Устройство для измерения поляризационных характеристик

 

Изобретение относится к оптическим приборам, в частности к поляризационным приборам, и может найти применение при исследовании и контроле физических характеристик поверхностных структур, многослойных покрытий, при решении других задач спектроэллипсометрии. Целью изобретения является повышение точности измерения динамических поляризационных характеристик. Световой поток, проходящий последовательно через два фотоупругих модулятора 1 и 2, поляризационно модулируется на частотах F<SB POS="POST">1</SB> и F<SB POS="POST">2</SB> соответственно, имеющих общую субгармонику. Это приводит к периодичности измеряемого электронным блоком 6 электрического сигнала фотоприемника 4 и позволяет реализовать высокоточную цифровую измерительную систему. Поляризационные характеристики рассчитываются центральным процессором 17 по амплитудам четырех гармонических составляющих электрического сигнала: на удвоенной минимальной частоте модуляции 2 F<SB POS="POST">2</SB>

на частоте, равной сумме или разности частот модуляции (F<SB POS="POST">1</SB>±F<SB POS="POST">2</SB>)

на частоте, равной сумме или разности удвоенной максимальной и минимальной частот модуляции (2F<SB POS="POST">1</SB>±F<SB POS="POST">2</SB>) и постоянной составляющей. Управление работой устройства осуществляется внешней ЭВМ 18. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„15574

А1 (51)5 Г 01 N 21/21

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУЯАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4286165/31-25 (222 23.06.87 (46) 15.04.90. Бюл. P- 14. (71) Научно-техническое объединение

АН СССР и Центр научного приборостроения АН ГЛР (72) Л.М. Асиновский, N.Ë. Александров, А.Л. вельцин (SU), Вольфганг

Готтшалл (РВ), Рейнхард Карш (DD) и олькмар Наумбургер (DD) (53) 535.8 (088.8) (56) Drevillon В.et. al. Fast Ро1ан.—

sation modulated ellipsometer using а microprocessor system for digital

Гоиг ех analysis. Rev. Sci. Instrum. (USA) v. 53, Р 7, р. 969-977, 1982. .Hover G. et a1. Automatic measurement of the stokes vactor of 1ight.

Appl. 0pt (USA) v. 18, И - 8, р. 1217- .

1219, 1978.

2 (54) УСТРОЙСТВО 7(ЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к оптическим приборам, в частности к поляризационным приборам, и может найти применение при исследовании и контроле физических характеристик поверхностных структур, многослойных покрытий,при решении других задач спектроэллипсометрии. Целью изобретения является повышение точности измерения динамических поляризационных характеристик. Световой поток, проходящий последовательно через два фотоупругих модулятора 1 и 2, поляризационно модулируется на частотах f. и f соответственно, имеющих общую субгармонику. Это приводит к периодичности измеряемого электронным блоком 6 электрического

1557490 сигнала фотоприемника 4 и позволяет реализовать высокоточную цифровую измерительную систему. Поляризационные характеристики рассчитываются центральным процессором 17 по амплитудам

5 четырех гармонических составляющих электрического сигнала: на удвоенной минимальной частоте модуляции 2f>>

Изобретение относится к оптическим приборам, в частности к поляризационн@й приборам, и может быть использовано при исследовании и контроле физических характеристик поверхностных структур, многослойных покрытий, а также при решении других традиционных задач спектроэллипсометрии.

Целью изобретения является повышение точности измерения динамических поляризационных характеристик.

На чертеже представлена схема устройства для измерения поляризационнык характеристик.

° Устройство содержит два фотоупругих модулятора 1 и 2, модулирующих проходящую световую волну на частотах, и f. соответственно, анализатор 3, блок 4 фотоприемника, усилитель 5, электронный блок 6, включающий центральный тактовый генератор 7, два делителя 8.1-8.2 частоты, два синтезатора 9. 1-9.2 частоты, формирующие управляющие напряжения на частотах f u f., схему

10 совпадений, выделяющую общую субгармонику, фильтр 11 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 12, блок 13 обработки информации, включающий арифметическое устройство 14 (микропроцессор), запоминающее устройство 15 измеряемых значений, запоминающее устройство 16 коэффициентов (память прямого. доступа), центральный процессор .17, внешнюю

ЭВИ 18.

Устройство для измерения поляризационных характеристик работает следующим образом.

Исследуемое излучение последовательно проходит через фотоупругие модуляторы 1 и 2, наведенные оптические оси которых развернуты на фиксированные азимутальные углы,например 90 и 45 соответственно, относительно оси пропускания анализа15

55 на частоте, равной сумме или разности частот модуляции (f, ff ); на частоте, равной сумме или разности удвоенной максимальной и минимальной частот модуляции (2Е +К ) и постоян1- -2 ной составляющей. Управление работой устройства осуществляется внешней

ЗВМ 18. 1 ил. тора 3. Иодуляторы 1 и 2 осуществляют поляризационную модуляцию излучения на двух кратных частотах f. u f г

После прохождения анализатора 3 поляризационная модуляция преобразуется в амплитудную модуляцию светового потока, регистрируемого фотоприемником 4. Усиленный усилителем 5 электцический сигнал, поступающий на вход электронного блока 6, имеет сложный частотный спектр, содержащий гармоники с частотами nf + mf, где п и m — любые целые числа. Верхняя граничная частота фильтра 11 нижних частот по меньшей мере вдвое больше максимальной частоты модуляции светового потока f . Отношение частот фотоупругих модуляторов имеет постоянное значение, равное отношению коэффициентов деления делителей 8.1 и 8.2 частоты, например f,È = 1,37.

Аналого-цифровой преобразователь 12 отцифровывает ограниченный сверху по спектру фильтром 11 нижних частот электрический сигнал в моменты времени, которые определяются поступлением синхронизирующих импульсов с центрального тактового генератора 7.

Блок 13 обработки информации с помощью микропроцессора 14 рассчитывает амплитуды следующих гармоник регистрируемого сигнала: на удвоенной минимальной частоте модуляции 2f, на частоте, равной сумме или разнос.ти частот модуляции (Г,+f ), на частоте, равной сумме или разности удвоенной максимальной и минимальной частотами модуляции (2f, +f.<).и постоянной составляющей. При этом значения электрического сигнала в моменты поступления тактовых импульсов с центрального тактового генератора

7 периодически суммируются микропроцессором 14 со значениями, измеренными в предыдущем цикле и хранящимися в запоминающем .устройстве 15 измеряемых значений. Амплитуды укаСоставитель В. Шувалов

Техред М.Ходанич Корректор N. Самборская

Редактор Е. Копча

Подписное

Заказ 714

Тираж 514

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, 10!

155749 занных гармоник электрического сигнала определяются путем умножения значений, хранящихся в запоминающем устройстве измеренных значений, на значения соответствующих функций, хранящихся в запоминающем устройст,ве 16 коэффициентов. Поляризационные характеристики исследуемого .излучения рассчитываются с помощью центрального процессора 17. Управление работой устройства по заданной оператором программе осуществляется внешней ЭВМ

18. Минимальная длительность цикла измерений определяется периодом об. щей субгармоники частот модуляции

Е, и Е выделяемой схемой 10 сов2 падений.

Таким образом, повышение точносг ти измерений динамических поляриза- 20 ционных характеристик достигается за счет того, что частоты модуляции

f1 и f выбраны так, что имеют общую субгармонику. Это приводит к периодичности измеряемого сигнала 25 и позволяет реализовать совершенную и точную измерительную систему.

Формула из обретения

Устройство для измерения поляризационных характеристик, включающее оптически связанные два фотоупругих модулятора, развернутых на фиксированные азимутальные углы вокруг оптической оси, анализатор и фотоприемник с усилителем, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения динамических поля0 6 ризационных характеристик, устройство дополнительно содержит внешнюю

ЭВИ и электронный блок, включающий центральный тактовый генератор, два делителя частоты и два синтезатора частоты, электрически связанных с фотоупругими модуляторами соответственно, схему совпадений, фильтр низкой частоты, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки информации, содержащий арифметическое устройство, запоминающее устройство измеряемых значений и запоминающее устройство коэффициентов, центральный микропроцессор, при этом выход центрального тактового генератора электрически соединен с тактовыми входами делителей частоты, аналого-цифрового преобразователя, арифметического устройства и микропроцессора,. делители частоты электрически соединены с синхронизирующими входами синтезаторов частоты и с обоими входами схемы совпадений, причем вход прерываний микропроцессора электрически соединен с выходом схемы совпадений, а управляющий выход — с соответствующими входами синтезаторов частоты, выход фотоприемника через фильтр низкой частоты электрически соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого через арифметическое устройство электрически соединен с информационной и адресными шинами блока обработки информации и через центральный микропроцессор с внешней ЭВМ.