[发明专利]具有角度监测的薄膜厚度与折射率同时测量的装置及方法

权利要求书

1.具有角度监测的薄膜厚度与折射率同时测量的装置，其特征在于：包括宽谱光输出模块(1)、窄线宽激光输出模块(2)、薄膜测量模块(3)、解调干涉仪模块(4)以及采集与控制模块(5)；宽谱光输出模块(1)的输出光经过第1分束耦合器(6)被分为两路分别通过第1环形器(10)、第2环形器(11)进入薄膜测量模块(3)中实现与薄膜偏转角度、薄膜厚度及折射率相关的特征光信号的获取；薄膜测量模块(3)的返回光再次分别经过第1环形器(10)与第2环形器(11)分别进入到第1波分复用器(8)的第1端口(8a)中和第2波分复用器(9)的第2端口(9b)中；窄线宽激光输出模块(2)的输出光经过第2分束耦合器(7)被分为两路分别进入第1波分复用器(8)的第2端口(8b)中和第2波分复用器(9)的第1端口(9a)中；经过第1波分复用器(8)和第2波分复用器(9)合束后的两束光输入到解调干涉仪模块(4)中，通过解调干涉仪模块(4)中的光程扫描装置(404)进行光程扫描实现宽谱光干涉信号与激光干涉信号的获取；解调干涉仪模块(4)中的第1解调干涉仪(4A)输出光注入到第1偏振分光棱镜(12)中将具有不同偏振态的第1测量探头(304)和第2测量探头(305)的测量光分离，分离后两束光分别输入到第3波分复用器(14)和第4波分复用器(15)中将具有不同波长的窄线宽激光干涉信号和宽谱光干涉信号分离，然后输入到采集与控制模块(5)中；解调干涉仪模块(4)中第2解调干涉仪(4B)输出光注入到第2偏振分光棱镜(13)中将具有不同偏振态的第3测量探头(307)与第4测量探头(308)的测量光分离，分离后两束光分别输入到第5波分复用器(16)和第6波分复用器(17)中将不同具有波长的窄线宽激光干涉信号与宽谱光干涉信号的分离，然后输入到采集与控制模块(5)中；第1测量探头(304)与第3测量探头(307)输出光线互相重合，第2测量探头(305)与第4测量探头(308)输出光线互相重合；第1测量探头(304)与第2测量探头(305)输出光线相互平行，第3测量探头(307)与第4测量探头(308)输出光线相互平行；第1测量探头(304)的外端面与第2测量探头的外端面在同一平面上，第3测量探头(307)的外端面与第4测量探头(308)外端面在同一平面上；待测薄膜(306)放置测量时，分别与第1测量探头(304)、第2测量探头(305)、第3测量探头(307)以及第4测量探头(308)输出光线垂直。

2.根据权利要求1所述的具有角度监测的薄膜厚度与折射率同时测量的装置，其特征在于：宽谱光输出模块(1)包括宽谱光源(101)与第1隔离器(102)；窄线宽激光输出模块(2)包括窄线宽激光光源(201)，第2隔离器(202)，45°起偏器(203)；宽谱光源(101)的半谱宽度大于45nm；窄线宽激光光源(201)的半谱宽度小于1pm；宽谱光源(101)与窄线宽激光光源(201)具有不同的中心波长，且二者的频谱在半谱宽度内没有重叠的部分。

3.根据权利要求1或2所述的具有角度监测的薄膜厚度与折射率同时测量的装置，其特征在于：薄膜测量模块(3)包括第3分束耦合器(301)、第一0°起偏器(302)、第1测量探头(304)、第一90°起偏器(303)、第2测量探头(305)、第二90°起偏器(309)第3测量探头(307)、第二0°起偏器(310)、第4膜厚测量探头(308)以及第4分束耦合器(311)；第1测量探头(304)、第2测量探头(305)、第3测量探头(307)以及第4测量探头(308)能够同时实现对传输光线的透射和反射，传输光线的反射率在20％～80％之间。