JPH09197019A - 電気信号測定装置 - Google Patents
電気信号測定装置Info
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- JPH09197019A JPH09197019A JP8007713A JP771396A JPH09197019A JP H09197019 A JPH09197019 A JP H09197019A JP 8007713 A JP8007713 A JP 8007713A JP 771396 A JP771396 A JP 771396A JP H09197019 A JPH09197019 A JP H09197019A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 迅速なＳ／Ｎの調整により信号線を伝播する
電気信号を常に高精度かつ再現性よく測定し得る電気信
号測定装置を提供する。 【解決手段】 信号線４３から結合される電界４１の強
度によって複屈折率が変化する電気光学材料１にパルス
レーザ光４０を照射し、複屈折率変化によって偏光変化
を受けたレーザ光の偏光を偏光制御器３で制御するとと
もに偏光変化を受けたレーザ光の偏光変化量を光強度変
換器４で光の強度変化に変換し、この出力信号を信号処
理器５で処理し、該信号処理器の出力信号に基づいて制
御信号発生器６により偏光制御器３を制御するととも
に、信号処理器５の出力から電気信号を波形表示器８に
表示している。
電気信号を常に高精度かつ再現性よく測定し得る電気信
号測定装置を提供する。 【解決手段】 信号線４３から結合される電界４１の強
度によって複屈折率が変化する電気光学材料１にパルス
レーザ光４０を照射し、複屈折率変化によって偏光変化
を受けたレーザ光の偏光を偏光制御器３で制御するとと
もに偏光変化を受けたレーザ光の偏光変化量を光強度変
換器４で光の強度変化に変換し、この出力信号を信号処
理器５で処理し、該信号処理器の出力信号に基づいて制
御信号発生器６により偏光制御器３を制御するととも
に、信号処理器５の出力から電気信号を波形表示器８に
表示している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
集積回路、実装ボード、プリント板等の評価試験を行う
電気信号測定装置に関し、更に詳しくは、レーザ光を用
いて信号線を伝播する電気信号を測定する電気信号測定
装置に関する。
集積回路、実装ボード、プリント板等の評価試験を行う
電気信号測定装置に関し、更に詳しくは、レーザ光を用
いて信号線を伝播する電気信号を測定する電気信号測定
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来の電気信号測定装置は、図
１０に示すように、被測定回路４２の信号線４３に流れ
る電気信号を測定するのに、該信号線４２に近接して電
気光学材料５１を設けるとともに、該電気光学材料５１
にレーザ光源５２からレーザ光５０を照射する。そし
て、電気光学材料５１に信号線４３から発生する電界４
１を結合して該電気光学材料５１の複屈折率を変化さ
せ、該複屈折率の変化によりレーザ光５０の偏光を変化
させている。この偏光変化を受けたレーザ光の偏光を波
長板５３の手動による回転により調整し、更に光強度変
換器５４でレーザ光の偏光変化量を光の強度変化に変換
し、その出力を信号処理器５５で処理し、波形表示器５
８に表示している。
１０に示すように、被測定回路４２の信号線４３に流れ
る電気信号を測定するのに、該信号線４２に近接して電
気光学材料５１を設けるとともに、該電気光学材料５１
にレーザ光源５２からレーザ光５０を照射する。そし
て、電気光学材料５１に信号線４３から発生する電界４
１を結合して該電気光学材料５１の複屈折率を変化さ
せ、該複屈折率の変化によりレーザ光５０の偏光を変化
させている。この偏光変化を受けたレーザ光の偏光を波
長板５３の手動による回転により調整し、更に光強度変
換器５４でレーザ光の偏光変化量を光の強度変化に変換
し、その出力を信号処理器５５で処理し、波形表示器５
８に表示している。
【０００３】このように構成される従来の電気信号測定
装置では、波長板５３を手動で回転させることにより、
検出される信号のＳ／Ｎを良好な状態にして測定を行っ
ている。
装置では、波長板５３を手動で回転させることにより、
検出される信号のＳ／Ｎを良好な状態にして測定を行っ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した図１０に示す
従来の電気信号測定装置では、波長板のわずかな回転量
で敏感にＳ／Ｎが変化するため、熟練した技術者であっ
ても手動でＳ／Ｎを調整することは非常に困難であっ
た。また、測定環境の変化や、振動による光学部品のわ
ずかな位置ずれによりＳ／Ｎが劣化するので、何度か波
長板を調整する必要がある。
従来の電気信号測定装置では、波長板のわずかな回転量
で敏感にＳ／Ｎが変化するため、熟練した技術者であっ
ても手動でＳ／Ｎを調整することは非常に困難であっ
た。また、測定環境の変化や、振動による光学部品のわ
ずかな位置ずれによりＳ／Ｎが劣化するので、何度か波
長板を調整する必要がある。
【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、迅速なＳ／Ｎの調整により信
号線を伝播する電気信号を常に高精度かつ再現性よく測
定し得る電気信号測定装置を提供することにある。
その目的とするところは、迅速なＳ／Ｎの調整により信
号線を伝播する電気信号を常に高精度かつ再現性よく測
定し得る電気信号測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、信号線を伝播する電気信
号を測定する電気信号測定装置であって、前記信号線か
ら結合される電界の強度によって複屈折率が変化する電
気光学材料と、前記電気光学材料にパルスレーザ光を照
射するレーザ光源と、前記電気光学材料の複屈折率変化
によって偏光変化を受けた前記レーザ光の偏光を制御す
る偏光制御器と、前記電気光学材料の複屈折率変化によ
って偏光変化を受けたレーザ光の偏光変化量を光の強度
変化に変換する光強度変換器と、前記光強度変換器が出
力する信号を処理する信号処理器と、前記信号処理器が
出力する信号に基づいて制御信号を出力する制御信号発
生器と、前記信号処理器の出力から、前記信号線を伝播
する前記電気信号を表示する波形表示器とを有すること
を要旨とする。
め、請求項１記載の本発明は、信号線を伝播する電気信
号を測定する電気信号測定装置であって、前記信号線か
ら結合される電界の強度によって複屈折率が変化する電
気光学材料と、前記電気光学材料にパルスレーザ光を照
射するレーザ光源と、前記電気光学材料の複屈折率変化
によって偏光変化を受けた前記レーザ光の偏光を制御す
る偏光制御器と、前記電気光学材料の複屈折率変化によ
って偏光変化を受けたレーザ光の偏光変化量を光の強度
変化に変換する光強度変換器と、前記光強度変換器が出
力する信号を処理する信号処理器と、前記信号処理器が
出力する信号に基づいて制御信号を出力する制御信号発
生器と、前記信号処理器の出力から、前記信号線を伝播
する前記電気信号を表示する波形表示器とを有すること
を要旨とする。
【０００７】請求項１記載の本発明にあっては、信号線
から結合される電界の強度によって複屈折率が変化する
電気光学材料にパルスレーザ光を照射し、複屈折率変化
によって偏光変化を受けたレーザ光の偏光を偏光制御器
で制御するとともに偏光変化を受けたレーザ光の偏光変
化量を光の強度変化に変換し、この出力信号を信号処理
器で処理し、該信号処理器の出力信号に基づいて前記偏
光制御器を制御するとともに、信号処理器の出力から電
気信号を表示している。
から結合される電界の強度によって複屈折率が変化する
電気光学材料にパルスレーザ光を照射し、複屈折率変化
によって偏光変化を受けたレーザ光の偏光を偏光制御器
で制御するとともに偏光変化を受けたレーザ光の偏光変
化量を光の強度変化に変換し、この出力信号を信号処理
器で処理し、該信号処理器の出力信号に基づいて前記偏
光制御器を制御するとともに、信号処理器の出力から電
気信号を表示している。
【０００８】また、請求項２記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記偏光制御器がλ／２波長板
と、λ／４波長板と、前記波長板を回転させる回転機構
とを有することを要旨とする。
記載の発明において、前記偏光制御器がλ／２波長板
と、λ／４波長板と、前記波長板を回転させる回転機構
とを有することを要旨とする。
【０００９】請求項２記載の本発明にあっては、偏光制
御器として、λ／２波長板およびλ／４波長板を回転機
構で回転させることにより、レーザ光の偏光に任意のオ
フセットを加えている。
御器として、λ／２波長板およびλ／４波長板を回転機
構で回転させることにより、レーザ光の偏光に任意のオ
フセットを加えている。
【００１０】更に、請求項３記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記偏光制御器が、電圧によって
偏光制御できる電圧制御型偏光変調器を有することを要
旨とする。
記載の発明において、前記偏光制御器が、電圧によって
偏光制御できる電圧制御型偏光変調器を有することを要
旨とする。
【００１１】請求項３記載の本発明にあっては、偏光制
御器として、電圧制御型偏光変調器を使用し、電圧によ
って偏光制御を行っている。
御器として、電圧制御型偏光変調器を使用し、電圧によ
って偏光制御を行っている。
【００１２】請求項４記載の本発明は、請求項１記載の
発明において、前記偏光制御器が、前記電気光学材料の
１つの面に設けられた電極を有し、前記電極により前記
制御信号発生器からの信号で偏光制御を行うことを要旨
とする。
発明において、前記偏光制御器が、前記電気光学材料の
１つの面に設けられた電極を有し、前記電極により前記
制御信号発生器からの信号で偏光制御を行うことを要旨
とする。
【００１３】請求項４記載の本発明にあっては、偏光制
御器として、電気光学材料の１つの面に電極を設け、電
極を介して制御信号発生器からの信号により偏光制御を
行っている。
御器として、電気光学材料の１つの面に電極を設け、電
極を介して制御信号発生器からの信号により偏光制御を
行っている。
【００１４】また、請求項５記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記光強度変換器が、偏光変化を
受けた前記レーザ光を互いに直交する偏光成分でかつ偏
光変化を強度変化に変換して分離出力する差動型光強度
変換器を有することを要旨とする。
記載の発明において、前記光強度変換器が、偏光変化を
受けた前記レーザ光を互いに直交する偏光成分でかつ偏
光変化を強度変化に変換して分離出力する差動型光強度
変換器を有することを要旨とする。
【００１５】請求項５記載の本発明にあっては、光強度
変換器として、差動型光強度変換器により、偏光変化を
受けたレーザ光を互いに直交する偏光成分でかつ偏光変
化を強度変化に変換して分離出力する。
変換器として、差動型光強度変換器により、偏光変化を
受けたレーザ光を互いに直交する偏光成分でかつ偏光変
化を強度変化に変換して分離出力する。
【００１６】更に、請求項６記載の本発明は、請求項５
記載の発明において、前記信号処理器が、前記差動型光
強度変換器が出力する２つのレーザ光を電気信号に変換
する光電変換素子と、前記光電変換素子が出力する信号
を受ける差動増幅器と、前記差動増幅器が出力する信号
の雑音成分を除去するバンドパスフィルタとを有するこ
とを要旨とする。
記載の発明において、前記信号処理器が、前記差動型光
強度変換器が出力する２つのレーザ光を電気信号に変換
する光電変換素子と、前記光電変換素子が出力する信号
を受ける差動増幅器と、前記差動増幅器が出力する信号
の雑音成分を除去するバンドパスフィルタとを有するこ
とを要旨とする。
【００１７】請求項６記載の本発明にあっては、信号処
理器は、差動型光強度変換器が出力する２つのレーザ光
を光電変換素子で電気信号に変換し、この出力信号を差
動増幅器で受け、差動増幅器が出力する信号の雑音成分
をバンドパスフィルタで除去している。
理器は、差動型光強度変換器が出力する２つのレーザ光
を光電変換素子で電気信号に変換し、この出力信号を差
動増幅器で受け、差動増幅器が出力する信号の雑音成分
をバンドパスフィルタで除去している。
【００１８】請求項７記載の本発明は、請求項６記載の
発明において、前記制御信号発生器が、前記差動増幅器
が出力する信号の低周波成分を通過させるローパスフィ
ルタと、基準の直流電圧を発生する基準電圧源と、前記
ローパスフィルタが出力する電圧と前記基準電圧とを比
較するレベル比較器とを有することを要旨とする。
発明において、前記制御信号発生器が、前記差動増幅器
が出力する信号の低周波成分を通過させるローパスフィ
ルタと、基準の直流電圧を発生する基準電圧源と、前記
ローパスフィルタが出力する電圧と前記基準電圧とを比
較するレベル比較器とを有することを要旨とする。
【００１９】請求項７記載の本発明にあっては、制御信
号発生器は、差動増幅器が出力する信号の低周波成分を
ローパスフィルタで通過させ、ローパスフィルタの出力
電圧と基準電圧とを比較している。
号発生器は、差動増幅器が出力する信号の低周波成分を
ローパスフィルタで通過させ、ローパスフィルタの出力
電圧と基準電圧とを比較している。
【００２０】また、請求項８記載の本発明は、請求項６
記載の発明において、前記制御信号発生器が、前記バン
ドパスフィルタが出力する信号から被測定信号に関係す
る信号成分を選択的に測定する信号レベル測定器と、前
記信号レベル測定器が出力するデータを１サンプル遅延
させる遅延器と、前記信号レベル測定器が出力するデー
タと前記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較
器とを有することを要旨とする。
記載の発明において、前記制御信号発生器が、前記バン
ドパスフィルタが出力する信号から被測定信号に関係す
る信号成分を選択的に測定する信号レベル測定器と、前
記信号レベル測定器が出力するデータを１サンプル遅延
させる遅延器と、前記信号レベル測定器が出力するデー
タと前記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較
器とを有することを要旨とする。
【００２１】請求項８記載の本発明にあっては、制御信
号発生器は、バンドパスフィルタの出力信号から被測定
信号に関係する信号成分を信号レベル測定器で選択的に
測定し、信号レベル測定器の出力データを１サンプル遅
延させ、信号レベル測定器の出力データと遅延データを
比較している。
号発生器は、バンドパスフィルタの出力信号から被測定
信号に関係する信号成分を信号レベル測定器で選択的に
測定し、信号レベル測定器の出力データを１サンプル遅
延させ、信号レベル測定器の出力データと遅延データを
比較している。
【００２２】更に、請求項９記載の本発明は、請求項６
記載の発明において、前記制御信号発生器が、前記バン
ドパスフィルタが出力する信号をディジタルデータに変
換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデ
ータを統計処理して分散値を求める統計処理手段と、前
記統計処理手段が出力するデータを１サンプル遅延させ
る遅延器と、前記統計処理手段が出力するデータと前記
遅延器が出力するデータを比較するレベル比較器とを有
することを要旨とする。
記載の発明において、前記制御信号発生器が、前記バン
ドパスフィルタが出力する信号をディジタルデータに変
換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデ
ータを統計処理して分散値を求める統計処理手段と、前
記統計処理手段が出力するデータを１サンプル遅延させ
る遅延器と、前記統計処理手段が出力するデータと前記
遅延器が出力するデータを比較するレベル比較器とを有
することを要旨とする。
【００２３】請求項９記載の本発明にあっては、制御信
号発生器は、バンドパスフィルタの出力信号をディジタ
ルデータに変換し、このディジタルデータを統計処理し
て分散値を求め、１サンプル遅延させ、統計処理手段が
出力するデータと遅延器が出力するデータを比較してい
る。
号発生器は、バンドパスフィルタの出力信号をディジタ
ルデータに変換し、このディジタルデータを統計処理し
て分散値を求め、１サンプル遅延させ、統計処理手段が
出力するデータと遅延器が出力するデータを比較してい
る。
【００２４】請求項１０記載の本発明は、請求項６記載
の発明において、前記制御信号発生器が、前記バンドパ
スフィルタが出力する信号をディジタルデータに変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデータ
をフーリエ変換して被測定信号に関係する信号成分とそ
れ以外の雑音成分の比を求めるフーリエ解析手段と、前
記フーリエ解析手段が出力するデータを１サンプル遅延
させる遅延器と、前記フーリエ解析手段が出力するデー
タと前記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較
器とを有することを要旨とする。
の発明において、前記制御信号発生器が、前記バンドパ
スフィルタが出力する信号をディジタルデータに変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデータ
をフーリエ変換して被測定信号に関係する信号成分とそ
れ以外の雑音成分の比を求めるフーリエ解析手段と、前
記フーリエ解析手段が出力するデータを１サンプル遅延
させる遅延器と、前記フーリエ解析手段が出力するデー
タと前記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較
器とを有することを要旨とする。
【００２５】請求項１０記載の本発明にあっては、制御
信号発生器は、バンドパスフィルタの出力信号をディジ
タルデータに変換し、このディジタルデータをフーリエ
変換して被測定信号に関係する信号成分とそれ以外の雑
音成分の比を求め、フーリエ解析手段が出力するデータ
を１サンプル遅延させ、フーリエ解析手段が出力するデ
ータと遅延器出力データを比較している。
信号発生器は、バンドパスフィルタの出力信号をディジ
タルデータに変換し、このディジタルデータをフーリエ
変換して被測定信号に関係する信号成分とそれ以外の雑
音成分の比を求め、フーリエ解析手段が出力するデータ
を１サンプル遅延させ、フーリエ解析手段が出力するデ
ータと遅延器出力データを比較している。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。
の形態について説明する。
【００２７】図１は、本発明の一実施形態に係る電気信
号測定装置の構成を示す図である。図１において、１は
被測定回路４２の信号線４３に近接させる電気光学材料
である。また、信号線４３の両側にはグランド線４４が
配設される。この電気光学材料１の下面にはレーザ光源
２から出力されるレーザ光４０を効率よく反射するよう
にミラーが施されることもある。また、特願平７−１９
８３６０号に示されたように電気光学材料に金属導体が
接続され、この金属導体を信号線に接触させて信号線を
伝播する信号を測定することもある。
号測定装置の構成を示す図である。図１において、１は
被測定回路４２の信号線４３に近接させる電気光学材料
である。また、信号線４３の両側にはグランド線４４が
配設される。この電気光学材料１の下面にはレーザ光源
２から出力されるレーザ光４０を効率よく反射するよう
にミラーが施されることもある。また、特願平７−１９
８３６０号に示されたように電気光学材料に金属導体が
接続され、この金属導体を信号線に接触させて信号線を
伝播する信号を測定することもある。
【００２８】信号線４３を伝播する被測定信号に起因す
る電界４１が電気光学材料１に結合すると、結合した電
界強度によって電気光学材料１の複屈折率が変化する。
この状態の電気光学材料１にレーザ光４０を照射する
と、レーザ光４０の偏光状態が変化する。ここで各々の
レーザ光パルスは被測定信号を捕らえるタイミングによ
って異なる偏光変化を受ける。３は電気光学材料１内で
偏光変化を受けたレーザ光の偏光のオフセット量を制御
する偏光制御器である。４はレーザ光４０の偏光変化量
を光の強度変化量に変換する光強度変換器である。
る電界４１が電気光学材料１に結合すると、結合した電
界強度によって電気光学材料１の複屈折率が変化する。
この状態の電気光学材料１にレーザ光４０を照射する
と、レーザ光４０の偏光状態が変化する。ここで各々の
レーザ光パルスは被測定信号を捕らえるタイミングによ
って異なる偏光変化を受ける。３は電気光学材料１内で
偏光変化を受けたレーザ光の偏光のオフセット量を制御
する偏光制御器である。４はレーザ光４０の偏光変化量
を光の強度変化量に変換する光強度変換器である。
【００２９】偏光制御器３によって偏光のオフセット量
を変えると、この光強度変換器４での変換効率や雑音強
度を調整でき、結果的にシステムのＳ／Ｎを調整するこ
とができる。５は強度変化に変換されたレーザ光を電気
信号に変換し、アンプやフィルタを用いて被測定信号を
検出する信号処理器であり、この信号処理器５で検出さ
れた測定信号は波形表示器８に表示される。６は信号処
理器５内の構成ユニットから出力される信号をもとに、
システムのＳ／Ｎが最大になるような制御信号を偏光制
御器３に与える制御信号発生器である。このようなフィ
ードバック系を構成することで、自動かつ迅速にシステ
ムのＳ／Ｎを良好な状態に調整できる。
を変えると、この光強度変換器４での変換効率や雑音強
度を調整でき、結果的にシステムのＳ／Ｎを調整するこ
とができる。５は強度変化に変換されたレーザ光を電気
信号に変換し、アンプやフィルタを用いて被測定信号を
検出する信号処理器であり、この信号処理器５で検出さ
れた測定信号は波形表示器８に表示される。６は信号処
理器５内の構成ユニットから出力される信号をもとに、
システムのＳ／Ｎが最大になるような制御信号を偏光制
御器３に与える制御信号発生器である。このようなフィ
ードバック系を構成することで、自動かつ迅速にシステ
ムのＳ／Ｎを良好な状態に調整できる。
【００３０】図２（ａ）に示すように、前記偏光制御器
３として、λ／２波長板１０と、λ／４波長板９と、そ
れぞれを電気信号により駆動するパルスモータやＤＣモ
ータなどからなる第１、第２の回転機構１１，１２で構
成できる。この場合は、前記制御信号発生器６からの出
力をともに、第１回転機構１１、第２回転機構１２を駆
動するドライバ７を用いる。λ／２波長板１０とλ／４
波長板９を回転させることでレーザ光の偏光に任意のオ
フセットを加えることができる。また、図２（ｂ）に示
すように、前記偏光制御器３として、電圧によってレー
ザ光の偏光を制御可能な電圧制御型偏光変調器１３によ
り構成することもできる。この場合は前記ドライバ７か
ら電圧を発生させる。
３として、λ／２波長板１０と、λ／４波長板９と、そ
れぞれを電気信号により駆動するパルスモータやＤＣモ
ータなどからなる第１、第２の回転機構１１，１２で構
成できる。この場合は、前記制御信号発生器６からの出
力をともに、第１回転機構１１、第２回転機構１２を駆
動するドライバ７を用いる。λ／２波長板１０とλ／４
波長板９を回転させることでレーザ光の偏光に任意のオ
フセットを加えることができる。また、図２（ｂ）に示
すように、前記偏光制御器３として、電圧によってレー
ザ光の偏光を制御可能な電圧制御型偏光変調器１３によ
り構成することもできる。この場合は前記ドライバ７か
ら電圧を発生させる。
【００３１】図３に示すように、前記偏光制御器３とし
て、前記電気光学材料１の１つの面に透明電極２２を設
け、その透明電極に対してドライバ７から電圧を印加す
ることによりレーザ光の偏光制御を行うことも可能であ
る。
て、前記電気光学材料１の１つの面に透明電極２２を設
け、その透明電極に対してドライバ７から電圧を印加す
ることによりレーザ光の偏光制御を行うことも可能であ
る。
【００３２】図４（ａ），（ｂ）は、前記光強度変換器
４として差動型光強度変換器を用いた場合の構成を示す
図である。図４（ａ）では差動型光強度変換器に偏光ビ
ームスプリッタ１４を用い、偏光変化を受けたレーザ光
を互いに直交する偏光成分であるＰ波とＳ波に分けると
同時に、偏光変化を光強度変化に変換して出力する。偏
光ビームスプリッタ１４でＰ波とＳ波に分離されたレー
ザ光は第１、第２の光電変換素子１５，１６で電気信号
に変換され、差動増幅器１７で受けられた後、バンドパ
スフィルタ１８で雑音成分を除去されて、波形表示器８
に出力される。また、図４（ｂ）では差動型光強度変換
器に、第１、第２の２つの偏光ビームスプリッタ３３，
３０、λ／２波長板３１、ファラディ素子３２から構成
される光アイソレータに類似した光学系を用いた構成例
である。Ｐ波とＳ波の２つに分離されたレーザ光は、第
１、第２の光電変換素子１５，１６により電気信号に変
換され、差動増幅器１７で受けられた後、バンドパスフ
ィルタ１８で被測定信号に含まれない帯域の雑音成分を
除去する。
４として差動型光強度変換器を用いた場合の構成を示す
図である。図４（ａ）では差動型光強度変換器に偏光ビ
ームスプリッタ１４を用い、偏光変化を受けたレーザ光
を互いに直交する偏光成分であるＰ波とＳ波に分けると
同時に、偏光変化を光強度変化に変換して出力する。偏
光ビームスプリッタ１４でＰ波とＳ波に分離されたレー
ザ光は第１、第２の光電変換素子１５，１６で電気信号
に変換され、差動増幅器１７で受けられた後、バンドパ
スフィルタ１８で雑音成分を除去されて、波形表示器８
に出力される。また、図４（ｂ）では差動型光強度変換
器に、第１、第２の２つの偏光ビームスプリッタ３３，
３０、λ／２波長板３１、ファラディ素子３２から構成
される光アイソレータに類似した光学系を用いた構成例
である。Ｐ波とＳ波の２つに分離されたレーザ光は、第
１、第２の光電変換素子１５，１６により電気信号に変
換され、差動増幅器１７で受けられた後、バンドパスフ
ィルタ１８で被測定信号に含まれない帯域の雑音成分を
除去する。
【００３３】レーザ光４０には、電気光学材料１内で受
けた被測定信号の成分が含まれる偏光変化に他に、レー
ザ光源から発生する過剰雑音、システムが受ける外部か
らの振動による振動雑音、光源に光アンプを用いた場合
に重畳するＡＳＥ雑音が含まれている。これらの雑音
は、差動型光強度変換器から出力された２つのレーザ光
の成分の中で、大部分が同相となる雑音である。このよ
うな同相雑音は差動増幅器１７に入力する２つの信号の
強度バランスを調整することで除去できる。差動増幅器
１７に入力される信号強度を検出系の全帯域の各周波数
でバランスをとれば完全に除去できるが、実際は不可能
である。そこで差動型光強度変換器で分離される２つの
レーザ光の平均パワーをバランスさせることに着目し
た。２つのレーザ光の平均パワーがアンバランスになる
と差動増幅器から出力される信号のＤＣ成分が増える。
けた被測定信号の成分が含まれる偏光変化に他に、レー
ザ光源から発生する過剰雑音、システムが受ける外部か
らの振動による振動雑音、光源に光アンプを用いた場合
に重畳するＡＳＥ雑音が含まれている。これらの雑音
は、差動型光強度変換器から出力された２つのレーザ光
の成分の中で、大部分が同相となる雑音である。このよ
うな同相雑音は差動増幅器１７に入力する２つの信号の
強度バランスを調整することで除去できる。差動増幅器
１７に入力される信号強度を検出系の全帯域の各周波数
でバランスをとれば完全に除去できるが、実際は不可能
である。そこで差動型光強度変換器で分離される２つの
レーザ光の平均パワーをバランスさせることに着目し
た。２つのレーザ光の平均パワーがアンバランスになる
と差動増幅器から出力される信号のＤＣ成分が増える。
【００３４】図５は差動増幅器が出力するＤＣ電圧と最
終的に得られるＳ／Ｎの相関を測定した結果である。あ
るＤＣ電圧でＳ／Ｎが最大になっていることがわかる。
これを利用して差動増幅器が出力する電気信号のＤＣ電
圧をともに制御信号を出力すればＳ／Ｎが最大になる点
に自動的に調整することが可能となる。
終的に得られるＳ／Ｎの相関を測定した結果である。あ
るＤＣ電圧でＳ／Ｎが最大になっていることがわかる。
これを利用して差動増幅器が出力する電気信号のＤＣ電
圧をともに制御信号を出力すればＳ／Ｎが最大になる点
に自動的に調整することが可能となる。
【００３５】以上から制御信号発生器を構成したものが
図６に示されている。図６において、１９は前記差動増
幅器１７から出力される信号のうちＤＣ成分を含んだ低
周波成分を通過させるローパスフィルタである。２０は
ローパスフィルタ１９から出力された信号と基準電圧源
２１が発生する電圧とを比較して、その大小から制御信
号を出力するレベル比較器である。ここで、基準電圧源
２１が発生する電圧は、Ｓ／Ｎが最大になる電圧であ
り、予め測定しておく。また、ローパスフィルタ１９の
カットオフ周波数はＳ／Ｎの変動スピードによって適当
に設定する。
図６に示されている。図６において、１９は前記差動増
幅器１７から出力される信号のうちＤＣ成分を含んだ低
周波成分を通過させるローパスフィルタである。２０は
ローパスフィルタ１９から出力された信号と基準電圧源
２１が発生する電圧とを比較して、その大小から制御信
号を出力するレベル比較器である。ここで、基準電圧源
２１が発生する電圧は、Ｓ／Ｎが最大になる電圧であ
り、予め測定しておく。また、ローパスフィルタ１９の
カットオフ周波数はＳ／Ｎの変動スピードによって適当
に設定する。
【００３６】レベル比較器２０が出力する制御信号をも
とにドライバ７が第１回転機構１１と第２回転機構１２
に対しドライブ信号を発生し、λ／４波長板９とλ／２
波長板１０を回転させ、電気光学材料１から反射してく
るレーザ光４０の偏光を制御する。このようにレーザ光
４０の偏光を制御すると偏光ビームスプリッタ１４での
Ｐ波とＳ波の分離比率が変化するので、２つのレーザ光
の平均パワーの比が等しくなるように制御信号を回転機
構に与えフィードバックをかけることで自動的にかつ迅
速にＳ／Ｎを最大に調整できる。以上のフィードバック
系はコンピュータとデータバスを用いてディジタル的に
処理したり、専用回路で構成してアナログ的に処理して
もよい。専用回路を用いた場合、フィードバック系の高
速制御、安価、小型という利点がある。
とにドライバ７が第１回転機構１１と第２回転機構１２
に対しドライブ信号を発生し、λ／４波長板９とλ／２
波長板１０を回転させ、電気光学材料１から反射してく
るレーザ光４０の偏光を制御する。このようにレーザ光
４０の偏光を制御すると偏光ビームスプリッタ１４での
Ｐ波とＳ波の分離比率が変化するので、２つのレーザ光
の平均パワーの比が等しくなるように制御信号を回転機
構に与えフィードバックをかけることで自動的にかつ迅
速にＳ／Ｎを最大に調整できる。以上のフィードバック
系はコンピュータとデータバスを用いてディジタル的に
処理したり、専用回路で構成してアナログ的に処理して
もよい。専用回路を用いた場合、フィードバック系の高
速制御、安価、小型という利点がある。
【００３７】以上、差動増幅器に入力される信号強度の
バランスに着目した方式の他に、差動増幅器が出力する
電気信号から被測定信号に関係する信号強度、雑音強
度、あるいは両者の比であるＳ／Ｎを直接求め、そのデ
ータを基に制御信号を発生しフィードバック系を構成す
ることができる。
バランスに着目した方式の他に、差動増幅器が出力する
電気信号から被測定信号に関係する信号強度、雑音強
度、あるいは両者の比であるＳ／Ｎを直接求め、そのデ
ータを基に制御信号を発生しフィードバック系を構成す
ることができる。
【００３８】図７は信号レベル測定器を用いた場合の構
成図である。２５はバンドパスフィルタ１８から出力さ
れる電気信号の中に含まれる被測定信号に関係する信号
成分を測定する信号レベル測定器である。実際には、ス
ペクトラムアナライザやロックインアンプを用いる。２
６は信号レベル測定器２５で測定したデータを１サンプ
ル遅延させる遅延器である。２０は信号レベル測定器２
５が出力するデータと遅延器２６が出力する値の大小を
比較するレベル比較器である。レベル比較器２０から出
力される信号を基に、信号レベル測定器２５が出力する
信号レベルが最大になるようにドライバ７を通して偏光
制御器３に対し制御信号を与え、フィードバック系を構
成する。
成図である。２５はバンドパスフィルタ１８から出力さ
れる電気信号の中に含まれる被測定信号に関係する信号
成分を測定する信号レベル測定器である。実際には、ス
ペクトラムアナライザやロックインアンプを用いる。２
６は信号レベル測定器２５で測定したデータを１サンプ
ル遅延させる遅延器である。２０は信号レベル測定器２
５が出力するデータと遅延器２６が出力する値の大小を
比較するレベル比較器である。レベル比較器２０から出
力される信号を基に、信号レベル測定器２５が出力する
信号レベルが最大になるようにドライバ７を通して偏光
制御器３に対し制御信号を与え、フィードバック系を構
成する。
【００３９】また、図８はバンドパスフィルタ１８が出
力する電気信号の雑音強度を測定する場合の構成図であ
る。２７はバンドパスフィルタ１８が出力する電気信号
をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器である。２
８はＡ／Ｄ変換器２７が出力するデータを統計処理して
雑音に相当する分散値を求める統計処理手段である。統
計処理手段２８が出力するデータを遅延器２６により１
サンプル遅延させ、統計処理手段２８が出力するデータ
と遅延器２６が出力するデータをレベル比較器２０によ
り比較し、バンドパスフィルタ１８が出力する電気信号
中の雑音強度が最小になるようにドライバ７を通して偏
光制御器３に対し制御信号を与えることでフィードバッ
ク系を構成する。
力する電気信号の雑音強度を測定する場合の構成図であ
る。２７はバンドパスフィルタ１８が出力する電気信号
をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器である。２
８はＡ／Ｄ変換器２７が出力するデータを統計処理して
雑音に相当する分散値を求める統計処理手段である。統
計処理手段２８が出力するデータを遅延器２６により１
サンプル遅延させ、統計処理手段２８が出力するデータ
と遅延器２６が出力するデータをレベル比較器２０によ
り比較し、バンドパスフィルタ１８が出力する電気信号
中の雑音強度が最小になるようにドライバ７を通して偏
光制御器３に対し制御信号を与えることでフィードバッ
ク系を構成する。
【００４０】また、図９はバンドパスフィルタ１８が出
力する電気信号のＳ／Ｎを測定する場合の構成図であ
る。バンドパスフィルタ１８から出力される電気信号を
Ａ／Ｄ変換器２７によりディジタルデータに変換し、こ
のデータをフーリエ解析手段３１によりフーリエ変換し
て被測定信号に関わる成分の強度と雑音強度からＳ／Ｎ
を求める。フーリエ解析手段２８が出力するデータを遅
延器２６により１サンプル遅延させる。フーリエ解析手
段２８が出力するデータと遅延器２６が出力するデータ
をレベル比較器２０により比較し、Ｓ／Ｎが最大になる
ようにドライバ７を通して偏光制御器３に対して制御信
号を与えることでフィードバック系を構成する。
力する電気信号のＳ／Ｎを測定する場合の構成図であ
る。バンドパスフィルタ１８から出力される電気信号を
Ａ／Ｄ変換器２７によりディジタルデータに変換し、こ
のデータをフーリエ解析手段３１によりフーリエ変換し
て被測定信号に関わる成分の強度と雑音強度からＳ／Ｎ
を求める。フーリエ解析手段２８が出力するデータを遅
延器２６により１サンプル遅延させる。フーリエ解析手
段２８が出力するデータと遅延器２６が出力するデータ
をレベル比較器２０により比較し、Ｓ／Ｎが最大になる
ようにドライバ７を通して偏光制御器３に対して制御信
号を与えることでフィードバック系を構成する。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号線を伝播する信号に起因する電界が結合し、該結合
電界強度によって複屈折率が変化する電気光学材料にレ
ーザ光を照射して、電気光学材料の複屈折率変化によっ
て偏光変化を受けたレーザ光から信号を検出し、該検出
信号に基づいて、偏光変化を受けた前記レーザ光の偏光
を制御する偏光制御器に対して制御信号を与え、自動で
良好なＳ／Ｎになるようにフィードバック系を構成して
いるので、従来のように手動でＳ／Ｎ調整する必要がな
く、迅速にＳ／Ｎを調整でき信号線を伝播する信号を常
に高精度に測定することができる。
信号線を伝播する信号に起因する電界が結合し、該結合
電界強度によって複屈折率が変化する電気光学材料にレ
ーザ光を照射して、電気光学材料の複屈折率変化によっ
て偏光変化を受けたレーザ光から信号を検出し、該検出
信号に基づいて、偏光変化を受けた前記レーザ光の偏光
を制御する偏光制御器に対して制御信号を与え、自動で
良好なＳ／Ｎになるようにフィードバック系を構成して
いるので、従来のように手動でＳ／Ｎ調整する必要がな
く、迅速にＳ／Ｎを調整でき信号線を伝播する信号を常
に高精度に測定することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る電気信号測定装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】図１に示す電気信号測定装置に使用できる偏光
制御器とドライバの構成を示す図である。
制御器とドライバの構成を示す図である。
【図３】図１に示す電気信号測定装置に使用できる偏光
制御器とドライバの構成を示す図である。
制御器とドライバの構成を示す図である。
【図４】図１に示す電気信号測定装置に使用できる光強
度変換器と信号処理器の構成を示す図である。
度変換器と信号処理器の構成を示す図である。
【図５】差動増幅器が出力するＤＣ成分とＳ／Ｎの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】図１に示す電気信号測定装置に使用できる制御
信号発生器の構成を示す図である。
信号発生器の構成を示す図である。
【図７】図６に示す電気信号測定装置に使用できる制御
信号発生器の他の構成例を示す図である。
信号発生器の他の構成例を示す図である。
【図８】図６に示す電気信号測定装置に使用できる制御
信号発生器の別の構成例を示す図である。
信号発生器の別の構成例を示す図である。
【図９】図６に示す電気信号測定装置に使用できる制御
信号発生器の更に他の構成例を示す図である。
信号発生器の更に他の構成例を示す図である。
【図１０】従来の電気信号測定装置の構成を示す図であ
る。
る。
１ 電気光学材料 ２ レーザ光源 ３ 偏光制御器 ４ 光強度変換器 ５ 信号処理器 ６ 制御信号発生器 ７ ドライバ ８ 波形表示器 ４０ レーザ光 ４１ 電界 ４２ 被測定回路 ４３ 信号線 ４４ グランド線
Claims (10)
- 【請求項１】 信号線を伝播する電気信号を測定する電
気信号測定装置であって、 前記信号線から結合される電界の強度によって複屈折率
が変化する電気光学材料と、 前記電気光学材料にパルスレーザ光を照射するレーザ光
源と、 前記電気光学材料の複屈折率変化によって偏光変化を受
けた前記レーザ光の偏光を制御する偏光制御器と、 前記電気光学材料の複屈折率変化によって偏光変化を受
けたレーザ光の偏光変化量を光の強度変化に変換する光
強度変換器と、 前記光強度変換器が出力する信号を処理する信号処理器
と、 前記信号処理器が出力する信号に基づいて制御信号を出
力する制御信号発生器と、 前記信号処理器の出力から、前記信号線を伝播する前記
電気信号を表示する波形表示器とを有することを特徴と
する電気信号測定装置。 - 【請求項２】 前記偏光制御器は、λ／２波長板と、λ
／４波長板と、前記波長板を回転させる回転機構とを有
することを特徴とする請求項１記載の電気信号測定装
置。 - 【請求項３】 前記偏光制御器は、電圧によって偏光制
御できる電圧制御型偏光変調器を有することを特徴とす
る請求項１記載の電気信号測定装置。 - 【請求項４】 前記偏光制御器は、前記電気光学材料の
１つの面に設けられた電極を有し、前記電極により前記
制御信号発生器からの信号で偏光制御を行うことを特徴
とする請求項１記載の電気信号測定装置。 - 【請求項５】 前記光強度変換器は、偏光変化を受けた
前記レーザ光を互いに直交する偏光成分でかつ偏光変化
を強度変化に変換して分離出力する差動型光強度変換器
を有することを特徴とする請求項１記載の電気信号測定
装置。 - 【請求項６】 前記信号処理器は、前記差動型光強度変
換器が出力する２つのレーザ光を電気信号に変換する光
電変換素子と、前記光電変換素子が出力する信号を受け
る差動増幅器と、前記差動増幅器が出力する信号の雑音
成分を除去するバンドパスフィルタとを有することを特
徴とする請求項５記載の電気信号測定装置。 - 【請求項７】 前記制御信号発生器は、前記差動増幅器
が出力する信号の低周波成分を通過させるローパスフィ
ルタと、基準の直流電圧を発生する基準電圧源と、前記
ローパスフィルタが出力する電圧と前記基準電圧とを比
較するレベル比較器とを有することを特徴とする請求項
６記載の電気信号測定装置。 - 【請求項８】 前記制御信号発生器は、前記バンドパス
フィルタが出力する信号から被測定信号に関係する信号
成分を選択的に測定する信号レベル測定器と、前記信号
レベル測定器が出力するデータを１サンプル遅延させる
遅延器と、前記信号レベル測定器が出力するデータと前
記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較器とを
有することを特徴とする請求項６記載の電気信号測定装
置。 - 【請求項９】 前記制御信号発生器は、前記バンドパス
フィルタが出力する信号をディジタルデータに変換する
Ａ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデータを
統計処理して分散値を求める統計処理手段と、前記統計
処理手段が出力するデータを１サンプル遅延させる遅延
器と、前記統計処理手段が出力するデータと前記遅延器
が出力するデータを比較するレベル比較器とを有するこ
とを特徴とする請求項６記載の電気信号測定装置。 - 【請求項１０】 前記制御信号発生器は、前記バンドパ
スフィルタが出力する信号をディジタルデータに変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデータ
をフーリエ変換して被測定信号に関係する信号成分とそ
れ以外の雑音成分の比を求めるフーリエ解析手段と、前
記フーリエ解析手段が出力するデータを１サンプル遅延
させる遅延器と、前記フーリエ解析手段が出力するデー
タと前記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較
器とを有することを特徴とする請求項６記載の電気信号
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00771396A JP3334743B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 電気信号測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00771396A JP3334743B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 電気信号測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09197019A true JPH09197019A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3334743B2 JP3334743B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=11673391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00771396A Expired - Fee Related JP3334743B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 電気信号測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3334743B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6087838A (en) * | 1997-11-10 | 2000-07-11 | Ando Electric Co., Ltd. | Signal processing circuit for electro-optic probe |
| US6166845A (en) * | 1998-05-28 | 2000-12-26 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic probe |
| US6201235B1 (en) | 1998-05-01 | 2001-03-13 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic sampling oscilloscope |
| US6232765B1 (en) | 1998-03-19 | 2001-05-15 | Ando Electric Co., Ltd | Electro-optical oscilloscope with improved sampling |
| US6288529B1 (en) | 1998-06-03 | 2001-09-11 | Ando Electric Co., Ltd | Timing generation circuit for an electro-optic oscilloscope |
| US6567760B1 (en) | 1998-05-06 | 2003-05-20 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic sampling oscilloscope |
-
1996
- 1996-01-19 JP JP00771396A patent/JP3334743B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6087838A (en) * | 1997-11-10 | 2000-07-11 | Ando Electric Co., Ltd. | Signal processing circuit for electro-optic probe |
| US6232765B1 (en) | 1998-03-19 | 2001-05-15 | Ando Electric Co., Ltd | Electro-optical oscilloscope with improved sampling |
| US6201235B1 (en) | 1998-05-01 | 2001-03-13 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic sampling oscilloscope |
| US6567760B1 (en) | 1998-05-06 | 2003-05-20 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic sampling oscilloscope |
| US6166845A (en) * | 1998-05-28 | 2000-12-26 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic probe |
| US6288529B1 (en) | 1998-06-03 | 2001-09-11 | Ando Electric Co., Ltd | Timing generation circuit for an electro-optic oscilloscope |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3334743B2 (ja) | 2002-10-15 |
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