DE112010002114T5

DE112010002114T5 - Optisches Messgerät und Triggersignalerzeugungsgerät

Info

Publication number: DE112010002114T5
Application number: DE112010002114T
Authority: DE
Inventors: Masaichi Hashimoto; Akiyoshi IRISAWA
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2012-10-04
Also published as: WO2010137536A1; JPWO2010137536A1; JP5386582B2; US8399835B2; US20100294934A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung kann einen Chitter (ein Flackern) in einem Messergebnis von Licht, wie zum Beispiel Terahertzlicht, vermeiden, welches durch ein Prüfobjekt hindurch übertragen wurde. Ein Triggersignalerzeugungsgerät beinhaltet eine erste photoelektrische Konversionseinheit 34a, welche die photoelektrische Konversion auf einem Prüflichtpuls anwendet, eine zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b, welche die photoelektrische Konversion auf einen Pumplichtpuls anwendet, eine Verstärkungseinheit 36a, welche eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt, eine zweite Verstärkungseinheit 36b, welche eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt, eine Triggersignalausgabeeinheit 40, welche eine Kreuzkorrelation der Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit und der zweiten Verstärkungseinheit als ein Triggersignal ausgibt und eine Periodendifferenzanpassungseinheit 32, welche eine Periodendifferenz anpasst zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch eine Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch eine Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Messen von Licht.
STAND DER TECHNIK
Es gibt eine gemeinhin bekannte Methode zum Messen eines Prüfobjekts (device under test, DUT) durch einen Terahertz-Detektor, welcher ein Terahertz-Licht A (in Form eines Pulses) empfängt, welches dem DUT von einem Terahertz-Emitter zugeführt wurde und sich durch das Prüfobjekt hindurch fortgepflanzt hat, und ein Licht B, welches eine Pulsperiode besitzt, die leicht verschieden ist von der Pulsperiode des Terahertz-Lichts A (siehe zum Beispiel ABSTRACT des Patentdokuments WO 2006/092874 ).
Gemäß der oben beschriebenen konventionellen Technologie werden ein Detektionsergebnis des Terahertz-Detektors und ein Triggersignal, welches einen zeitlichen Anfangspunkt angibt, einem digitalen Oszilloskop zum Messen des DUT zugeführt. Es soll angemerkt werden, dass das Triggersignal durch das Durchführen einer Kreuzkorrelation der Summenfrequenzerzeugung (sum frequency generation, SFG) an einem Teil eines optischen Pulses (ein Prüflicht, welches dem Terahertz-Detektor zugeführt wird), welcher von einem ersten Femtosekundenlaser ausgegeben wird, und an einem Teil eines optischen Pulses (ein Pumplicht, welches dem Terahertz-Emitter zugeführt wird), welches von einem zweiten Femtosekundenlaser ausgegeben wird (siehe zum Beispiel 20 der Patentschrift WO 2006/092874 ).
Es soll angemerkt werden, dass das Triggersignal ebenfalls in den Nicht-Patentdokumenten 1 bis 7 beschrieben ist.
(Patentdokument 1) WO 2006/092874 , Druckschrift
(Nicht-Patentdokument 1) Bartels et al, „Ultrafast time-domain spectroscopy based an high-speed asynchronous optical sampling", Rev. Sci. Instrum., vol. 78, pp. 035107 (2007)
(Nicht-Patentdokument 2) T. Yasui et al, „Asynchronous optical sampling terahertz time-domain spectroscopy for ultrahigh spectral resolution and rapid data acquisition", Appl. Phys. Lett., vol. 87, pp. 061101 (2005)
(Nicht-Patentdokument 3) A. Bartels et al, „High-resolution THz spectrometer with kHz scan rates", Optics express, vol. 14, pp. 430 (2006)
(Nicht-Patentdokument 4) A. Bartels et al, „Femtosecond time-resolved optical pump-probe spectroscopy at kilohertz-scan-rates Quer nanosecond-time-delays without mechanical delay line", Appl. Phys. Lett., vol. 88, pp. 041117 (2006)
(Nicht-Patentdokument 5) C. Janke et al, „Asynchronous optical sampling for high-speed characterization of integrated resonant terahertz sensors", Optics Letters, vol. 30, pp. 1405 (2005)
(Nicht-Patentdokument 6) Y. Takagi et al, „Subpicosecond optical sampling spectrometer using asynchronous tunable mode-locked lacers", Rev. Sci. Instrum., vol. 70, pp. 2218 (1999)
(Nicht-Patentdokument 7) IEICE Technical Report, OCS98-53
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch nimmt die Energie des Prüflichts, welches dem Terahertz-Detektor zugeführt wird, ab, wenn die SFG-Kreuzkorrelation des Teils des Prüflichts und des Teils des Pumplichts durchgeführt wird. Die Energie des Pumplichts, welches dem Terahertz-Emitter zugeführt wird, nimmt ebenfalls ab.
Es soll angemerkt werden, dass das Prüflicht, welches dem Terahertz-Detektor zugeführt wird, und das Pumplicht, welches dem Terahertz-Emitter zugeführt werden, erhöht werden können, wenn die Energien des Teils des Prüflichts und des Teils des Pumplichts unter Anwendung der Kreuzkorrelation vermindert werden. Jedoch wird die Detektion des Kreuzkorrelationslichts in diesem Fall schwierig.
Aus diesem Grund ist es ebenso denkbar, die photoelektrische Konversion auf den Teil des Prüflichts und den Teil des Pumplichts anzuwenden, sie auf vorgegebene Energieniveaus zu verstärken und sie mit einem Mischer zu mischen, wobei das Triggersignal erzeugt wird.
Wenn jedoch das Triggersignal durch das Mischen mit einem Mischer erzeugt wird, unterscheiden sich ein Chitter (Flackern), welches in dem Terahertz-Licht erzeugt wird, das sich durch das DUT fortgepflanzt hat und ein Chitter, welches in dem Triggersignal erzeugt wird. Daher wird ein Chitter in einem Messergebnis des Terahertz-Lichts erzeugt, welches sich durch das Prüfobjekt hindurch fortgepflanzt hat.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Chitter in einem Messergebnis des Lichts, wie zum Beispiel des Terahertz-Lichts zu verhindern, welches durch das DUT hindurch übertragen wurde.
Ein erstes optisches Messgerät gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Eine Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit, die einen Pumplichtpuls von einer Pumplichtquelle empfängt und einen detektierten Lichtpuls ausgibt, welcher dieselbe Folgefrequenz besitzt wie der Pumplichtpuls; ein Signalausgabegerät, das den detektierten Lichtpuls und einen Prüflichtpuls einer Prüflichtquelle empfängt, und ein Signal entsprechend einer Energie des detektierten Lichtpulses über dem Empfang des Prüflichtpulses; eine Wellenformmesseinheit, die eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts misst, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts für eine Periode von dem Empfang eines Triggersignals bis zum Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert; eine erste photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls anwendet; eine zweite photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Pumplichtpuls anwendet; eine erste Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine zweite Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Koriversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation der Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit und der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als die Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des detektierten Lichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Eine Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit gemäß dem so konstruierten ersten optischen Messgerät empfängt einen Pumplichtpuls von einer Pumplichtquelle und gibt einen detektierten Lichtpuls aus, welcher dieselbe Folgefrequenz besitzt wie der Pumplichtpuls. Ein Signalausgabegerät empfängt den detektierten Lichtpuls und einen Prüflichtpuls von einer Prüflichtquelle und gibt ein Signal aus, entsprechend einer Energie des detektierten Lichtpulses über den Empfang des Prüflichtpulses. Eine Wellenformmesseinheit misst eine Wellenform der Ausgabe des Ausgabegeräts, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts für eine Periode von dem Empfang eines Triggersignals bis zum Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert. Eine erste photoelektrische Konversionseinheit führt die photoelektrische Konversion an dem Prüflichtpuls aus. Eine zweite photoelektrische Konversionseinheit führt die photoelektrische Konversion an dem Pumplichtpuls aus. Eine erste Verstärkungseinheit verstärkt eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit. Eine zweite Verstärkungseinheit verstärkt eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit. Eine Triggersignalausgabeeinheit gibt eine Kreuzkorrelation der Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit und der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal aus. Eine Periodendifferenzanpassungseinheit passt eine Periodendifferenz zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wird, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde. Weiterhin unterscheiden sich die Folgefrequenzen des detektierten Lichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander.
Die Triggersignalausgabeeinheit gemäß des ersten optischen Messgeräts der vorliegenden Erfindung kann beinhalten: Eine elektrische Modulationseinheit, welche die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit moduliert; und eine Detektionseinheit, welche eine Ausgabe der Verstärkungseinheit gemäß der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Eine Periode, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls dem Signalausgabegerät gemäß dem ersten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung zugeführt wird, ist T1; eine Periode, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der detektierte Lichtpuls, welcher aus dem ausgegebenen Pumplichtpuls erzeugt wird dem Signalausgabegerät zugeführt wird, ist T2; und die Periodendifferenzanpassungseinheit kann die Periodendifferenz so anpassen, dass ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist einem Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2 erreicht wird.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit gemäß dem ersten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung kann solch eine Anpassung durchführen, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 ist und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit gemäß des ersten optischen Messgeräts der vorliegenden Erfindung kann bewirken, dass die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich sind.
Die Pumplichtquelle und die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit gemäß dem ersten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; die Prüflichtquelle und das Signalausgabegerät können über eine optischen Faser miteinander verbunden sein; die Prüflichtquelle und die erste photoelektrische Konversionseinheit können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; und die Pumplichtquelle und die zweite photoelektrische Konversionseinheit können über eine optische Faser miteinander verbunden sein.
Ein zweites optisches Messgerät gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Eine Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit, welche einen Pumplichtpuls von einer Pumplichtquelle empfängt und einen detektierten Pumplichtpuls ausgibt, welcher dieselbe Folgefrequenz wie der Pumplichtpuls besitzt; ein Signalausgabegerät, welches den detektierten Lichtpuls und einen Prüflichtpuls von einer Prüflichtquelle empfängt und ein Signal ausgibt, entsprechend einer Energie des detektierten Lichtpulses über den Empfang des Prüflichtpulses; eine Wellenformmesseinheit, welche eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts misst, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts für eine Periode von dem Empfang eines Triggersignals bis zum Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert; eine erste photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls anwendet; eine erste Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit und des Pumplichtpulses als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und eine Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des detektierten Lichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Eine Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit gemäß dem so konstruierten zweiten optischen Messgerät empfängt einen Pumplichtpuls von einer Pumplichtquelle und gibt einen detektierten Lichtpuls aus, der dieselbe Wiederholfrequenz wie der Pumplichtpuls besitzt. Ein Signalausgabegerät empfängt den detektierten Lichtpuls und einen Prüflichtpuls einer Prüflichtquelle und gibt ein Signal aus, entsprechend einer Energie des detektierten Lichtpulses über den Empfang des Prüflichtpulses. Eine Wellenformmesseinheit misst eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts für eine Periode von dem Empfang eines Triggersignals bis zum Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert. Eine erste photoelektrische Konversionseinheit wendet die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls an. Eine erste Verstärkungseinheit verstärkt eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit. Eine Triggersignalausgabeeinheit gibt eine Kreuzkorrelation der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit und des Pumplichtpulses als das Triggersignal aus. Eine Periodendifferenzanpassungseinheit passt eine Periodendifferenz an zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde. Weiterhin unterscheiden sich die Folgefrequenzen des detektierten Lichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander.
Die Triggersignalausgabeeinheit gemäß des zweiten optischen Messgeräts der vorliegenden Erfindung kann beinhalten: Eine Lichtmodulationseinheit, welche den Pumplichtpuls moduliert gemäß der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit; eine photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf die Ausgabe der Lichtmodulationseinheit anwendet; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welche eine Ausgabe der Verstärkungseinheit entsprechend der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Eine Periode, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls dem Signalausgabegerät gemäß dem zweiten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung zugeführt wurde, ist T1; eine Periode, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der detektierte Lichtpuls, welcher aus dem ausgegebenen Pumplichtpuls erzeugt wurde, dem Signalausgabegerät zugeführt wurde, ist T2; und die Periodendifferenzanpassungseinheit kann die Periodendifferenz so anpassen, dass ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist zu einem Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2 erreicht wird.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit gemäß dem zweiten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung kann eine Anpassung so vornehmen, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit gemäß dem zweiten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung kann bewirken, dass die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich sind.
Die Pumplichtquelle und die detektierte Lichtausgabeeinheit gemäß dem zweiten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; die Prüflichtquelle und das Signalausgabegerät können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; die Prüflichtquelle und die erste photoelektrische Konversionseinheit können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; und die Pumplichtquelle und die Triggersignalausgabeeinheit können über eine optische Faser miteinander verbunden sein.
Ein drittes optisches Messgerät gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Eine detektierte Lichtausgabeeinheit, welche einen Pumplichtpuls einer Pumplichtquelle empfängt und einen detektierten Lichtpuls ausgibt, welcher dieselbe Folgefrequenz wie der Pumplichtpuls besitzt; Ein Signalausgabegerät, dass den detektierten Lichtpuls und einen Prüflichtpuls einer Prüflichtquelle empfängt und ein Signal ausgibt, entsprechend einer Energie des detektierten Lichtpulses über den Empfang des Prüflichtpulses; eine Wellenformmesseinheit, welche eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts misst, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts für eine Periode von dem Empfang eines Triggersignals bis zum Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert; eine zweite photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Pumplichtpuls anwendet; eine zweite Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation des Prüflichtpulses und der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des detektierten Lichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Eine Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit des so konstruierten dritten optischen Messgeräts empfängt einen Pumplichtpuls von einer Pumplichtquelle und gibt einen detektierten Lichtpuls aus, welcher dieselbe Folgefrequenz wie der Pumplichtpuls besitzt. Ein Signalausgabegerät empfängt den detektierten Lichtpuls und einen Prüflichtpuls von einer Prüflichtquelle und gibt ein Signal aus, entsprechend einer Energie des detektierten Lichtpulses über den Empfang des Prüflichtpulses. Eine Wellenformmesseinheit misst eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts für eine Periode von dem Empfang eines Triggersignals bis zum Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert. Eine zweite photoelektrische Konversionseinheit wendet die photoelektrische Konversion auf den Pumplichtpuls an. Eine zweite Verstärkungseinheit verstärkt eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit. Eine Triggersignalausgabeeinheit gibt eine Kreuzkorrelation des Prüflichtpulses und der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal aus. Eine Periodendifferenzanpassungseinheit passt eine Periodendifferenz an zwischen einer Periode T3 von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4 von der Ausgabe eines Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als die Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde. Weiterhin unterscheiden sich die Folgefrequenzen des detektierten Lichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander.
Die Triggersignalausgabeeinheit gemäß dem dritten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung kann beinhalten: Eine Lichtmodulationseinheit, welche den Prüflichtpuls gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit moduliert; eine photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf die Ausgabe der Lichtmodulationseinheit anwendet; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welche eine Ausgabe der Verstärkungseinheit entsprechend der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Eine Periode, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls dem Signalausgabegerät gemäß dem dritten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung zugeführt wurde, ist T1; eine Periode, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der detektierte Lichtpuls, welcher aus dem ausgegebenen Pumplichtpuls erzeugt wird, dem Signalausgabegerät zugeführt wurde, ist T2; und die Periodendifferenzanpassungseinheit kann die Periodendifferenz so anpassen, dass ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist einem Wert, welcher erreicht wird durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit gemäß dem dritten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung kann eine Anpassung so vornehmen, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 und Periode T3 gleich der Periode T1 ist.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit gemäß dem dritten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung kann bewirken, dass die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich sind.
Die Pumplichtquelle und die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit gemäß dem dritten optischen Messgerät der vorliegenden Erfindung können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; die Prüflichtquelle und das Signalausgabegerät können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; die Prüflichtquelle und die Triggersignalausgabeeinheit können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; und die Pumplichtquelle und die zweite photoelektrische Konversionseinheit können über eine optische Faser miteinander verbunden sein.
Ein erstes Triggersignalerzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Eine erste photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls anwendet; eine zweite photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Pumplichtpuls anwendet; eine erste Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine zweite Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation der Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit und der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz anpasst zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des Pumplichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Eine erste photoelektrische Konversionseinheit gemäß einem so konstruierten ersten Triggersignalerzeugungsgerät wendet die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls an. Eine zweite photoelektrische Konversionseinheit wendet die photoelektrische Konversion auf den Pumplichtpuls an. Eine erste Verstärkungseinheit verstärkt eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit. Eine zweite Verstärkungseinheit verstärkt eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit. Eine Triggersignalausgabeeinheit gibt eine Kreuzkorrelation der Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit und der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal aus. Eine Periodendifferenzanpassungseinheit passt eine Periodendifferenz an zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde. Weiterhin unterscheiden sich die Folgefrequenzen des Pumplichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander.
Die Triggersignalausgabeeinheit gemäß des ersten Triggersignalerzeugungsgeräts der vorlegenden Erfindung kann beinhalten: Eine elektrische Modulationseinheit, welche die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit moduliert; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der elektrischen Modulationseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welche eine Ausgabe der Verstärkungseinheit gemäß der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Die Prüflichtquelle und die erste photoelektrische Konversionseinheit gemäß dem ersten Triggersignalerzeugungsgerät der vorliegenden Erfindung können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; und die Pumplichtquelle und die zweite photoelektrische Konversionseinheit können über eine optische Faser miteinander verbunden sein.
Ein zweites Triggersignalerzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Eine erste photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls anwendet; eine erste Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit und des Pumplichtpulses als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz anpasst zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses der Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des Pumplichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Eine erste photoelektrische Konversionseinheit gemäß dem so konstruierten zweiten Triggersignalerzeugungsgerät wendet die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls an. Eine erste Verstärkungseinheit verstärkt eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit. Eine Triggersignalausgabeeinheit gibt eine Kreuzkorrelation der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit und des Pumplichtpulses als das Triggersignal aus. Eine Periodendifferenzanpassungseinheit passt eine Periodendifferenz an zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde. Weiterhin unterscheiden sich die Folgefrequenzen des Pumplichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander.
Die Triggersignalausgabeeinheit gemäß dem zweiten Triggersignalerzeugungsgerät der vorliegenden Erfindung kann beinhalten: Eine Lichtmodulationseinheit, welche den Pumplichtpuls gemäß der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit moduliert; eine photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf die Ausgabe der Lichtmodulationseinheit anwendet; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welche eine Ausgabe der Verstärkungseinheit gemäß der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Die Prüflichtquelle und die erste photoelektrische Konversionseinheit gemäß dem zweiten Triggersignalerzeugungsgerät der vorliegenden Erfindung können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; und die Pumplichtquelle und die Triggersignalausgabeeinheit können über eine optische Faser miteinander verbunden sein.
Ein drittes Triggersignalerzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Eine zweite photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf einen Pumplichtpuls anwendet; eine zweite Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation eines Prüflichtpulses und die Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz anpasst zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als die Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des Prüflichtpulses und des Pumplichtpulses voneinander unterscheiden.
Eine zweite photoelektrische Konversionseinheit gemäß dem so konstruierten dritten Triggersignalerzeugungsgerät wendet die photoelektrische Konversion auf einen Pumplichtpuls an. Eine zweite Verstärkungseinheit verstärkt eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit. Eine Triggersignalausgabeeinheit gibt eine Kreuzkorrelation eines Prüflichtpulses und der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal aus. Eine Periodendifferenzanpassungseinheit passt eine Periodendifferenz an zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde. Des Weiteren unterscheiden sich die Folgefrequenzen des Pumplichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander.
Die Triggersignalausgabeeinheit gemäß dem dritten Triggersignalerzeugungsgerät der vorliegenden Erfindung kann beinhalten: Eine Lichtmodulationseinheit, welche das Prüflicht gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit moduliert; eine photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf die Ausgabe der Lichtmodulationseinheit anwendet; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welche eine Ausgabe der Verstärkungseinheit entsprechend der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Die Prüflichtquelle und die Triggersignalausgabeeinheit gemäß dem dritten Triggersignalerzeugungsgerät der vorliegenden Erfindung können über eine optische Faser miteinander verbunden sein; und die Pumplichtquelle und die zweite photoelektrische Konversionseinheit können über eine optische Faser miteinander verbunden sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines optischen Messgeräts 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2(a) bis 2(c) sind Zeitdiagramme des Terahertz-Lichts (detektierter Lichtpuls (2(a)) des Prüflichtpulses (2(b)) und des Triggersignals (2(c));
3 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts 1 gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5(a) bis 5(d) sind Zeitdiagramme des Pumplichtpulses, welcher dem optischen Modulator 62 zugeführt wurde (5(a)), der elektrischen Signalausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a (5(b)); der Ausgabe des optischen Modulators 62 (5(c)), und der Ausgabe des Tiefpassfilters 68 (5(d));
6 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts 1 gemäß einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt;
7 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts 1 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
8 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts 1 gemäß einer Abwandlung der dritten Ausführungsform zeigt.
ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nun wird eine Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Figuren gegeben.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines optischen Messgeräts 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das optische Messgerät 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet eine Prüflichtquelle 11, eine Pumplichtquelle 12, optische Demultiplexer 13 und 14, ein Signalausgabegerät 22, eine detektierte Lichtausgabeeinheit 24, Linsen 26 und 28, eine Periodendifferenzanpassungseinheit 32, eine erste photoelektrische Konversionseinheit 34a, eine zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b, eine erste Verstärkungseinheit 36a, eine zweite Verstärkungseinheit 36b, eine Triggersignalausgabeeinheit 40, einen Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52 und ein Wellenformmessgerät 54. Es soll angemerkt werden, dass das optische Messgerät 1 eine Terahertzwelle misst, welche durch das Prüfobjekt (device under test, DUT) 2 hindurch übertragen wurde.
Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32, die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a, die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b, die erste Verstärkungseinheit 36a, die zweite Verstärkungseinheit 36b und die Triggersignalausgabeeinheit 40 ein Triggersignalerzeugungsgerät bilden.
Die Prüflichtquelle 11 gibt ein Laserpulslicht (Prüflichtpuls) aus, welches eine Pulsweite von mehreren zehn Femtosekunden besitzt und daher eine Wellenlänge im nahen Infrarotbereich. Es soll angemerkt werden, dass die Folgrequenz des Prüflichtpulses f₁ ist.
Die Pumplichtquelle 12 gibt ein Laserpulslicht (Pumplichtpuls) aus, welches eine Pulsweite von mehreren zehn Femtosekunden besitzt und daher eine Wellenlänge im nahen Infrarotbereich besitzt. Es soll angemerkt werden, dass die Folgefrequenz des Pumplichtpulses f₂ ist. Es soll angemerkt werden, dass f₂ – f₁ = Δf > 0 ist. Δf ist zum Beispiel etwa 5 Hz.
Der optische Demultiplexer 13 empfängt den Prüflichtpuls der Prüflichtquelle 11 und führt den Prüflichtpuls dem Signalausgabegerät 22 und der Periodendifferenzanpassungseinheit 32 zu. Es soll angemerkt werden, dass der optische Demultiplexer 13 und die Prüflichtquelle 11 über eine optische Faser F11 miteinander verbunden sind, der optische Demultiplexer 13 und das Signalausgabegerät 22 über eine optische Faser F12 miteinander verbunden sind und der optische Demultiplexer 13 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 über eine optische Faser F13 miteinander verbunden sind. Weiterhin wird der optische Demultiplexer 13 durch optische Fasern gebildet.
Daher sind die Prüflichtquelle 11 und das Signalausgabegerät 22 über die optischen Fasern F11 und F12 sowie den optischen Demultiplexer 13 (gebildet aus optischen Fasern) miteinander verbunden.
Der optische Demultiplexer 14 empfängt den Pumplichtpuls der Pumplichtquelle 12 und führt den Pumplichtpuls der Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 und der Periodendifferenzanpassungseinheit 32 zu. Es soll angemerkt werden, dass der optische Demultiplexer 14 und die Pumplichtquelle 12 über eine optische Faser F21 miteinander verbunden sind, der optische Demultiplexer 14 und die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 über eine optische Faser F22 miteinander verbunden sind, und der optische Demultiplexer 14 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 über eine optische Faser F23 miteinander verbunden sind. Weiterhin besteht der optische Demultiplexer 14 aus optischen Fasern.
Die Pumplichtquelle 12 und die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 sind daher über die optischen Fasern F21 und F22 sowie den optischen Demultiplexer 14 (gebildet durch optische Fasern) miteinander verbunden.
Die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 empfängt den Pumplichtpuls der Pumplichtquelle 12 und gibt einen detektierten Lichtpuls aus, welche dieselbe Folgefrequenz (f₂) wie der Pumplichtpuls besitzt. Die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 ist ein weithin bekannter photoleitender Schalter, weshalb auf eine diesbezügliche Beschreibung verzichtet wird. Weiterhin kann die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 ein nichtlinearer optischer Kristall sein.
Es soll angemerkt werden, dass sich die Folgefrequenz f₂ des detektierten Lichtpulses und die Folgefrequenz f₁ des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden. Des Weiteren wird das Terahertz-Licht (detektierter Lichtpuls) von einem Punkt Pi der Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 emittiert.
Die Linse 26 ist eine konvexe Linse. Das Terahertz-Licht, welches von der Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 ausgegeben wurde, pflanzt sich durch die Linse 26 hindurch fort und wird dem DUT 2 zugeführt.
Die Linse 28 ist eine konvexe Linse. Das Terahertz-Licht, welches sich durch das DUT 2 hindurch fortgepflanzt hat, pflanzt sich durch die Linse 28 hindurch fort und wird dem Signalausgabegerät 22 zugeführt.
Das Terahertz-Licht wird auf einen Punkt P2 des Signalausgabegeräts 22 kondensiert.
Das Signalausgabegerät 22 empfängt den detektierten Lichtpuls (Terahertz-Licht) und den Prüflichtpuls der Prüflichtquelle 11 und gibt ein Signal aus, entsprechend einer Energie des detektierten Lichtpulses über den Empfang des Prüflichtpulses. Es soll angemerkt werden, dass das Signalausgabegerät 22 das Terahertzlicht gemäß der vorliegenden Erfindung über das DUT 2 empfängt. Das Signalausgabegerät 22 ist zum Beispiel ein photoleitender Schalter. Das Signal, welches von dem photoleitenden Schalter ausgegeben wird, ist ein Strom. Aufgrund der Tatsache, dass der Aufbau des photoleitenden Schalters weithin bekannt ist, wird an dieser Stelle auf eine entsprechende Beschreibung verzichtet. Des Weiteren kann das Signalausgabegerät 22 ein nichtlinearerer optischer Kristall sein.
Die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a empfängt den Prüflichtpuls über den optischen Demultiplexer 13 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 und wendet die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls an.
Die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b empfängt den Pumplichtpuls über den optischen Demultiplexer 14 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 und wendet die photoelektrische Konversion auf den Pumplichtpuls an.
Die erste Verstärkungseinheit 36a verstärkt eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a. Eine Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a wird dem Mischer 42 zugeführt. Die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a ist groß genug um den Mischer 42 zu betreiben.
Die zweite Verstärkungseinheit 36b verstärkt eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b. Eine Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b wird dem Mischer 42 zugeführt. Die Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b ist groß genug um den Mischer 42 zu betreiben.
Die Triggersignalausgabeeinheit 40 gibt eine Kreuzkorrelation der Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit 36a und der zweiten Verstärkungseinheit 36b als ein Triggersignal aus.
Die Triggersignalausgabeeinheit 40 beinhaltet einen Mischer (elektrische Modulationseinheit) 42, eine Verstärkungseinheit 44 und einen Tiefpassfilter (Detektionseinheit) 46.
Der Mischer (elektrische Modulationseinheit) 42 multipliziert die Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit 36a und der zweiten Verstärkungseinheit 36b miteinander und gibt das Ergebnis der Multiplikation aus. Die Frequenz der Ausgabe des Mischers ist eine Differenz Δf(= f₂ – f₁) zwischen der Frequenz f₁ der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a und der Frequenz f₂ der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b.
Es kann angenommen werden, dass der Mischer (elektrische Modulationseinheit) 42 die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a entsprechend der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b moduliert.
Des Weiteren kann eine Einheit, welche die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b moduliert, im Austausch für den Mischer 42 verwendet werden. Zum Beispiel ein Schaltelement, welches die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a im Verhältnis zu der Ausgabespannung der zweiten Verstärkungseinheit 36b überträgt, kann anstelle des Mischers 42 verwendet werden. Des Weiteren kann zum Beispiel ein Komparator anstelle des Mischers 42 verwendet werden, welcher die Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit 36a und der zweiten Verstärkungseinheit 36b miteinander vergleicht und dabei eine Ausgabe verändert, gemäß der Ausgabe, welche größer ist.
Die Verstärkungseinheit 44 verstärkt die Ausgabe des Mischers 42.
Der Tiefpassfilter (Detektionseinheit) 46 lässt eine Niederfrequenzkomponente einer Ausgabe der Verstärkungseinheit 44 passieren und schneidet eine Hochfrequenzkomponente ab, wobei die Hüllkurvengleichrichtung auf die Ausgabe der Verstärkungseinheit 44 angewendet wird. Eine Ausgabe des Tiefpassfilters 46 ist das Triggersignal (Frequenz Δf(= f₂ – f₁)).
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 passt eine Periodendifferenz zwischen den Perioden T3 und T4 an.
Es soll angemerkt werden, dass die Periode T3 eine Periode ist, von dem Zeitpunkt, an dem der Prüflichtpuls durch die Prüflichtquelle 11 ausgegeben wurde, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Prüflichtpuls durch den optischen Demultiplexer 13 geleitet ist, von der photoelektrischen Konversionseinheit 34a mit Hilfe der photoelektrischen Konversion konvertiert wurde und als die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a der Triggersignalausgabeeinheit 40 zugeführt wurde.
Weiterhin ist die Periode T4 eine Periode von dem Zeitpunkt, an dem der Pumplichtpuls von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben wurde, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Pumplichtpuls durch den optischen Demultiplexer 14 hindurch geleitet wurde, von der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b mit Hilfe der photoelektrischen Konversion konvertiert wurde und als die Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b der Triggersignalausgabeeinheit 40 zugeführt wurde.
Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 und die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a über eine optische Faser F14 miteinander verbunden sind. Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 und die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b sind über eine optische Faser F24 miteinander verbunden.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 empfängt den Prüflichtpuls und den Pumplichtpuls, verzögert entweder einen oder beide von diesen und führt sie entsprechend der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a und der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b zu. Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 kann zum Beispiel eine optische Faser sein, welche eine vordefinierte Länge besitzt.
Zum Beispiel soll der Prüflichtpuls verzögert werden, wenn die optische Faser F13 und die optische Faser F14 über eine optische Faser mit einer vordefinierten Länge miteinander verbunden sind, und die optische Faser F23 und die optische Faser F24 direkt miteinander verbunden sind. Wenn die optische Faser F23 und die optische Faser F24 über eine optische Faser mit einer vordefinierten Länge miteinander verbunden sind und die optische Faser F13 und die optische Faser F14 direkt miteinander verbunden sind, soll der Pumplichtpuls verzögert werden. Wenn die optische Faser F13 und die optische Faser F14 über eine optische Faser mit einer vordefinierten Länge miteinander verbunden sind, und die optische Faser F23 und die optische Faser F24 über eine optische Faser mit einer weiteren vordefinierten Lunge miteinander verbunden sind, dann sollen der Prüflichtpuls und der Pumplichtpuls verzögert werden.
Die Prüflichtquelle 11 und die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a sind miteinander über die optischen Fasern F11, F13 und F14 sowie die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 (optische Faser) miteinander verbunden. Die Pumplichtquelle 12 und die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b sind über die optischen Fasern F21, F23 und F24 sowie die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 (optische Faser) miteinander verbunden.
Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 die Periodendifferenz zwischen der Periode T3 und der Periode T4 so anpasst, dass ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist zu einem Wert, welcher durch die Subtraktion einer Periode T1 von einer Periode T2 erreicht wird.
Zum Beispiel bewirkt die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 eine derartige Anpassung, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist. Alternativ sind die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich (T4 = T2 = T3 = T1).
Es sollte angemerkt werden, dass die Periode T1 eine Periode ist, von dem Zeitpunkt, wenn der Prüflichtpuls von der Prüflichtquelle 11 ausgegeben wird bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Prüflichtpuls durch den optische Demultiplexer 13 hindurch geleitet und dem Signalausgabegerät 22 zugeführt wurde.
Darüber hinaus ist die Periode T2 eine Periode von dem Zeitpunkt, wenn der Pumplichtpuls von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben wurde, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Pumplichtpuls durch den optischen Demultiplexer 14 geleitet wurde und die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 erreicht, und der detektierte Lichtpuls (Terahertzlicht), welcher aus dem ausgegebenen Pumplichtpuls erzeugt wurde, dem Signalausgabegerät 22 zugeführt wurde.
Es soll angemerkt werden, dass eine Periode T22 von dem Zeitpunkt, wenn der detektierte Lichtpuls ausgegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der detektierte Lichtpuls dem Signalausgabegerät 22 zugeführt wurde, in der Annahme berechnet wird, dass der detektierte Lichtpuls auf einer geraden Linie voranschreitet, welche die Punkte P1 und P2 miteinander verbindet. Durch das Hinzufügen einer Periode T21 von dem Zeitpunkt, wenn der Pumplichtpuls von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben wurde, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Pumplichtpuls die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 erreicht durch das Hinzufügen der Periode T22, kann die Periode T2 erreicht werden (T2 = T21 + T22).
Der Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52 konvertiert einen Strom, welcher von dem Signalausgabegerät 22 ausgegeben wurde, in eine Spannung, und verstärkt die Spannung. Es soll angemerkt werden, dass der Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52 einen Tiefpassfilter beinhaltet, die Hüllkurvengleichrichtung auf die verstärkte Spannung anwendet und ein Ergebnis an das Wellenformmessgerät 54 ausgibt.
Das Wellenformmessgerät 54 misst eine Wellenform von der Ausgabe des Signalausgabegeräts 22, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts 22 während einer Periode zwischen dem Empfang eines Triggersignals und dem Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert. Das Wellenformmessgerät 54 ist zum Beispiel ein digitales Oszilloskop.
2(a) bis 2(c) sind Zeitdiagramme des Terahertzlichts (detektierter Lichtpuls 2(a)), des Prüflichtpulses (2(b)) und des Triggersignals (2(c)).
Das Signalausgabegerät 22 gibt einen Strom, entsprechend der Energie des Terahertzlichts zu einem Zeitpunkt aus, wenn die optische Energie des Prüflichtpulses das Maximum erreicht. Zum Beispiel gibt das Signalausgabegerät 22 den Strom gemäß der Energie des Terahertzlichts an den Zeitpunkten t = 0, 1/f₁, 2/f₁, ... aus. In anderen Worten, das Signalausgabegerät 22 gibt den Strom aus entsprechend der Energie des Terahertzlichts an den Zeitpunkten (0, Δt1, 2Δt₁, ...) bzw. verschoben um natürliche vielfache von Δt1(= 1/f₁ – 1/f₂) von dem Zeitpunkt, wenn die Energie des Terahertzlichts das Maximum erreicht. Das Signalausgabegerät 22 gibt den Strom entsprechend der Energie des Terahertzlichts aus, wenn die Verschiebung von dem Zeitpunkt des Maximierens der Energie des Terahertzlichts 1/f₂ später wird (siehe ein Puls am rechten Ende in 2(a)). Zu diesem Zeitpunkt wurde die Messung des Pulses des Terahertzlichts einer Periode abgeschlossen. Die Periode Δt, welche für den Abschluss der Messung einer Periode des Terahertzlichtpulses benötigt wurde, ist repräsentiert durch Δt = 1/Δf = 1/(f₂ – f₁).
Es ist daher möglich, die Wellenform für eine Periode der Ausgabe des Signalausgabegeräts zu messen, indem die Ausgabe des Signalausgabegeräts 22 in der Periode von dem Empfang eines Triggersignals (t = 0) bis zum Empfang eines nächsten Triggersignals (t = Δt) detektiert wird.
Nun wird eine Beschreibung der Funktion der ersten Ausführungsform gegeben.
Der Pumplichtpuls (Folgefrequenz f₂) wird von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben und der Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 zugeführt. Der detektierte Lichtpuls (Folgefrequenz f₂) (wie zum Beispiel Terahertzlicht) wird von der Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 ausgegeben.
Das Terahertzlicht pflanzt sich durch die Linse 26 hindurch fort und wird dem DUT 2 zugeführt. Das Terahertzlicht pflanzt sich durch das DUT 2 und die Linse 28 hindurch fort und wird dem Signalausgabegerät 22 zugeführt.
Das Signalausgabegerät 22 empfängt den Prüflichtpuls (Folgefrequenz f₁) der Prüflichtquelle 11. Das Signalausgabegerät 22 gibt auf den Empfang des Prüflichtpulses hin das Signal (zum Beispiel Strom) entsprechend der Energie des detektierten Lichtpulses aus (siehe 2(a) und 2(b)). Dieser Strom wird in die Spannung konvertiert, verstärkt, durch die Hüllkurvengleichrichtung weiterhin detektiert und dem Wellenformmessgerät durch den Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52 ausgegeben.
Der Prüflichtpuls, welcher von der Prüflichtquelle 11 ausgegeben wurde, wird über den optischen Demultiplexer 13 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a zugeführt. Der Prüflichtpuls wird durch die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a mit Hilfe der photoelektrischen Konversion konvertiert, im Weiteren durch die erste Verstärkungseinheit 36a verstärkt und dem Mischer 42 zugeführt.
Der Pumplichtpuls, welcher von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben wurde, wird über den optischen Demultiplexer 14 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b zugeführt. Der Pumplichtpuls wird durch die zweite photoelektrische Konversionseinheit mit Hilfe der photoelektrischen Konversion konvertiert, im Weiteren durch die zweite Verstärkungseinheit 36b verstärkt und dem Mischer 42 zugeführt.
Der Mischer 42 multipliziert die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a und die Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b miteinander und gibt das Ergebnis der Multiplikation aus. Die Ausgabe des Mischers wird verstärkt durch die Verstärkungseinheit 44 eines Tiefpassfilters 46 mit Hilfe der Hüllkurvengleichrichtung detektiert und ausgeben (siehe 2(c)). Diese Ausgabe soll das Triggersignal sein.
Das Wellenformmessgerät 54 misst eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts 22, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts 22 während einer Periode zwischen dem Empfang eines Triggersignals und dem Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert.
Aus diesem Grund passt die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 die Periodendifferenz zwischen der Periode T3 und der Periode T4 so an, dass der Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich dem Wert ist, welcher durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2 erreicht wird. Zum Beispiel führt die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 eine Anpassung so aus, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 ist, und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist. Alternativ sind die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich (T4 = T2 = T3 = T1).
Die Periodendifferenzanpassungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform 32 passt die Periodendifferenz zwischen der Periode T3 und der Periode T4 so an, dass der Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist zu dem Wert, welcher durch die Subtraktion einer Periode T1 von der Periode T2 erreicht wird. Daher nimmt eine Differenz zwischen einem Chitter, welches in dem Triggersignal enthalten ist, und einem Chitter, welches in dem detektierten Lichtpuls enthalten ist, ab, welches eine Beherrschung eines Chitter ermöglicht, das in dem gemessenen Ergebnis des detektierten Lichtpulses enthalten ist.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 gemäß der ersten Ausführungsform verzögert entweder den Prüflichtpuls oder den Pumplichtpuls oder beide Pulse. Als eine Abwandlung der ersten Ausführungsform kann die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 jedoch entweder die Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a oder die Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b oder beide Ausgaben der photoelektrischen Konversionseinheiten verzögern.
3 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts 1 gemäß der Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt.
Der optische Demultiplexer 13 und die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a sind über eine Faser F131 miteinander verbunden. Der optische Demultiplexer 14 und die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b sind über eine optische Faser F231 miteinander verbunden. Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 empfängt die Ausgaben der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a und der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b, verzögert entweder eine oder beide Ausgaben und führt diese entsprechend der ersten Verstärkungseinheit 36a und der zweiten Verstärkungseinheit 36b zu.
Die Tatsache, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 die Anpassung so ausführt, dass der Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich dem Wert ist, der durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2 erreicht wird (die Anpassung zum Beispiel in der Form, das die Periode T4 gleich der Periode T2 ist und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist oder die Anpassung so ist, dass T4 = T2 = T3 = T1) gemäß der Abwandlung der ersten Ausführungsform dieselbe ist wie bei der ersten Ausführungsform.
Zweite Ausführungsform
Das optische Messgerät 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem optischen Messgerät 1 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass das Pumplicht einer Triggersignalausgabeeinheit 60 ohne die photoelektrische Konversion zugeführt wird.
4 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts x gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das optische Messgerät 1 gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet die Prüflichtquelle 11, die Pumplichtquelle 12, die optischen Demultiplexer 13 und 14, das Signalausgabegerät 22, die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24, die Linsen 26 und 28, die Periodendifferenzanpassungseinheit 32, die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a, die erste Verstärkungseinheit 36a, den Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52, das Wellenformmessgerät 54 und die Triggersignalausgabeeinheit 60. Es soll angemerkt werden, dass das optische Messgerät 1 eine Terahertzwelle misst, welche durch das DUT 2 hindurch übertragen wurde. In dem folgenden Abschnitt werden dieselben Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in der ersten Ausführungsform und nicht mehr weiter im Detail beschrieben.
Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32, die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a, die erste Verstärkungseinheit 36a und die Triggersignalausgabeeinheit 60 das Triggersignalerzeugungsgerät bilden.
Die Prüflichtquelle 11, die Pumplichtquelle 12, die optischen Demultiplexer 13 und 14, das Signalausgabegerät 22, die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24, die Linsen 26 und 28, die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a, die erste Verstärkungseinheit 36a, der Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52 und das Wellenformessgerät 54 sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform und werden im Folgenden nicht mehr im Detail erklärt. Es soll angemerkt, dass eine Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36 groß genug ist, einen optischen Modulator 62 zu betreiben.
Das optische Messgerät 1 ist nicht mit der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b und der zweiten Verstärkungseinheit 36b ausgestattet, was sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 passt eine Periodendifferenz zwischen dem Perioden T3 und T4 an.
Die Definition der Periode T3 ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform, so dass auf eine diesbezügliche Beschreibung verzichtet wird. Die Periode T4 ist eine Periode von dem Zeitpunkt, wenn der Pumplichtpuls von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben wurde, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Pumplichtpuls durch den optischen Demultiplexer 14 hindurch geleitet und der Triggersignalausgabeeinheit 60 zugeführt wurde.
Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 und die Triggersignalausgabeeinheit 60 über eine optische Faser F241 miteinander verbunden sind.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 empfängt den Prüflichtpuls und den Pumplichtpuls, verzögert entweder einen oder beide von ihnen und führt diese der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a und der Triggersignalausgabeeinheit 60 zu. Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 kann zum Beispiel eine optische Faser sein, welcher eine vordefinierte Länge besitzt wie in der ersten Ausführungsform.
Die Prüflichtquelle 11 und die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a sind über die optischen Fasern F11, F13 und F14 sowie die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 (optische Faser) miteinander verbunden. Die Pumplichtquelle 12 und die Triggersignalausgabeeinheit 60 sind miteinander über die optischen Fasern F21, F23 und F241 sowie die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 (optische Faser) verbunden.
Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 die Periodendifferenz zwischen der Periode T3 und der Periode T4 so anpasst, dass ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist einem Wert, welcher durch die Subtraktion einer Periode T1 von einer Periode T2 erreicht wird.
Zum Beispiel führt die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 eine Anpassung so aus, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist. Alternativ sind die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich (T4 = T2 = T3 = T1).
Die Definitionen der Perioden T1 und T2 sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Die Triggersignalausgabeeinheit 60 beinhaltet den optischen Modulator 62, eine photoelektrische Konversionseinheit 64, eine Verstärkungseinheit 66 und einen Tiefpassfilter (Detektionseinheit) 68.
Die Triggersignalausgabeeinheit 60 gibt eine Kreuzkorrelation der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a und dem Pumplichtpuls aus. Der optische Modulator 62 moduliert den Pumplichtpuls gemäß der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a. Der optische Modulator 62 verändert zum Beispiel die Energie des Pumplichtpulses, der übertragen werden soll, im Verhältnis zu der Ausgabespannung der ersten Verstärkungseinheit 36a. Es soll angemerkt werden, dass ein Schaltungselement oder ein Komparator anstelle des optischen Modulators 62 verwendet werden kann, so lange es/er den Pumplichtpuls gemäß der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a moduliert.
Die photoelektrische Konversionseinheit 64 konvertiert die Ausgabe des optischen Modulators 62 mit Hilfe der photoelektrischen Konversion.
Die Verstärkungseinheit 66 verstärkt die Ausgabe der photoelektrischen Konversionseinheit 64.
Der Tiefpassfilter (Detektionseinheit) 68 lässt eine Niederfrequenzkomponente einer Ausgabe der Verstärkungseinheit 66 passieren und schneidet eine Hochfrequenzkomponente ab, wobei die Hüllkurvengleichrichtung auf die Ausgabe der Verstärkungseinheit 66 angewendet wird. Eine Ausgabe des Tiefpassfilters 66 ist das Triggersignal (Frequenz Δf(= f2 – f1)), Nun wird eine Beschreibung der Funktion der zweiten Ausführungsform gegeben.
Der Pumplichtpuls (Folgefrequenz f₂) wird von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben und der Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 zugeführt.
Der detektierte Lichtpuls (Folgefrequenz f₂) (wie zum Beispiel Terahertzlicht) wird von der Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 ausgegeben.
Das Terahertzlicht tritt durch die Linse 26 hindurch und wird dem DUT 2 zugeführt. Das Terahertzlicht pflanzt sich durch das DUT 2 und die Linse 28 hindurch fort und wird dem Signalausgabegerät 22 zugeführt.
Das Signalausgabegerät 22 empfängt den Prüflichtpuls (Folgefrequenz: f₁) von der Prüflichtquelle 11. Das Signalausgabegerät 22 gibt aufgrund des Empfangs des Prüflichtpulses das Signal (zum Beispiel Strom) entsprechend der Energie des detektierten Lichtpulses aus (siehe 2(a) und 2(b)). Dieser Strom wird in die Spannung konvertiert, verstärkt, im Weiteren durch die Hüllkurvengleichrichtung detektiert und von dem Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52 an das Wellenformmessgerät 54 ausgegeben. Der Prüflichtpuls, welcher durch die Prüflichtquelle 11 ausgegeben wurde, wird über den optischen Demultiplexer 13 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a zugeführt. Der Prüflichtpuls wird von der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a mit Hilfe der photoelektrischen Konversion konvertiert, im weiteren Verlauf durch die erste Verstärkungseinheit 36b verstärkt und dem optischen Modulator 62 zugeführt.
Der Pumplichtpuls, welcher von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben wurde, wird dem optischen Modulator 62 der Triggersignalausgabeeinheit 60 über den optischen Demultiplexer 14 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 zugeführt.
Der optische Modulator 62 moduliert den Pumplichtpuls, gemäß der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit 36a.
5(a) bis 5(d) sind Zeitdiagramme, des Pumplichtpulses, welcher dem optischen Modulator 62 zugeführt wird (5(a)), des elektrischen Signals, welches von der ersten Verstärkungseinheit 36a ausgegeben wurde (5(b)), der Ausgabe des optischen Modulators 62 (5(c)) und der Ausgabe des Tiefpassfilters 68 (5(d)).
Die Ausgabe des optischen Modulators 62 (5(c)) entspricht dem elektrischen Signal, welches von der ersten Verstärkungseinheit 36a ausgegeben wurde (5(b)) und entsprechend des Pumplichtpulses abgetastet wurde (5(a)).
Die Ausgabe des optischen Modulators 62 wird durch die photoelektrische Konversionseinheit 64 mit Hilfe der photoelektrischen Konversion konvertiert, verstärkt durch die Verstärkungseinheit 66 und dem Tiefpassfilter 68 zugeführt. Der Tiefpassfilter 68 detektiert die Ausgabe der Verstärkungseinheit 66 mit Hilfe der Hüllkurvengleichrichtung (5(d)) und gibt das Ergebnis der Hüllkurvengleichrichtung aus. Diese Ausgabe soll das Triggersignal sein.
Das Wellenformmessgerät 54 misst eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts 22, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts 22, während einer Periode zwischen dem Empfang eines Triggersignals und dem Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert.
Aus diesem Grund passt die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 die Periodendifferenz zwischen der Periode T3 und der Periode T4 so an, dass ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist dem Wert, welcher erreicht wird, durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2. Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 führt zum Beispiel eine Anpassung so aus, dass die Periode T4 gleich der Periode T2, und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist. Alternativ sind die Perioden T4, T2, T3 und T1 gleich (T4 = T2 = T3 = T1).
Gemäß der zweiten Ausführungsform werden dieselben Effekte wie in der ersten Ausführungsform erreicht.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 gemäß der zweiten Ausführungsform verzögert entweder den Prüflichtpuls oder den Pumplichtpuls oder beide Pulse. Als eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform kann jedoch eine Periodendifferenzanpassungseinheit 32a die Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a verzögern und eine Periodendifferenzanpassungseinheit 32b kann den Pumplichtpuls verzögern. Obwohl beide Periodendifferenzanpassungseinheiten 32a und 32b existieren können, kann auch nur eine von beiden existieren.
6 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts 1 gemäß der Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt.
Der optische Demultiplexer 13 und die erste photoelektrische Konversionseinheit 34a sind über eine optische Faser F131 miteinander verbunden. Der optische Demultiplexer 14 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32b sind über eine optische Faser F242 miteinander verbunden. Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32b und die Triggersignalausgabeeinheit 40 über eine optische Faser F243 miteinander verbunden sind.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32a empfängt und verzögert die Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a (über die erste Verstärkungseinheit 36a) und führt die verzögerte Ausgabe der Triggersignalausgabeeinheit 60 zu.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32b empfängt und verzögert den Pumplichtpuls und führt den verzögerten Pumplichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit 60 zu. Die Tatsache, dass die Periodendifferenzanpassungseinheiten 32a und 32b die Anpassung so ausführen, dass der Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist dem Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2 erreicht wird (die Anpassung zum Beispiel so, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 ist, und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist oder die Anpassung so, dass T4 = T2 = T3 = T1) gemäß der Abwandlung der zweiten Ausführungsform ist dieselbe wie die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
Das optische Messgerät 1 gemäß einer dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem optischen Messgerät 1 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass das Prüflicht der Triggersignalausgabeeinheit 60 ohne die photoelektrische Konversion zugeführt wird.
7 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts 1 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das optische Messgerät 1 gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet die Prüflichtquelle 11, die Pumplichtquelle 12, die optischen Demultiplexer 13 und 14, das Signalausgabegerät 22, die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24, die Linsen 26 und 28, die Periodendifferenzanpassungseinheit 32, die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b, die zweite Verstärkungseinheit 36b, den Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52, das Wellenformmessgerät 54 und die Triggersignalausgabeeinheit 60. Es soll angemerkt werden, dass das optische Messgerät 1 eine Terahertzwelle misst, welche durch das DUT 2 hindurch übertragen wurde. Im folgenden Abschnitt werden dieselben Komponenten durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet wie in der ersten Ausführungsform und nicht weiter im Detail erklärt.
Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32, die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b, die zweite Verstärkungseinheit 36b und die Triggersignalausgabeeinheit 60 das Triggersignalerzeugungsgerät bilden.
Die Prüflichtquelle 11, die Pumplichtquelle 12, die optischen Demultiplexer 13 und 14, das Signalausgabegerät 22, die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24, die Linsen 26 und 28, die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b, die zweite Verstärkungseinheit 36b, der Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52 und das Wellenformmessgerät 54 sind identisch wie bei der ersten Ausführungsform und werden im Weiteren nicht im Detail erklärt. Es soll angemerkt werden, dass eine Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b groß genug ist, den optischen Modulator 62 zu betreiben.
Das optische Messgerät 1 ist nicht mit der ersten photoelektrischen Konversionseinheit 34a und der ersten Verstärkungseinheit 36a ausgestattet, welche sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 passt eine Periodendifferenz zwischen den Perioden T3 und T4 an.
Die Definition der Periode T4 ist identisch wie in der ersten Ausführungsform, und daher wird auf eine Beschreibung derselben verzichtet.
Die Periode T3 ist eine Periode von dem Zeitpunkt, wenn der Prüflichtpuls von der Prüflichtquelle 11 ausgegeben wurde, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Prüflichtpuls durch den optischen Demultiplexer 13 hindurch geleitet und der Triggersignalausgabeeinheit 6a zugeführt wurde.
Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 und die Triggersignalausgabeeinheit 60 über eine optische Faser F141 miteinander verbunden sind.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 empfängt den Prüflichtpuls und den Pumplichtpuls, verzögert entweder einen oder beide derselben und führt sie der Triggersignalausgabeeinheit 60 und der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b zu. Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 kann zum Beispiel eine optische Faser sein, welche eine vordefinierte Länge besitzt wie in der ersten Ausführungsform.
Die Prüflichtquelle 11 und die Triggersignalausgabeeinheit 60 sind über die optischen Fasern F11, F13 und F141 sowie die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 (optische Faser) miteinander verbunden. Die Pumplichtquelle 12 und die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b sind über die optischen Fasern F21, F23 und F24 sowie die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 (optische Faser) miteinander verbunden.
Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 die Periodendifferenz zwischen der Periode T3 und der Periode T4 so anpasst, dass ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist einem Wert, welcher erreicht wird durch die Subtraktion einer Periode T1 von einer Periode T2.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 führt zum Beispiel eine Anpassung so aus, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 und die Periode T3 gleich der Periode T1. ist. Alternativ sind die Perioden T4, T2, T3, T1 zueinander gleich (T4 = T2 = T3 = T1).
Die Definitionen der Perioden T1 und T2 sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Die Triggersignalausgabeeinheit 60 beinhaltet den optischen Modulator 62, die photoelektrische Konversionseinheit 64, die Verstärkungseinheit 66 und den Tiefpassfilter (Detektionseinheit) 68.
Die Triggersignalausgabeeinheit 60 gibt eine Kreuzkorrelation der Ausgaben des Prüflichtpulses und der zweiten Verstärkungseinheit 36b als ein Triggersignal aus.
Der optische Modulator 62 moduliert den Prüflichtpuls entsprechend der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b Der optische Modulator 62 verändert zum Beispiel die Energie des Prüflichtpulses, welcher übertragen werden soll im Verhältnis zu der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b.
Es soll angemerkt werden, dass ein Schaltelement oder ein Komparator anstelle des optischen Modulators 62 verwendet werden können, solange es/er den Prüflichtpuls moduliert, entsprechend der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b.
Die photoelektrische Konversionseinheit 64, die Verstärkungseinheit 66, und der Tiefpassfilter (Detektionseinheit) 68 sind identisch zu der zweiten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Nun wird eine Beschreibung der Funktion der dritten Ausführungsform gegeben.
Der Pumplichtpuls (Folgefrequenz f₂) wird von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben und der Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 zugeführt. Der detektierte Lichtpuls (Folgefrequenz f₂) (wie zum Beispiel Terahertzlicht) wird von der Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit 24 ausgegeben.
Das Terahertzlicht bewegt sich durch die Linse 26 hindurch und wird dem DUT 2 zugeführt. Das Terahertzlicht pflanzt sich durch das DUT 2 und die Linse 28 hindurch fort und wird dem Signalausgabegerät 22 zugeführt.
Das Signalausgabegerät 22 empfängt den Prüflichtpuls (Folgefrequenz f₁) von der Prüflichtquelle 11. Das Signalausgabegerät 22 gibt aufgrund des Empfangs des Prüflichtpulses das Signal (zum Beispiel Strom) aus, entsprechend der Energie des detektierten Lichtpulses (siehe 2(a) und 2(b)). Dieser Strom wird in die Spannung konvertiert, verstärkt, im Weiteren durch die Hüllkurvengleichrichtung detektiert und von dem Strom/Spannungs-Konversionsverstärker 52 dem Wellenformmessgerät 54 ausgegeben.
Der Prüflichtpuls, welcher durch die Prüflichtquelle 11 ausgegeben wurde, wird über den optischen Demultiplexer 13 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 dem optischen Modulator 62 der Triggersignalausgabeeinheit 60 zugeführt.
Der Pumplichtpuls, welcher von der Pumplichtquelle 12 ausgegeben wurde, wird der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b über den optischen Demultiplexer 14 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 zugeführt. Der Pumplichtpuls wird von der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b mit Hilfe der photoelektrischen Konversion konvertiert, im Weiteren durch die zweite Verstärkungseinheit 36b verstärkt und dem optischen Modulator 62 zugeführt.
Der optische Modulator 62 moduliert den Prüflichtpuls gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit 36b.
Die Ausgabe des optischen Modulators 62 wird von der photoelektrischen Konversionseinheit 64 mit Hilfe der photoelektrischen Konversion konvertiert, von der Verstärkungseinheit 66 verstärkt und dem Tiefpassfilter 68 zugeführt. Der Tiefpassfilter 68 detektiert die Ausgabe der Verstärkungseinheit 66 mit Hilfe der Hüllkurvengleichrichtung und gibt das Ergebnis der Hüllkurvengleichrichtung aus. Diese Ausgabe soll das Triggersignal sein.
Das Wellenformessgerät 54 misst eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts 22, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts 22 während einer Periode zwischen dem Empfang eines Triggersignals und dem Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert.
Aus diesem Grund passt die Periodendifferenzanpassungseinheit 32 die Periodendifferenz zwischen der Periode T3 und der Periode T4 so an, dass der Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich groß ist zu dem Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T1. von der Periode T2 erreicht wird. Die Periodendifferenzanpassungseinheit führt zum Beispiel eine Anpassung so aus, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 ist und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist. Alternativ sind die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich (T4 = T2 = T3 = T1).
Gemäß der dritten Ausführungsform werden dieselben Effekte erreicht, wie in der ersten Ausführungsform.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit gemäß der dritten Ausführungsform verzögert entweder den Prüflichtpuls oder den Pumplichtpuls oder beide Pulse. Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32a kann jedoch als eine Abwandlung der dritten Ausführungsform den Prüflichtpuls verzögern und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32b kann die Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b verzögern. Obwohl beide Periodendifferenzanpassungseinheiten 32a und 32b existieren können, kann auch nur eine von beiden existieren.
8 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration des optischen Messgeräts I entsprechend einer Abwandlung der dritten Ausführungsform zeigt. Der optische Demultiplexer 14 und die zweite photoelektrische Konversionseinheit 34b sind über die optische Faser F231 miteinander verbunden. Der optische Demultiplexer 13 und die Periodendifferenzanpassungseinheit 32a sind über eine optische Faser F142 miteinander verbunden. Es soll angemerkt werden, dass die Periodendifferenzanpassungseinheit 32a und die Triggersignalausgabeeinheit 60 über eine optische Faser F143 miteinander verbunden sind.
Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32a empfängt und verzögert den Prüflichtpuls und führt den verzögerten Prüflichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit 60 zu. Die Periodendifferenzanpassungseinheit 32b empfängt und verzögert die Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit 34b und führt die verzögerte Ausgabe der Triggersignalausgabeeinheit 60 zu.
Die Periodendifferenzanpassungseinheiten 32a und 32b führen die Anpassung so aus, dass der Wert, welcher durch die Subtraktion der Perioden T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist dem Wert, welcher erreicht wird durch die Subtraktion einer Periode T1 und einer Periode T2 (zum Beispiel die Anpassung, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 ist und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist oder die Anpassung, so dass T4 = T2 = T3 = T1) gemäß der Abwandlung der dritten Ausführungsform dieselbe ist wie die Periodendifferenzanpassungseinheit 32, gemäß der dritten Ausführungsform.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/092874 [0002, 0003, 0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Bartels et al, „Ultrafast time-domain spectroscopy based an high-speed asynchronous optical sampling”, Rev. Sci. Instrum., vol. 78, pp. 035107 (2007) [0004]
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A. Bartels et al, „Femtosecond time-resolved optical pump-probe spectroscopy at kilohertz-scan-rates Quer nanosecond-time-delays without mechanical delay line”, Appl. Phys. Lett., vol. 88, pp. 041117 (2006) [0004]
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IEICE Technical Report, OCS98-53 [0004]

Claims

Optisches Messgerät, aufweisend: eine Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit, welche einen Pumplichtpuls einer Pumplichtquelle empfingt und einen detektierten Lichtpuls ausgibt, welcher dieselbe Folgefrequenz besitzt wie der Pumplichtpuls; ein Signalausgabegerät, welches den detektierten Lichtpuls und einen Prüflichtpuls einer Prüflichtquelle empfängt und ein Signal ausgibt, welches eine Energie des detektierten Lichtpulses über den Empfang des Prüflichtpulses ausgibt; eine Wellenformesseinheit, welche eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts misst, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts für eine Periode von dem Empfang eines Triggersignals bis zu dem Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert; eine erste photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls anwendet; eine zweite photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls anwendet; eine erste Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine zweite Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation der Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit und der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz anpasst, zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des detektierten Lichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Optisches Messgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Triggersignalausgabeeinheit aufweist: eine elektrische Modulationseinheit, welche die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit moduliert; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der elektrischen Modulationseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welche eine Ausgabe der Verstärkungseinheit gemäß der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Optisches Messgerät gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei: eine Periode, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls dem Signalausgabegerät zugeführt wurde, T1 ist; eine Periode, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der detektierte Lichtpuls, welcher aus dem ausgegebenen Pumplichtpuls erzeugt wird, dem Signalausgabegerät zugeführt wird, T2 ist; und die Periodendifferenzanpassungseinheit die Periodendifferenz so anpasst, dass ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist einem Wert, welcher erreicht wird durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2.
Optisches Messgerät gemäß Anspruch 3, wobei die Periodendifferenzanpassungseinheit eine Anpassung so durchführt, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist.
Optisches Messgerät gemäß Anspruch 4, wobei die Periodendifferenzanpassungseinheit bewirkt, dass die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich sind.
Optisches Messgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Pumplichtquelle und die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit über eine optische Faser miteinanderverbunden sind; die Prüflichtquelle und die Signalausgabeeinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; die Prüflichtquelle und die erste photoelektrische Konversionseinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; und die Pumplichtquelle und die zweite photoelektrische Konversionseinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind.
Optisches Messgerät, aufweisend: eine Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit, welche einen Pumplichtpuls von einer Pumplichtquelle empfängt und einen detektierten Lichtpuls ausgibt, welcher dieselbe Folgefrequenz besitzt wie der Pumplichtpuls; ein Signalausgabegerät, welches den detektierten Lichtpuls und einen Prüflichtpuls von einer Prüflichtquelle detektiert und ein Signal ausgibt, entsprechend einer Energie des detektierten Lichtpulses über den Empfang des Prüflichtpulses; eine Wellenformmesseinheit, welche eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts misst, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts für eine Periode von dem Empfang eines Triggersignals bis zum Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert; eine erste photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf dem Prüflichtpuls anwendet; eine erste Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit und des Pumplichtpulses als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz anpasst zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des detektierten Lichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Optisches Messgerät gemäß Anspruch 7, wobei die Triggersignalausgabeeinheit aufweist: eine Lichtmodulationseinheit, welche den Pumplichtpuls gemäß der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit moduliert; eine photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf die Ausgabe der Lichtmodulationseinheit anwendet; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welche eine Ausgabe der Verstärkungseinheit, entsprechend der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Optisches Messgerät gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei: eine Periode, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls dem Signalausgabegerät zugeführt wurde, T1 ist; eine Periode von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der detektierte Lichtpuls, welcher aus dem ausgegebenen Pumplichtpuls erzeugt wurde, dem Signalausgabegerät zugeführt wurde, T2 ist; und die Periodendifferenzanpassungseinheit die Periodendifferenz so anpasst, das ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich groß ist zu einem Wert, welcher erreicht wird durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2.
Optisches Messgerät gemäß Anspruch 9, wobei die Periodendifferenzanpassungseinheit eine Anpassung so durchführt, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist.
Optisches Messgerät gemäß Anspruch 10, wobei die Periodendifferenzanpassungseinheit bewirkt, dass die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich sind.
Optisches Messgerät gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei: die Pumplichtquelle und die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; die Prüflichtquelle und das Signalausgabegerät über eine optische Faser miteinander verbunden sind; die Prüflichtquelle und die erste photoelektrische Konversionseinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; und die Pumplichtquelle und die Triggersignalausgabeeinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind.
Optisches Messgerät aufweisend: eine detektierte Lichtpulsausgabeeinheit, welche einen Pumplichtpuls einer Pumplichtquelle empfängt und einen detektierten Lichtpuls ausgibt, welcher dieselbe Folgefrequenz besitzt wie der Pumplichtpuls; ein Signalausgabegerät, welches den detektierten Lichtpuls und einen Prüflichtpuls einer Prüflichtquelle empfängt und ein Signal entsprechend der Energie des detektierten Lichtpulses über den Empfang des Prüflichtpulses ausgibt; eine Wellenformmesseinheit, welche eine Wellenform der Ausgabe des Signalausgabegeräts misst, indem es die Ausgabe des Signalausgabegeräts für eine Periode von dem Empfang eines Triggersignals bis zum Empfang eines nächsten Triggersignals detektiert; eine zweite pho toelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Pumplichtpuls anwendet; eine zweite Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation des Prüflichtpulses und der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz anpasst zwischen einer Periode T3 von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4 von der Ausgabe eines Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des detektierten Lichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Optisches Messgerät gemäß Anspruch 13, wobei die Triggersignalausgabeeinheit aufweist: eine Lichtmodulationseinheit, welche den Prüflichtpuls gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit moduliert; eine photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf die Ausgabe der Lichtmodulationseinheit anwendet; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welcher eine Ausgabe der Verstärkungseinheit gemäß der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Optisches Messgerät gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei: eine Periode von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls dem Signalausgabegerät zugeführt wurde, T1 ist; eine Periode von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der detektierte Lichtpuls, welcher aus dem ausgegebenen Pumplichtpuls erzeugt wurde, dem Signalausgabegerät zugeführt wurde, T2 ist; und die Periodendifferenzanpassungseinheit die Periodendifferenz so anpasst, dass ein Wert, welcher durch die Subtraktion der Periode T3 von der Periode T4 erreicht wird, gleich ist einem Wert, welcher erreicht wird durch die Subtraktion der Periode T1 von der Periode T2.
Optisches Messgerät gemäß Anspruch 15, wobei die Periodendifferenzanpassungseinheit eine Anpassung so durchführt, dass die Periode T4 gleich der Periode T2 und die Periode T3 gleich der Periode T1 ist.
Optisches Messgerät gemäß Anspruch 16, wobei die Periodendifferenzanpassungseinheit bewirkt, dass die Perioden T4, T2, T3 und T1 zueinander gleich sind.
Optisches Messgerät gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei: die Pumplichtquelle und die Detektierter-Lichtpuls-Ausgabeeinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; die Prüflichtquelle und die Signalausgabeeinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; die Prüflichtquelle und die Triggersignalausgabeeinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; und die Prüflichtquelle und die zweite photoelektrische Konversionseinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind.
Triggersignalerzeugungsgerät, aufweisend: eine erste photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls anwendet; eine zweite photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Pumplichtpuls anwendet; eine erste Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine zweite Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation der Ausgaben der ersten Verstärkungseinheit und der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz anpasst zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des Pumplichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Triggersignalerzeugungsgerät gemäß Anspruch 19, wobei die Triggersignalausgabeeinheit aufweist: eine elektrische Modulationseinheit, welche die Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit moduliert; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der elektrischen Modulationseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welche eine Ausgabe der Verstärkungseinheit gemäß der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Triggersignalerzeugungsgerät gemäß einem der Ansprüche 19 oder 20, wobei: die Prüflichtquelle und die erste photoelektrische Konversionseinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; und die Pumplichtquelle und die zweite photoelektrische Konversionseinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind.
Triggersignalerzeugungsgerät, aufweisend: eine erste photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Prüflichtpuls anwendet; eine erste Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der ersten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welcher eine Kreuzkorrelation der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit und des Pumplichtpulses als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz anpasst zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls als Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des Pumplichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Triggersignalerzeugungsgerät gemäß Anspruch 22, wobei die Triggersignalausgabeeinheit aufweist: eine Lichtmodulationseinheit, welche den Pumplichtpuls gemäß der Ausgabe der ersten Verstärkungseinheit moduliert; eine photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf die Ausgabe der Lichtmodulationseinheit anwendet; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welcher eine Ausgabe der Verstärkungseinheit gemäß der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Triggersignalerzeugungsgerät gemäß einem der Ansprüche 22 oder 23, wobei: Die Prüflichtquelle und die erste photoelektrische Konversionseinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; und die Pumplichtquelle und die Triggersignalausgabeeinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind.
Triggersignalerzeugungsgerät, aufweisend: Eine zweite photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf den Pumplichtpuls anwendet; eine zweite Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der zweiten photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; eine Triggersignalausgabeeinheit, welche eine Kreuzkorrelation des Prüflichtpulses und der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit als das Triggersignal ausgibt; und eine Periodendifferenzanpassungseinheit, welche eine Periodendifferenz anpasst zwischen einer Periode T3, von der Ausgabe des Prüflichtpulses durch die Prüflichtquelle bis der Prüflichtpuls der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, und einer Periode T4, von der Ausgabe des Pumplichtpulses durch die Pumplichtquelle bis der Pumplichtpuls als Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit der Triggersignalausgabeeinheit zugeführt wurde, wobei sich die Folgefrequenzen des Pumplichtpulses und des Prüflichtpulses voneinander unterscheiden.
Triggersignalerzeugungsgerät gemäß Anspruch 25, wobei die Triggersignalausgabeeinheit aufweist: Eine Lichtmodulationseinheit, welche den Prüflichtpuls gemäß der Ausgabe der zweiten Verstärkungseinheit moduliert; eine photoelektrische Konversionseinheit, welche die photoelektrische Konversion auf die Ausgabe der Lichtmodulationseinheit anwendet; eine Verstärkungseinheit, welche eine Ausgabe der photoelektrischen Konversionseinheit verstärkt; und eine Detektionseinheit, welcher eine Ausgabe der Verstärkungseinheit gemäß der Hüllkurvengleichrichtung detektiert.
Triggersignalerzeugungsgerät gemäß einem der Ansprüche 25 oder 26, wobei: Die Prüflichtquelle und die Triggersignalausgabeeinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind; und die Pumplichtquelle und die zweite photoelektrische Konversionseinheit über eine optische Faser miteinander verbunden sind.