Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

12 Holographie
und holographische Interferometrie
H. Tiziani
Die Holographie basiert auf der Überlagerung von Wellenfeldern vom Objekt
und einer Referenzwelle. Dadurch erreichen wir die ” Ganzaufzeichnung“
von Amplitude und Phase (holos = ganz; Graphie = Aufzeichnung). Bei der
Rekonstruktion kann eine quasi dreidimensionale Wiedergabe erfolgen. Die
Anwendungen sind vielfältig:
• 3D-Display,
• Werbung,
• Computerholographie,
• holographische Filter,
• holographische Interferometrie.
Die holographische Interferometrie ermöglicht es, kleinste Änderungen von
Zuständen durch Belastung, Bewegung, Verformungen und Schwingungen zu
vermessen. Dies erfolgt durch Vergleich von Wellenfeldern vor und nach der
Verformung wie beispielsweise zum Auffinden von Schwachstellen bei Implantaten
in der Medizin. So wird beispielsweise ein Hologramm vor und
eines nach der Verformung registriert. Beide werden gemeinsam rekonstruiert.
Zwischen den beiden Aufnahmen aufgetretene Verformungen resultieren
bei der Rekonstruktion als Interferenzstreifenmuster.
Die Verfahren werden eingesetzt zur Optimierung der Konstruktionen
[5] sowie beispielsweise beim Einsatz künstlicher Gelenke, aber auch zur
Schwingungsanalyse. Holographische Interferometrie wird in der Automobilindustrie
aber auch zur Serienprüfung von Reifen angewandt, insbesondere
erfolgt die holographische Reifenprüfung in der Flugzeugindustrie.
12.1 Aufzeichnung, Speicherung und Rekonstruktion
des Hologramms
12.1.1 Aufzeichnung des Hologramms
Dem Objektwellenfeld U0, welches durch Beugung des Lichts am Objekt
entsteht, wird eine Vergleichs- oder Referenzwelle UR überlagert. Die Referenzwelle
muss dieselbe Frequenz v wie das Objektwellenfeld aufweisen und
zu diesem kohärent sein (zeitliche und räumliche Kohärenz sind notwendige
Bedingungen). Die Amplitude des Gesamtfeldes ist dann die Summe der beiden
komplexen Amplituden, welche anhand des entstehenden stationären Interferenzmusters
gespeichert werden kann (Abb. 12.1a).