[实用新型]反射差分光学测量装置

说明书

本公开提供了一种反射差分光学测量装置，包括入射源、入射源处理装置、分束器、反射差分组件、出射源处理装置和出射源；光束由入射源进入测量装置，并被入射源处理装置处理后形成平行光束；平行光束通过分束器后产生出射光束；出射光束通过反射差分组件垂直入射样品表面；通过样品表面的出射光束再顺次通过反射差分组件和分束器后，输入出射源处理装置；通过出射源处理装置的出射光束汇聚进入出射源；相对于样品表面的入射光束和出射光束间的夹角为0°。本公开中分束器的设置，将入射光路与出射光路整合到一套装置中，体积小重量轻，性能可靠，垂直入射的光学结构，实现不限长度的工作距离，测量精度不受工作距离影响，易于调整。

技术领域

本公开涉及表面光学表征领域及微纳米测试技术领域，尤其涉及一种无限工作距离的反射差分光学测量装置。

背景技术

反射差分光学测量技术对物质的表面/界面光学各项异性具有高灵敏度，且具有非接触、非侵入式、无损、测量环境要求低等特点。这项技术测量样品表面引起的入射偏振光的偏振态改变，进而对物质表面/界面的物理、化学特性进行分析。目前这项技术已广泛应用于金属、半导体、有机薄膜等的表面特性研究与工业生产领域。

传统的反射差分光学测量装置的工作距离是固定的。设计中通常使入射光路和反射光路不重合，且各器件的相对位置固定，因此光学测量装置的工作距离即为定值。但是当样品位置不能满足设计好的工作距离时，就会出现入射光不能正确照射到样品上和(或)反射光不能进入光探测器的问题。这时需要重新调整样品和光学测量装置的相对位置，甚至重新设计光学测量装置。

早期可调整入射光路和(或)反射光路相对位置的设计在一定程度上解决了上述工作距离的问题。但是其复杂的机械设计增加了成本、降低了可靠性，并且调整过程中过分依赖测试人员的技术水平。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种反射差分光学测量装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种反射差分光学测量装置，包括：入射源；入射源处理装置，对入射源的光进行处理以输出平行的入射光束；分束器，将入射源输出的入射光束反射进入光路，使通过分束器的出射光束继续透射到光路中；反射差分组件，对入射光束和/或出射光束进行偏振态和/或相位延迟上的调制；出射源处理装置，使出射光束汇聚进入出射源；出射源，收集出射光束并将其输出测量装置；样品表面的入射光束和出射光束间的夹角为0°。

在本公开的一些实施例中，反射差分组件包括：偏振器，用于将经由分束器入射的非偏振光调制为线性偏振光，同时用于检测样品表面的出射光束在当前偏振方向上的振幅；调制器，用于将经由偏振器入射的线性偏振光产生相位延迟后垂直入射样品表面；样品表面的出射光束再通过调制器后输入偏振器进行偏振态检测后，输入至分束器。

在本公开的一些实施例中，还包括：第一旋转装置，与偏振器连接，第一旋转装置旋转至一方位角后静止；第二旋转装置，与调制器连接，第二旋转装置在每一次测量过程中均需要旋转n个角度，其中n＞3；第一旋转装置和第二旋转装置均通过步进马达驱动。

在本公开的一些实施例中，出射源处理装置包括：平面镜，用于反射分束器输出的出射光束；凹面镜，汇聚平面镜的出射光束使其进入出射源。

在本公开的一些实施例中，入射源处理装置为离轴抛物反射镜。

在本公开的一些实施例中，入射源为入射光纤；出射源为出射光纤。

在本公开的一些实施例中，分束器包括平板分束镜、立方分束镜和/或薄膜分束镜。

在本公开的一些实施例中，调制器为消色差的四分之一波片；偏振器包括薄膜偏振片、线栅偏振片和/或双折射晶体。