[发明专利]一种偏振成像系统的标定方法

说明书

本发明提供了一种偏振成像系统的标定方法，能够完成对成像物镜和准直镜的标定，消除成像物镜和准直镜引入的误差，提高偏振成像系统的测量精度。本发明通过多步本征值法可以完成耦合准直镜的标定，提高成像物镜偏振像差的测量精度。该方法可以实现在线测量，不需要利用其他的测量装置对器件进行标定，也不需要改变已有的光路，从而引入其他误差，该标定方法能够完成对系统中各个器件的标定，该操作简单，测量精度高。

技术领域

本发明属于成像系统标定技术领域，特别涉及一种偏振成像系统的标定方法。

背景技术

当前高分辨偏振共焦显微镜、望远镜和用于制备超大规模集成电路的光刻系统，均采用偏振成像技术，偏振成像系统的偏振像差已经成为影响成像质量以及样品测量精度的重要因素。精确的标定偏振成像系统对精确控制偏振像差、提高成像质量以及样品测量精度具有重要意义。

Mueller矩阵偏振仪用于测量光学系统及光学元件偏振像差，主要由偏振态产生器PSG(Polarization State Generator)和偏振态分析器PSA(Polarization StateAnalyzer)组成。通过调制PSG与PSA完成对样品偏振像差的测量。为了提高偏振像差的测量精度，需要对Mueller矩阵偏振仪进行标定。Mueller矩阵偏振仪的标定方法主要有傅里叶分析法、极大似然法和本征值标定法。其中，傅里叶分析法只适用于双转波片，并且该方法只考虑了Mueller矩阵偏振仪中5个主要误差源：PSG中1/4波片相位延迟量误差及其快轴方位角误差，PSA中1/4波片相位延迟量误差及其快轴方位角误差与偏振片透光轴的方位角误差，并没有考虑1/4波片和偏振片的透过率误差等其他误差，使得标定结果不精确；极大似然法和本征值标定法都需要用到至少2个参考样品，并且需要对每种参考样品进行至少16次测量，其中，极大似然法为了能够采用极大似然法进行数据处理，将PSG和PSA的仪器矩阵分别进行了参数化处理，在处理过程中有一些不合理性；主流的标定法为本征值标定法，通过标定PSG的仪器矩阵和PSA的仪器矩阵完成Mueller矩阵偏振仪的标定。但在偏振成像系统中，除了PSG和PSA外还有成像物镜与准直镜，准直镜与成像物镜耦合，用于实现检测；成像物镜和准直镜会引入测量误差，也需要对其标定，因此偏振成像系统不仅要标定PSG和PSA还需要标定成像物镜和准直镜。传统的标定方案不进行耦合准直镜标定，在引入了耦合准直镜的偏振成像系统中，传统的标定方案并不适用，现有的标定方法都只是针对Mueller矩阵偏振仪的标定，并没有针对偏振成像系统的完整标定方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种偏振成像系统的标定方法，能够完成对成像物镜和准直镜的标定，消除成像物镜和准直镜引入的误差，提高偏振成像系统的测量精度。

为实现上述目的，所述偏振成像系统包括激光器、PSG、成像物镜、准直镜、PSA及探测器，本发明的一种偏振成像系统的标定方法包括如下步骤：

将参考样品分别置于PSG与成像物镜之间、准直镜与PSA之间以及成像物镜与准直镜之间，并利用本征值法对参考样品左右两边的器件或器件组合进行标定，得到PSG的Mueller矩阵G、PSA的Mueller矩阵A、PSG和成像物镜组合的Mueller矩阵M3以及准直镜和PSA组合的Mueller矩阵M4；

根据下式得到成像物镜的Mueller矩阵M_L1和准直镜的Mueller矩阵M_L2：

M_L1＝M3·G^-1 (17)

M_L2＝A^-1·M4 (18)

完成对成像物镜和准直镜的标定。

有益效果：