JPH0933573A - 計測器用プローブ - Google Patents
計測器用プローブInfo
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- JPH0933573A JPH0933573A JP7187393A JP18739395A JPH0933573A JP H0933573 A JPH0933573 A JP H0933573A JP 7187393 A JP7187393 A JP 7187393A JP 18739395 A JP18739395 A JP 18739395A JP H0933573 A JPH0933573 A JP H0933573A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アース、信号のまわりこみ、プローブの容量
等の影響を受けることなく正確に計測可能で、しかも一
つのプローブによって広範な電圧を検出することが可能
な計測器用プローブを提供すること。 【解決手段】 光導波路２４及び光導波路２４の近傍に
対をなして形成された電極２５を有する光変調器１を含
む計測器用プローブにおいて、光変調器１は、電気光学
効果を有する一の基板２０上に独立に複数形成され、電
極２５は、光導波路２４内の光の進行方向に沿って連な
るように複数に分割され且つ互いに容量結合された複数
の分割電極で構成され、各光変調器間で、分割電極の長
さの合計が、相互に異なることを特徴とする。
等の影響を受けることなく正確に計測可能で、しかも一
つのプローブによって広範な電圧を検出することが可能
な計測器用プローブを提供すること。 【解決手段】 光導波路２４及び光導波路２４の近傍に
対をなして形成された電極２５を有する光変調器１を含
む計測器用プローブにおいて、光変調器１は、電気光学
効果を有する一の基板２０上に独立に複数形成され、電
極２５は、光導波路２４内の光の進行方向に沿って連な
るように複数に分割され且つ互いに容量結合された複数
の分割電極で構成され、各光変調器間で、分割電極の長
さの合計が、相互に異なることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路内等にお
ける電圧を計測するためのプローブに属する。
ける電圧を計測するためのプローブに属する。
【０００２】
【従来の技術】電気回路内部等における電圧波形計測に
は、従来計測対象間にオシロスコープの測定用プローブ
が用いられてきた。この計測方法は、プローブによって
検出端の信号を直接オシロスコープに導いて電圧波形を
計測するもので、広く利用されている。
は、従来計測対象間にオシロスコープの測定用プローブ
が用いられてきた。この計測方法は、プローブによって
検出端の信号を直接オシロスコープに導いて電圧波形を
計測するもので、広く利用されている。
【０００３】一方、印加する電圧に応じて透過光の強度
が変化するように構成された光学素子を用いて、この光
学素子と光源及び測定器に接続された光検出器間を光フ
ァイバで接続して電圧波形を計測する方法が、近年、報
告されている。この方法は電圧を透過光の強度変化に変
換する光学素子として電気光学効果を有する結晶を用い
ており、更に詳しくは、バルク型素子と、結晶基板上に
設けた導波路型素子を用いたものとがある。通常、後者
が前者よりも１０倍以上検出感度が高い。
が変化するように構成された光学素子を用いて、この光
学素子と光源及び測定器に接続された光検出器間を光フ
ァイバで接続して電圧波形を計測する方法が、近年、報
告されている。この方法は電圧を透過光の強度変化に変
換する光学素子として電気光学効果を有する結晶を用い
ており、更に詳しくは、バルク型素子と、結晶基板上に
設けた導波路型素子を用いたものとがある。通常、後者
が前者よりも１０倍以上検出感度が高い。
【０００４】図５は導波路型素子による計測器用プロー
ブの構成例を示す。図５において、入力光ファイバ５か
らの入射光は入射光導波路２２に入射した後、二つの位
相シフト光導波路２４にエネルギーが分割される。検出
端子４ａにより導体４を経由して電極２５に電圧が印加
されて位相シフト光導波路２４には深さ方向に互いに反
対向きの電界成分が生ずる。この結果、電気光学効果に
より屈折率変化が生じて位相シフト光導波路２４を伝搬
する光波間には印加電界の大きさに応じた位相差が生
じ、それらが合流して出射光導波路２３に結合する場合
に干渉により光強度が変化する。即ち、印加電圧に応じ
て出力光ファイバ６に出射する出力光の強度は変化する
ことになり、その光強度変化を光検出器で測定すること
により印加電圧を測定できる。
ブの構成例を示す。図５において、入力光ファイバ５か
らの入射光は入射光導波路２２に入射した後、二つの位
相シフト光導波路２４にエネルギーが分割される。検出
端子４ａにより導体４を経由して電極２５に電圧が印加
されて位相シフト光導波路２４には深さ方向に互いに反
対向きの電界成分が生ずる。この結果、電気光学効果に
より屈折率変化が生じて位相シフト光導波路２４を伝搬
する光波間には印加電界の大きさに応じた位相差が生
じ、それらが合流して出射光導波路２３に結合する場合
に干渉により光強度が変化する。即ち、印加電圧に応じ
て出力光ファイバ６に出射する出力光の強度は変化する
ことになり、その光強度変化を光検出器で測定すること
により印加電圧を測定できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オシロ
スコープ等、従来の電気式プローブから同軸ケーブルに
よって接続され、被測定点を計測器のアースと信号ライ
ンに区別して測定する非対称計測器では、計測器とグラ
ンドレベルが異なる電気回路や、グランドされていない
２点間の電圧波形等を観測するとき、アースの影響や信
号のまわりこみ、更にはプローブの容量等が影響し、正
確な計測が困難であるばかりでなく、不要な情報が計測
されることがある。計測対象が高周波の場合には顕著
で、これまでこうした問題が解決されないままとなって
いた。
スコープ等、従来の電気式プローブから同軸ケーブルに
よって接続され、被測定点を計測器のアースと信号ライ
ンに区別して測定する非対称計測器では、計測器とグラ
ンドレベルが異なる電気回路や、グランドされていない
２点間の電圧波形等を観測するとき、アースの影響や信
号のまわりこみ、更にはプローブの容量等が影響し、正
確な計測が困難であるばかりでなく、不要な情報が計測
されることがある。計測対象が高周波の場合には顕著
で、これまでこうした問題が解決されないままとなって
いた。
【０００６】また、導波路型素子による計測器用プロー
ブの、印加電圧に対する透過光強度を決定する特性曲線
は図６ように示される。そこで、電圧に対するプローブ
の透過光強度が一義的に決まる範囲のみ電圧の測定が可
能となり、半波長電圧よりも大きな電圧の検出はできな
いことになる。このため、単一のプローブにより広範な
電圧を検出することが困難である。
ブの、印加電圧に対する透過光強度を決定する特性曲線
は図６ように示される。そこで、電圧に対するプローブ
の透過光強度が一義的に決まる範囲のみ電圧の測定が可
能となり、半波長電圧よりも大きな電圧の検出はできな
いことになる。このため、単一のプローブにより広範な
電圧を検出することが困難である。
【０００７】それ故に、本発明の課題は、アース、信号
のまわりこみ、プローブの容量等の影響を受けることな
く正確に計測可能で、しかも一つのプローブによって広
範な電圧を検出することが可能な計測器用プローブを提
供することにある。
のまわりこみ、プローブの容量等の影響を受けることな
く正確に計測可能で、しかも一つのプローブによって広
範な電圧を検出することが可能な計測器用プローブを提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光導波
路及び該光導波路の近傍に対をなして形成された電極を
有し、該電極間に印加される電圧に依存して前記光導波
路を通った光の強度を変化させる光変調器と、該光変調
器にそれぞれ一端を接続した入力光ファイバ及び出力光
ファイバと、前記入力光ファイバの他端に接続された光
源と、前記出力光ファイバの他端に接続され、該出力フ
ァイバを通じて受光した光を電気出力に変換して非対称
計測器に伝送する光検出器と、一端に検出端子を備え他
端を前記電極に接続した一対の導体とを含む計測器用プ
ローブにおいて、前記光変調器は、電気光学効果を有す
る一の基板上に独立に複数形成され、前記電極は、前記
光導波路内の光の進行方向に沿って連なるように複数に
分割され且つ互いに容量結合された複数の分割電極で構
成され、前記各光変調器間で、前記分割電極の長さの合
計が、相互に異なることを特徴とする計測器用プローブ
が得られる。
路及び該光導波路の近傍に対をなして形成された電極を
有し、該電極間に印加される電圧に依存して前記光導波
路を通った光の強度を変化させる光変調器と、該光変調
器にそれぞれ一端を接続した入力光ファイバ及び出力光
ファイバと、前記入力光ファイバの他端に接続された光
源と、前記出力光ファイバの他端に接続され、該出力フ
ァイバを通じて受光した光を電気出力に変換して非対称
計測器に伝送する光検出器と、一端に検出端子を備え他
端を前記電極に接続した一対の導体とを含む計測器用プ
ローブにおいて、前記光変調器は、電気光学効果を有す
る一の基板上に独立に複数形成され、前記電極は、前記
光導波路内の光の進行方向に沿って連なるように複数に
分割され且つ互いに容量結合された複数の分割電極で構
成され、前記各光変調器間で、前記分割電極の長さの合
計が、相互に異なることを特徴とする計測器用プローブ
が得られる。
【０００９】また、本発明によれば、上記計測器用プロ
ーブにおいて、前記各光変調器は、一の前記光源からの
光を複数に分岐して入射する構成であることを特徴とす
る計測器用プローブが得られる。
ーブにおいて、前記各光変調器は、一の前記光源からの
光を複数に分岐して入射する構成であることを特徴とす
る計測器用プローブが得られる。
【００１０】また、本発明によれば、上記計測器用プロ
ーブにおいて、前記光検出器は、前記複数の光変調器の
出力光を選択する光スイッチを具備していることを特徴
とする計測器用プローブが得られる。
ーブにおいて、前記光検出器は、前記複数の光変調器の
出力光を選択する光スイッチを具備していることを特徴
とする計測器用プローブが得られる。
【００１１】また、本発明によれば、上記計測器用プロ
ーブにおいて、前記各光変調器は、前記光導波路の一端
において入射光が反射されて前記入射光ファイバに戻る
ように構成され、前記入力光ファイバを前記出力光ファ
イバとして共用し、且つ前記光源及び前記光検出器に前
記光変調器の入力光と出力光を分離する光方向性分離器
を接続したことを特徴とする計測器用プローブが得られ
る。
ーブにおいて、前記各光変調器は、前記光導波路の一端
において入射光が反射されて前記入射光ファイバに戻る
ように構成され、前記入力光ファイバを前記出力光ファ
イバとして共用し、且つ前記光源及び前記光検出器に前
記光変調器の入力光と出力光を分離する光方向性分離器
を接続したことを特徴とする計測器用プローブが得られ
る。
【００１２】更に、本発明によれば、上記計測器用プロ
ーブにおいて、前記光変調器は、非金属材料からなる容
器に収容されていることを特徴とする計測器用プローブ
が得られる。
ーブにおいて、前記光変調器は、非金属材料からなる容
器に収容されていることを特徴とする計測器用プローブ
が得られる。
【００１３】
【作用】本発明の計測器用プローブは、被測定電圧を光
変調器の電極に印加し、この電圧に依存して変化した光
の強度を電気信号に変換した上で、非対称計測器を用い
て電圧計測を可能ならしめる構成を有している。被測定
点は計測器と電気的に完全に分離されるので、前述のよ
うなアースや電気的なまわりこみの影響がすべて回避さ
れる。更に本発明では被測定点への電気的影響をできる
だけ小さくするため光変調器の電極を分割してある。電
極を分割することにより検出端子間の電気容量は非常に
小さくすることができ、被測定点の電圧はより正確に計
測可能となる。例えば電極の分割数をＮとすれば、電気
容量は１／Ｎ2 となる。
変調器の電極に印加し、この電圧に依存して変化した光
の強度を電気信号に変換した上で、非対称計測器を用い
て電圧計測を可能ならしめる構成を有している。被測定
点は計測器と電気的に完全に分離されるので、前述のよ
うなアースや電気的なまわりこみの影響がすべて回避さ
れる。更に本発明では被測定点への電気的影響をできる
だけ小さくするため光変調器の電極を分割してある。電
極を分割することにより検出端子間の電気容量は非常に
小さくすることができ、被測定点の電圧はより正確に計
測可能となる。例えば電極の分割数をＮとすれば、電気
容量は１／Ｎ2 となる。
【００１４】更に本発明の計測器用プローブは、同一基
板上にそれぞれ独立した複数の光変調器を形成するとと
もに、個々の光変調器に相互に異なった特性をもたせる
ことにより、それぞれ異なった測定レンジをもつことが
可能となる。光変調器の特性は、電圧に対する光の位相
差によって決定される。更に、光の位相差の付与は、位
相シフト光導波路の近傍に形成する電極に印加する電圧
によって行われる。
板上にそれぞれ独立した複数の光変調器を形成するとと
もに、個々の光変調器に相互に異なった特性をもたせる
ことにより、それぞれ異なった測定レンジをもつことが
可能となる。光変調器の特性は、電圧に対する光の位相
差によって決定される。更に、光の位相差の付与は、位
相シフト光導波路の近傍に形成する電極に印加する電圧
によって行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施形態に
よる電圧波形を計測するための計測器用プローブの構成
略図、図２は図１に示す計測器用プローブに用いられて
いる光変調器の拡大図である。図１に示すように、この
計測器用プローブは、それぞれ検出端子４ａを備えた一
対の導体４と、この一対の導体４に接続され、容器８内
に収容された光変調器１と、光源１１と、光変調器１の
一端と光源１１とを接続する入力光ファイバ５と、光源
１１に接続された電源１２と、光検出器１３と、光変調
器１の他端と光検出器１３とを接続する出力光ファイバ
６と、オシロスコープ１６と、光検出器１３に接続され
た同軸コネクタ１４を有する同軸ケーブル１５とを備え
ている。
よる電圧波形を計測するための計測器用プローブの構成
略図、図２は図１に示す計測器用プローブに用いられて
いる光変調器の拡大図である。図１に示すように、この
計測器用プローブは、それぞれ検出端子４ａを備えた一
対の導体４と、この一対の導体４に接続され、容器８内
に収容された光変調器１と、光源１１と、光変調器１の
一端と光源１１とを接続する入力光ファイバ５と、光源
１１に接続された電源１２と、光検出器１３と、光変調
器１の他端と光検出器１３とを接続する出力光ファイバ
６と、オシロスコープ１６と、光検出器１３に接続され
た同軸コネクタ１４を有する同軸ケーブル１５とを備え
ている。
【００１６】図２に示すように、光変調器１は、Ｚ軸方
向に垂直に切りだしたニオブ酸リチウム結晶の基板２０
を用いた。基板２０の表面には、入射光導波路２２、こ
の入射光導波路２２から２段階にわたって分岐した光導
波路によって構成され、それぞれ独立した３個の光干渉
計、及びこの３個の光干渉計にそれぞれ連設された出射
光導波路２３が形成されている。これらの光干渉計は、
それぞれが独立した光変調器を構成する。以下の説明に
おいては、基板２０の上に形成された各光変調器を光干
渉計と言い、光変調器１は、３個の光干渉計を一纏めに
したものを言う。
向に垂直に切りだしたニオブ酸リチウム結晶の基板２０
を用いた。基板２０の表面には、入射光導波路２２、こ
の入射光導波路２２から２段階にわたって分岐した光導
波路によって構成され、それぞれ独立した３個の光干渉
計、及びこの３個の光干渉計にそれぞれ連設された出射
光導波路２３が形成されている。これらの光干渉計は、
それぞれが独立した光変調器を構成する。以下の説明に
おいては、基板２０の上に形成された各光変調器を光干
渉計と言い、光変調器１は、３個の光干渉計を一纏めに
したものを言う。
【００１７】入射光導波路２２から分岐したそれぞれの
光干渉計は、それぞれ２つの位相シフト光導波路２４に
分岐した後、出射光導波路２３で合流する。各光干渉計
の光導波路２４を覆うようにバッファ層（図では省略）
を介して電極２５が形成されている。これらの電極２５
は、それぞれ光導波路に沿って連なるように５分割され
た分割電極で構成され、これら分割電極は、互いに容量
結合されている。また、分割電極の長さの合計が、各光
干渉計間で、相互に異なるように構成されている。
光干渉計は、それぞれ２つの位相シフト光導波路２４に
分岐した後、出射光導波路２３で合流する。各光干渉計
の光導波路２４を覆うようにバッファ層（図では省略）
を介して電極２５が形成されている。これらの電極２５
は、それぞれ光導波路に沿って連なるように５分割され
た分割電極で構成され、これら分割電極は、互いに容量
結合されている。また、分割電極の長さの合計が、各光
干渉計間で、相互に異なるように構成されている。
【００１８】図１及び図２を参照して本実施形態の計測
器用プローブの動作を説明する。光源１１である半導体
レーザからの光は、入力光ファイバ５によって光変調器
１の入射光導波路２２に導かれ、基板２０の表面に形成
された光導波路に沿って分岐し、各光干渉計に導かれ
る。入射光は、検出端子４ａから導体４を経由して各電
極２５に印加された電圧に依存した強度変化の光とな
る。光強度の変化は、３本の出力光ファイバ６を通じ、
光検出器１３が内蔵する光スイッチによって選択した上
で、光検出器１３によって電気信号に変換され、同軸ケ
ーブル１５によりオシロスコープ１６等の非対称計測器
に伝送され、計測処理される。出力光ファイバ６一つは
光干渉計を介することなくモニタに接続されている。
器用プローブの動作を説明する。光源１１である半導体
レーザからの光は、入力光ファイバ５によって光変調器
１の入射光導波路２２に導かれ、基板２０の表面に形成
された光導波路に沿って分岐し、各光干渉計に導かれ
る。入射光は、検出端子４ａから導体４を経由して各電
極２５に印加された電圧に依存した強度変化の光とな
る。光強度の変化は、３本の出力光ファイバ６を通じ、
光検出器１３が内蔵する光スイッチによって選択した上
で、光検出器１３によって電気信号に変換され、同軸ケ
ーブル１５によりオシロスコープ１６等の非対称計測器
に伝送され、計測処理される。出力光ファイバ６一つは
光干渉計を介することなくモニタに接続されている。
【００１９】本実施形態において、各電極２５は光進行
方向に４分割されているので、導体４よりみた電気容量
は分割しない場合に比べて１／１６となり、被測定回路
に及ぼす影響は非常に小さくできる。また、前述したよ
うに、分割電極の長さの合計が、各光干渉計間で相互に
異なるように構成し、本実施形態では、それぞれ３０ｍ
ｍ、３ｍｍ、０．３ｍｍと成っている。各電極２５をこ
のように構成したことによって、各光干渉計の半波長電
圧は、それぞれ１Ｖ、１０Ｖ、１００Ｖとなった。実際
の計測にあたっては、光検出器１３が内蔵する光スイッ
チによって、これら３出力光のうち最適なものを選択し
て測定することができる。
方向に４分割されているので、導体４よりみた電気容量
は分割しない場合に比べて１／１６となり、被測定回路
に及ぼす影響は非常に小さくできる。また、前述したよ
うに、分割電極の長さの合計が、各光干渉計間で相互に
異なるように構成し、本実施形態では、それぞれ３０ｍ
ｍ、３ｍｍ、０．３ｍｍと成っている。各電極２５をこ
のように構成したことによって、各光干渉計の半波長電
圧は、それぞれ１Ｖ、１０Ｖ、１００Ｖとなった。実際
の計測にあたっては、光検出器１３が内蔵する光スイッ
チによって、これら３出力光のうち最適なものを選択し
て測定することができる。
【００２０】本実施形態の計測器用プローブと非対称計
測器であるオシロスコープ１６を用い、即ち図１の計測
系の構成によって、高周波回路内の電圧波形の計測を行
い、従来の電気式プローブを使った場合に頻発した種々
の問題は全くなく、広いダイナミックレンジにわたって
十分な信頼をもつ結果を得た。
測器であるオシロスコープ１６を用い、即ち図１の計測
系の構成によって、高周波回路内の電圧波形の計測を行
い、従来の電気式プローブを使った場合に頻発した種々
の問題は全くなく、広いダイナミックレンジにわたって
十分な信頼をもつ結果を得た。
【００２１】図３に本発明の第２の実施形態を示す。本
実施形態は、いわゆる反射型の光変調器を用いた計測器
用プローブである。図３に示す計測器用プローブ用いら
れている光変調器を図４に拡大して示す。
実施形態は、いわゆる反射型の光変調器を用いた計測器
用プローブである。図３に示す計測器用プローブ用いら
れている光変調器を図４に拡大して示す。
【００２２】図４に示すように、この光変調器２は、Ｚ
軸方向に垂直に切りだしたニオブ酸リチウム結晶の基板
３０と、この基板３０上に形成された入出射光導波路３
１と、この入出射光導波路３１から二つに分岐した位相
シフト光導波路３４と、この位相シフト光導波路３４の
入射側と反対側の端面に付設された全反射膜３６とから
構成されている。全反射膜３６の存在によって光導波路
による反射型の光干渉計が形成されている。本実施形態
においては独立した３個の光干渉計が同一基板３０の上
に形成されている。上述の第１の実施形態の場合と同じ
く基板３０の上に形成される各光変調器を光干渉計と言
う。
軸方向に垂直に切りだしたニオブ酸リチウム結晶の基板
３０と、この基板３０上に形成された入出射光導波路３
１と、この入出射光導波路３１から二つに分岐した位相
シフト光導波路３４と、この位相シフト光導波路３４の
入射側と反対側の端面に付設された全反射膜３６とから
構成されている。全反射膜３６の存在によって光導波路
による反射型の光干渉計が形成されている。本実施形態
においては独立した３個の光干渉計が同一基板３０の上
に形成されている。上述の第１の実施形態の場合と同じ
く基板３０の上に形成される各光変調器を光干渉計と言
う。
【００２３】各光干渉計の位相シフト光導波路３４を覆
うようにバッファ層（図では省略）を介して電極３５が
形成されている。この電極３５は、光導波路に沿って連
なるように５分割された分割電極で構成され、これら分
割電極は互いに容量結合されている。また、分割電極の
長さの合計が、各光干渉計間で、相互に異なるように構
成されている。
うようにバッファ層（図では省略）を介して電極３５が
形成されている。この電極３５は、光導波路に沿って連
なるように５分割された分割電極で構成され、これら分
割電極は互いに容量結合されている。また、分割電極の
長さの合計が、各光干渉計間で、相互に異なるように構
成されている。
【００２４】計測器用プローブは、それぞれ検出端子４
ａを備えた一対の導体４と、この一対の導体４に接続さ
れ、容器８内に収容された光変調器２と、光源１１と、
光源１１に接続された電源１２と、光検出器１３と、光
源１１及び光検出器１３に光学的に接続された光サーキ
ュレータ１７と、光サーキュレータ１７と光変調器２と
を光学的に接続する偏波保持光ファイバ７と、オシロス
コープ１６と、光検出器１３に接続された同軸コネクタ
１４を有する同軸ケーブル１５とを備えている。本実施
形態において使用されている光変調器２は、第１の実施
形態において使用されている光変調器１とは構成を異に
するが、その機能、原理は基本的に同じである。
ａを備えた一対の導体４と、この一対の導体４に接続さ
れ、容器８内に収容された光変調器２と、光源１１と、
光源１１に接続された電源１２と、光検出器１３と、光
源１１及び光検出器１３に光学的に接続された光サーキ
ュレータ１７と、光サーキュレータ１７と光変調器２と
を光学的に接続する偏波保持光ファイバ７と、オシロス
コープ１６と、光検出器１３に接続された同軸コネクタ
１４を有する同軸ケーブル１５とを備えている。本実施
形態において使用されている光変調器２は、第１の実施
形態において使用されている光変調器１とは構成を異に
するが、その機能、原理は基本的に同じである。
【００２５】図３及び図４を参照して本実施形態に示す
計測器用プローブの動作を説明する。光源１１である半
導体レーザからの光は、偏波保持光ファイバ７によって
光変調器２の入出射光導波路３１に導かれ、基板３０の
表面に形成された光導波路に沿って分岐し、各光干渉計
に導かれる。
計測器用プローブの動作を説明する。光源１１である半
導体レーザからの光は、偏波保持光ファイバ７によって
光変調器２の入出射光導波路３１に導かれ、基板３０の
表面に形成された光導波路に沿って分岐し、各光干渉計
に導かれる。
【００２６】光変調器２への入力光及び反射による出力
光は、それぞれの光干渉計について一本の偏波保持ファ
イバ７によって伝送される。光源１１からの入力光と、
光変調器２から光検出器１３に導く出力光とは同一の偏
波保持光ファイバ７を伝搬し、光方向分離器として光サ
ーキュレータ１７を用いて互いに分離される。光源１１
からの光は、光サーキュレータ１７及び偏波保持ファイ
バ７を通じて、容器８内に格納された光変調器２に入射
する。それぞれの光干渉計の二つの位相シフト光導波路
３４に分岐した光は、電極３５の近傍を通り、ついで全
反射膜３６によって反射し、同一光路を通って戻る。
光は、それぞれの光干渉計について一本の偏波保持ファ
イバ７によって伝送される。光源１１からの入力光と、
光変調器２から光検出器１３に導く出力光とは同一の偏
波保持光ファイバ７を伝搬し、光方向分離器として光サ
ーキュレータ１７を用いて互いに分離される。光源１１
からの光は、光サーキュレータ１７及び偏波保持ファイ
バ７を通じて、容器８内に格納された光変調器２に入射
する。それぞれの光干渉計の二つの位相シフト光導波路
３４に分岐した光は、電極３５の近傍を通り、ついで全
反射膜３６によって反射し、同一光路を通って戻る。
【００２７】検出端子４ａから導かれた被測定電圧は、
電極３５を介してそれぞれの光干渉計の二つの位相シフ
ト光導波路３４に電界を発生し、局部的な屈折率の変化
をもたらす。このためこれらの位相シフト光導波路３４
を通る光には、往復の過程で位相差が生じ、これらが合
流する入出射光導波路３１では互いに干渉し、印加され
る電圧に依存して強度変化をもつ光となる。光強度の変
化は、偏波保持ファイバ７によって光サーキュレータ１
７を経由して、光検出器１３によって電気信号に変換さ
れ、同軸ケーブル１５によりオシロスコープ１６等の非
対称計測器に伝送され、計測処理される。
電極３５を介してそれぞれの光干渉計の二つの位相シフ
ト光導波路３４に電界を発生し、局部的な屈折率の変化
をもたらす。このためこれらの位相シフト光導波路３４
を通る光には、往復の過程で位相差が生じ、これらが合
流する入出射光導波路３１では互いに干渉し、印加され
る電圧に依存して強度変化をもつ光となる。光強度の変
化は、偏波保持ファイバ７によって光サーキュレータ１
７を経由して、光検出器１３によって電気信号に変換さ
れ、同軸ケーブル１５によりオシロスコープ１６等の非
対称計測器に伝送され、計測処理される。
【００２８】各電極３５は光進行方向に４分割されてい
るので、導体４よりみた電気容量は分割しない場合に比
べて１／１６となり、被測定回路に及ぼす影響は非常に
小さくできる。また、前述したように、分割電極の長さ
の合計が、各光干渉計間で、相互に異なるように構成
し、本実施形態では、それぞれ２０ｍｍ、２ｍｍ、０．
２ｍｍとなっている。各電極３５をこのように構成した
ことによって、各光干渉計の半波長電圧は、それぞれ１
Ｖ、１０Ｖ、１００Ｖとなった。実際の計測にあたって
は、光検出器１３が内蔵する光スイッチによって、これ
ら３出力光のうち最適なものを選択して測定することが
できる。
るので、導体４よりみた電気容量は分割しない場合に比
べて１／１６となり、被測定回路に及ぼす影響は非常に
小さくできる。また、前述したように、分割電極の長さ
の合計が、各光干渉計間で、相互に異なるように構成
し、本実施形態では、それぞれ２０ｍｍ、２ｍｍ、０．
２ｍｍとなっている。各電極３５をこのように構成した
ことによって、各光干渉計の半波長電圧は、それぞれ１
Ｖ、１０Ｖ、１００Ｖとなった。実際の計測にあたって
は、光検出器１３が内蔵する光スイッチによって、これ
ら３出力光のうち最適なものを選択して測定することが
できる。
【００２９】本実施形態は第１の実施形態に比べて、入
出射光ファイバが一本でよいので取扱いが容易であり、
且つより小型化が可能であり、製作コストも低減される
という特徴がある。
出射光ファイバが一本でよいので取扱いが容易であり、
且つより小型化が可能であり、製作コストも低減される
という特徴がある。
【００３０】図３の計測系の構成によって、高周波回路
内の電圧波形の計測を行い、従来の電気式プローブを使
った場合に頻発した種々の問題は全くなく、広いダイナ
ミックレンジにわたって十分な信頼をもつ結果を得た。
内の電圧波形の計測を行い、従来の電気式プローブを使
った場合に頻発した種々の問題は全くなく、広いダイナ
ミックレンジにわたって十分な信頼をもつ結果を得た。
【００３１】また、本実施形態において光サーキュレー
タ１７の代わりに光方向性結合器を用いても同様な効果
が得られる。
タ１７の代わりに光方向性結合器を用いても同様な効果
が得られる。
【００３２】
【実施例】第１の実施形態において用いた光変調器１の
大きさは、略長さ５０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ
で、稼働部分がなく、電源を必要としなく、いわゆるメ
ンテナンスフリーである。このため、図１に示すよう
に、光変調器１を有機高分子材料の樹脂からなる細い筒
状の容器８に収容したままで計測に供することができ
る。
大きさは、略長さ５０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ
で、稼働部分がなく、電源を必要としなく、いわゆるメ
ンテナンスフリーである。このため、図１に示すよう
に、光変調器１を有機高分子材料の樹脂からなる細い筒
状の容器８に収容したままで計測に供することができ
る。
【００３３】第２の実施形態において用いた光変調器２
の大きさは、略長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍで、稼働部分がなく、電源を必要としなく、いわゆる
メンテナンスフリーである。このため、図３に示すよう
に、光変調器２を有機高分子材料の樹脂からなる細い筒
状の容器８に格納したままで使うことができる。
の大きさは、略長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍで、稼働部分がなく、電源を必要としなく、いわゆる
メンテナンスフリーである。このため、図３に示すよう
に、光変調器２を有機高分子材料の樹脂からなる細い筒
状の容器８に格納したままで使うことができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による計測
プローブは、従来の計測プローブで問題であったアース
の影響や信号のまわりこみ、更にはプローブの容量等の
影響を排除でき、従来のオシロスコープの測定プロープ
と同様の手軽さをもって、高周波から低周波領域にわた
って十分な信頼性をもつ計測が可能であり、本発明によ
り、大きなダイナミックレンジをもつ計測器用プローブ
が実現可能と成った。
プローブは、従来の計測プローブで問題であったアース
の影響や信号のまわりこみ、更にはプローブの容量等の
影響を排除でき、従来のオシロスコープの測定プロープ
と同様の手軽さをもって、高周波から低周波領域にわた
って十分な信頼性をもつ計測が可能であり、本発明によ
り、大きなダイナミックレンジをもつ計測器用プローブ
が実現可能と成った。
【図１】本発明の第１の実施形態による電圧波形を計測
するための計測器用プローブの構成略図である。
するための計測器用プローブの構成略図である。
【図２】図１に示す計測器用プローブに用いられている
光変調器の拡大図である。
光変調器の拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による電圧波形を計測
するための計測器用プローブの構成略図である。
するための計測器用プローブの構成略図である。
【図４】図３に示す計測器用プローブに用いられている
光変調器の拡大図である。
光変調器の拡大図である。
【図５】従来の計測器用プローブの一例に用いられてい
る光変調器の拡大図である。
る光変調器の拡大図である。
【図６】計測器用プローブの印加電圧に対する透過光強
度を決定する特性曲線図である。
度を決定する特性曲線図である。
１ 光変調器 ２ 光変調器 ４ 導体 ４ａ 検出端子 ５ 入力光ファイバ ６ 出力光ファイバ ７ 偏波保持光ファイバ ８ 容器 １１ 光源（半導体レーザ） １２ 光源用電源 １３ 光検出器 １４ 同軸コネクタ １５ 同軸ケーブル １６ オシロスコープ １７ 光サーキュレータ（光方向分離器） ２０ 基板 ２２ 入射光導波路 ２３ 出射光導波路 ２４ 位相シフト光導波路 ２５ 電極 ３０ 基板 ３１ 入出射光導波路 ３４ 位相シフト光導波路 ３５ 電極 ３６ 全反射膜
───────────────────────────────────────────────────── 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 13/20 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｋ
Claims (5)
- 【請求項１】 光導波路及び該光導波路の近傍に対をな
して形成された電極を有し、該電極間に印加される電圧
に依存して前記光導波路を通った光の強度を変化させる
光変調器と、該光変調器にそれぞれ一端を接続した入力
光ファイバ及び出力光ファイバと、前記入力光ファイバ
の他端に接続された光源と、前記出力光ファイバの他端
に接続され、該出力ファイバを通じて受光した光を電気
出力に変換して非対称計測器に伝送する光検出器と、一
端に検出端子を備え他端を前記電極に接続した一対の導
体とを含む計測器用プローブにおいて、 前記光変調器は、電気光学効果を有する一の基板上に独
立に複数形成され、前記電極は、前記光導波路内の光の
進行方向に沿って連なるように複数に分割され且つ互い
に容量結合された複数の分割電極で構成され、前記各光
変調器間で、前記分割電極の長さの合計が、相互に異な
ることを特徴とする計測器用プローブ。 - 【請求項２】 請求項１記載の計測器用プローブにおい
て、 前記各光変調器は、一の前記光源からの光を複数に分岐
して入射する構成であることを特徴とする計測器用プロ
ーブ。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の計測器用プ
ローブにおいて、 前記光検出器は、前記複数の光変調器の出力光を選択す
る光スイッチを具備していることを特徴とする計測器用
プローブ。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の内のいずれかに
記載の計測器用プローブにおいて、 前記各光変調器は、前記光導波路の一端において入射光
が反射されて前記入射光ファイバに戻るように構成さ
れ、前記入力光ファイバを前記出力光ファイバとして共
用し、且つ前記光源及び前記光検出器に前記光変調器の
入力光と出力光を分離する光方向性分離器を接続したこ
とを特徴とする計測器用プローブ。 - 【請求項５】 前記請求項１乃至請求項４の内のいずれ
かに記載の計測器用プローブにおいて、 前記光変調器は、非金属材料からなる容器に収容されて
いることを特徴とする計測器用プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7187393A JPH0933573A (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | 計測器用プローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7187393A JPH0933573A (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | 計測器用プローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933573A true JPH0933573A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16205247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7187393A Pending JPH0933573A (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | 計測器用プローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0933573A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019066337A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 株式会社精工技研 | 測定用プローブ |
| WO2021205911A1 (ja) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 株式会社精工技研 | 光電圧プローブ |
-
1995
- 1995-07-24 JP JP7187393A patent/JPH0933573A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019066337A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 株式会社精工技研 | 測定用プローブ |
| WO2021205911A1 (ja) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 株式会社精工技研 | 光電圧プローブ |
| US11994539B2 (en) | 2020-04-07 | 2024-05-28 | Seikoh Giken Co., Ltd. | Optical voltage probe |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040331 |