Часть 3. Страницы с 216 по 300. PDF 3,2MB

ÓÄÊ 535.3.
ÃÎËÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÎÅ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÐÅÔÐÀÊÖÈÎÍÍÛÕ ÑÂÎÉÑÒÂ
ÍÅÐÂÍÛÕ ÂÎËÎÊÎÍ: ÍÅÐÂÍÎÅ ÂÎËÎÊÍÎ – ÎÏÒÈ×ÅÑÊÈÉ ÂÎËÍÎÂÎÄ
Ë. Â. ÒÀÍÈÍ
Ãîñóäàðñòâåííîå íàó÷íîå ó÷ðåæäåíèå “Èíñòèòóò ôèçèêè èì. Á.È. Ñòåïàíîâà
Íàöèîíàëüíîé àêàäåìèè íàóê Áåëàðóñè”
E-mail: info@holography.by
Îïòè÷åñêîå èçëó÷åíèå çàíèìàåò âàæíîå ìåñòî â
äåÿòåëüíîñòè æèâûõ îðãàíèçìîâ. Áóäó÷è íåîòúåìëåìûì ôàêòîðîì îêðóæàþùåé ñðåäû, ñâåò ÿâëÿåòñÿ
äëÿ æèâûõ îðãàíèçìîâ èñòî÷íèêîì ýíåðãèè (ôîòîñèíòåç), äèñòàíöèîííûõ ñâåäåíèé îá îêðóæàþùåé
ñðåäå, îäíèì èç ïðîäóêòîâ îáìåííûõ ðåàêöèé (áèîëþìèíåñöåíöèÿ). Ïîêàçàíà áèîëîãè÷åñêàÿ çíà÷èìîñòü ýòîãî ïîñëåäíåãî èçëó÷åíèÿ äèñòàíöèîííûõ
ìåæêëåòî÷íûõ âçàèìîäåéñòâèé (Â.Ï. Êàçíà÷ååâ,
Ë.Ï. Ìèõàéëîâà, “Ñâåðõñëàáûå èçëó÷åíèÿ â ìåæêëåòî÷íûõ âçàèìîäåéñòâèÿõ”, “Íàóêà”, Íîâîñèáèðñê, 1981 ã., 260 ñòð.). Âìåñòå ñ òåì, ìåõàíèçì ðàñïðîñòðàíåíèÿ îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ â áèîëîãè÷åñêîé òêàíè (â äàííîì ñëó÷àå – íåðâíîé) îñòàåòñÿ íà
êëåòî÷íîì óðîâíå íåâûÿñíåííûì.
 ýòîì ñëó÷àå áîëüøîé íàó÷íûé è ïðàêòè÷åñêèé
èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò ðàçðàáîòêà è àäàïòàöèÿ ìåòîäà ãîëîãðàôè÷åñêîé èíòåðôåðåíöèîííîé ìèêðîñêîïèè äëÿ èññëåäîâàíèÿ èçìåíåíèé ñòðóêòóðû è ôóíêöèé â èçîëèðîâàííûõ âîçáóäèìûõ ïðåïàðàòàõ íåðâíîé è ìûøå÷íîé òêàíè. Ïðè ðåøåíèè äàííîé çàäà÷è
íåîáõîäèìî áûëî îáåñïå÷èòü ñëåäóþùèå óñëîâèÿ:
áåñêîíòàêòíîñòü, âûñîêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü èçìåðåíèé, âîçìîæíîñòü èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññà â äèíàìèêå, ïðîâåäåíèå îäíîâðåìåííîãî ýëåêòðîôèçèîëîãè÷åñêîãî êîíòðîëÿ çà ïðèæèçíåííûì ñîñòîÿíèåì
íåðâíîãî âîëîêíà, íåðâíîé êëåòêè.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîâåäåíî ãîëîãðàôè÷åñêîå
èññëåäîâàíèå ðåôðàêöèîííîé ñòðóêòóðû íåðâíûõ
âîëîêîí â ïðèæèçíåííîì ñîñòîÿíèè.  ÷àñòíîñòè,
èçìåðåíî ðàäèàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå ïîêàçàòåëÿ
ïðåëîìëåíèÿ øâàííîâñêîé îáîëî÷êè è àêñîíà ìèåëèíèçèðîâàííîãî íåðâíîãî âîëîêíà, à òàêæå áåçìÿêîòíûõ íåðâíûõ âîëîêîí. Îáúåêòîì èññëåäîâàíèÿ
ñëóæèëè ïåðåæèâàþùèå ïðåïàðàòû îäèíî÷íûõ ìÿêîòíûõ íåðâíûõ âîëîêîí (äèàìåòð 8–10 ìêì ïðè
äëèíå îòïðåïàðèðîâàííîãî ó÷àñòêà 5–7 ìì) ñåäàëèùíîãî íåðâà òðàâÿíîé ëÿãóøêè è âûðàùåííûå â
äèññîöèèðîâàííîé êóëüòóðå ñèìïàòè÷åñêîãî ãàíãëèÿ îòðîñòêè íåðâíûõ êëåòîê. Âñå îïåðàöèè ïî ïðåïàðèðîâàíèþ îäèíî÷íîãî íåðâíîãî âîëîêíà îñóùåñòâëÿëè â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðîöåäóðîé, îïèñàííîé
Òàñàêè [1–3].
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíà áëîê-ñõåìà ëàçåðíî-ãîëîãðàôè÷åñêîé óñòàíîâêè äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñòðóê216
òóðíî-ôóíêöèîíàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê íåéðîáèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ. Ðàçðàáîòàííàÿ äëÿ ýòèõ öåëåé
óñòàíîâêà ñîñòîèò èç äâóõ ÷àñòåé: ãîëîãðàôè÷åñêîé
è ýëåêòðîôèçèîëîãè÷åñêîé. Ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ÷àñòü
âêëþ÷àåò: èñòî÷íèê èçëó÷åíèÿ, â êà÷åñòâå êîòîðîãî
(à)
(á)
11
4
9
6
14
10
3
8
7
2
17
15
13
1
5
12
18
19
16
Ðèñ. 1. Ôîòîãðàôèÿ è ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ ãîëîãðàôè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ ñòðóêòóðû è ôóíêöèè íåðâíîãî âîëîêíà â ðåæèìå ðèòìè÷åñêîé ñòèìóëÿöèè: 1 –
ëàçåð; 2 – ìåõàíè÷åñêèé ñòðîáîñêîï; 3 – îïòè÷åñêàÿ
êàìåðà ñ íåðâíûì âîëîêíîì; 4 – ôîòîïëàñòèíêà; 5, 6,
7, 18 – ïîâîðîòíûå çåðêàëà; 8 – ñâåòîäåëèòåëü; 9, 10 –
ìèêðîîáúåêòèâû; 11 – îêóëÿð; 12 – áëîê çàäåðæêè;
13 – ýëåêòðîñòèìóëÿòîð; 14 – óñèëèòåëü áèîïîòåíöèàëîâ; 15 – äâóëó÷åâîé îñöèëëîãðàô; 16 – ôîòîäèîä; 17 – ñòåêëÿííàÿ ïëàñòèíà; 19 – íåéòðàëüíûé
ôèëüòð.
èñïîëüçîâàëè íåïðåðûâíûé ëàçåð ËÃ-38 (40 ÌÂò),
â ðÿäå ñëó÷àåâ ñîäåðæàùèé ñòðîáîñêîï, þñòèðîâî÷íûé ëàçåð ËÃ-56, ãîëîãðàôè÷åñêèå ìèêðîñêîïû,
ðàáîòàþùèå íà ïðîïóñêàíèå è â îòðàæåííîì ñâåòå,
ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ïðîâîäèëèñü èññëåäîâàíèÿ
ôàçîâûõ è äèôôóçíî-ðàññåèâàþùèõ ìèêðîîáúåêòîâ, èçìåíÿþùèõ ñâîè ñîñòîÿíèÿ âî âðåìåíè, à òàêæå óñòðîéñòâî îáðàáîòêè ãîëîãðàìì â ðåàëüíîì
âðåìåíè.
Äàííàÿ óñòàíîâêà ïîçâîëÿëà ïîëó÷àòü ãîëîãðàììû è ãîëîãðàôè÷åñêèå èíòåðôåðîãðàììû â ðàçëè÷íûõ ôàçàõ âîçáóæäåíèÿ íåðâíûõ âîëîêîí äâóõýêñïîçèöèîííûì ìåòîäîì çàïèñè ãîëîãðàôè÷åñêèõ
èíòåðôåðîãðàìì, â òîì ÷èñëå äèôôåðåíöèàëüíîé
ãîëîãðàôè÷åñêîé èíòåðôåðîìåòðèåé ðåàëüíîãî âðåìåíè, è ñòðîáîñêîïè÷åñêèì.
1. Äâóõýêñïîçèöèîííûé ìåòîä çàïèñè ãîëîãðàôè÷åñêèõ èíòåðôåðîãðàìì ìèêðîîáúåêòîâ çàêëþ÷àåòñÿ â ïîñëåäîâàòåëüíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè íà
îäíó ðåãèñòðèðóþùóþ ñðåäó äâóõ ñîñòîÿíèé ìèêðîîáúåêòà: èñõîäíîãî è èçìåíåííîãî, íàïðèìåð,
âñëåäñòâèå ñòèìóëèðóþùåãî ýëåêòðè÷åñêîãî èëè
ëàçåðíîãî âîçäåéñòâèÿ.
2. Òåðìèí “èíòåðôåðîìåòðèÿ â ðåàëüíîì” âðåìåíè îçíà÷àåò, ÷òî èíòåðôåðåíöèîííàÿ êàðòèíà ìåíÿåòñÿ îäíîâðåìåííî ñ èçìåíåíèÿìè ñîñòîÿíèé
ïðåäìåòà. Ãîëîãðàììà â ýòîì ñëó÷àå ýêñïîíèðóåòñÿ
îäèí ðàç, ïðîÿâëÿåòñÿ è óñòàíàâëèâàåòñÿ òî÷íî íà
òî æå ìåñòî, ãäå îíà íàõîäèëàñü â ìîìåíò ñúåìêè,
èëè æå îáðàáàòûâàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî íà ìåñòå
ðåãèñòðàöèè.
3. Ïîä ñòðîáîãîëîãðàôèåé ïîíèìàþò ãîëîãðàôè÷åñêèå ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ ïîâòîðÿþùèõñÿ ïðîöåññîâ, â êîòîðûõ ãîëîãðàììû ýêñïîíèðóþòñÿ â ñâåòå
ìíîãîêðàòíî ñëåäóþùèõ ñâåòîâûõ èìïóëüñîâ, ñèíõðîíèçèðîâàííûõ ñ îïðåäåëåííîé ôàçîé ïðîöåññà.
 ýêñïåðèìåíòå èñïîëüçîâàëèñü òîëüêî íåïîâðåæäåííûå âîëîêíà, ñîêðàùàþùèåñÿ â îòâåò íà
ýëåêòðîñòèìóëÿöèþ.
 ðàáîòàõ [4, 5] âïåðâûå áûëà ïðîäåìîíñòðèðîâàíà âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ ìåòîäîâ ãîëîãðàôè÷åñêîé èíòåðôåðåíöèîííîé ìèêðîñêîïèè äëÿ
èçó÷åíèÿ îïòèìàëüíûõ óñëîâèé çàïèñè ãîëîãðàìì
èçîëèðîâàííûõ íåðâíûõ âîëîêîí â ïðèæèçíåííîì
ñîñòîÿíèè è ëèìôîöèòîâ.
Ýòè èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëèëè ïîëó÷èòü ãîëîãðàôè÷åñêèå èçîáðàæåíèÿ îñíîâíûõ ñòðóêòóðíûõ îáðàçîâàíèé (ìèåëèíîâîé îáîëî÷êè, ïåðèêàðèîíà
øâàííîâñêîé êëåòêè, äåòàëåé ñòðîåíèÿ ïåðåõâàòà
Ðàíâüå). Òàêæå áûëà îáíàðóæåíà çíà÷èòåëüíàÿ ðàçíèöà â íàáåãàõ ôàçû, íàáëþäàåìàÿ ìåæäó ó÷àñòêàìè ëóêîâèöû ïåðåõâàòà Ðàíâüå è îáëàñòè åãî íîäàëüíîãî ó÷àñòêà, ò. å. òîé îáëàñòè, ãäå íàõîäèòñÿ âîçáóäèìàÿ ìåìáðàíà, îòâåòñòâåííàÿ çà ïðîâåäåíèå
íåðâíîãî èìïóëüñà ïî âîëîêíó.
 ïðèæèçíåííîì ñîñòîÿíèè ïðåïàðàò íåðâíîãî
âîëîêíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âåñüìà ëàáèëüíîå îáðàçîâàíèå, â êîòîðîì ïðîèñõîäÿò íåïðåðûâíûå ìîðôîëîãè÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ. Ïðè ýòîì âðåìÿ èññëåäîâàíèÿ ñóùåñòâåííî îãðàíè÷åíî ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ èõ æèçíè. Ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ðåãèñòðàöèÿ
íåðâíîãî âîëîêíà, íåðâíîé êëåòêè ñ àïîñòåðèîðíûì
èññëåäîâàíèåì âîññòàíîâëåííîãî èçîáðàæåíèÿ ïîçâîëÿåò îáîéòè ýòó òðóäíîñòü.  êà÷åñòâå ïðèìåðà
ïîëó÷åíèÿ òàêîé èíôîðìàöèè íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíû âîññòàíîâëåííûå ñ îäíîé ãîëîãðàììû èçîáðàæåíèÿ ðàçëè÷íûõ ó÷àñòêîâ íåðâíîãî âîëîêíà è èíòåðôåðîãðàììû òåõ æå ó÷àñòêîâ.
Ïîëó÷åííûå ïî èíòåðôåðîãðàììå ôàçîâûå ñäâèãè îòðàæàþò ñòðóêòóðó ìÿêîòíîãî íåðâíîãî âîëîêíà è ïðîèñõîäÿùèå â íåì èçìåíåíèÿ. Íà îáîèõ ñíèì-
à
á
â
ã
ä
å
æ
ç
è
ê
Ðèñ. 2.
217
3 ìêì
á
à
5 ìêì
â
ã
ä
Ðèñ. 3.
êàõ îò÷åòëèâî íàáëþäàþòñÿ ìèåëèíîâàÿ îáîëî÷êà è
âàðèàöèè åå ôîðìû.  öåíòðàëüíîì ó÷àñòêå íåðâíîãî âîëîêíà ðàñïîëàãàåòñÿ ïåðèêàðèîí øâàííîâñêîé
êëåòêè, âêëþ÷àþùåé â ñåáÿ ÿäðûøêî. Èç èíòåðôåðîãðàììû âèäíî, ÷òî íàèáîëüøèé ñäâèã ïîëîñ íàáëþäàåòñÿ â îñåâîé îáëàñòè âîëîêíà è ìèåëèíîâîé
îáîëî÷êå. Ýòî ñìåùåíèå ïîëîñ îáóñëîâëåíî öèëèíäðè÷åñêîé ôîðìîé âîëîêíà è çíà÷èòåëüíî áîëüøèì,
ïî ñðàâíåíèþ ñ îêðóæàþùèì ðàñòâîðîì, ïîêàçàòåëåì ïðåëîìëåíèÿ ëèïîïðîòåèäíûõ ñòðóêòóð ìèåëèíîâîé îáîëî÷êè.
Íà âîññòàíîâëåííîì ñ ãîëîãðàììû èçîáðàæåíèè
(ðèñ. 2ä, æ, è) íàáëþäàåòñÿ ùåëü ïåðåõâàòà Ðàíâüå,
ëóêîâèöû ïåðåõâàòà è èõ ïðîäîëüíûå ñêëàäêè.
Ñäâèãè ïîëîñ, ñîîòâåòñòâóþùèå (ðèñ. 2å, ç, ê), íà
èíòåðôåðîãðàììå ñâÿçàíû ñ íàçâàííûìè âûøå
ñòðóêòóðàìè ïåðåõâàòà. Òàê, íå èìåþùåìó ïëîòíûõ
ñòðóêòóð àêñîíó â îáëàñòè ùåëè ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìàëüíîå âîçìóùåíèå èíòåðôåðåíöèîííûõ ïîëîñ,
òîãäà êàê ñðàâíèòåëüíî ïëîòíûå ìèåëèíîâûå îáîëî÷êè ëóêîâèö ïåðåõâàòà è èõ ñêëàäêè îò÷åòëèâî
âûÿâëÿþòñÿ íà èíòåðôåðîãðàììå.
Íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû ðàçëè÷íûå ïî ãëóáèíå ñå÷åíèÿ îáúåìíîãî èçîáðàæåíèÿ íåðâíîãî âîëîêíà, ïîëó÷åííûå ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîé ïåðåôîêóñèðîâêè íà
ñòàäèè âîññòàíîâëåíèÿ èçîáðàæåíèÿ ãîëîãðàììîé.
Ãëóáèíà ðåçêîñòè (5 ìêì) âîññòàíàâëèâàåìîãî ñ ãîëîãðàììû èçîáðàæåíèÿ ïðåâûøàåò â 3–5 ðàç òàêîâóþ ïðè ôîòîãðàôè÷åñêîé çàïèñè.
Ðàáîòû [6, 7] ïîñâÿùåíû ðàçâèòèþ è óñîâåðøåíñòâîâàíèþ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ìåòîäèê ïðèæèçíåííîãî èññëåäîâàíèÿ íåðâíûõ âîëîêîí ñ èñïîëüçîâàíèåì ðåæèìîâ èõ ðèòìè÷åñêîé ýëåêòðîñòèìóëÿöèè è
åäèíè÷íûõ àêòîâ âîçáóæäåíèÿ. Ðàçðàáîòàííàÿ äëÿ
ýòèõ öåëåé îïòè÷åñêàÿ êàìåðà (ðèñ. 4à) ïîçâîëÿëà
ïðîâîäèòü ãîëîãðàôè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ ñ îäíîâðåìåííûì ýëåêòðîôèçèîëîãè÷åñêèì êîíòðîëåì
(ðèñ. 4á), ÷òî äàëî âîçìîæíîñòü êàê ñëåäèòü çà ïðèæèçíåííûì ñîñòîÿíèåì íåðâíîãî âîëîêíà, òàê è
218
(à)
(á)
Ðèñ. 4.
óïðàâëÿòü ïðîöåññîì ñèíõðîíèçàöèè ñúåìà äàííûõ
îáîèìè ìåòîäàìè.
Íà ðèñ. 5 ïðåäñòàâëåíû ãîëîãðàôè÷åñêèé ìèêðîñêîï è ñõåìà åãî ðàáîòû.
Ãîëîãðàôè÷åñêèé èíòåðôåðåíöèîííûé ìèêðîñêîï:
Ðàçìåð ðåãèñòðèðóåìûõ îáúåêòîâ – îò 1 ìêì äî 3 ìì.
Âðåìÿ ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì:
– ïðè ðàáîòå ñ íåïðåðûâíûì ëàçåðîì ËÃ-38 –
– 5×10–2–30 c;
– ïðè ðàáîòå ñ èìïóëüñíûì ëàçåðîì íà ðóáè– íå – 3×10–8 ñ.
(à)
(á)
(â)
Ðèñ. 5. Ôîòî (à, á) è ñõåìà (â) ãîëîãðàôè÷åñêîãî èíòåðôåðåíöèîííîãî ìèêðîñêîïà äëÿ ðàáîòû â ïðîõîäÿùåì è
îòðàæåííîì ñâåòå: 1 – ëàçåð; 2 – ëó÷ ëàçåðà; 3 – “ãëóõîå çåðêàëî”; 4 – ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèé ìîäóëÿòîð; 5 – äèàôðàãìà; 6 – ïîëóïðîçðà÷íîå çåðêàëî; 7 – ÷åòâåðòüâîëíîâàÿ ïëàñòèíêà; 8 – êîíäåíñîð; 9 – ïðåäìåòíûé ñòîëèê; 10 –
îáúåêòèâ; 11 – ãîëîãðàììà; 12 – îêóëÿð.
Âðåìÿ ðåãèñòðàöèè èíòåðôåðîãðàìì â ðåàëüíîì
âðåìåíè ïðè èñïîëüçîâàíèè ñòðîáèðóþùèõ èìïóëüñîâ ñî ñêâàæíîñòüþ 100 – 1–10 c.
Ìàêñèìàëüíàÿ ÷àñòîòà ñòðîáèðîâàíèÿ – 5 êÃö.
Ïðåäåëüíîå óâåëè÷åíèå – 1800×.
Ìèíèìàëüíûé âðåìåííîé èíòåðâàë ìåæäó ýêñïîçèöèÿìè â äâóõýêñïîçèöèîííîé èíòåðôåðîìåòðèè – 1, 8×10–4ñ.
Èñïîëüçóåìûå äëèíû âîëí:
– ËÃ-38 (ãåëèé-íåîíîâûé ëàçåð) – 632,8 íì;
– “Èãëà 4Ì” (àðãîíîâûé ëàçåð) – 514,5 íì;
– –472,2 íì;
– ðóáèíîâûé ëàçåð – 694,3 íì.
Âûõîäíàÿ ìîùíîñòü:
– ËÃ-38 – 40 ÌÂò;
– ýíåðãèÿ èçëó÷åíèÿ ðóáèíîâîãî ëàçåðà – 0,4–
–
1,5 Äæ;
– äëèíà êîãåðåíòíîñòè èçëó÷åíèÿ ËÃ-38 â îä–
íîìîäîâîì ðåæèìå – 20 ñì.
Ê ìèêðîñêîïó áûëà ðàçðàáîòàíà ñïåöèàëüíàÿ ïðèñòàâêà, ïîçâîëÿþùàÿ ðåàëèçîâàòü â èññëåäîâàíèÿõ
ìåòîä âî âñòðå÷íûõ ïó÷êàõ, ìåòîä ñ íàêëîííûì îïîðíûì ïó÷êîì, ìåòîä ñôîêóñèðîâàííîãî èçîáðàæåíèÿ
è ò. ä.  ýòîì ñëó÷àå âåäåòñÿ ãîëîãðàôèðîâàíèå èçîáðàæåíèÿ, à íå ñàìîãî ìèêðîîáúåêòà.  îïòè÷åñêîé
ñõåìå ìèêðîñêîïà èñïîëüçîâàëèñü ñòàíäàðòíûå ìèêðîîáúåêòèâû 10×, 40×, 90× (ìàñëÿíàÿ èììåðñèÿ) è
îêóëÿðû 5×, 7×, 15×, 20×, ÷òî ïîçâîëÿëî âàðüèðîâàòü
óâåëè÷åíèå â ïðåäåëàõ 50–1800×. Âðåìÿ ýêñïîçèöèè
ãîëîãðàììû çàâèñåëî îò óâåëè÷åíèÿ èñïîëüçóåìûõ
íà ñòàäèè çàïèñè îáúåêòèâîâ è ñîñòàâëÿëî äëÿ îáúåêòèâîâ 10× – 0,5 ñåê, 40× – 6 ñåê, 90× – 20 ñåê. Îñâåùåíèå îáúåêòà ïîäôîêóñèðîâàííûì ëàçåðíûì ïó÷êîì
ïîçâîëÿëî çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü ÿðêîñòü ïðåäìåòíîãî ïó÷êà. Ïðè ýòîì âðåìÿ ýêñïîíèðîâàíèÿ ãîëîãðàììû ñîñòàâëÿëî 3–5 ñåê (îáúåêòèâ 90×).
Îïòèìàëüíîå ñîîòíîøåíèå èíòåíñèâíîñòè èíòåðôåðèðóþùèõ ïó÷êîâ 1:1 ïðè ðàçëè÷íûõ óâåëè÷åíèÿõ äîñòèãàëîñü îñëàáëåíèåì îïîðíîãî ïó÷êà ñ
ïîìîùüþ íåéòðàëüíûõ êëèíîâûõ ôèëüòðîâ è ïîëÿðîèäîâ. Âðåìÿ ýêñïîíèðîâàíèÿ ãîëîãðàìì óïðàâëÿëîñü ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèì çàòâîðîì. Äëÿ çàïèñè
ãîëîãðàìì èñïîëüçîâàëèñü ôîòîïëàñòèíêè ËÎÈ-2,
ÏÝ-2. Ïîñëå ýêñïîíèðîâàíèÿ ôîòîïëàñòèíêè îáðàáàòûâàëèñü â ïðîÿâèòåëå ÃÏ-2 ïðè òåìïåðàòóðå
29 ± 0,5 C, ïðîìûâàëèñü â äèñòèëëèðîâàííîé âîäå
è çàêðåïëÿëèñü. Ïðè ïðîâåäåíèè èññëåäîâàíèé â
ðåàëüíîì âðåìåíè îáðàáîòêà ôîòîïëàñòèíîê ïðîèçâîäèëàñü íà ìåñòå çàïèñè ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîé êþâåòû, ÷òî îáåñïå÷èâàëî ñòàáèëüíîñòü èõ
ïåðâîíà÷àëüíîãî ïîëîæåíèÿ. Âðåìÿ ïðîÿâëåíèÿ
8 ìèí. Èíòåðôåðîãðàììû ðåãèñòðèðîâàëèñü íà
ïëåíêó ÊÍ-2.
Ãîëîãðàôè÷åñêàÿ óñòàíîâêà áûëà ñìîíòèðîâàíà
íà ïëèòå, çàùèùåííîé îò âëèÿíèÿ âèáðàöèé ñ ïîìîùüþ ïíåâìàòè÷åñêîé ïîäóøêè.
Ýëåêòðîôèçèîëîãè÷åñêèé ìåòîä [8], îñíîâàííûé
íà ðåãèñòðàöèè ýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ äåé219
ñòâèÿ, – ýòî îäèí èç òðàäèöèîííûõ ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ âîçáóäèìûõ ñòðóêòóð, òàêèõ êàê íåðâíàÿ
òêàíü (âîëîêíà, êëåòêè è ò. ä.). ßâëÿÿñü ïîêàçàòåëåì
äåÿòåëüíîñòè íåðâíîãî âîëîêíà èëè êëåòêè, ýòè ïîòåíöèàëû íåñóò èíôîðìàöèþ ëèøü îá èçìåíåíèè
èîííûõ ïîòîêîâ, íå äàâàÿ ëîêàëüíûõ äàííûõ î ñîñòîÿíèè ñòðóêòóðû êëåòêè èëè âîëîêíà.  ýòèõ ýêñïåðèìåíòàõ ýëåêòðîôèçèîëîãè÷åñêàÿ ÷àñòü ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ êîíòðîëÿ æèçíåäåÿòåëüíîñòè íåðâíîãî
âîëîêíà è ñîäåðæèò ýëåêòðîñòèìóëÿòîð ÝÑÓ-2, ñïåöèàëüíóþ êàìåðó äëÿ ðàçìåùåíèÿ âîëîêíà, îñöèëëîãðàôû äëÿ êîíòðîëÿ, óñèëèòåëü áèîïîòåíöèàëîâ.
Êàìåðà (3) (ñì. ðèñ. 6à) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óñòðîéñòâî, îáåñïå÷èâàþùåå ôèêñàöèþ èññëåäóåìîãî
ìèêðîîáúåêòà, ïîäà÷ó ïåðôóçèîííîãî ðàñòâîðà ê
íåìó è èìååò îïòè÷åñêóþ ïîâåðõíîñòü, ÷åðåç êîòîðóþ âåäåòñÿ ëàçåðíîå çîíäèðîâàíèå íåðâíîãî âîëîêíà. Êîíñòðóêöèÿ êàìåðû ïðåäóñìàòðèâàëà ñòèìóëÿ-
(à)
íåðâíîå âîëîêíî
1
2
(á)
3
ê óñèëèòåëþ
2
1
(â)
Ðèñ. 6.
220
ê ñòèìóëÿòîðó
3
öèþ íåðâíîãî âîëîêíà è îòâåäåíèå ïîòåíöèàëîâ
äåéñòâèÿ (ðèñ. 6á) ïî ìåòîäó âîçäóøíûõ ìîñòèêîâ
Òàñàêè [3]. Äëÿ ñêàíèðîâàíèÿ èçãîòîâëåíî óñòðîéñòâî íà ïüåçîêåðàìè÷åñêîì ýëåìåíòå, ðàçìåùàåìîå
íà ïðåäìåòíîì ñòîëèêå ìèêðîñêîïà, ïîçâîëÿþùåå
ñìåùàòü èññëåäóåìûé ïðåïàðàò íà ðàññòîÿíèå äî
30 ìêì ñ ðåãóëèðóåìûì øàãîì (îò 0,5 ìêì è âûøå).
Ïåðåæèâàþùèé ïðåïàðàò ìÿêîòíîãî íåðâíîãî âîëîêíà ãîòîâèëñÿ ïóòåì ðàñùåïëåíèÿ ñåäàëèùíîãî
íåðâà ëÿãóøêè ñ ïîìîùüþ âîëüôðàìîâûõ èãë. Â çàâèñèìîñòè îò òðåáîâàíèé ýêñïåðèìåíòà âîëîêíî
ïîìåùàëîñü â ôèçèîëîãè÷åñêèé ðàñòâîð Ðèíãåðà
(n = 1,3337), ñèëèêîíîâîå ìàñëî (n = 1,4057) è âàçåëèíîâîå ìàñëî (n = 1,4805). Ôóíêöèîíàëüíîå ñîñòîÿíèå íåðâíîãî âîëîêíà, èñïîëüçóåìîãî â ýêñïåðèìåíòàõ, îöåíèâàëîñü ïî åãî ñïîñîáíîñòè ãåíåðèðîâàòü ñòàáèëüíûé ïîòåíöèàë äåéñòâèÿ â îòâåò íà
ýëåêòðè÷åñêîå ðàçäðàæåíèå ïðÿìîóãîëüíûìè èìïóëüñàìè òîêà äëèòåëüíîñòüþ 0,1 ìñ è ÷àñòîòîé
1 Ãö. Ïðè ïîëó÷åíèè äâóõýêñïîçèöèîííûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ èíòåðôåðîãðàìì â ïîëîñàõ áåñêîíå÷íîé
øèðèíû ïåðâàÿ ýêñïîçèöèÿ ñîîòâåòñòâîâàëà âíåñåíèþ â ïðåäìåòíûé ïó÷îê ïðåïàðàòà. Âî âðåìÿ âòîðîé ýêñïîçèöèè îáúåêò îòñóòñòâîâàë. Èíòåðôåðîãðàììû â ïîëîñàõ êîíå÷íîé øèðèíû ôîðìèðîâàëèñü
ââåäåíèåì âî âðåìÿ ïåðâîé ýêñïîçèöèè â ïðåäìåòíûé ïó÷îê ñòåêëÿííîãî êëèíà 3°, 5° (ïåðèîä ïîëîñ
ïðè ýòîì ñîñòàâëÿë 0,4–0,2 ìêì). Äëÿ çàïèñè äèôôåðåíöèàëüíûõ èíòåðôåðîãðàìì íà îäíó ãîëîãðàììó çàïèñûâàëèñü äâà ñîñòîÿíèÿ îäíîãî è òîãî
æå îáúåêòà, ðàçäåëåííûå íåêîòîðûì âðåìåííûì
èíòåðâàëîì.
Äëÿ èçó÷åíèÿ ñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèé íåðâíîãî
âîëîêíà â ðåæèìå ðèòìè÷åñêîé ñòèìóëÿöèè èñïîëüçîâàí ñòðîáîãîëîãðàôè÷åñêèé ìåòîä (ðèñ. 1).
 ýòîì ñëó÷àå ìåæäó ëàçåðîì íåïðåðûâíîãî äåéñòâèÿ è ñâåòîäåëèòåëåì ðàçìåùàëñÿ ñòðîáîñêîï ñ
ñèñòåìîé ñèíõðîíèçàöèè. Çàïèñü ãîëîãðàìì íîñèò
íàêîïèòåëüíûé õàðàêòåð. Äëÿ ìèêðîîáúåêòîâ òèïà
íåðâíîãî âîëîêíà, ñâîéñòâà êîòîðîãî îáðàòèìû äëÿ
÷àñòîò âîçáóæäåíèÿ 100 Ãö, ìîæíî îñóùåñòâèòü
çàïèñü ãîëîãðàìì íàáîðîì ëàçåðíûõ ñèíõðîíèçèðîâàííûõ ñ îïðåäåëåííîé ôàçîé âîçáóæäåíèÿ èìïóëüñîâ íèçêîé èíòåíñèâíîñòè. Äëÿ ðåãèñòðàöèè
ãîëîãðàôè÷åñêèõ èíòåðôåðîãðàìì â ðàçëè÷íûõ
ôàçàõ âîçáóæäåíèÿ èñïîëüçîâàëñÿ ñòðîáîñêîï ñ ñèñòåìîé ñèíõðîíèçàöèè, âêëþ÷àþùåé â ñåáÿ áëîê çàäåðæêè. Èçëó÷åíèå ëàçåðà ïîñëå ñòðîáîñêîïà èìåëî äëèòåëüíîñòü 1 ìñ, ñ ÷àñòîòîé 100 Ãö. Îäíîâðåìåííî ñ îñâåùåíèåì îáúåêòà ÷åðåç ôîòîäèîä
çàïóñêàëàñü ëèíèÿ çàäåðæêè (12). Êîíòðîëü çà ôîðìîé è äëèòåëüíîñòüþ ñâåòîâîãî èìïóëüñà îñóùåñòâëÿëñÿ ïðè ïîìîùè ôîòîäèîäà ÔÀ-27À (16) è äâóëó÷åâîãî îñöèëëîãðàôà (15) (ðèñ.1 ). Çàäåðæàííûé
èìïóëüñ óïðàâëÿë ýëåêòðîñòèìóëÿòîðîì (13) òàêèì
îáðàçîì, ÷òî ïîòåíöèàë äåéñòâèÿ ïðèõîäèë â ïîëå
çðåíèÿ ìèêðîñêîïà ñèíõðîííî ñ çàïèñûâàþùèì
ãîëîãðàììó èçëó÷åíèåì. Ýëåêòðîñòèìóëÿòîð ïåðèîäè÷åñêè ïîñûëàë ñòèìóëèðóþùèé ïèêîîáðàçíûé
èìïóëüñ íà íåðâíîå âîëîêíî. Èçìåíåíèå âðåìåíè
çàäåðæêè ïîçâîëÿëî ñêàíèðîâàòü ôàçû âîçáóæäåíèÿ
íåðâíîãî âîëîêíà. Äëÿ êîíòðîëÿ ñèíõðîíèçàöèè
íåðâíûé èìïóëüñ ñ ïîìîùüþ ìèêðîýëåêòðîäîâ è
óñèëèòåëÿ (14), à òàêæå ñèãíàë îò ôîòîäèîäà îòâîäèëèñü íà îñöèëëîãðàô (15). Òàêæå îòðàáàòûâàëèñü
ðåæèìû çàïèñè ãîëîãðàôè÷åñêèõ èíòåðôåðîãðàìì
ïðè åäèíè÷íîì àêòå âîçáóæäåíèÿ íåðâíîãî âîëîêíà ñ èñïîëüçîâàíèåì â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà èçëó÷åíèÿ ëàçåðà íà ðóáèíå, ãåíåðèðóþùåãî ñäâîåííûé
ìîíîèìïóëüñ ñ ðåãóëèðóåìûì èíòåðâàëîì (694 íì,
0,5 Äæ). Ýòî èçëó÷åíèå ñ ïîìîùüþ íåéòðàëüíûõ
ôèëüòðîâ îñëàáëÿëîñü è çàâîäèëîñü â ñõåìó ãîëîãðàôè÷åñêîãî ìèêðîñêîïà, ãäå áûëà ðàçìåùåíà êàìåðà (3) ñ èññëåäóåìûì îáúåêòîì – èçîëèðîâàííûì íåðâíûì âîëîêíîì. Ñèíõðîèìïóëüñ îò ÝÑÓ-2
çàïóñêàë áëîê íàêà÷êè ðóáèíîâîãî ëàçåðà. Çàïóñêàþùèé èìïóëüñ ñòèìóëÿöèè âîçáóæäàë íåðâíîå
âîëîêíî òàêèì îáðàçîì, ÷òî ìîìåíò çàïèñè ãîëîãðàìì èçëó÷åíèåì ýòîãî ëàçåðà ñîâïàäàë ñî âðåìåíåì ïðîâåäåíèÿ ïî âîëîêíó ïîòåíöèàëà äåéñòâèÿ.
Âðåìÿ çàäåðæêè îáåñïå÷èâàëî ãîëîãðàôè÷åñêóþ
ðåãèñòðàöèþ íåðâíîãî âîëîêíà â ðàçëè÷íûõ ñîñòîÿíèÿõ âîçáóæäåíèÿ. Îäíàêî ïîëó÷åííûå äëÿ îïðåäåëåííûõ ôàç âîçáóæäåíèÿ íåðâíîãî âîëîêíà ãîëîãðàôè÷åñêèå èíòåðôåðîãðàììû ïîçâîëèëè âûÿâèòü
â íåì íåçíà÷èòåëüíûå ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíûå
èçìåíåíèÿ (ïîëåçíûé ñèãíàë áûë â ïðåäåëàõ îøèáêè èçìåðåíèé). Îïòèìèçàöèÿ óñëîâèé ýêñïåðèìåíòà è ðåãèñòðàöèè èíòåðôåðîãðàìì ïî ìàêñèìàëüíîìó ôàçîâîìó íàáåãó íà âîçáóæäåíèå íåðâíîãî
âîëîêíà ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàíà ïðè èñïîëüçîâàíèè àâòîìàòèçèðîâàííîé ñèñòåìû, êîòîðàÿ ïîçâîëèò ñíèçèòü òðóäîåìêîñòü îáðàáîòêè è ðàñøèôðîâêè èíòåðôåðîãðàìì, óâåëè÷èò òî÷íîñòü è ñêîðîñòü
èçìåðåíèé, â ÷àñòíîñòè, ðàñïðåäåëåíèÿ ïîêàçàòåëÿ
ïðåëîìëåíèÿ íåðâíîãî âîëîêíà, âåëè÷èíû äåôîðìàöèé íåðâíîãî âîëîêíà ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè ïî
íåìó èìïóëüñà âîçáóæäåíèÿ, ïóëüñàöèé íåéðîíà è
ò. ä. Ïîâûøåíèå êà÷åñòâà èíòåðôåðåíöèîííûõ ïîëîñ (ñ êîíòðàñòîì è ñ âîçìîæíîñòüþ òî÷íîãî îïðåäåëåíèÿ öåíòðà ïîëîñû) ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî
ïðè èñïîëüçîâàíèè óñòðîéñòâà óñðåäíåíèÿ êîãåðåíòíûõ øóìîâ.
Íàèáîëåå ýôôåêòèâíîé íà äàííîì ýòàïå èññëåäîâàíèé îêàçàëàñü çàïèñü ãîëîãðàìì â ðåàëüíîì
ìàñøòàáå âðåìåíè. Äëÿ çàïèñè èçîáðàæåíèÿ íåðâíîãî âîëîêíà â ïðåäìåòíîì ïó÷êå èñïîëüçîâàëñÿ 90×
(ìàñëÿíàÿ èììåðñèÿ) îáúåêòèâ.  ýòîì ñëó÷àå ïåðâîíà÷àëüíî íà ãîëîãðàììó çàïèñûâàëàñü âîëíà ñðàâíåíèÿ, ïðîøåäøàÿ âñå ýëåìåíòû îïòè÷åñêîé ñõåìû
áåç îáúåêòà. Çàòåì ïîìåùàëîñü íåðâíîå âîëîêíî è
îñâåùàëîñü ïëîñêîé âîëíîé, êîòîðàÿ çà îáúåêòèâîì
òðàíñôîðìèðóåòñÿ â ñôåðè÷åñêóþ.  ðåçóëüòàòå
èíòåðôåðåíöèè âîññòàíîâëåííîé ñôåðè÷åñêîé âîëíû è âîëíû, èìåþùåé ôàçîâûå âîçìóùåíèÿ, âíåñåííûå îáúåêòîì, îáðàçóåòñÿ ñèñòåìà èíòåðôåðåíöèîííûõ ïîëîñ. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïîëîñ êîíå÷íîé
øèðèíû èçìåíÿëñÿ óãîë ïàäåíèÿ âîññòàíàâëèâàþùåé âîëíû íà ãîëîãðàììó. Åñëè ó÷åñòü, ÷òî ðàññòîÿíèå ìåæäó öåíòðàìè ñôåðè÷åñêèõ âîëí çíà÷èòåëüíî ìåíüøå èõ ðàäèóñà êðèâèçíû â îáëàñòè èíòåðôåðåíöèè, òî ïîëîñû ìîæíî ñ÷èòàòü ïðàêòè÷åñêè
ïðÿìûìè. Åñëè ñèñòåìà êîîðäèíàò ðàñïîëîæåíà òàêèì îáðàçîì, ÷òî z – îïòè÷åñêàÿ îñü ãîëîãðàôè÷åñêîãî èíòåðôåðåíöèîííîãî ìèêðîñêîïà, y – îñü ñèììåòðèè îáúåêòà, òî ïîâîðîò ãîëîãðàììû âîêðóã îñè
x íà íåáîëüøîé óãîë ñìåùàåò öåíòð âîññòàíîâëåííîé ñôåðè÷åñêîé âîëíû âäîëü îñè y.  ýòîì ñëó÷àå
óðàâíåíèå òåìíûõ ïîëîñ èìååò âèä [9]:
δ( x , y ) y − y m
,
=
2π
T
(1)
ãäå δ(x, y) – ôàçîâîå âîçìóùåíèå, âíîñèìîå âîëîêíîì; T – ïåðèîä èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû; y – ym –
îòêëîíåíèå èíòåðôåðåíöèîííîé ïîëîñû.
Ôàçîâîå âîçìóùåíèå δ(x, y) â ïëîñêîñòè íåïîñðåäñòâåííî çà âîëîêíîì èìååò âèä:
1− x2
δ( x , y ) = δ( x ) = 2 k
∫
Δn( x, z )dz ,
0
ãäå k = 2π/λ, λ – äëèíà âîëíû; ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî
îáúåêò èìååò àêñèàëüíóþ ñèììåòðèþ è îñâåùàåòñÿ ïëîñêîé âîëíîé. Íåðâíîå âîëîêíî ñ õîðîøåé ñòåïåíüþ òî÷íîñòè ìîæíî ñ÷èòàòü îñåñèììåòðè÷íûì
îáúåêòîì.
Íà èíòåðôåðîãðàììå ëåãêî èäåíòèôèöèðîâàòü
êðàé âîëîêíà è äðóãèå åãî îáëàñòè, èñïîëüçóÿ äëÿ
óñòàíîâëåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ êîîðäèíàò åãî èçîáðàæåíèå. Â ëþáîé z = zp ïëîñêîñòè
⎛ f ⎞
(2)
δ( x p ) = δ ⎜ x ⎟ .
⎜ zp ⎟
⎝
⎠
Ìíîæèòåëü f/zp ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èçìåíåíèå
ìàñøòàáà â ïëîñêîñòè íàáëþäåíèÿ z = zp îòíîñèòåëüíî ïëîñêîñòè ïðåäìåòà. Íîðìèðóÿ â ïëîñêîñòè íàáëþäåíèÿ êîîðäèíàòû òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ðàäèóñ
èçîáðàæåíèÿ âîëîêíà áûë ðàâåí 1, è ïðîèçâîäÿ çàìåíó â (2) ïåðåìåííûõ x = rcosϕ, z = rsinϕ ñ ó÷åòîì,
÷òî Δn = n(r) – n0, óðàâíåíèå (1) ìîæíî çàïèñàòü:
2 R0
λ
1
∫
Δn(r ′)r ′dr ′
=
y − ym
,
T
(3)
′
r
x
(
)
−
x
èçâåñòíîå êàê óðàâíåíèå Àáåëÿ (r ′ – ðàäèóñ âîëîêíà).
Ôîðìàëüíî îáðàùåíèå ýòîãî óðàâíåíèÿ èìååò âèä:
2
2
221
Δn ( r ) = −
λ
πTR0
1
∫
( y − ym )′x dx′
r
( x′)2 − r 2
.
(4)
 ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ îòêëîíåíèå y – ym èçìåðÿåòñÿ ñ îøèáêîé, êîòîðàÿ ìîæåò èìåòü êàê ñèñòåìàòè÷åñêèé, òàê è ñëó÷àéíûé õàðàêòåð.  ýòîì ñëó÷àå
ïðîèçâîäíàÿ (y – ym)′ ìîæåò íå ñóùåñòâîâàòü. Íà
ïðàêòèêå ðåøåíèå, ðàññ÷èòûâàåìîå ïî ôîðìóëå (4),
íîñèò ñèëüíî îñöèëëèðóþùèé õàðàêòåð. Òåì íå ìåíåå, ìîæíî ïîëó÷èòü ðåãóëÿðèçîâàííîå ðåøåíèå
ýòîé íåêîððåêòíî ïîñòàâëåííîé çàäà÷è, åñëè âîñïîëüçîâàòüñÿ ïðèáëèæåíèåì ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ ñãëàæèâàþùèìè êóáè÷åñêèì ñïëàéíàìè.
Çàäà÷à ïðèáëèæåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ
k
y − ym çàêëþ÷àåòñÿ â ïîñòðîåíèè ïî èñõîäíûì
äàííûì ôóíêöèè S(x), ïðèáëèæàþùåé ôóíêöèþ
y – ym. Ñãëàæèâàþùèé êóáè÷åñêèé ñïëàéí Sn, α(x) îïðåäåëÿåòñÿ êàê ðåøåíèå âàðèàöèîííîé çàäà÷è:
(
)
2
Φ α ( S n ,α ( x)) = inf Φ α ( S ( x)), S ( x) ∈ C[0,1]
,
ãäå
1
n
0
i =1
Φ α = α ∫ (S ′′( x))2 dx + ∑ pi−1 ( ( y − ym ) − S ( xi ) ) (5)
2
è çàâèñèò îò ïàðàìåòðà ñãëàæèâàíèÿ α.
Äëÿ âûáîðà ïàðàìåòðà ñãëàæèâàíèÿ èñïîëüçîâàëñÿ êðèòåðèé îïòèìàëüíîñòè ïðèáëèæåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíîé èíôîðìàöèè, ïîëó÷åííûé â [10]. Ïðîèçâîäíàÿ S′n, α â ýòîì ñëó÷àå íåïðåðûâíà, è âû÷èñëåíèÿ òîãäà ñâîäÿòñÿ ê ñóììèðîâàíèþ èíòåãðàëîâ âèäà:
xi +1
∫ ( x − xi ) ( x
l
2
i
− r2
)
−1/ 2
dx,
ñ àíàëîãîâûì èíòåãðàòîðîì íà ïðåöèçèîííûõ åìêîñòÿõ, êîòîðîå ïðè ðàñïîëîæåíèè â ïëîñêîñòè ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàôè÷åñêèõ èíòåðôåðîãðàìì âåäåò
íàêîïëåíèå ïîëåçíîãî ñèãíàëà ïî íàáîðó ñèíõðîíèçèðîâàííûõ ñ îïðåäåëåííîé ôàçîé âîçáóæäåíèÿ
èìïóëüñîâ. Èññëåäîâàíèÿ ïðîôèëÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ íåðâíûõ âîëîêîí â ïðèæèçíåííîì ñîñòîÿíèè ïðîâåäåíî âïåðâûå (ðèñ. 7).
Íà ðèñ. 8 ïðåäñòàâëåíû ïîëó÷åííûå â ðåæèìå
ðèòìè÷åñêîé ñòèìóëÿöèè èíòåðôåðîãðàììû èíòåðíîäàëüíûõ ó÷àñòêîâ íåðâíûõ âîëîêîí è ðåçóëüòàòû
èõ ðàñøèôðîâêè. Âîññòàíîâëåííûå èçîáðàæåíèÿ
íåðâíûõ âîëîêîí íàáëþäàëèñü ñ óâåëè÷åíèåì äî
×
1800 . Áûëî ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå ðàäèàëüíîãî
ðàñïðåäåëåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ êàê ìèåëèíèçèðîâàííîãî íåðâíîãî âîëîêíà, òàê è áåçìÿêîòíîãî íåðâíîãî âîëîêíà â ïðèæèçíåííîì ñîñòîÿíèè.
Ðåçóëüòàòû, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 8, ïîëó÷åíû äëÿ
ðàçíûõ ìèåëèíèçèðîâàííûõ âîëîêîí.
Õàðàêòåð çàâèñèìîñòè n(r) èíòåðíîäàëüíîãî ó÷àñòêà ìèåëèçèðîâàííîãî íåðâíîãî âîëîêíà àíàëîãè÷åí ïðîôèëþ òðóá÷àòûõ îïòè÷åñêèõ âîëíîâîäîâ
[12], ýòî ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü íàëè÷èå âîëíîâîäíûõ ñâîéñòâ ìèåëèíîâîé îáîëî÷êè, à âîçìîæíî, è ñàìîãî àêñîíà. Ïîëó÷åííûå äàííûå ìîãóò
ÿâèòüñÿ èñõîäíîé ïðåäïîñûëêîé â âûÿâëåíèè ìåõàíèçìà äèñòàíöèîííûõ ìåæêëåòî÷íûõ âçàèìîäåéñòâèé ïîñðåäñòâàì èçëó÷åíèÿ.  ñâÿçè ñ ýòèì ñëåäóåò óïîìÿíóòü ðàáîòó [16], â êîòîðîé ïîêàçàíî, ÷òî
ñâåò ïðîâîäèòñÿ ïî âûòÿíóòûì êëåòêàì îò îäíèõ
(6)
xi
(
)
y − ym , l = 0, 1, 2 –
ãäå xi – êîîðäèíàòà îòêëîíåíèÿ k
÷èñëî ïðîâîäèìûõ èçìåðåíèé. Ïîäîáíàÿ ñõåìà íå èñïîëüçóåò êâàäðàòóðíûå ôîðìóëû, êîòîðûå âíîñÿò äîïîëíèòåëüíóþ ïîãðåøíîñòü ïðè îáðàùåíèè óðàâíåíèÿ Àáåëÿ [11]. Òàêîé àëãîðèòì áûë ðåàëèçîâàí â
âèäå ïàêåòà ïîäïðîãðàììû íà ÿçûêå Ôîðòðàí-IV. Ïîëó÷åííûå èíòåðôåðîãðàììû ôîòîìåòðèðîâàëèñü íà
ìèêðîôîòîìåòðå MPV-2 ôèðìû “Leitz” è îáðàáàòûâàëèñü íà ÝÂÌ ÁÝÑÌ-6. Âîññòàíîâëåíèå ìîäåëüíûõ
ôóíêöèé ïðîèçâîäèòñÿ ñ òî÷íîñòüþ äî 10–3.
Äëÿ îöåíêè îøèáîê ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå
ðàñïðåäåëåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ñòåêëÿííîãî êàïèëëÿðà, çàïîëíåííîãî âàçåëèíîâûì ìàñëîì
(R0 = 75 ìêì). Ïîëó÷åííûå äàííûå ñîãëàñóþòñÿ ñ
èçâåñòíûìè ñ òî÷íîñòüþ äî 10–3, ñëåäóåò, îäíàêî,
îòìåòèòü, ÷òî ðàñ÷åò àíàëîãè÷íîé èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû äëÿ îáúåêòîâ ðàäèóñîì 5 ìêì ïîíèçèò
òî÷íîñòü äî ~ 1,5×10–2.
Ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè èçìåðåíèé ìåòîäîì ðåàëüíîãî âðåìåíè ðàçðàáîòàíî è èçãîòîâëåíî óñòðîéñòâî, ñîäåðæàùåå ôîòîóìíîæèòåëü
222
Ï
(à)
1,45
1,40
1,35
–1
–0,5
0
Ï
0,5
1
0,5
1
1,45
(á)
1,40
1,35
–1
Ðèñ. 7.
–0,5
0
n
n
n
1,45
1,45
1,41
1,41
1,37
1,37
1,33
1,41
0
0,5
1
r/R0
1,33
1,37
0
0,5
1
r/R0
1,33
0
0,5
1 r/R0
Ðèñ. 8. Èíòåðôåðîãðàììû è ðàññ÷èòàííûå ïî íèì ïîêàçàòåëè ïðåëîìëåíèÿ ìèåëèíèçèðîâàííûõ íåðâíûõ âîëîêí.
Ñòðåëêîé óêàçàíû ñå÷åíèÿ, äëÿ êîòîðûõ ïðîèçâîäèëñÿ ðàñ÷åò.
÷àñòåé ðàñòåíèÿ ê äðóãèì è ïåðåäàâàåìàÿ òàêèì
îáðàçîì èíôîðìàöèÿ èãðàåò âàæíóþ ðîëü â ðàçâèòèè è ðåãóëÿöèè æèçíåäåÿòåëüíîñòè ðàñòåíèÿ. Ñðàâíèòåëüíî âûñîêèé äëÿ áèîëîãè÷åñêèõ ñòðóêòóð
ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ ìÿêîòíîé îáîëî÷êè íåðâíîãî âîëîêíà (1,44 ± 0,01), ïîëó÷åííûé ýêñïåðèìåíòàëüíî, ñîãëàñóåòñÿ ñ ìîðôîëîãè÷åñêèìè äàííûìè
î ïëîòíîé óïàêîâêå áåëêîâî-ëèïîèäíûõ ìåìáðàí
ýòîé ñòðóêòóðû [13]. Êàê âèäíî èç ðèñ. 9, ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ àêñîïëàçìû íà îñè âîëîêíà íåñêîëüêî áîëüøå, ÷åì íà ó÷àñòêàõ íåïîñðåäñòâåííî
ïîä ìèåëèíîâîé îáîëî÷êîé. Òàêèì îáðàçîì, ìåòîäîì ãîëîãðàôè÷åñêîé èíòåðôåðåíöèîííîé ìèêðîñêîïèè ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ
ìèåëèíèçèðîâàííîãî íåðâíîãî âîëîêíà. Ïîëó÷åíû
èíòåðôåðîãðàììû âîëîêîí äèàìåòðîì 10 ìêì ñ ïðîñòðàíñòâåííûì ðàçðåøåíèåì ëó÷øå 1 ìêì. Ïîñòðîåíû ïðîôèëè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ íåðâíûõ âîëîêîí (ñðåäíèé ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ àêñîíà ñîñòàâëÿåò 1,35, ìÿêîòíîé îáîëî÷êè – 1,44). Ïîñëåäíåå
óêàçûâàåò íà íàëè÷èå âîëíîâîäíûõ ñâîéñòâ ìèåëèíîâîé îáîëî÷êè è îñåâîãî öèëèíäðà (àêñîíà). Óñòàíîâëåí òàêæå ïðîôèëü ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ áåçìÿêîòíûõ íåðâíûõ âîëîêîí. Ñ öåëüþ ñðàâíåíèÿ
ïîëó÷àåìûõ ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèå ïðîâîäèëîñü
òàêæå ñ ïîìîùüþ ìåòîäà ôîêóñèðîâêè, ïðèìåíÿåìîãî äëÿ èçó÷åíèÿ ñâåòîâîäîâ [14]. Îáúåêòîì èññëåäîâàíèÿ ñëóæèëè âûðîñøèå â äèññîöèèðîâàííîé
êóëüòóðå ñèìïàòè÷åñêîãî ãàíãëèÿ îòðîñòêè íåðâíûõ
âîëîêîí [15].
Àäàïòàöèÿ ìåòîäà ôîêóñèðîâêè ê òàêîìó óíèêàëüíîìó îáúåêòó ñâÿçàíà ñ ðÿäîì òðóäíîñòåé: ìà-
ëûå ðàçìåðû âîëîêîí (1–5 ìêì), íåîáõîäèìîñòü ïîäáîðà èììåðñèè. Èììåðñèîííàÿ æèäêîñòü èìåëà
ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ, ðàâíûé ïîêàçàòåëþ ïðåëîìëåíèÿ íà êðàþ âîëîêíà. Ïîäáîð èììåðñèè ïðîèçâîäèëñÿ ñìåíîé ôèçèîëîãè÷åñêèõ ðàñòâîðîâ ñ
n2 = 1,334 – 1,380 â ïðîñòîé êàìåðå (ðèñ. 10à), ãäå
ðàçìåùàëñÿ ïðåïàðàò. Ïðåäâàðèòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè îòñóòñòâèå ñóùåñòâåííîãî ïîãëîùåíèÿ íåðâíîãî âîëîêíà (ìåíüøå 6%). Åñëè ïîêà-
(à)
y
(á)
0 2 Ï0 Ì
S
Ê Ï–Ï0 Ï
x
Ðèñ. 9.
223
y(t)
Ïîêðîâíîå ñòåêëî
Îáúåêò
(a)
P(y)
(á)
(â)
1,5
1
t
0,5
–5
0
5 y, ìêì
n(n/a)
(å)
1,5
P(y)
–5
P(y)
(ã)
1
(ä)
1,5
1,5
1
1
0,5
0,5
0,5
0
–5
5 y, ìêì
–1
0
1
r/a
5 y, ìêì
Ðèñ. 10.
çàòåëü ïðåëîìëåíèÿ âîëîêíà èìååò ðàäèàëüíóþ
çàâèñèìîñòü, n = n(r), òî îíî áóäåò ðàáîòàòü, êàê
öèëèíäðè÷åñêàÿ ëèíçà. Èçìåðÿÿ ðàñïðåäåëåíèå
èíòåíñèâíîñòè P(y) â ïëîñêîñòè çà âîëîêíîì
(ðèñ. 10â), ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïðîôèëü ïîêàçàòåëÿ
ïðåëîìëåíèÿ:
n
n(r ) − n2 = 2
πL
∞
∫
0
t − y (t )
t 2 − r2
dt.
(7)
Ôóíêöèÿ y(t) íàõîäèòñÿ êàê îáðàòíàÿ ê ôóíêöèè:
y
t ( y ) = ∫ P( y ′)dy ′.
(8)
0
Òî÷íîñòü ïîäáîðà èììåðñèè ñîñòàâëÿëà 0,005.
224
Íà ðèñ. 10â ïîêàçàíà ôîòîãðàôèÿ êëåòêè â ôèçèîëîãè÷åñêîì ðàñòâîðå ñ ïîêàçàòåëåì ïðåëîìëåíèÿ
1,334, à íà ðèñ. 10ã – â ñðåäå ñ n = 1,370, ãäå âîëîêíî
ìåíåå çàìåòíî. Íàáëþäåíèÿ â ïëîñêîñòè L = 20 ìêì
ïîêàçàëè, ÷òî îòðîñòîê íåðâíîé êëåòêè (ðèñ. 10ä)
îáëàäàåò ôîêóñèðóþùèìè ñâîéñòâàìè. Ðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòè âäîëü ëèíèè b–b′ ïðèâåäåíî â
íèæíåé ÷àñòè ðèñ. 10ä. Ñîîòâåòñòâóþùåå ðàñïðåäåëåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ïîêàçàíî íà ðèñ. 10å.
Äëÿ îöåíêè ïðåëîìëÿþùèõ ñâîéñòâ ñðåäû,
îêðóæàþùåé âîëîêíî, áûë èçìåðåí ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ ñûâîðîòêè êðûñû n = 1,3484 êàê âîçìîæíîãî àíàëîãà ìåæêëåòî÷íîé æèäêîñòè. Èìåÿ íåçíà÷èòåëüíîå ïîãëîùåíèå è êâàçèñòóïåí÷àòûé ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ, áåçìÿêîòíîå íåðâíîå âîëîêíî,
ïî-âèäèìîìó, ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíî êàê âîëíîâîä, õàðàêòåðèçóåìûé áåçðàçìåðíûì ïàðàìåòðîì
V=
2π 2 2
n1 − n2 ≈ 6,3,
λ
(9)
16. Àëèêåâè÷ Ë.Å., Ãîðîøêîâ À.Â., Ðóáàíîâ À.Ñ., Òàíèí Ë.Â.
Âå ñö³ ÀÍ ÁÑÑÐ, Ñåð. á³ÿë. íàâóê, 1979, ¹ 6,
ñ. 118–122.
17. Antonov I.P., Goroshkov A.V., Kalynov V.N, Markhvida I.V.,
Rubanov A.S., Tanin L.V. Proceedings of the International
Conference on Holographic Data Non-Destructive Testings,
W17. Dubrovnik, Yugoslavia, 1982 ã., p. 1–6. È.Ï. Àíòîíîâ, À.Â. Ãîðîøêîâ, Â.Í. Êàëþíîâ, È.Â. Ìàðõâèäà,
À.Ñ. Ðóáàíîâ, Ë.Â. Òàíèí. Æóðíàë ïðèêëàäíîé ñïåêòðîñêîïèè, 1983 ã., òîì ÕÕÕIÕ, âûïóñê 1, ñ. 103–106,
ãäå n1 – ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ íà îñè âîëîêíà, n2 –
ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ èììåðñèè, λ – äëèíà âîëíû èñïîëüçóåìîãî èçëó÷åíèÿ.  ýòîé ñâÿçè æèâîé
èíòåðåñ âûçûâàþò îïóáëèêîâàííûå ðàáîòû ïî èçó÷åíèþ âîëíîâîäíîãî ìåõàíèçìà ðàñïðîñòðàíåíèÿ
ñâåòà â ðàñòèòåëüíûõ òêàíÿõ (Ìàíäîëëè è äð.) [16]
è ôîòîðåöåïòîðàõ [17].
 çàêëþ÷åíèå õî÷ó ïîáëàãîäàðèòü È.Â. Ìàðõâèäó, À.Â. Ãîðîøêîâà, Ë.Å. Áàòàé çà ïîìîùü, îêàçàííóþ ïðè ïðîâåäåíèè äàííûõ èññëåäîâàíèé, à òàêæå À.Ñ. Ðóáàíîâà, È.Ï. Àíòîíîâà, Â.Í. Êàëþíîâà çà
ó÷àñòèå â îáñóæäåíèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ.
10. Âîñêîáîéíèêîâ Þ.Å. Â ñá. Àëãîðèòìû îáðàáîòêè è
ñðåäñòâà àâòîìàòèçàöèè òåïëîôèçè÷åñêîãî ýêñïåðèìåíòà, Íîâîñèáèðñê, Èí-ò òåïëîôèçèêè 1978, c. 154.
Ëèòåðàòóðà
11. Âîñêîáîéíèêîâ Þ.Å. Â ñá. Èíâåðñèÿ Àáåëÿ è åå îáîáùåíèÿ. Íîâîñèáèðñê, Èí-ò òåïëîôèçèêè, 1978, ñ. 208.
11. Tasaki I., Iwasa K., Upsala I. // J/Med. Sci. 1980. vol.185,
¹ 3, p. 211.
12. Óíãåð Õ.Ã. Ïëàíàðíûå è âîëîêîííûå îïòè÷åñêèå âîëíîâîäû. Ì., 1980, 656 ñ.
12. Tasaki I., Iwasa K. // Jap-J.Physiol. 1982. vol. 32, p. 69.
13. Finea I.B. Int. Rev. Cyt. 1961, vol. 12, p. 303–309.
13. Òàñàêè È. // Ïðîâåäåíèå íåðâíîãî èìïóëüñà. Ì.: 1957.
14. Marcuse D. Appl. Opt., 1979, vol. 18, ¹1, p 9–14.
14. Òàíèí Ë.Â., Ãîðîøêîâ À.Â., Íåäçüâåäü Ã.Ê.  ñá.: Ïåðèôåðè÷åñêàÿ íåðâíàÿ ñèñòåìà. Ìèíñê; Íàóêà è òåõíèêà, 1981, âûïóñê 4, ñ. 76–88.
15. ³ëüíåð Á.ß., Ëóø÷ûöêàÿ Í.². Âåñö³ ÀÍ ÁÑÑÐ, Ñåð.
Á³ÿë. 1982, ¹ 3, ñ. 71–76.
15. Àëèêåâè÷ Ë.Å., Ãîðîøêîâ À.Â., Ðóáàíîâ À.Ñ., Òàíèí Ë.Â.
Òåçèñû òðåòüåé Âñåñîþçíîé êîíôåðåíöèè ïî ãîëîãðàôèè. Óëüÿíîâñê, 1978, ñ. 105–106.
18. Ëàêîìêèí À.È., Ìÿãêîâ È.Ô. Ýëåêòðîôèçèîëîãèÿ. Âûñøàÿ øêîëà, Ì., 1977.
19. Îïòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ. Ïðàêòè÷åñêèå ïðèìåíåíèÿ /
Ïîä ðåä. Â.Ì. Ãèíçáóðã, Á.Ì. Ñòåïàíîâà. Ì.: Ñîâ. ðàäèî, 1978, ñ. 237.
16. Ìàíäîëëè Ä.Ô., Áðèããñ Ó.Ð. // “Â ìèðå íàóêè”, 1984,
¹ 10, ñ. 66–75.
17. Ãðèáàêèí Ô.Ã. // Ìåõàíèçìû ôîòîðåöåïöèè íàñåêîìûõ. Ë., 1981.
225
ÓÄÊ 778.38
ÑÂÅÒÎ×ÓÂÑÒÂÈÒÅËÜÍÛÅ ÐÅÃÈÑÒÐÈÐÓÞÙÈÅ ÑÐÅÄÛ:
ÏÐÈÌÅÍÅÍÈÅ Â ÃÎËÎÃÐÀÔÈÈ
Â. À. ÁÀÐÀ×ÅÂÑÊÈÉ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê
Öåíòð ôîòîõèìèè Ðîññèéñêîé àêàäåìèè íàóê, ã. Ìîñêâà
E-mail: barva@photonics.ru
Ïðåäñòàâëåí îáçîð ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèé â îáëàñòè ðàçðàáîòêè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä, âûïîëíåííûõ â 2000–2006 ãã. Îáðàùàåòñÿ âíèìàíèå íà óñïåõè ðàçðàáîêè
ôîòîïîëèìåðèçóþùèõñÿ ñðåä äëÿ àðõèâíîé è ôîòîàíèçàòðîïíûõ îðãàíè÷åñêèõ ñðåä äëÿ îïåðàòèâíîé 3D ãîëîãðàôè÷åñêîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè. Ïðîàíàëèçèðîâàíû óñïåõè â îáëàñòè ñîçäàíèÿ
ñðåä äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêèõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Îòìå÷åíî, ÷òî ðàíåå ñîçäàííûé
àññîðòèìåíò ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûõ è íåñåðåáðÿíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä â îñíîâíîì óäîâëåòâîðÿåò ïîòðåáíîñòè èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèè.
1. Ââåäåíèå
Îñíîâîé ðàçâèòèÿ ãîëîãðàôèè, íàðÿäó ñ ñîâåðøåíñòâîâàíèåì ëàçåðíîé òåõíèêè è îïòè÷åñêèõ ñèñòåì ôîðìèðîâàíèÿ ãîëîãðàìì, ÿâëÿþòñÿ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû. Ïî ýòîé ïðè÷èíå àêàäåìèê Þ.Í. Äåíèñþê ñ ñàìîãî íà÷àëà
ïðèäàâàë îñîáîå çíà÷åíèå ðåãèñòðèðóþùèì ñðåäàì,
áëàãîäàðÿ ÷åìó ïîÿâèëèñü ïåðâûå îòå÷åñòâåííûå
ìàëî ðàññåèâàþùèå ñâåò ýìóëüñèîííûå ñëîè [1], íà
îñíîâå êîòîðûõ âïîñëåäñòâèè áûëè ðàçðàáîòàíû
âûñîêîðàçðåøàþùèå ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûå ôîòîïëàñòèíêè ËÎÈ-1 è ËÎÈ-2 äëÿ ãîëîãðàôèè [2].
 äàëüíåéøåì îí ïîääåðæèâàë ðàçðàáîòêó íåñåðåáðÿíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñðåä äëÿ ðåãèñòðàöèè ãëóáîêèõ ãîëîãðàìì, â ïåðâóþ î÷åðåäü, ðåîêñàíà [3] è
ñëîåâ áèõðîìèðîâàííîé æåëàòèíû, ïðèãîäíûõ äëÿ
çàïèñè ãëóáîêèõ ãîëîãðàìì [4].
Äàííûé îáçîð ïðåäñòàâëÿåò îáçîð ðåçóëüòàòîâ
ðàáîò, îïóáëèêîâàííûõ ïîñëå 2000 ã., è ÿâëÿåòñÿ ïðîäîëæåíèåì àíàëèçà, âûïîëíåííîãî ðàíåå [5] â òðåõ
îñíîâíûõ íàïðàâëåíèÿõ ïðèìåíåíèÿ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä, à èìåííî, èçîáðàçèòåëüíàÿ ãîëîãðàôèÿ, ôîòîòåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêèõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ (ÃÎÝ)
è èíôîðìàöèîííûå ôîòîòåõíîëîãèè.
Âî âñåõ òðåõ íàïðàâëåíèÿõ ïðèìåíåíèÿ íàèáîëüøèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò ôîòîðåôðàêòèâíûå ìàòåðèàëû ðàçëè÷íîãî òèïà [6, 7].
2. Ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû
äëÿ èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèè
Ðàçâèòèå èññëåäîâàíèé â ýòîé îáëàñòè ãîëîãðàôèè îïðåäåëÿåòñÿ îãðàíè÷åííûìè âîçìîæíîñòÿìè
ïðèìåíåíèÿ èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèè è áîëüøèì íàó÷íûì çàäåëîì, äîñòèãíóòûì â ïåðâûå äåñÿòèëåòèÿ ðàçâèòèÿ ãîëîãðàôèè. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ñîçäàí áîëüøîé àññîðòèìåíò ñâåòî÷óâñòâè226
òåëüíûõ âûñîêîðàçðåøàþùèõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ
ìàòåðèàëîâ, â òîì ÷èñëå íà îñíîâå ãàëîãåíèäîâ ñåðåáðà (ÃÑ), áèõðîìèðîâàííîé æåëàòèíû, ôîòîïîëèìåðèçóþùèõñÿ êîìïîçèöèé [5]. Ñîçäàííûé àññîðòèìåíò ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä ýòîãî òèïà îêàçàëñÿ
äîñòàòî÷íûì äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ ïîòðåáíîñòåé,
îãðàíè÷åííûõ, â îñíîâíîì, êîïèðîâàíèåì ìóçåéíûõ
öåííîñòåé, èçãîòîâëåíèåì ïîðòðåòîâ è ñîçäàíèåì
ïðîèçâåäåíèé àðò-èñêóññòâà.
 ïîñëåäíèå ãîäû ïðîâîäèëîñü ñðàâíèòåëüíîå
èññëåäîâàíèå ñâîéñòâ ÃÑ ñðåä ðàçëè÷íîãî òèïà, â
ðåçóëüòàòå êîòîðîãî ïîëó÷èë øèðîêóþ ìåæäóíàðîäíóþ èçâåñòíîñòü ôîòîìàòåðèàë îòå÷åñòâåííîãî ïðîèçâîäñòâà ÏÔÃ-1 [8]. Ïî ñðàâíåíèþ ñ èçâåñòíûì
ÃÑ ôîòîìàòåðèàëîì Agfa 8E75 îí îáåñïå÷èâàåò ïîëó÷åíèå ãîëîãðàìì ñ áîëåå âûñîêîé äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòüþ (ÄÝ). Ïîñëå ïðîöåññà îòáåëèâàíèÿ ãîëîãðàììû ÄÝ çàðåãèñòðèðîâàííûõ ãîëîãðàìì äîñòèãàåò âåëè÷èíû ÄÝ = 70% [9].
Íåäàâíî ðàçðàáîòàí íîâûé ÃÑ ôîòîìàòåðèàë
DESA, ïîëó÷àåìûé ñ èñïîëüçîâàíèåì óëüòðàìåëêèõ
íàíîêðèñòàëëîâ ãàëîãåíèäà ñåðåáðà (äèàìåòð 15 íì)
ìåòîäîì ïîñëîéíîãî îñàæäåíèÿ êîìïîíåíòîâ [10].
Ñëîé òîëùèíîé îò 5 äî 7,5 ìêì îáåñïå÷èâàë ðåãèñòðàöèþ ãîëîãðàìì ñ ðàçðåøåíèåì R = 8000 ìì–1 èçëó÷åíèåì He–Ne-ëàçåðà (632,8 íì). Ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü ñîñòàâëÿëà S–1 = 80–100 ìêÄæ/ñì2.
Ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûå ôîòîìàòåðèàëû îñòàþòñÿ
îñíîâíûìè ðåãèñòðèðóþùèìè ñðåäàìè äëÿ öâåòíîé
èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèè [11].  íàñòîÿùåå âðåìÿ íàèáîëåå äîñòóïíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ñðåäîé ÿâëÿåòñÿ îòå÷åñòâåííûé ÃÑ ôîòîìàòåðèàë ÐÏÔÃ-03ñ ñ
ýìóëüñèîííûì ñëîåì òîëùèíîé 7 ìêì, ñîäåðæàùèì
ìèêðîêðèñòàëëû ðàçìåðîì 12–20 íì. Ðàçðåøàþùàÿ
ñïîñîáíîñòü ñîñòàâëÿåò R = 10 000 ìì–1. à ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü – S –1 = (1,0–1,5)·10–3 Äæ/ñì2 â ãîëóáîé îáëàñòè, (1,2–1,6)·10–3 Äæ/ñì2 â çåëåíîé îáëàñòè è (0,8–1,2)·10–3 Äæ/ñì2 â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà. Äëÿ ðåãèñòðàöèè öâåòíûõ ãîëîãðàìì âûñîêîãî
êà÷åñòâà ðàçðàáîòàíà òàêæå ÃÑ ýìóëüñèÿ ÂÂVPan
[12]. Ïðè èñïîëüçîâàíèè òðåõ ëàçåðîâ ñ äëèíàìè
âîëí 442, 532 è 632,8 íì â ýòîé ñðåäå ìîæíî çàïèñûâàòü ãîëîãðàììû ñ îäèíàêîâîé ÄÝ = 52% íà âñåõ
äëèíàõ âîëí áåç ñóùåñòâåííîãî ñïåêòðàëüíîãî ñäâèãà. Äëÿ öâåòíîé ãîëîãðàôèè ðàçðàáîòàíû ñëîè áèõðîìèðîâàííîé æåëàòèíû ñ ïàíõðîìàòè÷åñêîé ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòüþ S–1 = 30 ìÄæ/ ñì2 [13].
Îñíîâíûå íàïðàâëåíèÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ÃÑ
ôîòîìàòåðèàëîâ íàïðàâëåíû íà îïòèìèçàöèþ èõ
ñâîéñòâ â ÷àñòè ïîâûøåíèÿ âåëè÷èíû ÄÝ ðåãèñòðèðóåìûõ ãîëîãðàìì è ñíèæåíèÿ óðîâíÿ øóìîâ.
 ñâÿçè ñ ýòèì áûë ðàçðàáîòàí ñïîñîá ðåãàëîãåíèðîâàíèÿ áåç èñïîëüçîâàíèÿ ñòàäèè ôèêñàöèè èçîáðàæåíèÿ, îáåñïå÷èâàþùèé ñíèæåíèå óñàäêè ôîòîýìóëüñèé [8, 9, 14]. Óñòàíîâëåíî, ÷òî íà âåëè÷èíó
ÄÝ âëèÿåò êîíöåíòðàöèÿ KBr â îòáåëèâàþùåì ðàñòâîðå. Îíà ìîæåò äîñòèãàòü âåëè÷èíû ÄÝ = 87%
[14]. Âåëè÷èíà ÄÝ çàâèñèò îò ÷èñòîòû êàðáîíàòà íàòðèÿ, èñïîëüçóåìîãî â ïðîÿâèòåëå [15].  ðåçóëüòàòå èññëåäîâàíèÿ ìåõàíèçìà îáðàçîâàíèÿ èçîáðàæåíèÿ, ðåãèñòðèðóåìîãî â ÃÑ ôîòîìàòåðèàëå  640
ïðè ïðîÿâëåíèè âûñîêîêîíòðàñòíîì ïðîÿâèòåëå D 8,
óäàëîñü îïòèìèçèðîâàòü ñîñòàâ ðåãèñòðèðóþùåé
ñðåäû [16]. Äëÿ ýòîãî ôîòîìàòåðèàëà áûë îòðàáîòàí
è ïðîöåññ îòáåëèâàíèÿ [17]. Â ðåçóëüòàòå ñðàâíèòåëüíîãî èññëåäîâàíèÿ ÃÑ ôîòîìàòåðèàëîâ ÂÂ 640
è Agfa 8E75 óñòàíîâëåíî, ÷òî ïåðâûé èç íèõ, ñîçäàííûé íà îñíîâå óëüòðàìåëêîçåðíèñòîé ýìóëüñèåé, ïîçâîëÿåò ðåãèñòðèðîâàòü ãîëîãðàììû ñ áîëåå
âûñîêîé ÄÝ, íèçêèìè ïàðàìåòðàìè ïîãëîùåíèÿ è
ñâåòîðàññåÿíèÿ.
Çà ñ÷åò îïòèìèçàöèè ðàçìåðà AgÍal ìèêðîêðèñòàëëîâ óäàëîñü óëó÷øèòü õàðàêòåðèñòèêè ÃÑ ôîòîìàòåðèàëîâ ïðè çàïèñè ãîëîãðàìì èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì [18]. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ íåëèíåéíîñòåé
ãîëîãðàôè÷åñêîé ðåãèñòðàöèè â ÃÑ ôîòîìàòåðèàëå
Agfa-Gevaert 8E75HD èñïîëüçóåòñÿ ñîîòíîøåíèå
àìïëèòóä ìîäóëÿöèé âûñîêîãî ïîðÿäêà è ìîäóëÿöèè I ïîðÿäêà [19].
3. Ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû
äëÿ ôîòîòåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ
ãîëîãðàôè÷åñêèõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ
 ãîëîãðàôèè ïðèíÿòî äåëèòü âñå ÃÎÝ íà îáúåìíûå è ðåëüåôíûå.
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ îáúåìíûõ ÃÎÝ èñïîëüçóþòñÿ
ðàçëè÷íûå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ðåãèñòðèðóþùèå
ñðåäû, â òîì ÷èñëå ÃÑ ôîòîìàòåðèàëû, ñëîè áèõðîìèðîâàííîé æåëàòèíû, ôîòîïîëèìåðèçóþùèåñÿ
êîìïîçèöèè è ôîòîàíèçîòðîïíûå ìàòåðèàëû.
Äëÿ óëó÷øåíèÿ äèçàéíà è õàðàêòåðèñòèê ÃÎÝ,
èçãîòîâëåííûõ ñ èñïîëüçîâàíèåì ÃÑ ôîòîìàòåðèàëîâ, âñåñòîðîííå èçó÷àëñÿ êîìïëåêñ íåëèíåéíî-
îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ, êîíòðàñò èíòåðôåðåíöèîííûõ
ïîëîñ è ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè [20].
Ðàçðàáîòàííûå ÃÑ ôîòîìàòåðèàëû èñïîëüçîâàíû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ôîòîííûõ êðèñòàëëîâ [21],
âíåîñåâûõ ñëîæíûõ ëèíç [22], ïàðàáîëè÷åñêèõ çåðêàë, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ îñíîâíûì ýëåìåíòîì â áåñïðîâîäíûõ ÈÊ ñèñòåìàõ êîììóòàöèè [23].
Ïðîäîëæàþòñÿ èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññîâ ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì â ñëîÿõ áèõðîìèðîâàííîé æåëàòèíû â ñâÿçè ñ ïðîáëåìîé èõ ïðèìåíåíèÿ äëÿ
èçãîòîâëåíèÿ ÃÎÝ [24, 25]. Ââåäåíèå â ñîñòàâ áèõðîìèðîâàííîé æåëàòèíû âàíèëèíà ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî ïîâûñèòü èõ óñòîé÷èâîñòü ê âëàæíîñòè
[24]. Ýòè ñðåäû îáåñïå÷èâàëè ðåãèñòðàöèþ ãîëîãðàìì ñ ÄÝ = 60% è ðàçðåøåíèåì R = 1700 ìì–1 èçëó÷åíèåì Ar-ëàçåðà (488 íì). Ïîâûøåííîé óñòîé÷èâîñòüþ ê âëàãå îáëàäàþò ñëîè áèõðîìèðîâàííîé
æåëàòèíû, ìîäèôèöèðîâàííîé ãëèöåðèíîì [26].
Òàêèå ñëîè ê òîìó æå õàðàêòåðèçóþòñÿ âûñîêèì ôîòîèíäóöèðîâàííûì èçìåíåíèåì ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ. Îíè èñïîëüçîâàëèñü äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äèôôóçîðîâ [27].
Íàèáîëåå øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ ñëîè æåëàòèíû,
ñåíñèáèëèçèðîâàííûå ãàëîãåíèäàìè ñåðåáðà [28–30].
Îñíîâíûì ïðåèìóùåñòâîì ýòèõ ñëîåâ ÿâëÿåòñÿ
âûñîêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê èçëó÷åíèþ âèäèìîãî
ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà. Ýòî óïðîùàåò ïðîöåññ
èçãîòîâëåíèÿ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ ÃÎÝ áîëüøîãî
ôîðìàòà. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñëîåâ æåëàòèíû, ñåíñèáèëèçèðîâàííûõ ãàëîãåíèäàìè ñåðåáðà, èñïîëüçóþòñÿ ÃÑ ôîòîìàòåðèàëû òèïà ÏÔÃ-1 è  640 [31, 32],
ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ áûëè ïîëó÷åíû ïðîïóñêàþùèå
ãîëîãðàììû ñ ÄÝ = 93% (ÏÔÃ-1) è 90% (ÂÂ 640).
Ñëîè æåëàòèíû, ñåíñèáèëèçèðîâàííûå ÃÑ, îêàçàëèñü íàèëó÷øèìè ñðåäàìè äëÿ ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì ñ íèçêèìè ïðîñòðàíñòâåííûìè ÷àñòîòàìè,
ïîëó÷àåìûõ êîìïüþòåðíûì ìåòîäîì [33, 34].
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ÃÎÝ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû
òàêæå ñëîè áèõðîìèðîâàííîãî ïîëèâèíèëîâîãî
ñïèðòà [35].
Îñîáóþ çíà÷èìîñòü èìåþò îáúåìíûå ÃÎÝ, äëÿ
èçãîòîâëåíèÿ êîòîðûõ èñïîëüçóþòñÿ òîëñòîñëîéíûå
ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû òîëùèíîé äî 3 ìì [36].
Ïîìèìî ñëîåâ áèõðîìèðîâàííîé æåëàòèíû ê ÷èñëó òàêèõ òîëñòîñëîéíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä îòíîñÿòñÿ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ïîëèìåðû, ñîäåðæàùèå ôåíàíòðåíõèíîí, èñïûòûâàþùèé íåîáðàòèìûå
ôîòîõèìè÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ, è äîïóñêàþùèå äèôôóçèîííîå óñèëåíèå ãîëîãðàìì [37–41].  òàêèõ
ñðåäàõ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðèøèâêà ïðîäóêòîâ ôîòîõèìè÷åñêîé ðåàêöèè ôåíàíòðåíõèíîíà ê ïîëèìåðíîé ìàòðèöå è ïîñëåäóþùàÿ äèôôóçèÿ íåïðîðåàãèðîâàâøèõ ìîëåêóë ñ îáðàçîâàíèåì ãîëîãðàìì ñ
âûñîêîé ÄÝ, äîñòèãàþùåé 90%. Âñëåäñòâèå ôîòîîáåñöâå÷èâàíèÿ ìîëåêóë ôåíàíòðåíõèíîíà â ïðî227
öåññå ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì àêòèâèðóþùåå èçëó÷åíèå ïðîíèêàåò â ñðåäó íà áîëüøóþ ãëóáèíó.  ðåçóëüòàòå ýòîãî ãîëîãðàììû ìîãóò ðåãèñòðèðîâàòüñÿ
â ñëîå òîëùèíîé äî 10 ìì, ÷òî îáóñëîâëèâàåò âûñîêóþ óãëîâóþ ñåëåêòèâíîñòü ïðîöåññîâ çàïèñè è
ñ÷èòûâàíèÿ áîëüøîãî ÷èñëà ãîëîãðàìì íà îäíîì è
òîì æå ó÷àñòêå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî ñëîÿ. Äàëüíåéøåå ñîâåðøåíñòâîâàíèå ñðåä ýòîãî òèïà ñâÿçûâàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ïîäâèæíîñòè äèôôóíäèðóþùèõ
ìîëåêóë è ñ èñêëþ÷åíèåì ìåäëåííûõ ñîñòàâëÿþùèõ
äèôôóçèîííîãî ïðîöåññà, ðàçðóøàþùèõ ãîëîãðàììû [37]. Â ñâÿçè ñ ýòèì ïðåäëàãàåòñÿ çàìåíèòü ïîëèìåðíóþ ìàòðèöó, à èìåííî ïîëèìåòèëìåòàêðèëàò
(ÏÌÌÀ), íà ïîëèêàðáîíàò (ÏÊ) [38].
ÃÎÝ, èçãîòîâëåííûå ñ èñïîëüçîâàíèåì ñðåä ýòîãî
òèïà, ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ äëÿ ôèëüòðàöèè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ [42], â êà÷åñòâå ñïåêòðàëüíûõ ñåëåêòîðîâ [43], îïòè÷åñêèõ ôèëüòðîâ ñî ñïåêòðàëüíûì
óïëîòíåíèåì [44].
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ îáúåìíûõ ÃÎÝ ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ ôîòîïîëèìåðèçóþùèåñÿ êîìïîçèöèè (ÔÏÊ).
Äëÿ ýòîé öåëè ñîçäàí àññîðòèìåíò æèäêèõ ÔÏÊ ñ
íåïîëèìåðèçóþùèìèñÿ êîìïîíåíòàìè [45, 46]. Òàêèå ñðåäû ëèáî íå òðåáóþò ïîñòýêñïîçèöèîííîé
îáðàáîòêè, ëèáî ïðîÿâëåíèå è óñèëåíèå ãîëîãðàìì
äîñòèãàåòñÿ îïòè÷åñêèì èëè òåðìè÷åñêèì ñïîñîáîì. Òîëùèíà ñðåäû ìîæåò ìåíÿòüñÿ îò 10 äî
1000 ìêì. Àññîðòèìåíò ðàçðàáîòàííûõ ÔÏÊ îáåñïå÷èâàåò ðåãèñòðàöèþ ãîëîãðàìì èçëó÷åíèåì ëàçåðîâ â äèàïàçîíå 350–670 íì ñî ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòüþ â èíòåðâàëå S –1 = 60–600 ìÄæ/cì2. Âåëè÷èíà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè çàâèñèò îò êîíöåíòðàöèè
è ïðèðîäû íåéòðàëüíîãî êîìïîíåíòà. Òàêèå ñðåäû
èñïîëüçîâàëèñü äëÿ ñîçäàíèÿ äèñïåðãèðóþùèõ
ÃÎÝ, ïðèìåíÿåìûõ â ðåçîíàòîðàõ ëàçåðîâ ñ ïåðåñòðàèâàåìîé ÷àñòîòîé [47].
Óñïåøíîìó ïðèìåíåíèþ ÔÏÊ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ
ÃÎÝ ïðåïÿòñòâóåò óñàäêà ñëîåâ â ïðîöåññå ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì è òåðìè÷åñêàÿ ðåëàêñàöèÿ â ïðîöåññå õðàíåíèÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê èñêàæåíèþ ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðîâ ÃÎÝ è, ñëåäîâàòåëüíî, èõ îïòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ.  ñâÿçè ñ ýòèì ðàçðàáàòûâàþòñÿ
çîëü-ãåëåâûå ñðåäû íà îñíîâå ÔÏÊ, ââîäèìûõ â
ïîðû ñèëèêàòíîãî ñòåêëà [48–50]. Òàêèå ñðåäû õàðàêòåðèçóþòñÿ âûñîêèì îïòè÷åñêèì êà÷åñòâîì,
îáåñïå÷èâàþò ïîëó÷åíèå ÃÎÝ òðåáóåìûõ ðàçìåðîâ.
Âåëè÷èíà ÄÝ ãîëîãðàìì, ðåãèñòðèðóåìûõ â òàêèõ
ñðåäàõ, ìîæåò äîñòèãàòü 100% [51–53]. Òåðìè÷åñêàÿ ñòàáèëüíîñòü õàðàêòåðèçóåòñÿ èçìåíåíèåì ïàðàìåòðîâ ãîëîãðàìì íà 5% ÷åðåç 6 ìåñÿöåâ. Óñàäêó
ñëîÿ óäàëîñü ñíèçèòü ïóòåì ââåäåíèÿ â ñîñòàâ ÔÏÊ
òåòðàìåòèëôòîðñèëèêàòà.  ðåçóëüòàòå óäàëîñü ïîëó÷èòü ñðåäû, îáåñïå÷èâàþùèå ðåãèñòðàöèþ ãîëîãðàìì ñ ÄÝ = 93% ïðè ôîòîèíäóöèðîâàííîì èçìåíåíèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ Δn = 1,10–3. Ñâåòî228
÷óâñòâèòåëüíîñòü ñîñòàâëÿëà S = 5,10–3 cì2/ìÄæ, à
óãëîâàÿ ñåëåêòèâíîñòü äîñòèãàëà ΔΘ = 0,09670 [52].
Óñàäêó ñëîÿ óäàëîñü ñóùåñòâåííî ñíèçèòü ïóòåì
ââåäåíèÿ â ñîñòàâ ÔÏÊ SiO2- [54, 55] è TiO2 [56]
íàíî÷àñòèö. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïèððîìåòàíîâîãî
êðàñèòåëÿ â êà÷åñòâå ôîòîñåíñèáèëèçàòîðà óäàëîñü
ïîâûñèòü âåëè÷èíó ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè ñðåä
ýòîãî òèïà [55].
Ñíèæåíèå óñàäêè ñëîåâ ÔÏÊ ìîæåò äîñòèãàòüñÿ ïðèìåíåíèåì ñìåøàííûõ ñîñòàâîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ ðåãèñòðàöèþ ãîëîãðàìì çà ñ÷åò ðàäèêàëüíîé
ôîòîïîëèìåðèçàöèè àëèôàòè÷åñêîãî ìîíîìåðà ñ
äèàêðèëèîäíîé ñîëüþ è 3-êåòîêóìàðèíîì è ïîñòýêñïîçèöèîííîé êàòèîííîé ôîòîïîëèìåðèçàöèè
áèñ-ôåíîëà ñ ýïîêñèäîì [57].
ÔÏÊ èñïîëüçîâàëèñü äëÿ ñîçäàíèÿ ÃÎÝ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ïðèìåíåíèÿ â èíòåðôåðîìåòðèè
[58], èçãîòîâëåíèÿ ïðèçì [59], îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê (ÃÄÐ)
[60], ãîëîãðàôè÷åñêèõ ôèëüòðîâ ñî ñïåêòðàëüíûì
óïëîòíåíèåì [61].
 ïîñëåäíèå ãîäû ïîëó÷èëî ðàçâèòèå íîâîå íàïðàâëåíèå â îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêîãî ìåòîäà äëÿ ôîòîòåõíîëîãèè ïîëó÷åíèÿ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ – ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ôîòîëèòîãðàôèÿ
[62]. Îíà îáåñïå÷èâàåò âûñîêîå ðàçðåøåíèå íà áîëüøîé ïëîùàäè, ÷òî äåëàåò åå âåñüìà ïðèâëåêàòåëüíîé äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïëîñêèõ äèñïëååâ áîëüøîãî
ðàçìåðà [62] è ôîòîííûõ êðèñòàëëîâ [63–65]. Ïðèìåíåíèå ÔÏÊ â ãîëîãðàôè÷åñêîé ëèòîãðàôèè
îòëè÷àåòñÿ ïðîñòîòîé, íèçêîé ñòîèìîñòüþ è ñîâìåñòèìî ñî ñòàíäàðòíîé ôîòîëèòîãðàôè÷åñêîé òåõíîëîãèåé.
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ Áðýããîâñêèõ ôèëüòðîâ, ïðèìåíÿåìûõ â âîëîêîííî-îïòè÷åñêèõ ëèíèÿõ ñâÿçè, èñïîëüçîâàëèñü ïîëèìåðíûå ìàòåðèàëû íà îñíîâå
ÏÌÌÀ è ôåíàíòðåíõèíîíà [66].
Îáúåìíûå ÃÄÐ ñ ÄÝ = 9% çàðåãèñòðèðîâàíû â
ñëîÿõ ñòåêîë, äîïóñêàþùèõ ôîòîòðàâëåíèå [67], à
òàêæå â ñòåêëîîáðàçíûõ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ñëîÿõ íà îñíîâå 0,2[Sb(PO3)3]–0,85Sb2O3 [68].
Íàðÿäó ñ ðàçðàáîòêîé ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ îáúåìíûõ ÃÎÝ ïðîäîëæàåòñÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèå ñðåä äëÿ ïîëó÷åíèÿ ðåëüåôíûõ ÃÎÝ. Ê òàêèì ñðåäàì îòíîñÿòñÿ õàëüêîãåíèäíûå ñòåêëîîáðàçíûå ñëîè [69], â ÷àñòíîñòè,
ïëåíêè As–S–Se [70-72], As2S3 [71, 73]. Óñòàíîâëåíî, ÷òî íàèáîëåå ñòàáèëüíûå ðåëüåôíî-ôàçîâûå
ãîëîãðàììû ðåãèñòðèðîâàëèñü â ñëîÿõ As2S3 ïîñëå
ïðåäâàðèòåëüíîé òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè [73].
 ïëåíêàõ As–S–Se ìîæíî ïîëó÷àòü ÃÄÐ ñ ïåðèîäîì 0,15–1,00 [72]. Ñ èñïîëüçîâàíèåì õàëüêîãåíèäíûõ ñòåêîë â êà÷åñòâå ôîòîðåçèñòîâ áûëè èçãîòîâëåíû âûñîêîêà÷åñòâåííûå ìàñòåð-ãîëîãðàììû,
îáåñïå÷èâàþùèå èçãîòîâëåíèå ïîëèìåðíûõ êîïèé
ñ ïðîñòðàíñòâåííîé ÷àñòîòîé äî ν = 6000 ìì–1 è
ÄÝ = 40% [74]. Îáíàðóæåíî, ÷òî íàèáîëüøåé ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòüþ îáëàäàþò ïëåíêè As55Se45 è
As60Se40 c íåñòåõèîìåòðè÷åñêèì ñîñòàâîì. Ïðîöåññ
ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì â òàêèõ ïëåíêàõ ñâÿçûâàåòñÿ ñ ôîòîïîëèìåðèçàöèåé ñòåêëîîáðàçíîé ñèñòåìû [75].
Ýêñïåðèìåíòàëüíî äîêàçàíà âîçìîæíîñòü ôîðìèðîâàíèÿ ðåëüåôíî-ôàçîâûõ ãîëîãðàìì â ñëîÿõ
VO2 çà ñ÷åò ëàçåðíîé àáëÿöèè âåùåñòâà [44].
Ñëîè As–S–Se óñïåøíî èñïîëüçóþòñÿ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ìàñòåð-ãîëîãðàìì, îáåñïå÷èâàþùèõ òèñíåíèå ëåéáëîâ ðàçëè÷íîãî òèïà [71].
Äëÿ òåõ æå öåëåé ïðèìåíÿþòñÿ îðãàíè÷åñêèå
ôîòîðåçèñòû. Óñòàíîâëåíî, ÷òî â ñëó÷àå ñëîåâ íà
îñíîâå êàðáàçîëèëàëêèëìåòàêðèëàòíûõ ñîïîëèìåðîâ, ïîëèýïîêñèïðîïèëêàðáàçîëà è òèîèîäîìåòàíà
(ôîòîñåíñèáèëèçàòîð) äîáàâëåíèå â ñîñòàâ ôîòîðåçèñòà ôîòîõðîìíîãî èíäîëèíîâîãî ñïèðîïèðàíà
îáåñïå÷èâàåò ïîâûøåíèå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè
ñèòåìû íà 2,5–3,0 ïîðÿäêà [76]. Åå âåëè÷èíà âîçðàñòàåò äî S–1 = 1,10–3–1,10–4 Äæ/ñì2. Ïðè ýòîì ðåãèñòðèðóþòñÿ ÃÄÐ ñ ÄÝ = 15–20% è ïðîñòðàíñòâåííîé
÷àñòîòîé ν = 2000 ìì–1.
Ñ èñïîëüçîâàíèåì ôîòîðåçèñòîâ, ñîäåðæàùèõ
àçîêðàñèòåëè, ïðåäëîæåí îðèãèíàëüíûé ñïîñîá ðåãèñòðàöèè ïîëÿðèçàöèîííûõ ÃÎÝ [77, 78]. Ðàçðàáîòàíû íîâûå àçî-ñîäåðæàùèå ïîëèìåðû, èñïûòûâàþùèå ôîòîñøèâêó. Îíè òàêæå ïðèãîäíû äëÿ
ñîçäàíèÿ ïîëÿðèçàöèîííûõ ÃÄÐ [79–82].
Ïîâåðõíîñòíûé ðåëüåô, ïîëó÷àåìûé â ñëîÿõ
ôîòîðåçèñòîâ, ìîæåò áûòü çàïîëíåí æèäêèì êðèñòàëëîì, ÷òî ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü ýëåêòðîïåðåêëþ÷àåìûå ÃÄÐ [5]. Àíàëîãè÷íûå äèôðàêöèîííûå ïåðåêëþ÷àòåëè áûëè ïîëó÷åíû ñ èñïîëüçîâàíèåì ôîòîïîëèìåðèçóþùèõñÿ æèäêèõ êðèñòàëëîâ (ÆÊ)
[83]. Ãëóáèíà ðåëüåôà ÃÄÐ, ïîëó÷åííûõ â ñëîÿõ íà
îñíîâå ÆÊ è ÏÌÌÀ ñî ñòèðèëïèðèäèíèåâûìè áîêîâûìè ôðàãìåíòàìè, äîñòèãàëà 15 íì, ÷òî ñîñòàâëÿëî 15% îò ïåðâîíà÷àëüíîé òîëùèíû ñëîÿ [84].
Ïðè óâåëè÷åíèÿ êîíöåíòðàöèè ôîòîñøèâàþùèõ
ðåàãåíòîâ â ÔÏÊ ñ ââåäåííûìè ÆÊ ìîæíî ðåãèñòðèðîâàòü ãîëîãðàììû ñ ÄÝ = 95% ïðè ñîäåðæàíèè ÆÊ 35% [85]. Òàêèå ñðåäû áûëè èñïîëüçîâàíû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ÃÄÐ ñ ïåðåêëþ÷àåìîé ñïåêòðàëüíîé îáëàñòüþ (ãîëóáàÿ, çåëåíàÿ, æåëòàÿ, êðàñíàÿ è ÈÊ) ïóòåì ïðîñòîãî èçìåíåíèÿ óãëà íàêëîíà
ðåøåòêè [86].
Íà îñíîâå àçî-ñîäåðæàùèõ ÆÊ óäàëîñü ïîëó÷èòü
ÃÄÐ äëÿ ââîäà è âûâîäà èçëó÷åíèÿ â ïîëèìåðíûå
ñëîè [87]. Ýôôåêòèâíîñòü ââîäà–âûâîäà ñîñòàâëÿëà 1,1% äëÿ ÒÅ ìîäû ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ. Ïðè îáëó÷åíèè ÓÔ ñâåòîì èíòåíñèâíîñòü âûõîäÿùåãî ñâåòà ðåçêî èçìåíÿëàñü âñëåäñòâèå öèñ-òðàíñ ôîòîèîìåðèçàöèè àçîáåíçîëüíûõ ôðàãìåíòîâ.
Ñ èñïîëüçîâàíèåì àçîáåíçîë-ñîäåðæàùèõ ïîëèýôèðîâ ìåòîäîì ïîëÿðèçàöèîííîé ãîëîãðàôèè áûëè
èçãîòîâëåíû ÃÎÝ (ëèíçû, ÃÄÐ), ÷óâñòâèòåëüíûå ê
ïîëÿðèçàöèè ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ [88].
4. Ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû
äëÿ èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé
4.1. Ñðåäû äëÿ àðõèâíîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè
Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ ðàáîò â ýòîì íàïðàâëåíèè
ïîêàçûâàåò, ÷òî îñíîâíûìè íàïðàâëåíèÿìè ðàçðàáîòêè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä
ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå îïòè÷åñêîé ïàìÿòè ñâåðõáîëüøîé
åìêîñòè äëÿ ñîâðåìåííûõ áàç äàííûõ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â òåëåêîììóíèêàöèîííûõ ñèñòåìàõ ñâÿçè â êîñìè÷åñêîé âû÷èñëèòåëüíîé
òåõíèêå [89]. Ýòî îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî ìàãíèòíàÿ
ïàìÿòü äîñòèãëà òîãî óðîâíÿ, êîãäà áåç ñóùåñòâåííîãî óâåëè÷åíèÿ ðàçìåðîâ íîñèòåëåé íåâîçìîæíî
óâåëè÷èòü èõ èíôîðìàöèîííóþ åìêîñòü. Ìàêñèìàëüíàÿ èíôîðìàöèîííàÿ åìêîñòü îïòè÷åñêèõ äèñêîâ ìîæåò äîñòèãàòü 25 Ãáàéò [90].  ñâÿçè ñ ýòèì â
íàñòîÿùåå âðåìÿ âåäåòñÿ èíòåíñèâíàÿ ðàçðàáîòêà
òðåõìåðíîé (3D) îïòè÷åñêîé ïàìÿòè íà îñíîâå äâóõôîòîííîé ïîáèòîâîé è ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè
èíôîðìàöèè â îáúåìå íîñèòåëÿ.
 îòëè÷èå îò ïîáèòîâîé, ãîëîãðàôè÷åñêàÿ îïòè÷åñêàÿ ïàìÿòü íå òåðÿåò ñâîèõ ñâîéñòâ ïðè ÷àñòè÷íîé óòðàòå çàðåãèñòðèðîâàííîé èíôîðìàöèè,
ïîñêîëüêó ãîëîãðàôè÷åñêàÿ èíôîðìàöèÿ ðàñïðåäåëÿåòñÿ â áîëüøîé îáëàñòè ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû.
Êðîìå òîãî, ãîëîãðàôè÷åñêàÿ îïòè÷åñêàÿ ïàìÿòü
äîïóñêàåò çàïèñü-ñ÷èòûâàíèå îïòè÷åñêîé èíôîðìàöèè áîëüøèìè ìàññèâàìè.  ñâÿçè ñ ýòèì îíà ïðèîáðåòàåò âñå áîëüøèé ïðàêòè÷åñêèé èíòåðåñ [91].
Ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ïàìÿòü ìîæåò áûòü àðõèâíîé
è îïåðàòèâíîé. Ñëåäîâàòåëüíî, åå ðàçðàáîòêà äîëæíà îáåñïå÷èâàòüñÿ ñîçäàíèåì êàê íåîáðàòèìûõ,
òàê è ðåâåðñèâíûõ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ ðàçðàáîòêè àðõèâíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè èñïîëüçóþòñÿ
ôîòîïîëèìåðèçóþùèåñÿ ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû
[92–94].
Ïîñêîëüêó â ðàçðàáîòêå ñðåä ýòîãî òèïà èìååòñÿ
ðÿä ïðîáëåì, òî çíà÷èòåëüíîå ÷èñëî îïóáëèêîâàííûõ ðàáîò ïîñâÿùåíî òåîðåòè÷åñêîìó èññëåäîâàíèþ ïðîöåññîâ, îñóùåñòâëÿþùèõñÿ â ïðîöåññå ôîòîïîëèìåðèçàöèè [95–117], â òîì ÷èñëå çàâèñèìîñòè ñêîðîñòè ôîòîïîëèìåðèçàöèè îò èíòåíñèâíîñòè
àêòèâèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ [95], âåëè÷èíû ÄÝ îò
ýêñïîçèöèè ïðè ñîâïàäåíèè äëèí âîëí çàïèñè è ñ÷èòûâàíèÿ [96], ïðîñòðàíñòâåííîé ÷àñòîòû ðåãèñòðèðóåìûõ ãîëîãðàìì îò êîíöåíòðàöèè ìîíîìåðà è
229
ïîëèìåðíîãî ñâÿçóþùåãî [97], ñòàáèëüíîñòè ãîëîãðàìì îò ñòåïåíè ôîòîïîëèìåðèçàöèè [98], à òàêæå
âûáîðó îïòèìàëüíûõ êîíöåíòðàöèé êîìïîíåíòîâ
ÔÏÊ äëÿ ïîëó÷åíèÿ òîëñòûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä
[110], çàïèñè 3D ãîëîãðàìì [111, 112]. Â ðåçóëüòàòå
óäàëîñü óëó÷øèòü ãîëîãðàôè÷åñêèå ñâîéñòâà ñðåä
ýòîãî òèïà [118–122], â ÷àñòíîñòè ïîâûñèòü îïòè÷åñêîå êà÷åñòâî ãîëîãðàìì, óâåëè÷èòü òîëùèíó ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî ñëîÿ, ñíèçèòü âåëè÷èíó óñàäêè,
ðàñøèðèòü äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí è ïîâûñèòü ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü.
Ñðåäè ÔÏÊ íàèáîëüøåå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ
ðàçðàáîòêå ñðåä íà îñíîâå ïîëèâèíèëîâîãî ñïèðòà
è àêðèëàìèäíûõ ìîíîìåðîâ [94]. Ïîêàçàíî, ÷òî
èñïîëüçîâàíèå áèñ-àêðèëàìèäà óëó÷øàåò ñòàáèëüíîñòü ãîëîãðàìì âñëåäñòâèå îáðàçîâàíèÿ ìèêðîñåòîê [123]. Â òîíêèõ ñëîÿõ òàêèõ ÔÏÊ òîëùèíîé
150 ìêì ìîæíî ðåãèñòðèðîâàòü ãîëîãðàììû ñ ÄÝ =
= 55% ïðè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè S–1 = 60 ìÄæ/ñì2
[124]. Äëÿ ñëîåâ òîëùèíîé 330 ìêì áûëà îïðåäåëåíà óãëîâàÿ ñåëåêòèâíîñòü, ðàâíàÿ ΔΘ = 0,09° [125].
Óñòàíîâëåíî, ÷òî åå âåëè÷èíà çàâèñèò îò òèïà ñâåòîâîé âîëíû (ñôåðè÷åñêàÿ èëè ïëîñêàÿ) [126]. Ýôôåêòèâíàÿ òîëùèíà ñëîÿ ÔÏÊ îïðåäåëÿåòñÿ èíòåíñèâíîñòüþ çàïèñûâàþùåãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ
[127]. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ âðåìåíè õðàíåíèÿ ðåãèñòðèðóåìûõ ãîëîãðàìì â ñîñòàâ ÔÏÊ ââîäÿò ñîëè ìåäè
(CuCl), ÷òî ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü ñòàáèëüíûå ãîëîãðàììû ñ ÄÝ = 24% áåç òåðìè÷åñêîé è õèìè÷åñêîé
ôèêñàöèè [128]. Óëó÷øåíèþ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ñïîñîáñòâóåò èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå ïîëèìåðíûõ ñâÿçóþùèõ íèçêîìîëåêóëÿðíîãî (ìîëåêóëÿðíûé âåñ 9000) ïîëèâèíèëîâîãî ñïèðòà [129].
Ïîâûøåíèå êà÷åñòâà ïîâåðõíîñòè ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû, ñíèæåíèå ñâåòîðàññåÿíèÿ è óìåíüøåíèå äèñòîðñèè èçîáðàæåíèÿ ìîãóò áûòü äîñòèãíóòû ïóòåì ïðèìåíåíèÿ ñîïîëèìåðîâ àêðèëàìèäà
ñ N-ãèäîêñèìåòèëàêðèëàìèäîì âìåñòî àêðèëàìèäà [130].
Ðàçðàáîòàí ìåòîä ïîëó÷åíèÿ òîëñòûõ ñëîåâ òîëùèíîé äî 1 ìì, îáåñïå÷èâàþùèé ïîëó÷åíèå ãîëîãðàìì ñ ÄÝ = 70% ïðè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè
S–1 = 50 ìÄæ/ñì2 [131]. Äëÿ òîëñòûõ ñðåä èçó÷åíû
óãëîâàÿ ñåëåêòèâíîñòü [132], âëèÿíèå ñòåïåíè ôîòîñøèâêè íà ïàðàìåòðû ãîëîãðàìì [133]. Â òàêèõ
ñðåäàõ ñ óñïåõîì ìîæíî ðåãèñòðèðîâàòü ãîëîãðàììû êàê íåïðåðûâíûì, òàê è èìïóëüñíûì ëàçåðíûì
èçëó÷åíèåì [134]. Îäíàêî äëÿ ýôôåêòèâíîé çàïèñè
èìïóëüñíûõ ãîëîãðàìì íåîáõîäèìà îïòèìèçàöèÿ
ñîñòàâà ÔÏÊ [135]. Àíàëèç óãëîâîé è ñïåêòðàëüíîé ñåëåêòèâíîñòè îáúåìíûõ ãîëîãðàìì ïîêàçàë,
÷òî íàáëþäàåìîå ñíèæåíèå ñåëåêòèâíîñòè îáóñëîâëåíî ìîäóëÿöèåé ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû ñëîÿ èç-çà íåîäíîðîäíîãî ïîãëîùåíèÿ ñâåòà [136].
230
 òîíêèõ ñëîÿõ àêðèëàìèäíûõ ÔÏÊ (1–5 ìêì)
ìîãóò ðåãèñòðèðîâàòüñÿ íå îáúåìíûå, à ðåëüåôíûå
ãîëîãðàììû [137].
 êà÷åñòâå ôîòîèíèöèàòîðîâ â ÔÏÊ èñïîëüçóþòñÿ ðàçëè÷íûå êðàñèòåëè, â ÷àñòíîñòè ýîçèí [134,
138], ïèðîìåòèí [139], Ìåòèëåíîâûé Ãîëóáîé [140],
êñàíòåíòîí [141], ýðèòðîçèí [142]. Â àêðèëàìèäíûõ
ÔÏÊ ñ âûñîêîé êîíöåíòðàöèåé ýðèòðîçèíà ãîëîãðàììû ñ ÄÝ = 50% áûëè çàðåãèñòðèðîâàíû ïðè
âîçáóæäåíèè ñèíãëåò-òðèïëåòíûõ ïåðåõîäîâ èçëó÷åíèåì He–Ne-ëàçåðà (632,8 íì) [143].
 êà÷åñòâå ïîëèìåðíûõ ñâÿçóþùèõ â ÔÏÊ ïðèìåíÿþòñÿ ïîëèâèíèëïèððîëèäîí [142] è äðóãèå
ïîëèìåðû [94] .  ñëó÷àå ÔÏÊ ñ ïîëèâèíèëïèððîëèäîíîì ãîëîãðàììû, ðåãèñòðèðóåìûå ëàçåðíûì
èçëó÷åíèåì ñ 630 è 647 íì, õàðàêòåðèçóþòñÿ
ÄÝ = 80% (ïðîïóñêàþùèå) è 70–75% (îòðàæàþùèå). Ñòåïåíü óñàäêè ñîñòàâëÿëà 3–5% îò òîëùèíû ñëîÿ, â ÷àñòíîñòè 4,3% [144].
Äëÿ ñíèæåíèÿ óñàäêè ñëîÿ ÔÏÊ ââîäèëèñü â
ñèëèêàòíîå ïîðèñòîå ñòåêëî [145]. Òàêàÿ ñðåäà òîëùèíîé 1,1 ìì îáåñïå÷èâàëà ðåãèñòðàöèþ ãîëîãðàìì ñ ÄÝ = 60% ïðè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè S –1 =
= 139 ìÄæ/ñì2. Èñïîëüçîâàëèñü òàêæå îðãàíè÷åñêè-íåîðãàíè÷åñêèå íàíîêîìïîçèòíûå ïëåíêè, äîïóñêàþùèõ ðåãèñòðàöèþ ãîëîãðàìì ñ ÄÝ > 95%
[146]. Âûñîêàÿ ñòàáèëüíîñòü ãîëîãðàìì áûëà äîñòèãíóòà ïðè ââåäåíèè â ñîñòàâ ÔÏÊ íàíî÷àñòèö
SiO2[147], ZrO2 [148], ÑdS [149], Si-MFI [150]. Ñ èñïîëüçîâàíèåì àêðèëàìèäíûõ ÔÏÊ ðàçðàáîòàíà ãèáðèäíàÿ îðãàíè÷åñêî-íåîðãàíè÷åñêàÿ çîëü-ãåëåâàÿ
ñðåäà òîëùèíîé 0,5–1,0 ìì, îáåñïå÷èâàþùàÿ çàïèñü
ãîëîãðàìì ñ óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòüþ ÄÈ = 0,1–1,0°
ïðè óñàäêå ñëîÿ 0,7% [151].
 ñëîÿõ àêðèëàìèäíûõ ÔÏÊ óäàëîñü çàðåãèñòðèðîâàòü 18–30 ÃÄÐ íà îäíîì è òîì æå ó÷àñòêå ñðåäû [152]. Ïîêàçàíà òàêæå âîçìîæíîñòü ðåãèñòðàöèè
íà îäíîì è òîì æå ó÷àñòêå ñëîÿ ãîëîãðàìì ñ îðòîãîíàëüíîé ïîëÿðèçàöèåé [153].
ÔÏÊ íà îñíîâå ïîëèìåðíîãî ñâÿçóþùåãî – àöåòàò-áóòèðàòöåëëþëîçû, à òàêæå ðåàêöèîííîñïîñîáíîé ñìåñè ýòèëàêðèëàòíûõ è N-âèíèë êàðáàçîëüíûõ
ìîíîìåðîâ îêàçàëèñü íåïðèãîäíûìè äëÿ ðåãèñòðàöèè ñòàáèëüíûõ ãîëîãðàìì [154, 155].
 ïîëèñóëüôîíîâîì ñâÿçóþùåì èññëåäîâàëîñü
âëèÿíèå ôóíêöèîíàëüíîñòè ìîíîìåðîâ íà õàðàêòåðèñòèêè ãîëîãðàìì [156]. Ïðè îïòèìàëüíîì âûáîðå
ñðåäíåé ôóíêöèîíàëüíîñòè ìîíîìåðîâ áûëè ïîëó÷åíû ãîëîãðàììû ñ ÄÝ > 95%, êîòîðûå ñîõðàíÿëèñü
áîëåå 30 ÷àñîâ. Ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü òàêèõ ÔÏÊ
ñîñòàâëÿëà S–1 = 200 ìÄæ/ñì2 äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì
â òîëñòûõ ñëîÿõ ïîä óãëîì 20° ñ ÄÝ = 98% [157].
Äëÿ ðàçðàáîòêè ÔÏÊ ñ íèçêîé óñàäêîé ñëîÿ ïðåäëàãàåòñÿ èñïîëüçîâàòü ìåòèëìåòàêðèëàòíûå ìîíîìåðû ñ ïîêàçàòåëåì ïðåëîìëåíèÿ íèæå ïîêàçàòåëÿ
ïðåëîìëåíèÿ ïîëèìåðíîãî ñâÿçóþùåãî (ýïîêñèäíîé
ñìîëû) [158].
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ òåðìè÷åñêè ñòàáèëüíûõ ãîëîãðàìì èñïîëüçîâàëàñü ñîâìåñòíàÿ ðàäèêàëüíàÿ ôîòîïîëèìåðèçàöèÿ è êàòèîííàÿ òåðìè÷åñêàÿ ïîëèìåðèçàöèÿ [159, 160]. Ïðèìåíÿëèñü òàêæå ñìåøàííûå
ÔÏÊ, èñïûòûâàþùèå ðàäèêàëüíóþ è êàòèîííóþ
ôîòîïîëèìåðèçàöèþ [161].
 ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííûõ èíòåíñèâíûõ èññëåäîâàíèé ñîçäàíû îáðàçöû ÔÏÊ ñ òðåáóåìîé [162]
íèçêîé óñàäêîé ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû [163]. Òàêèå ñðåäû òîëùèíîé 1 ìì ïîçâîëÿþò ðåãèñòðèðîâàòü ãîëîãðàììû ñ ÄÝ = 76%. Ðàçðåøåíèå ïðåâûøàåò 6000 ìì–1 [164]. Óñàäêà ñëîÿ ñîñòàâëÿåò
0,1–0,5%. Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí îáåñïå÷èâàåò ðåãèñòðàöèþ 1500 ïåðåêðûâàþùèõñÿ ãîëîãðàìì íà
îäíîì ó÷àñòêå ñëîÿ. Âðåìÿ çàïèñè ãîëîãðàììû ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî ìñ. Ðàñ÷åòíîå âðåìÿ õðàíåíèÿ
çàïèñàííîé èíôîðìàöèè – 500 ëåò ïðè 30 °Ñ. Äîïóñòèìîå ÷èñëî ñ÷èòûâàíèé – 107 ðàç. Îòíîøåíèå ñèãíàë/øóì – 7 äÁ.
Ðàçðàáîòàííûå ÔÏÊ ïîçâîëèëè ñîçäàòü êîììåð÷åñêîå óñòðîéñòâî 3D ãîëîãðàôè÷åñêîé àðõèâíîé
îïòè÷åñêîé ïàìÿòè íà îïòè÷åñêèõ äèñêàõ äèàìåòðîì 150 ìì ñ èíôîðìàöèîííîé åìêîñòüþ 200 Ãáàéò
[165]. Â 2007 ã. êîìïàíèåé InPhase Technologies
(ÑØÀ) çàïëàíèðîâàí âûïóñê ïåðâîãî â èíôîðìàöèîííîé èíäóñòðèè 300 Ãáàéò ãîëîãðàôè÷åñêîãî
äèñêà è ïðèâîäà [166–168]. Ê êîíöó 2008 ã. ãîäà ïëàíèðóåòñÿ âûïóñòèòü ïåðåçàïèñûâàåìóþ âåðñèþ ÎÄ,
à òàêæå 800 Ãáàéò äèñêè äëÿ îäíîêðàòíîé çàïèñè.
Ïëàíû êîìïàíèè íà 2010 ãîä âêëþ÷àþò ðàçðàáîòêó
ÎÄ ñ èíôîðìàöèîííîé åìêîñòüþ 1,6 TB è óñòðîéñòâà, îáåñïå÷èâàþùåãî âûáîðêó äàííûõ ñî ñêîðîñòüþ äî 80 Máàéò/ñ.
Íà÷àòû ðàáîòû ïî äàëüíåéøåìó óâåëè÷åíèþ
îáúåìà àðõèâíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè ñ èñïîëüçîâàíèåì ÔÏÊ. Ñîçäàíû îáðàçöû ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû, îáåñïå÷èâàþùåé çàïèñü ãîëîãðàìì íà îäíîì è òîì æå ó÷àñòêå ñëîÿ ëàçåðíûì
èçó÷åíèåì ñ äâóìÿ ÷àñòîòàìè (632,8 è 514 íì) [169].
Ãîëîãðàììû çàïèñûâàëèñü ñ ÄÝ = 65% è 35% ïðè
âîññòàíîâëåíèè èçëó÷åíèåì ñ óêàçàííûìè äëèíàìè âîëí ïðè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè S–1 = 30 è
100 ìÄæ/ñì2, ñîîòâåòñòâåííî. Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ñîñòàâëÿëà R = 1000 ìì–1.
Âïåðâûå ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü äâóõôîòîííîé
ðåãèñòðàöèè â ÔÏÊ ãîëîãðàìì ñ ÄÝ = 3,5% ëàçåðíûìè èìïóëüñàìè äëèòåëüíîñòüþ 200 ôñ (710 íì)
[170]. Äëÿ çàïèñè è ñ÷èòûâàíèÿ ãîëîãðàìì âîçìîæíî èñïîëüçîâàíèå ëàçåðíîãî äèîäà (408 íì) [171].
Ýêñïåðèìåíòàëüíî äîêàçàíà âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ ìíîãîñëîéíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ îïòè÷åñêèõ
äèñêîâ ñ òîëùèíîé ñëîåâ 0,6–0,7 ìêì äèàìåòðîì
120 ìì ñ èíôîðìàöèîííîé åìêîñòüþ 100 Ãáàéò [172].
Òàêèå äèñêè ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ çàïèñè ìèêðîãîëîãðàìì â îïòè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ ïàìÿòè ñ áîëüøîé ÷èñëîâîé àïåðòóðîé. Ïîñëåäíèå ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâóþò î âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ ìíîãîñëîéíûõ
îïòè÷åñêèõ äèñêîâ ñ áîëüøåé èíôîðìàöèîííîé åìêîñòüþ [173–175]. ÔÏÊ ïîçâîëèëè ðàçðàáîòàòü òàêæå ìíîãîñëîéíûå ãîëîãðàôè÷åñêèå êàðòî÷êè [176].
Ðàçðàáîòàíû ÔÏÊ äëÿ ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì
ÈÊ (1550 íì) [177] è êîðîòêîâîëíîâûì (405 íì)
ëàçåðíûì èçëó÷åíèåì [178].
Ðàçðàáîòàííûå ãîëîãðàôè÷åñêèå ÔÏÊ èñïîëüçîâàëèñü äëÿ èçãîòîâëåíèÿ òðåõìåðíûõ ñèñòåì èíòåãðàëüíîé îïòèêè [179].
Ñðåäè ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä äðóãèõ òèïîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ âîçìîæíîñòü ðàçðàáîòêè 3D ãîëîãðàôè÷åñêîé àðõèâíîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè, ïðåäñòàâëÿþò èíòåðåñ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ïîëèìåðû íà
îñíîâå ÏÌÌÀ è ôåíàíòðåíõèíîíà [180–182], â òîì
÷èñëå ñ äîáàâêàìè Zn-ìåòàêðèëàòà [183].
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ òîëñòûõ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ
ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñðåä òîëùèíîé 1,2 ìì ìîæíî èñïîëüçîâàòü ìåòîä ýêñòðóçèè òåðìîïëàñòè÷åñêîãî
ïîëèìåðà, ñîäåðæàùåãî ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå êîìïîíåíòû [184]. Çàïèñü ãîëîãðàìì ñ âûñîêîé ÄÝ
îáåñïå÷èâàåòñÿ áîëüøîé âåëè÷èíîé ôîòîèíäóöèðîâàííîãî èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ (Δn =
= 0,03).  îòëè÷èå îò ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä íà
îñíîâå ÔÏÊ óñàäêà ñëîÿ íåçíà÷èòåëüíà, íî âåëè÷èíà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè íèæå.
Ïðèìåíåíèå ôîòîõðîìíûõ ñîåäèíåíèé, èñïûòûâàþùèõ ýôôåêòèâíîå ôîòîðàçëîæåíèå â ñëîÿõ ïîëèêàðáîíàòà, ïîçâîëÿåò ñîçäàòü ãîëîãðàôè÷åñêèå
ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû ñ ôîòîóïðàâëÿåìîé ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòüþ [185].
Äëÿ ñîçäàíèÿ àðõèâíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè ïðåäëàãàåòñÿ èñïîëüçîâàòü òàêæå ïëåíêè
ñòåêëîîáðàçíûõ õàëüêîãåíèäîâ [186–188]. Â òàêèõ
ïëåíêàõ òîëùèíîé 65 ìêì âîçìîæíà çàïèñü ãîëîãðàìì ñ ÄÝ = 12,5%. Óãëîâàÿ ñåëåêòèâíîñòü ñîñòàâëÿåò ΔΘ = 2°, à ôîòîèíäóöèðîâàííîå èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ – Δn = 0,0061 [186]. Óãëîâàÿ
ñåëåêòèâíîñòü ìîæåò áûòü ñóùåñòâåííî óëó÷øåíà çà
ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ïåðèîäà ðåãèñòðèðóåìîé ÃÄÐ ïðè
èñïîëüçîâàíèè èììåðñèîííîãî ìåòîäà [189, 190].
4.2. Ñðåäû äëÿ îïåðàòèâíîé
îïòè÷åñêîé ïàìÿòè
 ðàçðàáîòêå ãîëîãðàôè÷åñêèõ ðåãèñòðèðóþùèõ
ñðåä äëÿ îïåðàòèâíîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè èñïîëüçóþòñÿ êàê íåîðãàíè÷åñêèå, òàê è îðãàíè÷åñêèå
âåùåñòâà.
Çíà÷èòåëüíûå óñèëèÿ áûëè íàïðàâëåíû íà èññëåäîâàíèå ñâîéñòâ ýëåêòðîîïòè÷åñêèõ êðèñòàëëîâ
(ÝÎÊ) è ïîëèìåðíûõ ïëåíîê [6, 7]. Â ïîñëåäíèå
231
ãîäû ïîëó÷åí ðÿä íîâûõ ðåçóëüòàòîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ óëó÷øåíèå õàðàêòåðèñòèê ðåãèñòðèðóþùèõ
ñðåä ýòîãî òèïà. Äëÿ êðèñòàëëîâ LiNbO3/In îáíàðóæåíî, ÷òî ïðè âîçáóæäåíèè ëàçåðíûìè èìïóëüñàìè íàíîñåêóíäíîé äëèòåëüíîñòè òåìíîâàÿ ðåëàêñàöèÿ ôîòîèíäóöèðîâàííûõ öåíòðîâ îêðàñêè
çàâèñèò îò êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè [191]. Ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü òàêèõ êðèñòàëëîâ äîñòèãàåò âåëè÷èíû S = 2 cì3/Äæ [192]. Ðàçðàáîòàí ìåòîä ïîëó÷åíèÿ
âûñîêîñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ êðèñòàëëîâ LiNbO3/Ñu,
îáåñïå÷èâàþùèõ çàïèñü ãîëîãðàìì ñ ÄÝ = 30%
[193]. Ñòîëü æå âûñîêàÿ âåëè÷èíà ÄÝ ãîëîãðàìì ïîëó÷åíà ïðè èñïîëüçîâàíèè êðèñòàëëîâ KNSBN/Ce
[194]. Âåëè÷èíà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè ÝÎÊ çàâèñèò îò ñòåõèîìåòðèè è ñîñòîÿíèÿ ïðèìåñåé â LiNbO3
[195]. Íàáëþäàåìîå ñâåòîðàññåÿíèå ñâÿçûâàåòñÿ ñ
ïîëÿðîíàìè [196].
Êðèñòàëëû LiNbO3/Mg äîïóñêàþò äâóõêâàíòîâóþ çàïèñü ãîëîãðàìì ïðè íèçêèõ çíà÷åíèÿõ èíòåíñèâíîñòè àêòèâèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ (0,47 Âò/ñì2).
Îíè îêàçàëèñü çíà÷èòåëüíî íèæå òåõ, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ ïðè îäíîôîòîííîì âîçáóæäåíèè èçëó÷åíèåì 780 íì (5 Âò/ñì2) [197]. Ïðè ýòîì ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü ñîñòàâëÿëà S = 0,05 ñì2/Äæ.  ñëó÷àå
áåñïðèìåñíûõ êðèñòàëëîâ LiÒaO3 äâóõêâàíòîâàÿ
ðåãèñòðàöèÿ ãîëîãðàìì îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè ÓÔ (350 íì) è ÈÊ èçëó÷åíèÿ [198]. Ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü äîñòèãàëà S = 0,086 ñì2/Äæ. Ôîòîèíäóöèðîâàííîå èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ íå ïðåâûøàëî Δn = 1,10–4. Çàðåãèñòðèðîâàííûå
ãîëîãðàììû ñîõðàíÿëèñü â òå÷åíèå 5 ëåò.
Ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì
â ÝÎÊ LiNbO3 ôåìòîñåêóíäíûìè ëàçåðíûìè èìïóëüñàìè [199].
Äëÿ ïðèìåíåíèÿ â êà÷åñòâå ñðåä äëÿ îïåðàòèâíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè ïðåäëàãàþòñÿ êðèñòàëëû Bi12TiO20/Mg [200], LiNbO3/Mg, Ce,
Cu [201], LiNbO3/Fe, Mn [202], LiNbO3/Fe [203].
Ðåàëèçàöèÿ âûñîêîé èíôîðìàöèîííîé åìêîñòè
ÝÎÊ äîñòèãíóòà ïðè çàïèñè ãîëîãðàìì ìåòîäîì
áëèæíåãî ïîëÿ [204].
Îñíîâûâàÿñü íà ðàíåå ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòàõ
èññëåäîâàíèÿ ÝÎÊ, ñîçäàí îáðàçåö îòðàæàòåëüíîãî îïòè÷åñêîãî äèñêà íà îñíîâå ñëîåâ LiNbO3/Fe
òîëùèíîé 0,5 ìì [205, 206]. Ïîëó÷åííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå èññëåäîâàíèÿ èíôîðìàöèîííûõ
ñâîéñòâ òàêîãî äèñêà è òåîðåòè÷åñêèå âû÷èñëåíèÿ
ïîêàçàëè, ÷òî åãî èíôîðìàöèîííàÿ åìêîñòü ìîæåò
äîñòèãàòü 1 Òáàéò.
Îñíîâíûìè íåäîñòàòêàìè ÝÎÊ ÿâëÿþòñÿ èõ âûñîêàÿ ñòîèìîñòü, ñíèæåíèå âåëè÷èíû ÄÝ ñ óâåëè÷åíèåì ÷èñëà ðåãèñòðèðóåìûõ ãîëîãðàìì, à òàêæå
â ïðîöåññå ñ÷èòûâàíèÿ èíôîðìàöèè, îòíîñèòåëüíî
ìåäëåííîå è íåäîñòàòî÷íîå ôîòîèíäóöèðîâàííîå
èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ.
232
Äëÿ ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì ëàçåðíûì èçëó÷åíèåì áëèæíåãî ÈÊ äèàïàçîíà (1 ìêì) ðàçðàáîòàí ïîëèìåðíûé ýëåêòðîîïòè÷åñêèé ìàòåðèàë íà îñíîâå òåòðàôåíèëàìèíîäèôåíèëà [206]. Ãîëîãðàììû â òàêîì
ìàòåðèàëå çàïèñûâàëèñü èçëó÷åíèåì ñ 975 íì íà ïðîñòðàíñòâåííîé ÷àñòîòå ν = 300 ìì–1 â òå÷åíèå 35 ìñ
ïðè íàëîæåíèè âíåøíåãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ Å =
= 76 Â/ìêì. Òàêèå ñðåäû ïðåäñòàâëÿþò èíòåðåñ äëÿ
ïîëó÷åíèÿ ÈÊ èçîáðàæåíèé è ñèñòåì îïòè÷åñêîé êîììóòàöèè. Èñïîëüçîâàíèå äâóìåðíûõ õðîìîôîðîâ â
ôîòîðåôðàêòèâíûõ ïîëèìåðàõ ñ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé ñòåêëîâàíèÿ ïîçâîëÿåò ðåãèñòðèðîâàòü ãîëîãðàììû ëàçåðíûì èçëó÷åíèåì ñ 1064, 1300 è 1500 íì [207].
Ñðåäè îðãàíè÷åñêèõ ðåâåðñèâíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä, êîòîðûå ïðåäñòàâëÿþò íåïîñðåäñòâåííûé
ïðàêòè÷åñêèé èíòåðåñ äëÿ ñîçäàíèÿ îïåðàòèâíîé 3 D
ãîëîãðàôè÷åñêîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè, âûäåëÿþòñÿ
ñâîèìè âîçìîæíîñòÿìè ïîëÿðèçàöèîííî-÷óâñòâèòåëüíûå ïîëèìåðíûå ôîòîìàòåðèàëû íà îñíîâå ôîòîõðîìíûõ ñîåäèíåíèé, ïðåæäå âñåãî àçîêðàñèòåëåé,
èñïûòûâàþùèõ öèñ-òðàíñ ôîòîèçîìåðèçàöèþ [208].
Òàêèå ñðåäû íàçûâàþò ôîòîàíèçîòðîïíûìè [209].
 íèõ ïîä äåéñòâèåì ïîëÿðèçîâàííîãî ëàçåðíîãî
èçëó÷åíèÿ íàâîäèòñÿ ôîòîèíäóöèðîâàííûé äèõðîèçì è äâóëó÷åïðåëîìëåíèå âñëåäñòâèå ôîòîîðèåíòàöèè è öèñ-òðàíñ ôîòîèçîìåðèçàöèè ìîëåêóë ôîòîõðîìíûõ ñîåäèíåíèé.  ýòèõ ïðîöåññàõ ó÷àñòâóþò
òîëüêî òå ìîëåêóëû, ó êîòîðûõ äèïîëüíûé ìîìåíò
ñîâïàäàåò ñ âåêòîðîì ïîëÿðèçàöèè àêòèâèðóþùåãî
èçëó÷åíèÿ.  ðåçóëüòàòå ìàòåðèàë ïåðåõîäèò èç èçîòðîïíîãî â àíèçîòðîïíîå ñîñòîÿíèå. Ýòî ïîäòâåðæäåíî òåîðåòè÷åñêèì ðàññìîòðåíèåì [210–213].  ñëó÷àå ïîëèìåðíûõ ñðåä íà îñíîâå áèñôåíîëà–À äèãëèöèëîâîãî ýôèðà ñ 4-àìèíîàçîáåíçîëîì, êîâàëåíòíî
ñâÿçàííûì ñ ïîëèìåðíîé öåïüþ, óñòàíîâëåíî, ÷òî
ýôôåêò ôîòîàíèçîòðîïèè îáóñëîâëåí, â îñíîâíîì,
ôîòîîðèåíòàöèåé ìîëåêóë àçîáåíçîëüíûõ ôðàãìåíòîâ â ïîëÿðèçîâàííîì ñâåòå ëàçåðíîãî èìïóëüñíîãî
èçëó÷åíèÿ (10 íñ) ñ 532 íì [214].
Äëÿ ñîçäàíèÿ òàêèõ ôîòîàíèçîòðîïíûõ ñðåä ñèíòåçèðîâàíà ñåðèÿ ïîëèýôèðèìèäíûõ ïîëèìåðîâ,
ñîäåðæàùèõ â êà÷åñòâå ôðàãìåíòîâ ïðîèçâîäíûå
2,4′-äèãèäðîîêñè-4′-íèòðîàçîáåíçîëà [215]. Óñòàíîâëåíî, ÷òî íà ñâîéñòâà ýòèõ ìàòåðèàëîâ âëèÿåò
ñòðóêòóðà ìàêðîìîëåêóë. Ïîëó÷åíû àçîïîëèìåðû íà
îñíîâå ìîíîìåðîâ ìàëîíîâîãî è êðåìíèåâûõ ýôèðîâ, îòëè÷àþùèõñÿ âûñîêîé ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòüþ, ñòàáèëüíîñòüþ è ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ
[216]. Òîëñòûå ñëîè (500–1000 ìêì) ýòîãî ïîëèìåðà îáåñïå÷èâàëè âûñîêóþ óãëîâóþ ñåëåêòèâíîñòü
çàïèñè, ñòèðàíèÿ è ñ÷èòûâàíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé èíôîðìàöèè.
Âîçìîæíà ðåãèñòðàöèÿ ïîëÿðèçàöèîííûõ ãîëîãðàìì è â ïîëèìåðàõ íà îñíîâå êàðáàçîë-ñîäåðæàùèõ àçîêðàñèòåëåé [217].
Ôîòîèíäóöèðîâàííàÿ àíèçîòðîïèÿ îñîáåííî
ýôôåêòèâíà â æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèõ (ÆÊ) ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåäàõ, â êîòîðûõ ôîòîõðîìíîå ñîåäèíåíèå ââîäèòñÿ â âèäå êîìïîíåíò èëè ôðàãìåíòîâ
ïîëèìåðíûõ öåïåé [218–220].
Õèðàëüíûå ôîòîõðîìíûå ñîïîëèìåðû ìåòèëìåòàêðèëàòà ñ ñîìîíîìåðàìè, ñîäåðæàùèìè ìîëåêóëû àçîêðàñèòåëÿ [221–224], îáåñïå÷èâàþò â òîëñòûõ
ñëîÿõ ðåãèñòðàöèþ ãîëîãðàìì ñ ÄÝ ≤ 30% [221].
Ôîòîàíèçîòðîïíûå ñðåäû íà îñíîâå íåìàòè÷åñêèõ ÆÊ ñ ðàñòâîðåííûìè â íèõ ìîëåêóëàìè àíàòðàõèíîíîâîãî êðàñèòåëÿ Äèñïåðñíîãî Ãîëóáîãî òàêæå ïîçâîëÿþò ðåãèñòðèðîâàòü ãîëîãðàììû ñ âûñîêîé ÄÝ = 20% [225]. Äëÿ ïîâûøåíèÿ âåëè÷èíû ÄÝ
ïðåäëîæåíî ââîäèòü â ñîñòàâ ÆÊ ïîëèìåðà ìîíîìåðû [226].
Ïðè èñïîëüçîâàíèè õèðàëüíûõ ôîòîõðîìíûõ
ÆÊ ãîìî- è ñîïîëèìåðîâ òàêæå çàðåãèñòðèðîâàíû
ãîëîãðàììû ñ ÄÝ ≥ 30% [227]. Äëÿ ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì èçëó÷åíèåì Ar-ëàçåðà (418 íì) ðàçðàáîòàíû ñëîè íà îñíîâå ÏÌÌÀ è õèðàëüíûõ àçîìîëåêóë, ïîëó÷åííûõ èç àìèíîêèñëîò [228].
Èññëåäîâàíèå çàâèñèìîñòåé âåëè÷èíû ÄÝ ãîëîãðàìì îò ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ïîëèìåðà, èíòåíñèâíîñòè çàïèñûâàþùåãî èçëó÷åíèÿ, ïðèðîäû ÆÊ
è òåìïåðàòóðû ïðèâåëî ê ïîëó÷åíèþ îáðàçöîâ ìàòåðèàëîâ ñ ÄÝ = 80,2% [229].
Ðàçðàáîòàíû ïîëèìåðíûå ìàòåðèàëû ñ äèñïåðãèðîâàííûìè ÆÊ, ÷óâñòâèòåëüíûå ê èçëó÷åíèþ â
áëèçêîé ÈÊ îáëàñòè ñïåêòðà (830 íì) [230]. Â íèõ
çàðåãèñòðèðîâàíû ãîëîãðàììû ñ ÄÝ = 95–97%.
Äëèòåëüíîå ñîõðàíåíèå ãîëîãðàìì, çàðåãèñòðèðîâàííûõ â ôîòîàíèçîòðîïíûõ ÆÊ ñðåäàõ, ìîæåò
áûòü ñóùåñòâåííî óâåëè÷åíî çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ
îïðåäåëåííîé êîíôèãóðàöèè ñëîåâ èç ïîëèâèíèëêàðáàçîëà è ïîëèèìèäà [231].
Ñîçäàíû ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå íàíîñòðóêòóðèðîâàííûå ÆÊ ìàòåðèàëû, ïðåäëàãàåìûå äëÿ ðàçðàáîòêè íîâîãî ïîêîëåíèÿ ÎÄ [232].
Âûñîêîå êà÷åñòâî òîëñòîñëîéíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä, ïðîÿâëÿþùååñÿ â îòñóòñòâèè ïîâåðõíîñòíîãî ðåëüåôà è óñàäêè, áûëî äîñòèãíóòî ïóòåì
ïðèìåíåíèÿ ðàçëè÷íûõ àçîáåíçîë- è ìåçîãåíñîäåðæàùèõ áëîê-ñîïîëèìåðîâ, ââåäåííûõ â ïîëèñòèðîëüíóþ ìàòðèöó [233, 234]. Ïðè ýòîì äîñòèãàëîñü
äëèòåëüíîå õðàíåíèå ãîëîãðàìì è îáåñïå÷èâàëàñü
ðåãèñòðàöèÿ áîëåå 200 ãîëîãðàìì íà îäíîì è òîì
æå ó÷àñòêå ñëîÿ.
Îñîáîå çíà÷åíèÿ äëÿ ïðèìåíåíèÿ ôîòîàíèçîòðîïíûõ ìàòåðèàëîâ â ãîëîãðàôè÷åñêîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè èìåþò ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ êðèñòàëëè÷íîñòè àçîïîëèìåðîâ íà ñòàáèëüíîñòü õðàíåíèÿ çàïèñàííîé îïòè÷åñêîé èíôîðìàöèè [235].
Îêàçàëîñü, ÷òî àçîïîëèìåðû, ñîäåðæàùèå 90% êðèñòàëëè÷åñêèõ äîìåíîâ ðàçìåðîì íå áîëåå 20 íì, îáåñ-
ïå÷èâàþò íàèáîëüøóþ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü è ñòàáèëüíîñòü ãîëîãðàìì ïðè õðàíåíèè. Ïîâûøåíèå êðèñòàëëè÷íîñòè àçîïîëèìåðîâ äî 100% ïðèâîäèò ê
îáðàçîâàíèþ äîìåíîâ áîëüøèõ ðàçìåðîâ, êîòîðûå
ðàññåèâàþò ñâåò è ñíèæàþò ôîòîîðèåíòàöèîííóþ
÷óâñòâèòåëüíîñòü.
Äëÿ àìîðôíûõ àçîáåíçîë-ñîäåðæàùèõ ñîïîëèìåðîâ ïîëó÷åíî ðåêîðäíîå çíà÷åíèå ôîòîèíäóöèðîâàííîãî äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ Δn = 0,244 [236].
Íåäåñòðóòèâíîå ñ÷èòûâàíèå çàïèñàííîé îïòè÷åñêîé èíôîðìàöèè â ôîòîàíèçîòðîïíûõ ñðåäàõ
äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò ïðèìåíåíèÿ ëèíåéíîé è öèðêóëÿðíîé àíèçîòðîïèè [237].
Ïðåäëîæåí ìåòîä ïîâûøåíèÿ ÿðêîñòè èçîáðàæåíèé, âîññòàíàâëèâàåìûõ ñ ãîëîãðàìì, çàðåãèñòðèðîâàííûõ â ïîëèìåðíûõ ïëåíêàõ, ñîäåðæàùèõ àçîêðàñèòåëü [238].
Ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü ôîòîàíèçîòðîïíûõ ñðåä
ìîæíî óâåëè÷èòü ïðè íàëîæåíèè íà îáðàçåö âíåøíåãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ [239, 240].
Ñ èñïîëüçîâàíèåì ïîëèýôèðíûõ ïëåíîê, ñîäåðæàùèõ àçîáåíçîë, ñîçäàí îáðàçåö îïòè÷åñêîãî äèñêà äèàìåòðîì 120 ìì è òîëùèíîé ñëîÿ 1–8 ìì ñ èíôîðìàöèîííîé åìêîñòüþ 400 Ãáàéò [241]. Ñ èñïîëüçîâàíèåì àçî-ïîëèìåðîâ, â ÷àñòíîñòè óðåòàí-óðåàñîïîëèìåðîâ, ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü ðåàëèçàöèè â
îäíîé è òîé æå ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäå îïåðàòèâíîé (â îáúåìå ñðåäû) è àðõèâíîé (íà ïîâåðõíîñòè)
îïòè÷åñêîé ïàìÿòè [242, 243]. Íåîáðàòèìàÿ çàïèñü
ðåàëèçóåòñÿ íà ïîâåðõíîñòè ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû (ðåëüåôíûå ãîëîãðàììû) â ðåçóëüòàòå ôîòîèíäóöèðîâàííîé àáëÿöèè âåùåñòâà [244].
Ôîòîàíèçîòðîïíûå ïîëèýôèðíûå ïëåíêè ñ àçîáåíçîëüíûìè áîêîâûìè ôðàãìåíòàìè áûëè èñïîëüçîâàíû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêèõ áàíêîâñêèõ êàðòî÷åê [245, 246].
Äëÿ ðàçðàáîòêè ôîòîàíèçîòðîïíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä êðîìå ïðîèçâîäíûõ àçîáåíçîëà èñïîëüçîâàëèñü äðóãèå ôîòîõðîìíûå ñîåäèíåíèÿ, â
÷àñòíîñòè ñïèðîïèðàíû [247] è ñïèðîîêñàçèíû
[248], èñïûòûâàþùèå îáðàòèìóþ ôîòîäèññîöèàöèþ
–іΖñâÿçè â ïèðàíîâîì ãåòåðîöèêëå è ïîñëåäóþùóþ öèñ-òðàíñ èçîìåðèçàöèþ. Äëÿ òåõ æå öåëåé
ïðåëàãàëèñü èíäîëèíîâûå ôóëüãèìèäû â ÏÌÌÀ,
ïðîÿâëÿþùèå ôîòîèíäóöèðîâàííóþ âàëåíòíóþ èçîìåðèçàöèþ [249].
Êàê äëÿ ïîëÿðèçàöèîííîé, òàê è äëÿ àìïëèòóäíîôàçîâîé ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì [250–254] ìîãóò
èñïîëüçîâàòüñÿ ñëîè íà îñíîâå áàêòåðèîðîäîïñèíà.
 ýòîì ñëó÷àå âåëè÷èíà ÄÝ ðåãèñòðèðóåìûõ ãîëîãðàìì äîñòèãàëà 1,8% [253] ïðè ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê
èçëó÷åíèþ ñ 532 íì S –1 = 1,25 ìÄæ/ñì2 [250].
Ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ â êà÷åñòâå
ðåâåðñèâíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä
ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ñëîåâ íà îñíîâå ïðîòåèíà [255].
233
Ñ èñïîëüçîâàíèåì ñëîåâ íà îñíîâå ãåíåòè÷åñêèõ
ìóòàíòîâ áàêòåðèîðîäîïñèíà BR-D96N óñòàíîâëåíî âëèÿíèå ñòåïåíè ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ â ïðîöåññå çàïèñè è ñ÷èòûâàíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé èíôîðìàöèè íà ÿðêîñòü âîññòàíîâëåííîãî èçîáðàæåíèÿ è îòíîøåíèå ñèãíàë/øóì [256, 257]. Ïîêàçàíî,
÷òî îðòîãîíàëüíàÿ öèðêóëÿðíàÿ ïîëÿðèçàöèÿ îáåñïå÷èâàåò ïîâûøåíèå îòíîøåíèÿ ñèãíàë/øóì è
âåëè÷èíû ÄÝ. Ïëîòíîñòü çàïèñè ìîæåò äîñòèãàòü
2,108 áèò/ñì2. Âåëè÷èíà ÄÝ ãîëîãðàìì è êà÷åñòâî
âîññòàíîâëåííîãî èçîáðàæåíèÿ ìîãóò áûòü óëó÷øåíû ïðè èñïîëüçîâàíèè òðåõëó÷åâîé ãîëîãðàôè÷åñêîé óñòàíîâêè [258].
Ðåâåðñèâíûå ñëîè íà îñíîâå áàêòåðèîðîäîïñèíà ïðåäëàãàåòñÿ ïðèìåíÿòü äëÿ ôèëüòðàöèè èçîáðàæåíèé [259], â ñèñòåìàõ îïòè÷åñêîé ñâÿçè [260],
äèíàìè÷åñêîé ãîëîãðàôèè [261], â îïòè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè ÷àñòèö [262].
Íåñìîòðÿ íà ñðàâíèòåëüíî íèçêóþ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü ðàçðàáàòûâàþòñÿ ïîëèìåðíûå ôîòîõðîìíûå ãîëîãðàôè÷åñêèå ñðåäû íà îñíîâå òåðìè÷åñêè
íåîáðàòèìûõ ôîòîõðîìíûõ äèàðèëýòåíîâ [263–266]
è ôóëüãèäîâ [267].  ñëó÷àå ñëîåâ ñ ôóëüãèäàìè â
ÏÌÌÀ òîëùèíîé 10 ìêì ðåãèñòðèðîâàëèñü ãîëîãðàììû ñ ÄÝ = 2,26% ïðè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè
S –1 = 1047 ìÄæ/ñì2 [267]. Ïðè ýòîì ðàçðåøåíèå ñîñòàâëÿëî R = 1680–1 ïðè óãëå çàïèñè 30°.  òåõ æå
óñëîâèÿõ ñëîè íà îñíîâå äèàðèëýòåíà îáåñïå÷èâàëè ðåãèñòðàöèþ ãîëîãðàìì ñ ÄÝ = 1,2% [265].
Ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü äâóõôîòîííîé ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì â ôóëüãèäñîäåðæàùèõ ïîëèìåðíûõ
ïëåíêàõ [270], à òàêæå èìïóëüñíûõ ãîëîãðàìì â
ñëîÿõ ñ àçîêðàñèòåëåì [271].
Ïðåäïðèíèìàþòñÿ ïîïûòêè óñîâåðøåíñòâîâàòü
ôîòîòåðìîïëàñòèêè äëÿ ðåâåðñèâíîé ðåãèñòðàöèè
ãîëîãðàìì [272]. Ïîêàçàíî, ÷òî ñëîè ïîëè(N–ýïîêñèïðîïèëêàðáàçîëà), ñîäåðæàùèå êîâàëåíòíî ïðèñîåäèíåííûå äîíîðíûå è àêöåïòîðíûå ìîëåêóëû,
îáåñïå÷èâàþò âûñîêóþ ãîëîãðàôè÷åñêóþ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü [269].
Ïðîäîëæàåòñÿ èññëåäîâàíèå âîçìîæíîñòè ðàçðàáîòêè ÷àñòîòíî-ñåëåêòèâíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä íà îñíîâå ÿâëåíèÿ ôîòîõèìè÷åñêîãî âûæèãàíèÿ ñïåêòðàëüíûõ ïðîâàëîâ, ðåàëèçóþùåãîñÿ ïðè òåìïåðàòóðå Ò = 4,2 K [270].
øîé èíôîðìàöèîííîé åìêîñòè. Íàèáîëüøèå óñïåõè äîñòèãíóòû â ñîçäàíèè ÔÏÊ, õàðàêòåðèñòèêè
êîòîðûõ ïîçâîëèëè ñîçäàòü êîììåð÷åñêèå îáðàçöû
àðõèâíîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè íà ÎÄ ñ èíôîðìàöèîííîé åìêîñòüþ áîëåå 200 Ãáàéò. Ïðàêòè÷åñêè
çíà÷èìûå ðåçóëüòàòû äîñòèãíóòû â ðàçðàáîòêå ôîòîàíèçîòðîïíûõ ïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëîâ ñ ôðàãìåíòàìè èç àçîêðàñèòåëåé. Îíè ïîçâîëÿþò îæèäàòü
ïîÿâëåíèå â áëèæàéøåì áóäóùåì ÎÄ äëÿ îïåðàòèâíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè ñâåðõáîëüøîé èíôîðìàöèîííîé åìêîñòè;
– ïðîäîëæàåòñÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ðåãèñòðèðóþùèõ
ñðåä äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ÃÎÝ, îñîáåííî îáúåìíûõ.
Ñîçäàíû óäîâëåòâîðÿþùèå òðåáîâàíèÿì ïðèìåíåíèÿ îáðàçöû ñðåä íà îñíîâå æåëàòèíû, ñåíñèáèëèçèðîâàííîé ãàëîãåíèäàìè ñåðåáðà, è ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ïîëèìåðîâ, äîïóñêàþùèõ óñèëåíèå ÄÝ
ãîëîãðàìì çà ñ÷åò äèôôóçèîííûõ ïðîöåññîâ;
– ñîçäàííûé ðàíåå àññîðòèìåíò âûñîêîðàçðåøàþùèõ ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûõ ôîòîìàòåðèàëîâ, ñëîåâ ñåíñèáèëèçèðîâàííîé æåëàòèíû è ñóõèõ ôîòîïîëèìåðèçóþùèõñÿ ïëåíîê îáåñïå÷èâàåò îãðàíè÷åííûå ïîòðåáíîñòè èçîáðàçèòåëüíîé, â òîì ÷èñëå
öâåòíîé, ãîëîãðàôèè. Ðàçðàáàòûâàþòñÿ íàïðàâëåíèÿ
ñóùåñòâåííîãî óñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ìåòîäîâ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîðàçðåøàþùèõ ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûõ
ìàòåðèàëîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì íàíîòåõíîëîãèé.
5. Çàêëþ÷åíèå
18. Neip C., Beronich E., Pascual I., Belendez A. // J. Modern
Optics. 2001. V. 48. ¹ 10. P. 1643–1655.
Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèé, âûïîëíåííûõ
â 2000–2007 ãã. â îáëàñòè ðàçðàáîòêè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä äëÿ ãîëîãðàôèè,
ïîçâîëÿåò ñäåëàòü ñëåäóþùèå îñíîâíûå âûâîäû:
– îñíîâíûå óñèëèÿ áûëè íàïðàâëåíû íà ñîçäàíèå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä äëÿ
3D ãîëîãðàôè÷åñêîé îïòè÷åñêîé ïàìÿòè ñâåðõáîëü234
Ëèòåðàòóðà
11. Äåíèñþê Þ.Í., Ïðîòàñ È.Ð. // Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ. 1963. Ò. 14. ¹ 5. Ñ.722–729.
12. Ïðîòàñ È.Ð., Êðàêàó Þ.À., Ìèõàéëîâà Â.È. Ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû äëÿ ãîëîãðàôèè. Ïîä ðåä. Í.È. Êèðèëëîâà è Â.À. Áàðà÷åâñêîãî. Ë.: Íàóêà, 1975. Ñ. 41–44.
13. Ëàøêîâ Ã.È., Ñóõàíîâ Â.È. // Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ. 1978. Ò.44. ¹ 5. Ñ. 108–114.
14. Äåíèñþê Þ.Í., Ãàíæåðëè Í.Ì., Ìàóðåð È.À. // Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ. 1997. Ò. 83. Ñ. 341–347.
15. Barachevsky V.A. // Proc. SPIE. 2000. V. 4149. P. 205–212.
16. Kippelen B., Peyghambarin N. // Polym. Photonics Appl.
II. Adv. Polym. Sci. 2003. V. 161. P. 87–156.
17. Pan J.J., Zhou F.Q., He H. // Opt. Mater. 2003. V. 23.
¹ 1–2. P. 219–227.
19. Neip C., Pascual I., Belendez A. // J. Modern Optics. 2001,
V. 48. ¹ 9. P. 1479–1494.
10. Dunkel L., Eichler J., Schneoweiss C., Ackermann G. //
Proc. SPIE. 2005. V. 5742. P. 168–174.
11. Bjelkhagen H.I. // Proc. SPIE. 2006. V. 6252. P. 62521U-1–
62521U-11.
12. Ulibarrena M., Carretero L., Madrigal R., Acebal P.,
Blaya., Fimia A. // Proc. SPIE. 2005. V. 5827
35. Bolte M., Israeli Y., Djouani F., Rivaton A., Frezet L.,
Lessard R.A. // Proc. SPIE. 2005. V. 5742. P. 195–204.
13. Zhu J.H., Zhang Y.X., Dong Y.K., Guo L.R. // Opt. Commun. 2004. V. 241. ¹ 1–3. P. 17–21.
36. Sobolev G.A., Soboleva S.B., Taranova A.N. // Proc. SPIE.
2003. V. 5005. P. 110–117.
14. Neip C., Pascual I., Belendez A. // Optik. 2001. ¹ 8.
P. 349–357.
37. Veniaminov A., Bartsch E., Semenova I., Popov A. // Proc.
SPIE. 2003. V. 5216. P. 156–164.
15. Banyasz I. // Opt. Commun. 2001. V. 192. ¹ 1–2. P. 27–35.
38. Semenova I., Popov A., Bartsch E., Veniaminov A. // Proc.
SPIE. 2003. V. 5005. P. 1–7.
16. Ulibarrena V., Mendez M.J., Dlaya S., Carretero I.,
Madrigal R.F., Fimia A. // J. Imag. Sci. Techn. 2003. V. 47.
¹ 1. P. 69–77.
17. Alvare z M.L., Camacho N., Neipp C., Marque z F.,
Belendez A., Pascual I. // Cross-Disc. Appl. Res. Mater.
Sci. Techn. Mater. Sci. Forum. 2005. V. 480. P. 543–548.
18. Ðÿáîâà Ð.Â., Âîðçîáîâà Í.Ä., Êèðèëîâà Ñ.Å., Ïîïåíêî Â.È. // Õèìèÿ âûñîêèõ ýíåðãèé. 2005. Ò. 39. ¹ 4.
Ñ. 293–296. [Ryabova R.V., Vorzobova N.D., Kurilova S.E., Popenko V.I. // High Energy Chem. 2005. V. 39.
¹ 4. P. 250–253].
19. Banyasz I. // Opt. Laser Eng. 2006. V. 44. ¹ 9. P. 926–
942.
20. Banyas z I. // Opt. Commun. 2003. V. 225. ¹ 4–6.
P. 269–275.
21. Wang G.P., Tan C.L., Yi Y.X., Shan H. // J. Modern Optics.
2003. V. 50. ¹ 14. P. 2155–2161.
22. Gollados M.V., Arias I., Garsia F., Atencia J., Quintaniela M. // Appl. Optics. 2003. V. 42. ¹ 5. P. 805–810.
23. Jivkova S.T., Shurulinkov S., Kavcvhrad M. // Appl.
Optics. 2002. V. 41. ¹ 28. P. 5860–5865.
24. Pinto-Induanero D., Olivares –Perez A., Mendez-Alvarado A.W., Fuentes-Napia I., Trevino-Palacios C.G. // Opt.
Mater. 2003. V. 22. ¹ 4. P. 397–404.
25. Smid P., Hiklova H., Keprt J. // Czechoslovak J. Phys.
2004. V. 54. ¹ 12. P. 1461–1472.
26. Romero-Arellano V., Solano C. // Revista Mexicana Fiz.
2006. V. 52. ¹ 2. P. 99–103.
27. Kim S.I., Choi B.S., Ham Y.N., Park C.Y., Kim J.M. //
Appl. Optics. 2003. V. 42. ¹ 14. P. 2482–2491.
28. Kim S.I., Choi B.S., Kim J.M., Bjelkhagen H.I., Phillips N.J. // Appl. Optics. 2002. V. 41. ¹ 8. P. 1522–1533.
29. Kim J.M., Choi B.S., Kim S.I., Kim J.M., Bjelkhagen H.I.,
Phillips N.J. // Appl. Optics. 2001. V. 40. ¹ 5. P. 622–632.
30. Neip C., Belendez A., Pascual I. // Opt. Commun. 2000.
V. 173. ¹ 1–6. P. 167–177.
31. Neip C., Belendez A., Pascual I. // Bol. Soc. Espania Ceri
Vidrio. 2000. V. 39. ¹ 4. P. 525–529.
32. Neip C., Belendez A., Pascual I. // J. Optics. A. 2003.
¹ 5. P. S183–S188.
33. Martinez-Ponce G., Solano C. // Appl. Opt. 2002. V. 41.
¹ 11. P. 2122–2128.
34. Marquez A., Neipp C., Belendez A., Campos J., Pascual I.,
Hzuel M.J., Fimia A. // J. Optics. A. 2003. V. 5. ¹ 5.
P. S175–S182.
39. Semenova I., Reinhand N.O., Popov A., Veniaminov A. //
Proc. SPIE. 2001. V. 4296. P. 292–299.
40. Veniaminov A., Bartsch E. // J.Opt. A. 2002. V. 4. P. 387–
392.
41. Mohilny V.V., Marmysh D.N., Stankevich A.I., Tolstic A.L.,
Matusevich V., Kowarschik R. // Proc. SPIE. 2006.
V. 6252. P. 62520-1–62520-5.
42. Henrion M., Ludman N., Sobolev G., Soboleva S., Hemmer P. Holography for the New Millennium. N.Y.: Plenum
Press. 2002. P. 251–252.
43. Popov A., Novikov I., Lapushka K., Zyuzin I., Ponosov Y.,
Ashcheulov Y., Veniaminov A. // J. Optics. A. 2000. V. 2.
P. 494–499.
44. Bugayev F.F., Gupta M.C. // Opt. Lett. 2003. V. 28. ¹ 16.
P. 1463–1465.
45. Smirnova N.N., Sakhno O.V. // Proc. SPIE. 2000. V. 4149.
P. 106–112.
46. Karpov G.M., Obukhovsky V.V., Smirnova N.N., Lemeshko V.V. // Opt. Commun. 2000. V. 174. ¹ 5–6. P. 391–404.
47. Tikhonov E.A., Bezrodnyi V.I., Smirnova N.N., Sakhno O.V. // Quant. Electronics. 2001. V. 31. ¹ 3. P. 227–230.
48. Ramos G., Alvarez-Henero A., Belengner T., Leavy D.,
del Monte I. // Proc. SPIE. 2003. V. 5216. P. 116–126.
49. Mucano A., Carretero L., Blaya S., Madrigal R.F., Fimia A. // Appl. Phys. B. 2006. V. 83. ¹ 4. P. 619–622.
50. Croutxe-Barghorn C., Fenillede M., Carre C., Mager L.,
Fort A. // Proc. SPIE. 2005. V. 5827. P. 179–186.
51. Murciano A., Blaya S., Carretero L., Madrigal R.F., Fimia A. // Opt. Lett. 2006. V. 31. ¹ 15. P. 2317–2319.
52. Cheben P., Calvo M.L. // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78.
¹ 11. P. 1490–1492.
53. del Monte F., Ramos G., Bellengner T., Levy D. // Proc.
SPIE. 2002. V. 4802. P. 51–64.
54. Suzuki N., Tomita Y. // Jpn. J. Appl. Phys. 2003. V. 42.
¹ 8A. P. L927–L929.
55. Tomita Y., Nishibiraki H. // Appl Phys. Lett. 2003. V. 83.
¹ 3. P. 410–412.
56. Suzuki N., Tomita Y., Kojima T. // Appl. Phys. Lett. 2002.
V. 81. P. 4121–4123.
57. Ohe Y., Kume M., Demachi Y., Taguchi T., Ichimura K. //
Polym. New Techn. 1999. V. 10. ¹ 9. P. 544–553.
58. Guntaka S.R., Toal V., Martin S. // Appl. Optics. 2002.
V. 41. ¹ 35. P. 7475–7479.
235
59. Oka K., Yamada A., Komai Y., Watanabe E., Ebizuka N.,
Teranishi., Kawabata M. // Proc. SPIE. 2003. V. 5005.
P. 8–19.
82. Êàêàóðèäçå Ã.À., Êèëîñàíèäçå Á.Í. // Îïò. æóðíàë. 2006.
Ò. 73. ¹ 3. Ñ. 45–51. [.Kakauridze G.A., Kilosanidze B.N.
// J. Opt. Techn. 2006. V. 73. ¹ 3. P. 188–192].
60. O’Neil F.T., Lawrence J.R., Sheridan J.T. // Opt. Eng.
2001. V. 40. ¹ 4. P. 533–539.
83. Bowley C., Crawford G.P. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76.
P. 2235–2241.
61. Sato A., Scepanovic M., Kostuk R.K. // Appl. Optics. 2003.
V. 42. ¹5. P. 778–784.
84. Yamaki S., Nakagawa M., Morino S., Ichimura K. // Appl.
Phys. Lett. 2000. V. 76. ¹ 18. P. 2520–2522.
62. Clube F., Gray S., Struchen D., Tisserand J.-C., Malfoy S.,
Darbellay Y. // Opt. Eng. 1995. V. 34. ¹ 9. P. 2724–2730.
85. Kim E.H., Kim B.R. // Chem.Phys. Chem.2006. V. 7. ¹ 9.
P. 2008–2014.
63. Rumpf R.C., Johnson E.G. // J. Opt. Soc. Am. 2004.
V. A21. P. 1703–1713.
86. Natarajan L.V., Brown D.P., Wofford J.M., Tondiglia V.P.,
Sutherland R.L., Lioyd P.F., Bunning T.J. // Polymer. 2006.
V. 47. ¹ 12. P. 4411–4420.
64. Rumpf R.C., Johnson E.G. // Proc. SPIE. 2005. V. 5720.
P. 18–26.
65. Moon J.H., Ford J., Yang S. // Polym. Adv.Techn. 2006.
V. 17. ¹ 2. P. 83–93.
66. Kostuk R., Maeda W., Chen C.-H. // Proc. SPIE. 2005.
V. 5939. P. 593904-1–593904-6.
67. Kosters M., Hsieh H.T., Psaltis D., Buse K. // Appl. Optics.
2005. V. 44. ¹ 17. P. 3399–3402.
68. De Vicente F.S., Li M.S., Messaddeq Y. // J. Non-Cryst.
Solids. 2004. V. 348. P. 245–249.
69. Teteris J. // Curr. Opin. Sol. State & Mater. Sci. 2003.
V. 7. ¹ 2. P. 127–134.
70. Ozols A., Reinfelde M., Teteris J. // Rad. Effects and
Defects Sol. 2002. V. 157. ¹ 6–12. P. 1167–1171.
71. Teteris J., Reinfelde M. // J. Non-Cryst. Solids. 2003.
V. 326. P. 494–499.
72. Teteris J., Reinfelde M. // J. Optoelectr. Adv. Mater. 2003.
V. 5. ¹ 6. P. 1355–1360.
73. Sainov S., Stoycheva-Topalova R. // Vacuum. 2002. V. 69.
¹ 1–3. P. 365–369.
74. Min’ko V.I., Indutny I.Z., Shepeliavyi P.E., Litvin P.M. //
J. Optoelectr. Adv. Mater. 2005. V. 7. ¹ 3. P. 1429–1432.
75. Iovu M.S., Ciorba V.G., Colomeico E.P., Iovu M.A.,
Nastase A.V., Prisacari A., Popescu M., Shpotyuk O.I. //
J. Optoelectr. Adv. Mater. 2005. V. 7. ¹ 5. P. 2333–2339.
76. Áèâîë Â.Â., Ðîáó Ñ.Â., Ïðèñàêàðü À.Ì., Ìåøàëêèí À.Þ.,
Âäàä Ë.À., Êàðàìàí Ì.È. // Õèìèÿ âûñîêèõ ýíåðãèé.
2006. Ò. 40. ¹ 3. Ñ. 216–219. [Bivol V.V., Robu S.V.,
Prisacari A.M., Meshalkin A.Y., Vlad L.A., Karaman M.I. //
High Energy Chem. 2006. V. 40. ¹ 3. P. 178–181].
87. Bang C.U., Shishido A., Ikeda T., Kurihara Y. // Mol.
Cryst. Liq. Cryst. 2006. V. 458. P. 149–159.
88. Ramanujam P.S., Dam-Hansen C., Berg R.Y., Hvilsted S.,
Nikolova L. // Optics and Lasers. 2006. V. 44. ¹ 9. P. 912–
925.
89. Áàðà÷åâñêèé Â.À.// Æóðí. íàó÷í. è ïðèêë. ôîòîãðàôèè.
2000. Ò. 45. ¹ 2. Ñ.82–93.
90. Day D., Gu M., Smallridge A. // Commun. Topics Appl.
Phys. 2003. V. 86. P. 1–21.
91. Hesselink L., Orlov S.S., Bashaw M.C. // Proc. IEEE.
2004. V. 92. ¹ 8. P. 1231–1280.
92. Coufal H., Dhar L. // MRS Bulletin. 2006. V. 31. ¹ 4.
P. 294–298.
93. Dhar L. // MRS Bulletin. 2006. V. 31. ¹ 4. P. 324–328.
94. Áàðà÷åâñêèé Â.À. // Õèìèÿ âûñîêèõ ýíåðãèé. 2006.
T. 40. C. 165–176.
95. Neipp C., Belendez A., Sheridan J.T., Kelly J., O’Neill F.,
Gallego S., Ortuño M., Pascual I. // Opt. Express. 2003.
V. 11. ¹ 16. P. 1876–1886.
96. Blaya S., Carretero L., Madrigal R.F., Fimia A.// Opt.
Commun. 2000. V. 173. ¹ 1–6. P. 423–433.
97. Sheridan J.T., Downey M., O’Neil F.T. // J. Opt. Soc. Am.:
Pure Appl. Opt. 2001. V. 3. P. 477–488.
98. Gallego S., Neipp C., Ortuno V., Marquez A., Belendez A.,
Pascual I. //Appl. Optics. 2003. V. 42. ¹ 29. P. 5839–
5845.
99. Blaya S., Carretero L., Madrigal R.F., Ulibarrena M.,
Acebal P., Fimia A.// Appl. Phys. B. 2003. V. 77. ¹ 6–7.
P. 639–662.
77. Cloutier S.G., Peyrot D.A., Galstian T.V., Lessard R.A. //
J. Optics. A. 2002. V. 4. ¹ 6. P. S228–S234.
100. Lawrence J.R., O’Neil F.T., Sheridan J.T. // J. Appl. Phys.
2001. V.90. ¹ 7. P. 3142-3148.
78. Kawatsuki N., Hasegava T., Ono H., Tamoto T. // Adv.
Mater. 2003. V. 15. ¹ 12. P. 991–996.
101. Piazzolla S., Jenkins B.K. // J. Modern Optics. 1999. V.
46. ¹ 15. P. 2079–2110.
79. Zhou J.L., Shen J., Yang J.J., Ke Y., Wang K.Y., Zhang Q.J. //
Opt. Lett. 2006. V. 31. ¹ 10. P. 1370–1372.
102. Engin D., Kewitsch A.S., Harry A. // J. Opt. Soc. Am. C.
1999. V. 16. ¹ 8. P. 1213–1219.
80. Provenzano C., Pagliusi P., Cipparrone G. // Appl. Phys.
Lett. 2006. V.89. ¹ 12. Art. ¹ 121105 SEP 18 2006.
103. Wu S.D., Glytsis E.N.// J. Opt. Soc. Am. B. 2003. V. 20.
¹ 6. P. 1177-1188.
81. Raschella R., Marino I.G., Lottici P.P., Bersani D., Gnappi G., Lorenzi A., Montenero A. // J. Non-Cryst. Solids.
2004. V. 345. P. 428–432.
104. Kelly J.V., Gleesen M.R., O’Neil F.T., Sheridan J.T.,
Gallego S., Neipp C. // Proc. SPIE. 2006. V. 6252.
P. 625207-1–625207-5.
236
105. Havranek A., Kyeton M., Hayrankova J. // Polym.
Bulletin. 2007. V. 50. ¹ 1. P. 261–269.
106. Sheridan J.T., Kelly J.V.,Gleeson M.R., Close C.E.,
O’Neil F.T. // J. Optics. A. 2006. V. 8. ¹ 3. P. 236–243.
107. Sheridan J.T., O’Neil F.T., Kelly J.V. // J. Opt. Soc. Am.
B. 2003. V. 21. ¹ 8. P. 1443–1451.
108. Sheridan J.T., Gleeson M.R., Close C.E., Kelly J.V. // J.
Nanosci. Nanotechn. 2007. V. 7. ¹ 1. P. 232–242.
109. Sheridan J.T., Gleeson M.R., Kelly J.V., O’Neil F.T. //
Opt. Lett. 2005. V. 30. ¹ 3. P. 230–243.
127. Gallego S., Ortuno M., Neipp C., Marquez A., Belendez A. Pascual I. // Opt. Express. 2006. V. 14. ¹ 12.
P. 5121–5128.
128. John B.M., Joseph R., Sreekumar K., Kartha C.S. // Jpn.
J. Appl. Phys. Part I. 2006. V. 45. ¹ 11. P. 8686–8690.
129. Chen L., Zhu J., Li J., Guo X., Xia C. // Proc. SPIE.
2005. V. 5939. P. 59390L-1–59390L-9.
130. Gong Q.-X., Wang S.-L., Huang M.-J., Gan F.-X. // Chin.
Phys. 2005. V. 14. ¹ 10. P. 2004–2008.
110. Gallego S., Ortuno M., Neipp C., Marquez A., Bellendez A. // Proc. SPIE. 2005. V. 5827. P. 107–117.
131. Ortuno M., Gallego S., Garsia S., Neipp C., Marquez A.,
Belendez A., Pascual I. // Appl. Phys. B. 2003. V. 76.
¹ 8. P. 851–857.
111. Gallego S., Ortuno M., Neipp C., Marquez A., Kelly J.V.,
Sheridan J.T., Bellendez A. // Proc. SPIE. 2006. V. 6252.
P. 62520B-1–62520B-5.
132. Gallego S., Ortuno M., Neipp C., Marquez A., Belendez A.,
Pascual I. // Opt. Express. 2003. V. 11. ¹ 2. P. 181–190.
112. Ortuno M., Fernandez E., Marquez A., Gallego S., Neipp C.,
Pascual I. // Proc. SPIE. 2006. V. 6252. P. 62520U-1–
62520U-5.
113. Blaya S., Carretero L., Acebal P., Madrigal R.F.,
Murciano A., Ulibarrena M., Fimia A. // Proc. SPIE.
2005. V. 5827. P. 128–139.
114. Kelly J.V., Gleeson M.R., Close C.E., O’Neil F.T.,
Sheridan J.T. // Proc. SPIE. 2005. V. 5939. P. 59390J-1–
59390J-10.
115. Close C.E., Gleeson M.R., O’Neil F.T., Kelly J.V.,
Mooney D., Sheridan J.T. // Proc. SPIE. 2005. V. 5939.
P. 59390Q-1–59390Q-12.
116. Kelly J.V., Gleeson M.R., Close C.E., O’Neil F.T.,
Sheridan J.T., Gallego S., Neipp C. // Proc. SPIE. 2005.
V. 5827. P. 95–106.
117. Sheridan J.T., Gleeson M.R., Kelly J.V., O’Neil F.T. //
Proc. SPIE. 2005. V. 5827. P. 118–127.
118. Dhar L., Hall A., Katz H.E., Schilling M.L., Schnoes M.G., Schilling F.C. // Opt. Lett. 1999. V. 24. P. 487–
489.
119. Wilson W.L., Curtis K., Tackitt M., Hill A., Hale A.,
Schilling M., Boyd C., Cambell S., Dhar L., Haris A. //
Opt. Quant. Electronics. 2000. V. 32. P. 393–399.
120. Dhar L., Schnoes M.G., Katz H.E., Hall A., Schilling M.L., Schilling F. Haris A. In: Holographic Data
Storage. Ed. Coufal Y.J. N.Y.: Springer-Verlag. 2000.
P. 200–208.
133. Neipp C., Gallego S., Ortuno M., Marquez A., Belendez A.,
Pascual I.// Opt. Commun. 2003. V. 224. ¹ 1–3. P. 27–34.
134. Pascual L., Costela A., Garcia-Moreno I., Gomez C.,
Fimia A., Sastre R. // Appl. Optics. 2002. V. 41. ¹ 1.
P. 2613–2620.
135. Vasilyev E.V., Shelkovnikov V.V., Pen E.P., Plekhanov A.I.
// Proc. SPIE. 2006. V. 6252. P. 62520E-1–62520E-6.
136. Pen E.P., Rodionov M.Yu., Shelkovnikov V.V. // Proc.
SPIE. 2006. V. 6252. P. 62520D-1–62520D-5.
137. Naydenova L., Pavani K., Mikhailova E.M., Ladmer K.,
Martin S., Toal V. // Proc. SPIE. 2005. V. 5827. P. 163–172.
138. Sankar D., Palanisami P.K., Manickasundaram S., Kannan P. // Opt. Mater. 2006. V. 28. ¹ 8–9. P. 1101–1107.
139. Blaya S., Acebal P., Carretero L., Fimia A. // Opt. Commun. 2003. V. 338. ¹ 1–3. P. 55–61.
140. John D.M., Ushamani M., Sreekumur K., Joseph R.,
Kartha C.S. // Appl. Optics. 2007. V. 46. ¹ 3. P. 346–
350.
141. Ãðèöàé Þ.Â., Ìîãèëüíûé Â. // Ïèñüìà ÆÒÔ. 2006.
Ò. 32. ¹ 1. Ñ.20–21.
142. Shelkovnikov V.V., Pen E.P., Russkich V.V., Vasilyev E.V.,
Kovalevsky V.I. // Proc. SPIE. 2006. V. 6252. P. 62520F1–62520F-5.
143. Sazonov Yu.A., Shelkovnikov V.V. // Proc. SPIE. 2000.
V. 4149. P. 100–195.
121. Ingwall R.T., Waldman D. In: Holographic Data Storage.
Ed. Coufal Y.J. N.Y.: Springer-Verlag. 2000. P. 171–179.
144. Criante L., Beev K., Lucchetta D.E., Simon F. // Proc.
SPIE. 2006. V. 6252. P. 62520G-1–62520G-5.
122. Bieringer T. In: Holographic Data Storage. Ed. Coufal
Y.J. N.Y.: Springer-Verlag. 2000. P. 209–216.
145. Cerretero L., Vbrciano A., Blaya S., Ulibarrena M., Fimia A. // Opt. Express. 2004. V. 12. ¹ 8. P. 1780–1787.
123. Kyeton M., Havrantk A., Fiala P., Richter I. // Polym.
Bulletin. 2007. V. 58. ¹ 1. P. 253–259.
124. Yao H., Huang M., Chen Z., Hou L., Gan F. // Proc.
SPIE. 2003. V. 5060. P. 199–202.
146. Park J., Kim E. // On the Convergence of Bio-Information-, Environmental-, Energy-, Space- and NanoTechnologies. PST 1 and 2. 2005. V. 277–279. P. 1039–
1043.
125. Huang M., Yao H., Chen Z., Hou L., Gan F. // Proc.
SPIE. 2003. V. 5060. P. 191–194.
147. Tomita Y., Suzuki N., Furushima K., Endch Y. // Proc.
SPIE. 2005. V. 5939. P. 593909-1–593909-9.
126. Huang M., Yao H., Chen Z., Hou L., Gan F. // Proc.
SPIE. 2003. V. 5060. P. 195–198.
148. Suzuki N., Tomita Y. // Opt. Express. 2006. V. 14. ¹ 26.
P. 12712–12719.
237
149. Äàâèäåíêî Í.À.., Ãåòìàí÷óê Þ.Ï., Çàáîëîòíûé Ì.À.,
Çàáîëîòíàÿ Ò.Ã., Ëèíåö Ë.Ï., Ìîêðèíñêàÿ Å.Â., Ïàâëîâ Â.À. // Õèìèÿ âûñîêèõ ýíåðãèé. 2006. Ò. 40.
Ñ. 458–465.
150. Naydenova L., Sherif H., Mintova S., Martin S., Toal V. //
Proc. SPIE. 2006. V. 6252. P. 625206-1–625206-5.
151. Shelkovnikov V.V., Russkich V.V., Vasilyev E.V.,
Kovalevsky V.I., Pen E.P. // Proc. SPIE. 2006. V. 6252.
P. 62520C-1–62520C-5.
152. Sherif H., Naydenova I., Martin C., Toal V. // J. Optics.
A. 2005. V. 7. ¹ 5. P. 255–260.
153. Wei H., Cao L., Xu Z., He Q., Jin G. Gu C. // Opt. Express.
2006. V. 14. ¹ 12. P. 5135–5142.
154. Liu G., He Q., Jin H., Wu M., Jin G. // Proc. SPIE. 2002.
V. 4930. P. 88–92.
155. Zhou C., Wang D., Tao S. Cheng S. // Proc. SPIE. 2002.
V. 4930. P. 443–451.
173. McLeod R.R., Dalber A.J.,McDonald M.T., Robertson
T.L., Slagle T., Sochava S.L., Hesslink L. // Appl. Optics.
2005. V. 44. ¹ 16. P. 3197–3207.
174. Jallapuram R., Naydenova I., Martin S. // Opt. Mater.
2006. V.28. ¹ 12. P. 1329–1333.
175. Orlic S., Dietz E., Frohmann S., Mueller C., Schoen R.,
Trefser M., Eichler H.J. // Proc. SPIE. 2004. V. 5521.
P. 161–173.
176. Mitasaki T., Senda M. // J. Opt. Soc. Am. A.2006. V. 23.
¹ 3. P. 659–883.
177. Tay S., Thomas J., Eralp M., Li G.Q., Kippelen B.,
Marder S.R., Meredith G., Schulzgen A., Peyghambarian N. // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. ¹ 20. P. 4561–
4563.
178. McLeod R.R., Sullivan C., Grabowski M., Scott T. // Proc.
SPIE. 2004. V. 5521. P. 55–62.
156. Kim E., Lee H., Kim N.K., Shin C., Gil S. // Proc. SPIE.
2005. V. 5939. P. 59390I-1–59390I-6.
179. Sasao N, Hirao A., Hayase R., Matsumoto K., Kamikawa T., Terai M. // J. Photopolym. Sci. Technol. 2006.
V. 19. ¹ 3. P. 431–434.
157. Shin C., Kim J., Kim N., Lee H., Kim E. // Proc. SPIE.
2006. V. 5939. P. 59390N-1–59390N-8.
180. Hsu K.Y., Lin S.H., Hsiao Y.N. // Opt. Eng. 2003. V. 42.
¹ 5. P. 1390–1396.
158. Liu G.D., He Q.S., Luo S.J., Wu M.X., Jin G.F., Shi M.Q.,
Wu F.P. // Chin. Phys. Lett. 2003. V. 20. ¹ 10. P. 1733–
1735.
181. Hsu K.Y., Lin S.H., Hsiao Y.N., Whang W.T. // Opt. Eng.
2003. V. 42. ¹ 5. P. 1390–1396.
159. Ohe Y., Ito H., Watanabe N., Ichimura K. // J. Appl.
Polym. Sci. 2000. V. 77. ¹ 10. P. 2189–2200.
160. Kawakami Y., Cho Y.H. // Macromol Symposia. 2006.
V. 240. P. 130–140.
182. Hsiao Y.N., Whang W.T., Lin S.H.// Opt. Eng.2004. V. 43.
¹ 9. P. 1993–2002.
183. Hsiao Y.N., Whang W.T., Lin S.H., Hsu K.Y. // Jpn. J.
Appl. Phys. Part I. 2006. V. 45. ¹ 11. P. 8699–8704.
161. Duarte-Quiroga R.A., Calixto S., Lougnot D.J. // Appl
Optics. 2003. V. 42. ¹ 8. P. 1417–1425.
184. Shi X., Lawrence B., Dubois M., Boden E.P., Erben C.,
Longley K.L., Nielson M.C. // Proc. SPIE. 2005. V. 5939.
P. 59390A-1–59390A-10.
162. Shelby R.M., Waldman D.A., Ingwall. // Opt. lett. 2000.
V. 25. ¹ 10. P. 713–715.
185. Erben C., Shi X., Boden E., Longley K.L., Lawrence B.,
Wu p. // Proc. SPIE. 2007. V. 6282. Paper N 62821A.
163. Schnoes M., Ihas B., Hill A., Dhar L., Michaels D. //
Proc. SPIE. 2003. V. 5005. P. 29–37.
186. Gouzalez–Leal J.M., Krecmer P., Prokop J., Elliots S.R.
// J. Non-Cryst. Solids. 2003. V. 326–327. P. 416–424.
164. Criante L., Beev K., Lucchetta D.E., Simoni T. // Proc.
SPIE. 2006. V. 5939. P. 59390C-1–59390C-8.
187. Stronski A., Vlacek M., Skbnar A., Shepeljavi P.E.,
Rjstyukevich S.A., Wagner T. // J. Non-Cryst. Solids.
2000. V. 266–269. P. 973–979.
165. Wilson W., Curtis K., Dhar L. // SPIE’s oe Magazine.
2003. P. 23.
166. Wilson W., Anderson K., Curtis K., Dhar L. // Proc. SPIE.
2004. V. 5521. P. 29–37.
167. Curtis K., Anderson K., Fortheingham E., Weaver S.,
Ihas B., Hill A., Dhar L., Wilson W. // Proc. SPIE. 2005.
V. 5939. P. 59390B-1–59390B-8.
168. Huang G.T. // Techn Rev. 2005. September.
169. Mallavia R., Fimia A., Garcia C., Sastre R. // J. Modern
Optics. 2001. V. 48. ¹ 6. P. 941–945.
188. Gonzalez-Leal J.M., Alcon R.P., Angel J.A., Minkov D.A.,
Marquez A. // Appl Opt. 2002. V. 41. P. 7–30.
189. Teteris J., Reinfelde M. // J. Optoelectr. Adv. Mater. 2005.
V. 7. ¹ 5. P. 2581–2586.
190. Teteris J., Reinfelde M. // Microsyst. Techn. 2007. V. 13.
¹ 2. p. 197–202.
191. Sunarno S., Tomita Y., Zhang G. // Appl. Phys. Lett. 2002.
V. 81. ¹ 34. P. 4505–4507.
170. Diamond C., Boiko Y., Esener S. // Opt. Express. 2000.
V. 6. ¹ 3. P. 64–68.
192. Qiao H.J., Xu J.J., Wu Q., Yu X.Y., Sun Q., Zhang X.Z.,
Zhang G.Y., Volk T.R. // Opt. Mater. 2003. V. 23. ¹ 1–2.
P. 269–272.
171. Yorimai H., Tam X. // // Proc. SPIE. 2006. V. 6252.
P. 62520Z-1–62520Z-5.
193. Kostritskii S.M., Moretti P. // Infrared Hologr. Opt.
Commun. 2002. V. 86. P. 59–74.
172. Shida N., Higuchi T., Suga K. // Jap. J. Appl. Phys. I.
2003. V. 42. ¹ 2B. P. 778–783.
194. Liang B.L., Wang Z.Q., Cartwright C.M. // Optik. 2003.
V. 113. ¹ 12. P. 531–534.
238
195. Hesselink L., Orlov S.S. // Infrared Hologr. Opt.
Commun. 2002. V. 86. P. 41–57.
196. Wu Q., Xu J.J., Zhang G.Q., Zhao L.J., Zhang X.Z.,
Qiao H.J., Sun Q., Lu W.Q., Zhang G.Y., Volk T.R. // Opt.
Mater. 2003. V. 23. ¹ 1–2. p. 277–280.
217. Ke X.J., Yan X.Z., Srisani N., Wang M., Yang J.W.,
Huang X.F., Zhong S.Z. // Opt. Commun. 2003. V. 217.
¹ 1–6. P. 69–74.
218. Shibaev V., Bobrovsky A. Boiko N. // Progr. Polym. Sci.
2003. V. 28. ¹ 5. P. 729–836.
197. Zhang G.Q., Tomita Y. // J. Appl. Phys. 2003. ¹ 12.
P. 9456–9459.
219. Shibaev V., Bobrovsky A. Boiko N. // J. Photochem.
Photobiol.A. Chemistry. 2003. V. 155. ¹ 1–3. P. 3–19.
198. Liu Y.W., Kitamura K., Nakamura M., Furukawa Y.,
Hatano H. // Appl. Phes. Lett. 2003. V.82. ¹ 24. P. 4218–
4220.
220. Otsuki N., Fujioka N., Kawatsuki N., Ono H. // Mol.
Cryst. Liq. Cryst.2006. V. 458. P. 139–148.
199. Hsieh H.T., Psaltis D., Beyer o., Maxein D., Von Rorff
Schmising C., Buse K., Sturman B. // Opt. Lett. 2005.
V. 30. ¹ 17. P. 2233–2235.
200. Barbosa E.F., Verzini R., Carvalho J.F. // Opt. Commun.
2006. V.263. ¹ 2. P. 189–196.
201. Fan Y.X., Li H.T., Zhao L.C. // Cryst. Res. Technol. 2006.
V.41. ¹ 8. P. 812–817.
202. Ren L.Y., Liu L.R., Liu D., Zu J.F., Luan Z. // J. Opt.
Soc. Am. D. 2003.V. 20. ¹ 10. P. 2162–2173.
203. Hyukselici M.H., Ince R., Ince A.T. // Opt. Laser Eng.
2004. V. 42. ¹ 3. P. 277–287.
204. Kim K.Y., Lee B. // Opt. Lett. 2001. V. 26. ¹ 22. P. 1800–
1802.
205. Matoba O., Yokohama Y., Miura M., Nitta K. Yoshimura T. // Appl. Optics. 2006. V. 45. ¹ 14. P. 3270–
3274.
206. Thomas J., Eralp M., Tay S., Li G., Marder S.R., Meredith G., Schuzgen A., Nordwood R.A., Payghambarian
N. // Proc. SPIE. 2004. P. 1–8.
207. Acebal P., Blaya S., Carretero L. // Opt. Express. 2005.
V. 13. ¹ 20. P. 8296–8307.
208. Delaire J.A., Nakatani K. // Chem. Rev. 2000. V. 100.
P. 1817–1845.
209. Êîçåíêîâ Â.Ì., Áàðà÷åâñêèé Â.À.  êí.: Ñâîéñòâà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ è èõ ïðèìåíåíèå â ãîëîãðàôèè. Ïîä ðåä. Â.À. Áàðà÷åâñêîãî. K.: Íàóêà.
1987. C. 89–96.
210. Sajti S., Kerekes A., Lorincz E., Ramanujam P.S. //
Synthetic Metals. 2003. V. 138. ¹ 1–2. P. 79–83.
211. Pawlik G., Mitus A.C., Miniewicz A., Kajzar F. // J. Chem.
Phys. 2003.V. 119. ¹ 13. P. 6789–6801.
221. Kozlovsky M.V. // Synyytnic metals. 2002. V. 127. ¹ 1–3.
P. 67–70.
222. Kozlovsky M.V., Lazarev V.V. // Macromol. Chem. Phys.
2003. V. 204. ¹ 9. P. 1226–1233.
223. Dong H.C., Xu Z.D., Fan X.H., Chen X.F., Wan X.H.,
Zhou Q.F. // Acta Polym. Sinica. (I) 2003. P. 143–146.
224. Lin S.H., Hsu K.Y., Chen W.-Z., Whang W.T. // Opt. Lett.
2000. V. 25. P. 451–456.
225. San S.E., Koysal O., Ecevit F.N. // Opt. Commun. 2002.
V. 212. ¹ 4–6. P. 405–409.
226. Zheng Z.G., Ma J., Song J., Liu Y.G., Hu L.E., Xuan L. //
Acta Phys. Sinica. 2007. V. 56. ¹ 1. P. 15–24.
227. Kozlovsky M., Lymarenko R.,Wang L.U., Haase W. //
Proc. SPIE. 2004. 5521. P. 85–95.
228. Zhang Y., Lu Z., Deng X., Liu Y., Tan C., ZhaoY., Kong X. //
Opt. Mater. 2003. V. 22. P. 187–192.
229. Zhang B., Liu Y.I., Jia Y., Xu K.S.,// Acta Phys. Sinica.
2003. V. 52. ¹ 1. P. 91–95.
230. Negtegaele P., Galstian T.V.// Synthetic Metals. 2002.
V. 127. ¹ 1–3. P. 85–87.
231. Sutkowski M., Grudiewski T., Zmijan R., NowinowskiKruszelnicki E. // Opto-Electr. Rev. 2006. V. 14. ¹ 4.
P. 335–337.
232. Criante L., Lucchetta D.E., Simoni F. // Mol. Cryst. Liq.
Cryst. 2006. V. 453. P. 155–163.
233. Hackel M., Kador L., Frenz C., Schmidt H.-W. // Proc.
SPIE. 2004. V. 5521. P. 63–72.
234. Hackel M., Rfdor L. Kropp D., Frenz C. Schmidt Y.-W. //
Proc. SPIE. 2005. V. 5939. P. 593908-1–593908-10.
235. Yoshizawa H., Minabe J., Kawano K. // Proc. SPIE. 2005.
V. 5742. P. 242–249.
212. Varhegyi P., Kerekes A., Sajti S., Ujhelyi F., Koppa P.,
Szarvas G., Lorincz E. // Appl. Phys. D. 2003. V. 74.
¹ 4. P. 397–402.
236. Kim J., Fukuda T. // Mol.Cryst. Liq. Cryst. 2006. V. 446.
P. 71–80.
213. Li. C., Bao X. // Opt.Tng. 2000. V. 39. ¹ 2. P. 628–632.
237. Cloutier S.G. // J. Phys. D. 2005. V. 38. ¹ 18. P. 3371–
3375.
214. Borshch A., Brodyn M., Lyakhovetsky V., Volkov V.,
Kutsenko A. // Opt. commun. 2005. V.251. ¹ 4–6. P.
299–305.
238. Yavrian A., Asatryan K., Galstian T., Piche M. // Opt.
Commun. 2005. V. 251. ¹ 4–6. P. 286–291.
215. Sek D., Grabitc E., Miniewicz A. // Polym. J. 2003. V. 34.
¹ 10. P. 749–756.
239. Grudniewski T., Parka J. // Opto-Electr. Rev. 2003. V. 11.
¹ 3. P. 243–245.
216. Lee M.J., Jung D.H., Han Y.K. // Mol. Cryst. Liq. Cryst.
2006. V. 444. P. 41–50.
240. Itoh M., Harada K., Kamemaru S.I., Yatagai T. // Jpn.
Appl. Phys. Part I. V. 43. ¹ 7B. P. 4968–4971.
239
241. Lozincz E., Koppa P., Ujvari T., Lovasz M., Ujhelyi F.,
Erdei G., Suto A., Szarvas G. // Proc. SPIE. 2004. V. 5521.
P. 46–54.
258. Wang Y.L., Yao B.L., Neimule M., Ren Z.W., Lei M.,
Ren L.Y. // Acta Phys. Sinica. 2006. V. 55. ¹ 10. P. 5200–
5205.
242. Egami C., Kawata Y., Aoshima Y., Alasfar S., Sugihara O.,
Fujimura H., Okamoto N. // Jpn. Appl. Phys. 2000. V. 39.
P. 1558–1561.
259. Chang S., Yuan Q., Grover C.P. // J. Opt. A. 2002. V. 4.
¹ 6. P. 662–664.
243. Aoshima Y., Egami C., Sugihari O., Tsuchimori M.,
Watanabe O., Che Y.L., Fujimura H., Okamoto N. // Jpn.
J. Appl. Phys. Part I. 2001.V. 40. ¹ 3B. P. 1619–1623.
244. Schulz B.M., Huber M.R., Bieringer T., Kraush G., Zilker S.J. // Synthetic Metals. 2001. V. 124. P. 155–157.
245. Kerekes A., Sajti Sz., Lorincz E., Hvilsted S., Ramamijan P.S. // Proc. SPIE. 2000. V. 4149. P. 324–331.
246. Varhigyi P., Koppa P., Lorincz E., Szarvas G., Richter P.
// Proc. SPIE. 2000. V. 4149. P. 315–323.
247. Ramos-Garcia R., Delgado-Mfcuil R., Iturbe-Castillo D.,
De Los Santos E.G., Corral F.S. // Opt. Quant. Electronics. 2003. V. 35. ¹ 6. P. 641–650.
248. Fu S.C., Liu Y.C., Lu Z.F., Dong L., Hu W.L., Xie M.G. //
Opt. Commun. 2004. V. 242. ¹ 1–3. P. 115–122.
249. Chen G.F., Wang Y.L., Fan M.G., Yao B.L Fan M.G.,
Menke N.M. // Opt. Mater. 2004. V. 26. ¹ 1. P. 75–77.
250. Okada –Shudo Y., Jonathan J.M., Roosen G. // Opt. Eng.
2002. V. 41. ¹ 11. P. 2803–2808.
251. Ferrari J.A., Garbusi E., Frins E.M. //Opt. Lett. 2003.
V. 28. ¹ 16. P. 1454–1456.
252. Hampp N. // Chem. Rev.2000. V.100. P. 1755–1776.
253. Zheng Y., Yao B.L., Wang Y.L. // Acta Bioch. Sinica. 2003.
V. 35. ¹ 6. P. 592–595.
254. Koek W.D., Barnhart D., Chan V.S.S., Bhattacharya N.,
Juchem T., Hampp N., Westerweel W., Braat J.J.M. //
Proc. SPIE. 2003. V. 5216. P. 147–155.
260. Rablumian A.S., Krile T.F. // Opt. Eng. 2000. V. 39. ¹ 11.
P. 2964–2974.
261. Korchemskaya E., Burykin N., de Lera A., Alvarez R.,
Pirutin S., Druzhko A. // Photochem. Photobiol. 2005.
V. 81. ¹ 4. P. 920–923.
262. Koek W.D., Chan V.S.S., Ooms T.A., Bhattacharya N.,
Westerweel W., Braat J.J.M. // Proc. SPIE. 2005. V. 5742.
P. 140–149.
263. Park J., Cho S., Kim N., Kim J. // ETRI J.2003. V. 25.
¹ 4. P. 253–257.
264. Bahajaj A.A., Asiri A.M. // Pigm. & Res. Techn. 2005.
V. 34. ¹ 5. P. 275–281.
265. Luo S.I., Chen K.X., Cao L.C., Liu G.D., He Q.S., Jin G.F.,
Zenn D.X., Chen Y. // Opt. Express. 2005. V. 13. ¹ 8.
P. 3123–3128.
266. Yang T., Pu S., Shen L., Xu J., Xiao Q., Chen D. // Proc.
SPIE. 2005, V. 5966. P. 266–269.
267. Chen Y., Wang C.M., Fan M.G., Yao D.L., Menke N. //
Opt. Mater. 2004. V. 26. ¹ 1. P. 75–77.
268. Belfield K.D., Liu Y., Negres R.A., Fan M., Pan G.,
Hagan D.J., Hernandez F.E. // Chem. Mater. 2002. V. 14.
¹ 9. P. 3663–3667.
269. Li D., Yang J., DeMasi R., Ke X., Wang M.R. // Opt.
Commun. 2004. V. 235. P. 275–279.
255. El Hafidi I., Grzymala R., Kiefer R., Elouad L., Meyrueis
P. // Opt. Laser Techn. 2005. V. 37. ¹ 6. P. 503–508.
270. Äàâèäåíêî Í.À., Èùåíêî À.À., Êîñòåíêî Ë.È., Êóâøèíñêèé Í.Ã., Êóëèíè÷ À.Â., Ìåëåíåâñêèé Ä.À., Ìèñþê Ä.À. Ìèñþê Ä.Ä., Ïàâëîâ Â.À., ×óïðèíà Í.Ã. //
Õèìèÿ âûñîêèõ ýíåðãèé. 2005. Ò. 39. ¹ 4. Ñ. 297–306.
256. Ren Z.W., Yao B.L., Neimule M., Wang Y.L., Zheng Y.,
Lei M., Chen G.F. // Acta Phys. Sinica. 2005. V. 54. ¹ 6.
P. 2699–2703.
271. Dubois M., Shi X.L., Erben C., Lawrence B., Boden E.,
Longley K. // Jpn. J. Appl. Phys. Part I. 2006. V. 45. ¹ 2B.
P. 1239–1245.
257. Yao B.L., Ren Z.W., Menke N., Wang Y.L., Zheng Y.,
Lei M., Chen G.F., Yampp N. // Appl. Optics. 2005. V. 44.
¹ 34. P. 7344–7346.
272. Fraigne S., Galaup J.P., Le Gouet J.L., Bousquet B.,
Canioni L., Joffre M., Likforman J.P. // J. Opt. Soc. Am.
B. 2003. V.20. ¹ 7. P. 1555–1558.
240
ÓÄÊ 778.38.01:535
ÐÀÇÂÈÒÈÅ ÃÎËÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÈÕ ÔÎÒÎÏÎËÈÌÅÐÍÛÕ ÌÀÒÅÐÈÀËÎÂ
È ÌÅÒÎÄÎÂ ÈÕ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÉ
Â.Â. ØÅËÊÎÂÍÈÊÎÂ*, êàíä. õèì. íàóê; Å.Ô. ÏÅÍ**, êàíä. òåõí. íàóê; Å.Â. ÂÀÑÈËÜÅÂ*, êàíä. õèì. íàóê;
Ï.Å. ÒÂÅÐÄÎÕËÅÁ**, äîêòîð òåõí. íàóê
** Íîâîñèáèðñêèé èíñòèòóò îðãàíè÷åñêîé õèìèè èì. Í.Í. Âîðîæöîâà ÑÎ ÐÀÍ, Íîâîñèáèðñê
** Å-mail: vsh@nioch.nsc.ru
** Èíñòèòóò àâòîìàòèêè è ýëåêòðîìåòðèè ÑÎ ÐÀÍ, Íîâîñèáèðñê
 îáçîðå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ðàçðàáîòîê è èññëåäîâàíèé ãîëîãðàôè÷åñêèõ ôîòîïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëîâ (ÃÔÏÌ) íà îñíîâå âîäîðàñòâîðèìûõ è ãèáðèäíûõ îðãàíè÷åñêî-íåîðãàíè÷åñêèõ ìàòðèö, ñèíòåçèðîâàííûõ çîëü-ãåëü ìåòîäîì, à òàêæå ìàòåðèàëîâ ñ ïîëèìåðèçàöèåé ìîíîìåðà
â áëîêå ñ õðîìîôîðîì. Èññëåäîâàíû ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ïðîöåññû ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè â
ÃÔÏÌ ïðè èìïóëüñíîì ëàçåðíîì âîçäåéñòâèè. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ýôôåêòèâíîé ãëóáèííîé çàïèñè
ãîëîãðàìì ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàíèå çàïðåùåííûõ ñèíãëåò-òðèïëåòíûõ ýëåêòðîííûõ ïåðåõîäîâ, ÷òî ýíåðãåòè÷åñêè âûãîäíåå ïðèìåíåíèÿ äâóõôîòîííîãî ìåõàíèçìà îïòè÷åñêîé çàïèñè èíôîðìàöèè. Ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ÃÔÏÌ äëÿ çàïèñè îòðàæàòåëüíûõ öâåòíûõ
ãîëîãðàìì. Êðàòêî ïðåäñòàâëåíû òåõíîëîãè÷åñêèå ðàáîòû ïî èçãîòîâëåíèþ è ïðèìåíåíèþ ÃÔÏÌ.
Ââåäåíèå
Âîçìîæíîñòè ãîëîãðàôèè âî ìíîãîì îïðåäåëÿþòñÿ ñâîéñòâàìè èñïîëüçóåìîé ðåãèñòðèðóþùåé
ñðåäû, â êà÷åñòâå êîòîðîé äîëãèå ãîäû èñïîëüçóþòñÿ ãàëîèäîñåðåáðÿíûå ôîòîýìóëüñèè.  íàñòîÿùåå
âðåìÿ âñå áîëüøóþ ïîïóëÿðíîñòü ïðèîáðåòàþò
ãîëîãðàôè÷åñêèå ôîòîïîëèìåðíûå ìàòåðèàëû
(ÃÔÏÌ) [1, 2], îáåñïå÷èâàþùèå çàïèñü â ðåàëüíîì
âðåìåíè îáúåìíûõ ôàçîâûõ ãîëîãðàìì ñ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòüþ ~100%, âûñîêîé ñïåêòðàëüíîé è ïðîñòðàíñòâåííîé ñåëåêòèâíîñòüþ, è
èìåþùèå øèðîêèé êðóã ïðèìåíåíèé â èçîáðàçèòåëüíîé è çàùèòíîé ãîëîãðàôèè, ñèñòåìàõ îïòè÷åñêîé ïàìÿòè, âîëîêîííîé îïòèêè, äèñïëåÿõ, ïðè
ñîçäàíèè ãîëîãðàôè÷åñêèõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ,
øàáëîíîâ ôîòîííûõ êðèñòàëëîâ.
ÃÔÏÌ ñîäåðæàò ïîëèìåðíóþ ìàòðèöó, ôîòîïîëèìåðèçóþùèåñÿ ìîíîìåðû, ñèñòåìó ôîòîèíèöèèðîâàíèÿ, ïëàñòèôèêàòîðû, ïîâåðõíîñòíî-àêòèâíûå
âåùåñòâà è äðóãèå êîìïîíåíòû. Ìîäèôèêàöèåé ñîñòàâà ÃÔÏÌ ìîæíî äîáèòüñÿ âàðèàöèè åãî ñâîéñòâ
è õàðàêòåðèñòèê â øèðîêèõ ïðåäåëàõ.
Èññëåäîâàíèÿ è ðàçðàáîòêè â îáëàñòè ÃÔÏÌ,
âûïîëíåííûå â ïîñëåäíèå 10 ëåò, ïîêàçàëè, ÷òî âîçìîæíîñòè èõ ðàçâèòèÿ è ïðèìåíåíèÿ äàëåêî íå èñ÷åðïàíû.  Ñèáèðñêîì îòäåëåíèè ÐÀÍ ïðîâîäÿòñÿ
ôóíäàìåíòàëüíûå è òåõíîëîãè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ
ãîëîãðàôè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ ñèëàìè èññëåäîâàòåëüñêèõ ãðóïï äâóõ èíñòèòóòîâ – ÍÈÎÕ ÑÎ ÐÀÍ è
ÈÀèÝ ÑÎ ÐÀÍ. Öåëü äàííîé ñòàòüè – îáçîð ðàáîò
ýòèõ ãðóïï ïî àêòóàëüíûì íàïðàâëåíèÿì ðàçâèòèÿ
ÃÔÏÌ è ìåòîäàì èõ èññëåäîâàíèé.
1. Èññëåäîâàíèå è ìîäèôèêàöèÿ ñâîéñòâ
ìîäåëüíîé ôîòîïîëèìåðíîé êîìïîçèöèè
1.1. Îñíîâíûå ñâîéñòâà ÃÔÏÌ
íà îñíîâå âîäîðàñòâîðèìîé ìàòðèöû ÏÂÑ
 ñâÿçè ñ ðàñøèðåíèåì èñïîëüçîâàíèÿ ÃÔÏÌ
àêòóàëüíî èññëåäîâàíèå îñîáåííîñòåé ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ôîòîïîëèìåðèçàöèè â òàêèõ ìàòåðèàëàõ. Èçâåñòíû èññëåäîâàíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé
çàïèñè íà ôîòîïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëàõ ìèðîâîãî
ëèäåðà â ýòîé îáëàñòè ôèðìû DuPont [1], îäíàêî
èñòèííûé ñîñòàâ ýòèõ ìàòåðèàëîâ â îòêðûòîé ïå÷àòè íå îïèñàí, â ñâÿçè ñ ÷åì âåðèôèêàöèÿ ðåçóëüòàòîâ
çàòðóäíåíà.  òî æå âðåìÿ ðàçëè÷íûìè èññëåäîâàòåëüñêèìè ãðóïïàìè ðàçâèâàþòñÿ ÃÔÏÌ, ñîñòàâû
êîòîðûõ îòêðûòû [3]. ßñíî, ÷òî äëÿ èññëåäîâàíèÿ
îñíîâ ìåõàíèçìà ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè â ÃÔÏÌ
öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü îòêðûòûå ìàòåðèàëû.
Ê íèì îòíîñèòñÿ ðàçðàáîòàííûé íàìè ìàòåðèàë
ÃÔÏÌ 633-1 [4] íà îñíîâå âîäîðàñòâîðèìûõ êîìïîíåíòîâ: ïîëèâèíèëîâîãî ñïèðòà (ÏÂÑ) â êà÷åñòâå
ïîëèìåðà ìàòðèöû, àêðèëàìèäà â êà÷åñòâå ìîíîìåðà, ñåíñèáèëèçàòîðà íà îñíîâå òèàçèíîâîãî èëè êñàíòåíîâîãî êðàñèòåëÿ è äîíîðà-èíèöèàòîðà òðèýòàíîëàìèíà (ÒÝÀ). Ïðèâëåêàòåëüíîñòü äàííîãî ìàòåðèàëà ñâÿçàíà ñ äîñòóïíîñòüþ âñåõ êîìïîíåíòîâ ÃÔÏÌ
è ïðîñòîòîé èçãîòîâëåíèÿ êîìïîçèöèè ïîëèâîì èç
âîäíîãî ðàñòâîðà. Òèïè÷íàÿ êîìïîçèöèÿ âêëþ÷àåò íà
10 ìë ðàñòâîðà: êðàñèòåëü Ìåòèëåíîâûé Ãîëóáîé
(ÌÃ) – 1 ã, Àêðèëàìèä (ÀÀ) – 300 ìã, ÒÝÀ – 0,3 ìë,
ÏÂÑ – 600 ìã., ðàñòâîðèòåëè ýòàíîë-âîäà â ñîîòíîøåíèè 1:2 äî 10 ìë ðàñòâîðà. Ìåòîä ïîëó÷åíèÿ
241
ÃÔÏÌ òîëùèíîé äî 50–100 ìêì ñîñòîèò â äëèòåëüíîì âûñóøèâàíèè ôîòîïîëèìåðíîé êîìïîçèöèè,
íàíåñåííîé íà ñòåêëÿííóþ ïëàñòèíó â ñòðîãî ãîðèçîíòàëüíîì ïîëîæåíèè. ÃÔÏÌ 633-1 èñïîëüçîâàëñÿ áåç çàùèòíîãî ïîêðûòèÿ.
Äàííûé ìàòåðèàë íàìè èññëåäîâàí ïóòåì çàïèñè ýëåìåíòàðíûõ è Ôóðüå-ãîëîãðàìì èçîáðàæåíèé
ñòðàíèö öèôðîâîé è àíàëîãîâîé èíôîðìàöèè [4, 5].
Íèæå ïðåäñòàâëåíû íåêîòîðûå ðåçóëüòàòû ýòèõ èññëåäîâàíèé.
Ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî â îñíîâå ïðîöåññà ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè â ÃÔÏÌ ëåæèò äèôôóçèîííûé
ìåõàíèçì, çàêëþ÷àþùèéñÿ â òîì, ÷òî ïðè çàïèñè
ãîëîãðàììû êîíöåíòðàöèÿ êðàñèòåëÿ è èñõîäíîãî
ìîíîìåðà â ìàêñèìóìàõ èíòåðôåðåíöèè óìåíüøàåòñÿ, à êîíöåíòðàöèÿ ïîëèìåðà ðàñòåò. Âîçíèêàåò
ãðàäèåíò êîíöåíòðàöèé, îáóñëîâëèâàþùèé äèôôóçèþ ïîäâèæíûõ ìîëåêóë êðàñèòåëÿ è ìîíîìåðà.
 ðåçóëüòàòå ïðîöåññîâ ïîëèìåðèçàöèè è íàïðàâëåííîé äèôôóçèè îáðàçóåòñÿ îáúåìíàÿ ôàçîâàÿ äèôðàêöèîííàÿ ðåøåòêà (ãîëîãðàììà).
Èçâåñòíî, ÷òî äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü
(DE) îáúåìíîé ôàçîâîé ïðîïóñêàþùåé ãîëîãðàììû îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé
DE(Δn) =
⎛ π ⋅ Δn ⋅ d ⎞
ID
= sin 2 ⎜
⎟
I0
⎝ λ ⋅ cos(Θ) ⋅ n0 ⎠
ãäå I0, ID – èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî è äèôðàãèðîâàâøåãî ïó÷êîâ ñîîòâåòñòâåííî, Δn – àìïëèòóäà ìîäóëÿöèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ïðè ïîëèìåðèçàöèè, d – òîëùèíà ãîëîãðàììû, 2Θ – óãîë ìåæäó çàïèñûâàþùèìè ïó÷êàìè, λ – äëèíà âîëíû èçëó÷åíèÿ
ëàçåðà, èñïîëüçóåìîãî ïðè çàïèñè ãîëîãðàìì.
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåí òèïè÷íûé âèä çàâèñèìîñòè DE îò âðåìåíè ýêñïîçèöèè ïðîïóñêàþùåé
ãîëîãðàììû, ïîëó÷åííîé íà ÃÔÏÌ 633-1, ïðè
d = 70 ìêì, λ = 633 íì, 2Θ = 30°, ñóììàðíîé èíòåíñèâíîñòè çàïèñûâàþùèõ ïó÷êîâ 10 ìÂò/ñì2. Âèäíî, ÷òî âíà÷àëå èìååò ìåñòî èíäóêöèîííûé ïåðèîä
(DE = 0), îáóñëîâëåííûé èíåðöèîííîñòüþ ïðîöåññà ôîòîïîëèìåðèçàöèè, çàòåì íàáëþäàåòñÿ áûñòðûé
ðîñò DE äî âåëè÷èíû ïîðÿäêà 50%, à äàëåå ýòîò ðîñò
çàìåäëÿåòñÿ è íàñòóïàåò íàñûùåíèå. Ýíåðãèÿ çàïèñè, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ìàêñèìóìó DE, ñîñòàâëÿåò
~50 ìÄæ/ñì2. Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåí ãðàôèê òèïè÷íîé õàðàêòåðèñòèêè óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè îáúåìíîé ïðîïóñêàþùåé ãîëîãðàììû, çàïèñàííîé íà
ÃÔÏÌ 633-1. Ñãëàæåííûå áîêîâûå ìàêñèìóìû è
íåíóëåâàÿ èíòåíñèâíîñòü â ìèíèìóìàõ ñâèäåòåëüñòâóþò î íåîäíîðîäíîñòè ãîëîãðàôè÷åñêîé ðåøåòêè ïî åå ãëóáèíå, îáóñëîâëåííîé íåðàâíîìåðíûì
ïîãëîùåíèåì ñâåòà ïðè çàïèñè ãîëîãðàììû.
Íåäîñòàòêîì ÃÔÏÌ 633-1 ÿâëÿåòñÿ ñíèæåíèå
DE çàïèñàííûõ ãîëîãðàìì èç-çà ðàñïàäà ôîòîïîëèìåðíîé ðåøåòêè ñî âðåìåíåì õðàíåíèÿ.
242
DE, %
60
40
20
0
0
2
4
8
10
Âðåìÿ ýêñïîçèöèè, ñ
12
Ðèñ. 1. Ãðàôèê çàâèñèìîñòè äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ïðîïóñêàþùåé ãîëîãðàììû, ïîëó÷åííîé íà
ÃÔÏÌ (633-1), îò âðåìåíè ýêñïîçèöèè.
DE/DEìàêñ
1
0,5
0,1
0,1
2
0,5
1
1,5
Ðàññòðîéêà óãëà Áðåããà, ãðàä.
Ðèñ. 2. Ãðàôèê õàðàêòåðèñòèêè óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè îáúåìíîé ïðîïóñêàþùåé ãîëîãðàììû, ïîëó÷åííîé íà ÃÔÏÌ (633-1).
1.2. Èçìåíåíèå ñâîéñòâ ÃÔÏÌ
ïðè ââåäåíèè ñøèâàþùåãî ìîíîìåðà
Äëÿ ñòàáèëèçàöèè ôîòîïîëèìåðíîé ðåøåòêè â
êîìïîçèöèþ ÃÔÏÌ 633-1 áûë ââåäåí âîäîðàñòâîðèìûé ñøèâàþùèé ìîíîìåð áèñàêðèëîèëïèïåðàçèí.
Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíû êðèâûå ðîñòà DE ãîëîãðàìì
â çàâèñèìîñòè îò åãî êîíöåíòðàöèè. Âèäíî, ÷òî
äîáàâëåíèå ñøèâàþùåãî ìîíîìåðà óâåëè÷èâàåò
÷óâñòâèòåëüíîñòü ÃÔÏÌ, èçìåðåííóþ íà óðîâíå
DE 30%, â 3 ðàçà. Äîáàâëåíèå ñøèâàþùåãî ìîíîìåðà ëèêâèäèðóåò áûñòðóþ ðåëàêñàöèþ ðåøåòêè, íî
ìåäëåííàÿ ðåëàêñàöèÿ îñòàåòñÿ. Íà ðèñ. 4 ïîêàçàíà
äèíàìèêà ìåäëåííîé ðåëàêñàöèè â ïðîöåññå õðàíåíèÿ ãîëîãðàììû äëÿ äâóõ óðîâíåé íà÷àëüíîé DE
~90% è ~40%. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå òî÷êè àïïðîêñèìèðîâàíû ñïàäàþùåé ýêñïîíåíöèàëüíîé ôóíêöèåé. Õàðàêòåðíîå âðåìÿ ðàñïàäà äëÿ ãîëîãðàìì ñ DE
~90% ñîñòàâëÿåò 7 äíåé, à äëÿ DE ~40% – 2 äíÿ.
 äàëüíåéøåì ðåøåòêà ñòàáèëèçèðóåòñÿ íà óðîâíå
DE ~10%.
[Mcross-link] 0–30 mg/ml
DE
0,6
40
DE, %
0,4
1
20
2
0,2
0
0
0
4
8
12
16
Âðåìÿ ýêñïîçèöèè, ñ
10
0
20
Ðèñ. 3. Ãðàôèêè çàâèñèìîñòè DE îò êîíöåíòðàöèè
ñøèâàþùåãî êîìïîíåíòà.
20
30
40
Âðåìÿ ýêñïîçèöèè, ñ
50
Ðèñ. 5. Èëëþñòðàöèÿ óñèëåíèÿ DE â ÃÔÏÌ 633-1. 1 –
çàïèñü äâóìÿ ëó÷àìè, 2 – óñèëåíèå îäíèì ëó÷îì. Ñòðåëêîé ïîêàçàí ìîìåíò ïðåêðàùåíèÿ çàïèñè ãîëîãðàììû.
DE
Êóñ.
0,8
40
0,6
0,4
t1 = 7 äí
0,2
0
20
t1 = 2 äí
0
20
0
40
60
Ñðîê õðàíåíèÿ, äíè
80
Ðèñ. 4. Ãðàôèêè ìåäëåííîé ðåëàêñàöèè DE.
1.3. Ýôôåêò îïòè÷åñêîãî óñèëåíèÿ â ÃÔÏÌ
 ÃÔÏÌ 633-1 íàáëþäàåòñÿ ýôôåêò óñèëåíèÿ DE
ãîëîãðàììû, çàïèñàííîé ñ ìàëîé ýêñïîçèöèåé, ïðè
ïîñëåäóþùåé ïîñò-ýêñïîçèöèè [6].  ýòîì ñëó÷àå
ïåðâè÷íàÿ ðåøåòêà çàïèñûâàåòñÿ â òå÷åíèå íåïðîäîëæèòåëüíîãî âðåìåíè t äî íà÷àëüíîé DE0, çàòåì
ñèãíàëüíûé ëó÷ çàêðûâàåòñÿ, è îáëó÷åíèå ïðîäîëæàåòñÿ îäíèì îïîðíûì ëó÷îì âïëîòü äî íàñûùåíèÿ DEìàêñ.
Íà ðèñ. 5 ïðèâåäåí ðåçóëüòàò òàêîãî ýêñïåðèìåíòà äëÿ ãîëîãðàììû ñ DE0 = 2%. Èç ïðèâåäåííîé êðèâîé óñèëåíèÿ DE îïðåäåëÿåòñÿ êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ Êóñ. = DEìàêñ./DE0. Çíà÷åíèå Êóñ. çàâèñèò îò
óðîâíÿ DE0. Çàâèñèìîñòü óñðåäíåííîãî Êóñ. ïðèâåäåíà íà ðèñ. 6.
Îïòè÷åñêîå óñèëåíèå â ôîòîïîëèìåðíîì ìàòåðèàëå ÔÏÊ-488 íàáëþäàëè â [7], ãäå äàííûé ýôôåêò
îáúÿñíÿåòñÿ âçàèìîäèôôóçèåé êîìïîíåíò ÔÏÊ-488
è ãåëü-ýôôåêòîì [8]. Èññëåäóåìûé íàìè ÃÔÏÌ 633-1
ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ ïî ñîñòàâó è ñâîéñòâàì îò
ÔÏÊ-488.  ÷àñòíîñòè, ïðîöåññ óñèëåíèÿ â ÔÏÊ488 äëèòñÿ ïîëòîðà ÷àñà, à â ÃÔÏÌ 633-1 îí ïðîòå-
0
10
20
30 DE
0
Ðèñ. 6. Çíà÷åíèå Êóñ. óñðåäíåííîãî ïî 5-òè ãîëîãðàììàì â êàæäîé òî÷êå â çàâèñèìîñòè îò íà÷àëüíîãî çíà÷åíèÿ DE0.
êàåò çà 30–40 ñåê. Íàøå îáúÿñíåíèå îïòè÷åñêîãî
óñèëåíèÿ îñíîâàíî íà ãåëü-ýôôåêòå è ñîñòîèò â òîì,
÷òî óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ôîòîïîëèìåðèçàöèè â îáëó÷åííûõ ìåñòàõ ìàòåðèàëà ñâÿçàíî ñ çàìåäëåíèåì
ðåàêöèè îáðûâà öåïè â ïåðâîíà÷àëüíî ïîëèìåðèçîâàííîé ñðåäå. Ñêîðîñòü ôîòîïîëèìåðèçàöèè
ÃÔÏÌ çàâèñèò îò ñîîòíîøåíèÿ êîíñòàíò ðîñòà è
îáðûâà öåïè, êîòîðîå ìîæåò óâåëè÷èâàòüñÿ â õîäå
ôîòîïîëèìåðèçàöèè, òàê êàê âîçðàñòàåò âÿçêîñòü
ñðåäû. Ïðè ýòîì óìåíüøàåòñÿ êîíñòàíòà ñêîðîñòè
îáðûâà ðàäèêàëüíîé öåïè, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ êîíöåíòðàöèè ïîëèìåðíûõ
ðàäèêàëîâ è âîçðàñòàíèþ ñêîðîñòè ïîëèìåðèçàöèè.
1.4. Âëèÿíèå ìîäèôèêàöèè ïîëèìåðà ìàòðèöû
Îäíîé èç ïðè÷èí ìåäëåííîé äåãðàäàöèè ãîëîãðàììû â ÃÔÏÌ 633-1 ÿâëÿåòñÿ ïðèñóòñòâèå æèäêîãî ïëàñòèôèöèðóþùåãî äîíîðíîãî êîìïîíåíòà
ÒÝÀ, ñïîñîáñòâóþùåãî äèôôóçèîííîìó ðàññàñûâàíèþ ïîëèìåðíîé äèôðàêöèîííîé ðåøåòêè. Ïîýòîìó æåëàòåëüíî èñïîëüçîâàòü áîëåå âÿçêèé, ÷åì ÒÝÀ,
èíèöèàòîð, èìåþùèé äîíîðíûå òðåòè÷íûå àìèíî243
ãðóïïû. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ òàêîãî èíèöèàòîðà íàìè ïðîâåäåí ñèíòåç ïîëèìåðíîãî äîíîðíîãî êîìïîíåíòà
ïóòåì çàìåùåíèÿ ãèäðîêñèëüíûõ ãðóïï ÏÂÑ íà òîçèëüíûå ãðóïïû è çàìåùåíèè òîçèëüíûõ ãðóïï
íà òðåòè÷íûå àìèíîãðóïïû [9]. Îáùàÿ ñõåìà ñèíòåçà òðåòè÷íûõ ïîëèìåðíûõ àìèíîâ (ÒÏÀ) ïðèâåäåíà íèæå.
Íà îñíîâàíèè äàííûõ ýëåìåíòíîãî àíàëèçà óñòàíîâëåíî, ÷òî êîíå÷íûå ïîëèìåðû ïîìèìî öåëåâûõ
òðåòè÷íûõ àìèíîãðóïï ñîäåðæàëè òàêæå îñòàòî÷íûå
ãèäðîêñèëüíûå è òîçèëüíûå ãðóïïû. Ïîëó÷åííûé
ïîëèìåð îêàçàëñÿ ïëîõî ñîâìåñòèì ñ ìàòðèöåé ÏÂÑ.
Ïîýòîìó â êà÷åñòâå ìàòðèöû áûë âûáðàí ïîëèìåð
ïîëèâèíèëïèððîëèäîí (ÏÂÏ). Ñ ýòîé ìàòðèöåé
ïîëó÷åííûå ïîëèìåðíûå ñîåäèíåíèÿ ÒÏÀ(á–å)
èìåëè õîðîøóþ ñîâìåñòèìîñòü, îáåñïå÷èëè îïòè÷åñêóþ ïðîçðà÷íîñòü ìàòåðèàëà ñ íèçêèì øóìîì
ðàññåÿíèÿ.
Äëÿ èçó÷åíèÿ ñâîéñòâ ÃÔÏÌ â çàâèñèìîñòè îò
ïðèðîäû ñèíòåçèðîâàííîãî ïîëèìåðà áûëè ïîëó÷åíû îáðàçöû, ñîäåðæàùèå ÏÂÏ, ìîíîìåð àêðèëîèëìîðôîëèí è ðàçëè÷íûå ÒÏÀ. Ãðàôèêè ðîñòà DE â
ÃÔÏÌ ñ ðàçëè÷íûìè ÒÏÀ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 7.
Èç ðèñ. 7 âèäíî, ÷òî íàèëó÷øèå ðåçóëüòàòû äàåò
ïðèñóòñòâèå â ÃÔÏÌ ïîëèìåðà ÒÏÀ âèäà (å). Êðîìå òîãî, â ýòîì ñëó÷àå îòñóòñòâóåò áûñòðàÿ ðåëàêñàöèÿ ðåøåòêè è ñîõðàííîñòü ãîëîãðàìì óâåëè÷èâàåòñÿ â äâà ðàçà.
Íàáëþäàåìàÿ â èññëåäîâàííûõ ÃÔÏÌ ìåäëåííàÿ ðåëàêñàöèÿ ðåøåòîê ñâÿçàíà ñî ñâîéñòâîì âîäîðàñòâîðèìûõ ïîëèìåðîâ, èñïîëüçóåìûõ â êà÷åñòâå ìàòðèöû ÏÂÑ è ÏÂÏ. Âèäèìî, îñòàòî÷íîå êî-
(a)
(á)
(â)
Ñõåìà ñèíòåçà òðåòè÷íûõ ïîëèìåðíûõ àìèíîâ (ÒÏÀ).
244
DE, %
80
å
ä
ã
40
â
á
0
200
0
400
E, mJ/cm2
Ðèñ. 7. Ãðàôèêè ðîñòà DE â ÃÔÏÌ ñ ðàçëè÷íûìè
ÒÏÀ.
ëè÷åñòâî âîäû, ïðèñóòñòâóþùåå â ìàòðèöå ïîñëå
åå âûñûõàíèÿ, ñïîñîáñòâóåò ìåäëåííîé äåãðàäàöèè
îáðàçóþùåãîñÿ ïîëèìåðà. Ïåðåõîä ê ïîëèìåðàì íà
îñíîâå îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëåé ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ãîëîãðàììû, íå äåãðàäèðóþùèå â òå÷åíèå
íåñêîëüêèõ ëåò.
2. Èññëåäîâàíèå ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
â ÃÔÏÌ ïðè èìïóëüñíîé çàïèñè
ïðîïóñêàþùèõ ãîëîãðàìì
Äëÿ ïîíèìàíèÿ ôóíäàìåíòàëüíûõ îñíîâ ìåõàíèçìà ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè â ÃÔÏÌ ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ äèíàìèêè ôîòîèíäóöèðîâàííîãî
èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ÃÔÏÌ ïðè èìïóëüñíîì âîçäåéñòâèè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ [10].
(ã)
(ä)
(å)
Ïðè ýòîì íàìè èñïîëüçîâàí ìåòîä äèíàìè÷åñêèõ
ãîëîãðàôè÷åñêèõ ïðîïóñêàþùèõ ðåøåòîê DTG
(Dynamic Transient Grating) [11]. Ìåòîä ïîçâîëÿåò
èññëåäîâàòü êèíåòèêó èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ñðåäû ñ âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ (Δn
äî 10–4), áîëüøèì âðåìåííûì (Δt îò 1 ìêñ äî ñåê) è
àìïëèòóäíûì (ΔDE îò 10–5 äî 1) äèíàìè÷åñêèìè
äèàïàçîíàìè èçìåíåíèÿ ïîëåçíîãî ñèãíàëà.
 êà÷åñòâå îáúåêòà èññëåäîâàíèÿ âûáðàíà êîìïîçèöèÿ ñëåäóþùåãî ñîñòàâà: êðàñèòåëü Ýðèòðîçèí – 0,8 ìã, àêðèëàìèä – 200 ìã, òðèýòàíîëàìèí –
0,2 ìë, ïîëèâèíèëîâûé ñïèðò – 2,5 ìë (12% ð-ð),
ðàñòâîðèòåëè: ýòàíîë – 0,3 ìë, âîäà – 1,7 ìë. Ýðèòðîçèí èìååò âûñîêèé âûõîä â òðèïëåòíîå ñîñòîÿíèå, è åãî ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ íàèáîëåå áëèçêî ñîîòâåòñòâóåò äëèíå âîëíû âîçáóæäàþùåãî èìïóëüñíîãî ëàçåðà.
Èññëåäîâàíèå äèíàìèêè ôîòîïîëèìåðèçàöèè ïðîâîäèëîñü ñ ïîìîùüþ óñòàíîâêè (ðèñ. 8) íà áàçå
èìïóëüñíîãî òâåðäîòåëüíîãî Nd3+:YAG ëàçåðà, ðàáîòàâøåãî â ðåæèìå ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè ñ âíåðåçîíàòîðíûì ïðåîáðàçîâàíèåì ÷àñòîòû âî âòîðóþ ãàðìîíèêó (λ = 532 íì, Åñð = 0,3 ìÄæ, tèìï = 0 íñ, Içàï =
= 9,6×105 Âò/ñì2). Ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè àïïàðàòíîé
ôóíêöèè ðåãèñòðèðóþùåé ñèñòåìû ñîñòàâèëà ~1 ìêñ.
Óñòàíîâëåíî, ÷òî äèíàìèêà èçìåíåíèÿ DE ñîîòâåòñòâóåò îáðàçîâàíèþ äâóõ äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê ñ ðàçëè÷íûì êèíåòè÷åñêèì ïîâåäåíèåì. Ôîðìèðîâàíèå ñòàáèëüíîé ïîëèìåðíîé ðåøåòêè íàáëþäàåòñÿ ñïóñòÿ ~1 ìñ ïîñëå ëàçåðíîãî èìïóëüñà è
çàêàí÷èâàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò êîíêðåòíîãî îáðàçöà çà 0,1–1 ñ, à ïðè ìàëûõ âðåìåíàõ (äî ~1 ìñ) íàáëþäàåòñÿ ðîñò (τðîñòà = 0,8 ìêñ) è ïàäåíèå DE ïðîìåæóòî÷íîé ðåøåòêè (τðàñïàäà = 2,7 ìêñ). Ôîòîïîëèìåðíàÿ ðåøåòêà ñîõðàíÿåòñÿ â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî
âðåìåíè (ìåñÿöû). Õàðàêòåðíàÿ çàâèñèìîñòü DE
ïðîìåæóòî÷íîé ðåøåòêè îò âðåìåíè ïîêàçàíà íà
ðèñ. 9, ãäå íà âñòàâêå ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü DE
ïðîìåæóòî÷íîé ðåøåòêè ïðè áîëüøåì âðåìåííîì
ðàçðåøåíèè.
Ïî íàøåìó ìíåíèþ, ïðîöåññîì, ïðèâîäÿùèì ê
îáðàçîâàíèþ ïðîìåæóòî÷íîé ðåøåòêè, ÿâëÿåòñÿ ðåàêöèÿ âîçáóæäåííîãî êðàñèòåëÿ ñ èíèöèàòîðîì ñ îáðàçîâàíèåì èîí-ðàäèêàëüíûõ ïàð ìåæäó òðèïëåòíîâîçáóæäåííûì Ýðèòðîçèíîì è ÒÝÀ (ñõåìà 1, [12]).
Äàëåå òàêàÿ ðàäèêàëüíàÿ ïàðà ðàñïàäàåòñÿ ñ îáðàçîâàíèåì äâóõ ëåéêîôîðì êðàñèòåëÿ Ýðèòðîçèíà
è ñ âûõîäîì ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ â ðåàêöèîííûé
îáúåì. Ðàñïàä ïðîìåæóòî÷íîé ðåøåòêè îïèñûâàåòñÿ ìîíîýêñïîíåíöèàëüíîé çàâèñèìîñòüþ è ñîîòâåòñòâóåò ðàñïàäó ðàäèêàëüíûõ ïàð ñ ïîñòîÿííîé âðåìåíè æèçíè 2,7 ìêñ.
Íà îñíîâàíèè ìîäåëè èìïóëüñíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè, ðàçðàáîòàííîé íà áàçå óðàâíåíèé ñâîáîäíîé ðàäèêàëüíîé ïîëèìåðèçàöèè, àïïðîêñèìè-
1
2 3
4
6
6′
7
5
8
6′′
10 9
12
14
11
13
Ðèñ. 8. Ñõåìà óñòàíîâêè èìïóëüñíîé çàïèñè ïðîïóñêàþùèõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ðåøåòîê â ÃÔÏÌ. Çàïèñûâàþùèé Nd:YAG-ëàçåð (1); èíôðàêðàñíûé ôèëüòð (2);
çàòâîð (3); ñòåêëÿííàÿ ïëàñòèíà (4); ôîòîìåòð ÔÏÌ-02
(5); ïîëóïðîçðà÷íîå çåðêàëî (6); çåðêàëà (6′, 6″); îáðàçåö ÃÔÏÌ (7); çîíäèðóþùèé He–Ne-ëàçåð (8); íåñåëåêòèâíûé ôèëüòð (9); ëèíçà (10); ñïåêòðîãðàô
ÑÒÝ-1 (11); ôîòîýëåêòðîííûé óìíîæèòåëü (12); öèôðîâîé îñöèëëîãðàô (13); êîìïüþòåð (14).
DE, %
DE, %
0,08
0,08
0,04
0,04
Àïïàðàòíàÿ ôóíêöèÿ
0
0
0
0
1
2
4
2
Âðåìÿ, ìñ
8
3
4
Ðèñ. 9. Êðèâûå ðîñòà è ðàñïàäà DE ïðîìåæóòî÷íîé
ðåøåòêè ïðè ðàçëè÷íîì âðåìåííîì ðàçðåøåíèè (óãîë
çàïèñè Θ = 18°).
ðîâàíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå êðèâûå êèíåòèêè äèôðàêöèîííîé ðåøåòêè è íàéäåíû êîíñòàíòû ñêîðîñòåé ðåàêöèé ïîëèìåðèçàöèè (kp = 3,7×104 Ì–1ñ–1) è
îáðûâà öåïè (kt = 4,7×107 Ì–1ñ–1) äëÿ èññëåäóåìîãî
ÃÔÏÌ. Òàêæå óñòàíîâëåíî, ÷òî çà âðåìåíà ôîðìèðîâàíèÿ ãîëîãðàìì (äî 1 ñ) âëèÿíèÿ äèôôóçèè ìîíîìåðà íà ðàññòîÿíèå áîëüøåå ïîëóïåðèîäà ðåøåòêè (280 íì) íå ïðîÿâëÿåòñÿ.
Ïðè çàïèñè ãîëîãðàôè÷åñêèõ ðåøåòîê ñ ðàçëè÷íûìè ïåðèîäàìè â âÿçêîé ñðåäå òðèýòàíîëàìèíà
íàáëþäàëñÿ èõ äèôôóçèîííî-çàâèñèìûé ðàñïàä.
Íàéäåí êîýôôèöèåíò äèôôóçèè îëèãîìåðíûõ ìîëåêóë àêðèëàìèäà 10–9 ñì2/ñ è èõ ñðåäíèé ðàçìåð –
25–35 çâåíüåâ.
245
Ñõåìà 1. Ñõåìà îáðàçîâàíèÿ èîí-ðàäèêàëüíîãî (III), à çàòåì ðàäèêàëüíîãî êîìïëåêñà (IV) ïðè ðåàêöèè òðèïëåòíîâîçáóæäåííîãî Ýðèòðîçèíà (I) ñ òðèýòàíîëàìèíîì (II), à òàêæå ðàñïàä ðàäèêàëüíûõ ïàð (IV) ñ îáðàçîâàíèåì äâóõ
ëåéêîôîðì Ýðèòðîçèíà (V è VI).
3. Ïîëó÷åíèå è èññëåäîâàíèå
òîëñòûõ ôîòîïîëèìåðíûõ ñëîåâ
Îñíîâíàÿ òåíäåíöèÿ ðàçâèòèÿ îïòè÷åñêîé ïàìÿòè ñâåðõáîëüøîé åìêîñòè ñîñòîèò â ïåðåõîäå ê
îáúåìíûì ñðåäàì. Ïðè ýòîì ãëàâíûå òðåáîâàíèÿ çàêëþ÷àþòñÿ â îáåñïå÷åíèè òîëùèíû ìàòåðèàëà ~1 ìì
è åå óñàäêè íå áîëåå 0,1%. Ýòî ìîæíî îáåñïå÷èòü
ïðè ïîëèìåðèçàöèè ìîíîìåðà â áëîêå ñ äîáàâëåíèåì ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî õðîìîôîðà. Ïðèìåðîì òàêîãî ïîäõîäà ÿâëÿåòñÿ ìàòåðèàë íà îñíîâå ôåíàíòðåíõèíîíà (ÔÕ) â ïîëèìåòèëìåòàêðèëàòå (ÏÌÌÀ)
[13].  ýòîì ñëó÷àå ôîòîìîäèôèêàöèÿ ïîëèìåðà, çàêëþ÷àåòñÿ â ôîòîïðèøèâêå ÔÕ ê ÏÌÌÀ. Ïîñëåäóþùåå íàãðåâàíèå îáðàçöà ïðèâîäèò ê äèôôóçèîííîìó
ïåðåðàñïðåäåëåíèþ îñòàâøåãîñÿ íåñâÿçàííîãî õðîìîôîðà èç íåçàñâå÷åííûõ îáëàñòåé ãîëîãðàôè÷åñêîé
ðåøåòêè â çàñâå÷åííûå è çà ñ÷åò ýòîãî ê òåðìè÷åñêîìó óñèëåíèþ åå äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè.
Ðàññìîòðèì äðóãóþ ñèòóàöèþ, â êîòîðîé õðîìîôîð èçíà÷àëüíî ïðèøèò ê ïîëèìåðó ÏÌÌÀ, à ïðè
ôîòîìîäèôèêàöèè ðàçðûâàåò ñ íèì ñâÿçü è äèôôóíäèðóåò â áëîê ÏÌÌÀ [14].  ýòîì ñëó÷àå òàêæå
ìîæíî îæèäàòü òåðìè÷åñêîãî óñèëåíèÿ ïåðâîíà÷àëüíî çàïèñàííîé ãîëîãðàììû çà ñ÷åò òåðìè÷åñêîãî ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ íåñâÿçàííîãî ñ ïîëèìåðîì
õðîìîôîðà.
246
3.1. Ãîëîãðàôè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìàòåðèàëà
íà îñíîâå àëêèëàìèíîíàôòî- è àíòðàõèíîíîâ,
ïðèøèòûõ ê ïîëèìåðíîé ìàòðèöå
 êà÷åñòâå õðîìîôîðîâ íàìè âûáðàí ðÿä àëêèëàìèíî-1,4-íàôòîõèíîíîâ, èìåþùèõ âî âòîðîì ïîëîæåíèè äèàëêèë- èëè àëêèëàðèëàìèíîãðóïïó è ïîä
äåéñòâèåì ñâåòà âñòóïàþùèõ â ðåàêöèþ âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî ôîòîâîññòàíîâëåíèÿ ñ îáðàçîâàíèåì
íåñòàáèëüíûõ íàôò[2,1-d]-2,3-äèãèäðîîêñàçîëîâ,
êîòîðûå ïðè ðàçëîæåíèè äàþò ïðîäóêòû äåçàëêèëèðîâàíèÿ èñõîäíûõ õèíîíîâ. Ðåàêöèÿ äåçàëêèëèðîâàíèÿ îáåñïå÷èâàåò îòðûâ íàôòîõèíîíîâîãî õðîìîôîðà îò ìàòðèöû â ñëó÷àå åãî íà÷àëüíîé ïðèøèâêè ÷åðåç àëêèëüíóþ ãðóïïó, ñâÿçàííóþ ñ àìèíîì.  îòëè÷èå îò 2-äèàëêèëàìèíî-1,4-íàôòîõèíîíîâ, 1,4-íàôòîõèíîíû, èìåþùèå â ïîëîæåíèè 2 ãåòåðîöèêëè÷åñêóþ àìèíîãðóïïó, ïðè ôîòîëèçå îáðàçóþò ïðîäóêòû äåãèäðèðîâàíèÿ VIII è íå ìîãóò
îòîðâàòüñÿ îò ìàòðèöû, áóäó÷è ïðèøèòûìè ê íåé
÷åðåç àëêèëàìèíîãðóïïó. Îáå ñèòóàöèè èçîáðàæåíû íà ñõåìå 2.
Ñ öåëüþ ñîçäàíèÿ ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû íà
îñíîâå 2-äèàëêèëàìèíî-1,4-íàôòîõèíîíîâ áûë ïðîâåäåí ñèíòåç ðÿäà õðîìîôîðîâ (I, II, III) äëÿ ñîïîëèìåðèçàöèè â áëîêå ñ ìåòèëìåòàêðèëàòîì (ÌÌÀ).
Ïîêàçàíî, ÷òî
Ñõåìà 2.
I. 2-ïèïåðàçèíî-1,4-íàôòîõèíîí íå ñîïîëèìåðèçóåòñÿ ñ ÌÌÀ, òàê êàê íå ñîäåðæèò ïîëèìåðèçóþùåéñÿ ãðóïïû.
II. 2-ïèïåðàçèíîàêðèëàò-1,4-íàôòîõèíîíà ñîïîëèìåðèçóåòñÿ ñ ÌÌÀ è íå îòùåïëÿåòñÿ îò ÏÌÌÀ
â ðåçóëüòàòå ôîòîõèìè÷åñêîé ðåàêöèè, à îáðàçóåò
íåïðåäåëüíîå ñîåäèíåíèå.
III. 2-ìåòèëãåêñèëåíäèàìèíàêðèëàò-1,4-íàôòîõèíîíà ñîïîëèìåðèçóåòñÿ ñ ÌÌÀ è îòùåïëÿåòñÿ îò
ÏÌÌÀ â ðåçóëüòàòå ôîòîõèìè÷åñêîé ðåàêöèè.
Îáðàçöû ìàòåðèàëà â âèäå äèñêîâ òîëùèíîé
0,5–1 ìì ïîëó÷àëè ïóòåì ïîëèìåðèçàöèè ïðè 90 °Ñ
â áëîêå ÌÌÀ ñ äîáàâêîé õðîìîôîðà. Ýêñïåðèìåíòû ïî çàïèñè ïðîïóñêàþùèõ ãîëîãðàìì â ïîïóòíûõ
ïó÷êàõ â ôîòîàêòèâíîì ñîïîëèìåðå íà îñíîâå àëêèëàìèíîíàôòîõèíîíîâ ïðîâîäèëè ñ ïîìîùüþ Ar+ëàçåðà (λ = 514 íì) ñ èíòåíñèâíîñòüþ 20 ìÂò/ñì2.
Äëÿ çîíäèðîâàíèÿ èñïîëüçîâàëè He–Ne-ëàçåð ñ äëèíîé âîëíû 633 íì.
Äëÿ óñèëåíèÿ ÄÝ ïîñëå ýêñïîíèðîâàíèÿ îáðàçöû íàãðåâàëè ïðè 75 °Ñ â òå÷åíèå 3–11 äíåé.  ïðîöåññå íàãðåâà îòùåïëåííûé îò ìàòðèöû íàôòîõèíîíîâûé õðîìîôîð ìîã ñâîáîäíî äèôôóíäèðîâàòü.
Íà ðèñ. 10 ïðèâåäåíû ôîòîãðàôèè îáðàçöîâ ìàòåðèàëîâ òèïîâ II è III ñ çàïèñàííûìè ãîëîãðàììàìè. Âèäíû îáëàñòè çàïèñè ãîëîãðàìì ñ ðàçëè÷íîé
ýêñïîçèöèåé. Îáðàçåö ñîïîëèìåðà III îáåñöâå÷èâàëñÿ â ðåçóëüòàòå çàïèñè, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò îá îáðàçîâàíèè ïðîäóêòà îòùåïëåíèÿ èñõîäíîãî äèàëêèëàìèíî-1,4-íàôòîõèíîíà, â òî âðåìÿ êàê îáðàçåö
ñîïîëèìåðà II â îáëàñòè ýêñïîíèðîâàíèÿ îêðàøèâàëñÿ â òåìíî-ñèíèé öâåò, ýòî óêàçûâàåò íà îáðàçîâàíèå íåïðåäåëüíîãî ïðîèçâîäíîãî ïèïåðàçèíî-1,4íàôòîõèíîíà.
Ïðè íàãðåâàíèè îáðàçöà ñ ñîïîëèìåðîì òèïà III
ïðîèñõîäèò çíà÷èòåëüíûé ðîñò Δn ñ óñèëåíèåì íà÷àëüíîé DE â 7–10 ðàç. Íà ðèñ. 11 ïðåäñòàâëåíû çíà-
÷åíèÿ DE äëÿ òðåõ òèïîâ îáðàçöîâ äî è ïîñëå òåðìè÷åñêîãî óñèëåíèÿ â òå÷åíèå 3 ñóòîê â çàâèñèìîñòè îò êîíöåíòðàöèè õðîìîôîðà.
Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, â ñëó÷àå îáðàçöîâ òèïà II è
III, â êîòîðûõ õðîìîôîðû õèìè÷åñêè ñâÿçàíû ñ ïîëèìåðîì, ïðîèñõîäèò òåðìè÷åñêîå óñèëåíèå DE.
 îáðàçöå, ñîäåðæàùåì íå ñâÿçàííûé ñ ïîëèìåðîì
2-àëêèëàìèíî-1,4-íàôòîõèíîíîâûé õðîìîôîð I, ïðîèñõîäèò òåðìè÷åñêèé ñïàä DE íà÷àëüíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ðåøåòêè. Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ äëÿ îáðàçöîâ òèïà II è III ïðè èõ íàãðåâàíèè â òå÷åíèå 3 ñóòîê
ñîñòàâëÿë ~10. Ïðè äîïîëíèòåëüíîì íàãðåâàíèè â òå÷åíèå 11 ñóòîê äëÿ îáðàçöà òèïà II îí îñòàâàëñÿ ïðåæíèì èëè íåìíîãî óìåíüøàëñÿ äëÿ íåêîòîðûõ ãîëîãðàìì, à â ñëó÷àå îáðàçöà òèïà III äîïîëíèòåëüíî óâåëè÷èâàëñÿ â îòäåëüíûõ ñëó÷àÿõ äî çíà÷åíèÿ 50–100.
Ïðè ïîâûøåíèè êîíöåíòðàöèè õðîìîôîðà äî 4%
äëÿ äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíîãî óñèëåíèÿ DE ïðîèñõîäèò óõóäøåíèå óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè çàïèñàííûõ
ãîëîãðàìì çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ýôôåêòèâíîé òîëùèíû çàïèñè ãîëîãðàììû â 2–3 ðàçà. Ïîñêîëüêó ïîâûøåíèå êîíöåíòðàöèè õðîìîôîðà ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ DE ãîëîãðàììû, òî âàæíî ñîõðàíèòü âûñîêóþ
II
III
Ðèñ. 10. Ôîòîãðàôèè îáðàçöîâ ìàòåðèàëîâ òèïîâ II è III.
247
DE, %
I
0,5
0
DE
0,0015
(à)
0,0010
1,5
II
0,0005
1,0
0,5
0
0
2,5
2,0
0,015
(á)
III
1,5
0,010
1,0
0,5
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
Êîíöåíòðàöèÿ íàôòîõèíîíà, âåñ. %
Ðèñ. 11. Çàâèñèìîñòü äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè
ãîëîãðàìì, çàïèñàííûõ â àëêèëàìèíîíàôòîõèíîí-ìåòàêðèëàòíîì ñîïîëèìåðå îò êîíöåíòðàöèè õðîìîôîðà äî (÷åðíûå êðóæêè) è ïîñëå (÷åðíûå òðåóãîëüíèêè)
òåðìè÷åñêîãî óñèëåíèÿ â òå÷åíèå 3 ñóòîê.
êîíöåíòðàöèþ õðîìîôîðà è â òî æå âðåìÿ îáåñïå÷èòü ìàëîå ïîãëîùåíèå íà äëèíå âîëíû çàïèñè. Ýòî
âîçìîæíî ïðè èñïîëüçîâàíèè õðîìîôîðîâ, îáëàäàþùèõ âûøåîïèñàííûì òèïîì ôîòîõèìè÷åñêîé ðåàêöèè, íî èìåþùèõ ìåíüøåå ïîãëîùåíèå íà äëèíå
âîëíû çàïèñè. Â ñâÿçè ñ ýòèì áûë ñèíòåçèðîâàí àíòðàõèíîíîâûé õðîìîôîð òèïà IV, èìåþùèé ìåíüøåå
ïîãëîùåíèå íà äëèíå âîëíû çàïèñè.
Ãîëîãðàôè÷åñêèé ìàòåðèàë íà îñíîâå ñîïîëèìåðà õðîìîôîðà IV è ÌÌÀ ïîëó÷àëè àíàëîãè÷íî ñïîñîáó, îïèñàííîìó âûøå.  îáðàçöå òîëùèíîé 1 ìì
áûëà ïðîâåäåíà çàïèñü ïðîïóñêàþùèõ ãîëîãðàìì ñ
èñïîëüçîâàíèåì èçëó÷åíèÿ Nd-YAG-ëàçåðà ñ äèîäíîé íàêà÷êîé ñ äëèíîé âîëíû 532 íì.
Íà ðèñ. 12 ïðèâåäåíû õàðàêòåðèñòèêè óãëîâîé
ñåëåêòèâíîñòè çàïèñàííîé ãîëîãðàììû äî (à) è ïîñ-
Õðîìîôîð òèïà IV.
248
0,005
0
–0,20
–0,10
0
0,10
Óãîë, ãðàä.
0,20
Ðèñ. 12. Õàðàêòåðèñòèêè óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè ãîëîãðàììû ñ ñîïîëèìåðîì ÌÌÀ-àëêèëàìèíî-1,4-àíòðàõèíîí ïðè 1% õðîìîôîðà IV äî (à) è ïîñëå (á)
òåðìè÷åñêîãî óñèëåíèÿ â òå÷åíèå ñóòîê.
ëå (á) òåðìè÷åñêîãî óñèëåíèÿ ïðè 70° â òå÷åíèå ñóòîê îáðàçöà ñîïîëèìåðà ÌÌÀ-àëêèëàìèíî-1,4-àíòðàõèíîí, ñîäåðæàùåãî 1% õðîìîôîðà IV. Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, êðèâàÿ óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè îáðàçöà äî è ïîñëå òåðìè÷åñêîãî óñèëåíèÿ èìååò
÷åòêèå áîêîâûå ëåïåñòêè, è çíà÷åíèå óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè 0,08î ñîîòâåòñòâóåò òîëùèíå ãîëîãðàììû
1 ìì. Ïðè÷åì íà÷àëüíàÿ ìàêñèìàëüíàÿ DE = 0,15%
íà ïîðÿäîê âûøå, ÷åì äëÿ ãîëîãðàìì, çàïèñàííûõ
íà îáðàçöàõ, ñîäåðæàùèõ àëêèëàìèíî-1,4-íàôòîõèíîí III. Òåðìè÷åñêîå óñèëåíèå ãîëîãðàììû ñîñòàâëÿåò 10 ðàç è ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè äî 1,5%.
3.2. Ïîëó÷åíèå è èññëåäîâàíèå òîëñòîñëîéíûõ
ÃÔÏÌ ñ ãèáðèäíûìè ìàòðèöàìè,
ñèíòåçèðîâàííûìè çîëü-ãåëü ìåòîäîì
 ïðåäûäóùåì ðàçäåëå ðàññìîòðåí ïîäõîä ïîëó÷åíèÿ òîëñòîñëîéíîãî ìàòåðèàëà ñ ìàëîé óñàäêîé
ïðè ñîïîëèìåðèçàöèè ôîòîàêòèâíîãî õðîìîôîðà
â áëîêå ñ ÏÌÌÀ. Ê ñîæàëåíèþ, â ýòîì ñëó÷àå
ñíèæàåòñÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìàòåðèàëà, òàê êàê íå
èñïîëüçóåòñÿ ýôôåêòèâíûé ïðîöåññ ôîòîïîëèìåðèçàöèè. Ðåøåíèå ïðîáëåìû ñíèæåíèÿ óñàäêè ìàòåðèàëà áåç îòêàçà îò ôîòîèíèöèèðîâàííîé ñâîáîäíî-ðàäèêàëüíîé ïîëèìåðèçàöèè ÿâëÿåòñÿ àêòóàëü-
Èíèöèàòîð
1
Ìîíîìåð
Ìîíîìåð
Ñîïîëèìåð
AIB
n
Îðã. ÷àñòòü
Si(OEt)3
Îðã. ÷àñòü
Si(OEt)3
Çîëü-ãåëü ñèíòåç
Si
2
O
Si
O
Si
O
Si
Polymer
O
Si
Êîìïîíåíòû ÃÔÏÌ
O
Si
Si
3
O
Si
ÃÔÏÌ â ãèáðèäíîé çîëü-ãåëü ìàòðèöå
Ñõåìà ïîëó÷åíèÿ ÃÔÏÌ ñ ãèáðèäíîé ìàòðèöåé.
íîé çàäà÷åé. Èñõîäÿ èç ýòîãî íàìè ïîëó÷åíû è èññëåäîâàíû ÃÔÏÌ ñ ãèáðèäíûìè îðãàíè÷åñêî-íåîðãàíè÷åñêèìè ìàòðèöàìè [15], êîòîðûå îáðàçóþòñÿ
ïðè ãèäðîëèçå ïðåäøåñòâåííèêà çîëü-ãåëü ñèíòåçà
òåòðàýòîêñèñèëàíà Si(OEt)4 (ÒÝÎÑ) è êîíäåíñàöèè
ïðîäóêòîâ åãî ãèäðîëèçà. ñâÿçåé â êðåìíèé-îêñèäíûõ êëàñòåðàõ, êîòîðûå ñëèïàþòñÿ â íàíî÷àñòèöû.
Ïðè ýòîì ñòàáèëèçàöèÿ çîëü-ãåëü ìàòðèöû îò
ðàçðóøåíèÿ ðåøåíà ïóòåì ñèíòåçà ãèáðèäíîãî îðãàíè÷åñêî-íåîðãàíè÷åñêîãî ñîïîëèìåðà.  öåëîì ïîäõîä ê ïîëó÷åíèþ ÃÔÏÌ ñ ãèáðèäíûìè ìàòðèöàìè
âêëþ÷àåò: 1) ñèíòåç îðãàíè÷åñêè-íåîðãàíè÷åñêîãî
ñîïîëèìåðà, 2) ïðîâåäåíèå ðåàêöèè ñîïîëèìåðà ñ
ïðåä-çîëåì ÒÝÂÑ â óñëîâèÿõ çîëü-ãåëü ñèíòåçà è
îáðàçîâàíèå êîíäåíñèðóþùåãîñÿ -SiO- çîëÿ ñ ïîëèìåðíûìè áëîêàìè, 3) ââåäåíèå â âÿçêóþ ìàññó êîìïîíåíòîâ ÃÔÏÌ è ôîðìèðîâàíèå òâåðäîãî áëîêà
ÃÔÏÌ â ãèáðèäíîé çîëü-ãåëü ìàòðèöå (ñì. ñõåìó).
1
2
4
5
3.3. Ñõåìà ïîëó÷åíèÿ ÃÔÏÌ
ñ ãèáðèäíîé ìàòðèöåé
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ãèáðèäíîãî ìàòåðèàëà áûë ñèíòåçèðîâàí ñîïîëèìåð N-âèíèëïèððîëèäîíà (ÂÏ) è
âèíèëòðèýòîêñèñèëàíà (ÒÝÂÑ) ïðè ýêâèìîëÿðíîì
ñîîòíîøåíèè èñõîäíûõ ìîíîìåðîâ ÂÏ-ÒÝÂÑ. Ïðè
ïîëó÷åíèè íåîðãàíè÷åñêîé çîëü êîìïîíåíòû ôîòîñëîÿ ãîòîâèëè êîìïîçèöèþ â ñëåäóþùåì îáúåìíîì
ñîîòíîøåíèè: ÒÝÎÑ:EtOH:H2O:HCl – 1:1:0,25:0,025.
Åå ïðèëèâàëè ê ðàñòâîðó ñîïîëèìåðà ÂÏ-ÒÝÂÑ â
ýòàíîëå. Ïîñëå âûäåðæèâàíèÿ êîìïîçèöèè äî íà÷àëà çàãóñòåíèÿ îíà ïîëèâàëàñü íà ñòåêëÿííóþ ïîäëîæêó äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ òîëñòîé (0,5–1 ìì) òâåðäîé
çîëü-ãåëü ïëåíêè. Óñòîé÷èâîñòü ïîëó÷åííîé ïëåíêè
ê ðàñòðåñêèâàíèþ çàâèñåëà îò ñîîòíîøåíèÿ ïðåäçîëü:ñîïîëèìåð ÂÏ-ÒÝÂÑ. Íà ðèñ. 13 ïðèâåäåíû
ñíèìêè îáðàçöîâ ïëåíîê ïîñëå èõ îòâåðæäåíèÿ è
3
6
Ðèñ. 13. Ñíèìêè ñêàíèðîâàííûõ îáðàçöîâ òîëñòûõ ãèáðèäíûõ çîëü-ãåëü ïëåíîê ïðè îáúåìíîì ñîîòíîøåíèè ïðåäçîëü ÒÝÎÑ:ñîïîëèìåð ÂÏ-ÒÝÂÑ 1) 1:0 2) 1:0.1, 3) 1:0.5, 4) 1:1, 5) 1:2, 6) 1:3.
249
âûäåðæêè â òå÷åíèå ñóòîê ïðè ðàçëè÷íîì ñîîòíîøåíèè ïðåä-çîëü:ñîïîëèìåð ÂÏ-ÒÝÂÑ.
Âèäíî, ÷òî ïëåíêà íå ðàçðóøàåòñÿ ïðè ñîîòíîøåíèè ïðåä-çîëü:ñîïîëèìåð ÂÏ-ÒÝÂÑ 1:3–1:4. Ïîëó÷åííóþ ãèáðèäíóþ êîìïîçèöèþ âìåñòå ñ ôîòîïîëèìåðíûìè êîìïîíåíòàìè ïîëèâàëè íà ñòåêëÿííóþ ïëàñòèíêó è âûäåðæèâàëè â çàêðûòîì áîêñå â
òå÷åíèå ñóòîê äëÿ îòâåðæäåíèÿ.  ðåçóëüòàòå áûëè
ïîëó÷åíû îáðàçöû ãèáðèäíîãî îðãàíè÷åñêè-íåîðãàíè÷åñêîãî ÃÔÏÌ â âèäå ïëåíêè òîëùèíîé îò 0,4
äî 1,0 ìì.
Äàëåå ýòè îáðàçöû áûëè èñïûòàíû ïóòåì çàïèñè îáúåìíûõ ïðîïóñêàþùèõ è îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé õàðàêòåðèñòèêè
óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè ïðîïóñêàþùåé ãîëîãðàììû
(øèðèíà êîíòóðà ± 0,17° ïðè òîëùèíå ãîëîãðàììû
450 ìêì) ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî ñòðóêòóðà ðåøåòêè ôàêòè÷åñêè îäíîðîäíà ïî âñåé ãëóáèíå, à
óñàäêà òîëùèíû ðåãèñòðèðóþùåãî ñëîÿ íåçíà÷èòåëüíà (~0,7%).
4. Çàïèñü ãîëîãðàìì ñ èñïîëüçîâàíèåì
çàïðåùåííûõ ýëåêòðîííûõ ïåðåõîäîâ
Ñóùåñòâåííîé ïðîáëåìîé äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ýôôåêòèâíîé çàïèñè ãîëîãðàìì ïî ãëóáèíå ðåãèñòðèðóþùåãî ñëîÿ ÿâëÿåòñÿ íåðàâíîìåðíîå ïîãëîùåíèå
ñâåòà. Èçâåñòíûì ðåøåíèåì äàííîé ïðîáëåìû ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå äâóõôîòîííîãî ìåõàíèçìà
îïòè÷åñêîé çàïèñè èíôîðìàöèè [16]. Îäíàêî â ñèëó
÷ðåçâû÷àéíî ìàëîãî êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ äëÿ
äîñòèæåíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ~50%
â ýòîì ñëó÷àå íåîáõîäèìà èíòåíñèâíîñòü çàïèñûâàþùåãî èçëó÷åíèÿ ïîðÿäêà 109 Âò/ñì2, ÷òî âîçìîæíî ëèøü ïðè èñïîëüçîâàíèè âûñîêîýíåðãåòè÷íûõ
èìïóëüñíûõ ëàçåðîâ.
Íàìè ïðåäëîæåí àëüòåðíàòèâíûé âàðèàíò ðåøåíèÿ èññëåäóåìîé ïðîáëåìû, çàêëþ÷àþùèéñÿ â èñïîëüçîâàíèè äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì çàïðåùåííûõ
ñèíãëåò-òðèïëåòíûõ ýëåêòðîííûõ ïåðåõîäîâ [17].
4.1. Òåîðåòè÷åñêèå ïðåäïîñûëêè
Èçâåñòíî, ÷òî â îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóëàõ ïðè
âîçáóæäåíèè èç îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ, ïîìèìî ðàçðåøåííûõ ïî ìóëüòèïëåòíîñòè ñèíãëåò-ñèíãëåòíûõ
(S1 ← S0) ïåðåõîäîâ, ïðèñóòñòâóþò çàïðåùåííûå
ñèíãëåò-òðèïëåòíûå (T1 ← S0) ïåðåõîäû (ðèñ. 14).
Çàñåëåíèå òðèïëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ îðãàíè÷åñêîé
ìîëåêóëû ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå èíòåðêîìáèíàöèîííîé êîíâåðñèè ñèíãëåòíîãî âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèÿ ìîëåêóëû. Îáû÷íî âåðîÿòíîñòü âûõîäà â
òðèïëåòíîå ñîñòîÿíèå äëÿ îðãàíè÷åñêèõ âîçáóæäåííûõ ìîëåêóë ìíîãî ìåíüøå åäèíèöû. Ââåäåíèå â
ìîëåêóëó êðàñèòåëÿ òÿæåëîãî àòîìà óâåëè÷èâàåò
250
T
T2
S
S
T1
S
T2
T1
T
S
S
T1
S
S
T1
T1
S
Ðèñ. 14. Ñõåìû ýëåêòðîííûõ ïåðåõîäîâ.
âåðîÿòíîñòü åãî S1–T1 êîíâåðñèè è ôîòîõèìè÷åñêóþ
àêòèâíîñòü.  ÷àñòíîñòè, äëÿ êñàíòåíîâûõ êðàñèòåëåé, íàïðèìåð, Ôëîóðåñöåèíà, ââåäåíèå ÷åòûðåõ
àòîìîâ éîäà ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ êðàñèòåëÿ
Ýðèòðîçèíà, â êîòîðîì ïîëíîñòüþ òóøèòñÿ ôëóîðåñöåíöèÿ, à âåðîÿòíîñòü S1–T1 êîíâåðñèè ïîâûøàåòñÿ ñ 0,035 äî 1 [18]. Ñîîòâåòñòâåííî, äëÿ Ýðèòðîçèíà âåðîÿòíîñòü T1 ← S0 ïîãëîùåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ
ñ íåçàìåùåííûìè êñàíòåíîâûìè êðàñèòåëÿìè äîëæíà ïîâûøàòüñÿ â 100–1000 ðàç, ïîñêîëüêó îíà ïðîïîðöèîíàëüíà êâàäðàòó ôàêòîðà ñïèí-îðáèòàëüíîé
ñâÿçè ýëåêòðîíà (ξ2), íàõîäÿùåãîñÿ âáëèçè òÿæåëîãî àòîìà (íàïðèìåð, ξ21/ξF2 = 346 äëÿ ãàëîãåííàôòàëèíîâ). Ðàçðåøåííûé ñèíãëåòíûé π–π * ïåðåõîä
Ýðèòðîçèíà â ìàòðèöå ÏÂÀ íàõîäèòñÿ â âèäèìîé
îáëàñòè ñ ìàêñèìóìîì ïîãëîùåíèÿ ïðè 550 íì. Ôîñôîðåñöåíöèÿ Ýðèòðîçèíà â ïîëèìåðíîé ìàòðèöå
ÏÂÀ íàáëþäàåòñÿ ïðè 700 íì. Ó÷èòûâàÿ Ñòîêñîâ
ñäâèã ñïåêòðà ôîñôîðåñöåíöèè, ìîæíî ïîëàãàòü,
÷òî äëÿ ýòîãî êðàñèòåëÿ ñïåêòð T1 ← S0 ïîãëîùåíèÿ
ïåðåêðûâàåò ëèíèè èçëó÷åíèÿ He–Ne (633 íì) è Kr+
(647 íì) ëàçåðîâ.
Ñîïîñòàâèì çíà÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòè çàïèñûâàþùåãî èçëó÷åíèÿ ïðè âîçáóæäåíèè â îáëàñòè îñíîâíîãî ïîãëîùåíèÿ êðàñèòåëÿ I0S è ïðè âîçáóæäåíèè â îáëàñòè çàïðåùåííîãî ïåðåõîäà I0T äëÿ äîñòèæåíèÿ îäèíàêîâîé ñêîðîñòè ôîòîïðåâðàùåíèÿ
õðîìîôîðà (dC/dt) íà íà÷àëüíîé ñòàäèè ôîòîõèìè÷åñêîé ðåàêöèè. Ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ íà÷àëüíîé
îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ïîëó÷èì ñëåäóþùåå âûðàæåíèå äëÿ ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó èíòåíñèâíîñòÿìè I0T è
I0S ïðè îäèíàêîâîé ñêîðîñòè ôîòîðåàêöèè:
I 0T = I 0 S ·
ε SS ·C0 S
,
ε ST ·C0T
ãäå εSS è εST – ñîîòâåòñòâåííî êîýôôèöèåíòû ýêñòèíêöèè äëÿ ðàçðåøåííûõ è çàïðåùåííûõ ïåðåõîäîâ,
C0S è C0T – íà÷àëüíûå êîíöåíòðàöèè õðîìîôîðà äëÿ
âàðèàíòîâ çàïèñè ãîëîãðàììû íà ðàçðåøåííîì è
çàïðåùåííîì ïåðåõîäå, ñîîòâåòñòâåííî.
Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ìîæíî ïîâûñèòü êîíöåíòðàöèþ õðîìîôîðà íà ïîðÿäîê ïðè çàïèñè íà T1 ← S0
ïåðåõîäå, ïî ñðàâíåíèþ ñ îáû÷íîé çàïèñüþ, è ñî-
îòíîøåíèå εSS/εST ïðèìåì ðàâíûì 105, ÷òî ÿâëÿåòñÿ
ðåàëüíî äîñòèæèìîé âåëè÷èíîé ïðè âûñîêèõ çíà÷åíèÿõ εST.  ýòîì ñëó÷àå ïîëó÷èì çíà÷åíèå I0T ðàâíîå 104 I0S. Íàïðèìåð, åñëè ïðè çàïèñè ãîëîãðàììû
ôîòîïîëèìåðíîì ìàòåðèàëå ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ
10–100 ìÄæ/ñì2 â ïîëîñå ïîãëîùåíèÿ êðàñèòåëÿñåíñèáèëèçàòîðà òðåáóåòñÿ èíòåíñèâíîñòü çàïèñûâàþùèõ ïó÷êîâ ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ïîðÿäêà
1–10 ìÂò/ñì2, òî ïðè çàïèñè â ïîëîñå çàïðåùåííîãî ïåðåõîäà ýòîãî æå êðàñèòåëÿ ïîòðåáóåòñÿ èíòåíñèâíîñòü 10–100 Âò/ñì2 äëÿ äîñòèæåíèÿ îäèíàêîâîãî
âðåìåíè çàïèñè. Îòìåòèì, ÷òî ýòî çíà÷åíèå èíòåíñèâíîñòè íà ñåìü ïîðÿäêîâ íèæå, ÷åì íåîáõîäèìî
äëÿ çàïèñè ïóòåì äâóõôîòîííîãî ïîãëîùåíèÿ.
Äðóãàÿ îñîáåííîñòü ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè íà
T1 ← S0 ïåðåõîäàõ ìîæåò ïðîÿâëÿòüñÿ â åå äâóõêâàíòîâîì õàðàêòåðå.  ýòîì ñëó÷àå äîëæíà íàáëþäàòüñÿ êâàäðàòè÷íàÿ çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ôîòîõèìè÷åñêîé ðåàêöèè êðàñèòåëÿ îò èíòåíñèâíîñòè çàïèñûâàþùåãî èçëó÷åíèÿ.
4.2. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû
çàïèñè ãîëîãðàìì
Çàïèñü ãîëîãðàìì îñóùåñòâëÿëàñü èçëó÷åíèåì
He–Ne è Kr+ (647 íì) ëàçåðîâ ïðè ðàçëè÷íîé èíòåíñèâíîñòè. Êîíöåíòðàöèÿ Ýðèòðîçèíà â òåñòîâûõ îáðàçöàõ êðàñèòåëÿ â 7–8 ðàç ïðåâûøàëà êîíöåíòðàöèþ êðàñèòåëÿ ïðè çàïèñè ãîëîãðàììû â ïîëîñå åãî
ïîãëîùåíèÿ è áûëà áëèçêà ê ïîðîãó êðèñòàëëèçàöèè.
Èçìåðåíèå DE âî âðåìÿ çàïèñè ãîëîãðàììû ïðîâîäèëîñü ñ ïîìîùüþ çîíäèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ Ar+
ëàçåðà ñ äëèíîé âîëíû 457 íì, íà êîòîðîé Ýðèòðîçèí èìååò ñëàáîå ïîãëîùåíèå. Ïîä äåéñòâèåì èçëó÷åíèÿ He–Ne-ëàçåðà èíòåíñèâíîñòüþ 12 ìÂò/ñì2 â
òå÷åíèå 1 ìèíóòû â îáðàçöå ÃÔÏÌ òîëùèíîé
~100 ìêì ôîðìèðóåòñÿ ãîëîãðàììà ñ DE ~ 50%. Òàêæå áûëà ïðîâåäåíà çàïèñü ñåðèè øåñòíàäöàòè íàëîæåííûõ ãîëîãðàìì ñ óãëîâûì èíòåðâàëîì îïîðíîãî ïó÷êà ìåæäó êàæäîé èç íèõ 3,0°.
Ðåçóëüòàòû ýòèõ ýêñïåðèìåíòîâ ïîêàçûâàþò
ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæíîñòü çàïèñè ãîëîãðàìì
ïðè âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ êðàñèòåëÿ-ñåíñèáèëèçàòîðà íà çàïðåùåííîì òðèïëåò-ñèíãëåòíîì ïåðåõîäå ñ èñïîëüçîâàíèåì îáû÷íîãî ìàëîìîùíîãî íåïðåðûâíîãî He–Ne-ëàçåðà. Ïðè äåéñòâèè èçëó÷åíèÿ
áîëåå ìîùíîãî Kr+-ëàçåðà ðàçëè÷íîé èíòåíñèâíîñòè ïîêàçàíî, ÷òî ñêîðîñòü ðîñòà DE ëèíåéíî çàâèñèò îò èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ. Ïðè
200 ìÂò/ñì2 âðåìÿ çàïèñè ãîëîãðàììû áåç ó÷åòà
èíäóêöèîííîãî ïåðèîäà ñîñòàâëÿåò ïîðÿäêà 7 ñåê.
Ïðè äåéñòâèè íà îáðàçåö ÃÔÏÌ èçëó÷åíèåì Kr+ëàçåðà ñ èíòåíñèâíîñòüþ ~50 Âò/ñì2 çàïèñü ãîëîãðàììû ñ ó÷åòîì èíäóêöèîííîãî ïåðèîäà ïðîèñõîäèëà çà 1–2 ñåê, ÷òî ñîâïàäàåò ñî ñêîðîñòüþ çàïèñè
â ïîëîñå ïîãëîùåíèÿ êðàñèòåëÿ èçëó÷åíèåì Ar+ëàçåðà ñ èíòåíñèâíîñòüþ 10 ìÂò/ñì2.
Ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè
çàïèñè ãîëîãðàììû îò èíòåíñèâíîñòè, íàáëþäàåìàÿ
â ñåíñèáèëèçèðîâàííîì ôîòîïîëèìåðíîì ìàòåðèàëå
ïðè ñèíãëåò-òðèïëåòíîì âîçáóæäåíèè êðàñèòåëÿ, îçíà÷àåò íàëè÷èå äâóõñòóïåí÷àòîãî õàðàêòåðà âîçáóæäåíèÿ è ó÷àñòèå â ôîòîðåàêöèè ñëåäóþùåãî âûñîêîâîçáóæäåííîãî òðèïëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ êðàñèòåëÿ.
Óñòàíîâëåíî òàêæå, ÷òî ïðè ïîíèæåíèè èíòåíñèâíîñòè èçëó÷åíèÿ He–Ne-ëàçåðà îò 12 ìÂò/ñì2 äî
0,2 ìÂò/ñì2 ïîðîãà çàïèñè íå íàáëþäàåòñÿ.
5. Èññëåäîâàíèÿ ñåëåêòèâíîñòè
íåîäíîðîäíûõ ãîëîãðàìì â ÃÔÏÌ
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå õàðàêòåðèñòèê óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè (ÓÑ) îáúåìíûõ ïðîïóñêàþùèõ
ãîëîãðàìì âàæíû êàê äëÿ ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ, òàê è äëÿ áîëåå ïîëíîãî ïîíèìàíèÿ ìåõàíèçìà
ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè â ÃÔÏÌ [19]. Íàìè ïîëó÷åíû è ïðîàíàëèçèðîâàíû òèïè÷íûå õàðàêòåðèñòèêè ÓÑ ãîëîãðàìì, èçãîòîâëåííûõ íà ÃÔÏÌ ðàçëè÷íîãî ñîñòàâà ñ òîëùèíîé ñëîÿ îò 100 ìêì äî
500 ìêì. Çàïèñü ãîëîãðàìì ïðîâîäèëàñü ñ ïîìîùüþ
He–Ne-ëàçåðà ïî ñèììåòðè÷íîé ñõåìå, óãîë ñõîæäåíèÿ ìåæäó çàïèñûâàþùèìè ïó÷êàìè ñîñòàâëÿë
20° â âîçäóõå. Â ðÿäå ýêñïåðèìåíòîâ äëÿ ïðîâåðêè
âëèÿíèÿ óñàäêè òîëùèíû ðåãèñòðèðóþùåãî ñëîÿ çàïèñûâàëèñü ãîëîãðàììû ñ íàêëîííûìè ðåøåòêàìè,
â ýòîì ñëó÷àå ñõåìà ïàäåíèÿ çàïèñûâàþùèõ ïó÷êîâ áûëà íåñèììåòðè÷íîé. Èíòåíñèâíîñòü ñâåòà â
ïëîñêîñòè çàïèñè ñîñòàâëÿëà 20 ìÂò/ñì2, à âðåìÿ
ýêñïîçèöèè âàðüèðîâàëîñü îò 10 äî 100 ñåê. Èçìåðåíèÿ ÓÑ ïðîâîäèëèñü íà êîìïüþòåðèçèðîâàííîì
ñòåíäå [20] c ïðåöèçèîííûì âðàùàþùèìñÿ ñòîëèêîì. Âíà÷àëå áûëè ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè îäèíî÷íûõ îáúåìíûõ ãîëîãðàìì. Íà ðèñ. 15 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ñðàâ-
DE, %
40
20
0
Ðàñ÷åòíàÿ
çàâèñèìîñòü
(Δn = 0,002, λ = 6338 íì
óãîë çàïèñè 10 ãðàä)
4
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå
äàííûå
6
8
10
14
12
16
Óãîë ïîâîðîòà ñ÷èòûâàþùåãî ïó÷êà, ãðàä.
Ðèñ. 15. Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ è òåîðåòè÷åñêàÿ õàðàêòåðèñòèêè óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè îáúåìíîé ãîëîãðàììû, çàïèñàííîé íà ÃÔÏÌ.
251
DE, %
(à)
8
6
15 ñ
4
10 ñ
2
0
6
10
14
30
20
10
0
(á)
100 ñ
50 ñ
25 ñ
2
18
6
10
14
Óãîë ïîâîðîòà ñ÷èòûâàþùåãî ïó÷êà, ãðàä.
Ðèñ. 16. à – õàðàêòåðèñòèêè óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè
ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè; á – õàðàêòåðèñòèêè óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè ïðè
áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ âðåìåíè ýêñïîçèöèè è äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè.
÷åñêèé âèä õàðàêòåðèñòèêè òåðÿåòñÿ, åå êîíòóð ñèëüíî óøèðÿåòñÿ. Çíà÷åíèå óãëà Áðýããà îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè íåèçìåííûì.
Íà ðèñ. 17 èçîáðàæåíî ïîâåäåíèå õàðàêòåðèñòèêè ÓÑ äëÿ ãîëîãðàììû ñ íàêëîííîé ðåøåòêîé (óãëû
ïàäåíèÿ ïðåäìåòíîãî è îïîðíîãî ïó÷êîâ â âîçäóõå
ðàâíû 0° è 20°). Êðèâàÿ (1) ñîîòâåòñòâóåò ýêñïîçèöèè 30 ñåê, à êðèâàÿ (2) – 50 ñåê. Ïðèíöèïèàëüíîå
îòëè÷èå îò ãîëîãðàìì ñ íåíàêëîííîé ðåøåòêîé ñîñòîèò â òîì, ÷òî ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå óãëà Áðýããà
(óâåëè÷åíèå ñ 20,5° äî 21°).
Íà ðèñ. 18 ïðåäñòàâëåí ïðèìåð ýêñïåðèìåíòàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ÓÑ, èìåþùåé óøèðåííûé è
ñãëàæåííûé âèä. Äàííàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïîëó÷åíà
íà ìàëîóñàäî÷íîì ÃÔÏÌ ñ òîëùèíîé ðåãèñòðèðóþùåãî ñëîÿ 420 ìêì [15]. Çíà÷èòåëüíîå ðàçëè÷èå
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê
óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè ñëåäóåò èñêàòü â ìåõàíèçìå
ôîðìèðîâàíèÿ îáúåìíûõ ãîëîãðàìì â êîíêðåòíîì
ôîòîïîëèìåðíîì ìàòåðèàëå. Äëÿ áîëåå ïîëíîãî
DE, %
30
20
íåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíîé è òåîðåòè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèê óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè.
Âèäíî, ÷òî øèðèíà êîíòóðà õàðàêòåðèñòèêè íà
ïîëóâûñîòå îò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ DE ïðèìåðíî îäèíàêîâà äëÿ òåîðåòè÷åñêîãî è ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ñëó÷àåâ, íî êàðòèíà ñîâåðøåííî èíàÿ â îêðåñòíîñòè ïåðâîãî ìèíèìóìà.  îòëè÷èå îò òåîðèè,
èíòåíñèâíîñòü äèôðàãèðîâàííîãî ïó÷êà íå ñïàäàåò äî íóëÿ. Ó÷èòûâàÿ äàííûå ðåçóëüòàòû, áûëî ïðîâåäåíî áîëåå äåòàëüíîå èññëåäîâàíèå çàâèñèìîñòè
âèäà õàðàêòåðèñòèêè ÓÑ îò óñëîâèé çàïèñè ãîëîãðàìì è òèïà ÃÔÏÌ. Íà ðèñ. 16à è 16á ïðèâåäåíû
òèïè÷íûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ÓÑ
ãîëîãðàìì ñ íåíàêëîííîé ðåøåòêîé, ïîëó÷åííûõ íà
ÃÔÏÌ òèïà [15, 17] ñ òîëùèíîé ñëîÿ 180 ìêì.
Âèäíî, ÷òî ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ ýêñïîçèöèè
(10 ñåê – 15 ñåê) DE ìåíåå 10%, õàðàêòåðèñòèêà óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè èìååò âèä, áëèçêèé ê òåîðåòè÷åñêîìó. Ñ ðîñòîì ýêñïîçèöèè DE âíà÷àëå óâåëè÷èâàåòñÿ äî 35%, à âèä õàðàêòåðèñòèêè óãëîâîé
ñåëåêòèâíîñòè ðåçêî ìåíÿåòñÿ: ìèíèìóìû èíòåíñèâíîñòè èñ÷åçàþò (ò.å. ñåëåêòèâíûå ñâîéñòâà óõóäøàþòñÿ), âòîðè÷íûå ìàêñèìóìû çíà÷èòåëüíî âîçðàñòàþò, êîíòóð õàðàêòåðèñòèêè óøèðÿåòñÿ, â ðÿäå
ñëó÷àåâ íàáëþäàåòñÿ åå àñèììåòðèÿ. Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè ýêñïîçèöèè (~100 ñåê) ðîñò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ DE ïðåêðàùàåòñÿ, ïåðèîäè252
2
1
10
0
16
18
20
22
24
26
Óãîë ïîâîðîòà ñ÷èòûâàþùåãî ïó÷êà, ãðàä.
Ðèñ. 17. Óâåëè÷åíèå óãëà Áðýããà ñ ðîñòîì ýêñïîçèöèè äëÿ íàêëîííîé ðåøåòêè.
DE, %
20
16
12
8
4
0
9
10
11
12
Óãîë ïîâîðîòà ñ÷èòûâàþùåãî ïó÷êà, ãðàä.
Ðèñ. 18. Ñãëàæåííàÿ è óøèðåííàÿ õàðàêòåðèñòèêà
óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè.
îáúÿñíåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ íåîáõîäèìû ìîäåëè îáúåìíûõ íåîäíîðîäíûõ ãîëîãðàìì,
ó÷èòûâàþùèå îäíîâðåìåííîå âëèÿíèå íåðàâíîìåðíîãî ïîãëîùåíèÿ ñâåòà, èçìåíåíèÿ ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ è ìîäóëÿöèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ïî ãëóáèíå ãîëîãðàììû, èñêðèâëåíèÿ èíòåðôåðåíöèîííûõ
ïîëîñ, à òàêæå óñàäêè òîëùèíû ðåãèñòðèðóþùåãî
ñëîÿ íà âèä õàðàêòåðèñòèêè ÓÑ.
Ïðåäñòàâèì òîëñòóþ íåîäíîðîäíóþ ãîëîãðàììó
êàê ñîâîêóïíîñòü ñëîåâ, êàæäûé èç êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ îáúåìíîé ãîëîãðàììîé ñ îäíîðîäíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Êàæäîìó ñëîþ ñîïîñòàâèì ìàòðèöó
ïåðåõîäà, ñâÿçûâàþùóþ àìïëèòóäû è ôàçû ïðåäìåòíîé è îïîðíîé âîëí íà âõîäå è âûõîäå ñëîÿ. Çàïèøåì ìàòðèöó ïåðåõîäà äëÿ j-ãî ñëîÿ
⎡⎛
ξ sin φ ⎞ − iξ
⎢ ⎜ cos φ + i
⎟e
φ ⎠
⎢⎝
M =⎢
1/ 2
⎢ ⎛ CR ⎞ υ sin φ −iξ
i
e
−
⎟
⎢ ⎜
φ
⎣ ⎝ CS ⎠
(
φ = ξ2 + ν 2
)
1/ 2
, ν=
υ sin φ −iξ ⎤
e ⎥
φ
⎥
⎥
⎛
ξ sin φ ⎞ −iξ ⎥
⎜ cos φ − i
⎟e ⎥
φ ⎠
⎝
⎦
1/ 2
⎛C ⎞
−i ⎜ S ⎟
⎝ CR ⎠
kT
( C R CS )
1/ 2
,ξ =
T ϑ
,
2 CS
Δλ ⋅ K 2 G 2π
,K =
,
d
4π ⋅ n
2πε1/0 2
μ ⋅ cσ ⎞
1 ⎛ 2πε1
β=
− i 1/ 2 1 ⎟⎟ ,
, k = ⎜⎜
1/ 2
λa
4 ⎝ λ a ε0
ε0 ⎠
ϑ = Δθ ⋅ K sin ( θ K − θ0 ) −
θK – óãîë âåêòîðà ðåøåòêè, θ0 – óãîë Áðýããà, T – òîëùèíà ãîëîãðàììû, K – âåêòîð ðåøåòêè, λa – äëèíà
âîëíû â âîçäóõå, ε1 è σ1 – àìïëèòóäû ïðîñòðàíñòâåííîé ìîäóëÿöèè, ε0 – ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè, c – ñêîðîñòü ñâåòà â âàêóóìå, μ – ìàãíèòíàÿ ïðîíèöàåìîñòü, d – ðàññòîÿíèå
ìåæäó èíòåðôåðåíöèîííûìè ïîëîñàìè.
Äëÿ íàõîæäåíèÿ ìàòðèöû ïåðåõîäà ãîëîãðàììû
â öåëîì ïåðåìíîæèì ìàòðèöû ïåðåõîäà êàæäîãî ñëîÿ.
⎡ R j +1 ⎤
⎡Rj ⎤
⎢S ⎥ = M j ⎢S ⎥ ,
⎣ j +1 ⎦
⎣ j⎦
⎡ Rout ⎤ N
⎡1⎤
⎢ S ⎥ = ∏ M j ⎢0 ⎥.
⎣ ⎦
⎣ out ⎦ j =1
Íà îñíîâå ïðåäëîæåííîãî íàìè ïîäõîäà ïîêàçàíî, ÷òî óâåëè÷åíèå óãëà Áðýããà äëÿ íàêëîííûõ ãîëîãðàìì îáóñëîâëåíî, ãëàâíûì îáðàçîì, ïîïåðå÷íîé óñàäêîé òîëùèíû ðåãèñòðèðóþùåãî ñëîÿ, â òî
âðåìÿ êàê óøèðåíèå êîíòóðà õàðàêòåðèñòèêè ÓÑ â
îñíîâíîì âûçâàíî óìåíüøåíèåì âåëè÷èíû ìîäóëÿöèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ïî ãëóáèíå ãîëîãðàììû, à ïîäúåì áîêîâûõ êðûëüåâ ýòîé õàðàêòåðèñòèêè çàâèñèò îò âèäà è ñòåïåíè èñêðèâëåíèÿ èíòåðôåðåíöèîííûõ ïëîñêîñòåé.
6. Èññëåäîâàíèå ÃÔÏÌ
äëÿ çàïèñè îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì
Ðàçðàáîòêà ÃÔÏÌ äëÿ çàïèñè îòðàæàòåëüíûõ
ãîëîãðàìì èìååò ñâîè îñîáåííîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñ
ïðîïóñêàþùèìè ãîëîãðàììàìè. Ïîñêîëüêó áîëüøàÿ
îáëàñòü ïðèìåíåíèé òàêèõ ãîëîãðàìì ñâÿçàíà ñ ïîëó÷åíèåì öâåòíûõ èçîáðàæåíèé, òî ñïåêòðàëüíàÿ
÷óâñòâèòåëüíîñòü ÃÔÏÌ äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü
îñíîâíûì ëàçåðíûì ëèíèÿì RGB (red–green–blue)
îáëàñòè: 476–514 íì (Ar+-ëàçåð), 532 (Nd-YAG-ëàçåð), 633 íì (He–Ne-ëàçåð), 647 íì (Kr+-ëàçåð). Ðàññìîòðèì ïîäõîäû äëÿ âûáîðà ôîòîèíèöèèðóþùåé
ñèñòåìû, îáåñïå÷èâàþùåé íåîáõîäèìóþ ñïåêòðàëüíóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü.
6.1. Âûáîð ôîòîèíèöèèðóþùåé ñèñòåìû
Äëÿ ôîòîèíèöèèðîâàíèÿ ïîëèìåðèçàöèè ïðèìåíÿþòñÿ îäíî-, äâóõ- è òðåõêîìïîíåíòíûå ñèñòåìû
[21]. Â îäíîêîìïîíåíòíîé ñèñòåìå òèïà I ôîòîàêòèâèðîâàííîìó ðàäèêàëüíîìó ðàñïàäó ïîäâåðãàåòñÿ ñàì õðîìîôîð. Íàïðèìåð, ýòî ôîòîôðàãìåíòàöèÿ
â ïðîèçâîäíûõ áåíçîèíîâûõ ýôèðàõ, êåòàëÿõ, àöåòîôåíîíàõ, àöèëôîñôèíîêñèäàõ. Óêàçàííûå ñîåäèíåíèÿ ïîäâåðãàþòñÿ ðàçðûâó α C–C ñâÿçè ïðè ôîòîõèìè÷åñêîé àêòèâàöèè õðîìîôîðà, ïðèâîäÿ ê îáðàçîâàíèþ ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ. Èíèöèàòîðû,
îòíîñÿùèåñÿ ê ñèñòåìå òèïà I, èìåþò õîðîøèé êâàíòîâûé âûõîä ðàçðûâà ñâÿçè â ÓÔ äèàïàçîíå ñïåêòðà. Îäíàêî îíè ïðàêòè÷åñêè íå ÷óâñòâèòåëüíû ê
ñâåòó âèäèìîãî ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà, à èõ
ñïåêòðàëüíàÿ ñåíñèáèëèçàöèÿ ïóòåì ââåäåíèÿ â êîìïîçèöèþ êðàñèòåëÿ íå ýôôåêòèâíà.
Áîëåå ïðèâëåêàòåëüíîé äëÿ ñîçäàíèÿ RGB ãîëîãðàôè÷åñêîãî ìàòåðèàëà âûãëÿäèò ñèñòåìà èíèöèèðîâàíèÿ òèïà II, îñíîâàííàÿ íà ðåàêöèè ïåðåíîñà ýëåêòðîíà îò äîíîðà ê àêöåïòîðó â âîçáóæäåííîì ñîñòîÿíèè. Êàê ïðàâèëî, â òàêîé ñèñòåìå
êðàñèòåëü-ñåíñèáèëèçàòîð ÿâëÿåòñÿ àêöåïòîðîì
ýëåêòðîíîâ, êîòîðûé ðåàãèðóåò ñ äîíîðîì ýëåêòðîíà èëè àòîìà âîäîðîäà â âîçáóæäåííîì ñîñòîÿíèè.
 êà÷åñòâå êðàñèòåëåé ñåíñèáèëèçàòîðîâ èñïîëüçóþò Áåíãàëüñêóþ Ðîçó, Ýîçèí, Ýðèòðîçèí, Àêðèôëàâèí, Òèîíèí è Ìåòèëåíîâûé Ãîëóáîé.  êà÷åñòâå
äîíîðà ýëåêòðîíîâ èñïîëüçóþò òðåòè÷íûå àìèíû,
òàêèå êàê: N-ìåòèëäèýòàíîëàìèí, òðèýòèëàìèí èëè
òðèýòàíîëàìèí. Òàêæå ïðèìåíÿþò àðîìàòè÷åñêèå
àìèíû, íàïðèìåð N-ôåíèëãëèöèí. Õîòÿ àìèíû ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå îáùåïðèíÿòûìè äîíîðàìè ýëåêòðîíîâ, ñóùåñòâóåò è ðÿä äðóãèõ èíèöèàòîðîâ: òîëóîëñóëüôàò íàòðèÿ, àìèäû (N,N-äèìåòèëàöåòàìèä),
ýôèðû (4,4-äèìåòîêñèáèôåíèë), ôåððîöåíû, äðóãèå
ìåòàëëîöåíû (N,N-äèìåòèëìî÷åâèíà) [21]. Ïîñëåäîâàòåëüíûé èëè îäíîâðåìåííûé ïåðåíîñ ýëåêòðî253
Ñõåìà 3. Òðåõêîìïîíåíòíàÿ ñèñòåìà èíèöèèðîâàíèÿ òèïà III.
íà è ïðîòîíà îò äîíîðà íà êðàñèòåëü ïðèâîäèò ê ôîòîâîññòàíîâëåíèþ êðàñèòåëÿ è îáðàçîâàíèþ ðàäèêàëà äîíîðà.
Ïðèâëåêàòåëüíîé äëÿ ðàçðàáîòêè RGB ÃÔÏÌ
âûãëÿäèò òðåõêîìïîíåíòíàÿ ñèñòåìà èíèöèèðîâàíèÿ òèïà III, ñîñòîÿùàÿ èç õðîìîôîðà-ñåíñèáèëèçàòîðà, àêöåïòîðà è äîíîðà ýëåêòðîíà. Êðàñèòåëü
ìîæåò âûñòóïàòü êàê ïåðâè÷íûì ýëåêòðîííûì äîíîðîì, òàê è àêöåïòîðîì.
 êà÷åñòâå äîíîðîâ âûñòóïàþò òðåòè÷íûå àìèíû, ãåòåðîöèêëè÷åñêèå òèîëû.  êà÷åñòâå âòîðè÷íîãî àêöåïòîðà ïðèìåíÿþòñÿ ñîëè ñóëüôîíèÿ, èîäîíèÿ [21]. Ðîëü òðåòüåãî êîìïîíåíòà – âòîðè÷íîãî
àêöåïòîðà – åùå íå äî êîíöà ÿñíà, îäíàêî èõ ââåäåíèå â èíèöèèðóþùóþ ñèñòåìó ñóùåñòâåííî óâåëè÷èâàåò âûõîä ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ.  ðÿäå ðàáîò
âìåñòî ñîëåé éîäîíèÿ ïðèìåíÿëè ñîåäèíåíèÿ, ñîäåðæàùèå áðîì (2,2,2-òðèáðîìîàöåòîôåíîí), è àðåíîâûå êîìïëåêñû æåëåçà [21]. Ðÿä õðîìîôîðîâ-ñåíñèáèëèçàòîðîâ äîâîëüíî îáøèðåí è âêëþ÷àåò â
ñåáÿ: êåòîííûå õðîìîôîðû (áåíçèë, áåíçîôåíîí,
êàìôîðõèíîí), êñàíòåíû, òèîêñàíòåíû, êñàíòîíû,
òèîêñàíòîíû, êóìàðèíû, êåòîêóìàðèíû, òèàçèíû è
ìåðîöèàíèíû. Âûáîð êðàñèòåëÿ îïðåäåëÿåòñÿ âûáîðîì äëèíû âîëíû âîçáóæäàþùåãî èçëó÷åíèÿ.
Ñèñòåìà ôîòîèíèöèèðîâàíèÿ òèïà III âûáðàíà
íàìè äëÿ ðàçðàáîòêè RGB ãîëîãðàôè÷åñêîãî ìàòåðèàëà. Ïîñêîëüêó â êà÷åñòâå âòîðè÷íîãî àêöåïòîðà
èñïîëüçóåòñÿ êàòèîííîå îðãàíè÷åñêîå ñîåäèíåíèå,
òî äëÿ ðàçâèòèÿ òàêîé ñèñòåìû áûë ïðîâåäåí ñèíòåç êàê êàòèîííûõ ñîåäèíåíèé, òàê è ðÿäà àíèîííûõ êðàñèòåëåé îêñîíîëüíîãî òèïà. Ïîëó÷åííûå
êðàñèòåëè ÿâëÿëèñü ñåíñèáèëèçàòîðàìè ÃÔÏÌ, ñîäåðæàùèìè òðèàäó ôîòîèíèöèèðóþùåé ñèñòåìû
àêöåïòîð–êðàñèòåëü–äîíîð.  êà÷åñòâå àêöåïòîðîâ
èñïîëüçîâàëè ñîëè èîäîíèÿ è ñóëüôîíèÿ, â êà÷åñòâå
äîíîðîâ, ãåòåðîöèêëè÷åñêèå àìèíû è òèîëû. Âûáðàííàÿ ôîòîèíèöèèðóþùàÿ ñèñòåìà îáåñïå÷èâàëà
âîçìîæíîñòü çàïèñè ãîëîãðàìì â øèðîêîì ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå ñ ïîñëåäóþùèì îáåñöâå÷èâàíèåì êðàñèòåëÿ.
6.2. Ïîëó÷åíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
îáðàçöîâ ÃÔÏÌ
Ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ îáðàçöîâ
ÃÔÏÌ ïðîâåäåíû ïîäáîð ñîñòàâà êîìïîçèöèè
è äèàïàçîíîâ èçìåíåíèÿ êîíöåíòðàöèé îñíîâíûõ
254
êîìïîíåíòîâ, êîòîðûå ðàñòâîðÿëèñü â áèíàðíîì
îðãàíè÷åñêîì ðàñòâîðèòåëå õëîðîôîðì–àöåòîí (1:1),
è ïîñëå âûäåðæèâàíèÿ â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ÷àñîâ
ïðîâîäèëñÿ ïîëèâ êîìïîçèöèè íà ñòåêëÿííóþ ïîäëîæêó [22]. Ïðè èñïàðåíèè ðàñòâîðèòåëÿ êîìïîçèöèÿ âûñûõàåò íà âîçäóõå, îáðàçóÿ ïðîçðà÷íóþ ïîëèìåðíóþ ïëåíêó. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ ñïåêòðàëüíîãî îòêëèêà ãîëîãðàìì ñ ðàçëè÷íîé òîëùèíîé ïîêàçàëè, ÷òî èçìåíåíèå òîëùèíû ñëîÿ îò 20 äî 40 ìêì
ïðèâîäèò ê çàìåòíîìó ðîñòó DE ãîëîãðàììû, ïðè
ïîñëåäóþùåì óâåëè÷åíèè òîëùèíû ðîñò DE îòðàæàþùåé ãîëîãðàììû íåçíà÷èòåëåí, ïîýòîìó â äàëüíåéøåì ïîääåðæèâàëàñü òîëùèíà ñëîÿ ~35 ìêì.
6.3. Äèíàìèêà ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê
îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì
Äëÿ íàáëþäåíèÿ çà ñòàäèÿìè îáðàçîâàíèÿ îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàììû íàìè ðàçðàáîòàí ìåòîä èçìåðåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê îòðàæàòåëüíûõ ôîòîïîëèìåðíûõ ãîëîãðàìì ñèíõðîííî ñ ïðîöåññîì èõ çàïèñè [20, 23]. Íà ðèñ. 19 ïîêàçàíà ñõåìà
ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè. Çäåñü èçîáðàæåíû
ôîòîïîëèìåðíûé ìàòåðèàë – ÔÏÌ, ïðåäìåòíûé –
S è îïîðíûé – R çàïèñûâàþùèå ïó÷êè, à òàêæå çîíäèðóþùèé ïó÷îê áåëîãî ñâåòà îò ãàëîãåíîâîé ëàìïû è êîìïüþòåðèçèðîâàííûé ñïåêòðîôîòîìåòð.
Ñïåêòðîôîòîìåòð îáåñïå÷èâàåò çàïèñü ñåðèè
ñïåêòðîâ ïðîïóñêàíèÿ èññëåäóåìîé ãîëîãðàììû â
òå÷åíèå ïðîòÿæåííîãî ïðîìåæóòêà âðåìåíè (îò åäè-
ñïåêòðîôîòîìåòð
R
íåéòðàëüíûé
ôèëüòð
S
ÔÏÌ
äèàôðàãìà
Ðèñ. 19. Ñõåìà óñòàíîâêè èçìåðåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ
õàðàêòåðèñòèê îòðàæàòåëüíûõ ôîòîïîëèìåðíûõ ãîëîãðàìì.
íèö ñåêóíä äî íåñêîëüêèõ ìèíóò) ñ èíòåðâàëîì
25 ìñ. Êîìïüþòåðíàÿ îáðàáîòêà ïîëó÷åííûõ ñïåêòðîâ ïîçâîëÿåò ïðîñëåäèòü äèíàìèêó êàê ñïåêòðà â
öåëîì, òàê è âûäåëåííîé ëèíèè.
6.4. Îñîáåííîñòè ôîðìèðîâàíèÿ
îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì â ÃÔÏÌ
Ôîðìèðîâàíèå îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàììû â ÃÔÏÌ
ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå òðåõ ïîñëåäîâàòåëüíûõ ïðîöåññîâ: 1) ýêñïîíèðîâàíèÿ êîãåðåíòíûì èçëó÷åíèåì â
îïòè÷åñêîé ñèñòåìå çàïèñè îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàììû, 2) ïîñò-ýêñïîíèðîâàíèÿ ÃÔÏÌ íåêîãåðåíòíûì
ñâåòîì, 3) íàãðåâà ãîëîãðàììû. Äëÿ ïîñò-ýêñïîíèðîâàíèÿ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû ÓÔ èëè ãàëîãåííûå ëàìïû. Íàãðåâ ÃÔÏÌ ïðîâîäèòñÿ îáû÷íî â ñóøèëüíîì øêàôó èëè â ÑÂ× ïå÷è ïðè òåìïåðàòóðå 100–110 °Ñ â òå÷åíèå 10 ìèí. Ðåçóëüòàò äåéñòâèÿ
êàæäîãî ïðîöåññà íà ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ãîëîãðàììû â ÃÔÏÌ ïðèâåäåí íà ðèñ. 20à, 20á.
Ïðè êîãåðåíòíîé ýêñïîçèöèè íà ôîíå ñïåêòðîâ
ïîãëîùåíèÿ êðàñèòåëåé âîçíèêàåò óçêèé ïèê ïîãëîùåíèÿ, îçíà÷àþùèé ïîÿâëåíèå îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàììû (ðèñ. 20à). Ïîñëå îáåñöâå÷èâàíèÿ ãàëîãåííîé ëàìïîé â òå÷åíèå 10 ñ ïîãëîùåíèå êðàñèòå-
ëåé ïîëíîñòüþ èñ÷åçàåò è â âèäèìîé ñïåêòðàëüíîé
îáëàñòè îñòàåòñÿ òîëüêî ïèê ïîãëîùåíèÿ îòðàæàþùåé ãîëîãðàììû. Â ðåçóëüòàòå íàãðåâà ãîëîãðàììû
êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ, à ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí îòðàæåíèÿ ðàñøèðÿåòñÿ. Íà êàæäîé èç
ñòàäèé ïðîèñõîäèò ãèïñîõðîìíûé ñäâèã ìàêñèìóìà
ïèêà îòðàæåíèÿ âñëåäñòâèå óñàäêè ìàòåðèàëà: ïðè
ïåðâè÷íîì ýêñïîíèðîâàíèè ñ 514 äî 507 íì, ïðè
îáåñöâå÷èâàíèè ãàëîãåííîé ëàìïîé äî 500 íì è
ïîñëå íàãðåâà äî 495 íì. Â öåëîì óñàäêà ìàòåðèàëà
â ðåçóëüòàòå ïîñò-îáðàáîòêè ñîñòàâëÿåò 4%.
Íà ðèñ. 20á ïðåäñòàâëåíû ñïåêòðàëüíûå îòêëèêè îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàììû, çàïèñàííîé Kr+ ëàçåðîì (647 íì), äî è ïîñëå òåðìè÷åñêîãî óñèëåíèÿ.
6.5. Ïîëó÷åíèå è ñâîéñòâà öâåòíîãî ÃÔÏÌ
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ RGB ìàòåðèàëà íàìè ðàçðàáîòàí
ñîñòàâ, âêëþ÷àþùèé íåñêîëüêî êðàñèòåëåé â îäíîì
ñëîå ôîòîïîëèìåðà. Áûëè ïîëó÷åíû ñëåäóþùèå
âàðèàíòû ÃÔÏÌ: çåëåíûé–êðàñíûé (RG), ñèíèé–
çåëåíûé (GB), ñèíèé–çåëåíûé–êðàñíûé (RGB). Ðåçóëüòàò îäíîâðåìåííîé çàïèñè RG ãîëîãðàìì ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 21. Íà ðèñ. 22 äîïîëíèòåëüíî ïîêàçàíû ñïåêòðàëüíûå îòêëèêè ïåðâè÷íûõ ãîëîãðàìì
1,2
D
D
(à)
1,2 ïîñëå
íàãðåâàíèÿ
0,8
ïîñëå
ýêñïîçèöèè
0,8
0,4
0,4
0
0
450
ïîñëå îáåñöâå÷èâàíèÿ
460
500
540
580
500
550
600
Äëèíà âîëíû, íì
650
Ðèñ. 21. Îòêëèê RG ãîëîãðàììû.
D
(á)
1,2
ïîñëå
òåðìè÷åñêîãî
0,8 óñèëåíèÿ
D
ïåðåä
óñèëåíèåì
Ìîíîõðîìíûé ÃÔÏÌ
2
Îäíîâðåìåííàÿ çàïèñü
äâóìÿ ëàçåðàìè
0,4
1
0
550
600
650
Äëèíà âîëíû, íì
700
0
400
Ðèñ. 20. Ýâîëþöèÿ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê ãîëîãðàìì ïðè èõ çàïèñè è ïîñò-îáðàáîòêå
450
500
Äëèíà âîëíû, íì
550
Ðèñ. 22. Îòêëèê GB ãîëîãðàììû.
255
Òàáëèöà
Îáëàñòü
Ýíåðãèÿ çàïèñè äëÿ
÷óâñòâèòåëüíîñòè, íì
DEmax, ìÄæ/ñì2
DEmax, %
633–647
40–50
70–80
514–532
15–20
70–80
476–532
30–40 äëÿ 476 nm
40–50 äëÿ 514 nm
70–80
70–80
30–40 äëÿ 514 nm
40–50 äëÿ 647 nm
70–80
60–70
514–532, 633–647
íà ôîíå îñòàòî÷íîãî ïîãëîùåíèÿ êðàñèòåëåé-ñåíñèáèëèçàòîðîâ è îòêëèê ãîëîãðàììû ñ ìîíîõðîìíûì ÃÔÏÌ, ñåíñèáèëèçèðîâàííûì ê ñèíåé îáëàñòè ñïåêòðà.
Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî DE ýòîé ãîëîãðàììû â äâà
ðàçà áîëüøå, ÷åì äëÿ ãîëîãðàììû, çàïèñàííîé â GB
ìàòåðèàëå. Îáúÿñíåíèå ýòîìó ôàêòó ñîñòîèò â òîì, ÷òî
â öâåòíîì ìàòåðèàëå ìîíîìåð ðàñõîäóåòñÿ îäíîâðåìåííî íà çàïèñü äâóõ ðåøåòîê ñ ïîíèæåíèåì ñòåïåíè
ïîëèìåðèçàöèè äëÿ êàæäîé èç íèõ. Õàðàêòåðèñòèêè
ðàçðàáîòàííûõ öâåòíûõ ÃÔÏÌ ñâåäåíû â òàáëèöó.
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ ïîäòâåðäèëè ðàáîòîñïîñîáíîñòü ñîçäàííûõ íàìè RGB ôîòîïîëèìåðíûõ
ìàòåðèàëîâ, çàùèùåííûõ ïàòåíòîì ÐÔ [24].
θ0
θS
ψ
θR
L
T
Ðèñ. 23. Ñõåìà çàïèñè îáúåìíîé îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàììû äâóìÿ âñòðå÷íûìè ïó÷êàìè.
Ïîñëå çàïèñè è ïîñòîáðàáîòêè ïàðàìåòðû ãîëîãðàììû ñòàíóò n1, T1, L1, ψ1. Ïðè ýòîì óãëû ψ1, ψ
ìîãóò áûòü âûðàæåíû ÷åðåç âåëè÷èíó ôèçè÷åñêîé
óñàäêè Sp êàê Sp = (T – T1)/T = 1 – (tan(Ψ1))/(tan(Ψ)).
Åñëè ïåðèîä ïëîñêîñòåé ñòàë L1, à äëèíà âîëíû
ñ÷èòûâàþùåãî ïó÷êà ïî-ïðåæíåìó λ, òî óñëîâèå
Áðýããà áóäåò âûïîëíÿòüñÿ äëÿ óãëà θ1 òàêîãî, ÷òî
L1 = λ/2n1cosθ1,
6.6. Ìåòîä îïðåäåëåíèÿ âåëè÷èíû ôèçè÷åñêîé
óñàäêè â ÃÔÏÌ
1
θ1 = (sin −1 ((sin θ1R )/n1 ) + sin −1 ((sin θ1S )/n1 )) ,
2
Äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü è ñïåêòðàëüíûå
õàðàêòåðèñòèêè îáúåìíûõ îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì
ñóùåñòâåííî çàâèñÿò îò óñàäêè òîëùèíû T ìàòåðèàëà è èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ, âîçíèêàþùèõ ïðè çàïèñè ãîëîãðàìì è èõ ïîñòîáðàáîòêå. Ýòà
ïðîáëåìà èññëåäîâàíà, â ÷àñòíîñòè, â [25], ãäå ìåòîäèêà èçìåðåíèé óñàäêè ïðåäïîëàãàåò çàïèñü ìíîæåñòâà îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì ïðè ðàçíûõ óãëàõ çàïèñè. Íàìè ïðåäëîæåí áîëåå ïðîñòîé ìåòîä, îñíîâàííûé íà çàïèñè ëèøü îäíîé îòðàæàòåëüíîé
ãîëîãðàììû è èçìåðåíèè åå õàðàêòåðèñòèê ñ ïîìîùüþ äâóõ ëàçåðîâ ñ áëèçêèìè äëèíàìè âîëí [26].
Íà ðèñ. 23 ïîêàçàíà ñõåìà çàïèñè îáúåìíîé îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ðåøåòêè äâóìÿ âñòðå÷íûìè ïó÷êàìè.  ýòîì ñëó÷àå ïåðèîä îòðàæàþùèõ
ïëîñêîñòåé ðåøåòêè L ðàâåí L = λ/2ncosθO è ýòè
ïëîñêîñòè íàêëîíåíû ê ïîâåðõíîñòè ïëåíêè ïîä
óãëîì ψ.  ñâîþ î÷åðåäü,
ãäå θ1R, θ1S – óãëû ïàäåíèÿ ñ÷èòûâàþùåãî R è âîññòàíîâëåííîãî S ïó÷êîâ â âîçäóõå, ñîîòâåòñòâóþùèå
äàííîìó óñëîâèþ Áðýããà.
Ïðè îñâåùåíèè ýòîé ãîëîãðàììû èñòî÷íèêîì
áåëîãî ñâåòà ïîä óãëîì θw íàèáîëüøåå îòðàæåíèå
áóäåò íàáëþäàòüñÿ íà äëèíå âîëíû λx òàêîé, ÷òî
θ0 =
1
(sin −1 ((sin θ R ) / n)) + sin −1 ((sin θ S ) / n))),
2
1
(sin −1 ((sin θ R ) / n)) − sin −1 ((sin θ S ) / n))),
2
ãäå λ – äëèíà âîëíû ñâåòà â âîçäóõå, n – ïîêàçàòåëü
ïðåëîìëåíèÿ ìàòåðèàëà, à θR, θS – óãëû ïàäåíèÿ
îïîðíîãî R è ïðåäìåòíîãî S ïó÷êîâ â âîçäóõå.
ψ=
256
L1 =
ãäå
ψ1 =
λx
,
2 n1 cos θ(sin (sin θ w /n1 ) − ψ1)
−1
1
(sin −1 ((sin θ1R )/n1 ) − sin −1 ((sin θ1S )/n1 )).
2
Îòëè÷èå λx îò λ è åñòü ñïåêòðàëüíûé ñäâèã âîññòàíîâëåííîé âîëíû èç-çà óñàäêè è èçìåíåíèÿ ñðåäíåãî
çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ. Èç ôîðìóë âèäíî,
÷òî äàæå çíàÿ θ1R, θ1S, äëÿ îöåíêè λx íàäî ïðåäâàðèòåëüíî îïðåäåëèòü âåëè÷èíó n1. Ñ ýòîé öåëüþ âîñïîëüçóåìñÿ ïðè âîññòàíîâëåíèè äàííîé ãîëîãðàììû äðóãèì ëàçåðîì ñ èçâåñòíîé äëèíîé âîëíû λ2, áëèçêîé
ê λ.  ýòîì ñëó÷àå óñëîâèÿ Áðýããà âûïîëíÿþòñÿ, åñëè
L1 = λ2/2n1cosθ2,
θ2 =
1
(sin −1 ((sin θ2 R )/n1 ) + sin −1 ((sin θ2 S )/n1 )),
2
à θ2R, θ2S – óãëû ïàäåíèÿ ñ÷èòûâàþùåãî R è âîññòàíîâëåííîãî S ïó÷êîâ â âîçäóõå äëÿ äëèíû âîëíû λ2.
(à)
(á)
R
S
56°
Rotary
stage
90°
R
23°
S
70°
13,5°
Sample
Ðèñ. 24. Ñõåìû çàïèñè (à) è âîññòàíîâëåíèÿ (á) îáúåìíîé îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàììû.
Ïîëó÷èâ ýêñïåðèìåíòàëüíûì ïóòåì çíà÷åíèÿ θ1R,
θ1S, θ2R, θ2S è âû÷èñëèâ θ1 è θ2, èç (9) è (6) ìîæíî
îïðåäåëèòü n1 è λx.
Äàííûé ìåòîä ïðîâåðåí ýêñïåðèìåíòàëüíî. Íà
ðèñ. 24à ïîêàçàíà ñõåìà çàïèñè îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì. Óãîë ïàäåíèÿ ïðåäìåòíîãî è îïîðíîãî ïó÷êîâ θ1 ñîñòàâëÿë ñîîòâåòñòâåííî 0° è 56° â âîçäóõå.
Ïîñëå çàïèñè ãîëîãðàììà ïîäâåðãàëàñü ïîñòîáðàáîòêå, çàòåì ïîìåùàëàñü íà âðàùàþùèéñÿ ñòîëèê â èñõîäíîå ïîëîæåíèå, è íà íåå íàïðàâëÿëñÿ
âîññòàíàâëèâàþùèé ïó÷îê ïîä óãëîì 56°.  ýòîì
ñëó÷àå èíòåíñèâíîñòü âîññòàíîâëåííîãî ïðåäìåòíîãî ïó÷êà áûëà íåçíà÷èòåëüíîé, ïîñêîëüêó èç-çà
óñàäêè óñëîâèÿ Áðýããà íàðóøàëèñü. Äàëåå âðàùåíèåì ñòîëèêà ïîäáèðàëñÿ óãîë ïàäåíèÿ ñ÷èòûâàþùåãî ïó÷êà, ïðè êîòîðîì ýòè óñëîâèÿ âîññòàíàâëèâàëèñü, è èíòåíñèâíîñòü äèôðàêöèè äîñòèãàëà ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíû (ðèñ. 24á). Âèäíî, ÷òî ñòîëèê
ïîâåðíóò ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè íà 20°, óãîë ïàäåíèÿ ñ÷èòûâàþùåãî ïó÷êà 36,5°, âîññòàíîâëåííîãî ïðåäìåòíîãî – 13,5°, óãîë ìåæäó ýòèìè ïó÷êàìè
23°. Ïðåäìåòíûé ïó÷îê ïîâåðíóëñÿ îòíîñèòåëüíî
èñõîäíîãî ïîëîæåíèÿ íà 33,5°.
Çàòåì ýòà æå ãîëîãðàììà âîññòàíàâëèâàëàñü èçëó÷åíèåì ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ëàçåðà ñ λ2 = 635 íì.
Ìàêñèìóì DE íàáëþäàëñÿ ïðè θ2R = 32° è θ2S = 15°.
Òîãäà ïðè λ = 633 íì, θ1R = 36,5°, θ1S = 13,5° âû÷èñëåíèÿ äàþò n1 = 1,515. Òåïåðü ìîæíî îïðåäåëèòü λx
ïðè îñâåùåíèè ýòîé ãîëîãðàììû ïó÷êîì áåëîãî ñâåòà, ïàäàþùèì ïî íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè ãîëîãðàììû. Ðàñ÷åòû ïîêàçàëè, ÷òî îæèäàåìîå çíà÷åíèå
λx = 613,5 íì.
Çàòåì áûëî ïðîâåäåíî èçìåðåíèå ñïåêòðàëüíîãî îòêëèêà èññëåäóåìîé ãîëîãðàììû íà ñïåêòðîôîòîìåòðå. Çîíäèðóþùèé ïó÷îê ïàäàë ïî íîðìàëè ê
ïîâåðõíîñòè ãîëîãðàììû. Ðàçíèöà ðàñ÷åòíûõ è
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñîñòàâèëà ~2,5 íì.
Ïîëó÷åííûå äàííûå ïîçâîëèëè îöåíèòü âåëè÷èíó ôèçè÷åñêîé óñàäêè òîëùèíû ðåãèñòðèðóþùåãî
ñëîÿ Sp (~5,6%), à òàêæå óâåëè÷åíèå ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ â ðåçóëüòàòå ôîòî-
ïîëèìåðèçàöèè (~0,02), êîòîðîå ÷àñòè÷íî êîìïåíñèðóåò ñäâèã ñïåêòðàëüíîãî îòêëèêà îòðàæàòåëüíîé
ãîëîãðàììû â êîðîòêîâîëíîâóþ îáëàñòü [27].
Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëîæåí è èññëåäîâàí ìåòîä
îöåíêè âêëàäà ôèçè÷åñêîé óñàäêè è èçìåíåíèÿ ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ôîòîïîëèìåðíîãî ìàòåðèàëà â èñêàæåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê îáúåìíûõ îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì,
îòëè÷àþùèéñÿ ïðîñòîòîé ðåàëèçàöèè.
7. Òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ÃÔÏÌ
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå îáðàçöû ÃÔÏÌ èçãîòàâëèâàëèñü â óñëîâèÿõ ëàáîðàòîðèè (ïðè ïîëèâå íà ñòåêëÿííûå ïîäëîæêè) è íà ïðîìûøëåííîì îáîðóäîâàíèè ÎÎÎ “Êîìïàíèÿ Ñëàâè÷” ïðè ïîëó÷åíèè ìàòåðèàëà íà ïëåíî÷íîé îñíîâå. Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ
ÃÔÏÌ íà ñòåêëÿííûõ ïîäëîæêàõ ñêîíñòðóèðîâàí
ñïåöèàëüíûé ñòîëèê ñ þñòèðîâêîé ãîðèçîíòàëüíîé
ïëîñêîñòè ñ ïîìîùüþ ìèêðîâèíòîâ (ðèñ. 25).
Ñòåêëÿííàÿ ïëàñòèíà ïîìåùàëàñü íà ïîëèâî÷íûé ñòîëèê è þñòèðîâàëàñü îòíîñèòåëüíî ãîðèçîíòàëüíîé ïëîñêîñòè. Ðàñòâîð êîìïîçèöèè ïîëèâàëñÿ
íà ïëàñòèíó äî ðàâíîìåðíîãî ðàñòåêàíèÿ ïî ïîâåðõíîñòè, äàëåå ïëàñòèíà çàêðûâàëàñü êîæóõîì äëÿ
íàñûùåíèÿ îáúåìà ïàðàìè ðàñòâîðèòåëÿ. Ïîñëå
ñóøêè â òå÷åíèå ñóòîê òîëùèíà ðåãèñòðèðóþùåãî
ñëîÿ ñîñòàâëÿëà 20–40 ìêì â çàâèñèìîñòè îò îáúåìà èñõîäíîé êîìïîçèöèè. Âûñóøåííûé ÃÔÏÌ
ïîêðûâàëñÿ çàùèòíîé ëàâñàíîâîé ïëåíêîé.
ÃÔÏÌ íà ïëåíî÷íîé îñíîâå èçãîòàâëèâàëñÿ
ìåòîäîì íàíåñåíèÿ ðàñòâîðà ôîòîïîëèìåðíîé êîìïîçèöèè íà ëàâñàíîâóþ ïëåíêó òîëùèíîé 100 ìêì
è øèðèíîé 105 ìì íà ïðîìûøëåííîì îáîðóäîâàíèè ïðåäïðèÿòèÿ ÎÎÎ “Êîìïàíèÿ Ñëàâè÷” [2]. Ñõåìà íàíåñåíèÿ êîìïîçèöèè íà ïëåíêó ïîêàçàíà íà
(ðèñ. 26). Ïîäëîæêà ñ óçëà ðàçìîòêè (1) ïîäàâàëàñü
ñî ñêîðîñòüþ 3 ì/ìèí â çîíó íàíåñåíèÿ (2), ãäå ïðîèñõîäèëî íàíåñåíèå ôîòîïîëèìåðíîé êîìïîçèöèè
Îáðàçåö ñòåêëÿííîé
ïëàñòèíêè
ñî ñëîåì ÔÏÊ
Çàùèòíûé êîæóõ
Ñòàëüíîé
ãîðèçîíòàëüíûé
ñòîëèê
Ìèêðîâèíòû
Ðèñ. 25. Ñõåìà îáîðóäîâàíèÿ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ÃÔÏÌ
íà ñòåêëÿííûõ ïîäëîæêàõ.
257
(a)
3
4
1
6
2
Ïðîïóñêàíèå, %
(à)
5
40
0
2
1
(á)
80
ϕ
H
R
4
5
Ðèñ. 26. à – ñõåìà óñòðîéñòâà èçãîòîâëåíèÿ ïëåíî÷íîãî ÃÔÏÌ: 1 – óçåë ðàçìîòêè; 2 – çîíà íàíåñåíèÿ
ôîòîïîëèìåðíîé êîìïîçèöèè; 3 – êàìåðà ñóøêè; 4 –
óçåë ïðèêàòêè çàùèòíîãî ñëîÿ; 5 – çîíà ñìîòêè
ôîòîïîëèìåðíîãî ìàòåðèàëà; 6 – óçåë ðàçìîòêè çàùèòíîé ïëåíêè. á – íàíåñåíèå êîìïîçèöèè íà ïëåíêó. 1 – ðóëîííàÿ ïëåíî÷íàÿ îñíîâà; 2 – ïëåíêà ñ ôîòîïîëèìåðîì; 3 – ïîëèâíîé âàëèê; 4 – ôîòîïîëèìåðíàÿ
êîìïîçèöèÿ; 5 – êþâåòà.
ìåòîäîì êóïàþùåãî âàëèêà (ñì. äîïîëíèòåëüíûé
ðèñóíîê), ïîñëå ýòîãî ôîòîïîëèìåðíàÿ ïëåíêà íàïðàâëÿëàñü â êàìåðó ñóøêè (3), ãäå óäàëÿëñÿ ðàñòâîðèòåëü ïðè òåìïåðàòóðå 55–60°, è çîíó (4) íàíåñåíèÿ çàùèòíîé ëàâñàíîâîé ïëåíêè òîëùèíîé îò 25
äî 100 ìêì.
Êîíå÷íàÿ ñòàäèÿ çàêëþ÷àëàñü â íàìîòêå ãîòîâîãî ôîòîïîëèìåðíîãî ìàòåðèàëà íà ñåðäå÷íèê (5).
Òîëùèíà ðåãèñòðèðóþùåãî ñëîÿ ïîñëå ñóøêè ñîñòàâëÿëà 15–20 ìêì.
8. Ïðèìåðû ïðèìåíåíèÿ ÃÔÏÌ
Ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ ÃÔÏÌ â èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèè, äèñïëåÿõ, ïðè ñîçäàíèè ãîëîãðàôè÷åñêèõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ õîðîøî èçâåñòíû
[1]. Â ñâÿçè ñ ýòèì â äàííîì îáçîðå ïðåäñòàâëåíû
ïðèìåðû ëèøü íåêîòîðûõ íîâûõ àêòóàëüíûõ ïðèìåíåíèé ýòèõ ìàòåðèàëîâ.
Äëèíà âîëíû, íì
3
520
500
550
Äëèíà âîëíû, íì
450
600
(á)
500
480
460
0
–20
–40
20
40
Óãîë ïàäåíèÿ çîíäèðóþùåãî ïó÷êà, ãðàä.
Ðèñ. 27. Ñïåêòð ïðîïóñêàíèÿ ÔÊ, (à) – öåíòðàëüíàÿ
ñòîï-çîíà; (á) – óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü ñòîï-çîíû.
Íà ðèñ. 27à ïîêàçàí ñïåêòð öåíòðàëüíîé ñòîïçîíû îäíîìåðíûõ ÔÊ â âèäå îáúåìíûõ ôàçîâûõ
îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì äèàìåòðîì 1 ñì è òîëùèíîé 50–100 ìêì. Õîðîøî âèäíû ãðàíèöû çîíû,
øèðèíà êîòîðîé ñîñòàâëÿåò ~20 íì, à ïðîïóñêàíèå
ñîñòàâëÿåò ìåíåå 1%. Öåíòð çîíû (~520 íì) ñìåùåí îòíîñèòåëüíî ðàñ÷åòíîãî ïîëîæåíèÿ â êîðîòêîâîëíîâóþ îáëàñòü íà 9 íì èç-çà óñàäêè òîëùèíû
ðåãèñòðèðóþùåãî ñëîÿ. Íà ðèñ. 27á ïðåäñòàâëåíà
çàâèñèìîñòü ïîëîæåíèÿ öåíòðà ñòîï-çîíû îò óãëà
ïàäåíèÿ çîíäèðóþùåãî ïó÷êà áåëîãî ñâåòà. Íåñèììåòðèÿ ïîëó÷åííîé õàðàêòåðèñòèêè îáóñëîâëåíà
òåì, ÷òî â ýòîì ÔÊ îòðàæàþùèå ïëîñêîñòè ãîëîãðàììû íàêëîíåíû ê åå ïîâåðõíîñòè. Îòìåòèì, ÷òî
äàæå ïðè óãëàõ ïàäåíèÿ çîíäèðóþùåãî ïó÷êà ±40°
øèðèíà è ãëóáèíà çîíû óìåíüøàþòñÿ ëèøü íà ~2 íì
è íà 1% ñîîòâåòñòâåííî. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííàÿ ñòîï-çîíà ÿâëÿåòñÿ øèðîêîïîëîñíîé è ïîêàçûâàåò, ÷òî ïîëó÷åííóþ íàìè îòðàæàòåëüíóþ ãîëîãðàììó ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê îäíîìåðíûé ÔÊ.
8.1. Ãîëîãðàôè÷åñêèå ôîòîííûå êðèñòàëëû
ÃÔÏÌ ñ ãèáðèäíûìè ìàòðèöàìè èñïîëüçîâàíû
íàìè ïðè èçãîòîâëåíèè ãîëîãðàôè÷åñêèõ 1D–3D
ôîòîííûõ êðèñòàëëîâ (ÔÊ) [28, 29]. Äàííàÿ òåõíîëîãèÿ ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü áåçäåôåêòíûå øàáëîíû
ÔÊ áîëüøèõ ðàçìåðîâ è ñ çàäàííîé ïðîñòðàíñòâåííîé è çîííîé ôîòîííîé ñòðóêòóðîé.
258
8.2. Öèôðîâûå çàùèòíûå ãîëîãðàììû
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ÃÔÏÌ èñïîëüçóþòñÿ ïðè èçãîòîâëåíèè öèôðîâûõ çàùèòíûõ ãîëîãðàìì (ÖÇÃ),
ïðèøåäøèõ íà ñìåíó õîðîøî èçâåñòíûì ðàäóæíûì
ãîëîãðàììàì. ÖÇà îáåñïå÷èâàþò íå òîëüêî âèçóàëüíûé êîíòðîëü, íî è êîìïüþòåðíîå ñ÷èòûâàíèå, ÷òî
à
4
3
2
1
3
4
á
Ðèñ. 28. Ôóíêöèîíàëüíûå çîíû ãîëîãðàôè÷åñêîé êàðòî÷êè (ïîÿñíåíèå â òåêñòå).
ïðèäàåò èì ôóíêöèè èäåíòèôèêàöèîííûõ äîêóìåíòîâ, ïåðñîíàëüíûõ áàç äàííûõ, ìåäèöèíñêèõ
êàðò è ò.ï. ×àñòî îíè èìåþò ôîðìàò êðåäèòíîé êàðòî÷êè (ðèñ. 28à), îäíà èç îáëàñòåé êîòîðîé ñîäåðæèò Ôóðüå-ãîëîãðàììó èçîáðàæåíèÿ öèôðîâîãî
êîäà (ï. 2), ï. 3 – çàùèòíîå ïîêðûòèå, ï. 4 – çîíà ñ÷èòûâàíèÿ.
Çàùèòà îò ïîääåëêè îáåñïå÷èâàåòñÿ óíèêàëüíîñòüþ òåõíîëîãèè è îãðàíè÷åííûì äîñòóïîì ê íîâûì
(à)
Êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ, %
R1
50
40
Ri
θ1
θ1
S1
θi
θi
Si
(á)
30
20
1 1 1
0 1
1
0 1
10
0
520
540
550
530
Äëèíà âîëíû, íì
560
Ðèñ. 29. Íàëîæåííûå îòðàæàòåëüíûå ãîëîãðàììû (à)
è èõ ñïåêòðàëüíûé îòêëèê (á).
ìàòåðèàëàì. Íàìè ñîçäàí ýêñïåðèìåíòàëüíûé îáðàçåö óñòðîéñòâà çàïèñè/ñ÷èòûâàíèÿ òàêèõ êàðòî÷åê íà
ÃÔÏÌ. Íà ðèñ. 28á ïîêàçàíî âîññòàíîâëåííîå èçîáðàæåíèå ñòðàíèöû äàííûõ (êîä ïîëüçîâàòåëÿ) èç
ôîòîïîëèìåðíîé ïðîïóñêàþùåé Ôóðüå-ãîëîãðàììû.
Äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü ãîëîãðàììû – 15%,
ñðåäíèé êîíòðàñò èçîáðàæåíèé èíôîðìàöèîííûõ
ýëåìåíòîâ “1” è “0” – íå õóæå 10:1.
Íàìè ïðåäëîæåí è ýêñïåðèìåíòàëüíî ðåàëèçîâàí äðóãîé ñïîñîá çàïèñè öèôðîâûõ äàííûõ â çàùèòíûõ ãîëîãðàììàõ, îñíîâàííûé íà èñïîëüçîâàíèè ñïåêòðàëüíîãî îòêëèêà ñîâîêóïíîñòè îáúåìíûõ
îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì.
Ñîãëàñíî ýòîìó ñïîñîáó, ñ ïîìîùüþ ÃÔÏÌ ôîðìèðóþò N íàëîæåííûõ îáúåìíûõ îòðàæàòåëüíûõ
ãîëîãðàìì (N – êîëè÷åñòâî ðàçðÿäîâ äâîè÷íîãî êîäà
èçäåëèÿ), ïðè÷åì óãîë ïåðåñå÷åíèÿ ïðåäìåòíîãî S
è îïîðíîãî R ïó÷êîâ (ðèñ. 29à) çàäàþò ïî îïðåäåëåííîìó çàêîíó â ñîîòâåòñòâèè ñ êîäîì èçäåëèÿ [30].
Ïîëó÷åííóþ ñîâîêóïíîñòü ãîëîãðàìì âîññòàíàâëèâàþò ïó÷êîì áåëîãî ñâåòà; îòðàæåííûé (èëè
ïðîøåäøèé) ñâåò íàïðàâëÿþò â öèôðîâîé ñïåêòðîàíàëèçàòîð, äàííûå èç êîòîðîãî ïîñûëàþò â äåêîäèðóþùåå óñòðîéñòâî, è ïîëó÷àþò êîäîâóþ èíôîðìàöèþ (ðèñ. 29á).
Çàêëþ÷åíèå
Íà ïðèìåðå ÃÔÏÌ íà îñíîâå âîäîðàñòâîðèìîé
ìàòðèöû ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü ñâîéñòâ ìàòåðèàëà
îò ìîäèôèêàöèè åãî ñîñòàâà. Èññëåäîâàíèÿ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè
â ÃÔÏÌ ïðè èìïóëüñíîì âîçäåéñòâèè ëàçåðíîãî
èçëó÷åíèÿ âûÿâèëè, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå äèíàìèêà
èçìåíåíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ñîîòâåòñòâóåò îáðàçîâàíèþ äâóõ ðåøåòîê ñ ðàçëè÷íûì êèíåòè÷åñêèì ïîâåäåíèåì. Ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû
èññëåäîâàíèé ðàçëè÷íûõ ñïîñîáîâ ïîëó÷åíèÿ òîëñòîñëîéíûõ ÃÔÏÌ: ïóòåì ïîëèìåðèçàöèè ìîíîìåðà â áëîêå ñ äîáàâëåíèåì ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî õðîìîôîðà, ïðè÷åì õðîìîôîð èçíà÷àëüíî ïðèøèò ê
ïîëèìåðó, à ïðè ôîòîìîäèôèêàöèè ðàçðûâàåò ñ íèì
ñâÿçü è äèôôóíäèðóåò â áëîê; à òàêæå çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ãèáðèäíûõ îðãàíè÷åñêî-íåîðãàíè÷åñêèõ ìàòðèö, ñèíòåçèðîâàííûõ çîëü-ãåëü ìåòîäîì.
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ýôôåêòèâíîé çàïèñè ãîëîãðàìì ïî
ãëóáèíå ðåãèñòðèðóþùåãî ñëîÿ èññëåäîâàíà âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ çàïðåùåííûõ ñèíãëåòòðèïëåòíûõ ýëåêòðîííûõ ïåðåõîäîâ, ÷òî ýíåðãåòè÷åñêè âûãîäíåå ïðèìåíåíèÿ äâóõôîòîííîãî ìåõàíèçìà îïòè÷åñêîé çàïèñè èíôîðìàöèè. Ïðèâåäåíû
äàííûå èññëåäîâàíèé ïî ñîçäàíèþ ÃÔÏÌ äëÿ çàïèñè îòðàæàòåëüíûõ öâåòíûõ ãîëîãðàìì è èçìåðåíèÿì èõ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê. Îñíîâíîå
âíèìàíèå óäåëåíî ïîäáîðó ôîòîèíèöèèðóþùåé
259
ñèñòåìû äëÿ ìíîãîöâåòíîé çàïèñè. Êðàòêî îïèñàíà
òåõíîëîãèÿ ïîëó÷åíèÿ ÃÔÏÌ â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ è íà ïðîìûøëåííîì îáîðóäîâàíèè. Ïðèâåäåíû ïðèìåðû ïðèìåíåíèÿ ÃÔÏÌ ïðè èçãîòîâëåíèè çàùèòíûõ ãîëîãðàìì è øàáëîíîâ ôîòîííûõ
êðèñòàëëîâ.
Ëèòåðàòóðà
11. William J. Gambogi, Andrew M. Weber and T. John Trout
Advances and Applications of DuPont Holographic
Photopolymers // Proc SPIE, 1993, 2043, 2–13.
12. Øåëêîâíèêîâ Â.Â., Ãåðàñèìîâà Ò.Í., Ëîñêóòîâ Â.À. è äð.
Ãîëîãðàôè÷åñêèå ôîòîïîëèìåðíûå ìàòåðèàëû // “Íàóêà ïðîèçâîäñòâó”, 2004, ¹ 5, ñ. 2–6.
13. Lawrence J.R., O’Neill F.T. and Sheridan J.T. Photopolymer holographic recording material // Optik, 2001,
112, 449–463.
14. Ãåðàñèìîâà Ò.Í., Êîíñòàíòèíîâà À.Â., Ïåí Å.Ô., Ñèíþêîâ À.Ì., Øåëêîâíèêîâ Â.Â. Èññëåäîâàíèå ãîëîãðàôè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ïðè çàïèñè îáúåìíûõ ôàçîâûõ ãîëîãðàìì â ôîòîïîëèìåðíîì ìàòåðèàëå //
Àâòîìåòðèÿ, 1993, ¹ 4, ñ. 23–30.
15. Âüþõèíà Í.Í., Ãèáèí È.Í., Äîìáðîâñêèé Â.À. è äð.
A review of aspects relating to the improvement of
holographic memory technology // Optics and Laser
Technology, 1996, vol. 28, no. 4, pp. 269–276.
16. Pen E.F., Sinyukov A.M., Shelkovnikov V.V. et al. Optical
amplification in the photopolymer material // Proc. SPIE,
1993, vol. 1806, pp. 140–150.
17. Ãþëüíàçàðîâ Ý.Ñ., Ñìèðíîâà Ò.Í., Òèõîíîâ Å.À. Ïîñòïîëèìåðèçàöèîííîå ñàìîóñèëåíèå ãîëîãðàìì, çàïèñàííûõ íà ôîòîïîëèìåðíîì êîìïîçèòå // ÆÒÔ, 1991,
ò. 61, ¹ 1, ñ. 111–117.
18. Ãëàäûøåâ Ã.Ï., Ïîïîâ Â.À. Ðàäèêàëüíàÿ ïîëèìåðèçàöèÿ ïðè ãëóáîêèõ ñòåïåíÿõ ïðåâðàùåíèÿ, Ì., Íàóêà,
1974; Áàãäàñàðüÿí Õ.Ñ. Òåîðèÿ ðàäèêàëüíîé ïîëèìåðèçàöèè, Ì., Íàóêà, 1966.
19. Konstantinova A.V., Pen E.F., Sinyukov A.M., Shelkovnikov V.V. et al. New Holographic Photopolymer Materials
with Improved Shelf-Life Based on the Tertiary-PolymerAmines // SPIE Milestone, vol. 114 “Photopolymers:
Physics, Chemistry and Applications “, 1995, pp. 152–157.
10. Øåëêîâíèêîâ Â.Â., Âàñèëüåâ Å.Â., Ãåðàñèìîâà Ò.Í.,
Ïåí Å.Ô., Ïëåõàíîâ À.È. Äèíàìèêà èìïóëüñíîé çàïèñè ãîëîãðàôè÷åñêèõ äèôðàêöèîííûõ ðåøåòîê â ôîòîïîëèìåðíîì ìàòåðèàëå // Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ,
2005, ò. 99, ¹ 5, ñ. 838–847.
11. Ukai A., Hirota N., Terazima M. // Chem. Phys. Lett.,
2000, v. 319, p. 427.
12. Hassoon S., Neckers D.C. Electron Transfer Photoreduction of 5,7-Diiodo-3-butoxy-6-fluorone with Tetrabutylammonium Triphenylborate and N,N-Dimethyl-2,6diisogropylaniline // J. Phys. Chem., 1995, v. 99,
pp. 9416–9424.
260
13. Veniaminov A.V., Goncharov V.F., Popov A.P. Hologram
amplification due to diffusion destruction of opposite
phase structures // Opt. Spect., 1991, 70, p. 864–869.
14. Steckman G.J., Shelkovnikov V., Berezhnaya V., Gerasimova T., Solomatine Yu. and Psaltis D. // Optics Letters,
2000, 25, ¹ 9, pp. 607–609.
15. Øåëêîâíèêîâ Â.Â., Ðóññêèõ Â.Â., Âàñèëüåâ Å.Â., Êîâàëåâñêèé Â.È., Ïåí Å.Ô. Ôîòîïîëèìåðíûé ìàòåðèàë íà
îñíîâå îðãàíè÷åñêî-íåîðãàíè÷åñêîé çîëü-ãåëü ìàòðèöû äëÿ ãîëîãðàôèè // Æóðíàë ïðèêëàäíîé ñïåêòðîñêîïèè, 2005, ò. 72, ¹ 4, ñ. 551–557.
16. Parthenopoulos D.A., Rentzepis P.M. Three-dimensional
optical storage memory // Science, 245, pp. 843–845, 1989.
17. Øåëêîâíèêîâ Â.Â., Ïåí Å.Ô., Êîâàëåâñêèé Â.È., Âàñèëüåâ Å.Â., Ðóññêèõ Â.Â., Ãåðàñèìîâà Ò.Í. Ãîëîãðàôè÷åñêàÿ çàïèñü íà çàïðåùåííûõ ñèíãëåò-òðèïëåòíûõ
ýëåêòðîííûõ ïåðåõîäàõ // Îïòèêà è Ñïåêòðîñêîïèÿ,
2004, ò. 97, ¹ 6, ñ. 1034–1042.
18. Lessing H.E., Von Jena A., Reichert M. // Chem. Phys.
Lett., 1976, v. 42, n. 2, pp. 218–222.
19. Ïåí Å.Ô., Ðîäèîíîâ Ì.Þ., Øåëêîâíèêîâ Â.Â. Âëèÿíèå íåîäíîðîäíîñòè îáúåìíûõ ãîëîãðàìì â ôîòîïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëàõ íà èõ ñåëåêòèâíûå ñâîéñòâà //
Îïòè÷åñêèé æóðíàë, 2006, ò. 73, ¹ 7, ñ. 60–64.
20. Áàáèí Ñ.À., Âàñèëüåâ Å.Â., Êîâàëåâñêèé Â.È., Ïåí Å.Ô.,
Ïëåõàíîâ À.È., Øåëêîâíèêîâ Â.Â. Ìåòîäû è óñòðîéñòâà òåñòèðîâàíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ôîòîïîëèìåðíûõ
ìàòåðèàëîâ // Àâòîìåòðèÿ, 2003, ¹ 2, ñ. 57–70.
21. Padon K.S., Scranton A.B. Recent advance in three component photoinitiator systems // Recent Res. Devel.
Polymer Science, 1999, v. 3, pp. 369–385.
22. Sazonov Yu. A., Shelkovnikov V.V., Pen E.F., Gerasimova T.N. Photopolymer material for recording reflection
holograms by He-Ne and Kr+ lasers // Proc. SPIE, 2000,
4149, pp. 100–105.
23. Øåëêîâíèêîâ Â.Â., Ãåðàñèìîâà Ò.Í., Ïåí Å.Ô., Êîíñòàíòèíîâà À.Â., Ñàçîíîâ Þ.À., Ëîñêóòîâ Â.À., Áåðåæíàÿ Â.Í., Ñèíþêîâ À.Ì. Ôîòîïîëèìåðíàÿ êîìïîçèöèÿ äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì. Ïàòåíò ÐÔ ¹ 2222038.
24. Pen E.F., Shelkovnikov V.V., Goulanian E.H., Kostrov N.A.,
Labusov V.A. The method for the research of the dynamics
of the spectral characteristics of the reflection holograms
in photopolymer materials. Proc of SPIE, vol. 4900, 2002,
pp. 957–961.
25. Sylvia H. Stevenson, and Kirk W. Steijn “A method for
characterization of film thickness and refractive index in
volume holographic materials” // Proc. SPIE, 1995, 2405,
pp. 88–97.
26. Pavel Trochtchanovitch, Nikolai Kostrov, Emine Goulanian,
A. Faouzi Zerrouk, Evgeny Pen and Vladimir Shelkovnikov. Method of characterization of effective shrinkage
in reflection holograms // Optical Engineering, 2004.
V. 43, p. 1160–1168.
27. Ïåí Å.Ô., Ðîäèîíîâ Ì.Þ., Øåëêîâíèêîâ Â.Â. Ìîäåëèðîâàíèå ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê îòðàæà-
òåëüíûõ ãîëîãðàìì â ôîòîïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëàõ //
Èçâåñòèÿ âóçîâ. Ñåð. Ôèçèêà. 2001, 44, ¹ 10, ñ. 60–65.
28. V. Kimberg, F. Gel’mukhanov, H. Agren, E. Pen, A. Plekhanov, I. Kuchin, M. Rodionov, V. Shelkovnikov. Angular
properties of band structure of 1D holographic photonic
crystal // Journal of Opt. A: Pure Appl. Opt, 2004, ¹ 6,
p. 991–996.
29. Øåëêîâíèêîâ Â.Â., Ðóññêèõ Â.Â., Âàñèëüåâ Å.Â., Ïåí Å.Ô.,
Êîâàëåâñêèé Â.È., Êó÷èí È.À. Ïîëó÷åíèå è ñâîéñòâà
ãîëîãðàôè÷åñêîãî ôîòîïîëèìåðíîãî ìàòåðèàëà â ãèáðèäíîé çîëü-ãåëü ìàòðèöå // Îïòè÷åñêèé æóðíàë, 2006,
ò. 73, ¹ 7, ñ. 65–69.
30. Å.Ô. Ïåí, Â.Â. Øåëêîâíèêîâ. Ñïîñîá ìàðêèðîâêè èçäåëèé ñ ïîìîùüþ ãîëîãðàìì (âàðèàíòû). Ïàòåíò ÐÔ
¹ 2290694.
261
ÓÄÊ 778.38:771.5
ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ÃÎÈ Â ÎÁËÀÑÒÈ ÎÁÚÅÌÍÛÕ ÐÅÃÈÑÒÐÈÐÓÞÙÈÕ ÑÐÅÄ
ÄËß ÃÎËÎÃÐÀÔÈÈ
Â. È. ÑÓÕÀÍÎÂ*; À. Â. ÂÅÍÈÀÌÈÍÎÂ**; À. È. ÐÛÑÊÈÍ**; Í. Â. ÍÈÊÎÍÎÐÎÂ**
** ÂÍÖ ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà
** ÑÏáÃÓ ÈÒÌÎ
Ñòàòüÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îáçîð íàèáîëåå îðèãèíàëüíûõ è ñóùåñòâåííûõ ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ â ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà ïðè ðàçðàáîòêå ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä äëÿ çàïèñè ãëóáîêèõ òðåõìåðíûõ ãîëîãðàìì. Ïðèâåäåíû äàííûå î ñâîéñòâàõ ïîëèìåðíîé ñðåäû Ðåîêñàí, ïîëèìåðíûõ
ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ ñ äèôôóçèîííûì óñèëåíèåì, ãåòåðîãåííûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä
íà îñíîâå ïîðèñòîãî ñòåêëà, ãîëîãðàôè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ íà îñíîâå êðèñòàëëîâ ôòîðèäà êàëüöèÿ, ëåãèðîâàííûõ ïðèìåñÿìè ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ, à òàêæå ôîòîòåðìîðåôðàêòèâíûõ ñòåêîë. Îáñóæäàþòñÿ ìåõàíèçìû ôîðìèðîâàíèÿ ãîëîãðàìì â ýòèõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåäàõ.
Ââåäåíèå
ßâëåíèå îòîáðàæåíèÿ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ îáúåêòà â âîëíîâîì ïîëå ðàññåÿííîãî èì èçëó÷åíèÿ, îòêðûòîå Þ.Í. Äåíèñþêîì [1–3], ÿâèëîñü îñíîâîé
ðàçâèòèÿ íîâîãî íàïðàâëåíèÿ ôèçè÷åñêîé îïòèêè –
ãîëîãðàôèè ñ çàïèñüþ â òðåõìåðíûõ ñðåäàõ. Óíèêàëüíûå ñâîéñòâà òðåõìåðíûõ ãîëîãðàìì îòêðûâàþò øèðîêèå ïåðñïåêòèâû èõ ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ â íàó÷íûõ èññëåäîâàíèÿõ è îïòè÷åñêîì
ïðèáîðîñòðîåíèè. Ïðè ýòîì îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò òàê íàçûâàåìûå ãëóáîêèå òðåõìåðíûå ãîëîãðàììû, òîëùèíà êîòîðûõ èçìåðÿåòñÿ ìèëëèìåòðàìè èëè, ïî êðàéíåé ìåðå, äåñÿòûìè äîëÿìè ìèëëèìåòðà.
Îäíîé èç îñíîâíûõ ïðîáëåì òðåõìåðíîé ãîëîãðàôèè ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå èññëåäîâàíèé â ýòîé
îáëàñòè ðåãèñòðèðóþùèìè ìàòåðèàëàìè. Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê òàêèì ìàòåðèàëàì, äîñòàòî÷íî ñïåöèôè÷íû: îíè äîëæíû îáëàäàòü ÷ðåçâû÷àéíî
âûñîêîé ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ (> 6000 ìì–1),
áîëüøîé ôèçè÷åñêîé òîëùèíîé ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî ñëîÿ (102–104 ìêì), îòíîñèòåëüíî âûñîêîé ïðîçðà÷íîñòüþ íà ðàáî÷åé äëèíå âîëíû (> 0,5) ïðè íå
ñëèøêîì íèçêîé ýíåðãåòè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè
(1 Äæ/ñì2), îáåñïå÷èâàòü äëèòåëüíîå õðàíåíèå è
íåäåñòðóêòèâíîå ñ÷èòûâàíèå ãîëîãðàìì, îáëàäàòü
äîñòàòî÷íî âûñîêèìè ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. Ïðè ýòîì íàèáîëüøèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò ñðåäû ñ ôîòîèíäóöèðîâàííûì èçìåíåíèåì ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ, ïðèãîäíûå äëÿ çàïèñè âûñîêîýôôåêòèâíûõ ôàçîâûõ ãîëîãðàìì.
Èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ãîëîãðàôèè ñ ãëóáîêîé
çàïèñüþ â òðåõìåðíûõ ñðåäàõ ïåðâîíà÷àëüíî ïðîâîäèëèñü ñ èñïîëüçîâàíèåì òàêèõ ìàòåðèàëîâ, êàê
ôîòîõðîìíûå ñòåêëà, ýëåêòðîîïòè÷åñêèå êðèñòàëëû, ôîòîõðîìíûå è ôîòîñòðóêòóðèðóåìûå ïîëèìåðíûå êîìïîçèöèè. Âñåì ïåðå÷èñëåííûì ñâåòî÷óâ262
ñòâèòåëüíûì ñðåäàì â òîé èëè èíîé ñòåïåíè ñâîéñòâåííû ñëåäóþùèå íåäîñòàòêè: îãðàíè÷åííûé
ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí ÷óâñòâèòåëüíîñòè, èçìåíåíèå äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè â ïðîöåññå òåìíîâîãî õðàíåíèÿ è ñ÷èòûâàíèÿ, íåäîñòàòî÷íî âûñîêàÿ âîñïðîèçâîäèìîñòü ïàðàìåòðîâ. Ïðèðîäà
ôîòîôèçè÷åñêèõ è ôîòîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì, êàê ïðàâèëî, èñêëþ÷àåò âîçìîæíîñòü ïðîâåäåíèÿ ïîñòýêñïîçèöèîííîé îáðàáîòêè. Îòñóòñòâèå ïîñëåäíåé ñóùåñòâåííî çàòðóäíÿåò èëè äåëàåò ïðàêòè÷åñêè
íåâîçìîæíûì ôèêñèðîâàíèå ãîëîãðàìì.
 ðåçóëüòàòå èññëåäîâàíèé, ïðîâîäèâøèõñÿ â
ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà, áûëè ñîçäàíû òîëñòîñëîéíûå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ñðåäû äëÿ ãîëîãðàôèè,
ñâîáîäíûå îò ïåðå÷èñëåííûõ íåäîñòàòêîâ.
Ïîëèìåðíûé ìàòåðèàë ðåîêñàí
Ðåîêñàí ÿâëÿåòñÿ, ïî-âèäèìîìó, ïåðâûì òîëñòîñëîéíûì ðåãèñòðèðóþùèì ìàòåðèàëîì, öåëåíàïðàâëåííî ðàçðàáîòàííûì äëÿ çàïèñè ãëóáîêèõ òðåõìåðíûõ ãîëîãðàìì. Îí áûë ñîçäàí â ÃÎÈ â êîíöå
1970-õ ãîäîâ [4, 5] â ðåçóëüòàòå ïëîäîòâîðíîãî ñîòðóäíè÷åñòâà ïðåäñòàâèòåëåé äâóõ íàó÷íûõ øêîë,
ñîçäàííûõ àêàäåìèêàìè Þ.Í. Äåíèñþêîì è À.Í. Òåðåíèíûì. Íàçâàíèå ìàòåðèàëà îáðàçîâàíî èç ñëîâ:
ðåãèñòðèðóþùàÿ îêèñëÿþùàÿñÿ ñðåäà ñ àíòðàöåíîì.
Îí ñîñòîèò èç ïðîçðà÷íîé ïîëèìåðíîé ìàòðèöû
(îáû÷íî ïîëèìåòèëìåòàêðèëàòà, ÏÌÌÀ) ñ ìîëåêóëÿðíî äèñïåðãèðîâàííûì â íåé çàìåùåííûì àíòðàöåíîì è êðàñèòåëåì-ñåíñèáèëèçàòîðîì (êàê ïðàâèëî, ïîðôèðèíîâûì).
Ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü ðåîêñàíà îáóñëîâëåíà
ñåíñèáèëèçèðîâàííûì ôîòîîêèñëåíèåì çàìåùåííîãî àíòðàöåíà ñ ó÷àñòèåì ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà
â ñèíãëåòíîì ñîñòîÿíèè. Ïðè ýòîì èìåþò ìåñòî ñëåäóþùèå ôîòîôèçè÷åñêèå ïðîöåññû [6]:
1. Ïîãëîùåíèå êðàñèòåëåì S ôîòîíà ïåðåâîäèò
åãî èç îñíîâíîãî (ñèíãëåòíîãî) ñîñòîÿíèÿ â ñèíãëåòíîå âîçáóæäåííîå è çàòåì â òðèïëåòíîå âîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèÿ:
1
S + hν → 1S* → 3S*.
2. Òðèïëåòíîå ñîñòîÿíèå êðàñèòåëÿ òóøèòñÿ
âñëåäñòâèå áåçûçëó÷àòåëüíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèè íà
êèñëîðîä, íàõîäÿùèéñÿ â îñíîâíîì ñîñòîÿíèè
3
S* + 3O2 → 1S + 1O2*.
Ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò ãåíåðàöèÿ âîçáóæäåííîãî
ñèíãëåòíîãî êèñëîðîäà, à ìîëåêóëà êðàñèòåëÿ äåçàêòèâèðóåòñÿ è âíîâü ãîòîâà ïðèíÿòü ó÷àñòèå â ñëåäóþùåì àêòå ñåíñèáèëèçàöèè.
3. Ñèíãëåòíûé êèñëîðîä îêèñëÿåò àíòðàöåí A äî
òðàíñ-àííóëÿðíîé ïåðåêèñè:
A + 1O2* → AO2.
Ñîïóòñòâóþùèå ýòèì ôîòîòðàíñôîðìàöèÿì èçìåíåíèÿ ñïåêòðîâ ïîãëîùåíèÿ ìàòåðèàëà â áëèæíåé ÓÔ îáëàñòè ñïåêòðà (ðèñ. 1) ïðèâîäÿò ê ïîÿâëåíèþ ôîòîðåôðàêöèè âî âñåì âèäèìîì äèàïàçîíå
äëèí âîëí. Áëàãîäàðÿ èñïîëüçîâàíèþ ñåíñèáèëèçèðîâàííûõ ïðîöåññîâ çàïèñü ìîæåò ïðîèñõîäèòü íà
äëèíå âîëíû, óäàëåííîé îò ñïåêòðàëüíîé îáëàñòè
ïîãëîùåíèÿ àíòðàöåíà è ïðîäóêòà åãî îêèñëåíèÿ;
òàêèì îáðàçîì îáåñïå÷èâàåòñÿ ÷èñòî ôàçîâûé õàðàêòåð ãîëîãðàììû íà äëèíå âîëíû çàïèñè.
Çà âðåìÿ æèçíè τ1Δ ñèíãëåòíûé êèñëîðîä âñëåäñòâèå äèôôóçèè ìîæåò ïåðåìåñòèòüñÿ îò ìîëåêóëû
ñåíñèáèëèçàòîðà, ïåðåäàâøåé åìó ýíåðãèþ âîçáóæäåíèÿ íà ðàññòîÿíèå R, îïðåäåëÿåìîå çíà÷åíèåì åãî
êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè D â ïîëèìåðíîé ìàòðèöå:
R = (6Dτ1Δ)1/2 ~ 40 íì.
1
4
8
3
2
4
ΔR×102, ìîëü–1 ë
ε×10–4, ìîëü–1 ñì–1 ë
Ïðåäåëüíî äîñòèæèìàÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ìàòåðèàëà, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïîëó÷åííîé îöåíêå âåëè÷èíû R, äîñòèãàåò âåëè÷èíû 25 000 ìì–1.
2
0
200
400
600 λ, íì
0
Ðèñ. 1. Ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ àíòðàöåíà (1) è åãî ôîòîîêñèäà (2) è ôîòîðåôðàêöèè ΔR (3).
Íåîáõîäèìûì óñëîâèåì ýôôåêòèâíîãî ïðîòåêàíèÿ ñåíñèáèëèçèðîâàííîé ðåàêöèè ôîòîîêèñëåíèÿ
ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå â îáúåìå ìàòåðèàëà êèñëîðîäà â
äîñòàòî÷íî âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ. Ïîýòîìó ïåðåä
ýêñïîíèðîâàíèåì êèñëîðîä âíåäðÿåòñÿ â ìàòåðèàë
ïóòåì åãî âûäåðæèâàíèÿ â àâòîêëàâå ïðè èçáûòî÷íîì äàâëåíèè ãàçà. Ïîñêîëüêó ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîå
âåùåñòâî è åãî ôîòîîêñèä íå ðàçðóøàþòñÿ ïîä äåéñòâèåì ñâåòà è â áåñêèñëîðîäíîé àòìîñôåðå íå ïîäâåðæåíû âçàèìíîé êîíâåðñèè, ïîñëå óäàëåíèÿ ñâîáîäíîãî êèñëîðîäà èç ïîëèìåðíîé ìàòðèöû âñëåäñòâèå åñòåñòâåííîé äèôôóçèè çàïèñàííàÿ ãîëîãðàììà
äîïóñêàåò íåäåñòðóêòèâíîå ñ÷èòûâàíèå íà ëþáîé
äëèíå âîëíû âèäèìîãî äèàïàçîíà ñïåêòðà.
Çàìåòèì, ÷òî äëÿ àêòèâàöèè ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà òðåáóåòñÿ ýíåðãèÿ ïîðÿäêà 7882 ñì–1. Ãåíåðàöèÿ ñèíãëåòíîãî êèñëîðîäà ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò
òóøåíèÿ òðèïëåòíûõ ñîñòîÿíèé êðàñèòåëåé êèñëîðîäîì â îñíîâíîì ñîñòîÿíèè. Ïðè ýòîì âûñîòà òðèïëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ êðàñèòåëÿ äîëæíà áûòü âûøå
7882 ñì–1. Òèïè÷íàÿ âåëè÷èíà ñèíãëåò-òðèïëåòíîãî ðàñùåïëåíèÿ ó êðàñèòåëåé Δ(S* – T) ñîñòàâëÿåò
âåëè÷èíó ïîðÿäêà 3×103 ñì–1.
Ïîýòîìó ðåàêöèÿ îêèñëåíèÿ ñ ó÷àñòèåì ñèíãëåòíîãî êèñëîðîäà ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü ñïåêòðàëüíóþ ñåíñèáèëèçàöèþ âî âñåì äèàïàçîíå ÷àñòîò
âèäèìîãî ñïåêòðà âïëîòü äî 900 íì. Áûëè ðàçðàáîòàíû âàðèàíòû ðåîêñàíà ñ ðàçëè÷íûìè êðàñèòåëÿìè-ñåíñèáèëèçàòîðàìè, ñåíñèáèëèçèðîâàííûå ê
ðàçëè÷íûì îáëàñòÿì ñïåêòðà [7]:
1. äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì èçëó÷åíèåì Ar+ ëàçåðà
â ñèíå-çåëåíîé îáëàñòè ñïåêòðà;
2. ñ øèðîêîïîëîñíîé “ïàíõðîìàòè÷åñêîé” ñåíñèáèëèçàöèåé (äî 700 íì);
3. îïòèìèçèðîâàííûé ê èçëó÷åíèþ êðèïòîíîâîãî ëàçåðà ñ äëèíîé âîëíû 752 íì;
4. ÷óâñòâèòåëüíûé ê èçëó÷åíèþ áëèæíåé ÈÊ îáëàñòè (700–800 íì).
Äîñòèæèìûå çíà÷åíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ïðè ñ÷èòûâàíèè ãîëîãðàìì íà äëèíå âîëíû çàïèñè îãðàíè÷åíû ïîãëîùåíèåì ñåíñèáèëèçàòîðà. Ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàìì áûë ðàçðàáîòàí ðåîêñàí ñ
“ôîòîîòáåëèâàåìûì” êðàñèòåëåì [8].  êà÷åñòâå
òàêîãî ñåíñèáèëèçàòîðà áûëî ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü ôåíàíòðåíõèíîí (ÔÕ). Â ïðèñóòñòâèè êèñëîðîäà òàêîé êðàñèòåëü ýôôåêòèâíî ïîãëîùàåò ñâåò
è ñëóæèò ñåíñèáèëèçàòîðîì îêèñëåíèÿ àíòðàöåíà,
îäíàêî ïðè çàñâåòêå â áåñêèñëîðîäíîé àòìîñôåðå
ñàì ïîäâåðæåí ôîòîòðàíñôîðìàöèÿì ñ îáðàçîâàíèåì ïðîäóêòà ñ ìàëûì ïîãëîùåíèåì â âèäèìîé îáëàñòè. Òàêèì îáðàçîì îáåñïå÷èâàåòñÿ ýôôåêòèâíîå
ïîãëîùåíèå àêòèíè÷íîãî èçëó÷åíèÿ è äîñòàòî÷íî
âûñîêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìàòåðèàëà â ïðîöåññå
çàïèñè è åãî âûñîêàÿ ïðîçðà÷íîñòü ïîñëå îêîí÷à263
íèÿ ïðîöåññà äåãàçàöèè è äîïîëíèòåëüíîé ðàâíîìåðíîé çàñâåòêè. Â ðåçóëüòàòå äåòàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ ýòîé ìîäèôèêàöèè ðåîêñàíà áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî ôîòîîòáåëèâàíèå ìîëåêóë ÔÕ ñîïðîâîæäàåòñÿ îòðûâîì âîäîðîäà è ïðèñîåäèíåíèåì èõ ê
ïîëèìåðíîé öåïè. Ýòî ïîëåçíîå ñâîéñòâî ÔÕ â
äàëüíåéøåì áûëî èñïîëüçîâàíî äëÿ ñîçäàíèÿ íîâîé ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû äëÿ îáúåìíîé ãîëîãðàôèè ñ äèôôóçèîííûì óñèëåíèåì.
Ôîòîèíäóöèðîâàííîå èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ðåîêñàíà ïðîèñõîäèò íåïîñðåäñòâåííî â
ïðîöåññå ýêñïîíèðîâàíèÿ. Ýòî, ñ îäíîé ñòîðîíû,
ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü êîíòðîëü äèíàìèêè ôîðìèðîâàíèÿ ãîëîãðàìì íåïîñðåäñòâåííî ïðè ýêñïîíèðîâàíèè ìàòåðèàëà, íî ñ äðóãîé – ïðèâîäèò ê âçàèìîäåéñòâèþ ôîðìèðóþùèõ ãîëîãðàììó ñâåòîâûõ
ïó÷êîâ ñ âîçíèêøåé ôàçîâîé ñòðóêòóðîé. Òàêîå âçàèìîäåéñòâèå â ðÿäå ñëó÷àåâ ïðèâîäèò ê èñêàæåíèþ
ñòðóêòóðû ãîëîãðàììû, îãðàíè÷åíèþ äîñòèæèìûõ
çíà÷åíèé äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè è óñèëåíèþ øóìîâ [9]. Íàçâàííûå äèíàìè÷åñêèå ýôôåêòû
îñîáåííî íåæåëàòåëüíû ïðè ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì
âîëíîâûõ ïîëåé ñî ñëîæíîé ïðîñòðàíñòâåííîé
ñòðóêòóðîé. Ïîýòîìó áûëè ïðåäïðèíÿòû èññëåäîâàíèÿ ïî ðàçðàáîòêå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîé ñðåäû,
ñâîáîäíîé îò óêàçàííîãî íåäîñòàòêà. Â ðåçóëüòàòå
áûë ñîçäàí îðèãèíàëüíûé âàðèàíò ðåîêñàíà ñ ôèçè÷åñêèì ïðîÿâëåíèåì [10], â êîòîðîì íà ýòàïå çàïèñè ïîÿâëÿåòñÿ òîëüêî ñëàáàÿ àìïëèòóäíàÿ ðåøåòêà, êîòîðàÿ â ðåçóëüòàòå ïîñëåäóþùåé ðàâíîìåðíîé
íåêîãåðåíòíîé çàñâåòêè ìàòåðèàëà òðàíñôîðìèðóåòñÿ â ñèëüíóþ ôàçîâóþ. Â ýòîì ìàòåðèàëå èñïîëüçóåòñÿ ôîòîõðîìíûé êðàñèòåëü (òèîèíäèãîèä),
èç äâóõ ñòåðåîèçîìåðîâ êîòîðîãî òîëüêî îäèí
(òðàíñ) ñïîñîáåí ñåíñèáèëèçèðîâàòü ôîòîîêèñëåíèå àíòðàöåíà çà ñ÷åò òðèïëåò-òðèïëåòíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèè, à äðóãîé (öèñ-) òàêèì ñâîéñòâîì íå
îáëàäàåò. Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü îïåðàöèé, îñóùåñòâëÿåìûõ â ïðîöåññå çàïèñè ãîëîãðàìì íà ýòîì ìàòåðèàëå, òàêîâà:
1. ðàâíîìåðíàÿ çàñâåòêà ìàòåðèàëà â îòñóòñòâèå
êèñëîðîäà, ïðè êîòîðîé îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåâîä
êðàñèòåëÿ èç òðàíñ- â öèñ-ôîðìó:
Strans + hν1 → 1Strans* → 3Strans* → 1Scis.
1
2. çàïèñü ñêðûòîãî èçîáðàæåíèÿ ãîëîãðàììû â âèäå
àìïëèòóäíîé ðåøåòêè (öèñ-òðàíñ-ôîòîèçîìåðèçàöèÿ) ñ îáðàçîâàíèåì â ïó÷íîñòÿõ èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû òðàíñ-èçîìåðà êðàñèòåëÿ, ÿâëÿþùåãîñÿ ñåíñèáèëèçàòîðîì ôîòîîêèñëåíèÿ àíòðàöåíà:
1
Scis + hν2 → 1Scis* → 1Strans.
3. íàñûùåíèå îáðàçöà êèñëîðîäîì
4. ôîòîïðîÿâëåíèå ïðè ðàâíîìåðíîé çàñâåòêå:
îêèñëåíèå àíòðàöåíà, ñåíñèáèëèçèðîâàííîå òðàíñ264
èçîìåðîì êðàñèòåëÿ, ïðèâîäÿùåå ê âîçíèêíîâåíèþ
ôàçîâîé ðåøåòêè:
1
Strans + hν1 → 1Strans* → 3Strans*
3
Strans* + 3O2 → 1Strans + 1O2*
A + 1O2* → AO2.
 ðåîêñàíå ñî ñòàáèëüíûì ñåíñèáèëèçàòîðîì
êàæäûé ïîãëîùåííûé êâàíò ìîæåò ïðèâåñòè ê îêèñëåíèþ íå áîëåå îäíîé ìîëåêóëû àíòðàöåíà. Ïðè
çàïèñè “ñêðûòîãî èçîáðàæåíèÿ” â ðåîêñàíå ñ èçîìåðèçóþùèìñÿ êðàñèòåëåì êâàíò, ïîãëîùåííûé âî
âðåìÿ ýêñïîíèðîâàíèÿ, òàêæå âûçûâàåò íå áîëåå
îäíîé ìîëåêóëÿðíîé òðàíñôîðìàöèè (èçîìåðèçàöèè), íî ïîëó÷åííûé â ðåçóëüòàòå òðàíñ-èçîìåð
ìîæåò ìíîãîêðàòíî ñåíñèáèëèçèðîâàòü îêèñëåíèå
àíòðàöåíà, ïîãëîùàÿ ôîòîíû âî âðåìÿ ôîòîïðîÿâëåíèÿ (òðàíñ-öèñ-èçîìåðèçàöèÿ â ïðèñóòñòâèè êèñëîðîäà ïîäàâëåíà). Áëàãîäàðÿ ýòîìó ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü ðåîêñàíà ñ ôîòîõðîìíûì êðàñèòåëåì íà
ïîðÿäîê âûøå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè îáû÷íîãî
ðåîêñàíà.
Ðåîêñàí õàðàêòåðèçóåòñÿ âûñîêèìè ýêñïëóàòàöèîííûìè ïàðàìåòðàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè ýôôåêòèâíóþ çàïèñü êàê ïðîïóñêàþùèõ, òàê è îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì. Íàðÿäó ñ î÷åâèäíûìè äîñòîèíñòâàìè ýòîìó ìàòåðèàëó ïðèñóùè îïðåäåëåííûå
íåäîñòàòêè:
1. Íàñûùåíèå ðåîêñàíà êèñëîðîäîì ïåðåä ýêñïîíèðîâàíèåì è äåãàçàöèÿ îáðàçöà ïîñëå îêîí÷àíèÿ ïðîöåññà çàïèñè ïðè çíà÷èòåëüíîé òîëùèíå îáðàçöà ñîïðÿæåíû ñ áîëüøèìè çàòðàòàìè âðåìåíè.
Òàê, ïðè òîëùèíå îáðàçöà 1 ìì êàæäûé èç ýòèõ ýòàïîâ çàíèìàåò 8–15 ñóòîê, ïðè äâóõìèëëèìåòðîâîé
òîëùèíå îáðàçöà äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ êàæäîé èç
îïåðàöèé ïîòðåáóåòñÿ áîëåå ìåñÿöà, à äëÿ ïÿòèìèëëèìåòðîâîãî îáðàçöà âðåìåííûå çàòðàòû ñòàíîâÿòñÿ íåñîðàçìåðíî áîëüøèìè è äîñòèãàþò ïîëóãîäà.
2. Íåðàâíîìåðíîå ðàñïðåäåëåíèå êèñëîðîäà â
îáúåìå îáðàçöà ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîÿâëåíèþ íåðàâíîìåðíûõ ïî ãëóáèíå äåôîðìàöèé è èñêàæåíèÿì ñòðóêòóðû ãîëîãðàììû, ïðèâîäÿùèì ê ïàäåíèþ
ìàêñèìàëüíî äîñòèæèìûõ çíà÷åíèé äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè [11]. Òàêèå ýôôåêòû íàèáîëåå
çàìåòíû ïðè çàïèñè îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì è
ìîãóò ïðîÿâëÿòüñÿ ëèáî ïðè èñõîäíîì íåðàâíîìåðíîì ðàñïðåäåëåíèè êèñëîðîäà ïî ãëóáèíå îáðàçöà,
ëèáî âî âðåìÿ äåãàçàöèè ìàòåðèàëà ïðè íà÷àëüíîì
ðàâíîìåðíîì ðàñïðåäåëåíèè (ðèñ. 2).
3. Êîíå÷íàÿ ïîäâèæíîñòü ìîëåêóë àíòðàöåíà è
åãî òðàíñ-àííóëÿðíîé ïåðåêèñè [12] (êîýôôèöèåíò
äèôôóçèè 3×10–23 ì 2/ñ = 3×10–5 íì2/ñ ïðè 20 °Ñ)
ïðèâîäèò ê èõ äèôôóçèîííîìó ïåðåìåøèâàíèþ è,
ñëåäîâàòåëüíî, ê ïàäåíèþ àìïëèòóäû ïðîñòðàí-
60
(à)
1
30
0
–4
2
0
4
0
η, %
60
3
4
5 12
Δ×10–3, ðàä
0
(á)
1
4
5
2
30
0
–4
0
4
Δ×10–3, ðàä
–4
0
4
Ðèñ. 2. Óãëîâàÿ ñåëåêòèâíîñòü îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì íà îáðàçöàõ ðåîêñàíà, ïðîïèòàííûõ êèñëîðîäîì ïðè äàâëåíèè 100 àòì (à) è 10 àòì (á). à – 1 –
íåïîñðåäñòâåííî ïîñëå çàïèñè, 2 è 3 – ñïóñòÿ 24 è
48 ÷àñîâ ñîîòâåòñòâåííî; á – 1 – íåïîñðåäñòâåííî
ïîñëå çàïèñè, 2 – ñïóñòÿ 100 ÷àñîâ.
ñòâåííîé ìîäóëÿöèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ãîëîãðàììû, òåì áîëåå áûñòðîìó, ÷åì âûøå êîýôôèöèåíò äèôôóçèè D è ìåíüøå ïðîñòðàíñòâåííûé
ïåðèîä çàðåãèñòðèðîâàííîé èíòåðôåðåíöèîííîé
êàðòèíû. Êðîìå òîãî, ãîëîãðàììà äåãðàäèðóåò
âñëåäñòâèå òåìíîâûõ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ïðèâîäÿùèõ ê óìåíüøåíèþ àìïëèòóäû ìîäóëÿöèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ â îáúåìå ãîëîãðàììû [13].
Ïðè ýòîì ñêîðîñòü äåãðàäàöèè ãîëîãðàììû çàâèñèò
îò òåìïåðàòóðû. Òàê, ýôôåêòèâíîñòü ãîëîãðàôè÷åñêîé
ðåøåòêè ñ ïðîñòðàíñòâåííîé ÷àñòîòîé 3000 ìì–1
óìåíüøàåòñÿ ñ 80% äî 60% çà 1,5–2 ãîäà ïðè òåìïåðàòóðå 20 °Ñ èëè çà 1–2 íåäåëè ïðè 60 °Ñ.
Ïîëèìåðíûé ìàòåðèàë
ñ äèôôóçèîííûì óñèëåíèåì
Èññëåäîâàíèÿ äèôôóçèè êîìïîíåíò ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû â ñòåêëîîáðàçíûõ ïîëèìåðàõ [12] è
ïîèñê ïóòåé ïîäàâëåíèÿ èõ ïîäâèæíîñòè [14] â êîíå÷íîì èòîãå ïðèâåëè ê ñîçäàíèþ ïîëèìåðíîãî ðåãèñòðèðóþùåãî ìàòåðèàëà, îñíîâàííîãî íà ïîëåçíîì èñïîëüçîâàíèè äèôôóçèîííûõ ïðîöåññîâ äëÿ
ïîñòýêñïîçèöèîííîãî óñèëåíèÿ ãîëîãðàìì [15]. Ñóùíîñòü ïðîèñõîäÿùèõ ïðè çàïèñè ãîëîãðàìì ïðîöåññîâ ñîñòîèò â ñëåäóþùåì. Ñòðóêòóðà ãîëîãðàììû,
ñôîðìèðîâàííàÿ â ðåçóëüòàòå ñâåòîâîãî âîçäåéñòâèÿ, ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà â âèäå ñóïåðïîçèöèè äâóõ ãîëîãðàìì. Îäíà èç íèõ îáðàçîâàíà ïðîñòðàíñòâåííîé ìîäóëÿöèåé êîíöåíòðàöèè èñõîäíîãî ðàáî÷åãî âåùåñòâà Ì, à äðóãàÿ – ïðîòèâîôàçíîé
ìîäóëÿöèåé êîíöåíòðàöèè îáðàçîâàâøåãîñÿ ôîòîïðîäóêòà Ð. Ïðè ýòîì ïðîñòðàíñòâåííàÿ ìîäóëÿöèÿ
ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ãîëîãðàììû îáóñëîâëåíà
â îñíîâíîì ðàçëè÷èåì ïîëÿðèçóåìîñòåé M è P, à
ïðîòèâîôàçíûé õàðàêòåð ðàñïðåäåëåíèÿ êîíöåíòðàöèè Ì è Ð ïðèâîäèò ê îñëàáëåíèþ ðåçóëüòèðóþùåé
ðåøåòêè.
Äèôôóçèÿ M è P ïî îêîí÷àíèè ïðîöåññà çàïèñè
ïðèâîäèò ê âûðàâíèâàíèþ ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ êîíöåíòðàöèè êàæäîãî èç íèõ, òî åñòü ê
îñëàáëåíèþ êàæäîé ïàðöèàëüíîé ðåøåòêè. Îäíàêî, åñëè êîýôôèöèåíòû äèôôóçèè DM è DP ñóùåñòâåííî ðàçëè÷íû, òî ñêîðîñòü äåãðàäàöèè îäíîé èç
ïàðöèàëüíûõ ðåøåòîê çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ñêîðîñòü äåãðàäàöèè äðóãîé, ÷òî íà îïðåäåëåííîì ýòàïå ïðèâîäèò ê óñèëåíèþ ðåçóëüòèðóþùåé ãîëîãðàììû (ðèñ. 3). Íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíà äëÿ ðåàëèçàöèè
óñèëåíèÿ ñèòóàöèÿ, êîãäà èìååò ìåñòî õèìè÷åñêîå
ïðèñîåäèíåíèå, íàïðèìåð Ð, ê ïîëèìåðíûì öåïÿì
ñòåêëîîáðàçíîé ïîëèìåðíîé ìàòðèöû.  ýòîì ñëó÷àå ñòðóêòóðà, îáðàçîâàííàÿ èììîáèëèçîâàííûì
êîìïîíåíòîì, ñòàáèëüíà â îòíîøåíèè äèôôóçèîííîé äåãðàäàöèè, à äîïîëíèòåëüíàÿ ñòðóêòóðà, îáðàçîâàííàÿ âòîðûì êîìïîíåíòîì (íàïðèìåð, Ì), äåãðàäèðóåò ñî ñêîðîñòüþ, êâàäðàòè÷íî çàâèñÿùåé îò
ïðîñòðàíñòâåííîé ÷àñòîòû è ëèíåéíî îò êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè.
Êàê ïîêàçàëè ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé [15], ïîäîáíàÿ ñèòóàöèÿ èìååò ìåñòî ïðè óïîìèíàâøåìñÿ
ðàíåå ôîòîîáåñöâå÷èâàíèè ðàñòâîðåííîãî â ñòåêëîîáðàçíîì ïîëèìåðå ôåíàíòðåíõèíîíà (ÔÕ), èñïîëüçóåìîãî â ðåîêñàíå â êà÷åñòâå îòáåëèâàåìîãî ñåíñèáèëèçàòîðà. Ïîãëîòèâ êâàíò, ìîëåêóëà ÔÕ ïåðåõîäèò
â âîçáóæäåííûå ñèíãëåòíîå è çàòåì òðèïëåòíîå ñîñòîÿíèå:
Àìïëèòóäà
ìîäóëÿöèè ðåøåòêè, îòí. åä.
η, %
P exp(–t/τP)
P exp(–t/τP) – M exp(–t/τM)
M exp(–t/τM)
log t
Ðèñ. 3. Èçìåíåíèå âî âðåìåíè àìïëèòóä ìîäóëÿöèè
ïðîòèâîôàçíûõ ðåøåòîê, îáðàçîâàííûõ ìîëåêóëàìè
èñõîäíîãî ðàáî÷åãî âåùåñòâà Ì (1) è åãî ôîòîïðîäóêòà Ð (2) ñ âðåìåíàìè æèçíè τM è τP ñîîòâåòñòâåííî, à òàêæå àìïëèòóäû ðåçóëüòèðóþùåé ðåøåòêè (3).
265
Ðèñ. 4. Ôîòîïðèñîåäèíåíèå ÔÕ (1) ê ìàêðîìîëåêóëå
(2) ñòåêëîîáðàçíîé ïîëèìåðíîé ìàòðèöû.
1
Q + hν → 1Q* → 3Q*.
 îòñóòñòâèå êèñëîðîäà òðèïëåòíûé ÔÕ âñòóïàåò âî âçàèìîäåéñòâèå ñ ìîëåêóëàìè îêðóæåíèÿ
(â ïîëèìåðíîì ñòåêëå – ñ ìàêðîìîëåêóëàìè), îòðûâàÿ îò íèõ (ñ íàèáîëüøåé âåðîÿòíîñòüþ – îò ìåòèëüíûõ ãðóïï) àòîì âîäîðîäà ñ îáðàçîâàíèåì ðàäèêàëüíîé ïàðû – ìàêðîðàäèêàëà è ñåìèõèíîíîâîãî ðàäèêàëà. Äàëåå ðàäèêàëû (âîçìîæíî, è ïðèíàäëåæàùèå
ê ðàçíûì ïàðàì) ðåêîìáèíèðóþò, è îáðàçóåòñÿ õèìè÷åñêàÿ ñâÿçü ôåíàíòðåíîâîé ãðóïïû ñ ïîëèìåðîì
(ðèñ. 4): 3Q* + RH → HQ• + R• → HQR.
Ðåøåòêà, îáðàçîâàííàÿ èç ôåíàíòðåíîâûõ ãðóïï,
õèìè÷åñêè ñâÿçàííûõ ñ ïîëèìåðîì è ïðàêòè÷åñêè
óòðàòèâøèõ ïîäâèæíîñòü, îñòàåòñÿ âî âðåìåíè
ïðàêòè÷åñêè íåèçìåííîé, à ïðîòèâîôàçíàÿ åé ïåðèîäè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà èç ìîëåêóë ÔÕ íå ïîäâåðãøèõñÿ ôîòîòðàíñôîðìàöèè ïîñòåïåííî èñ÷åçàåò èççà äèôôóçèîííîãî âûðàâíèâàíèÿ êîíöåíòðàöèè ýòèõ
ìîëåêóë ïî îáúåìó îáðàçöà. Ïî îêîí÷àíèè ýòîãî
ïðîöåññà äîñòèãàåòñÿ ðàâíîìåðíîå ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïðåäåëåíèå èñõîäíûõ ìîëåêóë ÔÕ, êîòîðûå
íå âíîñÿò âêëàäà â ìîäóëÿöèþ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ãîëîãðàììû. Åñëè òåïåðü ïîäâåðãíóòü ãîëîãðàììó ðàâíîìåðíîé íåêîãåðåíòíîé àêòèíè÷íîé
çàñâåòêå, òî ýòè ìîëåêóëû ÔÕ ïðèñîåäèíÿòñÿ ê ìîëåêóëàì ïîëèìåðíîé ìàòðèöû, ñðåäà óòðàòèò ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü è ãîëîãðàììà ôèêñèðóåòñÿ.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî íåïîñðåäñòâåííî â ïðîöåññå çàïèñè ñîçäàåòñÿ îòíîñèòåëüíî ñëàáàÿ ðåøåòêà, ïîñêîëüêó ðàçëè÷èå îïòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ÔÕ
è åãî ôîòîïðîäóêòà íåâåëèêî. Ïîýòîìó äèíàìè÷åñêèå ýôôåêòû çàïèñè, òèïè÷íûå äëÿ ôîòîðåôðàêòèâíûõ ñðåä è îáóñëîâëåííûå âçàèìîäåéñòâèåì ôîðìèðóþùèõ ãîëîãðàììó ñâåòîâûõ ïó÷êîâ ñî ñòðóêòóðîé ãîëîãðàììû, îêàçûâàþòñÿ ñóùåñòâåííî
ïîäàâëåííûìè.
Äèôôóçèîííîå ðàçðóøåíèå îäíîé èç äâóõ ïåðèîäè÷åñêèõ ñòðóêòóð ïðèâîäèò ê óñèëåíèþ ôàçîâîé
ìîäóëÿöèè çàðåãèñòðèðîâàííîé ðåøåòêè ïðèìåðíî
íà ïîðÿäîê è ê ñîîòâåòñòâåííîìó èçìåíåíèþ åå äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè. Òàê, åñëè ñðàçó ïîñëå
çàïèñè äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü ñîñòàâëÿåò
3%, ïî îêîí÷àíèè äèôôóçèîííîãî óñèëåíèÿ (ïðî266
ÿâëåíèÿ) îíà ìîæåò ïðèáëèæàòüñÿ ê òåîðåòè÷åñêîìó ìàêñèìóìó â 100% êàê äëÿ ïðîïóñêàþùèõ, òàê è
äëÿ îòðàæàòåëüíûõ ðåøåòîê.
Ñâÿçü ðåçóëüòèðóþùåé ðåøåòêè ñ ïîëèìåðîì
ãàðàíòèðóåò åå âûñîêóþ ñòàáèëüíîñòü, à âðåìÿ æèçíè ãîëîãðàìì, ïîëó÷åííûõ ñ èñïîëüçîâàíèåì äèôôóçèîííîãî ïðîÿâëåíèÿ, îãðàíè÷åíî ëèøü äâèæåíèåì ïîëèìåðíûõ öåïåé, ÿâëÿþùèìñÿ ÷ðåçâû÷àéíî ìåäëåííûì ïðîöåññîì. Ïîýòîìó ñòàáèëüíîñòü
òàêèõ ãîëîãðàìì íà ïîðÿäêè ïðåâîñõîäèò ñòàáèëüíîñòü ãîëîãðàìì, çàïèñàííûõ â ðåîêñàíå (ðèñ. 5).
Îöåíêè äèôôóçèîííîãî âðåìåíè æèçíè ãîëîãðàìì
â ìàòåðèàëå ñ äèôôóçèîííûì ïðîÿâëåíèåì, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 5, ïîëó÷åíû ïóòåì ýêñòðàïîëÿöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé ðåëàêñàöèè îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì ñ ïðîñòðàíñòâåííûì ïåðèîäîì
160 íì ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ. Ïðè ýòîì âðåìÿ
æèçíè ãîëîãðàììû îïðåäåëÿåòñÿ êàê ïðîìåæóòîê
âðåìåíè, â òå÷åíèå êîòîðîãî àìïëèòóäà ìîäóëÿöèè
ðåøåòêè ïàäàåò â e ðàç.  ðåçóëüòàòå ýòèõ èññëåäîâàíèé áûëî óñòàíîâëåíî òàêæå, ÷òî åñëè â êà÷åñòâå
ñòåêëîîáðàçíîé ìàòðèöû ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû
âûáðàí îòíîñèòåëüíî òåðìîñòîéêèé ïîëèêàðáîíàò
(ÏÊ), òî âðåìÿ æèçíè ãîëîãðàìì ñòàíîâèòñÿ ñóùåñòâåííî âûøå, ÷åì â ñëó÷àå òðàäèöèîííî èñïîëüçóåìîãî äëÿ ýòèõ öåëåé ÏÌÌÀ.
Íàðÿäó ñ ðåêîðäíî âûñîêîé ñòàáèëüíîñòüþ çàðåãèñòðèðîâàííûõ ãîëîãðàìì íåñîìíåííûì äîñòîèíñòâîì ìàòåðèàëà ñ äèôôóçèîííûì óñèëåíèåì ÿâëÿåòñÿ îòñóòñòâèå íåîáõîäèìîñòè â åãî ñàòóðàöèè
êèñëîðîäîì ïåðåä ýêñïîíèðîâàíèåì. Ýòî ñíèìàåò
îãðàíè÷åíèå íà ìàêñèìàëüíóþ òîëùèíó ñëîÿ è óñòðàíÿåò ïðè÷èíó íåðàâíîìåðíûõ äåôîðìàöèé ãîëîãðàììû â ïîñòýêñïîçèöèîííûé ïåðèîä. Ðåàëèçîâàííûé â ÃÎÈ ìåõàíèçì ïðîÿâëåíèÿ ãîëîãðàìì çà ñ÷åò
τ, C
1011
2*
100 ëåò
2
108
1 ãîä
1
105
102
20
1 äåíü
3
1 ÷àñ
3*
40
60
80
100
Ò, °Ñ
Ðèñ. 5. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè âðåìåíè æèçíè
τ îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì (êðèâûå 1, 2 è 2*) è âðåìåíè èõ ïðîÿâëåíèÿ (êðèâûå 3, 3*) äëÿ ðàçëè÷íûõ
ìàòåðèàëîâ: 1 – ðåîêñàí; 2, 3 – ÔÕ-ÏÌÌÀ; 2*, 3* –
ÔÕ-ÏÊ.
äèôôóçèè ìîëåêóë â ñòåêëîîáðàçíîì ïîëèìåðå áûë
èñïîëüçîâàí ðÿäîì àâòîðîâ ïðè ñîçäàíèè íîâûõ
ãîëîãðàôè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ [16–19], à ñàì ìàòåðèàë ñ ÔÕ ïðèìåíåí â ðàçðàáîòêå ãîëîãðàììíûõ
ýëåìåíòîâ è ãîëîãðàôè÷åñêîé ïàìÿòè [20–26].
Ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî äèôôóçèîííîå óñèëåíèå ñâÿçàíî ñ áîëüøèìè âðåìåííûìè çàòðàòàìè,
ïðèòîì òåì áîëüøèìè, ÷åì áîëüøå ïðîñòðàíñòâåííûé ïåðèîä ãîëîãðàôè÷åñêîé ðåøåòêè. Äèôôóçèÿ â
ïîëèìåðíîì ñòåêëå ïðîèñõîäèò ìåäëåííî, è ïðè
òåìïåðàòóðå 20 °Ñ ïðîÿâëåíèå ãîëîãðàììû ìîæåò
ðàñòÿíóòüñÿ íà ìåñÿöû. Óìåðåííîå ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû äî 50–60 °Ñ ïðèâîäèò ê ñîêðàùåíèþ âðåìåíè ïðîÿâëåíèÿ äî áîëåå ïðèåìëåìîãî óðîâíÿ –
íåñêîëüêèõ ÷àñîâ èëè äíåé â çàâèñèìîñòè îò ïðîñòðàíñòâåííîé ÷àñòîòû ðåøåòêè. Äîñòàòî÷íî íåîæèäàííûì ðåçóëüòàòîì ÿâèëîñü òî, ÷òî çàìåíà ÏÌÌÀ
íà áîëåå æåñòêèé ÏÊ íå çàìåäëÿåò à, íàïðîòèâ, óñêîðÿåò ïðîÿâëåíèå ïðè ïðî÷èõ ðàâíûõ óñëîâèÿõ
ïðèìåðíî íà ïîðÿäîê [27]. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ÏÊ
â êà÷åñòâå ïîëèìåðíîé ìàòðèöû äîïîëíèòåëüíûé
âûèãðûø â ñêîðîñòè ïðîÿâëåíèÿ äàåò åãî ïðîâåäåíèå ïðè áîëåå âûñîêîé òåìïåðàòóðå (ðèñ. 5).
Ìàòåðèàë ñ äèôôóçèîííûì ïðîÿâëåíèåì ïðåâîñõîäèò ðåîêñàí â îòíîøåíèè ñòàáèëüíîñòè çàðåãèñòðèðîâàííûõ ãîëîãðàìì, à òàêæå äîñòèæèìûõ òîëùèí
ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî ìàòåðèàëà. Îäíàêî â ñëó÷àå
íåîáõîäèìîñòè çàïèñè ãîëîãðàìì â äëèííîâîëíîâîì
äèàïàçîíå âèäèìîãî ñïåêòðà èëè â áëèæíåì ÈÊ äèàïàçîíå ðåîêñàí îêàçûâàåòñÿ âíå êîíêóðåíöèè.
Ãåòåðîãåííûå ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû
íà îñíîâå ïîðèñòîãî ñòåêëà
Ïðè ðàçðàáîòêå îáúåìíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä
äëÿ ãîëîãðàôèè åñòåñòâåííî ñòðåìëåíèå ê ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîìó ïîâûøåíèþ èõ ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ
ñâîéñòâ è ïîâûøåíèþ òåðìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè.
Ïðè ýòîì ïðåäñòàâëÿåòñÿ êðàéíå æåëàòåëüíûì îáåñïå÷èòü âûñîêóþ ïðîíèöàåìîñòü ñðåäû äëÿ íèçêîìîëåêóëÿðíûõ ðåàãåíòîâ, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü îñóùåñòâëåíèÿ ðàçíîîáðàçíîé ïîñòýêñïîçèöèîííîé îáðàáîòêè ãîëîãðàìì ñ öåëüþ èõ óñèëåíèÿ, ôèêñèðîâàíèÿ è àïîñòåðèîðíîãî èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ [28].
Îäíîâðåìåííî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ äîëãîâðåìåííîé
ñòàáèëüíîñòè ïàðàìåòðîâ çàðåãèñòðèðîâàííûõ
ãîëîãðàìì íåîáõîäèìî èñêëþ÷èòü ïðîöåññû ìàòåðèàëüíîãî ïåðåíîñà ðàáî÷åãî âåùåñòâà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî ìàòåðèàëà èëè ïðîäóêòîâ åãî ôîòîòðàíñôîðìàöèé.
Ïåðå÷èñëåííûå ïðîòèâîðå÷èâûå òðåáîâàíèÿ
áûëè óäîâëåòâîðåíû â ðåçóëüòàòå ðàçðàáîòêè â ÃÎÈ
èì. Ñ.È. Âàâèëîâà ìèêðîãåòåðîãåííûõ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ ñ êàïèëëÿðíîé ñòðóêòóðîé
[29, 30].
Ñóùíîñòü ïðåäëîæåííîãî ïîäõîäà ñîñòîèò â ñëåäóþùåì. Íà ñòåíêàõ æåñòêîãî ãóá÷àòîãî êàðêàñà,
ïðîíèçàííîãî ñèñòåìîé ñîîáùàþùèõñÿ ìåæäó ñîáîé
ñêâîçíûõ ïîð, ôîðìèðóåòñÿ æåñòêî ñâÿçàííàÿ ñ íèì
òâåðäîôàçíàÿ îáîëî÷êà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîé êîìïîçèöèè, ÷òî ïðåäîòâðàùàåò âîçìîæíîñòü äåñòðóêöèè
çàðåãèñòðèðîâàííûõ ãîëîãðàìì âñëåäñòâèå äèôôóçèîííûõ ïðîöåññîâ. Ïðè ýòîì öåíòðàëüíûå îáëàñòè
âíóòðåííèõ ïîëîñòåé êàðêàñà îñòàþòñÿ íåçàïîëíåííûìè è îáðàçóþò ñåòü ñêâîçíûõ êàïèëëÿðîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ äîñòóï ðåàãåíòîâ â ãëóáü ìàòåðèàëà ïðè
ïîñòýêñïîçèöèîííîé îáðàáîòêå ãîëîãðàìì. Ïðè
“ìîêðîé” îáðàáîòêå ïðîíèêíîâåíèå ðàñòâîðîâ ðåàãåíòîâ îáëåã÷àåòñÿ èç-çà íàëè÷èÿ êàïèëëÿðíîãî äàâëåíèÿ, êîòîðîå ïðè äèàìåòðå êàïèëëÿðà 20 íì äîñòèãàåò âåëè÷èíû 10–35 àòì.  ðåçóëüòàòå ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü íå òîëüêî ìíîãîêðàòíî óñèëèòü
ñêðûòîå èçîáðàæåíèå, íî è óñòðàíèòü íåîáõîäèìîå
íà ñòàäèè çàïèñè ïîãëîùåíèå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîé
ôàçû, ò. å. áåç óùåðáà äëÿ óðîâíÿ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè ñðåäû ðåàëèçîâàòü ïîëó÷åíèå ÷èñòî ôàçîâîé
ãîëîãðàììû ñ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòüþ,
ïðèáëèæàþùåéñÿ ê òåîðåòè÷åñêîìó ïðåäåëó.
Ãóá÷àòûé êàðêàñ ãåòåðîãåííîé ñèñòåìû äîëæåí
áûòü âûïîëíåí èç ìàòåðèàëà, ïðîçðà÷íîãî â ðàáî÷åì äèàïàçîíå äëèí âîëí, îáëàäàòü äîñòàòî÷íîé
ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòüþ è îòíîñèòåëüíî áîëüøèì
ñâîáîäíûì îáúåìîì âíóòðåííèõ ïîëîñòåé. Ïðè
ýòîì äëÿ óìåíüøåíèÿ ñâåòîðàññåÿíèÿ õàðàêòåðíûé
ðàçìåð ïîð êàðêàñà äîëæåí áûòü ìåíüøå äëèíû âîëíû àêòèíè÷íîãî èçëó÷åíèÿ. Óêàçàííûì òðåáîâàíèÿì â ïîëíîé ìåðå óäîâëåòâîðÿþò ïîðèñòûå ñèëèêàòíûå ñòåêëà [31]. Ãóá÷àòûé êàðêàñ ïîðèñòûõ
âûñîêîêðåìíåçåìíûõ ñòåêîë îáëàäàåò ñâîáîäíûì
îáúåìîì âíóòðåííèõ ñîîáùàþùèõñÿ ïîëîñòåé ïîðÿäêà 0,15–0,35 ñì3/ã, óäåëüíàÿ ïîâåðõíîñòü êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò 300–100 ì2/ã, à ìàëûé ðàäèóñ ïîð
(30–10 íì) îáåñïå÷èâàåò îòíîñèòåëüíî íèçêèé óðîâåíü ñâåòîðàññåÿíèÿ. Èììîáèëèçàöèÿ òâåðäîôàçíîé
îáîëî÷êè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî âåùåñòâà íà ñòåíêàõ
ïîð îáëåã÷àåòñÿ âûñîêîé ïîâåðõíîñòíîé êîíöåíòðàöèåé ñèëàíîëüíûõ ãðóïï (ïîðÿäêà 1018 ì–2) íà ñòåíêàõ êàðêàñà. Ýòî îáëåã÷àåò ýôôåêòèâíóþ õåìîñîðáöèþ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ êîìïîçèöèé è îòêðûâàåò
âîçìîæíîñòü èõ áîëåå ïðî÷íîãî õèìè÷åñêîãî ïðèñîåäèíåíèÿ ê ïîâåðõíîñòè ïîð.
Çàìåòèì, ÷òî ìèêðîãåòåðîãåííûå ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû íà îñíîâå ïîðèñòîãî ñòåêëà ÿâëÿþòñÿ
ïðàêòè÷åñêè áåçóñàäî÷íûìè.  ñàìîì äåëå, ñâåòî÷óâñòâèòåëüíàÿ ôàçà â ýòîì ñëó÷àå æåñòêî ñâÿçàíà
ñ êàðêàñîì, à õàðàêòåðíûé ðàçìåð ïîëîñòåé, â êîòîðûõ îíà ðàñïðåäåëåíà, ñóùåñòâåííî ìåíüøå äëèíû
âîëíû ñâåòà. Ïîýòîìó åå äåôîðìàöèè â ïðîöåññå
îáðàáîòêè íîñÿò ñóãóáî ëîêàëüíûé õàðàêòåð è íå
èñêàæàþò ñòðóêòóðó ãîëîãðàììû â öåëîì.
267
Ïðîâåäåííûå â ÃÎÈ èññëåäîâàíèÿ âûÿâèëè âîçìîæíîñòü âíåäðåíèÿ âî âíóòðåííèé îáúåì ïîðèñòîãî ñòåêëà øèðîêîãî ñïåêòðà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ
êîìïîçèöèé êàê íà îñíîâå îðãàíè÷åñêèõ, òàê è íåîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, â ÷àñòíîñòè, õðîìèðîâàííûõ
êîëëîèäîâ, ñóáìåëêîäèñïåðñíûõ ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûõ ýìóëüñèé, ôîòîðåçèñòîâ è äð. [30, 32]. Ýòî îòêðûâàåò øèðîêèå âîçìîæíîñòè âàðüèðîâàíèÿ ïàðàìåòðîâ ñèíòåçèðóåìûõ ãåòåðîãåííûõ êîìïîçèòîâ.
Òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç ýôôåêòèâíûõ îïòè÷åñêèõ
ïîñòîÿííûõ ìèêðîãåòåðîãåííîé ñèñòåìû ïîêàçàë
[33, 34], ÷òî çàïèñü ôàçîâûõ ãîëîãðàìì ñ âûñîêîé
äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòüþ ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàíà â òàêèõ ñèñòåìàõ ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàçëè÷íûõ ìåõàíèçìîâ. Íåïîñðåäñòâåííî â ïðîöåññå
ýêñïîíèðîâàíèÿ âñëåäñòâèå ôîòîòðàíñôîðìàöèè
ìîëåêóë ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî ñóáñòðàòà ìîæåò ïðîèñõîäèòü èçìåíåíèå èõ ïîëÿðèçóåìîñòè èëè ìîëåêóëÿðíîãî îáúåìà, ïðèâîäÿùåå ê ïîÿâëåíèþ ïðîñòðàíñòâåííîé ìîäóëÿöèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ
îáîëî÷åê íà âíóòðåííèõ ñòåíêàõ ïîðèñòîãî êàðêàñà, à ñëåäîâàòåëüíî, è ýôôåêòèâíîãî ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ êîìïîçèòà â öåëîì. Ýòè ëîêàëüíûå èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ìîãóò áûòü çíà÷èòåëüíî óñèëåíû ïðè ïîñòýêñïîçèöèîííîé îáðàáîòêå
ïóòåì õèìè÷åñêîé ìîäèôèêàöèè ïðîäóêòîâ ôîòîòðàíñôîðìàöèè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî âåùåñòâà èëè èçìåíåíèÿ ëîêàëüíîé êîíöåíòðàöèè ýòèõ
ïðîäóêòîâ â îáúåìå ïîð ïóòåì ñåëåêòèâíîãî ðàñòâî-
ðåíèÿ ýêñïîíèðîâàííûõ (èëè íåýêñïîíèðîâàííûõ)
îáîëî÷åê íà âíóòðåííèõ ñòåíêàõ ïîðèñòîãî êàðêàñà.
 ïîñëåäíåì ñëó÷àå ÷àñòü âíóòðåííèõ ïîëîñòåé
ïîðèñòîãî êàðêàñà ïî-ïðåæíåìó ïîêðûòà îáîëî÷êàìè, â òî âðåìÿ êàê çàùèòà äðóãèõ ïîð îêàçûâàåòñÿ â
çíà÷èòåëüíîé ìåðå îñëàáëåííîé èç-çà ÷àñòè÷íîãî èëè
ïîëíîãî ðàçðóøåíèÿ ïîêðûâàâøèõ èõ îáîëî÷åê.
Ïîýòîìó îòêðûâàåòñÿ âîçìîæíîñòü ñåëåêòèâíîãî òðàâëåíèÿ ñòåíîê âíóòðåííèõ ïîëîñòåé ïîðèñòîãî ñòåêëà íåçàùèùåííûõ îáîëî÷êàìè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî ñóáñòðàòà, êîòîðîå ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ
ïðîñòðàíñòâåííîé ìîäóëÿöèè ñâîáîäíîãî îáúåìà
êâàðöîèäíîãî êàðêàñà è, ñëåäîâàòåëüíî, ê ïðîñòðàíñòâåííûì âàðèàöèÿì ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ êîìïîçèòà â öåëîì. Ïî îêîí÷àíèè ýòîãî ïðîöåññà îðãàíè÷åñêèå ïðîäóêòû ìîãóò áûòü óäàëåíû èç îáúåìà
ïîðèñòîãî ñòåêëà ïóòåì îòæèãà (òàáëèöà 1).
Ðåçóëüòèðóþùàÿ ãîëîãðàììà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
ñòðóêòóðèðîâàííîå ïîðèñòîå ñòåêëî. Îíà ÿâëÿåòñÿ
÷ðåçâû÷àéíî òåðìè÷åñêè óñòîé÷èâîé è âûäåðæèâàåò íàãðåâ äî 500 °Ñ áåç èçìåíåíèÿ äèôðàêöèîííîé
ýôôåêòèâíîñòè.
Âûÿâëåííûå âîçìîæíîñòè áûëè ïîäòâåðæäåíû
ýêñïåðèìåíòàëüíî. Ïðè ýòîì ýêñïîçèöèè, íåîáõîäèìûå äëÿ ïîëó÷åíèÿ ãîëîãðàìì ñ ýôôåêòèâíîñòüþ
100%, âàðüèðóþòñÿ â ïðåäåëàõ 10–2–1 Äæ/ñì2 â çàâèñèìîñòè îò òèïà ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî ñóáñòðàòà
è ìåòîäà ïîñòýêñïîçèöèîííîé îáðàáîòêè, ìàêñèìàëüíî äîñòèãíóòàÿ àìïëèòóäà ìîäóëÿöèè ïîêàçà-
Òàáëèöà 1. Ìîäåëü ôîðìèðîâàíèÿ ãîëîãðàìì â ãåòåðîãåííûõ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ êîìïîçèòàõ
Èçìåíåíèå ïîëÿðèçóåìîñòè è (èëè) îáúåìà ìîëåêóë ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîãî
âåùåñòâà íåïîñðåäñòâåííî â ïðîöåññå ýêñïîíèðîâàíèÿ èëè ïîñëåäóþùåé
îáðàáîòêè
Èçìåíåíèå ëîêàëüíîé êîíöåíòðàöèè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîé êîìïîçèöèè
âñëåäñòâèå ÷àñòè÷íîãî èëè ïîëíîãî ðàçðóøåíèÿ îáîëî÷åê â ýêñïîíèðîâàííûõ
îáëàñòÿõ ïðè ïîñòýêñïîçèöèîííîé îáðàáîòêå
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ìîäóëÿöèÿ ñâîáîäíîãî îáúåìà êâàðöîèäíîãî êàðêàñà ïóòåì
òðàâëåíèÿ ñòåíîê âíóòðåííèõ ïîëîñòåé ïîðèñòîãî ñòåêëà, íåçàùèùåííûõ
îáîëî÷êîé ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîé êîìïîçèöèè
Ñòðóêòóðèðîâàíèå ïîðèñòîãî ñòåêëà ïóòåì òðàâëåíèÿ ÷åðåç ìàñêó,
îáðàçîâàííóþ îáîëî÷êàìè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîé êîìïîçèöèè ñ ïîñëåäóþùèì
óäàëåíèåì îðãàíè÷åñêèõ ïðîäóêòîâ
268
ñâåòî÷óâñòâèòåëüíàÿ êîìïîçèöèÿ (ÑÊ)
êâàðöîèäíûé êàðêàñ
ïðîäóêòû ôîòîòðàíñôîðìàöèé è õèìè÷åñêîé îáðàáîòêè ýêñïîíèðîâàííîé ÑÊ
ñâîáîäíûé îáúåì âíóòðåííèõ ïîëîñòåé
òåëÿ ïðåëîìëåíèÿ äîñòèãàåò 10–1, à òîëùèíà ãîëîãðàììû ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â äèàïàçîíå 10–103 ìêì.
Ïðèìå÷àòåëüíîé îñîáåííîñòüþ ãîëîãðàìì, çàðåãèñòðèðîâàííûõ â ìèêðîãåòåðîãåííûõ êîìïîçèòàõ,
ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü àïîñòåðèîðíîãî èçìåíåíèÿ
èõ ïàðàìåòðîâ ïóòåì ñîîòâåòñòâóþùåãî âûáîðà
ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ íàïîëíèòåëÿ, ââîäèìîãî â
ñâîáîäíûé îáúåì âíóòðåííèõ ïîëîñòåé [34]. Ýòî
îòêðûâàåò âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ ãîëîãðàìì ñ óïðàâëÿåìûì âíåøíèì âîçäåéñòâèåì (ýëåêòðè÷åñêèì
ïîëåì, ñâåòîâûì âîçäåéñòâèåì) õàðàêòåðèñòèêàìè,
âïëîòü äî îñóùåñòâëåíèÿ ðåæèìà “âêëþ÷åíèå –
âûêëþ÷åíèå” ðåøåòêè.
Îòìåòèì, ÷òî ãîëîãðàììû ñ êàïèëëÿðíîé ñòðóêòóðîé íå ïîäâåðæåíû äåñòðóêöèè ïðè òåìíîâîì
õðàíåíèè è ñ÷èòûâàíèè, îòëè÷àþòñÿ âëàãîñòîéêîñòüþ è ìàëûì òåðìè÷åñêèì êîýôôèöèåíòîì ðàñøèðåíèÿ. Ñëåäóåò, îäíàêî, èìåòü â âèäó, ÷òî íàëè÷èå
ðàçâèòîé êàïèëëÿðíîé ñåòè â îáúåìå ïîðèñòîãî ñòåêëà ïðèâîäèò ê ñîðáöèè îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ èç
îêðóæàþùåé ñðåäû, ïðèâîäÿùåé ê ïîÿâëåíèþ îêðàñêè îáðàçöà. Ïîýòîìó ãîëîãðàììû â ïîðèñòîì
ñòåêëå äîëæíû áûòü ïðîïèòàíû íàïîëíèòåëåì. Ïðè
ýòîì ðàáîòà ñ æèäêèìè íàïîëíèòåëÿìè íåóäîáíà â
ïðàêòè÷åñêîì îòíîøåíèè, à çàïîëíåíèå âíóòðåííèõ
ïîëîñòåé ñòåêëîîáðàçíûì ïîëèìåðîì ÿâëÿåòñÿ òðóäîåìêèì è äîñòàòî÷íî äëèòåëüíûì ïðîöåññîì. Êðîìå òîãî, çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäÿ ïîëèìåðíûå ìàòåðèàëû ïî ñâîèì ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèì ñâîéñòâàì,
ïîðèñòûå ñòåêëà óñòóïàþò â ýòîì îòíîøåíèè òðàäèöèîííûì îïòè÷åñêèì ìàòåðèàëàì. Ïîðèñòîå ñòåêëî òàêæå íå âûäåðæèâàåò êîíêóðåíöèè ñ îïòè÷åñêèìè ñòåêëàìè ïî îïòè÷åñêîé îäíîðîäíîñòè è ïî
âîñïðîèçâîäèìîñòè îïòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ îò îáðàçöà ê îáðàçöó.
Ôîòîòåðìîðåôðàêòèâíûå ñòåêëà
Ïðàêòè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿ íåêîòîðûõ ïðàêòè÷åñêèõ ïðèëîæåíèé ãëóáîêèõ òðåõìåðíûõ ãîëîãðàìì,
òàêèõ, êàê âûñîêîòî÷íûå ãîëîãðàììíûå îïòè÷åñêèå
ýëåìåíòû è óñòðîéñòâà çàïèñè è õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè ñ áîëüøîé ïëîòíîñòüþ çàïèñè, ïðåäúÿâëÿåò
ïîâûøåííûå òðåáîâàíèÿ ê îïòè÷åñêîé îäíîðîäíîñòè ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû è åå ìåõàíè÷åñêîé æåñòêîñòè. Ïîýòîìó íåîäíîêðàòíî ïðåäïðèíèìàëèñü
ïîïûòêè ðàçðàáîòêè ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä íà îñíîâå ñèëèêàòíûõ ñòåêîë.
Ïî-âèäèìîìó, ïåðâîé ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäîé
íà îñíîâå ñèëèêàòíîãî ñòåêëà, êîòîðóþ áûëî ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü äëÿ çàïèñè ãëóáîêèõ ãîëîãðàìì, ÿâëÿåòñÿ ôîòîõðîìíîå ñòåêëî (ÔÕÑ). Êàê
èçâåñòíî, ïîä äåéñòâèåì êîðîòêîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ (300–500 íì) â ñïåêòðå ïîãëîùåíèÿ ÔÕÑ ïîÿâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíàÿ ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ – ïðî-
èñõîäèò àêòèâàöèÿ ñòåêëà. Äåéñòâèå äëèííîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ (530–630 íì) âûçûâàåò èñ÷åçíîâåíèå ýòîé äîáàâî÷íîé ïîëîñû – ñòåêëî îáåñöâå÷èâàåòñÿ. Ïîýòîìó çàïèñü ãîëîãðàìì â ÔÕÑ ìîæíî îñóùåñòâëÿòü ëèáî ñ ïîìîùüþ àðãîíîâîãî ëàçåðà
(488 íì), èñïîëüçóÿ ïðîöåññ àêòèâàöèè, ëèáî â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà, ïðîèçâîäÿ îïòè÷åñêîå îáåñöâå÷èâàíèå ñòåêëà.
 ëþáîì ñëó÷àå ïðè çàïèñè ãîëîãðàìì â ÔÕÑ
èçìåíÿåòñÿ êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ, è ïîýòîìó
òàêèå ãîëîãðàììû õàðàêòåðèçóþòñÿ íèçêèìè çíà÷åíèÿìè äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè [35, 36]. Êðîìå òîãî, ïîñêîëüêó ïðè ðåêîíñòðóêöèè ãîëîãðàììà
îñâåùàåòñÿ èçëó÷åíèåì, ïðîèçâîäÿùèì ëèáî àêòèâàöèþ, ëèáî îáåñöâå÷èâàíèå ÔÕÑ, òî â ïðîöåññå
âîññòàíîâëåíèÿ íåèçáåæíî ïðîèñõîäèò óìåíüøåíèå
êîíòðàñòà çàðåãèñòðèðîâàííîé èíòåðôåðåíöèîííîé
êàðòèíû è, ñëåäîâàòåëüíî, ïàäåíèå äèôðàêöèîííîé
ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàììû.
 1977 ã. êîìïàíèåé Corning áûëè ðàçðàáîòàíû
ôîòî÷óâñòâèòåëüíûå ñèëèêàòíûå ñòåêëà, ïîëó÷èâøèå íàçâàíèå ïîëèõðîìíûõ (polychromatic glass)
[37, 38] – ÏÕÑ. Â Ðîññèè ýòè ñòåêëà ïîÿâèëèñü â
ñåðåäèíå 1980-õ ãîäîâ è ñòàëè èçâåñòíû ïîä íàçâàíèåì “ìóëüòèõðîìíûå ñòåêëà” – ÌÕÑ [35, 36].
 ýòèõ ñòåêëàõ â ðåçóëüòàòå ìíîãîêðàòíîãî ÓÔ îáëó÷åíèÿ è ïîñëåäóþùèõ òåðìîîáðàáîòîê îáðàçóþòñÿ
ìèêðîêðèñòàëëû ñèëüíî âûòÿíóòîé êîíóñîîáðàçíîé
ôîðìû, ïîêðûòûå ìåòàëëè÷åñêèì ñåðåáðîì. Òàêèå
ïðîòÿæåííûå ìåòàëëè÷åñêèå ìèêðîîáðàçîâàíèÿ
äîñòàòî÷íî ñòàáèëüíû è â ïðèíöèïå ñïîñîáíû îáåñïå÷èòü çàïèñü è äîëãîâðåìåííóþ ýêñïëóàòàöèþ ãîëîãðàìì áåç êàêîé-ëèáî äåñòðóêöèè. Îäíàêî òàêèå
÷àñòèöû õàðàêòåðèçóþòñÿ íàëè÷èåì øèðîêèõ ïîëîñ
ïîãëîùåíèÿ è çàìåòíûì ñâåòîðàññåÿíèåì, ÷òî îãðàíè÷èâàåò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèå ÏÕÑ è ÌÕÑ
äëÿ çàïèñè îáúåìíûõ ãîëîãðàìì ñ âûñîêîé äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòüþ è ïðîñòðàíñòâåííîé
÷àñòîòîé.
 êîíöå 1980-õ ãîäîâ â Ãîñóäàðñòâåííîì îïòè÷åñêîì èíñòèòóòå èì. Ñ.È. Âàâèëîâà íà îñíîâå ÏÕÑ
ðàçðàáîòàí íîâûé êëàññ ôîòî÷óâñòâèòåëüíûõ ñèëèêàòíûõ ñòåêîë [39–43], îáåñïå÷èâàþùèõ çàïèñü
îáúåìíûõ ôàçîâûõ ãîëîãðàìì è íàçâàííûõ àâòîðàìè ôîòîòåðìîðåôðàêòèâíûìè (ÔÒÐ) ñòåêëàìè. Ñ ñåðåäèíû 1990-õ ãîäîâ òàêèå ñòåêëà ñòàëè àêòèâíî
èñïîëüçîâàòü çà ðóáåæîì [44, 45]. Ýòè ìàòåðèàëû
îòëè÷àþòñÿ òåì, ÷òî â îáëó÷åííîé ÓÔ èçëó÷åíèåì
îáëàñòè ïðè ïîñëåäóþùåì íàãðåâàíèè ïðîèñõîäèò
èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ, êîòîðîå íàáëþäàåòñÿ â øèðîêîì ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå, îõâàòûâàþùåì âñþ âèäèìóþ îáëàñòü ñïåêòðà.
 ñîñòàâ ÔÒÐ ñòåêëà ïîìèìî ñòåêëîîáðàçîâàòåëÿ SiO2 è ìîäèôèêàòîðîâ Na2O, Al2O3 è ZnO âõîäÿò
ôîòî÷óâñòâèòåëüíûå äîáàâêè, ÿâëÿþùèåñÿ äîíîðà269
ìè (Ce3+) è àêöåïòîðîâ (Ag+) ýëåêòðîíîâ, à òàêæå
èîíû F–, ó÷àñòâóþùèå â îáðàçîâàíèè êðèñòàëëè÷åñêîé ôàçû. Èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ â
ÔÒÐ ñòåêëå ïðîèñõîäèò âñëåäñòâèå ôîòî-òåðìî-èíäóöèðîâàííîé êðèñòàëëèçàöèè ñòåêëà, êîòîðàÿ çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì (ðèñ. 6).
Ïîä äåéñòâèåì ÓÔ èçëó÷åíèÿ He–Cd-ëàçåðà ñ
äëèíîé âîëíû 325 íì, áëèçêîé ê ïîëîñå ïîãëîùåíèÿ Ce3+ (λ = 312 íì), ïðîèñõîäèò ôîòîèîíèçàöèÿ
Ce3+ ñ îáðàçîâàíèåì ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ è èõ
çàõâàò íà ëîâóøêàõ Ag+ (ðèñ. 6à):
Ce3+ + hν → Ce4+ + e
e + Ag+ → Ag0.
Ïîñëåäóþùàÿ òåðìîîáðàáîòêà ïðèâîäèò ê àãðåãàöèè àòîìàðíîãî ñåðåáðà Ag0 è îáðàçîâàíèþ êîëëîèäíûõ ÷àñòèö ñåðåáðà – Ag0n (ðèñ. 6á). Ïðè òåìïåðàòóðàõ, áëèçêèõ ê òåìïåðàòóðå ñòåêëîâàíèÿ
(Tg = 490 °Ñ) è âûøå, íà ýòèõ çàðîäûøàõ ïðîèñõîäèò ðîñò ìèêðîêðèñòàëëîâ NaF (ðèñ. 6â). Äîçà ÓÔ
îáëó÷åíèÿ îïðåäåëÿåò êîíöåíòðàöèþ êîëëîèäíûõ
÷àñòèö ñåðåáðà è, ñîîòâåòñòâåííî, êîíöåíòðàöèþ
ìèêðîêðèñòàëëîâ, à òåìïåðàòóðà è âðåìÿ òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè (òåðìîïðîÿâëåíèå) îïðåäåëÿþò ðàçìåð ìèêðîêðèñòàëëîâ è îáúåìíóþ äîëþ êðèñòàëëè÷åñêîé ôàçû.
 îáëó÷åííîé îáëàñòè ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ
(no) îïðåäåëÿåòñÿ äâóìÿ ôàêòîðàìè (ðèñ. 7): 1) ïîêà-
(à)
Ce4+
Îáëó÷åíèå
λ = 325 íì
Ce3+
(á)
Ag0
e
Ag0
Ag+
Ag0n
Íàãðåâ
Ò = 400 °Ñ
NaF
(â)
F–
Na+
Íàãðåâ
Ò = 520 °Ñ
Ag0n
Ðèñ. 6. Ôîòî-òåðìî-èíäóöèðîâàííàÿ êðèñòàëëèçàöèÿ
ñòåêëà: à) ôîòîèîíèçàöèÿ öåðèÿ ÓÔ èçëó÷åíèåì ñ
îáðàçîâàíèåì ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ, çàõâàò ýëåêòðîíîâ èîíàìè ñåðåáðà è îáðàçîâàíèå àòîìàðíîãî ñåðåáðà;
á) îáðàçîâàíèå êîëëîèäíîãî ñåðåáðà ïðè íàãðåâàíèè
îáëó÷åííîãî ñòåêëà (400 °Ñ); â) ðîñò ìèêðîêðèñòàëëîâ NaF íà êîëëîèäíûõ öåíòðàõ ïðè 520 °Ñ.
270
2
níî
nî
1
2
nîñô
nêô
Ðèñ. 7. Ìîäåëü ÔÒÐ ñòåêëà ñ îáëó÷åííîé (1) è íåîáëó÷åííîé (2) îáëàñòÿìè. níî – ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ íåîáëó÷åííîé îáëàñòè ñòåêëà ïîñëå òåðìîîáðàáîòêè; no – ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ îáëó÷åííîé
îáëàñòè ñòåêëà ïîñëå òåðìîîáðàáîòêè; nêô – ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ôàçû; nîñô – ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ “îñòàòî÷íîé” ñòåêëîîáðàçíîé ôàçû.
çàòåëåì ïðåëîìëåíèÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ôàçû (â äàííîì ñëó÷àå äëÿ NaF nêô = 1,32) è åå îáúåìíîé äîëåé,
2) ïîêàçàòåëåì ïðåëîìëåíèÿ “îñòàòî÷íîé” ñòåêëîôàçû (nîñô ≈ 1,49), èç êîòîðîé ôòîð è íàòðèé ïåðåøëè â
êðèñòàëëè÷åñêóþ ôàçó.
Çàìåòèì, ÷òî ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ â îáëó÷åííîé îáëàñòè ìåíüøå, ÷åì â íåîáëó÷åííîé, à â íåîáëó÷åííîé îáëàñòè ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ níî
ïîñëå òåðìîîáðàáîòêè ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿåòñÿ
ïî ñðàâíåíèþ ñ èñõîäíûì ñòåêëîì (níî = 1,4919 äëÿ
λ = 644 íì) [37]. Ðàçíèöà â ïîêàçàòåëÿõ ïðåëîìëåíèÿ (Δn = nî – níî) îáëó÷åííîé è íåîáëó÷åííîé îáëàñòè ñòåêëà çàâèñèò îò äîçû îáëó÷åíèÿ, òåìïåðàòóðû è âðåìåíè òåðìîïðîÿâëåíèÿ è äîñòèãàåò äëÿ
ÔÒÐ ñòåêëà çíà÷åíèé Δn = 5×10–5. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî
òîëùèíà ñòåêëà ìîæåò äîñòèãàòü 10–20 ìì, òàêàÿ
àìïëèòóäà ìîäóëÿöèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ
âïîëíå äîñòàòî÷íà äëÿ çàïèñè îáúåìíûõ áðýããîâñêèõ ðåøåòîê ñ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòüþ äî
95%. Ïðè ýòîì îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè íåîãðàíè÷åííûé ñðîê ýêñïëóàòàöèè ãîëîãðàììû ïðè òåìíîâîì õðàíåíèè è ñ÷èòûâàíèè èç-çà âûñîêîé ñòàáèëüíîñòè îáðàçîâàâøèõñÿ â îáúåìå ãîëîãðàììû
ìèêðîêðèñòàëëîâ NaF.
Èññëåäîâàíèÿ ÔÒÐ ñòåêëà è ïðîöåññîâ ôîðìèðîâàíèÿ â íåì îáúåìíûõ ôàçîâûõ ãîëîãðàìì
[39–49] âûÿâèëè ðÿä äðóãèõ ïîëåçíûõ îñîáåííîñòåé ýòîãî ìàòåðèàëà. Òàê, ÔÒÐ ñòåêëà â èñõîäíîì
ñîñòîÿíèè èìåþò øèðîêîå îêíî ïðîçðà÷íîñòè λ =
= 300–3000 íì. Ïîñëå îáëó÷åíèÿ ÓÔ ëàçåðîì è òåðìîîáðàáîòêè â íåì ïîÿâëÿþòñÿ íåçíà÷èòåëüíûå íàâåäåííûå ïîòåðè (ðèñ. 8) â âèäèìîì äèàïàçîíå
ñïåêòðà, îáóñëîâëåííûå ðàññåÿíèåì íà ìèêðîêðèñòàëëè÷åñêîé ôàçå è íàëè÷èåì øèðîêîé ïîëîñû ïî-
kíî, kî×10, ñì–1
8
kî×10
4
kíî
0
300
500
700
λ, íì
Ðèñ. 8. Ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ ÔÒÐ ñòåêëà: äî ýêñïîíèðîâàíèÿ (kíî) è ïîñëå îáëó÷åíèÿ â ïîëîñó ïîãëîùåíèÿ Ce3+ (λ = 325 íì) è ïîñëåäóþùåé òåðìîîáðàáîòêè ïðè 520 °Ñ.
ãëîùåíèÿ êîëëîèäíîãî ñåðåáðà ñ ìàêñèìóìîì â ðàéîíå 450 íì.
Ãîëîãðàììû, çàðåãèñòðèðîâàííûå â ÔÒÐ ñòåêëå,
îáëàäàþò âûñîêîé õèìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòüþ è
ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòüþ è â ýòîì îòíîøåíèè
ïðàêòè÷åñêè íå îòëè÷àþòñÿ îò êîììåð÷åñêîãî îïòè÷åñêîãî ñòåêëà Ê8. Êðîìå òîãî, îíè âûäåðæèâàþò âîçäåéñòâèå ìîùíîãî íåïðåðûâíîãî è èìïóëüñíîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ. Ïîðîãè îïòè÷åñêîãî ïðîáîÿ ãîëîãðàììû íà ÔÒÐ ñòåêëå áëèçêè ê ïîðîãàì ïðîáîÿ êîììåð÷åñêîãî îïòè÷åñêîãî ñòåêëà
BK7 (1 êÄæ/ñì 2 ïðè èìïóëüñíîì îáëó÷åíèè íà
λ = 1,06 ìêì). Îïòè÷åñêèå è ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ãîëîãðàììû îñòàþòñÿ íåèçìåííûìè ïðè
ìíîãîêðàòíîì íàãðåâå ãîëîãðàììû äî âûñîêèõ òåìïåðàòóð (500 °Ñ).
Ñóùåñòâåííûì äîñòîèíñòâîì ÔÒÐ ñòåêëà êàê
ìàòåðèàëà äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì ÿâëÿåòñÿ åãî âûñîêàÿ îäíîðîäíîñòü (ôëóêòóàöèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ â îáúåìå ïîðÿäêà 10–5) è âîñïðîèçâîäèìîñòü
õàðàêòåðèñòèê ïðè ñèíòåçå ñàìîãî ñòåêëà. ÔÒÐ ñòåêëî ïîäîáíî îïòè÷åñêîìó ñòåêëó Ê8 äîïóñêàåò ïðèìåíåíèå òðàäèöèîííûõ ìåòîäîâ ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè – øëèôîâàíèå è ïîëèðîâàíèå, à òàêæå ðàçíîîáðàçíûå òåõíîëîãèè ôîðìîâàíèÿ (íàïðèìåð,
ìîëèðîâàíèå è ñîçäàíèå àñôåðè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé). Èçãîòîâëåíèå ÔÒÐ ñòåêëà ìîæíî îñóùåñòâëÿòü
êàê â ëàáîðàòîðíûõ (äî 600 ã), òàê è â ïðîìûøëåííûõ (äî 300 êã) óñëîâèÿõ ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðîñòîé
è íåòîêñè÷íîé òåõíîëîãèè. Ïðè ýòîì õèìè÷åñêèå
ðåàêòèâû, ïîòðåáíûå äëÿ ñèíòåçà ñòåêëà, ÿâëÿþòñÿ
êîììåð÷åñêè äîñòóïíûìè è íåäîðîãèìè.
Îòìå÷åííûå îñîáåííîñòè îòêðûâàþò âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ ÔÒÐ ñòåêëà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ
âûñîêîòî÷íûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ [46, 48,
49], íàïðèìåð ñâåðõóçêîïîëîñíûõ ñïåêòðàëüíûõ
ôèëüòðîâ ñ øèðèíîé ïîëîñû 0,1 íì, ïðîñòðàíñòâåí-
íûõ ôèëüòðîâ ñ óãëîâûì ðàçðåøåíèåì 0,5 ìðàä,
âíóòðèðåçîíàòîðíûõ áðýããîâñêèõ ôèëüòðîâ è çåðêàë â âûñîêîýíåðãåòè÷íûõ ëàçåðíûõ ñèñòåìàõ, áðýããîâñêèõ ôèëüòðîâ äëÿ ñòàáèëèçàöèè èçëó÷åíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðîâ [50].
Íàðÿäó ñ î÷åâèäíûìè äîñòîèíñòâàìè ÔÒÐ ñòåêëàì ïðèñóùè ñëåäóþùèå íåäîñòàòêè:
• ñïåêòð ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòè ñòåêîë, îãðàíè÷åííûé ÓÔ äèàïàçîíîì (280–350 íì). Ïðè îáëó÷åíèè èñõîäíîãî ÔÒÐ ñòåêëà ÓÔ èçëó÷åíèåì íàáëþäàþòñÿ ðàññåÿíèå è ëþìèíåñöåíöèÿ. Ýòè ýôôåêòû
ñíèæàþò êîíòðàñò ðåãèñòðèðóåìîé èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû;
• çíà÷èòåëüíûå íàâåäåííûå ïîòåðè â îáëó÷åííûõ îáëàñòÿõ ñòåêëà, äîñòèãàþùèå 0,5–1 ñì–1, îáóñëîâëåííûõ ôîðìèðîâàíèåì êðèñòàëëè÷åñêîé ôàçû;
• íåáîëüøîé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí èçìåíåíèÿ
ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ (Δn = 5×10–4). Óâåëè÷åíèå
òåìïåðàòóðû èëè âðåìåíè òåðìîïðîÿâëåíèÿ íå ïðèâîäèò ê äàëüíåéøåìó ðîñòó Δn, ïîñêîëüêó ïðîèñõîäèò ñïîíòàííàÿ êðèñòàëëèçàöèÿ ñòåêëà â íåîáëó÷åííîé îáëàñòè è, ñîîòâåòñòâåííî, ñíèæåíèå êîíòðàñòà çàðåãèñòðèðîâàííîé ãîëîãðàììû.
Ñëåäóåò îòìåòèòü íåêîòîðûå íåîáû÷íûå äëÿ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä îñîáåííîñòè ÔÒÐ ñòåêîë. Òàê,
ê ýòèì ñòåêëàì ïðèìåíèìà èîíîîáìåííàÿ òåõíîëîãèÿ, ñ èñïîëüçîâàíèåì êîòîðîé âîçìîæíî ñîçäàíèå
èîíîîáìåííûõ âîëíîâîäîâ, à òàêæå óïðî÷íåíèå
ïîâåðõíîñòè ñòåêëà äëÿ ïîâûøåíèÿ åãî ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè, õèìè÷åñêîé óñòîé÷èâîñòè, òåðìè÷åñêîé è îïòè÷åñêîé ïðî÷íîñòè [51]. Áîëåå òîãî,
áûëà ïðîäåìîíñòðèðîâàíà âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ íà
îñíîâå ÔÒÐ ñòåêîë òàê íàçûâàåìîãî “ïîëèôóíêöèîíàëüíîãî ñòåêëà” [52, 53], êîòîðîå ñî÷åòàåò â ñåáå
ñâîéñòâà òðåõ ìàòåðèàëîâ: ëàçåðíîãî, ôîòî÷óâñòâèòåëüíîãî è èîíîîáìåííîãî. Ñ ýòîé öåëüþ ÔÒÐ ñòåêëî àêòèâèðîâàëîñü èîíàìè èòòåðáèÿ è ýðáèÿ. Ïðè
ýòîì êîíöåíòðàöèÿ àêòèâàòîðîâ äîñòèãàëà 10 âåñ.%,
÷òî ñóùåñòâåííî äëÿ ñîçäàíèÿ ìàëîãàáàðèòíûõ
ïëàíàðíûõ âîëíîâîäíûõ óñèëèòåëåé è ìèêðî÷èïëàçåðîâ.
Ôîòî÷óâñòâèòåëüíàÿ ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ öåðèÿ
â ÔÒÐ ñòåêëå íå ïåðåêðûâàåòñÿ ñ ïîëîñàìè ïîãëîùåíèÿ èîíîâ èòòåðáèÿ è ýðáèÿ, ò. å. ââåäåíèå ëàçåðíûõ àêòèâàòîðîâ èòòåðáèÿ è ýðáèÿ â ÔÒÐ ñòåêëî íå
èçìåíèëî åãî ñâîéñòâ êàê ñðåäû äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì. Íà îñíîâå ìîäèôèöèðîâàííîãî òàêèì îáðàçîì ÔÒÐ ñòåêëà âîçìîæíî ñîçäàíèå èíòåãðàëüíîîïòè÷åñêîãî âîëíîâîäíîãî óñèëèòåëÿ ñâåòà íà
1,55 ìêì äëÿ îïòè÷åñêîé ñâÿçè, â êîòîðîì èíòåãðèðîâàíû òðè îïòè÷åñêèõ âîëíîâîäíûõ ýëåìåíòà –
ìóëüòèïëåêñîðà äëÿ ñîåäèíåíèÿ ñèãíàëüíîãî êàíàëà (1,55 ìêì) è êàíàëà íàêà÷êè (0,98 ìêì), àêòèâíîãî êàíàëà è áðýããîâñêîé ðåøåòêè äëÿ âûðàâíèâàíèÿ ñïåêòðà óñèëåíèÿ.
271
Âûñîêîñòàáèëüíûå ãîëîãðàôè÷åñêèå ñðåäû
íà îñíîâå êðèñòàëëîâ ôòîðèäà êàëüöèÿ,
ëåãèðîâàííûõ ùåëî÷íûìè ìåòàëëàìè
Êàê èçâåñòíî, íàèáîëåå âûñîêîé ñòàáèëüíîñòüþ
ïàðàìåòðîâ îáëàäàþò êðèñòàëëû, äëÿ êîòîðûõ õàðàêòåðíà çíà÷èòåëüíàÿ îáëàñòü óïðóãèõ äåôîðìàöèé, îáåñïå÷èâàþùàÿ ñîõðàíåíèå ôîðìû îáðàçöà.
 ñâÿçè ñ ýòèì â ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà áûëè ïðåäëîæåíû âûñîêîñòàáèëüíûå ãîëîãðàôè÷åñêèå ìàòåðèàëû íà îñíîâå êðèñòàëëîâ ôòîðèäà êàëüöèÿ (ìèíåðàë ôëþîðèò), ëåãèðîâàííûõ ïðèìåñÿìè ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ. Ôòîðèä êàëüöèÿ îòëè÷àåòñÿ âûñîêîé
ìåõàíè÷åñêîé, ëó÷åâîé (äî 100 ÌÂò/ñì2) è ðàäèàöèîííîé (äî 106 ðåíòãåí) ñòîéêîñòüþ.
Ñòðóêòóðà ôëþîðèòà (ïðîñòðàíñòâåííàÿ ãðóïïà
Oh5(Fm3m)) ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà â âèäå áåñêîíå÷íîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ôòîðíûõ êóáîâ, ïîëîâèíà
öåíòðàëüíûõ ïîçèöèé êîòîðûõ çàíÿòà êàòèîíàìè, à
âòîðàÿ ïîëîâèíà ïóñòà. Äëÿ ýòîé ñòðóêòóðû õàðàêòåðíà áîëüøàÿ æåñòêîñòü êàòèîííîé ïîäðåøåòêè è
âûñîêàÿ ëàáèëüíîñòü àíèîííîé ïîäðåøåòêè.
Äëÿ ïðèäàíèÿ òàêèì êðèñòàëëàì ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè â íèõ ââîäÿò öåíòðû îêðàñêè, êîòîðûå
ïîä äåéñòâèåì èçëó÷åíèÿ ìîãóò èçìåíÿòü ñâîé ñîñòàâ, ñòðóêòóðó è ýëåêòðîííîå ñòðîåíèå. Òàêèå öåíòðû ñîçäàþòñÿ â ðåçóëüòàòå òàê íàçûâàåìîãî àääèòèâíîãî îêðàøèâàíèÿ, êîòîðîå îñóùåñòâëÿåòñÿ
ïóòåì îòæèãà êðèñòàëëîâ â ïàðàõ ìåòàëëà-êàòèîíà
èëè â àòìîñôåðå âîäîðîäà. Â õîäå ýòîãî ïðîöåññà â
îáúåì êðèñòàëëà äèôôóíäèðóþò àíèîííûå âàêàíñèè è ýëåêòðîíû, òàê ÷òî çàðÿäîâàÿ íåéòðàëüíîñòü
êðèñòàëëà â ïðîöåññå îêðàøèâàíèÿ íå íàðóøàåòñÿ.
Âàðüèðóÿ ïàðàìåòðû ïðîöåññà – òåìïåðàòóðó êðèñòàëëà è äàâëåíèå ïàðîâ ìåòàëëà, ìîæíî â øèðîêèõ
ïðåäåëàõ èçìåíÿòü êîíöåíòðàöèþ öåíòðîâ îêðàñêè
â îáúåìå êðèñòàëëà. Ðàçâèòàÿ â ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà òåõíîëîãèÿ ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü ðàâíîâåñíîå îêðàøèâàíèå îáðàçöîâ äèàìåòðîì äî 18 ìì
è äëèíîé äî 25 ìì [54].
 óñëîâèÿõ ðàâíîâåñíîãî îêðàøèâàíèÿ ðåêîìáèíàöèÿ äèôôóíäèðóþùèõ â îáúåì àíèîííûõ âàêàíñèé è ýëåêòðîíîâ ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ ïðîñòåéøèõ F-öåíòðîâ, êîòîðûå â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè
àãðåãèðóþò â áîëåå ñëîæíûå M-, R- è N-öåíòðû,
ñîñòîÿùèå ñîîòâåòñòâåííî èç 2-õ, 3-õ è 4-õ âàêàíñèé ñ ýëåêòðîíàìè. Ýòè öåíòðû èìåþò ðÿä ïîëîñ
ïîãëîùåíèÿ, ïðè ýòîì âñå öåíòðû èìåþò ïîëîñó â
ÓÔ îáëàñòè ñïåêòðà.
Ïðè îñâåùåíèè êðèñòàëëîâ ðàâíîìåðíûì ÓÔ
èçëó÷åíèåì ïðè ïîâûøåííîé òåìïåðàòóðå ïåðå÷èñëåííûå – “ïðîñòûå” – öåíòðû îêðàñêè ïðåîáðàçóþòñÿ â âûñîêîàãðåãèðîâàííûå öåíòðû îêðàñêè, âêëþ÷àþùèå áîëåå 5-òè âàêàíñèé [55]. Èç èõ
÷èñëà ñëåäóåò îñîáî âûäåëèòü êîëëîèäíûå öåíòðû,
272
êîòîðûå ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê íàíîðàçìåðíûå
âêëþ÷åíèÿ ÷àñòèö ìåòàëëà (êàëüöèÿ), âíåäðåííûå
â ðåøåòêó ôëþîðèòà. C êîëëîèäíûìè öåíòðàìè
ñâÿçàíà øèðîêàÿ ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ â îáëàñòè
550–600 íì. Ïîìèìî íèõ, âîçìîæíî îáðàçîâàíèå
áîëüøîãî ÷èñëà òàê íàçûâàåìûõ êâàçèêîëëîèäíûõ
öåíòðîâ, ïðåäñòàâëÿþùèõ áîëåå èëè ìåíåå êðóïíûå
àññîöèàòû F-öåíòðîâ.
Íîìåíêëàòóðà îáðàçóþùèõñÿ ïðè ðàâíîìåðíîì
ÓÔ îáëó÷åíèè âûñîêîàãðåãèðîâàííûõ öåíòðîâ çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Ïðè Ò ~ 200 °C îáëó÷åíèå
ïðèâîäèò ê ïðàêòè÷åñêè ïîëíîé òðàíñôîðìàöèè
ïðîñòûõ öåíòðîâ îêðàñêè â êîëëîèäíûå öåíòðû.
Íàëè÷èå â êðèñòàëëàõ ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøîé
êîíöåíòðàöèè ùåëî÷íûõ ïðèìåñåé, 1017–1018 ñì–3,
óñêîðÿåò ïðîöåññû ïðåîáðàçîâàíèÿ öåíòðîâ èç-çà
ïðèñóòñòâèÿ äîïîëíèòåëüíûõ – ïî îòíîøåíèþ ê ââåäåííûì ïðè àääèòèâíîì îêðàøèâàíèè – âàêàíñèé,
êîìïåíñèðóþùèõ èçáûòî÷íûé (–1) çàðÿä ïðèìåñè.
 ïðîöåññå çàïèñè ãîëîãðàììû èíòåíñèâíîñòü
ýêñïîíèðóþùåãî êðèñòàëë èçëó÷åíèÿ ÿâëÿåòñÿ ïðîñòðàíñòâåííî ìîäóëèðîâàííîé. Ïðè ýòîì â óçëàõ
èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû âñëåäñòâèå íåèäåàëüíîãî âûðàâíèâàíèÿ èíòåíñèâíîñòåé èíòåðôåðèðóþùèõ ïó÷êîâ è íàëè÷èÿ ôîíîâûõ çàñâåòîê èíòåíñèâíîñòü àêòèíè÷íîãî èçëó÷åíèÿ îòëè÷íà îò íóëÿ.
 ïó÷íîñòÿõ èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû ïðîèñõîäèò áîëåå ýôôåêòèâíàÿ ôîòîèîíèçàöèÿ öåíòðîâ
îêðàñêè, ÷åì â åå óçëàõ. Âñëåäñòâèå ýòîãî êîíöåíòðàöèÿ îáðàçóþùèõñÿ â ðåçóëüòàòå ôîòîèîíèçàöèè
âàêàíñèé è ýëåêòðîíîâ òàêæå îêàçûâàåòñÿ ïðîñòðàíñòâåííî ìîäóëèðîâàííîé. Áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ ãðàäèåíòà êîíöåíòðàöèè îíè äèôôóíäèðóþò èç ïó÷íîñòåé â óçëû èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû, ãäå è ïðîèñõîäèò ôîðìèðîâàíèå êîëëîèäíûõ öåíòðîâ.
Ðåçóëüòàòîì äåéñòâèÿ ôîòîèíäóöèðîâàííîé äèôôóçèè ÿâëÿåòñÿ óõîä öåíòðîâ îêðàñêè èç ïó÷íîñòåé
èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû.
Ïîýòîìó â ñïåêòðå ïîãëîùåíèÿ ãîëîãðàììû, çàïèñàííîé ÓÔ ëàçåðîì ïðè Ò ~ 200 °C ïðèñóòñòâóåò
òîëüêî ïîëîñà êîëëîèäíûõ öåíòðîâ (ðèñ. 9). Èç ýòîãî
ñëåäóåò, ÷òî ïðîñòðàíñòâåííàÿ ìîäóëÿöèÿ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ãîëîãðàììû îáóñëîâëåíà ïðîñòðàíñòâåííûìè âàðèàöèÿìè êîíöåíòðàöèè êîëëîèäíûõ
öåíòðîâ â îáúåìå êðèñòàëëà. Èõ êîíöåíòðàöèÿ
ìèíèìàëüíà â ïó÷íîñòÿõ è ìàêñèìàëüíà â óçëàõ
çàðåãèñòðèðîâàííîé êàðòèíû [56]. Ïðè ýòîì ïðîôèëü ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ îïòè÷åñêèõ
ïàðàìåòðîâ ãîëîãðàììû (ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ
è êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ) îòëè÷àåòñÿ îò ñèíóñîèäàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ñâåòà â
ðåãèñòðèðóåìîì èíòåðôåðåíöèîííîì ïîëå. Äîêàçàòåëüñòâîì îòìå÷åííîãî íåëèíåéíîãî õàðàêòåðà çàïèñè ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü íàáëþäåíèÿ äî ïÿòè
ïîðÿäêîâ äèôðàêöèè ïðè ðàçâîðîòå ãîëîãðàììû
D/Dmax
Çíà÷åíèÿ ýôôåêòèâíîé òîëùèíû ãîëîãðàììû, ïîëó÷åííûå èç àíàëèçà óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè (4,5 ìì),
íåñêîëüêî ìåíüøå òîëùèíû îêðàøåííîãî êðèñòàëëà (5,8 ìì), ÷òî, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíî ñ îñëàáëåíèåì çàïèñûâàþùåãî ÓÔ èçëó÷åíèÿ ïî ìåðå åãî ïðîõîæäåíèè â ãëóáü êðèñòàëëà [58].
Äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü ãîëîãðàìì, çàðåãèñòðèðîâàííûõ â êðèñòàëëàõ ôòîðèäà êàëüöèÿ,
ëåãèðîâàííûõ ùåëî÷íûìè ìåòàëëàìè, çàâèñèò îò
ðÿäà ôàêòîðîâ: óñëîâèé àääèòèâíîãî îêðàøèâàíèÿ,
ýêñïîçèöèè è äëèíû âîëíû âîññòàíàâëèâàþùåãî
èçëó÷åíèÿ. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé äèôðàêöèîííîé
ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàìì, ïîëó÷åííûõ ïðè ýêñïîçèöèè ïîðÿäêà 1 Äæ/ñì2 â ëó÷øåì èç èññëåäîâàííûõ (æåñòêî îêðàøåííûõ) îáðàçöîâ, ïðåäñòàâëåíû
íà ðèñ. 9. Ïîëó÷åííûå â äëèííîâîëíîâîì äèàïàçîíå çíà÷åíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ñâèäåòåëüñòâóþò î íàëè÷èè çíà÷èòåëüíîé ôàçîâîé ñîñòàâëÿþùåé â çàðåãèñòðèðîâàííîé ðåøåòêå.
Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ïîëó÷åííûõ ãîëîãðàìì ÿâëÿåòñÿ èõ âûñîêàÿ ñòàáèëüíîñòü. Òåðìîèíäóöèðîâàííûé ðàñïàä ãîëîãðàìì íà÷èíàåòñÿ ñ
Ò ~ 200 °C, à ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè îíè ñîõðàíÿþòñÿ â òå÷åíèå ïðàêòè÷åñêè íå-
η, %
1
2
0,5
10
0
300
600
900
λ, íì
0
Ðèñ. 9. Íîðìèðîâàííûé ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ ãîëîãðàììû â àääèòèâíî îêðàøåííîì êðèñòàëëå CaF2:Na (1)
è ñïåêòðàëüíàÿ çàâèñèìîñòü åå äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè (2).
îòíîñèòåëüíî ñ÷èòûâàþùåãî ïó÷êà. Ïîñòðîåíèå
ïðîôèëÿ ðåøåòêè ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ïîðÿäêîâ äèôðàêöèè [57] ïîêàçàëî, ÷òî
ðàñïðåäåëåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ è êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ ãîëîãðàììû áëèçêî ê ïðÿìîóãîëüíîìó ìåàíäðó.
Òàáëèöà 2. Ñðàâíèòåëüíûå ïàðàìåòðû ìàòåðèàëîâ äëÿ îáúåìíîé ãîëîãðàôèè
ïîëèìåðíûå ìàòåðèàëû
Ìàòåðèàë
ðåîêñàí
ðåîêñàí ñ
ìàòåðèàë ñ
ôèçè÷åñêèì äèôôóçèîííûì
ïðîÿâëåíèåì ïðîÿâëåíèåì
ìàòåðèàëû íà îñíîâå
ñèëèêàòíîãî ñòåêëà
êðèñòàëë
ïîðèñòîå
ñòåêëî
ÔÒÐ ñòåêëî
ôëþîðèò
ñïåêòðàëüíàÿ îáëàñòü
÷óâñòâèòåëüíîñòè, íì
440–900
440–600
480–540
440–520
280–350
300–400
ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòü,
Äæ/ñì2
0,5–1,5
~ 0,1
0,5–1,5
10–2–1
0,05
~1
ìàêñèìàëüíî äîñòèæèìîå èçìåíåíèå
ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ Δn
2×10–2
5×10–3
10–1
5×10–4
5×10–5
âèäèìûé, áëèæíèé ÈÊ
ðàáî÷èé ñïåêòðàëüíûé
äèàïàçîí ãîëîãðàììû
òîëùèíà ãîëîãðàììû,
ìêì
òåðìîñòîéêîñòü
102–103
102–103
102–104
10–103
~ 103
103–104
70 °Ñ
70 °Ñ
70–100 °Ñ
500 °Ñ
500 °Ñ
200 °Ñ
òåðìîîáðàáîòêà
ïðè 400 è 520 °Ñ
íå òðåáóåòñÿ
íå òðåáóåòñÿ
íå òðåáóåòñÿ
ïðåäýêñïîçèöèîííàÿ
îáðàáîòêà
íàñûùåíèå
êèñëîðîäîì
ïðîÿâëåíèå
íå òðåáóåòñÿ
ôèêñèðîâàíèå
äëèííîâîëíîâûé âèäèìûé, ÈÊ
äåãàçàöèÿ
íàñûùåíèå òåðìîîáðàáîòêà õèìè÷åñêîå
êèñëîðîäîì, ïðè 50–70 °Ñ ïðîÿâëåíèå,
çàñâåòêà
òðàâëåíèå
äåãàçàöèÿ
ðàâíîìåðíàÿ
çàñâåòêà
íå òðåáóåòñÿ
273
îãðàíè÷åííîãî âðåìåíè. Êðîìå òîãî, êðèñòàëëû ñ
çàïèñàííûìè â íèõ ãîëîãðàììàìè îïòè÷åñêè äîñòàòî÷íî ñîâåðøåííû.
Ó÷èòûâàÿ èçëîæåííûå îñîáåííîñòè îêðàøåííûõ
êðèñòàëëîâ CaF2:Na, ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî îíè
ïðåäñòàâëÿþò îñîáûé èíòåðåñ äëÿ ìåòðîëîãè÷åñêèõ
ïðèìåíåíèé.
Çàêëþ÷åíèå
Ïðîâîäèâøèåñÿ â ÃÎÈ íà ïðîòÿæåíèè ìíîãèõ
ëåò ñèñòåìàòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ôîòîôèçèêè, îïòè÷åñêîãî ìàòåðèàëîâåäåíèÿ è ãîëîãðàôèè ïîçâîëèëè ïðåäëîæèòü ðÿä íåòðàäèöèîííûõ
ïîäõîäîâ, íà îñíîâå êîòîðûõ áûëè ñîçäàíû òîëñòîñëîéíûå ðåãèñòðèðóþùèå ìàòåðèàëû ñ ðàçðåøåíèåì äî 104 ìì–1, îáåñïå÷èâàþùèå äîëãîâðåìåííîå
õðàíåíèå è íåäåñòðóêòèâíîå ñ÷èòûâàíèå, à â ðÿäå
ñëó÷àåâ è çíà÷èòåëüíîå ïîñòýêñïîçèöèîííîå óñèëåíèå çàðåãèñòðèðîâàííûõ ãîëîãðàìì. Îñíîâíûå
ïàðàìåòðû ðàçðàáîòàííûõ ìàòåðèàëîâ ïðèâåäåíû
â òàáëèöå 2. Ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ýòè ìàòåðèàëû íå ÿâëÿþòñÿ êîíêóðåíòàìè äðóã äðóãó, íî èõ ðàçíîîáðàçèå ïîçâîëÿåò ðàçðàáîò÷èêàì ïðàêòè÷åñêèõ
ïðèëîæåíèé ãîëîãðàôèè ñäåëàòü ðàçóìíûé âûáîð
èñõîäÿ èç ïðèîðèòåòíûõ òðåáîâàíèé, êîòîðûì äîëæíà óäîâëåòâîðÿòü êîíêðåòíàÿ ðàçðàáîòêà.
Ëèòåðàòóðà
11. Äåíèñþê Þ.Í. Îá îòîáðàæåíèè îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ
îáúåêòà â âîëíîâîì ïîëå ðàññåÿííîãî èì èçëó÷åíèÿ //
ÄÀÍ ÑÑÑÐ. 1962. Ò. 144. ¹ 6. Ñ. 1275–1278.
12. Äåíèñþê Þ.Í. Îá îòîáðàæåíèè îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ
îáúåêòà â âîëíîâîì ïîëå ðàññåÿííîãî èì èçëó÷åíèÿ //
Îïò. è ñïåêòð. 1963. Ò. 15. ¹ 4. Ñ. 522–532.
13. Äåíèñþê Þ.Í. Îá îòîáðàæåíèè îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ
îáúåêòà â âîëíîâîì ïîëå ðàññåÿííîãî èì èçëó÷åíèÿ, II. // Îïò. è ñïåêòð. 1965. Ò. 18. ¹ 2. Ñ. 276–283.
14. Ëàøêîâ Ã.È., Ñóõàíîâ Â.È. Èñïîëüçîâàíèå äèñïåðñèîííîé ôîòîðåôðàêöèè, îáóñëîâëåííîé ïðîöåññàìè ñ
ó÷àñòèåì òðèïëåòíûõ ñîñòîÿíèé, äëÿ ðåãèñòðàöèè
ôàçîâûõ òðåõìåðíûõ ãîëîãðàìì // Îïò. è ñïåêòð. 1978.
Ò. 44. ¹ 5. Ñ. 1008–1015.
15. Ëàøêîâ Ã.È., Ñóõàíîâ Â.È., Êðàêîâÿê Ì.Ã. è äð. Ðåãèñòðèðóþùàÿ ñðåäà äëÿ ïîëó÷åíèÿ ôàçîâîé òðåõìåðíîé ãîëîãðàììû, ôàçîâàÿ òðåõìåðíàÿ ãîëîãðàììà è
ñïîñîá åå ïîëó÷åíèÿ. ÀÑ 688891. Áþë. èçîáð. ¹ 36.
1979.
16. Ëàøêîâ Ã.È., Áîäóíîâ Å.Í. Ðåàêöèè ñåíñèáèëèçèðîâàííîãî ôîòîîêèñëåíèÿ â ôàçîâîé ðåãèñòðàöèè îïòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ // Îïò. è ñïåêòð. 1979. Ò. 47. ¹ 6.
Ñ. 1126–1133.
17. Ïîïîâ À.Ï., Êàâòðåâ À.Ô., Âåíèàìèíîâ À.Â., Ëàøêîâ Ã.È. Äëèííîâîëíîâàÿ ãðàíèöà cïeêòpàëüíîé ÷óâ-
274
ñòâèòåëüíîñòè ïîëèìåðîâ peoêñàí // Îïòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ ñ çàïèñüþ â òðåõìåðíûõ ñðåäàõ / Ïîä ðåä.
Äåíèñþêà Þ.Í. Ë.: Íàóêà, 1986. Ñ. 82–91.
18. Øåëåõîâ Í.Ñ., Ïîïîâ À.Ï., Áàíäþê Î.Â., Ðåáåçîâ À.Î.,
Ëàøêîâ Ã.È. Âîññòàíîâëåíèå ôåíàíòðåíõèíîíà â ôîòîõèìè÷åñêè îòáåëèâàåìîì ìàòåðèàëå ðåîêñàí //
ÆÍèÏÔèÊ. 1986. Ò. 31. ¹ 1. Ñ. 14–19.
19. Ñóõàíîâ Â.È., Êîðçèíèí Þ.Ë. Èññëåäîâàíèå ýíåðãåòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ïðîöåññà çàïèñè ãîëîãðàìì
äèôôóçíî ðàññåèâàþùåãî îáúåêòà íà ðåîêñàíå // Ïèñüìà â ÆÒÔ. 1982. Ò. 8. ¹ 18. Ñ. 1144–1145.
10. Ëàøêîâ Ã.È., Ïîïîâ À.Ï., Ðàòíåð Î.Á. Òðåõìåðíàÿ
ôàçîâàÿ ðåãèñòðèðóþùàÿ ñðåäà ðåîêñàí ñ ôèçè÷åñêèì
ïðîÿâëåíèåì ñêðûòîãî èçîáðàæåíèÿ // Îïò. è ñïåêòð.
1982. Ò. 52. ¹ 4. Ñ. 585–588.
11. Ñóõàíîâ Â.È., Àùåóëîâ Þ.Â., Ïåòíèêîâ À.Å. Èññëåäîâàíèå ñòàáèëüíîñòè ãîëîãðàôè÷åñêèõ ðåøåòîê íà ðåîêñàíå // Ïèñüìà â ÆÒÔ. 1985. Ò. 11. ¹ 19. Ñ. 1175–1177.
12. Âåíèàìèíîâ À.Â., Ëàøêîâ Ã.È., Ðàòíåð Î.Á., Øåëåõîâ Í.Ñ., Áàíäþê Î.Â. Ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ðåëàêñîìåòðèÿ êàê ìåòîä èçó÷åíèÿ äèôôóçèîííûõ ïðîöåññîâ â
ïîëèìåðíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåäàõ // Îïò. è ñïåêòð.
1986. Ò. 60. ¹ 1. Ñ. 142–147.
13. Âåíèàìèíîâ À.Â., Ïîïîâ À.Ï. Î ïðè÷èíàõ äåñòðóêöèè
ãîëîãðàìì, çàïèñàííûõ íà ðåîêñàíå // Îïò. è ñïåêòð.
1987. Ò. 63. ¹ 6. Ñ. 1346–1350.
14. Âåíèàìèíîâ À.Â., Øåëåõîâ Í.Ñ., Ðåáåçîâ À.Î., Àêèìîâà Å.È., Ïîïîâ À.Ï., Êàáàíîâ Â.Á. Ïîäàâëåíèå äèôôóçèîííîé äåñòðóêöèè ãîëîãðàìì íà ðåîêñàíå // ÆÒÔ.
1989. Ò. 59. ¹ 6. Ñ. 150–152.
15. Âåíèàìèíîâ À.Â., Ãîí÷àðîâ Â.Ô., Ïîïîâ À.Ï. Óñèëåíèå ãîëîãðàìì çà ñ÷åò äèôôóçèîííîé äåñòðóêöèè ïðîòèâîôàçíûõ ïåðèîäè÷åñêèõ ñòðóêòóð // Îïò. è ñïåêòð.
1991. Ò. 70. ¹4. Ñ. 864–868.
16. Ìîãèëüíûé Â.Â., Ãðèöàé Þ.Â. Òåìíîâîå ñàìîóñèëåíèå ãîëîãðàìì â ïîëèìåðíîé ñðåäå çà ñ÷åò ôîòîèíäóöèðîâàííîãî çàõâàòà ñâîáîäíîãî îáúåìà // ÆÒÔ. 1994.
Ò. 64. ¹ 7. Ñ. 99–105.
17. Hsu K.Y., Lin S.H., Hsiao Y.N., Whang W.T. Experimental characterization of phenanthrenequinone-doped
poly(methyl methacrylate) photopolymer for volume
holographic storage // Opt. Eng. 2003. V. 42. ¹ 5.
P. 1390–1396.
18. Steckman G.J., Shelkovnikov V., Berezhnaya V., Gerasimova T., Solomatine I., Psaltis D. Holographic recording
in a photopolymer by optically induced detachment of
chromophores // Opt. Lett. 2000. V. 25. P. 607–609.
19. Ãðèöàé Â., Ìîãèëüíûé Â.Â. Ïîëèìåðíûé ìàòåðèàë äëÿ
ôàçîâîé îïòè÷åñêîé çàïèñè ñ äèôôóçèîííûì óñèëåíèåì // Ïèñüìà â ÆÒÔ. 2006. Ò. 32. ¹ 1. Ñ. 20–26.
20. Ludman J.E., Riccobono J.R., Reinhand N.O., Semenova I.V., Korzinin Y.L., Shahriar S.M., Caulfield H.J., Fournier J.-M., Hemmer P. Very thick holographic nonspatial
filtering of laser beams // Opt. Eng. 1997. V. 36. ¹ 6.
P. 1700–1705.
21. Steckman G.J., Solomatine I., Zhou G., Psaltis D. Characterization of phenanthrenequinone-doped poly(methyl
methacrylate) for holographic memory // Opt. Lett. 1998.
V. 23. ¹ 16. P. 1310–1312.
22. Popov A., Novikov I., Lapushka K., Zyuzin I., Ponosov Y.,
Ashcheulov Y., Veniaminov A. Spectrally selective holographic optical elements based on a thick polymer medium
with diffusional amplification // J. Opt. A-Pure Appl. Opt.
2000. V. 2. ¹ 5. P. 494–499.
23. Àíäðååâà Î.Â., Áàíäþê Î.Â., Ïàðàìîíîâ À.À., ×åðêàñîâ À.Ñ., Ãàâðèëþê Å.Ð., Àíäðååâ Ï.Â. Îáúåìíûå ïðîïóñêàþùèå ãîëîãðàììû â ïîëèìåðíîé ñðåäå ñ ôåíàíòðåíõèíîíîì // Îïòè÷. æóðí. 2000. Ò. 67. ¹ 12.
Ñ. 27–33.
24. Yiou S., Balembois F., Georges P., Huignard J.-P. Narrow
beam divergence of laser diodes with a Bragg grating in
external cavity // Lasers and Electro-Optics Europe, 2003.
P. 157.
25. Yum H., Hemmer P., Heifetz A., Shen J., Lee J., Tripathi R.,
Shahriar M. Demonstration of a multiwave coherent
holographic beam combiner in a polymeric substrate //
Opt. Lett. 2005. V. 30. ¹ 22. P. 3012–3014.
26. Lee J.-K., Shen J.T., Heifetz A., Tripathi R., Shahriar M.S.
Demonstration of a thick holographic Stokesmeter // Opt.
Comm. 2006. V. 259. P. 484–487.
27. Veniaminov A., Bartsch E. Diffusional enhancement of
holograms: phenanthrenequinone in polycarbonate // J. Opt.
A – Pure Appl. Optics. 2002. V. 4. ¹ 4. P. 387–392.
28. Ñóõàíîâ Â.È. Òðåõìåðíûå ãëóáîêèå ãîëîãðàììû è
ìàòåðèàëû äëÿ èõ çàïèñè // Îïòè÷. æóðí. 1994. ¹ 1.
Ñ. 61–70.
29. Ñóõàíîâ Â.È., Õàçîâà Ì.Â., Êóðñàêîâà À.Ì., Àíäðååâà Î.Â. Îáúåìíûå êàïèëëÿðíûå ðåãèñòðèðóþùèå
ñðåäû ñî ñêðûòûì èçîáðàæåíèåì // Îïò. è ñïåêòð.
1988. Ò. 65. ¹ 2. Ñ.474–478.
30. Ñóõàíîâ Â.È., Õàçîâà Ì.Â., Øåëåõîâ Í.Ñ., Öåõîìñêàÿ Ò.Ñ., Àíôèìîâà È.Í. Òðåõìåðíàÿ ôàçîâàÿ ãîëîãðàììà è ñïîñîá åå ïîëó÷åíèÿ. ÀÑ 1575758. Áþë.
èçîáð. ¹ 29. 1997
31. Àéëåð Ð. Õèìèÿ êðåìíåçåìà, ÷. 1. Ì.: Ìèð, 1982. 416 c.
32. Ñóõàíîâ Â.È., Õàçîâà Ì.Â. è äð. // Îïòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ ñ çàïèñüþ â òðåõìåðíûõ ñðåäàõ / Ïîä ðåä. Äåíèñþêà Þ.Í. Ë.: Íàóêà 1989. Ñ. 86–105.
33. Ñóõàíîâ Â.È., Êó÷èíñêèé Ñ.À., Õàçîâà Ì.Â. // Îïò. è
ñïåêòð. 1991. Ò. 70. ¹ 1. Ñ. 150–154.
34. Êó÷èíñêèé Ñ.À., Ñóõàíîâ Â.È., Õàçîâà Ì.Â. Ïðèíöèïû ôîðìèðîâàíèÿ ãîëîãðàìì â êàïèëëÿðíûõ êîìïîçèòàõ // Îïò. è ñïåêòð. 1992. Ò. 72. ¹ 3. Ñ. 716–730.
35. Äîöåíêî À.Â., Åôðåìîâ À.Ì., Çàõàðîâ Â.Ê., Ïàíûøåâà Å.È., Òóíèìàíîâà È.Â. Î ñïåêòðàõ ïîãëîùåíèÿ ìóëüòèõðîìíûõ ñòåêîë // Ôèçèêà è õèìèÿ ñòåêëà. 1985.
Ò. 11. ¹ 5. Ñ. 592–595.
36. Ïàíûøåâà Å.È., Òóíèìàíîâà È.Â., Öåõîìñêèé Â.À.
Èññëåäîâàíèå ïðîöåññà îêðàøèâàíèÿ ìóëüòèõðîìíûõ
ñòåêîë // Ôèçèêà è õèìèÿ ñòåêëà. 1990. Ò. 16. ¹ 2.
Ñ. 239–244.
37. Pierson J.E., Stookey S.D. Photosensitive colored glasses.
Patent USA. ¹ 4017318. 1977.
38. Pierson J.E., Stookey S.D. Method for making photosensitive colored glasses. Patent USA. ¹ 4057408. 1977.
39. Ãëåáîâ Ë.Á., Íèêîíîðîâ Í.Â., Ïàíûøåâà Å.È., Òóíèìàíîâà È.Â., Ñàââèí Â.Â., Öåõîìñêèé Â.À. Ôîòîòåðìîðåôðàêòèâíîå ñòåêëî // Òðóäû VII Âñåñ. Êîíô. ïî ðàäèàöèîííîé ôèçèêå è õèìèè íåîðãàíè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ,
÷. 2 / Ðèãà: Èçä-âî ÈÔ ÀÍ Ëàòâ. ÑÑÐ 1998. Ñ. 527.
40. Íèêîíîðîâ Í.Â., Ïàíûøåâà Å.È., Òóíèìàíîâà È.Â.,
Ñàââèí Â.Â. Ìóëüòèõðîìíûå ñòåêëà – íîâàÿ ñðåäà äëÿ
îïòè÷åñêîé çàïèñè èíôîðìàöèè // Òðóäû Âñåñ. Êîíô.
“Îïòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå è ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû” /
Ë.: Èçä-âî ÃÎÈ 1990. Ñ. 48.
41. Ãëåáîâ Ë.Á., Íèêîíîðîâ Í.Â., Ïàíûøåâà Å.È., Ïåòðîâñêèé Ã.Ò., Ñàââèí Â.Â., Òóíèìàíîâà È.Â., Öåõîìñêèé Â.À. Ìóëüòèõðîìíûå ñòåêëà – íîâûå ìàòåðèàëû
äëÿ çàïèñè îáúåìíûõ ôàçîâûõ ãîëîãðàìì // ÄÀÍ
ÑÑÑÐ. 1990. Ò. 314. ¹ 4. Ñ. 849–853.
42. Êó÷èíñêèé Ñ.À., Íèêîíîðîâ Í.Â., Ïàíûøåâà Å.È., Òóíèìàíîâà È.Â., Ñàââèí Â.Â. Ñâîéñòâà îáúåìíûõ ôàçîâûõ ãîëîãðàìì íà ìóëüòèõðîìíûõ ñòåêëàõ // Îïò. è
ñïåêòð. 1991. Ò. 70. ¹ 6. Ñ. 1296–1300.
43. Ãëåáîâ Ë.Á., Íèêîíîðîâ Í.Â., Ïàíûøåâà Å.È., Ïåòðîâñêèé Ã.Ò., Ñàââèí Â.Â., Òóíèìàíîâà È.Â., Öåõîìñêèé Â.À. Íîâûå âîçìîæíîñòè ôîòî÷óâñòâèòåëüíûõ
ñòåêîë äëÿ çàïèñè îáúåìíûõ ôàçîâûõ ãîëîãðàìì // Îïò.
è ñïåêòð. 1992. Ò. 73. ¹ 2. Ñ. 404–412.
44. Efimov O.M., Glebov L.B., Smirnov V.I. High-frequency
Bragg gratings in a photo thermo refractive glass // Opt.
Lett. 2000. V. 25. ¹ 23. P. 1693–1695.
45. Efimov O.M., Glebov L.B., Glebova L.N., Richardson K.C.,
Smirnov V.I. High efficiency Bragg Grating in PhotoThermo-Refractive Glass // Appl. Optics. 1999. V. 38.
¹ 4. P. 619–627.
46. Nikonorov N.V. Volume Bragg gratings in photo-thermorefractive glass // Proc. US-Russia Partnership Workshop
“Communications, Electronics, Lasers, and Optics”, St.
Petersburg, 2004.
47. Íèêîíîðîâ Í.Â., Ïàíûøåâà Å.È., Òóíèìàíîâà È.Â.,
×óõàðåâ À.Â. Âëèÿíèå ñîñòàâà ñòåêëà íà èçìåíåíèå
ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ïðè ôîòîòåðìîèíäóöèðîâàííîé êðèñòàëëèçàöèè // Ôèçèêà è õèìèÿ ñòåêëà. 2001.
Ò. 27. ¹ 3. Ñ. 365–376.
48. Efimov O.M., Glebov L.B., Glebova L.N., Smirnov V.I.
Process for production of high efficiency volume
diffractive elements in photo-thermo-refractive glass. US
Patent. ¹ 6,586,141 B1. 2003.
49. Efimov O.M., Glebov L.B., Smirnov V.I. High efficiency
volume diffractive elements in photo-thermo-refractive
glass. US Patent. ¹ 6,673,497 B2. 2004.
50. Venus G., Rotar V., Glebov L. Semiconductor 1.7 W
volume Bragg laser with divergence close to a diffraction
275
limit // 26th Annual Conf. on Lasers and Electro-Optics.
CLEO/IQES and PhAST Technical Digest, Paper CFG4,
2006.
51. Íèêîíîðîâ Í.Â. Âëèÿíèå èîíîîáìåííîé îáðàáîòêè íà
ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ïîâåðõíîñòè ñòåêîë è
âîëíîâîäîâ // Ôèçèêà è õèìèÿ ñòåêëà. 1999. Ò. 25. ¹ 3.
Ñ. 271–308.
52. ×óõàðåâ À.Â. Ñïåêòðàëüíî-ëþìèíåñöåíòíûå ñâîéñòâà
ýðáèåâûõ ôîòîòåðìîðåôðàêòèâíûõ ñòåêîë äëÿ èíòåãðàëüíî-îïòè÷åñêèõ óñèëèòåëåé è ëàçåðîâ. Àâòîðåôåðàò êàíä. äèñ. ÑÏá.: Èçä. ÈÒÌÎ. 2001.
53. Nikonorov N.V., Przhevuskii A.K. Polyfunctional Laser
Photo-Thermo-Refractive Glass for Waveguide Optical
Amplifiers // International Conf. on Non-linear Optics,
ICONO/LAT2005, St.Petersburg. 2005. P. 33.
54. Ùåóëèí À.Ñ., Ñåìåíîâà Ò.Ñ., Êîðÿêèíà Ë.Ô., Ïåòðîâà Ì.À., Êóï÷èêîâ À.Ê., Ðûñêèí À.È. Àääèòèâíîå îêðàøèâàíèå êðèñòàëëîâ ôòîðèäîâ êàëüöèÿ è êàäìèÿ //
Îïò. è ñïåêòð. 2007. ( ïå÷àòè.)
276
55. Ùåóëèí À.Ñ., Êóï÷èêîâ À.Ê., Ðûñêèí À.È. Âûñîêîñòàáèëüíàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ñðåäà íà îñíîâå êðèñòàëëîâ
CaF2:Na ñ êîëëîèäíûìè öåíòðàìè îêðàñêè. I. Ôîòîòåðìîõèìè÷åñêèå ïðåîáðàçîâàíèÿ öåíòðîâ îêðàñêè â
êðèñòàëëàõ CaF2:Na // Îïò. è ñïåêòð. 2007. â ïå÷àòè.
56. Ùåóëèí À.Ñ., Êóï÷èêîâ À.Ê., Àíãåðâàêñ À.Å., Ðûñêèí À.È. Âûñîêîñòàáèëüíàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ñðåäà íà
îñíîâå êðèñòàëëîâ CaF2:Na ñ êîëëîèäíûìè öåíòðàìè îêðàñêè. II. Ìåõàíèçìû çàïèñè è ñòèðàíèÿ ãîëîãðàìì //
Îïò. è ñïåêòð. 2007. ( ïå÷àòè.)
57. Ùåóëèí À.Ñ., Âåíèàìèíîâ À.Â., Êîðçèíèí Ë., Àíãåðâàêñ À.Å., Ðûñêèí À.È. Âûñîêîñòàáèëüíàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ñðåäà íà îñíîâå êðèñòàëëîâ CaF2:Na ñ êîëëîèäíûìè öåíòðàìè îêðàñêè. III. Ñâîéñòâà ãîëîãðàìì //
Îïò. è ñïåêòð. 2007. ( ïå÷àòè.)
58. Gallego S., Ortuno M., Neipp C., Marquez A., Belendez A.,
Pascual I., Kelly J., Sheridan J. Physical and effective
optical thickness of holographic diffraction gratings
recorded in photopolymers // Opt. Express. 2005. V. 13.
¹ 6. P. 1939–1947.
ÓÄÊ 771.534
ÃÀËÎÃÅÍÑÅÐÅÁÐßÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÄËß ÃÎËÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÎÉ ÇÀÏÈÑÈ
ÈÌÏÓËÜÑÍÛÌ ÈÇËÓ×ÅÍÈÅÌ
Í. Ä. ÂÎÐÇÎÁÎÂÀ, êàíä. òåõí. íàóê
Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé,
ìåõàíèêè è îïòèêè, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
E-mail: vorzobova@mail.ifmo.ru
Îáîáùåíû ðåçóëüòàòû ðàáîò â íàïðàâëåíèè ñîçäàíèÿ è èññëåäîâàíèé ãàëîãåíñåðåáðÿíûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ ãîëîãðàôèè. Íàèáîëüøåå âíèìàíèå óäåëåíî ìàòåðèàëàì äëÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì è èõ ïðèìåíåíèþ.
Ââåäåíèå
Ìåòîä ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè, ïðåäëîæåííûé
Þ.Í. Äåíèñþêîì [1], âûäâèíóë îñîáûå òðåáîâàíèÿ
ê ðåãèñòðèðóþùèì ñðåäàì. Äëÿ çàïèñè âî âñòðå÷íûõ ïó÷êàõ òðåáîâàëèñü ìàòåðèàëû ñ ðàçðåøàþùåé
ñïîñîáíîñòüþ íå ìåíåå 3 òûñ. ìì–1. Òàêèå ìàòåðèàëû áûëè ðàçðàáîòàíû â ÃÎÈ [2] – îñîáîìåëêîçåðíèñòûå ñëîè ñ ðàçìåðàìè ìèêðîêðèñòàëëîâ ìåíåå
30 íì. Îäíèì èç íàèáîëåå çíà÷èòåëüíûõ ïðàêòè÷åñêèõ ïðèìåíåíèé îñîáîìåëêîçåðíèñòûõ ãàëîãåíñåðåáðÿíûõ ìàòåðèàëîâ ÿâèëàñü èçîáðàçèòåëüíàÿ
òåõíèêà. Ïåðâûå îòðàæàòåëüíûå ãîëîãðàììû, âîññòàíàâëèâàåìûå â áåëîì ñâåòå, áûëè ïîëó÷åíû ñ èñïîëüçîâàíèåì ëàçåðîâ íåïðåðûâíîãî äåéñòâèÿ
[3]. Â äàëüíåéøåì èçîáðàçèòåëüíîå íàïðàâëåíèå
áûëî îðèåíòèðîâàíî íà èìïóëüñíûå èñòî÷íèêè èçëó÷åíèÿ, ïîçâîëÿþùèå ðåãèñòðèðîâàòü íåñòàöèîíàðíûå è äâèæóùèåñÿ îáúåêòû, ãîëîãðàôè÷åñêèå
ïîðòðåòû ëþäåé, èñêëþ÷èòü ãðîìîçäêèå àìîðòèçèðîâàííûå óñòàíîâêè, ñïåöèàëüíûå ïîìåùåíèÿ,
óìåíüøèòü òðóäîåìêîñòü ïðîöåññîâ ïîëó÷åíèÿ ãîëîãðàìì è ñóùåñòâåííî ðàñøèðèòü âîçìîæíîñòè
ïðèìåíåíèé. Îäíàêî óæå â íà÷àëå ðàáîòû âûÿâèëèñü ñóùåñòâåííûå ïðîáëåìû ñ ðåãèñòðèðóþùèìè
ñðåäàìè.
áûë óñòàíîâëåí è âïåðâûå èññëåäîâàí â ðàáîòå [4].
Èññëåäîâàíà âîçìîæíîñòü óëó÷øåíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê íà îñíîâàíèè èìåþùèõñÿ
ïðåäñòàâëåíèé òåîðèè ôîòîãðàôè÷åñêèõ ïðîöåññîâ,
à òàêæå îïûòà óëó÷øåíèÿ ãîëîãðàôè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ïðèìåíèòåëüíî ê íåïðåðûâíîìó èçëó÷åíèþ. Èññëåäîâàíî âëèÿíèå íà äèôðàêöèîííóþ
ýôôåêòèâíîñòü óñëîâèé ñèíòåçà ýìóëüñèé, ãèïåðñåíñèáèëèçàöèè, ëàòåíñèôèêàöèè, ñîêðàùåíèÿ âðåìåííîãî èíòåðâàëà ìåæäó ñòàäèåé çàñâåòêè è õèìèêî-ôîòîãðàôè÷ñåñêîé îáðàáîòêè ñ öåëüþ óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ ðåãðåññèè ñêðûòîãî èçîáðàæåíèÿ,
ïðåäâàðèòåëüíîãî ïðîãðåâà, óâåëè÷åíèÿ òåìïåðàòóðû ïðè ýêñïîíèðîâàíèè, âûñîêîêîíòðàñòíîãî ïðî-
ÄÝ, %
40
2
4
20
Îñîáåííîñòè ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè
âî âñòðå÷íûõ ïó÷êàõ â îñîáîìåëêîçåðíèñòûõ
ñëîÿõ èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì
Îñîáîìåëêîçåðíèñòûå ñëîè ñ ðàçìåðàìè ãàëîãåíñåðåáðÿíûõ ìèêðîêðèñòàëëîâ ìåíåå 30 íì, èñïîëüçóåìûå äëÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè íåïðåðûâíûì
èçëó÷åíèåì, îêàçàëèñü ïðàêòè÷åñêè íå÷óâñòâèòåëüíûìè ê èçëó÷åíèþ íàíîñåêóíäíîé äëèòåëüíîñòè
(ðèñ. 1). Äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü óìåíüøèëàñü äî åäèíèö ïðîöåíòîâ (ñ 40–50%, äîñòèãàåìûõ
ïðè çàïèñè íåïðåðûâíûì èçëó÷åíèåì). Ýòîò ýôôåêò
3
1
0
–2
–1
0
lgE, î.å.
Ðèñ. 1. Ýêñïîçèöèîííûå êðèâûå äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè îñîáîìåëêîçåðíèñòûõ ñëîåâ ñ ðàçìåðàìè ìèêðîêðèñòàëëîâ 20 íì (1, 2) è 30 íì (3, 4) ïðè
çàïèñè èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì (0,69 ìêì) ñ äëèòåëüíîñòÿìè èìïóëüñîâ 3×10–8 ñ (1, 3) è 3×10–4 ñ
(2, 4). Îáðàáîòêà â ïðîÿâèòåëå ÃÏ-2, 25 ìèí.
277
ÄÝ, î.å.
1
5
6
7
0,5
8
4
3
–3
2
1
–2
0 lgE, î.å.
–1
Ðèñ. 2. Âëèÿíèå ïîñëåäóþùåé çàñâåòêè íà äèôðàêöèîííóþ ýôôåêòèâíîñòü îñîáîìåëêîçåðíèñòûõ ñëîåâ ñ ðàçìåðàìè ìèêðîêðèñòàëëîâ 30 íì. Çàïèñü èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì (0,69 ìêì) ñ äëèòåëüíîñòÿìè
èìïóëüñîâ 3×10–8 ñ (1–4) è 3×10–4 ñ (5–8). 1, 5 – áåç
çàñâåòêè, 2, 6 – çàñâåòêà 200 ëêñ, 3, 7 – 500 ëêñ, 4, 8 –
3000 ëêñ.
ÄÝ, î.å.
1
3
4
0,5
2
Ãàëîãåíñåðåáðÿíûå ìàòåðèàëû
äëÿ èìïóëüñíîé ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè
â ïîïóòíûõ ïó÷êàõ
1
0 1
0
2
8
20
1
100 N
2 lgN
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè
îò ÷èñëà èìïóëüñîâ äëÿ îñîáîìåëêîçåðíèñòûõ ñëîåâ
ñ ðàçìåðàìè ìèêðîêðèñòàëëîâ 20 íì (1, 2) è 30 íì
(3, 4). Äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà – 3×10–8 ñ, èíòåðâàë
ìåæäó èìïóëüñàìè – 2–4 ñåê. Îáðàáîòêà â ïðîÿâèòåëå ÃÏ-2, 25 ìèí (1, 3) è ïðîÿâèòåëå ÂÐÏ (2, 4), 10
ìèí. ñ îòáåëèâàíèåì.
ÿâëåíèÿ, óâåëè÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ïðîÿâëåíèÿ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì ôàêòîðîì
ÿâëÿåòñÿ ïîñëåäóþùàÿ çàñâåòêà èçëó÷åíèåì ñëàáîé
èíòåíñèâíîñòè (ðèñ. 2), ïðèâîäÿùàÿ, ïî-âèäèìîìó,
ê äîñòðîéêå ìåëêîäèñïåðñíîãî ñêðûòîãî èçîáðàæåíèÿ, îáðàçîâàííîãî ïðè ýêñïîíèðîâàíèè íàíîñåêóíäíûìè èìïóëüñàìè. Ïîëó÷åíî óâåëè÷åíèå ÷óâñòâè278
òåëüíîñòè äî 10 ðàç è äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè â 2 ðàçà. Áîëüøîé íàó÷íûé è ïðàêòè÷åñêèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò èññëåäîâàíèÿ [4, 5], óñòàíîâèâøèå ïðåèìóùåñòâî äèñêðåòíîãî îñâåùåíèÿ: ïðè
çàñâåòêå ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ íåñêîëüêèõ èìïóëüñîâ íàáëþäàëîñü çàìåòíîå óâåëè÷åíèå äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè.  ðåæèìå ìèêðîñåêóíäíûõ
èìïóëüñîâ (ïîñëåäîâàòåëüíîñòè áîëåå 100 èìïóëüñîâ ñ îáùåé äëèòåëüíîñòüþ 300–400 ìêñ) ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè è ÷óâñòâèòåëüíîñòè, ñîèçìåðèìûå ñî çíà÷åíèÿìè, äîñòèãàåìûìè ïðè çàïèñè íåïðåðûâíûì èçëó÷åíèåì
(ðèñ. 3).
Íåâîçìîæíîñòü äîñòèæåíèÿ ïðåäåëüíûõ ïàðàìåòðîâ ïðè çàïèñè íàíîñåêóíäíûìè èìïóëüñàìè íà
îñíîâàíèè èìåþùèõñÿ ïðåäñòàâëåíèé ñòèìóëèðîâàëà èññëåäîâàíèÿ â íàïðàâëåíèè èçó÷åíèÿ ìåõàíèçìîâ ñâåòî÷óâñòâèòåëüíîñòè, ñâÿçàííûõ ñ èíòåíñèâíîñòüþ èçëó÷åíèÿ è ðàçìåðàìè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ êðèñòàëëîâ ãàëîèäíîãî ñåðåáðà.  ðàáîòàõ [6, 7]
èçó÷åíà ñâÿçü ãîëîãðàôè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñ
ðàçìåðàìè ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ íàíîêðèñòàëëîâ.
Ïîêàçàíî, ÷òî äëÿ íàíîñåêóíäíûõ èìïóëüñîâ òðåáóþòñÿ ñëîè ñ ðàçìåðàìè êðèñòàëëîâ, ïðåâûøàþùèìè ðàçìåðû, îïòèìàëüíûå äëÿ íåïðåðûâíîãî èçëó÷åíèÿ è èçëó÷åíèÿ ìèêðîñåêóíäíîé äëèòåëüíîñòè. Îïðåäåëåíû ïðåèìóùåñòâà íåìîíîäèñïåðñíûõ
ñëîåâ. Ïîêàçàíû âîçìîæíîñòè ïîëó÷åíèÿ âûñîêèõ
ãîëîãðàôè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ íà ñëîÿõ ñ ðàçìåðàìè
íàíîêðèñòàëëîâ îêîëî 40 íì ïðè èñïîëüçîâàíèè
ïðîöåññîâ îáðàáîòêè, íå ïðèâîäÿùèõ ê óõóäøåíèþ
ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè.
Ñ òî÷êè çðåíèÿ èñïîëüçîâàíèÿ äëÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè èìïóëüñíîãî èçëó÷åíèÿ íàíîñåêóíäíîé
äëèòåëüíîñòè çíà÷èòåëüíûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò
ãàëîãåíñåðåáðÿíûå ìàòåðèàëû ñ ðàçðåøåíèåì äî
2 òûñ. ìì–1. Òàêèå ìàòåðèàëû ìåíåå êðèòè÷íû ê âðåìåííûì õàðàêòåðèñòèêàì èçëó÷åíèÿ è îáåñïå÷èâàþò âûñîêóþ äèôðàêöèîííóþ ýôôåêòèâíîñòü è ÷óâñòâèòåëüíîñòü äëÿ íàíîñåêóíäíûõ äëèòåëüíîñòåé.
Óâåëè÷åíèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâÿçàíî ñ óâåëè÷åíèåì ðàçìåðîâ ìèêðîêðèñòàëëîâ è íåîáõîäèìî äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ áåçîïàñíîñòè ïðè çàïèñè ãîëîãðàìì
æèâûõ îáúåêòîâ. Èññëåäîâàíèå øèðîêîãî êðóãà
ìàòåðèàëîâ âûäåëèëî â êà÷åñòâå íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûõ ãàëîãåíñåðåáðÿíûå ìàòåðèàëû íà îñíîâå
ïðîìûøëåííîé ýìóëüñèè ÂÐÏ (ðàçðàáîòàííûå äëÿ
öåëåé ìèêðîýëåêòðîíèêè). Îðèåíòàöèÿ íà îòå÷åñòâåííûå ïðîìûøëåííûå ìàòåðèàëû ïðåäñòàâëÿëàñü öåëåñîîáðàçíîé ïðè ðàçðàáîòêå ñåðèéíûõ òåõ-
íîëîãèé äëÿ èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèè.  ðàáîòàõ [8, 14] èññëåäîâàíû ãîëîãðàôè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðîìûøëåííûõ ôîòîïëàñòèíîê ÂÐÏ è
ÔÏÐ. Îïðåäåëåíû óñëîâèÿ ïîëó÷åíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè 40–60% è ÷óâñòâèòåëüíîñòè äî
5×10–5 Äæ/ñì2 ïðè çàïèñè èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì
íàíîñåêóíäíîé äëèòåëüíîñòè è íåïðåðûâíûì èçëó÷åíèåì â çåëåíîé îáëàñòè ñïåêòðà.
Ñîâìåñòíî ñ ÍÈÔÒÈ “Ñëàâè÷” ðàñøèðåíà îáëàñòü ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ìàòåðèàëîâ
íà îñíîâå ýìóëüñèè ÂÐÏ [9], ðàçðàáîòàíû ìàòåðèàëû äëÿ çàïèñè íåïðåðûâíûì è èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà – ÏÔÃ-01, âûïóñêàåìûå â íàñòîÿùåå âðåìÿ ÎÀÎ “Ñëàâè÷”.
Îñîáûé èíòåðåñ áûë ïðîÿâëåí ê ñîçäàíèþ ìàòåðèàëîâ ñ øèðîêîé îáëàñòüþ ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè. Ðàáîòà â ýòîì íàïðàâëåíèè âåëàñü ñîâìåñòíî ñ ÐÍÖ “Êóð÷àòîâñêèé èíñòèòóò”. Óñòàíîâëåíî
îòëè÷èå â òðåáîâàíèÿõ ê ìàòåðèàëàì äëÿ öâåòíîé
çàïèñè èìïóëüñíûì è íåïðåðûâíûì èçëó÷åíèåì.
Ïðè ðàçðàáîòêå ìàòåðèàëîâ äëÿ çàïèñè íåïðåðûâíûì èçëó÷åíèåì áûë èñïîëüçîâàí ïîäõîä, îñíîâàííûé íà ñèíòåçå ìíîãîñëîéíûõ ñèñòåì [10] è ðàçðàáîòàíû ìàòåðèàëû íà îñíîâå îñîáîìåëêîçåðíèñòûõ
ýìóëüñèé ñ ðàçìåðàìè ìèêðîêðèñòàëëîâ ìåíåå
30 íì. Èññëåäîâàíèÿ ìíîãîñëîéíûõ ñèñòåì íà áàçå
êðóïíîçåðíèñòûõ ãàëîãåíñåðåáðÿíûõ ñëîåâ ñ ðàçìåðàìè ìèêðîêðèñòàëëîâ 40–50 íì óñòàíîâèëî
óõóäøåíèå õàðàêòåðèñòèê íèæíèõ ñëîåâ, ñâÿçàííîå
ñ ïîãëîùåíèåì è ñâåòîðàññåÿíèåì â âåðõíèõ ñëîÿõ.
Ëó÷øèå õàðàêòåðèñòèêè ïîëó÷åíû íà îäíîñëîéíûõ
ìàòåðèàëàõ ñî ñìåøàííîé ñåíñèáèëèçàöèåé [11].
Ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè 40–50% è ÷óâñòâèòåëüíîñòè 10–4–10–5 Äæ/ñì2
ïðè çàïèñè èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì íàíîñåêóíäíîé
äëèòåëüíîñòè â êðàñíîé è çåëåíîé îáëàñòÿõ ñïåêòðà. Ýòîò ïîäõîä áûë èñïîëüçîâàí â ïîñëåäóþùèõ
ðàáîòàõ ïðè ñîçäàíèè ïðîìûøëåííûõ ìàòåðèàëîâ.
çåëåíîé îáëàñòè ñïåêòðà, èìååò ïðåèìóùåñòâî ïî
ñðàâíåíèþ ñ çàïèñüþ â êðàñíîé îáëàñòè, ñâÿçàííîå
ñ óëó÷øåíèåì êà÷åñòâà èçîáðàæåíèé, â òîì ÷èñëå
óëó÷øåíèåì ïåðåäà÷è òîíîâûõ ãðàäàöèé ëèöà ÷åëîâåêà – îòòåíêîâ â æåëòî-êðàñíîé îáëàñòè öâåòîâûõ òîíîâ (ðèñ. 4). Ðàçðàáîòàííàÿ òåõíîëîãèÿ ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äëÿ ïîëó÷åíèÿ ãîëîãðàìì,
âîññòàíàâëèâàåìûõ â ìîíîõðîìàòè÷åñêîì ñâåòå, à
òàêæå êàê ïåðâûé ýòàï äâóõñòàäèéíîãî ïðîöåññà
[13] ïîëó÷åíèÿ îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì, âîññòàíàâëèâàåìûõ â áåëîì ñâåòå. Äëÿ ðåàëèçàöèè âòîðîãî ýòàïà – èíòåðôåðåíöèîííîãî êîïèðîâàíèÿ èçîáðàæåíèé, âîññòàíàâëèâàåìûõ ãîëîãðàììàìè ïðîïóñêàþùåãî òèïà ïðè çàïèñè âî âñòðå÷íûõ ïó÷êàõ
ïî ìåòîäó Þ.Í. Äåíèñþêà, ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà òåõíèêà ïîëó÷åíèÿ îòðàæàòåëüíûõ ãîëîãðàìì
íà áàçå ëàçåðîâ íåïðåðûâíîãî äåéñòâèÿ è îñîáîìåëêîçåðíèñòûõ ãàëîãåíñåðåáðÿíûõ ìàòåðèàëîâ.
Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëèëè òàêæå
óëó÷øèòü òåõíîëîãèþ, îñíîâàííóþ íà çàïèñè â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà – ðåêîìåíäîâàòü ñåðèéíûå ìàòåðèàëû ÏÔÃ-01 è ðåæèìû ìèêðîñåêóíäíûõ èìïóëüñîâ, ïîçâîëÿþùèå óâåëè÷èòü èõ ÷óâñòâèòåëüíîñòü.
Ðàçðàáîòàííûå ìåòîäû è òåõíîëîãèè, íå èìåâøèå îòå÷åñòâåííûõ è çàðóáåæíûõ àíàëîãîâ, îïðåäåëèëè ðàçðàáîòêó ãîëîãðàôè÷åñêèõ óñòàíîâîê è
ñîçäàíèå ðÿäà ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñòóäèé, ðàáîòàþùèõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ðàçëè÷íûõ ãîðîäàõ Ðîññèè è çà åå ïðåäåëàìè.
Ðàçðàáîòêà ìàòåðèàëîâ äëÿ èìïóëüñíîé çàïèñè
â çåëåíîé è êðàñíîé îáëàñòÿõ ñïåêòðà, à òàêæå ìàòåðèàëîâ ñ øèðîêîé ïîëîñîé ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè, îïðåäåëèëè âîçìîæíîñòü ðàçðàáîòêè
èìïóëüñíûõ òåõíîëîãèé ïîëó÷åíèÿ öâåòíûõ ãîëîãðàìì [11]. Òåõíîëîãèÿ, áàçèðóþùàÿñÿ íà èñïîëüçîâàíèè äâóõ ìîíîõðîìíûõ ìàòåðèàëîâ (ôîòîïëàñòèíîê ÂÐÏ è ÏÔÃ-01), èìååò ïðåèìóùåñòâà
Èñïîëüçîâàíèå ãàëîãåíñåðåáðÿíûõ ìàòåðèàëîâ
Ðåøåíèå áàçîâîé ïðîáëåìû ðåãèñòðèðóþùèõ
ñðåä îïðåäåëèëî âîçìîæíîñòü ðåøåíèÿ ðÿäà ïðèêëàäíûõ çàäà÷, òðåáóþùèõ ãîëîãðàôè÷åñêîé ðåãèñòðàöèè èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì, â òîì ÷èñëå èçîáðàçèòåëüíîé òåõíèêè.
Ðàçðàáîòàíû îñíîâû òåõíîëîãèè ïîëó÷åíèÿ ïðîïóñêàþùèõ èçîáðàçèòåëüíûõ ãîëîãðàìì ïðè çàïèñè èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì íàíîñåêóíäíîé äëèòåëüíîñòè â çåëåíîé îáëàñòè ñïåêòðà ñ èñïîëüçîâàíèåì ôîòîïëàñòèíîê ÂÐÏ è ÔÏÐ [12]. Ïîëó÷åíû
ãîëîãðàììû íåñòàöèîíàðíûõ îáúåêòîâ ðàçìåðîì
300×400–560×800 ìì ñ ãëóáèíîé èçîáðàæåíèÿ áîëåå 4 ìåòðîâ è ãîëîãðàôè÷åñêèå ïîðòðåòû ëþäåé.
Ïîðòðåòíàÿ òåõíîëîãèÿ, áàçèðóþùàÿñÿ íà çàïèñè â
ÄÝ/ÄÝmax
1
1
0,5
0
2
400
500
600
λîá, íì
Ðèñ. 4. Âëèÿíèå äëèíû âîëíû çàïèñûâàþùåãî èçëó÷åíèÿ íà òîíîâîé êîíòðàñò âîññòàíîâëåííûõ èçîáðàæåíèé.
1 – çàïèñü â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà (0,69 ìêì),
2 – çàïèñü â çåëåíîé îáëàñòè ñïåêòðà (0,53 ìêì).
279
ðàçäåëüíîé çàïèñè è õèìèêî-ôîòîãðàôè÷åñêîé îáðàáîòêè, ïîçâîëÿþùèõ ðåãóëèðîâàòü ïàðàìåòðû
èçîáðàæåíèé. Èñïîëüçîâàíèå ìàòåðèàëîâ ñ øèðîêîé ïîëîñîé ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè îáåñïå÷èâàåò óëó÷øåíèå êà÷åñòâà èçîáðàæåíèé ïî
ñðàâíåíèþ ñ çàïèñüþ â äâóõñëîéíîé ñèñòåìå: ïðè
èñïîëüçîâàíèè äâóõ ïëàñòèíîê íàáëþäàåòñÿ óìåíüøåíèå ÿðêîñòè è êîíòðàñòà èçîáðàæåíèÿ, çàïèñàííîãî íà íèæíåì ñëîå. Êðîìå ïðîáëåì, ñâÿçàííûõ ñ
ðåãèñòðèðóþùèìè ñðåäàìè ïðè ðàçðàáîòêå ïðîöåññîâ ïîëó÷åíèÿ ìíîãîöâåòíûõ èìïóëüñíûõ ãîëîãðàìì ðåøåíû îñíîâíûå ïðîáëåìû, ñâÿçàííûå ñî
ñõåìàìè çàïèñè, óñòðàíåíèåì äîïîëíèòåëüíûõ
èçîáðàæåíèé, âîçíèêàþùèõ ïðè çàïèñè ïðîïóñêàþùèõ ãîëîãðàìì è âîññòàíîâëåíèè èçîáðàæåíèé íà
äâóõ äëèíàõ âîëí, ñîâìåùåíèåì ìîíîõðîìíûõ
ñîñòàâëÿþùèõ öâåòíûõ èçîáðàæåíèé, öâåòîâîñïðîèçâåäåíèåì. Ðàçðàáîòàííûå ìåòîäû è òåõíîëîãèè
ïîçâîëèëè âïåðâûå çàïèñàòü êðóïíîôîðìàòíûå ìíîãîöâåòíûå èìïóëüñíûå ãîëîãðàììû è ãîëîãðàôè÷åñêèå ïîðòðåòû.
Çàêëþ÷åíèå
Ðåçóëüòàòû ðàçðàáîòêè è èññëåäîâàíèé ìàòåðèàëîâ íà îñíîâå ãàëîèäíîãî ñåðåáðà äëÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì èìåþò
áîëüøîå ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå. Íåñìîòðÿ íà ìàñøòàáíûå èññëåäîâàíèÿ â íàïðàâëåíèè ñîçäàíèÿ íåñåðåáðÿíûõ ìàòåðèàëîâ, ñðåäû íà îñíîâå ãàëîèäíîãî ñåðåáðà îñòàþòñÿ íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëüíûìè
è âîñòðåáîâàííûìè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ òàêèå ìàòåðèàëû âûïóñêàþòñÿ îòå÷åñòâåííîé ïðîìûøëåííîñòüþ è èñïîëüçóþòñÿ êàê àëüòåðíàòèâíûå ñëîÿì
çàðóáåæíûõ ôèðì. Ðàçðàáîòàííûå íà èõ îñíîâå ìåòîäû è òåõíîëîãèè îïðåäåëèëè ñîçäàíèå ãîëîãðàôè÷åñêîé àïïàðàòóðû è ðÿäà ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñòóäèé, ðàáîòàþùèõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ êàê â Ðîññèè,
òàê è çà ðóáåæîì.
Ëèòåðàòóðà
11. Äåíèñþê Þ.Í. Îá îòîáðàæåíèè îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ
îáúåêòà â âîëíîâîì ïîëå ðàññåÿííîãî èì èçëó÷åíèÿ //
ÄÀÍ ÑÑÑÐ. 1962. Ò. 44. Â. 10. Ñ. 1275.
12. Ïðîòàñ Ð.Ð., Êðàêàó Þ.À., Ìèõàéëîâà Â.È. Ôîòîãðàôè÷åñêèå ïëàñòèíêè ËÎÈ-1 è ËÎÈ-2 äëÿ ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì // Ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû äëÿ ãîëîãðàôèè. Ë.: Íàóêà. 1975. Ñ. 41.
280
13. Äåíèñþê Þ.Í., Çåìöîâà Ý.Ã. Ãîëîãðàôèÿ è åå ïðèìåíåíèå â èçîáðàçèòåëüíîé òåõíèêå // Ìàòåðèàëû êîíôåðåíöèè ïî âíåäðåíèþ â ïðàêòèêó ðàáîòû ìóçååâ äîñòèæåíèé ñîâðåìåííîé îïòèêè. Ì.: Ñîâåòñêîå ðàäèî,
1975. Ñ. 31.
14. Âîðçîáîâà Í.Ä., Ñòàñåëüêî Ä.È. Î äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàìì, çàïèñàííûõ ïðè êðàòêîâðåìåííûõ çàñâåòêàõ // Îïò. è ñïåêòð. 1978. Ò. 45. Â. 1.
Ñ. 165.
15. Âîðçîáîâà Í.Ä., Ðÿáîâà Ð.Â. Ýôôåêòèâíîñòü ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ èìïóëüñîâ â
ñëîÿõ íà îñíîâå ãàëîèäíîãî ñåðåáðà // Æóðí. íàó÷í. è
ïðèêë. ôîòîãð. 1999. Ò. 44. ¹ 5. Ñ. 45.
16. Vorzobova N.D., Ryabova R.V. Pulsed holographic recording on silver halide emulsions // Sci. Appl. Photo. 2000.
V. 42. P. 107.
17. Ðÿáîâà Ð.Â., Âîðçîáîâà Í.Ä. Ñïîñîá ñèíòåçà ãàëîãåíñåðåáðÿíûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè
âî âñòðå÷íûõ ïó÷êàõ íåïðåðûâíûì è èìïóëüñíûì
èçëó÷åíèåì // Ó1 Ìåæäóíàðîäíàÿ êîíôåðåíöèÿ “Ïðèêëàäíàÿ îïòèêà”. Ñá. òðóäîâ. 2004. Ò. 2. Ñ. 59.
18. Âîðçîáîâà Í.Ä. Èññëåäîâàíèå ãîëîãðàôè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ôîòîïëàñòèíîê ÂÐÏ // Îïòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ. Ïðàêòè÷åñêèå ïðèìåíåíèÿ. Ë.: Íàóêà, 1985. Ñ. 65.
19. Âîðçîáîâà Í.Ä., Çàãèäóëèíà Å.Ì., Ñòàñåëüêî Ä.È., ×åêàëîâ Â.Â., Øâàðöâàëüä À.È. Èññëåäîâàíèå ôîòîïëàñòèíîê ÏÔÃ-01 äëÿ ýôôåêòèâíîé çàïèñè ãîëîãðàìì â
êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà // Âûñîêîýôôåêòèâíûå ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû äëÿ ãîëîãðàôèè. Ë., 1988. Ñ. 69.
10. Ñìàåâ Â.Ï., Âàâèëîâà Þ.À., Êîçëîâà Î.Î. Íåêîòîðûå
îñîáåííîñòè èçãîòîâëåíèÿ ãàëîãåíñåðåáðÿíûõ ìîíîñëîåâ äëÿ òðåõñëîéíîãî ãîëîãðàôè÷åñêîãî ìàòåðèàëà //
Òåç. äîêë. VI Âñåñîþçí. êîíô. ïî ãîëîãðàôèè. Âèòåáñê.
1990. Ñ. 10.
11. Vorzobova N.D., Sizov V.N., Ryabova R.V. / Monochromatic and two-color recording of holographic portraits
with the use of pulsed lasers // SPIE. 1989. V. 1238. P. 476.
12. Àíäðååâ Ð.Á., Âîðçîáîâà Í.Ä., Êàëèíöåâ À.Ã., Ñòàñåëüêî Ä.È. Èçîáðàçèòåëüíàÿ èìïóëüñíàÿ ãîëîãðàôèÿ ñ
çàïèñüþ â çåëåíîé îáëàñòè ñïåêòðà // Îïò. è ñïåêòð.
1980. Ò. 49. Â. 5. Ñ. 938.
13. Àðòåìüåâ Å.Ô., Áåñïàëîâ Â.Ã., Áðûñêèí Â.Ç., Âîðçîáîâà Í.Ä., Åðìîëàåâ Ì.Ì., Ñòàñåëüêî Ä.È. Òåõíèêà
ïîëó÷åíèÿ ìîíîõðîìíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ïîðòðåòîâ,
âîññòàíàâëèâàåìûõ â áåëîì ñâåòå // Îïòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ. Ïðàêòè÷åñêèå ïðèìåíåíèÿ. Ë.: íàóêà, 1985.
Ñ. 107.
14. Âîðçîáîâà Í.Ä. Èìïóëüñíàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ çàïèñü
ïðè ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ âíåøíåé çàñâåòêè // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 2004. Ò. 71. ¹ 10. Ñ. 42.
ÓÄÊ 535.317.1: 535.42: 544.022.342.2: 544.022.343.7
ÂÛÑÎÊÎÑÒÀÁÈËÜÍÛÅ È ÄÈÍÀÌÈ×ÅÑÊÈÅ ÃÎËÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÈÅ ÑÐÅÄÛ
ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ ÈÎÍÍÛÕ ÊÐÈÑÒÀËËÎÂ Ñ ÖÅÍÒÐÀÌÈ ÎÊÐÀÑÊÈ –
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÎËÓ×ÅÍÈß, ÌÅÕÀÍÈÇÌÛ ÔÎÒÎÕÐÎÌÍÛÕ ÏÐÅÂÐÀÙÅÍÈÉ,
ÃÎËÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÈÅ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÊÈ, ÏÐÈÌÅÍÅÍÈß
À. È. ÐÛÑÊÈÍ, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; À. Ñ. ÙÅÓËÈÍ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê; À. Å. ÀÍÃÅÐÂÀÊÑ;
Ñ. À. ÊÀÇÀÍÑÊÈÉ, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; À. Ê. ÊÓÏ×ÈÊÎÂ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê;
À. Â. ÂÅÍÈÀÌÈÍÎÂ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê; Þ. Ë. ÊÎÐÇÈÍÈÍ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê
ÃÎÓ ÂÏÎ Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêèé Ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé,
ìåõàíèêè è îïòèêè, ã. Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
E-mail: angervax@mail.ru
Ðàññìîòðåíû ãîëîãðàôè÷åñêèå ñðåäû íà îñíîâå äâóõ êðèñòàëëîâ ñî ñòðóêòóðîé ôëþîðèòà –
ôòîðèäà êàëüöèÿ, ëåãèðîâàííîãî ùåëî÷íûìè ìåòàëëàìè, è ôòîðèäà êàäìèÿ, ëåãèðîâàííîãî ãàëëèåì è èíäèåì. Îáñóæäàþòñÿ óñëîâèÿ îáðàçîâàíèÿ â íèõ öåíòðîâ îêðàñêè è ìåõàíèçìû ôîòîõðîìèè. Ñðåäû íà îñíîâå ôòîðèäà êàëüöèÿ îòëè÷àþòñÿ âûñîêîé ñòàáèëüíîñòüþ, â òî âðåìÿ êàê ñðåäû
íà îñíîâå ôòîðèäà êàäìèÿ ÿâëÿþòñÿ ìàòåðèàëàìè ãîëîãðàôèè â ðåàëüíîì âðåìåíè. Ïðèâåäåíû
ãîëîãðàôè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ýòèõ äâóõ êëàññîâ ìàòåðèàëîâ è óêàçàíû îáëàñòè èõ âîçìîæíîãî ïðèìåíåíèÿ.
Áëàãîäàðÿ âûñîêîé ñïåêòðàëüíîé è/èëè óãëîâîé
ñïåêòðàëüíîé ñåëåêòèâíîñòè îáúåìíûõ (òðåõìåðíûõ) ãîëîãðàìì, îíè ìîãóò áûòü ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàíû äëÿ ñâåðõïëîòíîé îïòè÷åñêîé çàïèñè
èíôîðìàöèè, âîëîêîííî-îïòè÷åñêîé ñâÿçè, êîððåêòèðîâêè è óïðàâëåíèÿ ëàçåðíûì èçëó÷åíèåì, ñîçäàíèÿ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, çàìåíÿþùèõ òðàäèöèîííûå îïòè÷åñêèå ýëåìåíòû èëè èìåþùèõ íîâîå
êà÷åñòâî. Ïîëíîöåííàÿ ðåàëèçàöèÿ áîëüøîãî ïîòåíöèàëà îáúåìíîé ãîëîãðàôèè òðåáóåò ìàòåðèàëîâ, â
êîòîðûõ ìîãóò ñîçäàâàòüñÿ è ñîõðàíÿòüñÿ ýôôåêòèâíûå äèôðàêöèîííûå ñòðóêòóðû ìèëëèìåòðîâîé òîëùèíû.
Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ ñîâðåìåííîé îïòîèíôîðìàòèêè, òðåáóþùèõ îáúåìíûõ ýëåìåíòîâ áîëüøèõ
ðàçìåðîâ èëè áîëüøîãî êîëè÷åñòâà íåäîðîãèõ ýëåìåíòîâ (íàïðèìåð, ãîëîãðàôè÷åñêèå êîìïàêò-äèñêè èëè êîììóòàöèîííûå ýëåìåíòû), íàèáîëåå ïðèãîäíû ïîëèìåðíûå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ñðåäû.
 ïîñëåäíèå ãîäû áûëè ñîçäàíû ïîëèìåðíûå ìàòåðèàëû (áåçóñàäî÷íûå ôîòîïîëèìåðû, ñòåêëîîáðàçíûå ñðåäû ñ äèôôóçèîííûì óñèëåíèåì), ëèøåííûå
ðÿäà íåäîñòàòêîâ, ïðèñóùèõ ïðåäûäóùèì ìîäèôèêàöèÿì, íàïðèìåð ïîñòýêñïîçèöèîííîé óñàäêè, ïðèâîäÿùåé ê èñêàæåíèþ òðàíñôîðìèðóåìûõ âîëíîâûõ ôðîíòîâ è ïîòåðå çàïèñàííîé èíôîðìàöèè.
Íåêîòîðûå çàäà÷è, òàêèå, êàê ñîçäàíèå äèñïåðãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ëàçåðíûõ ðåçîíàòîðîâ, ýôôåêòèâíî ðåøàþòñÿ ñ ïîìîùüþ ñðåä íà îñíîâå íåîðãàíè÷åñêèõ ñòåêîë èëè êîìïîçèòíûõ ìàòåðèàëîâ.
 òî æå âðåìÿ äëÿ öåëåé ìåòðîëîãèè è òî÷íîãî
ïðèáîðîñòðîåíèÿ, à òàêæå äðóãèõ çàäà÷, òðåáóþùèõ
âûñî÷àéøåãî ïîñòîÿíñòâà ïàðàìåòðîâ, î÷åâèäíî,
íåîáõîäèìû ãîëîãðàììû, çàïèñàííûå â íàèáîëåå
ñòàáèëüíûõ èç ôîòî÷óâñòâèòåëüíûõ ñðåä – êðèñòàëëàõ, äëÿ êîòîðûõ õàðàêòåðíà çíà÷èòåëüíàÿ îáëàñòü
óïðóãèõ äåôîðìàöèé, îáåñïå÷èâàþùàÿ ñîõðàíåíèå
ôîðìû îáðàçöà è, ñîîòâåòñòâåííî, îðèåíòàöèþ â
íåì ãîëîãðàììû.
Ñ òî÷êè çðåíèÿ çàïèñè äèíàìè÷åñêèõ ãîëîãðàìì
çíà÷èòåëüíûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò áèñòàáèëüíûå
ëîêàëüíûå öåíòðû, äâà ñîñòîÿíèÿ êîòîðûõ ðàçäåëåíû ïîòåíöèàëüíûì áàðüåðîì. Åñëè ôîòîèíäóöèðîâàííîå èçìåíåíèå ñîñòîÿíèÿ öåíòðà ìîäèôèöèðóåò
îïòè÷åñêèå ïîñòîÿííûå êðèñòàëëà, â íåì ìîæåò
áûòü çàïèñàíà ãîëîãðàììà. Ïîñêîëüêó âîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèå öåíòðà ìåòàñòàáèëüíî, ãîëîãðàììà
èìååò äèíàìè÷åñêèé õàðàêòåð; âðåìÿ åå ðàñïàäà
îïðåäåëÿåòñÿ âûñîòîé áàðüåðà, îòäåëÿþùåãî ýòî
ñîñòîÿíèå îò îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ.
Íèæå îáñóæäàþòñÿ îñíîâíûå îñîáåííîñòè äâóõ
êëàññîâ ôîòîõðîìíûõ ñðåä, îòíîñÿùèõñÿ ê îäíîé è
òîé æå ãðóïïå ôòîðèäíûõ êðèñòàëëîâ ñî ñòðóêòóðîé ôëþîðèòà. Ýòè êëàññû ñâÿçàíû ñ äâóìÿ ïðåäñòàâèòåëÿìè ýòîãî ñåìåéñòâà – ôòîðèäàìè êàëüöèÿ
è êàäìèÿ; íà èõ îñíîâå ñîçäàíû ýôôåêòèâíûå ñðåäû ñîîòâåòñòâåííî ñòàòè÷åñêîé è äèíàìè÷åñêîé
ãîëîãðàôèè. Ýòè êðèñòàëëû ÿâëÿþòñÿ øèðîêîçîííûìè äèýëåêòðèêàìè ñ ïðåèìóùåñòâåííî èîííûì
õàðàêòåðîì õèìè÷åñêîé ñâÿçè. Îíè íåôîòîõðîìíû –
îïòè÷åñêîå èçëó÷åíèå íå îêàçûâàåò íà íèõ êàêîãîëèáî âîçäåéñòâèÿ.
Ñòðóêòóðà ôëþîðèòà (ïðîñòðàíñòâåííàÿ ãðóïïà
Î5h(Fm3m)) ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà â âèäå áåñêî281
íå÷íîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ôòîðíûõ êóáîâ, ïîëîâèíà öåíòðàëüíûõ ïîçèöèé êîòîðûõ çàíÿòà êàòèîíàìè, à âòîðàÿ ïîëîâèíà ïóñòà, ýòî ìåæäîóçëèÿ.
Ñîîòâåòñòâåííî, äëÿ ñòðóêòóðû õàðàêòåðíà áîëüøàÿ
æåñòêîñòü êàòèîííîé ïîäðåøåòêè è âûñîêàÿ ñòàáèëüíîñòü àíèîííîé ïîäðåøåòêè.
×òîáû ñäåëàòü ýòè êðèñòàëëû ôîòîõðîìíûìè, â
íèõ äîëæíû áûòü ñôîðìèðîâàíû öåíòðû îêðàñêè –
ëîêàëüíûå öåíòðû ñîáñòâåííîé èëè ïðèìåñíîé ïðèðîäû, êîòîðûå ïîä äåéñòâèåì èçëó÷åíèÿ ìîãóò èçìåíÿòü ñâîé ñîñòàâ, ñòðóêòóðó è ýëåêòðîííîå ñòðîåíèå. Òàêèå öåíòðû îáðàçóþòñÿ â ðåçóëüòàòå îòæèãà êðèñòàëëîâ â âîññòàíîâèòåëüíîé àòìîñôåðå – òàê
íàçûâàåìîãî àääèòèâíîãî îêðàøèâàíèÿ. Îíî îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóòåì îòæèãà â ïàðàõ ìåòàëëà-êàòèîíà èëè â àòìîñôåðå âîäîðîäà. Â õîäå ýòîãî ïðîöåññà
â îáúåì êðèñòàëëà äèôôóíäèðóþò àíèîííûå âàêàíñèè è ýëåêòðîíû, òàê ÷òî çàðÿäîâàÿ íåéòðàëüíîñòü
êðèñòàëëà â ïðîöåññå îêðàøèâàíèÿ íå íàðóøàåòñÿ.
 ðåçóëüòàòå àääèòèâíîãî îêðàøèâàíèÿ ìîãóò âîçíèêàòü ôîòîõðîìíûå öåíòðû îêðàñêè.
Ïðîöåññû îêðàøèâàíèÿ ïðîòåêàþò ïî-ðàçíîìó
äëÿ ôòîðèäîâ êàëüöèÿ è êàäìèÿ [1, 2]. Â óñëîâèÿõ
ðàâíîâåñíîãî îêðàøèâàíèÿ êðèñòàëëîâ ôòîðèäà
êàëüöèÿ ðåêîìáèíàöèÿ äèôôóíäèðóþùèõ â îáúåì
àíèîííûõ âàêàíñèé è ýëåêòðîíîâ ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ ïðîñòåéøèõ F-öåíòðîâ, êîòîðûå â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè àãðåãèðóþò â áîëåå ñëîæíûå M-,
R- è N-öåíòðû, ñîñòîÿùèå, ñîîòâåòñòâåííî, èç 2-õ,
3-õ è 4-õ âàêàíñèé ñ ýëåêòðîíàìè. Ýòè öåíòðû èìåþò ðÿä ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ, â òîì ÷èñëå ïîëîñó â
óëüòðàôèîëåòîâîé (ÓÔ) îáëàñòè ñïåêòðà (ðèñ. 1,
ñïëîøíàÿ ëèíèÿ). Ïðè îñâåùåíèè êðèñòàëëîâ ÓÔ
èçëó÷åíèåì ïðè ïîâûøåííîé òåìïåðàòóðå, Ò, ïåðå÷èñëåííûå – “ïðîñòûå” – öåíòðû îêðàñêè ïðåîáðàçóþòñÿ â âûñîêîàãðåãèðîâàííûå öåíòðû îêðàñêè,
âêëþ÷àþùèå áîëåå 5 âàêàíñèé [3]. Èç èõ ÷èñëà ñëå4
1
Dλ
2
2
0
300
600
900
λ, íì
Ðèñ. 1. Ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ àääèòèâíî îêðàøåííîãî
êðèñòàëëà CaF2:Na (NNa = 4,9×1017 ñì–3) (1) è òîãî æå
êðèñòàëëà ñ ãîëîãðàììîé, çàïèñàííîé â íåì ïðè Ò =
= 200 °Ñ èçëó÷åíèåì àðãîíîâîãî ëàçåðà, λ = 364 íì (2).
282
äóåò îñîáî âûäåëèòü êîëëîèäíûå öåíòðû, êîòîðûå
ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê íàíîðàçìåðíûå âêëþ÷åíèÿ ÷àñòèö ìåòàëëà – êàëüöèÿ, âíåäðåííûå â ðåøåòêó ôëþîðèòà.  ñïåêòðå ïîãëîùåíèÿ ýòèì öåíòðàì
ñîîòâåòñòâóåò øèðîêàÿ ïîëîñà â îáëàñòè 550–600 íì
(ðèñ. 1, øòðèõîâàÿ ëèíèÿ). Ïîãëîùåíèå êðèñòàëëîâ
ñ êîëëîèäíûìè öåíòðàìè îïèñûâàåòñÿ òåîðèåé Ìè.
Ïîìèìî êîëëîèäíûõ öåíòðîâ âîçìîæíî îáðàçîâàíèå áîëüøîãî ÷èñëà òàê íàçûâàåìûõ êâàçèêîëëîèäíûõ öåíòðîâ, ïðåäñòàâëÿþùèõ áîëåå èëè ìåíåå
êðóïíûå àññîöèàòû F-öåíòðîâ.
Íîìåíêëàòóðà îáðàçóþùèõñÿ ïðè ÓÔ îáëó÷åíèè
âûñîêîàãðåãèðîâàííûõ öåíòðîâ çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Ïðè Ò ~ 200 °C îáëó÷åíèå ïðèâîäèò ê ïðàêòè÷åñêè ïîëíîé òðàíñôîðìàöèè ïðîñòûõ öåíòðîâ
îêðàñêè â êîëëîèäíûå öåíòðû.
Íàëè÷èå â êðèñòàëëàõ ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøîé
êîíöåíòðàöèè ùåëî÷íûõ ïðèìåñåé, (1017×1018) ñì–3,
óñêîðÿåò ïðîöåññû ïðåîáðàçîâàíèÿ öåíòðîâ èç-çà
ïðèñóòñòâèÿ äîïîëíèòåëüíûõ – ïî îòíîøåíèþ ê
ââåäåííûì ïðè àääèòèâíîì îêðàøèâàíèè – âàêàíñèé, êîìïåíñèðóþùèõ èçáûòî÷íûé (–1) çàðÿä
ïðèìåñè.
 ïðîöåññå çàïèñè ãîëîãðàììû íåèäåàëüíîå
âûðàâíèâàíèå èíòåíñèâíîñòåé èíòåðôåðèðóþùèõ
ïó÷êîâ, íåçíà÷èòåëüíîå ñìåùåíèå èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû ïî òîëùèíå êðèñòàëëà âñëåäñòâèå èçìåíåíèÿ îïòè÷åñêèõ ïîñòîÿííûõ â ïðîöåññå çàïèñè, íàëè÷èå ðàññåÿíèÿ, îáóñëîâëåííîãî íåñîâåðøåíñòâîì êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè, – âñå ýòî ïðèâîäèò
ê òîìó, ÷òî ïðîýêñïîíèðîâàííûì, õîòÿ è íå â ðàâíîé ñòåïåíè, îêàçûâàåòñÿ âåñü îáúåì êðèñòàëëà.
Ïîýòîìó â ñïåêòðå ïîãëîùåíèÿ ãîëîãðàììû, çàïèñàííîé ÓÔ ëàçåðîì ïðè Ò ~ 200 °C, ïðèñóòñòâóåò
òîëüêî ïîëîñà êîëëîèäíûõ öåíòðîâ (ðèñ. 1, øòðèõîâàÿ ëèíèÿ).
Ìîäóëÿöèÿ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ, îïðåäåëÿþùàÿ
ôîðìèðîâàíèå èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû, îáóñëîâëåíà èçìåíåíèåì êîíöåíòðàöèè ýòèõ öåíòðîâ ïî
îáúåìó êðèñòàëëà. Ïðè ýòîì èõ êîíöåíòðàöèÿ ìèíèìàëüíà â ïó÷íîñòÿõ è ìàêñèìàëüíà â óçëàõ ýòîé
êàðòèíû. Äåëî â òîì, ÷òî äèôôóíäèðóþò íå ñàìè
êîëëîèäíûå öåíòðû, à îáðàçóþùèåñÿ â ðåçóëüòàòå
èõ ôîòîèîíèçàöèè âàêàíñèè è ýëåêòðîíû.  ïó÷íîñòÿõ ïðîèñõîäèò áîëåå ýôôåêòèâíàÿ ôîòîèîíèçàöèÿ
êîëëîèäíûõ öåíòðîâ è áîëüøå ïîäâèæíîñòü âàêàíñèé. Ðåçóëüòàòîì äåéñòâèÿ ýòèõ äâóõ ôàêòîðîâ ÿâëÿåòñÿ ôîòîèíäóöèðîâàííàÿ äèôôóçèÿ, ïðèâîäÿùàÿ
ê óõîäó êîëëîèäíûõ öåíòðîâ èç ïó÷íîñòåé, è èõ àãðåãàöèÿ â óçëàõ èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû, ò. å.
â êðèñòàëëàõ CaF2 c öåíòðàìè îêðàñêè ðåàëèçóåòñÿ
“ïîçèòèâíàÿ çàïèñü” [4].
Äèôôóçèîííûé ìåõàíèçì ôîðìèðîâàíèÿ ãîëîãðàìì ïðèâîäèò ê ïðàêòè÷åñêîé íåâîçìîæíîñòè ïåðåýêñïîíèðîâàíèÿ ìàòåðèàëà, ÷òî îáëåã÷àåò óñëî-
Èíòåíñèâíîñòü, îòí. åä.
8
1
4
2
0
–10,2
–9,8
–10
Óãîë îò íîðìàëè, ãðàä.
Ðèñ. 2. Óãëîâûå çàâèñèìîñòè èíòåíñèâíîñòè ïðîøåäøåãî (1) è äèôðàãèðîâàâøåãî (2) ñâåòà He–Ne-ëàçåðà
íà îáúåìíîé ôîòîèíäóöèðîâàííîé ðåøåòêå â îáëàñòè
óãëà Áðýããà. Òî÷êè – ýêñïåðèìåíò, ëèíèè – ðåçóëüòàò
îïòèìèçàöèè ïàðàìåòðîâ àíàëèòè÷åñêèõ âûðàæåíèé,
îïèñûâàþùèõ ôîðìó êðèâûõ óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè
ïðîïóñêàþùèõ àìïëèòóäíî-ôàçîâûõ ðåøåòîê è ïîçâîëÿþùèõ îïðåäåëÿòü àìïëèòóäíûå è ôàçîâûå âêëàäû â
äèôðàêöèîííóþ ýôôåêòèâíîñòü [5].
âèÿ çàïèñè â íåì ñèñòåìû íàëîæåííûõ ãîëîãðàìì.
 ýòîì îòíîøåíèè êðèñòàëëû ñ öåíòðàìè îêðàñêè
èìåþò ïðåèìóùåñòâî ïåðåä ìàòåðèàëàìè ñ íàêîïëåíèåì ôîòîõðîìíîãî îòêëèêà, äëÿ êîòîðûõ óâåëè÷åíèå ýêñïîçèöèè, íà÷èíàÿ ñ îïðåäåëåííûõ åå çíà÷åíèé, ïðèâîäèò ê “îòáåëèâàíèþ” îáðàçöà.
Õàðàêòåð äèôðàêöèè â ñôîðìèðîâàííîé òàêèì
îáðàçîì ðåøåòêå çàâèñèò îò “æåñòêîñòè” ðåæèìà
àääèòèâíîãî îêðàøèâàíèÿ, îïðåäåëÿåìîãî òåìïåðàòóðîé îáðàçöà è äàâëåíèåì ïàðîâ ìåòàëëà.  êðèñòàëëàõ, îêðàøåííûõ â äîñòàòî÷íî æåñòêîì ðåæèìå,
íàáëþäàåòñÿ íåñêîëüêî (äî 5-òè) ïîðÿäêîâ äèôðàêöèè. Ýòî ñâÿçàíî ñ îòêëîíåíèåì ïðîñòðàíñòâåííîãî ïðîôèëÿ îïòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ (ïîêàçàòåëÿ
ïðåëîìëåíèÿ è êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ) ãîëîãðàììû îò ñèíóñîèäàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ñâåòà â ðåãèñòðèðóåìîì èíòåðôåðåíöèîííîì ïîëå, ò. å. ñ íàëè÷èåì ïðîñòðàíñòâåííûõ ãàðìîíèê ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ è êîýôôèöèåíòà
ïîãëîùåíèÿ. Êàæäîé èç ãàðìîíèê ñîîòâåòñòâóåò
ñâîé óãîë Áðýããà. Óãëîâûå çàâèñèìîñòè äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè è ïðîïóñêàíèÿ ãîëîãðàììû, çàïèñàííîé â æåñòêî îêðàøåííîì êðèñòàëëå
CaF2:Na, â îêðåñòíîñòè ïåðâîãî óãëà Áðýããà ïîêàçàíû íà ðèñ. 2. Îíè õàðàêòåðíû äëÿ àìïëèòóäíîôàçîâîé ðåøåòêè [5].
Çíà÷åíèÿ ýôôåêòèâíîé òîëùèíû ãîëîãðàììû,
ïîëó÷åííûå èç àíàëèçà óãëîâîé ñåëåêòèâíîñòè
(4,5 ìì), íåñêîëüêî ìåíüøå òîëùèíû êðèñòàëëà
(5,8 ìì), ÷òî, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíî ëèáî ñ îñëàáëåíèåì çàïèñûâàþùåãî ÓÔ èçëó÷åíèÿ ïðè åãî ïðîõîæäåíèè ÷åðåç êðèñòàëë, ëèáî ñ íåîäíîðîäíîñòüþ
èíòåðôåðåíöèîííîãî ïîëÿ âíóòðè êðèñòàëëà â ïðîöåññå çàïèñè ãîëîãðàììû [6].
Èñïîëüçîâàíèå íàéäåííûõ çíà÷åíèé àìïëèòóä
ïåðâûõ òðåõ (íàèáîëåå èíòåíñèâíûõ) ãàðìîíè÷åñêèõ ñîñòàâëÿþùèõ ïðîñòðàíñòâåííîé ìîäóëÿöèè
îïòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ êðèñòàëëà êàê êîýôôèöèåíòîâ ðÿäà Ôóðüå äàåò âîçìîæíîñòü ïîñòðîèòü ïðîñòðàíñòâåííûé ïðîôèëü ðåøåòêè. Ðåçóëüòàò òàêîãî
ïîñòðîåíèÿ ïðèâåäåí íà ðèñ. 3. Èç ðèñóíêà âèäíî,
÷òî ïðîôèëè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ è êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàþò, îòðàæàÿ
ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïðåäåëåíèå êîíöåíòðàöèè
ìàòåðèàëüíûõ íîñèòåëåé ãîëîãðàììû – êîëëîèäíûõ
öåíòðîâ îêðàñêè. Âèäíî, ÷òî ýòè öåíòðû êîíöåíòðèðóþòñÿ â óçêèõ îáëàñòÿõ îêîëî óçëîâ èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû.
Äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü èçó÷àåìûõ ãîëîãðàìì çàâèñèò îò ðÿäà ôàêòîðîâ.  ëó÷øåì èç
èññëåäîâàííûõ íàìè îáðàçöîâ íà äëèíå âîëíû
633 íì çíà÷åíèå äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè
áûëî (15,6 ± 1,0)%. Äëÿ òîãî æå îáðàçöà äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü íà äëèíå âîëíû 1064 íì áûëà
(12,0 ± 2,0)%, íà äëèíå âîëíû 532 íì – (4,8 ± 1,0)%.
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà çàïèñûâàåìûõ â êðèñòàëëàõ CaF2:Na ãîëîãðàôè÷åñêèõ ðåøåòîê ñîñòàâëÿåò 2500 ëèí/ìì (íèæíÿÿ îöåíêà).
Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ýòèõ ãîëîãðàìì ÿâëÿåòñÿ èõ âûñîêàÿ ñòàáèëüíîñòü. Èõ òåðìîèíäóöèðîâàííûé ðàñïàä íà÷èíàåòñÿ ñ Ò ~ 200 °C. Ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè îíè ñîõðàíÿþòñÿ
â òå÷åíèå ïðàêòè÷åñêè íåîãðàíè÷åííîãî âðåìåíè.
Ñàì ïî ñåáå êðèñòàëë-ìàòðèöà, ôòîðèä êàëüöèÿ,
îòëè÷àåòñÿ âûñîêîé ìåõàíè÷åñêîé, ëó÷åâîé è ðàäèàöèîííîé ñòîéêîñòüþ. Êàê ÿñíî èç èçëîæåííîãî
Δn×105
5
Δα, ìì–1
0
0
–5
–0,5
–10
–1
1
2
3
x/Λ
Ðèñ. 3. Ïðîñòðàíñòâåííûå ïðîôèëè ôîòîèíäóöèðîâàííîãî èçìåíåíèÿ êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ Δα
(ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) è ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ Δn
(øòðèõîâàÿ ëèíèÿ), âîññòàíîâëåííûå ïî ïåðâûì òðåì
ïðîñòðàíñòâåííûì ãàðìîíèêàì îáúåìíîé ðåøåòêè.
Λ = 1,8 ìêì – ïðîñòðàíñòâåííûé ïåðèîä ãîëîãðàôè÷åñêîé ðåøåòêè.
283
âûøå, àääèòèâíî îêðàøåííûå êðèñòàëëû CaF2:Na
ïðåäñòàâëÿþò îñîáûé èíòåðåñ äëÿ ìåòðîëîãè÷åñêèõ
ïðèìåíåíèé.
Ïðè êîíöåíòðàöèè ùåëî÷íîé ïðèìåñè, ïðåâûøàþùåé 1018 ñì–3, àääèòèâíîå îêðàøèâàíèå êðèñòàëëîâ
CaF2 ïðèâîäèò ê ïðåèìóùåñòâåííîìó ôîðìèðîâàíèþ
âûñîêîàãðåãèðîâàííûõ öåíòðîâ îêðàñêè, êîòîðûå
ïîä äåéñòâèåì ÓÔ èçëó÷åíèÿ è òåìïåðàòóðû ïðåîáðàçóþòñÿ â ïðîñòûå öåíòðû [3]. Ãîëîãðàììû, çàïèñàííûå â òàêèõ êðèñòàëëàõ, èìåþò ìåíüøóþ äèôðàêöèîííóþ ýôôåêòèâíîñòü, íåæåëè êðèñòàëëû ñ
ìåíüøåé êîíöåíòðàöèåé ïðèìåñè.
Ïåðåéäåì ê äðóãîìó êëàññó ñðåä íà îñíîâå êðèñòàëëà ôòîðèäà êàäìèÿ. Ñïåöèôèêà ýòîãî êðèñòàëëà
ñîñòîèò â òîì, ÷òî â íåì îáðàçîâàíèå F-öåíòðîâ íåâîçìîæíî. Ïîýòîìó “÷èñòûå” (íåëåãèðîâàííûå) êðèñòàëëû ôòîðèäà êàäìèÿ íå îêðàøèâàþòñÿ. Öåíòðû
îêðàñêè âîçíèêàþò ëèøü ïðè àääèòèâíîì îêðàøèâàíèè êðèñòàëëîâ, ëåãèðîâàííûõ äîíîðíûìè ïðèìåñÿìè, ïðèíàäëåæàùèìè ê 3-é ãðóïïå ïåðèîäè÷åñêîé
ñèñòåìû. Èõ èçáûòî÷íûé (+1) çàðÿä êîìïåíñèðóåòñÿ
ìåæäîóçåëüíûìè èîíàìè F–. Ïðè îêðàøèâàíèè ëåãèðîâàííûõ êðèñòàëëîâ äèôôóíäèðóþùèå â îáúåì
àíèîííûå âàêàíñèè àííèãèëèðóþò ñ ýòèìè èîíàìè, à
ðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ âìåñòå ñ íèìè ýëåêòðîíû ëîêàëèçóþòñÿ â çîíå ïðîâîäèìîñòè èëè íà öåíòðèðîâàííûõ íà äîíîðíûõ ïðèìåñÿõ âîäîðîäîïîäîáíûõ îðáèòàëÿõ, ïåðåâîäÿ êðèñòàëë â ïîëóïðîâîäíèêîâîå ñîñòîÿíèå. Ôòîðèä êàäìèÿ – ýòî åäèíñòâåííûé êðèñòàëë
ñ ïðåèìóùåñòâåííî èîííûì õàðàêòåðîì ñâÿçè, êîòîðûé îáëàäàåò ôóíäàìåíòàëüíûì ñâîéñòâîì ïðèìåñíîãî ïîëóïðîâîäíèêà – íàëè÷èåì âîäîðîäîïîäîáíûõ îðáèòàëåé, õàðàêòåðèñòèêè êîòîðûõ ñëàáî
çàâèñÿò îò õèìè÷åñêîé ïðèðîäû äîíîðíîé ïðèìåñè.
Íåéòðàëüíûé äîíîðíûé öåíòð ÿâëÿåòñÿ öåíòðîì
îêðàñêè âî ôòîðèäå êàäìèÿ áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ ôîòîèîíèçàöèîííîé ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ â èíôðàêðàñíîé (ÈÊ) îáëàñòè ñïåêòðà, îäíàêî ýòè öåíòðû íåôîòîõðîìíû.
Ôîòîõðîìèÿ àääèòèâíî îêðàøåííûõ êðèñòàëëîâ
CdF2 ñâÿçàíà ñ äâóìÿ ïðèìåñÿìè óêàçàííîé ãðóïïû –
ãàëëèåì è èíäèåì. Ýòè ïðèìåñè áèñòàáèëüíû,
ïîìèìî âîäîðîäîïîäîáíîãî äîíîðíîãî (“ìåëêîãî”)
ñîñòîÿíèÿ, îíè ìîãóò îáðàçîâûâàòü òàêæå äâóõýëåêòðîííîå (“ãëóáîêîå”) ñîñòîÿíèå, ÿâëÿþùååñÿ äëÿ
íèõ îñíîâíûì. Óêàçàííûå ñîñòîÿíèÿ ñîîòâåòñòâóþò
òðåõâàëåíòíîìó ñîñòîÿíèþ ïðèìåñè ñ ýëåêòðîíîì íà
âîäîðîäîïîäîáíîé îðáèòå, (M 3+ + ehydr), M = Ga, In,
è îäíîâàëåíòíîìó åå ñîñòîÿíèþ, M1+ [7].
Îáðàçîâàíèå ãëóáîêîãî ñîñòîÿíèÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ ðàäèêàëüíîé ïåðåñòðîéêîé êðèñòàëëè÷åñêîé
ðåøåòêè, ñëåäñòâèåì êîòîðîé ÿâëÿåòñÿ ñìåùåíèå
ðàâíîâåñíîãî çíà÷åíèÿ êîíôèãóðàöèîííîé êîîðäèíàòû öåíòðà è âîçíèêíîâåíèå áàðüåðà ìåæäó ãëóáîêèì è ìåëêèì ñîñòîÿíèåì (ðèñ. 4). Áëàãîäàðÿ ýòî284
ìó áàðüåðó, ìåëêîå ñîñòîÿíèå íîñèò ìåòàñòàáèëüíûé õàðàêòåð.
Ïîìèìî ÈÊ ïîëîñû, õàðàêòåðíîé äëÿ âñåõ äîíîðíûõ öåíòðîâ, áèñòàáèëüíûå öåíòðû èìåþò èíòåíñèâíóþ ôîòîèîíèçàöèîííóþ ïîëîñó â óëüòðàôèîëåòîâîé-âèäèìîé (ÓÔ-ÂÈÄ) îáëàñòè; ýòà ïîëîñà
ñâÿçàíà ñ ãëóáîêèì ñîñòîÿíèåì öåíòðà (ðèñ. 5).
Ïðè äîñòàòî÷íî íèçêîé òåìïåðàòóðå áîëüøèíñòâî áèñòàáèëüíûõ öåíòðîâ íàõîäèòñÿ â ãëóáîêîì
ñîñòîÿíèè. Îáëó÷åíèå êðèñòàëëîâ â ÓÔ-ÂÈÄ ïîëîñå ïåðåâîäèò öåíòðû â ìåëêîå ñîñòîÿíèå. Ýòîìó
ïðîöåññó ñîîòâåòñòâóåò ïåðåõîä ýëåêòðîíîâ, ââåäåííûõ â êðèñòàëë ïðè åãî àääèòèâíîì îêðàøèâàíèè,
èç ñèëüíî- â ñëàáîñâÿçàííîå ñîñòîÿíèå. Ñîïóòñòâóþùåå èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ (ïîðÿäêà
åäèíèö ×10–4 [9]) ñîçäàåò âîçìîæíîñòü çàïèñè ôàçîâûõ ãîëîãðàìì â îáëàñòè ñïåêòðàëüíîé ùåëè ìåæäó äâóìÿ ïîëîñàìè ïîãëîùåíèÿ. Â ñîîòâåòñòâèè ñ
ôîðìóëîé Êîãåëüíèêà äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü ãîëîãðàììû ïðîïîðöèîíàëüíà êâàäðàòó êîíöåíòðàöèè ôîòîâîçáóæäåííûõ ìåëêèõ öåíòðîâ (ýòî
óòâåðæäåíèå ñïðàâåäëèâî ïðè çíà÷åíèÿõ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè, ìåíüøèõ 70%).
Ââèäó íàëè÷èÿ óïîìÿíóòîãî âûøå áàðüåðà, ãîëîãðàììû ðàñïàäàþòñÿ âî âðåìåíè, ò. å. èìåþò äèíàìè÷åñêèé õàðàêòåð. Åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî òåðìîèíäóöèðîâàííûé ðàñïàä ìåëêîãî öåíòðà ïðîèñõîäèò
ñ ó÷àñòèåì ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé (ýëåêòðîí, ïðåîäîëåâàÿ áàðüåð, âûñâîáîæäàåòñÿ ñ ìåëêîãî öåíòðà òåïëîì â çîíó ïðîâîäèìîñòè è çàõâàòûâàåòñÿ íà äðóãîé
ìåëêèé öåíòð, êîòîðûé ïðè ýòîì ïåðåõîäèò â ãëóáîêîå ñîñòîÿíèå), òî âåëè÷èíà áàðüåðà ñîñòàâëÿåò
650 ìýÂ äëÿ ãàëëèÿ è 125 ìýÂ äëÿ èíäèÿ [10]. Òàêèì
Ýíåðãèÿ
Çîíà
ïðîâîäèìîñòè
M3+ + 2e
Ìåëêèé öåíòð
(M3+ + ehydr) + e
hν
Ãëóáîêèé öåíòð
M1+
Êîíôèãóðàöèîííàÿ êîîðäèíàòà
Ðèñ. 4. Äèàãðàììà êîíôèãóðàöèîííûõ êîîðäèíàò áèñòàáèëüíîãî öåíòðà â êðèñòàëëå CdF2.
kλ, ñì–1
1200
(à)
30
20
800
10
400
0
0
6
300
(á)
4
200
2
100
0
6
0
4
400
2
400
800
10
η, %
102
1
100
101
10–1
100
10–2
CdF2:Ga,Y
10–3
800
(â)
0
τ0,01, c
λ, íì
4000
8000
0
Ðèñ. 5. Ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ êðèñòàëëîâ CdF2:In (à),
CdF2:Ga (á) è CdF2:Ga, Y (â), îõëàæäåííûõ â òåìíîòå
äî òåìïåðàòóðû æèäêîãî àçîòà (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ), è
ïîñëå îáëó÷åíèÿ â ÓÔ-ÂÈÄ ïîëîñå ïîãëîùåíèÿ
(øòðèõîâàÿ ëèíèÿ). Ñîëåãèðîâàíèå êðèñòàëëîâ
CdF2:Ga èòòðèåì óìåíüøàåò ñâåòîðàññåÿíèå è íåôîòîõðîìíîå ïîãëîùåíèå [8].
3,2
2,8
2,4
103/ T, K–1
10–1
Ðèñ. 7. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü (1) âðåìåíè çàòóõàíèÿ ôîòîèíäóöèðîâàííîãî ÈÊ ïîãëîùåíèÿ (λ =
= 1,3 ìêì, òåìíûå êâàäðàòû) è êîðíÿ êâàäðàòíîãî èç
äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè, η (ñâåòëûå êðóæêè),
ñîîòâåòñòâóþùèõ óìåíüøåíèþ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè äî 1% íà÷àëüíîãî çíà÷åíèÿ (øòðèõîâàÿ ëèíèÿ – ãðàôèê Àððåíèóñà), è (2) íà÷àëüíîé îòíîñèòåëüíîé äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàììû.
Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ – òåîðåòè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü [11],
ñâåòëûé òðåóãîëüíèê ïîêàçûâàåò ýêñïåðèìåíòàëüíîå
çíà÷åíèå ýòîé âåëè÷èíû ïðè Ò = 390 K. Âåðòèêàëüíàÿ
ñòðåëêà ñîîòâåòñòâóåò êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Âîçáóæäåíèå îñóùåñòâëÿëîñü àðãîíîâûì ëàçåðîì (λ = 514 íì)
ñ ïëîòíîñòüþ ýíåðãèè íà îáðàçöå 0,5 Äæ/ñì2, èñïîëüçîâàëñÿ ìåõàíè÷åñêèé îáòþðàòîð.
ÈÊ-ïîãëîùåíèå, îòí. åä.
1
η, %
τ0,01, c
CdF2:Ga
0,1
80
100
0,01
40
10–3
0
1000
2000
CdF2:In
3000 t, c
Ðèñ. 6. Âîññòàíîâëåíèå ðàâíîâåñíîé êîíöåíòðàöèè
ìåëêèõ öåíòðîâ ïîñëå îêîí÷àíèÿ äåéñòâèÿ ìîùíîãî
ñâåòà â îáëàñòè ÓÔ-ÂÈÄ ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ ãëóáîêèõ öåíòðîâ ïðè òåìïåðàòóðå T = 254 K. Êðóæêè – ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå, ëèíèÿ – ðàñ÷åòíàÿ çàâèñèìîñòü [10].
îáðàçîì, â àêòå ðàñïàäà ìåëêîãî ñîñòîÿíèÿ ó÷àñòâóþò äâà ìåëêèõ öåíòðà, è êèíåòèêà ýòîãî ïðîöåññà
èìååò áèìîëåêóëÿðíûé õàðàêòåð (ðèñ. 6).
Íåëüçÿ èñêëþ÷àòü, ÷òî âçàèìîäåéñòâèå ìåëêèõ
öåíòðîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ òóííåëüíûì îáðàçîì, áåç
ó÷àñòèÿ çîíû ïðîâîäèìîñòè.  ýòîì ñëó÷àå âåëè÷è-
10–6
0
8
4
103/T, K–1
Ðèñ. 8. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè (1) âðåìåíè ñïàäà äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàììû äî 1%
îò íà÷àëüíîé âåëè÷èíû (øòðèõîâàÿ ëèíèÿ – ãðàôèê
Àððåíèóñà) è (2) îòíîñèòåëüíîé äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè. Ñâåòëûå êðóæêè è òðåóãîëüíèêè – ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ, ñïëîøíàÿ ëèíèÿ ïîêàçûâàåò òåíäåíöèþ. Âåðòèêàëüíàÿ ñòðåëêà ñîîòâåòñòâóåò
êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Âîçáóæäåíèå îñóùåñòâëÿëîñü èìïóëüñíî-ïåðèîäè÷åñêèì ðóáèíîâûì ëàçåðîì,
äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà ~ 20 íñ, ïëîòíîñòü ýíåðãèè
íà îáðàçöå 0,5 Äæ/ñì2.
12
285
(á)
(à)
(â)
Ðèñ. 9. Ôîêàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòåé ëó÷åé: (à) òî÷å÷íûé îáúåêò; (á) èñêàæåííîå èçîáðàæåíèå ýòîãî
îáúåêòà (èñêàæåíèå òèïà ñôåðè÷åñêàÿ ëèíçà); (â) èçîáðàæåíèå îáúåêòà ïðè ÎÂÔ-êîìïåíñàöèè ñ ïîìîùüþ äèíàìè÷åñêîé ãîëîãðàììû, çàïèñàííîé â êðèñòàëëå CdF2:In èçëó÷åíèåì ðóáèíîâîãî ëàçåðà ñ äëèòåëüíîñòüþ èìïóëüñà
~ 20 íñ. Âñå ôîòîãðàôèè ïðèâåäåíû â îäèíàêîâîì ìàñøòàáå.
íà áàðüåðà áóäåò îòëè÷íà îò ïðèâåäåííûõ âûøå çíà÷åíèé, îäíàêî âðåìÿ ðàñïàäà è åãî òåìïåðàòóðíàÿ
çàâèñèìîñòü – ôèçè÷åñêè çíà÷èìûå âåëè÷èíû – äëÿ
îáîèõ ìåõàíèçìîâ îäèíàêîâû.
Ïðè òåìïåðàòóðå íèæå 220 K äëÿ Ga è 40 K äëÿ
In ôîòîâîçáóæäåííûå ìåëêèå öåíòðû ïðàêòè÷åñêè
íå ðàñïàäàþòñÿ. Îòíîñèòåëüíàÿ äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü ãîëîãðàìì ïðè ýòèõ óñëîâèÿõ áëèçêà
ê 100%. Ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû ýòà âåëè÷èíà
óìåíüøàåòñÿ êàê çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ðàâíîâåñíîé
çàñåëåííîñòè ìåëêèõ öåíòðîâ, òàê è âñëåäñòâèå ðàñïàäà ôîòîâîçáóæäåííîãî ìåëêîãî ñîñòîÿíèÿ, òåì
áîëåå áûñòðîãî, ÷åì âûøå òåìïåðàòóðà. Íà ðèñ. 7, 8
ïîêàçàíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè îòíîñèòåëüíîé äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ðåøåòîê, çàïèñàííûõ â êðèñòàëëàõ CdF2:Ga,Y è CdF2:In, è âðåìåíè èõ ðàñïàäà (óìåíüøåíèÿ äî 1% îò èñõîäíîé âåëè÷èíû). Êàê âèäíî èç ðèñ. 7, 8 ýòè êðèñòàëëû ìîãóò
îòñëåæèâàòü îïòè÷åñêèå ïðîöåññû â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò îò äîëåé ãåðöà äî 10 ÌÃö è áîëåå ïðè
èñïîëüçîâàíèè òåìïåðàòóðû â êà÷åñòâå óïðàâëÿþùåãî ïàðàìåòðà [11, 12].
Øèðîêèé äèàïàçîí ÷àñòîò, âûñîêàÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ïîðÿäêà 5000 ëèí/ìì, êóáè÷åñêàÿ
ñèììåòðèÿ êðèñòàëëîâ, ïîçâîëÿþùàÿ èñïîëüçîâàòü
ñâîéñòâî ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ ïðè çàïèñè/ñ÷èòûâàíèè ãîëîãðàìì, âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ êðèñòàë286
ëîâ äîñòàòî÷íî áîëüøîãî ðàçìåðà è õîðîøåãî îïòè÷åñêîãî êà÷åñòâà – âñå ýòî äåëàåò óêàçàííûå êðèñòàëëû ïåðñïåêòèâíûìè ñðåäàìè ãîëîãðàôèè â ðåàëüíîì âðåìåíè. Ãîëîãðàôè÷åñêèå ôèëüòðû ïðîñòðàíñòâåííûõ ÷àñòîò íà îñíîâå ýòèõ êðèñòàëëîâ
ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ äèíàìè÷åñêîé êîððåêöèè êà÷åñòâà îïòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé è âîëíîâûõ
ôðîíòîâ, â îïòè÷åñêèõ êîððåëÿòîðàõ, èíòåðôåðîìåòðè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ è ò. ä.
 êà÷åñòâå ïðèìåðà èñïîëüçîâàíèÿ òàêîãî ãîëîãðàôè÷åñêîãî ôèëüòðà íà ðèñ. 9 ïîêàçàíû ðåçóëüòàòû ÎÂÔ-êîìïåíñàöèè ìîäåëüíîãî ôàçîâîãî èñêàæåíèÿ ñ ïîìîùüþ êðèñòàëëà CdF2:In [13].
Ëèòåðàòóðà
11. Ùåóëèí À.Ñ., Ñåìåíîâà Ò.Ñ., Êîðÿêèíà Ë.Ô., Ïåòðîâà Ì.À., Êóï÷èêîâ À.Ê., Ðûñêèí À.È. Àääèòèâíîå îêðàøèâàíèå êðèñòàëëîâ ôòîðèäîâ êàëüöèÿ è êàäìèÿ //
Îïò. è ñïåêòð. 2007. Ò. 103, â ïå÷àòè.
12. Ùåóëèí À.Ñ., Çàêèðîâ Ð.ß., Ñåðîâ Ò.Â., Àíãåðâàêñ À.Å.,
Ðûñêèí À.È. Àääèòèâíîå îêðàøèâàíèå êðèñòàëëîâ
ôòîðèäà êàäìèÿ // Îïò. æóðí. 2006. Ò. 73. ¹ 11. Ñ. 3–7.
13. Ùåóëèí À.Ñ., Êóï÷èêîâ À.Ê., Ðûñêèí À.È. Âûñîêîñòàáèëüíàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ñðåäà íà îñíîâå êðèñòàëëîâ
CaF2:Na ñ êîëëîèäíûìè öåíòðàìè îêðàñêè. I. Ôîòîòåðìîõèìè÷åñêèå ïðåîáðàçîâàíèÿ öåíòðîâ îêðàñêè â êðèñòàëëàõ CaF2:Na // Îïò. è ñïåêòð. 2007. Ò. 103, â ïå÷àòè.
14. Ùåóëèí À.Ñ., Êóï÷èêîâ À.Ê., Àíãåðâàêñ À.Å., Ðûñêèí À.È.
Âûñîêîñòàáèëüíàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ñðåäà íà îñíîâå
êðèñòàëëîâ CaF2:Na ñ êîëëîèäíûìè öåíòðàìè îêðàñêè. II. Ìåõàíèçìû çàïèñè è ñòèðàíèÿ ãîëîãðàìì // Îïò.
è ñïåêòð. 2007. Ò. 103, â ïå÷àòè.
15. Carretero L., Madrigal R.F., Fimia A., Blaya S., Belå′ndez A. Study of angular responses of mixed amplitude–
phase holographic gratings: shifted Borrmann effect //
Opt. Lett. 2001. V. 26. ¹ 11. P. 786–788.
16. Ùåóëèí À.Ñ., Âåíèàìèíîâ À.Â., Êîðçèíèí Þ.Ë., Àíãåðâàêñ À.Å., Ðûñêèí À.È. Âûñîêîñòàáèëüíàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ñðåäà íà îñíîâå êðèñòàëëîâ CaF2:Na ñ
êîëëîèäíûìè öåíòðàìè îêðàñêè III. Ñâîéñòâà ãîëîãðàìì // Îïò. è ñïåêòð. 2007. Ò. 103, â ïå÷àòè.
17. Shcheulin A.S., Ryskin A.I., Swiatek K., Langer J.M. Deepshallow transformation of bistable centers in semiconducting CdF2 crystals // Phys. Lett. A. 1996. V. 222. ¹ 1.
P. 107–112.
18. Ôåäîðîâ Ï.Ï., Áó÷èíñêàÿ È.È., Èâàíîâ Ñ.Ï., Ñîáîëåâ Á.Ï., Ùåóëèí À.Ñ., Ðûñêèí À.È. Íîâûé êëàññ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ íà îñíîâå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ êðèñòàëëîâ CdF2 ñ áèñòàáèëüíûìè öåíòðàìè.
II. Ïîëó÷åíèå îïòè÷åñêè ñîâåðøåííûõ êðèñòàëëîâ //
Îïò. è ñïåêòð. 2002. Ò. 92. ¹ 1. Ñ. 133–140.
19. Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Miloglyadov E.V., Linke R.A.,
Redmond I., Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P.
Mechanisms of writing and decay of holographic gratings
in semiconducting CdF2:Ga // J. Appl. Phys. 1998. V. 83.
¹ 4. P. 2215–2221.
10. Êàçàíñêèé Ñ.À., Ùåóëèí À.Ñ., Ðûñêèí À.È. Ýíåðãåòè÷åñêèé áàðüåð ìåæäó ñîñòîÿíèÿìè áèñòàáèëüíîãî öåíòðà â ôîòîõðîìíûõ êðèñòàëëàõ CdF2:Ga è CdF2:In //
Îïò. è ñïåêòð. 2007. Ò. 102. ¹ 3, â ïå÷àòè.
11. Ùåóëèí À.Ñ., Àíãåðâàêñ À.Å., Ðûñêèí À.È. Ëèíêå Ð.À.
Íîâûé êëàññ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ íà îñíîâå
ïîëóïðîâîäíèêîâûõ êðèñòàëëîâ CdF2 ñ áèñòàáèëüíûìè öåíòðàìè. III. Ìåõàíèçìû çàïèñè è ðàñïàäà ãîëîãðàôè÷åñêèõ ðåøåòîê // Îïò. è ñïåêòð. 2002. Ò. 92. ¹ 1.
141–149.
12. Kazanskii S.A., Ryskin A.I., Shcheulin A.S., Linke R.A.,
Angervaks A.E. DX-center gratings in real-time holography // Physica B. 2001. V. 308–310. P. 1035–1037.
13. Àíãåðâàêñ À.Å., Äèìàêîâ Ñ.À., Êëèìåíòüåâ Ñ.À., Ðûñêèí À.È., Ùåóëèí À.Ñ. Äèíàìè÷åñêîå îáðàùàþùåå
âîëíîâîé ôðîíò çåðêàëî íà îñíîâå êðèñòàëëîâ CdF2 ñ
áèñòàáèëüíûìè öåíòðàìè In // Îïò. è ñïåêòð. 2006.
Ò. 101. ¹ 1. Ñ. 137–141.
287
ÓÄÊ 771.534
ÍÀÍÎÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÄËß ÃÎËÎÃÐÀÔÈÈ ÐÎÑÑÈÉÑÊÎÃÎ ÍÀÓ×ÍÎÃÎ ÖÅÍÒÐÀ
“ÊÓÐ×ÀÒÎÂÑÊÈÉ ÈÍÑÒÈÒÓÒ”
Ð. Â. ÐßÁÎÂÀ*, êàíä. òåõí. íàóê; Î. Í. ÊÓÐÈËÎÂ*; Â. È. ÏÎÏÅÍÊÎ**, äîêòîð áèîë. íàóê
** ÐÍÖ Êóð÷àòîâñêèé Èíñòèòóò 123182, Ìîñêâà
** E-mail: rose_ryabova@mail.ru
** Èíñòèòóò ìîëåêóëÿðíîé áèîëîãèè Ðîññèéñêîé àêàäåìèè íàóê, Ìîñêâà
** E-mail: popenko@eimp.ru
Èññëåäîâàíî âëèÿíèå êîíöåíòðàöèè ãàëîèäíîãî ñåðåáðà, âðåìåíè ýìóëüñèôèêàöèè è âðåìåíè
ýêñïîíèðîâàíèÿ íàíîìàòåðèàëîâ íà êà÷åñòâî ãîëîãðàôè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî
êîíöåíòðàöèÿ ãàëîèäíîãî ñåðåáðà è âðåìÿ ýìóëüñèôèêàöèè ÿâëÿþòñÿ îïðåäåëÿþùèìè ôàêòîðàìè ïðè ïîëó÷åíèè âûñîêîðàçðåøàþùåé ôîòîãðàôè÷åñêîé ýìóëüñèè, à òî÷íîå âðåìÿ ýêñïîíèðîâàíèÿ îáåñïå÷èâàåò ïîëó÷åíèå ãîëîãðàôè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ õîðîøåãî êà÷åñòâà. Ïðåäñòàâëåíû
ñâîéñòâà âûñîêîðàçðåøàþùèõ ãàëîèäîñåðåáðÿíûõ íàíîìàòåðèàëîâ äëÿ îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàôèè è ãîëîãðàôèè â ñõîäÿùèõñÿ ïó÷êàõ, ðàçðàáîòàííûõ â ÐÍÖ “Êóð÷àòîâñêèé Èíñòèòóò”.
Ââåäåíèå
Îñîáûå ñâîéñòâà âûñîêîðàçðåøàþùèõ ãàëîèäîñåðåáðÿíûõ ôîòîìàòåðèàëîâ áûëè çàìå÷åíû è èñïîëüçîâàíû äàâíî äëÿ ðåãèñòðàöèè èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû, îáðàçóþùåéñÿ â ýìóëüñèîííîì ñëîå ïðè
âçàèìîäåéñòâèè äâóõ ñâåòîâûõ âîëí – ïàäàþùåé è
îòðàæåííîé [1]. Ñòîÿ÷èå âîëíû ñïîñîáñòâóþò îáðàçîâàíèþ ñêðûòîãî èçîáðàæåíèÿ, à ïðîÿâëåííûå ñåðåáðÿíûå ÷àñòèöû ðàñïðåäåëÿþòñÿ â âèäå ñòîïêè ïàðàëëåëüíûõ ëèñòî÷êîâ. Ðàññòîÿíèå ìåæäó ðÿäàìè ñåðåáðÿíûõ ÷àñòèö ñîñòàâëÿåò 1/2λ ïàäàþùåãî ñâåòà.
Òîãäà æå áûëè ðàçðàáîòàíû ðàçëè÷íûå ìåòîäèêè
èçãîòîâëåíèÿ ìåëêîçåðíèñòûõ (ïðîçðà÷íûõ) ýìóëüñèé.  îñíîâíîì, ýòè òåõíîëîãèè ñâîäèëèñü ê ñëèâàíèþ ðàñòâîðà àçîòíîêèñëîãî ñåðåáðà â ðàñòâîð æåëàòèíà ñ ãàëîèäíûìè ñîëÿìè è áûñòðîìó ïîëèâó ýòèõ
ýìóëüñèé íà ñòåêëà. Ïîñëå çàñòûâàíèÿ ôîòîæåëàòèíà ïëàñòèíêè ïðîìûâàëè â âîäå äëÿ óäàëåíèÿ ðàñòâîðèìûõ ñîëåé. Çàòåì ïëàñòèíêè î÷óâñòâëÿëè â ðàñòâîðàõ ñåíñèáèëèçàòîðîâ. Òàêèå ìåòîäèêè ïîçâîëÿëè
ïîëó÷àòü “ïðîçðà÷íûå” ôîòîïëàñòèíêè ñ íåáîëüøîé
÷óâñòâèòåëüíîñòüþ. Êîëè÷åñòâî ïîëèâàåìûõ ïëàñòèíîê îãðàíè÷èâàëîñü 1–2 äåñÿòêàìè, íà òàêèõ ïëàñòèíêàõ ïîëó÷àëè ïðåêðàñíûå ëèïìàíîâñêèå öâåòíûå
èíòåðôåðåíöèîííûå ôîòîãðàôèè, êîòîðûå ÿâèëèñü
ïðîîáðàçîì ñîâðåìåííîé ãîëîãðàôèè.
Ñ ìîìåíòà èçîáðåòåíèÿ êîãåðåíòíûõ èñòî÷íèêîâ
ñâåòà è ïóáëèêàöèè ðàáîò Þ.Í. Äåíèñþêà ïîÿâèëàñü âîçìîæíîñòü çàïèñûâàòü ãîëîãðàôè÷åñêîå
èçîáðàæåíèå â òîëñòîì ýìóëüñèîííîì ñëîå èñòî÷íèêàìè ñâåòà ñ ðàçëè÷íûìè äëèíàìè âîëí.
Òåõíîëîãèÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîðàçðåøàþùèõ
ýìóëüñèé ïðåòåðïåëà ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ [2],
288
ïîòîìó ÷òî íåîáõîäèìî áûëî ãîòîâèòü ôîòîïëåíêè
è ôîòîïëàñòèíêè â áîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ è ñ áîëüøåé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííîãî ãîëîãðàôè÷åñêîãî
èçîáðàæåíèÿ â îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàôèè íåîáõîäèìî èìåòü ýìóëüñèþ ñ ðàçìåðàìè íàíîêðèñòàëëîâ íå
áîëåå 20–25 íì, æåëàòåëüíî è ìåíüøå. Êðèñòàëëû
òàêîãî ðàçìåðà ïîäâåðæåíû ïåðåêðèñòàëëèçàöèè,
ïîýòîìó â ïðîöåññå ïîëó÷åíèÿ ìåëêîçåðíèñòûõ
ýìóëüñèé íåîáõîäèìî ðàññìîòðåòü âñå ôàêòîðû,
êîòîðûå â òîé èëè èíîé ñòåïåíè ìîãóò ïîâëèÿòü íà
èçìåíåíèå ðàçìåðîâ çåðíà.
 íàøåé ðàáîòå ïîéäåò ðå÷ü î ñîçäàíèè âûñîêîðàçðåøàþùèõ ôîòîìàòåðèàëîâ äëÿ îòðàæàòåëüíîé
ãîëîãðàôèè, ðàçðàáàòûâàåìûõ â Ðîññèéñêîì íàó÷íîì öåíòðå “Êóð÷àòîâñêèé èíñòèòóò”.
Ðàíåå [3] íàìè îïèñûâàëèñü íåêîòîðûå ôàêòîðû, îêàçûâàþùèå ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ðàçìåðû íàíîêðèñòàëëîâ ãàëîèäíîãî ñåðåáðà è ñâîéñòâà
âûñîêîðàçðåøàþùèõ ôîòîýìóëüñèé – ýòî ïðèñóòñòâèå òîðìîçèòåëåé ðîñòà íàíîêðèñòàëëîâ âî âðåìÿ ýìóëüñèôèêàöèè è ðîëü ñòàáèëèçàòîðà (ñòà-ñîëè).
Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïðèñóòñòâèå òîðìîçèòåëåé
ðîñòà íàíîêðèñòàëëîâ ãàëîèäíîãî ñåðåáðà âî âðåìÿ ýìóëüñèôèêàöèè ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü ñðåäíèé
ðàçìåð íàíîêðèñòàëëîâ ñ 25 äî 21 íì. Ââåäåíèå ñòàáèëèçàòîðà çàìåòíî óìåíüøàåò ýíåðãåòè÷åñêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü, çàòî ñóùåñòâåííî óâåëè÷èâàåò ñðîê
õðàíåíèÿ ôîòîìàòåðèàëîâ.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå èçó÷àëîñü âëèÿíèå êîíöåíòðàöèè ãàëîèäíîãî ñåðåáðà è âðåìåíè ýìóëüñèôèêàöèè íà ðàçìåð íàíîêðèñòàëëîâ, à òàêæå âëèÿíèå
âðåìåíè ýêñïîíèðîâàíèÿ ïðè ïîëó÷åíèè ãîëîãðàììû íà êà÷åñòâî ãîëîãðàôè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ.
ÄÝ, %
50
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ÷àñòü
Ñèíòåç ôîòîýìóëüñèè îñóùåñòâëÿëè ìåòîäîì
äâóõñòðóéíîé ýìóëüñèôèêàöèè. Ðàñòâîðû àçîòíîêèñëîãî ñåðåáðà è ãàëîèäíûõ ñîëåé (òåìïåðàòóðà
ðàñòâîðîâ 22 °C) ïîäàþòñÿ â æåëàòèíîâûé ðàñòâîð
(òåìïåðàòóðà 45 °C) àâòîìàòè÷åñêè ïîðöèîííî. Ñêîðîñòü âðàùåíèÿ ìåøàëêè ~ 1000 îá/ìèí. Êîíöåíòðàöèþ ãàëîèäíîãî ñåðåáðà èçìåíÿëè â ïðåäåëàõ îò
10 äî 17 ãðàìì íà 1 ëèòð ýìóëüñèè. Ðàçìåðû çåðåí
ãàëîèäíîãî ñåðåáðà èçìåðÿëè íà ýëåêòðîííîì ìèêðîñêîïå â Èíñòèòóòå Ìîëåêóëÿðíîé Áèîëîãèè.
Êà÷åñòâî ôîòîýìóëüñèè îöåíèâàëè ïî äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè (ÄÝ) ãîëîãðàôè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ çåðêàëà. Ìåòîäèêà èçìåðåíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè áûëà ñòàíäàðòíîé ñ èñïîëüçîâàíèåì Íå–Ne-ëàçåðà. Äëÿ ïðîÿâëåíèÿ ãîëîãðàìì
èñïîëüçîâàëè ïðîÿâèòåëü ÃÏ-2, âðåìÿ ïðîÿâëåíèÿ
ãîëîãðàìì – 10 ìèí [4], à òàêæå ïðîÿâèòåëü Ôèëèïñà–Áåëüêõàãåíà CW-C2 ñ àìèäîëîâûì îòáåëèâàòåëåì
PBU [5]. Çíà÷åíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè
ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðîÿâèòåëÿ Ôèëèïñà–Áåëüêõàãåíà áûëè î÷åíü âûñîêèìè (~ 70–80%). Ê ñîæàëåíèþ,
èç-çà îòñóòñòâèÿ íåêîòîðûõ çíà÷åíèé ÄÝ, ýòè äàííûå â ñòàòüå íå ïðèâîäÿòñÿ.
Êðèâàÿ çàâèñèìîñòè äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàìì îò êîíöåíòðàöèè ãàëîèäíîãî ñåðåáðà â âûñîêîðàçðåøàþùåé ôîòîýìóëüñèè ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1.
Êàê ñëåäóåò èç êðèâîé, äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü ôîòîýìóëüñèè èçìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ
30–45% ïðè ñîäåðæàíèè ãàëîèäíîãî ñåðåáðà îò 10
äî 17 ã/ë ýìóëüñèè, íî ìàêñèìóì äèôðàêöèîííîé
ýôôåêòèâíîñòè (áîëåå 40%) ïðèõîäèòñÿ íà 12–15 ã
ãàëîèäíîãî ñåðåáðà â 1 ëèòðå ýìóëüñèè. Ïðè óâåëè÷åíèè è ñíèæåíèè ýòèõ êîëè÷åñòâ ãàëîèäíîãî ñåðåáðà íàáëþäàåòñÿ òåíäåíöèÿ ê ñíèæåíèþ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè. Ýòó ñåðèþ ñèíòåçîâ ïðîâîäèëè ïðè âðåìåíè ýìóëüñèôèêàöèè 3 ìèí. Äàëåå
40
30
0
2
4
6
8
Âðåìÿ ýìóëüñèôèêàöèè, ìèí
Ðèñ. 2. Êðèâàÿ çàâèñèìîñòè äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàìì îò âðåìåíè ýìóëüñèôèêàöèè.
áûëî èññëåäîâàíî âëèÿíèå âðåìåíè ýìóëüñèôèêàöèè íà ðàçìåð êðèñòàëëîâ ôîòîýìóëüñèè è äèôðàêöèîííóþ ýôôåêòèâíîñòü ãîëîãðàôè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíà êðèâàÿ çàâèñèìîñòè ÄÝ îò
âðåìåíè ýìóëüñèôèêàöèè. Ìàêñèìóì ÄÝ ïðèõîäèòñÿ íà âðåìÿ 2–4 ìèí ýìóëüñèôèêàöèè.
Íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû êðèâûå ðàñïðåäåëåíèÿ êðèñòàëëîâ ïî ðàçìåðàì äëÿ òðåõ ýìóëüñèé ñ âðåìåíàìè
ýìóëüñèôèêàöèè 7 ìèí (êðèâàÿ 1), 4 ìèí (êðèâàÿ 2),
2 ìèí (êðèâàÿ 3) ñ êîíöåíòðàöèåé ãàëîèäíîãî ñåðåáðà 13 ã íà 1 ëèòð ýìóëüñèè. Ñðåäíèé ðàçìåð íàíîêðèñòàëëîâ äëÿ ýìóëüñèè ñî âðåìåíåì ýìóëüñèôèêàöèè 7′ ñîñòàâëÿåò ~ 24 íì, äëÿ ýìóëüñèé ñ âðåìåíåì ýìóëüñèôèêàöèè 2–4′ ñîñòàâëÿåò 19–20 íì.
Äàëåå ìû ïðîâåëè èññëåäîâàíèå çàâèñèìîñòè
äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè îò âðåìåíè ýêñïîíèðîâàíèÿ ïðè ïîëó÷åíèè ãîëîãðàìì.
Íà ðèñ. 4 ïîêàçàíà ñåðèÿ êðèâûõ çàâèñèìîñòè
äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè îò âðåìåíè ýêñïîíèðîâàíèÿ ãîëîãðàììû çåðêàëà.
Èç êðèâûõ ñëåäóåò, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì âðåìåíè
ýêñïîíèðîâàíèÿ (áîëüøå îïòèìàëüíîãî, ò. å. ïåðåäåðæêè) äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü ôîòîìàòåðèàëîâ ïàäàåò.
%
50
ÄÝ, %
40
45
30
40
20
35
30
10
10
12
14
16
CAgHal, ã/ë
Ðèñ. 1. Êðèâàÿ çàâèñèìîñòè äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè îò êîíöåíòðàöèè ãàëîèäíîãî ñåðåáðà â ã íà
1 ëèòð ýìóëüñèè.
0
0
10
20
30
Ä, íì
Ðèñ. 3. Êðèâûå ðàñïðåäåëåíèÿ çåðåí ïî ðàçìåðó äëÿ
ýìóëüñèé ñ ðàçíûìè âðåìåíàìè ýìóëüñèôèêàöèè:
¹ 1 – 7 ìèí, ¹ 2 – 4 ìèí, ¹ 3 – 2 ìèí.
289
%
50
ÄÝ, %
40
40
30
20
30
20
10
0
0
5
10
Âðåìÿ ýêñïîíèðîâàíèÿ, ñ
15
0
10
20
30
Ä, íì
Ðèñ. 5. Êðèâàÿ ðàñïðåäåëåíèÿ çåðåí ïî ðàçìåðó äëÿ
ýìóëüñèè, ïðåäíàçíà÷åííîé äëÿ ãîëîãðàôèè âî
âñòðå÷íûõ ïó÷êàõ.
Ðèñ. 4. Êðèâûå çàâèñèìîñòè äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè îò âðåìåíè ýêñïîíèðîâàíèÿ ãîëîãðàìì.
Âûâîäû
%
Íà îñíîâàíèè ïðîâåäåííûõ ýêñïåðèìåíòîâ ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî êîíöåíòðàöèÿ ãàëîèäíîãî ñåðåáðà, âðåìÿ ýìóëüñèôèêàöèè íàðÿäó ñ ïðèìåíåíèåì òîðìîçèòåëåé ðîñòà íàíîêðèñòàëëîâ ïðè ýìóëüñèôèêàöèè ÿâëÿþòñÿ îïðåäåëÿþùèìè ôàêòîðàìè
äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîðàçðåøàþùåé ôîòîãðàôè÷åñêîé ýìóëüñèè ñ ðàçìåðàìè íàíîêðèñòàëëîâ ~ 20 íì,
à òî÷íîå âðåìÿ ýêñïîíèðîâàíèÿ îáåñïå÷èâàåò ïîëó÷åíèå ãîëîãðàôè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ õîðîøåãî êà÷åñòâà (ÄÝ ≥ 45%).
Ïðåäñòàâëåííûå ýêñïåðèìåíòû ïîçâîëèëè ïîëó÷èòü ñåðèþ ôîòîìàòåðèàëîâ äëÿ îòðàæàòåëüíîé
ãîëîãðàôèè õîðîøåãî êà÷åñòâà.
Òàáëèöà 1 ïîêàçûâàåò ñâîéñòâà ãîëîãðàôè÷åñêîãî ìàòåðèàëà äëÿ îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàôèè.
Ôîòîýìóëüñèÿ ìîæåò áûòü ñåíñèáèëèçèðîâàíà â
ñèíåì, çåëåíîì, êðàñíîì èëè ÈÊ äèàïàçîíàõ ñïåêòðà. Âîçìîæíî òàêæå ñåíñèáèëèçèðîâàòü ýìóëüñèþ
êî âñåìó âèäèìîìó äèàïàçîíó ñ öåëüþ èñïîëüçîâàòü
åå äëÿ öâåòíîé îòðàæàòåëüíîé ãîëîãðàôèè. Êðèâàÿ
ðàñïðåäåëåíèÿ çåðåí ïî ðàçìåðó äëÿ ýìóëüñèè, ïðåäñòàâëåííîé â òàáëèöå 1, ïîêàçàíà íà ðèñ. 5.
30
20
10
0
0
20
40
60
Ä, íì
Ðèñ. 6. Êðèâàÿ ðàñïðåäåëåíèÿ çåðåí ïî ðàçìåðó äëÿ
ýìóëüñèè, ïðåäíàçíà÷åííîé äëÿ ãîëîãðàôèè â ñõîäÿùèõñÿ ïó÷êàõ.
Çàêëþ÷åíèå
 çàêëþ÷åíèå ïðèâîäèì äàííûå îá ýìóëüñèè äëÿ
ãîëîãðàôèè â ñõîäÿùèõñÿ ïó÷êàõ, ðàçðàáîòàííîé â
ÐÍÖ “Êóð÷àòîâñêèé Èíñòèòóò” (òàáë. 2).
Ýòà ôîòîýìóëüñèÿ òàêæå ìîæåò áûòü ñåíñèáèëèçèðîâàíà ê ëþáîé îáëàñòè âèäèìîãî è áëèæíåãî
ÈÊ-äèàïàçîíîâ (äî 1,1 ìêì).
Òàáëèöà 1.
Íàçâàíèå
ôîòîýìóëüñèè
Ýíåðãåòè÷åñêàÿ
÷óâñòâèòåëüíîñòü,
Äæ/ñì2
Ðàçðåøåíèå,
ëèí/ìì
Äèôðàêöèîííàÿ
ýôôåêòèâíîñòü, %
Ñðåäíèé ðàçìåð
ýìóëüñèîííîãî çåðíà, íì
~ 10–4
Íå ìåíåå 5000
Áîëåå 45 ïðè ïðîÿâëåíèè
â ïðîÿâèòåëå ÃÏ-2
~ 19–20
Äëÿ îòðàæàòåëüíîé
ãîëîãðàôèè
Òàáëèöà 2.
Íàçâàíèå ôîòîýìóëüñèè
Äëÿ ãîëîãðàôèè â
ñõîäÿùèõñÿ ïó÷êàõ
290
Ýíåðãåòè÷åñêàÿ
÷óâñòâèòåëüíîñòü, Äæ/ñì2
Ðàçðåøåíèå,
ëèí/ìì
Äèôðàêöèîííàÿ
ýôôåêòèâíîñòü, %
Ñðåäíèé ðàçìåð
ýìóëüñèîííîãî
çåðíà, íì
10–6
Íå ìåíåå 3000
Äî 40
~ 45–50
Íà ðèñ. 6 ïîêàçàíà êðèâàÿ ðàñïðåäåëåíèÿ çåðåí
ïî ðàçìåðàì äëÿ ýòîé ýìóëüñèè.
Ëèòåðàòóðà
13. Ryabova R.V., Barinova E.S., Myatezh O.V., Zaborov A.N.,
Romash E.R., Chernyi D.J. The international Unesco
Seminar “Three Dimensional Holography: Science,
Culture, Education”. SPIE. 1989, v. 1238. Ð. 166.
11. Äèäåáóëèäçå À.È. “Öâåòíàÿ ôîòîãðàôèÿ íà ñîëÿõ ñåðåáðà”, Êóêàðêà, 1915.
14. Óñàíîâ Þ.Å. “Ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû äëÿ ãîëîãðàôèè”, Ë., “Íàóêà”, 1975, ñòð. 98.
12. Êèðèëëîâ Í.È. “Âûñîêîðàçðåøàþùèå ôîòîìàòåðèàëû
äëÿ ãîëîãðàôèè è ïðîöåññû èõ îáðàáîòêè”, Ì.: “Íàóêà”, 1979.
15. Bjelkhagen H.I. “Silver-Halide Recording Materials for
Holography and Their Processing”. Springer. Berlin
Heidelberg, 1995. Ð. 281.
291
ÑÎÂÌÅÑÒÍÎÅ ÐÎÑÑÈÉÑÊÎ-ÔÐÀÍÖÓÇÑÊÎÅ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ
ÇÀÏÈÑÈ ÖÂÅÒÍÛÕ ÃÎËÎÃÐÀÌÌ Þ. Í. ÄÅÍÈÑÞÊÀ
È. ÆÅÍÒÅ*; Ì. Ê. ØÅÂÖÎÂ**
** Ãîëîãðàôè÷åñêîå àòåëüå, Áîðäî, Ôðàíöèÿ
** ÈÒÖ ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, Ðîññèÿ
 ñâîåé êíèãå “Ïðèíöèïû ãîëîãðàôèè” [1] Þ.Í. Äåíèñþê äåòàëüíî èçëîæèë ñâîé ïîäõîä ê ïðîáëåìå
ïîëó÷åíèÿ îáúåìíîãî èçîáðàæåíèÿ è ïóòè åå ðåøåíèÿ.  îòëè÷èå îò äðóãèõ ïèîíåðîâ ãîëîãðàôèè îí ñ
ñàìîãî íà÷àëà öåëåíàïðàâëåííî øåë ê ðåàëèçàöèè
ñâîåé èäåè – ðåãèñòðèðîâàòü âîëíîâîå ïîëå ðàññåÿííîãî ïðåäìåòàìè èçëó÷åíèÿ, à çàòåì âîññòàíàâëèâàòü åãî, íå òåðÿÿ èíôîðìàöèè î åãî ôèçè÷åñêèõ
ïàðàìåòðàõ. Ðàáîòàÿ íàä ñâîåé çíàìåíèòîé ñòàòüåé
[2] , Þðèé Íèêîëàåâè÷ óæå ïðåäñòàâëÿë, êàê áóäåò
âûãëÿäåòü îáúåìíûé ïðåäìåò â âîññòàíîâëåííîì
âîëíîâîì ïîëå ðàññåÿííîãî èì èçëó÷åíèÿ, íî â òî
âðåìÿ åùå íå ìîã äàæå ïðåäïîëîæèòü, êîãäà åìó
äîâåäåòñÿ óâèäåòü ýòî ñîáñòâåííûìè ãëàçàìè. Ïîÿâëåíèå ëàçåðîâ óñêîðèëî ýòîò ìîìåíò è ñäåëàëî
ðåàëüíîñòüþ òî, î ÷åì ìå÷òàë è íàä ÷åì ðàáîòàë
Þ.Í. Äåíèñþê. Ýôôåêò ïðèñóòñòâèÿ ïðåäìåòà çà
ñòåêëîì íàñòîëüêî îøåëîìëÿåò íàáëþäàòåëÿ, âïåðâûå óâèäåâøåãî ãîëîãðàììó, èçãîòîâëåííóþ ïî ìåòîäó Þ.Í. Äåíèñþêà, ÷òî èíñòèíêòèâíî õî÷åòñÿ çàãëÿíóòü çà ñòåêëî èëè ïîòðîãàòü ïðåäìåò ðóêàìè.
Ìíîãèå èç òåõ, êîãî ïîðàçèë ýòîò “ýôôåêò ïðèñóòñòâèÿ”, ñâÿçàëè ñâîþ äåÿòåëüíîñòü, è íå òîëüêî íàó÷íóþ, èìåííî ñ èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèåé, ñòàâ
åå ýíòóçèàñòàìè è íàïðàâèâ ñâîè óñèëèÿ äëÿ åå ðàçâèòèÿ. Ê íèì îòíîñÿòñÿ è àâòîðû íàñòîÿùåé ñòàòüè.
Íà÷àëî ñîâìåñòíîé äåÿòåëüíîñòè îòíîñèòñÿ ê
1992 ã. Ê ýòîìó âðåìåíè èçîáðàçèòåëüíàÿ ãîëîãðàôèÿ óæå ïðîøëà áîëüøîé ïóòü, íàøëà ñâîå ïðèìåíåíèå âî ìíîãèõ îáëàñòÿõ, â òîì ÷èñëå è ìóçåéíîì
äåëå, ñ êîòîðûì åùå â íà÷àëå 80-õ Þ.Í. Äåíèñþê
ñâÿçûâàë åå áóäóùåå. Îäíàêî ïîäàâëÿþùåå ÷èñëî
ãîëîãðàìì áûëè ìîíîõðîìíûå. Ðåàëèçîâàòü çàëîæåííóþ â ìåòîäå Þ.Í. Äåíèñþêà âîçìîæíîñòü ïîëó÷àòü öâåòíûå èçîáðàæåíèÿ â ïîëíîé ìåðå íå óäàâàëîñü.  òî âðåìÿ íå áûëî ñïåöèàëüíîãî ìàòåðèàëà äëÿ öâåòíîé ãîëîãðàôèè, à äèôðàêöèîííàÿ
ýôôåêòèâíîñòü (ÄÝ) ãîëîãðàìì ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîé çàïèñè íà äëèíàõ âîëí èç êðàñíîé, çåëåíîé è
ñèíåé îáëàñòåé ñïåêòðà ïàäàëà, õèìèêî-ôîòîãðàôè÷åñêàÿ îáðàáîòêà íå ïîçâîëÿëà ïîëó÷àòü íà ñòàíäàðòíûõ ôîòîìàòåðèàëàõ ìàëîøóìÿùèå è ÿðêèå
öâåòíûå ãîëîãðàììû.
 ëàáîðàòîðèè èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèè ÃÎÈ
èì. Ñ.È. Âàâèëîâà ïîä ðóêîâîäñòâîì Ì.Ì. Åðìîëà292
åâà áûë íàêîïëåí áîëüøîé îïûò ïîëó÷åíèÿ èçîáðàçèòåëüíûõ ãîëîãðàìì, â òîì ÷èñëå è öâåòíûõ.
Ê ýòîìó âðåìåíè Áðûñêèíûì Â.Ç. è Ñìàåâûì Â.Ï.
óæå áûëà çàïèñàíà ïåðâàÿ äâóõöâåòíàÿ ãîëîãðàììà
âàçû èç Ýðìèòàæà íà ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíîé ôîòîïëàñòèíêå ñîáñòâåííîãî èçãîòîâëåíèÿ ðàçìåðîì
60×80 ñì. Ãîëîãðàììà äî ñèõ ïîð íàõîäèòñÿ â êîëëåêöèè ìóçåÿ ãîëîãðàôèè ÃÎÈ. Ñîâìåñòíî ñ ñîòðóäíèêàìè ëàáîðàòîðèè Þ.Í. Äåíèñþêà Çàãîðñêîé Ç.À.,
Êóðñàêîâîé À.Ì. è Ùåäðóíîâîé Ò.Â. [3] áûëè
ïîëó÷åíû öâåòíûå ãîëîãðàììû íà ñòàíäàðòíûõ ôîòîïëàñòèíêàõ ÏÔÃ-03, èìåþùèõ ìàêñèìóì ÷óâñòâèòåëüíîñòè â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ äèôðàêöèîííîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè â çåëåíî-ñèíåé îáëàñòè ñïåêòðà ãîëîãðàììû çàïèñûâàëèñü
íà îòäåëüíîé ôîòîïëàñòèíêå, îòáåëèâàëèñü è ñêëåèâàëèñü ñ ãîëîãðàììîé, çàïèñàííîé â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà, òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû öâåòîäåëåííûå èçîáðàæåíèÿ ñîâìåñòèëèñü. Áîëåå ïðîçðà÷íûìè è ýôôåêòèâíûìè äëÿ ñèíå-çåëåíîé çîíû ñïåêòðà
áûëè ñëîè áèõðîìèðîâàííîãî æåëàòèíà (ÁÕÆ). Ïðè
ñêëåèâàíèè ãîëîãðàìì íà ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûõ
ôîòîïëàñòèíêàõ ÏÔÃ-03 (êðàñíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ) è
ãîëîãðàìì íà ÁÕÆ (ñèíå-çåëåíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ)
ïîëó÷àëèñü äîñòàòî÷íî ÿðêèå è ïðîçðà÷íûå öâåòíûå ãîëîãðàììû (ðèñ. 1). Õîðîøèå ðåçóëüòàòû áûëè
ïîëó÷åíû íà ñëîÿõ, èçãîòîâëåííûõ êàê ïî òåõíîëîãèè Å.Ä. Âîåéêîâîé è Ã.È. Êîâàëü ñîâìåñòíî ñ Àðòåìüåâûì Ñ.Â. (îíà ëåæèò â îñíîâå ïðîèçâîäñòâà
ôîòîïëàñòèíîê ÏÔÃ-04, âûïóñêàåìûõ ÎÀÎ “Êîìïàíèÿ Ñëàâè÷”) [4], òàê è íà ñëîÿõ ÁÕÆ, ðàçðàáîòàííûõ Ñîáîëåâîé Ñ.Á. è äð. [5]. Íèçêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü è ðàçëè÷íîå ïîâåäåíèå ñëîåâ ïðè îáðàáîòêå (óñàäêà ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûõ è íàáóõàíèå
áèõðîìèðîâàííûõ ñëîåâ) ñèëüíî îãðàíè÷èâàëè
âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ýòîãî ìåòîäà. Íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûì ïðåäñòàâëÿëñÿ ìåòîä îáðàáîòêè ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûõ ñëîåâ, ïðåäëîæåííûé
Óñàíîâûì Þ.Å. [6], ïîëó÷èâøèé íàçâàíèå “ìèêðîïóñòîòíûé”, êîòîðûé ïîçâîëÿë ñî÷åòàòü âûñîêóþ
÷óâñòâèòåëüíîñòü âî âñåì âèäèìîì äèàïàçîíå ñïåêòðà ãàëîãåíèäîñåðåáðÿíûõ ôîòîìàòåðèàëîâ ñ âûñîêîé ÄÝ ãîëîãðàìì, áëèçêîé ê ÄÝ ÁÕÆ. Þðèé Íèêîëàåâè÷ î÷åíü âíèìàòåëüíî ñëåäèë çà ýòîé ðàáîòîé, ðàññêàçûâàë î åå ðåçóëüòàòàõ íà çàðóáåæíûõ
êîíôåðåíöèÿõ, ñ óäîâîëüñòâèåì äàðèë îáðàçöû òàêèõ ãîëîãðàìì ñâîèì êîëëåãàì. Åãî óäèâëÿëà âûñîêàÿ ïðîçðà÷íîñòü ãîëîãðàìì. Íàáëþäàÿ çà ïîâåäåíèåì ãîëîãðàìì ïðè íàêëîíå îòíîñèòåëüíî èñòî÷íèêà ñâåòà, îí ïðåäïîëîæèë, ÷òî ìèêðîïóñòîòû â
ôîòîãðàôè÷åñêîì ñëîå äîëæíû èìåòü ôîðìó äèñêîâ, ÷òî â äàëüíåéøåì ïîäòâåðäèëè ýëåêòðîííûå
ôîòîãðàôèè. Îòñóòñòâèå ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûõ ìèêðîêðèñòàëëîâ ñåðåáðà â ôîòîãðàôè÷åñêîì ñëîå è
çàêëåéêà ýìóëüñèîííûõ ñëîåâ îïòè÷åñêèì êëååì
äåëàëè ìèêðîïóñòîòíûå ãîëîãðàììû “âå÷íûìè”,
ò. å. ñâåòî-âëàãîñòîéêèìè. Îäíàêî òåõíèêà ïîëó÷åíèÿ ìèêðîïóñòîòíûõ ãîëîãðàìì îïÿòü-òàêè ñâîäèëàñü ê çàïèñè ìîíîõðîìíûõ ñîñòàâëÿþùèõ íà
ðàçíûõ ôîòîïëàñòèíêàõ ñ ïîñëåäóþùèì ñîâìåùåíèåì èçîáðàæåíèé è ñêëåéêîé äâóõ ïëàñòèíîê îïòè÷åñêèì êëååì [7]. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî óñàäêà ñëîåâ ïðè îáðàáîòêå ïîääàâàëàñü êîíòðîëþ, ïîäàâèòü
â çíà÷èòåëüíîé ìåðå øóì òàê è íå óäàëîñü.
 íà÷àëå 90-õ ãîäîâ â ã. Áîðäî (Ôðàíöèÿ) ñòàðòîâàë ïðîåêò ïî ñîçäàíèþ ëàáîðàòîðèè èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèè ïîä ðóêîâîäñòâîì îïòè÷åñêîãî èíæåíåðà Èâà Æåíòå, áûâøåãî ñîòðóäíèêà êîìïàíèè
“Ñåêñòàíò”. Ê ýòîìó âðåìåíè ó íåãî óæå èìåëñÿ
áîãàòûé îïûò â îáëàñòè èçãîòîâëåíèÿ ñëîåâ ÁÕÆ,
ðàñ÷åòà è çàïèñè ãîëîãðàôè÷åñêèõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, íî â ñâîáîäíîå âðåìÿ îí ïîñâÿùàë èññëåäîâàíèÿì îñîáåííîñòåé ôîòîãðàôè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ ôèðìû “Àãôà” è çàïèñè èçîáðàçèòåëüíûõ
ãîëîãðàìì. Íà ôîòîïëàñòèíêå “Àãôà” èì áûë îáíàðóæåí ýôôåêò – ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ îáðàáîòêè äëèíà âîëíû âîññòàíîâëåíèÿ ñäâèãàëàñü â
“êðàñíóþ” ñòîðîíó ïðè áîëüøèõ ýêñïîçèöèÿõ.
Ñâîè íàáëþäåíèÿ àâòîð ïðîâåðèë â ëàáîðàòîðèè
ïðîôåññîðà Áóíà (Ãåíò, Áåëüãèÿ), ãäå áûë çàïèñàí
ãîëîãðàôè÷åñêèé ïîðòðåò. Ïðè êîïèðîâàíèè ëèöî
íà ïîðòðåòå ïðèîáðåòàëî ðîçîâûé îòòåíîê, â òî âðåìÿ êàê îñòàëüíàÿ ÷àñòü èçîáðàæåíèÿ îñòàâàëàñü çåëåíîâàòîé. Ãîëîãðàôè÷åñêîå èçîáðàæåíèå íåëüçÿ
áûëî íàçâàòü öâåòíûì, íî îíî áûëî “îêðàøåííûì”
(“colorised”) è ïîðòðåò “îæèâàë”. Ýôôåêòíî âûãëÿäåëà è ãîëîãðàììû ñîâû, ïåðüÿ êîòîðîé îòäàâàëè
æåëòèçíîé, â òî âðåìÿ êàê ëèñòüÿ âîêðóã îñòàâàëèñü
çåëåíûìè.
Ðåøåíèå ïðîäîëæèòü èññëåäîâàíèÿ â ýòîì íàïðàâëåíèè è ñîçäàòü ñâîþ ñîáñòâåííóþ ëàáîðàòîðèþ íàøëî ïîääåðæêó ó ðóêîâîäèòåëåé Àêàäåìèè
íàóê (SNRS), Óíèâåðñèòåòà ã. Áîðäî, ãîñóäàðñòâåííîé êîìïàíèè EDF/GDF (Electriñite de France, gas
de France) è äðóãèõ îðãàíèçàöèé, êîòîðûì áûë ïðîäåìîíñòðèðîâàí âïå÷àòëÿþùèé ãîëîãðàôè÷åñêèé
ïîðòðåò. Îò ñïîíñîðîâ áûëà ïîëó÷åíà ôèíàíñîâàÿ
ïîääåðæêà, îáîðóäîâàíèå, ïîìåùåíèå äëÿ ëàáîðàòîðèè, â îñòàëüíîì ïðèõîäèëîñü ðàññ÷èòûâàòü òîëüêî íà ñâîè ñèëû. Ðóêîâîäñòâî ÃÎÈ íå ïîääåðæàëî
èäåþ îôèöèàëüíîãî ó÷àñòèÿ ñâîèõ ñîòðóäíèêîâ â
ñîçäàíèè ñîâìåñòíîé ëàáîðàòîðèè, íî íå âîçðàæàëî ïðîòèâ ñîòðóäíè÷åñòâà ñïåöèàëèñòîâ â èíäèâèäóàëüíîì ïîðÿäêå çà ñ÷åò ïðèíèìàþùåé ñòîðîíû.
Äîãîâîðåííîñòü î ñîòðóäíè÷åñòâå àâòîðîâ áûëà
äîñòèãíóòà â 1992 ã. âî âðåìÿ îçíàêîìèòåëüíîé ïîåçäêè È. Æåíòå â Ðîññèþ è ïðîäîëæàåòñÿ
äî ñèõ ïîð. Öåëüþ ñîçäàíèÿ ëàáîðàòîðèè áûëî è
îñòàåòñÿ ðàçâèòèå èçîáðàçèòåëüíîé ãîëîãðàôèè è
äîâåäåíèå êà÷åñòâà ãîëîãðàìì äî ñàìîãî âûñîêîãî
óðîâíÿ.
Ê êîíöó 1994 ã. â ëàáîðàòîðèè áûëî â îáùèõ ÷åðòàõ çàâåðøåíî, è ñïîíñîðàì áûëè ïðîäåìîíñòðèðîâàíû äâå äåéñòâóþùèå óñòàíîâêè, îäíà äëÿ çàïèñè öâåòíûõ ãîëîãðàìì Äåíèñþêà ñ ïîìîùüþ
íåïðåðûâíûõ ëàçåðîâ (ðèñ. 3) è âòîðàÿ – äëÿ çàïèñè ïðîïóñêàþùèõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ïîðòðåòîâ ñ
ïîìîùüþ ëàçåðà íà ðóáèíå.  êà÷åñòâå ìàòåðèàëîâ
äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì íåïðåðûâíûìè ëàçåðàìè
èñïîëüçîâàëèñü ôîòîïëàñòèíêè êîìïàíèé “Àãôà”
è “Ñëàâè÷”, â òîì ÷èñëå è òîëüêî ïîÿâèâøèåñÿ
ôîòîïëàñòèíêè äëÿ öâåòíîé ãîëîãðàôèè ÏÔÃ-03Ö
(“Ñëàâè÷”). Ïåðâûå ðåçóëüòàòû áûëè äîñòàòî÷íî îáíàäåæèâàþùèå, è âî âðåìÿ ïîåçäêè â Ñàíêò-Ïåòåðáóðã â 1995 ã. öâåòíûå ãîëîãðàììû áûëè ïîêàçàíû
Þ.Í. Äåíèñþêó. Îí âûñîêî îöåíèë äîñòèãíóòîå
êà÷åñòâî ãîëîãðàìì, à óçíàâ, ÷òî â ïëàíàõ ëàáîðàòîðèè åñòü ïóíêòû, ñâÿçàííûå ñ ïðîäîëæåíèåì
ðàáîò ïî ôîòîãðàôèè Ëèïïìàíà, âêëþ÷àÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèå ôîòîãðàôè÷åñêèõ ñëîåâ, ïîäïèñàë
ðåêîìåíäàòåëüíîå ïèñüìî â ïîääåðæêó ðàáîòû ëàáîðàòîðèè (ðèñ. 2). Îäíàêî ðàçâèòü óñïåõ íà îñíîâå
ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ è ïðîäîëæèòü ïóòü ê ñîâåðøåíñòâó â îáëàñòè ïîëó÷åíèÿ öâåòíûõ ãîëîãðàìì
íå óäàëîñü. Î÷åðåäíàÿ ïàðòèÿ ôîòîïëàñòèíîê
ÏÔÃ-03Ö îòëè÷àëàñü ïî ñâîèì ñâîéñòâàì îò ïðåäûäóùåé íàñòîëüêî, ÷òî ïðèøëîñü íà÷èíàòü ïîèñêè óñëîâèé ïîëó÷åíèÿ öâåòíûõ ãîëîãðàìì çàíîâî.
Ñòàëî î÷åâèäíûì, ÷òî äëÿ òîãî, ÷òîáû ïîâûøàòü
êà÷åñòâî öâåòíûõ ãîëîãðàìì, íóæíî óìåòü êîíòðîëèðîâàòü è öåëåíàïðàâëåííî óïðàâëÿòü ôîòîãðàôè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ôîòîìàòåðèàëà, â òîì ÷èñëå è
åãî ñòàáèëüíîñòüþ. Ïðèøëîñü îðãàíèçîâàòü ðàáîòó â ýòîì íàïðàâëåíèè, è çäåñü îïÿòü õî÷åòñÿ ïîä÷åðêíóòü âàæíóþ ðîëü Þ.Í. Äåíèñþêà, êîòîðûé â
1996 ã. ñîäåéñòâîâàë êîìàíäèðîâêå ñâîåãî ñïåöèàëèñòà Áðóé Å.Á. âî Ôðàíöèþ äëÿ ïðîâåäåíèÿ ñîâìåñòíûõ íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèõ ýêñïåðèìåíòîâ ïî
ñîçäàíèþ íîâîé ýìóëüñèè äëÿ öâåòíîé ãîëîãðàôèè.
1997 ãîä áûë îòìå÷åí åùå îäíèì ñîáûòèåì, êîòîðîå ÿâèëîñü ðåçóëüòàòîì ñîâìåñòíîé äåÿòåëüíîñòè àâòîðîâ – îðãàíèçàöèåé âûñòàâêè ãîëîãðàìì
“Äâîðåö ãîëîãðàìì” (“Palais de Holograms”) íà ÿðìàðêå â Áîðäî, ãäå áûëè ïðåäñòàâëåíû 12 êðóïíîôîðìàòíûõ ãîëîãðàìì èç ìóçåÿ ãîëîãðàôèè ÃÎÈ è
293
12 ãîëîãðàìì ëàáîðàòîðèè “Áîðäî õîëîãðàôè”
(“Bordeaux Holographie”). Èç ôðàíöóçñêèõ ãîëîãðàìì ñëåäóåò îòìåòèòü ðàáîòó “Ñåêñòàíò” (ãîëîãðàììà Äåíèñþêà, 32×43 ñì, ÁÕÆ), à òàêæå “Ëàîññêàÿ òàíöîâùèöà” (60×80 ñì, îòðàæàòåëüíàÿ êîïèÿ
èçãîòîâëåíà íà ôîòîïëàñòèíêå “Àãôà”, ïðîïóñêàþùèé îðèãèíàë íà ôîòîïëàñòèíêå ÂÐÏ, ïîäàðåííîé
È. Æåíòå êîìïàíèåé “Ñëàâè÷” 60×80 ñì).
Ñîâåðøåíñòâîâàíèå ôîòîìàòåðèàëà ïðîäîëæàåòñÿ äî ñèõ ïîð. Ïàðàëëåëüíî ýòîìó ïðîâîäÿòñÿ ðàáîòû ïî òåõíèêå ïîëèâà ôîòîïëàñòèíîê, èõ õèìèêî-ôîòîãðàôè÷åñêîé îáðàáîòêå, ñîçäàíèþ ðàçëè÷-
íûõ âàðèàíòîâ îïòè÷åñêèõ ñõåì äëÿ çàïèñè öâåòíûõ ãîëîãðàìì.  òå÷åíèå ïåðâûõ ïÿòè ëåò ïðîâîäèëàñü îãðîìíàÿ ðàáîòà ïî ïîèñêó è èññëåäîâàíèþ
âñåõ ñîñòàâëÿþùèõ ýìóëüñèîííîãî ñëîÿ, èõ âëèÿíèÿ íà ÷óâñòâèòåëüíîñòü, ãîëîãðàôè÷åñêèå ïàðàìåòðû, ñòàáèëüíîñòü. Ìàòåðèàë, ïîëó÷åííûé â ðåçóëüòàòå èññëåäîâàíèé, ïîëó÷èë íàçâàíèå “ultimate”
(íàèâûñøèé, ïðåäåëüíûé), ñåé÷àñ ñóùåñòâóþò äâå
ìîäèôèêàöèè: Ultimate-08 è Ultimate-15 â ñîîòâåòñòâèè ñî ñðåäíèì ðàçìåðîì çåðåí â íì. Êðàòêîå îïèñàíèå è ïàðàìåòðû ôîòîìàòåðèàëîâ ïðåäñòàâëåíû
â òàáëèöå.
Òàáëèöà
Ultimate 08 nm
Ultimate 08 nm is an very high resolution holographic silver halide photoemulsion which has been
Product description: designed to meet most requirements of holographers. The grain is so fine (05–08 nm) that all colors
can be recorded inside without any diffusion. Despite this, the sensitivity is very high, much higher
than concurent emulsion with comparable grain size. The material can be sensitize to any laser line,
including now the ruby laser (694 nm), to produce any monochromatic holograms, while using a
strong safelight in the laboratory, for a comfortable work. Both transmission and reflection holograms
can be recorded, with a perfect noise free rendition. The diffraction efficiency remains always very
high, much higher than on usual materials, even for Denisyuk or other weak contrasted records
(1:10), and even when 3 wavelengths are used simultaneously. The panchromatic applications of this
material, demonstrated for the first time worldwide in 2000, remains until now absolutly unsurpassed.
Color Sensitivity
at any visible wavelength, depending the dye used
Grain size
05–08 nm
Resolution
> 10000 lines/mm
Recommended
Exposure Energy
90–200 μJ/cm² (standart hologram) –300μJ/cm² (master- wide bandwidth)
Diffraction efficiency up to 98% (mirors)
Spectral sensitivity
specialized dyes for 440 nm / 440–490 nm / 510–540 nm / 615–660 nm / 660–710 nm / Holographic
panchromatic continuous and pulsed (new) /Lippmann isopanchromatic
Base
glass plates (3 mm) – triacetate 190 μm
Preshift
70 nm preshift as standart on red sensitive material. Other values on request
Laser Suitability:
(already tested)
pulsed Ruby 694 nm
Pulsed laser 660 nm
Laser diodes: 639–665 nm
Krypon: 647 nm
Nd-yag: 532 nm (pulsed and continuous)
Argon:457, 476, 488, 514 nm
DPSS 473 nm
DPSS 457 nm
HeCd 442 nm
pulsed laser 440 nm
Shelf Life
12 months if stored unopened at or bellow 4 °C
Ultimate 15 nm
Ultimate 15 nm is a high speed holographic silver halide photoemulsion which has been designed for
Product description: all applications with red laser, and many applications with green laser (for example pulsed reflexion,
but not continuous Denisyuk). The grain is still fine (15 nm), but the sensitivity is higher than ultimate 08.
The material can be sensitize almost any laser line (in test now for Ruby laser) to produce
monochromatic holograms, while using a strong safelight in the laboratory, for a comfortable work.
Both transmission and reflection holograms can be recorded, with a very low noise rendition. The
diffraction efficiency remains always very high, much higher than on usual materials, even for Denisyuk
or other weak contrasted records (1:10), when a monochromatic wavelength is used
Color Sensitivity
294
at any visible wavelength, depending the dye used
Ïðîäîëæåíèå òàáëèöû
Grain size
15 nm
Resolution
> 7000 lines/mm
Recommended
Exposure Energy
75–100 μJ/cm² (standard hologram) –120 μJ/cm² (master- wide bandwidth)
Diffraction efficiency up to 95% (mirrors)
Spectral sensitivity
specialized dyes for 510–540 nm / 615–660 nm / 660–710 nm (soon)
Base
glass plates (3 mm) – triacetate 190 μm
Preshift
70 nm preshift as standard on red sensitive material. Other values on request
Laser Suitability:
(already tested)
Ruby 694 nm (soon) Laser diodes: 639–665 nm Krypon: 647 nm Nd-yag: 532 nm Pulsed or continuous
Safe Light
Depending the dye you use. Green LED for red sensitive materials – Neon tube covered by a red filter
for green sensitive materials
Shelf Life
12 months if stored unopened at or bellow 4 °C
Îäíà èç ïåðâûõ öâåòíûõ “ultimate” ãîëîãðàìì â
çíàê áëàãîäàðíîñòè áûëà ïîäàðåíà Þ.Í. Äåíèñþêó. Ðåçóëüòàòû ðàáîòû áûëè äîëîæåíû íà êîíôåðåíöèè “Holography-2000” â Âåíå [8]. Íà ðèñ. 4 ïðåäñòàâëåíû ôîòîãðàôèè öâåòíûõ ãîëîãðàìì Äåíèñþêà, èçãîòîâëåííûõ â ëàáîðàòîðèè â ïîñëåäíèå ãîäû.
Íà óñòàíîâêå ïî çàïèñè ïðîïóñêàþùèõ öâåòíûõ
ãîëîãðàìì è èõ êîïèðîâàíèþ áûëè çàïèñàíû ãîëîãðàììû ñ âûíåñåííûì èçîáðàæåíèåì (ðèñ. 5). Ïðàêòè÷åñêè ó âñåõ ãîëîãðàìì îòñóòñòâóåò óñàäêà èëè
íàáóõàíèå ýìóëüñèîííîãî ñëîÿ, êîòîðûé çàùèùåí
ñòåêëîì, ïðèêëååííûì îïòè÷åñêèì êëååì. Òàêèì
îáðàçîì ãîëîãðàôè÷åñêîå èçîáðàæåíèå è îáúåêò â
áåëîì ëàçåðíîì ñâåòå âûãëÿäÿò îäèíàêîâî, ÷òî ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì óñëîâèåì èñïîëüçîâàíèÿ òàêèõ
ãîëîãðàìì â ìóçåéíîì äåëå.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ëàáîðàòîðèÿ ñóùåñòâóåò â
âèäå “Íàó÷íî-àðòèñòè÷åñêîãî àòåëüå Èâà Æåíòå”,
êîòîðîå, íàðÿäó ñ ðåøåíèåì ìíîæåñòâà ãîëîãðàôè÷åñêèõ çàäà÷, ïðîäîëæàåò ñîâìåñòíóþ ðàáîòó ïî
èññëåäîâàíèþ öâåòíîãî ãîëîãðàôè÷åñêîãî ìàòåðèàëà, ñîâåðøåíñòâîâàíèþ ïðîöåññà ïîëó÷åíèÿ öâåòíûõ ãîëîãðàìì Äåíèñþêà è äðóãèõ âèäîâ ãîëîãðàìì, ïîèñêó èõ ïðèìåíåíèé. Öåëü ðàáîò îñòàåòñÿ
ïðåæíåé – ñîçäàâàòü ãîëîãðàììû ñàìîãî âûñîêîãî
êà÷åñòâà [9].
Ëèòåðàòóðà
11. Äåíèñþê Þ.Í. “Ïðèíöèïû ãîëîãðàôèè”, Èçä. ÃÎÈ
èì. Ñ.È. Âàâèëîâà, Ëåíèíãðàä, 1978.
12. Äåíèñþê Þ.Í. ÄÀÍ ÑÑÑÐ 144, 1275, 1952.
13. Äåíèñþê Þ.Í., Àðòåìüåâ Ñ.Â., Çàãîðñêàÿ Ç.À., Êóðñàêîâà À.Ì., Ïàðàìîíîâà Ò.Í., Øåâöîâ Ì.Ê. , Ùåäðóíîâà Ò.Â. “Ïèñüìà â ÆÒÔ”, ò. 8, âûï. 10, 597–599, 1982.
14. Àðòåìüåâ Ñ.Â., Âîåéêîâà Å.Ä., Êîâàëü Ã.È., Øåâöîâ Ì.Ê. Ñáîðíèê “Ôîòîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû ðåãèñòðàöèè ãîëîãðàìì”, Èçä. ÐÒÏ ËÈßÔ, Ëåíèíãðàä,
1983.
15. Êðûëîâ Â.Í., Ñèçîâ Â.Í., Ñîáîëåâ Ã.À., Ñîáîëåâà Ñ.Á.
Ñòàñåëüêî Ä.È., Øåâöîâ Ì.Ê. “Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ”, ò. 69, âûï. 1. 188–191, 1990.
16. Óñàíîâ Þ.Å., Øåâöîâ Ì.Ê.
17. Óñàíîâ Þ.Å., Êîñîáîêîâà Í.Ë., Êèðèåíêî Å.À., Øåâöîâ Ì.Ê. “Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ”, ò. 71, âûï. 4. 651–
658, 1991.
18. Yves and Philippe Gentet “Holography 2000”, Vienna,
Austria.
19. www. ultimate-holography.com
295
Þ. Í. ÄÅÍÈÑÞÊ È ÃÎËÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÀß ÇÀÏÈÑÜ
ÁÅÃÓÙÈÕ ÊÀÐÒÈÍ ÈÍÒÅÐÔÅÐÅÍÖÈÈ (1966–2005 ãã.)
Ä. È. ÑÒÀÑÅËÜÊÎ
ÑÏá ÃÓ ÈÒÌÎ
Ïðèíÿâ â êà÷åñòâå ñîòðóäíèêà â ñîçäàâàåìóþ èì
ëàáîðàòîðèþ ãîëîãðàôèè ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà,
Þ.Í. Äåíèñþê ñðàçó æå ïîðó÷èë ìíå çàíèìàòüñÿ çàïèñüþ ãîëîãðàìì ñ ïîìîùüþ èìïóëüñíîãî ðóáèíîâîãî ëàçåðà. Ýòî áûë 1966 ãîä. ß ñ ýíòóçèàçìîì âçÿëñÿ çà äåëî, òåì áîëåå ÷òî ê ýòîìó ìîìåíòó ó ìåíÿ áûë
óæå òðåõëåòíèé îïûò ñîçäàíèÿ è ðàáîòû ñ ìîíîèìïóëüñíûìè ëàçåðàìè íà ðóáèíå. Áûëî ÿñíî, ÷òî ïðèäåòñÿ èìåòü äåëî ñ äâèæóùèìèñÿ îáúåêòàìè è áûñòðîïðîòåêàþùèìè ïðîöåññàìè. Ïðè ýòîì ÿ ïðåæäå
âñåãî ïîëàãàëñÿ íà êðàòêîâðåìåííîñòü çàïèñè, îïðåäåëÿåìóþ äëèòåëüíîñòüþ èìïóëüñà, ñîñòàâëÿâøóþ
â òî âðåìÿ 20–30 íñ, ÷òî ïîçâîëÿëî ïîëíîñòüþ èñêëþ÷èòü âëèÿíèå íà çàïèñü ãîëîãðàìì âèáðàöèé óñòàíîâêè è ïåðåìåùåíèÿ îêðóæàâøèõ ìåíÿ îáúåêòîâ
æèâîé è íåæèâîé ïðèðîäû. Ðàçìûøëÿòü îá èíûõ
ñèòóàöèÿõ ìíå â òî âðåìÿ íå ïðèõîäèëî â ãîëîâó.
Îäíàêî Þðèé Íèêîëàåâè÷ äóìàë èíà÷å. Îí ñðàçó æå ïîñòàâèë çàäà÷ó â ñàìîì îáùåì âèäå – íàó÷èòüñÿ çàïèñûâàòü ãîëîãðàììû äâèæóùèõñÿ îáúåêòîâ íå òîëüêî â “êîìôîðòíûõ” óñëîâèÿõ, êîãäà çà
âðåìÿ çàïèñè îíè óñïåâàþò ñìåñòèòüñÿ íå áîëåå ÷åì
íà äåñÿòûå äîëè äëèíû âîëíû, íî è â ñëó÷àå ãîðàçäî áîëåå âûñîêèõ ñêîðîñòåé, ïðèâîäÿùèõ ê çíà÷èòåëüíîìó ñäâèãó è ñòèðàíèþ çàïèñè èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû íà ãîëîãðàôè÷åñêîé ôîòîïëàñòèíêå – åäèíñòâåííîì â òî âðåìÿ äîñòóïíîì íîñèòåëå
èíôîðìàöèè, ïðèãîäíîì äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì. Òàê
îí óâèäåë êðóïíóþ ïðîáëåìó ãîëîãðàôè÷åñêîé
çàïèñè áåãóùèõ êàðòèí èíòåðôåðåíöèè, êîòîðàÿ
ïîòîì ñ íåêîòîðûìè ïåðåðûâàìè çàíèìàëà åãî âîîáðàæåíèå âïëîòü äî ñàìûõ ïîñëåäíèõ ëåò æèçíè.
Äàëåå â äîêëàäå áóäóò ðàññìîòðåíû ðàáîòû òðåõ
ïåðèîäîâ íàó÷íîé ðàáîòû Þðèÿ Íèêîëàåâè÷à, òåñíî ñâÿçàííûõ ñ ðàñøèðåíèåì âîçìîæíîñòåé ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä äëÿ çàïèñè òàêèõ êàðòèí.
1966–1968 ãã. – êîãäà ðåøàëèñü ïðîáëåìû ñòàáèëèçàöèè ïîëîæåíèÿ çàïèñûâàåìûõ èíòåðôåðåíöèîííûõ êàðòèí ñ ïîìîùüþ îðèãèíàëüíûõ íàó÷íîòåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé, ñâÿçàííûõ ñ ñèíõðîííîé ïî
îòíîøåíèþ ê áåãó èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû
ìîäóëÿöèåé ïðîïóñêàíèÿ îïòè÷åñêîãî çàòâîðà, ðàñ-
296
ïîëîæåííîãî ïåðåä ãîëîãðàììîé, à òàêæå ñîãëàñîâàííûì ñ äâèæåíèåì ïîòîêà ÷àñòèö ïîâîðîòîì âîëíû, îñâåùàþùåé ýòîò ïîòîê.
1974–1978 ãã. – êîãäà âíèìàíèå Þ.Í. Äåíèñþêà
ïðèâëåêëè âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ äëÿ çàïèñè
äâèæóùèõñÿ îáúåêòîâ íîâîãî êëàññà ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä – íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ, êîòîðûå ïîçâîëèëè îñóùåñòâèòü îäíîâðåìåííóþ äèíàìè÷åñêóþ
çàïèñü è ñ÷èòûâàíèå èíôîðìàöèè îá îáúåêòå áåç
ñòàáèëèçàöèè áåãóùèõ êàðòèí èíòåðôåðåíöèè.
Þðèé Íèêîëàåâè÷ â ðàìêàõ íîâîãî öèêëà ðàáîò íå
òîëüêî ðàññìîòðåë ñàìûå îáùèå îòîáðàæàþùèå
ñâîéñòâà íîâîãî êëàññà ãîëîãðàìì – äèíàìè÷åñêèõ
ãîëîãðàìì ñ çàïèñüþ â êóáè÷åñêèõ íåëèíåéíûõ ñðåäàõ, íî è ïðåäñêàçàë óäèâèòåëüíîå ñâîéñòâî äèíàìè÷åñêîé ãîëîãðàììû äâèæóùåãîñÿ îáúåêòà àâòîìàòè÷åñêè ôîêóñèðîâàòü èçëó÷åíèå íà íåãî ñ óïðåæäåíèåì, îïðåäåëÿåìûì åãî òåêóùåé ñêîðîñòüþ.
1998–2005 ãã. – ðàáîòàÿ â Èòàëèè, Þ.Í. Äåíèñþê
åùå ðàç âåðíóëñÿ ê òåìå ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè
áåãóùèõ êàðòèí èíòåðôåðåíöèè – íà ýòîò ðàç óæå ñ
èñïîëüçîâàíèåì êâàäðàòè÷íûõ íåëèíåéíûõ ñðåä,
îòëè÷àþùèõñÿ ïðåäåëüíî âûñîêèì áûñòðîäåéñòâèåì – âïëîòü äî äîëåé ôåìòîñåêóíä, ÷òî ïîçâîëÿåò ñ
ïîìîùüþ ìåòîäîâ äèíàìè÷åñêîé ãîëîãðàôèè ïðåîáðàçîâûâàòü è ñîçäàâàòü íîâûå ïó÷êè ñâåòà, îòëè÷àþùèåñÿ ïî ÷àñòîòå îò åäèíèö äî ñîòåí ïðîöåíòîâ. Îí äåòàëüíî èçó÷èë òðàíñôîðìàöèîííûå
ñâîéñòâà òàêèõ ãîëîãðàìì, îïðåäåëÿþùèå ïîëîæåíèå è ìàñøòàá è öâåò ïîëó÷àåìûõ èçîáðàæåíèé êàê
ïðè ãåíåðàöèè èçîáðàæåíèé íà âòîðîé ãàðìîíèêå
çàïèñûâàþùåãî ãîëîãðàììó èçëó÷åíèÿ, òàê è â ñëó÷àå, êîãäà äëèíû âîëí îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà è
ãåíåðàöèÿ èçîáðàæåíèé ïðîèñõîäèò íà ñóììàðíûõ
÷àñòîòàõ. Òàêèå ãîëîãðàììû ñïîñîáíû íàéòè ñàìîå
øèðîêîå ïðèìåíåíèå äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ ñîâðåìåííîé îïòè÷åñêîé èíôîðìàòèêè â ëèíèÿõ âîëîêîííîé
îïòè÷åñêîé ñâÿçè, ñâåðõáûñòðîé êîììóòàöèè èíôîðìàöèîííûõ ñâåòîâûõ ïîòîêîâ, âûñîêîñêîðîñòíîé îáðàáîòêè èíôîðìàöèè, îïåðàòèâíîãî óïðàâëåíèÿ ñèñòåìàìè ââîäà–âûâîäà èíôîðìàöèè äëÿ óñòðîéñòâ îïòè÷åñêîé ïàìÿòè.
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ
3
Ïðåäèñëîâèå
Ñ.Á. Ãóðåâè÷
7
Ìîé ïóòü â ãîëîãðàôèè
Þ.Í. Äåíèñþê
15
Ñâîéñòâà ãîëîãðàìì, çàïèñàííûõ â ìàòåðèàëå ñ êâàäðàòè÷íîé íåëèíåéíîñòüþ
Þ.Í. Äåíèñþê
19
Ðîìàíòèêà íàó÷íûõ áóäíåé (íà÷àëüíûé ýòàï ðàçâèòèÿ ãîëîãðàôèè)
Ã.Â. Îñòðîâñêàÿ
28
Þðèé Íèêîëàåâè÷ Äåíèñþê è åãî ðîëü â ðàçâèòèè ãîëîãðàôèè â ÑÑÑÐ è ñòðàíàõ ÑÍÃ
Ñ.Á. Ãóðåâè÷
32
Ëàáîðàòîðèÿ ãîëîãðàôèè ÃÎÈ: 1968–1975 ãã.
Î.Â. Àíäðååâà
35
Íàó÷íûå øêîëû Ãîñóäàðñòâåííîãî Îïòè÷åñêîãî èíñòèòóòà è Þ.Í. Äåíèñþê
Ò.Ñ. Þäîâèíà
43
Þ.Í. Äåíèñþê è ðàäèîëîêàòîð ñ èñêóññòâåííûì ðàñêðûâîì
Ã.Á. Ñåìåíîâ
45
Îáúåìíûå èçîáðàæåíèÿ è êîãåðåíòíîñòü
Í.Ã. Âëàñîâ
48
Ãîëîãðàôèÿ è îïòè÷åñêàÿ òîìîãðàôèÿ âî ÂÍÈÈÎÔÈ
Ã.Ã. Ëåâèí
54
Äèôðàêöèîííàÿ îïòèêà îò ðîæäåíèÿ äî íàøèõ äíåé
Ã.È. Ãðåéñóõ, Å.Ã. Åæîâ
58
Èçîáðàçèòåëüíàÿ ãîëîãðàôèÿ. Ðåòðîñïåêòèâíûé îáçîð è ïðîãíîç
Â.À. Âàíèí
65
Ãîëîãðàôèÿ è îïòè÷åñêàÿ ïàìÿòü
Ï.Å. Òâåðäîõëåá
78
Ñïåêòðàëüíàÿ ãîëîãðàôèÿ è ñïåêòðàëüíàÿ íåëèíåéíàÿ îïòèêà
Þ.Ò. Ìàçóðåíêî, Ñ.Ý. Ïóòèëèí
88
Òåðàãåðöîâàÿ ãîëîãðàôèÿ è èíòðàâèäåíèå
Â.Ã. Áåñïàëîâ, À.À. Ãîðîäåöêèé
297
94
Ãîëîãðàôèÿ è ïðîáëåìà èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà
À.Â. Ïàâëîâ
104
Èäåè Þ.Í. Äåíèñþêà â ðàçâèòèè ãîëîãðàôè÷åñêèõ ìåòîäîâ ïîëó÷åíèÿ è ïðîåêöèè
èçîáðàæåíèé
Í.Ì. Ãàíæåðëè
116
Äèôðàêöèîííûå ýëåìåíòû êàê áåçîïîðíûå êîìïüþòåðíûå ãîëîãðàììû
Â.À. Ñîéôåð, Â.Â. Êîòëÿð, Ñ.Í. Õîíèíà, Ð.Â. Ñêèäàíîâ
124
Áåçëèíçîâàÿ öèôðîâàÿ ìèêðîñêîïèÿ
Í.Ã. Âëàñîâ, Ñ.Ã. Êàëåíêîâ, Ã.Ñ. Êàëåíêîâ, À.Å. Øòàíüêî
129
Ìåòîäû è îïòèêî-ýëåêòðîííûå ïðîöåññîðû äëÿ èäåíòèôèêàöèè çàùèòíûõ ãîëîãðàìì
ñ êîäèðîâàííûìè ñêðûòûìè èçîáðàæåíèÿìè
Ñ.Á. Îäèíîêîâ
137
Ãîëîãðàôè÷åñêèå ìåòîäû çàïèñè è ñðåäñòâà èäåíòèôèêàöèè îáúåìíûõ è ïëîñêèõ
èçîáðàæåíèé
Ë.Â. Òàíèí, À.À. Êîðîëåíêî, À.À. Êàçàê
142
Ãîëîãðàììíûå äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè ðåëüåôíî-ôàçîâîãî òèïà â ÃÈÏÎ
Â.Ï. Èâàíîâ, À.Â. Ëóêèí, À.È. Ëþáèìîâ, Ô.À. Ñàòòàðîâ, À.Ô. Ñêî÷èëîâ
144
Ãîëîãðàììû Þ.Í. Äåíèñþêà íà “òîëñòûõ” ñëîÿõ ÁÕÆ êàê îïòè÷åñêèå ýëåìåíòû:
ñåëåêòèâíûå çåðêàëà, Notch-ôèëüòðû, äèôðàêöèîííûå ðåøåòêè
À.Â. Ëóêèí, Í.Ì. Øèãàïîâà
148
Ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ôîòîëèòîãðàôèÿ: ñîñòîÿíèå è ïåðñïåêòèâû
Ñ.Í. Êîðåøåâ, Â.Ï. Ðàòóøíûé
157
Ñèíòåç àïåðòóðû â îïòèêå
Á.Ã. Òóðóõàíî, Í. Òóðóõàíî
162
Nano-èçìåðèòåëüíûå ãîëîãðàôè÷åñêèå ñèñòåìû ëèíåéíûõ è óãëîâûõ ïåðåìåùåíèé
Á.Ã. Òóðóõàíî, Í. Òóðóõàíî, Â.Â. Äîáûðí, Â.Å. Êîðìèí
168
Ôàçîâûå ãîëîãðàììû íà ãàëîèäîñåðåáðÿíûõ ôîòîìàòåðèàëàõ
Ñ.Í. Ãóëÿåâ
181
Ìåòîäû ðåøåíèÿ îáðàòíîé çàäà÷è ðàññåÿíèÿ äëÿ Áðýããîâñêèõ ðåøåòîê
Î.Â. Áåëàé, Ë.Ë. Ôðóìèí, Å.Â. Ïîäèâèëîâ, Ä.À. Øàïèðî
189
Äèôðàêöèîííûå îïòè÷åñêèå ýëåìåíòû â èíôîðìàöèîííûõ è äèñïëåéíûõ òåõíîëîãèÿõ
Å.Ã. Åæîâ
193
Äèíàìè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ â âèáðîìåòðèè è äèàãíîñòèêå ðåâåðñèâíîãî ôîòîîòêëèêà
Í.Ì. Êîæåâíèêîâ
200
Äèíàìè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ ïðè âûíóæäåííûõ ðàññåÿíèÿõ ñâåòà
À.Ä. Êóäðÿâöåâà, Í.Â. ×åðíåãà
209
Ïðåîáðàçîâàíèå ñïåêòðîâ ñèãíàëîâ ïðè ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè è âîññòàíîâëåíèè
èíôîðìàöèè ôåìòîñåêóíäíûìè èìïóëüñàìè
Þ.À. Òîëìà÷åâ
216
Ãîëîãðàôè÷åñêîå èññëåäîâàíèå ðåôðàêöèîííûõ ñâîéñòâ íåðâíûõ âîëîêîí: íåðâíîå
âîëîêíî – îïòè÷åñêèé âîëíîâîä
Ë.Â. Òàíèí
298
226
Ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû: ïðèìåíåíèå â ãîëîãðàôèè
Â.À. Áàðà÷åâñêèé
241
Ðàçâèòèå ãîëîãðàôè÷åñêèõ ôîòîïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëîâ è ìåòîäîâ èõ èññëåäîâàíèé
Â.Â. Øåëêîâíèêîâ, Å.Ô. Ïåí, Å.Â. Âàñèëüåâ, Ï.Å. Òâåðäîõëåá
262
Ðàçðàáîòêè ÃÎÈ â îáëàñòè îáúåìíûõ ðåãèñòðèðóþùèõ ñðåä äëÿ ãîëîãðàôèè
Â.È. Ñóõàíîâ, À.Â. Âåíèàìèíîâ, À.È. Ðûñêèí, Í.Â. Íèêîíîðîâ
277
Ãàëîãåíñåðåáðÿíûå ìàòåðèàëû äëÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè
èìïóëüñíûì èçëó÷åíèåì
Í.Ä. Âîðçîáîâà
281
Âûñîêîñòàáèëüíûå è äèíàìè÷åñêèå ãîëîãðàôè÷åñêèå ñðåäû íà îñíîâå èîííûõ
êðèñòàëëîâ ñ öåíòðàìè îêðàñêè – òåõíîëîãèÿ ïîëó÷åíèÿ, ìåõàíèçìû ôîòîõðîìíûõ
ïðåâðàùåíèé, ãîëîãðàôè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, ïðèìåíåíèÿ
À.È. Ðûñêèí, À.Ñ. Ùåóëèí, À.Å. Àíãåðâàêñ, Ñ.À. Êàçàíñêèé, À.Ê. Êóï÷èêîâ,
À.Â. Âåíèàìèíîâ, Þ.Ë. Êîðçèíèí
288
Íàíîìàòåðèàëû äëÿ ãîëîãðàôèè Ðîññèéñêîãî Íàó÷íîãî Öåíòðà “Êóð÷àòîâñêèé
Èíñòèòóò”
Ð.Â. Ðÿáîâà, Î.Í. Êóðèëîâ, Â.È. Ïîïåíêî
292
Ñîâìåñòíîå ðîññèéñêî-ôðàíöóçñêîå èññëåäîâàíèå çàïèñè öâåòíûõ ãîëîãðàìì
Þ.Í. Äåíèñþêà
È. Æåíòå, Ì.Ê. Øåâöîâ
296
Þ.Í. Äåíèñþê è ãîëîãðàôè÷åñêàÿ çàïèñü áåãóùèõ êàðòèí èíòåðôåðåíöèè
(1966–2005 ãã.)
Ä.È. Ñòàñåëüêî
299
Ñáîðíèê òðóäîâ
Âñåðîññèéñêîãî ñåìèíàðà
“Þðèé Íèêîëàåâè÷ Äåíèñþê –
îñíîâîïîëîæíèê îòå÷åñòâåííîé ãîëîãðàôèè”
Ëèòåðàòóðíîå ðåäàêòèðîâàíèå – Âèíîãðàäîâà Í. Â.
Òåõíè÷åñêèé ðåäàêòîð – Ñàìîëîâîâ Ì. Î.
Êîìïüþòåðíàÿ âåðñòêà – Ìîðîç È. Í.,
Êîìïüþòåðíàÿ âåðñòêà –Êîêóøêèí À. Ì.
Ïîäïèñàíî â ïå÷àòü 02.05.07. Ôîðìàò áóìàãè 60×841/8. Áóìàãà Ëþìèíåñåò.
Ãàðíèòóðà Times New Roman. Ïå÷àòü îôñåòíàÿ. Óñë. ïå÷. ë. 38,0 + 2 öâ. âêë. Òèðàæ 500 ýêç. Çàêàç ¹ 18.
Îòïå÷àòàíî â ÎÎÎ “Öåíòð Òðàíñôåðà Òåõíîëîãèé” ÈÒÖ ÑÏá. ÃÓ ÈÒÌÎ, Áèðæåâàÿ ëèí. 14, 16.
300