新型非结晶甲基丙烯酸酯、其的制备和应用_4

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如透镜、反射镜、偏转镜、滤器、散射屏、衍射元 件、光导体、波导、投影屏和/或掩模的光学作用。通常,取决于全息图如何曝光和全息图的 尺寸,这些光学元件表现出频率选择性。
[0076] 另外,例如用于个人肖像的全息图像或成像、安全文件中的生物测定的成像或者 通常用于广告、安全标签、商标保护、贴商标、标签、设计要素、装饰、插图、通票、图像等的图 像或图像结构,和可以呈现出数字数据的图像,尤其是还与上述产品的组合,也可以借助于 根据本发明的光聚合物组合物制备。全息图像可以给出三维图像的印象,但它们也可以呈 现出图像顺序、电影短片或许多不同物体,这取决于它们照射的角度、它们用其照射的光源 (包括移动光源)等。由于这些不同的设计可能性,因此全息图,特别是体积全息图对于上 述应用是有吸引力的技术解决方案。
[0077] 所述光聚合物制剂可以特别以膜的形式用作全息介质。作为载体,将对可见光谱 范围(在400 - 780 nm波长范围内透射率大于85%)的光透明的材料或材料复合物的层涂 覆在一侧或两侧上,并且任选地将覆盖层施涂到光聚合物层上。
[0078] 优选的载体材料或材料复合物基于聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、乙酸纤维素、水合纤维素、硝酸纤维素、环 烯烃聚合物、聚苯乙烯、聚环氧化物、聚砜、三乙酸纤维素(CTA)、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲 酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛或聚二环戊二烯,或它们的混合物。它们特别优选基于PC、 PET和CTA。材料复合物可以是膜层压物或共挤出物。优选的材料复合物是基于方案A/B、 A/B/A或A/B/C中的一种的双重和三重膜。特别优选PC/PET、PET/PC/PET和PC/TPU (TPU =热塑性聚氨酯)。
[0079] 作为上述塑料载体的替代,也可以使用平面玻璃板,其特别用于具有精确成像 的大面积曝光,例如用于全息光刻[Ng, Willie W. ; Hong, Chi-Shain; Yariv, Amnon. Holographic interference lithography for integrated optics. IEEE Transactions on Electron Devices(1978), ED-25(10), 1193-1200.1 SSN:0018-9383]〇
[0080] 载体的材料或材料复合物可以在一侧或两侧经防粘、防静电、疏水或亲水化整理。 在面向光聚合物层的一侧,所述改性起到使光聚合物层能够从载体上无损剥离的目的。背 离光聚合物层的载体一侧的改性用于确保根据本发明的介质符合例如当在辊压制机中,特 别是在辊对辊方法中加工时需要的特殊机械要求。 实施例
[0081] 下面将参照实施例更详细地解释本发明。
[0082] 借助于反射排列的双光束干涉测量全息介质的全息性能DE和Λ η 然后借助于根据图1的测量布置,如下测试可以该方式制备的全息介质的全息性能: 借助于空间滤波器(SF)以及准直仪透镜(CL)将He-Ne激光束(发射波长633 nm)转 化成平行的均匀光束。信号和参考光束的最终横截面由可变光阑(I)确定。可变光阑开口 的直径为0.4 cm。偏振敏感光束分离器(PBS)将激光束分离成两束相干的等偏振的光束。 通过λ /2板,参考光束的功率被调节至0. 5mW且信号光束的功率调节至0. 65mW。在拆下 样品情况下,使用半导体检测器(D)来测定功率。参考光束的入射角(a)为-21. 8°且并 且信号光束的入射角(β〇)为41.8°。所述角度由样品法向开始至光束方向测量。根据图 1,CItl因此具有负号并且β C1具有正号。在样品(介质)的位置,两个交叠光束的干涉场产 生亮和暗条纹的光栅,其与入射到样品上的两个光束的角平分线垂直(反射全息图)。介质 中的该条纹间距Α,也称为光栅周期为~225nm (介质的折射率取~1. 504)。
[0083] 图1表示用其测量介质的衍射效率(DE)的全息实验装置。图1表示在λ = 633 nm (He-Ne激光)下全息介质测试仪(HMT)的几何结构:M =镜子,S =快门,SF =空间 滤波器,CL =准直仪透镜,λ/2 = λ/2板,PBS =偏振敏感光束分离器,D =检测仪,I = 可变光阑,= -21.8°、= 41.8°是在样品外(介质外)测量的相干光束的入射角。 RD =转台的参考方向。
[0084] 以如下方式将全息图写入到介质中: ?打开这两个快门(S)曝光时间?。
[0085] ?随后随着快门(S)关闭,介质放置5分钟的时间用于扩散仍没有聚合的写入单 体。
[0086] 写入的全息图以下列方法读取。信号光束的快门保持关闭。参考光束的快门被打 开。参考光束的可变光阑被关至直径〈1 _。这确保对于介质的所有旋转角度(Ω),光束 总是完全处于先前写入的全息图中。在计算机控制下,转台覆盖从到Ω _的角度范 围,角度步宽为〇.〇5°。Ω由样品法向至转台的参考方向测量。当写入全息图情况下参 考光束的入射角和信号光束的入射角具有相同绝对值,即= -31.8°和= 31.8° 时,得到转台的参考方向。Ω记录=0°。对于α0 = -21.8°和β0 = 41.8°,Ω记录因此为 10°。一般而言,全息图写入(记录)期间干涉场满足:
[0087] Θ ^为介质外的实验室系统中的半角,并且全息图写入期间满足:
[0088] 在该情形下,Qtl因此为-31.8°。在达到的每一旋转角Ω下,在零阶透射的光束 的功率借助于相应的检测仪D测量,并且在第一阶衍射的光束的功率借助于检测仪D测量。 在每一达到的角度Ω下,衍射效率作为以下的商获得:
A是衍射光束的检测仪中的功率,和Λ是透射光束的检测仪中的功率。
[0089] 借助于上述方法,测量Bragg曲线(描述了衍射效率Tl作为写入的全息图的旋转 角Ω的函数)并且储存在计算机中。另外,相对于旋转角Ω绘制在零阶透射的强度并且 储存在计算机中。
[0090] 全息图的最大衍射效率(DE = nmax),即其的峰值,在下测量。为了该目的可 能必须改变衍射光束的检测仪的位置以确定该最大值。
[0091] 现在借助于親合波理论(参见:H. Kogelnik, The Bell System Technical Journal, 48卷,1969年11月,9期2909页-2947页)由测量的Bragg曲线和透射强 度作为角度函数的变化确定光聚合物层的折射率对比度Δη和厚度d。应注意,由于光聚合 而因此出现的厚度收缩,因此全息图的条纹间距A'和条纹的取向(倾斜)可能偏离干涉图 案的条纹间距A和其的取向。因此,在最大衍射效率情况下的角度Ci tl'或者相应的转台角 度Ω 也将偏离Cttl或者相应的Ω is#。结果,Bragg条件改变。在评价方法中考虑该改 变。评价方法在下面描述: 所有与写入的全息图相关并且不与干涉图案相关的几何量表示为由虚线示出的量。
[0092] 对于反射全息图的Bragg曲线η (Ω),根据Kogelnik,满足: 其中:

当读取全息图("重构")时,如上面类似地所述,满足:
在Bragg条件下,"移相"DP = 0。因此,满足:
仍然未知的角度β '可由写入全息图期间干涉场的Bragg条件与全息图读取期间的 Bragg条件的比较确定,其中假设仅出现厚度收缩。得出:
V为光栅厚度,ξ为失谐参数并且Φ'为写入的折射率光栅的取向(倾斜)。α '和 β '对应于写入全息图期间干涉场的角度Citl和β ^,但在介质中测量并且针对全息图的光 栅(厚度收缩后)。η为光聚合物的平均折射率并且设置在1. 504。λ为真空中激光的波 长。
[0093] 然后对于ξ = 0,得出最大衍射效率
(DE = q J : 如图2中所示,衍射效率的测量数据、理论Bragg曲线和透射强度相对于旋转中心角 ΔΩ = Ω重构一Ω = CK1q -少0 (也被称为失谐角度)作图。
[0094] 由于DE是已知的,因此根据Kogelnik的理论Bragg曲线的形状仅由光聚合物层 的厚度W决定。对于一定的厚度W,随后通过DE校正Λ η以使得DE的测量和理论总是一 致。现在调节W直到理论Bragg曲线的第一个次极小值的角度位置与透射强度的第一个 次极大值的角度位置相一致,并且另外对于理论Bragg曲线的半高全宽(FWHM)与透射强度 的相一致。
[0095] 由于当借助于Ω扫描重构时反射全息图的方向跟着旋转,但是用于衍射光的检 测仪仅仅能检测有限的角度范围,因此宽全息图(小W)的Bragg曲线在Ω扫描中没有完 全检测到,而仅仅在适合的检测仪的定位情况下检测到中心区域。对Bragg曲线进行补充 的透射强度的形状因此被另外用于调节层厚W。
[0096] 图2示出了根据耦合波理论的Bragg曲线//(虚线)、测量的衍射效率(实心圆) 和透射功率(黑色实线)相对于失谐角度Λ Ω的图。图2示出了相对于失谐角度Λ Ω绘 制的作为实心线的测量的透射功率A (右边的4由),相对于失谐角度Δ Ω绘制的作为实 心圆的测量的衍射效率η (左边的4由)(如果被检测仪的有限尺寸允许的话),和作为虚 线的Kogelnik理论的拟合(左边的7$由)。
[0097] 对于制剂,该过程在不同的介质上可能重复多次不同的曝光时间?,以确定在写入 全息图期间DE达到饱和值时入射激光束的平均能量剂量。平均能量剂量万由分配给角度 α。和β ^的两个分光束的功率(Ρ , = 0. 50 mW的参考光束和Ps = 0. 63 mW的信号光束)、 曝光时间t和可变光阑的直径(0. 4 cm)如下得出:
改变分光束的功率,使得在使用的角度Cttl和β ^下在介质中实现相同的功率密度。
[0098] 根据本发明的甲基丙燔酸酷的制备 实施例1. 1-1. 3:根据表1的一般制备方法 将甲基丙烯酸缩水甘油酯、三苯基膦和Jonol (2, 5-二叔丁基-4-甲基苯酚)预先引 入具有搅拌器和回流冷凝器的三颈烧瓶,并且使空气缓慢通过。加热至70
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