Holografía

La holografía es una técnica avanzada de fotografía que consiste en crear imágenes tridimensionales basada en el empleo de la luz. Para esto se utiliza un rayo láser que graba microscópicamente una película fotosensible. Ésta, al recibir la luz desde la perspectiva adecuada, proyecta una imagen en tres dimensiones.

La holografía fue inventada en el año 1947 por el físico húngaro Dennis Gabor, que recibió por esto el Premio Nobel de Física en 1971. Recibió la patente GB685286 por su invención. Sin embargo, se perfeccionó años más tarde con el desarrollo del láser, pues los hologramas de Gabor eran muy primitivos a causa de las fuentes de luz tan pobres que se utilizaban en sus tiempos.

Originalmente, Gabor sólo quería encontrar una manera para mejorar la resolución y definición de las imágenes del microscopio electrónico. Llamó a este proceso «holografía», ya que los hologramas mostraban un objeto completamente y no sólo una perspectiva.

Los primeros hologramas que verdaderamente representaban un objeto tridimensional bien definido fueron hechos por Emmett Leith yJuris Upatnieks en Estados Unidos, en 1963, y por Yuri Denisyuk en la Unión Soviética. Uno de los avances más prometedores hechos recientemente ha sido su uso para los reproductores de DVD y otras aplicaciones. También se utiliza actualmente tarjetas de crédito, billetes, etiquetas de seguridad, embalajes, certificados, pasaportes y documentos de identidad, así como discos compactos y otros productos, además de su uso como símbolo de originalidad y seguridad.

Grabado de un Holograma

En la imagen se alumbra la escena con ondas planas que vienen de la izquierda. Una parte de la luz se refleja en el punto, representado como un círculo blanco. Sólo está representada la luz reflejada hacia la derecha. Esas ondas esféricas se alejan del punto y se adicionan a las ondas planas que alumbran la escena. En los sitios donde las crestas coinciden con crestas y los valles con valles habrá máximos de amplitud. Simétricamente, donde las crestas coinciden con valles y los valles con crestas la amplitud será mínima. Hay sitios del espacio donde siempre la amplitud es máxima y sitios donde la amplitud siempre es mínima.

La superficie de una placa fotosensible ubicada en el sitio punteado de la imagen estará lo más expuesta en donde la amplitud es máxima y lo menos expuesta en los sitios donde la amplitud es mínima. Después de un tratamiento adecuado, las zonas más expuestas resultarán más transparentes y las zonas menos expuestas más opacas.

Es interesante señalar, que si durante la exposición, la placa se mueve media longitud de onda (un cuarto demicron, una buena parte de las zonas habrá pasado de las más expuestas a las menos expuestas y el grabado del holograma habrá fracasado.

Observación del Holograma

Alumbramos el holograma con ondas planas que vienen de la izquierda. La luz pasa por los "espacios" transparentes del holograma y cada "espacio" crea ondas semiesféricas que se propagan hacia la derecha. En la imagen a la derecha solo hemos dibujado la parte interesante de la cresta de las ondas. Se aclara que las ondas que salen de los "espacios" de la placa se adicionan para dar frentes de onda semiesféricos similares a los frentes producidos por la luz reflejada por el punto de la escena. Un observador situado a la derecha de la placa ve luz que parece salir de un punto situado en el sitio donde estaba el punto de la escena. Eso es debido al hecho que el holograma deja pasar – o favorece – la luz que tiene la "buena" fase en el "buen" sitio.

Objeto en lugar de un punto único

En realidad, la luz reflejada por una pequeña parte de un objeto (el punto del ejemplo precedente) es débil y solo puede contribuir a que zonas del holograma sean un poco más oscuras o más claras. Eso no impide la formación de frentes de onda semiesféricos durante la lectura del holograma. El observador encontrará solamente, que el punto es poco brillante.

Un segundo punto luminoso añade, al grabado del holograma, sus propias zonas un poco más claras u oscuras. A la observación, el segundo juego de zonas claras y oscuras crea otro conjunto de frentes de onda que parece originarse de la posición donde se encontraba el segundo punto. Si el punto se encontraba más lejos, se le "verá" más lejos y viceversa. El holograma graba la información tridimensional de la posición de los puntos.

Un objeto grande no es otra cosa que un conjunto de puntos. Cada zona puntual del objeto crea zonas más o menos grises que se adicionan en la placa. Cada conjunto de zonas grises crea, a la observación, ondas semiesféricas que parecen salir del "buen" sitio del espacio: y así vemos una imagen (virtual) del objeto.

En la práctica, este tipo de holograma – fino y con alumbrado perpendicular – es poco utilizado, ya que las emulsiones sensibles son más espesas que la longitud de onda. Además los hologramas con alumbrado perpendicular dan también imágenes más reales (en el sentido óptico de la palabra) inoportunas en la observación.

Holografía digital

Holografía digital es la tecnología de adquisición y procesamiento de recolecciones holográficas, típicamente a través de una cámara digital o dispositivos similares. Este proceso consiste en la reconstrucción numérica de los datos recolectados, a diferencia de los sistemas de reconstrucción óptica que sólo reproducen el aspecto del objeto. La holografía digital cuenta típicamente con información de superficies tridimensionales o de profundidad. Existen diferentes técnicas en práctica, cada una cumpliendo un propósito en específico.

Holografía dinámica

Vertiente de la holografía en la que la grabación, el desarrollo y la reconstrucción se producen de forma secuencial, obteniendo como resultado un holograma permanente.

Para su obtención, la cantidad de información procesada puede ser muy alta (terabites), debido a que la operación se realiza en paralelo generando una imagen completa, lo cual compensa el hecho de que el tiempo de grabación, que puede ser de un microsegundo, es todavía muy largo en comparación con el tiempo de procesamiento de un ordenador electrónico.

El procesamiento óptico realizado por un holograma dinámico también es mucho menos flexible que el procesamiento electrónico.

Algunos ejemplos de aplicaciones de este tipo de hologramas en tiempo real incluyen computación óptica, procesamiento de imágenes, memorias caché de óptica y espejos de fase conjugada.

Asimismo, la búsqueda de materiales ópticos no lineales que sean novedosos para la holografía dinámica es en la actualidad un área activa de investigación. Los materiales más comunes son cristales fotorrefractivos, aunque ya se han generado hologramas dinámicos mediante el empleo de vapores y gases atómicos, plasmas e incluso líquidos.

Una aplicación particularmente prometedora es la conjugación de fase óptica, la cual permite eliminar las distorsiones producidas en el frente de onda de un haz de luz cuando éste pasa a través de un medio que provoque dicha distorsión, lo cual es sumamente útil para la proyección en espacios libres de comunicación óptica compensando así la turbulencia atmosférica.

Holografía especular

La holografía especular es una técnica mediante la que se consiguen proyecciones de imágenes tridimensionales. Se generan controlando el movimiento de reflejos especulares sobre una superficie reflectante de dos dimensiones. El resultado son hologramas no dependientes de medios fotográficos o láser.

Aparecida en la década de 1930, en origen no tuvo mucho éxito debido a que las imágenes que producía se apreciaban distorsionadas. La técnica fue mejorando y en 2008 esa distorsión fue corregida empleando espejos curvos y refractores muy finos.

HOLOGRAMA CASERO