Регистрирующая среда для получения фазовой трехмерной голограммы, фазовая трехмерная голограмма и способ ее получения

Регистрирующая среда для получения фазовой трехмерной голограммы, фазовая трехмерная голограмма и способ ее получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С "А- :- Н- И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 68889l

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.06.77 (21) 2494055/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (51) Ч. Кл.з

G ОЗН 1, 02//

G ОЗН 1/04

1осУд Р теенкый комитет (23) р ио итет по делам изобретекий О>публиковано 30.09.79. Бюллетень № 36 (53) УДК 772.99 (088.8) и открытий

Дата опубликования описания 30.09.79 (72) Авторы изобретения Г. И. Лашков, В. И. Суханов, М. Г. Краковяк, А. С. Черкасов, H С. Шелехов, lO. В. Ащеулов, А. E. Петников, И. И. Резникова, С. П. Козел, Л. С. Шацева и С. С. Скороходов (71) Заявитель (54) РЕГИСТРИРУКИЦАЯ СРЕДА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ФАЗОВОЙ ТРЕХМЕРНОЙ ГОЛОГРАММЫ, ФАЗОВАЯ

ТРЕХМЕРНАЯ ГОЛОГРАММА И СПОСОБ EE ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к голографии, точнее к фазовым голограммам в трехмерных средах, к способу их получения и полимерным регистрирующим средам.

Изобретение может быть использовано в различных практических приложениях трехмерной голографии, требующих высоких значений дифракцпонной эффективности, стабильности голограмм и возможности реконструировать изображение без дополнительной обработки голограммы непосредственно в процессе записи, напримср, в голографической интерферомстрип, при разработке голографических оптических элементов.

Известны амплитудно-фазовые трехмерные голограммы, представляющие собой чередующиеся слои, отличающиеся между собой как коэффициентом поглощения, так и показателем преломления. Структура такой голограммы, обеспечиваемая, например, послойно распределенным красителем, может быть получена в результате выполнения следующих операций: экспонирования фотоэмульсии, черно-белого проявления, фиксации, отбеливания в присутствии аниона, образующего соль серебра, вторичного экспонирования, скрашивающего проявления, отбеливания и фиксации красителя на желатиновом слое,(1).

Существенным недостатком такого типа голограмм является необходимость сложной химической обработки после экспонирования.

Известны ам пл итудно-фазовые голограммы на основе органических фотохромных веществ, диспсргирова нных в твердых полимерныхх матрицах (2).

В качестве органических фотохромных веществ используют соединения, фотохромизм которых обусповлсн фотохимическими превращениями, например, спиропираны, салицилпдснанилины, тиоиндигоидные красители и т. д. Голограммы на фотохромных веществах нестабильны и стираются самопроизвольно илп под действием реконструирующего излучения, поскольку слои материала, нз которого состоит голограмма, по своей природе подвержены взаимному превращению в темноте илн под действием света.

Общим недостатком всех амплитудно-фазовых голограмм является низкая дифракционная эффективность, не превышающая

25 10%.

Известны регистрирующие среды из полимерной композиции и также фазовые трехмерные голограммы, состоящие из полимерной матрицы, ьключающей чередуюЗО щиеся слои с различными показателями

688891 где m = 1,5 моль %; с о (le ll э. - с - с-) -x.-к

Rl

СзН7 сн, СзН7

Фенил

Где R

Н сн, СзН7

Фенил с" 3

-сн -с—

1 с=о ( о

СН1

l сиз — сн — сн: ь преломления .(3). Эти слои состоят из и-дикетона и продуктов его фотохимического превращения. Для регистрации таких голограмм используется диспергированный в прозрачной пол иакрилатной полимерной матрице а-дикетон общей формулы

Заместители R и R выбраны независимо из группы, включающей метил, алкил с разветвленной цепью и циклические углеводородные группировки, х = 2, Концентрация дикетона изменяется от 1% до 25% к весу полимерной матрицы. При регистрации голограмм а-дикетон способен отрывать водородный атом от полимера.

В указанном прототипе дифракционная эффективность не превышает 67%.

Основным недостатком такой .голограммы является существенное изменение ее дифракционной эффективности в процессе самопроизвольного темнового или ускоренного термического фиксирования.

Целью изобретения является увеличение стабильности дифракционной эффективности объемных фазовых голограмм (непосредственно после экспонирования, как при хранении в темноте, так и в процессе фиксирования, обеспечивающего недеструктивное считывание голограммы).

Поставленная цель достигается тем, что регистрирующая среда содержит компоненты в следующих весовых %:

Полиаценовое соединение (в 1 — 3 расчете на антраценовое ядо) P

Краситель-сенсибилизатор 1+10 — — — 4 10

Полимер Остальное

Используемые полиаценовые соединения известны и являются производными антрацена общей формулы

1I = 98,5 моль. %.

В качестве сенсибилизатора берут краситель из числа тетрапиррольных пигментов, например, мезопорфирин.

В качестве матрицы применяют прозрачные полимерные материалы, например, полистирол или полиметилметакрилат.

В способе получения фазовой трехмерной голограммы регистрирующую среду насыщают кислородом, экспонируют и фиксируют голограмму путем удаления из нее свободного кислорода.

В результате в фазовой трехмерной голограмме чередующиеся слои выполнены из неокислснного полиаценового соединсния и его фотооксида, распределенных в прозрачной полимерной матрице.

Стабильность дифракционной эффективности голограммы обеспечивается тем, что полиаценовое соединение и его фотооксид не способны к самопроизвольным взаимопревращениям. Используемое неокисленное полиаценовое соединение и его фотооксид практически прозрачны во всем видимом диапазоне спектра и имеют различные показатели преломления, благодаря чему предлагаемая голограмма является фазовой.

Реакция фотоокисления протекает только в присутствии кислорода, поэтому способ получения голограммы включает насыщение регистрирующей среды кислородом перед экспонированием. Фиксирование осуществляется путем удаления сводобного кислорода из полученной голограммы, Для объяснения сущности изобретения приведены примеры конкретного выполнения.

Пример 1. К 1,535 r (98,096 вес. %) свежеперегнанного стирола добавляют

6,5 10 — r (2,5 вес. %) 9-метил-10-антрилметилметакрилата, 6,0)(10 г (4)()(10 вес. %) мезопорфирина и 6,0+10 — з г (4 10 — 4 вес. %) свободно-радикального инициатора — дициклогексилпероксидикарбоната. Реакционную смесь дегазируют и проводят полимеризацию в атмосфере аргона по следующему режиму: 30 С вЂ” 16 суток, 40 С вЂ” 12 суток и 100 С вЂ” 2 суток.

Из полученного материала вырезают образец размером Я 12+4 мм и полируют.

Образец выдерживают в автоклаве в течение 70 ч при 30 С в атмосфере кислорода при P = 20 атм и записывают голограмму обычным способом с использованием аргонового лазера (Х = 488,0 нм). Затем удаляют свободный кислород из голограммы путем выдерживания ее в течение 80 ч при

50 С и давлении 10 з мм рт. ст.

Полученная голограмма обладает дифракционной эффективностью 94% и допускает недеструктивное считывание излучением той же длины волны (7. = 488,0 нм) и той же интенсивности (15 мВт/см ), что

688891

СЧ

С» с

= о

О о г

М о о ха о »

Оо o

t»

1 х х о

СЧ

zc а х «< х а в х с с о.о х

Ql х х

<о « о

<О о в

v а о о х

0 д сС

Qi о»

v х о в х

« сО о а <-»

<С

< о

Е

1 щ

О 1»« а о х

1о а х

<1 х

C о

Q х о

Б » х о о

1 х м о с

М х о о

«о х а м

1 с«О о

У« о м х о, м

1 о

2 х о

С о

<«J с ! о Х

С«} м

О

1 о

<»I

1 с

o X

СЧ с

X о с д

<» х х о

t о

< ) х

It д о

Q о д

И

Cg

Q. о о о

Q

С<

Q х х

-"} х м о о

М х о

v о

<1 о м о х

М о

М х о

<» х

<»» о сс

° <: Qi ох

1 О х о

» сб а

< сч

Х Х

Qi) х 0 =

O

II о — u — о

I о о х о <о ос,, о о

v х х

F»

С1 з

l» о

М

ll а (< !

ЫО !!—

1Х =."

0 (! м

Ф д

<» <ховв хох оХ

ОХОВХХn3 ххохохо

«.t 0»мЯхоМ

Qв@ х+

° с} El «о Х

+ m

r o г, О о

< х

Q о о

<- о

Я сС

Ж <»

С 4

0х с, ° х

О Х сС

<О

С ао д

l а

Я

<С о

И х

I х о

F х

Г4

1 с х

Х Х Qi д д

o OCF

g 2 о в

<О«- Х

-Я о

Е s0

; o

С;

О v г х в в

Q о о I

+ о о с

t» с» о с х хO— с х а

Qi x

= ао д 1» Q»

СС} }„-х

<г са осч Х

< Б

0») o

3,, !! ! йа„в х с

Q. сс

g QF о }х

11 (<с

М—

I с о

И о

<с:} с

Х о

QF о а

< v о

И

t» с4

О х хо

Х « с Q<« а

"- Q, сс т х

0 а (<сс Х сч х

0о о (ХС«} х

1! =

<с

1!в

Ы -

688891!

О где R

СН, Н

Фенил

СзН7

R/

СНз

СЗН7

Фенил

СзН7

15 снз

-снг- cl

c=o

I о

I сн, 1 сн—

20

Таблица 2

Дифракционная эффективность (i) Виды голограмм

После экспонирования

После фиксирования

Через

15 ч

Предлагаемая голограмма (пример № 1)

Голограмма на материалах, содержащих а-дикетоны

80

Полимер

Заказ 2525/8 Изд. № 584 Тираж 591 Подписное

НПО «Поиск»

Типография, пр. Сапунова, 2 и при записи. При длительном считывании фиксированной голограммы (суммарная экспозиция 500 Дж/см ) изменения дифракционной эффективности обнаружено не было. Примеры 2 — 6 конкретного выполнения голограмм, полученных в условиях примера 1, приведены в табл. 1. Время выдерживания под вакуумом в примерах 2 — 6 до достижения недеструктивного считывания составляло 60 суток.

Описываемая совокупность технических решений обладает следующими достоинствами.

Дифракциопная эффективность фазовых трехмерных голограмм, получаемых по предлагаемому методу, приближается к теоретическому пределу.

Стабильность дифракционной эффективности предлагаемых голограмм выгодно отличает их от голограмм, получаемых на других известных полимерных композициях.

В качестве иллюстрации в табл. 2 приведены сравнительные характеристики предлагаемых голограмм и голограмм, выполненных на материалах, содержащих и-дикетоны.

Предлагаемая регистрирующая среда представляет собой полимсрную композицшо, отличающуюся от ранее известных повышенным содержанием полиаценового соединения, что и позволяет использовать ес в голографии с достижением описанного положительного эффекта.

Формула изобретения

1. Регистрирующая среда для получения фазовой трехмерной голограммы, состоящая из полимерной композиции, от л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения стабильности дифракционной эффективности голограммы, указанная композиция содержит следующие компоненты, вес. ;

Полпаценовое соединение 1 — 3

Краситель †сенсибилизат 1к,10 — —

4 10 "

Остальное

2. Среда по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве полиаценового соединения используют производные антрацена общей формулы:

25 где m = 1,5 моль. % и = 98,5 моль %

3. Среда по пп. 1,2, отличающаяся тем, что в качестве красителя-сенсибилиза, 0 тора 6еру1 краситель На IHc18 рольных пигментов, например мезопорфирин.

4. Среда по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что в качестве полимера содержит полистирол или полиметилметакрилат.

5. Способ получения фазовой трехмерной голограммы на регистрирующей среде по пп. 1 — 4 путем экспонирования среды когерентными пучками света, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что регистрирующую среду насыщают кислородом, экспонируют и фиксируют голограмму путем удаления из нее кислорода.

6. Фазовая трехмерная голограмма, полученная по способу по п. 5, состоящая из

45 полимернои матрицы, включающей чередующиеся слои с различными показателями преломления, отл ич а юща я с я тем, что чередующиеся слои выполнены из неокисленного полиаценового соединения и его фотооксида.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

55 1. Патент СССР № 434665, кл, G ОЗС

3/08, опубл. 1974.

2, Регистрирующие среды для голографии, Л., «Наука», 1975, с. 28.

3. Патент США № 3926637, кл. G ОЗС

60 1/76, опубл. 16.12.75.