超光滑基片表面散射的数值研究

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1、第37卷第6期光学技术Vo1．37No．62011年l1月OPTICALTECHNIQUENov．201i文章编号：1002～1582(2011)06—0659—05超光滑基片表面散射的数值研究赵云，杨开勇(国防科学技术大学光电科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：以一阶微分散射理论为基础，从理论和模拟两个方面对超光滑基片表面的散射电磁场进行了数值研究。分析了S偏振光和P偏振光的微分散射随入射角和散射角的分布情况。研究发现，当入射角较大时，P偏振光在某个散射方向的微分散射为0，而无论入射角和散射角如何变化，S偏振光的微分散射均大于0。当用光

2、散射法对超光滑基片进行表面测试时，相对于P偏振光，选择S偏振光入射可以避免在某些特定位置处散射强度为0，导致无法测量的情况；同时，采用S偏振光比P偏振光具有更高的光电检测效率，更适合于超光滑基片表面的测试。关键词：光学检测；表面散射；微分散射；超光滑基片中图分类号：0438文献标识码：ANumericalstudyonsurfacescatteringofsuper-smoothsubstrateZHAOYun·YANGKaiyong(CollegeofOptoelectronicScienceandEngineering，NationalUni

3、versityofDefenseTechnology，Changsha410073，Hunan，China)Abstract：First-orderperturbationtheoryisappliedtocalculatethesurfacescatteringofsubstrate．Numericalstudyisdescribedforcalculatingthe·angle-resolvedscattering．TheresultfindsthattheopticalfactorofS-andp-polarizationarediffer

4、ent，whenincidentangleislarge，thep-polarizationscatteringiszeroatcertainscatteringangle，butS-polariza—tionscatteringisabovezerowhatevertheincidentandscatteringangleis．Ⅵenusingthescatteringmethodtomeasurethesurfaceofsubstrate。s-polarizationlightiSchosentoaviodthezeroreactionofd

5、etectoratcertainincidentandscatter一*ingangle．Atthesametime。s-polarizationlightismoreefficientthanp-polarizationlight．Keywords：optica1measurement；surfacascattering；angle-resolvedscattering；super-smoothsubstrate在镀膜前对超光滑基片表面进行检测是不可或缺的0引言步骤。目前，为了满足高精度激光陀螺研制的需要，在激光陀螺的研制生产过程中，超光滑基片

6、是经过超抛的熔石英基片的表面均方根粗糙度制作高质量高反镜的基础，对于高精度的镀膜技术(RMS)已经可以做到小于0．1nm(原子力显微镜测来说，高反镜的表面形态几乎可以做到对超光滑基量数据)，这几乎是目前所有高级表面测试仪器的测片表面的复制，同时高反射镜表面的不均匀性是导试极限，对超光滑基片表面的测试和挑选具有极大致激光陀螺存在闭锁效应的根本原因。所以，的挑战性。相对于其他的表面测试技术，光学检测*收稿日期：2011—05—10E-mail：pbzhaoyun@mail．ustc．edu．LTI作者简介：赵云(1986一)，男，硕士研究生，主要从事

7、光学检测技术方面的研究。导师简介：杨开勇(1974一)，男，副教授，硕士生导师，主要从事光学检测技术方面的研究。659光学技术第37卷具有测试面积大，方便快捷，费用低廉的优点，同时yt)的光谱功率密度；，f表示沿，Y方向的空间表面粗糙度与散射有直接的对应关系，在激光陀螺频率；quv表示U偏振光入射和V偏振光散射的比高反镜的制造过程中常采用光散射法对超光滑基片例因子，U和V均可分别取s、P。表面进行检测，并通过表面散射的光功率来模拟超Sf，f光滑基片表面的微观形态。近年来，国内外已经对一ⅡdAeXp{一I~Ex'(sincos#一sin)+表面散射

8、的理论和实验进行了大量的研究E1叫，但是这些研究大都关注表面散射的光强大小，对偏振YsinO,sine]}s(，Y)(2)光散射的研究较