Динамика поляризационно-оптической записи в пленках азосодержащих полимеров (1102860), страница 4
Текст из файла (страница 4)
На схеме: 1 –пространственный фильтр; 2,5,6,10,11 – зеркала; 3 – неполяризующий делительный кубик; 4 – системасветофильтров; 7,8,9 – фазовые пластинки; 12 – пленочный поляризатор; 13 – объектив; 14 – фотодиод; 15– поворотный механизм.Детальное исследование процессов голографической записи и релаксации, а такжестатических характеристик записываемых голограмм осуществляется в разделах 3.1-3.4. Вэкспериментах использовались пленочные образцы аморфных азополимеров с 60мол.%содержанием азокрасителей и толщиной L=15, 50 и 500мкм. Величина максимальнойдифракционной эффективности при оптимальных условиях записи достигала значенийη max ~ 80% ,аголографическаячувствительностьнапространственнойчастотеΛ ≈ 1900 мм-1 при температуре образца T = 45 0 C составила S ≈ 1 см2/Дж.Большой динамический диапазон величины ∆nindпозволилосуществитьмультиплексированиемпомногоканальнуюуглу,чтоисследуемого соединенияголографическуюмногократноповышаетзаписьспредельнуюинформационную емкость данного образца.
В пленке сополимера Polymer-11 толщины50мкм в одной области под разными углами были записаны 15 голограмм. Результат ихпоследовательного считывания приведен на рис.3 в виде зависимости дифракционнойэффективности от угла падения считывающего пучка. Каждый из пиков зависимости η (θ )соответствует углу Брэгга для данной голограммы. Как видно из графика, максимумкаждого дифракционного пика почти не зависит от его порядкового номера,следовательно запись проводилась на линейном участке зависимости∆nind (t )имежканальная корреляция соседних голограмм оказывается незначительной.
Детальныйанализ факторов, влияющих на информационную емкость пленочных образцов16фоточувствительных полимеров, и методика определения оптимальных условий записиизложены в разделе 3.3.Диф. эффективность, η (%)0.070.061510.050.040.030.020.010.0071421283542495663Угол считывания, θ (гр.)Рис.3 Запись 15 многоканальных голограмм в пленке АП Polymer-11(60%) толщины L = 50 мкм:а) зависимость дифракционной эффективности от угла считывания; б) записанные изображения. Записьосуществлялась на пространственной частоте Λ−1 ≈ 1900 мм −1 при световой экспозиции каждой изголограмм 80 мДж/см2.В зависимости от поляризации записывающих пучков в полимерной пленкеформируются различные рельефы показателя преломления и коэффициента поглощения.Динамика интенсивности и изменение поляризации пробного пучка, дифрагирующего наполяризационнойголограмме,можетиметьдостаточносложныйхарактер.Впараграфе 3.5 рассмотрены основные типы геометрии взаимодействия волн приполяризационной оптической записи, проведено исследование свойств голограмм,соответствующих каждому из рассматриваемых типов голографических решеток.Наибольший интерес представляют случаи воздействия: а) двух линейно-поляризованныхв одном направлении волн; б) двух волн циркулярной поляризации одного знака.На рис.4 представлены угловые диаграммы поляризации пучка, дифрагирующегона голограммах данных типов.
Можно выделить следующие основные особенности,характерные рассматриваемым геометриям взаимодействия. При записи линейнополяризованнымипучкаминаблюдаетсяэффект«поляризации»пробнойволны.Независимо от состояния поляризации на входе в среду, дифрагирующий пучококазывается линейно-поляризованным на выходе из пленки. Однако с увеличениемсветовой экспозиции и выхода показателя преломления в насыщение этот эффект заметноуменьшается.
В случае воздействия двух циркулярно-поляризованных волн одного знака всреде формируется светоиндуцированная оптическая ось, образующая спираль с осью17лежащей в плоскости падения записывающих пучков. В результате, образуется аналогхиральнойсреды(светоиндуцированная“хиральность”),обладающийсвойствомселективного отражения циркулярно-поляризованного света определенного знака. Наголограммеподобноготипаспособнадифрагироватьтольковолна,имеющаяциркулярную поляризацию того жезнака, что и записывающие. Дляполяризованнойнаправлениивпротивоположномдифракционнаяволныэффективностьпренебрежимо мала.00.253300.16330линейнаяправаялевая300.120.1530060Интенсивнось, I (отн.ед)Интенсивность, I (отн.ед.)0.200.100.050.000линейнаяправаялевая30270900.050.100.15240120600.040.00270900.040.082401200.120.200.253000.082101500.16180210150180Рис.4 Угловые диаграммы поляризации пучка, дифрагирующего на голограмме, записанной в пленкеполимера Polymer-11 (60%) толщины L = 50 мкм а) линейно-поляризованными пучками и световойэкспозицией ~16.8 Дж/см2; б) пучками правой циркулярной поляризации и световой экспозицией~0.35 Дж/см2 при температуре полимера T = 25 0 .Наосновеисследованныхсвойствполяризационныхголограммможноосуществить многоканальную голографическую запись с поляризационным разделениемканалов.
При последовательной записи пучками, имеющими правую и левуюциркулярную поляризацию, в среде формируется комплексная голографическая решетка икаждую из голограмм в последствии можно независимо восстановить при считыванииволной того же состояния поляризации, что и записывающие. Межканальная корреляциямежду соседними голограммами все же существует, но в условиях проведенныхэкспериментов она оказалась незначительной.а.б.в.Рис.5 Восстановленные изображения при мультиплексной поляризационной записи двух голограммпучками правой и левой циркулярной поляризации. Считывающий свет имеет поляризацию: а) правуюциркулярную; б) левую циркулярную; в) линейную.18Длянагляднойдемонстрацииполяризационногоразделенияканаловдлярассмотренных геометрий взаимодействия пучков была осуществлена голографическаязапись двух изображений двумерной решетки с пространственным периодом 2 лин/мм.Второе изображение получалось поворотом первого на угол 450.
Результат считываниязаписанной комплексной голограммы при различных поляризации считывающего пучкаприведен на рис.5. Как видно, каждая из голограмм, записанная циркулярнополяризованными пучками определенного знака, восстанавливается пробной волной,имеющей то же состояние поляризации.Аналогичныерассуждениясправедливыидляслучаязаписилинейно-поляризованными пучками. Каналы записи разделяются при использовании волн,поляризованных во взаимоортогональных плоскостях. Соотношения дифракционныхэффективностей при считывании голограмм данного типа (межканальная корреляция),записанных в соседних каналах, при определенных температурных режимах можетдостигать значений η ⊥ / η|| ~ 35 .
Использование поляризационной многоканальной записив комбинации с возможностью мультиплексирования по углу позволяют значительноувеличить информационную емкость пленочного полимерного образца и представляютмощный инструмент для задач высокоплотной записи и долговременного храненияинформации.В Заключении диссертационной работы сформулированы выводы и результаты:1.Записана система балансных уравнений для функций плотности угловогораспределениятранс-ицис-изомеровазокрасителя,описывающиединамикуфотоориентации азохромофоров с учетом влияния нефоточувствительной полимернойматрицы.
На основе уравнений получены выражения для динамики оптическиххарактеристик азосодержащих полимеров (показателя преломления и коэффициентапоглощения) при воздействии эллиптически-поляризованного света. Метод полученияаналитических зависимостей основан на разложении искомого решения в ряд посферическим функциям и ограничении конечным числом членов. Численный анализобласти применимости указанного метода показал, что для решения системы судовлетворительной точностью достаточно ограничиться членами разложения дочетвертого порядка включительно.2.Для описания эффектов деформации полимерной матрицы, происходящей врезультате фотоориентации азокрасителей введены два скалярных параметра порядка S и19D , характеризующих анизотропию распределения молекул полимера, возникающую привоздействии эллиптически-поляризованного света.
Предложенная модель взаимодействияфоточувствительной и нейтральной молекулярных подсистем полимера позволилаописатьпроцессыпервичнойрелаксацииирежима“сохранения”оптическойанизотропии, наведенной в образце поляризованным светом. Данный механизм являетсяосновой долговременного хранения информации, записанной в пленочных образцахазосодержащих полимеров.3.Предложенаметодикаопределенияэффективныхзначениймолекулярныхгиперполяризуемостей изомеров азокрасителя в заданной полимерной матрице. Дляслучая сополимера Polymer-11 c 60моль% содержанием азокрасителей были определены:сечение поглощения транс- изомера для излучения поляризованного вдоль оси молекулыσ t = 2.8 ⋅ 10 −18 см2 ( λ = 532 нм ), поляризуемостьаналогичныехарактеристикицис-изомеровα t = 1.5 ⋅ 10 −23 ед.СГСЕ ( λ = 633 нм );имеютзначенияσ c = 3.1 ⋅ 10 −18 см2,α c = 4.5 ⋅ 10 −24 ед.СГСЕ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
