JPH0695109B2 - 電圧検出装置 - Google Patents

電圧検出装置

Info

Publication number
JPH0695109B2
JPH0695109B2 JP62137317A JP13731787A JPH0695109B2 JP H0695109 B2 JPH0695109 B2 JP H0695109B2 JP 62137317 A JP62137317 A JP 62137317A JP 13731787 A JP13731787 A JP 13731787A JP H0695109 B2 JPH0695109 B2 JP H0695109B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light beam
light
voltage
electro
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62137317A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63300971A (ja
Inventor
紳一郎 青島
裕 土屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP62137317A priority Critical patent/JPH0695109B2/ja
Priority to US07/199,350 priority patent/US4920310A/en
Priority to DE8888108542T priority patent/DE3877827T2/de
Priority to EP88108542A priority patent/EP0293788B1/en
Publication of JPS63300971A publication Critical patent/JPS63300971A/ja
Publication of JPH0695109B2 publication Critical patent/JPH0695109B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
    • G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
    • G01R15/242—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption based on the Pockels effect, i.e. linear electro-optic effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/07—Non contact-making probes
    • G01R1/071—Non contact-making probes containing electro-optic elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定物、例えば電気回路等の所定部分の電
圧を検出するための電圧検出装置に関し、特に被測定物
の所定部分の電圧によって光の偏光状態が変化すること
を利用して電圧を検出する型式の電圧検出装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来、電気回路などの被測定物の所定部分の電圧を検出
するのに、種々の電圧検出装置が用いられる。この種の
電圧検出装置としては被測定物の所定部分にプローブを
接触させて、その部分の電圧を検出する型式のもの、あ
るいはプローブを接触させずに所定部分に電子ビームを
入射させることにより所定部分の電圧を検出する型式の
ものなどが知られている。
ところで、等業者間には、構造が複雑でかつ小型の集積
回路のような被測定物の微細な部分の高速に変化する電
圧を、微細な部分の状態に影響を与えず精度良く検出し
たいという強い要望がある。
しかしながら、プローブを被測定物の所定部分に接触さ
せる型式の電圧検出装置では、集積回路等の微細部分に
プローブを直接接触させることが容易でなく、またプロ
ーブを接触させることができたとしても、その電圧情報
だけに基づき集積回路の動作を適確に解析するのは困難
であった。さらにプローブを接触させることにより集積
回路内の動作状態が変化するという問題があった。
また電子ビームを用いる型式の電圧検出装置は、プロー
ブを被測定物に接触させずに電圧を検出することができ
るものの、測定されるべき部分が真空中に置かれかつ露
出されているものに限られ、また電子ビームにより測定
されるべき部分を損傷するという問題があった。
さらに従来の電圧検出装置では、検出器の動作速度が高
速の電圧変化に追従できず、集積回路等の高速に変化す
る電圧を精度良く検出することができないという問題が
あった。
このような問題点を解決するために、特願昭61−280498
号に記載されているような被測定物の所定部分の電圧に
よって光ビームの偏光状態が変化することを利用して電
圧を検出する型式の電圧検出装置が開発された。
第５図は、光ビームの偏光状態が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構成図である。
第５図において電圧検出装置50は、光ファイバ51の接続
されている光プローブ52と、レーザダイオードからなる
光源53と、光源53から出力される光ビームのうちで所定
の偏光成分をもつ光ビームだけを通過させる偏光子54
と、偏光子54からの光ビームを分割し一方を入射光とし
て光プローブ52に向かわせ、他方を入射光として光電変
換素子55に入射させるビームスプリッタ56と、ビームス
プリッタ56からの入射光を光プローブ52に向かわせる一
方、光プローブ52からの出射光を検光子57、光電変換素
子58に入射させるビームスプリッタ59と、ビームスプリ
ッタ59と光ファイバ51との間にあるコリメータ60と、光
電変換素子55,58からの光電変換された電気信号を比較
する比較回路61とから構成されている。
光プローブ52には、電気光学材料62、例えば光学的一軸
性結晶のタンタル酸リチウム（LiTaO3）が収容されてお
り、電気光学材料62の先端部63は、截頭円錐形状に加工
されている。光プローブ52の外周部には、導電性電極64
が設けられ、また先端部63には金属薄膜65が被着されて
いる。
このような構成の電圧検出装置50では、検出に際して、
光プローブ52の外周部に設けられた導電性電極64を例え
ば接地電位に保持しておく。次いで、光プローブ52の先
端部63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52の先端部63に被着さ
れている金属薄膜65の電位は、被測定物の所定の電圧に
より所定の電位となり、金属薄膜65の電位と導電性電極
64の接地電位との電位差により、電気光学材料62の先端
部63の屈折率が変化する。より詳しくは、光学的一軸性
結晶などにおいて、光軸と垂直な平面内における常光方
向と異常光方向との屈折率の差が変化する。
光源53から出力された光ビームは、偏光子54により所定
の偏光成分の強度Ｉの光ビームとなって、ビームスプリ
ッタ56,59,コリメータ60,光ファイバ51を介して光プロ
ーブ52の電気光学材料62に入射する。なおビームスプリ
ッタ56により分割された参照光の強度はI/2となり、ビ
ームスプリッタ56,59により分割されて電気光学材料62
に入射する入射光の強度はI/4となっている。電気光学
材料62の先端部63の屈折率は上述のように金属薄膜の電
位により変化するので、電気光学材料62に入射した入射
光は先端部63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、金属薄膜65に達し、金属薄膜65で反射さ
れ、電気光学材料62から出射光として再び光ファイバ51
に案内される。電気光学材料62の先端部63の長さをｌ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
の屈折率差および長さ2lに比例して変化する。光ファイ
バ51に戻された出射光は、コリメータ60,ビームスプリ
ッタ59を介して検光子57に入射する。なお検光子57に入
射する出射光の強度は、ビームスプリッタ59によりI/8
となっている。検光子57が例えば偏光子54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57に
入射する強度I/8の出射光は、検光子57により、強度が
（I/8）sin2〔（π/2）V/V0〕となって光電変換素子58
に加わることになる。なお、Ｖは被測定物の所定部分の
電圧、V0は半波長電圧である。
比較回路61では、光電変換素子55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58において光電変
換された出射光の強度（I/8）sin2〔（π/2）V/V0〕と
が比較される。
出射光の強度（I/8）sin2〔（π/2）V/V0〕は、光プロ
ーブ52の先端部63に被着された金属薄膜65の電位変化に
よる電気光学材料62の先端部63の屈折率の変化によって
変わるので、これに基づいて金属薄膜65の電位すなわち
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。
〔考案が解決しようとする問題点〕
このように第５図に示す電圧検出装置50では、光プロー
ブ52の先端部63を被測定物に接近させることにより生ず
る電気光学材料62の先端部63の屈折率変化に基づき、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困難で、また接触させること
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、光プローブ52を接触させることなく
検出することができる。
しかしながら、第５図に示す電圧検出装置50では、偏光
子54からの光ビームすなわち入射光の偏光状態は、光フ
ァイバ51を通過することにより、光ファイバ51内で変化
し、偏光子54によって抽出された直線偏光成分以外の偏
光成分の混在した状態で電気光学材料62に入射すること
になる。また、同様にして電気光学材料62を透過し金属
薄膜65で反射され電気光学材料62から出射された出射光
の偏光状態は、光ファイバ51を通過することにより光フ
ァイバ51内で変形されて検出に際して望ましくない偏光
成分を生じて検光子57に到達することになる。
このために、検光子57、光電変換素子58において光プロ
ーブ52の電気光学材料62内での偏光状態の変化だけに依
存した偏光成分を抽出することが難しくなり、検出精度
を低下させるという問題があった。
本発明は、光プローブの電気光学材料内での偏光状態の
変化だけに依存した偏光成分を抽出することの可能な電
圧検出装置を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、Ｂ光プローブの底面を被測定物の所定部分に
近接させて被測定物の所定部分の電圧を検出する型式の
電圧検出装置であって、光ビームを出力する光源と、光
源からの光ビームを光プローブに案内する案内手段と、
案内手段からの光ビームを第１の光ビームと第２の光ビ
ームとに分割する分割手段と、前記第１の光ビームの光
路上に配置され第１の光ビームの偏光状態を所定の屈折
率に応じて変化させるための電気光学材料と、電気光学
材料の分割手段とは反対の側の端面に接して設けられ、
分割手段から電気光学材料に入射して電気光学材料中を
伝搬した第１の光ビームを元の光路に沿って反射する反
射手段と、反射手段により反射され電気光学材料中に伝
搬し電気光学材料から出射した第１の光ビームを分割し
所定の偏光成分の光ビームだけを抽出する抽出手段と、
分割手段によって分割された第２の光ビームの強度と抽
出手段によって抽出された所定の偏光成分の光ビームの
強度とに基づき被測定物の所定部分の電圧を検出する検
出手段とを備え、 光プローブには、少なくとも、分割手段と、電気光学材
料と、反射手段と、抽出手段とが設けられており、反射
手段は、被測定物の所定部分と近接可能に光プローブの
底面に配置されていて、反射手段を被測定物の所定部分
に近接させるとき、被測定物の所定部分の電圧に帰因す
る電界によって前記電気光学材料の屈折率が変化し前記
第１の光ビームの偏光状態が変化して、前記抽出手段に
よって抽出された所定の偏光成分の光ビームの強度が変
化することを利用して、被測定物の所定部分の電圧を検
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
によって、上記従来技術の問題点を改善しようとするも
のである。
〔作用〕
本発明では光プローブの底面に配置されている反射手段
を被測定物の所定部分に近接させて位置決めし、光源か
ら出力された光ビームを案内手段を介して分割手段に入
射させる。分割手段では、案内手段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して第２の光
ビームと第１の光ビームとに分割する。分割手段により
分割された第１の光ビームは、電気光学材料に入射す
る。このときに、分割手段により抽出された所定の偏光
成分をもつ光ビームは、案内手段、例えば光ファイバを
介さずに入射光として電気光学材料に入射するので、電
気光学材料に入射する際の偏光状態は、分割手段におい
て抽出された時点の偏光状態とほぼ同じ状態となってい
る。電気光学材料に入射した第１の光ビームは、被測定
物の所定部分の電圧に帰因する電界により屈折率の変化
した電気光学材料内を進み、反射手段で反射され、元の
光路に沿って電気光学材料から出射される。なお、電気
光学材料から出力される第１の光ビームは、屈折率の変
化した電気光学材料によりその偏光状態が変化してい
る。電気光学材料から出射した第１の光ビームは、案内
手段、例えば光ファイバを介さずに抽出手段に入射する
ので、抽出手段に入射する第１の光ビームの偏光状態
は、電気光学材料から出力された時点の偏光状態とほぼ
同じになっている。
これにより、分割手段から電気光学材料に入射する第１
の光ビームの偏光状態と電気光学材料から抽出手段に入
射する第１の光ビームの偏光状態との差は、電気光学材
料内での偏光状態の変化量とほぼ正確に一致する。この
偏光状態の変化量は、被測定物の所定部分の電圧の大き
さを反映しているので、抽出手段において、第１の光ビ
ームのうち所定の偏光成分のものを抽出してこの第１の
光ビームの強度を求め、さらに第２の光ビームの強度を
求めて、これら第１の光ビームの強度と第２の光ビーム
の強度と検出手段に加えることで、被測定物の所定部分
の電圧を検出することができる。また、本発明では、光
プローブの底面に配置されている反射手段を被測定物の
所定部分に近接させるときに、被測定物の所定部分の電
圧に帰因する電界によって電気光学材料の屈折率を変化
させるようにしているので、被測定物の所定部分の電圧
を電気光学材料に直接印加せずに（被測定物の所定の部
分の状態に影響を与えずに）、非侵襲で、被測定物の所
定部分の電圧を検出することができる。
なお光源としてパルス幅の非常に短い光ビームを出力す
るレーザダイオードなどを用い検出手段に光電変換素子
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かあるいは光源として直流光源を
用い検出手段にストリークカメラなどの高速応答検出器
を用いて被測定物の高速な電圧変化を非常に高い時間分
解能で測定することにより、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。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の電圧検出装置の実施例の構成図であ
る。
第１図の電圧検出装置１では、光プローブ２内に、コリ
メータ３と、集光レンズ4,5と、コリメータ３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６と、偏光子６からの偏光された光ビームを分
割し入射光として電気光学材料62に向かわせる一方、参
照光として集光レンズ４に向かわせるビームスプリッタ
７と、電気光学材料62からの出射光を分割するビームス
プリッタ８と、ビームスプリッタ８によって分割された
出射光の所定の偏光成分だけを抽出しこれを集光レンズ
５に入射させる検光子９とがさらに実装されている。
光プローブ２内のコリメータ３は、光源53から集光レン
ズ10,光ファイバ13を介しての光ビームを平行ビームと
して偏光子６に導く。また光プローブ２内の集光レンズ
4,5からの参照光、出射光はそれぞれ、光ファイバ14,15
を介してストリークカメラ11のスリット41に入射するよ
うになっている。
ストリークカメラ11は、第２図に示すように、光ファイ
バ14,15からの参照光、出射光が入射するスリット41
と、スリット41を介しての参照光、出射光が入射するレ
ンズ42と、レンズ42により集光された参照光、出射光が
入射する光電面43と、光電面43により光電変換された電
子ビームを横方向に偏向させる偏向電極44と、偏向され
た電子ビームを増倍するマイクロチャンネルプレート45
と、マイクロチャンネルプレート45からの電子ビームが
入射する螢光面46とを備えている。なお第２図では、マ
イクロチャンネルプレート45と螢光面46とが分離されて
示されているが、これらは通常互いに結合したものとな
っている。またレンズ42は円筒形状に示されているが、
通常は円筒形のものとはなっていない。このようなスト
リークカメラ11の偏向電極44には電気トリガ信号TRに同
期した鋸歯状電圧が増幅器12を介して加わり、これによ
り、光電面43に時系列で入射する参照光、出射光を螢光
面46上で横方向に掃引することができる。これにより、
横方向すなわち掃引方向を時間軸として、螢光面46上で
被測定物の所定部分の電圧変化を一次元の光強度分布FG
として検出することができる。なおストリークカメラ11
には、シンクロスキャンストリークカメラ、サンプリン
グストリーク管を用いたストリークカメラ、二重掃引ス
トリークカメラ、シンクロナスブランキングユニットを
付加したシンクロスキャンストリークカメラなどがあ
る。このようなストリークカメラ11を用いることによ
り、被測定物の電圧が周期的に変化するような場合の他
に、例えば単一パルス電圧なども精度良く検出すること
が可能となる。
このような構成の電圧検出装置１では、レーザダイオー
ドなどの直流光源53からの光ビームは、集光レンズ10、
光ファイバ13を介して光プローブ２内のコリメータ３に
入射する。コリメータ３に入射した光ビームは、さらに
光プローブ２内の偏光子６により所定の偏光成分だけの
強度Ｉの光ビームが抽出されてビームスプリッタ７に入
射する。ビームスプリッタ７では、前述のビームスプリ
ッタ56と同様にして、光ビームを分割して、一方を参照
光として集光レンズ４に向かわせ、他方を入射光として
ビームスプリッタ８に向かわせる。なお、このとき参照
光の強度はI/2となる。
集光レンズ４では、参照光を光ファイバ14を介してスト
リークカメラ11に入射させ、ビームスプリッタ８では、
入射光を電気光学材料62に入射させる。
ところで、この実施例では、偏光子６からの光ビーム
は、ビームスプリッタ7,8から光ファイバを介さずに直
接電気光学材料62に入射するので、電気光学材料62に入
射する際の偏光状態は偏光子６から出力される時点での
偏光状態を維持している。
電気光学材料62に入射した入射光は、前述のように、先
端部63のところで金属薄膜65と導電性電極64との電位差
により、その偏光状態が変化して金属薄膜65に達し、金
属薄膜65で反射されさらに偏光状態が変化して出射光と
して再びビームスプリッタ８に戻る。ビームスプリッタ
８では出射光を分割して検光子９に入射させる。ここ
で、ビームスプリッタ８からの出射光は、光ファイバを
介さずに直接、検光子９に入射するので、検光子９に入
射する際の偏光状態は、電気光学材料62から出力される
時点での偏光状態を維持している。検光子９では、電気
光学材料62により偏光状態の変化した出射光から所定の
偏光成分だけ抽出して集光レンズ５から光ファイバ15を
介してストリークカメラ11に入射させる。すなわち、検
光子９が例えば偏光子６により抽出される偏光成分と直
交した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、検光子９から取出される出射光の
強度は、（I/8）sin2〔（π/2）V/V0〕となる。
上述の説明からもわかるように、本実施例では、光ファ
イバ13は、光源53からの光ビームの強度を偏光子６に伝
達するためのものであり、また光ファイバ14,15はそれ
ぞれ、参照光の強度、反射光の強度をストリークカメラ
11に伝達するためのものであり、これらの光ファイバ1
3,14,15は偏光状態に関する情報を伝達するものではな
いので、ストリークカメラ11では電気光学材料62内での
偏光状態の変化に基づく電圧を忠実に検出することがで
きる。
すなわち、偏光子６からの入射光は、その偏光状態が変
わることなく電気光学材料62に入射し、また電気光学材
料62からの出射光は、その偏光状態が変わることなく検
光子９に入射するので、電気光学材料62内での偏光状態
の変化だけに依存した偏光成分を抽出することができ
て、被測定物の電圧を精度良く検出することができる。
なお、ストリークカメラ11における参照光の検出結果と
出射光の検出結果との比較をより容易に行なわせるため
に、例えば光ファイバ14の途中に、光強度を例えば1/8
に減衰させる光減衰器を配置し、ストリークカメラ11の
光電面41に参照光と出射光との光強度が同程度のものに
なるよう、補正することもできる。また、ファイバ14,
ファイバ15の長さは、例えば光源53からストリークカメ
ラ11の光電面41までの光路長が参照光と出射光とで等し
くなるように、適宜調整することができる。
ところで、第１図に示す電圧検出装置１では、参照光お
よび出射光を取出すのに２つのビームスプリッタ7,8を
それぞれ用いていた。このために、検光子９に入射する
出射光の強度は、参照光の強度の約1/4と微弱なものと
なり、被測定物の電圧を一層精度良く検出するには限界
があった。
第３図は、第１図の電圧検出装置の変形例を示す図であ
る。
第３図の電圧検出装置20では、光プローブ21内に１つの
ビームスプリッタ22だけが設けられている。このビーム
スプリッタ22は、偏光子６か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62からの出射光を検光子９に入射させるようになっ
ている。
このような構成の電圧検出装置20では、偏光子６からの
所定の偏光成分をもつ強度Ｉの光ビームがビームスプリ
ッタ22に入射すると、ビームスプリッタ22は、入射した
光ビームを分割し、一方を参照光としてコリメータ４に
向かわせ、他方を入射光として電気光学材料62に入射さ
せる。このときに参照光、入射光の強度はそれぞれI/2
となる。電気光学材料62に入射し、そこで偏光状態が変
化した出射光は電気光学材料62からビームスプリッタ22
に再び戻り、分割されて検光子９に入射する。このと
き、検光子９に入射する出射光の強度はI/4となる。従
って、検光子９に入射する出射光の強度は、参照光の1/
2となり、第１図の電圧検出装置１に比べて、出射光の
強度を約２倍にすることができる。さらに第３図の電圧
検出装置20では、ビームスプリッタ22を１つにすること
で光プローブ２の構造を簡単にかつ小型にすることがで
きて、光学系の精度を向上させることができる。
第４図はさらに、第１図の電圧検出装置の他の変形例を
示す図である。
第４図の電圧検出装置30では、光プローブ32内に１つの
偏光ビームスプリッタ33が設けられている。この偏光ビ
ームスプリッタ33は、第３図の偏光子６および検光子９
の機能をも兼備えたものである。
このような構成の電圧検出装置30では、偏光ビームスプ
リッタ33に光ビームが入射すると、偏光ビームスプリッ
タ33は入射した光ビームのうちで所定の偏光成分をもつ
光ビームを参照光として分割し、また参照光の偏光成分
と直交する偏光成分を有する光ビームを入射光として分
割する。また電気光学材料62からの偏光状態の変化した
出射光は、参照光と同じ偏光成分のみが抽出され、分割
されて集光レンズ５に進む。
このように第４図の電圧検出装置30では、第３図の偏光
子6,検光子９の機能をも偏光ビームスプリッタ33内に組
込んでいるので、光プローブ２内の部材数をさらに減少
させることができる。
なお、被測定物の所定部分の電圧が微弱なものである場
合には、偏光状態の変化は小さいので、偏光子６と検光
子９との間の位置ずれは、検出精度に大きく影響する。
ところで第４図の検出装置30では、偏光子６と検光子９
とが偏光ビームスプリッタ33として一体に構成されてい
るので、偏光子6,検光子９間には位置ずれ、回転が生ず
ることはなく、微弱な電圧をも精度良く検出することが
できる。
なお上述の実施例では、光源53として直流光源を用い検
出器にストリークカメラ11を用いて被測定物の高速な電
圧変化を非常に高い時間分解能で測定する場合について
述べたが、第５図に示すような従来の装置のように光源
53としてパルス幅の非常に短かい光ビームを出力するレ
ーザダイオードなどを用い検出器に光電変換素子を用い
て被測定物の高速な電圧変化を非常に短かい時間幅でサ
ンプリングしても良い。
また上述の実施例では、検光子９により抽出される偏光
成分と偏光子６により抽出される偏光成分とが直交して
いるものとして説明したが、これらを互いに平行にして
も良い。この場合には、検光子９から取出される出射光
の強度は、（I/8）cos2〔（π/2）V/V0〕となる。さら
に、これらの偏光成分間の角度を希望の角度にしても良
い。さらに光プローブ2,21,32は、これらの内壁に入射
する光ビームの散乱を防止するため黒塗りされているの
が良い。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明によれば、分割抽出手段
からの入射光を案内手段を介さずに電気光学材料に入射
させ、また電気光学材料からの出射光を案内手段を介さ
ずに分割抽出手段に入射させるようにしているので、電
気光学材料内での偏光状態の変化だけに依存した偏光成
分を抽出することができて電圧の検出精度を向上させる
ことができる。また、光プローブの底面に配置されてい
る反射手段を被測定物の所定部分に近接させるときに、
被測定物の所定部分の電圧に帰因する電界によって電気
光学材料の屈折率を変化させるようにしているので、被
測定物の所定部分の電圧を電気光学材料に直接印加せず
に（被測定物委の所定の部分の状態に影響を与えず
に）、非侵襲で、被測定物の所定部分の電圧を検出する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る電圧検出装置の実施例の構成図、
第２図はストリークカメラの概略構成図、第３図は第１
図の電圧検出装置の変形例を示す図、第４図は第１図の
電圧検出装置の他の変形例を示す図、第５図は従来の電
圧検出装置の構成図である。 1,20,30……電圧検出装置、 2,21,32……光プローブ、 ３……コリメータ、4,5,10……集光レンズ、 11……ストリークカメラ、６……偏光子、 7,8,22……ビームスプリッタ、９……検光子、 13,14,15……光ファイバ、 33……偏光ビームスプリッタ、53……光源、 62……電気光学材料
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−27269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−147273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−253878（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−118899（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−161661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−160770（ＪＰ，Ａ) 特表 昭59−500186（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光プローブの底面を被測定物の所定部分に
    近接させて被測定物の所定部分の電圧を検出する電圧検
    出装置であって、 光ビームを出力する光源と、光源からの光ビームを光プ
    ローブに案内する案内手段と、案内手段からの光ビーム
    を第１の光ビームと第２の光ビームとに分割する分割手
    段と、前記第１の光ビームの光路上に配置された電気光
    学材料と、前記電気光学材料の端面に接して設けられた
    反射手段と、前記分割手段から前記電気光学材料に入射
    して前記電気光学材料中を伝搬し前記反射手段により反
    射されさらに前記電気光学材料中を伝搬し前記電気光学
    材料から出射した第１の光ビームを分割し所定の偏光成
    分の光ビームだけを抽出する抽出手段と、前記分割手段
    によって分割された第２の光ビームの強度と前記抽出手
    段によって抽出された所定の偏光成分の光ビームの強度
    とに基づき被測定物の所定部分の電圧を検出する検出手
    段とを備え、 前記光プローブには、少なくとも、前記分割手段と、前
    記電気光学材料と、前記反射手段と、前記抽出手段とが
    設けられており、前記反射手段は、被測定物の所定部分
    と近接可能に光プローブの底面に配置されていて、 被測定物の所定部分の電圧に起因する電界によって前記
    電気光学材料の屈折率が変化し前記第１の光ビームの偏
    光状態が変化して、前記抽出手段によって抽出された所
    定の偏光成分の光ビームの強度が変化することを利用し
    て、被測定物の所定部分の電圧を検出することを特徴と
    する電圧検出装置。
  2. 【請求項２】前記案内手段は、光ファイバであることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電圧検出装
    置。
  3. 【請求項３】前記分割手段は、前記案内手段からの光ビ
    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
    偏光子と、偏光子により抽出された光ビームを第１の光
    ビームと第２の光ビームとに分割するビームスプリッタ
    とからなり、前記抽出手段は、反射手段で反射されて電
    気光学材料から出射した第１の光ビームを分割するビー
    ムスプリッタと、分割された第１の光ビームから所定の
    偏光成分の光ビームだけを抽出する検光子とからなって
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電
    圧検出装置。
  4. 【請求項４】前記分割手段および抽出手段は、互いに共
    用部分を有するものとして構成されており、前記案内手
    段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と、偏光子により抽出された光ビー
    ムを第１の光ビームと第２の光ビームとに分割すると同
    時に反射手段で反射されて電気光学材料から出射した第
    １の光ビームをも分割するビームスプリッタと、分割さ
    れた第１の光ビームから所定の偏光成分の光ビームだけ
    を抽出する検光子とからなっていることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載の電圧検出装置。
  5. 【請求項５】前記分割手段および抽出手段は、偏光ビー
    ムスプリッタによって一体のものとして構成されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電圧検
    出装置。
  6. 【請求項６】前記光源は、パルス光源であり、前記検出
    手段は、前記抽出手段によって抽出された所定の偏光成
    分の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とをそ
    れぞれサンプリング検出することを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の電圧検出装置。
  7. 【請求項７】前記光源は、直流光源であり、前記検出手
    段は、高速応答検出器であることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の電圧検出装置。
  8. 【請求項８】前記高速応答検出器は、１台のストリーク
    カメラであり、前記抽出された所定の偏光成分の光ビー
    ムの強度と前記第２の光ビームの強度とを１台のストリ
    ークカメラで検出することを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の電圧検出装置。
JP62137317A 1987-05-30 1987-05-30 電圧検出装置 Expired - Lifetime JPH0695109B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62137317A JPH0695109B2 (ja) 1987-05-30 1987-05-30 電圧検出装置
US07/199,350 US4920310A (en) 1987-05-30 1988-05-26 Voltage detector
DE8888108542T DE3877827T2 (de) 1987-05-30 1988-05-27 Spannungsdetektor.
EP88108542A EP0293788B1 (en) 1987-05-30 1988-05-27 Voltage detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62137317A JPH0695109B2 (ja) 1987-05-30 1987-05-30 電圧検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63300971A JPS63300971A (ja) 1988-12-08
JPH0695109B2 true JPH0695109B2 (ja) 1994-11-24

Family

ID=15195857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62137317A Expired - Lifetime JPH0695109B2 (ja) 1987-05-30 1987-05-30 電圧検出装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4920310A (ja)
EP (1) EP0293788B1 (ja)
JP (1) JPH0695109B2 (ja)
DE (1) DE3877827T2 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2537364B2 (ja) * 1987-06-10 1996-09-25 浜松ホトニクス株式会社 電圧検出装置
US5272434A (en) * 1987-06-20 1993-12-21 Schlumberger Technologies, Inc. Method and apparatus for electro-optically testing circuits
US5055770A (en) * 1989-04-12 1991-10-08 Hamamatsu Photonics K. K. Method and apparatus for detecting voltage
DE3924369A1 (de) * 1989-07-22 1991-01-31 Asea Brown Boveri Verfahren zur messung eines elektrischen feldes oder einer elektrischen spannung und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US5185675A (en) * 1989-11-27 1993-02-09 Moog, Inc. Electro optic modulator systems for fiber optic information transmission
US5113131A (en) * 1990-02-16 1992-05-12 Southern California Edison Company Voltage measuring device having electro-optic sensor and compensator
JPH06102295A (ja) * 1992-07-28 1994-04-15 Hewlett Packard Co <Hp> 非接触型プローブおよび非接触電圧測定装置
JPH06265574A (ja) * 1993-03-15 1994-09-22 Hamamatsu Photonics Kk Ｅ−ｏプローブ
DE29707379U1 (de) * 1997-04-24 1997-06-19 Pmk Mess Und Kommunikationstec Gerät zur Messung von Hochspannung an Hochspannungsleitungen
GB2342159B (en) * 1998-09-30 2003-04-09 Ando Electric Electrooptic probe
DE19947996C2 (de) * 1998-10-09 2002-06-20 Ando Electric Elektrooptische Sonde
US6288531B1 (en) * 1999-02-03 2001-09-11 Ando Electric Co., Ltd. Probe for electro-optic sampling oscilloscope
US6337565B1 (en) 1999-03-25 2002-01-08 Ando Electric Co., Ltd. Electro-optic probe
CN102928647B (zh) * 2012-10-29 2016-02-03 易能乾元（北京）电力科技有限公司 光学式电压传感系统及相应迭代解调方法
CN104793035B (zh) * 2015-03-30 2018-04-06 中国电子科技集团公司第三十八研究所 电压传感器及采用该电压传感器测量电压的方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5155273A (en) * 1974-11-09 1976-05-14 Eto Goro Hikarihenseigatakendenki
US4334781A (en) * 1979-06-08 1982-06-15 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Optical sensing system
JPS56157872A (en) * 1980-05-10 1981-12-05 Sumitomo Electric Ind Ltd Light-applying voltage and electric field sensor
JPS58137768A (ja) * 1982-02-09 1983-08-16 Mitsubishi Electric Corp 光電圧電界センサ
US4446425A (en) * 1982-02-12 1984-05-01 The University Of Rochester Measurement of electrical signals with picosecond resolution
US4812767A (en) * 1982-04-18 1989-03-14 Susamu Taketomi Optical apparatus using anomalously strong magneto-birefringence of magnetic fluid
JPS5918923A (ja) * 1982-07-23 1984-01-31 Toshiba Corp 複屈折測定装置
JPS59147273A (ja) * 1983-02-14 1984-08-23 Yokogawa Hokushin Electric Corp 電気量測定装置
DE3326755A1 (de) * 1983-07-25 1985-02-07 Rudolf Wanzl Kg, 8874 Leipheim Personendurchgang
US4603293A (en) * 1984-03-27 1986-07-29 University Of Rochester Measurement of electrical signals with subpicosecond resolution
US4618819A (en) * 1984-03-27 1986-10-21 The University Of Rochester Measurement of electrical signals with subpicosecond resolution
EP0197196A1 (en) * 1985-03-08 1986-10-15 The University Of Rochester Electro-electron optical oscilloscope system for time-resolving picosecond electrical waveforms
JPS62280498A (ja) * 1986-05-27 1987-12-05 石川島播磨重工業株式会社 不透水膜接合装置の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE3877827T2 (de) 1993-05-19
EP0293788A1 (en) 1988-12-07
US4920310A (en) 1990-04-24
DE3877827D1 (de) 1993-03-11
EP0293788B1 (en) 1993-01-27
JPS63300971A (ja) 1988-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4855591A (en) Electro-optical voltage detector
US4922186A (en) Voltage detector
JP2571385B2 (ja) 電圧検出装置
JPH0695109B2 (ja) 電圧検出装置
JP2527965B2 (ja) 電圧検出装置
EP0293841B1 (en) Voltage detector
JP2537364B2 (ja) 電圧検出装置
US4891579A (en) Voltage detector
JPH0695111B2 (ja) 電圧検出装置
US4864222A (en) Voltage detector employing electro-optic material having a corner-cube shape
EP0299427B1 (en) Voltage detector
US4982152A (en) Voltage detecting device
US5164667A (en) Voltage detecting device
JPH0695110B2 (ja) 電圧検出装置
JP2536997B2 (ja) 固体ストリ―クカメラ
JPH0814588B2 (ja) 電圧検出装置の評価装置
JPH08159867A (ja) 光波形測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532

EXPY Cancellation because of completion of term
R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071124

Year of fee payment: 13