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	Inhalt: Aktuelles Produkte und Dienstleistungen Holographie holoblog makerlab First Light Equipment Sicherheit Laser Aufbau Reflexion * Zweistrahl Transmission Umkopieren Ergebnisse Lexikon Lab C/Prog Danksagung Impressum Datenschutz	Erster Aufbau: Reflexionshologramme Die Skizze zeigt den von mir verwendeten Aufbau für Reflexionshologramme. Im ersten Schritt des Aufbaus wird der Laser-Strahl so justiert, dass er möglichst parallel zum Holographie-Tisch läuft, damit alle optischen Komponenten in der gleichen Höhe aufgebaut werden können. Mit einem Zollstock kann kontrolliert werden, ob der Strahl an verschiedenen Punkten im Laufweg die gleiche Höhe über dem Tisch hat. Ich habe einen Abstand von 130 mm gewählt. Wichtig für die Qualität der Hologramme ist, dass die Polarisation des Lasers, wenn er auf die Filmplatte trifft, vertikal zum Holographie-Tisch gerichtet ist. Für die Bestimmung der Polarisation eignet sich ein Polarisationsfilter. Gegebenenfalls muss die Polarisation mit einer λ/2-Platte korrigiert werden. Für Einstellung der λ/2-Platte eignen sich Drehhalter. Alternativ kann auch der gesamte Laser so um die Horizontalachse gedreht werden, dass die Polarisation stimmt. Einen Objekt- und Filmhalter konstruieren Für eine erfolgreiche Aufnahme ist die Konstruktion eines stabilen Filmhalters nötig, auf dem die Filmplatte und das holographierte Objekt befestigt werden können. Wichtig ist dabei, dass die Filmplatte auf dem Filmhalter im Brewster-Winkel aufliegt. Hier kommt die eben erwähnte Polarisation ins Spiel. Trifft das vertikal zur Tischplatte polarisierte Licht (p-polarisiert) auf die Filmplatte, minimiert der Brewster-Winkel Reflexionen innerhalb der Filmplatte. Diese sind bei der Rekonstruktion sichtbar und vermindern die Qualität des Hologramms. Der Brewster-Winkel beträgt 33° zwischen Arbeitsfläche und Filmplatte. Für saubere Hologramme: Den Raumfilter einstellen Damit der Laser die gesamte Filmplatte und das Objekt beleuchten kann, muss er mithilfe einer Linse aufgeweitet werden. Dafür eignen sich Mikroskopobjektive mit dem Vergrößerungsfaktor um die x40. Durch Verunreinigungen und Imperfektionen der Optiken entstehen jedoch Artefakte im aufgeweiteten Strahl, die für eine saubere Ausleuchtung des Films und eine gute Qualität der Hologramme herausgefiltert werden müssen. Dafür wird ein Pinhole im Fokus des Mikroskopobjektivs platziert, das alle Strahlen, die nicht exakt durch den Fokus des Mikroskopobjektivs laufen, herausfiltert. Die Kombination aus Aufweitung und Pinhole bezeichnet man als Raumfilter. Für die einfache Justage des Raumfilters wird das Mikroskopobjektiv an einer X/Y/Z-Verstellung montiert. Das Pinhole sollte in zwei Achsen verstellbar sein. Bevor der Raumfilter eingestellt wird, sollten zuerst der Strahl und das Mikroskopobjektiv so justiert werden, dass der aufgeweitete Strahl die gesamte Filmplatte möglichst gleichmäßig ausleuchtet. Danach wird das Pinhole einige Millimeter hinter dem Fokus der Aufweitungsoptik montiert. Mit einem Stück Pappe, das etwa 30 cm hinter dem Pinhole aufgestellt wird, kann die Strahlqualität kontrolliert werden. Um einen sauberen Strahl zu erhalten, wird jetzt langsam und in sehr kleinen Schritten der Abstand zwischen Aufweitung und Pinhole verringert, bis das Pinhole im Fokus der Aufweitung liegt. Nach jedem Schritt korrigiert man dabei die Justage des Pinholes in beiden Achsen, sodass der Strahl nicht "verloren geht" und durch das Zentrum des Pinholes verläuft. Ist auf der Pappe eine kreisförmige homogene Ausleuchtung ohne Artefakte wie etwa Beugungsmuster von Staubkörnern zu sehen, ist der Raumfilter korrekt eingestellt. Eine dataillierte Videoanleitung zur Einstellung des Raumfilters finden Sie hier (wird nachgeliefert). Mit der Kombination der beiden Laserspiegel vor dem Raumfilter kann der Einfallswinkel des Laser-Strahls in das Mikroskopobjektiv eingestellt werden. Mit dem ersten Spiegel kann die Richtung des Strahls verändert werden, während der zweite Spiegel den Strahl wieder parallel zur Arbeitsplatte laufen lässt. Ein positiver Nebeneffekt dieser "Strahlwiege" über die beiden Spiegel ist außerdem, dass nicht alle Optiken in einer Reihe aufgebaut werden müssen und dadurch mehr Raum zwischen Aufweitung und Filmhalter gewonnen werden kann, sodass der Lichtkegel ausreichend divergieren kann, um die gesamte Filmplatte auszuleuchten. Film liegt! Für die Aufnahme sollte die Filmplatte mit Klammern o.ä. am Filmhalter fixiert werden. Das verhindert, dass sich die Filmplatte durch das Arbeiten des Polymer-Films während der Belichtung zu stark verzieht und das Hologramm dunkler wird. Die Stabilität zwischen Filmhalter, Filmplatte und Objekt ist beim holographischen Aufbau besonders wichtig, damit sich die Strahlwege bei der Aufnahme nicht zu stark verändern. Objekte, die sehr stabil und flach aufliegen, können zur Aufnahme auf die Glasplatte oder den Filmhalter aufgelegt werden. Alternativ kann das Objekt oberhalb der Filmplatte beispielsweise mit starkem Kleber fixiert werden. Zum Testen kann eine Glasplatte ohne Film in die Halterung gelegt werden. Mithilfe eines Spiegels, der unter die Glasplatte gelegt wird, ist beim Blick von oben durch die Glasplatte zu erkennen, wie das Objekt bei der Aufnahme den Film belichtet. Um zu verhindern, dass die Säulen des Filmhalters auf den Film reflektieren und auf dem Hologramm zu sehen sind, können Blenden aus Pappe in den aufgeweiteten Strahl gestellt werden, sodass Licht nur auf Objekt und Film fällt. Was der Film zur Belichtung braucht Die nötige Belichtungszeit für eine Aufnahme lässt sich beim hrp_01-Polymer mithilfe der Energiemenge bestimmen, die benötigt wird, um die chemische Reaktion im Film zu starten. Die Energie E wird in Joule angegeben und ist das Produkt aus der Leistung P in Watt und der Zeit in Sekunden. Misst man die Leistung des Lasers pro Quadratzentimeter mit einem Leistungsmessgerät an der Filmplatte, kann daraus die Belichtungszeit abgeleitet werden. Die Formel dafür lautet: Der Schwellenwert, ab dem das Polymer belichtet und Hologramme geschrieben werden, hängt von mehreren Faktoren ab, wie etwa der Lagerungsdauer des Films. hrp_01 benötigte in meinen Versuchen etwa 9 mJ/cm² bzw. 9000 µJ/cm² bei Laser-Leistungen des aufgeweiteten Strahls um die 300 µW/cm² an der Filmplatte. Für eine helle Aufnahme sollte der aufgeweitete Referenzstrahl die Filmplatte aber mit mindestens 100 µW/cm² beleuchten. Zusätzlich sollte vor der Aufnahme das Verhältnis von Referenz- und Objektstrahl mit einem Leistungsmessgerät gemessen und gegebenenfalls angepasst werden. Dafür wird sowohl die Leistung des aufgeweiteten Strahls als auch das vom Objekt reflektierte Licht an der Filmplatte gemessen. Ein ausreichendes Verhältnis der Leistung von Referenzstrahl und Objektstrahl ist 10 (Referenz) zu 1 (Objekt). Bei gut reflektierenden Objekten kann ein solches Verhältnis auf den 52mm x 76 mm hrp_01-Platten oft ohne zusätzliche Beleuchtung des Objekts erreicht werden. Ist das Verhältnis nicht optimal, kann es durch das Anpassen der Entfernung des Objekts zur Filmplatte und des Reflexionswinkels verbessert werden. Zusätzlich kann mit einer Objektbeleuchtung nachgeholfen werden. Der Aufbau dafür wird unter "Zweistrahl" erläutert. Die für die Laser-Leistung von 100 µW/cm² nötige Belichtungszeit ergibt sich aus: Also: Da t die Zeit angibt, die das Polymer benötigt, damit die Reaktion im Film startet, sollte bei der Aufnahme länger als die ermittelte Zeit belichtet werden. Eine Belichtungszeit von 120 Sekunden ist in diesem Beispiel ausreichend. Im Gegensatz zu Transmissionshologrammen kann bei Reflexionshologrammen nicht "überbelichtet" werden. Das heißt, dass das geschriebene Hologramm bei der Aufnahme nach einer bestimmten Zeit sein Helligkeitsmaximum erreicht und bei zusätzlicher Belichtung weder heller noch dunkler wird, sofern der Aufbau stabil bleibt. Vor der Entnahme des Films aus der Verpackung sollte der Raum vollständig abgedunkelt sein. Mit einer schwachen gelben LED kann die Arbeitsfläche für die Befestigung der Filmplatte beleuchtet werden, da das Filmmaterial auf diese Wellenlängen am unempfindlichsten reagiert. Der Laser wird manuell oder mit Hilfe des Shutters gesperrt. Jetzt kann die Filmplatte aus der Verpackung entnommen und mit der Filmseite zum Objekt hin auf den Filmhalter aufgelegt werden. Die Filmplatte wird bei der Aufnahme mit dem Film zum Objekt platziert, damit es später durch die Glasplatte hindurch betrachtet wird. So ist es z.B. in einem Rahmen geschützt. Zudem ergeben sich die in dieser Anleitung erläuterten Geometrien der Hologramme und des einfallenden Lichts bei der Belichtung und Rekonstruktion aus dieser Anordnung. Mithilfe der Klammern wird die Filmplatte nun für die Aufnahme fixiert. Das Objekt kann entweder am Filmhalter fixiert oder in einer stabilen Lage direkt auf die Filmplatte aufgelegt werden. Durch leichtes Klopfen mit dem Finger auf das Objekt und die Filmplatte kann noch einmal sichergestellt werden, dass beide ohne Spiel aufliegen und sich später bei der Aufnahme nicht bewegen. Beim Klopfen sollte kein Klappern der Platte zu hören sein. Und nun zur eigentlichen Aufnahme... Nun sollten wenige Minuten abgewartet werden, bis sich Schwingungen und Luftunruhen im Raum gelegt haben. Danach kann der Shutter geöffnet und der Film für die ermittelte Zeit belichtet werden. Anschließend wird der Strahl wieder gesperrt. Der Film ist nun belichtet und kann entnommen werden. Da keine Entwicklung des Polymers nötig ist, kann auch das Licht wieder eingeschaltet werden. Das Polymer muss nun einige Zeit im Tages- oder Weißlicht zur Fixierung bleichen, bis das Hologramm mit seiner gesamten Helligkeit hervortritt. Sprüht man das Hologramm nach der Aufnahme auf der Filmseite mit einer dünnen Schicht aus schwarzem Lack ein, wird der Kontrast noch einmal gesteigert. Das Hologramm wirkt umso schärfer, je punktförmiger die rekonstruierende Lichtquelle ist. Besonders gut eignen sich hierfür LEDs oder Dioden-Laser mit passender Wellenlänge. Bevor das Hologramm im Laser-Licht rekonstruiert wird, sollte das Polymer aber vollständig ausgebleicht sein, da der Laser sonst wieder Belichtungsprozesse im Film starten könnte. (ph 2022)		Interne Links Unser Filmmaterial: hrp_01 Weblinks Preiswertes Filmmaterial mit guter Qualität ist das PFG01-Material, das bei topag erhältlich ist Sehr hochwertig ist das Filmmaterial von Yves Gentet Ultimate-Platten Filmotec liefert Filme aus deutscher Produktion, zu guten Preisen und auch in großen Formaten: Hier