Устройство для измерения амплитудной и фазовой анизотропии отражателей

Устройство для измерения амплитудной и фазовой анизотропии отражателей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство предназн ачено для измерения поляризационных парамет ров отражателей, например лазерных зеркал. В устройстве излучение от источника 2 модулируют иа разных частотах со, и (Jj с помощью амплитудного 5 и фазового 7 модуляторов и направляют на плоскопараллельную пластину 9. С помощью этой пластины, коммутатора 11, эталона амплитудной .и фазовой анизотропии 10, и нормаль (Л 10 а N9 СЛ sl vj

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А1 (,511 4 С 01 J 4/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

В f2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗО6РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3802407/24-25 (22) 17. 10.84 (46) 23. 08. 86. Бюл. У 31 (71) Киевский ордена Ленина государственный университет им. Т.Г.Шевченко (72) В.Н.Антонюк, В.М.Волков, А.M.Ãîðáà÷ü, Ю.Б.Пасько, А.С.Скирда, П.А.Суббота-Мельник и А.В.Храпко (53) 535,411 (088;8) (56) Горшков М.М. Эллипсометрия.

М.: Советское радио, 1974, с. 84.

Surface Science, 1969, v. 16, р. 147-154. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНОЙ И ФАЗОВОЙ АНИЗОТРОПИИ ОТРАЖАТЕЛЕЙ (57) Устройство предназначено для измерения поляризационных параметров отражателей, например лазерных зеркал. В устройстве излучение от источника модулируют на разных частотах ч1, и (д с помощью амплитудного 5 и фазового 7 модуляторов и направляют на плоскопараллельную пластину 9. С помощью этой пластины, коммутатора 11, эталона амплитудной .и фазовой анизотропии 10, и нормаль12526 но отражающего зеркала 21 лучи, отраженные от эталона 10 и исследуемого объекта 19, пос!чередно через анализатор 22 направляют на фотопреобраэователь 23, С помощью системы синхронизации 12-15 и формирователей опорных напряжений 16 и 17 управляют

77 электронными ключами 24 н 25, которые подключены к синхронным детекторам 26-29. Выделенные этими детекторами сигналы в виде постоянных напряаений поступают на делительные уст-ройства 30 и 3! . з.п. ф-лы.

1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и момет быть использовано для автоматического измерения поляриэационных параметров оптического излучения, отраженного раэ 5 личными отражателями, например лазерными зеркалами.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем сникения алияния нестабильности характеристик ис- 1О точника и приемника излучения.

На чертеже иэобрахена блок-схема предлагаемого устройстЬа.

Устройство содерщит размещенные на первом звене 1 шарнирного механизма источник 2 поляризованного из" лучения (лазер 3 и линейный поляризатор 4), аэимутальный модулятор

5 питаемый от генератора 6, фаэо1

20 вью модулятор 7, питаемый от генератора 8 (частоты генераторов 6 и 8 различны), плоскопараллельную диэлектрическую пластину 9, эталон 10 амплитудной и фазовой анизотропии с возвратно-смещенным ходом луча, коммутатор 11 оптического излучения, вы" полненный в виде установленного на валу электродвигателя диска с секторной щелью и снабхенный фотоэлектрической системой синхронизации, которая состоит из дополнительных фотоприемников 12 и 13, облучаемых дополнительными источниками 14 и 15 света, и формирователей 16 и 17 опорных напряжений, подвижное звено 18 шарнирного механизма с дершателем для исследуемого объекта 19, звено

20 удвоенного угла поворота шарнирного механизма с нормально отражающим зеркалом 21.

На первом звене 1 шарнирного механизма расположен анализатор 22 и фотопреобраэователь 23, выход которого подключен к входам двух электронных ключей 24 и 25. Управляющие входй .этих ключей подключены соответственно к формирователям 16 и 17 опорных напряжений. Выход электронного ключа 24 подключен к входам первого 26 и второго 27 синхронных детекторов, а выход электронного ключа 25 — к входам третьего 28 и четвертого 29 синхронных детекторов. Управляющие входы первого 26 и третьего 28 синхронных детекторов соединены и подключены к генератору 6, а управляющие входы второго 27 и четвертого

29 синхронных детекторов - к генератору 8. Выходы первого 26 и третьего 28 синхронных детекторов подключены соответственно к входам делимого и делителя первого делительного устройства 30, а выходы второго 27 и четвертого 29 синхронных детекторов — к аналогичным входам второго делительного устройства 3 1. Выходы делительных устройств 30 и 31 соответственно подключены к выходным устройствам 32 и 33, соединенным с вычислителем 34, 1

Эталон 10 амплитудной и фазовой аниэотропии, обеспечивающий возвратно-смещенный ход луча, мокет быть выполнен в виде диэлектрической призмы с двугранным прямым углом полного отражения, пропускающая грань которой образует с ребром двугранного прямого угла острый угол 9, причем угол падения излучения на пропускающую грань призмы, отсчитываемай от нормали к этой грани в сторону большего основания выбран равным углу

Брюстера, плоскость падения излучения на пропускающую грань призмы параллельны плоскости, проходящей через ребро двугранного прямого yr1252677 ла и нормаль к пропускающей грани призмы, а острый угол 8 задан соотношением

В «/2 — f = «/2 — arctgn, где 1 — угол Брюстера;

n — показатель преломления материала призмы.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника 2 поступает последовательно на аэимутальный

5 и фазовый 7 модуляторы, которые осуществляют модуляцию поляризации на различных частотах Q, и у, задаваемых генераторами 6 и 8. Падающее на прозрачную плоскопараллельную диэлектрическую пластину 9 излучение, преломляясь, поступает на исследуемый отражатель 19, затем падает на нормально отражающее зеркало 2 1, вторично отражается от отражателя 19 и, отражаясь от задней грани плоскопараллельной диэлектрической пластины 9, проходит анализатор 22 и поступает на фотопреобразователь 23. Падающее на плоскопараллельную пластину 9 излучение, отражаясь от передней грани этой пластины, взаимодействует с эталоном 30

10 амплитудной и фаэовой анизотропии и, отражаясь от него с пространственным смещением в обратном направлении, поступает на пластину

9 и л преломления пространст- 35 венно совмещается с лучом, отраженным от задней грани плоскопараллельной пластины 9, проходит анализатор

22 и поступает на фотопреобраэователь 23. Коммутатор 11 оптического 40 излучения осуществляет поочередную подачу на фотопреобразователь 23 лучей, взаимодействующих с исследуемым объектом 19 и эталоном 10, с помощью поочередно замыкающихся элек-45 тронных ключей 24 и 25.

Управление электронными ключами

24 и 25 обеспечивается опорными напряжениями формирователей 16 и 17, которые снимаются с дополнительных 50 фотоприемников 12 и 13, облучаемых дополнительными источниками 14 и 15 света. В течение времени, когда на фотопреобраэователь 23 поступает излучение, взаимодействующее с иссле- 55 дуемым объектом 19, напряжение, снимаемое с фотопреобразователя 23, через замкнутый электронный ключ 24 поступает на входы первого 26 н второго 27 синхронных детекторов, которые детектируют сигналы на частотах у, и Я соответственно. Выделенные детекторами 26 и 27 сигналы в виде постоянного напряжения поступают на входы делимого делительных устройств 30 и 31 соответственно. Постоянная времени синхронных детекторов выбраны значительно превышающими период коммутации излучения коммутатором 11. В течение времени, когда на фотопреобразователь 23 поступает излучение, взаимодействующее с эталоном 10, напряжение, снимаемое с фотопреобраэователя 23, через замкнутый электронный ключ 25 подается на входы третьего 28 и четвертого 29 синхронных детекторов, которые детектируют сигналы на частотах Я, и ю соответственно.

Выделенные детекторами 28 и 29 сигналы в виде постоянных напряжений поступают на входы делителя делительных устройств 30 и 3 1 соответственно. Делительное устройство 30 делит значение выходного напряжения первого синхронного детектора 26 на значение выходного напряжения третьего синхронного детектора 28 и выдает на выходное устройство 32 число, *ропорциональное отношению составляющих потоков излучения на частоте G)< взаимодействующих с исследуемым объектом 19 и эталоном 10. Делительное устройство 3 1 делит значение выходного напряжения второго синхронного детектора 27 на значение выходного напряжения третьего синхронного детектора 29 и -выдает на выходное устройство 33 число, пропорциональное отношению составляющих потоков излучения на частоте Ы, взаимодействующих с исследуемым объектом 19 и эталоном 10.

Формула изобретени%

1. Устройство для измерения ампли« тудной и фазовой аниэотропии отражателей, содержащее размещенные на первом звене шарнирного механизма источник поляризованного излучения и установленные по ходу луча аэимутальной и фазовый модулятор, соединенные с соответствующими одночастотными генераторами, подвижное звено шарнирного механизма с держателем

77 4

ro детектора, выход второго электронного ключа соединен с входом третьего синхронного детектора, управляющие входы первого и третьего, второго и четвертого синхронных детекторов погарно соединены, выходы первого и третьего синхронных детекторов подключены соответственно через. входы делимого и делителя первого делительного устройства к первому выходному устройству, выходы второго и четвертого синхронных детекторов подключены соответственно через входы делимого и делителя второго делительного устройства к второму выходному устройству, а выходы выходных устройств соединены с вычислителем.

12526

9 I /2 — (р "Ф/2 - eretg n, бр где (— угол Брюстера, и - показатель преломления материала призмы.

Составитель.В.Рондошкин

Редактор И.Бланар Техред M.Ходаиич Корректор А.Тяско

Заказ 4616/44 Тирам 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб ., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Умгород, ул. Проектная, 4

S для исследуемого объекта и звеном удвоенного угла поворота шарнирного механизма, анализатор и фотопреобразователь, первый и второй синхронные детекторы с параллельно соединенными входами, подключенные управляющими входами камдый к соответствующему генератору, два выходных устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности иэмере- 10 ний, на звене удвоенного угла пово" рота шарнирного механизма размещено нормально отрамающее зеркало, на первом звене шарнирного механизма после фазового модулятора по ходу луча установлены прозрачная плоскопараллельная диэлектрическая пластина, по ходу отраменного от нее луча со стороны источника излучения эталон амплитудной и фаэовой аниэотро- 20 пии, обеспечивающий возвратно смещенный ход луча и коммутатор отраженного от диэлектрической пластины и прошедшего через нее излучения, снабм нный фотоэлектрической систе- 25 мой синхронизации, анализатор и фотопреобразователь размещены последовательно по ходу луча, отраменного от плоскопараллельной диэлектрической пластины со стороны подвимного звена шарнирного механизма,в устройство введены третий и четвертый синхронные детекторы с параллельно соединенными входами, два электронных ключа и два делительных устройства и вычислитель,. причем входы электронных ключей соединены с выходом фотопреобраэователя, управляющие входы электронных ключей подключены к фотоэлектрической системе синхронизации коммутатора, выход одного из электронных ключей соединен с входом второго синхронно2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что эталон амплитудной и фаэовой анизотропии, обеспечивающий возвратно смещенный ход луча, выполнен в виде диэлектрической призмы с двугранным прямвпч углом полного отрамения, пропускающая грань которой образует с ребром двугранного прямого угла острый угол 9, диэлектрическая призма установлена так, что угол падения луча на пропускающую грань призмы, отсчитываеьаий от нормали к этой грани в сторону большего основания, равен углу Брюстера, а плоскость падения излучения на пропускающую грань призмы параллельна плоскости, проходящей грани призмы, при этом острый угол

8 задан соотношением