利用可調(diào)波長激光器進(jìn)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(jìn)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(jī)，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(yīng)的濾光片，由PC機(jī)對磁性材料樣品的進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dǎo)體器件上的廣泛應(yīng)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(yīng)進(jìn)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(yīng)用的多波長白光光源穩(wěn)定性較差，如不進(jìn)行其他處理難以滿足高精度的實驗測量。如在雜志【科學(xué)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(jìn)行了復(fù)雜的處理，之后對150nm與60nm的坡莫合金進(jìn)行了磁光橢偏測試并求出了對應(yīng)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(jìn)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(jìn)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(jī),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(jī)，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(dǎo)體激光器。
[0008]一種利用上述裝置進(jìn)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(jī)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(zhǔn)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(xué)元件能匯聚到光電探測器上；
[0014]⑥打開PC機(jī)，觀察PC機(jī)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(yīng)的濾光片裝到探測器輸入端，從而防止雜散光進(jìn)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(qiáng)度，PC機(jī)記錄不加磁場時鎖相放大器測量的光電流的強(qiáng)度I0 ;正向調(diào)節(jié)電磁鐵電流Im，PC機(jī)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(jī)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(fù)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(jī)中，由PC機(jī)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(fù)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(dǎo)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(qiáng)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(qiáng)分別為1+與1-。在外界磁場為零時接收到的光強(qiáng)為I0，可以得到光強(qiáng)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(qiáng)變化率，從而得到光強(qiáng)變化率Δ Ι/Ι0隨θ 2的變化曲線，光強(qiáng)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(jìn)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(jī)，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(jī)，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(jìn)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(jìn)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(dǎo)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(xué)
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