◮ Interferenz von Signal- undReferenzwelle
S = S0ei(kz−ωt)eiφS(x ,y)
R = R0ei(kz z+ky y−ωt)
~S
~R
Hologramm
Objekt
I
Abbildung: Schema zur Aufnahmeeines Hologramms
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 7 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Aufnahme von Hologrammen (off-axis)
◮ Interferenz von Signal- undReferenzwelle
S = S0ei(kz−ωt)eiφS(x ,y)
R = R0ei(kz z+ky y−ωt)
◮ Intensitat auf dem Medium
2
cε0I = |S + R|2
= |R|2 + |S|2 + SR∗ + S∗R
= IR + IS + +SR∗ + S∗R
~S
~R
Hologramm
Objekt
I
Abbildung: Schema zur Aufnahmeeines Hologramms
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 7 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Aufnahme von Hologrammen (off-axis)
◮ Interferenz von Signal- undReferenzwelle
S = S0ei(kz−ωt)eiφS(x ,y)
R = R0ei(kz z+ky y−ωt)
◮ Intensitat auf dem Medium
2
cε0I = |S + R|2
= |R|2 + |S|2 + SR∗ + S∗R
= IR + IS + +SR∗ + S∗R
◮ Transmission des Mediums
T = T0 + τ I T0, τ = const.
~S
~R
Hologramm
Objekt
I
Abbildung: Schema zur Aufnahmeeines Hologramms
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 7 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Wiedergabe von Hologrammen (off-axis)
◮ Beugung der Referenzwelle R ′ (hier R ′ = R) am Interferenzmuster
S ′ = R · T
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 8 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Wiedergabe von Hologrammen (off-axis)
◮ Beugung der Referenzwelle R ′ (hier R ′ = R) am Interferenzmuster
S ′ = R · T = (T0 + τ IR)R︸ ︷︷ ︸
0. Ordnung
+ τRIS︸ ︷︷ ︸
Halo
+ τS|R|2︸ ︷︷ ︸
Signalwelle
+ τS∗R2︸ ︷︷ ︸
c.c. Welle
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 8 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Wiedergabe von Hologrammen (off-axis)
◮ Beugung der Referenzwelle R ′ (hier R ′ = R) am Interferenzmuster
S ′ = R · T = (T0 + τ IR)R︸ ︷︷ ︸
0. Ordnung
+ τRIS︸ ︷︷ ︸
Halo
+ τS|R|2︸ ︷︷ ︸
Signalwelle
+ τS∗R2︸ ︷︷ ︸
c.c. Welle
Virtuelles
Bild
0.
Halo
~S∗
~R
ϕ
ϕ ~SBeobachter
Abbildung: Schema zur Wiedergabe eines Hologramms Info
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 8 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Genauere Betrachtung des transmittierten Feldes
0.
Halo
~S∗
~R
ϕ
ϕ ~S
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 9 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Genauere Betrachtung des transmittierten Feldes
◮ Nullte Ordnung
U0 = (T0 + τ IR) R0 ei(kz z+ky y−ωt)
0.
Halo
~S∗
~R
ϕ
ϕ ~S
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 9 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Genauere Betrachtung des transmittierten Feldes
◮ Nullte Ordnung
U0 = (T0 + τ IR) R0 ei(kz z+ky y−ωt)
◮ Halo
UH0 = τ IS R0 ei(kz z+ky y−ωt)
0.
Halo
~S∗
~R
ϕ
ϕ ~S
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 9 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Genauere Betrachtung des transmittierten Feldes
◮ Nullte Ordnung
U0 = (T0 + τ IR) R0 ei(kz z+ky y−ωt)
◮ Halo
UH0 = τ IS R0 ei(kz z+ky y−ωt)
◮ Rekonstruierte Signalwelle
U1 = τ |R0|2 S0 ei(kz−ωt)eiφS(x ,y)
0.
Halo
~S∗
~R
ϕ
ϕ ~S
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 9 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Grundprinzip der Holographie
Genauere Betrachtung des transmittierten Feldes
◮ Nullte Ordnung
U0 = (T0 + τ IR) R0 ei(kz z+ky y−ωt)
◮ Halo
UH0 = τ IS R0 ei(kz z+ky y−ωt)
◮ Rekonstruierte Signalwelle
U1 = τ |R0|2 S0 ei(kz−ωt)eiφS(x ,y)
◮ Komplex-Konjugierte Welle
U−1 = τS∗0 R20 ei((2kz−k)z+2ky y−ωt)e−iφS(x ,y)
0.
Halo
~S∗
~R
ϕ
ϕ ~S
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 9 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Hologrammtypen
Klassifizierung von Hologrammen
Transmissions- und ReflexionshologrammUnterscheidung, ob Objekt im transmittierten oder vom Hologrammreflektierten Licht betrachtet werden muss
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 10 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Hologrammtypen
Klassifizierung von Hologrammen
Transmissions- und ReflexionshologrammUnterscheidung, ob Objekt im transmittierten oder vom Hologrammreflektierten Licht betrachtet werden muss
Amplituden- und PhasenhologrammeUnterscheidung nach Art der Modulation des Wiedergabesignals
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 10 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Hologrammtypen
Klassifizierung von Hologrammen
Transmissions- und ReflexionshologrammUnterscheidung, ob Objekt im transmittierten oder vom Hologrammreflektierten Licht betrachtet werden muss
Amplituden- und PhasenhologrammeUnterscheidung nach Art der Modulation des Wiedergabesignals
Dicke und dunne HologrammeUnterscheidung nach der Dicke d der Speicherschicht im Vergleich zurmittleren Gitterkonstanten a
◮ d ≪ a → dunn
◮ d ≫ a → dick
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 10 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Theoretischer Exkurs
Grundprinzip der HolographieHologrammtypen
3 Dunne Hologramme
Experimentelle VoraussetzungenHologramme verschiedener Objektarten
4 Dicke Hologramme
Prinzip von Volumen-/WeisslichthologrammenAnwendungsbeispiel
5 Zusammenfassung
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 11 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Experimentelle Voraussetzungen
Anforderungen an die Lichtquelle
◮ Raumliche Koharenz: ImExperiment gewahrleistet durchRaumfilter (Linse + Blende inder Fokusebene)
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 12 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Experimentelle Voraussetzungen
Anforderungen an die Lichtquelle
◮ Raumliche Koharenz: ImExperiment gewahrleistet durchRaumfilter (Linse + Blende inder Fokusebene)
◮ Zeitliche Koharenz: Kann nurgewahrleistet werden, wennKoharenzzeit der Laserquelleeingehalten wird
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 12 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Experimentelle Voraussetzungen
Anforderungen an die Lichtquelle
◮ Raumliche Koharenz: ImExperiment gewahrleistet durchRaumfilter (Linse + Blende inder Fokusebene)
◮ Zeitliche Koharenz: Kann nurgewahrleistet werden, wennKoharenzzeit der Laserquelleeingehalten wird
◮ Koharenzzeit τc ist verknupftmit der Koharenzlange lc
lc = c · τc
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 12 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Experimentelle Voraussetzungen
Anforderungen an die Lichtquelle
◮ Raumliche Koharenz: ImExperiment gewahrleistet durchRaumfilter (Linse + Blende inder Fokusebene)
◮ Zeitliche Koharenz: Kann nurgewahrleistet werden, wennKoharenzzeit der Laserquelleeingehalten wird
◮ Koharenzzeit τc ist verknupftmit der Koharenzlange lc
lc = c · τc
◮ Ermittelung der Koharenzlangemittels Interferometer
x
x
y
∆L
1
2
3
4
5
6
L1
L2
Abbildung: Interferometer nach Michelson
und Moorley
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 12 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Experimentelle Voraussetzungen
Anforderungen an das Speichermedium
Das perfekte Speichermedium
◮ hochauflosend
◮ wiederbeschreibbar
◮ kontrastreich
◮ hoch empfindlich → kurze Schreibzeit
◮ kurze Reaktions-/Lesezeit
⇒ Echtzeit-Speicher
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 13 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Experimentelle Voraussetzungen
Anforderungen an das Speichermedium
Das perfekte Speichermedium
◮ hochauflosend
◮ wiederbeschreibbar
◮ kontrastreich
◮ hoch empfindlich → kurze Schreibzeit
◮ kurze Reaktions-/Lesezeit
⇒ Echtzeit-Speicher
Beispiele realer Medien:
Medium Wiederbe-schreibbar
Auflosung[ 1
mm]
Empfindlich-keit [ mJ
cm2 ]
PhotosensibleEmulsion
Nein 1000-10000 0.001-0.01
PhotorefractiverKristall
Ja 2000-10000 0.1-50000
CCD Ja 100-500 —
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 13 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Hologramme verschiedener Objektarten
Aufbau des optischen Systems zur Aufnahme und Wiedergabe
Laser
α
ST
RF
FP
α ≈ 45o
Laserα
RF
FP
O
B
VB
(a) (b)
α ≈ 45o
α≈
≈
Laser
STRF
FP FP
RFLaser
O VB B
Abbildung: (a) Aufnahme und (b) Wiedergabe eines Hologramms eines reflektierenden (oben)bzw. transparenten (unten) Objektes; ST - Strahlteiler, RF - Raumfilter, FP - Fotoplatte, O -Objekt, VB - Virtuelles Bild, B - Beobachter
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 14 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Hologramme verschiedener Objektarten
Transparente Objekte
Abbildung: Glaskorper in unterschiedlichen Fokusebenen der Kamera; links: Fotographie;rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 15 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Hologramme verschiedener Objektarten
Reflektierende Objekte
Abbildung: Weißer Porzellan-Engel; links:Fotographie; rechts: Hologramm(Aufnahmezeit: 5’)
Abbildung: Bunte Super-Mario-Figur;links: Fotographie; rechts: Hologramm(Aufnahmezeit: 1’45”)
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 16 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Theoretischer Exkurs
Grundprinzip der HolographieHologrammtypen
3 Dunne Hologramme
Experimentelle VoraussetzungenHologramme verschiedener Objektarten
4 Dicke Hologramme
Prinzip von Volumen-/WeisslichthologrammenAnwendungsbeispiel
5 Zusammenfassung
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 17 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Prinzip von Volumen-/Weisslichthologrammen
Prinzip von Volumen-/Weisslichthologrammen
(a) Aufnahme: Schreiben eines Interferenzmuster entlang der Tiefe desMediums
~ES~ER
(a)
~ER
(b)
~EH
(c)
a
a
ε ε
~EH~ER,λ
~E1~E2
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 18 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Prinzip von Volumen-/Weisslichthologrammen
Prinzip von Volumen-/Weisslichthologrammen
(a) Aufnahme: Schreiben eines Interferenzmuster entlang der Tiefe desMediums
(b) Wiedergabe: Bestrahlung mit mono- oder polychromatischem Licht
~ES~ER
(a)
~ER
(b)
~EH
(c)
a
a
ε ε
~EH~ER,λ
~E1~E2
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 18 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Prinzip von Volumen-/Weisslichthologrammen
Prinzip von Volumen-/Weisslichthologrammen
(a) Aufnahme: Schreiben eines Interferenzmuster entlang der Tiefe desMediums
(b) Wiedergabe: Bestrahlung mit mono- oder polychromatischem Licht(c) Fur die Sichtbarkeit des Hologramms (konstruktive Rauminterferenz)
muss Bragg-Bedingung erfullt sein
E1 + E2 : ∆φ = φ2 − φ1 = 2a · sin ε.= mλ
~ES~ER
(a)
~ER
(b)
~EH
(c)
a
a
ε ε
~EH~ER,λ
~E1~E2
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 18 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Aufbau des optischen Systems
Laser
RF
FP
O
Abbildung: Schematischer Aufbau zur Aufnahme von Weislicht-Hologrammen reflektierenderObjekte; RF - Raumfilter, FP - Fotoplatte, O - Objekt
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 19 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Anwendungsbeispiel
Volumenhologramm eines Zwei-Euro-Stucks
Abbildung: Die Ruckseite einer Zwei-Euro-Munze; links: Fotographie; rechts: Hologramm
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 20 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Theoretischer Exkurs
Grundprinzip der HolographieHologrammtypen
3 Dunne Hologramme
Experimentelle VoraussetzungenHologramme verschiedener Objektarten
4 Dicke Hologramme
Prinzip von Volumen-/WeisslichthologrammenAnwendungsbeispiel
5 Zusammenfassung
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 21 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Zusammenfassung◮ Holographie:
Speicherung der vollstandigen Phaseninformation eines 3D Wellenfeldes auf einem 2DMedium mittels Interferenz mit einer Referenzwelle
◮ Mindestvoraussetzungen fur die Aufnahme von Hologrammen:intensive koharente Lichtquelle (z.B. LASER), hochauflosendes Speichermedium (z.B.Photoplatte)
◮ Prinzip:Aufnahme: Interferenz einer monochrom. Signal- und Referenzwelle
I = |S + R|2
Wiedergabe: Beugung der monochrom. Referenzwelle am Gitter → mehrere Wellenzuge:Rekonstruiertes Signal (virtuell) + weitere Anteile (0. Ordnung, Halo, Zwillingsbild (reell))
◮ Prinzip dicker Hologramme:Aufnahme: Schreiben einer TiefenstrukturWiedergabe: Polychrom. Licht → Bragg-Bedingung: 2a · sin ε
.= mλ → konstruktive
Interferenz → Rekonstruiertes Signal
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 22 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Literatur
D. Meschede: Optik, Licht und Laser
3. uberarbeitete Auflage; Vierweg+Teubner Verlag; 2008 Wiesbaden.
J. Eichler, G. Ackermann: Holographie
Springer Verlag; 1993 Berlin Heidelberg NewYork London Paris Tokyo
H. Kiemle, D. Ross: Einfuhrung in die Technik der Holographie
Akademische Verlagsgesellschaft; 1969 Frankfurt am Main
Mitschriften zur Vorlesung Optische Informationsspeicherung und
-verarbeitung
gehalten an der FSU Jena von Prof. Kowarschik, Dr. Kiesling
Versuchsanleitung des Fortgeschrittenenpraktikums der UniversitatJena zum Versuch Holographie
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 23 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Bilderquellen
|1| http://de.wikipedia.org
|2| http://www.hupoetsch.deMit freundlicher Genehmigung von Fotograph Hans-Ulrich Potsch
|3| http://renephoenix.de
|4| http://www.hologramm-etiketten.de
|5| http://www.innovations-report.de
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 24 / 28
Vielen Dank fur eureAufmerksamkeit.
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Die Zukunft
Abbildung: Schematische Darstellung des RW-Zugriffs auf verschiedene Speichermedien: A:DVD, B: BlueRay-Disc, C: Holodisk; Abb. aus Bayer webReport
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 26 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Hologramm-Interferometrie
◮ Aufnahme: Teilaufnahme des unbelasteten Gegenstandes (→ Intensitat I), dannTeilaufnahme des belasteten Gegenstandes (→ Intensitat I′) auf dieselbe Photoplatte
Iges = I + I′ = 2|R|2 + |S|2 + |S′|2 + R∗(S + S′)︸ ︷︷ ︸
virtuell
+ R(S + S′)∗︸ ︷︷ ︸
reell
◮ Wiedergabe: Beleuchtung des Mediums mit der Referenzwelle
Ivirt ∼ (S + S′)(S + S′)∗ ∼ |S|2 + |S′|2 + 2|S||S′| cos(φ′S − φS)
◮ Ergebnis: Streifenmuster, dass Aufschluss uber die Belastung des Objektes gibt
Abbildung: Hologramm (rechts) eines weißen Schirmes (links) unter simulierte Belastung
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 27 / 28
Einleitung Theoretischer Exkurs Dunne Hologramme Dicke Hologramme Zusammenfassung
Die beschriebene Photoschicht
Abbildung: Zwei Mikroskopaufnahmen mit 400facher Vergroßerung einer belichtetenHologramm-/Fotoplatte
Mario Chemnitz (PAF - FSU Jena) Holographie 28. Mai 2009 28 / 28
top related