Design and Construction of Mueller Matrix Scatterometer for Use in Metasurface Characterisation

Abstract

Konstruksjonen av et komplett Mueller matrise scatterometer er presentert i denne avhandlingen. Til dette formålet har en supercontinuum laserkilde i kombinasjon med akusto-optiske filetere blitt brukt som en strålingskilde. Ulike aspekter ved denne kilden har blitt utforsket, inkludert den spektrale rekkevidden, stabiliteten så vel som den spektrale effekttettheten. To metoder for å måle transmisjon gjennom en prøve er testet og diskutert. Basert på funnene under disse testene ble et Mueller-matrise ellipsometer konstruert. For å forsikre gunstige resultater ble to kalibreringsmetoder utforsket for ellipsometeret. Ellipsometeret viste gode resultater for bølgelengder i spennet 440 til 660 nm og 670 til 1060 nm med avvik fra forventede verdier i Mueller matrise elementene på mindre enn 1%. Hullet i spekteret var en uunngåelig konsekvens av til bølgelengdeselleksjonsmekanismen. Scatterometeret var så bygd for så å bli testet ved å måle en strålesplittende polarisator.

The construction of a complete Mueller matrix scatterometer is presented in this thesis. A supercontinuum laser source was utilized in combination with acusto-optical filters as a source of illumination. Several aspects of the source have been explored, including its spectral range, stability, and spectral power density. Two methods for measuring the transmittance of a sample are presented, tested and discussed. A dual rotating retarder Mueller matrix ellipsometer was constructed based on the findings in these tests. Two calibration for the ellipsometer methods were tested to ensure an optimal result. The ellipsometer displayed good results for a wavelength range of 440 to 660 nm and 670 to 1060 nm with a deviation from the expected values in the Mueller matrix elements of less than 1%. The gap in the spectrum was due to the design of the wavelength selection mechanism of the source. Finally, the ellipsometer was then attached to the scatterometer and tested by measuring a beam splitting polarizer.