La holografía aplicada en las comunicaciones - Inicio

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS
LA HOLOGRAFÍA APLICADA EN LAS COMUNICACIONES.
José Nieves Robles Gallegos
Tesis de Licenciatura
presentada a la Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica
de acuerdo a los requerimientos de la Universidad para obtener el título de
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Directores de tesis:
Dra. Ma. Auxiliadora Araiza Adame y Dra. Claudia Sifuentes Gallardo
UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
Zacatecas, Zac., 8 de Diciembre de 2006
i
Resúmen
El presente trabajo tiene como objetivo estudiar el desarrollo científico de la holografía y su
impacto en las comunicaciones. Por medio de este trabajo se pretende dar a conocer que la
relación de está rama de la Física, con este ámbito no es un caso aislado y que a través de
la holografía pueden llegar a desarrollarse nuevos sistemas de seguridad e identificación de
objetos, así como instrumentos de medición y otros aditamentos de aplicación tecnológica.
Para el desarrollo del trabajo se siguieron dos líneas, por un lado se hizo un estudio documental
del desarrollo de la holografía y por otro lado se realizaron algunos hologramas para describir
la forma de almacenamiento de la información. Los hologramas se fabricaron por medio de
dos técnicas, la técnica de reflexión y la técnica de transmisión.
A través del desarrollo documental se descubre que los hologramas como elementos ópticos,
actualmente tienen múltiples aplicaciones y no se reservan a formar parte de un sólo ámbito
de aplicación, ahora es frecuente verlos interactuando con otras ramas de la ciencia como la
medicina, la aeronáutica, entre otras. Además, se observa que tal interacción la ha llevado
a ser incluida en campos fuera del círculo científico como lo es la publicidad; en donde se
le ha empleado como un dispositivo para identificación de objetos, sistemas de seguridad,
certificación de autenticidad, etc.
Las líneas de investigación en el campo de la holografía han tomado gran importancia ya que
han llevado al desarrollo y fabricación de nuevos dispositivos holográficos-digitales capaces
de almacenar, procesar y recuperar la información en grandes volúmenes, y que tienen por
objetivo sustituir los Discos Versátiles Digitales (DVD) por los Discos Versátiles Holográficos
(de sus siglas en ingles Holographic Versatil Disc, HVD). Es aquí donde se observa el impacto
de esta rama en el ámbito de las Comunicaciones.
ii
Sin duda alguna el desarrollo de la holografía le ha permitido ofrecer a la tecnología, no sólo,
una técnica para el grabado de imágenes en tres dimensiones (con aplicaciones en publicidad),
sino también un método efectivo y moderno para el procesamiento y almacenamiento de la
información.
iii
Antecedentes
Anteriormente se ha observado que las diversas ramas de la ciencia interactúan o establecen algún tipo de relación, permitiendo al desarrollo tecnológico mostrar nuevos y variados
adelantos.
Como ejemplo de ello, se tiene a la holografía, que desde hace apenas 10 años a la fecha se
observa a esta rama del conocimiento interactuar con varias disciplinas para alcanzar el desarrollo de nuevas propuestas tecnológicas. Sin embargo previamente a todo esto, se encontraba
enclaustrada a ser desarrollada únicamente en laboratorios.
Paulatinamente fue rompiendo ese esquema al que se le había sometido, y se encontró de
forma muy apropiada la pauta para hacerla interactuar con el área de las comunicaciones.
A través de esta correlación, se hace posible el desarrollo de nuevas tecnologías que resultan en grandes adelantos científicos, produciendo un enorme progreso tecnológico multidisciplinario.
Considerando que anteriormente no se había trabajado en materia de holográfica en esta
Universidad, involucrarse en este estudio constituye un proceso de gran relevancia académica
y cognitiva. Ya que se tiene la oportunidad de relacionarse con esta rama de la Física, se podrá
conocer su estructura y familiarizarse con los aspectos teóricos que permitan conocer su desarrollo científico, además, se podrá llegar a conocer y comprender el desarrollo del fenómeno
holográfico para el registro de información.
iv
Justificación
Debido a que en la actualidad se observa una mayor interrelación de las diversas ramas de
la ciencia, se toma el presente tema para conocer la manera en que la holografía ha llegado
a proponerse como un nuevo método para el desarrollo de nuevas tecnologías a través de su
aplicación en varias disciplinas del quehacer científico.
En el presente trabajo, se pretende dar a conocer la interacción de la holografía con el área
de las Comunicaciones, para el desarrollo de nuevos sistemas de procesamiento, recopilación,
almacenamiento de datos e información. De acuerdo a lo anterior es importante:
• Conocer a la holografía, familiarizándose con los conceptos básicos que la definen realizando algunos experimentos para fabricar hologramas.
• Mostrar la importancia de la holografía en el ámbito de las comunicaciones y exponer el
desarrollo de nuevos dispositivos para el procesamiento y almacenamiento de información.
Objetivos
El desarrollo de este trabajo tiene como principal objetivo mostrar cómo la holografía ha
impactado en el campo de las comunicaciones, al proponerse como una nueva técnica para el
almacenamiento de la información en grandes volúmenes así como su procesamiento.
v
Dedicatorias
A mi familia por su incondicional amor y apoyo, y en especial a mi sobrino Fabián, por
inspirarme para no perder el rumbo, el orden, la capacidad de asombro y sobre todo ayudarme
a recordar que en la vida no hay que perder la inocencia, pues nos mantiene espiritualmente
dispuestos para encontrar aquello que buscamos.
vi
Agradecimientos
Agradezco la valiosa colaboración de la Dra. Ma. Auxiliadora Araiza Adame, así como
a la Dra. Claudia Sifuentes Gallardo docentes del área de Procesamiento Digital de Señales
de la Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Autónoma de Zacatecas,
por su ayuda y amables recomendaciones para el desarrollo del presente trabajo. Los datos
proporcionados fueron clave para lograr los objetivos y las conclusiones logradas.
Mi infinito agradecimiento a la directiva del Laboratorio de Procesamiento Digital de Señales
encabezada por el Dr. Gerardo Miramontes de León por permitirme el uso del espacio y equipo
especializado para la realización de pruebas y procesos experimentales.
vii
Contenido General
Pag.
Lista de figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ix
1
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.1
2
2
La Holografía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
3
Introducción . . . . . . . . . . .
Marco Teórico . . . . . . . . . .
Interferencia. . . . . . . . . . .
El Modelo Matemático . . . . .
Hologramas Principales. . . . .
2.5.1 Subtipos de Hologramas.
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10
10
11
13
18
22
Incursión de la Holografía en los
Discos Ópticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
4
Historia y desarrollo de la holografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Disco Versátil Digital o Disco de Video Digital. . . . . . . . .
DVD grabable y regrabable. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1 DVD-Video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2 DVD-Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
HD DVD (DVD de Alta Densidad o DVD de Alta Definición).
Disco Holográfico Versátil. (Holographic Versatile Disc) . . .
3.5.1 Estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DualDisc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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32
32
35
37
37
Hologramas para Publicidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.1
La generación holográfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
viii
Pag.
4.2
5
Resultados experimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.1
5.2
5.3
6
Publicidad y Comercio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.2.1 Hologramas empleados en la publicidad para seguridad. . . . . . . . . 46
Introducción . . . . . . . . .
Hologramas de reflexión. . .
5.2.1 Resultados . . . . .
Hologramas de transmisión.
5.3.1 Resultados. . . . . .
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53
53
57
59
62
Conclusiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Apéndices
Apéndice A:
Apéndice B:
Elementos de un Sistema Holográfico. . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Procesos de Grabado y Revelado de Hologramas. . . . . . . . . . . 76
Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
ix
Lista de figuras
Figura
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Pag.
"Tren y ave" es el primer holograma elaborado usando un láser y la técnica fuera
de eje". Esta imagen pionera fue producida en 1964. . . . . . . . . . . . . . . . .
4
Dennis Gabor inventor de la holografía, detrás su retrato, un holograma de transmisión de láser pulsado. Retrato histórico realizado en 1971 por R. Reinhart, de
McDonnell Douglas Electronics Company, para conmemorar el premio Nobel de
ese año otorgado a Gabor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
Interferograma de doble exposición de las llantas de un avión producido por R.
Grant de GCO Circa en 1969. Esta técnica provee un método de análisis no destructivo que determina la deformación estructural de los objetos. . . . . . . . . .
6
Fotografía de "Rainbow Spaceman" un holograma de transmisión de luz blanca
producido en 1973 por Gerry Pethick en la "innovadora" caja de arena de aislamiento que desarrolló con Lloyd Cross. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
"Hand in Jewels", un holograma láser de transmisión de 18" × 24", producido
en 1972 por Robert Schinella y la compañía McDonnell Douglas Electronics, St.
Louis, MO para Cartier, Inc., Nueva York. El holograma aparece en la ventana
de Cartier en la Quinta Avenida, proyectando la mano hacia afuera encima de la
acera para asombro de los paseantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
"Noción Perpetua" (1979) Por Dan Schweitzer, holograma de transmisión de luz
blanca. Edición 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.1
Secuencia de patrones de interferencia generados por múltiples frentes de onda. . . 12
2.2
Patrones de Interferencia: a)Interferencia constructiva. b) Interferencia destructiva. c) Interconstructiva ondas de diferente fase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3
Formación de un holograma de reflexión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4
Representación de la exposición y reconstrucción de un holograma. (a)exposición
(b)reconstrucción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
x
Figura
Pag.
2.5
Formación de un holograma de arcoiris . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.6
Holograma prensado, fabricado por J. Tsujiuchi en Japón. . . . . . . . . . . . . . 24
2.7
Imagen microscópica de la emulsión fotosensible después de fabricar un holograma de relieve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1
Siglas de identificación del formato del Disco Versátil Digital . . . . . . . . . . . 27
3.2
Composición de un DVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.3
DVD grabable/regrabable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.4
Ejemplo de un DVD-Video. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.5
Códigos DVD por región a través del mundo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.6
HD DVD (DVD de Alta Densidad o DVD de Alta Definición) es un formato de
la nueva generación de discos ópticos diseñada para un almacenamiento de alta
densidad de video de alta definición y datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.7
Figura de un HVD. Por Optware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.8
Estructura de HVD (Holographic Versatile Disc structure) . . . . . . . . . . . . . 36
3.9
Emblema representativo de la tecnología DualDisc . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.10 Funcionamiento de un DualDisc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.11 Como funciona un CD Híbrido de Super Audio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.1
Holograma como muestra de autenticidad e identificación. . . . . . . . . . . . . . 45
4.2
Ejemplo de un holograma de color real. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.3
Muestra de un holograma 2D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.4
Holograma flip-flop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.5
Destrucción parcial de un holograma sensible a la presión al ser removido. . . . . 49
4.6
Holograma de libre contorno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
xi
Figura
Pag.
4.7
Ejemplo de un holograma laminado, habitualmente utilizado como marca de seguridad en credenciales de identificación personal. . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.8
Holograma en tarjeta de crédito como elemento de identificación. [15] . . . . . . . 51
4.9
Imitación o falsificación de un holograma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.1
Grupo de monedas como objetos modelo para la fabricación del holograma. . . . . 54
5.2
Colocación de placa fotosensible sobre objetos modelo. En la imagen, se presenta una simulación del procedimiento de colocación de la placa fotosensible,
por cuestiones gráficas esta se muestra totalmente iluminada el área de trabajo. . . 55
5.3
Proceso de exposición de los objetos modelo al haz láser. . . . . . . . . . . . . . . 56
5.4
Muesra del mecanismo de incidencia del haz láser en la generación de hologramas. 56
5.5
Imagen holográfica del cúmulo de monedas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.6
Imagen holográfica del cúmulo de monedas, en otra línea de vista. . . . . . . . . . 58
5.7
Auto de juguete como modelo para obtención de holograma. . . . . . . . . . . . . 58
5.8
Imagen holográfica del auto de juguete expuesto como objeto modelo. . . . . . . . 59
5.9
El holograma del auto de juguete visto desde otra perspectiva . . . . . . . . . . . 59
5.10 Configuración del sistema holográfico para los hologramas de transmisión. . . . . 60
5.11 Distribución del sistema holográfico para los hologramas de transmisión. . . . . . 61
5.12 Elementos tomados como objeto modelo para la toma de hologramas . . . . . . . 61
5.13 Proceso de fabricación de un holograma de transmisión. . . . . . . . . . . . . . . 62
5.14 Sistema Holográfico instrumentado para la reconstrucción del holograma. . . . . . 63
5.15 Placa holográfica iluminada para reconstrucción del holograma. . . . . . . . . . . 64
5.16 Imagen holográfica reconstruida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.17 Objetos modelo del holograma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.18 Sistema holográfico implementado para reconstrucción del holograma . . . . . . . 65
xii
Figura
Pag.
5.19 Imagen Holográfica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
A.1
Ejemplo de una mesa holográfica o aisladora de vibraciones. . . . . . . . . . . . . 70
A.2
Diodo láser, habitualmente empleado en la producción de hologramas de propósito
de aprendizaje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
B.1
Sistema de Soporte Estable. Sistema Compuesto por su cajón de aislamiento,
soporte para diodo y diodo láser con fuente de alimentación. . . . . . . . . . . . . 76
B.2
Apariencia de cuarto oscuro (con iluminación parcial). En la figura aparece el
espacio acondicionado para cuarto holográfico y el sistema de soporte estable para
la toma de hologramas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
B.3
Elementos a obtener su holograma. Objetos metálicos y de cerámica. . . . . . . . 78
B.4
Esquema para proceso de fabricación de hologramas . . . . . . . . . . . . . . . . 79
B.5
Elementos del proceso de revelado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
B.6
Etapa de Revelado 1: Sumersión de la placa fotosensible dentro del recipiente del
revelador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
B.7
Etapa de Revealdo 2: Enjuague de placa fotosensible en agua destilada. . . . . . . 81
B.8
Etapa de Revelado 3: Sumersión de placa fotosensible dentro de recipiente con
elemento blanqueador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
B.9
Etapa de Revelado 4: Sumersión de placa fotosensible dentro de recipiente con
agua destilada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Capítulo 1
Introducción
En la actualidad, es posible observar múltiples ramas de la ciencia interactuando entre sí
para realizar el desarrollo de nuevas tecnologías.
Por ello, ya no resulta extraño, ni mucho menos ajeno, apreciar que estudios realizados
por ramas tales como la óptica, la acústica, la mecánica, la química, y algunas otras, estén
relacionados, y en algunas aplicaciones se encuentren interactuando.
Prueba de lo anterior, se puede constatar con el surgimiento de los dispositivos e instrumentos de los últimos años: instrumentos de visión nocturna (aplicación optoelectrónica), instrumentos de medición con vista y proyección holográficas (instrumentos de medición aeronáuticos), prótesis, y artefactos quirúrgicos para laparoscopia, etc.
Con esto, se puede ver claramente que las mejoras e innovaciones en todos y cada uno de
los ámbitos tecnológicos se han llevado a cabo a partir de esta interacción, e introducen a un
panorama no limitativo para el estudio de algún fenómeno o hecho que requiera ser estudiado.
Para el caso que a este trabajo ocupa, la interacción de la óptica con el área de las comunicaciones, viene muy a modo; ya que no sólo se estará comprobando que tal interacción es
apreciable sino que también dará pie para mostrar como, lo que en un principio es resultado
de un estudio realizado por una rama de la física, se puede adaptar y aplicar a una rama de
la ingeniería y el diseño, que requiere de un desarrollo más amplio ya que encierra una de las
necesidades más grandes del ser humano, que es comunicarse.
2
Para lograr el objetivo de este trabajo, se estudiará la holografía, que se encarga de la
descripción y reconstrucción de imágenes e información desde un ambiente tridimensional a
partir de la incidencia del láser.
La holografía, se fundamenta en los estudios realizados en la propagación de la luz, en sus
niveles ondulatorio y corpuscular, y se define en la producción o reproducción de imágenes que
inicialmente se perciben dentro de una dimensión específica y que después por medio de varias
técnicas de procesamiento, son trasladadas a un espacio tridimensional que permite apreciar
detalladamente características y particularidades, que en ocasiones son imperceptibles para los
sentidos, y que a través de su grabado o registro, permite realizar un estudio u observación más
detallado.
La holografía es descrita por algunos estudiosos, como una técnica fotográfica, por algunos
otros como una visión de 3 dimensiones, y también como una ciencia de la ilusión óptica, o un
estudio de proyecciones ópticas. Actualmente se propone como un método científico novedoso
auxiliar para el manejo de la información tanto a niveles analógicos como digitales.
Desde esta perspectiva, esta técnica o método, promueve una forma más compacta para
el procesamiento de la información, remitiendo grandes cantidades de ésta a ser registrada en
superficies livianas, planas y / o delgadas, y al mismo tiempo a recuperarse únicamente con
la intervención de la luz, obteniendo dispositivos con una gran capacidad de procesamiento y
almacenamiento.
Para conocer esta técnica y lograr su comprensión, resulta conveniente explorar su origen
y su desarrollo a través del tiempo.
1.1 Historia y desarrollo de la holografía
Aunque se conoce el período en el que la holografía fue inventada, como antecedente
histórico es conveniente asentar que varios científicos de renombre, ya trabajaban en el desarrollo de una técnica que plasmara los objetos de forma fija sobre algún material. Por ejemplo:
los principios teóricos de la holografía podrían haberse formulado antes del año de 1816. Casi
al mismo tiempo Thomas Wedgewood, en Inglaterra y Nicephore Nièpce en Francia estuvieron
3
realizando experimentos que eventualmente resultaron en imágenes fotográficas. Mientras que
en 1856, Scott Archer descubrió como producir materiales sensibles a la luz cubiertos con
vidrio. [1]
Pero se remonta estrictamente el origen de la holografía al año de 1947, cuando el científico
Dennis Gabor, elaboró la teoría de la holografía mientras trabajaba en el desarrollo de una
técnica para mejorar la resolución de un microscopio de electrones. Gabor, quien caracterizó su
trabajo como "un descubrimiento fortuito en un experimento", acuñó el término holograma de
los vocablos en griego "holos" que significa "completo" y "gramma" que significa "mensaje".
Fue inventada a finales de los años 40’s con la finalidad de innovar o mejorar el funcionamiento de un dispositivo pero que, finalmente su descubridor pudo encontrar no sólo
un mejoramiento para tal dispositivo, sino que además, encontró una nueva forma de procesar
la información que proporciona cualquier objeto de estudio, desde una perspectiva tridimensional.
Por medio de procedimientos ópticos se buscaba mejorar las deficiencias existentes en el
procesamiento de imágenes. Se propuso realizar esto mediante un proceso de registro fotográfico de imágenes (holografía), ya que el registro que se obtiene a través de éste es completo.
El método ideado por Dennis Gabor consistía en dos pasos, el primero era el registro, en una
placa fotográfica, de un patrón de difracción producido por una onda luminosa cuando pasa
por el objeto cuya imagen se desea formar. El segundo paso era pasar un haz luminoso a través
del registro fotográfico, una vez revelado. Desafortunadamente, la imagen que se generó no
era muy clara, debido a la falta de una fuente de luz coherente.
Científicos de todo el mundo hicieron importantes contribuciones a la elaboración de la
técnica holográfica, tales como: G. L. Rogers quien en el año de 1950, exploró la técnica de
Gabor, definiendo a través de sus estudios una idea mucho más clara de los principios ópticos
de esta técnica, A. B. Baez, Al-Sum produjo la primera tesis doctoral en holografía. P. KirckPatrick, M. E. Haine, Adolph Lomann aplicaron por primera vez en Alemania las técnicas de
la teoría de las comunicaciones a la holografía, y como consecuencia sugirió lo que ahora se
conoce como el "método de banda lateral sencilla", para separar las diferentes imágenes que
se producían en el holograma. Debido al bajo nivel de coherencia de las lámparas utilizadas
4
en aquel tiempo, es que no fue posible producir hologramas con profundidad alguna, lo que
restringió las investigaciones. A pesar de lo limitado del equipo, estos investigadores identificaron muchas de las propiedades de la holografía a partir de la teoría de Gabor. Sus hologramas
contenían distorsiones y extrañas imágenes gemelas, por la falta de fuentes coherentes. [3]
En 1960 con la invención del láser, resultó ideal usarse para realizar hologramas. Para los
siguientes diez años las técnicas y aplicaciones de la holografía crecieron rápidamente. En
1962 Emmett Leith y Juris Upatnieks (de la Universidad de Michigan) reconocidos por su
trabajo para registrar y mostrar gráficamente la forma de onda de las señales de radar, usando
técnicas ópticas, leyeron el trabajo de Gabor y decidieron duplicar su técnica usando un láser y
la técnica fuera de eje, técnica presentada en su trabajo en la elaboración de las formas de onda
de radar. El resultado fue el primer holograma de transmisión de tres dimensiones, (un tren y
un ave de juguete), producido con claridad y profundidad real pero que requería luz láser para
ver su imagen holográfica. Este se observa en la figura 1.1
Figura 1.1 "Tren y ave" es el primer holograma elaborado usando un láser y la técnica fuera de eje".
Esta imagen pionera fue producida en 1964.
Hoy miles de laboratorios y estudios poseen el equipo necesario: un láser de longitud de
onda continua, dispositivos ópticos (lentes, espejos y divisores de rayos) para direccionar la luz
del láser, un retenedor de película, y una mesa aisladora en la cual se realizan las exposiciones.
La estabilidad es absolutamente esencial debido a que el movimiento tan pequeño como un
cuarto de la longitud de onda de la luz de unos pocos minutos o hasta segundos, durante la
5
exposición pueden estropear completamente un holograma. La técnica básica fuera de eje que
Leith y Upatnieks elaboraron, es todavía el alimento de la metodología holográfica.
También en 1962, el Dr. Yuri N. Desniyuk produjo un holograma de reflexión de luz blanca
que por primera vez, pudo ser visto con luz de una fuente de luz incandescente. Surgieron
tres equipos de trabajadores que tomaron la técnica fuera de eje usada en los hologramas de
transmisión y la aplicaron en la holografía de reflexión. En el otoño de 1965, cada grupo
tuvo éxito grabando hologramas de reflexión bajo la técnica fuera de eje con pocos meses de
diferencia unos de otros.
Utilizando el láser de rubí, se hizo posible producir hologramas de eventos de alta velocidad, como una bala en vuelo, de objetos animados, facilitando el camino para una aplicación
especializada de la holografía: la fotografía holográfica pulsada. En la figura 1.2, se puede ver
una fotografía holográfica pulsada.
Figura 1.2 Dennis Gabor inventor de la holografía, detrás su retrato, un holograma de transmisión de
láser pulsado. Retrato histórico realizado en 1971 por R. Reinhart, de McDonnell Douglas Electronics
Company, para conmemorar el premio Nobel de ese año otorgado a Gabor
En 1965 Robert Powell y Karl Stetson publicaron el primer artículo sobre holografía interferométrica. Con esta técnica, distorsiones pequeñas entre dos exposiciones holográficas del
mismo objeto - una en el reposo y la otra bajo estrés - son expuestas como contornos en la
imagen. Interferogramas holográficos son útiles en las pruebas no-destructivas de materiales,
análisis del flujo de fluidos y control de calidad. [3]
En la figura 1.3, se observa un interferograma de doble exposición, como muestra del desarrollo de la holografía dentro de una nueva técnica para el análisis estructural de objetos.
6
Figura 1.3 Interferograma de doble exposición de las llantas de un avión producido por R. Grant de
GCO Circa en 1969. Esta técnica provee un método de análisis no destructivo que determina la
deformación estructural de los objetos.
Shankoff y Pennington desarrollaron el uso de un gel dicromatado como un medio holográfico de grabación en el año de 1967. Esto hizo posible grabar un holograma en cualquier
superficie clara y no porosa. De 1975 a 1984, Rich Rallison fue el pionero en el empleo de
los hologramas dicromáticos que fueron usados como pendientes en joyería y otros artículos
especiales. Este tipo de holografía ha sido usada para realizar elementos ópticos difractivos.
A finales de 1960, la holografía estaba entonces confinada en gran parte a los laboratorios. Su primer paso tentativo fuera de la comunidad científica tomó forma en artículos de
revistas y folletos de hologramas. Scientifc American y National Geographic la llevaron en la
presentación de sus publicaciones. En 1967, el World Book Encyclopiedia Science Yearbook
contenía, un holograma de trasmisión de 4" × 3" de piezas de ajedrez sobre un tablero, del cual
se puede decir que es el primer holograma distribuido en masa.
Su gran capacidad de producción masiva sirvió a un tentativo pero potencial y extenso
mercado. Sus hologramas de reflexión impresos en serie crecieron rápidamente previendo a
organizaciones de mercadeo de una excitante y nueva herramienta promocional. Sus placas de
18" × 24" de largo hicieron una inusual muestra comercial. La tendencia continúo por varios
años hasta la recesión al principio de 1970. Un mayor avance en la presentación de la holografía
ocurrió en 1968 cuando el Dr. Stephen A. Benton inventó la holografía de transmisión de luz
blanca mientras investigaba la televisión holográfica. Este tipo de holograma puede ser visto
con luz blanca ordinaria, creando una imagen de "arcoiris" de siete colores que compone la
luz blanca. La profundidad y brillo de la imagen y su espectro de arcoiris pronto asaltó a los
7
artistas quienes adaptaron esta técnica para su trabajo y llevó a la holografía más allá de la
conciencia pública. [3]
La invención de Benton es particularmente significativa porque hizo posible la producción masiva de hologramas empleando una técnica apropiada. Con la técnica, que desarrollo
Michael Foster en 1974 y que trajo una viabilidad comercial por Steve McGreww en 1979,
la información holográfica es transferida de placas de vidrio sensitivas a la luz a otras placas
nickeladas. El holograma resultante puede ser duplicado millones de veces por unos cuantos
centavos por pieza. Consecuentemente, los hologramas de relieve, se conocen y usan en la
publicidad, propaganda, en la banca económica y seguridad en industrias.
En 1970 Lloyd Cross, un físico, y un escultor canadiense y Gerry Pethick elaboraron un
sistema de mesa de arena para fabricar hologramas que no requerían de caros elementos ópticos de laboratorio, ni una mesa de aislamiento para estabilidad durante las exposiciones.
Los componentes ópticos fueron estabilizados con el empleo de tubos de PVC insertados en
arena, revolucionando así el proceso. En la figura 1.4 se muestra el holograma elaborado
por Gerry Pethick usando el nuevo sistema para construcción de hologramas desarrollado por
Lloyd Cross.
Figura 1.4 Fotografía de "Rainbow Spaceman" un holograma de transmisión de luz blanca producido
en 1973 por Gerry Pethick en la "innovadora" caja de arena de aislamiento que desarrolló con Lloyd
Cross.
En el año de 1972, Benton modificó la técnica de transmisión de luz blanca de Gabor para
hacer imágenes en blanco y negro (acromáticas).
El Artista Salvador Dalí dio a la holografía un reconocimiento pleno a través de una exhibición de hologramas de sus diseños en el Knoedler Gallery en Nueva York. La figura 1.5
8
muestra un holograma de transmisión como prueba de la inclusión de la holografía dentro del
ámbito artístico. [3]
Figura 1.5 "Hand in Jewels", un holograma láser de transmisión de 18" × 24", producido en 1972 por
Robert Schinella y la compañía McDonnell Douglas Electronics, St. Louis, MO para Cartier, Inc.,
Nueva York. El holograma aparece en la ventana de Cartier en la Quinta Avenida, proyectando la
mano hacia afuera encima de la acera para asombro de los paseantes.
Con los avances que presentaba la holografía, a partir de los estudios realizados por diferentes grupos de científicos, se puede ver su empleo y aplicación dentro de muchos otros
ámbitos no sólo dentro del artístico.
Por ejemplo, en 1983 MasterCard International, Inc. llegó a ser la primera en utilizar la
tecnología del holograma en el ámbito de la seguridad bancaria.
Más tarde se desarrolló un nuevo método de producción masiva de hologramas: el fotopolímero. Diferente a los hologramas "de relieve" (que son de hecho, hologramas de transmisión con un espejo al fondo), el holograma de fotopolímero es un holograma de reflexión
que produce imágenes muy brillantes. Este tipo de holograma ha sido usado exitosamente en
publicidad, mensajería postal, productos de empacado, y exhibidores en puntos de ventas. Han
sido usados de forma efectiva como retratos holográficos. La figura 1.6 se presenta como una
muestra de ello.
A través de todo lo anterior, se puede constatar que la holografía, al igual que otras técnicas
y ramas científicas, experimentó rezagos y problemas que parecían podrían llegar a limitar su
desarrollo y el alcance de sus objetivos. Como se puede ver, la holografía acaparó la atención
de todo el mundo, involucrado o no con la ciencia o el arte.
9
Figura 1.6 "Noción Perpetua" (1979) Por Dan Schweitzer, holograma de transmisión de luz blanca.
Edición 6.
Capítulo 2
La Holografía.
2.1 Introducción
Tomando en cuenta la forma en que la luz se traslada y su característica dual, varios científicos estudiaron la forma en como esta viaja y el efecto que logra durante su trayectoria, esto
sirvió para que científicos como Thomas Young, [7] generara experimentos y descubriera las
franjas de interferencia, que son las líneas que finamente conforman al holograma y que aún
cuando para el mismo científico no fue muy claro su resultado, si lo fue años más tarde para el
creador de la holografía.
2.2 Marco Teórico
La Holografía es descrita como una técnica o método avanzado de grabación de imágenes e
información, por medio del registro de frentes de onda, sobre un material fotosensible, lo cual
puede ser logrado a partir de la incidencia de un rayo láser sobre un objeto desde una perspectiva adecuada, el cual grabará el relieve del objeto en cuestión, involucrando la reflexión,
refracción y amplificación de la luz. La imagen y / o información se graba microscópicamente,
debido al efecto de interferencia provocado por la interacción de dos haces de luz, uno proveniente del objeto, y otro que se proyecta sobre la película fotosensible (haz objeto y haz de
referencia respectivamente). El haz de luz que se dirige al objeto, al ser reflejado choca con el
haz que se proyecta sobre la película fotosensible, lo cual provoca el efecto de interferencia,
generando la imagen en tres dimensiones.
11
Al producto de este proceso se le denomina holograma. Los hologramas se reconstruyen
por medio de la incidencia de la luz proveniente de una fuente de luz, que puede ser la luz
natural (luz blanca) o un rayo láser, dependiendo del tipo de holograma. [4]
Existen conceptos que deben ser definidos para poder explicar también de forma práctica
la manera en que se genera un holograma.
El holograma se define como un dispositivo óptico que contiene la imagen de un objeto
en una perspectiva tridimensional, la cual se forma por la incidencia de haces de luz, los cuales
provienen de un haz de luz láser, el cual es dividido para generar dos, uno de referencia y
otro que incide sobre el objeto, y que a nivel corpuscular logran un efecto de interferencia que
generan un sin número de frentes de onda que se fijan o se graban en una placa de material
fotosensible, y que puede reconstruirse con la incidencia de luz proveniente de una fuente de
luz. [4], [5]
Aunque pudiera ser que la definición muestre que realizar un holograma es un proceso sencillo, en realidad resulta un proceso meticuloso en el que varias condiciones y consideraciones
deben cumplirse para que el registro de éste sobre la placa fotosensible se realice.
2.3 Interferencia.
El patrón de interferencia, sin duda es lo más importante que debe presentarse cuando se
fabrica un holograma. El patrón de interferencia o la interferencia óptica se describe como la
interacción de dos o más frentes de onda de luz que producen un factor llamado irradiancia
resultante. Este patrón se genera cuando los haces de luz se interfieren entre ellos. [6]
En el caso de los hologramas, la luz con la cual se busca generar el patrón de interferencia
proviene de una fuente de luz coherente. Las ondas que emanan de esta fuente de luz se les
denomina frentes de onda, y tienen una fase determinada.
Es preciso mencionar que el cambio de fase de estos frentes de onda, es la característica
que precisamente separa a los hologramas de las tomas fotográficas. La figura 2.1 ilustra sobre
la generación de patrones de interferencia.
12
Figura 2.1 Secuencia de patrones de interferencia generados por múltiples frentes de onda.
Como se puede observar, cuando dos haces interfieren se genera el patrón de interferencia.
Bajo este efecto se genera también dos tipo de interferencia; la interferencia destructiva que es
aquella en la que la magnitud de su fase y amplitud son iguales y que por lo tanto cancela al
propio patrón, y la interferencia constructiva en la que las magnitudes de fase y amplitud entre
patrones son distintos lo que permite el cruce de los haces y así generar el patrón. [7] La figura
2.2 muestra gráficamente el mecanismo de interferencia de los haces de luz:
Figura 2.2 Patrones de Interferencia: a)Interferencia constructiva. b) Interferencia destructiva. c)
Interconstructiva ondas de diferente fase.
13
2.4 El Modelo Matemático
Para que se pueda mostrar la formación de un holograma desde un sustento matemático se
considera a la luz como un fenómeno vectorial, por ello al frente de onda se le considera como
un campo eléctrico que proviene de una fuente de luz coherente y que se propaga en el espacio
libre. Este campo eléctrico contiene una amplitud y una fase específica, y coincidirá en algún
punto con otro campo eléctrico, que al superponerse entre ellos, establecerán un escenario de
interferencia o un sistema interferométrico. Esto provoca que la información de los campos
que se propagan y superponen se registren sobre un material fotosensible definiendo así un
holograma. [6]
Es válido decir de estos frentes de onda, que sus intensidades interactúan para generar
campos luminosos los cuales precisamente conforman un evento denominado irradiancia, la
cual genera más patrones luminosos que finalmente son los que se registran en una placa fotosensible y revelan la imagen holográfica del objeto empleado como modelo para obtener el
holograma.
Toda esta serie de eventos y procesos, son los que se ven desarrollados en el grabado de
un holograma. El proceso de grabado de un holograma se puede explicar analíticamente como
sigue: [6]
Sea el haz de referencia de la siguiente forma:
ER (x, y, ) = E0O cos(2πf t + θR (x, y))
(2.1)
donde θ tendrá la forma
θ=
2π
x sin(θ) = kx sin(θ)
λ
en donde:
λ es igual a la longitud de onda del láser
y k es el número de propagación equivalente a:
2π
λ
siendo en este caso independiente de y y variando linealmente con x únicamente.
(2.2)
14
Además para fines de simplicidad se escribirá θ como θ(x, y) y se supondrá que es una
función conocida simple.
La onda esparcida por el objeto puede expresarse como:
EO (x, y) = EO0 (x, y) cos[2πf t + θO (x, y)],
(2.3)
Las 2 perturbaciones ER + EO se superponen e interfieren para formar una distribución de
irradiancia que registra la emulsión fotográfica, la cual está dada por:
I = ²ν < E 2 >
(2.4)
donde las constantes ² (permitividad eléctrica del medio) y ν (velocidad de la luz entre dos) son
despreciadas y sólo se tomarán en cuenta las irradiancias relativas dentro del mismo medio:
I =< E 2 >,
(2.5)
lo cual significa el promedio en el tiempo de la magnitud de la intensidad del campo eléctrico
al cuadrado, esto es:
< E 2 >=< E ∗ E >,
(2.6)
dicho de otra manera es el producto interno en cálculo, esto es:
< E 2 >=< E ∗ E >,
(2.7)
E = EO + ER ,
(2.8)
E 2 = (EO + ER ) ∗ (EO + ER ).
(2.9)
donde:
por lo tanto:
Teniéndose:
15
E 2 = EO2 + ER2 + 2EO ∗ ER ,
(2.10)
tomando el promedio en el tiempo de ambos lados, la irradiancia es:
< E 2 >=< EO2 > + < ER2 > +2 < EO ∗ ER >,
(2.11)
I = IO + IR + I0R ,
(2.12)
donde:
IO = < EO2 >
(2.13)
IR = < ER2 >
(2.14)
IOR = 2 < EO ∗ ER >
(2.15)
La última expresión se conoce como término de interferencia, desarrollándola se tiene:
EO ∗ ER = EO0 ∗ E0R cos(2πf t + θO ) cos(2πf t + θR )
= E0O ∗ EOR {[cos(2πf t) cos(θO ) + sin(2πf t) sin(θO )]
(2.16)
∗[cos(2πf t) cos(θR ) + sin(2πf t) sin(θR )]}
donde el promedio en el tiempo de algunas funciones f (t) se toma sobre un intervalo T es
decir, el producto interno está definido como sigue:
1
< f (t) >≥
T
Z
t+T
f 2 (t0 )dt0 ,
(2.17)
t
desarrollando y calculando la ecuación:
1
T
=
R t+ 2π
ω
t
1 1
T 2
=
1
2
=
1
2
=
1
2
cos2 (2πf t)dt =
R t+ 2π
ω
∗[1 + cos 2(2πf t)]dt
t
R t+T
1
[1 + cos(2ωt)]dt
T t
1 1
1
[t + sin(2ωt)
]2π
0 = 2 2π [2π
2π
2
(2.18)
− 0] + [0 − 0]
16
donde
ω=
2π
= 2πf
T
2π
T =
ω
con periodo T = 2π.
Z
1 2π 2
1
sin (2πf t)dt =
T 0
2π
1
=
2π
1
=
2π
1
T
Z
2π
sin(2πf t) cos(2πf t)dt =
0
=
−
=
=
=
Z
2π
sin2 (ωt)dt
0
·
¸2π
t 1
− sin(2t)
2 4
0
·µ
¶
¸
2π
1
1
− 0 − (0 − 0) =
2
4
2
Z 2π
1
sin(ωt) cos(ωt)dt
2π 0
Z 2π
1
cos(ωt)
cos(ωt)
1
−
[−
cos(ωt)] −
2π
ω
2π 0
ω
sin(ωt)ωdt
Z 2π
2
sin(ωt) cos(ωt)dt
2π 0
1 cos2 (ωt) 2π
π
−
|0 = − (1 − 1)
2π
ω
2π
0
EO ∗ ER = E0O ∗ E0R {cos2 (2πf t) cos(θO ) cos(θR )
+ cos(2πf t) sin(2πf t) sin(θO ) cos(θR )
(2.19)
+ sin(2πf t) cos(2πf t) cos(θO ) sin(θR )
sin2 (2πf t) sin(θR ) sin(θO )}
+
de acuerdo a lo anterior se tiene:
EO ∗ ER = EO0 ∗ E0R
·
¸
1
1
cos(θO ) cos( θR ) + 0 + 0 + sin(θR ) sin(θO )
2
2
1
E0O ∗ E0R [cos(θO ) cos(θR ) + sin(θR ) sin(θO )]
2
1
=
E0O ∗ E0R cos(θR − θO )
2
=
17
Se tiene:
1
< EO ∗ ER >= E0O ∗ E0R cos(θR − θO )
2
(2.20)
1
I0R =< EO ∗ ER >= E0O ∗ E0R cos(δ)
2
(2.21)
quedando la irradiancia:
donde δ es igual a θR − θO que es la diferencia de fase que proviene de combinar una diferencia
de longitud de trayectoria y una diferencia de fase inicial. Observe que si E0O y E0R son
perpendiculares:
I0R = 0,
entonce:
I = I1 + I2 .
El caso más común es que E0O sea paralelo a E0R , reduciéndose la irradiancia a la forma:
I0R = E0O E0R cos(δ),
(2.22)
y rescribiendo la irradiancia I1 e I2 de forma conveniente se tiene:
2
E0O
,
2
2
E0R
2
= < ER >=
.
2
IO = < EO2 >=
(2.23)
IR
(2.24)
El término de interferencia queda:
I0R
r
2
2
p
E0O
E0R
cos(δ).
= 2 IO IR cos(δ) = 2
2 2
(2.25)
En varios puntos en el espacio, la irradiancia resultante puede ser mayor, menor e igual a
I1 + I2 dependiendo del valor I0R , es decir, dependiendo de δ.
La irradiancia resultante excepto por una constante multiplicativa es:
18
I(x, y) =< (ER + EO )2 > .
(2.26)
Finalmente, de acuerdo a lo anterior, se tiene que el proceso de grabado de un holograma
se concreta por el registro de la irradiancia resultante sobre un material fotosensible como
producto de las interferencias de los campos luminosos generados por cada frente de onda
considerado como campo eléctrico, y que dependiendo de la magnitud de la intensidad de la
irradiancia se logra el registro del holograma.
Desde luego, es interesante observar cómo un proceso físico y óptico como lo es el registro
de un holograma, puede ser desarrollado matemáticamente para explicarse y al mismo tiempo
ser expuesta la naturaleza de éste.
Existen actualmente varios tipos de hologramas, sin embargo, la mayoría deriva de dos
tipos de ellos y que fueron los primeros en realizarse, estos hologramas son: los hologramas
de reflexión y los hologramas de transmisión. [9]
2.5 Hologramas Principales.
Como se ha mencionado anteriormente, existen dos tipos de hologramas que son catalogados como los principales y de los cuales se deriva cualquier otro tipo existente en la actualidad.
1. Holograma de Reflexión es aquel que se genera cuando la luz proviene de una fuente
puntual directamente dirigido sobre un elemento fotosensible que se encuentra cubriendo el
objeto, del cual va a obtenerse su holograma. [7], [9]
El holograma de reflexión está ubicado entre los más simples para su realización experimental. Esencialmente se ilumina a un elemento fotosensible con un haz de luz láser expandido
o colimado, que se encuentra frente o encima de un objeto, el resultado que se obtiene es un
holograma que puede ser visto con luz blanca, mostrando imágenes tridimensionales a color.
[4] La figura 2.3 muestra el grabado de un holograma de reflexión.
El haz láser involucrado en el proceso de fabricación del holograma es dispersado por una
lente positiva o negativa cuando se emplean para este procedimiento o se tienen disponibles,
además de un filtro espacial. Este haz expandido es dirigido perpendicularmente a la película,
19
Figura 2.3 Formación de un holograma de reflexión.
que está virtualmente en contacto con el objeto del que se obtendrá el holograma. Si es película
lo que se usa, debe ser colocada entre dos láminas de vidrio, y sujetas con abrazaderas. Los
objetos empleados para realizar los holograma deberán ser en cualquier color, altamente reflectivas, u objetos brillantes puestos en contacto virtual con la emulsión. [4]
En la figura 2.4 puede verse el esquema de exposición y reconstrucción de un holograma
de reflexión.
Después del proceso de revelado, la imagen de este holograma no puede verse hasta que
está totalmente seca la placa fotosensible o el trozo de película, ya que se revela por medio
de un proceso similar al revelado de fotografías, también debe ser visto bajo una fuente de luz
blanca, como la luz del sol.
En la formación del holograma la interferencia se origina entre el haz directo incidiendo en
la emulsión y la luz que ha sido transmitida a través de este y reflejado detrás del objeto. Debido
a que la película está ubicada entre el haz de referencia y el haz objeto, donde la concentración
del haz es mayor, los 6 micrones de grosor que posee la emulsión tiene aproximadamente 20
superficies de espejo formadas dentro de este. Lo que permite una excelente difracción que
toma lugar cuando es iluminado por luz blanca.
20
Figura 2.4 Representación de la exposición y reconstrucción de un holograma. (a)exposición
(b)reconstrucción.
2. Hologramas de Transmisión. Es aquel que se forma o construye cuando la fuente de
luz se coloca frente al objeto que se emplea como modelo para obtener su imagen holográfica,
para que genere el haz objeto que incide de lado a la placa holográfica, y así el observador
percibe la imagen por el otro lado. [7]
Los hologramas de transmisión típicos se observan con luz láser, usualmente la del mismo
tipo que la empleada para el grabado. La luz se dirige detrás del holograma y la imagen se
transmite para el lado del observador. La imagen virtual puede ser muy nítida y profunda. [7],
[9]
Existen ciertas características únicas en los hologramas de transmisión que sorprenden al
observador:
1. Captura la imagen de un material mucho más grande que el plato holográfico o la hoja
de película que graba el holograma. Los hologramas de reflexión no pueden hacer esto
fácilmente.
2. La imagen puede ser proyectada sobre una pantalla o alguna otra superficie con un láser.
21
3. Pueden ser rotos en varios fragmentos y a través de cada pieza contiene la imagen completa. Si se fuera a romper un holograma con un martillo y entonces brillara el láser a
través de una sola pieza, la imagen completa puede proyectarse y ser vista.
4. Pueden grabarse más de una imagen en la misma placa holográfica u hoja fotográfica,
y en efecto, agregar un canal para imágenes subsecuentes. Cuando se ve el holograma
terminado, se puede sintonizar a distintos canales girando el holograma y ver distintas
imágenes.
Cuando se graba el holograma, el haz de referencia y el haz objeto llegan del mismo lado
de la película. Se utiliza un desdoblador del haz para separar el haz láser original en dos haces
mutuamente coherentes.
Para formar un holograma de transmisión, es deseable utilizar película, con la emulsión
orientada hacia la luz. Generalmente, si la película se corta de un rollo, el lado cóncavo de la
película es la emulsión. Una forma para determinar el lado correcto es humedecer un dedo y
tocar una esquina de la película. El lado pegajoso es la emulsión. En la fabricación de estos
hologramas, el haz se dispersará para cubrir un área más larga que lo que fue en el caso de los
hologramas de reflexión. [4]
Para minimizar el efecto del ruido de intermodulación, una razón deseable entre la intensidad de la luz directa en la película, contra la luz reflejada por cuadro sobre la película, es
aproximadamente 4 veces o más. Con un medidor de luz, que tenga una escala logarítmica, la
luz detectada cuando es dirigida a la ubicación del holograma, hacia los lentes deberá leerse al
menos dos partes más arriba que la luz que llega del cuadro de la escena. En detección de la
intensidad del haz objeto, debe cuidarse que sea tomada en bloqueo con la referencia directa
de la luz. El tiempo de exposición es determinado principalmente por la intensidad del haz de
referencia. El holograma resultante puede ser visto con un láser.
Cuando se reconstruye el holograma, la luz proviene de un lado de éste, y el observador
está en el otro lado, y no tiene que estar mirando en la misma dirección del haz. La luz pasa
a través del holograma. El observador ve la imagen imaginaria creada en el mismo lado de la
luz que reconstruye el holograma. De ahí la denominación de holograma de transmisión. [7]
22
La imagen real de este holograma puede ser proyectada sobre una pantalla, por un haz láser
precisamente detrás y a través del holograma de la dirección de haz de referencia original.
Una mayor ventaja de este tipo de holograma sobre los de reflexión, es que la profundidad
en la escena es virtualmente ilimitada. Una limitación de este holograma es que la mayoría
de las escenas son iluminadas por la parte posterior. Como precaución en la realización de
estos hologramas debe evitarse tener objetos muy largos que puedan llegar a bloquear el haz
de referencia.
Cuando se genera un holograma de este tipo con más de una escena en el mismo, se realizan dos exposiciones por separado para dos escenas. Por ejemplo, después de hacer una
exposición la película puede girarse 90◦ a través del eje perpendicular a la película en este
plano. Una escena diferente es substituida y se realiza una segunda exposición. Después del
proceso el holograma puede ser rotado y dos diferentes escenas serán vistas dependiendo de la
orientación. [4]
A grandes rasgos han sido definidos los dos tipos de hologramas básicos. En estos se puede
observar que su forma de fabricación, es muy similar, la diferencia entre generar un holograma
de reflexión a uno de transmisión es únicamente la manera en que los objetos son dispuestos
en el sistema.
2.5.1
Subtipos de Hologramas.
Los hologramas se pueden hacer de muy diferentes maneras, pero todos con el mismo
principio básico. Entre los principales tipos de hologramas que se han desarrollado están los
siguientes: [14]
1. Hologramas de Fresnel. Éstos son los hologramas más simples. También son los hologramas más reales e impresionantes, pero tienen el problema de que sólo pueden ser
observados con luz láser.
2. Hologramas de plano imagen. Un holograma de plano imagen es aquel en el que el objeto se coloca sobre el plano del holograma. Naturalmente, el objeto no está físicamente
colocado en ese plano, pues esto no sería posible. La imagen real del objeto, formada a
23
su vez por una lente, espejo u otro holograma, es la que se coloca en el plano de la placa
fotográfica. Al igual que los hologramas de reflexión, éstos también se pueden observar
con una fuente luminosa ordinaria, aunque sí es necesario un láser para su exposición.
3. Hologramas de arco iris. Con estos hologramas no solamente se reproduce la imagen
del objeto deseado, sino que además se reproduce la imagen real de una rendija horizontal
sobre los ojos del observador. A través de esta imagen de la rendija que aparece flotando
en el aire se observa el objeto del que se obtiene el holograma, como se muestra en la
figura 2.5.
Una segunda condición durante la toma de este tipo de hologramas es que el haz de
referencia no esté colocado a un lado, sino abajo del objeto. Este arreglo tiene la gran
ventaja de que la imagen se puede observar iluminando el holograma con luz blanca de
una lámpara incandescente común. Durante la reconstrucción se forma una multitud de
rendijas frente a los ojos del observador, todas ellas horizontales y paralelas entre sí, pero
de diferentes colores, cada color a diferente altura. Según la altura a la que el observador
coloque sus ojos, será la imagen de la rendija a través de la cual se observe, y por lo tanto
esto definirá el color de la imagen observada. A esto se debe el nombre de holograma de
arco iris. [14]
Figura 2.5 Formación de un holograma de arcoiris
24
4. Hologramas de color. Si se usan varios láseres de diferentes colores tanto durante la
exposición como durante la observación, así se pueden lograr hologramas en color. Desgraciadamente, las técnicas usadas para llevar a cabo estos hologramas son complicadas
y caras, además la fidelidad de los colores no es muy alta.
5. Hologramas prensados. Estos hologramas son generalmente de plano de imagen o de
arco iris, a fin de hacerlos observables con luz blanca ordinaria. Sin embargo, el proceso
para obtenerlos es diferente. En lugar de registrarlos sobre una placa fotográfica, se usa
una capa de una resina fotosensible, llamada fotoresist, depositada sobre una placa de
vidrio. Con la exposición a la luz, la placa fotográfica se ennegrece. En cambio, la capa
de fotoresist se adelgaza en esos puntos. Este adelgazamiento, sin embargo, es suficiente
para difractar la luz y poder producir la imagen. Dicho de otro modo, la información en
el holograma no queda grabada como un sistema de franjas de interferencia obscuras,
sino como un sistema de surcos microscópicos. La figura 2.6 muestra un holograma de
este tipo. [14]
Figura 2.6 Holograma prensado, fabricado por J. Tsujiuchi en Japón.
El siguiente paso es recubrir el holograma de fotoresist, mediante un proceso químico o
por evaporación, de un metal, generalmente níquel. A continuación se separa el holograma, para que quede solamente la película metálica, con el holograma grabado en ella.
El paso final es mediante un prensado con calor: imprimir este holograma grabado en
la superficie del metal, sobre una película de plástico transparente. Este plástico es el
holograma final. Este proceso tiene la enorme ventaja de ser adecuado para producción
de hologramas en muy grandes cantidades, pues una sola película metálica es suficiente
25
para prensar miles de hologramas. Este tipo de hologramas es muy caro si se hace en
pequeñas cantidades, pero es sumamente barato en grandes producciones.
6. Hologramas generados por computadora. Las franjas de interferencia que se obtienen
con cualquier objeto imaginario o real se pueden calcular mediante una computadora.
Una vez calculadas estas franjas, se pueden mostrar en una pantalla y luego fotografiar.
Esta fotografía sería un holograma sintético. Tiene la gran desventaja de que no es
fácil representar objetos muy complicados con detalle. En cambio, la gran ventaja es
que se puede representar cualquier objeto imaginario. Esta técnica se usa mucho para
generar frentes de onda de una forma cualquiera, con alta precisión. Esto es muy útil en
interferometría.
7. Holograma de Relieve. Este tipo de hologramas se emplea generalmente en tarjetas
o credenciales de identificación y tarjetas de crédito, como elemento de identificación
y seguridad, proponiéndose como un medio anti-falsificación. La figura 2.7, muestra a
nivel microscópico, el relieve que se forma sobre la estructura reflectiva del substrato,
en un holograma de este tipo. En éste el sustrato tiene la apariencia de inflamarse en
pequeñas marcas o ámpulas.
Figura 2.7 Imagen microscópica de la emulsión fotosensible después de fabricar un holograma de
relieve.
Capítulo 3
Incursión de la Holografía en los
Discos Ópticos.
3.1 Introducción
A lo largo del desarrollo de este trabajo, se ha conocido el origen de la holografía y las
bases científicas que la componen. Además de definirse los conceptos más importantes que
originan los hologramas y que a nivel de fenómeno óptico y / o físico acontecen para que
sea posible realizarlos. En vista de que en la actualidad, los datos se generan y se procesan
en un ambiente totalmente digitalizado, este hecho produce que la información sea generada
en formatos que cada vez demandan el desarrollo de elementos que contengan una capacidad
mayor para su procesamiento; pero aún más para su almacenamiento. A partir de este hecho
se genera una cuestión que resulta bastante oportuna, pues proporciona la pauta para mostrar
como la holografía y las comunicaciones se ven relacionadas. A partir de esto, la holografía
se aplica para desarrollar elementos de almacenamiento de simple estructura, pero de amplias
expectativas en el manejo de la información. Por ello la holografía propone a los hologramas
para lograr el almacenamiento de la información en grandes volúmenes que va del orden de los
Megabytes hasta los Terabytes; esto se logra en combinación con el uso de longitudes de onda
corta en la ventana de los colores azul-verde, azul-violeta e infrarrojo. Sorprendentemente,
el desarrollo de elementos de almacenamiento óptico-holográfico ha conseguido no sólo recopilar datos gráficos o criptográficos, sino también datos de audio que ha logrado escalar a
niveles de alta definición y resolución; lo que le ha permitido contener ambos tipos de datos
27
en el mismo medio. En un principio, se contó con elementos magnéticos que almacenaban
información a través de pistas y registros electromagnéticos, pero en el transcurso de 10 años
se vieron limitados para las grandes demandas de almacenamiento. [11] Con los alcances que
la holografía ha tenido, fue posible tener un elemento de mayor densidad que no sólo fue novedoso sino que también permitió cumplir con la primera de las expectativas, lograr un mayor
volumen de almacenamiento. Como muestra de lo anterior tenemos al dispositivo óptico denominado CD-ROM. El CD-ROM se ha convertido en un elemento imprescindible en todos
los equipos de computo. Con la llegada de los nuevos elementos ópticos de almacenamiento
de la información, los múltiples formatos en desarrollo han logrado encriptarla o codificarla,
mejorando el ancho de banda en su registro y aumentando su rango de transferencia. Prueba
de ello es uno de los más nuevos formatos en boga, este es el formato DVD. Actualmente,
se está sustituyendo en las computadoras personales las unidades CD-ROM por las unidades
de DVD, tanto de sólo lectura como rescribibles. Ésto se debe principalmente a las mayores
posibilidades de almacenamiento de información, ya que un DVD-ROM excede en capacidad
a un CD-ROM, como se verá en la siguiente sección.
3.2
Disco Versátil Digital o Disco de Video Digital.
La figura 3.1 muestra las siglas que identifican al formato que ya se han convertido en el
más emblemático de este tiempo.
Figura 3.1 Siglas de identificación del formato del Disco Versátil Digital
El DVD (también conocido como "Disco Versátil Digital" o Disco de Video Digital") es
un medio de almacenamiento óptico en un formato de disco que puede ser usado para almacenamiento de datos, incluyendo películas con alta calidad en imagen y sonido. Los DVD
parecen discos compactos ya que sus dimensiones físicas son las mismas (120 mm (4.7 in),
28
pero son codificados en un formato distinto a mucha más alta densidad. [11] La figura 3.2
muestra la estructura de un dispositivo DVD.
Figura 3.2 Composición de un DVD
3.3 DVD grabable y regrabable.
Hewlett Packard desarrolló un medio DVD regrabable por la necesidad de almacenar datos
por respaldo o transporte. Los DVD regrabables son usados para grabar audio y video. Para
este efecto fueron desarrollados 3 formatos: -R/RW, +R/RW, RAM (Random Access Memory).
La figura 3.3 muestra un ejemplar de éste dispositivo.
La grabación de capa dual (o a dos capas), permite a los discos DVD-R y DVD+R (DVD
Grabable) almacenar significativamente más datos, por encima de 8.5 Gigabytes por disco,
comparado con 4.7 Gigabytes por disco de capa sencilla.
Los Discos regrabables, están compatiblemente retrasados con algunos de los reproductores DVD actuales y los lectores DVD-ROM. Muchos reproductores DVD actuales soportan
la tecnología de capa dual, y el precio es comparable al de los lectores de capa sencilla. El
mecanismo de cambio de capa en algunos reproductores de DVD pueden mostrar una notable
29
Figura 3.3 DVD grabable/regrabable
pausa, tan grande como dos segundos, según algunos reportes recientes. Se tiene la preocupación de que estos discos tengan defectos.
3.3.1
DVD-Video
El disco DVD-Video requiere de un lector DVD y un decodificador MPEG-2 (e. g., un
reproductor DVD o un lector DVD de computadora con software de reproductor DVD). Las
películas comerciales DVD están codificadas, se usa una combinación de video MPEG-2 comprimido y audio de variados formatos (con frecuencia formatos multicanal). Rangos típicos de
datos para películas DVD, rangos de 3-10 Mbit/s, y el rango bit es usualmente adaptable. La
figura 3.4 es una muestra de la presentación comercial del dispositivo.
Algún software o hardware de reproductores DVD pueden reproducir discos cuyos archivos
MPEG no conformen los estándares anteriores, comúnmente estos se usan para soportar discos
DVD autorizados. [11]
Algunos reproductores también reproducirán DVD-ROM’s, o CD-ROM’s conteniendo archivos
de video MPEG, estos son inautorizados y carecen del archivo y encabezado estructural que
define al formato de video DVD. (Estos archivos contienen información extra, como el número
de pistas, capítulos y ligas a presentaciones extra, las cuales los reproductores de DVD usan
para pasar a DVD-video).
30
Figura 3.4 Ejemplo de un DVD-Video.
A pesar de que el DVD se presenta como un formato digital con estructuras para trabajar
con audio y video digitales contiene algunas restricciones para el manejo y protección de éste
tipo de datos.
El video DVD tiene cuatro sistemas complementarios designados para restringir al usuario
DVD en varias formas: RipGuard, Content Scramble System (CSS), Códigos de región y UoPs
(Disable User Operations), esto es
1. RipGuard. Tecnología desarrollada por la empresa Macrovision. Este es un programa
que previene la copia de DVD’s modificando el formato del contenido de éste, con el fin
de alterar el programa de copia.
2. Sistema de Mezclado de Contenidos (Content-Scrambling System (CSS))
Muchos títulos de video DVD usan el sistema CSS, que está previsto para desanimar
a la gente de copiar el disco. Comúnmente los usuarios necesitan instalar un software
provisto en el DVD o descargado de internet, tales como WinDVD, PowerDVD, Mplayer
o VLC para que el disco sea visto en una computadora.
Sin desencriptar primero, cualquier copia digital del disco será arruinada y donde quiera
será irreproducible, incluyendo en computadoras.
3. Deshabilitador de Operaciones de Usuario (Disabled User Operations) (UoPs)
El video DVD permite al disco especificar si el usuario puede o no desarrollar alguna
operación, tales como selección de menú, saltar capítulos, adelantar o retrasar o alguna
31
función esencial en el control remoto. Esto es conocido como User Operations Prohibitions o Prohibited User Operations (UoPs o PUOs). Muchos reproductores DVD
respetan estos comandos (e. g., para prevenir la rápida regresión por medio de mensaje
de derechos de autor o advertencia al comienzo del disco), aunque algunos pueden ser
configurados para ignorarlos, particularmente la fuente abierta del software del reproductor.
4. Códigos por Región.
Cada disco de video DVD contiene uno o más códigos de región, denotando el área(s) del
mundo en el cual su distribución y reproducción son previstos. La figura 3.5, distingue
los códigos de las distintas regiones del mundo.
Figura 3.5 Códigos DVD por región a través del mundo.
La especificación comercial para el reproductor DVD dicta que un reproductor solo debe
reproducir discos que contengan su código de región correspondiente. En teoría esto permite a los estudios cinematográficos controlar varios aspectos de un estreno (incluyendo
contenido, fecha y precio) en la base región-por-región o asegurar el éxito del asombro
o la tardía presentación de filmes de país a país. [11]
32
3.3.2
DVD-Audio
DVD-Audio es un formato para entregar alta fidelidad de audio en el contenido de un
DVD. Esto ofrece muchas configuraciones en las opciones de canal (de mono a 5.1 de sonido)
en varias frecuencias y rangos simples. Comparado con el formato de CD, las más altas capacidades del formato DVD habilita la inclusión de música (con respecto al total de tiempo de
ejecución y cantidad de canciones) o muy alta calidad de audio (reflejada por altos rangos de
muestreo lineales y altos rangos de bits verticales y / o canales adicionales para reproducción
de sonido espacial).
Los discos de audio DVD emplean un mecanismo de prevención de copia bastante robusto,
llamado Content Protection for Prerecorded Media (CPPM).
Las nuevas generaciones de formatos ópticos han restringido el acceso (mecanismos anticopia), y es por tanto posible que los consumidores puedan ignorarlo.
3.4 HD DVD (DVD de Alta Densidad o DVD de Alta Definición).
El nombre HD DVD se deriva su extensión original ’alta definición’ del formato de disco
óptico DVD. Un disco HD DVD puede almacenar substancialmente más datos que un DVD,
debido a lo corto de la longitud de onda (405 nm) del láser azul-violeta (el DVD usa una
longitud de onda de 650 nm de láser rojo y los CD un láser infrarrojo de 780 nm de longitud
de onda), que permite que más información sea almacenada digitalmente en la misma cantidad
de espacio físico. En comparación a la tecnología de los discos, que también usan un láser
azul, HD DVD tiene menos capacidad de información por capa (15 Gigabytes en lugar de 25).
[11] La figura 3.6 muestra las siglas del formato de alta definición que se pretende sustituya al
formato DVD.
Figura 3.6 HD DVD (DVD de Alta Densidad o DVD de Alta Definición) es un formato de la nueva
generación de discos ópticos diseñada para un almacenamiento de alta densidad de video de alta
definición y datos.
33
HD DVD tiene una capacidad a capa sencilla de 15 Gb y en capa dual de 30 Gb. HD
DVD puede ofrecer ambas características, el formato actual DVD y el formato HD DVD en un
mismo disco, lo cual significa que los discos especiales HD DVD se reproducirán en cualquier
reproductor DVD, reproductores de la vieja y nueva alta definición. Esto genera que se venda
al público y reserva espacio para un fácil manejo. El formato HD DVD puede ser también
aplicado a los DVD de láser rojo actuales en capacidades de 5, 9, 15 y 18 Gb .
La tabla 1, muestra las capacidades los discos DVD según su dimensión física:
Medida Física
Capacidad
Capacidad
Capacidad
Capa
Capa Dual
Capa Triple
Sencilla
12 cm, capa sencilla
15 Gb
30 Gb
45 Gb
12 cm, double capa
30 Gb
60 Gb
90 Gb
8 cm, capa sencilla
4.7 Gb
9.4 Gb
8 cm, double capa
9.4 Gb
18.8 Gb
Tabla 1
Es importante mencionar que entre los formatos, se establecen diferencias técnicas, este
aspecto resulta muy interesante conocerlo, por lo tanto para hacer mención de ellas, la tabla 2,
resume las diferencias entre las especificaciones del Video-DVD convencional y a estas de las
del Disco de Video HD DVD:
34
Disco
HD DVD ROM
3X DVD ROM
DVD ROM
Longitud de Onda
405 Nanometers
650 Nanometers
650 Nanometers
Apertura Numérica
0.65
0.6
0.6
Capacidad de
30 Gb
8.5 Gb
8.5 Gb
15 Gb
4.7 Gb
4.7 Gb
Video
AVC MPEG-4/VC-
AVC MPEG-4/VC-
MPEG-2
codificadores
1/MPEG-2
1/MPEG-2
Rango Máximo de
36.55 Mbit/s
36.55 Mbit/s
11.08 Mbit/s
Sistema de Índice
Acceso Avanzado
Acceso Avanzado
CSS 40-bit
de Protección
al contenido del
al contenido del
Sistema
Sistema
Laser
Almacenamiento a
capa dual
Capacidad de
Almacenamiento a
capa sencilla
Transferencia de
Datos
(AACS-
128bit)
Sistemas de Video
1920x1080
(AACS-
128bit)
50/60
HDTV
1920x1080
HDTV
50/60
720x480
and
720x576
50/60
SDTV
Tabla 2
Los HD DVD’s comercializados contienen una tecnología de protección de mercados de
audio para audio.
35
3.5 Disco Holográfico Versátil. (Holographic Versatile Disc)
Holographic Versatile Disc o Disco Holográfico Versátil (HVD) es un disco de tecnología
óptica que permanece aún en investigación. Se pretende que éste incremente significativamente
la capacidad de almacenamiento, por encima de otros formatos como el de los sistemas de disco
óptico HD DVD. Emplea una técnica conocida como holografía colineal, por medio de la cual,
dos láseres uno rojo y uno azul-verde, son colimados en un solo haz. El láser azul-verde lee
los datos codificados como franjas de interferencia láser de una capa holográfica cercana a la
parte superior del disco, mientras que el láser rojo es usado como el haz de referencia para
leer la servo información desde de una capa de aluminio cercana al fondo al estilo del CD
regular. La servo información se usa para monitorear la posición de la cabeza lectora encima
del disco, similar a la cabeza, pista y sector de información en un disco duro convencional. En
un CD o DVD esta servo información es intercalada entre los datos. La figura 3.7 muestra la
presentación física de este tipo de dispositivo óptico. [11]
Figura 3.7 Figura de un HVD. Por Optware.
Una capa de espejo dicromático entre el dato holográfico y el servo dato refleja el láser azulverde mientras permite pasar el láser rojo. Este previene la interferencia de la refracción del
láser azul-verde de la marca del servo dato, esto constituye un avance por encima de los medios
anteriores de almacenamiento holográfico, en los que cualquiera que experimentó demasiada
interferencia, o escasez del servo dato por entero, los hace incompatibles con la tecnología CD
y DVD actual. Estos discos tienen la capacidad de retener 3.9 terabytes de información, que es
aproximadamente 6,000 la capacidad de un CD-ROM, 830 veces la capacidad de un DVD, 160
36
veces la capacidad de los discos de láser azul de capa sencilla, y cerca de 8 veces la capacidad
los discos duros de computadora del 2006. El HVD tiene también un rango de transferencia
de 1 Gigabit/s. Empresas líderes en equipos como Optware, está en espera de realizar un disco
de 200Gb a principios de Junio de 2006, y Maxwell en Septiembre de 2006 un disco con una
capacidad de 300 Gb y un rango de transferencia de 20Mb/s.
La figura 3.8 ilustra sobre la estructura del HVD:
Figura 3.8 Estructura de HVD (Holographic Versatile Disc structure)
1. Láser verde para lectura/escritura (532nm)
2. Láser rojo de posicionamiento / direccionamiento (650nm)
3. Holograma (dato)
4. Capa de Policarbono.
5. Capa Fotopolimérica (capa de dato-contención)
6. Capa de Distancia.
7. Capa Dicroica (reflectora de luz verde)
8. Capa reflectiva de Aluminio (reflectora de luz roja)
9. Base Transparente.
37
3.5.1
Estructura.
El sistema utiliza láser verde, con una potencia de salida de 1 Watt, una alta potencia
para consumo de un mecanismo láser. Un mayor desafío del proyecto, es cualquier mejora
a la sensibilidad del polímero usado, o desarrollo de un láser para alta potencia de salida y
apropiado a la comunidad de consumo. El rango de transferencia de este tipo de dispositivos
es en promedio de 1Gb/seg, o 128 megabytes / segundo.
Ha sido estimado en los Estados Unidos que los acervos de La Librería del Congreso, una
de las más grandes en el mundo, contendría un total de 20 Terabytes si se escanea en formato
de texto. Desatendiendo las imágenes, el contenido puede ser almacenado en un poco más de
6 de estos discos.
En 15 metros de resolución y 32 bit de color, un mapa de las masas de tierra del mundo
ocuparía sólo 2 Tb. Usando código MPEG ASP, unos 3.9 Tb HVD podrían retener de entre
4,600 a 11,900 horas de video sólo por encima de un año de video ininterrumpido en rangos
usuales de codificación.[11]
HVD no es la única tecnología dentro de la próxima generación de medios de alta capacidad
óptica de almacenamiento. Se está desarrollando un formato holográfico denominado Tapestry
Media, capaz de almacenamiento a 1.6 T / seg., con un rango de transferencia de datos de 120
Mb/s. Por otra parte se planea introducir al mercado discos de 300 Gb con una transferencia
de datos de 20Mbit/s.
3.6 DualDisc
La figura 3.9 muestra el distintivo emblema de esta tecnología.
Figura 3.9 Emblema representativo de la tecnología DualDisc
38
DualDisc es un tipo de disco óptico de doble cara producto desarrollado por un grupo de
compañías de grabación. Este presenta una capa de audio similar al CD en un lado y una
capa para formato DVD del otro lado. Es similar y al mismo tiempo distinto de los DVD Plus
inventado en Europa.
Los DualDisc parecen estar basados en una tecnología DVD de doble cara, excepto que
la tecnología DualDisc reemplaza uno de los lados DVD con un lado CD. Los disco son fabricados al fusionar juntas una capa del estándar DVD de 0.6 mm de grueso (4.7 Gigabyte de
capacidad de almacenamiento) con una capa del estándar CD de 0.9 mm de grueso (60 minutos o 525 Megabyte de capacidad de almacenamiento), resultando en un disco híbrido de doble
cara de 1.5 mm de grueso que contiene información de CD en un lado e información DVD por
el otro. La figura 3.10 ilustra sobre el funcionamiento de un DualDisc.
Figura 3.10 Funcionamiento de un DualDisc
El reto para los diseñadores del DualDisc fue producir un disco de doble cara que no fuera
tan grueso para reproducirse formalmente en unidades de carga por ranura, mientras que el
lado CD no fue tan delgado para ser reproducido fácilmente por el láser. El DVD Plus, aunque
conceptualmente similar, usa una capa CD más gruesa; los DualDisc toman otra dirección
disminuyendo la capa de CD.
Algunos reproductores CD no son capaces de reproducir el lado CD de un DualDisc, debido
al fenómeno llamado aberración esférica. Como resultado al leer el lado CD puede obtener una
imagen borrosa del dato en el disco; lo equivalente en un humano al leer un libro con lentes de
39
una graduación equivocada. Ingenieros han tratado de sortear esto al hacer las plataformas en
la capa del CD más largas que en un CD convencional. [11]
La más grande competencia para el DualDisc es el CD Híbrido de Super Audio (SACD).
Los DualDisc y los SACD’s híbridos son soluciones al problema de proveer alta resolución en
audio en un disco que pueda ser reproducido en un reproductor convencional. La imagen 3.11
ilustra sobre el funcionamiento del Disco Híbrido.
Figura 3.11 Como funciona un CD Híbrido de Super Audio.
Los DualDisc toman el enfoque de usar un disco de doble cara para proveer el respaldo
necesario de compatibilidad, los SACD’s son una solución de una cara que en lugar de eso usa
dos capas: una capa de CD convencional y una capa de alta resolución.
Los láseres en los reproductores de CD convencionales tienen una longitud de onda distinta, (típicamente alrededor de 780 nm) que aquellos reproductores SACD’s (650 nm). Los
SACD’s híbridos poseen una capa especial de alta densidad que es transparente a los láseres de
los reproductores de CD convencionales pero es parcialmente reflejado por los láseres de los
SACD’s.
Cuando un SACD híbrido es puesto en un reproductor de CD convencional, el haz del láser
pasa a través de la capa de alta resolución y es reflejado por la capa convencional en la distancia
regular de 1.2mm. El resultado es que el disco híbrido se reproduce como uno normal.
Cuando un disco híbrido es puesto dentro de un reproductor SACD, el láser es reflejado
parcialmente en la capa de alta resolución (a 0.6mm de distancia) antes de que este pueda
40
alcanzar la capa convencional. Si un CD convencional es puesto dentro de un reproductor
SACD, el láser leerá el disco sin incidentes ya que no hay una capa de alta resolución para reflejar. Debido a la diferencia entre las distancias de funcionamiento de los CD’s y los SACD’s,
la apertura de los lentes en el reproductor SACD debe ser ajustada para obtener la longitud
focal correcta.
Capítulo 4
Hologramas para Publicidad.
4.1 La generación holográfica
Debido a que el desarrollo de la holografía se había realizado en el interior de los laboratorios, parecía que estaba únicamente confinada a ellos, sin embargo, para finales de los años
60’s, por ser un elemento que resultaba ser muy atractivo para los observadores, publicaciones
etc., se buscó dar a conocer a la holografía y sus hologramas para hacer su presentación pública.
[3]
Fue en 1967 cuando la publicación World Book Encyclopedia Science Yearbook, contenía
un holograma de transmisión de 4" × 3" de piezas de ajedrez sobre un tablero. Esto demostró
que la holografía se encontraba en un nivel de desarrollo en el cual ya se era posible generar
hologramas en masa. Este fue el primer llamado de atención para los observadores que, poco
después, ese mismo año, continuaron publicando imágenes holográficas en otras publicaciones.
Por ejemplo Editions Inc., Conductron Corporation quien utilizó un láser pulsado que él diseñó
para hacer el primer holograma de una persona, jugando así un papel muy importante para la
manifestación comercial de la holografía.
Lo importante dentro de la evolución de la holografía es que por cada avance que se presenta casi al mismo tiempo se tiene uno de mayor impacto, ya que un año después de la presentación de la holografía a través de la emisión de hologramas dentro de publicaciones de
corte científico, se constituyó la holografía de transmisión blanca, que no sólo vino a simplificar la fabricación de hologramas sino que facilitó la producción en masa de estos.
42
Aún más el desarrollo de la técnica de estampado holográfica en 1974, y su traslado a
medios comercialmente factibles, la holografía y los hologramas fueron trasladados a un nivel
más allá de la conciencia pública, pues mejoró aún más la técnica y eficiencia para producir
los hologramas, acaparando la atención de la industria y el comercio. [3]
Con los avances que presentaba hasta entonces la holografía, y a partir de los estudios
realizados por los científicos de ese tiempo, se puede ver su empleo y aplicación dentro de otros
ámbitos independientemente del artístico. Por ejemplo, para el año de 1984, publicaciones
literarias de orden científico, tales como la publicación National Geographic la cual fue la
primera publicación de mayor relevancia en poner un holograma en su portada, para su edición
de Marzo de 1984 llevando cerca de 11 millones de hologramas por todo el mundo.
Debido al efecto y expectación que este renovado interés sobre los hologramas despertó
entre la sociedad, el empleo de hologramas como atractivo sobre las publicaciones se acentuó
y tomo un giro más notable. Se fue convirtiendo en un medio que facilitaba desarrollar nuevos
sistemas para identificación, clasificación y seguridad de objetos.
Por ello, actualmente se observa con facilidad que cualquier industria puede usar los productos holográficos para aumentar la imagen de sus marcas en el mercado como genuina y /
o certificada. Aunque también se ha visto que puede utilizar hologramas como atractivo en
el empaque de un producto o en aplicaciones de seguridad, regalos de fantasía, etc; los hologramas son también propuestos como un nuevo medio de expresión artística en tercera dimensión, registro de artefactos invaluables, etc. También son empleados en las nuevas tecnologías
aeronáuticas, automóviles, etc. Algunas compañías están trabajando también con video holográfico y sistemas de TV. Para una referencia rápida, algunas de las empresas en las que los
hologramas se emplean con frecuencia son: químicos y detergentes, fertilizantes y semillas,
equipos y materiales para construcción, relojería y joyería fina, instrumentos aeronáuticos, etc.
Con todo lo anterior, es posible darse cuenta que aunado a su desarrollo la holografía y los
hologramas se han transformado en un recurso de múltiples aplicaciones, y ha revolucionado a
distintos ambientes como el de la medición, la identificación, la clasificación, el procesamiento
y el almacenamiento de información, la publicidad y la seguridad, entre otros.
43
4.2 Publicidad y Comercio.
Debido a su complejidad de construcción, los hologramas se presentan con una característica muy importante: son difíciles de falsificar. Esto ha permitido que se conviertan en un
medio atractivo para emplearse en el ámbito de la seguridad.
Por otra parte debido al hecho de ser "atractivos" resultan altamente apropiados para emplearse en un ámbito en el que se le ha dado un auge mayor: la publicidad. Esto porque aún
siendo pocas las personas interesadas en saber como se estructura un hologramas o siquiera
tengan la idea de lo que este es, no dejan de utilizarlos.
En publicidad y comercio, un holograma ha resultado ser el medio más atractivo para acaparar la atención del consumidor a un producto, autentificar su calidad, o bien identificar la
marca del producto.
Desde mediados de los años 70’s y principios de los 80’s la introducción del holograma
al contexto del mundo contemporáneo, despertó un gran interés entre la sociedad, al observar
imágenes impresas con un grado de animación que era revelado, en proporción al movimiento
del observador.
Ya una vez que los hologramas fueron considerados por la industria, pronto les fue asignada una nueva aplicación, persuadir al público a comprar, pues ya se les veía impresos en la
envoltura de algún producto o bien como distintivo de alguna marca. Es válido manifestar que
los hologramas han resultado un excelente medio publicitario. Pues ofrecen los aspectos que
más son apreciados en el mercado; que es persuasión a través de la vista, es novedoso, mejora
la imagen empresarial, etc. Pero sin duda, es necesario mostrar los aspectos de mayor impacto
que ofrecen estos elementos ópticos.
Corporativos y agencias de publicidad, departamentos de marketing y relaciones públicas
se han dado cuenta de que los hologramas utilizados en puntos de venta, embalajes (empaques
o envolturas) o material de publicidad, pueden persuadir al publico a comprar. Además, este
nuevo medio es también, una forma original de embellecer la imagen de las empresas. [12]
Por mencionar algunas razones del por qué utilizar hologramas como elementos publicitarios y de mercado se tienen las siguientes:
44
1. Impacto: Los hologramas atrapan la vista y serán significativamente más observados
que otros medios.
2. Valor agregado por adelantado: La gente es impresionable por los hologramas y es
muy probable que atrapen la atención de clientes y asociados.
3. Retención: La gente tiende a conservar los hologramas, por ser un artículo llamativo o
bien para hacer constar ante demás personas que su adquisición pertenece a una marca
reconocida
4. Seguridad: Los hologramas son virtualmente imposibles de duplicar y de producir por
criminales promedio. Por tanto, han llegado a ser la parte integral de muchos programas
de seguridad comercial y gubernamental. Se han aplicado a documentos, tarjetas de
identificación actuales, etc. Se han agregado secuencias, texto oculto, y otros rasgos
para sus hologramas.
5. Razones Comerciales: Los productos holográficos constituyen un único mercado en sí
mismos. Son vendidos en el medio comercial como productos al por menor: en e. g., tarjetas de felicitaciones, timbres postales coleccionables, etiquetas, empaques y muestras,
etc. Por ejemplo:
• En exhibiciones, ferias, áreas de recepción, como sorprendente y diferente método
de exhibir los productos de una compañía o el logotipo de la misma para promocionar su imagen en el mercado.
• Como material de promoción, formando parte de llaveros, pisapapeles, calendarios,
adhesivos, en portadas de discos, libros, etc.
• Embalajes, la colocación de un holograma en la parte externa de una caja o un
estuche, facilitan la identificación del interior, añadiendo además un incentivo para
su venta o prestigio.
• En regalos de empresa deben formar parte de los presupuestos destinados a publicidad y promoción. Un regalo siempre se agradece y lo más importante, se recuerda.
45
Un holograma bien seleccionado es una segura prolongación de la imagen de su
empresa.
• También puede verse que un holograma aplicado como etiqueta, se convierte en
una alternativa antifalsificación, etiquetas autoadhesivas con números, códigos o
marcas, son garantía de autenticidad de cualquier producto o distribución, cintas
de vídeo, identificación de empresa, etc. La figura 4.1 muestra un holograma tipo
etiqueta como ejemplo de autenticidad.
Figura 4.1 Holograma como muestra de autenticidad e identificación.
• Por otra parte, como material de exhibición en galerías y museos, los hologramas
de obras de arte, de piezas únicas, valiosas, frágiles o delicadas pueden exhibirse
fácilmente en cualquier lugar, lejos del ámbito local de la galería o museo, permitiendo ser contempladas por un más amplio sector de público. Pueden sin ningún
riesgo mandarse copias de hologramas a distintos centros para su investigación o
consulta.
Pero, al decir que los hologramas se emplean para publicitar artículos de consumo es
plantear que su objetivo es muy general a este respecto. Resulta más provechoso ir más allá
46
de esto para poder percibir que tal involucramiento de los hologramas en este contexto presenta una diversidad enorme y permite conocer subtipos de hologramas aplicables a múltiples
entornos de la publicidad.
Por otra parte es muy válido resaltar que los hologramas no dejan de ser promovidos como
el elemento "que protege" a los intereses del consumidor.
Por ejemplo los hologramas pueden ser integrados en los procesos de impresión y empaquetamiento en las uniones o junturas de un empaque y pueden ser usados por productores
de software, productores de pasaportes, fabricantes de automóviles, creadores de productos de
marca, compañías de tarjetas de crédito, productores de CDS, distribuidores de tarjetas telefónicas, etc. Las posibilidades son ilimitadas.
Es posible percatarse de un objetivo implícito o subjetivo dentro de los propósitos de la
publicidad al utilizar hologramas, este es la seguridad; lo que muestra que no necesariamente
para que un holograma se involucre con este ámbito, requiere de dispositivos sofisticados;
simplemente necesita ser incluido al adherirse a una unión o hendidura para asegurar que si
este es retirado o fracturado el contenido del paquete ya no es confiable para ser consumido
por el usuario, y garantizar las buenas condiciones de un producto, o la originalidad de este.
4.2.1
Hologramas empleados en la publicidad para seguridad.
Resulta atractivo apreciar que aún cuando los hologramas sean empleados para el ámbito
de la seguridad, no se alejan de fungir también como un elemento publicitario.
Pueden apreciarse hologramas en diversos productos que portan el emblema o nombre de la
marca del producto impreso sobre él. Esto publicitariamente no deja de ser ideal y estratégico,
sin embrago, los consumidores apreciarán la protección de su marca para identificar productos
y reconocerán en los hologramas y etiquetas de seguridad, que están consiguiendo aquello por
lo cual pagaron.
Ante la aparición de los hologramas dentro del contexto de seguridad de productos y servicios, y debido a que en el mercado existen grupos que se especializan en imitar y falsificar
los productos emitidos por empresas e industrias establecidas, el mecanismo garantía-evasión
se activa automáticamente. Es aquí donde se establece una de las razones por las cuales resulta
47
ideal el empleo de los hologramas como elementos de seguridad, evitar que estos grupos de falsificadores invadan el mercado con productos de baja calidad que afectan tanto a empresarios
como a consumidores. [13]
A continuación se mencionan algunos tipos de hologramas dispuestos como elementos de
seguridad: [12]
• Holograma matriz de puntos. El holograma matriz de puntos permite implementar
un ilimitado control de haz láser computarizado de puntos grabados en un holograma.
Este holograma es el resultado del diseño de muchos pequeñísimos puntos comprimidos;
donde por separado cada punto es una rejilla de difracción.
• Holograma 2D / 3D El holograma 2D / 3D está hecho de múltiples capas bidimensionales con imágenes holográficas colocadas una detrás de otra. Tiene una buena profundidad.
• Holograma de color real. El holograma de color real poseee calidad fotográfica. Si los
falsificadores no pueden obtener la fotografía original, no pueden duplicar el holograma
muy parecido a la fotografía original. Es una buena forma de alcanzar una presentación
infalsificable. La figura 4.2, ilustra sobre esta clase de holograma.
Figura 4.2 Ejemplo de un holograma de color real.
• Holograma 2D El holograma 2D está hecho de dos imágenes bidimensionales. Las
imágenes asignadas en colores y posiciones distintas en una capa. Sólo tiene una capa de
profundidad visual en la imagen del holograma. En la figura 4.3 se observa un ejemplo
de este tipo de holograma.
48
Figura 4.3 Muestra de un holograma 2D.
• Holograma flip-flop. El Holograma flip-flop puede mostrar dos imágenes desde dos
líneas de vista distintas. Cuando la línea de vista cambia horizontalmente (de derecha a
) o verticalmente (de arriba hacia abajo), distintas imágenes se desarrollan a través del
holograma. La figura 4.4 muestra un ejemplo de este tipo de holograma.
Figura 4.4 Holograma flip-flop.
• Revelación de texto oculto y texto puntual oculto en holograma. Este es una imagen
o texto encriptado, invisible a los ojos y detectable por un lector láser. El texto o imagen
oculto y legible por láser puede ser visto también con un apuntador láser. Texto en
pequeños puntos puede ser revelado cuando la película codificadora se ilumina.
• Micro texto o imagen en un holograma Este es difícil de ser apreciado por el ojo. Es
inspeccionado visualmente con un amplificador.
49
• Holograma combinado El holograma combinado crea un impacto por sus extraordinarios efectos visuales y por sus características de seguridad. Normalmente combina los
hologramas 2D / 3D y matriz de puntos, y la profundidad de los hologramas 2D / 3D con
texto oculto.
• Holograma tipo etiqueta transparente y holograma de calcomanía transparente de
pantalla móvil. El holograma tipo etiqueta transparente se ve como una etiqueta holográfica., este previene ser fotocopiado y las falsificaciones de membretes de documentos.
• Holograma adherible sensible a la presión. El adherible holográfico sensible a la presión, se muestra como un holograma tipo calcomanía que al intentar retirarse es dañada,
por lo que no puede ser retirado sin ser destruido. No puede reutilizarse. En la figura 4.5
se muestran físicamente las características de este holograma.
Figura 4.5 Destrucción parcial de un holograma sensible a la presión al ser removido.
• Holograma de libre contorno. Este holograma libera una capa de aluminio que contiene
una imagen o texto cuando es removido, ya que se compone por capas en las que están
incluidas el texto o la imagen por separado. La imagen 4.6 se puede observar la forma
en que la información contenida en el holograma queda plasmada sobre la superficie en
la que estuvo adherido al ser removido.
• Holograma adhesivo no alterable a la presión Distinto al holograma adherible de libre
contorno, en este la imagen no será dañada cuando sea desprendido de la superficie en la
que fue pegada, como papel, vidrio o plástico. No es reutilizable.
50
Figura 4.6 Holograma de libre contorno.
• Números de serie sobre un holograma. Estos se agregan como un rasgo de seguridad en el holograma. Generalmente son usados para mejorar el manejo de las capacidades anti-falsificación, puesto que las características reflejantes evitan que la información pueda ser impresa o fotocopiada.
• Hologramas en revestimiento y laminado de credenciales de identificación. Ofrece
un nivel de protección a credenciales de identificación, insignias, licencias, etc; previendo alteraciones a la información del documento. Combate la duplicación y copiado
de la credencial. En la figura 4.7 se ve un holograma laminado.
En la figura 4.8 se puede apreciar la aplicación directa de un holograma sobre una tarjeta
de crédito, con lo que se pretende comprobar y otorgar la autenticidad que se tiene en un
documento de este tipo. [15]
Con este ejemplo queda establecida la utilidad del holograma en el contexto de la seguridad,
identificación y como medio anti-falsificación. La figura 4.9, muestra un holograma falsificado,
en ella pueden verse notorias diferencias entre la constitución de éste holograma y el de la figura
4.8.
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Figura 4.7 Ejemplo de un holograma laminado, habitualmente utilizado como marca de seguridad en
credenciales de identificación personal.
Figura 4.8 Holograma en tarjeta de crédito como elemento de identificación. [15]
Como se puede ver son muy notorias las diferencias entre el original del holograma de la
tarjeta de crédito ilustrado en la figura 4.8 y la imitación mostrado en la figura 4.9. Se requiere
que para que un holograma pueda ser idéntico a otro, se tengan las condiciones iniciales y
originales que se vieron involucradas en el proceso de fabricación del mismo.
Por lo anterior, se puede ver que el holograma se convierte en una herramienta muy útil,
para el desarrollo de sistemas de seguridad y de identificación. Éste ha mostrado ser un instrumento que incluso llegará a desarrollarse aún más para incluirse en innovaciones tecnológicas.
Al parecer, con el empleo de los hologramas en publicidad, se da solución a una situación
bipartita: publicitar productos e insumos y defender su originalidad.
Sin duda alguna los hologramas han rebasado no sólo sus propias expectativas sino que
también rebasan a las de cualquier entorno en el que se vean involucrados; pues como en este
caso donde se han involucrado en el ambiente publicitario, no sólo ofrecen propaganda, sino
también novedad, creatividad, originalidad y hasta seguridad.
52
Figura 4.9 Imitación o falsificación de un holograma.
Una de las ventajas que se observan sobre los hologramas cuando se involucran como elementos de seguridad es que no se requieren de equipos caros, ni mucho menos sofisticados, para
que los productos que los contengan sean reconocidos o clasificados, únicamente requieren de
ciertos aspectos que el fabricante o marca del producto plasme sobre ellos.
Además, resultan un interesante recurso para reconocimiento, mucho mejor que cualquier
otro medio pudiera tener. Incluso es válido decir que los hologramas, sean del tipo que sean,
también se promueven como un nuevo medio de comunicación inalámbrico, que, aunque
carezca de transmisores y elementos electrónicos, es posible acuñar en ellos códigos, series
numéricas y demás formatos criptográficos, para trasladarlos o darlos a conocer.
Puede hacerse la siguiente semejanza la publicidad para el holograma ha sido el medio
de transmisión y el propio holograma ha fungido como el código o paquete de información a
transmitir.
Capítulo 5
Resultados experimentales
5.1 Introducción
En este trabajo se presenta el proceso de fabricación de los hologramas dividiendo para
ello el procedimiento en dos partes: la etapa o proceso de grabación y la etapa o proceso
de revelado. La descripción de los elementos empleados durante el proceso experimental, se
puede revisar en el apéndice A.
Los hologramas fabricados en este trabajo, fueron de dos tipos: hologramas de reflexión
y hologramas de transmisión. Este tipo de hologramas fueron elegidos ya que son de lo más
sencillos y pueden fabricarse con el kit holográfico adquirido para este fin.
5.2 Hologramas de reflexión.
También denominados "hologramas delgados", los hologramas de reflexión son aquellos
que requieren de una fuente de reconstrucción coherente o altamente filtrada, este holograma
puede ser visto satisfactoriamente con luz blanca ( luz que contiene todas las longitudes de
onda). Para construir estos hologramas, uno de los requisitos que deben cumplir es que la luz
venga dirigida desde una fuente puntual en línea directa, tal como podría ser de un proyector
de diapositivas o un apuntador láser.
Proceso de fabricación.
54
Para iniciar con la fabricación de los hologramas, una vez que se implementó el sistema
holográfico, se debe escoger un objeto para obtener su holograma, para ello se tomaron las
siguientes consideraciones:
• El objeto debe ser reflejante, pero no al grado de llegar a ser difractante.
• El objeto no debe ser mayor a 6 cm.
Tomadas estas consideraciones se escogieron varias monedas de distintos tamaños, estas se
puede observar en la figura 5.1:
Figura 5.1 Grupo de monedas como objetos modelo para la fabricación del holograma.
Una vez reunidos los elementos el proceso se siguió de la siguiente forma:
Se acomodaron las monedas de las cuales se habría de tomar el holograma sobre el sistema,
el diodo láser fue orientado sobre el grupo de monedas a 30 cm de distancia respecto a estas, y
se encendió 5 minutos antes, para que alcanzara su grado máximo de potencia. Para asegurar
que los objetos se encuentran bien ubicados respecto a la posición del láser y viceversa, así
como para observar la buena propagación del haz del láser, se empleó una pequeña tarjeta de
las mismas dimensiones de la placa holográfica. Una vez verificado esto, fueron apagadas las
luces del espacio que se utilizó como cuarto oscuro o cuarto holográfico, para verificar que no
existieran filtraciones de luz del exterior, que se convirtiera en un factor de ruido y que pudiera
perjudicar al holograma durante su fabricación.
Después de minimizar los factores externos de ruido, se procedió a oscurecer de forma total
el área para realizar la fabricación del holograma. Antes de colocar la placa fotosensible, se
55
cubrió el haz del láser con la contraventana para no velar la placa, aunque sobre los objetos
de los que se obtendrá el holograma previamente fue colocada una placa similar a manera de
ensayo. La figura 5.2 ilustra lo anterior:
Figura 5.2 Colocación de placa fotosensible sobre objetos modelo. En la imagen, se presenta una
simulación del procedimiento de colocación de la placa fotosensible, por cuestiones gráficas esta se
muestra totalmente iluminada el área de trabajo.
Ya que se ha obstruido la incidencia del haz del láser con la contraventana, la placa fotosensible se colocó sobre las monedas con extremo cuidado, procurando no perturbar el sistema y
sobre todo tratando que el lado de la placa que resguarda la emulsión quede sobre las monedas.
Una vez hecho lo anterior, se levanta lentamente la contraventana, cuidando que el movimiento
no induzca vibraciones sobre el sistema, ya que de ser así, se tendrá que esperar un lapso de
tiempo (aproximadamente 5 minutos) para que el sistema se estabilice nuevamente. Ya que
la contraventana se ha retirado y se tiene la placa fotosensible ubicada en su posición, se deja
expuesta a la incidencia del haz láser durante un período de 10 segundos. Por términos experimentales se determina este lapso de tiempo para evitar la sobre exposición de la placa y que la
intensidad del láser dañe la emulsión fotográfica. La figura 5.3 muestra a los objetos modelo
durante el proceso de exposición.
Durante los 10 segundos de exposición de la placa fotosensible al haz del láser, en ella se
está generando el fenómeno de interferencia que es el que permite se registre la o las figuras
modelo de las cuales se formará el holograma en la emulsión de la placa. Esto ocurre a través
de las interposiciones del haz que incide sobre los objetos y los múltiples haces que rebotan de
ellos, con diversos ángulos, lo que deriva en la generación de frentes de onda, que son los que
56
Figura 5.3 Proceso de exposición de los objetos modelo al haz láser.
llevan la información por medio de cambios de fase, y estos al registrarse en la placa forman
el holograma. La figura 5.4 ilustra sobre el evento generado durante el proceso de exposición
y que se ha descrito en este párrafo.
Figura 5.4 Muesra del mecanismo de incidencia del haz láser en la generación de hologramas.
Después de exponer la placa, con la contraventana se vuelve a bloquear la incidencia del
láser, para retirar la placa fotosensible, y someterla al proceso de revelado. La ventaja de los
hologramas de reflexión radica principalmente en que podrá reconstruirse con una fuente de
luz común.
Ahora, el paso siguiente, es someter a la placa al proceso de revelado, este proceso se puede
consultar en forma más detallada en el apéndice B.
57
5.2.1
Resultados
Posterior al revelado, se dejó reposar la placa holográfica para que ésta secara y fuera
posible observar la información registrada en ella; según el proceso experimental, el tiempo
reservado para que la placa seque basta con 2 o 3 horas , pero en la práctica se observó que se
obtiene gradualmente una imagen más nítida si por lo menos se deja secar alrededor de 1 día.
Del primer objeto modelo empleado para obtener su holograma (varias monedas), a continuación se muestra la imagen holográfica que se obtuvo como resultado de este primer procedimiento. Esto puede observarse a en la figura 5.5.
Figura 5.5 Imagen holográfica del cúmulo de monedas.
En la figura 5.5, se aprecia la imagen holográfica de las monedas, de forma clara, y en
la misma posición que fueron dispuestas en el sistema; la imagen se reconstruyó por medio
de luz natural, constatando con ello que los hologramas de reflexión, pueden reconstruirse a
partir de este tipo de luz. Aunque, también es posible realizar la reconstrucción de este tipo de
hologramas iluminándolos directamente con la luz del láser empleado para su grabado. En la
figura 5.6 se muestra esta misma imagen holográfica, desde otra perspectiva.
Resulta impresionante poder observar de forma clara la imagen de un objeto grabado sobre
una placa de vidrio, sin alternar con algún tipo de elemento especial solamente al iluminar la
placa con luz natural.
58
Figura 5.6 Imagen holográfica del cúmulo de monedas, en otra línea de vista.
Se realizó otro holograma de reflexión con otro objeto modelo: un carro. La imagen de éste
se puede ver en la figura 5.7.
Figura 5.7 Auto de juguete como modelo para obtención de holograma.
Como resultado se obtuvo el siguiente holograma, el cual se aprecia en la figura 5.8.
Lo anterior muestra de nueva cuenta el uso de la luz blanca como fuente para la reconstrucción de la imagen de este objeto, revelando así la imagen lograda. En la figura 5.9 se observa
este mismo holograma desde otra perspectiva:
Lo expuesto anterior muestra una de las varias ventajas que se tienen con este tipo de
hologramas. Se puede reconstruir la imagen de una forma sencilla con el empleo de la luz
natural. En algunas partes de la imagen, se pueden encontrar secciones que no son muy claras.
Esto se debe a la existencia de patrones de ruido que lo afectaron.
59
Figura 5.8 Imagen holográfica del auto de juguete expuesto como objeto modelo.
Figura 5.9 El holograma del auto de juguete visto desde otra perspectiva
Debido a cuestiones descriptivas y para no extender más esta parte del presente trabajo, solamente se han mostrado dos hologramas elaborados, sin embargo han servido para el propósito
de esta sección, mostrar los resultados obtenidos durante el proceso de fabricación de hologramas de reflexión.
5.3 Hologramas de transmisión.
Los hologramas de transmisión actualmente son muy fáciles de hacer y tienen características únicas que pueden deslumbrar realmente a cualquier observador.
60
Los hologramas de transmisión típicos se observan con luz láser, usualmente del mismo
tipo que la empleada para el grabado. La luz se dirige detrás del holograma y la imagen se
transmite para el lado del observador. La imagen virtual puede ser muy nítida y profunda. Los
hologramas de transmisión son como ventanas a otro mundo. [9]
Hacer hologramas de transmisión requiere de los mismos materiales utilizados para elaborar hologramas de reflexión. De hecho, muchos de los métodos y procesos para elaborar
hologramas de transmisión son exactamente los mismos para elaborar los hologramas de reflexión. La única diferencia real se encuentra en cómo se colocan los materiales sobre la mesa
de trabajo.
En el proceso de fabricación de hologramas de transmisión son recomendados dos formas
de ubicar la placa holográfica en el sistema, en la primera se requiere que la placa holográfica
sea colocada detrás del objeto y el láser, y la segunda se coloca la placa de lado con un ángulo
de 45◦ . La idea es que la luz del láser que ilumina al objeto al reflejarse, incida sobre la placa
e interfiera con la luz que va del láser hacia la placa, grabando así los patrones que surjan de
esta interferencia. Esto crea la "profundidad escénica" del holograma. Para los hologramas
que se fabricaron en este trabajo se empleó la segunda opción. En la figura 5.10 se muestra la
configuración del sistema para hologramas de transmisión:
Figura 5.10 Configuración del sistema holográfico para los hologramas de transmisión.
En base a la configuración del sistema mostrada en la figura 5.10 el sistema implementado
y los objetos quedaron distribuidos como se ilustra en la figura 5.11.
61
Figura 5.11 Distribución del sistema holográfico para los hologramas de transmisión.
Los objetos empleados para grabar estos hologramas, se eligieron tomando las mismas consideraciones que se tomaran para los objetos en la fabricación de los hologramas de reflexión.
Estos se muestran en la figura 5.12.
Figura 5.12 Elementos tomados como objeto modelo para la toma de hologramas
Al contar con los elementos necesarios para la fabricación de los hologramas de transmisión, se procedió a grabar el holograma. Inicialmente, al igual que para la fabricación de los
hologramas de reflexión, se preparó el láser dejándolo orientado y encendido previo a la toma
del holograma. También se ubicaron los objetos modelo que fueron elegidos para obtener el
holograma de ellos y la placa holográfica.
El procedimiento para la toma del holograma, se realizó de la siguiente manera: nuevamente el espacio en donde se realizó el trabajo, fue oscurecido totalmente, para eliminar en lo
62
posible el factor de ruido. También se asignaron 10 segundos de exposición, para llevar a cabo
la grabación del holograma. La figura 5.13 ilustra el proceso anteriormente descrito.
Figura 5.13 Proceso de fabricación de un holograma de transmisión.
Aquí el mecanismo de grabado de la luz funciona en base al "rebote" de la luz incidente de
los objetos sobre la placa holográfica. El haz incidente dispersa su intensidad, incidiendo por
un lado al objeto y en segundo lugar sobre la placa holográfica. Debido a que el haz de luz está
incidiendo a la placa holográfica, ahora el haz objeto proviene de una posición con un ángulo
específico y a distancia, registrando los frentes de onda sobre la placa holográfica, propiciando
con este hecho el efecto de profundidad en la imagen.
De este modo, se ha grabado así el holograma. El proceso de revelado, es el mismo que en
el caso de los hologramas de reflexión.
5.3.1
Resultados.
Los resultados obtenidos al utilizar el método de transmisión para el grabado de hologramas, se describe a continuación.
Las especificaciones para la reconstrucción de estas imágenes difieren totalmente de las
requeridas para reconstruir a los hologramas de reflexión. Posterior a la exposición de la placa
al revelado, se reconstruye el arreglo que se utilizó para el grabado del holograma.
Para tener una perspectiva gráfica del proceso a continuación en la figura 5.14 se muestra
el sistema de la forma en que se estructuró para la reconstrucción del holograma.
63
Figura 5.14 Sistema Holográfico instrumentado para la reconstrucción del holograma.
Se aprecia la disposición de los elementos que integraron el sistema holográfico durante el
proceso de grabado del holograma, en esta parte el diodo láser, iluminó a los objetos modelo
y la placa holográfica para obtener el holograma de estos. En el proceso fue muy importante
que el diodo láser iluminara a ambos elementos por completo, ya que esto permitió un amplio
registro de frentes de onda que generaron el holograma. Además la posición de los objetos
modelo y placa holográfica, a 45◦ uno respecto al otro, fueron requisitos esenciales para el
método de fabricación, ya que esto produce el efecto de profundidad en la imagen.
Ya que los elementos se han dispuesto en el sistema para la reconstrucción del holograma,
se intercambió la placa de ensayo que se tuvo en el sistema para efectos de alineación del láser
y demás elementos, por la placa holográfica con la imagen grabada y se procedió a oscurecer
el espacio para iluminar posteriormente la placa. La figura 5.15 ilustra acerca de lo anterior.
Se movió manualmente para localizar la posición en donde la imagen se observaba más
claramente. Como se aprecia en la figura 5.16.
Cabe mencionarse que, la imagen que se formó en esta ocasión presenta factores de ruido,
estas se manifestaron en franjas por lo que la imagen se ve un poco borrosa esto se puede
observar claramente en la figura 5.16. Como agregado a esta sección de resultados, se muestra
una imagen holográfica más después de realizar el proceso de grabado y revelado, los objetos
involucrados en este ejemplo son los que aparecen en la figura 5.17.
64
Figura 5.15 Placa holográfica iluminada para reconstrucción del holograma.
Figura 5.16 Imagen holográfica reconstruida.
Figura 5.17 Objetos modelo del holograma.
Después de que se realizara el proceso de fabricación del holograma, el sistema se instrumentó como se observa en la figura 5.18.
65
Figura 5.18 Sistema holográfico implementado para reconstrucción del holograma
Siguiendo las mismas consideraciones realizadas para la reconstrucción del holograma anterior, la imagen holográfica obtenida de los objetos modelo para este caso se observa en la
figura 5.19:
Figura 5.19 Imagen Holográfica.
En la imagen 5.19, se pueden apreciar problemas por ruido, lo que le resta visibilidad a la
imagen holográfica.
A pesar de que en la fabricación de cada imagen holográfica, se buscó aislar en extremo el
ruido y demás factores que pudieran generarlo, no se consiguió del todo, pues aún habiéndose
evitado la filtración de luz proveniente del exterior hacia el espacio donde se fabricaban los
66
hologramas así como aislar las vibraciones que pudieran incidir sobre el sistema, al aparecer
otros factores se sumaron al momento de la grabación de los hologramas.
Finalmente, fue posible mostrar las imágenes logradas a través del proceso de fabricación
de hologramas, ya sea de reflexión o de transmisión. Sin embargo, aún tomando las precauciones necesarias, en el caso de los hologramas de transmisión no fue posible obtener imágenes
claras.
Capítulo 6
Conclusiones.
Después del desarrollo del presente trabajo, y de la adquisición de los conocimientos básicos sobre holografía, se tienen las siguientes conclusiones:
• que la holografía al dejar de ser una ciencia reservada únicamente para realizarse en
laboratorios, mostro ser una ciencia con prometeredoras aplicaciones a futuro.
• que la holografía se ha convertido en una fuente generadora de nuevas ideas al aplicarla
en el desarrollo de tecnologías para el área de las comunicaciones involucrando el proceso holográfico. Las comunicaciones han sufrido un gran impacto con la obtención
de nuevos dispositivos que le permiten el manejo y procesamiento de información en
grandes volúmenes, como ejemplo de ello están los discos ópticos DVD que actualmente
son de empleo general, y los discos versátiles holográficos, los cuales se encuentran aún
en fase de investigación, pero se espera lleguen a almacenar hasta 3 terabytes.
• que con el uso de la holografía en el ámbito publicitario, se ha desarrollo múltiples tipos
de hologramas, que además de incluirse como elementos llamativos y novedosos, permiten ser promovidos como elementos de seguridad, grantizando autenticidad, calidad,
integridad del producto.
• que para la realización de procesos y procedimientos experimentales de holografía, es
necesario contar con un espacio en el que no sólo se cuente con los aditamentos apropiados, sino que también permita generar un ambiente adecuado y libre de factores de ruido,
68
y aspectos que perjudiquen la estabilidad del sistema y que por consiguiente puedan afectar el desarrollo del proceso de fabricación de hologramas.
• que a pesar de desarrollar la parte experimental de este trabajo, sin contar con un espacio
totalmente adecuado para la fabricación de hologramas, y realizandose las adaptaciones
pertinentes para fabricar los elementos ópticos descritos, se presentaron factores de ruido
cuyo control quedó fuera de nuestro alcance y esto repercutió en la calidad de algunos de
los hologramas que se grabaron. Se detectó que tales factores fueron propios del entorno,
tales como el ruido del tráfico y vibraciones inducidas por el paso de peatones.
69
Apéndice A: Elementos de un Sistema Holográfico.
A.1 Elementos de experimentación.
La realización de la holografía a través de la elaboración de hologramas, se constituye como
un proceso de experimentación y de realización en espacios designados para ello, laboratorios,
institutos de investigación, cuartos holográficos, cuartos fotográficos, etc; pero además también requiere de ciertos elementos que hagan posible este proceso y que también propicien las
condiciones adecuadas.
Precisamente debido a que en el ambiente existen factores tales como ruido, dispersión de
luz, vibraciones, corrientes de aire, que en el proceso de elaboración de hologramas llegan a
afectar la generación de estos, se han desarrollado elementos con los que se trabaja particularmente y disminuyen o eliminan a tales factores, acondicionando benéficamente el entorno de
experimentación.
Entre los elementos de mayor interés que se tienen en cuenta para acondicionar los espacios
de experimentación holográfica se tienen, la mesa holográfica y el cuarto oscuro, entre otros.
A continuación se da una descripción de cada uno de estos elementos:
a) La mesa holográfica o mesa aisladora de vibraciones.
Una mesa holográfica puede ser construida usando una hoja de madera de 1" de grueso,
(o algo de madera usada en buen estado) para fabricar una mesa de 6" X 8". Las otras
dimensiones pueden ser 2 X 3 o 3 X 4 pies. En general no debe ser más larga de lo que
pueda ir en un cuarto de lectura o un laboratorio pero si lo suficientemente larga para
acomodar el láser que se empleará. En general este tipo de sistema no debería exceder
los 5 pies en cualquier dimensión, pues la estabilidad comienza a perderse.[4]
Además con el fin de absorber o eliminar las vibraciones que pudieran existir, por causa
del transito de personas en el exterior del área o incluso alrededor de esta, se recomienda
llenar esta mesa con arena, 5 a 6 pulgadas de profundidad. Este tipo de arena es de la
que generalmente se usa y se consigue en las compañías constructoras. Debajo de la
caja rellena de arena, deberán estar 2 o 4 tubos de 12 a 20 pulgadas rellenos también
70
con arena a su capacidad normal. Por versatilidad general, este sistema por completo,
puede descansar sobre una mesa de laboratorio movible de modo que pueda ser rodada
en demostraciones dentro del laboratorio.
Como sea, una mesa igualmente útil y portable puede ser construida descansando sobre
tubos como se mencionó antes en algún tipo de superficie rígida y resistente. Esto incluye
plataformas de acero o hasta losas de concreto. En general masa y rigidez son deseadas.
Para este tipo de mesa, los componentes pueden ser montados sobre barras y abrazaderas
para ajustar su altura.
Figura A.1 Ejemplo de una mesa holográfica o aisladora de vibraciones.
71
Con el empleo de esta mesa holográfica o aisladora de vibraciones, se comienza a cumplir
con algunas de las condiciones necesarias para la fabricación de hologramas, pues al
obtener rigidez y masa en el entorno del sistema con ayuda de la mesa aisladora, se
elimina considerablemente el factor ruido por vibración, ya se deba al movimiento de las
personas alrededor de la mesa o bien al tránsito de personas o vehículos en el exterior.
Es importante considerar también que al trabajar sobre la mesa de aislamiento, ninguna
de las personas se apoye sobre ella pues esto genera vibraciones y sería motivo de retraso
para la fabricación del holograma, pues habría que esperar a que el sistema dejara de
oscilar. También antes de comenzar a trabajar, se debe verificar que el movimiento de la
persona que vaya a realizar el experimento no genere vibraciones y corrientes de aire.
b) Cuarto oscuro
La holografía puede llevarse a cabo en el interior de una habitación, puede ser específica
para revelado de fotografías, o bien puede ser oscurecida empleando cortinas y cuidando
no exista una excesiva ventilación; esto se debe evitar ya que las corrientes de aire pueden
perturbar de forma significativa al sistema, ya que podrían generar vibración sobre el
láser con el que se esté trabajando. En caso de que haya una fuerte corriente de ventilación en el sistema, se sugiere colocar franelas alrededor de la mesa holográfica en
forma de cortinas, o bien con plástico. El soporte de estas franelas, puede ser con dimensiones de 20 X40 y no debe tocar la mesa holográfica. [4]
c) Contraventana.
Este elemento consiste en una superficie anti-reflejante (que puede ser un tramo de cartón
color negro mate), habitualmente en color negro, que sirva para colocarlo en frente del
láser mientras la película o placa fotosensible está siendo colocada y manualmente operada durante la exposición. Para exposiciones cortas, se dispone comercialmente de
obturadores electrónicos o si se tiene disponible, también puede ser usado un obturador
focal plano del cuerpo de una cámara fotográfica.
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También están los elementos de tipo activo que intervienen en la formación de estos
hologramas. A continuación se citan algunos de ellos:
d) Láser.
Este elemento imprescindible, habitualmente se utiliza en su tipo de Helio-Neón (HeNe), debido al óptimo tiempo de prueba, el bajo costo y la alta fiabilidad láser, aunque
los láseres hoy día son ahora adquiribles con salidas en cualquier color visible. Aunque
un láser de bajo costo hará hologramas simples, la regla general es que, la variedad más
grande de holografía puede ser presentada con el empleo de uno de este tipo. [4] Para
determinar que el láser ha sido activado, puede ser verificado por el paso de la luz roja del
láser a través de algún tipo de lente simple y observando el alargamiento de la mancha en
una pantalla, puede también emplearse la contraventana para este efecto. A través de la
superficie de prueba, deberá definirse una mancha redonda con la más alta intensidad a
la mitad de la superficie de prueba y un suave decremento hacia la orilla. El láser deberá
ser rechazado si tiene una mancha oscura a la mitad o si el haz contiene varias manchas.
Los láseres de este tipo pueden obtenerse con salidas polarizadas o no polarizadas. Si al
adquirir el láser de prueba puede escogerse, las salidas polarizadas son las más usadas,
aunque cualquier tipo de láser que se empleé hará hologramas.
Figura A.2 Diodo láser, habitualmente empleado en la producción de hologramas de propósito de
aprendizaje.
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e) Espejos de superficie plana.
Sólo los espejos de superficie plana deberán ser empleados en la holografía. Si un espejo
de baño es usado, la superficie plana reflejará una porción de la luz, así como la superficie
posterior, generando dos haces, que interfieren el uno con el otro. En general, un sistema
requiere un mínimo de dos espejos, uno pequeño (1”a1”), y uno grande (4”a5” veces).
La calidad de sus superficies es importante y puede verificarse de forma simple. Con un
haz expandido (disperso) por un lente, se debe reflejar hacia una pantalla a cierta distancia con el espejo bajo prueba. Los patrones de difracción generados por ralladuras, polvo,
sobre los lentes o espejos pueden ser discernidos fácilmente moviendo ligeramente los
componentes. No deberán existir patrones adicionales de difracción, vistos como motas,
causados por las ralladuras de la superficie. Los espejos pueden ser montados en tubos
de PVC, adheridos a una plancha metálica.
f) Divisor de haz.
Este componente debe ser incluido para optimizar la incidencia de la luz. Como cosa
sorprendente y versátil, el divisor de haz es una pieza de doble cara de cristal. Refleja
aproximadamente el 10incidente a 45◦ y transmite más del resto. Por utilidad, y suficiente grosor, las dos reflexiones de las dos superficies darán buena separación a los
haces. El más débil, puede sacrificarse bloqueándose. Comercialmente hay una gran
variedad de divisores de haz disponibles en formas de cubos, discos segmentados, discos
graduados y cristales polarizados.
g) Retenedor de película.
Una película debajo de 4" X 5" puede ser sujeto entre los planos de cristal que son igual
o más largos en tamaño y sujetos en la orilla con acero negro, obtenibles en cualquier
tienda. Para un sistema de caja de arena, los dos planos de cristal usados deberán ser más
largos que la película así que el cristal extra puede ser directamente clavado en la arena
para ubicarlo. Para fabricar hologramas más largos en la película, son requeridas plateas
de vacío. [4]
74
h) Lentes.
Por lo general, para implementar un sistema holográfico, es requerido un par de lentes.
El empleo de lentes en la generación de hologramas, según su tipo llega a ser de una relevancia considerable, pues llegan a proporcionar variantes interesantes para el proceso,
por ejemplo, para dispersar el haz tal que cubra un objeto para que sea iluminado, o una
pieza de película, además pueden ser usados lentes positivos y negativos. En ocasiones
son requeridos lentes con un longitudes focales cortas para dispersar el haz en una mínima distancia. También para sistemas de bajo costo, se utilizan lentes dobles cóncavos
de diámetro y longitud focal mínima. Para sistemas más sofisticados son convenientes
objetivos de microscopio con poder de amplificación de 10 a 20.
i) Filtro espacial.
Es muy común que todos los espejos tengan polvo o ralladuras. Estos provocan que la luz
del láser difracte, generando patrones muy notables en el haz. Aunque esto no impide
la fabricación de hologramas, si produce ruido espacial. Para minimizar este efecto,
se utiliza un lente positivo, con un agujerito (pinhole) convenientemente colocado en
el punto focal. Sólo a través de éste pasan todos los últimos cortes de la luz dispersa
y la fracción permitida del haz de luz en directo. Para propósitos de aprendizaje este
dispositivo no es necesario inicialmente, pero llega a ser atractivo cuando la calidad del
holograma final llega a ser crucial.
Los filtros espaciales comercialmente más disponibles usan una combinación de 10X
a 20X para objetivos de microscopio, en combinación con un agujerito de 20 o 10
micrones, respectivamente. En general el objetivo de microscopio es movido un micrómetro en la dirección del haz, mientras que el agujerito es microscópicamente posicionado en las otras dos direcciones.
j) Difusor.
Este elemento es empleado para adaptar la intensidad de luz en un proceso de fabricación
especifico y temporizado. Hasta para la iluminación de escenas largas y para el efecto
75
artístico de iluminación suave, se usa un difusor de 4" X 5" de vidrio de ópalo. Una
vez que el haz ha sido expandido por un lente que excede el diámetro de un centímetro.
Entonces puede ser difundido para iluminar un área alargada. En general, el tamaño de
la mancha alargada en el difusor, hará más suave la iluminación sobre el objeto. [4]
Dependiendo del tipo de holograma a elaborarse puede resultar o no la inclusión de todos
a alguno de estos elementos. Sin embrago lo que si resulta importante es no permitir que
pasen inadvertidos aquellos aspectos que pueden afectar la buena reproducción de un
holograma, tales como el ruido, las vibraciones, etc; y que por lo general se encuentran
en pequeñas consideraciones que pasan desapercibidas cuando se revisa el sistema previo
a la elaboración de hologramas.
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Apéndice B: Procesos de Grabado y Revelado de
Hologramas.
B.1
Proceso de Grabado de Hologramas.
Para llevar a cabo la parte experimental, se implementa inicialmente un Sistema de Soporte
Estable que consiste en un cajón de cartón cuyas dimensiones son 0.35m X 0.40m X 0.05m
relleno con arena. Este cajón se llena con arena para que esta funja como un aislador de vibraciones. Esta capa de arena no debe compactarse, de lo contrario, no absorberá las vibraciones
del entorno, sino que las transmitirá a todo el sistema y generará ruido. Este sistema incluye
también un soporte de base metálica de 0.35m de altura, que es utilizado para sujetar el diodo
láser empleado para la fabricación de hologramas. Como se muestra en la figura B.1.
Figura B.1 Sistema de Soporte Estable. Sistema Compuesto por su cajón de aislamiento, soporte para
diodo y diodo láser con fuente de alimentación.
Con la implementación del cajón holográfico, se logra generar el entorno aislado a vibraciones, asegurando que el diodo al emitir el haz láser no tendrá perturbaciones debidas a este
factor. Para eliminar del sistema el ruido debido a la incidencia de luz natural, enseguida se
considera eliminar el ruido generado por las fuentes de luz incoherentes como lámparas o luz
natural a través de ventanas para ello fue implementado el cuarto oscuro.
Los experimentos fueron realizados en el laboratorio de Procesamiento Digital de Señales,
de la Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica, y para poder contar con un espacio apropiado
como cuarto oscuro, el laboratorio fue acondicionado aislándolo de la luz del medio, inadecuada para realizar hologramas, como se muestra a continuación en la figura B.2.
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Figura B.2 Apariencia de cuarto oscuro (con iluminación parcial). En la figura aparece el espacio
acondicionado para cuarto holográfico y el sistema de soporte estable para la toma de hologramas.
Para la elaboración de los hologramas se utilizó un diodo láser con las siguientes características:
1. Posee una potencia de 3-5mW. (De clase IIIA)
2. Longitud de onda de 650 nm (ventana del color rojo).
3. Lente Colimador de haz.
4. Coherencia máxima hasta 1 metro. (Después de esta distancia, su haz incidente presenta
alta dispersión y pérdida.
5. Fuente alimentadora de voltaje de 3 volts.
Para la realización del holograma, el diodo láser debe estar ubicado a 30 cm del objeto,
alineado en forma tal que lo ilumine completamente, además de que debe permanecer encendido no menos de 5 minutos para calentarse y alcanzar su máximo nivel de colimación y así
eliminar factores físicos que puedan interferir su interacción luminosa durante el proceso. Finalmente cuando se coloca la placa en el sistema debe obstruirse el haz del láser, empleando
un tramo de cartón negro como contraventana, para evitar que el láser incida sobre la placa
holográfica, antes de tiempo.
El empleo de este diodo, resulta muy práctico para fines de aprendizaje, ya que permite la
manipulación de un dispositivo de estas características, también reúne las condiciones necesarias y apropiada como fuente de luz coherente para elaborar hologramas.
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Los elementos para el registro de las imágenes holográficas consisten en placas de vidrio
de 63mm X 63mm, revestidas de emulsión fotográfica, sensible a la acción de la longitud de
onda del diodo láser de 650 nm.
Por otra parte, los elementos que son utilizados en la elaboración de los hologramas deben
cumplir ciertos requisitos. Pueden utilizarse elementos tales como objetos de cerámica, monedas, objetos con recubrimiento vinílico, entre otros. Sin embargo la característica fundamental
es que estos objetos deben reflejar la luz que incide sobre ellos, sin llegar a difractarla.
Además se requiere que estos elementos tengan un tamaño específico, esto debido a que
las placas fotosensibles que se emplean para el grabado de los hologramas, son de dimensiones
reducidas.
Resultan apropiados para este efecto, elementos compuestos de cerámica y objetos barnizados o recubiertos con pintura vinílica. En la figura B.3 se muestran los elementos empleados
como modelo para de ellos obtener los hologramas:
Figura B.3 Elementos a obtener su holograma. Objetos metálicos y de cerámica.
Habiendo visto toda esta serie de elementos para la fabricación de los hologramas, A continuación se mencionan los elementos que conforman el proceso de revelado.
B.2
Elementos activos para el proceso de revelado holográfico.
El proceso de revelado es desarrollado en base al mecanismo que se ilustra en la figura B.4.
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Figura B.4 Esquema para proceso de fabricación de hologramas
B.2.1
Ejecución del Proceso de Revelado
Dada la naturaleza fotosensible de la placa holográfica, para realizar el proceso de revelado
fue necesario incluir en él sustancias de revelado fotográfico. Las sustancias empleadas en este
proceso se muestran en la figura B.5.
Figura B.5 Elementos del proceso de revelado.
Como se observa en el diagrama anterior, este proceso fue estructurado en 5 etapas para su
realización, tomando en cuenta distintos lapsos de tiempo.
Aunque en el esquema estructural del proceso de revelado, aparece la exposición del objeto
al láser, se incluye únicamente con fines ilustrativos. Para realizar todo el proceso, dentro del
mismo lugar, se colocó una mesa en donde quedaron ubicados todos los elementos para el
revelado. A continuación se inicia la descripción del proceso mencionando:
(a) Exposición de la placa holográfica al químico revelador.
Una vez que la placa fotosensible fue expuesta a la incidencia del láser, se lleva al área
designada para el proceso de revelado. Dentro de un recipiente se ha vertido al rededor de
250 ml de la solución de revelado ó revelador; la cantidad de este componente no suele ser
80
específica pues sólo se requiere que la placa quede sumergida completamente en el interior de
ésta. La sumersión de la placa en este elemento será por 10 segundos, ya que también esta
sustancia es muy corrosiva para la emulsión de la placa. Durante el procedimiento, la emulsión
en la placa tomó una coloración oscura, producto de la reacción química entre la emulsión y
el activo del revelado. Por cuestiones de seguridad en el proceso de revelado, se emplearon
guantes de plástico y pinzas para sujetar la placa, pues el revelador produce quemaduras y no
es perceptible la sensación cuando la solución está afectando la piel. En la figura B.6 se ilustra
este proceso.
Figura B.6 Etapa de Revelado 1: Sumersión de la placa fotosensible dentro del recipiente del
revelador.
Transcurrido el tiempo de exposición al químico revelador, se llevó a la placa la siguiente
fase que fue el primer enjuague, proceso en el que la placa fue sumergida nuevamente dentro
de un recipiente con agua destilada, para eliminar el remanente del revelador y para evitar que
el elemento revelador contamine la siguiente sustancia. Esto puede apreciarse en la figura B.7.
El tiempo asignado para esta fase fue de 1 minuto.
Concluido el tiempo para esta etapa, llegó la tercera de ellas. Esta consistió en sumergir
la placa en otro recipiente conteniendo este la sustancia que blanqueó la ennegrecida placa
fotosensible, a esta etapa se le dio un lapso de tiempo de 1 minuto. Por precauciones y medidas para no generar un factor de riesgo de contaminación de las sustancias de revelado, fue
cambiada la pinza con la que se sujetó la placa en un principio en la etapa de revelado. Este
procedimiento se muestra en la figura B.8
Ahora en esta fase la placa será sometida a su penúltima etapa de enjuague en la cual,
será retirado el remanente de solución blanqueadora. El período de tiempo en el que la placa
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Figura B.7 Etapa de Revealdo 2: Enjuague de placa fotosensible en agua destilada.
Figura B.8 Etapa de Revelado 3: Sumersión de placa fotosensible dentro de recipiente con elemento
blanqueador.
82
duró sumergida en el agua destilada fue de 1 minuto y medio. La finalidad de este período de
enjuague más prolongado que el primero fue para dejar prácticamente "lavada" a la placa. El
procedimiento puede observarse en la figura B.9.
Figura B.9 Etapa de Revelado 4: Sumersión de placa fotosensible dentro de recipiente con agua
destilada.
Finalmente durante este proceso se tiene el enjuague de la placa en una mezcla de agua
destilada y solución básica. La exposición de la placa a este proceso fue de 1 minuto. Este
último procedimiento de enjuague, fue aplicado a la placa fotosensible para que a través de la
reacción de la solución salina y agua destilada sobre la emulsión, a esta le diera una consistencia
más firme y que quedara fijada a la placa y libre de cualquier impureza que llegara a distorsionar
al Holograma.
Debe mencionarse que todo este proceso de revelado, se elaboró en el espacio acondicionado para ello, completamente oscuro, y para propósitos ilustrativos las gráficas anteriores
muestran la simulación de todas las etapas del procedimiento.
Como se puede observar, el proceso de revelado, no fue tan complejo y elaborado como lo
pudiera ser para una serie de exposiciones fotográficas. Lo que resulta trascendental a lo largo
de su desarrollo es respetar las condiciones establecidas de aislamiento de ruido y preservación
de los materiales para el revelado.
Al haber concluido con el proceso de grabado y revelado del holograma, es posible que se
pueda apreciar un patrón de franjas o parte de la imagen holográfica, para que cada una de estas
proyecciones se pueda apreciar sobre la placa fotosensible mojada, dependerá directamente del
tipo de holograma que se haya construido. De cualquier forma es preferible, dejar que la placa,
83
esté totalmente seca, para poder reconstruir la imagen ya que de lo contrario, la luz empleada
para reconstruir la imagen será difractada.
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Referencias
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