La holografía digital se refiere a la adquisición y procesamiento de hologramas con una matriz de sensores digitales [1] , [2] típicamente una cámara CCD o un dispositivo similar. La representación de imágenes o la reconstrucción de datos de objetos se realiza numéricamente a partir de interferogramas digitalizados. La holografía digital ofrece un medio para medir datos de fase óptica y, por lo general, proporciona imágenes tridimensionales de superficie o de espesor óptico. Se han desarrollado varios esquemas de grabación y procesamiento para evaluar las características de las ondas ópticas, como amplitud, fase y estado de polarización, que hacen de la holografía digital un método muy poderoso para aplicaciones de metrología. [3]
Grabación y procesamiento digital de hologramas
Configuración fuera del eje
En la configuración fuera del eje, se utiliza un pequeño ángulo entre la referencia y los haces del objeto para evitar el solapamiento de las contribuciones cruzadas entre el objeto y los campos ópticos de referencia con las contribuciones autocompactantes de estos campos. Estos descubrimientos fueron realizados por Emmett Leith y Juris Upatnieks para la holografía analógica, [4] y posteriormente adaptados a la holografía digital. En esta configuración, solo se requiere un único interferograma digital grabado para la reconstrucción de imágenes. Sin embargo, esta configuración también se puede utilizar junto con métodos de modulación temporal, como el desplazamiento de fase y el desplazamiento de frecuencia para mediciones de alta sensibilidad con poca luz. [5]
Holografía de cambio de fase
El proceso de holografía digital de cambio de fase (o paso de fase) implica la captura de múltiples interferogramas, cada uno de los cuales indica las relaciones de fase óptica entre la luz devuelta desde todos los puntos del objeto iluminado y un haz de luz de referencia controlado. La fase óptica del haz de referencia se desplaza de un interferograma muestreado al siguiente. A partir de una combinación lineal de estos interferogramas, se forman hologramas de valores complejos. Estos hologramas contienen información de amplitud y fase de la radiación óptica difractada por el objeto, en el plano del sensor. [6]
Holografía con cambio de frecuencia
Mediante el uso de moduladores electro-ópticos (celdas de Pockel) o moduladores acústico-ópticos (celdas de Bragg), el rayo láser de referencia se puede cambiar de frecuencia en una cantidad sintonizable. Esto permite la detección óptica heterodina , un proceso de conversión de frecuencia destinado a cambiar un componente de señal óptica de radiofrecuencia determinado en el ancho de banda temporal del sensor. Los hologramas de frecuencia desplazada se pueden utilizar para la obtención de imágenes láser Doppler de banda estrecha . [7]
Multiplexación de hologramas
Abordar simultáneamente dominios distintos del ancho de banda temporal y espacial de los hologramas se realizó con éxito para angular, [8] longitud de onda, [9] [10] división espacial, [11] polarización, [12] y banda lateral [13] [14] esquemas de multiplexación. Los hologramas digitales se pueden multiplexar y demultiplexar numéricamente para un almacenamiento y transmisión eficientes. La amplitud y la fase se pueden recuperar correctamente. [15]
Súper resolución en holografía digital
La superresolución es posible mediante una rejilla de difracción de fase dinámica para aumentar sintéticamente la apertura de la matriz CCD. [16] La superlocalización de partículas se puede lograr mediante la adopción de un esquema de codiseño de procesamiento de datos / óptica. [17]
Seccionamiento óptico en holografía digital
La sección óptica, también conocida como reconstrucción de la imagen en sección, es el proceso de recuperar una imagen plana a una profundidad axial particular de un holograma digital tridimensional. Se han utilizado varias técnicas matemáticas para resolver este problema, siendo la imagen inversa una de las más versátiles. [18] [19] [20]
Ampliación de la profundidad de foco mediante holografía digital en microscopía
Al utilizar la capacidad de imágenes 3D de la holografía digital en amplitud y fase, es posible ampliar la profundidad de enfoque en microscopía. [21]
Combinación de hologramas y microscopía interferométrica
El análisis digital de un conjunto de hologramas grabados desde diferentes direcciones o con diferente dirección de la onda de referencia permite la emulación numérica de un objetivo con gran apertura numérica , lo que lleva a la correspondiente mejora de la resolución. [22] [23] [24] Esta técnica se llama microscopía interferométrica .
Ver también
Referencias
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Otras lecturas
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