[发明专利]一种宽光谱双变入射角系统广义椭偏仪

说明书

本发明属于广义椭偏仪技术领域，具体涉及一种宽光谱双变入射角系统广义椭偏仪，包括高波段测量系统、样品和低波段测量系统，所述低波段测量系统包括起偏臂一和检偏臂一，所述样品设置在起偏臂一的光路方向上，所述检偏臂一设置在样品的透射光路方向上，所述高波段测量系统包括起偏臂二和检偏臂二，所述样品设置在起偏臂二的光路方向上，所述检偏臂二设置在样品的反射光路方向上。本发明使用两个系统去单次完成整个宽光谱范围的测量，只需要将整个宽谱段进行合理的分解，使得每个分解出来的谱段能在单独的系统中完成测量即可，通过本发明结构所设计出的广义椭偏仪单次可测得的光谱范围可以比现有的广义椭偏仪的单次可测得的光谱范围都宽。

技术领域

本发明属于广义椭偏仪技术领域，具体涉及一种宽光谱双变入射角系统广义椭偏仪。

背景技术

椭偏测量技术是一种多功能光学测量技术，通过测量偏振光入射待测物前后偏振态的变化获取其光学常数(折射率n，消光系数k)，表面形貌及厚度等参数。

椭圆偏振仪(简称椭偏仪)是一种利用光的偏振特性对薄膜或是带有纳米结构的界面参数进行测量的光学仪器。其基本原理是通过起偏器将特殊的椭圆偏振光投射到待测样品表面，通过测量待测样品的反射光(或者透射光)，以获得偏振光在反射(或者透射)前后的偏振态变化(包括振幅比和相位差)进而从中提取出待测样品的信息。虽然传统的光谱椭偏仪在薄膜材料乃至微纳结构测量中都表现出了良好的性能，但其原理上只考虑了探测光经各向同性材料表面反射后，p分量和s分量不发生相互作用的情况，而没有考虑到探测光经过各向异性材料表面反射后，p分量和s分量会发生相互转化的情况，即只通过改变波长和入射角两个测量条件获得振幅比和相位差两个测量参数，所以其对各向异性材料的检测得出的数据既不全面也不准确，因此也就引入了广义椭偏仪。

广义椭偏技术是一种非接触式、无损和高精度的薄膜测量技术。广义椭偏仪(也称全穆勒矩阵椭偏仪)，是由传统的椭偏仪结合广义椭偏技术发展而来的，其单次测量即可获得穆勒矩阵的全部16个元素，从而能够提供更多有用的待测信息，如各向异性、微纳结构表面形貌和去极化等，因此可以比传统光谱椭偏仪获得更加丰富的测量信息。而基于双旋转补偿器的广义椭偏仪可以在一次测量中获得待测样件的归一化的全部的16个穆勒矩阵元素，也不需要再重新配置测量系统，因此测量速度会快得多，也适应于需要实时测量等要求较高的应用领域。

在如今，国内外都对广义椭偏仪的研究展现出了高度的重视。国内的椭偏仪生产厂家包括北京量拓科技、武汉颐光科技等，但是其相对于国外最具代表性的广义椭偏仪生产公司——美国J A Woolam公司，仍有不小的差距。其中武汉颐光科技ME-L款全自动高精度穆勒矩阵型椭偏仪，其最高可测范围为193-2500nm，美国J A Woolam公司最高可测范围为193-3200nm，但国内外现有的宽光谱范围的广义椭偏仪在光学器件上的选择范围都极其狭小，有些甚至需要专门定制，导致其椭偏仪的造价都十分高昂，且达到的可测光谱范围仍十分有限。

发明内容

针对上述现有的宽光谱范围的广义椭偏仪可测光谱范围仍十分有限的技术问题，本发明提供了一种宽光谱双变入射角系统广义椭偏仪，通过双变入射角结构，通过将原有的不可测的完整光谱范围划分为两部分，其中每部分光谱范围都可以在现有光学元器件基础上测出精准的数据，从而实现极大程度上扩大现有广义椭偏仪可测的光谱范围，降低其制造成本、提高测量精度的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种宽光谱双变入射角系统广义椭偏仪，包括高波段测量系统、样品和低波段测量系统，所述低波段测量系统包括起偏臂一和检偏臂一，所述样品设置在起偏臂一的光路方向上，所述检偏臂一设置在样品的透射光路方向上，所述高波段测量系统包括起偏臂二和检偏臂二，所述样品设置在起偏臂二的光路方向上，所述检偏臂二设置在样品的反射光路方向上。