[发明专利]包含链上取代的花青染料的全息介质

说明书

本发明涉及包含可光聚合的组分和光引发剂体系的光聚合物组合物，该光引发剂体系含有链上取代的花青染料。本发明进一步提供包含本发明的光聚合物组合物的光聚合物、包含本发明的光聚合物的全息介质、本发明的全息介质的用途以及使用本发明的光聚合物制造全息介质的方法以及借助脉冲激光辐射曝光相应的全息介质。

一开始提到的类型的光聚合物组合物是现有技术中已知的。WO 2008/125229 A1例如描述了包含聚氨酯基质聚合物、基于丙烯酸酯的书写单体以及含共引发剂和染料的光引发剂的光聚合物组合物和可由其获得的光聚合物。在使用光聚合物时，由全息曝光产生的折射率调制Δn起到决定性的作用。在全息曝光时，通过书写单体，例如高折射率丙烯酸酯在干扰场中的高强度位置处的局部光聚合将信号光束和参考光束（在最简单的情况下为两个平面波）的干扰场绘制成折射率光栅。光聚合物中的折射率光栅（全息图）含有信号光束的所有信息。通过仅用参考光束照射全息图，随后可以再次重构信号。由此重构的信号的强度相对于入射参考光的强度被称作衍射效率，下文称作DE（如Diffraction Efficiency）。

在由两个平面波的叠加产生的全息图的最简单情况下，DE由重构时衍射的光的强度与非衍射光和衍射光的强度总和的商得出。DE越高，就使信号以指定亮度可见所需的参考光的光量而言全息图的效率越高。

为了可以实现全息图的尽可能高的Δn和尽可能高的DE，原则上应该选择光聚合物组合物的基质聚合物和书写单体以使它们的折射率相差尽可能大。一种可能的实现方式是使用具有尽可能低折射率的基质聚合物和具有尽可能高折射率的书写单体。合适的具有低折射率的基质聚合物是例如可通过多元醇组分与多异氰酸酯组分的反应获得的聚氨酯。

但是，除了高DE和Δn值外，对于由光聚合物组合物制成的全息介质而言非常重要的还在于基质聚合物在最终介质中是高度交联的。当交联程度太低时，该介质缺乏足够的稳定性。其可能导致写入该介质中的全息图的品质明显降低。在最糟糕的情况下，随后甚至可能破坏全息图。

特别对于工业大规模使用由光聚合物组合物制成的全息介质而言另外非常重要的是，光敏性足以实现在给定的激光源下大面积曝光而不损失折射率调制。特别地，合适的光引发剂的选择在此对于光聚合物的性质而言具有决定性的意义。

但是，使用连续激光源的全息曝光在大面积曝光的情况下遇到技术限制，因为必须始终照射每单位面积一定的光剂量以确保全息图的有效形成，并且技术上可行的激光功率有限。另外，在相对低的剂量下的大面积曝光需要长曝光时间，这又对曝光装置的机械振动衰减提出极高要求。

全息图的大面积曝光的另一可能方式在于使用极短的光脉冲，例如来自脉冲激光器或与极快速快门结合的连续波激光器。在脉冲激光器的情况下的常见脉冲持续时间为500 ns或更短。在具有极快速快门的连续波激光器的情况下的常见脉冲持续时间为100 µs或更短。在此可以辐射与数秒内的连续激光器相同量的能量剂量。由此可以逐点写入全息图。由于脉冲激光器或快速光学快门在技术上可行并且这种类型的曝光装置对机械振动衰减具有极低要求，这是用于全息图的大面积曝光的上述具有连续激光器的装置的良好技术替代物。

从WO 2008/125229 A1中获知的光聚合物由于其中所用的光引发剂而具有过低的光敏性，以致其无法用于通过脉冲激光器书写全息图。

本发明的目的因此是提供可用于制造光聚合物的光聚合物组合物，由于其较高光敏性，可通过脉冲激光器在其中书写全息图。

通过包含可光聚合的组分和光引发剂体系的光聚合物组合物实现这一目的，所述光引发剂体系包含式(I)的链上取代的花青染料

其中

K是式(II)、(III)或(IV)的基团