Holographie

Historique

• 1927 : A. Michelson forme l’image d’une fente à partir de la figure de diffraction enregistrée

• 1942 : Bragg restitue l’image d’un réseau cristallin à partir de la figure de diffraction d’un cristal par rayons X (double diffraction + conversion de longueur d’onde)

Historique

• 1948 : D. Gabor invente l’holographie pour augmenter la résolution des microscopes électroniques (il recevra le Nobel en 1971)

• 1962 : Leith et Upatniek réalise le premier hologramme

J’appellerai HOLOGRAMME ce schéma d’interférence du mot « Holos » (le tout) parce qu’il contient la totalité de l’information

Denis Gabor, 1949

Denis Gabor

Le train et l’oiseau : premier hologramme de Leith et Upatnieks, 1964

Historique

• Une photo n’enregistre que l’intensité

• Un hologramme enregistre l’intensité et la phase

• En optique classique la correspondance objet –image se fait point à point

• En holographie la correspondance objet – image se fait point à plan

Principe de l’holographie

Enregistrement d’une figure d’interférence (et donc de la phase) entre l’onde objet et l’onde de référence

Enregistrement de l’hologramme

Émulsions photographiques• E = Eclairement reçu par la plaque photo (W / cm²)

• Après développement on éclaire le négatif

Facteur de transmission en intensité T

T = I / I0 = Intensité transmise / Intensité incidente ≤ 1

Densité du négatif D = log (1/T)

• Facteur de transmission en amplitude t (T = t²)

• Temps de pause τ : W = E.τ (W = énergie)

• D = f(logW) = courbe de noircissement

Émulsions photographiques

Émulsions Holographiques

• Qualités requises pour un film holographique :

– Haute résolution (enregistrement d’une figure d’interférence)

– Fonction de transfert linéaire (fidalité de la restitution)

– Bonne sensibilité (sous éclairement)

– Faible prix

Film holographique

Exemple de film holographique (figure d’interférence)

Principe de l’holographie

Suppression de la double image

Choix des matériaux

1er hologramme couleur, 1979

Hologramme couleur

Hologrammedigital

Photo d’un cavalier Hologramme digital Reconstitution de l’imageà partir de l’hologrammedigital

Hologramme digital

Applications de l’holographie

• Microholographie• Traitement optique de l’information• Mémoires holographiques• Interférométrie holographique• Eléments optiques holographiques• Affichage / viseurs tête haute• Cinéholographie

Holographie acoustique

Interférométrie holographique

Interférométrie holographique

Application de l’interférométrie des objets diffusants

• Contrôle des structures vibrantes

• Visualisation de déformation de structures complexes

• Contrôle de microdéplacements

• Etude de phénomènes rapidement évolutifs

Application de l’interférométrie des objets diffusants

• Contrôle de pneus d’avion

• Contrôle de structures aéronautiques

• Contrôle de matériaux composites

• Contrôle d’objectifs photos

• Visualisation d’écoulement

• Etude de vibrations (Haut Parleur, instruments de musique, …)

Eléments optiques holographiques

• Hologramme : Transformation d’un front d’onde en un autre front d’onde ⇒ fonction optique– Réseaux holographiques– Miroirs holographiques– Lentilles holographiques (mono ou multifocale)

• Avantages – Léger / Minces / Facile à fabriquer / peu coûteux /

Facile à répliquer / grande ouverture

Ciné holographie

• 1962 : Premier hologramme de Leith et Upatnieks

• 1965 : Apparition du terme « ciné holographie »

• 1966 : Lehmann enregistre aux USA le cinéhologramme d’un objet animé

• 1976 : Komar (URSS) enregistre des séquences holographiques filmées par réflexion / sur film 70 mm / à la cadence de 8 images / s

Ciné holographie

• 1981 : Decker (USA) film Snoopy (scène petite, scénario simple), laser YAG (20 images /s)

• 1984 : ISL : scènes filmés (~ 1 m²), laser YAG (24 images /s)

• 1985 : Premiers films 35 mm et 70 mm (24 images /s) de plusieurs minutes présentés au public

Ciné holographie

• Enregistrement– Très grande longueur de cohérence– Impulsion ns ou ps (pour figer l’image)– Eclairage laser– Protection du hologramme de lumière

ambiante

• Restitution– Projection– Grands angles pour large audience