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JP3106174B2 - Ellipsometer - Google Patents

Ellipsometer

Info

Publication number
JP3106174B2
JP3106174B2 JP04185554A JP18555492A JP3106174B2 JP 3106174 B2 JP3106174 B2 JP 3106174B2 JP 04185554 A JP04185554 A JP 04185554A JP 18555492 A JP18555492 A JP 18555492A JP 3106174 B2 JP3106174 B2 JP 3106174B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polarizer
light
optical
ellipsometer
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04185554A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0634445A (en
Inventor
笠原一郎
松浦寛
波平宣敬
Original Assignee
株式会社応用光電研究室
ケイディディ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社応用光電研究室, ケイディディ株式会社 filed Critical 株式会社応用光電研究室
Priority to JP04185554A priority Critical patent/JP3106174B2/en
Publication of JPH0634445A publication Critical patent/JPH0634445A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3106174B2 publication Critical patent/JP3106174B2/en
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Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバー通信、光
計測、光制御などの分野で用いられる偏光解析器に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization analyzer used in fields such as optical fiber communication, optical measurement, and optical control.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、図1に示すような従来の偏光解
析器では、光ファイバー5からの入射光束は、レンズ1
0を通って、ビームスプリッター1で透過光Aと反射光
Bに分け、反射光Bは、λ/4波長板7、偏光子8を通
って、全反射ミラー4で左回り円偏光成分を得る、そし
て、透過光Aはビームスプリッター2で透過光Cと反射
光Dに分け、反射光Dは偏光子9を通って、全反射ミラ
ー4で45°偏光成分を得る。更に、透過光Cは偏光ビ
ームスプリッター3で透過光Eと反射光Fに分け、反射
光Fは、全反射ミラー4で90°偏光成分を得る、そし
て、各々の光束B、D、F、Eに対して各々の光検出器
6で検出される。即ち、従来の光ファイバーによる通信
等においては、偏光の回転角、回転方向を観測するため
の偏光解析器には、従来、多数の楔型プリズムを用いて
光束を分解していく光成分分解器を用いて、偏光光束を
4つの偏光成分に分けている。
2. Description of the Related Art For example, in a conventional ellipsometer as shown in FIG.
0, the beam splitter 1 divides the reflected light B into transmitted light A and reflected light B, and the reflected light B passes through a λ / 4 wavelength plate 7 and a polarizer 8 to obtain a counterclockwise circularly polarized light component by the total reflection mirror 4. The transmitted light A is divided into transmitted light C and reflected light D by the beam splitter 2, and the reflected light D passes through the polarizer 9, and a 45 ° polarization component is obtained by the total reflection mirror 4. Further, the transmitted light C is divided into transmitted light E and reflected light F by the polarization beam splitter 3, and the reflected light F obtains a 90 ° polarization component by the total reflection mirror 4, and each light flux B, D, F, E Are detected by the respective photodetectors 6. In other words, in conventional optical fiber communication, a polarization analyzer for observing a rotation angle and a rotation direction of a polarized light conventionally includes a light component decomposer that decomposes a light beam using a large number of wedge-shaped prisms. Used to divide the polarized light beam into four polarized light components.

【0003】このような従来技術のビームスプリッター
を用いた反射を利用した偏光解析器では、分岐するため
の各々のビームスプリッターに、偏光特性、位相の飛び
があり、入射光の位相情報を保持しない。更に、入力光
を4等分するために、第1のビームスプリッターと第2
のビームスプリッターの分岐比を変えなければならない
ために、偏光特性位相の飛びが各々異なることになる。
以上のようなことにより、光学的性能が上がらない。こ
れは、入力光の偏光解析の目的に不十分なものとなり、
偏光解析器としては、致命的な欠陥を有する。
In such a conventional polarization analyzer utilizing reflection using a beam splitter, each beam splitter for splitting has a polarization characteristic and a phase jump, and does not hold phase information of incident light. . Further, in order to divide the input light into four equal parts, the first beam splitter and the second
Since the splitting ratio of the beam splitter must be changed, the polarization characteristic phase jumps from one to another.
As described above, the optical performance is not improved. This is inadequate for the purpose of analyzing the polarization of the input light,
The ellipsometer has a fatal defect.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記のような反射を利用する光学部品に起因する偏光特
性、位相の飛びが無くて、光検出器1つで偏光解析する
ことができる偏光解析器を提供することを目的とする。
また、本発明は、更に、複数の波長範囲の偏光を1つの
検出器で同時に検出、解析できる位相の飛びのない偏光
解析器を提供することを目的とする。
Therefore, according to the present invention, polarization analysis can be performed with a single photodetector without the polarization characteristic and phase jump caused by the optical component utilizing reflection as described above. It is an object to provide an ellipsometer.
It is another object of the present invention to provide a polarization analyzer without phase jump that can simultaneously detect and analyze polarized light in a plurality of wavelength ranges with a single detector.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題を解決するために、偏光解析すべき光束に対し
て、4分の1波長板を付けた第1の左回り偏光特性の偏
光子、第2の0°方向の透過方向軸有する偏光子、第
3の45°方向の透過方向軸有する偏光子及びキリ孔
偏光子を等間隔のピッチ円周角度で設けた回転円板を有
し、更に、回転円板の回転を同調させるための光学同調
装置を有し、そして、該回転円板の各偏光子で分割され
た光束の光路上に1つの検出器を備え;前記の円板上に
設けた各偏光子の次の回転角位置に互いに等間隔の回転
角度位置に、特定の波長フィルターを備える各偏光子の
群を、設けた同一回転円板上に設けたことを特徴とする
偏光解析器を提供する。更に、前記の偏光子の群は、2
群以上有し、複数の波長に対して各波長偏光を解析する
ことができる
The present invention SUMMARY OF], in order to solve the technical problems described above, for the light flux to be analyzed polarized light, the first left-handed polarization characteristics with a quarter wave plate polarizer, a polarizer having a transmission axis of the second 0 ° direction, the rotation provided by the polarizer and tung Anahen photons equally spaced pitch circumferential angle has a transmission axis of the third 45 ° direction has a disc, further comprising an optical tuning device for tuning the rotation of the rotary disk and provided with one detector on the optical path of the light beams split by the polarizer of the rotary disk ; On the disc
Rotation at equal intervals to the next rotation angle position of each provided polarizer
Angle position of each polarizer with a specific wavelength filter
The present invention provides an ellipsometer characterized in that the groups are provided on the same rotating disk provided . Further, the said group of polarizers is 2
It is possible to analyze the polarization of each wavelength for a plurality of wavelengths.

【0006】[0006]

【作用】本発明の偏光解析器によると、高速回転円板1
7の上に設けた4つの偏光子を利用し、4つの偏光子で
時間周期的に4つの光束に分岐するものである。図2
は、本発明の偏光解析器の基本的な構成を説明する。即
ち、図2は、本発明の偏光解析器の光分岐装置の斜視図
であり、分岐すべき光束10は、光ファイバー11から
レンズ12を通して、回転円板17上の各々の偏光子2
1、22、23、24に順次に回転円板17の回転につ
れて当り、逐次、偏光子を通過していく。即ち、その光
軸上に同一ピッチ円上に光学部品、偏光子を配置した円
板を高速回転させる。その回転角度を調和一致されるた
めに、LED18とフォトトランジスト19とキリ孔2
0からなるフォトインタラプタで回転数を計測し、オプ
テイカルエンコーダ付きモータ16で回転角度位置を同
調することができる。即ち、オプテイカルエンコーダで
回転角位置を計測し、光検出器の計測位置と同期させ
る。回転させると、各々の偏光子光学部品位置が不明に
なるため、計測初期値を決めるためにフォトインタラプ
タを配置する。
According to the ellipsometer of the present invention, the high-speed rotating disk 1
7, four light polarizers are used, and the four light polarizers divide the light into four light beams periodically. FIG.
Describes the basic configuration of the ellipsometer of the present invention. That is, FIG. 2 is a perspective view of the light splitting device of the ellipsometer of the present invention. A light beam 10 to be split passes through a lens 12 from an optical fiber 11 and passes through each polarizer 2 on a rotating disk 17.
As the rotating disk 17 rotates, it hits 1, 22, 23, and 24 sequentially, and sequentially passes through the polarizer. That is, a disk on which optical components and polarizers are arranged on the same pitch circle on the optical axis is rotated at high speed. In order to match the rotation angles harmoniously, the LED 18, the phototransistor 19 and the drill hole 2
The number of rotations can be measured by a photo interrupter consisting of 0, and the rotation angle position can be tuned by a motor 16 with an optical encoder. That is, the rotation angle position is measured by the optical encoder, and is synchronized with the measurement position of the photodetector. When rotated, the position of each polarizer optical component becomes unknown, so a photo interrupter is arranged to determine the initial measurement value.

【0007】第1の偏光子21は、FAST軸をX軸に
対して平行にある4分の1波長板31を備え、X軸に対
し+45°方向の透過方向軸を有する偏光子である。。
第2の偏光子22はX軸に対し+45°方向の透過方向
軸を有し、また、第3の偏光子23は、透過方向軸をX
軸と平行とし、第4の偏光子24は何ら光学部品を備え
ないキリ孔だけのものである。即ち,偏光解析すべき光
束に対して、4分の1波長板31を付けた第1の左回り
偏光特性の偏光子21、第2の0°方向の透過方向軸の
を有する偏光子22、第3の45°方向の透過方向軸の
を有する偏光子23及びキリ孔偏光子を等間隔のピッチ
円周角度で設けた回転円板を有する。更に、回転円板1
7の回転を同調させるための光学同調装置18,19,
20を有する。そして、回転円板の各偏光子で分割され
た光束の光路上に1つの検出器14を備える。
The first polarizer 21 is a polarizer including a quarter-wave plate 31 having a FAST axis parallel to the X axis and having a transmission direction axis in a + 45 ° direction with respect to the X axis. .
The second polarizer 22 has a transmission direction axis of + 45 ° with respect to the X axis, and the third polarizer 23 has a transmission direction axis of X direction.
The fourth polarizer 24 is parallel to the axis and has only a drilled hole without any optical components. That is, a first counterclockwise polarization polarizer 21 having a quarter-wave plate 31 attached to a light beam to be subjected to polarization analysis, a second polarizer 22 having a transmission axis in the 0 ° direction, There is a rotating disk provided with a polarizer 23 having a third transmission direction axis of 45 ° and a perforated polarizer at equal pitch circumferential angles. Furthermore, the rotating disk 1
7, optical tuning devices 18, 19 for tuning the rotation of
20. Then, one detector 14 is provided on the optical path of the light beam split by each polarizer of the rotating disk.

【0008】シングルモード光ファイバー11からの光
束は、レンズ12により平行光にされる。その光軸上に
同一ピッチ円上に光学部品偏光子を配置した円板17を
高速回転させる。オプテイカルエンコーダにより回転角
位置を計測し、光検出器14の測定位置と同期させる。
回転させると、各々の光学部品偏光子の位置が不明にな
るために、計測初期値に決めるためのフォトインタラプ
タを配置する。
The light beam from the single mode optical fiber 11 is collimated by a lens 12. The disk 17 on which the optical component polarizers are arranged on the same pitch circle on the optical axis is rotated at high speed. The rotation angle position is measured by the optical encoder and synchronized with the measurement position of the photodetector 14.
When rotated, the position of each optical component polarizer becomes unknown, so a photo interrupter for determining the initial measurement value is arranged.

【0009】更に、本発明の偏光解析器では、回転円板
上に設けられた各々の偏光子に対して各々もう1つの組
合わせ偏光子を、回転円板の上の同じピッチ円周上に設
け、最初の偏光子で解析すべき偏光とは異なる波長の偏
光を同時に解析できる構成にできる。即ち、1つの波長
域しか計測できないものとしなく、複数の波長域でも計
測することができるようにしたものである。同一円周上
に異なる波長特性の光学部品による偏光子を更に配置す
ることにより、2種類以上の波長帯域の計測が可能にし
たものである。
Further, in the ellipsometer of the present invention, another combination polarizer is provided for each polarizer provided on the rotating disk on the same pitch circumference on the rotating disk. It is possible to provide a configuration in which polarized light having a wavelength different from the polarized light to be analyzed by the first polarizer can be simultaneously analyzed. That is, it is possible to measure not only one wavelength range but also a plurality of wavelength ranges. By additionally disposing a polarizer made of optical components having different wavelength characteristics on the same circumference, it is possible to measure two or more types of wavelength bands.

【0010】図3は、その第1及び第2の組合わせ偏光
子と光路を斜視図で示すものである。エンコーダとフォ
トインタラプタを搭載し、円板の同一ピッチ円周上に、
異なる波長帯域の偏光子及び波長板を取付け、回転角位
置と光検出器の計測位置を同期させ、特定の角度のとき
に、計測するように設定する。即ち、偏光子23の透過
方向軸をX軸と平行とすると、偏光子22と偏光子21
は、X軸に対し+45°方向に透過方向軸を配置し、4
分の1波長板のFAST軸をX軸に対して平行に配置す
る。これに対して、第2の波長域を測定するための偏光
子25、26、27、28では、偏光子27の透過方向
軸をX軸と平行とすると、偏光子25、26はX軸に対
し+45°方向に透過方向軸を配置し、4分の1波長板
31のFAST軸をX軸に対して平行に配置してある。
FIG. 3 is a perspective view showing the first and second combination polarizers and the optical path. Equipped with encoder and photo interrupter, on the same pitch circumference of the disc,
Polarizers and wavelength plates of different wavelength bands are attached, the rotation angle position is synchronized with the measurement position of the photodetector, and measurement is performed at a specific angle. That is, assuming that the transmission direction axis of the polarizer 23 is parallel to the X axis, the polarizer 22 and the polarizer 21
Indicates that the transmission direction axis is arranged at + 45 ° with respect to the X axis,
The FAST axis of the half-wave plate is arranged parallel to the X axis. On the other hand, in the polarizers 25, 26, 27, and 28 for measuring the second wavelength band, when the transmission direction axis of the polarizer 27 is parallel to the X axis, the polarizers 25 and 26 are aligned with the X axis. On the other hand, the transmission direction axis is arranged in the + 45 ° direction, and the FAST axis of the quarter-wave plate 31 is arranged parallel to the X axis.

【0011】そして、シングルモード光ファイバー11
から出た光は、レンズ12により平行光にされる。その
光軸上に同一ピッチ円上に光学部品の偏光子を配置した
円板17を高速回転させる。オプテイカルエンコーダに
よる回転角位置を計測し、光検出器の計測位置と同期さ
せて、計測する。回転円板17を回転させると、各々の
光学部品の偏光子の位置が不明になるために、計測初期
値を決めるためフォトインタラプタを前記と同様に配置
する。
The single mode optical fiber 11
From the lens is collimated by the lens 12. The disk 17 on which the polarizer of the optical component is arranged on the same pitch circle on the optical axis is rotated at high speed. The rotation angle position is measured by the optical encoder and measured in synchronization with the measurement position of the photodetector. When the rotating disk 17 is rotated, the positions of the polarizers of the respective optical components become unclear. Therefore, a photo interrupter is arranged in the same manner as described above to determine the initial measurement value.

【0012】次に、本発明を具体的に実施例により説明
するが、本発明はそれらによって限定されるものではな
い。
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0013】[0013]

【実施例1】図2は、本発明の偏光解析器での光学部品
位置及び機構部品を説明する斜視図である。11はシン
グルモード光ファイバーであり、入射光は光ファイバー
11からレンズ12を通って入射する。13はレンズ、
14は光検出器である。15は、可変光減衰器で、16
はオプテイカルエンコ−ダ付きモ−タで、17は回転円
板で、18はLED(発光素子)で、19はフォトトラ
ンジスタ、20はLED(発光素子)からの光が通過す
る孔で、21は、4分の1波長板31を付けた第1の偏
光子で、22は第2の偏光子、23は第3の偏光子で、
24は光学部品のないキリ孔である。
Embodiment 1 FIG. 2 is a perspective view for explaining the positions of optical components and mechanical components in the ellipsometer of the present invention. Reference numeral 11 denotes a single mode optical fiber, and incident light enters the optical fiber 11 through the lens 12. 13 is a lens,
14 is a photodetector. Reference numeral 15 denotes a variable optical attenuator.
Is a motor with an optical encoder, 17 is a rotating disk, 18 is an LED (light emitting element), 19 is a phototransistor, 20 is a hole through which light from the LED (light emitting element) passes, and 21 is a hole. Is a first polarizer with a quarter-wave plate 31, 22 is a second polarizer, 23 is a third polarizer,
Reference numeral 24 denotes a drill hole without an optical component.

【0014】各々の光学部品の軸の関係は、直交XY座
標において、第3の偏光子23の透過方向をX軸と平行
とすると、第1の偏光子21及び第2の偏光子22は、
X軸に対して+45°方向に透過方向を配置し、4分の
1波長板30のFAST軸をX軸に対して平行に配置し
ておく。
When the transmission direction of the third polarizer 23 is parallel to the X axis in orthogonal XY coordinates, the first polarizer 21 and the second polarizer 22
The transmission direction is arranged in the + 45 ° direction with respect to the X axis, and the FAST axis of the quarter wave plate 30 is arranged parallel to the X axis.

【0015】光学部品のないキリ孔24を通過する光束
はItで、第3の偏光子23を通過する偏光成分をIx
であり、第2の偏光子22を通過する偏光成分をI45
あり、4分の1波長板30を付けた第1の偏光子21を
通過する偏光成分をIQ45とする。本発明の偏光解析器
において、この4つの偏光成分It、Ix、I45、I
Q45を出力し、計算を行ない、偏光状態を観測する。
The light beam passing through the through hole 24 having no optical components is It, and the polarized light component passing through the third polarizer 23 is Ix.
The polarization component passing through the second polarizer 22 is I 45 , and the polarization component passing through the first polarizer 21 with the quarter-wave plate 30 is IQ 45 . In the ellipsometer of the present invention, the four polarization components It, Ix, I 45 and I 45
Output Q45 , calculate, and observe the polarization state.

【0016】オプテイカルエンコーダ16としては、分
解能の高いものを使用した。フォトトランジスタ19と
しては、高速応答性の良いものを使用する。高速応答性
の良い光検出器は受光面積が狭くなるため、レンズ13
で光束を集光させる。10MHzの高周波の変調光も計
測できるようにするために、レンズ3で光束を集光させ
る。10MHz変調光も計測できるようにするために、
可変光減衰器を使用して、光でゲイン調整する。これに
より、オペアアンプ回路の単純化と高性能化が可能とな
る。
As the optical encoder 16, a high-resolution optical encoder was used. As the phototransistor 19, a phototransistor having good high-speed response is used. Since the photodetector with good high-speed response has a small light receiving area, the lens 13
Is used to focus the light beam. The light beam is condensed by the lens 3 in order to be able to measure the modulated light of a high frequency of 10 MHz. To be able to measure 10MHz modulated light,
The gain is adjusted by light using a variable optical attenuator. Thereby, simplification and high performance of the operational amplifier circuit can be achieved.

【0017】回転円板17をモータで回転させると、フ
ォトインタラプタに信号があると次にくるキリ孔24の
通過時間を光検出器で計測することができる。キリ孔2
4の通過はじめからエンコーダのパルスを計測する。次
に同じ孔がくるときに、孔の中心位置で光検出を行なう
ようにパルスと通過時間から計算する。その中心位置を
エンコーダ測定原点として、90°毎に、4つの光束I
t、Ix、I45、IQ45 を計測することができる。
When the rotating disk 17 is rotated by a motor, the passage time of the next drilling hole 24 that comes next when a signal is present in the photo interrupter can be measured by a photodetector. Drill hole 2
The pulse of the encoder is measured from the beginning of the passage of 4. Next, when the same hole comes, calculation is made from the pulse and the passage time so that light detection is performed at the center position of the hole. Using the center position as the encoder measurement origin, four light fluxes I
t, Ix, I 45 and IQ 45 can be measured.

【0018】[0018]

【実施例2】図4は、本発明の偏光解析器の他の例を示
す斜視図である。解析すべき偏光光束は、シングルモー
ド光ファイバー11から入り、レンズ12で平行光束と
なり、入射する。そして、高速回転する光学部品取付回
転円板17の所定位置に当るが、その位置には、実施例
1の第1の偏光子21、第2の偏光子22、第3の偏光
子23及びキリ孔24の各々に、図示のように、次の箇
所に更に、第1の偏光子25、第2の偏光子26、第3
の偏光子27及びキリ孔28が設けられている。即ち、
第1の偏光子21、第2の偏光子22、第3の偏光子2
3及びキリ孔24の組合わせは、第1の波長のためのも
のであり、そして、第1の偏光子25、第2の偏光子2
6、第3の偏光子27及びキリ孔28の組合わせは、第
2の波長の光のためである。そして、可変減衰器15、
集光のためのレンズ13及び光検出器14は、実施例1
と同様である。また、回転円板の回転を調整するための
オプテイカルエンコーダ付きモータ16、LED18と
キリ孔20とフォトトランジスタ19のフォトインタラ
プタは、実施例と同じである。
Embodiment 2 FIG. 4 is a perspective view showing another example of the ellipsometer of the present invention. The polarized light beam to be analyzed enters from the single mode optical fiber 11, becomes a parallel light beam by the lens 12, and enters. Then, it hits a predetermined position of the optical component mounting rotary disk 17 that rotates at a high speed, and that position is located at the first polarizer 21, the second polarizer 22, the third polarizer 23, and the drill of the first embodiment. In each of the holes 24, as shown, a first polarizer 25, a second polarizer 26,
, And a drill hole 28 are provided. That is,
First polarizer 21, second polarizer 22, third polarizer 2
The combination of 3 and drill hole 24 is for a first wavelength and a first polarizer 25, a second polarizer 2
6. The combination of the third polarizer 27 and the drill hole 28 is for light of the second wavelength. And the variable attenuator 15,
The lens 13 and the photodetector 14 for condensing are as described in the first embodiment.
Is the same as The motor 16 with an optical encoder for adjusting the rotation of the rotating disk, the LED 18, the drill hole 20, and the photointerrupter of the phototransistor 19 are the same as those in the embodiment.

【0019】第1の偏光子21、25には、4分の1波
長板31、32を備える。第1の波長光のための各々の
光学部品の軸の関係は、直交XY座標において、第3の
偏光子23の透過方向をX軸と平行とすると、第1の偏
光子21及び第2の偏光子22は、X軸に対し+45°
方向に透過方向を配置し、4分の1波長板31のFAS
T軸をX軸に対して平行に配置する。また、第2の波長
の光に対しても、同様の光学部品の配置にする。即ち、
光学部品のないキリ孔24を通過する光束をIt、第3
の偏光子23を通過する光束をIx、第2の偏光子22
を通過する光束をI45、4分の1波長板31を有する第
1の偏光子を通過する光学をIQ45 とする。
The first polarizers 21 and 25 have quarter-wave plates 31 and 32, respectively. As for the relationship between the axes of the respective optical components for the first wavelength light, assuming that the transmission direction of the third polarizer 23 is parallel to the X axis in the orthogonal XY coordinates, the first polarizer 21 and the second The polarizer 22 is at + 45 ° with respect to the X axis.
The transmission direction is arranged in the direction, and the FAS of the quarter wave plate 31
The T axis is arranged parallel to the X axis. Further, the same optical components are arranged for the light of the second wavelength. That is,
The light flux passing through the through hole 24 having no optical component is denoted by It,
The light flux passing through the polarizer 23 of the second polarizer 22
The light beam passing through the first polarizer having the quarter-wave plate 31 is denoted by I 45 , and the optical beam passing through the first polarizer having the quarter-wave plate 31 is denoted by I Q45 .

【0020】本発明の偏光解析器においては、この4つ
の光束It、Ix、I45、IQ45 を出力し、計算を行な
い、偏光状態を観測することができる。そして、本発明
の偏光解析器において、オプテイカルエンコーダは分解
能の高いものを使用する。フォトトランジスタ19は、
高速応答性の良いものを使用する必要がある。高速応答
性の良い光検出器は受光面積が狭くなるために、集光レ
ンズ13で光を集光させる。10MHzの高周波数の変
調光も計測可能にするために、可変光減衰器15を使用
し、光束でゲイン調整を行なう。これにより、オペアン
プ回路を単純化し、高性能にすることが可能である。オ
プテイカルエンコーダで調整してオプテイカルエンコー
ダ付きのモータ16を回転させる。即ち、フォトインタ
ラプタに信号があると次にくるキリ孔24を通過する時
間を光検出器で計測する。キリ孔24の通過はじめから
エンコーダのパルスを計測する。次に、同じ孔にくると
き、その孔の中心位置で光検出し、パルスと通過時間か
ら計算することができる。その中心位置をエンコーダで
測定原点とし、90°毎に、It、Ix、I45、IQ45
を測定することができる。
In the ellipsometer of the present invention, these four light beams It, Ix, I 45 and IQ 45 are outputted, calculation is performed, and the polarization state can be observed. In the ellipsometer of the present invention, an optical encoder having a high resolution is used. The phototransistor 19
It is necessary to use a device with good high-speed response. Since the photodetector having good high-speed response has a small light receiving area, the light is condensed by the condensing lens 13. In order to be able to measure the modulated light of a high frequency of 10 MHz, the variable light attenuator 15 is used, and the gain is adjusted with the light flux. This makes it possible to simplify the operational amplifier circuit and improve its performance. The adjustment is performed by the optical encoder, and the motor 16 with the optical encoder is rotated. That is, when there is a signal in the photo interrupter, the time required to pass through the next drill hole 24 is measured by the photodetector. The pulse of the encoder is measured from the beginning of the passage through the drill hole 24. Next, when it comes to the same hole, light is detected at the center position of the hole, and it can be calculated from the pulse and the transit time. The center position is set as the measurement origin by the encoder, and every 90 °, It, Ix, I 45 , I Q45
Can be measured.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏光解析
器により、次のような顕著な技術的効果が得られた。第
1に、ミラー、プリズム等を必要としないため透過損失
が少なく、偏光特性、位相の飛びがない偏光解析器を可
能にした。第2に、従来の偏光解析器では光検出器が4
つ必要であったので、個々のフォトダイオードの性能の
バラツキを調整しなければならなかったが、本発明の偏
光解析器により、光検出器が1つになったため、そのよ
うな調整が不要になった。第3に、従って、構造が単純
にできる偏光解析器を提供する。第4に、可変光減衰器
を挿入するので、DCから高速変調光の測定も可能にな
った。第5に、更に、2種類以上の波長帯域の測定が可
能になった偏光解析器を提供する。
As described above, the following remarkable technical effects were obtained by the ellipsometer of the present invention. Firstly, the present invention has made possible a polarization analyzer which does not require a mirror, a prism and the like, has a small transmission loss, and has no polarization characteristics and no phase jump. Second, in the conventional ellipsometer, four light detectors are used.
Although it was necessary to adjust the dispersion of the performance of individual photodiodes, the ellipsometer of the present invention reduced the number of photodetectors to one. became. Third, there is therefore provided an ellipsometer with a simple structure. Fourth, since a variable optical attenuator is inserted, it is possible to measure high-speed modulated light from DC. Fifth, the present invention further provides an ellipsometer capable of measuring two or more wavelength bands.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の偏光解析器で用いる光分岐の方法を示す
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an optical branching method used in a conventional ellipsometer.

【図2】本発明の偏光解析器の光分岐方式を説明する斜
視説明図である。
FIG. 2 is an explanatory perspective view illustrating an optical branching method of the ellipsometer of the present invention.

【図3】本発明の偏光解析器の他の例の概念を示す斜視
説明図である。
FIG. 3 is a perspective explanatory view showing the concept of another example of the ellipsometer of the present invention.

【図4】本発明の偏光解析器の他の例を示す斜視説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory perspective view showing another example of the ellipsometer of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シングルモード光フ
ァイバー 12、13 レンズ 14 光検出器 15 可変光減衰器 16 オプテイカルエンコ
ーダ付きモータ 17 回転円板 18 LED 19 フォトトランジスタ 20 キリ孔 21、22、23 第1、第2及び第3
の偏光子 24、28 光学部品のないキリ
孔 25、26、27 第2種類の第1、第
2及び第3の偏光子 30、31 4分の1波長板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Single mode optical fiber 12, 13 Lens 14 Photodetector 15 Variable optical attenuator 16 Motor with optical encoder 17 Rotating disk 18 LED 19 Phototransistor 20 Drill hole 21, 22, 23 First, second and third
Polarizers 24, 28 Drilled holes without optical components 25, 26, 27 Second, first, second and third polarizers 30, 31 Quarter wave plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波平宣敬 埼玉県上福岡市大原2丁目1番15号国際 電信電話株式会社上福岡研究所内 (56)参考文献 特開 平5−10819(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 4/00 - 4/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Nobutaka Namihira 2-1-1-15 Ohara, Kamifukuoka-shi, Saitama International Telegraph and Telephone Corporation Kami-Fukuoka Research Laboratory (56) References JP-A-5-10819 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01J 4/00-4/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 偏光解析すべき光束に対して、4分の1
波長板を付けた第1の左回り偏光特性の偏光子、第2の
0°方向の透過方向軸有する偏光子、第3の45°方
向の透過方向軸有する偏光子及びキリ孔偏光子を等間
隔のピッチ円周角度で設けた回転円板を有し、更に、回
転円板の回転を同調させるための光学同調装置を有し、
そして、該回転円板の各偏光子で分割された光束の光路
上に1つの検出器を備え 前記の円板上に設けた各偏光
子の次の回転角位置に互いに等間隔の回転角度位置に、
特定の波長フィルターを備える各偏光子の群を、設けた
同一回転円板上に設けたことを特徴とする偏光解析器。
1. A quarter of a light beam to be subjected to ellipsometry
Polarizer of the first left-handed polarization characteristics with a wave plate, a polarizer having a transmission axis of the second 0 ° direction, the polarizer and tung Anahen photons having a transmission axis of the third 45 ° direction Has a rotating disk provided at a pitch circumferential angle of equal intervals, further has an optical tuning device for tuning the rotation of the rotating disk,
Then, the optical path of the light beams split by the polarizer of the rotary disk with one detector, the polarization provided in the disc on
At the next rotation angle position of the child, at the rotation angle position equidistant from each other,
Each polarizer group with a specific wavelength filter was provided
An ellipsometer characterized by being provided on the same rotating disk .
【請求項2】前記の偏光子の群は、2群以上有し、複数
の波長に対して各波長偏光を解析することができること
を特徴とする請求項1に記載の偏光解析器。
Wherein the group of the polarizer has more than two groups, ellipsometer according to claim 1, characterized in that it is possible to analyze the respective wave polarization for the plurality of wavelengths.
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