專利名稱：雙波長敏感的光致聚合物全息記錄材料及其制備方法
技術領域：
本發明與多波長光全息存儲有關，特別是一種雙波長敏感的光致聚合物全息記錄材料及其制備方法。
背景技術：
光全息存儲是一種有高冗余度，能夠并行讀/寫的海量存儲技術。它在目前的數據傳輸中，是解決計算機傳輸及存儲之間瓶頸的技術之一。也是21世紀信息互聯網中所需的傳輸速度快，存儲容量大的技術支撐之一，因而有著廣闊的發展全景。全息存儲技術的應用很大程度上取決于材料的性能。全息存儲介質有很多，如銀鹽材料、重鉻酸鹽明膠、光致抗蝕劑，光導熱塑劑，光致變色材料，光折變晶體和光聚物等。有機光聚物有較好的光學性能，不需要后濕化學處理，對環境有很好的抵抗性，化學組成范圍寬，性能價格比高和能大規模生產等優點，使其能制成全息光盤與計算機相連，有廣泛的商業應用前景，因而成為近幾年來研究的熱點。
目前，光聚合物材料的發展比較迅速，單一波長的存儲材料研究較多，多波長存儲材料的研究很少。在全息存儲中，波長復用又是提高存儲密度，提高傳輸速度的有效技術之一，因而有重要的科學和現實意義，引起國內外的關注。張純林等人提出了只對單一紅光或綠光敏感的光聚合物材料(參見[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.26882-9；[3]“新型防潮的光致聚合物全息記錄材料及其應用”光學學報，1993，13(8)729-733.)。在上述文獻中，都沒涉及多波長存儲材料的問題，因而在提高存儲密度方面，尚存不足之處。
發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明提供一種雙波長敏感的光致聚合物全息記錄材料及其制備方法，這種材料將吸收波長范圍擴大，在不減低材料的靈敏度的同時，使材料在各波長的衍射效率大于30％。在632.8nm和514nm波長條件下存儲圖象，無串擾噪聲，圖象清楚。
本發明的雙波長敏感的光致聚合物全息記錄材料是一種光聚物干膜，按其重量百分比(wt)，它的組分含有聚乙烯醇40-60wt％丙烯酰胺6-18wt％亞甲基雙丙烯酰胺3-6wt％三乙醇胺20-45wt％赤蘚紅0.1-0.3wt％亞甲基藍0.1-0.3wt％所述的光聚物干膜是以聚乙烯醇為基體，丙烯酰胺和亞甲基雙丙烯酰胺作為單體，赤蘚紅和亞甲基藍作為光引發劑，三乙醇胺作為共引發劑，該材料的具體制備過程如下1、按重量百分比稱量各原料；2、將聚乙烯醇(PVA，分子量約為1750克/摩爾)溶解于蒸餾水并加熱到80C，攪拌使其溶解，最后得到10wt％的PVA溶液；3、將三乙醇胺(TEA)溶解于蒸餾水中，充分溶解，然后加入PVA溶液中；4、將赤蘚紅(ErB)體充分溶解于蒸餾水中，得到理想的染料溶液，然后將此染料溶液加入第3步獲得得PVA溶液中并充分攪拌使其完全溶解；5、同樣將亞甲基藍晶體(MB)分溶解于蒸餾水中，得到理想的染料溶液，然后將此染料溶液加入第4步獲得得PVA溶液中并充分攪拌使其完全溶解；
6、最后往上述第5步獲得的溶膠中加入丙烯酰胺(AA)單體和亞甲基雙丙烯酰胺(BAA)單體，均勻攪拌后得到光聚物溶液，這一步要求在暗室操作，避免材料曝光；7、將第6步制得的溶液倒在平板上，然后放在暗室中陳化36～48小時，待水份揮發后，便得本發明的光聚物干膜。
本發明材料的吸收光譜線如圖1所示，從圖中可見，赤蘚紅的最大吸收峰在528nm，亞甲基藍的最大吸收峰在633nm，兩者的吸收峰沒有發生重疊，在一種染料的最大吸收峰處，另一種染料的吸收幾乎為零，因此，用它們各自吸收峰處的波長曝光時，并不引起另外一種染料曝光，所以適合雙波長記錄。本發明光聚物干膜的光聚合過程是當用合適波長的(514nm或633nm)的相干光輻照材料時，在材料中發生一個光衰減反應，一種染料被激發到高能態，然后將能量傳遞給三乙醇胺生成三乙醇胺的激發態自由基，引發單體聚合。濃度梯度使單體從光強低處向光強高處遷移，導致折射率不同，形成折射率調制光柵。采用另一波長的光曝光，另一染料被激發，引發同樣光聚合過程，生成不同的光柵。最后染料經曝光后被漂白，光聚物材料經充分照明后會成為透明物質，因此該材料是理想的多波長全息記錄材料。
圖1是本發明材料的吸收光譜曲線，赤蘚紅的最大吸收峰在528nm，對綠光敏感，亞甲基藍的最大吸收峰在633nm，對紅光敏感。兩者的吸收峰沒有發生重疊。
圖2是本發明材料在實施例1中獲得的衍射效率的生長曲線。
圖3是本發明材料在全息記錄中的再現象，(a)是紅光再現的像，(b)是綠光再現的像，(c)是雙波長共同再現的像。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步說明。
實施例1按照本發明材料的具體制備過程如下1、按重量百分比稱量各原料；
2、將聚乙烯醇(PVA，分子量約為1750克/摩爾)溶解于蒸餾水并加熱到80C，攪拌使其溶解，最后得到10wt％的PVA溶液；3、將三乙醇胺(TEA)溶解于蒸餾水中，充分溶解，然后加入PVA溶液中；4、將赤蘚紅(ErB)體充分溶解于蒸餾水中，得到理想的染料溶液，然后將此染料溶液加入第3步獲得得PVA溶液中并充分攪拌使其完全溶解；5、同樣將亞甲基藍晶體(MB)分溶解于蒸餾水中，得到理想的染料溶液，然后將此染料溶液加入第4步獲得得PVA溶液中并充分攪拌使其完全溶解；6、最后往上述第5步獲得的溶膠中加入丙烯酰胺(AA)單體和亞甲基雙丙烯酰胺(BAA)單體，均勻攪拌后得到光聚物溶液，這一步要求在暗室操作，避免材料曝光；7、將第6步制得的溶液倒在平板上，然后放在暗室中陳化36～48小時，待水份揮發后，便得本發明的光聚物干膜。
最后得到光聚物干膜的組分為聚乙烯醇50wt％丙烯酰胺12.3wt％亞甲基雙丙烯酰胺4.7wt％三乙醇胺22.5wt％赤蘚紅0.15wt％亞甲基藍0.17wt％紅光和綠光的衍射效率分別為40％，35％實施例2按照上述具體過程制備材料，最后得到光聚物干膜組分為聚乙烯醇40wt％丙烯酰胺18wt％亞甲基雙丙烯酰胺4wt％
三乙醇胺27.4wt％赤蘚紅0.12wt％亞甲基藍0.23wt％分別用Ar+激光器和He-Ne激光器對材料曝光，所得到的衍射效率生長曲線如圖2，紅光和綠光的衍射效率分別為17％16％實施例3按照上述具體過程制備材料，最后得到光聚物干膜組分為聚乙烯醇60wt％丙烯酰胺12.6wt％亞甲基雙丙烯酰胺4.3t％三乙醇胺25wt％赤蘚紅0.21wt％亞甲基藍0.27wt％紅光和綠光的衍射效率分別為30％，20％
權利要求
1.一種雙波長敏感的光致聚合物全息記錄材料，其特征在于它是一種光聚物干膜，其重量百分比(wt％)如下成分 wt％聚乙烯醇 40-60wt％；丙烯酰胺 6-18wt％；亞甲基雙丙烯酰胺 3-6wt％；三乙醇胺 20-45wt％；赤蘚紅 0.1-0.3wt％；亞甲基藍 0.1-0.3wt％。
2.根據權利要求1所述的雙波長敏感的光致聚合物全息記錄材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟①按重量百分比稱量各原料；②將聚乙烯醇溶解于蒸餾水并加熱到80℃，攪拌使其溶解，最后得到10wt％的PVA溶液；③將三乙醇胺溶解于蒸餾水中，充分溶解，然后加入到PVA溶液中；④將赤蘚紅晶體充分溶解于蒸餾水中，得到染料溶液，然后將此染料溶液加入第③步獲得的PVA溶液中并充分攪拌使其完全溶解；⑤將亞甲基藍晶體充分溶解于蒸餾水中，得到染料溶液，然后將此染料溶液加入第④步獲得的PVA溶液中并充分攪拌使其完全溶解；⑥最后往上述第⑤步獲得的PVA溶液中加入丙烯酰胺單體和亞甲基雙丙烯酰胺單體，均勻攪拌后得到光聚物溶液，這一步要求在暗室操作，避免材料曝光；⑦將第⑥步制得的溶膠倒在平板上，然后放在暗室中陳化36～48小時，待水份揮發后便得本發明的光聚物干膜。
全文摘要
一種雙波長敏感的光致聚合物全息記錄材料及制備方法，雙波長敏感的光致聚合物全息記錄材料是一種光聚物干膜，含有聚乙烯醇、丙烯酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺、三乙醇胺、赤蘚紅和亞甲基藍。其具體制備方法包括按各成分的重量百分比稱量原料；將聚乙烯醇溶解于蒸餾水，制得10wt％的PVA溶液；在聚乙烯醇溶液中加入溶解于蒸餾水的三乙醇胺；分別加入溶解于蒸餾水的赤蘚紅晶體和溶解于蒸餾水的亞甲基藍；加入丙烯酰胺晶體和甲基雙丙烯酰胺晶體，得到光聚物溶膠；將上述溶膠倒在平板上，陳化待水份揮發后便得光聚物干膜。本發明的材料能夠對紅光和綠光兩種波長敏感，相互間記錄信息沒有串擾，衍射效率都超過30％，該材料適用于雙波長全息存儲。
文檔編號G03H1/18GK1448782SQ03116838
公開日2003年10月15日 申請日期2003年5月9日 優先權日2003年5月9日
發明者劉學璋, 姚華文, 陳仲裕 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所