Para a execução de um holograma de um objeto tridimensional em qualquer uma das técnicas que serão descritas a seguir, serão necessários:
um laser HeNe com, no mínimo, 5 mW (quanto maior a potência, menor o tempo requerido para a exposição, minimizando o risco de ocorrerem instabilidades mecânicas durante a exposição);
uma bancada ótica absolutamente estável e à prova de vibrações (se a montagem ótica vibrar o equivalente a meio comprimento de onda da luz utilizada (633 nm para o laser vermelho de HeNe), o holograma não é formado);
um ambiente escuro ou iluminado por luz de segurança (complementar à cor do laser. No caso a luz deve ser verde pois o laser HeNe é vermelho) de baixa potência (15 W);
elementos óticos diversos (espelhos, filtros espaciais, divisores de feixe, lentes, suportes, etc.);
filmes especiais (os filmes holográficos da série Agfa 8E75HD, mais utilizados até saírem de fabricação em 1997, possuíam uma resolução de 5000 linhas por milímetro. Opção: filmes russos da Red Star).
De posse deste equipamento podemos dispor de uma série de montagens óticas diferentes, para a obtenção de resultados holográficos também diferentes. As montagens mais comuns são apresentadas ao lado.
O holograma de transmissão com feixe simples foi a primeira montagem funcional para a execução de um holograma. Ele foi desenvolvido por Emmett Leith e Juris Upatnieks na Universidade de Michigan entre 1962 e 1964. O objeto a ser holografado é colocado a uma pequena distância do filme e o conjunto é iluminado com um laser pelo mesmo lado do objeto. A luz refletida pelo objeto interfere com a porção da mesma que atinge diretamente o filme, criando o padrão de interferência que armazena a informação espacial do objeto (veja a figura acima). Este tipo de holograma pode ser comparado a uma lente extremamente complexa, pois quando iluminado novamente com o feixe de referência, difrata a luz com suas franjas microscópicas de modo a focalizar a imagem do objeto no espaço, reproduzindo a maneira como a luz provém do objeto real
O holograma de transmissão deste tipo é visível apenas através da sua iluminação com a mesma fonte de luz que o originou, e do mesmo ângulo original em que se encontrava no momento da exposição. Este holograma tem limitações sérias de visualização (é necessário um laser para a sua reconstrução), além daquelas relacionadas com o volume do objeto, pois o laser HeNe comum possui um comprimento de coerência de apenas alguns centímetros, o que limita o volume do objeto a ser holografado com esta técnica. Por este último motivo, apenas as partes do objeto mais próximas ao filme são melhor registradas. A iluminação do objeto também é comprometida pela dificuldade de distribuição da luz sobre o mesmo de uma forma homogênea. Entretanto este holograma pode ser copiado por contato, permitindo sua reprodução. Além disso, é a montagem recomendada para o iniciante, pela simplicidade e baixo custo da montagem.
Os hologramas de transmissão possuem a melhor paralaxe, profundidade e resolução quando bem executados, entretanto possuem o inconveniente de não serem visíveis com luz branca, apenas com luz laser. Um dos hologramas que conseguem satisfazer esta exigência é o holograma de reflexão (holograma de ângulo de Braggs) com feixe simples, também chamado de holograma Denisyuk, em homenagem ao cientista soviético Y. N. Denisyuk, que desenvolveu a sua técnica em 1961. Este holograma tem a vantagem de ter a sua imagem reconstruída com luz branca incoerente, permitindo a sua visualização com uma lâmpada incandescente comum. Da mesma forma como fizemos uma analogia entre uma lente extremamente sofisticada e o holograma de transmissão, podemos imaginar o holograma de reflexão como um espelho inimaginavelmente complexo, que seria capaz de posicionar precisamente a luz refletida por cada ponto da sua superfície. Sua visualização é feita com o observador e a fonte de luz localizados no mesmo lado do filme.
A montagem é feita colocando-se o objeto a ser holografado o mais próximo possível ao plano do filme, e iluminando-o pelo lado oposto com um único feixe de laser (veja a figura acima). Quando o feixe atinge o filme, seu padrão serve como referência para a luz que será refletida pelo objeto ao atravessar o filme transparente, possibilitando a interferência entre os dois, que armazenará toda a informação necessária para sua reconstrução. Neste tipo de holograma, apenas a parte do objeto mais próxima ao filme será bem registrada, A impossibilidade de se fazer cópias deste tipo de holograma também é uma limitação séria. Adicionalmente, não temos flexibilidade para variar a iluminação do objeto, pois a mesma será sempre alinhada com o ângulo do feixe de referência. Quando necessitamos iluminar um objeto mais complexo, um feixe único de luz é insuficiente para conseguirmos resultados adequados. Além disso, não podemos controlar a razão entre as intensidades do feixe de referência e o feixe do objeto, fator importante para a obtenção de hologramas eficientes.
Esta é também uma das montagens mais acessíveis ao iniciante, pela sua simplicidade e o número reduzido de componentes óticos utilizados. Sua visualização com luz branca também é um apelo positivo desta técnica. Entretanto, suas limitações permitem o seu uso profissional apenas em casos específicos.
As montagens consideradas profissionais utilizam pelo menos dois feixes para a construção do holograma: um isolado para servir de referência e um ou mais para iluminar apenas o objeto. Esta disposição permite a iluminação de objetos mais complexos, além de permitir o controle das intensidades do feixe de referência e do feixe objeto, através de filtros atenuadores, otimizando sua eficiência. A montagem holográfica profissional básica, é a do holograma de transmissão com duplo feixe. Ela utiliza um divisor de feixe para se conseguir duas fontes de luz a partir de uma. Este procedimento é necessário, pois se utilizássemos efetivamente dois lasers, eles estariam certamente fora de fase um em relação ao outro, além de encarecer e complicar o projeto. Após ser dividido, o feixe de referência é direcionado ao filme, e o feixe objeto é novamente dividido para se iluminar o objeto a ser holografado a partir de ambos os lados. Tanto o feixe objeto como o feixe referência chegam ao filme pelo mesmo lado.
Esta montagem já permite uma melhor escolha com relação à maneira de se iluminar o objeto, pois o feixe objeto pode vir de qualquer direção (desde que não atinja diretamente a placa) em relação ao mesmo. Como pode ser observado na figura acima, a luz do laser é dividida em duas partes, sendo uma o feixe de referência. O outro feixe, opcionalmente, pode ser novamente dividido para atingir o objeto de ambos os lados, permitindo uma melhor iluminação. Além disso, o objeto pode ser posicionado mais afastado em relação ao filme, flexibilizando os resultados obtidos. O holograma construído desta maneira pode também servir como master para cópias posteriores visíveis em luz branca.
Como foi dito anteriormente, as montagens consideradas profissionais utilizam pelo menos dois feixes para a construção do holograma: um isolado para servir de referência e um ou mais para iluminar apenas o objeto. Esta disposição permite a iluminação de objetos mais complexos, além de permitir o controle das intensidades do feixe de referência e do feixe objeto, através de filtros atenuadores, otimizando sua eficiência. Na montagem acima, realizamos um holograma de reflexão (note como o feixe objeto atinge o filme do lado oposto do feixe de referência) com feixe duplo. Ela utiliza também dois divisores de feixe para se conseguir duas fontes de luz a partir de uma. Após ser dividido, o feixe de referência é direcionado ao filme, e o feixe objeto é novamente dividido para se iluminar o objeto a ser holografado por ambos os lados. Os feixes de referência e o feixe objeto chegam ao filme pelo lado oposto, configurando um holograma de reflexão.
Esta montagem também permite uma melhor escolha com relação à maneira de se iluminar o objeto, pois o feixe objeto pode vir de qualquer direção (desde que não atinja diretamente a placa) em relação ao mesmo. Como pode ser observado na figura acima, a luz do laser é dividida em duas partes, sendo uma o feixe de referência. O outro feixe, se for desejado, pode ser novamente dividido para atingir o objeto de ambos os lados, permitindo uma melhor iluminação. Além disso, o objeto pode ser posicionado mais afastado em relação ao filme, flexibilizando os resultados obtidos.
Um holograma possui propriedades extremamente interessantes. Ao contrário da fotografia, onde cada ponto do objeto fotografado tem uma correspondência biunívoca com um ponto na superfície do filme (onde são registradas as variações de intensidade luminosa), em um holograma cada ponto do objeto holografado espalha luz (coerente e monocromática) sobre toda a superfície do filme. Quando adicionamos a esta frente de ondas um segundo feixe de luz laser para servir de referência, um conjunto de franjas de interferência é formado. Este padrão é tão específico, que só poderia ser causado pela luz refletida por aquele ponto particular. Desta forma, cada ponto específico do objeto holografado cria seu próprio padrão de interferência, que vai sendo adicionado ao padrão total gravado na superfície do filme. Como consequência, o que é gravado no filme holográfico não é a imagem do objeto, mas apenas um padrão de interferência entre ondas luminosas. Entretanto este padrão possui a capacidade de reconstruir a complexa frente de ondas que foi refletida pelo objeto, se for iluminado por um feixe de luz semelhante ao que serviu de referência. Pelo fato de cada ponto do objeto iluminar toda a superfície do filme holográfico, cada ponto do mesmo possui informação sobre a totalidade da cena. Se cortarmos um holograma em pedaços, cada um deles preservará informação sobre a imagem inteira, apesar de que quanto menores forem os pedaços, menos nítida será a imagem formada. Um holograma aparentemente se comporta como se fosse uma janela para uma dimensão superior.
Fonte: eba.ufmg.br