一种快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法.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CN112179851A(43)申请公布日2021.01.05(21)申请号202011044645.7(22)申请日2020.09.29(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)发明人陈修国王鹏张劲松刘世元(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人孔娜李智(51)Int.Cl.G01N21/21(2006.01)G06F17/12(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图5页(54)发明名称一种快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法(57)摘要本发明属于精密光学仪器的系统参数校准相关技术领域，其公开了一种快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，所述方法首先建立包含器件方位角误差的系统模型，然后对模型进行合理约减，通过标准样品获得足够的线性无关的方程组以求解器件方位角误差，并将求解结果拟合为不随波长变动的定值作为最终校准结果，此外，将校准结果代入至系统模型中可以进一步校准待测样品穆勒矩阵。本发明公开的方法能够准确地校准快照式穆勒矩阵椭偏仪各个器件的方位角误差，能够同时适用于透射式与反射式测量配置；同时，所述方法校准出方位角误差后，可以代入至包含方位角误差的系统模型，能够有效提升穆勒矩阵的测量精度。CN112179851ACN112179851A权利要求书1/3页1.一种快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，其特征在于：步骤S1，建立包含器件方位角误差的快照式穆勒矩阵椭偏仪的系统模型；步骤S2，根据器件方位角误差的特点对系统模型进行约减；步骤S3，通过测量标准样品以建立方位角误差与测量结果之间的关系，并且选出预定数量的线性无关的方程组；步骤S4，由步骤S3选出的线性无关的方程组，初步求解各个器件的方位角误差；步骤S5，将步骤S4所得的方位角误差拟合为不随测量波长变化的定值，以作为方位角误差的最终校准结果；步骤S6，将步骤S5所求得的最终方位角误差代入至步骤S2所得的约减后的系统模型，以校正由方位角误差引起的穆勒矩阵测量误差。2.如权利要求1所述的快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，其特征在于：对于第i个器件的穆勒矩阵Mi，将其旋转一个微小的误差角度εi，则考虑方位角误差后的器件实际穆勒矩阵Mi为：M′i＝RM(-εi)MiRM(εi)，i＝1，2,3,4,5,6(1-a)其中，RM表示坐标旋转矩阵。3.如权利要求2所述的快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，其特征在于：包含各个器件方位角误差的系统模型的表达式为：式中，P1(α1)、P2(α2)分别表示方位角为α1的起偏器与方位角为α2的检偏器的穆勒矩阵；Rt(θt,δt)(t＝1,2,3,4)分别表示第t片相位延迟器的穆勒矩阵，其方位角为θt，相位延迟量为δt；M为待测样品的穆勒矩阵；Sin与Sout分别表示入射光与出射光的斯托克斯矢量，通常Sin＝I0[1000]。4.如权利要求2所述的快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，其特征在于：经步骤S2进行约减后的包含各个器件方位角误差的系统模型的表达式为：S′out＝RM(-ε6)P2(90°)RM(ε6)RM(-ε5)R4(45°,δ4)RM(ε5)RM(-ε4)R3(0°,δ3)RM(ε4)MRM(-ε3)R2(0°,δ2)RM(ε3)RM(-ε2)R1(45°,δ1)RM(ε2)RM(-ε1)P1(0°)RM(ε1)Sin(10)。5.如权利要求1所述的快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，其特征在于：步骤S2中，安装时将方位角控制在一定误差范围内，故能得到近似公式(4-a)与公式(4-b)：sin2εi＝2εi，i＝1,2,3,4,5,6(4-a)2CN112179851A权利要求书2/3页-4εi小于0.01时，二阶误差小于10，将二阶及以上误差项忽略，得到公式(4-c)：εiεn＝0，i,n＝1,2,3,4,5,6(4-c)进而测量光谱的表达式为，其中，fmax表示系统最高频率，fmax＝k1+k2+k3+k4，k1:k2:k3:k4为相位延迟器的最简整数厚度比；gj′与hj′分别表示展开式的实频与虚频系数，二者具有如下形式：式中，ml表示待测样品穆勒矩阵的第l个元素；aj,l,0与aj,l,i表示常数项系数。6.如权利要求1-5任一项所述的快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，其特征在于：步骤S3中，标准样品为穆勒矩阵已知的样品。7.如权利要求1-5任一项所述的快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，其特征在于：通过对校准样品的测量光谱进行频域分析与分通道处理即可获得测量光谱的三角展开式的实频系数gj′与虚频系数hj