Материал для записи голограмм Советский патент 1980 года по МПК G03H1/02 

1

Изобретение относится к голографии, а именно к регистрирующим средам для записи стационарных ronorpaiMM с помощью излучения неодимового и рубинового лазеров, и может быть исполь- 5 зовано для регистрации оптической информации и получения голографических элементов (рельефных голографических дифракционных решеток, линз, светоделителей, корректоров) .пригодных в 10 видимой и ближней ИК-области спектра. Одной из основных задач голографии, является поиск высокоэффективных ре- гистрирукхцих сред. Под высокой эффективностью подразумевается не только 15 обеспечение высоких значений таких основных параметров, как чувствительность, дифракционная эффективность и разрешающая способность, но и наличие ряда не менее важных свойств таких, 20 как стабильность во времени, короткие времена записи, большое соотношение сигналов (шум, устойчивость к лазерному излучению и др.

Основными требованиями являются 25 также технологичность и простота изготовления регистрирующей среды, что определяет возможность изготовления носителя- информации большой площади .30

Особо актуальным является поиск регистрирующих сред для ИK-oблacтJ спектра, максимально удовлетворяющих указанным выше требованиям,поскольку в ИК-области спектра отсутствуют эффективные регистрирующие среды.

; Известен ряд регистрирующих сред, чувствительных в ИК-области спектра. К ним относятся металлические пленки/ полупроводниковые материалы, органические фотохромные материалы, термопластики, желатиновые, слои.

Наилучшими по основным параметрам являются металлические плен ки висмута, имеющие достаточно высокую чувствительность порядка 10 Дж/см - в широкой области спектра, в том числе и в ИК-области 1.

Недостаток пленок Bi является о.кисление 1слоев в атмосфере, что приводит к изменению их физических свойств.

Чувствительность полупроводниковых материалов типа GeAsTe составляет также 10- Дж/см 12 . Однако голографическая запись осуществлена в спектральной области 0,8 мкм,, данных о голо-, графической записи излучением более длинных волн не имеется. . В спектральной области порядка 1 мкм известна запись динамических голограмм на кристаллах Si, CdSe 3. Регистрация гоЛограмм осуществлена также на желатине, который чувствителен в широкОй спектральной области. Однако чувствительность его в ИК-обла сти спектра (3 мкм)- значительно умёнь «шается и составляет примерно З-Ю- Дж/см 4 . Недостатком этого материала являет ся необходимость дополнительной обработки после экспозиции,а также набухание регистрирующего слоя во влажной атмосфере,что приводит к искажению записанной информации. . Термопластические материалы (например, поливинилкарбазол) имеют хорсхиие параметры для записи в видимой области спектра. При сенсибилизации термопластиков флюореновыми красителями возможна запись информации ив ИК-области спектра.. Полученные рельеф ные голограммы имеют относительно высокие параметры: чувствительность Дж/см, разрешающую способность 500 ЛИН/ММ, дифракционную эффективность 0,1-2% {5 . . К недостаткам термопластических материалов следует отнести необходимость нанесения электрического заряд и дополнительного процесса проявлени голографической записи, что является препятствием для быстрого считывания информации. Фотохромные материалы (спиропираны, ссшицилинденанилины и др.) характеризуются широкой областью спек тральной чувствительности, которая в видимой части спектра составляет 10 Дж/см, но спадает при продвижении в ИК-область до 10 Дж/см - при длине волны записывающего излучения 10,6 мкм.К тому же время хранения за писи в этой области составляет всего несколько минут. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту явля ется фотохромный материал- спиропиран 6 . Цель изобретения - увеличение чув ствительности в ИК-области спектра материала для записи стационарных гблограмм при сохранении высоких чений разрешающей способности и дифракционной эффективности. Указанная цель достигается тем, что в качестве материала для записи голограмм впервые используется полимер диметил-тиадиазола. Аморфные пленки диметил -тиадиазо площадью ЗК.Е см и толщиной порядка 1 мкм изготовлены методом полимериэа ции мономера 3,4 диметил-1,2,5-тиади азола на стеклянную подложку под дей ствием тлеющего разряда. Изготовленн по этой методике полимерный материал применяется в электронике в качестве иэлектрика при изготовлении конденсаоров . Яа фиг. 1 приведены зависимости ифракционной эффективности от протранственной частоты для разных длий ОЛН; на фиг. 2 - зависимости дифракционной эффективности решеток от экспозиции для различных пространственных частот;на фиг.З - шумовые характеристики предлагаемого материала для различных пространственных частот. Запись голографических решеток производится излучением частотного лазера (ЛТИ-ПЧ-7) на алюмо-иттриевом гранате с неодимом (Xri,06 мкм),работающего как в рехсиме одиночных импульсов лительност1,ю 10 не и мощностью 1 мВт, так и в режиме свободной генерации, а также излучением рубинового лазера ( Я 0,69 мкм), работающего в режиме , свободной генерации. Из приведенных зависимостей (фиг. 1 и 2) видно, что максимальные значения параметров для записанных решеток составляют:дифракционная эффективность 5% (при воспроизведении излучением гелий-неонового лазера), разрешающая способность порядка 1000 ЛИН/ММ - в ИК-области и более 2000 ЛИН/ММ - в видимой области, чувствительность 510 Дж/см. При нанесении на поверхность образованной решетки тонкого слоя золота дифракционная эффективность достигает 15-20%. Голографические ретаетки записываются аа время порядка 10 не и не требуют последующей обработки. Свойства пленок и записанных на них решеток не изменяются в течение двух лет. Величина соотношения сигнал/шум достигает значения 100, как видно на фиг, 3. Полимерный материал диметил-тиадиазол обладает следующими преимущест- вами:превосходит известные по чувствительности в ИК-области спектра (Х 1,0бмкм), а в видимой области не уступает значения дифракционной эффективности и разрешающей способности как в видимой области, так и в ИК-области не уступают известным; имеет место непосредственная фиксация изображения, не требующая дополнительной обработки;технологичность изготовления тонких пленок аморфного полимера диметил-тиадиазола позволяет получать образцы для записи голограмм на большой площади;механическая проч-: ность обеспечивает стабильность записанных решеток во времени; имеет xopo-i шее значение соотношения сигнал/шум, достигающее 100; короткое время записи, позволяющее быстро считывать информацию . Формула изобретения Применение полимера диметилтиадиазола в качестве материала для записи голограмм, с целью увеличения чувствительности материала в инфракрасной области спектра, разрешающей способности и возможности записи в видимой области спектра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. OEsen 3 . N. Picosecond infrared holography on bismuth film, AppE.Phys Lett, 1974, 24, № 5, 220-222. 2. Smith A.W. Inj.ection Laser Writing on Chatcogenide , AppB,.Opt, 1974, 13, № 4, 795-798.

3. V oerdmau Л .Р. Forwation of transient free carrier hoEogram in Si, Opt. Commun, 1970, 2., № 5, 212-214.

Ваткус Ю. и др. Образование динамических голограмм на свободных носителях в кремнии. - Квантовая электроника 1975, 2, 9, 20С8-2071.

4. Патент ФРГ 2333554, кл. кл. G 03 Н 1/02,. 1977. - 5 Cotburn W.S. l oEston L.M. aud Dv;yer ,3.C. Holographic recording in thermopBastic-at 1,15 Mkb, AppI. iPhys. Lett, 1973, 23, 3, 145-146.

; 6..32awa3 . Kamiyama M. Jnfrared jHo oqraphy wi.th organic photochromic IfiCms, AppI.Phys Lett, 1969, 15, i.7, 201-203 (прототип)

гх

SOff

1000fSffff

T/rw/ M

сриеЛ

ss