全息记录材料光谱增感效应的研究

    由于光敏物质的光谱响应只在紫外和近紫外波段才有较强吸收,这使得用它制成的全息记录材料的应用受到很大限制,为了扩大全息记录材料的光谱响应区域,使全息材料对可见光波段亦有较强吸收,我们通过光谱增感方法,在制备光敏胶液时,采用特定工艺添加一定浓度的增感剂,实现了全息材料的光谱响应“红移”.

    我们进行的苯并噻唑三碳花青对邻重氮醌类衍生物光谱增感的实验研究表明,加增感剂的全息记录材料的光谱吸收峰红移130nm,在相同的曝光量条件下,所形成的一维光栅全息图的衍射效率比没有加增感剂的全息图增加了9.23%.

    1　全息材料的制备

　　我们选用邻重氮醌类衍生物为光敏物质,加上成膜物质以及其它添加剂组成感光胶液,在感光胶液中分别加入10-2,10-3和10-4mol/L等浓度的增感物质,再通过涂布、热交联、坚膜等工艺,制成了以玻璃为片基、膜厚4～5Lm、内含不同增感剂浓度的全息干版,并用同样方法制备不加增感剂的全息干版.

    2　增感实验

　　将不加增感剂和加不同浓度增感剂的全息干版,以100线/mm的一维光栅为母版,在真空吸附下用白炽灯进行曝光(曝光量控制在刚好使不加增感剂的全息干版不能成像,即衍射效率为零).通过0.7%的NaOH水溶液显影后,获得一维光栅的复制品.用输出功率Ii=28.5mW的氦-氖激光光源和功率计,分别测定加增感剂和不加增感剂全息干版的一维光栅复制品的±1,±2,±3级衍射光功率I+1,I-1,I+2,I-2,I+3和I-3.再由衍射效率公式G=得到上述两种情况的衍射效率(附表).

    3　实验结果讨论

　　(1)因光敏物质只在310nm<K<450nm之间有较强的吸收,对于波长K>450nm的可见光区域基本无吸收(见图1),故被白炽灯光源曝光时不发生光化学反应,而加增感物质后,感光层在可见光区有明显吸收(见图2),峰值在541.0nm附近.相对吸收值为0.113,故被白炽灯源曝光时能发生光化学反应.

    (2)由图3可见,增感物质在可见光区有较强吸收,峰值在578.0nm附近,相对吸收值为0.54,正是增感物质分子把吸收的光源能量,通过共振实现激发态间的系间窜跃,把能量传递给光敏物质分子而引起的光化学反应.其机理可解释为:增感物质分子中的活性基团——甲基(CH3)在曝光时产生光离解后,所提供的H+离子(见(1)式),以促进光敏物质形成光化学反应的产物(即成像物质,见(2)式),即

    综上所述,增感物质对以邻重氮醌类衍生物为光敏物质的全息材料有明显的光谱增感作用,实现光谱增感效应的微观机制是增感剂分子与光敏物质分子之间能量传递的结果.