ОБЪЕМНАЯ ФАЗОВАЯ ГОЛОГРАММА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК G01H1/00 

Изобретение относится к голографии, точнее к фазовым трехмерным голограммам.

Известны фазовые голограммы, состоящие из полимерной матрицы с локальной модуляцией показателя преломления. Они могут быть зарегистрированы в слоях фотополимеров или в пленках бихромированной желатины [Cм.: R.J.Collier, С.В. Burckhardt, L. H. Lin "Optical Holography", 1971, Academic press, New York and London]. Они обычно выполняются из органических материалов с низкими механическими свойствами и термоустойчивостью и, таким образом, мало надежны и подвержены старению. Более того, толстые слои таких светочувствительных сред практически недоступны, что ограничивает достижимый уровень спектральной и угловой селективности зарегистрированных голограмм.

Известны также объемные голограммы, состоящие из пористого высококремнеземного каркаса и продуктов фотолиза органических или неорганических светочувствительных веществ, причем пространственная модуляция показателя преломления голограммы достигается соответствующей модуляцией структуры пористого каркаса или пространственной модуляцией концентраций продуктов фотолиза светочувствительного субстрата (См.: V. Sukhanov, Heterogeneous recording media, In SPIE, 1989, V. 1238, p. 226-230. The International Unesco Seminar Three-Dimensional Holography Science, Culture, Education. Ed. Tung H. Jeorg, 1989, Kiev, USSR). Физическая толщина таких голограмм может достигать 10³ мкм. Более того, они характеризуются высокой термостабильностью и являются практически безусадочными. Однако такие голограммы имеют пористую структуру, что обусловливает высокий уровень светорассеяния в сине-зеленой области спектра. Чтобы избежать этого свободный объем голограммы должен быть импрегнирован наполнителем посредством введения иммерсии. Но чем ближе показатель преломления наполнителя к показателю преломления пористого каркаса, тем меньше дифракционная эффективность голограммы (Cм.: S.A. Kuchinskii et al., "The principal of hologram formation in capillary composites", Laser Physics, 1993, V3, n 6, p. 1114-1123). Таким образом, невозможно достичь одновременно низкого уровня светорассеяния и высоких значений дифракционной эффективности.

Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является реализация объемной фазовой голограммы, характеризующейся существенно повышенными значениями дифракционной эффективности и, одновременно, уменьшенными потерями, обусловленными рассеянием. Основная идея изобретения состоит в том, что пористый каркас заполняется твердофазным полимером с пространственно модулированным показателем преломления, причем период названной пространственной модуляции показателя преломления должен быть таким же, как период пространственного распределения показателя преломления объемной фазовой голограммы, состоящей из пористого каркаса, поры которого содержат наполнитель с пространственно однородным показателем преломления.

Указанный технический результат достигается тем, что в объемную фазовую голограмму с интерференционной картиной, зарегистрированной в виде локальных изменений показателя преломления, содержащую пористый прозрачный кремнеземный каркас, имеющий систему взаимосвязанных микрополостей или пор, средний радиус которых меньше, чем длины волн регистрирующего и считывающего голограмму излучения, продукт фотолиза светочувствительного материала, причем названный продукт жестко присоединен к стенке микрополостей и пространственно распределен в соответствии с интенсивностью зарегистрированной интерференционной картины, дополнительно введен твердофазный прозрачный полимерный материал, заполняющий названные микрополости, при этом названный полимерный материал характеризуется локальным изменением показателя преломления, причем названные вариации пространственно промодулированы в соответствии с зарегистрированной интерференционной картиной, а названный продукт фотолиза является модификатором полимеризации для композиции, полимеризуемой в названный полимерный, заполняющий микрополости материал.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве названного полимерного материала используется гомо- или сополимер полиол-(аллилкарбоната).

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве названного полиол-(аллилкарбоната) используется диэтиленгликоль-бис-аллилкарбонат.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве названного полимерного материала используется полимер хотя бы одного алкилметакрилата.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве названного полимерного материала используется гомо- или сополимер хотя бы одного винилового мономера.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве названного полимерного материала используется сополимер полиол-(аллилкарбоната) с по крайней мере одним другим сополимеризуемым мономером, выбранным из ряда, состоящего в основном из винилацетата и олигоуретанов, имеющих концевые диметилакрилатные группы.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве названного полимерного материала используется сополимер стирола с по крайней мере одним другим сополимеризуемым мономером, выбранным из группы, состоящей, в основном, из метилметакрилата, винилацетата и акрилонитрила.

Указанный технический результат достигается также тем, что названный пористый каркас выполнен в виде пористого высококремнеземного стекла, полученного кислотным травлением двухфазного стекла.

Указанный технический результат достигается также тем, что названный пористый каркас выполнен в виде пористого стекла, полученного по золь-гельной технологии.

Указанный технический результат достигается также тем, что названный модификатор полимеризации включает ионы переходных металлов.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве модификатора полимеризации используется продукт фотолизуемого металлоорганического соединения.

Указанный технический результат достигается также тем, что названное металлоорганическое соединение выбрано из группы, включающей: Mn₂(CO)₁₀, Co₂(CO₈), Cr(CO)₆, Mo(CO)₆ и Ti(циклопентадиен)Cl₂.

Указанный технический результат достигается также тем, что названным модификатором полимеризации является продукт фотолиза Cr^VI.

Указанный технический результат достигается также тем, что названная соль Cr^VI выбрана из группы, состоящей в основном из: (NH₄)₂Cr₂O₇, Na₂Cr₂O₇ и K₂Cr₂O₇.

Указанный технический результат достигается также тем, что названный модификатор полимеризации непосредственно присоединен к стенкам микрополостей названного каркаса.

Указанный технический результат достигается также тем, что названный модификатор полимеризации заключен в слое, покрывающем стенки микрополостей названного каркаса.

Указанный технический результат достигается также тем, что названная оболочка выполнена в виде фоторезистора.

Указанный технический результат достигается также тем, что названный фоторезистор выполнен из желатины и названным модификатором полимеризации являются ионы Cr^III.

Указанный технический результат достигается также тем, что названный фоторезистор выполнен из поливинилового спирта.

Указанный технический результат достигается также тем, что названный фоторезистор выполнен из шеллака.

Указанный технический результат достигается также тем, что оптическое устройство, содержащее источник света и, по крайней мере, один оптический элемент, отличается тем, что названный по крайней мере один оптический элемент выполнен в виде голограммы по любому из описанных выше приемов.

Указанный технический результат достигается также тем, что в способе изготовления голограммы, при котором получают прозрачный пористый кремнеземный каркас, имеющий систему взаимосвязанных микрополостей или пор, средний радиус которых меньше, чем длины волн регистрирующего и считывающего голограмму излучения, покрывают стенки названных микрополостей светочувствительным материалом, продукт фотолиза которого является модификатором полимеризации для хотя бы одной из выбранных полимеризуемых композиций, регистрируют голографическую интерференционную картину в названном материале таким образом, чтобы названные продукты фотолиза оказались распределенными на стенках отдельных названных микрополостей в соответствии с названной интерференционной картиной, удаляют нефотолизованный светочувствительный материал, заполняют оставшийся свободным объем названных микрополостей по крайней мере одной из выбранных полимеризуемых композиций, осуществляют полимеризацию названной композиции таким образом, чтобы получить объемную фазовую голограмму, выполненную из прозрачного каркаса, заполненного твердофазным полимерным материалом с пространственно модулированным показателем преломления, при этом период модуляции показателя преломления названного полимера должен быть таким же как и период пространственного распределения названных продуктов фотолиза.

Под выражением "модификатор полимеризации" подразумевают любое вещество, которое в случае, когда полимеризуемая композиция полимеризуется в его присутствии, приводит к тому, что показатель преломления полимеризованного материала отличается от показателя преломления полимеризованного материала, полученного полимеризацией названной полимеризуемой композиции в отсутствие названного модификатора полимеризации.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут ясны из следующих описаний и чертежей, на которых:
- фиг. 1 представляет схематически объемную фазовую голограмму в соответствии с настоящим изобретением и
- фиг. 2 представляет зависимость дифракционной эффективности от силы решетки пропускающей голограммы, полезную для объяснения настоящего изобретения.

Голограмма, представленная на фиг. 1, состоит из пористого высококремнеземного каркаса 1, содержащего систему пор или микрополостей со средним радиусом менее, чем длина волны видимого света, т.е. меньше чем 0,4 мкм. Стенки отдельных микрополостей покрыты оболочками с показателем преломления n_c, содержащими продукты фотолиза светочувствительного материала и расположенными в окрестности максимумов или минимумов зарегистрированной интерференционной картины. Свободный объем полостей заполнен наполнителем 3 с пространственно модулированным показателем преломления. Причем показатель преломления наполнителя равен n_f в полостях без оболочки и n_f + Δ в других микрополостях.

Легко показать, что разность эффективных показателей преломления экспонированных (А) и неэкспонированных (В) областей в объеме голограммы определяется выражением:
n_A - n_B = Ff(n_c-n_f) + F(1-f) Δ, (1)
где F = относительный объем пор;
f = относительный объем оболочки в порах.

Первый член в выражении (1) описывает амплитуду модуляции пористой голограммы с однородным наполнителем, обращающийся в ноль, если n_f равно n_c. Но если имеет место пространственная модуляция показателя преломления наполнителя, эта амплитуда отлична от нуля, даже если n_f = n_c, и равна F(1 - f) Δ. Амплитуда изменения показателя преломления в случае пространственного модулированного наполнителя в К раз больше, чем в случае однородного наполнителя (Δ =0) Причем К определяется как:

Более того, путем внедрения в свободный объем пористой голограммы пространственно модулированного наполнителя можно получить усиление решетки даже по отношению к начальной "сухой" голограмме (т.е. без наполнителя), для которой n_c - n_f достигает своей максимальной величины. Очевидно из (1), что коэффициент усиления в этом случае определяется выражением:

Как следует из выражений (2) и (3) усиление голограммы может иметь место как при симфазной модуляции показателя преломления наполнителя с распределением показателя преломления голограммы без наполнителя, так и в случае, когда эти же параметры промодулированы противофазно. Необходимо только, чтобы эта модуляция имела тот же пространственный период, что и изменение показателя преломления в зарегистрированной интерференционной картине, и чтобы абсолютные величины |K|, |K′|, определяемые выражениями (2) и (3), были больше 1. Как известно, максимальная величина дифракционной эффективности η пропускающей голограммы достигается при определенной величине амплитуды модуляции голограммы, что соответствует силе решетки χ, равной χ₁, где


Очевидно, что увеличение χ в К раз практически означает уменьшение уровня экспозиции, необходимого для достижения η = 100% (в предположении линейного отклика светочувствительного вещества голограммы).

Таким образом, согласно настоящему изобретению возможно получение фазовой голограммы с высокой эффективностью при низком уровне светорассеяния посредством пространственной модуляции показателя преломления наполнителя.

Практическая реализация описанного перехода для усиления голограммы основывается на отличии механизмов полимеризации мономерного наполнителя в экспонированных и неэкспонированных участках голограммы, когда продукты фотолиза светочувствительного материала проявляют себя как модификатор полимеризации названного процесса. В результате, плотность полимерного наполнителя и, следовательно, показатель преломления оказываются пространственно промодулированы в соответствии с распределением интенсивности зарегистрированной интерференционной картины.

В качестве пористого силикатного прозрачного каркаса может быть использовано, например, стекло, производимое выщелачиванием боросиликатного стекла (Cм. : V.I. Sukhanov. "Porous glass as a storage medium". Optica Applicata, 1994, v. 24, n. 1-2, pp. 13-26), или, например, пористое стекло, получаемое по так называемой золь-гельной технологии (Cм.: V.I. Sukhanov et al. "Porous sol-gel glass as holographic recording medium". In: Book of Abstracts. The VIII international Workshop on Glasses and Ceramics from Gels. 1995, Faro, Portugal, September 18-22, p. 331).

В обоих случаях пористый каркас содержит систему взаимосвязанных микрополостей или пор с развитой внутренней поверхностью, имеющих средний радиус, существенно меньший, чем длина волны действующего света (записывающего или считывающего). Эти обстоятельства, с одной стороны, обеспечивают относительно низкий уровень светорассеяния, а с другой стороны, позволяют осуществить эффективное импрегнирование каркаса названным светочувствительным материалом и, следовательно, хорошее покрытие стенок названных микрополостей названным материалом.

В качестве светочувствительных материалов для записи голограмм в соответствии с изобретением могут быть использованы, например, светочувствительные материалы, которые образуют при фотолизе продукты, существенно влияющие на комплексную свободнорадикальную полимеризацию.

Иллюстративными примерами подходящих светочувствительных материалов являются некоторые неорганические соли переходных металлов, такие как карбонильные или циклопентадиеновые комплексы переходных металлов, например (NH₄)₂Cr₂O₇, Na₂Cr₂O₇, K₂Cr₂O₇, и некоторые металлоорганические соединения переходных металлов, такие как карбонильные или циклопентадиеновые комплексы переходных металлов, например Mn₂(CO)₁₀, Cr(CO)₆, Co₂(CO)₆, Mo(CO)₆ или Ti(циклопентадиен)₂Cl₂. (См. : N. F.Borelly and D.L. Morse."Photosensitive impregnated porous glass". Appl. Phys. Lett. 1983, v. 43, n.pp. 992-993; "Photosensitive metal-organic systems: mechanistic principles and applications", Ed.Ch. Kutal, N. Serpone. Advances in Chemistry. Ser. 238, 1993, Am. Chem.Soc., Washington, DC 449 p.).

Создание оболочек на стенках пор может быть осуществлено простым путем - купанием пористого стекла в растворе светочувствительного материала с последующей сушкой от растворителя. При необходимости, для форсирования процесса импрегнирования пористого стекла может быть использован вакуум.

Следует отметить, что фотолиз солей переходных металлов уже был использован для записи голограмм, в частности фотолиз солей Cr(VI) salts: (См.: G. Manivannan et al. "Primary photoprocesses of Cr(VI) in real-time holographic recording: dichromated poly(vinyl alkohol). J. Phys. Chem., 1993, v.97, n. 28, pp. 7228-7233). При этом ионы Cr(VI) восстанавливаются в ионы Cr(III) в экспонированных участках голограммы.

Когда на стадии записи голограммы соединения переходных металлов фотолизуются внутри пористого кремнеземного каркаса, продукты их фотолиза взаимодействуют с функциональными группами, например, -SiOH, неизбежно присутствующими на силикатной поверхности стенок микрополостей, что приводит к формированию оболочек комплексных молекул, химически связанных со стенками пористого каркаса. С другой стороны, оболочка, содержащая ионы переходных металлов и химически связанная со стенками каркаса пористого стекла, может быть также образована с использованием металлоорганических соединений переходных металлов, как описано N.F. Borelly et al. "Photochemical method to produce waveguiding in glass". IEEE. J. Of Quantum Electronics. 1986, v. QE-22, n. 6, pp. 896-901.

Вместо непосредственного химического присоединения ионов переходных металлов к стенкам пор пористого стекла возможно также формирование оболочек на стенках названных пор с использованием слоя фоторезиста, содержащего соединения переходных металлов. В качестве фоторезистов могут быть использованы синтетические полимеры, в частности поливиниловый спирт (См.: G. Manivanna et al. "Primary photoprocesses of Cr (VI) in real-time holographic recording: dichromated poly(vinyl alcohol). J.Phys.Chem., 1993, v.97, n. 28, pp. 7228-7233), или природные полимеры, в частности желатина или шеллак.

Регистрация голограммы осуществляется по обычной методике с использованием лазерного излучения видимой области спектра. Необходимо только, чтобы величина экспозиции была достаточна для генерации такого количества продуктов фотолиза, которое могло бы в дальнейшем эффективно действовать как модификатор полимеризации на этапе (е) и приводить к различию показателей преломления в экспонированных и неэкспонированных участках голограммы.

Удаление нефотолизованного светочувствительного материала может быть выполнено путем промывки пористого каркаса водой после этапа (в).

Заполнение остающегося свободного объема микрополостей полимеризуемой композицией может быть осуществлено погружением пористого стекла в раствор названной полимеризуемой композиции и стадия полимеризации может быть выполнена обычным путем, например нагревом в автоклаве каркаса, пропитанного полимеризуемой композиции.

Независимо от формы соединений ионы переходных металлов, например Cr(III), модифицируют процесс свободнорадиальной полимеризации композиции, оказывая влияние на стереоселективность.

В результате, плотность упаковки полимерных цепей, образованных в процессе полимеризации, отличается от плотности упаковки цепей, образованных при обычной свободнорадикальной полимеризации без названных ионов, и, следовательно, образуется полимер с отличающимся показателем преломления.

В качестве примеров полимеризуемых композиций, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, можно привести композиции на основе полиол (аллилкарбоната), например диэтиленгликоль-бис-аллилкарбонат, известного под торговой маркой CRT-39^®, и его смеси с такими сомономерами, как винилацетат или олигоуретандиметакрилатами; алкилметакрилатов, например метилметакрилата (ММА); виниловых мономеров, например винилацетата (ВА), стирола и его смесей, с такими сомономерами, как ММА, ВА или акрилонитролом. Эти композиции обычно включают, кроме мономеров, инициаторы свободнорадиальной полимеризации, такие как перекиси или азо-соединения.

Возможность практической реализации прилагаемого изобретения иллюстрируется примерами, приведенными ниже.

Во время экспериментов дифракционная эффективность измерялась на различных стадиях изготовления голограмм в пористом стекле. Первая серия измерений (η_em) производилась после экспонирования и проявления, когда свободный объем голограмм заполнен воздухом. Вторая серия измерений (η_rf) соответствует голограмме, заполненной жидким наполнителем с показателем преломления, равным показателю преломления полимерного наполнителя, который будет использован на третьей стадии изготовления голограммы. Третья серия измерений (η_mf) выполнялась после завершения процесса полимеризации. На основе полученных экспериментальных данных были вычислены коэффициенты усиления голограмм, определяемые как:

На фиг. 2 представлены зависимости дифракционной эффективности голограмм от силы решетки (χ): кружки соответствуют голограмме, заполненной полидиэтиленгликольбисаллилкарбонатом (HCR-39), и квадраты - голограмме, заполненной полиметилметакрилатом (ПММА). Эти данные отвечают экспериментам, в которых были получены максимальные величины K₁ и K₂.

В таблице 1 представлены коэффициенты усиления голограмм для обоих случаев.

Отсюда можно видеть, что в случае полимерного наполнителя с пространственно модулированным показателем преломления были достигнуты величины коэффициента усиления K₂ от 5 до 70 раз по отношению к той же самой голограмме с однородным по показателю преломления жидким наполнителем. Следует отметить, что при заполнении голограммы полимерным наполнителем с пространственно промодулированным показателем преломления, ее коэффициент K₁, по отношению к той же голограмме, заполненной воздухом, равен ~ 2,0 для ПCR-39-наполнителя и 4,5 для ПММА-наполнителя.

Данные, представленные в Таблице 1, показывают также, что величины K₁ and К₂ не зависят существенно от типа пористого стекла и от природы катиона (Na⁺ или NH₄⁺) фотолизуемого вещества. Кроме того, в случае ПММА - наполнителя величины K₁ and К₂ увеличиваются с уменьшением экспозиции. Поэтому предлагаемый в настоящем изобретении метод получения голограммы позволяет существенно увеличить светочувствительность регистрирующей среды.

Более того, после заполнения голограммы полимерным наполнителем уровень светорассеяния существенно снижается. Так, пропускание голограммы без наполнителя при λ = 488 nm равно τ = 0,75, но после заполнения свободного объема голограммы полимером величина τ увеличивается до 0,90.

Пример 1
1. Пористое высококремнеземное стекло (средний радиус пор доля объема пор ~ 30 ± 1%) было использовано в форме дисков диаметром 40 мм и толщиной 1,5 мм (стекло Тип 1 в Таблице 1). Это стекло было получено кислотным травлением боросиликатного стекла следующего состава: SiO₂- 61,12%; B₂O₃ - 28,03%; Na₂O - 7,65%; Al₂O₃ - 3,17%, в весовых %.

2. Сенсибилизация названного пористого стекла была выполнена его импрегнированием в водном растворе (NH₄)₂Cr₂O₇ с концентрацией 1,25% (вес.), который брался в количестве, соответствующем 5 - 6-кратному превышению объема раствора относительно объема стекла. Процесс пропитки проводился при 20^oC до тех пор, пока оптическая плотность импрегнируемого пористого стекла при λ = 488 нм не достигала 0,25 - 0,30. После этого пористое стекло сушилось на воздухе при комнатной температуре и объем пор заполнялся иммерсией - изопропиловым спиртом, чтобы предотвратить порчу стекла влагой.

3. Пропускающая голограмма была зарегистрирована излучением аргонового лазера (488 нм) при угле схождения записывающих пучков 9,2^o. Экспозиция составляла 0,5 Дж/см². После регистрации голограммы пористый каркас был высушен на воздухе с целью удаления изопропилового спирта, затем был промыт дистиллированной водой при 20^oC 15 часов и при 70^oC 30 мин. В заключение удаление воды из пористого каркаса было осуществлено сушкой на воздухе и затем нагревом в печи при 120^oC в течение 4 часов.

4. Дифракционная эффективность голограмм (η) была измерена при λ = 633 нм (He-Ne лазер) для воздушно сухой голограммы (η_em) и для голограммы, заполненной неполимеризуемым материалом (о-ксилол) (η_rf).
Величины силы решетки голограммы (χ) были расчитаны по формуле:

Зависимость дифракционной эффективности от силы решетки представлена на фиг. 2 и величины χ_em, χ_rf/ приведены в Таблице 1. После измерений пористый каркас сушился в вакууме (10^-2 мм Hg) при комнатной температуре (3 ч) и при 100^oC (3 ч).

5. Заполнение пористой голограммы полимерным наполнителем было выполнено следующим образом.

Высушенное пористое стекло с зарегистрированной голограммой было пропитано 2% (по весу) раствором динитрила азоизомасляной кислоты в метилметакрилате (ММА) при комнатной температуре.

Для проведения полимеризации были заранее приготовлены специальные формы. Они состояли из двух дисков из силикатного стекла с плоскопараллельными полированными рабочими плоскостями. Сложенные диски обтягивались по периферии целлофановой пленкой (3-4 слоя). Предварительно рабочие поверхности дисков были обработаны дихлордиметилсиланом для уменьшения адгезии полимера к силикатной поверхности формы. Пропитанное пористое стекло с зарегистрированной голограммой было помещено внутри формы, в которую был дополнительно влит раствор инициатора в ММА таким образом, чтобы стекло было полностью погружено в него. Форма была помещена в автоклав, где было создано избыточное давление инертного газа (Ar или N₂), 8 атм.

Процесс полимеризации был проведен при нагреве автоклава в жидкостном термостате согласно следующему режиму:
Выдержка при 60^oC - 24 ч,
Подъем температуры до 100^oC со скоростью 10^o/ч,
Выдержка при 100^oC - 2 ч и
Понижение температуры до комнатной со скоростью 10^o/ч.

После сброса давления в автоклаве до атмосферного автоклав был открыт и образец был извлечен из формы.

6. Была измерена дифракционная эффективность голограммы, зарегистрированной в пористом каркасе, импрегнированном полимерным наполнителем, и была расчитана величина χ_mf (См. Стадию 4). Коэффициенты усиления были определены согласно выражению (4) и приведены в Таблице 1.

Пример 2
Стадии 1-6 из Примера 1 были повторены, за исключением того, что экспозиция при регистрации голограммы составляла 3 Дж/см².

Все экспериментальные данные представлены в Таблице 1.

Пример 3
Стадии 1-6 из Примера 1 были повторены за исключением того, что:
- экспозиция при записи голограммы составляла 3 Дж/см² (этап 3).

- 2% (по весу) раствор инициатора (перекись бензоила) в CR-39 (мономер) был использован для импрегнирования пористого стекла и для образования полимерного наполнителя внутри пор (этап 5). Процесс полимеризации был осуществлен нагревом автоклава в жидкостном термостате согласно следующему режиму:
Выдержка при 60^oC - 24 ч;
Выдержка при 80^oC - 65 ч;
Подъем температуры до 100^oC со скоростью 10^oC/ч;
Выдержка при 100^oC - 1,5 ч и
Понижение температуры до комнатной со скоростью 10^oC/ч.

Все экспериментальные данные представлены на фиг. 2 и в Таблице 1.

Пример 4
Стадии 1-6 из Примера 1 были повторены, за исключением того, что:
- использовано пористое высококремнеземное стекло со средним радиусом пор 40-50 и объемной долей пор 26 ± 1% (стекло Тип II в Таблице 1), полученное кислотным травлением боросиликатного стекла следующего состава (в весовых %): SiO₂ - 67,5%; В₂O₃-24,6%; Na₂O -7,9%; Al₂O₃ - 0,5%;
- сенсибилизация пористого стекла проводилась его пропиткой 10% (по весу) водным Na₂Cr₂O₇ (стадия 2).

Все экспериментальные данные представлены в Таблице 1.

Изобретение относится к фазовым трехмерным голограммам. Голограмма включает пористый прозрачный кремнеземный каркас, имеющий систему взаимосвязанных микрополостей или пор, средний радиус которых меньше, чем длина волн регистрирующего и считывающего голограмму излучения; продукт фотолиза светочувствительного материала, присоединенный к стенкам отдельных микрополостей и пространственно распределенный в соответствии с зарегистрированной интерференционной картиной, и твердый прозрачный полимерный материал, заполняющий микрополости, характеризующийся локальными изменениями показателя преломления, которые пространственно промодулированы в соответствии с зарегистрированной интерференционной картиной, продукты фотолиза являются модификатором полимеризации полимеризуемой композиции, превращающейся в результате полимеризации в полимерный, заполняющий микрополости материал. Технический результат: реализация объемной фазовой голограммы, характеризующейся повышенными значениями дифракционной эффективности, уменьшенными потерями, обусловленными рассеянием. 3 с. и 19 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Объемная фазовая голограмма с интерференционной картиной, зарегистрированной в виде локальных изменений показателя преломления, содержащая пористый прозрачный кремнеземный каркас, имеющий систему взаимосвязанных микрополостей или пор, средний радиус которых меньше, чем длины волн регистрирующего и считывающего голограмму излучения, продукт фотолиза светочувствительного материала, причем названный продукт жестко присоединен к стенкам микрополостей и пространственно распределен в соответствии с интенсивностью зарегистрированной интерференционной картины, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен твердофазный прозрачный полимерный материал, заполняющий названные микрополости, при этом названный полимерный материал характеризуется локальным изменением показателя преломления, причем названные вариации пространственно промодулированы в соответствии с зарегистрированной интерференционной картиной, а названный продукт фотолиза является модификатором полимеризации для композиции полимеризуемой в названный полимерный, заполняющий микрополости материал. 2. Голограмма по п.1, отличающаяся тем, что в качестве названного полимерного материала используется гомо- или сополимер полиол-(аллилкарбоната). 3. Голограмма по п.2, отличающаяся тем, что в качестве названного полиол-(аллилкарбоната) используется диэтиленгликоль-бис-аллилкарбонат. 4. Голограмма по п.1, отличающаяся тем, что в качестве названного полимерного материала используется полимер хотя бы одного алкилметакрилата. 5. Голограмма по п.1, отличающаяся тем, что в качестве названного полимерного материала используется гомо- или сополимер хотя бы одного винилового мономера. 6. Голограмма по п.2, отличающаяся тем, что в качестве названного полимерного материала используется сополимером полиол-(аллилкарбоната) с по крайней мере одним другим сополимеризуемым мономером, выбранным из ряда, состоящего в основном из винилацетата и олигоуретанов, имеющих концевые диметилакрилатные группы. 7. Голограмма по п.1, отличающаяся тем, что в качестве названного полимерного материала используется сополимер стирола с по крайней мере одним другим сополимеризуемым мономером, выбранным из группы, состоящей в основном из метилметакрилата, винилацетата и акрилонитрила. 8. Голограмма по любому из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что названный пористый каркас выполнен в виде пористого высококремнеземного стекла, полученного кислотным травлением двухфазного стекла. 9. Голограмма по любому из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что названный пористый каркас выполнен в виде пористого стекла, полученного по золь-гельной технологии. 10. Голограмма по любому из пп.1 - 9, отличающаяся тем, что названный модификатор полимеризации включает ионы переходных металлов. 11. Голограмма по любому из пп.1 - 10, отличающаяся тем, что в качестве модификатора полимеризации используется продукт фотолизуемого металлоорганического соединения. 12. Голограмма по п.11, отличающаяся тем, что названное металлоорганическое соединение выбрано из группы, включающей Mn₂(CO)₁₀, Co₂(CO₈), Сr(СО)₆, Мо(СО)₆ и Тi(циклопентадиен)Сl₂). 13. Голограмма по любому из пп.1 - 10, отличающаяся тем, что названным модификатором полимеризации является продукт фотолиза Сr^VI. 14. Голограмма по п.13, отличающаяся тем, что названная соль Сr^VI выбрана из группы, состоящей в основном из (NH₄)₂Сr₂O₇, Nа₂Сr₂O₇ и К₂Сr₂O₇. 15. Голограмма по любому из пп.1 - 14, отличающаяся тем, что названный модификатор полимеризации непосредственно присоединен к стенкам микрополостей названного каркаса. 16. Голограмма по любому из пп.1 - 14, отличающаяся тем, что названный модификатор полимеризации заключен в слое, покрывающем стенки микрополостей названного каркаса. 17. Голограмма по п.16, отличающаяся тем, что названная оболочка выполнена в виде фоторезистора. 18. Голограмма по п.17, отличающаяся тем, что названный фоторезистор выполнен из желатины и названным модификатором полимеризации являются ионы Сr^III. 19. Голограмма по п.17, отличающаяся тем, что названный фоторезистор выполнен из поливинилового спирта. 20. Голограмма по п.17, отличающаяся тем, что названный фоторезистор выполнен из шеллака. 21. Оптическое устройство, содержащее источник света и по крайней мере один оптический элемент, отличающееся тем, что названный по крайней мере один оптический элемент выполнен в виде голограммы по любому из пп.1 - 20. 22. Способ изготовления голограммы согласно любому из предыдущих пунктов, при котором получают прозрачный пористый кремнеземный каркас, имеющий систему взаимосвязанных микрополостей или пор, средний радиус которых меньше, чем длины волн регистрирующего и считывающего голограмму излучения, отличающийся тем, что покрывают стенки названных микрополостей светочувствительным материалом, продукт фотолиза которого является модификатором полимеризации для хотя бы одной из выбранных полимеризуемых композиций, регистрируют голографическую интерференционную картину в названном материале таким образом, чтобы названные продукты фотолиза оказались распределенными на стенках отдельных названных микрополостей в соответствии с названной интерференционной картиной, удаляют нефотолизованный светочувствительный материал, заполняют оставшийся свободным объем названных микрополостей по крайней мере одной из выбранных полимеризуемых композиций, осуществляют полимеризацию названной композиции таким образом, чтобы получить объемную фазовую голограмму, выполненную из прозрачного каркаса, заполненного твердофазным полимерным материалом с пространственно модулированным показателем преломления, при этом период модуляции показателя преломления названного полимера должен быть таким же как и период пространственного распределения названных продуктов фотолиза.