Не смотря на то, что этот голографический фоточувствительный материал обладает многими интересными качествами (высокая дифракционная эффективность, панхроматическая чувствительность, отсутствие химической обработки, цена...), тем не менее, существуют некоторые сложности его использования и меры предосторожности, которые необходимо учитывать и соблюдать, чтобы получить хорошие голограммы.
Субстрат очень тонкий (60 мкм) пленки HX200 - это триацетат целлюлозы (TAC), который остается очень чувствительным к царапинам и микроцарапинам. Толщина пленки HX200 также делает ее легко рвущейся при различных манипуляциях, связанных с ее ламинированием или деламинированием носителя (субстрат стеклянный).
Пленка HX200 очень сильно электризуется, и ее активная поверхность липкая (слой мономеров). Это делает ее настоящим «пылеуловителем» после снятия защитной пленки. Если пузырьки воздуха или пыль застревают между фотополимером и стеклянной подложкой во время ламинирования пленки, это систематически приводит после записи к "пятнам или черным пузырям", хорошо видимым на изображении при воспроизведении.
Во время процесса записи воздух, застрявший в этих пузырьках, подвергается повышению температуры из-за эффекта светового излучения. Это повышение температуры приводит к образованию локализованных зон термических смещений. Отсюда необходимо манипулировать и ламинировать с этой пленкой под вытяжным шкафом с ламинарным потоком (избыточное давление фильтрованного воздуха), чтобы гарантировать качественное нанесение на стеклянную пластину.
Даже после финальной операции пост-отверждения (экспозиция в УФ), пленка HX200 остается чувствительной к растворителям, содержащимся в клеях черных самоклеящихся носителей с эмульсионной стороны, или к аэрозольным краскам, используемым для чернения задней стороны пленки. Акриловые краски, в свою очередь, довольно плохо прилипают к этому носителю.
Когда светочувствительный слой не экспонирован, он имеет заметную (синеватую) окраску, связанную с присутствием пигментов, используемых для чувствительности пленки к различным цветам.
В случае записи голограммы типа Денисюка, отсутствие прозрачности, связанное с этой окраской эмульсии HX200, еще больше ограничивает максимальную эффективность, уменьшая соотношение опорный/объектный лучи, которое гораздо более благоприятно для черно-белой панхроматическоой эмульсии, которая, почти прозрачна.
Для одного и того же голографического объекта была проанализирована дифракционная эффективность или общий коэффициент дифракции цветной отражающей голограммы (RGB) типа Денисюка, записанной на HX200, и сравнена с максимальной эффективностью, полученной на этом же носителе, для монохромной записи (один цвет).
Полученные результаты ясно показывают, что общая эффективность цветной голограммы (RGB) в 2-3 раза ниже, чем у той же монохромной голограммы.
Фильм HX200 проявляет выраженную чувствительность к неравномерности светового потока. Этот феномен проявляется в виде хорошо видимых темных зон границ на восстановленном изображении, несмотря на первоначально обманчивый визуальный вид однородности зоны покрытия.
Использование хорошо откалиброванного оптического измерителя мощности для каждой соответствующей длины волны необходимо для обеспечения оптимальной однородности зоны светового покрытия.
Точно так же, без использования пространственного фильтра и учитывая высокую чувствительность к этой неравномерности экспозиции, фигуры дифракции от пыли, возможно, присутствующей в объективе или на зеркалах, будут хорошо выражены и видны в финальном изображении.
В рамках использования трех независимых лазеров (RGB) для записи голограмм в настоящих цветах, крайне важно для обеспечения хорошей цветопередачи или баланса цветов, необходимо правильно сбалансировать распределение освещенности и добиться почти идеальной однородности зоны покрытия формата записываемой пленки, и так для каждого цвета.
Отображение синего цвета получается лучше при выборе длины волны 473 нм, чем при 488 нм.
Выбор RGB баланса по одновременным или последовательным экспозициям
Что касается оптимизации цветового баланса, предпочтительнее экспонировать одновременно (в одно и то же время) три основных цвета, а не проводить «последовательные экспозиции», другими словами, записывать последовательно различные красные, зеленые и синие цвета. Выбор последовательного подхода приводит к значительному хроматическому дисбалансу при окончательном восстановлении голограммы. Это связано с более высокой эффективностью, полученной для первого первоначально записанного цвета, в ущерб двум следующим.
Интригующие световые пульсации (вспышки) более или менее быстрые и интенсивные, казалось бы, исходящие от поверхности фотополимера HX200 иногда могут наблюдаться в активной фазе фотополимеризации при записи голограммы. Я думаю, что это визуализация световых интерферограмм, которые могут быть сгенерированы реакциями экзотермичности фотополимера HX200 и/или возможными источниками вибрационных нарушений.
Плотность световой мощности – ключевой параметр.
Плотность световой мощности (P R) определяется как световая энергия, полученная на единицу площади, выраженная в милливаттах на квадратный сантиметр (мВт/см²). Для HX200 оптимальная плотность, определенная в техническом паспорте COVESTRO, составляет 4,6 мВт/см², но она остается специфичной для конкретной сборки, выполненной и описанной производителем для этой характеристики.
Таким образом, она не может соответствовать реальному случаю записи голограммы типа Денисюка. Угол падения пучка света при тестировании материала не равен углу Брюстера (56,7° минимальные отражения), а составляет 22°, толщина подложки очень велика (тепловой диффузор), соотношение (Реф/объект равно 1) на уровне эмульсии, а объект для голографии не поглощающий и не диффузный, поскольку смоделирован отражающим зеркалом.
Эксперименты в реальных и обычных условиях показывают совершенно иной результат и подчеркивают новую проблему, непосредственно связанную с минимальным уровнем энергетической плотности мощности (P R), из-за появления «зон смещения», вызванных тепловым нагревом HX200 и/или стеклянной подложки во время экспозиции в фазе фотополимеризации.
Это тепловое расширение проявляется в «зонах смещения» (в виде появления центральных кольцевых пятен). Особенно это характерно для зеленых и синих цветов (при более коротких длинах волн), чем для красного.
Критический порог
Критический порог, установленный в ходе наших экспериментов, кажется, не должен превышать 0.75 мВт/см² накопленной энергии (R+G+B) для пленки размером 10x10 см, ламинированной на плоском стеклянном субстрате обычного качества толщиной 4 или 6 мм и формата 19x24 см. Превышение этого порога систематически вызывает дефекты зон нежелательных термических смещений.
Размещение светочувствительной пленки между двумя стеклянными пластинами (одна из которых может быть антибликовой) позволяет уменьшить тепловую диффузию HX200 через эти два субстрата и, таким образом, повысить критический максимальный порог с 0.7 мВт/см² до почти 1.05 мВт/см², не вызывая этих проблем. Хотя использование боросиликатных стеклянных пластин (закаленное стекло) с очень низким коэффициентом теплового расширения является дорогостоящим, зато остается лучшим решением для устранения проблемы «термических смещений».
Если использование угла Брюстера для записи голограммы типа Денисюка имеет заметные преимущества в плане снижения энергетических потерь и паразитных отражений за счет увеличенной передачи излучения, этот подход не оказывается таким выгодным, как ожидалось. В самом деле, он создает как минимум три основных недостатка. Во-первых, крайне важно, чтобы опорный луч был недивергентным и идеально коллимированным (плоский волновой фронт), чтобы условие Брюстера было выполнено по всей площади. Во-вторых, при этом угловом значении (~56°) это создает длинные тени на объекте, что не всегда выглядит наилучшим образом, в-третьих, необходимо использовать угол восстановления, почти скользящий, чтобы вернуть условие Брэгга при его реконструкции.
Для этого типа голографической записи использование угла, более предпочтительно ближе к 45° для опорного луча (по отношению к нормали). Это позволит выгодно реконструировать голограмму в районе 60°.