Calibration of Two Difrerent Types of Modulators for an Application in Spectroscopic Phase Modulated Ellipsometry

S.L. Kouko; C. Llinares

doi:doi:10.1051/jp3:1995187

Numéro		J. Phys. III France Volume 5, Numéro 8, August 1995


Page(s)		1211 - 1227
DOI		https://doi.org/10.1051/jp3:1995187

DOI: 10.1051/jp3:1995187
J. Phys. III France 5 (1995) 1211-1227

Calibration of Two Difrerent Types of Modulators for an Application in Spectroscopic Phase Modulated Ellipsometry

S.L. Kouko and C. Llinares

C.E.M. Université Montpellier II, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier cedex 5, France

(Received 6 January 1995, accepted 9 May 1995)

Abstract
In order to choose a photoelastic modulator for an application in spectroscopic phase modulated ellipsometry a complete calibration of two different types of photoelastic modulators is achieved. First the model that describes the behavior of each of them is accurately determined since the calibration procedure depends on it. Both modulators behave as a static strain model with a phase shift of the form $\delta = \delta_0 + {\cal A}\sin \omega t$ . Using the suitable procedures, the driving voltage $V_{\rm mod}$ and the static strain $\delta_0$ of both devices are accurately determined as a function of the wavelength from 0.25 $\mu$ m to 0.75 $\mu$ m. A method to reduce the errors due to incorrect settings of the modulation voltage and the static birefringence is also proposed. An accuracy check of the calibration done by comparing the indexes of refraction of two silica prisms obtained with our ellipsometer and with the high precision goniometer method shows a very good agreement.

Résumé
Dans le but de choisir un modulateur photoélastique pour une application en ellipsométrie spectroscopique à modulation de phase, le calibrage de deux modulateurs a été réalisé. Dans un premier temps, le modèle décrivant chacun des modulateurs a été déterminé avec précision vu que la procédure de calibrage dépend de celui-ci : les deux modulateurs fonctionnent suivant le modèle avec biréfringence statique ayant un déphasage de la forme $\delta = \delta_0 + {\cal A}\sin \omega t$ . En utilisant les procédures de calibrage appropriées, la tension de pilotage $V_{\rm mod}$ et la biréfringence statique $\delta_0$ ont été déterminées avec précision en fonction de la longueur d'onde dans la gamme spectrale s'étendant de 0,25 $\mu$ m à 0,75 $\mu$ m. Une méthode pour réduire les erreurs dues au calibrage de la tension de modulation et à la biréfringence résiduelle est également proposée. Un test de la précision du calibrage fait en comparant les indices de réfraction de deux prismes de silice obtenus avec notre ellipsomètre et avec la méthode de la déviation minimum a montré un très bon accord entre les indices mesurés.