波片相位延迟光谱特性的测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种波片相位延迟光谱特性的测量方法及装置，包括一个宽带光源，其出射的连续光依次通过准直器、起偏器、两个待测波片、检偏器和分光器后，经多波长光电探测器接收；两个待测波片都与电机连接，多波长光电探测器接收的数据上传到数据采集卡中，数据采集卡将数据传输给计算机，计算机连接电机。本发明的测量方法能够在宽光谱范围内同时自动测量两个未知波片的相位延迟光谱特性，既可用于测量旋转双补偿器式广谱椭偏仪中两个旋转波片的相位延迟光谱特性，消除其定标不准确带来的系统误差；又可用于实际生产及研究工作中同时进行两个未知波片的相位延迟量光谱特性的直接定标，并且测量结果不受光源和探测器光谱特性的影响。

权利要求

1.波片相位延迟光谱特性的测量方法，其特征是，主要包括如下步骤：

步骤一：调节第一待测波片的快轴方向与起偏器和检偏器平行，第二待测波片的快轴方向与第一待测波片垂直；

步骤二：开启宽带光源，出射的连续波长的平行光束依次通过准直器、起偏器、第一和第二待测波片、检偏器和分光器后，经多波长光电探测器接收；计算机通过分析数据采集卡采集的数据控制电机带动两个待测波片以相同角速度w同向旋转；

步骤三：将待测波片相对于起始位置的若干个绝对旋转角度下的光电流值采集过来，通过由相位延迟量公式和测量系统整体性能的公式求出任意波长λ处第一待测波片的相位延迟量δ1、第二待测波片的相位延迟量δ2，以及表征该波长处测量系统整体性能的参数η，进而得到两个待测波片的相位延迟光谱特性；

所述步骤三中的第一待测波片的相位延迟量δ1、第二待测波片的相位延迟量δ2，以及表征该波长处测量系统整体性能的参数η，如下列公式所示；

δ2＝cos-1[I(kπ)/η-1]；

步骤四：根据所述测量装置的测量波长范围内的所有δ1、δ2和η数据，画出相应的δ1(λ)、δ2(λ)和η(λ)曲线，最后对所获得的曲线进行去“毛刺”的平滑处理，进一步减小误差。

2.如权利要求1所述的一种波片相位延迟光谱特性的测量方法，其特征是，所述步骤三的具体步骤为：将待测波片相对于起始位置的绝对旋转角度记作α且有α＝wt，t＝0的起始时刻对应于α＝0；每旋转角度步长Δθ，其中0＜Δθ≤π/4，数据采集卡采集一次光电流并传给计算机，这样当电机带动待测波片旋转一周时，在每个波长处均得到至少八组光电流数据；由于在系统性能稳定的情况下，光电流I(α)关于自变量α是周期为π的周期函数；所以在任一波长处，均着重考虑α取几个特殊角度时光电流I的值，所述特殊角度是α＝kπ，kπ+π/4，kπ+π/2，kπ+3π/4，其中k为整数且k≥0，然后由相位延迟量公式和测量系统整体性能的公式求出任意波长处第一待测波片的相位延迟量δ1、第二待测波片的相位延迟量δ2，以及表征该波长处测量系统整体性能的参数η，进而得到两个待测波片的相位延迟光谱特性。

3.如权利要求1所述的方法所采用的测量装置，其特征是，包括一个宽带光源，其出射的多波长连续光依次通过准直器、起偏器、第一待测波片、第二待测波片、检偏器和分光器后，经多波长光电探测器接收，接收后将数据传输给数据采集卡，数据采集卡的数据传输给计算机，所述第一待测波片和第二待测波片安装在手动控制的精密转台上。

4.如权利要求1所述的方法所采用的测量装置，包括一个宽带光源，其出射的多波长连续光依次通过准直器、起偏器、第一待测波片、第二待测波片、检偏器和分光器后，经多波长光电探测器接收；所述第一待测波片和第二待测波片均与同一电机连接，或与两个电机分别连接；所述多波长光电探测器接收的数据上传到数据采集卡中，数据采集卡将数据传输给计算机，计算机控制电机。

5.如权利要求3或4所述的测量装置，其特征是，

所述的两个待测波片为延迟范围为0°～180°的零级波片，所述零级波片为由晶体材料或聚合物材料制作的真零级波片或复合零级波片。

6.如权利要求3或4所述的测量装置，其特征是，

所述准直器采用由尾纤与自聚焦透镜精确定位而成的光纤准直器，用于将宽带光源发出的离散光转变成准直光；所述起偏器和检偏器均采用二向色性起偏器或双折射起偏器中的一种；所述分光器采用分光棱镜或光栅色散型分光器，用于将多波长复合光束的波长展开，并将展开的各波长信号送入多波长光电探测器来检测。

7.如权利要求3或4所述的测量装置，其特征是，

所述宽带光源为输出特性稳定的连续谱光源，该光源的光谱范围能覆盖所需测量的波片相位延迟光谱特性范围。

8.如权利要求3或4所述的测量装置，其特征是，

所述多波长光电探测器为多波长光电二极管阵列、光电倍增管阵列或CCD线阵或面阵传感器，优选为CCD线阵或面阵传感器，用于将探测到的各波长光电流信号经数据采集卡传至计算机进行数据处理。

9.如权利要求4所述的测量装置，其特征是，

所述电机选用伺服电机、永磁式步进电机或反应式步进电机的电机及其相应的驱动器；所述计算机通过数据采集卡发出脉冲信号经电机驱动器调整电机的旋转状态。

说明书

波片相位延迟光谱特性的测量方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于偏振光学检测领域，特别是一种波片相位延迟光谱特性的测量方法及装置。

背景技术

[0002] 波片常用作椭偏测量或光学测量中光信号偏振态的变换器件。波片的相位延迟误差会对测量结果产生很大的影响。因此，在制作和使用波片的过程中，经常需要精确测量波片的相位延迟光谱特性。例如在旋转双补偿器式广谱椭偏仪（PCSCA型椭偏仪）中，两个补偿器C1、C2延迟量的精确定标是实现高精度测量的前提，两个旋转补偿器的工作波长范围对整机特性有重要影响。

[0003] 众所周知，虽然PCSCA型椭偏仪中的旋转补偿器C1和C2设计为宽带1/4波片，但实际的宽带1/4波片在所考虑的带宽范围内，其相位延迟量并不总是严格的90°，而是有一定的误差范围；以氟化镁复合的零级波片为例，在光谱范围为200～1000nm时，该波片的相位延迟量就在60°～130°范围内起伏变化。

[0004] 在PCSCA型椭偏仪的设计制造过程中，首先需要进行的步骤就是对其中的两个补偿器C1和C2进行定标和自校准，即准确测定两个补偿器在每个波长处的相位延迟，以消除光谱仪接收端定标不准确带来的系统误差。通常采用的定标方式如文献[R.W.Collins and J.Koh,J.Opt.Soc.Am.A,16,1997(1999)]所述，即首先测量CCD像元的输出光电流，然后对其做傅立叶分析，分别求解其中的各个傅立叶系数，然后套用一定的公式求得椭偏仪中各补偿器的相位延迟量。

[0005] 但是，该方案受所用傅立叶变换分析仪的测量波长范围限制（该仪器通常应用在红外波段），误差来源多且求解过程相对复杂。当然也可以采用其它的仪器（如其它商用椭偏仪）对旋转双补偿器式椭偏仪的两个补偿器分别进行测量，然后再进行装配，这种方案的最大问题是补偿器的相位延迟谱特性受所用椭偏仪的测量光谱范围制约，而且过程更为复杂。

[0006] 测量波片相位延迟的方法有很多种，但往往只适用于测量某一特定单色波长下的波片相位延迟量，不能同时测量多波长情况下波片的相位延迟光谱特性。而有的测量方法，能够、但只能够测量单个波片的相位延迟光谱特性，不能同时测量两个待测波片的相位延迟光谱特性。

[0007] 中国专利CN1743796和CN100340838C等虽然均能够一次同时读取多波长的测量数据，但无法同时测量两个波片的相位延迟光谱特性。

[0008] 中国专利CN1632501、CN201032473Y和CN102589850A等的方法还需要通过单色仪每次选择单个波长，进行单个待测波片的特性测量，在要求测量的易操作性、以及测量速度的场合更为受限。

[0009] 中国专利（申请号：201110344206，专利名称：宽带波片及实现相位延迟相等的方法和偏振控制器），该专利的内容是如何利用色散元件将宽频光谱在空间上分开并实现在宽频带范围内得到相等的相位延迟，以及如何利用这种宽波片组合成偏振控制器，丝毫不涉及宽带波片相位延迟光谱特性的测量问题。

发明内容

[0010] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种波片相位延迟光谱特性的测量方法及装置，它属于非接触测量，能够在宽光谱范围内同时自动测量两个未知波片相位延迟谱;使用方便高效，既可用于测量旋转双补偿器式广谱椭偏仪中两个旋转波片的相位延迟光谱特性，消除其定标不准确带来的系统误差；又可用于实际生产及研究工作中同时进行两个未知波片的相位延迟量光谱特性的直接定标，并且测量结果不受光源和探测器光谱特性的影响。

[0011] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0012] 一种波片相位延迟光谱特性的测量装置，包括一个宽带光源，其出射的多波长连续光依次通过准直器、起偏器、第一待测波片、第二待测波片、检偏器和分光器后，经多波长光电探测器接收，接收后将数据传输给数据采集卡，数据采集卡的数据传输给计算机，所述第一待测波片和第二待测波片安装在手动控制的精密转台上。

[0013] 一种波片相位延迟光谱特性的测量装置，包括一个宽带光源，其出射的多波长连续光依次通过准直器、起偏器、第一待测波片、第二待测波片、检偏器和分光器后，经多波长光电探测器接收；所述第一待测波片和第二待测波片均与同一电机连接、或与两个电机分别连接；所述多波长光电探测器接收的数据上传到数据采集卡中，数据采集卡将数据传输给计算机，计算机连接电机。

[0014] 所述光源为输出特性稳定的连续谱光源，该光源的光谱范围能覆盖待测波片的相位延迟光谱特性范围。

[0015] 所述准直器采用由尾纤与自聚焦透镜精确定位而成的光纤准直器，用于将宽带光源发出的光转变成准直光。

[0016] 所述起偏器和检偏器均采用二向色性起偏器或双折射起偏器中的一种。

[0017] 所述的两个待测波片为延迟范围为0°～180°的零级波片，尤其是宽带零级波片，为由晶体材料或聚合物材料制作的真零级波片或复合零级波片。

[0018] 所述分光器可采用分光棱镜或光栅等符合要求的色散型分光器，用于将多波长复合光束的波长展开，并将展开的各波长信号送入多波长光电探测器来检测。

[0019] 所述的多波长光电探测器为多波长光电二极管阵列、光电倍增管阵列或CCD（Charge-coupled Device）线阵或面阵传感器，优选为CCD线阵或面阵传感器，用于将探测到的多波长光电流信号经数据采集卡传至计算机进行数据处理。

[0020] 所述电机及电机驱动器选用伺服电机、永磁式步进电机或反应式步进电机及其相应的驱动器。

[0021] 所述第一待测波片和第二待测波片通过手动旋转或由电机带动旋转。

[0022] 所述计算机通过数据采集卡发出脉冲信号经电机驱动器调整电机的旋转状态。

[0023] 一种波片相位延迟光谱特性的测量装置所采用的测量方法，主要包括如下步骤：

[0024] 步骤一：调节第一待测波片的快轴方向与起偏器和检偏器平行，第二待测波片的快轴方向与第一待测波片垂直；

[0025] 步骤二：开启宽带光源，出射的连续波长的平行光束依次通过准直器、起偏器、第一和第二待测波片、检偏器和分光器后，经多波长光电探测器接收；计算机通过分析数据采集卡采集的数据控制电机带动两个待测波片以相同角速度w同向旋转；

[0026] 步骤三：将待测波片相对于起始位置的若干个绝对旋转角度下的光电流值采集过来，通过由相位延迟量公式和测量系统整体性能公式求出任意波长λ处第一待测波片的相位延迟量δ1、第二待测波片的相位延迟量δ2，以及表征该波长处测量系统整体性能的参数η，进而得到两个待测波片的相位延迟光谱特性；

[0027] 步骤四：根据所述测量装置的测量波长范围内的所有δ1、δ2和η数据，画出相应的δ1(λ)、δ2(λ)和η(λ)曲线，最后对所获得的曲线进行去“毛刺”的平滑处理，进一步减小误差。

[0028] 所述步骤三的具体步骤为：将待测波片相对于起始位置的绝对旋转角度记作α且有α=wt，t＝0的起始时刻对应于α=0，每旋转角度步长Δθ，其中0＜Δθ≤π/4；数据采集卡采集一次光电流并传给计算机，这样当电机带动待测波片旋转一周时，在每个波长处均得到至少八组光电流数据；由于在系统性能稳定的情况下，光电流I（α）关于自变量α是周期为π的周期函数；所以在任一波长处，均着重考虑α取几个特殊角度，所述特殊角度是α＝kπ，kπ＋π/4，kπ＋π/2，kπ＋3π/4处光电流I的值，k为整数且k≥0，然后由相位延迟量公式和测量系统整体性能公式求出任意波长处第一待测波片的相位延迟量δ1、第二待测波片的相位延迟量δ2，以及表征该波长处测量系统整体性能的参数η，进而得到两个待测波片的相位延迟光谱特性。

[0029] 所述步骤三中的第一待测波片的相位延迟量δ1、第二待测波片的相位延迟量δ2，以及表征该波长处测量系统整体性能的参数η，如下列公式所示；

[0030]

[0031]-1

[0032] δ2＝cos [I(kπ)/η-1]。

[0033] 本发明的有益效果：

[0034] 1）本发明的测量方法属于非接触测量，可同时测量两个未知宽带波片的相位延迟光谱特性，使用方便高效，既可用于测量PCSCA型椭偏仪中两个旋转波片的相位延迟谱，消除其定标不准确带来的系统误差；又可用于实际生产及研究工作中同时进行两个未知零级波片的相位延迟量的直接定标，并且测量结果不受光源和检偏器光谱特性的影响。

[0035] 2）在多波长光电探测器中各探测单元的特性以及入射光强未知的情况下，不需要复杂的傅立叶分析及求解即能快速准确地同时标定两个待测零级波片在待考察波段的相位延迟谱；同时，还可得到测量系统在待考察波段工作性能的参数η，对该参数的分析有助于排查本发明所述测量系统的故障，以及分析、标定测量系统中各组成部件的工作性能；例如，在宽带光源的光谱特性以及各器件损耗特性已知、而多波长光电探测器光谱特性未知的情况下，可利用η（λ）特性来标定、分析多波长光电探测器的光谱特性。

[0036] 3）可利用电机的正反向旋转及相应测量消除元件方位角偏差引起的测量误差，并进一步利用误差校正措施实现了任意零级波片的快速高精度测量。

[0037] 4）本发明可同时测量两个零级波片的相位延迟光谱特性，相对于其它测量方法，所测量的零级波片相位延迟范围更广，既可以是1/4波片，也可以不是1/4波片。

附图说明

[0038] 图1为本发明所涉及的波片相位延迟光谱特性测量装置在采用电机控制待测波片旋转时的装置示意图；

[0039] 图2为本发明所涉及的波片相位延迟光谱特性的测量装置的通用结构示意图。

[0040] 其中，1、宽带光源，2、准直器，3、起偏器，4、第一待测波片，5、第二待测波片，6、检偏器，7、分光器，8、多波长光电探测器，9、数据采集卡，10、计算机，11、电机。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

[0042] 本发明的创新点在于采用自校准方法同时实现了两个未知波片的相位延迟光谱特性的实时测量。其具体实施方式如下：

[0043] 首先，本发明需要搭建波片相位延迟光谱特性的测量装置，然后通过自校准方法和正反向测量法等技术方案实现本发明的目的。

[0044] 如图1所示，一种波片相位延迟光谱特性的测量装置，包括一个宽带光源1，其出射的多波长连续光依次通过准直器2、起偏器3、第一待测波片4、第二待测波片5、检偏器6和分光器7后，经多波长光电探测器8接收；所述第一待测波片4和第二待测波片5与电机11连接，所述多波长光电探测器8接收的数据上传到数据采集卡9中，数据采集卡9将数据传输给计算机10，计算机10控制电机11。

[0045] 如图2所示，一种波片相位延迟光谱特性的测量装置，包括一个宽带光源1，其出射的多波长连续光依次通过准直器2、起偏器3、第一待测波片4、第二待测波片5、检偏器6和分光器7后，经多波长光电探测器8接收，所述第一待测波片4和第二待测波片5安装在手动控制的精密转台上。所述多波长光电探测器8接收的数据上传到数据采集卡9中，数据采集卡9将数据传输给计算机10。

[0046] 所述的准直器2可采用由尾纤与自聚焦透镜精确定位而成的光纤准直器等一切可以将宽带光源1发出的光转变成准直光(平行光)功能的光器件。

[0047] 所述宽带光源1为输出特性稳定的连续谱光源，该光源的光谱范围能覆盖待测波片的相位延迟光谱范围。

[0048] 所述的起偏器3和检偏器6均采用二向色性起偏器或双折射起偏器中的一种。

[0049] 所述的两个待测波片为延迟范围为0°～180°的零级波片，尤其是宽带零级波片，为由晶体材料或聚合物材料制作的真零级波片或复合零级波片。

[0050] 所述的多波长光电探测器8为多波长光电二极管阵列、光电倍增管阵列或CCD线阵或面阵传感器，优选为CCD线阵或面阵传感器。

[0051] 所述电机11选用伺服电机、永磁式步进电机或反应式步进电机及其相应的驱动器。

[0052] 所述分光器7可采用分光棱镜或光栅等符合要求的色散型分光器，用于将多波长复合光束的波长展开，并将展开的各波长信号送入探测器阵列来检测。

[0053] 所述的两个待测波片的旋转，除采用电机11控制外，亦可通过手动或其它方式实现。

[0054] 所述计算机10及数据采集卡9采用的类型及型号不限，相互匹配即可。

[0055] 所述的计算机10通过数据采集卡9采集、计算数据，并发送脉冲信号到两个电机11的驱动器以控制电机11以固定步长旋转波片。

[0056] 本发明的工作原理及工作过程具体如下：

[0057] 步骤一：将第一待测波片4和第二待测波片5依次置于透振方向平行放置的起偏器3和检偏器6的光路之中，调节第一待测波片4的快轴方向与起偏器3和检偏器6平行，第二待测波片5的快轴方向与第一待测波片4垂直；

[0058] 步骤二：开启宽带光源1，出射的连续波长的平行光束依次通过准直器2、起偏器3、第一待测波片4和第二待测波片5、检偏器6和分光镜后，经多波长光电探测器8接收；计算机10通过数据采集卡9控制电机11带动两个待测波片以相同角速度w同向旋转，将波片相对于起始位置的绝对旋转角度记作α且有α=wt（t＝0的起始时刻对应于α=0），每旋转角度步长Δθ，数据采集卡9采集一次光电流并传给计算机10，其中0＜Δθ≤π/4；
这样当电机11带动待测波片旋转一周时，在每个波长处均可得到至少八组光电流数据。根据偏振光学的相关理论，图1或图2所示装置中的输入与输出光信号的Stokes表示，即Sin和Sout之间满足以下关系：

[0059] Sout＝MAR(-C2)MC2(δ2)R(C2)R(-C1)MC1(δ1)R(C1)MpSin

[0060]

[0061]

[0062] 公式（1）中，MP、MA、MC1、MC2分别为起偏器3、检偏器6、第一待测波片4和第二待测波片5的穆勒矩阵；R(C1)、R(C2)、R(-C1)和R(-C2)为第一待测波片4、第二待测波片5旋转时所对应的坐标变换矩阵，δ1为第一待测波片4的相位延迟量，δ2为第二待测波片5的相位延迟量。由于第一待测波片4的快轴方向与起偏器3、检偏器6的透振方向相互平行（均为0）,第二待测波片5的快轴方向与第一待测波片4垂直，且两者以相同角速度w同向旋转，第一待测波片4的旋转角度C1=wt=α,第二待测波片5的旋转角度C2=π/2＋α,（w为波片旋转的角速度，t表示测量时间，测量起始时刻t＝0对应于α＝0），则输出光信号的Stokes表达式可进一步化为：

[0063]

[0064] 其中B是α和δ1、δ2的函数，其具体表达式如下：

[0065]

[0066]

[0067] 由于在任意波长处，本发明所述测量装置的接收端光电探测器单元的输出光电流正比于该波长处输出光信号S0分量的光强，即

[0068]

[0069]

[0070]

[0071] 其中K为考虑探测器量子效率等因素影响而引入的小于1的比例系数，Ep为检偏器6透振方向的光振幅。此处光电流I实际上是α，δ1，δ2以及波长λ的函数，为后续公式（6.a～6.d）以及（7.a～7.c）表示的方便，此处简写为I(α)。由此可见，探测器的输出光电流与测量装置接收端光信号的光强度（该光强由测量装置各器件的损耗以及光源的光谱特性等因素决定）、以及探测器本身的量子效率等特性直接相关。由于本发明涉及的实际测量装置中各组成器件均存在一定的插入损耗，而且该损耗以及实际宽带光源1的光谱特性可能并不平坦，所以很难通过简单的理论计算直接得到各波长处的Ep值（但这些影响因素几乎不随时间推移发生变化）。而对于实际的探测器件而言，其输出光电流的光谱响应曲线也并不平坦，即K值随波长变化而变。以当前国际主流的Hamamatsu公司紫外面阵CCD的光谱响应曲线（无玻璃视窗，25℃）为例，在200nm-400nm的波长范围内，量子效率在35-65％范围内变化。据此由公式（4）中的 可知，很难通过各器件的指标直接获得一个准确的η值。所以在测量两个待测波片相位延迟光谱特性的过程中，如果能避开η的影响，直接测得δ1、δ2最为理想；当然，如果能同时测得η，并用它来进一步分析测量装置的工作状态及排查故障，更是一举多得。为此进一步研究公式（4）和（5），可得以下规律性公式：

[0072] B(α,δ1,δ2)＝B(kπ+α,δ1,δ2)＝I(α)/η＝I(kπ+α)/η （5）[0073] 这表明在系统性能稳定的情况下，在任意一个确定的波长处，光电流I（α）和B（α，δ1，δ2）关于自变量α均是周期为π的函数（k为整数且k≥0），而且在几个特殊角度有如下关系出现：

[0074] B(0,δ1,δ2)＝B(kπ,δ1,δ2)＝I(0)/η＝1+cosδ2 （6.a）[0075]

[0076]

[0077]

[0078] 所以本发明所述测量方法的出发点就是测量在任一波长处α为几个特殊角度（如α＝kπ，kπ＋π/4，kπ＋π/2，kπ＋3π/4时）的光电流数值（k为整数且k≥0），然后由公式（6.a～6.d）求出该波长处第一待测波片4的相位延迟量δ1、第二待测波片5的相位延迟量δ2，以及表征该波长处测量系统整体性能的参数η，如公式（7.a～7.c）所示。

[0079]

[0080]

[0081] δ2＝cos-1[I(kπ)/η-1] （7.c）

[0082] 步骤三：考虑到测量误差的影响，在同一波长处可多计算几组δ1、δ2和η数据，并分别取其均值。最后，可根据本发明所述测量装置的测量波长范围内的所有δ1、δ2和η数据，画出相应的δ1(λ)、δ2(λ)和η(λ)曲线，最后设置一定的算法规则，对所获得的曲线进行去“毛刺”的平滑处理，进一步减小误差。

[0083] 本发明所述测量方法的具体算法流程举例如下：

[0084] 首先，按照上述测量步骤配置好本发明所述的测量系统，并打开光源和系统其它各组成部件。然后，等系统各部件稳定后，即可开始进行测量。设定波片旋转角度步长为π/4；首先在测量起始时刻读取各波长处的I(0)；然后将两个待测波片均转动π/4，读取各波长处的I(π/4)；再将两个待测波片转动π/4，读取各波长处的I(π/2)；以此类推，在波片从起始时刻开始旋转一周的情况下，随后可依次得到各波长处的I(3π/4)、I(π)、I(5π/4)、I(3π/2)、I(7π/4)和I(2π)。为消除两待测波片旋转角度偏差等的影响，发送驱动信号让波片反转一周，分别依次得到各波长处的I′(7π/4)、I′(3π/2)、I′(5π/4)、I′(π)、I′(3π/4)、I′(π/2)、I′(π/4)和I′(0)。为进一步减小误差，可分别计算各波长处光电流的如下方均根值AvaI(π)、AvaI(π/4)、AvaI(3π/4)、AvaI(π/2)，然后由公式（7.a～7.c）求出相应的δ1、δ2和η数据并保存到计算机10。最后，画出本发明所述测量装置的测量波长范围内的δ1（λ）、δ2（λ）和η（λ）曲线，并进行曲线拟合，对所获得的曲线进行去“毛刺”的平滑处理，进一步减小误差，保存数据并结束操作。

[0085]

[0086]

[0087]

[0088]

[0089] 实际上，此处究竟是否需要绘制及拟合η（λ）曲线可视具体需要而定。因为对该参数的分析主要是为了排查本发明所述测量系统的故障，以及分析、标定测量系统中各组成部件的工作性能。例如，在宽带光源1的光谱特性以及各器件损耗特性已知、而多波长光电探测器8光谱特性未知的情况下，可利用η（λ）曲线和公式（4）来标定、分析多波长光电探测器8的光谱特性。

[0090] 利用本发明所述的波片光谱特性的测量方法，还可直接在PCSCA型椭偏仪中实现两个宽带1/4波片相位延迟光谱特性的自测量。首先，将PCSCA型椭偏仪设置为直通模式，调节第一待测波片4的初始方位角α（快轴方向）与起偏器3和检偏器6平行（α＝0），第二待测波片5的初始方位角与第一待测波片4垂直，且两者同速、等步长同向旋转；在任一波长处，均着重考虑α取几个特殊角度，如α＝kπ，kπ＋π/4，kπ＋π/2，kπ＋3π/4时的光电流数值（k为整数且k≥0），然后由公式求出任意波长处第一待测波片4的相位延迟量δ1、第二待测波片5的相位延迟量δ2，以及表征该波长处测量系统整体性能的参数η，进而得到两个待测波片的相位延迟光谱特性。

[0091] 本发明在具体实施时还要注意保证本发明所述测量系统中所有光学元器件（如宽带光源1、起偏器3、检偏器6、多波长光电探测器8等）的工作波长范围能够覆盖待测波片的工作波长范围。这在实际应用中比较容易实现。以椭偏仪中经常采用的波片为例，该类波片的工作波长基本都在200nm～1100nm范围之内，为此可采用工作波长在190nm～2500nm、配有高精度稳压电源的氙灯作为宽带光源1；采用工作波长为200～2300nm的石英渥拉斯顿棱镜作为起偏器3和检偏器6；采用工作波长为200～1100nm的背照式面阵CCD（例如滨松FFT-CCD探测器）作为多波长光电探测器8；等等。

[0092] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。