反射椭偏术的琼斯矩阵分析及应用研究(2)

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(4)测量方法灵活，既可以测量反射膜，也可以测量透射膜。

(5)测量速度快。

1.2 椭偏术的原理

椭偏术的原理是:当一束椭圆偏振光照射到被测样品上，反射光的椭圆偏振度会发生变化，通过这些变化可以得到被测样品的信息。根据椭圆偏振度变化的测定，计算得出两个基本的椭偏参数(反射或透射光的振幅比和位相差）。然后求解含有椭偏参数的方程式，从而得到样品的光学常数及它的厚度。

椭偏仪的结构图如椭偏仪的工作结构图源:自/751^-论,文'网·www.751com.cn/

L一光源：椭偏仪一般使用氦氖光来作为它的光源。

P一起偏器：偏振器是重要的光学元件，它能将任何偏振态的光变成线偏振光并定向传输。

W一波片：1/4波片可以将线偏振光变成椭圆偏振光。当入射的线偏振光的光矢量与波片的快轴或慢轴成角时，通过1/4波片可以使圆偏振光或椭圆偏振光变成线偏振光。

S一样品：一般为薄膜。

A一检偏器：用来检验光束是否为偏振光。

D一光电探测器：椭偏仪常用的探测器为光电倍增管，探测器用于接收检测经薄膜反射出来经过转换的线偏振光。

来自光源L的优良光源，通过起偏器P以后得到可调控的线偏光，线偏光照射到被测样品S表面后，光束的偏振态会发生变化，调节器后连有检偏器A，来检测系统输出端偏振态的变化。通过检测偏振光状态的变化，来定性分析被测样品对偏振光的变化影响，得到被测光学系统的参数。

此光波与被测样品间的相互作用是线性的，并且没有频率的变化，样品可通过下面的过程使偏振光波发生变化。

(a)透射：当一束光通过一各向异性媒质(折射率、吸收率或两者均存在各向异性)时，其偏振态将连续变化。文献综述

(b)反射或折射：当光波在两个不同的光学媒质界面上发生反射或折射时，偏振态会发生突变。这种变化的原因是，对于与入射面平行(P)和垂直(S)的两种线偏振光分别有不同的菲涅耳反射系数。

(c)散射：当光波穿过不均匀的媒质时，便发生散射，就像在乳状液体中那样。反射和透射并不明显影响原来光束的准直性，但散射不同于它们，通常伴随着散射能量在一个大的立体角范围内做重新分布现象 [2]。

根据改变光波偏振态的作用方式，可将椭偏测量术分为：散射椭偏术、透射椭偏术、反射椭偏术。本文主要涉及的是反射椭偏术，与透射和散射椭偏术相比具有更广泛的用途[3]。

2 反射椭偏术的琼斯矩阵分析

使用琼斯矩阵理论，构建偏振光经过PWSA式椭偏仪光学系统，通过检测其偏振态的变换，从而进行椭偏参数的测定。

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