[发明专利]四分之一波片相位延迟量分布实时测量装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及偏振光技术领域，特别是一种四分之一波片相位延迟量分布实时测量装置和测量方法。

技术背景

波片是一种重要的偏振器件，其中四分之一波片是最为常用的偏振器件，它在空间移相干涉测量和偏振照明浸液光刻等领域应用广泛。相位延迟量是四分之一波片的重要光学参数，受环境因素影响，其相位延迟量与标称值有一定的偏差。在空间移相干涉测量和偏振照明浸液光刻使用过程中要应用四分之一波片上每点的相位延迟量，需要精密地测量四分之一波片的相位延迟量分布。

在先技术[1](左芬，陈磊，徐晨，1/4波片相位延迟分布的动态测量，光子学报，37(11)，2008：2296-2299)描述了一种四分之一波片相位延迟量分布的实时测量方法。光源发出的光经过起偏器和标准四分之一波片形成圆偏振光，圆偏振光经过待测四分之一波片后进入分光移相器，形成具有不同移相量的四幅图像并被图像传感器接收。分光移相器由二维正交光栅、空间滤波器和偏振阵列组成。通过待测波片后的光经过二维光栅、成像透镜组和空间滤波器后形成四幅光强相等的图像，偏振阵列由四个透振方向依次相差45°的偏振片组成，分别在每幅图像中引入0°、90°、180°和270°的移相量。利用待测波片上各点在四幅图像中对应点光强的正弦函数得到各点相位延迟量的分布值，即获得了待测波片的相位延迟量分布。

上述在先技术存在的问题和不足是：

1.待测四分之一波片的相位延迟量是或者接近90°，相位延迟量的正弦函数对其变化不敏感，利用反正弦函数求解待测波片的相位延迟量分布难以获得高的测量精度。

2.利用四个透振方向依次相差45°的偏振片组成的偏振阵列得到四幅具有不同移相量的图像，偏振片的透振方向误差将影响测量精度。

3.测量装置中包含二维正交光栅、空间滤波器和偏振阵列等光学元件，结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种四分之一波片相位延迟量分布的实时测量装置和方法。该装置和方法通过反余弦函数得到待测波片的相位延迟量分布，测量精度高。该装置和方法使用渥拉斯顿棱镜检偏，两个透振方向严格垂直，不存在透振方向误差影响测量精度的问题，并具有简单结构的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种四分之一波片相位延迟量分布实时测量装置，特点在于其构成包括准直光源，沿所述的准直光源发出的光束前进方向上，依次是圆起偏器、标准四分之一波片、渥拉斯顿棱镜和图像传感器，该图像传感器的输出端接计算机，所述的渥拉斯顿棱镜的两个透振方向分别与所述的标准四分之一波片的快轴方向成45°和135°夹角，在所述的圆起偏器和标准四分之一波片之间设置待测波片的插口。

所述的图像传感器为CCD图像传感器。

所述的计算机为带有图像采集卡的计算机。

利用上述的四分之一波片相位延迟量分布实时测量装置测量波片的相位延迟量分布的方法，其特征在于包括如下步骤：

①将待测波片插入所述的待测波片的插口；

②启动所述的准直光源、图像传感器和计算机，所述的图像传感器同时记录两幅子图像通过图像采集卡输入所述的计算机，该计算机将两幅子图像以同样的方法像素化并建立相同的坐标系，待测波片上一点(x，y)在两幅子图像中坐标值相等的对应点的光强分别为I₁(x，y)和I₂(x，y)；

③所述的计算机对所述的待测波片上点(x，y)进行下列运算：