HOLOGRAFI

Holografi

Holografi adalah teknik yang memungkinkan cahaya dari

suatu benda yang tersebar direkam dan kemudian

direkonstruksi sehingga objek seolah-olah berada pada

posisi yang relatif sama dengan media rekaman yang

direkam.

Holografi

Prinsip kerja Holografi adalah merekam pola interferensi

yang dihasilkan oleh superposisi dari hamburan gelombang

objek dan gelombang referensi pada media rekam.

Volume HolographySalah satu cabang yang dipelajari dalam holografi adalah volume holography.

Dalam hal ini akan dipelajari kasus sederhana, yaitu ketika dua sinar, sinar referensi dan sinar objek pada sebuah bidang gelombang.

Hal yang istimewa dari volume holography adalah saat proses perekaman yang terjadi di dalam material photosensitive

Volume HolographyAmplitudo dari dua gelombang tersebut adalah

dan

Kedua gelombang ini memicu pada terbentuknya pola interferensi.

(Catatan bahwa Intensitas I, merupakan kuadrat dari Amplitudo) maka,

Volume HolographySetelah proses rekaman yang dihasilkan pola interferensi yang kemudian mengalami perubahan dielektrik.

Dengan adalah amplitude perubahan .

adalah dielektrik dari kisi, sebuah volume phase hologram.

Medium photosensitive yang sering digunakan adalah emulsi silver halide dan dichromated gelatin.

Pada kasus sebelumnya disebutkan bahwa perubahan indeks bias dipengaruhi oleh variasi dari densitas silver halide dalam matriks gelatin.

Kemudian pada kasus berikutnya disebutkan bahwa perubahan indeks bias dipengaruhi oleh variasi dari densitas chromium.

Dilakukan sebuah percobaan yang akan menjelaskan asal dari perubahan konstanta dielektrik dari material photorefractive.

Material Photorefractive merupakan material yang photoconductive dan electro-optic.

Asumsikan:

Dua bidang gelombang datang pada sebuah material, dengan diberikan beda tegangan v. Distribusi intensitas sinar yang diberikan seperti persaaman sebelumnya.

Kemudian bagaimana respon dari material?

Distribusi elektron (Ne) fig.b

Distribusi ionisasi atom donor (ND

+) fig.c

Elektron dan ionisasi atom donor dalam keadaan setimbang. Fig.d

Energi gap bahan sangat lebar, sehingga tidak ada transisi dari pita ke pita, namun demikian pembawa muatan (elektron) akan tereksitasi dari atom donor.

Jumlah pembawa yang tereksitasi sebanding dengan intensiats sinar yang masuk.

Elektron yang bergerak tersebut karena pengaruh dari difusi (gradient kerapatan pembawa) dan medan listrik yang menyebabkan elektron bergerak dalam kristal.

Beberapa elektron akan mengalami rekombinasi dengan atom donor, dan yang lainnya akan tereksitasi ke pita konduksi selama ada sinar yang masuk

Net charge density dibutuhkan untuk menunjukan medan listrik (Fig.e)

Didapatkan medan listrik yang konstan terhadap waktu dan periodic dalam bahan (fig.f)

Sifat elektro-optik dari kristal menyebabkan konstanta dielektrik bervasiasi terhadap medan listrik.

Dengan r sebagai koefisien elekro-optic (positive), maka konstanta dielektrik tiak sefasa dengan medan listriknya.

Pola interferensi yang masuk sekarang berubah menjadi konstanta dielektrik (fig.g)

Phase Conjugation

Ada tiga berkas sinar yang masuk dalam material, dan sinar keempat yang di hasilkan. Fenomena ini dikenal dengan kombinasi empat gelombang.

Berkas 1 dan 2 sebagai pump beams

Berkas 4 sebagai probe beam (lebih lemah dari pump beams)

Hasil dari interaksi tersebut adalah berkas 3 yang disebut dengan phase-conjugate beam

Phase Conjugation

Berkas 1 dan 4 menciptakan sebuah kisi dielektrik (fig.b)

Berkas 2 yang masuk dalam kisi, kemudian mengalami difraksi dan dihasilkan berkas 3.

Proses ini dekenal dengan phase conjugate, yaitu perubahan secara fisika dari medan gelombang di mana medan yang dihasilkan memiliki arah perambatan yang berlawanan namun amplitudo dan fasenya tetap.

Acousto-optic Interaction

Variasi periodik konstanta dielektrik dalam volume bahandapat membantu untuk menghasilkan berkas difraksi seperti dalam mekanisme interaksi Bragg. Variasi periodik dapat dicapai dengan menggunakan bahan fotosensitif dan photorefractive.

Gelombang akustik merambat dalam suatu material akan menyebabkan ketegangan (strain), dan strain dapat menyebabkan perubahan dalam dielektrik konstan (indeks bias).

Hubungan antara perubahan dielektrik konstan dengan strain diberikan oleh yang disebut strain-optik tensor. Dalam kasus yang paling sederhana, ketika hanya satu koefisien yang perlu dipertimbangkan, hal ini dapat ditulis dalam bentuk:

di mana p adalah koefisien fotoelastisdan S adalah strain.

Mari kita mulai dengan frekuensi gelombang

akustik yang diperlukan untuk mendefleksikan

gelombang optik dengan panjang gelomnang 633 nm

(contoh laser He-Ne), Apabila sudut Bragg adalah

mengatakan 1° kemudian bahan yang berinteraksi

adalah dengan gelombang adalah LiNbO3. Untuk

menemukan jarak kisinya adalah

= 7,92μm

Sebuah perangkat yang dapat membelokkan sinar optik dapat,

tentu saja, akan digunakan untuk modulasi. Ketika gelombang akustik

aktif, power untuk mentransmisikan mengalami penurunan, dan sinar

difraksi muncul. Dengan demikian, dengan memvariasikan amplitudo

gelombang akustik, kedua sinar output akan termodulasi.

Ini mungkin menjadi keuntungan untuk menggunakan berkas

difraksi sebagai sinar termodulasi karena daya di dalamnya benar-benar

terputus ketika gelombang akustik tidak ada, padahal kurang mudah

untuk memadamkan sinar yang ditransmisikan.

Bisakah kita menggunakan gelombang akustik untuk memindai cahaya

optik dalam sudut tertentu?

Apabila kita memiliki sinar datang pada sudut θ dengan arah

horisontal. Jika kita ingin mendefleksikannya dengan 2θ, maka kita

memerlukan gelombang akustik yang merambat dalam arah vertikal [lihat

Gambar. 13.12 (a)] dan memiliki panjang gelombang λac = λ / 2n sin θ.

Bagaimana kita bisa membelokkan berkas pada Δθ ? Untuk memenuhi

interaksi Bragg, kita perlu mengubah panjang gelombang akustik seperti

Gambar 1. Refleksi Bragg dari gelombang akustik, (a) sudut defleksi dari 2θ pada panjang gelombang akustik λc, (b) sudut defleksi dari 2θ + Δθ pada panjang gelombang akustik λ + Δλ

Contoh terakhir adalah spektrum analyzer. Ini pada dasarnya adalah perangkat yang sama seperti scanner tetapi digunakan sebaliknya. Frekuensi input yang tidak diketahui akan ditentukan dan dimasukkan ke dalam perangkat dalam bentuk gelombang akustik melalui transduser akustik.Ini akan membelokkan input sinar optik dengan jumlah yang tergantung pada frekuensi gelombang akustik. Sinar optik dibelokkan kemudian dideteksi oleh sebuah array photodetectors (Gbr. 13.13). Posisi photodetector yang di atasnya balok insiden kemudian akan menentukan frekuensi yang tidak diketahui.

Gambar 2. Sebuah spektrometer mengandalkan interaksi acousto-optik.