Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Растущий интерес к реверсивным голографическим средам полимерного строения в последние годы обусловлен быстрым развитием прикладных направлений информационных технологий, связанных с оптической обработкой и хранением информации. Фоточувствительные полимерные соединения наряду с относительной простой в производстве и интеграции с другими оптическими узлами обладают высоким пространственным разрешением и чувствительностью в видимой области спектра, большим динамическим диапазоном и характеризуются высокой стойкостью к повторяющимся световым воздействиям. Нелинейно-оптические восприимчивости третьего порядка ряда органических соединений сравнимы и превосходят восприимчивости лучших неорганических сред.
Большинство органических материалов, обладающих значительными нелинейно-оптическими свойствами, по своему строению являются смесевыми или полимерными композициями функциональных фрагментов. Функциональные фрагменты (нелинейно-оптические хромофоры, сенсибилизаторы, мезогенные группы и тд.) в составе среды определяют характеристики материала в тех или иных взаимодействиях. Сочетание функциональных компонентов с требуемыми параметрами, однако, не всегда приводит к желаемым нелинейно-оптическим свойствам соединения. Существенную роль играют коллективные процессы межмолекулярного взаимодействия. В этой связи изучение общих закономерностей взаимного влияния функциональных фрагментов в составе органического соединения, а также выяснение езязи строения материала и его нелинейно-оптических свойств становятся актуальными задачами нелинейной оптики органических сред. Успешное решение поставленных задач позволит определить оптимальную структуру органического соединения для конкретных приложений.
Многокомпонентные органические фоточувствительных среды,
представителем которых является изучаемый в настоящей диссертационной работе азосодержащий полимер с жидкокристаллическими (ЖК) свойствами, представляют большой интерес для задач динамической голографии и долговременного высокоплотного хранения оптической информации. Благодаря комплексной
структуре молекулярного строения подобные соединения могут обладать рядом дополнительных свойств, например, образовывать ЖК фазы. Эти особенности открывают новые возможности по применению фоточувствительных органических сред в гибридных оптоэлектронных системах. Вместе с этим, многокомпонентные органические материалы демонстрируют более сложную динамику отклика на световое воздействие, ряд наблюдаемых эффектов при голографической записи остаются недостаточно объясненными. Несмотря на большое количество опубликованных работ теоретические подходы к анализу динамических светоиндуцированных процессов в многокомпонентных соединениях относительно слабо развиты и справедливы лишь для частных случаев. Важным и актуальным по этой причине представляется проведение всесторонних экспериментальных исследований динамических эффектов при оптической записи, а также разработка обобщенных теоретических моделей, позволяющих определить оптические свойства среды в процессах светового взаимодействия с учетом многокомпонентной структуры органического материала.
В последние годы ведутся интенсивные исследования по применению многокомпонентных фоточувствительных сред полимерного строения в системах оптической обработки и хранения информации, использующих непрерывное лазерное излучение милливагтного и субмилливатного уровней мощности. Существенное влияние на производительность таких систем оказывает выбор рабочих режимов нелинейных активных элементов на основе фоточувствительных полимеров. Нахождение оптимальных рабочих условий для фоточувствительных сред в различных приложениях также является актуальной задачей. По этой причине важным представляется всестороннее изучение влияния внешних. условий (температура, наличие приложенных полей и тд.) на оптические и динамические характеристики органических фоточувствительных соединений.
Диссертационная работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию динамики светоиндуцированных процессов в пленках азосодержащего гребнеобразного полимера с жидкокристаллическими свойствами (АПЖК). Основные цели работы состоят в следующем:
-
разработка теоретической модели светоиндуцированных процессов в АПЖК, учитывающей эффекты ЖК упорядочения и влияние внешних факторов;
-
экспериментальное исследование динамики светоиндуцированного изменения оптических характеристик пленок АПЖК;
-
исследование возможностей применения пленочных образцов АПЖК в задачах динамической голографии и высокоплотного хранения оптической информации.
-
Впервые построена теоретическая модель, описывающая динамику светоиндуцированных процессов в азосодержащем полимере с ЖК свойствами. В развитой модели учтены эффекты жидкокристаллического упорядочения, а также анизотропного насыщения в угловом распределении транс-изомеров азокрасителя. Теоретически исследована динамика изменения оптических характеристик пленки АПЖК при световых взаимодействиях, учтено влияние внешних факторов (нагрев, приложение гомеотропно ориентирующего электрического поля).
-
Проведено комплексное экспериментальное и теоретическое исследование динамики голографической записи в пленочных образцах АПЖК. Рассмотрены случаи внутримодовых и межмодовых дифракционных процессов при записи-считывании голограмм. Изучено влияние приложенного электрического поля на эффективность голографической записи. Показана возможность высокоплотной голографической записи информации в пленочных образцах АПЖК, определены оптимальные условия и режимы оптической записи.
-
Реализована система адаптивной коррекции волнового фронта лазерного излучения милливаттного уровня мощности на основе эффекта обращении волнового фронта (ОВФ) в пленке азосодержащего ЖК полимера.
1. Развитая теоретическая модель светоиндуцированных процессов в пленке азосодержащего полимера с нематическими ЖК свойствами позволяет адекватно
описать динамику изменения оптических свойств реальной среды под действием света.
-
Приложение гомеотропно ориентирующего электрического поля к пленочному образцу АПЖК приводит к возрастанию величины дифракционной эффективности в случае внутримодовой голографической записи и уменьшению дифракционной эффективности при межмодовой записи голограмм.
-
Азосодержащий гребнеобразный полимер с ЖК свойствами является фоточувствительным реверсивным материалом с управляемыми динамическими характеристиками и пригоден для задач динамической голографии и долговременного оптического хранения информации.
-
Развитые теоретические подходы позволяют определить оптические характеристики пленок АПЖК в процессах взаимодействия со светом. Полученные аналитические выражения дают возможность корректно рассчитать динамику изменения оптических свойств полимера под действием света.
-
Разработанные методики измерения оптических параметров пленочных образцов АПЖК и последующие процедуры анализа этих результатов могут быть распространены на случаи других типов фоточувствительных сред полимерного строения.
-
Определены оптимальные рабочие условия и режимы голографической записи в пленках АПЖК, позволяющие достичь максимального значения дифракционной эффективности (=80%) при минимальной световой экспозиции (<0.1Дж/см) записывающих световых пучков.
-
Пленочные образцы рассматриваемого соединения могут быть использованы в качестве реверсивных регистрирующих сред для долговременного высокоплотного хранения оптической информации. В диссертации разработаны методики получения голограмм с высокими значениями дифракционной эффективности (= 50%) и последующего их долговременного хранения.
-
Азосодержащий ЖК полимер является высокочувствительным материалом с управляемыми динамическими характеристиками, который может найти применение в оптических системах обработки информации. В диссертационной
работе рассмотрено применение полимера в системе адаптивной коррекции фазовых искажений при обращении волнового фронта лазерного излучения.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ
