Устройство для определения поляризационных параметров импульсного излучения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ае а 11 за) С 01 И 21 21ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц. ЮК 1 а;1,н ОУОРснсну ОООООСОгъстсу ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1.Соколов А,В,Оптические свойства металлов. И.,1961,м.25,2, Со 11 ей Е. Рейепю.пай 1 оп оЕФЬе Мхрвошейгхс сЬагасйегдзОсв оГврйхса 1 зцгйасе цвдтщ папозесош 1азег рц 1 вевс-"Яцгйасе Ясепсе",з,96,1980,р,156,(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПОЛЯРИЗАЦИОННЦХ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее источникимпульсного электромагнитного излучения и расположенные последовательново ходу излучения задающий поляризатор, держатель исследуемой системы, четыре канала, каждый иэ которыхвключает анализирующий поляризатор,фотоприемник и общие усилительныйтракт, соединенный с выходами фотоприемников, систему обработки и управления, соединенную с усилитель- ,ным трактом и источником излучения, систему отображения, соединенную с системой обработки и управления, причем в одном нз каналов перед анализирующим поляризатором расположена четвертьволновая пластинка-; о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения спектрального диапазона измерений и повышения локальности и точности измерений, перед анализирующими поляризаторами, а в канале, содержащем четвертьволновую пластинку, перед четвертьволновой пластинкой дополнительно установлены светоделительные элементы так, что на каждый фотоприемник падает излучение, соответствующее одному и тому жеС участку волнового фронта излучения, каждый анализирующий поляризатор снабжен устройством синхронного разворота, соединенным с системой обработки и управления, источник излучения выполнен перестраиваемим по длине волны и снабжен индикатором длины волны, соединенным с системой, обработки и управления, а перед задающим поляризатором размещен фо кусирующий объектив.11307Изобретение относится к оптическим приборам, в частности к поляриметрическим приборам, и может найтиширокое применение в физике, химиипри изучении импульсных источниковизлучения малой длительности оптического диапазона (лазеров, газораэрядных ламп, плазмы, химическихреакций и т.д,), а также для решения традиционных эллипсометрических 10и поляриметрических задач при быстропротекающих процессах.Известно устройство, включающеепоследовательно расположенные разворачиваемый линейный поляризатор, 15фотоприемник и систему регистрации 1 .Однако применительно к импульсным световым потокам использованиетакого устройства обеспечивает 2 Онизкую точность определения поляризационных параметров, ввиду необходимости проведения серии последовательных независимых измерений приразличных положениях поляризатора, 25Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для определения поляризационных параметров импульсного из-лучения, содержащее источник импульс- ЗОного .электромагнитного излучения ирасположенные последовательно походу излучения задающий поляризатор, держатель исследуемой системы,четыре канала, каждый иэ которых35включает анализирующий поляризатор,фотоприемник и общие усилительныйтракт соединенный с выходами фотоприемников, систему обработки иуправления, соединенную с усилительным трактом и источником излучения,систему отображения, связанную ссистемой обработки и управления,причем в канале исследуемого излучения перед одним иэ анализирующихполяризаторов расположена четвертьволновая пластинка 21.Недостатками известного устройства являются низкий спектральный диапазон измерений и невысокие локаль" 50 ность и точность измерений.Целью изобретения являются расширение спектрального диапазона измерений и повышение локальности и точности измерений. 55Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения поляризационных параметров импульсного излучения, содержащее источникимпульсного электромагнитного излучения и расположенные последовательно по ходу излучения задающий поляризатор, держатель исследуемой системы, четыре канала, каждый из которых включает аналйзирующий поляризатор, фотоприемник и общие усилительный тракт, соединенный с выходамифотоприемников, систему обработкии управления, соединенную с усилительным трактом и источником излучения, систему отображения, соединенную с системой обработки и управления, причем в одном иэ каналов перед анализирующим поляризаторомрасположена четвертьволновая пластинка, перед анализирующими поляризаторами, а в канале, содержащем четвертьволновую пластинку, передчетвертьволновой пластиной дополнительно установлены светоделительные элементы так, что на кажцыйфотоприемник падает излучение, соответствующее одному и тому жеучастку волнового фронта излучения,каждый анализирующий поляризаторснабжен устройством синхронного разворота соединенным с системой обработки и управления, источник излучения выполнен перестраиваемым подлине волны, и снабжен индикаторомдлины волны, соединенным с системойобработки и управления, а перед эа"дающим поляризатором размещен фокусирующий объектив.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит источник 1импульсного излучения с перестраиваемой длиной волны например, лазер сперестраиваемой длиной волны), фокусирующий объектив 2, задающий ноляризатор 3, держатель 4 исследуемойповерхности, светоделительное устройство 5, анализирующие поляризаторы 6, установленные на поворотныхоснованиях 7, четвертьволновую пластину 8, фотоприемники 9, усилительный тракт 10, систему 11 обработки иуправления, электрически связаннуюс блоками 1,3,7 и 10, а также системой 12 отображен;.я информации ииндикатором 13 длины волны излучения.Устройство работает следующимобразом,Излучение импульсного источника 1излучения установленной длины волны1130777 3пропускается через фокусирующий объектив 2, задающий поляризатор 3 и формирует на исследуемой поверхности 4 световой пучок малого размера, позволяющего проводить локальный анализ исследуемой поверхности. Отраженный от поверхности световой поток, с измененным состоянием поляризации распределяется светоделительным устройством 5(1) и 5 1,2) на три . 1 О оптических канала, на выходах которых расположены четыре измерительные тракта, представляющие собой последовательно расположенные линейные поляризаторы 6 1), б 2) 15 и 6 3) с развернутыми друг относительно друга плоскостями пропус-, кания) и фотоприемники 9 (1), 9 (2), 9 (3 и 9 14 ). Первые два измерительных тракта с фотоприемниками 9 1,1) ц и 9 1,2) используют линейно ортогонально поляризованные компоненты светового потока, выходящие из различных граней одного линейного поляризатора б 11) выполненного, напри мер, в виде призмы Глана Томсона, Перед поляризатором б (3) установлена ахроматичная четвертьволновая пластина (например, ромб Френкеля), обес" печивающая попадание на фотоприемник б (3) циркулярно-поляризованной компоненты анализируемого излучения. И(цикатор 13 длины волны, совмещенный с импульсным излучателем 1 электрически связан с системой 11 обработ 35 ки и управления. Для расширения спектрального диапазона измерений за счет поддержания малости остаточной эллиптичности линейные поляризаторы 6 (, 6 2) и 6 (3) размещены на повбротных устройствах 7 1, 7, 2) и 7 (3.), синхронно разворачивающихся вокруг оптической оси в зависимости от длины волны излучения по сигналу 11 обработки и управления. Система 12 отображения обеспечивает регистрацию полученной информации об измеренном состоянии поляризации,4Преимуществами предлагаемого устройства являются пространственнаялокализация зондирующего световогопотока, обеспечивающая широкие воэможности проведения исследованийобъекта малых размеров, а также излучения микронеоднородностей, отражающих поверхностей с высокой точностью, а также широкий спектральныйдиапазон измерений.Результаты расчетов и предварительного макетирования показали, что предлагаемое устройство обеспечиваетполучения следующих точностных характеристик: чувствительность 10-10 5точность измерений З ; спектральныйдиапазон 250-70 нм; длительностьзондирующего импульса 1 О -1 О с.Технические характеристики известного устройства или других приборов,позволяющих определить поляризационные параметры импульсного излучения,которые можно было бы использоватьв качестве базы сравнения неизвестны. Поэтому сравнение может бытьпрдведено лишь с приборами, предназначенными для одновременногоопределения поляриметрических параметров непрерывного излучения,Наилучшими характеристиками обладают приборы, использующие модуляционный метод измерения, при которомтеоретическая чувствительностьбез учета приборных погрешностейне более 1 О 5, точность измерениймаксимальная - 5., время измерения 1 сПриведенные данные показывают,что технические характеристики предлагаемого устройства находятся.науровне лучших мировых образцов,позволяя при этом исследовать импульсное излучение малой длительности, провзаимодействовавшее с системой с высокой точностью и локальностью, что дает возможность созда"ния прецизионных поляризационныхспектрометров.1130777 Тираж 822 Подписиенного комитета СССРтений и открытий35,Раушская набд,4/5 э 9602/31ВНИИПИ Государствпо делам иэобре13035,Москва,.ЖФилиал ППП "Патент",г.Ужгород, ул.Проектная