[发明专利]用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置和方法

权利要求书

1.用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置，其特征在于，该装置包括用于产生具有偏振态的探测光波、并将其入射到样品上的起偏臂，及用于对经样品反射后光波进行偏振态再调制和光能量检测的检偏臂，起偏臂包括线偏振光源和线性起偏器，其中线性起偏器固定在起偏器旋转台的旋转轴上，该旋转轴的轴线与起偏臂的光轴相重合，控制旋转轴转动来带动线性起偏器旋转，以改变线性起偏器方位角与线偏振光源产生的线偏振光的方位角的差角θ。

2.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置，其特征在于，所述检偏臂包括线性检偏器和光电传感器，其中线性检偏器的表面垂直于所述检偏臂的光轴，该线性检偏器用于对所述样品的反射光偏振态进行调制；光电传感器位于线性检偏器之后，用于接收通过线性检偏器的探测光波的光能量，并将其转化为电信号。

3.如权利要求2所述的用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置，其特征在于，所述用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置还包括依次电连接在所述光电传感器和起偏器旋转台之间的数据采集器、电子计算机和控制箱，数据采集器用于接收所述光电传感器传来的电信号，并将其转换成电子计算机能够处理的数字信号；电子计算机用于接收数据采集器传来的数字信号；控制箱用于接收电子计算机发出的运动指令、接收各器件的反馈信号并传回给电子计算机中进行处理，以驱动起偏器旋转台上的运动部件旋转运动。

4.如权利要求3所述的用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置，其特征在于，所述用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置上还设置有相位补偿器，该相位补偿器设置在所述起偏臂上的所述线性起偏器和样品之间的光路上，或设置在所述检偏臂上的所述线性检偏器和样品之间的光路上。

5.如权利要求4所述的用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置，其特征在于，所述线偏振光源输出的是线偏振光，包括线偏振输出的激光器、激光二极管，也包括非线性偏振光输出的氙灯、卤素灯、发光二极管、激光二极管、激光器、卤钨灯与一线性偏振器件组合而成的具有线性偏振光输出的复合光源。

6.如权利要求5所述的用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置，其特征在于，所述的线性起偏器为将任意光波变换成线偏振光的线性偏振器件，包括二向色性线性偏振器、Nicol偏振棱镜、格兰-汤姆森偏振器或格兰-泰勒偏振器。

7.如权利要求6所述的用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置，其特征在于，所述起偏器旋转台为由电机带动的中空传动装置，其上的电机与所述控制箱中的电机驱动器电连接，电机带动所述线性起偏器围绕所述起偏臂的光轴进行旋转，所述偏振器旋转台为中空的步进电机、中空的伺服电机、中空的蜗轮-蜗杆结构的旋转台或中空的皮带带动的旋转台。

8.如权利要求7所述的用于椭偏测量系统中光路通断自动控制的装置，其特征在于，所述样品为平的镜面反射式块状或薄膜层构材料，所述样品接收来自所述起偏臂产生的偏振光波的照明，并对该光波的偏振态进行调制，由所述样品反射的光波进入所述检偏臂，所述检偏臂的光轴与所述起偏臂的光轴在所述样品上交于一点，所述样品表面法线和所述起偏臂的光轴之间的夹角为入射角，所述检偏臂的光轴和样品表面法线所夹的角为反射角，并且满足入射角等于反射角。

9.一种应用权利要求1所述的装置实现对光路通断控制的方法，具体为：

1)在电子计算机中输入或由电子计算机读取线偏振光源输出的线性偏振光的方位角θ_PL、以及当前线性起偏器的方位角θ_PP，并计算二者的差θ＝θ_PP-θ_PL；

2)当需要切断入射到样品上的探测光波时，由电子计算机发出指令给控制箱，控制箱驱动起偏器旋转台带动线性起偏器旋转，直至θ＝(2k+1)*90°为止，其中k为整数；

3)当需要把入射到样品上的探测光从切断状态转换为正常照射状态时，由电子计算机发出指令给控制箱，控制箱驱动起偏器旋转台带动线性起偏器旋转，直至线性起偏器的方位角等于θ_PP。