[發明專利]分析光學元件保偏特性的方法無效

申請號：	200910088591.1	申請日：	2009-07-08
公開（公告）號：	CN101943630A	公開（公告）日：	2011-01-12
發明（設計）人：	吳昊;鄭厚植;朱匯	申請（專利權）人：	中國科學院半導體研究所
主分類號：	G01M11/02	分類號：	G01M11/02
代理公司：	中科專利商標代理有限責任公司 11021	代理人：	湯保平
地址：	100083 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	分析光學元件特性方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及磁光光譜學領域，特別適用于在半導體自旋電子學的光學性質研究中，需要在樣品中激發自旋極化電子，或者探測樣品中自旋極化電子與空穴復合發射熒光等涉及到圓偏振光的情況。

背景技術

自從1988年巨磁電阻效應在鐵/鉻多層結構中被發現后，20多年來，旨在利用電子的另一內稟屬性自旋來扮演電子電荷在現代信息技術領域中類似角色的新興學科-自旋電子學，無論在實驗室還是工業界都取得了令人驚異的長足發展。

由于其費米能級附近電子態密度比金屬中的小很多，半導體材料擁有遠大于金屬材料中的極化自旋壽命和自旋擴散長度。更重要的，經過幾十年的探索，在半導體器件領域，人們已經積累了大量的知識、進行了大量的實踐，也擁有了各種成熟的器件工藝。所以，半導體材料成為了自旋電子學研究的最佳平臺。

光譜技術，一向是研究半導體材料性質的主要手段，自然也成為半導體自旋電子學領域的重要研究工具之一。在利用磁光光譜技術進行半導體自旋電子學的研究時，往往需要用激發光在樣品中泵浦出自旋極化的電子，或者探測樣品中自旋極化的電子和空穴復合后出射的熒光，這就在光路中引入了圓偏振(左旋或右旋)光。圓偏振光的極化度，通常定義為兩種圓偏振光強度之差，與兩種圓偏振光強度之和的商，這個極化度通常與實驗結果有直接的關系。而特定極化度的圓偏振光在通過某一光學元件后，由于光學元件對兩種圓偏振光的吸收不同，該極化度往往會發生非預期的變化，從而影響實驗結果的準確性，甚至使實驗結果無法正確反映真實的物理過程。這就要求我們采用某種方法，分析光學元件是否改變、以及如何改變入射光的偏振狀態。

在半導體自旋電子學領域，自旋相關輸運的研究中，經常采用“極化器-檢測器”的實驗配置來研究某兩態實驗對象：由“極化器”引入處于某個狀態的實驗對象，而這個實驗對象的兩種狀態會在“檢測器”上反映出不同的信號，從而通過監測“檢測器”讀出的信號，可以知道實驗對象在“檢測器”處的狀態，以及實驗對象從“極化器”到“檢測器”過程中狀態的變化。

發明內容

為了分析某個光學元件是否改變、以及如何改變入射光的偏振狀態，從而避免在偏振光學實驗中出現不真實的信號極化度，本發明基于“極化-檢測”思想，提出了一種簡便、直觀的分析光學元件如何改變入射光偏振狀態的方法。

本發明提供一種分析光學元件保偏特性的方法，包括如下步驟：

步驟1：由第一寬波段線偏振片和第一寬波段四分之一波長波片組成極化單元，由第二寬波段四分之一波長波片和第二寬波段線偏振片組成檢測單元，在同一光路上依次排列有激光器、極化單元、檢測單元和光功率計，以構成探測系統；

步驟2：調節極化單元，即調節第一寬波段線偏振片光軸與第一寬波段四分之一波長波片光軸的相對角度，使激光器出射的入射光成為完全極化的左旋或右旋圓偏振光；

步驟3：調節檢測單元，即調節第二寬波段四分之一波長波片光軸與第二寬波段線偏振片光軸的相對角度，使其只允許與步驟二中入射光偏振特性相反的右旋或左旋圓偏振光通過，則此時入射光不能到達光功率計，從而光功率計的讀數只是環境光的反映；

步驟4：在極化單元和檢測單元之間插入待測的光學元件；

步驟5：讀取光功率計的讀數，若待測光學元件對入射光的偏振狀態有所改變，光功率計的讀數將有所增加；若待測光學元件對入射光的偏振狀態沒有改變，則光功率計的讀數不變，仍然只反映環境光的強度。

其中采用的第一寬波段線偏振片和第二寬波段線偏振片，在可見到近紅外的波長范圍內消光比為100000∶1，以保證所進行測量的準確性。

其中采用的第一寬波段四分之一波長波片和第二寬波段四分之一波長波片，在690-1200nm的波長范圍內消色差，以滿足在該波長范圍內所進行測量的準確性。

其中所采用的激光器，是工作在任何需要測試的波長的各種激光器。

其中所采用的光功率計，是帶衰減器的硅芯片探測器，其探測靈敏度在可見到近紅外的波長范圍內達到皮瓦量級，以保證所進行探測的準確性。