Способ изготовления регистрирующей среды для записи объемных голограмм

 

Использование: в голографии. Сущность изобретения: по способу изготовления регистрирующей среды для записи объемных голограмм посредством диффузии создается неравномерное распределение концентрации фотохимически активных молекул по толщине материала. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к трехмерной голографии, точнее к регистрирующим средам для голографии, и может быть использовано для создания объемных голографических регистрирующих сред, работающих по различным физико-химическим механизмам, предназначенных для изготовления на их основе голографических оптических элементов спектральных селекторов, мультиплексоров, других, требующих по своему назначению отсутствия побочных максимумов в диаграмме направленности и в контуре спектральной селективности функциях селективного отклика.

Известен способ получения регистрирующей среды, представляющей собой прозрачный стеклообразный полимер с растворенными в нем фотоактивными молекулами, в результате фотохимических превращений которых изменяются оптические характеристики материала. Указанный способ заключается в полимеризации в массе смеси мономера, инициатора полимеризации и фотоактивных молекул [1] Данный способ обеспечивает получение работоспособного регистрирующего слоя с распределением фотохимически активных молекул и соответственно светочувствительности по толщине, близким к равномерному. Голограммы, записанные на такой среде при умеренном светопоглощении слоя, характеризуются также близким к равномерному распределением силы решетки.

Основным недостатком среды, изготовленной приведенным способом, является равномерно распределенная по толщине светочувствительность, предопределяющая наличие интенсивных побочных максимумов функции селективного отклика голограмм, зарегистрированных на такой среде. Это приводит к перекрестным помехам в устройствах с наложенными голограммами, к уширению реального контура селективности голографических оптических элементов.

Теоретически обосновано [2] что для подавления побочных максимумов функции селективного отклика объемных голограмм требуется создание гладкого распределения концентрации фотоактивных центров с максимумом в середине слоя и падением до нуля на поверхности.

Целью изобретения является создание регистрируемых сред, при записи голограмм на которых побочные максимумы функции селективного отклика значительно подавлены по сравнению с голограммами, записанными на среде, изготовленной известным способом.

Цель достигается тем, что гладкое неравномерное распределение концентрации фотохимически активных центров создается посредством диффузии этих центров между слоями материала с различными их концентрациями.

На фиг. 1 показано изменение распределения концентрации за счет диффузии кривая 4, кривая 1 исходное распределение, кривые 2, 3, 4 последовательные стадии изменения; на фиг. 2 представлен контур угловой селективности пропускающих голографических решеток, записанных на среде, изготовленной способом-прототипом (кривая 5, толщина 1 мм) и данным способом (кривая 6, исходная толщина слоя 200 мкм), пространственная частота 1500 мм^-1; на фиг. 3 контур угловой селективности отражательных голограмм с пространственной частотой 5000 мм^-1, записанных на регистрирующем материале, изготовленном по способу-прототипу (кривая 1) и данным способом (кривая 2), толщины те же, что и на фиг. 2.

"Ступенчатое" распределение концентрации, соответствующее набору слоев с различными концентрациями и резкими границами, заменяется на гладкое, определяемое диффузионным уравнением D где С концентрация, t время, x координата, перпендикулярная поверхности слоя; D коэффициент диффузии. При начальном П-образном распределении слой с равномерно распределенными фотохимически активными центрами расположен между двумя слоями с нулевой концентрацией (кривая 1, фиг. 1), решение уравнения описывается функцией c(x,t) erf+erf где l исходная толщина центрального слоя; erf функция ошибок, последовательные стадии развития процесса показаны на фиг. 1.

Действительное подавление побочных максимумов функции селективного отклика голограмм, записанных на среде с диффузионно перераспределенными фотохимически активными центрами, показывают примеры (см. таблицу).

На образцах 1-6 светом аргонового лазера записаны пропускающие, а на образцах 2, 4, 6 и отражательные голографические дифракционные решетки. Диаграммы направленности решеток, записанных на образцах 2, показаны на фиг. 2, 3 (кривые 5, 7); для образцов 1 диаграммы аналогичны, а изменение толщины слоев (переход от образцов 1, 2 к образцам 3, 4) ведет лишь к изменению масштаба по угловой координате (расширение в 5 раз). Диаграммы направленности решеток, записанных на образцах 5, 6 (фиг. 2, 3, кривые 6, 8) выглядят иначе. Интенсивность побочных максимумов уменьшена более чем на два (фиг. 2) и далее три (фиг. 3) порядка в сравнении с образцом 2.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕГИСТРИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ЗАПИСИ ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАММ, включающий изготовления слоя из материала-основы с равномерно распределенными в нем фотоактивными молекулами, отличающийся тем, что слой материала-основы с равномерно распределенными в нем фотоактивными молекулами помещают между пластинами, не содержащими фотоактивных молекул, с образованием трехслойной структуры и выдерживают при температуре, обеспечивающей диффузионный перенос фотоактивных молекул между слоями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4