JPH0682490A - 電圧測定装置 - Google Patents
電圧測定装置Info
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- JPH0682490A JPH0682490A JP4231822A JP23182292A JPH0682490A JP H0682490 A JPH0682490 A JP H0682490A JP 4231822 A JP4231822 A JP 4231822A JP 23182292 A JP23182292 A JP 23182292A JP H0682490 A JPH0682490 A JP H0682490A
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- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
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- G01R1/07—Non contact-making probes
- G01R1/071—Non contact-making probes containing electro-optic elements
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被測定対象の局部における電圧変化を精度よ
く検出すること。 【構成】 レーザー媒質５１及びＥ−Ｏプローブ５３の
対を挟むように、一対の共振用のミラー５５、５７が配
置されている。レーザー媒質５１からは直線偏光が出射
する。この直線偏光は、Ｅ−Ｏプローブ５３に入射した
後ミラー５５で反射されて戻ってくる。Ｅ−Ｏプローブ
５３に被測定対象からの電圧が印加されている場合、そ
の電圧に応じてＥ−Ｏプローブ５３に屈折率変化が生
じ、Ｅ−Ｏプローブ５３から出射する光が楕円偏光とな
り、レーザー共振器の共振状態が変化する。したがっ
て、一部透過性を有するミラー５７からレーザー共振器
の外部に出射する出力光の強度は、Ｅ−Ｏプローブ５３
が近接する被測定対象に印加されている電圧に対応す
る。したがって、ＩＣのような微細構造を有する被測定
対象の電圧分布を２次元的に検出することができる。
く検出すること。 【構成】 レーザー媒質５１及びＥ−Ｏプローブ５３の
対を挟むように、一対の共振用のミラー５５、５７が配
置されている。レーザー媒質５１からは直線偏光が出射
する。この直線偏光は、Ｅ−Ｏプローブ５３に入射した
後ミラー５５で反射されて戻ってくる。Ｅ−Ｏプローブ
５３に被測定対象からの電圧が印加されている場合、そ
の電圧に応じてＥ−Ｏプローブ５３に屈折率変化が生
じ、Ｅ−Ｏプローブ５３から出射する光が楕円偏光とな
り、レーザー共振器の共振状態が変化する。したがっ
て、一部透過性を有するミラー５７からレーザー共振器
の外部に出射する出力光の強度は、Ｅ−Ｏプローブ５３
が近接する被測定対象に印加されている電圧に対応す
る。したがって、ＩＣのような微細構造を有する被測定
対象の電圧分布を２次元的に検出することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定対象の局部に与
えられている微少な電圧を検出する電圧測定装置に関す
る。
えられている微少な電圧を検出する電圧測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】被測定対象の局部における電圧変化を検
出してこの部分に印加されている微少電圧信号を測定す
る方法として、電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブを
用いる方法がある。具体的には、被測定対象の局部に近
接して配置したＥ−Ｏプローブ中に形成される電界変化
に起因する電気光学材料の屈折率変化を利用し、被測定
対象の局部に印加されている微少電圧信号を検出するこ
とが行われている（U.S.Pat.No.4446425等）。
出してこの部分に印加されている微少電圧信号を測定す
る方法として、電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブを
用いる方法がある。具体的には、被測定対象の局部に近
接して配置したＥ−Ｏプローブ中に形成される電界変化
に起因する電気光学材料の屈折率変化を利用し、被測定
対象の局部に印加されている微少電圧信号を検出するこ
とが行われている（U.S.Pat.No.4446425等）。
【０００３】図１０に、Ｅ−Ｏプローブを用いた従来の
電圧測定装置の構成例を示す。半導体装置その他の被測
定デバイス２からの電界によって、Ｅ−Ｏプローブ４の
屈折率が変化する。このＥ−Ｏプローブ４に、駆動装置
５によって制御された光源６からの光ビームが、コリメ
ートレンズ８、偏光ビームスプリッタ１０、波長板１
２、集光レンズ１４を順次通過して入射する。Ｅ−Ｏプ
ローブ４で反射されて戻ってきた光ビームは、偏光ビー
ムスプリッタ１０で入射してきた時と直交する偏光の光
のみがとり出されて光検出器１６に入射しここで電気信
号に変換される。この電気信号は、Ｅ−Ｏプローブ４に
形成された電界の変化、すなわち被測定デバイス２の局
部に印加されている電気信号の変化を反映したものとな
っている。
電圧測定装置の構成例を示す。半導体装置その他の被測
定デバイス２からの電界によって、Ｅ−Ｏプローブ４の
屈折率が変化する。このＥ−Ｏプローブ４に、駆動装置
５によって制御された光源６からの光ビームが、コリメ
ートレンズ８、偏光ビームスプリッタ１０、波長板１
２、集光レンズ１４を順次通過して入射する。Ｅ−Ｏプ
ローブ４で反射されて戻ってきた光ビームは、偏光ビー
ムスプリッタ１０で入射してきた時と直交する偏光の光
のみがとり出されて光検出器１６に入射しここで電気信
号に変換される。この電気信号は、Ｅ−Ｏプローブ４に
形成された電界の変化、すなわち被測定デバイス２の局
部に印加されている電気信号の変化を反映したものとな
っている。
【０００４】図１１のグラフに、図１０の電圧測定装置
の動作原理を示す。被測定デバイス２としてストライプ
状の導線を基板表面に形成したものを準備し、これに適
当な信号源を接続した場合について考える。なお、ここ
では波長板１２をとりはずした場合を考える。グラフに
示すように、被測定デバイス２に印加される電圧Ｖと光
検出器１６で検出される出力強度Ｉとの関係は、一般に
Ｉ＝Ｉ0 ｓｉｎ2 ｛（π／２）（Ｖ／Ｖπ）｝で与えら
れる。電圧ＶがＶ1 からＶ2 へ変化すると、出力強度Ｉ
がＩ1 からＩ2 へ変化する。よって、光検出器１６の出
力を適当な計測器で測定するならば、被測定デバイス２
上でＥ−Ｏプローブ４が近接する導線部分の電圧変化、
すなわちこの導線部分に外部の信号源から与えられる電
気信号の変化を読み出すことができる。波長板は、光学
的にバイアス電圧を与える働きをしており、波長板を入
れると電圧Ｖが印加されない時の出力強度ＩはＩ0 ／２
となる。電圧を印加すると出力強度ＩがＩ0 ／２から変
化する。
の動作原理を示す。被測定デバイス２としてストライプ
状の導線を基板表面に形成したものを準備し、これに適
当な信号源を接続した場合について考える。なお、ここ
では波長板１２をとりはずした場合を考える。グラフに
示すように、被測定デバイス２に印加される電圧Ｖと光
検出器１６で検出される出力強度Ｉとの関係は、一般に
Ｉ＝Ｉ0 ｓｉｎ2 ｛（π／２）（Ｖ／Ｖπ）｝で与えら
れる。電圧ＶがＶ1 からＶ2 へ変化すると、出力強度Ｉ
がＩ1 からＩ2 へ変化する。よって、光検出器１６の出
力を適当な計測器で測定するならば、被測定デバイス２
上でＥ−Ｏプローブ４が近接する導線部分の電圧変化、
すなわちこの導線部分に外部の信号源から与えられる電
気信号の変化を読み出すことができる。波長板は、光学
的にバイアス電圧を与える働きをしており、波長板を入
れると電圧Ｖが印加されない時の出力強度ＩはＩ0 ／２
となる。電圧を印加すると出力強度ＩがＩ0 ／２から変
化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電圧測定装置では、Ｅ−Ｏプローブ４に形成される微少
な屈折率変化を、これに入射した後に戻ってくる検出光
の偏光状態の変化を用いて検出する構成となっているた
め、十分な検出感度を達成することができなかった。
電圧測定装置では、Ｅ−Ｏプローブ４に形成される微少
な屈折率変化を、これに入射した後に戻ってくる検出光
の偏光状態の変化を用いて検出する構成となっているた
め、十分な検出感度を達成することができなかった。
【０００６】そこで、本発明は、被測定対象の局部にお
ける電圧変化を精度よく検出できる電圧測定装置を提供
することを目的とする。
ける電圧変化を精度よく検出できる電圧測定装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る電圧測定装置は、（ａ）電界に応じて
所定波長の光に対する屈折率が変化する電気光学部材
と、（ｂ）所定波長の光に対する光増幅を可能にするレ
ーザー媒質と、（ｃ）電気光学部材及びレーザー媒質を
挟むように配置された透過性を有する第１の反射手段及
び透過性を有しない第２の反射手段を含む共振器構造と
を備えることとしている。
め、本発明に係る電圧測定装置は、（ａ）電界に応じて
所定波長の光に対する屈折率が変化する電気光学部材
と、（ｂ）所定波長の光に対する光増幅を可能にするレ
ーザー媒質と、（ｃ）電気光学部材及びレーザー媒質を
挟むように配置された透過性を有する第１の反射手段及
び透過性を有しない第２の反射手段を含む共振器構造と
を備えることとしている。
【０００８】
【作用】上記電圧測定装置では、共振器構造内に電界検
出用の電気光学部材とレーザー媒質とを設けているの
で、電気光学部材の近傍の電界の変化を、電気光学部材
に生じた屈折率変化に起因するレーザー発振の共振状態
の変化として外部から感度良く検出することができる。
すなわち、被測定対象からの電界の変化によって電気光
学部材に生じた屈折率変化は、共振器構造を含む全体の
共振条件を変化させる。一方、レーザー媒質によって増
幅されて共振器構造から出射するレーザー光の強度は、
共振条件に影響する電気光学部材の微小な屈折率変化に
極めて敏感なものとなっている。したがって、第１の反
射手段から共振器構造の外部に出射したレーザー光を適
当な手段で観察すれば、電気光学部材の微小な屈折率変
化、すなわち被測定対象の局部領域における電位変化等
を外部から非接触で感度良く検出することができる。
出用の電気光学部材とレーザー媒質とを設けているの
で、電気光学部材の近傍の電界の変化を、電気光学部材
に生じた屈折率変化に起因するレーザー発振の共振状態
の変化として外部から感度良く検出することができる。
すなわち、被測定対象からの電界の変化によって電気光
学部材に生じた屈折率変化は、共振器構造を含む全体の
共振条件を変化させる。一方、レーザー媒質によって増
幅されて共振器構造から出射するレーザー光の強度は、
共振条件に影響する電気光学部材の微小な屈折率変化に
極めて敏感なものとなっている。したがって、第１の反
射手段から共振器構造の外部に出射したレーザー光を適
当な手段で観察すれば、電気光学部材の微小な屈折率変
化、すなわち被測定対象の局部領域における電位変化等
を外部から非接触で感度良く検出することができる。
【０００９】
【実施例】本発明の具体的な実施例の説明の前に、本発
明に係る電圧測定装置の原理について簡単に説明する。
明に係る電圧測定装置の原理について簡単に説明する。
【００１０】図１に、電圧測定装置の第１の構成例を示
す。この構成例では、レーザー媒質５１及びＥ−Ｏプロ
ーブ５３の対を挟むように、一対の共振用のミラー５
５、５７が配置されている。レーザー媒質５１からは直
線偏光の光ビームが出射する。ここで、レーザー媒質５
１から出射する光ビームが直線偏光でない場合は、レー
ザー媒質５１のあとに偏光子またはブリュースター窓な
どの偏光素子（図示せず）を入れて直線偏光とすればよ
い。この直線偏光の光は、Ｅ−Ｏプローブ５３に入射し
た後ミラー５５で反射されて戻ってくる。Ｅ−Ｏプロー
ブ５３に被測定対象からの電圧が印加されている場合、
その電界強度に応じてＥ−Ｏプローブ５３に屈折率変化
が生じ、Ｅ−Ｏプローブ５３から出射する光が楕円偏光
となる。つまり、被測定対象からの電圧に応じて、レー
ザー共振器の共振状態が変化する。したがって、一部透
過性を有するミラー５７からレーザー共振器の外部に出
射する出力光の強度は、Ｅ−Ｏプローブ５３が近接する
被測定対象の局部領域に印加されている電圧を反映した
ものとなっている。
す。この構成例では、レーザー媒質５１及びＥ−Ｏプロ
ーブ５３の対を挟むように、一対の共振用のミラー５
５、５７が配置されている。レーザー媒質５１からは直
線偏光の光ビームが出射する。ここで、レーザー媒質５
１から出射する光ビームが直線偏光でない場合は、レー
ザー媒質５１のあとに偏光子またはブリュースター窓な
どの偏光素子（図示せず）を入れて直線偏光とすればよ
い。この直線偏光の光は、Ｅ−Ｏプローブ５３に入射し
た後ミラー５５で反射されて戻ってくる。Ｅ−Ｏプロー
ブ５３に被測定対象からの電圧が印加されている場合、
その電界強度に応じてＥ−Ｏプローブ５３に屈折率変化
が生じ、Ｅ−Ｏプローブ５３から出射する光が楕円偏光
となる。つまり、被測定対象からの電圧に応じて、レー
ザー共振器の共振状態が変化する。したがって、一部透
過性を有するミラー５７からレーザー共振器の外部に出
射する出力光の強度は、Ｅ−Ｏプローブ５３が近接する
被測定対象の局部領域に印加されている電圧を反映した
ものとなっている。
【００１１】図２に、図１の電圧測定装置の出力特性を
示す。図示の出力特性は、被測定対象（図示せず）に印
加される電圧をＶ1 、Ｖ2 とした場合について示してあ
る。このように被測定対象からの印加電圧が異なると、
励起強度の閾値とスロープ効率（微分効率）とが異なっ
たものとなる。ここで、励起強度をＥ0 で一定にしてお
くと、Ｅ−Ｏプローブ５３に形成された電界の変化、す
なわち被測定対象に印加されている電気信号の変化によ
って出力光が大きく変化する。したがって、出力光の強
度Ｉを計測することで、被測定対象への印加電圧を高い
Ｓ／Ｎ比で求めることができる。
示す。図示の出力特性は、被測定対象（図示せず）に印
加される電圧をＶ1 、Ｖ2 とした場合について示してあ
る。このように被測定対象からの印加電圧が異なると、
励起強度の閾値とスロープ効率（微分効率）とが異なっ
たものとなる。ここで、励起強度をＥ0 で一定にしてお
くと、Ｅ−Ｏプローブ５３に形成された電界の変化、す
なわち被測定対象に印加されている電気信号の変化によ
って出力光が大きく変化する。したがって、出力光の強
度Ｉを計測することで、被測定対象への印加電圧を高い
Ｓ／Ｎ比で求めることができる。
【００１２】図３に、電圧測定装置の第２の構成例を示
す。この構成例では、レーザー媒質５１及びＥ−Ｏプロ
ーブ５３の間に一部透過性のミラー５９が設けられてい
る。レーザー媒質５１は、ミラー５７、５９に挟まれた
主共振器内に配置されており、Ｅ−Ｏプローブ５３は、
ミラー５５、５７に挟まれた副共振器内に配置されてい
る。
す。この構成例では、レーザー媒質５１及びＥ−Ｏプロ
ーブ５３の間に一部透過性のミラー５９が設けられてい
る。レーザー媒質５１は、ミラー５７、５９に挟まれた
主共振器内に配置されており、Ｅ−Ｏプローブ５３は、
ミラー５５、５７に挟まれた副共振器内に配置されてい
る。
【００１３】レーザー媒質５１からの直線偏光の光は主
共振器内で増幅される。ミラー５９を一部透過して副共
振器内に入射した直線偏光の光は、ミラー５５で反射さ
れてＥ−Ｏプローブ５３に形成された電界に応じて所定
の楕円偏光の光となって戻ってくる。つまり、被測定対
象の電圧によって、副共振器の共振状態が変化する。こ
の結果、副共振器の影響で主共振器の出力光も、Ｅ−Ｏ
プローブ５３が近接する被測定対象の局部領域に印加さ
れている電圧を反映したものとなる。具体的には、図２
の出力特性と同様の出力特性を得ることができる。
共振器内で増幅される。ミラー５９を一部透過して副共
振器内に入射した直線偏光の光は、ミラー５５で反射さ
れてＥ−Ｏプローブ５３に形成された電界に応じて所定
の楕円偏光の光となって戻ってくる。つまり、被測定対
象の電圧によって、副共振器の共振状態が変化する。こ
の結果、副共振器の影響で主共振器の出力光も、Ｅ−Ｏ
プローブ５３が近接する被測定対象の局部領域に印加さ
れている電圧を反映したものとなる。具体的には、図２
の出力特性と同様の出力特性を得ることができる。
【００１４】以下、本発明の具体的実施例について詳細
に説明する。
に説明する。
【００１５】図４に、第１実施例の電圧測定装置の構成
を示す。半導体装置その他の被測定デバイスからの電界
によってＥ−Ｏプローブ６０の屈折率が変化する。この
Ｅ−Ｏプローブ６０に、駆動装置６１によって制御され
た光源ユニット７０からの検出光が、コリメートレンズ
６２、波長板６３及び集光レンズ６４を順次通過して入
射する。
を示す。半導体装置その他の被測定デバイスからの電界
によってＥ−Ｏプローブ６０の屈折率が変化する。この
Ｅ−Ｏプローブ６０に、駆動装置６１によって制御され
た光源ユニット７０からの検出光が、コリメートレンズ
６２、波長板６３及び集光レンズ６４を順次通過して入
射する。
【００１６】図５に、光源ユニット７０の拡大図を示
す。半導体レーザー７１のストライプに、駆動装置６１
からの駆動信号が印加される。半導体レーザー７１の下
端面にはＡＲコートが施されている。その上端面は、へ
き開面であり、光を一部透過する。また、上端面にミラ
ーを形成し、その透過率を制御することもできる。ま
た、図４で示したＥ−Ｏプローブ６０の下端面には高反
射ミラーが形成されている。したがって、半導体レ−ザ
−７１の上端面からＥ−Ｏプローブ６０の下端面までの
間でレーザー共振器が形成されている。半導体レ−ザ−
７１の上端面を出射した出力光の強度は、同一パッケー
ジ内に組み込まれた光検出器７２で検出され、その結果
は計測器に表示される。この時、光検出器７２の出力は
Ｅ−Ｏプローブ６０が近接する被測定対象の局部領域に
印加されている電圧を反映したものとなっている。
す。半導体レーザー７１のストライプに、駆動装置６１
からの駆動信号が印加される。半導体レーザー７１の下
端面にはＡＲコートが施されている。その上端面は、へ
き開面であり、光を一部透過する。また、上端面にミラ
ーを形成し、その透過率を制御することもできる。ま
た、図４で示したＥ−Ｏプローブ６０の下端面には高反
射ミラーが形成されている。したがって、半導体レ−ザ
−７１の上端面からＥ−Ｏプローブ６０の下端面までの
間でレーザー共振器が形成されている。半導体レ−ザ−
７１の上端面を出射した出力光の強度は、同一パッケー
ジ内に組み込まれた光検出器７２で検出され、その結果
は計測器に表示される。この時、光検出器７２の出力は
Ｅ−Ｏプローブ６０が近接する被測定対象の局部領域に
印加されている電圧を反映したものとなっている。
【００１７】図４の装置の動作について説明する。半導
体レ−ザ−７１の下端面からは直線偏光の光が出射す
る。ここで、半導体レーザー７１から出射する光ビーム
が直線偏光でない場合は、半導体レーザー７１のあとに
偏光子またはブリュースター窓などの偏光素子（図示せ
ず）を入れて直線偏光とすればよい。この直線偏光の光
は、波長板６３を通過して適当な楕円偏光の光に変換さ
れた後、Ｅ−Ｏプローブ６０に入射する。被測定対象に
電圧が印加されている場合、Ｅ−Ｏプローブ６０に形成
される電界強度に応じてＥ−Ｏプローブ６０に屈折率変
化が生じ、Ｅ−Ｏプローブ６０の下端面の高反射ミラー
で反射してＥ−Ｏプローブ６０から出射する光の偏光状
態が変化する。波長板６３を通過して再び偏光状態が変
化した光は、半導体レ−ザ−７１の活性層に入射してこ
こで直線偏光の状態にされるとともにこの活性層に誘導
放出を生じさせる。このような条件下で、被測定対象か
らＥ−Ｏプローブ６０に形成される電界が変化した場
合、レーザー共振器の共振状態が変化する。つまり、半
導体レ−ザ−７１の上端面から出射して光検出器７２で
検出される出力光は、Ｅ−Ｏプローブ６０の下端が近接
する被測定対象の局部領域に印加されている電圧を反映
したものとなっている。したがって、光検出器７２の出
力を計測することでこの印加電圧を感度良く求めること
ができる。
体レ−ザ−７１の下端面からは直線偏光の光が出射す
る。ここで、半導体レーザー７１から出射する光ビーム
が直線偏光でない場合は、半導体レーザー７１のあとに
偏光子またはブリュースター窓などの偏光素子（図示せ
ず）を入れて直線偏光とすればよい。この直線偏光の光
は、波長板６３を通過して適当な楕円偏光の光に変換さ
れた後、Ｅ−Ｏプローブ６０に入射する。被測定対象に
電圧が印加されている場合、Ｅ−Ｏプローブ６０に形成
される電界強度に応じてＥ−Ｏプローブ６０に屈折率変
化が生じ、Ｅ−Ｏプローブ６０の下端面の高反射ミラー
で反射してＥ−Ｏプローブ６０から出射する光の偏光状
態が変化する。波長板６３を通過して再び偏光状態が変
化した光は、半導体レ−ザ−７１の活性層に入射してこ
こで直線偏光の状態にされるとともにこの活性層に誘導
放出を生じさせる。このような条件下で、被測定対象か
らＥ−Ｏプローブ６０に形成される電界が変化した場
合、レーザー共振器の共振状態が変化する。つまり、半
導体レ−ザ−７１の上端面から出射して光検出器７２で
検出される出力光は、Ｅ−Ｏプローブ６０の下端が近接
する被測定対象の局部領域に印加されている電圧を反映
したものとなっている。したがって、光検出器７２の出
力を計測することでこの印加電圧を感度良く求めること
ができる。
【００１８】図６に、第２実施例の電圧測定装置の構成
を示す。この実施例では、第１実施例で用いたコリメー
トレンズ、波長板及び集光レンズを省略し、半導体レ−
ザ−１７１の下端面にＥ−Ｏプローブ１６０を直接接続
して一体化している。このような一体化により、従来例
では考えられないような小形化も可能になる。
を示す。この実施例では、第１実施例で用いたコリメー
トレンズ、波長板及び集光レンズを省略し、半導体レ−
ザ−１７１の下端面にＥ−Ｏプローブ１６０を直接接続
して一体化している。このような一体化により、従来例
では考えられないような小形化も可能になる。
【００１９】被測定デバイスからの電界によってＥ−Ｏ
プローブ１６０の屈折率が変化する。このＥ−Ｏプロー
ブ１６０に、半導体レ−ザ−１７１からの検出光が直接
入射する。半導体レ−ザ−１６０の上端面とＥ−Ｏプロ
ーブ１６０の下端面との間に共振器が形成されているの
で、半導体レ−ザ−１６０の上部に固定された光検出器
１７２によって検出される出力光は、Ｅ−Ｏプローブ１
６０が近接する領域に印加されている電圧に対応したも
のとなっている。Ｅ−Ｏプローブ１６０を固定した半導
体レ−ザ−１７１は、支持体１８０を介してＸＹＺステ
ージ１９０に接続されている。このＸＹＺステージ１９
０を用いることで、被測定対象側を走査する必要が無く
なるとともに、ＩＣのような微細な被測定デバイスの電
圧分布を２次元的に高精度で検出することができる。
プローブ１６０の屈折率が変化する。このＥ−Ｏプロー
ブ１６０に、半導体レ−ザ−１７１からの検出光が直接
入射する。半導体レ−ザ−１６０の上端面とＥ−Ｏプロ
ーブ１６０の下端面との間に共振器が形成されているの
で、半導体レ−ザ−１６０の上部に固定された光検出器
１７２によって検出される出力光は、Ｅ−Ｏプローブ１
６０が近接する領域に印加されている電圧に対応したも
のとなっている。Ｅ−Ｏプローブ１６０を固定した半導
体レ−ザ−１７１は、支持体１８０を介してＸＹＺステ
ージ１９０に接続されている。このＸＹＺステージ１９
０を用いることで、被測定対象側を走査する必要が無く
なるとともに、ＩＣのような微細な被測定デバイスの電
圧分布を２次元的に高精度で検出することができる。
【００２０】図６の装置の動作に付いて説明する。半導
体レ−ザ−１７１の下端面からは直線偏光の光が出射す
る。この直線偏光の光は、Ｅ−Ｏプローブ１６０に入射
する。被測定デバイスに電圧が印加された場合、その電
界強度に応じてＥ−Ｏプローブ１６０に屈折率変化が生
じ、Ｅ−Ｏプローブ１６０の下端面のミラーで反射して
Ｅ−Ｏプローブ１６０から出射する光の偏光状態が変化
する。したがって、半導体レ−ザ−１７１の活性層に入
射した光の振幅は、Ｅ−Ｏプローブ１７１の屈折率変化
に対応したものとなっている。つまり、被測定対象から
の電圧によってレーザー共振器の共振状態を変化させる
ことができるので、半導体レ−ザ−１７１の上端面から
出射して光検出器１７２で検出される出力光は、Ｅ−Ｏ
プローブ１６０が近接する被測定対象の局部領域に印加
されている電圧を反映したものとなっている。光検出器
１７２の出力を計測することでこの印加電圧の２次元分
布を感度良く求めることができる。
体レ−ザ−１７１の下端面からは直線偏光の光が出射す
る。この直線偏光の光は、Ｅ−Ｏプローブ１６０に入射
する。被測定デバイスに電圧が印加された場合、その電
界強度に応じてＥ−Ｏプローブ１６０に屈折率変化が生
じ、Ｅ−Ｏプローブ１６０の下端面のミラーで反射して
Ｅ−Ｏプローブ１６０から出射する光の偏光状態が変化
する。したがって、半導体レ−ザ−１７１の活性層に入
射した光の振幅は、Ｅ−Ｏプローブ１７１の屈折率変化
に対応したものとなっている。つまり、被測定対象から
の電圧によってレーザー共振器の共振状態を変化させる
ことができるので、半導体レ−ザ−１７１の上端面から
出射して光検出器１７２で検出される出力光は、Ｅ−Ｏ
プローブ１６０が近接する被測定対象の局部領域に印加
されている電圧を反映したものとなっている。光検出器
１７２の出力を計測することでこの印加電圧の２次元分
布を感度良く求めることができる。
【００２１】図７に、第３実施例の電圧測定装置の構成
を示す。この実施例は、第２実施例の装置を変形したも
のであり、第２実施例と同様の部分については同一の符
号を付して説明を省略する。半導体レ−ザ−２７１とし
て、ＧａＡｓ系材料を用いたデバイスを使用する。Ｇａ
Ａｓ等の材料は、それ自体で電気光学効果を有している
ので、図６のようなＥ−Ｏプローブ１６０を個別に設け
る必要がない。すなわち、このようなＥ−Ｏプローブ１
６０を省略して半導体レ−ザ−２７１自体にその機能を
持たせることができる。例えば、電流注入用のストライ
プ電極を被測定対象側の端部分で外し、この部分を高抵
抗化することで、被測定対象からの電界による共振条件
の変調、すなわち検出されるべき出力光の変調を効率良
いものとすることができる。
を示す。この実施例は、第２実施例の装置を変形したも
のであり、第２実施例と同様の部分については同一の符
号を付して説明を省略する。半導体レ−ザ−２７１とし
て、ＧａＡｓ系材料を用いたデバイスを使用する。Ｇａ
Ａｓ等の材料は、それ自体で電気光学効果を有している
ので、図６のようなＥ−Ｏプローブ１６０を個別に設け
る必要がない。すなわち、このようなＥ−Ｏプローブ１
６０を省略して半導体レ−ザ−２７１自体にその機能を
持たせることができる。例えば、電流注入用のストライ
プ電極を被測定対象側の端部分で外し、この部分を高抵
抗化することで、被測定対象からの電界による共振条件
の変調、すなわち検出されるべき出力光の変調を効率良
いものとすることができる。
【００２２】図８に、第４実施例の電圧測定装置の構成
を示す。この実施例は、第２実施例の装置をさらに変形
したものである。この場合、ＧａＡｓの劈開面を利用し
たタイプのＬＤでなく、その出力面内に多数の発光領域
を有するような面発光レ−ザ−３０２を用い、図３で示
したような配置構成を採用する。面発光レ−ザ−３０２
の上面側には一部透過性ミラー３０４が施され、さらに
その上にはアレイ型光検出器３１０が取り付けられてい
る。面発光レ−ザ−３０２の底面側には、薄く研磨され
たＥ−Ｏプローブ３０８が取り付けられ、さらに、その
下には、高反射ミラー３０６が形成されている。ここ
で、一部透過性ミラー３０４と高反射ミラー３０６で共
振器構造となっている。面発光レ−ザ−３０２中の各発
光素子は、ＬＤ用電源ケーブル３１２からの電流に応じ
て同時に発光する。アレイ型光検出器の各検出素子から
の出力は、出力ケーブル３１４を介して計測器に導かれ
る。なお、アレイ型光検出器３１０のかわりにＣＣＤ撮
像装置を用いるならば、一本の出力ケーブルを用いた測
定が可能になる。
を示す。この実施例は、第２実施例の装置をさらに変形
したものである。この場合、ＧａＡｓの劈開面を利用し
たタイプのＬＤでなく、その出力面内に多数の発光領域
を有するような面発光レ−ザ−３０２を用い、図３で示
したような配置構成を採用する。面発光レ−ザ−３０２
の上面側には一部透過性ミラー３０４が施され、さらに
その上にはアレイ型光検出器３１０が取り付けられてい
る。面発光レ−ザ−３０２の底面側には、薄く研磨され
たＥ−Ｏプローブ３０８が取り付けられ、さらに、その
下には、高反射ミラー３０６が形成されている。ここ
で、一部透過性ミラー３０４と高反射ミラー３０６で共
振器構造となっている。面発光レ−ザ−３０２中の各発
光素子は、ＬＤ用電源ケーブル３１２からの電流に応じ
て同時に発光する。アレイ型光検出器の各検出素子から
の出力は、出力ケーブル３１４を介して計測器に導かれ
る。なお、アレイ型光検出器３１０のかわりにＣＣＤ撮
像装置を用いるならば、一本の出力ケーブルを用いた測
定が可能になる。
【００２３】図９に、第５実施例の電圧測定装置の構成
を示す。この実施例は、第２実施例の装置を変形したも
のである。この実施例の場合、Ｅｒ等の活性物質を添加
したファイバレーザーを用いる。励起光源４７３からの
出力光は、ＤＣＭ（ダイクロイックミラー）４７４を介
してファイバ４７１に入射する。ファイバ４７１の入口
のミラー４７５とＥ−Ｏプローブ４６０の底面に形成さ
れたミラーとによって共振器構造が形成されているの
で、ファイバ４７１中の活性物質の誘導放出によってレ
ーザー発振が可能になる。このようなファイバレーザー
の共振状態は、Ｅ−Ｏプローブ４６０の屈折率を反映し
たものとなっている。したがって、ミラー４７５を出射
した後ＤＣＭ４７４を透過して光検出器４７２で検出さ
れる出力光は、Ｅ−Ｏプローブ４６０の屈折率、すなわ
ち被測定対象の電圧に対応したものとなっている。した
がって、支持体４８０を走査しながら光検出器４７２の
出力を計測することで被測定対象の電圧分布を正確に求
めることができる。
を示す。この実施例は、第２実施例の装置を変形したも
のである。この実施例の場合、Ｅｒ等の活性物質を添加
したファイバレーザーを用いる。励起光源４７３からの
出力光は、ＤＣＭ（ダイクロイックミラー）４７４を介
してファイバ４７１に入射する。ファイバ４７１の入口
のミラー４７５とＥ−Ｏプローブ４６０の底面に形成さ
れたミラーとによって共振器構造が形成されているの
で、ファイバ４７１中の活性物質の誘導放出によってレ
ーザー発振が可能になる。このようなファイバレーザー
の共振状態は、Ｅ−Ｏプローブ４６０の屈折率を反映し
たものとなっている。したがって、ミラー４７５を出射
した後ＤＣＭ４７４を透過して光検出器４７２で検出さ
れる出力光は、Ｅ−Ｏプローブ４６０の屈折率、すなわ
ち被測定対象の電圧に対応したものとなっている。した
がって、支持体４８０を走査しながら光検出器４７２の
出力を計測することで被測定対象の電圧分布を正確に求
めることができる。
【００２４】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、レーザー媒質として、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
ー、Ａｒレーザー等に用いられるような気体、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ、Ｔｉ：サファイア、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ等の固体を
用いることができる。
ない。例えば、レーザー媒質として、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
ー、Ａｒレーザー等に用いられるような気体、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ、Ｔｉ：サファイア、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ等の固体を
用いることができる。
【００２５】
【発明の効果】上記電圧測定装置では、共振器構造内に
電界検出用の電気光学部材とレーザー媒質とを設けてい
るので、電気光学部材の近傍の電界の変化を、電気光学
部材に生じた屈折率変化に起因するレーザー発振の共振
条件の変化として外部から感度良く検出することができ
る。すなわち、共振器構造から出射するレーザー光の強
度は、電気光学部材の微小な屈折率変化に極めて敏感な
ものとなっているので、このレーザー光を外部から観察
すれば、電気光学部材の微小な屈折率変化、すなわち被
測定対象の局部領域における電位変化等を外部から非接
触で感度良く検出することができる。
電界検出用の電気光学部材とレーザー媒質とを設けてい
るので、電気光学部材の近傍の電界の変化を、電気光学
部材に生じた屈折率変化に起因するレーザー発振の共振
条件の変化として外部から感度良く検出することができ
る。すなわち、共振器構造から出射するレーザー光の強
度は、電気光学部材の微小な屈折率変化に極めて敏感な
ものとなっているので、このレーザー光を外部から観察
すれば、電気光学部材の微小な屈折率変化、すなわち被
測定対象の局部領域における電位変化等を外部から非接
触で感度良く検出することができる。
【図１】本発明に係る電圧測定装置の第１の構成例を示
す図。
す図。
【図２】図１の電圧測定装置の動作を説明する図。
【図３】本発明に係る電圧測定装置の第２の構成例を示
す図。
す図。
【図４】第１実施例の電圧測定装置を示す構成図。
【図５】図４の装置の一部を拡大した図。
【図６】第２実施例の電圧測定装置を示す構成図。
【図７】第３実施例の電圧測定装置を示す構成図。
【図８】第４実施例の電圧測定装置を示す構成図。
【図９】第５実施例の電圧測定装置を示す構成図。
【図１０】従来例の装置の構成を示す図。
【図１１】従来例の装置の動作を示す図。
５１…レーザー媒質、５３…電気光学部材、５５…第１
の反射手段、５７…第２の反射手段。 代理人弁理士 長谷川 芳樹
の反射手段、５７…第２の反射手段。 代理人弁理士 長谷川 芳樹
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｒ 31/28 (72)発明者 平野 伊助 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 電界に応じて光に対する屈折率が変化す
る電気光学部材と、 前記光に対する光増幅を可能にするレーザー媒質と、 前記電気光学部材及び前記レーザー媒質を挟むように配
置された透過性を有する第１の反射手段及び透過性を有
しない第２の反射手段を含む共振器構造と、 を備えることを特徴とする電圧測定装置。 - 【請求項２】 前記第１の反射手段は、前記レーザー媒
質の前記電気光学部材に対して反対側の端面であり、前
記第２の反射手段は、前記電気光学部材の前記レーザー
媒質に対して反対側の端面に形成された高反射コートで
あることを特徴とする請求項１記載の電圧測定装置。 - 【請求項３】 前記第１の反射手段から前記共振器構造
の外部に出射した光を検出する光検出器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１記載の電圧測定装置。 - 【請求項４】 前記電気光学部材及び前記レーザー媒質
の間の光路上に配置された波長板をさらに備えることを
特徴とする請求項１記載の電圧測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23182292A JP3167189B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 電圧測定装置 |
| DE69328525T DE69328525T2 (de) | 1992-08-31 | 1993-08-27 | Elektrooptische Sonde |
| EP93306815A EP0586202B1 (en) | 1992-08-31 | 1993-08-27 | Electro-optic probe |
| US08/113,239 US5444365A (en) | 1992-08-31 | 1993-08-30 | Voltage measuring apparatus having an electro-optic member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23182292A JP3167189B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 電圧測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0682490A true JPH0682490A (ja) | 1994-03-22 |
| JP3167189B2 JP3167189B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=16929566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23182292A Expired - Fee Related JP3167189B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 電圧測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5444365A (ja) |
| EP (1) | EP0586202B1 (ja) |
| JP (1) | JP3167189B2 (ja) |
| DE (1) | DE69328525T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7430811B2 (en) | 2003-03-12 | 2008-10-07 | Swagelok Company | Intrinsic gauging for tube fittings |
| US8654331B2 (en) | 2008-02-06 | 2014-02-18 | Nec Corporation | Electromagnetic field measurement apparatus |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0668507B1 (en) * | 1993-07-07 | 2002-10-09 | NEC TOKIN Corporation | Electric field sensor |
| JP3317801B2 (ja) * | 1994-01-12 | 2002-08-26 | 浜松ホトニクス株式会社 | ２次元電圧検出装置 |
| US5734263A (en) * | 1996-02-06 | 1998-03-31 | Eaton Corporaton | Electro-optic voltage transducer with extended range and temperature compensation |
| KR101763818B1 (ko) | 2016-06-15 | 2017-08-14 | 삼성중공업(주) | 핸드레일 주행형 스트레처 |
| DE102020002735A1 (de) | 2020-05-07 | 2021-11-11 | Protemics GmbH | Photoleitende Messspitze für die ortsaufgelöste Nahfeld-Messung transmittierter und reflektierter Terahertz-Strahlung an Oberflächen |
| ES2977091A1 (es) * | 2022-12-29 | 2024-08-19 | Airbus Operations Slu | Dispositivo medidor de tensión eléctrica mediante un sistema microelectromecánico con grafeno |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4446425A (en) * | 1982-02-12 | 1984-05-01 | The University Of Rochester | Measurement of electrical signals with picosecond resolution |
| DE3311809A1 (de) * | 1983-03-31 | 1984-10-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Interferometrisches, eichbares fabry-perot-sensorsystem mit doppelbrechendem monomode-lichtwellenleiter |
| CA1251846A (en) * | 1983-09-26 | 1989-03-28 | Masataka Shirasaki | Laser light source device |
| JPS6254991A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-10 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JP2598458B2 (ja) * | 1988-05-31 | 1997-04-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電気信号観測装置 |
| US4910454A (en) * | 1989-05-23 | 1990-03-20 | The University Of Rochester | System for electrical signal sampling with ultrashort optical pulses |
| GB8923555D0 (en) * | 1989-10-19 | 1989-12-06 | Secr Defence | Bragg cell analyser |
| US5029273A (en) * | 1990-02-02 | 1991-07-02 | The University Of British Columbia | Integrated optics Pockels cell voltage sensor |
| US5041779A (en) * | 1990-08-17 | 1991-08-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Nonintrusive electro-optic field sensor |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP23182292A patent/JP3167189B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-08-27 EP EP93306815A patent/EP0586202B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-27 DE DE69328525T patent/DE69328525T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-08-30 US US08/113,239 patent/US5444365A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7430811B2 (en) | 2003-03-12 | 2008-10-07 | Swagelok Company | Intrinsic gauging for tube fittings |
| US8654331B2 (en) | 2008-02-06 | 2014-02-18 | Nec Corporation | Electromagnetic field measurement apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3167189B2 (ja) | 2001-05-21 |
| US5444365A (en) | 1995-08-22 |
| EP0586202A3 (en) | 1995-02-01 |
| EP0586202A2 (en) | 1994-03-09 |
| DE69328525D1 (de) | 2000-06-08 |
| DE69328525T2 (de) | 2000-09-21 |
| EP0586202B1 (en) | 2000-05-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |