Материал для записи голограмм

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ он886639

Союз Советскнк

Соцналистнческнн

Респубпнк т. т е

/ " l . 5м (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 270280 (21) 2887613/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 231? 82 Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 03 ° 01. 83

{И) М.Кл.з

G 03 8 1/02

Государственный комитет

СССР

llo делан изобретений н открытий (531УДК 772.99 (088.8) Иноптранеп Хельмут Герат Кампфарт (Гцр), A.Ь.Cà чрн, (72) Авторы иэобретени я

Ва Н.Салькова, M.Ñ.Ñocêèí (СССР), K.Õàìàíí (ДР) - - -- . . -;

1, I 1

Институт физики AH Украинской ССР и Высшая теййййфа я,.;школа в r. Карл-Маркс-Штадт(ГДР) (71) Заявители (54) MATEPHAJI ДЛЯ ЗАПИСИ ГОЛОГРАММ

Изобретение относится к области голографии, а именно к регистрирующим. средам для записи стационарных голограмм с помощью излучения неодимово5 го и рубинового лазеров, и может быть использовано для регистрации оптической информации и получения голографических элементов(рельефных лографических решеток, линз, светоделителей, корректоров), пригодных в видимой и ближней инфракрасной области спектра.

Одной из основных задач голографии, решение которой необходимо для успешного осуществления различных техничес- 15 ких применений голографии, является задача поиска высокоэффективных регистрирующих сред. Под высокой эф- фективностью подразумевается не только обеспечение высоких значений таких основных параметров, как чувствительность, дифракционная эффективность и разрешающая способность, но и наличие ряда не менее важных свойств таких, как стабильность во времени, короткие времена записи, большое соотношение сигнал/шум, устойчивость к лазерному излучению и др. Не по следнее мето среди этих требований занимает технологичность и просто-, .:а изготовления регистрирующей сре ды, что определяет возможность изготовления носителя информации большой площади.

Особо актуальным является поиск регистрирующих сред для ИК-области спектра, максимально удовлетворяющих указанным выше требованиям, поскольку в ИК-области спектра отсутствуют н 1 эфФективные среды.

В настоящее время известен ряд регистрирующих сред, чувствительных в ИК-области спектра. К ним отно.сятся металлические пленки, полупрс:— водниковые материалы, органические фотохромные материалы, термопластинки, желатиновые слои.

Наилучшими по основным параметрам являются металлические пленки висмута, имеющие достаточно высокую

-L чувствительность порядка 10 дж/см . в широкой области спектра, в том числе и в ИК-области. К основному недостатку пленок висмута следует от нести окисление слоев в атмосфере, .что приводит к изменению их физических свойств(1).

Чувствительность полупроводниковых материалов типа Ое д5Те составляет также 10,фх/см, однако го886639 лографическая запись осуществлена в спектральной области 0,8 мкм, данных в голографической записи излучением фолее длинных волн не имеется(2).

В спектральной области порядка 1 мкм, известна запись динамических голограмм на кристаллах Si, CdSe 3 .

Однако чувствительность записи этих кристаллов низкая — 0,5-5 Дж/см ..

- Ф

Фотохромные материалы (спиропираны, салицилиденанилины и др ) характеризуются широкой областью спектральной чувствительности, которая в видимой части спектра составляет

10 Дж7см, не совпадает при продвижении в ИК-область до 10 Дж/см при длине волны записывающего излучения

10,6 мкм. К тому же время хранения записи в этой области составляет всего несколько минут(4 .

Термопластические материалы (например, поливинилкарбаэол) имеют хо- @ рошие параметры для записи в видимой области спектра. При сенсибилиэации термопластиков флюоренавыми.красителями возможна запись информации в ИК-области спектра 5 ). Полученные 25 рельефные голограммы имеют .относительно высокие параметры: чувствительность 10 Аж/см, разрешающую способность 500 лин/мм, дифракционную эффек тивность 0,1-2Â. 30

К недостаткам термопластических материалов следует отнести необходимость нанесения электрического заряда и дополнительного процесса проявления голографической записи, что 35

1 является препятствием для быстрого считывания информации.

Регистрация голограмм осуществляется также на желатине который чувствителен в широкой спектральной области(б ). Однако, как и в случае фотохрамных материалов, чувствительность его в ИК-области спектра (3 мкм) значительно уменьшается и составляет примерно 5.1(Г Дж/см. Нег. я. достатком этого материала является необходимость дополнительной обра ботки после экспозиции, а также и на- бухание регистрирующего слоя во влажной атмосфере, что приводит к искажению записанной информации.

Известен также материал для записи стационарных голографических решеток диметил-тиадиаэол(7 ). Лморфные пленки диметила-тиадиазола чувствительны в видимЬй и ближней ИК-об- 55 ласти спектра f,÷óâñòâèòåëüíîñòü

10 Дж/см ), обладают высокой раэреШающей способностью (2000 лин/мм в видимой области спектра и "1000 лин/мм в ближней HK-области спек.щ трау, дифракционной эффективностью5Ф.

Решетки, записанные на пленках диметил-тиадиазолане требуют последующей обработки, имеют хорошее значение соотношения сигнал/шум (,100), одна- щ ко технология, изготовления эйого материала достаточно сложна.

Для наглядного сопоставлении параметров указанных выше сред приводим таблиц.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту из приведенных аналогов является органический полупроводник - диметил-тиадиазол.

Целью изобретения является использование материала, получаемого по упрощенной технологии, а также увеличение числа используеьяях материалов для записи голограмм, обладающих высокими значениями чувствительности в видимой и ИК-области спектра и разрешающей способности.

Укаэанная цель достигается тем, что в качестве материала для записи голограмм используется полимер метилроданид. о

На фиг.1 приведены зависимости дифракционной эффективности от пространственной частоты для разных длин волн, на фиг.2 — зависимости дифракционной эффективности от экспозиции для различных пространственных частот," на фиг. 3 - шумовые характе- " ристики предлагаемого материала для различных пространственных частет.

Пленки метилроданида получаются методом полимеризации из газовой фазы монометра метилроданида при осаждении на подложку в тлеющем разряде. Давление паров монометра в напылительной установке составляет 100 Па, плотность тока тлеющего разряда

0,2 мА/см, расстояние между электро2. дами 5-8 см, температура 20 С. Мономер метилроданид является дешевым промежуточным продуктом в производстве средств против вредителей (гербициды, инсектициды), но сам по себе нетоксичен. Другие известные применения метилродайида - в качестве стабилизатора для хлорированных углеводородов, а также присадки к смазочным маслам для замедления окисления.

Запись голографических решеток производилась излучением частотного лазера (ЛТИ-ПЧ-5) на аломо-иттриевом гранате с неодимом (р1,06 мкм), ра" ботающего как в режиме одиночных импульсов длительностью 10 нс и мощностью 1 МВт, так и в режиме свободной генерации, а также излучением рубинового лазера() -". 0,69 мкмжд:, работающего в режиме свободной генерации.

Были записаны голографические ре":шетки при различных углах схождения пучков. При угле схождениями=.60 что соответствует пространственной частоте 4= 950 Лин/мм, штрихи четко раз«, личимы.

886639

Среды, чувствитель

Разрешаю- щая способность лин/мм

Примечание

Длина волны записы вающего излучения

Ааааа, мкм Тнп материала

Дифракционная эффективность,%

9 пп

Светочувствительность

Дж/см

Спектральная область чувствительности (изв естнаяя из литературы) 5 10 5

3" 10

1700

Пленки висмута островковые, быстро окисляются.

1000 Динамическая решетка

10 .5

5 10. 5

1 ° 10 40

0,8

1,06

О, 3-.10,6

Требует дополнительной обработки

10,6

Органичес,кие фотохромные материалы (спиропнран) 1,15 .. (4-8) 10 1-35

0,3-1,15

Термопластины (поливинилкарбазол) 1

0,458-3

5 Желатин

1 06 (05-1):10 5

10 4-6 1000

1,06

Не требует дополнительной обработки

Зависимости величины дифракционной эффективности решеток от пространственной частоты и энергии записывающих пучков представлены на фиг.1 и 2.

Из приведенных зависимостей видно, фто максимальные значения параметров для записанных решеток составляют дифракционная эффективность - 4-6Ъ ( при воспроизведении излучением гелийнеонового лазера), разрешающая способность порядка 1000 лин/мм в

ИК-области и более 2000 лин/мм в видив oN области, чувствительность

10 Дж/мм Голографические решетки записывались за времена порядка 10 нс и не требовалось последующей обработ- t5 ки. Свойства пленок и записанных на них решеток не изменялись в течение года. Величина соотношения сигнал/шум достигала значения 100, как видно иэ фиг.3.

1 Металличес- Населек- 1,06 кие пленки тивны 10,6 в, 2 Полупровод- О, 5-0, 8 . йики 0,6-1р06

Органичес- 0,5-1,06 кий полимер 4диметил-тиадиазол

0,5-1,06

Органический полимер 4метилроданид

Технология синтеза монометра метилроданида проста и налажена в промышленных масштабах, поскольку он в больших количествах используется при изготовлении инсектицидов и гербицидов, в отличие от известного. прототипа — диметил-тиадиазола (сеединения, химически более сложного, чем метилроданид, синтез которого достаточно трудоемок.

Как следует из приведенных выл данных, указанный полимерный материал метилроданид по технологии изготовления проще и дешевле и при этом не уступает известным аналогам по разрешающей способности,дифракционной эффективности и чувствительности в аипимои области спектра(), = б,б9 мкм) и в ИК-области(А= 1,06 мкм). ные в ИК-области

5 J0 Требует дополнительной обработки.

600 . Требует дополнительной обработки

1000 Не требует дополнительной обработки

886639

Формула изобретения

Применение полимера метилроданида в качестве материала для записи голограмм.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1.0ИЕи 7.M Р1соьесоид иФсн.ей Ио(о таРМ ои ЪЬп оОi Btms - App9. РЮ ЬеИегs", 1974, 24, Ф 5, 220 222.

2ЬМО, А.Ф Зю)еоМои Leger За„Жкрои: 10

CSOtCoqe kae НЬЕ.-"АРРг.OPt."1974, 1З,, в 4. 795"798.

3 %oerЬиЖ З.Р ТокюаИои о% Ю с н юА

iree carreer Aopugram u Si.- 0pt Совы(вз, 1970, 2, В 5,. 212-214. Вайткус Ю и др.. 35

Образование динамических голограмм М на свободных носителях н кремнии.

"Квантовая электроника", 1975, 2, i4 3, 2068-2071.

4. zawo З.,ков1чаэа М. Зи а еД, цоборорЬч МИ ог панй рс4осб"ов1с Ыюв.-"4РРР

Pgq6 рЫ. 1969, 15, М 7, 201"203.

5 Сойюю ФЯ.а.о Но8орторМс ecordmg

Э @ermoðÅàÌñ М 4, зрю.- APPP.РФж.ЬеЫ., 1973, 9 3, 23, 145-146,.

6. Патент ФРГ М 2333554, кл ° 603 Н 1/02, опублик. 1977.

Ъ

7. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2684965/25, кл. G 03 8 1/02, 1978 (прототип).

886639

Редактор Е.Зубиетова. Закаэ 10879/13

8/а

Составитель A.Антелава

Техред М.Гергель. Корректор М. Шароыи ираж 4С8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4