一种光子晶体表面周期性结构的检测方法

摘要

一种光子晶体表面周期性结构的检测方法，属于平面结构检测、光测力学技术领域。本发明以激光扫描共聚焦显微镜的扫描线为参考栅，光子晶体表面周期性结构为试件栅，通过使两栅发生干涉形成清晰的LSCM云纹，再通过提取云纹条纹方程，将其代入推导的反演公式求解试件栅方程，进而既可求出物体表面微纳米尺度的周期性结构尺寸、又可反映其在大范围内的整体结构特征。此方法综合了云纹法灵敏度高、测量视场大，及激光共聚焦显微镜分辫率高、无需真空环境、标本制备简单、对样品无损伤、空间定位方便等优点，测量精度高，操作简单，可进行全场测试，检测成本低，对表面存在多种取向周期性结构的光子晶体试样有独特的测量优势。

主权项

1.一种光子晶体表面周期性结构的检测方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：1)把待测光子晶体试样置于激光扫描共聚焦显微镜载物台的中央，选择激光扫描共聚焦显微镜的照明光源，若事先未知试样表面周期性结构的大致尺寸，选择波长最短的光源；若事先已知，则保证所选光源的最小分辨距离小于试样周期性结构的尺寸即可；2)若事先未知光子晶体表面周期性结构的大致尺寸，首先将激光扫描共聚焦显微镜的放大倍数调到最大，获得周期性结构的尺寸，若事先已知，设试样表面周期性结构的尺寸为ps，按照L/N＝0.8～1.2ps计算多组相匹配的L和N，其中L为扫描区域的大小，L的改变通过调节放大倍数实现，N为扫描线数，不同型号的激光扫描共聚焦显微镜N有一系列不同的特定数值；3)在相匹配的L和N中选择几组多次扫描，先固定N通过调节不同的放大倍数调节L，之后更换N再次调节，同时通过平移或旋转操作调整试样的位置，直至出现的云纹条纹较为清晰，记录此时对应的放大倍数或扫描区域的大小L及扫描线数N；4)轻微调整试样的位置，使出现的云纹条纹最为清晰，记录此时的云纹图，然后顺时针或逆时针旋转试样，旋转的角度介于1°到10°之间，使用同样的放大倍数和扫描线数进行扫描，记录旋转方向及旋转后的云纹图；5)对云纹图进行处理，判断出现的云纹属于平行云纹、规则转角云纹还是广义转角云纹，根据云纹的种类及相应的反演公式计算试件栅方程，三种云纹的反演公式分别为$m_s=(\frac{1}{p_r}\pm \frac{1}{p_m})y,$ $m_s=\pm \frac{\sin \phi }{p_m}x+(\frac{1}{p_r}\pm \frac{\cos \phi }{p_m})y,$ $y=G\{{[\pm (\frac{y}{p_r}-m_s)}^{n-1},x\},$ 其中ms为试件栅级数，pr，pm分别为参考栅栅距和云纹间距，x，y为坐标，φ为云纹条纹与x方向间的夹角，n为云纹条数，再根据相应的正负号判断法则判断反演公式中的正负号后，便可确定试样表面周期性结构的栅线方程。