Holographie - Définition

Holographie numérique

Il faut aussi mentionner que, depuis quelques années, une nouvelle branche de l'holographie s'est développée ; l'holographie numérique. En effet, grâce aux progrès dans le domaine des caméras numériques et celui des ordinateurs, il est maintenant possible d'enregistrer un hologramme sur une caméra numérique, et de reconstruire l'objet numériquement en simulant le processus d'illumination de l'hologramme avec une « onde de référence numérique ».

Cette idée a été proposée pour la première fois en 1967 par J.W Goodman et R.W Laurence dans l'article Digital image formation from electronically detected holograms. Ils enregistraient encore l'hologramme sur une plaque photographique, mais ils l'échantillonnaient de manière numérique afin de reconstruire l'objet numériquement. L'holographie numérique complète dans le sens de l'enregistrement et de la reconstruction a été effectuée tout d'abord par O. Coquoz et al. (O. Coquoz et al., Numerical reconstruction of images from endoscopic holograms, presenté à la 14^e Annual International Conference of the IEEE - EMBS, Paris, IEEE, p.338-339, 1992.) puis par U. Schnars et W. Jüptner en 1994 quand ils ont introduit une caméra CCD comme support d'enregistrement. En 1999, Cuche et al. ont appliqué l'holographie numérique à la microscopie et ont démontré que, à partir d'un unique hologramme numérique, on peut mesurer les valeurs quantitatives de l'amplitude et de la phase d'une onde, avec une résolution latérale de l'ordre du micron (semblable à la microscopie classique) et surtout avec une résolution axiale de l'ordre du nanomètre en profilométrie. Depuis cette date, de nombreux groupes à travers le monde travaillent sur le sujet de l'holographie numérique.

L'avantage de cette technique est la possibilité d'enregistrer des hologrammes à fréquences vidéo et donc d'obtenir des vues tridimensionnelle quantitatives d'objets en temps réel. De plus, il a été montré qu'avec l'introduction d'objectifs de microscopes, il est possible de représenter quantitativement la forme d'objets microscopiques comme des cellules. Enfin, comme le processus de reconstruction se fait numériquement, il est possible d'appliquer des traitements numériques sur l'hologramme ou dans le processus afin d'améliorer la qualité des images, de changer la position du plan de reconstruction ou encore de compenser les aberrations.

Applications de l'holographie

Hologramme sur un billet de 200 euros

Imagerie holographique

• Hologrammes d'objets rares ou fragiles exposés dans les musées
• Publicité
• Industrie des loisirs (jeux, souvenirs, etc.)
• Art - Jean Gilles, Margaret Benyon, Dominique Mulhem

Protection

• Protection contre les contrefaçons (cartes bancaires, passeports, cartes d'Identité, visas, billets de banques, etc.)
• Surveillance d'accès (badges holographiques)

Stockage d'information

L'holographie de volume par exemple permet d'enregistrer un très grand nombre d'images dans un volume restreint. En théorie, une telle mémoire optique permettrait de stocker environ 10¹⁴ bits par cm³. (100 Tbits/cm³)

Lecture

L'holographie permet par exemple de remplacer un écran et de percevoir un film ou une émission en 3D.

Contrôle — Mesure

• Positionnement tridimensionnel de petit objet (de l'ordre de 10 à 100 fois la longueur d'onde de la référence). Cette technique est notamment utilisée pour la localisation de traceur dans un jet en mécanique des fluides. L'avantage de cette méthode est qu'elle ne nécessite qu'un seul capteur pour un positionnement 3D (donc moins de calibration).
• L'interférométrie holographique permet, en comparant l'hologramme d'un objet dans un état donné à l'hologramme de cet objet ou à l'objet lui-même dans un autre état, de mesurer et déceler les défauts de structures ou d'endurance. On obtient un résultat similaire au moiré : l'écart entre l'objet et l'image génère des franges claires et sombres.