Полимерный материал и полимерная пленка для записи фазовых голограмм излучением с длиной волны 532 нм

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ И ПОЛИМЕРНАЯ ПЛЕНКА ДЛЯ ЗАПИСИ ФАЗОВЫХ ГОЛОГРАММ ИЗЛУЧЕНИЕМ С ДЛИНОЙ ВОЛНЫ 532 НМ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Могильный Владимир Васильевич Мармыш Денис Николаевич Станкевич Александр Ильич Толстик Алексей Леонидович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(56) СМИРНОВА Т.Н. и др. Прикладная спектроскопия. - 2000. - Т. 67. -1. С. 29-33. БАРАЧЕВСКИЙ В.А. Юрий Николаевич Денисюк - основоположник отечественной голографии Сб. тр. Всероссийского семинара - СПб. ООО Центр Трансфера Технологий ИТЦ,2007. - С. 226-240. МОГИЛЬНЫЙ В.В. Полимерные фоторегистрирующие материалы и их применение. - Минск БГУ, 2003. С. 52-56, 63-71. ГРИЦАЙ Ю.В. и др. Вестник Белорусского государственного университета. Сер. 1. - 2000. -3. - С. 14-18.3-118591 , 1991.5665494 , 1997.60-227283 , 1985.6007965 , 1999.(57) 1. Полимерный материал для записи фазовых голограмм излучением с длиной волны 532 нм, отличающийся тем, что содержит 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенон и полиметилметакрилат при следующем соотношении компонентов, мас.3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенон 7-30 полиметилметакрилат 70-93. 2. Полимерная пленка для записи фазовых голограмм излучением с длиной волны 532 нм, отличающаяся тем, что изготовлена из полимерного материала по п. 1. Изобретение относится к полимерным фоторегистрирующим материалам с изменяющимся под действием оптического излучения показателем преломления. Известен полимерный материал для записи фазовых голограмм, представляющий собой полимерную композицию из полиметилметакрилата и светочувствительного 9-антральдегида с массовой долей 231. Благодаря высокой концентрации 9-антральдегида под действием света эффективно протекает его фотодимеризация. В известном полимерном материале удается получать высокоэффективные голограммы при записи излучением с длиной волны 488 нм 1. Рабочий спектральный диапазон 12781 1 2010.02.28 известного полимерного материала обусловлен спектром электронного поглощения 9-антральдегида и имеет длинноволновую границу около 500 нм. Для длин волн больших 500 нм регистрирующий слой обладает слишком малым поглощением, что не позволяет проводить эффективную запись голограмм. Как известно, для записи голограмм требуется оптическое излучение, обладающее достаточно высокой временной и пространственной когерентностью, источником которого являются лазеры 2. Для записи голограмм в известном материале на основе 9-антральдегида необходимо использовать дорогостоящий аргоновый лазер (генерируемые длины волн 457,9-514,5 нм). В настоящее время получили распространение твердотельные лазеры с диодной накачкой, генерирующие, в частности,излучение с длиной волны 532 нм. При этом когерентность генерируемого пучка достаточна для записи голограмм, а мощность излучения приближается к генерируемой аргоновыми лазерами. Вместе с тем стоимость твердотельных лазеров значительно меньше,чем аргоновых, они обладают также меньшими габаритами и весом. Задачей настоящего изобретения является разработка полимерного материала для записи фазовых голограмм излучением с длиной волны 532 нм, позволяющего использовать для записи голограмм дешевые источники когерентного излучения. Поставленная задача решается тем, что полимерный материал для записи фазовых голограмм излучением с длиной волны 532 нм содержит 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1 пропенон и полиметилметакрилат при следующем соотношении компонентов, мас.3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенон 7-30 полиметилметакрилат 70-93,а также тем, что полимерная пленка для записи фазовых голограмм излучением с длиной волны 532 нм изготовлена из полимерного материала по п. 1. 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенон получают конденсацией 9-формилантрацена с 3-нитроацетофеноном в щелочной среде по схеме Полученный 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенон перекристаллизовывают из изопропанола и высушивают при пониженном давлении. Использование вместо 9-антральдегида его фоточувствительного производного 3-(9 антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенона позволяет обеспечить оптимальное для записи фазовых голограмм поглощение оптического излучения на длине волны 532 нм при содержании фоточувствительного компонента 7-30 мас. . Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены спектры электронного поглощения слоев полиметилметакрилата, содержащих 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенон с массовой долей 19(кривая 1) и 9-антральдегид с массовой долей 23(кривая 2). Толщина регистрирующих слоев 100 мкм, вертикальной чертой отмечена длина волны 532 нм. Эффективная запись голограмм излучением с длиной волны 532 нм в слоях полиметилметакрилата, содержащих 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенон, подтверждается примерами. 2 12781 1 2010.02.28 Пример 1 Готовят раствор 0,7 г полученного термической полимеризацией полиметилметакрилата и 0,3 г 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенона и 10 мл хлороформа и тщательно перемешивают. Для получения полимерного материала формируют полимерные пленки толщиной 100 мкм поливом раствора на стеклянную подложку с последующей сушкой в течение 12 часов при 50 С. Излучением твердотельного лазера с длиной волны 532 нм записывают голографическую решетку по симметричной схеме в попутных пучках. Угол схождения пучков 10,2, что обеспечивает запись голографических решеток с периодом 3 мкм. В ходе эксперимента измеряют интенсивности падающего на решетку 0 и дифрагированногопучков на длине волны записи и рассчитывают дифракционную эффективностьпо формуле. 0 Запись проводится до достижения максимального значения дифракционной эффективности. Используя максимальное достигнутое в процессе записи значение дифракционной эффективности, рассчитывают амплитуду модуляции показателя преломленияпо формуле для фазовых пропускающих решеток 21 / 2 Пример 2. Готовят раствор 0,81 г полученного термической полимеризацией полиметилметакрилата и 0,19 г 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенона и 10 мл хлороформа и тщательно перемешивают. Приготовление полимерных пленок, запись голографических решеток,определение дифракционной эффективности и амплитуды модуляции показателя преломления проводят аналогично примеру 1. Пример 3. Готовят раствор 0,93 г полученного термической полимеризацией полиметилметакрилата и 0,07 г 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенона и 10 мл хлороформа и тщательно перемешивают. Приготовление полимерных пленок, запись голографических решеток,определение дифракционной эффективности и амплитуды модуляции показателя преломления проводят аналогично примеру 1. Пример 4 (прототип). Готовят раствор 0,77 г полученного термической полимеризацией полиметилметакрилата и 0,23 г 9-антральдегида и 10 мл хлороформа и тщательно перемешивают. Приготовление полимерных пленок, запись голографических решеток, определение дифракционной эффективности и амплитуды модуляции показателя преломления проводят аналогично примеру 1. Полученные значения максимальной дифракционной эффективности и амплитуды модуляции показателя преломления для полимерных пленок различного состава представлены в таблице. Параметры голографических решеток, полученные в полимерных пленках различного состава Содержание светочувствительного Номер примера 12781 1 2010.02.28 При записи голографических решеток излучением с длиной волны 532 нм в слоях полиметилметакрилата, содержащих 23 мас.9-антральдегида (пример 4), решетки отсутствовали даже при времени экспонирования, превышающем в 10 раз характерное время записи голографических решеток в полимерных слоях полиметилметакрилата, содержащих 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенон (примеры 1-3). Результаты, приведенные в таблице, показывают, что полимерный материал предлагаемого состава позволяет записывать голограммы с высокой дифракционной эффективностью при использовании излучения с длиной волны 532 нм, генерируемого твердотельным лазером с диодной накачкой. Достижимая дифракционная эффективность, согласно полученным данным, зависит от концентрации 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенона в полимерном слое. Максимальная величина 51,5 была получена в слое, содержащем 3-(9-антрил)-1-(3-нитрофенил)-1-пропенон с массовой долей 19 . Спектральный диапазон чувствительности предлагаемого полимерного материала позволяет проводить запись высокоэффективных голограмм с использованием оптического излучения с длиной волны 532 нм, генерируемого твердотельными лазерами, которые значительно дешевле газовых лазеров. Полимерный материал предлагаемого состава допускает технологичный способ нанесения регистрирующих слоев поливом раствора композиции в органическом растворителе на подложку с последующей сушкой. Область ее применения включает все методы голографической интерферометрии. Источники информации 1. Грицай Ю.В., Могильный В.В. Влияние взаимодействия фотоиндуцированных дефектов на динамику фазовых голографических решеток в антраценсодержащих полимерных слоях // Вестник Белорусского государственного университета. - Сер. 1. Физика. Математика. Информатика. - 2000. -3. - С. 14-18. 2. Кольер Р., Беркхардт К., Лин Л. Оптическая голография. - М. Мир, 1975. - С. 159. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4