СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГОЛОГРАММНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА БИХРОМИРОВАННОЙ ЖЕЛАТИНЕ Российский патент 1995 года по МПК G03H1/18 G02B1/10 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к технологии изготовления голограммных оптических элементов (ГОЭ) на бихромированной желатине (БХЖ), например, для нашлемных голограммных устройств, оптических систем кабинных авиационных дисплеев и т.д. Для обеспечения постоянства оптических характеристик ГОЭ на БХЖ в различных условиях эксплуатации на слой БХЖ наносятся защитные покрытия.

Известен способ защиты оптических деталей тропического исполнения от воздействия влаги воздуха и биологических повреждений, заключающийся в последовательном нанесении на поверхность деталей гидрофобного покрытия из толуольного раствора полидиметил(винилметил)- α ω -дигидроксисилоксана и фунгицидного покрытия из водного или спиртового раствора уксуснокислой ртути [1] Указанный способ позволяет надежно защитить оптические детали из кристаллов и стекла от воздействия влаги воздуха.

Однако ГОЭ на БХЖ, защищенные по этому способу, не выдерживают температурно-влажностных воздействий (температура 40^оС, относительная влажность 98% ) в течение 1 сут: происходит падение дифракционной эффективности на 10-20% и смещение максимума дифракционной эффективности на 10-15 нм.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ защиты ГОЭ на БХЖ, включающий операции последовательного нанесения на оптическую поверхность ГОЭ со стороны слоя БХЖ слоя фторопластового лака Ф-32 "ЛВ" или Ф-32 "ЛОН", слоя оптического клея ОК-72ФТ, размещения на слое указанного клея покровного силикатного стекла с последующим отверждением оптического клея ОК-72ФТ [2] Операция нанесения фторо- пластового лака на поверхность ГОЭ заключается в том, что на горизонтально расположенный ГОЭ равномерно по всей поверхности наливают фторопластовый лак, представляющий собой раствор фторопласта в органических растворителях. Для равномерного формирования фторо- пластовой пленки на оптической поверхности ГОЭ на БХЖ его накрывают стеклянным колпаком, оставляя зазор 0,3-3,0 мм между основанием колпака и поверхностью нивелировочного столика, на котором расположен ГОЭ на БХЖ, для испарения органических растворителей в течение 1-5 сут. Операция нанесения оптического клея ОК-72ФТ заключается в том, что на горизонтально расположенное покровное силикатное стекло наносят слой оптического клея ОК-72ФТ и на него накладывают ГОЭ, оптическая поверхность которого покрыта пленкой из фторопласта. Способ-прототип позволяет надежно защищать ГОЭ на БХЖ от температурно-влажностных воздействий, обеспечивая постоянство оптических характеристик ГОЭ на БХЖ в различных условиях эксплуатации.

Однако в способе-прототипе операция нанесения на оптическую поверхность ГОЭ на БХЖ фторопластового лака является нетехнологичной, поскольку формирование пленки из фторопласта на поверхности ГОЭ происходит путем испарения органических растворителей из фторопластового лака, загрязняя при этом воздух категорийных производственных помещений. Кроме того, при такой операции нанесения фторопластового лака происходит образование неравномерной по толщине пленки из фторопласта, в особенности при формировании пленки из фторопласта на сферических поверхностях. Неравномерная по толщине пленка из фторопласта приводит к повышению рассеивания света в целом ГОЭ на БХЖ. Исключение операции нанесения фторопластового лака при использовании оптического клея ОК-72ФТ приводит к образованию на оптической поверхности ГОЭ на БХЖ дефектных участков, так называемых "серых пятен", в которых происходит смещение длины волны максимума дифракционной эффективности (λ_max) и, как следствие, снижение дифракционной эффективности, а также увеличение светорассеяния ГОЭ на БХЖ.

Целью изобретения является повышение технологичности способа защиты и качества ГОЭ на БХЖ.

Цель достигается тем, что в способе защиты ГОЭ на БХЖ, включающем нанесение на оптическую поверхность ГОЭ слоя полимерного клея, размещения на нем покровного силикатного стекла с последующим отверждением полимерного клея, в качестве полимерного клея используют эпоксидную композицию при следующем соотношении компонентов, мас. Диглицидиловый эфир дифенилолпропана 52-69 Диглицидиловый эфир диэтиленгликоля 7-22 Моно-N-(β -цианэтил)-ди- этилентриамин 24-26
Способ защиты ГОЭ на БХЖ осуществляют путем выполнения следующих операций. На горизонтально расположенное покровное стекло наливают полимерный клей указанной выше эпоксидной композиции из расчета 0,05-0,10 мл на 1 мм² поверхности покровного стекла, на слое полимерного клея размещают ГОЭ со стороны слоя БХЖ. Полимерный клей отверждают при комнатной (20 ± 2^оС) температуре в течение 12-16 ч, после чего лезвием удаляют излишки затвердевшего клея с торцов склеенных деталей. Доотверждение полимерного клея производят по режиму: нагревание до 70-80^оС со скоростью 0,5-1,0 град./мин, выдержка при 70-80^оС в течение 2-3 ч и охлаждение до комнатной (20 ± 2^оС) температуры со скоростью естественного охлаждения термошкафа.

Предлагаемым способом были защищены ГОЭ, полученные на слое БХЖ путем регистрации интерференционной картины взаимодействия двух пучков света аргонового лазера в контрнаправленной схеме. Дифракционная эффективность ГОЭ на БХЖ до защиты составляла 85% в максимуме дифракционной эффективности λ_max546 нм.

Состав полимерного клея, используемого в примерах конкретного выполнения, приведен в таблице.

Измерение дифракционной эффективности образцов ГОЭ на БХЖ до и после защиты по предлагаемому способу показало, что после защиты ГОЭ на БХЖ положение длины волны в максимуме дифракционной эффективности (λ_max), а также величина дифракционной эффективности в максимуме дифракционной эффективности (ρ_max) при λ_max не изменились: ρ_max 85% при λ_max546 нм. Не обнаружено также увеличения светорассеяния на ГОЭ на БХЖ после их защиты, поскольку при использовании предлагаемого способа защиты ГОЭ на БХЖ на их оптической поверхности не наблюдалось дефектов в виде "серых пятен".

Применение диглицидилового эфира дифенилолпропана более 69 мас. и соответственно диглицидилового эфира диэтиленгликоля менее 7 мас. приводит к появлению дефектов на оптической поверхности ГОЭ на БХЖ в виде "пузырей" из-за большой вязкости эпоксидной композиции. Применение диглицидилового эфира дифенилолпропана менее 52 мас. и соответственно диглицидилового эфира диэтиленгликоля более 22 мас. приводит к смещению длины волны λ_max в коротковолновую область спектра более чем на 10 нм. Использование моно-N-(β -цианэтил)-диэтилентриамина более 26 мас. существенно увеличивает светорассеяние ГОЭ на БХЖ. Применение моно-N-(β -цианэтил)-диэтилентриамина менее 24 мас. увеличивает время отверждения при комнатной температуре более суток и снижает устойчивость защищенных ГОЭ на БХЖ к температурно-влажностным воздействиям.

ГОЭ на БХЖ, защищенные по предлагаемому способу, устойчивы к температурно-влажностным воздействиям (температура 40^оС, относительная влажность 98%) и термоудару (± 60^оС).

Таким образом, способ защиты ГОЭ на БХЖ повышает как технологичность процесса, так и качество ГОЭ на БХЖ и по указанным причинам способствует повышению производительности труда за счет исключения операции нанесения фторопластового лака и сокращения общего времени процесса защиты ГОЭ на БХЖ с 2-6 сут до 17-24 ч.

Сущность изобретения: в качестве полимерного клея, наносимого на оптический элемент, используют определенную эпоксидную композицию. 1 табл.

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГОЛОГРАММНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА БИХРОМИРОВАННОЙ ЖЕЛАТИНЕ, включающий нанесение на оптическую поверхность голограммного оптического элемента слоя полимерного клея, размещение на нем покровного силикатного стекла с последующим отверждением полимерного клея, отличающийся тем, что в качестве полимерного клея используют эпоксидную композицию при следующем соотношении компонентов, мас.

Диглицидиловый эфир дифенилолпропана 52 69
Диглицидиловый эфир диэтиленгликоля 7 22
Моно-N-( β -цианэтил)-диэтилентриамин 24 26