Esparcimiento de la luz por un sistema multicapas con una interface rugosa: solución pertubativa a cuarto orden

Abstract

En este trabajo se presenta un estudio teórico del esparcimiento de la luz por un sistema de N capas con una interface rugosa unidimensional, para el caso de la luz incidente S y P polarizada. Se asume que cada capa es un medio lineal, isotrópico, homogéneo, no magnético, cuya respuesta está dada por una función dieléctrica que en general es compleja y dependiente de la frecuencia. A partir de una ecuación integral llamada de esparcimiento, derivada de la aproximación de Rayleigh-Fano y válida para N + 1 interfaces rugosas, se propone una solución perturbativa hasta cuarto orden en la altura del perfil de la rugosidad, y hasta este orden, se calcula el promedio del Coeficiente Diferencial de Reflexión (la cantidad de energía esparcida alrededor del ángulo de esparcimiento normalizada con respecto a la energía incidente). Este formalismo permite estudiar el esparcimiento de luz por un sistema de N capas con una interface rugosa y como un caso particular del método, los resultados numéricos se realizan para el análisis del esparcimiento de luz por una película dieléctrica con una superficie rugosa aleatoria depositada sobre la superficie lisa de un conductor perfecto. En estos sistemas, la dependencia angular del esparcimiento de luz, bajo ciertas condiciones, muestra un pico de retroesparcimiento y picos satélites. Se presentan resultados para dos dieléctricos. El primer caso permite la comparación de los cálculos con resultados de un trabajo teórico previo reportado en la literatura, con el objeto de validar el método. En el segundo caso la capa dieléctrica es de Floruro de Calcio, cuya rugosidad ha sido determinada anteriormente, y proponemos las condiciones óptimas para la detección experimental del pico de retroesparcimiento y picos satélites. Con ayuda de la conservación de la energía se establecen los parámetros de confiabilidad del método en función de la altura de la rugosidad, que en este caso, queda determinada por la suma de la intensidad de la luz esparcida (TIS) más la intensidad de la parte coherente de la luz, para una altura dada en la rugosidad.