旋转元件式自动椭圆偏振仪

旋转元件式椭圆偏振仪,是一种光度式椭偏仪。它不采用消光原理而以测量椭圆偏振光的强度为基础,利用计算机求出偏振参数ψ、Δ,因而具有较高的测量速度。旋转检偏器时,不能测定Δ的符号,但是可运用于不同波长的测量。旋转四分之一波片时则是一种完全的椭偏仪,能唯一确定Δ,ψ值。本文介绍了利用旋转四分之一波片式椭偏仪对蒸发中的介质膜进行实时测量的结果。     

能同时测定三个物理量的RAE

旋转检偏器式椭偏仪RAE一般只能同时测定二个物理量,这是因为它只建立起一个复数的测量方程。本文分析表明,RAE 所采集到的信息中,已经足以建立起三个实数的测量方程。因此,无需对RAE 作重大的改造,只更换其计算机软件,就能达到同时测定三个物理量的目的。这对于扩大椭偏仪的功能具有重大意义。     

10.6μm薄膜90°位相延迟片椭偏参数侧量方法的研究

本文在旋转检偏器式椭偏仪原理的基础上,通过分析影响椭偏参数Ψ、Δ测量精度的主要因素,提出改进的测量方法,从理论上给出提高Ψ、Δ测量精度的途径,并得出了一些有价值的结论。     

椭偏法测量石榴石外延膜的膜厚和折射率

膜厚和折射率是磁泡、磁光等石榴石外延膜的重要性能参数。Henry等〔1〕曾用椭偏法辅以热磷酸剥层测定折射率的变化以研究液相外延过程中形成的过渡层。本文旨在把测量精度高的椭偏法用于碰泡等石榴石外延膜的测量。一、原理定波长消光法椭偏仪的结构示意于图1。光经薄膜反射前后的偏振状态的变化(△,ψ)与膜厚d和折射率n有关,而(△,ψ)可用起偏器方位角P和检偏器方位角A来确定,所以反射光呈消光状态时,d和n是P和A     

KDP/DKDP倍频晶体主截面定位方法

KDP/DKDP倍频晶体是惯性约束聚变系统中的关键元件,其主截面方向与晶体相位匹配角、晶体吸收系数紧密相关。为了实现KDP/DKDP倍频晶体主截面方向的高精度定位,本文提出一种光强测量间接定位方法。通过激光器结合稳功率仪及半波片输出稳定线偏振光,同时旋转相互正交的起偏器与检偏器可获得晶体的最佳消光位置即为主截面方向。推导了该测量系统光强的琼斯矩阵模型,给出了光强与起偏器、检偏器角度间的关系表达式。采用最小二乘方法拟合经过起偏器、倍频晶体及检偏器的光强变化曲线,从而可精确定位倍频晶体主截面的方向。通过计算机仿真模拟和实验验证了该方法的正确性和可行性。实验表明,该方法定位的重复测量精度优于0.02°,满足惯性约束聚变系统中KDP/DKDP倍频晶体主截面的定位控制精度要求。     

各向异性材料光学常数全自动椭偏测仪

本文介绍了一套将光度式旋转检偏器椭偏(RAE)系统同改变环境媒质、改变样品方位角、改变入射角相结合的全部测试过程由计算机控制的椭偏测试系统VMAE。它是通过改变环境媒质、光入射角以及自动改变样品方位角等方法测量多组椭偏参数,得到足够的独立方程,并通过计算机采用三种优化Powell,单纯形,转轴法方法求解多峰值超越方程组以研究光轴垂直、平行于表面的各向异性体、膜材料光学性能。并研制了一套除适用上述方法外还可兼容多波长法、多厚度法等方法的功能全面的模块集成化软件。最后通过比较实验结果与理论值的方法对系统的可靠性进行了验证。     

LCD工业用自动椭偏仪的设计思路

简要介绍了椭圆偏振测量术的基本原理及自动椭偏仪,并设计制作了一台新型自动消光椭偏仪的原理样机.分析了各种可用于液晶显示器(LCD)膜系测量的技术,指出由于自动椭偏仪具有无损探测、测量准确度高和测量迅速等特点,非常适合用于LCD薄膜系统的在线监测.并且,自动椭偏仪在其他领域的测量应用前景也很好.     

弹光调制测椭偏参量的数字锁相数据处理

为了实现椭偏参量ψ和Δ的高速、高灵敏测量,建立了一种测量成本低、重复性好和便于工业化集成的椭偏测量方案。本文对弹光调制型椭偏参量测量系统进行了原理分析,针对弹光调制器的工作模式及调制光信号特点,设计了基于现场可编程门阵列的数字锁相数据处理方案。现场可编程门阵列提供弹光调制器工作的信号源,并控制AD采样;同时产生正弦和余弦参考序列,并完成直流项、一倍频项和二倍频项的同相分量和正交分量的提取,进而求解出椭偏参量。利用搭建的试验系统对SiO2薄膜厚度为3.753nm的硅片样品进行了实验分析。实验结果表明,采样时间为20ms时,椭偏参量ψ和Δ的平均值分别为9.622°和168.692°,标准偏差分别为0.005°和0.008°;采样时间设置为200ms时,椭偏参量测量平均值与20ms的非常接近,标准偏差减小,并且都在0.001°量级,揭示了本系统具有较高的灵敏度和较好的重复性。     

椭园偏振仪的瞬时测量

<正> 一、导言椭园偏振仪是当前研究薄膜表面现象的一种新方法。在半导体器件领域它研究Si—SiO_2及GaAs等材料的参数;在金属抗腐蚀学方面,研究镍基底、铁基底的生成物变化情况;在光学薄膜领域研究透明基底的介质膜的n、d测量,以及金属膜的N=n-ik的测量。也有研究各种薄膜在VUV及IR光谱范围的椭偏参数的报导。大多数旋转检偏器椭圆偏振仪系统都可以达到较高的精度,测量表面薄膜的有效平均厚度约为～0.01数量级。为了研究和控制瞬变的表面现象,需进行动态测量。这时,有效测     

椭圆偏振光谱法测定磁性薄膜的光色散特性

本文报导了用变波长的椭偏仪研究磁性薄膜的光色散特性的工作。在波长为3000～6200(?),入射角φ=70.0°的条件下,测量了铁膜、镍膜、坡莫(Fe-Ni)合金膜及磁光石榴石单晶膜的折射率n(λ)、消光系数K(λ)和解电常数ε(λ)的谱线。并对此结果进行了讨论。     

软X射线偏振光学元件的设计与制备

叙述了软X射线波段反射式多层膜起偏器和检偏器的设计原则和设计方法,优化计算了5.9nm波长处多层膜光学元件的偏振性能,阐述了其制备的过程,利用小角度衍射法对多层膜的厚度进行了测量,并对同步辐射测量的反射率结果进行了拟合分析。     

非偏振分光镜对干涉式椭偏仪测量精度的影响

提出了一种新型激光外差干涉椭偏测量术用于实现纳米级精度的薄膜厚度测量。采用偏振光p和s分量透射比、反射比、反射相移、透射相移共同表征非偏振分光镜(NPBS)的退偏效应,建立了相应的误差模型,从而研究了多层介质膜NPBS的退偏效应和方位角对椭偏参数误差的影响。研究结果表明,由环境温度、入射角和光束偏振态的变化引起的NPBS退偏参数的漂移对椭偏测量精度影响很大,且无法通过标定来降低。为实现纳米级测量精度,NPBS的对准误差需要控制在0.1°以内。相对而言,用于合光的NPBS方位角误差对测量精度影响较大,NPBS所导致的膜厚测量总误差约为1.8～2.5nm,说明NPBS是马赫曾德尔干涉式椭偏仪的一个不可忽视的误差源。     

基于二维光栅和检偏器阵列的实时空间偏振解码技术

提出了一种基于二维光栅和检偏器阵列的空间偏振解码技术。编码光场中一部分光束经过孔径光阑、1/4波片后由二维光栅衍射分束,不同级次的衍射光被聚焦在空间滤波器上获得(±1,±1)级四个衍射光束,它们经检偏器阵列后被探测器阵列所接收,利用探测到的四路光强信号可以实时解码得到空间位置信息。该技术可将空间偏振编码的相位延迟量范围扩大到-180°～180°,在相位延迟量-90°、90°附近仍可以精确解码。实验采用的空间编码光场的测量范围为-9.32～9.68 mm,三次实验结果的最大测量误差为0.15 mm,很好地验证了该技术的有效性。     

用于红外晶体双折射测量的单1/4波片法

提出了一种基于单1/4波片法的测量方法以实现红外波段光学晶体双折射光程差的精确测量。采用厚度差小于一个周期厚度的两个样品进行比对,有效克服了单1/4波片法测量厚度的限制。依照此原理研制了测试波长为3.39μm的晶体双折射测试设备。应用琼斯矩阵理论,推导了存在主要误差因素时的信号光强解析表达式,并由此分析了起偏器方位角误差、1/4波片定位精度、样品方位角偏差、检偏器旋转定位精度对测量结果的影响,综合评价了本测量方法的精度。实验结果表明,应用研制的设备实测标准1/4波片的双折射光程差误差为0.003 76μm,相对误差为0.44%,满足系统要求。得到的结果表明,采用基于单1/4波片法的新测量方法能够有效、精确测得红外晶体的双折射光程差。     

单晶非吸收薄膜的动态椭偏仪测试

本文叙述了用计算机控制的椭偏仪测量单轴非吸收薄膜(如氧化钽、氧化钨等)光学参数的方法,包括系统结构、椭偏仪校准、阳极化容器设计、窗口误差校正、以及动态测试步骤。     

纳米级薄膜厚度自动椭偏测量系统设计

椭圆偏振测量技术特别适于测量纳米级薄膜的厚度和折射率。本文介绍一种新型的反射消光型椭偏薄膜厚度自动测量仪的测量原理和仪器系统设计方法,详细分析了等幅椭圆偏振光的获取方法、椭偏参数测量方法以及仪器结构方面的设计问题,并报道了仪器样机已达到的性能指标。     

精确测定光谱线峰光强新途径的探索

本文通过探索光谱仪出射光谱线峰位移与温度、波长及系统误差等因素的关系，发现了它们之间的规律性。运用这些规律性，利用传感器及计算机技术，发明了光栅单色仪的智能波长校正装置（IWC），该装置能准确地计算出光栅光谱仪的实时语线峰位移，光栅的驱动装置根据谱线峰位移值修正光栅的旋转，使每条光谱线峰位置准确、顺序地通过先谱仪出射狭缝。智能波长校正装置计算的峰位置与光谱线实时描迹峰位置之差小于0.005nm。将智能波长校正装置应用在扫描式ICP光谱仪上，开发了智能波长校正的扫描式ICP光谱仪，简称扫描式ICP－IWC光谱仪。实验表明，在谱线峰位置上采用定点测量模式，能提高扫描式ICP光谱仪测量谱线峰先强的精密度。扫描式ICP－IWC光谱仪的测量精度约1％，它具有结构简单、无需预热、操作简单、快速、安全可靠等特点。     

自动椭偏测厚仪测量精确度的实验研究

根据椭偏消光法和光度法原理,研制成功一台消光法和光度法兼容的自动椭偏测厚仪。本文介绍椭偏光度法的测量原理和仪器的测量过程及方法,并详细给出仪器测量精确度的实验研究结果。     

斯托克斯椭偏仪的非线性最小二乘拟合偏振定标

由于传统的斯托克斯椭偏仪定标方法中入射光源的偏振效应、定标单元中光学元件的制造与装调误差都会降低仪器矩阵的定标精度,从而影响偏振态的测量精度,本文提出了基于非线性最小二乘拟合算法的仪器矩阵偏振定标方法.该方法将描述定标单元的参量和仪器矩阵的所有矩阵元一起作为未知参数,根据偏振光学传输理论建立探测光强与未知参数的函数关系式;然后,基于非线性最小二乘拟合方法拟合实际探测光强随定标单元方位角的变化曲线,进而得到斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵.实验中使用该方法和传统方法在500～700 nm波段分别定标了KD*P型斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵.结果显示,新方法在500～600 nm波段获得的斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差为1.6％,较传统定标方法提高约0.5％;波长大于600 nm时,由于系统信噪比降低使得新方法的测量精度降为2.4％,但仍然远高于传统方法的测量精度.结果表明,提出的方法简单易行,适用于各种斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵定标.     

一种新型测量旋光色散的方法

提出了一种新的测量旋光色散的方法。该方法利用白光LED作为光源,经起偏棱镜、样品管和检偏棱镜后,复色偏振光经平面衍射光栅分光后,由线阵CCD进行采集,CCD的每个像元对应接收复色偏振光经分光后的某一波长的光信号,在检偏器旋转一周内,获得相应的光强数据,使用拟合算法,对每一个像元所采集的光强数据逐一进行处理,最终得出CCD像元所对应波长的旋光度,最后得到旋光色散数据。并利用标准石英管进行了实验研究,证明了这种测量方法的可行性。