Н.Д.Ворзобова, Н.Н.Семенова

ВНЦ "ГОИ им. С.И.Вавилова".

199034, С-Петергург, Биржевая л.,12

До настоящего времени большинство задач голографической регистрации решалось с использованием газовых лазеров непрерывного действия, что связано с простотой и доступностью непрерывных лазеров, а также наличием регистрирующих сред, в том числе, выпускаемых отечественной промышленностью. Применение новых источников излучения - импульсных и полупроводниковых лазеров, лазеров на растворах красителей может существенно расширить возможности голографических методов. Успешное решение многих задач связано с необходимостью обеспечения высоких голографических параметров, определяемых в значительной степени характеристиками регистрирующих сред, связанными с их реакцией на излучение с различными спектральными и временными параметрами.

В данной работе исследовались голографические характеристики материалов при действии непрерывного излучения, нано- и микросекундной длительности, частотного излучения, а также последовательности импульсного и непрерывного излучений. Использование наносекундного временного диапазона обусловлено возможностью получения высоких коэффициентов нелинейных преобразований в твердотельных лазерах, обеспечивающих генерацию на различных длинах волн видимой области спектра. Микросекундные длительности представляют интерес с точки зрения возможности использования простых лазеров, работающих в режиме свободной генерации, а также лазеров на растворах органических красителей с перестройкой в широкой видимой области спектра. Интерес к частотному режиму связан с возможностью получения высоких коэффициентов нелинейных преобразований, с одной стороны, и характеристик регистрирующих сред, с другой стороны, а также применения перспективного класса полупроводниковых лазеров.

Исследовались параметры материалов, обеспечивающих в настоящее время наибольшее значение чувствительности галоидо-серебрянных фотослоев и дифракционной эффективности слоев бихромированной желатины. Наибольший практический интерес

представляет использование классических высоразрешающих материалов, что связано с возможностью записи по схеме встречных пучков, обеспечивающей восстановление обычными источниками белого света. На рис.1 приведены зависимости дифракционной эффективности отражательных голограмм от экспозиции для фотослоев типа ЛОИ и ПЭ при записи непрерывным излучением с длительностью 300 мкс в режиме свободной генерации и одиночными импульсами длительностью 30 нс.

а) ПЭ б) ЛОИ

Видно, что при наносекундных экспозициях дифракционная эффективность существенно уменьшается по сравнению с непрерывным режимом (до 20 раз). Для длительностей 300-400 мкс дифракционная эффективность близка к получаемой при непрерывном режиме. Возможность получения высоких значений дифракционной эффективности для импульсного излучения микросекундной длительности определила интерес к записи излучением лазеров на растворах красителей. На рис.2 представлена зависимость дифракционной эффективности от экспозиции

при записи отражательных голограмм излучением лазера на красителе "Родамин-6Ж" с длительностью импульса 10 мкс./3/.

Видно, что запись излучением с длительностью 10 мкс также является весьма эффективной. Эффективность действия излучения лазеров в режиме свободной генерации, представляющего собой серию более сотни импульсов, определила интерес к более детальному изучению действия последовательности одиночных импульсов. Исследовалось действие серии импульсов с длительностью 30 и 10 нс и интервалами между импульсами 5-100 мкс в красной и зеленой областях спектра (рис. 3,4).

При экспонировании уже двумя импульсами наблюдается значительное увеличение дифракционной эффективности. Наилучшие результаты обеспечивает режим из 5 - 10 импульсов. Дальнейшее увеличение числа импульсов не приводит к существенному изменению голографических характеристик.

Наряду с импульсным излучением исследовалась последовательность импульсного и непрерывного излучений. На рис. 5 представлены экспозиционные кривые дифракционной эффективности при последовательной засветке импульсным излучением с длительностью 30 нс и 300 мкс и непрерывным излучением лампы накаливания при освещенности 100 лкс. При засветке непрерывным излучением после записи излучением наносекундной длительности существенно увеличивается чувствительность и дифракционная эффективность. При обратной последовательности, а также в случае микросекундных экспозиций, действие непрерывного излучения неэффективно. Полученные результаты согласуются с представлениями теории фотографического процесса [1], согласно которым при дополнительных малоинтенсивных засветках после кратковременных интенсивных импульсов происходит достройка субцентров скрытого изображения до проявляемых центров, что приводит к увеличению эффективности их усиления при проявлении.

Существенное уменьшение дифракционной эффективности при экспонировании излучением наносекундной длительности, связанное с уменьшением процессов образования фотолитического серебра в микрокристаллах галоидного серебра привело к необходимости поиска регистрирующих сред с другими механизмами образования изображения [2]. Исследовалась возможность записи отражательных голограмм на слоях БХЖ. На рис.6 приведены экспозиционные кривые дифракционной эффективности при записи излучением наносекундной длительности и непрерывным излучением в зеленой области спектра.

Видно, что для слоев БХЖ различия в реакции на наносекундное и непрерывное излучение мало. Т.о. слои БХЖ являются эффективной средой для записи излучением наносекундной длительности. Однако по чувствительности эти материалы существенно уступают галоидосеребряным слоям.

Для ряда голографических приложений, в т.ч. изобразительной голографии, требуется регистрация одновременно на различных длинах волн. В этом случае представляет интерес исследование влияния на голографические параметры последовательности действия излучения с различными длинами волн. Ис-

следовалась последовательность действия излучения наносекундной длительности с длинами волн 0,53 и 0,69 мкм. При записи красным излучением после зеленого наблюдалось заметное (в 1,4 раза) уменьшение дифракционной эффективности голограмм, записанных на длине волны 0,53 мкм, что может быть связано с разрушающим действием красного излучения.

В связи с появлением перспективного класса полупроводниковых лазеров представляет интерес исследование возможности их применения для записи отражательных голограмм. На рис.7 представлены результаты, полученные при записи излучением полупроводникового лазера (l =0,8 мкм) на промышленных фотослоях ПФГ-03. Получены значения дифракционной эффективности близкие к реализуемым при записи излучением классических непрерывных лазеров. Различия в чувствительности связаны с областью спектральной сенсибилизации фотопластинок ПФГ-03.

Полученные результаты позволяют рекомендовать эффективные режимы записи голограмм с привлечением новых перспективных лазеров и регистрирующих сред. В наших работах результаты использовались для записи монохромных и цветных голограмм, в т.ч. голографических портретов людей, эффективных интерферограмм для задач голографического неразрущающего контроля и медицинских приложений, голографических оптических элементов, а также записи микроголограмм для устройств хранения информации.

Авторы благодарят Р.Б.Андреева, А.Е.Королева, М.Б.Левина, В.Н.Михайлова, Д.И.Стаселько, В.Л.Стригуна за помощь в экспериментах.

1. Джеймс Т.Х. Теория фотографического процесса. Л.Химия, 1980, с.423-428.

2. Ворзобова Н.Д., Гребенщикова А.А. //Проблемы оптической голографии, Л., Наука, 1981, с.43-48.

3. Аристов А.В., Ворзобова Н.Д., Козловский Д.А., Левин М.Б., Стаселько Д.И., Стригун В.Л., Черкасов А.С. О записи изобразительных голограмм с помощью лазера на растворах красителей. Опт. и спект., т.61, в.1, с.138-140.