Tecnologia e conceitos
Técnicas inerentes à Holografia
O processo físico da holografia permite que um campo de luz seja registado e mais tarde, quando o campo original não estiver presente, seja reconstruído para diversos fins. Este processo inicia-se com a emissão de um feixe laser. Um emissor de feixe laser é um dispositivo que emite um sinal de luz com 3 principais características:
• É monocromático, ou seja, propaga-se usando só um comprimento de onda;
• É coerente, luz coerente é aquela que é formada por ondas com a mesma fase;
• É colimado, isto significa que as suas ondas propagam-se paralelamente umas às outras.[14]
Este feixe laser é transmitido em direcção a um espelho parcialmente reflector que divide esse mesmo feixe laser em dois outros, que vamos chamar de feixe de referência e feixe do objecto. O feixe de referência é reencaminhado através de um caminho de espelhos de forma a incidir directamente no meio de gravação (filme fotográfico).Este filme fotográfico é uma estrutura fotossensível muito fina que regista as ondas de luz que nele incidem.O feixe do objecto é direccionado de forma a incidir no objecto, esta incidência faz com que este difracte e disperse as ondas de luz em várias direcções, nomeadamente na direcção do filme fotográfico. Difracção é o fenómeno que ocorre quando uma onda electromagnética intersecta um obstáculo (objecto é o caso que interessa na holografia), de acordo com a teoria da difracção, quando uma onda de luz intersecta um objecto cada ponto do objecto funciona como uma fonte emissora de luz. Assim, pode-se considerar que o meio de gravação é iluminado por um conjunto de fontes pontuais que se encontram a várias distâncias.[2][6][14][15]
Processo de reprodução de um holograma
A incidência de ambos os feixes no filme fotográfico faz com que cada fonte pontual do feixe do objecto interfira com o feixe de referência. Interferência de duas ondas é a soma das contribuições de cada uma das ondas no(s) ponto(s) em causa. Este fenómeno é o que permite obter a fase das ondas de luz, propriedade que permite que cada ponto de vista do holograma tenha uma visão diferente sobre a imagem (ao contrário do que acontece na fotografia). Desta interferência resulta a criação de um padrão de interferência de luz que é impresso no filme fotográfico. Este padrão pode ser visto como uma versão codificada do objecto original, versão essa que precisa de um descodificador – a fonte de luz original – para o seu conteúdo ser perceptível. Ou seja, para o holograma ser visível à luz branca tem de se recriar todo o processo utilizando o filme fotográfico no lugar do objecto.[2][6][14][15]
Se o holograma for feito num local com demasiada luz exterior esta luz irá interferir com os feixes laser, assim sendo os hologramas costumam ser construídos em ambientes totalmente escuros ou com muito pouca luz exterior.
Processos envolvidos no armazenamento holográfico
"Era a memória ardente a
inclinar-se
à giesta do tempo por frescura
mas o que em seu espelho se figura
vê que está só e a mesma dor foi
dar-se
noite e dia e silente de amargura
uma saudade em febre o viu
queimar-se
até vir por um "sim" a consolar-se
e do perdão mudo hino lhe assegura
levando imagens e sinais de vez
O olhar liberto penetrou no assento
do alto luto onde da palidez
dos invernos se erguia outro rebento
de cálices que embalam as sementes
dando ao nome louvado
descendentes."
Walter Benjamin, in "Sonetos"
As técnicas inerentes ao armazenamento holográfico são baseadas nos princípios físicos que regem todo o raciocínio criado por Dennis Gabor, de forma a poder tornar possível a holografia.
No entanto, do armazenamento holográfico pode-se destacar dois processos que têm alguns pormenores específicos desta aplicação da lógica holográfica: escrita e leitura de dados. Como qualquer tipo de armazenamento óptico, este tipo de armazenamento envolve o registo de bits (escrita) e o acesso (leitura) a estes. Ir-se-á explicar todo o processo que é a base do armazenamento holográfico e que, por isso, lhe confere características próprias.
Escrita de dados:
Quando se começou a falar na possibilidade de armazenar dados utilizando hologramas, o grande desafio era fazer o transporte de bits (1’s e 0’s) em feixes de luz laser. Uma solução prática e inteligente foi encontrada. [1][7][8][12]
A solução passa por transformar os conjuntos de bits em imagens constituídas por quadrados claros, representados os 0’s, e escuros, representando os 1’s.
O início deste processo acontece ainda antes de chegarmos aos dispositivos holográficos, quando a informação digital que se pretende gravar é codificada em código binário. Após esta codificação entramos dentro da lógica da holografia. Como foi explicado anteriormente, é transmitido um laser que é dividido em dois: feixe de referência e feixe de objecto, este último ir-se-á denominá-lo de feixe de informação pois no caso do armazenamento tem-se páginas de informação em vez de um objecto físico.[13][16]
Para se passar a informação binária para o feixe de informação utiliza-se um SLM (spatial light modulator). Um SLM é um dispositivo composto por um ecrã de cristal líquido que controla avariação espacial de um feixe de luz e, no caso do armazenamento holográfico, transforma as páginas de dados binários em páginas compostas por áreas quadrangulares opacas e translúcidas.[12]
Assim, quando o feixe de referência passa pelo SLM porções de luz são bloqueadas pelas áreas opacas da página e porções de luz são transmitidas através das áreas translúcidas. Após esta passagem passa-se a ter um feixe de luz com informação relativa aos dados que querem ser registados, feixeque é denominado de feixe de informação.
Alterando a posição, o comprimento de onda ou o ângulo de incidência do feixe de referência é possível armazenar vários hologramas no mesmo volume do material de armazenamento.[12][13]
"Tudo que sou, no imaginado
silêncio hostil que me rodeia,
é o epitáfio de um pecado
que foi gravado sobre a areia."
David Mourão-Ferreira,
in "Tempestade de Verão"
O número de hologramas que podem ser impressos num determinado cristal depende das características desses mesmos hologramas. Quantos mais hologramas forem divididos pelo mesmo volume, mais fracos serão esses hologramas. Mais especificamente, a percentagem de luz difractada por cada holograma é inversamente proporcional ao quadrado do número de hologramas sobrepostos. É este efeito que determina o número máximo que podem ser armazenados pois a queda da eficiência de difracção faz com que a reconstrução dos hologramas não seja fiável em relação ao holograma original. Ou seja, quando menor for a eficiência de difracção mais alta será a probabilidade de um bit ser mal codificado (elevado BER). [12][13]
Processo de escrita de dados
Leitura de dados:
A lógica utilizada para ler dados de um holograma é muito semelhante à lógica utilizada para tornar um holograma visível à luz branca, neste último caso o que se faz é trocar o objecto pelo padrão de interferência anteriormente criado. Para reconstruir a página holográfica faz-se incidir o feixe de referência no cristal fotossensível usando exactamente o mesmo ângulo utilizado para gravar esses mesmos dados. Após a passagem do feixe referência no padrão de interferência do cristal, este é difractado de tal forma que recria a informação da página de dados original. A página reconstruída é projectada em direcção a detectores electroópticos que lêem o padrão de interferência e, assim, lêem os dados todos de uma vez, ao contrário do que acontece no outro tipo de armazenamentos ópticos. Estes mesmos dados podem ser manipulados, armazenados ou acedidos por um computador.[12][16]
Cada página de dados é armazenada numa zona diferente do cristal consoante o ângulo com que o feixe de referência atinge o cristal durante o processo de gravação, assim uma diferença de um milésimo de grau no ângulo de leitura faz com que a informação lida não seja a que informação pedida pelo utilizador. É facilmente perceptível que esta é uma das desvantagens do armazenamento holográfico, pois é preciso um grande nível de precisão na leitura dos dados holográficos.[13]
Processo de leitura de dados
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