JP3418576B2 - 電気光学プローブ - Google Patents
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- G01R1/07—Non contact-making probes
- G01R1/071—Non contact-making probes containing electro-optic elements
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Measuring Leads Or Probes (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定信号によっ
て発生する電界を電気光学結晶に結合させ、この電気光
学結晶に光を入射し、入射光の偏光状態により、被測定
信号の波形を観測する電気光学プローブであって、特
に、光学系を改良した電気光学プローブに関する。
て発生する電界を電気光学結晶に結合させ、この電気光
学結晶に光を入射し、入射光の偏光状態により、被測定
信号の波形を観測する電気光学プローブであって、特
に、光学系を改良した電気光学プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】被測定信号によって発生する電界を電気
光学結晶に結合させ、この電気光学結晶にレーザ光を入
射し、レーザ光の偏光状態により被測定信号の波形を観
測することができる。ここでレーザ光をパルス状にし、
被測定信号をサンプリングすると非常に高い時間分解能
で測定することができる。この現象を利用した電気光学
プローブを用いたのが電気光学サンプリングオシロスコ
ープである。
光学結晶に結合させ、この電気光学結晶にレーザ光を入
射し、レーザ光の偏光状態により被測定信号の波形を観
測することができる。ここでレーザ光をパルス状にし、
被測定信号をサンプリングすると非常に高い時間分解能
で測定することができる。この現象を利用した電気光学
プローブを用いたのが電気光学サンプリングオシロスコ
ープである。
【０００３】この電気光学サンプリング（Electro−Opt
ic Sampling）オシロスコープ（以下「ＥＯＳオシロス
コープ」と略記する）は、電気式プローブを用いた従来
のサンプリングオシロスコープと比較して、 １）信号を測定する際に、グランド線を必要としないた
め、測定が容易である ２）電気光学プローブの先端にある金属ピンが回路系か
ら絶縁されているので高入力インピーダンスを実現で
き、その結果被測定点の状態をほとんど乱すことがない ３）光パルスを利用することからＧＨｚオーダーまでの
広帯域測定が可能であるといった特徴があり注目を集め
ている。
ic Sampling）オシロスコープ（以下「ＥＯＳオシロス
コープ」と略記する）は、電気式プローブを用いた従来
のサンプリングオシロスコープと比較して、 １）信号を測定する際に、グランド線を必要としないた
め、測定が容易である ２）電気光学プローブの先端にある金属ピンが回路系か
ら絶縁されているので高入力インピーダンスを実現で
き、その結果被測定点の状態をほとんど乱すことがない ３）光パルスを利用することからＧＨｚオーダーまでの
広帯域測定が可能であるといった特徴があり注目を集め
ている。
【０００４】従来技術における電気光学プローブの構成
を図７により説明する。図７において、符号１は、絶縁
体でできたプローブヘッドであり、この中心に金属ピン
１ａが嵌め込まれている。符号２は、電気光学素子であ
り、金属ピン１ａ側の端面に反射膜２ａが設けられ、金
属ピン１ａに接している。符号３、９は、コリメートレ
ンズである。符号５は、１／４波長板である。符号６及
び８は、偏光ビームスプリッタである。符号７は、ファ
ラデー素子である。符号１０は、ＥＯＳオシロスコープ
本体（図示せず）から出力されたパルス信号に応じてレ
ーザ光を発するレーザダイオードである。
を図７により説明する。図７において、符号１は、絶縁
体でできたプローブヘッドであり、この中心に金属ピン
１ａが嵌め込まれている。符号２は、電気光学素子であ
り、金属ピン１ａ側の端面に反射膜２ａが設けられ、金
属ピン１ａに接している。符号３、９は、コリメートレ
ンズである。符号５は、１／４波長板である。符号６及
び８は、偏光ビームスプリッタである。符号７は、ファ
ラデー素子である。符号１０は、ＥＯＳオシロスコープ
本体（図示せず）から出力されたパルス信号に応じてレ
ーザ光を発するレーザダイオードである。
【０００５】符号１１及び１３は、集光レンズであり、
符号１２及び１４は、フォトダイオードであり、入力さ
れたレーザ光を電気信号にしてＥＯＳオシロスコープ本
体へ出力する。符号１５は、プローブ本体である。符号
１７は、１／４波長板、２つの偏光ビームスプリッタ
６、８、及びファラディ素子８からなるアイソレータで
あり、レーザダイオード１１が出射した光を通過させ、
反射膜２ａによって反射された光を分離するためのもの
である。
符号１２及び１４は、フォトダイオードであり、入力さ
れたレーザ光を電気信号にしてＥＯＳオシロスコープ本
体へ出力する。符号１５は、プローブ本体である。符号
１７は、１／４波長板、２つの偏光ビームスプリッタ
６、８、及びファラディ素子８からなるアイソレータで
あり、レーザダイオード１１が出射した光を通過させ、
反射膜２ａによって反射された光を分離するためのもの
である。
【０００６】次に、図７を参照して、レーザダイオード
１０から発せられたレーザ光の光路について説明する。
図７において、レーザ光の光路を符号Ａで表す。先ず、
レーザダイオード１０から出射したレーザ光はコリメー
トレンズ９により平行光に変換され、偏光ビームスプリ
ッタ８、ファラデー素子７及び偏光ビームスプリッタ６
を直進し、さらに、１／４波長板５を通って、コリメー
トレンズ３によって集光されて電気光学素子２に入射す
る。入射した光は、金属ピン１ａ側の電気光学素子２の
端面に形成された反射膜２ａにより反射する。
１０から発せられたレーザ光の光路について説明する。
図７において、レーザ光の光路を符号Ａで表す。先ず、
レーザダイオード１０から出射したレーザ光はコリメー
トレンズ９により平行光に変換され、偏光ビームスプリ
ッタ８、ファラデー素子７及び偏光ビームスプリッタ６
を直進し、さらに、１／４波長板５を通って、コリメー
トレンズ３によって集光されて電気光学素子２に入射す
る。入射した光は、金属ピン１ａ側の電気光学素子２の
端面に形成された反射膜２ａにより反射する。
【０００７】反射したレーザ光は、コリメートレンズ３
によって再び平行光にされ、１／４波長板５を通り、レ
ーザ光の一部は、偏光ビームスプリッタ６により反射さ
れ、集光レンズ１１によって集光されて、フォトダイオ
ード１２へ入射する。偏光ビームスプリッタ６を透過し
たレーザ光は、偏光ビームスプリッタ８で反射され、集
光レンズ１３によって集光されて、フォトダイオード１
４へ入射する。なお、１／４波長板５はフォトダイオー
ド１２とフォトダイオード１４へ入射するレーザ光の強
度が同一になるように調整するためのものである。
によって再び平行光にされ、１／４波長板５を通り、レ
ーザ光の一部は、偏光ビームスプリッタ６により反射さ
れ、集光レンズ１１によって集光されて、フォトダイオ
ード１２へ入射する。偏光ビームスプリッタ６を透過し
たレーザ光は、偏光ビームスプリッタ８で反射され、集
光レンズ１３によって集光されて、フォトダイオード１
４へ入射する。なお、１／４波長板５はフォトダイオー
ド１２とフォトダイオード１４へ入射するレーザ光の強
度が同一になるように調整するためのものである。
【０００８】次に、図７に示した電気光学プローブを用
いて、被測定信号を測定する動作について説明する。金
属ピン１ａを、測定点に接触させると、金属ピン１ａに
加わる電圧によって、電気光学素子２では、その電界が
電気光学素子２へ伝搬し、ポッケルス効果により屈折率
が変化する現象が起きる。これにより、レーザダイオー
ド１０から発せられたレーザ光が電気光学素子２へ入射
して、そのレーザ光が電気光学素子２を伝搬するときに
光の偏光状態が変化する。そして、この偏光状態が変化
したレーザ光は、反射膜２ａによって反射され、フォト
ダイオード１２、１４へ集光されて入射し、電気信号に
変換される。
いて、被測定信号を測定する動作について説明する。金
属ピン１ａを、測定点に接触させると、金属ピン１ａに
加わる電圧によって、電気光学素子２では、その電界が
電気光学素子２へ伝搬し、ポッケルス効果により屈折率
が変化する現象が起きる。これにより、レーザダイオー
ド１０から発せられたレーザ光が電気光学素子２へ入射
して、そのレーザ光が電気光学素子２を伝搬するときに
光の偏光状態が変化する。そして、この偏光状態が変化
したレーザ光は、反射膜２ａによって反射され、フォト
ダイオード１２、１４へ集光されて入射し、電気信号に
変換される。
【０００９】測定点の電圧の変化にともなって、電気光
学素子２によって偏光状態の変化がフォトダイオード１
２とフォトダイオード１４の出力差になり、この出力差
を検出することによって、金属ピン１ａに加わる電気信
号を測定することができる。なお、以上説明した電気光
学プローブにおいて、フォトダイオード１２、１４から
得られた電気信号は、ＥＯＳオシロスコープに入力され
て、処理されるが、これに代えて、フォトダイオード１
２、１４に専用コントローラを介してリアルタイムオシ
ロスコープ等の従来からある測定器を接続し、信号測定
を行うこともできる。これにより、電気光学プローブを
使用して広帯域測定を簡単に行うことができる。
学素子２によって偏光状態の変化がフォトダイオード１
２とフォトダイオード１４の出力差になり、この出力差
を検出することによって、金属ピン１ａに加わる電気信
号を測定することができる。なお、以上説明した電気光
学プローブにおいて、フォトダイオード１２、１４から
得られた電気信号は、ＥＯＳオシロスコープに入力され
て、処理されるが、これに代えて、フォトダイオード１
２、１４に専用コントローラを介してリアルタイムオシ
ロスコープ等の従来からある測定器を接続し、信号測定
を行うこともできる。これにより、電気光学プローブを
使用して広帯域測定を簡単に行うことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示す
電気光学プローブには、内部に光学部品を用いている。
これらの光学部品は、光学部品自身の温度が変化すると
その屈折率が変化するという特性を持っている。屈折率
の変化は、そのまま測定誤差になるため、これらの光学
部品は、プローブの校正を行った時と同じ温度に保たれ
ていることが望ましい。
電気光学プローブには、内部に光学部品を用いている。
これらの光学部品は、光学部品自身の温度が変化すると
その屈折率が変化するという特性を持っている。屈折率
の変化は、そのまま測定誤差になるため、これらの光学
部品は、プローブの校正を行った時と同じ温度に保たれ
ていることが望ましい。
【００１１】しかしながら、図７に示す電気光学プロー
ブは、作業者が手に持って使用されるため、使用環境の
温度を一定に保つことは難しい。したがって、周囲の温
度変化に伴って、プローブを構成する部品の温度も変化
してしまい測定の精度が悪くなるという問題がある。
ブは、作業者が手に持って使用されるため、使用環境の
温度を一定に保つことは難しい。したがって、周囲の温
度変化に伴って、プローブを構成する部品の温度も変化
してしまい測定の精度が悪くなるという問題がある。
【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、温度変化が生じても測定の精度を常に一定に
保つことのできる電気光学プローブを提供することを目
的とする。
たもので、温度変化が生じても測定の精度を常に一定に
保つことのできる電気光学プローブを提供することを目
的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、オシロスコープ本体の制御信号に基づいてレーザ光
を発するレーザダイオードと、前記レーザ光を平行光に
するコリメートレンズと、端面に反射膜を有し、この反
射膜側の端面に設けられた金属ピンを介して電界が伝播
されて光学特性が変化する電気光学素子と、前記コリメ
ートレンズと前記電気光学素子との間に設けられ、前記
レーザダイオードが発したレーザ光を通過させ前記レー
ザ光が前記反射膜によって反射された反射光の分離をす
るアイソレータと、前記アイソレータによって分離され
た反射光を電気信号に変換するフォトダイオードとから
なる電気光学プローブにおいて、前記アイソレータを構
成する光学部品に接するように配置され、該光学部品の
温度を検出してその結果を出力する温度検出部と、前記
レーザダイオードに接するように配置され、前記温度検
出結果に応じて、前記レーザダイオードの温度を調整す
る温度調整部と、前記温度検出結果に基づいて、前記温
度調整部を制御する温度制御部とを備えたことを特徴と
する。
は、オシロスコープ本体の制御信号に基づいてレーザ光
を発するレーザダイオードと、前記レーザ光を平行光に
するコリメートレンズと、端面に反射膜を有し、この反
射膜側の端面に設けられた金属ピンを介して電界が伝播
されて光学特性が変化する電気光学素子と、前記コリメ
ートレンズと前記電気光学素子との間に設けられ、前記
レーザダイオードが発したレーザ光を通過させ前記レー
ザ光が前記反射膜によって反射された反射光の分離をす
るアイソレータと、前記アイソレータによって分離され
た反射光を電気信号に変換するフォトダイオードとから
なる電気光学プローブにおいて、前記アイソレータを構
成する光学部品に接するように配置され、該光学部品の
温度を検出してその結果を出力する温度検出部と、前記
レーザダイオードに接するように配置され、前記温度検
出結果に応じて、前記レーザダイオードの温度を調整す
る温度調整部と、前記温度検出結果に基づいて、前記温
度調整部を制御する温度制御部とを備えたことを特徴と
する。
【００１４】請求項２に記載の発明は、前記フォトダイ
オード及び前記レーザダイオードは、電気光学サンプリ
ングオシロスコープに接続され、前記レーザダイオード
は、前記レーザ光を前記電気光学サンプリングオシロス
コープからの制御信号に基づいてパルス光として発する
ことを特徴とする。請求項３に記載の発明は、前記レー
ザダイオードは、前記レーザ光として連続光を発するこ
とを特徴とする。請求項４に記載の発明は、前記温度検
出部は、サーミスタによって構成され、抵抗値の変化に
よって、前記光学部品の温度を検出することを特徴とす
る。
オード及び前記レーザダイオードは、電気光学サンプリ
ングオシロスコープに接続され、前記レーザダイオード
は、前記レーザ光を前記電気光学サンプリングオシロス
コープからの制御信号に基づいてパルス光として発する
ことを特徴とする。請求項３に記載の発明は、前記レー
ザダイオードは、前記レーザ光として連続光を発するこ
とを特徴とする。請求項４に記載の発明は、前記温度検
出部は、サーミスタによって構成され、抵抗値の変化に
よって、前記光学部品の温度を検出することを特徴とす
る。
【００１５】請求項５に記載の発明は、前記温度調整部
は、ペルチェ素子によって構成され、電流の変化によっ
て、前記レーザダイオードの温度を上昇または降下させ
ることを特徴とする。
は、ペルチェ素子によって構成され、電流の変化によっ
て、前記レーザダイオードの温度を上昇または降下させ
ることを特徴とする。
【００１６】請求項６に記載の発明は、前記温度制御部
は、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記光学部品
の温度が高くなった場合に前記温度調節部に対して、前
記レーザダイオードの温度を低くするように制御し、前
記光学部品の温度が低くなった場合に前記レーザダイオ
ードの温度を高くするように制御することを特徴とす
る。
は、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記光学部品
の温度が高くなった場合に前記温度調節部に対して、前
記レーザダイオードの温度を低くするように制御し、前
記光学部品の温度が低くなった場合に前記レーザダイオ
ードの温度を高くするように制御することを特徴とす
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
電気光学プローブを図面を参照して説明する。図１は同
実施形態の構成を示した図である。図１において、図７
に示す従来のプローブと同一の部分には同一の符号を付
し、その説明を省略する。この図に示す電気光学プロー
ブが従来技術と異なる点は、１／４波長板５に接するよ
うに温度検出部４ａと、レーザダイオード１０に接する
ように温度調整部４ｂとを設けた点と電気光学プローブ
（以下、プローブと称す）の外部に温度制御部４ｃを設
けた点である。
電気光学プローブを図面を参照して説明する。図１は同
実施形態の構成を示した図である。図１において、図７
に示す従来のプローブと同一の部分には同一の符号を付
し、その説明を省略する。この図に示す電気光学プロー
ブが従来技術と異なる点は、１／４波長板５に接するよ
うに温度検出部４ａと、レーザダイオード１０に接する
ように温度調整部４ｂとを設けた点と電気光学プローブ
（以下、プローブと称す）の外部に温度制御部４ｃを設
けた点である。
【００１８】図１に示す温度検出部４ａは、サーミスタ
などで構成され、１／４波長板５に接した状態でプロー
ブ本体１５に固定されている。また、温度調整部４ｂ
は、ペルチェ素子などで構成され、レーザダイオード１
０に接した状態でプローブ本体１５に固定されている。
また、温度検出部４ａ及び温度調整部４ｂは、それぞれ
プローブ本体１５の外部に設けられた温度制御部４ｃに
接続されている。なお、アイソレータ１７を構成する光
学部品を熱伝導率のよい材質によって固定し、このアイ
ソレータ１７に温度検出部４ａを設けてもよい。
などで構成され、１／４波長板５に接した状態でプロー
ブ本体１５に固定されている。また、温度調整部４ｂ
は、ペルチェ素子などで構成され、レーザダイオード１
０に接した状態でプローブ本体１５に固定されている。
また、温度検出部４ａ及び温度調整部４ｂは、それぞれ
プローブ本体１５の外部に設けられた温度制御部４ｃに
接続されている。なお、アイソレータ１７を構成する光
学部品を熱伝導率のよい材質によって固定し、このアイ
ソレータ１７に温度検出部４ａを設けてもよい。
【００１９】ここで、図２、３、４、５を参照して、測
定精度の向上を図る原理を説明する。図２は、プローブ
内に用いられている１／４波長板５の温度特性を示す図
である。図２において、Ｘ軸は１／４波長板５の温度、
Ｙ軸はその屈折率を表している。図２に示すように、１
／４波長板５は、温度が高くなると屈折率は小さくなる
特性を持っている。
定精度の向上を図る原理を説明する。図２は、プローブ
内に用いられている１／４波長板５の温度特性を示す図
である。図２において、Ｘ軸は１／４波長板５の温度、
Ｙ軸はその屈折率を表している。図２に示すように、１
／４波長板５は、温度が高くなると屈折率は小さくなる
特性を持っている。
【００２０】また、図３は、１／４波長板５の屈折率と
透過波長との関係を示す図である。図３において、Ｘ軸
は、１／４波長板５の透過波長、Ｙ軸は屈折率を表して
いる。図３に示すように、１／４波長板５は、屈折率が
小さくなると透過波長が長くなる特性を持っている。こ
こでいう透過波長とは、１／４波長板５内部での光の波
長である。すなわち、屈折率が小さくなると、この１／
４波長板５へ入射した光の波長が見かけ上長くなったの
と同等の現象が生じる。
透過波長との関係を示す図である。図３において、Ｘ軸
は、１／４波長板５の透過波長、Ｙ軸は屈折率を表して
いる。図３に示すように、１／４波長板５は、屈折率が
小さくなると透過波長が長くなる特性を持っている。こ
こでいう透過波長とは、１／４波長板５内部での光の波
長である。すなわち、屈折率が小さくなると、この１／
４波長板５へ入射した光の波長が見かけ上長くなったの
と同等の現象が生じる。
【００２１】また、図４は、１／４波長板５の透過波長
と位相のずれの関係を示す図である。図４において、Ｘ
軸は、１／４波長板５の透過波長、Ｙ軸は、位相のずれ
を表している。図４に示すように、プローブの校正時の
透過波長をλ１とし、このときの位相ずれを「０」とす
ると、透過波長が長くなると、位相は負（−）の方向へ
ずれ、透過波長が短くなると、位相は正（＋）の方向へ
ずれる。
と位相のずれの関係を示す図である。図４において、Ｘ
軸は、１／４波長板５の透過波長、Ｙ軸は、位相のずれ
を表している。図４に示すように、プローブの校正時の
透過波長をλ１とし、このときの位相ずれを「０」とす
ると、透過波長が長くなると、位相は負（−）の方向へ
ずれ、透過波長が短くなると、位相は正（＋）の方向へ
ずれる。
【００２２】したがって、図２、３、４から１／４波長
板５の温度が上昇すると、この１／４波長板５の透過波
長は長くなるため、位相が負（−）の方向へずれること
が分かる。この位相ずれは、結果的にＳ／Ｎを劣化させ
ることになる。
板５の温度が上昇すると、この１／４波長板５の透過波
長は長くなるため、位相が負（−）の方向へずれること
が分かる。この位相ずれは、結果的にＳ／Ｎを劣化させ
ることになる。
【００２３】一方、レーザダイオード１０が発する光の
波長は、レーザダイオード１０自身の温度によって変化
する。図５は、レーザダイオード１０の温度特性を示す
図である。図５において、Ｘ軸はレーザダイオード１０
の温度、Ｙ軸はレーザダイオード１０の出力波長を表し
ている。図５に示すように、レーザダイオード１０は、
このレーザダイオード１０の温度上昇に伴って、出力波
長が長くなる特性を持っている。
波長は、レーザダイオード１０自身の温度によって変化
する。図５は、レーザダイオード１０の温度特性を示す
図である。図５において、Ｘ軸はレーザダイオード１０
の温度、Ｙ軸はレーザダイオード１０の出力波長を表し
ている。図５に示すように、レーザダイオード１０は、
このレーザダイオード１０の温度上昇に伴って、出力波
長が長くなる特性を持っている。
【００２４】このような特性によって、光学部品の温度
が高くなると、その屈折率は小さくなる。これは、各光
学部品を通る光の波長が長くなったのと同等の現象であ
る。本発明では、レーザダイオードの温度を低くし、出
力波長を短波長側にシフトさせることによって、この現
象による影響をキャンセルするものである。また、光学
部品の温度が低くなった場合は、レーザダイオードの温
度を高くすることによって、出力波長を長波長側にシフ
トさせる。本発明は、このレーザダイオードの制御を光
学部品の温度変化に応じて行うことによって常に一定の
測定精度を得るものである。
が高くなると、その屈折率は小さくなる。これは、各光
学部品を通る光の波長が長くなったのと同等の現象であ
る。本発明では、レーザダイオードの温度を低くし、出
力波長を短波長側にシフトさせることによって、この現
象による影響をキャンセルするものである。また、光学
部品の温度が低くなった場合は、レーザダイオードの温
度を高くすることによって、出力波長を長波長側にシフ
トさせる。本発明は、このレーザダイオードの制御を光
学部品の温度変化に応じて行うことによって常に一定の
測定精度を得るものである。
【００２５】次に、レーザダイオード１０の温度調節を
することによって出力光の波長を変化させる動作を説明
する。まず、温度制御部４ｃには、図６に示すように、
光学部品の温度とレーザダイオードの温度の関係が予め
記憶されている。図６において、Ｘ軸は、レーザダイオ
ード１０の温度を表し、Ｙ軸は、アイソレータ１７の光
学部品の温度を表している。ここでは、１／４波長板５
の温度に相当する。この図に示すように、光学部品の温
度変化に応じたレーザダイオード１０の目標温度が定義
されている。ここでいう目標温度とは、光学部品の温度
変化によって屈折率の変化をキャンセルできるレーザダ
イオード１０の出力波長が得られる温度のことである。
したがって、温度制御部４ｃは、光学部品の温度に応じ
て、レーザダイオード１０の温度が目標温度になるよう
に制御する。
することによって出力光の波長を変化させる動作を説明
する。まず、温度制御部４ｃには、図６に示すように、
光学部品の温度とレーザダイオードの温度の関係が予め
記憶されている。図６において、Ｘ軸は、レーザダイオ
ード１０の温度を表し、Ｙ軸は、アイソレータ１７の光
学部品の温度を表している。ここでは、１／４波長板５
の温度に相当する。この図に示すように、光学部品の温
度変化に応じたレーザダイオード１０の目標温度が定義
されている。ここでいう目標温度とは、光学部品の温度
変化によって屈折率の変化をキャンセルできるレーザダ
イオード１０の出力波長が得られる温度のことである。
したがって、温度制御部４ｃは、光学部品の温度に応じ
て、レーザダイオード１０の温度が目標温度になるよう
に制御する。
【００２６】次に、温度検出部４ａは、１／４波長板５
に接しているため、この温度検出部４ａは１／４波長板
５と同じ温度になる。したがって、この温度検出部４ａ
の出力結果は、１／４波長板５の検出温度に相当する。
温度制御部４ｃは、この検出温度を入力し、前述した目
標温度を求め、温度調整部４ｂの温度がこの目標温度に
なるようにレーザダイオード１０の温度調整を行う。
に接しているため、この温度検出部４ａは１／４波長板
５と同じ温度になる。したがって、この温度検出部４ａ
の出力結果は、１／４波長板５の検出温度に相当する。
温度制御部４ｃは、この検出温度を入力し、前述した目
標温度を求め、温度調整部４ｂの温度がこの目標温度に
なるようにレーザダイオード１０の温度調整を行う。
【００２７】このとき、レーザダイオード１０の温度が
目標温度より低い場合、温度制御部４ｃは、温度調整部
４ｂの温度を上昇させるため、温度調整部４ｂに対する
電流を制御する。これを受けて、温度調整部４ｂは、ペ
ルティエ効果によって熱が発生し、この熱がレーザダイ
オード１０に伝導によって伝わる。これによって、レー
ザダイオード１０の温度が上昇する。
目標温度より低い場合、温度制御部４ｃは、温度調整部
４ｂの温度を上昇させるため、温度調整部４ｂに対する
電流を制御する。これを受けて、温度調整部４ｂは、ペ
ルティエ効果によって熱が発生し、この熱がレーザダイ
オード１０に伝導によって伝わる。これによって、レー
ザダイオード１０の温度が上昇する。
【００２８】一方、レーザダイオード１０の温度が目標
温度より高い場合、温度制御部４ｃは、温度制御部４ｂ
の温度を降下させるため、温度調整部４ｂに対する電流
を制御する。これを受けて、温度調整部４ｂは、ペルテ
ィエ効果によって熱が吸収され、結果的に温度調整部４
ｂの温度が降下する。レーザダイオード１０は、温度調
整部４ｂに接しているため、レーザダイオード１０の熱
が吸収され、結果的にレーザダイオード１０の温度が降
下する。
温度より高い場合、温度制御部４ｃは、温度制御部４ｂ
の温度を降下させるため、温度調整部４ｂに対する電流
を制御する。これを受けて、温度調整部４ｂは、ペルテ
ィエ効果によって熱が吸収され、結果的に温度調整部４
ｂの温度が降下する。レーザダイオード１０は、温度調
整部４ｂに接しているため、レーザダイオード１０の熱
が吸収され、結果的にレーザダイオード１０の温度が降
下する。
【００２９】温度制御部４ｃは、前述した電流制御動作
を繰り返し行い、温度検出部４ａの検出結果に応じて、
レーザダイオード１０の温度を上昇または降下させるこ
とによって出力波長の制御を行う。なお、被測定信号の
測定を行う動作は、従来技術と同様であるため、説明を
省略する。
を繰り返し行い、温度検出部４ａの検出結果に応じて、
レーザダイオード１０の温度を上昇または降下させるこ
とによって出力波長の制御を行う。なお、被測定信号の
測定を行う動作は、従来技術と同様であるため、説明を
省略する。
【００３０】このように、アイソレータ１７を構成する
光学部品の温度に応じて、レーザダイオード１０の温度
を制御して、出力波長を変化させるようにしたため、精
度良く被測定信号を測定することが可能になる。
光学部品の温度に応じて、レーザダイオード１０の温度
を制御して、出力波長を変化させるようにしたため、精
度良く被測定信号を測定することが可能になる。
【００３１】また、温度制御部４ｃは、温度検出部４ａ
の結果に基づいて、レーザダイオード１０の温度が目標
温度になるまで、温度の調整中であることを表示するよ
うにしてもよい。この表示結果を参照することによっ
て、作業者は、温度調整中であることを知ることができ
るために適切な対応をすることができる。
の結果に基づいて、レーザダイオード１０の温度が目標
温度になるまで、温度の調整中であることを表示するよ
うにしてもよい。この表示結果を参照することによっ
て、作業者は、温度調整中であることを知ることができ
るために適切な対応をすることができる。
【００３２】なお、温度制御部４ｃは、図示しないオシ
ロスコープ本体に組み込まれていてもよい。なお、上記
実施の形態において、レーザダイオード１０から連続光
を発するようにすれば、リアルタイムオシロスコープ、
サンプリングオシロスコープ、スペアナ等の従来からあ
る汎用測定器による信号測定も可能となる。この場合、
フォトダイオード１２、１４に、ＥＯＳオシロスコープ
に代えて、専用コントローラを介して、リアルタイムオ
シロスコープ、サンプリングオシロスコープ、スペアナ
などを接続するようにすればよい。
ロスコープ本体に組み込まれていてもよい。なお、上記
実施の形態において、レーザダイオード１０から連続光
を発するようにすれば、リアルタイムオシロスコープ、
サンプリングオシロスコープ、スペアナ等の従来からあ
る汎用測定器による信号測定も可能となる。この場合、
フォトダイオード１２、１４に、ＥＯＳオシロスコープ
に代えて、専用コントローラを介して、リアルタイムオ
シロスコープ、サンプリングオシロスコープ、スペアナ
などを接続するようにすればよい。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、アイソレータを構成する光学部品に対して接するよ
うに温度検出部を設け、この温度検出部の検出結果に基
づいて、レーザダイオードの温度を調整する温度調整部
を設けたため、常に、一定のＳ／Ｎを得ることができ、
温度変化に伴って測定精度が低下することを防止するこ
とができる。
ば、アイソレータを構成する光学部品に対して接するよ
うに温度検出部を設け、この温度検出部の検出結果に基
づいて、レーザダイオードの温度を調整する温度調整部
を設けたため、常に、一定のＳ／Ｎを得ることができ、
温度変化に伴って測定精度が低下することを防止するこ
とができる。
【図１】本発明の一実施形態の光学系の構成を示した構
成図である。
成図である。
【図２】プローブ内に用いられている１／４波長板５の
温度特性を示す図である。
温度特性を示す図である。
【図３】１／４波長板５の屈折率と透過波長との関係を
示す図である。
示す図である。
【図４】１／４波長板５の透過波長と位相のずれの関係
を示す図である。
を示す図である。
【図５】レーザダイオード１０の温度特性を示す図であ
る。
る。
【図６】光学部品の温度とレーザダイオード１０の温度
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図７】従来技術による電気光学プローブの光学系の構
成を示した構成図である。
成を示した構成図である。
１・・・プローブヘッド、
１ａ・・・金属ピン、
２・・・電気光学素子、
２ａ・・・反射膜、
３、９・・・コリメートレンズ、
４ａ・・・温度検出部、
４ｂ・・・温度調整部、
４ｃ・・・温度制御部、
５・・・１／４波長板、
６、８・・・偏光ビームスプリッタ、
７・・・ファラデー素子、
１０・・・レーザダイオード、
１１、１３・・・集光レンズ、
１２、１４・・・フォトダイオード、
１５・・・プローブ本体、
１７・・・アイソレータ。
フロントページの続き
(72)発明者 八木 敏之
東京都大田区蒲田４丁目19番７号 安藤
電気株式会社内
(72)発明者 品川 満
東京都千代田区大手町二丁目３番１号
日本電信電話株式会社内
(72)発明者 永妻 忠夫
東京都千代田区大手町二丁目３番１号
日本電信電話株式会社内
(72)発明者 久良木 億
東京都千代田区大手町二丁目３番１号
日本電信電話株式会社内
(56)参考文献 特開 平11−174089（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−34378（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−126867（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−262117（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−90371（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−265606（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−242152（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−267407（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−110357（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−230052（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01R 13/40
G01R 15/24
G01R 31/302
Claims (6)
- 【請求項１】 オシロスコープ本体の制御信号に基づい
てレーザ光を発するレーザダイオードと、 前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズと、 端面に反射膜を有し、この反射膜側の端面に設けられた
金属ピンを介して電界が伝播されて光学特性が変化する
電気光学素子と、 前記コリメートレンズと前記電気光学素子との間に設け
られ、前記レーザダイオードが発したレーザ光を通過さ
せ前記レーザ光が前記反射膜によって反射された反射光
の分離をするアイソレータと、 前記アイソレータによって分離された反射光を電気信号
に変換するフォトダイオードと、 からなる電気光学プローブにおいて、 前記アイソレータを構成する光学部品に接するように配
置され、該光学部品の温度を検出してその結果を出力す
る温度検出部と、 前記レーザダイオードに接するように配置され、前記温
度検出結果に応じて、前記レーザダイオードの温度を調
整する温度調整部と、 前記温度検出結果に基づいて、前記温度調整部を制御す
る温度制御部と、 を備えたことを特徴とする電気光学プローブ。 - 【請求項２】 前記フォトダイオード及び前記レーザダ
イオードは、電気光学サンプリングオシロスコープに接
続され、 前記レーザダイオードは、前記レーザ光を前記電気光学
サンプリングオシロスコープからの制御信号に基づいて
パルス光として発することを特徴とする請求項１記載の
電気光学プローブ。 - 【請求項３】 前記レーザダイオードは、前記レーザ光
として連続光を発することを特徴とする請求項１記載の
電気光学プローブ。 - 【請求項４】 前記温度検出部は、サーミスタによって
構成され、抵抗値の変化によって、前記光学部品の温度
を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
の項に記載の電気光学プローブ。 - 【請求項５】 前記温度調整部は、ペルチェ素子によっ
て構成され、電流の変化によって、前記レーザダイオー
ドの温度を上昇または降下させることを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかの項に記載の電気光学プローブ。 - 【請求項６】 前記温度制御部は、前記温度検出部の検
出結果に基づいて前記光学部品の温度が高くなった場合
に前記温度調節部に対して、前記レーザダイオードの温
度を低くするように制御し、前記光学部品の温度が低く
なった場合に前記レーザダイオードの温度を高くするよ
うに制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
かの項に記載の電気光学プローブ。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP27538999A JP3418576B2 (ja) | 1999-07-21 | 1999-09-28 | 電気光学プローブ |
| DE10034706A DE10034706C2 (de) | 1999-07-21 | 2000-07-17 | Elektrooptik-Meßfühler |
| GB0017609A GB2352291A (en) | 1999-07-21 | 2000-07-18 | Electro-optic probe comprising means for maintaining a constant temperature |
| US09/620,066 US6429669B1 (en) | 1999-07-21 | 2000-07-20 | Temperature-insensitive electro-optic probe |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP20687699 | 1999-07-21 | ||
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|---|---|
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| US20060011850A1 (en) * | 2002-09-05 | 2006-01-19 | Seely John F | Multilayer polarization sensor (MPS) for x-ray and extreme ultraviolet radiation |
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| KR101855744B1 (ko) * | 2015-10-20 | 2018-06-21 | (주)비엠웍스 | 피가열물 온도 실시간 관측 및 피드백에 의한 레이저 출력 조절 방식의 작업물 열방사량 실시간 연동형 레이저 가열 장치 |
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| CN116529859A (zh) * | 2020-12-03 | 2023-08-01 | 三菱电机株式会社 | 半导体激光检查装置以及半导体激光检查方法 |
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- 1999-09-28 JP JP27538999A patent/JP3418576B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2000
- 2000-07-17 DE DE10034706A patent/DE10034706C2/de not_active Expired - Fee Related
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- 2000-07-20 US US09/620,066 patent/US6429669B1/en not_active Expired - Fee Related
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