Способ записи рельефных голограмм Советский патент 1980 года по МПК G03H1/18 

(54) СПОСОБ ЗАПИСИ РЕЛЬЕФНЫХ ГОЛОГРАММ ИзоЬретение относится к технике записи оптической информации на фототерм пластическом материале. Известен способ записи рельефных голограмм на фототермопластическом ма т риале, предусматривающий предварител ный подогрев носителя перед зарядкой, экспонированием и проявлением fll. Недостатком этого способа является повышенная деструкция фототермопластического материала под действием высокой температуры осаждающейся пыли, кис лорода воздуха, зарядов, что приводит и увеличению шума. Для материалов на гибкой основе представляет значительную технологическую трудность создание электрода предварительного подогрева. Известен способ записи рельефных го лограмм на фототермопластическом материале с гибкой основой, предусматривающий зарядку, экспонирование взаимно ког юнтными сигнальным и опорным пучками и высокочастотное проявление 2. Недостатком этого способа является нестабильность параметров записи, связанная с разбросом величины сопротивления электропроводящего слоя и сложность устройства проявления. Наиболее близким техническим решением является способ записи рельефных голограмм на фототермопластическом материале с гибкой основой включающий нанесение заряда экспонирования взаимно ког О1тными сигнальным и опорным пучками и тепловое контактное проявление Тз1. Недостатком этого способа является разброс дифракционных эффективностей голограмм, связанный с наличием остаточных механических напряжений в слоях. При записи голограмм этим способом на носитель, не подвергнутый специальной обработке, снимающей механические напряжения, возникают морозные шумы. Эти шумы наиболее интенсивны при записи голограмм с дифракционной эффективностью выше 5%. Цепь изобретения - одновременное увеличение отношения сигнал/шум и дифракцно шой эффективности записываемых голограмм. Для этого осуществляют дополнительный высокочастотный подогрев материала серий импульсов, частоту импупь сов дополнительного высокочастотного подогрева устанавливают равной частоте максимума механических потерь фототер мопластического материала в соответствии с зависимостью - вязкость материала; и Е„ - соответственно обычный модуль упругости и высо коэластичный модуль. На фиг. 1 приведена схема для реализации способа; на фиг. 2 - форма и по следовательность электрических импульсов на элементах схемы. Обозначение на фиг. 1: электрод зарядки 1, фототермопластический материал 2 на гибкой основе, электроды 3 дополнительного высокочастотного подогрева, сигнальный и опорный пучки света 4, контактный проявляющий электрод диафрагма 6. Обозначение на фИг. 2: напряжение н электроде а зарядки, на электродах б дополнительного высокочастотного подогрева, на затворе узла в экспонирова ния, на контактном проявляющем . элек роде г. Схема работает следующим образом. Подавая напряжение на электрод зарядки (1-а) очувствлязот фототермопластический материал 2. Для снятия механических напряжений в слоях фототермопластического материала подают высоко частотное напряжение (f 1О МГц, и 500 в) на электроды З-б дополнительного подогрева. Частоту импульсов высокочастотного подогрева устанавливают в максимуме механических потерь фототермопластического материала гдеХ , ,Ь - «r-l Е,1 о Е 1 |-время релак о i Очувствленный материал экспонирую известным способом (П-б), и с учетом диффузии теплового импульса через основу включают напряжение на контактном проявляющем электроде 5-г 204 Со стороны электрода зарядки электроды дополнительного высокочастотного подогрева экранируют диафрагмой 6, представляющей собой диэлектрическую пластину с фольгой из высокоомного материала. Под действи л высокочастотного напряжения в электропроводящем слое выделяется тепловая энергия. Чтобы уменьшить потери света в электропроводящем слое, его толщину обычно делают-ч 60 А, что приводит к островковому характеру этого слоя. Островковый характер электропроводящего слоя приводит к разбросу физических параметров материала слоя. Для облегчения режима работы электропроводящего слоя целесообразно использовать пульсирующий нагрев. Возникающие в электропроводящем слое тепловые импульсы генерируют в фототермопластическом материале и основе механические импульсы за счет изменения коэффициентов теплового расширения слоев. Так как высокочастотный подогрев осуществляют во время зарядки фототермопластического материала к механическим потерям добавляют потери электрические. Вьщеляемая при этих потерях энергия рассеивается в подложке и в окружающем пространстве. Посто5шная диффузия теплового импульса равна cfVc где d - толщина слоя; -плотность; -удельная теплоемкость; -теплопроводность и для фото термопластического материала толщиною 3 мкм составляет «20 мкс, для лавсановой основы, толщиною ,100 мкм «г. 0,9 с. При такой разности толщин, фототермопластического слоя и основы передний фронт теплового импульса в фототермопластическом материале всегда короче заднего. При таком соотношении в скоростях нагрева и охлаждения не происходит закалки неравновесной структуры нагревает юго материала, а суммарный эффект нагрева отдельными импульсами близок к эффекту нагрева одним длинным импульсом.; Механические напряжения в слоях фототермопластического материала складываются из внешних напряжений (кулоновские силы), термальных (различая в коэффициентах линейного pacmripeHHia и внутренних (полив, испарение растворителя) . Основные шумы фототермопластического материала связаны с наличием механических напряжений в зеркальном слое, находящимся в контакте с электро проводящим слоем. Для снятия этих напряжений полимер надо нагреть. Длитель ный нагрев и повыщенная температура приводят к деструкции полимера, поэтому нагревать необходимо за короткое время, не превышая температуры плавле ния. Для полного снятия напряжений процесс кратковременного нагрева (ь 10 мкс) необходимо повторять до полного стирания истории. При увеличении дифракционной эффективности свыше 5% обычно возникают шумы, связанные с разрывом (сжатием) термопластического слоя. Разрывы (сжатия) обычно возникают на границе надмолекул5фных структур, где имеются градиенты напряжений .Такие шумы при фототермопластической записи носят наз вание морозных. Одной из мер, предо вращающей возникновение таких шумов, является предварительный подогрев материала, позволяющий снимать напряжения, разрушать надмолекул$фные структуры и привод пций к диффузии дефектов из слоя. Импульсный характер подогрева приводит к уменьшению потребляемой мощно сти, облегчает условия работы электропроводящего слоя, позволяет снять внут реннее напряжение в слоях фототермопластического материала без существенной деструкшш. В качестве фотопроводника использовались слои полиэпоксипропилкарбазол сенсибилизированные 5% тринитрофпуоре нона, с толщиной слоя 3-4 мкм. В качестве термопластического слоя использовались алкилфенолформ альдегидные смолы, с толщиной слоя 4 I мкм. Величина коэффициента диэлектрических потерь для этих материалов О,О5 механических 5 0,1. Материалы изготовлены на лавсановой основе ( 1ОО мкм) с толщиной элетропроводящего слоя 0,006 мкм. Записывались голограмм фурье телефизионный тест таблицы О249 Размер голограммы определялся щелью между электродами высокочастотного подогрева и не превышал 2 мм. Время дополнительного подогрева равнялось времени зарядки и составляло 1,5 с. Время проявления О,1 с. Частота высокочастотных колебаний f Ю , длительность высокочастотного импульса не превышала IQwKc, период следования тепловых импульсов 5О мкм, мощность импульса - 12 Вт, средняя мошность 2,5 Вт. Описанный способ позволяет уменьшить шум записываемых голограмм в несколько раз, позволяет увеличить диракционную эффективность выше 5% без о азования морозного шума. Формула изобретения Способ записи рельефных голограмм на фототермопластическом материале с гибкой основой, включающий нанесение заряда, экспонирование взаимно когерентными сигнальным и опорным пучками и тешювое контактное проявление, отличающийся тем, что, с целью одновременного увеличения отношения сигнал/шум и дифракционной эффективности записываемых голограмм, в процессе записи осуществляют дополнительный высокочастотный подогрев материала серией импульсов. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что частоту импульсов дополнительного высокочастотного подогрева устанавливают равной частоте максимума механических потерь фототермопластического материала в соответствии с зависимостью 2ТСГ| / -ВЯЗКОСТЬ материала: -обычный модутть упругости; -модуль высокоэластичности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции X 2311491, кл.О2 В 27/ОО, q 03 Н 1/18, оцубпик. 1977. 2.СресЯеее T.L., spong P.W. TheVmo . eaettKmedia for hoCogroipWit reoording-. R. С . Л . Rev. 1972, 33, № 1, 20G-226. 3. Комаров В. A. Регистрация оптической информации на фототермоплас- тический носитель с гибкой лавсановой основой. Журнал научной и прикладной фотографин и кинематографии, 1977,22, № 2, 136 (прототип).