[发明专利]一种椭偏仪装置和基于该装置的检测方法

权利要求书

1.一种椭偏仪装置，其特征在于，包括依次设置的：激光器、声光调制器、第一会聚透镜、光纤、准直透镜、起偏器、第二会聚透镜、半透半反镜、高数值孔径透镜、检偏器、场镜和感光单元；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耦合到光纤，激光从光纤出射后由准直透镜进行准直并进入起偏器；

起偏器出射的激光由第二会聚透镜进行聚焦，之后透过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半透半反镜反射到检偏器，检偏器出射的激光经过场镜之后照射到感光单元；感光单元获取激光光强以确定椭偏参数；

其中，光纤出射端口、准直透镜、起偏器、第二会聚透镜通过固定结构组装为照明组件；

所述照明组件被安装在二维平台，可在垂直于激光光轴的平面移动，以调整检测的反射角和方位角；

第二会聚透镜与高数值孔径透镜具有共同焦面；

从第二会聚透镜出射的激光透过半透半反镜之后聚焦在高数值孔径透镜的后焦面，并经过高数值孔径透镜成为平行光照射到待检测物品；

所述装置还包括：具有温控单元的三维平移台；其中，

三维平移台用于固定待检测物品，并实现检测区域的对焦；

温控单元用于调整待检测物品的温度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

声光调制器用于调整耦合到光纤的激光的波长；

待检测物品的检测面与高数值孔径透镜的前焦面重合，并位于高数值孔径透镜的光轴上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，场镜与高数值孔径透镜构成4F系统，待检测物品的检测面与感光单元满足成像关系。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，

所述检偏器可在步进电机控制下变换角度；

所述声光调制器、起偏器、二维平台、温控单元、三维平移台、检偏器、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；

所述感光单元为面阵感光器件；

所述高数值孔径透镜为高数值孔径显微物镜。

5.一种基于如权利要求1-4任一所述的椭偏仪装置的检测方法，其特征在于，包括：

将待检测物品固定在三维平移台，并调节三维平移台的位置，使待检测物品的检测面位于视场中央；

利用温控单元设定待检测物品的温度；

启动激光器，调节声光调制器以选择检测波长；

利用二维平台控制照明组件进行二维移动，以实现不同入射角和方位角的检测；在照明组件的任一位置，检偏器旋转，感光单元测量待检测物品反射激光的光强，以确定激光的椭偏参数；

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的步骤；

基于确定的椭偏参数建立待检测物品随反射角、方位角、波长或温度的变化曲线。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，检偏器旋转，感光单元测量待检测物品反射激光的光强，具体包括：

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

7.根据权利要求6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。