Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
§ 11.
ФОТОХРОМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
343
$ 11. Фотохромные материалы
Обратимое изменение цвета регистрирующего материала после экспонирования называется фотохромизмом или фотохромией. Фотохромные материалы темнеют после экспонирования ультрафиолетовым излучением или синим светом. Согласно простой модели фотохромного кристалла, в нем существует два класса примесных центров [10.20]. В исходном состоянии материал поглощает только в коротковолновой части спектра, оставаясь практически прозрачным для видимого света. Поглощение света приводит к переходу электронов от одного класса примесных центров в зону проводимости, после чего они могут быть захвачены другим классом примесных центров. В этом втором состоянии материал поглощает в видимой области и кажется окрашенным.
Возвращение к исходному состоянию осуществляется путем естественной или искусственной тепловой релаксации или путем оптического обесцвечивания. Последнее вызывается длинноволновым облучением материала в полосе возникшего поглощения. Электроны, захваченные примесными центрами второго класса, возбуждаются и захватываются центрами первого класса, и материал возвращается в исходное состояние. Для записи голограмм можно использовать как процесс потемнения, так и процесс выцветания фотохромного материала.
При использовании для записи голограмм фотохромные материалы обладают многими ценными свойствами. Поскольку фото-хромизм обусловлен фотохимическими реакциями, протекающими на молекулярном уровне, материал не обладает зернистостью и разрешающая способность его более чем достаточна для голографии. Энергия, необходимая для фотохимической реакции, поставляется непосредственно светом, и для получения голограммы не требуется никакого проявления. Голограмму, записанную на фотохромном материале, можно стереть оптическим или тепловым способом, и материал можно использовать для повторной записи.
К сожалению, эти материалы обладают и многими недостатками. Их фоточувствительность по крайней мере на три порядка уступает чувствительности галоидосеребряных фотографических слоев. Фотохромный материал, на котором записана голограмма, остается чувствительным к любому свету, длина волны которого лежит в его полосе поглощения, независимо от того, каким образом этот свет попадает на голограмму. Часто можно использовать для восстановления свет с длиной волны, существенно отличающейся от длины волны света, применявшегося при записи. Однако это ведет к возникновению аберраций в восстановленном волновом
344
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАПИСИ ГОЛОГРАММ
ГЛ. 10.
фронте. При хранении происходит стирание записи вследствие тепловой релаксации (темновых реакций), хотя охлаждение голограммы может очень эффективно замедлить это стирание. Возможность многократной записи на органических фотохромных материалах ограничивается явлением усталости; их светочувствительность падает по мере возрастания количества циклов «запись — стирание» вплоть до полной потери чувствительности.
Фотохромизмом обладают многие твердые вещества, как органические, так и неорганические, в растворах или в кристаллической форме. При достаточной мощности лазера на нужной длине волны можно записать голограмму почти на любом фотохромном материале. Дифракционная эффективность достигает нескольких процентов. Голограммы записывались на органических пленках, содержащих производные спиропирана [10.21] (способом потемнения на длине волны 6328 А), в галоидосеребряных фотохромных стеклах (либо способом потемнения на 4880 А [10.22], либо способом просветления на 6328 А [10.23]), в подвергнутых гидрогенизации кристаллах KBr (способом просветления на 6328 А (10.24]), в кристаллах CaF2, легированных La или Ce, или кристаллах SrTiO3, легированных Fe + Mo или Ni + Mo (способом просветления на 6328 А [10.25]). Приблизительные значения времени тепловой релаксации при комнатной температуре последних четырех типов кристаллов (CaF2, SrTiO3) составляют соответственно 24 ч, 1 нед, 10 и 15 мин. Эксперименты, выполненные с фотохромными кристаллами, в большинстве случаев направлены на изучение потенциальной возможности использования объемных голограмм для создания оптических запоминающих устройств большой емкости, впервые предложенных Ван Хирденом (см. гл. 16).
§ 12. Сегнетоэлектрические кристаллы
Показатель преломления некоторых сегнетоэлектрических кристаллов может незначительно изменяться (обычно на ~ 10~5) после интенсивного светового облучения. Этот эффект, вызванный действием света, экспериментаторы, работающие с электрооптическими кристаллами, не без оснований назвали оптическим повреждением1). В определенной степени это явление сходно с фотохромизмом; под воздействием тепла или света показатель преломления возвращается к исходной величине. В табл. 10.3 перечислены кристаллы, на которых были записаны голограммы [10.26—10.28]; здесь же приведены примерные значения времени
1J По аналогии с радиационными повреждениями в ядерной физике.— Прим. пер ев.
§ 12..
СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ
345
Таблица 10.3
Приблизительные значения времени релаксации голограмм, записанных на сегнетоэлектрических кристаллах при комнатной температуре
