Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364139
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62791)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21319)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21692)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8692)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3462)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20644)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Аппроксимация данных с помощью программы Origin 22 4 Построение модели профиля показателя преломления объемных решеток с помощью программы mathcad 23 Заключение 35

Название: Аппроксимация данных с помощью программы Origin 22 4 Построение модели профиля показателя преломления объемных решеток с помощью программы mathcad 23 Заключение 35
Раздел: Остальные рефераты
Тип: реферат Добавлен 19:43:10 22 октября 2011 Похожие работы
Просмотров: 425 Комментариев: 6 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Выпускная работа по «Основам информационных технологий»

Магистрантки

физического факультета

кафедры физической оптики

Толстик Е.А.

руководитель:

ст. преподаватель

Кожич П.П.

Минск – 2007


Реферат по ИТ в предметной области

«Применение информационных технологий при исследовании фоторегистрирующих полимерных материалов»

Оглавление реферата

Оглавление реферата. 2

Список обозначений. 3

Введение. 4

Глава 1 Обзор литературы.. 5

Глава 2 Описание программ. 6

Глава 3 Физическое описание процесса диффузии. 9

3.1 диффузионное усиление голографических решеток в полимерных слоях. 9

3.2 реализация принципа диффузионного усиления в полимерном материале, содержащем фенантренхинон. 11

Глава 4 результаты и обсуждение. 13

4.1 анализ кинетических кривых усиления, полученных с помощью программ Exel и Origen 13

4.2 определение степени завершенности диффузии. 17

4.3 Аппроксимация данных с помощью программы Origin. 21

4.4 Построение модели профиля показателя преломления объемных решеток с помощью программы mathcad. 22

Заключение. 35

Список литературы к реферату. 36

Интернет-ресурсы в предметной области. 38

Действующий личный сайт в WWW... 39

Граф (круг) научных интересов. 40

Список литературы к выпускной работе. 45

Приложение. 46

Список обозначений

ИТ – информационные технологии

ФХ – фенантренхинон

ПММА - пролиметилметакрилат

Введение

Развитие современных оптических методов записи и обработки изображения непрерывно расширяет требования, предъявляемые к регистрирующим материалам, стимулируя создание новых светочувствительных сред [1,2]. Полимерные фоторегистрирующие материалы являются в настоящее время предметом интенсивных исследований в силу их расширяющегося применения в различных фототехнологиях (оптическая запись информации, изготовление элементов голографической, дифракционной и волноводной оптики, фотолитография и т.д.).

Набор объемных регистрирующих сред, позволяющих получать высокоэффективные голограммы со стабильными свойствами, в настоящее время ограничен [3]. Один из таких материалов представляет собой полимерное стекло с фенантренхиноном [4]. Он позволяет получать как отражательные, так и пропускающие голограммы с почти 100%-ной эффективностью, которые могут полноценно использоваться как носители информации [5] и голографические интерференционные фильтры со спектральной селективностью менее 0.1 нм для астрономии и спектроскопии [6], а также другие голографические оптические элементы [7,8].

Для проведения экспериментальных работ по данной тематике, а также для обработки полученных результатов применяются как текстовые редакторы. Так и математические редакторы Mathcad и Origen, позволяющие провести подробное исследование и математическое моделирование постэкспозиционного поведения фотоиндуцированных (голографических) решеток в модельной среде с диффузионным усилением, состоящей из полиметилметакрилата (ПММА) с распределенным в нем фенантренхиноном (ФХ).

Цель работы состоит в анализе использования современных средств информационных технологий, позволяющих компьютерное моделирование процессов термического усиления объемных фазовых решеток различного периода и выявления причин их несинусоидальности, на примере четырех наиболее распространенных программ, таких как Microsoft Word, Origen, Microsoft Excel и МathCAD .


Глава 1 Обзор литературы

Фотопревращения регистрирующих полимерных материалов и их постэкспозиционная обработка всегда приводят в той или иной степени к изменению показателя преломления, зависящему от количества поглощенного света [3]. Если величина этого изменения достигает значений и выше, то говорят, что материал обладает фоторефрактивными свойствами. В исследуемых полимерных слоях в процессе термического усиления происходит диффузия неприсоединеных в процессе регистрации молекул ФХ, что приводит к увеличению амплитуды модуляции показателя преломления.

Для более точного анализ причин диффузии и нагладного представления данного процеса, необходимо проведение математического моделирования и хорошая обработка полученных экспериментальных данных, включающая аппроксимирование результатов сложными экспоненциальными выражениями.

Естественно, для проведения таких объемных и тщательных исследований в полимерном материале не достаточно простых программ. Большую роль в написании научной работы, статьи или реферата играют текстовые редакторы такие как Microsoft Office Word и Microsoft Office Excel, позволяющие съэкономит время и сделать качественное описание проделанных экспериментов. Данный цикл программ не только позволяет придать работе эстетичный внешний облик, но и провести глубокий и точный математический анализ, свесьти данные в простые таблицы и хорошо представить результаты.

Использование такой программы, как Origen, упрощает сложные математические выкладки и позволяет построить точные графические представления физических процессов.

В то же время программа Mathcad - это мощный и эффективный инструмент количественного представления и исследования аналитических моделей. Особенностью этой программы является наличие "умного" рабочего поля (woprksheet), позволяющего ставить Маткаду задачи и получать решения в форме, близкой к привычной математической. Наличие Маткада в арсенале исследователя или инженера просто необходимо для проведения точных экспериментов, а также для обработки полученных результатов. MATHCAD - универсальный математический пакет, предназначенный для выполнения инженерных и научных расчетов. Основное преимущество пакета - естественный математический язык, на котором формируются решаемые задачи. Объединение текстового редактора с возможностью использования общепринятого математического языка позволяет пользователю получить готовый итоговый документ. Создание физических моделей диффузии в полимерных слоях при помощи обыкновенных компьютерных программ для рисования было бы крайне затруднимо и практически невозможно.

В этой работе рассматриваются наиболее используемые среди экспериментаторов компьютерные программы, обладающие достаточно простым и легко доступным в изучении содержанием, и в то же время обширными возможностями в области анализа данных.

Глава 2 Описание программ

Microsoft Word является наиболее популярным из используемых в данный момент текстовых процессоров, что сделало его закрытый формат документа .DOC стандартом де-факто, и вынудило конкурирующие программы добавить поддержку совместимости с данным форматом. Фильтры экспорта и импорта в данный формат присутствуют в большинстве текстовых процессоров, например, в AbiWord и OpenOffice.org Writer (подробнее см. Текстовый процессор). Большая часть информации, нужной для работы с данным форматом, добывается посредством обратного инжиниринга, поскольку большая её часть отсутствует в открытом доступе. Формат документа разных версий Word часто меняется, различия бывают довольно тонкими. Форматирование, нормально выглядящее в последней версии, может не отображаться в старых версиях программы, поскольку обратная совместимость часто отсутствует.

Формат файлов .DOC Word 97 был опубликован Microsoft, однако более поздние версии спецификации держатся в секрете и предоставляются только партнёрам Microsoft, правительствам и некоторым учреждениям. Ходят слухи, что некоторые аспекты формата файлов .DOC полностью не понимают даже в Microsoft. Недавно Microsoft сообщила о планах по переходу на XML-ориентированный формат файлов для всех своих офисных приложений. Word 2003 имеет собственный XML-формат, опционально использующий публично документированную схему, названную WordprocessingML, которая доступна во всех редакциях Word 2003 и одобрена несколькими организациями, включая правительство Дании. «Профессиональная» версия имеет возможность использования не-Майкрософтовских схем прямо из WinWord. Apache Jakarta POI — программная библиотека, написанная на Java, цель которой — предоставить возможность чтения и записи в бинарный формат файлов Microsoft Word.

Как и прочие приложения из Microsoft Office, Word может расширять свои возможности посредством использования встроенного макроязыка (сначала использовался WordBasic, однако с версии Word 97 применяется VBA — Visual Basic для приложений). Однако это предоставляет широкие возможности для написания встраиваемых в документы вирусов (так называемые «макровирусы»). Наиболее ярким примером была эпидемия червя Melissa. В связи с этим, многие считают разумной рекомендацию всегда выставлять наивысший уровень настроек безопасности при использовании Word (Меню: «Tools>Macro>Security», «Сервис>Макрос>Безопасность…» в локализованных русских версиях). Также нелишним будет использовать антивирусное программное обеспечение. Первым вирусом, поражавшим документы Microsoft Word, был Concept, созданный для демонстрации возможности создания макровирусов.

Электронные таблицы Microsoft Excel - чрезвычайно мощная программа, позволяющая достигать нужного результата различными способами даже, в самых, казалось бы, простых ситуациях. Excel предлагает богатые возможности для построения сложных формул. Вооружившись несколькими математическими операторами и правилами ввода значений в ячейки, можно превратить рабочий лист в мощный программируемый калькулятор.

Excel имеет несколько сотен встроенных функций, которые выполняют широкий спектр различных вычислений. Функции - это специальные, заранее созданные формулы, которые позволяют легко и быстро выполнять сложные вычисления, производить финансовый и статистический анализ.

С помощью Excel можно создавать сложные диаграммы для данных рабочего листа. Использование макросов в рабочих листах Excel, позволяет вести работу с пользователем в интерактивном режиме и выполнять громоздкие и рутинные операции всего несколькими щелчками кнопки мыши.

М athCAD является интегрированной системой программирования, ориентированной на проведение математических и инженерно-технических расчетов.

Система MathCAD содержит текстовый редактор, вычислитель и графический процессор.

Текстовый редактор - служит для ввода и редактирования текстов. Тексты являются комментарии и входящие в них математические выражения не выполняются. Текст может состоять из слов, математических выражений и формул, спецзнаков. Отличительная черта системы - использование общепринятой в математике символики (деление, умножение, квадратный корень).

Вычислитель - обеспечивает вычисление по сложным математических формулам, имеет большой набор встроенных математических функций, позволяет вычислять ряды, суммы, произведения, определенный интеграл, производные, работать с комплексными числами, решать линейные и нелинейные уравнения, проводить минимизацию функции, выполнять векторные и матричные операции и т.д.. Легко можно менять разрядность чисел и погрешность интеграционных методов.

Графический процессор - служит для создания графиков. Он сочетает простоту общения с пользователем с большими возможностями графических средств. Графика ориентирована на решение типичных математических задач. Возможно быстрое изменение размеров графиков, наложение их на текстовые надписи и перемещение их в любое место документа. MathCAD автоматически поддерживает работу с математическим процессором. Последний заметно повышает скорость расчетов и вывода графиков, что существенно в связи с тем, что MathCAD всегда работает в графическом режиме. Это связано с тем, что только в этом режиме можно формировать на экране специальные математические символы и одновременно применять их вместе с графиками и текстом. MathCAD поддерживает работу со многими типами принтеров, а так же с плоттерами.

MathCAD - система универсальная, т.е. она может использоваться в любой области науки и техники, везде, где применяются математические методы. Запись команд в системе MathCAD на языке, очень близком к стандартному языку математических расчетов, упрощает постановку и решение задач.

Математический интерпретатор системы - наиболее интересная её часть. Математические формулы, подлежащие интерпретации, записываются в общепринятом виде. Например, вычисление квадратного корня из двух в системе MathCAD задаётся как √2 =, а не в виде PRINT SQR (2) , как это делается, скажем, на Бейсике. Для ввода формул используются шаблоны, вводимые определёнными комбинациями клавиш. Имеется возможность изменения формата представления чисел, например числа знаков после разделительной точки, погрешности вычислений и обозначения мнимой единицы (i на j и наоборот) при операциях с комплексными числами.

В MathCAD предусмотрены средства для решения нелинейных уравнений, не имеющих аналитических решений. Так , функция root (f(x,y,z,),x) ищет значение переменной x, при котором f(x,y,z) = 0. Более сложные вычисления (решение систем нелинейных уравнений, минимизация функций нескольких переменных и др.) обеспечиваются организацией вычислительного блока, открываемого словом Given.

Специалистов в электротехнике и радиотехнике наверняка привлечёт способность системы MathCAD выполнять все предусмотренные в ней вычисления как с действительными, так и с комплексными числами.

В MathCAD введён функционально полный набор векторных и матричных операций. Это существенно облегчает решение задач линейной алгебры. В качестве примера в документе 3 даётся решение системы линейных уравнений с комплексными коэффициентами, в ходе которого производится обращение комплексной матрицы. К таким уравнениям приводит анализ электрических и электронных цепей на переменном токе.

Есть средства линейной и сплайн-интерполяции и экстраполяции данных. Линейная интерполяция графически означает просто соединение узловых точек графика отрезками прямых. В отличии от неё сплайн-интерполяция напоминает соединение этих точек с помощью гибкой линейки. Строго математически это означает проведение через каждые три точки линии, описываемой кубическим полиномом. При этом во всех стыкуемых точках обеспечивается непрерывность как первой , так и второй производной каждого из полиномов. Сплайн-интерполяция - это мощное средство представления данных, заданных небольшим числом узловых точек.

OriginLab производит профессиональный анализ данных и графиков программного обеспечения для ученых и инженеров. Продукт предназначен для простого использования, но есть возможность и гибкость для обеспечения самых требовательных пользователей. Ориджен продлил инструменты анализа статистики, 3D установки, обработки изображений и обработки сигналов.

Глава 3 Физическое описание процесса диффузии

3.1 диффузионное усиление голографических решеток в полимерных слоях

Как известно, фотоиндуцированная диффузия во многих случаях положительно влияет на свойства фазовых голографических материалов, усиливая и стабилизируя записываемые в них голограммы [9,10].

Рассмотрим процесс, в котором только исходное вещество А (или только фотопродукт В) составляет часть макромолекулы (и не может диффундировать), а второй компонент системы – В или А – диффундирует в полимере [11]. Тогда диффузия «размывает» распределение концентрации лишь одного из веществ, а противофазное ему распределение другого стабильно. Поскольку соответствующие этим распределениям вклады в голограмму также противофазные и, следовательно, гасят друг друга, диффузионная деградация одного из них должна приводить к усилению результирующей голограммы.

Рассмотрим систему, в которой протекает фотореакция :

AB

Тогда, согласно формуле Лорентц-Лорентца, модуляции показателя преломления голографической решетки будет описываться выражениями:

(1)

(2)

где , – мольные рефракции фотопродукта и молекул ФХ, соответственно,

– время записи голографической решетки.

Фазовая картина после окончания процесса усиления ФГР будет задаваться распределением присоединенных молекул ФХ:

. (3)

Видно, что благодаря диффузии непрореагировавших молекул А и увеличивается. Тогда коэффициент усиления фазового изображения М будет определяться выражением:

. (4)

Образование пространственного распределения в голографической решетке иллюстрируется на рисунке 1. В процессе записи голограммы интерференционным полем, интенсивность представляется синусоидальным распределением (рис.1а). После экспонирования распределения концентраций веществ А и В являются противофазными (рис.1б). Они же и дают противофазные вклады в модуляцию показателя преломления (рис.1в) Если вклад в модуляцию n неподвижного вещества В значительно больше вклада диффундирующего вещества А, то их суммирование дает распределение , синфазное световому полю.

При комнатной температуре полимерная матрица сохраняет некоторый свободный объем, который можно определить как пространство, не занятое атомами, поскольку плотнейшая упаковка не достигается [12]. Когда систему нагревают, начинается тепловое движение, твердое тело расширяется, при этом возникает дополнительный свободный объем. Увеличение свободного объема приводит к возможности диффузии даже довольно крупных молекул. Таким образом, после термического усиления амплитуда модуляции показателя преломления в голографических решетках существенно изменится и будет иметь вид, представленный на рисунке 1г. [11].


Рис. 1 . Схема, поясняющая процесс получения дифракционных решеток при превращении исходного вещества А в фотопродукт В (а-в) и процесс диффузионного усиления голографических решеток (г)

Распределение концентрации диффундирующего вещества А после диффузионного усиления будет однородным. Тогда модуляция показателя преломления будет определяться лишь веществом В.

3.2 реализация принципа диффузионного усиления в полимерном материале, содержащем фенантренхинон

Изложенный принцип диффузионного усиления голограмм реализован в полимерной среде с использованием реакции фотовосстановления фенантренхинона в полиметилметакрилате [7]. Светочувствительность материала обусловлена способностью ФХ при облучении присоединяться к полимеру, превращаясь в 9-10-замещенное производное фенантрена (НФXR) по принципиальной схеме:

ФХ ФХ НФХ НФХR,

где ФХ - триплетно-возбужденная молекула ФХ, НФХ – семихиноновый радикал, RH и R – соответственно молекула и радикал полимера.

Под действием света молекулы хинонов, и ФХ в их числе, способны восстанавливаться, отщепляя атом водорода от молекулы растворителя (полимера) и образуя семихиноновый радикал, что ведет к изменению показателя преломления системы. Этот механизм обеспечивает запись фазовых голограмм в реальном масштабе времени. Под действием излучения ФХ изменяет свою химическую структуру, а образовавшийся фотопродукт (семихиноновый радикал) присоединяется к молекуле ПММА и теряет свою подвижность.

Прозрачность и макроскопическая жесткость многих обычных полимеров, таких как ПММА, привели к предположению, что эти матрицы близки по своей природе к органическим и неорганическим стеклам при низких температурах (обычно при 77 К). Однако опыты, в которых малые молекулы диспергировали в твердых полимерных матрицах, показали, что при 300 К полимерные матрицы сохраняют значительно больший свободный объем, чем обычные органические стекла, что обеспечивает значительную молекулярную подвижность.

В процессе термического усиления деградация распределения ФХ приводит к выравниванию его концентрации в слое. Соответственно деградирует и задаваемое им распределение показателя преломления. При этом суммарная фазовая картина усиливается. Коэффициент усиления фазового изображения М определяется как отношение , полученное после окончания диффузии ФХ к его значению в момент прекращения записи. Для фотопродукта величина , оцененная по рефракциям связей [3] равна 62,9, а =3,5 см3 /моль. Эти значения дают оценку величины коэффициента усиления М =18. Усиленное фазовое изображение сформировано распределением стабильных продуктов фотовосстановления ФХ, присоединенных к макромолекулам. Конечное же распределение ФХ в слое однородно, что позволяет сделать слой не чувствительным к излучению видимого диапазона, используя экспонирование однородным некогерентным излучением после усиления записанных изображений.

Фиксирование голограммы производится облучением образца некогерентным излучением в полосе поглощения фенантренхиноном. При этом непрореагировавший фенантренхинон, равномерно распределенный по объему образца, преобразуется в несветочувствительный фотопродукт, а не изменяется.

Содержащие фенантренхинон полимерные среды позволяют записывать высокоэффективные голографические решетки. Толщина регистрирующих слоев при этом 1-3 мм, что приводит к высокой селективности записанных голограмм. Существует ряд применений голограмм, требующих наряду с высокой эффективностью низкой селективности. Для ее уменьшения необходимо использовать регистрирующие слои с меньшей толщиной. Для сохранения высокой дифракционной эффективности в более тонких слоях требуется повышение достижимой . Очевидной возможностью для этого является увеличение концентрации ФХ в слое.

Таким образом, фотохимический механизм записи состоит в присоединении молекул к полимерным цепям. Усиление (проявление) голограмм после записи достигается без дополнительной обработки за счет диффузионного размывания пространственного распределения ФХ, промодулированного наложением интерференционного поля, при том что дополнительное к нему распределение фотопродукта (связанных с полимером фенантреновых групп) почти не изменяется, обеспечивая тем самым чрезвычайно долговременную стабильность голограмм.

Таким образом, в формировании голограммы на постэкспозиционной стадии участвуют процесс присоединения радикалов к макромолекулам, а также три диффузионных процесса – диффузия молекул фенантренхинона, отвечающая за диффузионное усиление, диффузия фотоиндуцированных радикалов – регрессия скрытого изображения, и диффузия продуктов присоединения радикалов к низкомолекулярным веществам.

Как уже было сказано, решетка, связанная с непрореагировавшим фенантренхиноном, со временем «рассасывается» благодаря его диффузии. Из-за своих размеров макромолекулы практически неподвижны по сравнению с молекулами фенантренхинона, поэтому связанная с ними решетка значительно более стабильна, а в процессе диффузионной деградации противофазной ей «низкомолекулярной» решетки наблюдается усиление результирующей голограммы.

Далее приведены серии экспериментов по записи и термическому усилению голографических решеток в полимерном материале, содержащем ФХ, построение графиков и моделей с использованием описанных выше текстовых, табличных, математических и графических программ.

Глава 4 результаты и обсуждение

4.1 анализ кинетических кривых усиления, полученных с помощью программ Exel и Origen

В ходе эксперимента на первом этапе были исследованы процессы термического усиления голографических решеток для двух серий образцов при различных условиях записи и периодах голограмм. Температура постэкспозиционного прогрева изменялась от 55°С до 85°С.

Сразу после окончания процесса записи решеток была измерена дифракционная эффективность зарегистрированных голограмм. На рисунке 2 представлена зависимость достигнутого при записи значения амплитуды модуляции показателя преломления до термического усиления решеток от величины экспозиции при записи голограмм.

Рис.2 Зависимость амплитуды модуляции показателя преломления сразу после записи ( ) от экспозиции (Н) регистрируемых голографических решеток (концентрация фенантренхинона 2,5 мол. %, толщина регистрирующего слоя =100 мкм, период решетки d =1,5 мкм).

С увеличением экспозиции, значения сразу после записи увеличиваются. Причем амплитуда модуляции n достигает своего максимального значения при экспозиции Н>1,5 Дж/см2 и далее практически не изменяется.

Постэкспозиционный прогрев образцов начинался через 30 минут после окончания процесса записи решеток при температурах 55°С – 85°С.

а

б

Рис.3. Зависимость дифракционной эффективности (а) и нормированной амплитуды модуляции показателя преломления (б) от времени постэкспозиционного прогрева при температурах и (а) и от до (б) (концентрация фенантренхинона 2,5 мол. %, толщина регистрирующего слоя =100 мкм, период решетки d =2,4 мкм)

На рисунке 3а приведена типичная зависимость ДЭ от времени постэкспозиционного усиления для двух температур (55°С и 70°С). ДЭ зарегистрированных голограмм сразу после экспонирования не превышает нескольких процентов, а в процессе прогрева существенно возрастает. Причем максимально достижимые значения ДЭ зависят от температуры и составляют около 60% для 70°С и 30% для 55°С. По достижению максимальных значений ДЭ практически не изменяется при дальнейшем прогреве. Для образцов с периодом 2,4 мкм время выхода на максимум ДЭ составляет порядка 10 часов при температуре прогрева 70°С и около 20 часов при 55°С.

В ходе эксперимента было решено повысить температуру постэкспозиционного прогрева до 85°С. На рисунке 3б демонстрируется типичная зависимость относительной от времени постэкспозиционного отжига при температурах от 50°С до 85°С . С ростом времени прогрева наблюдался рост , причем повышение температуры приводило к увеличению скорости ее нарастания, усиление проходило заметно быстрее. При температуре выше 80°С амплитуда модуляции показателя преломления достигла максимального значения и при повышении температуры оставалась неизменной. Зависимость скорости усиления от температуры связана с ускорением молекулярных движений, вследствие чего и усиление (проявление) голограммы, и ее деструкция проходят быстрее. Время реакций определяется временем распределения непрореагировавшего ФХ равномерно по всему объему образца, которое зависит от условий эксперимента (температура прогрева, пространственная частота голограммы и др.) и практически не зависит от концентрации ФХ. Таким образом, для осуществления оптимальных условий постэкспозиционного усиления была выбрана температура прогрева от 70°С до 80°С. При более высоких температурах усиливается деформация голограмм, что приводит к ухудшению их качества. Если же брать температуру ниже данной, то усиление будет проходить значительно медленнее, что подтверждается проведенными экспериментами.


После выбора оптимальной температуры были проведены серии исследований голографических решеток с разными значениями периодов и экспозиций. На рисунке 4 представлена типичная зависимость амплитуды модуляции показателя преломления от времени постэкспозиционного прогрева для серии решеток с различными периодами.

Рис. 4 . Зависимость нормированной на максимум амплитуды модуляции показателя преломления от времени постэкспозиционного прогрева (t, min ) при (концентрация фенантренхинона 2,5 мол. %, толщина регистрирующего слоя =100 мкм, периоды решеток d=0,8 (1); 1,5(2); 1,77(3); 2,64(4) мкм)

Из полученных зависимостей можно сделать вывод, что при уменьшении периода решетки время достижения максимального значения амплитуды модуляции показателя преломления уменьшается. Наблюдаемая зависимость скорости усиления решеток от периода объясняется диффузией молекул неприсоединившегося фенантренхинона, приводящей к их однородному распределению в слое.

На рисунке 5 представлена аналогичная зависимость амплитуды модуляции показателя преломления от времени постэкспозиционного прогрева, но уже для серии образцов с различной экспозицией.


Рис. 5 . Зависимость нормированной на максимум амплитуды модуляции показателя преломления от времени постэкспозиционного прогрева при ( концентрация фенантренхинона 2,5 мол. %, толщина регистрирующего слоя =100 мкм, экспозиции решеток Н=0,4(1); 0,6(2); 1,5(3);4,5(4) Дж/см2 )

С уменьшением экспозиции наблюдается увеличение скорости достижения максимальных значений . Это, естественно, влияет на изменения коэффициента усиления, зависящего от начальных и конечных значений амплитуды модуляции n . Зависимости максимально достигнутого значения коэффициента усиления и максимально достигнутой амплитуды модуляции показателя преломления от экспозиции представлены на рисунке 6а. Нужно отметить, что на данном участке с экспозициями коэффициент усиления возрастает с уменьшением значений экспозиции. Максимальное его значение изменяется от 4 при экспозиции Н= 4,5 до 8,3 при Н= 0,2 .

Рис. 6 . Зависимость максимального значения коэффициента усиления (а) и максимальной амплитуды модуляции показателя преломления (б) от экспозиции ( H ) (температура постэкспозиционного прогрева , концентрация фенантренхинона 2,5 мол. %, толщина регистрирующего слоя =100 мкм, период d =1,5мкм)

Но, к сожалению, достижение максимальных значений коэффициента усиления не означает, что при этом будут достигнуты максимальные значения амплитуды модуляции показателя преломления, что было подтверждено экспериментально (рис.6б). Для мы наблюдаем противоположенную ситуацию: при уменьшении экспозиции значение амплитуды модуляции n в момент максимального усиления падает. Поэтому для записи высокоэффективных голографических решеток следует брать экспозиции порядка , что не приведет к сильному падению коэффициента усиления, но в то же время модуляция показателя преломления будет максимальной.

Описанная выше модель диффузионного усиления не предполагает каких-либо изменений коэффициента усиления при различной глубине записи, т.е. к таким изменениям приводят особенности фотопроцессов в рассматриваемом материале.

4.2 определение степени завершенности диффузии

Как уже было сказано, в формировании голограммы на постэкспозиционной стадии участвуют процесс присоединения радикалов к макромолекулам, а также три диффузионных процесса – диффузия молекул фенантренхинона, отвечающая за диффузионное усиление, диффузия фотоиндуцированных радикалов – регрессия скрытого изображения, и диффузия продуктов присоединения радикалов к низкомолекулярным веществам.

Решетка, связанная с непрореагировавшим фенантренхиноном, со временем «рассасывается» благодаря его диффузии. Из-за своих размеров макромолекулы практически неподвижны по сравнению с молекулами фенантренхинона, поэтому связанная с ними решетка значительно более стабильна, а в процессе диффузионной деградации противофазной ей «низкомолекулярной» решетки наблюдается усиление результирующей голограммы. Результатом диффузионного процесса будет равномерное распределение концентрации ФХ. Это позволяет нам провести фиксирование голограммы некогерентным излучением в полосе поглощения ФХ, что приведет к полному его фотопревращению.

С другой стороны, изменение амплитуды модуляции показателя преломления, согласно формуле 17, напрямую связано с изменением концентрации компонентов и с их рефракциями. Как было отмечено, рефракция – это характеристика вклада частиц в показатель преломления материала. Известно, что значения рефракций фотопродукта и фенантренхинона очень близки (Rфп =62.9; Rфх =59.3). Однако с помощью светового фиксирования голограмм на различных этапах термического усиления можно определить степень завершенности диффузионного процесса. Если на момент окончания процесса термического усиления распределение ФХ в слое однородно, то при сплошном облучении слоя в полосе поглощения ФХ, мы будем наблюдать однородное превращение ФХ в фотопродукт. Следовательно, облучение слоя не приведет к каким-либо изменениям амплитуды модуляции показателя преломления. В случае же незаконченного диффузионного процесса в ходе облучения образца некогерентным излучением мы будем наблюдать преобразование ФХ, синусоидально распределенного по объему образца, в несветочувствительный фотопродукт. При этом значения амплитуды модуляции показателя преломления уменьшатся.

В ходе эксперимента выбрали несколько голографических решеток с разной степенью завершенности диффузионного процесса усиления, который проводился при температуре 55°С, и было проведено их однородное облучение. На рисунке 11 представлены экспериментальные результаты по однородному экспонированию частично усиленного образца с периодом решетки 3 мкм.

Рис. 7 . Зависимость амплитуды модуляции показателя преломления ( ) от времени постэкспозиционного прогрева ( t , min ) для образца, облученного некогерентным излучением в полосе поглощения ФХ (концентрация фенантренхинона 2,5 мол. %, толщина регистрирующего слоя =100 мкм, период d=3 мкм)

Так как на момент однородного облучения в полосе поглощения ФХ голографическая решетка еще не была усилена до максимума, то в начальный момент фиксирования голограммы мы наблюдаем резкое уменьшение значения , в дальнейшем оно оставалось на том же уровне. Столь резкое изменение амплитуды модуляции показателя преломления свидетельствует, как уже отмечалось ранее, о неоднородном распределении ФХ по образцу, т.е. говорит нам о незавершенности диффузионного процесса к моменту однородного облучения голограммы.

На рисунке 8 можно наблюдать аналогичный процесс фиксирования голограммы, что был описан выше, только в данном случае на момент облучения голографической решетки амплитуда модуляции показателя преломления достигла своего максимального значения и практически не изменялась. На участке экспонирования мы не наблюдаем каких-либо значимых изменений , что свидетельствует о конечном однородном распределении ФХ в полимерном слое к данному моменту.

Рис.8 Зависимость амплитуды модуляции показателя преломления ( ) от времени постэкспозиционного прогрева ( t , min ) для образца, облученного некогерентным излучением в полосе поглощения ФХ (концентрация фенантренхинона 2,5 мол. %, толщина регистрирующего слоя =100 мкм, период d=0,8 мкм)

После экспонирования температура постэкспозиционного отжига была увеличена до 70°С для обоих образцов, что не привело к каким-либо изменениям амплитуды модуляции показателя преломления и в очередной раз подтвердило, что преобразование оставшегося непрореагировавшего фенантренхинона в несветочувствительный фотопродукт уже произошло.

Таким образом, несмотря на малую разницу в рефракциях ФХ и фотопродукта, сплошное экспонирование позволяет зафиксировать достаточные изменения амплитуды модуляции показателя преломления и установить по изменению при однородном экспонировании степень окончания диффузионного процесса. И если уже при 55°С мы смогли наблюдать голографические решетки с завершенным диффузионным усилением, то при более высоких температурах диффузия тем более завершится. Данный процесс связан с тем, что при повышении температуры полимер становится более рыхлым и количество свободного объема увеличивается. Поэтому диффузия к моменту однородного облучения завершается.

4.3 Аппроксимация данных с помощью программы Origin

После окончания процесса термического усиления были проведены аппроксимации кинетик усиления голографических решеток с помощью программы Origin. Как уже отмечалось (рис.8), зависимость скорости усиления от периода голограмм свидетельствует о диффузионном механизме данного процесса. Поэтому для аппроксимации экспериментальных кривых использовали выражение, которое учитывает диффузию только одного компонента (ФХ):

, (5)

где – соответствует значению амплитуды модуляции показателя преломления после окончания диффузионных процессов, – диффузионная константа скорости процесса усиления, – параметр, характеризующий вклад процесса усиления.

В ходе аппроксимации был определен параметр . Для диффузионных процессов зависимость параметра от носит линейных характер, что следует из выражения:

, (6)

где, – коэффициент диффузии. На рисунке 9 изображена зависимость от . Ее линейный вид подтверждает предположение о диффузионной природе процессов.

Рис. 9 . Зависимость константы скорости процесса усиления ( ) от величины, обратной квадрату периода (1/ d 2 )

Как было отмечено выше, процесс диффузии в полимерных слоях, содержащих ФХ, можно разбить на три процесса. Это, во-первых, диффузия самих молекул фенантренхинона, отвечающая за диффузионное усиление, во-вторых - диффузия радикалов, и, наконец, диффузия продуктов присоединения радикалов к низкомолекулярным веществам. Однако в ходе экспериментов и аппроксимаций данных мы пришли к выводу, что основной вклад в диффузионный процесс вносит диффузия самих молекул ФХ. Это подтверждает возможность аппроксимации кинетик выражением с одной экспонентой, учитывающей только вклад диффузии ФХ. Вклад радикалов и низкомолекулярных продуктов в диффузионный процесс обнаружен не был. Отсутствие диффузии продуктов присоединения радикалов к низкомолекулярным веществам можно связать с хорошим подбором растворителя и высокой степенью присоединения к матрице полимера.

4.4 Построение модели профиля показателя преломления объемных решеток с помощью программы mathcad

Экспериментально измеренные величины , достигаемые при записи, в несколько раз меньше полученных из оценок. Причина несоответствия экспериментальных и расчетных результатов может быть связана с особенностями исследуемой среды. Существенная нелинейность характеристической кривой может приводить к отклонению профиля показателя преломления от синусоидального вида, задаваемого интерференционной картиной. Это приведет к появлению более высоких порядков дифракции и снизит первого порядка. Мы регистрировали более высокие порядки дифракции при записи голографических решеток в полимерных слоях содержащие ФХ.

Для анализа их формирования и влияния на первого порядка необходимо исследовать кинетики расходования ФХ в полимерной матрице. Для этого экспериментальные слои готовили на центрифуге. Концентрация ФХ 3 мол.%, толщина регистрирующих слоев 3 ÷ 5 мкм. Толщина слоев содержащих 0,5 мол.% ФХ составляла 30÷55 мкм. Слои готовились методом полива с последующей сушкой. Экспонирование слоев проводилось излучением Ar лазера на длинах волн 488 и 514,5 нм. В процессе экспонирования проводился контроль мощности излучения. Спектральные измерения выполняли с использованием спектрофотометра Specord M 40.

На рисунке 10 представлены спектры содержащих ФХ слоев до и после экспонирования с различной экспозицией. Спектр не экспонированного слоя имеет характерные для фенантреновой структуры полосы электронного поглощения. При экспонировании исчезает длинноволновая полоса электронного поглощения с максимумом вблизи 24000 см-1 , а в коротковолновой области наблюдается существенное изменение формы спектра, характерное для 9, 10- дизамещенного фенантрена. Наблюдаемое преобразование спектра при экспонировании позволяет считать, что поглощение фотопродукта в измеренном диапазоне длин волн отсутствует в области обратных длин волн больших 24000 см-1 . Это позволяет определять по величине оптической плотности в этой области степень расходования ФХ.


В ходе эксперимента измерялась оптическая плотность в области >24000 см-1 на разных этапах экспонирования слоев. На рисунке 11а представлены зависимости относительной оптической плотности для =23000 от экспозиции для образцов с различной концентрацией ФХ. Различный характер уменьшения оптической плотности может быть обусловлен различным поглощением на длине волны активирующего излучения. Поэтому представим результаты в виде зависимостей оптической плотности от поглощенной энергии.

Для того, чтобы рассчитать поглощенную энергию используем выражение, следующее из закона Бугера-Ламберта-Бера:

(7)

где, – поглощенная интенсивность света,

– интенсивность падающего излучения,

D – оптическая плотность слоя для длины волны активирующего излучения.

Преобразуем выражение (7), считая слой оптически тонким, к виду:

(8)

Учитывая (31) можно записать выражение:

(9)

где, , – поглощенная единицей площади слоя энергия, и ее бесконечно малое приращение за бесконечно малое время

, – экспозиция слоя и ее бесконечно малое приращение.

Для расчета поглощенной энергии необходимо знать закономерность изменения оптической плотности в процессе экспонирования. Для того чтобы ее получить, аппроксимировали экспериментальные зависимости оптической плотности от экспозиции выражением . Выражение хорошо описывала экспериментальные зависимости при значениях параметров представленных в таблице 4.1. Проинтегрировав выражение (9) с использованием результатов аппроксимирования, проводили расчет поглощенной энергии.

Таблица 4.1

С, мол.%

λ, нм

3

488

0,0123

0,047

16,6

0,036

1,55

3

514,5

0,0084

0,033

2,5

0,046

40,9

0,5

488

0,030

0,3

3,2

0,07

18,2

0,5

514,5

0,032

0,08

31,0

0,28

6,3

На рисунке 11б представлена зависимость относительной оптической плотности слоев от поглощенной энергии для различной длины волны активирующего излучения. Производная для кривых, согласно определению, пропорциональна квантовому выходу фотореакции. Нелинейный вид кривых говорит о том, что квантовый выход меняется с ростом глубины превращения ФХ. Подобная нелинейность характерна для многих процессов протекающих в полимерных средах и может быть обусловлена наличием ряда конфигураций возбуждаемых молекул, которые в той или иной степени выгодны для протекания фотохимической реакции. В таблице 4.2 представлены квантовые выходы для начальных участков кинетик расходования ФХ. Их расчет проводился по формуле верной для оптически тонких слоев на длине волны активирующего излучения:

, (10)

где – квантовый выход фотореакции,

– производная оптической плотности по экспозиции,

– начальная концентрация ФХ в слое в моль/см3 ,

– оптическая плотность слоя (на длине волны поглощения ФХ), содержащего ФХ с концентрацией ,

– толщина слоя в см,

Дж·с – постоянная Планка,

– скорость света в см/с,

– длина волны активирующего излучения в см.

Величина квантового выхода увеличивается при переходе от 488 нм к 514,5 для образцов с различным содержанием ФХ. Переход от 488 к 514,5 соответствует смещению в длинноволновый край полосы поглощения, поглощающие центры которого характеризуются большим межмолекулярным взаимодействием с окружением, что может увеличить вероятность протекания фотохимической реакции.

Таблица 4.2

С, мол.%

3

3

0,5

0,5

λ, нм

488

514,5

488

514,5

Ф

0,4±0,1

0,5±0,1

0,3±0,1

0,4±0,1

Одной из главных характеристик регистрирующей среды является характеристическая кривая. Для ее построения воспользуемся расчетными значениями фоторефракции молекул фотопродукта и ФХ, а также экспериментальными данными расходования молекул ФХ под действием излучения с длиной волны 514,5 нм. При этом характеристические кривые действительны лишь для слоев оптически тонких на длинах волн активирующего излучения. На рисунке 12 представлены характеристические кривые для полимерных слоев, содержащих ФХ с концентрацией 3 (а) и 0,5 (б) мол.%. Характер роста отличается от линейного вида уже на начальной стадии записи для слоев содержащих ФХ как с 0,5 так и 3 мол. %. Несмотря на это можно выделить участки, характеризующиеся небольшим отклонением от линейного вида. Они определяют динамический диапазон регистрирующей среды, в котором запись изображений происходит с небольшими искажениями. Ему соответствует диапазон рабочих экспозиций. Так для слоев содержащих 3 мол.% ФХ его верхняя граница находиться в области 7 Дж/см2 , а для
слоев содержащих 0,5 мол.% ФХ – 14 Дж/см2 .

Существенная нелинейность характеристической кривой может приводить к отклонению профиля показателя преломления от синусоидального вида, задаваемого интерференционной картиной. Это приведет к появлению более высоких порядков дифракции и снизит

первого порядка. Мы регистрировали более высокие порядки дифракции при записи голографических решеток в полимерных слоях содержащие ФХ. Для анализа их формирования и влияния на первого порядка необходимо исследовать кинетики расходования ФХ в полимерной матрице.

Рассмотрим изменение формы профиля показателя преломления при записи фазовых голографических решеток в полимерных слоях, содержащих фенантренхинон. Как уже отмечалось, при записи фазовых решеток в полимерных слоях содержащих ФХ было обнаружено, что кроме первого порядка дифракции наблюдаются и более высокие. Они соответствуют решеткам с частотами, кратными частоте записываемой решетки. Их регистрация возможна при падении опорного пучка на слой под углом, удовлетворяющим условию Брэгга для соответствующей частоты решетки.

На рисунке 13 представлена зависимость роста ДЭ для первого и второго порядков дифракции от времени записи голографической решетки. Второй порядок возникает уже на начальном участке роста первого и нарастает вместе с ним. После того как ДЭ первого порядка достигает максимального значения и начинает уменьшаться, ДЭ второго порядка продолжала увеличиваться. Наличие более высоких порядков дифракции имеет место для слоев как с высокой концентрацией ФХ (3 мол.%) так и с низкой (0,5 мол.%). Появление более высоких порядков дифракции указывает на отклонение формы профиля показателя преломления от синусоидальной, задаваемой интерференционной картиной. Проанализируем то, как вид характеристической кривой для содержащих ФХ слоев влияет на форму профиля показателя преломления при записи голографических решеток.


Формирование фазового изображения при записи голограмм в полимерных слоях, содержащих ФХ, происходит благодаря изменению молярной рефракции ФХ при его фотоприсоединении. Изменение показателя преломления в каждой точке регистрирующего слоя описывается выражением 18, согласно которому оно зависит от изменения концентрации ФХ в точке слоя, а, следовательно, и от экспозиции в этой точке. При записи голографической решетки распределение интенсивности в слое задается выражением:

, (11)

где , – интенсивности объектного и опорного лучей,

– координата в плоскости слоя,

– период решетки.

– видимость интерференционных полос, определяемая выражением:

,

где и – интенсивность света в максимумах и минимумах интерференционной картины. Учитывая 29, запишем выражение, связывающее локальную экспозицию в каждой точке слоя с общей экспозицией, измеряемой при записи голографической решетки:

, (12)

где – экспозиция в точке х,

– общая экспозиция решетки, определяемая выражением:

, (13)

где – площадь объектного и опорного пучков

Используя выражение (7), а также расчетные характеристические кривые, построим профиль показателя преломления, формируемый в регистрирующем слое двумя интерферирующими пучками с одинаковой интенсивностью. Так как расчетные характеристические кривые построены на основании экспериментальных данных по расходованию ФХ в полимерных слоях с толщиной 2 мкм, то полученный в процессе моделирования профиль показателя преломления будет действителен для слоев оптически тонких для длины волны активирующего излучения (514,5 нм).

На рисунке 14 представлена зависимость изменения показателя преломления от координаты при различных значениях экспозиции решетки. Значения нормированы на изменение показателя преломления в максимумах интерференционной картины. Кривая 1 соответствует нормированному распределению интенсивности в слое. Отклонение формы профиля показателя преломления от синусоидальной формы, задаваемой интерференционной картиной, происходит при малых значениях экспозиции и увеличиваются с ее ростом. Этот процесс характерен для слоев содержащих как 3 так и 0,5 мол.% ФХ. Очевидно, что подобное отклонение формы профиля должно проявляться в образовании более высоких порядков дифракции.


Получить расчетные значения для первого и более высоких порядков дифракции можно, разложив профиль показателя преломления в ряд Фурье. Удвоенный -ый коэффициент разложения соответствует амплитуде модуляции показателя преломления -ого порядка дифракции решетки.


На рисунке 15 представлены рассчитанные зависимости изменения показателя преломления в максимуме интерференционной картины, а также для первого и второго порядков дифракции от экспозиции.
Величины нормированы на изменение показателя преломления в максимуме интерференционной картины при полном фотопревращении ФХ. Это позволяет рассматривать результаты без оглядки на величины рефракций ФХ и фотопродукта. Для слоев, содержащих 3 мол. % ФХ можно выделить два участка роста первого порядка. Начальный участок характеризуется относительно быстрым нарастанием , таким что при экспозициях 6 – 7 Дж/см2 составляет половину от максимально возможной величины. Дальнейшее экспонирование слоя приводит к незначительному росту , характеризующегося малой степенью и скоростью. Для слоев, содержащих 0,5 мол. % максимальное значение достигается при экспозиции 12 – 13 Дж/см2 . Следует отметить, что для концентрации ФХ 0,5 моль. % первого порядка меньше на 22%, чем изменение показателя преломления в максимумах интерференционной картины. Для концентрации ФХ 3 моль. % разница увеличивается и составляет 37 %. Это указывает на ограничение роста первого порядка, вызываемое искажением профиля показателя преломления. В регистрирующих слоях с толщиной =100 мкм ограничение роста должно приводить к более чем двукратному уменьшению достигаемой при записи дифракционной эффективности.

Как следует из кривых, полученных в результате моделирования, для слоев, содержащих 3 и 0,5 мол. % ФХ, характерно появление вторых порядков дифракции уже при малых значениях экспозиций (рис.16). Это хорошо согласуется с экспериментальными данными. На рисунке 20 представлена зависимость отношения амплитуд модуляции второго и первого порядков дифракции от экспозиции для образцов с различным содержанием ФХ. Отношение характеризует величину отклонения формы профиля показателя преломления от синусоидального вида с учетом величины первого порядка. На начальном участке образцы с содержанием ФХ 3 мол.% характеризуются большими искажениями.


Однако при длительной записи при экспозициях больше 13 Дж/см2 для слоев с содержанием 0,5 мол. % ФХ искажения становятся больше, чем для слоев, содержащих 3 мол. %. При глубокой записи максимальная величина первого порядка в слоях содержащих 0,5 мол. % достигается при экспозиции 12 – 13 Дж/см2 (рис. 20), при этом величина отношения второго и первого порядков составляет ≈0,4. В экспериментах при записи фазовых голографических решеток до максимальных значений первого порядка величина отношения второго и первого порядков дифракции не превышала 0,4, что хорошо согласуется с результатами моделирования. Можно сделать вывод о том, что повышение концентрации ФХ в слоях не приводит к увеличению искажений профиля показателя преломления при глубокой записи фазовых голограмм.

Заключение

Таким образом, в ходе работы были проделаны эксперименты и построены математические модели по исследованию поведения голографических решеток в постэкспозиционный период в полимерной среде, состоящей из полиметилметакрилата с распределенным в нем фенантренхиноном. Были проанализированы процессы диффузионного усиления голограмм, механизмы усиления, а также зависимости максимально достижимых значений амплитуды модуляции показателя преломления от условий записи и усиления голографических решеток.

Использование компьютерных программ несомненно упростило написание данной работы, а также позволило сделать точные расчеты процессов диффузии и анализа причин несинусоидальности профиля показателя преломления объемных голографических решеток.

Благодаря табличному редактору Exel, на первый взгляд крайне простой, но в то же время обладающей множеством возможностей программе, были построены и проанализированы ключевые зависимости в диффузионных процессах. Также данная программа помогла представить необходимые результаты в виде удобных таблиц.

Для доказательства диффузионности учаска нарастания кинетики модуляции показателя преломления необходимо было проведение аппроксимаций полученных кривых сложными двухэкспоненциальными выражениями. В данном случае удобно было использовать такую компьютерную программу как Origin, которая дала точные значения всех составляющих процесса диффузии.

В MathCAD удалось теоретически получить распределение интенсивности в полимерном слое при регистрации голограммы и сравнить его с экспериментальными результатами, что позволило подтвердить сделанное предположение о происходящиз процессах в решетках и выдвинуть некоторые физические идеи объяснения диффузии подвижных молекул фенантренхинона.

Конечно же, в данной работе были рассмотрены далеко не все виды программ, упрощающие работу в области физических исследований. Однако наиболее популярные и необходимые были описаны и рпедставлены как наглядные примеры для использования в области создания голографических решеток в фоторегистрирующих полимерных средах.

Список литературы к реферату

1. А.В.Вениаминов, Г.И.Лашков, О.Б.Ратнер, Н.С.Шелехов. Голографическая релаксометрия как метод исследования диффузионных процессов в полимерных регистрирующих средах //Опт. и спектр.1986. Т.4, № 60. С.142-147.

2. Е.С. Коваленко, С.Н. Шарангович. Динамика оптического самоусиления голограмм в фотополимерных материалах // Известия вузов. Физика. 1997. №1. С.81-91.

3. В.В.Могильный. Полимерные фоторегистрирующие материалы и их применение: Курс лекций. Мн. БГУ. 2003.

4. А.В.Вениаминов, В.Ф.Гончаров, А.П.Попов. Усиление голограмм за счет диффузионной деструкции противофазных периодических структур // Опт.и спектр. 1991. Т.70, №4. С.864.

5. G.I.Steckman, I.Solomatine, G.Zhou, D.Psaltis. Characterization of phenanthrenequinone-doped poly(methyl methacrylate) for holographic memory // Opt.Lett. 1998. V.23. №16. P.1310.

6. A.Popov,I.Novikov, K.Lapushka. Spectrally selective holographic optical elements based on a thick polymer medium with diffusional amplification // J.Opt. A. 2000. V.2. №5. P.494.

7. О.В.Андреева, О.В.Бандюк, А.А.Парамонов и др. Объемные пропускающие голограммы в полимерной среде с фенантренхиноном // Оптический журнал. Т.67, №12. 2000.

8. J.E.Ludman, J.R.Riccobono, N.O.Reinhand // Opt.Engin. 1997. V.36. №6. P.1700.

9. А.В.Вениаминов, Ю.Н.Седунов, А.П.Попов, О.В.Бандюк. Постэкспозиционное поведение голограмм под влиянием диффузии макромолекул // Опт. и спектр. 1996. Т.81, №4. С.676-680.

10. А.В.Вениаминов, E.Bartsch. Diffusional enhancement of holograms: phenanthrenequinone in polycarbonate // J. Opt. A.: Pure Appl. Opt. 2002. Vol.4. №4. P.387.

11. А.В.Вениаминов, В.Ф.Гончаров, А.П.Попов. Усиление голограмм за счет диффузионной деструкции противофазных периодических структур //Опт. и спектр. Т.70, №4. 1991.

12. Дж. Гиллет. Фотофизика и фотохимия полимеров // М. 1988.

13. Д.Н. Мармыш, В.В. Могильный. Диффузионное преобразование решеток показателя преломления в слоях антраценосодержащих сополимеров с добавками 9-антральдегида // Физика. 2005.

14. Д.Н. Мармыш, В.В. Могильный, Е.А. Толстик. Преобразование голографических решеток в полимерных слоях, содержащих фенантренхинон // Известия Российской Академии наук. Серия физическая. 2006. Т.70, № 12. С.1796-1799.

15. Д.Н. Мармыш, Е.А. Толстик. Усиление и деградация фазовых голограмм в полимерных слоях, содержащих фенантренхинон // Сборник тезисов докладов 10 Республиканской научной конференции студентов и аспирантов высших учебных заведений РБ «НИРС-2005». Часть 2. М. 2005. С.230.

16. Д.Н. Мармыш, Е.А. Толстик. Диффузионное преобразование фазовых голограмм в полимерных слоях, содержащих фенантренхинон // Тезисы докладов 14 Республиканской научной конференции аспирантов, магистрантов и студентов «ФКС». 2006. Гродно. С.227-229.

17. Д.Н. Мармыш, Е.А. Толстик. Искажение профиля показателя преломления в записываемых голографических решетках в полимерной среде, содержащей фенантренхинон // Международный оптический конгресс «Оптика 21 век». 2006. Санкт-Петербург. Научная молодежная школа «Оптика 2006». С.7-8.

18. Д.Н. Мармыш, В.В. Могильный, Е.А. Толстик. Преобразование голографических решеток в полимерных слоях, содержащих фенантренхинон // Тезисы докладов 10 Всероссийской школы-семинара «Волновые явления в неоднородных средах». Москва. 2006.

19. Д.Н. Мармыш, Е.А. Толстик. Динамика объемных отражательных голограмм в полимерных слоях с фенантренхиноном // Тезисы докладов11 Всероссийской школы-семинара «Физика и применение микроволн». Москва. 2007. Часть 2. С. 60-62.

Интернет-ресурсы в предметной области

http://www.google.com

Несмотря на то, что в мире существует множество информационно-поисковых систем,отличающиеся определенными параметрами, масштабностью,качеством поиска и т.д., ни одна из них не способна просмотреть все страницы в вебе. Всемирно известная поисковая система Google занимает, несомненно, первые позиции по качеству поиска. Она позволяет производить простой поиск по ключевым словам, возможен вариант расширенного поиска по группам (среди книг, музыкальных файлов или видеофайлов, новостей и т.д.), особым признакам (определение, тип файла) и т.д. Поиск информации в сети Интернет обычно начинается с этого сайта.

http://www.vak.org.by

Сайт Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь. Тут размещены материалы, касающиеся подготовки научных кадров, присуждения ученых степеней и званий, краткие паспорта специальностей и программы-минимумы кандидатских экзаменов по специальности; в разделе «Каталог файлов» представлены доступные для скачивания файлы нормативных документов с приложениями и шаблоны регистрационных документов. Организован поиск по сайту и в сети Интернет.

http://www.sciencedirect.com

http://scitation.aip.org

http://apl.aip.org/

Данные сайты били содержат большинство статей, опубликованных в крупных международных физических журналах, таких как Aplied physics B, Applied physics (Letters), Phys.Rew., Optics Communication, Apple.and pyre optics и многих других. Также можно найти ссылки на научную литературу и другие периодические издания.

www.edmund–optics.com

Дистрибьютор оптики и лазерных систем

www.uni-jena.de

Йенского университета

www.limo.de

Производитель микро-оптики и волноводных систем

Действующий личный сайт в WWW

www.Kazantipik.narod.ru


Граф (круг) научных интересов

Магистрантки Толстик Е.А.,физический факультет

Специальность «физика (научно-исследовательская деятельность)»

Смежные специальности

  • 01.04.01 – приборы и методы экспериментальной физики

· методы исследования и расчёта конструкционной прочности и трещиностойкости при статистических и динамических нагрузках на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации;

· износоусталостные испытания реальных объектов и их моделей, учёт влияния новых перспективных упрочняющих и защитных технологий на динамическую нагруженность, виброакустические и прочностные характеристики;

  • 01.04.02 – теоретическая физика

· Общие вопросы теоретической физики. Теория элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий

· Математические методы теоретической физики (развитие и применение теории операторов, алгебр, групп и их представлений, геометро-топологических подходов)

  • 01.04.03 – радиофизика

· Нелинейные динамические системы

· Электродинамика.

  • 01.04.04 – физическая электроника

· Эмиссионная электроника

· Твёрдотельная (полупроводниковая) электроника и микроэлектроника

  • 01.04.07 – физика конденсированных состояний

· Физические свойства материалов (механические, тепловые, оптические, магнитные и другие).

· Получение новых материалов и структур, исследование их физических свойств и технических характеристик.

  • 01.04.08 – физика плазмы

· теория плазмы;

· элементарные процессы в плазме;

  • 01.04.10 – физика полупроводников

· Развитие теорий энергетического спектра электронов, химической связи, кинетических свойств и явлений, взаимодействия излучений с веществом.

· Исследование структуры кристаллических и других полупроводников, ее модификация и формирование при внешних воздействиях.

  • 01.04.13 – электрофизика, электрофизические установки

· Системы возбуждения электропроводности сред, стационарные и импульсные электрические разряды, принципы формирования высокоэнергитичных потоков заряженных частиц.

· Плазменные структуры как источники заряженных частиц, двойные электрические и пристеночные слои, переключение тока в плазменных структурах.

  • 01.04.18 – кристаллография, физика кристаллов.

· Элементарные частицы, законы сохранения и релятивистская кинематика.

· Физика электромагнитных, слабых (электрослабых) и сильных взаимодействий элементарных частиц, а также гравитационных эффектов при высоких энергиях. Физика фундаментальных взаимодействий за рамками стандартной модели. Симметрии и их нарушения. (Теория и эксперимент).

Основная специальность

01.04.21 – лазерная физика

· Теория лазеров и оптических усилителей.

· Лазерные среды.

Сопутствующие

  • 01.01.03 – математическая физика

· основания геометрии, псевдоевклидова и неевклидова геометрия, дискретная геометрия, аффинная геометрия, проективная и другие геометрии, геометрия над произвольными алгебрами, теория выпуклых множеств, исследование геометрических фигур и геометрических неравенств, дискриптивная геометрия, локальная и глобальная дифференциальная геометрия классических пространств, терия гладких многообразий и подмногообразий и связанных с ними дифференциально-геометрических структур;

· общая топология, геометрическая топология, теория экстензоров, дискриптивная теория множеств, теория размерности, топологические группы преобразований, дифференциальная топология, алгебраическая топология, исследование многообразий различных категорий и клеточных комплексов.

  • 01.01.07 – вычислительная математика

еория приближенных методов и численных алгоритмов решения задач алгебры, дифференциальных и интегральных уравнений, задач дискретной математики, экстремальных задач, задач управления, некорректных задач, других задач линейного, нелинейного и стохастического анализа.

  • 03.00.02 – биофизика

· Теоретическая и математическая биофизика. Термодинамика биологических процессов. Диссипативные структуры в биологии. Колебательные процессы в биологии. Модели биологических процессов.

· Молекулярная биофизика. Физика биополимеров и их моделей. Физические и физико-химические свойства биологических молекул и биологически важных соединений. Биофизика макромолекулярных комплексов и их моделей.

·

  • 03.00.16 – экология

· Медико-экологический мониторинг показателей различных функций и систем организма как критериев оценки качества окружающей среды.

· Изучение долевого вклада различных факторов окружающей среды (пестицидов, радионуклидов, минеральных удобрений, других химических веществ, электромагнитных полей и т. д.) в формировании индивидуального и популяционного здоровья людей. 3.Изучение медико-экологических аспектов совокупного воздействия на здоровье людей негативных и позитивных факторов окружающей среды.

·

  • 05.11.05 - приборы и методы измерения по видам измерений

· Силовые полупроводниковые и электромашинные преобразователи электроэнергии в электромеханических системах.

· Электрические машины в электромеханических системах.

  • 05.11.07 – оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

· Методы, приборы и комплексы для обработки и анализа оптических изображений. Приборы для микроскопии.

· Системы адаптивной оптики. Голографические приборы и комплексы. Оптические томографы.

·

  • 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

· Разработка и обоснование математических моделей актуальных задач естествознания, а также техники, экономики, экологии и других отраслей, рассмотрение вопросов точности, чувствительности, устойчивости ИМ и достоверности моделирования.

· Всестороннее изучение уравнений, возникающих в ММ. Развитие качественных, аналитических, спектральных, асимптотических, приближенных и имитационных методов как необходимый этап вычислительного эксперимента.

·

  • 05.27.03 – квантовая электроника

· Разработка и изготовление различных видов твердотельных структур для полупроводниковых приборов и интегральных схем, включая гибридные, различной степени интеграции и устройств функциональной электроники, а также сенсоров и актюаторов, в частности оптоэлектронных систем и устройств, приборов акустоэлектроники, в том числе на основе пьезоэлектрического эффекта, объемных и поверхностных акустических волн, приборов магнитоэлектроники, криоэлектроники и др.

· Решение задач, связанных с изучением свойств твердотельных материалов (полупроводниковых, диэлектрических, в том числе органических, магнитных, сверхпроводниковых и др.), свойств границ раздела между слоями различных материалов, созданием в материалах различных микро- и нано-областей, статических и диэлектрических неоднородностей, разработкой функциональных устройств с микронными и субмикронными размерами.

Список литературы к выпускной работе

1. Ж.И.Мсхалая, Ю.В. Осипов, А.Б. Павлов «Основы информационных технологий: Windows, Paint, Word, Exel», 2001 г.

2. Рэина Холи, Дэвид Холи «Excel. Трюки. 100 профессиональных примеров»

3. Джон Уокенбах «Excel 2003. Библия пользователя (+ CD-ROM)»

4. Федор Новиков, Мария Сотскова «Microsoft Office Word 2007 (+ CD-ROM)»

5. Microsoft PowerPoint 2003: самоучитель / М.В.Спека. – Москва, Санкт-Петербург, Киев: Диалектика, 2004. – 363 с., ил.

6. Microsoft Word 2003 в теории и на практике / С.Бондаренко, М.Бондаренко. – Минск: Новое знание, 2004. – 336 с., ил.

7. Р. В. Минько «Microsoft Office Power Point 2003. Просто как дважды два»

8. Ваш Office 2000: MS Word, MS Excel, Internet Explorer и др. / С.Баричев, О.Плотников. – М.: КУДИЦ ОБРАЗ, 2000. – 318 с., ил.

9. Освой самостоятельно Microsoft Excel 2000 = Teach Yourself Microsoft Excel 2000: 10 минут на урок: учеб. пособие: пер. с англ. / Дженнифер Фултон – М.: Издательский дом «Вильямс», 2000. – 224 с., ил.

10. Пол Киммел, Джон Грин «Excel 2003 и VBA. Справочник программиста»

Приложени е

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Olya17:45:24 01 сентября 2019
.
.17:45:24 01 сентября 2019
.
.17:45:23 01 сентября 2019
.
.17:45:22 01 сентября 2019
.
.17:45:21 01 сентября 2019

Смотреть все комментарии (6)
Работы, похожие на Реферат: Аппроксимация данных с помощью программы Origin 22 4 Построение модели профиля показателя преломления объемных решеток с помощью программы mathcad 23 Заключение 35

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(266612)
Комментарии (3604)
Copyright © 2005-2020 BestReferat.ru support@bestreferat.ru реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru