[發明專利]一種基于最優化模型的高速橢偏測量方法及裝置

有效

• 申請號: 202110485923.0
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113324917B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 何彤;熊偉;李超波
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 谷波

本公開提供一種基于最優化模型的高速橢偏測量方法及裝置，其中方法包括：建立橢偏測量系統的系統模型，所述橢偏測量系統包括起偏器、光彈調制器PEM和檢偏器；將入射光的Stokes矢量和所述橢偏測量系統的各系統參數代入系統模型后得輸出光的光總強度參量的表達式；根據非線性最小二乘法并結合光總強度參量的表達式進行最優化模型的邏輯設計；數據經預設的最優化模型處理后，得到橢偏測量系統中各系統參數的實際值，根據各系統參數的實際值反演計算得到出射光的Stokes矢量，相較于現有技術，將橢偏測量過程轉化成最優化問題進行求解，可以抑制系統偏差造成的影響，提高測量系統的魯棒性。

技術領域

本公開涉及橢偏測量技術領域，具體涉及一種基于最優化模型的高速橢偏測量方法及裝置。

背景技術

現有光彈調制型高速橢偏測量方法通常是采用諧波分量提取的方法。該方法利用數字鎖相放大器提取光強調制信號中的低次諧波分量振幅來計算Stokes矢量，并舍棄高頻分量。這種方法的特點是數據處理量小，實現起來比較直觀、快捷，通用性較好。

采用諧波分量提取法進行橢偏測量時，會默認PEM(Photo-elasticModulator，光彈調制器)的相關參數，如最大調制光程差、靜態相位延遲量等，均為固定不變的常數，而在實際應用中，這些系統參數通常會受到外界環境變化，如溫度改變、激勵信號峰峰值改變、入射光方向偏差等的影響，并不是恒定不變的，這些影響一旦積累到一定程度，便會影響到測量結果的精確性。

發明內容

本公開的目的是提供一種基于最優化模型的高速橢偏測量方法及裝置，以抑制系統偏差造成的影響，提高測量系統的魯棒性。

本公開第一方面實施例提供一種基于最優化模型的高速橢偏測量方法，包括：

S1、建立橢偏測量系統的系統模型，所述橢偏測量系統包括起偏器、光彈調制器PEM和檢偏器；

所述系統模型為如下公式一所示的方程：

S_out＝R(-α₃)M_aR(α₃)R(-α₂)M_pemR(α₂)R(-α₁)M_pR(α₁)S_in；

其中，S_in、S_out分別為輸入光和輸出光的Stokes矢量；α₁、α₂和α₃分別為起偏器、PEM和檢偏器的相對坐標旋轉角度；R(α)表示相對坐標旋轉角度的Muller矩陣；M_pem為PEM的Mueller矩陣；M_p、M_a分別為起偏器和檢偏器的Mueller矩陣；

將入射光的Stokes矢量S_in＝[S₀,S₁,S₂,S₃]和所述橢偏測量系統的各系統參數代入公式一后得輸出光的光總強度參量S′_out的表達式；

其中，S₀表示光的總強度，S₁表示光的x分量和y分量的強度差，S₂表示光在+45°或-45°方向線偏振分量的強度差，S₃表示光的右旋圓偏振分量與左旋圓偏振分量的強度差；