Holograafia

Holograafia on optikavaldkond, mis tegeleb hologrammide uurimise ja valmistamisega. 
Hologramm on seade eseme kolmemõõtmelise kujutise tekitamiseks. Hologramm kujutab endast faasiplaati, kus erinevalt tavalisest fotost on lisaks valgusvälja intensiivsusele jäädvustatud ka faasiinfo.

Ajalugu

Holograafilise meetodi leiutas Gábor Dénes 1940. aastatel . Ta tuli hologrammi ideele üritades parandada elektronmikroskoobi pildi kvaliteeti. Sel ajal ei olnud veel leiutatud laserit ja koherentsete valgusallikate puuduses oli hologrammide valmistamine valguse optilises piirkonnas raskendatud. Dénes katsetas elavhõbedalambiga, kuid selle väikese koherentsuse tõttu suutis ta salvestada vaid kuni sentimeetrise läbimõõduga hologramme, mida sai taaskuvada vaid punkthaaval. Optiliste hologrammide tehnoloogia täienes kiirest pärast laseri leiutamist 1960. aastal. Oma panuse eest holograafia leiutamisel sai Gábor Dénes 1976. aastal ka Nobeli auhinna.

Tööpõhimõte

Tavalises fotos on salvestatud vaid esemelt tulnud valguse kiiritustihedus. Seega ei ole foto vaatlemisel tekkiv valgusväli identne esialgselt esemelt tulnud valgusväljaga: kaduma on läinud info eri suundadest tulnud valguskiirte faasivahe kohta. Hologrammis on salvestatud lisaks kiiritustihedusele ka faasiinfo ning kujutise taastekitamisel tekkiv valgusväli on identne salvestamisel esemelt tulnud valgusväljaga. Seega tundubki vaatlejale kujutis kolmemõõtmelisena.
Faasiinfo salvestamiseks kasutatakse interferentsi nähtust. Ruumiliselt koherentne valguskimp jagatakse kaheks, näiteks poolläbilaskva plaadiga. Osa valgusest langeb otse salvestavale elemendile (edaspidi fotoplaat) – nimetagem seda võrdluskimbuks, teine osa esmalt hajub ja peegeldub kujutatavalt objektilt ning alles seejärel langeb salvestavale meediumile – nimetagem seda esemekimbuks. Võrdluskimp ja esemekimp interfereeruvad ning interferentspilt salvestub fotoplaadil. Kuna interferentsipildi intensiivsus sõltub langenud kiirte faasivahest, salvestab ta endasse lisaks infole kimpude intensiivsuse kohta ka info faasi kohta.
Salvestatud kujutise taastekitamiseks tuleb hologrammi valgustada võrdluskimbuga identse valgusega. Plaati läbinud valgus difrageerub ja tekib kaks kujutist: näiline kujutis seal, kus salvestamise ajal oli ese, ning tõeline kujutis teisel pool plaati.
Olukorra selgitamiseks vaadelgem punktvalgusallika hologrammi. Oletagem, et võrdluskimp langeb fotoplaadile normaalisihiliselt ning eseme mõõtmed on tühised ehk temalt hajunud valguse lainefrondid on kontsentrilised sfäärid. Sel juhul on interferentsipildiks Fresneli tsoonid ja fotoplaat muutub Fresneli tsooniplaadiks.
Taasvalgustamisel toimib tsooniplaat nagu lääts, fokuseerides valguse ühte punkti, mis ongi meie eseme tõeline kujutis. Tekib ka näiline kujutis samale kohale, kus ese hologrammi salvestamisel viibis.
Keerukamaid esemeid võib vaadelda koosnevat punktesemetest. Seega on nende valgusväli punktallikate valgusväljade summa ning lihtsustatult võib keerulisemate esemete hologramme vaadelda kui punktesemete hologrammide superpositsiooni.

Rakendused

On levinud arvamus, et holograafia leiab tulevikus laialdaselt rakendust andmesalvestuses. Võrreldes praeguste tehnoloogiatega võimaldaks holograafia kasutada salvestuskeskonda tervenisti, mitte ainult pinda. See lubaks muuta andmesalvestusvahendeid kompaktsemaks. Lisaks andmesalvestusele on holograafiat rakendatud kunstis, interferomeetrites, mikroskoopides, sensorites, biosensorites ja turvaelementides. Olemas on ka holograafilised skannerid, millega määratakse ruumiliste objektide mõõtmeid.