JPH08159867A - Light-waveform measuring apparatus - Google Patents

Light-waveform measuring apparatus

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JPH08159867A
JPH08159867A JP30093794A JP30093794A JPH08159867A JP H08159867 A JPH08159867 A JP H08159867A JP 30093794 A JP30093794 A JP 30093794A JP 30093794 A JP30093794 A JP 30093794A JP H08159867 A JPH08159867 A JP H08159867A
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JP
Japan
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light
measured
optical
pulse
electro
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JP30093794A
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Japanese (ja)
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Osamu Matsumoto
修 松本
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Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a light-waveform measuring apparatus which carriers out a low noise sample measurement. CONSTITUTION: After the intensity is modulated by a light-modulating means 140, the pulse light 101 to be measured is made incident on a light deflecting means 104 and swept for a prescribed duration. The intensity of the pulse light to be measured is lowered during the time except the sweeping time by modulation of the light-modulating means 140. Consequently, the intensity of the pulse light which is incident on a light detecting means 108 is lowered during the time except the sweeping time. Scarce light to be measured can be transmitted through a slit during the period except the sweeping time by sufficiently lowering the light to be measured during the time except sweeping time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光の偏向を利用して光
波形を高速に測定する装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for measuring an optical waveform at high speed by utilizing light deflection.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光波形を高速に測定する装置とし
てストリークカメラが知られている。これは、光電面に
入射した被測定光が光電変換されて生じた電子を偏向
し、リニアに掃引しながら蛍光面に入射させてその像を
得ることにより光波形を再現するものである。しかし、
光電面の感度は約1.6μmまでしかないので、このス
トリークカメラでは、これ以上の波長の光を測定するこ
とはできない。
2. Description of the Related Art Conventionally, a streak camera has been known as an apparatus for measuring an optical waveform at high speed. This is to reproduce an optical waveform by deflecting electrons generated by photoelectrically converting the light to be measured incident on the photocathode and making the electrons incident on the phosphor screen while sweeping linearly to obtain an image thereof. But,
Since the sensitivity of the photocathode is only up to about 1.6 μm, this streak camera cannot measure light with a wavelength longer than this.

【0003】赤外光用の光波形測定装置としては、非線
形結晶の電気光学効果を用いた固体ストリークカメラが
提案されている。これは、C.L.M.Ireland による論
文、"THEUSE OF A LiNbO3 DEFLECTOR IN A〜100ps RESO
LUTION STREAK CAMERA"(OPTICSCOMMUNICATIONS,Vol27,
1978 pp 459〜462 )に記載されている。
As an optical waveform measuring device for infrared light, a solid streak camera using the electro-optical effect of a nonlinear crystal has been proposed. This is a paper by CLMIreland, "THE USE OF A LiNbO3 DEFLECTOR IN A ~ 100ps RESO
LUTION STREAK CAMERA "(OPTICSCOMMUNICATIONS, Vol27,
1978 pp 459-462).

【0004】図10は、固体ストリークカメラの心臓部
である固体ストリーク管の構成図である。光源からの被
測定パルス光101は、偏光子102で直線偏光に変換
され、アパーチャ103により適当な径のビームにされ
る。この後、被測定パルス光は、光偏向素子104によ
って偏向され1方向に掃引される。この被測定光は、フ
ーリエ変換レンズ105を介してイメージセンサ106
上にフーリエ変換像を結像する。
FIG. 10 is a block diagram of a solid streak tube which is the heart of the solid streak camera. The pulsed light 101 to be measured from the light source is converted into linearly polarized light by the polarizer 102, and converted into a beam having an appropriate diameter by the aperture 103. After that, the pulsed light to be measured is deflected by the light deflection element 104 and swept in one direction. The light under measurement passes through the Fourier transform lens 105 and the image sensor 106.
A Fourier transform image is formed on the top.

【0005】一方、コントローラ121にはトリガパル
ス120が入力され、被測定パルス光に対応したタイミ
ングで掃引パルス122および読み出しパルス125が
出力される。
On the other hand, the trigger pulse 120 is input to the controller 121, and the sweep pulse 122 and the read pulse 125 are output at the timing corresponding to the pulsed light to be measured.

【0006】高圧回路123は、掃引パルス122に応
じて図11(a)に示すような掃引電圧を光偏向素子1
04に印加して被測定光を掃引する。図11(b)に示
すような時間波形の被測定パルス光が光偏向素子104
に入射すると、被測定光の時間的強度変化は、掃引によ
り図11(c)のような空間的強度変化となる。イメー
ジセンサ106でこの空間的強度変化を検出することに
より、被測定パルス光の時間的強度変化を知ることがで
きる。イメージセンサ106は読み出しパルス125に
応じて検出信号を出力し、この信号に基づいて図示しな
い表示器に被測定光の波形が表示される。
The high voltage circuit 123 applies a sweep voltage as shown in FIG. 11A in response to the sweep pulse 122 to the optical deflection element 1.
04 is applied to sweep the measured light. The pulse light to be measured having a time waveform as shown in FIG.
When incident on, the temporal intensity change of the measured light becomes a spatial intensity change as shown in FIG. 11C due to the sweep. By detecting the spatial intensity change with the image sensor 106, the temporal intensity change of the pulse light to be measured can be known. The image sensor 106 outputs a detection signal in response to the read pulse 125, and the waveform of the measured light is displayed on a display (not shown) based on this signal.

【0007】この固体ストリークカメラは、下記の問題
点を有している。 (1)感度が低い。これは、使用しているイメージセン
サが固体素子であり、電子管のような増幅作用を有しな
いためである。 (2)掃引電圧のランプ部は完全な直線でないため、出
力波形が歪み、リニアリティが良くない。 (3)掃引時間内の現象しか測定できないため、測定レ
ンジが狭い。
This solid streak camera has the following problems. (1) Low sensitivity. This is because the image sensor used is a solid-state element and does not have an amplifying action like an electron tube. (2) Since the ramp portion of the sweep voltage is not a perfect straight line, the output waveform is distorted and the linearity is not good. (3) The measurement range is narrow because only phenomena within the sweep time can be measured.

【0008】上記の問題点を解決するものとして、光偏
向素子により偏向されレンズで集光された光のうち、ス
リットを通過した光を検出器によりサンプリング測定
し、光波形を再現する光波形測定装置が特公平6−17
819に記載されている。
In order to solve the above-mentioned problems, of the light beams deflected by the light deflection element and condensed by the lens, the light passing through the slit is sampled and measured by the detector, and the optical waveform is reproduced. The device is fair 6-17
819.

【0009】図12は、この光波形測定装置の構成図で
ある。被測定パルス光101が光偏向素子104に入射
する瞬間に掃引電圧が光偏向素子104に印加され、こ
れにより被測定光は偏向されて1方向に掃引される。こ
の被測定光101は、フーリエ変換レンズ105を介し
てスリット板107上にフーリエ変換像を結像する。ス
リット板107上には、被測定パルス光101の時間的
強度変化が空間的強度変化となって現れる。スリットに
より空間的強度変化の一部分を切り出された被測定光1
01は、光検出器108によって光電変換され、その光
強度に応じたレベルの信号が出力される。
FIG. 12 is a block diagram of this optical waveform measuring apparatus. A sweep voltage is applied to the optical deflector 104 at the moment when the pulsed light 101 to be measured enters the optical deflector 104, whereby the measured light is deflected and swept in one direction. The measured light 101 forms a Fourier transform image on the slit plate 107 via the Fourier transform lens 105. On the slit plate 107, the temporal intensity change of the pulsed light 101 to be measured appears as a spatial intensity change. Light to be measured 1 with a part of spatial intensity change cut out by a slit
01 is photoelectrically converted by the photodetector 108, and a signal having a level corresponding to the light intensity is output.

【0010】図13は、この光波形測定装置のサンプリ
ング方式を説明する図である。掃引電圧は被測定光10
1の1パルスごとにディレイ時間をずらして印加され、
これによってサンプリングが行われる。被測定光の1パ
ルスごとに求められた被測定光強度とディレイ時間の情
報とに基づいて、被測定光101の時間波形を再現する
ことができる。
FIG. 13 is a diagram for explaining the sampling method of this optical waveform measuring apparatus. The sweep voltage is 10
It is applied with a delay time shifted for each 1 pulse,
Thereby, sampling is performed. The time waveform of the measured light 101 can be reproduced based on the measured light intensity and the delay time information obtained for each pulse of the measured light.

【0011】このようなサンプリング方式による光波形
測定は、次のような特徴を持っている。 (1)光電管や光電子像倍管を光検出器として用いるこ
とで感度を上げることができる。また、ロックインアン
プ等を用いることによっても感度を上げることができ
る。 (2)測定レンジが掃引時間によらない。 (3)歪みがなく、リニアリティが良い。 (4)時間軸を補正しなくて良い(ディレイ時間が時間
軸になる。)。
The optical waveform measurement by such a sampling method has the following features. (1) The sensitivity can be increased by using a phototube or a photoelectron multiplier as a photodetector. The sensitivity can also be increased by using a lock-in amplifier or the like. (2) The measurement range does not depend on the sweep time. (3) No linearity and good linearity. (4) It is not necessary to correct the time axis (the delay time becomes the time axis).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記の光波形測定装置
では、掃引時間に比べて測定波形のパルス幅が極めて大
きくなると波形の測定が困難になるという問題点があ
る。図14は、これを説明するための波形図である。
(a)のような被測定パルス光に対し、(b)のような
掃引電圧を光偏向素子に印加した場合、被測定パルス光
のスリット上における空間的強度変化は(c)のように
なる。これは、光検出器の応答時間にわたって被測定パ
ルス光の光強度が累積される結果、生じるものである。
すなわち、掃引時間外では被測定光はスリット側方の一
定箇所に照射されるが、この被測定光は空間的な拡がり
を持っており、スリット上にまで強度分布が拡がってい
る。掃引時間外にこのような被測定光が照射され続ける
ので、掃引時間よりも被測定パルス光のパルス幅が大き
くなればなるほど、掃引時間外にスリットを透過する被
測定光の強度も累積的に大きくなる。この場合、掃引時
間中にスリットを透過する被測定光に加えて掃引時間外
の被測定光も光検出器の応答時間中に入射される。この
結果、大きなノイズ成分を含んだ被測定光強度が検出さ
れてしまうという問題点がある。
The above-mentioned optical waveform measuring device has a problem that it becomes difficult to measure the waveform when the pulse width of the measured waveform becomes extremely larger than the sweep time. FIG. 14 is a waveform diagram for explaining this.
When the sweep voltage as shown in (b) is applied to the optical deflector for the pulsed light to be measured as shown in (a), the spatial intensity change on the slit of the pulsed light to be measured becomes as shown in (c). . This is a result of the accumulation of the light intensity of the pulsed light under measurement over the response time of the photodetector.
That is, outside the sweep time, the light to be measured is radiated to a certain part on the side of the slit, but this light to be measured has a spatial spread and the intensity distribution spreads over the slit. Since the measured light continues to be radiated outside the sweep time, the intensity of the measured light that passes through the slit cumulatively increases outside the sweep time as the pulse width of the measured pulse light becomes larger than the sweep time. growing. In this case, in addition to the measured light that passes through the slit during the sweep time, the measured light outside the sweep time also enters during the response time of the photodetector. As a result, there is a problem that the measured light intensity including a large noise component is detected.

【0013】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、ノイズの少ないサンプリング測定を行
う光波形測定装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical waveform measuring apparatus for performing sampling measurement with less noise.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の光波形測定装置は、(a)繰り返し入
射される被測定パルス光の強度を印加される第1の駆動
電気信号の大きさに応じて変調する光変調手段と、
(b)光変調手段から出射した被測定パルス光を印加さ
れる第2の駆動電気信号の大きさに応じた角度に偏向さ
せてこの被測定パルス光を掃引する光偏向手段と、
(c)透光性の窓部が形成された不透光性の光入射面を
有し、光偏向手段によって所定の角度に偏向された被測
定パルス光を窓部から透過させる遮光手段と、(d)こ
の遮光手段を透過した被測定パルス光を受光し、その光
強度に応じたレベルの電気信号を出力する光検出手段
と、(e)光変調手段に第1の駆動電気信号を被測定光
の各パルスごとにタイミングをずらして印加し、光偏向
手段に第2の駆動電気信号を被測定光の各パルスごとに
タイミングをずらして印加するとともに、第2の駆動電
気信号の印加タイミングずれの情報を出力する駆動制御
手段と、(f)この印加タイミングずれの情報と光検出
手段の出力信号とに基づいて被測定パルス光の波形を求
める情報処理手段とを備えており、光変調手段は、この
光変調手段から出射する被測定パルス光の掃引時間外に
おける強度を光変調手段への入射前より低減させてい
る。
In order to solve the above problems, the optical waveform measuring apparatus according to the present invention comprises: (a) a first driving electric power applied with the intensity of the pulse light to be measured which is repeatedly incident. An optical modulator that modulates according to the magnitude of the signal,
(B) Optical deflecting means for sweeping the measured pulsed light by deflecting the measured pulsed light emitted from the light modulating means at an angle according to the magnitude of the applied second drive electric signal,
(C) light-shielding means having a non-translucent light-incident surface on which a light-transmissive window is formed, and transmitting the pulsed light under measurement deflected at a predetermined angle by the light deflecting means through the window. (D) The photodetection means for receiving the measured pulsed light transmitted through the light shielding means and outputting an electric signal of a level corresponding to the light intensity, and (e) the first drive electric signal for the optical modulation means. The measurement light is applied with a different timing for each pulse, the second drive electric signal is applied to the light deflecting means with a different timing for each pulse of the light under measurement, and the application timing of the second drive electric signal is applied. The optical modulation is provided with drive control means for outputting information on the deviation, and (f) information processing means for obtaining the waveform of the pulse light to be measured based on the information on the deviation of the application timing and the output signal of the light detecting means. The means emits from this light modulating means And the intensity in the outer sweep time of the measured pulse light is reduced from the previous incident on the light modulation means that.

【0015】光変調手段は、被測定パルス光を所定方向
の直線偏光に変換する偏光子と、第1の駆動電気信号が
印加され、この信号の大きさに応じて偏光子から出射さ
れる被測定パルス光の偏光方向を回転させる電気光学結
晶と、この電気光学結晶からの出射光が入射され、所定
方向の直線偏光を透過させる検光子とを備える電気光学
変調器であり、光偏向手段は、第2の駆動電気信号が印
加される一つ以上の電気光学結晶からなる電気光学偏向
器であると良い。さらに、駆動制御手段は、被測定パル
ス光の偏光方向を回転させる時間に対応してその大きさ
が単調に変化する信号を第1の駆動電気信号として光変
調手段に印加し、被測定パルス光の掃引時間に対応して
単調にその大きさが変化する信号を第2の駆動電気信号
として光偏向手段に印加するものであると良い。
The light modulating means is applied with a polarizer for converting the pulsed light to be measured into linearly polarized light in a predetermined direction and a first drive electric signal, and emits light from the polarizer according to the magnitude of this signal. The electro-optical modulator includes an electro-optical crystal that rotates the polarization direction of the measurement pulse light, and an analyzer that receives the emitted light from the electro-optical crystal and transmits linearly polarized light in a predetermined direction. The electro-optical deflector is preferably made of one or more electro-optical crystals to which the second drive electric signal is applied. Further, the drive control means applies a signal whose magnitude monotonously changes corresponding to the time for rotating the polarization direction of the pulse light under measurement as the first drive electric signal to the light modulating means, so that the pulse light under measurement is measured. It is preferable to apply a signal whose magnitude monotonously changes in accordance with the sweep time of 2) as the second drive electric signal to the optical deflecting means.

【0016】本発明の光波形測定装置は、光偏向手段か
ら出射した被測定パルス光を、この被測定パルス光が偏
向される平面と異なる平面上において波長ごとに異なる
方向へ出射する分光手段をさらに備え、被測定パルス光
の光波形を波長ごとに測定するものであっても良い。こ
の光波形測定装置は、遮光手段としてピンホールを窓部
として有するピンホール板を備え、このピンホール板の
移動によって分光手段を出射した被測定パルス光のうち
所望の波長の光を透過させるものであっても良い。ま
た、遮光手段として分光手段から波長ごとに異なる方向
へ出射した被測定パルス光を全て透過させるスリットを
窓部として有するスリット板を、光検出手段としてこの
スリット板を透過した被測定パルス光を受光するイメー
ジセンサを備え、イメージセンサ上における受光位置に
基づいて被測定パルス光の光波形を波長ごとに測定する
ものであっても良い。
The optical waveform measuring device of the present invention comprises a spectroscopic means for emitting the pulsed light to be measured emitted from the optical deflecting means in different directions for each wavelength on a plane different from the plane on which the pulsed light to be measured is deflected. Further, the optical waveform of the pulsed light to be measured may be measured for each wavelength. This optical waveform measuring device is provided with a pinhole plate having a pinhole as a window portion as a light shielding means, and transmits the light of a desired wavelength among the measured pulsed light emitted from the spectroscopic means by the movement of the pinhole plate. May be Further, as the light shielding means, a slit plate having a slit as a window portion for transmitting all the measured pulsed light emitted from the spectroscopic means in different directions for each wavelength, and as the light detecting means, receiving the measured pulsed light transmitted through this slit plate The image waveform of the pulsed light to be measured may be measured for each wavelength based on the light receiving position on the image sensor.

【0017】また、本発明の光波形測定装置は、光検出
手段が複数の被測定パルス光の進行方向に応じて遮光手
段から異なる方向に出射される複数の被測定パルス光を
受光し、各被測定パルス光を検出するものであっても良
い。
Further, in the optical waveform measuring apparatus of the present invention, the light detecting means receives a plurality of pulsed light to be measured emitted from the light shielding means in different directions according to the traveling directions of the plurality of pulsed light to be measured, The pulsed light to be measured may be detected.

【0018】[0018]

【作用】本発明の光波形測定装置に入射された被測定パ
ルス光は、光変調手段によって強度変調された後、光偏
向手段に入射され、ここで所定の時間にわたって掃引さ
れる。被測定パルス光は掃引されながら、遮光手段の光
入射面に照射される。これにより、被測定パルス光の時
間的強度変化は、遮光手段の光入射面上における空間的
強度変化となる。掃引されている被測定パルス光のうち
遮光手段の窓部を透過した光のみが光検出器に入射し、
その光強度を測定される。これにより、光入射面上の空
間的強度変化の一部が窓部により切り出されて測定され
ることになる。
The pulsed light to be measured which has entered the optical waveform measuring device of the present invention is intensity-modulated by the optical modulator and then enters the optical deflector where it is swept for a predetermined time. The pulsed light to be measured is applied to the light incident surface of the light shielding means while being swept. As a result, the temporal intensity change of the pulse light to be measured becomes a spatial intensity change on the light incident surface of the light shielding means. Only the light that has passed through the window of the light shielding means of the pulsed light to be measured is incident on the photodetector,
The light intensity is measured. Thereby, a part of the spatial intensity change on the light incident surface is cut out by the window and measured.

【0019】電圧制御手段は、被測定光の各パルスごと
にタイミングをずらして駆動電圧を光偏向手段に印加す
る。このようにして被測定光の各パルスごとに掃引のタ
イミングをずらしながら各被測定パルス光ごとに窓部を
透過した光の強度を測定すれば、被測定パルス光の時間
的強度変化がサンプリング測定される。情報処理手段に
より、駆動電圧の印加タイミングずれの情報と光検出器
の出力とが処理され、被測定パルス光の時間波形(時間
的強度変化)が再現される。
The voltage control means applies a drive voltage to the light deflecting means by shifting the timing for each pulse of the measured light. In this way, by measuring the intensity of the light transmitted through the window for each measured pulse light while shifting the sweep timing for each pulse of the measured light, the temporal intensity change of the measured pulse light is sampled and measured. To be done. The information processing means processes the information on the drive voltage application timing deviation and the output of the photodetector to reproduce the time waveform (temporal intensity change) of the pulsed light under measurement.

【0020】本発明の光波形測定装置において光偏向手
段によって掃引される被測定パルス光は、光変調手段の
変調によって掃引時間外の光強度が低減されている。こ
れにより、掃引時間外に光検出手段に入射する被測定パ
ルス光の強度が低減される。掃引時間外の被測定光強度
を十分に低減すれば、掃引時間外に窓部を透過する被測
定光はほとんどなくなる。したがって、本発明の光波形
測定装置によれば、掃引時間外に被測定パルス光が光検
出手段に入射することによって生じるノイズが低減さ
れ、ノイズの少ないサンプリング測定が行われる。
In the optical waveform measuring device of the present invention, the pulsed light to be measured swept by the light deflecting means is reduced in light intensity outside the sweeping time by the modulation of the light modulating means. As a result, the intensity of the measured pulsed light that enters the photodetector outside the sweep time is reduced. If the intensity of the measured light outside the sweep time is sufficiently reduced, the measured light that passes through the window outside the sweep time becomes almost zero. Therefore, according to the optical waveform measuring apparatus of the present invention, noise generated when the pulsed light under measurement enters the photodetector outside the sweep time is reduced, and sampling measurement with less noise is performed.

【0021】光変調手段が電気光学変調器であり、光偏
向手段が電気光学偏向器であると、高速の強度変調およ
び掃引が行われ、光波形測定も高速に行われる。
When the optical modulator is an electro-optical modulator and the optical deflector is an electro-optical deflector, high-speed intensity modulation and sweeping are performed, and optical waveform measurement is also performed at high speed.

【0022】第1の駆動電気信号が被測定パルス光の偏
光方向を回転させる時間に対応してその大きさが単調に
変化する信号であると、この駆動電気信号の印加中は被
測定パルス光の強度が変化する。また、第2の駆動電気
信号が被測定パルス光の掃引時間に対応して単調にその
大きさが変化する信号であると、被測定パルス光は一方
向に掃引される。第1および第2の駆動電気信号を適切
に同期させれば、被測定パルス光が掃引によって遮光手
段の窓部を透過するタイミングにおいて光強度が最大と
なるように被測定パルス光を変調することができる。こ
れにより、被測定パルス光の光強度を十分に維持したサ
ンプリング測定が行われる。
If the first driving electric signal is a signal whose magnitude changes monotonously with the time for rotating the polarization direction of the pulsed light to be measured, the pulsed light to be measured is applied during the application of this driving electric signal. Intensity changes. If the second drive electric signal is a signal whose magnitude monotonously changes in response to the sweep time of the pulse light to be measured, the pulse light to be measured is swept in one direction. If the first and second drive electric signals are properly synchronized, the pulsed light to be measured is modulated so that the light intensity becomes maximum at the timing when the pulsed light to be measured passes through the window of the light shielding means by the sweep. You can As a result, sampling measurement is performed while maintaining the light intensity of the pulse light to be measured sufficiently.

【0023】本発明の光波形測定装置のうち分光手段を
備えるものでは、この分光手段によって被測定パルス光
が分光されるので、被測定パルス光の光波形を波長ごと
に測定することが可能となる。分光手段は、被測定パル
ス光が偏向される平面と異なる平面上で被測定パルス光
を分光するので、掃引によって分光が妨げられることが
ない。従って、この光波形測定装置によれば、分光測定
と光波形測定の双方が好適に行われ、応用範囲の広い測
定が可能となる。
In the optical waveform measuring device of the present invention which is equipped with the spectroscopic means, the spectroscopic means disperses the pulsed light to be measured, so that the optical waveform of the pulsed light to be measured can be measured for each wavelength. Become. The spectroscopic means disperses the pulsed light to be measured on a plane different from the plane on which the pulsed light to be measured is deflected, so that the sweeping does not interfere with the spectroscopy. Therefore, according to this optical waveform measuring apparatus, both the spectroscopic measurement and the optical waveform measurement are suitably performed, and the measurement with a wide range of application becomes possible.

【0024】本発明の光波形測定装置のうち光検出手段
が複数の被測定パルス光を検出するものによれば、複数
の被測定パルス光について同時に光波形を測定すること
が可能となる。これにより、光波形の比較を行うなど、
応用範囲の広い測定が可能となる。
According to the optical waveform measuring device of the present invention in which the light detecting means detects a plurality of pulsed light under measurement, it is possible to simultaneously measure the optical waveforms of a plurality of pulsed light under measurement. This makes it possible to compare optical waveforms,
It enables measurements with a wide range of applications.

【0025】[0025]

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0026】実施例1 図1は、本実施例の光波形測定装置の構成図である。こ
の光波形測定装置は、電気光学変調器140、電気光学
偏向器104、フーリエ変換レンズ105、スリット板
107および光検出器108からなる光学系、コントロ
ーラ121および高圧回路123からなる駆動制御系、
並びに増幅器127、ピークホールド・ロックインアン
プ128、データ処理装置129およびディスプレイ1
30からなる情報処理系を備えている。
Example 1 FIG. 1 is a block diagram of the optical waveform measuring apparatus of this example. This optical waveform measuring apparatus includes an optical system including an electro-optical modulator 140, an electro-optical deflector 104, a Fourier transform lens 105, a slit plate 107 and a photodetector 108, a drive control system including a controller 121 and a high voltage circuit 123,
And amplifier 127, peak hold lock-in amplifier 128, data processor 129 and display 1
An information processing system consisting of 30 is provided.

【0027】電気光学変調器140は、被測定パルス光
101の強度を変調するもので、偏光子102、アパー
チャ103、光変調素子110および検光子111から
構成されている。偏光子102は、被測定パルス光10
1を所定方向の直線偏光に変換する。光変調素子110
は、高圧回路123から印加される第1の駆動電圧信号
141の大きさに応じて、被測定光の偏光方向を回転さ
せる。アパーチャ103は、偏光子102により生成さ
れた直線偏光のビーム径を絞るためのものである。検光
子111は、所定方向の直線偏光のみを透過させる。偏
光子102および検光子111は、偏光子102が生成
する直線偏光の方向と検光子111が透過させる直線偏
光の方向とが直交するように配置されている。
The electro-optic modulator 140 modulates the intensity of the pulsed light 101 to be measured, and is composed of a polarizer 102, an aperture 103, an optical modulator 110 and an analyzer 111. The polarizer 102 uses the measured pulsed light 10
1 is converted into linearly polarized light in a predetermined direction. Light modulator 110
Rotates the polarization direction of the measured light according to the magnitude of the first drive voltage signal 141 applied from the high voltage circuit 123. The aperture 103 is for narrowing the beam diameter of the linearly polarized light generated by the polarizer 102. The analyzer 111 transmits only linearly polarized light in a predetermined direction. The polarizer 102 and the analyzer 111 are arranged so that the direction of linearly polarized light generated by the polarizer 102 and the direction of linearly polarized light transmitted by the analyzer 111 are orthogonal to each other.

【0028】電気光学偏向器104は、高圧回路123
から印加される第2の駆動電圧信号124の大きさに応
じた角度に被測定光を偏向させる。具体的な構成につい
ては、後に詳述する。
The electro-optical deflector 104 includes a high voltage circuit 123.
The light to be measured is deflected at an angle according to the magnitude of the second drive voltage signal 124 applied from the. The specific configuration will be described later in detail.

【0029】フーリエ変換レンズ105は、電気光学偏
向器104から出射した光を集光し、フーリエ変換像を
スリット板107上に結像させる。
The Fourier transform lens 105 collects the light emitted from the electro-optical deflector 104 and forms a Fourier transform image on the slit plate 107.

【0030】スリット板107は、不透光性の板にスリ
ットが設けられたものである。スリットの幅は、偏向さ
れていない被測定パルス光のスポット径程度である。
The slit plate 107 is an opaque plate provided with slits. The width of the slit is about the spot diameter of the pulsed light under measurement which is not deflected.

【0031】光検出器108は、スリットを透過した光
を受光して光電変換し、その光強度に応じた大きさの電
気信号109を出力する。
The photodetector 108 receives the light transmitted through the slit, photoelectrically converts it, and outputs an electric signal 109 having a magnitude corresponding to the light intensity.

【0032】コントローラ121は、被測定パルス光1
01に同期したトリガ信号120の入力に応じて、掃引
パルス信号122を所定のディレイ時間を与えつつ高圧
回路123へ出力する。また、コントローラ121は、
このディレイ時間の情報信号126をデータ処理装置1
29へ出力する。
The controller 121 controls the measured pulsed light 1
In response to the input of the trigger signal 120 synchronized with 01, the sweep pulse signal 122 is output to the high voltage circuit 123 while giving a predetermined delay time. In addition, the controller 121
The information signal 126 of this delay time is sent to the data processing device 1
Output to 29.

【0033】高圧回路123は、掃引パルス信号122
に応じて電気光学偏向器104に第2駆動電圧信号12
4を印加するとともに、電気光学変調器140に第2駆
動電圧信号124と同期した第1の駆動電圧信号141
を印加する。
The high voltage circuit 123 has a sweep pulse signal 122.
According to the second drive voltage signal 12 to the electro-optical deflector 104.
4 is applied to the electro-optical modulator 140, and the first drive voltage signal 141 synchronized with the second drive voltage signal 124 is applied.
Is applied.

【0034】データ処理装置129は、光検出器108
からの出力信号109を処理するとともに、コントロー
ラ121からのディレイ情報信号126に基づいて被測
定光波形を再現し、ディスプレイ130に被測定光波形
を表示させる。
The data processing device 129 includes a photodetector 108.
The output signal 109 is processed, the measured optical waveform is reproduced based on the delay information signal 126 from the controller 121, and the measured optical waveform is displayed on the display 130.

【0035】以下、本実施例の光波形測定装置の動作を
説明する。図2は、動作を説明するための波形図であ
る。装置に繰り返し入射される被測定パルス光101
(図2(a))は、偏光子102で水平方向に電界ベク
トルをもつ直線偏光に変換された後、アパーチャ103
により収束されて適当な径のビームになる。
The operation of the optical waveform measuring apparatus of this embodiment will be described below. FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation. Measured pulsed light 101 repeatedly incident on the apparatus
FIG. 2A shows an aperture 103 after being converted into linearly polarized light having an electric field vector in the horizontal direction by the polarizer 102.
Is converged by and becomes a beam having an appropriate diameter.

【0036】一方、被測定パルス光101に同期したト
リガ信号120がコントローラ121に入力され、コン
トローラ121から掃引パルス信号122が適当なディ
レイ時間を与えられて出力される。光波形のサンプリン
グ測定を行うため、掃引パルス信号122は被測定光の
1パルスごとにディレイ時間をずらして出力される。
On the other hand, the trigger signal 120 synchronized with the pulsed light 101 to be measured is input to the controller 121, and the controller 121 outputs the sweep pulse signal 122 with an appropriate delay time. In order to perform sampling measurement of the optical waveform, the sweep pulse signal 122 is output with a delay time shifted for each pulse of the measured light.

【0037】高圧回路123は掃引パルス信号122の
入力により、第2駆動電圧信号124を電気光学偏向器
104に印加するとともに、第2駆動電圧信号124と
同期した第1駆動電圧信号141を光変調素子110に
印加する。図2(b)のように、第1駆動電圧信号14
1および第2駆動電圧信号124は、一定時間にわたっ
て電圧値が0からVH (ハイレベル電圧値)までリニア
に変化するランプ波形の繰り返し信号である。なお、V
H の値は、電気光学変調器140や電気光学偏向器10
4の動作特性との関連において適切に設定され、第1駆
動電圧信号141と第2駆動電圧信号124とで等しく
なるとは限らない。
The high voltage circuit 123 receives the sweep pulse signal 122, applies the second drive voltage signal 124 to the electro-optical deflector 104, and optically modulates the first drive voltage signal 141 synchronized with the second drive voltage signal 124. It is applied to the element 110. As shown in FIG. 2B, the first drive voltage signal 14
The first and second drive voltage signals 124 are repetitive signals of a ramp waveform in which the voltage value linearly changes from 0 to V H (high level voltage value) over a fixed time. In addition, V
The value of H is determined by the electro-optical modulator 140 and the electro-optical deflector 10.
The first drive voltage signal 141 and the second drive voltage signal 124 are not necessarily equal to each other, because they are set appropriately in relation to the operation characteristic of No. 4.

【0038】光変調素子110は、第1駆動電圧信号1
41の大きさに応じて被測定光の偏光方向を回転させ
る。第1駆動電圧信号141のうち電圧値がリニアに変
化する時間は、被測定光の偏光方向が回転される時間に
対応している。
The light modulation element 110 has a first drive voltage signal 1
The polarization direction of the measured light is rotated according to the size of 41. The time during which the voltage value of the first drive voltage signal 141 changes linearly corresponds to the time during which the polarization direction of the measured light is rotated.

【0039】具体的に説明すると、第1駆動電圧信号1
41の電圧値が0の時間帯は偏光方向は回転されず、被
測定光の偏光方向は検光子111が透過させる光の偏向
方向と直交したままである。この後、電圧値のリニアな
変化に応じて偏光方向は一方向に回転し、電圧値VH
印加されるときには180゜回転している。検光子11
1は光変調素子110によって偏光方向が90゜回転さ
せられた光を透過させるので、検光子111を透過した
被測定パルス光は、図2(b)の印加電圧波形に対応し
て図2(c)の時間波形に変調される。変調された被測
定パルス光の強度は、印加電圧値がリニアに変化してい
る時間帯の中間において最大となっている。
Specifically, the first drive voltage signal 1
During the time period when the voltage value of 41 is 0, the polarization direction is not rotated, and the polarization direction of the measured light remains orthogonal to the polarization direction of the light transmitted by the analyzer 111. After that, the polarization direction rotates in one direction according to the linear change of the voltage value, and rotates by 180 ° when the voltage value V H is applied. Analyzer 11
1 transmits the light whose polarization direction is rotated by 90 ° by the light modulation element 110, the pulse light to be measured transmitted through the analyzer 111 corresponds to the applied voltage waveform of FIG. It is modulated into the time waveform of c). The intensity of the modulated pulsed light to be measured has a maximum in the middle of the time period when the applied voltage value changes linearly.

【0040】一方、電気光学偏向器104は第2駆動電
圧信号124の大きさに応じた角度に被測定パルス光を
偏向する。第2駆動電圧信号124と第1駆動電圧信号
141は、電気光学変調器140により変調された被測
定パルス光の強度が最大となる時間に電気光学偏向器1
04によって掃引されている被測定パルス光がスリット
を直接透過するように同期されている。
On the other hand, the electro-optical deflector 104 deflects the pulse light to be measured at an angle according to the magnitude of the second drive voltage signal 124. The second drive voltage signal 124 and the first drive voltage signal 141 are applied to the electro-optical deflector 1 at the time when the intensity of the pulse light to be measured modulated by the electro-optical modulator 140 becomes maximum.
The pulsed light under measurement swept by 04 is synchronized so as to directly pass through the slit.

【0041】第2駆動電圧信号124の電圧値が0の時
間帯は、電気光学変調器140から出射した被測定パル
ス光はスリット板107においてスリットの側方に照射
されており、スリットを直接透過しないようにされてい
る。この後、電圧値のリニアな変化に応じて被測定パル
ス光は一方向に掃引される。電圧値VH が印加されると
きには、被測定パルス光は、スリットを直接透過しない
ようにスリットの側方に照射される。
During the time period when the voltage value of the second drive voltage signal 124 is 0, the pulsed light to be measured emitted from the electro-optic modulator 140 is radiated to the side of the slit in the slit plate 107 and directly transmitted through the slit. It is supposed not to. After that, the pulsed light to be measured is swept in one direction according to the linear change of the voltage value. When the voltage value V H is applied, the pulsed light to be measured is applied to the side of the slit so as not to directly pass through the slit.

【0042】電気光学偏向器104を出射した被測定パ
ルス光は、フーリエ変換レンズ105を介してスリット
板107上に結像される。スリット板107上において
被測定パルス光の時間的強度変化(時間波形)は、空間
的強度変化(空間波形)となる(図2(d))。
The pulse light to be measured emitted from the electro-optical deflector 104 is imaged on the slit plate 107 via the Fourier transform lens 105. On the slit plate 107, the temporal intensity change (temporal waveform) of the pulse light to be measured becomes a spatial intensity change (spatial waveform) (FIG. 2D).

【0043】スリットを透過した被測定パルス光のみが
光検出器108によって検出される。図2(e)は、光
検出器108の受光面上における被測定パルス光の空間
波形である。被測定光の空間的強度変化はスリットによ
ってその一部分が切り出されることになる。切り出され
た光は光検出器108で光電変換され、その光強度に応
じたレベルの電気信号109が光検出器108から出力
される。
Only the pulse light to be measured that has passed through the slit is detected by the photodetector 108. FIG. 2E shows a spatial waveform of the pulsed light under measurement on the light receiving surface of the photodetector 108. The spatial intensity change of the measured light is cut out by a slit. The cut out light is photoelectrically converted by the photodetector 108, and an electric signal 109 having a level corresponding to the light intensity is output from the photodetector 108.

【0044】この出力信号109は、増幅器127およ
びピークホールド・ロックインアンプ128によって増
幅、ピークホールド等された後、データ処理装置129
に入力される。なお、ピークホールド・ロックインアン
プ128によるロックイン測定によりノイズが低減さ
れ、装置の感度が向上する。
The output signal 109 is amplified and peak-held by the amplifier 127 and the peak hold / lock-in amplifier 128, and then the data processing device 129.
Is input to The lock-in measurement by the peak hold lock-in amplifier 128 reduces noise and improves the sensitivity of the device.

【0045】データ処理装置129には、光検出器10
8の出力信号109とともに掃引パルス信号122のデ
ィレイ情報信号126も入力され、各ディレイ時間に対
応した被測定光強度が求まる。これに基づいて、被測定
光の時間波形が再現される。データ処理装置129は、
必要に応じて、平均化、デコンボルーション等の処理を
被測定光信号に加えることも可能である。
The data processing device 129 includes a photodetector 10
The output signal 109 of 8 and the delay information signal 126 of the sweep pulse signal 122 are input, and the measured light intensity corresponding to each delay time is obtained. Based on this, the time waveform of the measured light is reproduced. The data processing device 129 is
If necessary, processing such as averaging and deconvolution can be added to the measured optical signal.

【0046】なお、被測定パルス光は光ファイバを用い
て装置に導入するようにしても良い。この場合、光ファ
イバから出射した被測定光をコリメートレンズで平行光
とする必要がある。また、第2駆動電圧信号の印加を進
行波型にすることで、光波形測定の高速化と効率化を図
ることができる。
The pulsed light to be measured may be introduced into the apparatus using an optical fiber. In this case, the light to be measured emitted from the optical fiber needs to be collimated by a collimator lens. Further, by making the application of the second drive voltage signal a traveling wave type, it is possible to increase the speed and efficiency of the optical waveform measurement.

【0047】次に、図3や図4は、電気光学偏向器10
4の一例を示す図である。図3(a)は四重電極型、図
4は二重プリズム型の電気光学偏向器を示したものであ
り、これらは、いずれも一つ以上の電気光学結晶から構
成されている。
Next, FIGS. 3 and 4 show the electro-optical deflector 10.
It is a figure which shows an example of No. 4. FIG. 3A shows a quadrupole electrode type electro-optical deflector and FIG. 4 shows a double prism type electro-optical deflector, each of which is composed of one or more electro-optical crystals.

【0048】例えば、図3(a)の電気光学偏向器に図
示のように電圧を印加すると、結晶中の電界は結晶のz
軸方向(c軸方向)において図3(b)に示すような強
度分布を示す。結晶の電気光学効果によって、電界の強
度に比例して電気光学偏向器の屈折率が変化し、y軸方
向より入射する光はx方向に偏向させられる。
For example, when a voltage is applied to the electro-optical deflector of FIG. 3A as shown in the figure, the electric field in the crystal is changed to z of the crystal.
A strength distribution as shown in FIG. 3B is shown in the axial direction (c-axis direction). Due to the electro-optic effect of the crystal, the refractive index of the electro-optic deflector changes in proportion to the strength of the electric field, and the light incident from the y-axis direction is deflected in the x-direction.

【0049】この電気光学偏向器としてニオブ酸リチウ
ム結晶を用いた場合、偏向角θd は次の(1)式のよう
に表される。
When a lithium niobate crystal is used as this electro-optical deflector, the deflection angle θ d is expressed by the following equation (1).

【0050】[0050]

【数1】 [Equation 1]

【0051】電気光学定数rijは、j軸方向の電圧を印
加した場合に、i軸方向の電気ベクトルを持つ光の屈折
率の変化量を表している。i、jはx、y、zをそれぞ
れ1、2、3で習慣的に表す。(1)式の場合、電界E
Z はz軸方向のものであるためj=3となる。
The electro-optical constant r ij represents the amount of change in the refractive index of light having an electric vector in the i-axis direction when a voltage in the j-axis direction is applied. i and j customarily represent x, y, and z by 1, 2, and 3, respectively. In the case of formula (1), the electric field E
Since Z is in the z-axis direction, j = 3.

【0052】実際の数値を式(1)に代入してみる。z
軸方向に電界ベクトルが振動している直線偏光が入射す
る場合、この光は電気光学定数r33に基づいて偏向され
ることになる。
Substituting the actual numerical value into the equation (1). z
When linearly polarized light whose electric field vector oscillates in the axial direction is incident, this light is deflected based on the electro-optic constant r 33 .

【0053】[0053]

【数2】 [Equation 2]

【0054】図4の二重プリズム型の電気光学偏向器
は、プリズム形状の二つの電気光学結晶を互いに光学軸
を反転させて張り合わせたものである。この電気光学偏
向器も、図示のように電圧を印加することで、その電圧
に比例した角度に入射光を偏向させる。
The double prism type electro-optical deflector shown in FIG. 4 is formed by laminating two prism-shaped electro-optical crystals with their optical axes reversed. This electro-optical deflector also applies a voltage as shown in the figure to deflect incident light at an angle proportional to the voltage.

【0055】光変調素子110にも、電気光学結晶を用
いることができる。図5は、ニオブ酸リチウム結晶から
なる光変調素子を示す斜視図である。図5(a)のよう
に結晶軸を設定し、電圧をx軸方向に印加する。図5
(b)に示されるように、電圧印加によって固有偏光方
向はx、y軸に対し45゜回転したx´、y´軸方向と
なる。結晶に入射した光の位相の変化Δφは、 Δφ=(2π/λ)・n3 ・r22・E・L …(2) λ:波長 n:屈折率 r22:電気光学定数 E:結晶中の電界 L:結晶の長さ のように表される。
An electro-optic crystal can also be used for the light modulation element 110. FIG. 5 is a perspective view showing an optical modulator made of lithium niobate crystal. A crystal axis is set as shown in FIG. 5A, and a voltage is applied in the x-axis direction. Figure 5
As shown in (b), the intrinsic polarization direction becomes the x ', y'axis directions rotated by 45 ° with respect to the x, y axes by applying a voltage. The phase change Δφ of the light incident on the crystal is Δφ = (2π / λ) · n 3 · r 22 · E · L (2) λ: wavelength n: refractive index r 22 : electro-optic constant E: in crystal The electric field L is expressed as L: crystal length.

【0056】x軸方向に電界ベクトルが振動しているλ
=633nmの直線偏光が入射する場合、(2)式にn
=2.2、r22=6.7×10-12 m/V、E=4kV
/cm、L=10mmを代入すると、Δφ=πとなり、
結晶を透過した光はy軸方向の直線偏光となる。従っ
て、本実施例のように、結晶の後にy軸方向に偏光して
いる光を透過する検光子を配置すれば、光変調素子への
印加電圧の大きさに応じて光強度を変調することができ
る。
Λ where the electric field vector oscillates in the x-axis direction
When linearly polarized light of 633 nm is incident,
= 2.2, r 22 = 6.7 × 10 -12 m / V, E = 4 kV
Substituting / cm and L = 10 mm, Δφ = π,
The light transmitted through the crystal becomes linearly polarized light in the y-axis direction. Therefore, as in this embodiment, if an analyzer that transmits light polarized in the y-axis direction is arranged after the crystal, the light intensity can be modulated according to the magnitude of the voltage applied to the light modulation element. You can

【0057】なお、本実施例のように電気光学偏光器1
04と光変調素子110に同じ波形の電圧を印加する場
合は、Δφ=πとなるように電気光学結晶の長さを調節
する必要がある。
The electro-optical polarizer 1 as in this embodiment
When applying the voltage of the same waveform to 04 and the light modulation element 110, it is necessary to adjust the length of the electro-optic crystal so that Δφ = π.

【0058】ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )結晶以
外にも、電気光学効果を有する他の結晶を光変調素子1
10や電気光学偏向器104として用いることが可能で
ある。具体的には、LiNbO3 とほぼ同じ特性を示す
LiTaO3 、赤外光の偏光、変調に有用なGaAsお
よびCdTe、可視および赤外の両方に使えるCuCL
等を用いることができる。この他にも、NH4 2 PO
4 (ADP)、KH2PO4 (KDP)、KD2 PO4
(KD* P)、KTaX Nb1-X 3 (KTN)等の電
気光学結晶を用いることが可能である。
In addition to the lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal, another crystal having an electro-optical effect is used as the light modulation element 1.
10 and the electro-optical deflector 104 can be used. Specifically, LiTaO 3 showing almost the same characteristics as LiNbO 3 , GaAs and CdTe useful for polarization and modulation of infrared light, CuCL usable for both visible light and infrared light
Etc. can be used. Besides this, NH 4 H 2 PO
4 (ADP), KH 2 PO 4 (KDP), KD 2 PO 4
It is possible to use an electro-optic crystal such as (KD * P) or KTa X Nb 1-X O 3 (KTN).

【0059】実施例2 図6は、実施例2の光波形測定装置の構成図である。本
実施例の光波形測定装置は、電気光学偏向器104とフ
ーリエ変換レンズ105との間の光路上に配置された回
折格子112を備えており、スリット板107の代わり
にピンホール板113が配置されている点が実施例1と
異なる。なお、図面において、駆動制御系と情報処理系
は省略されている(これは、以下の実施例でも同様であ
る。)。本実施例の光波形測定装置は、サンプリング測
定とともに分光測定を行うものである。
Embodiment 2 FIG. 6 is a configuration diagram of an optical waveform measuring apparatus of Embodiment 2. The optical waveform measuring apparatus of this embodiment includes a diffraction grating 112 arranged on the optical path between the electro-optical deflector 104 and the Fourier transform lens 105, and a pinhole plate 113 is arranged instead of the slit plate 107. This is different from the first embodiment. In the drawings, the drive control system and the information processing system are omitted (this is the same in the following embodiments). The optical waveform measuring device of this embodiment performs spectroscopic measurement together with sampling measurement.

【0060】電気光学偏向器104から出射して回折格
子112に入射した被測定パルス光は、波長ごとに異な
る角度に出射される。この分光は、被測定パルス光が偏
向される平面と直交する平面上で行われる。分光された
被測定パルス光のうち、ピンホール板113のピンホー
ルに入射する光のみが光検出器108によって検出さ
れ、その光波形がサンプリング測定される。ピンホール
板113を移動させることで測定する光の波長を選択す
ることができる。なお、回折格子112の代わりに他の
分光器(プリズム等)を用いることもできる。
The pulsed light to be measured emitted from the electro-optical deflector 104 and incident on the diffraction grating 112 is emitted at different angles for each wavelength. This spectroscopy is performed on a plane orthogonal to the plane on which the pulse light to be measured is deflected. Only the light that enters the pinhole of the pinhole plate 113 out of the measured pulsed light that has been dispersed is detected by the photodetector 108, and the optical waveform thereof is sampled and measured. The wavelength of the light to be measured can be selected by moving the pinhole plate 113. Note that another spectroscope (prism or the like) can be used instead of the diffraction grating 112.

【0061】実施例3 図7は、実施例3の光波形測定装置の構成図である。本
実施例の光波形測定装置は、実施例2の光波形測定装置
においてピンホール板113の代わりにスリット板10
7を配置したものである。また、光検出器108として
1次元イメージセンサ106を用いている。
Example 3 FIG. 7 is a block diagram of an optical waveform measuring apparatus of Example 3. The optical waveform measuring apparatus according to the present embodiment is similar to the optical waveform measuring apparatus according to the second embodiment except that the slit plate 10 is used instead of the pinhole plate 113.
7 are arranged. A one-dimensional image sensor 106 is used as the photodetector 108.

【0062】回折格子112により分光された被測定パ
ルス光は、全てスリット板107のスリットを透過し、
イメージセンサ106において波長ごとに異なるピクセ
ルに入射する。イメージセンサ106の出力にゲート制
御を施して一つのピクセルの信号を抜き出すことにより
波長ごとにサンプリング測定を行うことができる。
All the measured pulsed light that has been dispersed by the diffraction grating 112 passes through the slits of the slit plate 107,
In the image sensor 106, the light enters different pixels for each wavelength. It is possible to perform sampling measurement for each wavelength by performing gate control on the output of the image sensor 106 and extracting the signal of one pixel.

【0063】実施例4 図8は、実施例4の光波形測定装置の構成図である。本
実施例の光波形測定装置は、複数の被測定パルス光を同
時に測定すべく、複数の光検出器108を備えている。
複数の被測定光は、電気光学偏向器104への入射角を
変えることで異なった光検出器108に入射する。それ
ぞれの光検出器108の出力を処理することで、複数の
被測定パルス光の光波形測定が可能となる。各光検出器
ごとに情報処理系を用意すれば、複数の被測定光につい
て同時に光波形を測定することが可能である。なお、複
数の光検出器108を用いる代わりに、1個のイメージ
センサを用いても良い。
Embodiment 4 FIG. 8 is a block diagram of an optical waveform measuring apparatus of Embodiment 4. The optical waveform measuring apparatus according to the present embodiment includes a plurality of photodetectors 108 so as to simultaneously measure a plurality of pulsed lights under measurement.
The plurality of light under measurement enter different photodetectors 108 by changing the incident angle on the electro-optical deflector 104. By processing the output of each photodetector 108, it is possible to measure the optical waveforms of a plurality of pulsed lights to be measured. If an information processing system is prepared for each photodetector, it is possible to simultaneously measure optical waveforms of a plurality of light under measurement. Note that one image sensor may be used instead of using the plurality of photodetectors 108.

【0064】実施例5 図9は、実施例5の光波形測定装置の構成図である。本
実施例の光波形測定装置は、光変調器140と電気光学
偏向器104との間の光路上に配置されたハーフミラー
114、および電気光学偏向器104から出射した光を
反射する全反射ミラー115を備えている。本実施例の
光波形測定装置は、電気光学偏向器104による偏向角
を大きくするものである。
Fifth Embodiment FIG. 9 is a block diagram of the optical waveform measuring apparatus of the fifth embodiment. The optical waveform measuring apparatus according to the present embodiment includes a half mirror 114 arranged on the optical path between the optical modulator 140 and the electro-optical deflector 104, and a total reflection mirror that reflects the light emitted from the electro-optical deflector 104. 115 are provided. The optical waveform measuring apparatus according to the present embodiment increases the deflection angle of the electro-optical deflector 104.

【0065】光変調器140により強度変調された被測
定パルス光のうちハーフミラー114を透過したもの
は、電気光学偏向器104により偏向される。偏向され
た被測定光は全反射ミラー115で反射され、再び電気
光学偏向器104に入射して偏向される。この後、電気
光学偏向器104を出射した被測定光はハーフミラー1
14で反射され、光検出器108により検出されてサン
プリング測定される。被測定光は電気光学偏向器104
を二度透過するので、偏向角が二倍となり、光波形測定
装置の時間分解能も二倍となる。
Of the pulsed light under measurement whose intensity has been modulated by the optical modulator 140, one that has passed through the half mirror 114 is deflected by the electro-optical deflector 104. The deflected light to be measured is reflected by the total reflection mirror 115, enters the electro-optical deflector 104 again, and is deflected. After that, the measured light emitted from the electro-optical deflector 104 is reflected by the half mirror 1.
The light is reflected at 14, detected by the photodetector 108, and sampled and measured. The measured light is the electro-optical deflector 104.
Is transmitted twice, the deflection angle is doubled, and the time resolution of the optical waveform measuring device is also doubled.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
波形測定装置によれば、光変調手段の変調によって掃引
時間外の光強度が低減されるので、掃引時間外の被測定
パルス光に起因したノイズが低減され、ノイズの少ない
サンプリング測定を行うことができる。
As described in detail above, according to the optical waveform measuring apparatus of the present invention, the light intensity outside the sweep time is reduced by the modulation of the light modulating means. The noise caused by is reduced, and sampling measurement with less noise can be performed.

【0067】本発明の光波形測定装置のうち、光変調手
段が電気光学変調器であり、光偏向手段が電気光学偏向
器であるものは、高速の強度変調および掃引により高速
の光波形測定を行うことができる。さらに、駆動制御手
段が所定の時間に対応して単調に大きさが変化する第
1、第2の駆動電気信号を光変調手段、光偏向手段に印
加するものによれば、第1および第2の駆動電気信号を
適切に同期させることで、被測定パルス光が掃引によっ
て遮光手段の窓部を透過するタイミングにおいて光強度
が最大となるように被測定パルス光が変調されるので、
被測定パルス光の光強度を十分に維持したサンプリング
測定を容易に行うことができる。
In the optical waveform measuring device of the present invention, the optical modulation means is an electro-optical modulator and the optical deflection means is an electro-optical deflector, which enables high-speed intensity waveform modulation and high-speed optical waveform measurement. It can be carried out. Further, according to the one in which the drive control means applies the first and second drive electric signals whose magnitudes monotonously change in response to the predetermined time to the light modulation means and the light deflection means, the first and second By appropriately synchronizing the drive electric signal of, the pulsed light to be measured is modulated so that the light intensity becomes maximum at the timing when the pulsed light to be measured passes through the window of the light shielding means by the sweep.
It is possible to easily perform sampling measurement while sufficiently maintaining the light intensity of the measured pulsed light.

【0068】本発明の光波形測定装置のうち分光手段を
備えるものでは、被測定パルス光の分光とともに光波形
測定を行い、掃引によって分光が妨げられることもない
ので、分光測定と光波形測定の双方が好適に行うことが
できる。これにより、応用範囲の広い測定が可能とな
る。
In the optical waveform measuring apparatus of the present invention which is provided with the spectroscopic means, the optical waveform is measured together with the spectral measurement of the pulsed light to be measured, and the spectrum is not disturbed by the sweep. Both can be suitably performed. This enables measurement with a wide range of applications.

【0069】本発明の光波形測定装置のうち光検出手段
が複数の被測定パルス光を検出するものによれば、複数
の被測定パルス光について同時に光波形を測定すること
ができる。これにより、光波形の比較を行うなど、応用
範囲の広い測定が可能となる。
According to the optical waveform measuring device of the present invention in which the light detecting means detects a plurality of pulsed light under measurement, it is possible to simultaneously measure the optical waveforms of a plurality of pulsed light under measurement. This enables measurement with a wide range of applications, such as comparing optical waveforms.

【0070】[0070]

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

【図1】実施例1の光波形測定装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an optical waveform measuring device according to a first embodiment.

【図2】実施例1の光波形測定装置の動作を説明するた
めの波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the optical waveform measuring device according to the first embodiment.

【図3】四重電極型の電気光学偏向器を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a quadruple electrode type electro-optical deflector.

【図4】二重プリズム型の電気光学偏向器を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a double prism type electro-optical deflector.

【図5】ニオブ酸リチウム結晶からなる光変調素子を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an optical modulator made of a lithium niobate crystal.

【図6】実施例2の光波形測定装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an optical waveform measuring device according to a second embodiment.

【図7】実施例3の光波形測定装置の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of an optical waveform measuring device according to a third embodiment.

【図8】実施例4の光波形測定装置の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of an optical waveform measuring device according to a fourth embodiment.

【図9】実施例5の光波形測定装置の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of an optical waveform measuring device according to a fifth embodiment.

【図10】従来の固体ストリーク管の全体構成図であ
る。
FIG. 10 is an overall configuration diagram of a conventional solid streak tube.

【図11】(a)は掃引電圧の波形図、(b)は被測定
パルス光の時間的強度変化を示す波形図、(c)は被測
定パルス光の空間的強度変化を示す波形図である。
11A is a waveform diagram of a sweep voltage, FIG. 11B is a waveform diagram showing a temporal intensity change of the pulsed light to be measured, and FIG. 11C is a waveform diagram showing a spatial intensity change of the pulsed light to be measured. is there.

【図12】従来の光波形測定装置の全体構成図である。FIG. 12 is an overall configuration diagram of a conventional optical waveform measuring device.

【図13】従来の光波形測定装置のサンプリング方式を
説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a sampling method of a conventional optical waveform measuring device.

【図14】従来の光波形測定装置の動作を説明するため
の波形図である。
FIG. 14 is a waveform diagram for explaining the operation of the conventional optical waveform measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…被測定パルス光、102…偏光子、103…ア
パーチャ、104…電気光学偏向器、105…フーリエ
変換レンズ、107…スリット板、108…光検出器、
109…出力信号、110…光変調素子、111…検光
子、120…トリガ信号、121…コントローラ、12
2…掃引パルス信号、123…高圧回路、124…掃引
電圧、126…ディレイ情報信号、127…増幅器、1
28…ピークホールド・ロックインアンプ、129…デ
ータ処理装置、130…ディスプレイ、140…電気光
学偏光器、141…駆動電圧。
101 ... Pulse light to be measured, 102 ... Polarizer, 103 ... Aperture, 104 ... Electro-optical deflector, 105 ... Fourier transform lens, 107 ... Slit plate, 108 ... Photodetector,
109 ... Output signal, 110 ... Optical modulator, 111 ... Analyzer, 120 ... Trigger signal, 121 ... Controller, 12
2 ... Sweep pulse signal, 123 ... High voltage circuit, 124 ... Sweep voltage, 126 ... Delay information signal, 127 ... Amplifier, 1
28 ... Peak hold lock-in amplifier, 129 ... Data processing device, 130 ... Display, 140 ... Electro-optical polarizer, 141 ... Driving voltage.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 繰り返し入射される被測定パルス光の強
度を印加される第1の駆動電気信号の大きさに応じて変
調する光変調手段と、 前記光変調手段から出射した前記被測定パルス光を印加
される第2の駆動電気信号の大きさに応じた角度に偏向
させてこの被測定パルス光を掃引する光偏向手段と、 透光性の窓部が形成された不透光性の光入射面を有し、
前記光偏向手段によって所定の角度に偏向された前記被
測定パルス光を前記窓部から透過させる遮光手段と、 この遮光手段を透過した前記被測定パルス光を受光し、
その光強度に応じたレベルの電気信号を出力する光検出
手段と、 前記光変調手段に前記第1の駆動電気信号を前記被測定
光の各パルスごとにタイミングをずらして印加し、前記
光偏向手段に前記第2の駆動電気信号を前記被測定光の
各パルスごとにタイミングをずらして印加するととも
に、前記第2の駆動電気信号の印加タイミングずれの情
報を出力する駆動制御手段と、 この印加タイミングずれの情報と前記光検出手段の出力
信号とに基づいて前記被測定パルス光の波形を求める情
報処理手段と、 を備え、 前記光変調手段は、この光変調手段から出射する前記被
測定パルス光の掃引時間外における強度を前記光変調手
段への入射前より低減させることを特徴とする光波形測
定装置。
1. A light modulating means for modulating the intensity of repetitively incident measured pulsed light according to the magnitude of an applied first drive electric signal, and the measured pulsed light emitted from the optical modulating means. Is deflected at an angle according to the magnitude of the applied second drive electric signal to sweep the pulsed light to be measured, and an opaque light in which a transparent window is formed. Has an entrance surface,
Light shielding means for transmitting the pulsed light to be measured deflected at a predetermined angle by the light deflecting means from the window portion, and receiving the pulsed light to be measured transmitted through the light shielding means,
Light detection means for outputting an electric signal of a level according to the light intensity, and the first drive electric signal is applied to the light modulation means at different timings for each pulse of the light to be measured, and the light deflection is applied. Drive control means for applying the second drive electric signal to the means at different timings for each pulse of the light to be measured, and outputting information on the application timing deviation of the second drive electric signal; Information processing means for obtaining the waveform of the pulse light to be measured based on the information on the timing deviation and the output signal of the light detecting means, wherein the light modulating means outputs the pulse to be measured emitted from the light modulating means. An optical waveform measuring device, characterized in that the intensity of the light outside the sweep time is reduced as compared with that before the light enters the light modulating means.
【請求項2】 前記光変調手段は、前記被測定パルス光
を所定方向の直線偏光に変換する偏光子と、前記第1の
駆動電気信号が印加され、この信号の大きさに応じて前
記偏光子から出射される前記被測定パルス光の偏光方向
を回転させる電気光学結晶と、この電気光学結晶からの
出射光が入射され、所定方向の直線偏光を透過させる検
光子とを備える電気光学変調器であり、 前記光偏向手段は、前記第2の駆動電気信号が印加され
る一つ以上の電気光学結晶からなる電気光学偏向器であ
ることを特徴とする請求項1記載の光波形測定装置。
2. The light modulating means is applied with a polarizer for converting the pulsed light to be measured into linearly polarized light in a predetermined direction and the first drive electric signal, and the polarized light is generated in accordance with the magnitude of the signal. Electro-optical modulator including an electro-optical crystal that rotates the polarization direction of the pulsed light to be measured emitted from a child, and an analyzer that receives the emitted light from the electro-optical crystal and transmits linearly polarized light in a predetermined direction. 2. The optical waveform measuring device according to claim 1, wherein the light deflecting means is an electro-optical deflector including one or more electro-optical crystals to which the second drive electric signal is applied.
【請求項3】 前記駆動制御手段は、 前記被測定パルス光の偏光方向を回転させる時間に対応
してその大きさが単調に変化する信号を前記第1の駆動
電気信号として前記光変調手段に印加し、 前記被測定パルス光の掃引時間に対応して単調にその大
きさが変化する信号を前記第2の駆動電気信号として前
記光偏向手段に印加することを特徴とする請求項2記載
の光波形測定装置。
3. The drive control means sends to the light modulation means a signal whose magnitude monotonously changes according to the time for rotating the polarization direction of the pulse light to be measured, as the first drive electrical signal. 3. A signal which is applied and whose magnitude is monotonically changed corresponding to the sweep time of the pulse light to be measured is applied to the light deflection means as the second drive electric signal. Optical waveform measuring device.
【請求項4】 前記光偏向手段から出射した前記被測定
パルス光を、この被測定パルス光が偏向される平面と異
なる平面上において波長ごとに異なる方向へ出射する分
光手段をさらに備え、 前記被測定パルス光の光波形を波長ごとに測定すること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の光波形測定
装置。
4. The spectroscopic means for emitting the pulsed light to be measured emitted from the light deflecting means in different directions for each wavelength on a plane different from the plane on which the pulsed light to be measured is deflected, further comprising: The optical waveform measuring device according to claim 1, wherein the optical waveform of the measurement pulsed light is measured for each wavelength.
【請求項5】 前記遮光手段は、ピンホールを前記窓部
として有するピンホール板であり、 このピンホール板の移動によって、前記分光手段を出射
した前記被測定パルス光のうち所望の波長の光を透過さ
せることを特徴とする請求項4記載の光波形測定装置。
5. The light shielding means is a pinhole plate having a pinhole as the window portion, and movement of the pinhole plate causes light of a desired wavelength out of the measured pulsed light emitted from the spectroscopic means. The optical waveform measuring device according to claim 4, wherein
【請求項6】 前記遮光手段は、前記分光手段から波長
ごとに異なる方向へ出射した前記被測定パルス光を全て
透過させるスリットを前記窓部として有するスリット板
であり、 前記光検出手段は、このスリット板を透過した前記被測
定パルス光を受光するイメージセンサであり、 このイメージセンサ上における受光位置に基づいて前記
被測定パルス光の光波形を波長ごとに測定することを特
徴とする請求項4記載の光波形測定装置。
6. The light shielding means is a slit plate having a slit as the window portion for transmitting all the measured pulsed light emitted in different directions for each wavelength from the spectroscopic means, and the light detecting means is 5. An image sensor for receiving the pulsed light to be measured that has passed through a slit plate, wherein the optical waveform of the pulsed light to be measured is measured for each wavelength based on the light receiving position on the image sensor. The optical waveform measuring device described.
【請求項7】 前記光検出手段は、複数の被測定パルス
光の進行方向に応じて前記遮光手段から異なる方向に出
射される複数の被測定パルス光を受光し、各被測定パル
ス光を検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれ
か記載の光波形測定装置。
7. The light detecting means receives a plurality of measured pulse lights emitted from the light shielding means in different directions according to the traveling directions of the plurality of measured pulse lights, and detects each measured pulse light. The optical waveform measuring device according to claim 1, wherein the optical waveform measuring device comprises:
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