Характеризация голографического фотополимера Bayfol HX в инфракрасной области спектра

Предмет исследования. Рассмотрена возможность создания дифракционных элементов на основе голографического фотополимера Bayfol HX, работающих в ближнем инфракрасном диапазоне спектра. Исследованы динамический диапазон показателя преломления фотополимера и амплитудно-фазовые характеристики голограмм в инфракрасном диапазоне. Изучено влияние параметров записи (плотности мощности записывающего излучения, времени записи) на распределение динамического диапазона показателя преломления между гармониками решетки. Метод. Анализ амплитудно-фазового характера голограмм выполнен с помощью измерения спектров пропускания исследуемого фотополимера после реакции фотополимеризации. Проведена оценка динамического диапазона показателя преломления фотополимера в спектральном диапазоне от 405 до 2099 нм. Предварительно осуществлены измерение и анализ контуров угловой селективности голограмм с периодами от 414 до 2100 нм, оптимизированных под разные части исследуемого спектрального диапазона. Выполнен анализ влияния параметров записи на распределение динамического диапазона показателя преломления между гармониками решетки. Произведен расчет амплитуд первой и второй гармоник модуляции показателя преломления из экспериментально измеренных контуров угловой селективности голограмм, сформированных при разных длительностях записи при постоянной дозе облучения. Основные результаты. Показано, что динамические диапазоны показателя преломления фотополимера в ближнем инфракрасном диапазоне и в длинноволновой части видимого диапазона отличаются на величину, не превышающую точности измерений. Продемонстрировано ярко выраженное нарушение закона взаимозаместимости при масштабировании интерференционной картины и/или изменении плотности мощности записывающего излучения. Практическая значимость. Найдены оптимальные условия записи голограмм в исследуемом фотополимере для их применения в инфракрасном диапазоне спектра. Исследованный голографический материал может найти применение в телекоммуникационной оптике.

The possibility of creating holographic optical elements operating in the near infrared spectral range based on the Bayfol HX holographic photopolymer has been considered. The dynamic range of the refractive index of the photopolymer and the amplitude-phase nature of the holograms in the infrared range have been studied. The influence of recording parameters (power density of recording radiation, recording time) on the distribution of the dynamic range of the refractive index between grating harmonics has been studied. The analysis of the amplitude-phase nature of holograms was carried out by measuring the transmission spectra of the studied photopolymer after the photopolymerization reaction. The dynamic range of the refractive index of a photopolymer evaluated in the spectral range from 405 nm to 2099 nm. For this purpose, the angular selectivity contours of holograms with periods from 414 nm to 2100 nm, optimized for different parts of the specified spectral range, were measured and analyzed. The influence of recording parameters on the distribution of the dynamic range of the refractive index between the grating harmonics was analyzed by calculating the amplitudes of the first and second harmonics of the refractive index modulation from the experimentally measured angular selectivity contours of holograms recorded with different recording time at a constant irradiation dose. It was shown that the dynamic range of the refractive index of the photopolymer in the near infrared spectral range, as compared with the long-wavelength part of the visible region of the spectrum, differs by a value that does not exceed the measurement accuracy. A pronounced violation of the reciprocity was demonstrated with scaling of the interference pattern or with changing of the power density of the recording radiation. The optimal recording conditions for holograms calculated for the infrared spectral range for the studied photopolymer were found. The possibility of using of the studied holographic material in telecommunication optics has been demonstrated.