8.3.6. Фотополимеры

Полимеризация — химический процесс, в котором небольшие молекулы или мономеры объединяются, чтобы образовать очень большие молекулы или полимеры. В табл. 5 приведены характеристики наиболее распространенных фотополимеров. Как будет показано, фоточувствительность их больше чувствительности фоторезистов и фотохромных материалов, но меньше чувствительности гало-генидосеребряных эмульсий. На них записываются фазовые голограммы, образуемые как модуляцией коэффициента преломления вещества слоя, так и модуляцией толщины слоя (образование поверхностного рельефа). Преимущество фотополимеров заключается в совершенно сухой и быстрой их обработке. Голограммы высокого разрешения можно получить при использовании материала с толщиной, соответствующей длине волны излучения, применяемого при регистрации. Существует причина, заставляющая полагать, что полностью проявленные фотополимеры должны обладать длительным сроком хранения и давать изображения, подлежащие долгому хранению и обладающие высокой точностью воспроизведения.

Некоторые фотополимеры, разработанные в исследовательских лабораториях фирмы можно приобрести в «Newport Research Corporation (NRC)». Фотополимеры Hughes-NRC состоят из водных растворов акриламида, одного из синтезированных красителей (например, метиленовый голубой) и инициатора или «катализатора». В процессе приготовления фотополимера для регистрации голограмм мономер и синтезированный краситель смешиваются перед употреблением, поскольку их смесь стабильна в течение часа. Для экспонирования голограммы между двумя покровными стеклами закапывают несколько капель смешанного раствора полимера. При этом, если не используется каких-либо прокладок, получается слой фотополимера толщиной Экспонирование выполняется в видимой части света и зависит от применяемого синтезированного красителя. Дженни 128] описывает применение предварительной засветки для уменьшения экспозиции, требуемой для регистрации голограммы. Томлинсон и др. [51] указывают на то, что любой образующийся полимер увеличивает вязкость материала, которая способствует стабильности изображения. В фотополимер, продукты фотолиза которого химически восстанавливают очувствляющий краситель до его бесцветной лейко-формы, вводится также чувствительный к УФ фиксирующий компонент, При этом простой дополнительной засветкой УФ-светом можно легко закрепить фотополимер.

Фотополимерные материалы фирмы «DuPont», о которых сообщалось в работе [36], состоят из мономеров акрилата, обладающих полосой поглощения в УФ-области (3300—3600 А), фотоинициатора, который сдвигает фоточувствительность в видимую область спектра и связующего вещества — полимера целлюлозы, которое служит для удержания жидких мономеров. Срок хранения раствора жидкого фотополимера в метиленхлориде для покрытия пленки или стекла составляет три месяца, если его хранить в холодильнике. Механизм образования голограмм на фотополимерах фирмы «Du Pont» объясняется Колберном и Хайнсом [11]. Авторы указывают на то, что эти голограммы не обнаруживают изменений поверхностного рельефа. Сообщается, что дифракционная эффективность достигает 100%.

В лабораториях фирмы «Bell» разработаны многокомпонентные фотополимерные материалы, полезные для записи объемных фазовых голограмм и описанные Томлинсоном и др. [51]. В многокомпонентных фотополимерах два или более мономера выбираются так, чтобы у них были существенно различные скорости фотохимических реакций и разные коэффициенты преломления последующих полимеров. При экспонировании сильноосвещенные участки полимеризуются в большей степени, чем соседние участки с малой освещенностью. При этом будут полимеризоваться преимущественно более реактивные мономеры, что вызовет перепад концентрации и позволит этому мономеру диффундировать в область полимера. Как только полимеризация произойдет, то участок, богатый полимером, увеличит концентрацию и вытеснит вещество с меньшей реактивностью в менее освещенные участки. Это приведет после полной полимеризации к пространственной модуляции химической смеси из двух материалов различной молекулярной поляризуемости, а следовательно, и коэффициента преломления. Томлинсон и др. [51] сообщают, что модуляция показателя преломления при таком изготовлении оказывается больше, чем у других фотополимерных материалов.