[發明專利]一種用于橢偏測量中的光強調節方法和裝置

無效

• 申請號: 200710062961.5
• 申請日: 2007-01-23
• 公開（公告）號: CN101231238A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 孟永宏;靳剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/41;G01N21/01;G02B26/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 高存秀

1.一種用于橢偏測量裝置中光強調節的裝置，包括：

一入射旋轉臂(1)，該入射旋轉臂(1)可圍繞中心軸進行旋轉，用于改變入射光軸與樣品(20)之間的夾角；

一樣品旋轉臺(2)和出射旋轉臂(3)，入射旋轉臂(1)的末端與出射旋轉臂(3)的前端重疊在一起，樣品旋轉臺(2)安置在其上并通過樣品旋轉臺(2)的軸將三者連接，樣品(20)安裝在樣品旋轉臺(2)上，樣品垂直于入射面，并且其表面通過中心軸；

一用于可進行波長掃描的、準單色光輸出的單色光發生裝置(10)，該輸出的光束用于照明待測樣品；

一準直透鏡(11)，用于將單色光發生裝置(10)產生的光進行準直、擴束；

一用于將探測光束變換為偏振方向可控的線偏振光的線性起偏器(12)，該線性起偏器(12)安裝在單色光發生裝置(10)和準直透鏡(11)產生的擴展探測光的光路上；

一個反射式平面樣品(20)，該樣品(20)為一個平的反射式的平面塊狀或薄膜材料，用于樣品接收來自入射部分產生的準直、準單色的偏振光波的照明，并對該光波的偏振態進行調制；

一用于對樣品(20)的反射光偏振態進行調制的線性檢偏器(31)，該線性檢偏器安裝在出射光軸上；

一個圖像傳感器(34)，用于接收樣品經成像物鏡所成的實像，并將其轉化為電信號；

一數據采集器(43)，與光電探測器(34)和電子計算機(42)電連接，用于接收光電探測器(34)得到的電信號，將其轉換成電子計算機(42)能夠處理的數字信號；

一電子計算機(42)，與數據采集器(43)和控制箱(410電連接，用于接收數據采集器(43)的信號，對其進行處理分析，根據分析的結果對控制箱(41)發出運動指令，同時接收來自控制箱(41)的運動位置反饋信號；

一控制箱(41)，與電子計算機(42)和運動部件電連接，用于接收來自電子計算機(42)發出的運動指令，接收來自各器件的狀態反饋，將信號反饋回電子計算機(42)中進行處理，以及驅動運動部件運動；其特征在于，

還包括一固定在偏振器旋轉臺(13)中的線性偏振器(12)，該線性偏振器(12)共中心軸地安裝在入射旋轉臂(1)光軸上，并置于所述的線性起偏器(14)前，用于把探測光波轉換成線性偏振光；偏振器旋轉臺(13)上的電機與控制箱(41)電連接并受其驅動，可帶動線性偏振器(12)進行360°旋轉，改變線性偏振器(12)與線性起偏器(14)的方位角的差θ，該方位角的差為0°≤θ≤90°。

2.按權利要求1所述的用于橢偏測量中光強調節的裝置，其特征在于：還包括相位補償器(16)和補償器旋轉臺(17)，該相位補償器(16)安裝在所述的補償器旋轉臺(17)上，所述的相位補償器(16)設置在入射旋轉臂(1)上的線性起偏器(12)光路后，所述的補償器旋轉臺(17)中的電機與控制箱(41)電連接，電子計算機(42)與控制箱(41)電連接，向其發出運動指令，并接收來自控制箱(41)的反饋信息。

3.按權利要求1或2所述的用于橢偏測量中光強調節的裝置，其特征在于：還包括成像物鏡(33)，該成像物鏡(33)和圖像傳感器(34)共軸依次安裝在出射旋轉臂(3)上，其光軸與出射光軸重合。

4.按權利要求1所述的用于橢偏測量中光強調節的裝置，其特征在于：所述的線性偏振器(12)為將任意光波變換成線偏振光的偏振器件，包括二向色性線性偏振器，格蘭-湯姆森偏振器或格蘭-泰勒偏振器。

5.按權利要求1所述的用于橢偏測量中光強調節的裝置，其特征在于：所述的偏振器旋轉臺(13)為由電機帶動的精密傳動裝置，其上的電機與驅動控制箱(41)中的電機驅動器電連接，可帶動線性起偏器(12)圍繞入射旋轉臂(1)的光軸進行360°旋轉。

6.一種應用權利要求1所述的裝置實現對光強進行調節方法，其特征在于：包括如下步驟：

a)首先設置線性起偏器(14)的方位角、線性檢偏器(31)的運動步距，采樣的點數，以及調節θ的步距Step；

b)讀取當前線性偏振器(12)的方位角Px和線性起偏器(14)的方位角P，并計算二者的差θ＝Px-P；

c)利用系統當前的設置對樣品(20)進行測量，測量中保持θ不變，由光電探測器(34)得到一個或一系列的探測值I1，I2，…，并經數據采集器(43)轉換給電子計算機(42)；

d)利用電子計算機(42)對測量值進行分析，獲得探測值的最大值Imax，然后將Imax與光電探測器34的動態范圍的最小值Tmin和最大值Tmax進行比較，如果處于其中，則終止；如果小于Tmin，則把θ向減小的方向調節，如果大于Tmax，則把θ向變大的方向調節，執行步驟d)；

e)由電子計算機(42)發出指令給控制箱(41)，控制箱(41)驅動偏振器旋轉臺(13)帶動線性偏振器(12)圍繞入射光軸旋轉，旋轉的方向是按照步驟d)中確定的方向，步距為Step，改變線性偏振器(12)和線性起偏器(14)的方位角的夾角θ；

f)執行步驟(a)～(c)，直至滿足要求為止。