JP3418578B2 - Electro-optic probe - Google Patents

Electro-optic probe

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JP3418578B2
JP3418578B2 JP28057099A JP28057099A JP3418578B2 JP 3418578 B2 JP3418578 B2 JP 3418578B2 JP 28057099 A JP28057099 A JP 28057099A JP 28057099 A JP28057099 A JP 28057099A JP 3418578 B2 JP3418578 B2 JP 3418578B2
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満 品川
忠夫 永妻
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to coupling an electric field generated by a signal under measurement to an electro-optic crystal, injecting light into the electro-optic crystal, and observing the waveform of the signal under measurement depending on the polarization state of the incident light. The present invention relates to an electro-optic probe for

【0002】[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。
2. Description of the Related Art It is possible to observe the waveform of a signal under measurement by coupling an electric field generated by the signal under measurement with an electro-optic crystal, injecting laser light into the electro-optic crystal, and observing the polarization state of the laser light. Here, pulse the laser light,
When the signal under measurement is sampled, it can be measured with very high time resolution. An electro-optic sampling oscilloscope uses an electro-optic probe that takes advantage of this phenomenon.

【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 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 といった特徴があり注目を集めている。
This electro-optical sampling (Electro Opt
ic Sampling) oscilloscope (hereinafter abbreviated as “EOS oscilloscope”), compared to a conventional sampling oscilloscope that uses an electric probe, 1) does not require a ground line when measuring a signal. Easy 2) Since the metal pin at the tip of the electro-optic probe is insulated from the circuit system, a high input impedance can be realized, and as a result, the state of the measured point is hardly disturbed 3) Since an optical pulse is used It has attracted attention because it has a feature that it can measure wideband up to GHz order.

【0004】EOSオシロスコープによる信号測定を行
う際に用いられる従来の電気光学プローブ1の構成を図
2により説明する。図2に示す電気光学プローブ1にお
いては、金属製のプローブ本体2の先端に、絶縁体から
なるプローブヘッド3が設けられており、この中心に金
属ピン3aが嵌め込まれている。符号4は、電気光学素
子であり、金属ピン3a側の端面に反射膜4aが設けら
れ、金属ピン3aに接している。符号5は、1/2波長板
であり、符号6は、1/4波長板である。符号7,8は、
偏光ビームスプリッタである。符号9は、1/2波長板で
あり、符号10は、ファラデー素子である。符号12
は、コリメートレンズであり、符号13は、レーザダイ
オードである。符号14及び15は、集光レンズであ
り、符号16及び17は、フォトダイオードである。
The configuration of a conventional electro-optic probe 1 used when measuring signals with an EOS oscilloscope will be described with reference to FIG. In the electro-optical probe 1 shown in FIG. 2, a probe head 3 made of an insulator is provided at the tip of a metal probe body 2, and a metal pin 3a is fitted in the center of the probe head 3. Reference numeral 4 is an electro-optical element, and a reflection film 4a is provided on the end surface on the metal pin 3a side and is in contact with the metal pin 3a. Reference numeral 5 is a half-wave plate, and reference numeral 6 is a quarter-wave plate. Reference numerals 7 and 8 are
It is a polarization beam splitter. Reference numeral 9 is a half-wave plate, and reference numeral 10 is a Faraday element. Code 12
Is a collimating lens, and 13 is a laser diode. Reference numerals 14 and 15 are condenser lenses, and reference numerals 16 and 17 are photodiodes.

【0005】また、2つの偏光ビームスプリッタ7,
8、1/2波長板9、及びファラデー素子10は、レーザ
ダイオード13が出射した光を通過させ、反射膜4aに
よって反射された光を分離するためのアイソレータ19
である。
Two polarization beam splitters 7,
The 8, 1/2 wave plate 9 and the Faraday element 10 allow the light emitted by the laser diode 13 to pass therethrough and separate the light reflected by the reflection film 4a.
Is.

【0006】次に、図2を参照して、レーザダイオード
13から発せられたレーザ光の光路について説明する。
図2において、レーザ光の光路を符号Aで表す。
Next, the optical path of the laser light emitted from the laser diode 13 will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, the optical path of the laser light is represented by the symbol A.

【0007】先ず、レーザダイオード13から出射した
レーザ光はコリメートレンズ12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10、1/
2波長板9及び偏光ビームスプリッタ7を直進し、さら
に、1/4波長板6と1/2波長板5を通って電気光学素子4
に入射する。入射した光は、金属ピン3a側の電気光学
素子4の端面に形成された反射膜4aにより反射する。
First, the laser light emitted from the laser diode 13 is converted into parallel light by the collimator lens 12, and the polarization beam splitter 8, the Faraday element 10, 1 /
Go straight through the two-wave plate 9 and the polarization beam splitter 7, and then pass through the quarter-wave plate 6 and the half-wave plate 5 to pass through the electro-optical element 4.
Incident on. The incident light is reflected by the reflection film 4a formed on the end surface of the electro-optical element 4 on the metal pin 3a side.

【0008】反射したレーザ光は、再び1/2波長板5と1
/4波長板6を通り、レーザ光の一部は、偏光ビームスプ
リッタ7により反射され、集光レンズ14によって集光
されて、フォトダイオード16へ入射する。一方、偏光
ビームスプリッタ7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15によって集光
されて、フォトダイオード17へ入射する。
The reflected laser light is transmitted again to the half-wave plates 5 and 1.
A part of the laser light passing through the / 4 wavelength plate 6 is reflected by the polarization beam splitter 7, is condensed by the condenser lens 14, and is incident on the photodiode 16. On the other hand, the laser beam transmitted through the polarization beam splitter 7 is reflected by the polarization beam splitter 8, condensed by the condenser lens 15, and enters the photodiode 17.

【0009】なお、1/2波長板5と1/4波長板6はフォト
ダイオード16とフォトダイオード17とへ入射するレ
ーザ光の強度が同一になるように、その光軸に関する回
転角が調整される。
The half-wave plate 5 and the quarter-wave plate 6 are adjusted in rotation angle with respect to their optical axes so that the laser beams incident on the photodiode 16 and the photodiode 17 have the same intensity. It

【0010】次に、図2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3aを、測定点に接触させると、金属ピン3aに加
わる電圧によって、電気光学素子4では、その電界が電
気光学素子4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
13から発せられたレーザ光が電気光学素子4へ入射し
て、そのレーザ光が電気光学素子4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4aによって反射され、フォトダ
イオード16,17へ集光されて入射し、電気信号に変
換される。
Next, the operation of measuring the signal under measurement using the electro-optical probe shown in FIG. 2 will be described. When the metal pin 3a is brought into contact with the measurement point, the electric field in the electro-optical element 4 propagates to the electro-optical element 4 due to the voltage applied to the metal pin 3a, and the phenomenon that the refractive index changes due to the Pockels effect occurs. As a result, the laser light emitted from the laser diode 13 enters the electro-optical element 4, and the polarization state of the light changes when the laser light propagates through the electro-optical element 4. Then, the laser light whose polarization state has changed is reflected by the reflection film 4a, is condensed and incident on the photodiodes 16 and 17, and is converted into an electric signal.

【0011】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
6とフォトダイオード17の出力差として生じることと
なり、この出力差を検出することによって、金属ピン3
a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1において、フォトダイオ
ード16,17から得られた電気信号は、電気光学サン
プリング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16,17に、専用コ
ントローラを介してリアルタイム型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1を使用して広帯
域測定を簡単に行うことができる。
Along with the change in the voltage at the measuring point, the change in the polarization state by the electro-optical element 2 is changed by the photodiode 1.
6 and the output of the photodiode 17 occur, and by detecting this output difference, the metal pin 3
The electrical signal applied to a can be measured. In the electro-optical probe 1 described above, the electric signals obtained from the photodiodes 16 and 17 are input to the electro-optical sampling oscilloscope and processed.
Alternatively, a conventional measuring instrument such as a real-time oscilloscope may be connected to the photodiodes 16 and 17 via a dedicated controller to perform signal measurement. Thereby, the broadband measurement can be easily performed using the electro-optic probe 1.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、電気光
学プローブ1を用いた信号測定においては、金属ピン3
aを測定点に接触させることが必要であるが、この場合
に、金属ピン3aの接触圧により電気光学素子4におけ
る屈折率の変化が影響を受けることがあるため、正確な
測定を行うには、金属ピン3aの接触圧を一定に保たな
ければならず、このため、測定が手間のかかるものとな
っていた。
As described above, in the signal measurement using the electro-optic probe 1, the metal pin 3 is used.
It is necessary to bring a into contact with the measurement point. In this case, the contact pressure of the metal pin 3a may affect the change in the refractive index of the electro-optical element 4, so that accurate measurement is required. The contact pressure of the metal pin 3a must be kept constant, which makes the measurement time-consuming.

【0013】また、信号測定に際して、金属ピン3aを
測定点に接触させなければならないことから、金属ピン
3aに衝撃が加わり、その結果、金属ピン3aだけでな
く、電気光学素子4にも損傷が生じてしまう懸念があっ
た。
In addition, since the metal pin 3a must be brought into contact with the measuring point during the signal measurement, a shock is applied to the metal pin 3a, and as a result, not only the metal pin 3a but also the electro-optical element 4 is damaged. There was a concern that it would occur.

【0014】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、金属ピンの接触圧を一定とすることが可能
であり、なおかつ、金属ピンおよび電気光学素子の安全
を確保することができるような電気光学プローブを提供
することを課題とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to make the contact pressure of the metal pin constant, and yet to ensure the safety of the metal pin and the electro-optical element. An object is to provide such an electro-optic probe.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては以下の手段を採用した。すなわち、
請求項1記載の電気光学プローブは、プローブ本体と、
該プローブ本体の先端に設けられたプローブヘッドとを
備えてなり、前記プローブ本体の内部において、その基
端部側と前記先端との間に光路が形成され、前記光路の
前記プローブ本体の基端部側の一端には、レーザーダイ
オードが配置され、前記光路の前記プローブ本体の先端
側の他端に、電気光学素子が前記プローブヘッドに保持
された状態で配置され、該プローブヘッドには、金属ピ
ンが、その基端が前記電気光学素子に接続するととも
に、その先端が該プローブヘッドから突出する状態で設
けられ、前記レーザダイオードから発せられるレーザ光
を、前記光路を通じて前記電気光学素子に入射し、この
入射光を前記電気光学素子に設けられた反射膜によって
反射し、さらに、この反射光を分離してフォトダイオー
ドにより電気信号に変換する構成となっており、前記プ
ローブヘッドは、前記プローブ本体の先端に対して、前
記光路の延在方向に相対変位可能に、なおかつ、前記光
路の延在方向を軸とした回転変位が規制された状態で取
り付けられ、前記プローブヘッドと前記プローブ本体の
間には、これらの前記光路の延在方向の相対変位を弾性
的に規制する弾性部材が設けられていることを特徴とし
ている。
In order to solve the above problems, the following means are adopted in the present invention. That is,
The electro-optical probe according to claim 1, comprising a probe main body,
A probe head provided at the tip of the probe body, wherein an optical path is formed between the base end side and the tip inside the probe body, and the base end of the probe body in the optical path. A laser diode is disposed at one end of the probe side, and an electro-optical element is disposed at the other end of the optical path on the tip side of the probe body while being held by the probe head. A pin is provided such that its base end is connected to the electro-optical element and its tip projects from the probe head, and the laser light emitted from the laser diode is incident on the electro-optical element through the optical path. , The incident light is reflected by the reflection film provided on the electro-optical element, and further, the reflected light is separated and converted into an electric signal by the photodiode. The probe head is relatively displaceable in the extending direction of the optical path with respect to the tip of the probe body, and the rotational displacement about the extending direction of the optical path is restricted. It is characterized in that an elastic member, which is attached in a fixed state, is provided between the probe head and the probe main body to elastically regulate relative displacement of these optical paths in the extending direction.

【0016】上記のような構成とされるため、この電気
光学プローブにおいては、金属ピンに加わる衝撃を弾性
部材により吸収することができる。また、このとき、弾
性部材は、プローブヘッドとプローブ本体との間に作用
する力が一ほぼ一定となるように機能する。さらに、こ
のとき、プローブヘッドがプローブ本体に対して回転変
位しないために、安全性が高い。
Since the electro-optic probe is constructed as described above, the impact applied to the metal pin can be absorbed by the elastic member. Further, at this time, the elastic member functions so that the force acting between the probe head and the probe main body becomes almost constant. Further, at this time, the probe head is not rotationally displaced with respect to the probe body, so that the safety is high.

【0017】請求項2記載の電気光学プローブは、請求
項1記載の電気光学プローブであって、前記プローブヘ
ッドおよび前記プローブ本体の先端のいずれか一方に、
前記光路の延在方向が長手方向とされた長穴が形成され
るとともに、同他方に、前記長穴に嵌合するビスが取り
付けられていることを特徴としている。
An electro-optical probe according to a second aspect is the electro-optical probe according to the first aspect, wherein one of the probe head and the tip of the probe body is
A long hole is formed in which the extending direction of the optical path is the longitudinal direction, and a screw that fits into the long hole is attached to the other side.

【0018】この電気光学プローブにおいては、簡易な
構成により、プローブヘッドとプローブ本体との光路の
延在方向の相対変位を許容するとともに、回転変位を規
制することができる。
In this electro-optical probe, the relative displacement in the extending direction of the optical path between the probe head and the probe body can be allowed and the rotational displacement can be restricted by a simple structure.

【0019】請求項3記載の電気光学プローブは、請求
項1記載の電気光学プローブであって、前記弾性部材
は、前記光路の延在方向を軸とするとともに前記光路を
囲む螺旋形状に形成されたバネにより構成されているこ
とを特徴とする。
An electro-optical probe according to a third aspect of the present invention is the electro-optical probe according to the first aspect, wherein the elastic member is formed in a spiral shape with the extending direction of the optical path as an axis and surrounding the optical path. It is characterized by being composed of a spring.

【0020】このような構成としたために、この電気光
学プローブにおいては、バネをプローブヘッドの外径程
度の径寸法に形成すればよく、バネを小型化する必要が
ない。
Due to such a structure, in this electro-optical probe, the spring may be formed to have a diameter approximately equal to the outer diameter of the probe head, and it is not necessary to downsize the spring.

【0021】請求項4記載の電気光学プローブは、請求
項1から3のいずれかに記載の電気光学プローブであっ
て、前記フォトダイオードおよ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、前記レーザー光を前記電気光
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している。
The electro-optic probe according to claim 4 is the electro-optic probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the photodiode and the laser diode are connected to an electro-optic sampling oscilloscope,
The laser diode emits the laser light as pulsed light based on a control signal from the electro-optic sampling oscilloscope.

【0022】請求項5記載の電気光学プローブは、請求
項1から3のいずれかに記載の電気光学プローブであっ
て、前記レーザーダイオードは、前記レーザ光として連
続光を発することを特徴としている。
An electro-optical probe according to a fifth aspect is the electro-optical probe according to any one of the first to third aspects, wherein the laser diode emits continuous light as the laser light.

【0023】このように、請求項5に係る電気光学プロ
ーブにおいては、レーザーダイオードから連続光を発す
るようにすることにより、フォトダイオードから連続的
な出力を得ることができ、したがって、フォトダイオー
ドを専用コントローラを介してリアルタイム型オシロス
コープなどの従来からある汎用測定器に接続して測定を
行うことも可能となる。
As described above, in the electro-optic probe according to the fifth aspect, the continuous output can be obtained from the photodiode by causing the laser diode to emit the continuous light. Therefore, the photodiode is exclusively used. It is also possible to connect to a conventional general-purpose measuring instrument such as a real-time oscilloscope via the controller to perform measurement.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施の形態
を示す電気光学プローブ21の立断面図である。この電
気光学プローブ21は、プローブ本体22と、プローブ
本体22の先端22aに設けられたプローブヘッド23
とを備えた構成となっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view of an electro-optic probe 21 showing an embodiment of the present invention. The electro-optical probe 21 includes a probe body 22 and a probe head 23 provided at a tip 22 a of the probe body 22.
It is configured with and.

【0025】この電気光学プローブ21の内部には、光
路24が設けられている。光路24は、プローブ本体2
2の内部において、その基端部22bから先端22aに
かけて設けられるとともに、プローブ本体22の先端2
2aからプローブヘッド23の内部側へ連続する構成と
なっている。
An optical path 24 is provided inside the electro-optical probe 21. The optical path 24 is the probe body 2
2 is provided from the base end portion 22b to the tip end 22a of the probe body 22, and the tip end 2 of the probe main body 22
2a to the inside of the probe head 23.

【0026】光路24のプローブ本体22の基端部22
b側の一端24aには、図示略のEOSオシロスコープ
に接続されたレーザダイオード25が配置されている。
また、光路24のプローブ本体22の先端22a側の他
端24bには電気光学素子26が、プローブヘッド23
に収納された状態で配置されている。
The base end portion 22 of the probe body 22 in the optical path 24
A laser diode 25 connected to an EOS oscilloscope (not shown) is arranged at one end 24a on the b side.
Further, the electro-optical element 26 is provided at the other end 24 b of the optical path 24 on the side of the tip 22 a of the probe body 22 and the probe head 23.
It is placed in a state where it is stored in.

【0027】また、プローブヘッド23の先端には、金
属ピン27が設けられている。この金属ピン27は、プ
ローブヘッド23により保持されるとともに、その基端
27aが電気光学素子26に接続され、その先端27b
がプローブヘッド23から突出する状態とされている。
また、電気光学素子26のプローブヘッド23の先端側
の端面には反射膜26aが形成されている。
A metal pin 27 is provided at the tip of the probe head 23. The metal pin 27 is held by the probe head 23, its base end 27a is connected to the electro-optical element 26, and its tip 27b.
Are projected from the probe head 23.
A reflective film 26a is formed on the end surface of the electro-optical element 26 on the tip side of the probe head 23.

【0028】レーザダイオード25と電気光学素子26
との間に形成された光路24上には、図中、右方から順
に、コリメートレンズ29、偏光ビームスプリッタ3
0、ファラデー素子31、偏光ビームスプリッタ33、
1/4波長板34、集光レンズ36が配列されている。ま
た、光路24の側方の偏光ビームスプリッタ30,33
に対応する位置には、フォトダイオード38,39が設
けられている。これらフォトダイオード38,39は、
EOSオシロスコープに接続されており、入射光を電気
信号に変換して、EOSオシロスコープに送信できるよ
うになっている。
Laser diode 25 and electro-optical element 26
On the optical path 24 formed between the collimator lens 29 and the polarization beam splitter 3 in order from the right side in the figure.
0, Faraday element 31, polarization beam splitter 33,
A quarter-wave plate 34 and a condenser lens 36 are arranged. In addition, the polarization beam splitters 30, 33 on the side of the optical path 24
Photodiodes 38 and 39 are provided at positions corresponding to. These photodiodes 38 and 39 are
It is connected to an EOS oscilloscope so that incident light can be converted into an electric signal and transmitted to the EOS oscilloscope.

【0029】また、偏光ビームスプリッタ30,33
は、光路24を通る電気光学素子26からの反射光を分
離してフォトダイオード38,39側に反射するアイソ
レータとして機能するものとされている。
In addition, the polarization beam splitters 30, 33
Is to function as an isolator that separates the reflected light from the electro-optical element 26 that passes through the optical path 24 and reflects it toward the photodiodes 38 and 39.

【0030】また、プローブヘッド23は、プローブ本
体22に対して、光路24の延在方向(図中B方向)に
相対変位可能に設けられている。プローブヘッド23
は、プローブ本体22に対してビス41により固定され
るが、ビス41が挿入されるプローブ本体22のビス孔
42は、B方向が長手方向となるような長穴として形成
されており、これにより、プローブヘッド23は、プロ
ーブ本体22に対してB方向に相対変位可能とされると
ともに、B方向を軸とした回転変位が規制された構成と
なっている。
The probe head 23 is provided so as to be relatively displaceable with respect to the probe body 22 in the extending direction of the optical path 24 (direction B in the drawing). Probe head 23
Is fixed to the probe body 22 with a screw 41, but the screw hole 42 of the probe body 22 into which the screw 41 is inserted is formed as an elongated hole such that the direction B is the longitudinal direction. The probe head 23 is configured to be relatively displaceable in the B direction with respect to the probe main body 22 and has a configuration in which rotational displacement about the B direction is restricted.

【0031】また、プローブヘッド23の内部には、バ
ネ44が配置されている。バネ44は、B方向を軸とす
るとともに、光路24を囲む螺旋形状に形成されたもの
であり、その一端44aが、プローブ本体22の先端2
2aに固定され、他端44bが、プローブヘッド23に
取り付けられて集光レンズ36を保持するレンズ保持部
材45に固定された構成となっている。このバネ44
は、その軸方向が、光路24の延在方向(B方向)に一
致するように配置されているために、プローブヘッド2
3とプローブ本体22とのB方向の相対変位を弾性的に
規制する役割を果たす。
A spring 44 is arranged inside the probe head 23. The spring 44 is formed in a spiral shape surrounding the optical path 24 while having the B direction as an axis, and one end 44 a of the spring 44 has the tip 2 of the probe body 22.
2a, and the other end 44b is fixed to the lens holding member 45 that is attached to the probe head 23 and holds the condenser lens 36. This spring 44
Is arranged so that its axial direction coincides with the extending direction (B direction) of the optical path 24. Therefore, the probe head 2
3 serves to elastically regulate the relative displacement of the probe body 22 in the B direction.

【0032】次に、作用および効果を説明する。電気光
学プローブ21を信号測定に用いる場合には、金属ピン
27の先端27bを測定点に接触させた状態で、EOS
オシロスコープを起動させる。これにより、EOSオシ
ロスコープから発せられた制御信号に基づき、レーザダ
イオード25から、レーザ光が出射され、このレーザ光
がコリメートレンズ29によって平行光に変換され、光
路24を直進し、集光レンズ36により集光されて電気
光学素子26に到達する。
Next, the operation and effect will be described. When the electro-optical probe 21 is used for signal measurement, with the tip 27b of the metal pin 27 in contact with the measurement point, the EOS
Start the oscilloscope. As a result, based on the control signal emitted from the EOS oscilloscope, laser light is emitted from the laser diode 25, this laser light is converted into parallel light by the collimator lens 29, goes straight on the optical path 24, and is condensed by the condenser lens 36. The light is condensed and reaches the electro-optical element 26.

【0033】集光レンズ36は、反射膜26aから集光
レンズ36の焦点距離分だけ離れた位置に配置されてい
るために、集光レンズ36によって集光されたレーザ光
は、反射膜26a上の一点に集光される。さらに、この
レーザ光は、反射膜26aによって反射され、集光レン
ズ36によって平行光に変換されるとともに、光路28
をレーザダイオード25側に進行することとなる。
Since the condenser lens 36 is arranged at a position separated from the reflection film 26a by the focal length of the condenser lens 36, the laser light condensed by the condenser lens 36 is on the reflection film 26a. It is focused on one point. Further, this laser light is reflected by the reflection film 26a, converted into parallel light by the condenser lens 36, and the optical path 28
Will proceed to the laser diode 25 side.

【0034】このとき、電気光学素子26は、金属ピン
27を介して伝搬された測定点の電界の変化により屈折
率が変化した状態となっているために、電気光学素子2
6を伝搬する光は、偏光状態が変化することとなり、し
たがって、電気光学素子26からの反射光は、偏光状態
が変化した状態で、偏光ビームスプリッタ30,33に
よって分離され、フォトダイオード38,39へ集光さ
れて入射し、電気信号に変換される。これにより、レー
ザ光の偏光状態の変化をフォトダイオード38,39の
出力差として検出し、測定点の電気信号を測定する。
At this time, the electro-optical element 26 is in a state in which the refractive index is changed by the change in the electric field at the measuring point propagated through the metal pin 27, so that the electro-optical element 2
The light propagating through 6 changes its polarization state. Therefore, the reflected light from the electro-optical element 26 is split by the polarization beam splitters 30 and 33 in the state where the polarization state has changed, and the photodiodes 38 and 39 are detected. The light is collected and incident on and converted into an electric signal. Thus, the change in the polarization state of the laser light is detected as the output difference between the photodiodes 38 and 39, and the electric signal at the measurement point is measured.

【0035】上述のような信号測定においては、金属ピ
ン27の先端27bを測定点に接触させることが必要で
あるが、このとき、金属ピン27に作用する衝撃をバネ
44により吸収することができる。したがって、測定時
に、誤って金属ピン27に衝撃が加わることとなったと
しても、金属ピン27が破損することが無く、また、金
属ピン27がプローブヘッド23の内部に引っ込んで電
気光学素子26がダメージを受けることも避けることが
できる。このため、耐衝撃性および操作性の向上を図る
ことができる。
In the signal measurement as described above, it is necessary to bring the tip 27b of the metal pin 27 into contact with the measuring point. At this time, the shock acting on the metal pin 27 can be absorbed by the spring 44. . Therefore, even if a shock is accidentally applied to the metal pin 27 at the time of measurement, the metal pin 27 is not damaged, and the metal pin 27 is retracted into the probe head 23 so that the electro-optical element 26 can be removed. You can avoid taking damage. Therefore, impact resistance and operability can be improved.

【0036】また、この場合、バネ44は、金属ピン2
7側からプローブヘッド23を介してプローブ本体22
に作用する力をほぼ一定とするように機能することか
ら、常に金属ピン27に作用する接触圧をほぼ一定とす
ることができ、金属ピン27の接触圧の違いにより電気
光学素子26の屈折率の変化に影響が及ぼされることを
防ぐことができる。したがって、正確な信号測定を容易
に実施することができ、測定精度の向上、および測定作
業の容易化を図ることができる。さらに、プローブヘッ
ド23は、プローブ本体22に対してB方向を軸とした
回転変位が規制された構成となっているため、プローブ
ヘッド23に何らかの衝撃が作用することによりプロー
ブヘッド23が回転変位し、光軸ずれ等の不都合が生じ
る心配が無く、これにより、耐衝撃性および安全性を確
保することができる。
Further, in this case, the spring 44 is the metal pin 2
The probe body 22 from the 7 side through the probe head 23
The contact pressure acting on the metal pin 27 can be made substantially constant at all times because the force acting on the metal pin 27 is made substantially constant, and the refractive index of the electro-optical element 26 is changed by the difference in the contact pressure of the metal pin 27. Can be prevented from being affected by changes in Therefore, accurate signal measurement can be easily performed, the measurement accuracy can be improved, and the measurement work can be facilitated. Further, since the probe head 23 is configured so that the rotational displacement about the B direction as an axis is restricted with respect to the probe main body 22, the probe head 23 is rotationally displaced by some impact on the probe head 23. Therefore, there is no concern that inconveniences such as optical axis shift will occur, and thus shock resistance and safety can be ensured.

【0037】さらに、この場合、プローブヘッド23と
プローブ本体22とのB方向の相対変位を許容し、回転
方向の相対変位を規制するための構成を、ビス41およ
びビス孔42により簡易に実現するようにしたため、製
作を容易なものとすることができる。
Further, in this case, the screw 41 and the screw hole 42 easily realize the structure for allowing the relative displacement of the probe head 23 and the probe main body 22 in the B direction and restricting the relative displacement in the rotation direction. Therefore, the manufacturing can be facilitated.

【0038】また、金属ピン27の接触圧を一定のバネ
44は、光路24を囲むような螺旋形状とされているこ
とから、バネ44の径寸法を、プローブヘッド23の径
寸法と同程度とすればよくなり、バネ44を特段小型の
ものとする必要がない。これにより、製作の容易化およ
びコストの低減を図ることができる。
Further, since the spring 44 having a constant contact pressure of the metal pin 27 is formed in a spiral shape so as to surround the optical path 24, the diameter dimension of the spring 44 is made approximately the same as the diameter dimension of the probe head 23. The spring 44 does not need to be particularly small. This makes it possible to facilitate manufacturing and reduce costs.

【0039】なお、上記実施の形態において、本発明の
趣旨を逸脱しない範囲内で他の構成を採用するようにし
てもよい。例えば、上記実施の形態におけるバネ44
は、プローブヘッド23とプローブ本体22の間に配置
されて、これらプローブヘッド23およびプローブ本体
22の光路24の延在方向の相対変位を弾性的に規制す
るものであればよく、これに代えて、円筒状のゴム部材
等を使用するようにしてもよい。また、バネ44あるい
はそれに代えて用いられる弾性部材を、プローブヘッド
23の内部に配置せず、外部に配置するようにしてもよ
い。
It should be noted that in the above embodiment, other configurations may be adopted without departing from the spirit of the present invention. For example, the spring 44 in the above embodiment
May be arranged between the probe head 23 and the probe body 22 and elastically regulate the relative displacement of the probe head 23 and the probe body 22 in the extending direction of the optical path 24. Alternatively, a cylindrical rubber member or the like may be used. Further, the spring 44 or the elastic member used in place of the spring 44 may be disposed outside the probe head 23 instead of being disposed inside the probe head 23.

【0040】また、上記実施の形態において、レーザダ
イオード25から連続光を発するようにすれば、リアル
タイム型オシロスコープ、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38,3
9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、リアルタイム型オシロスコープ、サンプリ
ングオシロスコープ、スペクトルアナライザ等を接続す
るようにすればよい。
Further, in the above-described embodiment, if continuous light is emitted from the laser diode 25, it is possible to perform signal measurement using a conventional general-purpose measuring instrument such as a real-time oscilloscope, sampling oscilloscope, spectrum analyzer and the like. In this case, the photodiodes 38, 3
Instead of the EOS oscilloscope, a real-time oscilloscope, a sampling oscilloscope, a spectrum analyzer, etc. may be connected via a dedicated controller.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る電
気光学プローブは、金属ピンに作用する衝撃を弾性部材
により吸収することができ、測定時に、誤って金属ピン
に衝撃が加わることとなったとしても、金属ピンや電気
光学素子がダメージを受けることを避けることができ
る。したがって、耐衝撃性に優れているとともに、操作
性もよい。また、弾性部材は、金属ピン側からプローブ
ヘッドを介してプローブ本体に作用する力をほぼ一定と
するように機能することから、金属ピンに作用する接触
圧を、常にほぼ一定とすることができ、金属ピンの接触
圧の違いにより電気光学素子の屈折率の変化に影響が及
ぼされることを防ぐことができる。このため、測定精度
を向上させることができるとともに、測定作業が容易で
あり、特に多点を測定する際等において有利である。さ
らに、この場合、プローブヘッドは、プローブ本体に対
して光路の延在方向を軸とした回転変位が規制された構
成となっているため、プローブヘッドに何らかの衝撃が
作用することによりプローブヘッドが回転変位し、光軸
ずれ等の不都合が生じる心配が無く、これにより、耐衝
撃性および安全性を確保することができる。
As described above, in the electro-optical probe according to the first aspect, the impact acting on the metal pin can be absorbed by the elastic member, and the impact may be erroneously applied to the metal pin during measurement. Even if it happens, it is possible to avoid damaging the metal pin and the electro-optical element. Therefore, it is excellent in impact resistance and has good operability. Further, since the elastic member functions to make the force acting on the probe body from the metal pin side through the probe head almost constant, the contact pressure acting on the metal pin can be made almost always constant. It is possible to prevent the change in the refractive index of the electro-optical element from being influenced by the difference in contact pressure between the metal pins. For this reason, the measurement accuracy can be improved, the measurement operation is easy, and it is particularly advantageous when measuring multiple points. Further, in this case, since the probe head is configured so that the rotational displacement about the extending direction of the optical path is restricted with respect to the probe body, the probe head is rotated by some impact on the probe head. There is no risk of displacement and inconvenience such as optical axis shift, and thus shock resistance and safety can be ensured.

【0042】請求項2に係る電気光学プローブにおいて
は、長穴およびビスにより、プローブヘッドとプローブ
本体との光路の延在方向の相対変位を許容し、回転方向
の相対変位を規制するようにしたため、請求項1の発明
を簡易に実現することができ、製作を容易なものとする
ことができる。
In the electro-optic probe according to the second aspect of the present invention, the oblong hole and the screw allow relative displacement in the extending direction of the optical path between the probe head and the probe body, and regulate the relative displacement in the rotational direction. The invention of claim 1 can be easily realized, and manufacturing can be facilitated.

【0043】請求項3に係る電気光学プローブにおいて
は、弾性部材を、光路を囲むような螺旋形状を有するバ
ネにより形成したことから、バネの径寸法を、プローブ
ヘッドの径寸法と同程度とすればよくなり、バネを特段
小型のものとする必要がなくなる。これにより、製作の
容易化およびコストの低減を図ることができる。
In the electro-optic probe according to the third aspect, since the elastic member is formed of a spring having a spiral shape surrounding the optical path, the diameter of the spring is about the same as the diameter of the probe head. Better, and there is no need for the spring to be particularly small. This makes it possible to facilitate manufacturing and reduce costs.

【0044】また、以上の発明において、請求項4のよ
うに、フォトダイオードおよびレーザダイオードを、電
気光学サンプリングオシロスコープに接続し、レーザダ
イオードからレーザー光を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
るようにすれば、電気光学サンプリングオシロスコープ
による広帯域における高精度な信号測定が可能となる。
In the above invention, the photodiode and the laser diode are connected to an electro-optical sampling oscilloscope, and the laser light is pulsed from the laser diode based on a control signal from the electro-optical sampling oscilloscope. If the light is emitted as light, it is possible to perform highly accurate signal measurement in a wide band using an electro-optic sampling oscilloscope.

【0045】また、請求項5のように、レーザーダイオ
ードから連続光を発するようにすることにより、フォト
ダイオードから連続的な出力を得ることができ、したが
って、フォトダイオードを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などの従来からある汎用測定
器に接続して測定を行うことも可能となり、汎用性が高
い。
Further, according to the fifth aspect of the present invention, continuous light can be emitted from the laser diode, so that continuous output can be obtained from the photodiode. Therefore, the photodiode is connected to the real-time oscilloscope via the dedicated controller. It is also possible to connect to a conventional general-purpose measuring instrument such as the one described above to perform measurement, and the versatility is high.

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

【図1】 本発明の一実施の形態を模式的に示す電気光
学プローブの立断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an electro-optical probe schematically showing an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の従来の技術を模式的に示す電気光学
プローブの概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an electro-optical probe schematically showing a conventional technique of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 電気光学プローブ 22 プローブ本体 22a 先端 22b 基端部 23 プローブヘッド 24 光路 24a 一端 24b 他端 25 レーザダイオード 26 電気光学素子 26a 反射膜 27 金属ピン 27a 基端 27b 先端 44 バネ 21 Electro-optic probe 22 Probe body 22a tip 22b base end 23 Probe head 24 optical paths 24a One end 24b other end 25 laser diode 26 Electro-optical element 26a reflective film 27 metal pins 27a base end 27b tip 44 spring

───────────────────────────────────────────────────── 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 山田 順三 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10−268003(JP,A) 特開 昭56−94272(JP,A) 特開 昭63−4571(JP,A) 米国特許5105148(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 13/40 G01R 1/06 G01R 15/24 G01R 31/302 G01R 19/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Toshiyuki Yagi 4-19-7 Kamata, Ota-ku, Tokyo Ando Electric Co., Ltd. (72) Mitsuru Shinagawa 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Tadao Nagatsuma 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Junzo Yamada 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-8-262117 (JP, A) JP-A-10-90371 (JP, A) JP-A-6-265606 (JP, A) JP-A-6-242152 (JP, A) JP 5-267407 (JP, A) JP 10-268003 (JP, A) JP 56-94272 (JP, A) JP 63-4571 (JP, A) US Patent 5105148 (US, A) (58) Field (Int.Cl. 7, DB name) G01R 13/40 G01R 1/06 G01R 15/24 G01R 31/302 G01R 19/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プローブ本体と、該プローブ本体の先端
に設けられたプローブヘッドとを備えてなり、 前記プローブ本体の内部において、その基端部側と前記
先端との間に光路が形成され、 前記光路の前記プローブ本体の基端部側の一端には、レ
ーザーダイオードが配置され、 前記光路の前記プローブ本体の先端側の他端に、電気光
学素子が前記プローブヘッドに保持された状態で配置さ
れ、 該プローブヘッドには、金属ピンが、その基端が前記電
気光学素子に接続するとともに、その先端が該プローブ
ヘッドから突出する状態で設けられ、 前記レーザダイオードから発せられるレーザ光を、前記
光路を通じて前記電気光学素子に入射し、この入射光を
前記電気光学素子に設けられた反射膜によって反射し、
さらに、この反射光を分離してフォトダイオードにより
電気信号に変換する構成となっており、 前記プローブヘッドは、前記プローブ本体の先端に対し
て、前記光路の延在方向に相対変位可能に、なおかつ、
前記光路の延在方向を軸とした回転変位が規制された状
態で取り付けられ、 前記プローブヘッドと前記プローブ本体の間には、これ
らの前記光路の延在方向の相対変位を弾性的に規制する
弾性部材が設けられていることを特徴とする電気光学プ
ローブ。
1. A probe main body and a probe head provided at a tip of the probe main body, wherein an optical path is formed inside the probe main body between a base end side thereof and the tip. A laser diode is disposed at one end of the optical path on the proximal side of the probe body, and an electro-optical element is disposed at the other end of the optical path on the tip side of the probe body while being held by the probe head. The probe head is provided with a metal pin, the base end of which is connected to the electro-optical element, and the tip of which is projected from the probe head, and the laser light emitted from the laser diode is supplied to the probe head. It is incident on the electro-optical element through an optical path, and the incident light is reflected by a reflective film provided on the electro-optical element,
Furthermore, the reflected light is separated and converted into an electric signal by a photodiode, the probe head is relatively displaceable in the extending direction of the optical path with respect to the tip of the probe body, and ,
It is attached in a state in which the rotational displacement about the extension direction of the optical path is regulated, and between the probe head and the probe body, elastically regulates the relative displacement in the extension direction of these optical paths. An electro-optic probe provided with an elastic member.
【請求項2】 請求項1記載の電気光学プローブであっ
て、 前記プローブヘッドおよび前記プローブ本体の先端のい
ずれか一方に、前記光路の延在方向が長手方向とされた
長穴が形成されるとともに、同他方に、前記長穴に嵌合
するビスが取り付けられていることを特徴とする電気光
学プローブ。
2. The electro-optical probe according to claim 1, wherein an elongated hole whose extension direction of the optical path is a longitudinal direction is formed in one of the tip of the probe head and the tip of the probe body. At the same time, a screw that fits into the elongated hole is attached to the other end.
【請求項3】 請求項1記載の電気光学プローブであっ
て、 前記弾性部材は、前記光路の延在方向を軸とするととも
に前記光路を囲む螺旋形状に形成されたバネにより構成
されていることを特徴とする電気光学プローブ。
3. The electro-optical probe according to claim 1, wherein the elastic member is composed of a spring formed in a spiral shape with the extending direction of the optical path as an axis and surrounding the optical path. An electro-optic probe characterized by.
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の電気
光学プローブであって、 前記フォトダイオードおよ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、前記レーザー光を前記電気光
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電気光学プロ
ーブ。
4. The electro-optical probe according to claim 1, wherein the photodiode and the laser diode are
An electro-optic probe connected to an electro-optic sampling oscilloscope, wherein the laser diode emits the laser light as pulsed light based on a control signal from the electro-optic sampling oscilloscope.
【請求項5】 請求項1から3のいずれかに記載の電気
光学プローブであって、 前記レーザーダイオードは、前記レーザ光として連続光
を発することを特徴とする電気光学プローブ。
5. The electro-optical probe according to claim 1, wherein the laser diode emits continuous light as the laser light.
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