[发明专利]基于液晶调相的垂直物镜式穆勒矩阵成像椭偏仪

摘要

本发明属于纳米尺度下几何参数测量装置领域，并公开了基于液晶调相的垂直物镜式穆勒矩阵成像椭偏仪，包括起偏光路单元和检偏光路单元，所述起偏光路单元，用于将外部光源模块出射的光束进行偏振态调制后得到偏振态的光束，再将偏振态的光束投射到待测样品表面；所述检偏光路单元，用于将待测样品表面的反射光束进行偏振态分析，从而得到待测样品的信息。本发明不仅达到了光学显微镜接近光学极限的横向分辨率，还继承了椭偏测量中

主权项

1.基于液晶调相的垂直物镜式穆勒矩阵成像椭偏仪，其特征在于，包括起偏光路单元和检偏光路单元，其中：/n所述起偏光路单元，用于将外部光源模块出射的光束进行偏振态调制后得到偏振态的光束，再将偏振态的光束投射到待测纳米薄膜表面，其中，所述起偏光路单元包括第一透镜、孔径光阑、平面反射镜、偏振态产生单元、平板分光镜、第二透镜和物镜，由外部光源模块发出的光束经过第一透镜准直得到平行光束，平行光束经过孔径光阑后再由平面反射镜镜面反射，然后进入偏振态产生单元完成偏振态的调制，从而获得具有偏振态的光束，然后该偏振态的光束依次经过平板分光镜、第二透镜和物镜，然后投射到待测纳米薄膜表面，所述偏振态产生单元包括沿光路方向依次设置的起偏器、第一铁电液晶器件、第一1/4波片和第二铁电液晶器件并且它们共光轴；/n所述检偏光路单元，用于将待测纳米薄膜表面的反射光束进行偏振态分析，从而得到待测纳米薄膜的信息，所述检偏光路单元包括偏振态分析单元和消杂单元，待测纳米薄膜表面的反射光束经由物镜收集，然后依次通过第二透镜、平板分光镜、偏振态分析单元和消杂单元，最后进入面阵探测器中；其中偏振态分析单元用来对所述反射光束进行偏振态解调，消杂单元用来消除反射光束中的杂散光，以提高椭偏仪的测量精度，所述偏振态分析单元包括沿光路方向依次设置的第三铁电液晶器件、第二1/4波片、第四铁电液晶器件和检偏器，并且它们共光轴，所述消杂单元包括第三透镜、针孔件和第四透镜，并且它们按照共光轴布置，所述第三透镜和第四透镜之间焦距共轭，针孔件的针孔位于所述第三透镜和第四透镜共轭的焦点之上；针孔件的针孔选择合适孔径，以阻止反射光束中的干扰光束通过，从而消除反射光束中的杂散光及提高椭偏仪的测量精度；/n通过控制偏振态产生单元和偏振态分析单元中的四个铁电液晶器件，收集得到多种不同偏振状态下反射光的光强信号，由此得到面阵探测器上对应像素点处的待测纳米薄膜的光谱穆勒矩阵测量数据，通过对面阵探测器所有像素点处采集得到的光强信号进行分析便得到整个视场区域内待测纳米薄膜的光谱穆勒矩阵测量数据。/n