Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической памяти сверхбольшой информационной емкости

Классы МПК:G03F7/031 органические соединения, не отнесенные к рубрике  7/029
G03F7/028 с веществами, повышающими светочувствительность, например фотоинициаторами
G03F7/033 полимерами, получаемыми реакциями с участием только ненасыщенных углерод-углеродных связей, например виниловыми полимерами
G02B5/32 голограммы, используемые в качестве оптических элементов
Автор(ы):, , , , , , ,
Патентообладатель(и):САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС КО., ЛТД (KR),
ЦЕНТР ФОТОХИМИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-04-22
публикация патента:

Изобретение относится к области органических светочувствительных регистрирующих сред и может быть использовано для создания архивной трехмерной топографической оптической памяти со сверхвысокой информационной емкостью. Описывается фотополимеризующаяся регистрирующая среда, состоящая из твердых триплексированных полимерных пленок или стеклянных пластин и расположенного между ними светочувствительного слоя, включающего ненасыщенное соединение, способное к ион-радикальной фотополимеризации; систему, обеспечивающую фотоактивацию излучением в спектральной области 400-600 нм и состоящую из фотохромного соединения и соинициатора, причем светочувствительный слой содержит фотохромное соединение с большим временем жизни фотоиндуцированной формы или термически необратимое фотохромное соединение и, необязательно, полимерное связующее, пластификатор и неполимеризационноспособную органическую жидкость с большим показателем преломления. Предложено также применение такой регистрирующей среды в устройствах трехмерной голографической памяти сверхбольшой емкости. Техническим результатом изобретения является повышение угловой чувствительности фотополимеризующейся регистрирующей среды к записи голограмм и восстановлению изображений, что обеспечивает создание трехмерной голографической оптической памяти сверхвысокой информационной емкости, а также упрощение оптического устройства записи голограмм. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 12 табл.

Рисунки к патенту РФ 2325680

фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Предлагаемое изобретение относится к области органических светочувствительных регистрирующих сред и может быть использовано для создания архивной трехмерной голографической оптической памяти со сверхвысокой информационной емкостью, которая представляется в настоящее время весьма актуальной, особенно в связи с разработкой современных высокоемких баз данных для телекоммуникационных систем связи и космической техники. Возможность создания такой оптической памяти основана на регистрации так называемых глубоких голограмм, в частности, в толстой фотополимеризующейся регистрирующей среде, за счет фотоиндуцированного изменения показателя преломления, являющегося результатом изменения плотности вещества. Голограммы создаются путем облучения светочувствительного слоя регистрирующей среды подходящим лазерным излучением. Степень полимеризации слоя зависит от плотности интенсивности активирующего излучения в регистрирующей среде. Получаемое изображение, представляющее собой набор линий различной интенсивности, записывается в виде изменения плотности полимера. Образующийся полимер, имеющий коэффициент преломления, отличный от коэффициента преломления исходного мономера, будет характеризоваться зависящим от интенсивности активирующего излучения коэффициентом преломления в различных участках светочувствительного слоя. Эти различия при восстановлении фазы световой волны образуют восстановленное изображение. Регистрация глубоких голограмм достигается в результате фотообесцвечивания светочувствительной компоненты среды в процессе регистрации голограммы и, следовательно, проникновения лазерного излучения вглубь регистрирующей среды. Запись глубоких голограмм в толстом слое обуславливает высокую угловую селективность регистрации голограмм и восстановления изображения и, как следствие этого, ее сверхбольшую информационную емкость.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны фотополимеризующиеся среды, состоящие из мономер-олигомерных композиций и фотоинициирующих систем, в которых использовались фотообесцвечивающиеся красители и соинициаторы (Carretero L., Blaya S., Mallavia R., et al. // Appl. Opt., 1998, V.37, P.4496).

Недостатком таких сред является то, что для получения фазовых голограмм в них требуется дополнительная постэкспозиционная световая и термическая обработки, что усложняет их использование в устройствах архивной оптической памяти.

Наиболее близкими к заявляемым фотополимеризующимся регистрирующим средам являются среды, содержащие фотохромные спиропираны, которые предназначены для использования в устройствах стереофотолитографии для получения трехмерных полимерных объектов (патент США №5230986, МПК G03A 007/028). Они содержат олефин-ненасыщенные соединения, полимеризующиеся с помощью свободных радикалов, генерируемых фотоинициирующей системой, состоящей из электронодонорного соинициатора и фотохромного соединения из класса йодсодержащих индолиновых бензоспиропиранов следующего типа:

фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680

Окрашенная мероцианиновая форма этих соединений является сенсибилизатором генерации радикалов. Она может быть получена двумя путями. Одним из них является облучение фотополимеризующейся среды УФ светом, поглощаемым исходной спирановой формой. Фотополимеризация осуществляется видимым излучением, поглощаемым мероцианиновой формой фотохромного соединения. Второй способ получения мероцианиновой формы заключается в нагревании фотополимеризующейся среды, в результате которого возникает окрашенная фотоиндуцированная форма спиропирана. Полученная термическим путем мероцианиновая форма, поглощая видимое излучение, также обеспечивает фотогенерацию свободных радикалов, ведущих радикальную полимеризацию олефиновых ненасыщенных мономеров. Такие фотополимеризующиеся регистрирующие среды самопроизвольно десенсибилизируются после выключения УФ подсветки или охлаждения слоя.

Недостаток таких фотополимеризующихся регистрирующих сред состоит в том, что их использование приводит к необходимости применения в процессе записи голограмм видимым лазерным излучением дополнительного источника световой или тепловой энергии, что усложняет конструкцию устройства, обеспечивающего получение объемного изображения. Другим недостатком является то, что постоянная УФ подсветка или нагревание среды поддерживает постоянную концентрацию мероцианиновой формы и, тем самым, препятствует проникновению света в глубину регистрирующей среды. Это исключает возможность регистрации глубоких голограмм и, следовательно, снижает угловую чувствительность среды и ее информационную емкость. Кроме того, нагревание регистрирующей среды приводит к усилению термических искажений интерференционной картины и, следовательно, снижает разрешающую способность. Кроме того, такие среды являются жидкими, что обуславливает необходимость использования длительной постэкспозиционной световой обработки светочувствительного слоя после регистрации голограмм. Это приводит к необоснованному увеличению энергетических затрат и времени формирования оптической памяти в таких средах.

Упомянутые недостатки обусловлены тем, что в фотополимеризующихся регистрирующих средах в качестве фотосенсибилизаторов использовались фотохромные соединения с недостаточным временем жизни фотоиндуцированной формы. Кроме того, в составе такой среды отсутствуют полимерное связующее или компоненты, способствующие фотополимеризации среды в процессе записи голограмм.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является повышение угловой чувствительности фотополимеризующейся регистрирующей среды к записи голограмм и восстановлению изображений за счет регистрации глубоких голограмм в толстых светочувствительных слоях, что обеспечивает создание трехмерной голографической оптической памяти сверхвысокой информационной емкости, а также упрощение оптического устройства записи голограмм.

Поставленная цель достигается тем, что указанные фотополимеризующиеся регистрирующие среды (фотополимеризующиеся композиции) содержат:

- в качестве фотосенсибилизаторов:

- либо фотохромные соединения с большим временем жизни фотоиндуцированной формы, в частности:

- бензтиазолиновые спиропираны (I):

фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680

Таблица I
Спектрально-кинетические характеристики фотохромных превращений использованных бензтиазолиновых спиропиранов (БТСП) в фотополимеризующихся композициях
Соединение RСпектральные характеристики фотоиндуцированной формы, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 max, нмКонстанта скорости реакции термического обесцвечивания фотоиндуцированной формы, k×103, с-1
БТСП 1С 16Н33580 2,9
БТСП 2 С6Н5 6106,1
БТСП 3фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 -нафтол6059,0
БТСП 4С 3Н7572 5,2

- производные феноксинафтаценхинона (II):

фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680

Таблица II
Структура и спектральные свойства фотохромных производных феноксинафтаценхинонов (ФНХ) в фотополимеризующихся композициях
СоединениеСтруктура Спектральные характеристики фотоиндуцированной формы, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 max, нмКонстанта скорости реакции термического обесцвечивания фотоиндуцированной формы, k×108, с-1
ФНХ 1фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 453

480
1,0
ФНХ 2 фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 447

478
1,1

- либо термически необратимые фотохромные соединения, в частности:

- дигетарилэтены (III)

фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680

Таблица III
Структура и спектральные свойства фотохромных дигетарилэтенов (ДГЭ) в фотополимеризующихся композициях
СоединениеСтруктура Спектральные характеристики фотоиндуцированной формы, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 max, нм
ДГЭ 1фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 510
ДГЭ 2фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 520
ДГЭ 4фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 420

560

600

- фульгимиды (IV):

фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680

Таблица IV
Структура и спектральные свойства фотохромных фульгимидов (ФГМ) в фотополимеризующейся композиции
СоединениеСтруктура Спектральные характеристики фотоиндуцированной формы, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 max, нм
ФГМ 1фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 520

- в качестве полимеризационноспособного(ых) соединения(й):

- фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 ,фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 -бис(метакрилоилокси-этиленоксикарбонилокси) этиленоксиэтилен (ОКМ-2);

- триакрилат триметилолпропана (ТАТМП);

- бисфенол-А-бис(глицидилметакрилат) (бисГМА);

- N-винилпирролидон (ВП);

- триметакрилат глицерина (ТМГ);

- в качестве полимерного связующего:

- полимерное соединение, в частности:

- полиметилметакрилат (ПММА);

- полистирол (ПС);

- в качестве соинициаторов, т.е. радикалобразующих соединений, в частности:

- диметилэтаноламин (ДМЭА);

- триэтаноламин (ТЭА);

2,2-диметокси-2-фенилацетофенон диметилбензилкеталь (ДМБК) (Irgacure 651);

- в качестве неполимеризационноспособной органической жидкости с высоким показателем преломления, в частности:

- бромбензол (ББ, n=1,588);

- хлорбензол (ХБ, n=1,522);

- в качестве пластификатора, в частности:

- дибутилфталат (ДБФ), при следующем соотношении компонентов (в мас.%):

- фотохромное(ые) соединение(я) 0,04-5,0
- соинициатор(ы) 1,5-7,24
- полимеризационноспособное(ые) соединение(я)3,0-98,26
- полимерное связующее0-95,46
- пластификатор0-5,0
- жидкость с высоким показателем преломления 0-3,0.

Новизна заявленных фотополимеризующихся регистрирующих сред состоит в использовании в качестве фотосенсибилизаторов, обеспечивающих регистрацию голограмм лазерным излучением видимого спектрального диапазона, фотохромных соединений с длительным временем жизни фотоиндуцированной окрашенной формы или термически необратимых фотохромных соединений при определенном соотношении компонентов, а именно: фотохромных соединений, соинициаторов, полимеризационноспособных соединений, а также необязательно полимерного связующего, пластификатора и неполимеризационноспособной жидкости с высоким показателем преломления. В отличие от упомянутого выше прототипа, применение таких фотосенсибилизаторов приводит к исключению необходимости постоянного использования источника УФ излучения или нагревательного устройства дополнительно к лазеру, излучающему в видимом диапазоне. При этом достаточно перед записью голограмм облучить фотополимеризующуюся регистрирующую среду кратковременным некогерентным УФ излучением. Десенсибилизация среды после регистрации голограмм осуществляется кратковременным воздействием некогерентного видимого излучения, поглощаемого фотоиндуцированной формой фотохромного соединения. В результате этого снижается стоимость записывающего устройства и повышается разрешающая способность регистрирующей среды. Другим отличительным признаком является возможность фотоотверждения светочувствительного слоя до требуемой величины в процессе фотоиндуцированного получения сенсибилизатора за счет введения, в качестве соинициатора, в состав регистрирующей среды фотоинициатора, обеспечивающего фотополимеризацию полимеризационноспособного(ых) соединения(и) под действием УФ излучения, в частности 2-диметокси-2-фенилацетофенон диметилбензилкеталя (Irgacure 651).

Изучение и анализ известной научно-технической и патентной литературы показал, что полной совокупности признаков, характеризующих данные технические решения, ранее не известно, т.е. заявляемые решения отвечают критерию "новизна".

Сущность изобретения поясняется далее с помощью примеров и со ссылкой на чертеж, на котором представлена угловая зависимость величины дифракционной эффективности (ДЭ) дифракционных решеток при интенсивности излучения аргонового лазера 5,5 мВт/см2.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1

Образец фотополимеризующейся регистрирующей среды готовили следующим способом: 1) отдельно готовили раствор твердого фотохромного соединения ФНХ 1 в N-винилпирролидоне (ВП); 2) в полученный раствор добавляли смесь полимеризационноспособных соединений (ОКМ-2 и ТАТМТ), а также соинициатор ДМЭА; 3) полученный раствор тщательно перемешивали; 4) перемешанный раствор вакуумировали в течение 20 мин для удаления пузырьков воздуха из раствора; 5) вакуумированный раствор наносили на лавсановую пленку с разделительной прокладкой заданной толщины и сверху покрывали второй лавсановой пленкой. В результате получали триплексный материал.

Массовое содержание компонентов регистрирующей среды представлено в прилагаемой таблице 1 (образец 1).

Для оценки фотоиндуцированного изменения показателя преломления фотополимеризующегося слоя, определяющего возможность регистрации фазовых голограмм, использовали рефрактометр ИРФ-22 (Россия). На поверхность измерительной призмы рефрактометра стеклянной палочкой наносили несколько капель исследуемого образца и осторожно закрывали головку прибора. Измеряли показатель преломления исходного раствора. Затем расположенный между призмами светочувствительный слой облучали УФ светом лампы ДРШ-250 через светофильтр УФС-6, выделяющий излучение с фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 =366 нм, в течение 1 мин с целью перевода фотохромного соединения из исходной бесцветной в фотоиндуцированную окрашенную форму. Измеряли показатель преломления слоя второй раз. После этого окрашенный раствор облучали видимым светом с фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 >400 нм из осветителя ОИ-18 в течение 5 мин. Затем измеряли показатель преломления в третий раз. Эффективность фотополимеризации слоя под действием видимого излучения оценивалась по разности показателей преломления после облучения слоя УФ светом и видимым излучением (фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nвид-nУФ).

Для данного образца величина фотоиндуцированного изменения показателя преломления составляла фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=0,0020 (таблица 1, образец 1), что доказывает возможность регистрации фазовых голограмм на этом образце фотополимеризующейся регистрирующей среды.

Пример 2

Способом, указанным в примере 1, готовили образец с тем же составом, за исключением соинициатора и массового содержания компонентов (таблица 1, образец 2).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 1, также представлены в таблице 1 (образец 1), данные которой свидетельствуют о возможности регистрации фазовых голограмм на приготовленном образце.

Пример 3

Способом, указанным в примере 1, готовили образец с тем же составом, в котором вместо N-винилпирролидона (ВП) использовался бромбензол (ББ). Состав и массовое содержание компонентов представлено в таблице 1 (образец 3).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 1, также представлены в таблице 1 (образец 3), данные которой свидетельствуют о возможности регистрации фазовых голограмм на приготовленном образце.

Пример 4

Способом, указанным в примере 1, готовили образец с тем же составом, в котором вместо N-винилпирролидона (ВП) использовался хлорбензол (ХБ). Состав и массовое содержание компонентов представлено в таблице 1 (образец 4).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 1, также представлены в таблице 1 (образец 4), данные которой свидетельствуют о возможности регистрации фазовых голограмм на приготовленном образце.

Примеры 5-7

Способом, указанным в примере 1, готовили фотополимеризующиеся слои с тем же фотохромным соединением, в состав которых в качестве дополнительного соинициатора вводился УФ фотоинициатор ДМБК, обеспечивающий фотоотверждение слоя под действием некогерентного УФ излучения, используемого для получения фотоиндуцированной формы фотохромного соединения. Поскольку ДМБК является твердым веществом, то он вводился в раствор ВП на первой стадии приготовления образца. Конкретный состав и массовое содержание компонентов в образцах представлены в таблице 2 (образцы 5-7).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 1, также представлены в таблице 2, данные которой свидетельствуют о возможности фотоотверждения слоя под действием УФ излучения, используемого для фотоиндуцированного получения фотосенсибилизатора, чувствительного к видимому излучению, а также регистрации фазовых голограмм в приготовленных образцах под действием лазерного излучения видимого диапазона. При этом степень фотоотверждения оценивалась по разнице показателей преломления слоя после УФ облучения и исходного образца (фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nУФ-nисх).

Примеры 8-21

Способом, указанным в примере 1, готовили фотополимеризующиеся слои с фотохромным соединением ФНХ 2, в состав которых в качестве одного из соинициаторов входил УФ фотоинициатор ДМБК, обеспечивающий фотоотверждение слоя под действием некогерентного УФ излучения, используемого для получения фотоиндуцированной формы фотохромного соединения. Поскольку ДМБК является твердым веществом, то он вводился в ВП на первой стадии приготовления образца. Конкретный состав и массовое содержание компонентов в образцах представлены в таблице 3 (образцы 8-21).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 6, также представлены в таблице 3, данные которой свидетельствуют о возможности фотоотверждения слоя под действием УФ излучения, используемого для фотоиндуцированного получения фотосенсибилизатора, чувствительного к видимому излучению, а также регистрации фазовых голограмм в приготовленных образцах.

Примеры 22-24

Способом, указанным в примере 1, готовили фотополимеризующиеся слои с фотохромным соединением ФНХ 2, в состав которых в качестве одного из соинициаторов входил УФ фотоинициатор ДМБК, обеспечивающий фотоотверждение слоя под действием некогерентного УФ излучения, используемого для получения фотоиндуцированной формы фотохромного соединения. Поскольку ДМБК является твердым веществом, то он вводился в ВП на первой стадии приготовления образца. Кроме того, в состав фотополимеризующихся сред входило полимерное связующее, в качестве которого использовался ПММА. Для этого вводилась дополнительная стадия приготовления образцов, а именно растворение ПММА в хлороформе. Этот раствор добавляли в раствор фотохромного соединения и ДМБК в ВП. Хлороформ удалялся из светочувствительной композиции в процессе вакуумирования образцов. Конкретный состав и массовое содержание компонентов в образцах представлены в таблице 4 (образцы 22-24).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 1, также представлены в таблице 4, данные которой свидетельствуют о возможности фотоотверждения слоя под действием УФ излучения, используемого для фотоиндуцированного получения фотосенсибилизатора, чувствительного к видимому излучению, а также регистрации фазовых голограмм в приготовленных образцах.

Примеры 25 и 26

Способом, указанным в примере 1, готовили образцы фотополимеризующихся сред на основе фотохромного соединения БТСП 1, в состав которых вводили либо N-винилпирролидон (ВП), либо бромбензол (ББ). Состав и массовое содержание компонентов представлено в таблице 5 (образцы 25 и 26).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 1, также представлены в той же таблице, данные которой свидетельствуют о возможности регистрации фазовых голограмм в приготовленных образцах.

Примеры 27-45

Способом, указанным в примере 1, готовили фотополимеризующиеся слои с фотохромными соединениями БТСП, в состав которых в качестве одного из соинициаторов вводили УФ фотоинициатор ДМБК, обеспечивающий фотоотверждение слоя под действием некогерентного УФ излучения, используемого для получения фотоиндуцированной формы фотохромного соединения. Поскольку ДМБК является твердым веществом, то он вводился в ВП на первой стадии приготовления образца. Конкретный состав и массовое содержание компонентов в образцах представлены в таблице 6 (образцы 27-45).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 6, также представлены в таблице 6, данные которой свидетельствуют о возможности фотоотверждения слоя под действием УФ излучения, используемого для фотоиндуцированного получения фотосенсибилизатора, чувствительного к видимому излучению, а также регистрации фазовых голограмм в приготовленных образцах.

Примеры 46-48

Способом, указанным в примере 1, готовили фотополимеризующиеся слои с фотохромным соединением БТСП 3, в состав которых в качестве одного из соинициаторов входил УФ фотоинициатор ДМБК, обеспечивающий фотоотверждение слоя под действием некогерентного УФ излучения, используемого для получения фотоиндуцированной формы фотохромного соединения. Поскольку ДМБК является твердым веществом, то он вводился в ВП на первой стадии приготовления образца. Кроме того, в составе фотополимеризующихся сред использовалось полимерное связующее, а именно ПММА. Для этого вводилась дополнительная стадия приготовления образцов, а именно растворение ПММА в хлороформе. Этот раствор добавлялся в раствор фотохромного соединения БТСП 3 и соинициатора ДМБК в ВП. Хлороформ удалялся из светочувствительного состава в процессе вакуумирования образцов. Наряду с ПММА, использовался пластификатор ДБФ, вводимый в тот же растворитель. Конкретный состав и массовое содержание компонентов в образцах представлены в таблице 7 (образцы 46-48).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 1, также представлены в таблице 7, данные которой свидетельствуют о возможности фотоотверждения слоя под действием УФ излучения, используемого для фотоиндуцированного получения фотосенсибилизатора, чувствительного к видимому излучению, а также регистрации фазовых голограмм в приготовленных образцах.

Примеры 49 и 50

Способом, указанным в примере 1, готовили фотополимеризующиеся слои с фотохромным соединением БТСП 1, в состав которых в качестве одного из соинициаторов входил УФ фотоинициатор ДМБК, обеспечивающий фотоотверждение слоя под действием некогерентного УФ излучения, используемого для получения фотоиндуцированной формы фотохромного соединения. Поскольку ДМБК является твердым веществом, то он вводился в ВП на первой стадии приготовления образца. Кроме того, в составе фотополимеризующихся сред использовалось полимерное связующее, а именно ПС. Для этого вводилась дополнительная стадия приготовления образцов, а именно растворение ПС в хлороформе. Этот раствор добавлялся в раствор фотохромного соединения БТСП 1 и соинициатора ДМБК в ВП. Хлороформ удалялся из светочувствительного состава в процессе вакуумирования образцов. Наряду с ПС, использовался пластификатор ДБФ, вводимый в тот же растворитель. Конкретный состав и массовое содержание компонентов в образцах представлены в таблице 7 (образцы 49 и 50).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 1, также представлены в таблице 7, данные которой свидетельствуют о возможности фотоотверждения слоя под действием УФ излучения, используемого для фотоиндуцированного получения фотосенсибилизатора, чувствительного к видимому излучению, а также регистрации фазовых голограмм в приготовленных образцах.

Примеры 51-57

Способом, указанным в примере 1, готовили фотополимеризующиеся слои с фотохромными соединениями ДГЭ и ФГМ, составы которых в качестве одного из соинициаторов содержали и не содержали УФ фотоинициатор ДМБК, обеспечивающий фотоотверждение слоя под действием некогерентного УФ излучения, используемого для получения фотоиндуцированной формы фотохромного соединения. Поскольку ДМБК является твердым веществом, то он вводился в раствор ВП на первой стадии приготовления образца. Конкретный состав и массовое содержание компонентов в образцах представлены в таблице 8 (образцы 51-57).

Результаты измерений фотоиндуцированного изменения показателя преломления, измеренного по методу, изложенному в примере 6, также представлены в таблице 8, данные которой свидетельствуют о возможности фотоотверждения слоя в присутствии ДМБК под действием УФ излучения, используемого для фотоиндуцированного получения фотосенсибилизатора, чувствительного к видимому излучению, а также регистрации фазовых голограмм в приготовленных образцах.

Пример 58

Образец фотополимеризующейся регистрирующей среды, приготовленный способом, изложенным в примере 23, был использован для регистрации голограмм с целью измерения угловой чувствительности голографической регистрирующей среды, определяющей ее информационную емкость. Для этого фотополимеризующийся слой помещался между двумя лавсановыми пленками, разделенными полимерной прокладкой толщиной 0,5 мм, центральная часть которой была вырезана и заполнена фотополимеризующейся композицией.

Перед записью голограммы образец регистрирующей среды облучали некогерентным УФ светом лампы ДРШ-250 через светофильтр УФС-6, пропускающий излучение с фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 =366 нм в течение 1 мин. При этом образец приобретал окраску. Голографические решетки регистрировались в схеме с симметричными пучками, выделенными из луча аргонового (Ar) лазера, излучающего на длине волны фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 =488 нм с интенсивностью 5,5 мВт/см2 . После регистрации голограммы образец освещали видимым светом осветителя ОИ-18 до полного обесцвечивания образца. Для восстановления использовали излучение гелий-неонового (He-Ne) лазера, излучающего когерентный свет с длиной волны фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 =633 нм. Дифракция излучения регистрировалась в реальном времени с помощью фотоприемника, расположенного под углом Брюстера. Угловая зависимость определялась при изменении угла наклона регистрирующего и восстанавливающего лазерных пучков и при последовательном предварительном облучении образца УФ и видимым светом для каждой регистрируемой голограммы. Полученная зависимость представлена на чертеже, которая свидетельствует о высокой угловой чувствительности приготовленного образца, обеспечивающей использование данной регистрирующей среды для создания трехмерной оптической памяти с высокой информационной емкостью.

Пример 59

Образец фотополимеризующейся регистрирующей среды, изготовленный способом, изложенным в примере 58, отличался тем, что для изготовления триплексного материала вместо лавсановых пленок использовались стеклянные пластинки.

Регистрацию голограмм с положительным результатом осуществляли способом, описанным в примере 58.

Таблица 1
№ образцаФотохромное соединение (мас.%)Соинициатор (мас.%) Полимеризационноспособные соединения (мас.%)Неполимеризаци онноспособная жидкость (мас.%)Фотоиндуцированное изменение показателя преломления, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nвид-nУФ
ДМЭАТЭА ОКМ-2ТАТМТВП ББХБ
1ФНХ 1 (0,25)2,33 -89,10 4,903,42- -0,0020
2 ФНХ 1 (0,25)- 2,3789,104,95 3,33- -0,0045
3 ФНХ 1 (0,25)2,28 -89,774,99 -2,71- 0,0060
4ФНХ 1 (0,25)2,25- 89,69- --2,86 0,0051

Таблица 2
№ образцаФотохромное соединение (мас.%)Соинициатор (мас.%) Полимеризационноспособные соединения (мас.%)Фотоиндуцированное изменение показателя преломления, An
ДМЭА ДМБКОКМ-2 ТАТМТБисГМАТГМ ВПфотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nУФ-nисх фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nвид-nУФ
5ФНХ 1 (0,24) 2,180,41 88,904,94- -3,330,0107 0,0094
6ФНХ 1 (0,41)2,250,52 69,8223,28 --3,72 0,01250,0025
7ФНХ 1 (0,29)2,35 0,40- -46,5946,60 3,770,01480,0070

Таблица 3
№ образцаФотохромное соединение (мас.%)Соинициатор (мас.%) Полимеризационноспособные соединения (мас.%)Фотоиндуцированное изменение показателя преломления, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n
ДМЭА ТЭАДМБКОКМ-2 ТАТМТБис ГМА ВПфотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nУФ-nисх фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nвид-nУФ
8ФНХ 2 (0,24) 2,26- 0,4388,434,91 -3,73 0,00150,0040
9ФНХ 2 (0,23)2,21 -0,44 46,6746,67- 3,780,00150,0045
10ФНХ 2 (0,22) 2,26- 0,4493,35- -3,730,0027 0,0060
11 ФНХ 2 (0,25)2,16- 0,52- 93,24-3,83 0,01430,0012
12ФНХ 2 (0,25)2,22 -0,46 86,764,82- 5,490,00630,0072
13ФНХ 2 (0,21) 2,14- 0,3982,944,47 -10,85 0,00550,0095
14ФНХ 2 (0,22)1,19 -0,49 89,364,96- 3,780,01200,0060
15ФНХ 2 (0,22) 5,24- 0,3885,694,76 -3,71 0,00330,0070
16ФНХ 2 (0,23)2,33 -1,27 87,564,86- 3,750,01490,0030
17ФНХ 2 (0,22) 2,15- 5,0984,304,68 -3,56 0,01900,0030
18ФНХ 2 (0,05)2,35 -0,63 88,334,91- 3,730,01600,0010
19ФНХ 2 (4,80) 2,16- 0,3584,364,67 -3,66 0,00150,0025
20ФНХ 2 (0,21)- 5,760,66 85,054,73- 3,590,01300,0065
21ФНХ 2 (0,29) 2,26- 0,48-- 93,243,730,0055 0,0105

Таблица 4
№ образцаФотохромное соединение (мас.%)Соинициатор (мас.%) Полимеризационнос пособное(ые) соединение(я) (мас.%)Связующее (мас.%) Пластификатор (мас.%)Фотоиндуцированное изменение показателя преломления, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n
ДМЭА ДМБКОКМ-2ВП ПММАДБФфотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nУФ-nисх фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nвид-nУФ
22ФНХ 2 (0,22) 2,250,55 46,613,7446,63 -0,0045 0,0093
23 ФНХ 2 (0,23)2,160,51 -3,83 93,27-0,0025 0,0050
24 ФНХ 2 (0,25)2,20 0,50-3,73 88,325,00,0020 0,0045

Таблица 5
№ образцаФотохромное соединение (мас.%)Соинициатор (мас.%) Полимеризационноспособные соединения (мас.%) Неполимеризационноспособная жидкость (мас.%) Фотоиндуцированное изменение показателя преломления, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nвид-nУФ
ДМЭАОКМ-2 ТАТМТВП ББ
25БТСП 1 (0,27)2,3389,58 4,972,99 -0,0020
26 БТСП 1 (0,26)2,19 89,594,98 -2,980,0005

Таблица 6
№ образцаФотохромное соединение (мас.%)Соинициатор (мас.%) Полимеризационноспособные соединения (мас.%)Фотоиндуцированное изменение показателя преломления, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n
ДМЭА ТЭАДМБКОКМ-2 ТАТМТБисГМА ТГМВПфотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nУФ-nисх фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nвид-nУФ
27БТСП 1 (0,28) 2,18- 0,5489,104,95 -- 2,940,00420,0177
28БТСП 1 (0,25) 2,31- 0,49-23,98 69,85-3,82 0,00100,0160
29БТСП 1 (0,28)2,34 -0,84 --46,39 46,393,760,0040 0,0145
30 БТСП 2 (0,44)2,15 -0,65 88,054,89- -3,820,0025 0,0060
31 БТСП 3 (0,25)2,25 -0,5946,59 46,59-- 3,730,00280,0048
32БТСП 3 (0,24) 2,16- 0,53-93,25 --3,82 0,00050,0005
33БТСП 3 (0,27)2,36 -0,58 93,16-- -3,730,0020 0,0065
34 БТСП 3 (0,22)2,13 -0,6882,20 4,84-- 5,030,00150,0045
35БТСП 3 (0,24) 1,99- 0,5681,564,53 -- 11,120,00300,0075
36БТСП 3 (0,23) 1,09- 0,4789,464,97 -- 3,780,00050,0070
37БТСП 3 (0,24) 4,76- 0,5785,754,76 -- 3,530,00100,0030
38БТСП 3 (0,25) 2,17- 0,1388,774,93 -- 3,750,00030,0040
39БТСП 3 (0,26) 2,17- 4,8584,554,69 -- 3,480,00780,0100
40БТСП 3 (0,04) 2,36- 0,4688,404,91 -- 3,830,00250,0020
41БТСП 3 (2,51) 2,21- 0,5886,764,79 -- 3,550,00150,0025
42БТСП 3 (0,22) -5,71 0,5385,294,74 -- 3,510,00800,0010
43БТСП 3 (0,24) 2,35- 0,51-- 93,17-3,73 0,02250,0080
44БТСП 3 (0,28)2,21 -0,77 88,084,89- -3,770,0005 0,0055
45 БТСП 4 (0,28)2,25 -0,5388,30 4,91-- 3,730,00050,0170

Таблица 7
№ образцаФотохромное соединение (мас.%)Соинициаторы (мас.%) Полимеризационноспособное(ые) соединение(я) (мас.%)Пластификатор (мас.%) Связующее (мас.%)Фотоиндуцированное изменение показателя преломления, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n
ДМЭА ДМБКОКМ-2ВП ДБФПММАПС фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nУФ-nисх фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nвид-nУФ
46БТСП 3 (0,23) 2,250,66 46,573,72- 46,57-0,0010 0,0105
47 БТСП 3 (0,29)2,10 0,42- 3,84-93,39 -0,00600,0160
48БТСП 3 (0,25) 2,250,59 -3,734,12 89,27-0,0030 0,0135
49 БТСП 1 (0,26)2,15 0,7151,2 3,71-- 41,970,00150,0125
50БТСП 1 (0,25) 2,100,51 -3,894,26 -89,080,0035 0,0141

Таблица 8
№ образцаФотохромное соединение (мас.%)Соинициатор (мас.%) Полимеризационноспособные соединения (мас.%)Фотоиндуцированное изменение показателя преломления, фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n
ДМЭА ТЭАДМБКОКМ-2 ТАТМТБис ГМА ТГМВПфотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nУФ-nисх фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 n=nвид-nУФ
51ДГЭ 1 (0,22) -2,18 -88,664,98 --2,96 0,00000,0100
52ДГЭ 1 (0,26)2,33 -0,70 89,024,98- -2,930,0075 0,0160
53 ДГЭ 1 (0,48)2,25- 0,5269,70 23,23-- 3,820,01380,0035
54ДГЭ 1 (0,42) 2,31- 0,50-- 46,546,53,73 0,00050,0115
55ДГЭ 2 (0,24) 2,25- 0,4488,334,91 -- 3,830,01600,0045
56ДГЭ 3 (0,39) 2,16- 0,4988,264,91 -- 3,790,00190,0040
57ФГМ 1 (0,26) 2,06- 0,6988,224,91 -- 3,790,02000,0020

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Фотополимеризующаяся регистрирующая среда, состоящая из твердых триплексированных полимерных пленок или стеклянных пластин и расположенного между ними светочувствительного слоя, включающего в себя по меньшей мере одно ненасыщенное соединение, способное к ион-радикальной фотополимеризации, систему, обеспечивающую фотоактивацию излучением в спектральной области 400-600 нм и состоящую из по меньшей мере одного фотохромного соединения и по меньшей мере одного соинициатора, отличающаяся тем, что светочувствительный слой содержит фотохромное соединение с большим временем жизни фотоиндуцированной формы или термически необратимое фотохромное соединение и, необязательно, полимерное связующее, пластификатор и неполимеризационноспособную органическую жидкость с большим показателем преломления при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фотохромное(ые) соединение(я) 0,04-5,0
соинициатор(ы) 1,5-7,24
полимеризационноспособное(ые) соединение(я)3,0-98,26
полимерное связующее0-95,46
пластификатор0-5,0
жидкость с высоким показателем преломления 0-3,0

2. Фотополимеризующаяся среда по п.1, отличающаяся тем, что фотохромное соединение с большим временем жизни фотоиндуцированной формы, являющееся сенсибилизатором, выбрано из группы бензтиазолиновых спиропиранов и феноксипроизводных хинонов.

3. Фотополимеризующаяся среда по п.1, отличающаяся тем, что термически необратимое фотохромное соединение, являющееся сенсибилизатором, выбрано из группы из классов дигетарилэтенов и фульгимидов.

4. Фотополимеризующаяся среда по п.1, отличающаяся тем, что один из соинициаторов представляет собой УФ-фотоинициатор, например 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон диметилбензилкеталь (ДМБК) (Irgacure 651).

5. Фотополимеризующаяся среда по п.1, отличающаяся тем, что ненасыщенное полимеризационноспособное соединение представляет собой ненасыщенный акриловый олигомер, выбранный из группы, состоящей из фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 ,фотополимеризующиеся регистрирующие среды для трехмерной оптической   памяти сверхбольшой информационной емкости, патент № 2325680 -бис(метакроилокси-этиленоксикарбонилокси)этиленоксиэтилена (ОКМ-2); триакрилата триметилолпропана (ТАТМП); бисфенол-А-бис(глицидилметакрилата) (бисГМА); N-винилпирролидона (ВП); триметакрилата глицерина (ТМГ).

6. Фотополимеризующаяся среда по п.1, отличающаяся тем, что полимерное связующее представляет собой полиметилметакрилат.

7. Фотополимеризующаяся среда по п.1, отличающаяся тем, что неполимеризационноспособная органическая жидкость с большим показателем преломления представляет собой бромбензол (ББ).

8. Фотополимеризующаяся среда по п.1, отличающаяся тем, что пластификатор представляет собой дибутилфталат (ДБФ).

9. Применение фотополимеризующейся регистрирующей среды по п.1 в устройствах трехмерной голографической памяти сверхбольшой емкости.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2325680

patent-2325680.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс G03F7/031 органические соединения, не отнесенные к рубрике  7/029

Класс G03F7/028 с веществами, повышающими светочувствительность, например фотоинициаторами

Класс G03F7/033 полимерами, получаемыми реакциями с участием только ненасыщенных углерод-углеродных связей, например виниловыми полимерами

Класс G02B5/32 голограммы, используемые в качестве оптических элементов

Патенты РФ в классе G02B5/32:
способ изготовления лазерного диода с повышенной яркостью излучения -  патент 2477915 (20.03.2013)
оптическая система голографической видеокамеры -  патент 2464608 (20.10.2012)
пластмассово-линзовый объектив апохромат -  патент 2464600 (20.10.2012)
устройства и способы хранения данных -  патент 2459284 (20.08.2012)
многоточечный офтальмологический лазерный зонд -  патент 2435544 (10.12.2011)
голограммный фильтр (варианты) -  патент 2376617 (20.12.2009)
направление оптических сигналов с помощью подвижного дифракционного оптического элемента -  патент 2256203 (10.07.2005)
дифракционный дисплей, дифракционное устройство, способ формирования дисплея и способ формирования различных дифрагированных лучей -  патент 2256202 (10.07.2005)
способ спектральной фильтрации оптического излучения -  патент 2202118 (10.04.2003)
способ записи голографической дифракционной решетки в объеме светочувствительного материала (варианты) -  патент 2199769 (27.02.2003)

Наверх