利用可调波长激光器进行磁光椭偏测试的装置制造方法
【专利摘要】利用可调波长激光器进行磁光椭偏测试的装置，属广义椭偏测量【技术领域】。该装置包括激光电源、可调波长激光器、光路系统、电磁铁、锁相放大器和PC机，其中光路系统包括起偏器、两个光阑、斩波器、检偏器、聚光镜、滤光片和光电探测器等。其特征在于通过可调波长激光器与磁光椭偏系统的结合，将单波长磁光椭偏测试延伸到多波长磁光椭偏测试；通过调节激光电源的电流可以使激光器出射不同频率的激光，同时更换光电探测器上前置连接的与出射激光频率对应的滤光片，由PC机对磁性材料样品的进行多波长磁光椭偏测试，可以得到该材料磁光耦合系数的光谱曲线。本装置结构简单合理，组装方便，测量精度高，操作简单。
【专利说明】利用可调波长激光器进行磁光椭偏测试的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种利用可调波长激光器进行磁光椭偏测试的装置，属广义椭偏测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着磁性材料在磁光存储媒介与半导体器件上的广泛应用，对磁性材料磁光特性的研究变得极为迫切。磁光椭偏测量技术是一种利用磁性材料的磁光克尔效应进行椭偏测量的广义椭偏测量术，可以测得磁性样品的折射率N、消光系数K、磁光耦合系数Q等。随着磁光椭偏技术的发展，单一波长的测量已经无法满足研究的需求。磁光椭偏技术对光源功率稳定性有很高的的要求，但现在普遍应用的多波长白光光源稳定性较差，如不进行其他处理难以满足高精度的实验测量。如在杂志【科学仪器评论】(2005年76卷023910页)上发表的文章“磁性化合物的光谱磁光椭偏温度依赖性研究”中(作者:R.Rauer, G.Neuber, J.Kunze, J.Backstrom, and M.Riibhausen),作者对光源氣灯进行了复杂的处理，之后对150nm与60nm的坡莫合金进行了磁光椭偏测试并求出了对应的磁光耦合系数。但是对于单原子层的磁光椭偏测试则对光源稳定性有了更高的要求。此时迫切的需要一种快速便捷、稳定度高的光源方法来解决 上述问题。

【发明内容】

[0003]为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本实用新型提出了一种利用可调波长激光器进行磁光椭偏测试的装置。
[0004]本实用新型的技术方案是按以下方式实现的:
[0005]一种利用可调波长激光器进行磁光椭偏测试的装置，包括激光电源、可调波长激光器、光路系统、电磁铁、锁相放大器和PC机,其特征在于光路系统包括起偏器、两个光阑、斩波器、检偏器、聚光镜、滤光片和光电探测器，激光电源和可调波长激光器相连接，通过调节激光电源的电流可以使激光器出射不同频率的激光；斩波器和锁相放大器相连接；可调波长激光器位于起偏器之前，由起偏器开始延光路顺序排列为两个光阑、斩波器、检偏器、聚光镜、滤光片和光电探测器；两个光阑之间放置样品台，样品台位于电磁铁中间；光电探测器的输出端连接到锁相放大器的输入端，锁相放大器的输出端连接到PC机，以观察记录并计算测量结果。
[0006]所述的光电探测器是硅光电池探测器，通过压圈装卡的方式连接前置的滤光片。
[0007]所述的可调波长激光器是输出波长范围为300nm-800nm的半导体激光器。
[0008]一种利用上述装置进行磁光椭偏测量的方法，步骤如下:
[0009]①将测量装置接通电源，给斩波器、锁相放大器供电，打开电磁铁电源、可调波长激光器及PC机的电源；
[0010]②可调波长激光器的输出波长为300nm-800nm，调节激光电源在其输出波长范围内设定一个初始输出波长的激光信号；[0011]③将具有铁磁性质的薄膜样品材料固定在样品台上，调整样品使其在水平方向上转动，使得样品表面与磁场方向平行；
[0012]④调整斩波器的频率，该频率作为基准信号频率输入锁相放大器，将光电探测器的输出端连接锁相放大器的信号输入端；
[0013]⑤调节可调波长激光器后面放置的光阑、起偏器的位置，然后调节检偏器、聚光镜、光电探测器的位置，使得激光正入射并通过上述光学元件能汇聚到光电探测器上；
[0014]⑥打开PC机，观察PC机能否采集与存储信号数据；
[0015]⑦将与输入激光波长对应的滤光片装到探测器输入端，从而防止杂散光进入光电探测器；
[0016]⑧选定起偏器起偏角度为Q1，检偏器检偏角度为θ2，锁相放大器与光电探测器相连，此时锁相放大器输出的是光电探测器接受到的光电流强度，PC机记录不加磁场时锁相放大器测量的光电流的强度I0 ;正向调节电磁铁电流Im，PC机记录此时的锁相放大器示数1+ ;反向调节电磁铁电流至-1m，PC机记录此时的锁相放大器示数1_，从而得到Δ I/10 =(I+-I-)，其中:Δ I = I+-I_，同时记录起偏器起偏角θ I和检偏器检偏角θ 2 ；
[0017]⑨保持起偏器的起偏角度Q1不变，旋转检偏器，增加检偏角度θ2，重复步骤⑧，其中检偏角度增加步长为5°，直至增加到180°为止，从而得到多组Δ IAtl和Q1, θ2 ；
[0018]⑩将激光的入射角钓、起偏角Θ 1、检偏角Θ 2和测得的Δ VItl输入PC机中，由PC机计算得到样品的磁光耦合系数Q与折射率N ；
[0019]G调节激光电源，在可调波长激光器的输出波长范围内设定一个新的输出波长，重复过程⑦-⑩，直至测完整个光谱范围；得到磁光耦合系数Q与折射率N的光谱曲线。
[0020]本实用新型的磁光椭偏测试的原理如下:
[0021]磁光椭偏测试是基于光在样品表面反射时受磁场影响导致偏振态改变的一种测试方式。在样品表面加正反两个方向的磁场时，可以引起反射光偏振态的不同，从而引起光电探测器接收到的光信号强度的不同。根据磁场的正反方向，光电探测器接收到的光强分别为1+与1-。在外界磁场为零时接收到的光强为I0，可以得到光强的变化率Δ 1/% =(I-i-)I0。设定三个不同的起偏器角度θ1，分别测量在不同检偏器角度θ2下的光强变化率，从而得到光强变化率Δ Ι/Ι0随θ 2的变化曲线，光强变化率Δ Ι/Ι0随θ 2的变化曲线依
据的公式如下:
【权利要求】
1.一种利用可调波长激光器进行磁光椭偏测试的装置，包括激光电源、可调波长激光器、光路系统、电磁铁、锁相放大器和PC机，其特征在于光路系统包括起偏器、两个光阑、斩波器、检偏器、聚光镜、滤光片和光电探测器，激光电源和可调波长激光器相连接，通过调节激光电源的电流可以使激光器出射不同频率的激光；斩波器和锁相放大器相连接；可调波长激光器位于起偏器之前，由起偏器开始延光路顺序排列为两个光阑、斩波器、检偏器、聚光镜、滤光片和光电探测器；两个光阑之间放置样品台，样品台位于电磁铁中间；光电探测器的输出端连接到锁相放大器的输入端，锁相放大器的输出端连接到PC机，以观察记录并计算测量结果。
2.如权利要求1所述的一种利用可调波长激光器进行磁光椭偏测试的装置，其特征在于所述的光电探测器是硅光电池探测器，通过压圈装卡的方式连接前置的滤光片。
3.如权利要求1所述的一种利用可调波长激光器进行磁光椭偏测试的装置，其特征在于所述的可调波长激光器是输出波长范围为300nm-800nm的半导体激光器。
【文档编号】G01N21/21GK203396695SQ201320378088
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】连洁, 王晓, 张福军, 孙兆宗, 赵明琳, 张文赋, 高尚 申请人:山东大学