Holographie: Enregistrement / Reconstruction

Dispositif pour holographie numérique

Le dispositif expérimental d'enregistrement de l'hologramme est un interféromètre de type Mach-Zehnder (figure 20).


   
    Figure 20 : Enregistrement d'un hologramme numérique en configuration « off axis »
Figure 20 : Enregistrement d'un hologramme numérique en configuration « off axis » [zoom...]

Le faisceau laser est séparé en deux faisceaux au moyen d'un cube polarisant. Nous obtenons ainsi un faisceau objet et un faisceau référence issus de la même source monochromatique. La lame demi onde placée en sortie du laser permet d'ajuster les flux sur les faisceaux objet et référence. Le faisceau objet diverge au moyen de la lentille  L2 afin de pouvoir illuminer la totalité de l'objet. L'angle d'éclairage de l'objet est réglé via la rotation d'un miroir de renvoi selon deux degrés de liberté. Ensuite l'objet diffracte une onde vers le capteur de type CCD, après la traversée d'une lame séparatrice.

Par cet exemple, on constate qu'il n'est possible d'enregistrer que des hologrammes en transmission en holographie numérique.

Le faisceau référence est mis en forme par un système de filtrage spatial : le faisceau est focalisé par un objectif de microscope sur un trou microscopique (sténopé), les fréquences angulaires indésirables dues aux défauts de directivité et de distribution énergétique du faisceau sont supprimées. Ainsi, nous obtenons en sortie du sténopé une source considérée comme ponctuelle générant une onde sphérique. La source ponctuelle se situe à la distance focale d'une lentille L1 convergente, ainsi après la traversée de la lentille, le faisceau référence se retrouve spatialement étendu et collimaté. Le système composé du filtre spatial et de la lentille convergente L1 constitue le système afocal permettant de générer l'onde plane de référence à partir du faisceau référence. L'onde référence est en partie réfléchie sur le capteur CCD par la lame séparatrice (50%).

L'onde de référence et l'onde objet se combinent et interfèrent sur le support CCD. L'interférogramme, constituant l'hologramme ainsi généré, est discrétisé par le capteur CCD puis enregistré. Le capteur code l'information sur 12 bits ce qui représente une dynamique de 4096 niveaux de gris.

La lentille L1 permet la collimation du faisceau référence. Cette lentille remplit une autre fonction qui est le réglage fin des fréquences angulaires de l'onde de référence. Rappelons que d'après le théorème de Shannon, l'angle d'incidence maximum est de l'ordre de 4°. La lentille L1 est montée sur des platines de translation à butées micrométriques. Comme le montre la figure 21, la translation existe selon deux degrés de liberté : en horizontal selon et en vertical selon . La translation de la lentille suivant les deux axes a pour but d'incliner l'onde de référence aux angles et par rapport à la normale du plan de la lentille. Ainsi les fréquences spatiales de l'onde de référence sont données par :

La figure 21 illustre l'effet de la translation de la lentille.


   
    Figure 21 : Inclinaison de l'onde de référence
Figure 21 : Inclinaison de l'onde de référence [zoom...]

Le capteur CCD contient pixels chacun de taille .

L'objet est une pièce de 2 euros placée à du capteur. Les fréquences spatiales sont ajustées à et .

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