JPH08146051A - Ｅｏプローブ - Google Patents
ＥｏプローブInfo
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- JPH08146051A JPH08146051A JP6309426A JP30942694A JPH08146051A JP H08146051 A JPH08146051 A JP H08146051A JP 6309426 A JP6309426 A JP 6309426A JP 30942694 A JP30942694 A JP 30942694A JP H08146051 A JPH08146051 A JP H08146051A
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- crystal
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- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】電気光学効果を用いたＥＯプローブにおいて、
同一電界強度に対する光の偏光変化を大きくし、検出感
度を向上させる。 【構成】ＥＯ結晶端面両側に反射膜を設け入射側の反射
膜に２つの開口部を有するＥＯモジュール１と、ビーム
エキスパンダ12と、レーザ光の戻り光を減衰させるアイ
ソレータ13と、Ｓ偏光成分は全て反射しＰ成分は一部を
透過させる偏光ビームスプリッタ14と、レーザ光を集光
する集光レンズ15とから成り、一の開口部に対して所定
角度にて偏光方向がＥＯ結晶軸に対して45度に入射させ
る投光光学系11と、他の開口部から出て偏光ビームスプ
リッタ14で反射されたレーザ光を1/4波長板17、1/2波長
板18及び偏光ビームスプリッタ19を介して受光素子20、
20′で受光し、レーザ光の偏光状態を検出する受光光学
系16と、偏光変化を電気的に検出する信号処理回路21を
備える。
同一電界強度に対する光の偏光変化を大きくし、検出感
度を向上させる。 【構成】ＥＯ結晶端面両側に反射膜を設け入射側の反射
膜に２つの開口部を有するＥＯモジュール１と、ビーム
エキスパンダ12と、レーザ光の戻り光を減衰させるアイ
ソレータ13と、Ｓ偏光成分は全て反射しＰ成分は一部を
透過させる偏光ビームスプリッタ14と、レーザ光を集光
する集光レンズ15とから成り、一の開口部に対して所定
角度にて偏光方向がＥＯ結晶軸に対して45度に入射させ
る投光光学系11と、他の開口部から出て偏光ビームスプ
リッタ14で反射されたレーザ光を1/4波長板17、1/2波長
板18及び偏光ビームスプリッタ19を介して受光素子20、
20′で受光し、レーザ光の偏光状態を検出する受光光学
系16と、偏光変化を電気的に検出する信号処理回路21を
備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気光学結晶を用いた
プローブ（「ＥＯプローブ」という）に関する。
プローブ（「ＥＯプローブ」という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気光学結晶を用いたプローブと
して、例えば平成３年電気学会論文集、111巻、４号、
第147頁には縦型ＥＯプローブが記載されている。
して、例えば平成３年電気学会論文集、111巻、４号、
第147頁には縦型ＥＯプローブが記載されている。
【０００３】従来のＥＯプローブについて図面を参照し
て詳細に説明する。図８は、従来のＥＯプローブの構成
を説明するための側面図である。
て詳細に説明する。図８は、従来のＥＯプローブの構成
を説明するための側面図である。
【０００４】図８を参照して、光学結晶にＺ軸（光軸）
54に対する光入射軸56の角度を55度にしたLiNbO3結晶50
を用い、光の入射端面側にITO（Indium Tin Oxide）透
明電極51が配設され、ITO透明電極51に対向するもう一
つの端面に誘電体多層膜の反射コーティング52が配設さ
れている。
54に対する光入射軸56の角度を55度にしたLiNbO3結晶50
を用い、光の入射端面側にITO（Indium Tin Oxide）透
明電極51が配設され、ITO透明電極51に対向するもう一
つの端面に誘電体多層膜の反射コーティング52が配設さ
れている。
【０００５】LiNbO3結晶50全体はITO透明電極51側でガ
ラスブロック53に固定されている。
ラスブロック53に固定されている。
【０００６】またITO透明電極51に対して電圧を印加す
るための電極57が、LiNbO3結晶50の図中右側面に付けら
れている。
るための電極57が、LiNbO3結晶50の図中右側面に付けら
れている。
【０００７】ＥＯプローブによる測定は、 ＥＯプロー
ブの反射コーティング52面を被測定物に１０μｍ程度の
ギャップで近接させ、レーザ光を結晶に対して垂直に入
射し、レーザ光が結晶内を１往復する間に被測定物とIT
O透明電極51間に発生する電界強度に比例して変化する
レーザ光の偏光を光学手段を用いて検出している。
ブの反射コーティング52面を被測定物に１０μｍ程度の
ギャップで近接させ、レーザ光を結晶に対して垂直に入
射し、レーザ光が結晶内を１往復する間に被測定物とIT
O透明電極51間に発生する電界強度に比例して変化する
レーザ光の偏光を光学手段を用いて検出している。
【０００８】その他ＥＯプローブを用いてプリント回路
基板等の機能試験を行なう従来の検査装置として、例え
ば特開平1-119778号公報には、試験対象の導体支持表面
に近接して配置される回路の寸法に実質的に等しい寸法
の電気光学媒体の層を有し、被試験回路に試験信号を入
力した結果の応答として導体に現われる電圧の作用によ
る入射光の変化を分析してなる試験装置が提案されてい
る。
基板等の機能試験を行なう従来の検査装置として、例え
ば特開平1-119778号公報には、試験対象の導体支持表面
に近接して配置される回路の寸法に実質的に等しい寸法
の電気光学媒体の層を有し、被試験回路に試験信号を入
力した結果の応答として導体に現われる電圧の作用によ
る入射光の変化を分析してなる試験装置が提案されてい
る。
【０００９】図９は、前記特開平1-119778号公報に開示
された、ＥＯプローブによる回路基板検査装置（「従来
例」という）を示した側面図である。
された、ＥＯプローブによる回路基板検査装置（「従来
例」という）を示した側面図である。
【００１０】図９を参照して、検査対象のプリント回路
基板100に対してインターフェース部材102を電気的に接
続させ、インターフェース部材102の上に電気光学媒層1
03を接触させて設置する。
基板100に対してインターフェース部材102を電気的に接
続させ、インターフェース部材102の上に電気光学媒層1
03を接触させて設置する。
【００１１】光源104からの光は、プリント回路基板100
の任意の領域に向けられ、その領域から位置決め手段10
6を介して受光し、この受光された光はビーム分割器105
によって検出器107に向けられる。
の任意の領域に向けられ、その領域から位置決め手段10
6を介して受光し、この受光された光はビーム分割器105
によって検出器107に向けられる。
【００１２】検出器107は電気光学媒層103の光入射領域
の近傍に電界の変化によって誘発される光学特性の変化
に敏感であって、この電界に対応した信号を出力し、検
出器107の出力108では、電気信号の形態をとり、この電
気信号は、光の入射領域でインターフェース部材102に
よって電位が電気光学媒層103に伝えられた導体に存在
する電気信号を表している。
の近傍に電界の変化によって誘発される光学特性の変化
に敏感であって、この電界に対応した信号を出力し、検
出器107の出力108では、電気信号の形態をとり、この電
気信号は、光の入射領域でインターフェース部材102に
よって電位が電気光学媒層103に伝えられた導体に存在
する電気信号を表している。
【００１３】適用される試験パターンについて予測され
る出力を前もって予想し、この予想109を比較器110にお
ける得られた出力108との比較用の基準として使用す
る。比較の結果、生じたレスポンスと予想したレスポン
スとが異なっていれば、比較器110はその出力111に試験
不合格を表示する。
る出力を前もって予想し、この予想109を比較器110にお
ける得られた出力108との比較用の基準として使用す
る。比較の結果、生じたレスポンスと予想したレスポン
スとが異なっていれば、比較器110はその出力111に試験
不合格を表示する。
【００１４】図１０は、前記公報に記載されている電気
光学ポリマーフィルム層を用いた別の例である。
光学ポリマーフィルム層を用いた別の例である。
【００１５】図１０を参照して、プリント回路基板200
の金属被覆201に電気光学ポリマーフィルム202を被覆
し、試験光203を測定箇所に投射し、戻り光を光学手段
（不図示）を用いて検出・分析され、該金属被覆201に
かかる電気信号を検査する。
の金属被覆201に電気光学ポリマーフィルム202を被覆
し、試験光203を測定箇所に投射し、戻り光を光学手段
（不図示）を用いて検出・分析され、該金属被覆201に
かかる電気信号を検査する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】電気光学媒体を応用し
た電位検出方法においては、いかに高いＳ／Ｎ比（信号
対雑音比）で電気信号を検出できるかが重要とされる
が、従来の検出方法においては、主に電気光学媒体と被
検査物とのインターフェース部をいかに設けるかという
構成及び方式に関するものがほとんどである。
た電位検出方法においては、いかに高いＳ／Ｎ比（信号
対雑音比）で電気信号を検出できるかが重要とされる
が、従来の検出方法においては、主に電気光学媒体と被
検査物とのインターフェース部をいかに設けるかという
構成及び方式に関するものがほとんどである。
【００１７】すなわち、従来のＥＯプローブを用いた検
査装置においては、電気光学媒体中を通過するレーザ光
の光路に関するものはなく、ほとんどの応用において電
気光学媒体中を通過するレーザ光の経路は１往復とされ
る。
査装置においては、電気光学媒体中を通過するレーザ光
の光路に関するものはなく、ほとんどの応用において電
気光学媒体中を通過するレーザ光の経路は１往復とされ
る。
【００１８】一般に電気光学効果による偏光変化は微小
であることから、検出精度の向上を図るために、例えば
レーザパワーを大きくしたり、あるいは回路の増幅率を
上げたりして対応している。
であることから、検出精度の向上を図るために、例えば
レーザパワーを大きくしたり、あるいは回路の増幅率を
上げたりして対応している。
【００１９】このように、従来のＥＯプローブは、電気
光学媒体中をレーザ光が１往復しかできないため電界強
度に対する偏光変化が小さいことから、微小な電気変化
を高精度で検出することが不可能となるという問題があ
る。
光学媒体中をレーザ光が１往復しかできないため電界強
度に対する偏光変化が小さいことから、微小な電気変化
を高精度で検出することが不可能となるという問題があ
る。
【００２０】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、電気光学効果を用いたＥＯプローブに
おいて、同一電界強度に対する光の偏光変化を大きく
し、検出感度を向上させるＥＯプローブを提供すること
を目的とする。
たものであって、電気光学効果を用いたＥＯプローブに
おいて、同一電界強度に対する光の偏光変化を大きく
し、検出感度を向上させるＥＯプローブを提供すること
を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のＥＯプローブは、電界の方向と平行に進む
光に対して電気光学効果を示す縦型電気光学結晶（「Ｅ
Ｏ結晶」という）の、前記電界の方向と交差する端面の
一側と他側とにそれぞれ反射膜を備え、前記反射膜の一
に互いに所定間隔離間して２つの開口部を備えてなるＥ
Ｏモジュールを含むことを特徴とするものである。
め、本発明のＥＯプローブは、電界の方向と平行に進む
光に対して電気光学効果を示す縦型電気光学結晶（「Ｅ
Ｏ結晶」という）の、前記電界の方向と交差する端面の
一側と他側とにそれぞれ反射膜を備え、前記反射膜の一
に互いに所定間隔離間して２つの開口部を備えてなるＥ
Ｏモジュールを含むことを特徴とするものである。
【００２２】また、本発明は、電界の方向（「Ｚ方向」
という）と平行に進む光に対して電気光学効果を示す縦
型電気光学結晶（「ＥＯ結晶」という）に、前記電界の
方向に垂直な２つの端面にそれぞれ反射膜を備えると共
に、前記２つの反射膜の一に光を透過させるための２つ
の開口部を備えてなるＥＯモジュールを有し、前記ＥＯ
モジュールの一の開口部に光を斜めに入射し、前記ＥＯ
結晶内の前記２つの反射膜間で複数反射した後に、他の
開口部から出てくる光の偏光変化を分析する手段、を備
えたことを特徴とするＥＯプローブを特徴とする。
という）と平行に進む光に対して電気光学効果を示す縦
型電気光学結晶（「ＥＯ結晶」という）に、前記電界の
方向に垂直な２つの端面にそれぞれ反射膜を備えると共
に、前記２つの反射膜の一に光を透過させるための２つ
の開口部を備えてなるＥＯモジュールを有し、前記ＥＯ
モジュールの一の開口部に光を斜めに入射し、前記ＥＯ
結晶内の前記２つの反射膜間で複数反射した後に、他の
開口部から出てくる光の偏光変化を分析する手段、を備
えたことを特徴とするＥＯプローブを特徴とする。
【００２３】さらに本発明のＥＯプローブは、好ましく
は、直接偏光のレーザ光のうちＳ成分は全て反射し、Ｐ
成分は一部を透過させる偏光ビームスプリッタと、前記
ＥＯモジュールの前記開口部が設けられない側の反射膜
上で所定のビーム径に集光する集光レンズと、を介して
前記ＥＯモジュールの一の開口部に対してＺ方向から所
定角度傾いた方向からレーザ光を偏光方向が前記ＥＯモ
ジュールの結晶軸に対して４５度で入射させる投光光学
系と、前記投光光学系で前記ＥＯモジュール中に入射さ
れ、前記２つの反射膜間で複数回反射した後前記他の開
口部から出て前記投光光学系の集光レンズ透過後に前記
偏光ビームスプリッタで反射されたレーザ光の偏光の変
化を分析する手段、を備えた受光光学系と、前記受光光
学系にて検出された偏光の変化を電気信号に変換する信
号処理回路と、からなる。
は、直接偏光のレーザ光のうちＳ成分は全て反射し、Ｐ
成分は一部を透過させる偏光ビームスプリッタと、前記
ＥＯモジュールの前記開口部が設けられない側の反射膜
上で所定のビーム径に集光する集光レンズと、を介して
前記ＥＯモジュールの一の開口部に対してＺ方向から所
定角度傾いた方向からレーザ光を偏光方向が前記ＥＯモ
ジュールの結晶軸に対して４５度で入射させる投光光学
系と、前記投光光学系で前記ＥＯモジュール中に入射さ
れ、前記２つの反射膜間で複数回反射した後前記他の開
口部から出て前記投光光学系の集光レンズ透過後に前記
偏光ビームスプリッタで反射されたレーザ光の偏光の変
化を分析する手段、を備えた受光光学系と、前記受光光
学系にて検出された偏光の変化を電気信号に変換する信
号処理回路と、からなる。
【００２４】そして、本発明のＥＯプローブは、好まし
くは、前記ＥＯモジュール内で複数回反射するレーザ光
のビーム径が、前記ＥＯモジュール内光路上の中心にて
最小となるような光学的構成をとることを特徴とする。
くは、前記ＥＯモジュール内で複数回反射するレーザ光
のビーム径が、前記ＥＯモジュール内光路上の中心にて
最小となるような光学的構成をとることを特徴とする。
【００２５】本発明においては、前記ＥＯモジュールの
前記反射膜の一に互いに所定間隔離間して２つの開口部
からなる対を複数組備えるようにしてもよい。
前記反射膜の一に互いに所定間隔離間して２つの開口部
からなる対を複数組備えるようにしてもよい。
【００２６】
【作用】本発明によれば、ＥＯ結晶のレーザ入射側端面
にも反射膜を設け、さらにその反射膜上に２つの開口部
を設けることにより、１つの開口部にレーザ光を鉛直方
向から傾いた方向に入射させることによりＥＯ結晶中を
レーザ光が複数回往復した後にもう一方の開口部から出
てくることになり、同一の電界強度に対してレーザ光の
往復回数に比例した偏光変化を得ることができるため、
被測定物の電圧変化を高精度で検出できる。
にも反射膜を設け、さらにその反射膜上に２つの開口部
を設けることにより、１つの開口部にレーザ光を鉛直方
向から傾いた方向に入射させることによりＥＯ結晶中を
レーザ光が複数回往復した後にもう一方の開口部から出
てくることになり、同一の電界強度に対してレーザ光の
往復回数に比例した偏光変化を得ることができるため、
被測定物の電圧変化を高精度で検出できる。
【００２７】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【００２８】
【実施例１】図１は、本発明の第１の実施例に係るＥＯ
モジュールの構成を説明するための側面図である。
モジュールの構成を説明するための側面図である。
【００２９】図１を参照して、電界の方向（以下「Ｚ方
向」という）と平行に進む光に対して電気光学効果を示
す縦型のＥＯ結晶２のＺ方向に垂直な２つの端面に第１
及び第２の反射膜３、４を有し、第１の反射膜３に光を
透過させるための２つの開口部５、６を有している。反
射膜３、４は、好ましくは金属反射膜から成る。
向」という）と平行に進む光に対して電気光学効果を示
す縦型のＥＯ結晶２のＺ方向に垂直な２つの端面に第１
及び第２の反射膜３、４を有し、第１の反射膜３に光を
透過させるための２つの開口部５、６を有している。反
射膜３、４は、好ましくは金属反射膜から成る。
【００３０】図２は図１に示すＥＯモジュールの第１の
反射膜３の平面図である。
反射膜３の平面図である。
【００３１】図３及び図４は、従来例のＥＯモジュール
と本実施例に係るＥＯモジュールのそれぞれの特性を説
明するための側面図である。
と本実施例に係るＥＯモジュールのそれぞれの特性を説
明するための側面図である。
【００３２】図３を参照して、従来のＥＯ結晶２′にお
いては、レーザ入射側平面に透明電極８を設けられてい
る。
いては、レーザ入射側平面に透明電極８を設けられてい
る。
【００３３】また、図４には、Ｚ方向に垂直な２つの端
面に第１及び第２の金属反射膜３、４を有し、第１の金
属反射膜３に光を透過させるための２つの開口部５、６
を設けて成る本実施例に係るＥＯモジュールを示す。
面に第１及び第２の金属反射膜３、４を有し、第１の金
属反射膜３に光を透過させるための２つの開口部５、６
を設けて成る本実施例に係るＥＯモジュールを示す。
【００３４】図３及び図４を参照して、いずれのＥＯモ
ジュールもレーザ入射側透明電極８および金属反射膜３
は被測定物に対する基準電位を設けるために接地されて
いる。
ジュールもレーザ入射側透明電極８および金属反射膜３
は被測定物に対する基準電位を設けるために接地されて
いる。
【００３５】図３に示したＥＯモジュール１′に対し
て、Ｚ方向９からΔθだけ傾いた方向から入射したレー
ザ光７のＥＯモジュール１通過後の常光線と異常光線の
位相差θ1は、次式（１）にて与えられる。
て、Ｚ方向９からΔθだけ傾いた方向から入射したレー
ザ光７のＥＯモジュール１通過後の常光線と異常光線の
位相差θ1は、次式（１）にて与えられる。
【００３６】
【数１】
【００３７】ここで、λ ：レーザ光の波長、 ｎ ：結晶中の常光線の屈折率、 ｒ63：電気光学係数、 Ｌ ：光の通過方向の結晶の長さ、 ＥZ ：電解の強さ、 ＶZ ：両電極間の電圧、 である。
【００３８】同様にして、図４に示したＥＯモジュール
１に対してＺ方向からΔθだけ傾いた方向から入射した
レーザ光７のＥＯモジュール１通過後の常光線と異常光
線の位相差θ2は、次式（２）にて与えられる。
１に対してＺ方向からΔθだけ傾いた方向から入射した
レーザ光７のＥＯモジュール１通過後の常光線と異常光
線の位相差θ2は、次式（２）にて与えられる。
【００３９】
【数２】
【００４０】ここで、λ ：レーザ光の波長、 ｎ ：結晶中の常光線の屈折率、 ｒ63：電気光学係数、 Ｌ ：光の通過方向の結晶の長さ、 ＥZ ：電解の強さ、 ＶZ ：両電極間の電圧、 Ｎ ：下面反射膜４における反射回数、 である。
【００４１】なお、電気光学結晶中の位相差に関して
は、平井紀光著、「実用レーザ技術」、共立出版株式会
社、1993年3月刊、第200頁等を参照することができる。
は、平井紀光著、「実用レーザ技術」、共立出版株式会
社、1993年3月刊、第200頁等を参照することができる。
【００４２】図３に示すように、従来のＥＯモジュール
では、ＥＯ結晶中をレーザ光が１回往復するのに対し
て、図４に示すように、本実施例に係るＥＯモジュール
においては、複数回往復するため、ＥＯ結晶中の光路長
に比例して同一電界に対する常光線と異常光線の位相差
を大きくすることができる。すなわち、上式（２）か
ら、位相差は下面反射膜４における反射回数をＮ（＞
１）として従来例のＮ倍となる。
では、ＥＯ結晶中をレーザ光が１回往復するのに対し
て、図４に示すように、本実施例に係るＥＯモジュール
においては、複数回往復するため、ＥＯ結晶中の光路長
に比例して同一電界に対する常光線と異常光線の位相差
を大きくすることができる。すなわち、上式（２）か
ら、位相差は下面反射膜４における反射回数をＮ（＞
１）として従来例のＮ倍となる。
【００４３】
【実施例２】図５は、図１に示したＥＯモジュールを用
いて構成した、本発明の実施例に係るＥＯプローブのシ
ステム構成を示した図である。
いて構成した、本発明の実施例に係るＥＯプローブのシ
ステム構成を示した図である。
【００４４】図５を参照して、本実施例における投光光
学系10は、ＥＯモジュール１と、レーザ11と、レーザ光
を所要のビーム径に拡大するビームエキスパンダ12と、
レーザ光の戻り光を減衰させる光アイソレータ13と、レ
ーザ光をＳ偏光成分は１００％反射しＰ成分は一部を透
過させる第１の偏光ビームスプリッタ14と、透過したＰ
成分のレーザ光をＥＯモジュール１の第２の反射膜４上
で所要のビーム径に集光する集光レンズ15と、から成
る。
学系10は、ＥＯモジュール１と、レーザ11と、レーザ光
を所要のビーム径に拡大するビームエキスパンダ12と、
レーザ光の戻り光を減衰させる光アイソレータ13と、レ
ーザ光をＳ偏光成分は１００％反射しＰ成分は一部を透
過させる第１の偏光ビームスプリッタ14と、透過したＰ
成分のレーザ光をＥＯモジュール１の第２の反射膜４上
で所要のビーム径に集光する集光レンズ15と、から成
る。
【００４５】投光光学系10は、ＥＯモジュール１の一つ
の開口部５（図１参照）に対して、Ｚ方向からある角度
だけ傾いた方向からレーザ光をＰ偏光方向がＥＯモジュ
ール１の結晶軸に対して４５度になるように入射させ
る。
の開口部５（図１参照）に対して、Ｚ方向からある角度
だけ傾いた方向からレーザ光をＰ偏光方向がＥＯモジュ
ール１の結晶軸に対して４５度になるように入射させ
る。
【００４６】レーザ光は、ＥＯモジュール１中に入射さ
れ、２つの反射膜３、４にて複数回反射した後にもう一
方の開口部６から出た後、投光光学系10の第１の偏光ビ
ームスプリッタ14にて反射され、受光光学系16に入射さ
れる。
れ、２つの反射膜３、４にて複数回反射した後にもう一
方の開口部６から出た後、投光光学系10の第１の偏光ビ
ームスプリッタ14にて反射され、受光光学系16に入射さ
れる。
【００４７】受光光学系16は、第１の偏光ビームスプリ
ッタ14にて反射されたレーザ光が方位角０度で入射され
る１／４波長板17、及びレーザ光の偏光面を回転させる
１／２波長板18を介して方位角４５度近傍でレーザ光が
入射される第２の偏光ビームスプリッタ19と、第２の偏
光ビームスプリッタ19で分光された２つのレーザ光を受
光する２つの受光素子20、20′（Photo Detecter、「Ｐ
Ｄ」ともいう）と、から成る。
ッタ14にて反射されたレーザ光が方位角０度で入射され
る１／４波長板17、及びレーザ光の偏光面を回転させる
１／２波長板18を介して方位角４５度近傍でレーザ光が
入射される第２の偏光ビームスプリッタ19と、第２の偏
光ビームスプリッタ19で分光された２つのレーザ光を受
光する２つの受光素子20、20′（Photo Detecter、「Ｐ
Ｄ」ともいう）と、から成る。
【００４８】さらに、本実施例に係るシステムは、受光
光学系16の２つの受光素子20、20′の出力を入力し、そ
の出力差を求める信号処理回路21とから構成されてい
る。
光学系16の２つの受光素子20、20′の出力を入力し、そ
の出力差を求める信号処理回路21とから構成されてい
る。
【００４９】図６は、図５に示す信号処理回路21の構成
を示したブロック図である。
を示したブロック図である。
【００５０】図６を参照して、受光光学系16の２つの受
光素子（ＰＤ）20、20′の電流出力をそれぞれ電圧信号
に変換するＩ−Ｖ変換回路22、22′と、２つのＩ−Ｖ変
換回路22、22′の差を増幅する差動増幅回路23から構成
されている。
光素子（ＰＤ）20、20′の電流出力をそれぞれ電圧信号
に変換するＩ−Ｖ変換回路22、22′と、２つのＩ−Ｖ変
換回路22、22′の差を増幅する差動増幅回路23から構成
されている。
【００５１】図７は、図５に示す受光光学系16におい
て、被測定物の電位に比例した位相差を検出する原理を
説明するための模式図である。
て、被測定物の電位に比例した位相差を検出する原理を
説明するための模式図である。
【００５２】ほぼ直線偏光のレーザ11の出力光は、第１
の偏光ビームスプリッタ14を通過する際に第１の偏光ビ
ームスプリッタ14の透過率に依存して出力が減少し、次
にレーザ光11の偏光方向からＥＯ結晶軸Ｅx25、Ｅy26が
４５度傾いたＥＯモジュール１を通過後に被測定物の電
位に比例して、Ｐ成分に直交するＳ成分の出力が加わ
り、細長い楕円偏光となる。
の偏光ビームスプリッタ14を通過する際に第１の偏光ビ
ームスプリッタ14の透過率に依存して出力が減少し、次
にレーザ光11の偏光方向からＥＯ結晶軸Ｅx25、Ｅy26が
４５度傾いたＥＯモジュール１を通過後に被測定物の電
位に比例して、Ｐ成分に直交するＳ成分の出力が加わ
り、細長い楕円偏光となる。
【００５３】その後、Ｓ成分を１００％反射し、Ｐ成分
は所定割合反射する第１の偏光ビームスプリッタ14にて
相対的にＳ成分が増加したやや太った楕円偏光となる。
は所定割合反射する第１の偏光ビームスプリッタ14にて
相対的にＳ成分が増加したやや太った楕円偏光となる。
【００５４】ここで得られた楕円偏光は次の１／４波長
板17にて、Ｐ成分とＳ成分のベクトル合成で決まる方向
の直線偏光に変換される。
板17にて、Ｐ成分とＳ成分のベクトル合成で決まる方向
の直線偏光に変換される。
【００５５】さらに、この直線偏光は次の１／２波長板
18で４５度回転され、偏光方向の回転に対するＰＳ成分
比の変化量が最も大きくなるＰＳ偏光方向から４５度傾
いた位置で第２の偏光ビームスプリッタ19でそれぞれＰ
成分、Ｓ成分に分光され２つのＰＤ20、20′で受光され
る。
18で４５度回転され、偏光方向の回転に対するＰＳ成分
比の変化量が最も大きくなるＰＳ偏光方向から４５度傾
いた位置で第２の偏光ビームスプリッタ19でそれぞれＰ
成分、Ｓ成分に分光され２つのＰＤ20、20′で受光され
る。
【００５６】
【実施例３】次に、本発明の別の実施例について説明す
る
る
【００５７】投光されるレーザ光は、集光レンズ15にて
所要のビーム径に集光しているため、レーザビームの特
性としてビームウエストから離れるに従い、ビーム径は
大きくなり、この変化はビームウエスト径が小さいほど
顕著になる。
所要のビーム径に集光しているため、レーザビームの特
性としてビームウエストから離れるに従い、ビーム径は
大きくなり、この変化はビームウエスト径が小さいほど
顕著になる。
【００５８】このため、ＥＯモジュール１のレーザ入射
側の第１の開口部５の寸法は、ビームウエスト径とＥＯ
結晶２中のレーザ光路長で決まる開口部通過時のビーム
径に合わせて設定する必要がある。
側の第１の開口部５の寸法は、ビームウエスト径とＥＯ
結晶２中のレーザ光路長で決まる開口部通過時のビーム
径に合わせて設定する必要がある。
【００５９】この場合、両者のサイズが等しい時、すな
わちビームウエスト位置が結晶光路の中心にある場合
に、開口部の全面積は最も小さくなる。これにより、Ｅ
Ｏモジュール１を面素子として用いて、入射光を入力す
る開口部と反射光を出力する開口部を複数組設ける際、
より高密度な開口部の設定ができる。なお、ＥＯモジュ
ール１を面素子として用いることにより、被測定物の電
界変化を複数点で行なうことを可能とする。
わちビームウエスト位置が結晶光路の中心にある場合
に、開口部の全面積は最も小さくなる。これにより、Ｅ
Ｏモジュール１を面素子として用いて、入射光を入力す
る開口部と反射光を出力する開口部を複数組設ける際、
より高密度な開口部の設定ができる。なお、ＥＯモジュ
ール１を面素子として用いることにより、被測定物の電
界変化を複数点で行なうことを可能とする。
【００６０】以上本発明を上記各実施例に即して説明し
たが本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原理
に従う各種態様を含む。
たが本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原理
に従う各種態様を含む。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、従来のＥＯプロー
ブにおいては電気光学結晶中をレーザ光が１往復しかで
きなく電界強度に対する偏光変化を大きくできなかった
のに対して、本発明によれば、ＥＯ結晶のレーザ入射側
端面にも反射膜を設け、さらにその反射膜上に２つの開
口部を設けることにより、１つの開口部にレーザ光を鉛
直方向から傾いた方向に入射させることによりＥＯ結晶
中をレーザ光が複数回往復した後にもう一方の開口部か
ら出てくることになり、同一の電界強度に対してレーザ
光の往復回数に比例した偏光変化を得ることができるた
め、検出感度を向上させ、被測定物の電圧変化を高精度
に検出できるという効果がある。
ブにおいては電気光学結晶中をレーザ光が１往復しかで
きなく電界強度に対する偏光変化を大きくできなかった
のに対して、本発明によれば、ＥＯ結晶のレーザ入射側
端面にも反射膜を設け、さらにその反射膜上に２つの開
口部を設けることにより、１つの開口部にレーザ光を鉛
直方向から傾いた方向に入射させることによりＥＯ結晶
中をレーザ光が複数回往復した後にもう一方の開口部か
ら出てくることになり、同一の電界強度に対してレーザ
光の往復回数に比例した偏光変化を得ることができるた
め、検出感度を向上させ、被測定物の電圧変化を高精度
に検出できるという効果がある。
【００６２】また、本発明（請求項２）によれば、ＥＯ
モジュールから出力されるレーザ光の位相差は、従来例
の位相差のＮ倍（但しＮは下面反射膜における反射回
数）とされ、同一の電界強度に対して偏光変化の大きい
レーザ光を得ることができるため、レーザパワーを特段
に大きくしたり、あるいは回路の増幅率を大とすること
なく、被測定物の微小電圧変化を高精度で検出すること
が可能とされ、装置の低コスト化を達成する。そして、
本発明（請求項３）によれば、上記効果をより好適に達
成する。
モジュールから出力されるレーザ光の位相差は、従来例
の位相差のＮ倍（但しＮは下面反射膜における反射回
数）とされ、同一の電界強度に対して偏光変化の大きい
レーザ光を得ることができるため、レーザパワーを特段
に大きくしたり、あるいは回路の増幅率を大とすること
なく、被測定物の微小電圧変化を高精度で検出すること
が可能とされ、装置の低コスト化を達成する。そして、
本発明（請求項３）によれば、上記効果をより好適に達
成する。
【００６３】さらに本発明（請求項４）によれば、ビー
ムウエスト位置が結晶光路の中心に配置され、開口部の
全面積を最も小さくすることができる。このため、本発
明によれば、ＥＯモジュール１を面素子として用いて、
例えば一側の反射複数組の開口部を設ける際、より高密
度な開口部の設定ができる。そして、本発明（請求項
５）によれば、レーザ光の入力・出力用開口部を複数組
設けることにより、測定・検査効率を向上する。
ムウエスト位置が結晶光路の中心に配置され、開口部の
全面積を最も小さくすることができる。このため、本発
明によれば、ＥＯモジュール１を面素子として用いて、
例えば一側の反射複数組の開口部を設ける際、より高密
度な開口部の設定ができる。そして、本発明（請求項
５）によれば、レーザ光の入力・出力用開口部を複数組
設けることにより、測定・検査効率を向上する。
【図１】本発明の一実施例の構成を説明する側面図であ
る。
る。
【図２】図１に示したＥＯモジュールのレーザ入射側反
射膜の平面図である。
射膜の平面図である。
【図３】従来のＥＯモジュールの特性を説明するための
側面図である（本発明との比較図）。
側面図である（本発明との比較図）。
【図４】本発明の一実施例に係るＥＯモジュールの特性
を説明するための側面図である。
を説明するための側面図である。
【図５】本発明の一実施例に係るＥＯモジュールを用い
たシステムの構成を説明する図である。
たシステムの構成を説明する図である。
【図６】図５示した信号処理回路の構成例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】図５に示した光学系において電位による偏光変
化の検出を説明するための模式図である。
化の検出を説明するための模式図である。
【図８】従来のＥＯプローブの構成を示す図である。
【図９】従来のＥＯプローブを用いた検査装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図１０】従来のＥＯプローブにおける被試験回路基板
の構成例を示す断面図である。
の構成例を示す断面図である。
１、１′ ＥＯモジュール ２、２′ ＥＯ結晶 ３ 第１の反射膜 ４ 第２の反射膜（下面反射膜） ５ 第１の開口部 ６ 第２の開口部 ７、７′ レーザ光 ８ 透明電極 ９ Ｚ方向 10 投光光学系 11 レーザ 12 ビームエキスパンダ 13 光アイソレータ 14 第１の偏光ビームスプリッタ 15 集光レンズ 16 受光光学系 17 １／４波長板 18 １／２波長板 19 第２の偏光ビームスプリッタ 20、20′ 受光素子 21 信号処理回路 22、22′ Ｉ−Ｖ変換回路 23 差動増幅回路 25、26 ＥＯ結晶軸 50 LiNbO3結晶 51 ITO透明電極 52 反射コーティング 53 ガラスブロック 54 Ｚ軸 55 Ｙ軸 56 光入射軸 57 電極 100、200 プリント回路基板 101 表面 102 インターフェース部材 103 電気光学媒層 104 光源 105 ビーム分割器 106 位置決め手段 107 検出器 108、111 出力 109 予想 110 比較器 201 金属被覆 202 電気光学ポリマーフィルム 203 試験光
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｒ 31/302 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｃ 7735−4Ｍ
Claims (5)
- 【請求項１】電界の方向と平行に進む光に対して電気光
学効果を示す縦型電気光学結晶（「ＥＯ結晶」という）
の、前記電界の方向と交差する端面の一側と他側とにそ
れぞれ反射膜を備え、前記反射膜の一に互いに所定間隔
離間して２つの開口部を備えてなるＥＯモジュールを含
むＥＯプローブ。 - 【請求項２】電界の方向（「Ｚ方向」という）と平行に
進む光に対して電気光学効果を示す縦型電気光学結晶
（「ＥＯ結晶」という）に、前記電界の方向に垂直な２
つの端面にそれぞれ反射膜を備えると共に、前記２つの
反射膜の一に光を透過させるための２つの開口部を備え
てなるＥＯモジュールを有し、 前記ＥＯモジュールの一の開口部に光を斜めに入射し、
前記ＥＯ結晶内の前記２つの反射膜間で複数反射した後
に、他の開口部から出てくる光の偏光変化を分析する手
段、を備えたことを特徴とするＥＯプローブ。 - 【請求項３】直接偏光のレーザ光のうちＳ成分は全て反
射し、Ｐ成分は一部を透過させる偏光ビームスプリッタ
と、前記ＥＯモジュールの前記開口部が設けられない側
の反射膜上で所定のビーム径に集光する集光レンズと、
を介して前記ＥＯモジュールの一の開口部に対してＺ方
向から所定角度傾いた方向からレーザ光を偏光方向が前
記ＥＯモジュールの結晶軸に対して４５度で入射させる
投光光学系と、 前記投光光学系で前記ＥＯモジュール中に入射され、前
記２つの反射膜間で複数回反射した後前記他の開口部か
ら出て前記投光光学系の集光レンズ透過後に前記偏光ビ
ームスプリッタで反射されたレーザ光の偏光の変化を分
析する手段、を備えた受光光学系と、 前記受光光学系にて検出された偏光の変化を電気信号に
変換する信号処理回路と、からなる請求項１又は２記載
のＥＯプローブ。 - 【請求項４】前記ＥＯモジュール内で複数回反射するレ
ーザ光のビーム径が、前記ＥＯモジュール内光路上の中
心にて最小となるような光学的構成をとることを特徴と
する請求項３記載のＥＯプローブ。 - 【請求項５】前記ＥＯモジュールの前記反射膜の一に互
いに所定間隔離間して２つの開口部からなる対を複数組
備えてなる請求項１〜４のいずれか一に記載のＥＯプロ
ーブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6309426A JPH08146051A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | Ｅｏプローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6309426A JPH08146051A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | Ｅｏプローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08146051A true JPH08146051A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17992870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6309426A Pending JPH08146051A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | Ｅｏプローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08146051A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7263295B2 (en) | 2001-09-26 | 2007-08-28 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Transceiver suitable for data communications between wearable computers |
| JP2014106169A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Osaki Electric Co Ltd | 電位差測定のための電位差計および電位差測定方法 |
| CN107923932A (zh) * | 2015-10-16 | 2018-04-17 | 捷客斯金属株式会社 | 光调制元件及电场传感器 |
| WO2022119010A1 (ko) * | 2020-12-04 | 2022-06-09 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 공정의 모니터링 장치 및 방법, 및 이 모니터링 방법을 이용한 기판 처리 방법 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61212773A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光センサ |
| JPS63300970A (ja) * | 1987-05-31 | 1988-12-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 電圧検出装置 |
| JPS63308571A (ja) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Hamamatsu Photonics Kk | 電圧検出装置 |
| JPS649370A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-12 | Hamamatsu Photonics Kk | Voltage detecting apparatus |
| JPS6418072A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Hamamatsu Photonics Kk | Detecting apparatus for voltage |
-
1994
- 1994-11-21 JP JP6309426A patent/JPH08146051A/ja active Pending
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| EP3306326A4 (en) * | 2015-10-16 | 2019-01-30 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | OPTICAL MODULATION ELEMENT AND ELECTRIC FIELD SENSOR |
| US10641807B2 (en) | 2015-10-16 | 2020-05-05 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Optical modulator and electric field sensor |
| CN107923932B (zh) * | 2015-10-16 | 2020-12-01 | 捷客斯金属株式会社 | 光调制元件及电场传感器 |
| WO2022119010A1 (ko) * | 2020-12-04 | 2022-06-09 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 공정의 모니터링 장치 및 방법, 및 이 모니터링 방법을 이용한 기판 처리 방법 |
| KR20220079794A (ko) * | 2020-12-04 | 2022-06-14 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 공정의 모니터링 장치 및 방법, 및 이 모니터링 방법을 이용한 기판 처리 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970617 |