【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及椭偏测厚，特别是涉及一种长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏测厚系统。
技术介绍
1、太赫兹波(thz)是频率在100ghz到10thz(波长为30um-3mm)之间的电磁波辐射。thz波在安全检查、无损检测、医疗诊断等方面具有重要的应用前景，对很多介电材料来说太赫兹波具有良好的穿透性，因此可以用于探测物体内部信息，对于安检和工程探测来说意义重大。并且，太赫兹波的低能量性可以使其可以做到无损检测，安全性远远高于其他波段的电磁波。因此，将太赫兹波运用于椭偏测厚系统，不会损伤测厚样品，而且它可以精密测量毫米级和百微米级厚度的薄膜，这是可见光所不能做到的。
2、椭圆偏振测量是研究两媒质界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换。椭圆偏振测量的应用范围很广，如半导体、光学薄膜、圆晶、金属、介电薄膜、玻璃(或镀膜)、激光反射镜、大面积光学膜、有机薄膜等，也可用于介电、非晶半导体、聚合物薄膜、用于薄膜生长过程的实时监测等测量。结合计算机后，具有可手动改变入射角度、实时测量、快速数据获取等优点。椭圆偏振光经薄膜系统反射后，偏振状态的变化量与薄膜的厚度和折射率有关，因此只要测量处偏振状态的变化量，就能利用计算机程序多次逼近定出膜厚和折射率。
3、现有椭偏测量系统主要局限于可见光和红外波段，应用范围相对较窄，从而测量精度收到一定限制，无法满足某些样品高精度测量，同时系统中存在多个光学透镜等元件，复杂性高且景深小，对系统的设计搭建和校准提出了较高要求，而
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏测厚系统，可以更高效、准确地对光路进行调节，进一步提高测量精度。
2、一种长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏测厚系统，其包括：太赫兹光源、准直透镜、结构化透镜、四分之一波片、二分之一波片、探测器、第一支撑臂、第二支撑臂、电控平移台和控制器；
3、所述第一支撑臂的第一端与所述电控平移台的上端部转动连接，所述第二支撑臂的第一端与所述电控平移台的上端部转动连接，所述电控平移台上设置有样品台；所述第一支撑臂与所述第二支撑臂通过所述样品台共光轴；
4、所述太赫兹光源、所述准直透镜、所述结构化透镜和所述四分之一波片沿所述第一支撑臂的第二端向所述第一支撑臂的第一端的方向依次设置在所述第一支撑臂上；
5、所述探测器和所述二分之一波片沿所述第二支撑臂的第二端向所述第二支撑臂的第一端的方向依次设置在所述第二支撑臂上；所述探测器、所述电控平移台和所述太赫兹光源均与所述控制器连接；
6、具体地，所述系统的搭建过程为：
7、首先将所述第一支撑臂的第一端与所述电控平移台的上端部转动连接，将所述第二支撑臂的第一端与所述电控平移台的上端部转动连接，将所述样品台设置在所述电控平移台上；
8、然后将所述太赫兹光源设置在所述第一支撑臂上，将所述探测器设置在所述第二支撑臂上，并使得所述探测器的检偏方向与所述太赫兹光源的出射光偏振方向相同；
9、以所述探测器的初始位置为原点，以所述第一支撑臂的方向为z轴，以垂直于所述第一支撑臂的面的方向作为x轴，以垂直于x轴和z轴的方向作为y轴构建第一空间坐标系；
10、所述太赫兹光源发出的太赫兹光经过所述样品台反射后被所述探测器接收，所述探测器基于第一空间坐标系得到第一光强面阵，所述第一光强面阵所在平面为所述第一空间坐标系的xy平面，所述控制器将所述光强面阵中光强极大值对应的点作为接收最优点，并控制所述探测器移动至所述接收最优点；
11、然后将所述准直透镜安装在所述第二支撑臂上，所述太赫兹光源发出的太赫兹光穿过所述准直透镜后经过所述样品台反射后被所述探测器接收，所述探测器基于第一空间坐标系得到第二光强面阵，若所述第二光强面阵的光强极大值对应点与所述接收最优点重合，则将所述准直透镜的初始位置作为所述准直透镜的最优位置，若所述第二光强面阵的光强极大值对应点与所述接收最优点没有重合，则在第二空间坐标系的xy平面上移动所述准直透镜并重复此过程，直至所述第二光强面阵的光强极大值对应点与所述接收最优点重合，将所述准直透镜的最终位置作为所述准直透镜的最优位置；以所述准直透镜的初始位置为原点，以所述第二支撑臂的方向为z轴，以垂直于所述第二支撑臂的面的方向作为x轴，以垂直于x轴和z轴的方向作为y轴构建得到所述第二空间坐标系；
12、最后将所述结构化透镜和所述四分之一波片安装在所述第二支撑臂上，将所述二分之一波片安装在所述第一支撑臂上，得到所述系统。
13、可选地，所述系统还包括第一调整台、第二调整台、第三调整台和第四调整台；
14、所述太赫兹光源通过所述第一调整台设置在所述第一支撑臂上，所述探测器通过所述第二调整台设置在所述第二支撑臂上，所述准直透镜通过所述第三调整台设置在所述第一支撑臂上，所述结构化透镜通过所述第四调整台设置在所述第一支撑臂上；
15、所述第一调整台、所述第二调整台、所述第三调整台和所述第四调整台均与所述控制器连接。
16、可选地，所述结构化透镜为圆锥透镜，所述圆锥透镜的面型为椭圆、抛物和球谐中任意一者。
17、本专利技术的效果如下：
18、本专利技术长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏测厚系统，可以更高效、准确地对光路进行调节，进一步提高测量精度。
19、本专利技术长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏测厚系统，通过准直透镜得到光束质量较好的高斯光束，使用结构化透镜对准直后的太赫兹波进行光束整形形成无衍射波束，由于无衍射波束在横向空间基本不扩束的特性，经过样品反射后仍能保持一段距离内的无衍射特性，降低空间占用率的同时实现光束远距离传输获得更好的光强信号提高测厚精度。
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1.一种长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏测厚系统，其特征在于，其包括：太赫兹光源、准直透镜、结构化透镜、四分之一波片、二分之一波片、探测器、第一支撑臂、第二支撑臂、电控平移台和控制器；
2.根据权利要求1所述的长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏测厚系统，其特征在于，所述系统还包括第一调整台、第二调整台、第三调整台和第四调整台；
3.根据权利要求1所述的长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏测厚系统，其特征在于，所述结构化透镜为圆锥透镜，所述圆锥透镜的面型为椭圆、抛物和球谐中任意一者。
【技术特征摘要】
1.一种长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏测厚系统，其特征在于，其包括：太赫兹光源、准直透镜、结构化透镜、四分之一波片、二分之一波片、探测器、第一支撑臂、第二支撑臂、电控平移台和控制器；
2.根据权利要求1所述的长距离无透镜检偏臂太赫兹椭偏...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，马庆，郝丛静，李蔚，刘德峰，
申请(专利权)人：北京长城航空测控技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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