[發明專利]利用可調波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置及測量方法

無效

• 申請號: 201310264473.8
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103364349A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 連潔;王曉;張福軍;孫兆宗;趙明琳;張文賦;高尚
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本發明涉及一種利用可調波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置及測量方法，屬廣義橢偏測量技術領域。

背景技術

隨著磁性材料在磁光存儲媒介與半導體器件上的廣泛應用，對磁性材料磁光特性的研究變得極為迫切。磁光橢偏測量技術是一種利用磁性材料的磁光克爾效應進行橢偏測量的廣義橢偏測量術，可以測得磁性樣品的折射率N、消光系數K、磁光耦合系數Q等。隨著磁光橢偏技術的發展，單一波長的測量已經無法滿足研究的需求。磁光橢偏技術對光源功率穩定性有很高的的要求，但現在普遍應用的多波長白光光源穩定性較差，如不進行其他處理難以滿足高精度的實驗測量。如在雜志【科學儀器評論】（2005年76卷023910頁）上發表的文章“磁性化合物的光譜磁光橢偏溫度依賴性研究”中（作者：R.Rauer,G.Neuber,J.Kunze,J.and?M.），作者對光源氙燈進行了復雜的處理，之后對150nm與60nm的坡莫合金進行了磁光橢偏測試并求出了對應的磁光耦合系數。但是對于單原子層的磁光橢偏測試則對光源穩定性有了更高的要求。此時迫切的需要一種快速便捷、穩定度高的光源方法來解決上述問題。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷與不足，本發明提出了一種利用可調波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置及測量方法。

本發明的技術方案是按以下方式實現的：

一種利用可調波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置，包括激光電源、可調波長激光器、光路系統、電磁鐵、鎖相放大器和PC機，其特征在于光路系統包括起偏器、兩個光闌、斬波器、檢偏器、聚光鏡、濾光片和光電探測器，激光電源和可調波長激光器相連接，通過調節激光電源的電流可以使激光器出射不同頻率的激光；斬波器和鎖相放大器相連接；可調波長激光器位于起偏器之前，由起偏器開始延光路順序排列為兩個光闌、斬波器、檢偏器、聚光鏡、濾光片和光電探測器；兩個光闌之間放置樣品臺，樣品臺位于電磁鐵中間；光電探測器的輸出端連接到鎖相放大器的輸入端，鎖相放大器的輸出端連接到PC機，以觀察記錄并計算測量結果。

所述的光電探測器是硅光電池探測器，通過壓圈裝卡的方式連接前置的濾光片。

所述的可調波長激光器是輸出波長范圍為300nm-800nm的半導體激光器。

一種利用上述裝置進行磁光橢偏測量的方法，步驟如下：

①將測量裝置接通電源，給斬波器、鎖相放大器供電，打開電磁鐵電源、可調波長激光器及PC機的電源；

②可調波長激光器的輸出波長為300nm-800nm,調節激光電源在其輸出波長范圍內設定一個初始輸出波長的激光信號；

③將具有鐵磁性質的薄膜樣品材料固定在樣品臺上，調整樣品使其在水平方向上轉動，使得樣品表面與磁場方向平行；

④調整斬波器的頻率，該頻率作為基準信號頻率輸入鎖相放大器，將光電探測器的輸出端連接鎖相放大器的信號輸入端；

⑤調節可調波長激光器后面放置的光闌、起偏器的位置，然后調節檢偏器、聚光鏡、光電探測器的位置，使得激光正入射并通過上述光學元件能匯聚到光電探測器上；

⑥打開PC機，觀察PC機能否采集與存儲信號數據；

⑦將與輸入激光波長對應的濾光片裝到探測器輸入端，從而防止雜散光進入光電探測器；

⑧選定起偏器起偏角度為θ₁，檢偏器檢偏角度為θ₂，鎖相放大器與光電探測器相連，此時鎖相放大器輸出的是光電探測器接受到的光電流強度，PC機記錄不加磁場時鎖相放大器測量的光電流的強度I₀；正向調節電磁鐵電流I_m，PC機記錄此時的鎖相放大器示數I₊；反向調節電磁鐵電流至-I_m，PC機記錄此時的鎖相放大器示數I_-，從而得到ΔI/I₀＝(I₊-I_-)/I₀，其中：ΔI＝I₊-I_-，同時記錄起偏器起偏角θ₁和檢偏器檢偏角θ₂；

⑨保持起偏器的起偏角度θ₁不變，旋轉檢偏器，增加檢偏角度θ₂，重復步驟⑧，其中檢偏角度增加步長為5°，直至增加到180°為止，從而得到多組ΔI/I₀和θ₁,θ₂；