CN1207532C - 光学波片的检测仪 - Google Patents
光学波片的检测仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1207532C CN1207532C CN 01132359 CN01132359A CN1207532C CN 1207532 C CN1207532 C CN 1207532C CN 01132359 CN01132359 CN 01132359 CN 01132359 A CN01132359 A CN 01132359A CN 1207532 C CN1207532 C CN 1207532C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wave plate
- detector
- light
- analyzer
- light hole
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
一种光学波片的检测仪，主要适用于测量光学波片的厚度。包括含有支柱顶端的台顶，中间有支撑台，低端有台座的检测台。台顶的通光孔中心与支撑台通光孔中心与台座的通光孔中心是一条垂直线，与置于台顶单色光源发射的光束经过起偏器、全反射镜，穿过待测波片、再经过检偏器至探测器的光路的光轴重合。计算机控制两个分别与置放待测波片的上转盘和置放检偏器的下转盘连接的步进电机。依据待测波片具有晶体双折射的特性，测得滞后角，获得待测波片的厚度。与在先技术相比，本发明的检测仪具有测量精度高，测量误差达到小于1微米。使用方便，操作简单可靠。
Description
技术领域：
本发明是关于光学波片的检测仪，主要适用于测量光学波片的厚度。
背景技术：
被广泛应用的光学波片在光轴准确定向的情况下，起关键作用的是厚度。制作光学波片，厚度的准确控制与测量是十分重要的。但是，在先技术光学波片测试仪器中，只适用于单一厚度(仅是四分之一，二分之一和全波)的波片测量(参见在先技术[1]“用He-Ne激光器研制1.06μm四分之一波片”蒋秉植等，《LaserJournal》Vol.7，No.1，1986，P.24)，或只能对一种特定波长(如1.06μm，0.6328μm)的光学波片进行测量，(参见在先技术[2]“波片测量中的补偿法”苏美开等，《应用激光》Vol.1，No.10，1991)，而且测量仪器复杂、使用繁琐。
发明内容：
本发明是利用晶体制成的待测波片特性，即晶体双折射构成寻常光和非寻常光产生相位变化不同，两者相位之差被称为滞后角，这一滞后角与波片厚度有严格对应的关系，因此测量滞后角得到波片的厚度。
本发明的波片检测仪含有检测台18，检测台18有支柱5，支柱5的顶端有带通光孔的台顶4，支柱5的中间有带通光孔的支撑台8，支柱5的底端有带通光孔的台座12，台顶4内置有单色光源1，起偏器2和全反射镜3；支撑台8上带有微动螺杆9，置有连接第一步进电机17的带中心通光孔的上转盘7，待测波片6置放在上转盘7上的中心通孔的位置上；台座12上置有带与台座12通光孔相对应的中心通光孔的下转盘11，台座12内置有入射面对着台座12通光孔的检偏器10，有接收面对着检偏器出射面的探测器14，探测器14的输出连接到计算机13上，有电源16分别与单色光源1、第一步进电机17、第二步进电机15和计算机13连接，上述的台顶4的通光孔中心与支撑台8的通光孔中心与台座12的通光孔中心是在一条垂直线上，此垂直线与单色光源1发射的光束经过起偏器2、全反射镜3，穿过待测波片6，再经过检偏器10至探测器14的接收面的光路的光轴重合。如图1所示。
本发明的检测仪如上所述的总体结构如图1示。检测仪含检测台18，检测台18是由按支柱5的上、中、下排列的台顶4，支撑台8，台座12和支柱5共四大部分构成。支撑台8上又有带中心通光孔的、方向可精密微调的上转盘7和调整用的微动镙杆9以及第一步进电机17；台座12上有带中心通光孔的下转盘11和台座12以及第二步进电机15。上转盘7和下转盘11的边沿都带有精密齿轮。与步进电机17、15相连。
单色光源1、起偏器2、反射镜3置于台顶4内，单色光源1固定在台顶4内的后边，输出光指向前方的起偏器2，起偏器2置于台顶4内的中间，台顶4内的前端安置反射镜3；待测波片6置于支撑台上的上转盘7上的中心通光孔处；检偏器10置于下转盘11上的中心通光孔处，探测器14置于台座12内最下端，入射面朝向检偏器10的输出光束面以接收检偏器10的输出光束。
单色光源1、起偏器2、反射镜3可以排成一直线其中心线与中心光线重合。
待测波片7、检偏器10分别置于上转盘7和下转盘11中心通光孔的位置上。
当光路中未放入待测波片6时，由计算机控制下转盘11转动，使检偏器10的偏振方向与起偏器2的偏振方向垂直，则来自起偏器2的平行偏振光不能通过检偏器10，成正交消光状态。
所说的电源16提供单色光源电能，采用电流、电压稳定技术，以便得到稳定光功率输出提高测量精度。本发明中电源16也为两个步进电机17、15提供驱动电能，精密地推动检测台18上的两个转盘7、11的机械运动，在计算机的控制下完成上转盘7和下转盘11的旋转。
所说的两个步进电机17、15与上、下转盘7和11连接都采用了精密变速齿轮，从变速中提高测角精度。变速比设计成整数，消除了因小数取舍带来的累积误差。
本发明中的探测器14用于测量光的强度变化，采用光强动态范围优于信噪比103∶1的光敏元件，并与光源的光谱相匹配，如优质的硅光电池、光敏半导体管等；起偏器2和检偏器12可以是各种偏振棱镜或其他性能优良的起偏、检偏器，如带有偏振膜的偏振片等；单色光源1最好为激光器，如氦氖(He-Ne)激光器、半导体激光器、倍频激光器，也可用其它波长经过选定的光源。
本发明中支撑台9的方向调整机构，即微动镙杆10用于保证待测波片精细调节到所需要的位置上，免除旋转时带来系统误差。
本发明中所述控制上转盘7和下转盘11的旋转，都由精确的高频电脉冲为基本单位完成。每一脉冲为步进电机的一步长，每一步长转动一微小角度，而每一步长对应的微小角度又由变速齿轮的直径比进一步提高了角分辨率，提高测量精度。
与在先技术相比，本发明不再受某一特定波长的限制，也不只限于测量四分之一或二分之一或全波波片单一厚度，可测量多种厚度的晶体光学波片。
本发明测量过程是：首先调整测量仪，令起偏器2与检偏器10处于偏振方向正交的消光状态，将待测波片6置于上转盘7上，让光线中心通过待测波片6的中心并光束的入射方向成垂直待测波片的方向。旋转上转盘7，得到探测器14读数最小时，令上转盘7再旋转45度。在这一特定方位开始旋转下转盘11，直到探测器14显示出光强重现最小，测出下转盘11所转过的角度，得到的就是相位变化的滞后角δ。再由滞后角δ求得待测波片的厚度。
待测波片厚度的计算：
d为光束垂直入射待测波片的厚度，寻常光在待测波片中传播后再出射时增加光程为Lo＝nod，对应的相位角为Φo
Φo＝2πnod/λ
同样，对于非寻常光增加的相位角为Φe，
Φe＝2πned/λ
其中no、ne为待测波片的晶体对寻常光和非寻常光的折射率，λ为入射光波长。
由相位角为Φo，Φe给出滞后角δ，
δ＝Φe-Φo＝2π(ne-no)d/λ
从上得出
d＝λδ/[2π(ne-no)]
为了能测得实际待测波片的厚度(除极少数波片只有四分之一、二分之一或整个波长的厚度外，一般都叠加多个全波长厚度)需要增加一个修正值。将上述厚度d上加几个或几十个整数波长的厚度。因为实际的波片，待测波片6的厚度一般不是只有四分之一、二分之一波长和一个整波长的厚度(因这样的波片太薄，不利使用时固定或不利加工)，而是几个或几十个整数波长基础上再附加四分之一、二分之一、一个整波长厚的晶体波片。因此，实际厚度D应为：
D＝Ndλ+d
其中N为真实厚度中所含全波长厚度dλ的整数倍。
本发明的检测仪已经完全自动化，只要在计算机上键入必要的参数，检测仪自动运转，最后结果就是波片的厚度，可由打印机打出测量结果。
与在先技术相比，本发明的检测仪是用光的波长和直接测得滞后角δ为测量基数，测量精度高。由计算机控制全过程的测量，所以不仅测量精确可靠，而且完成一个待测波片的测量只需要20秒钟。所给出待测波片的厚度误差达到几分之一微米(小于1微米)。全部测量由计算机控制进行，使用方便，操作简单可靠。
附图说明：
图1为本发明检测仪的结构示意图
具体实施方式：
具体实施的结构如图1。
起偏器2和检偏器10用消光好的方解石棱镜(消光比大于1比1万)，置放待测波片7、检偏器12的可旋转的上转盘7和下转盘11上分别都带有精密齿轮，精密齿轮与步进电机衔接，齿轮与步进电机之间的速度比为20∶1。置于台顶4内的单色光源1选用单色性好的、方向性好的、输出波长稳定的氦—氖(He-Ne)激光器，电源16为恒流电源。探测器6用的光敏元件测量范围大于三个量级的优质硅光电池。
所检测的待测波片6是石英晶体，测量结果N＝12，dλ＝69.93μm，dλ/2＝39.97μm，D＝Ndλ+dλ/2＝874.10μm，测量10次以上，误差小于0.3μm。
Claims (3)
1.一种光学波片的检测仪，包含单色光源(1)，起偏器(2)和检偏器(10)，其特征在于含有检测台(18)，检测台(18)有支柱(5)，支柱(5)的顶端有带通光孔的台顶(4)，支柱(5)的中间有带通光孔的支撑台(8)，支柱(5)的底端有带通光孔的台座(12)，台顶(4)内置有单色光源(1)，起偏器(2)和全反射镜(3)；支撑台(8)上带有微动螺杆(9)，置有连接第一步进电机(17)的上转盘(7)，待测波片(6)置放在上转盘(7)上的中心孔的位置上；台座(12)上置有带与台座(12)通光孔相对应的中心通孔的下转盘(11)，台座(12)内置有入射面对着台座(12)通光孔的检偏器(10)，有接收面对着检偏器出射面的探测器(14)，探测器(14)的输出连接到计算机(13)上，有电源(16)分别与单色光源(1)、第一步进电机(17)、第二步进电机(15)和计算机(13)连接，上述的台顶(4)的通光孔中心与支撑台(8)的通光孔中心与台座(12)的通光孔中心是在一条垂直线上，此垂直线与单色光源(1)发射的光束经过起偏器(2)、全反射镜(3)，穿过待测波片(6)，再经过检偏器(10)至探测器(14)的接收面的光路的光轴重合，计算机(13)根据测得的相位变化的滞后角计算，得到波片的厚度。
2.根据权利要求1所述的光学波片的检测仪，其特征在于所说的起偏器(2)和检偏器(10)是偏振棱镜，或者是带有偏振膜的偏振片。
3.根据权利要求1所述的光学波片的检测仪，其特征在于所说的单色光源(1)是氦氖激光器，或者是半导体激光器，或者是倍频激光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01132359 CN1207532C (zh) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 光学波片的检测仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01132359 CN1207532C (zh) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 光学波片的检测仪 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1350155A CN1350155A (zh) | 2002-05-22 |
| CN1207532C true CN1207532C (zh) | 2005-06-22 |
Family
ID=4671387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 01132359 Expired - Fee Related CN1207532C (zh) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 光学波片的检测仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1207532C (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100340838C (zh) * | 2005-09-28 | 2007-10-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 测量双折射单轴晶体波片厚度的方法 |
| CN101191721B (zh) * | 2006-12-01 | 2010-09-29 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 剪切系统与剪切方法 |
| CN102508346B (zh) * | 2011-11-08 | 2014-07-30 | 华中科技大学 | 一种用于复合波片光轴对准的装夹装置 |
| CN107121077B (zh) * | 2017-04-19 | 2019-09-27 | 泰州阿法光电科技有限公司 | 一种基于光谱干涉装置的测量系统 |
| CN106908002B (zh) * | 2017-04-19 | 2019-10-01 | 泰州阿法光电科技有限公司 | 一种基于光谱干涉装置的测量方法 |
-
2001
- 2001-11-30 CN CN 01132359 patent/CN1207532C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1350155A (zh) | 2002-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6870621B2 (en) | Small spot ellipsometer | |
| JP7316355B2 (ja) | 垂直入射エリプソメータおよびこれを用いた試験片の光物性の測定方法 | |
| CN100541149C (zh) | 双折射测量系统的精度校准 | |
| CN102393555B (zh) | 一种复合波片光轴对准方法及装置 | |
| CN1207532C (zh) | 光学波片的检测仪 | |
| KR102139995B1 (ko) | 수직입사 및 경사입사 결합형 타원계측기 및 이를 이용한 시편의 광물성 측정 방법 | |
| CN2515652Y (zh) | 光学波片厚度的测量仪 | |
| US5434671A (en) | Birefringent member cell gap measurement method and instrument | |
| Micossi et al. | Measurement of the birefringence properties of the reflecting surface of an interferential mirror | |
| KR100612986B1 (ko) | 액정 표시 장치의 복굴절 위상차 및 셀 간격 측정 장치 | |
| King et al. | Polarimetry applied to alignment and angle measurement | |
| JPWO2020013517A5 (zh) | ||
| Shvets et al. | Analysis of a static scheme of ellipsometric measurements | |
| JPH0763670A (ja) | 分子配向特性測定装置 | |
| Sassella et al. | Generalized anisotropic ellipsometry applied to an organic single crystal: Potassium acid phthalate | |
| JPH0552657A (ja) | 偏光測定器 | |
| JPH06100535B2 (ja) | 複屈折測定装置 | |
| JPH06265318A (ja) | 複屈折体のセルギャップ測定方法およびその装置 | |
| JP2862635B2 (ja) | 音響光学変調素子を用いた光学系の光軸調整装置 | |
| Oakberg | Measurement of low-level strain retardation in optical materials | |
| JPS62223655A (ja) | 格子定数測定装置 | |
| JP3122687B2 (ja) | 角度検出装置 | |
| JPH08128946A (ja) | 光学特性測定方法及び測定装置 | |
| Deutsch et al. | Simple, high precision technique for orienting single crystals | |
| CN1077533A (zh) | 干涉法折射率测定仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20050622 Termination date: 20091230 |