Utilité d'un modulateur photoélastique (cas de l'ellipsométrie)

[invite86772e4b]

Bonjour,

je travaille actuellement sur l'éllipsométrie et certains éléments de cette machine me sont plutôt étrangères.

Regardez ce schéma:
************ pas d'image personnelle sur serveur externe **********

Quel est l'intérêt du modulateur photoélastique? a-t-il un rôle sur la polarisation de la lumière ?
Et également quelle est le rôle de l'analyseur et du détecteur?
Pour moi l'un analyse et l'autre détecte la polarisation de l'onde mais en passant par l'analyseur, la polarisation passe de l'état elliptique à l'état rectiligne

Merci de m'éclairer sur ces détails...
Jennifer
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[Tiluc40]

Bonsoir,

je travaille actuellement sur l'éllipsométrie et certains éléments de cette machine me sont plutôt étrangères.

Quel est l'intérêt du modulateur photoélastique? a-t-il un rôle sur la polarisation de la lumière ?

Il va effectivement moduler périodiquement la polarisation de la lumière.

Et également quelle est le rôle de l'analyseur et du détecteur?
Pour moi l'un analyse et l'autre détecte la polarisation de l'onde mais en passant par l'analyseur, la polarisation passe de l'état elliptique à l'état rectiligne

Oui, l'analyseur sert à projeter la polarisation réfléchie par l'échantillon sur l'axe de l'analyseur. Le détecteur sert à mesurer instantanément l'intensité sortante. Cet ellipsomètre n'est pas le plus simple à étudier, mais globalement, on récupére du signal I(l,t)= I (I0+ Is sin d (t) + Ic cosd (t)). Les composantes Is et Ic. Is et Ic permet de remonter par le calcul aux variations de la polarisation due à la réflexion sur l'interface mesurée.

Ce n'est peut-être pas super clair ce que je raconte, et surement pas très précis. Quelques détails ici (§3 calcul pour une configuration particulière). Horiba - Jobin Yvon commercialise une gamme d'ellipsomètre basée sur ce principe ("Commercial inside", of course).

[invite86772e4b]

Bonsoir,Il va effectivement moduler périodiquement la polarisation de la lumière.

OK. J'ai lu que le modulateur déphasait les deux composantes de la lumière (Rp et Rs). Cela revient à ce que tu me dis. Cependant qu'elle est l'utilité de déphaser ces deux composantes? Pour pouvoir quantifier plus facilement ces deux composantes?

Oui, l'analyseur sert à projeter la polarisation réfléchie par l'échantillon sur l'axe de l'analyseur. Le détecteur sert à mesurer instantanément l'intensité sortante. Cet ellipsomètre n'est pas le plus simple à étudier, mais globalement, on récupére du signal I(l,t)= I (I0+ Is sin d (t) + Ic cosd (t)). Les composantes Is et Ic. Is et Ic permet de remonter par le calcul aux variations de la polarisation due à la réflexion sur l'interface mesurée.

Ce n'est peut-être pas super clair ce que je raconte, et surement pas très précis. Quelques détails ici (§3 calcul pour une configuration particulière). Horiba - Jobin Yvon commercialise une gamme d'ellipsomètre basée sur ce principe ("Commercial inside", of course).

Si je te suis, l'analyseur et le détecteur sont complémentaires? le premier "décortique" le signal et le second le quantifie?

[Tiluc40]

OK. J'ai lu que le modulateur déphasait les deux composantes de la lumière (Rp et Rs). Cela revient à ce que tu me dis. Cependant qu'elle est l'utilité de déphaser ces deux composantes? Pour pouvoir quantifier plus facilement ces deux composantes?

Je ne parlerais pas de Rp et Rs, qui sont des coefficients liés à l'interface, mais de Ep et Es, le champ électrique de la lumière polarisé respectivement dans le plan d'incidence et perpendicualirement au plan d'incidence. L'utilité est d'introduire une modulation de la polarisation (on la transforme de façon continue et périodique pour pouvoir faire une détection synchrone du signal sur la fréquence de modulation).

Si je te suis, l'analyseur et le détecteur sont complémentaires? le premier "décortique" le signal et le second le quantifie?

Pour l'ellipsomètrie d'une manière générale, regarde ce lien par exemple. Le but de cette technique est de mesurer les variations de la polarisation induite par la réflexion sur une interface d'une lumière dont l'état de polarisation est connu pour remonter par des modélisations aux paramètres de l'interface (structure de l'empilement multicouches, indices optiques, ...). 2 paramètres pertinents à mesurer sont le déphasage induit entre les composantes p et s de la polarisation (noté en général ) et le rapport des intensités de réflexion |rp|/|rs| (noté tan).

Ici, tu as toute une chaîne de mesure.
- lampe + collimation --> faisceau de lumière non polarisée
- passage par le polariseur --> Tu fixes la polarisation rectiligne de la lumière
- Réflexion sur l'interface à mesurer --> Tu modifies l'état de polarisation de la lumière
- Passage par le modulateur --> lumière dont l'état de polarisation varie périodiquement dans le temps.
- Passage par l'analyseur (qui est un deuxième polariseur) --> Tu projettes sur la direction de l'analyseur
- Détecteur pour acquérir l'intensité du signal

La modulation permet de faire une détection synchrone du signal, et d'en extraire les valeur Is et Ic. Le calcul permet de remonter aux caractéristiques de l'interface grâce à ces 2 valeurs.

D'autres types d'instruments existent pour introduire une modulation de la polarisation dans la chaîne de mesure : Ellipsomètre à polariseur tournant, ellipsomètre à analyseur tournant; ellipsomètre à compensateur tournant. Chaque techno a ses avantages et ses inconvénients.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea39786b6]

Bonjour:
J'ai un problème avec mon modulateur photo-élastique , en faite il affiche Overload PEM sur la boite de contrôle, et la fréquence f et 2f ne sont pas détectés (il affiche f= 0 Hz au lieu de f=50 Khz et la meme chose pour la fréquence 2f ) . Pourrais vous m'éclairez sur ce type de problème . merci
Hassen