Способ измерения состояния поляризации светового луча



Способ измерения состояния поляризации светового луча
Способ измерения состояния поляризации светового луча
Способ измерения состояния поляризации светового луча
Способ измерения состояния поляризации светового луча
Способ измерения состояния поляризации светового луча
Способ измерения состояния поляризации светового луча

 


Владельцы патента RU 2474810:

Общество с ограниченной ответственностью "Поларлайт" (RU)

Измерение относится к области оптико-физических измерений, а именно к эллипсометрии и поляриметрии. Способ измерения состояния поляризации светового луча включает последовательное пропускание исходного светового луча через непрерывно или пошагово вращаемый первый компенсатор (1), через непрерывно или пошагово вращаемый второй компенсатор (2) и через линейный поляризатор (3). Измеряют интенсивность прошедшего через линейный поляризатор (3) светового луча в зависимости от ориентации быстрых осей первого и второго компенсаторов (1) и (2) по меньшей мере, при одном положении оси линейного поляризатора (3). Определяют состояние поляризации светового луча, характеризуемого 4 параметрами Стокса, по результатам Фурье-анализа угловой зависимости интенсивности прошедшего через линейный поляризатор (3) светового луча. Изобретение обеспечивает расширение рабочего спектрального диапазона. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к технике, предназначенной для оптико-физических измерений, а именно к эллипсометрии и поляриметрии, и может быть использовано для измерения состояния поляризации светового луча в широком спектральном диапазоне.

Измерение состояния поляризации света после взаимодействия с исследуемым объектом лежит в основе таких экспериментальных методик как поляриметрия и эллипсометрия. Желательными качествами поляриметра являются: возможность одновременного измерения всех 4-х параметров Стокса S0, S1, S2, S3, возможность работы в широком спектральном диапазоне, высокая скорость измерений, возможность использования детекторов различного типа.

Известен способ измерения состояния поляризации светового луча (см. патент US №7355708, МПК G01J, опубликован 08.04.2008), включающий последовательное пропускание светового луча через вращающийся с угловой частотой ω компенсатор и через поляризатор, измерение интенсивности прошедшего светового луча и генерирование выходного сигнала как функции длины волны и времени, и определение состояния поляризации светового луча, характеризуемой 4 параметрами Стокса, по результатам Фурье-анализа временной зависимости интенсивности прошедшего через поляризатор светового луча.

Основным недостатком известного способа является использование единственного компенсатора и фазовой пластины в качестве него, что приводит к существенному ограничению спектрального диапазона, в котором применим способ.

Известно устройство для измерения состояния поляризации светового луча (см. патент US №6449043, МПК G01J 4/00, опубликован 10.09.2002), включающий оптически последовательно соединенные компенсатор, установленный с возможностью вращения с постоянной угловой скоростью, линейный поляризатор и детектор, выход которого соединен с процессором, и средство для вращения компенсатора. В качестве компенсатора используется фазовая пластина.

Основным недостатком известного устройства является использование единственного компенсатора и фазовой пластины в качестве него, что приводит к существенному ограничению спектрального диапазона работы устройства.

Известен способ измерения состояния поляризации светового луча (см. патент US №6822738, МПК G01N 21/00, опубликован 23.11.2004), включающий последовательное пропускание исходного светового луча через компенсатор и через линейный поляризатор, измерение интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча от времени и определение состояния поляризации светового луча, характеризуемого 4 параметрами Стокса, по результатам Фурье-анализа временной зависимости интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча. В качестве компенсатора используют две или три последовательно расположенных фазовых пластины, быстрые оси которых составляют друг с другом заданный угол, не равный 0° и 90°. Компенсатор непрерывно вращается с постоянной угловой скоростью, а линейный поляризатор остается неподвижным.

Основным недостатком известного способа является ограниченный спектральный диапазон измерений, а также необходимость проведения дополнительных калибровочных процедур для измерения величин дрейфа с изменением длины волны света, эффективного азимутального угла компенсатора и величины его эффективной оптической активности. Дополнительным недостатком известного способа является резкая зависимость величин вносимого компенсатором сдвига фазы, эффективного азимутального угла и эффективной оптической активности на ультрафиолетовом краю используемого спектрального диапазона.

Известно устройство для измерения состояния поляризации светового луча (см. патент US №6181421, МПК G01J 4/00, опубликован 30.01.2001), включающий оптически последовательно соединенные компенсатор, установленный с возможностью вращения с постоянной угловой скоростью, линейный поляризатор и детектор, выход которого соединен с процессором, и средство для вращения компенсатора. В качестве компенсатора используется фазовая пластина.

Основным недостатком известного устройства является использование единственного компенсатора и фазовой пластины в качестве него, что приводит к существенному ограничению спектрального диапазона работы устройства.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому способу является способ измерения состояния поляризации светового луча (см. D.Е.Aspnes, P.S.Hauge, - J. Opt. Soc. Am. - Vol.66, N 9, 949, 1976), включающий последовательное пропускание исходного светового луча через вращающийся с угловой частотой ω1 компенсатор, через первый линейный поляризатор, вращающийся с угловой частотой ω2, отличной от ω1, и через второй линейный поляризатор, измерение интенсивности прошедшего через второй линейный поляризатор светового луча от времени и определение состояния поляризации светового луча, характеризуемого 4 параметрами Стокса, по результатам Фурье-анализа временной зависимости интенсивности прошедшего через второй линейный поляризатор светового луча.

Недостатком известного способа является существенное ограничение спектрального диапазона в случае использования в качестве компенсатора фазовой пластины и необходимость принятия специальных мер против отклонения луча при использовании в качестве компенсатора призм различного дизайна и других компенсаторов, действие которых основано на внесении сдвига фаз при отражении.

Для способа-прототипа можно показать, что зависимость интенсивности падающего на детектор света от ориентации быстрой оси компенсатора и осей линейных поляризаторов описывается аналитическим выражением, содержащим сумму слагаемых. Сумма содержит одно постоянное слагаемое, независящее от ориентации быстрых осей компенсатора и первого поляризатора. Все остальные слагаемые, помимо косинусов и синусов углов, описывающих ориентации быстрой оси компенсатора и оси линейного поляризатора, содержат произведение одного из параметров Стокса на множитель, зависящий от вносимого компенсатором сдвига фаз δ. В частности, параметры Стокса S1 и S2 входят только в виде произведений с множителем (1-cosδ). А параметр Стокса S3 входит только в виде произведений с множителем sinδ. При использовании в качестве компенсаторов плоскопараллельных пластин из оптически анизотропного материала зависимость δ от энергии квантов света близка к линейной (Р.Аззам, Н.Башара. «Эллипсометрия и поляризованный свет». М.: Мир, 1981 г.). Из-за этого спектральный диапазон, в котором применим способ, ограничен областями, в которых множители (1-cosδ) и sinδ одновременно заметно отличаются от нуля.

Таким образом недостатком известного способа является существенное ограничение спектрального диапазона в случае использования в качестве компенсатора фазовой пластины и необходимость принятия специальных мер против отклонения луча при использовании в качестве компенсатора призм различного дизайна и других компенсаторов, действие которых основано на внесении сдвига фаз при отражении.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому устройству является устройство для измерения состояния поляризации светового луча (см. D.Е.Aspnes, P.S.Hauge, - J.Opt. Soc. Am. - Vol.66, N 9, 949, 1976), включающее оптически последовательно соединенные компенсатор, установленный с возможностью вращения, первый линейный поляризатор, установленный с возможностью вращения соосно с компенсатором, второй линейный поляризатор и детектор прошедшего через второй линейный поляризатор оптического луча, а также процессор, средство вращения компенсатора и средство вращения первого линейного поляризатора, при этом выход детектора соединен со входом процессора, первый выход процессора подключен ко входу средства вращения компенсатора, а второй выход процессора соединен со входом средства вращения первого линейного поляризатора.

Добавление второго вращающегося оптического элемента в оптическую схему увеличивает количество гармоник в периодической временной зависимости интенсивности сигнала на детекторе. Путем выбора соотношения угловых частот вращения компенсатора и первого поляризатора можно добиться различия частот всех гармоник угловой зависимости, и, следовательно, получения дополнительной информации из Фурье-анализа угловой зависимости. В случае с известным устройством добавление второго вращающегося поляризатора позволяет одновременно с состоянием поляризации (4 параметра Стокса) определять вносимый компенсатором сдвиг фаз, т.е. отпадает необходимость в дополнительной калибровочной процедуре.

Недостатком известного устройства является ограничение спектрального диапазона в случае использования в качестве компенсатора одной или нескольких фазовых пластин и необходимость принятия специальных мер против отклонения луча при использовании в качестве компенсатора призм различного дизайна и других компенсаторов, действие которых основано на внесении сдвига фаз при отражении.

Задачей настоящего изобретения является создание такого способа измерения состояния поляризации светового луча, характеризуемого 4 параметрами Стокса, и устройства для его осуществления, которые бы имели расширенный рабочий спектральный диапазон.

Поставленная задача решается группой изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом.

В части способа поставленная задача решается тем, что последовательно пропускают исходный световой луч через первый компенсатор, через второй компенсатор и через линейный поляризатор, измеряют интенсивность прошедшего через линейный поляризатор светового луча в зависимости от ориентации быстрых осей первого и второго компенсаторов по меньшем мере при одном положении оси линейного поляризатора и определяют состояние поляризации светового луча, характеризуемое 4 параметрами Стокса, по результатам Фурье-анализа угловой зависимости интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый и второй компенсаторы непрерывно вращают в одном направлении, при этом угловая частота ω1 первого компенсатора и угловая частота ω2 второго компенсатора удовлетворяет соотношению:

ω1≠ω2,,c-1.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый и второй компенсаторы пошагово вращают в одном направлении с изменением взаимной ориентации их быстрых осей.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый и второй компенсаторы непрерывно или пошагово вращают в противоположных направлениях.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый и второй компенсаторы вращают с угловым ускорением с изменением взаимной ориентации их быстрых осей.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор вращают с постоянной угловой частотой, а второй компенсатор вращают с угловым ускорением.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор вращают угловым ускорением, а второй компенсатор вращают с постоянной угловой частотой.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор вращают с постоянной угловой частотой, а второй компенсатор пошагово вращают в том же направлении.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор вращают с постоянной угловой частотой, а второй компенсатор пошагово вращают в противоположном направлении.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор пошагово вращают, а второй компенсатор вращают с постоянной угловой частотой в противоположном направлении.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор пошагово вращают, а второй компенсатор вращают в том же направлении с постоянной угловой частотой.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор вращают с угловым ускорением, а второй компенсатор пошагово вращают в противоположном направлении.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор вращают с угловым ускорением, а второй компенсатор пошагово вращают в том же направлении.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор пошагово вращают, а второй компенсатор вращают с угловым ускорением в противоположном направлении.

Угловую зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча можно определять, когда первый компенсатор пошагово вращают, а второй компенсатор вращают с угловым ускорением в том же направлении.

В части устройства поставленная задача решается тем, что устройство для измерения состояния поляризации светового луча включает оптически последовательно соединенные первый компенсатор, установленный с возможностью непрерывного или пошагового вращения, второй компенсатор, установленный с возможностью непрерывного или пошагового вращения соосно с первым компенсатором, линейный поляризатор с возможностью пошагового вращения, детектор прошедшего через линейный поляризатор оптического луча, процессор, средство непрерывного или пошагового вращения первого компенсатора, средство непрерывного или пошагового вращения второго компенсатора и средство пошагового вращения линейного поляризатора. Выход детектора соединен с входом процессора, первый выход процессора подключен к входу средства непрерывного или пошагового вращения первого компенсатора, второй выход процессора соединен со входом средства непрерывного или пошагового вращения второго компенсатора, третий выход процессора соединен со входом средства пошагового вращения линейного поляризатора.

Первый и второй компенсаторы могут быть выполнены из одиночных плоскопараллельных пластин из оптически анизотропного материала или из стопки, по меньшей мере, двух плоскопараллельных пластин из оптически анизотропного материала (например, из: кристаллического кварца, MgF2, СаСО3).

Линейный поляризатор может быть выполнен в виде линейного поляризатора, действие которого основано на эффекте линейного дихроизма, или в виде поляризационной призмы, действие которой основано на эффекте двулучепреломления (например: призма Глана, призма Глана-Томпсона, призма Глана-Тейлора, призма Рошона, призма Волластона), или в виде линейного поляризатора, действие которого основано на эффекте изменения поляризации при отражении и преломлении света.

В детекторе преобразование света в электрический сигнал может осуществляться с помощью нескольких или одного: одноканального фотоэлектронного умножителя, многоканального фотоэлектронного умножителя, фотодиода, позиционно-чувствительного фотодиода, лавинного фотодиода, многоканального лавинного фотодиода, одномерного массива фотодиодов, двумерного массива фотодиодов, фотосопротивления, позиционно-чувствительного фотосопротивления, линейки или матрицы сенсоров типа прибора с зарядовой связью (ПЗС), линейки или матрицы сенсоров типа металл-оксид-полупроводник (МОП), линейки или матрицы микроболометров.

В детекторе, перед преобразованием света в электрический сигнал может осуществляться: разложение света в спектр с помощью призмы или дифракционной решетки, разделение светового потока на две или более частей, пропускание светового потока через оптические волноводы, фокусировка световых лучей, фильтрация спектрального состава световых лучей, отражение световых лучей.

В настоящем изобретении поставленная задача решается путем замены первого вращающегося линейного поляризатора, используемого в способе-прототипе, на вращающийся компенсатор. Можно показать, что при такой замене зависимость интенсивности падающего на детектор света от ориентации быстрых осей компенсаторов описывается аналитическим выражением, содержащим сумму слагаемых. Сумма содержит одно постоянное слагаемое, независящее от ориентации быстрых осей первого и второго компенсаторов. Все остальные слагаемые, помимо косинусов и синусов углов, описывающих ориентации быстрых осей первого и второго компенсаторов, содержат произведение одного из параметров Стокса на множитель, зависящий от вносимых первым и вторым компенсаторами сдвигов фаз δ и Δ, соответственно. В частности, параметры Стокса S1 и S2 входят только в виде произведений с множителями:

А параметр Стокса S3 входит только в виде произведений с множителями:

Таким образом, настоящий способ применим во всем спектральном диапазоне, в котором хотя бы один из множителей (1) заметно отличен от нуля, и, одновременно с этим, хотя бы один из множителей (2) заметно отличен от нуля. При этом за счет выбора различных слагаемых, содержащих одни и те же параметры Стокса, но разные множители из (1) и (2), можно обеспечить применимость настоящего изобретения в более широком спектральном диапазоне, по сравнению с диапазоном применимости способа-прототипа.

При вращении первого и второго компенсатора в одном направлении, угловые частоты не должны быть равны, т.к. можно показать, что сонаправленное вращение с одинаковыми угловыми частотами двух различных компенсаторов эквивалентно вращению одного составного компенсатора и известному способу определения состояния поляризации (см. патент US №6822738, МПК G01N 21/00, опуб. 23.11.2004).

Настоящее изобретение поясняется чертежом, где:

на фиг.1 схематически показано в аксонометрии устройство для измерения состояния поляризации светового луча;

на фиг.2 схематически приведена блок-схема устройства;

на фиг.3 представлена спектральная зависимость множителей согласно (1), входящих в выражение для угловой зависимости интенсивности, для случая использования в качестве первого и второго компенсаторов фазовых пластин - плоскопараллельных пластин из оптически анизотропного MgF2 с толщинами 8,391 мкм и 12,929 мкм, соответственно. Такие фазовые пластины действуют как четвертьволновые фазовые пластины нулевого порядка на длинах волн света 405 нм и 610 нм;

на фиг.4 представлена спектральная зависимость множителей согласно (2), входящих в выражение для угловой зависимости интенсивности, для случая использования в качестве первого и второго компенсаторов тех же ФП из MgF2 с толщинами 8,391 мкм и 12,929 мкм.

Устройство для измерения состояния поляризации светового луча включает (см. фиг.1 и фиг.2) оптически последовательно соединенные первый компенсатор 1, установленный с возможностью непрерывного вращения с угловой частотой ω1 или с возможностью пошагового вращения, второй компенсатор 2, установленный с возможностью непрерывного вращения с угловой частотой ω2 или с возможностью пошагового вращения, соосно с первым компенсатором 1, линейный поляризатор 3 с возможностью пошагового вращения и детектор 4 прошедшего через линейный поляризатор 3 оптического луча. Устройство также включает процессор 5, средство 6 непрерывного или пошагового вращения первого компенсатора 1, средство 7 непрерывного или пошагового вращения второго компенсатора 2 и средство 8 пошагового вращения линейного поляризатора 3. Выход детектора 4 соединен со входом процессора 5, первый выход процессора 5 подключен к входу средства 6 непрерывного или пошагового вращения первого компенсатора 1, второй выход процессора 5 подключен к входу средства 7 непрерывного или пошагового вращения второго компенсатора 2, а третий выход процессора соединен со входом средства 8 вращения линейного поляризатора 3.

Способ измерения состояния поляризации светового луча осуществляют следующим образом. Световой луч сначала пропускают через первый компенсатор 1, вносящий сдвиг фаз δ, затем через второй компенсатор 2, вносящий сдвиг фаз Δ, затем через линейный поляризатор 3, после чего луч попадает на детектор 4. Под компенсаторами 1 и 2 здесь понимаются работающие на пропускание оптические элементы, вносящие заданные сдвиги фаз между двумя ортогональными линейно поляризованными световыми волнами (см. Р.Аззам, Н.Башара. «Эллипсометрия и поляризованный свет». М.: Мир, 1981 г.). В процессе работы устройства на детекторе 4 измеряют интенсивность прошедшего через линейный поляризатор 3 светового луча в зависимости от ориентации быстрой оси первого компенсатора 1 и второго компенсатора 2 при неподвижном линейном поляризаторе 3. Сигналы из детектора 4 поступают в процессор 5, где состояние поляризации светового луча, характеризуемое 4 параметрами Стокса, определяют по результатам Фурье-анализа угловой зависимости интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча. Состояние поляризации определяют для одной фиксированной ориентации оси линейного поляризатора 3, или для нескольких различных ориентации оси линейного поляризатора 3, устанавливаемых с помощью средства 8 вращения линейного поляризатора 3, управляемого сигналами, поступающими из процессора 5, с последующим усреднением результатов.

Измерять зависимость интенсивности прошедшего через линейный поляризатор 3 светового луча от ориентации быстрой оси первого компенсатора 1 и второго компенсатора 2 - угловую зависимость - можно путем непрерывного вращения первого компенсатора 1 с угловой частотой ω1 с помощью средства 6 непрерывного или пошагового вращения, управляемого сигналами, поступающими из процессора 5, и, одновременно, непрерывного вращения второго компенсатора 2 с угловой частотой ω2, отличной от ω1, с помощью средства 7 непрерывного или пошагового вращения, управляемого сигналами, поступающими из процессора 5. Сигналы из детектора 4 поступают в процессор 5, где состояние поляризации светового луча, характеризуемое 4 параметрами Стокса, определяется по результатам Фурье-анализа периодической временной зависимости интенсивности.

Компенсаторы 1 и 2 могут вращаться в одном направлении или в противоположных направлениях. При вращении компенсаторов 1 и 2 в противоположных направлениях соотношение угловых частот вращения первого компенсатора ω1 и второго компенсатора ω2 может быть любым, включая равенство величин угловых частот. При вращении компенсаторов 1 и 2 в одном направлении угловые частоты компенсаторов не должны быть равны ω1≠ω2,c-1. Первый и второй компенсаторы 1 и 2 можно пошагово вращать в одном направлении с изменением взаимной ориентации их быстрых осей. Первый и второй компенсаторы 1 и 2 можно пошагово вращать в противоположных направлениях. Первый и второй компенсаторы 1 и 2 можно вращать с угловым ускорением с изменением взаимной ориентации их быстрых осей. Первый компенсатор 1 можно вращать с постоянной угловой частотой, а второй компенсатор 2 вращать с угловым ускорением. Первый компенсатор 1 можно вращать с угловым ускорением, а второй компенсатор 2 вращать с постоянной угловой частотой. Первый компенсатор 1 можно вращать с постоянной угловой частотой, а второй компенсатор 2 пошагово вращать в том же направлении. Первый компенсатор 1 можно вращать с постоянной угловой частотой, а второй компенсатор 2 пошагово вращать в противоположном направлении. Первый компенсатор 1 можно пошагово вращать, а второй компенсатор 2 вращать с постоянной угловой частотой в противоположном направлении. Первый компенсатор 1 можно пошагово вращать, а второй компенсатор 2 вращать в том же направлении с постоянной угловой частотой. Первый компенсатор 1 можно вращать с угловым ускорением, а второй компенсатор 2 пошагово вращать в противоположном направлении. Первый компенсатор 1 можно вращать с угловым ускорением, а второй компенсатор 2 пошагово вращать в том же направлении. Первый компенсатор 1 можно пошагово вращать, а второй компенсатор 2 вращать с угловым ускорением в противоположном направлении. Первый компенсатор 1 можно пошагово вращать, а второй компенсатор 2 вращать с угловым ускорением в том же направлении.

Пусть для каждой энергии фотонов Е (эВ), компенсаторы 1 и 2 вносят сдвиги фаз δ(E) (рад.) и Δ(Е) (рад.), соответственно. Тогда измерение всех 4-х параметров Стокса будет возможно в спектральном диапазоне, для всех энергий фотонов которого одновременно выполняются два условия:

При использовании в качестве компенсаторов 1 и 2 фазовых пластин - плоскопараллельных пластин из оптически анизотропного материала - зависимость вносимых сдвигов фаз от энергии фотонов будет определяться соотношением (см. Р.Аззам, Н.Башара. «Эллипсометрия и поляризованный свет». М.: Мир, 1981 г.):

где Е - энергия фотонов, эВ; D1 и D2 - толщины фазовых пластин, мкм, используемых в компенсаторе 1 и в компенсаторов 2, соответственно; n0(Е) и nе(Е) - показатели преломления материалов пластин для обыкновенного и необыкновенного лучей (см. Э.Борн, И.Вольф. Основы оптики. Наука, М., 1970 г.). Для компенсаторов такого типа существует множество вариантов выбора толщин D1 и D2 так, чтобы для широкого спектрального диапазона всегда выполнялись условия (3). В качестве примера на фиг.3 и фиг.4 представлены спектральные зависимости множителей в (3) и (4) для случая изготовленных из MgF2 фазовых пластин с толщиной 8,391 мкм для компенсатора 1 и 12,929 мкм для компенсатора 2. Такие компенсаторы будут действовать, в частности, как четвертьволновые фазовые пластины нулевого порядка на длинах волн 405 нм и 610 нм, соответственно. Из фиг.3 и фиг.4 видно, что множители, входящие в (3) одновременно не достигают нуля в широком спектральном диапазоне энергий фотонов 0,5-9,2 эВ (диапазон длин волн 2500-135 нм).

Основными преимуществами настоящего изобретения являются: (1) возможность измерения всех 4-х параметров Стокса в широком спектральном диапазоне 0,5-9,2 эВ; (2) возможность самокалибровки (одновременно с измерением всех 4-х параметров Стокса могут быть определены сдвиги фаз, вносимые компенсаторами и поправки к шкалам их азимутальных углов); (3) совместимость с различными типами детекторов.

1. Способ измерения состояния поляризации светового луча, включающий последовательное пропускание исходного светового луча через вращаемый первый компенсатор, через вращаемый второй компенсатор и через линейный поляризатор, измерение интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча в зависимости от ориентации быстрых осей первого и второго компенсаторов по меньшем мере при одном положении оси линейного поляризатора и определение состояния поляризации светового луча, характеризуемого 4 параметрами Стокса, по результатам Фурье-анализа угловой зависимости интенсивности прошедшего через линейный поляризатор светового луча, при этом первый и второй компенсаторы непрерывно или пошагово вращают в одном направлении с изменением взаимной ориентации их быстрых осей, или первый и второй компенсаторы непрерывно или пошагово вращают в противоположных направлениях.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый и второй компенсаторы вращают с угловым ускорением с изменением взаимной ориентации их быстрых осей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор вращают с постоянной угловой частотой, а второй компенсатор вращают с угловым ускорением.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор вращают угловым ускорением, а второй компенсатор вращают с постоянной угловой частотой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор вращают с постоянной угловой частотой, а второй компенсатор пошагово вращают в том же направлении.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор вращают с постоянной угловой частотой, а второй компенсатор пошагово вращают в противоположном направлении.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор пошагово вращают, а второй компенсатор вращают с постоянной угловой частотой в противоположном направлении.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор пошагово вращают, а второй компенсатор вращают в том же направлении с постоянной угловой частотой.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор вращают с угловым ускорением, а второй компенсатор пошагово вращают в противоположном направлении.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор вращают с угловым ускорением, а второй компенсатор пошагово вращают в том же направлении.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор пошагово вращают, а второй компенсатор вращают с угловым ускорением в противоположном направлении.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компенсатор пошагово вращают, а второй компенсатор вращают с угловым ускорением в том же направлении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборам неразрушающего контроля положения оптической оси корундовых подпятников типа ПКС (подпятник корундовый сферический) в составе маятников ГЦ (газовая центрифуга) без демонтажа маятников.

Изобретение относится к области оптико-физических исследований состава естественных и искусственных минералов, а также органических структур с различными коэффициентами пропускания.

Изобретение относится к области оптических измерений и может быть использовано для оперативного контроля величины крутки нитей в процессе производства. .

Изобретение относится к области оптико-физических измерений, основанных на эллипсометрии, и предназначено для определения толщины тонких прозрачных пленок. .

Изобретение относится к области поляризационных измерений и предназначено для определения параметров кристаллических пластинок, изготовленных из одноосных кристаллов.

Изобретение относится к способам контроля углового распределения волокон в плоских волокнистых материалах и связанных с этим распределением технологических параметров и может быть использовано при решении вопросов повышения качества таких материалов.

Изобретение относится к области физики вещества и физической оптики и может быть использовано при исследовании вращательного увлечения средой - повороту плоскости поляризации когерентного излучения одночастотного лазера непрерывного действия в среде, находящейся в поперечном направлению распространения лазерного излучения вращающемся электрическом поле.

Изобретение относится к области оптико-физических исследований состава естественных и искусственных минералов, а также органических структур, в частности керамики, для установления идентичности фрагментов материалов при археологических исследованиях.

Изобретение относится к технике оптико-физических измерений, а именно к эллипсометрии, и может быть использовано при неразрушающем контроле оптических параметров поверхности и тонких слоев пленок.

Изобретение относится к способам определения физических свойств в твердых прозрачных средах природного происхождения и может быть использовано при решении задач анализа качества таких материалов. Сущность изобретения заключается в том, что исследуемый материал освещают когерентным источником через дифракционный оптический элемент, из исследуемого материала вырезают плоскопараллельную пластину и вращают ее, снимают полученные изображения и сравнивают с эталонными, после чего производят измерение параметров наблюдаемых искажений симметрии, по которым определяют оптические параметры. Кроме того, вращение осуществляют от -45° до 45°, а измерение производят через каждые 5°. Изобретение позволяет повысить точность контроля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к медицине. При осуществлении способа облучают лазерным лучом зоны максимального скопления кровеносных сосудов. Принимают и аппаратурно преобразовывают посредством выделения ориентации вектора поляризации и интенсивности обратнорассеянное излучение. Рассчитывают по ним концентрацию глюкозы в крови. При этом интенсивность и поляризацию обратнорассеянного светового поля регистрируют двумя каналами, расположенными симметрично относительно лазерного луча. Предварительно настраивают анализаторы приемных каналов под углами ±45° относительно плоскости пропускания поляризатора. Одновременно с этим регистрируют динамику микроциркуляции крови в исследуемом участке кожи. Измерения проводят непосредственно с поверхности кожи. Устройство содержит источник оптического когерентного излучения, поляризатор, два анализатора, два фотодетектора, регистрирующие интенсивность светового потока, прошедшего через анализаторы, и микрообъектив. При этом устройство содержит фотодетектор для регистрации микроциркуляции крови, диафрагму с микроотверстием, усилители и блок обработки выходного сигнала. Группа изобретений позволяет повысить точность измерения и создать конструкцию, позволяющую использовать ее в качестве основы мобильного датчика индивидуального пользования. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области оптико-физических исследований состава естественных материалов, таких как шерсть и растительные волокна (лен, хлопок, шелк и др.), и может быть использован в текстильной промышленности, в зоотехнике, при археологических исследованиях, при определении качества сырья и изготовленной из него продукции. Размещают исследуемый объект в оптической системе, включающей оптически связанные между собой анализатор, поляризатор и объектив. Исследуемый объект в проходящем свете становится источником вторичного излучения. Излучение от исследуемого объекта и излучение, прошедшее сквозь исследуемый объект, направляют на матрицу ПЗС-камеры, с помощью которой получают полиполяризационную картину исследуемого объекта и сравнивают ее с имеющимися эталонными изображениями, что позволяет однозначно идентифицировать исследуемый объект. Вывод о составе и качестве исследуемого объекта делают после исследования полученной полиполяризационной картины объекта по ряду дополнительных показателей. Изобретение обеспечивает возможность визуально и с высокой степенью достоверности определить структурный состав исследуемого объекта для целей его идентификации и объективного определения его качества. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области оптической локации объектов и касается измерений изменений параметров поляризации оптического излучения при прохождении оптически активного вещества. Сущность изобретения заключается в делении монохроматического линейно-поляризованного излучения на два равных потока, один из которых пропускают в прямом и обратном направлениях через измерительную кювету при наличии и отсутствии оптически активного вещества, гомодинном детектировании двух потоков и определении отклонения угла наклона плоскости поляризации оптически активным веществом по отношению амплитуд переменных составляющих фототоков в отсутствие и при наличии оптически активного вещества в измерительной кювете. Изобретение обеспечивает возможность определения влияния оптически активного вещества на поляризационные характеристики отраженного от объекта сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается способа определения ориентации кристаллографических осей в анизотропном электрооптическом кристалле класса 3m. Способ осуществляется с помощью оптической системы, содержащей источник излучения, поляризатор, исследуемый кристалл, скрещенный с поляризатором анализатор, экран и источник постоянного электрического поля. Через оптическую систему пропускают расходящееся монохроматическое излучение и на экране получают первую картину в виде темного «мальтийского креста». После чего к исследуемому кристаллу прикладывают постоянное электрическое поле и получают вторую картину в виде двух ветвей гиперболы. Затем синхронно поворачивают скрещенные анализатор и поляризатор до получения на экране третьей картины в виде темного креста, а затем в виде двух темных ветвей гиперболы. Расположение осей определяют в зависимости от угла между проекцией линии, соединяющей вершины ветвей гиперболы, и вертикалью входной грани кристалла. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения взаимного расположения всех кристаллографических осей без использования дорогостоящего оборудования. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области in situ контроля производства в условиях сверхвысокого вакуума наноразмерных магнитных структур и может быть использовано в магнитной наноэлектронике для характеризации гетерогенных магнитных элементов в устройствах памяти, в сенсорных устройствах и т.п. Спектральный эллипсометр дополнительно содержит магнитодинамический модуль, состоящий из аксиальных катушек разных диаметров, который производит измерения, основанные на нелинейности характеристики намагничивания пленки. Таким образом, из независимых измерений может определяться толщина пленки. Изобретение обеспечивает повышение функциональности и точности измерений за счет использования дополнительного оптически некоррелированного метода - магнитодинамического метода. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой спектральный магнитоэллипсометр и предназначено для контроля in situ производства в условиях сверхвысокого вакуума наноразмерных магнитных структур. Магнитоэллипсометр содержит источник излучения с монохроматором, плечо поляризатора, оснащенного переключением положения от 0° до 45°, магнитную систему для воздействия на образец, плечо анализатора эллипсометра, оснащенного переключением положения от 0° до 45°, контроллер с детектором для синхронного измерения световых потоков, а также блок измерения магнитосопротивления, собранный по схеме четырехполюсного измерительного моста и состоящий из трех резисторов и одного сменного модуля в виде подложки, на которую происходит напыление образца-свидетеля, имеющего состав, идентичный составу исследуемого образца, а магнитная система выполнена в виде пары оптимизированных катушек Гельмгольца и перпендикулярно расположенного соленоида. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей эллипсометрического метода контроля, повышение точности измерений, получение дополнительной информации об электрических или магнитных свойствах в рамках единого метода. 4 ил.

Изобретение относится к области магнитных и магнитооптических измерений. Способ заключается в том, что исследуемый образец освещают линейно поляризованным световым пучком и измеряют изменение поляризации при отражении, используя разделение отраженного луча на p- и s-компоненты с разложением по амплитуде и фазе, получая на выходе четыре световых пучка. При этом к исследуемому образцу во время проведения измерений прикладывают переменное магнитное поле, при измерении меридионального эффекта Керра поляризатор фиксируют в положении P=0, а анализаторы в амплитудном и фазовом каналах A1,2=45°. Перемагничивание образца осуществляют с помощью вращающегося постоянного магнита и величину поворота плоскости поляризации α, пропорциональную проекции намагниченности на плоскость падения света, определяют по формуле. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения и информативности. 3 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и может быть использовано для экспресс-диагностики резистентности и чувствительности к ацетилсалициловой кислоте (АСК). Для этого проводят забор крови у пациента до начала антитромбоцитарной терапии. В качестве антикоагулянта применяют 3,2% цитрата натрия, помещают 0,5 мл крови в опытную кювету, пропускают через образец крови короткий, порядка 10-5 с, импульс тока с последующей регистрацией функции спада поляризации образца, а затем выполняют Фурье-преобразование этой функции и рассчитывают параметры импеданс-годографов в диапазоне частот 0,1-125 кГц, используя диэлектрический Фурье-спектрометр. При значениях референтного интервала r0=4,518-4,551, x0=1,925-1,939, y0=-1,395--1,385 диагностируют чувствительность, а при значениях r0=4,504-4,517, х0=1,914-1,926, y0=-1,384--1,375 - резистентность к ацетилсалициловой кислоте. Изобретение позволяет быстро и достоверно осуществить диагностику резистентности к АСК у пациента до начала лечения, что предотвратит развитие нежелательных коронарных событий у больных ИБС. 2 ил., 2 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области контроля качества высококлассных поверхностей. В заявляемом способе в качестве разряда используют поверхностный диэлектрический барьерный разряд, локализованный на поверхности одного из двух электродов, одновременно служащего столиком для исследуемого образца материала; диэлектрический барьер выполняют бездефектным и тщательно отполированным, повторяющим конфигурацию поверхности исследуемого образца, плотно прижимают к нему образец, затем приводят в соприкосновение с образцом заостренный конец второго электрода, выполненного в виде стержня из низкокоррозионного проводящего электрический ток материала; подключают питающее напряжение переменного электрического тока, при этом электрическую прочность диэлектрического барьера выбирают превышающей максимальное напряжение источника электрического питания более чем в два раза; для принятия решения о пригодности поверхности твердых материалов используют появляющееся на поверхности исследуемого образца в местах расположения дефектов слабое голубое свечение плазмы воздуха в виде ярких светящихся голубых точек; исследуемую поверхность признают пригодной при полном отсутствии светящихся голубых точек. Техническим результатом является повышение надежности обнаружения дефектов с одновременным расширением типов контролируемых образцов для увеличения в дальнейшем выхода годных изделий за счет улучшения выявления дефектных материалов перед началом технологических операций.
Наверх