타원편광 분석기에서 정렬오차와 사분파장판의 지연오차로 인한뮬러 매트릭스 오차 분석
Comparison of Misalignment and Retardation Errors of Dual Rotating Quarter-Wave Plates in Muller-Matrix Ellipsometry
1
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
두 개의 회전하는 사분파장판을 가진 타원편광분석기에서 광학계가 오차를 포함하지 않는 경우와 5가지의 체계적 오차(두 개의 사분파장판의 정렬오차와 지연오차,검광판의 정렬오차)를 포함하는 경우에 측정신호를 핏팅하여 구한 퓨리어 계수와 뮬러매트릭스와의 관계를 분석하였다. 5가지 체계적 오차를 포함하는 경우 전산모사를 이용해 비교 분석한 결과 사분파장판의 지연오차가 정렬오차보다 뮬러매트릭스 대각선 요소에 야기하는 오차가 더 크다는 것을 찾아내었다. 각속도의 회전비를 1:5로 선택시첫 번째 사분파장판의 초기 정렬오차와 두 번째 사분 파장판의 초기 정렬오차가 뮬러 매트릭스에 야기하는 오차가 같다는 것을전모사를 통해 찾아 내었다. 5가지 체계적인 오차를 전산모사를 통해 분석한 결과 검광판의 정렬오차(E5)가 야기하는 뮬러 매트릭스 오차와 사분파장판의 정렬오차(E3,E4)가 야기하는 뮬러 매트릭스 오차를 비교하면 대각선 요소(m22와m33)의 상대 오차는0.18%이며 비 대각선요소(m23와m32)는 2배 차이가 남을 찾아내었다. 이 결과들을 활용하여 측정대상 물질의 보다 정확한 뮬러매트릭스를 얻을 수 있다.
Abstract
Using an ellipsometer with dual rotating quarter-wave plates, we have analyzed the relationship between Fourier coefficientsand Mueller matrices in the cases of an error-free optical system and of five systematic errors (alignment errors and retardationerrors in the quarter-wave plates, and alignment error in the analyzer). In the case with five systematic errors, simulation resultsshow that retardation errors cause more error in the diagonal elements of the Mueller matrix than do alignment errors. We havefound that errors in the Mueller matrix caused by initial misalignment of the dual quarter-wave plates were the same. We havechosen the rotation rates of two quarter-wave plates such that the rotational frequencies w1 and w2 differ by a factor of 5, i.e.w2=5w1. The simulation results show 0.18% relative error in the diagonal elements (m23 and m32) and 200% relative error inthe off-diagonal elements ( m22 and m33 ), when we compare errors caused by misalignment of the analyzer to those caused byinitial misalignment of the quarter-wave plates. We can use these results in measuring accurate Mueller matrices of opticalmaterials.
참고문헌 (15)
- I. An, "Ellipsometry", pp.117~176 (2000), Hanyang Univ. Press
- R. M. A. Azzam, "Photopolarimetric measurement of the Mueller matrix by Fourier analysis of a single detected signal", Opt. Lett, 2, pp.148~150 (1978)
- D. H. Goldstein, "Error analysis of a Mueller matrix polarimeter", J. Opt. Soc. Am. A, 7, pp.693~700 (1990)
- D. H. Goldstein, "Mueller matrix dual-rotating retarder polarimeter", Appl. Opt, 31, pp.6676~6683 (1992)
- K. Ichimoto, "Photopolarimatric measurement system of Mueller Matrix with dual rotating waveplates", Pub. Natl. Astron, Japan, 19, pp.11~19 (2006)
- P. S. Hauge, "Mueller matrix ellipsometry with imperfect componensators", J. Opt. Soc. Am, 68, pp.1519~1528 (1978)
- 최중규, "영상 타원법을 이용한 인간 줄기세포의 굴절률과 두께 분포 연구", 한국광학회지, 20(1), pp.53~56 (2009), 한국광학회
- 서영진, "반투명 기층에 의한 후면반사를 고려한 회전검광자 방식의 타원측정 및 분석", 한국광학회지, 22(4), pp.170~178 (2011), 한국광학회
- 김선희, "분광타원법을 이용한 스퍼터된 Ta2O5 박막의 광학적 특성", 한국진공학회지, 18(2), pp.133~140 (2009), 한국진공학회
- K. M. Twietmeyer, "Optimization of Mueller matrix polarimeter in the presence of error sources", Opt. Express, 16, pp.11589~11603 (2008)
- S. M. Nee, "Error analysis for Mueller matrix measurement", J. Opt. Soc. Am. A, 20, pp.1651~1657 (2003)
- M. Dubreuil, "Systematic errors specific to a snapshot Mueller matrix polarimeter", Appl. Opt, 48, pp.1135~1142 (2009)
- L. Broch, "Second-order systematic errors in Mueller matrix dual rotating compensator ellipsometry", Appl. Opt, 49, pp.3250~3258 (2010)
- L. Broch, "Systematic errors for a Mueller matrix dual rotating compensator ellipsometer", Opt. Express, 16, pp.8814~8824 (2008)
- 김덕현, "최적화 기법을 이용한 두 개의 회전하는 사분파장판으로 구성된 타원편광분석기에서의 체계적인 오차 보정", 한국광학회지, 25(1), pp.29~37 (2014), 한국광학회