CN116136488B - 椭偏测量系统 - Google Patents

Abstract

一种椭偏测量系统，包括恒温机构、位移台、入射机构、收光机构、和探测机构。恒温机构，适用于放置待测样品且将待测样品的温度保持在恒温状态；位移台，被构造为可以沿着不同方向伸缩；入射机构，安装在位移台上，适用于使第一线偏振光入射至待测样品上，以使第一线偏振光在待测样品上发生反射，得到椭圆偏振光；收光机构，安装在位移台上，适用于将椭圆偏振光转换成圆偏振光；探测机构，安装在位移台上，适用于将聚焦激光入射至待测样品的表面，以及获取聚焦激光在待测样品表面上的聚焦状态，以及适用于对圆偏振光进行探测，以得到待测样品的光学参数。

Description

椭偏测量系统

技术领域

本发明涉及光学测量领域，特别涉及椭偏测量系统。

背景技术

对于常温下折射率测量，目前已有很多高精度且成熟的技术方法，例如椭圆偏振法、棱镜耦合法、干涉法、透射谱/反射谱法。

椭圆偏振法是最为常见且已经商业化的折射率测量方法，其通过测量样品反射前后偏振光相位、幅度的变化，来得到待测材料的介电性质（复数折射率或介电常数）。椭偏技术的优势在于其测量精度高，对样品无接触、无破坏性，可测量体材料、薄膜材料的光学参数。棱镜耦合法是通过在薄膜样品表面放置一块耦合棱镜，测量入射的光耦合到薄膜的角度来确定材料的光学参数，该方法只要求角度测量，测量方便，精度较高。干涉法利用相干光通过薄膜材料干涉形成等厚干涉条纹，来确定薄膜材料的光学参数。该方法可以适用于透明样品、弱吸收样品和非透明样品，但不能同时获得厚度和折射率数据，干涉对比度低，光路复杂且要求精度很高。透射谱/反射谱法通过测试宽谱光源通过薄膜的透射率曲线或反射率曲线来计算得到折射率或厚度，两者不能同时得到，原理简单，但对薄膜样品质量要求较高。但是上述方法均不能对低温（～4K）的样品进行探测。

III-V族半导体材料目前在各种光子结构、光电子器件等领域具有重要应用，例如垂直腔表面发射激光器（VCSELs）、发光二极管（LED）、高反射率低损耗性能的半导体晶体膜等。特别是对于一些先进的量子器件，为了保证高的相干性，它们需要工作在低温环境，例如固态单量子发射器（量子点、单色心）需要工作在4k或更低的温度环境，来抑制声子造成的退相干过程；基于量子点与光学微腔强耦合效应的超快全光开关需要也需要工作在相近的温度范围。重要的是，为了确保器件能发挥出最优的性能，我们需要知道相关材料精确的折射率。然而部分材料低温下折射率数据的缺失阻碍了我们设计精密的光学器件。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种椭偏测量系统，该椭偏测量系统能够实现在低温条件下对待测样品进行检测。

根据本发明的实施例，作为本发明的一个方面，提供了一种椭偏测量系统，包括：

恒温机构，适用于放置待测样品且将待测样品的温度保持在恒温状态；

位移台，被构造为能够沿着不同方向伸缩；

入射机构，安装在位移台上，适用于使第一线偏振光入射至待测样品上，以使第一线偏振光在待测样品上发生反射，得到椭圆偏振光；

收光机构，安装在位移台上，适用于将椭圆偏振光转换成圆偏振光；

探测机构，安装在位移台上，适用于将聚焦激光入射至待测样品的表面，并且适用于获取聚焦激光在待测样品表面上的聚焦状态，以及适用于对圆偏振光进行探测，以得到待测样品的光学参数；

其中，响应于聚焦激光在待测样品表面上的聚焦状态发生变化，位移台发生伸缩，以对待测样品的位置进行校正，从而使第一线偏振光入射至待测样品上的位置保持不变。

根据本发明的实施例，探测机构包括：

第一分束镜，适用于透过外部的探测激光；

第二分束镜，适用于再次透过探测激光；

物镜，适用于使探测激光聚焦，得到聚焦激光，并使聚焦激光入射至待测样品的表面，物镜还适用于接收并放大待测样品反射的聚焦激光，反射后的聚焦激光经第二分束镜分为透射激光和第一反射激光，透射激光经第一分束镜后得到第二反射激光；

成像装置，适用于对第一反射激光进行成像；

光谱仪，适用于探测第二反射激光的强度；

其中，第一反射激光成的像和第二反射激光的强度适用于判断聚焦激光在待测样品表面上的聚焦状态，光谱仪还适用于对圆偏振光进行探测，以得到待测样品的光学参数。

根据本发明的实施例，探测机构还包括：

第一光纤，适用于将外部的探测激光传输至第一分束镜；

第一光纤准直器，设置在光纤和第一分束镜之间，适用于对探测激光进行准直；

第二光纤准直器，适用于对第二反射激光进行准直后输入至光谱仪。

根据本发明的实施例，恒温机构包括：

外壳，其内部形成一容置空间，外壳上还设置有玻璃窗口，玻璃窗口适用于使第一线偏振光进入容置空间中，并入射至待测样品上，同时使椭圆偏振光自容置空间中出射；

第一电机，安装于容置空间中，第一电极上放置有待测样品，第一电机适用于驱动待测样品在第一方向发生移动；

第二电机，适用于驱动待测样品在第二方向发生移动，其中，第一电机设置在第二电机上；

冷头以及附着在冷头表面的加热器，适用于调节容置空间内的温度；

其中，第一方向和第二方向垂直。

根据本发明的实施例，入射机构包括：

第二光纤，适用于输入外部的入射光；

第三光纤准直器，适用于对入射光进行准直；

第一偏振片，适用于使准之后的入射光转换为第一线偏振光。

根据本发明的实施例，收光机构包括：

第二偏振片，适用于将椭圆偏转光转换为第二线偏振光；

四分之一波片，适用于将第二线偏振光转换为圆偏振光；

第四光纤准直器，适用于对圆偏振光进行收光。

根据本发明的实施例，光学参数包括待测样品的折射率和消光系数。

根据本发明的实施例，利用探测机构对圆偏振光进行探测，得到待测样品的光学参数的过程包括：

将第二偏振片的光轴旋转多次，得到多个离散的第二偏振片角度，第二偏振片角度为第二偏振片的光轴和第一线偏振光的入射面的夹角；

利用探测机构对每个第二偏振片角度对应的圆偏振光的强度进行探测，得到多个离散的圆偏振光的强度；

根据多个离散的第二偏振片角度、多个离散的圆偏振光的强度、有无玻璃窗口时椭圆偏振光的偏振方向的变化和第一偏振片的光轴与入射面的夹角得到振幅反射比和相位差，其中，振幅反射比为待测样品对P偏振光的反射系数和对S偏振光的反射系数的幅值之比，相位差是指待测样品反射的S偏振光和偏振光之间的相位差；

根据振幅反射比、以及相位差得到待测样品的折射率和消光系数。

根据本发明的实施例提供的恒温机构能够使样品的温度处于恒温状态下，在恒温机构的温度发生变化时，待测样品会发生变化，本发明实施例提供的探测机构能够探测待测样品表面上的聚焦状态，位移台根据聚焦状态发生移动，进而保证第一线偏振光入射至待测样品上的位置保持不变，实现待测样品的光学参数的探测。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的椭偏测量系统的原理图；

图2示出了根据本发明实施例提供的椭偏理论的基本原理图。

附图标记说明：

1、恒温机构；

11、外壳；

111、玻璃窗口；

12、第一电机；

13、第二电机；

14、冷头；

15、加热器；

2、位移台；

3、入射机构；

31、第二光纤；

32、第三光纤准直器；

33、第一偏振片；

34、第一旋转台；

4、收光机构；

41、第二偏振片；

42、四分之一波片；

43、第四光纤准直器；

44、第二旋转台；

5、探测机构；

51、第一分束镜；

52、第二分束镜；

53、物镜；

54、成像装置；

55、光谱仪；

56、第一光纤；

57、第一光纤准直器；

58、第二光纤准直器；

6、待测样品。

具体实施方式

在相关的研究中发现，在低温条件下，有不少学者做了折射率测量相关的研究，例如，利用棱镜折射的方法测量了103K、187K、300K三个温度下的GaAs折射率；通过光学波导模式的方法测量了40K～240K材料的光学参数。通过热干涉法测试了85K～890K温度范围的折射率数据。但上述方法由于其对低温环境的要求，暂未有成熟的技术。以上实验的温度范围虽然测到接近或低于100K，但距离更低的温度例如4K的还相差很远。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图1示出了根据本发明实施例提供的椭偏测量系统的原理图。

如图1所示，提供了一种椭偏测量系统，包括：恒温机构1、位移台2、入射机构3、收光机构4、和探测机构5。

恒温机构1适用于放置待测样品6且将待测样品6的温度保持在恒温状态。位移台2被配置为可以沿着不同方向伸缩。位移台2为XZ双轴位移台，X方向和Z方向如图所示。

入射机构3安装在位移台2上，适用于使第一线偏振光入射至待测样品6上，以使第一线偏振光在待测样品6上发生反射，得到椭圆偏振光。收光机构4安装在位移台上，适用于将椭圆偏振光转换成圆偏振光。探测机构5安装在位移台上，适用于将聚焦激光入射至待测样品6的表面，并且适用于获取聚焦激光在待测样品6表面上的聚焦状态，以及适用于对圆偏振光进行探测，以得到待测样品6的光学参数。

其中，响应于聚焦激光在待测样品6表面上的聚焦状态发生变化，位移台2发生伸缩，以对待测样品6的位置进行校正，从而使第一线偏振光入射至待测样品6上的位置保持不变。

根据本发明的实施例提供的恒温机构1将传统的椭偏原理应用到低温测量中，可以测量宽光谱范围在不同温度下，特别是极低温环境下的材料折射率。

根据本发明的实施例，在恒温机构1的温度发生变化时，待测样品6会发生变化，探测机构5能够探测待测样品6表面上的聚焦状态，进而使位移台2根据聚焦状态发生伸缩，保证第一线偏振光入射至待测样品6上的位置保持不变，实现待测样品6的光学参数的探测。

根据本发明的实施例，探测机构5包括：第一分束镜51、第二分束镜52、物镜53、成像装置54、光谱仪55。

第一分束镜51适用于透过外部的探测激光，第二分束镜52适用于再次透过探测激光。物镜53适用于使探测激光聚焦，得到聚焦激光，并使聚焦激光入射至待测样品6的表面，物镜53还适用于接收并放大待测样品6反射的聚焦激光，聚焦激光经第二分束镜分为透射激光和第一反射激光，透射激光经第一分束镜后得到第二反射激光。成像装置54适用于对第一反射激光进行成像。需要说明的是，在测量开始之前成像装置54适用于观测待测样品6表面，以选取待测样品6表面平整的部分作为第一线偏振光入射的区域。光谱仪55适用于探测第二反射激光的强度。光谱仪55还适用于对圆偏振光进行探测，以得到待测样品6的光学参数。其中，第一反射激光成的像和第二反射激光的强度适用于判断聚焦激光在待测样品6表面上的聚焦状态。

根据本发明的实施例，成像装置54可以为CCD相机或者CMOS相机。

根据本发明的实施例，相关技术中椭偏仪一般需要一个聚焦系统，确保光线经样品反射后可以准确收集到，简化的椭偏仪事实上仅需手动对好光路即可使用，然而对于低温环境的测量，随着温度的变化，待测样品6会发生不规则变化（主要表现为聚焦激光在样品表面聚焦状态发生变化），即待测样品6沿Z轴膨胀或收缩，因此需要利用探测机构5和位移台2对低温环境下待测样品6的位置进行矫正。

根据本发明的实施例，第一分束镜51、第二分束镜52、物镜53、成像装置54利用笼式结构固定在一起，用于聚焦激光的初始聚焦调节。该笼式结构固定在XZ双轴位移台中的Z轴位移台上。

根据本发明的实施例，探测机构5还包括：第一光纤56和第一光纤准直器57和第二光纤准直器58。

第一光纤56适用于将外部的探测激光传输至第一分束镜。第一光纤准直器57设置在光纤和第一分束镜之间，适用于对探测激光进行准直。第二光纤准直器58适用于对第二反射激光进行准直后输入至光谱仪。

根据本发明的实施例，恒温机构1包括：外壳11、第一电机12、第二电机13、冷头14和加热器15。

外壳11其内部形成一容置空间，该容置空间为封闭的，其内部处于真空环境，用于隔绝外部的空气以及热辐射。外壳11上还设置有玻璃窗口111，玻璃窗口111适用于使第一线偏振光进入容置空间中，并入射至待测样品6上，同时使椭圆偏振光自容置空间中出射。第一电机12安装于容置空间中，第一电极12上放置有待测样品6，第一电机适用于驱动待测样品6在第一方向发生移动。第一电机12设置在第二电机13上，第二电机13适用于驱动待测样品6在第二方向发生移动。第一方向和第二方向垂直。冷头14以及附着在冷头表面的加热器15，适用于调节容置空间内的温度，第一电机12和第二电机11可以安装在冷头14上。

根据本发明的实施例，入射机构3包括：第二光纤31、第三光纤准直器32、第一偏振片33。

第二光纤31用于输入外部的入射光。第三光纤准直器32适用于对外部输入的入射光进行准直。第一偏振片33适用于使准直之后的入射光转换为第一线偏振光。在椭偏测量系统中，第一偏振片33作为起偏器。第一偏振片33固定在第一旋转台34上，第一偏振片用于确定第一线偏振光的线偏角度。第一旋转台34还用于改变第一线偏振光入射至待测样品6上的入射角。

根据本发明的实施例，收光机构4包括：第二偏振片41、四分之一波片42、第四光纤准直器43。

第二偏振片41适用于将椭圆偏转光转换为第二线偏振光。第二偏振片41作为检偏器，确定第二线偏振光的线偏角度。四分之一波片42适用于将第二线偏振光转换为圆偏振光，进而平衡光谱仪55的效率，四分之一波片42固定在第二偏振片41上，跟随第二偏振片41一起转动。四分之一波片42的光轴与第二偏振片41的光轴的夹角为45度。第二偏振片41和四分之一波片42固定在第二旋转台44上。第四光纤准直器43适用于对圆偏振光进行收光。第四光纤准直器43输出的圆偏振光进入光谱仪55。

根据本发明的实施例，入射机构3和收光机构4以及光谱仪55，基于旋转检偏器椭偏法（Rotating Analyzer Ellipsometry ，RAE）为椭偏测量系统中关键的测量部分。

根据本发明的实施例，光学参数包括待测样品6的折射率和消光系数。

根据本发明的实施例提供的椭偏测量系统传统在室温下测量时，无需添加玻璃窗口，因此只需要套用现有的椭偏理论加以数据处理即可，但在低温下使用时，玻璃窗口111的影响不可忽略。

根据本发明的实施例，利用探测机构对圆偏振光进行探测，得到待测样品6的光学参数的过程包括：

将第二偏振片41的光轴旋转多次，得到多个离散的第二偏振片角度，第二偏振片角度为第二偏振片的光轴和第一线偏振光入射面的夹角；

利用探测机构5对每个第二偏振片角度对应的圆偏振光的强度进行探测，得到多个离散的圆偏振光的强度；

根据多个离散的第二偏振片角度、多个离散的圆偏振光的强度、有无玻璃窗口111时椭圆偏振光的偏振方向的变化和第一偏振片33的光轴与入射面的夹角得到振幅反射比和相位差，其中，振幅反射比为待测样品6对p偏振光的反射系数和对s偏振光的反射系数的幅值之比，相位差是指待测样品6反射的s偏振光和p偏振光之间的相位差。

根据振幅反射比、以及相位差得到待测样品6的折射率和消光系数。

根据本发明的实施例，待测样品6可以为半导体材料。

以下列举具体实施例对本发明的椭偏测量系统在低温下的具体测量过程进行详细说明。

在本实施例中，入射光的波长范围是700-1000nm。当恒温机构1处于低温（4K-295K）时，玻璃窗口111对光谱仪的探测结果的影响不可忽略。首先，本发明的实施例首先需要对玻璃窗口111造成的影响进行解决，解决方法如下：

图2示出了根据本发明实施例提供的椭偏理论的基本原理图。

如图2所示，首先，基于椭偏仪的基本理论的椭偏方程如式（1）-式（3）所示。

（1）

（2）

（3）

其中，ρ表示待测样品6的复反射比，E _rp 表示椭圆偏振光在p偏振方向的电场强度分量，E _ip 表示第一线偏振光在p偏振方向的电场强度分量，E _rs表示椭圆偏振光在s偏振方向的电场强度分量，E _is 表示第一线偏振光在s偏振方向的电场强度分量r _S 表示待测样品6对s偏振光的反射系数，r _p表示待测样品6对p偏振光的反射系数，是振幅反射比，/>是样品反射的s偏振光相位和p偏振光相位/>之间的相位差，/>反应了样品对光对吸收特性。

在本发明实施例的椭偏测量系统中，光线传播所满足的琼斯矩阵如下：

（4）

其中，GSG表示为式（5）：

（5）

在式（4）中，E _x和E _y表示椭圆偏振光经过第二偏振片41后（即第二线偏振光）的光场分量，右边第一项表示第二偏振片41的琼斯矩阵，G，S分别表示玻璃窗口和待测样品6的琼斯矩阵，最后一项表示入射光经过第一偏振片33后的光场分量。表示第二偏振片41的光轴和第一线偏振光的入射面（简称入射面）之间的夹角，/>表示第一偏振片33的光轴与入射面之间的夹角，E ₀是无偏振的入射光的光场。

在式（5）中，t _s,g和t _p,g表示玻璃窗口的透射系数，由于本发明中实施例使用的玻璃窗口111材质为石英玻璃（SiO₂），其消光系数为0，因此t _s,g和t _p,g为实数。

由于玻璃窗口111的影响，需要对第一偏振片33的光轴与入射面之间的夹角进行校正，具体表示如下：

（6）

式（6）中，表示有无玻璃窗口时椭圆偏振光的偏振方向的变化，该椭圆偏振光是第一线偏振光经过待测样品6反射后得到的，因此只需要在后续计算中将/>替换为/>即可。

将替换为/>后，式（4）可表示为式（7）。

（7）

其中，

（8）

式（8）中，E ₀表示入射光的光场强度，t _s,g和t _p,g表示玻璃窗口的透射系数。本发明实施例中使用的玻璃窗口材质为石英玻璃（SiO₂），其消光系数为0，因此t _s,g和t _p,g为实数。这里，我们展示了该理论如何将玻璃窗口的透射系数转换成易于测量偏振方向变化，而E ₀仅作为整体强度的变化，对结果没有任何影响。

该椭偏测量系统的具体测量过程包括操作S1-操作S5。

在操作S1：待测样品6的制备。该实施例所用待测样品6为10mm*10mm的砷化镓衬底片，需要说明的是，该衬底片需先通过36%的盐酸浸泡3秒以去除表面氧化层，去离子水洗净后迅速放入恒温机构，使其处于真空环境。

在操作S2：椭偏测量系统的调整。参考图1所示的椭偏测量系统，具体步骤包括操作S21-操作S23。

在操作S21，自入射机构3输出的第一校准激光直接水平入射到收光机构4，记录收光机构4收光最高时第一旋转台34的角度和第二旋转台44的角度，确定第二偏振片以及1/4波片光轴的位置，并调整第一偏振片33的光轴与该第一校准激光的入射面的夹角为45度，第二偏振片41的光轴与四分之一波片42的光轴夹角45度，完成后将第一偏振片33固定在第一旋转台34，将第二偏振片41与四分之一波片42固定在第二旋转台44。

在操作S22，校准完成后，转动第一旋转台34使第一校准激光入射到样品表面并从能够第三光纤准直器43收到光，完成收光后将第一校准激光换为入射光（波长范围是700-1000nm的宽谱光）并适当微调使得第四光纤准直器43的收光处于最佳状态，再次记录收光机构4收光最高时第一旋转台34的角度和第二旋转台44的角度。

在操作S23，调整探测机构5即共聚焦校准光路。将两路第二校准激光分别自第一光纤56和第二光纤准直器58处输入，使得两路光在待测样品6表面的聚焦位置相同，聚焦状态相同。之后切换为将探测激光自第一光纤56入射，自待测样品6反射后得到的第二反射激光由第二光纤准直器58收集，调整Z轴位移台使得第二光纤准直器58的收光达到最好状态。

在操作S3，以上完成后先在常温下进行测量，每隔5度转第二偏振片41的光轴角度，即得到多个离散的第二偏振片角度，测量每个第二偏振片角度下反射得到的圆偏振光的强度，得到多个离散的圆偏振光的强度。完成后对恒温机构1降温至待测温度。本实施例中每隔50摄氏度对样品进行了一次测量。需要说明的是每次变温后需对样品聚焦状态进行校准，先调整XZ双轴位移台的Z轴，使得共聚焦系统的收光状态达到最佳，此时发现收光机构4的收光状态可以基本恢复。然后再微调入射光路使其达到最佳收光状态，由于样品变化的不确定性，若需调整较多，需记录好每次收光机构4的调整量以便后续校准。

在操作S4：校准数据测试。操作S3完成后将恒温机构1的温度恢复为常温，继续对常温下无玻璃窗口时的状态进行测试，作为后续校准数据。

在操作S5：数据处理。该过程主要基于椭偏理论对采集到的数据进行处理。

根据光谱仪探测到的数据得到待测样品6的光学参数的过程包括操作S51和操作S52。

在操作S51，根据多个离散的第二偏振片角度、多个离散的圆偏振光的强度、有无玻璃窗口111时椭圆偏振光的偏振方向的变化和第一偏振片33的光轴与入射面的夹角得到振幅反射比和相位差，其中，振幅反射比为待测样品6对p偏振光的反射系数和对s偏振光的反射系数的幅值之比，相位差是指待测样品6反射的s偏振光和p偏振光之间的相位差。具体过程包括操作S511-操作S51如下：

在操作S511，根据多个离散的第二偏振片角度、多个离散的圆偏振光的强度得到光谱仪55的接收光强和接收光强的各个分量。具体过程如下：

以从方程（7）出发继续推导：探测器的接收光强I为：

（9）

其中，

（10）

式（9）经计算和简化得到：

（11）

式（11）中，表示光谱仪55的接收光强，/>表示第二偏振片角度，I ₀是/>的直流分量，I ₁和I ₂是/>的交流分量，I _b是背景噪声，/>是强度参数。其中，强度参数/>表示如下：

（12）

式（12）中，r _s表示待测样品6对S偏振光的反射系数，为等效电场强度。该等效电场强度/>可以通过式（7）-（8）得到。

通过转动第二偏振片41并通过拟合插值处理，可以看作第二偏振片角度为近乎连续的变化，因此可以通过对式（11）进行离散的傅立叶变换得到接收光强的各分量强度与第二偏振片角度的函数，具体表示为式（13）：

（13）。

在式（13）中，是离散变化的第二偏振片角度，/>是对应测到的光场强度。

在操作S512，根据光谱仪的接收光强和接收光强的各个分量、有无玻璃窗口时椭圆偏振光的偏振方向的变化和第一偏振片的光轴与入射面的夹角得到振幅反射比和相位差，具体表示如式（14）。

（14）

式（14）中，为振幅反射比、/>为相位差。

在操作S513，根据振幅反射比、以及相位差得到待测样品6的折射率和消光系数。结合式（14）和式（1）可得到复折射率（包括折射率和消光系数）具体表示如式（15）。

（15）

在式（15）中，是待测样品6的复介电常数，/>表示复介电常数的实部，/>表示复介电常数的虚部，θ是第一线偏振光的入射角，n是待测样品6的折射率，k是待测样品6的消光系数。其中，复介电常数的表示如式（16）

（16）

为使结果更加的可靠，一般需要选择合适的理论模型对得到复折射率的进行拟合，该理论模型例如可以为Sellmeier, Cauchy, Drude等常用模型，根据本发明实施例，可以采用Adachi的复合模型来拟合GaAs材料的复折射率。

以上上述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上上述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种椭偏测量系统，其特征在于，包括：

恒温机构，适用于放置待测样品且将所述待测样品的温度保持在恒温状态；

位移台，被构造为能够沿着不同方向伸缩；所述位移台为XZ双轴位移台；

入射机构，安装在所述位移台上，适用于使第一线偏振光入射至所述待测样品上，以使所述第一线偏振光在所述待测样品上发生反射，得到椭圆偏振光；

收光机构，安装在所述位移台上，适用于将所述椭圆偏振光转换成圆偏振光；

探测机构，安装在所述位移台上，适用于将聚焦激光入射至所述待测样品的表面，并且适用于获取所述聚焦激光在所述待测样品表面上的聚焦状态，以及适用于对所述圆偏振光进行探测，以得到所述待测样品的光学参数；

其中，随着温度的变化，所述待测样品沿Z轴膨胀或收缩，所述聚焦激光在所述待测样品表面上的聚焦状态发生变化，响应于所述聚焦激光在所述待测样品表面上的聚焦状态发生变化，所述位移台发生伸缩，以对所述待测样品的位置进行校正，从而使所述第一线偏振光入射至所述待测样品上的位置保持不变；

其中，所述探测机构包括：

第一分束镜，适用于透过外部的探测激光；

第二分束镜，适用于再次透过所述探测激光；

物镜，适用于使所述探测激光聚焦，得到所述聚焦激光，并使所述聚焦激光入射至所述待测样品的表面，所述物镜还适用于接收并放大所述待测样品反射的聚焦激光，反射后的聚焦激光经所述第二分束镜分为透射激光和第一反射激光，所述透射激光经所述第一分束镜后得到第二反射激光；

成像装置，适用于对所述第一反射激光进行成像；

光谱仪，适用于探测所述第二反射激光的强度；

其中，所述第一反射激光成的像和所述第二反射激光的强度适用于判断所述聚焦激光在所述待测样品表面上的聚焦状态，所述光谱仪还适用于对所述圆偏振光进行探测，以得到所述待测样品的光学参数。

2.根据权利要求1所述的椭偏测量系统，其特征在于，所述探测机构还包括：

第一光纤，适用于将外部的探测激光传输至所述第一分束镜；

第一光纤准直器，设置在所述第一光纤和所述第一分束镜之间，适用于对所述探测激光进行准直；

第二光纤准直器，适用于对所述第二反射激光进行准直后输入至所述光谱仪。

3.根据权利要求1所述的椭偏测量系统，其特征在于，所述恒温机构包括：

外壳，其内部形成一容置空间，所述外壳上还设置有玻璃窗口，所述玻璃窗口适用于使所述第一线偏振光进入所述容置空间中，并入射至所述待测样品上，同时使所述椭圆偏振光自所述容置空间中出射；

第一电机，安装于所述容置空间内，所述第一电机上放置有所述待测样品，所述第一电机适用于驱动所述待测样品在第一方向发生移动；

第二电机，适用于驱动所述待测样品在第二方向发生移动，其中，所述第一电机设置在所述第二电机上；

冷头以及附着在所述冷头表面的加热器，适用于调节所述容置空间内的温度；

其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。

4.根据权利要求3所述的椭偏测量系统，其特征在于，所述入射机构包括：

第二光纤，适用于输入外部的入射光；

第三光纤准直器，适用于对所述入射光进行准直；

第一偏振片，适用于使准直之后的入射光转换为所述第一线偏振光。

5.根据权利要求4所述的椭偏测量系统，其特征在于，所述收光机构包括：

第二偏振片，适用于将所述椭圆偏振光转换为第二线偏振光；

四分之一波片，适用于将所述第二线偏振光转换为所述圆偏振光；

第四光纤准直器，适用于对所述圆偏振光进行收光。

6.根据权利要求5所述的椭偏测量系统，其特征在于，所述光学参数包括所述待测样品的折射率和消光系数。

7.根据权利要求6所述的椭偏测量系统，其特征在于，利用所述探测机构对所述圆偏振光进行探测，得到所述待测样品的光学参数的过程包括：

将所述第二偏振片的光轴旋转多次，得到多个离散的第二偏振片角度，所述第二偏振片角度为所述第二偏振片的光轴和所述第一线偏振光的入射面的夹角；

利用所述探测机构对每个第二偏振片角度对应的圆偏振光的强度进行探测，得到多个离散的圆偏振光的强度；

根据所述多个离散的第二偏振片角度、所述多个离散的圆偏振光的强度、有无所述玻璃窗口时所述椭圆偏振光的偏振方向的变化和第一偏振片的光轴与所述入射面的夹角得到振幅反射比和相位差，其中，所述振幅反射比为所述待测样品对P偏振光的反射系数和对S偏振光的反射系数的幅值之比，所述相位差表示所述待测样品反射的S偏振光和P偏振光之间的相位差；

根据所述振幅反射比、以及所述相位差得到所述待测样品的折射率和消光系数。