一种基于空间光调制器的椭偏测量装置及测量方法

摘要

一种基于空间光调制器的椭偏测量装置及测量方法，应用于对样品表面纳米尺度薄膜厚度分布进行观测的测量；其特点采用空间光调制器改变光束两垂直方向偏振的相位延迟，采用面阵探测器记录样品表面薄膜的椭偏图像，采用拟合算法和迭代算法对数据进行处理，精确测量样品表面薄膜形貌参数；本发明装置无旋转部件，消除了系统不稳定和方位角偏差，且对温度不敏感，有效克服了偏振器件旋转型及光弹调制型椭偏仪的缺点。

主权项

一种基于空间光调制器的椭偏测量装置，包括带有偏振态和光斑尺寸控制部件的入射臂（1）、带有偏振态和光斑尺寸控制部件的接收臂（2）以及与带有偏振态和光斑尺寸控制部件的入射臂（1）和带有偏振态和光斑尺寸控制部件的接收臂（2）相连接的控制系统（3）；所述带有偏振态和光斑尺寸控制部件的入射臂（1）包括沿着入射光路依次设置的：激光器（4），用于发出照射待测对象的单频率光；准直扩束装置（5），用于对所述激光器（4）发出的光进行准直和扩束；起偏器（6），用于把所述准直扩束装置（5）输出的任意偏振态的光转变成线偏振光；所述起偏器（6）安装在使其光轴在与入射光路垂直的一个平面内转动起偏器旋转控制台（7）；入射光阑（10），用于改变沿着入射光路照向所述待测对象的光束的尺寸；所述带有偏振态和光斑尺寸控制部件的接收臂（2）包括沿着接收光路依次设置的：出射光阑（11），用于改变沿着接收光路来自所述待测对象的光束的尺寸；成像系统（12），其被设置在所述出射光阑（11）下游的光路上；面阵探测器（13），其被设置在所述成像系统（12）下游的光路上；所述控制系统（3）包括计算机（14）以及和计算机（14）相连接的第一驱动器（15）、第二驱动器（16）、第三驱动器（17）以及图像采集卡（18）；所述第一驱动器（15）和起偏器旋转控制台（7）相连接，所述第二驱动器（16）和空间光调制器（8）相连接，所述第三驱动器（17）和二维位移台（21）相连接， 所述图像采集卡（18）和面阵探测器（13）相连接；还包括用于对入射光的相位空间分布作调制的空间光调制器（8），所述空间光调制器（8）设置在所述起偏器（6）与入射光阑（10）之间的光路上或设置在成像系统（12）与出射光阑（11）之间的光路上，所述空间光调制器（8）和控制系统（3）的第二驱动器（16）相连接。