DE10064515C2 - Anordnung zur Ausgabe eines Sondensignals - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sondensignal-Ausgabevor­ richtung, die als Sondensignal ein dem zu untersuchenden Signal entsprechendes elektrisches Signal aus einem optischen Signal gewinnt, das eine Polarisationskomponente entsprechend der Span­ nung des zu untersuchenden Signals enthält, und das Sondensignal an eine Meßeinheit liefert.

Beschreibung des diesbezüglichen Standes der Technik

Eine übliche Ausgabevorrichtung für Sondensignale umfaßt eine elektrooptische Sonde mit einem optischen System zur Kopplung eines elektrooptischen Kristalls, dessen Polarisationsebene durch ein elektrisches Feld verändert wird, an ein Bauteil, an welchem ein (nachfolgend als Meßsignal bezeichnetes) Signal eines zu untersuchenden Gegenstandes, wie eines IC, erscheint; ferner reproduziert die Vorrichtung das Meßsignal entsprechend dem Polarisationszustand von durch diesen elektrooptischen Kris­ tall reflektiertem Licht und erzeugt ein optisches Signal mit einem dem Meßsignal entsprechenden Polarisationszustand; schließlich enthält die Vorrichtung eine Lichtempfängerschaltung zum Empfangen dieses optischen Signals und zur Erzeugung eines elektrischen Signals entsprechend dem Polarisationszustand des optischen Signals.

Diese Sondensignal-Ausgabevorrichtung hat gegenüber einem konventionellen Meßsystem mit einer elektrischen Sonde folgende Vorteile:

• 1. Weil beim Auftreten des Meßsignals keine Grundlinie benötigt wird, ist die Messung einfacher.
• 2. Weil ein Metallstift am äußeren Ende der elektrooptischen Sonde von Schaltungen auf der Oszilloskopseite elektrisch isoliert ist, ist die Beobachtung von Kurvenformen möglich, ohne daß der Zustand des Meßsignals etwa beeinflußt würde.
• 3. Die Verwendung optischer Impulse stellt eine Messung in einem breiten Band bis in den Gigahertz-Bereich sicher.

Ein Beispiel für den Aufbau einer elektrooptischen Sonde, welche bei dieser Sondensignal-Ausgabevorrichtung verwendet wird, sei mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Eine derartige elektrooptische Sonde ist aus der US 5 808 473 A bekannt. Bei dieser Darstellung sitzt ein Metallstift 1a, welcher einen Teil, wo ein Meßsignal er­ scheint, berührt, in der Mitte eines Probenkopfes 1 aus Isola­ tormaterial. Ein elektrooptisches Element (elektrooptischer Kristall) 2, dessen Polarisationsebene durch ein elektrisches Feld verändert wird, hat einen dünnen Reflektionsfilm 2a auf einer, an der Seite des Metallstiftes gelegenen Endfläche. Der Reflexionsfilm 2a steht im Kontakt mit dem Metallstift 1a.

Die Bezugsziffer 4 bezeichnet eine λ/2-Platte, und die Bezugs­ ziffer 5 bezeichnet eine λ/4-Platte. Die Bezugsziffern 6 und 8 bezeichnen Polarisationsstrahlaufspalter. Die Bezugsziffer 7 be­ zeichnet eine Faraday-Zelle. Die Bezugsziffer 9 bezeichnet eine Laserdiode, welche einen Laserstrahl entsprechend einem Impuls­ signal (Steuersignal) aussendet, der vom Hauptgerät einer (nicht dargestellten) Meßeinheit, wie einem EOS(elektro-optischem Sampler)Oszilloskop, abgegeben wird. Die Bezugsziffer 10 be­ zeichnet eine Kollimatorlinse, welche den Laserstrahl von der Laserdiode 9 zum Parallelstrahl L bündelt. Das elektrooptische Element 2, die λ/2-Platte 4, die λ/4-Platte 5, die Polarisationsstrahlaufspalter 6 und 8 und die Faraday-Zelle 7 liegen im optischen Weg eines parallelen Laserstrahls L.

Die Bezugsziffern 11 und 13 bezeichnen Sammellinsen, die jeweils die von den Polarisationsstrahlaufspaltern 6 und 8 aufgespalte­ nen Laserstrahlen konvergieren lassen. Die Bezugsziffern 12 und 14 bezeichnen Photodioden als photoelektrische Wandlerelemente, welche die von den Sammellinsen 11 und 13 konvergierten Laser­ strahlen in elektrische Signale umwandeln und diese Signale an das Hauptgerät der Meßeinheit schicken. Die Photodioden 12 und 14 bilden eine Lichtempfängerschaltung, wie unten noch erläutert wird.

Mit 15 ist ein Sondenkörper bezeichnet, der als elektrooptische Sonde dient. 17 bezeichnet einen Isolator, welcher die λ/4- Platte 5, die beiden Polarisationsstrahlaufspalter 6 und 8 und die Faraday-Zelle 7 umfaßt. Der Isolator 17 leitet von der Laserdiode 9 emittiertes Licht und trennt vom Reflexionsfilm 2a reflektiertes Licht ab.

Ein Beispiel für den Aufbau einer üblichen Lichtempfängerschal­ tung, welches bei der Sondensignalausgabevorrichtung verwendet wird, sei nun anhand von Fig. 3 beschrieben. Eine diesbezügliche Lichtempfängerschaltung ist aus der DE 199 54 368 A1 bekannt. In dieser Darstel­ lung bezeichnet die Zahl 100 eine Vorspannungsquelle, die Zahlen 12 und 14 die Photodioden, die Zahlen 102 und 105 Widerstände, die Zahlen 103 und 106 Verstärker, die Zahl 107 einen Stromspie­ gel, die Zahl 108 einen A/D-Wandler, die Zahl 109 einen Diffe­ renzverstärker mit Widerständen 109A bis 109D und einem Opera­ tionsverstärker 109E, die Zahl 110 einen Widerstand und die Zahl 111 einen A/D-Wandler.

Bei dieser Lichtempfängerschaltung verstärken die Verstärker 103 bzw. 106 Ströme, die von den durch die Vorspannungsquelle 100 vorgespannten Photodioden 12 und 14 erzeugt werden, und der Dif­ ferenzverstärker 109 verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Verstärker 103 und 106 und ergibt so ein Son­ densignal. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 109 wird in dem A/D-Wandler 111 von analoger in digitale Form umgewan­ delt. Die von den Photodioden 12 und 14 erzeugten Ströme werden von der Stromüberwachungsschaltung 107 überwacht, und im A/D- Wandler 108 einer A/D-Wandlung unterworfen.

Es sei nachstehend die Betriebsweise dieser konventionellen An­ ordnung beschrieben. Die in Fig. 2 gezeigte Laserdiode 9 emit­ tiert bei Ansteuerung mit einem Impulssignal (Steuersignal) einen gepulsten Laserstrahl mit einer Abtastperiode. Der Laser­ strahl wird durch die Sammellinse 10 in Form parallelen Lichts gebracht, welches geradewegs durch den Polarisationsstrah­ laufspalter 8, die Faraday-Zelle 7 und den Polarisationsstrah­ laufspalter 6 läuft, dann durch die λ/4-Platte 5 und die λ/2- Platte 4 und in das elektrooptische Element 2 eintritt.

Der auftreffende Laserstrahl wird von dem Reflexionsfilm 2a reflektiert, der auf der Endfläche des elektrooptischen Elemen­ tes an der Seite des Metallstiftes gebildet ist. Wenn der Me­ tallstift 1a im Kontakt mit einem Meßpunkt gebracht wird, dann wandert ein elektrisches Feld, das der dem Metallstift 1a zuge­ führten Spannung entspricht, zum elektrooptischen Element 2 und verursacht eine Änderung des Brechungsindexes des elektroopti­ schen Elementes 2 entsprechend dem Pockels-Effekt. Wenn der von der Laserdiode 9 emittierte Laserstrahl in das elektrooptische Element 2 hineinwandert, ändert sich der Polarisationszustand des Lichts, so daß der von der Endfläche 2a des elektrooptischen Elementes 2 reflektierte Laserstrahl eine polarisierte Komponen­ te enthält, die der Spannung des Meßsignals entspricht.

Der von der Endfläche 2a des elektrooptischen Elements reflek­ tierte Laserstrahl durchläuft wiederum die λ/2-Platte 4 und die λ/4-Platte 5, und ein Teil dieses Laserstrahls (die entsprechend der Spannung des Meßsignals polarisierte Komponente) wird von dem Polarisationsstrahlaufspalter 6 abgetrennt und durch die Sammellinse 11 zur Konvergenz gebracht, ehe er in die Photodiode 12 gelangt, welche die Lichtempfängerschaltung bildet. Der La­ serstrahl, welcher den Polarisationsstrahlaufspalter 6 durchlau­ fen hat, wird vom Polarisationsstrahlaufspalter 8 abgetrennt und von der Sammellinse 11 zur Konvergenz gebracht. Das konvergierte Licht gelangt zur Photodiode 14, die in Fig. 3 gezeigt ist, um in ein elektrisches Signals umgewandelt zu werden.

Es sei nun die Betriebsweise der Lichtempfängerschaltung erläu­ tert. Wenn sich der Brechungsindex des elektrooptischen Elemen­ tes 2 infolge einer Änderung der Spannung des Meßsignals ver­ ändert, dann unterscheidet sich das Ausgangssignal der Photodio­ de 12 von demjenigen der Photodiode 14. Die Lichtempfängerschal­ tung arbeitet in der Weise, daß sie diese Ausgangssignaldiffe­ renz erkennt und an ihrem Ausgang ein dem Meßsignal entsprechen­ des Sondensignal liefert.

Dies sei im folgenden näher beschrieben. Wenn die Photodiode 12 der Lichtempfängerschaltung einen Laserstrahl vom Polarisati­ onsstrahlaufspalter 6 erhält, dann erzeugt die Photodiode 12 einen Strom entsprechend der Intensität des Laserstrahls. An einem Ende des Widerstandes 102 erscheint eine diesem Strom ent­ sprechende Spannung, die vom Verstärker 103 verstärkt wird. Der Differenzverstärker 9 liefert ein Sondensignal entsprechend der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Verstärker 103 und 106 an das Hauptgerät der Meßeinheit.

Bei der üblichen Lichtempfängerschaltung werden, wie oben erläu­ tert, von den Photodioden 12 und 14 festgestellte Signale je­ weils von den Verstärkern 103 und 106 verstärkt, und die Diffe­ renz zwischen den beiden verstärkten Signalen wird dann mit dem Differenzverstärker 109 gewonnen, und damit ist es möglich, ein reines Sondensignal zu ermitteln.

Der von der Stromüberwachungsschaltung 107 überwachte Strom wird einer A/D-Umwandlung mit dem A/D-Wandler 108 unterzogen, und der Wert des resultierenden Signals wird zusammen mit dem Wert des durch die Umwandlung im A/D-Wandler 111 gewonnenen Sondensignals zur Kontrolle des Betriebs der Photodioden 12 und 14, zu Kalib­ rierungszwecken usw. benutzt. Weiterhin ist es erforderlich, die Polarisationsebene des auftreffenden Laserstrahls mit der Kris­ tallachse des elektrooptischen Elementes auszurichten. Die Pola­ risationsebene wird durch Drehen der λ/2-Platte 4 und der λ/4- Platte 5 justiert.

Bei einer solchen üblichen Sondensignal-Ausgabevorrichtung sind jedoch der Sondenkörper 15, die Photodioden 12 und 14, welche jeweils die Laserstrahlausgangssignale vom Probenkörper 15 in einen optischen Strom umwandeln, wie auch eine Stromtreiber­ schaltung, welche einen Treiberstrom für die Laserdiode 9 im Sondenkörper 15 aufgrund einer Änderung im überwachten Ausgang des optischen Stroms liefert, normalerweise über (nicht darge­ stellte) Verbinder oder dgl. trennbar miteinander verbunden. Da­ bei können jedoch Übertragungsverluste in den verbundenen Teilen entstehen oder Eingangs/Ausgangs-Fehler im optischen Strom und im Treiberstrom infolge von Unsymmetrien der elektrischen Wider­ stände (Kontaktwiderstände) an den miteinander verbundenen Tei­ len entstehen, und in diesem Falle kann kein Sondensignal mit hoher Sondenpräzision an die Meßeinheit geliefert werden.

Demgemäß besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Sondensignal-Ausgabevorrichtung, die es erlaubt, eine als Sondenkörper dienende elektrooptische Sonde und einen Lichtemp­ fängerteil mit einer Stromtreiberschaltung und Photodioden als elektrooptisch in untrennbarer Weise miteinander gekoppelt zu handhaben und dabei in ausreichendem Maße Verluste eines niedrigpegeligen optischen Signals und eines zu messenden Sig­ nals als zu behandelnde Signale sowie das Auftreten von unsymmetrischen Kontaktwiderständen zu vermeiden, und dies bei einfa­ cher Handhabung und Benutzung.

Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals mit den im Anspruch 1 angegeben Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist gemäß der Erfindung die elektrooptische Sonde mit der optischen Eingangs/Ausgangs- Einheit über ein Kabel verbunden, und die optische Eingangs/Aus­ gangs-Einheit ist mit der Stromversorgungs/Sondensignal-Aus­ gangseinheit trennbar mittels eines Verbinders verbunden, so daß es möglich wird, den Verlust eines niedrigpegeligen optischen Signals und eines zu untersuchenden Signals, die als zu verar­ beitende Signale vorliegen, und das Auftreten von Unsymmetrien der Kontaktwiderstände zu verhindern und die Handhabung und Be­ nutzung der das Sondensignal liefernden Vorrichtung zu erleich­ tern.

Ferner ist erfindungsgemäß die Stromversorgungs/Sondensignal- Ausgangseinheit mit Verstärkern für mehrere Kanäle versehen, von denen jeder das an dem Verbindungspunkt gewonnene elektrische Signal verstärkt und das verstärkte Signal als Ausgangssignal liefert. Damit ist es möglich, mehrere Sätze elektrooptischer Sonden mit unterschiedlichen Eigenschaften an die optische Ein­ gangs/Ausgangs-Einheit und die Stromversorgungs/Sondensignal- Ausgangseinheit je nach Verwendung anzuschließen und man erhält den Vorteil einer schnellen benutzungsabhängigen Meßbetriebsum­ schaltung.

Da weiterhin die elektrooptische Sonde an unterschiedliche opti­ sche Eingangs/Ausgangs-Einheiten, die für unterschiedliche Ver­ wendungen ausgebildet sind, angeschlossen werden kann, kann die elektrooptische Sonde und die optische Eingangs/Ausgangs-Einheit lösbar mit der Stromversorgungs/Sondensignal-Ausgangseinheit als integrierte Einheit verbunden werden, welche für verschiedene Verwendungen unterschiedlich aufgebaut ist. Dies ergibt den Vor­ teil, daß die Sondensignal-Lieferungsschaltung leicht zu benut­ zen und zu handhaben ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Liefe­ rung eines Sondensignals gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 2 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung des Kon­ zepts einer normalen elektrooptischen Sonde in einer Sonden­ signal-Lieferungsschaltung; und

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer normalen Lichtempfängerschaltung in einer Sondensignal-Liefe­ rungsvorrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Eine nachstehend erläuterte Ausführungsform begrenzt in keiner Weise die Erfindung gemäß dem Umfang der beiliegenden Ansprüche. Nicht alle Merkmale, die in der folgenden Beschreibung der Aus­ führungsform erläutert werden, müssen kombiniert werden, um die obige Aufgabe zu lösen.

Es sei nun eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In Fig. 1 ist die Nr. 15A eine elektrooptische Sonde, die wie die elektrooptische Sonde 15 in Fig. 2 gestaltet ist, jedoch ohne die Photodioden 12 und 14. Die Bezugsziffer 70 bezeichnet eine optische Eingangs/Ausgangs- Einheit, in welcher Photodioden 21 und 22 in Reihe geschaltet sind. Die Reihenschaltung dieser Photodioden 21 und 22 liegt zwischen einer positiven Stromquelle 23, die als erste Vorspan­ nungsquelle dient, und einer negativen Stromquelle 24, die als zweite Vorspannungsquelle dient, und zwar jeweils über entspre­ chende Stromüberwachungsschaltungen 25 bzw. 26. Ein Signalaus­ gangsanschluß 28 ist über einen (ersten) Verstärker 27 an einen Verbindungspunkt zwischen den Photodioden 21 und 22 angeschlos­ sen.

Die Stromüberwachungsschaltungen 25 bzw. 26 überwachen die in den Photodioden 21 und 22 fließenden Ströme und wandeln sie in Spannungen um. Individuell überwachte Werte A und B werden auf einen Addierer 29 gegeben, der die Operation A + B durchführt. Eine Änderung der Summe der überwachten Ströme entspricht einer Änderung der Größe der Lichtemission aus einer Laserdiode 9. Das Ausgangssignal aus dem Betrieb des Addierers 29 wird über einen Widerstand 31 als Eingangssignal dem negativen Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 30 zugeführt. Eine willkürliche Be­ zugsspannung (Steuerspannung) als Ausgang eines Bezugsspannungs­ generators 32, der eine Treiberstrom-Steuerschaltung 60 bildet, wird dem positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 30 als Eingangssignal zugeführt. Daher liefert der Operationsver­ stärker 30 ein Steuersignal entsprechend der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Addierers 29 und der Bezugsspannung vom Bezugsspannungsgenerator 32. Ein Widerstand 33, der zwischen den Ausgangsanschluß und den negativen Eingangsanschluß des Operati­ onsverstärkers 30 geschaltet ist, bestimmt zusammen mit dem Wi­ derstand 31 den Verstärkungsfaktor. Der Operationsverstärker 30 und der Bezugsspanungsgenerator 32 bilden zusammen mit den Wi­ derständen 31 und 33 die Treiberstrom-Steuerschaltung 60.

Eine Stromtreiberschaltung 34 ist ausgangsseitig an den Opera­ tionsverstärker 30 angeschlossen. Diese Stromtreiberschaltung besteht aus einem Stromeinstellwiderstand 36, der mit dem Emit­ ter eines Transistors 35 verbunden ist. Die Stromtreiberschal­ tung liefert über eine Koaxialleitung, die als Kabel dient, bei Zuführung des Steuersignals von dem Operationsverstärker 30 an der Basis des Transistors 35, also bei Zuführung eines Steuer­ signals entsprechend den Änderungen der überwachten Ausgänge der Stromüberwachungsschaltungen 25 und 26, einen Treiberstrom an die Laserdiode 9, die als Lichtquelle in der elektrooptischen Sonde 15A dient. Die Treiberstromschaltung 34 liefert den Trei­ berstrom, welcher die Laserdiode 9 veranlaßt, entweder gepulstes oder kontinuierliches Licht auszusenden.

Wenn es auch nicht veranschaulicht ist, kann die Größe der Ver­ schlechterung des Signal/Rausch-Verhältnisses gewünschtenfalls indirekt festgestellt werden durch Eingeben der überwachten Wer­ te (Spannungswerte) der durch die Photodioden 21 und 22 fließen­ den Ströme an einen Subtrahierer und Feststellung der Größe der Abweichung der optischen Symmetrie von der als Subtraktionser­ gebnis erhaltenen Spannungsdifferenz. Die Abweichung in der optischen Symmetrie kann daher durch Einstellen des Polarisa­ tionsverhältnisses der den Photodioden 21 und 22 zugeführten optischen Signale unterdrückt werden, in der Weise, daß der Ver­ schlechterungsgrad korrigiert oder verringert wird.

Zwischen die elektrooptische Sonde 15A und die Eingangs/Aus­ gangs-Einheit 70 sind optische Faserkabel 38 und 39 als Verbin­ dung geschaltet, welche die emittierten Laserstrahlen über die Polarisationsstrahlaufspalter 4 und 6 und die Sammellinsen 11 und 13 an die Photodioden 21 und 22 leiten, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.

Das Bezugszeichen 80 bezeichnet die Stromversorgungs/Sonden­ signal-Ausgangeinheit, die innen einen Signaleingangsanschluß 40, der mit dem Signalausgangsanschluß 28 der optischen Ein­ gangs/Ausgangs-Einheit 70 verbunden ist, ferner einen Verstärker 41 in einer Eingangsstufe, welche das über den Signaleingangs­ anschluß 40 erhaltene Sondensignal verstärkt, ein Filter 42 zur Entfernung eines Signales einer vorbestimmten Frequenz aus dem Sondensignal, einen Verstärker 43 als Nachverstärker und einen Sondensignal-Ausgangsanschluß 44 enthält. Der Signalausgangs­ anschluß 28 und der Signaleingangsanschluß 40 sind als Koaxial­ verbinder 45 für Hochfrequenzübertragungen ausgelegt.

Die Stromversorgungs-Sondensignal-Ausgangseinheit 80 hat eine Stromquelle 46 zur Stromversorgung der elektrischen Schaltungen in der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70, einen Panel- Controller 47, einen Symmetrieüberwacher 48 zur Überwachung der Größe der Abweichungen in der optischen Symmetrie oder der Differenz zwischen den optischen Strömen der Photodioden 21 und 22, einen Photostromüberwacher 49, der die Größe des von der Laser­ diode 9 ausgehenden Lichtes in Form eines Wertes überwacht, wel­ cher der Summe der Ausgangsströme der Photodioden 21 und 22 ent­ spricht. Die Versorgungsspannung, das Symmetrieüberwachungssig­ nal und das Photostromüberwachungssignal sind zwischen der opti­ schen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70 und der Stromversorgungs/­ Sondensignal-Ausgangseinheit 80 über individuelle Eingangs/Aus­ gangs-Kontakte austauschbar, welche einen Mehrfachverbinder 50 bilden. Eine Anlaufschaltung 51, welche den Anstieg der Versor­ gungsspannung verlangsamt, ist mit der Stromversorgungsschaltung der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70 verbunden, um Beschä­ digungen der Schaltungselemente durch Überströme zu verhindern.

Nachstehend sei die Wirkungsweise der Vorrichtung beschrieben. Nach Stromzuführung zu den einzelnen elektrischen Schaltungen von der Stromquelle 46 wird ein Metallstift 1a der elektroopti­ schen Sonde 15A in Kontakt mit einem Meßpunkt gebracht, so daß wie erwähnt, ein im Metallstift 1a erzeugtes elektrisches Feld zu dem in Fig. 2 gezeigten elektrooptischen Element 2 wandert. Der Laserstrom von der Diode 9 erreicht das elektrooptische Ele­ ment 2 und wird an dessen Endfläche reflektiert. Der reflektier­ te Laserstrahl enthält eine polarisierte Komponente entsprechend der Spannung eines zu messenden Signals und wandert durch eine λ/2-Platte 4 und eine λ/4-Platte 5 und wird in den Polarisati­ onsstrahlaufspalter 6 und 8 aufgespalten.

Die aufgespalteten individuellen Laserstrahlen verlassen die elektrooptische Sonde 15A und gelangen über entsprechende opti­ sche Faserleitungen 38 und 39 zu den Photodioden 21 und 22 in der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70, wo sie in elektri­ sche Signale entsprechend den Intensitäten der Laserstrahlen um­ gewandelt werden. Die von den Photodioden 21 und 22 erzeugten optischen Ströme erscheinen am Verbindungspunkt P und werden über den Verstärker 27, den Koachsverbinder 45, den Verstärker 41, das Filter 42, den Verstärker 43 und den Sondensignal- Ausgangsanschluß 44 an eine Meßeinheit wie etwa ein Oszilloskop oder einen Spektrumanalysator, ausgegeben.

Wenn sich die Ausgangsleistung der Laserdiode 9 ändert, dann ändern sich auch die in den Photodioden 21 und 22 fließenden Ströme, selbst wenn das Meßsignal konstantgehalten wird. Dement­ sprechend ändert sich auch der Summenwert der von den Stromüber­ wachungsschaltungen 25 und 26 erhaltenen Spannungen. Dieser Sum­ menwert wird mit dem Wert der Bezugsspannung vom Bezugsspan­ nungsgenerator 32 im Operationsverstärker 30 verglichen. Ent­ sprechend dem Vergleichsergebnis wird dem Eingang der Stromtrei­ berschaltung 34 ein Regelsignal zugeführt, welches das Licht von der Laserdiode 9 stabilisiert. Es ist damit möglich, die opti­ sche Ausgangsleistung der Diode 9 unabhängig von Stromänderungen in den Photodioden 21 und 22 zu stabilisieren, so daß die Meß­ empfindlichkeit für das Meßsignal konstantgehalten werden kann.

Da die das Sondensignal liefernde Vorrichtung zwei optische Sig­ nale erhält, deren Ablenkcharakteristiken der Spannung des Meß­ signals entsprechen, und ferner das Ausgangslicht der Laserdiode 9 entsprechend Änderungen dieser Signale einstellen, läßt sich verhindern, daß die Änderungen als Fehler im Sondensignal er­ scheinen, und die empfangenen optischen Signale werden exakt in elektrische Signale umgewandelt. Dies kann zu einer Verbesserung der Meßgenauigkeit der Meßeinheit beitragen.

Da bei der Erfindung die Pegel der optischen und elektrischen Signale, welche zwischen der elektrooptischen Sonde 15A und der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70 ausgetauscht werden, relativ niedrig sind und sich nur geringfügig ändern, werden diese optischen und elektrischen Signale zwischen der elektro­ optischen Sonde 15A und der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70 unter Verwendung der optischen Faserkabel 38 und 39 und des Koaxialkabels 37 ausgetauscht, welche fest zwischen die elektro­ optische Sonde 15 und die optische Eingangs/Ausgangs-Einheit 70 ohne Verwendung eines Verbinders angeschlossen sind. Dabei las­ sen sich zuverlässig der Verlust der optischen Signale und der elektrischen Signale und ihr Herausdringen nach außen vermeiden. Durch Verkürzen der optischen Faserkabel 38 und 39 und die Ko­ axialkabels 37 können die Signalverluste noch weiter reduziert werden und damit die Detektorempfindlichkeit für das Meßsignal weiter verbessert werden.

Für unterschiedliche Anwendungen werden unterschiedliche elekt­ rooptische Sonden 15A benutzt. In diesem Fall ist die elektro­ optische Sonde 15A so montiert und wird so gehandhabt, als wäre sie einteilig mit der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70. Die optische Eingangs/Ausgangs-Einheit 70 und die Stromversor­ gungs/Sondensignal-Ausgangseinheit 80 sind trennbar voneinander über den Koaxialverbinder 45 zur Ausgabe des Sondensignals und den Mehrfachverbinder 50 zur Ein- und Ausgabe der Versorgungs­ spannung, des Symmetrieüberwachungssignals, des Photostromüber­ wachungssignals zusammengeschaltet, und die Verbindung und Tren­ nung der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70 mit der Strom­ versorgungs/Sondensignal-Ausgangseinheit 80 kann nach Wunsch durchgeführt werden. Je nach Verwendung wird daher die elektro­ optische Sonde 15A durch eine adequate Sonde ersetzt, die ihrer­ seits zusammen mit der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70 an die Stromversorgungs/Sondensignal-Ausgangseinheit 80 angeschlos­ sen wird. In Fällen, wo die Stromversorgungs/Sondensignal-Aus­ gangseinheit 80 mit mehreren Sondensignal-Übertragungssystemen für mehrere Kanäle versehen ist, ist die elektrooptische Sonde 15A auch zusammen mit der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit 70 für irgendeinen der Kanäle über einen vorbestimmten Koaxialver­ binder 45 mit den Verstärkern 41 und 43 und dem Filter 42 ver­ bunden.

Es gibt zwei Typen von elektrooptischen Sonden 15A: eine Stan­ dardtype, die beispielsweise eine Empfindlichkeit von 1 und einen Frequenzgang von 10 MHz bis 1 GHz hat, und eine hoch­ empfindliche Type, welche eine Empfindlichkeit von 3 und einen Frequenzgang von 50 MHz bis 1 GHz hat. Optische Eingangs/Aus­ gangs-Einheiten, deren Eigenschaften und Funktionen diesen Typen entsprechen, werden integral mit den entsprechenden Typen elek­ trooptischer Sonden verbunden.

Anstelle den Metallstift 1a an das elektrooptische Element 2 des Sondenkopfes 1 anstoßen zu lassen, kann die Kontaktgabe mit dem elektrooptischen Element 2 über eine Fassung erfolgen, welche den Metallstift 1a einsetz/herausnehmbar (austauschbar) haltert. Dies Modifikation kann einen schnellen und einfachen Austausch des Metallstiftes 1a allein sichern.

Gemäß der Erfindung ist, wie oben gesagt, die elektrooptische Sonde mit der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit über ein Kabel verbunden, und die optische Eingangs/Ausgangs-Einheit ist mit der Stromversorgungs/Sondensignal-Ausgangseinheit trennbar über einen Verbinder verbunden, so daß es möglich ist, den Verlust eines niedrigpegeligen optischen Signals und eines zu messenden Signals, die als Signale zu behandeln sind, sowie das Auftreten von Unsymmetrien der Kontaktwiderstände zu vermeiden und die Handhabung und Benutzung der das Sondensignal liefernden Vor­ richtung zu erleichtern.

Erfindungsgemäß ist weiterhin die Stromversorgungs/Sondensignal- Ausgangseinheit mit Verstärkern für mehrere Kanäle ausgestattet, deren jeder das an dem Verbindungspunkt erhaltene elektrische Signal verstärkt und das verstärkte elektrische Signal am Aus­ gang liefert. Dies kann den Anschluß mehrerer Sätze elektroopti­ scher Sonden mit unterschiedlichen Eigenschaften an die optische Eingangs/Ausgangs-Einheit und die Stromversorgungs/Sondensignal- Ausgangseinheit je nach Verwendung erlauben, woraus sich der Vorteil ergibt, daß schnell auf verwendungsabhängige Meßvorgänge umgeschaltet werden kann. Da die elektrooptische Sonde an ver­ schiedene optische Eingangs/Ausgangs-Einheiten angeschlossen werden kann, die für unterschiedliche Verwendungen ausgelegt sind, kann die elektrooptische Sonde und die optische Eingangs/ Ausgangs-Einheit weiterhin trennbar mit der Stromversorgungs/­ Sondensignal-Ausgangseinheit zu einer integrierten Einheit ver­ bunden werden, die für unterschiedliche Verwendungen unter­ schiedlich ausgelegt ist. Dies erleichtert Benutzung und Hand­ habung der das Sondensignal liefernden Vorrichtung.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals mit
einer elektrooptischen Sonde (15A), welche eine optische Aus­ gangsleistung von einer Lichtquelle (9) erhält, und ein erstes optisches Signal sowie ein zweites optisches Signal liefert, die entsprechend einer Spannung eines zu untersuchenden Signals von einem Untersuchungsobjekt polarisiert sind;
einem ersten photoelektrischen Wandlerelement (21) und einem zweiten photoelektrischen Wandlerelement (22), die in Reihe zwischen einer ersten Vorspannungsquelle (23) und einer zweiten Vorspannungsquelle (24) geschaltet sind und das erste optische Signal bzw. das zweite optische Signal erhalten und das erste und zweite optische Signal in elektrische Signale umwandeln;
einer Ausgangsschaltung (27) zur Lieferung eines elek­ trischen Signals, das an einem Verbindungspunkt (28) zwischen dem ersten photoelektrischen Wandlerelement und mit dem zweiten photoelektrischen Wandlerelement gewonnen wird;
einer Stromtreiberschaltung (34), die in einer optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit (70) zusammen mit dem ersten photo­ elektrischen Wandlerelement, dem zweiten photoelektrischen Wandlerelement und der Ausgangsschaltung enthalten sind zur Lieferung eines Treiberstroms für die Lichtquelle (9) bei Zufüh­ rung eines Steuersignals, welches Änderungen der im ersten photoelektrischen Wandlerelement und im zweiten elektrischen Wandlerelement fließenden Ströme entspricht; und
einer Stromversorgungs/Sondensignal-Ausgangseinheit (80), die mit der optischen Eingangs/Ausgangs-Einheit verbunden ist und einen Verstärker (41, 43) zur Verstärkung des am Verbin­ dungspunkt (28) gewonnenen elektrischen Signals und Lieferung des verstärkten elektrischen Signals an einen Sondierungsschal­ tungsbereich sowie eine Stromquelle (46) zur Stromversorgung einer elektrischen Schaltung in der optischen Eingangs/Aus­ gangs-Einheit aufweist,
wobei die elektrooptische Sonde (15A) und die optische Ein­ gangs/Ausgangs-Einheit (70) über ein Kabel miteinander verbunden sind und die optische Eingangs/Ausgangs-Einheit (70) und die Strom­ versorgungs/Sondensignal-Ausgangseinheit (80) über eine trennbare Verbindung miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals nach Anspruch 1, bei welchem die Stromversorgungs/Sondensignal- Ausgangseinheit Verstärker (41, 43) für mehrere Kanäle hat, die jeweils das am Verbindungspunkt erhaltene elektrische Signal verstärken und als verstärktes elektrisches Signal liefern.

3. Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals nach Anspruch 1, bei welchem die elektrooptische Sonde an ver­ schiedene optische Eingangs/Ausgangs-Einheiten anschließbar ist, welche für unterschiedliche Verwendungen ausgelegt sind.