理化所在全息光致聚合物研究方面取得新进展

2023-06-26 09:18

近年来，随着近眼显示技术的发展，能实现“虚实融合”功能的增强现实（AR）技术正成为新一代显示技术的重要发展方向，其核心的光学元件是光学耦合器。以光致聚合物制备的体全息光栅（VHG）作为耦合元件的全息光波导具有体积小、重量轻、成像清晰、设计灵活等优势，正受到AR研发领域的广泛关注。为了实现高性能透明体全息光栅的制备，光致聚合物的折射率调制度（△n）至少要高于0．02。然而，目前文献报道的工作中只有很少量的全息光致聚合物能达到这个要求。材料已成为制约该领域发展的最大技术瓶颈。

中国科学院理化技术研究所的新型功能聚合物组和应用激光研究中心合作，通过材料创新和配方优化，设计合成了一系列高折射率的含咔唑基团的丙烯酸酯单体，研制出了高性能的全息光致聚合物，并用其制备出了△n高达0．046的透明体全息光栅（见图1，分辨率：3250 line／mm；衍射效率：95．16％， 400－800 nm透光率：96．62％）。此外，用该材料记录的反射式全息图不但具有较高的分辨率，而且具有优异的光学透明性（见图2）。该研究为后续高性能透明全息光波导的研制奠定了坚实的材料基础。

图1．透明体全息光栅的实物图及性能

理化所在全息光致聚合物研究方面取得新进展

图2．金属模型的图片（a）；再现的光致聚合物中记录的金属模型的反射式全息图（暗场白光照射下：b；明场太阳光照射下：c／聚焦在背景上，d／聚焦在光致聚合物上）。

最近，该项研究成果以High refractive index monomers for improving the holographic recording performance of two－stage photopolymers为题发表在ACS Applied Materials ＆ Interfaces上（DOI： 10．1021／acsami．3c01446），论文的第一作者是理化所在读博士研究生郭斌，通讯作者是毕勇研究员和赵榆霞研究员。