Способ определения параметров элипса поляризации Советский патент 1989 года по МПК G01N21/21 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в научных исследованиях, электронной, химической и других областях промьшшенности для определения и контроля свойств и толщины материалов и слоев.

Целью изобретения является повышения точности определения параметров эллипса поляризации.

На чертеже приведена блок-схема устройства для осуществления способа«

Устройство содержит последовательно расположенные по ходу луча источник I излучений, фокусирующее устройство 2, поляризатор 3, исследуемый материал 4, первую призму 5, вторую призму 6, третью призму 7, фоку- ,сирующее устройство 8, фотоприемники 9 и 10, пиковые детекторы II и 12 и аналого-цифровые преобразователи 13 и 14 в первом канале. Кроме того, устройство содержит фотоприемник 15, пиковый детектор 16 и аналого-цифровой преобразователь 17 во втором- канале, фотоприемкик 18, пиковый детектор. 19 и анллого-цифровой преобразователь 20 в тре1ьем каСП

00

to

00

пале, а также вычислительное 21 и регистрирующее 22 устройства.

Способ осуществляют следующим образом.

Получение источника I фокусируют устройством 2, лииейио поляризуют поляризатором 3 и направляют на исследуемый образец. Отраженное излучение, имеющее в общем случае эллиптическую поляризацию, направляют под углом Брюстера на грань первой свето делительной призмы 5 От второй грани призмы 5 под углом Брюстера отражают излучение с ортогональной поляризацией относительно поляризации излучения, отраженного во второй канал Таким образом, поляризация излучения не претерпевает изменений после прохождения первой призмы, Аналогично работает вторая призма 6, которая от ветпляет в третий канал излучение с поляризацией, составляющей угол (72 с поляризацией излучения, ответвленного во второй канал,-Третьей призмой 7 излучение разлагают на две составляющие круговой поляризации, которые фокусируют устройством 8 на фоточувствительные площадки фотоприемников 9 и 10, Сигналы фотоприемников первого канала 9 и 10 после пикового детектирования пиковыми де- текторами 11 и 12 оцифровывают аналого-цифровыми преобразователями 13 и 14. Аналогичным образом регистрируют излучение во втором (элементы 15, 16 и 17) и третьем элементы 18, 19 и 20) каналах. Значения амплитуд интенсивности излучения в первом, втором и третьем каналах в цифровом виде поступают на вычислительное устройство 21, в котором вычисляются параметры эллипса поляризации. По их значениям определяют свойства материалов и их толщины, значения которых фиксируются устройством 22 регистрации.

Поскольку на призму 7 попадает излучение без искажения поляризации, сумма интенсивности потоков излучения круговой поляризации с противоположно вращающимися векторами поляризации правым А, и левым - А равна большой полуоси эллипса поляризации ,, а разность - малой полуоси ,. Направление вращения вектора эллипса поляризации определяется отношением амплитуд влево и вправо вращающихся потоков (,j - вращение правое; AyAji l - вращение левое). При « 1 анализируемая поляризация линейная и не имеет направления вращения, определения эллиптичности а,Ь/а и направления вращетшя достаточно знать лишь отношение ,К. Положение большой оси эллипса поляризации (азимут) одназначно определяется по значениям амплитуд второго и третьего каналов при известных значениях а и Ь, Таким образом, предлагаемый способ позволяет измерять все пара-

метры эллипса поляризации как в ста ционарном режиме, так и в импульсном и регистрировать поляризационные спектры в широком диапазоне частот (диапазон частот ограничивается лишь

поглощением материала призм). Временные характеристики способа ограни чиваются лишь быстродействием приемников излучения,

I Высокая точность измерений достигаетс5Г за счет следующих факторов: исключение переотражений между плоскопараллельными поверхностями, которые снижают точность измерений; ис- ключение необходимости применения делительных устройств, вносящих погрешность в измерения; исключение необходимости механического изменения угла наклона оптических осей анализирующих элементов при изменении длины волны падающего излучения, которая значительно усложняет измерения и снижает их точность; нет необходимости в компенсации сдвига фаз ортогональных составляющих излучения, а следовательно, нет необходимости в применении компенсатора, сужающего оптический диапазон измерений.

Формула изобретения

Способ определения параметров эллипса поляризации, заключающийся в облучении исследуемого материала линейно поляризованным излучением, формировании из отраженного излучения первого измерительного канала, ответвлении из первого измерительного канала части линейно поляризованного излучения во второй и третий измерительные каналы, регистрации интенсивнос- тей излучения во всех трех измерительных каналах, по значениям которых определяют параметры эллипса поляри5I

зации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения параметров эллипса поляризации, в третий измерительный канал ответвляют излучение, поляризован-, ное под углом d относительно плоскости поляризации излучения во втором -----Т

измерительном канапе при о - ,

где п - целое число, компенсируют изменение поляризации излучения в

286

первом измерительном канапе при ответвлении части излучения во второй и третий измерительные каналы, разлагают излучение в первом измерительном канале на две циркулярно поляризованные составляющие, измеряют интенсивности излучения обоих составляющих в первом измерительном канале, по результатам полученных измерений судят о параметрах эллипса поляризации.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения и контроля свойств и толщины материалов и слоев. Целью изобретения является повышение точности измерения параметров эллипса поляризации. Повышение точности измерения параметров эллипса поляризации достигается за счет компенсации изменения состояния поляризации исследуемого излучения в первом измерительном канале после ответвления во второй и третий измерительный каналы линейно поляризованных под углом α≠Nφ/R (N - любое целое число) друг к другу составляющих пространственного разделения пучка в первом канале на две ортогональных циркулярно поляризованных компоненты. Способ позволяет измерять параметры эллипса поляризации в непрерывном и в импульсном режимах. Спектральный диапазон определяется областью прозрачности светоделительных призм, а временные характеристики-быстродействием приемников излучения. 1 ил.