[发明专利]一种椭圆偏振光谱仪的设计方法

说明书

本发明屑于光学电子仪器。

虽然对椭偏原理的了解和掌握已有一百多年历史，但由于在应用该原理时涉及到大量的三角函数计算，十分繁复，所以一直未被推广。七十年代以前使用的简易型椭偏仪都为单波长和单入射角形式，大都用于介质膜的厚度测量，并未真正发挥椭偏原理的长处。1975年起，美国Bell实验室的Aspnes博士利用当时已推广的微机处理技术，第一个设计和发展了动态型椭圆偏振光谱仪[参考文献(1)：D、E、Aspnes，Appl.Opt.4，220(1975)]，在该设计中，采用了如下程式：

光源→单色仪→P→样品→A→探测器→计算其中起偏器P固定在某方位角，而检偏器A作频率为ω₀的连续旋转。由探测器得到的信号为：

I＝K₀＋K₁cos2ω₀t＋K₂sin2ω₀t＝K₀＋K_Acos(2ω₀t＋θ)式中的K₀，K₁和K₂可以通过富利埃变换求得： K 0 = 1 / n Σ i = 1 n I i , ]]> K 1 = 2 / n Σ i = 1 n I i cos 2 A i , ]]> K 2 = 2 / n Σ i = 1 n I i sin 2 A i ]]>

A_i＝(ω₀t)_i为采样角度。

由于在设计中排除了任何色散元件，因此可用于椭偏光谱测量，已广泛用于固体的光学性质研究。经过十多年的研究和努力，该方法已被工业界接纳和采用。目前进入市场的几种椭偏光谱仪都是以Aspnes的设计原理为基础，如美国Rudolph公司生产的2000系列，和Gaertner公司生产的L120B等光谱仪。

但该方法存在二个明显的缺点，一是需测量直流成份K₀，而其中包含来自非信号源的背景成份。为了将其扣除，一般分二步测量，第一次将信号光挡住，测量其背景成份。第二步测量实际信号，再从中扣除第一部分。由于所采用的扣除技术不同，最后得到的信号也略有差别，因而影响了测量精度。另一是系统定标十分繁琐和费时[参考文献(2)：D.E.Aspnes，J.Opt.SOC.Am.64，812(1974)]。因此，利用上述方法实际得到的被测信号为：