[发明专利]一种各向异性体材料光学常数和欧拉角的提取方法

说明书

本发明属于各向异性体材料测量相关技术领域，其公开了一种各向异性体材料光学常数和欧拉角的提取方法，该方法包括以下步骤：(1)建立待测样品的测试系统，通过所述测试系统获得待测样品的测量穆勒矩阵光谱M_m；(2)根据4×4矩阵法建立待测样品的正向光学模型，并计算出待测样品的部分传输矩阵；(3)结合光学常数拟合初值及所述部分传输矩阵计算出待测样品的理论穆勒矩阵光谱M_c；(4)计算出理论穆勒矩阵光谱与测量光谱之间的均方根误差，并寻优光学常数以使得该均方根误差小于设定阈值，从而提取出待测样品多波长下的光学常数和欧拉角。本发明的分析过程简单，测量准确性较高，适用性较好，灵活性较高。

技术领域

本发明属于各向异性体材料测量相关技术领域，更具体地，涉及一种各向异性体材料光学常数和欧拉角的提取方法。

背景技术

光学常数和欧拉角是各向异性体材料最重要的光学特性，常规的欧拉角确定方法主要有两种：其一，利用先验知识在制样过程中确定光轴位置，然后以确定的方位角进行精确制样，之后在反演过程中直接以此方位角作为欧拉角；其二，利用文献所报道的各向异性材料光学常数(或者选取合适的振子模型初值)作为给定值，仅通过与文献报道相同的测量光谱进行拟合以获取欧拉角，再以所提取的欧拉角作为此各向异性材料的准确欧拉角，对整个测量光谱进行点对点拟合以提取出宽光谱下的各向异性体材料光学常数。

然而，上述两种方法极易因以下因素的引入而导致极大的误差：制样过程中的方位角误差、待测材料光学常数与文献报道材料光学常数之间的差异性和在缺乏先验知识时欧拉角提取值对反演过程中拟合初值的依赖性。因此，如何准确、快速地获取各向异性体材料光学常数与欧拉角具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种各向异性体材料光学常数和欧拉角的提取方法，其基于现有光学常数和欧拉角的提取方法，研究及设计了一种准确性较好的各向异性体材料光学常数和欧拉角的提取方法。所述提取方法利用穆勒矩阵椭偏仪测量出样品的全部穆勒矩阵信息，通过恰当的反演策略来实现各向异性体材料光学常数和欧拉角的快速准确提取。

为实现上述目的，本发明提供了一种各向异性体材料光学常数和欧拉角的提取方法，该提取方法主要包括以下步骤：

(1)建立待测各向异性体材料的测试系统，通过所述测试系统来测量获得待测各向异性体材料的测量穆勒矩阵光谱M_m；并通过待测各向异性体材料的穆勒矩阵与琼斯矩阵之间的转换关系来计算出该待测各向异性体材料在不同方位角下的伪介电函数，以此伪介电函数作为后续穆勒矩阵光谱反演过程中的光学常数拟合初值；

(2)根据4×4矩阵法建立待测各向异性体材料的正向光学模型，并计算出待测各向异性体材料的部分传输矩阵；

(3)结合所述光学常数拟合初值及所述部分传输矩阵计算出待测各向异性体材料的理论穆勒矩阵光谱M_c；

(4)计算出理论穆勒矩阵光谱与测量穆勒矩阵光谱之间的均方根误差，并采用非线性迭代算法寻优光学常数以使得该均方根误差小于设定阈值，从而提取出待测各向异性体材料多波长下的光学常数和欧拉角。

进一步地，步骤(1)中采用穆勒矩阵椭偏仪来测量得到待测各向异性体材料的测量穆勒矩阵光谱，所述穆勒矩阵椭偏仪为双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪。

进一步地，步骤(2)中，根据4×4矩阵法建立待测各向异性体材料的正向光学模型，并计算出待测各向异性体材料的入射矩阵、出射矩阵及部分传输矩阵。

进一步地，步骤(4)包括以下步骤：

(41)确定光学常数初值，并通过遍历欧拉角带入到基于4×4矩阵法的点对点的拟合函数中，以求解出对应欧拉角下每个波长的光学常数的值；