Introduction

L'holographie a été inventée en 1947 par le physicien hongrois Dennis Gabor [ ] alors qu'il effectuait des recherches en microscopie électronique. D. Gabor a reçu en 1971 le prix Nobel de physique pour cette invention. Toutefois, il fallut attendre 1962 [ ] et les premiers lasers pour que cette technique trouve des applications concrètes.

L'holographie est un mélange fructueux entre des interférences et la diffraction. Les interférences codent l'amplitude et le relief d'un objet tridimensionnel et la diffraction agit comme un décodeur en reconstruisant une onde qui semble provenir de l'objet précédemment éclairé. Ce codage, comme l'étymologie du mot holographie l'indique (« holo » toute, « graphe » écriture), contient toute l'information : phase optique donc relief et amplitude de l'objet.

Pratiquement le procédé analogique que nous connaissons depuis 40 ans se décompose en 3 étapes :

• la première concerne l'enregistrement des interférences sur un support photosensible ;

• la seconde implique un procédé chimique de développement du support, et dure typiquement un bon quart d'heure avec des plaques argentiques,

• la dernière est le processus de reconstruction physique de l'onde objet dans lequel un laser diffracte sur le réseau sinusoïdal codé dans le support photosensible.

Compte tenu des contraintes liées au traitement des hologrammes (étape de développement essentiellement) qui rend leur utilisation industrielle difficile, pour le contrôle qualité en chaîne de production par exemple, il a été envisagé dès 1972 [ ] de remplacer le support argentique par une matrice de valeurs discrètes de l'hologramme. L'idée était de remplacer l'enregistrement/décodage analogique de l'objet par un enregistrement/décodage numérique simulant une diffraction sur un réseau digital constitué par l'image enregistrée. L'holographie devint alors « numérique ».

Les travaux présentés en 1972 par Konrod et al constituent la première tentative de reconstruction par calcul d'un objet codé dans un hologramme. A l'époque, il fallait 6h de calcul pour reconstruire un champ de 512 x 512 pixels, avec l'ordinateur Minsk-22. Les valeurs discrètes étaient obtenues à partir d'un hologramme sur plaque par numérisation sur 64 bits avec un scanner. Toutefois, il aura fallu attendre les années 1990 pour voir l'holographie numérique à base de détecteur matriciel se concrétiser.[ ]

En effet, on a assisté à des évolutions importantes dans deux secteurs de la technologie :

• à partir de cette période les procédés microtechnologiques ont permis d'obtenir des matrices de détecteurs avec des pixels suffisamment miniaturisés pour répondre au critère de Shannon en ce qui concerne la discrétisation de la répartition lumineuse spatiale ;

• le traitement informatique des images est devenu accessible grâce en grande partie à l'amélioration notable des performances des microprocesseurs, particulièrement de leurs unités de calculs, ainsi que des capacités de stockages.

Ce cours abordera dans un premier temps l'holographie dite « analogique », puis nous nous intéresserons à l'holographie dite « numérique ». Ces deux parties traiteront de l'enregistrement d'un hologramme ainsi que de la reconstruction de l'objet codé en considérant le type de support photosensible utilisé. La partie étude de cas présentera des résultats expérimentaux de reconstruction « numérique » d'hologrammes. La partie exercice proposera l'étude des relations de conjugaison de l'holographie.