Устройство для регистрации оптических голограмм на термопластических носителях Советский патент 1993 года по МПК G03H1/18 

Изобретение относится к области голографии, в частности, к устройствам для регистрации голограмм на пленках термопластических фотопроводников (ТФ), которые могут работать в циклическом автоматическом режиме.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет предотвращения перегрева пленок ТФ при работе устройства в циклическом автоматическом режиме регистрации голограмм.

На фигуре представлена блок-схема устройства. Она содержит пленку 1 полимерного фотопроводника, нанесенную на стеклянную подложку 2 с токопроводящим подслоем 3, источник 4 когерентного элект- . ромагнитного излучения - He-Ne лазер, оптическую схему 5 формирования голограмм, электромеханический затвор 6, блок 7 высокого напряжения с коронирующим электродом 8, электронное реле 9 времени зарядки пленки ТФ, электронное реле 10 времени экспонирования, электронное реле 11 времени проявления скрытого изображений голограммы, электронное реле 12 времени считывания голограммы, электронное реле 13 времени стирания голограммы; блок 14 формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности (ц) с фотоприемником 15, ключевой коммутатор 16, электронное реле 17 времени охлаждения, датчик 18 температуры, интегратор 19, компаратор 20, ключевую схему 21, гнездо Запуск внешнего автоматического запуска и кнопку Пуск внутреннего ручного запуска.

Блок I получения скрытого изображения включает в себя источник 4 когерентного электромагнитного излучения, оптическую схему 5 формирования голограммы, элект00

о

g

4

ромеханический затвор б, блок 7 высокого напряжения с коронирующим электродом 8, электронные реле 9 и,10. Блок И управления нагревом включает электронные реле 11,12, 13, 17, ключевой коммутатор 16, блок 14 формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности. Блок 111 обратной связи по средней температуре пленки ТФ включает в себя интегратор 19, компаратор 20 и ключевую схему 2.1, соединенные последовательно. Выход компаратора 20 соединен с управляющим входом ключевой схемы 21, сигнальный вход ключевой схемы соединен с выходом блока 11 нагрева - реле 17, а выход ключевой схемы - со входом блока 1 получения скрытого изображения - реле 9.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При включении устройства все электронные реле времени устанавлива- ются в исходное состояние - логический О на выход, ключевой коммутатор 16 закрыт, ключевая схема 21 находится в замкнутом состоянии, поскольку пленка ТФ не нагрета и сигнал на выходе интегратора 20 недостато- чен для срабатывания компаратора 20.

Процесс регистрации начинается с внешнего запуска электронного реле 9 времени зарядки, которое задает время работы блока 7 высокого напряжения с коронирую- щим электродом 8, а также время работы электромеханического затвора 6, перекрывающего луч света на время зарядки поверхности пленки ТФ. По заднему фронту импульса зарядки запускается реле 10 вре- мени экспонирования, в течение времени работы которого происходит регистрация голограммы с помощью квантового генератора 4 и оптической схемы 5 формирования

голограммы.

При экспонировании формируется скрытое электростатическое изображение. После окончания работы реле 10 запускается реле 11 времени проявления и через блок 14 открывает ключевой коммутатор 16. При этом происходит нагрев проводящего подслоя пленки ТФ, скрытое изображение преобразуется в геометрический рельеф поверхности. Ограничение нагрева осуществляется по достижении заданной г ело- мощью блока 14.

Закрепление рельефа поверхности происходит при охлаждении термопластического слоя в основном за счет теплоотвода в подложку. После проявления информация может быть считана и обработана в соответствии с требованиями пользователя. Длительность считывания задается с помощью реле 12. При работе устройства в циклическом режиме, т.е. при конечном времени

5

0 5

0 5

0

5 0

5

считывания, после окончания работы реле 12 запускается реле 13 времени стирания. При этом происходит стирание записи по заданной г) путем повторного нагрева термопластического слоя. После этого происходит охлаждение термопластического слоя в основном за счет теплоотвода в подложку, длительность охлаждения определяется временем срабатывания реле .17. При работе в циклическом режиме, т.е. при конечном времени охлаждения, после окончания работы реле 17 через открытую ключевую схему 21 вновь запускается, реле 9 времени зарядки и весь цйкл записи повторяется.

При практически используемых режимах циклической записи постоянная времени цикла т .10 с. Термопластический слой за время охлаждения не успевает остывать до исходной температуры из-за ограниченной скорости отвода тепла из слоя в окружающее пространство. Поэтому с течением времени средняя температура слоя непрерывно возрастает. При температуре выше некоторой, характерной для данного типа термопластической среды, резко возрастают величина накопленного в объеме слоя заряда и ток утечки через него, образуются локальные пробои поверхности. Все это приводит к уменьшению сил скрытого изображения. Последнее ведет к увеличению температурь проявления, т.к. при уменьшении силы деформация происходит медленнее. Это ускоряет перегрев слоя, в результате чего он на протяжении нескольких таких циклов записи может выйти из строя. В то же время, если при нагреве до такой критической температуры дать возможность слою остыть, после этого возможно проёедение многих сотен и тысяч циклов. В предлагаемом устройстве описанная операция осуществляется следующим образом. Температура термопластического слоя измеряется с помощью датчика 18 - радиационный термоэлемент или контактный датчик. Сигнал с его выхода поступает на интегратор 19, имеющий постоянную времени пбрядка единиц секунд, что позволяет полностью исключить влияние импульсного нагрева на величину средней температуры подложки. С выхода интегратора сигнал, пропорциональный средней температуре подложки, поступает на один из входов компаратора 20. На другой вход подается сигнал, соответствующий заданной температуре. При повышении температуры подложки до заданного значения срабатывает компаратор 20 и сигнал с его выхода запирает ключевую схему 21, обрывая дальнейшую

циклическую работу устройства. Термопластический слой и подложка начинают остывать за счет теплоотвода в окружающую среду. При понижении температуры подложки до заданной компаратор возвращается в исходное положение. При этом ключевая .схема 21 отпирается, устройство вновь начинает циклическую регистрацию информации при автоматическом или ручном запуске реле 9 времени зарядки. Гистерезис срабатывания компаратора может регулироваться в зависимости от геометрии подложки, т.е постоянной времени охлаждения и типа используемых пленок ТФ. При временном прекращении работы устройства возможна регистрация информации на других, установленных параллельно, пленках ТФ. Определенного продления работоспособности слоев можно добиться путем увеличения длительности охлаждения, однако это приводит к резкому снижению частоты циклической записи, что нарушает заданный пользователем режим работы устройства. . .

Пример конкретного исполнения. В качестве термопластического фотопроводника используют полиэпоксипропилкарбазол, енсибилизированный 4 масс. % динитрофлу- рендицианометилена. Пленка указанного остава толщиной 1 мкм нанесена на стеклянную подложку толщиной 2,5 мм, покрытую прозрачным слоем Sn02. Проводится циклиеская регистрация голограммы Френеля иффузного транспаранта. Длительность зарядки 0,1 с, экспонирования - 0,05 с, начального проявления - 5 мс, считывания - 0,1 с, начального стирания - 8 мс, охлаждения - 0,3 , частота циклической регистрации 2 Гц, температура окружающей среды 20°С. Спустя 120 циклов запись - стирание температура подложки повышается до 60°С. При превы-, шении этой температуры резко возрастает электропроводность слоя и развиваются локальные дефекты слоя, поскольку пленка ТФ начинает переходить в вязко-текучее состояние. При этом температуре, измеренной с помощью полупроводникового термистора или контактной термопары с точностью ± 0,5°С, сигнал на выходе интегратора достигает порога срабатывания компаратора ,6 В, последний срабатывает, на го выходе появляется логическая 1 , ключевая схема запирается, брывая цепь запуска реле времени зарядки. Циклическая регистрация прекращается. Слой остывает в течение 3 мин при естественном охлаждении и около 1 мин при принудительном. При снижении температуры до сигнал на выходе интегратора падает до 0,35 В, компаратор возвращается в исходное состояние и ключевая схема отпирается, разрешая циклическую работу устройства. При необходимости продолжить циклическую регистрацию инфор- мации на данной пленке устройство запускается путем внешнего автоматического (гнездо Запуск) или внутреннего ручного запуска (кнопка Пуск). Вновь повторяется серия циклов регистрации,

0 температура слоя при этом повышается до 60°С устройство прекращает циклическую регистрацию описанным выше образом. Слой охлаждается, после чего опять может быть проведена серия циклов запись-сти5 рание. Общее число циклов при такой работе превышает 3000. В устройстве . предусмотрено регулирование порогов срабатывания и возвращения компаратора в исходное состояние, что необходимо при

0 изменении состава ТФ, геометрии слоя и частоты регистрации.

Предлагаемое устройство обеспечивает оптимальные условия зарядки и формирования скрытого изображения на пленках ТФ,

5 значительно снижает порчу поверхности слоя, что способствует повышению срока . службы слоев и повышает отношение сигнал/шум. Кроме того, за счет исключения перегрева слоя ускоряется фиксирование

0 проявленного изображения, что способствует снижению эффекта запаздывания и повышает достоверность реконструкции исходного волнового фронта. Все это улучшает качество получаемых записей.

5 Формула изобретения

Устройство для регистрации оптических- голограмм на термопластических носителях, состоящих из пленки термопластических фотопроводников, нанесенных на

0 стеклянную подложку с проводящим покрытием/содержащее блок-получения скрытого изображения, включающий оптическую схему формирования интерференционной картины, блок управления нагревом, датчик

5 температуры и фотоприемник, установленный в плоскости восстановления изображения,- выход фотоприемника подключён к блоку формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности,

0 при этом один из выходов блока управления нагревом связан с входом блока формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности, выход которого соединен с входом ключевого коммутатора,

5 выход последнего подключен к проводящему покрытию термопластического носителя, о т- л и ч а ю щ е е с я тем-, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены интегратор, компаратор и ключевая схема, со- единенные последовательно, вход

интегратора соединен с выходом датчика температуры, второй вход ключевой схемы соединен с выходом блока управления нагревом, а выход - с входом блока получения скрытого изображения.

Устройство для регистрации голограмм на фототермопластических носителях относится к области голографии. Сущность: для предотвращения перегрева пленки при работе в циклическом автоматическом режиме в устройство регистрации голограмм вводят цепь обратной связи по средней температуре пленки. При превышении температуры пленки некоторого характерного для нее значения, соответствующего началу спада потенциала при зарядке, циклическая работа устройства прерывается. Пленка остывает до заданной температуры и устройство может возобновить свою работу. 1 ил. у Ё