Фотохромный электрооптический материал Советский патент 1991 года по МПК C30B29/22 C30B15/04 G03H1/02 

Изобретение относится к фотохромным материалам, обладающим высоким электрооптическим эффектом, которые могут быть использованы в качестве функциональных .сред в устройствах обработки голографиче- ской информации, в частности, для записи., восстановления и хранения объемных голограмм на основе кристалла силикосилленита Bli2SI02o(BSO).

Цель изобретения - увеличение скорости окрашивания коэффициента реверсивности и контраста в оптическом диапазоне 15000 1- 16000см 1.

Пример. Для получения кристалла Bii2-xCuxSI020-o.5x. где х 0,12 используют исходные компоненты, г: В120з 553,56; SI02 12,02; СиО 1,90 г. Подвергают полученную

смесь мокрому помолу в агатовых ступках в присутствии смешивающего агента - спирта, в течение 3 ч. Гомогенизированную смесь высушивают, затем прессуют в брикеты под давлением 150 кг-см Л подвергают твердофазному синтезу при 650°С в течение 12ч. Затем расправляют брикеты в платиновом контейнере и выращивают монокристалл методом вытягивания из расплава на вращающуюся затравку, ориентированную вдоль кристаллографического направления 001J, используя скорость вращения 60 с и скорость вытягивания 3 мм/ч.

Масса выращенного кристалла 456 г.

Из полученного кристалла приготавливают образец в виде полированной пластинки толщиной 4,95 мм вдоль направления

о

XI

со о ел

Јь

001. После полировки кристалла его подвергают отжигу в воздушной атмосфере при 237°С с целью снятия механических напряжений. Для записи изображения помещают в измерительную камеру спектрофотометра Specord M40, облучают светом галогеновой лампы HLPA через светофильтр с нм, записывают спектры оптического пропускания T(v) до и в течение 6 мин суммарного действия фотоактивации, при этом скорость фотоиндуцированного окрашивания для v 15500 Ј 12 отн.ед., абсолютный контраст ДТ 30% , относительный контраст ц 0,26; после стирания информации светом с V 16500 см в течение 10 мин, коэффициент реверсивности в 0,83.

Аналогично получены и исследованы кристаллы с различным содержанием добавки меди, а также с добавками марганца и хрома.

В таблице представлены характеристики фотохромных свойств кристаллов с различными примесями, в том числе с разной концентрацией добавки меди. Содержание Сг20з в кристалле BSO + Сг составляет 0,08 мас.%. содержание Мп02 в кристалле BSO + Мп 0,1 мас.%, значения в получены пои стирании светом с Я 600 нм в течени 600 с.

Спектры оптического пропускания T(v) записывались с помощью двухлучевого спектрофотометра Specord M40 в диапазоне 26000 V 11000см 1.

Фотохромный эффект (ФХЭ) характеризуется спектральной зависимостью Ј(v) скорости окрашивания, т.е. изменения оптического пропускания ДТ Ti - Т0 в тече., . ДТ0

ние г 1 с, таким образом e(v) :

зависимостью AT(t) абсолютного контраста записи ДТ Тф - Т0 от времени t (дозы) экспозиции, коэффициентом реверсивности (возможность стирания информации)

в -1- 100% и относительным контр-

ДТ0 астом записи в диапазоне частот

0 1

16000 v 15000 см , где То - начальное значение оптического пропускания; TI - пропускание после фотоактивации в течение г, Тф - бегущие значения пропускания в процессе длительной фотоактивации; Тс - значение пропускания после стирания информации светом с v 16000 .

Полученные зависимости Е(У)И ДТ(т.) представлены на фиг.1 и 2 соответственно, значения Г)л9 приведены в таблице.

Данные фиг.1 свидетельствуют о таких недостатках кристаллов BSO + Мп (кривая

5

0

0

5

0

5

0

5

0

5

1) и BSO + Сг (кривая 2), как малые скорости окрашивания в спектральном диапазоне 16000 v 11000 считывания информации (включая наиболее практически значимый интервал 16000 - 15000 считывания Не - Ne, Кг и рубиновыми лазерами).

Фиг,2 характеризует кинетику окрашивания кристаллов BSO + Мп (кривая 1) и BSO + Сг (кривая 2) для v 15400 . Зависимости Д T(t) имеют вид монотонных кривых, медленно выходящих на насыщение, при этом ДТ $ 20%, что неудовлетворительно мало.

Данные фиг.1 позволяют заключить, что предлагаемый материал (кривая 3) характеризуются значительно большими (в 1,7-5 раз) скоростями окрашивания в рассматриваемом оптическом диапазоне считывания. Кристаллы BSO + Си (кривая 3) обеспечивают в 1,5 - 3 раза больший абсолютный контраст записываемого изображения, чем кристаллы BSO + Мп и BSO + Сг на всем протяжении фотоактивации (t 90). Характер кинетической зависимости ДТ(г) кристаллов BSO + Си также изменяется в практически полезном направлении - эта зависимость характеризуется большим наклоном в области малых экспозиций, т.е. быстрее выходит на насыщение, что позволяет быстрее достичь большего абсолютного контраста записи. Кроме того, предлагаемый материал обеспечивает увеличение значений относительного контраста t в 1,5-2, а также улучшение реверсивных свойств до значений в 0,85 (см. таблицу).

Из таблицы следует, что оптимальным является содержание меди в кристалле в количестве 0,2 , х 0,06.

Введение в электрооптические кристаллы на основе BSO, кроме основных компонентов В120з и SI02, дополнительно окисла СиО обеспечивает принципиальное отличие кристаллов BSO + Си от кристаллов BSO + +Сг и BSO + Мп - изменяется вид спектральной зависимости скорости окрашивания и достигается практически значимое ее увеличение в красном и ближнем ИК-диапазоне частот, включая интервал 16000 - 15000 см 1, где осуществляется считывание оптической информации Не - Ne, Кг, рубиновыми и др. лазерами (фиг.1).

Введение СиО в количественном соотношении, удовлетворяющем эмпирической формуле Bii2-xCuxSi020-o.5x, где 0,06 : х $0,2, обеспечивает наибольшую скорость фотоиндукцированного окрашивания, наибольшее увеличение контраста записывавмого изображения в диапазоне 16000 - 15000 , при этом максимален и коэффициент реверсивности. Уменьшение содержания СиО при ,06 приводит к некоторому уменьшению контрастности изображения. Увеличение содержания СиО при х 0,2 приводит к столь значительному общему уменьшению пропускания (потемнению) кристалла, что запись становится неэффективной как в связи со значительным уменьшением контраста изображения, так и в связи с уменьшением коэффициента реверсировности (см,таблицу).

Таким образом, предложенный материал на основе кристаллов В SO обладает улучшенными фотохромными свойствами, что позволяет расширить возможность применения этих фоточувствительных электрооп0

тических сред в устройствах топографической записи и хранения оптической информации.

Формула изобретения Фотохромный электрооптический материал «а основе кристалла силикосилленита, содержащего добавку меди, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости окрашивания, коэффициента реверсивности и контраста в оптическом диапазоне 15000 - 16000 см , добавка меди и основные компоненты содержатся в материале в количественном соотношении, соответствующем химической формуле кристалла Bii2-xCuxSl020-o,5x, где 0, 0,2.

Изобретение относится к фотохромным материалам, обладающим высоким электрооптическим эффектом, которые могут быть использованы в устройствах обработки голографической информации в качестве функциональных сред на основе кристалла силикосилленита - BSO. Обеспечивает увеличение скорости окрашивания, коэффициента реверсивности и контраста в оптическом диапазоне 15000 - 16000 см^-1. Материал содержит компоненты в количественном соотношении, соответствующем химической формуле кристалла BI₁₂CU_XSIO_20-0,5X, где 0,06 ≤X≤0,2. Кристаллы выращивают методом Чохральского. Измерены спектры оптического пропускания. Достигнут абсолютный контраст ъ30%, относительный контраст 0,12 - 0,28, коэффициент реверсивности 0,78 - 0,84. 2 ил., 1 табл.

ОГН.

:ед.

/9

/В 71615

Фиг. I

ПО сп

0 2 4 6 8 Ю О30 SO 70

Фм.2.

t с