СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГОЛОГРАММНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА БИХРОМИРОВАННОЙ ЖЕЛАТИНЕ Российский патент 1997 года по МПК G03H1/18 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к технологии изготовления голограммных оптических элементов (ГОЭ), выполненных на основе светочувствительного слоя бихромированной желатины (БХЖ), таких, как голограммные зеркала, фильтры, линзы и т.п.

Наиболее распространенные светочувствительные слои для ГОЭ на желатиновой основе крайне неустойчивы к воздействию внешних факторов: действию влаги воздуха, колебаниям температуры окружающей среды, механическим повреждениям
царапанию, истиранию, загрязнению поверхности ГОЭ пылью, что приводит к ухудшению оптических характеристик вплоть до полной потери записанной информации. Поэтому для обеспечения стабильности оптических характеристик ГОЭ, выполненных на основе светочувствительного слоя БХЖ, в различных условиях хранения и эксплуатации на слой БХЖ наносят защитные покрытия.

Известен способ защиты ГОЭ на БХЖ от температурно-влажностных воздействий и механических повреждений, заключающийся в том, что на оптическую поверхность ГОЭ со стороны слоя БХЖ наносят слой клея, на нем размещают покровное силикатное стекло с последующим отверждением клея [1] Способ-аналог защиты ГОЭ на БХЖ позволяет значительно повысить устойчивость оптических характеристик ГОЭ на БХЖ, однако отсутствие сведений о составе используемого клея, являющегося секретом фирм-изготовителей, препятствует использованию способа-аналога в практике оптического приборостроения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ защиты ГОЭ на БХЖ, включающий операции нанесения на оптическую поверхность ГОЭ со стороны слоя БХЖ слоя оптического клея, размещения на нем покровного силикатного стекла с последующим отверждением оптического клея [2] Для сравнения надежности защиты ГОЭ на БХЖ по способу-прототипу и предлагаемому способу в качестве оптического клея для заклейки ГОЭ на БХЖ покровным силикатным стеклом использовали оптический кремнийорганический клей УФ-215, компонентный состав которого наиболее близок к составу клея по заявляемому способу. В состав указанного клея входят следующие компоненты: каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН марки "А" (ГОСТ 13835-73) и катализатор отверждения К-18 (ТУ 6-02-805-78) (Справочник технолога-оптика: Справочник/БубисИ.Я. ВайденбахВ.А. Духопел И.И.и др. Под общ. ред. С.М. Кузнецова и М. А. Окатова. Л. Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. с.356). Способ-прототип защиты ГОЭ на БХЖ позволяет повысить устойчивость оптических характеристик ГОЭ на БХЖ от воздействия вышеперечисленных внешних факторов, однако из-за низкой адгезии оптического клея УФ-215 к силикатному стеклу ГОЭ на БХЖ, запрещенные по способу-прототипу, неустойчивы к воздействию влаги воздуха в условиях тропического климата. По этой же причине ГОЭ на БХЖ, защищенные по способу-прототипу, выходят из строя при огранке голограмм для придания им необходимой формы с помощью абразивного порошка, смоченного водой.

Технической задачей изобретения является повышение стабильности оптических характеристик ГОЭ, выполненных на основе слоев БХЖ, к внешним факторам воздействия.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе защиты ГОЭ, выполненных на основе слоев БХЖ, включающем операции нанесены на оптическую поверхность ГОЭ полимерного клея, размещения на нем покровного силикатного стекла с последующим отверждением полимерного клея, в качестве полимерного клея используют композицию, содержащую каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН марки "А", катализатор его отверждения и дополнительно эпихлоргидрин, при следующем соотношении компонентов, мас.

Каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН марки "А" 84 - 90,
Катализатор К-68 5 7,
Эпихлоргидрин 5 9.

Существо предлагаемого изобретения может быть понято из нижеследующего описания. Способ зашиты ГОЭ на БХЖ осуществляют путем выполнения следующих операций. На горизонтально расположенный ГОЭ со стороны слоя БХЖ наносят полимерный клей из расчета 0,1 0,2 мл на 1 см² поверхности, на слое полимерного клея размещают покровное силикатное стекло. Полимерный клей отверждают при комнатной (20 ± 2)^oC температуре в течение 24 ч, после чего лезвием или ножом удаляют излишки затвердевшего полимерного клея с торцов склеенных деталей. Доотверждение полимерного клея производят по режиму: нагревание до 60 70^oC в течение 2 3 ч, выдержка при этой температуре в течение 4 5 ч и охлаждение до комнатной температуры со скоростью естественного охлаждения термошкафа.

Примеры конкретного выполнения
Предлагаемым способом были защищены ГОЭ, а именно голограммные фильтры, изготовленные на основе слоев БХЖ путем регистрации интерференционной картины взаимодействия двух пучков света аргонового лазера на длине волны λ=488 нм по контрнаправленной схеме. Измерения длины волны минимального пропускания излучения голограммного фильтра (λ_мин) и самой величины минимального пропускания (коэффициент фильтрации, ρ_мин) проводились на монохроматоре МДР-2. Длина волны минимального пропускания (λ_мин) параметр наиболее чувствительный к воздействию влаги воздуха и температуры окружающей среды. Под воздействием влаги наблюдается смещение λ_мин в длинноволновую область и затем к потере фильтрующих свойств. Коэффициент фильтрации (ρ_мин) голограммных фильтров до защиты их покровным силикатным стеклом в минимуме пропускания излучения в области длин волн λ_мин 529 698 нм составлял от 0,04 до 1,75%
Состав полимерного клея, используемого в примерах конкретного выполнения, приведен в табл.1.

В табл.2 приведены результаты измерений фильтрующей способности голограммных фильтров до и после защиты по предлагаемому способу. Эксплуатационные характеристики голограммных фильтров оценивались по результатам испытаний их в условиях повышенной температуры и влажности (температура 40 ± 2^oC, относительная влажность 98 ± 2%), имитирующих условия тропического климата, а также устойчивости голограммных фильтров к воздействию циклического изменения температуры (± 60^oC). Защита голограммных фильтров покровным силикатным стеклом значительно повышает стабильность их оптических характеристик. Так, голограммные фильтры, незащищенные покровным силикатным стеклом, выходят из строя в условиях тропического климата через 0,2 0,3 ч, тогда как защищенные голограммные фильтры в аналогичных условиях работоспособны в течение от одних до нескольких суток, что соответствует эксплуатации или хранению голограммных фильтров в течение нескольких лет в стационарных лабораторных условиях.

Как видно из табл.2, оптические характеристики голограммных фильтров после защиты покровным силикатным стеклом по предлагаемому способу, как и способу-прототипу практически не изменяются по сравнению с исходными оптическими характеристиками голограммных фильтров, поскольку в предлагаемом способе полимерный клей имеет высокое, порядка 93% интегральное пропускание в видимой области спектра. Голограммные фильтры, защищенные по предлагаемому способу, более устойчивы к температурно-влажностному воздействию в условиях тропического климата, чем голограммные фильтры, защищенные по способу-прототипу. Кроме того, оптические характеристики голограммных фильтров, защищенных по предлагаемому способу, не изменяются после дополнительного воздействия циклического изменения температуры (± 60^oC, 3 цикла). Необходимо заметить также, что защита голограммных фильтров по предлагаемому способу, в отличие от способа-прототипа, позволяет придать необходимую форму голограммному фильтру путем шлифования абразивным порошком, смоченным водой.

Таким образом, способ защиты голограммных оптических элементов, изготовленных на основе светочувствительного слоя бихромированной желатины, повышает технологичность изготовления и эксплуатационные характеристики голограммных оптических элементов за счет использования нового полимерного клея, а именно кремнийорганической композиции с дополнительным внедрением в нее эпихлоргидрина.

Использование: оптическое приборостроение. Сущность изобретения: способ включает операции нанесения на оптическую поверхность ГОЭ слоя полимерного клея, размещения на нем покровного силикатного стекла с последующим отвержением полимерного клея. В качестве полимерного клея используют композицию, содержащую мас.%: Каучук, синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН марки "А" 84 - 90, катализатор К-68 5 - 7, эпихлоргидрин 5 - 9. 2 табл.

Способ защиты голограммных оптических элементов, изготовленных на основе слоев бихромированной желатины, включающий операции нанесения на оптическую поверхность голограммного оптического элемента слоя полимерного клея, размещения на нем покровного силикатного стекла с последующим отверждением полимерного клея, отличающийся тем, что в качестве полимерного клея используют композицию, содержащую каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН марки "А", катализатор его отверждения и дополнительно эпихлоргидрин, при следующем соотношении компонентов, мас.

Каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН марки "А" 84 - 90
Катализатор К-68 5 7
Эпихлоргидрин 5 9н