Holográfia optikai alkalmazásokkal

Fülszöveg

Nincs nagyobb öröm a kutató számára, mint látni azt, hogy egy elgondolása láncreakcióként fejlődik tovább, és a tudomány egy új fejezetének teremti meg alapját.
Ezelőtt 23 évvel az a nagy szerencse ért, hogy egy ilyen elgondolás fogamzott meg az agyamban. Abban az időben sokat foglalkoztam az elektronmikroszkópiával. A de Broglie-féle hullámok elég rövidek voltak ugyan az atomrácsok felbontásához, az elektronoptikai lencsék tökéletlensége azonban gyakorlatilag is és elméletileg is korlátozta a felbontóképességet. A diffrakciót a szükséges határ alá csökkentő nyílást alkalmazva csak elmosódott képet sikerült előállítani. Pedig - mondtam magamban - Huygens elvének értelmében a nyalábnak tartalmaznia kell a teljes hasznos információt. Vajon mi akadályozza meg ennek a "dekódolását", feltárását? Nyilvánvalóan az a tény, hogy a lemezen az információnak csupán a felét regisztáltuk: elhanyagoltuk a hullámok fázisát. Nem lehetne-e a fázist interferenciával megjelentetni úgy, hogy "koherens alapot" szuperponálunk a hullámra? Egy kevés matematikával és néhány próbálkozás után rövidesen sikerült igazolni a "hullámok visszaállításának" elvét: A fényképkészítéshez elegendő volt egyszerű (sík- vagy gömb-) hullámot hozzáadni a tárgyról jövő összetett hullámhoz, majd pedig a fényképet megvilágítani az egyszerű hullámmal, az eredeti hullám visszaállítása céljából. Ekkor a tárgy képét három dimenzióban lehetett megfigyelni. Egyetlen bosszantó nehézség maradt csupán: Egyidejűleg visszaállítottuk a tárgy egy "ikerképét" is. Ezt a képet az engem érdeklő esetben sikerült kiküszöbölnöm: Ha szferikus aberrációt (vagyis élesreállítási hibát) mutató lencsével hologramot készítünk, akkor alkalmas optikai rendszerrel ez az aberráció javítható, megkétszerezhető az "ikerképben", amely elmosódott és majdnem láthatatlan lesz.
A tudomány néha nagyon furcsa kalandokkal szolgál. Az elektronmikroszkópia mind a mai napig nem sok hasznát vette a hullámok visszaállítására kidolgozott módszeremnek. Másrészt viszont saját optikai kísérleteim (amelyeket csak mint modelleket eszeltem ki) a holográfia alapjaivá váltak. Noha a következő években több kutató (G. L. Rogers, H. El-Sum, A. Baez) érdekes eredményeket ért el a módszer tökéletesítésében, az igazi újjászületés csak 1962-ben kezdődött, amikor Emmeth Leith és Juris Upatnieks először alkalmazta a lézert. Olyan fényforrásról van szó, amelynek intenzitása milliószor akkora, mint a higanyívé, koherenciája pedig tízezerszeres. Rövid idő után Leith és Upatnieks, majd más fizikusok is összehasonlíthatatlanul jobb rekonstrukciókat valósítottak meg a lézer alkalmazásával, mint én 1948-ban.
Ettől az időtől kezdve kutatók százai jelentős eredményeket értek el a holográfiában.
Az irodalom már kétezernél több cikkre duzzadt. Fontos gyakorlati alkalmazásokat találtak, mint pl. a holografikus interferometria, az igen rövid időtartamú jelenségek regisztrálása három dimenzióban, a színes holográfia, az információ nagy kapacitású memóriában való tárolás, a formák és jellegzetességek felismerése, az aberrációkkal rontott képek javítása és még számos egyéb alkalmazás. Filozófiai nézőpontból tekintve, csak két frappáns felfedezést szeretnék megemlíteni: a tetszőleges módon szórt hullámok tökéletes reverzibilitását, valamint a holográfiai felvételek és az emberi memória hasonlóságát.
Ez a könyv Viénot, Smigielski és Royer urak szakértő tolmácsolásában mutatja be a holográfiát, mint a fizikának - és nem csak az optikának - egyik élő és fejlődő ágazatát. A többi könyvtől abban különbözik, hogy egyrészt aprólékosan ismerteti a jó hologramok készítésének módszereit, és így a tapasztalattal nem rendelkezők számára elkerülhetővé teszi a szokásos kezdeti hibákat, másrészt pedig igen részletesen, a teljesség igényével tárgyalja az alkalmazásokat. Említést érdemel a gondosan kivitelezett és előkészített gazdag ábraanyag.
Eddig csaknem minden esztendő meglepő és új eredményekkel gazdagította a holográfiát. Hiszem és remélem, hogy a vállalkozó kedvű fiatal kutatóknak a jövő még sok felfedezést tartogat.
1971. április
Gábor Dénes
a londoni egyetem professzora
Holweck-díjas Vissza