JPS63500056A - 光の偏光状態を測定するための光検知器の配置 - Google Patents
光の偏光状態を測定するための光検知器の配置Info
- Publication number
- JPS63500056A JPS63500056A JP61503602A JP50360286A JPS63500056A JP S63500056 A JPS63500056 A JP S63500056A JP 61503602 A JP61503602 A JP 61503602A JP 50360286 A JP50360286 A JP 50360286A JP S63500056 A JPS63500056 A JP S63500056A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photodetector
- light
- polarization state
- light beam
- determinant
- 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.)
- Granted
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims description 33
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000000572 ellipsometry Methods 0.000 description 2
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
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
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N21/211—Ellipsometry
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
光の偏光状態を測定するための光検知器の配置技 術 分 野
本発明は、一般に、比較的簡単な光偏光計および光線の偏光状態の測定方法に関
し、さらに詳しくは、独創的かつ単純な光偏光計、ならびに何ら通常の従来技術
に基づく偏光素子例えば波動遅延器および偏光器を必要としない光線の偏光状態
を決定する4つのストークスパラメータ全ての同時測定方法に関する。
背 景 技 術
最も一般的な光線の部分的な偏光状態は、4つのストークスパラメータでうまく
表現される(例えば、M、 Born and E。
Worf、Pr1nciple of 0ptics (Pergamon、
New York。
1975)、554頁 参照)。ストークスパラメータの測定のために数多くの
光偏光計が提唱され、それについての優れたレビューが、P、 S、 )lau
geにより5urface Sci、96 。
108 (1980)に、またK 、 S erkovskiによりP 1an
et、 5tars and Nebulae 5tudied with P
hotopolarimetry(University of Ar1zon
a Press、Tucson、1977)135−174頁に紹介されている
。光線は、通常、一連の光学素子例えば直線遅延器、回転器および偏光計からな
る光学分析計を通過させ、通過光束は直線光検知器により測定される。
光束は、光学分析計の種々の(少なくとも4つの)設定に対し繰り返されるか、
あるいは連続的かつ周期的な変調が一以上の光学素子に印加され、検出される信
号がフーリエ解析され4つのストークスパラメータが決定される(R,M、 A
、 Azzam、0ptik、52.253 (1979))。4つのストーク
スパラメータ全てを同時測定するためのその他の従来技術は、波面の分割(E、
Co11ett、5urface Sci、 96. 156 (1980)
)および振幅の分割(R,M、 A、 Azzam、0ptica Acta
29. 685 (1982))を用いることである。前述した光偏光計は全て
偏光光学素子例えば波動遅延器および偏光計を必要とする。
発 明 の 開 示
本発明は、本明細書中での教示に従い、第1の入射面に対して傾いた角度の光線
を部分的に正反射する表面を宵する第1の光検知器に光線が入射し、その面で部
分的に光線が反射される光偏光計および先側光測定方法を提供することである。
第1の光検知器は、そこで吸収された電磁線に比例する大きさを有する第1の電
気的出力信号を生ずる。
第1の光検知器から部分的に反射された光線は、光線を部分的に正反射する表面
を存する第2の光検知器上で反射される。
第2の光検知器は、光線が第1の入射面とは異なる第2の入射面に対して傾いた
角度でそれに入射するように位置し、これから部分的に光線を反射する。第2の
光検知器もまたそれにより吸収される電磁波に比例する大きさの第2の電気的出
力信号を生ずる。
第2の光検知器から部分的に反射されf二光線は、部分的に光線を正反射する表
面を有する第3の光検知器上で反射される。
第3の光検知器は、光線が第2の入射面とは異なる第3の入射面に対し7て傾い
fこ角度でそれに入射するように位置し、これから部分的に光線を反射する。第
3の光検知器もまたそれにより吸収される電磁波に比例する第3の電気的出力信
号を生ずる。
第3の光検知器から部分的に反射された光線は、実質的に全ての光を吸収する表
面を宵する第4の光検知器上で反射される。
第4の光検知器は、それにより吸収される電磁波に比例する大きさの第4の電気
的出力信号を生ずる。
極めて特徴的なことには、第1、第2、第3および第4の出力信号は、光線の偏
光状態を決定する4つのストークスパラメータ全てを同時測定するために使用さ
れる。このことは、まず4行4列の先側光計行列武人を決定し、第1、第2、第
3および第4の出力信号の各々を対応するデジタル信号に変換し、S−へ1工(
式中、人は4行4列の先側光計行列式であり、■は前記第1、第2、第3および
第4の出力信号からなる4行1列の単一信号ベクトルである。)に従い、4つの
ストークスパラメータの個々を計算する。計算S−八へ1工を実施するためには
、好ましくは、マイクロコンピュータを使用し、入または八1をマイクロコンピ
ュータのメぞり−に記憶させる。人は、好ましくは、4つの光検知器の配置を検
量することにより、すなわち、光偏光計を入力光で照射し、続いてこの人力光か
の4つの線形独立な公知のストークスベクトルで表される4つの異なる線形独立
な状態に偏光されることにより、個々の入力状懸に対応する単一のベクトルを記
録して八を決定する。人はまた、ミューラーの行列式Mと回転行列式Rとを使用
して計算することにより決定することもできる。 本発明の偏光計および方法は
、従来技術の偏光計に比べて以下の長所を有する。
(1)本発明は、4つのストークスパラメータ全て、したがって、(部分的に長
円形な)偏光の最も一般的な状態を決定する完全な偏光計である。
(2) 4つのストークスパラメータ全ては逐次的ではなく、同時に決定される
。
(3)別個の偏光光学素子例えばシートもしくは結晶偏光子または四分の一波長
板を必要とせず、実際には、光検知器の部分的な反射表面(第1図におけるり。
、DlおよびDりがこれらの機能を行う。
(4)本装置は、同期式の回転光学素子を使用する従来技術の偏光計と比べて可
動部品を有しない(D 、 E 、 A 5pnes and(5)変調器例え
ばしばしば使用される光弾性装置(例えばR,J、 Perry、A、H,Hu
nt and D、 R,Huffman。
Appl、Opt、17. 2700(1978))も必要としない。
(6)本発明は4つのソリッドステートな光検知器からなる堅固な設計を提供す
る。
(7)本発明は4つの光検知器により分割される入力光束を偏光決定に対し十分
かつ完全に使用する。
(8) 4つの検知器の幾何学的配置(入射角、連続する入射面間の角度)、誘
電体薄膜被覆により非常に改善することのできる個々の検知器の表面反射パラメ
ータ(r、ψ、 δ )および光電応答因子、さらには、後検知利得(k、、k
、、k、およびに3 )等最適性能を達成できるように複数の固有の自由度を付
与できる。
(9)本機器はオンラインマイクロコンピュータに容易に介在さ仕ることがてき
、このマイクロコンピュータはその入力としてデジタル化された出力電気信号i
。、11. 12およびi3を受信する。マイクロコンピュータは機器行列武人
を記憶し、その逆数を決定し、4つのストークスパラメータを計算する。その結
果は適当な出力装置に表示することができる。
光の偏光状態を測定するための光検知器に対する本発明の府述した長所は、添付
の図面を参照して、以下の好ましい実施態様を参照すれば、当業者には容易に理
解されるであろう。尚、図面において、同一の要素は同一の参照符号で表す。
図面の簡単な説明
第1図は本発明の教示に従う構造の光偏光計の代表的な実施態様の概略的なダイ
アグラム、第2図は第1図の4つの光検知器の出力信号を処理するfコめの信号
処理配置の代表的なブロックダイアグラムである。
発明を実施するための最良の形態
図面を詳細に参照した場合、第1図は4つの光検知器り。。
DI、 D2およびD3の配置である本提案の概略的なダイアグラムを図示する
ものである。D、、D、およびり、の表面は部分的に正反射する上うに傾いてい
て、D3の表面は、通常そこに入射する光に対して、例えば反射防止被覆により
、実質的に光を全て吸収する。個々の光検知器Dmは、それが吸収する光束に比
例する出力電気信号im(m=o、1.2.3 )を発生する。
当業者であれば十分に理解されるであろうが、入力光線に対する入射面は表面平
面(すなわち検知器の部分的に正反射する表面)と入射光線の伝達方向とに対し
て垂直な線により定義される。 同じく当業者には理解されるであろうが、光が
非被覆研磨表面から反射される場合にはかならず、反射光の大部分は入射面では
なく入射面に直角に振動している。研磨表面からの反射により生じに偏光の量は
表面に入射する光の角度にもまた直接関係する。したがって、検知器り。(およ
びり、、D、)により吸収および検知される光は入射光線の偏光状態および検知
器り。の表面に関するその入射角に直接関係する。
により表せば、光検知器り、、D、およびり、の表面から反射される光のストー
クスベクトルは、それぞれ、s、−n。S
S I−n IR+ (α、)n、s (2)’r t= Qta tca t
)y u +(α+)MoSにより与えられる。ミューラー行列式の計算法の議
論については、例えばW 、 A 、 S hurcliffのP olari
zed L ight(Harvard University Press、
Cambridge、1962) 第8章参照。9n(n=0. 1.2)は直
交方向に関して平行(pn)でかつn番目の検知器からの反射に対する入射面に
対して垂直(sn)に定義される(Sは直交軸p。、Soに関して定義される。
)。偏光状態に及ぼす反射の効果はpn、sn 座標系を参照とするミューラー
行列式により記載される。第2式において、4x4のミューラー回転行列式R0
(α1)およびA、(α、)は1つの反射面から次の反射面に向かう入射面の回
転を説明する。第1図に図示したように、α、は方向p1とpoとの間の角度で
あり、同様に、α、は方向p、とl)lとの間の角度である。
その分割された経路に沿っての光の光束は、それぞれ、ストークスベクトルS、
So S、およびStの第1の要素であるSO+ S O’ + S l ’
+およびSt。により与えられる。n番目の検知器の電気出力信号はその吸収す
る光束に比例し、したがって、である。
比例定数knは検知器Dnの特性であり、あらゆる後検知増幅因子を含む。式(
1)−(3)から4つの出力信号i。+ 11.Itおよびi、は、人力光の4
つのストークスパラメータS。、S、。
S2およびS、の線形結合である。したがって、または、さらにコンパクトに、
■−人S (5)
と書くことができる。
すなわち、■は式(4)の左辺を表す4xlの単一信号ベクトルであり、人は右
辺を表す実数の4×4の機器行列式である。
行列式の逆数は式(5)から
S−八−IT (6)
を生ずる。式(6)は入力光の未知のストークスベクトルSが信号ベクトルエお
よび機器行列式へからいかにして得ることができるかを示す。もちろん人は正則
でなければならず、光線が一平面に残存しないという条件を要する(すなわち、
所定の反射のための入射面は先行する入射面に関して回転する必要がある。
機器行列武人は4つの光検知器の配置および特性から計算される。pおよびSの
線形偏光(入射面に対して平行および垂直)が反射の固有偏光であれば、ミュー
ラーの行列式Mは、(R,M。
A、 Azzam and N、 M、 Ba5hara、Ellipsome
try andPolarized Light (North Ho1lan
d、Amsterdam、 1977)、pp、 491−2)により、(式中
、rは非偏光または円偏光入射光に対する強度反射率であり、tanψexp(
jδ)は複合pおよびS反射相関係数の比である。)で与えられる。回転行列式
は、(R,M、 A、 Azzam and N。
M、 Ba5hara、Ellipsometry and Po1arize
d Light(North Ho1land、Amsterdam、1977
) pp、491一式(7)および(8)を式(1)−(3)と合わせると、行
列式への個々の要素amnの明白な説明が可能となる。r、 ψ、 δが任意で
個々の検知器で異なり、回転α8. α、が等しくない一般の場合に対する結果
は本明細書中で取り扱うには余りに複雑すぎる。そこで、説明のため、最初の3
つの検知器の全ての反射パラメータが同一である場合を考え、さらにδ=90°
(入射角を生角に等しく選択することにより、これは可能である。)と仮定する
(R,M、 A、 Azzam and A、 R,M、 Zaghloul。
J、Opt、Soc、Am、67、 1058(1977); R。
M、A、Azzam、J、Opt、Soc、Am 71. 1523(1981
)参照。)式(7)においてδ−90°を設定することにより、単純なミューラ
ーの行列式Mが得られる。α1=α、−45°に選択すると、式(8)の回転行
列式n(α)も単純化される。
式(1)−(3)においてこれらの整理された行列式の置換は以下の機器行列式
(式中、t= 1− r、a= 5in2ψ、t)−−cos2ψ=−(1−a
’)0・5・・・・・・(10))で与えられる。 式(9)の八が正則である
ことが必須である。人の決定は、
det人= (kok+ktka)r’a3b(1−a”r) (11)(ψ≠
0.π/4.またはπ/2であれば、0ではない。)で与えられる。
機器行列武人は、既に前述したように、計算することができるが、さらに実際的
なアプローチは4つの検知器の所定の配置についての計算により八を測定するこ
とである。この工程においては、機器は、続いて、4つの異なる線形独立な状態
、すなわち、4つの線形独立なストークスベクトルで表される状態に偏光する入
力光で照射され、対応する信号ベクトルは各入力状態に対して記録される。この
データは、式(4)により八を完全に特定するのに十分であり、然る後、偏光計
は未知の入力偏光状粋を決定するために使用することができる。人は光の波長の
関数であることに注意するべきで、目的とするスペクトル領域全体にわたって測
定するべきである。単色偏光計は、さらに一般的な型のレーザ例えば632.8
nmのHe−Neレーザまたは10.6mのCO,レーザの1つにより光が発生
させられる場合の用途に適当である。
本明細書中に記載された偏光計および方法は、従来の偏光計に比べて、以下のよ
うな長所を有する。
(1) 本発明は、4つのストークスパラメータ全て、したがって、(部分的に
長円形な)偏光の最も一般的な状態を決定する完全な偏光計である。
(2) 4つのストークスパラメータ全ては逐次的ではなく、同時に決定される
。
(3)別個の偏光光学素子例えばンートもしくは結晶偏光子または四分の一波長
板を必要とせず、実際には、光検知器の部分的な反射表面(第1図におけるDo
、DIおよびり、)がこれらの機能を行う。
(4)本装置は、同期式の回転光学素子を使用する従来技術の偏光計と比へて可
動部品を存しない(D 、 E 、 A 5pnes andP、 S、 Ha
uge、J、 Opt、 Soc、 Am、 66、 949 (1976))
。
(5)変調器例えばしばしば使用される光弾性装置(例えばR,J、Perry
、 A、H,Hunt and D、R,Huffman。
Appl、opt、17. 2700(1978))も必要としない。
(6)本発明は4つのソリッドステートな光検知器からなる堅固な設計を提供す
る。
(7)本発明は4つの光検知器により分割される入力光束を偏光決定に対し十分
かつ完全に使用する。
(8) 4つの検知器の幾何学的配置(入射角、連続する入射面間の角度)、誘
電体薄膜被覆により非常に改善することのできる個々の検知器の表面反射パラメ
ータ(r、ψ、 δ )オヨび光電応答因子、さらには、後検知利得(ko、k
、、に、およびに3)等最適性能達成できるように複数の固有の自由度を付与で
きる。
(9)本機器はオンラインマイクロコンピュータに容易に介在さ仕ることができ
、このマイクロコンピュータはその入力としてデジタル化された出力電気信号i
。+ ’l+ rtおよびi3を受信する。マイクロコンピュータは機器行列式
へを記憶し、その逆数を決定し、4つのストークスパラメータを計−算する。そ
の結果は適当な出力装置に表示することができる。
要約すれば、第1図の4検知器光偏光計においては、光検知器り。、Dlおよび
り、の表面は部分的に正反射し、D3の表面は全て吸収する。4つの出力電気信
号は入力ストークスベクトルSを決定するために用いられる。α、はDoおよび
り、からの連続反射に対する入射面間の角度であり、α、はり、およびり。
からの反射に対する対応する角度であり、pnはn番目の入射面に対して平行な
反射偏光方向である。
第2図は、光検知器り。、Dl、DtおよびD3の入力信号が、まず符号20で
増幅され、この信号が前述したように比例定数knに影響を及ぼし、次いで、プ
ロセッサー、好ましくは、マイクロプロセッサ−24に入力するfこめのアナロ
グ−デジタルコンバータ22により等価なデジタルに変換し、プロセッサー24
において計算S−八へ1丁を行う典型的な信号処理配置のブロックダイアダラム
である。
これとは異なる実施態様においては、プロセッサー24はA/D変換を処理する
ように設けることもできる。
第2図に示したように、第1図の機器は、その入力としてデジタル化した出力型
・気信号i。+ il、!2およびi3を受信するオン−ラインマイクロコンピ
ュータ24に容易に介在させることができる。マイクロコンピュータは、機器行
列武人をメモリーに記憶させ、その逆数を決定し、式(6)を用いて4つのスト
ークスパラメータを計算する。この結果は適当な出力装置26に表示することが
できる。これとは別に、入−1を直接コンピュータメモリーに記憶させることも
できる。
4つのストークスパラメータは、光の偏光状態を記載するための好ましくかつ従
来知られた様式ではあるが、第1図の機器は、その他の状態の光の偏光状態を測
定するためにも使用することができる。さらに、ストークスパラメータを一度決
定すると、その他の特性例えば統一行列式(coherency matrix
)が決定され、それに従うことができる。
光の偏光状態を41定するための光検知器の配置についての本発明に従う幾つか
の実施態様および変形例について本明細書において記載したが、本発明の開示お
よび教示は、当業者にとって多くの変形設計を示唆するであろうことは容易に理
解されるであろう。
FIG、2
国際調査報告
Claims (10)
- 1.(a)第1の入射面に対して傾いた角度で入射する光線を部分的に正反射す る表面を有し、この第1の光検知器により吸収された電磁線に比例した大きさの 第1の電気出力信号を生ずる第1の光検知器(D0)と、 (b)前記第1の入射面とは異なる第2の入射面に対して傾いた角度で入射する 光線を部分的に正反射する表面を有し、この第2の光検知器により吸収された電 磁線に比例した大きさの第2の電気出力信号を生ずる第2の光検知器(D1)と 、(c)前記第2の入射面とは異なる第3の入射面に対して傾いた角度で入射す る光線を部分的に正反射する表面を有し、この第3の光検知器により吸収された 電磁線に比例した大きさの第3の電気出力信号を生ずる第3の光検知器(D2) と、(d)前記第3の光検知器から部分的に反射された光線を実質的に全て吸収 する表面を有し、この第4の光検知器により吸収された電磁線に比例した大きさ の第4の電気出力信号を生ずる第4の光検知器と、 からなる光線の偏光状態を測定するための光偏光計。
- 2.光線の偏光状態を決定する4つのストークスパラメータ全てを同時測定する ための前記第1、第2、第3および第4の出力信号に結合した手段を有する請求 の範囲第1項記載の光線の偏光状態を測定するための光偏光計。
- 3.さらに、式 S=A−1I (式中、Aは4行4列の光偏光計行列式であり、Iは前記第1、第2、第3およ び第4の出力信号からなる4行1列の信号ベクトルである。) に従い4つのストークスパラメータの個々を測定するために、前記第1、第2、 第3および第4の出力信号の個々を対応するデジタル信号に変換するための手段 と、前記デジタル信号を受信するための手段とからなる請求の範囲第2項記載の 光線の偏光状態を決定する4つのストークスパラメータ全てを同時測定するため の光偏光計。
- 4.前記計算するための手段が、その内部に記憶された行列式AまたはA−1を 有するマイクロコンピュータからなる請求の範囲第3項記載の光線の偏光状態を 決定する4つのストークスパラメータの全てを同時測定するための光偏光計。
- 5.(a)第1の入射面に対して傾いた角度の部分的に正反射する表面を存しこ の表面から光線を部分的に反射するとともに、そこで吸収された電磁波に比例す る大きさを有する第1の電気的出力信号を発生する第1の光検知器に光線を向け 、(b)前記第1の入射面とは異なる第2の入射面に対して傾いた角度の部分的 に正反射する表面を有しこの表面から光線を部分的に反射するとともに、そこで 吸収された電磁波に比例する大きさを有する第2の電気的出力信号を発生する第 2の光検知器に第1の光検知器から部分的に反射された光線を向け、(c)前記 第2の入射面とは異なる第3の入射面に対して傾いた角度の部分的に正反射する 表面を有しこの表面から光線を部分的に反射するとともに、そこで吸収された電 磁波に比例する大きさを有する第3の電気的出力信号を発生する第3の光検知器 に第2の光検知器から部分的に反射された光線を向け、(d)実質的に全光線を 吸収する表面を有するとともに、そこで吸収された電磁波に比例する大きさを有 する第4の電気的出力信号発生する第4の光検知器に第3の光検知器から部分的 に反射された光線を向ける、 ことからなる光線の偏光状態を測定する方法。
- 6.前記第1、第2、第3および第4の出力信号を用いて光線の偏光状態を決定 する4つのストークスパラメータ全てを同時測定する工程を含む請求の範囲第5 項記載の光線の偏光状態を測定するための方法。
- 7.さらに、4行4列の光偏光行列式Aを決定し、前記第1、第2、第3および 第4の出力信号の各々を対応するデジタル信号に変換し、S=A−1I(式中、 Aは4行4列の光偏光計行列式であり、Iは前記第1、第2、第3および第4の 出力信号からなる4行1列単一のベクトルである。)に従い4つのストークスパ ラメータの各々を計算する工程からなる請求の範囲第6項記載の光線の偏光状態 を決定する4つのストークスパラメータ全てを同時測定するための方法。
- 8.前記計算工程が、計算S=A−1Iを行うためにマイクロコンピュータを使 用し、前記マイクロコンピュータのメモリーにAまたはA−1を記憶する請求の 範囲第7項記載の光線の偏光状態を決定する4つのストークスパラメータ全てを 同時測定するための方法。
- 9.前記4行4列の光偏光計行列式Aを決定する工程が、4つの光検知器の配置 を検量し、光偏光計を入力光で照射し、続いてこの入力光が4つの線形独立な公 知のストークスベクトルで表される4つの異なる線形独立な状態に偏光されるこ とによりAを決定する請求の範囲第7項記載の光線の偏光状態を決定する4つの ストークスバラメータ全てを同時測定するための方法。
- 10.前記4行4列の光偏光計行列式Aを決定する工程が、ミューラーの行列式 Mと回転行列式Rとを用いて計算され、前記ミューラーの行列式が、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、rは非偏光または円偏光入射光に対する強度反射率であり、tanψe xp(jδ)は複合pおよびS反射相関係数の比である。)で与えられ、前記回 転行列式Rが、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で与えられ、行列式Aの個々の要素amnを決定する請求の範囲第7項記載の光 線の偏光状態を決定する4つのストークスパラメータ全てを同時測定するための 方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/747,611 US4681450A (en) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | Photodetector arrangement for measuring the state of polarization of light |
US747611 | 1985-06-21 | ||
PCT/US1986/001316 WO1986007631A1 (en) | 1985-06-21 | 1986-06-18 | Photodetector arrangement for measuring the state of polarization of light |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63500056A true JPS63500056A (ja) | 1988-01-07 |
JPH0778456B2 JPH0778456B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=25005864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61503602A Expired - Lifetime JPH0778456B2 (ja) | 1985-06-21 | 1986-06-18 | 光の偏光状態を測定するための光検知器の配置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US4681450A (ja) |
EP (1) | EP0233215B1 (ja) |
JP (1) | JPH0778456B2 (ja) |
CA (1) | CA1272042A (ja) |
DE (1) | DE3650059T2 (ja) |
WO (1) | WO1986007631A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0618332A (ja) * | 1992-07-01 | 1994-01-25 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | ストークス・パラメータ測定方法及び装置 |
Families Citing this family (76)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4908508A (en) * | 1987-02-12 | 1990-03-13 | Akzo N.V. | Process and apparatus for determining thicknesses of layers |
JP2542653B2 (ja) * | 1987-12-10 | 1996-10-09 | ファナック株式会社 | 非接触倣い方法 |
US4842404A (en) * | 1988-01-13 | 1989-06-27 | Ilc Technology, Inc. | Dual detector laser beam power monitor |
GB8817382D0 (en) * | 1988-07-21 | 1988-08-24 | Univ Essex | Optical polarimeter |
DE4001506C2 (de) * | 1989-01-20 | 1996-11-21 | Ricoh Kk | Drei Verfahren zum Bestimmen des einzustellenden Meß-Einfallswinkels eines monochromatischen Meß-Lichtstrahls bei der Messung des Brechungsindex und der Dicke einer dünnen Schicht |
US5042951A (en) * | 1989-09-19 | 1991-08-27 | Therma-Wave, Inc. | High resolution ellipsometric apparatus |
US5166752A (en) * | 1990-01-11 | 1992-11-24 | Rudolph Research Corporation | Simultaneous multiple angle/multiple wavelength ellipsometer and method |
US5298972A (en) * | 1990-01-22 | 1994-03-29 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for measuring polarization sensitivity of optical devices |
JPH04218735A (ja) * | 1990-01-22 | 1992-08-10 | Hewlett Packard Co <Hp> | 偏光測定装置及び方法 |
NL9100205A (nl) * | 1991-02-06 | 1992-09-01 | Philips Nv | Inrichting voor het optisch meten van de hoogte van een oppervlak. |
DE4211742A1 (de) * | 1991-04-08 | 1992-10-15 | Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh | Apparatur fuer ellipsometrische untersuchungen von materialien |
US5247176A (en) * | 1991-07-22 | 1993-09-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Infrared laser polarimeter |
US5235177A (en) * | 1991-10-29 | 1993-08-10 | Maximum, Inc. | Angular position sensor using a polarized disc with coded tracks |
US5227623A (en) * | 1992-01-31 | 1993-07-13 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for measuring polarization mode dispersion in optical devices |
US5337146A (en) * | 1992-03-30 | 1994-08-09 | University Of New Orleans | Diffraction-grating photopolarimeters and spectrophotopolarimeters |
US5243185A (en) * | 1992-07-31 | 1993-09-07 | Loral Aerospace Corp. | Apparatus and method for ice detection |
US5666201A (en) * | 1992-09-18 | 1997-09-09 | J.A. Woollam Co. Inc. | Multiple order dispersive optics system and method of use |
US5805285A (en) * | 1992-09-18 | 1998-09-08 | J.A. Woollam Co. Inc. | Multiple order dispersive optics system and method of use |
US5517309A (en) * | 1993-05-03 | 1996-05-14 | Barker; David D. | Tool for analyzing a polarization state of a light beam |
US5400306A (en) * | 1993-06-02 | 1995-03-21 | Hewlett-Packard Company | Differential detection assembly for data retrieval from a data storage disk |
IL107549A (en) * | 1993-11-09 | 1996-01-31 | Nova Measuring Instr Ltd | Device for measuring the thickness of thin films |
US5764365A (en) * | 1993-11-09 | 1998-06-09 | Nova Measuring Instruments, Ltd. | Two-dimensional beam deflector |
USRE38153E1 (en) * | 1993-11-09 | 2003-06-24 | Nova Measuring Instruments, Ltd. | Two-dimensional beam deflector |
US5650610A (en) * | 1995-03-15 | 1997-07-22 | National Research Council Of Canada | Apparatus and method for remote detection of ice or other birefringent material on a surface |
US5625455A (en) * | 1995-06-06 | 1997-04-29 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Rotating analyzer ellipsometer and ellipsometry technique |
US5969818A (en) * | 1998-03-03 | 1999-10-19 | J. A. Woollam Co. Inc. | Beam folding optics system and method of use with application in ellipsometry and polarimetry |
US5963327A (en) * | 1998-03-03 | 1999-10-05 | J.A. Woollam Co. Inc. | Total internal reflection electromagnetic radiation beam entry to, and exit from, ellipsometer, polarimeter, reflectometer and the like systems |
JP3023443B2 (ja) * | 1996-11-25 | 2000-03-21 | 佐藤 進 | 液晶セルパラメータ検出方法 |
US6055391A (en) * | 1997-02-10 | 2000-04-25 | Xerox Corporation | Vibration detection and control system for printers |
US5734473A (en) * | 1997-02-27 | 1998-03-31 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of determining polarization profiles for polychromatic sources |
US6111634A (en) * | 1997-05-28 | 2000-08-29 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness using a multi-wavelength spectrometer during chemical-mechanical polishing |
US6108091A (en) * | 1997-05-28 | 2000-08-22 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for in-situ monitoring of thickness during chemical-mechanical polishing |
US6146248A (en) * | 1997-05-28 | 2000-11-14 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for in-situ end-point detection and optimization of a chemical-mechanical polishing process using a linear polisher |
AU8579998A (en) | 1997-07-28 | 1999-02-16 | Hinds Instruments, Inc. | Measurement of waveplate retardation using a photoelastic modulator |
US5815270A (en) * | 1997-07-29 | 1998-09-29 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechnical College | In-line fiber-optic polarimeter using a fused 1x5 star coupler |
US6300954B1 (en) | 1997-09-12 | 2001-10-09 | Meiryo Tekunika Kabushiki Kaisha | Methods and apparatus for detecting liquid crystal display parameters using stokes parameters |
US6134011A (en) | 1997-09-22 | 2000-10-17 | Hdi Instrumentation | Optical measurement system using polarized light |
JP4629869B2 (ja) | 1998-02-20 | 2011-02-09 | ハインズ インスツルメンツ インコーポレイテッド | 複屈折特性測定方法および装置 |
IL123575A (en) * | 1998-03-05 | 2001-08-26 | Nova Measuring Instr Ltd | Method and apparatus for alignment of a wafer |
US6068539A (en) | 1998-03-10 | 2000-05-30 | Lam Research Corporation | Wafer polishing device with movable window |
EP0973069A3 (en) | 1998-07-14 | 2006-10-04 | Nova Measuring Instruments Limited | Monitoring apparatus and method particularly useful in photolithographically processing substrates |
DE19842364C1 (de) * | 1998-09-16 | 2000-04-06 | Nanophotonics Ag | Mikropolarimeter und Ellipsometer |
US6212961B1 (en) | 1999-02-11 | 2001-04-10 | Nova Measuring Instruments Ltd. | Buffer system for a wafer handling system |
US6697157B2 (en) * | 1999-05-24 | 2004-02-24 | Hinds Instruments | Birefringence measurement |
WO2001007881A1 (en) | 1999-07-27 | 2001-02-01 | Colorado School Of Mines | Parallel detecting, spectroscopic ellipsometers/polarimeters |
US6157448A (en) * | 1999-10-08 | 2000-12-05 | Uniopt Co., Ltd. | Birefringence measurement optical system and high spatial resolution polarimetric apparatus |
DE19953528B4 (de) * | 1999-11-05 | 2010-10-07 | Schott Ag | Vorrichtung und Verfahren zur automatischen Messung der Spannungsdoppelbrechung mit feststehendem Analysator |
DE19953527B4 (de) * | 1999-11-05 | 2006-02-02 | Schott Ag | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Messung der Spannungsdoppelbrechung mit rotierendem Analysator |
US6268914B1 (en) | 2000-01-14 | 2001-07-31 | Hinds Instruments, Inc. | Calibration Process For Birefringence Measurement System |
US6618145B1 (en) | 2000-01-19 | 2003-09-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Spectroplarimetric reflectometer |
US6621067B2 (en) * | 2000-03-03 | 2003-09-16 | Exfo Electro-Optical Engineering Inc. | Polarization independent photodetector device and method of making same |
US6373614B1 (en) | 2000-08-31 | 2002-04-16 | Cambridge Research Instrumentation Inc. | High performance polarization controller and polarization sensor |
US6717706B2 (en) * | 2000-08-31 | 2004-04-06 | Cambridge Research And Instrumentation, Inc. | State of polarization detector |
US6795184B1 (en) * | 2001-04-06 | 2004-09-21 | J.A. Woollam Co., Inc | Odd bounce image rotation system in ellipsometer systems |
WO2002093237A1 (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Optellios, Inc. | Polarization analysis unit, calibration method and optimization therefor |
EP1397651B1 (en) * | 2001-06-18 | 2007-06-06 | Hinds Instruments, Inc. | Birefringence measurement at deep-ultraviolet wavelengths |
US20030075676A1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-04-24 | Bernard Ruchet | Apparatus for measuring state of polarization of a lightwave |
US6674532B2 (en) | 2001-11-02 | 2004-01-06 | Vandelden Jay S. | Interferometric polarization interrogating filter assembly and method |
JP2003294531A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-15 | Anritsu Corp | 偏波解析器 |
US7116419B1 (en) | 2002-11-15 | 2006-10-03 | Purdue Research Foundation | Wavelength-parallel polarization measurement systems and methods |
JP4455024B2 (ja) | 2002-12-13 | 2010-04-21 | キヤノン株式会社 | 複屈折測定装置 |
US6930782B1 (en) | 2003-03-28 | 2005-08-16 | Lam Research Corporation | End point detection with imaging matching in semiconductor processing |
DE10347978B4 (de) * | 2003-10-15 | 2006-03-02 | Raylase Ag | Polarisationsmeßeinrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Polarisation eines Laserstrahls |
US7206066B2 (en) * | 2004-03-19 | 2007-04-17 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Reflectance surface analyzer |
US7206069B2 (en) * | 2004-03-29 | 2007-04-17 | Lucent Technologies Inc. | Optical analyzers of polarization properties |
US8189193B1 (en) | 2004-04-23 | 2012-05-29 | J.A. Woollam Co., Inc. | System and method of applying horizontally oriented arc-lamps in ellipsometer or the like systems |
US7738105B1 (en) | 2004-04-23 | 2010-06-15 | Liphardt Martin M | System and method of applying horizontally oriented arc-lamps in ellipsometer or the like systems |
US20060028962A1 (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-09 | Oron Zachar | Method and system for encoding and detecting optical information |
US20070064572A1 (en) * | 2005-07-27 | 2007-03-22 | Polarizonics Corporation | Optical data encoding and detection |
US7370525B1 (en) | 2006-10-31 | 2008-05-13 | Swan International Sensors Pty. Ltd. | Inflight ice detection system |
FI125849B (fi) * | 2007-05-31 | 2016-03-15 | Teknillinen Korkeakoulu | Absoluuttinen säteilytehon mittaus |
US7800755B1 (en) | 2007-07-02 | 2010-09-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High-speed polarimeter having a multi-wavelength source |
US20120010842A1 (en) | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Ofs Fitel, Llc | Self-Calibration Procedure For Optical Polarimeters |
DE102013200394A1 (de) | 2013-01-14 | 2014-07-17 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Polarisationsmessvorrichtung, Lithographieanlage, Messanordnung, und Verfahren zur Polarisationsmessung |
US9354118B2 (en) | 2014-02-06 | 2016-05-31 | Film Sense, LLC | Multiple wavelength ellipsometer system and related method |
IL253739B (en) | 2017-07-31 | 2021-01-31 | Israel Aerospace Ind Ltd | Baldness detector |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2412074A (en) * | 1944-03-06 | 1946-12-03 | Bausch & Lomb | Device for testing light polarizing elements |
US2583186A (en) * | 1949-11-19 | 1952-01-22 | Research Corp | Method of determining the polarization of a light beam |
US2986066A (en) * | 1957-10-15 | 1961-05-30 | Daystrom Inc | Polarimetric apparatus |
US3001439A (en) * | 1957-10-15 | 1961-09-26 | Daystrom Inc | Apparatus and method for polarimetric analysis |
US3283645A (en) * | 1962-04-26 | 1966-11-08 | Wada Akiyoshi | Laminar flow dichroism polarimeter |
US3506835A (en) * | 1967-08-01 | 1970-04-14 | Zenith Radio Corp | Photo-detector signal-translating device |
US3623814A (en) * | 1969-04-01 | 1971-11-30 | Gen Telephone & Elect | Light beam deflection sensor |
US3642375A (en) * | 1969-10-02 | 1972-02-15 | Sperry Rand Corp | Optical combiner |
US3631254A (en) * | 1969-12-31 | 1971-12-28 | Texas Instruments Inc | Object identification by emission polarization |
US3728030A (en) * | 1970-06-22 | 1973-04-17 | Cary Instruments | Polarization interferometer |
US4333008A (en) * | 1975-04-21 | 1982-06-01 | Sanders Associates, Inc. | Polarization coded doublet laser detection system |
GB1570067A (en) * | 1975-12-11 | 1980-06-25 | Optical Activity Ltd | Polarimeter |
US4203670A (en) * | 1977-04-21 | 1980-05-20 | Bromberg Nathan S | System and method of fluorescence polarimetry |
US4158506A (en) * | 1977-11-15 | 1979-06-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Automatic determination of the polarization state of nanosecond laser pulses |
US4309110A (en) * | 1978-04-23 | 1982-01-05 | Leo Tumerman | Method and apparatus for measuring the quantities which characterize the optical properties of substances |
US4306809A (en) * | 1979-03-26 | 1981-12-22 | The Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Polarimeter |
DE3013498A1 (de) * | 1979-04-09 | 1980-10-30 | Crosfield Business Mach | Optischer modulator sowie laser-graviervorrichtung mit einem derartigen modulator |
SE416681B (sv) * | 1979-04-17 | 1981-01-26 | Johan Emanuel Stenberg | Sett att jemfora tva ytors reflexionsegenskaper |
JPS6118481Y2 (ja) * | 1980-05-09 | 1986-06-05 | ||
US4323899A (en) * | 1980-06-23 | 1982-04-06 | Sperry Corporation | Polarization detector |
-
1985
- 1985-06-21 US US06/747,611 patent/US4681450A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-01-24 US US06/822,354 patent/US4725145A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-18 EP EP86904534A patent/EP0233215B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-18 WO PCT/US1986/001316 patent/WO1986007631A1/en active IP Right Grant
- 1986-06-18 JP JP61503602A patent/JPH0778456B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-18 DE DE3650059T patent/DE3650059T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-18 CA CA000511800A patent/CA1272042A/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0618332A (ja) * | 1992-07-01 | 1994-01-25 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | ストークス・パラメータ測定方法及び装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0233215A1 (en) | 1987-08-26 |
US4681450A (en) | 1987-07-21 |
CA1272042C (en) | 1990-07-31 |
WO1986007631A1 (en) | 1986-12-31 |
EP0233215A4 (en) | 1990-01-08 |
EP0233215B1 (en) | 1994-09-07 |
US4725145A (en) | 1988-02-16 |
DE3650059D1 (de) | 1994-10-13 |
CA1272042A (en) | 1990-07-31 |
JPH0778456B2 (ja) | 1995-08-23 |
DE3650059T2 (de) | 1995-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS63500056A (ja) | 光の偏光状態を測定するための光検知器の配置 | |
US5181080A (en) | Method and apparatus for evaluating the thickness of thin films | |
US5337146A (en) | Diffraction-grating photopolarimeters and spectrophotopolarimeters | |
US7667841B2 (en) | Detector configurations for optical metrology | |
US7286226B2 (en) | Method and apparatus for measuring birefringence | |
JP2000502461A (ja) | 偏光変調用の光学構成部材、この光学構成部材を備えるミュラー偏光計および偏光解析装置、この偏光解析装置の較正方法ならびに偏光解析方法 | |
JP2003508772A (ja) | 平行検出分光楕円偏光計/偏光計 | |
CN1917806A (zh) | 高效低相干干涉测量 | |
JPH07101181B2 (ja) | 位置検出器及び位置測定方法 | |
TW200842308A (en) | One diffraction 6 degree of freedom optoelectronic measurement system | |
US11493433B2 (en) | Normal incidence ellipsometer and method for measuring optical properties of sample by using same | |
CN106546335A (zh) | 一种双通道傅里叶光谱仪及探测方法 | |
JPH06103252B2 (ja) | 高分解能エリプソメータ装置と方法 | |
US5381233A (en) | Polarized-light scatterometer for measuring the thickness of a film coated on the partial of a substrate | |
US7440108B2 (en) | Imaging spectrometer including a plurality of polarizing beam splitters | |
EP0075689A1 (en) | Optical instruments for viewing a sample surface | |
Giro et al. | Polarization properties at Nasmyth: focus of the alt-azimuth TNG telescope | |
CN102589702B (zh) | 一种菲涅尔双面镜干涉成像光谱仪 | |
Azzam et al. | Spectrophotopolarimeter based on multiple reflections in a coated dielectric slab | |
Partridge et al. | Three-dimensional surface reconstruction using emission polarization | |
Azzam | Integrated photopolarimeters | |
Kiedron | Angle-scanning laser interferometer for film thickness measurement | |
JP2685118B2 (ja) | 偏光解析器 | |
Dlugunovich et al. | Laser Goniophotometric Mueller Polarimeter | |
JPH1123230A (ja) | 膜厚測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |