本公開總體上涉及光學(xué)系統(tǒng)，并且具體來說，涉及用于相干地同時接收基于光學(xué)的電信號的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

光學(xué)測量系統(tǒng)可以被用于測量樣品(例如，被測裝置(dut)或樣本材料或組件)的各種參數(shù)或特征。一般來說，光學(xué)測量系統(tǒng)將入射光導(dǎo)向樣品，并且該樣品可以響應(yīng)于刺激而生成偏振或非偏振反射光、偏振或非偏振透射光、以及電信號(例如，電流和電壓)。該光學(xué)測量系統(tǒng)通常包括用于檢測和分析反射光、透射光和/或電信號以測量該樣品的希望參數(shù)或特征的裝置。

作為示例，用于測量樣品的外在量子效率(eqe：extrinsicquantumefficiency)的光學(xué)測量系統(tǒng)可以包括光源(和其它關(guān)聯(lián)組件)，以在該樣品處生成并引導(dǎo)限定入射光。這種光學(xué)測量系統(tǒng)還可以包括：用于檢測入射光的一部分的基準檢測器，和用于測量由該樣品響應(yīng)于刺激而生成的電響應(yīng)(例如，電流或電壓)的電檢測器。這種光學(xué)測量系統(tǒng)可以包括：用于基于由該測量系統(tǒng)生成的信號來計算該樣品的eqe的分析組件。

類似地，用于測量本征量子效率(iqe：intrinsicquantumefficiency)的光學(xué)測量系統(tǒng)可以包括光源(和其它關(guān)聯(lián)組件)，以在該樣品處生成并引導(dǎo)限定入射光。這種光學(xué)測量系統(tǒng)還可以包括：用于檢測入射光的一部分的基準檢測器，用于檢測從樣品以一角度反射的光的鏡面反射檢測器，用于檢測由樣品反射的散射光的漫反射檢測器，用于檢測由該樣品響應(yīng)于刺激而生成的電響應(yīng)(例如，電流或電壓)的電檢測器。這種光學(xué)測量系統(tǒng)可以包括用于基于由該測量系統(tǒng)生成的信號來計算該樣品的iqe的分析組件。

通常，在前述光學(xué)測量系統(tǒng)中，在由檢測器和樣品測量或生成的信號中可能存在顯著的噪聲。在一些情況下，該噪聲是如此普遍，使得對信號的dc采樣可能無法進行，或者可能導(dǎo)致錯誤的檢測。為了防止噪聲，一些光學(xué)測量系統(tǒng)采用專用鎖定放大器來提取埋在噪聲中的信號。根據(jù)這種技術(shù)，入射光的強度、頻率或相位以一頻率加以調(diào)制。該專用鎖定放大器接收檢測器信號并將其與這樣的信號混頻，即，該信號具有與該調(diào)制頻率建立的相位關(guān)系(通常稱為相干或外差檢測)。接著，使該混頻信號通過濾波器，以基本上生成具有縮減噪聲的檢測器信號。

這種光學(xué)測量系統(tǒng)的缺點是，怎樣將專用鎖定放大器設(shè)計成任務(wù)特定的。這使其難以重新配置該系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于不需要或不能利用鎖定功能的測量。一個示例是：在需要測量可以或無法響應(yīng)刺激光源上的調(diào)制頻率的樣品的eqe和iqe兩者的系統(tǒng)中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的一方面涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以被配置成測量樣品的一個或更多個特性，如外在量子效率(eqe)、本征量子效率(iqe)，或該樣品的其它特性。該系統(tǒng)被配置成對來自該樣品測量系統(tǒng)的信號進行采樣、數(shù)字化以及相干檢測，使得一個或更多個所得測量基于在大致同時的情況下獲取的信號。這易于以實時的方式同時計算并呈現(xiàn)所述一個或更多個所得測量。

根據(jù)第一示例性實施方式，該系統(tǒng)包括：經(jīng)調(diào)制光源，該經(jīng)調(diào)制光源被配置成基于調(diào)制頻率電壓來生成經(jīng)調(diào)制光信號；樣品測量系統(tǒng)，該樣品測量系統(tǒng)被配置成引導(dǎo)入射在樣品上的所述經(jīng)調(diào)制光信號的至少一部分，以測量該樣品的一個或更多個特性，其中，所述樣品測量系統(tǒng)被配置成，依據(jù)對所述樣品的所述一個或更多個特性的所述測量來生成多個測量電流；以及信號調(diào)節(jié)器，該信號調(diào)節(jié)器被配置成分別根據(jù)所述多個電流生成多個測量電壓。

該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)獲取電路，該數(shù)據(jù)獲取電路被配置成，對所述多個測量電壓進行采樣和數(shù)字化，以生成多個測量數(shù)字信號，并且對所述調(diào)制頻率電壓進行采樣和數(shù)字化，以生成基準數(shù)字信號。以大致同時的方式執(zhí)行對所述測量電壓和調(diào)制頻率電壓的所述采樣。所述同時采樣確保所述一個或更多個所得測量(如eqe和iqe)基于由樣品測量系統(tǒng)在大致同時的情況下生成的電流。該系統(tǒng)包括計算裝置，該計算裝置被配置成，利用所述基準數(shù)字信號來執(zhí)行所述測量數(shù)字信號的基于軟件的相干檢測。

根據(jù)一個實施方式，所述計算裝置可以被配置成，至少通過以下各項來執(zhí)行所述測量數(shù)字信號的所述相干檢測：將所述測量數(shù)字信號與基于所述基準數(shù)字信號的混頻信號進行混頻，以生成多個相應(yīng)混頻數(shù)字信號；和對所述數(shù)字混頻信號進行濾波，以生成輸出數(shù)字信號。根據(jù)另一實施方式，所述混頻信號可以與所述基準數(shù)字信號的頻率諧波相關(guān)。另外，所述計算裝置可以被配置成，基于所述輸出數(shù)字信號來生成所述樣品的所述一個或更多個特性的一個或更多個指示。這樣的一個或更多個指示可以包括：所述樣品的eqe、iqe、或其它一個或更多個特性。

根據(jù)第一實施方式，所述樣品測量系統(tǒng)包括：基準檢測器，該基準檢測器被配置成生成所述多個電流中的第一電流，所述第一電流與入射光信號的強度有關(guān)，并且其中，由所述樣品響應(yīng)于所述入射光信號而生成所述多個電流中的第二電流。另選的是，所述樣品測量系統(tǒng)包括：基準檢測器，該基準檢測器被配置成生成所述多個電流中的第一電流，所述第一電流與入射光信號的強度有關(guān)；反射檢測器，該反射檢測器被配置成生成所述多個電流中的第二電流，所述第二電流與由所述樣品響應(yīng)于所述入射光信號而反射的光信號的強度有關(guān)，并且其中，由所述樣品響應(yīng)于所述入射光信號而生成所述多個電流中的第三電流。

根據(jù)第二示例性實施方式，該系統(tǒng)包括：光源，該光源被配置成生成基于各個不同調(diào)制頻率電壓所調(diào)制的不同波段光信號；光學(xué)組合器，該光學(xué)組合器被配置成基于所述不同波段的經(jīng)調(diào)制光信號來生成組合光信號；以及樣品測量系統(tǒng)，該樣品測量系統(tǒng)被配置成引導(dǎo)入射在樣品上的所述組合光信號的至少一部分，以測量該樣品的一個或更多個特性，其中所述樣品測量系統(tǒng)被配置成，依據(jù)對所述樣品的所述一個或更多個特性的所述測量來生成多個測量電流。

根據(jù)第二實施方式，該系統(tǒng)包括：信號調(diào)節(jié)器，該信號調(diào)節(jié)器被配置成分別根據(jù)所述多個電流生成多個測量電壓。而且，該系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)獲取電路，該數(shù)據(jù)獲取電路被配置成，對所述多個測量電壓進行采樣和數(shù)字化，以生成多個測量數(shù)字信號，并且對所述多個調(diào)制頻率電壓進行采樣和數(shù)字化，以生成多個基準數(shù)字信號。按大致同時的方式執(zhí)行對所述測量電壓和所述調(diào)制頻率電壓的所述采樣。另外，該系統(tǒng)包括：計算裝置，該計算裝置被配置成，利用所述基準數(shù)字信號來執(zhí)行所述測量數(shù)字信號的基于軟件的相干檢測。

所述計算裝置可以被配置成，通過以下步驟來執(zhí)行所述測量數(shù)字信號的所述相干檢測：將所述測量數(shù)字信號與基于所述基準數(shù)字信號的混頻信號進行混頻，以生成多個混頻數(shù)字信號；和對所述數(shù)字混頻信號進行濾波，以生成輸出數(shù)字信號。在一個方面，所述混頻信號分別與所述基準數(shù)字信號的頻率諧波相關(guān)。在另一方面，所述混頻信號與皆基于選定的一對或更多對所述基準數(shù)字信號的一個或更多個拍頻相關(guān)。

按照第一示例性實施方式，所述計算裝置被配置成，基于所述輸出數(shù)字信號來生成所述樣品的所述一個或更多個特性(如所述樣品的eqe、iqe、或任何其它一個或更多個特性)的一個或更多個指示。按照第一示例性實施方式，所述樣品測量系統(tǒng)可以被配置成包括：基準檢測器、反射檢測器、以及其它檢測器，并且被配置成生成由所述樣品響應(yīng)于所述入射光而生成的電流。

根據(jù)第三示例性實施方式，該系統(tǒng)包括：光源，該光源被配置成分別生成基于多個不同調(diào)制頻率電壓所調(diào)制的多個光信號；樣品測量系統(tǒng)，該樣品測量系統(tǒng)被配置成引導(dǎo)入射在樣品的不同區(qū)域上的所述多個光信號的一部分，以測量該樣品的一個或更多個特性，其中，所述樣品測量系統(tǒng)被配置成，依據(jù)對所述樣品的所述一個或更多個特性的所述測量來生成多個測量電流；以及信號調(diào)節(jié)器，該信號調(diào)節(jié)器被配置成分別根據(jù)所述多個測量電流生成多個測量電壓。

另外，根據(jù)第三示例性實施方式，該系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)獲取電路，該數(shù)據(jù)獲取電路被配置成，對所述多個測量電壓進行采樣和數(shù)字化，以生成多個測量數(shù)字信號，并且對所述多個調(diào)制頻率電壓進行采樣和數(shù)字化，以生成多個基準數(shù)字信號。按大致同時的方式執(zhí)行對所述測量電壓和所述調(diào)制頻率電壓的所述采樣。另外，該系統(tǒng)包括：計算裝置，該計算裝置被配置成，利用所述基準數(shù)字信號來執(zhí)行所述測量數(shù)字信號的基于軟件的相干檢測。第三實施方式的其它部件可以被配置成與第二示例大致相同或相似。

當結(jié)合附圖考慮時，根據(jù)本發(fā)明的以下詳細描述，本公開的其它方面、優(yōu)點以及新穎特征將變清楚。

附圖說明

圖1a例示了根據(jù)本公開的一方面的示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)的框圖。

圖1b例示了根據(jù)本公開的另一方面的另一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)的框圖。

圖1c例示了根據(jù)本公開的另一方面的、示例性的基于軟件的相干檢測系統(tǒng)的框圖。

圖2a例示了根據(jù)本公開的一方面的另一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)的框圖。

圖2b例示了根據(jù)本公開的另一方面的另一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)的框圖。

圖2c例示了根據(jù)本公開的另一方面的、另一示例性的基于軟件的相干檢測系統(tǒng)的框圖。

圖3例示了根據(jù)本公開的另一方面的另一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)的框圖。

圖4例示了根據(jù)本公開的另一方面的再一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)的框圖。

圖5例示了根據(jù)本公開的另一方面的又一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)的框圖。

圖6例示了根據(jù)本公開的另一方面的由一示例性用戶接口生成的一示例性圖形用戶接口(gui)的屏幕截圖。

具體實施方式

圖1a例示了根據(jù)本公開的方面的示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)100的框圖?？偲饋碚f，該光學(xué)信號處理系統(tǒng)100包括：光源，該光源被配置成生成按特定頻率調(diào)制的選定波長和幅度的入射光；樣品測量系統(tǒng)，該樣品測量系統(tǒng)被配置成將入射光導(dǎo)向樣品，并生成用于測量該樣品的一個或更多個特征的多個信號；信號調(diào)節(jié)器，該信號調(diào)節(jié)器用于基于由該樣品測量系統(tǒng)生成的信號來生成供獲取的合適電壓；數(shù)據(jù)獲取電路，該數(shù)據(jù)獲取電路用于大致執(zhí)行同時采樣和數(shù)字化來自該信號調(diào)節(jié)器的電壓；以及被配置成執(zhí)行該數(shù)字化信號的相干檢測和分析的基于軟件(基于sw)的計算裝置。

信號的同時采樣和相干檢測允許基于sw的計算裝置更準確地實時地生成樣品的一個或更多個測量。這是因為，所述一個或更多個測量取決于大致同時生成的多個信號。換句話說，因信號獲取方面的時間差而造成的不準確或噪聲被最小化。另外，因為多個測量取決于從樣品測量系統(tǒng)生成的不同組的信號，所以該同時采樣和相干檢測確保不同的測量基于大致同時獲取的信號。而且，可以實時地同時準確顯示這種不同測量。

更具體地說，該光學(xué)信號處理系統(tǒng)100包括經(jīng)調(diào)制光源110、調(diào)制頻率源120、波長選擇器130、樣品測量系統(tǒng)140、信號調(diào)節(jié)電路150、數(shù)據(jù)獲取電路160、以及基于sw的計算裝置170。

經(jīng)調(diào)制光源110生成具有限定范圍或帶寬(bw)的波長λbwf的調(diào)制光。經(jīng)調(diào)制光源的示例可以包括：激光器、二極管以及其它類型的光源。經(jīng)調(diào)制光源110基于以限定頻率(f)循環(huán)的調(diào)制信號或電壓vmf來生成調(diào)制光λbwf。調(diào)制頻率源120生成用于經(jīng)調(diào)制光源110的調(diào)制信號或電壓vmf。波長選擇器130根據(jù)調(diào)制光λbwf生成具有選定波長λsf的調(diào)制光，其中，該選定波長λsf具有比調(diào)制光λbwf更窄的頻帶。波長選擇器130可以包括：單色儀、濾波器、或者能夠在調(diào)制光λbwf的波長范圍內(nèi)選擇更窄頻帶波長的其它裝置。

樣品測量系統(tǒng)140被配置成引導(dǎo)入射到樣品上的選定調(diào)制光λsf，以供測量該樣品的一個或更多個特性或特征。根據(jù)該測量，樣品測量系統(tǒng)140生成多個電信號，如電流i1至in。

例如，如果樣品測量系統(tǒng)140被配置成測量樣品的外在量子效率(eqe)，則該樣品測量系統(tǒng)140可以生成：與該樣品上的入射光λsf的功率電平相關(guān)的電流i1，和由該樣品響應(yīng)于入射光λsf而生成的電流i2。如果樣品測量系統(tǒng)140被配置成測量樣品的本征量子效率(iqe)，則該樣品測量系統(tǒng)140可以生成：與該樣品上的入射光λsf的功率電平相關(guān)的電流i1，與由該樣品反射的鏡面光的功率電平相關(guān)的電流i2，與由該樣品反射的漫射光的功率電平相關(guān)的電流i3，以及由該樣品響應(yīng)于入射光λsf而生成的電流i4。應(yīng)當明白，樣品測量系統(tǒng)140可以被配置成測量eqe和iqe兩者，以及對樣品執(zhí)行其它測量。

信號調(diào)節(jié)電路150執(zhí)行電流i1至in的跨阻抗放大和信號調(diào)節(jié)，以生成適于由數(shù)據(jù)獲取電路160采樣和數(shù)字化的電壓v1至vn。例如，信號調(diào)節(jié)電路150可以利用正增益來執(zhí)行跨阻抗放大，以生成在合適電平下的電壓v1至vn，并且應(yīng)用濾波和/或其它處理來縮減噪聲。

如前所述，數(shù)據(jù)獲取電路160對來自信號調(diào)節(jié)電路150的電壓v1至vn進行采樣和數(shù)字化，以分別生成數(shù)字信號d1至dn。另外，數(shù)據(jù)獲取電路160對來自調(diào)制頻率源120的調(diào)制電壓vmf進行采樣和數(shù)字化，以生成數(shù)字信號dmf。為了使通過基于sw的計算裝置所執(zhí)行的相干檢測和任何測量基于大致同時導(dǎo)出的電流i1至in，數(shù)據(jù)獲取電路160被配置成同時對電壓v1至vn和調(diào)制電壓vmf采樣。

基于sw的計算裝置170通過任何合適的數(shù)字接口(如通用串行總線(usb)接口、外圍組件接口(pci)等)接收數(shù)字信號d1至dn和dmf?；趕w的計算裝置可以是任何類型的計算裝置，如臺式計算機、膝上型計算機、智能電話、平板型計算機等。如本文更詳細討論的，基于sw的計算裝置170執(zhí)行基于軟件的相干檢測(還已知為外差或鎖定放大器檢測)，以生成與在大致同時的情況下生成的電流i1至in的強度或功率電平相關(guān)的、潛在較少噪聲的數(shù)字輸出信號?；趕w的計算裝置170以這樣的方式執(zhí)行數(shù)字信號d1至d5的相干檢測，即，所得的輸出信號在大致同時的情況下(thesametimeinstance)由電流i1至i5導(dǎo)出。這確保了針對基于sw的計算裝置370所需的所有變量的時間相關(guān)，以導(dǎo)出樣品的所得一個或更多個測量(例如，eqe和iqe)。

另外，基于sw的計算裝置170可以將所得的一個或更多個測量以及從樣品測量系統(tǒng)140導(dǎo)出的數(shù)據(jù)和其它關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，輸出至諸如顯示器、揚聲器等這樣的用戶接口，以提供與所述一個或更多個測量相關(guān)的用戶信息。經(jīng)由該用戶接口(如在諸如鍵盤、鼠標器、麥克風等這樣的輸入裝置的情況下)，基于sw的計算裝置170可以從用戶接收關(guān)于有關(guān)怎樣執(zhí)行所述一個或更多個測量的指令，和怎樣將信息經(jīng)由該用戶接口提供給用戶。在這方面，基于sw的計算裝置170可以向系統(tǒng)100的任何部件發(fā)送控制信號，以根據(jù)用戶的輸入配置該系統(tǒng)。

圖1b例示了根據(jù)本公開另一方面的另一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)105的框圖。該光學(xué)信號處理系統(tǒng)105是先前討論的光學(xué)信號處理系統(tǒng)100的變型，并且包括如由相同標號表示的許多相同部件。該系統(tǒng)105與系統(tǒng)100的不同之處在于，調(diào)制信號或電壓vmf在數(shù)據(jù)獲取電路160內(nèi)部生成，而不是如系統(tǒng)100中通過外部調(diào)制頻率源120生成。在其它方面，光學(xué)信號處理系統(tǒng)105的操作與先前詳細討論的光學(xué)信號處理系統(tǒng)100大致相同。

圖1c例示了根據(jù)本公開另一方面的、通過該示例性的基于sw的計算裝置170實現(xiàn)的、示例性的基于軟件的相干檢測系統(tǒng)的框圖。該系統(tǒng)170包括：基于sw的鎖相環(huán)(pll)模塊171、基于sw的頻率/諧波(f/h)音調(diào)生成器模塊172、基于sw的混頻器模塊174-1至174-n、基于sw的濾波器模塊176-1至176-n，以及基于sw的處理模塊178?；趕w的處理模塊178可以與用于向和從光學(xué)信號處理系統(tǒng)100或105的其它部件發(fā)送和/或接收信號(如控制信號和感測的參數(shù))的控制接口180連接。另外，基于sw的處理模塊178可以與用于向和從光學(xué)信號處理系統(tǒng)100或105的用戶發(fā)送和/或接收信號(諸如測量相關(guān)信息和控制信號)的用戶接口190連接。

基于sw的pll模塊171被配置成生成利用數(shù)字信號dmf鎖相的信號。因為數(shù)字信號dmf從調(diào)制信號vmf導(dǎo)出，所以由基于sw的pll模塊171生成的信號利用調(diào)制信號vmf來鎖相?；谒x擇的基波或諧波命令p，基于sw的f/h音調(diào)生成器172可以在p等于一(1)的情況下重新生成基本信號dmf，或者可以在p是大于一(1)的整數(shù)的情況下生成信號的希望諧波p*dmf。該諧波可以被用于檢測數(shù)字信號d1至dn中的調(diào)制頻率的諧波分量。盡管為了簡單起見未示出，但基于sw的f/h音調(diào)生成器172的輸出信號p*dmf包括用于在基于sw的混頻器模塊174-1至174-n處的適當外差檢測的正弦和余弦分量。

如上所述，來自基于sw的f/h音調(diào)生成器172的所選音調(diào)p*dmf被應(yīng)用于基于sw的混頻器模塊174-1至174-n。數(shù)字信號d1至dn還分別被施加至基于sw的混頻器模塊174-1至174-n。基于sw的混頻器模塊174-1至174-n將數(shù)字信號d1至dn與所選擇的音調(diào)p*dmf混頻，以生成相應(yīng)的混頻信號。每個混頻信號包括直流(dc)載波分量和邊帶分量(sidebandcomponent)。該邊帶分量可以與系統(tǒng)100或105中的噪聲相關(guān)聯(lián)。對應(yīng)的基于sw的濾波器176-1至176-n大致消除混頻信號的邊帶分量，以分別生成輸出信號do1至don。輸出信號do1至don與由樣品測量系統(tǒng)140生成的信號或電流i1至in的功率電平或強度相關(guān)。

基于sw的處理模塊178根據(jù)樣品的一個或更多個特征的所述一個或更多個希望測量，來處理輸出信號do1至don。例如，如果光學(xué)信號處理系統(tǒng)100或105被配置成測量eqe和/或iqe，則基于sw的處理系統(tǒng)178基于輸出信號d01至don生成指示eqe和/或iqe的參數(shù)?；趕w的處理模塊178可以將測量信息發(fā)送至用戶接口190，以按圖形或非圖形的方式向用戶提供這種信息。

圖2a例示了根據(jù)本公開另一方面的另一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)200的框圖。在先前的示例性實施方式中，系統(tǒng)100和105被配置成生成用于樣品的入射光，由此，該入射光以選定波長配置，并且以特定頻率調(diào)制。相比之下，光學(xué)信號處理系統(tǒng)200被配置成生成用于樣品的組合入射光，由此，該組合入射光從不同波長的多個光導(dǎo)出，并且以不同頻率調(diào)制。

更具體地，光學(xué)信號處理系統(tǒng)200包括經(jīng)調(diào)制光源210-1至210-m、調(diào)制頻率源220-1至220-m、光學(xué)組合器230、樣品測量系統(tǒng)240、信號調(diào)節(jié)電路250、數(shù)據(jù)獲取電路260，以及基于sw的計算裝置270。

經(jīng)調(diào)制光源210-1至210-m分別生成配置有不同波長并以不同頻率調(diào)制的光λsf1至λsfm。經(jīng)調(diào)制光源210-1至210-m分別基于由調(diào)制頻率源220-1至220-m生成的調(diào)制信號或電壓vmf1至vmfm而生成λsf1至λsfm。另選的是，代替外部調(diào)制頻率源220-1至220-m，可以按照光學(xué)信號處理系統(tǒng)105，在數(shù)據(jù)獲取電路260內(nèi)部生成調(diào)制信號或電壓vmf1至vmfm。

光學(xué)組合器230從經(jīng)調(diào)制光源210-1至210-m接收各個光λsf1至λsfm，并將它們組合以生成組合光λcb。作為示例，光學(xué)組合器230可以被配置為均化桿/耦合器(homogenizingrod/coupler)，或其它類型的光學(xué)信號組合裝置。組合光λcb被提供給樣品測量系統(tǒng)240，樣品測量系統(tǒng)240引導(dǎo)組合光λcb入射在樣品上。按照先前的樣品測量系統(tǒng)140，該樣品測量系統(tǒng)240生成與對樣品執(zhí)行的一個或更多個測量相關(guān)聯(lián)的多個電信號i1至in。類似于先前的實施方式，樣品測量系統(tǒng)240可以被配置成依據(jù)eqe和/或iqe測量生成電信號i1至in。

類似于先前的實施方式，信號調(diào)節(jié)電路250執(zhí)行電流i1至in的跨阻抗放大和相關(guān)聯(lián)的信號調(diào)節(jié)，以生成適于由數(shù)據(jù)獲取電路260進行采樣和數(shù)字化的對應(yīng)電壓v1至vn。

該數(shù)據(jù)獲取電路260對來自信號調(diào)節(jié)電路250的電壓v1至vn進行采樣和數(shù)字化，以生成數(shù)字信號d1至dn。數(shù)據(jù)獲取電路260還對來自調(diào)制頻率源220-1至220-n的調(diào)制電壓vmf1至vmfm進行采樣，以分別生成數(shù)字信號dmf1至dmfm。按照前述實施方式，數(shù)據(jù)獲取電路260同時對電壓v1至vn和vmf1至vmfm進行采樣和數(shù)字化，使得由基于sw的計算裝置270生成的所得測量基于在大致同時的情況下從該樣品導(dǎo)出的信號。

按照前述實施方式，基于sw的計算裝置270經(jīng)由數(shù)字接口(例如，usb、pci等)接收數(shù)字信號d1至dn和dmf1至dmfm?；趕w的計算裝置270利用基于調(diào)制的信號dmf1至dmfm來執(zhí)行數(shù)字信號d1至dn的相干檢測，以生成表示來自樣品測量系統(tǒng)240的電流i1至in的強度或功率電平的輸出數(shù)字信號。基于sw的計算裝置270以這樣的方式執(zhí)行數(shù)字信號d1至d5的相干檢測，即，所得的輸出信號在大致同時的情況下由電流i1至i5導(dǎo)出。這確保了針對基于sw的計算裝置270所需的所有變量的時間相關(guān)，以導(dǎo)出樣品的所得一個或更多個測量(例如，eqe和iqe)。

圖2b例示了根據(jù)本公開的另一方面的另一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)205的框圖。光學(xué)信號處理系統(tǒng)205是光學(xué)信號處理系統(tǒng)200的變型，并且包括如由相同標號表示的許多相同部件。光學(xué)信號處理系統(tǒng)205與光學(xué)信號處理系統(tǒng)200的不同之處在于，經(jīng)調(diào)制光源215-1至215-m可以生成具有大致相同波長但以不同頻率調(diào)制的光信號λsf1至λsfm。

另一個區(qū)別是，光信號λsf1至λsfm被分離地傳輸?shù)綐悠窚y量系統(tǒng)240中。樣品測量系統(tǒng)240將光信號λsf1至λsfm導(dǎo)向樣品的不同區(qū)域處。這可以用于執(zhí)行樣品的空間分析。由樣品測量系統(tǒng)240生成的所得電流i1到in皆可以具有來自光信號λsf1到λsfm的貢獻。利用相干檢測，基于sw的計算裝置270能夠分離用于其單個分析的貢獻。

圖2c例示了根據(jù)本公開的另一方面的、通過該示例性的基于sw的計算裝置270實現(xiàn)的、另一示例性的基于軟件的相干檢測系統(tǒng)的框圖。基于sw的計算裝置270包括：多個基于sw的pll模塊272-1至271-m、多個f/h音調(diào)生成器模塊272-1至272-m、以及拍音生成器模塊(beattonegeneratormodule)273。另外，基于sw的計算裝置270還包括：音調(diào)選擇器(mux)274、多個基于sw的相干或鎖定放大器部分275-1-n至275-m-n、以及基于sw的處理模塊278。按照前述實施方式，基于sw的處理模塊278可以與用于發(fā)送控制信號和接收所感測參數(shù)的控制接口280連接，并且還可以與用于向用戶提供信息和從用戶接收信息的用戶接口290連接。

基于sw的pll模塊271-1至271-m分別生成利用數(shù)字信號dmf1至dmfm鎖相的信號。f/h音調(diào)生成器模塊272-1至272-m分別生成基于用戶選定參數(shù)p的基波(p＝1)或諧波(p>1)信號p*dmf1至p*dmfm。拍音生成器模塊273基于從基于sw的pll模塊271-1至271-m生成的鎖相信號中的選定對i和j，來生成所選的拍頻信號dmfi-dmfj。所生成的信號或音調(diào)p*dmf1至p*dmfm和dmfi-dmfj被提供給音調(diào)選擇器模塊274?；谟脩暨x擇信號(sel)，音調(diào)選擇器模塊274輸出所選的音調(diào)t1至tm。

基于sw的相干或鎖定放大器部分275-1-n至275-m-n使用所選的音調(diào)t1至tm，來分別生成相干檢測輸出信號do11至domn。例如，如果針對所選的音調(diào)t1至tm來選擇基本頻率dmf1至dmfm，則輸出信號do11-do1n至dom1-domn分別指示來自樣品測量系統(tǒng)240的電流信號i1至in的基頻分量的強度或功率電平。如果針對所選的音調(diào)t1至tm選擇諧波頻率p*dmf1至p*dmfm(p>1)，則輸出信號do11-do1m至dom1-domn分別指示來自樣品測量系統(tǒng)240的電流信號i1至in的所選的諧波頻率分量的強度或功率電平。類似地，如果針對所選的音調(diào)t1至tm選擇某一拍頻(beatfrequency)，則輸出信號do11-do1n至dom1-domn分別指示來自樣品測量系統(tǒng)240的電流信號i1至in的所選的拍頻分量的強度或功率電平。

基于sw的處理模塊278根據(jù)樣品的一個或更多個特征的所述一個或更多個希望測量，來處理輸出信號do11-do1n至dom1-domn。例如，如果光學(xué)信號處理系統(tǒng)200或205被配置成測量eqe和/或iqe，則基于sw的處理系統(tǒng)278基于輸出信號do11-do1n至dom1-domn，來生成指示eqe和/或iqe的參數(shù)。基于sw的處理模塊278可以將測量信息發(fā)送至用戶接口290，以按圖形或非圖形的方式向用戶提供這種信息。

圖3例示了根據(jù)本公開的另一方面的另一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)300的框圖。該光學(xué)信號處理系統(tǒng)300是先前討論的光學(xué)信號處理系統(tǒng)100的示例性實現(xiàn)，其中樣品測量系統(tǒng)被配置成測量eqe和/或iqe。

具體來說，該光學(xué)信號處理系統(tǒng)300包括：經(jīng)調(diào)制光源310、調(diào)制頻率源320、波長選擇器330、光偏置控制器315、電偏置控制器325、樣品測量系統(tǒng)340、信號調(diào)節(jié)電路350、數(shù)據(jù)獲取電路360、基于sw的計算裝置370、以及用戶接口390。樣品測量系統(tǒng)340又包括：鏡面反射檢測器341、分束器342、漫射裝置343、樣品344、xy臺345、基準檢測器346、漫反射檢測器347、以及光傳輸檢測器348。

經(jīng)調(diào)制光源310被配置成生成具有限定范圍波長λbwf的經(jīng)調(diào)制光信號。經(jīng)調(diào)制光源310被配置成基于由調(diào)制頻率源320生成的調(diào)制信號或電壓vmf來生成光信號λbwf。波長選擇器330被配置成基于來自經(jīng)調(diào)制光源310的光信號λbwf，來生成具有選定波長λsf的經(jīng)調(diào)制光信號，其中該選定波長λsf具有比調(diào)制光λbwf更窄的頻帶。如先前參照系統(tǒng)100所討論的，波長選擇器330可以包括：單色儀、濾波器或其它裝置。

關(guān)于樣品測量系統(tǒng)340，分束器342將光信號λsf分成基準信號和入射信號。該基準信號被提供給基準檢測器346。響應(yīng)于該基準信號，基準檢測器346生成電流i2。該電流i2與光源λsf的強度或功率電平相關(guān)(例如，成比例)。該入射信號通過漫射裝置343導(dǎo)向樣品344。漫射裝置343可以包括積分球(integrationsphere)或其它類型的漫射裝置。

樣品344可以響應(yīng)于漫射的入射光而生成電流i5。該電流i5可以用于確定eqe和iqe、以及樣品344的其它特性。在一些情況下，一些入射光可以穿過或透過樣品344，其可以由光學(xué)透射檢測器348來檢測。響應(yīng)于透射光，光學(xué)透射檢測器348生成電流i4。該電流i4可以用于確定eqe和iqe、以及樣品344的其它特性。

該入射光的一些被反射離開樣品344。反射光由漫射裝置343接收。漫射裝置343包括用于輸出漫反射光的端口。漫反射檢測器347響應(yīng)于來自漫射裝置343的漫反射光而生成電流i3。該電流i3可以用于確定eqe和iqe、以及樣品344的其它特性。另外，以法線角反射離開樣品344的入射光的一些(在此稱為鏡面反射光)穿過漫射裝置343和分束器343，并被鏡面反射檢測器341檢測。鏡面反射檢測器341響應(yīng)于鏡面反射光而生成電流i1。該電流i1可以用于確定eqe和iqe、以及樣品344的其它特性。

樣品測量系統(tǒng)340的x-y臺345支承樣品344，并且易于用戶手動地或者通過由基于sw的計算裝置370生成的x-y控制信號來定位樣品344。x-y臺345還可以包括用于生成指示樣品的溫度的信號的傳感器。x-y臺345可以經(jīng)由控制線路向基于sw的計算裝置370提供溫度信號。

光學(xué)信號處理系統(tǒng)300的光偏置控制器315可以根據(jù)關(guān)于樣品進行的一個或更多個測量，來引導(dǎo)樣品344處的可控光。在這方面，基于sw的計算裝置370生成用于光偏置控制器315的控制信號。另外，電偏置控制器325可以根據(jù)關(guān)于樣品進行的一個或更多個測量，利用可控偏置信號(例如，偏置電壓和/或電流)來偏置樣品344。在這方面，基于sw的計算裝置370生成用于電偏置控制器325的控制信號。

按照前述實施方式，信號調(diào)節(jié)電路350從樣品測量系統(tǒng)340接收電流i1至i5，并且由其生成適于由數(shù)據(jù)獲取電路360進行采樣和數(shù)字化的相應(yīng)電壓v1至v5。按照前述實施方式，數(shù)據(jù)獲取電路360對電壓v1至v5和調(diào)制頻率電壓vmf進行采樣和數(shù)字化，以分別生成數(shù)字信號d1至d5和dmf。按照先前實施方式，數(shù)據(jù)獲取電路360按大致同時的方式對這些電壓進行采樣。

基于sw的計算裝置370以這樣的方式來執(zhí)行數(shù)字信號d1至d5的相干檢測，即，所得的輸出信號在大致同時的情況下由電流i1至i5導(dǎo)出。這確保了基于sw的計算裝置370為導(dǎo)出樣品的eqe和iqe以及其它屬性所需的所有變量的時間相關(guān)性。按照前述實施方式，基于sw的計算裝置370可以按照被指示為交替長短虛線的控制線路，向和從光學(xué)信號處理系統(tǒng)300的各個部件提供和接收控制相關(guān)信號。另外，基于sw的計算裝置370可以經(jīng)由用戶接口390向和從用戶提供和接收測量相關(guān)信息。

圖4例示了根據(jù)本公開的另一方面的另一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)400的框圖。該光學(xué)信號處理系統(tǒng)400是先前討論的光學(xué)信號處理系統(tǒng)200的示例性實現(xiàn)，其中樣品測量系統(tǒng)被配置成測量eqe和/或iqe。

具體來說，該光學(xué)信號處理系統(tǒng)400包括：經(jīng)調(diào)制光源410-1至410-3、調(diào)制頻率源420-1至420-3、光學(xué)組合器430、光偏置控制器415、電偏置控制器425、樣品測量系統(tǒng)440、信號調(diào)節(jié)電路450、數(shù)據(jù)獲取電路460、基于sw的計算裝置470、以及用戶接口490。

經(jīng)調(diào)制光源420-1至420-3被配置成生成具有不同選定波長λsf1、λsf2以及λsf3的經(jīng)調(diào)制光信號，并且分別基于由調(diào)制頻率源420-1、420-2以及420-3生成的調(diào)制信號或電壓vmf1、vmf2以及vmf3，利用不同頻率進行調(diào)制。光學(xué)組合器430組合經(jīng)調(diào)制光信號λsf1、λsf2和λsf3，以生成組合光信號λcb。樣品測量系統(tǒng)440使用組合光信號λcb來生成用于樣品的入射光。樣品測量系統(tǒng)440可以與先前詳細討論的樣品測量系統(tǒng)340大致相同或相似地設(shè)置。

按照先前實施方式，樣品測量系統(tǒng)440生成電流i1至i5。信號調(diào)節(jié)器450執(zhí)行跨阻抗放大和信號調(diào)節(jié)，以將電流i1至i5轉(zhuǎn)換為用于由數(shù)據(jù)獲取電路460進行采樣和數(shù)字化的合適電壓v1至v5。按照前述實施方式，數(shù)據(jù)獲取電路460對電壓v1至v5和調(diào)制電壓vmf1至vmf3進行采樣和數(shù)字化，以分別生成數(shù)字信號d1至d5和dmf1至dmf3。數(shù)據(jù)獲取電路460按大致同時的方式對該信號進行采樣和數(shù)字化。

按照先前討論的基于sw的計算裝置270，基于sw的計算裝置470利用調(diào)制信號dmf1至dmf3執(zhí)行數(shù)字信號d1至d5的相干檢測，以生成輸出數(shù)字信號。例如，如果該相干檢測使用基音(fundamentaltone)dmf1至dmf3，則檢測到的輸出信號指示由樣品測量系統(tǒng)440生成的電流i1至i5的基頻分量的強度或功率電平。例如，如果該相干檢測使用諧波p*dmf1至p*dmf3(p>1)，則檢測到的輸出信號指示由樣品測量系統(tǒng)440生成的電流i1至i5的對應(yīng)諧波頻率分量的強度或功率電平。例如，如果該相干檢測使用所選拍頻(dmfi±dmfj)(i≠j，i＝j(luò)＝{1,2,3})，則檢測到的輸出信號指示由樣品測量系統(tǒng)440生成的電流i1至i5的相應(yīng)拍頻分量的強度或功率電平。

基于sw的計算裝置470以這樣的方式執(zhí)行數(shù)字信號d1至d5的相干檢測，即，所得的輸出信號在大致同時的情況下由電流i1至i5導(dǎo)出。這確保了基于sw的計算裝置470為導(dǎo)出樣品的eqe和iqe以及其它屬性所需的所有變量的時間相關(guān)性。按照前述實施方式，基于sw的計算裝置470可以按照被指示為交替長短虛線的控制線路，向和從光學(xué)信號處理系統(tǒng)400的各個部件提供和接收控制相關(guān)信號。另外，基于sw的計算裝置470可以經(jīng)由用戶接口490向和從用戶提供和接收測量相關(guān)信息。

按照先前實施方式，光學(xué)信號處理系統(tǒng)400的光偏置控制器415根據(jù)關(guān)于樣品進行的一個或更多個測量來引導(dǎo)樣品處的可控光。在這方面，基于sw的計算裝置470生成用于光偏置控制器415的控制信號。電偏置控制器425根據(jù)關(guān)于樣品進行的一個或更多個測量，利用可控偏置信號(例如，偏置電壓和/或電流)來偏置樣品。在這方面，基于sw的計算裝置470生成用于電偏置控制器425的控制信號。

圖5例示了根據(jù)本公開的另一方面的又一示例性光學(xué)信號處理系統(tǒng)500的框圖。該光學(xué)信號處理系統(tǒng)500是先前討論的光學(xué)信號處理系統(tǒng)205的示例性實現(xiàn)，其中樣品測量系統(tǒng)被配置成測量eqe和/或iqe。

具體來說，該光學(xué)信號處理系統(tǒng)500包括：經(jīng)調(diào)制光源510-1至510-3、調(diào)制頻率源520-1至520-3、波束操縱或可編程掩模530、光偏置控制器515、電偏置控制器525、樣品測量系統(tǒng)540、信號調(diào)節(jié)電路550、數(shù)據(jù)獲取電路560、基于sw的計算裝置570以及用戶接口590。

經(jīng)調(diào)制光源520-1至520-3被配置成生成具有大致相同波長的經(jīng)調(diào)制光信號λsf1、λsf2以及λsf3，并且分別基于由調(diào)制頻率源520-1、520-2以及520-3生成的調(diào)制信號或電壓vmf1、vmf2以及vmf3，利用不同頻率來進行調(diào)制。波束操縱/可編程掩模530被配置成將經(jīng)調(diào)制光信號λsf1、λsf2和λsf3引導(dǎo)至樣品的希望區(qū)域。樣品測量系統(tǒng)540使用經(jīng)調(diào)制光信號λsf1、λsf2和λsf3，來生成樣品的入射光信號，以供對其進行空間分析。樣品測量系統(tǒng)540可以與先前詳細討論的樣品測量系統(tǒng)340大致相同或相似地設(shè)置。

按照前述實施方式，樣品測量系統(tǒng)540生成電流i1至i5。信號調(diào)節(jié)電路550執(zhí)行跨阻抗放大和信號調(diào)節(jié)，以將電流i1至i5轉(zhuǎn)換成用于由數(shù)據(jù)獲取電路560進行采樣和數(shù)字化的合適電壓v1至v5。按照前述實施方式，數(shù)據(jù)獲取電路560對電壓v1至v5和調(diào)制電壓vmf1至vmf3進行采樣和數(shù)字化，以分別生成數(shù)字信號d1至d5和dmf1至dmf3。數(shù)據(jù)獲取電路560按大致同時的方式對信號進行采樣。

按照先前討論的基于sw的計算裝置270，基于sw的計算裝置570利用調(diào)制信號dmf1至dmf3執(zhí)行數(shù)字信號d1至d5的相干檢測，以生成檢測到的輸出信號。例如，如果該相干檢測使用基音dmf1至dmf3，則檢測到的輸出信號指示由樣品測量系統(tǒng)540生成的電流i1至i5的基頻分量的強度或功率電平。例如，如果該相干檢測使用諧波p*dmf1至p*dmf3(p>1)，則檢測到的輸出信號指示由樣品測量系統(tǒng)540生成的電流i1至i5的對應(yīng)諧波頻率分量的強度或功率電平。例如，如果該相干檢測使用所選的拍頻(dmfi±dmfj)(i≠j，i＝j(luò)＝{1,2,3})，則檢測到的輸出信號指示由樣品測量系統(tǒng)540生成的電流i1至i5的相應(yīng)拍頻分量的強度或功率電平。

基于sw的計算裝置570以這樣的方式執(zhí)行數(shù)字信號d1至d5的相干檢測，即，所得的輸出信號在大致同時的情況下由電流i1至i5導(dǎo)出。這確保了基于sw的計算裝置570為導(dǎo)出樣品的eqe和iqe以及其它屬性所需的所有變量的時間相關(guān)性。按照前述實施方式，基于sw的計算裝置570可以按照被指示為交替長短虛線的控制線路，向和從光學(xué)測量系統(tǒng)500的各個部件提供和接收控制相關(guān)信號。另外，基于sw的計算裝置570可以經(jīng)由用戶接口590向和從用戶提供和接收測量相關(guān)信息。

按照先前實施方式，光學(xué)測量系統(tǒng)500的光偏置控制器515根據(jù)關(guān)于樣品進行的一個或更多個測量，來引導(dǎo)樣品處的可控光?；趕w的計算裝置570生成用于光偏置控制器515的控制信號。電偏置控制器425根據(jù)關(guān)于樣品進行的一個或更多個測量，利用可控偏置信號(例如，偏置電壓和/或電流)來偏置樣品。在這方面，基于sw的計算裝置570生成用于電偏置控制器525的控制信號。

圖6例示了根據(jù)本公開另一方面的由示例性用戶接口生成的示例性圖形用戶接口(gui)600的屏幕截圖。該gui600包括被配置成例示一個或更多個所選測量的測量顯示部分602。在該示例中，測量顯示部分602以曲線形式描繪了eqe測量的圖形。x軸或水平軸表示波長，而y軸或垂直軸表示eqe。應(yīng)當明白，測量顯示部分602可以以其它格式(如列表、餅圖、條形圖以及其它格式)來例示所述一個或更多個所選測量。例如，顯示部分602可以在波長掃描期間同時顯示eqe、iqe、rs以及rd。

gui600還包括測量選擇部分604，其被配置成允許用戶選擇用于在測量顯示部分602中描繪的一個或更多個測量。例如，在該示例中，測量選擇部分604將eqe例示為所選測量，如由并置復(fù)選標記所指示的。另外，根據(jù)該示例，測量選擇部分604列出了其它可用測量，如iqe、通道1-4(例如，與由在此描述的樣品測量系統(tǒng)生成的各種信號相關(guān))、光譜響應(yīng)度、來自鏡面反射檢測器(rs)的信號、來自漫反射檢測器(rs)的信號、以及來自鏡面反射檢測器和漫反射檢測器(rs+rd)的信號之和。應(yīng)當明白，或多或少不同類型的測量可以經(jīng)由測量選擇部分604對用戶可用。

gui600還包括具有文本框的圖形標記部分606，用于允許用戶標記在測量顯示部分602中描繪的圖形的x軸和y軸。另外，gui600包括用于標識標繪圖的圖例區(qū)域608。當該圖形描繪多個標繪圖時，這是有用的。而且，gui600包括下拉框610，以允許用戶選擇用于所述一個或更多個所選測量(如圖形、列表等)的顯示格式。

gui600還包括提供與當前掃描有關(guān)的信息的掃描細節(jié)區(qū)域612。gui600還包括指示與當前會話相關(guān)的數(shù)據(jù)日志文件的當前會話614。利用加載和移除軟按鈕616和618，用戶能夠從所選數(shù)據(jù)日志文件加載數(shù)據(jù)，以及移除數(shù)據(jù)日志文件。而且，gui600包括開始和中止軟按鈕620，以允許用戶開始測量掃描和中止測量掃描。應(yīng)當明白，gui600僅僅是示例，并且gui可以以許多不同的方式配置。

雖然已經(jīng)結(jié)合各個實施方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)當明白，本發(fā)明能夠加以進一步修改。本申請旨在覆蓋總體上遵循本發(fā)明原理的本發(fā)明的任何變化、使用或修改，并且包括如處于本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的已知和慣常實踐范圍內(nèi)的相對于本公開的這種偏離。