基于原子力显微分析技术研究全息光栅结构与性能的关系

发布时间：2024-04-14 01:59

　　全息光栅的微观结构决定了其光学性能,研究微观结构与性能的关系对优化全息光栅性能具有重要的理论和实际意义。采用德国Bruker公司的原子力显微镜Multimode 8系统分析了一批全息光栅的微纳结构,并探讨了微纳结构与全息光栅衍射效率的关系。结果表明:光栅沟槽顶部粗糙度与沟槽深度的比值更能体现衍射效率与光栅微观结构的相关性。当该比值高于0.09时,全息光栅的衍射效率低于60%;而当该比值低于0.04时,全息光栅的衍射效率高于80%。

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【部分图文】：

图1不同衍射效率时全息光栅的3D原子力显微镜照片

如图1所示，在被溶剂处理后，全息光栅呈现出显著的沟槽结构。沟槽凸起区为聚合物，沟槽凹陷区为原来的惰性组分。可以看出，衍射效率较低时，沟槽深度较浅。随着衍射效率的增加，沟槽深度逐渐增加，表现为在相同视角下Z轴坐标标尺变大。光栅沟槽顶部也可以看到明显的结构，说明存在一定的粗糙度。随着....

图2光栅周期与全息光栅衍射效率的关系

分析了不同衍射效率下的沟槽顶部粗糙度、沟槽底部粗糙度和沟槽深度。结果表明，随着衍射效率的提高，沟槽顶部的粗糙度变化并不显著，在2～5nm之间波动（见图3(a)）；当衍射效率低于58%时，沟槽底部粗糙度不变，约为7nm；当衍射效率进一步提高时，沟槽底部粗糙度增加至20～23n....

图3光栅沟槽结构参数与全息光栅衍射效率的关系

图2光栅周期与全息光栅衍射效率的关系根据图1可知，衍射效率较低的全息光栅具有更为显著的“毛刺”结构，表明相分离较差。为更深入理解全息性能与光栅微观形貌的关系，将粗糙度/沟槽深度比对衍射效率作图（见图4）。从图中可以看出，沟槽底部粗糙度/沟槽深度比在不同衍射效率时波动较大，但顶部....

图4粗糙度/沟槽深度比与全息光栅衍射效率的关系

根据图1可知，衍射效率较低的全息光栅具有更为显著的“毛刺”结构，表明相分离较差。为更深入理解全息性能与光栅微观形貌的关系，将粗糙度/沟槽深度比对衍射效率作图（见图4）。从图中可以看出，沟槽底部粗糙度/沟槽深度比在不同衍射效率时波动较大，但顶部粗糙度/沟槽深度比与衍射效率存在一定的....

本文编号：3953949