Способ записи стационарных голограмм Советский патент 1990 года по МПК G03H1/04 

1 .. .

Изобретение относится к голографии, а именно к способам записи стационарных голограмм с помощью чения импульсных лазеров, и может ; быть использовано .для регистрации оптической информации и получения голографических элементов (рельефных голографических решеток, линз, светоделителей, корректоров), работающих в видимой и ИК областях спектра.

Цель изобретения - повышение ди- .. фракционной эффективности и чувствительности к записи.

На чертеже изображена оптическая схема для записи стационарных голограмм.

Схема представляет собой обычную двухлучевую схему, состоящую из им- Ьо ... .

пульсного лазера 1, светоделителя 2, плоских зеркал 3 и регистрирующего материала 4. Регистрирующим материалом служат тонкие пленки, нанесенные , на прозрачные подложки, причем записывающие пучки направляют на регистрирующий материал со стороны подложки. При таком способе записи достигают максимальных значений дифракционной эффективности голограмм при низких пороговых плотностях записи. Таким образом повьппается чувствитель- .Ность материала к записи голограммы. При воздействии лазерного излучения на регистрирующую среду со стороны подложки происходит нагрев нижнего слоя пленки, находящегося в непосредственной близости от подложки. При

i4

сд ч

о

Is9

СО

том происходит испарение материала ограниченной области между подложой и верхними слоями пленки, что риводит к резкому росту давления в той части пленки, она разрушается удаляется с подложки. При этом толщина пленки, определяющая дифракционную эффективность решетки, существенно больше испарившейся части пленки. В отличие от способа записи тационарных голограмм непосредственно на поверхности пленки в предпага е- мом способе удаляющиеся с подложки продукты распада не экранируют освещённую область и не препятствуют записи голограммы (не снижают чувствительности к записи). Кроме того,, указанные продукты не оседают на соседние штрихи записанной решетки, что также улучшает ее качество. К повьш1ению чувствительности приводит и нанесение на поверхность подложки, граничащую с пленкой, некоторого количества дефектов, которые являются центрами активного испарения материала пленки. Это могут быть нанесенные механическим способом мелкие царапины, шероховатости подложки, мелкодисперсные вкрапления инородного материала или искажения структуры пленки (например, кристаллические дефекты) и т.п. При этом следует, учесть, что толщину пленки выбирают из условия d, 1/cif, где d - толщина пленки, коэффициент поглощения материала, пленки на длине волны опт тических пучков. Ограничение толщины связано с тем, что при .-.d 1/о пленка достаточно прозрачна, прогревается равномерно и нет существенного различия в плотностях энергий при записи непосредственно на ее поверхности или через подложку. В то же время пленки очень малых толщин получать технологически сложнее. Кроме того, малые толщины,естественно, ограничивают дифракционную эффективность голограмм.

Примеры конкретного выполнения способа.

1) Излучение рубинового лазера с длиной волны 0,69 мкм с модулированной добротностью (длительность им- йульса . не) направляли на светоделитель, где оно расщеплялось на два пучка примерно одинаковой интенсивности, которые направляли на регистрирующий материал. Для сравнения

5

0

5

пучки сначала направляли непосредственно на регистрирующий материал, а затем со стороны подложки, как показано на фиг.1.

В качестве регистрирующего материала использовали пленку СиРс толщиной 1 мкм, площадью 6 см. Пленки СиРс получали методом вакуумного на- пьтения при давлении 10 Торр. Перед напыпен/1ем поверхности подложки делали шероховатой,

В первом случае голограммы записывались в результате воздействия излучения на пленку СиРс. Такое воздействие проявляется в локальном изменении толщины пленки в результате испарения вещества, т.е. в образовании рельефа на ее поверхности. Плотность энергии излучения в плоскости пленки 6-10- Дж/см . При этом на пленку записывается голограмма с дифракционной эффективностью л 1%. При плотности энергии меньше 6 -Ю Дж/ /см голограмма не записывается. Таким образом, пороговая плотность энергии 6 -10-2 Дж/см представляет собой чувствительность пленки СиРс.

Во втором случае, когда записывающие голограмму пучки направляли на пленку СиРс, со стороны подложки, резко повьпиалась дифракционная эффективность ( т.- 10%) при пороговых плотностях энергии записи - х «10- Дж/см . Таким образом, при одновременном увеличении ц, в 10 раз чувствительность к записи возрастает в двадцать раз.

2) Голограмму записывали таким же способом, как в примере 1. В качестве регистрирующего материала использовали пленку i. Те, полученную методом быстрого испарения в вакууме, толщиной 2 мкм, площадью 6 см. Плотность энергии излучения на поверхности пленки составляла 510-3 Дж/см при дифракционной эффективности 1%. При записи голограммы со стороны подложки плотность энергии -- 0,5 -10-3 Дж/см . При этом дифракционная эффективность голограммы достигает значений ,10%,

3) Голограмму записывали таким

же способом,как в примерах 1 и 2. В качестве регистрирующего материала использовали пленку GeSe ,oo.xBi,, полученную, методом дискретного терМи- ческого испарения в закууме, толщиной 1 мкм, плош.адьх) 7 см . Плотность

0

0

45

50

эйергки излучения на поверхности пленки 1-10 Дж/см ц-52. При записи со стороны подложки - 4 10- Д«/ /см и a-15Z,

Использование предлагаемого способа записи стационарных голограмм обеспечивает достижение максимальной дифракционной эффективности при пороговых значениях плотностей энергии записи, т.е. позволяет значительно снизить энергозатраты при записи.

Формула изобретения

Способ записи стационарных голо- is rpai«i путем помещения регистрирующего материала, состоящего из тонкой

пленки на подложке, ав область пересечения когерентных оптических пучков, отличающийся тем, что, сIцелью повышения дифракционной эффективности и чувствительности к записи, пучки направляют на материал со стороны подложки, выполненной прозрачной и с дефектным промежуточным слоем .на границе пленка-подложка, причем толщину пленки d выбирают из условия

d 1 /,

где et - коэффициент поглощения материала лпенки на длине волны записывающих оптических пучков.

Изобретение относится к голографии и может быть использовано для регистрации оптической информации и получения голографических элементов, работающих в видимой и ИК областях спектра. Цель изобретения - повысить значения.дифракционной эффективности ии чувствительности голограмм г достигается тем, что на тонкопленочный регистрирующий материал, помещенный в область пересечения когерентных световых пучков, направляют пучки со стороны подложки, которая выполнена прозрачной с де фектным промежуточным слоем на границе пленка-подложка, а толщину пленки d выбирают из условия d 1 /о(, где el - коэффициент поглощения материала пленки на длине волны записывающих оптических пучков, 1 т. (Л с

Составитель. Е.Дорофеева Редактор Г.Федотов Техред М.Ходанич

Заказ 3335

Тираж 383

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор М.Пожо

Подписное