專利名稱：用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學(xué)測量領(lǐng)域，尤其是一種用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置。

背景技術(shù)：
橢偏測量技術(shù)是表征納米薄膜的重要手段之一，它利用探測光波經(jīng)表面反射時偏振態(tài)的變化來探測樣品的信息(如，折射率n、消光系數(shù)k、納米薄膜的厚度、表面粗糙度、材料電子振動信息等)。該技術(shù)的優(yōu)點在于(1)測量時對樣品無擾動、無破壞性，因此可進行實時測量、離體乃至在體測量；(2)靈敏度可達到原子層量級的分析水平，因此可對納米薄膜進行高靈敏度的探測；(3)對樣品材料幾乎無限制，可適合于絕緣體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體；(4)對環(huán)境要求低，無需真空等特殊條件，在普通實驗環(huán)境中就可進行?；谄鋬?yōu)點，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于微電子工業(yè)、表面材料和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
利用橢偏測量技術(shù)獲得樣品的參數(shù)(如，折射率、消光系數(shù)、薄膜厚度等)的一般步驟是(1)利用橢偏測量系統(tǒng)得到樣品的橢偏角(φ和Δ)；(2)對樣品進行模型化，即建立橢偏角與樣品參數(shù)的關(guān)系；(3)利用數(shù)據(jù)擬合的方法獲得樣品的參數(shù)。因此，在利用橢偏測量技術(shù)對樣品進行分析時，最基本的任務(wù)是利用橢偏測量系統(tǒng)獲得樣品的橢偏角(φ和Δ)。
橢偏測量系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)為光源-起偏器-樣品-檢偏器-光電傳感器。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，發(fā)展了多種不同的結(jié)構(gòu)，如光源-起偏器-補償器-樣品-檢偏器-光電傳感器、光源-起偏器-樣品-補償器-檢偏器-光電傳感器等。在橢偏測量系統(tǒng)中，光束的傳播一般是光源發(fā)出的探測光波經(jīng)起偏器、補償器等偏振器件后成為偏振態(tài)已知的偏振光，然后入射到樣品表面上，樣品對入射光波的幅值和相位進行調(diào)制，從而使得反射光波的偏振態(tài)發(fā)生變化，再經(jīng)過補償器、檢偏器等偏振器件后探測光波進入光電傳感器，從而獲得探測光波的強度?？梢钥闯?，橢偏測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中光源和起偏器是必備的。
為了定量測量橢偏參數(shù)(φ和Δ)，對應(yīng)于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)展了不同的采樣方法，包括零橢偏法、旋轉(zhuǎn)起偏器法、旋轉(zhuǎn)檢偏器法、旋轉(zhuǎn)補償器法，以及相位調(diào)制法等。
當利用橢偏測量系統(tǒng)對樣品進行測量時，很多情況下會要求把探測光波在入射到樣品之前切斷，如(1)測量完成后，為了避免探測光波長時間照射樣品導(dǎo)致樣品受到破壞(如，導(dǎo)致生物樣品失水)；(2)在放置或調(diào)整樣品時，為了避免操作人員的皮膚或眼睛受到探測光波的照射而灼燒；(3)在進行實時測量時，為了防止反應(yīng)液長時間受到探測光波照射而導(dǎo)致溫度升高，所以要求在每次采樣點之間切斷照射到樣品上的探測光波。因此，在實際的橢偏測量系統(tǒng)中，對入射到樣品上的探測光波進行通斷控制是一個重要的基本問題。
解決上述問題的現(xiàn)有方法有(1)直接切斷光源的電源供給這種方法非常簡單，但由于再次打開時光源需要經(jīng)過一段時間(通常為數(shù)分鐘)預(yù)熱才能達到光能量的穩(wěn)定輸出，而且頻繁的開啟會降低光源的有效使用壽命，因此這種方法應(yīng)用不多；(2)在光源和樣品之間插入一個可控的機械遮光光闌其原理是通過對光闌的機械或電子控制來達到對探測光波的遮擋或通過，這種方法應(yīng)用較普遍，但其不足在于增加了測量裝置中器件的數(shù)目、控制裝置的數(shù)目、電源的能量供給、以及在動作時產(chǎn)生的較高強度的瞬間電磁干擾，同時使得系統(tǒng)的重量和體積變大；(3)加入其它的輔助光學(xué)衰減器件(如，中性濾光片等)其不足之處與(2)類似。由此可見，在橢偏測量系統(tǒng)中，現(xiàn)有的對入射到樣品上的探測光波進行通斷控制的方法難以同時滿足反應(yīng)快速、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等要求的應(yīng)用場合。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種快速、無需額外附加器件、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠的用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，包括用于產(chǎn)生具有偏振態(tài)的探測光波、并將其入射到樣品上的起偏臂，及用于對經(jīng)樣品反射后光波進行偏振態(tài)再調(diào)制和光能量檢測的檢偏臂，起偏臂包括線偏振光源和線性起偏器，其中線性起偏器固定在起偏器旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸上，該旋轉(zhuǎn)軸的軸線與起偏臂的光軸相重合，控制旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動來帶動線性起偏器旋轉(zhuǎn)，以改變線性起偏器方位角與線偏振光源產(chǎn)生的線偏振光的方位角的差角θ。
進一步，所述檢偏臂包括線性檢偏器和光電傳感器，其中線性檢偏器的表面垂直于所述檢偏臂的光軸，該線性檢偏器用于對所述樣品的反射光偏振態(tài)進行調(diào)制；光電傳感器位于線性檢偏器之后，用于接收通過線性檢偏器的探測光波的光能量，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。
進一步，所述用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置還包括依次電連接在所述光電傳感器和起偏器旋轉(zhuǎn)臺之間的數(shù)據(jù)采集器、電子計算機和控制箱，數(shù)據(jù)采集器用于接收所述光電傳感器傳來的電信號，并將其轉(zhuǎn)換成電子計算機能夠處理的數(shù)字信號；電子計算機用于接收數(shù)據(jù)采集器傳來的數(shù)字信號；控制箱用于接收電子計算機發(fā)出的運動指令、接收各器件的反饋信號并傳回給電子計算機中進行處理，以驅(qū)動起偏器旋轉(zhuǎn)臺上的運動部件旋轉(zhuǎn)運動。
進一步，所述用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置上還設(shè)置有相位補償器，該相位補償器設(shè)置在所述起偏臂上的所述線性起偏器和樣品之間的光路上，或設(shè)置在所述檢偏臂上的所述線性檢偏器和樣品之間的光路上。
進一步，所述線偏振光源輸出的是線偏振光，包括線偏振輸出的激光器、激光二極管，也包括由非線性偏振光輸出的氙燈、鹵素燈、發(fā)光二極管、激光二極管、激光器、鹵鎢燈與一線性偏振器件組合而成的具有線性偏振光輸出的復(fù)合線偏振光源。
進一步，所述的線性起偏器為將任意光波變換成線偏振光的線性偏振器件，包括二向色性線性偏振器、Nicol偏振棱鏡、格蘭-湯姆森偏振器或格蘭-泰勒偏振器。
進一步，所述起偏器旋轉(zhuǎn)臺為由電機帶動的中空傳動裝置，其上的電機與所述控制箱中的電機驅(qū)動器電連接，電機帶動所述線性起偏器圍繞所述起偏臂的光軸進行旋轉(zhuǎn)，所述偏振器旋轉(zhuǎn)臺為中空的步進電機、中空的伺服電機、中空的蝸輪-蝸桿結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)臺或中空的皮帶帶動的旋轉(zhuǎn)臺。
進一步，所述樣品為平的鏡面反射式塊狀或薄膜層構(gòu)材料，所述樣品接收來自所述起偏臂產(chǎn)生的偏振光波的照明，并對該光波的偏振態(tài)進行調(diào)制，由所述樣品反射的光波進入所述檢偏臂，所述檢偏臂的光軸與所述起偏臂的光軸在所述樣品上交于一點，所述樣品表面法線和所述起偏臂的光軸之間的夾角為入射角，所述檢偏臂的光軸和樣品表面法線所夾的角為反射角，并且滿足入射角等于反射角。
一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的裝置實現(xiàn)對光路通斷控制的方法，具體為 1)在電子計算機中輸入或由電子計算機讀取線偏振光源輸出的線性偏振光的方位角θPL、以及當前線性起偏器的方位角θPP，并計算二者的差θ＝θPP-θPL； 2)當需要切斷入射到樣品上的探測光波時，由電子計算機發(fā)出指令給控制箱，控制箱驅(qū)動起偏器旋轉(zhuǎn)臺帶動線性起偏器旋轉(zhuǎn)，直至θ＝(2k+1)*90°(k為整數(shù))為止； 3)當需要把入射到樣品上的探測光從切斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為正常照射狀態(tài)時，由電子計算機發(fā)出指令給控制箱，控制箱驅(qū)動起偏器旋轉(zhuǎn)臺帶動線性起偏器旋轉(zhuǎn)，直至線性起偏器的方位角等于θPP。
本實用新型提供的用于橢偏測量系統(tǒng)中對入射到樣品上的探測光束的通斷進行控制的裝置結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，而且不需要在現(xiàn)有橢偏測量系統(tǒng)的主光路中添加任何的光學(xué)器件或機械裝置，僅利用改變線性起偏器的方位角與線偏振光源輸出的線偏振光的方位角之差θ來達到對光路進行通斷控制。

圖1為本實用新型實施例1結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型實施例2結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型實施例3結(jié)構(gòu)示意圖。
其中附圖標記為 起偏臂1線 偏振光源10 線性起偏器11 起偏器旋轉(zhuǎn)臺12 位相補償器13樣品2 檢偏臂3 線性檢偏器31光電傳感器32 控制箱41電子計算機42數(shù)據(jù)采集器43 具體實施方式
本實用新型用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置的基本原理是系統(tǒng)采用具有線偏振探測光波輸出的線偏振光源10，通過調(diào)節(jié)線性起偏器11的方位角(即，線性起偏器的透光軸與入射平面的夾角)來改變線偏振光源10輸出的線偏振光的方位角(即，偏振光的振動方向與入射平面的夾角)與線性起偏器11的方位角之差達到對入射到樣品2上的探測光波的通斷控制，當需要斷開光路時，把該夾角調(diào)節(jié)為90°的奇數(shù)倍，當需要打通光路時，把線性起偏器11的方位角恢復(fù)原位即可。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的 本實用新型提供的橢偏測量系統(tǒng)中對入射到樣品上的探測光波通斷進行控制的裝置，包括 一起偏臂1，用于產(chǎn)生具有一定偏振態(tài)的探測光波，并入射到樣品2上； 一樣品2，樣品2為平的鏡面反射式的塊狀或薄膜層構(gòu)材料，用于樣品接收來自起偏臂1產(chǎn)生的偏振光波的照明，并對該光波的偏振態(tài)進行調(diào)制，由樣品2反射的光波進入檢偏臂3，樣品表面法線和起偏臂1的光軸形成了入射平面，二者所夾的角為入射角； 一檢偏臂3，用于對經(jīng)樣品2反射后的光波進行偏振態(tài)的再調(diào)制和光能量的檢測，檢偏臂3的光軸與起偏臂1的光軸在樣品上交于一點，并位于入射平面內(nèi)，檢偏臂3的光軸和樣品表面法線所夾的角為反射角，滿足入射角等于反射角； 一線偏振光源10，位于起偏臂1上，該線偏振光源10用于產(chǎn)生具有線偏振的探測光波； 一線性起偏器11，位于起偏臂1上的線偏振光源10和樣品2之間的光路上，其表面垂直于起偏臂1的光軸，線性起偏器11用于將探測光束變換為線偏振光； 一線性檢偏器31，位于檢偏臂3上，其表面垂直于檢偏臂3的光軸，線性檢偏器31用于對樣品2的反射光偏振態(tài)進行調(diào)制； 一光電傳感器32，位于檢偏臂3上的線性檢偏器31之后，用于接收通過檢偏器的探測光波的光能量，并將其轉(zhuǎn)化為電信號； 一數(shù)據(jù)采集器43，與光電傳感器32電連接，并用于接收光電傳感器32傳來的電信號，將其轉(zhuǎn)換成電子計算機42能夠處理的數(shù)字信號； 一電子計算機42，與數(shù)據(jù)采集器43電連接，并用于接收數(shù)據(jù)采集器43傳來的數(shù)字信號； 一控制箱41，與電子計算機42和系統(tǒng)中的運動部件電連接，用于接收來自電子計算機42發(fā)出的運動指令，接收來自各器件的反饋并傳回給電子計算機42中進行處理，以及驅(qū)動運動部件運動； 本實用新型用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置還包括一用于固定線性起偏器11的起偏器旋轉(zhuǎn)臺12，該起偏器旋轉(zhuǎn)臺12為中空的機電旋轉(zhuǎn)裝置，線性起偏器11固定在其中空軸部分；起偏器旋轉(zhuǎn)臺12的旋轉(zhuǎn)軸與起偏臂1光軸重合；起偏器旋轉(zhuǎn)臺12上的運動執(zhí)行機構(gòu)與控制箱41電連接并受其驅(qū)動帶動線性偏振器11旋轉(zhuǎn)，從而改變線性起偏器11的方位角與線偏振光源10產(chǎn)生的線偏振光的方位角的差θ。
在上述的技術(shù)方案中，線性起偏器12為可將任意光波變換成線偏振光的偏振器件，包括二向色性線性偏振器、Nicol棱鏡、格蘭-湯姆森偏振器(Glan-Thompson偏振器)或格蘭-泰勒偏振器(Glan-Taylor偏振器)等。
在上述的技術(shù)方案中，還可以包括相位補償器13，該相位補償器13設(shè)置在起偏臂1上的線性起偏器11和樣品20之間的光路上，或位于檢偏臂3上的線性檢偏器31和樣品20之間。
在上述的技術(shù)方案中，所述的起偏器旋轉(zhuǎn)臺12為由電機帶動的中空傳動裝置，包括中空伺服電機，其特征是旋轉(zhuǎn)中心軸是空的，用于固定安裝線性起偏器11以改變線性起偏器11的偏振方位角，也可以是具有位置指示的中空步進電機，也可以是由電機驅(qū)動減速或加速旋轉(zhuǎn)裝置(如蝸輪-蝸桿結(jié)構(gòu)的中空旋轉(zhuǎn)臺，或皮帶帶動的中空旋轉(zhuǎn)臺)等。該起偏器旋轉(zhuǎn)臺12上的電機與控制箱41中的電機驅(qū)動器電連接，電子計算機42發(fā)出指令給控制箱41，然后控制箱41驅(qū)動起偏器旋轉(zhuǎn)臺12進行旋轉(zhuǎn)，從而改變線性起偏器11的方位角，通過位置反饋器，可以將線性起偏器11的方位角反饋回驅(qū)動控制箱41。
本實用新型的光路通斷控制裝置的工作原理可表述如下 設(shè)線偏振光源10發(fā)出的線偏振的探測光波的方位角為θPL，此光波經(jīng)過固定于起偏器旋轉(zhuǎn)臺12中的線性起偏器11，設(shè)線性起偏器11的方位角為θPP。因此，線偏振光源10發(fā)出的線偏振的探測光波的方位角與線性起偏器11的方位角之差為 θ＝θPP-θPL 因此，線性起偏器11后的光波的能量為 I＝KI0cos2θ 其中，I0為線偏振光源10發(fā)出的入射到線性起偏器11上的光能量值，K(0＜K＜1)為線偏振光源10的透過率。
當θ＝(2k+1)*90°(k為整數(shù))時，I＝0，即入射到樣品2上的光強為零。因此，需要切斷入射到樣品上的探測光波時，由電子計算機42計算出當前的θ值，然后發(fā)出指令給控制箱41，控制箱41驅(qū)動起偏器旋轉(zhuǎn)臺12進行旋轉(zhuǎn)從而改變線性起偏器11的方位角θPP，因此達到改變θ的目的，直至θ等于90°的奇數(shù)倍時停止，此時入射到樣品上的能量為零。當不需要切斷入射到樣品上的探測光波時，采用上述相同的方式，使線性起偏器11等于θPP即可。
利用本實用新型提供的橢偏測量系統(tǒng)中對入射到樣品上的探測光波通斷進行控制的方法，包括如下步驟 a)在電子計算機42中輸入或電子由電子計算機42讀取線偏振光源10輸出的線性偏振光的方位角θPL以及當前線性偏振器11的方位角θPP，并計算二者的差θ＝θPP-θPL； b)當需要切斷入射到樣品上的探測光波時，由電子計算機42發(fā)出指令給控制箱41，控制箱41驅(qū)動偏振旋轉(zhuǎn)臺12帶動線性偏振器11旋轉(zhuǎn)，直至θ＝(2k+1)*90°(k為整數(shù))為止； c)當需要把入射到樣品2上的探測光從切斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為正常照射狀態(tài)時，由電子計算機42發(fā)出指令給控制箱41，控制箱41驅(qū)動偏振旋轉(zhuǎn)臺12帶動線性偏振器11旋轉(zhuǎn)，直至線性偏振器11的方位角等于θPP。
實施例1 如圖1所示，該示意圖顯示的是用于橢偏測量系統(tǒng)(基本結(jié)構(gòu)為光源-起偏器-樣品-檢偏器-探測器)中的對入射到樣品上的探測光束通斷進行控制的裝置。
該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為在起偏臂1上依次安裝了線偏振光源10和固定于起偏器旋轉(zhuǎn)臺12中的線性起偏器11，探測光經(jīng)樣品2反射后進入檢偏臂3，檢偏臂3上依次安裝了線性檢偏器31和光電傳感器32。為了控制調(diào)節(jié)線性起偏器11的方位角，起偏器旋轉(zhuǎn)臺12中的電機與控制箱41電連接，接受其驅(qū)動。電子計算機42與控制箱41電連接，向其發(fā)出運動指令，并接收來自控制箱41的反饋信息。光電傳感器34接收探測光能量信號，并通過數(shù)據(jù)采集器43的轉(zhuǎn)換進入電子計算機42。起偏器旋轉(zhuǎn)臺12中的電機與控制箱41電連接，接收由電子計算機42發(fā)出的指令由控制箱41發(fā)出的驅(qū)動。起偏器旋轉(zhuǎn)臺12的角度位置信號也通過控制箱41反饋給電子計算機42。
在上述裝置中，線偏振光源10為激光器或激光二極管等，其輸出的光波是線偏振光；線偏振光源10也可以是由氙燈、鹵素燈、發(fā)光二極管、鹵鎢燈等非偏振的光源和一線性偏振器件組合而成的復(fù)合光源，其特征是復(fù)合光源輸出的探測光波是線偏振光。
在上述裝置中，起偏器旋轉(zhuǎn)臺12為中空的伺服電機，其旋轉(zhuǎn)中心軸是空的，用于固定安裝線性起偏器11以改變線性起偏器11的偏振方位角，起偏器旋轉(zhuǎn)臺12也可以是具有角度位置指示的中空的步進電機，也可以是由電機驅(qū)動減速或加速旋轉(zhuǎn)裝置(如蝸輪-蝸桿結(jié)構(gòu)的中空旋轉(zhuǎn)臺，或皮帶帶動的中空旋轉(zhuǎn)臺)等。
在上述裝置中，線性起偏器11和線性檢偏器31均為可將任意光波變換成線偏振光的偏振器件，例如二向色性線性偏振器、Nicol棱鏡、格蘭-湯姆森偏振器(Glan-Thompson偏振器)或格蘭-泰勒偏振器(Glan-Taylor偏振器)等。
在上述裝置中，光電傳感器32可為硅探測器，其可把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，也可以為砷化鎵等其它形式的光電傳感器。
當需要對橢偏測量裝置中入射到樣品2上的探測光束進行通斷控制時，采用如下的方法步驟 a)在電子計算機42中輸入或由電子計算機42讀取線偏振光源10輸出的線偏振光的方位角PL以及線性偏振器11的方位角θPP，并計算二者的差θ＝θPP-θPL； b)當需要把入射到樣品2上的探測光從正常照射狀態(tài)轉(zhuǎn)換為切斷狀態(tài)時，由電子計算機42發(fā)出指令給控制箱41，控制箱41驅(qū)動起偏器旋轉(zhuǎn)臺12帶動線性起偏器11旋轉(zhuǎn)以改變線性起偏器11的方位角，直至θ＝(2k+1)*90°(k為整數(shù))為止，透過線性起偏器11的光能量為零； c)當需要把入射到樣品2上的探測光從切斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為正常照射狀態(tài)時，由電子計算機42發(fā)出指令給控制箱41，控制箱41驅(qū)動起偏器旋轉(zhuǎn)臺12帶動線性起偏器11旋轉(zhuǎn)，直至線性起偏器11的方位角等于θPP。
實施例2 如圖2所示，該示意圖顯示的是用于橢偏測量系統(tǒng)(基本結(jié)構(gòu)為光源-起偏器-補償器-樣品-檢偏器-探測器)中的對入射到樣品上的探測光束通斷進行控制的裝置。
在上述裝置中，與實施例1相比，區(qū)別在于位相補償器13安裝在起偏臂1上的線性起偏器11和樣品2之間，其它與實例1中的裝置相同。
在上述裝置中，位相補償器13可以是1/4玻片或任意位相延遲的玻片，其在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)具有互相垂直的快軸和慢軸兩個方向，光波通過時，在兩個方向上光波的位相延遲差不同。該玻片可以是云母玻片、具有位相延遲的液晶、石英玻片、多層薄膜玻片等。
在上述裝置中，當需要對橢偏測量裝置中入射到樣品2上的探測光束進行通斷控制時，采用同實施例1相同的方法步驟。
實施例3 圖3所示，該示意圖顯示的是用于橢偏測量系統(tǒng)(基本結(jié)構(gòu)為光源-起偏器-樣品-補償器-檢偏器-探測器)中的對入射到樣品上的探測光束通斷進行控制的裝置。
在上述裝置中，除了將位相補償器13安裝在檢偏臂3上線性起偏器11與樣品2之間外，其它與實例2中的裝置相同。
在上述裝置中，當需要對橢偏測量裝置中入射到樣品2上的探測光束進行通斷控制時，采用同實施例2相同的方法步驟。
權(quán)利要求1.用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，其特征在于，該裝置包括用于具有產(chǎn)生偏振態(tài)的探測光波、并將其入射到樣品上的起偏臂，及用于對經(jīng)樣品反射后光波進行偏振態(tài)再調(diào)制和光能量檢測的檢偏臂，起偏臂包括線偏振光源和線性起偏器，其中線性起偏器固定在起偏器旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸上，該旋轉(zhuǎn)軸的軸線與起偏臂的光軸相重合，控制旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動來帶動線性起偏器旋轉(zhuǎn)，以改變線性起偏器方位角與線偏振光源產(chǎn)生的線偏振光的方位角的差角θ。
2.如權(quán)利要求1所述的用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，其特征在于，所述檢偏臂包括線性檢偏器和光電傳感器，其中線性檢偏器的表面垂直于所述檢偏臂的光軸，該線性檢偏器用于對所述樣品的反射光偏振態(tài)進行調(diào)制；光電傳感器位于線性檢偏器之后，用于接收通過線性檢偏器的探測光波的光能量，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。
3.如權(quán)利要求2所述的用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，其特征在于，所述用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置還包括依次電連接在所述光電傳感器和起偏器旋轉(zhuǎn)臺之間的數(shù)據(jù)采集器、電子計算機和控制箱，數(shù)據(jù)采集器用于接收所述光電傳感器傳來的電信號，并將其轉(zhuǎn)換成電子計算機能夠處理的數(shù)字信號；電子計算機用于接收數(shù)據(jù)采集器傳來的數(shù)字信號；控制箱用于接收電子計算機發(fā)出的運動指令、接收各器件的反饋信號并傳回給電子計算機中進行處理，以驅(qū)動起偏器旋轉(zhuǎn)臺上的運動部件旋轉(zhuǎn)運動。
4.如權(quán)利要求3所述的用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，其特征在于，所述用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置上還設(shè)置有相位補償器，該相位補償器設(shè)置在所述起偏臂上的所述線性起偏器和樣品之間的光路上，或設(shè)置在所述檢偏臂上的所述線性檢偏器和樣品之間的光路上。
5.如權(quán)利要求4所述的用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，其特征在于，所述線偏振光源輸出的是線偏振光，包括線偏振輸出的激光器、激光二極管，也包括非線性偏振光輸出的氙燈、鹵素燈、發(fā)光二極管、激光二極管、激光器、鹵鎢燈與一線性偏振器件組合而成的具有線性偏振光輸出的復(fù)合光源。
6.如權(quán)利要求5所述的用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，其特征在于，所述的線性起偏器為將任意光波變換成線偏振光的線性偏振器件，包括二向色性線性偏振器、Nicol偏振棱鏡、格蘭-湯姆森偏振器或格蘭-泰勒偏振器。
7.如權(quán)利要求6所述的用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，其特征在于，所述起偏器旋轉(zhuǎn)臺為由電機帶動的中空傳動裝置，其上的電機與所述控制箱中的電機驅(qū)動器電連接，電機帶動所述線性起偏器圍繞所述起偏臂的光軸進行旋轉(zhuǎn)，所述偏振器旋轉(zhuǎn)臺為中空的步進電機、中空的伺服電機、中空的蝸輪-蝸桿結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)臺或中空的皮帶帶動的旋轉(zhuǎn)臺。
8.如權(quán)利要求7所述的用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，其特征在于，所述樣品為平的鏡面反射式塊狀或薄膜層構(gòu)材料，所述樣品接收來自所述起偏臂產(chǎn)生的偏振光波的照明，并對該光波的偏振態(tài)進行調(diào)制，由所述樣品反射的光波進入所述檢偏臂，所述檢偏臂的光軸與所述起偏臂的光軸在所述樣品上交于一點，所述樣品表面法線和所述起偏臂的光軸之間的夾角為入射角，所述檢偏臂的光軸和樣品表面法線所夾的角為反射角，并且滿足入射角等于反射角。
專利摘要本實用新型公開了一種用于橢偏測量系統(tǒng)中光路通斷自動控制的裝置，包括用于產(chǎn)生偏振態(tài)探測光波、并將其入射到樣品上的起偏臂，及用于對經(jīng)樣品反射后光波進行偏振態(tài)再調(diào)制和光能量檢測的檢偏臂，起偏臂包括線偏振光源和線性起偏器，其中線性起偏器固定在起偏器旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸上，該旋轉(zhuǎn)軸的軸線與起偏臂的光軸相重合，控制旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動來帶動線性起偏器旋轉(zhuǎn)，以改變線性起偏器方位角與線偏振光源產(chǎn)生的線偏振光的方位角的差角θ。本實用新型提供的裝置簡單易于實現(xiàn)，而且不需要在現(xiàn)有橢偏測量系統(tǒng)的主光路中添加任何的光學(xué)器件或機械裝置，僅利用改變線性起偏器的方位角與線偏振光源輸出的線偏振光的方位角之差θ來達到對光路進行通斷控制。
文檔編號G02B26/00GK201540246SQ20092027769
公開日2010年8月4日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者楊良 申請人:楊良