【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非线性光学表征，具体涉及一种基于相干探测技术的垂直表征系统。
技术介绍
1、二次谐波产生(shg)，是近年发展起来的一种基于高强度激光照射材料产生二阶偏振的非线性光学显微表征技术。在众多表征方法中，二次谐波因其无损检测、高稳定性、操作简单等特点展示了其在材料界面电场和结构特性表征方面的能力。例如，可以利用二次谐波表征技术对sic晶圆的堆垛层错、位错等结构缺陷进行定位和识别、征材料中非均匀应变信息。同时，时间相关的二次谐波可以获得界面态密度与固定氧化物电荷的信息。
2、在晶圆表征领域，现存的二次谐波表征技术在体信号较强的材料体系中并不适用，极大制约了该技术的发展和应用。对于非中心对称材料，携带缺陷信息的界面信号会淹没在强烈的体信号中，无法被准确的测量。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在公开一种基于相干探测技术的垂直表征系统，利用相干探测技术，可以在垂直方向上实现二次谐波界面信号和体信号区分，解决界面信号的提取问题。
2、本专利技术公开了一种基于相干探测技术的垂直表征系统，包括：入射光路组件、出射光路组件、参考光路组件和合束探测组件；
3、所述入射光路组件，用于产生入射光束；对产生的入射线偏振超短激光脉冲在进行偏振控制和分光后，将分光后得到的一束与样品垂直的分束激光，垂直聚焦在样品上，反射后产生携带二次谐波的垂直反射激光束；将分光后得到的另一束分束激光输出到参考光路组件；
4、所述出射光路组件，用于接收垂直反
5、所述参考光路组件，用于对输入的分束激光进行倍频、光程与相位控制、以及偏振方向控制后得到携带二次谐波的参考激光束；
6、所述合束探测组件，用于对所述参考激光束和探测激光束进行合束和聚焦后，进行相干探测，提取出二次谐波中的样品界面信号。
7、进一步地，所述入射光路组件包括：激光器、偏振控制组件、分光器、第一凸透镜；
8、所述激光器，用于产生入射线偏振的超短激光脉冲，输出到偏振控制组件；
9、所述偏振控制组件，用于对入射激光束进行偏振方向调整和偏振方向筛选控制激光功率，对功率控制的入射激光光束再进行消光比强化和偏振方向控制后，得到符合测试条件的入射激光光束输出到分光器；
10、所述分光器，用于对所述偏振控制组件输出的激光束进行分光，输出两束分束激光，其中，一束分束激光指向样品台，与样品台所承载的样品垂直；另一束分束激光指向参考光路组件，输出到参考光路组件中；
11、所述第一凸透镜，用于对与样品垂直的分束激光聚焦在样品上，反射后产生携带样品缺陷信息的二次谐波。
12、进一步地，所述偏振控制组件包括：第一半波片、格兰泰勒偏振器、第一偏振片和第二半波片；
13、所述第一半波片，用于根据测试需求对入射激光束的偏振方向进行改变后，输出到格兰泰勒偏振器；
14、所述格兰泰勒偏振器，用于对入射激光束的偏振方向进行筛选，输出设定偏振方向的光束到第一偏振片，与半波片配合使用实现对激光功率的控制；
15、所述第一偏振片，用于对格兰泰勒偏振器出射的设定偏振方向的光束进一步强化偏振光的消光比；强化偏振特性；
16、所述第二半波片，用于根据测试需求对第一偏振片输出的激光束的偏振方向进行改变后，输出符合测试条件的入射激光光束。
17、进一步地，所述参考光路组件包括：参考光束产生组件、光程与相位控制组件和偏振方向控制组件；
18、所述参考光束产生组件，用于对入射的分束激光进行倍频，生成携带二次谐波的参考激光束输出到光程与相位控制组件；
19、所述光程与相位控制组件，用于对携带二次谐波的参考激光束进行光程与相位控制，使参考激光束的光程和相位与后续合路的探测激光束的光程和相位匹配；
20、所述偏振方向控制组件，用于进行消光、光强和偏振控制，使参考激光束与后续合路的探测激光束的光强和偏振方向匹配。
21、进一步地，所述参考光束产生组件包括：第二凸透镜、倍频晶体、第三凸透镜；
22、所述第二凸透镜，用于对入射的激光束进行聚焦后，入射到倍频晶体；
23、所述倍频晶体，用于对入射的激光束进行倍频，产生携带二次谐波的参考激光束；
24、所述第三凸透镜，用于对所述倍频晶体出射的参考激光束进行聚焦，将聚焦后的参考激光束输出到所述光程与相位控制组件。
25、进一步地，所述偏振方向控制组件包括第二偏振片、衰减片和第三半波片；
26、所述第二偏振片，用于对入射的激光束进行偏振光的消光比强化；
27、所述衰减片，用于对第二偏振片输出的激光束进行光强控制；
28、所述第三半波片，用于对衰减片输出的激光束进行偏振方向控制，使参考激光束的偏振方向与后续合路的探测激光束的偏振方向匹配。
29、进一步地，所述光程与相位控制组件包括：第一反射镜、第二滤波器，第二反射镜和电动平移台；
30、所述第一反射镜和第二反射镜被设置成相互对称的角度；第一反射镜的入射激光束在经第一反射镜反射后被第二反射镜反射，第二反射镜反射后的出射激光束与第一反射镜的入射光束平行；
31、在第一反射镜和第二反射镜之间，入射激光束通过所述第二滤波器将基频光束滤除；
32、所述电动平移台，用于承载第一反射镜，第二滤波器和第二反射镜，并根据控制信息带动第一反射镜和第二反射镜平移，同时接近或远离第一反射镜的入射光束方向；
33、所述第一反射镜的入射光束为第三凸透镜聚焦后的参考激光束，所述第二反射镜的出射光束，入射到所述第二偏振片；
34、通过对电动平移台进行平移控制，控制从所述第三凸透镜出射到所述第二偏振片入射的激光束的光程和相位。
35、进一步地，所述出射光路组件，包括与入射光路组件复用的第一凸透镜、分光器，以及第一滤波器；
36、在出射光路组件中，复用的第一凸透镜，用于对样品上产生携带二次谐波的垂直反射激光束进行准直；
37、所述分光器，用于为准直后的反射激光束提供光通路；
38、所述第一滤波器，用于对准直后的反射激光束进行基频光过滤，将基频光过滤后的反射激光束作为探测激光束输出到合束探测组件。
39、进一步地，分光棱镜包括第一光输入端，第二光输入端、第一光输出端、第二光输出端和第三光输出端；
40、对于第一光输入端入射的光束进行分光，分别从第一光输出端和第二光输出端出射一束分束光；所述第二光输入端的位置与第一光输出端重合，对于第二光输入端入射的光束不进行分光，将所述光束从第三光输出端直接输出。
41、进一步地，所述合束探测组件包括：合束器、第四凸透镜和光电探测器；
42、所述合束器，用于对入射的过滤基频光后的探索激光束和偏振匹配的参考激光束进行合束，输出合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，包括：入射光路组件、出射光路组件、参考光路组件和合束探测组件；
2.根据权利要求1所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
8.根据权利要求4所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
10.根据权利要求8所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，包括：入射光路组件、出射光路组件、参考光路组件和合束探测组件；
2.根据权利要求1所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的基于相干探测技术的垂直表征系统，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的基于相干探测技术的垂直表征系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋广通，王然，付悦，刘峥岩，岳嵩，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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