發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 01:28

【摘要】：穆勒矩陣橢偏測(cè)量系統(tǒng)(MME)已廣泛應(yīng)用于光電子器件、平板顯示、光伏太陽(yáng)能電池、量子光學(xué)、光通訊及生物醫(yī)藥科技等新興領(lǐng)域中。隨著這些新興領(lǐng)域中的樣品測(cè)量尺寸越來(lái)越小以及測(cè)量結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜,對(duì)MME的精度要求也越來(lái)越高。在各種MME結(jié)構(gòu)中,雙旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器型的穆勒矩陣橢偏測(cè)量系統(tǒng)(DRC-MME)由于測(cè)量波段寬且精度高,具有更廣泛的應(yīng)用前景。而實(shí)現(xiàn)DRC-MME高精度測(cè)量的關(guān)鍵在于如何描述系統(tǒng)的非理想因素并進(jìn)行精確標(biāo)定。為此,本文引入高級(jí)參數(shù)這一概念對(duì)系統(tǒng)的非理想因素進(jìn)行分析,并針對(duì)DRC-MME高級(jí)參數(shù)問(wèn)題開(kāi)展了深入地研究,旨在分析這些高級(jí)參數(shù)對(duì)DRC-MME測(cè)量的影響,并設(shè)計(jì)方法標(biāo)定這些高級(jí)參數(shù)以提高DRC-MME測(cè)量精度�；诖�,本文的主要研究工作以及創(chuàng)新點(diǎn)包括如下幾個(gè)部分:第一,對(duì)DRC-MME的基本原理進(jìn)行了分析研究,在此基礎(chǔ)上分析了DRC-MME中各元件的非理想因素,并建立了各元件的高級(jí)參數(shù)模型、光源和光譜儀的偏振相關(guān)修正模型,進(jìn)一步結(jié)合系統(tǒng)退偏修正模型,建立了更完整的DRC-MME高級(jí)參數(shù)模型。為提高DRC-MME系統(tǒng)魯棒性,基于建立的DRC-MME高級(jí)參數(shù)模型對(duì)系統(tǒng)可調(diào)控基本參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化配置分析。第二,建立了高級(jí)參數(shù)的誤差傳遞模型,以及隨機(jī)誤差的傳遞模型�；谙到y(tǒng)高級(jí)參數(shù)誤差傳遞模型,分析了給定測(cè)量精度要求下的部分系統(tǒng)高級(jí)參數(shù)誤差容限;通過(guò)數(shù)值仿真的方法驗(yàn)證了系統(tǒng)高級(jí)參數(shù)誤差傳遞模型的正確性,并進(jìn)一步給出了所有系統(tǒng)參數(shù)的誤差容限。該項(xiàng)工作可為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和參數(shù)標(biāo)定工作提供理論指導(dǎo)。第三,在DRC-MME系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定之前,需對(duì)系統(tǒng)中光源和光譜儀的偏振相關(guān)系數(shù)進(jìn)行測(cè)量。為此提出了一種同時(shí)測(cè)定光源和光譜儀的偏振相關(guān)系數(shù)而無(wú)須借助于額外的已知偏振特性的寬帶光源或光譜儀的方法,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)DRC-MME中的光源子系統(tǒng)和光譜儀子系統(tǒng)的偏振相關(guān)系數(shù)進(jìn)行了測(cè)定,亦驗(yàn)證了這種測(cè)量方法的可行性。第四,分析了系統(tǒng)高級(jí)參數(shù)標(biāo)定的流程及存在的主要問(wèn)題,進(jìn)而建立了新的聚焦透鏡高級(jí)參數(shù)模型以明確其參數(shù)之間的相關(guān)性。為標(biāo)定區(qū)分內(nèi)片等效高級(jí)參數(shù),提出了一種利用各向異性晶體基底標(biāo)定聚焦透鏡高級(jí)參數(shù)的方法,并通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證了該方法的正確性。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了DRC-MME高級(jí)參數(shù)模型及其標(biāo)定方法的正確性;通過(guò)對(duì)比分析各個(gè)DRC-MME系統(tǒng)模型的標(biāo)定擬合結(jié)果,說(shuō)明了DRC-MME高級(jí)參數(shù)模型及其參數(shù)的精確標(biāo)定確實(shí)有效地提高了DRC-MME測(cè)量精度。綜上所述,本文針對(duì)DRC-MME高級(jí)參數(shù)問(wèn)題開(kāi)展研究,對(duì)DRC-MME高級(jí)參數(shù)理論建模、誤差傳遞分析和參數(shù)標(biāo)定等方面涉及的問(wèn)題進(jìn)行了深入地研究分析并提出了相應(yīng)的解決方案。這些研究成果有望進(jìn)一步豐富我國(guó)在高精度穆勒矩陣橢偏儀研制和光學(xué)精密儀器測(cè)量領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論,并提升我國(guó)在高精度光學(xué)測(cè)量理論、方法和技術(shù)的總體水平。
【圖文】：

第 1 章 緒論展橢偏測(cè)量系統(tǒng)高級(jí)參數(shù)問(wèn)題研究，，建立更為精準(zhǔn)的系統(tǒng)模型且精數(shù)十分關(guān)鍵。穆勒矩陣橢偏測(cè)量系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀勒矩陣橢偏測(cè)量系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)配置圖如圖 1.1 所示。以斯托克斯品 S 上出射光和入射光的偏振態(tài)，分別表示為 Sout和 Sin，則 Sout以表述為 Sout=MSSin，其中 4×4 的方陣 MS為樣品 S 的穆勒矩陣。嚴(yán)有能完整測(cè)量出MS的16個(gè)元素的橢偏系統(tǒng)才能稱之為穆勒矩陣橢下面具體介紹不同結(jié)構(gòu)配置下的橢偏測(cè)量系統(tǒng)能夠測(cè)量的穆勒矩陣對(duì)比各類嚴(yán)格意義上的穆勒矩陣橢偏測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。

圖1.2旋轉(zhuǎn)起偏器和檢偏器型的橢偏測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置圖e 1.2 Configuration of ellipsometry system with rotating polarizer and a如圖 1.3 所示，此類橢偏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要依次包括光源、起偏器檢偏器和探測(cè)器 6 個(gè)部分，其中起偏器和補(bǔ)償器在測(cè)量過(guò)程中同系統(tǒng)能測(cè)得穆勒矩陣 MS的 12 個(gè)元素，但無(wú)法測(cè)量穆勒矩陣 1]，如圖 1.3 中黑框所示。此類橢偏系統(tǒng)的測(cè)量方式等效于 RC透光軸方位角配置下的多次測(cè)量，或等效于帶補(bǔ)償器的 RPE快軸方位角配置下的多次測(cè)量。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP274

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3 本報(bào)特約記者 丁雨晴;美特別檢查官穆勒宣布退休[N];環(huán)球時(shí)報(bào);2019年

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6 本報(bào)記者 傅小平;赫塔·穆勒：寫作是證明自我的唯一途徑[N];文學(xué)報(bào);2009年

7 本報(bào)記者 楊雅蓮;赫塔·穆勒：毫無(wú)希望時(shí)露出光明[N];中國(guó)新聞出版報(bào);2009年

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本文編號(hào)：2698928