旋转补偿器的光谱磁光椭偏系统研究

发布时间：2020-03-18 10:24

【摘要】：随着科学技术的发展以及工业制造能力的进步,新型薄膜材料不断涌现,薄膜材料在通信、生物、军工等领域也正在发挥着越来越重要的作用。磁性薄膜材料作为一种特殊的薄膜材料因为其在磁存储、磁光传感器件、磁光开关等领域展现出的优异性能受到了越来越广泛的关注。磁性薄膜材料的制备、优化等方向都需要更先进的表征技术。磁光椭偏测量技术具有测试灵敏、精度好、测量速度快、不会对样品造成物理损伤、可以实现样品生长过程的实时监测等优点,是进行磁性薄膜材料测量的理想手段。本论文针对目前磁光椭偏技术存在的问题,创新性地提出一种旋转补偿器的光谱磁光椭偏系统,利用该系统可减小测试过程中直流信号、高频信号以及周围环境光的影响,可以大大提高信噪比;能求出椭偏参量的正弦和余弦值,解决椭偏参量符号不确定的问题;可一次测量材料的多个光学和磁学参数;有效提高测量速度,降低误差,工业应用性强。本论文基于偏振理论的穆勒矩阵对旋转补偿器的光谱磁光椭偏系统原理进行了推导,得到了系统出射光强的表达式,并利用该表达式得到了材料穆勒矩阵元素的求解方法。在此基础上基于磁光克尔效应理论对磁性体材料、单层磁性薄膜材料、多层磁性薄膜材料进行了建模,给出了使用旋转补偿器的光谱磁光椭偏系统对各向同性磁性薄膜材料的厚度、光学参数、磁学参数进行分析的方法。根据上述系统理论基础构建了一种旋转补偿器的光谱磁光椭偏系统,仿真分析了其入射角,起偏器、补偿器、检偏器角度误差对磁光耦合系数测试结果的影响,根据系统理论提出上述器件角度精确值的标定方式。
【图文】：

图Ｕ法拉第效应原理逡逑光克尔效应逡逑磁光克尔效应是光束经过置于磁铁中不透明样品反射后光束的偏振束相比有很小的角度变化的现象通常情况下，，线偏振光被无磁射偏振态会成为椭圆偏振，当有磁场存在时，作用后光束的偏振面上增加一个额外的小角度。如图１．２所示，根据施加在样品表面的磁以及样品表面的空间位置可以将其分为如下三种：逡逑

因消光式测量方法测试过程中一直改变偏振器件角度，测量速度慢，而且测逡逑试数据受到器件定位精度的影响，定位过程繁琐且定位不准确时误差比较大。因逡逑此现在普遍使用的多是光度式测量方法。如图１．４所示是光度式测量方法仪器结逡逑构。光度式测量方法则是通过旋转系统中的某一器件，使通过检偏器的光强产生逡逑周期性变化，通过采集光强值或在采集周期内的光强积分值经过傅里叶分析计算逡逑堒偏参量。逡逑样品逡逑Ｓｆｉａｌ逦－＆ｍｓｓ邋１逡逑ＡＳ？光逦探测器逡逑图１．４光度式测量方法仪器结构逡逑光度式测量方法根据旋转器件的区别又分为旋转起偏器、检偏器和补偿器的逡逑测量方法，其中前两种仪器配置下虽然仪器结构简单，但存在数据测量受光源偏逡逑振特性和探测器偏振灵敏度的影响、椭偏参量接近0时测量误差增大、无法判断逡逑椭偏参量正负等问题，因此综合来看最有优势的测量方法是旋转补偿器式测量技逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.2

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本文编号：2588609