[发明专利]一种椭偏仪装置和基于该装置的检测方法

说明书

本发明涉及一种椭偏仪装置和基于该装置的检测方法，所述装置的一实施方式包括：在该装置中，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。该实施方式能够测量不同反射角、方位角、温度、波长条件下样品的偏振反射特性。

技术领域

本发明涉及光电检测技术领域，尤其涉及一种椭偏仪装置和基于该装置的检测方法。

背景技术

椭偏仪的原理是利用确定偏振状态的光照射样品，通过测量反射光的偏振状态来推算样品的光学特性的设备。椭偏仪是一种用于探测薄膜厚度、光学常数以及材料微结构的光学测量仪器。由于测量精度高，适用于超薄膜，与样品非接触，对样品没有破坏，且不需要真空，使椭偏仪成为一种极具吸引力的测量仪器。

椭偏仪测量反射率R_p和反射率R_s的复数比率，其中R_p为P偏振光反射率，R_s为S偏振光反射率。R_p和R_s都是复数，其值的大小与材料的光学常数、波长、入射角度等有关。

当前市场上的椭偏仪有很多种类，提供的椭偏仪都是由照明臂、检测臂、样品平台三者分离搭建的方式，且没有能够同时控制反射角、方位角、温度、波长的椭偏仪方法；

本发明将提供一种多功能椭偏仪方法和装置，该装置能够测量不同反射角、方位角、温度、波长条件下样品的偏振反射特性，且能够将这些参数作为自变量进行调整，进而观察样品反射特性的变化，功能更加多样化，测量的数据更加全面。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何设计一种椭偏仪，能够测量不同反射角、方位角、温度、波长条件下样品的偏振反射特性，且能够将这些参数作为自变量进行调整。

为了解决上述技术问题，在一个方面，本发明提供了一种椭偏仪装置。

本发明实施例的椭偏仪装置包括依次设置的：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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述装置进一步包括：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。

优选地，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。

优选地，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。