Влияние прогрева и фиксирования объемных пропускающих голограмм, зарегистрированных на ДИФФЕНе, на величину анизотропии фазовой модуляции

ВЛИЯНИЕ ПРОГРЕВА И ФИКСИРОВАНИЯ ОБЪЕМНЫХ ПРОПУСКАЮЩИХ ГОЛОГРАММ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ НА ДИФФЕНЕ, НА ВЕЛИЧИНУ АНИЗОТРОПИИ ФАЗОВОЙ

МОДУЛЯЦИИ О.В. Андреева, В.Т. Прокопенко, О.М. Ялукова

Сегодня возникает необходимость в разработке новых регистрирующих сред [1] для получения высокоэффективных голограмм со стабильными свойствами, которые находят широкое применение в различных областях оптического приборостроения [2]. Однако получение таких сред еще не вышло за рамки изготовления лабораторных образцов. Недостаточно исследованы как физико-химические процессы, происходящие в этих средах под действием излучения, так и влияние этих процессов на параметры голограмм.

Разработка фазовой среды на полиметилметакрилатной (ПММА) основе является очень перспективной с точки зрения использования их для исследований в области голографии с глубокой записью [3]. Они имеют высокое разрешение, широкий спектральный диапазон чувствительности и могут быть оптимизированы практически к любой рабочей длине волны генерации в видимом диапазоне спектра [4]. Среды дают возможность производить запись с высокой фазовой модуляцией, и, пользуясь высокой угловой и спектральной селективностью, можно производить многократную запись в одном объеме материала.

Светочувствительная среда состоит из ПММА с добавлением органического красителя фенантренхинона (ФХ), светочувствительного в полосе поглощения 430-500 нм. Под действием излучения молекулы непрореагировавшего ФХ способны диффундировать в объеме полимера, это приводит к уменьшению неоднородности среды (анизотропии).

Анизотропия характеризует механические изменения в образце, неоднородность его оптических свойств [5]. Расчет анизотропии фазовой модуляции q проводился по формуле

q =

где ф1± - перпендикулярная составляющая фазовой модуляции, ф1|1 - параллельная составляющая фазовой модуляции, 0о - угол между пучками нулевого и первого порядков дифракции в среде.

В работе проводился анализ зависимостей анизотропии фазовой модуляции q от времени прогрева ¿пр и после фиксирования. Например, на рис. 1 представлен график зависимости q(tпр) для голограммы Х1У-6 № 1.

Видно, что при ¿пр=12 часов значение анизотропии очень высоко ( > 1,4), со временем прогрева анизотропия уменьшается. Так, 27.10 при ^пр=76 часов q=0,961. Две недели образец лежал в наклоненном состоянии (т. е. не стоял вертикально) после чего анизотропия увеличилась ^=1,236), это связано с тем, что образец "потек". Далее образец два дня (до 10.11) находился в вертикальном положении, после чего значение анизотропии уменьшилось до q=1,021. 17.10 образец помещался горизонтально в термостат на 1 час при температуре 50 °С, стороной вверх, значение анизотропии уменьшилось до q=0,992, т.е. значения вернулись к стабильному состоянию ^ около единицы). Можно сделать вывод: анизотропия обусловлена не только неоднородностью среды, но и фотоупругостью, т.е. механическими деформациями (напряжениями) внутри образца.

Все исследованные голограммы обладали аналогичной зависимостью анизотропии от времени прогрева. Как представлено на рис. 2, анизотропия уменьшается со временем прогрева, т.е. уменьшается неоднородность среды.

1,5

1,4

^ 1,3

I 1,2

о

г

£ 1,1

1

0,9

0

50 100 150

время прогрева, час

200

Рис. 1. Зависимость анизотропии фазовой модуляции Х1У-6 голограммы №1

от времени прогрева

1,3 1,25 1,2 1,15 ±

1,1

к ^

с

о

I-

о

00

£1,05

1

0,95 0,9

0

-г

< 1

1— »-1 "Г -р 1-

I:: ;[ 4 . < < >

50 100 150

время прогрева, час

200

Рис. 2. Анизотропия фазовой модуляции ц Х1У-6 голограммы №3 от времени

прогрева

На основании полученных экспериментальных данных установлено: анизотропия оптических свойств включает постоянную составляющую, обусловленную неоднородностью среды, и вносимую составляющую, обусловленную эффектом фотоупругости (механическими деформациями, напряжениями).

Литература

1. Отчет по работе: Разработка и исследование полимерных материалов применительно к проблемам записи информации и создания голографических оптических элементов

2. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1973. С.261-282.

3. Вениаминов А.В., Седунов Ю.Н., Попов А.П., Бандюк О.В. Постэкспозиционное поведение голограмм под влиянием диффузии макромолекул // Опт. и спектр. 1996. Т.81. Вып. 4. С.676-680.

4. Андреева О.В., Бандюк О.В., Парамонов А.А. и др. Объемные пропускающие голограммы в полимерной среде с фенантренхиноном (в печати).

5. Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. М.: Наука, 1973. 475 с.