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Auteur(s)
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Paul SMIGIELSKI : Docteur ès sciences - Ingénieur de l’École supérieure d’optique (ESO) - Attaché à la Direction scientifique de l’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis - Cofondateur d’HOLO 3 - Professeur conventionné à l’École nationale supérieure de physique de Strasbourg (ENSPS) - Université Louis-Pasteur de Strasbourg
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C‘est l’Anglais Dennis Gabor qui, en 1947, eut l’idée de l’holographie. À cette époque, il s’occupait de microscopie électronique et son rêve était d’observer la structure atomique dans ses trois dimensions. Mais l’imperfection des « lentilles » électroniques de ce temps-là avait pour conséquence de donner des images floues, rendant impossible l’observation de la structure. Cependant, les ondes électroniques qui avaient « rencontré » l’objet devaient, selon le principe de Huyghens, contenir toute l’information nécessaire à la visualisation de cet objet. Si on n’arrivait pas au but visé, c’est parce qu’on n’avait enregistré que la moitié seulement de l’information, c’est-à-dire l’amplitude des ondes. La phase de ces ondes était perdue par la nature même du procédé d’enregistrement photographique. C’est cette réflexion de Gabor qui fut le point de départ de son idée de l’hologramme. Pour enregistrer la phase des ondes ayant rencontré l’objet, il « suffirait » d’enregistrer les interférences entre ces ondes et une onde de référence simple provenant de la même source d’éclairage de l’objet. La photographie de ces interférences illuminée à l’aide de l’onde de référence seule permettrait, ensuite, de restituer les ondes objet. L’holographie était née.
Mais ce n’est qu’en 1962, soit deux ans après que l’Américain Maiman eut fait fonctionner le premier laser (un laser à rubis, en l’occurrence), que l’holographie prit son véritable essor avec l’enregistrement des premiers hologrammes d’objets tridimensionnels diffusant la lumière par les Américains Leith et Upatnieks et par le russe Dénisuyk, grâce à l’utilisation des premiers lasers à gaz (hélium-néon) à émission continue. Ces hologrammes, surtout ceux du Russe, ont donné lieu à ce qu’il convient d’appeler l’holographie image, connue du grand public par son côté spectaculaire (relief intégral saisissant des hologrammes géants). Mais ce côté spectaculaire a, dans une certaine mesure, contribué à donner une image de l’holographie éloignée des applications industrielles. Une application, relativement bien développée de l’holographie image aujourd’hui, est l’hologramme d’un type particulier utilisé sur les cartes bancaires, dont le but était de rendre la carte infalsifiable.L’utilisation de l’hologramme comme composant optique (miroir, lentille, réseau …) est sans doute aussi un des exemples prometteurs de l’holographie.
Dans cet article, nous allons traiter aussi bien les aspects physiques que théoriques de l’holographie optique en donnant ensuite un aperçu sur les applications.
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6. Aperçu sur les applications
Ce paragraphe brosse un tableau succinct des applications utilisant directement la propriété d’un hologramme d’enregistrer une onde lumineuse et de la restituer à loisir en amplitude et en phase (relief). Certaines de ces applications sont devenues industrielles (hologrammes sur les cartes de crédit) ou le deviendront très probablement de plus en plus (éléments optiques holographiques, microholographie…) ; d’autres en sont au stade de la recherche (cinéholographie, muséologie,…).
6.1 Analyse des microparticules
L’hologramme enregistre les ondes lumineuses diffusées ou transmises par un objet et les restitue fidèlement. Cette propriété originale engendre des applications scientifiques et industrielles nouvelles. Un phénomène fugitif peut être figé par holographie grâce à l’utilisation d’un laser pulsé à durée d’émission ultra-brève (20 milliardièmes de seconde, par exemple) et restitué en laboratoire, en temps différé, pour être analysé tranquillement par la technique optique la plus appropriée. Ainsi, la microholographie permet d’analyser à la fois les dimensions (de quelques micromètres et au-delà), les formes, les positions dans l’espace de microparticules diverses mobiles, ce qui n’est pas possible par d’autres méthodes .
pulvérisation de carburant dans un moteur d’automobile.
L’analyse in situ des fines gouttelettes de carburant nécessiterait une observation à l’aide d’un microscope optique, ce qui est parfaitement impossible, puisque les gouttes sont mobiles. Par contre, avec ce microscope on peut facilement analyser l’image réelle statique du nuage de gouttes que l’hologramme projette dans l’espace lorsqu’il est éclairé par le faisceau d’un laser à émission continue. Un hologramme a, en effet, comme on l’a vu, la capacité de donner une image tridimensionnelle fidèle à l’objet qui peut être, à convenance, réelle dans l’espace (on peut l’imager...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COLLIER (R.J.), BURCKHARDT (C.B.), LIN (L.H.) - Optical holography. - Academic Press, New York (1971).
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(2) - FRANÇON (M.) - Holographie. - Masson Éd., Paris (1969).
-
(3) - GABOR (D.) - A new microscopic principle. - Nature 161, p. 777-778 (1948).
-
(4) - LEITH (E.), UPATNIEKS (J.) - New technique in wavefront reconstruction. - J. Opt. Soc. Am. 51, p. 1469 (1961).
-
(5) - DENISYUK (Yu.N.) - On the reproduction of the properties of an object in the wavefield of the radiation scattered by it. - Dokl. AN SSSR 144, p. 1275-1276 (1962).
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(6) - KAKICHASHVILL (Sh.D.) - On the polarization recording of holograms. - Opt. Spektrosk. 33, p. 324-327 (1972)
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