CN114562943A - 一种测量***和测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种测量***和测量方法，包括光发射模块、调制模块和探测模块，光发射模块用于产生第一泵浦光和探测光；调制模块包括：第一分光组件，用于将第一泵浦光分成第一光束和第二光束；光开关，用于控制第一光束的光路和/或第二光束的光路的通断；合束组件，用于使通过光开光的第一光束和第二光束进行合束形成第二泵浦光并照射到待测物表面，在待测物中形成声波，探测光到达待测物表面后反射形成信号光；探测模块用于探测信号光，并根据信号光获得待测物的待检测信息。与现有技术相比，本发明中的调制方式，可以使得泵浦光的调制深度达到100％，进而可以提高泵浦光信号的信噪比，提高待测物的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及光学测量技术领域，更具体地说，涉及一种测量***和测量方法。
背景技术
随着现代科技的发展，半导体芯片的尺寸日益减小，半导体芯片的加工工艺日益更新。但是，由于半导体芯片的加工步骤较多，且任一加工步骤生产的芯片不合格都可能导致整个芯片失效，因此，现有技术中经常在关键的加工步骤之后引入检测工序，通过检测芯片的膜层厚度等信息，及时排除不合格芯片，提高芯片产品的合格率。
现有的一种测量金属薄膜厚度的方法是基于光声效应与泵浦探测技术的测量方法，其通过泵浦光诱发待测薄膜产生声波，通过声波对待测薄膜材料光学特性的改变，使得照射到待测薄膜上的探测光的反射率发生变化，进而可以根据发射率发生变化的时间以及声波在待测薄膜内的传播速度计算出待测薄膜的厚度。
但是，在将泵浦光照射到待测物表面之前，需对泵浦光进行调制。现有技术中都是对泵浦光的强度进行调制，但是，由于泵浦光的调制深度往往达不到100％，因此，会影响泵浦光信号的信噪比，影响待测薄膜厚度的测量精度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种测量***和测量方法，以提高泵浦光的调制深度，提高泵浦光信号的信噪比。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种测量***，包括：
光发射模块，用于产生第一泵浦光和探测光；
调制模块，用于对所述第一泵浦光进行调制，形成第二泵浦光并照射到待测物表面，在所述待测物中形成声波，所述探测光到达所述待测物表面后反射形成信号光；
所述调制模块包括：第一分光组件，所述第一分光组件用于将所述第一泵浦光分成第一光束和第二光束，所述第一光束和所述第二光束具有不同的光学性质；光开关，所述光开关用于控制所述第一光束的光路和/或所述第二光束的光路的通断；合束组件，所述合束组件用于使通过所述光开光的第一光束和第二光束进行合束，形成所述第二泵浦光；
探测模块，用于探测所述信号光，并根据所述信号光获得所述待测物的待检测信息。
可选地，所述第一分光组件包括偏振分束器或振幅分束器；所述偏振分束器用于使所述第一光束和所述第二光束具有不同的偏振态；所述振幅分束器用于使所述第一光束和所述第二光束具有不同的振幅。
可选地，所述光开关使所述第一光束的光路和所述第二光束的光路交替通断。
可选地，所述光开关包括第一光开关和第二光开关中的一者或两者的组合；
所述第一光开关用于控制所述第一光束的光路的通断；
所述第二光开关用于控制所述第二光束的光路的通断。
可选地，所述调制模块还包括射频控制单元，所述射频控制单元与所述光开关相连；
所述射频控制单元用于向所述光开关输出控制信号，以通过所述控制信号控制所述光开关的开或关状态，以通过控制所述光开关的开或关状态控制所述第一光束的光路和/或所述第二光束的通或断状态。
可选地，所述调制模块还包括信号发生单元，所述信号发生单元与所述射频控制单元相连；
所述信号发生单元用于向所述射频控制单元输入参数控制信号，以控制所述射频控制单元输出所述控制信号。
可选地，所述光开关包括第一光开关和第二光开关，所述射频控制单元包括第一子控制单元和第二子控制单元，所述第一子控制单元用于根据所述参数控制信号生成第一控制信号，并向所述第一光开关输出所述第一控制信号，所述第二子控制单元用于根据所述参数控制信号生成第二控制信号，并向所述第二光开关输出所述第二控制信号，以通过所述第一控制信号控制所述第一光开关的开或关状态、通过所述第二控制信号控制所述第二光开关的开或关状态；所述参数控制信号包括方波，所述参数控制信号的占空比为40％-60％。
可选地，所述探测模块包括探测器、解调器和数据处理模块；
所述探测器用于探测所述探测光和泵浦光具有不同延迟时间时形成的信号光，并获得所述信号光的光强随延迟时间变化的检测信号；
所述解调器用于接收所述信号发生单元输出的参考信号和所述探测器输出的所述信号光的光强随延迟时间变化的检测信号，根据所述参考信号对所述检测信号进行解调，并将解调后的所述检测信号传输至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于根据所述解调后的检测信号获得所述待测物的检测信息。
可选地，所述光发射模块包括：
激光器，用于产生激光；
第二分光组件，用于将所述激光分成所述第一泵浦光和所述探测光；
时间延迟器，用于调节所述探测光和所述第一泵浦光之间的延迟时间，或调节所述探测光和所述第二泵浦光之间的延迟时间。
可选地，所述光开关包括声光调制器。
可选地，所述第一泵浦光包括脉冲光，所述探测光为脉冲光或连续光。
可选地，所述检测信息包括膜层厚度、待测物中的声速或待测物弹性模量中的一者或两者的组合。
一种测量方法，应用于如上任一项所述的测量***，所述测量方法包括：
产生第一泵浦光和探测光；
将所述第一泵浦光分成第一光束和第二光束，所述第一光束和所述第二光束具有不同的光学性质；
通过光开关控制所述第一光束的光路和/或所述第二光束的光路的通断，并使通过所述光开光的第一光束和第二光束进行合束，形成第二泵浦光并照射到待测物表面，在所述待测物中形成声波，所述探测光到达所述待测物表面后反射形成信号光；
探测所述信号光，并根据所述信号光获得所述待测物的待检测信息。
可选地，将所述第一泵浦光分成第一光束和第二光束包括：
将所述第一泵浦光分成具有不同偏振态的第一光束和第二光束；
或者，将所述第一泵浦光分成具有不同振幅的第一光束和第二光束。
可选地，通过光开关控制所述第一光束的光路和/或所述第二光束的光路的通断包括：
通过光开关控制所述第一光束的光路和所述第二光束的光路交替通断。
可选地，探测所述信号光，并根据所述信号光获得所述待测物的待检测信息包括：
探测所述探测光和泵浦光具有不同延迟时间时形成的信号光，并获得所述信号光的光强随延迟时间变化的检测信号；
对所述检测信号进行解调，根据所述解调后的检测信号获得所述待测物的检测信息。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的测量***和测量方法，将第一泵浦光分成第一光束和第二光束，第一光束和第二光束具有不同的光学性质，通过光开关控制第一光束的光路和/或第二光束的光路的通断，通过合束组件使通过光开光的第一光束和第二光束进行合束形成第二泵浦光，使得第二泵浦光具有不同的光学性质，实现了对第一泵浦光的调制。与现有技术中对泵浦光进行调制的方式相比，本发明中的调制方式，可以使得泵浦光的调制深度达到100％，进而可以提高泵浦光信号的信噪比，提高待测物的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例提供的测量***的结构示意图；
图2为本发明另一个实施例提供的测量***的结构示意图；
图3为本发明另一个实施例提供的测量***的结构示意图；
图4为本发明另一个实施例提供的测量***的结构示意图；
图5为本发明另一个实施例提供的测量***的结构示意图；
图6为本发明另一个实施例提供的测量***的结构示意图；
图7为本发明另一个实施例提供的测量***的结构示意图；
图8为本发明一个实施例提供的测量方法的流程图。
具体实施方式
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种测量***，如图1所示，包括：
光发射模块10，用于产生第一泵浦光B1和探测光T；
调制模块11，用于对第一泵浦光B1进行调制，形成第二泵浦光B2并照射到待测物A表面，在待测物A中形成声波，探测光T到达待测物A表面后反射形成信号光X；
探测模块12，用于探测信号光X，并根据信号光X获得待测物A的待检测信息。
其中，调制模块11包括第一分光组件110、光开关111和合束组件112，第一分光组件110用于将第一泵浦光B1分成第一光束S1和第二光束S2，第一光束S1和第二光束S2具有不同的光学性质；光开关111用于控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断；合束组件112用于使通过光开光111的第一光束S1和第二光束S2进行合束，形成第二泵浦光B2。
本发明实施例中，将第一泵浦光B1分成第一光束S1和第二光束S2，由于第一光束S1和第二光束S2具有不同的光学性质，因此，通过光开关111控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断，通过合束组件112使通过光开光111的第一光束S1和第二光束S2进行合束形成第二泵浦光B2，可以使得第二泵浦光B2具有不同的光学性质，实现了对第一泵浦光B1的调制。与现有技术中对泵浦光进行调制的方式相比，本发明实施例中的调制方式，可以使得泵浦光的调制深度达到100％，进而可以提高泵浦光信号的信噪比，提高待测物的测量精度。
需要说明的是，如图1所示，第二泵浦光B2和探测光T在待测物A表面形成的光斑至少部分重合，第二泵浦光B2入射到待测物A上的入射角与探测光T入射到待测物A上的入射角不同，可选地，探测光T垂直入射到待测物A表面。
本发明一些实施例中，第一光束S1和第二光束S2具有不同的光学性质包括第一光束S1和第二光束S2具有不同的偏振态。本实施例中，第一分光组件110包括偏振分束器，合束组件112包括偏振耦合器。
其中，偏振分束器用于使第一光束S1和第二光束S2具有不同的偏振态，即，偏振分束器用于将第一泵浦光B1分成第一光束S1和第二光束S2，并使第一光束S1和第二光束S2具有不同的偏振态。其中，第一泵浦光B1为线偏振光，第一光束S1和第二光束S2为线偏振光；第一泵浦光B1的偏振方向与第一光束S1的偏振方向均具有非零夹角，第一泵浦光B1的偏振方向与第二光束S2的偏振方向均具有非零夹角。可选地，第一光束S1和第二光束S2的偏振态垂直，如，第一光束S1为P偏振光、第二光束S2为S偏振光，或者，第一光束S1为S偏振光、第二光束S2为P偏振光等。
光开关111用于控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断。可选地，光开关111用于使第一光束S1的光路和第二光束S2的光路交替通断。如在第一个时间段，控制第一光束S1的光路导通，控制第二光束S2的光路断开，仅使第一光束S1传输到合束组件112，在第二个时间段，控制第一光束S1的光路断开，控制第二光束S2的光路导通，仅使第二光束S2传输到合束组件112。
合束组件112即偏振耦合器用于使具有不同偏振态的第一光束S1和第二光束S2进行合束形成第二泵浦光B2。由于通过光开关111控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断，可以使至少两个不同的时间段传输到合束组件112的光束具有不同的偏振态，因此，合束组件112合束后输出的第二泵浦光B2在至少两个不同的时间段具有不同的偏振态，即使得第二泵浦光B2具有不同的偏振态，从而实现了对泵浦光即第一泵浦光B1的偏振调制。
当然，本发明并不仅限于此，在另一实施例中，第一光束S1和第二光束S2具有不同的光学性质包括第一光束S1和第二光束S2具有不同的振幅。此时，第一分光组件110包括振幅分束器，合束组件112包括振幅耦合器。
其中，振幅分束器用于使第一光束S1和第二光束S2具有不同的振幅，即，振幅分束器用于将第一泵浦光B1分成第一光束S1和第二光束S2，并使第一光束S1和第二光束S2具有不同的振幅。
光开关111用于控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断。可选地，光开关111用于使第一光束S1的光路和第二光束S2的光路交替通断。如在第一个时间段，控制第一光束S1的光路导通，控制第二光束S2的光路断开，仅使第一光束S1传输到合束组件112，在第二个时间段，控制第一光束S1的光路断开，控制第二光束S2的光路导通，仅使第二光束S2传输到合束组件112。
合束组件112即振幅耦合器用于使具有不同振幅的第一光束S1和第二光束S2进行合束形成第二泵浦光B2。由于通过光开关111控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断，可以使至少两个不同的时间段传输到合束组件112的光束具有不同的振幅，因此，合束组件112合束后输出的第二泵浦光B2在至少两个不同的时间段具有不同的振幅，即使第二泵浦光B2具有不同的振幅，从而实现了对泵浦光即第一泵浦光B1的振幅的调制。当然，本发明的另一些实施例中，还可以对泵浦光的其他光学性质进行调制，在此不再一一赘述。
本发明实施例中的振幅调制方式，可以使得泵浦光即第一泵浦光B1的调制深度达到100％，进而可以提高泵浦光即第一泵浦光B1信号的信噪比，提高待测物A的测量精度。
需要说明的是，本发明实施例中，光开关111可以根据实际情况控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断。基于此，本发明的一些实施例中，光开关111包括第一光开关1111和第二光开关1112中的一者或两者的组合，即光开关111包括第一光开关1111和/或第二光开关1112，其中，第一光开关1111用于控制第一光束S1的光路的通断，第二光开关1112用于控制第二光束S2的光路的通断。
本发明的一些实施例中，如图2所示，光开关111仅包括第一光开关1111，即光开关111仅控制第一光束S1的光路的通断，第二光束S2的光路是持续导通的。通过第一光开关1111控制第一光束S1的光路的通断，可以使得合束组件112合束后的第二泵浦光B1在至少两个时间段具有不同的光学性质，即使得第二泵浦光B1具有不同的光学性质，实现了对第一泵浦光B1的调制。
本发明的另一些实施例中，如图3所示，光开关111仅包括第二光开关1112，即光开关111仅控制第二光束S2的光路的通断，第一光束S1的光路是持续导通的。通过第二光开关1112控制第二光束S2的光路的通断，可以使得合束组件112合束后的第二泵浦光B1在至少两个时间段具有不同的光学性质，即使得第二泵浦光B1具有不同的光学性质，实现了对第一泵浦光B1的调制。
本发明的另一些实施例中，如图4所示，光开关111包括第一光开关1111和第二光开关1112，即光开关111控制第一光束S1和第二光束S2的光路的通断。第一光开关1111和第二光开关1112控制第一光束S1和第二光束S2的光路交替通断，可以使得合束组件112合束后的第二泵浦光B1在至少两个时间段具有不同的光学性质，即使得第二泵浦光B1具有不同的光学性质，实现了对第一泵浦光B1的调制。
在上述实施例的基础上，本发明的一些实施例中，如图5所示，调制模块11还包括射频控制单元113，射频控制单元113与光开关111相连，用于向光开关111输出控制信号，控制光开关111的开或关状态，以通过控制光开关111的开或关状态控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通或断状态。
若光开关111仅包括第一光开关1111，则射频控制单元113与第一光开关1111相连，用于向第一光开关1111输出控制信号，控制第一光开关1111的开或关状态。当第一光开关1111处于开状态时，第一光束S1的光路处于导通状态，当第一光开关1111处于关状态时，第一光束S1的光路处于断开状态。
若光开关111仅包括第二光开关1112，则射频控制单元113与第二光开关1112相连，用于向第二光开关1112输出控制信号，控制第二光开关1112的开或关状态。当第二光开关1112处于开状态时，第二光束S2的光路处于导通状态，当第二光开关1112处于关状态时，第二光束S2的光路处于断开状态。
若光开关111包括第一光开关1111和第二光开关1112，则射频控制单元113包括第一子控制单元和第二子控制单元，第一子控制单元与第一光开关1111相连，第二子控制单元与第二光开关1112相连，第一子控制单元用于向第一光开关1111输出第一控制信号，第二子控制单元用于向第二光开关1112输出第二控制信号，控制第一光开关1111和第二光开关1112的开或关状态。其中，当第一控制信号和第二控制信号不同时，第一光开关1111和第二光开关1112的开或关状态不同。基于此，可以通过第一控制信号和第二控制信号控制第一光开关1111和第二光开关1112交替开启。
同样，当第一光开关1111处于开状态时，第一光束S1的光路处于导通状态，当第一光开关1111处于关状态时，第一光束S1的光路处于断开状态。当第二光开关1112处于开状态时，第二光束S2的光路处于导通状态，当第二光开关1112处于关状态时，第二光束S2的光路处于断开状态。
本发明一些实施例中，光开关111包括声光调制器。其中，第一光开关1111包括声光调制器，第二光开关1112也包括声光调制器。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，还可以采用其他调制器或开关器作为光开关。
在此基础上，本发明的一些实施例中，如图5所示，调制模块11还包括信号发生单元114，信号发生单元114与射频控制单元113相连，信号发生单元114用于向射频控制单元113输入参数控制信号，以控制射频控制单元113输出控制信号。当射频控制单元113包括第一子控制单元和第二子控制单元时，第一子控制单元根据信号发生单元114输入的参数控制信号生成第一控制信号，并传输至第一光开关1111，第二子控制单元根据信号发生单元114输入的参数控制信号生成第二控制信号，并传输至第二光开关1112。其中，参数控制信号包括方波，参数控制信号的占空比为40％-50％的，优选占空比为50％。
在上述任一实施例的基础上，本发明的一些实施例中，如图6所示，光发射模块10包括：
激光器100，用于产生激光；
第二分光组件101，用于将激光分成第一泵浦光B1和探测光T；
时间延迟器102，用于调节探测光T和第一泵浦光B1之间的延迟时间，或调节探测光T和第二泵浦光B2之间的延迟时间。其中，时间延迟器102设置在探测光T的光路上，被配置为对探测光T进行时间延迟，或者，时间延迟器102设置在第一泵浦光B1的光路上，被配置为对第一泵浦光B1进行时间延迟，或者，时间延迟器102设置在第二泵浦光B2的光路上，被配置为对第二泵浦光B2进行时间延迟。
可选地，第二分光元件101包括光纤分束器；第一泵浦光B1沿第三光纤传输，探测光T沿第四光纤传输。即，本发明实施例中，任意两个器件之间的光路都可以采用光纤，即采用光纤传输两个器件之间的泵浦光和探测光，以进一步降低测量***光路的调节难度，提高***的稳定性与抗干扰能力。
当然，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，光发射模块10可以包括第一光源和第二光源，第一光源用于发射探测光T，第二光源用于发射第一泵浦光B1。其中，第一光源和第二光源包括激光器和发光二极管等。
需要说明的是，本发明实施例中探测光T为连续光或脉冲光；第一泵浦光B1为脉冲光。其中，当探测光T和第一泵浦光B1是由同一束连续光进行分光获得时，第一泵浦光B1的光路上还具有光调制器，该光调制器用于将泵浦光B由连续光调制成脉冲光。
在上述任一实施例的基础上，本发明的一些实施例中，如图7所示，探测模块12包括探测器120、数据处理模块121和解调器122。
其中，探测器120用于探测探测光T和泵浦光即第一泵浦光B1或第二泵浦光B2具有不同延迟时间时形成的信号光X，并获得信号光X的光强随时间变化的检测信号；
解调器122，用于接收光发射模块10中的信号发射单元114输出的参考信号和探测器120输出的信号光X的光强随延迟时间变化的检测信号，根据参考信号对信号光X的光强随延迟时间变化的检测信号进行解调，并将解调后的信号光X的光强随延迟时间变化的检测信号传输至数据处理模块121。其中，解调器122包括锁定放大器或斩波器。
数据处理模块121用于根据解调后的检测信号获得待测物A的检测信息。其中，检测信息包括膜层厚度、待测物中的声速或待测物弹性模量中的一者或两者的组合。
需要说明的是，信号发射单元114输出的参考信号与信号发射单元114输出的参数控制信号的频率相同，以对根据参数控制信号调制后的第二泵浦光B2激发产生的声波的作用下反射率发生变化的信号光X进行解调。
本发明一些实施例中，数据处理模块121用于根据信号光X的光强随延迟时间变化的检测信号获得检测信号的变化时间周期，并根据时间周期获得待测物A的待检测信息。其中，数据处理模块121用于根据检测信号的相邻光强峰值或相邻光强低谷值之间的延迟时间差，获得时间周期。
本发明一些实施例中，检测信息包括待测物A的厚度，则数据处理模块121还用于根据时间周期和声速获得待测物A的厚度。或者，本发明的另一些实施例中，检测信息包括待测物A的声速，则数据处理模块121还用于根据时间周期和待测物A的厚度，获得待测物A内的声速。
由于声波在待测物A内部传输的时间是未知的，因此，本发明实施例中通过不断调节时间延迟器102的延迟时间，使泵浦光即第一泵浦光B1或第二泵浦光B2和探测光T的延迟时间依次为△t1、△t2、△t3……，且△t1、△t2、△t3……依次增大，然后通过检测信号光X，获得多个延迟时间下信号光X的光强，即，获得信号光X的光强随延迟时间变化的检测信号。
由于当声波和探测光T同时传输到待测物A表面时，探测光T的反射率变化最大，即探测到的信号光X的光强变化最大，因此，可以根据相邻两个光强变化最大点之间的时间差获得相邻两个声波传播到待测物A上表面的时间差，即可获得声波在待测物A相对两个表面之间传播的时间。
即，根据检测信号中相邻两个光强峰值之间的延迟时间差或相邻两个光强低谷值之间的延迟时间差，即可获得检测信号的变化时间周期，该变化时间周期等于相邻两个声波传播到待测物A上表面的时间差，等于声波在待测物A相对两个表面之间传播的时间，因此，根据该检测信号的变化时间周期即可获得待测物A的待检测信息。
需要说明的是，声波在待测物A内传播的时间是指声波从待测物A表面产生后到达待测物A和基板的交界面的时间，以及，从交界面被反射回待测物A表面的时间之和。即D＝V*T/2，其中，D为待测物A的厚度，V为声波在待测物A内的传播速度，T为声波在待测物A内传播的时间，即干涉信息的变化时间周期。
本发明实施例还提供了一种测量方法，应用于如上任一实施例提供的测量***，如图8所示，该测量方法包括：
S101：产生第一泵浦光和探测光；
参考图1，光发射模块产生第一泵浦光B1和探测光T。
本发明的一些实施例中，参考图6，光发射模块10包括激光器100和第二分光组件101，其中，激光器100产生激光；第二分光组件101将激光分成第一泵浦光B1和探测光T。当然，本发明并不仅限于此，在另一个实施例中，第一泵浦光B1和探测光T可以由两个光源分别产生。S102：将第一泵浦光分成第一光束和第二光束，第一光束和第二光束具有不同的光学性质；
S103：通过光开关控制第一光束的光路和/或第二光束的光路的通断，并使通过光开光的第一光束和第二光束进行合束，形成第二泵浦光并照射到待测物表面，在待测物中形成声波，探测光到达待测物表面后反射形成信号光；
参考图1，调制模块11包括第一分光组件110、光开关111和合束组件112，第一分光组件110将第一泵浦光B1分成第一光束S1和第二光束S2，第一光束S1和第二光束S2具有不同的光学性质；光开关111控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断；合束组件112使通过光开光111的第一光束S1和第二光束S2进行合束，形成第二泵浦光B2并照射到待测物A表面，在待测物A中形成声波，探测光T到达待测物A表面后反射形成信号光X。
S104：探测信号光，并根据信号光获得待测物的待检测信息。
参考图1，探测光T到达待测物A表面后反射形成信号光X之后，探测模块12探测信号光X，并根据信号光X获得待测物A的待检测信息。
本发明一些实施例中，将第一泵浦光B1分成第一光束S1和第二光束S2包括：
将第一泵浦光B1分成具有不同偏振态的第一光束S1和第二光束S2；
或者，将第一泵浦光B1分成具有不同振幅的第一光束S1和第二光束S2。
本发明一些实施例中，第一光束S1和第二光束S2具有不同的光学性质包括第一光束S1和第二光束S2具有不同的偏振态。基于此，可以通过偏振分束器将第一泵浦光B1分成具有不同偏振态的第一光束S1和第二光束S2，通过光开关111控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断之后，通过偏振耦合器使具有不同偏振态的第一光束S1和第二光束S2进行合束形成第二泵浦光B2。
当然，本发明并不仅限于此，本发明另一些实施例中，第一光束S1和第二光束S2具有不同的光学性质包括第一光束S1和第二光束S2具有不同的振幅。基于此，可以通过振幅分束器将第一泵浦光B1分成具有不同振幅的第一光束S1和第二光束S2，通过光开关111控制第一光束S1的光路和/或第二光束S2的光路的通断之后，通过偏振耦合器使具有不同振幅的第一光束S1和第二光束S2进行合束形成第二泵浦光B2。
本发明一些实施例中，通过光开关控制第一光束的光路和/或第二光束的光路的通断包括：
通过光开关控制第一光束的光路和第二光束的光路交替通断。
如在第一个时间段，控制第一光束S1的光路导通，控制第二光束S2的光路断开，仅使第一光束S1传输到合束组件112，在第二个时间段，控制第一光束S1的光路断开，控制第二光束S2的光路导通，仅使第二光束S2传输到合束组件112。当然，本发明并不仅限于此，可以根据实际需要控制第一光束S1和/或第二光束S2的通断。
本发明一些实施例中，探测信号光，并根据信号光获得待测物的待检测信息包括：
探测探测光和泵浦光具有不同延迟时间时形成的信号光，并获得信号光的光强随延迟时间变化的检测信号；
对检测信号进行解调，根据解调后的检测信号获得待测物的检测信息。
其中，根据解调后的检测信号获得待测物的检测信息包括：
根据信号光的光强随延迟时间变化的检测信号获得检测信号的变化时间周期，并根据时间周期获得待测物的待检测信息。
其中，根据信号光的光强随延迟时间变化的检测信号获得检测信号的变化时间周期包括：根据检测信号的相邻光强峰值或相邻光强低谷值之间的延迟时间差获得时间周期。
本发明实施例中，检测信息包括膜层厚度、待测物中的声速或待测物弹性模量中的一者或两者的组合。本发明一些实施例中，检测信息包括待测物的厚度，则根据时间周期和声速获得待测物的厚度。或者，本发明的另一些实施例中，检测信息包括待测物的声速，则根据时间周期和待测物A的厚度，获得待测物内的声速。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (16)
1.一种测量***，其特征在于，包括：
光发射模块，用于产生第一泵浦光和探测光；
调制模块，用于对所述第一泵浦光进行调制，形成第二泵浦光并照射到待测物表面，在所述待测物中形成声波，所述探测光到达所述待测物表面后反射形成信号光；
所述调制模块包括：第一分光组件，所述第一分光组件用于将所述第一泵浦光分成第一光束和第二光束，所述第一光束和所述第二光束具有不同的光学性质；光开关，所述光开关用于控制所述第一光束的光路和/或所述第二光束的光路的通断；合束组件，所述合束组件用于使通过所述光开光的第一光束和第二光束进行合束，形成所述第二泵浦光；
探测模块，用于探测所述信号光，并根据所述信号光获得所述待测物的待检测信息。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一分光组件包括偏振分束器或振幅分束器；所述偏振分束器用于使所述第一光束和所述第二光束具有不同的偏振态；所述振幅分束器用于使所述第一光束和所述第二光束具有不同的振幅。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述光开关使所述第一光束的光路和所述第二光束的光路交替通断。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述光开关包括第一光开关和第二光开关中的一者或两者的组合；
所述第一光开关用于控制所述第一光束的光路的通断；
所述第二光开关用于控制所述第二光束的光路的通断。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述调制模块还包括射频控制单元，所述射频控制单元与所述光开关相连；
所述射频控制单元用于向所述光开关输出控制信号，以通过所述控制信号控制所述光开关的开或关状态，以通过控制所述光开关的开或关状态控制所述第一光束的光路和/或所述第二光束的通或断状态。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述调制模块还包括信号发生单元，所述信号发生单元与所述射频控制单元相连；
所述信号发生单元用于向所述射频控制单元输入参数控制信号，以控制所述射频控制单元输出所述控制信号。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述光开关包括第一光开关和第二光开关，所述射频控制单元包括第一子控制单元和第二子控制单元，所述第一子控制单元用于根据所述参数控制信号生成第一控制信号，并向所述第一光开关输出所述第一控制信号，所述第二子控制单元用于根据所述参数控制信号生成第二控制信号，并向所述第二光开关输出所述第二控制信号，以通过所述第一控制信号控制所述第一光开关的开或关状态、通过所述第二控制信号控制所述第二光开关的开或关状态；所述参数控制信号包括方波，所述参数控制信号的占空比为40％-60％。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述探测模块包括探测器、解调器和数据处理模块；
所述探测器用于探测所述探测光和泵浦光具有不同延迟时间时形成的信号光，并获得所述信号光的光强随延迟时间变化的检测信号；
所述解调器用于接收所述信号发生单元输出的参考信号和所述探测器输出的所述信号光的光强随延迟时间变化的检测信号，根据所述参考信号对所述检测信号进行解调，并将解调后的所述检测信号传输至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于根据所述解调后的检测信号获得所述待测物的检测信息。
9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述光发射模块包括：
激光器，用于产生激光；
第二分光组件，用于将所述激光分成所述第一泵浦光和所述探测光；
时间延迟器，用于调节所述探测光和所述第一泵浦光之间的延迟时间，或调节所述探测光和所述第二泵浦光之间的延迟时间。
10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述光开关包括声光调制器。
11.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一泵浦光包括脉冲光，所述探测光为脉冲光或连续光。
12.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述检测信息包括膜层厚度、待测物中的声速或待测物弹性模量中的一者或两者的组合。
13.一种测量方法，其特征在于，应用于权利要求1～12任一项所述的测量***，所述测量方法包括：
产生第一泵浦光和探测光；
将所述第一泵浦光分成第一光束和第二光束，所述第一光束和所述第二光束具有不同的光学性质；
通过光开关控制所述第一光束的光路和/或所述第二光束的光路的通断，并使通过所述光开光的第一光束和第二光束进行合束，形成第二泵浦光并照射到待测物表面，在所述待测物中形成声波，所述探测光到达所述待测物表面后反射形成信号光；
探测所述信号光，并根据所述信号光获得所述待测物的待检测信息。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述第一泵浦光分成第一光束和第二光束包括：
将所述第一泵浦光分成具有不同偏振态的第一光束和第二光束；
或者，将所述第一泵浦光分成具有不同振幅的第一光束和第二光束。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过光开关控制所述第一光束的光路和/或所述第二光束的光路的通断包括：
通过光开关控制所述第一光束的光路和所述第二光束的光路交替通断。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，探测所述信号光，并根据所述信号光获得所述待测物的待检测信息包括：
探测所述探测光和泵浦光具有不同延迟时间时形成的信号光，并获得所述信号光的光强随延迟时间变化的检测信号；对所述检测信号进行解调，根据所述解调后的检测信号获得所述待测物的检测信息。
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