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5.1 Lichtlokalisierungen im Nahfeld 67 Markierung angedeutete Bereich, weisen einen nur sehr geringen Anteil des evaneszenten Felds auf. Dies bedeutet, dass das gesamte Kraterumfeld einen entschiedenen Einfluss sowohl auf die Streuung des Lichts als auch auf die Führung von Moden hat. Es bleibt festzuhalten, dass evaneszente Felder besonders an den Kraterstrukturen zu finden sind, die eine besonders starke Änderung des Neigungswinkels haben. Ein solcher Kraterrand, der in der Abb. 5.7(a) besonders hohe Intensitäten für den evaneszenten Anteil aufweist, sei exemplarisch hervorgehoben. In (b)-(d) ist dieser ca. 3 μm × 3 μm große Bereich für die Wellenlängen 473 nm, 658 nm und 780 nm gezeigt. Auffällig an diesem Beispiel ist, dass an diesem Kraterrand mehrerer nebeneinander liegende periodische Strukturen zu beobachten sind. Die Topographie (e), die lokalen Neigungswinkel (f) und die Krümmung (g) des Bildausschnitts zeigen, dass sich auf dem Kraterrand kleine Partikel befinden. Diese Strukturen sorgen für scharfe Kanten und einen steilen Abfall der Topographie ins Kraterinnere. Dadurch können Bedingungen an diesem Kraterrand herrschen, die das Entstehen evaneszenter Felder begünstigen. Zusammenfassend ist festzustellen, dass das Auftreten evaneszenter Felder sehr stark von den lokalen Strukturen, die durch lokale Neigungswinkel und Krümmungen der Oberfläche definiert sind, abhängt. Lokale Strukturen tragen wesentlich zum Streubild einer streuenden Oberfläche bei und können nicht vernachlässigt werden. Insbesondere stellt sich die Frage inwieweit der propagierende Anteil des Streulichts, der bei einer NSOM-Messung im Nahfeld vermessen wird, auch die winkelaufgelösten Messungen im Fernfeld widerspiegeln kann. Das Ergebnis einer winkelaufgelösten Streumessung gibt an, welcher Anteil des Lichts unter einem bestimmten Winkel gestreut wird. In Abb. 5.4 wurde bereits gezeigt, dass mit Hilfe der Fourieranalyse die Häufigkeit einzelner Raumfrequenzen in einer zugrunde liegenden NSOM-Messung bestimmt werden kann. Die gezeigte Verteilung gibt folglich an, wie viel Licht mit einem bestimmten k � gestreut wird. Da der Wellenvektor die Propagationsrichtung von Licht festlegt, steht jedes k � für einen bestimmten Winkel, unter dem das Licht auf Grund der texturierten Oberfläche gestreut wird. Aus Gl. 4.1 folgt die Beziehung � λ θsca = arcsin 2π · k � � . (5.1) Aus ihr lassen sich für den propagierenden Anteil (0 ≤ k� ≤ 2π/λ) die zugehörigen Streuwinkel θsca errechnen. Analog kann auch die Topographie einer solchen Fourieranalyse unterzogen werden [159–161], wodurch das lokale Streuverhalten der Oberfläche mit der lokalen Oberflächenmorphologie verglichen werden kann. Die Topographie wird dadurch als eine Art Superposition von optischen Gittern interpretiert. In Abb. 5.8 sind die Ergebnisse aus der Auswertung der NSOM-Messung und der Topographiedaten in erster Beugungsordnung sowie die winkelaufgelöste Streuung für die Wellenlänge 658 nm und 780 nm aufgetra-
68 Kapitel 5: Lokale optische Effekte an texturierten TCO-Oberflächen �� Abbildung 5.8: Gegenüberstellung von winkelaufgelöster Messung (grün) und den Ergebnissen aus den Auswertungen von NSOM-Messung (rot) und Topographie in der ersten Beugungsordnung (schwarz). Das obere Diagramm zeigt die Ergebnisse von Messungen bei einer Wellenlänge von 658 nm und im unteren Diagramm bei einer Wellenlänge von 780 nm. In den Diagrammen im Diagramm sind halblogarithmische Anpassungen an die Ergebnisse der NSOM-Messungen dargestellt. gen. Zum besseren Vergleich der Winkelverteilungen sind die Integrale der dargestellten Kurven auf 1 normiert. Es ist zu erkennen, dass die auf eine Fernfeldmessung beruhende winkelaufgelöste Streumessung stark der aus den Topographiedaten bestimmten Winkelverteilung ähnelt. Dies bedeutet, dass die im Nahfeld vermessene Fläche (hier: 20 μm × 20 μm) das Streuverhalten der gesamten Probe grundsätzlich gut wiedergibt. Dennoch sind auch leichte Abweichungen erkennbar. Die Winkelverteilung, die aus den optischen Daten der NSOM-Messung ermittelt wurde, weisst zum einen eine Verbreiterung und zum anderen eine Verschiebung zu kleineren Winkeln auf. Diese Abweichungen können auf drei mögliche Effekte zurück geführt werden. Zunächst können durch die Fourieranalyse selbst Artefakte in das Auswertungsergebnis eingebracht werden, da sowohl Vielfache der Raumfrequenzen wie auch ihre Summen und Differenzen die Auswertung beeinflussen können. Im Fall der vorliegenden Auswertung ist daher nicht auszuschließen, dass einige Frequenzbereiche überschätzt werden, insbesondere da Frequenzen evaneszenter Felder mit den Frequenzen propa- ��
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