RU2076349C1

RU2076349C1 - Method of protection of hologram optical elements of bichromate gelatine

Info

Publication number: RU2076349C1
Application number: RU94031461A
Authority: RU
Inventors: Л.М. Восковцова; З.Ю. Давлетшина; Ю.Б. Камардин; Т.П. Плотникова; Д.Н. Карпюк
Original assignee: Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики"
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1997-03-27
Also published as: RU94031461A

Abstract

FIELD: optical instrumentation engineering. SUBSTANCE: method includes operations of deposition of layer of polymer adhesive on optical surface of hologram optical element and placement of cover silicate glass on it with subsequent solidification of polymer adhesive. Composition containing, pre cent by mass: heat-resistant low-molecular synthetic rubber CKTH brand A 84.0-90.0; catalyst K-68 5.0-7.0; epylchorhydrine 5.0-9.0 is used in the capacity of polymer adhesive. EFFECT: facilitated manufacture, improved reliability of protection. 2 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к технологии изготовления голограммных оптических элементов (ГОЭ), выполненных на основе светочувствительного слоя бихромированной желатины (БХЖ), таких, как голограммные зеркала, фильтры, линзы и т.п. The invention relates to optical instrumentation, and in particular to a technology for manufacturing hologram optical elements (GOEs) made on the basis of a photosensitive layer of bichromated gelatin (BCG), such as hologram mirrors, filters, lenses, etc.

Наиболее распространенные светочувствительные слои для ГОЭ на желатиновой основе крайне неустойчивы к воздействию внешних факторов: действию влаги воздуха, колебаниям температуры окружающей среды, механическим повреждениям
царапанию, истиранию, загрязнению поверхности ГОЭ пылью, что приводит к ухудшению оптических характеристик вплоть до полной потери записанной информации. Поэтому для обеспечения стабильности оптических характеристик ГОЭ, выполненных на основе светочувствительного слоя БХЖ, в различных условиях хранения и эксплуатации на слой БХЖ наносят защитные покрытия.The most common photosensitive layers for gelatin-based GOEs are extremely unstable to external factors: exposure to air humidity, fluctuations in ambient temperature, and mechanical damage.
scratching, abrasion, contamination of the surface of the GOE with dust, which leads to a deterioration in optical characteristics up to a complete loss of recorded information. Therefore, to ensure the stability of the optical characteristics of the GOE, made on the basis of the photosensitive layer of BCG, in various conditions of storage and operation, protective coatings are applied to the BCG layer.

Известен способ защиты ГОЭ на БХЖ от температурно-влажностных воздействий и механических повреждений, заключающийся в том, что на оптическую поверхность ГОЭ со стороны слоя БХЖ наносят слой клея, на нем размещают покровное силикатное стекло с последующим отверждением клея [1] Способ-аналог защиты ГОЭ на БХЖ позволяет значительно повысить устойчивость оптических характеристик ГОЭ на БХЖ, однако отсутствие сведений о составе используемого клея, являющегося секретом фирм-изготовителей, препятствует использованию способа-аналога в практике оптического приборостроения. There is a method of protecting GOE on BCG from temperature and humidity and mechanical damage, which consists in applying an adhesive layer to the optical surface of the GOE from the side of the BCG layer, and a cover silicate glass is placed on it, followed by curing of the adhesive [1] Analogous method of protecting GOE at BCG can significantly increase the stability of the optical characteristics of GOE at BCG, but the lack of information on the composition of the adhesive used, which is the secret of manufacturers, prevents the use of the analogue method in practice e optical instrument.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ защиты ГОЭ на БХЖ, включающий операции нанесения на оптическую поверхность ГОЭ со стороны слоя БХЖ слоя оптического клея, размещения на нем покровного силикатного стекла с последующим отверждением оптического клея [2] Для сравнения надежности защиты ГОЭ на БХЖ по способу-прототипу и предлагаемому способу в качестве оптического клея для заклейки ГОЭ на БХЖ покровным силикатным стеклом использовали оптический кремнийорганический клей УФ-215, компонентный состав которого наиболее близок к составу клея по заявляемому способу. В состав указанного клея входят следующие компоненты: каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН марки "А" (ГОСТ 13835-73) и катализатор отверждения К-18 (ТУ 6-02-805-78) (Справочник технолога-оптика: Справочник/БубисИ.Я. ВайденбахВ.А. Духопел И.И.и др. Под общ. ред. С.М. Кузнецова и М. А. Окатова. Л. Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. с.356). Способ-прототип защиты ГОЭ на БХЖ позволяет повысить устойчивость оптических характеристик ГОЭ на БХЖ от воздействия вышеперечисленных внешних факторов, однако из-за низкой адгезии оптического клея УФ-215 к силикатному стеклу ГОЭ на БХЖ, запрещенные по способу-прототипу, неустойчивы к воздействию влаги воздуха в условиях тропического климата. По этой же причине ГОЭ на БХЖ, защищенные по способу-прототипу, выходят из строя при огранке голограмм для придания им необходимой формы с помощью абразивного порошка, смоченного водой. The closest in technical essence to the invention is a method for protecting GOE on BCG, including the operation of applying a layer of optical glue to the optical surface of the GOE from the side of the BCG layer, placing silicate glass on it followed by curing of the optical adhesive [2] To compare the reliability of the protection of GOE on BCG by the prototype method and the proposed method as an optical adhesive for gluing GOE on BCG using silicate glass coverslip, UV-215 optical silicone adhesive was used, the component composition of which th closest to the adhesive composition of the present method. The composition of the specified adhesive includes the following components: synthetic heat-resistant low-molecular-weight rubber SKTN brand "A" (GOST 13835-73) and curing catalyst K-18 (TU 6-02-805-78) (Techno-optics reference book: Reference book / Bubis I.Ya Weidenbach V.A. Dukhopel I.I. et al. Under the general editorship of S.M. Kuznetsov and M.A. Okatov. L. Mechanical Engineering, Leningrad Branch, 1983. p. The prototype method of protecting the GOE on BCG allows you to increase the stability of the optical characteristics of the GOE on BCG from the effects of the above external factors, however, due to the low adhesion of the optical adhesive UV-215 to the silicate glass of the GOE on BCG, banned by the prototype method are unstable to air moisture in a tropical climate. For the same reason, the GOE on the BCG, protected by the prototype method, fails when cutting holograms to give them the necessary shape using an abrasive powder moistened with water.

Технической задачей изобретения является повышение стабильности оптических характеристик ГОЭ, выполненных на основе слоев БХЖ, к внешним факторам воздействия. An object of the invention is to increase the stability of the optical characteristics of the GOE, made on the basis of BCG layers, to external factors.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе защиты ГОЭ, выполненных на основе слоев БХЖ, включающем операции нанесены на оптическую поверхность ГОЭ полимерного клея, размещения на нем покровного силикатного стекла с последующим отверждением полимерного клея, в качестве полимерного клея используют композицию, содержащую каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН марки "А", катализатор его отверждения и дополнительно эпихлоргидрин, при следующем соотношении компонентов, мас. This object is achieved by the fact that in the known method of protecting GOEs made on the basis of BCG layers, including operations applied to the optical surface of GOEs of a polymer adhesive, placing silica glass on it followed by curing of the polymer adhesive, a composition containing synthetic rubber is used as polymer adhesive heat-resistant low molecular weight SKTN brand "A", a catalyst for its curing and additionally epichlorohydrin, in the following ratio of components, wt.

Каучук синтетический термостойкий низкомолекулярный СКТН марки "А" 84 - 90,
Катализатор К-68 5 7,
Эпихлоргидрин 5 9.Rubber synthetic heat-resistant low molecular weight SKTN brand "A" 84 - 90,
Catalyst K-68 5 7,
Epichlorohydrin 5 9.

Существо предлагаемого изобретения может быть понято из нижеследующего описания. Способ зашиты ГОЭ на БХЖ осуществляют путем выполнения следующих операций. На горизонтально расположенный ГОЭ со стороны слоя БХЖ наносят полимерный клей из расчета 0,1 0,2 мл на 1 см² поверхности, на слое полимерного клея размещают покровное силикатное стекло. Полимерный клей отверждают при комнатной (20 ± 2)^oC температуре в течение 24 ч, после чего лезвием или ножом удаляют излишки затвердевшего полимерного клея с торцов склеенных деталей. Доотверждение полимерного клея производят по режиму: нагревание до 60 70^oC в течение 2 3 ч, выдержка при этой температуре в течение 4 5 ч и охлаждение до комнатной температуры со скоростью естественного охлаждения термошкафа.The essence of the invention can be understood from the following description. The method of protection of GOE on BCG is carried out by performing the following operations. A polymer adhesive is applied to a horizontally located GOE from the side of the BCG layer at the rate of 0.1 0.2 ml per 1 cm ^{2 of the} surface; a silicate glass cover is placed on the polymer adhesive layer. The polymer adhesive is cured at room temperature (20 ± 2) ^o C for 24 hours, after which the excess hardened polymer adhesive is removed with a knife or blade from the ends of the glued parts. Post-curing of the polymer glue is carried out according to the mode: heating to 60 70 ^o C for 2 3 hours, holding at this temperature for 4 5 hours and cooling to room temperature with the speed of natural cooling of the heating cabinet.

Примеры конкретного выполнения
Предлагаемым способом были защищены ГОЭ, а именно голограммные фильтры, изготовленные на основе слоев БХЖ путем регистрации интерференционной картины взаимодействия двух пучков света аргонового лазера на длине волны λ=488 нм по контрнаправленной схеме. Измерения длины волны минимального пропускания излучения голограммного фильтра (λ_мин) и самой величины минимального пропускания (коэффициент фильтрации, ρ_мин) проводились на монохроматоре МДР-2. Длина волны минимального пропускания (λ_мин) параметр наиболее чувствительный к воздействию влаги воздуха и температуры окружающей среды. Под воздействием влаги наблюдается смещение λ_мин в длинноволновую область и затем к потере фильтрующих свойств. Коэффициент фильтрации (ρ_мин) голограммных фильтров до защиты их покровным силикатным стеклом в минимуме пропускания излучения в области длин волн λ_мин 529 698 нм составлял от 0,04 до 1,75%
Состав полимерного клея, используемого в примерах конкретного выполнения, приведен в табл.1.Case Studies
The proposed method protected GOEs, namely, hologram filters made on the basis of BCG layers by recording the interference pattern of the interaction of two light beams of an argon laser at a wavelength of λ = 488 nm in a counter-directional pattern. The wavelength measurements of the minimum transmittance of the hologram filter radiation (λ _min ) and the minimum transmittance itself (filtration coefficient, ρ _min ) were carried out on an MDR-2 monochromator. The minimum transmittance wavelength (λ _min ) is the most sensitive parameter to the effects of air humidity and ambient temperature. Under the influence of moisture, a shift of λ _min into the long-wave region and then to a loss of filtering properties is observed. The filtration coefficient (ρ _min ) of the hologram filters before they were protected by a silicate glass cover at a minimum transmittance in the wavelength region of λ _min 529 698 nm was from 0.04 to 1.75%
The composition of the polymer glue used in the examples of specific performance are shown in table 1.

В табл.2 приведены результаты измерений фильтрующей способности голограммных фильтров до и после защиты по предлагаемому способу. Эксплуатационные характеристики голограммных фильтров оценивались по результатам испытаний их в условиях повышенной температуры и влажности (температура 40 ± 2^oC, относительная влажность 98 ± 2%), имитирующих условия тропического климата, а также устойчивости голограммных фильтров к воздействию циклического изменения температуры (± 60^oC). Защита голограммных фильтров покровным силикатным стеклом значительно повышает стабильность их оптических характеристик. Так, голограммные фильтры, незащищенные покровным силикатным стеклом, выходят из строя в условиях тропического климата через 0,2 0,3 ч, тогда как защищенные голограммные фильтры в аналогичных условиях работоспособны в течение от одних до нескольких суток, что соответствует эксплуатации или хранению голограммных фильтров в течение нескольких лет в стационарных лабораторных условиях.Table 2 shows the measurement results of the filtering ability of hologram filters before and after protection by the proposed method. The performance of the hologram filters was evaluated by testing them under conditions of elevated temperature and humidity (temperature 40 ± 2 ^o C, relative humidity 98 ± 2%) simulating tropical conditions, as well as the resistance of the hologram filters to the effects of cyclic temperature changes (± 60 ^o C) The protection of hologram filters with silicate glass coverslip significantly increases the stability of their optical characteristics. So, hologram filters that are not protected by a silicate glass cover slip fail in a tropical climate after 0.2 0.3 hours, whereas protected hologram filters under similar conditions are operational for one to several days, which corresponds to the operation or storage of hologram filters for several years in stationary laboratory conditions.

Как видно из табл.2, оптические характеристики голограммных фильтров после защиты покровным силикатным стеклом по предлагаемому способу, как и способу-прототипу практически не изменяются по сравнению с исходными оптическими характеристиками голограммных фильтров, поскольку в предлагаемом способе полимерный клей имеет высокое, порядка 93% интегральное пропускание в видимой области спектра. Голограммные фильтры, защищенные по предлагаемому способу, более устойчивы к температурно-влажностному воздействию в условиях тропического климата, чем голограммные фильтры, защищенные по способу-прототипу. Кроме того, оптические характеристики голограммных фильтров, защищенных по предлагаемому способу, не изменяются после дополнительного воздействия циклического изменения температуры (± 60^oC, 3 цикла). Необходимо заметить также, что защита голограммных фильтров по предлагаемому способу, в отличие от способа-прототипа, позволяет придать необходимую форму голограммному фильтру путем шлифования абразивным порошком, смоченным водой.As can be seen from table 2, the optical characteristics of the hologram filters after protection with a cover silicate glass according to the proposed method, as well as the prototype method, are practically unchanged compared to the initial optical characteristics of the hologram filters, since in the proposed method the polymer adhesive has a high, about 93% integral visible transmittance. Hologram filters protected by the proposed method are more resistant to temperature and humidity in a tropical climate than hologram filters protected by the prototype method. In addition, the optical characteristics of hologram filters protected by the proposed method do not change after additional exposure to cyclic temperature changes (± 60 ^o C, 3 cycles). It should also be noted that the protection of hologram filters by the proposed method, in contrast to the prototype method, allows you to give the desired shape to a hologram filter by grinding with abrasive powder moistened with water.

Таким образом, способ защиты голограммных оптических элементов, изготовленных на основе светочувствительного слоя бихромированной желатины, повышает технологичность изготовления и эксплуатационные характеристики голограммных оптических элементов за счет использования нового полимерного клея, а именно кремнийорганической композиции с дополнительным внедрением в нее эпихлоргидрина. Thus, the method of protecting hologram optical elements made on the basis of a photosensitive layer of dichromated gelatin increases the manufacturability and operational characteristics of hologram optical elements through the use of a new polymer adhesive, namely, an organosilicon composition with the additional introduction of epichlorohydrin into it.

Claims

A method of protecting hologram optical elements made on the basis of bichromated gelatin layers, comprising the steps of applying a layer of polymer glue to the optical surface of a hologram optical element, placing silica glass on it and then curing the polymer glue, characterized in that a composition containing synthetic rubber heat-resistant low molecular weight SKTN brand "A", a catalyst for its curing and additionally epichlorohydrin, with the following it is the ratio of components, wt.

Rubber synthetic heat-resistant low molecular weight SKTN brand "A" 84 - 90
Catalyst K-68 5 7
Epichlorohydrin 5 9n