JPH01121765A - 電圧検出装置 - Google Patents
電圧検出装置Info
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- JPH01121765A JPH01121765A JP62280160A JP28016087A JPH01121765A JP H01121765 A JPH01121765 A JP H01121765A JP 62280160 A JP62280160 A JP 62280160A JP 28016087 A JP28016087 A JP 28016087A JP H01121765 A JPH01121765 A JP H01121765A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
で電圧を検出する電圧検出装置に関する。
いる。
いるこの種の従来の電圧検出装置の概略構成図である。
フ工ムト秒程度の短光パルスを繰返し出力し、この短光
パルスをチョッパ51.可変遅延器52を介し被測定物
531例えば光電スイッチに入力させる一方、光変調器
40に入射させている。光変調器40は、偏光子55.
電気光学結晶54、位相補償器56.検光子57で構成
され、入射した短光パルスが被測定物53からの電圧に
より変調される現象を利用し、電圧波形を光強度の形で
取出すようになっている。より詳しくは短光パルスに同
期して被測定物53から出力される検出されるべき電圧
を光変調器40の電気光学結晶54に加える一方、電気
光学結晶54にはパルス光源50からの短光パルスのう
ち偏光子55によって抽出された所定の偏光成分のもの
を入射させる。電気光学結晶54には、電圧の印加で屈
折率が変化するLiNb0 、LiTaO3などの電
気光学材料が用いられている。電気光学材料の上記性質
によって、電気光学結晶54に入射した短光パルスは、
被測定物53からの電圧により偏光状態が変化し変調さ
れて出射光として出射し、位相補償器56を介して検光
子57に入射する。
する2つの偏光成分を抽出し、それぞれ変調された光強
度信号を光変調器40からの出力として光検出器58.
59に入射させるようになっている。光検出器58.5
9では、各偏光成分の光強度を検出し、差動増幅器60
で光検出器58゜59からの出力信号を差動増幅し、ロ
ックインアンプ61.平均器62を介し検出結果をデイ
スプレィ63に表示するようになっている。
タイミングを徐々に遅延させて電圧波形のサンプリング
点を定めるためのものである。またロックインアンプ6
1は、チョッパ51に同期したタイミングで差動増幅器
60からの出力を取出しノイズ成分を取除き、平均器6
2はロックインアンプ61の出力を平均化するようにな
っている。
と、応答速度の遅い光検出器58.59との組合わせに
より被測定物53からの電圧を検出していた。しかしな
がら、パルス光源50は安定性が悪く、短光パルスの光
量が変動し易いので、被測定物53からの電圧を信頼性
良く検出するには限度があるという問題があった。また
超短光パルスを発生するパルス光源50は、複雑で大型
であるため装置全体を小型化するには適さないという問
題があった。
く検出することの可能な、小型化に適した電圧検出装置
を提供することを目的している。
直流光源からのCW光を変調し、変調されたCW光から
互いに異なる偏光成分を抽出して複数の光強度信号とし
て出力する光変調手段と、複数の光強度信号の各々を所
定のサンプリングタイミングでサンプリング抽出する複
数のサンプリング型高速光検出手段と、複数のサンプリ
ング型高速光検出手段からの出力信号の差をとり出力結
果として出力する差動手段とを備えていることを特徴と
する電圧検出装置によって、上記従来技術の問題点を改
善するものである。
ない直流光源を用い、直流光源から出力されるCW光を
光変調手段に入射させる。光変調手段では検出されるべ
き電圧によりCW光を変調し、変調されたCW光から互
いに異なる偏光成分を抽出し複数の光強度信号として出
力し、各々の光強度信号を対応したサンプリング型高速
光検出手段に入力させる。この際、変調されたCW光か
ら互いに直交する偏光成分を抽出し2つの光強度信号と
して出力する場合には、一方の光強度信号が電圧により
増加すると他方の光強度信号は減少する。各サンプリン
グ型高速光検出手段では各光強度信号を所定のサンプリ
ングタイミングでサンプリング抽出し、差動手段に入力
させる。差動手段においては、サンプリング抽出された
各光強度信号の差を求め出力結果として出力するが、上
述のように電圧による各光強度信号の変化の方向は互い
に逆になっているので、出力結果は、1つの光強度信号
の変化分を倍にしたものとなり電圧を感度良く検出でき
る。一方、光強度信号のうち電圧によっては変動しない
ものを取、除くことができるため、直流光源からのCW
光の光量の変動の影響を受けにくくすることができる。
である。
ーザ、半導体レーザ、レーザダイオード励起固体レーザ
、あるいは第2高調波発生素子などの直流光源lを用い
、直流光源lからのCW光を光変調器30に入射させて
いる。光変調器30に入射したCW光は、偏光子31に
より所定の偏光成分が抽出され、電気光学結晶32に加
わる被測定e153からの電圧により偏光状態が変化し
、出射光として位相補償器33を介し検光子34に入射
するようになっている。なお被測定物53からの電圧は
、発振回路20からのトリガ信号TRに同期して繰返し
発生する。この電圧は、超高速パルスであるため反射を
防ぐように、電気光学結晶32上の電極は抵抗Z。で終
端整合されている。
などを補正するために設けられている。
抽出し、これらを各々2つの光強度信号11、I2とし
て出力し、サンプリング型高速光検出器2.3に入力さ
せる。この2つの光強度信号1.I2は、電圧の印加で
一方の光強度信号11が増加すると、他方の光強度信号
■2は減少するような関係になっている。
3は、検光子34からの出射光を集光するレンズ10と
、出射光をその強度に対応した電子に変換する光電面1
1と、加速電極12と、加速された電子を矢印Fの方向
に掃引する崗向器13と、開口14の設けられた開口部
材15と、掃引された電子のうち開口14を通過したも
のが入射する電子増倍部16とを備えている。なおサン
プリング型高速光検出器2.3として例えばサンプリン
グ型光オッシロスコープ、シンクロスキャンフォトメー
タなどが用いられる。
向器13に加わる偏向電圧のタイミングをタイミング回
路4からのトリガ信号’r’ R1によって徐々にずら
すことにより、光電面11に繰返し入射する光強度信号
の一部を、開口14から順次に抽出しサンプリングする
ようになっている。
号TRで駆動されても良いし、あるいは被測定物53か
ら繰返し出力される電圧によって駆動されても良い、こ
の切換えはスイッチ9によって行なわれる。またサンプ
リング型高速光検出器2.3の電子増倍部16は、開口
14を通過した電子を直接増倍するダイノード群でも良
いし、あるいは開口14を通過した電子の入射で発光す
る螢光面と、螢光面からの発光を電子に再び変換し増倍
する光電子増信管とを組合せたものでも良い。
場合には、超高速の電圧変化を検出するのに光源として
パルス光源を用いずとも良く、光量が変動しにくくかつ
小型化に適した直流光源1を用いることができる。また
、サンプリング型高速光検出器2.3のうちの1つだけ
を使って検光子34からの2つの光強度信号のうちの一
方だけを検出することにより被測定物53からの電圧を
検出することも可能であるが、この場合には、電圧に対
応した光強度信号の微弱な変化分だけを効率良くすなわ
ち感度良ぐ検出するのが難かしく、さらには直流光源1
の僅かな光量変動にも影響を受は易い、従って、本実施
例では、微弱な変化分を効率良く検出するなめ、検光子
57からの2つの光強度信号I 、I を各々に対
応したサンプリング型高速光検出器2.3でサンプリン
グ抽出した後、差動増幅器5においてこれらの差を増幅
し出力結果として出力するようになっている。
6に送られて直流光源lから出力されるCW光の光量の
多少による影響あるいは光量の変動による影響を補正す
るようになっている。すなわちCW光は、偏光子31.
可変遅延器7を介し光検出器8に送られそこでCW光の
光量が検出される。絶対値演算回路6では、光検出器8
で検出されたCW光の光量に基づいて差動増幅器5から
の出力結果を補正するようになっている。出力装置21
は、例えばデイスプレィからなり出力結果を所定の型式
で出力するものである。
至(f)のタイムチャートに基づいて説明する。
トリガ信号TRを被測定物53に入力すると、被測定物
53からは第3図(b)に示すような電圧が出力され光
変調器30の電気光学結晶32に加わる。一方、偏光子
31で所定の偏光成分が抽出された直流光源1からのC
W光は、電気光学結晶32に加わった電圧により偏光状
態が変化し、出射光として位相補償器33を介し検光子
34に加わる。検光子34では、出射光から互いに直交
する偏光成分を抽出しそれぞれ第3図(c) 、 (d
)に示すような光強度信号I 、I として出力す
る。
I +Δ11 12”IO2+ΔI 2−・−(1) となる、ここでI 、I は被測定物53からの電
圧が光変調器30に加わっていないときの光強度信号I
、I であり、ΔI 、ΔI2は電圧が加わった
ときの変化分である。なお検光子34において互いに直
交した偏光成分を抽出し、これらを各々光強度信号1
、I としているので、ΔI とΔI2とは、第3
図(C) 、 (d)に示すように、 Δ■ =−ΔI2 ・・・・・・(2
)の関係にある。
遠光検出器2,3に同時に入射する。なお同時に入射さ
せるために検光子34とサンプリング型高速光検出器2
.3との間の光路長をそれぞれ同じに設定する。サンプ
リング型高速光検出器2゜3に入射した光強度信号I、
I、、は、サンプリングタイミングを徐々にずらされな
がらサンプリング抽出される。すなわちサンプリング型
高速光検出器2.3の各々には、タイミング回路4から
第3図(+3)に示ずようなトリガ信号TRIが同時に
入力し、このトリガ信号TRIに同期して同一タイミン
グでサンプリング抽出が行なわれる。サンプリング抽出
された結果の出力信号E i 、 E 2を第3図(c
) 、 (d)に斜線部分として示す、第3図(a)乃
至(0)かられかるようにトリガ信号TRとトリガ信号
TRIとの時間間隔は、 to+1=to+Δt(Δtは一定) ・・・・・・(
3)の関係で、Δtづつずれるので、出力信号E1゜E
2は、光強度信号11.I2の異なった部分を順次にサ
ンプリング抽出したものとなる(第3図(c) 、 (
d)参照)。
差動増幅器5からは、第3図(f)に示すように出力信
号E 1. E 2の差を増幅した出力結果E。が出力
される。ところで、出力信号E1゜E の大きさは、光
強度信号I 、I の大きさに比例するので、出力
結果E。は、光強度信号■1.■2の差に比例したもの
となる。光強度信号I、I2の差をとると、(1)式、
(2)式から1 −1 = (IO,−102) +
2Δ11・・・・・・(4) となる、被測定物53からの電圧が加わっていない状態
での光強度信号I 、I が互いに同じ大きさにな
るよう位相補償器33が調節されているとすると、(4
)式から 1l−I2=2Δ11 ・・・・・・(
5)となるので、出力結果E。は、被測定物53からの
電圧が加わったときの光強度信号I 、I の変化
分ΔI 、ΔI2だけを反映したものとなる。
され、1つの光強度信号を1つのサンプリング型高速光
検出器に入力した場合に比べて、検出されるべき電圧に
対応した変化分を2倍の感度で検出でき、さらには検出
されるべき電圧を何ら反映していない光強度信号I
、I の影響を取除くことができる。
ス光源を用いる場合に比べて小型化に適し、さらに光量
の変動が少なく、変化分Δ■1゜ΔI2を安定した状態
で取出すことができるので、電圧を信頼性良く検出でき
る。
動増幅器5からの出力結果E。は、直流光源1からのC
W光の光量を多く設定したり、あるいは少なく設定した
りすることにより変化するので相対的な測定しかできな
い、また直流光源1からのCW光の光量の多少の変動に
よって出力結果E。は変動する。CW光の光量の多少、
あるいは変動に影響されない絶対的な検出結果を自動的
に得るため、本実施例ではさらに絶対値演算回路6を設
けている。CW光の光量は、偏光子31゜可変遅延器7
を介して光検出器8で検出される。
光子31からサンプリング型高速光検出器2゜3までの
光路長と同じになるよう可変遅延器7を調節する。光検
出器8で検出されるCW光の光量結果E3は、絶対値演
算回路6に入力し、この光量結果E3に基づいて差動増
幅器5からの出力結果E。を補正し、これによりCW光
の光量の多少、変動による影響を受けない極めて安定し
て信頼性の高い絶対的な検出結果を得ることができる。
11例えばデイスプレィに表示される。
算回路6の後段にロックインアンプ(図示せず)を設け
、所定の周波数成分のみを増幅し、ノイズを除去するよ
うにしても良い。
ンプリング型高速光検出手段との組合せを用いているの
で、光量変動を少なくし信頼性のある検出結果を得るこ
とができるとともに装置全体を小型にすることができる
一方、超高速パルスの電圧をサンプリング検出できる。
して光強度信号とし、これら複数の光強度信号をサンプ
リング抽出した後、差を求め出力結果として出力するの
で、電圧を感度良く検出できるとともに、直流光源から
のCW光の光量変動の影響を少なくすることができる。
って補正すれば、直流光源からの光量の多少、変動によ
らない絶対的な検出結果を得ることができるので、極め
て信頼性の高くかつ安定した検出を行なうことができる
。
、第2図はサンプリング型高速光検出器の構成図、第3
図(a)乃至(f)はそれぞれトリガ信号TR,被測定
物からの電圧、光強度信号11゜光強度信号I トリ
ガ信号TRI、出力結果2・ Eoのタイムチャート、第4図は従来の電圧検出装置の
構成図である。 1・・・直流光源、 2.3サンプリング型高速光検出器、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)直流光源と、検出されるべき電圧により前記直流光
源からのCW光を変調し、変調されたCW光から互いに
異なる偏光成分を抽出して複数の光強度信号として出力
する光変調手段と、複数の光強度信号の各々を所定のサ
ンプリングタイミングでサンプリング抽出する複数のサ
ンプリング型高速光検出手段と、複数のサンプリング型
高速光検出手段からの出力信号の差をとり出力結果とし
て出力する差動手段とを備えていることを特徴とする電
圧検出装置。 2)前記出力結果は、前記直流光源からのCW光の光量
によつて補正されるようになっていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の電圧検出装置。 3)前記光変調手段は、電圧が加わっていない状態での
前記複数の光強度信号の大きさが互いに同じになるよう
調節されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の電圧検出装置。 4)前記サンプリング型高速光検出手段は、サンプリン
グ型光オッシロスコープまたはシンクロスキャンフォト
メータであることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の電圧検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62280160A JPH01121765A (ja) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | 電圧検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62280160A JPH01121765A (ja) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | 電圧検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01121765A true JPH01121765A (ja) | 1989-05-15 |
Family
ID=17621147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62280160A Pending JPH01121765A (ja) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | 電圧検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01121765A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59500186A (ja) * | 1982-02-12 | 1984-02-02 | ザ・ユニヴア−シテイ−・オヴ・ロチエスタ− | ピコセコンドの分解能を有する電気信号の測定 |
JPS59145972A (ja) * | 1983-02-08 | 1984-08-21 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 電気量測定装置 |
JPS61234363A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-10-18 | ザ・ユニヴア−シテイ−・オブ・ロチエスタ− | 電気波形をピコセコンドで時間分解する電気光学−電子光学オシロスコ−プ装置 |
-
1987
- 1987-11-05 JP JP62280160A patent/JPH01121765A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59500186A (ja) * | 1982-02-12 | 1984-02-02 | ザ・ユニヴア−シテイ−・オヴ・ロチエスタ− | ピコセコンドの分解能を有する電気信号の測定 |
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JPS61234363A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-10-18 | ザ・ユニヴア−シテイ−・オブ・ロチエスタ− | 電気波形をピコセコンドで時間分解する電気光学−電子光学オシロスコ−プ装置 |
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