Фурье–голограммы можно определить как голограммы плоского объекта, записанные с помощью опорного источника, расположенного в плоскости объекта.
Строго говоря, такой голографический метод применим лишь к двумерным объектам и практически не применим к объектам, выходящим за пределы плоскости. Существуют различные типы голограмм Фурье в зависимости от того, как они записываются, с использованием линз или без них, и каким образом освещается объект, однако все они имеют большое сходство и обладают очень полезными свойствами.
Действительное и мнимое изображения, восстановленные с Фурье–голограммы, будут лежать в одной плоскости, но строго симметрично относительно оси восстанавливающего пучка. Голограммы Фурье так названы не потому, что они придуманы Жаном Батистом Фурье, французским математиком, а благодаря математическому методу, хорошо описывающему их природу.
Определение:
Преобразование Фурье – это функция, описывающая амплитуду и фазу каждой синусоиды, соответствующей определенной сумме частот составляющих практически любую функцию. (Амплитуда представляет высоту кривой, а фаза – начальную точку синусоиды.)
Математический смысл преобразования Фурье состоит в представлении функции Y(x) в виде бесконечной суммы синусоид вида:
Y(x) = F(ω)* sin(ωx);
где функция F(ω) называется преобразованием Фурье, или интегралом Фурье.
Преобразование Фурье стало мощным инструментом, применяемым в различных научных областях. В некоторых случаях его можно использовать как средство решения сложных уравнений, описывающих динамические процессы, которые возникают под воздействием электрической, тепловой или световой энергии. В других случаях оно позволяет выделять регулярные составляющие в сложном колебательном сигнале, благодаря чему можно правильно интерпретировать экспериментальные наблюдения в астрономии, медицине и химии.
Аналогичные операции можно производить с помощью математических вычислительных методов над любыми другими колебательными процессами – от световых волн и океанских приливов до циклов солнечной активности. Пользуясь этими математическими приемами, можно раскладывать функции, представляя колебательные процессы в виде набора синусоидальных составляющих – волнообразных кривых, переходящих от максимума к минимуму, затем опять к максимуму, подобно океанской волне.
Для того, чтобы эффективно и производительно использовать Фурье–метод, ученые создали оптические процессоры, в конструкции которых используются динамические Фурье–голограммы.
Если записать методом Фурье–голографии какую–то букву алфавита, например букву (А), то получится согласованный фильтр, с помощью которого можно обозначить положение в тексте всех мест, где эта буква встречается. Используя матрицу из Фурье–голограмм всех знаков алфавита, можно очень быстро распознавать напечатанные и даже написанные от руки тексты и превратить их в цифровой код.
Используя методы Фурье–голографии, сегодня производят очень плотную и надежную запись цифровой информации.
Если запись на дорожке CD и DVD-носителей производится последовательно, бит за битом, в одном измерении, то голографическая технология позволяет использовать все три измерения рабочего слоя носителя и осуществлять параллельное считывание или запись массива битов. Это значительно увеличивает и удельную емкость носителей, и скорость чтения/записи.
Самым перспективным применением Фурье–голографии является использование ее в конструкциях быстродействующих оптических процессоров. Обрабатывая за один такт вычислений огромный двумерный массив информации, такие вычислительные устройства обладают непревзойденной производительностью при моделировании сложных динамических процессов, например поведения частиц в электромагнитном поле, при обработке телевизионных видеосигналов HDTV и других важных прикладных задач.
EnLigth 256 – это первый оптический DSP (Digital Signal Processor), превосходящий в три раза лучшие электронные DSP. Вообще-то, если уж быть предельно точным, то EnLight 256 – это гибридный оптический процессор – он не весь полностью оптический, а содержит преобразователи. Но на сегодняшний день полностью создать оптический компьютер не то, чтобы очень сложно, но пока дорого.
