相干地同时接收基于光的电信号的制作方法

本公开总体上涉及光学系统，并且具体来说，涉及用于相干地同时接收基于光学的电信号的系统和方法。

背景技术：

光学测量系统可以被用于测量样品(例如，被测装置(dut)或样本材料或组件)的各种参数或特征。一般来说，光学测量系统将入射光导向样品，并且该样品可以响应于刺激而生成偏振或非偏振反射光、偏振或非偏振透射光、以及电信号(例如，电流和电压)。该光学测量系统通常包括用于检测和分析反射光、透射光和/或电信号以测量该样品的希望参数或特征的装置。

作为示例，用于测量样品的外在量子效率(eqe：extrinsicquantumefficiency)的光学测量系统可以包括光源(和其它关联组件)，以在该样品处生成并引导限定入射光。这种光学测量系统还可以包括：用于检测入射光的一部分的基准检测器，和用于测量由该样品响应于刺激而生成的电响应(例如，电流或电压)的电检测器。这种光学测量系统可以包括：用于基于由该测量系统生成的信号来计算该样品的eqe的分析组件。

类似地，用于测量本征量子效率(iqe：intrinsicquantumefficiency)的光学测量系统可以包括光源(和其它关联组件)，以在该样品处生成并引导限定入射光。这种光学测量系统还可以包括：用于检测入射光的一部分的基准检测器，用于检测从样品以一角度反射的光的镜面反射检测器，用于检测由样品反射的散射光的漫反射检测器，用于检测由该样品响应于刺激而生成的电响应(例如，电流或电压)的电检测器。这种光学测量系统可以包括用于基于由该测量系统生成的信号来计算该样品的iqe的分析组件。

通常，在前述光学测量系统中，在由检测器和样品测量或生成的信号中可能存在显著的噪声。在一些情况下，该噪声是如此普遍，使得对信号的dc采样可能无法进行，或者可能导致错误的检测。为了防止噪声，一些光学测量系统采用专用锁定放大器来提取埋在噪声中的信号。根据这种技术，入射光的强度、频率或相位以一频率加以调制。该专用锁定放大器接收检测器信号并将其与这样的信号混频，即，该信号具有与该调制频率建立的相位关系(通常称为相干或外差检测)。接着，使该混频信号通过滤波器，以基本上生成具有缩减噪声的检测器信号。

这种光学测量系统的缺点是，怎样将专用锁定放大器设计成任务特定的。这使其难以重新配置该系统，并将其应用于不需要或不能利用锁定功能的测量。一个示例是：在需要测量可以或无法响应刺激光源上的调制频率的样品的eqe和iqe两者的系统中。

技术实现要素：

本公开的一方面涉及一种系统，该系统可以被配置成测量样品的一个或更多个特性，如外在量子效率(eqe)、本征量子效率(iqe)，或该样品的其它特性。该系统被配置成对来自该样品测量系统的信号进行采样、数字化以及相干检测，使得一个或更多个所得测量基于在大致同时的情况下获取的信号。这易于以实时的方式同时计算并呈现所述一个或更多个所得测量。

根据第一示例性实施方式，该系统包括：经调制光源，该经调制光源被配置成基于调制频率电压来生成经调制光信号；样品测量系统，该样品测量系统被配置成引导入射在样品上的所述经调制光信号的至少一部分，以测量该样品的一个或更多个特性，其中，所述样品测量系统被配置成，依据对所述样品的所述一个或更多个特性的所述测量来生成多个测量电流；以及信号调节器，该信号调节器被配置成分别根据所述多个电流生成多个测量电压。

该系统还包括数据获取电路，该数据获取电路被配置成，对所述多个测量电压进行采样和数字化，以生成多个测量数字信号，并且对所述调制频率电压进行采样和数字化，以生成基准数字信号。以大致同时的方式执行对所述测量电压和调制频率电压的所述采样。所述同时采样确保所述一个或更多个所得测量(如eqe和iqe)基于由样品测量系统在大致同时的情况下生成的电流。该系统包括计算装置，该计算装置被配置成，利用所述基准数字信号来执行所述测量数字信号的基于软件的相干检测。

根据一个实施方式，所述计算装置可以被配置成，至少通过以下各项来执行所述测量数字信号的所述相干检测：将所述测量数字信号与基于所述基准数字信号的混频信号进行混频，以生成多个相应混频数字信号；和对所述数字混频信号进行滤波，以生成输出数字信号。根据另一实施方式，所述混频信号可以与所述基准数字信号的频率谐波相关。另外，所述计算装置可以被配置成，基于所述输出数字信号来生成所述样品的所述一个或更多个特性的一个或更多个指示。这样的一个或更多个指示可以包括：所述样品的eqe、iqe、或其它一个或更多个特性。

根据第一实施方式，所述样品测量系统包括：基准检测器，该基准检测器被配置成生成所述多个电流中的第一电流，所述第一电流与入射光信号的强度有关，并且其中，由所述样品响应于所述入射光信号而生成所述多个电流中的第二电流。另选的是，所述样品测量系统包括：基准检测器，该基准检测器被配置成生成所述多个电流中的第一电流，所述第一电流与入射光信号的强度有关；反射检测器，该反射检测器被配置成生成所述多个电流中的第二电流，所述第二电流与由所述样品响应于所述入射光信号而反射的光信号的强度有关，并且其中，由所述样品响应于所述入射光信号而生成所述多个电流中的第三电流。

根据第二示例性实施方式，该系统包括：光源，该光源被配置成生成基于各个不同调制频率电压所调制的不同波段光信号；光学组合器，该光学组合器被配置成基于所述不同波段的经调制光信号来生成组合光信号；以及样品测量系统，该样品测量系统被配置成引导入射在样品上的所述组合光信号的至少一部分，以测量该样品的一个或更多个特性，其中所述样品测量系统被配置成，依据对所述样品的所述一个或更多个特性的所述测量来生成多个测量电流。

根据第二实施方式，该系统包括：信号调节器，该信号调节器被配置成分别根据所述多个电流生成多个测量电压。而且，该系统包括：数据获取电路，该数据获取电路被配置成，对所述多个测量电压进行采样和数字化，以生成多个测量数字信号，并且对所述多个调制频率电压进行采样和数字化，以生成多个基准数字信号。按大致同时的方式执行对所述测量电压和所述调制频率电压的所述采样。另外，该系统包括：计算装置，该计算装置被配置成，利用所述基准数字信号来执行所述测量数字信号的基于软件的相干检测。

所述计算装置可以被配置成，通过以下步骤来执行所述测量数字信号的所述相干检测：将所述测量数字信号与基于所述基准数字信号的混频信号进行混频，以生成多个混频数字信号；和对所述数字混频信号进行滤波，以生成输出数字信号。在一个方面，所述混频信号分别与所述基准数字信号的频率谐波相关。在另一方面，所述混频信号与皆基于选定的一对或更多对所述基准数字信号的一个或更多个拍频相关。

按照第一示例性实施方式，所述计算装置被配置成，基于所述输出数字信号来生成所述样品的所述一个或更多个特性(如所述样品的eqe、iqe、或任何其它一个或更多个特性)的一个或更多个指示。按照第一示例性实施方式，所述样品测量系统可以被配置成包括：基准检测器、反射检测器、以及其它检测器，并且被配置成生成由所述样品响应于所述入射光而生成的电流。

根据第三示例性实施方式，该系统包括：光源，该光源被配置成分别生成基于多个不同调制频率电压所调制的多个光信号；样品测量系统，该样品测量系统被配置成引导入射在样品的不同区域上的所述多个光信号的一部分，以测量该样品的一个或更多个特性，其中，所述样品测量系统被配置成，依据对所述样品的所述一个或更多个特性的所述测量来生成多个测量电流；以及信号调节器，该信号调节器被配置成分别根据所述多个测量电流生成多个测量电压。

另外，根据第三示例性实施方式，该系统包括：数据获取电路，该数据获取电路被配置成，对所述多个测量电压进行采样和数字化，以生成多个测量数字信号，并且对所述多个调制频率电压进行采样和数字化，以生成多个基准数字信号。按大致同时的方式执行对所述测量电压和所述调制频率电压的所述采样。另外，该系统包括：计算装置，该计算装置被配置成，利用所述基准数字信号来执行所述测量数字信号的基于软件的相干检测。第三实施方式的其它部件可以被配置成与第二示例大致相同或相似。

当结合附图考虑时，根据本发明的以下详细描述，本公开的其它方面、优点以及新颖特征将变清楚。

附图说明

图1a例示了根据本公开的一方面的示例性光学信号处理系统的框图。

图1b例示了根据本公开的另一方面的另一示例性光学信号处理系统的框图。

图1c例示了根据本公开的另一方面的、示例性的基于软件的相干检测系统的框图。

图2a例示了根据本公开的一方面的另一示例性光学信号处理系统的框图。

图2b例示了根据本公开的另一方面的另一示例性光学信号处理系统的框图。

图2c例示了根据本公开的另一方面的、另一示例性的基于软件的相干检测系统的框图。

图3例示了根据本公开的另一方面的另一示例性光学信号处理系统的框图。

图4例示了根据本公开的另一方面的再一示例性光学信号处理系统的框图。

图5例示了根据本公开的另一方面的又一示例性光学信号处理系统的框图。

图6例示了根据本公开的另一方面的由一示例性用户接口生成的一示例性图形用户接口(gui)的屏幕截图。

具体实施方式

图1a例示了根据本公开的方面的示例性光学信号处理系统100的框图。总起来说，该光学信号处理系统100包括：光源，该光源被配置成生成按特定频率调制的选定波长和幅度的入射光；样品测量系统，该样品测量系统被配置成将入射光导向样品，并生成用于测量该样品的一个或更多个特征的多个信号；信号调节器，该信号调节器用于基于由该样品测量系统生成的信号来生成供获取的合适电压；数据获取电路，该数据获取电路用于大致执行同时采样和数字化来自该信号调节器的电压；以及被配置成执行该数字化信号的相干检测和分析的基于软件(基于sw)的计算装置。

信号的同时采样和相干检测允许基于sw的计算装置更准确地实时地生成样品的一个或更多个测量。这是因为，所述一个或更多个测量取决于大致同时生成的多个信号。换句话说，因信号获取方面的时间差而造成的不准确或噪声被最小化。另外，因为多个测量取决于从样品测量系统生成的不同组的信号，所以该同时采样和相干检测确保不同的测量基于大致同时获取的信号。而且，可以实时地同时准确显示这种不同测量。

更具体地说，该光学信号处理系统100包括经调制光源110、调制频率源120、波长选择器130、样品测量系统140、信号调节电路150、数据获取电路160、以及基于sw的计算装置170。

经调制光源110生成具有限定范围或带宽(bw)的波长λbwf的调制光。经调制光源的示例可以包括：激光器、二极管以及其它类型的光源。经调制光源110基于以限定频率(f)循环的调制信号或电压vmf来生成调制光λbwf。调制频率源120生成用于经调制光源110的调制信号或电压vmf。波长选择器130根据调制光λbwf生成具有选定波长λsf的调制光，其中，该选定波长λsf具有比调制光λbwf更窄的频带。波长选择器130可以包括：单色仪、滤波器、或者能够在调制光λbwf的波长范围内选择更窄频带波长的其它装置。

样品测量系统140被配置成引导入射到样品上的选定调制光λsf，以供测量该样品的一个或更多个特性或特征。根据该测量，样品测量系统140生成多个电信号，如电流i1至in。

例如，如果样品测量系统140被配置成测量样品的外在量子效率(eqe)，则该样品测量系统140可以生成：与该样品上的入射光λsf的功率电平相关的电流i1，和由该样品响应于入射光λsf而生成的电流i2。如果样品测量系统140被配置成测量样品的本征量子效率(iqe)，则该样品测量系统140可以生成：与该样品上的入射光λsf的功率电平相关的电流i1，与由该样品反射的镜面光的功率电平相关的电流i2，与由该样品反射的漫射光的功率电平相关的电流i3，以及由该样品响应于入射光λsf而生成的电流i4。应当明白，样品测量系统140可以被配置成测量eqe和iqe两者，以及对样品执行其它测量。

信号调节电路150执行电流i1至in的跨阻抗放大和信号调节，以生成适于由数据获取电路160采样和数字化的电压v1至vn。例如，信号调节电路150可以利用正增益来执行跨阻抗放大，以生成在合适电平下的电压v1至vn，并且应用滤波和/或其它处理来缩减噪声。

如前所述，数据获取电路160对来自信号调节电路150的电压v1至vn进行采样和数字化，以分别生成数字信号d1至dn。另外，数据获取电路160对来自调制频率源120的调制电压vmf进行采样和数字化，以生成数字信号dmf。为了使通过基于sw的计算装置所执行的相干检测和任何测量基于大致同时导出的电流i1至in，数据获取电路160被配置成同时对电压v1至vn和调制电压vmf采样。

基于sw的计算装置170通过任何合适的数字接口(如通用串行总线(usb)接口、外围组件接口(pci)等)接收数字信号d1至dn和dmf。基于sw的计算装置可以是任何类型的计算装置，如台式计算机、膝上型计算机、智能电话、平板型计算机等。如本文更详细讨论的，基于sw的计算装置170执行基于软件的相干检测(还已知为外差或锁定放大器检测)，以生成与在大致同时的情况下生成的电流i1至in的强度或功率电平相关的、潜在较少噪声的数字输出信号。基于sw的计算装置170以这样的方式执行数字信号d1至d5的相干检测，即，所得的输出信号在大致同时的情况下(thesametimeinstance)由电流i1至i5导出。这确保了针对基于sw的计算装置370所需的所有变量的时间相关，以导出样品的所得一个或更多个测量(例如，eqe和iqe)。

另外，基于sw的计算装置170可以将所得的一个或更多个测量以及从样品测量系统140导出的数据和其它关联数据，输出至诸如显示器、扬声器等这样的用户接口，以提供与所述一个或更多个测量相关的用户信息。经由该用户接口(如在诸如键盘、鼠标器、麦克风等这样的输入装置的情况下)，基于sw的计算装置170可以从用户接收关于有关怎样执行所述一个或更多个测量的指令，和怎样将信息经由该用户接口提供给用户。在这方面，基于sw的计算装置170可以向系统100的任何部件发送控制信号，以根据用户的输入配置该系统。

图1b例示了根据本公开另一方面的另一示例性光学信号处理系统105的框图。该光学信号处理系统105是先前讨论的光学信号处理系统100的变型，并且包括如由相同标号表示的许多相同部件。该系统105与系统100的不同之处在于，调制信号或电压vmf在数据获取电路160内部生成，而不是如系统100中通过外部调制频率源120生成。在其它方面，光学信号处理系统105的操作与先前详细讨论的光学信号处理系统100大致相同。

图1c例示了根据本公开另一方面的、通过该示例性的基于sw的计算装置170实现的、示例性的基于软件的相干检测系统的框图。该系统170包括：基于sw的锁相环(pll)模块171、基于sw的频率/谐波(f/h)音调生成器模块172、基于sw的混频器模块174-1至174-n、基于sw的滤波器模块176-1至176-n，以及基于sw的处理模块178。基于sw的处理模块178可以与用于向和从光学信号处理系统100或105的其它部件发送和/或接收信号(如控制信号和感测的参数)的控制接口180连接。另外，基于sw的处理模块178可以与用于向和从光学信号处理系统100或105的用户发送和/或接收信号(诸如测量相关信息和控制信号)的用户接口190连接。

基于sw的pll模块171被配置成生成利用数字信号dmf锁相的信号。因为数字信号dmf从调制信号vmf导出，所以由基于sw的pll模块171生成的信号利用调制信号vmf来锁相。基于所选择的基波或谐波命令p，基于sw的f/h音调生成器172可以在p等于一(1)的情况下重新生成基本信号dmf，或者可以在p是大于一(1)的整数的情况下生成信号的希望谐波p*dmf。该谐波可以被用于检测数字信号d1至dn中的调制频率的谐波分量。尽管为了简单起见未示出，但基于sw的f/h音调生成器172的输出信号p*dmf包括用于在基于sw的混频器模块174-1至174-n处的适当外差检测的正弦和余弦分量。

如上所述，来自基于sw的f/h音调生成器172的所选音调p*dmf被应用于基于sw的混频器模块174-1至174-n。数字信号d1至dn还分别被施加至基于sw的混频器模块174-1至174-n。基于sw的混频器模块174-1至174-n将数字信号d1至dn与所选择的音调p*dmf混频，以生成相应的混频信号。每个混频信号包括直流(dc)载波分量和边带分量(sidebandcomponent)。该边带分量可以与系统100或105中的噪声相关联。对应的基于sw的滤波器176-1至176-n大致消除混频信号的边带分量，以分别生成输出信号do1至don。输出信号do1至don与由样品测量系统140生成的信号或电流i1至in的功率电平或强度相关。

基于sw的处理模块178根据样品的一个或更多个特征的所述一个或更多个希望测量，来处理输出信号do1至don。例如，如果光学信号处理系统100或105被配置成测量eqe和/或iqe，则基于sw的处理系统178基于输出信号d01至don生成指示eqe和/或iqe的参数。基于sw的处理模块178可以将测量信息发送至用户接口190，以按图形或非图形的方式向用户提供这种信息。

图2a例示了根据本公开另一方面的另一示例性光学信号处理系统200的框图。在先前的示例性实施方式中，系统100和105被配置成生成用于样品的入射光，由此，该入射光以选定波长配置，并且以特定频率调制。相比之下，光学信号处理系统200被配置成生成用于样品的组合入射光，由此，该组合入射光从不同波长的多个光导出，并且以不同频率调制。

更具体地，光学信号处理系统200包括经调制光源210-1至210-m、调制频率源220-1至220-m、光学组合器230、样品测量系统240、信号调节电路250、数据获取电路260，以及基于sw的计算装置270。

经调制光源210-1至210-m分别生成配置有不同波长并以不同频率调制的光λsf1至λsfm。经调制光源210-1至210-m分别基于由调制频率源220-1至220-m生成的调制信号或电压vmf1至vmfm而生成λsf1至λsfm。另选的是，代替外部调制频率源220-1至220-m，可以按照光学信号处理系统105，在数据获取电路260内部生成调制信号或电压vmf1至vmfm。

光学组合器230从经调制光源210-1至210-m接收各个光λsf1至λsfm，并将它们组合以生成组合光λcb。作为示例，光学组合器230可以被配置为均化杆/耦合器(homogenizingrod/coupler)，或其它类型的光学信号组合装置。组合光λcb被提供给样品测量系统240，样品测量系统240引导组合光λcb入射在样品上。按照先前的样品测量系统140，该样品测量系统240生成与对样品执行的一个或更多个测量相关联的多个电信号i1至in。类似于先前的实施方式，样品测量系统240可以被配置成依据eqe和/或iqe测量生成电信号i1至in。

类似于先前的实施方式，信号调节电路250执行电流i1至in的跨阻抗放大和相关联的信号调节，以生成适于由数据获取电路260进行采样和数字化的对应电压v1至vn。

该数据获取电路260对来自信号调节电路250的电压v1至vn进行采样和数字化，以生成数字信号d1至dn。数据获取电路260还对来自调制频率源220-1至220-n的调制电压vmf1至vmfm进行采样，以分别生成数字信号dmf1至dmfm。按照前述实施方式，数据获取电路260同时对电压v1至vn和vmf1至vmfm进行采样和数字化，使得由基于sw的计算装置270生成的所得测量基于在大致同时的情况下从该样品导出的信号。

按照前述实施方式，基于sw的计算装置270经由数字接口(例如，usb、pci等)接收数字信号d1至dn和dmf1至dmfm。基于sw的计算装置270利用基于调制的信号dmf1至dmfm来执行数字信号d1至dn的相干检测，以生成表示来自样品测量系统240的电流i1至in的强度或功率电平的输出数字信号。基于sw的计算装置270以这样的方式执行数字信号d1至d5的相干检测，即，所得的输出信号在大致同时的情况下由电流i1至i5导出。这确保了针对基于sw的计算装置270所需的所有变量的时间相关，以导出样品的所得一个或更多个测量(例如，eqe和iqe)。

图2b例示了根据本公开的另一方面的另一示例性光学信号处理系统205的框图。光学信号处理系统205是光学信号处理系统200的变型，并且包括如由相同标号表示的许多相同部件。光学信号处理系统205与光学信号处理系统200的不同之处在于，经调制光源215-1至215-m可以生成具有大致相同波长但以不同频率调制的光信号λsf1至λsfm。

另一个区别是，光信号λsf1至λsfm被分离地传输到样品测量系统240中。样品测量系统240将光信号λsf1至λsfm导向样品的不同区域处。这可以用于执行样品的空间分析。由样品测量系统240生成的所得电流i1到in皆可以具有来自光信号λsf1到λsfm的贡献。利用相干检测，基于sw的计算装置270能够分离用于其单个分析的贡献。

图2c例示了根据本公开的另一方面的、通过该示例性的基于sw的计算装置270实现的、另一示例性的基于软件的相干检测系统的框图。基于sw的计算装置270包括：多个基于sw的pll模块272-1至271-m、多个f/h音调生成器模块272-1至272-m、以及拍音生成器模块(beattonegeneratormodule)273。另外，基于sw的计算装置270还包括：音调选择器(mux)274、多个基于sw的相干或锁定放大器部分275-1-n至275-m-n、以及基于sw的处理模块278。按照前述实施方式，基于sw的处理模块278可以与用于发送控制信号和接收所感测参数的控制接口280连接，并且还可以与用于向用户提供信息和从用户接收信息的用户接口290连接。

基于sw的pll模块271-1至271-m分别生成利用数字信号dmf1至dmfm锁相的信号。f/h音调生成器模块272-1至272-m分别生成基于用户选定参数p的基波(p＝1)或谐波(p>1)信号p*dmf1至p*dmfm。拍音生成器模块273基于从基于sw的pll模块271-1至271-m生成的锁相信号中的选定对i和j，来生成所选的拍频信号dmfi-dmfj。所生成的信号或音调p*dmf1至p*dmfm和dmfi-dmfj被提供给音调选择器模块274。基于用户选择信号(sel)，音调选择器模块274输出所选的音调t1至tm。

基于sw的相干或锁定放大器部分275-1-n至275-m-n使用所选的音调t1至tm，来分别生成相干检测输出信号do11至domn。例如，如果针对所选的音调t1至tm来选择基本频率dmf1至dmfm，则输出信号do11-do1n至dom1-domn分别指示来自样品测量系统240的电流信号i1至in的基频分量的强度或功率电平。如果针对所选的音调t1至tm选择谐波频率p*dmf1至p*dmfm(p>1)，则输出信号do11-do1m至dom1-domn分别指示来自样品测量系统240的电流信号i1至in的所选的谐波频率分量的强度或功率电平。类似地，如果针对所选的音调t1至tm选择某一拍频(beatfrequency)，则输出信号do11-do1n至dom1-domn分别指示来自样品测量系统240的电流信号i1至in的所选的拍频分量的强度或功率电平。

基于sw的处理模块278根据样品的一个或更多个特征的所述一个或更多个希望测量，来处理输出信号do11-do1n至dom1-domn。例如，如果光学信号处理系统200或205被配置成测量eqe和/或iqe，则基于sw的处理系统278基于输出信号do11-do1n至dom1-domn，来生成指示eqe和/或iqe的参数。基于sw的处理模块278可以将测量信息发送至用户接口290，以按图形或非图形的方式向用户提供这种信息。

图3例示了根据本公开的另一方面的另一示例性光学信号处理系统300的框图。该光学信号处理系统300是先前讨论的光学信号处理系统100的示例性实现，其中样品测量系统被配置成测量eqe和/或iqe。

具体来说，该光学信号处理系统300包括：经调制光源310、调制频率源320、波长选择器330、光偏置控制器315、电偏置控制器325、样品测量系统340、信号调节电路350、数据获取电路360、基于sw的计算装置370、以及用户接口390。样品测量系统340又包括：镜面反射检测器341、分束器342、漫射装置343、样品344、xy台345、基准检测器346、漫反射检测器347、以及光传输检测器348。

经调制光源310被配置成生成具有限定范围波长λbwf的经调制光信号。经调制光源310被配置成基于由调制频率源320生成的调制信号或电压vmf来生成光信号λbwf。波长选择器330被配置成基于来自经调制光源310的光信号λbwf，来生成具有选定波长λsf的经调制光信号，其中该选定波长λsf具有比调制光λbwf更窄的频带。如先前参照系统100所讨论的，波长选择器330可以包括：单色仪、滤波器或其它装置。

关于样品测量系统340，分束器342将光信号λsf分成基准信号和入射信号。该基准信号被提供给基准检测器346。响应于该基准信号，基准检测器346生成电流i2。该电流i2与光源λsf的强度或功率电平相关(例如，成比例)。该入射信号通过漫射装置343导向样品344。漫射装置343可以包括积分球(integrationsphere)或其它类型的漫射装置。

样品344可以响应于漫射的入射光而生成电流i5。该电流i5可以用于确定eqe和iqe、以及样品344的其它特性。在一些情况下，一些入射光可以穿过或透过样品344，其可以由光学透射检测器348来检测。响应于透射光，光学透射检测器348生成电流i4。该电流i4可以用于确定eqe和iqe、以及样品344的其它特性。

该入射光的一些被反射离开样品344。反射光由漫射装置343接收。漫射装置343包括用于输出漫反射光的端口。漫反射检测器347响应于来自漫射装置343的漫反射光而生成电流i3。该电流i3可以用于确定eqe和iqe、以及样品344的其它特性。另外，以法线角反射离开样品344的入射光的一些(在此称为镜面反射光)穿过漫射装置343和分束器343，并被镜面反射检测器341检测。镜面反射检测器341响应于镜面反射光而生成电流i1。该电流i1可以用于确定eqe和iqe、以及样品344的其它特性。

样品测量系统340的x-y台345支承样品344，并且易于用户手动地或者通过由基于sw的计算装置370生成的x-y控制信号来定位样品344。x-y台345还可以包括用于生成指示样品的温度的信号的传感器。x-y台345可以经由控制线路向基于sw的计算装置370提供温度信号。

光学信号处理系统300的光偏置控制器315可以根据关于样品进行的一个或更多个测量，来引导样品344处的可控光。在这方面，基于sw的计算装置370生成用于光偏置控制器315的控制信号。另外，电偏置控制器325可以根据关于样品进行的一个或更多个测量，利用可控偏置信号(例如，偏置电压和/或电流)来偏置样品344。在这方面，基于sw的计算装置370生成用于电偏置控制器325的控制信号。

按照前述实施方式，信号调节电路350从样品测量系统340接收电流i1至i5，并且由其生成适于由数据获取电路360进行采样和数字化的相应电压v1至v5。按照前述实施方式，数据获取电路360对电压v1至v5和调制频率电压vmf进行采样和数字化，以分别生成数字信号d1至d5和dmf。按照先前实施方式，数据获取电路360按大致同时的方式对这些电压进行采样。

基于sw的计算装置370以这样的方式来执行数字信号d1至d5的相干检测，即，所得的输出信号在大致同时的情况下由电流i1至i5导出。这确保了基于sw的计算装置370为导出样品的eqe和iqe以及其它属性所需的所有变量的时间相关性。按照前述实施方式，基于sw的计算装置370可以按照被指示为交替长短虚线的控制线路，向和从光学信号处理系统300的各个部件提供和接收控制相关信号。另外，基于sw的计算装置370可以经由用户接口390向和从用户提供和接收测量相关信息。

图4例示了根据本公开的另一方面的另一示例性光学信号处理系统400的框图。该光学信号处理系统400是先前讨论的光学信号处理系统200的示例性实现，其中样品测量系统被配置成测量eqe和/或iqe。

具体来说，该光学信号处理系统400包括：经调制光源410-1至410-3、调制频率源420-1至420-3、光学组合器430、光偏置控制器415、电偏置控制器425、样品测量系统440、信号调节电路450、数据获取电路460、基于sw的计算装置470、以及用户接口490。

经调制光源420-1至420-3被配置成生成具有不同选定波长λsf1、λsf2以及λsf3的经调制光信号，并且分别基于由调制频率源420-1、420-2以及420-3生成的调制信号或电压vmf1、vmf2以及vmf3，利用不同频率进行调制。光学组合器430组合经调制光信号λsf1、λsf2和λsf3，以生成组合光信号λcb。样品测量系统440使用组合光信号λcb来生成用于样品的入射光。样品测量系统440可以与先前详细讨论的样品测量系统340大致相同或相似地设置。

按照先前实施方式，样品测量系统440生成电流i1至i5。信号调节器450执行跨阻抗放大和信号调节，以将电流i1至i5转换为用于由数据获取电路460进行采样和数字化的合适电压v1至v5。按照前述实施方式，数据获取电路460对电压v1至v5和调制电压vmf1至vmf3进行采样和数字化，以分别生成数字信号d1至d5和dmf1至dmf3。数据获取电路460按大致同时的方式对该信号进行采样和数字化。

按照先前讨论的基于sw的计算装置270，基于sw的计算装置470利用调制信号dmf1至dmf3执行数字信号d1至d5的相干检测，以生成输出数字信号。例如，如果该相干检测使用基音(fundamentaltone)dmf1至dmf3，则检测到的输出信号指示由样品测量系统440生成的电流i1至i5的基频分量的强度或功率电平。例如，如果该相干检测使用谐波p*dmf1至p*dmf3(p>1)，则检测到的输出信号指示由样品测量系统440生成的电流i1至i5的对应谐波频率分量的强度或功率电平。例如，如果该相干检测使用所选拍频(dmfi±dmfj)(i≠j，i＝j＝{1,2,3})，则检测到的输出信号指示由样品测量系统440生成的电流i1至i5的相应拍频分量的强度或功率电平。

基于sw的计算装置470以这样的方式执行数字信号d1至d5的相干检测，即，所得的输出信号在大致同时的情况下由电流i1至i5导出。这确保了基于sw的计算装置470为导出样品的eqe和iqe以及其它属性所需的所有变量的时间相关性。按照前述实施方式，基于sw的计算装置470可以按照被指示为交替长短虚线的控制线路，向和从光学信号处理系统400的各个部件提供和接收控制相关信号。另外，基于sw的计算装置470可以经由用户接口490向和从用户提供和接收测量相关信息。

按照先前实施方式，光学信号处理系统400的光偏置控制器415根据关于样品进行的一个或更多个测量来引导样品处的可控光。在这方面，基于sw的计算装置470生成用于光偏置控制器415的控制信号。电偏置控制器425根据关于样品进行的一个或更多个测量，利用可控偏置信号(例如，偏置电压和/或电流)来偏置样品。在这方面，基于sw的计算装置470生成用于电偏置控制器425的控制信号。

图5例示了根据本公开的另一方面的又一示例性光学信号处理系统500的框图。该光学信号处理系统500是先前讨论的光学信号处理系统205的示例性实现，其中样品测量系统被配置成测量eqe和/或iqe。

具体来说，该光学信号处理系统500包括：经调制光源510-1至510-3、调制频率源520-1至520-3、波束操纵或可编程掩模530、光偏置控制器515、电偏置控制器525、样品测量系统540、信号调节电路550、数据获取电路560、基于sw的计算装置570以及用户接口590。

经调制光源520-1至520-3被配置成生成具有大致相同波长的经调制光信号λsf1、λsf2以及λsf3，并且分别基于由调制频率源520-1、520-2以及520-3生成的调制信号或电压vmf1、vmf2以及vmf3，利用不同频率来进行调制。波束操纵/可编程掩模530被配置成将经调制光信号λsf1、λsf2和λsf3引导至样品的希望区域。样品测量系统540使用经调制光信号λsf1、λsf2和λsf3，来生成样品的入射光信号，以供对其进行空间分析。样品测量系统540可以与先前详细讨论的样品测量系统340大致相同或相似地设置。

按照前述实施方式，样品测量系统540生成电流i1至i5。信号调节电路550执行跨阻抗放大和信号调节，以将电流i1至i5转换成用于由数据获取电路560进行采样和数字化的合适电压v1至v5。按照前述实施方式，数据获取电路560对电压v1至v5和调制电压vmf1至vmf3进行采样和数字化，以分别生成数字信号d1至d5和dmf1至dmf3。数据获取电路560按大致同时的方式对信号进行采样。

按照先前讨论的基于sw的计算装置270，基于sw的计算装置570利用调制信号dmf1至dmf3执行数字信号d1至d5的相干检测，以生成检测到的输出信号。例如，如果该相干检测使用基音dmf1至dmf3，则检测到的输出信号指示由样品测量系统540生成的电流i1至i5的基频分量的强度或功率电平。例如，如果该相干检测使用谐波p*dmf1至p*dmf3(p>1)，则检测到的输出信号指示由样品测量系统540生成的电流i1至i5的对应谐波频率分量的强度或功率电平。例如，如果该相干检测使用所选的拍频(dmfi±dmfj)(i≠j，i＝j＝{1,2,3})，则检测到的输出信号指示由样品测量系统540生成的电流i1至i5的相应拍频分量的强度或功率电平。

基于sw的计算装置570以这样的方式执行数字信号d1至d5的相干检测，即，所得的输出信号在大致同时的情况下由电流i1至i5导出。这确保了基于sw的计算装置570为导出样品的eqe和iqe以及其它属性所需的所有变量的时间相关性。按照前述实施方式，基于sw的计算装置570可以按照被指示为交替长短虚线的控制线路，向和从光学测量系统500的各个部件提供和接收控制相关信号。另外，基于sw的计算装置570可以经由用户接口590向和从用户提供和接收测量相关信息。

按照先前实施方式，光学测量系统500的光偏置控制器515根据关于样品进行的一个或更多个测量，来引导样品处的可控光。基于sw的计算装置570生成用于光偏置控制器515的控制信号。电偏置控制器425根据关于样品进行的一个或更多个测量，利用可控偏置信号(例如，偏置电压和/或电流)来偏置样品。在这方面，基于sw的计算装置570生成用于电偏置控制器525的控制信号。

图6例示了根据本公开另一方面的由示例性用户接口生成的示例性图形用户接口(gui)600的屏幕截图。该gui600包括被配置成例示一个或更多个所选测量的测量显示部分602。在该示例中，测量显示部分602以曲线形式描绘了eqe测量的图形。x轴或水平轴表示波长，而y轴或垂直轴表示eqe。应当明白，测量显示部分602可以以其它格式(如列表、饼图、条形图以及其它格式)来例示所述一个或更多个所选测量。例如，显示部分602可以在波长扫描期间同时显示eqe、iqe、rs以及rd。

gui600还包括测量选择部分604，其被配置成允许用户选择用于在测量显示部分602中描绘的一个或更多个测量。例如，在该示例中，测量选择部分604将eqe例示为所选测量，如由并置复选标记所指示的。另外，根据该示例，测量选择部分604列出了其它可用测量，如iqe、通道1-4(例如，与由在此描述的样品测量系统生成的各种信号相关)、光谱响应度、来自镜面反射检测器(rs)的信号、来自漫反射检测器(rs)的信号、以及来自镜面反射检测器和漫反射检测器(rs+rd)的信号之和。应当明白，或多或少不同类型的测量可以经由测量选择部分604对用户可用。

gui600还包括具有文本框的图形标记部分606，用于允许用户标记在测量显示部分602中描绘的图形的x轴和y轴。另外，gui600包括用于标识标绘图的图例区域608。当该图形描绘多个标绘图时，这是有用的。而且，gui600包括下拉框610，以允许用户选择用于所述一个或更多个所选测量(如图形、列表等)的显示格式。

gui600还包括提供与当前扫描有关的信息的扫描细节区域612。gui600还包括指示与当前会话相关的数据日志文件的当前会话614。利用加载和移除软按钮616和618，用户能够从所选数据日志文件加载数据，以及移除数据日志文件。而且，gui600包括开始和中止软按钮620，以允许用户开始测量扫描和中止测量扫描。应当明白，gui600仅仅是示例，并且gui可以以许多不同的方式配置。

虽然已经结合各个实施方式描述了本发明，但应当明白，本发明能够加以进一步修改。本申请旨在覆盖总体上遵循本发明原理的本发明的任何变化、使用或修改，并且包括如处于本发明所属领域内的已知和惯常实践范围内的相对于本公开的这种偏离。