CN1448782A - 双波长敏感的光致聚合物全息记录材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种双波长敏感的光致聚合物全息记录材料及制备方法，双波长敏感的光致聚合物全息记录材料是一种光聚物干膜，含有聚乙烯醇、丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、三乙醇胺、赤藓红和亚甲基蓝。其具体制备方法包括：按各成分的重量百分比称量原料；将聚乙烯醇溶解于蒸馏水，制得10wt％的PVA溶液；在聚乙烯醇溶液中加入溶解于蒸馏水的三乙醇胺；分别加入溶解于蒸馏水的赤藓红晶体和溶解于蒸馏水的亚甲基蓝；加入丙烯酰胺晶体和甲基双丙烯酰胺晶体，得到光聚物溶胶；将上述溶胶倒在平板上，陈化待水份挥发后便得光聚物干膜。本发明的材料能够对红光和绿光两种波长敏感，相互间记录信息没有串扰，衍射效率都超过30％，该材料适用于双波长全息存储。
Description
技术领域：
本发明与多波长光全息存储有关，特别是一种双波长敏感的光致聚合物全息记录材料及其制备方法。
背景技术：
光全息存储是一种有高冗余度，能够并行读/写的海量存储技术。它在目前的数据传输中，是解决计算机传输及存储之间瓶颈的技术之一。也是21世纪信息互联网中所需的传输速度快，存储容量大的技术支撑之一，因而有着广阔的发展全景。全息存储技术的应用很大程度上取决于材料的性能。全息存储介质有很多，如银盐材料、重铬酸盐明胶、光致抗蚀剂，光导热塑剂，光致变色材料，光折变晶体和光聚物等。有机光聚物有较好的光学性能，不需要后湿化学处理，对环境有很好的抵抗性，化学组成范围宽，性能价格比高和能大规模生产等优点，使其能制成全息光盘与计算机相连，有广泛的商业应用前景，因而成为近几年来研究的热点。
目前，光聚合物材料的发展比较迅速，单一波长的存储材料研究较多，多波长存储材料的研究很少。在全息存储中，波长复用又是提高存储密度，提高传输速度的有效技术之一，因而有重要的科学和现实意义，引起国内外的关注。张纯林等人提出了只对单一红光或绿光敏感的光聚合物材料(参见[1]S.Blaya，L.Carretero，et al.“Optimization of anacrylamide-based dry film used for holographicrecording”，Appl.Opt.1998，37(32)：7604-7610；[2]H.Ito，et al.“novelphotopolymer system for holograms”，SPIE Vol.2688：2-9；[3]“新型防潮的光致聚合物全息记录材料及其应用”光学学报，1993，13(8)：729-733.)。在上述文献中，都没涉及多波长存储材料的问题，因而在提高存储密度方面，尚存不足之处。
发明内容：
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种双波长敏感的光致聚合物全息记录材料及其制备方法，这种材料将吸收波长范围扩大，在不减低材料的灵敏度的同时，使材料在各波长的衍射效率大于30％。在632.8nm和514nm波长条件下存储图象，无串扰噪声，图象清楚。
本发明的双波长敏感的光致聚合物全息记录材料是一种光聚物干膜，按其重量百分比(wt)，它的组分含有：
聚乙烯醇：40-60wt％
丙烯酰胺：6-18wt％
亚甲基双丙烯酰胺：3-6wt％
三乙醇胺：20-45wt％
赤藓红：0.1-0.3wt％
亚甲基蓝：0.1-0.3wt％
所述的光聚物干膜是以聚乙烯醇为基体，丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺作为单体，赤藓红和亚甲基蓝作为光引发剂，三乙醇胺作为共引发剂，该材料的具体制备过程如下：
1、按重量百分比称量各原料；
2、将聚乙烯醇(PVA，分子量约为1750克/摩尔)溶解于蒸馏水并加热到80C，搅拌使其溶解，最后得到10wt％的PVA溶液；
3、将三乙醇胺(TEA)溶解于蒸馏水中，充分溶解，然后加入PVA溶液中；
4、将赤藓红(ErB)体充分溶解于蒸馏水中，得到理想的染料溶液，然后将此染料溶液加入第3步获得得PVA溶液中并充分搅拌使其完全溶解；
5、同样将亚甲基蓝晶体(MB)分溶解于蒸馏水中，得到理想的染料溶液，然后将此染料溶液加入第4步获得得PVA溶液中并充分搅拌使其完全溶解；
6、最后往上述第5步获得的溶胶中加入丙烯酰胺(AA)单体和亚甲基双丙烯酰胺(BAA)单体，均匀搅拌后得到光聚物溶液，这一步要求在暗室操作，避免材料曝光；
7、将第6步制得的溶液倒在平板上，然后放在暗室中陈化36～48小时，待水份挥发后，便得本发明的光聚物干膜。
本发明材料的吸收光谱线如图1所示，从图中可见，赤藓红的最大吸收峰在528nm，亚甲基蓝的最大吸收峰在633nm，两者的吸收峰没有发生重叠，在一种染料的最大吸收峰处，另一种染料的吸收几乎为零，因此，用它们各自吸收峰处的波长曝光时，并不引起另外一种染料曝光，所以适合双波长记录。本发明光聚物干膜的光聚合过程是：当用合适波长的(514nm或633nm)的相干光辐照材料时，在材料中发生一个光衰减反应，一种染料被激发到高能态，然后将能量传递给三乙醇胺生成三乙醇胺的激发态自由基，引发单体聚合。浓度梯度使单体从光强低处向光强高处迁移，导致折射率不同，形成折射率调制光栅。采用另一波长的光曝光，另一染料被激发，引发同样光聚合过程，生成不同的光栅。最后染料经曝光后被漂白，光聚物材料经充分照明后会成为透明物质，因此该材料是理想的多波长全息记录材料。
附图说明：
图1是本发明材料的吸收光谱曲线，赤藓红的最大吸收峰在528nm，对绿光敏感，亚甲基蓝的最大吸收峰在633nm，对红光敏感。两者的吸收峰没有发生重叠。
图2是本发明材料在实施例1中获得的衍射效率的生长曲线。
图3是本发明材料在全息记录中的再现象，(a)是红光再现的像，(b)是绿光再现的像，(c)是双波长共同再现的像。
具体实施方式：
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：按照本发明材料的具体制备过程如下：
1、按重量百分比称量各原料；
2、将聚乙烯醇(PVA，分子量约为1750克/摩尔)溶解于蒸馏水并加热到80C，搅拌使其溶解，最后得到10wt％的PVA溶液；
3、将三乙醇胺(TEA)溶解于蒸馏水中，充分溶解，然后加入PVA溶液中；
4、将赤藓红(ErB)体充分溶解于蒸馏水中，得到理想的染料溶液，然后将此染料溶液加入第3步获得得PVA溶液中并充分搅拌使其完全溶解；
5、同样将亚甲基蓝晶体(MB)分溶解于蒸馏水中，得到理想的染料溶液，然后将此染料溶液加入第4步获得得PVA溶液中并充分搅拌使其完全溶解；
6、最后往上述第5步获得的溶胶中加入丙烯酰胺(AA)单体和亚甲基双丙烯酰胺(BAA)单体，均匀搅拌后得到光聚物溶液，这一步要求在暗室操作，避免材料曝光；
7、将第6步制得的溶液倒在平板上，然后放在暗室中陈化36～48小时，待水份挥发后，便得本发明的光聚物干膜。
最后得到光聚物干膜的组分为：
聚乙烯醇：50wt％
丙烯酰胺：12.3wt％
亚甲基双丙烯酰胺：4.7wt％
三乙醇胺：22.5wt％
赤藓红：0.15wt％
亚甲基蓝：0.17wt％
红光和绿光的衍射效率分别为40％，35％
实施例2：按照上述具体过程制备材料，最后得到光聚物干膜组分为：
聚乙烯醇：40wt％
丙烯酰胺：18wt％
亚甲基双丙烯酰胺：4wt％
三乙醇胺：27.4wt％
赤藓红：0.12wt％
亚甲基蓝：0.23wt％
分别用Ar+激光器和He-Ne激光器对材料曝光，所得到的衍射效率生长曲线如图2，红光和绿光的衍射效率分别为17％16％
实施例3：按照上述具体过程制备材料，最后得到光聚物干膜组分为：
聚乙烯醇：60wt％
丙烯酰胺：12.6wt％
亚甲基双丙烯酰胺：4.3t％
三乙醇胺：25wt％
赤藓红：0.21wt％
亚甲基蓝：0.27wt％
红光和绿光的衍射效率分别为30％，20％
Claims (2)
1、一种双波长敏感的光致聚合物全息记录材料，其特征在于它是一种光聚物干膜，其重量百分比(wt％)如下：
成分 wt％
聚乙烯醇 40-60wt％；
丙烯酰胺 6-18wt％；
亚甲基双丙烯酰胺 3-6wt％；
三乙醇胺 20-45wt％；
赤藓红 0.1-0.3wt％；
亚甲基蓝 0.1-0.3wt％。
2、根据权利要求1所述的双波长敏感的光致聚合物全息记录材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
①按重量百分比称量各原料；
②将聚乙烯醇溶解于蒸馏水并加热到80℃，搅拌使其溶解，最后得到10wt％的PVA溶液；
③将三乙醇胺溶解于蒸馏水中，充分溶解，然后加入到PVA溶液中；
④将赤藓红晶体充分溶解于蒸馏水中，得到染料溶液，然后将此染料溶液加入第③步获得的PVA溶液中并充分搅拌使其完全溶解；
⑤将亚甲基蓝晶体充分溶解于蒸馏水中，得到染料溶液，然后将此染料溶液加入第④步获得的PVA溶液中并充分搅拌使其完全溶解；
⑥最后往上述第⑤步获得的PVA溶液中加入丙烯酰胺单体和亚甲基双丙烯酰胺单体，均匀搅拌后得到光聚物溶液，这一步要求在暗室操作，避免材料曝光；
⑦将第⑥步制得的溶胶倒在平板上，然后放在暗室中陈化36～48小时，待水份挥发后便得本发明的光聚物干膜。
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