JP2777268B2 - レーザダイオードを用いた低ノイズパルス光源及びこの光源を用いた電圧検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、レーザダイオードを用いて、高繰返し（例
えば繰返し周波数0.1〜200M Hz）の短パルス光（例えば
パルス幅200〜２ピコ秒）を得るパルス光源に係り、特
に、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い光パルスを得ることが可能な低
ノイズパルス光源及びこの低ノイズパルス光源を用いた
電圧検出装置に関するものである。

【従来の技術】

レーザダイオード（LD）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。
又は、縦モードの競合や、モードホッピングによっても
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ォトダイ
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ィードバ
ックする方法が知られている。このような技術は、既
に、コンパクトディスク（CD）プレーヤの光ピックアッ
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
もなかった。 一方、例えば、非常に短い光パルスをサンプリングゲ
ートとして用い、電気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（IEEE
Journal of Quantum Electronics,Vol,QE−22,No.1,J
an.1986のPP69−78参照）、非常に短い光パルスを使っ
てレーザ励起螢光を測定する螢光寿命測定（Rev.Sci.In
strum.59（４）,April1988のPP663−665参照）、光電検
出器、光集積回路（OE IC）等の応答特性評価、光電子
増倍管を用いた時間相関光子計数法等の分野では、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って変わり、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、目的によっても異なるが、一般に0.1〜200M Hzであ
る。又、技術的にはG Hz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。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、発明者等の実験によると、このような高繰
返し光パルスを計測に利用する場合、光パルスの強度揺
ぎが測定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７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って説
明する。この第７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８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10
0M Hz、パルス幅50ピコ秒、波長830nm）。該LDパルス光
源12は、例えば第８図に示す如く構成されており、LD12
Aにバイアス電流を流しておき、これに、例えばステッ
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、ヒューレット パッカード社の33002A型コム
ゼネレータ（登録商標））から負のパルスを加えて、LD
12A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ョッパ16（例え
ばチョッピング周波数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、例えばフォトダイオード（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、ロックインアンプ24
で同期検出される。該ロックインアップ24の参照信号
は、前記発振器15で発生されるチョッパ信号とされてい
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。 前記ロックインアンプ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７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、チョッパ16とロックインアンプ
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、ロッ
クインアンプ24で代用してもよい。 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９図は、発明者等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
（dB）表示で示したものである。縦軸の0dB点は、光パ
ルスに含まれる光子数の平方根で決まるショットノイズ
レベル（理論限界）である。従つて、この第９図は、シ
ョッ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９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、ショットノイズより10倍（20dB）以上大きく、
従って、これをショッ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９図のデータは、第10図に示す如く、被測定LD12A
を、第８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、ロック
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、ディスプレイ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って得たもので
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提供す
ることを課題とする。 又、上記のような低ノイズパルス光源を用いて、高精
度で、電気光学効果を利用して電圧を測定する装置を提
供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

本発明は、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、計測系
で使用するロックインアンプとを備え、前記光検出器の
出力信号に応じて、前記パルス光の光強度が一定で、且
つ、その光強度ノイズが少なくなるように、光を検出し
て制御するフィードバック系の周波数特性を、前記電流
源のバイアス電流を変調制御して、前記ロックインアン
プの参照信号の周波数にピークを持たせるようにしたこ
とを特徴とする、レーザダイオードを用いた低ノイズパ
ルス光源ことにより、前記課題を達成するものである。 又、前記電流源のバイアス電流を変調制御することに
より、前記課題を達成したものである。 又、本発明は、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、計
測系で使用するロックインアンプとを備え、前記光検出
器の出力信号に応じて、前記パルス光の光強度が一定
で、且つ、その光強度ノイズが少なくなるように、光を
検出して制御するフィードバック系の周波数特性を、前
記電気パルス発生器で発生するパルス信号の振幅を変調
制御して、前記ロックインアンプの参照信号の周波数に
ピークを持たせるようにしたことを特徴とする、レーザ
ダイオードを用いた低ノイズパルス光源により、前記課
題を達成したものである。 又、前記光を検出して制御するフィードバック系の時
定数を、パルス光の繰返し周期より長くすることによ
り、前記課題を達成したものである。 又、本発明は、被測定物の所定部分の電圧によって屈
折率が変化する電気光学材料を備え、該電気光学材料に
入射される光の変化により電圧を検出する電圧検出装置
において、繰返しパルス光を発生するレーザダイオー
ド、これを駆動する電気パルス発生器、前記レーザダイ
オードにバイアス電流を流す電流源、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、及び、計測系に
使用するロックインアンプを備え、前記光検出器の出力
信号に応じて、前記パルス光の光強度が一定で、且つ、
その光強度ノイズが少なくなるように、光を検出して制
御するフィードバック系の周波数特性を、前記電流源の
バイアス電流を変調制御して、前記ロックインアンプの
参照信号の周波数にピークを持たせるようにした、レー
ザダイオードを用いた低ノイズパルス光源を設け、この
低ノイズパルス光源からのパルス光を前記電気光学材料
に入射させるようにして、前記課題を達成したものであ
る。 又、本発明は、被測定物の所定部分の電圧によって屈
折率が変化する電気光学材料を備え、該電気光学材料に
入射される光の変化により電圧を検出する電圧検出装置
において、繰返しパルス光を発生するレーザダイオー
ド、これを駆動する電気パルス発生器、前記レーザダイ
オードにバイアス電流を流す電流源、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、及び、計測系に
使用するロックインアンプを備え、前記光検出器の出力
信号に応じて、前記パルス光の光強度が一定で、且つ、
その光強度ノイズが少なくなるように、光を検出して制
御するフィードバック系の周波数特性を、前記電気パル
ス発生器で発生するパルス信号の振幅を変調制御して、
前記ロックインアンプの参照信号の周波数にピークを持
たせるようにしたレーザダイオードを用いた低ノイズパ
ルス光源を設け、この低ノイズパルス光源からのパルス
光を前記電気光学材料に入射させるようにして、前記課
題を解決するものである。 又、前記電気光学材料を、被測定物の所定部分の電圧
の影響を受ける第１の電気光学材料と、該第１の電気光
学材料の自然複屈折による位相差を補償するように配置
されている第２の電気光学材料と、を含んで構成し、前
記第２の電気光学材料は、前記第１の電気光学材料と同
じ材料で形成し且つ前記第１の電気光学材料と光の進行
方向に同じ長さとし、電気光学結晶の光学軸に沿って整
列させ、前記低ノイズパルス光源からのパルス光を前記
光の進行方向に沿って、前記第１及び第２の電気光学材
料に入射させることにより、前記課題を達成したもので
ある。 又、前記第２の電気光学材料を、その光学軸が前記第
１の電気光学材料の光学軸と直交するように配置するこ
とにより、前記課題を達成したものである。 又、前記第２の電気光学材料を、その光学軸が前記第
１の電気光学材料の光学軸と平行となるように配置し、
前記第２の電気光学材料と前記第１の電気光学材料との
間には光の偏光成分を90゜回転させる手段を設けること
により、前記課題を達成したものである。 又、前記電気光学材料を、被測定物の所定部分の電圧
の影響を受ける第１の電気光学材料と、該第１の電気光
学材料の自然複屈折による位相差を補償するように配置
されている第２の電気光学材料と、を含んで構成し、前
記第１の電気光学材料と前記第２の電気光学材料との間
に第１の透明電極を設けると共に、前記第２の電気光学
材料の前記第１の透明電極が設けられている側とは反対
の側に第２の透明電極を設け、前記低ノイズパルス光源
のパルス光を前記第１及び第２の電気光学材料に入射さ
せることにより、前記課題を達成したものである。 又、前記第１の透明電極を接地電位に保持し、前記第
２の透明電極には、第１の電気光学材料からの出射光か
ら直流成分を取除いた出射光が前記第２の電気光学材料
から出力させるよう電圧を印加することにより、前記課
題を達成したものである。 又、本発明は、前記電気光学材料を、光プローブ内の
所定位置に位置決めし、前記低ノイズパルス光源から出
射されるパルス光を前記光プローブの中心軸線に沿って
入射させ、前記電気光学材料の先端部には入射する前記
パルス光を反射させるための反射手段を設け、電気光学
材料の反射手段の設けられている側とは反対の側には透
明電極を設けることにより、前記課題を達成したもので
ある。 又、前記透明電極を、表面が前記光プローブの中心軸
線と垂直となるよう設定するうことにより、前記課題を
達成したものである。 又、前記電気光学材料は、電圧の検出されるべき被測
定物の複数の測定位置を覆うように位置決めされ、被測
定物の複数の測定位置に対応した電気光学材料の各部分
には前記低ノイズパルス光源からのパルス光が入射して
電気光学材料の前記各部分の走査が行われ、電気光学材
料の前記各部分からの出射光の偏光状態の変化に基づき
被測定物の複数の測定位置の電圧が検出されることによ
り、前記課題を達成したものである。 又、前記電気光学材料は、電圧の検出されるべき被測
定物の複数の位置を覆うように位置決めされ、被測定物
の特定位置に対応した前記電気光学材料の特定部分の各
々には、前記低ノズルパルス光源からの光ビームを所望
のパターンに多数に分割した入射光がそれぞれ入射する
ようになっており、前記電気光学材料の前記特定部分か
らの出射光の偏光状態の変化は検出器により検出するこ
とにより、前記課題を達成したものである。 又、光源からの光ビームを、マイクロレンズアレイに
よって格子状パターンの多数の入射光に分割するように
して、前記課題を達成したものである。 又、前記電気光学材料は、電圧の検出されるべき被測
定物の複数の二次元的位置を覆うように位置決めされ、
被測定物の前記複数の二次元的位置に対応した前記電気
光学材料の各二次元的部分には、前記低ノイズパルス光
源からの光ビームが平行光となって一様に入射し、前記
電気光学材料の前記複数の二次元的部分からの出射光の
偏光状態の変化を検出器により検出することにより、前
記課題を達成したものである。 更に又、前記電気光学材料は、電圧の検出されるべき
被測定物の複数の二次元的位置を覆うように位置決めさ
れ、被測定物の前記複数の二次元的位置に対応した前記
電気光学材料の各二次元的部分には、前記低ノイズパル
ス光源からの短いパルス幅の光ビームが平行光となって
一様に入射し、前記電気光学材料の前記複数の二次元的
部分からの出射光の偏光状態の変化を検出器により検出
するようになっており、更に被測定物の配線形状を観測
するために前記低ノイズパルス光源とは異なる波長の光
ビームを出力する観測用光源と、該観測用光源からの光
ビームと前記低ノイズパルス光源からの光ビームとを切
換えて前記電気光学材料に入射させる切換手段と、被測
定物の配線形状を観測する際には、前記偏光状態の変化
を検出する際と異なる位相に出射光の位相を調整する位
相補償手段と、前記出射光の偏光状態の変化に基づいて
測定される被測定物の二次元的位置の電圧を前記検出器
により観測された被測定物の配線形状に乗畳させて表示
する表示手段と、被測定物の二次元的位置の電圧変化を
サンプリング測定するために前記低ノイズパルス光源か
らの光ビームの電気光学材料への入射タイミングをずら
す可変遅延手段とを備えることにより、前記課題を達成
したものである。

【作用及び効果】

第１図に、第１発明に係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
しておき、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、フォトダイオード（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、この信号により安定化
電流変調回路44でLD38のバイアス電流を広い周波数帯域
にわたって変調して、LD光の強度が一定で、且つ、その
光強度ノイズが少なくなるように制御する。この場合、
フィードバック系の時定数は、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９図に破線Ｂと△印で示す如く
低減される。 又、この基本構成では、前記フィードバック系（光検
出→増幅→制御）に周波数特性を持たせ、これによって
得られた、第５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ックインアンプ（第６
図の符号62参照）を同期するようにしている。 前記安定化電流変調回路44は、光検出器42からの出力
信号とレベル信号とを比較し、光強度のうち、温度変化
や時間的ドリフト等のDC成分を一定にする光強度信号比
較回路44Aと、光検出器42の出力信号から、光強度ノイ
ズを抽出し、高速に変化するリップル等のAC成分を安定
化させるための光強度ノイズ抽出回路44Bと、これらの
光強度信号比較回路44A及び光強度ノイズ抽出回路44Bか
らの出力信号に基づいて電流を変調する電流変調回路44
Cと、から構成されている。 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、安定化電流変調回路44によりLD38に流す
バイアス電流を広い周波数帯域にわたって変調制御する
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を、第
４図に示されるように、光検出器42と安定化電気パルス
発生器41で置き換え、前記光検出器42からの出力信号に
より前記安定化電気パルス発生器41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、前記安定化電流
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、前記安定化電気パルス発生器41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、種々の
計測、例えばＥ−Ｏサンプリング、螢光寿命測定、光電
検出器、OE IC等の応答特性評価、光電子増倍管を用い
た時間相関光子計数法等の分野に用いることができ、こ
れらの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、特に電圧検出装置に適用した場合その効果は
大である。 本発明では、被測定物、例えば集積回路の所定部分の
電圧の影響を受ける第１の電気光学材料の他に、第１の
電気光学材料の自然複屈折による位相差を補償するよう
に配置された第２の電気光学材料が設けられている。こ
のような構成では、例えば第２の電気光学材料に所定の
偏光成分を持つ入射光が入射すると、第２の電気光学材
料内では、自然複屈折による位相差によってその偏光状
態が変化する。次いでこの入射光が第１の電気光学材料
に入射すると、第１の光学電気材料内では、自然複屈折
による位相差によってその偏光状態が第２の電気光学材
料とは反対の向きに変化し、更に被測定物の所定部分の
電圧によりその偏光状態は変化する。これにより、自然
複屈折による位相差に基づく偏光状態の変化は相殺さ
れ、偏光状態は被測定物の所定部分の電圧だけによって
変化する。 又、本発明では、第１の電気光学材料と第２の電気光
学材料との間に第１の透明電極を設け、この第１の透明
電極を例えば接地電位に保持し、第２の電気光学材料の
第１の透明電極が設けられている側とは反対の側に第２
の透明電極を設け、この第２の透明電極に例えば所定の
可変電圧を加える。このような構成では、第２の電気光
学材料は、第１の電気光学材料における自然複屈折によ
る位相差の影響を常に保証すると同時に、第２の透明電
極に電圧を印加することにより、第１の電気光学材料の
出射光の偏光状態から直流成分を取除き、更には温度変
化に追従して第２の透明電極の電圧を可変にすることに
より、直流成分の取除かれた出射光の偏光状態が温度変
化によって変動しないように常に補償している。 本発明では、電気光学材料の先端部に反射手段、例え
ば金属薄膜、誘電体多層膜鏡等を設ける一方、電気光学
材料の反射手段の設けられている側とは反対の側に透明
電極を設けている。この透明電極の表面を例えば光プロ
ーブの中心軸線と垂直になるように設定し、透明電極を
例えば接地電位に保持すると、被測定物の所定部分の電
圧による電気力線は、電気光学材料内で、光プローブの
中心軸線と平行になる。これにより、電気光学材料の屈
折率変化は、電気光学材料全体にわたって均一なものと
なり、光ビームの偏光状態を、被測定物の所定物の電圧
と正確に対応させて、変化させることができる。 本発明では、電圧の検出されるべき被測定物の複数の
測定位置を覆うように電気光学材料を位置決めし、被測
定物の複数の測定位置に対応した電気光学材料の各部分
に光ビームを入射させて、これらの各部分を走査する。
この走査は、例えば可動ミラー、音響光学偏向器等によ
って光ビームを偏向させて行ってもよいし、あるいは電
気光学材料及び被測定物を移動させて行ってもよい。こ
のような走査による電気光学材料の各部分からの出射光
の偏光状態の変化に基づき、被測定物の複数の測定位置
の電圧を操作性良く検出することができる。 本発明では、電圧の検出されるべき被測定物の複数の
位置を覆うように電気光学材料を位置決めし、被測定物
の特定位置に対応した電気光学材料の特定部分の各々に
光源からの光ビームをマイクロレンズアレイ、ホログラ
フィックレンズ、あるいは空間光変調器により所望のパ
ターンに多数に分割して入射させる。電気光学材料の各
部分の屈折率は、各部分に対応した被測定物の各位置の
電圧によって変化しているので、所望のパターンに多数
に分割されて電気光学材料の各特定部分に入射した光ビ
ームは各々の偏光状態が電気光学材料の各特定部分の屈
折率変化に伴って変化し電気光学材料から出射光として
出力され、検出器、例えば二次元の光検出器アレイある
いはストリークカメラに入射する。これにより、検出器
において被測定物の特定位置、例えば特定の二次元的位
置の電圧を同時に検出することができる。 本発明では、電圧の検出されるべき被測定物の複数の
二次元的位置を覆うように電気光学材料を位置決めし、
被測定物の複数の二次元的位置に対応した電気光学材料
の各二次元的部分に光源からの光ビームを一様に入射さ
せる。電気光学材料の各二次元的部分の屈折率は、各二
次元的部分に対応した被測定物の各二次元的位置の電圧
によって変化しているので、電気光学材料の各二次元的
部分に入射した光ビームは各々の偏光状態が電気光学材
料の各二次元的部分の屈折率変化に伴って変化し、電気
光学材料から出射光として出力され、検出器、例えば二
次元の光検出器アレイあるいはストリークカメラに入射
する。これにより、検出器において被測定物の二次元的
位置の電圧を同時に検出することができる。 本発明では、被測定物の配線形状に重畳させて被測定
物の二次元的位置の電圧分布を表示するようになってい
る。これにはまず被測定物の配線形状を観測するため
に、切換手段によって観測用光源からの光ビームが電気
光学材料に入射するように切換え、位相補償手段によっ
て出射光の位相を観測用に調整する。このような切換
え、調整がなされると、観測用光源からの光ビームは平
行光として電気光学材料に入射し、電気光学材料を透過
して被測定物の表面に入射する。なお、電気光学材料の
底面には、観測用光源からの光ビームを透過させるが、
電圧検出用の光源からの光ビームを反射する誘電体多層
膜鏡が設けられているものとする。被測定物の表面に入
射した観測用光源からの光ビームは被測定物の表面の配
線形状により一部が反射されて電気光学材料から出射光
として出力される。電気光学材料から出力された出射光
は、位相補償手段を介して二次元の検出器に加わり、検
出器において被測定物の配線形状の可視像データとして
検出される。このようにして配線形状の可視像データを
検出した後、被測定物の二次元的位置の電圧を検出する
ために、切換手段によりパルス光源からの光ビームが電
気光学材料に入射するよう切換え、位相補償手段によっ
て出射光の位相を電圧検出用に調整する。このとき被測
定物の動作はパルス光と同期している必要がある。この
ような切換え、調整がなされると、前記と同様にして検
出器において１つのサンプリングタイミングにおける被
測定物の二次元的位置の電圧が検出される。次いで表示
手段は、検出器において検出された被測定物の配線形状
の可視像データをディスプレイ等に表示すると共に、こ
れに重畳させて１つのサンプリングタイミングにおける
被測定物の電圧分布を表示する。次いで可変遅延手段に
よってパルス光源からの光ビームを少し遅延させて前の
サンプリングタイミングとはす少しずれたタイミングで
被測定物の二次元的位置の電圧を検出し、表示手段によ
り表示する。これにより表示画面上では、被測定物の配
線形状に重畳させて、被測定物の二次元的位置の電圧分
布の時間的変化を目視によって観察できることになる。

【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。 本発明の第１実施例は、第１図に示した基本構成を具
体化したもので、第２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ォト
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46、及び、該第１のアンプ46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48からなる安定化電流変調回路44と、から
主に構成されている。 前記第１のアンプ46のフィ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46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48のフイードバックループ中に
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（計測系のロックインア
ンプ62を含む）基本構成と同じであるので、詳細な説明
は省略する。 以下、第１実施例の作用を説明する。 例えばLD38のパルス光強度が大きくなると、PIN−PD4
3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46の出力電圧が下がり、その結果、第２のア
ンプ48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。 該第１実施例の具体的構成例を第３図に示す。この具
体例においては、前記アンプ46、48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50内に収納し
て、小型化を図つている。 なお、第１〜第３実施例における計測系のロックイン
アンプについては、第４実施例において説明する。 次に、第４図を参照して、本発明の第２実施例を詳細
に説明する。 この第２実施例では、電流源52からLD38に流す直流
（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54で増幅して、広い周波数帯域にわ
たって振幅制御可能な安定化電気パルス発生器41からLD
38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。 前記安定化電気パルス発生器41は、アンプ54からの信
号をレベル信号と比較して、LDパルス光の強度のうち、
温度変化や時間的ドリフト等のDC成分を一定にする光強
度信号比較回路41Aと、高速に変化するリップル等のAC
成分を安定化させる光強度ノイズ抽出回路41Bと、これ
らの回路によりDC成分が一定にされ、且つノイズが抽出
された信号に基づいて、出力パルス電圧の振幅を変調す
る振幅変調回路41Cと、から構成されている。 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１、第２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（第
３実施例）。この第３実施例の場合、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、本発明の第４実施例を詳細に説明する。 この第４実施例は、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５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。 具体的には、例えば非接触のＥ−Ｏサンプリングに応
用した構成例を第６図に示す。この構成例において、LD
38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55を介して、被測定IC56の上方に
配された光プローブ58に導かれる。この光プローブ58
は、例えばレンズ58Aと、ハーフミラー58Bと、電気光学
結晶58Cから構成されており、IC56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58C
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60で検出され、ロツクインアンプ62を
経て出力される。このロツクインアンプ62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64は、電気パルスのオンオフ制御を行うための発振器
66の出力により制御されており、該IC駆動回路64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。 なお、前記実施例においては、本発明が、Ｅ−Ｏサン
プリングに適用されていたが、本発明の適用範囲はこれ
に限定されず、レーザ励起螢光を測定する螢光寿命測
定、光電検出器、OE IC等の応答特性評価、光電子増倍
管を用いて時間相関光子計数法等にも同様に適用できる
ことは明らかである。 次に前記低ノイズパルス光源を使用した電圧検出装置
の実施例を図面を参照して説明する。 第11図は、光ビームの偏光状態が被測定物の所定部分
の電圧によって変化することを利用して被測定物の電圧
を検出する型式の電圧検出装置の実施例を示す一部ブロ
ック図を含む断面図である。 第11図において電圧検出装置70は、光プローブ72と、
前記第１図〜第４図に示されると同様の低ノイズパルス
光源73と、低ノイズパルス光源73から出力される光ビー
ムを集光レンズ74を介して光プローブ72に案内する光フ
ァイバ75と、光プローブ72からの参照光をコリメータ76
を介して光電変換素子77に案内する光ファイバ77Aと、
光プローブ72からの出射光をコリメータ79を介して光電
変換素子80に案内する光ファイバ80Aと、光電変換素子7
7、80からの光電変換された電気信号を比較する比較回
路81とから構成されている。 前記光プローブ72内には、例えば光学的一軸性結晶の
タンタル酸リチウム（Li Ta O₃）からなる２つの電気光
学材料72A、72Bが配置されている。電気光学材料72A、7
2Bは、全く同じ材料（光学的一軸性結晶）で形成されて
おり、又光の進行方向の長さが互いに等しくなっている
が、電気光学材料72Aの光学軸と電気光学材料72Bの光学
軸とが互いに直交するように配置されている。 電気光学材料72Aの外周部と電気光学材料72Bの外周部
の一部とには、導電性電極82が設けられており、電気光
学材料72Bの先端部には金属薄膜あるいは誘電対多層膜
の反射鏡83が被着されている。 光プローブ72内には更に、コリメータ84と、集光レン
ズ85、86と、コリメータ84からの光ビームから所定の偏
光成分をもつ光ビームだけを抽出する偏光子87と、偏光
子87からの所定の偏光成分をもつ光ビームを参照光と入
射光とに分割する一方、電気光学材料72Aからの出射光
を検光子88に入射させるビームスプリッタ89とが設けら
れている。なお参照光、出射光は、それぞれ集光レンズ
85、86を介して光ファイバ77A、80Aに出力されるように
なっている。 又、導電性電極82は接地電位に保持されている。これ
により、電気光学材料72A内には電界が存在していない
ので、電気光学材料72Aの屈折率は、被測定物の所定部
分の電圧によっては変化しないようになっている。従っ
て、電気光学材料72A内を進む光ビームの偏光状態は、
電気光学材料72Aの自然複屈折による位相差によっての
み変化する。 一方、電気光学材料72Bは、被測定物の所定部分の電
圧により反射鏡83に誘導される電位と、導電性電極82の
接地電位との電位差により屈折率が変化するようになっ
ている。従って電気光学材料72B内を進む光ビームの偏
光状態は、被測定物の所定部分の電圧によって変化する
と共に、自然複屈折による位相差によって変化する。 なお、電気光学材料72Aの光学軸と電気光学材料72Bの
光学軸とは、前述のように互いに直交しているので、電
気光学材料72Aにおける光ビームの偏光状態の自然複屈
折に基づく変化と電気光学材料72Bにおける光ビームの
偏光状態の自然複屈折に基づく変化とは、互いに反対の
向きになる。 このような構成の電圧検出装置70では、偏光子87から
出力される所定の偏光成分の光ビームは、ビームスプリ
ッタ89を介して電気光学材料72Aに入射光として入射す
る。電気光学材料72Aに入射した入射光は、その偏光状
態が電気光学材料72Aの自然複屈折による位相差により
変化して電気光学材料72Aから電気光学材料72Bに入射す
る。ところで電気光学材料72Aと電気光学材料72Bとの光
の進行方向の長さは、前述のように互いに等しいので、
電気光学材料72Bに入射した入射光はその偏光状態が電
気光学材料72Bの自然複屈折による位相差により電気光
学材料72A内とは反対の方向に変化すると共に、反射鏡8
3の電位に基づく屈折率の変化により偏光状態が変化す
る。従って、入射光が反射鏡83に達した時点で、入射光
の偏光状態は、被測定物の所定部分の電圧に基づく電気
光学材料72Bの屈折率変化に対応して変化しており、自
然複屈折による位相差の影響は取除かれる。 又入射光が反射鏡83で反射され出射光として電気光学
材料72B、電気光学材料72Aを戻るときにも、全く同様に
して、自然複屈折による位相差に基づく偏光状態の変化
は相殺され、出射光の偏光状態は、被測定物の電圧に基
づく電気光学材料72Bの屈折率変化に対応して更に変化
する。従って、検光子88に入射する出射光の偏光状態
は、ビームスプリッタ89で分割される入射光の偏光状態
から変化しており、この変化には電気光学材料の自然複
屈折による位相差による効果は何ら含まれていない。 このような構成の電圧検出装置70では、検出に際し
て、光プローブ72の先端部を被測定物、例えば集積回路
（図示せず）に接近させる。これにより、光プローブ72
の電気光学材料72Bの先端部の屈折率が変化する。より
詳しくは、光学的一軸性結晶などにおいて、光の進行方
向と垂直な平面内における常光の屈折率と異常光の屈折
率との差が変化する。 低ノイズパルス光源73から出力された光ビームは、集
光レンズ74、光ファイバ75を介して光プローブ72のコリ
メータ84に入射し、更に偏光子87により所定の偏光成分
の強度Ｉの光ビームとなって、ビームスプリッタ89を介
して光プローブ72の電気光学材料72A、72Bに入射する。
なおビームスプリッタ89により分割された参照光、入射
光の強度はそれぞれI/2となる。電気光学材料72Bの先端
部83の屈折率は上述のように被測定物の電圧により変化
するので、電気光学材料72Bに入射した入射光は先端部
のところでその偏光状態が屈折率変化に依存して変化し
反射鏡83に達し、反射鏡83で反射され、電気光学材料72
Bから出射光として再びビームスプリッタ89に向かう。
電気光学材料72Bの先端部の長さをｌとすると、入射光
の偏光状態は電圧による常光と異常光との屈折率差及び
長さ2lに比例して変化する。ビームスプリッタ89に戻さ
れた出射光は、検光子88に入射する。 なお検光子88に入射する出射光の強度は、ビームスプ
リッタ89によりI/4となっている。検光子88が例えば偏
光子87の偏光成分と直交する偏光成分の光ビームだけを
通過させるように構成されているとすると、偏光状態が
変化して検光子88に入射する強度I/4の出射光は、検光
子88により、強度が（I/4）sin²〔（π/2）・V/V₀〕と
なって光電変換素子80に加わることになる。ここでＶは
被測定物の電圧、V₀は半波長電圧である。 比較回路81では、光電変換素子77において光電変換さ
れた参照光の強度I/2と、光電変換素子80において光電
変換された出射光の強度（I/4）・sin²〔（π/2）V/
V₀〕とが比較される。 出射光の強度（I/4）・sin²〔（π/2）V/V₀〕は、電
圧変化に伴う電気光学材料72Bの先端部83の屈折率の変
化によって変わるので、これに基づいて被測定物、例え
ば集積回路の所定部分の電圧を検出することができる。 このように第11図に示す電圧検出装置70では、光プロ
ーブ72の先端部を被測定物に接近させることで変化する
電気光学材料72Bの先端部の屈折率の変化に基づき、被
測定物の所定部分の電圧を検出するようにしているの
で、特に接触させることが困難で、又接触させることに
より被測定電圧に影響を与えるような集積回路の微細部
分などの電圧を、光プローブ72を接触させることなく検
出することができる。又光源としてパルス幅の非常に短
い光パルスを出力するレーザダイオードを含む低ノイズ
パルス光源73を用いて、被測定物の高速な電圧変化を非
常に短い時間幅でサンプリングすることにより、高速な
電圧変化をも精度良く検出することが可能となる。 なお、第６図の計測系におけるロックインアンプ62と
同様のロックインアンプ（図示省略）は比較回路81の出
力側に設ける。 ところで、第11図の電圧検出装置70の光プローブ72内
に用いられている電気光学材料は、自然複屈折を有する
ものが多い。例えば、光学的一軸性結晶のタンタル酸リ
チウム（Li Ta O₃）では、常光の屈折率n₀と異常光の屈
折率n_eとの差に比例した自然複屈折による位相差が生じ
る。この自然複屈折による位相差は、光学的一軸性結晶
に電圧が印加されていない場合でも生じ、この位相差に
より偏光状態が変化することになる。従って、電圧を印
加したときの屈折率変化による偏光状態の変化だけを抽
出し、被測定物の電圧を精度良く抽出しようとする際、
自然複屈折による位相差を相殺しなければならない。 又被測定物の所定部分の電圧を感度良く検出するため
に検光子88からの出射光から直流成分を取除く必要があ
る。 より詳しくは、所定部分の被測定電圧が直流電圧に重
畳した高速に変化する電圧である場合に、高速に変化す
る電圧成分のみを検出したいので、直流電圧に依存する
偏光状態の変化を取除く必要がある。 このため、ビームスプリッタ89と、電気光学材料との
間に位相補償器を設け、この位相補償器を調節すること
によって、電気光学材料から出力される出射光の偏光状
態の変化を電気光学材料に印加される電圧によるものの
みにすることができるようにしたものがあるが、電圧検
出開始時に位相補償器を所定の調節値に手動で調節した
としても、その後の温度変化によって電圧検出開始時に
設定された調節値は適当なものでなくなり、正確な検出
結果を電圧検出の全期間にわたって得ることができない
という問題がある。 上記実施例では、被測定物の所定部分の電圧の影響を
受ける電気光学材料72Bの他に、これと全く同じ材料で
形成された光の進行方向に同じ長さの電気光学材料72A
をその光学軸が電気光学材料72Bの光学軸と直交するよ
うに配置し、更に電気光学材料72A内に電界が存在しな
いようにすることで、これら電気光学材料72A、72Bの自
然複屈折による位相差に基づく光ビームの偏光状態の変
化を互いに相殺することができて、検光子88に入射する
出射光の偏光状態を電気光学材料72Bに加わる電圧だけ
に依存した量だけ入射光の偏光状態に対し変化させるこ
とができる。 又、これにより、電圧検出開始時に位相補償器を調節
するという煩雑な操作を何ら必要とせず、又環境の温度
が変化した場合でも電気光学材料72Aと電気光学材料72B
との自然複屈折による位相差を全く同じ変化をするの
で、自然複屈折による位相差に基づく偏光状態の変化を
常に相殺することができる。 上記実施例において、電気光学材料の自然複屈折によ
る位相差の補償は、第１と第２の電気光学材料を光学軸
が直交するように配置することにより行っているが、こ
れは、他の手段、例えば第12図に示される電圧検出装置
の第２実施例の光プローブ90のように、電気光学材料72
Cと電気光学材料72Bの光学軸を互いに直交させるかわり
に、λ/2板91を設けてもよい。 なお、電気光学材料72C、λ/2板91の外周部と電気光
学材料72Bの外周部の一部とには、導電性電極82が設け
られている。導電性電極82は接地電位に保持され、電気
光学材料72C内には電界が存在していない。 第13図は、本発明に係る電圧検出装置の第３実施例の
要部を示す断面図である。 第13図の電圧検出装置92では、前記と同一の低ノズル
パルス光源73が使用され、光プローブ93内に、第11図の
電圧検出装置70と同様にして光の進行方向の長さが互い
に等しく光学軸を直交させた配置の２つの電気光学材料
72A、72Bが設けられており、更に２つの電気光学材料72
A、72Bの間には透明電極94が設けられ、電気光学材料72
Aの透明電極94が設けられている側とは反対の側には透
明電極95が設けられている。 透明電極94、95は、前記光学材料72A、72Bへの入射
光、及び電気光学材料72A、72Bからの出射光を透過させ
るようになっており、使用に際し、透明電極94は接地電
位に保持され、透明電極95には可変電圧V_Bが加わるよう
になっている。即ち、電気光学材料72Bは被測定物の電
圧と透明電極94の接地電位との電位差により、屈折率が
変化し、電気光学材料72Aは透明電極95に加わる可変電
圧V_Bと透明電極94の接地電位との電位差により屈折率が
変化するようになっている。なお、透明電極94は、反射
鏡83と平行に配置されており、被測定物から反射鏡83を
介しての電気力線が電気光学材料72B内で電気光学材料7
2Bの中心軸線と平行となるようにしている。これによ
り、電気光学材料72B内の全ての位置で屈折率変化を均
一なものとしている。同様にして、透明電極95も透明電
極94と平行に配置されているので、電気光学材料72A内
での電気力線は電気光学材料72Aの中心軸線と平行にな
り、これにより、電気光学材料72A内の全ての位置で屈
折率変化を均一なものとしている。 このような構成の電圧検出装置92では、第11図の電圧
検出装置70と同様に電気光学材料72Aの長さを電気光学
材料72Bの長さと同じにし、又電気光学材料72Bと電気光
学材料72Aとの光学軸を互いに直交させているので、環
境温度が変化しても自然複屈折による位相差を常に相殺
することができる。又、透明電極95に所定の電圧V_Bを加
え、電気光学材料72Aに所定の屈折率変化を生じさせて
おくことにより、動作点を第14図に示す動作点P1からP2
に移行させ、電気光学材料72Bからの出射光から直流成
分を取除くことができる。更に温度が変化するとそれに
伴って動作点P2における出射光強度が変動するが、温度
変化に追従し電圧V_Bを自動的に変化させて、動作点P2を
少しずらすことにより、環境温度の変化による出射光強
度の変動を補償している。即ち、電圧V_Bを温度変化に伴
い自動的に変化させ、電気光学材料72Aの屈折率を変化
させることににより、出射光強度が温度により変動しな
いようにしている。 この実施例によれば、電気光学材料72Aは自然複屈折
による位相差を常に相殺することができると同時に、透
明電極95に可変電圧V_Bを印加することにより、出射強度
から直流成分が取除かれるよう動作点を設定し、更に直
流成分の取除かれた出射光強度が温度変化によって変動
しないよう常に補償することができる。 次に、電圧検出装置の第４実施例を、第15図を参照し
て説明する。 この実施例の電圧検出装置96では、前記の電圧検出装
置と同様に光プローブ97内に先端部97Bが截頭円錐形状
の電気光学材料97A、例えば光学的一軸性結晶のタンタ
ル酸リチウム（Li Ta O₃）やニオブ酸リチウム（Li Nb
O₃）等、が設けられ、電気光学材料97Aの先端部97Bに
は、所定の偏光成分を持つ入射光IBを出射光RBとして反
射させるための金属薄膜の反射鏡98が設けられている。
なお、この金属薄膜の反射鏡98は、前述のように入射光
IBを反射させると共に被測定物の所定部分の電圧を誘導
するようになっている。 又、この電圧検出装置96では、表面が光プローブ97の
中心軸線Ａ−Ａと垂直となっている透明電極99が電気光
学材料97Aの上側に設けられている。なお透明電極99の
上部には反射防止膜が蒸着されているとする。この透明
電極99は、入射光IB、反射光RBに何らの影響をも与える
ことなく、これらを通過させると共に、被測定物６の所
定部分の電圧による電気光学材料97A内の屈折率変化を
均一なものにさせることができるようになっている。 なお、この実施例においては、光プローブ97が単一の
電気光学材料97A、反射鏡98、透明電極99を備えて構成
されている点を除き、低ノイズパルス光源73、その他の
構成は、第11図の実施例と同一であるので、図示及び説
明を省略する。 このような構成の電圧検出装置96では、光プローブ97
を被測定物100に接近させると、金属薄膜の反射鏡98に
は、被測定物の所定部分の電圧が誘導される。即ち、金
属薄膜の反射鏡98には、これに直ぐ下側にある被測定物
100の部分INARの電圧と、部分INARよりも外側の部分OTA
Rの電圧とによる電位が誘導される。透明電極99を例え
ば接地電位に保持すると、電気光学材料97A内には金属
薄膜の反射鏡98の電位と透明電極99の接地電位との電位
差に基づく電気力線ELN1が生ずる。ところで、電気光学
材料97A内に生じた電気力線ELN1は、透明電極99の表面
が光プローブ１の中心軸線Ａ−Ａと垂直であり透明電極
99と金属薄膜の反射鏡98とが平行に位置決めされている
ことから、電気光学材料97Aの中心軸線Ａ−Ａと平行に
なっている。これにより、電気力線ELN1による電気光学
材料97Aの屈折率変化は、全体に亘って均一なものとな
るので、電気光学材料97A内での光ビーム、即ち、入射
光IB、反射光RBの偏光成分は、被測定物の所定部分の電
圧と正確に対応して変化し、被測定物100の所定部分の
電圧を正確に検出することができる。 なお、上記電圧検出装置の光プローブ97では、電気光
学材料97Aの先端部97Bに金属薄膜の反射鏡98が設けられ
ているが、これは誘電体多層膜としてもよい。 次に、電圧検出装置の第５実施例を第16図に基づいて
説明する。 この電圧検出装置101では、電気光学材料102は、IC
（集積回路）56等の被測定物に接近させてあるいは被測
定物に接触させて固定されている。この電気光学材料10
2は、柱状あるいは板状の形状をしており、その断面
は、従来の電圧検出装置の光プローブ内に収容されてい
る電気光学材料の断面積に比べて十分に大きく、IC56の
複数の測定位置を覆う大きさに切出されている。なお電
気光学材料102の底面には、金属あるいは誘電体多層膜
の反射鏡103が形成されている。金属の反射鏡を形成し
た場合は、IC56に接触することなく測定するかIC56の表
面に配置した絶縁物を介して測定する必要がある。 又、電圧検出装置101は、低ノイズパルス光源73と、
この低ノイズパルス光源73からの光ビームから所定の偏
光成分を抽出する偏光子104と、偏光子104で抽出された
所定の偏光成分の光ビームを案内する２つの可動ミラー
105、106と、可動ミラー105、106により案内された光ビ
ームを電気光学材料102に入射光として入射させると共
に、電気光学材料102からの出射光を分割するビームス
プリッタ107と、ビームスプリッタ107で分割され偏光状
態の変化している出射光から所定の偏光成分を抽出する
検光子109と、検光子109からの出射光が入射する検出時
110とを備えている。 このような検出器110で検出された結果はコンピュー
タ111に送られて、コンピュータ111でデータ処理が施さ
れてメモリ（図示せず）に記憶され、電圧検出処理の終
了時にディスプレイ112に表示されるようになってい
る。 ところでこの電圧検出装置101では、電気光学材料102
は前述のようにIC56の複数の測定位置を含む大きさに切
出されており、IC56の複数の測定位置の電圧を順次に検
出するため、入射光は、第17図に示すようにＸ軸線方向
及びＹ軸線方向に走査され、更に十分に絞られて電気光
学材料102に入射するようになっている。 可動ミラー105は、Ｘ軸線方向の走査を行うために設
けられ、可動ミラー106は、Ｙ軸線方向の走査を行うた
めに設けられている。即ち、可動ミラー105、106は、IC
56のある１つの測定位置での電圧の検出を終了したとコ
ンピュータ111によって判断されたときに、コンピュー
タ111により制御される駆動回路113によって駆動され、
光ビームをＸ線軸方向、Ｙ軸線方向に順次に走査するよ
うになっている。 このような構成の電圧検出装置101では、低ノイズパ
ルス光源73からの光ビームは、偏光子104で所定の偏光
成分が抽出されて可動ミラー105、106により案内され、
ビームスプリッタ107を介して十分に絞り込まれた状態
で電気光学材料102に入射する。可動ミラー105、106は
最初、例えば第17図に示す位置（x₁、y₁）に入射光が入
射するように設定されているとする。電気光学材料102
の位置（x₁、y₁）の部分は、その直下の被測定物の電圧
に対応して屈折率が所定量変化しているので、位置
（x₁、y₁）に入射した入射光は、屈折率変化に応じてそ
の偏光状態で変化し、反射鏡103で反射され、電気光学
材料102から出射光として出力され、ビームスプリッタ1
07、検光子109を介して検出器110に加わる。検出器110
では、電気光学材料102の位置（x₁、y₁）の部分の直下
のIC56の測定位置の電圧を検出し、コンピュータ111に
送る。コンピュータ111では、検出された位置（x₁、
y₁）の部分の直下のIC56の測定位置の電圧に所定のデー
タ処理を施し、メモリ（図示せず）に記憶させた後、電
気光学材料102の次の走査位置の部分の直下のIC56の測
定位置の電位を検出するため、駆動回路113を制御して
可動ミラー105を駆動する。これにより可動ミラー105
は、入射光が電気光学材料102の次の走査位置に入射す
るようにＸ軸線方向に移動し、上述したと同様の電圧検
出処理が行われる。 このようにして、可動ミラー105がＸ軸線方向に順次
に移動し、入射光が電気光学材料102の位置（x_n、y₁）
に入射するように設定され、位置（x_n、y₁）の部分の直
下のIC56の測定位置の電圧を検出し終えると、コンピュ
ータ111は、次のＹ軸線方向位置y₂におけるＸ軸線方向
の走査を行うため、駆動回路113を制御して可動ミラー1
05、106を駆動する。これにより可動ミラー106は、入射
光がＹ軸線方向の次の走査位置y₂に入射するように設定
され、可動ミラー105を位置x₁から位置x_nまで順次に移
動させることで電気光学材料102の位置（x₁、y₂）から
位置（x_n、y₂）において上述したと同様の電圧検出処理
が行われる。 このようにして入射光がＹ軸線方向の走査位置y_mに入
射するよう可動ミラー106を設定し、可動ミラー105を位
置x₁から位置x_nまで順次に移動させて、電気光学材料10
2の位置（x₁、y_m）から位置（x_n、y_m）までの各位置に
おける電圧を検出してIC56の複数の測定位置の電圧検出
を終了する。なお、電圧検出終了時にコンピュータ111
のメモリに記憶された各測定位置の電圧検出結果を、デ
ィスプレイ112に表示する。 上述のように実施例の電圧検出装置101では、電気光
学材料102を固定した状態で、電気光学材料102に絞った
光ビームを順次に走査して入射させることにより、IC56
の複数の測定位置の電圧を検出することができる。 なお、前記可動ミラー105、106の代わりに、音響光学
傾向器を用いてもよい。音響光学偏向器は、コンピュー
タ111により制御される駆動回路によって駆動され、偏
光子104からの光ビームをＸ軸線方向、Ｙ軸線方向にそ
れぞれ偏向させるようにする。 これにより、第16図に示す電圧検出装置101と全く同
様の仕方で、絞った光ビームを電気光学材料２に入射さ
せ、Ｘ軸線方向、Ｙ軸線方向に順次に走査してIC56等の
被測定物の複数の測定位置の電圧を検出することができ
る。 又、前記電圧検出装置101では、低ノイズパルス光源7
3からの光ビームを偏向させて走査しているが、これ
は、電気光学材料102及び被測定物をＸ軸線方向及びＹ
軸線方向に移動させることによって電気光学材料102を
走査するようにしてもよい。 この場合、光源73、偏光子104からの光ビームは、可
動ミラー105、106あるいは音響光学偏向器を介さずに、
ビームスプリッタ107から電気光学材料102に偏光されず
に直接入射するようになっている。なお、電気光学材料
102に入射する光ビームに十分に絞られた状態となって
いる。一方、コンピュータ111により制御される駆動回
路を介して、電気光学材料102及び被測定物をＸ軸線方
向、Ｙ軸線方向にそれぞれ移動させるモータテーブルを
駆動させる。 なお、上記上述の説明では電気光学材料102と被測定
物の両方を移動させるとしたが、被測定物だけを移動さ
せてもよい。 次に、第18図を参照して電圧検出装置の第６実施例を
説明する。 第18図の電圧検出装置114では、前記第16図の実施例
と同様に電気光学材料102は、その断面が被測定物であ
るIC56等の複数の二次元的位置を覆う大きさに切出され
ている。電気光学材料102の底面には、金属あるいは誘
電体多層膜の反射鏡103が形成されている。 又電圧検出装置114は、低ノイズパルス光源73からの
光ビームBMから所定の偏光成分を抽出する偏光子104
と、偏光子104により抽出された所定の偏光成分をもつ
光ビームを格子状パターンの多数の光ビームBM_ijに分割
するマイクロレンズアレイ115と、マイクロレンズアレ
イ115で分割された格子状パターンの多数の光ビームBM
_ijを電気光学材料102に入射光として入射させると共に
電気光学材料102の底面に形成された反射鏡103で反射さ
れ電気光学材料102から出力される格子状パターンの多
数の出射光SG_ijを電圧検出のために分割するビームスプ
リッタ107と、ビームスプリッタ107からの出射光SG_ijの
うち所定の偏光成分の光ビームだけを通過させる検光子
109と、検光子109を通過した出射光が入射する検出器11
6とを備えている。 マイクロレンズアレイ115は、特定の方向に整列した
複数の第１のロッドレンズ115Aと、第１のロッドレンズ
とは直交する方向に整列した複数の第２のロッドレンズ
115Bとが積み重なって構成されており、これにより光ビ
ームは格子状に分割されることになる。 又検出器116は、CCDカメラ、フォトダイオードアレ
イ、ビジコンカメラなどの二次元の光検出器あるいはス
トリークカメラなどの高速応答検出器で構成されてい
る。 このような構成の電圧検出装置114では、電気光学材
料102は、その断面がIC56の複数の二次元的位置を覆う
大きさに切出されているので、IC56の複数の二次元的位
置の電圧により、これらの二次元的位置に対応した電気
光学材料102の局所的部分は屈折率が変化するようにな
っている。 従って、マイクロレンズアレイ115で分割された所定
の偏光成分をもつ格子状パターンの多数の光ビームBM_ij
が電気光学材料102内の格子状部分を進むときに、これ
らの多数の光ビームBM_ijは格子状部分の直下のIC56の格
子状位置の電圧による電気光学材料102内の格子状部分
の屈折率変化により偏光状態がそれぞれ変化して電気光
学材料102から出射光として出力される。これらの出射
光は更にビームスプリッタ107を介して検光子109に加わ
る。検光子109が例えば偏光子104の偏光成分と直交する
偏光成分の光ビームだけを通過させるように構成されて
いるとすると、偏光状態が変化して検光子109に入射す
る各出射光SG_ijは、検光子109により、強度がsin
²〔（π/2）・V_ij/V₀〕に比例して検出器116に加わるこ
とになる。ここでV_ijはIC56の二次元的な格子状位置
（ｉ、ｊ）の電圧、V₀は半波長電圧である。 このように、各出射光の強度は、IC56の各格子状位置
の電圧変化に伴う電気光学材料102の局所的部分の屈折
率変化によって変わるので、これに基づき検出器116に
おいてIC56などの被測定物の全ての二次元的位置のうち
で二次元的な格子状位置の電圧だけを同時に検出するこ
とができる。 この実施例では、マイクロレンズアレイ115を用いて
二次元的な格子状パターンの多数の光ビームBM_ijを作
り、これらの光ビームを電気光学材料102に入射させて
被測定物の二次元的な格子状位置の電圧を検出するよう
にしたが、更に被測定物の任意の二次元的位置の電圧を
検出することを望む場合がある。 このような場合は、例えば、マイクロレンズアレイ11
5の後方に、板状のマスクを設置し、このマスクによっ
て所望の光ビームだけを取出して電気光学材料102へ入
射させることにより、測定物の任意の二次元的位置の電
圧を検出することができる。 又、マイクロレンズアレイ115のかかわりに電気光学
材料102の特定の二次元的部分にだけ光ビームが結像す
るようホログラム記録されたホログラフィックレンズを
用いてもよい。 又、マイクロレンズアレイにかえて、空間光変調器を
用いてもよい。 次に第19図を参照して電圧検出装置の第７実施例を説
明する。 第19図の電圧検出装置117でも、前記第16図及び第18
図の実施例と同様の電気光学材料102は、IC56などの被
測定物に接近させてあるいはIC56に接触させて固定され
ている。この電気光学材料102は、その断面が被測定物
の複数の二次元的位置を覆う大きさに切出されている。
又、電気光学材料102の底面には、金属あるいは誘電体
多層膜の反射鏡103が形成されている。 又電圧検出装置117は、非常に短いパルス幅の光ビー
ムを出力する低ノイズパルス光源73と、この低ノイズパ
ルス光源73からの光ビームを可変的に遅延させる可変遅
延手段118と、可変遅延手段118によって遅延された光ビ
ームを二次元的な広がりに拡大し平行光とする拡大光学
系119と、拡大光学系119により平行光とされた光ビーム
から所定の偏光成分を抽出する偏光子104と、偏光子104
により抽出された所定の偏光成分をもつ平行光即ち光ビ
ームを電気光学材料102に入射させると共に、電気光学
材料102の底面に形成された反射鏡103で反射され電気光
学材料102から出力される出射光を電圧検出のために分
割して結像光学系120に向かわせるビームスプリッタ107
と、結像光学系12からの出射光の位相を調節する位相補
償器121と、位相補償器121により位相の調節された出射
光のうち所定の偏光成分の光ビームだけを通過させる検
光子109と、検光子109を通過した出射光が入射する検出
器116とを備えている。 電気光学材料102に入射する平行光は、拡大光学系119
により二次元的な広がりをもっており、所定の広がりを
もって電気光学材料102に一様に入射するようになって
いる。又電気光学材料102に一様に入射した平行光は、
電気光学材料102の断面が被測定物の複数の二次元的位
置を覆う大きさに切出されているので、被測定物である
IC56の複数の二次元的位置の電圧による電気光学材料10
2のこれら二次元的位置に対応した二次元的部分の屈折
率変化によって偏光状態が変化し、電気光学材料102か
ら出射光として出力されるようになっている。即ち電気
光学材料102から出力される出射光は、平行光と同じ広
がりをもっており、その各部分の偏光状態の変化が被測
定物の各二次元的位置の電圧を反映している。 位相補償器121は、出射光の位相を調節し、検光子109
によって抽出される出射光の偏光成分を偏光子104によ
って抽出される平行光の偏光成分と所定の角度に設定す
るものであり、検光子109によって抽出される出射光の
偏光成分を偏光子104によって抽出される平行光の偏光
成分と同じにしたりあるいは直交させたりすることがで
きる。 検出器116は、CCDカメラ、フォトダイオードアレイ、
ビジコンカメラなどの二次元検出器であって、検光子10
9からの出射光強度を検出して電気光学材料102の屈折率
変化から被測定物の二次元的位置の電圧を同時に検出す
るようになっている。 低ノイズパルス光源73と二次元の検出器116とを組合
せて用いる場合には、被測定物の各二次元的位置の電圧
は光パルスに同期して同期的に変化するものでなければ
ならない。即ち低ノイズパルス光源73からの光ビームを
ビームスプリッタ122で２つに分割し、一方をサンプリ
ング測定のために可変遅延手段118に入射させ、他方を
検出器123に入射して光電変換する。光電変換された信
号はトリガ回路124を介して駆動回路125に達して被測定
物を光パルスに同期して周期的に動作させる。このよう
に繰返して変化する電圧をサンプリングを行うことによ
り検出する。このサンプリングは、低ノイズパルス光源
73からの光ビームを可変遅延手段118によって徐々に遅
延させることによってなされ、このような可変遅延手段
118の制御は、コンピュータ111によってなされる。即
ち、検出器116によってIC56の各二次元的位置の電圧を
あるタイミングで検出した後、コンピュータ111はこの
ときの各二次元的位置の電圧をデータ処理し、メモリ
（図示せず）に記憶すると共に駆動回路126を制御し、
駆動回路126により可変遅延手段115を駆動して、低ノイ
ズパルス光源73からの光ビームを遅延させ、サンプリン
グのタイミングを少しずらすようになっている。これに
より、被測定物の各二次元的位置の電圧の時間的変化を
検出することができる。 このような構成の電圧検出装置117では、まず位相補
償器121を調整して、検光子109によって抽出される出射
光の偏光成分を偏光子104によって抽出される平行光の
偏光成分と直交させる。これにより、電気光学材料102
からの出射光の偏光状態が電気光学材料102に入射する
平行光と同じであるとき（電気光学材料102に電圧が加
わっていないとき）、出射光が検光子109を通過しない
ようにする。このように位相補償器121を設定した後、
被測定物の二次元的位置の電圧測定を開始する。 電気光学材料102は、その断面が被測定物（IC56）の
各二次元的位置を覆う大きさに切出されているので、被
測定物の各二次元的位置の電圧により、これらの二次元
的位置に対応した電気光学材料102の局所的部分の屈折
率が変化する。従って電気光学材料102に一様に入射し
た平行光は、被測定物の各二次元的位置に対応した電気
光学材料102の二次元的部分の屈折率変化によって偏光
状態が変化し、電気光学材料102から出射光として出力
される。これらの出射光は更に、ビームスプリッタ10
7、結像光学系120を介して位相補償器121に加わり、位
相補償器121で位相が調整されて検光子109に入射する。
位相補償器121は、検光子109が偏光子104の偏光成分と
直交する偏光成分の光ビームだけを通過させるよう調整
されているので、検光子109に入射した各出射光の強度
は、検光子109によりsin²〔（π/2）・V_ij/V₀〕に比例
したものとなり検出器116に加わることになる。ここでV
_ijは被測定物の各二次元的位置（ｉ、ｊ）の電圧、V₀は
半波長電圧である。 このように各出射光は、被測定物の各二次元的位置の
電圧変化に伴う電気光学材料102の局所的部分の屈折率
変化によって変わるので、これに基づき検出器116にお
いて集積回路などの被測定物の二次元的位置の電圧を同
時に検出することができる。 検出器116においてあるタイミングでの被測定物の二
次元的位置の電圧を検出したときにその結果はコンピュ
ータ111のメモリに記憶され、更に次のタイミングでの
電圧を検出するため、コンピュータ111は駆動回路126を
制御して可変遅延手段118を駆動し、低ノイズパルス光
源73からの光ビームを所定量遅延させサンプリングのタ
イミングを少しずらして、同様の電圧検出処理を繰返
す。このようにして、被測定物の二次元的位置の電圧の
時間的変化をサンプリング測定する。サンプリング測定
された結果は、コンピュータ111のメモリに記憶されて
いるので、所定時間内のサンプリング測定が終了した時
点でコンピュータ111はディスプレイ112にこれらの電圧
検出結果を表示し、全ての処理を終了する。 上述の実施例では、被測定物の二次元的位置の電圧だ
けを検出し、ディスプレイ112に表示するようにしてい
るが、使用者にとっては更に集積回路などの被測定物の
配線形状を同時に観測し、観測された配線形状に重畳さ
せて各二次元的位置の電圧を表示することを望む場合が
ある。 第20図は、被測定物の配線形状に重畳させて二次元的
位置の電圧を表示し得るようにした電圧検出装置の第８
実施例を示すブロック図である。なお第20図において第
19図と同様の箇所には同じ符号を付して説明を省略す
る。 第20図の電圧検出装置130において、IC56等の被測定
物の配線形状を観測するためにパルス光あるいは直流光
を出力する観測用光源131が低ノイズパルス光源73とは
別に設けられている。観測用光源131から出力される光
ビームの波長は、低ノイズパルス光源73から出力される
光ビームの波長と異なっており、低ノイズパルス光源73
からの光ビームは電気光学材料102の底面に形成された
誘電体多層膜鏡103Aによって反射されるが、光源11から
の光ビームは誘電体多層膜鏡を透過して被測定物の表面
に入射するようになっている。 観測用光源131からの光ビームと低ノイズパルス光源7
3からの光ビームとは、コンピュータ111の制御の下で切
換手段133によって切換えられるようになっており、切
換手段133は、被測定物の配線形状を観測する際には、
観測用光源131からの光ビームを選択して電気光学材料1
02を介して被測定物に入射させる一方、被測定物の二次
元的位置の電圧を検出する際には、低ノイズパルス光源
73からの光ビームを選択して電気光学材料102に入射さ
せるようになっている。 又、位相補償器121は、コンピュータ111によって調整
されるようになっており、被測定物の配線形状を観測す
るときには、検光子109が偏光子104の偏光成分と同じ偏
光成分の出射光を通過させるように調整され、被測定物
の二次元的位置の電圧を検出する際には、検光子109が
偏光子104の偏光成分と直交した偏光成分の出射光を通
過させるように調整されるようになっている。 このような構成の電圧検出装置130では、まず被測定
物の配線形状を観測するためにコンピュータ111は、切
換手段133を制御して観測用光源131からの光ビームを被
測定物の表面に平行光として入射させると共に、検光子
109が偏光子104の偏光成分と同じ偏光成分の出射光を通
過させるよう位相補償器121を調整する。 これにより観測用光源131からの光ビームは、可変遅
延手段118、拡大光学系119、偏光子104、ビームスプリ
ッタ107を介して電気光学材料102に平行光として入射
し、更に誘電体多層膜鏡103Aを透過して被測定物たるIC
56の表面に入射する。被測定物の表面に入射した平行光
は被測定物の表面の配線形状、材質により一部が反射さ
れて誘電体多層膜鏡103A、電気光学材料102を戻り、ビ
ームスプリッタ107、結像光学系120、位相補償器121を
介して出射光として検光子109に入射する。ところで位
相補償器121は、検光子109が偏光子104の偏光成分と同
じ偏光成分の出射光を通過させるように調整されている
ので、検光子109に入射した出射光はそのまま検光子109
を通過してCCDカメラなどの二次元の検出器116に加わ
る。検出器116に加わった出射光は、被測定物の表面の
配線形状の可視像情報を有しているので、検出器116で
は、これを光電変換し、配線形状の可視像データを得る
ことができる。この可視像データは、コンピュータ111
に送られコンピュータ111のメモリ（図示せず）に記憶
される。 このようにして被測定物の配線形状の可視像データを
得た後、コンピュータ111は、可変遅延手段118を初期設
定し、切換手段133を制御して低ノイズパルス光源73か
らの光ビームが電気光学材料102に平行光として入射す
るようにし、更に、検光子109が偏光子104の偏光成分と
直交する偏光成分の出射光を通過させるように位相補償
器121を調整して、被測定物の二次元的位置の電圧を同
時に検出する。この際、低ノイズパルス光源73からの光
ビームは電気光学材料102に平行光として入射した後、
誘電体多層膜鏡103Aにより反射され、電気光学材料102
の屈折率変化に伴って偏光状態が変化し出射光として位
相補償器121、検光子109に入射する。検光子109では、
所定の偏光成分の出射光だけを通過させて二次元の検出
器116に入射させる。検出器116では、可変遅延手段118
で設定されたタイミングにおける被測定物の二次元的位
置の電圧をサンプリングして同時に検出する。１つのタ
イミングでの電圧検出結果はコンピュータ111に送られ
メモリに記憶される。しかる後、以前にメモリに記憶さ
れた被測定物の配線形状の可視像データに重畳させて１
つのタイミングでサンプリングされた被測定物の二次元
的位置の電圧検出結果をディスプレイ112に表示する。

【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ック
線図、 第２図は、本発明の第１実施例の構成を示す回路図、 第３図は、第１実施例の具体的構成の例を示す回路図、 第４図は、本発明の第２実施例の構成を示すブロック線
図、 第５図は、本発明の第４実施例の原理を説明するための
線図、 第６図は、第４実施例を用いたＥ−Ｏサンプリング装置
の一例の構成を示すブロック線図、 第７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ック線図、 第８図は、第７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ック線図、 第９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10図は、第９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ック線図、 第11図は、本発明に係る電圧検出装置の第１実施例を示
す一部ブロック図を含む断面図、 第12図及び第13図は、同第２及び第３実施例を示す断面
図、 第14図は、出射光強度の電圧依存性を説明するための線
図、 第15図は、電圧検出装置の第４実施例の要部を示す正面
図、 第16図は、電圧検出装置の第５実施例を示すブロック
図、 第17図は、同実施例における操作の仕方の説明するため
の線図、 第18図は、電圧検出装置の第６実施例を示す斜視図、 第19図及び第20図は、電圧検出装置の第７及び第８実施
例を示すブロック図である。 10……試料、 38……レーザダイオード（LD）、 40……電気パルス発生器、 41……安定化電気パルス発生器、 42……光検出器、 43……ピンフォトダイオード（PIN−PD）、 44……安定化電流変調回路、 46、48、54……アンプ、 50……パッケージ、 52……電流源、 56、100……被測定物、 62……ロックインアンプ、 70、92、96、101、114、117、130……電圧検出装置、 72、90、93、97……光プローブ、 72A、72B、96A、102……電気光学材料、 73……低ノイズパルス光源、 82……導電性電極、 83、98、103、103A……反射鏡、 91……λ/2板、 94、95、99……透明電極、 97A……先端部、 105、106……可動ミラー、 110、116……検出器、 115……マイクロレンズアレイ、 118……可変遅延手段、 121……位相補償器、 131……観測用光源。

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58−83342（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−300969（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305258（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−18071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−18072（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/133 G01R 15/07 G01N 21/01

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、 計測系で使用するロックインアンプとを備え、 前記光検出器の出力信号に応じて、前記パルス光の光強
   度が一定で、且つ、その光強度ノイズが少なくなるよう
   に、光を検出して制御するフィードバック系の周波数特
   性を、前記電流源のバイアス電流を変調制御して、前記
   ロックインアンプの参照信号の周波数にピークを持たせ
   るようにしたことを特徴とする、レーザダイオードを用
   いた低ノイズパルス光源。
2. 【請求項２】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、 計測系で使用するロックインアンプとを備え、 前記光検出器の出力信号に応じて、前記パルス光の光強
   度が一定で、且つ、その光強度ノイズが少なくなるよう
   に、光を検出して制御するフィードバック系の周波数特
   性を、前記電気パルス発生器で発生するパルス信号の振
   幅を変調制御して、前記ロックインアンプの参照信号の
   周波数にピークを持たせるようにしたことを特徴とす
   る、レーザダイオードを用いた低ノイズパルス光源。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記光を検出し
   て制御するフィードバック系の時定数を、パルス光の繰
   返し周期より長くしたことを特徴とする、レーザダイオ
   ードを用いた低ノイズパルス光源。
4. 【請求項４】被測定物の所定部分の電圧によって屈折率
   が変化する電気光学材料を備え、該電気光学材料に入射
   される光の変化により電圧を検出する電圧検出装置にお
   いて、繰返しパルス光を発生するレーザダイオード、こ
   れを駆動する電気パルス発生器、前記レーザダイオード
   にバイアス電流を流す電流源、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、及び、計測系に使用す
   るロックインアンプを備え、前記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で、且つ、その光
   強度ノイズが少なくなるように、光を検出して制御する
   フィードバック系の周波数特性を、前記電流源のバイア
   ス電流を変調制御して、前記ロックインアンプの参照信
   号の周波数にピークを持たせるようにしたレーザダイオ
   ードを用いた低ノイズパルス光源を設け、この低ノイズ
   パルス光源からのパルス光を前記電気光学材料に入射さ
   せるようにしたことを特徴とする電圧検出装置。
5. 【請求項５】被測定物の所定部分の電圧によって屈折率
   が変化する電気光学材料を備え、該電気光学材料に入射
   される光の変化により電圧を検出する電圧検出装置にお
   いて、繰返しパルス光を発生するレーザダイオード、こ
   れを駆動する電気パルス発生器、前記レーザダイオード
   にバイアス電流を流す電流源、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、及び、計測系に使用す
   るロックインアンプを備え、前記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で、且つ、その光
   強度ノイズが少なくなるように、光を検出して制御する
   フィードバック系の周波数特性を、前記電気パルス発生
   器で発生するパルス信号の振幅を変調制御して、前記ロ
   ックインアンプの参照信号の周波数にピークを持たせる
   ようにしたレーザダイオードを用いた低ノイズパルス光
   源を設け、この低ノイズパルス光源からのパルス光を前
   記電気光学材料に入射させるようにしたことを特徴とす
   る電圧検出装置。