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斯托克斯椭偏仪是一种可实时测量多种材料厚度、折射率等光学参数的重要测量仪器。分振幅光偏振态测量仪(DOAP)是斯托克斯椭偏仪的核心部分，其功能是实现对光偏振态的实时测量，从而让斯托克斯椭偏仪能够达到实时测量薄膜参数的目的。1982年，美国学者Azzam设计了第一台分振幅光偏振态测量仪。随后Azzam指出，DOAP存在一种最优的结构，这种结构需要对分光器件有复杂苛刻的要求，例如需要精确镀膜。随后很多科研工作者开始着手对DOAP进行改进和优化的工作。然而目前所见的报道中，对于DOAP的分光器件仍有苛刻的要求，这不利于于DOAP的商业化普及。鉴于这个问题，本文利用普通波片实现DOAP的改进与优化，搭建了新的斯托克斯椭偏测量实验系统，改进后的测量系统成本低、结构简单、调节方便、容易普及。理论与实验证明:利用波片的改进方法实现DOAP的优化是可行的，优化后斯托克斯椭偏仪的测量精确度有了较大的提高。 本文主要完成的工作如下: (1)提出了利用普通波片改进与优化DOAP的方法，并推导了改进后DOAP的仪器矩阵表达式。基于矩阵行列式与条件数的判断方法，从理论上分析了通过设置波片的方位角和相位延迟量可以达到优化DOAP仪器矩阵的目的，得到了最佳的波片参数设置。通过旋转波片方位角测量DOAP仪器矩阵的方式，在实验上验证了利用仪器矩阵行列式与条件数判断仪器矩阵优劣的正确性与可行性。从实验上证明了以下结论:仪器矩阵的行列式越小时，测量误差越大;仪器矩阵的行列式越大时，测量误差越小;同时，证明了仪器矩阵的条件数越小时，测量误差越小;仪器矩阵的条件数越大时，测量误差越大。 (2)为了搭建改进后的光路系统，设计了一种波片支架，利用该支架可以旋转波片至任意角度，从而可以验证波片方位角与仪器矩阵行列式和条件数的关系。另外，为了提高系统光路的准直效果，设计了一个位置探测器PSD支架以安装PSD。设计制作了一个光电信号采集模块，提高系统对光源波动及暗噪声的抗干扰能力以及测量的稳定性，最后重新设计了一个基于Labview的测量界面，该界面可从软件上对信号再进行一次滤波处理，提高了信号的信噪比。 (3)以Gaertner公司L116S300型号的斯托克斯椭偏仪的测量结果作为参考值，在最佳的波片参数设置下利用该仪器测量多种薄膜样品，将此实验结果与参考值对比，并与未添加波片前的实验结果进行对比，实验上验证了该仪器的准确性;对多种样品进行了长时间的稳定性测量，实验上验证了该仪器的稳定性。实验结果表明，该仪器具有很好的准确性与稳定度。添加波片前，利用该斯托克斯椭偏仪测量多种薄膜样品的厚度和折射率平均偏差约为32nm与0.2，添加波片后测量多种薄膜样品的厚度和折射率平均偏差约为0.8nm与0.004，优化效果十分明显。优化后的斯托克斯椭偏仪测量薄膜样品的厚度和折射率的标准差分别为0.1nm和0.001。