1.一種大口徑光柵衍射效率的測量裝置,其特征在于,包括光源(13)、單色器(14)、光闌(15)、聚焦鏡(16)、光纖耦合裝置(17)、傳輸光纖(18)、二維掃描機構(gòu)(22)、測試光探測器(23)、供待測光柵(26)放置的樣品臺(25),以及固定在所述的二維掃描機構(gòu)(22)上的光纖準直鏡(19)、分束鏡(20)、參考光探測器(21)和偏振片(24);
所述的激光器(13)發(fā)出的光束經(jīng)所述的單色器(14)形成測量所需波長的單色光束,通過光闌(15)過濾掉單色光束中的雜散光,同時調(diào)節(jié)光束口徑大小后經(jīng)所述的聚焦鏡(16)聚焦后的光束通過光纖耦合裝置(17)進入到傳輸光纖(18)中,經(jīng)傳輸光纖(18)的傳輸后,在傳輸光纖出射端經(jīng)過光纖準直鏡(19)的準直作用后成為平行光束,該平行光束經(jīng)過分束鏡(20)形成一束參考光和一束測量光,所述的參考光照射在參考光探測器(21)上,所述的測試光經(jīng)過偏振片(24)形成測量所需的線偏振光,并照射在待測光柵(26)上,待測光柵(26)固定在樣品臺(25)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑光柵衍射效率的測量裝置,其特征在于,所述的二維掃描機構(gòu)(22)由載物臺(27)、光學(xué)精密旋轉(zhuǎn)臺(28)、豎直方向的光學(xué)精密位移臺(29)和水平方向的光學(xué)精密位移臺(30)組成,豎直方向的光學(xué)精密位移臺(29)安裝在水平方向的光學(xué)精密位移臺(30)上,并可在水平方向移動,光學(xué)精密旋轉(zhuǎn)臺安裝在豎直方向的光學(xué)精密位移臺(29)上并可在豎直方向移動,載物臺(27)安裝在光學(xué)精密旋轉(zhuǎn)臺(28)上,并可繞垂直方向旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑光柵衍射效率的測量裝置,其特征在于,所述的測試光探測器(23)和參考光探測器(21)分別經(jīng)數(shù)據(jù)采集器與計算機相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑光柵衍射效率的測量裝置,其特征在于,所述的水平方向的光學(xué)精密位移臺(29)、豎直方向的光學(xué)精密位移臺(30)和光學(xué)精密旋轉(zhuǎn)臺(28)分別經(jīng)步進電機控制器與計算機相連。
5.一種利用權(quán)利要求2所述的測量裝置進行大口徑光柵衍射效率的測量方法,其特征在于,包括以下步驟:
①通過旋轉(zhuǎn)光學(xué)精密旋轉(zhuǎn)臺(28)以及細微調(diào)節(jié)準直鏡(19)上的俯仰左右偏擺量,使測量激光束正入射在待測光柵(26)上,然后對光學(xué)精密旋轉(zhuǎn)臺(28)的坐標進行清零操作;
②轉(zhuǎn)動光學(xué)精密旋轉(zhuǎn)臺(28)到一定的角度,使測量激光照射在待測光柵(26)上,并使衍射光斑打在測試光探測器(23)上,在光柵平面內(nèi)調(diào)節(jié)樣品臺(25)的傾斜角度,使入射光斑和衍射光斑的高度相等,從而使光柵的刻線垂直于入射面;
③通過調(diào)節(jié)樣品臺(25)的俯仰偏擺量,使二維掃描機構(gòu)(22)在水平和豎直方向反復(fù)掃描待測光柵(26)的整個待測量區(qū)域的過程中,衍射光斑在參測試光探測器(23)上的位置保持不變;
④使光學(xué)精密旋轉(zhuǎn)臺(28)的坐標回歸零位,并結(jié)合光纖準直鏡(19)上的俯仰偏擺調(diào)節(jié)旋鈕,使入射激光光線正入射在待測光柵(26)上,然后按照測量所需要的入射角,旋轉(zhuǎn)二維掃描機構(gòu)(22)上的光學(xué)精密旋轉(zhuǎn)臺(28)到對應(yīng)的入射角方向;
⑤將測試光探測器(23)從二維掃描機構(gòu)(22)的載物臺(27)上拆下,并固定在樣品臺(25)上,使測試光直接照射在測試光探測器(23)上,測試光探測器(23)和偏振片(24)之間的距離要和待測光柵(26)衍射效率時兩者之間的距離相等,同時使測試光探測器(23)的接收面垂直于入射光線;
⑥用遮光板擋住激光光束,對測試光探測器(23)和參考光探測器(21)進行暗場背景校正;
⑦打開遮光板,對測試光探測器(23)和參考光探測器(21)進行明場背景校正;
⑧將測試光探測器(23)從樣品臺(25)拆下,并固定在二維掃描機構(gòu)(22)的載物臺(27)上,使衍射光斑打在測試光探測器(23)的接收面上,并使衍射光束垂直于測試光探測器(24)的感應(yīng)面;移動二維掃描機構(gòu)(22)豎直方向的光學(xué)精密位移臺(29)和水平方向的光學(xué)精密位移臺(30),使入射光斑照射在待測光柵(26)的起始點或者是標記位置上;
⑨利用參考光探測器(21)和測試光探測器(23)同時測量參考光和衍射光的強度,計算衍射光強和參考光強的比值,根據(jù)步驟⑥和步驟⑦獲得的暗場背景信號和明場背景信號,計算大口徑光柵在該測量位置處的衍射效率值;
⑩利用二維掃描機構(gòu)(22)豎直方向的光學(xué)精密位移臺(29)和水平方向的光學(xué)精密位移臺(30),移動入射光斑到大口徑光柵下一個測量點的位置,重復(fù)步驟⑨,計算大口徑光柵在下一個測量位置處的衍射效率值;
重復(fù)步驟⑩,使掃描路徑覆蓋大口徑光柵的整個工作區(qū)域,從而完成大口徑光柵衍射效率的測量。