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RÉSUMÉ
L’holographie permet de créer une image tridimensionnelle d’un objet. Inventée à l’origine en optique, cette technique a ensuite été transposée en micro-onde à l’aide de technologies issues du radar et des télécommunications. Dans cet article les principes et les applications de l’holographie micro-onde sont présentés. L’holographie cohérente et incohérente sont d’abord introduites. Ensuite les différentes applications, allant de l’imagerie radar terrestre et spatiale aux télécommunications et à l’enregistrement holographique de données sont détaillées.
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André de LUSTRAC : Professeur émérite, Université Paris Nanterre - Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, Université Paris Saclay, France
INTRODUCTION
L’holographie est une technique d’imagerie fascinante car elle vise à produire une image tridimensionnelle d’un objet. Elle est étroitement liée à ses débuts à l’invention du laser par T. Maiman, une source de lumière cohérente, qui a permis de produire les premières images holographiques à partir du principe énoncé par D. Gabor en 1947. Cependant, cette technique est restée réservée aux laboratoires jusqu’à l’invention de l’holographie en lumière blanche incohérente. L’utilisation de l’holographie numérique ensuite lui a assuré une large diffusion jusqu’à la production d’images holographiques animées actuellement.
En micro-onde, elle a utilisé au départ les technologies issues du développement du radar, et du domaine des télécommunications analogiques, en particulier le principe de modulation et de démodulation cohérente. Cela a permis le développement d’une imagerie micro-onde tridimensionnelle, notamment celui du radar à synthèse d’ouverture. Celui-ci a permis la détection d’objets enfouis et la visualisation tridimensionnelle de cités entières noyées dans la jungle.
L’arrivée du numérique a encore élargi son spectre d’applications. Actuellement, ses applications vont de la cartographie terrestre et spatiale à l’imagerie cérébrale et aux antennes et métasurfaces holographiques. Elles sont actuellement utilisées en télécommunications ainsi que pour l’enregistrement de données cryptées. Le domaine de fréquence couvert s’étend du GHz au THz. Tous ces points sont détaillés dans cet article.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire des termes utilisés.
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Holographie micro-onde1. Holographie optique
1.1 Principe
L’holographie optique est une technique d’enregistrement et de restitution d’images en trois dimensions à l’aide de la lumière cohérente, généralement issue d’un laser. Elle repose sur le principe de l’interférence entre un faisceau de référence et un faisceau éclairant l’objet, créant ainsi une figure d’interférence enregistrée sur un support photosensible (figure 1a). Contrairement à la photographie classique, qui ne capture que l’intensité lumineuse, l’holographie enregistre également la phase de la lumière, permettant de reproduire fidèlement le relief et la profondeur de l’objet. Lorsqu’un faisceau de lumière cohérente éclaire l’hologramme enregistré, il recrée l’onde lumineuse originale, donnant l’illusion d’une image flottante en trois dimensions (figure 1b). Cette technologie est utilisée dans divers domaines, notamment la sécurité (hologrammes sur les billets de banque), le stockage de données, la microscopie et l’affichage. Elle permet également des applications en imagerie médicale et en réalité augmentée. L’holographie peut être réalisée en réflexion ou en transmission selon l’orientation du faisceau de référence. Avec les avancées technologiques, des hologrammes numériques et interactifs sont en développement.
HAUT DE PAGE1.2 Évolution de l’holographie optique
L’holographie a été inventée en 1947 par le physicien hongrois D. Gabor, alors qu’il cherchait à améliorer la résolution des microscopes électroniques . D. Gabor a obtenu le prix Nobel en 1971 pour cette découverte. Son principe reposait sur l’enregistrement d’une onde lumineuse complète, incluant l’amplitude et la phase. Cependant, les sources lumineuses disponibles à l’époque ne permettaient pas une application efficace de sa découverte.
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Holographie optique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GABOR (D.) - A New Microscopic Principle. - Nature, 161, p. 777 (1948).
-
(2) - MAIMAN (T.H.) - Stimulated optical radiation in ruby masers. - Nature, 187, p. 493 (1960).
-
(3) - LEITH (E.N.), UPATNIEKS (J.) - Reconstructed wavefronts and communication theory. - Journal of the optical society of America, 52(10), p. 1123-1130 (1962).
-
(4) - DENISYUK (Y.N.) - On the reflection of optical properties of an object in the wave field of light scattered by it (in Russian). - Doklady Akademii Nauk SSSR, 144, p. 1275-1278 (1962).
-
(5) - LAUTERBORN (W.), KURZ (T.), WIESENFELDT (M.), et al - Optique cohérente : fondements et applications. - Masson (1997).
-
(6) - TRICOLES (G.), FARHAT (N.H.) - Microwave holography : Applications and techniques. - In :...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Il y a plus de 100 000 références à des brevets concernant « Holographic Antenna » sur Google patent.
Il y a 50 951 références à des brevets concernant les termes « Holographic MIMO » sur la même source.
Kymeta Corporation a déposé 99 brevets dans le domaine.
Les autres principaux déposants sont chinois, principalement des universités et des instituts de recherche.
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Laboratoires – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Onera, DEMR, Palaiseau
Thales Limours (entre autres)
INSA et IETR, Rennes
XLIM, Limoges
LEME, Ville d’Avray
LEAT, Nice
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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