Prinsip Kerja Hologram (ホログラム動作原理)

Sekali lagi, ternyata banyak sekali penemuan teknologi yang terinspirasi oleh film. Dan lagi-lagi, salah satu dari sekian banyak film penginspirasi tersebut adalah Iron Man. Seperti pada gambar di atas, terlihat bahwa tokoh Tony Stark, sedang berinteraksi dengan komputer yang dia jadikan asisten pribadi, menggunakan teknologi yang kita sebut hologram. Terdapat dua jenis hologram pada film Iron Man, yaitu hologram dua dan tiga dimensi. Hologram dua dimensi atau yang kita kenal sebagai 2D, berfungsi sebagai interface tokoh Tony Stark dan komputer asisten pribadinya, Jarvis. Sedangkan hologram 3D digunakan untuk menampilkan detail konsep baju tempur Iron Man.

Teknologi hologram merupakan salah satu teknologi hasil rekayasa optik. Teknologi ini sebenarnya sudah dikembangkan sejak akhir tahun 1940 an oleh fisikawan Hungaria bernama Dennis Gabor. Dennis memperoleh nobel fisika tahun 1971 atas karyanya dalam penemuan dan pengembangan pada metode holografi. Dennis secara tidak sengaja menemukan teknik holografi ini dalam usaha penelitiannya mengenai pengembangan mikroskop elektron. Oleh karena itu, teknik holografi Dennis menggunakan sebuah metode yang dinamakan electron holography. Pengembangan teknik holografi ini tidak berkembang sampai tahun 1962. Pada tahun tersebut, seorang ilmuwan Uni Soviet, Yuri Denisyuk, mengembangkan sebuah sistem laser yang dapat “merekam” objek secara tiga dimensi. Teknik holografi yang ditemukan Yuri dan tim diberi nama transmission hologram. Sinar laser dikenakan pada objek dan diteruskan ke lapisan hologram. Gambar rekonstruksi ditampilkan pada sisi lainnya dari lapisan hologram tersebut. Teknik holografi Yuri menggunakan campuran emulsi dari Perak–Halida sebagai medium perekaman. Pada perkembangan selanjutnya, teknik transmission hologram mengalami kemajuan yaitu ditemukannya teknik holografi lain yang biasa disebut rainbow hologram. Rainbow hologram ditemukan oleh Dr. Stephen Benton dari MIT pada tahun 1968. Rainbow hologram ini biasa kita temukan dalam label-label yang bisa menjamin keaslian suatu produk. Rainbow hologram juga biasa digunakan untuk tujuan keamanan. Kelebihan rainbow hologram adalah dapat menghasilkan gambar rekonstruksi hanya dengan cahaya putih yang merupakan cahaya umum di sekitar kita.

Secara umum, hologram dapat dibedakan menjadi beberapa jenis. Yaitu hologram transmisi dan tipe refleksi. Untuk tipe transmisi, sudah dijelaskan di atas. Sedangkan hologram tipe refleksi merupakan hologram yang dapat menggunakan cahaya putih biasa. Selain itu, gambar konstruksi yang dihasilkan dapat dilihat dengan sisi yang sama dengan arah datangnya cahaya. Oleh karena itu, disebut hologram refleksi karena menggunakan prinsip refleksi dalam menghasilkan gambar hologram.

Cara Kerja

Secara umum, hologram merupakan sebuah proses penampilan gambar yang terbentuk akibat terbentuknya pola pencampuran sinar ketika dua sinar laser bertumbuk pada satu permukaan holograf. Salah satu dari sinar tersebut dinamakan Reference Beam yaitu sinar yang tidak memantul pada objek, sedangkan sinar yang lain disebut Object Bea karena memantul dan mengenai objek. Sedangkan untuk mengetahui prinsip kerja dari masing-masing hologram, simaklah penjelasan untuk asing-masing tipe hologram di bawah ini.

Transmission Hologram

Transmission Hologram merupakan hologram yang terbentuk karena pertumbukan Reference Beam dan Object Beam pada satu permukaan holograf. Pada umumnya, Transmission Hologram memerlukan sinar seragam seperti sinar laser sebagai sumber cahaya dalam pembentukan gambar rekonstruksi dari suatu objek.

Terlihat pada gambar di atas, sinar laser dibagi menjadi dua oleh Beam Splitter. Beam splitter ini merupakan sebuah kaca yang bersifat setengah cermin dan setengah lensa. Sinar yang dipisah oleh beam splitter dibagi menjadi dua, yaitu reference beam dan object beam. Reference beam diarahkan langsung pada permukaan holograf. Sedangkan sinar yang lain yaitu object beam, diarahkan pada objek dan dipantulkan menuju permukaan holograf. Percampuran antara reference beam dan object beam pada permukaan holograf dapat menghasilkan gambar rekostruksi yang dapat dilihat pada sisi holograf yang tidak terkena sinar atau sisi yang berlawanan dari permukaan holograf yang dikenai sinar.

Pada umumnya, transmission hologram memerlukan sinar yang bersifat quasi-monokromatik seperti sinar laser. Akan tetapi, terdapat jenis transmission hologram yang bisa menggunakan sumber cahaya putih atau cahaya sekitar, yang disebut Rainbow Hologram. Rainbow hologram merupakan perkembangan dari transmission hologram yang hanya bisa bekerja jika dikenai sinar laser. Rainbow hologram dapat bekerja meskipun hanya mendapat cahaya biasa atau cahaya putih.

Gambar rekonstruksi yang tercipta pada rainbow hologram merupakan hasil dari dua proses holografi. Proses pertama mirip seperti pada transmission hologram sebagai objek dan hologram yang terbentuk melalui celah horizontal. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.

Gambar di atas merupakan susunan optika yang digunakan oleh Dr. Stephen Benton untuk menghasilkan efek rainbow hologram pada tahun 1968. Dari gambar di atas, terlihat bahwa celah horizontal terletak di depan objek. Celah horizontal ini bertujuan untuk menghilangkan efek parallax (Efek perbedaan persepsi posisi akibat perbedaan sudut pandang) secara vertikal. Objek disinari oleh cahaya laser, kemudian sinar dipantulkan melalui celah sempit menuju lapisan hologram. Selain itu, lapisan hologram juga dikenai oleh reference beam. Hal ini persis seperti pada transmission hologram. Perbedaannya hanya terletak pada penggunaan celah sempit horizontal (Narrow slit). Adanya celah sempit di depan objek ini membuat pengamat hanya bisa melihat sebagian kecil dari objek pada suatu sudut pandang. Pengamat dapat mengamati bagian kecil lainnya dari objek jika merubah sudut pandangnya. Jika rainbow hologram ini dikenai cahaya putih secara langsung, maka tiap-tiap sinar dengan panjang gelombang berbeda akan menghasilkan gambar rekonstruksi pada sudut berbeda. Sehingga keseluruhan objek dapat dilihat oleh pengamat melalui satu sudut pandang. Jika pengamat mengubah sudut pandangnya, maka akan terjadi pergeseran panjang gelombang sinar yang seolah-olah mengubah warna objek menjadi warna-warna pelangi (penyusun sinar putih). Inilah alasan mengapa teknik holografi ini disebut rainbow hologram.

Reflection Hologram

Hologram tipe refleksi memiliki perbedaan dalam menghasilkan gambar rekonstruksi dengan hologram tipe transmisi. Pada hologram tipe transmisi, sinar referensi dan sinar objek bertemu pada satu sisi dari permukaan hologram. Sedangkan pada hologram tipe refleksi ini, sinar referensi dan sinar objek bertemu pada sisi yang berlawanan dari permukaan hologram. Gambar rekonstruksi yang dihasilkan akan ditampilkan pada sisi yang bertumbukan dengan sinar referensi.

Dari gambar di atas, terlihat bahwa arah sinar referensi dan sinar objek datang secara berlawanan arah dan bertemu pada dua sisi hologram yang berbeda. Sinar yang digunakan pada hologram refleksi dapat berupa sinar monokromatik (Laser) maupun cahaya putih biasa. Gambar rekonstruksi yang dihasilkan oleh hologram refleksi merupakan pantulan dari percampuran sinar referensi dan sinar objek pada permukaan hologram. Hologram refleksi juga dapat dibuat multi warna. Caranya, laser yang digunakan dalam merekam gambar adalah laser tiga warna seperti merah, hijau, dan biru.

Gambar rekonstruksi yang tercipta pada hologram refleksi jauh lebih tajam dan berkualitas, bahkan hampir tidak bisa dibedakan dengan objek aslinya. Misalnya, jika yang dijadikan objek adalah cermin, maka gambar rekonstruksi yang dihasilkan dapat memantulkan cahaya. Selain itu, jika objek yang direkam adalah berlian, maka gambar rekonstruksi yang dihasilkan mempunyai kemampuan untuk berkilau sama persis seperti berlian yang direkam. Namun sebagai konsekuensinya, biaya produksi dari hologram refleksi menjadi relatif lebih mahal.

Perbandingan Antara Hologram Transmisi dan Hologram Refleksi

Perbedaan metode dalam menghasilkan gambar rekonstruksi antara hologram transmisi dan hologram refleksi pasti akan menimbulkan keunggulan maupun kekurangan satu dibandingkan lainnya. Alasan murahnya biaya produksi dan kemudahan metode produksi menjadikan hologram transmisi lebih disukai untuk tujuan produksi massal. Hologram pada lisensi resmi adalah contohnya. Namun hologram transmisi lebih banyak digunakan pada galeri-galeri seni untuk dipamerkan. Hal ini dikarenakan sifatnya yang mampu menghasilkan gambar rekonstruksi yang sangat mirip dengan objek aslinya. Sehingga hologram reflektif dianggap lebih artistik daripada hologram transmisi.

Aplikasi

Hologram digunakan untuk berbagai tujuan. Dari tujuan keamanan hingga kesenian. Beberapa kegunaan hologram dijabarkan sebagai berikut:

1. Seni. Para seniman mulai melihat potensi hologram sebagai media seni. Hal ini dikarenakan sifat hologram yang mampu berubah warna. Sehingga mampu menghasilkan seni yang dinamis, alih-alih sebelumnya sebagai seni yang statis. Penggunaan hologram dalam bidang seni membuktikan bahwa sains dapat berkolaborasi dengan seni. Penggunaan hologram dalam bidang seni pertama kali dipelopori oleh galeri Cranbrook Academy of Art di Michigan pada tahun 1968. Serta galeri Finch College pada tahun 1970. Kedua pameran seni hologram ini banyak menyita perhatian media nasional maupun internasional hingga seni hologram berkembang hingga saat ini.

1. Media Penyimpan Data. Teknik holografi dapat digunakan sebagai media penyimpan data. Hal ini dikarenakan sifat holografi itu sendiri yang merekam objek 3D pada lempengan hologram memakai bantuan cahaya monokromatik (laser). Pada awal perkembangannya, media penyimpanan yang menggunakan teknik holografi hanya menghasilkan apa yang biasa kita sebut dengan VCD dengan kapasitas tidak lebih dari 1 GB. Namun hal tersebut sudah membawa kemajuan signifikan dalam dunia media penyimpanan. Hal ini karena sebelumnya hanya menggunakan disket yang kapasitasnya hanya sampai 128 MB maksimal. Namun pada saat ini, teknik holografi mampu membuat media penyimpanan dengan kapasitas yang sangat besar dalam media yang relatif kecil seperti Blu-Ray Disc yang mampu menampilkan video dengan kualitas HD. Bahkan penggunaan material tertentu sebagai material hologram mampu menjadikan kecepatan perekaman hingga mencapai tingkat Gigabit per detik.
2. Dynamic Holography. Hologram yang biasa kita jumpai sehari-hari kebanyakan merupakan hologram statis, yaitu hologram yang membutuhkan waktu dalam merekam data dari sinar laser. Namun, akhir-akhir ini para ilmuwan telah berusaha membuat material hologram yang mampu merekam data hampir bersamaan dengan data tersebut ditulis, atau dalam bahasa sederhananya real time hologram. Jika riset ini berhasil, maka akan membawa kemajuan yang signifikan untuk aplikasi hologram, di antaranya untuk image processing maupun optical computing. Hologram 3D pada film Iron Man adalah salah satu contoh dari optical processing. Optical processing merupakan teknologi yang sangat menjanjikan mengingat kecepatan cahaya yang mencapai 300 km/jam, jauh lebih tinggi daripada komputer masa kini yang masih menggunakan electronic computing. Namun, para ilmuwan dan insinyur masih berusaha menemukan material yang sangat bersifat fotorefraktif, sehingga kecepatan dari cahaya dapat dioptimalkan untuk mendukung kecepatan optical computing.
3. Hobi. Penggunaan hologram telah memasuki dunia seni. Banyak seniman profesional yang mengembangkan seni hologram. Selain itu, hologram juga banyak diminati masyarakat luas sebagai hobi pribadi. Apalagi pada tahun 2000 di Amerika Serikat, telah banyak tersedia paket-paket untuk membuat hologram yang dijual bebas. Hal ini membuat masyarakat tertarik untuk membuat hologramnya sendiri.
4. Interferometry. Sifat hologram yang sangat sensitif terhadap getaran membuat hologram dipilih sebagai alternatif indikator pada alat deteksi getaran. Interferometri merupakan analisa getaran, tegangan, maupun regangan menggunakan prinsip perubahan interferensi cahaya pada hologram. Hal ini menjadikan alat deteksi tersebut menjadi sangat presisi karena menggunakan prinsip interferensi cahaya. Jika pada sistem terjadi getaran yang berlebihan, maka hologram pada interferometer akan menunjukkan gambar rekonstruksi yang berbeda dengan gambar rekonstruksi pada saat sistem stabil. Penggunaan hologram sebagai interferometer ini sudah dipakai pada banyak bidang dalam dunia engineering, di antaranya pengukuran tegangan, regangan dan getaran pada suatu struktur.
5. Keamanan. Hologram juga dipakai untuk menjamin keaslian suatu barang seperti uang, kartu identitas, paspor, hingga pencegahan imitasi pada produk-produk ternama. Hologram dipilih sebagai penjamin keaslian karena hologram sangat susah untuk ditiru. Hologram dibuat menggunakan master hologram yang harganya sangat mahal dan sangat sulit untuk diproduksi.

Kekurangan dan Kelebihan

Hologram mempunyai sisi positif dan negatif. Oleh karena itu, diperlukan kebijaksanaan pengguna dalam menggunakan teknologi ini.

Kelebihan

1. Media autentifikasi yang sangat cepat dan mudah
2. Mencegah pemalsuan
3. Fleksibel dalam aplikasi
4. Media ekspresi maupun seni yang menarik
5. Menciptakan media penyimpanan dengan densitas yang besar

Kekurangan

1. Biaya yang mahal sehingga hanya beberapa brand tertentu yang mempu menggunakannya
2. Masih terbuka peluang pemalsuan seperti uang dan paspor palsu

Dari sini bisa disimpulkan bahwa Hologram merupakan teknologi Lanjutan dari Proyektor, dan merupakan Teknologi Masa Depan yang bakal mumpuni dan menghadirkan fitur yang sangat bermanfaat di segala bidang. Misalnya saat ini Hologram sudah mulai digunakan di Negara-negara maju seperti Jepang, NASA (Badan Antariksa Internasional), dsb.

Moga-moga Indonesia juga mengadopsi Teknologi ini ya... Pasti bakal sangat bermanfaat terutama didunia pendidikan. ;) Sekian dan Mohon maaf bila ada kekurangan diblog ini.

Sumber Artikel :

http://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-hologram/

訪問していただきありがとうございます :)