JPH0617819B2 - 電気光学式ストリークカメラ - Google Patents
電気光学式ストリークカメラInfo
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- JPH0617819B2 JPH0617819B2 JP63116734A JP11673488A JPH0617819B2 JP H0617819 B2 JPH0617819 B2 JP H0617819B2 JP 63116734 A JP63116734 A JP 63116734A JP 11673488 A JP11673488 A JP 11673488A JP H0617819 B2 JPH0617819 B2 JP H0617819B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
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- G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
- G01J2011/005—Streak cameras
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
本発明は、電気光学式ストリークカメラに係り、特に、
電気光学結晶を有する電気光学偏向器を備えた、高感度
の電気光学式ストリークカメラに関するものである。
電気光学結晶を有する電気光学偏向器を備えた、高感度
の電気光学式ストリークカメラに関するものである。
超高速光現象の過渡的挙動を計測する手段としては、種
々のものがあるが、その一つに、入射光を電子に変換
し、高速掃引することにより、時間的に変化する入射光
強度を、画面上の位置に対する輝度変化として測定す
る、ストリークカメラによる方法がある。 このストリークカメラの心臓部であるストリーク管１３
は、第１７図に示す如く、入力光学系のスリツト板１０
及びレンズ１２を通して入射、結像される光（スリツト
像）を電子像に変換する光電面１４と、該光電面１４で
発生した電子像を加速する網状の加速電極１６と、該加
速電極１６で加速された電子スリツトの長手方向に垂直
（図の上下方向）に高速で掃引する偏向電極２２と、該
偏向電極２２によつて偏向された電子像を再び光学像
（時間の経過が縦軸方向の位置で表わされた輝度情報像
であるストリーク像）に変換する螢光面２６を主に備え
ている。 図において、１８は、前記加速電極１６で加速された電
子を一定範囲に集束するための集束電極、２０は、電子
を更に加速するためのアパーチヤ電極（陽極）、２３
は、電子の通過に合わせて前記偏向電極２２に所定の掃
引電圧を印加するための掃引回路、２４は、前記偏向電
極２２を通過した電子を、螢光面２６の前で増倍するた
めのマイクロチヤンネルプレート（ＭＣＰ）、２５は、
該ＭＣＰ２４の入力側に設けられた、螢光面２６の有効
掃引域の外に偏向された電子を遮断して計測精度を向上
するためのコーン状の遮蔽電極、２８は、出力光学系の
レンズ２７を通して前記ストリーク像を撮像するため
の、ＳＩＴカメラ、ＣＣＤカメラ等の高感度テレビカメ
ラからなる撮像装置である。 このストリークカメラは、その動作原理上、掃引方式に
よつて、単掃引型とシンクロスキヤン型に大別される。
単掃引型では、通常、パレスレーザ光と同期して、数 k
Hz程度以下で繰返す超高速鋸歯状波による直線掃引を行
う。又、シンクロスキヤン型では、８０〜１６０ＭHzで
繰返すレーザ光と同期した正弦波による高速繰返し掃引
を行う。更に、第１８図に示す如く、戻り掃引を横方向
にずらして螢光面２６上を通過しないようにする楕円掃
引を行つて、主掃引のみの信号を正確に測定できるよう
にしたシンクロナスブランキング型も開発されている。 このストリークカメラによる方法は、時間分解能と検出
感度が極めて優れた、純電子的な直接法であること、単
一（非繰返し）現象の計測が可能であること、ストリー
ク像は、元来２次元像であるから、時間分解分光計測や
空間・時間分解計測等の２次元計測又は多チヤンネル計
測ができること、光電面と入射窓の材質を選択すること
によつて、近赤外線域から真空紫外線域、更にはＸ線域
に及ぶ広い分光感度域の計測が可能であること等の特徴
を有する。 又、第１９図に示す如く、前記ストリークカメラのスト
リーク像を空間的に制限するスリツト板３２を、例えば
ストリーク管内に設けたサンプリングストリーク管３０
を用いて、ストリーク像を電子的にサンプリングするよ
うにした、サンプリング型光オシロスコープも実用化さ
れている。 図において、３４は螢光面２６に当つた電子の発光強度
を検出する光検出器であり、光電子増倍管、高感度フオ
トダイオード、アバランシユフオトダイオード、ＰＩＮ
フオトダイオード等を利用することができる。 以上に述べたストリークカメラは、ストリーク管１３、
３０を用いているから、光の利用率は光電面１４の変換
効率によつて最大で１０〜２０％程度に制限されてい
る。 一方、近年、Ｌi Ｔa Ｏ３、Ｂa Ｔi Ｏ３、ＫＴＮ、Ａ
ＭＯ等の結晶の電気光学効果による屈折率変化を利用し
て光線を偏向する、第２０図に示すような電気光学偏向
器３６が開発されている。図において、３６Ａは電気光
学結晶、３６Ｂは電極である。この方法では、光電面を
利用しておらず、電気光学結晶３６Ａに入射する光をそ
のまま偏向するので、光の利用率を向上することが期待
できる。 この電気光学偏向器３６は、電気光学効果による屈折率
変化（Δn ）を利用しており、Δn は内部電界に比例す
る。今、結晶３６Ａ中には、空間的にリニアに変化する
電界が存在するため、入射光は空間的な位相差を生じ偏
向する。このタイプの偏向器は、高電圧印加に強く、作
製が容易、且つ場合プリズム形と同じ形状、電圧で、ほ
ぼ２倍の偏向角が得られる等の特徴を持つ。 又、第２１図に示す如く、この電気光学偏向器３６を用
いて、被測定光を直接偏向するようにした、いわゆる電
気光学式ストリークカメラの開発も進められている。こ
の電気光学式ストリークカメラにおいて、入射光を電気
光学偏向器３６でリニアに掃引すれば、出力レンズ３８
によるフーリエ変換面は時間面（ＴＰ）となり、光の時
間変化を空間的に測定できる。 この電気光学式ストリークカメラにおいては、電気光学
偏向器３６のピコ秒領域に及ぶ高速性を利用して、スト
リークカメラを簡単な構成で実現できるという特徴を有
する。又、振動や、電磁界ノイズに強いストリークカメ
ラが実現できる。 しかしながら、従来の電気光学式ストリークカメラは、
被測定光を増倍する機能がないために感度が悪く、強い
光しか測れないため、実用化はほとんど困難であつた。 又、従来は掃引が空間的に不均一であったために電気光
学結晶３６Ａの中心近傍しか通していなかつた入射光
を、電極構造を改良して電気光学結晶３６Ａの断面ほぼ
全体を通るようにして、電気光学結晶３６Ａを通つた光
を全て利用することにより、面積を拡大して光の利用率
を向上する試みもなされているが、未だ充分とは言えな
かつた。 又、従来は、ストリーク像の検出方式に関しても、適切
な検出方式が考えられておらず、その面からも高感度で
ＳＮ比の高い検出は困難であつた。
々のものがあるが、その一つに、入射光を電子に変換
し、高速掃引することにより、時間的に変化する入射光
強度を、画面上の位置に対する輝度変化として測定す
る、ストリークカメラによる方法がある。 このストリークカメラの心臓部であるストリーク管１３
は、第１７図に示す如く、入力光学系のスリツト板１０
及びレンズ１２を通して入射、結像される光（スリツト
像）を電子像に変換する光電面１４と、該光電面１４で
発生した電子像を加速する網状の加速電極１６と、該加
速電極１６で加速された電子スリツトの長手方向に垂直
（図の上下方向）に高速で掃引する偏向電極２２と、該
偏向電極２２によつて偏向された電子像を再び光学像
（時間の経過が縦軸方向の位置で表わされた輝度情報像
であるストリーク像）に変換する螢光面２６を主に備え
ている。 図において、１８は、前記加速電極１６で加速された電
子を一定範囲に集束するための集束電極、２０は、電子
を更に加速するためのアパーチヤ電極（陽極）、２３
は、電子の通過に合わせて前記偏向電極２２に所定の掃
引電圧を印加するための掃引回路、２４は、前記偏向電
極２２を通過した電子を、螢光面２６の前で増倍するた
めのマイクロチヤンネルプレート（ＭＣＰ）、２５は、
該ＭＣＰ２４の入力側に設けられた、螢光面２６の有効
掃引域の外に偏向された電子を遮断して計測精度を向上
するためのコーン状の遮蔽電極、２８は、出力光学系の
レンズ２７を通して前記ストリーク像を撮像するため
の、ＳＩＴカメラ、ＣＣＤカメラ等の高感度テレビカメ
ラからなる撮像装置である。 このストリークカメラは、その動作原理上、掃引方式に
よつて、単掃引型とシンクロスキヤン型に大別される。
単掃引型では、通常、パレスレーザ光と同期して、数 k
Hz程度以下で繰返す超高速鋸歯状波による直線掃引を行
う。又、シンクロスキヤン型では、８０〜１６０ＭHzで
繰返すレーザ光と同期した正弦波による高速繰返し掃引
を行う。更に、第１８図に示す如く、戻り掃引を横方向
にずらして螢光面２６上を通過しないようにする楕円掃
引を行つて、主掃引のみの信号を正確に測定できるよう
にしたシンクロナスブランキング型も開発されている。 このストリークカメラによる方法は、時間分解能と検出
感度が極めて優れた、純電子的な直接法であること、単
一（非繰返し）現象の計測が可能であること、ストリー
ク像は、元来２次元像であるから、時間分解分光計測や
空間・時間分解計測等の２次元計測又は多チヤンネル計
測ができること、光電面と入射窓の材質を選択すること
によつて、近赤外線域から真空紫外線域、更にはＸ線域
に及ぶ広い分光感度域の計測が可能であること等の特徴
を有する。 又、第１９図に示す如く、前記ストリークカメラのスト
リーク像を空間的に制限するスリツト板３２を、例えば
ストリーク管内に設けたサンプリングストリーク管３０
を用いて、ストリーク像を電子的にサンプリングするよ
うにした、サンプリング型光オシロスコープも実用化さ
れている。 図において、３４は螢光面２６に当つた電子の発光強度
を検出する光検出器であり、光電子増倍管、高感度フオ
トダイオード、アバランシユフオトダイオード、ＰＩＮ
フオトダイオード等を利用することができる。 以上に述べたストリークカメラは、ストリーク管１３、
３０を用いているから、光の利用率は光電面１４の変換
効率によつて最大で１０〜２０％程度に制限されてい
る。 一方、近年、Ｌi Ｔa Ｏ３、Ｂa Ｔi Ｏ３、ＫＴＮ、Ａ
ＭＯ等の結晶の電気光学効果による屈折率変化を利用し
て光線を偏向する、第２０図に示すような電気光学偏向
器３６が開発されている。図において、３６Ａは電気光
学結晶、３６Ｂは電極である。この方法では、光電面を
利用しておらず、電気光学結晶３６Ａに入射する光をそ
のまま偏向するので、光の利用率を向上することが期待
できる。 この電気光学偏向器３６は、電気光学効果による屈折率
変化（Δn ）を利用しており、Δn は内部電界に比例す
る。今、結晶３６Ａ中には、空間的にリニアに変化する
電界が存在するため、入射光は空間的な位相差を生じ偏
向する。このタイプの偏向器は、高電圧印加に強く、作
製が容易、且つ場合プリズム形と同じ形状、電圧で、ほ
ぼ２倍の偏向角が得られる等の特徴を持つ。 又、第２１図に示す如く、この電気光学偏向器３６を用
いて、被測定光を直接偏向するようにした、いわゆる電
気光学式ストリークカメラの開発も進められている。こ
の電気光学式ストリークカメラにおいて、入射光を電気
光学偏向器３６でリニアに掃引すれば、出力レンズ３８
によるフーリエ変換面は時間面（ＴＰ）となり、光の時
間変化を空間的に測定できる。 この電気光学式ストリークカメラにおいては、電気光学
偏向器３６のピコ秒領域に及ぶ高速性を利用して、スト
リークカメラを簡単な構成で実現できるという特徴を有
する。又、振動や、電磁界ノイズに強いストリークカメ
ラが実現できる。 しかしながら、従来の電気光学式ストリークカメラは、
被測定光を増倍する機能がないために感度が悪く、強い
光しか測れないため、実用化はほとんど困難であつた。 又、従来は掃引が空間的に不均一であったために電気光
学結晶３６Ａの中心近傍しか通していなかつた入射光
を、電極構造を改良して電気光学結晶３６Ａの断面ほぼ
全体を通るようにして、電気光学結晶３６Ａを通つた光
を全て利用することにより、面積を拡大して光の利用率
を向上する試みもなされているが、未だ充分とは言えな
かつた。 又、従来は、ストリーク像の検出方式に関しても、適切
な検出方式が考えられておらず、その面からも高感度で
ＳＮ比の高い検出は困難であつた。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、高感度の光波形計測が可能な、実用性の高い電気
光学式ストリークカメラを提供することを目的とする。
ので、高感度の光波形計測が可能な、実用性の高い電気
光学式ストリークカメラを提供することを目的とする。
本発明は、電気光学式ストリークカメラを、被測定光を
増幅する光増幅器と、該光増幅器によつて増幅された光
が入射され、電気的に掃引される電気光学偏向器、該電
気光学偏向器によつて掃引された光を出力する出力レン
ズ、及び、該出力レンズの結像面に配設された光感知手
段を有する光検出器とを用いて構成することにより、前
記目的を達成したものである。 又、前記光増幅器を、半導体レーザの両端面に反射防止
膜を施して両端面での反射を抑えた非共振型の進行波型
光増幅器としたものである。 又、前記光増幅器の利得を電気信号によつて可変とし、
該光増幅器が光ゲートとしても作動するようにしたもの
である。 又、前記光増幅器に入射する光信号又は前記光検出器を
動作させるためのトリガ信号の少くともいずれか一方
を、遅延可能としたものである。 又、前記光増幅器を複数個用いて、多数の被測定光の計
測を行うものである。 又、前記光検出器に光サンプリング用のスリツト板を設
けて、その出力を光検出器で検出し、サンプリングのた
めの遅延時間との関係から被測定光の光波形を計測する
ようにしたものである。 更に、被測定光を所定周波数でオンオフするための光チ
ヨツプ素子と、前記光検出器のサンプリング出力の中か
ら、該周波数成分だけを狭帯域で取出すロツクイン増幅
器とを備えたものである。 又、前記光増幅器と光検出器を導電性ケースに入れたも
のである。 又前記光感知手段をイメージセンサとし、該イメージセ
ンサの出力を、制御回路を介して表示器に接続したもの
である。
増幅する光増幅器と、該光増幅器によつて増幅された光
が入射され、電気的に掃引される電気光学偏向器、該電
気光学偏向器によつて掃引された光を出力する出力レン
ズ、及び、該出力レンズの結像面に配設された光感知手
段を有する光検出器とを用いて構成することにより、前
記目的を達成したものである。 又、前記光増幅器を、半導体レーザの両端面に反射防止
膜を施して両端面での反射を抑えた非共振型の進行波型
光増幅器としたものである。 又、前記光増幅器の利得を電気信号によつて可変とし、
該光増幅器が光ゲートとしても作動するようにしたもの
である。 又、前記光増幅器に入射する光信号又は前記光検出器を
動作させるためのトリガ信号の少くともいずれか一方
を、遅延可能としたものである。 又、前記光増幅器を複数個用いて、多数の被測定光の計
測を行うものである。 又、前記光検出器に光サンプリング用のスリツト板を設
けて、その出力を光検出器で検出し、サンプリングのた
めの遅延時間との関係から被測定光の光波形を計測する
ようにしたものである。 更に、被測定光を所定周波数でオンオフするための光チ
ヨツプ素子と、前記光検出器のサンプリング出力の中か
ら、該周波数成分だけを狭帯域で取出すロツクイン増幅
器とを備えたものである。 又、前記光増幅器と光検出器を導電性ケースに入れたも
のである。 又前記光感知手段をイメージセンサとし、該イメージセ
ンサの出力を、制御回路を介して表示器に接続したもの
である。
本発明は、第１図に基本構成を示す如く、被測定光を増
幅する光増幅器４０を設け、該光増幅器４０によつて増
幅された光を、光検出器４２の電気光学偏向器３６に入
射するようにしている。図において、３６Ａは電気光学
結晶、３６Ｂは、該電気光学偏向器３６に掃引電圧を印
加するための電極、３８は出力レンズ、３９は結像面
（出力面）である。 このように、光検出器４２の電気光学偏向器３６に入射
される光を、予め光増幅器４０により増幅することによ
つて、従来の電気光学式ストリークカメラの最大の問題
点、即ち、検出感度の不足を防止して、感度を向上し、
その実用性を高めることができる。又、光増幅器４０の
利得が制御できる場合には、広い強度範囲の入射光の計
測ができるようになる。更に、光増幅器４０の利得を制
御して光ゲートをかける場合には、ＳＮ比の高い高精度
計測が可能になる。 一般に、ストリークカメラ（第１７図参照）では、掃引
位置が螢光面２６の外側に出ている時（掃引待機、終了
時）、ストリーク管１３の中で光電子が集束電極１８、
偏向電極２２等に衝突して散乱電子を発生させるので、
不要な光電子を光電面１４から出た直後に遮断して、前
記散乱電子によつて生じるかぶり現象を防止するための
電子ゲート（光電面１４に負のパルス電圧を印加する
か、又は、加速電極１６に正のパルス電圧を印加する光
電面−加速電極間ゲート）が用いられている。又、後段
の集束電極１８に入射した光による光電子やＭＣＰ２４
の中で発生する熱電子ノイズ等を遮断するための、ＭＣ
Ｐ２４をパルス電圧で駆動するＭＣＰやゲートや、掃引
によるゲート（シンクロナスブランキングのための楕円
掃引等）が用いられている。 これらは、強い発光の直後に来る弱い発光の測定、高速
繰返しパルス光の測定、長い螢光の寿命時間測定等のと
きに、ストリークカメラの有効掃引期間外（戻り期間も
含む）に入射光があると、前記散乱電子や戻り期間の入
射光による偽信号が信号成分に重畳して誤計測となるの
で、これを防止するためのものであるが、前記光増幅器
４０の利得が電気信号によつて可変である場合には、こ
の光増幅器４０を用い、利得を零として、光を簡単にゲ
ート（カツト）することができる。この方法は、被測定
信号そのものをカツトするもので、最も効率が良い。更
に、シンクロスキヤン周波数（８０〜２００ＭHz）と同
期して光増幅器４０を駆動すれば、電気光学式シンクロ
スキヤン型ストリークカメラの戻り掃引時の偽信号を除
去することができる。これに対して、従来のストリーク
カメラでは、楕円掃引以外では応答性が遅いので、この
ようなシンクロスキヤン時のブランキングは不可能であ
つた。又、特に、電気光学偏向器３６を用いた従来の電
気光学式ストリークカメラにおいては、不要信号のブラ
ンキングを行うことができなかつたものである。 入力光を、外部からの電気信号に依存した増幅度で増幅
して、光出力することができる前記光増幅器としては、
半導体レーザの両端面に反射防止膜を施し、両端面での
反射を抑えた非共振型の進行波型光増幅器（Ｔraveling
−Ｗave type opitical Ａmplifier、ＴＷＡ）や、通
常の半導体レーザを発振閾値以下にバイアスして光増幅
器として用いるフアブリペロー型光増幅器（Ｆabry Ｐ
erot type optical Ａmplifier、ＦＰＡ）や、フアイ
バ中の誘導ラマン散乱を利用したフアイバラマン増幅器
や、ＤＦＢレーザを用いたもの、注入同期型増幅器等を
用いることができるが、光増幅器の小型化や、制御の容
易さから半導体光増幅器が有利である。 中でもＴＷＡは、電気信号に対する高速応答、高速光信
号の増幅が可能で共振器による波長選択性がないため、
数十nmに渡る広い利得帯域幅（約５０nm）を持ち、増幅
器の温度や、入射光の波長が変化しても利得の変化が小
さく、安定した利得が得られるという大きな利点を有す
る。又、光増幅器としての重要な基本特性である利得飽
和や雑音の面でも優れた特性を持つている。 これに対してＦＰＡは、製作が容易であると共に、両端
面間の多重反射を利用して信号利得を得るため、低注入
電流でも閾値付近で高利得が得易いという利点を有す
る。 更に、半導体光増幅器では、その注入電流を変えること
で容易に利得が変えられるため、注入電流のオンオフに
より光スイツチとして用いることもできる。 本発明に用いるのに好適なＴＷＡは、例えば第２図に示
すような、ＶＩＰＳ（Ｖ−grooved Ｉnner stripe on
Ｐ−Ｓubstrate）構造の半導体レーザ４９の両端面に反
射防止膜を施したものとすることができる。 前記ＶＩＰＳ構造は、第２図に示した如く、１回目の液
相成長で、まず p−Ｉn Ｐ基板４９Ａ上に、 p１−Ｉn
Ｐバツフア層４９Ｂ、 n−Ｉn Ｐブロツク層４９Ｃ、 p
２−Ｉn Ｐブロツク層４９Ｄを成長し、Ｓi Ｏ２ストラ
イプマスクを通常のフオトリソ工程で作成し（１１１）
Ｂ面を持つＶ溝をウエツトエツチングで形成する。これ
に２回目の液相成長で、 p−Ｉn Ｐクラツド層４９Ｅ、
p型乃至はノンドープＧa Ｉn Ａs Ｐ活性層４９Ｆ、 n
−Ｉn Ｐクラツド層４９Ｇ、 n＋−Ｇa Ｉn Ａs Ｐコン
タクト層４９Ｈを順次成長する。このとき、Ｇa Ｉn Ａ
s Ｐ活性層４９ＦはＶ溝の底に形成され、例えば幅約
１．２μｍ、厚み約０．１０μｍに制御される。その
後、電極を形成し、ヘキ開により端面を形成して作成さ
れる。 ＴＷＡは、この半導体レーザ４９の両端面に、例えばＳ
i Ｏ２を酸素雰囲気中で蒸着して反射防止膜を施すこと
によつて作成される。ＶＩＰＳ構造の半導体レーザ４９
は、活性層への注入効率が高く、優れた高出力特性が得
られるので、これを用いたＴＷＡも、高利得で、高飽和
出力となる。 このようにして作成されたＴＷＡ５０は、第３図に示す
ような基本構成を有し、該ＴＷＡ５０への入力光強度Ｉ
inが一定である場合には、入力電流値i が変化すると、
ＴＷＡ５０からの出力光強度Ｉout は、第４図に示す如
く非線形に変化する。一方、ＴＷＡ５０への入力電流値
i が一定であると、入力光強度Ｉinに対して出力光強度
Ｉout は、第５図に示す如く非線形に変化する。従つ
て、入力光強度Ｉinが一定である時は、出力光強度Ｉou
t を電流i で制御でき、電流i が一定である時は、出力
光強度Ｉout を入力光強度Ｉinで制御できることがわか
る。勿論、線形な部分のみを使うことにより、線形な増
幅器として取扱うこともできる。 なお、前記ＴＷＡ５０においては、その両端面に反射防
止膜を施すことによつて、両端面の反射を抑えていた
が、両端面の反射を抑える構成はこれに限定されず、第
６図に示す如く、両端面をブリユースタ角に切ることに
よつて、両端面での反射を抑えることも可能である。こ
の場合には、偏向面が規定されるが、そのことを逆に利
用することも考えられる。即ち、偏光面を規定する必要
がある場合には、そのための偏光子や検光子が不要とな
る。 なお、本発明に用いる光増幅器４０としては、前記ＴＷ
Ａ５０やＦＰＡの他に、第７図に示す如く、固体レーザ
媒質５２にレーザダイオード５４により励起光を与え、
発振閾値以下にバイアスして共振型の光増幅器としたも
のや、第８図に示す如く、固体レーザ媒質５２の両端面
の反射を反射防止膜又はブリユースタ角によつて抑え、
ＴＷＡと類似の非共振型の光増幅器としたものを用いる
こともできる。第７図において、５６は共振鏡である。
なお、前記レーザダイオード５４には、閾値付近にする
ためのバイアス電流を流してもよく、又、流さなくても
よい。 又、光増幅器４０として、第９図に示す如く、色素レー
ザ媒質又は気体レーザ媒質５８に対して、発光ダイオー
ドは各種電流制御ランプ６０を用いて励起光を与えるよ
うにしたものを用いることもできる。又、第９図におい
て、共振鏡５６を省略したものを用いることもできる。 更に、光増幅器４０の他の例として、第１０図に示す如
く、気体レーザ媒質６２を電流−電圧変換器６４を介し
て電極６２Ａ間に印加される電圧によつて励起するよう
にした、放電を利用したものを用いることもできる。
又、第１０図において、共振鏡５６を省略したものを用
いることもできる。 又、前記光増幅器４０に入射する光信号又は、前記光検
出器４２を動作させるためのトリガ信号の少くともいず
れか一方を遅延可能とした場合には、両者のタイミング
を合わせたり、あるいは所望のタイミングに設定するこ
とができる。 又、前記光検出器４２を、結像面に光サンプリング用の
スリツト板が設けられたもの、例えば電気光学式のサン
プリング型光オシロスコープとすることもできる。又、
これに更に、被測定光を所定周波数でオンオフするため
の光チヨツプ素子と、前記光検出器４２のサンプリング
出力の中の、該周波数成分だけを狭帯域で取出すロツク
イン増幅器とを備えた場合には、前記効果に加えて、ロ
ツクイン検出を行つて、更にＳＮ比を向上させることが
できる。 前記光チヨツプ素子としては、通常の光チヨツパの他、
前記のような光増幅器、電気光学効果を用いた光変調
器、Ｅ−Ｏ変調器、更には光カーシヤツタ、液晶シヤツ
タ等を用いることができる。前記光チヨツプ素子とし
て、電気信号によつて利得が可変とされた光増幅器を用
いた場合には、増幅率を向上することができる。 又、前記光増幅器４０自体が、前記光チヨツプ素子とし
ても動作するようにした場合には、別体の光チヨツプ素
子を設ける必要がなく、構成が簡略である。 又、被測定光の入力部、及び／又は、光増幅器４０と前
記電気光学偏向器３６の間の結合部の光路に光フアイバ
を用いて、光学系の調整を不要とすると共に、各構成要
素の自由度を高めて、例えば全体を小型化することもで
きる。 又、前記光増幅器４０と電気光学偏向器３６を、例えば
接着により一体化することもできる。この場合には、一
層小型化できると共に耐振動性等を向上することがで
き、人工衛星、ロケツト等への搭載も可能になる。
幅する光増幅器４０を設け、該光増幅器４０によつて増
幅された光を、光検出器４２の電気光学偏向器３６に入
射するようにしている。図において、３６Ａは電気光学
結晶、３６Ｂは、該電気光学偏向器３６に掃引電圧を印
加するための電極、３８は出力レンズ、３９は結像面
（出力面）である。 このように、光検出器４２の電気光学偏向器３６に入射
される光を、予め光増幅器４０により増幅することによ
つて、従来の電気光学式ストリークカメラの最大の問題
点、即ち、検出感度の不足を防止して、感度を向上し、
その実用性を高めることができる。又、光増幅器４０の
利得が制御できる場合には、広い強度範囲の入射光の計
測ができるようになる。更に、光増幅器４０の利得を制
御して光ゲートをかける場合には、ＳＮ比の高い高精度
計測が可能になる。 一般に、ストリークカメラ（第１７図参照）では、掃引
位置が螢光面２６の外側に出ている時（掃引待機、終了
時）、ストリーク管１３の中で光電子が集束電極１８、
偏向電極２２等に衝突して散乱電子を発生させるので、
不要な光電子を光電面１４から出た直後に遮断して、前
記散乱電子によつて生じるかぶり現象を防止するための
電子ゲート（光電面１４に負のパルス電圧を印加する
か、又は、加速電極１６に正のパルス電圧を印加する光
電面−加速電極間ゲート）が用いられている。又、後段
の集束電極１８に入射した光による光電子やＭＣＰ２４
の中で発生する熱電子ノイズ等を遮断するための、ＭＣ
Ｐ２４をパルス電圧で駆動するＭＣＰやゲートや、掃引
によるゲート（シンクロナスブランキングのための楕円
掃引等）が用いられている。 これらは、強い発光の直後に来る弱い発光の測定、高速
繰返しパルス光の測定、長い螢光の寿命時間測定等のと
きに、ストリークカメラの有効掃引期間外（戻り期間も
含む）に入射光があると、前記散乱電子や戻り期間の入
射光による偽信号が信号成分に重畳して誤計測となるの
で、これを防止するためのものであるが、前記光増幅器
４０の利得が電気信号によつて可変である場合には、こ
の光増幅器４０を用い、利得を零として、光を簡単にゲ
ート（カツト）することができる。この方法は、被測定
信号そのものをカツトするもので、最も効率が良い。更
に、シンクロスキヤン周波数（８０〜２００ＭHz）と同
期して光増幅器４０を駆動すれば、電気光学式シンクロ
スキヤン型ストリークカメラの戻り掃引時の偽信号を除
去することができる。これに対して、従来のストリーク
カメラでは、楕円掃引以外では応答性が遅いので、この
ようなシンクロスキヤン時のブランキングは不可能であ
つた。又、特に、電気光学偏向器３６を用いた従来の電
気光学式ストリークカメラにおいては、不要信号のブラ
ンキングを行うことができなかつたものである。 入力光を、外部からの電気信号に依存した増幅度で増幅
して、光出力することができる前記光増幅器としては、
半導体レーザの両端面に反射防止膜を施し、両端面での
反射を抑えた非共振型の進行波型光増幅器（Ｔraveling
−Ｗave type opitical Ａmplifier、ＴＷＡ）や、通
常の半導体レーザを発振閾値以下にバイアスして光増幅
器として用いるフアブリペロー型光増幅器（Ｆabry Ｐ
erot type optical Ａmplifier、ＦＰＡ）や、フアイ
バ中の誘導ラマン散乱を利用したフアイバラマン増幅器
や、ＤＦＢレーザを用いたもの、注入同期型増幅器等を
用いることができるが、光増幅器の小型化や、制御の容
易さから半導体光増幅器が有利である。 中でもＴＷＡは、電気信号に対する高速応答、高速光信
号の増幅が可能で共振器による波長選択性がないため、
数十nmに渡る広い利得帯域幅（約５０nm）を持ち、増幅
器の温度や、入射光の波長が変化しても利得の変化が小
さく、安定した利得が得られるという大きな利点を有す
る。又、光増幅器としての重要な基本特性である利得飽
和や雑音の面でも優れた特性を持つている。 これに対してＦＰＡは、製作が容易であると共に、両端
面間の多重反射を利用して信号利得を得るため、低注入
電流でも閾値付近で高利得が得易いという利点を有す
る。 更に、半導体光増幅器では、その注入電流を変えること
で容易に利得が変えられるため、注入電流のオンオフに
より光スイツチとして用いることもできる。 本発明に用いるのに好適なＴＷＡは、例えば第２図に示
すような、ＶＩＰＳ（Ｖ−grooved Ｉnner stripe on
Ｐ−Ｓubstrate）構造の半導体レーザ４９の両端面に反
射防止膜を施したものとすることができる。 前記ＶＩＰＳ構造は、第２図に示した如く、１回目の液
相成長で、まず p−Ｉn Ｐ基板４９Ａ上に、 p１−Ｉn
Ｐバツフア層４９Ｂ、 n−Ｉn Ｐブロツク層４９Ｃ、 p
２−Ｉn Ｐブロツク層４９Ｄを成長し、Ｓi Ｏ２ストラ
イプマスクを通常のフオトリソ工程で作成し（１１１）
Ｂ面を持つＶ溝をウエツトエツチングで形成する。これ
に２回目の液相成長で、 p−Ｉn Ｐクラツド層４９Ｅ、
p型乃至はノンドープＧa Ｉn Ａs Ｐ活性層４９Ｆ、 n
−Ｉn Ｐクラツド層４９Ｇ、 n＋−Ｇa Ｉn Ａs Ｐコン
タクト層４９Ｈを順次成長する。このとき、Ｇa Ｉn Ａ
s Ｐ活性層４９ＦはＶ溝の底に形成され、例えば幅約
１．２μｍ、厚み約０．１０μｍに制御される。その
後、電極を形成し、ヘキ開により端面を形成して作成さ
れる。 ＴＷＡは、この半導体レーザ４９の両端面に、例えばＳ
i Ｏ２を酸素雰囲気中で蒸着して反射防止膜を施すこと
によつて作成される。ＶＩＰＳ構造の半導体レーザ４９
は、活性層への注入効率が高く、優れた高出力特性が得
られるので、これを用いたＴＷＡも、高利得で、高飽和
出力となる。 このようにして作成されたＴＷＡ５０は、第３図に示す
ような基本構成を有し、該ＴＷＡ５０への入力光強度Ｉ
inが一定である場合には、入力電流値i が変化すると、
ＴＷＡ５０からの出力光強度Ｉout は、第４図に示す如
く非線形に変化する。一方、ＴＷＡ５０への入力電流値
i が一定であると、入力光強度Ｉinに対して出力光強度
Ｉout は、第５図に示す如く非線形に変化する。従つ
て、入力光強度Ｉinが一定である時は、出力光強度Ｉou
t を電流i で制御でき、電流i が一定である時は、出力
光強度Ｉout を入力光強度Ｉinで制御できることがわか
る。勿論、線形な部分のみを使うことにより、線形な増
幅器として取扱うこともできる。 なお、前記ＴＷＡ５０においては、その両端面に反射防
止膜を施すことによつて、両端面の反射を抑えていた
が、両端面の反射を抑える構成はこれに限定されず、第
６図に示す如く、両端面をブリユースタ角に切ることに
よつて、両端面での反射を抑えることも可能である。こ
の場合には、偏向面が規定されるが、そのことを逆に利
用することも考えられる。即ち、偏光面を規定する必要
がある場合には、そのための偏光子や検光子が不要とな
る。 なお、本発明に用いる光増幅器４０としては、前記ＴＷ
Ａ５０やＦＰＡの他に、第７図に示す如く、固体レーザ
媒質５２にレーザダイオード５４により励起光を与え、
発振閾値以下にバイアスして共振型の光増幅器としたも
のや、第８図に示す如く、固体レーザ媒質５２の両端面
の反射を反射防止膜又はブリユースタ角によつて抑え、
ＴＷＡと類似の非共振型の光増幅器としたものを用いる
こともできる。第７図において、５６は共振鏡である。
なお、前記レーザダイオード５４には、閾値付近にする
ためのバイアス電流を流してもよく、又、流さなくても
よい。 又、光増幅器４０として、第９図に示す如く、色素レー
ザ媒質又は気体レーザ媒質５８に対して、発光ダイオー
ドは各種電流制御ランプ６０を用いて励起光を与えるよ
うにしたものを用いることもできる。又、第９図におい
て、共振鏡５６を省略したものを用いることもできる。 更に、光増幅器４０の他の例として、第１０図に示す如
く、気体レーザ媒質６２を電流−電圧変換器６４を介し
て電極６２Ａ間に印加される電圧によつて励起するよう
にした、放電を利用したものを用いることもできる。
又、第１０図において、共振鏡５６を省略したものを用
いることもできる。 又、前記光増幅器４０に入射する光信号又は、前記光検
出器４２を動作させるためのトリガ信号の少くともいず
れか一方を遅延可能とした場合には、両者のタイミング
を合わせたり、あるいは所望のタイミングに設定するこ
とができる。 又、前記光検出器４２を、結像面に光サンプリング用の
スリツト板が設けられたもの、例えば電気光学式のサン
プリング型光オシロスコープとすることもできる。又、
これに更に、被測定光を所定周波数でオンオフするため
の光チヨツプ素子と、前記光検出器４２のサンプリング
出力の中の、該周波数成分だけを狭帯域で取出すロツク
イン増幅器とを備えた場合には、前記効果に加えて、ロ
ツクイン検出を行つて、更にＳＮ比を向上させることが
できる。 前記光チヨツプ素子としては、通常の光チヨツパの他、
前記のような光増幅器、電気光学効果を用いた光変調
器、Ｅ−Ｏ変調器、更には光カーシヤツタ、液晶シヤツ
タ等を用いることができる。前記光チヨツプ素子とし
て、電気信号によつて利得が可変とされた光増幅器を用
いた場合には、増幅率を向上することができる。 又、前記光増幅器４０自体が、前記光チヨツプ素子とし
ても動作するようにした場合には、別体の光チヨツプ素
子を設ける必要がなく、構成が簡略である。 又、被測定光の入力部、及び／又は、光増幅器４０と前
記電気光学偏向器３６の間の結合部の光路に光フアイバ
を用いて、光学系の調整を不要とすると共に、各構成要
素の自由度を高めて、例えば全体を小型化することもで
きる。 又、前記光増幅器４０と電気光学偏向器３６を、例えば
接着により一体化することもできる。この場合には、一
層小型化できると共に耐振動性等を向上することがで
き、人工衛星、ロケツト等への搭載も可能になる。
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、前出第１図に示したような、光
増幅器４０と、電気光学偏向器３６とを有する電気光学
式ストリークカメラにおいて、第１１図に示す如く、前
記光増幅器４０を前記ＴＷＡ５０とすると共に、出力光
の結像面（フーリエ面）３９にリニヤアレイ等のイメー
ジセンサ（光検出器）７０の受光面７０Ａを設けたもの
であり、該イメージセンサ７０の出力は、制御回路７２
を介して、表示器７４に接続されている。 被測定信号の入力側にはビームスプリツタ７６が設けら
れ、該ビームスプリツタ７６で分岐した光を検出する第
２の光検出器７８の出力により、掃引電圧を発生する掃
引回路８０のトリガ信号を与えるようにしている。又、
前記ＴＷＡ５０の利得は、コネクタ８２より、増幅器８
４を介して前記ＴＷＡ５０に外部から与えられるように
なつている。 前記ＴＷＡ５０、電気光学偏向器３６、出力レンズ３
８、イメージセンサ７０の受光面７０Ａ、増幅器８４及
び掃引回路８０は、導電性を有する遮光ケース、例えば
金属ケース８６に収納され、前記ビームスプリツタ７６
で分岐された光が、該金属ケース８６に形成された開口
８６Ａを介して前記ＴＷＡ５０に入射するようにされて
いる。 なお、金属ケース８６に別の開口を設け、その内側に第
２の光検出器７８を置くことも可能である。更に、金属
ケース８６の開口を１つにし、その直後にビームスプリ
ツタ７６及び第２の光検出器７８を置き、これらを全て
金属ケース８６の中に入れることもできる。 以下、第１実施例の作用を説明する。 被測定光信号は、ビームスプリツタ７６及び金属ケース
８６の開口８６Ａを経てＴＷＡ５０に入射される。この
ＴＷＡ５０で、外部からコネクタ８２を介して設定され
た利得により増幅された光信号は、電気光学偏向器３６
に入射され、ここで、掃引回路８０から与えられる掃引
電圧に応じて偏向される。この掃引回路８０で発生する
掃引電圧は、前記被測定光信号をビームプリツタ７６で
分岐した他方の信号が、第２の光検出器７８で検出され
ると発生されるトリガ信号によつて掃引を開始するよう
にされている。従つて、被測定光信号と掃引電圧の同期
をとることができる。 前記電気光学偏向器３６によつて偏向された光は、出力
レンズ３８によつて、そのフーリエ面に配置されたイメ
ージセンサ７０の受光面７０Ａ上に集光される。イメー
ジセンサ７０の出力は、制御回路７２によつて表示に適
した信号に変換され、表示器７４にストリーク像に対応
する画像、あるいは被測定光信号の強度の時間的変化が
表示される。 本実施例においては、掃引電圧を、被測定光信号を分岐
した光に基づいて発生するようにしているので、被測定
光信号と掃引電圧の同期を確実にとることができる。 又、ＴＷＡ５０、電気光学偏向器３６、出力レンズ３
８、イメージセンサ７０の受光面７０Ａ、増幅器８４及
び掃引回路８０を、遮光性を有する導電性の金属ケース
８６に収容しているので、外部雑音の影響や妨害光の影
響を受けることがない。又、ビームスプリツタ７６、第
２の光検出器７８を金属ケース８６の中に入れる場合に
も同様の効果がある。 次に、第１２図を参照して、本発明の第２実施例を詳細
に説明する。 本実施例は、前記第１実施例と同様の電気光学式ストリ
ークカメラにおいて、前記ＴＷＡ５０を複数個設け、各
ＴＷＡ５０の出力光を、光フアイバ９０を介して、前記
電気光学偏向器３６の掃引方向と垂直な方向に並べて入
射するようにし、ストリーク像をテレビカメラあるいは
ＣＣＤカメラ等の撮像装置２８で撮像するように構成し
たものである。 本実施例においては、前記電気光学偏向器３６の偏向方
向と垂直な方向に、各被測定光信号１〜n に対応する光
信号が到達するので、多数の被測定光信号１〜n の並列
観測が可能になる。この場合、各ファイバの長さを変え
ておくこともできる。 又、各ＴＷＡ５０毎に光フアイバ９０の長さを変える等
して被測定光の入射するタイミングを変えることによつ
て、単一の波形を次々に直列的に測定することも可能と
なる。更に、被測定光を分光器で波長成分に分けて各波
長成分毎にＴＷＡ５０で増幅して検出するように構成す
ることもできる。 次に、第１３図を参照して、本発明の第３実施例を詳細
に説明する。 本実施例は、前記第１実施例と同様の電気光学式ストリ
ークカメラにおいて、被測定光信号を入射する光路に光
フアイバ９２を用いると共に、該光フアイバ９２の途中
にフアイバ分波器９４を設け、該フアイバ分波器９４で
分岐した光を、やはり光フアイバ９６を介して第２の光
検出器７８に入射し、更に、該第２の光検出器７８と前
記掃引回路８０の間に、自己トリガ信号の遅延量を変え
るための可変遅延回路９８と、該可変遅延回路９８の出
力による自己トリガと、コネクタ１００を介して外部か
ら入力される外部トリガ信号による外部トリガのいずれ
か一方を選択するための切換スイツチ１０２を設けたも
のである。 前記フアイバ分波器９４及び第２の光検出器７８は、金
属ケース８６内に収容され、被測定光は、光コネクタ９
１を介して入射するようにされている。 本実施例においては、光路の一部に光フアイバを用いて
いるので、光学系の厳密な調整が不要となると共に、各
構成要素の配置の自由度が高まり、例えば全体を小型化
することもできる。又、本実施例においては、自己トリ
ガ信号の遅延時間を任意に変えられる可変遅延回路９８
を設けているので、任意のタイミングで掃引を開始する
ことができる。この際、ＴＷＡ５０への入力光路に光フ
アイバ９２が用いられているので該光フアイバ９２の長
さを充分に確保しておくことによつて、通常は光信号よ
り遅い電気信号（自己トリガ信号）が、光信号よりも先
に電気光学偏向器３６に到達するようにして、被測定光
の変化が開始する前から、確実に光波形を計測すること
ができる。 なお、電気光学偏向器３６に入射する光信号と掃引のタ
イミングが一定であり、可変とする必要がない場合に
は、可変遅延回路９８の代わりに、遅延量一定の遅延回
路を用いることもできる。 次に、第１４図を参照して、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、前記第３実施例と同様の電気光学式
ストリークカメラにおいて、出力レンズ３８のフーリエ
面に、ストリーク像を空間的に制限するためのスリツト
板１０４を設け、該スリツト板１０４を通過したストリ
ーク像を光電子増倍管１０６、又はアバランシユフオト
ダイオード、フオトダイオード等の零次元検出器で検出
すると共に、遅延時間を自動的に順次変更する自動遅延
回路１０７を設け、更に、第２の光検出器７８と前記自
動遅延回路１０７の間に、該第２の光検出器７８の出力
と外部から入力される外部トリガ信号のいずれか一方を
選択するための切換スイツチ１０９を設け、該自動遅延
回路１０７の遅延時間をＸ軸に、アンプ１０８で増幅さ
れたサンプリング出力をＹ軸としてＸＹレコーダ等の表
示器１１０に表示するようにして、サンプリング型の電
気光学式ストリークカメラを構成したものである。 本実施例においては、光コネクタ９１から被測定光信号
が入射されると、第２の光検出器７８の出力あるいは外
部トリガ信号に同期して、自動遅延回路１０７によつて
順次遅延量が変えられたサンプリング時間により、被測
定光信号が順次サンプリングされ、表示器１１０に、第
１５図に示す如く再構成波形が表示される。 従つて、繰返し変化する波形の精密測定及び分析が可能
である。 次に、第１６図を参照して、本発明の第５実施例を詳細
に説明する。 本実施例は、前記第４実施例と同様のサンプリング型電
気光学式ストリークカメラにおいて、前記アンプ１０８
の出力のうち、所定周波数（ロツクイン周波数）成分だ
けを狭帯域で取出すロツクイン増幅器１１２を設けると
共に、該ロツクイン増幅器１１２のロツクイン周波数に
よつて、前記ＴＷＡ５０の利得をオンオフするようにし
たものである。 本実施例においては、ロツクイン検出が行われるので、
ＳＮ比が向上する。 又、本実施例においては、ロツクイン検出用の光チヨツ
プ素子として、前記ＴＷＡ５０をそのまま用いているの
で、構成が簡略である。 なお、前記ＴＷＡ５０とは別体のＴＷＡを、ロツクイン
検出用の光チヨツプ素子として設け、ＴＷＡを２段タン
デムに配置することも可能である。この場合には、増幅
率が高められる。 又、パルスゼネレータを設けて、自己ロツクインでな
く、外部ロツクインとすることも可能である。
る。 本発明の第１実施例は、前出第１図に示したような、光
増幅器４０と、電気光学偏向器３６とを有する電気光学
式ストリークカメラにおいて、第１１図に示す如く、前
記光増幅器４０を前記ＴＷＡ５０とすると共に、出力光
の結像面（フーリエ面）３９にリニヤアレイ等のイメー
ジセンサ（光検出器）７０の受光面７０Ａを設けたもの
であり、該イメージセンサ７０の出力は、制御回路７２
を介して、表示器７４に接続されている。 被測定信号の入力側にはビームスプリツタ７６が設けら
れ、該ビームスプリツタ７６で分岐した光を検出する第
２の光検出器７８の出力により、掃引電圧を発生する掃
引回路８０のトリガ信号を与えるようにしている。又、
前記ＴＷＡ５０の利得は、コネクタ８２より、増幅器８
４を介して前記ＴＷＡ５０に外部から与えられるように
なつている。 前記ＴＷＡ５０、電気光学偏向器３６、出力レンズ３
８、イメージセンサ７０の受光面７０Ａ、増幅器８４及
び掃引回路８０は、導電性を有する遮光ケース、例えば
金属ケース８６に収納され、前記ビームスプリツタ７６
で分岐された光が、該金属ケース８６に形成された開口
８６Ａを介して前記ＴＷＡ５０に入射するようにされて
いる。 なお、金属ケース８６に別の開口を設け、その内側に第
２の光検出器７８を置くことも可能である。更に、金属
ケース８６の開口を１つにし、その直後にビームスプリ
ツタ７６及び第２の光検出器７８を置き、これらを全て
金属ケース８６の中に入れることもできる。 以下、第１実施例の作用を説明する。 被測定光信号は、ビームスプリツタ７６及び金属ケース
８６の開口８６Ａを経てＴＷＡ５０に入射される。この
ＴＷＡ５０で、外部からコネクタ８２を介して設定され
た利得により増幅された光信号は、電気光学偏向器３６
に入射され、ここで、掃引回路８０から与えられる掃引
電圧に応じて偏向される。この掃引回路８０で発生する
掃引電圧は、前記被測定光信号をビームプリツタ７６で
分岐した他方の信号が、第２の光検出器７８で検出され
ると発生されるトリガ信号によつて掃引を開始するよう
にされている。従つて、被測定光信号と掃引電圧の同期
をとることができる。 前記電気光学偏向器３６によつて偏向された光は、出力
レンズ３８によつて、そのフーリエ面に配置されたイメ
ージセンサ７０の受光面７０Ａ上に集光される。イメー
ジセンサ７０の出力は、制御回路７２によつて表示に適
した信号に変換され、表示器７４にストリーク像に対応
する画像、あるいは被測定光信号の強度の時間的変化が
表示される。 本実施例においては、掃引電圧を、被測定光信号を分岐
した光に基づいて発生するようにしているので、被測定
光信号と掃引電圧の同期を確実にとることができる。 又、ＴＷＡ５０、電気光学偏向器３６、出力レンズ３
８、イメージセンサ７０の受光面７０Ａ、増幅器８４及
び掃引回路８０を、遮光性を有する導電性の金属ケース
８６に収容しているので、外部雑音の影響や妨害光の影
響を受けることがない。又、ビームスプリツタ７６、第
２の光検出器７８を金属ケース８６の中に入れる場合に
も同様の効果がある。 次に、第１２図を参照して、本発明の第２実施例を詳細
に説明する。 本実施例は、前記第１実施例と同様の電気光学式ストリ
ークカメラにおいて、前記ＴＷＡ５０を複数個設け、各
ＴＷＡ５０の出力光を、光フアイバ９０を介して、前記
電気光学偏向器３６の掃引方向と垂直な方向に並べて入
射するようにし、ストリーク像をテレビカメラあるいは
ＣＣＤカメラ等の撮像装置２８で撮像するように構成し
たものである。 本実施例においては、前記電気光学偏向器３６の偏向方
向と垂直な方向に、各被測定光信号１〜n に対応する光
信号が到達するので、多数の被測定光信号１〜n の並列
観測が可能になる。この場合、各ファイバの長さを変え
ておくこともできる。 又、各ＴＷＡ５０毎に光フアイバ９０の長さを変える等
して被測定光の入射するタイミングを変えることによつ
て、単一の波形を次々に直列的に測定することも可能と
なる。更に、被測定光を分光器で波長成分に分けて各波
長成分毎にＴＷＡ５０で増幅して検出するように構成す
ることもできる。 次に、第１３図を参照して、本発明の第３実施例を詳細
に説明する。 本実施例は、前記第１実施例と同様の電気光学式ストリ
ークカメラにおいて、被測定光信号を入射する光路に光
フアイバ９２を用いると共に、該光フアイバ９２の途中
にフアイバ分波器９４を設け、該フアイバ分波器９４で
分岐した光を、やはり光フアイバ９６を介して第２の光
検出器７８に入射し、更に、該第２の光検出器７８と前
記掃引回路８０の間に、自己トリガ信号の遅延量を変え
るための可変遅延回路９８と、該可変遅延回路９８の出
力による自己トリガと、コネクタ１００を介して外部か
ら入力される外部トリガ信号による外部トリガのいずれ
か一方を選択するための切換スイツチ１０２を設けたも
のである。 前記フアイバ分波器９４及び第２の光検出器７８は、金
属ケース８６内に収容され、被測定光は、光コネクタ９
１を介して入射するようにされている。 本実施例においては、光路の一部に光フアイバを用いて
いるので、光学系の厳密な調整が不要となると共に、各
構成要素の配置の自由度が高まり、例えば全体を小型化
することもできる。又、本実施例においては、自己トリ
ガ信号の遅延時間を任意に変えられる可変遅延回路９８
を設けているので、任意のタイミングで掃引を開始する
ことができる。この際、ＴＷＡ５０への入力光路に光フ
アイバ９２が用いられているので該光フアイバ９２の長
さを充分に確保しておくことによつて、通常は光信号よ
り遅い電気信号（自己トリガ信号）が、光信号よりも先
に電気光学偏向器３６に到達するようにして、被測定光
の変化が開始する前から、確実に光波形を計測すること
ができる。 なお、電気光学偏向器３６に入射する光信号と掃引のタ
イミングが一定であり、可変とする必要がない場合に
は、可変遅延回路９８の代わりに、遅延量一定の遅延回
路を用いることもできる。 次に、第１４図を参照して、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、前記第３実施例と同様の電気光学式
ストリークカメラにおいて、出力レンズ３８のフーリエ
面に、ストリーク像を空間的に制限するためのスリツト
板１０４を設け、該スリツト板１０４を通過したストリ
ーク像を光電子増倍管１０６、又はアバランシユフオト
ダイオード、フオトダイオード等の零次元検出器で検出
すると共に、遅延時間を自動的に順次変更する自動遅延
回路１０７を設け、更に、第２の光検出器７８と前記自
動遅延回路１０７の間に、該第２の光検出器７８の出力
と外部から入力される外部トリガ信号のいずれか一方を
選択するための切換スイツチ１０９を設け、該自動遅延
回路１０７の遅延時間をＸ軸に、アンプ１０８で増幅さ
れたサンプリング出力をＹ軸としてＸＹレコーダ等の表
示器１１０に表示するようにして、サンプリング型の電
気光学式ストリークカメラを構成したものである。 本実施例においては、光コネクタ９１から被測定光信号
が入射されると、第２の光検出器７８の出力あるいは外
部トリガ信号に同期して、自動遅延回路１０７によつて
順次遅延量が変えられたサンプリング時間により、被測
定光信号が順次サンプリングされ、表示器１１０に、第
１５図に示す如く再構成波形が表示される。 従つて、繰返し変化する波形の精密測定及び分析が可能
である。 次に、第１６図を参照して、本発明の第５実施例を詳細
に説明する。 本実施例は、前記第４実施例と同様のサンプリング型電
気光学式ストリークカメラにおいて、前記アンプ１０８
の出力のうち、所定周波数（ロツクイン周波数）成分だ
けを狭帯域で取出すロツクイン増幅器１１２を設けると
共に、該ロツクイン増幅器１１２のロツクイン周波数に
よつて、前記ＴＷＡ５０の利得をオンオフするようにし
たものである。 本実施例においては、ロツクイン検出が行われるので、
ＳＮ比が向上する。 又、本実施例においては、ロツクイン検出用の光チヨツ
プ素子として、前記ＴＷＡ５０をそのまま用いているの
で、構成が簡略である。 なお、前記ＴＷＡ５０とは別体のＴＷＡを、ロツクイン
検出用の光チヨツプ素子として設け、ＴＷＡを２段タン
デムに配置することも可能である。この場合には、増幅
率が高められる。 又、パルスゼネレータを設けて、自己ロツクインでな
く、外部ロツクインとすることも可能である。
第１図は、本発明の基本的な構成を示すブロツク線図、
第２図は、本発明で用いられる光増幅器の一例としての
進行波型光増幅器（ＴＷＡ）を構成する半導体レーザの
構造の一例を示す断面図、第３図は、前記ＴＷＡの動作
特性を説明するためのブロツク線図、第４図及び第５図
は、同じく出力光強度特性の一例を示す線図、第６図
は、前記ＴＷＡの波形例の構成を示す概略図、第７図乃
至第１０図は、前記光増幅器の他の変形例をそれぞれ示
す概略図、第１１図は、本発明に係る電気光学式ストリ
ークカメラの第１実施例の構成を示すブロツク線図、第
１２図は、同じく第２実施例の構成を示す上面図、第１
３図は、同じく第３実施例の構成を示すブロツク線図、
第１４図は、同じくの第４実施例の構成を示すブロツク
図、第１５図は、第４実施例の作用を説明するための線
図、第１６図は、本発明の第５実施例の構成を示すブロ
ツク線図、第１７図は、ストリークカメラの動作原理を
説明するための断面図、第１８図は、シンクロナスブラ
ンキングでの掃引軌跡を示す線図、第１９図は、サンプ
リング型光オシロスコープの動作原理を説明するための
断面図、第２０図は、電気光学偏向器を示す斜視図、第
２１図は、電気光学式ストリークカメラの概念を説明す
るための略線図である。 ３６……電気光学偏向器、 ３６Ａ……電気光学結晶、 ３６Ｂ……電極、 ３８……出力レンズ、 ３９……結像面、 ４０……光増幅器、 ４２……光検出器、 ５０……進行波型光増幅器（ＴＷＡ）、 ７０……イメージセンサ、 ７２……制御回路、 ７４、１１０……表示器、 ８６……金属ケース、 ９０……光フアイバ、 ９８……可変遅延回路、 １０４……スリツト板、 １０６……光電子増倍管、 １０７……自動遅延回路、 １１２……ロツクイン増幅器。
第２図は、本発明で用いられる光増幅器の一例としての
進行波型光増幅器（ＴＷＡ）を構成する半導体レーザの
構造の一例を示す断面図、第３図は、前記ＴＷＡの動作
特性を説明するためのブロツク線図、第４図及び第５図
は、同じく出力光強度特性の一例を示す線図、第６図
は、前記ＴＷＡの波形例の構成を示す概略図、第７図乃
至第１０図は、前記光増幅器の他の変形例をそれぞれ示
す概略図、第１１図は、本発明に係る電気光学式ストリ
ークカメラの第１実施例の構成を示すブロツク線図、第
１２図は、同じく第２実施例の構成を示す上面図、第１
３図は、同じく第３実施例の構成を示すブロツク線図、
第１４図は、同じくの第４実施例の構成を示すブロツク
図、第１５図は、第４実施例の作用を説明するための線
図、第１６図は、本発明の第５実施例の構成を示すブロ
ツク線図、第１７図は、ストリークカメラの動作原理を
説明するための断面図、第１８図は、シンクロナスブラ
ンキングでの掃引軌跡を示す線図、第１９図は、サンプ
リング型光オシロスコープの動作原理を説明するための
断面図、第２０図は、電気光学偏向器を示す斜視図、第
２１図は、電気光学式ストリークカメラの概念を説明す
るための略線図である。 ３６……電気光学偏向器、 ３６Ａ……電気光学結晶、 ３６Ｂ……電極、 ３８……出力レンズ、 ３９……結像面、 ４０……光増幅器、 ４２……光検出器、 ５０……進行波型光増幅器（ＴＷＡ）、 ７０……イメージセンサ、 ７２……制御回路、 ７４、１１０……表示器、 ８６……金属ケース、 ９０……光フアイバ、 ９８……可変遅延回路、 １０４……スリツト板、 １０６……光電子増倍管、 １０７……自動遅延回路、 １１２……ロツクイン増幅器。
Claims (9)
- 【請求項１】被測定光を増幅する光増幅器と、 該光増幅器によつて増幅された光が入射され、電気的に
掃引される電気光学偏向器、該電気光学偏向器によつて
掃引された光を出力する出力レンズ、及び、該出力レン
ズの結像面に配設された光感知手段を有する光検出器
と、 を備えたことを特徴とする電気光学式ストリークカメ
ラ。 - 【請求項２】請求項１に記載の電気光学式ストリークカ
メラにおいて、前記光増幅器が、半導体レーザの両端面
に反射防止膜を施して両端面での反射を抑えた非共振型
の進行波型光増幅器であることを特徴とする電気光学式
ストリークカメラ。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載の電気光学式ストリ
ークカメラにおいて、前記光増幅器の利得が電気信号に
よつて可変とされ、該光増幅器が光ゲートとしても作動
することを特徴とする電気光学式ストリークカメラ。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電
気光学式ストリークカメラにおいて、前記光増幅器に入
射する光信号又は前記光検出器を動作させるためのトリ
ガ信号の少くともいずれか一方が、遅延可能とされてい
ることを特徴とする電気光学式ストリークカメラ。 - 【請求項５】請求項１に記載の電気光学式ストリークカ
メラにおいて、前記光増幅器が少くとも２個以上あり、
これらの出力を光フアイバで前記電気光学偏向器に導い
て、直線状に並べたことを特徴とする電気光学式ストリ
ークカメラ。 - 【請求項６】請求項１に記載の電気光学式ストリークカ
メラにおいて、前記光検出器に光サンプリング用のスリ
ツト板が設けられ、この出力を光電検出することを特徴
とする電気光学式ストリークカメラ。 - 【請求項７】請求項６に記載の電気光学式ストリークカ
メラにおいて、更に、被測定光を所定周波数でオンオフ
するための光チヨツプ素子と、前記光検出器のサンプリ
ング出力の中から、該周波数成分だけを狭帯域で取出す
ロツクイン増幅器とを備えたことを特徴とする電気光学
式ストリークカメラ。 - 【請求項８】請求項１に記載の電気光学式ストリークカ
メラにおいて、前記光増幅器と光検出器を導電性ケース
に入れたことを特徴とする電気光学式ストリークカメ
ラ。 - 【請求項９】請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電
気光学式ストリークカメラにおいて、前記光感知手段が
イメージセンサであり、該イメージセンサの出力を、制
御回路を介して表示器に接続したことを特徴とする電気
光学式ストリークカメラ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63116734A JPH0617819B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 電気光学式ストリークカメラ |
| GB8910950A GB2220063B (en) | 1988-05-13 | 1989-05-12 | Electro-optical streak camera |
| US07/351,159 US4958231A (en) | 1988-05-13 | 1989-05-12 | Electro-optical streak camera |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63116734A JPH0617819B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 電気光学式ストリークカメラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01287425A JPH01287425A (ja) | 1989-11-20 |
| JPH0617819B2 true JPH0617819B2 (ja) | 1994-03-09 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63116734A Expired - Fee Related JPH0617819B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 電気光学式ストリークカメラ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4958231A (ja) |
| JP (1) | JPH0617819B2 (ja) |
| GB (1) | GB2220063B (ja) |
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| JPH055650A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体ストリークカメラ |
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| US4071752A (en) * | 1976-05-07 | 1978-01-31 | International Laser Systems, Inc. | Self-synchronizing optical imaging system |
| US4266247A (en) * | 1977-09-19 | 1981-05-05 | General Engineering & Applied Research | Proximity focused streak tube and streak camera using the same |
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- 1988-05-13 JP JP63116734A patent/JPH0617819B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-12 GB GB8910950A patent/GB2220063B/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-12 US US07/351,159 patent/US4958231A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| GB8910950D0 (en) | 1989-06-28 |
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| JPH0663870B2 (ja) | 光波形測定装置 |
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