Проанализированы пути реализации гетерогенных регистрирующих сред на основе пористого стекла для записи глубоких фазовых голограмм. Получены голограммы с физической толщиной 10²-10³ мкм, допускающие постэкспозиционное усиление и обратимое апостериорное изменение параметров решетки.

Запись глубоких трехмерных голограмм с физической толщиной 10²-1o³ мкм осуществляется с использованием гомогенных регистрирующих сред (монокристаллов, силикатных стекол и полимеров со светочувствительными добавками). Крайне низкая проницаемость таких материалов даже для газообразных реагентов затрудняет или делает практически неосуществимой их постэкспозиционную обработку, что предопределяет относительно низкую светочувствительность указанных сред, а также недостаточно высокую стабильность параметров зарегистрированных на них голограмм в процессе темнового хранения и считывания. Поэтому весьма перспективным представляется поиск путей реализации композиционных толстослойных регистрирующих сред для голографии на основе пористого силикатного стекла с введенными в него светочувствительными композициями различного строения.

Губчатый каркас пористых высококремнеземных стекол обладает свободным объемом внутренних сообщающихся полостей порядка 0.15-0,35 см³/г, удельная поверхность которых составляет 300-100 м²/г, а малый радиус пор (30-100 Å) обеспечивает относительно низкий уровень светорассеяния.

стекло-полиметилметакрилат на порядок меньше, чем у блочного полимерного образца (2,5·10^-5град^-1 и 2·10^-4град^-1, соответственно). Однако сплошное заполнение внутренних полостей стекла так же, как и в случае гомогенных сред, практически исключает возможность использования двухстадийных процессов получения голограмм с постэкспозиционной обработкой.

В связи с этим нами был предложен [3,4] более продуктивный метод формирования светочувствительных систем с капиллярной структурой, сущность которого состоит в следующем. На стенках жесткого губчатого каркаса, пронизанного системой сообщающихся между собой сквозных пор, формируется жестко связанная с ним твердофазная оболочка светочувствительного субстрата (рис 1в), что предотвращает возможность деструкции зарегистрированной голограммы вследствие диффузионных процессов. При этом центральные области внутренних полостей каркаса остаются незаполненными и образуют сеть сквозных капилляров, обеспечивающих доступ реагентов в глубь материала при постэкспозиционной обработке голограмм. При "мокрой" обработке проникновение этих реагентов облегчается из-за наличия капиллярного давления, которое при диаметре капилляра 20 нм достигает величины 10-35 атм. В результате появляется возможность не только многократно усилить скрытое изображение, но и устранить необходимое на стадии записи поглощение светочувствительного субстрата, то есть без ущерба для уровня светочувствительности среды реализовать запись чисто фазовой голограммы с дифракционной эффективностью, приближающейся к теоретическому пределу.

Капиллярная структура фокаров обусловливает наличие светорассеяния, уровень которого, однако, можно уменьшить до приемлемого на практике уровня даже при достаточно сильно различающихся показателях преломления каркаса (n_k=1,440¸ 1,458) и иммерсионного наполнителя (n_и=1,33¸ 1,54).

Эффективный показатель преломления фокара определяется не только n_k и n_и, но средним радиусом пор, толщиной оболочек светочувствительного субстрата и его показателем преломления n₀. Поэтому эффективная запись базовых голограмм в такой среде может быть обеспечена по крайней мере тремя способами:

1) фотоиндуцированным изменением n₀ в соответствии с распределением интенсивности регистрируемой интерференционной картины;

Первый способ записи (рис 1в) реализован в трех вариантах: при использовании в качестве светочувствительных субстратов геля хромированной желатины, диазосодержащего полимера, а также субмелкодисперсных галогенидосеребряных эмульсий. При всех обстоятельствах внутренний объем пористого стекла заполнялся светочувствительной композицией только на 15–30%. При этом фотолиз соли диазония и фотоструктурирование желатины в присутствии воды обеспечивали эффективную динамическую запись голограмм, а фокар на основе aghaℓ является средой со скрытым изображением. После проявления и отбеливания на фокаре- aghaℓ получены голограммы толщиной до 2 мм с дифракционной эффективностью 96% при экспозиции порядка 0,1 Дж/см². Расчеты показывают, что существует реальная возможность повышения светочувствительности сред этого типа на 1-2 порядка.

Второй способ записи осуществлен с использованием внедренной в пористое стекло БХЖ, образующей в результате постэкспозиционной обработки в воде и быстрой дегидротации локальные дефекты в оболочках на внутренней поверхности пористого стекла. При этом установлено, что пористое стекло фракционирует желатину при ее сорбции из раствора, что способствует повышению однородности ее молекулярной и надмолекулярной структуры в объеме образца и обеспечивает получение равномерной по глубине голограммы толщиной до 3 мм. Аналогичный механизм записи голограмм (рис 1г) реализован путем формирования на стенках пор стекла рельефа из фоторезиста в результате локального растворения имеющихся в нем оболочек в узлах или пучностях зарегистрированной интерференционной картины. Отличительной особенностью фокара на основе фоторезиста является пороговый характер записи и практически полное отсутствие влияния атмосферной влаги на параметры полученной голограммы.

голограмм методом структурирования стекла (рис 1д) посредством его селективного травления через маску фоторезиста (голограмму) на стенках каркаса с последующим удалением из объема стекла органических продуктов. В результате такой процедуры дифракционная эффективность голограммы возрастает без деформации контура ее угловой селективности (рис 2). Оценки показывают, что разрешающая способность при таком способе записи ограничена только размером пор исходного образца и может достигать 10⁷ мм^-1. Экспериментально установлено, что амплитуда модуляции голограмм, полученных структурированием стекла, практически линейно зависит от разности n_k и n_и. Следовательно, открывается возможность эффективного управления параметрами голограмм этого типа, вплоть до их "обратимого стирания" путем использования иммерсии с n_и, управляемым внешним воздействием (световым потоком, электрическим полем).

2. Ю.Н.Денисюк, В.И.Суханов, О.В.Бандюк, Н.С.Шелехов, М.В.Хазова. Письма в ЖТФ, 1985, Т.ii. Вып.21. С.1330-1333.

4. В.И.Суханов, М.В.Хазова, А.М. Курсакова и др. Письма в ЖТФ, 1988, Т.ii. Вып.12. c.1060-1063.