JP2655748B2 - 電気波形測定方法及び装置 - Google Patents
電気波形測定方法及び装置Info
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- JP2655748B2 JP2655748B2 JP2288016A JP28801690A JP2655748B2 JP 2655748 B2 JP2655748 B2 JP 2655748B2 JP 2288016 A JP2288016 A JP 2288016A JP 28801690 A JP28801690 A JP 28801690A JP 2655748 B2 JP2655748 B2 JP 2655748B2
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- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
この発明は、ピコ秒からフェムト秒の単位の、高速な
電気信号の波形を、高時間分解能で測定するための電気
波形測定方法及び装置に関する。
電気信号の波形を、高時間分解能で測定するための電気
波形測定方法及び装置に関する。
ピコ秒あるいはフェムト秒単位の高速な電気信号を測
定する手段としては、従来から、E/O（電気／光）サン
プリングによる方法があり、又、10ピコ秒程度の電気信
号については、ダイオードブリッジを用いた電気サンプ
リングによる方法が知られている。 前記E/Oサンプリング法は、電気信号を印加すること
により偏光状態が変化する電気光学結晶を用いるもので
あり、結晶の偏光状態の変化から、被測定電気信号の測
定を行うものである。 この場合、電気光学結晶に印加される被測定電気信号
の変化量を、電気光学結晶に入射する短パルス光を用い
て、該短パルス光を被測定電気信号に対して、光遅延を
用いてタイミングをずらしていくことにより、出力波形
を得ることができる。 このE/Oサンプリング法による電気信号波形の時間分
解能は、サブピコ秒程度である。 このような電気光学効果を用いた電気波形測定方法
は、第８図に示されるように、電気光学素子１に対して
変調される光の光軸２と直交する方向に変調電圧を印加
する横型変調タイプと、第９図に示されるように、電気
光学材料３に対して変調電圧を光軸２と同一方向に印加
する縦型変調タイプとがある。 第８図及び第９図において符号４は偏光子、５は検光
子をそれぞれ示す。第９図の縦型変調タイプは、変調電
圧を印加するための電極は透明電極６とされ、更に電気
光学材料３の出側には、変調によって位相ずれが生じた
被測定光の位相ずれを補償するための位相補償板７が配
置されている。 前記ダイオードブリッジによる電気サンプリング法
は、繰返し被測定電気信号の一部をダイオードブリッジ
と呼ばれる素子によってサンプリングし、これを組合せ
て元の波形を再生するものである。
定する手段としては、従来から、E/O（電気／光）サン
プリングによる方法があり、又、10ピコ秒程度の電気信
号については、ダイオードブリッジを用いた電気サンプ
リングによる方法が知られている。 前記E/Oサンプリング法は、電気信号を印加すること
により偏光状態が変化する電気光学結晶を用いるもので
あり、結晶の偏光状態の変化から、被測定電気信号の測
定を行うものである。 この場合、電気光学結晶に印加される被測定電気信号
の変化量を、電気光学結晶に入射する短パルス光を用い
て、該短パルス光を被測定電気信号に対して、光遅延を
用いてタイミングをずらしていくことにより、出力波形
を得ることができる。 このE/Oサンプリング法による電気信号波形の時間分
解能は、サブピコ秒程度である。 このような電気光学効果を用いた電気波形測定方法
は、第８図に示されるように、電気光学素子１に対して
変調される光の光軸２と直交する方向に変調電圧を印加
する横型変調タイプと、第９図に示されるように、電気
光学材料３に対して変調電圧を光軸２と同一方向に印加
する縦型変調タイプとがある。 第８図及び第９図において符号４は偏光子、５は検光
子をそれぞれ示す。第９図の縦型変調タイプは、変調電
圧を印加するための電極は透明電極６とされ、更に電気
光学材料３の出側には、変調によって位相ずれが生じた
被測定光の位相ずれを補償するための位相補償板７が配
置されている。 前記ダイオードブリッジによる電気サンプリング法
は、繰返し被測定電気信号の一部をダイオードブリッジ
と呼ばれる素子によってサンプリングし、これを組合せ
て元の波形を再生するものである。
上記のような従来のE/Oサンプリング法及びダイオー
ドブリッジによる電気サンプリング法は、測定対象が、
数十ピコ秒からサブピコ秒に至るまでの高速の電気信号
の場合は、該電気信号が繰返信号でなければ利用できな
いという問題点があった。 又、被測定信号が、繰返信号の場合は、トリガ手段
（電気信号又は超短パルス光）との間のタイミングの微
妙なずれ（ジッタ）あるいはドリフトがあるために、ト
リガ手段が不安定なときには、測定の時間分解能を向上
させることが困難であるという問題点があった。 更に、E/Oサンプリング法では、光パルスを順次遅ら
せるための光遅延装置が複雑な構成となるという問題点
があった。 この発明は上記従来の問題点を鑑みてなされたもので
あって、繰返信号でない高速の電気信号の測定ができる
と共に、測定の時間分解能を向上させることができる電
気波形測定方法及び装置を提供することを目的とする。
ドブリッジによる電気サンプリング法は、測定対象が、
数十ピコ秒からサブピコ秒に至るまでの高速の電気信号
の場合は、該電気信号が繰返信号でなければ利用できな
いという問題点があった。 又、被測定信号が、繰返信号の場合は、トリガ手段
（電気信号又は超短パルス光）との間のタイミングの微
妙なずれ（ジッタ）あるいはドリフトがあるために、ト
リガ手段が不安定なときには、測定の時間分解能を向上
させることが困難であるという問題点があった。 更に、E/Oサンプリング法では、光パルスを順次遅ら
せるための光遅延装置が複雑な構成となるという問題点
があった。 この発明は上記従来の問題点を鑑みてなされたもので
あって、繰返信号でない高速の電気信号の測定ができる
と共に、測定の時間分解能を向上させることができる電
気波形測定方法及び装置を提供することを目的とする。
この発明は、請求項１では、電気光学材料に沿って配
置された被測定電気信号の伝送線路の、少なくとも被測
定電気信号の１波形の長さ範囲に伝送方向と直交する方
向に電位を与えると共に、該電気光学材料に前記伝送線
路と直交する方向から偏光面が統一されたパルス光を照
射し、該電気光学材料によるパルス光の偏光面変化を、
検光子によって光強度変化に変換し、この光強度変化
を、１回のパルス光照射について、前記伝送路に沿って
複数個所で同時に測定する方法により上記目的を達成す
るものである。 又、請求項２では、被測定電気信号を伝送する伝送線
路と、この伝送線路に沿って、少なくとも被測定電気信
号の１波形の長さ範囲で配置され、該伝送線路を伝送さ
れる前記被測定電気信号に対する基準電位を与える基準
電位面と、前記伝送線路と基準電位面に沿って、且つ、
両者の間に挾まれて配置された電気光学材料と、この電
気光学材料における前記伝送線路に沿う長さ範囲を、前
記伝送線路及び基準電位面を平行な面内で、且つ、前記
被測定電気信号の伝送方向と直交する方向からパルス光
で一度に照射するパルス光源と、このパルス光源と前記
電気光学材料との間で、前記伝送線路と平行に配置さ
れ、該パルス光源からのパルス光の偏光角を統一させる
偏光子と、前記電気光学材料を挾んで、前記偏光子と対
向して配置され、該偏光子を経て、前記電気光学材料を
透過した前記パルス光の偏光角を透過光強度に変換する
検光子と、この検光子を透過した前記パルス光と直交
し、且つ、前記伝送線路と平行な方向に適宜間隔で配置
され、前記検光子を透過した１回のパルス光の強度を同
時に測定する複数の光検出器を含む光強度測定手段と、
を有する電気波形測定装置により上記目的を達成するも
のである。 又、請求項３では、所定の光透過率を備えると共に、
被測定電気信号を伝送する伝送線路と、所定の光透過率
を備えると共に、前記伝送線路に沿って配置され、該伝
送線路を伝送される前記被測定電気信号に対する基準電
位を与える基準電位面と、前記伝送線路と基準電位面に
沿って、且つ、両者の間に挾まれて配置された電気光学
材料と、この電気光学材料を、前記伝送線路及び基準電
位面を重ねた状態で、これらと直交する面内で、且つ、
前記被測定電気信号の伝送方向と直交する方向からパル
ス光を照射するパルス光源と、このパルス光源と前記電
気光学材料との間で、前記伝送線路と平行に配置され、
該パルス光源からのパルス光の偏光角を統一させる偏光
子と、前記電気光学材料を挾んで、前記偏光子、伝送線
路、電気光学材料及び基準電位面を透過し、電気光学材
料で被測定電気信号による電気光学効果を受けた前記パ
ルス光の位相差を補償する位相差補償手段と、前記偏光
子と対向して配置され、前記位相差補償手段を透過した
前記パルス光の偏光角を透過光強度に変換する検光子
と、この検光子を透過した前記パルス光と直交する方向
に適宜間隔で配置され、前記検光子を透過したパルス光
の強度を測定する複数の光検出器を含む光強度測定手段
と、を有する電気波形測定装置により上記目的を達成す
るものである。
置された被測定電気信号の伝送線路の、少なくとも被測
定電気信号の１波形の長さ範囲に伝送方向と直交する方
向に電位を与えると共に、該電気光学材料に前記伝送線
路と直交する方向から偏光面が統一されたパルス光を照
射し、該電気光学材料によるパルス光の偏光面変化を、
検光子によって光強度変化に変換し、この光強度変化
を、１回のパルス光照射について、前記伝送路に沿って
複数個所で同時に測定する方法により上記目的を達成す
るものである。 又、請求項２では、被測定電気信号を伝送する伝送線
路と、この伝送線路に沿って、少なくとも被測定電気信
号の１波形の長さ範囲で配置され、該伝送線路を伝送さ
れる前記被測定電気信号に対する基準電位を与える基準
電位面と、前記伝送線路と基準電位面に沿って、且つ、
両者の間に挾まれて配置された電気光学材料と、この電
気光学材料における前記伝送線路に沿う長さ範囲を、前
記伝送線路及び基準電位面を平行な面内で、且つ、前記
被測定電気信号の伝送方向と直交する方向からパルス光
で一度に照射するパルス光源と、このパルス光源と前記
電気光学材料との間で、前記伝送線路と平行に配置さ
れ、該パルス光源からのパルス光の偏光角を統一させる
偏光子と、前記電気光学材料を挾んで、前記偏光子と対
向して配置され、該偏光子を経て、前記電気光学材料を
透過した前記パルス光の偏光角を透過光強度に変換する
検光子と、この検光子を透過した前記パルス光と直交
し、且つ、前記伝送線路と平行な方向に適宜間隔で配置
され、前記検光子を透過した１回のパルス光の強度を同
時に測定する複数の光検出器を含む光強度測定手段と、
を有する電気波形測定装置により上記目的を達成するも
のである。 又、請求項３では、所定の光透過率を備えると共に、
被測定電気信号を伝送する伝送線路と、所定の光透過率
を備えると共に、前記伝送線路に沿って配置され、該伝
送線路を伝送される前記被測定電気信号に対する基準電
位を与える基準電位面と、前記伝送線路と基準電位面に
沿って、且つ、両者の間に挾まれて配置された電気光学
材料と、この電気光学材料を、前記伝送線路及び基準電
位面を重ねた状態で、これらと直交する面内で、且つ、
前記被測定電気信号の伝送方向と直交する方向からパル
ス光を照射するパルス光源と、このパルス光源と前記電
気光学材料との間で、前記伝送線路と平行に配置され、
該パルス光源からのパルス光の偏光角を統一させる偏光
子と、前記電気光学材料を挾んで、前記偏光子、伝送線
路、電気光学材料及び基準電位面を透過し、電気光学材
料で被測定電気信号による電気光学効果を受けた前記パ
ルス光の位相差を補償する位相差補償手段と、前記偏光
子と対向して配置され、前記位相差補償手段を透過した
前記パルス光の偏光角を透過光強度に変換する検光子
と、この検光子を透過した前記パルス光と直交する方向
に適宜間隔で配置され、前記検光子を透過したパルス光
の強度を測定する複数の光検出器を含む光強度測定手段
と、を有する電気波形測定装置により上記目的を達成す
るものである。
この発明においては、伝送線路を通る被測定電気信号
の、所定のタイミングでの電圧値を、伝送線路に沿って
配置された電気光学材料の一度のパルス光照射によっ
て、各点での電気光学効果による偏光状態の変化、更
に、これを検光子により光の強度変化として取出し、複
数箇所同時に測定することができ、従って被測定電気信
号が繰返し信号の場合は勿論、単発信号の場合でもこれ
を高分解能で測定することができるという優れた効果を
有する。
の、所定のタイミングでの電圧値を、伝送線路に沿って
配置された電気光学材料の一度のパルス光照射によっ
て、各点での電気光学効果による偏光状態の変化、更
に、これを検光子により光の強度変化として取出し、複
数箇所同時に測定することができ、従って被測定電気信
号が繰返し信号の場合は勿論、単発信号の場合でもこれ
を高分解能で測定することができるという優れた効果を
有する。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図は横型変調方式の実施例に係る電気波形測定装
置10を示すものである。 この電気波形測定装置10は、被測定電気信号を伝送す
る伝送線路12と、この伝送線路12に沿って配置され、該
伝送線路12を伝送される前記被測定電気信号に対する基
準電位を与える基準電位面14と、前記伝送線路12と基準
電位面14に沿って、且つ、両者の間に挾まれて配置され
た電気光学結晶16と、この電気光学結晶16を、前記伝送
線路12及び基準電位面14と平行な面内で、且つ、前記被
測定電気信号の伝送方向と直交する方向からパルス光を
照射するパルス光源18と、このパルス光源18と前記電気
光学結晶16との間で、前記伝送線路12と平行に配置さ
れ、該パルス光源18からのパルス光の偏光角を統一させ
る偏光子20と、前記電気光学結晶16を挾んで、前記偏光
子20と対向して配置され、該偏光子20を経て、前記電気
光学結晶16を透過した前記パルス光の偏光角を透過光強
度に変換する検光子22と、この検光子22を透過した前記
パルス光と直交する方向に適宜間隔で配置され、前記検
光子22を透過したパルス光の強度を測定する複数の光検
出器24を含む光強度測定手段26と、から構成さている。 第１図において、電気光学結晶16にはその両端に取付
けられた電極によって変調電圧Ｖ即ち、被測定電気信号
が印加される。 図の符号28は各光検出器24の検出値を読み出すための
読み出し手段を示す。 前記光強度測定手段26としては、電荷結合素子（CC
D）あるいはプラズマ結合素子（PCD）等を用いる。 ここで、前記伝送線路12は電気光学結晶16を誘電体と
したストリップ線路を形成している。この伝送線路12
は、コープラナ電極、スロット線路又は三板線路であっ
てもよい。 又電気光学結晶16は、LiNbO3、KH2PO4、LiTaO3、BiTi
O3結晶あるいは有機薄膜等が用いられる。 次に上記実施例装置の作用を説明する。 伝送線路12上での被測定電気信号Ａの伝送速度Vtは、
基準電位面14との間の誘電体となる電気光学結晶16の比
誘電率εｒによって、次の（１）式のように決定され
る。 この伝送速度Vtに比べ、十分短い時間幅でサンプリン
グすれば、伝送線路12上の所定の位置における被測定電
圧の値は、伝送速度の影響を無視できることになる。 従って、前記十分短い時間幅で、伝送線路12上での数
個所を同時にサンプルリングすれば、その時点での該伝
送線路12上での電気波形を一度にサンプリングすること
になる。 この過程を第２図を参照して説明する。 第２図（Ａ）に示されるような波形の被測定電気信号
が伝送線路12上を伝送されたとする。 前述の如く、被測定電気信号の伝送速度を無視できる
光パルス幅は、例えば電気光学結晶16の比誘電率εｒ＝
20とすると、被測定電気信号の伝送速度Vt＝6.7×107m/
sec即ち67μm/psecとなる。従って、1psecのパルス幅の
光パルスを用い、電気光学結晶16上での被測定電気信号
の進行方向に沿って、67μｍ以上おきに同時に数個所照
射すれば、伝送速度の影響を受けずに被測定電気信号を
１回でサンプリングできることになる。 このときの測定系の帯域は、１波長を８分割、即ち８
個所で測定することによって波形を再生できると仮定す
ると、周波数（帯域）＝光速／波長の関係から、最高３
×108/67μｍ×８＝560GHzまでの測定が可能となる。実
際には電気光学結晶16内を光パルスが透過しなければな
らないので、透過速度等を考慮すると、最高100GHz程度
となると考えられる。 上記のような光パルスでサンプリングする過程を更に
詳細に説明すると、この光パルスのパルス幅が前述の如
く十分狭いものであれば、第２図（Ａ）に示されるよう
な電気波形が伝送線路12上で止まっていると仮定でき
る。 このときの第２図（Ａ）の横軸は時間軸であり、同時
に伝送線路12上の位置を示すことになる。上記のような
波形の電気信号が伝送線路12上を伝送されるとき、パル
ス光源18から、前述のような十分小さいパルス幅のパル
ス光を偏光子20を通して電気光学結晶16を照射する。 電気光学結晶16に入射される光パルスは、偏光子20に
よって光の偏光方向が１方向に揃えられている。 電気光学結晶16に照射された光パルスは、電気光学結
晶16内では、電気光学効果により、第２図（Ｂ）に示さ
れるように、被測定電気信号の各点での電圧に対応して
偏光状態（角度）が変化する。電気光学結晶16で偏光を
受けた光パルスは、検光子22に入射する。 この検光子22の透過光の光強度は、光パルスが電気光
学結晶16で受けた偏光量、即ち電気信号の各点における
電圧に対応したものとなる。 ここで、通常、検光子22を透過した光の強度が、変調
電圧に対して第３図に示されるような関係があるので同
図のＡ点付近のリニアリティの良い部分が用いられる。 前記検光子22の透過光を複数の光検出器24で、その光
強度を検出することによって、各光検出器24の出力は、
前記伝送線路12上での電気信号の波形に対応したものと
なる。 この光検出器24の出力を読み出し手段28で読み出すこ
とによって、被測定電気波形を再生することができる。 前記光検出器24に入射する光パルスは、既にサンプリ
ングされたデータであるため、該光検出器24及び呼び出
し手段28、更には必要な回析手段（図示省略）は高速で
ある必要はない。 次に第４図に示される本発明の第２実施例について説
明する。 この実施例は、縦型変調方式の電気波形測定装置30で
あり、伝送線路32、電気光学結晶36及び基準電位面34
が、パルス光の光軸に対して同一方向に重ねられ、且つ
これらが所定の光透過性を備え、更に、検光子22と光検
出器24との間の位置に、位相補償板38を設けた点におい
て、前記第１図の実施例と相違する。 他の構成は第１実施例と同一であるので同一部分には
同一の符号を付することにより説明を省略するものとす
る。 この実施例においては、作用についても前記第１図の
実施例とほぼ同様であるが、縦型光変調方式であるの
で、電気光学結晶36内で光の位相ずれを生じる。 このため、前述の如く、位相補償板38が配置されて、
光の位相ずれを補正するようにされている。 ここで、位相補償板38は、例えば第５図に示されるバ
ビネソレイユ型の補償板が用いられる。これは３枚の水
晶板38A〜38Cから成り、これらを動かすことにより、任
意の波長及び位相に対応できるようにされている。 なお上記実施例においては、各光学要素の間に他の光
学要素が介在されていないが、本発明はこれに限定され
るものでなく、例えば第６図に示される第３実施例のよ
うに、パルス光源18、偏光子20、電気光学結晶42、検光
子22、及び光検出器24のそれぞれの間の全部又は一部に
レンズ44A〜44Dを配置するようにしてもよい。 この場合のレンズは、ロッドレンズ、シリンドリカル
レンズ、スラブレンズ及びセルフオックレンズのいずれ
かとする。 なお上記実施例は、電気光学結晶16、36又は42にその
長手方向の全部に同時に光パルスを入射するようにした
ものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、
例えば第７図に示される第４実施例のように、伝送線路
12の伝送方向に、少しずつ光路長が変化する複数の光フ
ァイバー40−１〜40−Ｎを用い、伝送方向に時間差をも
って光パルスで照射するようにしてもよい。 このようにすると、各光ファイバーの長さの変化のさ
せかたによって、被測定電気波形の周波数帯域に対応し
て測定をすることができる。 なお、以上の各実施例は電気光学結晶を用いたもので
あるが、これは、電気光学効果により、被測定電気信号
に対応して、入射光の偏光状態を変化させる電気光学材
料であればよい。
置10を示すものである。 この電気波形測定装置10は、被測定電気信号を伝送す
る伝送線路12と、この伝送線路12に沿って配置され、該
伝送線路12を伝送される前記被測定電気信号に対する基
準電位を与える基準電位面14と、前記伝送線路12と基準
電位面14に沿って、且つ、両者の間に挾まれて配置され
た電気光学結晶16と、この電気光学結晶16を、前記伝送
線路12及び基準電位面14と平行な面内で、且つ、前記被
測定電気信号の伝送方向と直交する方向からパルス光を
照射するパルス光源18と、このパルス光源18と前記電気
光学結晶16との間で、前記伝送線路12と平行に配置さ
れ、該パルス光源18からのパルス光の偏光角を統一させ
る偏光子20と、前記電気光学結晶16を挾んで、前記偏光
子20と対向して配置され、該偏光子20を経て、前記電気
光学結晶16を透過した前記パルス光の偏光角を透過光強
度に変換する検光子22と、この検光子22を透過した前記
パルス光と直交する方向に適宜間隔で配置され、前記検
光子22を透過したパルス光の強度を測定する複数の光検
出器24を含む光強度測定手段26と、から構成さている。 第１図において、電気光学結晶16にはその両端に取付
けられた電極によって変調電圧Ｖ即ち、被測定電気信号
が印加される。 図の符号28は各光検出器24の検出値を読み出すための
読み出し手段を示す。 前記光強度測定手段26としては、電荷結合素子（CC
D）あるいはプラズマ結合素子（PCD）等を用いる。 ここで、前記伝送線路12は電気光学結晶16を誘電体と
したストリップ線路を形成している。この伝送線路12
は、コープラナ電極、スロット線路又は三板線路であっ
てもよい。 又電気光学結晶16は、LiNbO3、KH2PO4、LiTaO3、BiTi
O3結晶あるいは有機薄膜等が用いられる。 次に上記実施例装置の作用を説明する。 伝送線路12上での被測定電気信号Ａの伝送速度Vtは、
基準電位面14との間の誘電体となる電気光学結晶16の比
誘電率εｒによって、次の（１）式のように決定され
る。 この伝送速度Vtに比べ、十分短い時間幅でサンプリン
グすれば、伝送線路12上の所定の位置における被測定電
圧の値は、伝送速度の影響を無視できることになる。 従って、前記十分短い時間幅で、伝送線路12上での数
個所を同時にサンプルリングすれば、その時点での該伝
送線路12上での電気波形を一度にサンプリングすること
になる。 この過程を第２図を参照して説明する。 第２図（Ａ）に示されるような波形の被測定電気信号
が伝送線路12上を伝送されたとする。 前述の如く、被測定電気信号の伝送速度を無視できる
光パルス幅は、例えば電気光学結晶16の比誘電率εｒ＝
20とすると、被測定電気信号の伝送速度Vt＝6.7×107m/
sec即ち67μm/psecとなる。従って、1psecのパルス幅の
光パルスを用い、電気光学結晶16上での被測定電気信号
の進行方向に沿って、67μｍ以上おきに同時に数個所照
射すれば、伝送速度の影響を受けずに被測定電気信号を
１回でサンプリングできることになる。 このときの測定系の帯域は、１波長を８分割、即ち８
個所で測定することによって波形を再生できると仮定す
ると、周波数（帯域）＝光速／波長の関係から、最高３
×108/67μｍ×８＝560GHzまでの測定が可能となる。実
際には電気光学結晶16内を光パルスが透過しなければな
らないので、透過速度等を考慮すると、最高100GHz程度
となると考えられる。 上記のような光パルスでサンプリングする過程を更に
詳細に説明すると、この光パルスのパルス幅が前述の如
く十分狭いものであれば、第２図（Ａ）に示されるよう
な電気波形が伝送線路12上で止まっていると仮定でき
る。 このときの第２図（Ａ）の横軸は時間軸であり、同時
に伝送線路12上の位置を示すことになる。上記のような
波形の電気信号が伝送線路12上を伝送されるとき、パル
ス光源18から、前述のような十分小さいパルス幅のパル
ス光を偏光子20を通して電気光学結晶16を照射する。 電気光学結晶16に入射される光パルスは、偏光子20に
よって光の偏光方向が１方向に揃えられている。 電気光学結晶16に照射された光パルスは、電気光学結
晶16内では、電気光学効果により、第２図（Ｂ）に示さ
れるように、被測定電気信号の各点での電圧に対応して
偏光状態（角度）が変化する。電気光学結晶16で偏光を
受けた光パルスは、検光子22に入射する。 この検光子22の透過光の光強度は、光パルスが電気光
学結晶16で受けた偏光量、即ち電気信号の各点における
電圧に対応したものとなる。 ここで、通常、検光子22を透過した光の強度が、変調
電圧に対して第３図に示されるような関係があるので同
図のＡ点付近のリニアリティの良い部分が用いられる。 前記検光子22の透過光を複数の光検出器24で、その光
強度を検出することによって、各光検出器24の出力は、
前記伝送線路12上での電気信号の波形に対応したものと
なる。 この光検出器24の出力を読み出し手段28で読み出すこ
とによって、被測定電気波形を再生することができる。 前記光検出器24に入射する光パルスは、既にサンプリ
ングされたデータであるため、該光検出器24及び呼び出
し手段28、更には必要な回析手段（図示省略）は高速で
ある必要はない。 次に第４図に示される本発明の第２実施例について説
明する。 この実施例は、縦型変調方式の電気波形測定装置30で
あり、伝送線路32、電気光学結晶36及び基準電位面34
が、パルス光の光軸に対して同一方向に重ねられ、且つ
これらが所定の光透過性を備え、更に、検光子22と光検
出器24との間の位置に、位相補償板38を設けた点におい
て、前記第１図の実施例と相違する。 他の構成は第１実施例と同一であるので同一部分には
同一の符号を付することにより説明を省略するものとす
る。 この実施例においては、作用についても前記第１図の
実施例とほぼ同様であるが、縦型光変調方式であるの
で、電気光学結晶36内で光の位相ずれを生じる。 このため、前述の如く、位相補償板38が配置されて、
光の位相ずれを補正するようにされている。 ここで、位相補償板38は、例えば第５図に示されるバ
ビネソレイユ型の補償板が用いられる。これは３枚の水
晶板38A〜38Cから成り、これらを動かすことにより、任
意の波長及び位相に対応できるようにされている。 なお上記実施例においては、各光学要素の間に他の光
学要素が介在されていないが、本発明はこれに限定され
るものでなく、例えば第６図に示される第３実施例のよ
うに、パルス光源18、偏光子20、電気光学結晶42、検光
子22、及び光検出器24のそれぞれの間の全部又は一部に
レンズ44A〜44Dを配置するようにしてもよい。 この場合のレンズは、ロッドレンズ、シリンドリカル
レンズ、スラブレンズ及びセルフオックレンズのいずれ
かとする。 なお上記実施例は、電気光学結晶16、36又は42にその
長手方向の全部に同時に光パルスを入射するようにした
ものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、
例えば第７図に示される第４実施例のように、伝送線路
12の伝送方向に、少しずつ光路長が変化する複数の光フ
ァイバー40−１〜40−Ｎを用い、伝送方向に時間差をも
って光パルスで照射するようにしてもよい。 このようにすると、各光ファイバーの長さの変化のさ
せかたによって、被測定電気波形の周波数帯域に対応し
て測定をすることができる。 なお、以上の各実施例は電気光学結晶を用いたもので
あるが、これは、電気光学効果により、被測定電気信号
に対応して、入射光の偏光状態を変化させる電気光学材
料であればよい。
第１図は本発明に係る電気波形測定装置の第１実施例を
示す斜視図、第２図は同実施例による電気波形測定過程
を示す線図、第３図は同実施例における検光子の透過光
強度と変調電圧との関係を示す線図、第４図は本発明の
第２実施例を示す斜視図、第５図は同実施例における位
相補償板の構成を示す平面図、第６図は本発明の第３実
施例を示すブロック図、第７図は本発明の第４実施例の
要部を示す斜視図、第８図は従来の横型光変調素子の構
成を示す斜視図、第９図は従来の縦型光変調素子の構成
を示す斜視図である。 10、30……電気波形測定装置、 12、32……伝送線路、 14、34……基準電位面、 16、36、42……電気光学結晶、 18……パルス光源、 20……偏光子、 22……検光子、 24……光検出器、 26……光強度測定手段、 28……読み出し手段、 38……位相補償板、 40−１〜40−Ｎ……光ファイバー。
示す斜視図、第２図は同実施例による電気波形測定過程
を示す線図、第３図は同実施例における検光子の透過光
強度と変調電圧との関係を示す線図、第４図は本発明の
第２実施例を示す斜視図、第５図は同実施例における位
相補償板の構成を示す平面図、第６図は本発明の第３実
施例を示すブロック図、第７図は本発明の第４実施例の
要部を示す斜視図、第８図は従来の横型光変調素子の構
成を示す斜視図、第９図は従来の縦型光変調素子の構成
を示す斜視図である。 10、30……電気波形測定装置、 12、32……伝送線路、 14、34……基準電位面、 16、36、42……電気光学結晶、 18……パルス光源、 20……偏光子、 22……検光子、 24……光検出器、 26……光強度測定手段、 28……読み出し手段、 38……位相補償板、 40−１〜40−Ｎ……光ファイバー。
Claims (3)
- 【請求項１】電気光学材料に沿って配置された被測定電
気信号の伝送線路の、少なくとも被測定電気信号の１波
形の長さ範囲に伝送方向と直交する方向に電位を与える
と共に、該電気光学材料に前記伝送線路と直交する方向
から偏光面が統一されたパルス光を照射し、該電気光学
材料によるパルス光の偏光面変化を、検光子によって光
強度変化に変換し、この光強度変化を１回のパルス光照
射について、前記伝送線路に沿って複数個所で同時に測
定することを特徴とする電気波形測定方法。 - 【請求項２】被測定電気信号を伝送する伝送線路と、こ
の伝送線路に沿って、少なくとも被測定電気信号の１波
形の長さ範囲で配置され、該伝送線路を伝送される前記
被測定電気信号に対する基準電位を与える基準電位面
と、前記伝送線路と基準電位面に沿って、且つ、両者の
間に挾まれて配置された電気光学材料と、この電気光学
材料における前記伝送線路に沿う長さ範囲を、前記伝送
線路及び基準電位面と平行な面内で、且つ、前記被測定
電気信号の伝送方向と直交する方向からパルス光で一度
に照射するパルス光源と、このパルス光源と前記電気光
学材料との間で、前記伝送線路と平行に配置され、該パ
ルス光源からのパルス光の偏光角を統一させる偏光子
と、前記電気光学材料を挾んで、前記偏光子と対向して
配置され、該偏光子を経て、前記電気光学材料を透過し
た前記パルス光の偏光角を透過光強度に変換する検光子
と、この検光子を透過した前記パルス光と直交し、且
つ、前記伝送線路と平行な方向に適宜間隔で配置され、
前記検光子を透過した１回のパルス光の強度を同時に測
定する複数の光検出器を含む光強度測定手段と、を有し
てなる電気波形測定装置。 - 【請求項３】所定の光透過率を備えると共に、被測定電
気信号を伝送する伝送線路と、所定の光透過率を備える
と共に、前記伝送線路に沿って配置され、該伝送線路を
伝送される前記被測定電気信号に対する基準電位を与え
る基準電位面と、前記伝送線路と基準電位面に沿って、
且つ、両者の間に挾まれて配置された電気光学材料と、
この電気光学材料を、前記伝送線路及び基準電位面を重
ねた状態で、これらと直交する面内で、且つ、前記被測
定電気信号の伝送方向と直交する方向からパルス光を照
射するパルス光源と、このパルス光源と前記電気光学材
料との間で、前記伝送線路と平行に配置され、該パルス
光源からのパルス光の偏光角を統一させる偏光子と、前
記電気光学材料を挾んで、前記偏光子、伝送線路、電気
光学材料及び基準電位面を透過し、電気光学材料で被測
定電気信号による電気光学効果を受けた前記パルス光の
位相差を補償する位相差補償手段と、前記偏光子と対向
して配置され、前記位相差補償手段を透過した前記パル
ス光の偏光角を透過光強度に変換する検光子と、この検
光子を透過した前記パルス光と直交する方向に適宜間隔
で配置され、前記検光子を透過したパルス光の強度を測
定する複数の光検出器を含む光強度測定手段と、を有し
てなる電気波形測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2288016A JP2655748B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 電気波形測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2288016A JP2655748B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 電気波形測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04161859A JPH04161859A (ja) | 1992-06-05 |
| JP2655748B2 true JP2655748B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=17724720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2288016A Expired - Fee Related JP2655748B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 電気波形測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655748B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4446425A (en) * | 1982-02-12 | 1984-05-01 | The University Of Rochester | Measurement of electrical signals with picosecond resolution |
| JPH0830720B2 (ja) * | 1987-06-30 | 1996-03-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電圧検出装置 |
-
1990
- 1990-10-25 JP JP2288016A patent/JP2655748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04161859A (ja) | 1992-06-05 |
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