Фотохромный электрооптический материал

 

Изобретение относится к фотохромным материалам, обладающим высоким электрооптическим эффектом, которые могут быть использованы в устройствах обработки голографической информации в качестве функциональных сред на основе кристалла силикосилленита - BSO. Обеспечивает увеличение скорости окрашивания, коэффициента реверсивности и контраста в оптическом диапазоне 15000 - 16000 см<SP POS="POST">-1</SP>. Материал содержит компоненты в количественном соотношении, соответствующем химической формуле кристалла BI<SB POS="POST">12</SB>CU<SB POS="POST">X</SB>SIO<SB POS="POST">20-0,5X</SB>, где 0,06 ≤X≤0,2. Кристаллы выращивают методом Чохральского. Измерены спектры оптического пропускания. Достигнут абсолютный контраст ъ30%, относительный контраст 0,12 - 0,28, коэффициент реверсивности 0,78 - 0,84. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4693917/26 (22) 02.02.89 (46) 30.08.91, 6юл.№32 (71) Днепропетровский государственный университет им. 300-летия воссоединения

Украины с Россией (72) Т.В.Панченко и Ю.Г.Осецкий (53) 621.315.592 (088.8) (56) Lukaslewlcz Т., 2mija J. The Czochralskl

Growth of Doped В!smuth — Germaniume

Oxide (BGO) and Bismuth — Silicon Oxide (BSO) Single Crystals. — Krist. und Techn., 1980, 15, ¹ 3, 267 — 269, (54) ФОТОХРОМНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ (57) Изобретение относится к фотохромным материалам, обладающим высоким электроИзобретение относится к фотохромным материалам, обладающим высоким электрооптическим эффектом, которые могут быть использованы в качестве функциональных сред в устройствах обработки голографической информации, в частности, для записи, восстановления и хранения обьемных голограмм на основе кристалла силикосилленита B I12S i020(B SO).

Цель изобретения — увеличение скорости окрашивания коэффициента реверсивности и контраста в оптическом диапазоне

15000 — 16000 см ".

Пример. Для получения кристалла

Bi12-xCuxSi07Q-0,5х, где х = 0,12 используют исходные компоненты, г: 8120з 553.56; SI02

12,02; СиО 1,90 г, Подвергают полученную. Я2 1673654 А1 (sl)5 С 30 В 29/22. 15/04//G 03 Н 1/02 оптическим эффектом, которые могут быть использованы в устройствах обработки голографической информации в качестве функциональных сред на основе кристалла силикосилленита BSO. Цель — увеличение скорости окрашивания, коэффициента реверсивности и контраста в оптическом диапазоне 15000 — 16000 см, Материал содержит компоненты в количественном соотношении, соответствующем химической формуле кристалла Bi>zCuxSiOzo-î,Б,. где

0,06 < х < 0,2, Кристаллы выращивают методом Чохральского. Измерены спектры оптического пропускания. Достигнут абсолютный контраст 30, относительный контраст 0,12 — 0,28, коэффициент реверсивности 0,78 — 0,84. 2 ил., 1 табл. смесь мокрому помолу в агатовых ступках в присутствии смешивающего агента — спирта, в течение 3 ч. Гомогенизированную смесь высушивают. затем прессуют в брикеты под давлением 150 кг см, подвергают твердофазному синтезу при 650 С в течение

12 ч, Затем расправляют брикеты в платиновом контейнере и выращивают монокристалл методом вытягивания из расплава на вращающуюся затравку, ориентированную вдоль кристаллографического направления (001), используя скорость вращения 60 с и скорость вытягивания 3 мм/ч.

Масса выращенного кристалла 456 г, Из полученного кристалла приготавливают образец в виде полированной пластинки толщиной 4,95 мм вдоль направления

1673654

55 (001). После полировки кристалла его подвергают отжигу в воздушной атмосфере при

237 С с целью снятия механических напряжений. Для записи иэображения помещают в измерительную камеру спектрофотометра

Specord М40, облучают светом галогеновой лампы HLPA через светофильтр с 1=430 нм, записывают спектры оптического пропускания T(v) до и в течение 6 мин суммарного действия фотоактивации, при этом скорость фотоиндуцированного окрашивания для v =

= 15500 см = 12 отн.ед., абсолютный контраст ЛТ = 307,, относительный контраст r - 0,26; после стирания информации светом с ч = 16500 см в течение 10 мин, -1 коэффициент реверсивности 0= 0.83.

Аналогично получены и исследованы кристаллы с различным содержанием добавки меди, а также с добавками марганца и хрома.

В таблице представлены характеристики фотохромных свойств кристаллов с различными примесями, в том числе с разной концентрацией добавки меди. Содержание

СггОз в кристалле BSO+ Сг составляет 0,08 мас. . содержание МпОг в кристалле BSOi

+ Мп 0,1 мас.%, значения 0 получены при стирании светом с А > 600 нм втечение

600 с.

Спектры оптического пропускания Т(Ч) записывались с помощью двухлучевого спектрофотометра Specord М40 в диапазоне 26000 > V > 11000 см

Фотохромный эффект (ФХЭ) характеризуется спектральной зависимостью е(ч) скорости скрашивания, т,е. изменения оптического пропускания ЬТ = Т1- Тр в течеАТр ние t = 1 с, таким образом (ч) = зависимостью AT(t) абсолютного контраста записи ЬТ = Тф - То от времени t (дозы) экспозиции, коэффициентом реверсивности (возможность стирания информации)

Π— — (— 100 и относительным контрAT, с

ATp астом записи r— в диапазоне частот

То

16000 > ч > 15000 см, где Tp — начальное значение оптического пропускания;

T1 — пропускание после фотоактивации в течение г; Тф — бегущие значения пропускания в процессе длительной фотоактивации;

Тс — значение пропускания после стирания информации светом с ч < 16000 см

Полученные зависимости c(v) и AT(t) представлены на фиг.1 и 2 соответственно, значения g иО приведены в таблице.

Данные фиг.1 свидетельствуют о таких недостатках кристаллов BSO + Mn (кривая

1) и BSO+ Сг(кривая 2), как малые скорости окрашивания в спектральном диапазоне

16000 > ч 11000 см считывания ин-1 формации (включая наиболее практически значимый интервал 6000 — 15000 см считывания Не — Ne, Kr и рубиновыми лазерами).

Фиг,2 характеризует кинетику скрашивания кристаллов BSO + Mn (кривая 1) и

BS0 + Cr (кривая 2) для ч = 15400 см .

Зависимости Д T(t) имеют вид монотонных кривых, медленно выходящих на насыщение, при этом ЛТ < 20, что неудовлетворительно мало, Данные фиг.1 позволяют заключить, что предлагаемый материал (кривая 3) характеризуются значительно большими (в 1,7 — 5 раз) скоростями окрашивания в рассматриваемом оптическом диапазоне считывания, Кристаллы BSO+ Сн (кривая 3) обеспечивают в 1,5 — 3 раза больший абсолютный контраст записываемого изображения, чем кристаллы BSO + Mn u BSO + Сг на всем протяжении фотоактивации (t = 90). Характер кинетической зависимости AT(t) кристаллов BSO + Cu также изменяется в практически полезном направлении — эта зависимость характеризуется большим наклоном в области малых экспозиций, т.е. быстрее выходит на насыщение, что позволяет быстрее достичь большего абсолютного контраста записи. Кроме того, предлагаемый материал обеспечивает увеличение значений относительного контраста в 1.5 — 2, а также улучшение реверсивных свойств до значений 0 = 0,85 (см. таблицу).

Из таблицы следует, что оптимальным является содержание меди в кристалле в количестве 0,2 > x > 0,06.

Введение в электрооптические кристаллы на основе BSO, кроме основных компонентов Bl/Q3 и $ 0, дополнительно окисла

СиО обеспечивает принципиальное отличие кристаллов BSO + Cu от кристаллов BSO+

+Cr и BSO+ Мп — изменяется вид спектральной зависимости скорости окрашивания и достигается практически значимое ее увеличение в красном и ближнем ИК-диапазоне частот, включая интервал 16000—

15000 см, где осуществляется считывание оптической информации Не — Ne, Kr, рубиновыми и др, лазерами (фиг.1).

Введение СиО в количественном соотношении, удовлетворяющем эмпирической формуле Bl>z-„Cu„SiQzo-о,sx, где 0.06 < х<

<0,2, обеспечивает наибольшую скорость фотоиндукцированного окрашивания, наибольшее увеличение контраста записывае1673654

5 Формула изобретения

Фотохромный электрооптический материал на основе кристалла силикосилленита, содержащего добавку меди, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения ско10 рости окрашивания, коэффициента реверсивности и контраста в оптическом диапазоне 15000 — 16000 см, добавка меди и основные компоненты содержатся в материал в количественном соотношении, соот15 ветствующем химической формуле кристалла BI12-xCUxSI020-0,5х, где 0,06 <

0,2.

Кристалл Содержание

Си0 х

15800 см отн.ед. 0, /4

76

/8

82

81

84

660 15

0,16

0,12

0,18

0,24

0,26

0,28

0,20

0,13

BSO+Cr

BSO+Mn

BSO+Cu

То же

0,02

0,04

0,06

0,12

0,2

0,3

0 5

It

II

11

«1I»

20

1б

Фиг. мого иэображения в диапазоне 16000—

15000 см, при этом максимален и коэффи-3 циент реверсивности. Уменьшение содержания СиО при хс0,06 приводит к некоторому уменьшению контрастности иэображения, Увеличение содержания СиО при х > 0,2 приводит к столь значительному общему уменьшению пропускания (потемнению) кристалла, что запись становится неэффективной как в связи со значительным уменьшением контраста изображения, так и в связи с уменьшением коэффициента реверсировности (см.таблицу).

Таким образом, предложенный материал на основе кристаллов BSO обладает улучшенными фотохромными свойствами, что позволяет расширить воэможность применения этих фоточувствительных электрооптических сред в устройствах голографической записи и хранения оптической информации, 0,1/ 12

0,1 60

0,13 80

0,15 82

0,22 83

0,24 83

0,27 84

0,21

0,14 68

1673654

11

Е о О ЗО 50 70 6, с

4Ь г. 2

Составитель В. Безбородова

Редактор Л, Пчолинская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С, Шевкун

Заказ 2899 Тираж 254 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101