Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 09.12.1974 73756 KI. 42h, 38 MKP Q02b 27/00 CZYTELNIA Urzedu Pa**ot©*ego Twórcywynalazku: Andrzej Kalestynski, Halina Smolinska Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Warszawska, Warszawa (Iblska) Wysokowydajny hologram odbiciowy Przedmiotem wynalazku jest wysokowydajny hologram odbiciowy przystosowany do odtwarzania obrazu we wstecznym polu dyfrakcyjnym, towarzyszacym odbiciu wiazki swiatla od hologramu.W dotychczasowej technice odtwarza sie hologramy we wstecznym polu dyfrakcyjnym korzystajac z hologramów wytworzonych na materialach fotograficznych. Dla polepszenia wydajnosci dyfrakcyjnej stosowa¬ no metalizowanie powierzchni otrzymanych na kliszach fotograficznych co powodowalo duze zaklócenia w wiernosci odtwarzania. Wada tego rodzaju hologramów, do odtwarzania w ich wstecznym polu dyfrakcyjnym, jest mala wydajnosc dyfrakcyjna nie przekraczajaca 10%, która ponadto silnie maleje ze zwiekszaniem sie zdolnosci rozdzielczej materialu fotograficznego. Ponadto hologramy wytwarzane na materialach fotograficz¬ nych bromosrebrowych nie nadaja sie do odtwarzania w wiazkach duzej energii. Pochlaniaja one duza czesc energii promienistej i ulegaja zniszczeniu i deformacji.Ponadto hologramy znane nie nadaja sie do masowego powielania. Dotychczas znane metody masowego powielania hologramów sprowadzaja sie do wykonania, jednym z konwencjonalnych sposobów, hologramu reliefowego fazowego, który zostaje nastepnie galwanicznie metalizowany podobnie jak przy produkcji plyt gramofonowych. Tak wykonana galwaniczna kopia stanowi matryce do wielokrotnego odciskania hologramów kopii w tworzywie termoplastycznym.Krytycznym punktem calego tego procesu jest otrzymanie metalicznej matrycy w procesie glawanicznym.Dotychczas warstwe prowadzaca uzyskuje sie metoda polegajaca na nalozeniu na powierzchni reliefowej hologramu drobnego proszku grafitowego lub metalicznego przy zastosowaniu procesu elektrolizy. Wspomniana metoda nakladania drobnych proszków wnosi znieksztalcenia w subtelna strukture reliefu z uwagi na ograniczo¬ na wielkosc ziaren proszku grafitowego czy metalowego uzytego w tym procesie. W holografii, gdzie struktura hologramu osiaga czesto wymiary mniejsze od 1 nm ma to zasadnicze znaczenie.Celem wynalazku jest opracowanie wysokowydajnego hologramu odbiciowego, który bylby pozbawiony wyzej przytoczonych braków.Cel ten zostal zrealizowany przez opracowanie wysokowydajnego hologramu odbiciowego wedlug wynalazku, w którym hologram taki stanowi hologram reliefowo fazowy o powierzchni silnie odbijajacej swiatlo73 756 2 uzyte do jego odtwarzania, który zawiera naniesiona na powierzchnie hologramu fazowego warstwe metalu sposobem na przyklad naparowania prózniowego badz tez metoda chemiczna przez redukcje metalu z roztworu jego soli.Hologramy wytwarzane sposobem wedlug wynalazku zapewniaja duza wydajnosc dyfrakcyjna przy jednoczesnym zachowaniu duzej zdolnosci rozdzielczej hologramów. Ponadto hologramy te wykazuja znikoma absorpcje energii promienistej w duzym zakresie widma elektromagnetycznego. Nadaja sie do odtwarzania promieniowaniem laserów o duzej mocy, w swietle widzialnym, podczerwieni i ultrafiolecie.Ponadto hologram wykonany wedlug wynalazku stwarza mozliwosc wykorzystania go do otrzymania matrycy do wielokrotnego otrzymania kopii hologramów o wysokim stopniu wiernosci. Uzycie wysokowydajne- go hologramu odbiciowego wedlug wynalazku zabezpiecza wiernosc zachowanej powierzchni reliefowej, a co za tym idzie, zachowanie calkowitej informacji zawartej w hologramie reliefowym wyjsciowym dla procesu powielania. Wysokoviydajny hologram odbiciowy wedlug wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat struktury tego hologramu a fig. 2 schemat matrycy do powielania hologramów z wykorzystaniem wysokowydajnego hologramu reliefowego.Na fig. 1 wysokowydajny hologram odbiciowy posiada szklane lub innego rodzaju podloze 1 cienka fotopolimerowa warstwa 2 o skomplikowanej rzezbie powierzchni zawierajacej zakodowana informacje. Po¬ wierzchnia reliefu jest pokryta nastepnie lita cienka warstwa 3 materialu o duzym wspólczynniku odbicia dopasowanym do danej dlugosci fali odtwarzajacego promieniowania elektromagnetycznego.Hologram reliefowy wedlug wynalazku otrzymuje sie korzystajac z procesu naswietlania fotopolimeru za pomoca ukladu optycznego do holografowania. Po naswietlaniu i odpowiedniej obróbce fotopolimeru otrzymuje sie warstwe przezroczysta o odpowiedniej rzezbie powierzchni 2. Powierzchnia ta stanowi relief dyfrakcyjny dla promieniowania elektromagentycznego i dziala jak hologram fazowy. Tak otrzymany hologram reliefowy jest pokryty cienka warstwa metalu 3 metoda na przyklad naparowania prózniowego w napylarce. Metal dobiera sie tak, zeby w zakresie promieniowania elektromagnetycznego uzytego potem do odtwarzania tego hologramu wykazywal duzy wspólczynnik odbicia. W przypadku odtwarzania swiatlem widzialnym stosuje sie srebro lub aluminium. Jezeli grubosc warstwy metalicznej naparowanej jest rzedu 1 nm, a glebokosc rzezby siega 10 nm, przy gestosci linii 700 linii nm otrzymuje sie hologram odbiciowy o wydajnosci dyfrakcyjnej siegajacej 35%.Hologram odbiciowy wykorzystuje sie do odtwarzania w swietle laserów duzej mocy w zakresie widma od ultrafioletu do dalekiej podczerwieni bez zniszczenia czy zdeformowania, gdyz praktycznie cala energia padajaca zostala zamieniona na wsteczne pole dyfrakcyjne.Na fig. 2 galwaniczna matryca metaliczna dla powielania hologramów posiada na warstwie zawierajacej hologram fazowo reliefowy wyjsciowy, lita cienka warstwe naparowanego metalu 3 na przyklad srebra, na która znajduje sie warstwa stanowiaca matryce 4 na przyklad niklowa o grubosci na przyklad 5 mm zabezpieczajaca przed zgnieceniem. Matryce niklowa oddziela sie od hologramu fazowego przez kapiel w goracej wodzie.W tych, warunkach fotopolimer stanowiacy warstwe zawierajaca zakodowana informacje na przyklad zelatyna chromo¬ wa, z którego wytworzony byl hologram reliefowy fazowy wyjsciowy, ulega stopieniu, a matryca której powierzchnia dokladnie odtwarza ksztalt reliefu jest uzyta do otrzymywania odcisków holograficznych w tworzywie termoplastycznym, które nastepnie stanowia hologramy zawierajace przeniesione ta sama informa¬ cje co i hologram wyjsciowy sluzac do otrzymania obrazów w procesie odtwarzania.Przyklad 1. Wysokowydajny hologram reliefowy wedlug wynalazku zawierajacy zakodowana w rzez¬ bie reliefu informacje o zadanym wzorze umieszcza sie w drodze wiazki lasera Co2 o dlugosci fali 10/z o mocy 1000 Watów. Powierzchnie reliefu tego hologramu stanowi warstewka aluminium o grubosci 20 nm. Hologram obrócony jest warstwa metaliczna do lasera, wówczas fala promieniowania podczerwonego padajaca na powierzchnie hologramu ulega ugieciu wstecznemu dajac wiazki ugiete biegnace od powierzchni hologramu z powrotem w kierunku lasera pod katem ugiecia. W plaszczyznie ogniskowania sie wiazki ugietej niosacej obraz rzeczywisty holografowanego wzoru umieszczona jest plyta metaliczna wolframowa, w której skupiona ugieta wiazka promieniowania podczerwonego wytapia obraz zaholografowanego zadanego wzoru. Hologram w tym calym procesie pozostaje nienaruszony i pozwala na dalsze wielokrotne stosowanie.Przyklad 2. Wysokowydajny hologram reliefowy wedlug wynalazku pokrywa sie galwanicznie warstwa niklu o grubosci 5 nm zabezpieczajaca wytrzymalosc mechaniczna, po czym usuwa sie podloze polimerowe przez kapiel w goracej wodzie. Pozostala powierzchnia metaliczna stanowi dokladne odwzorowanie reliefu hologramu fazowego wyjsciowego i zawiera te sama informacje o zaholografowanym obiekcie. Tak otrzymana matryce wykorzystuje sie do powielania hologramów. W tym celu matryce umieszcza sie w ramce o chromowanej stali i pokrywa proszkiem polistyrenowym. Calosc ogrzewa sie w piecu w temperaturze 180°C pod naciskiem stempla 1 kg/dcm2. Po uplywie 15 min. ramke wyjmuje sie, studzi i z matrycy zdejmuje sie3 73 756 odcisk hologramu reliefowego w polistyrenie. Taki odcisk reliefu uzywa sie jak hologram reliefowy fazowy i zawiera on te sama informacje o obiekcie co hologram wedlug wynalazku, który byl podstawa wykonania matrycy niklowej. Caly proces odciskania powtarza sie wielokrotnie az do zniszczenia matrycy, za kazdym razem uzyskujac replike wyjsciowego hologramu. PL