[发明专利]一种椭偏仪以及基于该椭偏仪的检测方法

权利要求书

1.一种椭偏仪，其特征在于：包括：激光器、声光调制器、第一会聚透镜、准直透镜、贝塞尔光束转换器、起偏器、第一半透半反镜、高数值孔径透镜、第二半透半反镜、检偏器和第一感光单元；其中；

激光器发出激光，激光由声光调制器进行调制之后进入第一会聚透镜，第一会聚透镜将激光聚焦后，激光由准直透镜准直成平行光进入贝塞尔光束转换器；

贝塞尔光束转换器将激光转换为贝塞尔光束之后送入起偏器，起偏器出射的线偏振贝塞尔光束透过第一半透半反镜并经过高数值孔径透镜照射在待检测物品；

待检测物品反射的激光经过高数值孔径透镜之后由第一半透半反镜反射到第二半透半反镜，激光透过第二半透半反镜之后进入检偏器，检偏器出射的激光照射到第一感光单元；第一感光单元获取激光光强信息以确定椭偏参数信息。

2.根据权利要求1所述的椭偏仪，其特征在于，所述椭偏仪进一步包括设置在第一会聚透镜和准直透镜之间的光纤，其中，

第一会聚透镜将激光聚焦耦合到光纤，激光从光纤出射后由准直透镜准直成平行光。

3.根据权利要求2所述的椭偏仪，其特征在于，所述椭偏仪进一步包括：第二会聚透镜和第二感光单元；其中，

在第一半透半反镜反射的激光照射到第二半透半反镜时，部分激光被第二半透半反镜反射到第二会聚透镜，第二会聚透镜将激光会聚到第二感光单元。

4.根据权利要求3所述的椭偏仪，其特征在于，第二感光单元位于第二会聚透镜的前焦面。

5.根据权利要求4所述的椭偏仪，其特征在于，所述椭偏仪进一步包括：用于放置待检测物品的温控单元和用于放置温控单元的三维移动平台；其中，

温控单元还用于调整待检测物品的温度。

6.根据权利要求5所述的椭偏仪，其特征在于，

待检测物品的检测面与高数值孔径透镜的前焦面重合；

高数值孔径透镜的光轴与所述线偏振贝塞尔光束的中心线重合。

7.根据权利要求6所述的椭偏仪，其特征在于，

所述声光调制器用于调整耦合到光纤的激光的波长；

所述检偏器在伺服电机控制下变换角度；

所述声光调制器、起偏器、温控单元、三维移动平台、检偏器、第一感光单元和第二感光单元都受主控计算器控制；

所述激光器为连续光谱激光器；

所述第一感光单元和第二感光单元为面阵感光器件；

所述第二会聚透镜为显微场镜；

所述高数值孔径透镜为高数值孔径显微物镜；

所述光强信息为光强的二维分布信息，所述椭偏参数信息为椭偏参数的二维分布信息。

8.一种基于如权利要求3-7任一所述的椭偏仪的检测方法，其特征在于，包括：

开启激光器，将待检测物品固定在三维移动平台，并调整三维移动平台的位置，使待检测物品的检测面位于视场中央，并且使第二感光单元的光斑会聚为最小；

利用温控单元设定待检测物品的温度，并调节声光调制器以选择检测波长；

检偏器旋转，第一感光单元测量待检测物品反射激光的光强信息，以确定激光的椭偏参数信息；

改变检测波长、和/或待检测物品的温度，重复执行确定椭偏参数信息的步骤；

基于确定的椭偏参数信息建立待检测物品随反射角、方位角、波长或温度的变化曲线。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，检偏器旋转，第一感光单元测量待检测物品反射激光的光强信息，具体包括：

检偏器旋转到多个预设大小的检偏角度，第一感光单元测量此时待检测物品反射激光的光强信息；其中，

检偏角为检偏器的透振方向与P光偏振方向的夹角；

所述检偏角度由起偏器的角度确定。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述检偏角度为0°、45°、90°和135°，所述方法进一步包括：通过以下公式计算激光的椭偏参数：

其中，R_p为P偏振光反射率，R_s为S偏振光反射率，为椭偏参数，δ_p为R_p的相位，δ_s为R_s的相位，Ψ为偏振角，Δ为δ_p与δ_s之差，I₀、I₉₀、I₄₅、I₁₃₅分别为检偏角度在0°、45°、90°、135°时测量到的光强信息。