偏振光斯托克斯参量的测量和应用

斯托克斯参量可全面描述光束的偏振态,分析了偏振光的斯托克斯参量的意义及其测量方法.通过测量纳米级薄膜样品的入射和反射偏振光的斯托克斯参量,求得椭偏参量Ψ和△,然后求得薄膜样品的厚度和折射率.实验表明,该方法适用于任何偏振态的入射和反射偏振光,测量系统构建较容易,测量结果与目前常用的椭偏消光法接近.     

反射式椭偏测试系统的全局优化算法

首先针对可变入射角的反射法消光椭偏测试系统,讨论其计算公式和求解思路,建立 了全局目标优化函数,提出一种网格优化算法,即计算中可半智能跟踪最优解的方法。利用新算法解决了求解中的多峰问题,从而可以高精度计算薄膜的折射率与厚度。开发了相关软件,处理进口椭偏仪测量的消光参数,获得了大入射角条件下SiO2 薄膜的折射率和厚度,并与其它方法的计算结果进行对比分析,发现此方法计算结果可以达到更高的精度,有利于指导微米到纳米级复杂结构和成分的薄膜光波导的性能分析。最后通过对较小入射角实测数据的分析,指出了传统理论模型在光斑干涉效应及衍射效应方面的不足。     

利用调制式椭偏仪测量薄膜电光系数

利用调制式的椭偏仪测量了掺镧锆钛酸铅PLZT薄膜的电光系数．首先用反射椭偏测量的方法得到薄膜的折射率(n)和厚度(d),然后利用透射椭偏在线测量的功能,在样品上加电场(E),得到薄膜的折射率的改变8n．最后用测量得到的厚度,折射率以及折射率的改变来计算薄膜的电光系数．该仪器的灵敏度很高,很适合较薄的膜层材料电光性质的测量．     

椭偏仪的研究进展

主要介绍了椭偏仪的测量原理,比较了不同结构的椭偏仪,并根据具体应用需求介绍了椭偏光谱仪、红外椭偏光谱仪、成像椭偏仪和广义椭偏仪,分析了椭偏仪的数据处理过程,最后展望了椭偏仪的发展趋势.     

斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的条件数评价研究

斯托克斯椭偏仪一般使用定标的方法来测量其仪器矩阵,其仪器矩阵的优劣直接影响了被测光线斯托克斯参量的精确度与稳定度,从而影响了被测薄膜的厚度、折射率及消光系数等光学参数的精确度与稳定度。文章以椭偏参数总偏差为评价函数,分析了条件数大小与斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的优劣关系,并从实验上证明了条件数较大时,仪器矩阵较差,测量结果偏差大;条件数较小时,仪器矩阵较优,测量结果较佳。     

斯托克斯光偏振态测量系统的优化

为了满足光偏振态分振幅测量模块（DOAP）对分光棱镜复杂且严格的加工要求,采用在经典DOAP透射光路及反射光路各引入一块波片的方法,组成改进后的光偏振态测量模块。推导了新的仪器矩阵表达式,通过分析波片参量对仪器矩阵条件数的影响,得到了最佳波片的参量及其关系。结果表明,优化后的斯托克斯椭偏仪测量薄膜样品的厚度和折射率的标准差分别为0.1nm和0.001。通过选择波片的最佳方位角或相位延迟量可以实现斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的优化,从而提高系统的测量稳定性及可靠性。     

利用消光式椭偏仪精确测量波片相位延迟量

采用消光式椭偏仪精确测量波片的相位延迟量。从理论上分析了椭偏仪测量波片相位延迟量的可行性,重点讨论了标准1／4波片及待测波片的相位延迟量误差对测量精度的影响,并给出相应的实验验证。实验表明：该方法测量过程简单,方便,易受光强波动的影响,测量相位延迟量重复性精度达0．02°,相对误差为0．02％,是一种实用及有效的波片相位延迟量测量的方法。     

基于Labview技术的光度式椭偏测厚仪的研究与设计

本文介绍了一种基于Labview的光度式椭偏仪光学测量系统,用于进行透明薄膜厚度的精确测量.研究并推导出该系统的数学模型及椭偏参数的计算公式.基于C9051F020单片机设计出椭偏仪的控制器并使用Labview编写了测量软件.在测量软件中嵌入Matlab Script节点,完成复杂运算.通过对SiO2薄膜的测试,验证了仪器具有良好的可靠性和重复性,薄膜厚度误差小于100 A,折射率误差小于0.01.     

基于斯托克斯椭偏测量系统的多点定标法

斯托克斯椭偏仪可快速测量光束的偏振态,仪器矩阵的精确测量是斯托克斯椭偏仪一项非常重要的技术。为提高仪器矩阵的测量精度,基于四点定标法,提出了斯托克斯椭偏测量系统的多点定标法,并从理论上证明了该方法。在多点定标法的基础上采用六点定标法进行实验验证,结果表明采用多点定标法对系统定标是完全可行的,为斯托克斯椭偏仪的定标提供了新思路。同时六点定标法比四点定标法以及E-P定标法所获得的仪器矩阵更准确,在测量精度方面,该方法获得的斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差为3.15%。     

应用磁光调制器的高分辨率偏振消光测量系统

对文献 [1]的自动椭偏仪的部件偏振消光测量系统作了改进 ,用 Verdet常数为 0 .31min/ Oe· cm的铽玻璃作磁光调制材料 ,设计了新型磁光调制器和驱动电路 ,对偏振光进行直流加交流调制 ,结合使用超低噪声选频放大器和锁定放大器 ,消光角测量的重复性标准差 S3不大于 0 .0 0 0 4°     

紧凑型光谱薄膜测厚仪的研制

为了开发一种用于测量各向同性均匀薄膜介质厚度的紧凑型薄膜测厚仪,采用了共光路垂直入射设计,利用薄膜干涉原理,通过非线性优化算法对反射光谱进行了拟合,反演计算出了薄膜样品的厚度。采用该仪器测量部分SiO2/Si薄膜样件,测量结果与商业椭偏仪测量结果之间的相对偏差小于0.5%,而单次测量时间仅为70ms。结果表明,该薄膜测厚仪具有对测量距离不敏感、光路简洁、结构紧凑及重复性精度良好等优点,对实现在线实时测量功能具有积极意义。     

石墨烯红外波段复折射率及消光性能研究

石墨烯是一种新型二维纳米碳材料,在红外干扰方面具有很大的潜在应用价值,其红外消光特性值得深入研究。文中利用红外椭偏仪测量了石墨烯压片在红外波段的椭偏参数,计算得到其红外波段的复折射率,采用离散偶极近似(DDA)方法计算了石墨烯在2~14 μm波段的效率因子、消光系数与入射波长、粒子直径和厚度的关系。计算结果表明,石墨烯在2~14 μm波段具有优异的红外消光性能,其消光性能主要取决于材料的吸收性能,吸收作用大于散射作用,同时粒子对近、中红外辐射的消光性能明显好于远红外波段;消光效率因子和消光系数随波长增加逐渐减小;消光效率因子随粒子直径的增加而增大,近、中红外波段的消光系数大于远红外波段,其中直径0.25~1 μm粒子的消光系数最大,直径1~4 μm粒子的消光系数随直径增加逐渐减小,直径大于4 μm的粒子对各波段红外的消光能力受粒度变化的影响很小;消光效率因子随粒子片层厚度的增加逐渐增大,近、中红外波段的消光系数随厚度的增加有所减小,而远红外波段的消光系数受粒子厚度变化影响不大。     

椭偏仪数据处理及误差修正

提出了一套对椭偏仪的测量误差进行有效修正的方案，设计了一个Windows版的椭偏仪测厚数据处理软件，并在该软件中嵌入了对测量数据的误差进行修正的方法，使椭偏仪的最终测量结果更加精确。制作了30片厚度梯度分布的标准样片（厚度20nm～1μm），用于从“软”、“硬”件两个方面对椭偏仪进行误差修正，使最终的误差小于1％。本文所提出的修正方案具有一定的普适性、实用性。     

基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪

相移雅满横向剪切干涉仪非常适合于达到衍射极限的光束的波面检测。为了改进现有的在两路剪切光束中直接插入起偏器的相移雅满剪切干涉仪,提出了一种基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪。该剪切干涉仪利用雅满平板前后表面的反射进行分束并形成两路干涉光束,两路干涉光束分别通过剪切平板后偏振合束并进行偏振移相。它保持了常规雅满剪切干涉仪的光路结构,提高了剪切干涉图的对比度,不再存在插入起偏器引入测量误差的问题。构建了改进前、后的两种相移雅满双剪切干涉仪,并进行了相应的对比实验,实验结果很好地验证了基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪的实用性。     

自动椭偏仪及其在LCD膜系测量中的应用

简要介绍了椭圆偏振测量术的基本原理,并对自动椭偏仪进行了介绍。由于自动椭偏仪具有无损探测、测量准确度高和测量迅速等特点,它非常适合用于LCD薄膜系统光学性质的在线测量。     

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪非线性误差分析

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪是一种重要的光偏振态实时测量技术。为了提高测量系统的精度、降低误差,采用外差干涉光路分析和数值模拟的方法,理论推导了透射式马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪光路的误差公式。结果表明,光源偏振的椭圆化程度,偏振分光棱镜消偏比及倾斜都能引起测量误差;同误差参量下待测光束不同的椭偏比和s,p分量相位差得到的测量误差不同;马赫-曾德尔外差干涉仪的误差结果与迈克尔逊外差干涉仪相近。     

用椭圆偏振测量法分析碲镉汞的组分及其均匀性

简略介绍了椭偏仪的测量原理和测量装置。分析了Hg1-xCdxTe(MCT)的 组分与椭偏仪的参数Δ和ψ之间的关系,结果发现碲镉汞的组分x主要与椭偏仪的参数ψ有关,而且x与ψ的经验关系为ψ＝14．84－10.22x。最后椭圆偏振测量的方法分析了碲镉汞的横向和纵向组分均匀性。该方法具有非破坏性、有效、快捷的特点。     

AUEL—Ⅲ型自动椭偏仪

本文介绍了我们研制成功的实用化的ＥＬ－Ⅲ型自动椭偏仪，经专家鉴定和用户使用证明本仪器的实用化和实用化和商品化程度高，功能和技术指标与国外同类产品相当，达到国际先进水平。     

反射式相位延迟器的性能研究

多层介质反射镜在非正入射的时候,两个不同的偏振态之间会产生不同的相移。通过优化设计,入射角为45°,在1285～1345nm之间p,s波获得了270°±0.15°的相移和99.5%以上的反射率。对使用的膜系进行了每层光学厚度的误差分析。用离子束溅射技术制备相位延迟膜,在大气中对样品进行不同温度的退火,用分光光度计测试了光谱特性和用椭偏仪测试了相位特性。结果表明,未退火的样品在相应波段获得了267.5°±0.5°的相移和99.6%以上的反射率;根据拟合分析,最外层的误差和折射率与设计值的偏差是发生相移偏小的主要因素;随着退火温度的升高、折射率变小和物理厚度变大,相移将变小。     

红外低辐射膜的设计、制备与表征

为了降低红外探测技术对军事目标生存能力的威胁,研制了红外低辐射膜.设计并制备了基于一维光子晶体结构的红外低辐射膜,通过结构参数优化,改善了其红外波段反射性能,并降低了薄膜总厚度.采用红外椭偏仪测试了原材料Ge膜和ZnS膜的厚度和折射率,将测试结果带入设计结构,制备了8～12?m发射率分别为0.045、0.097、0.1...