Пристрій для реєстрації оптичних голограм на термопластичних носіях

Изобретение относится к области голографии, в частности, к устройствам для регистрации голограмм на термопластических носителях, состоящих из пленки термопластических фотопроводников, нанесенных на стеклянную подложку с проводящим покрытием, которые могут работать в циклическом автоматическом режиме. Известно устройство [1] для регистрации оптических голограмм, которое имеет блок зарядки, экспонирования, нагрева. В нем предусмотрен контроль величин экспозиции, ограничение проявления по уровню мощности сигнала или шума. Однако данное устройство не может работать в автоматическом циклическом режиме регистрации, при котором от цикла к циклу происходит накопление тепла в подложке и повышается температура пленки, т.к. в нем не предусмотрен контроль температуры носителя и нет защиты от перегрева. Известно устройство [2] для регистрации оптических голограмм на термопластических носителях, содержащее блок получения открытого изображения голограмм, блок управления нагревом пленки с обратной связью по заданной дифракционной эффективности. Однако в данном устройстве не предусмотрена защита пленок термопластических фотопроводников от перегрева, который может возникнуть при работе устройства в циклическом автоматическом режиме регистрации вследствие накопления тепла в стеклянной подложке от цикла к циклу. При повышении температуры до характерного для данной пленки термопластического фотопроводника значения, определяемого по началу спада потенциала поверхности при зарядке, начинается резкий рост электропроводности пленки, развиваются локальные дефекты, что приводит к гибели носителя. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство [3] для регистрации оптических голограмм на термопластических носителях, состоящи х из пленки термопластических фотопроводников, нанесенных на стеклянную подложку с проводящим покрытием, содержащее блок получения скрытого изображения, включающий оптическую схему формирования интерференционной картины, блок управления нагревом, датчик температуры, и фо топриемник, установленный в плоскости восстановления изображения, выход фотоприемника подключен к блоку формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности, при этом один из выходов блока управления нагревом связан со входом блока формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности, вы ход которого соединен со входом ключевого коммутатора, вы ход последнего подключен к проводящему покрытию термопластического носителя. Однако в данном устройстве при регистрации голограмм в циклическом режиме не предусмотрено его отключение при повышении средней температуры подложки до характерного значения, определяемого по началу спада потенциала поверхности при зарядке, происходит перегрев пленки, что может привести к ее гибели. Задачей изобретения является повышение надежности устройства путем предотвращения перегрева пленок термопластического фотопроводника при работе устройства в циклическом автоматическом режиме регистрации голограмм. Поставленная задача решается тем, что в устройство для регистрации оптических голограмм на термопластических носителях, состоящих из пленки термопластических фотопроводников, нанесенных на стеклянную подложку с проводящим покрытием, содержащее блок получения скрытого изображения, включающий оптическую схему формирования интерференционной картины, блок управления нагревом, датчик температуры, и фотоприемник, установленный в плоскости восстановления изображения, выход фотоприемника подключен к блоку формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности, при этом один из выходов блока управления нагревом связан со входом блока формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности, выход которого соединен со входом ключевого коммутатора, выход последнего подключен к проводящему покрытию термопластического носителя, согласно изобретению введены интегратор, компаратор и ключевая схема, соединенные последовательно, вход интегратора соединен с выходом датчика температуры, второй вход ключевой схемы соединен с выходом блока управления нагревом, а выход - со входом блока получения скрытого изображения. При достижении критического для данной пленки термопластического фотопроводника значения температуры, определяемого по началу спада потенциала поверхности пленки при зарядке, при котором начинается резкий рост электропроводности слоя и развиваются локальные дефекты поверхности слоя, происходит отключение устройства. Благодаря этому пленка не перегревается. Таким образом, введение обратной связи по средней температуре, определяемой поначалу спада потенциала поверхности пленки при зарядке, повышает надежность работы устройства, увеличивая срок службы пленок в режиме непрерывной циклической записи в десятки раз. При этом значение средней температуры при выбранных параметрах процесса регистрации с точностью до постоянной величины в установившемся режиме регистрации соответствует мгновенной температуре начала зарядки. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема устройства. Оно содержит пленку 1 термопластического фотопроводника, нанесенную на стеклянную подложку 2 с токопроводящим покрытием 3, источник 4 когерентного электромагнитного 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, электронное реле 10 времени экспонирования, электронное реле 11 времени проявления скрытого изображения голограммы, электронное реле 12 времени считывания голограммы, электронное реле 13 времени стирания голограммы, блок 14 формирования управляющих сигналов по значению фракционной эффективности, фотоприемник 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" вн утреннего ручного запуска. Блок 14 формирования управляющих сигналов содержит однопороговый компаратор. Блок I получения скрытого изображения включает в себя источник 4 когерентного электромагнитного излучения, оптическую схему 5 формирования интерференционной картины, электромеханический затвор 6, блок 7 высокого напряжения с коронирующим электродом 8, электронные реле 9 и 10. Блок II управления нагревом включает электронные реле 11, 12, 13, 17. Интегратор 19, компаратор 20 и ключевая схема 21 соединены последовательно. Вход интегратора 19 соединен с выходом датчика 18 температуры, второй вход ключевой схемы 21 соединен с выходом блока управления нагревом - реле 17, а выход - со входом блока получения открытого изображения - реле 9. Работа устройства осуществляется следующим образом. При включении устройства электронные реле времени устанавливаются в исходное состояние - логический "0" на выходе, ключевой коммутатор 16 закрыт, ключевая схема 21 находится в замкнутом состоянии, поскольку пленка термопластического фотопроводника не нагрета и сигнал на выходе интегратора 19 недостаточен для срабатывания компаратора 20. Процесс регистрации начинается с внешнего запуска электронного реле 9 времени зарядки, которое задает время работы блока 7 высокого напряжения с коронирующим электродом 8, а также время работы электромеханического затвора 6, перекрывающего луч света на время зарядки поверхности пленки. По заднему фронту импульса зарядки запускается реле 10 времени экспонирования, в течение времени работы которого происходит регистрация голограммы с помощью квантового генератора 4 и оптической схемы 5 формирования голограмм. При экспонировании формируется скрытое электростатическое изображение. После окончания работы реле 10 запускает реле 11 времени проявления и через блок 14 формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности открывает ключевой коммутатор 16. При этом происходит нагрев проводящего покрытия пленки, скрытое изображение преобразуется в геометрический рельеф поверхности. Ограничение нагрева осуществляется по достижении заданной дифракционной эффективности с помощью блока 14 формирования управляющих сигналов по значению дифракционной эффективности. 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 считывания, после окончания работы реле 12 запускает реле 13 времени стирания. При этом происходит стирание записи по заданной дифракционной эффективности путем повторного нагрева пленки термопластического фотопроводника. После этого происходит охлаждение пленки 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 цикл записи повторяется. При практически используемых режимах циклической записи постоянная времени цикла t £ 10 c . 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 гермопластической 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 температуры проявления, так как при уменьшении силы деформация происходит медленнее. Это ускоряет перегрев слоя, в результате чего он на протяжении нескольких таких циклов записи может полностью выйти из строя. В то же время, если при нагреве до такой критической температуры дать возможность слою остыть, то после этого возможно проведение 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 порядка 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. Напряжение гистерезиса компаратора может регулироваться в зависимости от геометрии подложки, т.е. постоянной времени охлаждения и типа используемых пленок термопластических фотопроводников. При временном прекращении работы предлагаемого устройства возможна регистрация информации на други х, установленных параллельно, пленках. 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 поли-Nэпоксипропилкарбазол, сенсибилизированный 4 мас. % динитрофлуорен-дицианометилена. Пленка указанного состава толщиной 1 мкм нанесена на стеклянную подложку толщиной 2,5 мкм, покрытую прозрачным слоем SnO2. Проводится циклическая регистрация голограммы Френеля диффузного 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 с, частота циклической регистрации - 2 Гц, температура окружающей среды 20°С. Спустя 120 циклов "запись-стирание" температура подложки повышается до 60°С. При превышении этой температуры резко возрастает электропроводность слоя и развиваются локальные дефекты поверхности пленки, поскольку пленка начинает переходить в вязкотекучее состояние. При этой температуре, измеренной с помощью полупроводникового термистора или контактной термопары с точностью ±0,5°С, сигнал на выходе интегратора достигает порога срабатывания компаратора 0,6 В, последний срабатывает, на его выходе появляется логическая "1", ключевая схема запирается, обрывая 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 35°С 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 информации на данной пленке устройство запускается путем внешнего автоматического (гнездо "Запуск") или внутреннего ручного запуска (кнопка "Пуск"), Вновь повторяется серия циклов регистрации, температура слоя при этом повышается до 60°С и устройство прекращает циклическую регистрацию описанным выше образом. Слой охлаждается, после чего опять может быть проведена серия циклов "запись-стирание". Общее число циклов при такой работе превышает 3000. В устройстве предусмотрено регулирование порогов срабатывания и возвращения компаратора в исходное состояние, что необходимо при изменении состава пленки, ее геометрии и частоты регистрации. Предлагаемое устройство обеспечивает оптимальные условия зарядки и формирования скрытого изображения на пленках термопластического фотопроводника, значительно снижает число дефектов поверхности пленки, что способствует повышению срока службы пленок и повышает отношение сигнал/шум. Кроме того, за счет исключения перегрева слоя ускоряется фиксирование проявленного изображения, что способствует снижению эффекта "запаздывания" и повышает достоверность реконструкции исходного волнового фронта. Все это улучшает качество получаемых записей.