Голографический фотоотверждаемый нанокомпозит и оптические элементы на его основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Шекланова Елизавета Борисовна

• Шекланова Елизавета Борисовна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Шекланова Елизавета Борисовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Применение периодических структур в оптике

1.1.1 Голографические дисплеи

1.1.2 Голографические прицелы

1.1.3 Защитные голограммы

1.2 Материалы для реализации 3Э технической голографии

1.2.1 Голографические фотополимеры

1.2.2 Голографические нанокомпозиционные материалы

ГЛАВА 2. ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ ФОТООТВЕРЖДАЕМЫЙ КОМПОЗИТ И ОПТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ЕГО ОСНОВЕ

2.1 Голографический фотоотверждаемый композит

2.1.1 Экспериментальная установка для записи голографических дифракционных элементов и измерения дифракционной эффективности

2.1.2 Голографическая запись на нанокомпозиционных материалах

2.2 Исследование кинетики изменения дифракционной эффективности

2.2.1 Термо- и гравиметрические характеристики материалов

2.2.2 Эталонные образцы

2.2.3 Влияние влаги на дифракционную эффективность

2.2.4 Влияние температуры на дифракционную эффективность

2.2.5 Влияние постэкспозиционного облучения на дифракционную эффективность

2.3 Использование результатов

2.3.1 Запись голограмм на криволинейных поверхностях

2.4 Выводы

ГЛАВА 3. ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ ЗАДАННОЙ ОСИ ПРОИЗВОЛЬНОГО ОБЪЕКТА НА ОСНОВЕ СИНТЕЗИРОВАННОЙ ГОЛОГРАММЫ

3.1 Экспериментальная установка для записи голографического указателя оптической оси

3.2 Голографический указатель: маркер - линия

3.2.1 Фотометрирование полученного элемента

3.3 Голографический указатель заданной оси с использованием синтезированной апертуры

3.4 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Голографический фотоотверждаемый нанокомпозит и оптические элементы на его основе»

Актуальность.

В работе проведено исследование процессов голографической записи, а также постэкспозиционного изменения дифракционной эффективности в нанокомпозиционном голографическом материале, принцип действия которого основан на фотостимулированном перемещении наночастиц и последующей их фиксации в полимерной матрице. Исследованы постэкспозиционные процессы, стимулированные внешними воздействиями, их влияние на дифракционную эффективность полученных голограмм. Определена влаго- и термостойкость материала, и возможные области применения. Подобраны оптимальные компоненты состава и их процентное соотношение. Результаты имеют как высокую научную значимость - исследование постэкспозиционных эффектов в нанокомпозите, так и практическую значимость, связанную с применимостью в реальном секторе экономики - разработка защитных маркеров и системы визуального определения заданной оси произвольного объекта, которая может применяться в качестве мобильной курсо-глиссадной системы посадки.

Степень разработанности.

Проведены исследования методов записи различных голографических элементов на основе нанокомпозиционного материала. Исследовано влияние энергии экспозиции на дифракционную эффективность, показано, что полученные элементы являются высокоселективными объемными голограммами. Проведены экспериментальные исследования возможности записи голографических защитных элементов непосредственно на криволинейных поверхностях: рассмотрен принцип записи и восстановления голограмм, получена формула для расчета пространственных частот таких голограмм. Исследованы схемы записи и восстановления информации, методы получения голограмм на различных подложках, получения визуальных и машиночитаемых защитных признаков. Такие элементы могут найти применение в технической голографии, являющейся большой и востребованной областью техники, базирующейся на общих принципах 3Э голографии. Для эффективного развития этой области необходимы материалы,

сочетающие высокую стабильность, термостойкость, влагостойкость и высокое значение модуляции показателя преломления, необходимые для высокой дифракционной эффективности тонкопленочных голографических элементов. Рассмотрены различные способы формирования голографического указателя оси объекта. Подобный принцип используется в голографическом кино и голографических дисплеях, однако тогда необходимо формировать движущиеся голографические изображения. Голографический указатель оптической оси не предполагает использование движущихся изображений, только ранее записанные неподвижные голографические марки. На основе анализа литературных источников задача формирования голографического маркера заданной оси произвольного объекта положение которого для наблюдателя однозначно определяется в пространстве, не решалась и не моделировалась. Рассмотрены особенности схемы записи голографического индикатора положения заданной оси удаленного объекта, основанного на пропускающей голограмме, записанной в слое светочувствительного материала и формирующей мнимое или действительное голографическое изображение, восстанавливаемое для наблюдателя впереди или позади голограммы. При перемещении наблюдателя в пространстве (по горизонтали или по вертикали) восстановленное изображение перемещается в след за ним, относительно заданной оси. Проведено исследование методов голографического формирования маркера оси на базе синтезированных голограмм объекта. Одним из возможных применений голографического указателя заданной оси произвольного объекта может быть малогабаритная мобильная система посадки самолетов и вертолетов малой авиации, в данном случае будут визуализированы угол глиссады и курсовой угол. Помимо этого, возможно использование такой системы для устройств совмещения, предполагающих работу с крупногабаритными деталями, как в строительстве, так и в машиностроении. Проведено макетирование и измерение выходных характеристик приборов и элементов.

Цель работы:

Исследование процесса обратной диффузии наночастиц в голографических нанокомпозиционных материалах, выявление закономерностей и оптимизация

исследуемых материалов, запись голографических элементов - защитных визуальных маркеров и голографических систем визуальной индикации заданной оси произвольного объекта на основе голографического нанокомпозита.

Задачи работы:

1. Выявление зависимости дифракционной эффективности, записанных элементарных нанокомпозиционных голограмм, от условий записи исходя из применения голографического нанокомпозита, как основного материала.

2. Выявление основных закономерностей изменения дифракционной эффективности записанных нанокомпозиционных голограмм при внешних воздействиях, таких как термическое воздействие, воздействие УФ облучения, влажность.

3. Проведение исследования возможности записи голограмм в нанокомпозиционных голографических материалах, включая запись на криволинейных поверхностях, запись скрытой информации, исследование схем записи и воспроизведения.

4. Проведение исследований голографических методов формирования визуального маркера заданной оси произвольного объекта, методов записи маркера в голограмму, формирования синтезированного изображения при компоновке нескольких голограмм, характеристик сформированного маркера и выявления их связи со схемой записи.

Научная новизна работы:

1. Впервые выяснены основные зависимости, связывающие параметры исследуемого накомпозиционного материала, важные для его применения, такие как термостабильность, влагостойкость, устойчивость к УФ излучению с его компонентным составом и создан материал, обеспечивающий сохранение голограммы при 1500С в сухой атмосфере или при 100% влажности при +500С в течении 1 часа.

2. Впервые проведены исследования нанесения на криволинейную поверхность в виде элемента сферы жидкого фотополимеризуемого нанокомпозита, не имеющего в составе растворителя и записи голограмм с

последующим восстановлением. Запись голограмм на криволинейных поверхностях позволяет персонифицировать голограмму, привязать ее к поверхности объекта, что является важным для голографической маркировки объектов.

3. Впервые наблюдалось длительное, в течении 14 суток изменение дифракционной эффективности голограммы, записанной в нанокомпозиционном акрилатном, фотополимеризующемся материале после окончания экспонирования, выявлена ее связь с составом материала.

Практическая значимость работы:

1. Исследованы процессы постэкспозиционной деградации дифракционной эффективности голограммы под воздействием внешних факторов, таких как повышенная влажность, температура и фотоактичничное излучение. По результатам исследования определены пределы областей применения голограмм на основе нанокомпозиционного материала.

2. Произведена запись голографических элементов непосредственно на объекте: криволинейные поверхности, бумажные материалы, стекло. Полученные голограммы пригодны для использования в качестве голографических маркеров в защитных технологиях.

3. Создана оригинальная схема записи/считывания и проведено макетирование для оптического голографического указателя оси объекта, использующего синтезированную апертуру. Макет, состоящий из матрицы 2х2 элементов, пригоден для использования в мобильной курсо-глиссадной системе, обеспечивающей посадку летательный аппаратов

Методология и методы исследований: методологическую основу диссертационного исследования составляет совокупность научных подходов и методов, соответствующих содержанию исследуемых проблем.

Положения, выносимые на защиту:

1) После окончания экспозиции в нанокомпозиционном материале продолжаются темновые процессы, ведущие к изменению дифракционной эффективности записанной голограммы, связанные с продолжением роста полимерных цепей и диффузии наночастиц:

- для материала на основе наночастиц SiO2 дифракционная эффективность нарастает после окончания экспозиции в течение 1 суток до максимального значения;

- для материала на основе наночастиц 7пО дифракционная эффективность не изменяется в течение первых суток и далее нарастает в течение 14 суток до максимального значения.

2) Термоактивированное падение дифракционной эффективности (деградация) голограммы, записанной в нанокомпозите имеет пороговый характер и зависит от температуры стеклования поперечно сшитой, акрилатной полимерной матрицы (150-160°С), типа наночастиц и их связи с полимерной матрицей (при наночастицах SiO2 происходит увеличение скорости термодеградации по сравнению с наночастицами 7пО). Наличие паров воды сдвигает процесс в область низких температур (50°С).

3) Нанокомпозит содержащий 10 вес% наночастиц 7пО обеспечивает запись голограммы с максимальной дифракционной эффективностью 40%, ее сохранение при ламинировании (нагрев до 150°С в течение 60 мин), и стабильность при нахождении в условиях 100% влажности в диапазоне температур 25-50°С в течение

1 часа (падение дифракционной эффективности не более 20%).

4) Жидкий фотополимеризующийся нанокомпозиционный материал, не имеющий растворителя в составе, обеспечивает формирование голографической метки путем записи трехмерной голограммы на произвольной криволинейной поверхности в диапазоне углов падения от нормали (в точке, где биссектриса угла между записывающими пучками совпадает нормалью) до 450, при этом голограмма обеспечивает персонификацию формы поверхности, поскольку восстановление возможно только при той же форме поверхности, что и при записи.

Степень достоверности и апробация результатов.

Основные научные результаты опубликованы в 14 трудах, в том числе из списка литературы - [2, 77, 84, 87], из которых: 5 входит в перечень ВАК, из них у

2 статей есть английские версии, входящие в международные реферативные базы данных и системы цитирования; 2 входит в международные реферативные базы данных и системы цитирования; 3 публикации, входящие в список РИНЦ; тезисов

- 3; одна работа - учебное пособие. Список работ приведен в конце автореферата.

Результаты работы представлялись на 3 выставках и в 9 докладах на 8 конференциях. Конференции: XVI Международная Конференция «ГолоЭкспо 2019», Санкт-Петербург, 2019; XV Международная Конференция «ГолоЭкспо 2018», Нижний Новгород, 2018; XLVII Научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО, Санкт-Петербург, 2018; X Международная конференция «Оптика -2017», Санкт-Петербург, 2017; XIV Международная Конференция «ГолоЭкспо 2017», Звенигород, 2017; VI Конгресс молодых ученых, Санкт-Петербург, 2017; VII международная конференция «Фундаментальные проблемы оптики - 2012»; V Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, Санкт-Петербург, 2008. Выставки: 20-й Московский международный Салон изобретений и инновационных технологий «Архимед», Москва 2017; Международный военно-технический форум «АРМИЯ-2017», Кубинка, 2017; 18th International Conference on Laser Optics ICLO 2018, Санкт-Петербург.

Автор является руководителем гранта РФФИ 18-32-00861 «Запись и восстановление 3D голограмм на криволинейных поверхностях», 2018-2020.

Получены награды: Золотая медаль Международного салона "Архимед" и Диплом к Золотой медали 20-го Московского международного Салона изобретений и инновационных технологий «Архимед»; Благодарность за участие в VI Конгрессе молодых ученых, Секция 6. «ОПТОТЕХНИКА И ОПТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ»; Диплом второй степени V Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых.

С 2007 года по настоящее время диссертант являлся участником 28 грантов и хоздоговорных работ. Наиболее значимыми, в которых применены результаты данной работы, из них являются: РФФИ 18-32-00861 «Запись и восстановление 3D голограмм на криволинейных поверхностях», 2018-2020; Проектная часть Государственного задания в сфере научной деятельности Минобрнауки России № 3.432.2014/K «Исследование методов формирования трехмерных решеток путем фотоиндуцированного перемещения и фиксации в фотополимере наночастиц золота» 2014-2016 гг; «Исследование и разработка нелинейно-оптических и люминесцентных композитов с наночастицами, самоорганизованными в 3 -х

мерные решетки для применения в качестве сенсоров механических и акустических величин», 2014 Университет ИТМО; «Исследование и разработка голографических посадочных огней» 2013-2014 АО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор" (Концерн "ЦНИИ"Электроприбор"); «Исследование процессов фотоиндуцированной самоорганизации наночастиц в фотополимере» 2012-2013, МинОбр России.

Материалы диссертационной работы используются для выполнения работ по гранту РФФИ 18-32-00861 «Запись и восстановление 3D голограмм на криволинейных поверхностях».

Структура диссертации: введение; три главы; заключение; список литературы. В работе 55 рисунков, 13 таблиц, материалы изложены на 105 страницах, список литературы представлен 93 наименованиями. Диссертационная работа выполнена в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики.

Автор выражает благодарность научному руководителю - доктору физико-математических наук, профессору, Денисюку Игорю Юрьевичу и кандидату физико-математических наук Фокиной Марии Ивановне за помощь, оказанную при работе над диссертацией.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 Применение периодических структур в оптике

Рассмотрим применение периодических структур в технической оптике и место 3Э голографических элементов. Дифракционные оптические элементы являются частью современной элементной базы оптики. Развитие дифракционной оптики всегда шло параллельно развитию рефракционных оптических элементов. Однако оно сдерживалось отсутствием подходящих материалов, методик и технологий, позволяющих производить дифракционные решетки с заданным профилем и формой штриха.

Дифракционные оптические элементы (ДОЭ) могут быть как практически идентичны голограммам, так и сочетать в себе дифракционные и рефракционные элементы. В настоящее время, возможно получить оптический элемент, микроструктура которого состоит из дифракционных, рефракционных поверхностей и участков с локальным изменением показателя преломления по заданному закону. Последнее было практически невыполнимо до появления нанотехнологий, однако в настоящее время возможно создание структуры с переменным показателем преломления.

Пример сочетания дифракционного и рефракционного пропускающего оптического элемента представлен на Рисунке 1.1 (б). Такой элемент, в отличие от элемента, представленного на Рисунке 1.1 (а), имеющего большое количество дифракционных порядков, пропускает только один дифракционный порядок, все остальные подавляются. Таким образом, обеспечивается пространственная и спектральная селекция дифракционных порядков.

Т

Т

Рисунок 1.1 - Результат сочетания дифракционных и рефракционных оптических

элементов

Поскольку введение рефракционных элементов с заданной конфигурацией позволяет селектировать дифракционные порядки, то, в результате, элемент становится похож по свойствам на трехмерную голограмму, хотя реально представляет собой двумерную решетку.

Дифракционные оптические элементы могут быть использованы как преобразователи пространственной формы лазерного излучения. Ниже представлено возможное распределение интенсивности светового пучка, полученного при помощи дифракционного оптического элемента, Рисунок 1.2, концентрирующего мощность светового пучка в фокальную область заданной формы с заданным распределением интенсивности [1].

01}

Рисунок 1.2 - Возможное распределение интенсивности светового пучка, полученного при помощи дифракционного оптического элемента [1]

В работе [2] показана возможность создания лазерного генератора линии на основе дифракционной решетки с нерегулярным периодом, Рисунок 1.3.

а)

Рисунок 1.3

Дифракционные оптические элементы обладают высокой лучевой стойкостью, если сравнивать их с пропускающими элементами. Например, дифракционные оптические элементы могут применяться для управления мощным монохроматическим терагерцовым излучением и создания оптических систем на их основе. По сравнению с параболическим зеркалами - ДОЭ проще изготовить, и они менее массивны. Так же ДОЭ используются для преобразования мощного лазерного инфракрасного и ультрафиолетового излучения [3].

В сочетании с обычными оптическими элементами, дифракционные помогают создавать принципиально новые оптические системы, не имеющие аналогов, например, двухфокусный микроскоп, в схему которого включена пластинка Вуда [4], позволяющий наблюдать находящиеся в разных плоскостях микрообъекты, выставляя их вдоль одной линии. [5]

Голографический метод также может быть применен для создания оптических элементов. В зависимости от поставленных задач голографические оптические элементы могут быть записаны при помощи известных схем записи, таких как, например, схема Габора, Рисунок 1.4 [6, 7], внеосевая схема записи по Э. Лейту и Ю. Упатниексу [8]. Впервые осевая схема записи голограмм была предложена Д. Габором в 1948 г. [6, 7] Голограммы, записанные по этой схеме,

- Схема расположения штрихов дифракционной решетки (а) и линия, формируемая этой решеткой (б) [2]

являются тонкими, восстанавливающими помимо основного изображения объекта еще и дополнительные, находящиеся на одной оси, что может влиять на качество восстановленного изображения для наблюдателя, поскольку все изображения накладываются друг на друга. Внеосевая схема записи позволяет пространственно разделить эти изображения. Однако для осесимметричных оптических систем больше подходят осевые голограммы, поскольку они хорошо с ними сопрягаются.

[9]

Рисунок 1.4 - Схема записи голограммы Габора

1.1.1 Голографические дисплеи

Интересным и актуальным применением голографии являются голографические дисплеи, которые основаны большей частью на оптической схеме голограммы Габора и предназначены для формирования квазиобъемных изображений. По принципу записи и восстановления изображения они несколько подобны техническим применениям голографии, исследуемым в данной работе -голографической системе индикатора заданной оси произвольного предмета и 3Б защитным элементам.

Рисунок 1.5 - Голографический дисплей [10]

Устройство интерактивного многопользовательского голографического дисплея, который позволяет наблюдать непрерывно меняющееся трехмерное изображение с различных ракурсов, при изменении угла наблюдения рассмотрено в работах [10, 11]. На Рисунке 1.5 показан голографический дисплей, изображение наблюдается с различных позиций напротив экрана. Такой дисплей основан на масштабируемой голографической системе, основанной на специально организованном массиве проекторов и голографического экрана. Большое число световых пучков, в данной системе соединяется в одной точке, Рисунок 1.6.

Optical

Рисунок 1.6- Схема голографического дисплея [10]

Рассмотрим подробнее принцип работы голографического дисплея из работы [10]. Так же, как и в работе [9] на голографический экран, на котором создается трехмерное изображение, проекторами передается определенное изображение. Генерируемое проектором модульное изображение определяется не направлениями наблюдения, а геометрией. Каждый модуль проецирует изображение на множество точек голографического экрана. В то же самое время каждая точка этого экрана освещается несколькими проекторами одновременно. Световые лучи, распространяясь, создают фиксированную в пространстве картину, которая не зависит от направления наблюдения.

Большое количество модулей способствует созданию 3D изображения, в результате чего происходит непрерывное изменение видимого положения объекта относительно удалённого фона в зависимости от положения наблюдателя в горизонтальной плоскости. Голографический экран преобразует падающие световые лучи, таким образом, что на срезе получается прямоугольник вертикальная грань которого соответствует полю зрения, а горизонтальная - это расстояние между двумя проекторами. Такая конфигурация позволяет обеспечить только горизонтальный параллакс. Но те же принципы возможно использовать и для обеспечения вертикального параллакса, что позволит получать полностью непрерывные 3D изображения любых объектов. Однако это бы потребовало значительного увеличения обрабатываемых данных, а соответственно и времени их рендеринга. Угловое разрешение, связанное с геометрией системы, зависит от горизонтального рассеивания. Экран представляет из себя голографически записанную рандомизированную поверхностную рельефную структуру, обеспечивающую высокую точность передачи и позволяющую контролировать профиль углового распределения. Особый профиль распределения света обеспечивает высокую избирательность и небольшой разброс диффузных характеристик. Результатом является равномерное распределение света и непрерывное 3D изображение без видимых перекрестных помех в пределах глубины поля, определяемое угловым разрешением.

1.1.2 Голографические прицелы

Еще одним интересным применением голографии в оптических приборах в настоящее время являются голографические прицелы, обеспечивающие формирование маркера, указывающего направление оптической оси оружия [12]. Принцип их действия, схемы записи и воспроизведения достаточно близки предмету данного исследования, поэтому рассмотрим их подробнее. Основной элемент этих прицелов - голограмма, на которой записан объект - прицельная марка. Прицельная марка может быть, как двумерной, например, классическое перекрестие, так и трехмерной, например, линия, ведущая от прицела к цели. Экран голографического прицела плоский, он может быть легко заменен на другой при необходимости. Меняя мощность лазера, подсвечивающего голограмму, можно менять яркость голографической прицельной марки. Голографические прицельные марки изготавливают из расчёта того, что они должны быть прозрачными, чтобы не перекрывать цель и достаточно крупными - ее размер примерно соответствует росту человека, находящемуся на удалении 100 метров от наблюдателя.

Голографические прицелы имеют однократное увеличение, принадлежат к прицелам «открытого» типа - позволяют пользоваться обоими глазами. Поскольку в основе голографического прицела лежит голограмма, то согласно принципу голографии, каждая точка голограммы содержит в себе всю информацию о записанном объекте. Следовательно, физические повреждения голограммы, а также грязь не помешают наблюдать прицельную марку через неповрежденную (не запачканную) часть голограммы, формирующей прицельную марку.

В работе [13] описывается устройство голографического прицела. Угол дифракции дифракционного элемента определяется углом падения и длиной волны света, освещающего элемент. Голограммы представляют собой дифракционные элементы, так что на угловое положение голографического изображения влияет длина волны лазера. Если расстояние до изображения большое, то за незначительным изменением угла дифракции, вызванным изменением длины волны, будет следовать большое боковое смещение изображения. Голографический прицел использует лазерный луч, излучаемый из лазерного диода

(ЛД), чтобы осветить голограмму. Голограмма формирует голографическое изображение виртуальной прицельной метки в направлении, перпендикулярном к плоскости голограммы на большом расстоянии. Во время работы лазерного диода возможно изменение его температуры, следствием чего может быть изменение длины волны генерируемого им излучения. Это в свою очередь приведет к отклонению полученного изображения от его расчетной позиции. Таким образом, в значительной степени уменьшается точность прицеливания.

Оптическая система, которая может полностью исключить боковое смещение изображения при изменении длины волны что так же рассматривается в работе [13]. Система состоит из пропускающей голограммы и пропускающего голографического оптического элемента (ГОЭ). ГОЭ используется для компенсации изменения угла дифракции голограммы, вызванной изменением длины волны. Поперечное смещение голографического изображения, вызванное изменением длины волны, может быть выражено как:

Бт^ = ^ — (1)

где ф есть угол смещения изображения, d является константой, представляющей средний период интерференционных полос голограммы, 0 и X -угол падения и длина волны лазерного излучения, соответственно.

Как видно из уравнения (1), при изменении X, если угол падения 0 остается неизменным на угол ф влияет только X. Если изображение находится далеко от голограммы, небольшое изменение ф может вызвать большое боковое смещение, как показано на Рисунке 1.7. Для голографических прицелов, голографические изображения должны быть закреплены в направлении нормали голограммы. Таким образом, левая часть уравнения (1) становится равной 0. Если при изменении длины волны X ^ X', угол падения остается неизменным, угловое

положение изображения определяется выражением: бЬп.^ = ^ — Бтв. Таким образом получаем:

ыпф = (2)

Длина волны ЛД, используемая в голографических прицелах, составляет 535 нм. Для изготовления компактных голографических прицелов, луч, освещающий голограммы, обычно имеет большую частоту. Предположим, что пучок, падает под углом 0=60°, в таком случае, период d голограммы должен быть 618 нм, для того чтобы ф = 0. Обычно изменение температуры на один градус становится причиной изменения длины волны на 0,3 нм. Предположим, что температура увеличилась на 10 градусов, длина волны ЛД станет 538 нм. Если расстояние до изображения составляет 50 м, то боковое смещение изображения будет составлять 24 см, Рисунок 1.7. Голографические прицелы, как правило, используются для целей, находящихся на расстоянии от десятков до ста метров, поэтому боковое смещение оказывает сильное влияние на точность прицеливания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шекланова Елизавета Борисовна, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Thomson, M. J. Design and fabrication of Fourier plane diffractive optical elements for high-power fibre-coupling applications / M. J. Thomson, M. R. Taghizadeh // Optics and Lasers in Engineering. - 2004. - P. 671-681.

2. Баля, В. К. Нерегулярная дифракционная решетка для лазерного генератора линии / В. К. Баля, И. Ю. Денисюк, Е. Б. Шекланова, Н. Д. Ворзобова // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2013. - Т. 56. - № 12. -С. 61-65.

3. Венедиктов, В. Ю. О возможности применения киноформных элементов в зеркальных проекционных системах для ВУФ-литографии / В. Ю. Венедиктов // Журнал технической физики. - 2007. - Т. 77. - В. 1. - С. 130-133.

4. Годжаев, Н. М. Оптика : учеб. пособие для физических специальностей вузов / Н. М. Годжаев. - М. : Высш. шк., 1977. - 432 с.

5. Фишман, А. И. Фазовые оптические элементы - киноформы / А. И. Фишман // Соросовский образовательный журнал. - 1999. - №12. - С. 76-83.

6. Gabor, D. Microscopy by reconstructed wave-fronts/ D. Gabor, W. L. Bragg // Proc. Roy. Soc. (London). - 1949. - Vol. - A197. - P. 454.

7. Gabor, D. Microscopy by Reconstructed Wave Fronts: II / D. Gabor // Proc. Phys. Soc. - 1951. - Vol. B64. - P. 449.

8. Leith, E. N. Reconstructed wavefronts and communication theory / E. N. Leith, J. Upatnieks // J. Opt. Soc. Am. - 1964. - V. 54. - P. 1295

9. Денисюк, Ю. Н. Осевой диффузный направленный экран на основе пропускающей голограммы габора / Ю. Н. Денисюк, Ганжерли Н. М. // Журнал технической физики. - 2005. - Т.25. - Вып. 1. - С. 65-69.

10. Large Scale Interactive Holographic Display / T. Agocs [и др.] // Proc. IEEE VR. - 2006. - P. 57.

11. Holographic three-dimensional telepresence using large-area photorefractive polymer / P. A. Blanche [и др.] // Nature. - 2010. - Vol. 468. - P. 80-83.

12. Жиров, С.Н. Голографические технологии в современном оптическом приборостроении / С. Н. Жиров, М. М Кузнецов. // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2013.

- Т. 5. - № 1. - С. 293-295.

13. Shou, L. Optical matching system for eliminating lateral position displacement of holographic images under varying laser wavelength / Liu Shou, Xiangsu Zhang // Journal of Physics: Conference Series 415. - 2013. - P. 012080.

14. Schnars, U. Digital recording and numerical reconstruction of holograms / U. Schnars, W. P. O. Jueptner // Meas. Sci. Technol. - 2002. - Vol. 13. - P. R85-R101.

15. Cuche, E. Spatial filtering for zero order and twin image elimination in digital off-axis holography / E. Cuche, P. Marquet, C. Depeursinge // Appl. Opt. - 2000. - Vol.

39. - P. 4070-4075.

16. Wavelet based three-dimensional object recognition using single off-axis digital Fresnel hologram / Nelleri A. [и др.] // Proc. SPIE. - 2005. - Vol. 5827. - P. 3037.

17. Javidi, B. Three-dimensional object recognition by use of digital holography / B. Javidi, E. Tajahuerce // Opt. Lett. - 2000. - Vol. 25. - P. 610-612.

18. Frauel, Y. Neural network for three-dimensional object recognition based on digital holography / Y. Frauel, B. Javidi // Opt. Lett. - 2001. - Vol. 26. - P. 1478-1480.

19. Tajahuerce, E. Shift-invariant three-dimensional object recognition by means of digital holography / E. Tajahuerce, O. Matoba, B. Javidi // Appl. Opt. - 2002. - Vol.

40. - P. 3877-3886.

20. Javidi, B. Three-dimensional-object recognition by use of single exposure on-axis digital holography / B. Javidi, D. Kim // Opt. Lett. - 2005. - Vol. 30. - P. 236-238.

21. Rosen, J. Three-dimensional joint transform correlator / J. Rosen // Appl. Opt.

- 1998. - Vol. 37. - P. 7538-7544.

22. Kumar, D. Digital Holography for Recognition and Security of 3D Objects / D. Kumar, N. K. Nishchal // Springer Proceedings in Physics. - 2017. - Vol. 194. - P. 107115.

23. Concealed moire pattern encoded security holograms readable by a key hologram / A. Aggarwal [h gp.] // Optics & Laser Technology. - 2006. - Vol. 38. - P. 117-121.

24. Cross-talk free image encryption and watermarking by digital holography and random composition / Meng Xiang [h gp.] // Optics Communications. - 2007. - Vol. 269.

- P. 47-52.

25. Sabel, T. Holographic Materials and Optical Systems / Tina Sabel, Marga C. Lensen // Holographic Materials and Optical Systems / Tina Sabel [h gp.]. - London: InTech, 2017. - Chapter 1. - P. 3-25.

26. Jinxin, G. A Review of the Optimisation of Photopolymer Materials for Holographic Data Storage / Guo Jinxin, Michael R. Gleeson, John T. Sheridan // Physics Research International. - 2012. - Vol. 2012. - P. 803439.

27. Gleeson, M. R. Optimization of photopolymers for holographic applications using the Non-local Photo-polymerization Driven Diffusion model / Michael R. Gleeson, Guo Jinxin, John T. Sheridan // Opt. Express. - 2011. - Vol. 19. - P. 22423-22436.

28. Volume holographic recording in Irgacure 784-doped PMMA photopolymer / Ying Liu [h gp.] //Opt. Express. - 2017. - Vol. 25. - P. 20654-20662.

29. High efficiency panchromatic photopolymer recording material for holographic data storage systems / Vayalamkuzhi Pramitha [h gp.] // Optical Materials. -2016. - Vol. 52. - P. 212-218.

30. Leite, E. Photopolymerizable nanocomposites for holographic applications : Doctoral Thesis. - Dublin Institute of Technology, 2010.

31. Holograms for Shaping Radio-Wave Fields / J. Salo [h gp.] // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2002. - No. 5. - S161-S167.

32. Holographic Optical Elements Recorded in Silver Halide Sensitized Gelatin Emulsions. Part 1. Transmission Holographic Optical Elements / J. Kim [h gp.] // Applied Optics. - 2001. - Vol. 40. - No. 5. - P. 622-632.

33. Photochromic Organic-Inorganic Nanocomposites as Holographic Storage Media / P. Judeinstein [h gp.] // Advanced Materials for Optics and Electronics. - 1997.

- Vol. 7. - No. 3. - P. 123-133.

34. A Phase Hologram Compact RCS Range for Scale Model Measurements / A. Lonnqvist [h gp.] // Proceedings of 3rd ESA Workshop on Millimetre Wave Technology and Applications, Espoo, Finland. - 2003. - P. 511-516.

35. Construction and Characterization of Compound Holographic Lenses for Multichannel One-Dimensional Fourier Transformation and Optical Parallel Processing / M. Collados [h gp.] // Optics Communications. - 2005. - Vol. 249. - No. 13. - P. 8594.

36. High-Performance Photorefractive Polymers / M. Liphardt [h gp.] // Science.

- 1994. - V. 263. - No. 5145. - P. 367-369.

37. Rowe, D. Developments in holographic-based scanner designs / D. Rowe // Proc. SPIE 3131, Optical Scanning Systems: Design and Applications. - 1997. - DOI: 10.1117/12.277764.

38. Owen, H. The Impact of Volume Phase Holographic Filters and Gratings on the Development of Raman Instrumentation / H. Owen // Journal of Chemical Education.

- 2007. - Vol. 84. - No. 1. - P. 61-66.

39. Ultrafast Holographic Topometry of the Face for Medical Applications / A. Thelen [h gp.] // Medical Laser Application. - 2006. - Vol. 21. - No. 1. - P. 9-14.

40. Applications of a Self-Developing Photopolymer Material: Holographic Interferometry and High Efficiency Diffractive Optical Element / S. Martin [h gp.] // Optical Memory and Neural Networks. - 1998. - Vol. 7. - No. 2. - P. 79-87.

41. Interactivity Holography/ Photochemistry: How the Combined Approach Helps Understand and Optimise the Holographic Recording / M. Bolte [h gp.] // Proceedings of SPIE: Holography, Optical Recording, and Processing of Information. - 2005. - No. 6252. - P. 625203.1-625203.9.

42. Materials for the Recording of Thin Holographic Grating Couplers / E. M. Weiss [h gp.] // Materials Science in Semiconductor Processing. - 2000. - Vol. 3. - No. 3. - p. 413-418.

43. Methylene-Blue Sensitized Dichromated Gelatin: WideRange Colour Adjustment of Reflection Hologram / J. Zhu [h gp.] // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2004. - Vol. 6. - No. 1. - P. 132-136.

44. Hologram Recording on Photopolymer Materials / D. Close [h gp.] // Applied Physics Letters. - 1969. - V. 14. - No. 5. - P. 159-160.

45. Kippelen, B. Overview of Photorefractive Polymers for Holographic Data Storage / B. Kippelen // Holographic Data Storage / In: Coufal H.J., Psaltis D., Sincerbox G.T. (eds). - Berlin : Springer, 2000. - P. 159-169.

46. Jenney, J. Holographic Recording with Photopolymers / J. Jenney // Journal of the Optical Society of America. - 1970. - V. 60. - No. 9. -P. 1155-1161.

47. TiO2 Nanoparticle-Photopolymer Holographic Recording / C. Sanchez [h gp.] // Advanced Functional Materials. - 2005. - V. 15. - No. 10. - P. 1623-1629.

48. Synthesis of New Photopolymeric Methacrylate Thioester With s-Triazine Ring for Holographic Recording / H.-J. Lee [h gp.] // Optical Materials. - 2007. - V. 30.

- No. 4. - P. 637-644.

49. Carraher, C. Introduction to Polymer Chemistry / C. Carraher. - 4th Edition. -CRC Press, 2017. - 560 P. - ISBN 9781498737616.

50. Zhao, G. Diffusion Model of Hologram Formation in Dry Photopolymer Materials / G. Zhao, P. Mourolis // Journal of Modern Optics. - 1994. - V. 41. - No. 10.

- P. 1929-1939

51. Gleeson M. R. A review of the modelling of free-radical photopolymerization in the formation of holographic gratings / Michael R. Gleeson, John T. Sheridan // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. - 2009. - Vol. 11. - P. 024008 (12pp).

52. Jenney, J. A. Nonlinearities of Photopolymer Holographic Recording Materials / J. A. Jenney // Appl. Opt. - 1972. - Vol. 11. - P. 1371.

53. Van Renesse, R. L. Photopolymers in holography / R. L. Van Renesse // Opt. and laser technol. - 1972. - Vol. 4. - P. 24-27.

54. Booth, B. L. Photopolymer material for holography / B. L. Booth // Appl.Opt.

- 1972. - Vol. 11. - P. 2994.

55. Colburn, W.S. Volume Hologram Formation in Photopolymer Materials / W.S. Colburn, K.A. Haines // Appl.Opt. - 1971. - Vol. 10. - P. 1636.

56. Surface Modified ZrO2 and TiO2 Nanoparticles Embedded in Organic Photopolymers for Highly Effective and UV-Stable Volume Holograms / O. Sakhno [h gp.] // Nanotechnology. - 2007. - V. 18. - No. 10. - P. 105704-105710.

57. Cheben, P. A Photopolymerizable Glass with Diffraction Efficiency Near 100% for Holographic Storage / P. Cheben, M. Calvo // Applied Physics Letters. - 2001. -V. 78. - No 11. - P. 1490-1492.

58. Volume Holographic Sol-Gel Material with Large Enhancement of Dynamic Range by Incorporation of High Refractive Index Species / F. Del Monte [h gp.] // Advanced. Materials. - 2006. - V. 18. - No. 15. - P. 2014-2017.

59. One-Step, Micrometer-Scale Organization of Nano- and Mesoparticles using Holographic Photopolymerization: A Generic Technique / R. Vaia [h gp.] // Advanced Materials. - 2001. - V. 13. - No. 20. - P. 1570-1574.

60. Holographic Recording in Nanoparticle-Doped Photopolymer / I. Naydenova [h gp.] // Proceedings of SPIE. - 2006. - V. 6252. - P. 625206.

61. Tomita, Y. Holographic Assembly of Nanoparticles in Photopolymers for Photonic Applications / Y. Tomita // SPIE Newsroom, Micro/ Nano Lithography & Fabrication. - 2007. - DOI: 10.1117/2.1200612.0475.

62. Suzuki, N. Holographic Recording in TiO2 Nanoparticle-Dispersed Methacrylate Photopolymer Films / N. Suzuki, Y. Tomita, T. Kojima // Applied Physics Letters. - 2002. - V. 81. - No. 22. - P. 4121-4123.

63. Smirnova, T. Nonlinear Diffraction in Gratings Based on Polymer-Dispersed TiO2 Nanoparticles / T. Smirnova [h gp.] // Applied Physics B - Lasers and Optics. -2005. - V. 80. - No. 8. - P. 947-951.

64. Kim, W. Nanoparticle-Induced Refractive Index Modulation of Organic-Inorganic Hybrid Photopolymer / Kim W., Y.-C. Jeong, J. Park // Optics Express. - 2006. - V. 14. - No. 20. - P. 8967-8973.

65. Tomita, Y., Two-Dimensional Imaging of Atomic Distribution Morphology Created by Holographically Induced Mass Transfer of Monomer Molecules and Nanoparticles in a Silica-Nanoparticle-Dispersed Photopolymer Film / Y. Tomita [gp.] // Optics Letters. - 2006. -V. 31. - No. 10. - P. 1402-1404.

66. Suzuki, N. Highly Transparent ZrO2 Nanoparticle-Dispersed Acrylate Photopolymers for Volume Holographic Recording / N. Suzuki [h gp.] // Optics Express.

- 2006. - V. 14. - No. 26. - P. 12712-12719.

67. Suzuki, N. Silica-Nanoparticle-Dispersed Methacrylate Photopolymers with Net Diffraction Efficiency Near 100% / N. Suzuki, Y. Tomita // Applied Optics. - 2004.

- V. 43. - No. 10. - P. 2125-2129.

68. Tomita, Y. Holographic manipulation of nanoparticle distribution morphology in nanoparticle-dispersed photopolymers / Y. Tomita, N. Suzuki, K. Chikama // Opt. Lett.

- 2005. - Vol. 30. - P. 839-841.

69. Haw, M. Holographic data storage: The light fantastic / M. Haw // Nature. -2003. - Vol. 422. - P. 556-558.

70. Diffusion Study in Tailored Gratings Recorded in Photopolymer Glass with High Refractive Index Species / O. Martínez-Matos [h gp.] // Applied Physics Letters. -2007. - V. 91. - No. 14. - P. 141115-141118.

71. Piazzolla, S. First-harmonic Diffusion Model for Holographic Grating Formation in Photopolymers / S. Piazzolla, B. Jenkins // Journal of the Optical Society of America B. - 2000. - V. 17. - No. 7. - P. 1147-1157.

72. Two-Way Diffusion Model for Short-Exposure Holographic Grating Formation in Acrylamide-Based Photopolymer / T. Babeva [h gp.] // Journal of the Optical Society of America B. - 2010. - V. 27. - No. 2. - P. 197-203.

73. Suzuki, N. Real-time Phase-Shift Measurement During Formation of a Volume Holographic Grating in Nanoparticle-Dispersed Photopolymers / N. Suzuki, Y. Tomita // Applied Physics Letters. - 2006. - V. 88. - No. 1. - P. 011105-011105-3.

74. Three-Dimensional Confocal Raman Imaging of Volume Holograms Formed in ZrO2 Nanoparticle-Photopolymer Composite Materials / K. Chikama [h gp.] // Journal of Applied Physics. - 2008. - V. 103. - No. 11. - P. 113108-113108-6.

75. Holographic Composites with Gold Nanoparticles: Nanoparticles Promote Polymer Segregation / L. Goldenberg [h gp.] // Chemistry of Materials. - 2008. - V. 20.

- No. 14. - P. 4619-4627.

76. Жидкая композиция для фотополимеризационноспособной пленки для записи голограммы, способ получения композиции, способ получения вышеуказанной пленки : пат. 2541251 Рос. Федерация : МПК G 03 F 7/028, G 03 F 7/027, G 03 F 7/07, G 03 F 7/033, B 82 B 1/00 / И.Ю. Денисюк [и др.] ; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВО "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики". - N 2013123700/04 ; заявл. 23.05.13 ; опубл. 20.02.15, Бюл. N 5. - 10 c.

77. Burunkova, J.A. Holographic nanocomposite and a related diffraction element / J.A. Burunkova, I.Y. Denisyuk, D.I. Zhuk, E.B. Sheklanova // Optics and spectroscopy.

- 2017. - Vol. 122. - No. 2. - P. 341-343

78. Spatial transfer of matter as a method of holographic recording in photoformers / G. M. Karpov [и др.] // Opt. Commun. - 2000. - Vol. 174. - P. 391-404.

79. Holographic polymer-dispersed liquid crystals (H-PDLCs) / T. J. Bunning [и др.] // Annu. Rev. Mater. Sci. - 2000. -Vol. 30. - P. 83.

80. Landau, L. D. Statistical Physics, Volume 5, part 1 of Course of Theoretical Physics / L. D. Landau, E. M. Lifshitz. - 3rd ed. - Elmsford, New York: Pergamon Press, 1980. - 562 p.

81. The morphology and performance of holographic transmission gratings recorded in polymer dispersed liquid crystals / T. J. Bunning [и др.] // Polymer. - 1995.

- Vol. 36. - P. 2699.

82. Denisyuk, I. Y. Optical nanocomposites based on high nanoparticles concentration and its holographic application / I. Y. Denisyuk [и др.] // Nanocrystals -Synthesis, Characterization and Applications / S. Neralla [и др.]. - London : InTech, 2012. - Chapter 5. - P. 81-102.

83. Vorzobova, N. D. Development of periodic and three-dimensional structures in acrylic-monomer photopolymer materials by holographic methods / N. D. Vorzobova [и др.] // Radiophysics and Quantum Electronics. - 2015. - Vol. 57. - Р. 595-602.

84. Шекланова, Е. Б. Фото- и термодеградация голограмм, записанных в нанокомпозите / Е. Б. Шекланова, И. Ю. Денисюк, А. В. Быков // Научно-

технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2018. -Т. 18. - № 4(116). - С. 695-699

85. Davidson, M. W. Fundamentals of mercury arc lamps [Электронный ресурс] / M. W. Davidson // Carl Zeiss Microscopy Online Campus | Education in microscopy and Digital Imaging. URL: http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu/articles/lightsources/mercuryarc.html (дата обращения: 16.01.2019).

86. Andrzejewska, E. Photopolymerization kinetics of multifunctional monomers // Prog. Polim. Sci. - 2001. - V. 26. - P. 605-665.

87. Sheklanova, E.B. A 3D Cryptographic Information Protective Holographic Element / E. B. Sheklanova, M. I. Fokina, I. Y. Denisyuk // Optics and spectroscopy. -2018. - Vol. 125. - No. 4. - P. 563-565.

88. Сахно, О. В. Влияние изменения оптической толщины регистрирующего фотополимерного материала на голографическую запись / О. В. Сахно, Е. А. Тихонов // Журнал технической физики. - 1991. - Т. 61. - В. 10. - С. 105-113.

89. Ken, Y. Hsu Experimental characterization of phenanthrenequinone-doped polymethyl methacrylate photopolymer for volume holographic storage / Ken Y. Hsu, Shiuan Huei Lin, Yi-Nan Hsiao, Wha Tzong Whang // Opt. Eng. - 2003. - Vol. 42(5). -P. 1390-1396.

90. Dan, Y. Holographic storage stability in PQ-PMMA bulk photopolymer / Dan Yu, Hongpeng Liu, Yongyuan Jiang, Xiudong Sun // Optics Communications. - 2010. -Vol. 283. - P. 4219-4223.

91. Kim, J. Analysis of thermal properties of the Dupont photopolymer for the digital holographic security card system / J. Kim, H. Lee, N. Kim, E. Kim, S. Gil // SPIE 5363, 192. - 2004.

92. Wu, S. D. Characteristics of DuPont photopolymers for slanted holographic grating formations / S. D. Wu, E. N. Glytsis // Opt. Soc. Amer. J. B. - 2004. - Vol. 21. -P. 1722-1731.

93. Вереникина, Н.М. Типы фоточувствительных материалов и регистрирующих сред для оптико-голографических систем архивной памяти / Н.М.

Вереникина [и др.] // Методы и устройства оптико-голографических систем архивной памяти / под ред. д.т.н. проф. С. Б. Одинокова. - Москва : ТЕХНОСФЕРА, 2018. - Глава 3. - С. 124-153.