[发明专利]一种用于椭偏测量中的光强调节方法和装置

权利要求书

1.一种用于椭偏测量装置中光强调节的装置，包括：

一入射旋转臂(1)，该入射旋转臂(1)可围绕中心轴进行旋转，用于改变入射光轴与样品(20)之间的夹角；

一样品旋转台(2)和出射旋转臂(3)，入射旋转臂(1)的末端与出射旋转臂(3)的前端重叠在一起，样品旋转台(2)安置在其上并通过样品旋转台(2)的轴将三者连接，样品(20)安装在样品旋转台(2)上，样品垂直于入射面，并且其表面通过中心轴；

一用于可进行波长扫描的、准单色光输出的单色光发生装置(10)，该输出的光束用于照明待测样品；

一准直透镜(11)，用于将单色光发生装置(10)产生的光进行准直、扩束；

一用于将探测光束变换为偏振方向可控的线偏振光的线性起偏器(12)，该线性起偏器(12)安装在单色光发生装置(10)和准直透镜(11)产生的扩展探测光的光路上；

一个反射式平面样品(20)，该样品(20)为一个平的反射式的平面块状或薄膜材料，用于样品接收来自入射部分产生的准直、准单色的偏振光波的照明，并对该光波的偏振态进行调制；

一用于对样品(20)的反射光偏振态进行调制的线性检偏器(31)，该线性检偏器安装在出射光轴上；

一个图像传感器(34)，用于接收样品经成像物镜所成的实像，并将其转化为电信号；

一数据采集器(43)，与光电探测器(34)和电子计算机(42)电连接，用于接收光电探测器(34)得到的电信号，将其转换成电子计算机(42)能够处理的数字信号；

一电子计算机(42)，与数据采集器(43)和控制箱(410电连接，用于接收数据采集器(43)的信号，对其进行处理分析，根据分析的结果对控制箱(41)发出运动指令，同时接收来自控制箱(41)的运动位置反馈信号；

一控制箱(41)，与电子计算机(42)和运动部件电连接，用于接收来自电子计算机(42)发出的运动指令，接收来自各器件的状态反馈，将信号反馈回电子计算机(42)中进行处理，以及驱动运动部件运动；其特征在于，

还包括一固定在偏振器旋转台(13)中的线性偏振器(12)，该线性偏振器(12)共中心轴地安装在入射旋转臂(1)光轴上，并置于所述的线性起偏器(14)前，用于把探测光波转换成线性偏振光；偏振器旋转台(13)上的电机与控制箱(41)电连接并受其驱动，可带动线性偏振器(12)进行360°旋转，改变线性偏振器(12)与线性起偏器(14)的方位角的差θ，该方位角的差为0°≤θ≤90°。

2.按权利要求1所述的用于椭偏测量中光强调节的装置，其特征在于：还包括相位补偿器(16)和补偿器旋转台(17)，该相位补偿器(16)安装在所述的补偿器旋转台(17)上，所述的相位补偿器(16)设置在入射旋转臂(1)上的线性起偏器(12)光路后，所述的补偿器旋转台(17)中的电机与控制箱(41)电连接，电子计算机(42)与控制箱(41)电连接，向其发出运动指令，并接收来自控制箱(41)的反馈信息。

3.按权利要求1或2所述的用于椭偏测量中光强调节的装置，其特征在于：还包括成像物镜(33)，该成像物镜(33)和图像传感器(34)共轴依次安装在出射旋转臂(3)上，其光轴与出射光轴重合。

4.按权利要求1所述的用于椭偏测量中光强调节的装置，其特征在于：所述的线性偏振器(12)为将任意光波变换成线偏振光的偏振器件，包括二向色性线性偏振器，格兰-汤姆森偏振器或格兰-泰勒偏振器。

5.按权利要求1所述的用于椭偏测量中光强调节的装置，其特征在于：所述的偏振器旋转台(13)为由电机带动的精密传动装置，其上的电机与驱动控制箱(41)中的电机驱动器电连接，可带动线性起偏器(12)围绕入射旋转臂(1)的光轴进行360°旋转。

6.一种应用权利要求1所述的装置实现对光强进行调节方法，其特征在于：包括如下步骤：

a)首先设置线性起偏器(14)的方位角、线性检偏器(31)的运动步距，采样的点数，以及调节θ的步距Step；

b)读取当前线性偏振器(12)的方位角Px和线性起偏器(14)的方位角P，并计算二者的差θ＝Px-P；

c)利用系统当前的设置对样品(20)进行测量，测量中保持θ不变，由光电探测器(34)得到一个或一系列的探测值I1，I2，…，并经数据采集器(43)转换给电子计算机(42)；

d)利用电子计算机(42)对测量值进行分析，获得探测值的最大值Imax，然后将Imax与光电探测器34的动态范围的最小值Tmin和最大值Tmax进行比较，如果处于其中，则终止；如果小于Tmin，则把θ向减小的方向调节，如果大于Tmax，则把θ向变大的方向调节，执行步骤d)；

e)由电子计算机(42)发出指令给控制箱(41)，控制箱(41)驱动偏振器旋转台(13)带动线性偏振器(12)围绕入射光轴旋转，旋转的方向是按照步骤d)中确定的方向，步距为Step，改变线性偏振器(12)和线性起偏器(14)的方位角的夹角θ；

f)执行步骤(a)～(c)，直至满足要求为止。