全息照片制造技术

本发明专利技术公开了体相位全息照片和其它的全息元件，它包括一种折射指数不同于全息条纹折射指数的材料的显微区。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及体相位全息照片和其它全息元件，尤其是以具有材料的显微区为特征的体相位全息照片和其它全息元件的制备，而该材料具有与全息条纹的折射指数不同的折射指数。这种新的全息元件可呈现出增高的衍射效率和/或其它合乎需要的性能。体相位全息照片，也即折射指数受到调制的全息照片，是大家熟知，并已经由各种光敏材料制备出来了，尤其是那些通过光聚合作用或交联而形成全息条纹的全息照片。双色胶(DCG)已广泛地用于制作体相位全息照片。虽然已经提出了多种机理，但是对在DCG中形成全息图像的机理还没弄清。一种建议是在胶的条纹平面之间形成“裂缝”或“空隙”，这导致(裂缝或空隙中)空气的折射指数和胶的折射率间的差异，而造成指数调制的提高。(见A.Graube，“Holographicopticalelementmaterialsresearch”，U.S.AirForceOfficeofScientifioResearchTechnicalReport78-1626(1978)，可以从U.S.DefenseTechnicalInformationCenter的DTICTechnicalReportADAD62692，特别是其中的95-113页中得到。)在一篇较早的论文(R.K.Curran和T.A.Shankoff，“ThemechanismofHologramFormationinDichromatedGelatin”，Appliedoptics，July，1970，V.9，1651-1657页，尤见1655页)中对“空隙”的出现提出了争议，该文的结论是“空隙”造成了空气-明胶的分界面”。在另一篇1980年的出版物中(B.J.Chang，“DichromatedGelatinHologramsandtheirApplications，OpticalEngineering，V，19，P642-648，尤见P642-643)还提出一种机理“分子链弹性”模型。还有另一种机理是丙醇和明胶之间相互作用，在消除异丙醇时产生裂纹，这是由J.R.Magarinos和D.J.Coleman提出的可参见“HolographicMirrors”，OpticalEngineering，1985，V.24，P769-780。这些研究者认识到维持呈现缝隙(微缝隙)为前提的方法，会由于用一种具有与明胶相匹配的折射指数的流体来替换缝隙中的空气的方法而使全息效率受到损失，但是至于它们是否能得出这样一种结论，在程度上是有差异的。很显然，这些研究者所研究的只是机理，而不是改进光学性能的方法。由HerbertL.Fielding和RichardT.Ingwall于1986年5月13日公开在美国的4，586，644号专利中，对一种形成体相位全息照片特别有用的光聚合作用的成分作了说明并提出了权利要求。这些光聚合作用混合物包括一种染料增感剂，例如亚甲基兰，作为聚合引发剂的分支聚乙烯亚胺和一种自由基的聚合乙烯非饱和单体，最好是丙烯酸单体，和丙烯酸锂。一种由光敏聚合混合物形成稳定的全息照片的方法，已在1985年8月13日由HerbertL.Fielding和RichardT.Ingwall所披露的美国专利4，535，041中作出说明和提出权利要求。按本专利技术，提出在条纹之间有一种折射指数与全息条纹折射数不同的材料的显微区域的体相位全息照片和其它全息元件。下面对本专利技术作详细的描述。如在全息技术中众所周知和了解的，体相位全息照片记录了作为介质折射指数调制的信息，这里记录是最终目的。因此，出现在光酆媳∧ぶ械ヌ宓木酆献饔镁图锹剂俗魑酆衔铩疤跷啤被颉安愦巍钡耐及傅募す馊⑵毓狻Ｕ庑┨跷疲谔逑辔环瓷涫饺⒄掌邢喽缘仄叫杏诨澹谔逑辔煌干涫饺⒄掌性蛳喽缘卮怪庇诨濉刑跷频木酆衔锲湔凵渲甘煌谠谔跷浦洳牧系恼凵渲甘獾贾伦魑弥甘畹暮墓獾髦疲谷⑾裨傧帧 在上述的U.S.4，588，664中指出，通过对用光聚合合成材料所形成的全息照片的微观结构作光显微的扫描电子显微镜检验表面，在光聚合物条纹之间呈现包含空气的微间隙;这些微间隙的横断面通常是球形的。虽然，在电子显微镜中他们分离的出现，但这些微间隙是互相连接的。实心的和多孔(连接着微间隙的)材料的交替平面呈现在按布喇格条件相间隔的各层中。这些微间隙的直径通常为相邻的实心相位(条纹)间距离的50-80%，例如可能约为由全息反射光元件所反射光的波长的一半。这些微间隙含有空气，而它们的密度随曝光强度而变化。人们认为，这些微间隙的出现，至少部分原因是由于膜层中的单体向正在发生聚合作用的区域横向扩散的结果。经光聚合的膜层显影和干燥为单体去除了水和其它溶剂，从而使空气充入，形成微间隙。由于充空气的微间隙有某种散射光的能力，因此该全息元件可能呈现与微间隙的尺寸有关的一定程度的光雾。现已发现，用另一种材料反复和可逆地，或至少是永久性地替换掉间隙中空气的一部分，而明显地改变全息条纹的相互间距是可能的，这种附加的材料最好是永久地留在全息元件内部。采用这种方法，可以使光特性/全息性能产生合乎需要的变化，因为光聚合的(条纹)区域和附加材料之间的折射指数或光密度的少量变化扩大了对该系统光学特性的影响。为方便起见，可以将替换微间隙中空气的材料称为“微间隙材料”。替换微间隙中空气的材料是由渗入该种材料或该材料的溶液而导入全息元件的，即是采用浸渍的方法。这种附加材料可能是一种能进一步反应的材料，如一种可聚合的单体或一种交联的化合物，而这样的进一步反应对于永久地将所说材料渗合到全息元件内是有效的。可聚合单体的渗合可以和可聚合引发剂同时作用，或许更好地是先导入引发剂，接着再导入可聚合单体。引发剂和单体的选择应避免产生或形成任何不希望有的染色。为在微间隙中获得较低折射指数聚合物，最好是有用的单体经氟化的，尤其是全氟化的单体。可以由任何已知的方法来产生聚合作用，例如紫外诱发用于带全息基体材料的单体或类似物。在某些情况下，一种产生聚合物的薄膜也可以被形成在全息照片的表面上，而这样一种聚合物的薄膜可以提供附加的物理性能上的保护，例如防潮或防止其它影响全息照片稳定性或光学性质的环境因素。此外，也可以利用这样的一种表面聚合物薄膜将全息照片粘合到另一种材料或全息照片上。微间隙材料可以是一种染料或其它的光吸收化合物。因此，可以对预定波长或波段的光进行吸收。这种装置为提供全息陷波滤光器，例如为眼睛提供防护，使之免受激光危害方面特别有用，因为最终所形成的光密度(透过率)将是反射激光和吸收激光的综合结果。由于适当地选择附加的光吸收体，人们可以在维持其它波长的基本透过率同时，提高有关波长的光密度，因此可以加强对使用者的保护，而使视觉方面，即可见光造成不希望有的，或过分的损失。由于附加材料和“条纹”聚合物间的折射指数的差别比条纹和空气间的差别小，使之降低了全息元件的光雾程度。在某些情况下，这也可能造成衍射效率的下降，特别是如果该全息照片是一种反射型的。但是降低光雾的好处可能较之弥补衍射效率下降的好处为大。实际上，如果该附加材料在某光谱区，如在可见区中具有近似于与条纹聚合物的折射相匹配的折射指数，而在另一区域，例如红外区，它们的折射指数不同，则在其它区域获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种体相位全息元件，其特征在于条纹之间的微间隙至少部分地充填除空气外的其它材料，所说材料有与基体折射指数不同的折射指数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德下英格沃尔，马克A特罗，
申请(专利权)人：宝丽来公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]