[发明专利]基于单弹光调制自反馈的超高速椭偏精确测量装置及方法

权利要求书

1.基于单弹光调制自反馈的超高速椭偏精确测量装置，其特征在于：包括光源(1)、起偏器(2)、四分之一波片(3)、被测样品(4)、弹光调制器(5)、检偏器(6)、探测器(7)、弹光调制器驱动控制及多路数字锁相放大电路(8)和计算机(9)，所述光源(1)的光路方向上依次设置有起偏器(2)、四分之一波片(3)、被测样品(4)，所述被测样品(4)的反射光路上依次设置有弹光调制器(5)、检偏器(6)、探测器(7)，所述弹光调制器(5)电性连接有弹光调制器驱动控制及多路数字锁相放大电路(8)，所述探测器(7)电性连接有计算机(9)，所述弹光调制器驱动控制及多路数字锁相放大电路(8)与计算机(9)电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于单弹光调制自反馈的超高速椭偏精确测量装置，其特征在于：所述起偏器(2)采用0°起偏器，所述四分之一波片(3)采用45°四分之一波片，所述弹光调制器(5)采用0°弹光调制器，所述检偏器(6)采用45°检偏器。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于单弹光调制自反馈的超高速椭偏精确测量装置的测量方法，其特征在于：包括下列步骤：

S1、光源依次通过起偏器、四分之一波片、被测样品、弹光调制器、检偏器和探测器构成测量光路；

S2、根据弹光调制驱动控制及多路数字锁相放大电路提供的弹光调制驱动信号频率作为参考，数字锁相对探测器获得的调制信号进行锁相放大；

S3、通过计算机数据处理实时获得弹光调制器的相位延迟幅值，进而精确获得被测样品的椭偏参量Δ和Ψ。

4.根据权利要求3所述的基于单弹光调制自反馈的超高速椭偏精确测量装置的测量方法，其特征在于：所述S3中通过计算机数据处理实时获得弹光调制器的相位延迟幅值的方法为：包括下列步骤：

S3.1、计算被测光的Stokes参量S_out；

S3.2、求出起偏器、四分之一波片、被测样品、弹光调制器和检偏器对应的米勒矩阵；

S3.3、计算探测器探测光强的Bessel函数；

S3.4、计算弹光调制器的任意时刻调制相位延迟幅值。

5.根据权利要求4所述的基于单弹光调制自反馈的超高速椭偏精确测量装置的测量方法，其特征在于：所述S3.1中计算被测光的Stokes参量S_out的方法为：

光源的Stokes参量S_in经过整个测量光路后的Stokes参量S_out为：

S_out＝M_AM_PEMM_XM_WM_PS_in (1)

其中，S_in＝[I_in,Q_in,U_in,V_in]^T,S_out＝[I_out,Q_out,U_out,V_out]^T。

6.根据权利要求4所述的基于单弹光调制自反馈的超高速椭偏精确测量装置的测量方法，其特征在于：所述S3.2中起偏器、四分之一波片、被测样品、弹光调制器和检偏器对应的米勒矩阵分别为M_P、M_W、M_X、M_PEM和M_A：

其中，δ＝δ₀sin(2πft)为弹光调制器的调制相位延迟，δ₀为弹光调制器的调制相位延迟幅值，ω为弹光调制器的调制驱动角频率。