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利用可調(diào)波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置制造方法
【專利摘要】利用可調(diào)波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置，屬廣義橢偏測量【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置包括激光電源、可調(diào)波長激光器、光路系統(tǒng)、電磁鐵、鎖相放大器和PC機，其中光路系統(tǒng)包括起偏器、兩個光闌、斬波器、檢偏器、聚光鏡、濾光片和光電探測器等。其特征在于通過可調(diào)波長激光器與磁光橢偏系統(tǒng)的結(jié)合，將單波長磁光橢偏測試延伸到多波長磁光橢偏測試；通過調(diào)節(jié)激光電源的電流可以使激光器出射不同頻率的激光，同時更換光電探測器上前置連接的與出射激光頻率對應的濾光片，由PC機對磁性材料樣品的進行多波長磁光橢偏測試，可以得到該材料磁光耦合系數(shù)的光譜曲線。本裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，組裝方便，測量精度高，操作簡單。
【專利說明】利用可調(diào)波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種利用可調(diào)波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置，屬廣義橢偏測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著磁性材料在磁光存儲媒介與半導體器件上的廣泛應用，對磁性材料磁光特性的研究變得極為迫切。磁光橢偏測量技術(shù)是一種利用磁性材料的磁光克爾效應進行橢偏測量的廣義橢偏測量術(shù)，可以測得磁性樣品的折射率N、消光系數(shù)K、磁光耦合系數(shù)Q等。隨著磁光橢偏技術(shù)的發(fā)展，單一波長的測量已經(jīng)無法滿足研究的需求。磁光橢偏技術(shù)對光源功率穩(wěn)定性有很高的的要求，但現(xiàn)在普遍應用的多波長白光光源穩(wěn)定性較差，如不進行其他處理難以滿足高精度的實驗測量。如在雜志【科學儀器評論】(2005年76卷023910頁)上發(fā)表的文章“磁性化合物的光譜磁光橢偏溫度依賴性研究”中(作者:R.Rauer, G.Neuber, J.Kunze, J.Backstrom, and M.Riibhausen),作者對光源氣燈進行了復雜的處理，之后對150nm與60nm的坡莫合金進行了磁光橢偏測試并求出了對應的磁光耦合系數(shù)。但是對于單原子層的磁光橢偏測試則對光源穩(wěn)定性有了更高的要求。此時迫切的需要一種快速便捷、穩(wěn)定度高的光源方法來解決 上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本實用新型提出了一種利用可調(diào)波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的:
[0005]一種利用可調(diào)波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置，包括激光電源、可調(diào)波長激光器、光路系統(tǒng)、電磁鐵、鎖相放大器和PC機,其特征在于光路系統(tǒng)包括起偏器、兩個光闌、斬波器、檢偏器、聚光鏡、濾光片和光電探測器，激光電源和可調(diào)波長激光器相連接，通過調(diào)節(jié)激光電源的電流可以使激光器出射不同頻率的激光；斬波器和鎖相放大器相連接；可調(diào)波長激光器位于起偏器之前，由起偏器開始延光路順序排列為兩個光闌、斬波器、檢偏器、聚光鏡、濾光片和光電探測器；兩個光闌之間放置樣品臺，樣品臺位于電磁鐵中間；光電探測器的輸出端連接到鎖相放大器的輸入端，鎖相放大器的輸出端連接到PC機，以觀察記錄并計算測量結(jié)果。
[0006]所述的光電探測器是硅光電池探測器，通過壓圈裝卡的方式連接前置的濾光片。
[0007]所述的可調(diào)波長激光器是輸出波長范圍為300nm-800nm的半導體激光器。
[0008]一種利用上述裝置進行磁光橢偏測量的方法，步驟如下:
[0009]①將測量裝置接通電源，給斬波器、鎖相放大器供電，打開電磁鐵電源、可調(diào)波長激光器及PC機的電源；
[0010]②可調(diào)波長激光器的輸出波長為300nm-800nm，調(diào)節(jié)激光電源在其輸出波長范圍內(nèi)設(shè)定一個初始輸出波長的激光信號；[0011]③將具有鐵磁性質(zhì)的薄膜樣品材料固定在樣品臺上，調(diào)整樣品使其在水平方向上轉(zhuǎn)動，使得樣品表面與磁場方向平行；
[0012]④調(diào)整斬波器的頻率，該頻率作為基準信號頻率輸入鎖相放大器，將光電探測器的輸出端連接鎖相放大器的信號輸入端；
[0013]⑤調(diào)節(jié)可調(diào)波長激光器后面放置的光闌、起偏器的位置，然后調(diào)節(jié)檢偏器、聚光鏡、光電探測器的位置，使得激光正入射并通過上述光學元件能匯聚到光電探測器上；
[0014]⑥打開PC機，觀察PC機能否采集與存儲信號數(shù)據(jù)；
[0015]⑦將與輸入激光波長對應的濾光片裝到探測器輸入端，從而防止雜散光進入光電探測器；
[0016]⑧選定起偏器起偏角度為Q1，檢偏器檢偏角度為θ2，鎖相放大器與光電探測器相連，此時鎖相放大器輸出的是光電探測器接受到的光電流強度，PC機記錄不加磁場時鎖相放大器測量的光電流的強度I0 ;正向調(diào)節(jié)電磁鐵電流Im，PC機記錄此時的鎖相放大器示數(shù)1+ ;反向調(diào)節(jié)電磁鐵電流至-1m，PC機記錄此時的鎖相放大器示數(shù)1_，從而得到Δ I/10 =(I+-I-)，其中:Δ I = I+-I_，同時記錄起偏器起偏角θ I和檢偏器檢偏角θ 2 ；
[0017]⑨保持起偏器的起偏角度Q1不變，旋轉(zhuǎn)檢偏器，增加檢偏角度θ2，重復步驟⑧，其中檢偏角度增加步長為5°，直至增加到180°為止，從而得到多組Δ IAtl和Q1, θ2 ；
[0018]⑩將激光的入射角釣、起偏角Θ 1、檢偏角Θ 2和測得的Δ VItl輸入PC機中，由PC機計算得到樣品的磁光耦合系數(shù)Q與折射率N ；
[0019]G調(diào)節(jié)激光電源，在可調(diào)波長激光器的輸出波長范圍內(nèi)設(shè)定一個新的輸出波長，重復過程⑦-⑩，直至測完整個光譜范圍；得到磁光耦合系數(shù)Q與折射率N的光譜曲線。
[0020]本實用新型的磁光橢偏測試的原理如下:
[0021]磁光橢偏測試是基于光在樣品表面反射時受磁場影響導致偏振態(tài)改變的一種測試方式。在樣品表面加正反兩個方向的磁場時，可以引起反射光偏振態(tài)的不同，從而引起光電探測器接收到的光信號強度的不同。根據(jù)磁場的正反方向，光電探測器接收到的光強分別為1+與1-。在外界磁場為零時接收到的光強為I0，可以得到光強的變化率Δ 1/% =(I-i-)I0。設(shè)定三個不同的起偏器角度θ1，分別測量在不同檢偏器角度θ2下的光強變化率，從而得到光強變化率Δ Ι/Ι0隨θ 2的變化曲線，光強變化率Δ Ι/Ι0隨θ 2的變化曲線依
據(jù)的公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種利用可調(diào)波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置，包括激光電源、可調(diào)波長激光器、光路系統(tǒng)、電磁鐵、鎖相放大器和PC機，其特征在于光路系統(tǒng)包括起偏器、兩個光闌、斬波器、檢偏器、聚光鏡、濾光片和光電探測器，激光電源和可調(diào)波長激光器相連接，通過調(diào)節(jié)激光電源的電流可以使激光器出射不同頻率的激光；斬波器和鎖相放大器相連接；可調(diào)波長激光器位于起偏器之前，由起偏器開始延光路順序排列為兩個光闌、斬波器、檢偏器、聚光鏡、濾光片和光電探測器；兩個光闌之間放置樣品臺，樣品臺位于電磁鐵中間；光電探測器的輸出端連接到鎖相放大器的輸入端，鎖相放大器的輸出端連接到PC機，以觀察記錄并計算測量結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用可調(diào)波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置，其特征在于所述的光電探測器是硅光電池探測器，通過壓圈裝卡的方式連接前置的濾光片。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用可調(diào)波長激光器進行磁光橢偏測試的裝置，其特征在于所述的可調(diào)波長激光器是輸出波長范圍為300nm-800nm的半導體激光器。
【文檔編號】G01N21/21GK203396695SQ201320378088
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】連潔, 王曉, 張福軍, 孫兆宗, 趙明琳, 張文賦, 高尚 申請人:山東大學