В технологии изготовления голограмм используются последние достижения оптики, квантовой радиофизики, микроэлектроники, оптоэлектроники, химии и физики различных светочувствительных материалов, полиграфии и т.п. Наукоемкость голографической технологии создаёт большие сложности при организации серийного производства и требует значительных капиталовложений. Тем не менее, судя по зарубежному опыту, эти трудности вполне преодолимы, и конечная голографическая продукция имеет относительно низкую стоимость, что способствует широкому использованию голограмм и обеспечивает хорошую рентабельность производства в целом [3]. Необходимо также учитывать, что развитие голографии как области оптики ещё далеко от завершения и постоянно возникающие новые результаты позволяют расширять производство как по ассортименту, так и по качеству. Радужная голография [1,5] как раздел оптической голографии [2-4] является способом интерференционной регистрации оптического поля объекта с последующим его восстановлением за счёт явления дифракции. С физической точки зрения голография является развитием липмановского способа цветной фотографии [6], где кодирование цвета осуществлялось за счёт формирования объёмных интерференционных структур в фотоэмульсии. По технологическим парамет-

рам процессы копирования и тиражирования радужных голограмм почти идентичны способу формирования изображения с дифракцией нулевого порядка (ZOD-метод) [7] и методу тиражирования обычных грампластинок.

Существует достаточно обширная отечественная и зарубежная литература по голографии и её применениям [1-6], но в области радужной голографии этой литературы достаточно мало. В существенной степени это связано с широким коммерческим использованием изобразительной радужной голографической продукции, что заставляет разработчиков внедрять свои результаты в виде "ноу-хау" или патентов в производстве, воздерживаясь от открытых публикаций.

Экономическая и коммерческая целесообразность серийного выпуска радужных голограмм определяется возможностью получения больших тиражей голограмм-копий. Это становится возможным только в случае, когда для копирования голографической продукции тиснением используется металлическая штамп-матрица. Наибольшее распространение в отечественной практике получил способ изготовления металлических матриц путём гальванического выращивания [8].

После отвердения герметика копию из каучука отделяют от оригинала и на неё наливают тонкий слой раствора полиизобу-тилметакрилата в дихлориде этилена, который высыхает за 3 часа и превращается в позитивную полимерную голограмму-копию. Все эти процессы требуют особой тщательности и высокой чистоты исходных материалов. Кроме того, составы композиций должны быть подобраны так, чтобы по возможности устранить усадку копий при изготовлении. В отечественной практике используется герметик типа ВГО-1 [8] либо аналогичные.

На полимерную голограмму-копию наносят окислооловянное

покрытие с последующим осаждением на него металлического слоя серебра из серебряно-аммиачного комплекса. После этого на слой серебра гальваническим способом осаждают никель до толщины металлической матрицы не менее 100 мкм. Металлическую штамп-матрицу отделяют затем от полимерной копии и укрепляют на барабане тиражной машины.

Ясно поэтому, что при изготовлении металлической штамп-матрицы решающее значение имеет глубина поверхностного рельефа полимерной реплики, которая, в свою очередь, зависит от глубины рельефа исходной голограммы.

Целью настоящей работы является определение возможности использования гидротипных методик [9] для улучшения качества радужных голограмм.

Рельефные голограммы могут быть получены различными методами. Даже при стандартной химико-фотографической обработке амплитудной голограммы на её поверхности появляется рельеф, повторяющий распределение плотности почернения на фотопластинке. Механизм оборудования рельефа в основном связан с избирательным задубливанием желатина продуктами проявления или отбеливания. Глубина рельефа, образующегося из-за удаления неэкспонированного галоидного серебра, крайне мала [11-13].

Процесс формирования рельефного изображения при ис-

пользовании дубящих процессов обработки, согласно [14], заключается в следующем. Продукты реакций проявления, образующиеся в непосредственной близости от мест восстановления галогенидов серебра, задубливают желатин в области изображения. При этом возникают поперечные связи между молекулами желатина, которые делают эти участки механически прочными. Незадубленная часть желатина поглощает больше воды, чем задубленная, и разбухает в воде больше, приходя в состояние, при котором засвеченные места изображения находятся ниже, чем незасвеченные. При сушке сильно задубленные места изображения, содержащие меньшее количество воды, сохнут быстрее, сжимаются и стягивают влажные и эластичные участки желатина с незадубленных мест. Это ведёт к промежуточному состоянию, в котором задубленные и незадублен-ные участки находятся на одинаковой высоте. По мере высыхания задубленные места остаются на месте, а незадубленные - опускаются вниз. На полностью высохшей эмульсии возникает выпуклый рельеф, фаза которого "перевернута" на π по сравнению с начальным процессом.

При дубящем проявлении процессы проявления экспонированных галоидосеребряных микрокристаллов и избирательного дубления желатинового слоя продуктами реакции оказываются взаимосвязанными и протекающими одновременно, что значительно снижает воспроизводимость результатов [15].

Увеличению глубины рельефа способствует и введение дополнительных стадий при обработке голограммы, заимствованных из методик проявления слоев дихромированного желатина [4]. Это такие операции, как усиленное набухание желатинового слоя в

кислотных или щелочных растворах, быстрое обезвоживание слоя в горячих растворах изопропилового спирта и вакуумная сушка готовой голограммы. Использование всего комплекса таких дополнительных операций позволило получить голографические дифракционные решётки с высоким уровнем фазовой модуляции и почти прямоугольным профилем штрихов [17].

Дальнейшего улучшения технологических характеристик штамп- матриц и повышения устойчивости технологии поверхности можно достичь при помощи использования элементов известных гидротипных методик [9] для копирования фотографических изображений.

Другую пластинку после отмывания рельефа помещали в центрифугу, вода с поверхности отгонялась в течение 3 мин. при 3000 об/мин.

С поверхности третьей пластины, после отмывания рельефа, вода сдувалась сжатым воздухом.

После этого поверхность желатина покрывалась слоем 2% раствора диметилхлорсилана в 1,1,1-трихлорэтане, для создания антиадгезионного слоя. После высыхания антиадгезионного слоя, на поверхность желатины наносилась капля фотополимера и сверху накладывалась стеклянная подложка.

Подложки готовились следующим образом. Сначала помещались на 3 минуты в хромпик, затем прополаскивались в дистиллированной воде и высушивались. После этого на них наносился тонкий слой соответствующего полимера и полимеризовался под ультрафиолетовой лампой, для повышения адгезии полимера к стеклу.

Для экспериментов использовались четыре композиции: ФПК-12. ФПК-17, ФПК-18-25 и ФАН (классификация НИОПИКа). Полученный "сэндвич" помещался под хромоскоп (2 лампы ЭДБ-15) на расстоянии 3см, в течение 2,5 часа (для ФАНа - 2 часа).

После этого реплика отделялась от решётки. При изготовлении реплики с пластины с высушенной фотоэмульсией не возникало никаких проблем. Реплики отделялись достаточно легко, и получались решётки с хорошим качеством и чистой поверхностью. Дифракционная эффективность реплик решёток. полученных разными способами, приводятся в табл. 1. Дифракционная эффективность измерялась как отношение интенсивности в первом порядке дифракции к интенсивности в нулевом порядке. Всего у них наблюдалось три порядка дифракции. Из таблицы видно, что реплики, снятые с сухой поверхности, практически не отличаются по ДЭ.

лить реплику от поверхности мокрого желатина. После же гидро-фобизации полимер отделялся кусками и рвал поверхность желатины. И только с помощью ФПК-17 удалось получить целую реплику с гладкой поверхностью.

Использование для фиксации рельефа набухания стадии обезвоживания в горячем изопропаноле (ИПС) и вакуумной сушке, заимствованных из методики обработки дихромированного желатина [19], позволило получить более устойчивые результаты (табл.1).

Предполагаемая пористость влажного желатинового слоя, обуславливающая сильную адгезию полимера, делает целесообразным использование других типов полимера. Нами были испытаны полимеры типа ФПК-488 и ГИПК-311. Первый из них включает в себя способные к полимеризации соединения, инициатор радикальной полимеризации и нейтральную стабилизирующую компоненту и используется для записи голографических отражательных решёток [20]. Двухкомпонентная смесь типа ГИПК-311 изготовлена на основе уретанового каучука и полиизоцианатного отвердителя и поляризуется под действием УФ излучения.

Дальнейшее повышение ДЭ пластиковой реплики возможно за счёт использования для записи голограмм более тонких (до 2-5мкм) желатиновых слоев, которые имеют более высокий рельеф набухания по сравнению с обычными по толщине эмульсионными слоями. Предварительные эксперименты на слоях дихромированного желатина толщиной 3-5мкм показали, что при этом можно получить реплики с высокой ДЭ, если использовать этап длительного отмывания рельефа, а запись проводить, как и в способе "Техниколор" [21], со стороны подложки, при этом и желательно также, чтобы желатиновый слой имел глобулярную структуру, что обеспечивается условиями его синтеза [22].

При получении полимерных реплик сухих рельефных голограмм было обнаружено, что полимерная композиция обладает различной адгезией к загубленным и незадубленным участкам желатина. По-видимому, это связано с различием в степени пористости желатиновой поверхности, поэтому на неза дубленных участках полимер проникает в пористый приповерхностный участок и, полимеризуясь внутри желатина, обеспечивает более сильную адгезию. При отделении реплики от оригинала это приводит к удалению вместе с ней незадубленных участков желатина. Если после этого снять вторую реплику, то ее ДЭ оказывается, как правило, на 3-5% выше, чем у первой, а при дифракции на ней излучения возникает значительное увеличение числа дифракционных порядков (с 4-5 порядков от первой реплики до 15-18 порядков для второй реплики). Это свидетельствует об изменении как глубины рельефа, так и его формы (от синусоидальной к прямоугольной), причём последнее обстоятельство оказывается полезным для радужной топографии, поскольку увеличивает угол обзора получающейся голограммы.

Изменение формы "ступеньки" фазового рельефа методом адгезионного рельефа, визуализированное в интерферометре Маха-Цандера, показано на рис.1. Сама "ступенька" формировалась при помощи бритвенного лезвия, прижатого к фотоэмульсии.

Использование приёмов, разработанных в гидротипной фотографии, оказывается перспективным для совершенствования современных топографических технологий. Воспроизводимость результатов при этом оказывается близкой к таковым в классическом "бромойле", т.е. "требует достаточно высокой квалификации фотографа" [9], но, поскольку для получения голограмм- ориганалов всегда требуется высокая квалификация персонала, то и в этом смысле препятствий не возникает. Следует отметить, что наблюдающееся в последние годы перманентное переобозначение продукции НИОПИКА сильно усложняет проведение исследований в области голографии.

Авторы благодарят М.В. Козенкова за предоставленные образцы полимеров.

1. Benton S.A. Hologramm reconstructions with extended incoherent sourses// J. Opt. Sor. Amer. 1969. V.59. P.1545- 1547.

2. Сороко Л.М. Основы голографии и когерентной оптики. М.:

Наука, 1971,616с.

3. Оптическая голография, Т.1,2. М.: Мир, 1982. 816 с.

4. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.:

Мир, 1973. 686 с.

5. Марипов А. Радужная голография. Фрунзе: Илим, 1988. 816 с.

6. Согоконь А.Б. Обработка изображений с применением

8. Гальперин А.Д., Смаев В.П. Методы регистрации и тиражирования изобразительных рельефно-фазовых голограмм // Опти-ко-механич. промышленность. 1988. N 11. С. 49-57.

9. Лауберт Ю.К. Фотографические рецепты и таблицы. М.-Л.:

Гос. научи.-технич. изд-во, 1931. 288 с.

10.Высокоэффективные среды для записи голограмм.Л. 1988.188 с.

12. Tull A.G. Tanning Development and Its Application to Dye Trasfer images/Images // J.Phonogr. Science. 1963. V.I 1. P. 1-26.

1. Tull A.G. Tanning Development and Its application To Dye Transfer images/Images. II// J. Photogr. Science. 1976. V.24. P. 158-173.

2. Джеймс Т.Х. Теория фотографического процесса. Л.: Химия. 1980. 672с.

3. Малов А.Н., Морозов В.Н., Компанец И.Н., Попов Ю.В. Формирование изображения в когерентной системе с синтезированной апертурой // Квантовая электроника. 1977. Т.4. С.1981-1989.

4. Altman I.A. Pure Relief images/Images on Type 649 F Plates// Appl. Opt. 1966.V.5.P.1689-1690.

6. Белъский Ю. Рельеф фотографического изображения // ЖНиПФиК. 1971. N 16. С. 297-300.

7. Ерко А.И., Малов А.Н. Оптимизация параметров обработки слоев дихромированного желатина для записи оптической информации // ЖНиПФиК. 1980. Т.25. С.185-187.

8. Смирнова Т.Н., Сарбаев Т.А., Тихонов Е.А. Голографическая запись отражательных решёток на фотополимеризующемся композите в реальном времени// Квантовая электроника. 1994. Т. 21. N 4. С.373-374.

9. Агокас Н.Н. Цветное кино. М.: Кинофотоиздат. 1936. 160 с.

10. Зубов П.И., Журкина З.Н., Каргин В.А. Строение студней. Получение глобулярной желатины // ДАН СССР. 1949. Т. 67. N

4. С.659-661.

11. Ванин В.А. Копирование голограмм // Квант, электр. 1978. Т.

5. С. 1413-1428.

12. Несеребряные фотографические процессы / Под ред. А.Л. Кар-тужанского. Л.: Наука, 1984. 320 с.

13. Алексеев М.М., Сущень С.Д. Формирование структуры желатиновых слоев при сушке фотографических материалов //ЖНиПФиК. 1989. Т. 34. N 2. С.151-153.

15. Малов А.Н., Морозов В.Н., Компанец И.Н., Попов Ю.М. Регистрация фурье-голограмм в оптической системе с синтезированной апертурой // Квант, электр. 1980. Т.7. С.282 - 289.

16. Smith H.M. Photografic Relief images/Images // J.Opt.Soc.Amer. 1968. V.58. P. 533-539.

1. А.Н.МАЛОВ

XXIV Школа по когерентной оптике и голографии ……..…………... 3

2. Л.Д.БАХРАХ, А.В. ЧЕРНОПЯТОВ

Разработка схемы записи волноводных дисплейных

3. Н.Г.ВЛАСОВ, А.Е.ШТАНЬКО

О возможности развития методов восстановления

изображений на основе эффекта Лау …………............….................... 16

М.Ю.ЛОКТЕВ

Восстановление световых полей по измерениям

интенсивности в зоне Френеля ......................................……………... 62

8. П.А.ВЕРБЛЮДЕНКО, Э.Е.СОН

Восстановление изображений в лазерной медицинской

9. М.Ю.ВТУЛКИН, С.Д.ИВАНОВА, О.В.ВОЛКОВА, Изменение масштаба изображения при повороте

10. С.П.КОТОВА, А.К. ЧЕРНЫШОВ, В.ВЛКУТИН Датчик перемещений на основе когерентной оптической связи в инжекционном лазере .…………………………….............................. 83

11. Ю.Н.ЗАХАРОВ

Контроль рельефа с субмикронной точностью методом

голографии Денисюка .……………...................................................... 90

12. А.М.НОВИКОВ

Интерференционный процесс, возмущенный флуктуацией фазы волны, отраженной от шероховатой повер-

13. В.М.БЕЛОУС, В.Е.МАНДЕЛЬ, А.Ю.ПОПОВ, А.В.ТЮРИН, Ю.Б.ШУГАЙЛО

Диффузионный механизм голографической записи в

аморфном сульфиде мышьяка .………….......................................... 100

14. Ю.Н. ВЫГОВСКИЙ, А.Н.МАЛОВ, С.Н.МАЛОВ, П.А.ДРАБОТУРИН

Сенсиометрия фазовых голографических регистриру-

ющих сред ......................................................................…………..... 107

15. С.П.КОНОП, А.Г.КОНСТАНТИНОВА, А.Н.МАЛОВ Самопроявдяющаяся регистрация голограмм на

основе конформационных переходов в хромированных

желатин-глицериновых системах ..................................………….... 115

16. И.Н.КОМПАНЕЦ, А.Е.КРАСНОВ, А.Н.МАЛОВ

Неадиабатическое возмущение биомолекулярных

процессов при воздействии лазерного излучения ........…………… 124

17. Ю.Н. ВЫГОВСКИЙ, А.Н.МАЛОВ, С.Н.МАЛОВ,

В.С.ФЕЩЕНКО

Гидротипные методы в радужной голографии ..........……………... 136

Редактор Л. К - Шереметьева

Набор и компьютерная верстка - М.Ю.Втулкин

Формат 60*841/16. Бумага бел. писчая

Усл. печ. л. 9,25 Уч.-изд. л. 9,25

Тираж 120 экз. Заказ 309

Цена "С"

Ярославский государственный педагогический университет 150000, Ярославль, ул. Республиканская, 108.

Типография Ярославского государственного педагогического университета

150000, Ярославль, Которосльная наб., 44.