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摘要：本文首先介绍光学薄膜表面光散射特性的研究历史及应用，主要是军事方面的应用。然后文中介绍了粗糙表面光散射特性的基本理论，包括粗糙表面的形貌描述、随机表面的分形理论和一些近似解析方法。得到了各种方法之间的关系及各自的原理、适用条件。了解粗糙表面进行了偏振光的测量法后，利用自建的薄膜散射特性测试系统研究了薄膜样品在不同偏振方向的入射光条件下的散射特性，分析入射光波长、偏振方向和入射角对薄膜的反射功率与偏振特性的影响。本文对薄膜表面特性和粗糙化机制的研究，有助于对薄膜晶粒生长机制的理解和薄膜制备工艺的改进。60436
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毕业论文关键词 表面粗糙度；基尔霍夫法；蒙特卡洛法；偏振态；入射角；散射 英文摘要
Title Optical properties of the film surface of the light scattering
Abstract This paper describes an optical film surface light scattering characteristics of the history and applications, primarily military aspects of the application. Then the paper introduces the basic theory of light scattering properties of the rough surface. including the description of the rough surface topography, the fractal theory of random surfaces and some approximate analytical methods. Obtain a relation between the various methods and their respective principle, the applicable conditions. About the rough surface of the polarization measurements, the use of self test system scattering film of the film samples in the different conditions of the polarization direction of the incident light scattering properties of the wavelength, polarization and angle of incidence on the film polarization properties of the reflected power and influence. This article on the film surface properties and roughening mechanism, contribute to the understanding of film grain growth mechanism and film preparation process improvements.
Keywords Surface roughness； Kirchhoff method; Monte Carlo method; polarization; incident; scattering
目录
1 引言 ... 1
1.1 研究背景及意义 ... 1
1.2 随机粗糙表面光学特性的应用 ... 2
1.3本文主要工作 ... 3
2 粗糙表面光散射特性的基本理论 ... 3
2.1 粗糙面的形貌描述 . 3
2.2 描述随机粗糙面的统计参量 . 4
2.2.1 高度起伏均方根 .. 4
2.2.2 表面相关长度 5
2.2.3功率谱密度 ... 5
2.2.4 均方根斜率 .. 6
2.3 光波的偏振度 . 6
2.4 粗糙面光散射近似解析方法 . 7
2.4.1 基尔霍夫近似法 .. 7
2.4.2 微扰法 .. 8
2.4.3 蒙特卡洛方法[10] . 10
3 粗糙表面散射特性的相关实验 10
3.1 实验仪器和装置 .. 10
3.2 反射光的功率与入射角之间的关系 .. 11
3.3 反射光的偏振度与入射角之间的关系 12
3.4 反射光的振动面旋转角度与入射角之间的关系 13
结论 . 15
致谢 . 16
参考文献 . 17
1 引言 1.1 研究背景及意义 光学薄膜的应用始于 20 世纪 30 年代。现代，光学薄膜的应用无处不在，从眼镜镀膜到手机，电脑，电视的液晶显示再到 LED 照明已广泛用于光学和光电子技术等领域。它充斥著我们生活的方方面面，并使我们的生活更加丰富多彩。薄膜表面的形貌结构与薄膜的生长机理以及吸附、反射等很多表面现象密切相关，同时表面的粗糙程度还直接关系到薄膜的机械、电学、光学等方面的性质和功能。 随机粗糙表面光散射的理论与实验研究在近十年中取得了一系列的重要的进展，得到了人们越来越多的重视。在现代军事、遥感、辐射定标以及工业在线表面检测等领域的应用也日益广泛，这些都已成为现代通信、遥感、目标识别、环境系统监测等不同学科共同感兴趣的课题,近年来取得了一系列重要的进展[1]。