基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于偏振測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀 誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 斯托克斯參量（Stokes vector)是描述光束偏振態(tài)的一種表征方法。斯托克斯偏 振儀（Stokes polarimeter)可以準(zhǔn)確測(cè)量入射光束的斯托克斯參量，已廣泛應(yīng)用于高分辨 光刻、生物醫(yī)學(xué)和遠(yuǎn)程遙感等領(lǐng)域。在光刻系統(tǒng)中，基于光調(diào)制法的偏振檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用最為 廣泛，可準(zhǔn)確測(cè)量照明光束和成像光束的偏振態(tài)分布，以及投影物鏡的偏振像差。旋轉(zhuǎn)波片 法是基于光調(diào)制法測(cè)量入射光束斯托克斯參量的一種測(cè)量方法?；谛D(zhuǎn)波片法的偏振測(cè) 量?jī)x通常由可旋轉(zhuǎn)的四分之一波片、固定的檢偏器和光電探測(cè)器構(gòu)成。四分之一波片的快 軸方位角誤差、相位延遲量誤差和檢偏器的透光軸方位角誤差是影響斯托克斯偏振儀測(cè)量 精度的主要因素。因此，需要對(duì)斯托克斯偏振儀進(jìn)行誤差標(biāo)定和補(bǔ)償，以提高其測(cè)量精度。
[0003] 目前，國內(nèi)外學(xué)者已研宄出四點(diǎn)標(biāo)定法和Equator-Poles標(biāo)定法，來實(shí)現(xiàn)斯托 克斯偏振儀的標(biāo)定。上述兩種方法均需要利用偏振態(tài)產(chǎn)生器PSG(Polarization State Generator)產(chǎn)生不少于4種線性無關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)參考光，并且需要對(duì)每種參考偏振光進(jìn)行至少 4次測(cè)量，標(biāo)定過程復(fù)雜，且只能求出斯托克斯偏振儀的儀器矩陣，不能計(jì)算出各個(gè)誤差源 的大小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是研宄斯托克斯偏振儀的參數(shù)誤差與入射光束斯托克斯參量之間 的關(guān)系，提出一種基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法，該方法以水平 線偏振光作為標(biāo)準(zhǔn)參考光，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算得到四分之一波片的參數(shù)誤差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) 對(duì)斯托克斯偏振儀的誤差補(bǔ)償。該方法操作簡(jiǎn)單、可行性強(qiáng)、標(biāo)定精度高。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[0006] 一種基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法，具體步驟為：
[0007] 步驟101、利用偏振態(tài)產(chǎn)生器PSG產(chǎn)生水平線偏振光，作為標(biāo)準(zhǔn)參考光；
[0008] 步驟102、利用待標(biāo)定的斯托克斯偏振儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參考光進(jìn)行N次測(cè)量（N大于等于 4)，獲得N個(gè)光強(qiáng)值；
[0009] 步驟103、對(duì)獲得的N個(gè)光強(qiáng)值進(jìn)行傅里葉分析，得到相應(yīng)的各項(xiàng)傅里葉系數(shù)； [0010] 步驟104、利用器件參數(shù)誤差與各項(xiàng)傅里葉系數(shù)之間的關(guān)系式，根據(jù)所述各項(xiàng)傅里 葉系數(shù)計(jì)算出四分之一波片的快軸方位角誤差和相位延遲量誤差；
[0011] 步驟105、利用斯托克斯參量與參數(shù)誤差之間的關(guān)系式，根據(jù)四分之一波片的兩項(xiàng) 參數(shù)誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)斯托克斯偏振儀的誤差補(bǔ)償。
[0012] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述器件參數(shù)誤差與各項(xiàng)傅里葉系數(shù)之間的關(guān)系式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法，其特征在于，具體步 驟為： 步驟101、利用偏振態(tài)產(chǎn)生器PSG產(chǎn)生水平線偏振光，作為標(biāo)準(zhǔn)參考光； 步驟102、利用待標(biāo)定的斯托克斯偏振儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參考光進(jìn)行N次測(cè)量，獲得N個(gè)光強(qiáng) 值； 步驟103、對(duì)獲得的N個(gè)光強(qiáng)值進(jìn)行傅里葉分析，得到相應(yīng)的各項(xiàng)傅里葉系數(shù)； 步驟104、利用器件參數(shù)誤差與各項(xiàng)傅里葉系數(shù)之間的關(guān)系式，根據(jù)所述各項(xiàng)傅里葉系 數(shù)計(jì)算出四分之一波片的快軸方位角誤差和相位延遲量誤差； 步驟105、利用斯托克斯參量與參數(shù)誤差之間的關(guān)系式，根據(jù)四分之一波片的兩項(xiàng)參數(shù) 誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)斯托克斯偏振儀的誤差補(bǔ)償。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法，其特 征在于，所述器件參數(shù)誤差與各項(xiàng)傅里葉系數(shù)之間的關(guān)系式為：
b4= _2 ε i (1+ ε 2) cos2 ε i 其中，h為四分之一波片的快軸方位角誤差，ε 2為相位延遲量誤差； A = [a0 a2 a4 b2 !^表示傅里葉系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法， 其特征在于，所述斯托克斯參量與參數(shù)誤差之間的關(guān)系式為：
其中，S = [SQ S1 S2 S3]1表示斯托克斯參量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法，其特 征在于，所述N次測(cè)量為：旋轉(zhuǎn)斯托克斯偏振儀中的四分之一波片，使其快軸從0°開始旋 轉(zhuǎn)，方位角每次增加180° /N，每個(gè)方位角下由光電探測(cè)器測(cè)量得到光強(qiáng)值，共測(cè)得N個(gè)光 強(qiáng)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法， 其特征在于，所述N大于等于4。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于旋轉(zhuǎn)波片法的斯托克斯偏振儀誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法，具體步驟為：利用偏振態(tài)產(chǎn)生器PSG產(chǎn)生水平線偏振光，作為標(biāo)準(zhǔn)參考光；利用待標(biāo)定的斯托克斯偏振儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參考光進(jìn)行N次測(cè)量，獲得N個(gè)光強(qiáng)值；對(duì)獲得的N個(gè)光強(qiáng)值進(jìn)行傅里葉分析，得到相應(yīng)的各項(xiàng)傅里葉系數(shù)；利用器件參數(shù)誤差與各項(xiàng)傅里葉系數(shù)之間的關(guān)系式，根據(jù)所述各項(xiàng)傅里葉系數(shù)計(jì)算出四分之一波片的快軸方位角誤差和相位延遲量誤差；利用斯托克斯參量與參數(shù)誤差之間的關(guān)系式，根據(jù)四分之一波片的兩項(xiàng)參數(shù)誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)斯托克斯偏振儀的誤差補(bǔ)償。該方法操作簡(jiǎn)單、可行性強(qiáng)、標(biāo)定精度高。
【IPC分類】G01J4-04, G06F19-00, G01N21-21
【公開號(hào)】CN104535192
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510011686
【發(fā)明人】李艷秋, 張雪冰
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日