Могильный Владимир Васильевич — доктор физико-математических наук, профессор
Минск, 220030
sc 6603923315
Uladzimir V. Mahilny — D.Sc. (Physics & Mathematics), Full ProfessorMinsk, 220030sc 6603923315
Храмцов Эдгар Арменович — руководитель группы
Минск, 220114аспирант
Минск, 220030sc 57222551048
Edhar A. Khramtsou — Head of Group
Minsk, 220114
PhD StudentMinsk, 220030
sc 57222551048
Шкадаревич Алексей Петрович — доктор физико-математических наук, академик, директор,
Минск,220114
sc 6601958570,
Предмет исследования. Рассмотрено образование периодических рельефов толщины слоев фоточувствительного полимера после записи в них голографических решеток и стимулирования деформаций материала обратимой пластификацией в нерастворяющей жидкости. Метод. Исследование выполнено для композиции сополимер с боковыми антраценовыми группами — фенантренхинон. Фенантренхинон передает энергию электронного возбуждения молекулам кислорода, поступающим через открытую поверхность полимерного слоя, которые затем вызывают окисление антраценовых фрагментов. Голографические решетки с периодом 2–5 мкм записаны с помощью лазерного излучения с длиной волны 532 нм в слоях толщиной около 1 мкм. Фоторельефы сформированы в процессе последующего набухания полимерного слоя в среде углеводородного проявителя. Основные результаты. По спектрам электронного поглощения исследовано фотосенсибилизированное окисление антраценовых групп нового полимера под действием оптического излучения в спектральном диапазоне 408–532 нм. Показано, что приближение длины волны возбуждения к максимуму длинноволнового поглощения фенантренхинона (410 нм) позволяет увеличить чувствительность слоя материала в 15 раз по сравнению со слоями с метиленовым синим в качестве фотосенсибилизатора. Экспериментально установлено, что амплитуда слабых периодических рельефов деформационной природы (высота менее 0,01 мкм), возникающих непосредственно после записи голографических решеток, в процессе обработки слоя жидким углеводородом многократно увеличивается. Ее максимальная величина достигает 25 % толщины регистрирующего слоя. Предположительно, деформация неоднородно облученного слоя стимулируется переводом полимерного материала в высокоэластичное состояние при его набухании. Фоторельефы стабильны после высушивания. Их прочность может быть увеличена фотосшиванием материала в результате фотодимеризации остаточных антраценовых групп при однородном облучении светом с длиной волны 365 нм. Несинусоидальность фоторельефа снижает достижимую при полном отражении дифракционную эффективность до значений менее 0,20. Практическая значимость. Исследованная полимерная композиция может быть использована для формирования рельефно-фазовых дифракционных оптических элементов излучением в сине-зеленой области спектра, обеспеченной рядом мощных лазерных источников.
The formation of periodic reliefs of the thickness of photosensitive polymer layers after recording holographic gratings in them and stimulating material deformations by reversible plasticization in a non-solvent liquid is considered. The phenomenon was studied for the composition of a copolymer with side anthracene groups — phenanthrenquinone. Phenantrenquinone transfers the energy of electronic excitation to oxygen molecules entering through the open surface of the polymer layer which then cause the oxidation of anthracene fragments. Holographic gratings with a period of 2–5 μm were recorded by laser radiation at a wavelength of 532 nm in layers about 1 μm thick. The photoreliefs were formed during the subsequent swelling of the layer in the medium of a hydrocarbon developer. The photosensitized oxidation of the anthracene groups of the new polymer under the action of optical radiation in the spectral range 408–532 nm was studied using the electron absorption spectra. It is shown that approaching the excitation wavelength to the long-wavelength absorption maximum of phenanthrenquinone (410 nm) makes it possible to increase the sensitivity of the material layer by a factor of 15 compared to layers with methylene blue as a photosensitizer. It has been experimentally established that the amplitude of weak periodic reliefs of a deformation nature (height less than 0.01 μm), which appear immediately after the recording of holographic gratings, increases many times during the treatment of the layer with liquid hydrocarbon. Their maximum value reaches 25 % of the thickness of the recording layer. Presumably, the deformation of the inhomogeneously irradiated layer is stimulated by the transfer of the polymer material into a highly elastic state during its swelling. Photoreliefs are stable after drying. Their strength can be increased by photocrosslinking the material as a result of photodimerization of residual anthracene groups under uniform irradiation with light at a wavelength of 365 nm. The non-sinusoidality of the photorelief reduces the diffraction efficiency achievable with total reflection to values less than 0.20. The studied polymer composition can be used to form relief-phase diffractive optical elements by radiation in the blue-green region of the spectrum, provided by a number of high-power laser sources.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.