方法基于范数优化设计准则，相比于传统的基 于2-范数的优化设计准则，本方法更方便控制设计参数在所设计波段范围内的最大偏差。
【附图说明】
[0030] 图1本发明所设计复合波片相位延迟器结构示意图；
[0031] 图2双旋转补偿器穆勒矩阵椭偏仪测量系统原理示意图；
[0032] 图3所优化设计的包含三个四分之一零级波片的复合波片相位延迟器在设计波 段210-1000nm范围内的相位延迟量光谱曲线；
[0033] 图4所优化设计的包含三个四分之一零级波片的复合波片相位延迟器在设计波 段210-1000nm范围内的光轴方位角光谱曲线；
[0034] 图5所优化设计的包含三个四分之一零级波片的复合波片相位延迟器在设计波 段210-1000nm范围内的旋光角光谱曲线；
[0035] 图6利用所优化设计的复合波片相位延迟器的双旋转补偿器穆勒矩阵椭偏仪在 设计波段210-1000nm范围内的系统矩阵条件数光谱曲线。
【具体实施方式】
[0036] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0037] 本发明中，对复合波片相位延迟器优化设计方法可以采用如下过程实施：
[0038] 第1步选择复合波片相位延迟器适用波段Γ。根据所设计的复合波片相位延迟器 及其相应椭偏测量系统的实际应用场合，选择波段范围，可以设计出适用于包括紫外、可见 以及近红外波段在内的宽波段椭偏仪的复合波片相位延迟器。
[0039] 第2步选择所设计复合波片相位延迟器包含的四分之一零级波片个数以及各四 分之一零级波片的制作材料，确定其双折射率等光学特性。确定的四分之一零级波片的个 数为η。通常用于制作波片的材料包括氟化镁、石英、方解石、云母、石膏、蓝宝石等单轴或双 轴晶体以及高分子材料等，从这些材料中选择用于制作复合波片相位延迟器的材料。由于 该优化设计包括多个四分之一零级波片，这些四分之一零级波片可以选用同种材料，也可 以选择不同材料。
[0040] 第3步根据所选择的复合波片制作材料的光学特性以及实际加工能力，确定各个 四分之一零级波片的中心波长及光轴方位角的变动范围Λ。
[0041 ] 第4步在所确定的范围内任意选择第k个四分之一零级波片的中心波长和光轴方 位角，计算第k个四分之一零级波片四分之一零级波片的传输琼斯矩阵
[0042]
[0043] 其中，δ k为第k个四分之一零级波片相位延迟量，由其中心波长λ k和材料双折 射率dnk( λ )计算
[0044]
(2)
[0045] 其中，k = 1，2,…，η。
[0046] 第5步计算复合波片的等效传输琼斯矩阵
[0047]
(3)
[0048] 第6步计算复合波片的等效特征参数包括：等效相位延迟量、等效光轴方位角和 等效旋光角
[0049]
[0050]
[0051]
[0052] 第7步根据椭偏仪测量系统的特点以及复合波片的等效特征参数，计算椭偏仪测 量系统的系统矩阵
[0053] ?(λ) = 〇(δ6(λ), θε(λ), ρ6(λ)) (5)
[0054] 第8步选择范数类型ρ，计算椭偏仪测量系统的系统矩阵条件数
[0055] κ (λ) = I |?(λ) I Ip. I Id(A) + I |p (e)
[0056] 第9步计算椭偏仪测量系统矩阵条件数在所设计波段范围内的最大值
[0057] κ max= max( κ ( λ )) (7)
[0058] 第10步在变动范围Λ内调整复合波片各四分之一零级波片的中心波长和光轴方 位角，重复第4步-第9步，得到每次调整后对应的条件数的最大值Kmax，用κ和κ _ 中较小的一个代替κ_。
[0059] 第11步不断重复第10步，直至复合波片的各四分之一零级波片中心波长和光轴 方位角遍历其范围内的所有值，得到椭偏仪测量系统矩阵条件数在所设计波段范围内的最 大值的最小值，此最小值所对应的各四分之一零级波片的中心波长和光轴方位角即为优化 结果。
[0060] 第12步根据第11步得到的复合波片各四分之一零级波片的中心波长和光轴方位 角，即可设计复合波片相位延迟器，其等效特征参数可根据式（1)-(4)获得。
[0061] 上述第10步和第11步的实质是获得计算得到的所有椭偏仪测量系统矩阵条件数 在所设计波段范围内的最大值中的最小值，可以采用迭代算法进行。
[0062] 本发明以应用于双旋转补偿器穆勒矩阵椭偏仪测量系统的复合波片相位延迟器 的优化设计过程为例来说明本发明复合波片相位延迟器优化设计方法的具体实施步骤。所 涉及的复合波片相位延迟器包含η个四分之一零级波片，其结构示意图如图1所示，光线沿 ζ轴方向传播，各四分之一零级波片按照光线传播方向依次被标记为1，2,…，n。Fk表不第 k片波片的光轴，k= 1，2，···，η。所涉及双旋转补偿器穆勒矩阵椭偏仪原理示意图如图2 所示，包含一个光源L、一个起偏臂PSG、一个样品台S、一个检偏臂PSA和一个探测器D，其 中起偏臂PSG依次包含一个起偏器P和一个旋转补偿器Crt，检偏臂依次包含第二个旋转补 偿器Crt和一个检偏器Α。双旋转补偿器穆勒矩阵椭偏仪的系统传递函数可以表述为下式
[0063] G = DM
[0064] 其中，G为探测器探测到的光强信号组成向量，M为待测样品的穆勒矩阵，D为双旋 转补偿器穆勒矩阵椭偏仪的系统矩阵。双旋转补偿器穆勒矩阵椭偏仪的具体工作原理在其 他文件中披露，此处仅以其为例来说明本发明复合波片优化设计方法实施过程。
[0065] 本发明的复合波片相位延迟器优化设计是通过调整每个四分之一零级波片的中 心波长和光轴方位角使上述双旋转补偿器穆勒矩阵椭偏仪的系统矩阵条件数在所选波段 范围内的最大值达到最小。
[0066] 下面结合设计过程具体描述本实施例的复合波片相位延迟器优化设计步骤及其 功效。
[0067] (1)选择所设计的复合波片相位延迟器的适用波段范围。为了方便对接下来对设 计过程进行说明，以跨越紫外、可见及近红外的210-1000nm波段范围为实例。
[0068] (2)选择所设计的复合波片相位延迟器中四分之一零级波片的个数及其制作材 料。本实施例中所设计的复合波片相位延迟器包含η个四分之一零级波片，η为正整数；用 于制作波片的材料有很多种，例如氟化镁、石英、云母、石膏、蓝宝石等单轴或双轴晶体以及 高分子材料等。本实施例中所设计的复合波片相位延迟器中的多个四分之一零级波片可以 采用同种材料也可以采用不同材料。为了方便对接下来对设计过程进行说明，以η = 3,且 有四分之一零级波片的制作材料都为石英为例。
[0069] (3)根据所选择的复合波片制作材料的光学特性以及实际加工能力，确定各个 四分之一零级波片的中心波长范围及光轴方位角范围Λ，即确定中心波长取值范围为 [Α，Β]，光轴方位角的取值范围为[C，D]。
[0070] 为了方便对接下来对设计过程进行说明，以各中心波长范围和光轴方位角范围分 别选为200-2600nm和0-90°为例，即A = 200，B = 2600，C = 0，D = 90,所选调整步长分 别为 Δ λ = 〇· Inm 和 Δ Θ = 〇· 1。。
[0071] (4)在所确定的范围内任意选择各四分之一零级波片的中心波长，计算第k个四 分之一零级波片的传输琼斯矩阵
[0072]
[0073] 其中，δ,为第k个四分之一零级波片相位延迟量，由其中心波长λ k和材料双折 射率dnk( λ )计算
[0074]<