弹光调制测椭偏参量的数字锁相数据处理

• 作者: 景宁 李晓 王志斌 王爽 陈友华 陈媛媛 韩燮
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 椭偏参量 椭偏仪 弹光调制器 数字锁相数据处理
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 现代应用光学
• 页码范围: 1314-1321
• 页数: 8页
• 分类号: O436.3|TH744.2
• 字数: 3095字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20182606.1314

摘要

为了实现椭偏参量ψ和Δ的高速、高灵敏测量,建立了一种测量成本低、重复性好和便于工业化集成的椭偏测量方案.本文对弹光调制型椭偏参量测量系统进行了原理分析,针对弹光调制器的工作模式及调制光信号特点,设计了基于现场可编程门阵列的数字锁相数据处理方案.现场可编程门阵列提供弹光调制器工作的信号源,并控制AD采样;同时产生正弦和余弦参考序列,并完成直流项、一倍频项和二倍频项的同相分量和正交分量的提取,进而求解出椭偏参量.利用搭建的试验系统对SiO2薄膜厚度为3.753 nm的硅片样品进行了实验分析.实验结果表明,采样时间为20 ms时,椭偏参量ψ和Δ的平均值分别为9.622°和168.692°,标准偏差分别为0.005°和0.008°;采样时间设置为200ms时,椭偏参量测量平均值与20 ms的非常接近,标准偏差减小,并且都在0.001°量级,揭示了本系统具有较高的灵敏度和较好的重复性.