CN110596012B - 一种磁光调制椭偏仪装置及测量方法 - Google Patents

一种磁光调制椭偏仪装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁光调制椭偏仪装置及测量方法，包括由光源发出的非偏振光，通过固定第一起偏器，变为线偏振光；通过第一磁光调制器，线偏振光被调制；通过固定第二起偏器，出射光变为线偏振光；通过第二磁光调制器，线偏振光被调制；经过待测样品反射，反射光进入第三磁光调制器被调制；然后通过固定检偏器，线偏振光进入光电探测器，记录含有样品薄膜的椭偏参数的光强，采用拟合算法对数据进行处理，精确测量样品薄膜的厚度和光学常数；本发明有效解决了现有方法中采用步进电机机械转动旋转偏振器，测量精度、测量重复性和稳定性均有限的问题，提高了测量速度，检测精度、灵敏度和测量装置的可靠性。

Description

一种磁光调制椭偏仪装置及测量方法
技术领域
本发明涉及一种薄膜厚度和薄膜光学常数的测量装置和方法，尤其涉及一种磁光调制椭偏仪装置及测量方法。
背景技术
椭圆偏振测量法是利用偏振光测量薄膜或界面参数的测量技术，通过测量经被测样品反射光线的偏振态变化来获得样品的厚度和折射率等参数。椭偏仪广泛应用于薄膜厚度和光学常数的测定，能同时测量多层薄膜，膜厚测量范围大，可以从几纳米到1微米。椭偏仪是一种快速、高精度、非接触式光学测量仪器，能够在各种复杂环境下应用，可以对各种半导体及其氧化物成分、化合物半导体成分的梯度膜层和透明薄膜的折射率和厚度以及微结构等物理结构特性进行分析。
起偏器、补偿器或检偏器都是一种特定的晶体材料，每个偏振片只有一个固定的光轴，当一束光通过偏振片，出射光的偏振方向只沿该偏振片的光轴方向振动。要想调制光的偏振方向，只能通过旋转偏振片，即旋转偏振片的光轴来改变通过偏振片后的出射光的偏振方向。现有技术中，可以通过人为手动旋转偏振片，但是旋转速度太慢，效率太低；可以使用椭偏仪，椭偏仪有旋转起偏器椭偏仪(RPE)、旋转检偏器椭偏仪(RAE)、旋转起偏器和检偏器椭偏仪(RAPE)、旋转补偿器椭偏仪(RCE)，上述椭偏仪装置都是采用步进电机驱动控制舵机转动，带动与舵机连接的偏振片旋转，进而改变偏振片(起偏器、补偿器、检偏器)的光轴方向，但是通过步进电机改变光轴方向，测量精度又受到机械机构控制精度的限制，测量重复性和稳定性均有限。另外机械机构的控制速度也大大限制了椭偏仪的测量速度，无法满足实时、在线式的测量要求。因此目前急需一种磁光调制椭偏仪装置解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的磁光调制椭偏仪装置及其测量方法，有效解决现有方法的不足，实现对样品薄膜的厚度和光学常数进行高精度的测量，同时提高了测量的稳定性和速度。
其具体技术方案如下：
一种磁光调制椭偏仪装置，包括沿着一条光路依次设置的：光源、第一聚光透镜、固定第一起偏器、第一磁光调制器、固定第二起偏器、第二磁光调制器、第三磁光调制器、固定检偏器；其中，
所述光源，用于发出照射待测样品的单频率非偏振光；
所述第一聚光透镜,用于对所述光源发出的光进行聚光，减小光束的直径；
所述固定第一起偏器，用于把所述第一聚光透镜输出的非偏振态的光转变成偏振面固定的线偏振光；
所述第一磁光调制器，用于将入射到所述第一磁光调制器的光的偏振面旋转一定的角度，调制入射光的偏振态；
所述固定第二起偏器，用于把所述第一磁光调制器输出的偏振面可旋转的线偏振光转变成偏振面固定的线偏振光，并使通过固定第二起偏器前后的光强满足马吕斯定律；
所述第二磁光调制器，用于将入射到所述第二磁光调制器的光的偏振面旋转一定的角度，调制入射光的偏振态；
所述第三磁光调制器，用于将入射到所述第三磁光调制器的光的偏振面旋转一定的角度，调制反射光的偏振态；
所述固定检偏器，用于把所述第三磁光调制器输出的偏振面可旋转的线偏振光转变成偏振面固定的线偏振光，并使通过固定检偏器前后的光强满足马吕斯定律；
优选的，所述第一磁光调制器包括第一磁光晶体和围绕所述第一磁光晶体的第一线圈,所述第一磁光晶体的轴线沿着所述光路，所述第一线圈由第一电压调制电源加载电流；
所述第二磁光调制器包括第二磁光晶体和围绕所述第二磁光晶体的第二线圈，所述第二磁光晶体的轴线沿着所述光路，所述第二线圈由第一电压调制电源加载电流；
所述第三磁光调制器包括第三磁光晶体和围绕所述第三磁光晶体的第三线圈，所述第三磁光晶体的轴线沿着所述光路，所述第三线圈由第二电压调制电源加载电流。
优选的，还包括，第一电压驱动器，用于控制加载到所述第一线圈和所述第二线圈上的电流的大小；
第二电压驱动器，用于控制加载到所述第三线圈上的电流的大小；
光电探测器，设置在所述固定检偏器下游的所述光路上。
优选的，所述第三磁光调制器设置在从所述待测样品到所述固定检偏器之间的光路上。
优选的，还包括光谱仪，用于将照向所述待测样品的光束入射角精度提高到0.01°；
第二聚光透镜，用于聚光沿着所述光路来自所述待测样品的光束；
光电探测器，用于接收所述光路来自所述待测样品的光束，并将探测到的模拟光强信号转换为电信号；
计算机，用于控制所述第一电压驱动器和所述第二电压驱动器，并接收和处理来自光电探测器的所述电信号。
一种磁光调制椭偏仪装置测量方法，具体步骤如下：
首先调节固定第一起偏器、固定第二起偏器、固定检偏器三者透光光轴平行，所述光轴与入射面成0°；
调节入射光照射到所述待测样品表面的入射角为60°；
计算机同时控制第一电压驱动器和第二电压驱动器，所述第一电压驱动器驱动第一磁光调制器和第二磁光调制器，所述第二电压驱动器驱动第三磁光调制器；
光电探测器持续记录接收到的反射光的光强信号；
计算机对所述光强信号进行处理，得到样品薄膜的厚度和光学参数。
优选的，所述第一磁光调制器和所述第二磁光调制器对其入射光偏振面的调制角度和调制速度相同；
所述第三磁光调制器对其入射光偏振面的调制角度和调制速度是所述第一磁光调制器和所述第二磁光调制器的整数倍
优选的，所述第一磁光调制器包括第一磁光晶体和围绕所述第一磁光晶体的第一线圈，所述第一磁光调制器对其入射光的调制步骤包括：使所述第一磁光晶体的轴线沿着所述光路，所述第一线圈由第一电压调制电源加载电流；
所述第二磁光调制器包括第二磁光晶体和围绕所述第二磁光晶体的第二线圈，所述第二磁光调制器对其入射光的调制步骤包括：使所述第二磁光晶体的轴线沿着所述光路，所述第二线圈由第一电压调制电源加载电流；
所述第三磁光调制器包括第三磁光晶体和围绕所述第三磁光晶体的第三线圈，所述第三磁光调制器对其入射光的调制步骤包括：使所述第三磁光晶体的轴线沿着所述光路，所述第三线圈由第二电压调制电源加载电流。
优选的，所述第一电压驱动器控制加载到所述第一线圈和所述第二线圈上的电流大小；
所述第二电压驱动器控制加载到所述第三线圈上的电流大小。
所述光电探测器接收到的反射光由与光电探测器相连接的锁相放大器处理来降低信噪比SNR，并记录3-5个周期的光强，所述光强信号为余弦信号；
采用椭偏测量数据处理的拟合算法对测得的所述光强信号进行处理，得到样品薄膜的厚度和光学参数。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
本发明提出了一种磁光调制椭偏仪装置，基于磁光法拉第效应可改变光束偏振态的原理，利用三个磁光调制器改变接收光的偏振方向，并与固定起偏器组合成一个整体，代替传统步进电机机械式旋转起偏器、补偿器、检偏器光轴的方法来实现椭偏参数的测量，通过第一电压驱动器和第二电压驱动器对三个磁光调制器进行电压调制，具有更高的偏振方向控制精度和重复度,由于磁光调制器是通过电路系统控制的，调制速度快，精度高，整个过程中不存在机械转动带来的不必要扰动，从而可有效提高椭偏仪的测量精度、稳定性和速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为磁光调制椭偏仪装置示意图；
图2(a)、图2(b)为磁光调制器工作原理示意图；
图3为磁光调制椭偏仪装置工作流程示意图；
图4为第一、第二电压驱动器电压或电流驱动波形图；
其中，1.光源；2.第一聚光透镜；3.固定第一起偏器；4.第一磁光调制器；5.固定第二起偏器；6.第二磁光调制器；7.光谱仪；8.待测样品；9.第二聚光透镜；10.第三磁光调制器；11.固定检偏器；12.光电探测器；13.第一电压驱动器；14.第二电压驱动器；15.计算机；16.第一磁光晶体；17.第二磁光晶体；18.第三磁光晶体；19.第一电压调制电源；20.第二电压调制电源；21.等效旋转起偏器；22.等效旋转检偏器；23.入射臂；24.接受臂；25.控制系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
根据本发明的一个实施例的薄膜厚度测量装置如图1所示。本发明包括带有偏振态和光强控制部件的入射臂23、带有偏振态和光强控制部件的接受臂24以及控制系统25，带有偏振态和光强控制部件的入射臂23，包括光源1、第一聚光透镜2、固定第一起偏器3、第一磁光调制器4、固定第二起偏器5、第二磁光调制器6、光谱仪7，其中：
光源1，可选激光器作为光源，用于发出照射待测样品8的单频率非偏振光；
第一聚光透镜2，用于将激光器发出的光束聚光，使得光束全部打到待测样品8表面；
固定第一起偏器3，用于把第一聚光透镜2输出的非偏振态的光转变为偏振面固定的线偏振光；
第一磁光调制器4，用于将入射到所述第一磁光调制器4的光的偏振面旋转一定的角度，调制入射光的偏振态；通过第一磁光调制器4的出射光偏振面的旋转角度由第一电压驱动器13控制；
固定第二起偏器5，用于把所述第一磁光调制器4输出的偏振面可旋转的线偏振光转变成偏振面固定的线偏振光，并使通过固定第二起偏器5前后的光强满足马吕斯定律；
第二磁光调制器6，用于将入射到所述第二磁光调制器6的光的偏振面旋转一定的角度，调制入射光的偏振态；通过第二磁光调制器6的光偏振面的旋转角度由第一电压驱动器13控制；
光谱仪7，用于将入射臂23的入射角精度提高到0.01°，减小误差范围，提高椭偏仪的精度；
带有偏振态和光强控制部件的接收臂24，包括：第二聚光透镜9、第三磁光调制器10、固定检偏器11、光电探测器12；其中：
第二聚光透镜9，用于对反射光进行聚光，使反射光全部进入光电探测器12；
第三磁光调制器10，用于将入射到所述第三磁光调制器10的光的偏振面旋转一定的角度，调制反射光的偏振态；通过第三磁光调制器10的光的偏振面的旋转角度由第二电压驱动器14控制；
固定检偏器11，用于把所述第三磁光调制器10输出的偏振面可旋转的线偏振光转变成偏振面固定的线偏振光，并使通过固定检偏器11前后的光强满足马吕斯定律；
光电探测器12，用于接收反射光的光强信号。
控制系统25，包括计算机15、第一电压驱动器13和第二电压驱动器14，其中：
计算机15，用于控制第一电压驱动器13和第二电压驱动器14的驱动信号以及光电探测器12完成光强采集，接收第一电压驱动器13和第二电压驱动器14的反馈信号以及光电探测器12的光强信号；
第一电压驱动器13，用于产生控制第一磁光调制器4、第二磁光调制器6的驱动信号；
第二电压驱动器14，用于产生控制第三磁光调制器10的驱动信号；本发明实验装置测量时，调节固定第一起偏器3、固定第二起偏器5、固定检偏器11三者透光光轴平行，所述光轴与入射面的夹角为0°，首先光源1发出的非偏振光经过固定第一起偏器3变为线偏振光，该偏振光为开始光强I0；然后该偏振光经过第一磁光调制器4，偏振光的偏振面旋转，偏振光的偏振面角度改变，但是不改变光强，即只改变该偏振光的偏振面角度不改变光强，即I1＝I0，I1为通过第一磁光调制器4的出射光光强；为了使固定第一起偏器3的出射光光强I0与到达待测样品8之前的光强满足马吕斯定律，同时又能够精确调制光(相对于固定第一起偏器3出射偏振光，到达待测样品8之前的偏振光)的偏振方向，本申请在第一磁光调制器4后面加上固定第二起偏器5，使通过固定第二起偏器5前后的光强满足马吕斯定律，即I2＝I1*(cosθ)^2＝I0*(cosθ)^2，θ为到达固定第二起偏器5之前的偏振光的偏振面(即第一磁光调制器4出射光的偏振面)与固定第二起偏器5光轴的夹角，I2为固定第二起偏器5出射光光强。但是通过固定第二起偏器5后光的偏振面只能沿固定第二起偏器5的光轴方向，没有达到偏振调制的目的。为了解决调制偏振面角度的问题，本申请继续在固定第二起偏器5后面加上第二磁光调制器6，利用第二磁光调制器6调制固定第二起偏器5出射后的光的偏振态，所以经过第二磁光调制器6前后的光强为I3＝I2＝I1*(cosθ)^2＝I0*(cosθ)^2,对于固定第一起偏器5的出射光而言，通过第一磁光调制器4、固定第二起偏器5、第二磁光调制器6组合体后的出射光，即到达待测样品8之前的入射光，不仅光强满足马吕斯定律同时光的偏振态能够被调制。接收端第三磁光调制器10由第二电压驱动器14驱动，驱动电压的变化率是第一驱动电压的两倍，即第三磁光调制器10对其入射光偏振面的调制角度和速度是第一磁光调制器4、第二磁光调制器6的两倍。本申请中第一磁光调制器4、固定第二起偏器5、第二磁光调制器6三者组合构成“等效旋转起偏器21”，第三磁光调制器10和固定检偏器11构成“等效旋转检偏器22”。
本申请磁光调制椭偏仪装置测量反射光的偏振态的变化，如果已知偏振面方向的线性偏振光从样品表面反射，则反射光变为椭圆偏振光。椭圆的形状和长轴取决于入射角、偏振入射光的方向和样品表面的反射特性。两个椭圆参数ψ和Δ在一次椭圆偏振测量中确定。利用椭圆参数ψ和Δ获得均质材料的复介电函数的实部和虚部、样品薄膜厚度、样品折射率。
椭偏参量方程：
Figure GDA0002637649220000111
其中，ρ为菲涅尔复反射系数比，ψ和Δ为椭偏参数，由于它们具有角度的量纲，所以也称为椭偏角。
Figure GDA0002637649220000112
rp、rs分别是p、s两个相互垂直的线偏振光的反射系数,Δ为反射光中的P偏振光和S偏振光之间的相位差，即Δ＝δp-δs，Δ的取值范围为0≤Δ≤360°；
Figure GDA0002637649220000113
tanψ是P分量的反射系数与S分量的反射系数的振幅比，ψ的取值范围为0≤ψ≤90，椭偏参数ψ和Δ分别°决定了由于反射，与入射平面平行和垂直的电矢量分量振动的振幅和相位的变化。
由菲涅尔反射公式，得出rp、rs为：
Figure GDA0002637649220000121
其中，n0、n1分别为环境和样品的折射率；φ0为光入射到待测样品表面的入射角；φ1为光透射待测样品的折射角。
假设在入射电场Ei的单色波路径中引入了m个光学装置的级联。令Ti为第i个元素的Jones传输矩阵，则经过m个级联光学装置后的传输电场Et为：
Et＝TmTm-1…T3T2T1Ei...........................4
非偏振单色光通过固定第一起偏器3；然后进入第一磁光调制器4，线偏光的偏振面以角速度ω被调制，调制角度为P1，P1＝ωt；然后通过固定第二起偏器5；然后再通过第二磁光调制器6，线偏振光偏振面再次被调制P2角度；光从待测样品8的表面反射；最后，反射光依次通过第三磁光调制器10、固定检偏器11到达光电探测器12。如图1所示，假设固定第一起偏器3的透光轴相对于入射面的角度为θ，令P1为第一磁光调制器4的调制角度，第二固定起偏器5的透光轴相对于入射面的角度为δ。第一磁光调制器4与第二磁光调制器6都由第一电压驱动器13驱动，两个磁光调制器相同，所以两个磁光调制器的调制角度相同，即P2＝P1＝P；令A为第三磁光调制器10的调制角度，固定检偏器11的透光轴相对于入射面的角度为τ。
考虑两种各向同性材料之间界面的倾斜反射情况。假设所有光学元件都被认为是理想的，那么根据方程
Figure GDA0002637649220000122
描述上述系统的传输电场Et：
Figure GDA0002637649220000131
上式，简化为
Figure GDA0002637649220000132
令固定第一起偏器3的透光轴相对于入射平面形成角度θ，固定第二起偏器5的透光轴相对于入射平面形成角度δ，固定检偏器11的透光轴相对于入射平面形成角度τ,且θ＝δ＝τ＝0,(6)式进一步化简为
Figure GDA0002637649220000133
磁光调制器得工作原理如图2(a)、图2(b)所示。若有一束线偏振光沿第一磁光晶体16、第二磁光晶体17的轴线方向传播,利用第一电压调制电源19在缠绕于第一磁光晶体16、第二磁光晶体17的线圈上加载电流，从而在沿着光轴方向产生直流磁场，出射光的偏振面将会旋转一个角度P度,这种现象称为磁光效应,磁光效应满足如下规律:
P＝VLB......................8
其中，P为光波偏振面旋转的角度,V是维尔德(Verdet)常量，L是第一磁光晶体16、第二磁光晶体17的长度，B是磁感应强度。通过第一电压调制电源19改变线圈上得电流来改变磁感应强度B，从而可以改变光波偏振面旋转的角度P。
A为第三磁光调制器10的调制角度，P为第一磁光调制器4、第二磁光调制器6的调制角度，令A为P的整数倍，A＝nP，n＝-1、+1、+2，其中正号表示调制角度A和调制角度P为同向，负号表示反向，或者表示为P＝ωt，A＝nωt；取固定检偏器11端的第三磁光调制器10的调制角度速度是起偏器端的第一磁光调制器4、第二磁光调制器6的调制角度速度的2倍，且三者调制角度方向相同,即A＝2P。
如图4所示，第一电压驱动器13、第二电压驱动器14得电压为锯齿波，且第二电压驱动器14得锯齿波的斜率是第一电压驱动器13的两倍,入射光经固定第一起偏器3、“等效旋转起偏器(第一磁光调制器4、固定第二起偏器5、第二磁光调制器6三者组合而成)”和“等效旋转检偏器(第三磁光调制器10和固定检偏器11组合而成)”，进入光电检测器12，检测到的光强为：
I∝|Et|2＝α0+α1coswt+α2cos2wt+α3cos3wt+α4cos4wt............9
其中，α0、α1、α2、α3、α4是一个直流分量和4个交流分量幅值。α0、α1、α2、α3、α4都是关于ρp、ρs、Δ的函数，即
αi＝f(ρp、ρs、Δ、θ、δ、τ)，i＝0、1、2、3、4....................10
其中，θ、δ、τ都为确定值，ρp、ρs、Δ为待测值。
使用α1、α2、α3、α4中任意三个系数的任何集合来反求出椭圆参数ψ和Δ。共有四组，即(α1、α2、α3)、(α1、α2、α4)、(α1、α3、α4)、(α2、α3、α4)。我们选取第一组(α1、α2、α3)，则椭偏参数ψ和Δ可由以下函数求出：
cosΔ＝g′(α1、α2、α3)............................11
tanψ＝g(α1、α2、α3).............................12
椭偏仪测得椭偏参量ψ和Δ之后，通过数值反演计算可以求出待测样品8薄膜的厚度和光学常数等参数。
以上所述实施例仅是对发明的优选方式进行描述，并非对发明的范围进行限定，在不脱离本发明计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁光调制椭偏仪装置，其特征在于：包括沿着一条光路依次设置的：光源(1)、第一聚光透镜(2)、固定第一起偏器(3)、第一磁光调制器(4)、固定第二起偏器(5)、第二磁光调制器(6)、待测样品（8）、第二聚光透镜（9）、第三磁光调制器(10)、固定检偏器(11)；其中，所述光源(1)，用于发出照射待测样品(8)的单频率非偏振光；
所述第一聚光透镜(2),用于对所述光源(1)发出的光进行聚光，减小光束的直径；
所述固定第一起偏器(3)，用于把所述第一聚光透镜(2)输出的非偏振态的光转变成偏振面固定的线偏振光；
所述第一磁光调制器(4)，用于将入射到所述第一磁光调制器(4)的光的偏振面旋转一定的角度，调制入射光的偏振态；
所述固定第二起偏器(5)，用于把所述第一磁光调制器(4)输出的偏振面可旋转的线偏振光转变成偏振面固定的线偏振光，并使通过固定第二起偏器(5)前后的光强满足马吕斯定律；
所述第二磁光调制器(6)，用于将入射到所述第二磁光调制器(6)的光的偏振面旋转一定的角度，调制入射光的偏振态；
所述第二聚光透镜(9)，用于聚光来自所述待测样品(8)反射的光束；
所述第三磁光调制器(10)，用于将入射到所述第三磁光调制器(10)的光的偏振面旋转一定的角度，调制反射光的偏振态；
所述固定检偏器(11)，用于把所述第三磁光调制器(10)输出的偏振面可旋转的线偏振光转变成偏振面固定的线偏振光，并使通过固定检偏器(11)前后的光强满足马吕斯定律；
第一磁光调制器(4)与第二磁光调制器(6)都由同一电压驱动器驱动，两个磁光调制器相同，所以两个磁光调制器的调制角度相同，即P2＝P1＝P；
令固定第一起偏器(3)的透光轴相对于入射平面形成角度θ，固定第二起偏器（5）的透光轴相对于入射平面形成角度δ，固定检偏器（11）的透光轴相对于入射平面形成角度τ,且θ＝δ＝τ＝0；
A为第三磁光调制器(10)的调制角度，P为第一磁光调制器(4)、第二磁光调制器(6)的调制角度，令A为P的整数倍，A＝nP，n＝-1、+1、+2，其中正号表示调制角度A和调制角度P为同向，负号表示反向，或者表示为P＝ωt，A＝nωt；
所述的第三磁光调制器(10)设置在从所述待测样品(8)到固定检偏器(11)之间的光路上。
2.根据权利要求1所述的磁光调制椭偏仪装置，其特征在于：
所述第一磁光调制器(4)包括第一磁光晶体(16)和围绕所述第一磁光晶体(16)的第一线圈,所述第一磁光晶体(16)的轴线沿着所述光路，所述第一线圈由第一电压调制电源(19)加载电流；
所述第二磁光调制器(6)包括第二磁光晶体(17)和围绕所述第二磁光晶体(17)的第二线圈，所述第二磁光晶体(17)的轴线沿着所述光路，所述第二线圈由第一电压调制电源(19)加载电流；
所述第三磁光调制器(10)包括第三磁光晶体(18)和围绕所述第三磁光晶体(18)的第三线圈，所述第三磁光晶体(18)的轴线沿着所述光路，所述第三线圈由第二电压调制电源(20)加载电流。
3.根据权利要求2所述的磁光调制椭偏仪装置，其特征在于：还包括第一电压驱动器(13)，用于控制加载到所述第一线圈和所述第二线圈上的电流的大小；第二电压驱动器(14)，用于控制加载到所述第三线圈上的电流的大小。
4.根据权利要求1所述的磁光调制椭偏仪装置，其特征在于：还包括光电探测器(12)，设置在所述固定检偏器(11)下游的所述光路上。
5.根据权利要求3所述的磁光调制椭偏仪装置，其特征在于：还包括光谱仪(7)，用于将照向所述待测样品(8)的光束入射角精度提高到0.01°；
光电探测器(12)，用于接收所述光路来自所述待测样品(8)的光束，并将探测到的模拟光强信号转换为电信号；
计算机(15)，用于控制所述第一电压驱动器(13)和所述第二电压驱动器(14)，并接收和处理来自光电探测器(12)的电信号。
6.根据权利要求1-5任一项所述的磁光调制椭偏仪装置的测量方法，其特征在于：
首先调节固定第一起偏器(3)、固定第二起偏器(5)、固定检偏器(11)三者透光光轴平行，所述光轴与入射面成0°；
调节入射光照射到待测样品(8)表面的入射角为60°；
计算机同时控制第一电压驱动器(13)和第二电压驱动器(14)，所述第一电压驱动器(13)驱动第一磁光调制器(4)和第二磁光调制器(6)，所述第二电压驱动器(14)驱动第三磁光调制器(10)；
光电探测器(12)持续记录接收到的反射光的光强信号；
计算机(15)对所述光强信号进行处理，得到样品薄膜的厚度和光学参数。
7.根据权利要求6所述的磁光调制椭偏仪装置测量方法，其特征在于：
所述第一磁光调制器(4)和所述第二磁光调制器(6)对其入射光的调制角度和调制速度相同；
所述第三磁光调制器(10)对其入射光的调制角度和调制速度是所述第一磁光调制器(4)和所述第二磁光调制器(6)的整数倍。
8.根据权利要求6所述的磁光调制椭偏仪装置测量方法，其特征在于：
所述第一磁光调制器(4)包括第一磁光晶体(16)和围绕所述第一磁光晶体(16)的第一线圈；所述第一磁光调制器(4)对其入射光的调制步骤包括：使所述第一磁光晶体(16)的轴线沿着光路，所述第一线圈由第一电压调制电源(19)加载电流；
所述第二磁光调制器(6)包括第二磁光晶体(17)和围绕所述第二磁光晶体(17)的第二线圈，所述第二磁光调制器(6)对其入射光的调制步骤包括：使所述第二磁光晶体(17)的轴线沿着光路，所述第二线圈由第一电压调制电源(19)加载电流；
所述第三磁光调制器(10)包括第三磁光晶体(18)和围绕所述第三磁光晶体(18)的第三线圈，所述第三磁光调制器(10)对其入射光的调制步骤包括：使所述第三磁光晶体(18)的轴线沿着光路，所述第三线圈由第二电压调制电源(20)加载电流。
9.根据权利要求8所述的磁光调制椭偏仪装置测量方法，其特征在于：
所述第一电压驱动器(13)控制加载到所述第一线圈和所述第二线圈上的电流大小；
所述第二电压驱动器(14)控制加载到所述第三线圈上的电流大小。
10.根据权利要求6所述的磁光调制椭偏仪装置测量方法，其特征在于：
所述光电探测器(12)记录3-5个周期的光强，所述光强信号为余弦信号；所述光电探测器(12)接收到的反射光由与光电探测器(12)相连接的锁相放大器处理来降低信噪比SNR；
采用椭偏测量数据处理的拟合算法对测得的所述光强信号进行处理，得到样品薄膜的厚度和光学参数。
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