JPS6129643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ光のような超高速パルス光等
を光電変換してオツシロスコープ等で観測するの
に適した高速パルス光検出装置に関する。

（従来の技術） レーザ光のような超高速パルス光等を測定する
ために、レージ光を光電管で光電変換し、その出
力を同軸ケーブルを介してオツシロスコープ等に
接続して測定する方法が考えられる。

このとき同軸ケーブルの特性インピーダンス
と、オツシロスコープの入力インピーダンスが一
致しないときは、超高速パルス光が光電子放出陰
極に入射して生じたパルス信号の一部は、オツシ
ロスコープの入力端で反射し、同軸ケーブルを逆
行し光電子放出陰極と陽極に接続してある伝送線
路の入力端で反射し、再びオツシロスコープに入
力する。 この反射パルス波は、同軸ケーブルが
１ｍのとき、主パルス波から６〜10ナノ秒遅れ
る。

したがつて、10ナノ秒程度の時間幅のパルスを
測定するときは、主パルス波と反射パルス波が重
畳される。

（発明が解決しようとする問題点） 前述した装置においては、同軸ケーブルの特性
インピーダンスとオツシロスコープの入力インピ
ーダンスを一致するように設計すると前記反射を
無くすることができるはずである。

しかし、オツシロスコープの入力インピーダン
スには、10ピコフアラド程度の並列容量があり、
定格以上の高周波の含まれたパルス信号について
反射を避けることができない。

この反射波が光電管側に戻されると、光電管と
同軸ケーブルのインピーダンス不整合により、再
度同軸ケーブル側に戻される。

本発明の目的は、このようなインピーダンスの
不整合による問題を解決するために光電管と同軸
ケーブルを接続する立体回路による接続手段を設
け、この接続手段により、前述した再反射を防止
することができる高速パルス光検出装置を提供す
ることにある。

（問題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明による高速
パルス光検出装置は、金属性の円筒状の側管、前
記側管の一端面に形成された入射窓、前記側管の
他端面側で絶縁物で支持され一端面が前記側管内
で前記入射窓に対面させられている支持棒、前記
一端面に形成させられている光電子放出陰極、前
記入射窓と前記光電子放出陰極間に配置され前記
側管に接続されている光を透過する陽極からなる
光電管と、内周面が円筒状であり前記側管の外周
に近接して配置され極めて低い交流インピーダン
スで前記側管に結合され他方端が同軸コネクタの
外導体に接続される容器、前記支持棒を前記同軸
コネクタの内導体に接続する内導体棒、前記容器
と前記内導体棒間に設けられたインピーダンス整
合用の円板状の抵抗体からる光電管と同軸ケーブ
ルを接続する接続手段と、前記容器と側管間に接
続され前記陽極に前記光電子放出陰極よりも高い
電圧を発生させる電源から構成されている。

（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。

第１図は、本発明による高速パルス光検出装置
の実施例を示す略図であつて、光電管の部分を破
断して示してある。

円筒状のコバールの側管２の一端には、被測定
パルス光の入射窓を形成する円板状のガラス面板
３が封着されている。

円柱状のコバールの支持棒４の左端面には、光
電子放出陰極６が形成されている。

そして、この円柱状のコバールの支持棒４は円
筒状のコバールの側管２と中心軸を共通にして、
前記光電子放出陰極６が前記入射窓を形成する円
板状のガラス面板３に平行になるように前記円筒
状のコバールの側管２の腹部でガラス封着部材７
で支持されている。

入射窓を形成する面板３と光電子放出陰極６の
間に、光を透過する陽極を形成するメツシユ状の
陽極５が配置されている。

この陽極５と前記光電子放出陰極６が形成され
ている支持棒４間の容量は、後述する側管２と金
属容器間の容量よりは極めて小さく、電源電圧の
大部分はこの陽極５と前記光電子放出陰極６間に
現れて、光電子加速電界を形成する。

なお、コバールの側管２の内側空間は真空に保
たれている。

そして、前記構成は前記ガラス面板３を介して
前記光電子放出陰極６に入射した光によつて発生
した電子を前記メツシユ状の陽極５により捕集す
るバイプレーナ形（光電子放出陰極６とメツシユ
状の陽５の２平面が近接して平行に設けられた形
式）の光電管を形成することになる。

前記コバールの側管２の外周に円筒状の金属容
器８が極めて近接し、かつ接触しない状態で配置
されている。

金属容器８、金属容器８の右端部１０、支持棒
４の延出部、支持棒４の右端部（内導体棒）１
１、同軸ケーブルコネクタ１２よりに設けられて
いる抵抗体９により光電管と同軸ケーブルとの同
軸伝送路形の接続手段が形成されている。

金属容器８の右端部１０は同軸ケーブルのコネ
クタ１２の外導体に、支持棒の右端部（内導体
棒）１１は同軸ケーブルのコネクタ１２の内導体
に接続される。

接続手段の前記抵抗体より左側の特性インピー
ダンスをＲ、円板状の抵抗体９の抵抗値を２Ｒ、
同軸ケーブル１３の特性インピーダンス２Ｒ、オ
ツシロスコープ１４の入力インピーダンス２Ｒと
すれば、光電管から見たインピーダンスはＲ、同
軸ケーブルからみたインピーダンスは２Ｒとな
り、インピーダンス整合の条件が成立する。

同軸ケーブル１３の他端は、オツシロスコープ
１４の入力端に接続してある。

同軸ケーブル１３の特性インピーダンスおよび
オツシロスコープ１４の入力インピーダンスは２
Ｒである。

使用状態において、陽極５と金属容器８の間に
数千ボルトの直流電源１５を接続する。

これにより、側管２と金属容器８とで形成され
たコンデンサの電荷が蓄積され、直流的には陰極
６に対してて陽極５が数千ボルト高くなり、光電
子の加速電界が形成される。

交流的には側管２と金属容器８は同電位で、こ
れ等は、支持棒４を中心導体とする同軸伝送線路
の外導体を形成する。この同軸伝送線路の特性イ
ンピーダンスはＲである。

超高速パルス光がガラス面板３およびメツシユ
状の陽極５を通過して、光電子放出陰極６に入射
すると、陰極６から光電子が放出される。

光電子は、メツシユ状の陽極５に捕集される。

これにより、側管２と支持棒４で構成されるイ
ンピーダンスＲの信号発生側の伝送線路の開放端
に、前記超高速パルス光に対応する超高速電気パ
ルス信号が発生する。

このとき、陰極６と陽極５は、極めて近接した
平行平面であり、直流電源１５から高電圧が加え
られ、かつ、側管２と金属容器８間に形成されて
いるコンデンサには十分な電荷が蓄積されている
から、加速電界に変動はなく、超高速パルス光
は、歪なく電気パルス信号として同軸に供給され
る。

このパルス信号は、前記側管２と金属容器８を
外導体として支持棒４を中心導体とする特性イン
ピーダンスＲの同軸伝送線路から外導体１０と内
導体１１からなる特性インピーダンス２Ｒの同軸
伝送線路と抵抗２Ｒの抵抗体９の接続点に供給さ
れる。

このとき光電管側の同軸伝送線路（特性インピ
ーダンスＲ）から前記接続点を見たときのインピ
ーダンスは、外導体１０と内導体１１からなる線
路と抵抗体９からなる並列回路の入力インピーダ
ンスであるから抵抗はＲとなる。

したがつて、これらの接続点で、電気パルスの
反射は生じない。

さらに電気パルスは反射を生ずることなく、オ
ツシロスコープ１４に入力される。

前述したように、オツシロスコープ１４の入力
端子には、例えば、10ピコフアラド程度の並列容
量が不可避的に存在する。

そのため広帯域に高い周波数成分をもつ信号パ
ルスは一部必然的に反射される。

そして、この反射パルスは、特性インピーダンス
２Ｒの同軸ケーブル１３を逆方向に伝送される
が、抵抗体９によつて吸収されるか、極めて大き
い減衰を受けるから、抵抗体９の接続点で再び反
射されてオツシロスコープ１４に入射される量は
極めて小さく無視できる量となる。

そのため仮にオツシロスコープに最初に入力し
た本来のパルスに重畳されても、本来のパルスの
波形を変形させるような影響を与えない。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明による高速
パルス光検出装置は、光電管をバイプレーナ形の
光電管とし、さらに光電管自体の構造とさらにこ
れに低いインピーダンスで結合される容器を支持
棒との関連において同軸伝送路としている。

したがつて、高い周波数成分を含む信号の取り
出しが容易になる。

また、この同軸伝送路と同軸ケーブルのインピ
ーダンス整合は容易でないが、前記導電性容器と
前記支持棒の前記光電管からの延出部を円板状の
抵抗体で接続してあるから、反射を少なく信号を
伝送することが可能となる。

また、この構成により測定器と同軸ケーブルの
結合部において避けることができない反射の、再
反射を減衰させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による高速パルス光検出装置
の実施例を示す略図であつて、光電管の部分を破
断して示してある。 ２……円筒状のコバールの側管、３……円板状
のガラス面板、４……円柱状のコバールの支持
棒、５……メツシユ状の陽極、６……光電子放出
陰極、７……ガラス封着部材、８……金属容器、
９……円板状の抵抗体、１０……同軸伝送路を形
成する円錐状の外導体、１１……同軸伝送路を形
成する円錐状の内導体、１２……同軸コネクタ、
１３……同軸ケーブル、１４……オツシロスコー
プ（測定器）、１５……直流電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光電管と測定器を同軸ケーブルで接続して高
   速パルス光を検出する高速パルス光検出装置にお
   いて、金属性の円筒状の側管、前記側管の一端面
   に形成された入射窓、前記側管の他端面側で絶縁
   物で支持され一端面が前記側管内で前記入射窓に
   対面させられている支持棒、前記一端面に形成さ
   せられている光電子放出陰極、前記入射窓と前記
   光電子放出陰極間に配置され前記側管に接続され
   ている光を透過する陽極からなる光電管と、内周
   面が円筒状であり前記側管の外周に近接して配置
   され極めて低い交流インピーダンスで前記側管に
   結合され他方端が同軸コネクタの外導体に接続さ
   れる容器、前記支持棒を前記同軸コネクタの内導
   体に接続する内導体棒、前記容器と前記内導体棒
   間に設けられたインピーダンス整合用の円板状の
   抵抗体からなる光電管と同軸ケーブルを接続する
   接続手段と、前記容器と側管間に接続され前記陽
   極に前記光電子放出陰極よりも高い電圧を発生さ
   せる電源から構成したことを特徴とする高速パル
   ス光検出装置。 ２ 前記陽極はメツシユ状の電極である特許請求
   の範囲第１項記載の高速パルス光検出装置。 ３ 前記測定器はブラウン管オシツロスコープで
   ある特許請求の範囲第１項記載の高速パルス光検
   出装置。