CN111982286B - 一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法 - Google Patents

一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111982286B
CN111982286B CN202010748247.7A CN202010748247A CN111982286B CN 111982286 B CN111982286 B CN 111982286B CN 202010748247 A CN202010748247 A CN 202010748247A CN 111982286 B CN111982286 B CN 111982286B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical element
polarization
cavity
thin film
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010748247.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111982286A (zh
Inventor
李斌成
王静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN202010748247.7A priority Critical patent/CN111982286B/zh
Publication of CN111982286A publication Critical patent/CN111982286A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111982286B publication Critical patent/CN111982286B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J4/00—Measuring polarisation of light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J4/00—Measuring polarisation of light
    • G01J4/04—Polarimeters using electric detection means

Abstract

本发明公开了一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法，薄膜偏振光学元件的s光透过率Ts采用光腔衰荡方法测量，p光透过率Tp采用分光光度方法测量，偏振比由公式PR＝Tp/Ts计算得到。本方法利用薄膜偏振光学元件对s光的反射率高、透过率低的特性，采用光腔衰荡方法测量高反射光学元件的低透过率，提高了透过率测量精度，从而大大提高了薄膜偏振光学元件偏振比测量的精度。

Description

一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法
技术领域
本发明涉及光学元件检测领域，特别涉及一种薄膜偏振光学元件的偏振比高精度测量方法。
背景技术
高偏振比薄膜偏振光学元件在高能/高功率激光系统中应用广泛，用于高精度控制高能/高功率激光系统输出激光束的偏振态。薄膜偏振光学元件一般基于Brewster角，利用在Brewster角时光学元件对s偏振光的全反射特性，此时光学元件对s偏振光的反射率高、透过率低。也有部分薄膜偏振光学元件采用45度入射角，利用薄膜特性实现s偏振光的高反射率、低透过率。此类薄膜偏振光学元件的s偏振光反射率一般高于99％，透过率低于0.5％，而p偏振光透过率一般高于95％，甚至高于98％。
传统地，高偏振比薄膜偏振光学元件的偏振比通常采用分光光度方法分别测量其s偏振光透过率Ts和p偏振光透过率Tp，然后通过计算PR＝Tp/Ts求得薄膜偏振光学元件的偏振比。或者通过采用分光光度方法测量不同偏振态、不同入射角光学元件的反射率和透过率，通过相应计算获得光学元件的偏振度或偏振比，或者输出光束的偏振特性。例如，中国专利申请号200510126182.8“使用光偏振控制器进行偏振相关损耗和偏振度测量的设备和方法”，利用偏振控制器和反馈单元对输出光的偏振态进行控制，测量光学元件的偏振相关损耗或光束的偏振度；中国专利申请号201410503691.7“一种光束偏振度测量装置和方法”，通过测量光学元件在不同入射角时的反射和透射光强度，进而计算入射光束的偏振度。而为了提高偏振度或偏振比测量精度，中国专利申请号201010259354.X“提高光束偏振度测量精度的方法”，采用相位延迟器件调整待测光束的偏振方向后再进行测量；而中国专利申请号“基于光腔测量积分时间优化的线偏振度测量装置及方法”，通过优化正交偏振状态下两次光强测量的积分时间降低偏振度测量误差。但是，由于受分光光度方法光强测量误差(光源强度漂移引起的测量误差)的固有限制，当薄膜偏振光学元件的s偏振光透过率非常低(偏振比非常高)时，其透过率测量误差很高，从而导致偏振比测量误差大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有基于分光光度方法测量薄膜偏振光学元件偏振比精度低的缺点，采用光腔衰荡方法准确测量薄膜偏振光学元件极低的s偏振光透过率，从而实现薄膜偏振光学元件高偏振比的准确测量。
为实现上述目的，本发明提出一种基于光腔衰荡方法的薄膜偏振光学元件偏振比测量方法，其特征在于：由光腔衰荡方法测量薄膜偏振光学元件s偏振光透过率Ts，由分光光度方法测量薄膜偏振光学元件p偏振光透过率Tp，薄膜偏振光学元件偏振比由公式PR＝Tp/Ts计算得到。其中，测量薄膜偏振光学元件s偏振光透过率的光腔衰荡测量装置由激光光源(1)、偏振光学元件(2)、二分之一波片(3)、分光元件(4)、第一聚焦透镜(5)、第一光电探测器(6)、衰荡光腔的第一腔镜(7)和第二腔镜(10)、被测薄膜偏振光学元件(8)、旋转台(9)、第二聚焦透镜(11)和第二光电探测器(12)，第三聚焦透镜(13)和第三光电探测器(14)组成；激光光源(1)输出的激光束经偏振光学元件(2)和二分之一波片(3)选择为s偏振光后进入衰荡光腔，产生的光腔衰荡信号分别由第二光电探测器(12)和第三光电探测器(14)探测，获得的光腔衰荡信号的衰荡时间用于确定被测薄膜偏振光学元件s偏振光反射率，第二光电探测器(12)和第三光电探测器(14)探测的两路光腔衰荡信号幅值的比值经标定后用于确定被测偏振光学元件的s偏振光透过率。进一步地，旋转光腔衰荡测量装置中二分之一波片角度将激光束偏振态由s偏振变换成p偏振，并移除构成衰荡光腔的第一腔镜(7)和第二腔镜(10)形成分光光度测量构型，第三光电探测器(14)和第一光电探测器(6)探测的两路光强信号幅值的比值经标定后用于确定薄膜偏振光学元件的p偏振光透过率。
所述光腔衰荡s偏振光透过率测量需先测量没有被测薄膜偏振光学元件时的初始衰荡光腔的衰荡时间。
所述旋转台(9)的角度需精确调节和控制，使薄膜偏振光学元件的s偏振光反射率达到最大，透过率达到最小。
附图说明
图1为本发明的基于光腔衰荡方法的薄膜偏振光学元件s偏振光透过率测量示意图。
图2为本发明的基于光腔衰荡方法的薄膜偏振光学元件偏振比测量的初始衰荡光腔结构示意图。
图3为本发明的基于分光光度方法的薄膜偏振光学元件p偏振光透过率测量示意图。
具体实施方式
下面结合图1-3具体描述本发明提出的薄膜偏振光学元件偏振比的测量方法。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，不应该理解成对本发明的限制。具体的实施方式如下：
在图1所示的基于光腔衰荡的薄膜偏振光学元件s偏振光透过率测量实验构型中，由激光光源(1)输出的激光束通过偏振元件(2)和二分之一波片(3)后变为s偏振光束，进入由第一腔镜(7)和第二腔镜(10)及被测薄膜偏振光学元件(8)组成的衰荡光腔。输出激光束的光强由分光片(4)、第一聚焦透镜(5)和第一光电探测器(6)组成的探测回路测量。而从衰荡光腔输出的光腔衰荡信号分别由位于第二腔镜(10)后的第二聚焦透镜(11)和第二光电探测器(12)组成的探测回路和由位于被测薄膜偏振光学元件(8)后的第三聚焦透镜(13)和第三光电探测器(14)组成的探测回路测量。测得的两路光腔衰荡信号分别按单指数衰减函数拟合得到信号幅值和衰荡时间。其中由任一路衰荡信号获得的衰荡时间用于确定被测薄膜偏振光学元件(8)的s偏振光反射率Rs，而两路光腔衰荡信号幅值的比值用于确定被测薄膜偏振光学元件(8)的s偏振光透过率Ts。需要说明的是，在被测薄膜偏振光学元件(8)的s偏振光反射率和透过率测量过程中，需通过精确调节旋转台(9)使被测薄膜偏振光学元件(8)的s偏振光反射率最大，透过率最小。
为了采用光腔衰荡方法确定被测薄膜偏振光学元件(8)的s偏振光反射率Rs，需要先确定没有加入被测薄膜偏振光学元件时初始衰荡光腔的衰荡时间。测量初始衰荡光腔衰荡时间的装置示意图如图2所示。此时除了未加入被测薄膜偏振光学元件，第二腔镜(10)的位置也调整到构成直腔的实验构型，且腔长应与加入被测薄膜偏振光学元件形成的测试腔腔长相同。从初始衰荡光腔输出的光腔衰荡信号由位于第二腔镜(10)后的第三聚焦透镜(13)和第三光电探测器(14)组成的探测回路测量，测得的光腔衰荡信号按单指数衰减函数拟合得到初始衰荡光腔的衰荡时间。
而测量被测薄膜偏振光学元件(8)的p偏振光透过率Tp则采用传统的分光光度方法。具体实施步骤是在测试光腔衰荡构型(如图1所示)的基础上旋转二分之一波片(3)45度使激光束由s偏振变为p偏振，并移除第一腔镜(7)和第二腔镜(10)构成分光光度测量构型，如图3所示。由第二光电探测器(12)和第三光电探测器(14)测量的两路光强信号幅值与由第一光电探测器(6)测量的输入光强信号幅值的比值经标定后分别代表被测薄膜偏振光学元件(8)的p偏振光反射率Rp和透过率Tp。
在分别确定了被测薄膜偏振光学元件(8)的p偏振光透过率Tp和s偏振光透过率Ts后，被测薄膜偏振光学元件(8)的偏振比由PR＝Tp/Ts计算得到。
总之，本发明提出了一种基于光腔衰荡的薄膜偏振光学元件偏振比的测量方法，与现有测量方法相比，可大幅提高高偏振比，特别是极高偏振比的测量精度。

Claims (3)

1.一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法，其特征在于：由光腔衰荡方法测量薄膜偏振光学元件s偏振光透过率Ts，由分光光度方法测量薄膜偏振光学元件p偏振光透过率Tp，薄膜偏振光学元件偏振比由公式PR＝Tp/Ts计算得到，其特征在于：测量薄膜偏振光学元件s偏振光透过率的光腔衰荡测量装置由激光光源(1)、偏振光学元件(2)、二分之一波片(3)、分光元件(4)、第一聚焦透镜(5)、第一光电探测器(6)、衰荡光腔的第一腔镜(7)和第二腔镜(10)、被测薄膜偏振光学元件(8)、旋转台(9)、第二聚焦透镜(11)和第二光电探测器(12)、第三聚焦透镜(13)和第三光电探测器(14)组成；激光光源(1)输出的激光束经偏振光学元件(2)和二分之一波片(3)选择为s偏振光后进入衰荡光腔，产生的光腔衰荡信号分别由第二光电探测器(12)和第三光电探测器(14)探测，获得的光腔衰荡信号的衰荡时间用于确定被测薄膜偏振光学元件s偏振光反射率，第二光电探测器(12)和第三光电探测器(14)探测的两路光腔衰荡信号幅值的比值经标定后用于确定被测偏振光学元件的s偏振光透过率；进一步地，旋转光腔衰荡测量装置中二分之一波片角度将激光束偏振态由s偏振变换成p偏振，并移除构成衰荡光腔的第一腔镜(7)和第二腔镜(10)形成分光光度测量构型，第三光电探测器(14)和第一光电探测器(6)探测的两路光强信号幅值的比值经标定后用于确定薄膜偏振光学元件的p偏振光透过率。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法，其特征在于：光腔衰荡s偏振光透过率测量需先测量没有被测薄膜偏振光学元件时的初始衰荡光腔的衰荡时间。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法，其特征在于：旋转台(9)的角度需精确调节和控制，使薄膜偏振光学元件的s偏振光反射率达到最大，透过率达到最小。
CN202010748247.7A 2020-07-30 2020-07-30 一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法 Active CN111982286B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010748247.7A CN111982286B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010748247.7A CN111982286B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111982286A CN111982286A (zh) 2020-11-24
CN111982286B true CN111982286B (zh) 2023-09-29

Family

ID=73444561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010748247.7A Active CN111982286B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111982286B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023154209A1 (en) * 2022-02-10 2023-08-17 Applied Materials, Inc. High precision and high throughput measurement of percentage light loss of optical devices

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435418A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置及测量方法
CN103616164A (zh) * 2013-11-28 2014-03-05 中国科学院光电技术研究所 一种基于脉冲激光光源的反射率/透过率综合测量方法
CN106441817A (zh) * 2016-11-04 2017-02-22 电子科技大学 一种用于光学元件反射率/透过率测量的综合测量装置
CN106556576A (zh) * 2016-11-04 2017-04-05 电子科技大学 一种基于光腔衰荡技术同时测量高反射/高透射光学元件的反射率和透过率的方法
CN107687935A (zh) * 2017-05-12 2018-02-13 电子科技大学 一种高反射腔镜透过率的标定方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435418A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置及测量方法
CN103616164A (zh) * 2013-11-28 2014-03-05 中国科学院光电技术研究所 一种基于脉冲激光光源的反射率/透过率综合测量方法
CN106441817A (zh) * 2016-11-04 2017-02-22 电子科技大学 一种用于光学元件反射率/透过率测量的综合测量装置
CN106556576A (zh) * 2016-11-04 2017-04-05 电子科技大学 一种基于光腔衰荡技术同时测量高反射/高透射光学元件的反射率和透过率的方法
CN107687935A (zh) * 2017-05-12 2018-02-13 电子科技大学 一种高反射腔镜透过率的标定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
光反馈光腔衰荡技术同时测量高反膜S和P偏振反射率;崔浩 等;《电子科技大学学报》;20180330;第47卷(第02期);第307-310页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111982286A (zh) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3689681B2 (ja) 測定装置及びそれを有する装置群
CN109115690B (zh) 实时偏振敏感的太赫兹时域椭偏仪及光学常数测量方法
CN110487173B (zh) 反射式相位正交单频激光干涉测量装置及测量方法
JPS6134442A (ja) 試料表面ないしは試料の表面膜層の物理的特性を検査するためのエリプソメトリ測定法とその装置
JP4455024B2 (ja) 複屈折測定装置
JPH02140604A (ja) 薄い絶縁性フイルムの厚さ測定方法及びその装置
CN100529715C (zh) 双折射光学器件相位延迟量及快轴方向的测量方法及装置
CN105387933B (zh) 一种宽波段布儒斯特窗口调节装置及方法
CN109332879A (zh) 基于迈克尔逊干涉在线振镜定位精度校正加工系统和方法
CN104296875A (zh) 一种光束偏振度测量装置和方法
CN107655599A (zh) 一种光学元件微小应力的测量方法
CN111982286B (zh) 一种薄膜偏振光学元件偏振比测量方法
CN109084676B (zh) 基于激光外差干涉的双基圆盘式渐开线样板测量系统
CN106404695B (zh) 分光光度计
CN111650163B (zh) 一种高功率激光增透膜透过率测量方法及其测量装置
CN103674892A (zh) 一种基于全内反射偏振位相差测量来监控薄膜生长的方法
JP2020008410A (ja) 電場ベクトル計測の校正方法
JPH07260684A (ja) 高精度反射率測定方法及び測定器
CN220304798U (zh) 一种五棱镜直角误差检测辅助装置
CN217716312U (zh) 一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置
JP3343795B2 (ja) 偏光解析装置
JP2019095249A (ja) 光学解析装置及び光学解析方法
CN210893627U (zh) 一种波片相位标定装置
RU2660398C1 (ru) Способ определения коэффициентов отражения или пропускания оптических деталей
CN115127662A (zh) 基于连续波激光的脉冲激光干涉等效波长校准装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant