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椭圆偏振光

椭圆的偏振光是指光的电场方向或光矢量末端在垂直于传播方向的平面上描绘出的轨迹。当两个相互垂直的振动同时作用于一点时,若它们的频率相同并且有固定的位相差,则该点的合成振动的轨迹一般呈椭圆形。

椭圆偏振光基本信息

椭圆偏振光光学元件

为便于产生和分析各种椭圆偏振光,还需要有其他种产生椭圆偏振光的光学元件,巴俾涅补偿器和索累补偿器是其中最常见的两种。

①巴俾涅补偿器

如图3所示,是由光轴相互垂直的两块石英楔形板组成的复合棱镜,其中楔形板的折射角α 很小。当线偏振光垂直地射入补偿器时,在上楔板内,与图1所示的情况一样,线偏振光分解为o光和e光两部分,它们沿着同一方向传播,o、e两光的位相差δ1取决于它们在上楔板中所穿过的晶体厚度d1,但是在下楔板内,由于上、下两楔板的晶体光轴相互垂直,所以在上楔板内的o光和e光进入下楔板内就分别变成了e光和o光,它们间的位相差 δ2取决于它们在下楔板内穿过的晶体厚度d2,于是,透过巴俾涅补偿器的o光和e光的位相差为

在巴俾涅补偿器内,当偏振光在两楔的中央穿过,d1=d2,则自补偿器出射的o光和e光之间位相差为零。当偏振光在上楔板中穿过的晶体厚度d1与在下楔板中穿过的晶体厚度d2不同时,则两光间产生一定的位相差。所以随着光通过楔板的不同水平位置,就能得到不同的位相差,也就是得到不同的椭圆偏振光。显然,为了使光束截面上各点的位相差相同,这种补偿器必须使用极细的光束,这是它的缺点。为了克服这一缺点,可以采用索累补偿器。

②索累补偿器

如图4所示,是由两个光轴平行的石英楔板和一个光轴垂直于两楔板光轴的石英平行平面板组成的复合棱镜。上楔板可由微动螺旋使其本身作平行的移动。当上楔板这样移动时,两楔板的总厚度可连续改变。当两楔板的总厚度等于下面石英平行平面板的厚度时,穿过补偿器的o光和e光之间位相差为零。由改变两楔板总厚度与石英平行平面板厚度之差即可得到较宽截面上有相同位相差的光束。

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椭圆偏振光造价信息

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偏振光迷宫

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椭圆偏振光详细介绍

自然光在晶体内所产生的寻常光(o光)和非常光(e光),虽属频率相同和振动方向相互垂直,但是,它们之间的位相差,即使在同一点,亦因时而异,不是固定的,所以这样的o光和e光的合成不能产生椭圆偏振光。

然而,如果以一线偏振光代替自然光射到如图1所示的、光轴平行于晶面的单轴晶体的表面,并且令其振动平面与晶体光轴成一夹角θ,于是,在晶体表面上,振幅为A的线偏振光分解为振幅为Asinθ的o光和振幅为Acosθ的e光,并且此时o光和e光有相同的位相。当进入晶体内,o光和e光虽在相同的方向传播,但是传播速度不同,因而产生位相差。

式中n0和ne分别为该晶体对在真空中波长为λ0的o光和e光的主折射率,d为两者透过晶体的厚度。图2给出了由穿过不同厚度的o光和e光合成的光矢量末端的轨迹,除 δ=0和π外,都是椭圆形。这样的光就是椭圆偏振光,显然δ=0和π所对应的线偏振光可视为椭圆偏振光的特例;不难想到,当θ=45°时,与δ=π/2和3π/2对应的是圆偏振光。所以,图1所示的系统即为产生椭圆偏振光或圆偏振光的简单装置。

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椭圆偏振光常见问题

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椭圆偏振光文献

碲铌铅玻璃的椭圆偏振光谱研究 碲铌铅玻璃的椭圆偏振光谱研究

碲铌铅玻璃的椭圆偏振光谱研究

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页数: 3页

折射率、色散和吸收系数是用于超高速全光开关的光学材料的重要品质指数。本文用椭圆偏振仪对碲铌铅 (TNP)玻璃试样作波长自动扫描测量 ,测得在波长λ =2 5 8.3~ 82 6 .6nm范围内的折射率图谱与消光系数图谱 ,从而可计算各试样的阿贝数υd 和非线性折射率n2 。结果表明TNP玻璃具有较高的n2 ,因此TNP玻璃是可以作为超高速全光开关候选材料之一

亚波长金属偏振光栅设计与分析 亚波长金属偏振光栅设计与分析

亚波长金属偏振光栅设计与分析

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页数: 未知

为解算大气偏振态来实现精确导航,基于严格耦合波分析,设计了适用于复眼结构的亚波长金属偏振器。针对不同周期、占空比和金属层厚度的单层、双层金属光栅进行了仿真分析,结合实际工艺水平和加工成本,最后选定周期200 nm,占空比0.5,深度200 nm,金属层厚度100 nm的双层金属光栅作为复眼结构的检偏器,设计的双层金属光栅在中心波段450 nm的蓝光(400~500 nm)TM偏振光透射率为45%,消光比达到450,达到用于偏振导航的要求。

椭圆偏振光谱仪基本原理

椭圆偏光法涉及椭圆偏振光在材料表面的反射。为表征反射光的特性,可分成两个分量:P和S偏振态,P分量是指平行于入射面的线性偏振光,S分量是指垂直于入射面的线性偏振光。菲涅耳反射系数r描述了在一个界面入射光线的反射。P和S偏振态分量各自的菲涅耳反射系数r是各自的反射波振幅与入射波振幅的比值。大多情况下会有多个界面,回到最初入射媒介的光经过了多次反射和透射。总的反射系数Rp和Rs,由每个界面的菲涅耳反射系数决定。Rp和Rs定义为最终的反射波振幅与入射波振幅的比值。

图1给出了椭偏仪的基本光学物理结构。已知入射光的偏振态,偏振光在样品表面被反射,测量得到反射光偏振态(幅度和相位).计算或拟合出材料的属性。

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椭圆偏振光谱仪椭圆偏振光

椭圆偏光法是一种非接触式、非破坏性的薄膜厚度、光学特性检测技术。椭偏法测量的是电磁光波斜射入表面或两种介质的界面时偏振态的变化。椭偏法只测量电磁光波的电场分量来确定偏振态,因为光与材料相互作用时,电场对电子的作用远远大于磁场的作用。

折射率和消光系数是表征材料光学特性的物理量,折射率是真空中的光速与材料中光的传播速度的比值N=C/V;消光系数表征材料对光的吸收,对于透明的介电材料如二氧化硅,光完全不吸收,消光系数为0。N和K都是波长的函数,但与入射角度无关。

椭偏法通过测量偏振态的变化,结合一系列的方程和材料薄膜模型,可以计算出薄膜的厚度T、折射率N和吸收率(消光系数)K。

椭偏法测量具有如下优点:

(1)能测量很薄的膜(1nm),且精度很高,比干涉法高1~2个数量级。

(2)是一种无损测量,不必特别制备样品,也不损坏样品,比其他精密方法如称重法、定量化学分析法简便。

(3)可同时测量膜的厚度、折射率以及吸收率。因此可以作为分析工具使用。

(4)对一些表面结构、表面过程和表面反应相当敏感,是研究表面物理的一种方法。

半导体的椭圆偏振光谱

椭偏术(椭圆偏振光测量技术)的工作原理虽然建立在经典电磁理论上,但却有原子层级的灵敏度.近年来,椭偏术有了新发展.椭圆偏振光谱把椭偏术从单波长测量扩展成光谱测量,既保存了原有特点: 如非破坏性测量、原子层灵敏度、设备相对简单等,又增加了新内容和能力.第一,它从单波长变到多波长,可定出被测物质的色散关系,从而提供对电子能谱结构等的了解;第二, 由于它获取更多信息,使椭偏术发展成为精细定量分析技术,可应用于测定空间非均匀分布、结构分析、界面分析及粗糙面分析等方面,不再必须用理想的体样品或薄膜样品了,可以对不均匀、各向异性、有结构的样品进行较精细的分析。

我们近年来测量的椭偏光谱是在紫外及可见光范围,波长为2600—8600

。仪器采用旋转检偏器式,不用1/4波片。

离子注入硅的损伤分布

半导体样品在离子注入过程中引起辐照损伤,过去测定辐照损伤主要用背散射技术等,椭偏术也是一种近期发展起来检测损伤的方法。过去,单波长椭偏术需要与剖层技术结合,才能定出损伤分布.近来我们采用椭偏光谱结合剖层技术,可更准确地定出As注入Si的损伤分布(见图4),并找出确定损伤分布的最合适波长,不是常用的6328 \dot{A},而是3600—5000

。另一方面,我们探索了不用剖层技术,单用椭偏光谱技术无损伤地确定损伤分布,即从椭偏参数的光谱分布推断出损伤(无序度)的空间分布。结果表明是成功的。图5是椭偏光谱测量结果及定出的损伤分布图,并与背散射测量结果相比,两者基本相符合。
图5

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椭圆偏振光谱仪椭偏仪

偏振光椭圆率测量仪所需的组件包括:①把非偏振光转化为线性偏振光的光学系统;②把线性偏振光转化为椭圆偏振光的光学系统;③样品反射;④测量反射光偏振特性的光学系统;⑤测量光强度的探测器;⑥根据假设模型计算结果的计算机,如图2所示。

汇聚束技术:汇聚束技术实现一个锥形光束,入射角最小到40°,最大70°。探测器有多个像素可以同时处理测量角度范围内的光线。从最大或最小角度反射来的光靠近束斑的边缘,所得的结果可能无意义,因此可以裁减掉相应的像素。而且汇聚束技术的最小束斑可以到5×10μm,可用于测量非常小的图形。

在光谱椭偏仪的测量中使用不同的硬件配置,但每种配置都必须能产生已知偏振态的光束,测量由被测样品反射后光的偏振态,这要求仪器能够量化偏振态的变化量ρ。

有些仪器测量ρ是通过旋转确定初始偏振光状态的偏振片(称为起偏器),再利用第二个固定位置的偏振片(称为检偏器)来测得输出光束的偏振态。另外一些仪器是固定起偏器和检偏器,而在中间部分调制偏振光的状态,如利用声光晶体等,最终得到输出光束的偏振态。这些不同配置的测量示意图的最终结果都是测量作为波长和入射角复函数ρ,如图3所示。

在选择合适的椭偏仪的时候,光谱范围和测量速度通常也是一个需要考虑的重要因素。可选的光谱范围从深紫外到红外,光谱范围的选择通常由应用决定,不同的光谱范围能够提供关于材料的不同信息,合适的仪器必须和所要测量的光谱范围匹配。

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