[发明专利]一种基于空间光调制器的椭偏测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于空间光调制器的椭偏测量装置，包括带有偏振态和光斑尺寸控制部件的入射臂（1）、带有偏振态和光斑尺寸控制部件的接收臂（2）以及与带有偏振态和光斑尺寸控制部件的入射臂（1）和带有偏振态和光斑尺寸控制部件的接收臂（2）相连接的控制系统（3）；

所述带有偏振态和光斑尺寸控制部件的入射臂（1）包括沿着入射光路依次设置的：

激光器（4），用于发出照射待测对象的单频率光；

准直扩束装置（5），用于对所述激光器（4）发出的光进行准直和扩束；

起偏器（6），用于把所述准直扩束装置（5）输出的任意偏振态的光转变成线偏振光；所述起偏器（6）安装在使其光轴在与入射光路垂直的一个平面内转动起偏器旋转控制台（7）；

入射光阑（10），用于改变沿着入射光路照向所述待测对象的光束的尺寸；

所述带有偏振态和光斑尺寸控制部件的接收臂（2）包括沿着接收光路依次设置的：

出射光阑（11），用于改变沿着接收光路来自所述待测对象的光束的尺寸；

成像系统（12），其被设置在所述出射光阑（11）下游的光路上；

面阵探测器（13），其被设置在所述成像系统（12）下游的光路上；

所述控制系统（3）包括计算机（14）以及和计算机（14）相连接的第一驱动器（15）、第二驱动器（16）、第三驱动器（17）以及图像采集卡（18）；所述第一驱动器（15）和起偏器旋转控制台（7）相连接，所述第二驱动器（16）和空间光调制器（8）相连接，所述第三驱动器（17）和二维位移台（21）相连接，所述图像采集卡（18）和面阵探测器（13）相连接；

还包括用于对入射光的相位空间分布作调制的空间光调制器（8），所述空间光调制器（8）设置在所述起偏器（6）与入射光阑（10）之间的光路上或设置在成像系统（12）与出射光阑（11）之间的光路上，所述空间光调制器（8）和控制系统（3）的第二驱动器（16）相连接。

2.根据权利要求1所述的椭偏测量装置，其特征在于：在所述空间光调制器（8）和入射光阑（10）之间或空间光调制器（8）和成像系统（12）间设置反射镜（9）。

3.根据权利要求1所述的椭偏测量装置，其特征在于：所述空间光调制器（8）由多个能够独立地接收电学输入信号的基本独立单元组成一维或二维阵列。

4.权利要求1至3任一项所述的椭偏测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）初始化起偏器光轴角度（步骤S301），包括由所述计算机（14）控制第一驱动器（15）转动起偏器旋转控制台（7），从而改变起偏器（6）的光轴方向；

2）打开空间光调制器将图片输入其中（步骤S302），打开空间光调制器（8），计算机（14）通过第二控制器（16）将一副图片写入空间光调制器（8）；

3）探测器记录图像（步骤S303），用所述计算机（14）通过所述图像采集卡（18）记录面阵探测器（13）的图像信号；

4）拟合计算（步骤S305)，计算机（14）用拟合算法处理图像，得到椭偏角；

5）迭代计算（步骤S306），计算机(14)由椭偏角，采用迭代算法计算被测样品该点的厚度；

6)移动被测薄膜（步骤S304），计算机（14）通过第三驱动器（17）控制二维位移台(21)移动测量基底（20),光束入射在被测薄膜（19）表面的另一点，重复步骤3）-5），得到被测样品表面薄膜（19）的形貌参数，测量完成。