[发明专利]基于四次光强测量的Mueller型椭偏仪椭偏参数测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于四次光强测量的Mueller矩阵椭偏仪椭偏参数测量方法及装置，依序包括激光光源(1)、第一偏振片(2)、基底(4)、第二偏振片(5)、四分之一波片(6)和光强探测器(7)，所述激光光源(1)发出的光经过固定角度为45度的所述第一偏振片(2)入射到所述样本薄膜上(3)，经所述样本薄膜(3)反射后的出射光经所述第二偏振片(5)和所述四分之一波片(6)后进入所述光强探测器(7)；按照以下偏振态特征态T_i组合，分别调节所述第二偏振片(5)和所述四分之一波片(6)获得4种不同偏振态下的PSA的仪器矩阵，实现四次光强测量。本发明可有效降低测量的方差，减少测量时间，从而提高测量的精度，降低测量装置成本。

主权项

1.一种基于四次光强测量的Mueller矩阵椭偏仪椭偏参数测量方法，其特征在于，该方法具体实现步骤如下：步骤(1)、激光光源发出的光经过固定角度为45度的所述第一偏振片入射到所述样本薄膜上，经所述样本薄膜反射得到的出射光分别经过所述第二偏振片和所述四分之一波片后进入所述光强探测器，按照以下偏振态特征态Ti组合：分别调节所述第二偏振片和所述四分之一波片分别获得4种不同偏振态下的PSA的仪器矩阵，进而实现四次光强测量；步骤(2)、根据光强测量的方差、PSG和PSA偏振特征态，推导出四次光强测量下与椭偏参数估算直接相关的Mueller矩阵的各个元素的估算方差与PSA和PSG偏振特征态的函数关系；步骤(3)、在PSG和PSA分别有一个和四个偏振特征态的假设下，通过最小化估计方差获得最优化的特征态组合，即满足条件：条件一、PSG的偏振特征态S＝[1,s1,s2,s3]中的第二个参数s1＝0，条件二、PSA中的四个偏振特征态在邦加球上应具有正四面体结构；步骤(4)、根据最优化的特征态组合，测量装置中PSG只需一个固定角度为45度的线偏振片，通过四次调整PSA的偏振特征态至最优特征态实现四次光强采集，并计算Mueller矩阵：其中，a＝‑cos2ψ,b＝sin2ψcosΔ,c＝sin2ψsinΔ，r是传播系数，ψ和Δ是椭偏参数；步骤(5)、根据优化计算得到的Mueller矩阵，计算椭偏仪的椭偏参数：其中，和分别对应测量所得Mueller矩阵中的元素M₁₁,M₁₂,M₃₃,M₃₄。