Die Holografie ermöglicht die Aufnahme und Darstellung dreidimensionaler Objekte durch die Erzeugung eines Hologramms. Dies geschieht, indem der Information über die Lichtamplitude („Helligkeit“) eine zweite Information, die Phase des Lichts, hinzugefügt wird. Die Entwicklung holografischer Techniken ist eng mit der Entwicklung von Lasern verbunden. Das Hinzufügen der Phaseninformation zu einem Bild bedeutet, dass es feste Phasenbeziehungen zwischen Objekt und Licht geben muss, was normalerweise nur bei kohärenten Lichtquellen gegeben ist. Die bekannteste holografische Technik ist die Aufnahme eines Display-Hologramms, z.B. eines Kunstobjekts oder eines anderen beeindruckenden Objekts. Meist wird die Holografie jedoch für industrielle oder wissenschaftliche Zwecke eingesetzt. Die häufigsten Anwendungen in Industrie und Wissenschaft sind die Erzeugung holographischer optischer Elemente (HOE, z.B. Gitter oder Phasenmasken), die holographische Interferometrie, z.B. zur Analyse des Einflusses von Spannungen auf Objekte, oder die Prägeholographie, die es ermöglicht, Hologramme zu erzeugen, die z.B. zu Sicherheitszwecken aufgedruckt und massenhaft vervielfältigt werden können. Das Grundprinzip ist in allen Fällen das gleiche. Ein Laserstrahl wird in zwei Strahlen aufgeteilt. Die Phaseninformation wird hinzugefügt, indem eine Phasendifferenz zwischen den beiden Strahlen eingeführt wird. Im einfachsten Fall geschieht dies durch eine Längenverschiebung, z.B. bei der Aufnahme von optischen Gittern. Bei der Aufnahme von Display-Hologrammen dient einer der Strahlen als Referenzstrahl, während der andere Strahl ein dreidimensionales Objekt beleuchtet. Beide Strahlen werden dann kombiniert und bilden ein Muster in einem lichtempfindlichen Medium. Zur Aufnahme des Hologramms muss das holografische Muster beleuchtet werden, in der Regel ebenfalls mit einer Laserquelle.
Die Anforderungen an die Lichtquellen hängen von der Anwendung ab. Während bei der Aufzeichnung von HOEs die Kohärenzlänge kurz sein kann, muss sie bei der Aufzeichnung großer physischer Objekte sehr lang sein. In jedem Fall ist die Stabilität ein entscheidender Faktor, da es Minuten oder Stunden dauern kann, ein Hologramm aufzunehmen. Um die Aufnahmezeit zu verkürzen, sind leistungsfähigere Laser vorteilhaft.
Anforderungen an Laser für die Holographie
- hohe zeitliche, räumliche und spektrale Stabilität
- große Kohärenzlänge
- hohe Leistung
- Verfügbarkeit von roten, grünen und blauen Wellenlängen für Vollfarbenhologramme