一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113281267A(43)申请公布日2021.08.20(21)申请号202110530232.8(22)申请日2021.05.14(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人陈修国盛胜庄锦峰刘世元(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人夏倩(51)Int.Cl.G01N21/21(2006.01)G06F17/14(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图3页(54)发明名称一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法(57)摘要本发明公开了一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，属于精密光学测量仪器系统校准领域，该方法包括将多个校准样件依次放置于第一旋转补偿器和第二旋转补偿器之间的校准平面，采集多个校准样件的光强信息；对所述光强信息进行傅里叶分析获得所述光强信息的傅里叶系数，结合所述傅里叶系数建立所述光强信息的矩阵形式函数；使用特征值校准法求解光强信息的矩阵形式函数，得到校准后的起偏臂的调制矩阵和检偏臂的分析矩阵，从而完成系统参数的校准。本发明提出的双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法无需对系统进行建模，可以避免因建模偏差引入的系统误差，大幅度降低了系统校准的难度并且大大提高了系统的校准精度。CN113281267ACN113281267A权利要求书1/1页1.一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1，将多个校准样件依次放置于第一旋转补偿器和第二旋转补偿器之间的校准平面，采集多个校准样件的光强信息；S2，提出与转速相关的基向量组合，将连续变化的光强转化为离散的矩阵形式，对所述连续光强信号进行傅里叶分析获得所述光强信息的傅里叶系数，结合所述傅里叶系数求解所述光强信息的矩阵形式中每一个元素；S3，使用特征值校准法求解光强信息的矩阵形式函数，得到校准后的起偏臂的调制矩阵和检偏臂的分析矩阵，从而完成系统参数的校准。2.根据权利要求1所述的一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，其特征在于，步骤S1中还包括对系统进行空测并采光强信息。3.根据权利要求1所述的一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤，S21，计算理论光强信息的理论傅里叶系数；S22，定义与转速有关的两种基向量，将光强对应的傅里叶函数展开成基向量的组合函数，通过比对同频次项傅里叶系数，建立光强信息的矩阵形式函数。4.根据权利要求3所述的一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，其特征在于，步骤S22中设定第一补偿旋转补偿器与第二旋转补偿器的转速比为互质关系且第一旋转补偿器的转速大于第二旋转补偿器，对得到的光强信息进行傅里叶分析。5.根据权利要求4所述的一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，其特征在于，对得到的光强信息进行傅里叶分析包含的所有频次为[0、2p、2q、4p、4q、(2p‑2q)、(2p+2q)、(4p‑2q)、(4p+2q)、(2p‑4q)、(2p+4q)、(4p‑4q)、(4p+4q)]，对应的光强信息最多存在25个非零傅里叶系数，其中p:q为第一补偿旋转补偿器与第二旋转补偿器的转速比，且p与q为互质关系。6.根据权利要求1所述的一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，其特征在于，采集多个周期的信号取平均作为校准样件的光强信息。7.根据权利要求1‑6任一项所述的一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，其特征在于，多个校准样件包括方位角为0°的偏振片、方位角约为90°的偏振片、方位角约为30°的四分之一波片。8.根据权利要求7所述的一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括，S31，根据光强信息的矩阵形式函数分析校准样件穆勒矩阵的特征值，并结合校准样件的穆勒矩阵的形式反推出校准样件不带方位角信息的穆勒矩阵；S32，遍历校准样件穆勒矩阵方位角使得构造的半正定矩阵存在唯一的零特征值，所述唯一的零特征值对应的零特征向量元素重新排列之后即可得到起偏臂的调制矩阵和检偏臂的分析矩阵，其结果与理论结果吻合，从而完成校准。2CN113281267A说明书1/10页一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法技术领域[0001]本发明属于精密光学测量仪器系统参数校准领域，更具体地，涉及一种双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法。背景技术[0002]相比于传统椭偏仪只能测量样品的幅值比角和相位差角，双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪能够测量样件全穆勒矩阵信息，能够表征