Устройство для измерения поляризационных характеристик

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК155 1)5 С 01 Н 21 Ч ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-техническое объединениеАН СССР и Центр научного приборостроения АН ГДР(56) 11 геПоп В,ей. а 1. Еаза ро 1 аг 3. -яаг 1 оп вос 1 п 1 аед е 111 ряоше 1 ег ая 1 п 8а псгоргасеяяог яуяГен Рог 48 Са 11 оиг 1 ег апа 1 уя 1 я. Ееч. Бсх. 1 пяТгпш..Воуег С. ес а 1. Аиготааг.1 с таеаяцгешей оХ Ье яео 1 сея часгог ой 1 цЬг.Арр 1, Орг, (УЯА),ч. 18, Кф 8, р, 12171219, 1978,(54) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК(57) Изобретение относится к оптическим приборам, в частности к поляризационным приборам, и может найтиприменение при исследовании и контроле физических характеристик поверхностных структур, многослойных покрытий,прирешении других задач спектроэллипсометрии, Целью изобретения является повышение точности измерения динамических поляризационныххарактеристик. Световойпоток, проходящий последовательночерез два фотоупругих модулятора 1и 2, поляризационно модулируется начастотах Г 1 и Г соответственно,имеющих общую субгармонику. Это приводит к периодичности измеряемогоэлектронным блоком 6 электрического1557490 сигнала фотоприемника 4 и позволяет реализовать высокоточную цифровую измерительную систему. Поляризационные характеристики рассчитываются центральным процессором 17 по амплитудам5 четырех гармонических составляющих электрического сигнала: на удвоенной минимальной частоте модуляции 2 Е Изобретение относится к оптическим приборам, в частности к поляризационнЕй приборам, и может бытьиспользовано при исследовании иконтроле физических характеристикповерхностных структур, многослойных покрытий, а также при решениидругих традиционных задач спектроэллипсометрии,Целью изобретения является повышение точности измерения динамическихполяризационных характеристик.На чертеже представлена схемаустройства для измерения поляризационных характеристик.Устройство содержит два фотоупругих модулятора 1 и 2, модулирующих проходящую световую волну начастотах Е, и Есоответственно,анализатбр 3, блок 4 фотоприемника,усилитель 5, электронный блок 6,включающий центральный тактовый генератор 7, два делителя 8,1-8.2частоты, два синтезатора 9. 1-9.2 частоты, Формирующие управляющие напряжения на частотах Е и Е , схему10 совпадений, выделяющую общую субгармонику, Фильтр 11 нижних частот,аналого-цифровой преобразователь 12,блок 13 обработки информации, включающий арифметическое устройство 14(микропроцессор), запоминающее устройство 15 измеряемых значений, запоминающее устройство 16 коэффициентов (память прямого. доступа), центральный процессор .17, внешнююЭВИ 18,Устройство для измерения поляризационных характеристик работаетследующим образом.Исследуемое излучение последовательно проходит через фотоупругиемодуляторы 1 и 2, наведенные оптические оси которых развернуты нафиксированные азимутальные углы,например 90 и 45 ф соответственно, относительно оси пропускания анализа 15 20 25 30 35 40 45 50 55 на частоте, равной сумме или разности частот модуляции (Е, +Е ); на частоте, равной сумме или разности удвоенной максимальной и минимальной частот модуляции (2 Е +Е ) и постоян 1 ной составляющей. Управление работой устройства осуществляется внешней ЗВМ 18. 1 ил. тора 3. Иодуляторы 1 и 2 осуществляют поляризационную модуляцию излучения на двух кратных частотах Е и Е11 осле прохождения анализатора 3 поляризационная модуляция преобразуетсяв амплитудную модуляцию световогопотока, регистрируемого фотоприемником 4, Усиленный усилителем 5электрический сигнал, поступающий навход электронного блока 6, имеетсложный частотный спектр, содержащийгармоники с частотами пЕ +шЕ, гдеп и ш - любые целые числа. Верхняяграничная частота фильтра 11 нижнихчастот по меньшей мере вдвое большемаксимальной частоты модуляции светового потока Е, . Отношение частотФотоупругих модуляторов имеет постоянное значение, равное отношениюкоэффициентов деления делителей 8.1и 8.2 частоты, например Е,И - 1,37.Аналого-цифровой преобразователь 12отцифровывает ограниченный сверхупо спектру фильтром 11 нижних частотэлектрический сигнал в моменты времени, которые определяются поступлением синхронизирующих импульсов сцентрального тактового генератора 7.Блок 13 обработки информации с помощью микропроцессора 14 рассчитывает амплитуды следующих гармоник регистрируемого сигнала: на удвоеннойминимальной частоте модуляции 2 Е,на частоте, равной сумме или разнос.ти частот модуляции (Е,+Е ), на частоте, равной сумме или разности удвоенной максимальной и минимальнойчастотами модуляции (2 Е, +Е).и постоянной составляющей, При этом зна"чения электрического сигнала в моменты поступления тактовых импульсовс центрального тактового генератора7 периодически суммируются микропроцессором 14 со значениями, измеренными в предыдущем цикле и хранящимися в запоминающем .устройстве 15измеряемых значений. Амплитуды ука"Составитель В. ШуваловТехред М,Ходанич Корректор М, Самборская Редактор Е. КопчаЗаказ 714 Подписное Тираж 514 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина, 10 5155749занных гармоник электрического сигнала определяются путем умножениязначений, хранящихся в запоминающемустройстве измеренных значений, назначения соответствующих функций,хранящихся в запоминающем устройст,ве 16 коэффициентов. Поляризационныехарактеристики исследуемого .излучениярассчитываются с помощью центрального процессора 17. Управление работой устройства по заданной операторомпрограмме осуществляется внешней ЭВМ18. Минимальная длительность циклаизмерений определяется периодом общей субгармоники частот модуляцииГ, и Е выделяемой схемой 10 сов 2падений,Таким образом, повышение точносГти измерений динамических поляризационных характеристик достигаетсяза счет того, что частоты модуляцииГ 1 и й выбраны так, что имеют общую субгармонику. Это приводит кпериодичности измеряемого сигнала 25и позволяет реализовать совершеннуюи точную измерительную систему.ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для измерения поляризационных характеристик, включающее оптически связанные. два фотоупругих модулятора, развернутых на фиксированные азимутальные углы вокруг оптической оси, анализатор и фотоприемник с усилителем, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения динамических поля 0 6ризационных характеристик, устройство дополнительно содержит внешнююЭВИ и электронный блок, включающийцентральный тактовый генератор, дваделителя частоты и два синтезаторачастоты, электрически связанных сфотоупругими модуляторами соответственно, схему совпадений, фильтр низкой частоты, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки информации, содержащий арифметическоеустройство, запоминающее устройствоизмеряемых значений и запоминающееустройство коэффициентов, центральныймикропроцессор, при этом выход центрального тактового генератора электрически соединен с тактовыми входами делителей частоты, аналого-цифрового преобразователя, арифметическогоустройства и микропроцессора,. делители частоты электрически соединеныс синхронизирующими входами синтезаторов частоты и с обоими входами схемы совпадений, причем вход прерываниймикропроцессора электрически соединен с выходом схемы совпадений, ауправляющий выход - с соответствующими входами синтезаторов частоты, выход фотоприемника через фильтр низкой частоты электрически соединен саналоговым входом аналого-цифровогопреобразователя, цифровой выход которого через арифметическое устройство электрически соединен с информационной и адресными шинами блокаобработки информации и через центральный микропроцессор с внешней ЭВМ.