JPH0427843A - Low noise pulse light source using laser diode and voltage detector using the light source - Google Patents

Low noise pulse light source using laser diode and voltage detector using the light source

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JPH0427843A
JPH0427843A JP2148943A JP14894390A JPH0427843A JP H0427843 A JPH0427843 A JP H0427843A JP 2148943 A JP2148943 A JP 2148943A JP 14894390 A JP14894390 A JP 14894390A JP H0427843 A JPH0427843 A JP H0427843A
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Abstract

PURPOSE:To realize the enhancement of measuring accuracy and the reduction of a measurable lower limit and to obtain large effect in the adaptation to a voltage detector by reducing light intensity noise by stabilizing the light intensity of highly repeated pulse beam. CONSTITUTION:A bias current is preliminarily allowed to flow to a laser diode (LD) 38 and a short pulse electric signal is applied thereto to subject the LD to pulse oscillation and the beam emitted from the other end of the LD is detected by a photodetector 42 such as a photodiode. Since the output of the photodetector is proportional to the light intensity of the beam from the LD, the output is amplified and the bias current of the LD is modulated over a wide frequency region on the basis of the signal from the photodetector by a stabilized current modulating circuit 44. By this method, the LD is automatically controlled so that light intensity becomes constant and the light intensity noise of the LD is also reduced.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、レーザダイオードを用いて、高繰返しく例え
ば繰返し周波数0.1〜200M[(z)の短パルス光
(例えばパルス9200〜2ピコ秒)を得るパルス光源
に係り、特に、高繰返しパルス光の光強度が極めて安定
で、且つ、その光強度ノイズが少い光パルスを得ること
が可能な低ノイズパルス光源及びこの低ノイズパルス光
源を用いた電圧検出装置に関するものである。
The present invention relates to a pulsed light source that uses a laser diode to obtain short pulse light (e.g., pulses of 9200 to 2 picoseconds) with a high repetition rate, for example, a repetition frequency of 0.1 to 200 M[(z), and in particular, to The present invention relates to a low-noise pulse light source capable of obtaining optical pulses with extremely stable light intensity and low light intensity noise, and a voltage detection device using this low-noise pulse light source.

【従来の技術】[Conventional technology]

レーザダイオード(LD)からの出力光は、励起を流や
温度が変化すると、その発光波長や光強度が変化する。 又、縦モードの競合や、モードホッピングによっても光
強度が変化する。このような光強度の変動を低減する方
法としては、レーザダイオード光の一部をフォトダイオ
ード(PD)等の受光素子で受光し、検出した光強度レ
ベルと予め設定したレベルとの誤差信号を求めて、これ
をレーザダイオードを駆動する励起電流源にフィードバ
ックする方法が知られている。このような技術は、既に
、コンパクトディスク(CD)プレーヤの光ピツクアッ
プ等に使用されている。 しかしながら、従来の光強度変動の低減方法は、全て、
連続光(連続発振(CW)光又は直流(DC)光)を発
生するレーザダイオードに適用されており、パルス光を
発生するときの該パルス光の光強度のノイズについては
未だ議論されておらず、パルス光強度を安定化する試み
もなかった。 一方、例えば、非常に短い光パルスをサンプリングゲー
トとして用い、電気光学効果を利用して電気信号を非接
触で計測する電気光学(E−0)サンプリング(I E
 E E  J ournal of Q uantu
lE 1ectronics、 vol、 QE −2
2、No、 1 、 Jan1986のPP69−78
参照)、非常に短い光パルスを使ってレーサ励起螢光を
測定する螢光寿命測定(Rev、 Sci、  I n
5trun、  59 (4) 、 April  1
988のPP663−66’l照)、光電検出器、光集
積回路(OE  IC)等の応答特性評価、光電子増倍
管を用いた時間相関光子計数法等の分野では、パルス光
のパルス幅が時間分解能を法定するため、短パルス光が
必要である。時間分解能の観点からは、パルス幅がピコ
秒〜フェムト秒のパルス光を発生する色素レーザが有利
であるが、装置が大型になる。このため、簡便、簡単、
安価、小型なレーザダイオードをパルス光源として用い
ることが考えられる。 現在、レーザダイオードを用いて発生可能な短パルス光
のパルス幅は、200〜2ピコ秒程度である。又、波長
はレーザダイオードの種類によって変わり、通常670
nm〜1.5μm程度である。 又、レーザダイオードのパルス光の第2高調波を発生さ
せれば、340nn程度までのパルス光が得られる。こ
のような光パルスの繰返し周波数は、目的によっても異
なるが、一般に0.1〜200M±である。又、技術的
にはGFfz領域の超高繰返しパルス光や、数百上程度
のパルス光も発生可能である。
The emission wavelength and light intensity of the output light from a laser diode (LD) change as the excitation current and temperature change. Furthermore, the light intensity changes due to longitudinal mode competition and mode hopping. A method to reduce such fluctuations in light intensity is to receive a portion of the laser diode light with a light receiving element such as a photodiode (PD), and obtain an error signal between the detected light intensity level and a preset level. A known method is to feed this back to the excitation current source that drives the laser diode. Such technology is already used in optical pickups of compact disc (CD) players and the like. However, all conventional methods for reducing light intensity fluctuations
It is applied to laser diodes that generate continuous light (continuous wave (CW) light or direct current (DC) light), and noise in the light intensity of pulsed light when generating pulsed light has not yet been discussed. There was also no attempt to stabilize the pulsed light intensity. On the other hand, for example, electro-optical (E-0) sampling (I E
E E J o n al of Quantu
lE 1 electronics, vol, QE-2
2, No. 1, Jan1986 PP69-78
), fluorescence lifetime measurements (Rev, Sci, I n
5trun, 59 (4), April 1
In fields such as response characteristic evaluation of 988 PP663-66'l), photoelectric detectors, optical integrated circuits (OE IC), etc., and time-correlated photon counting methods using photomultiplier tubes, the pulse width of pulsed light is Short pulses of light are required to determine the temporal resolution. From the viewpoint of time resolution, a dye laser that generates pulsed light with a pulse width of picoseconds to femtoseconds is advantageous, but the device becomes large. For this reason, it is simple, simple,
It is conceivable to use an inexpensive and small laser diode as a pulsed light source. Currently, the pulse width of short pulse light that can be generated using a laser diode is about 200 to 2 picoseconds. Also, the wavelength varies depending on the type of laser diode, and is usually 670 nm.
It is about nm to 1.5 μm. Furthermore, if the second harmonic of the pulsed light from a laser diode is generated, pulsed light up to about 340 nn can be obtained. The repetition frequency of such optical pulses varies depending on the purpose, but is generally 0.1 to 200M±. Furthermore, technically it is possible to generate ultra-high repetition pulse light in the GFfz region or pulse light with a repetition rate of several hundred or more.

【発明が達成しようとする課題】[Problem to be achieved by the invention]

ところが、発明者等の実験によると、このような高繰返
し光パルスを計測に利用する場合、光パルスの強度揺ぎ
が測定範囲の下限を制限することが判明した。説明を簡
単にするため、第7図に示すような装置で、試料10の
パルス光に対する透過率を測定する場合を例にとって説
明する。この第7図の装置において、光パルスはレーザ
ダイオード(LD)パルス光源12に内蔵されたレーザ
ダイオード12A(第8図参照)で発生し、該パルスの
繰返し周波数は発振器14で制御される(例えば繰返し
周波数100M[(z、パルス幅50ピコ秒、波長83
0nl)、該LDパルス光源12は、例えば第8図に示
す如く構成されており、LD i 2 Aにバイアス電
流を流しておき、これに、例えばステップリカバリタイ
オードを用いた電気パルス発生器12B(例えは、ヒユ
ーレット パラカード社の33002A型コムゼネレー
タ(を録商WA))から負のパルスを加えて、LD 1
2Aを駆動するようにしている。 前記レーザダイオード(LD)12A”C″発生たパル
ス光は、発振器15によって駆動されているチョッパ1
6(例えばチョッピング周波数1kH2)を介して、試
料10に入射し、その一部が吸収されて出力光となる。 出力光はレンズ18で集光され、例えばフォトダイオー
ド(PD)からなる光検出器20で受光される。この光
検出器20の出力信号は、低ノイズアング22で増幅さ
れ、ロックインアンプ24で同期検出される。該ロック
インアンプ24の参照信号は、前記発振器15で発生さ
れるチョッパ信号とされている。ここで、光検出器20
や低ノイズアンプ22で発生するノイズは、透過光自体
のノイズより充分に小さくしておく。 前記ロックインアンプ24の出力は、例えば出力計26
に出力され、透過率が表示される。 なお、第7図の装置では、測定ノイズを低減して測定精
度を向上するために、チョッパ16とロックインアンプ
24を使用して同期検出しているが、簡便な測定では、
これらは不要であり、光検出器20の出力を増幅して直
接読出してもよい。 又、低ノイズアンプ22を省略して、ロックインアンプ
24で代用してもよい。 このような装置において、試料lOのパルス光に対する
透過率が入射パルス光に対して非線形であるような場合
には、入射パルス光の光強度が充分小さいところまで測
定する必要が生じる。このとき、パルス光iLDのパル
ス光のノイズが間趙となり、測定下限を制限する。 第9図は、発明者等が実験によって求めたLDパルス光
のノイズ特性の一例を示したものである。 横軸は周波数、縦軸は光を流のノイズの実効値(rns
)をデシベル(dB)表示で示したものである。縦軸の
OdB点は、光パルスに含まれる光子数の平方根で決ま
るショットノイズレベル(理論限界)である、従って、
この第9図は、ショットノイズレベルで規格化したLD
パルス光のノイズレベルを示している。従来方式による
ノイズを、第9図に実線AとX印で示すが、LDをパル
ス発振させたときのノイズが、ショットノイズより10
倍(20dB>以上大きく、従って、これをショットノ
イズ域まで低減できる可能性があることがわかる。 第9図のデータは、第10図に示す如く、被測定LD1
2Aを、第8図に示したような構成の駆動回路30で駆
動した時のノイズを、光検出器20、低ノイズアンプ2
2、ロックインアンプ24、周波数掃引を行うための発
振器(OSC)32、ノイズ検出回路34、デイスプレ
ィ36からなるノイズ成分測定装置を用いて測定するこ
とによって得たものである。 本発明は、前記のような現状を考慮してなされたもので
、高繰返しパルス光の光強度が極めて安定で、且つ、そ
の光強度ノイズか少い光パルスを得ることが可能な、レ
ーザダイオードを用いた低ノイズパルス光源を提供する
ことを課題とする。 又、上記のような低ノイズパルス光源を用いて、高精度
で、電気光学効果を利用して電圧を測定する装置を提供
することを課題とする。
However, according to experiments conducted by the inventors, it has been found that when such high-repetition optical pulses are used for measurement, fluctuations in the intensity of the optical pulses limit the lower limit of the measurement range. To simplify the explanation, an example will be explained in which the transmittance of the sample 10 to pulsed light is measured using an apparatus as shown in FIG. In the device shown in FIG. 7, a light pulse is generated by a laser diode 12A (see FIG. 8) built into a laser diode (LD) pulse light source 12, and the repetition frequency of the pulse is controlled by an oscillator 14 (for example, Repetition frequency 100M [(z, pulse width 50 picoseconds, wavelength 83
0nl), the LD pulse light source 12 is configured, for example, as shown in FIG. (For example, by applying a negative pulse from a Heulet Paracard 33002A comb generator (registered by WA)), the LD 1
It is designed to drive 2A. The pulsed light generated by the laser diode (LD) 12A"C" is transmitted to the chopper 1 driven by the oscillator 15.
6 (for example, a chopping frequency of 1 kHz), enters the sample 10, and a part of it is absorbed to become output light. The output light is collected by a lens 18 and received by a photodetector 20 made of, for example, a photodiode (PD). The output signal of this photodetector 20 is amplified by a low noise amplifier 22 and synchronously detected by a lock-in amplifier 24. The reference signal of the lock-in amplifier 24 is a chopper signal generated by the oscillator 15. Here, the photodetector 20
The noise generated by the low-noise amplifier 22 is made sufficiently smaller than the noise of the transmitted light itself. The output of the lock-in amplifier 24 is, for example, an output meter 26.
The transmittance is displayed. In addition, in the apparatus shown in FIG. 7, in order to reduce measurement noise and improve measurement accuracy, synchronous detection is performed using the chopper 16 and lock-in amplifier 24, but in simple measurement,
These are unnecessary, and the output of the photodetector 20 may be amplified and directly read out. Furthermore, the low noise amplifier 22 may be omitted and the lock-in amplifier 24 may be used instead. In such an apparatus, if the transmittance of the sample IO to the pulsed light is nonlinear with respect to the incident pulsed light, it is necessary to measure up to a point where the light intensity of the incident pulsed light is sufficiently small. At this time, the noise of the pulsed light of the pulsed light iLD becomes a problem and limits the lower limit of measurement. FIG. 9 shows an example of the noise characteristics of LD pulsed light, which the inventors found through experiments. The horizontal axis is the frequency, and the vertical axis is the effective value of the noise of the light flow (rns
) is expressed in decibels (dB). The OdB point on the vertical axis is the shot noise level (theoretical limit) determined by the square root of the number of photons included in the optical pulse. Therefore,
This figure 9 shows the LD normalized by the shot noise level.
It shows the noise level of pulsed light. The noise caused by the conventional method is shown by the solid line A and the mark X in Figure 9, and the noise when the LD is pulsed is 10 times smaller than the shot noise.
It is found that there is a possibility of reducing this to the shot noise range.The data in FIG. 9 is as shown in FIG.
2A is driven by the drive circuit 30 having the configuration shown in FIG.
2. It was obtained by measuring using a noise component measuring device consisting of a lock-in amplifier 24, an oscillator (OSC) 32 for frequency sweeping, a noise detection circuit 34, and a display 36. The present invention has been made in consideration of the above-mentioned current situation, and provides a laser diode capable of obtaining light pulses in which the light intensity of high repetition pulse light is extremely stable and the light intensity noise is small. Our objective is to provide a low-noise pulsed light source using Another object of the present invention is to provide a device that uses the above-mentioned low-noise pulsed light source to measure voltage with high precision by utilizing the electro-optic effect.

【課題を達成するための手段】[Means to achieve the task]

本発明は、繰返しパルス光を発生するレーザダイオード
と、これを駆動する電気パルス発生器と、前記レーザダ
イオードにバイアス電流を流す電流源と、前記レーザダ
イオードの発光の一部を検出する光検出器とを偏え、該
光検出器の出力信号に応じて、前記パルス光の光強度が
一定で、且つ、その光強度ノイズが少なくなるように、
前記電流源のバイアス電流を広い周波数帯域にわたって
変調制御することにより、前記課題を達成したものであ
る。 ス、繰返しパルス光を発生するレーザダイオードと、こ
れを駆動する電気パルス発生器と、前記レーザダイオー
ドにバイアス電流を流す電流源と、前記レーザダイオー
ドの発光の一部を検出する光検出器とを備え、該光検出
器の出力信号に応じて、前記パルス光の光強度が一定で
、且つ、その光強度ノイズが少なくなるように、前記電
気パルス発生器で発生するパルス信号の振幅を広い周波
数帯域にわたって変調制御することにより、前記躍題を
達成したものである。 又、繰返しパルス光を発生ずるレーザダイオードと、こ
れを駆動する電気パルス発生器と、前記レーザダイオー
ドにバイアス電流を流す電流源と、前記レーザダイオー
ドの発光の一部を検出する光検出器とを備え、該光検出
器の出力信号に応じて、前記パルス光の光強度が一定で
、且つ、その光強度ノイズが少なくなるように、所定周
波数以下の帯域では、前記電流源のバイアス電流を変調
制御し、所定周波数以上の帯域では、前記電気パルス発
生器で発生するパルス信号の振幅を変調制御することに
より、前記課題を達成したものである。 又、前記電気パルス発生器を、ステップリカバリダイオ
ードを用いたものとすることにより、前記課題を達成し
たものである。 又、前記光検出器を、レーザダイオードと1組にして同
一パッケージ内に組込まれたものとすることにより、課
題を達成したものである。 又、光を検出して制御するフィードバック系の時定数を
、パルス光の繰返し周期より長くしたことにより、前記
課題を達成したものである。 又、前記フィードバック系の周波数特性にピークを持た
せて特定周波数域のノイズを低減し、計測系に使用する
ロックインアンプの参照信号の周波数を、前記特定周波
数域内の周波数となるようにしたことにより、前記課題
を達成したものである。 又、本発明は、被測定物の所定部分の電圧によって屈折
率が変化する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装置
において、被測定物の所定部分の電圧の影響を受ける第
1の電気光学材料と、該第1の電気光学材料の自然複屈
折による位相差を補償するように配置されている第2の
電気光学材料と、請求項1.2又は3の低ノイズパルス
光源と、を備え、前記第2の電気光学材料は、前記第1
の電気光学材料と同じ材料で形成され且つ前記第1の電
気光学材料と光軸方向に同じ長さを持ち光軸に沿って整
列され、前記低ノイズパルス光源からのパルス光を前記
光軸に沿って、前記第1及び第2の電気光学材料に入射
させることにより、前記課題を達成したものである。 又、前記第2の電気光学材料を、その光学軸か前記第1
の電気光学材料の光学軸と直交するように配置すること
により、前記課題を達成したものである。 又、前記第2の電気光学材料を、その光学軸か前記第1
の電気光学材料の光学軸と平行となるように配置し、前
記第2の電気光学材料と前記第1の電気光学材料との間
には光の開光成分を90゜回転させる手段を設けること
により、前記課題を達成したものである。 又、被測定物の所定部分の電圧によって屈折率が変化す
る電気光学材料を用いた型式の電圧検出装置において、
被測定物の所定部分の電圧の影響を受ける第1の電気光
学材料と、該第1の電気光学材料の自然複屈折による位
相差を補償するように配置されている第2の電気光学材
料と、前記第1の電気光学材料と前記第2の電気光学材
料との間に設けられた第1の透明電極と、前記第2の電
気光学材料の前記第1の透明tiが設けられている側と
は反対の側に設けられた第2の透明電極と、前記第1及
び第2の電気光学材料の光軸に沿ってパルス光を入射さ
せる請求項1.2又は3の低ノイズパルス光源と、を備
えることにより、前記課題を達成したものである。 又、前記第1の透明電極を接地電位に保持し、前記第2
の透明電極には、第1の電気光学材料からの出射光の漏
光状態から直流成分を取除いた出射光が前記第2の電気
光学材料から出力されるよう電圧を印加することにより
、前記課題を達成したものである。 又、本発明は、被測定物の所定部分の電圧によって屈折
率が変化する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装置
において、前記電気光学材料は、光プローブ内の所定位
置に位置決めされており、前記電気光学材料の先端部に
は前記光プローブの中心軸線に沿って入射する光ビーム
を反射させるための反射手段が設けられ、電気光学材料
の反射手段の設けられている側とは反対の側には透明電
極が設けられ、前記光ビームは、請求項1.2又は3の
低ノイズパルス光源から出射されるパルス光とすること
により、前記課題を達成したものである。 又、前記透明電極を、表面が前記光プローブの中心軸線
と垂直となるよう設定することにより、前記課題を達成
したものである。 又、電圧が加わることによって屈折率が変化する電気光
学材料を用いた型式の電圧検出装置において、請求項1
.2又は3の低ノイズパルス光源を備え、前記電気光学
材料は、電圧の検出されるべき被測定物の複数の測定位
置を覆うように位置決めされ、被測定物の複数の測定位
置に対応した電気光学材料の各部分には前記低ノイズパ
ルス光源からのパルス光が入射して電気光学材料の前記
各部分の走査が行われ、電気光学材料の前記各部分から
の出射光の偏光状態の変化に基づき被測定物の複数の測
定位置の電圧が検出されることにより、前記課題を達成
したものである。 又、電圧が加わることによって屈折率が変化する電気光
学材料を用いた型式の電圧検出装置において、前記電気
光学材料は、電圧の検出されるべき被測定物の複数の位
置を覆うように位置決めされ、被測定物の特定位置に対
応した前記電気光学材料の特定部分の各々には、請求項
1.2又は3の低ノイズパルス光源からの光ビームを所
望のパターンに多数に分割した入射光がそれぞれ入射す
るようになっており、前記電気光学材料の前記特定部分
からの出射光の偏光状態の変化は検出器により検出する
ことにより、前記課題を達成したものである。 又、光源からの光ビームを、マイクロレンズアレイによ
って格子状パターンの多数の入射光に分割するようにし
て、前記課題を達成したものである。 又、電圧が加わることによって屈折率が変化する電気光
学材料を用いた型式の電圧検出装置において、請求項1
.2又は3の低ノイズパルス光源を備え、前記電気光学
材料は、電圧の検出されるべき被測定物の複数の二次元
的位置を覆うように位置決めされ、被測定物の前記複数
の二次元的位置に対応した前記電気光学材料の各二次元
的部分には、前記低ノイズパルス光源からの光ビームが
平行光となって一様に入射し、前記電気光学材料の前記
複数の二次元的部分からの出射光の偏光状態の変化を検
出器により検出することにより、前記課題を達成したも
のである。 更に又、電圧が加わることによって屈折率が変化する電
気光学材料を用いた型式の電圧検出装置において、請求
項1.2又は3の低ノイズパルス光源を備え、前記電気
光学材料は、電圧の検出されるべき被測定物の複数の二
次元的位置を覆うように位置決めされ、被測定物の前記
複数の二次元的位置に対応した前記電気光学材料の各二
次元的部分には、前記低ノイズパルス光源からの短いパ
ルス幅の光ビームか平行光となって一様に入射し、前記
電気光学材料の前記複数の二次元的部分からの出射光の
偏光状態の変化を検出器により検出するようになってお
り、更に被測定物の配線形状を観測するために前記低ノ
イズパルス光源とは異なる波長の光ビームを出力する観
測用光源と、該観測用光源からの光ビームと前記低ノイ
ズパルス光源からの光ビームとを切換えて前記電気光学
材料に入射させる切換手段と、被測定物の配線形状を観
測する際には、前記偏光状態の変化を検出する際と異な
る位相に出射光の位相を調整する位相補償手段と、前記
出射光の偏光状態の変化に基づいて測定される被測定物
の二次元的位置の電圧を前記検出器により観測された被
測定物の配線形状に垂畳させて表示する表示手段と、被
測定物の二次元的位置の電圧変化をサンプリング測定す
るために前記低ノイズパルス光源からの光ビームの電気
光学材料への入射タイミングをずらす可変遅延手段とを
備えることにより、前記課題を達成したものである。
The present invention includes a laser diode that repeatedly generates pulsed light, an electric pulse generator that drives the laser diode, a current source that supplies a bias current to the laser diode, and a photodetector that detects a portion of the light emitted from the laser diode. so that the light intensity of the pulsed light is constant and the light intensity noise is reduced according to the output signal of the photodetector,
The above object has been achieved by modulating and controlling the bias current of the current source over a wide frequency band. A laser diode that generates repeated pulsed light, an electric pulse generator that drives the laser diode, a current source that supplies a bias current to the laser diode, and a photodetector that detects a portion of the light emitted from the laser diode. In accordance with the output signal of the photodetector, the amplitude of the pulse signal generated by the electric pulse generator is varied over a wide frequency range so that the light intensity of the pulsed light is constant and the light intensity noise is reduced. This goal has been achieved by controlling modulation across the band. The present invention also includes a laser diode that repeatedly generates pulsed light, an electric pulse generator that drives the laser diode, a current source that flows a bias current to the laser diode, and a photodetector that detects a portion of the light emitted from the laser diode. and modulating the bias current of the current source in a band below a predetermined frequency according to the output signal of the photodetector so that the light intensity of the pulsed light is constant and the light intensity noise is reduced. The above object has been achieved by controlling and modulating the amplitude of the pulse signal generated by the electric pulse generator in a band above a predetermined frequency. Moreover, the above-mentioned problem is achieved by using a step recovery diode as the electric pulse generator. Further, the object has been achieved by incorporating the photodetector and the laser diode as a set in the same package. Furthermore, the above-mentioned problem has been achieved by making the time constant of the feedback system that detects and controls the light longer than the repetition period of the pulsed light. Further, the frequency characteristic of the feedback system has a peak to reduce noise in a specific frequency range, and the frequency of the reference signal of the lock-in amplifier used in the measurement system is set to a frequency within the specific frequency range. Thus, the above-mentioned problem has been achieved. The present invention also provides a type of voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes depending on the voltage at a predetermined portion of the object to be measured, in which a first electro-optic material that is affected by the voltage at a predetermined portion of the object to be measured is used. a second electro-optic material arranged to compensate for a phase difference due to natural birefringence of the first electro-optic material, and the low-noise pulsed light source according to claim 1.2 or 3. , the second electro-optic material is
is made of the same material as the first electro-optic material, has the same length in the optical axis direction as the first electro-optic material, is aligned along the optical axis, and directs pulsed light from the low-noise pulsed light source along the optical axis. The above object is achieved by making the light incident on the first and second electro-optic materials along the same direction. Further, the second electro-optic material may be arranged such that its optical axis is
The above object has been achieved by arranging the electro-optic material so as to be orthogonal to the optical axis of the electro-optic material. Further, the second electro-optic material may be arranged such that its optical axis is
by arranging the electro-optic material so as to be parallel to the optical axis of the electro-optic material, and providing means for rotating the light beam component by 90 degrees between the second electro-optic material and the first electro-optic material. , the above-mentioned problem has been achieved. Further, in a type of voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes depending on the voltage at a predetermined portion of the object to be measured,
a first electro-optic material that is affected by the voltage of a predetermined portion of the object to be measured; and a second electro-optic material that is arranged to compensate for a phase difference due to natural birefringence of the first electro-optic material. , a first transparent electrode provided between the first electro-optic material and the second electro-optic material, and a side of the second electro-optic material on which the first transparent ti is provided. 4. The low-noise pulsed light source according to claim 1.2 or 3, wherein the pulsed light is incident along the optical axes of the first and second electro-optic materials. The above-mentioned problem has been achieved by providing the following. Further, the first transparent electrode is held at a ground potential, and the second transparent electrode is held at a ground potential.
The above-mentioned problem can be solved by applying a voltage to the transparent electrode so that the emitted light obtained by removing the direct current component from the leakage state of the emitted light from the first electro-optic material is output from the second electro-optic material. has been achieved. Further, the present invention provides a type of voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes depending on the voltage at a predetermined portion of an object to be measured, wherein the electro-optic material is positioned at a predetermined position within an optical probe. , a reflection means for reflecting a light beam incident along the central axis of the optical probe is provided at the tip of the electro-optic material, and a side of the electro-optic material opposite to the side on which the reflection means is provided is provided. A transparent electrode is provided on the side, and the light beam is pulsed light emitted from a low-noise pulsed light source according to claim 1.2 or 3, thereby achieving the above object. Further, the above object has been achieved by setting the transparent electrode so that its surface is perpendicular to the central axis of the optical probe. Further, in a voltage detection device of a type using an electro-optical material whose refractive index changes when a voltage is applied, claim 1
.. The electro-optic material is provided with two or three low-noise pulsed light sources, and the electro-optic material is positioned to cover a plurality of measurement positions of the object to be measured, and the electro-optic material is arranged to cover the plurality of measurement positions of the object to be measured, and the electro-optic material Pulsed light from the low-noise pulsed light source enters each part of the optical material to scan each part of the electro-optic material, and changes in the polarization state of the light emitted from each part of the electro-optic material The above-mentioned problem has been achieved by detecting voltages at a plurality of measurement positions on the object to be measured. Further, in a type of voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes when a voltage is applied, the electro-optic material is positioned so as to cover a plurality of positions of the object to be measured whose voltage is to be detected. , each specific portion of the electro-optic material corresponding to a specific position of the object to be measured receives incident light obtained by dividing the light beam from the low-noise pulse light source according to claim 1.2 or 3 into a number of desired patterns. The object is achieved by detecting a change in the polarization state of the light emitted from the specific portion of the electro-optic material by a detector. Furthermore, the above-mentioned object has been achieved by dividing the light beam from the light source into a large number of incident lights in a grid pattern using a microlens array. Further, in a voltage detection device of a type using an electro-optical material whose refractive index changes when a voltage is applied, claim 1
.. two or three low-noise pulsed light sources, the electro-optic material is positioned to cover a plurality of two-dimensional locations of the device under test where voltage is to be detected; A light beam from the low-noise pulsed light source uniformly enters each two-dimensional portion of the electro-optic material corresponding to a position as parallel light, and the plurality of two-dimensional portions of the electro-optic material The above object has been achieved by using a detector to detect a change in the polarization state of the light emitted from the light source. Furthermore, a voltage detection device of a type using an electro-optic material whose refractive index changes when a voltage is applied, comprising the low-noise pulsed light source of claim 1.2 or 3, wherein the electro-optic material is used for voltage detection. The electro-optic material is positioned so as to cover a plurality of two-dimensional positions of the object to be measured, and each two-dimensional portion of the electro-optic material corresponding to the plurality of two-dimensional positions of the object to be measured is provided with the low noise A light beam with a short pulse width from a pulsed light source is uniformly incident as parallel light, and a change in the polarization state of the light emitted from the plurality of two-dimensional parts of the electro-optic material is detected by a detector. and an observation light source that outputs a light beam of a different wavelength from that of the low-noise pulse light source in order to observe the wiring shape of the object to be measured, and a light beam from the observation light source and the low-noise pulse light source. a switching means for switching a light beam from a light source to enter the electro-optical material; and a switching means for switching a light beam from a light source to enter the electro-optic material; and a phase compensation means for adjusting the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured based on a change in the polarization state of the emitted light, which is perpendicular to the wiring shape of the object to be measured observed by the detector. and variable delay means for shifting the timing of incidence of the light beam from the low-noise pulsed light source onto the electro-optic material in order to sample and measure the voltage change at the two-dimensional position of the object to be measured. Thus, the above-mentioned problem has been achieved.

【作用及び効果】[Action and effect]

第1図に、第1発明に係る低ノイズパルス光源の基本構
成の一例を示す。 ます、レーザダイオード(LD>38にバイアス電流を
流しておき、更に、電気パルス発生器40からコンデン
サC1を介して短パルス電気信号を印加して、LD38
をパルス発振させる。LD光の一部を分岐したもの、又
は、LD38の他端から出る光を、フォトダイオード(
PD)等の光検出器42で検出する。該光検出器42の
出力は、LD光の強度に比例しているので、これを増幅
し、この信号により安定化電流変調回路44でLD38
のバイアス電流を広い周波数帯域にわたって変調して、
LD光の強度が一定で、且つ、その光強度ノイズが少な
くなるように制御する。この場合、フィードバック系の
時定数は、LDパルス光の綴返し周期より充分長くして
おく、このようにすれば、LDパルス光の光強度が一定
になるように自動制御され、そのときのLD光のノイズ
も〜前出第9図に破線BとΔ印で示す如く低減される。 前記安定化電流変調回路44は、光検出器42からの出
力信号とレベル信号とを比較し、光強度のうち、温度変
化や時間的ドリフト等のDC成分を一定にする光強度信
号比較回路44Aと、光検出器42の出力信号から、光
強度ノイズを抽出し、高速に変化するリップル等のAC
成分を安定化させるための光強度ノイズ抽出回路44B
と、これらの光強度信号比較口1144A及び光強度ノ
イズ抽出回#144Bからの出力信号に基づいて電流を
変調する電流変調回路44Cと、から構成されている。 なお、第1図に示す基本構成では、光検出器42の出力
信号に応じて、安定化電流変調回路44によりLD38
に流すバイアス電流を広い周波数帯域にわたって変調制
御するようにしていたが、LDパルス光の光強度を一定
とする構成はこれに限定されず、前記電気パルス発生器
4oを、第4図に示されるように、光検出器42と安定
化電気パルス発生器41で置き換え一前記光検出器42
からの出力信号により前記安定化電気パルス発生器41
で発生するパルス信号の振幅を変調制御してもよい、更
に、両者を組合わせて、例えは所定周波数以下の帯域で
は、前記安定化電流変調回路44のバイアス電流を変調
制御し、所定周波数以上の帯域では、前記安定化電気パ
ルス発生器41で発生するパルス信号の振幅を変調制御
する構成としてもよい。 前記のような構成で、高繰返しパルス光の光強度を安定
化し、且つ、その光強度ノイズを減少させることができ
る。従って、このようなLDによる光パルスを、種々の
計測、例えばE−0サンプリング、螢光寿命測定、光電
検出器、OE  IC等の応答特性評価、光電子増倍管
を用いた時間相関光子計数法等の分野に用いることがで
き、これらの計測の測定精度の向上、測定可能下限の低
減等が実現され、特に電圧検出装置に適用した場合その
効果は大である。 請求項8〜10の発明では、被測定物、例えば集積回路
の所定部分の電圧の影響を受ける第1の電気光学材料の
他に、第1の電気光学材料の自然複屈折による位相差を
補償するように配置された第2の電気光学材料が設けら
れている。このような構成では、例えば第2の電気光学
材料に所定の偏光成分を持つ入射光が入射すると、第2
の電気光学材料内では、自然複屈折による位相差によっ
てその偏光状態が変化する0次いでこの入射光か第1の
電気光学材料に入射すると、第1の光学電気材料内では
、自然複屈折による位相差によってその偏光状態が第2
の電気光学材料とは反対の向きに変化し、更に被測定物
の所定部分の電圧によりその偏光状態は変化する。これ
により、自然複屈折による位相差に基づく偏光状態の変
化は相殺され、偏光状態は被測定物の所定部分の電圧だ
けによって変化する。 又、請求項11.12の発明では、第1の電気光学材料
と第2の電気光学材料との間に第1の透明電極を設け、
この第1の透明電極を例えば接地電位に保持し、第2の
電気光学材料の第1の透明電極が設けられている側とは
反対の側に第2の透明電極を設け、この第2の透明電極
に例えは所定の可変電圧を加える。このような構成では
、第2の電気光学材料は、第1の電気光学材料における
自然複屈折による位相差の影響を常に保証すると同時に
、第2の透明電極に電圧を印加することにより、第1の
電気光学材料の出射光の偏光状態から直流成分を取除き
、更には温度変化に追従して第2の透明電極の電圧を可
変にすることにより、直流成分の取除かれた出射光の偏
光状態が温度変化によって変動しないように常に補償し
ている。 請求項13.14の発明では、電気光学材料の先端部に
反射手段、例えば金属4膜、誘電体多層膜鏡等を設ける
一方、電気光学材料の反射手段の設けられている側とは
反対の側に透明電極を設けている。この透明電極の表面
を例えば光プローブの中心軸線と垂直になるように設定
し、透明電極を例えば接地電位に保持すると、被測定物
の所定部分の電圧による電気力線は、電気光学材料内で
、光プローブの中心軸線と平行になる。これにより、電
気光学材料の屈折率変化は、電気光学材料全体にわたっ
て均一なものとなり、光ビームの偏光状態を、被測定物
の所定物の電圧と正確に対応させて、変化させることが
できる。 請求項15の発明では、電圧の検出されるべき被測定物
の複数の測定位置を覆うように電気光学材料を位置決め
し、被測定物の複数の測定位置に対応した電気光学材料
の各部分に光と一1\を入射させて、これらの各部分を
走査する。この走査は、例えは可動ミラー、音響光学偏
向器等によって光ビームを偏向させて行ってもよいし、
あるいは電気光学材料及び被測定物を移動させて行って
もよい、このような走査による電気光学材料の各部分か
らの出射光の偏光状態の変化に基づき、被測定物の複数
の測定位置の電圧を操作性良く検出することができる。 請求項16の発明では、電圧の検出されるべき被測定物
の複数の位置を覆うように電気光学材料を位置決めし、
被測定物の特定位置に対応した電気光学材料の特定部分
の各々に光源からの光ビームをマイクロレンズアレイ、
ホログラフィックレンズ、あるいは空間光変調器により
所望のパターンに多数に分割して入射させる。電気光学
材料の各部分の屈折率は、各部分に対応した被測定物の
各位置の電圧によって変化しているので、所望のパター
ンに多数に分割されて電気光学材料の各特定部分に入射
した光ビームは各々の偏光状態が電気光学材料の各特定
部分の屈折率変化に伴って変化し電気光学材料から出射
光として出力され、検出器、例えば二次元の光検出器ア
レイあるいはストリークカメラに入射する。これにより
、検出器において被測定物の特定位置、例えば特定の二
次元的位置の電圧を同時に検出することができる。 請求項18の発明では、電圧の検出されるべき被測定物
の複数の二次元的位置を覆うように電気光学材料を位置
決めし、被測定物の複数の二次元的位置に対応した電気
光学材料の各二次元的部分に光源からの光ビームを一様
に入射させる。電気光学材料の各二次元的部分の屈折率
は、各二次元的部分に対応した被測定物の各二次元的位
置の電圧によって変化しているので、電気光学材料の各
二次元的部分に入射した光ビームは各々の偏光状態が電
気光学材料の各二次元的部分の屈折率変化に伴って変化
し、電気光学材料から出射光として出力され、検出器、
例えば二次元の光検出器アレイあるいはストリークカメ
ラに入射する。これにより、検出器において被測定物の
二次元的位置の電圧を同時に検出することができる。 請求項19の発明では、被測定物の配線形状に重畳させ
て被測定物の二次元的位置の電圧分布を表示するように
なっている。これにはまず被測定物の配線形状を観測す
るために、切換手段によって観測用光源からの光ビーム
が電気光学材料に入射するように切換え、位相補償手段
によって出射光の位相を観測用に調整する。このような
切換え、調整がなされると、観測用光源からの光ビーム
は平行光として電気光学材料に入射し、電気光学材料を
透過して被測定物の表面に入射する。なお、電気光学材
料の底面には、観測用光源からの光ビームを透過させる
が、電圧検出用の光源からの光ビームを反射する誘電体
多層II鏡が設けられているものとする。被測定物の表
面に入射した観測用光源からの光ビームは被測定物の表
面の配線形状により一部が反射されて電気光学材料から
出射光として出力される。電気光学材料から出力された
出射光は、位相補償手段を介して二次元の検出器に加わ
り、検出器において被測定物の配線形状の可視像データ
として検出される。このようにして配線形状の可視像デ
ータを検出した後、被測定物の二次元的位置の電圧を検
出するために、切換手段によりパルス光源からの光ビー
ムが電気光学材料に入射するよう切換え、位相補償手段
によって出射光の位相を電圧検出用に調整する。このと
き被測定物の動作はパルス光と同期している必要がある
。このような切換え、調整がなされると、請求項18の
発明と同様にして検出器において1つのサンプリングタ
イミングにおける被測定物の二次元的位置の電圧が検出
される6次いで表示手段は、検出器において検出された
被測定物の配線形状の可視像データをデイスプレィ等に
表示すると共に、これに重畳させて1つのサンプリング
タイミングにおける被測定物の電圧分布を表示する。 次いで可変遅延手段によってパルス光源からの光ビーム
を少し遅延させて前のサンプリングタイミングとばす少
しずれたタイミングで被測定物の二次元的位置の電圧を
検出し、表示手段により表示する。これにより表示画面
上では、被測定物の配線形状に重畳させて、被測定物の
二次元的位置の電圧分布の時間的変化を目視によって観
察できることになる。
FIG. 1 shows an example of the basic configuration of a low-noise pulsed light source according to the first invention. First, a bias current is passed through the laser diode (LD>38), and a short pulse electric signal is applied from the electric pulse generator 40 through the capacitor C1 to
oscillates as a pulse. A photodiode (
It is detected by a photodetector 42 such as PD). Since the output of the photodetector 42 is proportional to the intensity of the LD light, it is amplified, and this signal is used to control the LD 38 in the stabilizing current modulation circuit 44.
By modulating the bias current over a wide frequency band,
The intensity of the LD light is controlled to be constant and the light intensity noise is reduced. In this case, the time constant of the feedback system should be made sufficiently longer than the repetition period of the LD pulsed light.In this way, the light intensity of the LD pulsed light will be automatically controlled to be constant, and the LD Optical noise is also reduced as shown by the broken line B and the Δ marks in FIG. 9 above. The stabilizing current modulation circuit 44 is a light intensity signal comparison circuit 44A that compares the output signal from the photodetector 42 with a level signal, and makes DC components such as temperature changes and temporal drift constant in the light intensity. Then, optical intensity noise is extracted from the output signal of the photodetector 42, and AC noise such as ripple that changes rapidly is extracted.
Light intensity noise extraction circuit 44B for stabilizing components
and a current modulation circuit 44C that modulates the current based on the output signals from the light intensity signal comparison port 1144A and the light intensity noise extraction circuit #144B. Note that in the basic configuration shown in FIG.
Although the bias current flowing through the LD pulsed light is modulated and controlled over a wide frequency band, the configuration in which the light intensity of the LD pulsed light is constant is not limited to this, and the electric pulse generator 4o is configured as shown in FIG. As such, the photodetector 42 and the stabilized electric pulse generator 41 are replaced.
The stabilized electric pulse generator 41
Further, by combining the two, for example, in a band below a predetermined frequency, the bias current of the stabilizing current modulation circuit 44 may be modulated and controlled to In this band, the amplitude of the pulse signal generated by the stabilized electric pulse generator 41 may be modulated and controlled. With the above configuration, it is possible to stabilize the light intensity of the high repetition pulse light and reduce the light intensity noise. Therefore, the optical pulses generated by such an LD can be used for various measurements, such as E-0 sampling, fluorescence lifetime measurement, photoelectric detector, response characteristic evaluation of OE IC, etc., and time-correlated photon counting method using a photomultiplier tube. The present invention can be used in fields such as the above, and improves the measurement accuracy of these measurements, reduces the measurable lower limit, etc., and is particularly effective when applied to voltage detection devices. In the invention according to claims 8 to 10, in addition to the first electro-optic material that is affected by the voltage of a predetermined portion of the object to be measured, for example, an integrated circuit, the phase difference due to the natural birefringence of the first electro-optic material is compensated for. A second electro-optic material is provided that is arranged to. In such a configuration, for example, when incident light having a predetermined polarization component enters the second electro-optic material, the second electro-optic material
Within the electro-optic material, its polarization state changes due to the phase difference due to natural birefringence. Then, when this incident light enters the first electro-optic material, the polarization state changes within the first opto-electric material due to the natural birefringence. Due to the phase difference, its polarization state becomes second
The polarization state of the electro-optic material changes in the opposite direction, and the polarization state changes depending on the voltage applied to a predetermined portion of the object to be measured. As a result, changes in the polarization state based on the phase difference due to natural birefringence are canceled out, and the polarization state changes only depending on the voltage at a predetermined portion of the object to be measured. Further, in the invention of claim 11.12, a first transparent electrode is provided between the first electro-optic material and the second electro-optic material,
This first transparent electrode is held at, for example, a ground potential, and a second transparent electrode is provided on the side of the second electro-optic material opposite to the side on which the first transparent electrode is provided. For example, a predetermined variable voltage is applied to the transparent electrode. In such a configuration, the second electro-optic material always ensures the effect of the phase difference due to natural birefringence in the first electro-optic material, and at the same time, by applying a voltage to the second transparent electrode, the second electro-optic material By removing the DC component from the polarization state of the emitted light from the electro-optic material, and by making the voltage of the second transparent electrode variable in accordance with temperature changes, the polarization of the emitted light from which the DC component has been removed can be changed. The state is constantly compensated so that it does not fluctuate due to temperature changes. In the invention of claim 13 and 14, a reflecting means, such as a four-metal metal film, a dielectric multilayer mirror, etc., is provided at the tip of the electro-optic material, and a reflecting means, such as a four-metal metal film or a dielectric multilayer mirror, is provided at the tip of the electro-optic material, while the opposite side of the electro-optic material from the side where the reflecting means is provided is provided. A transparent electrode is provided on the side. If the surface of this transparent electrode is set perpendicular to the central axis of the optical probe, and the transparent electrode is held at, for example, ground potential, the lines of electric force due to the voltage at a predetermined portion of the object to be measured will be generated within the electro-optic material. , parallel to the central axis of the optical probe. Thereby, the refractive index change of the electro-optic material becomes uniform over the entire electro-optic material, and the polarization state of the light beam can be changed in exact correspondence with the voltage of a predetermined object to be measured. In the invention of claim 15, the electro-optic material is positioned so as to cover a plurality of measurement positions of the object to be measured where the voltage is to be detected, and each part of the electro-optic material corresponding to the plurality of measurement positions of the object to be measured is Each of these parts is scanned by injecting light and 1\\. This scanning may be performed by deflecting the light beam using a movable mirror, an acousto-optic deflector, etc., or
Alternatively, the electro-optic material and the object to be measured may be moved, and the voltages at multiple measurement positions of the object to be measured are determined based on changes in the polarization state of the light emitted from each part of the electro-optic material by such scanning. can be detected with good operability. In the invention of claim 16, the electro-optic material is positioned so as to cover a plurality of positions of the object to be measured where the voltage is to be detected;
A microlens array that directs a light beam from a light source to each specific part of the electro-optic material corresponding to a specific position of the object to be measured.
A holographic lens or a spatial light modulator is used to divide the light into a large number of light beams into a desired pattern. The refractive index of each part of the electro-optic material changes depending on the voltage at each position of the object to be measured, which corresponds to each part. The light beams have their respective polarization states changed according to the refractive index changes of each specific part of the electro-optic material, are outputted as output light from the electro-optic material, and are incident on a detector, such as a two-dimensional photodetector array or a streak camera. do. Thereby, the voltage at a specific position of the object to be measured, for example, a specific two-dimensional position, can be simultaneously detected by the detector. In the invention of claim 18, the electro-optic material is positioned so as to cover a plurality of two-dimensional positions of the object to be measured whose voltage is to be detected, and the electro-optic material corresponds to the plurality of two-dimensional positions of the object to be measured. A light beam from a light source is uniformly incident on each two-dimensional portion of the area. The refractive index of each two-dimensional part of the electro-optic material changes depending on the voltage at each two-dimensional position of the object to be measured corresponding to each two-dimensional part. The polarization state of each incident light beam changes in accordance with the change in the refractive index of each two-dimensional portion of the electro-optic material, and is outputted from the electro-optic material as emitted light, and is sent to a detector,
For example, it is incident on a two-dimensional photodetector array or a streak camera. This allows the detector to simultaneously detect voltages at two-dimensional positions of the object to be measured. In the nineteenth aspect of the invention, the voltage distribution at the two-dimensional position of the object to be measured is displayed by superimposing it on the wiring shape of the object to be measured. First, in order to observe the wiring shape of the object to be measured, the switching means switches the light beam from the observation light source to enter the electro-optic material, and the phase compensation means adjusts the phase of the emitted light for observation. do. When such switching and adjustment are performed, the light beam from the observation light source enters the electro-optic material as parallel light, passes through the electro-optic material, and enters the surface of the object to be measured. It is assumed that a dielectric multilayer II mirror is provided on the bottom surface of the electro-optic material, which transmits the light beam from the observation light source but reflects the light beam from the voltage detection light source. A portion of the light beam from the observation light source that is incident on the surface of the object to be measured is reflected by the wiring shape on the surface of the object to be measured, and is outputted as light from the electro-optic material. The emitted light output from the electro-optic material is applied to a two-dimensional detector via a phase compensation means, and is detected by the detector as visible image data of the wiring shape of the object to be measured. After detecting the visible image data of the wiring shape in this way, the switching means switches the light beam from the pulsed light source to enter the electro-optic material in order to detect the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured. , the phase of the emitted light is adjusted for voltage detection by the phase compensation means. At this time, the operation of the object to be measured needs to be synchronized with the pulsed light. When such switching and adjustment are performed, the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured at one sampling timing is detected in the detector in the same manner as in the invention of claim 18. The visible image data of the wiring shape of the object to be measured detected in is displayed on a display or the like, and the voltage distribution of the object to be measured at one sampling timing is displayed by superimposing this data. Next, the light beam from the pulsed light source is slightly delayed by the variable delay means to skip the previous sampling timing, and the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured is detected at a slightly shifted timing and displayed by the display means. This makes it possible to visually observe temporal changes in the voltage distribution at the two-dimensional position of the object to be measured, superimposed on the wiring shape of the object to be measured, on the display screen.

【実施例】【Example】

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本発明の第1実施例は、第1図に示した基本構成を具体
化したもので、第2図に示す如く、LD38の発光の一
部を検出するための、逆バイアスで使用されるビンフォ
トダイオード(PIN−PD)43と、該P I N−
PD43で受光して得た光電流信号を反転増幅し、出力
信号の直流レベルを変更する第1のアンプ46、及び、
該第1のアンプ46の出力を反転して増幅する反転型の
電流増幅器として動作する第2のアンプ48からなる安
定化電流変調回路44と、から主に構成されている。 前記第1のアンプ46のフィードバックルーズには、コ
ンデンサC2が入れられており、第1のアンプ46の時
定数が、パルス光の繰返し周期より長くなるようにされ
ている。 又、前記第2のアンプ48のフィードバックループ中に
は、ダイオードDが設けられ、バイアス電流の最小値を
零として、逆向きのバイアス電流が流れないようにして
いる。 他の点に関しては、第1図の基本構成と同じであるので
、詳細な説明は省略する。 以下、第1実施例の作用を説明する。 例えばLD38のパルス光強度が大きくなると、PIN
−PD43の光電流が増加し、a点の電位が上がる。す
ると、第1のアンプ46の出力電圧が下がり、その結果
、第2のアンプ48の出力電流(図の矢印の方向を正と
する)、即ち、バイアスtKが減少する。従って、LD
38の出力光の強度か減少し、一定に制御される。 該第1実施例の具体的構成例を第3図に示す。 この具体例においては、前記アンプ46.48が、個々
のトランジスタやコンデンサ、抵抗等で構成されている
。又、LD38とPIN−PD43の1組を同一のパッ
ケージ50内に収納して、小型化を図っている。 次に、第4図を参照して、本発明の第2実施例を詳細に
説明する。 この第2実施例では、電流源52からLD38に流す直
流(DC)バイアス電流を一定とし、方、光検出器42
で受光した信号をアンプ54で増幅して、広い周波数帯
域にわたって振幅制御可能な安定化電気パルス発生器4
1からLD38に印加するパルス電圧の振幅を変調する
ようにしている。 前記安定化電気パルス発生器41は、アンプ54からの
信号をレベル信号と比較して、LDパルス光の強度のう
ち、温度変化や時間的ドリフト等のDC成分を一定にす
る光強度信号比較口141Aと、高速に変化するリップ
ル等のAC成分を安定化させる光強度ノイズ抽出回路4
1Bと、これらの回路によりDC成分か一定にされ、且
つノイズか抽出された信号に基づいて、出力パルス電圧
の振幅を変調する振幅変調口#141Cと、から構成さ
れている。 即ち、LDパルス光の強度が強い場合には、パルス電圧
の振幅を減少させるように制御する。このようにすれば
、LDパルス光の強度が一定となり、ノイズも減少する
。 なお、前記第1、第2実施例では、それぞれDCバイア
ス電流とパルス電圧の振幅のいずれか一方を変調するよ
うにしていたが、これらを両方同時に行ってもよい(第
3実施例)、この第3実施例の場合、2つの変調方式の
変調帯域を分けると効果的である0例えば、DC〜1 
 kHzの周波数をDCバイアス電流で制御し、1  
kt[z以上の周波数をパルス電圧の振幅で制御するこ
とができる。 次に、本発明の第4実施例を詳細に説明する。 この第4実施例は、第1、第2実施例で説明したフィー
ドバック系(光検出−増幅−制御)に周波数特性を持た
せ、これによって得られた、第5図に示すような規格化
ノイズにおいて、ノイズか少い周波数で計測系のロック
インアンプを同期するようにしたものである。 具体的には、例えば非接触のE−0サンプリングに応用
した構成例を第6図に示す、この構成例において、LD
38で発生されたレーザ光(サンプリング用の光パルス
)は、例えば光ファイバ55を介して、被測定IC56
の上方に配された光プローブ58に導かれる。この光プ
ローブ58は、例えばレンズ58Aと、ハーフミラ−5
8Bと、電気光学結晶58Cから構成されており、IC
56を流れる電流によって、その表面に発生する電界に
よる、電気光学結晶58Cの屈折率の変化を利用して、
前記サンプリング用の光パルスを変調する。屈折率の変
化によって変調された光パルスは、光検出器60で検出
され、ロックインアンプ62を経て出力される。このロ
ックインアンプ62及びロックイン周波数でのオンオフ
を電気回路に対して行うIC駆動回8@64は、電気パ
ルスのオンオフ制御を行うための発振器66の出力によ
り制御されており、該IC駆動回路64から前記電気パ
ルス発生器40に同期信号が出力されている。 このようにすれは、低ノイズの検出か可能である。又、
広い周波数域において低ノイズ化を図ることは一般に置
敷であるが、特定周波数の所の低ノイズ化によって、計
測系全体の低ノイズ化を実現できる。 なお、前記実施例においては、本発明が、E−0サンプ
リングに適用されていたが、本発明の適用範囲はこれに
限定されず、レーザ励起螢光を測定する螢光寿命測定、
光電検出器、OE  IC等の応答特性評価、光電子増
倍管を用いた時間相関光子計数法等にも同様に適用でき
ることは明らかである。 次に前記低ノイズパルス光源を使用した電圧検出装置の
実施例を図面を参照して説明する。 第11図は、光ビームの偏光状態か被測定物の所定部分
の電圧によって変化することを利用して被測定物の電圧
を検出する型式の電圧検出装置の実施例を示す一部ブロ
ック図を含む断面図である。 第11図において電圧検出装置70は、光プローブ72
と、前記第1図〜第4図に示されると同様の低ノイズパ
ルス光源73と、低ノイズパルス光源73から出力され
る光ビームを集光レンズ74を介して光グローブ72に
案内する光ファイバ75と、光プローブ72からの参照
光をコリメータ76を介して光電変換素子77に案内す
る光ファイバ77Aと、光プローブ72からの出射光を
コリメータ79を介して光電変換素子80に案内する光
ファイバ80Aと、光電変換素子77.80からの光電
変換された電気信号を比較する比較回#181とから構
成されている。 前記光プローブ72内には、例えば光学的−軸性結晶の
タンタル酸リチウム(LiTaO3)からなる2つの電
気光学材料72A、72Bが配置されている。電気光学
材料72A、72Bは、全く同じ材料(光学的−軸性結
晶)で形成されており、又光軸方向の長さが互いに等し
くなっているが、電気光学材f172Aの光学軸と電気
光学材料72Bの光学軸とが互いに直交するように配置
されている。 電気光学材料72Aの外周部と電気光学材料72Bの外
周部の一部とには、導電性電極82か設けられており、
電気光学材f472Bの先端部には金属WiMあるいは
誘電体多層膜の反射鏡83が被着されている。 光プローブ72内には更に、コリメータ84と、集光レ
ンズ85.86と、コリメータ84からの光ビームから
所定の偏光成分をもつ光ビームだけを抽出する偏光子8
7と、偏光子87がらの所定の偏光成分をもつ光ビーム
を参照光と入射光とに分割する一方、電気光学材料72
Aがらの出射光を検光子88に入射させるビームスプリ
ッタ8つとが設けられている。なお参照光、出射光は、
それぞれ集光レンズ85.86を介して光ファイバ77
A、80Aに出力されるようになっている。 又、導電性@径82は接地電位に保持されている。これ
により、電気光学材料72A内には電界が存在していな
いので、電気光学材料72Aの屈折率は、被測定物の所
定部分の電圧によっては変化しないようになっている。 従って、電気光学材料72A内を進む光ビームの偏光状
態は、電気光学材料72Aの自然複屈折による位相差に
よってのみ変化する。 一方、電気光学材料72Bは、被測定物の所定部分の電
圧により反射鏡83に誘導される電位と、導電性電極8
2の接地電位との電位差により屈折率が変化するように
なっている。従って電気光学材料72B内を進む光ビー
ムの開光状態は、被測定物の所定部分の電圧によって変
化すると共に、自然複屈折による位相差によって変化す
る。 なお、電気光学材料72Aの光学軸と電気光学材料72
Bの光学軸とは、前述のように互いに直交しているので
、電気光学材料72Aにおける光ビームの偏光状態の自
然複屈折に基づく変化と電気光学材料72Bにおける光
ビームの偏光状態の自然複屈折に基づく変化とは、互い
に反対の向きになる。 このような構成の電圧検出装置70では、偏光子87か
ら出力される所定の偏光成分の光ヒームは、ビームスプ
リッタ89を介して電気光学材料72Aに入射光として
入射する。電気光学材料72Aに入射した入射光は、そ
の偏光状態が電気光学材料72Aの自然複屈折による位
相差により変化して電気光学材料72Aから電気光学材
料72Bに入射する。ところで電気光学材料72Aと電
気光学材料72Bとの光軸方向の長さは、前述のように
互いに等しいので、電気光学材料72Bに入射した入射
光はその偏光状態が電気光学材料72Bの自然複屈折に
よる位相差により電気光学材料72A内とは反対の方向
に変化すると共に、反射鏡83の電位に基づく屈折率の
変化により偏光状態が変化する。従って、入射光が反射
鏡83に達した時点で、入射光の偏光状態は、被測定物
の所定部分の電圧に基づく電気光学材料72Bの屈折率
変化に対応して変化しており、自然複屈折による位相差
の影響は取除かれる。 又入射光が反射鏡83で反射され出射光として電気光学
材料72B、電気光学材料72Aを戻るときにも、全く
同様にして、自然複屈折による位相差に基づく偏光状態
の変化は相殺され、出射光の偏光状態は、被測定物の電
圧に基づく電気光学材料72Bの屈折率変化に対応して
更に変化する。 従って、検光子88に入射する出射光の偏光状態は、ビ
ームスプリッタ89で分割される入射光の偏光状態から
変化しており、この変化には電気光学材料の自然複屈折
による位相差による効果は何ら含まれていない。 このような構成の電圧検出装置70では、検出に際して
、光プローブ72の先端部を被測定物、例えば集積回路
(図示せず)に接近させる。これにより、光プローブ7
2の電気光学材H72Bの先@部の屈折率が変化する。 より詳しくは、光学的−軸性結晶などにおいて、光軸と
垂直な平面内における常光の屈折率と異常光の屈折率と
の差が変化する。 低ノイズパルス光源73から出力された光ビームは、集
光レンズ74、光ファイバ75を介して光10−ブ72
のコリメータ84に入射し、更に偏光子87により所定
の偏光成分の強度■の光ビームとなって、ビームスプリ
ッタ89を介して光プローブ72の電気光学材f’47
2A、72Bに入射する。なおビームスプリッタ8つに
より分割された参照光、入射光の強度はそれぞれI/2
となる。電気光学材料72Bの先端部83の屈折率は上
述のように被測定物の電圧により変化するので、電気光
学材料72Bに入射した入射光は先端部のところでその
偏光状態が屈折率変化に依存して変化し反射鏡83に達
し、反射鏡83で反射され、電気光学材料72Bから出
射光として再びビームスプリッタ89に向かう、電気光
学材料72Bの先端部の長さを1とすると、入射光の偏
光状態は電圧による常光と異常光との屈折率差及び長さ
2(に比例して変化する。ビームスプリッタ89に戻さ
れた出射光は、検光子88に入射する。 なお検光子88に入射する出射光の強度は、ビ−ムスブ
リッタ89によりI/4となっている。 検光子88が例えば偏光子87の偏光成分と直交する偏
光成分の光ビームだけを通過させるように構成されてい
るとすると、偏光状態が変化して検光子88に入射する
強度I/4の出射光は、検光子88により、強度が(I
/4)  5in2C(π/2)・V/Vo)となって
光電変換素子80に加わることになる。ここでVは被測
定物の電圧、VOは半波長電圧である。 比較回FI@81では、光電変換素子77において光電
変換された参照光の強度I/2と、光電変換素子80に
おいて光電変換された出射光の強度(I/4 )  ・
5in2((π/2 ) V/Vo 〕トカ比較される
。 出射光の強度(I/4) ・sin’  ((π/2)
V/Vo)は、電圧変化に伴う電気光学材料72Bの先
端部83の屈折率の変化によって変わるので、これに基
づいて被測定物、例えば集積回路の所定部分の電圧を検
出することができる。 このように第11図に示す電圧検出装置70では、光プ
ローブ72の先端部を被測定物に接近させることで変化
する電気光学材料72Bの先端部の屈折率の変化に基づ
き、被測定物の所定部分の電圧を検出するようにしてい
るので、特に接触させることが置敷で、又接触させるこ
とにより被測定電圧に影響を与えるような集積回路の微
細部分などの電圧を、光グローブ72を接触させること
なく検出することかできる。又光源としてパルス幅の非
常に短い光パルスを出力するレーザダイオードを含む低
ノイズパルス光源73を用いて、被測定物の高速な電圧
変化を非常に短い時間幅でサンプリングすることにより
、高速な電圧変化をも精度良く検出することが可能とな
る。 ところで、第11図の電圧検出装置70の光プローブ7
2内に用いられている電気光学材料は、自然複屈折を有
するものが多い4例えば、光学的−軸性結晶のタンタル
酸リチウム(LiTaO3)では、常光の屈折率noと
異常光の屈折率neとの差に比例した自然複屈折による
位相差が生じる。 この自然複屈折による位相差は、光学的−軸性結晶に電
圧か印加されていない場合でも生じ、この位相差により
偏光状態か変化することになる。従って、電圧を印加し
たときの屈折率変化による偏光状態の変化だけを抽出し
、被測定物の電圧を精度良く抽出しようとする際、自然
複屈折による位相差を相殺しなければならない。 又被測定物の所定部分の電圧を感度良く検出するために
検光子88からの出射光から直流成分を取除く必要があ
る。 より詳しくは、所定部分の被測定電圧が直流電圧に重畳
した高速に変化する電圧である場合に、高速に変化する
電圧成分のみを検出したいので、直流電圧に依存する偏
光状態の変化を取除く必要がある。 このため、ビームスプリッタ89と、電気光学材料との
間に位相補償器を設け、この位相補償器を調節すること
によって、電気光学材料から出力される出射光の偏光状
態の変化を電気光学材料に印加される電圧によるものの
みにすることができるようにしたものがあるが、電圧検
出開始時に位相補償器を所定の調節値に手動で調節した
としても、その後の温度変化によって電圧検出開始時に
設定された調節値は適当なものでなくなり、正確な検出
結果を電圧検出の全期間にわたって得ることかできない
という問題がある。 上記実施例では、被測定物の所定部分の電圧の影響を受
ける電気光学材料72Bの他に、これと全く同じ材料で
形成された光軸方向に同じ長さの電気光学材料72Aを
その光学軸が電気光学材料72Bの光学軸と直交するよ
うに配置し、更に電気光学材料72A内に電界が存在し
ないようにすることで、これら電気光学材f172A、
72Bの自然複屈折による位相差に基づく光ビームの偏
光状態の変化を互いに相殺することかできて、検光子8
8に入射する出射光の偏光状態を電気光学材料72Bに
加わる電圧だけに依存した量たけ入射光の偏光状態に対
し変化させることかできる。 又、これにより、電圧検出開始時に位相補償器を調節す
るという煩雑な操作を何ら必要とせす、又環境の温度か
変化した場合でも電気光学材料72Aと電気光学材fI
72Bとの自然複屈折による位相差は全く同じ変化をす
るので、自然複屈折による位相差に基づく偏光状態の変
化を常に相殺することができる。 上記実施例において、電気光学材料の自然複屈折による
位相差の補償は、第1と第2の電気光学材料を光学軸か
直交するように配置することにより行っているが、これ
は、他の手段、例えば第12図に示される電圧検出装置
の第2実施例の光プローブ90のように、電気光学材料
72Cと電気光学材料72Bの光学軸を互いに直交させ
るかわりに、λ/2板91を設けてもよい。 なお、電気光学材料72C1λ/2板91の外周部と電
気光学材料72Bの外周部の一部とには、導電性電極8
2が設けられている。導電性型@82は接地電位に保持
され、電気光学材料72C内には電界が存在していない
。 第13図は、本発明に係る電圧検出装置の第3実旅例の
要部を示す断面図である。 第13図の電圧検出装置92では、前記と同一の低ノイ
ズパルス光源73が使用され、光プローブ93内に、第
11図の電圧検出装置70と同様にして光軸方向の長さ
が互いに等しく光学軸を直交させた配置の2つの電気光
学材料72A、72Bが設けられており、更に2つの電
気光学材料72A、72Bの間には透明電極94が設け
られ、電気光学材料72Aの透明電極94が設けられて
いる側とは反対の側には透明電極95か設けられている
。 透明電極94.95は、電気光学材料72A、72Bへ
の入射光、及び電気光学材料72A、72Bからの出射
光を透過させるようになっており、使用に際し、透明電
極94は接地電位に保持され、透明電極95には可変電
圧VBが加わるようになっている。即ち、電気光学材料
72Bは被測定物の電圧と透明電極94の接地電位との
電位差により、屈折率が変化し、電気光学材料72Aは
透明電極95に加わる可変電圧V日と透明電極94の接
地電位との電位差により屈折率が変化するようになって
いる。なお、透明電極94は、反射鏡83と平行に配置
されており、被測定物から反射鏡83を介しての電気力
線が電気光学材料72B内で電気光学材料72Bの中心
軸線と平行となるようにしている。これにより、電気光
学材料72B内の全ての位置で屈折率変化を均一なもの
としている。同様にして、透明電極95も透明電極94
と平行に配置されているので、電気光学材料72A内で
の電気力線は電気光学材料72Aの中心軸線と平行にな
り、これにより、電気光学材料72A内の全ての位置で
屈折率変化を均一なものとしている。 このような構成の電圧検出装置92では、第11図の電
圧検出装置70と同様に電気光学材料72Aの長さを電
気光学材料72Bの長さと同じにし、又電気光学材料7
2Bと電気光学材料72Aとの光学軸を互いに直交させ
ているので、環境温度が変化しても自然複屈折による位
相差を常に相殺することができる。又、透明電極95に
所定の電圧7日を加え、電気光学材料72Aに所定の屈
折率変化を生じさせておくことにより、動作点を第14
図に示す動作点P1からP2に移行させ、電気光学材料
72Bからの出射光の偏光状態から直流成分を取除くこ
とができる。更に温度が変化するとそれに伴って動作点
P2における出射光強度が変動するが、温度変化に追従
し電圧VBを自動的に変化させて、動作点P2を少しす
らすことにより、環境温度の変化による出射光強度の変
動を補償している。即ち、電圧7日を温度変化に伴い自
動的に変化させ、電気光学材料72Aの屈折率を変化さ
せることににより、出射光強度が温度により変動しない
ようにしている。 この実施例によれば、電気光学材料72Aは自然複屈折
による位相差を常に相殺することができると同時に、透
明t&95に可変電圧vBを印加することにより、出射
強度から直流成分が取除かれるよう動作点を設定し、更
に直流成分の取除かれた出射光強度が温度変化によって
変動しないよう常に補償することかできる。 次に、電圧検出装置の第4実施例を、第15図を参照し
て説明する。 この実施例の電圧検出装置96では、前記の電圧検出装
置と同様に光プローブ97内に先端部97Bが截頭円錐
形状の電気光学材料97A、例えば光学的−軸性結晶の
タンタル酸リチウム(LTa03)やニオブ酸リチウム
(Li Nb Os )等、が設けられ、電気光学材料
97Aの先端部97Bには、所定の偏光成分を持つ入射
光IBを出射光RBとして反射させるための金属薄膜の
反射鏡98が設けられている。なお、この金属薄膜の反
射鏡98は、前述のように入射光IBを反射させると共
に被測定物の所定部分の電圧を誘導するようになってい
る。 又、この電圧検出装置96では、表面が光グローブ97
の中心軸yaA−Aと垂直となっている透明電極99が
電気光学材料97Aの上側に設けられている。なお透明
電極99の上部には反射防止膜が蒸着されているとする
。この透明@、極99は、入射光IB、反射光RBに何
らの影響をも与えることなく、これらを通過させると共
に、被測定物6の所定部分の電圧による電気光学材料9
7A内の屈折率変化を均一なものにさせることができる
ようになっている。 なお、この実施例においては、光プローブ97が単一の
電気光学材料9’7A、反射鏡98、透明電極99を備
えて構成されている点を除き、低ノイズパルス光源73
、その他の構成は、第11図の実施例と同一であるので
、図示及び説明を省略する。 このような構成の電圧検出装置96では、光プローブ9
7を被測定物100に接近させると、金属薄膜の反射鏡
98には、被測定物の所定部分の電圧が誘導される。即
ち、金属薄膜の反射鏡98には、これに直ぐ下側にある
被測定物100の部分INARの電圧と、部分I NA
Rよりも外側の部分0TARの電圧とによる電位が誘導
される。 透明電極9つを例えば接地電位に保持すると、電気光学
材料97A内には金属薄膜の反射鏡98の電位と透明電
極99の接地電位との電位差に基づく電気力線ELNI
が生する。ところで、電気光学材料97A内に生じた電
気力線ELNIは、透明t&99の表面が光プローブ1
の中心軸線A−Aと垂直であり透明電極99と金属薄膜
の反射鏡98とか平行に位置決めされていることから、
電気光学材料97Aの中心軸線A−Aと平行になってい
る。これにより、電気力線ELNIによる電気光学材料
97Aの屈折率変化は、全体に亘って均一なものとなる
ので、電気光学材料97A内での光ビーム、即ち、入射
光IB、反射光RBの偏光成分は、被測定物の所定部分
の電圧と正確に対応して変化し、被測定物1o○の所定
部分の電圧を正確に検出することができる。 なお、上記電圧検出装置の光プローブ97では、電気光
学材料97Aの先端部97Bに金属薄膜の反射鏡98が
設けられているが、これは誘電体多層膜としてもよい。 次に、電圧検出装置の第5実施例を第16図に基づいて
説明する。 この電圧検出装置101では、電気光学材料102は、
IC(集積回路)56等の被測定物に接近させであるい
は被測定物に接触させて固定されている。この電気光学
材料102は、柱状あるいは板状の形状をしており、そ
の断面は、従来の電圧検出装置の光プローブ内に収容さ
れている電気光学材料の断面積に比べて十分に大きく、
IC56の複数の測定位置を覆う大きさに切出されてい
る。なお電気光学材料102の底面には、金属あるいは
誘電体多層膜の反射鏡103か形成されている。金属の
反射鏡を形成した場合は、IC56に接触することなく
測定するかIC56の表面に配置した絶縁物を介して測
定する必要かある。 又、電圧検出装置101は、低ノイズパルス光源73と
、この低ノイズパルス光源73からの光ビームから所定
の偏光成分を抽出する偏光子104と、偏光子104で
抽出された所定の偏光成分の光ビームを案内する2つの
可動ミラー105.106と、可動ミラー105.10
6により案内された光ビームを電気光学材料102に入
射光として入射させると共に、電気光学材料102から
の出射光を分割するビームスプリッタ107と、ビーム
スプリッタ107で分割され偏光状態の変化している出
射光から所定の偏光成分を抽出する検光子109と、検
光子109からの出射光か入射する検出器110とを備
えている。 このような−検出器110で検出された結果はコンピュ
ータ111に送られて、コンピュータ111でデータ処
理が施されてメモリ(図示せず)に記憶され、電圧検出
処理の終了時にデイスプレィ112に表示されるように
なっている。 ところでこの電圧検出装置101では、電気光学材f1
102は前述のようにIC56の複数の測定位置を含む
大きさに切出されており、IC56の複数の測定位置の
電圧を順次に検出するため、入射光は、第17図に示す
ようにX軸線方向及びY軸線方向に走査され、更に十分
に絞られて電気光学材料102に入射するようになって
いる。 可動ミラー105は、X軸線方向の走査を行うために設
けられ、可動ミラー106は、Y軸線方向の走査を行う
ために設けられている。即ち、可動ミラー105.10
6は、IC56のある1つの測定位置での電圧の検出を
終了したとコンピュータ111によって判断されたとき
に、コンピュータ111により制御される駆動回路11
3によって駆動され、光ビームをX軸線方向、Y軸線方
向に順次に走査するようになっている。 このような構成の電圧検出装置101では、低ノイズパ
ルス光源73からの光ビームは、偏光子104で所定の
偏光成分が抽出されて可動ミラー105.106により
案内され、ビームスプリッタ107を介して十分に絞り
込まれた状態で電気光学材料102に入射する。可動ミ
ラー105.106は最初、例えば第17図に示す位置
(X+、Y+ )に入射光が入射するように設定されて
いるとする。電気光学材料102の位置(×1、V+ 
)の部分は、その直下の被測定物の電圧に対応して屈折
率が所定量変化しているので、位置(×1、V+)に入
射した入射光は、屈折率変化に応じてその偏光状態で変
化し、反射鏡103で反射され、電気光学材料102か
ら出射光として出力され、ビームスプリッタ107、検
光子109を介して検出器110に加わる。検出器11
0では、電気光学材料102の位置(X+、V+ )の
部分の直下のIC56の測定位置の電圧を検出し、コン
ピュータ111に送る。コンピュータ111では、検出
された位置(×1、Vl)の部分の直下のIC56の測
定位置の電圧に所定のデータ処理を施し、メモリ(図示
せず)に記憶させた後、電気光学材料102の次の走査
位置の部分の直下のIC56の測定位置の電位を検出す
るため、駆動回路113を制御して可動ミラー105を
駆動する。 これにより可動ミラー105は、入射光が電気光学材料
102の次の走査位置に入射するようにX軸線方向に移
動し、上述したと同様の電圧検出処理が行われる。 このようにして、可動ミラー105かX軸線方向に順次
に移動し、入射光が電気光学材fl102の位置(xn
、y+)に入射するように設定され、位置(xn、y+
)の部分の直下のIC56の測定位置の電圧を検出し終
えると、コンピュータ111は、次のY軸線方向位置y
2におけるX軸線方向の走査を行うため、駆動回路11
3を制御して可動ミラー105.106を駆動する。こ
れにより可動ミラー106は、入射光がYIFllI線
方向の次の走査位置y2に入射するように設定され、可
動ミラー105を位置×1から位置×nまで順次に移動
させることで電気光学材料102の位置(X+、V2)
から位置(Xn、y2)において上述したと同様の電圧
検出処理が行われる。 このようにして入射光がY軸線方向の走査位置Vmに入
射するよう可動ミラー106を設定し、可動ミラー10
5を位WX+から位置Xnマで順次に移動させて、電気
光学材料102の位置(×1、Vm)から位置(xn、
ym)までの各位置における電圧を検出してIC56の
複数の測定位置の電圧検出を終了する。なお、電圧検出
終了時にコンピュータ111のメモリに記憶された各測
定位置の電圧検出結果を、デイスプレィ112に表示す
る。 上述のように実施例の電圧検出装置101では、電気光
学材料102を固定した状態で、電気光学材料102に
絞った光ビームを順次に走査して入射させることにより
、IC56の複数の測定位置の電圧を検出することがで
きる。 なお、前記可動ミラー105.106の代わりに、音響
光学偏向器を用いてもよい、音響光学偏向器は、コンピ
ュータ111により制御される駆動回路によって駆動さ
れ、偏光子104からの光ビームをX軸線方向、Y軸線
方向にそれぞれ偏向させるようにする。 これにより、第16図に示す電圧検出装置101と全く
同様の仕方で、絞った光ビームを電気光学材料2に入射
させ、X軸線方向、Y軸線方向に順次に走査してIC5
6等の被測定物の複数の測定位置の電圧を検出すること
ができる。 又、前記電圧検出装置101では、低ノイズパルス光源
73からの光ビームを偏向させて走査しているが、これ
は、電気光学材料102及び被測定物をX軸線方向及び
Y軸線方向に移動させることによって電気光学材料10
2を走査するようにしてもよい。 この場合、光源73、偏光子104からの光ビームは、
可動ミラー105.106あるいは音響光学偏向器を介
さすに、ビームスプリッタ107から電気光学材料10
2に偏光されずに直接入射するようになっている。なお
、電気光学材料102に入射する光ビームは十分に絞ら
れた状態となっている。一方、コンピュータ111によ
り制御される駆動回路を介して、電気光学材料102及
び被測定物をX軸線方向、Y軸線方向にそれぞれ移動さ
せるモータテーブルを駆動させる。 なお、上記上述の説明では電気光学材料102と被測定
物の両方を移動させるとしたが、被測定物だけを移動さ
せてもよい。 次に、第18図を参照して電圧検出装置の第6実施例を
説明する。 第18図の電圧検出装置114では、前記第16図の実
施例と同様に電気光学材料102は、その断面が被測定
物であるIC56等の複数の二次元的位置を覆う大きさ
に切出されている。電気光学材料102の底面には、金
属あるいは誘電体多層膜の反射鏡103か形成されてい
る。 又電圧検出装?1fl14は、低ノイズパルス光源73
からの光ビームBMから所定の偏光成分を抽出する偏光
子104と、偏光子104により抽出された所定の偏光
成分をもつ光ビームを格子状パターンの多数の光ビーム
B M i jに分割するマイクロレンズアレイ115
と、マイクロレンズアレイ115で分割された格子状パ
ターンの多数の光ビームB M i jを電気光学材料
102に入射光として入射させると共に電気光学材料1
02の底面に形成された反射鏡103で反射され電気光
学材料102から出力される格子状パターンの多数の出
射光5Gi−を電圧検出のために分割するビームスプリ
ッタ107と、ビームスプリッタ107からの出射光S
 G i jのうち所定の偏光成分の光ビームだけを通
過させる検光子10つと、検光子109を通過した出射
光が入射する検出器116とを備えている。 マイクロレンズアレイ115は、特定の方向に整列した
複数の第1のロッドレンズ115Aと、第1のロッドレ
ンズとは直交する方向に整列した複数の第2のロッドレ
ンズ115Bとが積み重なって構成されており、これに
より光ビームは格子状に分割されることになる。 又検出器116は、CCDカメラ、フォトダイオードア
レイ、ビジコンカメラなどの二次元の光検出器あるいは
ストリークカメラなどの高速応答検出器で構成されてい
る。 このような構成の電圧検出装置114では、電気光学材
料102は、その断面がIC56の複数の二次元的位置
を覆う大きさに切出されているので、IC56の複数の
二次元的位置の電圧により、これらの二次元的位置に対
応した電気光学材f1102の局所的部分は屈折率か変
化するようになっている。 従って、マイクロレンズアレイ115で分割された所定
の偏光成分をもつ格子状パターンの多数の光ビームB 
M r−が電気光学材料102内の格子状部分を進むと
きに、これらの多数の光ビームB M i jは格子状
部分の直下のIC56の格子状位置の電圧による電気光
学材料102内の格子状部分の屈折率変化により偏光状
態がそれぞれ変化して電気光学材料102から出射光と
して出力される。これらの出射光は更にビームスプリッ
タ107を介して検光子109に加わる。検光子109
か例えば偏光子104の偏光成分と直交する偏光成分の
光ビームだけを通過させるように構成されているとする
と、偏光状態が変化して検光子109に入射する各出射
光S G i jは、検光子109により、強度がsi
n’  C(π/2) −V; −/■o〕に比例して
検出器116に加わることになる。ここでVijはIC
56の二次元的な格子状位置(i、j)の電圧、VOは
半波長電圧である。 このように、各出射光の強度は、IC56の各格子状位
置の電圧変化に伴う電気光学材料102の局所的部分の
屈折率変化によって変わるので、これに基づ°き検出器
116においてIC56などの被測定物の全ての二次元
的位置のうちで二次元的な格子状位置の電圧だけを同時
に検出することかできる。 この実施例では、マイクロレンズアレイ115を用いて
二次元的な格子状パターンの多数の光ビームB M i
 jを作り、これらの光ビームを電気光学材料102に
入射させて被測定物の二次元的な格子状位置の電圧を検
出するようにしたが、更に被測定物の任意の二次元的位
置の電圧を検出することを望む場合がある。 このような場合は、例えば、マイクロレンズアレイ11
5の後方に、板状のマスクを設置し、このマスクによっ
て所望の光ビームだけを取出して電気光学材料102へ
入射させることにより、測定物の任意の二次元的位置の
電圧を検出することができる。 又、マイクロレンズアレイ115のかわりに電気光学材
料102の特定の二次元的部分にたけ光ビームが結像す
るようホログラム記録されたホログラフィックレンズを
用いてもよい。 又、マイクロレンズアレイにかえて、空間光変調器を用
いてもよい。 次に第19図を参照して電圧検出装置の第7実緒例を説
明する。 第19図の電圧検出装置117でも、前記第16図及び
第18図の実施例と同様の電気光学材料102は、IC
56などの被測定物に接近させであるいはIC56に接
触させて固定されている。 この電気光学材料102は、その断面か被測定物の複数
の二次元的位置を覆う大きさに切出されている。又、電
気光学材料102の底面には、金属あるいは誘電体多層
膜の反射鏡103が形成されている。 又電圧検出装置117は、非常に短いパルス幅の光ビー
ムを出力する低ノイズパルス光源73と、この低ノイズ
パルス光源73からの光ビームを可変的に遅延させる可
変遅延手段118と、可変遅延手段118によって遅延
された光ビームを二次元的な広がりに拡大し平行光とす
る拡大光学系11つと、拡大光学系119により平行光
とされた光ビームから所定の偏光成分を抽出する偏光子
104と、偏光子104により抽出された所定の偏光成
分をもつ平行元部ち光ビームを電気光学材料102に入
射させると共に、電気光学材料102の底面に形成され
た反射鏡103で反射され電気光学材料102から出力
される出射光を電圧検出のために分割して結像光学系1
20に向かわせるビームスプリッタ107と、結像光学
系12からの出射光の位相を調節する位相補償器121
と5位相補償器121により位相の調節された出射光の
うち所定の偏光成分の光ビームだけを通過させる検光子
109と、検光子109を通過した出射光か入射する検
出器116とを係えている。 電気光学材料102に入射する平行光は、拡大光学系1
19により二次元的な広がりをもっており、所定の広が
りをもって電気光学材fl102に−mに入射するよう
になっている。又電気光学材料102に一様に入射した
平行光は、電気光学材料102の断面が被測定物の複数
の二次元的位置を覆う大きさに切出されているので、被
測定物であるIC56の複数の二次元的位置の電圧によ
る電気光学材料102のこれら二次元的位置に対応した
二次元的部分の屈折率変化によって偏光状態が変化し、
電気光学材料102から出射光とじて出力されるように
なっている。即ち電気光学材料102から出力される出
射光は、平行光と同じ広がりをもっており、その各部分
の偏光状態の変化が被測定物の各二次元的位置の電圧を
反映している。 位相補償器121は、出射光の位相を調節し、検光子1
09によって抽出される出射光の偏光成分を偏光子10
4によって抽出される平行光の偏光成分と所定の角度に
設定するものであり、検光子109によって抽出される
出射光の偏光成分を偏光子104によって抽出される平
行光の偏光成分と同じにしたりあるいは直交させたりす
ることができる。 検出器116は、CCDカメラ、フォトタイオードアレ
イ、ビジコンカメラなどの二次元検出器であって、検光
子109からの出射光強度を検出して電気光学材料10
2の屈折率変化から被測定物の二次元的位置の電圧を同
時に検出するようになっている。 低ノイズパルス光源73と二次元の検出器116とを組
合せて用いる場合には、被測定物の各二次元的位置の電
圧は光パルスに同期して周期的に変化するものでなけれ
ばならない、即ち低ノイズパルス光源73からの光ビー
ムをビームスプリッタ122で2つに分割し、一方をサ
ンプリング測定のために可変遅延手段118に入射させ
、他方を検出器123に入射して光電変換する。光電変
換された信号はトリガ回路124を介して駆動回路12
5に達して被測定物を光パルスに同期して周期的に動作
させる。このように繰返して変化する電圧をサンプリン
グを行うことにより検出する。 このサンプリングは、低ノイズパルス光源73からの光
ビームを可変遅延手段118によって徐々に遅延させる
ことによってなされ、このような可変遅延手段118の
制御は、コンピュータ111によってなされる。即ち、
検出器116によってIC56の各二次元的位置の電圧
をあるタイミングで検出した後、コンピュータ111は
このときの各二次元的位置の電圧をデータ処理し、メモ
リ(図示せず)に記憶すると共に駆動回路1.26を制
御し一駆動回FI@126により可変遅延手段115を
駆動して、低ノイズパルス光源73からの光ビームを遅
延させ、サンプリングのタイミングを少しすらすように
なっている。これにより、被測定物の各二次元的位置の
電圧の時間的変化を検出することかできる。 このような構成の電圧検出装置117では、ます位相補
償器121を調整して、検光子109 !:l:よって
抽出される出射光の偏光成分を偏光子104によって抽
出される平行光の偏光成分と直交させる。これにより、
電気光学材料102からの出射光の偏光状態が電気光学
材料102に入射する平行光と同じであるときく電気光
学材料102に電圧が加わっていないとき)、出射光が
検光子109を通過しないようにする。このように位相
補償器121を設定した後、被測定物の二次元的位置の
電圧測定を開始する。 電気光学材f1102は、その断面が被測定物(IC5
6)の各二次元的位置を覆う大きさに切出されているの
で、被測定物の各二次元的位置の電圧により、これらの
二次元的位置に対応した電気光学材料102の局所的部
分の屈折率が変化する。従って電気光学材料102に一
様に入射しな平行光は、被測定物の各二次元的位置に対
応した電気光学材料102の二次元的部分の屈折率変化
によって偏光状態が変化し、電気光学材料102から出
射光として出力される。これらの出射光は更に、ビーム
スプリッタ107、結像光学系120を介して位相補償
器121に加わり、位相補償器121で位相が調整され
て検光子109に入射する1位相補償器121は、検光
子109が偏光子104の偏光成分と直交する偏光成分
の光ビームだけを通過させるよう調整されているので、
検光子109に入射した各出射光の強度は、検光子10
9により sin’  ((π/2) ・Vt−/Vo
 :]に比例したものとなり検出器116に加わること
になる。ここでV i Jは被測定物の各二次元的位置
(i、j)の電圧、VOは半波長電圧である。 このように各出射光は、被測定物の各二次元的位置の電
圧変化に伴う電気光学材料102の局所的部分の屈折率
変化によって変わるので、これに基づき検出器116に
おいて集積回路などの被測定物の二次元的位置の電圧を
同時に検出することができる。 検出器116においであるタイミングでの被測定物の二
次元的位置の電圧を検出しなときにその結果はコンピュ
ータ111のメモリに記憶され、更に次のタイミングで
の電圧を検出するため、コンピュータ111は駆動回路
126を制御して可変遅延手段118を駆動し、低ノイ
ズパルス光源73からの光ビームを所定量遅延させサン
プリングのタイミングを少しすらして、同様の電圧検出
処理を繰返す、このようにして、被測定物の二次元的位
置の電圧の時間的変化をサンプリング測定する。サンプ
リング測定された結果は、コンピュータ111のメモリ
に記憶されているので、所定時間内のサンプリング測定
が終了した時点でコンピュータ111はデイスプレィ1
12にこれらの電圧検出結果を表示し、全ての処理を終
了する。 上述の実施例では、被測定物の二次元的位置の電圧だけ
を検出し、デイスプレィ112に表示するようにしてい
るが、使用者にとっては更にS積回路などの被測定物の
配線形状を同時に観測し、観測された配線形状に重畳さ
せて各二次元的位置の電圧を表示することを望む場合が
ある。 第20図は、被測定物の配線形状に重畳させて二次元的
位置の電圧を表示し得るようにした電圧検出装置の第8
実施例を示すブロック図である。 なお第20図において第19図と同様の箇所には同じ符
号を付して説明を省略する。 第20図の電圧検出装置130において、IC56等の
被測定物の配線形状を観測するためにパルス光あるいは
直流光を出力する観測用光源131が低ノイズパルス光
源73とは別に設けられている。観測用光源131から
出力される光ビームの波長は、低ノイズパルス光源73
から出力される光ビームの波長と異なっており、低ノイ
ズパルス光源73からの光ビームは電気光学材料102
の底面に形成された誘電体多層膜鏡103Aによって反
射されるが、光源11からの光ビームは誘電体多層膜鏡
を透過して被測定物の表面に入射するようになっている
。 観測用光源131からの光ビームと低ノイズパルス光源
73からの光ビームとは、コンピュータ111の制御の
下で切換手段133によって切換えられるようになって
おり、切換手段133は、被測定物の配線形状を観測す
る際には、観測用光源131からの光ビームを選択して
電気光学材料102を介して被測定物に入射させる一方
、被測定物の二次元的位置の電圧を検出する際には、低
ノイズパルス光源73からの光ビームを選択して電気光
学材f1102に入射させるようになっている。 又、位相補償器121は、コンピュータ111によって
調整されるようになっており、被測定物の配線形状を観
測するときには、検光子109が偏光子104の偏光成
分と同じ偏光成分の出射光を通過させるように調整され
、被測定物の二次元的位置の電圧を検出する際には、検
光子109か偏光子104の偏光成分と直交した偏光成
分の出射光を通過させるように調整されるようになって
いる。 このような構成の電圧検出装置130では、まず被測定
物の配線形状を観測するためにコンピュータ111は、
切換手段133を制御して観測用光源131からの光ビ
ームを被測定物の表面に平行光として入射させると共に
、検光子109が偏光子104の偏光成分と同じ偏光成
分の出射光を通過させるよう位相補償器121を調整す
る。 これにより観測用光源131からの光ビームは、可変遅
延手段118、拡大光学系119、偏光子104、ビー
ムスプリッタ107を介して電気光学材料102に平行
光として入射し、更に誘電体多層膜鏡103Aを透過し
て被測定物たるIC56の表面に入射する。被測定物の
表面に入射した平行光は被測定物の表面の配線形状、材
質により一部が反射されて誘電体多層膜鏡103A、電
気光学材料102を戻り、ビームスプリッタ107、結
像光学系120、位相補償器121を介して出射光とし
て検光子109に入射する。ところで位相補信器121
は、検光子109が偏光子104の偏光成分と同じ偏光
成分の出射光を通過させるように調整されているので、
検光子109に入射した出射光はそのママ検光子109
を通過してCODカメラなどの二次元の検出器116に
加わる6検出器116に加わった出射光は、被測定物の
表面の配線形状の可視像情報を有しているので、検出器
116では、これを光電変換し、配線形状の可視像デー
タを得ることができる。この可視像データは、コンピュ
ータ111に送られコンピュータ111のメモリ(図示
せず)に記憶される。 このようにして被測定物の配線形状の可視像データを得
な後、コンピュータ111は、可変遅延手段118を初
期設定し、切換手段133を制御して低ノイズパルス光
源73からの光ビームが電気光学材料102に平行光と
して入射するようにし、更に、検光子109が偏光子1
04の偏光成分と直交する偏光成分の出射光を通過させ
るように位相補償器121を調整して、被測定物の二次
元的位置の電圧を同時に検出する。この際、低ノイズパ
ルス光源73からの光ビームは電気光学材料102に平
行光として入射した後、誘電体多層膜鏡103Aにより
反射され、電気光学材料102の屈折率変化に伴って偏
光状態が変化し出射光として位相補償器121、検光子
109に入射する。検光子109では、所定の偏光成分
の出射光だけを通過させて二次元の検圧器116に入射
させる。検出器116では、可変遅延手段118で設定
されたタイミングにおける被測定物の二次元的位置の電
圧をサンプリングして同時に検出する。 1つのタイミングでの電圧検出結果はコンピュータ11
1に送られメモリに記憶される。しかる後、以前にメモ
リに記憶された被測定物の配線形状の可視像データに重
畳させて1つのタイミングでサンプリングされた被測定
物の二次元的位置の電圧検出結果をデイスプレィ112
に表示する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The first embodiment of the present invention embodies the basic configuration shown in FIG. 1, and as shown in FIG. A photodiode (PIN-PD) 43 and the PIN-PD
a first amplifier 46 that inverts and amplifies the photocurrent signal received by the PD 43 and changes the DC level of the output signal;
The stabilizing current modulation circuit 44 includes a second amplifier 48 that operates as an inverting current amplifier that inverts and amplifies the output of the first amplifier 46. A capacitor C2 is inserted into the feedback loop of the first amplifier 46, so that the time constant of the first amplifier 46 is longer than the repetition period of the pulsed light. Further, a diode D is provided in the feedback loop of the second amplifier 48 to set the minimum value of the bias current to zero and prevent a reverse bias current from flowing. Since the other points are the same as the basic configuration shown in FIG. 1, detailed explanation will be omitted. The operation of the first embodiment will be explained below. For example, when the pulsed light intensity of LD38 increases, the PIN
-The photocurrent of PD 43 increases, and the potential at point a increases. Then, the output voltage of the first amplifier 46 decreases, and as a result, the output current of the second amplifier 48 (the direction of the arrow in the figure is positive), that is, the bias tK decreases. Therefore, L.D.
The intensity of the output light at 38 is decreased and controlled to be constant. A specific example of the configuration of the first embodiment is shown in FIG. In this specific example, the amplifiers 46, 48 are comprised of individual transistors, capacitors, resistors, and the like. Further, one set of LD 38 and PIN-PD 43 is housed in the same package 50 to achieve miniaturization. Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In this second embodiment, the direct current (DC) bias current flowing from the current source 52 to the LD 38 is constant, and the photodetector 42
A stabilized electric pulse generator 4 whose amplitude can be controlled over a wide frequency band by amplifying the signal received by the amplifier 54
1 to modulate the amplitude of the pulse voltage applied to the LD 38. The stabilizing electric pulse generator 41 is a light intensity signal comparison port that compares the signal from the amplifier 54 with a level signal and makes constant DC components such as temperature change and temporal drift in the intensity of the LD pulsed light. 141A and a light intensity noise extraction circuit 4 that stabilizes AC components such as ripples that change rapidly.
1B, and an amplitude modulation port #141C that modulates the amplitude of the output pulse voltage based on a signal whose DC component is made constant by these circuits and whose noise is extracted. That is, when the intensity of the LD pulse light is strong, the amplitude of the pulse voltage is controlled to be reduced. In this way, the intensity of the LD pulsed light becomes constant and noise is also reduced. In the first and second embodiments, either the DC bias current or the amplitude of the pulse voltage is modulated, but both may be modulated simultaneously (third embodiment). In the case of the third embodiment, it is effective to separate the modulation bands of the two modulation methods.
kHz frequency is controlled by DC bias current, 1
The frequency higher than kt[z can be controlled by the amplitude of the pulse voltage. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail. In this fourth embodiment, the feedback system (photodetection-amplification-control) explained in the first and second embodiments is given a frequency characteristic, and the normalized noise obtained by this is shown in FIG. , the lock-in amplifier of the measurement system is synchronized at a frequency with little noise. Specifically, FIG. 6 shows a configuration example applied to non-contact E-0 sampling. In this configuration example, the LD
The laser beam (optical pulse for sampling) generated at
is guided to an optical probe 58 placed above the. This optical probe 58 includes, for example, a lens 58A and a half mirror 5.
It is composed of 8B and electro-optic crystal 58C, and the IC
Utilizing the change in the refractive index of the electro-optic crystal 58C due to the electric field generated on its surface by the current flowing through the electro-optic crystal 58C,
The optical pulse for sampling is modulated. The optical pulse modulated by the change in refractive index is detected by a photodetector 60 and outputted via a lock-in amplifier 62. The lock-in amplifier 62 and the IC drive circuit 8 @ 64, which performs on/off control of the electric circuit at the lock-in frequency, are controlled by the output of an oscillator 66 for controlling the on/off of electric pulses, and the IC drive circuit A synchronizing signal is output from 64 to the electric pulse generator 40. In this way, low-noise detection is possible. or,
Although reducing noise in a wide frequency range is generally an afterthought, reducing noise at a specific frequency can reduce the noise of the entire measurement system. In the above embodiments, the present invention was applied to E-0 sampling, but the scope of application of the present invention is not limited to this, and includes fluorescence lifetime measurement for measuring laser-excited fluorescence,
It is clear that the present invention can be similarly applied to evaluation of response characteristics of photoelectric detectors, OE ICs, etc., time-correlated photon counting methods using photomultiplier tubes, and the like. Next, an embodiment of a voltage detection device using the low-noise pulsed light source will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a partial block diagram showing an embodiment of a voltage detection device of the type that detects the voltage of the object to be measured by utilizing the change in the polarization state of the light beam depending on the voltage of a predetermined portion of the object to be measured. FIG. In FIG. 11, the voltage detection device 70 includes an optical probe 72
, a low-noise pulse light source 73 similar to that shown in FIGS. 1 to 4, and an optical fiber that guides the light beam output from the low-noise pulse light source 73 to the optical globe 72 via a condenser lens 74. 75, an optical fiber 77A that guides the reference light from the optical probe 72 to the photoelectric conversion element 77 via the collimator 76, and an optical fiber that guides the emitted light from the optical probe 72 to the photoelectric conversion element 80 via the collimator 79. 80A and a comparison circuit #181 for comparing the photoelectrically converted electrical signals from the photoelectric conversion elements 77 and 80. In the optical probe 72, two electro-optic materials 72A and 72B made of, for example, optically-axial crystal lithium tantalate (LiTaO3) are arranged. The electro-optic materials 72A and 72B are made of the same material (optically-axial crystal) and have equal lengths in the optical axis direction; The optical axes of the material 72B are arranged to be orthogonal to each other. A conductive electrode 82 is provided on the outer periphery of the electro-optic material 72A and a part of the outer periphery of the electro-optic material 72B.
A reflecting mirror 83 made of metal WiM or a dielectric multilayer film is attached to the tip of the electro-optic material f472B. The optical probe 72 further includes a collimator 84, condensing lenses 85 and 86, and a polarizer 8 for extracting only a light beam having a predetermined polarization component from the light beam from the collimator 84.
7, a polarizer 87 splits a light beam having a predetermined polarization component into a reference light and an incident light, and an electro-optic material 72
Eight beam splitters are provided for inputting the emitted light from A to the analyzer 88. The reference light and output light are
Optical fibers 77 via condensing lenses 85 and 86, respectively.
A, it is designed to be output to 80A. Also, the conductive diameter 82 is held at ground potential. As a result, no electric field exists within the electro-optic material 72A, so that the refractive index of the electro-optic material 72A does not change depending on the voltage at a predetermined portion of the object to be measured. Therefore, the polarization state of the light beam traveling through the electro-optic material 72A changes only by the phase difference due to the natural birefringence of the electro-optic material 72A. On the other hand, the electro-optic material 72B has the potential induced in the reflecting mirror 83 by the voltage at a predetermined portion of the object to be measured, and the conductive electrode 8.
The refractive index changes depending on the potential difference with the ground potential of No. 2. Therefore, the open state of the light beam traveling through the electro-optic material 72B changes depending on the voltage at a predetermined portion of the object to be measured, and also changes depending on the phase difference due to natural birefringence. Note that the optical axis of the electro-optic material 72A and the electro-optic material 72
Since the optical axes of B and B are perpendicular to each other as described above, the change in the polarization state of the light beam in the electro-optic material 72A due to natural birefringence and the natural birefringence in the polarization state of the light beam in the electro-optic material 72B. Changes based on are opposite to each other. In the voltage detection device 70 having such a configuration, the optical beam of a predetermined polarized light component output from the polarizer 87 enters the electro-optic material 72A as incident light via the beam splitter 89. The polarization state of the incident light that has entered the electro-optic material 72A changes due to the phase difference due to the natural birefringence of the electro-optic material 72A, and then enters the electro-optic material 72B from the electro-optic material 72A. By the way, since the lengths of the electro-optic material 72A and the electro-optic material 72B in the optical axis direction are equal to each other as described above, the polarization state of the incident light incident on the electro-optic material 72B is the natural birefringence of the electro-optic material 72B. The polarization state changes due to the refractive index change based on the potential of the reflecting mirror 83. Therefore, at the time when the incident light reaches the reflecting mirror 83, the polarization state of the incident light has changed in accordance with the change in the refractive index of the electro-optic material 72B based on the voltage at a predetermined portion of the object to be measured. The effect of phase difference due to refraction is removed. Also, when the incident light is reflected by the reflecting mirror 83 and returns to the electro-optic material 72B and the electro-optic material 72A as output light, the change in the polarization state due to the phase difference due to natural birefringence is canceled out, and the output light is The polarization state of the emitted light further changes in response to the change in the refractive index of the electro-optic material 72B based on the voltage of the object to be measured. Therefore, the polarization state of the output light that enters the analyzer 88 has changed from the polarization state of the input light that is split by the beam splitter 89, and this change is not affected by the phase difference due to the natural birefringence of the electro-optic material. It doesn't contain anything. In the voltage detection device 70 having such a configuration, the tip of the optical probe 72 is brought close to an object to be measured, such as an integrated circuit (not shown), during detection. As a result, the optical probe 7
The refractive index of the tip @ portion of the electro-optic material H72B of No. 2 changes. More specifically, in an optically axial crystal or the like, the difference between the refractive index of ordinary light and the refractive index of extraordinary light in a plane perpendicular to the optical axis changes. The light beam output from the low-noise pulse light source 73 passes through the condenser lens 74 and the optical fiber 75 to the light beam 72.
The light beam enters the collimator 84, and is further converted into a light beam with a predetermined polarization component intensity 2 by the polarizer 87.
2A and 72B. The intensity of the reference light and incident light split by eight beam splitters is I/2.
becomes. Since the refractive index of the tip 83 of the electro-optic material 72B changes depending on the voltage of the object to be measured as described above, the polarization state of the incident light incident on the electro-optic material 72B depends on the change in the refractive index at the tip. When the length of the tip of the electro-optic material 72B is 1, the polarization of the incident light is The state changes in proportion to the refractive index difference between the ordinary light and the extraordinary light due to the voltage and the length 2. The emitted light returned to the beam splitter 89 enters the analyzer 88. The intensity of the emitted light is set to I/4 by the beam splitter 89. For example, if the analyzer 88 is configured to pass only a light beam with a polarization component orthogonal to the polarization component of the polarizer 87. , the output light with an intensity of I/4 that changes its polarization state and enters the analyzer 88 is determined by the analyzer 88 to have an intensity of (I
/4) 5in2C(π/2)·V/Vo) and is applied to the photoelectric conversion element 80. Here, V is the voltage of the object to be measured, and VO is the half-wavelength voltage. In comparison FI@81, the intensity I/2 of the reference light photoelectrically converted in the photoelectric conversion element 77 and the intensity (I/4) of the output light photoelectrically converted in the photoelectric conversion element 80.
5in2 ((π/2) V/Vo) is compared. Intensity of emitted light (I/4) ・sin' ((π/2)
V/Vo) changes due to a change in the refractive index of the tip 83 of the electro-optic material 72B as the voltage changes, and therefore, based on this, the voltage of a predetermined portion of the object to be measured, for example, an integrated circuit, can be detected. In this way, the voltage detection device 70 shown in FIG. 11 detects the object to be measured based on the change in the refractive index of the tip of the electro-optic material 72B, which changes when the tip of the optical probe 72 approaches the object to be measured. Since the voltage of a predetermined part is detected, the optical globe 72 is used to detect the voltage of a minute part of an integrated circuit, which cannot be brought into contact with the ground, and which may affect the voltage to be measured by contacting the optical globe 72. It can be detected without causing any damage. In addition, a low-noise pulse light source 73 including a laser diode that outputs light pulses with a very short pulse width is used as a light source to sample the high-speed voltage changes of the object to be measured in a very short time width. It also becomes possible to detect changes with high precision. By the way, the optical probe 7 of the voltage detection device 70 in FIG.
Many of the electro-optic materials used in 2 have natural birefringence.4 For example, in the optically-axial crystal lithium tantalate (LiTaO3), the refractive index no for ordinary light and the refractive index ne for extraordinary light are A phase difference occurs due to natural birefringence that is proportional to the difference between the two. This phase difference due to natural birefringence occurs even when no voltage is applied to the optically axial crystal, and the polarization state changes due to this phase difference. Therefore, when attempting to accurately extract the voltage of the object to be measured by extracting only the change in the polarization state due to the change in the refractive index when a voltage is applied, it is necessary to cancel out the phase difference due to natural birefringence. Further, in order to detect the voltage at a predetermined portion of the object to be measured with high sensitivity, it is necessary to remove the DC component from the light emitted from the analyzer 88. More specifically, when the voltage to be measured at a given portion is a rapidly changing voltage superimposed on a DC voltage, we want to detect only the rapidly changing voltage component, so we remove changes in the polarization state that depend on the DC voltage. There is a need. For this reason, a phase compensator is provided between the beam splitter 89 and the electro-optic material, and by adjusting this phase compensator, changes in the polarization state of the output light output from the electro-optic material can be changed to the electro-optic material. There are devices that allow the phase compensator to be set only by the applied voltage, but even if the phase compensator is manually adjusted to a predetermined adjustment value at the start of voltage detection, subsequent temperature changes may cause the phase compensator to be set at the start of voltage detection. The problem is that the adjusted value is no longer appropriate, and accurate detection results cannot be obtained over the entire period of voltage detection. In the above embodiment, in addition to the electro-optic material 72B that is affected by the voltage of a predetermined portion of the object to be measured, an electro-optic material 72A made of the same material and having the same length in the optical axis direction is used. These electro-optic materials f172A,
The analyzer 8
The polarization state of the outgoing light incident on the electro-optic material 72B can be changed relative to the polarization state of the incoming light by an amount that depends only on the voltage applied to the electro-optic material 72B. Moreover, this does not require any complicated operation of adjusting the phase compensator at the start of voltage detection, and even if the temperature of the environment changes, the electro-optic material 72A and the electro-optic material fI
Since the phase difference due to natural birefringence with respect to 72B changes in exactly the same way, changes in the polarization state due to the phase difference due to natural birefringence can always be canceled out. In the above embodiment, compensation for the phase difference due to the natural birefringence of the electro-optic material is achieved by arranging the first and second electro-optic materials so that the optical axis is orthogonal to each other. For example, instead of making the optical axes of the electro-optic material 72C and the electro-optic material 72B orthogonal to each other as in the optical probe 90 of the second embodiment of the voltage detection device shown in FIG. It may be provided. Note that a conductive electrode 8 is provided on the outer circumference of the electro-optic material 72C1λ/2 plate 91 and a part of the outer circumference of the electro-optic material 72B.
2 is provided. The conductive type @82 is held at ground potential and there is no electric field within the electro-optic material 72C. FIG. 13 is a sectional view showing a main part of a third practical example of the voltage detection device according to the present invention. In the voltage detection device 92 of FIG. 13, the same low-noise pulse light source 73 as described above is used, and the lengths in the optical axis direction are equal to each other in the optical probe 93, as in the voltage detection device 70 of FIG. Two electro-optic materials 72A and 72B are provided with their optical axes perpendicular to each other, and a transparent electrode 94 is provided between the two electro-optic materials 72A and 72B. A transparent electrode 95 is provided on the opposite side to the side where the transparent electrode 95 is provided. The transparent electrodes 94, 95 are configured to transmit light incident on the electro-optic materials 72A, 72B and light emitted from the electro-optic materials 72A, 72B, and in use, the transparent electrodes 94 are held at a ground potential. , a variable voltage VB is applied to the transparent electrode 95. That is, the refractive index of the electro-optic material 72B changes depending on the potential difference between the voltage of the object to be measured and the ground potential of the transparent electrode 94, and the refractive index of the electro-optic material 72A changes depending on the difference between the variable voltage V applied to the transparent electrode 95 and the ground potential of the transparent electrode 94. The refractive index changes depending on the potential difference. Note that the transparent electrode 94 is arranged parallel to the reflecting mirror 83, and the lines of electric force from the object to be measured via the reflecting mirror 83 become parallel to the central axis of the electro-optic material 72B within the electro-optic material 72B. That's what I do. This makes the refractive index change uniform at all positions within the electro-optic material 72B. Similarly, the transparent electrode 95 and the transparent electrode 94
Since the lines of electric force within the electro-optic material 72A are parallel to the central axis of the electro-optic material 72A, the refractive index change is uniform at all positions within the electro-optic material 72A. I consider it a thing. In the voltage detection device 92 having such a configuration, the length of the electro-optic material 72A is made the same as the length of the electro-optic material 72B, similarly to the voltage detection device 70 of FIG.
Since the optical axes of the electro-optic material 2B and the electro-optic material 72A are orthogonal to each other, the phase difference due to natural birefringence can always be canceled out even if the environmental temperature changes. Further, by applying a predetermined voltage to the transparent electrode 95 for 7 days and causing a predetermined change in the refractive index in the electro-optic material 72A, the operating point is changed to the 14th point.
The DC component can be removed from the polarization state of the light emitted from the electro-optic material 72B by shifting the operating point P1 to P2 shown in the figure. Furthermore, when the temperature changes, the output light intensity at the operating point P2 changes accordingly, but by automatically changing the voltage VB to follow the temperature change and slightly moving the operating point P2, it is possible to prevent This compensates for fluctuations in the intensity of the emitted light. That is, by automatically changing the voltage according to temperature changes and changing the refractive index of the electro-optic material 72A, the output light intensity is prevented from changing due to temperature. According to this embodiment, the electro-optic material 72A can always cancel the phase difference due to natural birefringence, and at the same time, by applying the variable voltage vB to the transparent T&95, the DC component can be removed from the output intensity. By setting the operating point, it is possible to constantly compensate for the intensity of the emitted light from which the DC component has been removed from fluctuating due to temperature changes. Next, a fourth embodiment of the voltage detection device will be described with reference to FIG. 15. In the voltage detection device 96 of this embodiment, like the voltage detection device described above, an electro-optic material 97A having a tip 97B in the shape of a truncated cone is provided in the optical probe 97, for example, an optical-axial crystal of lithium tantalate (LTa03). ), lithium niobate (Li Nb Os ), etc., and a metal thin film reflecting mirror is provided at the tip 97B of the electro-optic material 97A to reflect the incident light IB having a predetermined polarization component as the output light RB. 98 are provided. Note that this metal thin film reflecting mirror 98 is adapted to reflect the incident light IB as described above and to induce a voltage in a predetermined portion of the object to be measured. Further, in this voltage detection device 96, the surface is a light globe 97.
A transparent electrode 99 perpendicular to the central axis yaA-A is provided above the electro-optic material 97A. It is assumed that an antireflection film is deposited on the transparent electrode 99. This transparent pole 99 allows the incident light IB and the reflected light RB to pass therethrough without having any effect on them, and also allows the electro-optic material 9 to pass through the incident light IB and the reflected light RB by applying a voltage to a predetermined portion of the object 6.
The refractive index change within 7A can be made uniform. In this embodiment, the low-noise pulsed light source 73 is used except that the optical probe 97 includes a single electro-optic material 9'7A, a reflecting mirror 98, and a transparent electrode 99.
, and other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG. 11, so illustration and explanation will be omitted. In the voltage detection device 96 having such a configuration, the optical probe 9
7 approaches the object to be measured 100, a voltage is induced in a predetermined portion of the object to be measured in the metal thin film reflecting mirror 98. That is, the metal thin film reflecting mirror 98 receives the voltage of the portion INAR of the object to be measured 100 immediately below it and the voltage of the portion INA.
A potential due to the voltage of the portion 0TAR outside R is induced. For example, when the nine transparent electrodes are held at a ground potential, electric lines of force ELNI are generated in the electro-optic material 97A based on the potential difference between the potential of the metal thin film reflector 98 and the ground potential of the transparent electrode 99.
is born. By the way, the electric line of force ELNI generated in the electro-optic material 97A is caused by the surface of the transparent T & 99 being the optical probe 1.
Since the transparent electrode 99 and the metal thin film reflector 98 are positioned parallel to each other,
It is parallel to the central axis AA of the electro-optic material 97A. As a result, the refractive index change of the electro-optic material 97A due to the electric line of force ELNI becomes uniform throughout, so that the polarization of the light beams, that is, the incident light IB and the reflected light RB, within the electro-optic material 97A becomes uniform. The component changes in accordance with the voltage of a predetermined portion of the object to be measured, and the voltage of the predetermined portion of the object to be measured 1o○ can be accurately detected. Note that in the optical probe 97 of the voltage detection device, a metal thin film reflecting mirror 98 is provided at the tip 97B of the electro-optic material 97A, but this may be a dielectric multilayer film. Next, a fifth embodiment of the voltage detection device will be described based on FIG. 16. In this voltage detection device 101, the electro-optic material 102 is
It is fixed close to or in contact with an object to be measured, such as an IC (integrated circuit) 56. This electro-optic material 102 has a columnar or plate-like shape, and its cross section is sufficiently larger than that of the electro-optic material housed in the optical probe of a conventional voltage detection device.
It is cut out to a size that covers multiple measurement positions of the IC 56. Note that a reflective mirror 103 made of metal or a dielectric multilayer film is formed on the bottom surface of the electro-optic material 102. If a metal reflecting mirror is formed, it is necessary to measure without contacting the IC 56 or to measure through an insulator placed on the surface of the IC 56. The voltage detection device 101 also includes a low-noise pulsed light source 73, a polarizer 104 for extracting a predetermined polarized light component from the light beam from the low-noise pulsed light source 73, and a polarizer 104 for extracting a predetermined polarized light component from the light beam from the low-noise pulsed light source 73. two movable mirrors 105.106 for guiding the light beam and a movable mirror 105.10
A beam splitter 107 makes the light beam guided by the electro-optic material 102 enter the electro-optic material 102 as incident light, and a beam splitter 107 splits the light emitted from the electro-optic material 102. It includes an analyzer 109 that extracts a predetermined polarized light component from emitted light, and a detector 110 into which the emitted light from the analyzer 109 enters. The results detected by the detector 110 are sent to the computer 111, where they are processed, stored in a memory (not shown), and displayed on the display 112 at the end of the voltage detection process. It has become so. By the way, in this voltage detection device 101, the electro-optic material f1
102 is cut out to a size that includes multiple measurement positions of the IC 56 as described above, and in order to sequentially detect the voltages of the multiple measurement positions of the IC 56, the incident light is The light is scanned in the axial direction and the Y-axis direction, and is sufficiently focused to enter the electro-optic material 102. A movable mirror 105 is provided for scanning in the X-axis direction, and a movable mirror 106 is provided for scanning in the Y-axis direction. That is, movable mirror 105.10
6 is a drive circuit 11 controlled by the computer 111 when the computer 111 determines that the detection of voltage at one measurement position of the IC 56 has been completed;
3 to sequentially scan the light beam in the X-axis direction and the Y-axis direction. In the voltage detection device 101 having such a configuration, a light beam from the low-noise pulsed light source 73 is extracted with a predetermined polarization component by a polarizer 104, guided by movable mirrors 105 and 106, and then passed through a beam splitter 107 to be sufficiently polarized. The light enters the electro-optic material 102 in a narrowed state. It is assumed that the movable mirrors 105 and 106 are initially set so that the incident light enters the position (X+, Y+) shown in FIG. 17, for example. Position of electro-optic material 102 (×1, V+
), the refractive index changes by a predetermined amount in response to the voltage of the object under test, so the incident light that enters the position (x1, V+) changes its polarization according to the change in the refractive index. The light changes depending on the state of the light, is reflected by the reflecting mirror 103, is outputted as light from the electro-optic material 102, and is applied to the detector 110 via the beam splitter 107 and the analyzer 109. Detector 11
0, the voltage at the measurement position of the IC 56 directly below the position (X+, V+) of the electro-optic material 102 is detected and sent to the computer 111. The computer 111 performs predetermined data processing on the voltage at the measurement position of the IC 56 directly below the detected position (×1, Vl) and stores it in a memory (not shown). In order to detect the potential at the measurement position of the IC 56 directly below the next scanning position, the drive circuit 113 is controlled to drive the movable mirror 105. As a result, the movable mirror 105 moves in the X-axis direction so that the incident light is incident on the next scanning position of the electro-optic material 102, and the same voltage detection process as described above is performed. In this way, the movable mirror 105 moves sequentially in the X-axis direction, and the incident light is directed to the position (xn
, y+), and the position (xn, y+
), the computer 111 detects the voltage at the measurement position of the IC 56 directly below the portion y.
In order to scan in the X-axis direction in 2, the drive circuit 11
3 to drive the movable mirrors 105 and 106. As a result, the movable mirror 106 is set so that the incident light enters the next scanning position y2 in the YIFllI line direction, and by sequentially moving the movable mirror 105 from position x1 to position xn, the electro-optic material 102 is Position (X+, V2)
From position (Xn, y2), voltage detection processing similar to that described above is performed. In this way, the movable mirror 106 is set so that the incident light enters the scanning position Vm in the Y-axis direction, and the movable mirror 106
5 from position WX+ to position
By detecting the voltage at each position up to ym), voltage detection at a plurality of measurement positions of the IC 56 is completed. Incidentally, when the voltage detection is completed, the voltage detection results at each measurement position stored in the memory of the computer 111 are displayed on the display 112. As described above, in the voltage detection device 101 of the embodiment, with the electro-optic material 102 fixed, a focused light beam is sequentially scanned and incident on the electro-optic material 102, thereby measuring a plurality of measurement positions of the IC 56. Voltage can be detected. Note that an acousto-optic deflector may be used instead of the movable mirrors 105 and 106. The acousto-optic deflector is driven by a drive circuit controlled by the computer 111, and directs the light beam from the polarizer 104 to the X-axis. direction and the Y-axis direction. As a result, in exactly the same manner as the voltage detection device 101 shown in FIG.
It is possible to detect voltages at multiple measurement positions of an object to be measured such as No. 6. Further, the voltage detection device 101 scans by deflecting the light beam from the low-noise pulse light source 73, which moves the electro-optic material 102 and the object to be measured in the X-axis direction and the Y-axis direction. By electro-optic material 10
2 may be scanned. In this case, the light beams from the light source 73 and the polarizer 104 are
The electro-optic material 10 is transferred from the beam splitter 107 via a movable mirror 105, 106 or an acousto-optic deflector.
2, the light is directly incident without being polarized. Note that the light beam incident on the electro-optic material 102 is in a sufficiently focused state. On the other hand, a motor table that moves the electro-optic material 102 and the object to be measured in the X-axis direction and the Y-axis direction is driven via a drive circuit controlled by the computer 111. Note that in the above description, both the electro-optic material 102 and the object to be measured are moved, but only the object to be measured may be moved. Next, a sixth embodiment of the voltage detection device will be described with reference to FIG. In the voltage detection device 114 shown in FIG. 18, the electro-optic material 102 is cut to a size that covers a plurality of two-dimensional positions of the IC 56, etc., which is the object to be measured, as in the embodiment shown in FIG. 16. has been done. A reflective mirror 103 made of metal or a dielectric multilayer film is formed on the bottom surface of the electro-optic material 102 . Also, voltage detection device? 1fl14 is a low noise pulse light source 73
a polarizer 104 for extracting a predetermined polarization component from the light beam BM from the polarizer 104, and a micro-polarizer for dividing the light beam having the predetermined polarization component extracted by the polarizer 104 into a large number of light beams B M i j in a grid pattern. Lens array 115
A large number of light beams B M i j in a lattice pattern divided by the microlens array 115 are incident on the electro-optic material 102 as incident light, and the electro-optic material 1
A beam splitter 107 that splits a large number of emitted lights 5Gi- in a lattice pattern reflected by a reflecting mirror 103 formed on the bottom surface of the electro-optic material 102 and outputted from the electro-optic material 102 for voltage detection; Light S
It includes 10 analyzers that allow only light beams of predetermined polarization components to pass among G i j , and a detector 116 into which the emitted light that has passed through the analyzer 109 enters. The microlens array 115 is configured by stacking a plurality of first rod lenses 115A aligned in a specific direction and a plurality of second rod lenses 115B aligned in a direction orthogonal to the first rod lenses. As a result, the light beam is divided into a grid pattern. The detector 116 is composed of a two-dimensional photodetector such as a CCD camera, a photodiode array, or a vidicon camera, or a high-speed response detector such as a streak camera. In the voltage detection device 114 having such a configuration, the electro-optic material 102 has a cross section cut out to a size that covers a plurality of two-dimensional positions of the IC 56, so that voltages at a plurality of two-dimensional positions of the IC 56 can be detected. Therefore, the refractive index of the local portion of the electro-optic material f1102 corresponding to these two-dimensional positions changes. Therefore, a large number of light beams B in a lattice pattern having predetermined polarization components are divided by the microlens array 115.
As M r- travels through the grid section in the electro-optic material 102, these multiple light beams B M ij travel through the grid section in the electro-optic material 102 due to the voltages at the grid positions of the IC 56 directly below the grid section. The polarization state changes due to the change in the refractive index of the shaped portion, and the light is output from the electro-optic material 102 as light. These emitted lights are further applied to an analyzer 109 via a beam splitter 107. Analyzer 109
For example, if the configuration is such that only a light beam with a polarization component perpendicular to the polarization component of the polarizer 104 is passed through, each output light S G i j whose polarization state changes and enters the analyzer 109 is as follows. The analyzer 109 determines the intensity of si
n'C(π/2) -V; -/■o] will be applied to the detector 116 in proportion to. Here Vij is IC
The voltage at 56 two-dimensional grid positions (i, j), VO, is a half-wave voltage. In this way, the intensity of each emitted light changes depending on the change in the refractive index of the local portion of the electro-optic material 102 due to the change in voltage at each grid position of the IC 56. Of all the two-dimensional positions of the object to be measured, only the voltages at the two-dimensional grid positions can be detected simultaneously. In this embodiment, a microlens array 115 is used to create a large number of light beams B M i in a two-dimensional grid pattern.
j, and these light beams are incident on the electro-optic material 102 to detect the voltage at a two-dimensional grid position of the object to be measured. One may wish to detect voltage. In such a case, for example, the microlens array 11
A plate-shaped mask is installed at the rear of 5, and by using this mask only a desired light beam is extracted and made to enter the electro-optic material 102, it is possible to detect the voltage at any two-dimensional position of the object to be measured. can. Further, instead of the microlens array 115, a holographic lens recorded with a hologram so that a radiation beam is focused on a specific two-dimensional portion of the electro-optic material 102 may be used. Also, a spatial light modulator may be used instead of the microlens array. Next, a seventh example of the voltage detection device will be explained with reference to FIG. In the voltage detection device 117 of FIG. 19, the electro-optic material 102 similar to the embodiments of FIGS. 16 and 18 is
56 or the like, or is fixed in contact with the IC 56. This electro-optic material 102 is cut out to a size that covers a plurality of two-dimensional positions of the object to be measured. Further, on the bottom surface of the electro-optic material 102, a reflecting mirror 103 made of metal or a dielectric multilayer film is formed. Further, the voltage detection device 117 includes a low-noise pulse light source 73 that outputs a light beam with a very short pulse width, a variable delay means 118 that variably delays the light beam from the low-noise pulse light source 73, and a variable delay means. 11 expansion optical systems that expand the light beam delayed by the expansion optical system 118 into a two-dimensional spread and make it parallel light; and a polarizer 104 that extracts a predetermined polarization component from the light beam that has been made parallel light by the expansion optical system 119. A parallel light beam having a predetermined polarization component extracted by a polarizer 104 is made incident on the electro-optic material 102, and is reflected by a reflecting mirror 103 formed on the bottom surface of the electro-optic material 102. The light output from the imaging optical system 1 is split for voltage detection.
20, and a phase compensator 121 that adjusts the phase of the light emitted from the imaging optical system 12.
5. An analyzer 109 that allows only a light beam of a predetermined polarization component to pass through the output light whose phase has been adjusted by the phase compensator 121, and a detector 116 that receives the output light that has passed through the analyzer 109. There is. The parallel light incident on the electro-optic material 102 is transmitted through the magnifying optical system 1
19, it has a two-dimensional spread, and is made to be incident on the electro-optical material fl102 at -m with a predetermined spread. Furthermore, since the cross section of the electro-optic material 102 is cut out to a size that covers a plurality of two-dimensional positions of the object to be measured, the collimated light that has uniformly entered the electro-optic material 102 is transmitted to the IC 56 that is the object to be measured. The polarization state changes due to a change in the refractive index of a two-dimensional portion of the electro-optic material 102 corresponding to these two-dimensional positions due to voltages at a plurality of two-dimensional positions,
The electro-optic material 102 outputs the emitted light. That is, the light emitted from the electro-optic material 102 has the same spread as parallel light, and changes in the polarization state of each part reflect the voltage at each two-dimensional position of the object to be measured. The phase compensator 121 adjusts the phase of the emitted light and the analyzer 1
The polarized light component of the emitted light extracted by the polarizer 10
4, the polarization component of the emitted light extracted by the analyzer 109 is set to be the same as the polarization component of the parallel light extracted by the polarizer 104. Or they can be orthogonal. The detector 116 is a two-dimensional detector such as a CCD camera, a photodiode array, or a vidicon camera, and detects the intensity of the light emitted from the analyzer 109 to detect the electro-optic material 10.
The voltage at the two-dimensional position of the object to be measured is simultaneously detected from the two changes in the refractive index. When the low-noise pulsed light source 73 and the two-dimensional detector 116 are used in combination, the voltage at each two-dimensional position of the object to be measured must change periodically in synchronization with the optical pulse. That is, the light beam from the low-noise pulsed light source 73 is split into two by the beam splitter 122, one of which is incident on the variable delay means 118 for sampling measurement, and the other is incident on the detector 123 for photoelectric conversion. The photoelectrically converted signal is sent to the drive circuit 12 via the trigger circuit 124.
5, the object to be measured is operated periodically in synchronization with the optical pulse. The voltage that repeatedly changes in this way is detected by sampling. This sampling is performed by gradually delaying the light beam from the low noise pulsed light source 73 by a variable delay means 118, which is controlled by the computer 111. That is,
After the detector 116 detects the voltage at each two-dimensional position of the IC 56 at a certain timing, the computer 111 processes the voltage at each two-dimensional position at this time, stores it in a memory (not shown), and drives it. The circuit 1.26 is controlled and the variable delay means 115 is driven by one driving cycle FI@126 to delay the light beam from the low-noise pulse light source 73 and slightly delay the sampling timing. This makes it possible to detect temporal changes in voltage at each two-dimensional position of the object to be measured. In the voltage detection device 117 having such a configuration, the phase compensator 121 is adjusted and the analyzer 109! :l: Therefore, the polarization component of the output light to be extracted is made orthogonal to the polarization component of the parallel light extracted by the polarizer 104. This results in
When the polarization state of the emitted light from the electro-optic material 102 is the same as the parallel light incident on the electro-optic material 102 (when no voltage is applied to the electro-optic material 102), the emitted light is prevented from passing through the analyzer 109. Make it. After setting the phase compensator 121 in this way, voltage measurement at the two-dimensional position of the object to be measured is started. The electro-optical material f1102 has a cross section that corresponds to the object to be measured (IC5
6), so that the voltage at each two-dimensional position of the object to be measured causes a local portion of the electro-optic material 102 corresponding to these two-dimensional positions to be cut out. The refractive index of changes. Therefore, the polarization state of parallel light that is not uniformly incident on the electro-optic material 102 changes due to the change in the refractive index of the two-dimensional portion of the electro-optic material 102 corresponding to each two-dimensional position of the object to be measured, and The light is output from the material 102 as emitted light. These emitted lights further enter the phase compensator 121 via the beam splitter 107 and the imaging optical system 120, and the phase is adjusted by the phase compensator 121 and enters the analyzer 109. Since the photon 109 is adjusted to pass only the light beam with a polarization component perpendicular to the polarization component of the polarizer 104,
The intensity of each output light that entered the analyzer 109 is
9, sin' ((π/2) ・Vt-/Vo
:] and is applied to the detector 116. Here, V i J is the voltage at each two-dimensional position (i, j) of the object to be measured, and VO is the half-wavelength voltage. In this way, each emitted light changes depending on the refractive index change of the local part of the electro-optic material 102 due to the voltage change at each two-dimensional position of the object to be measured. The voltage at the two-dimensional position of the object to be measured can be detected simultaneously. When the detector 116 does not detect the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured at a certain timing, the result is stored in the memory of the computer 111, and in order to detect the voltage at the next timing, the computer 111 controls the drive circuit 126 to drive the variable delay means 118, delays the light beam from the low-noise pulse light source 73 by a predetermined amount, slightly delays the sampling timing, and repeats the same voltage detection process. Then, the temporal change in voltage at the two-dimensional position of the object to be measured is sampled and measured. The sampling measurement results are stored in the memory of the computer 111, so when the sampling measurement within a predetermined period of time is completed, the computer 111 displays the display 1.
These voltage detection results are displayed on 12, and all processing is completed. In the above-mentioned embodiment, only the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured is detected and displayed on the display 112, but it is useful for the user to simultaneously check the wiring shape of the object to be measured, such as an S product circuit. There are cases where it is desired to observe and display the voltage at each two-dimensional position by superimposing it on the observed wiring shape. FIG. 20 shows the eighth voltage detection device that can display the voltage at a two-dimensional position by superimposing it on the wiring shape of the object to be measured.
It is a block diagram showing an example. Note that in FIG. 20, the same parts as in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted. In the voltage detection device 130 shown in FIG. 20, an observation light source 131 that outputs pulsed light or DC light is provided separately from the low-noise pulsed light source 73 in order to observe the wiring shape of an object to be measured such as an IC 56. The wavelength of the light beam output from the observation light source 131 is the same as that of the low-noise pulse light source 73.
The wavelength of the light beam from the low-noise pulsed light source 73 is different from that of the light beam output from the electro-optic material 102.
The light beam from the light source 11 is transmitted through the dielectric multilayer mirror 103A formed on the bottom surface of the dielectric multilayer mirror 103A and is incident on the surface of the object to be measured. The light beam from the observation light source 131 and the light beam from the low-noise pulse light source 73 are switched by a switching means 133 under the control of the computer 111. When observing the shape, a light beam from the observation light source 131 is selected and made to enter the object to be measured via the electro-optic material 102, while when detecting the voltage at the two-dimensional position of the object. The light beam from the low-noise pulsed light source 73 is selected and made to enter the electro-optic material f1102. Further, the phase compensator 121 is adjusted by the computer 111, and when observing the wiring shape of the object to be measured, the analyzer 109 passes the emitted light having the same polarization component as the polarization component of the polarizer 104. When detecting the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured, it is adjusted so that the emitted light having a polarization component orthogonal to the polarization component of the analyzer 109 or polarizer 104 passes through. It has become. In the voltage detection device 130 having such a configuration, the computer 111 first observes the wiring shape of the object to be measured.
The switching means 133 is controlled so that the light beam from the observation light source 131 is incident on the surface of the object to be measured as parallel light, and the analyzer 109 passes the emitted light having the same polarization component as the polarization component of the polarizer 104. Adjust the phase compensator 121. As a result, the light beam from the observation light source 131 enters the electro-optic material 102 as parallel light via the variable delay means 118, the magnifying optical system 119, the polarizer 104, and the beam splitter 107, and further enters the dielectric multilayer mirror 103A. and enters the surface of the IC 56, which is the object to be measured. A portion of the parallel light incident on the surface of the object to be measured is reflected by the wiring shape and material on the surface of the object to be measured, returns to the dielectric multilayer mirror 103A, the electro-optic material 102, and passes through the beam splitter 107 and the imaging optical system. 120, and enters the analyzer 109 as output light via the phase compensator 121. By the way, the phase compensator 121
Since the analyzer 109 is adjusted to pass the emitted light having the same polarization component as the polarization component of the polarizer 104,
The output light that entered the analyzer 109 is the mother analyzer 109.
The emitted light that passes through the detector 116 and is applied to a two-dimensional detector 116 such as a COD camera has visible image information of the wiring shape on the surface of the object to be measured. Now, by photoelectrically converting this, visible image data of the wiring shape can be obtained. This visible image data is sent to computer 111 and stored in computer 111's memory (not shown). After obtaining visible image data of the wiring shape of the object to be measured in this manner, the computer 111 initializes the variable delay means 118 and controls the switching means 133 so that the light beam from the low-noise pulse light source 73 is The electro-optic material 102 is made to enter parallel light, and the analyzer 109 is made to enter the polarizer 1.
The phase compensator 121 is adjusted so as to pass the emitted light of the polarization component orthogonal to the polarization component of 04, and the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured is simultaneously detected. At this time, the light beam from the low-noise pulsed light source 73 enters the electro-optic material 102 as parallel light, and then is reflected by the dielectric multilayer mirror 103A, and the polarization state changes as the refractive index of the electro-optic material 102 changes. The emitted light enters the phase compensator 121 and the analyzer 109 as emitted light. The analyzer 109 allows only the emitted light of a predetermined polarized component to pass through and enter the two-dimensional pressure detector 116 . The detector 116 samples and simultaneously detects the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured at the timing set by the variable delay means 118. The voltage detection result at one timing is displayed on the computer 11.
1 and stored in memory. Thereafter, the voltage detection results at the two-dimensional position of the object to be measured, which are sampled at one timing, are displayed on the display 112 by superimposing them on the visible image data of the wiring shape of the object to be measured that has been previously stored in the memory.
to be displayed.

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

第1図は、本発明に係るレーザダイオード(LD)を用
いた低ノイズパルス光源の基本構成の一例を示すブロッ
ク線図、 第2図は、本発明の第1実施例の構成を示す回路図2 第3図は、第1実施例の具体的構成の例を示す回路図、 第4図は、本発明の第2実施例の構成を示すブロック線
図、 第5図は、本発明の第4実施例の原理を説明するための
線図、 第6図は、第4実施例を用いたE−0サンプリング装置
の一例の構成を示すブロック線図、第7図は、従来技術
の問題点を説明するための、透過率測定装置の一例の構
成を示すブロック線図、第8図は、第7図の装置で用い
られているLDパルス光源の構成の例を示すブロック線
図、第9図は、従来例及び本発明の実施例におけるLD
パルス光のノイズレベルの周波数特性を比較して示す線
図、 第10図は、第9図のデータを得るために用いたノイズ
成分測定装置の一例を示すブロック線図、第11図は、
本発明に係る電圧検出装置の第1実施例を示す一部ブロ
ック図を含む断面図、第12図及び第13図は、同第2
及び第3実施例を示す断面図、 第14図は、出射光強度の電圧依存性を説明するための
線区、 第15図は、電圧検出装置の第4実施例の要部を示す正
面図、 第16図は、電圧検出装置の第5実施例を示すブロック
図、 第17図は、同実施例における操作の仕方を説明するた
めの線図、 第18図は、電圧検出装置の第6実施例を示す斜視図、 第19図及び第20図は、電圧検出装置の第7及び第8
実施例を示すブロック図である。 10・・・試料、 38・・・レーザダイオード(LD)、40・・・電気
パルス発生器、 41・・・安定化電気パルス発生器、 42・・・光検出器− 43・・・ビンフォトタイオード(PIN−PD)、4
4・・・安定化電流変調回路、 46.48.54・・・アンプ、 50・・・パッケージ、 52・・・電流源、 56.100・・・被測定物、 62・・・ロックインアンプ、 70.92.96.101.114. 117.130・・・電圧検出装置、 72.90.93.97・・・光プローブ、72A、7
2B、96A、102・・・電気光学材料、73・・・
低ノイズパルス光源、 82・・・導電性電極、 83.98.103.103A・・・反射鏡、91・・
・λ/2板、 94.95.99・・・透明電極、 97A・・・先端部、 105.106・・・可動ミラー 110.116・・・検出器、 5・・・マイクロレンズアレイ 8・・・可変遅延手段、 1・・・位相補償器、 1・・・観測用光源。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the basic configuration of a low-noise pulsed light source using a laser diode (LD) according to the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention. 2. FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a specific configuration of the first embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention. A diagram for explaining the principle of the fourth embodiment, FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an example of an E-0 sampling device using the fourth embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing the problems of the prior art. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of an example of a transmittance measuring device for explaining the above. FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the LD pulse light source used in the device of FIG. The figure shows an LD in a conventional example and an embodiment of the present invention.
A diagram showing a comparison of the frequency characteristics of the noise level of pulsed light; FIG. 10 is a block diagram showing an example of the noise component measuring device used to obtain the data in FIG. 9; FIG.
A sectional view including a partial block diagram showing the first embodiment of the voltage detection device according to the present invention, FIG. 12 and FIG.
and a sectional view showing the third embodiment; FIG. 14 is a line section for explaining the voltage dependence of the emitted light intensity; FIG. 15 is a front view showing the main parts of the fourth embodiment of the voltage detection device. , FIG. 16 is a block diagram showing the fifth embodiment of the voltage detection device, FIG. 17 is a diagram for explaining the operation method in the same embodiment, and FIG. 18 is a block diagram showing the sixth embodiment of the voltage detection device. The perspective view of the embodiment, FIGS. 19 and 20, show the seventh and eighth voltage detection devices.
It is a block diagram showing an example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Sample, 38... Laser diode (LD), 40... Electric pulse generator, 41... Stabilized electric pulse generator, 42... Photodetector- 43... Vinphoto Diode (PIN-PD), 4
4... Stabilized current modulation circuit, 46.48.54... Amplifier, 50... Package, 52... Current source, 56.100... DUT, 62... Lock-in amplifier , 70.92.96.101.114. 117.130... Voltage detection device, 72.90.93.97... Optical probe, 72A, 7
2B, 96A, 102... Electro-optic material, 73...
Low noise pulse light source, 82... Conductive electrode, 83.98.103.103A... Reflector, 91...
・λ/2 plate, 94.95.99... Transparent electrode, 97A... Tip, 105.106... Movable mirror 110.116... Detector, 5... Microlens array 8. ...Variable delay means, 1.. Phase compensator, 1.. Observation light source.

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)繰返しパルス光を発生するレーザダイオードと、 これを駆動する電気パルス発生器と、 前記レーザダイオードにバイアス電流を流す電流源と、 前記レーザダイオードの発光の一部を検出する光検出器
とを備え、 該光検出器の出力信号に応じて、前記パルス光の光強度
が一定で、且つ、その光強度ノイズが少なくなるように
、前記電流源のバイアス電流を広い周波数帯域にわたっ
て変調制御することを特徴とする、レーザダイオードを
用いた低ノイズパルス光源。
(1) A laser diode that repeatedly generates pulsed light, an electric pulse generator that drives the laser diode, a current source that supplies a bias current to the laser diode, and a photodetector that detects a portion of the light emitted from the laser diode. The bias current of the current source is modulated and controlled over a wide frequency band according to the output signal of the photodetector so that the light intensity of the pulsed light is constant and the light intensity noise is reduced. A low-noise pulsed light source using a laser diode.
(2)繰返しパルス光を発生するレーザダイオードと、 これを駆動する電気パルス発生器と、 前記レーザダイオードにバイアス電流を流す電流源と、 前記レーザダイオードの発光の一部を検出する光検出器
とを備え、 該光検出器の出力信号に応じて、前記パルス光の光強度
が一定で、且つ、その光強度ノイズが少なくなるように
、前記電気パルス発生器で発生するパルス信号の振幅を
広い周波数帯域にわたつて変調制御することを特徴とす
る、レーザダイオードを用いた低ノイズパルス光源。
(2) a laser diode that repeatedly generates pulsed light; an electric pulse generator that drives the laser diode; a current source that supplies a bias current to the laser diode; and a photodetector that detects a portion of the light emitted from the laser diode. In accordance with the output signal of the photodetector, the amplitude of the pulse signal generated by the electric pulse generator is widened so that the light intensity of the pulsed light is constant and the light intensity noise is reduced. A low-noise pulsed light source using a laser diode that is characterized by modulation control over a frequency band.
(3)繰返しパルス光を発生するレーザダイオードと、 これを駆動する電気パルス発生器と、 前記レーザダイオードにバイアス電流を流す電流源と、 前記レーザダイオードの発光の一部を検出する光検出器
とを備え、 該光検出器の出力信号に応じて、前記パルス光の光強度
が一定で、且つ、その光強度ノイズが少なくなるように
、所定周波数以下の帯域では、前記電流源のバイアス電
流を変調制御し、所定周波数以上の帯域では、前記電気
パルス発生器で発生するパルス信号の振幅を変調制御す
ることを特徴とする、レーザダイオードを用いた低ノイ
ズパルス光源。
(3) a laser diode that repeatedly generates pulsed light; an electric pulse generator that drives the laser diode; a current source that supplies a bias current to the laser diode; and a photodetector that detects a portion of the light emitted from the laser diode. In accordance with the output signal of the photodetector, the bias current of the current source is adjusted in a band below a predetermined frequency so that the light intensity of the pulsed light is constant and the light intensity noise is reduced. A low-noise pulsed light source using a laser diode, characterized in that modulation is controlled, and in a band above a predetermined frequency, the amplitude of a pulse signal generated by the electric pulse generator is modulated and controlled.
(4)請求項1乃至3のいずれか1項において、前記電
気パルス発生器が、ステップリカバリダイオードを用い
たものであることを特徴とする、レーザダイオードを用
いた低ノイズパルス光源。
(4) A low-noise pulse light source using a laser diode according to any one of claims 1 to 3, wherein the electric pulse generator uses a step recovery diode.
(5)請求項1乃至3のいずれか1項において、前記光
検出器が、レーザダイオードと1組にして同一パッケー
ジ内に組込まれたものであることを特徴とする、レーザ
ダイオードを用いた低ノイズパルス光源。
(5) In any one of claims 1 to 3, the photodetector is assembled into a set with a laser diode in the same package. Noise pulse light source.
(6)請求項1乃至3のいずれか1項において、光を検
出して制御するフィードバック系の時定数を、パルス光
の繰返し周期より長くしたことを特徴とする、レーザダ
イオードを用いた低ノイズパルス光源。
(6) A low-noise device using a laser diode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the time constant of the feedback system for detecting and controlling light is longer than the repetition period of the pulsed light. Pulsed light source.
(7)請求項6において、前記フィードバック系の周波
数特性にピークを持たせて特定周波数域のノイズを低減
し、計測系に使用するロックインアンプの参照信号の周
波数が、前記特定周波数域内の周波数となるようにした
ことを特徴とする、レーザダイオードを用いた低ノイズ
パルス光源。
(7) In claim 6, the frequency characteristic of the feedback system has a peak to reduce noise in a specific frequency range, and the frequency of the reference signal of the lock-in amplifier used in the measurement system is a frequency within the specific frequency range. A low-noise pulsed light source using a laser diode, which is characterized by having the following characteristics.
(8)被測定物の所定部分の電圧によって屈折率が変化
する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装置において
、被測定物の所定部分の電圧の影響を受ける第1の電気
光学材料と、該第1の電気光学材料の自然複屈折による
位相差を補償するように配置されている第2の電気光学
材料と、請求項1、2又は3の低ノイズパルス光源と、
を備え、前記第2の電気光学材料は、前記第1の電気光
学材料と同じ材料で形成され且つ前記第1の電気光学材
料と光軸方向に同じ長さを持ち光軸に沿って整列され、
前記低ノイズパルス光源からのパルス光を前記光軸に沿
って、前記第1及び第2の電気光学材料に入射させるよ
うにしたことを特徴とする電圧検出装置。
(8) In a type of voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes depending on the voltage at a predetermined portion of the object to be measured, a first electro-optic material that is affected by the voltage at a predetermined portion of the object to be measured; a second electro-optic material arranged to compensate for a phase difference due to natural birefringence of the first electro-optic material; and a low-noise pulsed light source according to claim 1, 2 or 3.
The second electro-optic material is formed of the same material as the first electro-optic material, has the same length in the optical axis direction as the first electro-optic material, and is aligned along the optical axis. ,
A voltage detection device characterized in that pulsed light from the low-noise pulsed light source is made incident on the first and second electro-optic materials along the optical axis.
(9)請求項8において、前記第2の電気光学材料は、
その光学軸が前記第1の電気光学材料の光学軸と直交す
るように配置されていることを特徴とする電圧検出装置
(9) In claim 8, the second electro-optic material:
A voltage detection device characterized in that the optical axis thereof is arranged to be perpendicular to the optical axis of the first electro-optic material.
(10)請求項8において、前記第2の電気光学材料は
、その光学軸が前記第1の電気光学材料の光学軸と平行
となるように配置され、前記第2の電気光学材料と前記
第1の電気光学材料との間には光の偏光成分を90°回
転させる手段が設けられていることを特徴とする電圧検
出装置。
(10) In claim 8, the second electro-optic material is arranged such that its optical axis is parallel to the optical axis of the first electro-optic material, and the second electro-optic material and the A voltage detection device characterized in that means for rotating the polarization component of light by 90° is provided between the first electro-optic material and the first electro-optic material.
(11)被測定物の所定部分の電圧によって屈折率が変
化する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装置におい
て、被測定物の所定部分の電圧の影響を受ける第1の電
気光学材料と、該第1の電気光学材料の自然複屈折によ
る位相差を補償するように配置されている第2の電気光
学材料と、前記第1の電気光学材料と前記第2の電気光
学材料との間に設けられた第1の透明電極と、前記第2
の電気光学材料の前記第1の透明電極が設けられている
側とは反対の側に設けられた第2の透明電極と、前記第
1及び第2の電気光学材料の光軸に沿ってパルス光を入
射させる請求項1、2又は3の低ノイズパルス光源と、
を備えていることを特徴とする電圧検出装置。
(11) In a type of voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes depending on the voltage at a predetermined portion of the object to be measured, a first electro-optic material that is affected by the voltage at a predetermined portion of the object to be measured; a second electro-optic material arranged to compensate for a phase difference due to natural birefringence of the first electro-optic material; and between the first electro-optic material and the second electro-optic material. a first transparent electrode provided;
a second transparent electrode provided on the side opposite to the side on which the first transparent electrode is provided of the electro-optic material; and a pulse along the optical axis of the first and second electro-optic materials. The low-noise pulsed light source according to claim 1, 2 or 3, which inputs light;
A voltage detection device comprising:
(12)請求項11において、前記第1の透明電極は接
地電位に保持され、前記第2の透明電極には、第1の電
気光学材料からの出射光の偏光状態から直流成分を取除
いた出射光が前記第2の電気光学材料から出力されるよ
う電圧が印加されることを特徴とする電圧検出装置。
(12) In claim 11, the first transparent electrode is held at ground potential, and the second transparent electrode is provided with a DC component removed from the polarization state of the light emitted from the first electro-optic material. A voltage detection device characterized in that a voltage is applied so that emitted light is output from the second electro-optic material.
(13)被測定物の所定部分の電圧によって屈折率が変
化する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装置におい
て、前記電気光学材料は、光プローブ内の所定位置に位
置決めされており、前記電気光学材料の先端部には前記
光プローブの中心軸線に沿って入射する光ビームを反射
させるための反射手段が設けられ、電気光学材料の反射
手段の設けられている側とは反対の側には透明電極が設
けられ、前記光ビームは、請求項1、2又は3の低ノイ
ズパルス光源から出射されるパルス光であることを特徴
とする電圧検出装置。
(13) In a type of voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes depending on the voltage at a predetermined portion of the object to be measured, the electro-optic material is positioned at a predetermined position within the optical probe, and the electro-optic material is positioned at a predetermined position within the optical probe. A reflecting means for reflecting a light beam incident along the central axis of the optical probe is provided at the tip of the optical material, and a reflecting means is provided on the opposite side of the electro-optic material from the side where the reflecting means is provided. A voltage detection device comprising a transparent electrode, and wherein the light beam is pulsed light emitted from the low-noise pulsed light source according to claim 1, 2, or 3.
(14)請求項13において、前記透明電極は、表面が
前記光プローブの中心軸線と垂直となるよう設定されて
いることを特徴とする電圧検出装置。
(14) The voltage detection device according to claim 13, wherein the transparent electrode is set so that its surface is perpendicular to the central axis of the optical probe.
(15)電圧が加わることによつて屈折率が変化する電
気光学材料を用いた型式の電圧検出装置において、請求
項1、2又は3の低ノイズパルス光源を備え、前記電気
光学材料は、電圧の検出されるべき被測定物の複数の測
定位置を覆うように位置決めされ、被測定物の複数の測
定位置に対応した電気光学材料の各部分には前記低ノイ
ズパルス光源からのパルス光が入射して電気光学材料の
前記各部分の走査が行われ、電気光学材料の前記各部分
からの出射光の偏光状態の変化に基づき被測定物の複数
の測定位置の電圧が検出されるようになっていることを
特徴とする電圧検出装置。
(15) A voltage detection device of a type using an electro-optic material whose refractive index changes when a voltage is applied, comprising the low-noise pulsed light source of claim 1, 2 or 3, wherein the electro-optic material is The electro-optical material is positioned so as to cover a plurality of measurement positions of the object to be measured, and pulsed light from the low-noise pulsed light source is incident on each part of the electro-optic material corresponding to the plurality of measurement positions of the object to be measured. Each of the portions of the electro-optic material is scanned, and voltages at a plurality of measurement positions of the object to be measured are detected based on changes in the polarization state of the light emitted from each portion of the electro-optic material. A voltage detection device characterized by:
(16)電圧が加わることによつて屈折率が変化する電
気光学材料を用いた型式の電圧検出装置において、前記
電気光学材料は、電圧の検出されるべき被測定物の複数
の位置を覆うように位置決めされ、被測定物の特定位置
に対応した前記電気光学材料の特定部分の各々には、請
求項1、2又は3の低ノイズパルス光源からの光ビーム
を所望のパターンに多数に分割した入射光がそれぞれ入
射するようになっており、前記電気光学材料の前記特定
部分からの出射光の偏光状態の変化は検出器により検出
されるようになっていることを特徴とする電圧検出装置
(16) In a type of voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes when a voltage is applied, the electro-optic material is arranged so as to cover a plurality of positions of the object to be measured whose voltage is to be detected. The light beam from the low-noise pulsed light source according to claim 1, 2 or 3 is divided into a large number of desired patterns on each specific portion of the electro-optic material which is positioned at A voltage detection device characterized in that each incident light is incident thereon, and a change in the polarization state of the light emitted from the specific portion of the electro-optic material is detected by a detector.
(17)請求項16において、光源からの光ビームは、
マイクロレンズアレイによつて格子状パターンの多数の
入射光に分割されるようになっていることを特徴とする
電圧検出装置。
(17) In claim 16, the light beam from the light source is
1. A voltage detection device characterized by being split into a large number of incident lights in a grid pattern by a microlens array.
(18)電圧が加わることによって屈折率が変化する電
気光学材料を用いた型式の電圧検出装置において、請求
項1、2又は3の低ノイズパルス光源を備え、前記電気
光学材料は、電圧の検出されるべき被測定物の複数の二
次元的位置を覆うように位置決めされ、被測定物の前記
複数の二次元的位置に対応した前記電気光学材料の各二
次元的部分には、前記低ノイズパルス光源からの光ビー
ムが平行光となって一様に入射し、前記電気光学材料の
前記複数の二次元的部分からの出射光の偏光状態の変化
を検出器により検出するようになっていることを特徴と
する電圧検出装置。
(18) A voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes when a voltage is applied, comprising the low-noise pulsed light source of claim 1, 2 or 3, wherein the electro-optic material is used for detecting voltage. The electro-optic material is positioned so as to cover a plurality of two-dimensional positions of the object to be measured, and each two-dimensional portion of the electro-optic material corresponding to the plurality of two-dimensional positions of the object to be measured is provided with the low noise A light beam from a pulsed light source is uniformly incident as parallel light, and a change in the polarization state of the light emitted from the plurality of two-dimensional parts of the electro-optic material is detected by a detector. A voltage detection device characterized by:
(19)電圧が加わることによって屈折率が変化する電
気光学材料を用いた型式の電圧検出装置において、請求
項1、2又は3の低ノイズパルス光源を備え、前記電気
光学材料は、電圧の検出されるべき被測定物の複数の二
次元的位置を覆うように位置決めされ、被測定物の前記
複数の二次元的位置に対応した前記電気光学材料の各二
次元的部分には、前記低ノイズパルス光源からの短いパ
ルス幅の光ビームが平行光となって一様に入射し、前記
電気光学材料の前記複数の二次元的部分からの出射光の
偏光状態の変化を検出器により検出するようになってお
り、更に被測定物の配線形状を観測するために前記低ノ
イズパルス光源とは異なる波長の光ビームを出力する観
測用光源と、該観測用光源からの光ビームと前記低ノイ
ズパルス光源からの光ビームとを切換えて前記電気光学
材料に入射させる切換手段と、被測定物の配線形状を観
測する際には、前記偏光状態の変化を検出する際と異な
る位相に出射光の位相を調整する位相補償手段と、前記
出射光の偏光状態の変化に基づいて測定される被測定物
の二次元的位置の電圧を前記検出器により観測された被
測定物の配線形状に垂畳させて表示する表示手段と、被
測定物の二次元的位置の電圧変化をサンプリング測定す
るために前記低ノイズパルス光源からの光ビームの電気
光学材料への入射タイミングをずらす可変遅延手段とを
備えていることを特徴とする電圧検出装置。
(19) A voltage detection device using an electro-optic material whose refractive index changes when a voltage is applied, comprising the low-noise pulse light source of claim 1, 2 or 3, wherein the electro-optic material is used for detecting voltage. The electro-optic material is positioned so as to cover a plurality of two-dimensional positions of the object to be measured, and each two-dimensional portion of the electro-optic material corresponding to the plurality of two-dimensional positions of the object to be measured is provided with the low noise A light beam with a short pulse width from a pulsed light source is uniformly incident as parallel light, and a change in the polarization state of the light emitted from the plurality of two-dimensional parts of the electro-optic material is detected by a detector. and an observation light source that outputs a light beam of a different wavelength from that of the low-noise pulse light source in order to observe the wiring shape of the object to be measured, and a light beam from the observation light source and the low-noise pulse light source. a switching means for switching a light beam from a light source to enter the electro-optical material; and a switching means for switching a light beam from a light source to enter the electro-optic material; and a phase compensation means for adjusting the voltage at the two-dimensional position of the object to be measured based on a change in the polarization state of the emitted light, which is perpendicular to the wiring shape of the object to be measured observed by the detector. and variable delay means for shifting the timing of incidence of the light beam from the low-noise pulsed light source onto the electro-optic material in order to sample and measure the voltage change at the two-dimensional position of the object to be measured. A voltage detection device characterized by:
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