[发明专利]利用光谱仪进行光谱式磁光克尔效应测试的装置及方法

权利要求书

1.一种利用光谱仪进行光谱式磁光克尔效应测试的装置，包括白光光源、准直镜、起偏器、两个光阑、电磁铁、样品台、检偏器、四分之一波片、聚光镜、光纤耦合器、光谱仪、PC机，其特征在于白光光源通过光纤与准直镜相连，经准直镜聚焦后输出白光；准直镜后面沿光路顺序排列为起偏器、两个光阑、检偏器、聚光镜、光纤耦合器和光谱仪；测量磁光偏转角时无需放置四分之一波片，而在测量椭偏率时需将四分之一波片置于检偏器之后聚光镜之前；两个光阑之间放置样品台，样品台位于电磁铁中间；光纤耦合器通过光纤与光谱仪相连；光谱仪的输出端连接到PC机，以观察记录并计算测量结果。

2.如权利要求1所述的一种利用光谱仪进行光谱式磁光克尔效应测试的装置，其特征在于所述的光谱仪是可见光光谱光纤光谱仪，其波长范围为300nm-900nm。

3.如权利要求1所述的一种利用光谱仪进行光谱式磁光克尔效应测试的装置，其特征在于所述的白光光源为输出波长范围为300nm-850nm的LED光源。

4.如权利要求1所述的通过计算测量结果为使用C语言编程处理，通过设定积分时间与采集次数，降低光源的噪声，得到更精确地磁光克尔偏转角。

5.一种利用权利要求1所述的装置进行光谱式磁光克尔效应测试的方法，步骤如下：

①将测量装置接通电源，给光谱仪供电，打开电磁铁的电源、白光光源及PC机的电源；

②将具有铁磁性质的薄膜样品材料固定在样品台上，调整样品使其在水平方向上转动，使得样品表面与磁场方向平行；

③白光光源与准直镜通过光纤相连接，调节准直镜后面放置的光阑、起偏器的位置，然后调节检偏器、聚光镜、光纤耦合器的位置，使得白光正入射到起偏器上并通过上述光学元件能汇聚到光纤耦合器上；

④PC机开机后，运行光谱仪控制程序，等待光谱仪采集信号；

⑤调节起偏器角度θ₁，使出射光偏振态平行于入射面，调节检偏器角度θ₂，使从检偏器出射的光变为零，此时将检偏器再转过一个小的角度δ,δ≤1°,使出射光强不为零，点击光谱仪控制程序中的开始选项采集信号，记录此时得到的的光强光谱曲线I₀(λ)；

⑥设定电磁铁控制装置输出电流分别为1、2、3、4、5A，通过光谱仪采集数据，依此测量上述不同电流下的光强值，随着电流的增大，磁场强度会随着电流的增大而增大，而磁性材料的内部磁化强度也会随着外界磁场的增大而增大，当到达饱和磁化强度时，内部磁化强度达到最大值，此时光谱仪接受的光强也达到最大，记录此时的饱和电流值i_m；

⑦正向调节电磁铁电流至饱和电流i_m，此时材料内部达到饱和磁化强度,PC机记录此时光谱仪采集的光强曲线I₊(λ)；反向调节电磁铁电流至-i_m，PC机记录此时光谱仪采集的光强曲线I_-(λ)，从而得到ΔI(λ)/I₀(λ)=(I₊(λ)-I_-(λ))/I₀(λ)；

⑧将测量得到的ΔI(λ)/I₀(λ)与δ的值输入PC机，由PC机按以下公式计算得到磁性材料的磁光偏转角θ_k光谱响应曲线：

θk=δ4·ΔI(λ)I0(λ);]]>

⑨将四分之一波片置于光路中检偏器之后，重复步骤⑤-⑧，由PC机按以下公式计算得到磁性材料的磁光椭偏率ε_k光谱响应曲线：

ϵk=-δ4·ΔI(λ)I0(λ).]]>