Способ изготовления светочувствительных материалов для получения голографических оптических элементов Советский патент 1982 года по МПК G03C5/00 

ра сплава светочувствительной композиции на основе хроми юванной желатины и формования светочувствительного слоя. Нанесение на подложку ра плава, светочувствительной компо.зиции осуществляют капиллярным способом, при этом на подложку наклгщы вают ограничители толщины слоя (устанавливают зазор) и жестко закрепляют формующую плексигласовую пластину. После введения расплава светочувствительной композиции в зазор между подложкой и формующей плексигласовой пластиной, композицию студенят и формующую пластину о деляют, В результате на подложке остается слой светочувствительной композиции, на котором после высуши вания можно производить запись оптической голографической информации 2 . Плексигласовая формующая пластина, обладающая гидрофобным свойством, не может быть обработана до вы сокой оптической точности и чистоты поверхности с, допусками на оптическую деталь вследствие того, что орг ническое стекло и другие пластмассы имеют такие общие для полимеров физико-механические свойства, как низкая твердость, жесткость, теплопроводность и, наоборот, высокий коэффициент теплового расширения. Кроме того, применяемый капиллярный способ, основанный на эффекте втягивания расплава слоя в зазор между подложкой и формующей поверхностью.. не позволяет заполнить всю поверхность подложки, когда ее размеры достаточно велики и-не исключает появление пузырей вследствие неравномерной скорости проникновения рас лава слоя в зазор. Светочувствитель ные материалы, полученные указанным способом, имеют настолько большие ошибки поверхности, что невозможно определить их с интерференционной точностью. В свою очередь ГОЭ, полу ченные на этом материале, имеют настолько большие волновые аберрации, что не удовлетворяют даже мини мальным требованиям. Целью изобретения является умень шение волновых аберраций ГОЭ. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления светочувствительных материалов для получения ГОЭ путем нанесе ния на подложку расплава светочувст вительного слоя перед нанесением на подложку расплава светочувствительного слоя в него дополнительно вводят ПАВ - продукт конденсации изооктилфенола и полиэтиленгликоля ( в количестве-0,1-0,3% от ве желатины, а формование светочувстви тельного слоя проводят наложением НЖ расплав светочувствительной композиции полированной стеклянной пластины, которую предварительно обрабатывают диметилдихлорсиланом. В предложенном способе могут быть использованы разные светочувствительные композиции, например хромированная желатина, галоидсеребряные эмульсии с введенными оптическими сенсибилизаторами к видимой области спектра. ..Как показали экспериментальные данные, введение ОП-7 приводит к возможности чрезвычайно легкого отделения подложки от формующей пластины, что позволяет применить в качестве формующей пластины гидрофобизированное силикатное стекло, вместо органического стекла, используемого в прототипе, и бездефектно отделить подложку со слоем. Это в свою очередь способствует получению высокого оптического качества поверхности слоя, что значительно уменьшает или исключает волновые аберации ГОЭ, зарегистрированных на этом материале. Оптимальное количество вводимого ОП-7 устанавливают экспериментально, при этом введение его в расплав слоя не ухудшает физико-химических и голографических параметров светочувствительной композиции. Введение раствора ОП-7 в количестве, меньшем чем 0,1% от веса желатины, ухудшает качество формующего слоя и затрудняет его отделение от формующей стеклянной пластины. Введение раствора ОП-7 в количестве, большем 0,3% от веса желатины, приводит к снижению основных голографических параметров. В качестве формующ&й пластины используют стеклянную пластину,поверхность которой так же,как и поверхность прдлож- ; ки полируют с высокой оптической точностью и чистотой обработки, с требуемыми допусками на оптические детали. На силикатном стекле можно получить поверхность, имеющую высокую точность и чистоту, так как оно прочно, стабильно, выдерживает значительные колебания температуры и влажности. Процесс гидрофобизйции стеклянной пластины заключается в обработке ее поверхности раствором кремнеорганического соединения - диметилдихлорсилана, в оезультате чего гидроксильные группы (-ОН ) на поверхности стекла заменяются на метильные {-СН}), что приводит к отсутствию смачивания в результате отталкивания молекул воды.. Пример. Плоскую стеклянную полированную пластину С N ОД7, предназначенную для фop я poвaния слоя на основе желатины, гидрофобизуют следующим образом; на поверхность пластины наливают 10%-ный раствор диметилдихлорсилана в толуоле, выдерживают в течение 5 1ин, раствор сливают, поверхность промывают водой с мылом, высушивают, протирают батистовой салфеткой, гидрофоб .ность проверяют по стеканию капель гаоды. На подготовленную таким обраЬом формующую плоскую с- еклянную . гидрофобную полированную, обработанную с общей ошибкой N 0,1 интерференционной полосы пластину разм ром 70 X 70 мм наклс дывак т ограничи тели толщины в виде проволочек 20 мкм (указанный диаметр проволочек берут для получения сухого слоя толщиной 20 мкм;, наливают расплав слоя биxpo 4иpoвaннoй желатины (чувствительной к сине-зеленой обла ти спектра) с введенным., в него раств ром ОП-7 в количестве 0,1% от веса желатины, т.е. 1 мл на 100 мл расплава бихромированной желатины, и на кладывают формующую пластину так, чтобы избежать появления пузырей. Затем расплав студенят, отделяют сдвиганием формукицую пластину от по ложки со слоем и сушат полученный слой. Таким образом, получают свето чувствительный материёш на основе бихромированной желатины, точность поверхности которого аналогична точности поверхности формукицей плас тины: общая ошибка М 0,1; местная 4N 0,2 интерференционной полосы. Проявление экспонированного материа ла производят последовательно купанием в 5%-ном растворе триэтанолами на и обезвоживании в 50 и 100%-ном растворах изопропилового спирта при 20° С. Сушку осуществляют на центрифуге уВ течение 5 мин. Экспонировани изготовленного таким образом светочувствительного материала производят когерентными источником света с длиной волны 440 нм. На изготовле ном таким образом светочувствительн регистрирукядем материале на основе бихромированной желатины получают голографический оптический злемент фокусирующее зеркало, характеризующееся фокуснь расстоянием f 55 м и рабочей длиной волны 515 нм. Волновые аберрации изготовленного фокусирующего зеркала имеют следукицие величиньг. ,1 и л VI 0,2 интерференцио ной полосы, что соответствует допус тимому значению волновых аберраций для ГОЭ. Пример2.С целью сравнения для получения ГОЭ используют светочувствительный материал, изготовленный согласно способу, описанному в прототипе.. Стеклянную подложку размером 70 х 70 мм закрепляют на фиксированном расстоянии12001мкм от формующей плоской пластины из плексигласа. Расплав бихромированной желатины вводят капиллярным .спо собом в зазор между подложкой и формующей плексигласовой пластиной. Затем расплав студенят и отделяют подложку со слоем от формующей плексигласовой пластины и высушивают. Таким образом получают светочувствительный материал на основе бихромированной желатины, качество поверхности которого повторяет качество поверхности формующей пластины из . плексигласа, которая имеет настолько большие сяиибки, что определить их с интерференционной точностью не удается. Экспонирование приготовленного таким образом светочувствительного материала проводят когерентным источником света с длиной волны 440 нм. Проявление экспонированного светочувствительного материала производят последовательно купанием в 5%-ном растворе триэтаноламина и обезвоживании в 50 и 100%-ных растворах изопропилового спирта при 20 С. Сушку осуществляют на центрифуге в течение 5 мин. На изготовленном таким образом светочувствительном материале получен ГОЭ - фокусируквдее зеркало с фокусным расстоянием 55 мм и рабочей длиной волны 515 нм. Величины волновой аберрации изготовленных ГОЭ настолько велики , что не соответствуют допустимым значениям волновых аберраций для ГОЭ. При сравнении примеров 1 и 2 видно, что волновые аберрации ГОЭ, полученные по предлагаемому способу, соответствуют допустимым предельным значениям волновых аббераций для Э, в то время как в способе-прототипе такого соответствия нет. П р и м е р 3. На формующую стеклянную полированную, пластину диаметром 400 мм, гидрофобизированную по способу, описанному в примере 1, наливают свободно растекающийся расплав галогенсеребряной фотоэмульсии ЛОИ-2, оптически сенсибилизированной к красной области спектра красителем № 2943. В расплав фотоэмульсии ЛОИ-2 вводят ОП-7 в количестве 0,3% от веса желатины, т.е. 3 мл на 100 мл эмульсии. Устанавливают ограничители толщины в виде проволочек диаметром 200 мкм. На расплав накладывают стеклянную подложку, расплав студенят, отделяют стеклянную подложку со слоем от формующей пластины сдвиганием, сушат слой в комнатных условиях. Готовый светочувствительный слой имеет качество поверхности, идентичное формующей пластине. На световом диаметре 26 мм общая ошибка М 0,5 и местная ошибка ДМ 0,2 интерференционной полосы. Запись текста производят с помощью когерентного импульсного и-сточника света с длиной волны 690 нм. Проявление осуществляют в проявителе Д-19 (метол 2 г, сульфит натрия безводный 96 г. гидрохинон 9 г, сода 48 г, калий бромистый 5 г, вода до 1 л). На изготовленном таким образом регистрирующем материале ЛОИ-2 получены диски для голографиче кой памяти с записанными 10000 страницами текста. Волновые аберрации соответствуют ошибкам поверхности светочувствительного материала и составляют 0,5 и ли 0,2 интерференционной полосы. П р и м е р 4. На формующую полированную стекляннуюгидрофобную (гид рофобизация описана в примере нутую пластину с радиусом кривизны поверхности 12.0 мм, стрелой прогиба 3 мм, рабочим диаметром 60 мм наливают расплав бихромированной желатины с введенным в него раствором ОП-7 в количестве 0,2% от веса желатины, т.е. 2 мл на 100 мл расплава, устанавливают проволочки диаметром 150 мкм для ограничения толщины слоя накладывают на расплав выпуклую стек лянную подложку с теми же параметрами кривизны обратного знака так, чтобы они вклг1дывались друг в друга Затем расплав студенят, отделяют стеклянную подложку со слоем от формующей пластины сдвиганием. Высушен ный светочувствительный материал повторяет качество поверхности форму ющей пластины; общая ошибка N 0,3 на диаметре 60 мм, местная uN-O,1. Проявление экспонированных слоев осуществляют купанием в 5%-ном раст воре триэтаноламина.и обезвоживании слоя в 50-и 100%-ных растворах изоп пилового спирта при . Сушку про изводят на центрифуге в течение 5 м На изготовленном таким образом регистрирующем материале записывают голографическое фокусирующее зеркало с х-бО мм и рабочей длиной вол-, ны 440 нм с помощью когерентного ис точника света с длиной волны 440 нм. Разрешающая способность полученного ГОЭ характеризуется волновой аберрацией с М 0,3 и местной ошибкой дШ),1 интерференционной полосы. Таким образом,предложенный способ позволяет получить светочувствительные материалы различной геометрической формы для изготовления голографических оптических элементов с волновой аберрацией в допустимых пределах. Формула изобретения Способ изготовления светочувствительных материалов для получения голографических оптических элементов путем нанесения на подложку расплава светочувствительной композиции на основе желатины и формования светочувствительного слояf о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью уменьшения волновых аберраций, перед нанесением на подложку расплава светочувствительной композиции в него дополнительно вводят поверхностноактивное вещество - продукт конденсации изооктилфенола и полиэтиленгликоля в |соличестве 0,1-0,3% от веса желатины, а формование светочувствительного слоя проводят наложением на расплав светочувствительной композиции полированной стеклянной пластины, которую предварительно обрабатывают диметилдихлорсиланом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 457062, кл. G 03 С 1/74, опублик. 1975. 2.AppEied Optics v.12, 2, 1973, p. 232 (прототип).