光的散射特性對(duì)高端光學(xué)表面、薄膜和材料的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。其存在對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)會(huì)造成例如散射損耗或者成像質(zhì)量變差等影響。對(duì)于光學(xué)表面，常常用粗糙度來(lái)確定光學(xué)表面受散射影響后的光學(xué)特性。但在紅外元件、低損耗反射鏡（如激光腔鏡）、表面粗糙度及缺陷、衍射光柵、薄膜、光學(xué)材料的體散射、無(wú)破壞的亞表面損傷測(cè)量、光譜散射等精密器件及高精領(lǐng)域中，通常都需要對(duì)散射特性進(jìn)行定量評(píng)估，得到其散射分布，更能夠幫助我們對(duì)光學(xué)表面進(jìn)行表征。
角分辨散射測(cè)量法及其應(yīng)用
利用光散射測(cè)量光學(xué)粗糙表面是目前發(fā)展較為快速和成功的技術(shù)，人們對(duì)這種技術(shù)做了大量的研究工作，使得光散射系統(tǒng)已經(jīng)成為測(cè)量光學(xué)元件表面質(zhì)量的主要手段之一。概括起來(lái)，光學(xué)表面的散射測(cè)量方法主要包括角分辨散射測(cè)量法和總積分散射測(cè)量法，二者分別以矢量散射理論和標(biāo)量散射理論為理論基礎(chǔ)。角分辨散射(Angle Resolved Scattering，簡(jiǎn)稱ARS，ARS=BSDF*cos〖θ_s 〗)測(cè)量法是利用散射光的光強(qiáng)及其分 布來(lái)測(cè)量表面粗糙度參數(shù)。總積分散射(Total Integrated Scattering，簡(jiǎn)稱TIS)測(cè)量法中，入射光以很小的入射角照射到隨機(jī)粗糙表面上，用積分球收集粗糙表面散射的漫反射光或者包含鏡向反射在內(nèi)的總體反射光。TIS法一般儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、測(cè)量速度快、不易受環(huán)境影響，但最主要缺點(diǎn)是無(wú)法獲得光學(xué)表面形貌的全部特征及散射光的空間分布。ARS法雖然儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但能夠精確測(cè)量光散射的空間分布，并通過(guò)其全空間積分，得到表面的總積分散射值，從而能夠獲取更完整更詳細(xì)的散射特性。
主要測(cè)量功能及參數(shù)
基于ASTM E2387標(biāo)準(zhǔn)的角分辨散射（BSDF，ARS）
基于ISO 13696標(biāo)準(zhǔn)的總散射值TS（Total scattering）
覆蓋整個(gè)3D空間的散射分布
高靈敏度（動(dòng)態(tài)范圍最大到達(dá)15個(gè)數(shù)量級(jí)，噪聲<0.05 ppm）
粗糙度靈敏度：<0.1 nm
測(cè)量模式：BRDF, ARS, R, T, 光柵效率, 2θ 等
波長(zhǎng)測(cè)量范圍：13.5 nm 到10.6 μm
測(cè)量直徑：max 700 mm
表面散射，界面散射，體散射
可測(cè)量波長(zhǎng)概覽
測(cè)量實(shí)例：
例1：無(wú)樣品時(shí)對(duì)空氣進(jìn)行ARS測(cè)試：
圖1.無(wú)樣品時(shí)的ARS測(cè)量（@405 nm,532nm and 640nm）
例2：在近紅外對(duì)Acktar1黑色涂層在不同入射角下的散射測(cè)量。
圖2.近紅外下對(duì)Acktar黑色涂層的散射測(cè)量，左圖：用于BepiColombo太空任務(wù)的紅外光譜儀；右圖：4.6μm下ARS角分辨散射分布，入射角0°，10°，40°，60°，80°。
例3：金剛石車削的鋁反射鏡。圖3中，左圖是車削痕跡引起的衍射為主的3D散射分布，而右圖則是振動(dòng)引起的衍射峰被抑制而入射面外散射增強(qiáng)的3D散射測(cè)量分布。
圖3.金剛石打磨的Al鏡的3D光散射分布及其白光干涉儀的表面形貌測(cè)量：左圖：車削痕跡引起的衍射為主的散射分布；右圖：振動(dòng)引起的衍射峰被抑制而入射面外散射增強(qiáng)的散射分布。
例4： 金剛石打磨拋光鋁鏡的散射強(qiáng)度分布掃描。散射掃描可以檢測(cè)樣本表面的散射源形貌并將其鮮明的表征出來(lái)，驗(yàn)證樣本表面的均勻性。
圖4.金剛石打磨拋光鋁鏡的散射掃描及其相應(yīng)位置的ARS測(cè)量，左圖: 散射掃描@532nm，散射角25°，樣本大小200*160mm2；右圖：相應(yīng)位置ARS測(cè)量。
備注：T. Kralik, D. Katsir, "Black surfaces for infrared, aerospace, and cryogenic applications", Proc. SPIE 7298, 729813 (2009)
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