Способ голографической записи

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«ii661489 (63) Дополнительное к авт. саид-ву—

{22) Заявлено 143.2.76 (21) 2430297/18-25

G 03 Н 1/04 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (З) УДК 772,99 (088 ° 8) Опубликовано 0505,79. Бюллетень Й9 17

Дата опубликования описания 08.05.79 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИя И.Б Баркан, C.È ° Маренников и М.В. Энтин (71) ЗояВИтЕЛИ Институт физики полупроводников Сибирского отделения АН СССР и Новосибирский государствеийый университет (54) СПОСОБ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ

Изобретение относится к голографии и может быть исйользовано при разработках устройства визуализации и запоминаний инфракрасного изображения; оперативных оптических запоминающих устройств; устройств вводавывода, отображения, преобразования, анализа, распознавания и передачи информации; устройств пространственно-частотной Фильтрации; оптоэлект- О ронных корреляторов и некоторых других специализированных устройств.

Известен способ голографической записи инфракрасного изображения на холестерических жидких кристаллах(lj, 15 основанный на SS-эффекте (SeIective

scattering — селективное рассеяние)изменении оптической активности холестерического жидкого крйсталла при нагревании. запись голограмм осуществ-2О лялась на экране с холестерическим жидким кристаллом на длине волны

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 через скрещенные поляроиды излучением р длиной волны 0,63 мкм записанный 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 Йнфра" красного изображения заключается. в предварительном подогреве жидкого кристалла до температур, близких к температуре максимума SS-эффекта, и последующей записи голограмм инфракрасного изображения обычным способом.

ОПисанный способ голографической записи имеет следующие недостатки! низкое разрешение (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 (ниоба3, 661 ,та лития и др.) благодаря дрейфу или диффузии свободных носителей, фотовозбужденных с глубоких ловушек. В течение времени экспозиции в поле с модулированнойй световой интенсивностью, выз ванном, например, интерференцией двух когерентных лучей (двухлучевая схема), свободные носители, дрейфуя

" во внешне приложенном электрическом поле, уходят из областей с большей; интенсивностью света в области мало.освещенные и захватываются там в ло- j0 вушки. В результате возникает пространственно распределенный заряд, создающий внутри кристалла неоднородное электрическое поле, модулирующее показатель преломления кристалла по- 15 средством электроскопического эффекта. Так возникает объемная фазовая голограмма.

Указанный способ записи голограмм с помощью двухлучевой схемы не позво- ляет записывать инфракрасные иэображения, а для создания оперативных инфракрасных запоминающих устройств и т.п. необходима голограФическая запись s инфракрасном диайазоне . —Кристалл ниобата лития обладает высоким-разрешением в видимом диапазоне (4000 штрих/мм), большей дифракционной эффективностью (100%)

" и другими уникальными голографичеСкими характеристиками регистрирующей ®О среды, "поэтому бсобенно важно его использование для голографической записи инфракрасных изображений.

Целью изобретения является закрепление инфракрасной голограммы и.вос- 35 становленйе ее"Й вй}(ймом-"дийп";(эойе.

Поставленная цепь достигается тем, что одновремейно. с инфракрасйым излучением Ьйрозлектрик освещают одноРодным импульсным излучением. : 40

Сущность способа заключена,в том, что при поглощении инфракрасного излучения, имеющего, например, вид решетки (интерференции двух плоских инфракрасиых волн - простейший ва- 45 риант двухлучевой схемы), s пироэлектрике, создается тепловая реШетка модулирующая спонтанную поляриэацию кристалла .(благодаря пироэффекту) . . В результате в пироэлекТрике возникает электрическое поле, имеющее вид решетки, т.е. полностью повторяющее прострайственное распределение интенсивности света в инфракрасной голограмме. С целью закрепления этой тепловой решетки пироэлектрик одновременно освещают однородным импульсным излучением, вызйвающим Фотопро" водимость, электрическое поле экранируется фотовозбужденными электронами.

В результате возникает пространствен- 60 но неоднородный заряд, поле которого модулирует показатель преломления кристалла вследствие электрооптического эффекта. Так записывается Фазовая голограмма, представляющая со489 бой закрепленную инфракрасную голограмму. Считывание фаэовой голограммы производится обычным образом в видимом свете. дифракционная эффективность П фазовой голограммы, записанной предложенным способом в кристалле ниобата лития, оценивается по формуле:

g(dna р,сов

О,бйеГ Х! Р Г

Обп )уф,д. си э ) о, 1о )

% = 7 dtj где ьпе — изменение коэффициента преЛомлЕния кристалла дпя необыкновенной волны;

Й вЂ” толщина образца;

Л вЂ” длина волны восстанавливающего излучения;

Π†. угол Брэгга восстанавливающего излучения для длины волны Х;

n — коэффициент преломле-

Q ния для необыкновенной волны;, Р— электрооптический коэффициент, - - пироэлектрический коэффициент;

P — коэффициент фотопроводимости3 — диэлектрическая проницаемость кристалла

С - удельная теплоемкость кристалла;

p - удельная плотность кристалла с(„(- коэффициент поглощения инфракрасного излучения„ б. - коэффициент поглощения излучения, вызывающего Фотопроводимость|

É „(N < ) - интенсивность (энергия) инфракрасного излучения инфракрасная интерференционная картина имеет вид:

I<(t} " Хе (t) (1 + cos КХ) где К - волновой вектор записываемой простейшей голограммы

К = . s1n В инфр, 4ф йнр где А нф - длина волны инфракрасного излучениями

2 &инфо- угол между интерферирующими инфракрасными лучами в двухлучеэой схеме, Х (И } - интенсивность (энергия) однородного видимого излучения.

Пример 1. Фотопроводящий пироэлектрик - кристалл ниобата лития с примесью 0,07 вес.% железа толщина образца х-среза 0,7 Мм. Спектральная область фотопроводимости 0,4О, 7 мкмжд п6=2, 2> - "3. 10 см/В, 1489

Формула йэ обретения

Способ голографической записи в фотопроводящих пироэлектриках путем освещения объекта инфракрасным излучением и зайиси интерференционной картины, образованной предметным и .опорным пучками, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью закрепления инфракрасной голограммы и восстановления еЕ в видимом диапазоне, одновременно с инфракрасным излучением пироэ тектрик освещают однородным импульсным излучением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Simpson K.À. а.о. Визуализация иифракрасных голограмм в реальном масштабе времени. Apposed Opt>os

1970, 9, 499.

2. PhiXXips W. а.о. Свойства оптической и голографической памяти в

LiNOs, легированном переходными метал лами . ftSA Review 1972, 33, р. 94-109.

Составитель К. Артамонова

Редактор T. Орловская Техред Э.Чужик Корректор O. Билак

Тираж 547 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5,Заказ 2465/48

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 бб, gj 4 10 К/см град; р б

10 " см2/Вз, t "- 2,6 10 Ф/см, с = 0,66 Дж/г.град; p"- 4,6 г/см сС„М 15 см У д-3 7У5 см-".

Для голограммы инфракрасного изображения с синусоидальной решеткой с частотой 100 штрих/мм волновой вектор 5 записываемой решетки параллелен оптической оси С кристалла. Для записи используется двухлучевая схема с излучением CO-лазера, P „„ - 5,4 мк, 8„„4,> - 15,6, интенсйвность излу- 0 чейия 1 МВт/см, длительность импульса 50 нс с одновременным освещением кристалла ниобата лития однородным излучением второй гармоники неодимового лазера с длиной в лны 530 2 l5 интенсивностью излучения 10 МВт/см, длительностью импульса 50 нс. Дифракционная-эффективность )1 фазовой голограммы, записанной в кристалле ниобата лития на длине волны 0,63 мк (Не - Ne - лазер), равна 0,005%. При десятикратном повторении способа

g 0,5%.

Пример 2. Фотопроводящий пироэлектрик — кристалл ниобата лития с примесью 0,07 вес.Ъ железа; толщи- @ на образца х-среза 0,7 мм. Спектраль,ная область фотопроводимости 0,40,7 мкмжд пе 2,2; и = 3 10 см/В; ф/= 4, 10 9 К/см град; (3 = 6 ° .10-14с Р/В2. C = 2,6 - 10-а Ф/CM ° 30

С = О,бб Дж/г.град; р= 4,6 г/см у с(.,= 15 см"", d, = 7,5 см

Для голограммй инфракрасного изображения с синусоидальной решеткой с частотой 10 штрих/мм волновой вектор 35 записываемой решетки параллелен оптической оси С кристалла. При записи использовалась двухлучевая схема с излучением CO-лазера, А „„ФР 5,4 мкм;

8 = 1,6 ; интенсивность излучения о.

1 КВт/см, длительность импульса

50 мкс с одновременным освещением кристалла ниобата лития однородным излучением второй гармоники неодимового лазера с длиной волны 530 нм, интенсивностью излучения 10 КВт/см, длительностью импульса 50 мкс. Дифракционная эффективность q Фазовой голограммы, записанной в кристалле ниобата лития на длине волны 0,63 мк (Не - Ne лазер), равна 0,005%. При десятикратном повторении способа

Ц 0,5%.

Использование предложенного способа голографической записи обеспечивает: — расширение спектрального диапазона чувствительности фотопроводящих пироэлектриков к голографической записи; запись йнфракрасных голограмм

B объемной регистрирующей среде; визуализацию инфракрасного изображения во всем видимом диапазоне; — голографическую запись инфра» красных изображейий за период менее

10 .» многократную запись инфракрасных голограмм)

- увеличение дифракционной эффективности (до с| 100%) Фазовых голограмм инфракрасных из ображений, з аписываемых в Фотопроводящих пироэлектрикаху — длительное сохранение записанной в пироэлектрике Фазовой голограммы инфракрасного изображения (например, в ниобате лития до нескольких месяцев) .