[发明专利]一种椭偏仪装置及其检测方法

说明书

本发明涉及一种椭偏仪装置及其检测方法，其中装置包括依次设置的：飞秒激光器、第一聚焦透镜、光纤、准直透镜、起偏器、第一半透半反镜、二维扫描振镜机构、扫描透镜和高数值孔径物镜；该装置还包括测量单元；其中，飞秒激光器产生激光经第一聚焦透镜耦合到光纤中；激光从光纤出射后由准直透镜进行准直并进入起偏器；起偏器出射的激光透过第一半透半反镜进入二维扫描振镜机构，改变传播方向后依次经过扫描透镜和高数值孔径物镜照射在待检测物品；反射的激光依次经过高数值孔径物镜、扫描透镜和二维扫描振镜机构之后由第一半透半反镜反射到测量单元，以确定椭偏参数。本发明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

飞秒激光器是近年来应用越来越广泛的激光技术，其具有脉冲时间短，瞬时功率高，光谱连续性强的优势，被广泛应用在计算成像，测量、激光加工等领域。椭偏仪的原理是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复数比率，其中R_p是振动方向位于入射平面中的电场的反射率，R_s为振动方向垂直于入射平面方向电场的反射率。R_p和R_s都是复数，其值的大小与材料的光学常数、波长、入射角度有关。

椭偏参量定义如下：

其中，并且，Δ＝δ_p-δ_s，δ_p,δ_s是R_p和R_s的相位。

当前市场上的椭偏仪有很多种类，但是都是由照明臂，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；而且，照明光谱选择上多选用单色仪等虑光设备产生单色光谱光源，这样在检测样品对不同光谱光的影响时会耗费大量的时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有椭偏仪的一个或多个缺陷，提供一种椭偏仪装置及其检测方法。

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，包括依次设置的：飞秒激光器、第一聚焦透镜、光纤、准直透镜、起偏器、第一半透半反镜、二维扫描振镜机构、扫描透镜和高数值孔径物镜；所述椭偏仪装置还包括测量单元；其中，

所述飞秒激光器产生激光经第一聚焦透镜耦合到光纤中；激光从光纤出射后由准直透镜进行准直并进入起偏器；

起偏器出射的激光透过第一半透半反镜进入二维扫描振镜机构，改变传播方向后依次经过扫描透镜和高数值孔径物镜照射在待检测物品；

待检测物品反射的激光依次经过高数值孔径物镜、扫描透镜和二维扫描振镜机构之后由第一半透半反镜反射到测量单元，所述测量单元获取激光光强以确定椭偏参数。

在根据本发明所述的椭偏仪装置中，优选地，所述测量单元包括依次设置的：光学衰减片、检偏器、第二聚焦透镜和单光子探测器。

在根据本发明所述的椭偏仪装置中，优选地，所述扫描透镜与高数值孔径物镜构成4F系统。

在根据本发明所述的椭偏仪装置中，优选地，所述装置进一步包括：具有温控单元的三维平台；其中，

三维平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。