Способ голографической записи

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республико 1661489 олнительнов к авт. св 22) ЗаЯвлено 1412.76(21) 24 с присоединением заявки Мо 30297 18-2 0 С 03 дарственный комитетСССРделам изобретенийи открытий Г 3) Приоритет -Опуб овано 0505.79, Бюл опубликования опи 72) Авторыизобретени В. Энтин.ИиковБарк физики полупроводников Сибирского отдел восибирский государствеийый университет АН СССР) СПОСОБ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ тепловой рельеф, трансформированный в черно-белую картину, давал восстановленное изображение. При этом разрешение оценено в 40 линий/мм.Для Фиксированной длины волны интенсивность рассеянного света имеет максимум при определенной температуре Способ голографической записи инфра" красного изображения заключается в предварительном подогреве жидкого кристалла до температур, близких к температуре максимума ЯЯ-эффекта, и последующей записи голограмм инфракрасного изображения обычным способомОПисанный способ голографической записи имеет следующие недостатки: низкое разрешение (д 40 штрих/мм), ,невысокую эффективность дифракции, большую инерционность 0,1 с.Ближайшим известным техническим решением к предложенному является способ голограФической записи в фотопроводящих пироэлектриках 2 путем освещения объекта инфракрасным излучением и запйси интерференционной картины, образованной предметным и опорным пучками.Толстые фазовые голограммы записываются видимым излучением(0,4-0,7 мк) в пироэлектрических материалах (ниобаИзобретение относится к голографии и может быть исйользовано при разработках устройства визуализации и запоминаний инфракрасного изобра" жения; оперативных оптических запоминающих устройств; устройств ввода- вывода, отображения, преобразования, анализа, распознавания и передачи информации; устройств пространственно-частотной Фильтрации; оптоэлект-ронных корреляторов и некоторых других специализированных устройств.Известен способ голографической записи инфракрасного изображения на холестерических жидких кристаллах 1), 15 основанный на ЯЯ-эффекте (Яе 1 есЫче зса 1 ег 1 пд - селективное рассеяние)- изменении оптической активности холестерического жидкого кристалла при нагревании, Запись голограмм осуществлялась на экране с холестерическим жидким кристаллом на длиневолны 10,6 мкм. В нагретых местах экрана изменялась длина волн селективно рассеянного света, а для данной волны (например, 0,63 мкм) изменился и угол поворота плоскости поляризации света. Поэтому при, просвечивании экрана че" рез скрещенные поляроиды излучением р длиной волны 0,63 мкм записанный ень Йо 17 РЗ) Удк 772.99,та лития и др,) благодаря дрейфу илидиффузии свободных носителей, фотовозбужденных с глубоких ловушек. В течение времени экспозиции в поле с модулированной световой интенсивностью,вызванном, например, интерференциейдвух когерентных лучей (двухлучеваясхема), свободные носители, дрейфуя" во внешнеприложенном электрическомполе, уходят из областей с большей;.интенсивностью света в области мало.освещенные и захватываются там в ло Овушки, В результате возникает пространственно распределенный заряд, создающий внутри кристалла неоднородноеэлектрическое поле, модулирующее показатель преломления кристалла посредством электроскопического эффекта, Так возникает объемная фазоваяголограмма.Указанный способ записи голограммс помощью двухлучевой схемыне позво-ляет записывать инфракрасные иэображения, а для создания оперативныхинфракрасных запоминающих устройстви т.п. необходима голограФическаязапись в инфракрасйом диайазоне. Кристалл ниобаталития обладаетвысоким-разрешением в видимом диапазоне (4000 штрих/мм), большей дифракционной эффективностью ( 100)"и другими уникальными голографичеСкими характеристиками регистрирующей Осреды, "поэтому бсобенно важно егоиспользование для голографическойзаписи инфракрасных изображений,Целью изобретения являетсязакрепление инфракрасной голограммы и.восстановленйе ее ввййймомдиайа(эойе.Поставленная цепь достигается .тем,что одновремейно с инфракрасйыМ излучением Ьйрозлектрикосвещают однородным импульсным излучением. : 40Сущность способа заключена,в том,что при поглощении инфракрасного излучения, имеющего, например, вид решетки (интерференции двух плоскихинфракрасных волн - простейший вариант двухлучевой схемы), в пироэлектрике, создается тепловая реШеткамодулирующая спонтанную поляриэациюкристалла .(благодаря пирозффекту). В результате в пироэлекТрике возникает электрическое поле, имеющее видрешетки, т.е. полностью повторяющеепрострайственное распределение ин"тенсивиости света в инфракрасной голограмме. С целью закрепления этойтепловой решетки пироэлектрик одно- Мвременно освещают однородным импульсным излучением, вызйвающим фотопро"водимость, электрическое поле экранируется фотовозбужденными электронами.В результате возникает пространственно неоднородный заряд, попе которогомодулирует показатель преломлениякристалла вследствие электрооптического эффекта. Так записывается Фазовая голограмма, представляющая собой закрепленную инфракрасную голограмму. Считывание фаэовой голограммы производится обычным образом в видимом свете.Дифракционная эффективностьфазовой голограммы, записанной предложенным способом в кристалле ниобаталития, оценивается по формуле:% =1 д 1где ьпе - изменение коэффициентапреЛомлЕния кристалла дпя необыкновенной волны;й - толщина образца;Л - длина волны восстанавливающего излучения;О в . угол Брэгга восстанавливающего излучения для длины волны Х;и - коэффициент преломле-Яния для необыкновенной волны;,Р -электрооптический коэффициент,у - пироэлектрический коэф.фициент;- коэффициент фотопроводимости 3- диэлектрическая проницаемость кристаллаС - удельная теплоемкостькристалла;удельная плотностькристаллас- коэффициент поглощенияинфракрасного излучениясС - коэффициент поглощенияизлучения, Ъыэывающего фотопроводимость1 (И) - интенсивность (энергия)инфракрасного излучения инфракраснаяинтерференционная картина имеет вид:1,Щ = 1 е (1 + сов КХ),где К - волновой вектор зацисываемой простейшей голограммыК = . в 1 п В инфр,4 Яйнрргде Ънф- длина волны инфракрасного излучения2 6 ннфр- угол между интерферирующими инфракрасными лучами в двухлучевой схеме,1 (И ) - интенсивность (энергия)однородного видимого излучения.П р и м е р 1. Фотопроводящийпироэлектрик - кристалл ниобата литияс примесью 0,07 вес.% железа толщина образца х-среза 0,7 Мм. Спектральная область фотопроводимости 0,40,7 мкм паф 2,2ф 310см/В,Формула йэобретения Способ голографической записи вФотопроводящих пироэлектриках путемосвещения объекта инфракрасным излучением и зайиси интерференционнойкартины, образованной предметным иопорным пучками, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью закрепления инфракрасной голограммы и восстановления еЕ в видимом диапазоне,одновременно с инфракрасным излучением пироэ 3 тектрик освещают однородным импульсным излучением.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Яыарзоп Ю.А. а.о. ВизуализацияинФракрасных голограи 4 в реальноммасштабе времени, фАррИей Ор 1 хсз,1970, 9, 499.2. РМХХ 1 рз И. а,о, Свойства опти"ческой и голографической памяти вЬХЙОз, легированномпереходными металлами ВЯА Веч 1 еы, 1972, 33,р. 94-109. Составитель К, Артамонова Редактор Т. Орловская Техред Э.Чужик Корректор О. БилакТираж 547 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5, 34 10 7 К/см град; ( б10 "ф см/Вз, Е "-. 2,610Ф/см,с = О,бб Дж/г.град;"- 4,6 г/смсС,(ф 15 см , ф 3= 7,5 см.Для голограммы инфракрасного изображения с синусоидальной решеткой счастотой 100 штрих/мм волновой вектор 5записываемой решетки параллелен оптической оси С кристалла. Для записииспользуется двухлучевая схема с излучением СО-лазера, 3- 5,4 мк,Вифр - 15,бф, интенсйвность излучейия 1 МВт/см , длительность импульса 50 нс с одновременным освещениемкристалла ниобата лития однороднымизлучением второй гармоники неодимового лазера с длиной волны 530 мм,: цинтенсивностью излучения 10 МВт/см ,длительностью импульса 50 нс. Дифракционная.эффективность )1 Фазовой голограммы, записанной в кристаллениобата лития на длине волны 0,63 мк(Не - Не - лазер), равна 0,005. Придесятикратном повторении спОсоба) л 0,5,П р и ме р 2. Фотопроводящийпироэлектрик - кристалл ниобата литияс примесью 0,07 вес. железа; толщи- фна образца х-среза 0,7 мм. Спектраль,ная область Фотопроводимости 0,40,7 мкмжд и2,2; Р = 310 см/В;/ф= 4,10 9 К/смфград; р = б10 4 сьР/В Е - "2,6 10- Ф/см; 30С = О,бб Дж/г.град; р = 4,6 г/см ;с(.= 15 см, й 3= 7,5 см-.Для голограммй инфракрасного изоб"ражения с синусоидальной решеткой счастотой 10 штрих/мм волновой вектор 35записываемой решетки параллелен оптической оси С кристалла. При записииспользовалась двухлучевая схема сизлучением СО-лазера, А р 5,4 мкм;Э = 1,6 ; интенсивность излученияо.1 КВт/см, длительность импульса50 мкс с одновременным освещениемкристалла ниобата лития однородным излучением второй гармоники неодимовоголазера с длиной волны 530 нм, интенсивностью излучения 10 КВт/см, длительностью импульса 50 мкс. Дифракционная эФФективность и Фазовой голограммы, записанной в кристалле ниобата лития на длине волны 0,63 мк(Не - Ие лазер), равна 0,005. При десятикратном повторении способа110,5,Использование предложенного способа голографической записи обеспечивает:- расширение спектрального диапазона чувствительности Фотопроводящихпироэлектриков к голограФической за"писи;запись йнфракрасных голограммв объемной регистрирующей среде;визуализацию инФракрасногоизображения во всем видимом диапазоне;- голографическую запись инфракрасных изображейий за период менее10-З с- увеличение дифракционной эффективности (досц 100) Фазовых голограмминфракрасных изображений, записываемыхв Фотопроводящих пироэлектриках;- длительное сохранение записаннойв пироэлектрике Фазовой голограммыинфракрасного изображения (например,в ниобате лития до нескольких месяцев),