Отражательные голографические фотополимерные решетки с ангармоническим распределением профиля модуляции показателя преломления

Деревянко Д.И., Пен Е.Ф., Шелковников В.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Деревянко Д.И., Пен Е.Ф., Шелковников В.В. Отражательные голографические фотополимерные решетки с ангармоническим распределением профиля модуляции показателя преломления // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 5. С. 86–92. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-86-92

Derevyanko D.I., Pen E.F., Shelkovnikov V.V. reflection holographic photopolymer gratings with an anharmonic modulation of the refractive index [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 5. P. 86–92. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-86-92

Ссылка на англоязычную версию:

Dmitry I. Derevyanko, Evgeniy F. Pen, and Vladimir V. Shelkovnikov, "Reflection holographic photopolymer gratings with an anharmonic modulation of the refractive index," Journal of Optical Technology. 90(5), 278-281 (2023)

Аннотация:

Предметом исследования являются отражательные голографические фотополимерные решетки с ангармоническим распределением профиля модуляции показателя преломления. Цель работы — выявление условий формирования в голографическом фотополимерном материале, синтезированном в Новосибирском институте органической химии, объемных отражательных голограмм с высокой дифракционной эффективностью в первом и втором порядках дифракции, а также их характеризация, оценка значений модуляции коэффициентов преломления в первом и втором порядках дифракции, определение степени зависимости дифракционной эффективности от типа полимерного связующего и режимов облучения. Методы исследований. Экспериментальная регистрация спектров пропускания сформированных голограмм, теоретическая оценка значений их дифракционной эффективности и амплитуды модуляции показателя преломления с помощью известных формул. Основные результаты. Исследованы дифракционные и спектральные свойства голографических фотополимерных решеток с ангармоническим распределением профиля модуляции показателя преломления. Получены образцы отражательных решеток с дифракционной эффективностью второго порядка дифракции около 90%. Установлена зависимость указанных свойств от типа полимерных матриц (поливинилацетат, полиуретан), а также от плотности мощности падающего излучения. Практическая значимость. Высокая эффективность второго порядка дифракции в отражательных фотополимерных голограммах может быть полезна для создания спектральных фильтров и дополнительных свойств защитных голограмм.

Ключевые слова:

фотополимеры, отражательные голограммы, модуляция показателя преломления Ссылка для цитирования: Деревянко

Коды OCIS: 160.3380, 160.5335

Список источников:

Vorzobova N., Sokolov P. Application of photopolymer materials in holographic technologies // Polymers. 2019. V. 1 № 12. P. 2020. https:doi.org/10.3390/polym11122020
Bruder F.-K., Bang H., Fäcke T., et al. Precision holographic optical elements in Bayfol HX photopolymer // Proc. SPIE. 2016. V. 9771. P. 977103. https:doi.org/10.1117/12209636
Akbari H., Naydenova I., Martin S. Using acrylamide-based photopolymers for fabrication of holographic optical elements in solar energy applications // Appl. Opt. 2014. V. 5 P. 1343–1353. https:doi.org/10.1364/AO.53.001343
Kogelnik H. Coupled wave theory for thick hologram gratings // The Bell System Technical J. 1969. V. 48. P. 2909–2945. https:doi.org/10.1002/j.1538-7305.1969.tb01198.x
Zhao G., Mourolis P. Second order grating formation in dry holographic photopolymers // Opt. Commun. 199 V. 115. № 5–6. P. 528–532. https:doi.org/10.1016/0030-4018(95)00051-9
Neipp C., Beléndez A., Gallego S., et al. Angular responses of the first and second diffracted orders in transmission diffraction grating recorded on photopolymer material // Opt. Exp. 2003. V. 11. № 1 P. 1835–1843. https:doi.org/10.1364/OE.11.001835
Massenot S., Kaiser J.-L., Chevallier R., et al. Study of the dynamic formation of transmission gratings recorded in photopolymers and holographic polymer-dispersed liquid crystals // Appl. Opt. 2004. V. 43. № 29. P. 5489–549 https:doi.org/10.1364/AO.43.005489
Пен Е.Ф. Экспериментальное исследование рефлексов высоких порядков от объёмных отражательных голографических решёток // Квант. электрон. 201 Т. 4 № 6. С. 545–549.
Bruder F.-K., Fäcke T., Rainer H., et al. Second harmonics HOE recording in Bayfol HX // Proc. SPIE. 2015. V. 9508. P. 95080G1. https:doi.org/10.1117/12.2178269

10. Шелковников В.В., Пен Е.Ф., Васильев Е.В. и др. Фотополимерные композиции для записи отражательных голограмм в широком спектральном диапазоне // Патент РФ № 2552351. Опубл. 10.06.2015.

11. Деревянко Д.И., Пен Е.Ф., Шелковников В.В. и др. Тонкослойные голографические фотополимерные материалы с большим изменением показателя преломления // Автометрия. 2021. Т. 57. № 6 С. 29–37. https:doi.org/10.3103/S8756699021060042

12. Бабин С.А., Васильев Е.В., Ковалевский В.И. и др. Методы и устройства тестирования голографических фотополимерных материалов // Автометрия. 2003. № 2. C. 57–70.

13. Пен Е.Ф., Вьюхина Н.Н., Твердохлеб П.Е. и др. Регистрация и анализ характеристик угловой селективности голограмм в фотополимерных материалах // Приборы и техника эксперимента. 2022. № 2. С. 99–108. https:doi.org/10.31857/S0032816222020185

14. Guoheng Zhao, Mouroulis P. Diffusion model of hologram formation in dry photopolymer materials // J. Modern Opt. 1994. V. 41. № 10. P. 1929–1939. https:doi.org/10.1080/09500349414551831

15. Stiles A., Tison T.-A., Pruitt L., et al. Photoinitiator selection and concentration in photopolymer formulations towards large-format additive manufacturing // Polymers. 2022. V. 14. P. 2708. https:doi.org/10.3390/polym14132708

16. Close C.E., Gleeson M.R., Mooney D.A., et al. Monomer diffusion rates in photopolymer material. Part II. High-frequency gratings and bulk diffusion // JOSA B. 2011. V. 28. № 4. P. 842–850. https:doi.org/10.1364/JOSAB.28.000842

17. Close C.E., Gleeson M.R., Sheridan J.T. Monomer diffusion rates in photopolymer material. Part I. Low spatial frequency holographic gratings // JOSA B. 2011. V. 28. № 4. P. 658–666. https:doi.org/10.1364/JOSAB.28.000658

18. Bruder F.-K., Fäcke T., and Rölle T. The chemistry and physics of Bayfol HX film holographic photopolymer // Polymers. 2017. V. 9. № 10. P. 472–494. https:doi.org/10.3390/polym9100472