Reseña histórica
Procesamiento por medio de Speckle Digital
Procesamiento óptico fotorrefractivo
Holografía en el CIOp
Los primeros hologramas hechos en la Argentina (y aún en Sud América) fueron realizados en 1969 en el Laboratorio de Espectroscopia, Óptica y Láser (LEOL) de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de La Plata, grupo que vendría luego a constituir el Centro de Investigaciones Opticas (CIOp), a partir de 1997. Los hizo el entonces Licenciado José Lunazzi, dirigido por el Dr. Mario Garavaglia. Se trataba de pequeños hologramas de los tipos conocidos como de Gabor y de Leith y Upatnieks y otras geometrías ideadas por esos investigadores.
Un año más tarde se incorporó al grupo el entonces alumno de Licenciatura Héctor Rabal y un poco más tarde los Licenciados Lía Zerbino y José Calatroni. En esos primeros años se reprodujeron las principales técnicas holográficas conocidas hasta ese momento agregando holografía en el plano imagen y microscopía holográfica. A partir de esa época, algunas experiencias de holografía comenzaron a ser incluídas como trabajos de laboratorio para alumnos de cuarto año de Licenciatura en Física. A continuación se desarrollaron experiencias de interferometría holográfica por doble exposición y a tiempo real por revelado in situ para la medida de deformaciones (años 1972-1973).
Las Tesis Doctorales de Lía Zerbino y de Héctor Rabal, presentadas en 1978, incluían desarrollos sobre aspectos holográficos de algunos registros interferométricos obtenidos con el interferómetro de Fabry Perot.
En el año 1979 se desarrolló en el CIOp el Seminario sobre Óptica de Fourier (CONICET-NSF) con la participación entre otros de Emmet. Leith, uno de los pioneros de la holografía y de Joseph Goodman, James Wyant, Charles Vest, Silverio Almeida.
A partir de 1979 se desarrollaron otras Tesis Doctorales con contenidos de holografía, como las de Enrique Sicre, Néstor Bolognini, Roberto Torroba y Nora Rodríguez.
En el año 1981, tres investigadores alemanes, K. Wanders, H. Steinbischler y G. Schweiger dictaron un curso sobre holografía con experiencias que fue uno de los precursores del Curso Láser y Óptica en Ingeniería (LOI). El interés por la holografía se vio acentuado por la visita del Profesor Jean Charles Vienot de la Universidad de Besançon, Francia, quien dictó un curso sobre ese tema en noviembre y diciembre de 1983.
Este mismo profesor volvió a visitar el Ciop en otras oportunidades manteniendo el intercambio de informaciones de interés en este tema. Lo mismo sucedió con las visitas del Prof. Maurice Françon de la Universidad de Paris VI, Francia, quien dictó dos cursos sobre los avances que se iban produciendo en holografía y técnicas conexas hasta el año 1982.
En 1986, H. Rabal, R. Torroba y M. Garavaglia publicaron un trabajo sobre una nueva forma de registro de hologramas arco iris.
En 1989 se publicó un trabajo de divulgación sobre fenómenos naturales con comportamiento similar a la holografía.
Debido al creciente interés público en la holografía se dictaron tres cursos teórico-prácticos de divulgación para el público en general. El "Primer Curso Introductorio de Holografía" realizado en el CIOp con el auspicio de la Comisión de Investigaciones de la Prov. de Buenos Aires junio de 1989, fue repetido en agosto y octubre como Segundo y Tercer Curso respectivamente.
Durante 1990 y 1991, el Licenciado Ricardo Arizaga trabajó conjuntamente con artistas plásticos en la implementación del uso de la holografía para desarrollar ó registrar objetos de arte.
Los holografistas profesionales Ken Harris y Kevin Brown en el año 1992 en cooperación con N. Bolognini, R. Arizaga y H. Rabal participaron en la realización de algunos hologramas H2 y arco iris de esculturas de Marta Minujin.
A partir de 1991 se comenzó a desarrollar en el CIOp la interferometría holográfíca digital (DSPI) y se realizaron algunas experiencias de luz en vuelo y contorneado empleando fuentes de baja longitud de coherencia (1993). Asimismo, se publicó un artículo con la explicación de una imagen aparentemente anómala que se observaba en holografía de Fresnel.
Es interesante mencionar que en 1999, H. Rabal y R. Arizaga realizaron el único holograma revelado con café instantáneo del que se tenga noticias. Finalmente debe mencionarse que la holografía analógica y digital es tema de interés permanente en el CIOp y forma parte de algunas líneas de investigación que se llevan adelante, como por ejemplo, la holografía en medios de volumen reciclables.
Procesamiento por medio de Speckle Digital
El comienzo de esta línea de investigación en el CIOp se remonta a los primeros trabajos que desarrollamos en la metrología por medio de diagramas de speckle. El speckle es la granularidad óptica característica que surge al momento de iluminar cualquier superficie rugosa con luz de alta coherencia espacial. La llegada del procesamiento digital en el campo de la óptica trajo aparejado nuevas posibilidades, tales como el manejo de los diagramas de speckle mediante software. La correlación digital de diagramas de speckle da lugar a franjas que se interpretan de la misma forma que las franjas obtenidas en la interferometría holográfica clásica. La ventaja más evidente es el procesado de las franjas por computadora, generando los mapas de fase automáticamente, ahorrando tiempo y esfuerzos. La Interferometría Digital de Diagramas de speckle (IDDS) se transformó en una herramienta práctica en la metrología óptica, generando algunas líneas de investigación colaterales. En este marco, la holografía digital, los sistemas ópticos virtuales, y más recientemente la encriptación y validación opto-digitales aprovecharon los avances del speckle digital. Nuestro grupo contribuyó activamente en esta especialidad desarrollando aplicaciones, que incluyen: obtención de líneas de nivel por holografía digital, control y análisis de la visibilidad de franjas digitales, medición del diámetro de fibras ópticas, evolución temporal de diagramas de speckle, codificación digital por polarización, técnicas digitales para la medición de alta precisión de distancias focales, técnicas de moiré digital y sus aplicaciones a la metrología, encriptación y validación digitales.
Procesamiento óptico fotorrefractivo
El efecto fotorrefractivo ocurre cuando se produce un cambio de índice de refracción en un medio transparente debido a la propagación luminosa no uniforme. Este efecto se presenta en materiales: electro-ópticos, fotoconductores y con centros donadores y aceptores de carga. La ventaja primordial de los fotorrefractivos consiste en generar fenómenos no lineales a bajas intensidades de excitación (mW/cm2, mW/cm2).
Los fotorrefractivos tienen la habilidad de registrar hologramas en términos de redes dinámicas de índice de refracción y recuperar la información almacenada en paralelo, a tiempo real y con una notable discriminación de la imagen de salida. Estos materiales son muy adecuados para el procesamiento óptico debido a su gran sensibilidad, reversibilidad en su uso, capacidad de multiplexar, de conjugar la fase y amplificar señales ópticas. En particular, han sido utilizados en holografía dinámica y memorias ópticas reversibles.
Las investigaciones en el procesamiento óptico con materiales fotorrefractivos se iniciaron en el CIOp en 1987, siendo el primer laboratorio en abordar esta línea en el país. Los cristales fotorrefractivos han sido utilizados para realizar procesamiento de imágenes y metrología óptica en tiempo real (filtrado renovador, correlación óptica dinámica, realce de imágenes, interferometría Talbot y Lau, memorias holográficas, metrología speckle, encriptación). Dentro de la metrología speckle fotorrefractiva se aprovechó la conjunción del registro en volumen de los medios fotorrefractivos y las características volumétricas del speckle. Cabe destacar que el fenómeno de granularidad óptica ó speckle a pesar de su naturaleza en volumen había sido profusamente utilizado sólo según un enfoque bidimensional.
Speckle modulado
En el CIOp, el empleo del speckle en aplicaciones metrológicas fue un tema de gran interés desde principios de los 80´s. En particular, la modulación interna del speckle producida localizando un arreglo de pupilas de múltiples aperturas en el sistema formador de imagen permitió el desarrollo de diversos métodos de interés metrológico. Así, fueron estudiados los specklegramas obtenidos mediante sistemas ópticos de múltiples aperturas, las cuales pueden modificarse en una secuencia de múltiples exposiciones. Estos arreglos particulares de pupilas permitieron desarrollar novedosas aplicaciones poniendo en evidencia las ventajas relativas de la propuesta. Por ejemplo, se implementaron dispositivos para el multiplexado de imágenes, la fotografía speckle (para la medida de desplazamientos en el plano, rotaciones, etc.) e interferometría speckle (para la caracterización de objetos de fase, etc.).
Desde principios de los 90´s, la incorporación de los materiales fotorrefractivos, como medio de registro, permitieron implementar las técnicas de metrología speckle en tiempo real.