CN101846616A - 用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，包括用于产生具有偏振态的探测光波、并将其入射到样品上的起偏臂，用于对经样品反射后光波进行偏振态再调制和光能量检测的检偏臂，用于支撑起偏臂和检偏臂的基板，其中，基板上设置有若干个位置探测开关，起偏臂和检偏臂上均设置有用于触发位置探测开关的触发装置，起偏臂和检偏臂转动到不同的位置，安装在其上的触发装置将改变位置探测开关的状态，从而获得该入射角度、反射角度的信号，以实现起偏臂和检偏臂的位置探测、及入射角度的自动探测。本发明提供的用于椭偏测量系统中角度自动探测的装置和方法结构简单易于实现，具有成本低、快速、高效、自动化、高可靠性的优点。

Description

用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置和方法

技术领域

本发明涉及光学测量领域，尤其是一种用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置和方法。

背景技术

椭偏测量技术是表征纳米薄膜的重要手段之一，它利用探测光波经表面反射时偏振态的变化来探测样品的信息(如，折射率n、消光系数k、纳米薄膜的厚度、表面粗糙度、材料电子振动信息等)。该技术的优点在于：(1)测量时对样品无扰动、无破坏性，因此可进行实时测量、离体乃至在体测量；(2)灵敏度可达到原子层量级的分析水平，因此可对纳米薄膜进行高灵敏度的探测；(3)对样品材料几乎无限制，可适合于绝缘体、导体、半导体；(4)对环境要求低，无需真空等特殊条件，在普通实验环境中就可进行。基于其优点，该技术已广泛应用于微电子工业、表面材料和生物医学等领域。

利用椭偏测量技术获得样品的参数(如，折射率、消光系数、薄膜厚度等)的一般步骤是：(1)利用椭偏测量系统得到样品的椭偏角(ψ和Δ)；(2)对样品进行模型化，即建立椭偏角与样品参数的关系；(3)利用数据拟合的方法获得样品的参数。因此，在利用椭偏测量技术对样品进行分析时，最基本的任务是利用椭偏测量系统获得样品的椭偏角(ψ和Δ)。

椭偏测量系统基本的结构为：起偏臂、样品、检偏臂、基板。其中起偏臂用来发出偏振态已知的偏振探测光；检偏臂用来对经样品反射后的光波偏振态进行调制、并将光能量转化成电信号；基板用来支撑起偏臂和检偏臂。起偏臂的光轴与样品表面法线之间的夹角为探测光的入射角，检偏臂的光轴与样品表面法线之间的夹角为探测光的反射角。椭偏测量的步骤一般是：起偏臂发出的偏振探测光，以一定的入射角度入射到样品表面上，样品对入射光波的幅值和相位进行调制，从而使得反射光波的偏振态发生变化，再经过检偏臂中的补偿器、检偏器、光电传感器，进而获得光波的强度。

椭偏测量系统对样品进行测量时，需要建立椭偏角(ψ和Δ)与样品参数(比如，薄膜厚度、折射率n、消光系数k等)的关系，即对样品进行模型化，并利用模型对椭偏测量系统实际测量获得的椭偏角(ψ和Δ)进行拟合，从而获得样品的参数值。因为椭偏角(ψ和Δ)不仅与样品参数值有关系，而且还是入射角、波长、偏振器件的方位角和位相延迟等参数的函数，因此入射角度的正确设定和读取就非常重要。此外，入射角度的重要性还表现在：(1)当入射角度设置在样品基底的Brewster角附近时，测量灵敏度最高；(2)通过在不同的入射角度下对样品进行测量，可以获得样品的更多未知参量(比如，薄膜厚度、折射率n、消光系数k等)。

由此可以看出，当利用椭偏测量系统对样品进行测量时，要求起偏臂的光轴与样品表面法线所形成的入射角等于检偏臂与样品法线所形成的反射角，并准确获知该角度值。原因在于：(1)起偏臂的光轴与样品法线所形成的角度为探测光的实际入射角；(2)若入射角不等于反射角，则检偏臂可能接收不到样品反射回来的探测光，导致测量错误；(3)可以避免椭偏角(ψ和Δ)与样品参数之间建立起来的模型中的入射角度与实际入射角度不一致，从而可导致得到的拟合结果错误。因此，在实际的椭偏测量系统中，对探测光入射角度的自动探测是一个重要的基本问题，同时也是椭偏测量系统进行自动化的一个重要内容。

解决上述问题的现有方法是：(1)直接人工保障起偏臂与检偏臂所处的角度一致，并人工读取起偏臂和检偏臂所处的角度值：这种方法不需要任何硬件装置，完全由人工完成，非常简单。但有很多缺陷，如：(a)容易因人为调节错误或读数错误，导致起偏臂与检偏臂所处的角度不一致，检偏臂可能接收不到探测光；(b)容易因人为失误，造成输入到计算机中建模的入射角与实际探测光的入射角不一致，导致数据分析的结果错误；(c)每次测量后，入射角度值设备无法自动记录，需要人工记录，效率非常低，也容易造成人为错误，影响测量结果。(2)采用光电编码器获得当前的入射角和反射角，该方法能实现测量的自动化，但要求光电编码器与旋转中心严格同心，对安装的要求高，另一方面，光电编码器的价格昂贵，对于分立入射角度的椭偏测量系统尤其如此。(3)不采用任何的角度探测，依靠步进电机脉冲技术的方式进行开环控制来获得入射角，此方法成本低，但存在电机失步的问题，从而影响了对入射角度的测量精度。由此可见，在椭偏测量系统中，目前的人工方法、或采用光电编码器的方法、或开环步进电机控制的方式难以满足成本低、快速、高效、自动化、高可靠性等要求的应用场合。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、快速、稳定可靠的用于椭偏测量系统中入射角度自动测量的装置，本发明的进一步目的在于提供一种应用上述装置实现对入射角度自动探测的方法。

为实现上述目的，本发明用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，包括用于产生具有偏振态的探测光波、并将其入射到样品上的起偏臂，用于对经样品反射后光波进行偏振态再调制和光能量检测的检偏臂，用于支撑起偏臂和检偏臂的基板，其中，基板上设置有若干个位置探测开关，起偏臂和检偏臂上均设置有用于触发位置探测开关的触发装置，起偏臂和检偏臂转动到不同的位置，安装在其上的触发装置将改变位置探测开关的状态，从而获得该入射角度、反射角度的信号，以实现对起偏臂和检偏臂的位置探测、及入射角度的自动探测。

进一步，所述起偏臂包括用于产生探测光波的光源、和用于将任意光波变换成线偏振光、并入射到样品上的线性起偏器；所述检偏臂包括对所述样品的反射光偏振态进行调制的线性检偏器、和用于接收通过线性检偏器的探测光波的光能量，并将其转化为电信号的光电传感器。

进一步，所述线性检偏器的表面垂直于所述检偏臂的光轴，所述光电传感器位于所述线性检偏器之后。

进一步，所述装置还包括用于接收所述位置探测开关输出信号的信号处理单元、用于显示入射角度的显示系统，信号处理单元接收到输出信号后，将对其进行信号处理，输出入射角度或反射角度的处理信号；显示系统用于接收处理信号，并将入射角度显示出来。

进一步，所述装置上还设置有相位补偿器，该相位补偿器设置在所述线性起偏器和样品之间的光路上，或设置在所述线性检偏器和样品之间的光路上，或以上两个光路上都有。

进一步，所述位置探测开关设置在基板上以所述起偏臂和检偏臂光轴的交点为圆心、等半径的圆弧上。所述位置探测开关为接近开关或行程开关，其中接近开关包括霍尔接近开关、涡流式接近开关、电容式接近开关、光电式接近开关、热释电式接近开关。

进一步，所述触发装置包括磁铁、导电物体、非导电物体、反光物体、与环境温度不同的物体和机械挡块，例如：如果所述位置探测开关为霍尔接近开关时，则触发装置为磁铁；如果所述位置探测开关为涡流式接近开关时，则触发装置为导电物体；如果所述位置探测开关为电容式接近开关时，则触发装置为导电物体、绝缘的液体或粉状物；如果所述位置探测开关为光电式接近开关时，则触发装置为反光物体；如果所述位置探测开关为热释电式接近开关，则触发装置为与环境温度不同的物体；如果所述位置探测开关为行程开关，则触发装置为机械挡块。所述光源包括激光器、激光二极管、氙灯、卤素灯、发光二极管、卤钨灯；所述线性起偏器包括二向色性线性偏振器、Nicol偏振棱镜、格兰-汤姆森偏振器或格兰-泰勒偏振器；所述相位补偿器为云母波片、石英波片、液晶波片、相位调制器、薄膜相位延迟器或全反射式的位相延迟器。

进一步，所述样品为平的镜面反射式块状或薄膜层构材料，所述样品接收来自所述起偏臂产生的偏振光波的照明，并对该光波的偏振态进行调制，由所述样品反射的光波进入所述检偏臂，所述检偏臂的光轴与所述起偏臂的光轴在所述样品上交于一点，所述样品表面法线和所述起偏臂的光轴之间的夹角为入射角，所述检偏臂的光轴和样品表面法线所夹的角为反射角，并且满足入射角等于反射角。

进一步，所述信号处理单元包括电子逻辑电路或装置、模拟信号处理电路或器件；所述显示系统包括电子计算机、LED发光管、LED显示器、液晶显示器、等离子显示器。

一种应用权利要求1所述的装置实现对入射角度自动探测的方法，具体为：

1)将起偏臂移动到某一入射角度α_i，此时起偏臂上的触发装置触

发该角度位置上的位置探测开关，使得该位置探测开关改变开

关状态，并输出状态信号λ；

2)将检偏臂移动到某一反射角度α_n，此时检偏臂上的触发装置触发该角度位置上的位置探测开关，使得该位置探测开关改变开关状态，并输出状态信号ω；

3)信号λ和信号ω输入到信号处理单元进行信号处理，当α_i＝α_n时，则信号λ与ω一致，由信号处理单元输出入射角度信号，并由显示系统将当前的入射角度显示出来；当α_i≠α_n时，则信号λ与ω不一致，由信号处理单元输出错误提示信号，并由显示系统显示错误提示信息。

本发明提供的用于椭偏测量系统中角度自动探测的装置和方法结构简单易于实现，具有成本低、快速、高效、自动化、高可靠性的优点。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例2结构示意图；

图3为本发明实施例3结构示意图；

图4为本发明实施例4结构示意图。

具体实施方式

本发明用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的基本原理是：将起偏臂1移动到某一入射角度α_i，此时起偏臂1上的触发装置12触发该入射角度位置上的位置探测开关40，使得该位置探测开关40改变开关状态，并输出状态信号λ；同样将检偏臂3移动到某一反射角度α_n，此时检偏臂3上的触发装置12触发该反射角度位置上的位置探测开关40，使得该位置探测开关40改变开关状态，并输出状态信号ω。信号λ和ω输入到信号处理单元51进行信号处理，当α_i＝α_n时，则信号λ与ω一致，由信号处理单元51输出入射角度信号，并由显示系统将当前的入射角度显示出来；当α_i≠α_n时，则信号λ与ω不一致，由信号处理单元51输出错误提示信号，并由显示系统显示错误提示信息。

本发明椭偏测量系统中对入射角自动探测的装置，包括：

一起偏臂1，用于产生具有一定偏振态的探测光波，并入射到样品2上；

一样品2，样品2为平的镜面反射式的块状或薄膜层构材料，用于样品接收来自起偏臂1产生的偏振光波的照明，并对该光波的偏振态进行调制，由样品2反射的光波进入检偏臂3，样品表面法线和起偏臂1的光轴形成了入射平面，二者所夹的角为入射角；

一检偏臂3，用于对经样品2反射后的光波进行偏振态的再调制和光能量的检测，检偏臂3的光轴与起偏臂1的光轴在样品上交于一点，并位于入射平面内，检偏臂3的光轴和样品表面法线所夹的角为反射角，满足入射角等于反射角；

一基板4，用于支撑起偏臂1和检偏臂3；

若干位置探测开关40，位置探测开关40分立安装在基板4上，并排列在以起偏臂1和检偏臂3的光轴的交点为圆心、等半径的圆弧上。用于接受起偏臂1或检偏臂3上触发装置12的触发，从而探测到起偏臂1或检偏臂3所处的角度；

两个触发装置12，分别位于起偏臂1和检偏臂3上，用于触发位置探测开关40的装置。

一光源10，位于起偏臂1上，该光源10用于产生探测光波；

一线性起偏器11，位于起偏臂1上的光源10和样品2之间的光路上，其表面垂直于起偏臂1的光轴，线性起偏器11用于将探测光束变换为线偏振光；

一线性检偏器31，位于检偏臂3上，其表面垂直于检偏臂3的光轴，线性检偏器31用于对样品2的反射光偏振态进行调制；

一光电传感器32，位于检偏臂3上的线性检偏器31之后，用于接收通过检偏器31的探测光波的光能量，并将其转化为电信号；

一信号处理单元51，与不同角度位置上的位置探测开关40电连接，处理不同角度位置上的位置探测开关40传来的信号，并输出入射角度或反射角度信号。

一显示系统52，与信号处理单元51电连接，用于接收信号处理单元52传来的入射角度或反射角度信号，并将入射角度值或将错误提示信息显示出来。

其中，分立设置的位置探测开关40用于接受触发装置12的触发，并输出信号，从而探测到起偏臂1或检偏臂3所在的位置所对应的入射角度和反射角度。所述位置探测开关40包括：接近开关，如霍尔接近开关、涡流式接近开关、电容式接近开关、光电式接近开关、热释电式接近开关；行程开关等。

位置探测开关的触发装置12，用于触发位置探测开关40，从而由位置探测开关40探测到起偏臂1或检偏臂3所在的位置。所述触发装置12，包括磁铁、导电物体、非导电物体、反光物体、与环境温度不同的物体、机械挡块。例如：如果所述位置探测开关为霍尔接近开关时，则触发装置为磁铁；如果所述位置探测开关为涡流式接近开关时，则触发装置为导电物体；如果所述位置探测开关为电容式接近开关时，则触发装置为导电物体、绝缘的液体或粉状物；如果所述位置探测开关为光电式接近开关时，则触发装置为反光物体；如果所述位置探测开关为热释电式接近开关，则触发装置为与环境温度不同的物体；如果所述位置探测开关为行程开关，则触发装置为机械挡块。

信号处理单元51用于接收所述位置探测开关40传来的信号，并对其进行信号处理。所述信号处理单元51包括电子逻辑电路或器件、模拟信号处理电路或器件。

显示系统52用于将测量所得入射角度值或错误提示信息显示出来。所述显示系统包括电子计算机、LED发光管、LED显示器、液晶显示器、等离子显示器。

本发明椭偏测量系统中对入射角自动探测的装置，还可以包括相位补偿器13，该相位补偿器13设置在起偏臂1上的线性起偏器11和样品20之间的光路上，或位于检偏臂3上的线性检偏器31和样品20之间的光路上，或分别位于以上两个光路上。

本发明的入射角度自动探测装置的工作原理可表述如下：

当起偏臂1移动到入射角度α_i时，起偏臂上的触发装置12触发α_i上的位置探测开关40，输出信号λ；当检偏臂3移动到反射角度α_n时，检偏臂上的触发装置12触发α_n位置上的位置探测开关，输出信号ω。

当α_i＝α_n时，则信号λ与ω一致，由信号处理单元51输出入射角度信号，并由显示系统52将当前的入射角度显示出来；

当α_i≠α_n时，则信号λ与ω不一致，由信号处理单元51输出错误提示信号，并由显示系统52显示错误提示信息。

利用本发明提供的椭偏测量系统中对入射角度自动探测的方法，包括如下步骤：

a)调节起偏臂1到某一入射角度，调节检偏臂3到某一反射角度。

b)查看显示系统52中所显示的内容，如果能显示出入射角度为α_i，则表明此时起偏臂1和检偏臂3所处的角度一致，并且入射角度为α_i；如果显示出错误提示信息，则表明此时起偏臂和检偏臂调节的角度不一致，会造成检偏臂3可能接收不到探测光波，此时注意将起偏臂1和检偏臂3调节到角度一致。

实施例1

如图1所示，该示意图显示的是用于椭偏测量系统(基本结构为：起偏臂、样品、检偏臂、基板)中的对入射角度自动探测的装置。

该系统的结构为：在基板4上安装位置探测开关40，在起偏臂1上安装触发装置12，在检偏臂3上也安装了触发装置12。当起偏臂1和检偏臂3旋转到某一角度时，触发装置12触发该位置上的位置探测开关40，左右两边分别输出信号。为了判断两边的角度值是否一致，位置探测开关40与信号处理单元51电连接，由信号处理单元51对位置探测开关40输出的信号进行判断、处理。信号处理单元51与显示系统52电连接，显示系统52接收信号处理单元51传来的结果信号，并将结果显示出来。

在上述装置中，位置探测开关40用于接受触发装置12的触发，并输出信号，从而探测到起偏臂1或检偏臂3所在的位置。所述位置探测开关40包括：接近开关，如霍尔接近开关、涡流式接近开关、电容式接近开关、光电式接近开关、热释电式接近开关；行程开关等。

在上述装置中，位置探测开关的触发装置12，用于触发位置探测开关40，从而由位置探测开关40探测到起偏臂1或检偏臂3所在的位置。所述位置探测开关40的触发装置，包括磁铁、导电物体、非导电物体、反光物体、与环境温度不同的物体、机械挡块。

在上述装置中，信号处理单元51用于接收所述位置探测开关40传来的信号，并对其进行信号处理。所述信号处理单元51包括电子逻辑电路或器件、模拟信号处理电路或器件。

在上述装置中，显示系统52用于将测量所得入射角度值显示出来。所述显示系统52包括电子计算机、LED发光管、LED显示器、液晶显示器、等离子显示器。

当需要对椭偏测量装置中探测光入射角度进行自动探测时，采用如下的方法步骤：

a)调节起偏臂1到某一入射角度，调节检偏臂3到某一反射角度。

b)查看显示系统52中所显示的内容，如果能显示出入射角度为α_i，则表明此时起偏臂和检偏臂所处的角度一致，并且入射角度为α_i；如果显示出错误提示信息，则表明此时起偏臂1和检偏臂3调节的角度不一致，会造成检偏臂3可能接收不到探测光波，此时需要将起偏臂1和检偏臂3调节到角度一致。

实施例2

如图2所示，该示意图显示的是用于椭偏测量系统(基本结构为：起偏臂、样品、检偏臂、基板)中的对入射角度自动探测的装置。

在上述装置中，与实施例1相比，区别在于相位补偿器13安装在起偏臂1上的线性起偏器11和样品2之间，其它与实例1中的装置相同。

在上述装置中，相位补偿器13可以是1/4玻片或任意位相延迟的玻片，其在与光波传播方向垂直的平面内具有互相垂直的快轴和慢轴两个方向，光波通过时，在两个方向上光波的位相延迟差不同。该玻片可以是云母玻片、具有位相延迟的液晶、石英玻片、薄膜玻片、全反射式的位相延迟器等。

在上述装置中，当需要对椭偏测量装置中入射角度进行自动探测时，采用同实施例1相同的方法步骤。

实施例3

如图3所示，该示意图显示的是用于椭偏测量系统(基本结构为：起偏臂、样品、检偏臂、基板)中的对入射角度自动探测的装置。

在上述装置中，除了将相位补偿器13安装在检偏臂3上线性起偏器11与样品2之间外，其它与实例2中的装置相同。

在上述装置中，当需要对椭偏测量装置中入射角度进行自动探测时，采用同实施例2相同的方法步骤。

实施例4

如图4所示，该示意图显示的是用于椭偏测量系统(基本结构为：起偏臂、样品、检偏臂、基板)中的对入射角度自动探测的装置。

在上述装置中，除了将位相补偿器13安装在起偏臂1上的线性起偏器11和样品2之间，并且将另一个位相补偿器13安装在检偏臂3上线性起偏器11与样品2之间外，其它与实例3中的装置相同。

在上述装置中，当需要对椭偏测量装置中入射角度进行自动探测时，采用同实施例3相同的方法步骤。

Claims (10)

1.用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，该装置包括用于产生具有偏振态的探测光波、并将其入射到样品上的起偏臂，用于对经样品反射后光波进行偏振态再调制和光能量检测的检偏臂，用于支撑起偏臂和检偏臂的基板，其中，基板上设置有若干个位置探测开关，支撑起偏臂和检偏臂上均设置有用于触发位置探测开关的触发装置，起偏臂和检偏臂转动到不同的位置，安装在其上的触发装置将改变位置探测开关的状态，从而获得该入射角度、反射角度的信号，以实现起偏臂和检偏臂的位置探测、及入射角度的自动探测。

2.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述起偏臂包括用于产生探测光波的光源、和用于将任意光波变换成线偏振光、并入射到样品上的线性起偏器；所述检偏臂包括对所述样品的反射光偏振态进行调制的线性检偏器、和用于接收通过线性检偏器的探测光波的光能量，并将其转化为电信号的光电传感器。

3.如权利要求2所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述线性检偏器的表面垂直于所述检偏臂的光轴，所述光电传感器位于所述线性检偏器之后。

4.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述装置还包括用于接收所述位置探测开关输出信号的信号处理单元、用于显示入射角度的显示系统。信号处理单元接收到输出信号后，将对其进行信号处理，输出入射角度或反射角度的处理信号；显示系统用于接收处理信号，并将入射角度显示出来。

5.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述装置上还设置有相位补偿器，该相位补偿器设置在所述线性起偏器和样品之间的光路上，或设置在所述线性检偏器和样品之间的光路上，或以上两个光路上都有。

6.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述位置探测开关设置在基板上，并以所述起偏臂和检偏臂光轴的交点为圆心、等半径的圆弧上。所述位置探测开关为接近开关或行程开关，其中接近开关包括霍尔接近开关、涡流式接近开关、电容式接近开关、光电式接近开关、热释电式接近开关。

7.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述触发装置包括磁铁、导电物体、非导电物体、反光物体、与环境温度不同的物体和机械挡块，所述光源包括激光器、激光二极管、氙灯、卤素灯、发光二极管、卤钨灯；所述线性起偏器包括二向色性线性偏振器、Nicol偏振棱镜、格兰-汤姆森偏振器或格兰-泰勒偏振器；所述相位补偿器为云母波片、石英波片、液晶波片、相位调制器、薄膜相位延迟器或全反射式的位相延迟器。

8.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述样品为平的镜面反射式块状或薄膜层构材料，所述样品接收来自所述起偏臂产生的偏振光波的照明，并对该光波的偏振态进行调制，由所述样品反射的光波进入所述检偏臂，所述检偏臂的光轴与所述起偏臂的光轴在所述样品上交于一点，所述样品表面法线和所述起偏臂的光轴之间的夹角为入射角，所述检偏臂的光轴和样品表面法线所夹的角为反射角，并且满足入射角等于反射角。

9.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述信号处理单元包括电子逻辑电路或装置、模拟信号处理电路或器件；所述显示系统包括电子计算机、LED发光管、LED显示器、液晶显示器、等离子显示器。

10.一种应用权利要求1所述的装置实现对入射角度自动探测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将起偏臂移动到某一入射角度α_i，此时起偏臂上的触发装置触发该角度位置上的位置探测开关，使得该位置探测开关改变开关状态，并输出状态信号λ；

2)将检偏臂移动到某一反射角度α_n，此时检偏臂上的触发装置触发该角度位置上的位置探测开关，使得该位置探测开关改变开关状态，并输出状态信号ω；

3)信号λ和信号ω输入到信号处理单元进行信号处理，当α_i＝α_n时，则信号λ与ω一致，由信号处理单元输出入射角度信号，并由显示系统将当前的入射角度显示出来；当α_i≠α_n时，则信号λ与ω不一致，由信号处理单元输出错误提示信号，并由显示系统显示错误提示信息。

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