Способ определения параметров элипса 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 С 01 И 21/21

FAT»..i.i.;

Е,1 .I 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБР1 ЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4335376/31-25 (22) 30.11.87 (46) 30.10.89. Бюл . У 40 (71) Научно-исследовательский институт ядерных проблем при Белорусском государственном университете им. В.И. Ленина (72) В.Н.Цвирко, В,И. Иванов и И.В, Сташкевич (53) 535.511(088.8) (56) Collet E. Determination of the

Hipsometric characteristics of optical surface using nanosecond laser

pulses. Surface Science, ч. 96, 1980, р. 156-162.

Авторское свидетельство СССР

1в 1130777, кл. С 01 N 21/21, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ЭЛЛИПСА ПОЛЯРИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения и контроля свойств и толщины материаИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в научных исследованиях, электронной, химической и других областях промышленности 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 источ„„Я0„„1518728 А 1

2 лов и слоев. Целью изобретения является повьппение 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 угломер п i /2 (n — любое целое число) друг к другу составляющих пространственного разделения пучка в первом канале на две ортогональных циркулярно поляризованных комло-: ненты. 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. 2 ил. laeaL ник l излучений, фокусирующее устройство 2, поляризатор 3, исследуемый материал 4, первую призму 5, вторую призму 6, третью призму 7, фокусирующее устройство 8, фотоприемники 9 и 10, пиковые детекторы 11 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, фотоприемник 18, пиковый детектор 19 и аналого-цифровой преобразователь 20 в третьем ка1518728

II ã ñ., 1 Tëêæå вычислительное 21 и рс гистрирующее 22 устройства.

Способ осуществляют следующим образом.

Излучение источника I фокусируют устройством 2, линейно поляризуют поляризатором 3 и направляют на исследуемый образец. Отраженное излучение, имеющее в общем случае эллиптическую поляризацию, направляют под углом Брюстера на грань первой светоделительной 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.ветвляет в третий канал излучение с поляризацией, составляющей угол 4п!/2 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 ll и 12 оцифровывают аналого-цифровыми преобразователями 13 и !4. 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 a= I A,+A z l, а разность — малой полуоси Ь=! A,-А I. Направлепив вращения вектора эллипса поляризации определяется отношением амплитуд

1!Влево!1 и "BIIpaBD11 вращающихся ното45

40 ков (А,/A,! — вращение правое; А,/Л 1 — вращение левое). При А,/А l анализируемая поляризация линейная и не имеет направления вращения. Для определения эллиптичности,=Ь/а и направления вращения достаточно знать лишь отношение А /А =К. Положение большой оси эллипса поляризации (азимут) однаэначно определяется по значениям амплитуд второго и третьего каналов при известных значениях а и Ъ. Таким образом, предлагаемый способ позволяет измерять все параметры 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, Высокая точность измерений достигается 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 иэ первого измерительного канала части линейно поляризованного из" лучения во второй и третий измерительные каналы, регистрации интенсивностей излучения во всех трех измерительных каналах, по значениям которых определяют параметры эллипса поляри15 1 87

Составитель В. Шувалов

Редактор Ю, Середа Техред Л.Олийнык Корректор О. Кравцова

Заказ 6600/48 тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 зации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения параметров эллипса поляризации, в третий измерительный канал ответвляют излучение, поляризован-. ное под углом о(относительно плоскости поляризации излучения во втором

М измерительном канале при с(Фп—

2 где п " целое число, компенсируют изменение поляризации излучения в

28 6 первом измерительном канале 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.