Кафедра Фотоники и оптоинформатики
Реферат по дисциплине
Основы оптоинформатики
Влияние условий записи на параметры объёмных полимерных голограмм
Студент:
Гомон Д.А.
Группа:
Преподаватель:
Беспалов В.Г.
Содержание:
Введение …....................................................................................................стр 3
Основная часть:
Структура и принцип действия материала «Диффен»................................. стр 5
Связь измеряемых параметров голограммы (ДЭ) с параметрами регистрирующей среды и условиями эксперимента…………………....... стр 8
Полимерный регистрирующий материал пленочного типа для голографии........................................................................................................стр 9
Дисперсия параметров голограмм-решеток в полимерной среде с фенантренхиноном..........................................................................................стр 11
Заключение......................................................................................................стр 14
Список литературы.........................................................................................стр 15
Введение.
Развитие голографии и возможности ее практических приложений тесно связаны с успехами в области создания и совершенствования регистрирующих материалов и методов их обработки. Для обеспечения потребностей объемной голографии в 80-х годах XX века в Государственном оптическом институте были созданы практически безусадочные объемные регистрирующие материалы с различными светочувствительными композициями на основе пористого стекла и полимера.
Из разработанных материалов для объемной голографии наибольший интерес в настоящее время представляют полимерные материалы на основе органического красителя фенантренхинона (ФХ). Диффузионный механизм постэкспозиционного усиления в сочетании с фотоприсоединением молекул светочувствительного субстрата к полимеру обеспечивает данным материалам перспективы широкого практического использования. Полимер в данных материалах выполняет две основные функции: функцию стабильного каркаса, который должен обеспечить безусадочность используемых образцов материала, и функцию акцептора экспонированной фракции молекул светочувствительного субстрата (фотохимическое присоединение молекул фотопродукта к молекулам полимера).
В данной работе изложена информация по материалу «Диффен», а также проведён обзор некоторых статей, посвящённых исследованию малоизученных свойств этого материала.
Основные понятия
Голография (др.-греч. ὅλος — полный + γραφή — пишу), метод получения объёмного изображения объекта, основанный на интерференции волн.
ГОЛОГРАММА – Интерференционная картина, записанная на фотопластинке или на кристалле.
Полимер – высокомолекулярное вещество, образованное длинными цепями более мелких молекул, называемых мономерами (monomers).
Структура и принцип действия материала «Диффен».
Создание материала, который осуществляет на практике два плодотворнейших принципа конструирования объемных регистрирующих сред, - принцип дисперсионной рефракции и принцип диффузионного усиления - началось в ГОИ в 80-х годах ХХ века [1,2]. Органический краситель фенантренхинон (ФХ) при взаимодействии с излучением образует фотопродукт (ФП), обладающий поглощением в коротковолновой области спектра и высокой прозрачностью в видимой области спектра, что обеспечивает, согласно принципу дисперсионной рефракции, возможность получения значительной фазовой модуляции среды и, естественно, получение высокоэффективных голограмм. Полимерная среда с ФХ представляет собой твердый раствор органического красителя (в отличие от жестко связанного с полимером фотопродукта) и позволяет осуществлять диффузию молекул ФХ, приводящую к перераспределению концентрации ФХ по объему образца, что обеспечивает постэкспозиционное усиление зарегистрированной интерференционной структуры.
Материал представляет собой полимерную среду, состоящую из полиметилметакрилата (ПММА) с равномерно распределенным по объему среды фенантренхиноном. Светочувствительность материала обусловлена способностью ФХ при облучении присоединяться к полимеру, превращаясь в 9,10-дизамещенное производное фенантрена (НФХR) по принципиальной схеме:
| hν | RH | R* | ||||
| ФХ | → | 3ФХ | → | НФХ* | → | НФХR, |
где 3ФХ - триплетвозбужденная молекула ФХ, НФХ* - семихиноновый радикал, RH и R* - соответственно молекула и радикал полимера.
Образцы регистрирующей среды толщиной 1-3 мм получают путем блочной полимеризации между стеклянными формующими пластинами растворов ФХ в метилметакрилате. На рис.1 (кривая 1) приведен спектр поглощения образцов с малой концентрацией ФХ (2 10-3М). Как видно материал имеет длинноволновый максимум поглощения (λ = 405-410 нм), обусловленный ФХ. Под действием излучения ФХ изменяет свою химическую структуру и образовавшийся фотопродукт (семихиноновый радикал) присоединяется к молекуле ПММА и теряет свою подвижность. Спектр поглощения фотопродукта отличается от спектра поглощения ФХ - длинноволновый максимум исчезает (рис.1, кривая 2). Разница спектров поглощения ФХ и его фотопродукта обуславливает разницу их показателей преломления во всей видимой области спектра и определяет эффективность зарегистрированной голограммы без воздействия постэкспозиционной обработки.
Рис. 1.Спектры поглощения фенантренхинона (кривая 1) и фотопродукта (кривая 2) в полимерной матрице. Кривая 3 – дисперсия показателя преломления среды, обусловленная наличием фенантренхинона.
Принципиальная схема записи интерференционной структуры в такой среде показана на рис. 2 на примере получения элементарной голограммы, то есть, голограммы-решетки, в которой модуляция интенсивности излучения происходит по оси "Х". Без ограничения общности можно предположить, что концентрация образовавшегося под воздействием излучения фотопродукта пропорциональна интенсивности излучения и промодулирована по оси "Х" - СФП(х). Тогда концентрация ФХ -
СФХ(х) = СФХисх – СФП(х)
где СФХисх – исходная концентрация ФХ в образце.
Рис. 2.Схема, поясняющая процесс получения голограмм в полимерной среде с диффузионным усилением:
а – распределение интенсивности в регистрируемой интерференционной картине;
б, в – распределение молекул (1 – фотопродукт, 2 – фенатренхинон), образующих противофазные решетки при экспонировании голограммы (б) и после ее фиксирования (в).