JP3593477B2 - Electro-optic probe - Google Patents

Electro-optic probe Download PDF

Info

Publication number
JP3593477B2
JP3593477B2 JP27538399A JP27538399A JP3593477B2 JP 3593477 B2 JP3593477 B2 JP 3593477B2 JP 27538399 A JP27538399 A JP 27538399A JP 27538399 A JP27538399 A JP 27538399A JP 3593477 B2 JP3593477 B2 JP 3593477B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
electro
beam splitter
laser diode
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP27538399A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000171487A (en
Inventor
昭成 伊藤
克志 太田
敏之 八木
満 品川
忠夫 永妻
順三 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP27538399A priority Critical patent/JP3593477B2/en
Publication of JP2000171487A publication Critical patent/JP2000171487A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3593477B2 publication Critical patent/JP3593477B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (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。
【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。
【0003】
この電気光学サンプリング(Electro Optic 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。
【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の構成を図5を参照して説明する。図5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、8は、コリメートレンズである。符号4は、1/4波長板である。符号5及び7は、偏光ビームスプリッタである。符号6は、入射された光の偏光面を45度回転するファラディー素子である。符号9は、EOSオシロスコープ本体19のパルス発生回路(図示せず)から出力された制御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。符号10及び11はコリメートレンズである。符号12及び13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14は、1/4波長板4、偏光ビームスプリッタ5、7及びファラディー素子6からなるアイソレータである。符号15は、絶縁体でできたプローブ本体である。
【0005】
次に、図5を参照して、レーザダイオード9から発せられたレーザ光の光路について説明する。図5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9から出射したレーザ光はコリメートレンズ8により平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ7、ファラデー素子6及び偏光ビームスプリッタ5を直進し、さらに、1/4波長板4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。
【0006】
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4を通り、レーザ光の一部は、偏光ビームスプリッタ5により反射されて、フォトダイオード12へ入射する。偏光ビームスプリッタ5を透過したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ7で反射されて、フォトダイオード13へ入射する。
なお、1/4波長板4はフォトダイオード10とフォトダイオード11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ものである。
【0007】
次に、図5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複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9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、13へ入射し、電気信号に変換される。
【0008】
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12とフォトダイオード13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、13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12、13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。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の電気光学プローブにあっては、電気光学素子2に設けられた反射膜2aによって反射されたレーザ光を受光するフォトダイオード12、13の光軸は、レーザダイオード9が発するレーザ光の光軸と垂直に交わっていたため、フォトダイオード12、13の端子がプローブ本体15の直径方向に配置されなければならない。さらにこの端子にケーブルを接続して配線しなければならないため、プローブ本体15の直径方向にスペースを設ける必要があり、結果的にプローブ本体15の直径が大きくなってしまうという問題がある。このプローブは、手に持ってプリント基板等の配線に接触させて信号の測定を行うものであるため、プローブ本体15の直径が大きいと操作性が悪くなってしまう。
【0010】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、電気光学プローブ本体の細径化を図ることができる電気光学プローブを提供することを目的とする。
【0011】
【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第1のレンズと、前記平行光を集光する第2のレンズと、端面に反射膜を有する電気光学素子と、前記第1のレンズと前記第2のレンズの間に設けられ、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を分離するアイソレータと、前記アイソレータにおいて分離された反射光を電気信号に変換する第1、第2のフォトダイオードと、を備える電気光学プローブにおいて、前記第1、第2のフォトダイオードへ入射する光の進む方向を前記レーザダイオードの光軸方向とし、前記アイソレータは、前記反射光をそれぞれ分離する第1、第2のビームスプリッタと、前記第1のビームスプリッタが分離した前記反射光を反射して前記レーザダイオードの光軸方向に折り返して前記第1のフォトダイオードに入射する第1の反射部と、前記第2のビームスプリッタが分離した前記反射光を反射して前記レーザダイオードの光軸方向に折り返して前記第2のフォトダイオードに入射する第2の反射部とを有し、前記第1のフォトダイオード、前記第1のビームスプリッタ、前記第1の反射部と、前記第2のフォトダイオード、前記第2のビームスプリッタ、前記第2の反射部とは、前記レーザダイオードの光軸を中心として所定角度ずれた状態で配置されていることを特徴とする。
【0012】
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。
【0013】
請求項4に記載の発明は、前記電気光学プローブは、前記レーザダイオード及び前記フォトダイオードをオシロスコープ本体内に設け、該レーザダイオードから発せられたレーザ光を第1の光ファイバによって該プローブへ伝播し、さらに前記アイソレータによって分離された反射光を第2の光ファイバによって該フォトダイオードへ伝播することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、前記アイソレータは、平行四辺形のビームスプリッタを備え、該ビームスプリッタによって、前記レーザ光と前記反射光との光軸を平行にすることを特徴とする。
【0014】
請求項6に記載の発明は、前記アイソレータは、キューブ形のビームスプリッタと平面鏡を備え、該ビームスプリッタによって分離した前記反射光を該平面鏡によって、前記レーザ光と前記反射光との光軸を平行にすることを特徴とする。
【0015】
【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(以下プローブと称す)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5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。この図に示すプローブが従来技術と異なる点は、フォトダイオード(第1のフォトダイオード)12、フォトダイオード(第2のフォトダイオード)13へ入射するレーザ光の光軸が、レーザダイオード9が出射したレーザ光の光軸に平行になるようにコリメートレンズ10、11とフォトダイオード12、13を配置した点と、平行四辺形の偏光ビームスプリッタ(第1のビームスプリッタ)5a、偏光ビームスプリッタ(第2のビームスプリッタ)7aを設けた点である。このビームスプリッタ5a、7aは、キューブ形のビームスプリッタを2個組み合わせた形をしたビームスプリッタであり、分離した光をさらに90度折り返えすことができるものである。
【0016】
図2は、偏光ビームスプリッタ5a、7aとフォトダイオード12、13とレーザダイオード9の位置関係を示した図である。この図は、図1に示した電気光学プローブをレーザダイオード9側の側面方向から見た図である。図2に示すように、偏光ビームスプリッタ5a及び7aは、レーザダイオード9の光軸を中心として45度(所定角度)ずれた状態で配置されている。したがって、フォトダイオード12、13もこれに合わせて45度(所定角度)ずれた状態で配置されている。これによって、偏光ビームスプリッタ5aと7aによって分離された反射光をそれぞれ異なるフォトダイオードへ入射することができる。
【0017】
次に、図1を参照して、レーザダイオード9から発せられたレーザ光の光路について説明する。図1において、レーザ光の光路を符号Bで表す。
先ず、レーザダイオード9から出射したレーザ光はコリメートレンズ8により平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ7a、ファラデー素子6、及び偏光ビームスプリッタ5aを直進し、さらに、1/4波長板4を通る。
【0018】
次に、1/4波長板4を透過した平行光は、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に入射し、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。このとき、コリメートレンズ3は、反射膜2aからコリメートレンズ3に焦点距離だけはなれた位置に配置されているために、コリメートレンズ10によって平行光に変換されたレーザ光は、反射膜2a上の1点に集光される。
【0019】
反射膜2aにおいて、反射されたレーザ光は、コリメートレンズ3によって再び平行光に変換され、さらに、1/4波長板4を通り、偏光ビームスプリッタ5aの反射面5bによって反射され、さらに反射面(第1の反射部)5cによって90度折り返されて、コリメートレンズ10により集光されてフォトダイオード12へ入射する。また、偏光ビームスプリッタ5aを透過したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ7aの反射面7bによって反射されて、さらに反射面(第2の反射部)7cによって90度折り返されて、コリメートレンズ11により集光されてフォトダイオード13に入射する。この2つのフォトダイオード12、13に入射されたレーザ光は、電気信号に変換され、この電気信号はEOSオシロスコープ本体19へ送られる。
【0020】
このように、フォトダイオード12、13をレーザダイオード9と同一の平面に配置して、このフォトダイオード12、13の端子の出る方向をプローブ本体15の長さ方向としたため、プローブ本体15の直径方向に配線等をするスペースが必要ないのでプローブ本体15の直径を細くすることができる。
なお、フォトダイオード12、13の配置は、レーザダイオード9と必ずしも同一平面である必要はなく、プローブ本体15に長さ方向に配置すればよい。
また、レーザダイオード9からの出射光とフォトダイオード12、13への入射光との光軸も必ずしも平行である必要はなく、フォトダイオード12、13へ入射する光の進む方向がレーザダイオード9が配置された方向であればよい。
【0021】
なお、図1に示した偏光ビームスプリッタ5a、7aを、図3に示すようにキューブ形のビームスプリッタ(第1のビームスプリッタ)5、ビームスプリッタ(第2のビームスプリッタ)7平面鏡(第1の反射部)51、平面鏡(第2の反射部)71によって構成してもよい。このように平面鏡を用いることによって使用する光学部品のコストを低減することができる。
【0022】
次に、図4を参照して他の実施形態について説明する。
図4に示す実施形態が図1に示す実施形態と異なる点は、レーザダイオード9とフォトダイオード12、13をEOSオシロスコープ本体19内に配置し、光ファイバケーブル18によって、プローブ本体15とEOSオシロスコープ本体19を接続した点である。
【0023】
次に、図4に示す実施形態の光路について説明する。
まず、EOSオシロスコープ本体19内のレーザダイオード9から発せられたレーザ光は、光ファイバケーブルの端部18aから入射される。このレーザ光は光ファイバケーブル18内を伝播して、端部18bより出射され、この出射されたレーザ光は、コリメートレンズ8によって平行光に変換される。
そしてこの平行光は、前述した図1における光路と同様に反射膜2aによって反射され、アイソレータ14によって分離され、さらにコリメートレンズ10、11によって集光される。
集光された反射光は、光ファイバケーブル18の端部18cに入射され、光ファイバケーブル18内を伝播して端部18dより出射されて、フォトダイオード12、13によって受光される。
【0024】
このように、レーザダイオード9及びフォトダイオード12、13をEOSオシロスコープ内に配置して、プローブ本体15内には光ファイバケーブルの端部18b、18cのみを配置するようにしたため、プローブ本体15内にレーザダイオード9及びフォトダイオード12、13を配置するスペースを設ける必要がなくなる。
さらに、プローブ本体15内に電気信号の配線をしなくてもよいため、プローブ本体15に対して電気的シールドを施す必要がなくなる。
なお、上記実施の形態において、レーザダイオード9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、13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。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、偏光ビームスプリッタによって分離された光を90度折り返して、レーザダイオードが発した光の光軸とフォトダイオードへ入射する光の光軸を平行にすることによって、フォトダイオードをレーザダイオードと同一平面に配置することができるため、プローブ本体の直径方向のフォトダイオードを配置するスペースを省くことができるという効果が得られる。したがって、プローブ本体の直径を細くすることができる。
【0026】
また、請求項4の発明によれば、レーザダイオードとフォトダイオードを配置するスペースを設ける必要がなく、さらにプローブ内をすべて光による信号にすることできるのでプローブ本体に電気的シールドを施す必要がないという効果が得られる。
【0027】
また、請求項5の発明によれば、レーザダイオードから発せられたレーザ光を分離する偏光ビームスプリッタを平行四辺形のビームスプリッタにし、分離した光を90度折り返す反射面をビームスプリッタと一体にしたため、新たに光軸合わせを行う必要がないという効果が得られる。
【0028】
また、請求項6の発明によれば、レーザダイオードから発せられたレーザ光を分離するビームスプリッタをキューブ形ビームスプリッタと平面鏡によって構成したのでアイソレータを構成する光学部品を安価な光学部品で構成することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の構成を示した構成図である。
【図2】図1に示した実施形態におけるビームスプリッタ5a、7aの配置を示す説明図である。
【図3】図1に示す偏光ビームスプリッタ5a、7aを偏光ビームスプリッタ5、7と平面鏡51、71によって構成した実施形態の構成を示す構成図である。
【図4】本発明の他の実施形態の構成を示した構成図である。
【図5】従来技術による電気光学プローブの構成を示した構成図である。
【符号の説明】
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、8・・・コリメートレンズ、4・・・1/4波長板、5・・・ビームスプリッタ(第1のビームスプリッタ)、7・・・ビームスプリッタ(第2のビームスプリッタ)、
5a・・・偏光ビームスプリッタ(第1のビームスプリッタ)、7a・・・偏光ビームスプリッタ(第2のビームスプリッタ)、5c・・・反射面(第1の反射部)、7c・・・反射面(第2の反射部)、6・・・ファラデー素子、
9・・・レーザダイオード、10、11・・・コリメートレンズ、
12・・・フォトダイオード(第1のフォトダイオード)、13・・・フォトダイオード(第2のフォトダイオード)、14・・・アイソレータ、
15・・・プローブ本体、19・・・EOSオシロスコープ本体、51・・・平面鏡(第1の反射部)、71・・・平面鏡(第2の反射部)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is an electro-optic probe that couples an electric field generated by a signal under measurement to an electro-optic crystal, makes light incident on the electro-optic crystal, and observes the waveform of the signal under measurement according to the polarization state of the incident light. In particular, the present invention relates to an electro-optic probe having an improved optical system.
[0002]
[Prior art]
An electric field generated by the signal under measurement is coupled to the electro-optic crystal, a laser beam is incident on the electro-optic crystal, and the waveform of the signal under measurement can be observed based on the polarization state of the laser beam. Here, when the laser light is pulsed and the signal under measurement is sampled, measurement can be performed with a very high time resolution. An electro-optic sampling oscilloscope uses an electro-optic probe utilizing this phenomenon.
[0003]
This electro-optic sampling oscilloscope (hereinafter, abbreviated as “EOS oscilloscope”) is compared with a conventional sampling oscilloscope using an electric probe.
1) Since a ground wire is not required when measuring a signal, the measurement is 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. Attention has been paid to the fact that the use of optical pulses makes it possible to perform broadband measurement up to the order of GHz, which hardly disturbs the state of the measurement point.
[0004]
The configuration of a conventional electro-optic probe used when measuring signals with an EOS oscilloscope will be described with reference to FIG. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a probe head made of an insulator, and a metal pin 1a is fitted into the center of the probe head. Reference numeral 2 denotes an electro-optical element, and a reflective film 2a is provided on an end face on the metal pin 1a side, and is in contact with the metal pin 1a. Reference numerals 3 and 8 are collimating lenses. Reference numeral 4 denotes a 波長 wavelength plate. Reference numerals 5 and 7 are polarization beam splitters. Reference numeral 6 denotes a Faraday element that rotates the plane of polarization of incident light by 45 degrees. Reference numeral 9 denotes a laser diode that emits laser light in accordance with a control signal output from a pulse generation circuit (not shown) of the EOS oscilloscope main body 19. Reference numerals 10 and 11 are collimating lenses. Reference numerals 12 and 13 denote photodiodes, which convert the input laser light into an electric signal and output it to the EOS oscilloscope main body. Reference numeral 14 denotes an isolator including the 波長 wavelength plate 4, the polarization beam splitters 5 and 7, and the Faraday element 6. Reference numeral 15 denotes a probe main body made of an insulator.
[0005]
Next, an optical path of the laser light emitted from the laser diode 9 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the optical path of the laser light is represented by the symbol A.
First, the laser light emitted from the laser diode 9 is converted into parallel light by the collimating lens 8, travels straight through the polarizing beam splitter 7, the Faraday element 6, and the polarizing beam splitter 5, and further passes through the 波長 wavelength plate 4. The light is condensed by the collimator lens 3 and enters the electro-optical element 2. The incident light is reflected by the reflection film 2a formed on the end face of the electro-optical element 2 on the metal pin 1a side.
[0006]
The reflected laser light is converted into parallel light again by the collimating lens 3, passes through the 波長 wavelength plate 4, and a part of the laser light is reflected by the polarization beam splitter 5 and enters the photodiode 12. The laser light transmitted through the polarization beam splitter 5 is reflected by the polarization beam splitter 7 and enters the photodiode 13.
The quarter-wave plate 4 adjusts the intensity of the laser light incident on the photodiode 10 and the intensity of the laser light incident on the photodiode 11.
[0007]
Next, the operation of measuring the signal under measurement using the electro-optic probe shown in FIG. 5 will be described.
When the metal pin 1a is brought into contact with the measurement point, the voltage applied to the metal pin 1a causes the electric field of the electro-optical element 2 to propagate to the electro-optical element 2, and the birefringence changes due to the Pockels effect. Thereby, the laser light emitted from the laser diode 9 enters the electro-optical element 2, and the polarization state of the light changes when the laser light propagates through the electro-optical element 2. Then, the laser light whose polarization state has changed is reflected by the reflection film 2a, enters the photodiodes 12 and 13, and is converted into an electric signal.
[0008]
With the change in the voltage at the measurement point, the change in the polarization state by the electro-optical element 2 becomes the output difference between the photodiode 12 and the photodiode 13. By detecting this output difference, the electric signal applied to the metal pin 1a is converted. Can be measured. In the electro-optic probe described above, the electric signals obtained from the photodiodes 12 and 13 are input to the EOS oscilloscope and processed, but instead, the photodiodes 12 and 13 are sent to the EOS oscilloscope via a dedicated controller. By connecting a conventional measuring instrument such as a real-time oscilloscope, the signal can be measured. Thus, wideband measurement can be easily performed using the electro-optic probe.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electro-optical probe, the optical axes of the photodiodes 12 and 13 that receive the laser light reflected by the reflection film 2 a provided on the electro-optical element 2 are the laser light emitted by the laser diode 9. Therefore, the terminals of the photodiodes 12 and 13 must be arranged in the diametrical direction of the probe main body 15. Further, since a cable must be connected to these terminals and wired, it is necessary to provide a space in the diameter direction of the probe main body 15, resulting in a problem that the diameter of the probe main body 15 increases. Since this probe measures a signal by holding it in hand and making contact with wiring such as a printed circuit board, operability is deteriorated if the diameter of the probe body 15 is large.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an electro-optic probe capable of reducing the diameter of an electro-optic probe main body.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The first aspect of the present invention provides a laser diode that emits a laser beam based on a control signal of an oscilloscope body, a first lens that converts the laser beam into parallel light, and a second lens that collects the parallel light. An electro-optical element having a reflection film on an end face; and a laser light emitted from the laser diode, provided between the first lens and the second lens, and the laser light is reflected by the reflection film. an isolator for separating the reflected light, in the first, the electro-optic probe comprising a second photodiode, the converting the reflected light separated in the isolator into electric signals, the first, second photodiode the direction of travel of incident light to the optical axis direction of the laser diode to the isolator, first, second beam to separate the reflected light, respectively A splitter, a first reflector that reflects the reflected light separated by the first beam splitter, folds in the optical axis direction of the laser diode, and enters the first photodiode, and the second beam A second reflecting section that reflects the reflected light separated by the splitter, folds the reflected light in the optical axis direction of the laser diode, and enters the second photodiode, and the first photodiode and the first photodiode. The beam splitter and the first reflecting portion of the laser diode and the second photodiode, the second beam splitter and the second reflecting portion are shifted from each other by a predetermined angle around the optical axis of the laser diode. It is characterized by being arranged .
[0012]
In the invention according to claim 2, the photodiode and the laser diode are connected to an electro-optic sampling oscilloscope, and the laser diode converts the laser light into pulse light based on a control signal from the electro-optic sampling oscilloscope. It is characterized by emitting.
The invention according to claim 3 is characterized in that the laser diode emits continuous light as the laser light.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the electro-optic probe, the laser diode and the photodiode are provided in an oscilloscope main body, and laser light emitted from the laser diode propagates to the probe by a first optical fiber. Further, the reflected light separated by the isolator is propagated to the photodiode by a second optical fiber.
The invention described in claim 5 is characterized in that the isolator includes a parallelogram beam splitter, and the beam splitter makes the optical axes of the laser light and the reflected light parallel.
[0014]
In the invention according to claim 6, the isolator includes a cube-shaped beam splitter and a plane mirror, and the reflected light separated by the beam splitter is parallelized by the plane mirror so that the optical axes of the laser light and the reflected light are parallel to each other. It is characterized by the following.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an electro-optic probe (hereinafter, referred to as a probe) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the embodiment. In FIG. 1, the same portions as those of the conventional probe shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The difference between the probe shown in this figure and the prior art is that the optical axis of the laser light incident on the photodiode (first photodiode) 12 and the photodiode (second photodiode) 13 is emitted by the laser diode 9. A point where the collimating lenses 10 and 11 and the photodiodes 12 and 13 are arranged so as to be parallel to the optical axis of the laser light, a parallelogram-shaped polarizing beam splitter (first beam splitter) 5a, and a polarizing beam splitter (second beam splitter). The beam splitter 7a is provided. Each of the beam splitters 5a and 7a is a beam splitter formed by combining two cube-shaped beam splitters, and can turn the separated light further by 90 degrees.
[0016]
FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship among the polarization beam splitters 5a and 7a, the photodiodes 12 and 13, and the laser diode 9. This figure is a view of the electro-optic probe shown in FIG. As shown in FIG. 2, the polarization beam splitters 5a and 7a are arranged in a state of being shifted by 45 degrees (a predetermined angle) about the optical axis of the laser diode 9. Therefore, the photodiodes 12 and 13 are also arranged in such a manner that they are shifted by 45 degrees (predetermined angle) . Thus, the reflected lights separated by the polarization beam splitters 5a and 7a can be made incident on different photodiodes.
[0017]
Next, the optical path of the laser light emitted from the laser diode 9 will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the optical path of the laser light is represented by reference symbol B.
First, the laser light emitted from the laser diode 9 is converted into parallel light by the collimator lens 8, travels straight through the polarization beam splitter 7 a, the Faraday element 6, and the polarization beam splitter 5 a, and further passes through the 波長 wavelength plate 4.
[0018]
Next, the parallel light transmitted through the 波長 wavelength plate 4 is condensed by the collimator lens 3 and enters the electro-optical element 2, and the reflection film 2 a formed on the end face of the electro-optical element 2 on the metal pin 1 a side Is reflected by At this time, since the collimating lens 3 is arranged at a position separated from the reflecting film 2a by the focal length from the reflecting film 2a, the laser light converted into parallel light by the collimating lens 10 Focused on a point.
[0019]
The laser light reflected by the reflection film 2a is again converted into parallel light by the collimating lens 3, passes through the quarter-wave plate 4, is reflected by the reflection surface 5b of the polarizing beam splitter 5a, and further reflected by the reflection surface ( The light is turned back by 90 degrees by the first reflecting portion 5 c, condensed by the collimating lens 10, and enters the photodiode 12. The laser beam transmitted through the polarizing beam splitter 5a is reflected by the reflecting surface 7b of the polarizing beam splitter 7a, further turned back by 90 ° by the reflecting surface (second reflecting portion) 7c, and condensed by the collimating lens 11. Then, the light enters the photodiode 13. The laser light incident on the two photodiodes 12 and 13 is converted into an electric signal, and the electric signal is sent to the EOS oscilloscope main body 19.
[0020]
As described above, since the photodiodes 12 and 13 are arranged on the same plane as the laser diode 9 and the direction in which the terminals of the photodiodes 12 and 13 protrude is defined as the length direction of the probe body 15, the diametrical direction of the probe body 15 Since there is no need for a space for wiring or the like, the diameter of the probe main body 15 can be reduced.
The arrangement of the photodiodes 12 and 13 does not necessarily have to be on the same plane as the laser diode 9 and may be arranged on the probe body 15 in the length direction.
Also, the optical axes of the light emitted from the laser diode 9 and the light incident on the photodiodes 12 and 13 are not necessarily parallel, and the direction in which the light incident on the photodiodes 12 and 13 travels depends on the arrangement of the laser diode 9. Any direction may be used.
[0021]
The polarization beam splitters 5a and 7a shown in FIG. 1 are replaced with a cube-shaped beam splitter (first beam splitter) 5, a beam splitter (second beam splitter) 7, and a plane mirror (first beam splitter) 7 as shown in FIG. May be constituted by a reflecting portion) 51 and a plane mirror (second reflecting portion) 71 . By using a plane mirror in this way, the cost of the optical components used can be reduced.
[0022]
Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
The embodiment shown in FIG. 4 is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that the laser diode 9 and the photodiodes 12 and 13 are arranged in the EOS oscilloscope main body 19 and the probe main body 15 and the EOS oscilloscope main body are connected by the optical fiber cable 18. 19 is connected.
[0023]
Next, an optical path of the embodiment shown in FIG. 4 will be described.
First, the laser light emitted from the laser diode 9 in the EOS oscilloscope main body 19 enters from the end 18a of the optical fiber cable. The laser light propagates through the optical fiber cable 18 and is emitted from the end 18b, and the emitted laser light is converted by the collimator lens 8 into parallel light.
The parallel light is reflected by the reflection film 2a, separated by the isolator 14, and further condensed by the collimating lenses 10 and 11, as in the optical path in FIG.
The collected reflected light enters the end 18c of the optical fiber cable 18, propagates through the optical fiber cable 18, exits from the end 18d, and is received by the photodiodes 12, 13.
[0024]
As described above, the laser diode 9 and the photodiodes 12 and 13 are arranged in the EOS oscilloscope, and only the ends 18b and 18c of the optical fiber cable are arranged in the probe main body 15. It is not necessary to provide a space for disposing the laser diode 9 and the photodiodes 12 and 13.
Further, since there is no need to wire electric signals inside the probe body 15, it is not necessary to provide an electrical shield to the probe body 15.
In the above embodiment, if continuous light is emitted from the laser diode 9, signal measurement using a conventional general-purpose measuring instrument such as a real-time oscilloscope, a sampling oscilloscope, and a spectrum analyzer becomes possible. In this case, a real-time oscilloscope, sampling oscilloscope, spectrum analyzer, or the like may be connected to the photodiodes 12 and 13 via a dedicated controller instead of the EOS oscilloscope.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the light separated by the polarization beam splitter is turned 90 degrees, and the optical axis of the light emitted from the laser diode and the optical axis of the light incident on the photodiode are parallel. By doing so, the photodiode can be arranged on the same plane as the laser diode, so that it is possible to save the space for disposing the photodiode in the diameter direction of the probe main body. Therefore, the diameter of the probe main body can be reduced.
[0026]
According to the fourth aspect of the present invention, there is no need to provide a space for arranging the laser diode and the photodiode, and furthermore, it is not necessary to provide an electrical shield on the probe main body since the inside of the probe can be made a signal by light. The effect is obtained.
[0027]
According to the fifth aspect of the present invention, the polarization beam splitter for separating the laser light emitted from the laser diode is a parallelogram beam splitter, and the reflection surface that folds the separated light by 90 degrees is integrated with the beam splitter. Thus, there is no need to newly perform optical axis alignment.
[0028]
According to the sixth aspect of the present invention, since the beam splitter for separating the laser light emitted from the laser diode is constituted by the cube-shaped beam splitter and the plane mirror, the optical components constituting the isolator can be constituted by inexpensive optical components. Is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an arrangement of beam splitters 5a and 7a in the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a configuration of an embodiment in which the polarization beam splitters 5a and 7a illustrated in FIG. 1 are configured by the polarization beam splitters 5 and 7 and the plane mirrors 51 and 71.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an electro-optic probe according to the related art.
[Explanation of symbols]
1 ... probe head, 1a ... metal pin,
2 ... electro-optical element, 2a ... reflective film,
3, 8 ... collimating lens, 4 ... 1/4 wavelength plate, 5 ... beam splitter (first beam splitter), 7 ... beam splitter (second beam splitter),
5a: polarization beam splitter (first beam splitter), 7a: polarization beam splitter (second beam splitter), 5c: reflection surface (first reflection portion), 7c: reflection surface (2nd reflection part) , 6 ... Faraday element,
9 ... laser diode, 10, 11 ... collimating lens,
12: photodiode (first photodiode), 13: photodiode (second photodiode) , 14: isolator,
15: Probe body, 19: EOS oscilloscope body, 51: Plane mirror (first reflection part), 71: Plane mirror (second reflection part)

Claims (6)

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第1のレンズと、
前記平行光を集光する第2のレンズと、
端面に反射膜を有する電気光学素子と、
前記第1のレンズと前記第2のレンズの間に設けられ、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を分離するアイソレータと、
前記アイソレータにおいて分離された反射光を電気信号に変換する第1、第2のフォトダイオードと、
を備える電気光学プローブにおいて、
前記第1、第2のフォトダイオードへ入射する光の進む方向を前記レーザダイオードの光軸方向とし、
前記アイソレータは、前記反射光をそれぞれ分離する第1、第2のビームスプリッタと、前記第1のビームスプリッタが分離した前記反射光を反射して前記レーザダイオードの光軸方向に折り返して前記第1のフォトダイオードに入射する第1の反射部と、前記第2のビームスプリッタが分離した前記反射光を反射して前記レーザダイオードの光軸方向に折り返して前記第2のフォトダイオードに入射する第2の反射部とを有し、
前記第1のフォトダイオード、前記第1のビームスプリッタ、前記第1の反射部と、前記第2のフォトダイオード、前記第2のビームスプリッタ、前記第2の反射部とは、前記レーザダイオードの光軸を中心として所定角度ずれた状態で配置されていることを特徴とする電気光学プローブ。
A laser diode that emits laser light based on a control signal of the oscilloscope body,
A first lens that converts the laser light into parallel light;
A second lens for condensing the parallel light,
An electro-optical element having a reflective film on an end face,
An isolator that is provided between the first lens and the second lens and that passes laser light emitted by the laser diode and separates the laser light reflected by the reflection film;
First and second photodiodes for converting reflected light separated by the isolator into an electric signal;
An electro-optic probe comprising:
The direction in which the light incident on the first and second photodiodes travels is defined as the optical axis direction of the laser diode ,
A first beam splitter that separates the reflected light, and a first beam splitter that reflects the reflected light separated by the first beam splitter and folds the reflected light in an optical axis direction of the laser diode. And a second reflecting portion that reflects the reflected light separated by the second beam splitter, returns the reflected light in the optical axis direction of the laser diode, and enters the second photodiode. Having a reflection portion,
The first photodiode, the first beam splitter, and the first reflection unit, and the second photodiode, the second beam splitter, and the second reflection unit include light of the laser diode. An electro-optic probe, wherein the electro-optic probe is arranged so as to be shifted by a predetermined angle about an axis .
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。
The photodiode and the laser diode are connected to an electro-optic sampling oscilloscope,
The electro-optic probe according to claim 1, wherein the laser diode emits the laser light as pulse light based on a control signal from the electro-optic sampling oscilloscope.
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。The electro-optic probe according to claim 1, wherein the laser diode emits continuous light as the laser light. 前記電気光学プローブは、
前記レーザダイオード及び前記フォトダイオードを前記オシロスコープ本体内に設け、該レーザダイオードから発せられたレーザ光を第1の光ファイバによって該プローブへ伝播し、さらに前記アイソレータによって分離された反射光を第2の光ファイバによって該フォトダイオードへ伝播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。
The electro-optic probe,
The laser diode and the photodiode are provided in the oscilloscope main body, laser light emitted from the laser diode is propagated to the probe by a first optical fiber, and reflected light separated by the isolator is converted to a second light. The electro-optic probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the light propagates to the photodiode by an optical fiber.
前記アイソレータは、
平行四辺形のビームスプリッタを備え、該ビームスプリッタによって、前記レーザ光と前記反射光との光軸を平行に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。
The isolator,
The electro-optic probe according to any one of claims 1 to 3, further comprising a parallelogram beam splitter, wherein the beam splitter makes an optical axis of the laser light and the reflected light parallel. .
前記アイソレータは、
キューブ形のビームスプリッタと平面鏡を備え、該ビームスプリッタによって分離した前記反射光を該平面鏡によって、前記レーザ光と前記反射光との光軸を平行に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。
The isolator,
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a cube-shaped beam splitter and a plane mirror, wherein the reflected light separated by the beam splitter is parallelized by the plane mirror so that the optical axes of the laser light and the reflected light are parallel to each other. The electro-optic probe according to any one of the above items.
JP27538399A 1998-09-30 1999-09-28 Electro-optic probe Expired - Fee Related JP3593477B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27538399A JP3593477B2 (en) 1998-09-30 1999-09-28 Electro-optic probe

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10-294566 1998-09-30
JP29456698 1998-09-30
JP27538399A JP3593477B2 (en) 1998-09-30 1999-09-28 Electro-optic probe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000171487A JP2000171487A (en) 2000-06-23
JP3593477B2 true JP3593477B2 (en) 2004-11-24

Family

ID=26551447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27538399A Expired - Fee Related JP3593477B2 (en) 1998-09-30 1999-09-28 Electro-optic probe

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3593477B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013246325A (en) * 2012-05-25 2013-12-09 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Optical modulator
WO2015022897A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-19 日本電気株式会社 Projection device and projection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000171487A (en) 2000-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6624644B2 (en) Electro-optic probe and magneto-optic probe
JP2527965B2 (en) Voltage detector
JPH11337589A (en) Probe for electro-optics sampling oscilloscope
US6429669B1 (en) Temperature-insensitive electro-optic probe
JP3593477B2 (en) Electro-optic probe
US6410906B1 (en) Electro-optic probe
US6507014B2 (en) Electro-optic probe
US6369562B2 (en) Electro-optical probe for oscilloscope measuring signal waveform
US6297651B1 (en) Electro-optic sampling probe having unit for adjusting quantity of light incident on electro-optic sampling optical system module
JP2000164653A (en) Electro-optical sampling prober and measuring method therefor
US6297650B1 (en) Electrooptic probe
JP3420977B2 (en) Electro-optic probe
US6288531B1 (en) Probe for electro-optic sampling oscilloscope
US6337565B1 (en) Electro-optic probe
JP2000162243A (en) Electro-optical sampling prober
US20020017913A1 (en) Electro-optic sampling probe
US6403946B1 (en) Electro-optic sampling probe comprising photodiodes insulated from main frame of EOS optical system
GB2342160A (en) Electrooptic probe
JP2001099871A (en) Electric optical probe
JP2000292451A (en) Electrooptical sampling prober and adjustment method
JP3418578B2 (en) Electro-optic probe
US20010022340A1 (en) Electro-optic probe
JP2001194430A (en) Electro-optical probe
JP2000180477A (en) Electro-optic probe
JP2000338140A (en) Electro-optical probe

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040510

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040817

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040830

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3593477

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100903

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100903

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110903

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110903

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120903

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees