close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9613

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 9613
(13) C1
(19)
G 03C 1/00
G 03H 1/26
СПОСОБ СОЗДАНИЯ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ
ДЛЯ ЗАПИСИ ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАММ
ИЗЛУЧЕНИЕМ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ АИГ:Nd-ЛАЗЕРА
BY 9613 C1 2007.08.30
(21) Номер заявки: a 20041076
(73) Патентообладатель: Государственное
(22) 2004.11.24
научное учреждение "Институт физики
(43) 2006.06.30
имени Б.И.Степанова Национальной
(71) Заявитель: Государственное научное
академии наук Беларуси" (BY)
учреждение "Институт физики имени
(56) Эфендиев Т.Ш. РОС-лазер на осноБ.И.Степанова Национальной акадеве активированного красителем желатимии наук Беларуси" (BY)
нового геля. Мат. XV Белорусско-литов(72) Авторы: Эфендиев Терлан Шаид оглы;
ского семинара. Лазеры и оптическая
Катаркевич Василий Михайлович;
нелинейность. - Мн., 2002, С. 150-156.
Рубинов Анатолий Николаевич (BY)
GB 1173486 A, 1969.
(57)
Способ создания светочувствительной среды для записи объемных голограмм излучением второй гармоники АИГ:Nd-лазера, включающий смешивание красителя, желатина,
дистиллированной воды и этилового спирта, с последовательными выдержками раствора
при комнатной температуре и в водяной бане при температуре 50 °С, заливку готового
раствора в герметичную кювету из прозрачного стекла и его студенение, отличающийся
тем, что вначале краситель в количестве, обеспечивающем поглощение готового раствора
на длине волны указанного излучения в пределах 10-50 см-1, растворяют в этиловом спирте,
полученную смесь растворяют в дистиллированной воде с условием обеспечения концентрации этилового спирта 5 % от объема водно-этанольного раствора, затем в полученную
смесь добавляют желатин в количестве, равном 25 % от веса водно-этанольного раствора,
затем осуществляют две указанные операции выдержки полученного раствора в течение
1-2 ч и 2 ч соответственно, кювету перед заливкой подогревают до температуры 50-55 °С,
выдерживают ее после заливки раствора при температуре 45-50 °С не менее 1 ч, а студенение осуществляют при температуре 22-25 °С в течение 3-4 ч.
Фиг. 1
BY 9613 C1 2007.08.30
Изобретение относится к области голографии и может найти широкое применение при
создании узкополосных селекторов излучения.
Трехмерная голограмма, т.е. голограмма, записанная в объемной светочувствительной
среде, обладает рядом полезных свойств по сравнению с двумерной голограммой. Среди
них необходимо отметить высокую угловую и спектральную селективность, возможность
многократной записи голограмм на одном и том же участке светочувствительного материала, возможность реконструкции изображения в белом свете и др.
Известен способ записи объемных голограмм путем приготовления толстослойного
светочувствительного материала на основе содержащего глицерин бихромированного желатина, студенения и сушки слоя, экспонирования его излучением гелий-кадмиевого лазера [1]. Полученные таким способом голограммы не обладают свойством реверсивности,
т.е. способ не позволяет осуществлять перезапись голограмм.
Ближайшим техническим решением к предлагаемому (прототип) является способ записи объемных голограмм, включающий приготовление светочувствительного материала
на основе водно-желатинового раствора красителя с концентрацией желатина 20 %, заливку раствора в герметичную кювету из прозрачного стекла, студенение и экспонирование его двумя сходящимися пучками излучения второй гармоники AИГ:Nd-лазера [2].При
воздействии на светочувствительную среду интерферирующих лазерных пучков в ней записывается фазовая объемная голограмма. Создаваемая в среде модуляция показателя
преломления связана с изменением объемной плотности и структуры молекулярной сетки
желатина, вызываемым образованием фотосшивок молекул красителя с желатином в местах интерференционных максимумов поля. Записанные решетки могут стираться путем
нагревания среды до температуры > 40 °С, а затем снова записываться в том же объеме,
т.е. обладают свойством реверсивности. Недостатком такого способа является невысокая
дифракционная эффективность записанных голограмм.
Задачей изобретения является повышение дифракционной эффективности голограмм.
Поставленная задача решается следующим образом. В способе записи объемных голограмм, включающем приготовление светочувствительного материала на основе водножелатинового раствора красителя, заливку раствора в герметичную кювету из прозрачного
стекла, студенение и экспонирование его двумя сходящимися пучками излучения второй
гармоники АИГ:Nd-лазера, согласно изобретению, краситель предварительно растворяют
в этиловом спирте, полученную смесь растворяют в дистиллированной воде, а затем в
этот раствор добавляют желатин.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурами, где:
фиг. 1 - схема записи объемных голограмм;
на фиг. 2 показаны измеренные на спектрофотометре Cary 500 Scan спектры поглощения
водно-желатинового раствора родамина 6Ж, содержащего 20 % желатина и 5 % этанола
(кривая 1) и чистого (т.е. без красителя) водно-желатинового раствора с аналогичным
содержанием указанных выше компонент (кривая 2);
на фиг. 3 показана измеренная зависимость дифракционной эффективности голограммы
от дозы облучения светочувствительной среды при плотности энергии излучения записи
38 мДж/см2. Кривая 1 соответствует способу записи по прототипу, кривая 2 - предлагаемому способу.
Запись голограммы по предлагаемому изобретению осуществляется следующим образом. Краситель растворяют в этиловом спирте, затем полученный раствор добавляют в
дистиллированную воду и перемешивают. Концентрация этанола в приготовленном растворе составляет 5 % от объема водно-этанольного раствора красителя. Концентрация красителя в приготовленном растворе соответствует поглощению на длине волны λ = 532 нм
в пределах 10-50 см-1. В полученный раствор добавляют желатин в количестве, равном
25 % от веса водно-этанольного раствора красителя. Желатин набухает в растворе в течение 1-2 ч при температуре 18-21 °С. Затем смесь помещают в водяную баню и выдержи2
BY 9613 C1 2007.08.30
вают при температуре 50 °С при периодическом помешивании в течение 2 ч. Приготовленный раствор заливается в герметичную кювету из оптического стекла. Расстояние l
между рабочими окнами кюветы К (фиг. 1) выбирается исходя из концентрации раствора
таким образом, чтобы излучение записи освещало светочувствительный материал по всей
глубине. Глубина проникновения излучения записи в раствор L зависит от его концентрации следующим образом: L = 1/Nσ, где N - число молекул красителя в единице объема
[см-3], σ - сечение поглощения молекул красителя на длине волны излучения записи [см2].
Расчет показывает, что для раствора с коэффициентом поглощения 50 см-1 расстояние между
окнами составляет 0,2 мм, а для раствора с коэффициентом поглощения 10 см-1 эта величина равна 1 мм.
Из приведенных на фиг. 2 спектров поглощения видно, что концентрация родамина
6Ж соответствует поглощению 36 см-1 на длине волны λ = 532 нм, в то время как поглощение чистого водно-желатинового раствора не превышает 1 см-1. Таким образом, в поглощение среды основной вклад вносят молекулы красителя.
Перед заливкой раствора в кювету ее прогревают до температуры 50-55 °С. Кювету с
залитым раствором выдерживают при температуре 45-50 °С не менее 1 ч. Затем полученный раствор студенится при температуре 22-25 °С в течение 3-4 ч.
В отличие от прототипа предложенная последовательность операций позволяет получать однородную по всему объему светочувствительную среду. В этом случае качество
записанной голограммы существенно выше, что и приводит к повышению дифракционной эффективности.
Запись голографической информации осуществлялась двумя сходящимися пучками
излучения второй гармоники (λ = 532 нм) АИГ:Nd-лазера со спектральной шириной линии ∆λ0,5 ≈ 6×10-3 нм, энергией импульсов ~ 40 мДж при их длительности τ0,5 ≈ 17 нс и
частоте следования до 50 Гц. Пучок излучения 2-ой гармоники, расширенный пятикратным телескопом Т, с помощью 50 %-го зеркала З1 разделялся на два пучка I и II примерно
равной интенсивности, которые с помощью "глухого" зеркала З2 (пучок I) и оптической
линии задержки ОЛЗ (пучок II) с близкой к нулевой разностью хода сводились на рабочей
поверхности светочувствительной среды СС в кювете К. Угол схождения пучков 2θ = 6°
соответствовал пространственной частоте ν = 1/d = 200 мм-1 (где d = 5 мкм - период пространственной решетки). Интерферирующие пучки излучения записи распространялись
симметрично относительно нормали к поверхности входного окна кюветы К. Диаметр
экспонируемого пятна был около 10 мм.
Дифракционная эффективность записанной голограммы определялась по формуле
η = I1/I0 × 100 %, где I1 - интенсивность дифрагировавшего пучка, I0 - интенсивность считывающего пучка. Считывание голограммы осуществлялось излучением гелий-неонового
лазера (λ = 632,8 нм).
Проведены измерения дифракционной эффективности голограмм, записанных по способу-прототипу и по предлагаемому способу (фиг. 3).
В обоих случаях концентрация желатина и этанола в светочувствительном материале
составляла 20 % и 5 % соответственно. Использовался краситель родамин 6Ж. Поглощение слоя толщиной 0,4 мм на длине волны записи (λ = 532 нм) составляло 25 см-1. Энергетическая экспозиция не превышала 200 Дж/см2.
Измеренная дифракционная эффективность голограммы, записанной по способу-прототипу, составляла около 2,8 %. В то же время дифракционная эффективность голограммы,
записанной по предлагаемому способу, достигала 6,1 %.
3
BY 9613 C1 2007.08.30
Источники информации:
1. Денисюк Ю.Н. и др. Толстослойный глицеринсодержащий бихромированный желатин для записи объемных голограмм // Письма в ЖТФ. - 1997. - Т. 23. - № 7. - С. 62-66.
2. Эфендиев Т.Ш. и др. РОС-лазер на основе активированного красителем желатинового геля. Мат. XV Белорусско-литовского семинара. Лазеры и оптическая нелинейность. Мн., 2002, С. 150-156.
Фиг. 2
Фиг. 1
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
117 Кб
Теги
by9613, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа