Оптичне середовище для реєстрації оптичних голограм

Реферат: Винахід належить до оптичноактивних середовищ на основі фоточутливих полімерних або олігомерних композитів з напівпровідниковими властивостями, які використовуються для запису оптичних голограм. У оптичному середовищі для реєстрації оптичних голограм, яке складаються з твердої прозорої підкладки з нанесеними на неї послідовно: прозорим електропровідним шаром, світлочутливим шаром на основі карбазолілвмісного олігомеру з домішками сенсибілізатора фотопровідності як основу світлочутливого шару використовують карбазолілвмісний радіальний чотирипроменевий олігомер: UA 100823 C2 (12) UA 100823 C2 Si CH2 O CH O C2 H5 CH2 4 N , а як сенсибілізатор фотопровідності світлочутливого шару використовують мероціаніновий барвник: Me Me O Me N O N N Me O Si O CH2 Me CH CH2 N КРЧО . O C 2 H5 4 UA 100823 C2 5 Винахід належить до світлочутливих носіїв, які використовуються для запису оптичних голограм. Відоме оптичне середовище для реєстрації оптичних голограм [1] фототермопластичним способом [2], яке складається з твердої прозорої підкладки з нанесеними на неї послідовно: прозорим електропровідним шаром, світлочутливим шаром на основі коолігомеру гліцидилкарбазолу з бутилгліцидиловим етером (ГКБЕ) з домішками скварилієвого барвника (SQ), структурна формула якого представлена нижче: Me Me O + N Me Me Me N O Me SQ 10 15 20 25 30 35 40 Наявність карбазолільних замісників у ланцюзі коолігомеру ГКБЕ забезпечує транспорт нерівноважних носіїв заряду (ННЗ) у світлочутливому шарі цього середовища. ННЗ, а саме дірки, у світлочутливому шарі виникають при його опроміненні видимим світлом. Оскільки карбазолілвмісні олігомери і коолігомери не поглинають видиме світло, то до складу світлочутливого шару вводять органічні барвники, які мають вузьку смугу поглинання світла з максимумом на довжині хвилі світла, близькою до довжини хвилі світла випромінювання лазера. Останнє дозволяє використовувати голографічні реєструючи середовища для фототермопластичного способу реєстрації голограм без спеціального захисту від впливу зовнішнього світла. Недоліком цього оптичного середовища для реєстрації оптичних голограм є те, що в ньому отримано невисокі значення дифракційної ефективності записуваних голограм, а саме - нижче 4 %. Найбільш близьким до запропонованого по технічній суті є оптичне середовище для реєстрації оптичних голограм [3], яке складається з твердої прозорої підкладки з нанесеними на неї послідовно: прозорим електропровідним шаром SnO2:In2O3 (ITO), світлочутливим шаром на основі ГКБЕ і з домішкою сенсибілізатора, а саме - мероціанінового барвника. Недоліком цього оптичного середовища для реєстрації оптичних голограм є те, що жорстка структура ланцюга ГКБЕ, яка поєднує карбазолільні фрагменти, не повною мірою забезпечує фототермопластичні властивості оптичних середовищ для реєстрації оптичних голограм і в ньому отримано не високі значення дифракційної ефективності записуваних голограм. Задача винаходу полягає в створенні нового оптичного середовища для реєстрації оптичних голограм, в якому для підвищення дифракційної ефективності записуваних голограм як олігомер використано карбазолілвмісний радіальний чотирипроменевий олігомер з домішкою сенсибілізатора, а як сенсибілізатор фотопровідності - барвник 1,3-диметил-5-((2Е, 4Е, 6Е)-6(1,3,3-триметиліндолін-2-іліден)гекса-2,4-дієніліден)піримідин-2,4,6(1Н, 3Н, 5Н)-тріон (ІНД6БМ). Поставлена задача вирішується тим, що у оптичному середовищі для реєстрації оптичних голограм, яке складається з твердої прозорої підкладки з нанесеними на неї послідовно: прозорим електропровідним шаром ІТО, світлочутливим шаром на основі олігомеру з домішкою органічного барвника у світлочутливому шарі використано карбазолілвмісний радіальний чотирипроменевий олігомер (КРЧО) тетраолігогліцидилкарбазолсилан з високими реологічними властивостями і дірковим типом фотопровідності, і барвник ІНД6БМ. Структурні формули молекул КРЧО і ІНД6БМ приведені нижче: 1 UA 100823 C2 Si O CH2 CH O C2 H5 CH2 4 N КРЧО Me Me O Me N O N N Me O Me ІНД6БМ 5 10 15 20 25 30 35 40 . Саме такий принцип оптичного середовища для реєстрацій оптичних голограм, у якому використовується карбазолілвмісний олігомер з високими реологічними властивостями і мероціаніновий барвник ІНД6БМ, виражає сукупність суттєвих ознак, які приведені у формулі, що необхідні і достатні для досягнення технічного результату. Для пояснення суті винаходу нижче наведено в прикладах конкретної реалізації оптичного середовища. Приклад 1. Зразки оптичного середовища для реєстрації оптичних голограм готували в такий спосіб: відповідні кількості КРЧО і барвників SQ та ІНД6БМ розчиняли кожний окремо в толуолі, потім розчини в необхідному співвідношенні змішували і фільтрували. Співвідношення компонентів становило: олігомер - 98-99,9 мас. %, SQ-0,1-2 мас. %. Полив світлочутливого шару здійснювали із суміші розчинів на скляну підкладку площею 40×50 мм, покриту прозорим електропровідним шаром ІТО опором 20 Ом/квадрат. Після поливу світлочутливого шару й утворення плівки зразок оптичного середовища сушили у термошкафі при температурі +80 °C протягом 4-х годин. Товщина світлочутливого шару складала 1,1-1,2 мкм. Зразки, відібрані для іспитів, мали наступний склад компонентів: КРЧО + 0.1, 0.3, 0.4, 0.5, 0.7, 1, 1.1, 1.3, 1.5, 2.0 мас. %SQ, КРЧО + 0.1, 0.3, 0.4, 0.5, 0.7, 1, 1.1, 1.3, 1.5, 2.0 мас. % ІНД6БМ. Вимірювання інформаційних характеристик оптичних середовищ проводили в такий спосіб. На початку поверхню світлочутливого шару заряджали в коронному розряді позитивними іонами до потенціалу 120-130 В. Далі реєстрували голограми плоского хвильового фронту -1 (просторова частота 500 мм , довжина хвилі світла 650 нм, співвідношення Інтенсивності світла в опорному і об'єктному променях 1:1) для різної енергії експозиції. Далі зареєстроване зображення голограми плоского хвильового фронту проявляли. Для цього до електропровідного шару ІТО зразка оптичного середовища прикладали напругу 200 В. При цьому світлочутливий термопластичний шар розм'якшувався і приховане електростатичне зображення перетворювалося в геометричний рельєф поверхні світлочутливого термопластичного шару. Під час процесу прояву безупинно вимірювали дифракційну ефективність (η) відновленого зображення голограми плоского хвильового фронту в -1 порядку дифракції. Процес проявлення припиняли як тільки η досягала свого максимального значення. Час проявлення прихованого зображення голограми плоского хвильового фронту до максимального значення η не перевищував 0,005 с. За результатами цих вимірювань визначали залежність дифракційної ефективності від експозиції. Після кожного вимірювання записану голограму стирали. Для цього до електропровідного шару ІТО зразка оптичного середовища прикладали напругу 200 В, але час стирання був значно більшим, ніж час проявлення прихованого зображення голограми. При цьому світлочутливий термопластичний шар нагрівався до температури, яка була вища за температуру розм'якшення світлочутливого термопластичного шару. Це призводило до зникнення (залічування) геометричного рельєфу поверхні світлочутливого термопластичного 2 UA 100823 C2 5 шару і відповідно - до зникнення голографічного зображення. Після охолодження оптичне середовище використовували для подальшого вимірювання. В таблиці 1 приведені результати вимірів залежності максимальної дифракційної 3 ефективності η для енергії світла It=10- Дж, яке попадає на голографічне середовище, де I інтенсивність світла, t - час експозиції, для зразків зі світлочутливими шарами на основі КРЧО з SQ і ІНД6БМ при різних концентраціях N барвника. Найвища дифракційна ефективність досягається при концентраціях барвника 1 мас. %. Значення η > 2 % досягається у зразках з N > 0.3 мас. %, а в зразках з N > 1.3 мас. % величина ц зменшується. Оптимальним є діапазон концентрації барвника від 0.3 до 1.3 мас. %. 10 Таблиця 1 Світлочутливий шар КРЧО + N Mac. % SQ (прототип) КРЧО + N мас. % ІНД6БМ (винахід) 15 20 25 30 Концентрація N барвника у світлочутливому шарі Дифракційна ефективність голографічного середовища, (η) голограми, % мас. % 0,1 1,3 0,3 2,0 0,5 2,6 1,0 4,5 1,3 4,0 1,5 3,4 2,0 2,5 0,1 1,5 0,3 2,2 0,5 5,3 1,0 10,0 1,3 9,0 1,5 7,5 2,0 5,5 На кресленні приведені результати вимірів залежності максимальної дифракційної ефективності η від енергії It світла, яке попадає на оптичне середовище, для зразків зі світлочутливими шарами КРЧО + 0.5 Mac. % SQ (1), КРЧО + 1мас. % ІНД6БМ (2). З креслення видно, що при таких концентраціях в зразках оптичного середовища, що заявляється, величина η в 4-6 разів більша, ніж у прототипі. Це дає змогу підвищити дифракційну ефективність голограм в 4-6 разів, що в свою чергу дозволяє використовувати лазери з меншою потужністю випромінювання і тим самим - зменшити їх вартість. Джерела інформації: 1. Давиденко Н.А., Дехтяренко С.В., Гетманчук Ю.П., Ищенко А.А., Козинец А.В., Костенко Л.И., Мокринская Е.В., Студзинский С.Л., Скрышевский В.А., Скульский Н.А., Третяк О.В., Чуприна Н.Г. Фотополупроводниковые свойства голографических сред на основе ферроценилсодержащих соолигомеров глицидилкарбазола, сенсибилизированных органическим красителем. // Физика и техника полупроводников, 2009. - Т.43. - № 11. - С. 15151520. 2.Кувшинский Н.Г., Давиденко Н.А., Комко В.М. Физика аморфных молекулярных полупроводников. К.: Лыбидь, 1994.-176 с. 3. Деклараційний патент на винахід "Оптичне середовище для реєстрації оптичних голограм". Аль-Кадімі А.Д., Давиденко М.О., Дерев'янко Н.О., Іщенко О.О., Кувшинський М.Г., Павлов В.О. Бюлетень винаходів, № 11, 15.11.2002. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 Оптичне середовище для реєстрації оптичних голограм, яке складається з твердої прозорої підкладки з нанесеними на неї послідовно: прозорим електропровідним шаром, світлочутливим шаром на основі карбазолілвмісного олігомеру з домішками сенсибілізатора фотопровідності, яке відрізняється тим, що як світлочутливий шар використовують карбазолілвмісний радіальний чотирипроменевий олігомер: 3 UA 100823 C2 Si O CH2 CH CH2 O C2 H5 4 N , а як фотосенсибілізатор - барвник: Me Me O Me N O N Me 5 N O Me при наступному співвідношенні компонентів, мас, %: барвник 0,3-1,3, залишок - полімер. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4