DE19946665A1 - Elektrooptische Sonde - Google Patents
Elektrooptische SondeInfo
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Abstract
Eine elektrooptische Sonde für ein Oszilloskop erzeugt eine verbesserte Abtastgenauigkeit. Die Sonde umfaßt eine Laserdiode (11) zum Emittieren eines Modulationslaserlichts gemäß Steuersignalen, die in einem Hauptkörper des elektrooptischen Abtastoszilloskops erzeugt werden; eine Kollimationslinse (10) zum Umwandeln des Modulationslaserlichts in einen parallelen Strahl; ein optoelektronisches Element (2) mit einer Reflexionsschicht (2a) an einem Reflexionsende, das die optischen Eigenschaften als Reaktion auf elektrische Felder, die sich durch einen Matallstift (1a) ausbreiten, welcher das Reflexionsende berührt, ändert; eine Isolatorvorrichtung (16), die zwischen der Kollimationslinse (10) und dem optoelektronischen Element (2) angeordnet ist und Polarisationsstrahlenteiler (61, 91) zum Durchlassen des von der Laserdiode (11) emittierten Modulationslaserlichts und zum Zerlegen eines an der Reflexionsschicht erzeugten reflektierten Strahls in Signalstrahlen aufweist; Photodioden (14, 15) zum Umwandeln der optischen Energien der Signalstrahlen, die durch die Isolatorvorrichtung zerlegt werden, in jeweilige elektrische Signale; und Abschnitte (17a, 17b) zur Verhinderung von Innenreflexionen, die jeweils so angeordnet sind, daß sie verhindern, daß Innenreflexionen über die Polarisationsstrahlenteiler (61, 91) in die Photodioden (14, 15) eintreten.
Description
Die Erfindung betrifft im allgemeinen elektrooptische
Sonden zum Beobachten von Wellenformen von Zielsignalen
gemäß Polarisationszuständen, die durch Koppeln von durch
die Zielsignale gebildeten elektrischen Feldern mit einem
elektrooptischen Kristall und Einspeisen von Licht in den
elektrooptischen Kristall erzeugt werden, und betrifft
insbesondere eine elektrooptische Sonde mit einem
verbesserten optischen System.
Diese Anmeldung beruht auf der in Japan eingereichten
Patentanmeldung Nr. Hei 10-294568, deren Inhalt hierin
durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Es ist möglich, Wellenformen von Zielsignalen, die durch
Koppeln von durch die Zielsignale gebildeten elektrischen
Feldern mit einem optoelektronischen Kristall erzeugt
werden, durch Einspeisen von Laserlicht in den Kristall und
Beobachten der Polarisationszustände des Laserlichts zu
beobachten. Wenn das Laserlicht pulsiert, können die
Zielsignale chronologisch mit einer feinen Auflösung
analysiert werden. Dieses Phänomen wird in elektrooptischen
Sonden zur Verwendung in elektrooptischen
Abtastoszilloskopen verwendet, um die Schaltungsleistung in
genauen Einzelheiten zu analysieren.
Das elektrooptische Abtastoszilloskop (als EOS-Oszilloskop
abgekürzt) hat aufgrund der folgenden speziellen Merkmale
des Instruments im Vergleich zu einem Oszilloskop, das eine
normale elektrische Sonde verwendet, viel Aufmerksamkeit
erlangt:
- 1. Die Signalmessung wird erleichtert, da keine Masseleitung erforderlich ist;
- 2. es besteht praktisch keine Auswirkung auf das Verhalten der Zielsignale, da der als Spitze der elektrooptischen Sonde verwendete Metallstift von dem Schaltungssystem elektrisch isoliert ist, um eine hohe Eingangsimpedanz vorzusehen; und
- 3. aufgrund der Verwendung von optischen Impulsen wird die Bandbreite des Meßbereichs auf einen GHz-Bereich erhöht.
Fig. 2 zeigt einen Aufbau eines herkömmlichen
elektrooptischen Sondensystems, das aus folgendem besteht:
einem Sondenkopf 1, der aus einem elektrischen Isolator besteht, in dessen Zentrum ein Metallstift 1a eingesetzt ist; einem elektrooptischen (e-o) Kristall 2 mit einer Reflexionsschicht 2a am Reflexionsende, die mit dem Metallstift 1a in elektrischem Kontakt steht;
Kollimationslinsen 3, 10; einem Halbwellenlängenplättchen 4; einem Viertelwellenlängenplättchen 5;
Polarisationsstrahlenteilern 6, 9; einem Halbwellenlängenplättchen 7; einem Faraday-Element 8 zum Drehen der Polarisationsebene des eingespeisten Lichts um 45 Grad; einer Laserdiode 11 zum Erzeugen von Modulationslaserlicht als Reaktion auf Steuersignale, die aus einer Impulsschaltung (nicht dargestellt) ausgegeben werden, welche im Hauptkörper 19 des EOS-Oszilloskops vorgesehen ist; Kollimationslinsen 12, 13; Photodioden 14, 15 zum Umwandeln des modulierten Laserlichts in elektrische Signale und zum Ausgeben der elektrischen Signale an den Hauptkörper 19 des EOS-Oszilloskops; einer Isolatorvorrichtung 16, die aus den Halbwellenlängenplättchen 4, 7, dem Viertelwellenlängenplättchen 5, den Polarisationsstrahlenteilern 6, 9 und dem Faraday-Element 8 besteht; und einem Sondengehäuse 17, das aus einem elektrischen Isolator besteht.
einem Sondenkopf 1, der aus einem elektrischen Isolator besteht, in dessen Zentrum ein Metallstift 1a eingesetzt ist; einem elektrooptischen (e-o) Kristall 2 mit einer Reflexionsschicht 2a am Reflexionsende, die mit dem Metallstift 1a in elektrischem Kontakt steht;
Kollimationslinsen 3, 10; einem Halbwellenlängenplättchen 4; einem Viertelwellenlängenplättchen 5;
Polarisationsstrahlenteilern 6, 9; einem Halbwellenlängenplättchen 7; einem Faraday-Element 8 zum Drehen der Polarisationsebene des eingespeisten Lichts um 45 Grad; einer Laserdiode 11 zum Erzeugen von Modulationslaserlicht als Reaktion auf Steuersignale, die aus einer Impulsschaltung (nicht dargestellt) ausgegeben werden, welche im Hauptkörper 19 des EOS-Oszilloskops vorgesehen ist; Kollimationslinsen 12, 13; Photodioden 14, 15 zum Umwandeln des modulierten Laserlichts in elektrische Signale und zum Ausgeben der elektrischen Signale an den Hauptkörper 19 des EOS-Oszilloskops; einer Isolatorvorrichtung 16, die aus den Halbwellenlängenplättchen 4, 7, dem Viertelwellenlängenplättchen 5, den Polarisationsstrahlenteilern 6, 9 und dem Faraday-Element 8 besteht; und einem Sondengehäuse 17, das aus einem elektrischen Isolator besteht.
Als nächstes wird der Strahlengang des von der Laserdiode
11 erzeugten Laserlichts mit Bezug auf Fig. 2 erläutert.
In Fig. 2 ist der einfallende Laserstrahl mit dem
Buchstaben A bezeichnet.
Zuerst wird von der Laserdiode 11 emittiertes Laserlicht
durch die Kollimationslinse 10 in einen parallelen
Lichtstrahl umgewandelt und breitet sich in einer geraden
Linie durch den Polarisationsstrahlenteiler 9, das Faraday-
Element 8, das Halbwellenlängenplättchen 7, den
Polarisationsstrahlenteiler 6 und in das
Viertelwellenlängenplättchen 5 und das
Halbwellenlängenplättchen 4 aus und wird durch die
Kollimationslinse 3 fokussiert, um in das e-o-Element 2
einzutreten. Das einfallende Licht wird durch die
Reflexionsschicht 2a reflektiert, die auf der Oberfläche am
Reflexionsende des e-o-Elements 2 ausgebildet ist.
Das reflektierte Licht wird durch die Kollimationslinse 3
wieder in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt und
tritt durch das Halbwellenlängenplättchen 4 und das
Viertelwellenlängenplättchen 5 hindurch, um in den
Polarisationsstrahlenteiler 6 einzutreten, wo ein Teil des
reflektierten Strahls reflektiert wird und durch die
Kollimationslinse 12 fokussiert wird und in die Photodiode
14 eintritt. Gleichzeitig geht ein gewisser Teil des von
der Reflexionsschicht 2a reflektierten Lichts durch den
Polarisationsstrahlenteiler 6 hindurch und wird am
Polarisationsstrahlenteiler 9 reflektiert, durch die
Kollimationslinse 13 fokussiert und tritt in die Photodiode
15 ein.
Das Viertelwellenlängenplättchen 4 dient zum Ausgleichen
der Intensitäten der Laserstrahlen, die in die Photodioden
14, 15 eintreten. Das Halbwellenlängenplättchen 4 dient zum
Ausgleichen der Intensitäten der Laserstrahlen, die in das
e-o-Element 2 eintreten, und das Halbwellenlängenplättchen
7 dient zum Ausrichten der optischen Achsen der
Polarisationsstrahlenteiler 6, 9.
Der Betrieb der in Fig. 2 gezeigten elektrooptischen Sonde
zum Messen von Zielsignalen wird im folgenden erläutert.
Wenn der Metallstift 1a einen Meßpunkt berührt, wird durch
die an den Metallstift 1a angelegte Spannung der Pockels-
Effekt erzeugt, wodurch die Doppelbrechung des e-o-Elements
2 aufgrund des piezoelektrischen Effekts verändert wird.
Dies verursacht Änderungen der Polarisationszustände des
einfallenden Laserlichts, das von der Laserdiode 11
emittiert wird und sich durch das e-o-Element 2 ausbreitet.
Der einfallende Strahl wird mit geänderten
Polarisationszuständen durch die Reflexionsschicht 2a
reflektiert und die an den Strahlenteilern 6, 9 erzeugten
Signalstrahlen werden in den Photodioden 14, 15 in
elektrische Signale umgewandelt.
Wenn sich die Spannung des Meßpunkts mit der Zeit ändert,
offenbaren sich solche zeitabhängigen Änderungen in den
Änderungen der Polarisationszustände, die zu Differenzen
der Ausgangssignale aus den Photodioden 14, 15 führen,
wodurch die Wellenform der durch den Metallstift 1a
abgetasteten Zielsignale festgestellt wird.
Beim Betrieb der vorstehend erläuterten elektrooptischen
Sonde werden die von den Photodioden 14, 15 erhaltenen
elektrischen Signale zur Verarbeitung in das herkömmliche
EOS-Oszilloskop eingegeben; anstelle dieser Vorgehensweise
ist es jedoch möglich, Zielsignale durch Verbinden der
Photodioden 14, 15 mit zweckgebundenen Steuereinheiten und
Ermitteln der Wellenformen unter Verwendung eines
herkömmlichen Echtzeit-Meßoszilloskops zu messen. Dieser
Prozeß ermöglicht Messungen über einen breiten Bereich von
Bandbreiten unter Verwendung einer elektrooptischen Sonde.
Die Konstruktion der Sonde für das herkömmliche
Abtastoszilloskop ruft jedoch ein Problem von
Innenreflexionen hervor, wie durch die Strahlengänge B, C
in Fig. 2 angegeben, die durch unangemessene
Extinktionsverhältnisse der Strahlenteiler 6, 9 verursacht
werden, was zum Durchlassen eines gewissen Teils des
reflektierten Lichts, das durch die Reflexionsflächen 6b,
9b durchgelassen hätte werden sollen, führt. Das
durchgelassene Licht wird ferner durch die Innenflächen des
Sondengehäuses 17 reflektiert und kann in die Photodioden
14, 15 eintreten, so daß es optisches Rauschen in den
umgewandelten elektrischen Signalen erzeugt, was zu einem
schlechten Signal-Rausch-Verhältnis, S/N, führt, das
schließlich in den Messungen als Zufallsfehler erscheint.
Außerdem ist es nicht nur schwierig, die
Extinktionsverhältnisse der Strahlenteiler 6, 9 zu
verbessern, sondern solche Bemühungen führen zur Erhöhung
der Kosten der optischen Teile.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine elektrooptische
Sonde für ein Oszilloskop bereitzustellen, die es
ermöglicht, unerwünschte Reflexionen innerhalb des
Sondengehäuses zu verringern, um das S/N-Verhältnis der
gemessenen Daten zu erhöhen.
Diese Aufgabe wurde mit einer Sonde gelöst, welche
folgendes umfaßt:
eine Laserdiode zum Emittieren eines Laserlichts gemäß Steuersignalen, die in einem Hauptkörper des elektrooptischen Abtastoszilloskops erzeugt werden;
eine Kollimationslinse zum Umwandeln des Laserlichts in einen parallelen Strahl;
ein optoelektronisches Element mit einer Reflexionsschicht an einem Reflexionsende, das die optischen Eigenschaften als Reaktion auf elektrische Felder, die sich durch einen Metallstift ausbreiten, welcher das Reflexionsende berührt, ändert;
ein Isolatormittel, das zwischen der Kollimationslinse und dem optoelektronischen Element angeordnet ist und Polarisationsstrahlenteiler zum Durchlassen des von der Laserdiode emittierten Laserlichts und zum Zerlegen eines an der Reflexionsschicht erzeugten reflektierten Strahls in Signalstrahlen aufweist;
Photodioden zum Umwandeln der optischen Energien der Signalstrahlen, die durch das Isolatormittel zerlegt werden, in jeweilige elektrische Signale; und
Abschnitte zur Verhinderung von Innenreflexionen, die jeweils so angeordnet sind, daß sie verhindern, daß unerwünschte Reflexionen über die Polarisationsstrahlenteiler in die Photodioden eintreten.
eine Laserdiode zum Emittieren eines Laserlichts gemäß Steuersignalen, die in einem Hauptkörper des elektrooptischen Abtastoszilloskops erzeugt werden;
eine Kollimationslinse zum Umwandeln des Laserlichts in einen parallelen Strahl;
ein optoelektronisches Element mit einer Reflexionsschicht an einem Reflexionsende, das die optischen Eigenschaften als Reaktion auf elektrische Felder, die sich durch einen Metallstift ausbreiten, welcher das Reflexionsende berührt, ändert;
ein Isolatormittel, das zwischen der Kollimationslinse und dem optoelektronischen Element angeordnet ist und Polarisationsstrahlenteiler zum Durchlassen des von der Laserdiode emittierten Laserlichts und zum Zerlegen eines an der Reflexionsschicht erzeugten reflektierten Strahls in Signalstrahlen aufweist;
Photodioden zum Umwandeln der optischen Energien der Signalstrahlen, die durch das Isolatormittel zerlegt werden, in jeweilige elektrische Signale; und
Abschnitte zur Verhinderung von Innenreflexionen, die jeweils so angeordnet sind, daß sie verhindern, daß unerwünschte Reflexionen über die Polarisationsstrahlenteiler in die Photodioden eintreten.
Da der Abschnitt zur Verhinderung von Innenreflexionen auf
der Innenfläche des Sondengehäuses vorgesehen ist, werden
außerdem innen reflektierte Strahlen von den Photodioden
weggelenkt, so daß verhindert wird, daß sich unerwünschte
Reflexionen auf die Wellenformermittlungen auswirken,
wodurch das S/N-Verhältnis des Abtastoszilloskops
verbessert wird.
Die Aufgabe wurde ebenfalls anhand einer Modifikation der
grundlegenden Sonde gelöst, welche folgendes umfaßt:
eine Laserdiode zum Emittieren eines Laserlichts gemäß Steuersignalen, die in einem Hauptkörper des elektrooptischen Abtastoszilloskops erzeugt werden;
eine Kollimationslinse zum Umwandeln des Laserlichts in einen parallelen Strahl;
ein optoelektronisches Element mit einer Reflexionsschicht an einem Reflexionsende, das die optischen Eigenschaften durch elektrische Felder, die sich durch einen Metallstift ausbreiten, welcher das Reflexionsende berührt, ändert;
ein Isolatormittel, das zwischen der Kollimationslinse und dem optoelektronischen Element angeordnet ist und aus Polarisationsstrahlenteilern zum Durchlassen des von der Laserdiode emittierten Laserlichts und zum Zerlegen eines an der Reflexionsschicht erzeugten reflektierten Strahls in Signalstrahlen besteht; und
Photodioden zum Umwandeln der optischen Energien der Signalstrahlen, die durch das Isolatormittel zerlegt werden, in jeweilige elektrische Signale;
wobei die Polarisationsstrahlenteiler mit jeweiligen Brechungsflächen versehen sind, die so hergestellt sind, daß gebrochene Strahlen, die aus den Brechungsflächen entweichen, nicht zu den Photodioden gelenkt werden.
eine Laserdiode zum Emittieren eines Laserlichts gemäß Steuersignalen, die in einem Hauptkörper des elektrooptischen Abtastoszilloskops erzeugt werden;
eine Kollimationslinse zum Umwandeln des Laserlichts in einen parallelen Strahl;
ein optoelektronisches Element mit einer Reflexionsschicht an einem Reflexionsende, das die optischen Eigenschaften durch elektrische Felder, die sich durch einen Metallstift ausbreiten, welcher das Reflexionsende berührt, ändert;
ein Isolatormittel, das zwischen der Kollimationslinse und dem optoelektronischen Element angeordnet ist und aus Polarisationsstrahlenteilern zum Durchlassen des von der Laserdiode emittierten Laserlichts und zum Zerlegen eines an der Reflexionsschicht erzeugten reflektierten Strahls in Signalstrahlen besteht; und
Photodioden zum Umwandeln der optischen Energien der Signalstrahlen, die durch das Isolatormittel zerlegt werden, in jeweilige elektrische Signale;
wobei die Polarisationsstrahlenteiler mit jeweiligen Brechungsflächen versehen sind, die so hergestellt sind, daß gebrochene Strahlen, die aus den Brechungsflächen entweichen, nicht zu den Photodioden gelenkt werden.
Außerdem werden die Brechungsflächen der
Polarisationsstrahlenteiler so hergestellt, daß, selbst
wenn entweichende Strahlen, die durch die Strahlenteiler
durchgelassen worden sein sollten, an ihren
Reflexionsflächen erzeugt werden, die optische Achse der
entweichenden Strahlen in einem Winkel zum Signalstrahl
liegt, der in die Photodioden eintritt, um die Erzeugung
von Rauschen bei dem Photo-Umwandlungsprozeß zu vermeiden.
Es sollte beachtet werden, daß die zu speziellen
Komponenten in den Ansprüchen beigefügten Bezugsziffern die
technische Interpretation der Ansprüche nicht begrenzen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform
der elektrooptischen Sonde der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ein schematisches Diagramm einer elektrooptischen
Sonde für eine herkömmliche Konstruktion des EOS-
Oszilloskops.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Konstruktion der
elektrooptischen Sonde (nachstehend als Sonde bezeichnet)
für ein Oszilloskop wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 1
erläutert.
Denjenigen Komponenten der Sonde, die dieselben wie jene
bei der in Fig. 2 gezeigten herkömmlichen Sonde sind, sind
mit denselben Bezugsziffern versehen und auf ihre
Erläuterungen wird verzichtet. Die vorliegende Sonde
unterscheidet sich von der herkömmlichen Sonde in folgender
Hinsicht. Unregelmäßige Erhebungen sind auf der
Brechungsfläche 61a des Strahlenteilers 61 ausgebildet und
eine schräge Brechungsfläche 91a ist auf dem Strahlenteiler
91 ausgebildet. Außerdem sind ein erster Abschnitt 17a zur
Verhinderung von Innenreflexionen mit einer schrägen
Reflexionsfläche und ein zweiter Abschnitt 17b zur
Verhinderung von Innenreflexionen mit einer unebenen
Reflexionsfläche auf der Innenfläche des Sondengehäuses 17
vorgesehen.
Der Strahlengang des von der Laserdiode 11 emittierten
Laserlichts wird mit Bezug auf Fig. 1 erläutert. In Fig.
1 ist der Strahlengang des von der Laserdiode 11
emittierten Laserlichts mit dem Buchstaben D dargestellt.
Zuerst wird das von der Laserdiode 11 emittierte Laserlicht
durch die Kollimationslinse 10 in einen parallelen
Lichtstrahl umgewandelt und breitet sich in einer geraden
Linie durch den Polarisationsstrahlenteiler 91, das
Faraday-Element 8, das Halbwellenlängenplättchen 7, den
Polarisationsstrahlenteiler 61 und in das
Viertelwellenlängenplättchen 5 und das
Halbwellenlängenplättchen 4 aus.
Als nächstes wird der parallele Strahl, der durch das
Halbwellenlängenplättchen 4 hindurchgeht, durch die
Kollimationslinse 3 konzentriert, fällt auf den
elektrooptischen (e-o) Kristall 2 ein und wird durch die
Reflexionsschicht 2a, die auf der Stirnfläche des
elektrooptischen (e-o) Kristalls 2 auf der Seite, die dem
Metallstift 1a zugewandt ist, ausgebildet ist, reflektiert.
Da die Kollimationslinse 3 an ihrem Brennpunkt angeordnet
ist, bündelt sich der durch die Kollimationslinse 10
erzeugte parallele Strahl an einem Punkt auf der
Reflexionsschicht 2a.
Der an der Reflexionsschicht 2a erzeugte Signalstrahl wird
in der Kollimationslinse 3 wieder in einen parallelen
Strahl umgewandelt, wird durch das
Halbwellenlängenplättchen 4 und das
Viertelwellenlängenplättchen 5 durchgelassen und wird durch
die Strahlenteiler 61, 91 zerlegt, um Signalstrahlen zu
erzeugen, die in die jeweiligen Photodioden 14, 15
eintreten, wo sie in elektrische Signale umgewandelt
werden.
Als nächstes werden die Strahlengänge des Laserlichts, das
von der Laserdiode 11 emittiert wird und von den
Reflexionsflächen 61b, 91b der Strahlenteiler 61, 91
reflektiert wird, um entweichende Strahlen E zu ergeben,
erläutert.
Zuerst entweicht ein Teil des an der Reflexionsfläche 61b
des Strahlenteilers 61 erzeugten Signalstrahls aus der
Brechungsfläche 61a des Strahlenteilers 61, aber da die
entweichenden Strahlen E durch die auf der Brechungsfläche
61a ausgebildeten Erhebungen gestreut werden, wird
verhindert, daß sie in die Photodiode 14 eintreten, selbst
wenn sie von der Innenfläche des Sondengehäuses 17
zurückreflektiert werden.
Ferner ist der erste Abschnitt 17a zur Verhinderung von
Innenreflexionen gegenüber der Photodiode 14 auf der
Innenfläche des Sondengehäuses 17 so vorgesehen, daß seine
schräge Reflexionsfläche nicht in einem rechten Winkel zu
den entweichenden Strahlen E, die von der Reflexionsfläche
61b kommen, orientiert ist. Aufgrund der schrägen
Oberfläche wird der gerade zur Oberfläche des Abschnitts
17a zur Verhinderung von Innenreflexionen laufende,
einfallende Strahl von der Photodiode 14 weggelenkt.
In diesem Fall wird der Neigungswinkel des Abschnitts 17a
zur Verhinderung von Innenreflexionen durch die Optik der
entweichenden Strahlen E, die aus dem Strahlenteiler 61
austreten, so ausgewählt, daß die umgelenkten Strahlen
außerhalb des Blickwinkels der Photodiode 14 liegen.
Unterdessen werden die an der Reflexionsfläche 91b des
Strahlenteilers 91 erzeugten entweichenden Strahlen F durch
die schräge Brechungsfläche 91a des Strahlenteilers 91 von
der Photodiode 15 weggelenkt. Daher treten auch die
entweichenden Strahlen F nicht in die Photodiode 15 ein.
Ferner ist der zweite Abschnitt 17b zur Verhinderung von
Innenreflexionen gegenüber der Photodiode 15 auf der
Innenfläche des Sondengehäuses 17 so vorgesehen, daß seine
unebene Reflexionsfläche entweichende Strahlen F, die in
einer geraden Linie von der Reflexionsfläche 91b kommen,
streut. Aufgrund der unebenen Oberfläche auf dem Abschnitt
17b zur Verhinderung von Innenreflexionen werden gestreute
Reflexionen, die gerade zur Oberfläche des Abschnitts 17b
zur Verhinderung von Innenreflexionen laufen, von der
Photodiode 15 weggelenkt.
In diesem Fall wird der Neigungswinkel der schrägen
Brechungsfläche 91a des Strahlenteilers 91 durch die Optik
der entweichenden Strahlen F, die aus dem Strahlenteiler 91
austreten, so ausgewählt, daß die umgelenkten Strahlen
außerhalb des Blickwinkels der Photodiode 15 liegen, und
zwar durch geeignete Auswahl des Austrittswinkels der
entweichenden Strahlen F und des Brechungsindexes des
Materials für den Strahlenteiler 91.
Folglich werden unerwünschte Reflexionen innerhalb des
Sondengehäuses 17 verhindert durch Vorsehen einer unebenen
Brechungsfläche 61a und einer schrägen Brechungsfläche 91a
an den Brechungsflächen der jeweiligen Strahlenteiler 61,
91, um die optischen Achsen der entweichenden Strahlen, die
aus den Strahlenteilern austreten, zu neigen, und ferner
durch Vorsehen von Abschnitten 17a, 17b zur Verhinderung
von Innenreflexionen auf der Innenfläche des Sondengehäuses
17, was folglich zur Verbesserung des S/N-Verhältnisses
führt.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist es jedoch für
alle Merkmale der vorliegenden Sonde, d. h. eine unebene
Brechungsfläche 61a auf dem Strahlenteiler 61, eine schräge
planare Oberfläche 91a auf dem Strahlenteiler 91, eine
schräge planare Oberfläche 17a und eine unebene Oberfläche
17b auf dem Sondengehäuse 17 brauchbar, zumindest eines
dieser Merkmale vorzusehen, um die Wirkung der Verbesserung
des S/N-Verhältnisses zu erhalten.
Beispielsweise können die Abschnitte 17a, 17b zur
Verhinderung von Innenreflexionen weggelassen werden und es
kann entweder eine unebene Brechungsfläche 61a oder eine
schräge Brechungsfläche 91a bereitgestellt werden.
Es können auch würfelförmige Strahlenteiler 6, 9, die in
Fig. 2 gezeigt sind, anstelle der Strahlenteiler 61, 91,
die in Fig. 1 gezeigt sind, in Verbindung mit dem
Abschnitt 17a oder 17b zur Verhinderung von
Innenreflexionen verwendet werden.
Außerdem kann anstelle der schrägen Oberfläche oder der
unebenen Oberfläche, die für die jeweiligen Abschnitte 17a,
17b zur Verhinderung von Innenreflexionen verwendet werden,
die Innenfläche des Sondengehäuses 17 schwarz angestrichen
werden oder mit einem porösen Material überzogen werden, um
die Innenreflexionen zu verringern.
Es sollte bei den obigen Ausführungsformen beachtet werden,
daß, wenn das Ausgangslicht aus der Laserdiode 11
kontinuierlich ist, Wellenformmessungen auch unter
Verwendung eines herkömmlichen Mehrzweckinstruments, wie
z. B. eines Echtzeit-Oszilloskops, eines Abtastoszilloskops
oder eines Spektralanalysators, durchgeführt werden können.
In einem solchen Fall erzeugt die Laserdiode 11 gemäß einer
Dauerstrich-Laserquelle ein Laserlicht, und die Photodioden
14, 15 werden mit jeweiligen zweckgebundenen
Steuereinheiten verbunden, so daß die Zielsignale durch das
herkömmliche Instrument durch die zweckgebundenen
Steuereinheiten anstelle eines EOS-Oszilloskops gemessen
werden können.
Durch Anordnen des elektrooptischen Systems so, daß die
Laserdiode Laserlicht gemäß Steuersignalen von einem
Lichterzeugungs-/Meßoszilloskop erzeugt, kann andererseits
entweder ein EOS-Oszilloskop oder ein Echtzeit-Oszilloskop
verwendet werden, um den Meßbereich auf große Bandbreiten
zu erweitern.
Claims (10)
1. Elektrooptische Sonde für ein Oszilloskop, umfassend:
eine Laserdiode (11) zum Emittieren eines Laserlichts gemäß Steuersignalen, die in einem Hauptkörper des elektrooptischen Abtastoszilloskops erzeugt werden;
eine Kollimationslinse (10) zum Umwandeln des Laserlichts in einen parallelen Strahl;
ein optoelektronisches Element (2) mit einer Reflexionsschicht (2a) an einem Reflexionsende, das die optischen Eigenschaften als Reaktion auf elektrische Felder, die sich durch einen Metallstift (1a) ausbreiten, welcher das Reflexionsende berührt, ändert;
ein Isolatormittel (16), das zwischen der Kollimationslinse (10) und dem optoelektronischen Element (2) angeordnet ist und aus Polarisationsstrahlenteilern (61, 91) zum Durchlassen des von der Laserdiode (11) emittierten Laserlichts und zum Zerlegen eines an der Reflexionsschicht (2a) erzeugten reflektierten Strahls in Signalstrahlen besteht;
Photodioden (14, 15) zum Umwandeln der optischen Energien der Signalstrahlen, die durch das Isolatormittel (16) zerlegt werden, in jeweilige elektrische Signale; und
Abschnitte (17a, 17b) zur Verhinderung von Innenreflexionen, die jeweils so angeordnet sind, daß sie verhindern, daß unerwünschte Reflexionen über die Polarisationsstrahlenteiler (61, 91) in die Photodioden (14, 15) eintreten.
eine Laserdiode (11) zum Emittieren eines Laserlichts gemäß Steuersignalen, die in einem Hauptkörper des elektrooptischen Abtastoszilloskops erzeugt werden;
eine Kollimationslinse (10) zum Umwandeln des Laserlichts in einen parallelen Strahl;
ein optoelektronisches Element (2) mit einer Reflexionsschicht (2a) an einem Reflexionsende, das die optischen Eigenschaften als Reaktion auf elektrische Felder, die sich durch einen Metallstift (1a) ausbreiten, welcher das Reflexionsende berührt, ändert;
ein Isolatormittel (16), das zwischen der Kollimationslinse (10) und dem optoelektronischen Element (2) angeordnet ist und aus Polarisationsstrahlenteilern (61, 91) zum Durchlassen des von der Laserdiode (11) emittierten Laserlichts und zum Zerlegen eines an der Reflexionsschicht (2a) erzeugten reflektierten Strahls in Signalstrahlen besteht;
Photodioden (14, 15) zum Umwandeln der optischen Energien der Signalstrahlen, die durch das Isolatormittel (16) zerlegt werden, in jeweilige elektrische Signale; und
Abschnitte (17a, 17b) zur Verhinderung von Innenreflexionen, die jeweils so angeordnet sind, daß sie verhindern, daß unerwünschte Reflexionen über die Polarisationsstrahlenteiler (61, 91) in die Photodioden (14, 15) eintreten.
2. Elektrooptische Sonde nach Anspruch 1, wobei ein
Abschnitt (17b) zur Verhinderung von Innenreflexionen mit
einer unregelmäßigen Reflexionsfläche versehen ist, um
entweichende Strahlen von den Photodioden (14, 15)
wegzulenken.
3. Elektrooptische Sonde nach Anspruch 1, wobei ein
Abschnitt (17a) zur Verhinderung von Innenreflexionen mit
einer schrägen planaren Oberfläche versehen ist, die so
orientiert ist, daß sie entweichende Strahlen von den
Photodioden (14, 15) weglenkt.
4. Elektrooptische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis
3, wobei Photodioden und eine Laserdiode mit einem
elektrooptischen Abtastoszilloskop verbunden sind und die
Laserdiode Impulslicht gemäß Steuersignalen erzeugt, die
von dem elektrooptischen Abtastoszilloskop erzeugt werden.
5. Elektrooptische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis
3, wobei die Laserdiode eine Dauerstrich-Laserquelle ist.
6. Elektrooptische Sonde für ein Oszilloskop, umfassend:
eine Laserdiode (11) zum Emittieren eines Laserlichts gemäß Steuersignalen, die in einem Hauptkörper des elektrooptischen Abtastoszilloskops erzeugt werden;
eine Kollimationslinse (10) zum Umwandeln des Laserlichts in einen parallelen Strahl;
ein optoelektronisches Element (2) mit einer Reflexionsschicht (2a) an einem Reflexionsende, das die optischen Eigenschaften als Reaktion auf elektrische Felder, die sich durch einen Metallstift (1a) ausbreiten, welcher das Reflexionsende berührt, ändert;
ein Isolatormittel (16), das zwischen der Kollimationslinse (10) und dem optoelektronischen Element (2) angeordnet ist und aus Polarisationsstrahlenteilern (61, 91) zum Durchlassen des von der Laserdiode (11) emittierten Laserlichts und zum Zerlegen eines an der Reflexionsschicht (2a) erzeugten reflektierten Strahls in Signalstrahlen besteht; und
Photodioden (14, 15) zum Umwandeln der optischen Energien der Signalstrahlen, die durch das Isolatormittel (16) zerlegt werden, in jeweilige elektrische Signale; wobei
die Polarisationsstrahlenteiler (61, 91) mit jeweiligen Brechungsflächen (61a, 91a) versehen sind, die so hergestellt sind, daß gebrochene Strahlen, die aus den Brechungsflächen entweichen, von den Photodioden (14, 15) weggelenkt werden.
eine Laserdiode (11) zum Emittieren eines Laserlichts gemäß Steuersignalen, die in einem Hauptkörper des elektrooptischen Abtastoszilloskops erzeugt werden;
eine Kollimationslinse (10) zum Umwandeln des Laserlichts in einen parallelen Strahl;
ein optoelektronisches Element (2) mit einer Reflexionsschicht (2a) an einem Reflexionsende, das die optischen Eigenschaften als Reaktion auf elektrische Felder, die sich durch einen Metallstift (1a) ausbreiten, welcher das Reflexionsende berührt, ändert;
ein Isolatormittel (16), das zwischen der Kollimationslinse (10) und dem optoelektronischen Element (2) angeordnet ist und aus Polarisationsstrahlenteilern (61, 91) zum Durchlassen des von der Laserdiode (11) emittierten Laserlichts und zum Zerlegen eines an der Reflexionsschicht (2a) erzeugten reflektierten Strahls in Signalstrahlen besteht; und
Photodioden (14, 15) zum Umwandeln der optischen Energien der Signalstrahlen, die durch das Isolatormittel (16) zerlegt werden, in jeweilige elektrische Signale; wobei
die Polarisationsstrahlenteiler (61, 91) mit jeweiligen Brechungsflächen (61a, 91a) versehen sind, die so hergestellt sind, daß gebrochene Strahlen, die aus den Brechungsflächen entweichen, von den Photodioden (14, 15) weggelenkt werden.
7. Elektrooptische Sonde nach Anspruch 6, wobei die
Brechungsfläche (61a) als unregelmäßige Brechungsfläche
gefertigt ist, um entweichende Strahlen von den Photodioden
(14, 15) wegzulenken.
8. Sonde für ein elektrooptisches Abtastoszilloskop nach
Anspruch 6, wobei die Brechungsfläche (91a) als schräge
planare Oberfläche gefertigt ist, um entweichende Strahlen
von den Photodioden (14, 15) wegzulenken.
9. Elektrooptische Sonde nach einem der Ansprüche 6 bis
8, wobei Photodioden und eine Laserdiode mit einem
elektrooptischen Abtastoszilloskop verbunden sind und die
Laserdiode Impulslicht gemäß Steuersignalen erzeugt, die
von dem elektrooptischen Abtastoszilloskop erzeugt werden.
10. Elektrooptische Sonde nach einem der Ansprüche 6 bis
8, wobei die Laserdiode eine Dauerstrich-Laserquelle ist.
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