專利名稱：一種高能量利用率的線偏振光產生裝置及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及偏振光學領域，尤其是一種基于線偏振光源的高能量利用率的線偏振光產生裝置及其應用。
背景技術：
偏振是光波的基本特性之一，偏振光學系統是利用光波偏振特性及其與物質偏振調制相互作用的一類光學系統〔參考文獻I :R.M.A· Azzam and N. M. Bashara, Ellipsometryand Polarized Light, 1st edition, Amst erdam: Nor th~Ho 11 and publishingcompany, 1977, 1-486〕。典型偏振光學系統包括透射式偏振系統、散射式偏振系統、反射式橢偏系統等。
偏振光學系統的應用非常廣泛。比如，透射式偏振測量系統可以測量光波的偏振態、光學器件的二向色性、波片的位相延遲等。再比如，基于反射式偏振測量的橢偏儀是對材料表面和界面進行表征的一種重要方法，是納米薄膜樣品表征的重要手段，可同時獲得納米膜層的厚度和折射率等參數，并具有如下優點非接觸、無破壞性、可達到原子層量級的分析靈敏度、幾乎可適用于任何的材料等〔參考文獻2 :Harland G. Tompkins and EugeneA. Irene, Handbook of ellipsometry, New York:WiIIiam Andrew Inc. ,2005〕。可用于人工生物膜、新型傳感器、半導體集成電路、光量子器件、生物芯片、高密度存儲等納米薄膜實用化材料和表面器件。典型的偏振光學系統(見圖I)一般依次包括偏振光產生裝置I、樣品2、偏振光檢測裝置3。其中，偏振光產生裝置I用于產生偏振態已知的橢圓偏振光(如線偏振光、圓偏振光、一般的橢圓偏振光等)，樣品2對入射光的偏振態通過透射、反射、折射、散射等方式進行調制，偏振光檢測裝置3用于檢測經樣品2調制作用后光波的偏振態。系統的檢測過程為偏振光產生裝置I產生偏振態已知的特定橢圓偏振光；經樣品2調制后，偏振光的偏振態發生變化，這種變化與樣品2的性質相關；利用偏振光檢測裝置3把調制后的光波偏振態檢測出來；建立樣品和偏振態變換的物理模型，采用數學方法解出樣品2的相關性質(如，二向色性、折射率、消光系數等)。在上述系統中，典型的偏振光產生裝置I (如圖2所示)至少包含一個線偏振光產生裝置10，有些系統還包含相位延遲器11。在線偏振光產生裝置10中，包括了光源101和線偏振器102，經線偏振器102出射的光是線性偏振光；如果偏振光產生裝置I中還包含了相位延遲器11，那么可以根據設置在相位延遲器11出射端產生特定的橢圓偏振光。由此可見，在偏振光產生裝置I中，由光源101和線偏振器102組成的線偏振光產生裝置10是共同的部分，也是基礎部分。在線偏振光產生裝置10中，光源101用于產生具有一定能量和光譜分布的光束。按出射光偏振態光源101可分為自然光源、部分偏振光源、完全偏振光源等三種形式。其中隨機偏振分布的自然光源幾乎不存在，常見的是具有一定偏振優勢的部分偏振光源。隨著光源技術的發展、尤其是半導體技術的發展，出現了包括激光在內的具有高線性偏振度的偏振光源，特征是出射光是線性偏振光，其消光比一般大于100:1。此類光源包括偏振激光器、偏振激光二極管等，當然也包括了由非偏振光源和偏振片復合而成的線偏振光源。這類線偏振光源目前應用非常廣泛，比如在橢偏儀中，采用線偏振激光器的激光橢偏儀就是一類重要儀器形式。為了以下討論方便，做如下約定 線偏振光源101的光能量為Itl,線偏振光源101的方位角定義為其出射線偏振光的偏振面相對于參考零位的逆時針方向的夾角，記為L。 線偏振器102的方位角定義為其透光軸相對于參考零位的逆時針方向的夾角，記為P。 線偏振光源101與線偏振器102的夾角記為0=p-L。
當偏振器件圍繞光軸旋轉時，方向的規定為迎著光傳播的方向觀察，當逆時針轉動是方位角為正，順時針轉動為負。 波片的方位角定義為快軸與參考零位的夾角。當把如上所述的線偏振光源101應用于線偏振光產生裝置10時，考察一下能量利用問題。根據馬呂斯定理，經線偏振器102后的光能量為I = IciC0s2Qo根據系統工作期間線偏振光源101和線偏振器102的夾角Θ是否改變，分以下情況討論(1)θ保持不變。由此可見，在系統工作過程中，由線偏振器102出射的光能量保持恒定，如果Θ古0，那么I古Itl，即線偏振光產生裝置10不能充分利用線偏振光源101的能量，為了充分利用線偏振光源101的能量，使用中要調節Θ =0 ；(2) Θ改變。常見的現象是線偏振器102要改變方位角，然而線偏振光源101由于機械結構、器件重量等原因不便與前者同步所致。此時I = IoCOS2 Θ會隨著Θ的變化而變，這意味著在系統工作期間，由線偏振器102出射的光能量無法保持恒定，對于很多偏振系統，尤其是精密定量測量系統來說，這是要極力避免的。為了更進一步說明上述的(2)中的情況，在此給出兩種典型的系統(a)在起偏器-樣品-補償器-檢偏器結構或起偏器-補償器-樣品-檢偏器結構的橢偏儀中，采用消光法進行橢偏角￥和△測量時，需要反復調節起偏器和檢偏器的方位角，最終達到消光。在此系統中，線偏振光源101不能轉動，在測量過程中，隨著線起偏器102的方位角不斷地變換，Θ會發生變化，導致了進入后續探測系統的光能量不能保持恒定，這對信號的消光判斷會造成一定的困難，甚至導致無法進行測量；(b)在起偏器-樣品-檢偏器結構旋轉起偏器的橢偏儀中，采用起偏器旋轉方法測量V和△測量時。線偏振光源101不能轉動，線起偏器102連續旋轉，每旋轉到一個方位角，系統采集數據。在此過程中，也會遇到如上相同的問題，導致無法進行高準確性的測量，因此此類橢偏儀應用極少。由此可見，在線性偏振產生裝置10中，面臨的要解決的有兩大問題(I)如何最大程度地利用線偏振光源101的光能量；(2)隨著線偏振器102與線偏振光源101之間方位角的相對轉動，由線偏振器102出射的光的能量保持恒定。上述問題對于定量測量系統尤其是弱信號探測系統來說，尤為重要。為了解決上述問題提高能量利用率，目前采用了如下方法采用半波片，放置在線偏振光源101和線偏振器102之間，其快軸平分線偏振光源101偏振面和線偏振器102透光軸的夾角。如果在系統工作時，當線偏振器旋轉時，此半波片需要安裝在一個與線性偏振器成1:2角度比例的中空旋轉器上，從而實現能量的充分利用。顯然，這種結構增加了系統的結構和控制的復雜性，也影響了系統可靠性。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種機構簡單、易于實現，可以把線性偏振光源的光能量利用率提高到接近100%的高能量利用率的線偏振光產生裝置，本發明的另一目的是提供一種上述專利的應用。為實現上述目的，本發明一種高能量利用率的線偏振光產生裝置，包括—個線偏振光源(101)，用于產生線性偏振光波；
一個線偏振器(102)，用于把任意光波變換成線性偏振光波；在二者之間，還包括一個四分之一波片(103)，緊隨線偏振光源(101)設置，并與線偏振光源(101)機械固定，其方位角C1與線偏振光源(101)出射的偏振光偏振面方位角L的夾角設置為
「 r (k^+k, I)C1 -i~ + ^J(I)—個四分之一波片(104),位于四分之一波片103和線偏振器102之間，并與線偏振器(102)機械固定，其快軸的方位角為C2與線偏振器(102)的方位角P的夾角設置為
..(k。— k' I、P-C2= -^―--1- — pi
、2 (2)在以上式(I)和式(2)中，Ii1取值為-UOU中任意一個整數；k2取值為-2、-1、0、I中任意一個整數。進一步，所述線偏振器(102)安裝在中空旋轉臺(105)內，通過中空旋轉臺(105)的旋轉改變所述線偏振器(102)的方位角。進一步，所述四分之一波片(103)和四分之一波片(104)為云母波片、石英波片、液晶波片、全反射式位相延遲器或其它可以在兩個互相垂直的方向上產生一定位相延遲差為90。±10°的光學各向異性器件。進一步，所述線偏振光源(101)的輸出線偏振光的長軸和短軸之比大于10，或其消光比大于100 ;所述線偏振光源(101)為偏振激光器或偏振激光二極管，或者是普通的光源與線性偏振器組合而成的線偏振光源。進一步，所述線偏振器(102)為二向色性線性偏振器、Glan-Taylor,Glan-Thompson線性偏振器,或者其它可以將任意光波變換成線偏振光的偏振器件；所述中空旋轉臺(105 )為電動旋轉臺,采用旋轉電磁鐵、步進電機、伺服電機或直流電機來驅動。一種利用上述線偏振光產生裝置制成的PCSA橢偏儀，包括偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)，樣品(2)設置在兩者中間，其中，偏振光產生裝置(I)包括所述線偏振光產生裝置和相位延遲器(11)。進一步，所述偏振光檢測裝置(3)包括線偏振器(31)和光電探測器(32)，線偏振器(31)和光電探測器(32 )共軸安裝，所述偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3 )的光軸相交于待測樣品(2)上的表面上，樣品(2)的表面法線平分二光軸的夾角。
進一步，所述光電探測器(32)為Si探測器、PbS探測器、電荷耦合器件、互補金屬氧化物半導體圖像傳感器或陣列式光電轉換圖像傳感器。一種利用上述線偏振光產生裝置制成的PSCA橢偏儀，包括偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)，樣品(2)設置在兩者中間，其中，偏振光產生裝置(I)由所述線偏振光產生裝置構成，偏振光檢測裝置(3)包括依次共軸安裝的相位延遲器(11)、線偏振器(31)和光電探測器(32)，所述偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)的光軸相交于待測樣品(2)上的表面上，樣品(2)的表面法線平分二光軸的夾角。一種利用上述線偏振光產生裝置制成的PSA橢偏儀，包括偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)，樣品(2)設置在兩者中間，其中，偏振光產生裝置(I)由所述線偏振 光產生裝置構成，偏振光檢測裝置(3)包括依次共軸安裝的線偏振器(31)和光電探測器
(32)，所述偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)的光軸相交于待測樣品(2)上的表面上，樣品(2)的表面法線平分二光軸的夾角。本發明的線偏振產生裝置10的優點在于把線偏振光源101的能量利用率達到接近100% ;線性偏振器102與線偏振光源101的方位角夾角發生相對變化時，線偏振器出射的光能量始終保持恒定。另外，本方法結構非常簡單、易于實現。
圖I為典型的偏振光學系統不意圖；圖2為典型的偏振光產生裝置示意圖；圖3為采用本發明的線偏振光產生裝置的結構示意圖；圖4為采用本發明的線偏振光產生裝置的PCSA (起偏器-補償器-樣品-檢偏器)橢偏儀；圖5為采用本發明的線偏振光產生裝置的PSCA (起偏器-樣品-補償器-檢偏器)橢偏儀；圖6為米用本發明的偏振光產生裝置的PSA (起偏器-樣品-檢偏器)結構的橢偏儀。其中，I為偏振光產生裝置、2為樣品、3為偏振光檢測裝置、31為相位延遲器、31為線偏振器、32為光電探測器、10為線偏振光產生裝置、101為偏振光源、102為線偏振器、103為四分之一波片、104為四分之一波片、105為中空旋轉臺、11為相位延遲器。
具體實施例方式下面，參考附圖，對本發明進行更全面的說明，附圖中示出了本發明的示例性實施例。然而，本發明可以體現為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本發明全面和完整，并將本發明的范圍完全地傳達給本領域的普通技術人員。為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關系。應該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應地解釋。本發明一種基于線偏振光源的高能量利用率的線偏振光產生裝置，解決了偏振光學系統中線偏振光產生裝置10對線偏振光源101的能量利用率問題，并且解決在線偏振器102旋轉過程中始終保持出射能量不變。具體地說，即在線偏振光產生裝置10中，包含了一線偏振光源101和線偏振器102，由于結構重量等原因，使得在系統工作過程中，線偏振光源101和線偏振器102的方位角夾角發生改變，在這種情況下，依然要求線偏振器102出射的偏振光的能量能接近線偏振光源101的能量，并且在二者夾角發生變化時，能量保持不變。本發明采用的方法是在線偏振光源101和線偏振器102之間增加兩個四分之一波片103和104，四分之一波片103緊隨線偏振光源101，并保持二者方位角夾角固定；四分之一波片104位于線性偏振器102前，并保持二者方位角夾角固定。采用一定的設置，可以把線性偏振光源的光能量利用率提高到接近100%。
為了以下敘述方便，定義 四分之一波片103的方位角記為C1 ； 四分之一波片103的方位角記為C2 ；本發明的目的是這樣實現的線偏振光產生裝置10的基本組成為(I) 一線偏振光源101,具有線性偏振光輸出；(2) 一線起偏器102,用于把入射的任何光波變換為線性偏振光波,線偏振器102安裝在中空旋轉臺105上，通過中空旋轉臺105可以改變線偏振器102的方位角；(3) —四分子一波片103，緊跟線偏振光源11，并與線偏振光源101機械固定，二者方位角的夾角為式(I)C1 -Z = ^2 +^- π⑴(4) 一四分之一波片104,位于103和線性偏振器102之間，并與線偏振器102機械固定，二者方位角的夾角為式(2)
D n (k，— k' I)P-C2= .......—............+ - \π
V 1 4乂(2)在以上式(I)和式(2)中，Ii1取值為-UOU中任意一個整數；k2取值為_2、-1、0、I中任意一個整數。考察在線偏振器102旋轉時，其出射光能量的情況。設四分之一波片103和104的透光率分別為τ 1(13 ( τ 1(13 ^ I), τ 1(14 ( τ 1(l4 ^ I),線起偏器102的線偏振透過率為τ 1(12(τ 102 ^ I)。經理論分析可得，當線偏振器102的方位角P改變時，經線偏振器102出射的光強為I = Itl τ 1(Ι3 τ 104 τ 102 ^ S卩，經過此系統后，線偏振光的能量得到了最大程度的利用，接近100%，其它的能量損失主要是器件的散射、反射、吸收等，但損失能量很低。實施例I :參考附圖3給出了本發明制作的較佳的實施例，是一個高能量利用率的線偏振光
產生裝置。
本實施例裝置中包含的基本器件包括線偏振器光源101，四分之一波片103，四分之一波片104，以及線偏振器102。本實施例所用的線偏振光源101是一個偏振激光器；本實施例所用四分之一波片103和104是云母四分之一波片，即在線偏振光源101的波長下，快慢軸產生的相位延遲差為90°。本實施例所用的線偏振器102是二向色性線性偏振器，線偏振器102安裝在一個中空旋轉臺105中，可通過手動或電動設置或改變其方位角。線偏振光源101和線偏振器102同軸安裝。四分之一波片103與線偏振光源101 機械固定，二者的方位角夾角見式(I)。四分之一波片104與線偏振器102機械固定，并位于四分之一 103和線偏振器102之間，二者方位角夾角見式(2)。線性偏振光源101還可以使用偏振激光二極管。線性偏振光源101還可以使用由非線性偏振光源(如，氙燈、發光二極管等)和偏振器件組合而成的具有線性偏振輸出的復合線性偏振光源。本實施例所述的四分之一波片103和104還可以使用液晶位相延遲片，對于液晶位相延遲片，通過配套的驅動器可把位相延遲差設置到90°。中空旋轉臺105為電動旋轉臺，可采用旋轉電磁鐵、步進電機、伺服電機或直流電機來驅動。本實施例所述的線性偏振器102還可以使用Glan-Thompson偏振棱鏡。本實施例所述的線性偏振器102還可以使用Glan-Taylor偏振棱鏡、Rochon線性偏振器。線偏振光產生裝置10工作時，按照對線偏振光方位角的設置要求，通過中空旋轉臺105改變線性偏振器102的方位角。在此裝置中，無論線性偏振器102方位角設置在哪個位置，輸出光的能量始終保持不變，使得對線偏振光源101的能量利用率接近100%。可見，采用本發明的結構，簡單、易于實現。實施例2:該實施例為本發明線偏振光產生裝置的應用之一，參考附圖4給出了利用本發明線偏振光產生裝置制作的一個較佳的橢偏儀實施例。此橢偏儀的基本結構是PCSA，即起偏器-補償器-樣品-檢偏器，并采用消光法進行橢偏角Ψ和Λ測量。本實施例中包含了偏振光產生裝置1，樣品2，偏振光檢測裝置3。在偏振光產生裝置I中包含了線偏振光產生裝置10和相位延遲器11。偏振光檢測裝置3中包含了線偏振器31和光電探測器32。系統工作原理是偏振光產生裝置I產生偏振態已知的橢圓偏振光，經樣品2反射后，探測光波的偏振態發生變化，偏振光檢測裝置3把反射后的偏振態檢測出來。為了得到樣品的參數，采用消光法進行測量，即反復調節線偏振器102和線偏振器31，最終使得光電探測器32上得到的光能量達到零。本實施例所用的線偏振光源101是一個偏振激光器He-Ne激光器；本實施例所用四分之一波片103和104是云母四分之一波片，即在線偏振光源101的波長下，快慢軸產生的相位延遲差為90° ;本實施例所用的線偏振器102是Glan-Tomphson偏振棱鏡,線偏振器102安裝在一個中空旋轉臺105中，可通過手動或電動設置或改變其方位角；線偏振光源101和線偏振器102同軸安裝。四分之一波片103與線偏振光源101機械固定，并保持二者方位角的夾角為見式(I)。四分之一波片104與線偏振器102機械固定，并位于四分之一波片103和線偏振器102之間，二者方位角夾角見式(2)。線性偏振光源11還可以使用偏振激光二極管。本實施例所述的四分之一波片103和104還可以使用液晶位相延遲片，對于液晶位相延遲片，通過配套的驅動器可把位相延遲差設置到90°。 中空旋轉臺105為電動旋轉臺，可采用步進電機或伺服電機來驅動。本實施例所述的線偏振器102還可以使用二向色性偏振片。本實施例所述的線偏振器102還可以使用Glan-Taylor偏振棱鏡。本實施例所述的線偏振器102還可以使用洛匈偏振棱鏡。線偏振器31和光電探測器32共軸安裝在偏振光檢測裝置3上。偏振光產生裝置I和偏振光檢測裝置3的光軸相交于待測樣品2上的表面上，同時垂直于該樣品，樣品2的表面法線平分二光軸夾角，從而滿足入射角等于反射角。光電探測器32可以使用Si探測器、PbS探測器、電荷耦合器件、互補金屬氧化物半導體圖像傳感器或陣列式光電轉換圖像傳感器。為了定量測量一個樣品，比如，樣品為固體基底上制備的納米量級厚度的薄膜，為了獲得上述樣品的橢偏角Ψ和Λ，采用如下的步驟反復調節線偏振器102和31，直至光電探測器32達到消光狀態。在系統工作時，通過中空旋轉臺105改變線偏振器102的方位角，無論線偏振器102方位角設置在哪個位置，輸出光的能量始終保持不變，把線偏振光源101的能量利用率接近100%。由此，可以看出，此方法可以充分利用光源的輸出光能量。實施例3 該實施例為本發明線偏振光產生裝置的應用之二，參考附圖5給出了利用本發明裝置制作的較佳的一個橢偏儀實施例。此系統基于PSCA結構，即起偏器-樣品-補償器-檢偏器，并采用消光法進行橢偏角Ψ和△測量的橢偏儀中。其裝置與附圖4基本相同，區別僅在于相位延遲器11位于偏振光檢測裝置3中。其工作原理與實施例2相同。實施例4:該實施例為本發明線偏振光產生裝置的應用之三，參考附圖5給出了利用本發明裝置制作的較佳的一個橢偏測量系統的實施例。此系統是基于PSCA結構(即起偏器-樣品-補償器-檢偏器)的橢偏儀。與實施例4的基本結構相同，但其控制方式和測量方式不同，主要差異在于，采用旋轉補償器法進行橢偏角Ψ和△測量的橢偏儀中。系統進行測量時，首先線偏振器102設置在45°，相位延遲器11旋轉一周，在每個指定的采樣點采集一次數據，然后計算得到一組樣品的橢偏角Ψ和△值；然后線偏振器102設置在-45°，相位延遲器11旋轉一周，在每個指定的采樣點采集一次數據，計算得到另一組V和Λ ;兩次測量結果進行平均。
采用本發明的線偏振光產生裝置10，可以看出，在線偏振器102設置在+45°和-45°兩個角度下進行測量時，均可以把線偏振光源101的能量利用率達到100%。實施例5 該實施例為本發明線偏振光產生裝置的應用之四，參考附圖6給出了利用本發明裝置制作的較佳的一個橢偏儀實施例。此系統基于PSA (即起偏器-樣品-檢偏器)結構。為了進行定量測量，采用旋轉起偏器法進行橢偏角Ψ和△測量。在測量時，線偏 振器102連續旋轉，在給定的方位角下，進行數據采集。由分析可見，線性偏振器102在不同的方位角設置時，均可以獲得100%的能量利用率。保證了該系統的測量準確性。
權利要求
1.一種高能量利用率的線偏振光產生裝置，其特征在于，該線偏振光產生裝置包括 一個線偏振光源(101)，用于產生線性偏振光波； 一個線偏振器(102),用于把任意光波變換成線性偏振光波； 在二者之間，還包括 一個四分之一波片(103)，緊隨線偏振光源(101)設置，并與線偏振光源(101)機械固定，其方位角C1與線偏振光源(101)出射的偏振光偏振面方位角L的夾角設置為
2.如權利要求I所述的線偏振光產生裝置，其特征在于，所述線偏振器(102)安裝在中空旋轉臺(105)內，通過中空旋轉臺(105)的旋轉改變所述線偏振器(102)的方位角。
3.如權利要求I所述的線偏振光產生裝置，其特征在于，所述四分之一波片(103)和四分之一波片(104)為云母波片、石英波片、液晶波片、全反射式位相延遲器或其它可以在兩個互相垂直的方向上產生一定位相延遲差為90° ±10°的光學各向異性器件。
4.如權利要求I所述的線偏振光產生裝置，其特征在于，所述線偏振光源(101)的輸出線偏振光的長軸和短軸之比大于10，或其消光比大于100 ;所述線偏振光源(101)為偏振激光器或偏振激光二極管，或者是普通的光源與線性偏振器組合而成的線偏振光源。
5.如權利要求I所述的線偏振光產生裝置，其特征在于，所述線偏振器(102)為二向色性線性偏振器、Glan-Taylor線性偏振器、Glan-Thompson線性偏振器、Rochon線性偏振器，或者其它可以將任意光波變換成線偏振光的偏振器件；所述中空旋轉臺(105)為電動旋轉臺，采用旋轉電磁鐵、步進電機、伺服電機或直流電機來驅動。
6.一種利用如權利要求I所述線偏振光產生裝置制成的PCSA橢偏儀，其特征在于，該PCSA橢偏儀包括偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3 )，樣品(2 )設置在兩者中間，其中，偏振光產生裝置(I)包括所述線偏振光產生裝置和相位延遲器(11)。
7.如權利要求6所述的PCSA橢偏儀，其特征在于，所述偏振光檢測裝置(3)包括線偏振器(31)和光電探測器(32)，線偏振器(31)和光電探測器(32)共軸安裝，所述偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)的光軸相交于待測樣品(2)上的表面上，樣品(2)的表面法線平分二光軸的夾角。
8.如權利要求7所述的PCSA橢偏儀，其特征在于，所述光電探測器(32)為Si探測器、PbS探測器、電荷耦合器件、互補金屬氧化物半導體圖像傳感器或陣列式光電轉換圖像傳感器。
9.一種利用如權利要求I所述線偏振光產生裝置制成的PSCA橢偏儀，其特征在于，該PSCA橢偏儀包括偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)，樣品(2)設置在兩者中間，其中，偏振光產生裝置(I)由所述線偏振光產生裝置構成，偏振光檢測裝置(3)包括依次共軸安裝的相位延遲器(11)、線偏振器(31)和光電探測器(32)，所述偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)的光軸相交于待測樣品(2)上的表面上,樣品(2)的表面法線平分二光軸的夾角。
10. 一種利用如權利要求I所述線偏振光產生裝置制成的PSA橢偏儀，其特征在于，該PSA橢偏儀包括偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)，樣品(2)設置在兩者中間，其中，偏振光產生裝置(I)由所述線偏振光產生裝置構成，偏振光檢測裝置(3)包括依次共軸安裝的線偏振器(31)和光電探測器(32)，所述偏振光產生裝置(I)和偏振光檢測裝置(3)的光軸相交于待測樣品(2)上的表面上，樣品(2)的表面法線平分二光軸的夾角。
全文摘要
本發明公開了一種基于線偏振光源的高能量利用率的線偏振光產生裝置及其應用，包括一個線偏振光源101，四分之一波片103、四分之一波片104、安裝在中空旋轉器105中的線偏振器102。其中，四分之一波片103與線偏振光源101機械固定,其方位角C1與線偏振光源11的偏振面方位角L夾角為C1-L=
*π；四分之一波片104的方位角C2與線偏振器102的方位角P的夾角為P-C2=
*π，二者同步旋轉,其中k1取值為-1,0,1中任意一個整數；k2取值為-2，-1,0,1中任意一個整數。本方法的優點是，無論線性起偏器102方位角如何設置，始終可以保持光源能量利用率接近100％。
文檔編號G01N21/21GK102798984SQ20121029989
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者孟永宏 申請人:北京量拓科技有限公司