JP3052281B2 - Jitter measurement device - Google Patents

Jitter measurement device

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JP3052281B2
JP3052281B2 JP7076490A JP7649095A JP3052281B2 JP 3052281 B2 JP3052281 B2 JP 3052281B2 JP 7076490 A JP7076490 A JP 7076490A JP 7649095 A JP7649095 A JP 7649095A JP 3052281 B2 JP3052281 B2 JP 3052281B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、通信、コンピュータ
ー、医療、基礎科学などの分野で取り扱われる超高速光
または電気信号の評価に必要な、たとえば極短パルス状
の被測定信号に重畳するps(ピコ秒;10-12 s)か
らfs(フェムト秒;10-15 s)オーダの極微少なジ
ッタを高分解能で測定するジッタ測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ps superimposed on an ultrashort pulse signal to be measured, which is necessary for evaluating an ultra-high-speed optical or electric signal handled in fields such as communication, computer, medical and basic science. The present invention relates to a jitter measuring apparatus for measuring a very small jitter in the order of (picosecond; 10 -12 s) to fs (femtosecond; 10 -15 s) with high resolution.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
レーザパルスのジッタを測定するには、レーザパルスを
フォトデテクタで電気信号に変換したのち、高分解能サ
ンプリング・オシロスコープで測定する方法がある。こ
の場合、電気信号をサンプリングする際に発生する数十
psのトリガジッタに測定確度が制限されてしまうとい
う欠点がある。また、フォトデテクタに使用するフォト
ダイオードも高速タイプのものでも数十psのジッタを
発生してしまい、これによっても測定確度が制限される
という欠点もある。
2. Description of the Related Art
In order to measure the jitter of the laser pulse, there is a method in which the laser pulse is converted into an electric signal by a photodetector and then measured by a high-resolution sampling oscilloscope. In this case, there is a drawback that the measurement accuracy is limited to several tens of ps of trigger jitter generated when sampling an electric signal. In addition, even if the photodiode used in the photodetector is of a high-speed type, a jitter of several tens of ps is generated, which also has the disadvantage that the measurement accuracy is limited.

【0003】従来、レーザパルスのジッタを測定するに
は、光検出手段にストリークカメラを用いた光オシロス
コープで直接レーザパルスを測定する方法もある。この
場合、光シロスコープ内部のサンプリング光を制御する
20ps程度の電気回路系ジッタに測定確度が制限され
るという欠点がある。従来、レーザパルスのジッタを測
定するには、レーザパルスをフォトデテクタで電気信号
に変換したのち、スペクトラム・アナライザでパルス発
生周波数の高次周波数を観測し、その周波数成分のある
特定周波数帯域において積分した結果を周波数ドメイン
から時間ドメインに変換してジッタを算出する方法もあ
る。この場合、フォトデテクタはフォトダイオードで構
成されるのが一般的であり、フォトダイオードの周波数
帯域が高速タイプのものでも数GHz程度であるため、
観測周波数の次数が制限され、高確度なジッタを測定で
きないという欠点がある。また、フォトダイオード自身
で数十psのジッタを発生してしまい、これによっても
測定確度が制限されるという欠点もある。更に、スペク
トラム・アナライザの特性によりレーザパルス発生周波
数より数十Hz離れた周波数成分の測定精度が低く、ど
ちらかというと電源周波数など周辺のノイズによる影響
がジッタ量を支配することが多いことから、正確なジッ
タ測定ができないという欠点もある。
Conventionally, to measure the jitter of a laser pulse, there is a method of directly measuring a laser pulse with an optical oscilloscope using a streak camera as a light detecting means. In this case, there is a disadvantage that the measurement accuracy is limited to an electric circuit jitter of about 20 ps for controlling the sampling light inside the optical oscilloscope. Conventionally, to measure the jitter of a laser pulse, the laser pulse is converted into an electric signal by a photodetector, then the higher order frequency of the pulse generation frequency is observed by a spectrum analyzer, and integrated in a specific frequency band with that frequency component. There is also a method of calculating the jitter by converting the result obtained from the frequency domain to the time domain. In this case, the photodetector is generally constituted by a photodiode, and even if the frequency band of the photodiode is a high-speed type, it is about several GHz.
There is a drawback that the order of the observation frequency is limited and high-accuracy jitter cannot be measured. Further, there is a disadvantage that the photodiode itself generates jitter of several tens of ps, which also limits measurement accuracy. Furthermore, because of the characteristics of the spectrum analyzer, the measurement accuracy of frequency components separated by several tens of Hz from the laser pulse generation frequency is low, and the influence of peripheral noise such as the power supply frequency often controls the amount of jitter. There is also a disadvantage that accurate jitter measurement cannot be performed.

【0004】従来のレーザパルスのジッタを測定するも
う一つの方法としては、レーザパルスをフォトデテクタ
で電気信号に変換したのち、ミキサを使って基準信号で
直交検波してジッタ周波数成分を取り出し、その信号レ
ベルを積分し、電圧計でその積分信号を測定するという
方法がある。この場合、フォトデテクタに使用するフォ
トダイオードも高速タイプのものでも数十psのジッタ
を発生してしまい、これによっても測定確度が制限され
るという欠点がある。
As another conventional method for measuring the jitter of a laser pulse, a laser pulse is converted into an electric signal by a photodetector, then subjected to quadrature detection with a reference signal using a mixer to extract a jitter frequency component. There is a method of integrating a signal level and measuring the integrated signal with a voltmeter. In this case, even if the photodiode used in the photodetector is of a high-speed type, jitter of several tens of ps is generated, which also has the disadvantage that the measurement accuracy is limited.

【0005】この発明の目的は、ジッタ測定装置の基準
クロックに同期化された被測定パルスの従来測定できな
かったps(ピコ秒;10-12 s)からfs(フェムト
秒;10-15 s)オーダのジッタを高精度で測定できる
ようにしようとするものである。
[0005] It is an object of the present invention to convert a pulse to be measured synchronized with a reference clock of a jitter measuring apparatus from ps (picosecond; 10 -12 s) to fs (femtosecond; 10 -15 s) which could not be measured conventionally. It is intended to enable high-precision order jitter measurement.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)請求項1のジッタ測定装置は、ジッタ測定装置全
体の基準周波数(タイミング)と被測定レーザパルスの
発生タイミングを発生させる基準発振器と、基準周波数
を分周する分周器と、その分周出力に同期し、かつ基準
周波数に対して僅かに周波数差(Δf)をもったプロー
ブ信号を発生させるシンセサイザと、プローブ信号を短
パルス化する電気短パルス発生器と、被測定レーザパル
スと電気短パルス発生器の出力をコンボリューションす
る、フォトコンダクタ・モジュール及びその出力の包絡
線を検出する検波器とよりなる回路と、その検波器の出
力パルスの周期を測定するカウンタと、そのカウンタの
測定値から被測定レーザパルスのジッタ量を算出するジ
ッタ演算部とにより構成される。
(1) A jitter measuring device according to claim 1, a reference oscillator for generating a reference frequency (timing) of the entire jitter measuring device and a generation timing of a laser pulse to be measured, a frequency divider for dividing the reference frequency, and a frequency divider for the frequency divider. A synthesizer for generating a probe signal synchronized with the peripheral output and having a slight frequency difference (Δf) with respect to the reference frequency; an electric short pulse generator for shortening the probe signal; A circuit comprising a photoconductor module for convolving the output of the short pulse generator and a detector for detecting an envelope of the output, a counter for measuring the period of the output pulse of the detector, and measurement of the counter A jitter calculator for calculating the jitter amount of the laser pulse to be measured from the value.

【0007】(2)請求項2のジッタ測定装置は、ジッ
タ測定装置全体の基準周波数(タイミング)と被測定レ
ーザパルスの発生タイミングを発生させる基準発振器
と、基準周波数を分周する第1分周器と、その分周出力
に同期し、かつ基準周波数に対して僅かに周波数差(Δ
f)をもったプローブ信号を発生させるシンセサイザ
と、第1分周器の出力を更に低い周波数に分周する第2
分周器と、プローブ信号を第2分周器の出力タイミング
でパルス変調するパルス変調器と、そのパルス変調され
たプローブ信号を短パルス化する電気短パルス発生器
と、微少なパワーの被測定レーザパルスと電気短パルス
発生器の出力をコンボリューションする、フォトコンダ
クタ・モジュール及びその出力の包絡線を第2分周器の
出力タイミングに同期して検出するロックインアンプよ
り成る回路と、そのロックインアンプの出力パルスの周
期を測定するカウンタと、そのカウンタの測定値から被
測定レーザパルスのジッタ量を算出するジッタ演算部と
により構成される。
(2) A jitter measuring device according to a second aspect of the present invention is a reference oscillator for generating a reference frequency (timing) of the entire jitter measuring device and a generation timing of a laser pulse to be measured, and a first frequency divider for dividing the reference frequency. And a frequency difference (Δ
a) a synthesizer for generating a probe signal having a frequency f), and a second synthesizer for dividing the output of the first frequency divider to a lower frequency.
A frequency divider, a pulse modulator for pulse-modulating the probe signal at the output timing of the second frequency divider, an electric short pulse generator for shortening the pulse-modulated probe signal, and a device under measurement with a small power A circuit comprising a photoconductor module for convolving the output of the laser pulse and the electric short pulse generator, and a lock-in amplifier for detecting an envelope of the output thereof in synchronization with the output timing of the second frequency divider; It comprises a counter for measuring the period of the output pulse of the in-amplifier, and a jitter calculator for calculating the jitter amount of the laser pulse to be measured from the measured value of the counter.

【0008】(3)請求項3のジッタ測定装置は、ジッ
タ測定装置全体の基準周波数(タイミング)と被測定電
気短パルスの発生タイミングを発生させる基準発振器
と、基準周波数を分周する分周器と、その分周出力に同
期し、かつ基準周波数に対して僅かに周波数差(Δf)
をもったプローブ信号を発生させるシンセサイザと、プ
ローブ信号を短パルス化する電気短パルス発生器と、被
測定電気短パルスと電気短パルス発生器の出力をコンボ
リューションする、ミキサ及びその出力の包絡線を検出
する検波器より成る回路と、その検波器の出力パルスの
周期を測定するカウンタと、そのカウンタの測定値から
被測定電気短パルスのジッタ量を算出するジッタ演算部
とより構成される。
(3) A jitter measuring apparatus according to a third aspect of the present invention is a reference oscillator for generating a reference frequency (timing) of the entire jitter measuring apparatus and a generation timing of an electric short pulse to be measured, and a frequency divider for dividing the reference frequency. And a frequency difference (Δf) synchronized with the divided output and slightly with respect to the reference frequency.
Synthesizer that generates a probe signal with a pulse, an electric short pulse generator that shortens the probe signal, a mixer that convolves the output of the measured electric short pulse and the electric short pulse generator, and an envelope of the output of the mixer , A counter that measures the period of the output pulse of the detector, and a jitter calculator that calculates the amount of jitter of the electrical short pulse to be measured from the measured value of the counter.

【0009】(4)請求項4のジッタ測定装置は、ジッ
タ測定装置全体の基準周波数(タイミング)と被測定電
気短パルスの発生タイミングを発生させる基準発振器
と、基準周波数を分周する第1分周器と、その分周出力
に同期し、かつ基準周波数に対して僅かに周波数差(Δ
f)をもったプローブ信号を発生させるシンセサイザ
と、第1分周器の出力を更に低い周波数に分周する第2
分周器と、プローブ信号を第2分周器の出力タイミング
でパルス変調するパルス変調器と、そのパルス変調され
たプローブ信号を短パルス化する電気短パルス発生器
と、被測定電気短パルスと前記電気短パルス発生器の出
力をコンボリューションする、ミキサ及びその出力の包
絡線を前記第2分周器の出力タイミングに同期して検出
するロックインアンプより成る回路と、そのロックイン
アンプの出力パルスの周期を測定するカウンタと、その
カウンタの測定値から被測定電気短パルスのジッタ量を
算出するジッタ演算部とより構成される。
(4) The jitter measuring apparatus according to claim 4 is a reference oscillator for generating a reference frequency (timing) of the entire jitter measuring apparatus and a generation timing of an electric short pulse to be measured, and a first divider for dividing the reference frequency. And a slight frequency difference (Δ
a) a synthesizer for generating a probe signal having a frequency f), and a second synthesizer for dividing the output of the first frequency divider to a lower frequency.
A frequency divider, a pulse modulator for pulse-modulating the probe signal at the output timing of the second frequency divider, an electric short pulse generator for shortening the pulse-modulated probe signal, and an electric short pulse to be measured. A circuit comprising a mixer for convolving the output of the electric short pulse generator and a lock-in amplifier for detecting an envelope of the output in synchronization with the output timing of the second frequency divider; and an output of the lock-in amplifier. It comprises a counter for measuring the pulse period, and a jitter calculator for calculating the amount of jitter of the measured electrical short pulse from the measured value of the counter.

【0010】(5)請求項5の発明は、前記(1)乃至
(4)のいずれかにおいて、基準周波数をfr、カウン
タの周期測定値をTxi(i=1,2…)とし、η=fr
/Δfと置くとき、ジッタ演算部が、被測定パルスのジ
ッタ量として、 J(i)=(Txi−Δf-1)/η ;i=1,2,… を演算するものである。
(5) In the invention of claim 5, in any one of the above (1) to (4), the reference frequency is fr, the period measurement value of the counter is T xi (i = 1, 2,...), And η = Fr
/ Δf, the jitter calculator calculates J (i) = (T xi −Δf −1 ) / η; i = 1, 2,... As the jitter amount of the pulse to be measured.

【0011】(6)請求項6の発明は、前記(1)乃至
(4)のいずれかにおいて、ジッタ演算部が、被測定パ
ルスのジッタ量として、
(6) The invention according to claim 6 is the method according to any one of (1) to (4), wherein the jitter calculation section calculates the jitter amount of the pulse to be measured as:

【0012】[0012]

【数3】 (Equation 3)

【0013】を演算するものである。 (7)請求項7の発明は、前記(1)乃至(4)のいず
れかにおいて、ジッタ演算部が、被測定パルスのジッタ
量として、
Is to calculate the following. (7) The invention according to claim 7 is the method according to any one of (1) to (4), wherein the jitter calculation section calculates the jitter amount of the pulse to be measured as:

【0014】[0014]

【数4】 (Equation 4)

【0015】ここでTxa=(Tx1+Tx2+…TxN)/N
を演算するものである。 (8)請求項8の発明は、前記(1)乃至(4)のいず
れかにおいて、フォトコンダクタ・モジュールが光を照
射することにより導体となる半絶縁基板と、その半絶縁
基板上に微少ギャップを介して対向して形成された一対
の対向電極とを有するものである。
Here, T xa = (T x1 + T x2 +... T xN ) / N
Is calculated. (8) In the invention according to claim 8, in any one of the above (1) to (4), a semi-insulating substrate which becomes a conductor when the photoconductor module irradiates light, and a minute gap is formed on the semi-insulating substrate. And a pair of opposing electrodes formed to face each other.

【0016】(9)請求項9の発明は、前記(8)にお
いて、フォトコンダクタ・モジュールの一対の対向電極
が、微少ギャップを介して互いに噛み合うように形成さ
れた櫛形電極部を有するものである。 (10)請求項10の発明は、前記(8)において、フ
ォトコンダクタ・モジュールの半絶縁基板がInP(イ
ンジウム燐)基板で構成される。
(9) In a ninth aspect of the present invention, in the above (8), the pair of opposed electrodes of the photoconductor module has a comb-shaped electrode portion formed so as to mesh with each other via a minute gap. . (10) In a tenth aspect of the present invention, in the above (8), the semi-insulating substrate of the photoconductor module is composed of an InP (indium phosphide) substrate.

【0017】(11)請求項11の発明は、前記(8)
において、半絶縁基板上に形成された前記一対の対向電
極及びアース用電極が金薄膜で形成される。
(11) The invention according to claim 11 is the method according to (8).
In the above, the pair of counter electrodes and the ground electrode formed on the semi-insulating substrate are formed of a gold thin film.

【0018】[0018]

【実施例】本発明は、被測定パルスに重畳されるpsオ
ーダからfsオーダの微少なジッタを約1億(1×10
9 )倍の変換率ηで拡大して、数msから数μs程度の
オーダのジッタに変換して汎用のカウンタで測定し、そ
の測定ジッタを変換率ηで割って被測定パルスのジッタ
を高精度で測定するものである。 〔実施例1〕図1に示すように、装置全体の基準周波数
frを基準発振器1で発生させる。被測定レーザシステ
ム2はこの基準周波数frの周期Tr =1/frにジッ
タJを加減した周期 TP =Tr +J ・・・・(1) でレーザパルスPを発生させる。一方、基準周波数fr
を所望の周波数(一般的には10MHzまたは5MH
z)に分周器3で分周して、それをシンセサイザ4の外
部基準周波数として入力し、レーザパルスPの発生周波
数frに対して既知の僅かな周波数差Δf(例えば数H
zから数百mHzで実施例では0.1Hz)を持つ安定
な周波数fr−Δf(またはfr+Δf)をシンセサイ
ザ4からプローブ信号Sとして得る。ここでΔfを走査
周波数という。次に、電気短パルス発生器7によってシ
ンセサイザ出力Sのタイミングで100ps(=0.1
ns)程度のパルス幅の電気短パルス(プローブ信号パ
ルスと言う)S″を発生させ、フォトコンダクタ・モジ
ュール6の対向電極の片端に入力する。周期TP =Tr
+Jで発生する被測定レーザパルスPをフォトコンダク
タ・モジュール6のフォトコンダクタ部に照射すると、
レーザパルスPが照射されているときだけ対向電極間の
抵抗値が低くなり、そのときプローブ信号パルスS″が
対向電極のもう片端に伝達される。このフォトコンダク
タ・モジュール6の出力信号So の包絡線を検波器8で
検波することで、被測定レーザパルスPの周期TP が周
期Txixi=ηTP (i) =η{Tr +J(i) }=ηTr +ηJ(i) =(1/Δf)+ηJ(i) ・・・(2) に変換される(図2参照)。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention reduces a minute jitter of the order of ps to fs superimposed on a pulse to be measured by about 100 million (1 × 10
9 ) Magnify with a double conversion rate η, convert it to jitter on the order of several ms to several μs, measure it with a general-purpose counter, and divide the measured jitter by the conversion rate η to increase the jitter of the pulse under measurement. It is measured with precision. [Embodiment 1] As shown in FIG. 1, a reference oscillator 1 generates a reference frequency fr of the entire apparatus. The measured laser system 2 generates a laser pulse P at a period T P = T r + J (1) obtained by adding or subtracting the jitter J to the period T r = 1 / fr of the reference frequency fr. On the other hand, the reference frequency fr
To the desired frequency (typically 10 MHz or 5 MHz)
z) is divided by the frequency divider 3 and input as an external reference frequency of the synthesizer 4, and a known small frequency difference Δf (for example, several H) with respect to the generation frequency fr of the laser pulse P
A stable frequency fr−Δf (or fr + Δf) having several hundred mHz from z (0.1 Hz in the embodiment) is obtained from the synthesizer 4 as the probe signal S. Here, Δf is called a scanning frequency. Next, at the timing of the synthesizer output S, 100 ps (= 0.1
ns) about say electrical short pulse (probe signal pulse having a pulse width) is generated S ", is input to one end of the counter electrode of the photoconductor module 6. period T P = T r
When the measured laser pulse P generated at + J is irradiated on the photoconductor portion of the photoconductor module 6,
Only the resistance value between the opposed electrodes is low when the laser pulse P is irradiated, then the probe signal pulse S "is transmitted to the other end of the counter electrode. Of the output signal S o of the photoconductor module 6 by detecting the envelope in detector 8, the period T P of the measured laser pulses P is the period T xi T xi = ηT P ( i) = η {T r + J (i)} = ηT r + ηJ (i) = (1 / Δf) + ηJ (i) (2) (see FIG. 2).

【0019】このことは、フォトコンダクタ・モジュー
ル6によってプローブ信号パルスS″≡x(t)という
時間関数と、被測定レーザパルスh(t)という時間関
数の積がとられ、時間関数y(t)を得ることを意味す
る。ただし、これら両者の信号はシンセサイザで設定さ
れた僅かな周波数差Δfによって時間的なずれが加えら
れた上で検波器8で積分されており、このことによって
次式に示すコンボリューション(たたみ込み)動作がお
こなわれることになる。
This means that the product of the time function of the probe signal pulse S ″ ≡x (t) and the time function of the laser pulse to be measured h (t) is obtained by the photoconductor module 6, and the time function y (t However, these two signals are integrated by the detector 8 after adding a time lag due to a slight frequency difference Δf set by the synthesizer. The convolution operation shown in FIG.

【0020】[0020]

【数5】 (Equation 5)

【0021】このコンボリューションによってレーザパ
ルス発生周期TP は変換率η倍されてTxiに変換され、
xiのノミナル値(公称値)は走査周期(1/Δf)と
なる。なお、 変換率η=基準周波数(fr)/走査周波数(Δf) ・・・(4) そして、この変換率ηで被測定レーザパルスPに重畳さ
れた微少なジッタJも拡大される。すなわちηはジッタ
拡大率でもある。そして、この検波された包絡線のパル
ス発生周期Txiをカウンタで測定する。ここで測定され
る周期Txiはジッタなしの場合は走査周期(1/Δf)
となるが、走査周期(1/Δf)に対して観測される周
期Txiのずれ分がジッタを表す。そして、カウンタで実
測された走査周期(1/Δf)に対するずれ、すなわち
走査周期の変動分Txi−(1/Δf)=ηJ(i) を変換
率ηで割ることで、実際の被測定レーザパルスのジッタ
J(i) が算出できる。即ち、 J(i) ={Txi−(1/Δf)}/η ・・・(5) また、検波器出力So ′の周期Txiの走査周期(1/Δ
f)に対する標準偏差Σ′
[0021] The convolution by the laser pulse generating period T P is converted into is multiplied conversion eta T xi,
Nominal value of T xi (nominal value) is a scanning period (1 / Δf). Conversion rate η = reference frequency (fr) / scanning frequency (Δf) (4) Then, at this conversion rate η, the minute jitter J superimposed on the laser pulse P to be measured is also enlarged. That is, η is also the jitter magnification. Then, to measure the pulse generation cycle T xi of the detected envelope in counter. The period Txi measured here is the scanning period (1 / Δf) when no jitter is present.
Where the deviation of the period Txi observed with respect to the scanning period (1 / Δf) represents the jitter. Then, the deviation from the scanning cycle (1 / Δf) actually measured by the counter, that is, the variation T xi − (1 / Δf) = ηJ (i) of the scanning cycle is divided by the conversion rate η to obtain the actual measured laser. The pulse jitter J (i) can be calculated. That is, J (i) = { Txi− (1 / Δf)} / η (5) Also, the scanning period (1 / Δ) of the period Txi of the detector output S o
standard deviation Σ ′ for f)

【0022】[0022]

【数6】 (Equation 6)

【0023】を求め、このΣ′を変換率ηで割って、被
測定レーザパルスの統計的なジッタ量σ′を求める。 σ′=Σ′/η ・・・(7) 或いは、検波器出力So ′の周期TxiのN個の平均値T
xaxa=(Tx1+Tx2…+TxN)/N ・・・(8) を求め、周期Txiの平均値Txaに対する標準偏差Σ、つ
まり、より一般的な標準偏差Σを次式より求め、
Then,】 ′ is divided by the conversion rate η to obtain a statistical jitter amount σ ′ of the laser pulse to be measured. σ ′ = Σ ′ / η (7) Alternatively, N average values T of the period T xi of the detector output S o
xa T xa = (T x1 + T x2 ... + T xN ) / N (8) is obtained, and the standard deviation に 対 す る of the average value T xa of the period T xi , that is, a more general standard deviation よ り is obtained from the following equation. Asked,

【0024】[0024]

【数7】 (Equation 7)

【0025】このΣを変換率ηで割って、被測定パルス
の統計的なジッタ量σを求めることもできる。 σ=Σ/η ・・・(10) 次にフォトコンダクタ・モジュール6について図3、図
4により説明する。フォトコンダクタ部12は半絶縁体
であるFe(鉄)をドープしたInP(インジュウム
燐)基板11上に作成する。半絶縁体とは、通常は絶縁
体であるが、光を照射すると電導体になる物質をいう。
このInP基板11上に導体たとえば金(Au)を蒸着
し、中心線上に特性インピーダンスが一般的な50Ωの
ストリップラインの一種であるコプレーナラインで伝送
ライン(伝送電極)13a,13bを構成し、その伝送
電極13a,13bの両外側にアースライン(アース電
極)15a,15bを構成するようにする。特性インピ
ーダンスは基板の性質と伝送ランイ13の幅と伝送ライ
ン13とアースライン15との間隔等で定まる。たとえ
ばInP基板で伝送ラインの幅が約50μmでは、伝送
ライン13とアースライン15との間隔は70から80
μmである。コプレーナラインの特性インピーダンスは
50Ωに限るものではない。
By dividing Σ by the conversion rate η, the statistical jitter amount σ of the pulse to be measured can be obtained. σ = Σ / η (10) Next, the photoconductor module 6 will be described with reference to FIGS. The photoconductor unit 12 is formed on an InP (indium phosphide) substrate 11 doped with Fe (iron), which is a semi-insulator. A semi-insulator is a substance that is usually an insulator, but becomes a conductor when irradiated with light.
A conductor such as gold (Au) is vapor-deposited on the InP substrate 11, and transmission lines (transmission electrodes) 13a and 13b are formed on the center line by coplanar lines, which are a kind of strip line having a characteristic impedance of 50Ω in general. Earth lines (earth electrodes) 15a and 15b are formed on both outer sides of the transmission electrodes 13a and 13b. The characteristic impedance is determined by the properties of the substrate, the width of the transmission line 13, the distance between the transmission line 13 and the ground line 15, and the like. For example, when the width of the transmission line is about 50 μm on the InP substrate, the distance between the transmission line 13 and the ground line 15 is 70 to 80.
μm. The characteristic impedance of the coplanar line is not limited to 50Ω.

【0026】この伝送ライン13の中心付近でギャップ
を介して対向する一対の対向電極14a,14bを形成
する。対向電極14a,14bの形状は歯が相互に組み
入れるようにした櫛型電極にするのが特性上よい。ここ
で、一対の対向電極とは半絶縁基板上で数μm程度のギ
ャップ幅Wi で向かい合った導体薄膜の電極をいう。I
nP基板11の大きさは、1×2mm角程度であり、電
極ギャップ間隔Wiは、たとえば櫛形電極の場合でも櫛
の歯の一本の幅および歯と歯との間隔を2から6μm程
度と非常に微少にする。このようにして周波数帯域が1
00GHz以上の高速応答性のフォトコンダクタを作成
できる。
Near the center of the transmission line 13, a pair of opposed electrodes 14a and 14b facing each other via a gap are formed. The shape of the opposing electrodes 14a and 14b is preferably a comb-shaped electrode in which the teeth are incorporated into each other. Here, the pair of opposed electrodes means the electrode conductor thin film facing with a gap width W i of several μm on a semi-insulating substrate. I
The size of the nP substrate 11 is about 1 × 2 mm square, and the electrode gap interval W i is, for example, about 1 to 2 μm for the width of one comb tooth and the interval between teeth even in the case of a comb electrode. Very small. Thus, when the frequency band is 1
A photoconductor having a high-speed response of 00 GHz or more can be produced.

【0027】このように作成された半絶縁基板の伝送ラ
イン13a,13bの両端にたとえば小形高周波同軸コ
ネクタなどが接続および取付られるようなケースにこの
半絶縁基板11を実装してモジュール化し、これをフォ
トコンダクタ・モジュール6とする。このフォトコンダ
クタ・モジュール6はレーザを照射したときのオン抵抗
は数十Ωから数kΩ、レーザを照射しない時のオフ抵抗
は数百MΩとなり、電極間容量は10fF以下にするこ
とができる。この大きなオン/オフ抵抗差と極低電極間
容量により、レーザパルスを広帯域で高能率に電気信号
に変換することができ、また、対向電極14の形状を櫛
形とすることでレーザ光量を有効に利用できる。
The semi-insulating substrate 11 is mounted in a case in which, for example, a small high-frequency coaxial connector or the like is connected and attached to both ends of the transmission lines 13a and 13b of the semi-insulating substrate prepared as described above to form a module. Here, the photoconductor module 6 is used. The photoconductor module 6 has an on-resistance of several tens Ω to several kΩ when irradiating laser, an off-resistance of several hundred MΩ when not irradiating laser, and an interelectrode capacitance of 10 fF or less. The large on / off resistance difference and the extremely low interelectrode capacitance enable the laser pulse to be efficiently converted into an electric signal over a wide band, and the comb-shaped counter electrode 14 effectively reduces the amount of laser light. Available.

【0028】次に図1の実施例を数値例をあげ具体的に
説明しよう。被測定レーザシステム2がTr =10ns
のタイミング、すなわち100MHzの繰り返しレート
で被測定レーザパルスPを発生できる場合を例にとる
と、装置全体の基準タイミングTr を10nsにするた
めに、基準発振器1の周波数frを100MHzで発振
させる。分周器3の分周比を1/10に設定し、10M
Hzの分周出力を得る。この10MHzを基準周波数に
してシンセサイザ4で99.9999999MHzすな
わちfr−Δf=100MHz−0.1Hzのプローブ
信号Sを発生させる。このΔf=0.1Hzが走査周波
数となる。従って変換率ηは、 η=fr/Δf=100×106 /0.1=109 ・・・(11) となり、被測定レーザパルスPのジッタJは109 倍さ
れる。
Next, the embodiment of FIG. 1 will be specifically described with reference to numerical examples. When the measured laser system 2 is Tr = 10 ns
, Ie, the case where the laser pulse P to be measured can be generated at a repetition rate of 100 MHz, the frequency fr of the reference oscillator 1 is oscillated at 100 MHz in order to set the reference timing Tr of the entire apparatus to 10 ns. The frequency division ratio of the frequency divider 3 is set to 1/10, and 10M
Hz frequency division output is obtained. Using this 10 MHz as a reference frequency, a synthesizer 4 generates a probe signal S of 99.9999999 MHz, that is, fr-Δf = 100 MHz-0.1 Hz. This Δf = 0.1 Hz is the scanning frequency. Therefore, the conversion rate η is η = fr / Δf = 100 × 10 6 /0.1=10 9 (11), and the jitter J of the laser pulse P to be measured is multiplied by 10 9 .

【0029】シンセサイザ4は、一般市販の高純度なも
のを利用する。シンセサイザ4の出力であるプローブ信
号Sの信号レートfr−Δf=100MHz−0.1H
zをもつプローブ信号パルスS″を得るための短パルス
発生器7として、高速スイッチング用のステップリカバ
リー・ダイオードで作られた一般市販の広帯域高調波発
生器(コムジェネレータ)を利用する。ここで、コムジ
ェネレータは数十dBm程度の大振幅入力信号が必要で
あるが、一般市販のシンセサイザ4はそれほどの大振幅
を出力できないので、シンセサイザ4の出力信号レベル
を低雑音増幅器5で増幅した信号S′を短パルス発生器
7に入力する。短パルス発生器7は、シンセサイザ4の
出力信号レートfr−Δf=100MHz−0.1Hz
で100ps=0.1ns程度のパルス幅の電気短パル
スを発生させる。このプローブ信号パルスS″がフォト
コンダクタ・モジュール6の対向電極14の片端に印加
される。
As the synthesizer 4, a commercially available high-purity synthesizer is used. Signal rate fr-Δf of probe signal S output from synthesizer 4 = 100 MHz-0.1H
As the short pulse generator 7 for obtaining the probe signal pulse S ″ having z, a commercially available broadband harmonic generator (com generator) made of a step recovery diode for high-speed switching is used. The comb generator requires a large amplitude input signal of about several tens of dBm. However, since a commercially available synthesizer 4 cannot output such a large amplitude, the signal S 'obtained by amplifying the output signal level of the synthesizer 4 by the low noise amplifier 5 is used. Is input to the short pulse generator 7. The short pulse generator 7 outputs the output signal rate fr−Δf = 100 MHz−0.1 Hz of the synthesizer 4.
Generates an electric short pulse having a pulse width of about 100 ps = 0.1 ns. This probe signal pulse S ″ is applied to one end of the counter electrode 14 of the photoconductor module 6.

【0030】一方、fr=100MHzの繰り返しレー
トで発生する被測定レーザパルスPがフォトコンダクタ
・モジュール6のフォトコンダクタ部12に直接または
光ファイバ16などで照射される(図3、図4参照)。
その結果、フォトコンダクタ・モジュール6のもう片端
の対向電極から得られるフォトコンダクタ出力信号S o
は、被測定レーザパルスPとプローブ信号パルスS″の
両者の発生タイミングが一致しているときだけレベルが
変化し、不一致の場所では一定レベル(基準レベル)と
なる。フォトコンダクタ出力So (i) のエンベロープ波
形は時間的に変動している。つまりゆらいでいる(図2
参照)。抵抗RとコンデンサCによる一般的なエンベロ
ープ検波器8(図5参照)で、このフォトコンダクタ出
力信号S o の包絡線検波を行ない、走査レート1/Δf
=10sに一回発生するパルスの発生周期Txi=ηTP
(i) をカウンタ9でたとえば100回程度測定する。そ
してジッタ演算部10でカウンタ9で得られた測定値T
xiから走査周期1/Δf=10sを差し引いた10sに
対する変動幅Txi−(1/Δf)の100回の標準偏差
Σ′を求め、その値を変換率η=109 で割った値が、
実際の被測定レーザパルスのジッタ量σ′となる。
On the other hand, a repetition rate of fr = 100 MHz
The measured laser pulse P generated by the
Directly or on the photoconductor portion 12 of the module 6
Irradiation is performed by an optical fiber 16 or the like (see FIGS. 3 and 4).
As a result, the other end of the photoconductor module 6
Output signal S obtained from the counter electrode of FIG. o
Is the difference between the measured laser pulse P and the probe signal pulse S ″.
Only when the timing of both occurrences matches, the level
Where they change, and where they do not match,
Become. Photoconductor output So(i) Envelope wave
Shape varies over time. In other words, it is fluctuating (Fig. 2
reference). General envelope with resistor R and capacitor C
Loop detector 8 (see FIG. 5)
Force signal S oScan rate 1 / Δf
= Generation period T of pulse generated once every 10 secondsxi= ΗTP
(i) is measured by the counter 9 about 100 times, for example. So
And the measured value T obtained by the counter 9 in the jitter calculator 10
xiTo 10 s obtained by subtracting the scanning period 1 / Δf = 10 s from
Fluctuation range Txi-100 standard deviations of (1 / Δf)
Σ ′ is obtained, and the value is calculated as the conversion rate η = 109Divided by
This is the actual jitter amount σ ′ of the measured laser pulse.

【0031】たとえば、測定されるパルスS0 ′の周期
はほぼ10秒であるが、それを100回測定し、その1
0秒に対する変動値の標準偏差Σ′が1msであったと
すると、実際のレーザパルスPのジッタ量σ′は1ms
/109 で、1psと算出できる。次にフォトコンダク
タ6の実施例を述べる。
For example, the period of the pulse S 0 ′ to be measured is approximately 10 seconds, but it is measured 100 times, and 1
Assuming that the standard deviation Σ ′ of the fluctuation value with respect to 0 second is 1 ms, the actual jitter amount σ ′ of the laser pulse P is 1 ms.
/ 10 9 can be calculated as 1 ps. Next, an embodiment of the photoconductor 6 will be described.

【0032】大きさが1×2mm角程度の半絶縁基板1
1、たとえばInP基板上に、一対の対向電極14a,
14bによるフォトコンダクタ部12と、この電極と連
結されたコプレーナラインより成る一対の伝送ライン1
3a,13bが構成されている。伝送ライン13とアー
スライン15との間隔と伝送ライン13の幅と基板の材
質等で特性インピーダンスが定まり、ここでは一般的な
50Ωの特性インピーダンスで設計する。
A semi-insulating substrate 1 having a size of about 1 × 2 mm square
1, for example, a pair of counter electrodes 14a,
14b and a pair of transmission lines 1 consisting of a coplanar line connected to this electrode.
3a and 13b are configured. The characteristic impedance is determined by the distance between the transmission line 13 and the earth line 15, the width of the transmission line 13, the material of the substrate, and the like. Here, the characteristic impedance is designed to be a typical 50Ω characteristic impedance.

【0033】作成方法は、InP基板11上にレジスト
を塗布し、マスク露光と剥離で金属を剥離する部分のみ
にレジストを残し、他のレジストは剥離する。その上に
金属膜たとえばAuを全面蒸着し、剥離液でレジスト部
分の金属をレジスト共に剥離する。このリフトオフ法と
呼ばれる手法で、対向電極を含むフォトコンダクタ部1
2、伝送ライン13a,13bおよびアースライン15
a,15bを作成する。
The method of forming is to apply a resist on the InP substrate 11, leave the resist only at the portion where the metal is removed by mask exposure and peeling, and peel off the other resist. A metal film, for example, Au is vapor-deposited on the entire surface, and the metal in the resist portion is removed together with the resist using a removing solution. By a technique called the lift-off method, the photoconductor portion 1 including the counter electrode is
2. Transmission lines 13a and 13b and earth line 15
a and 15b are created.

【0034】図3、図4の例では対向電極14a,14
bは櫛形電極で構成される。櫛形電極は、櫛の枝から各
々2本ずつの櫛の歯が相互に食い込むように入り込んで
いる構造である。櫛の歯の幅およびその歯と歯の間隔W
1 ,W2 ,W3 はそれぞれ2から6μm程度である。こ
のギャップの間には半絶縁基板10が直接現れており、
通常は数百MΩ程度で電気的に絶縁されている。
In the examples of FIGS. 3 and 4, the counter electrodes 14a, 14
b is composed of a comb-shaped electrode. The comb-shaped electrode has a structure in which two comb teeth each penetrate each other from the comb branches. Comb tooth width and tooth-to-teeth spacing W
1 , W 2 and W 3 are each about 2 to 6 μm. The semi-insulating substrate 10 appears directly between the gaps.
Usually, it is electrically insulated at about several hundred MΩ.

【0035】この一対の電極の片端に、電気短パルス
S″が印加される。つまり一方の伝送ライン13aに極
短時間に電圧が加えられる。そして、フォトコンダクタ
部12にレーザパルスPを照射すると、半絶縁基板11
のたとえばInPが活性化し、レーザが照射されている
極短時間のみ導通し、もう一方の伝送ライン13bに出
力が得られる。 〔実施例2〕比較的レーザパルスの発光強度が大きいモ
ードロック型レーザシステムなどが被測定レーザシステ
ム2の場合、フォトコンダクタ・モジュール6の出力レ
ベルが数百mV程度も得られるため簡単な検波回路で包
絡線を検出できるが、ゲインスイッチ法などを用いてレ
ーザダイオードを発光させて被測定レーザパルスを発生
させる場合、レーザダイオードの発光強度が弱いため、
フォトコンダクタ・モジュール6の出力レベルが数mV
あるいはそれ以下になることがあり、所望の信号が雑音
に埋もれてしまい、単純に信号レベルを増幅しても検波
回路で包絡線を検出することができなくなる。そこで、
図6に示すように微少電圧検出に良く用いられるロック
インアンプ21を使い、雑音に埋もれた所望の信号の包
絡線をμVオーダで検出する。本実施例では、前述の実
施例1に加え、シンセサイザ4の出力信号S(100M
Hz−0.1Hz)を一般のダブルバランス・ミキサな
どで構成したパルス変調器20に入力し、ロックイン検
出のための基準信号周波数1kHzでパルス変調してい
る。ロックインのための基準信号CK2 は、分周器3の
出力CK1 である10MHzを更に分周器19で10,
000分周して作られ、その周波数は1kHzとなる。
しかし1kHzに限らずとも良い。1kHzでパルス変
調されたプローブ信号Ssw(100MHz−0.1H
z)は、前述の実施例と同じく短パルス発生器(コムジ
ェネレータ)7で短パルス化されたプローブ信号パルス
sw″がフォトコンダク・モジュール6の対向電極の片
端に印加される。しかし、レーザダイオードの発光強度
が弱いためにフォトコンダクタ・モジュール6の出力信
号S0 のレベルが微弱となり、雑音成分に埋もれてしま
う。ここで、プローブ信号パルスSsw″はパルス変調さ
れているため、フォトコンダクタ・モジュール6の出力
信号S0 も同じ変調周波数1kHzでパルス変調されて
出力される。このパルス変調されたフォトコンダクタ・
モジュール6の出力信号と、プローブ信号Sをパルス変
調した分周器19の出力信号CK2 をロックインアンプ
21に入力し、パルス変調周波数1kHzで真のフォト
コンダクタ出力信号S0 のみを同期検波し、フォトコン
ダクタ出力信号S0 に重畳した雑音成分を変調周波数帯
に追いやり、ロックインアンプ21内の低域通過フィル
タでインターフェログラムのみを抽出する。このこと
は、同時にインターフェログラムを検出することにもな
る。このインターフェログラムは、図1の実施例の検波
器8の出力に相当するもので、これをカウンタ9に入力
する。あとの処理は前述実施例と同じであるため、説明
を省略する。 〔実施例3〕前述の実施例1及び2は、レーザパルスの
ジッタを測定することを目的にしているが、この装置の
コンボルバーであるフォトコンダクタ・モジュール6を
ミキサー24に置き換えると、電気短パルスのジッタ測
定も可能になる。
An electric short pulse S "is applied to one end of the pair of electrodes. That is, a voltage is applied to one of the transmission lines 13a in an extremely short time. , Semi-insulating substrate 11
For example, InP is activated, and conduction is performed only for an extremely short time during which laser irradiation is performed, and an output is obtained on the other transmission line 13b. [Embodiment 2] When the laser system to be measured 2 is a mode-locked laser system or the like having a relatively large laser pulse emission intensity, the output level of the photoconductor module 6 can be as high as several hundred mV, so that a simple detection circuit However, when the laser diode emits light using a gain switch method or the like to generate a laser pulse to be measured, the emission intensity of the laser diode is weak.
The output level of the photoconductor module 6 is several mV
Alternatively, the signal may be less than that, the desired signal is buried in the noise, and even if the signal level is simply amplified, the detection circuit cannot detect the envelope. Therefore,
As shown in FIG. 6, an envelope of a desired signal buried in noise is detected on the order of μV using a lock-in amplifier 21 which is often used for detecting a minute voltage. In this embodiment, in addition to the first embodiment, the output signal S (100M
Hz-0.1 Hz) is input to a pulse modulator 20 composed of a general double-balanced mixer or the like, and pulse-modulated at a reference signal frequency of 1 kHz for lock-in detection. The reference signal CK 2 for lock-in is obtained by further dividing 10 MHz which is the output CK 1 of the frequency divider 3 into 10
It is made by dividing by 000, and its frequency becomes 1 kHz.
However, the frequency is not limited to 1 kHz. Probe signal S sw pulse-modulated at 1 kHz (100 MHz-0.1H
In z), the probe signal pulse S sw ″ shortened by the short pulse generator (com generator) 7 is applied to one end of the counter electrode of the photoconductor module 6 as in the above-described embodiment. Since the light emission intensity of the diode is weak, the level of the output signal S 0 of the photoconductor module 6 becomes weak and is buried in a noise component. Here, since the probe signal pulse S sw ″ is pulse-modulated, the photoconductor The output signal S 0 of the module 6 is also pulse-modulated at the same modulation frequency of 1 kHz and output. This pulse-modulated photoconductor
The output signal of the module 6, the output signal CK 2 of the frequency divider 19 obtained by pulse modulation of the probe signal S to the lock-in amplifier 21, synchronous detection only true photoconductor output signal S 0 at the pulse modulation frequency 1kHz Then, the noise component superimposed on the photoconductor output signal S 0 is driven to the modulation frequency band, and only the interferogram is extracted by the low-pass filter in the lock-in amplifier 21. This means that the interferogram is detected at the same time. This interferogram corresponds to the output of the detector 8 in the embodiment of FIG. 1 and is input to the counter 9. Subsequent processing is the same as in the above-described embodiment, and a description thereof will be omitted. [Embodiment 3] The embodiments 1 and 2 described above are aimed at measuring the jitter of the laser pulse. Also enables jitter measurement.

【0036】図7に示した実施例3では、基準発振器1
の出力タイミング(fr)で被測定電気短パルス発生器
23が被測定電気短パルスP′を発生し、その被測定電
気短パルスP′とシンセサイザ4の出力Sを短パルス化
したプローブ信号パルスS″をミキサ24がコンボリュ
ーションする。ミキサ24の出力S0 として得られるイ
ンターフェログラムは実施例1、2のフォトコンダクタ
・モジュール6の出力に相当し、このミキサ24の出力
信号の包絡線を検波器8で検出して、検出信号S0 ′を
カウンタ9に入力する。あとの処理は実施例1、2と同
じであるので説明を省略する。 〔実施例4〕ここで、被測定電気短パルスのレベルが比
較的大きい場合、前述の実施例3のようにミキサ24の
出力の包絡線を簡単な検波回路で検出できるが(図7参
照)、被測定電気短パルスのレベルが比較的小さい場
合、図8に示すように実施例2と同様にロックインアン
プ21でミキサ24の出力の包絡線を検出すれば良い。
In the third embodiment shown in FIG.
The electrical short pulse generator 23 generates the electrical short pulse P 'to be measured at the output timing (fr), and the electrical short pulse P' and the probe signal pulse S obtained by shortening the output S of the synthesizer 4 "the mixer 24 is convolution. interferograms obtained as the output S 0 of the mixer 24 corresponds to the output of the photo conductor module 6 of examples 1 and 2, detects an envelope of the output signal of the mixer 24 The detection signal S 0 ′ is input to the counter 9. The subsequent processing is the same as in the first and second embodiments, and a description thereof will be omitted. When the level of the pulse is relatively large, the envelope of the output of the mixer 24 can be detected by a simple detection circuit as in the third embodiment (see FIG. 7). Small case, the lock-in amplifier 21 in the same manner as in Example 2 as shown in FIG. 8 may be detected envelope of the output of mixer 24.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、この発明は基準発
振器1でジッタ測定装置及び被測定パルス発生装置2全
体のタイミングを同期させながらも、被測定レーザある
いは電気パルスP、P′の発生周波数frに対してとり
わけ僅かな周波数差Δfをもつプローブ信号パルスS″
を作りだし、両者をコンボリューションすることで、被
測定パルスP、P′に重畳する微少なジッタJをη=f
r/Δf倍に拡大できるため、従来不可能であったps
(ピコ秒)からfs(フェムト秒)オーダのジッタの高
精度の測定が可能になった。
As described above, according to the present invention, the reference oscillator 1 synchronizes the timings of the jitter measuring device and the measured pulse generator 2 as a whole, while generating the laser or electric pulses P and P 'at the same frequency. Probe signal pulse S ″ having a particularly small frequency difference Δf with respect to fr
And by convolving the two, a small jitter J superimposed on the measured pulses P and P 'can be expressed as η = f
ps, which was previously impossible because it can be expanded by r / Δf times
High-precision measurement of jitter on the order of (picoseconds) to fs (femtoseconds) has become possible.

【0038】よって、この発明を用いて通信、コンピュ
ーター、医療、基礎科学などの分野における超高速光ま
たは電気信号の評価のための時間分解能が飛躍的に向上
し、その技術的効果は非常に大きい。
Therefore, the time resolution for evaluating ultra-high-speed optical or electrical signals in the fields of communication, computer, medicine, basic science, etc. is greatly improved by using the present invention, and the technical effect is extremely large. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項1の発明の実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の要部の波形図。FIG. 2 is a waveform diagram of a main part of FIG.

【図3】図1のフォトコンダクタ・モジュール6の拡大
した斜視図。
FIG. 3 is an enlarged perspective view of the photoconductor module 6 of FIG. 1;

【図4】図3のフォトコンダクタ・モジュール6のフォ
トコンダクタ部の平面図。
FIG. 4 is a plan view of a photoconductor unit of the photoconductor module 6 of FIG. 3;

【図5】図1の検波器8の一例を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the detector 8 of FIG. 1;

【図6】請求項2の発明の実施例を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the invention of claim 2;

【図7】請求項3の発明の実施例を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the invention of claim 3;

【図8】請求項4の発明の実施例を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of the invention of claim 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基準発振器 2 被測定レーザシステム 3 分周器 4 シンセサイザ 5 低雑音増幅器 6 フォトコンダクタ・モジュール 7 電気短パルス発生器 8 検波器 9 カウンタ 10 ジッタ演算部 11 半絶縁体基板 11a,11b 半絶縁体基板の露出面 12 フォトコンダクタ部 13a,13b 伝送ライン/伝送電極 14,14a,14b 櫛形電極/対向電極 15,15a,15b アースライン/アース電極 16 光ファイバ 19 分周器 20 パルス変調器 21 ロックインアンプ 23 被測定電気短パルス発生器 24 ミキサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reference oscillator 2 Laser system to be measured 3 Divider 4 Synthesizer 5 Low noise amplifier 6 Photoconductor module 7 Electric short pulse generator 8 Detector 9 Counter 10 Jitter operation part 11 Semi-insulating substrate 11a, 11b Semi-insulating substrate Exposure surface 12 Photoconductor 13a, 13b Transmission line / transmission electrode 14, 14a, 14b Comb electrode / counter electrode 15, 15a, 15b Earth line / earth electrode 16 Optical fiber 19 Divider 20 Pulse modulator 21 Lock-in amplifier 23 Electric short pulse generator to be measured 24 Mixer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 - 11/02 G01R 29/02 H04L 25/02 JICSTファイル(JOIS) 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01M 11/00-11/02 G01R 29/02 H04L 25/02 JICST file (JOIS) Practical file (PATOLIS) Patent File (PATOLIS)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ジッタ測定装置全体の基準周波数(タイ
ミング)と被測定レーザパルスの発生タイミングを発生
させる基準発振器と、 その基準周波数を分周する分周器と、 その分周出力に同期し、かつ基準周波数に対して僅かに
周波数差(Δf)をもったプローブ信号を発生させるシ
ンセサイザと、 前記プローブ信号を短パルス化する電気短パルス発生器
と、 被測定レーザパルスと前記電気短パルス発生器の出力を
コンボリューションする、フォトコンダクタ・モジュー
ル及びその出力の包絡線を検出する検波器とよりなる回
路と、 その検波器の出力パルスの周期を測定するカウンタと、 そのカウンタの測定値から被測定レーザパルスのジッタ
量を算出するジッタ演算部と、を具備することを特徴と
するジッタ測定装置。
A reference oscillator for generating a reference frequency (timing) of the entire jitter measuring apparatus and a generation timing of a laser pulse to be measured; a frequency divider for dividing the reference frequency; A synthesizer for generating a probe signal having a slight frequency difference (Δf) with respect to a reference frequency; an electric short pulse generator for shortening the probe signal; a laser pulse to be measured and the electric short pulse generator A circuit consisting of a photoconductor module and a detector for detecting the envelope of the output, a counter for measuring the period of the output pulse of the detector, and a measured value based on the measured value of the counter. A jitter measuring device, comprising: a jitter calculator that calculates a jitter amount of a laser pulse.
【請求項2】 ジッタ測定装置全体の基準周波数(タイ
ミング)と被測定レーザパルスの発生タイミングを発生
させる基準発振器と、 その基準周波数を分周する第1分周器と、 その分周出力に同期し、かつ基準周波数に対して僅かに
周波数差(Δf)をもったプローブ信号を発生させるシ
ンセサイザと、 第1分周器の出力を更に低い周波数に分周する第2分周
器と、 前記プローブ信号を第2分周器の出力タイミングでパル
ス変調するパルス変調器と、 そのパルス変調されたプローブ信号を短パルス化する電
気短パルス発生器と、 微少なパワーの被測定レーザパルスと前記電気短パルス
発生器の出力をコンボリューションする、フォトコンダ
クタ・モジュール及びその出力の包絡線を前記第2分周
器の出力タイミングに同期して検出するロックインアン
プより成る回路と、 そのロックインアンプの出力パルスの周期を測定するカ
ウンタと、 そのカウンタの測定値から被測定レーザパルスのジッタ
量を算出するジッタ演算部と、を具備することを特徴と
するジッタ測定装置。
2. A reference oscillator for generating a reference frequency (timing) of the entire jitter measuring apparatus and a generation timing of a laser pulse to be measured, a first frequency divider for dividing the reference frequency, and synchronizing with the divided output. A synthesizer for generating a probe signal having a slight frequency difference (Δf) with respect to a reference frequency, a second frequency divider for dividing the output of the first frequency divider to a lower frequency, and the probe A pulse modulator for pulse-modulating a signal at an output timing of a second frequency divider, an electric short pulse generator for shortening the pulse-modulated probe signal, a laser pulse to be measured having a small power, and the electric pulse A photoconductor module for convolving the output of the pulse generator and a lock for detecting an envelope of the output in synchronization with the output timing of the second frequency divider. A circuit comprising an in-amplifier; a counter for measuring a period of an output pulse of the lock-in amplifier; and a jitter calculator for calculating a jitter amount of the laser pulse to be measured from a measured value of the counter. Jitter measuring device.
【請求項3】 ジッタ測定装置全体の基準周波数(タイ
ミング)と被測定電気短パルスの発生タイミングを発生
させる基準発振器と、 その基準周波数を分周する分周器と、 その分周出力に同期し、かつ基準周波数に対して僅かに
周波数差(Δf)をもったプローブ信号を発生させるシ
ンセサイザと、 前記プローブ信号を短パルス化する電気短パルス発生器
と、 被測定電気短パルスと前記電気短パルス発生器の出力を
コンボリューションする、ミキサ及びその出力の包絡線
を検出する検波器より成る回路と、 その検波器の出力パルスの周期を測定するカウンタと、 そのカウンタの測定値から被測定電気短パルスのジッタ
量を算出するジッタ演算部と、を具備することを特徴と
するジッタ測定装置。
3. A reference oscillator for generating a reference frequency (timing) of the entire jitter measuring apparatus and a generation timing of an electric short pulse to be measured, a frequency divider for dividing the reference frequency, and synchronizing with the divided output. A synthesizer for generating a probe signal having a slight frequency difference (Δf) with respect to a reference frequency, an electric short pulse generator for shortening the probe signal, an electric short pulse to be measured, and the electric short pulse A circuit comprising a mixer and a detector for detecting the envelope of the output of the generator, a counter for measuring the period of the output pulse of the detector, and an electric short circuit to be measured based on the measured value of the counter. A jitter measuring device, comprising: a jitter calculating unit that calculates a jitter amount of a pulse.
【請求項4】 ジッタ測定装置全体の基準周波数(タイ
ミング)と被測定電気短パルスの発生タイミングを発生
させる基準発振器と、 その基準周波数を分周する第1分周器と、 その分周出力に同期し、かつ基準周波数に対して僅かに
周波数差(Δf)をもったプローブ信号を発生させるシ
ンセサイザと、 第1分周器の出力を更に低い周波数に分周する第2分周
器と、 前記プローブ信号を第2分周器の出力タイミングでパル
ス変調するパルス変調器と、 そのパルス変調されたプローブ信号を短パルス化する電
気短パルス発生器と、 被測定電気短パルスと前記電気短パルス発生器の出力を
コンボリューションする、ミキサ及びその出力の包絡線
を前記第2分周器の出力タイミングに同期して検出する
ロックインアンプより成る回路と、 そのロックインアンプの出力パルスの周期を測定するカ
ウンタと、 そのカウンタの測定値から被測定電気短パルスのジッタ
量を算出するジッタ演算部と、を具備することを特徴と
するジッタ測定装置。
4. A reference oscillator for generating a reference frequency (timing) of the entire jitter measuring apparatus and a generation timing of an electric short pulse to be measured, a first frequency divider for dividing the reference frequency, and a divided output. A synthesizer for synchronizing and generating a probe signal having a slight frequency difference (Δf) with respect to a reference frequency, a second frequency divider for dividing the output of the first frequency divider to a lower frequency, A pulse modulator for pulse-modulating the probe signal at the output timing of the second frequency divider, an electric short pulse generator for shortening the pulse-modulated probe signal, an electric short pulse to be measured, and the electric short pulse generation A circuit comprising a mixer and a lock-in amplifier for detecting the envelope of the output of the mixer in synchronization with the output timing of the second frequency divider. A jitter measuring apparatus comprising: a counter for measuring a cycle of an output pulse of a quin amplifier; and a jitter calculator for calculating a jitter amount of an electric short pulse to be measured from a measured value of the counter.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかにおいて、前
記基準周波数をfr、前記カウンタの周期測定値をTxi
(i=1,2…)とし、η=fr/Δfと置くとき、前
記ジッタ演算部が、被測定パルスのジッタ量として、 J(i)=(Txi−Δf-1)/η ;i=1,2,… を演算することを特徴とするジッタ測定装置。
5. The method according to claim 1, wherein the reference frequency is fr, and the period measurement value of the counter is T xi.
When (i = 1, 2,...) And η = fr / Δf, the jitter calculation unit calculates J (i) = (T xi −Δf −1 ) / η; i as the jitter amount of the pulse to be measured. = 1, 2,...
【請求項6】 請求項1乃至4のいずれかにおいて、前
記基準周波数をfr、前記カウンタの周期測定値をTxi
(i=1,2…)とし、η=fr/Δfと置くとき、前
記ジッタ演算部が、被測定パルスのジッタ量として、 【数1】 を演算することを特徴とするジッタ測定装置。
6. The method according to claim 1, wherein the reference frequency is fr, and the period measurement value of the counter is T xi.
(I = 1, 2,...) And η = fr / Δf, the jitter calculator calculates the jitter amount of the pulse to be measured as: And a jitter measuring device.
【請求項7】 請求項1乃至4のいずれかにおいて、前
記基準周波数をfr、前記カウンタの周期測定値をTxi
(i=1,2…)とし、η=fr/Δfと置くとき、前
記ジッタ演算部が、被測定パルスのジッタ量として、 【数2】 ここでTxa=(Tx1+Tx2+…TxN)/Nを演算するこ
とを特徴とするジッタ測定装置。
7. The method according to claim 1, wherein the reference frequency is fr, and the period measurement value of the counter is T xi.
(I = 1, 2,...) And η = fr / Δf, the jitter calculator calculates the jitter amount of the pulse to be measured as Here, a jitter measuring apparatus that calculates T xa = (T x1 + T x2 +... T xN ) / N.
【請求項8】 請求項1乃至4のいずれかにおいて、前
記フォトコンダクタ・モジュールが光を照射することに
より導体となる半絶縁基板と、その半絶縁基板上に微少
ギャップを介して対向して形成された一対の対向電極と
を有することを特徴とするジッタ測定装置。
8. A semi-insulating substrate according to claim 1, wherein said photo-conductor module becomes a conductor by irradiating light, and is formed on said semi-insulating substrate with a small gap therebetween. And a pair of opposed electrodes.
【請求項9】 請求項8において、前記フォトコンダク
タ・モジュールの前記一対の対向電極が、微少ギャップ
を介して互いに噛み合うように形成された櫛形電極部を
有することを特徴とするジッタ測定装置。
9. The jitter measuring apparatus according to claim 8, wherein the pair of opposed electrodes of the photoconductor module has a comb-shaped electrode portion formed so as to mesh with each other via a minute gap.
【請求項10】 請求項8において、前記フォトコンダ
クタ・モジュールの前記半絶縁基板がInP(インジウ
ム燐)基板であることを特徴とするジッタ測定装置。
10. The jitter measuring apparatus according to claim 8, wherein the semi-insulating substrate of the photoconductor module is an InP (Indium Phosphorus) substrate.
【請求項11】 請求項8において、前記半絶縁基板上
に形成された前記一対の対向電極及びアース用電極が金
薄膜より成ることを特徴とするジッタ測定装置。
11. The jitter measuring apparatus according to claim 8, wherein the pair of counter electrodes and the ground electrode formed on the semi-insulating substrate are made of a gold thin film.
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