Трехмерная фазовая голограмма и способ ее получения

 

Изобретение относится к голографии, точнее к трехмерным фазовым голограммам и к способам их получения, и может быть использовано для изготовления голографических оптических элементов, предназначенных для эксплуатации при повышенных температурах. Целью изобретения является повышение термической стабильности голограмм. Трехмерная фазовая голограмма в пористой силикатной матрице выполнена с внутренними полостями, размер которых пространственно промодулирован в соответствии со структурой голограммы, зарегистрированной на твердофазной оболочке фоторезиста, введенного в стекло. Структура первичной голограммы на фоторезисте путем селективного растворения вторичного кремнезема переводится в соответствующее пространственное распределение размера пор стекла.

Изобретение относится к голографии, точнее к фазовым трехмерным голограммам и способам их получения, и может быть использовано для изготовления голографических оптических элементов, предназначенных для эксплуатации при повышенных температурах. Целью изобретения является повышение термической стабильности трехмерных фазовых голограмм в пористой силикатной матрице. Существо изобретения заключается в следующем. Возможность образования фазовой голограммы обусловлена тем, что эффективный показатель преломления (n₃ 1,35-1,36) пористой матрицы, определяемый объемной концентрацией и размером пор, значительно отличается от показателя преломления образующего его силикатного материала (n_кв=1,44-1,46). Поэтому осуществление пространственной модуляции размеров пор в соответствии с пространственным распределением интенсивности регистрируемой картины приводит к фазовой модуляции восстанавливающей волны. Структура голограммы первоначально формируется на практически мономолекулярной оболочке позитивного фоторезиста, фиксированного на поверхности внутренних полостей пористого стекла. Проявление скрытого изображения приводит к тому, что оболочка фоторезиста сохраняется только в тех местах, где уровень экспозиции превышает некоторое пороговое значение, характерное для данного типа резиста. Последующее травление такой голограммы в щелочи не оказывает воздействие на поры, защищенные оболочкой резиста, и приводит к частичному растворению вторичного кремнезема там, где фоторезист был разрушен проявлением. Такое селективное травление приводит к появлению пространственной модуляции размеров пор стекла в соответствии с распределением интенсивности интерференционной картины, зарегистрированной на фоторезисте. Термообработка при 550-600^oC приводит к разложению органических соединений до газообразных продуктов, не приводя при этом к заметным изменениям структуры пористого стекла. Пример. Диск из пористого стекла ДВ18А толщиной 1 мм помещают в раствор шеллака с дополнительно введенным бихроматом аммония на 8 суток в герметично закрытом сосуде. После удаления избытка шеллака с поверхности образца его сушат от растворителя в естественных условиях в течение 2-3 ч. Высушенный образец заполняют октаном в качестве иммерсии и помещают между покровными стеклами для предотвращения испарения иммергирующей жидкости, затем экспонируют двумя когерентными пучками света излучением аргонового лазера (λ488 нм). После удаления иммерсии образец обрабатывают этиловым спиртом в течение 1 ч. Образовавшуюся в объеме стекла голограмму подвергают травлению в 0,5N растворе KOH в течение 30 мин с ультразвуковой стимуляцией. После селективного травления пластину промывают дистиллированной водой, сушат и подвергают термообработке при 550^oC в течение 2 ч. Для уменьшения светорассеяния полученной голограммы при ее эксплуатации в пластину дополнительно может быть введена иммерсионная жидкость или полимер-наполнитель. Свойства предложенной трехмерной фазовой голограммы на стадии записи определяются органическим носителем информации с возможностью следующего многократного усиления, а на стадии эксплуатации голограмы только физико-механическими свойствами пористого высококремнеземного стекла. Они не связаны со стабильностью полимера матрицы или обратимостью фотохимических процессов, используемых для регистрации наложенного интерференционного поля. Кроме того, пористое стекло можно обрабатывать с помощью шлифовки и полировки, что предопределяет возможность изготовления голограммных элементов с высокоточными оптическими поверхностями. Получаемая фазовая голограма полностью прозрачна в спектральном диапазоне 300-1500 нм.

Формула изобретения

1. Трехмерная фазовая голограмма, записанная в пористой силикатной матрице, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее термической стабильности, она выполнена в виде матрицы с внутренними полостями, характерный размер которых пространственно промодулирован в соответствии с распределением интенсивности зарегистрированного на голограмме интерференционного поля. 2. Способ получения трехмерной фазовой голограммы, заключающийся в том, что внедряют в пористую матрицу из стекла светочувствительную композицию и экспонируют носитель информации двумя когерентными пучками света, отличающийся тем, что, с целью повышения термической стабильности голограммы, на поверхности внутренних полостей пористого стекла сначала формируют твердофазную оболочку из фоторезиста, а после экспозиции удаляют фоторезист, локализованный в узлах или пучностях записанной интерференционной картины, протравливают щелочью незащищенные резистом стенки внутренних полостей стекла и удаляют оставшиеся органические соединения из объема стеклянной матрицы термообработкой.