JPH04110929U - 光サンプリング装置 - Google Patents
光サンプリング装置Info
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- JPH04110929U JPH04110929U JP1534491U JP1534491U JPH04110929U JP H04110929 U JPH04110929 U JP H04110929U JP 1534491 U JP1534491 U JP 1534491U JP 1534491 U JP1534491 U JP 1534491U JP H04110929 U JPH04110929 U JP H04110929U
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】基準発振器のジッタの影響を取除き、時間分解
能が高い光サンプリング装置を実現する。 【構成】光パルスの偏波面の状態を被測定回路の動作電
圧に応じて変化させ、この偏波面の変化を検出して被測
定回路の電圧波形をサンプリング測定する光サンプリン
グ装置において、基準発振器7の出力に対し光パルスが
被測定回路4に到達するまでに要する伝達時間と動作電
圧が被測定回路4で生じるまでに要する伝達時間とを一
致させることにより、サンプリング点のずれを除く。
能が高い光サンプリング装置を実現する。 【構成】光パルスの偏波面の状態を被測定回路の動作電
圧に応じて変化させ、この偏波面の変化を検出して被測
定回路の電圧波形をサンプリング測定する光サンプリン
グ装置において、基準発振器7の出力に対し光パルスが
被測定回路4に到達するまでに要する伝達時間と動作電
圧が被測定回路4で生じるまでに要する伝達時間とを一
致させることにより、サンプリング点のずれを除く。
Description
【0001】
本考案は、高速の電気信号を測定する光サンプリング装置の時間分解能の改善
に関するものである。
【0002】
従来、高速現象の測定にはサンプリンク法が用いられてきた。サンプリング法
によれば高速現象でも低速現象として処理することができる。
図3にサンプリング法を用いたサンプリングオシロスコープの原理を示す。す
なわち、(A)のように連続するN個の被測定信号に対して、繰返し波形の一部
分を抜取るためにゲートタイミングを少しずつずらしながら測定して行き、その
結果を合成して元の波形(B)を再現する。この技術では、サンプリング幅が測
定結果の分解能になる。
最近の高速電子デバイスであるGaAsのMESFETでは発振周波数が10
0GHzを越え、InGaAs/AlGaAs変調ド―プFETでは200GH
z以上の特性が得られている。これらの高速電子デバイスの特性は、従来のサン
プリングオシロスコ―プによっては、以下の理由で測定することができない。
(イ)測定帯域幅の不足:最近の高速電子デバイスの特性は、従来のサンプリン
グオシロスコ―プやネットワ―クアナライザの測定帯域を上回っている。
(ロ)接触による測定:一般に素子が高速になる程、その配置に依存する寄生容
量などの影響を受けやすくなり、高速化を妨げる原因となる。従来のサンプリン
グオシロスコ―プは測定時に素子にプロ―ブを接触させるため、素子の特性に影
響を与えてしまう。
一方レ―ザの分野では、近年数psから数fs(フェムト秒=10-15 s)の
短光パルスの発生が可能になったことから、この短光パルスをサンプリンクゲ―
トパルスとして用いることにより、従来の電気的な手法では測定できなかった高
速の電気信号を測定することが可能になる。また被測定素子にプロ―ブを接触さ
せる必要がないため、素子に影響を与えずに測定することができる。
図4にこのような光を用いた測定装置の構成を示す。この装置はGaAs基板
の電気光学効果により戻り光の偏波面が電界の大きさによって変化することを利
用している。光パルス発生手段を構成するパルス光源1の出力光はミラ―2,偏
光子3を通って、被測定回路4に照射される。被測定回路4がGaAsやInP
等の電気光学効果を持つ材料で作られており、被測定回路4が動作状態にあると
、照射された光の偏波面が変化する。すなわち、その反射戻り光は入射光とは異
なる偏波面を持つので、偏光子3で分離され、光検出器5でその強度が検出され
る。光検出器5の出力は表示装置6で表示が行なわれる。駆動回路8で被測定回
路4が発生する電界を変えると前記戻り光の偏光面が変化し、光検出器5に入射
する光の強度も変化する。また基準発振器7の出力でパルス光源1および駆動回
路8を駆動することにより、光パルスの繰返し周波数と被測定回路4の駆動周波
数を基準発振器7の出力信号に同期させている。駆動回路8の繰返し周波数をレ
―ザ1のパルスの繰返し周波数よりわずかにずらし順にサンプリングすることで
、高速の現象も低速の現象として処理することができ、図3と同じ原理で被測定
回路4の動作電圧を測定することができる。また、被測定回路4がSi等電気光
学効果を持たない材料からなる場合は、LiTaO3 (タンタル酸リチウム)等
電気光学効果を持つ材料を被測定回路4の近くに配置し、その内部の電界を前述
のように光で測定する。
【0003】
しかしながら、上述の光サンプリング装置において、時間分解能を低下させる
最も大きな原因は、測定信号(被測定回路の動作電圧)とサンプリングパルス間
のジッタである。ジッタが光パルス幅に比べて大きくなると、そのジッタ程度の
パルス幅の光でサンプリングをすることと同等となり、時間分解能を決めるのは
パルス幅でなくジッタになる。この場合に被測定回路4に到達する光パルスと動
作電圧との間に伝搬時間差があると、基準発振器1のジッタが大きく影響する。
図5は光パルスの位相変化と動作電圧の位相変化とがずれている場合を示すタ
イムチャ―トである。基準発振器7に位相変化(ジッタ)が無い場合には実線の
ように動作電圧が正確に測定される。ここで、破線のように基準発振器7の出力
にジッタが発生すると((A)のa)、動作電圧,光パルス共それぞれの伝達時
間後にジッタが生じる((B)のb,(C)のc)。ここでは光パルスの伝達時
間が動作電圧の伝達時間より小さい場合を示している。その結果、サンプリング
点がずれることになり、光検出器5の出力は破線((D)のd)のように動作電
圧波形とは異なったものとなってしまう。このように従来は基準発振器のジッタ
が大きく影響するという問題があった。
【0004】
本考案は上記の課題を解決するためになされたもので、基準発振器のジッタの
影響を取除き、時間分解能が高い光サンプリング装置を実現することを目的とす
る。
【0005】
本考案は光パルスの物理的状態を被測定回路の動作電圧に応じて変化させ、こ
の変化を検出して被測定回路の電圧波形をサンプリング測定する光サンプリング
装置に係るもので、その特徴とするところは被測定回路に関連して出力光パルス
を照射する光パルス発生手段と、前記被測定回路を駆動する駆動回路と、前記光
パルス発生手段と同期して前記駆動回路を駆動する基準発振器と、この基準発振
器の出力と対応する光パルスが被測定回路に到達するまでに要する伝達時間と前
記出力と対応する動作電圧が被測定回路で生じるまでに要する伝達時間とを一致
させる遅延手段とを備えた点にある。
【0006】
遅延手段により基準発振器の出力と対応する光パルスが被測定回路に到達する
までに要する伝達時間と前記出力と対応する動作電圧が被測定回路で生じるまで
に要する伝達時間が一致するので、基準発振器の出力信号に位相変化があった場
合にも光パルスと動作電圧が同一伝達時間後に位相変化を生じ、サンプリング点
がずれることがない。
【0007】
【実施例】
以下本考案を図面を用いて詳しく説明する。
図1に本発明に係る光サンプリング装置の一実施例を示す。図4と同じ部分は
同一の記号を付して説明を省略する。
9はパルス光源1と偏光子3の間の光路に設けられたコ―ナ―キュ―ブで、基
準発振器1の出力と対応する光パルスが被測定回路4に到達するまでに要する伝
達時間と前記出力と対応する動作電圧が被測定回路4で生じるまでに要する伝達
時間とを一致させる遅延手段を構成する。コ―ナ―キュ―ブ9は図中左右に移動
することができ、光パルスの光路長を変化することができる。
図1の装置の動作を以下に説明する。
パルス光源1の出力光はミラ―2を介してコ―ナ―キュ―ブ9を通ってから偏
光子3に入射し、光路長すなわち被測定回路4迄の伝達時間が調整される。すな
わち、コ―ナ―キュ―ブ9を図の矢印の方向に移動して光パルスの光路長を変化
させ、基準発振器7から出力された同一の信号に対応する光パルスと動作電圧が
被測定回路4に同時に到達するように調整する。
図2は図1の装置の動作を示すタイムチャ―トである。
基準発振器7にジッタがない場合は図5の場合と同様、実線のように動作電圧
が正確に測定される。ここで破線のように基準発振器7にジッタが発生すると(
(A)のa)、光パルス,動作電圧とも同一の伝達時間後に被測定回路4におい
てジッタが生じる((C)のc,(B)のb)ので、サンプリング点がずれるこ
とはなく、光検出器5の出力はジッタがない場合と変らない((D)のd)。
このような構成の光サンプリング装置によれば、基準発振器で発生した位相変化
が被測定回路上で光パルスの位相変化として現れるまでの時間と、被測定回路の
動作電圧の位相変化として現れるまでの時間とが等しくなるように構成したため
、基準発振器で発生した位相ノイズ(ジッタ)によるサンプリング点のずれを除
くことができ、時間分解能が向上する。
なお上記実施例では光パルスの到達時間を遅延させるためにコ―ナ―キュ―ブ
を用いたが、これに限らず光パルスを遅延できる任意の手段を用いることができ
る。
また上記実施例では光パルスの位相変化が動作電圧の位相変化よりも時間的に
速く到達する場合を補償するために光パルスを遅延させているが、逆の場合には
動作電圧を遅延させる遅延手段を使用すればよい。
また上記の実施例では被測定回路の反射戻り光を利用したが、透過光を利用し
てもよい。
また上記実施例では被測定回路にGaAs,InP等を用いた場合を示したが
、Si等電気光学効果を生じない材料では基板に直接光を照射せずに間接的に照
射して測定する。例えばLiTaO3 単結晶等の電気光学効果の大きい材料を被
測定回路に近づけ、被測定回路からの漏れ電界をLiTaO3 の電気光学効果で
測定する。
また上記の実施例では電気光学効果による偏波面の変化を検出しているが、こ
れに限らず、半導体中のキャリア密度の変化による吸収スペクトルの変化等の物
理量を検出してもよい。すなわち、電気光学材料の代りに半導体材料を被測定回
路の電界内に配置し、被測定回路からの電界によりその光吸収率を変化させ、こ
れにパルス光を入射してその光強度を変調し、受光素子で検出して、半導体材料
の光吸収率の変化から電界強度を演算することにより、電気光学効果を利用する
方式よりも検出信号のS/N比を1〜2桁改善することができる。
【0008】
以上述べたように本考案によれば、遅延手段により基準発振器の出力と対応す
る光パルスが被測定回路に到達するまでに要する伝達時間と前記出力と対応する
動作電圧が被測定回路に到達するまでに要する伝達時間を一致させることにより
、基準発振器のジッタの影響を取除き、時間分解能が高い光サンプリング装置を
簡単な構成で実現することができる。
【図1】本考案に係る光サンプリング装置の一実施例を
示す構成ブロック図である。
示す構成ブロック図である。
【図2】図1の光サンプリング装置の動作を示すタイム
チャ―トである。
チャ―トである。
【図3】光サンプリングの原理を示す原理説明図であ
る。
る。
【図4】光サンプリング装置の従来例を示す構成ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図5】図4の光サンプリング装置の動作を示すタイム
チャ―トである。
チャ―トである。
1 光パルス発生手段
4 被測定回路
7 基準発振器
8 駆動回路
9 遅延手段
Claims (1)
- 【請求項1】光パルスの物理的状態を被測定回路の動作
電圧に応じて変化させ、この変化を検出して被測定回路
の電圧波形をサンプリング測定する光サンプリング装置
において、被測定回路に出力光パルスを照射する光パル
ス発生手段と、前記被測定回路を駆動する駆動回路と、
前記光パルス発生手段と同期して前記駆動回路を駆動す
る基準発振器と、この基準発振器の出力と対応する光パ
ルスが被測定回路に到達するまでに要する伝達時間と前
記出力と対応する動作電圧が被測定回路で生じるまでに
要する伝達時間とを一致させる遅延手段とを備えたこと
を特徴とする光サンプリング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1534491U JPH04110929U (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 光サンプリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1534491U JPH04110929U (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 光サンプリング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04110929U true JPH04110929U (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=31902558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1534491U Pending JPH04110929U (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 光サンプリング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04110929U (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02259472A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-22 | Yokogawa Electric Corp | 光を用いた物理量測定装置 |
JPH02296166A (ja) * | 1989-05-10 | 1990-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電気光学効果を利用した電気信号波形観測装置 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP1534491U patent/JPH04110929U/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02259472A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-22 | Yokogawa Electric Corp | 光を用いた物理量測定装置 |
JPH02296166A (ja) * | 1989-05-10 | 1990-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電気光学効果を利用した電気信号波形観測装置 |
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