Des chercheurs de l'Australian National University (ANU) ont développé une nouvelle façon de créer un hologramme presque parfait dans la quasi-obscurité.

Les hologrammes optiques sont un moyen astucieux de produire une image 3D d'un objet. Ils ont un certain nombre d'utilisations - de la protection de nos cartes d'identité contre la falsification, à l'imagerie en temps réel des cellules vivantes.

La nouvelle percée permettra aux hologrammes d'effectuer ces fonctions vitales et plus avec beaucoup moins de lumière.

Selon le Dr Steve Lee, la qualité d'un hologramme optique est souvent liée à la luminosité de la lumière laser.

"Alors nous nous sommes demandé, comment pouvons-nous faire un hologramme optique dans l'obscurité presque complète ? », a déclaré le Dr Lee.

"Habituellement, si vous formez un hologramme optique en utilisant une lumière extrêmement faible, l'hologramme aura l'air très granuleux, " a déclaré le Dr Lee.

"Nous appelons cette granulation la" limite de bruit de tir ", qui se produit également lorsque vous fermez les yeux la nuit. Les taches lumineuses que vous voyez sont en fait là où votre œil est limité par le bruit de tir."

L'équipe de recherche a trouvé un moyen de contourner ce problème en utilisant l'apprentissage automatique.

"Nous avons montré qu'en utilisant très peu de lumière - presque dans le noir à des vitesses d'imagerie inférieures à la milliseconde - nous pouvons toujours restaurer un hologramme dans un état proche de la perfection."

L'auteur principal de l'étude, M. Zhiduo Zhang, la décrit comme la restauration d'une vieille photo granuleuse.

"Les détails de la photo un peu comme une œuvre d'art historique peuvent être récupérés par un expert, " a déclaré M. Zhang.

"Ici, notre expert est une machine appelée Holo-UNet. La machine maîtrise l'apparence d'un hologramme idéal à travers des milliers de cycles d'apprentissage. Après l'entrainement, nous montrons ensuite à la machine un hologramme avec beaucoup d'informations optiques manquantes. Tout comme un maître peintre, la machine se souvient comment remplir numériquement ces photons manquants et ainsi restaurer l'hologramme dans des conditions presque parfaites."

Les résultats de l'étude pourraient avoir des implications importantes pour l'imagerie biologique.

"Les cellules biologiques sont très sensibles à la lumière et peuvent être facilement endommagées, " a déclaré le Dr Lee.

« Les microscopes optiques existants produisent des images 3D de cellules en utilisant une lumière concentrée, ce qui n'est pas idéal. Notre méthode peut être utilisée pour suivre les cellules sur de longues périodes dans une obscurité presque totale sans se soucier des dommages causés par la lumière aux cellules. Nous pouvons maintenant également enregistrer des hologrammes de cellules vivantes en moins d'un centième de seconde avec très peu de lumière, et voir des événements comme la division cellulaire avec beaucoup plus de clarté."

La recherche a été publiée dans la revue Optique Biomédicale Express .