JP2709170B2 - 電圧測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】

本発明は、電圧光学効果を有する電気光学材料が設け
られた光プローブを用いて被測定物の電圧を測定する電
圧測定装置に係り、特に光源として、レーザダイオード
を用いて、光強度が極めて安定で、且つ、光強度ノイズ
が少ない、高繰返し（例えば繰返し周波数0.1〜200MH
z）の短パルス光（例えばパルス幅200〜２ピコ秒）を得
ることが可能な低ノイズパルス光源を用いた電圧測定装
置に関するものである。

【従来の技術】

電気光学効果を有するLiTaO3などの電気光学材料が設
けられた光プローブを用いて集積回路等の被測定物の所
定部分の電圧を測定する電圧測定装置が従来知られてい
る（例えば1984年５月１日発行の米国特許第４、446、4
25号、1986年１月発行の文献「IEEE J.Quantum Electro
nics Vol.QE−22 No.1 69乃至78頁」、1987年発行の文
献「CLEO′87 第52乃至53頁 著者J.A.Valdmanis」、1
987年発行の文献「LLE Review ７月〜９月号 第158乃
至163頁」など）。 第11図、第12図は上記文献に開示されている電圧測定
の原理図であつて、第11図、第12図の各光プローブ1A、
1Bには、結晶のＺ軸が底端面2A、2Bと平行となるように
切出された電気光学材料3A、3Bが用いられている。 なお第11図においては、電気光学材料3Aの底端面2Aに
は更に誘電体多層膜による全反射ミラー４が設けられて
いる。 被測定物５は、測定されるべき電圧を発生する電極６
の他に、この電極６からの電気力線を終端させるための
電極（例えばアース電極）７を有する構造のものであつ
て、被測定物５の電極６の電圧を測定するために、各光
プローブ1A、1Bを第11図、第12図に示すような位置で、
且つ、各電気光学材料3A、3BのＺ軸が電極６、７を結ぶ
線と平行になるように配置して、被測定物５の表面に対
して水平方向の電界（電気力線）強度を検出するように
している。 即ち水平方向の電界強度に応じて電気光学材料3A、3B
の屈折率が変化するので、第11図では光ビームI₁を光プ
ローブ1Aの中心軸線C_L−C_Lに沿って入射させ、全反射ミ
ラー４で反射させ、また第12図では光ビームI₁を光プロ
ーブ1Bの内面で３回全反射させて、それぞれ光プローブ
1A、1Bから出射する光ビームR₁の偏光状態の変化を抽出
して水平方向の電界強度を検出し、これにより電圧を測
定している。 一方、レーザダイオードからの出力光は、励起電流や
温度が変化すると、その発光波長や光強度が変化する。
又、縦モードの競合や、モードホツピングによつても光
強度が変化する。このような光強度の変動を低減する方
法としては、レーザダイオード光の一部をフオトダイオ
ード（PD）等の受光素子で受光し、検出した光強度レベ
ルと予め設定したレベルとの誤差信号を求めて、これを
レーザダイオードを駆動する励起電流源にフイードバツ
クする方法が知られている。このような技術は、既に、
コンパクトデイスク（CD）プレーヤの光ピツクアツプ等
に使用されている。 しかしながら、従来の光強度変動の低減方法は、全
て、連続光（連続発振（CW）光又は直流（DC）光）を発
生するレーザダイオードに適用されており、パルス光を
発生するときの該パルス光の光強度のノイズについては
未だ議論されておらず、パルス光強度を安定化する試み
もなかつた。 特に、上記のように、非常に短い光パルスをサンプリ
ングゲートとして用い、前記光学効果を利用して電気信
号を非接触で計測する電気光学（Ｅ−Ｏ）サンプリング
等の分野では、パルス光のパルス幅が時間分解能を決定
するため、短パルス光が必要である。時間分解能の観点
からは、パルス幅がピコ秒〜フエムト秒のパルス光を発
生する色素レーザが有利であるが、装置が大型になる。
このため、簡便、簡単、安価、小型なレーザダイオード
をパルス光源として用いることが考えられる。 現在、レーザダイオードを用いて発生可能な短パルス
光のパルス幅は、200〜２ピコ秒程度である。又、波長
はレーザダイオードの種類によつて変わり、通常670nm
〜1.5μｍ程度である。又、レーザダイオードのパルス
光の第２高調波を発生させれば、340nm程度までのパル
ス光が得られる。このような光パルスの繰返し周波数
は、目的によつても異なるが、一般に0.1〜200MHzであ
る。又、技術的にはGHz領域の超高繰返しパルス光や、
数百Hz程度のパルス光も発生可能である。

【発明が達成しようとする課題】

しかしながら、上記のような光プローブ1A、1Bを用い
る電圧測定装置では、原理的に、被測定物５の２つの電
極６、７の間の電界強度を測定できるのみであり、被測
定物５の電極６の絶対電圧を測定することができないと
いう問題があった。 又、実験によると、上記のような高繰返し光パルスを
計測に利用する場合、光パルスの強度揺らぎが測定可能
範囲の下限を制限することが判明した。説明を簡単にす
るため、第13図に示すような装置で、試料10のパルス光
に対する透過率を測定する場合を例にとつて説明する。 この第13図の装置において、光パルスはレーザダイオ
ード（LD）パルス光源12に内蔵されたレーザダイオード
12A（第14図参照）で発生し、該パルスの繰返し周波数
は発振器14で制御される（例えば繰返し周波数100MHz、
パルス幅50ピコ秒、波長830nm）。該LDパルス光源12
は、例えば第14図に示す如く構成されており、LD12Aに
バイアス電流を流しておき、これに、例えばステツプリ
カバリダイオードを用いた電気パルス発生器12B（例え
ば、ヒユーレツト パツカード社の33002A型コムゼネレ
ータ（登録商標））から負のパルスを加えて、LD12Aを
駆動するようにしている。 前記レーザダイオード（LD）12Aで発生したパルス光
は、発振器15によつて駆動されているチヨツパ16（例え
ばチヨツピング周波数1kHz）を介して、試料10に入射
し、その一部が吸収されて出力光となる。出力光はレン
ズ18で集光され、例えばフオトダイオード（PD）からな
る光検出器20で受光される。この光検出器20の出力信号
は、低ノイズアンプ22で増幅され、ロツクインアンプ24
で周期検出される。該ロツクインアンプ24の参照信号
は、前記発振器15で発生されるチヨツパ信号とされてい
る。ここで、光検出器20や低ノイズアンプ22で発生する
ノイズは、透過光自体のノイズより充分に小さくしてお
く。 前記ロツクインアンプ24の出力は、例えば出力計26に
出力され、透過率が表示される。 なお、第13図の装置では、測定ノイズを低減して測定
精度を向上するために、チヨツパ16とロツクインアンプ
24を使用して同期検出しているが、簡便な測定では、こ
れらは不要であり、光検出器20の出力を増幅して直接読
出してもよい。又、低ノイズアンプ22を省略して、ロツ
クインアンプ24に入力してもよい。 このような装置において、試料10のパルス光に対する
透過率が入射パルス光に対して非線形であるような場合
には、入射パルス光の光強度が充分小さいところまで測
定する必要が生じる。このとき、パルス発振LDのパルス
光のノイズが問題となり、測定下限を制限する。 第15図は、発明者が実験によつて求めたLDパルス光の
ノイズ特性の一例を示したものである。横軸は周波数、
縦軸は光電流のノイズの実効値（rms）をデシベル（d
B）表示で示したものである。縦軸の0 dB点は、光パル
スに含まれる光子数の平方根で決まるシヨツトノイズレ
ベル（理論限界）である。従つて、この第15図は、シヨ
ツトノイズレベルで規格化したLDパルス光のノイズレベ
ルを示している。従来方式によるノイズを、第15図に実
線Ａと×印で示すが、LDをパルス発振させたときのノイ
ズが、シヨツトノイズより10倍（20dB）以上大きく、従
つて、これをシヨツトノイズ域まで低減できる可能性が
あることがわかる。 第15図のデータは、第16図に示す如く、被測定LD12A
を、第14図に示したような構成の駆動回路30で駆動した
時のノイズを、光検出器20、低ノイズアンプ22、ロツク
インアンプ24、周波数掃引を行うための発振器（OSC）3
2、ノイズ検出回路34、デイスプレイ36からなるノイズ
成分測定装置を用いて測定することによつて得たもので
ある。 本発明は、前記のような現状を考慮してなされたもの
で、高繰返しパルス光の光強度が極めて安定で、且つ、
その光強度ノイズが少ない光パルスを得ることが可能
な、レーザダイオードを用いた低ノイズパルス光源を利
用して、被測定物の所定部分の絶対電位を測定すること
の可能な電圧測定装置を提供することを課題とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、電気光学効果を有する電気光学材料が配置
されている光プローブと、光プローブの電気光学材料に
入射させるための繰返しパルス光を出力する光源と、電
気光学材料から出射した光ビームの偏光状態を検出する
光検出手段と、可変電圧を出力する電圧印加手段とを備
え、絶対電位を測定するために前記光プローブには前記
電圧印加手段からの可変電圧が印加される補助電極が設
けられ、前記光源は、繰返しパルス光を発生するレーザ
ダイオードと、これを駆動する電気パルス発生器と、前
記レーザダイオードにバイアス電流を流す電流源と、前
記レーザダイオードの発光の一部を検出する光検出器と
を備え、該光検出器の出力信号に応じて、前記パルス光
の光強度が一定となるように、前記電流源のバイアス電
流、及び、前記電気パルス発生器で発生するパルス信号
の振幅の少なくとも一方を変調制御する低ノイズパルス
光源とし、且つ、光を検出して制御するフイードバツク
系の時定数を、パルス光の繰返し周期より長くするとと
もに、前記フイードバツク系の周波数特性にピークを持
たせて特定周波数域のノイズを低減し、計測系に使用す
るロツクインアンプの参照記号の周波数が、前記特定周
波数域内の周波数となるようにすることにより、同じく
前記課題を達成したものである。 又、前記電気パルス発生器に、ステツプリカバリダイ
オードを用いたものである。 又、前記光検出器を、レーザダイオードと１組にして
同一パツケージ内に組込んだものである。

【作用及び効果】

上記のように構成された電圧測定装置では、光プロー
ブを被測定物の電圧測定部分の上方に接近させて位置決
めする。このように位置決めすると、電気光学材料の上
端面または光プローブの側面に設けられた補助電極への
印加電圧が“0"のときには、被測定物の電圧測定部分か
らの電気力線の大部分は、光プローブの中心軸線とほぼ
平行に電気光学材料を通つて補助電極に向かうので、電
気光学材料内には、電圧測定部分の電圧に比例した屈折
率変化が生じる。この屈折率変化によつて光源から出力
され電気光学材料に入射した光ビームはその偏光状態が
変化して電気光学材料から出射し、光検出手段において
この偏光状態の変化を検出することができる。 次で電圧印加手段から補助電極への印加電圧を徐々に
増加させると、被測定物の電圧測定部分の電圧との電位
差が減少するので、電気光学材料の屈折率変化は小さく
なり、光ビームの偏光状態の変化は徐々になくなる。光
検出手段において偏光状態の変化が検出できなくなつた
ときには、電圧印加手段からの印加電圧が電圧測定部分
の電圧と同じになつたものとみなされ、このときの補助
電極への印加電圧を電圧計で検知することによつて電圧
測定部分の絶対電圧を測定することができる。 更に、光源を、レーザダイオードを用いた低ノイズパ
ルス光源にし、電圧測定部分の電圧を電気光学材料への
光ビームでサンプリングすることによつて偏光状態の変
化を高時間分解検出できる。 第１図に、本発明に利用する低ノイズパルス光源の基
本構成の一例を示す。 まず、レーザダイオード（LD）38にバイアス電流を流
しており、更に、電気パルス発生器40からコンデンサC₁
を介して短パルス電気信号を印加して、LD38をパルス発
振させる。LD光の一部を分岐したもの、又は、LD38の他
端から出る光を、フオトダイオード（PD）等の光検出器
42で検出する。該光検出器42の出力は、LD光の強度に比
例しているので、これを増幅し、この信号により電流変
調回路44でLD38のバイアス電流を変調して、LD光の強度
が一定となるように制御する。この場合、フイードバツ
ク系の時定数は、LDパルス光の繰返し周期より充分長く
しておく。このようにすれば、LDパルス光の光強度が一
定になるように自動制御され、そのときのLD光のノイズ
も、前出第15図に破線Ｂと△印で示す如く低減される。 なお、第１図に示す基本構成では、光検出器42の出力
信号に応じて、電流変調回路44によりLD38に流すバイア
ス電流を変調制御するようにしていたが、LDパルス光の
光強度を一定とする構成はこれに限定されず、前記電気
パルス発生器40で発生するパルス信号の振幅を変調制御
してもよい。更に、両者を組合わせて、例えば所定周波
数以下の帯域では、前記電流変調回路44のバイアス電流
を変調制御し、所定周波数以上の帯域では、前記電気パ
ルス発生器40で発生するパルス信号の振幅を変調制御す
る構成としてもよい。 前記のような構成で、高繰返しパルス光の光強度を安
定化し、且つ、その光強度ノイズを減少させることがで
きる。従つて、このようなLDによる光パルスを、電気光
学効果を利用して電気信号を非接触で計測するＥ−Ｏサ
ンプリング等の分野に利用すると、計測の測定精度の向
上、測定可能下限の低減等が実現され、その効果は大で
ある。

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明
する。 第２図に示される実施例の電圧測定装置46において
は、光プローブ48内に電気光学効果を有するLiTaO3、Li
NbO3などの電気光学材料50が設けられている。電気光学
材料50は、その上端面50A、底端面50BがＺ軸から55゜傾
いた方位と垂直となるように切出され、上端面50A、底
端面50Bが光プローブ48の中心線Ａ−Ａと垂直になるよ
うに配置されている。電気光学材料50の底端面50Bには
誘電体多層膜などにより全反射ミラー52が設けられ、電
気光学材料50の上端面50Aには補助電極54が設けられて
いる。補助電極54は透明なものであつて、この補助電極
54には光プローブ48の側面に設けられた外部電極56を介
して電圧印加装置58からの電圧Vsが印加されるようにな
つている。電圧印加装置58は、電圧Vsを可変に発生する
電源58Aと、電圧Vsを検知する電圧計58Bとから構成され
ている。さらに電圧測定装置46は、光プローブ48の電気
光学材料50に入射させるための光ビームI₀を出力する低
ノイズパルス光源60と電気光学材料２から出射した光ビ
ームR₀の偏光状態変化を検出する光検出手段62とを有す
る装置64を備えている。 前記低ノイズパルス光源60は、第１図に示した基本構
成を具体化したもので、第３図に示す如く、LD38の発光
の一部を検出するための、逆バイアスで使用されるピン
フオトダイオード（PIN−PD）43と、該PIN−PD43で受光
して得た光電流信号を反転増幅し、出力信号の直流レベ
ルを変更する第１のアンプ45A、及び、該第１のアンプ4
5Aの出力を反転して増幅する反転型の電流増幅器として
動作する第２のアンプ45Bからなる電流変調回路44と、
から主に構成されている。 前記第１のアンプ45Aのフイードバツクループには、
コンデンサC₂が入れられており、第１のアンプ45Aの時
定数が、パルス光の繰返し周期より長くなるようにされ
ている。 又、前記第２のアンプ45Aのフイードバツクループ中
には、ダイオードＤが設けられ、バイアス電流の最小値
を零として、逆向きのバイアス電流が流れないようにし
ている。 他の点に関しては、第１図の基本構成と同じであるの
で、詳細な説明は省略する。 次に、上記のような構成の電圧測定装置46によつて集
積回路などの被測定物の電圧を測定する際の操作を説明
する。 第４図（Ａ）、（Ｂ）は被測定物５が、測定されるべ
き電圧を発生する電極６の他にこの電極６からの電気力
線を終端させるための電極（例えばアース電極）７を有
する構造のものである場合に、この被測定物５の電極６
の電圧V₀を測定する仕方を説明するための図である。 被測定物５の電極６の電圧V₀を測定するに際して、先
づ光プローブ48の先端を電極６の上方に電極６に接近し
て位置させる。このときに光プローブ48の先端が電極６
に接触しても良い。次いで、電圧印加装置58からの電圧
Vsを“0"に初期設定し光プローブ１の補助電極５を接地
電位にする。 第４図（Ａ）にはこのときの状態が示されており、電
極６の電圧V₀による電気力線の大部分は、電気光学材料
50内を光プローブ48の中心軸線Ａ−Ａとほぼ平行に通り
補助電極56に向かう。これにより、電気光学材料50内に
は電界強度V₀に比例した屈折率変化が生じる。 底ノイズパルス光源60からの光ビームI₀は、光プロー
ブ48の中心軸線Ａ−Ａに沿つて透明な補助電極56を透過
し電気光学材料50に入射して、電気光学材料50内でその
偏光状態が上記屈折率変化に応じて変化し即ち変調され
て光ビームR₀となつて電気光学材料50から出射する。電
気光学材料50から出射した光ビームR₀は、補助電極５を
透過し光検出手段62においてその偏光状態の変化すなわ
ち変調結果が検出される。 次いで、電圧印加装置58からの電圧Vsを“0"から徐々
に増加すると、被測定物の電極６の電圧V₀と電圧Vsとの
電位差“V₀−Vs"が徐々に小さくなるので、第４図
（Ｂ）に示すように電極６からの電気力線は他の電極７
に向うようになり、電気光学材料50内の電界強度は小さ
くなる。これにより電気光学材料50の屈折率変化も小さ
くなつて光ビームR₀の偏光状態の変化も小さくなる。こ
のようにして電圧Vsを徐々に増加し、光検出手段62で光
ビームR₀の偏光状態の変化を検出できなくなつたときに
は、電圧印加装置58からの電圧Vsが電極６の電圧V₀と同
じになつたことを意味するので、このときの電圧Vsを電
圧計58Bで検知することによつて電極６の絶対電圧V₀を
測定することができる。 一方、低ノイズパルス光源60において、例えばLD38の
パルス光強度が大きくなると、PIN−PD43の光電流が増
加し、ａ点の電位が上がる。すると、第１のアンプ45A
の出力電圧が下がり、その結果、第２のアンプ45Bの出
力電流（図の矢印の方向を正とする）、即ち、バイアス
電流が減少する。従つて、LD38の出力光の強度が減少
し、一定に制御される。 前記電気光学材料50は、上端面50A、底端面50BがＺ軸
から55゜傾いた方位と垂直となるように切出されている
ので、光プローブ48の中心軸線Ａ−Ａに沿つて入射する
光ビームI₀の偏光状態変化を最大にすることができて偏
光状態変化の検出感度を高めることができ、これにより
絶対電圧V₀を精度良く検出できる。 第４図（Ａ）、（Ｂ）では、被測定物５が電極６から
の電気力線を終端させるための電極７を有する構造とな
つているが、この実施例の電圧測定装置では電極７に相
当する電極が設けられていない被測定物に対しても所定
部分の絶対電圧を測定できる。 第５図（Ａ）、（Ｂ）は被測定物80が測定されるべき
電圧を発生する電極81だけを有している構造のものであ
る場合に、この電極81の電圧V₀を測定する仕方を説明す
るための図である。この場合にも第４図（Ａ）、（Ｂ）
で説明したと同様に、先づ光プローブ１の先端を電極81
の上方に電極81に接近して位置させ、電圧Vsを“0"に初
期設定する。 第５図（Ａ）にはこのときの状態が示されており、電
極81の電圧V₀による電気力線は、電気光学材料48を通つ
て補助電極54に向かい電気光学材料48内には電界強度V₀
に比例した屈折率変化が生じ、これに応じて光ビームR₀
の偏光状態が変化する。電圧Vsを“0"から増加すると、
第５図（Ｂ）に示すように電気光学材料48内の電界強度
は小さくなり、電圧Vsが電圧V₀となつたときに光ビーム
R₀の偏光状態の変化を検出できなくなるので、このとき
の電圧Vsを検知することによつて電極81の絶対電圧V₀を
測定できる。 第６図は本発明の第２実施例に係る電圧測定装置47の
構成図であつて、第２図と対応した個所には同様の符号
を付している。この電圧測定装置においては、補助電極
55が光プローブ49の側面に電気光学材料50の上端面50A
に接近して設けられており、この補助電極12には電圧印
加装置58からの電圧Vsが直接印加されるようになつてい
る。補助電極55は光プローブ49内に存在しないので、こ
れを透明のものとせずとも良い。また補助電極55は、電
気光学材料50の周囲を取り囲んでも良いし、その一部の
みに設けられても良い。 補助電極55を上記のように設けた場合にも、第４図
（Ａ）、（Ｂ）、第５図（Ａ）、（Ｂ）に示したと同様
に光プローブ49の先端を被測定物５、80の電極６、81の
上方に接近して位置させ、補助電極55に加わる電圧Vsを
“0"から徐々に増加させて光ビームR₀の偏光状態の変化
がなくなつたときの電圧Vsを検知することによつて電極
６、81の絶対電圧V₀を測定することができる。 次に前記低ノイズパルス光源41の具体的構成例を第７
図に示す。この具体例においては、前記アンプ45A、45B
が、個々のトランジスタやコンデンサ、抵抗等で構成さ
れている。又、LD38とPIN−PD43の１組を同一のパツケ
ージ64内に収納して、小型化を図つている。 次に、第８図を参照して、低ノイズパルス光源の他の
実施例を詳細に説明する。 この実施例では、電流源66からLD38に流す電流（DC）
バイアス電流を一定とし、一方、光検出器42で受光した
信号をアンプ68で増幅して、振幅制御可能な電気パルス
発生器40からLD38に印加するパルス電圧の振幅を変調す
るようにしている。 即ち、LDパルス光の強度が強い場合には、パルス電圧
の振幅を減少させるように制御する。このようにすれ
ば、LDパルス光の強度が一定となり、ノイズも減少す
る。 なお、前記第７図、第８図の実施例では、それぞれDC
バイアス電流とパルス電圧の振幅のいずれか一方を変調
するようにしていたが、これらを両方同時に行つてもよ
い。この場合、２つの変調方式の変調帯域を分けると効
果的である。例えば、DC〜1kHzの周波数をDCバイアス電
流で制御し、1kHz以上の周波数をパルス電圧の振幅で制
御することができる。 次に、第９図に示される本発明の第３実施例を詳細に
説明する。 この第３実施例の電圧測定装置69は、第１、第２実施
例で説明したフイードバツク系（光検出→増幅→制御）
に周波数特性を持たせ、これによつて得られた、第10図
に示すような規格化ノイズにおいて、ノイズが少い周波
数で計測系のロツクインアンプを同期するようにしたも
のである。 この実施例において、低ノイズパルス光源60における
LD38で発生されたレーザ光（サンプリング用の光パル
ス）は、例えば光フアイバ70を介して、被測定IC71の上
方に配された光プローブ48、49に導かれる。この光プロ
ーブ48、49は、例えばレンズ72と、ハーフミラー73と、
電気光学結晶50から構成されており、IC71を流れる電流
によつて、その表面に発生する電界による、電気光学結
晶50の屈折率の変化を利用して、前記サンプリング用の
光パルスを変調する。屈折率の変化によつて変調された
光パルスは、光検出器74で検出され、ロツクインアンプ
75を経て出力される。このロツクインアンプ75及びロツ
クイン周波数でのオンオフを電気回路に対して行うIC駆
動回路76は、電気パルスのオンオフ制御を行うための発
振器77の出力により制御されており、該IC駆動回路76か
ら前記電気パルス発生器40に同期信号が出力されてい
る。 このようにすれば、低ノイズの検出が可能である。
又、広い周波数域において低ノイズ化を図ることは一般
に困難であるが、特定周波数の所の低ノイズ化によつ
て、計測系全体の低ノイズ化を実現できる。 上述した各実施例では、光プローブ48、49の中心軸線
Ａ−Ａに沿つて光ビームI₀を入射させ光ビームR₀を出射
させるようにしているので、電気光学材料50の底端面50
Bに全反射ミラー52を設けたが、第12図に示したと同様
に入射した光ビームI₀を光プローブ48、49内で３回全反
射させて出射させるようにすれば、全反射ミラーを設け
ずとも良い。又光プローブ48、49に入射する光ビームI₀
は、空間分解能を良くするために集光されていても良い
し、空間分解能が要求されない場合には集光されていな
くとも良い。 又、上述した各実施例において、光プローブ48、49の
内面あるいは装置の各光学素子には光ビームの不要な反
射、散乱を防止するために無反射コーテイングが施され
ているのが良い。この結果、光プローブ48、49、その他
で構成される光変調器の消光比を向上させることができ
光バイアスを下げて大きな変調度を得ることができる。
又多重反射を防止できるので、異なつた偏光状態の光を
低下させて精度の良い測定ができる。 又光プローブ48、49の内壁を黒色塗料で塗布して散乱
光を防止するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るレーザダイオード（LD）を用い
た低ノイズパルス光源の基本構成の一例を示すブロツク
線図、第２図は、本発明の第１実施例の構成を示す一部
回路図を含む断面図、第３図は、第１実施例における低
ノイズパルス光源の具体的構成の例を示す回路図、第４
図は、第１実施例により被測定物の電圧を測定する過程
を示す断面図、第５図は、第１実施例により他の被測定
物の電圧を測定する過程を示す断面図、第６図は、本発
明の第２実施例の構成を示す一部回路図を含む断面図、
第７図は低ノイズパルス光源の他の構成例を示す回路
図、第８図は、更に他の低ノイズパルス光源の構成例を
示す回路図、第９図は、本発明の第３実施例に係る電圧
検出装置の構成を示すブロツク線図、第10図は同第３図
実施例における規格化ノイズを示す線図、第11図及び第
12図は従来の光プローブによる電圧測定の原理を示す断
面図、第13図は、従来技術の問題点を説明するための、
透過率測定装置の一例の構成を示すブロツク線図、第14
図は、第13図の装置で用いられているLDパルス光源の構
成の例を示すブロツク線図、第15図は、従来例及び本発
明の実施例におけるLDパルス光のノイズレベルの周波数
特性を比較して示す線図、第16図は、第15図のデータを
得るために用いたノイズ成分測定装置の一例を示すブロ
ツク線図である。 ５、80……被測定物、 38……レーザダイオード（LD）、 40……電気パルス発生器、 42……光検出器、 46、47、69……電圧測定装置、 48、49……光プローブ、 50……電気光学材料、 52……全反射ミラー、 54、55……補助電極、 56……外部電極、 58……電圧印加装置、 60……低ノイズパルス光源、 62……光検出手段、 64……パツケージ、 75……ロツクインアンプ。

フロントページの続き (72)発明者 中村 卓也 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−20388（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−98973（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−94270（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−145356（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気光学効果を有する電気光学材料が配置
   されている光プローブと、光プローブの電気光学材料に
   入射させるための繰返しパルス光を出力する光源と、電
   気光学材料から出射した光ビームの偏光状態を検出する
   光検出手段と、可変電圧を出力する電圧印加手段とを備
   え、絶対電位を測定するために前記光プローブには前記
   電圧印加手段からの可変電圧が印加される補助電極が設
   けられ、前記光源は、繰返しパルス光を発生するレーザ
   ダイオードと、これを駆動する電気パルス発生器と、前
   記レーザダイオードにバイアス電流を流す電流源と、前
   記レーザダイオードの発光の一部を検出する光検出器と
   を備え、該光検出器の出力信号に応じて、前記パルス光
   の光強度が一定となるように、前記電流源のバイアス電
   流、及び、前記電気パルス発生器で発生するパルス信号
   の振幅の少なくとも一方を変調制御する低ノイズパルス
   光源であり、光を検出して制御するフイードバツク系の
   時定数を、パルス光の繰返し周期より長くするととも
   に、該フイードバツク系の周波数特性にピークを持たせ
   て特定周波数域のノイズを低減し、計測系に使用するロ
   ツクインアンプの参照信号の周波数が、前記特定周波数
   域内の周波数となるようにしたことを特徴とする電圧測
   定装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記電気パルス発生器
   が、ステツプリカバリダイオードを用いたものであるこ
   とを特徴とする電圧測定装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記光検出器
   が、レーザダイオードと１組にして同一パツケージ内に
   組込まれたものであることを特徴とする電圧測定装置。