椭偏仪论文.docx

椭偏法侧薄膜后的和折射率
云南大学刘海达
摘要：利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换，平面偏振光通过四分之一波片，使得具有±π/4相位差，使入射光的振动平面和四分之一波片的主截面成45°。将四分之一波片置于其快轴方向f与x方向的夹角α为π/4的方位，E0为通过起偏器后的电矢量，P为E0与x方向间的夹角。，通过四分之一波片后，E0沿快轴的分量与沿慢轴的分量比较，相位上超前π/2。
在x轴、y轴上的分量为：

由于x轴在入射面内，而y轴与入射面垂直，故Ex就是Eip，Ey就是Eis。

图1-3
由此可见，当α=π/4时，入射光的两分量的振幅均为E0/√2，它们之间的相位差为2P-π/2，改变P的数值可得到相位差连续可变的等幅椭圆偏振光。这一结果写成：

椭偏仪，调整，原理，改进
椭偏仪调整
三、仪器的校正仪器出厂前均已调好，满足设计要求，但由于长期使用或运输中的振动可能造成仪器上的各部分位置关系稍有变动。为保证仪器精度需重新调整，步骤如下：注意：在以下所提到的光路调整中不要用眼睛直接观察激光束，需要观察光强时请用白屏（或白纸等）挡住光束，观察白屏上反射光点的亮度。打开主机开关，正对仪器时右手为光源侧，左手为接收侧，使光源侧的游标零点对准大刻度盘的90°位置，当：1．光源侧无光线射出或射出的光强太弱请将光源侧的遮光套管推回并将偏振挡光罩取下，将此侧光栏摘下，并将调整装置插入调整孔，如果光束不能通过两个调整装置上的孔则需将光源侧的挡光罩摘下，松开反射镜固定螺丝，调节反射镜的角度，直到激光束可垂直通过两个调整装置上的孔，并且强度无明显减弱，说明光束方向正确，在此步骤中尽量只调整上侧的棱镜，当此棱镜调节无法使光线方向正确则需先取下此棱镜，将调整装置2装入棱镜下方的圆孔内，调整下侧的棱镜，使光束穿过此装置的两个孔，调整完成后取下调整装置2，再将上侧的棱镜装上，并调整位置使光束通过两个调整装置上的孔，调好后可取下调整装置，将光栏调整到适当位置后锁紧，盖上先前取下的挡光罩，再将偏振挡光罩扣好，则光源侧的光路调整完成；2．当光点偏出接收侧的光栏孔时需要将遮光套管推回并取下接收侧的偏振挡光罩，将光栏座松开并调整到光点通过光栏的中心；3．当光点可以通过接收侧的光栏孔时可直接装上调整光栏，观察光束是否也能通过调整光栏，如不能则要先摘下固定立板，观察光束能否打入接收器遮光管的中心，如不能就要调整接收器的角度，之后再装上固定立板并调整好角度，使光束通过调整光栏；4．将光源侧和接收侧的游标零点各对准大刻度盘的70°位置，在样品台上放置随机携带的样品，使反射光点通过接收光栏及调整光栏，如果光点偏出接收光栏，则要调整样品台下方的调节手钮，使光点射入接收光栏及调整光栏，并锁紧样品台，取下调整光栏，装上接收侧的偏振挡光罩；5．再将光源侧及接收侧的游标零点各对准大刻度盘的90°位置，进入自动椭偏仪软件操作窗口，点击“控制”菜单下的“校正”，打开校正窗口，点击窗口中的“放置1/4波片”按键，继续点击“校正1/4波片”仪器会自动校正光路中元件的相对角度位置，校正后退出此窗口，此步骤完成之后对任意样品测量时光路及样品台都无需再调整。
椭偏仪原理
1单层膜
投射于样品的入射光在入射面上可分为平行于入射面的P分量和垂直于入射面的
分量,这两个分量的反射系数之比,携带着样品与反射有关的光学参量信息,利用P分
与S分量间具有一定位相差的等幅椭圆偏振光入射到样品表面,可使反射光成为线偏
光,因此通过对入射P分量与S分量间位相差以及反射线偏振方位角的测量,就可以
出样品中参与反射的光学参量,例如样品表面薄膜的折射率和厚度。
对于单层膜的情况,是空气——薄膜——衬底系统三种介质组成的,如下图所示:
光来自折射率为n1的介质以U1角射入到折射率为n2、厚度为d的均匀薄膜,反射回
n1的介质中,n1至n2的折射角为U2,n2到衬底系统n3的折射角为U3。
根据折射定理
相邻光束kl+1,kl(l=0,1,2,,,)间的位相差:
薄膜总反射电场的P分量EP反和S分量的ES反如下
其中的r1P、r1S是n1至n2的反射系数,r2P、r2S是n2至n3的反射系数,它们遵循菲涅耳
公式
引入薄膜的总反射系数RP、RS
引入反射系数比(描述反射光偏振状态的变化)其中tgW反映了P分量和S分量在反射时相对振幅所发生的变化,而v则是反射时
P分量与S分量相位变化之差,在椭偏法中,W、v称为椭圆偏振参数。若从实验上测出W
和v,那么如何求出n2和d呢?传统的方法是查表法,而作者则进行了以下的数学推导:
2多层膜
单层薄膜的基础上,我们来分析一下多层薄膜的情形,对于一个任意n层膜系,考
虑一平面波,被某一各向同性物质反射,分解成S波和P波二部分。
311P波情形
三，对于仪器的改进