HOLOGRAFİ VE ELEKTROTEKNİKTE KULLANILIŞI

TJDK

Holografi ve Elektroteknikte Kullanılışı

MÜMTAZ Y ILMAZ Elekt. Yük. Müh.

ÖZET

Bu yazıda holografi ve elektroteknikte kullanış alanları hakkında bilgi verilmektedir.

SUMMARY in thls article holography and its use in elets trical engineering are presented 'brielly.

1 — Giriş

Elektrotekniğin büyük bir hızla gelişmesi ve alanının genişlemesi onu hemen bütün fen bilimleriyle bağıntılı bir duruma getirmiştir. Bu bakımdan Elektroteknikte ve diğer bilim dallarında çeşitli müşterek çalışmalar gözük mektedir. Bu gibi çalışmaların sonuçlarına ör nek olarak hem Elektrotekniği hem de Optiği ilgilendiren LASER (Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation) ve yazımı zın konusu olan Holografi misâl olarak veri lebilir.

Modern Optik İle Elektrotekniğin birbirini alanı içine almasının nedenleri kısaca şöyle özetlenebilir. Işık modern teoriye göre radyo dalgalarına nazaran çok daha kısa dalga boylu elektromanyetik bir dalgadır. Elektroteknikde daima daha büyük frekanslara doğru artan ih tiyaç ışık frekanslarına kadar erişmiştir. Ayrı ca bilgi işlemi (data processing) Elektrotek nikte büyük rol oynar. Optik sistemler de ge nel olarak enformasyon işlenimi yapan sistem lerdir. Baza elektrik ve optik olayların aynı matamatiksel metodlarla meselâ Fourier Ana lizi incelenebilmesi de bu iki bilim arasında ki bağıntıyı arttırmıştır.

Elektroteknik ve Optikdeki müşterek geliş meler o kadar geniş bir araştırma ve uygula ma alanı ortaya çıkarmıştır ki bu sahaya Elektrooptik bilim dalı denebilir (1).

2 — Holografinin prensibi

Tek dalga boylu monokromatik bir ışıkla hologramı yapılacak bir cismi aydınlatalım. Cisimden yansıyan ışınların karşısına ışığa kar şı hassas bir ekran (fotoğraf kağıdı) koyalım. Işık kaynağından gelen ışınlar aynı zamanda doğrudan doğruya da fotoğraf kağıdına tesir edebilsin (şekil 1). Fotoğraf kağıdının her nok tası hem doğrudan doğruya ışık kaynağından

gelen ışınların hem de cisimden yansıyarak ge len ışınların tesiri altındadır. Fotoğraf kağı dının (x, y) noktasına cisimden gelen ışını c = C (x, y). ela(x>y) doğrudan doğruya ge len ışını da d = D (x, y). eİD(x,y) ue göstere lim. C (x, y) ve D (x, y) gelen ışınların (x, y) noktasındaki genlikleri a ve b de aynı nokta daki fazlarıdır, tki yönden gelen ışınlar ekran üzerinde girişim yaparlar. Toplam salınım f = c + d dir. Bir ışığın herhangi bir fotoğraf kağıdı üzerindeki etkisi ışığın şiddetiyle, dola yısı ile genliği İle orantılıdır. Deneyimizdeki fotoğraf kağıdına f nin genliği ile yani mutlak değeri |f| ile orantılı bir kayıt yapabiliriz. |f| iki bileşeninden istifade edilerek aşağıdaki gibi hesaplanabilir.

c = C(x,y)eta(x,y)

d = D(x,y)cla(x,y)

f = a + d = C (x, y) e1* (x, y) , f D (x, y) elb (x, y)

Sırayla aşağıdaki özdeşlikleri kullanarak, k.e.n = k(cos 1 + l.sin 1)

sin2p+cos2p •= 1 eln s.sin t+cos B.COS t

cos (a—t)

|f| İçin aşağıdaki İfadeyi buluruz:

|f| = [C (x,y)2 + D (x,y)2 + 2C(x,y). D (x,y).

cos (a—b)]V2

(1)

Fotoğraf kağıdına kaydettiğimiz yukardakl değerin içinde cisimden yansıyarak gelen ışınla rın «faz» larını İfade eden a değerinin de bulun duğunu görüyoruz. Bir fotoğrafda cisimden ge len ışınların genlikleriyle orantılı bir değer ka yıtlıdır. Işının fotoğraf kağıdına geldiği andaki fazı kaydedilemez. Çünkü kayıt anındaki kimya sal olayın süresi ışınların peryodundan uzundur. Yukarıdaki deneyde cismin normal fotoğrafı çe kilirse yani fotoğraf kağıdına sadece cisimden yansıyarak gelen ışınlar tesir ettirilirse, sadece C(x, y)2la orantılı bir değer kaydedilebilirdi. Fa kat yukarıdaki deneyde, bulunan (1) İfadesinden anlaşıldığı gibi cisimden gelen ışınların fazlannm da kaydedildiği görülmektedir. Böylece bir ışı ğın taşıyabileceği her iki enformasyonu da (gençlik ve faz) fotoğraf kağıdına kaydedebili yoruz. Böyle bir fotoğrafa «Hologram» denir. HologTam ismi «holo = bütün», «grom *= ma saj» kelimelerinden meydana gelmiştir.

8 — Cisimden gelen dalga yüzeyinin tekrar elde edilmesi:

Bir şeffaf kağıt üzerindeki bir hologram bir tarafından hologram çekilirken kullanılan ışık kaynağı (orjinal ışık kaynağı) İle aydınlatılırsa, hologramın öbür tarafında meydana gelen dal galar arasında hologramını yaptığımız cisimden gelen dalgalar da bulunur (1, 2). Bu sayede bir gözetleyici cismin üç boyutlu hakiki bir görün tüsünü görür (şekil 2).

cisimden gelen ışınlar (e) gözleylci/

Şekil: 2

Holografinin temeli ingiliz fizikçisi Gabor tarafından, mikroskop özelliklerini inkişaf et tirmek amacıyla yaptığı çalışmalar sırasında or taya çıkarılmıştır (3, 4). Fakat bundan sonra büyük bir İlgi görerek bir çok bilim dalında uy gulama alanına kadar geçmiştir (1, 2, 5). Biz burada sadece elektrotekniğe açtığı birkaç im kana değinebileceğiz.

4 — Holografinin Elektroteknikte kullanılışı

Elektrotekniğin birçok sahasında ve bilhas sa elektronik beyinlerde bilgiyi zamanı gelince

kullanmak üzere kaydedecek elemanlara İhtiyaç vardır. Bunların şimdiye kadar kullanılan baş lıcaları manyetik şeritler, delikli kart ve şerit ler ve elektronik elemanlardan (lamba, tran sistor v.b.) yapılmış devrelerdir. Yeni olarak elektronik beyinlerde bilgi kaydetmede mlkrofl. lim tekniği ortaya çıkmıştır. Fakat holografi ka yıt kapasitesinin mikrofilim tekniğine nazaran çok daha büyük olması bakımından enformas yon kaydetmede kullanmağa daha elverişlidir. Şimdi bir hologramın elektronik beyinlerde na sıl üzerine bilgi kaydedilmiş bir eleman olarak kullanılabileceğini gözden geçirelim :

Bu günkü elektronik beyinler 2 tabanlı sa yı sistemine dayandığı için bilgiyi holograma 0 ve 1 olarak kaydetmek gerekir. Digital enfor masyonun en küçük birimi 1 «bit» dir. Bu, me selâ bir devrede akımın geçip veya geçmediği nin bize verdiği bilgidir. Aydınlık ve karanlık noktalar, karşılarına fotoelektrik elemanlar ko narak elektrik gerilim veya akım darbelerine çevrilebilir. Aydınlık noktalar devreden akım geçmesini sağlarlar, karanlık noktalarda devre den akım geçmez. Kaydedilmek istenen bilgi (rakam, harf, işaret v.b.) 2 tabanlı bir şekildp şifrelenerek bir karanlık aydınlık noktalar di zisi halinde hologramı yapılır. Bu hologramdaki bilgi İstenildiği zaman yukarıda da söylenildiği gibi, fotoelektrik elemanlarla, elektronik beyin lerde istenildiği gibi akım veya gerilim darbesi şeklindeki enformasyona çevrilebilir. Yukarıda prensibi anlatılan bu kayıt şeklinin elektronik beyinlerde kullanılabilmesi için çeşitli çalışma lar yapılmaktadır. (5)

Holografiye dayanan bir teknik Radarcılıkda

da kullanılmaktadır. Bir uçaktan yere gönderi

len yüksek frekanslı bir elektromanyetik dal

ganın yerde yansıyıp geri gelen kısmı uçaktaki

orjinaJIyle girişim yaptıktan sonra kaydedilir.

Bu kaydedilen işaretten, orijinal elektromanye

tik dalganın tekrar kullanılması sayesinde, ye

rin çeşitli özelliklerini gösteren bir harita elde

edilir (6).

.|

• | i ',

Holografi tekniği daha başlangıç safhasında bulunmaktadır. Çünkü İşe yarar hologramlar yapmak ancak İyi bir monokromatik ışık kay nağı olan LASER in 1960 senesinde bulunma sından sonra mümkün olmuştur. Fakat LASER in bulunması nasıl ki teknik ve bilime yeni im kânlar sağlamışsa, holografi tekniğinin de tek nik ve bilimde mühim yer işgal edeceği, özellik lerinden ve şimdiye kadar gördüğü ilgiden gö rülmektedir.

REFERANSLAR (1) An.Introduction to Coherent Optics and Holography, G. W. Stroke, Academic Press, New York London, 1966.

(2) Introduction to Fourier Optlcs, J. W. Goodman, Mc Graw Hlll Book Company, 1968.

(3) A New Microscope Princlple, D. Gabor, Natur 161, 777 (1948).

(4) Microscopy by Reconstrueted Wavefronts, D. Gabor, Proc. Roy. Soc. (London) A 197,

454 487 (1949).

(5) Elnführung in dle Technlk der Holograp lüe, H. Kiemle, D. Rösa, Akademlsche Verlagsgeselschaft, Frankurt Main, 1969 (6) The Bistatic, Continuous wave Radar Method for the Study of Planetary Surfa ces, G. L. Tüyler, J. Geophys. Res. 71: 1559 (1966).

MTAŞ

Seri imalât Sanayii BÜY ÜK FİŞ BANAN Per. Sat. Fi. 250 DİŞİ FİŞ)

200 krj.J

P.K 696 Karaköy lst

Sen İmalât Sanayii KONİK BORN KLEMENS Per. Sat. Fi. 295 krj.

Seri imalât Sanayii DOZ BORN KLEMENS Per. Sat Fi. 295 krs (E. M. — 278)

Elektrik

18i