全息光柵的微觀結(jié)構(gòu)決定了其光學(xué)性能,研究微觀結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對優(yōu)化全息光柵性能具有重要的理論和實(shí)際意義。采用德國Bruker公司的原子力顯微鏡Multimode 8系統(tǒng)分析了一批全息光柵的微納結(jié)構(gòu),并探討了微納結(jié)構(gòu)與全息光柵衍射效率的關(guān)系。結(jié)果表明:光柵溝槽頂部粗糙度與溝槽深度的比值更能體現(xiàn)衍射效率與光柵微觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。當(dāng)該比值高于0.09時(shí),全息光柵的衍射效率低于60%;而當(dāng)該比值低于0.04時(shí),全息光柵的衍射效率高于80%。

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圖1不同衍射效率時(shí)全息光柵的3D原子力顯微鏡照片

如圖1所示，在被溶劑處理后，全息光柵呈現(xiàn)出顯著的溝槽結(jié)構(gòu)。溝槽凸起區(qū)為聚合物，溝槽凹陷區(qū)為原來的惰性組分�？梢钥闯�，衍射效率較低時(shí)，溝槽深度較淺。隨著衍射效率的增加，溝槽深度逐漸增加，表現(xiàn)為在相同視角下Z軸坐標(biāo)標(biāo)尺變大。光柵溝槽頂部也可以看到明顯的結(jié)構(gòu)，說明存在一定的粗糙度。隨著....

圖2光柵周期與全息光柵衍射效率的關(guān)系

分析了不同衍射效率下的溝槽頂部粗糙度、溝槽底部粗糙度和溝槽深度。結(jié)果表明，隨著衍射效率的提高，溝槽頂部的粗糙度變化并不顯著，在2～5nm之間波動(dòng)（見圖3(a)）；當(dāng)衍射效率低于58%時(shí)，溝槽底部粗糙度不變，約為7nm；當(dāng)衍射效率進(jìn)一步提高時(shí)，溝槽底部粗糙度增加至20～23n....

圖3光柵溝槽結(jié)構(gòu)參數(shù)與全息光柵衍射效率的關(guān)系

圖2光柵周期與全息光柵衍射效率的關(guān)系根據(jù)圖1可知，衍射效率較低的全息光柵具有更為顯著的“毛刺”結(jié)構(gòu)，表明相分離較差。為更深入理解全息性能與光柵微觀形貌的關(guān)系，將粗糙度/溝槽深度比對衍射效率作圖（見圖4）。從圖中可以看出，溝槽底部粗糙度/溝槽深度比在不同衍射效率時(shí)波動(dòng)較大，但頂部....

圖4粗糙度/溝槽深度比與全息光柵衍射效率的關(guān)系

根據(jù)圖1可知，衍射效率較低的全息光柵具有更為顯著的“毛刺”結(jié)構(gòu)，表明相分離較差。為更深入理解全息性能與光柵微觀形貌的關(guān)系，將粗糙度/溝槽深度比對衍射效率作圖（見圖4）。從圖中可以看出，溝槽底部粗糙度/溝槽深度比在不同衍射效率時(shí)波動(dòng)較大，但頂部粗糙度/溝槽深度比與衍射效率存在一定的....

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