¿Dónde está el tren?

Se cumple medio siglo de las primeras aplicaciones de la holografía

Dennis Gabor, “padre de la holografía”

Dennis Gabor (1900-1979) nació el 5 de junio de 1900 en Budapest, Hungría, un país que entonces formaba parte de la Monarquía Dual Austro-Húngara. Aunque la física le fascinaba, decidió estudiar ingeniería. Más tarde escribió, «ser físico no era todavía una profesión en Hungría y ¿con apenas media docena de cátedras de física en todo el país, quién podría haber sido tan presuntuoso para aspirar a una de ellas?». A lo largo de su vida Gabor siempre decía que él era ingeniero e inventor en vez de científico, a pesar de que su trabajo estaba casi siempre relacionado con la física aplicada. Pero Gabor, también fue un humanista en el más puro sentido del Renacimiento: lector voraz, escritor, ensayista, hombre preocupado por la sociedad tecnológica de finales del siglo XX y miembro del Club de Roma. Desde 1958 dedicó gran parte de su tiempo al estudio del futuro de nuestra civilización industrial. En 1971 fue galardonado con el Premio Nobel de Física «por su invención y desarrollo del método holográfico»

Holography: science, art and technology

En el presente trabajo se hace una revisión histórica de los orígenes de la holografía, haciendo especial énfasis en las contribuciones de Gabor, Denisyuk y Leith al desarrollo de la técnica holográfica. Inicialmente se hace mención de los fundamentos físicos de la holografía: interferencia y difracción así como de los procesos involucrados en el registro y reconstrucción de un holograma. El trabajo termina con una breve descripción de algunas de las aplicaciones más importantes de la holografía en la ciencia, la técnica y el arte.This article provides a historical review of the origins of holography, placing particular emphasis on the contributions made by Gabor, Denisyuk and Leith to the development of holographic techniques. First of all the physical basis of holography is discussed: interference and diffraction, together with the processes involved in recording and reconstructing holograms. The article finishes with a brief description of some of the most important applications of holography in the fields of science, technology and art

Algunas aplicaciones del láser

Este artículo describe algunas aplicaciones del láser. La Sección I, Fotoelasticimetría, está dedicada a la observación de franjas isocromáticas en un modelo de plástico cargado usando la técnica de luz dispersada. En la Sección II se incluyen dos aplicaciones interfe- rométricas. La primera está relacionada con medidas de espesor o índice de refracción de una lámina traslúcida plano paralela usando un interferómetro de Fabry-Perot. La segunda describe un interferómetro triangular a incidencia rasante para ser usado en el control de superficies de calidad no óptica. La Sección III trata sobre holografía y sus aplicaciones en la medida interferómetrica de la deformación de una barra de acero cargada.This paper describes some laser applications. Section I (Photoelasticity) is devoted to the observation of isochromatic fringes in a loaded plastic model by using the scattered light technique. Two interferometric applications hate been included in Section II. The first one, is related with measurements of thickness or refractive index of a translucent plane parallel plate by using an open Fabry-Perot interferometer. The second one, describes a laser grazing incidence triangular singlepass interferometer to be used in checking-out surfaces of non-optical quality. The Section III deals with holography and its applications in interferometric measurements of deformations in a loaded steel bar

Caracterización de la impedancia de transferencia de materiales porosos-fibrosos usando holografía acústica de campo cercano (NAH)

En este trabajo se aplica la técnica de holografía acústica de campo cercano (NAH-Near field Acoustic Holography) para determinar la velocidad de vibración de la superficie de una capa de material absorbente que a su vez está adherido a una placa metálica circular que emula un pistón rígido. Este dato de la velocidad es necesario para predecir su impedancia de transferencia. En la experiencia propuesta, la placa metálica vibra por la acción de un actuador ubicado en su centro transmitiendo su vibración a la lámina porosa. El experimento y la técnica implementada se apoyan en la hipótesis del desacoplamiento de la parte vibratoria y la acústica de un sistema placa-poroso para determinar la eficiencia de radiación.In this paper, the technique Near-field Acoustic Holography (NAH) is applied to determine the surface vibration velocity of a layer of porous material attached to a circular metal plate that emulates a rigid piston. The velocity data is necessary to calculate the transfer impedance of the absorber material. In the proposed experience, the metallic plate vibrates by the action of an actuator located in its center transmitting the vibration of the plate to the porous layer. The experiment and the technique implemented are based on the assumption of decoupling vibrational and acoustic behavior of the plate-porous structure to determine the radiation efficiency

Una plataforma para facilitar el aprendizaje en ingeniería acústica

En este trabajo se presenta una plataforma que facilita la realización de diversas actividades y prácticas asociadas a contenidos en el ámbito de lo que se viene denominando “ingeniería acústica”. El sistema central de esta plataforma es una tarjeta de adquisición de datos para la que se han programado diversas aplicaciones en Labview. Se pueden distinguir distintas áreas entre las que destacamos: el estudio de los transductores (con emisión audible y ultrasónicos) y la acústica de salas. También se han implementado aplicaciones concretas para la realización de medidas con técnicas ultrasónicas (emisor-receptor y eco-impulso). A lo largo del documento se explican, en primer lugar los fundamentos teóricos de las aplicaciones. A continuación se indica la estrategia a seguir por el profesor tanto en una sesión de prácticas presencial como en una lección magistral demostrativa. La utilización de plataformas como las que se presentan en este documento es un elemento de motivación para el alumnado, ya que puede comprobar que es capaz de desarrollar herramientas que compiten (y a veces aventajan) con las comerciales

Improvement of the signal-to-noise ratio in digital holography

Un problema fundamental en holografía óptica y digital es la presencia de ruido speckle en el proceso de reconstrucción, el cual disminuye considerablemente la relación señal ruido (SNR). Para muchas aplicaciones, esta reducción de la SNR hace que la holografía digital sea impráctica, de modo que gran número de alternativas se utilizan con el propósito de superar este problema. Estas alternativas van desde modificar la coherencia espacial de la iluminación a la aplicación de técnicas del procesamiento de imágenes. En este artículo proponemos el acople de técnicas del procesamiento digital de imágenes con la intención de incrementar esta SNR por medio de la reducción del ruido speckle en la reconstrucción digital de hologramas de Fresnel registrados ópticamente. Las técnicas propuestas son ilustradas con resultados experimentales.A fundamental problem in optical and digital holography is the presence of speckle noise in the reconstruction process, which essentially diminishes the signal to noise ratio (SNR). For many applications, that reduction of the SNR makes the digital holography impractical, so great number of approaches have been carried out in order to overcome such a problem. They range from modifying the spatial coherence of the illumination to the application of image processing techniques. In this paper we propose the merged use of digital image processing techniques in order to increase this SNR by reducing the speckle noise in the digital reconstruction of optically recorded Fresnel’s holograms. The proposed techniques are illustrated with experimental results.Un problema fundamental en holografía óptica y digital es la presencia de ruido speckle en el proceso de reconstrucción, el cual disminuye considerablemente la relación señal ruido (SNR). Para muchas aplicaciones, esta reducción de la SNR hace que la holografía digital sea impráctica, de modo que gran número de alternativas se utilizan con el propósito de superar este problema. Estas alternativas van desde modificar la coherencia espacial de la iluminación a la aplicación de técnicas del procesamiento de imágenes. En este artículo proponemos el acople de técnicas del procesamiento digital de imágenes con la intención de incrementar esta SNR por medio de la reducción del ruido speckle en la reconstrucción digital de hologramas de Fresnel registrados ópticamente. Las técnicas propuestas son ilustradas con resultados experimentales

Implementación de un interferómetro de difracción puntual con un monopíxel de cristal líquido

En este trabajo se presenta la implementación de un interferómetro por difracción puntual construido con un monopíxel de cristal líquido. En primer lugar se ha fabricado un monopíxel de cristal líquido con alineamiento paralelo de unas dimensiones de 3x3 cm2, en el que el electrodo cubre toda la superficie excepto en un orificio central de unas 50 ?m. Este orificio es el que actuará como punto difractor. Aplicando diferentes tensiones se puede cambiar la fase de la onda que llega al píxel en relación al punto central. Se ha construido un interferómetro con este elemento. Se captan 4 interferogramas con lo que se puede obtener la distribución de amplitud y fase de la onda. Se aplica este sistema para obtener un holograma digital y enfocar digitalmente diferentes planos de un objeto tridimensional

THREE-DIMENSIONAL CONTOURING WITH DIGITAL HOLOGRAPHY

Presentamos una técnica para determinar contornos tridimensionales de objetos con dimensiones de al menos cuatro órdenes de magnitud mayor que la longitud de onda de la iluminación. Nuestra propuesta esta basada en la reconstrucción numérica del frente de onda objeto a partir de un holograma registrado digitalmente. El mapa de fase módulo-2π requerido en cualquier proceso de contorneado es obtenido por medio de la substracción directa de dos imágenes de fase (imagen de diferencia de fase) de un objeto bajo diferentes ángulos de iluminación. La obtención de la imagen de diferencia de fase es posible gracias a la capacidad de reconstrucción numérica del campo óptico complejo proporcionado por la holografía digital. Esta característica particular nos proporciona un robusto, confiable y rápido procedimiento que sólo requiere de dos imágenes para su ejecución. La propuesta es soportada con el análisis teórico del sistema de contorneado y verificado por medio de resultados numéricos y experimentales.We report on a technique to determine the 3D contour of objects with dimensions of at least four orders of magnitude larger than the illumination optical wavelength. Our proposal is based on the numerical reconstruction of the object optical wave field of digitally recorded holograms. The re-quired 2π-module phase map in any contouring process is obtained by means of the direct subtraction of two phase-contrast images (phase-difference image) of a still object under different illumination angles. Obtaining phase difference images is only possible by using the capability of numerical reconstruction of the complex optical field provided by the digital holography. This unique characteristic leads us to a robust, reliable, and fast procedure that only requires of two images. We support our proposal with the theoretical means of numerical and experimental results.Presentamos una técnica para determinar contornos tridimensionales de objetos con dimensiones de al menos cuatro órdenes de magnitud mayor que la longitud de onda de la iluminación. Nuestra propuesta esta basada en la reconstrucción numérica del frente de onda objeto a partir de un holograma registrado digitalmente. El mapa de fase módulo-2π requerido en cualquier proceso de contorneado es obtenido por medio de la substracción directa de dos imágenes de fase (imagen de diferencia de fase) de un objeto bajo diferentes ángulos de iluminación. La obtención de la imagen de diferencia de fase es posible gracias a la capacidad de reconstrucción numérica del campo óptico complejo proporcionado por la holografía digital. Esta característica particular nos proporciona un robusto, confiable y rápido procedimiento que sólo requiere de dos imágenes para su ejecución. La propuesta es soportada con el análisis teórico del sistema de contorneado y verificado por medio de resultados numéricos y experimentales