[發明專利]基于表面等離子體直接測量縱向偏振光偏振態的方法

有效

• 申請號: 201611036724.7
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106768345B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 王海鳳;林劍;莊松林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種光學測量技術，特別涉及一種基于表面等離子體直接測量縱向偏振光偏振態的方法。

背景技術

光的偏振狀態是光的重要屬性之一，是在光的應用與研究過程中必須考慮的參數，因此測量光的偏振態尤為重要。對于常見的橫向偏振光，也就是偏振方向與傳播方向垂直的光，通過旋轉偏振片可以很容易的確定光的偏振方向。但是對于縱向偏振光，也就是偏振方向與光的傳播方向相同的光，偏振片的旋轉對光的透射沒有影響，因而無法檢測偏振態。

目前對縱向偏振光偏振態測量有一些間接的方法：例如使用光刻膠測量光在垂直傳播方向平面上的強度分布，使用二次諧波的強度分布，以及利用偶極子散射的方法，這種方法需要精確放置納米顆粒并使用復雜的重構運算。但是所有這些方法測量的縱向偏振光都帶有比縱向分量更強的橫向偏振分量，而這些方法是通過對橫向電場分布的測量來推斷出縱向分量電場的分布。

發明內容

本發明是針對現有技術無法測量縱向偏振光偏振態的問題，提出了一種基于表面等離子體直接測量縱向偏振光偏振態的方法，此方法簡單易行，解決了目前無法直接測量縱向偏振光偏振態的難題。

本發明的技術方案為：一種基于表面等離子體直接測量縱向偏振光偏振態的方法，具體包括如下步驟：

1）制作探測基片，探測基片包括玻璃基片、附在玻璃基本上的與玻璃基片面積相同的200納米厚的鉻薄膜記錄層，以及在記錄層上的金屬納米顆粒；

2）在待測光束的光路上依次放置可調光功率衰減器和曝光快門，在光路的末端，也就是測量光偏振狀態的位置放置探測基片，帶測光垂直入射到記錄層；

3）通過可調光功率衰減器調節光功率至符合測量要求的范圍內；

4）調節曝光快門的曝光時間，待測光束經過可調光功率衰減器和曝光快門，然后垂直入射到探測基片上，進行一次曝光；

5）使用掃描電子顯微鏡對探測基片在曝光過程中被照射的區域進行觀察，紀錄此區域內記錄層上金屬納米顆粒所處位置及其附近的表面形貌；

6）通過計算模擬，得到探測基片上記錄層上金屬納米顆粒所處位置附近的電場分布圖，然后將步驟5）中得到的表面形貌與模擬結果進行對比，確定待測光束的偏振狀態。

所述記錄層上的金屬納米顆粒的尺寸為被測光束波長的1/3左右。

本發明的有益效果在于：本發明基于表面等離子體直接測量縱向偏振光偏振態的方法，實現了對縱向偏振光的縱向偏振態的直接測量，這是目前其他偏振測量方法無法實現的；測量方法簡單有效，容易實施。

附圖說明

圖1為本發明表面等離子體直接測量縱向偏振光偏振態裝置結構示意圖；

圖2為本發明中探測基片的結構示意圖；

圖3為計算模擬得到的線偏振光激發下金屬納米顆粒附近的電場分布圖；

圖4為本發明使用本發明的方法，在線偏振光激發下，經曝光后，由掃描電子顯微鏡觀測到的在金屬納米顆粒位置的記錄層表面形貌圖；

圖5為計算模擬得到的縱向偏振光激發下金屬納米顆粒附近的電場分布圖；

圖6為本發明使用本發明的方法，在縱向偏振光激發下，經曝光后，由掃描電子顯微鏡觀測到的在金屬納米顆粒位置的記錄層表面形貌圖。

具體實施方式

本發明方法基本是：金屬納米顆粒受到光激發時，其產生的表面等離子體的分布由激發光的偏振態決定。基于這個現象，設計了探測基片，通過觀察曝光后探測基片記錄層上的圖案來判斷激發光的偏振態。

如圖1為本發明基于表面等離子體直接測量縱向偏振光偏振態裝置結構示意圖，待測光束經過可調光功率衰減器1和曝光快門2，然后垂直入射到探測基片3上。如圖2所示探測基片的結構示意圖，探測基片3包括底層玻璃基片31、在玻璃基片31上與玻璃基片31同大小面積的200納米厚的鉻薄膜形成的記錄層32，以及在記錄層32上的金屬納米顆粒33，探測基片3上金屬納米顆粒33的尺寸為被測光束波長的1/3左右或者更小，所述探測基片表面與待測光傳播方向垂直，記錄層32朝向待測光束。