JPS63300971A - 電圧検出装置 - Google Patents
電圧検出装置Info
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- JPS63300971A JPS63300971A JP62137317A JP13731787A JPS63300971A JP S63300971 A JPS63300971 A JP S63300971A JP 62137317 A JP62137317 A JP 62137317A JP 13731787 A JP13731787 A JP 13731787A JP S63300971 A JPS63300971 A JP S63300971A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
- G01R15/242—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption based on the Pockels effect, i.e. linear electro-optic effect
-
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- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/07—Non contact-making probes
- G01R1/071—Non contact-making probes containing electro-optic elements
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被測定物、例えば電気回路等の所定部分の電
圧を検出するための電圧検出装置に関し、特に被測定物
の所定部分の電圧によって光の偏光状態が変化すること
を利用して電圧を検出する型式の電圧検出装置に関する
。
圧を検出するための電圧検出装置に関し、特に被測定物
の所定部分の電圧によって光の偏光状態が変化すること
を利用して電圧を検出する型式の電圧検出装置に関する
。
従来、電気回路などの被測定物の所定部分の電圧を検出
するのに、種々の電圧検出装置が用いられる。この種の
電圧検出装置としては被測定物の所定部分にプローブを
接触させて、その部分の電圧を検出する型式のもの、あ
るいはプローブを接触させずに所定部分に電子ビームを
入射させることにより所定部分の電圧を検出する型式の
ものなどが知られている。
するのに、種々の電圧検出装置が用いられる。この種の
電圧検出装置としては被測定物の所定部分にプローブを
接触させて、その部分の電圧を検出する型式のもの、あ
るいはプローブを接触させずに所定部分に電子ビームを
入射させることにより所定部分の電圧を検出する型式の
ものなどが知られている。
ところで、当業者間には、構造が複雑でかつ小型の集積
回路のような被測定物の微細な部分の高速に変化する電
圧を、微細な部分の状態に影響を与えず精度良く検出し
たいという強い要望がある。
回路のような被測定物の微細な部分の高速に変化する電
圧を、微細な部分の状態に影響を与えず精度良く検出し
たいという強い要望がある。
しかしながら、プローブを被測定物の所定部分に接触さ
せる型式の電圧検出装置では、集積回路等の微細部分に
プローブを直接接触させることが容易でなく、またプロ
ーブを接触させることができなとしても、その電圧情報
だけに基づき4A積回路の動作を適確に解析するのは困
難であった。さらにグローブを接触させることにより集
積回路内の動作状態が変化するという問題があった。
せる型式の電圧検出装置では、集積回路等の微細部分に
プローブを直接接触させることが容易でなく、またプロ
ーブを接触させることができなとしても、その電圧情報
だけに基づき4A積回路の動作を適確に解析するのは困
難であった。さらにグローブを接触させることにより集
積回路内の動作状態が変化するという問題があった。
また電子ビームを用いる型式の電圧検出装置では、プロ
ーブを被測定物に接触させずに電圧を検出することがで
きるものの、測定されるべき部分が真空中に置かれかつ
露出されているものに限られ、また電子ビームにより測
定されるべき部分を損傷するという問題があった。
ーブを被測定物に接触させずに電圧を検出することがで
きるものの、測定されるべき部分が真空中に置かれかつ
露出されているものに限られ、また電子ビームにより測
定されるべき部分を損傷するという問題があった。
さらに従来の電圧検出装置では、検出器の動作速度が高
速の電圧変化に追従できず、集積回路等の高速に変化す
る電圧を精度良く検出することができないという問題が
あった。
速の電圧変化に追従できず、集積回路等の高速に変化す
る電圧を精度良く検出することができないという問題が
あった。
このような問題点を解決するために、特願昭61−28
0498号に記載されているような被測定物の所定部分
の電圧によって光ビームの偏光状態が変化することを利
用して電圧を検出する型式の電圧検出装置が開発された
。
0498号に記載されているような被測定物の所定部分
の電圧によって光ビームの偏光状態が変化することを利
用して電圧を検出する型式の電圧検出装置が開発された
。
第5図は、光ビームの偏光状態が被測定物の所定部分の
電圧によって変化することを利用して被測定物の電圧を
検出する型式の電圧検出装置の構成図である。
電圧によって変化することを利用して被測定物の電圧を
検出する型式の電圧検出装置の構成図である。
第5図において電圧検出装置50は、光ファイバ51の
接続されている光プローブ52と、レーザダイオードか
らなる光源53と、光源53から出力される光ビームの
うちで所定の偏光成分をもつ光ビームだけを通過させる
偏光子54と、偏光子54からの光ビームを分割し一方
を入射光として光プローブ52に向かわせ、他方を入射
光として光電変換素子55に入射させるビームスプリッ
タ56と、ビームスプリッタ56からの入射光を光プロ
ーブ52に向かわせる一方、光プローブ52からの出射
光を検光子57.光電変換素子58に入射させるビーム
スプリッタラつと、ビームスプリッタ59と光ファイバ
51との間にあるコリメータ60と、光電変換素子55
.58からの光電変換された電気信号を比較する比較回
路61とから構成されている。
接続されている光プローブ52と、レーザダイオードか
らなる光源53と、光源53から出力される光ビームの
うちで所定の偏光成分をもつ光ビームだけを通過させる
偏光子54と、偏光子54からの光ビームを分割し一方
を入射光として光プローブ52に向かわせ、他方を入射
光として光電変換素子55に入射させるビームスプリッ
タ56と、ビームスプリッタ56からの入射光を光プロ
ーブ52に向かわせる一方、光プローブ52からの出射
光を検光子57.光電変換素子58に入射させるビーム
スプリッタラつと、ビームスプリッタ59と光ファイバ
51との間にあるコリメータ60と、光電変換素子55
.58からの光電変換された電気信号を比較する比較回
路61とから構成されている。
光プローブ52には、電気光学材料62、例えば光学的
−軸性結晶のタンタル酸リチウム(LiTaO3)が収
容されており、電気光学材料62の先端部63は、截頭
円錐形状に加工されている。光プローブ52の外周部に
は、導電性電極64が設けられ、また先端部63には金
属薄膜65が被着されている。
−軸性結晶のタンタル酸リチウム(LiTaO3)が収
容されており、電気光学材料62の先端部63は、截頭
円錐形状に加工されている。光プローブ52の外周部に
は、導電性電極64が設けられ、また先端部63には金
属薄膜65が被着されている。
このような構成の電圧検出装置50では、検出に際して
、光プローブ52の外周部に設けられた導電性電極64
を例えば接地電位に保持しておく。
、光プローブ52の外周部に設けられた導電性電極64
を例えば接地電位に保持しておく。
次いで、光プローブ52の先端部63を被測定物、例え
ば集積回路(図示せず)に接近させる。これにより、光
プローブ52の先端部63に被着されている金属薄膜6
5の電位は、被測定物の所定の電圧により所定の電位と
なり、金属薄膜65の電位と導電性電極64の接地電位
との電位差により、電気光学材料62の先端部63の屈
折率が変化する。より詳しくは、光学的−軸性結晶など
において、光軸と垂直な平面内における常光と異常光と
の屈折率の差が変化する。
ば集積回路(図示せず)に接近させる。これにより、光
プローブ52の先端部63に被着されている金属薄膜6
5の電位は、被測定物の所定の電圧により所定の電位と
なり、金属薄膜65の電位と導電性電極64の接地電位
との電位差により、電気光学材料62の先端部63の屈
折率が変化する。より詳しくは、光学的−軸性結晶など
において、光軸と垂直な平面内における常光と異常光と
の屈折率の差が変化する。
光源53から出力された光ビームは、偏光子54により
所定の偏光成分の強度Iの光ビームとなって、ビームス
プリッタ56,59.コリメータ60.光ファイバ51
を介して光プローブ52の電気光学材料62に入射する
。なおビームスプリッタ56により分割された参照光の
強度はl/2となり、ビームスプリッタ56.59によ
り分割されて電気光学材料62に入射する入射光の強度
はl/4となっている。電気光学材料62の先端部63
の屈折率は上述のように金属薄膜の電位により変化する
ので、電気光学材料62に入射した入射光は先端部63
のところでその偏光状態が屈折率変化に依存して変化し
、金属薄膜65に達し、金属薄膜65で反射され、電気
光学材料62から出射光として再び光ファイバ51に案
内される。電気光学材料62の先端部63の長さをρと
すると、入射光の偏光状態は電圧による常光と異常光と
の屈折率差および長さ2j!に比例して変化する。光フ
ァイバ51に戻された出射光は、コリメータ60.ビー
ムスプリッタ59を介して検光子57に入射する。なお
検光子57に入射する出射光の強度は、ビームスプリッ
タ59によりl/8となっている。検光子57が例えば
偏光子54の偏光成分と直交する偏光成分の光ビームだ
けを通過させるように構成されているとすると、偏光状
態が変化して検光子57に入射する強度1/8の出射光
は、検光子57により、強度が(l/8)cos[(π
/2)V/Vo)となって光電変換素子58に加わるこ
とになる。なお、■は被測定物の所定部分の電圧、Vo
は半波長電圧である。
所定の偏光成分の強度Iの光ビームとなって、ビームス
プリッタ56,59.コリメータ60.光ファイバ51
を介して光プローブ52の電気光学材料62に入射する
。なおビームスプリッタ56により分割された参照光の
強度はl/2となり、ビームスプリッタ56.59によ
り分割されて電気光学材料62に入射する入射光の強度
はl/4となっている。電気光学材料62の先端部63
の屈折率は上述のように金属薄膜の電位により変化する
ので、電気光学材料62に入射した入射光は先端部63
のところでその偏光状態が屈折率変化に依存して変化し
、金属薄膜65に達し、金属薄膜65で反射され、電気
光学材料62から出射光として再び光ファイバ51に案
内される。電気光学材料62の先端部63の長さをρと
すると、入射光の偏光状態は電圧による常光と異常光と
の屈折率差および長さ2j!に比例して変化する。光フ
ァイバ51に戻された出射光は、コリメータ60.ビー
ムスプリッタ59を介して検光子57に入射する。なお
検光子57に入射する出射光の強度は、ビームスプリッ
タ59によりl/8となっている。検光子57が例えば
偏光子54の偏光成分と直交する偏光成分の光ビームだ
けを通過させるように構成されているとすると、偏光状
態が変化して検光子57に入射する強度1/8の出射光
は、検光子57により、強度が(l/8)cos[(π
/2)V/Vo)となって光電変換素子58に加わるこ
とになる。なお、■は被測定物の所定部分の電圧、Vo
は半波長電圧である。
比較回路61では、光電変換素子55において光電変換
された参照先の強度I/2と、光電変換素子58におい
て光電変換された出射光の強度(l/8)cos
((π/2)V/Vo〕とが比較される。
された参照先の強度I/2と、光電変換素子58におい
て光電変換された出射光の強度(l/8)cos
((π/2)V/Vo〕とが比較される。
出射光の強度(l/8)cos2 ((π/2)■/v
o〕は、光プローブ52の先端部63に被着された金属
薄膜65の電位変化による電気光学材料62の先端部6
3の屈折率の変化によって変わるので、これに基づいて
金属薄膜65の電位ずなわち被測定物、例えば集積回路
の所定部分の電圧を検出することができる。
o〕は、光プローブ52の先端部63に被着された金属
薄膜65の電位変化による電気光学材料62の先端部6
3の屈折率の変化によって変わるので、これに基づいて
金属薄膜65の電位ずなわち被測定物、例えば集積回路
の所定部分の電圧を検出することができる。
このように第5図に示す電圧検出装置50では、光プロ
ーブ52の先端部63を被測定物に接近させることによ
り生ずる電気光学材料62の先端部63の屈折率変化に
基づき、被測定物の所定部分の電圧を検出するようにし
ているので、特に接触させることが困難で、また接触さ
せることにより被測定電圧に影響を与えるような集積回
路の微細部分などの電圧を、光プローブ52を接触させ
ることなく検出することができる。
ーブ52の先端部63を被測定物に接近させることによ
り生ずる電気光学材料62の先端部63の屈折率変化に
基づき、被測定物の所定部分の電圧を検出するようにし
ているので、特に接触させることが困難で、また接触さ
せることにより被測定電圧に影響を与えるような集積回
路の微細部分などの電圧を、光プローブ52を接触させ
ることなく検出することができる。
しかしながら、第5図に示す電圧検出装置50では、偏
光子54からの光ビームすなわち入射光の偏光状態は、
光ファイバ51を通過することにより、光フアイバ51
内で変化し、偏光子54によって抽出された直線偏光成
分以外の偏光成分の混在した状態で電気光学材料62に
入射することになる。また、同様にして電気光学材料6
2を透過し金属薄膜65で反射され電気光学材料62か
ら出射された出射光の偏光状態は、光ファイバ51を通
過することにより光フアイバ51内で変形されて検出に
際して望ましくない偏光成分を生じて検光子57に到達
することになる。
光子54からの光ビームすなわち入射光の偏光状態は、
光ファイバ51を通過することにより、光フアイバ51
内で変化し、偏光子54によって抽出された直線偏光成
分以外の偏光成分の混在した状態で電気光学材料62に
入射することになる。また、同様にして電気光学材料6
2を透過し金属薄膜65で反射され電気光学材料62か
ら出射された出射光の偏光状態は、光ファイバ51を通
過することにより光フアイバ51内で変形されて検出に
際して望ましくない偏光成分を生じて検光子57に到達
することになる。
このために、検光子57、光電変換索子58において光
プローブ52の電気光学材料62内での偏光状態の変化
だけに依存した偏光成分を抽出することが難しくなり、
検出精度を低下させるという問題があった。
プローブ52の電気光学材料62内での偏光状態の変化
だけに依存した偏光成分を抽出することが難しくなり、
検出精度を低下させるという問題があった。
本発明は、光プローブの電気光学材料内での偏光状態の
変化だけに依存した偏光成分を抽出することの可能な電
圧検出装置を提供することを目的としている。
変化だけに依存した偏光成分を抽出することの可能な電
圧検出装置を提供することを目的としている。
本発明は、被測定物の所定部分の電圧によって屈折率が
変化する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装置にお
いて、光ビームを出力する光源と、該光源からの光ビー
ムを案内する案内手段と、案内手段からの光ビームから
所定の偏光成分をもつ光ビームだけを抽出し参照光と前
記電気光学材料への入射光とに分割する一方、前記電気
光学材料からの出射光を分割して所定の偏光成分の出射
光だけを抽出する分割抽出手段と、該分割抽出手段によ
って分割された参照光の強度と抽出された出射光との強
度とに基づき被測定物の電圧を検出する検出手段とを備
えていることを特徴とする電圧検出装置によって、上記
従来技術の問題点を改善しようとするものである。
変化する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装置にお
いて、光ビームを出力する光源と、該光源からの光ビー
ムを案内する案内手段と、案内手段からの光ビームから
所定の偏光成分をもつ光ビームだけを抽出し参照光と前
記電気光学材料への入射光とに分割する一方、前記電気
光学材料からの出射光を分割して所定の偏光成分の出射
光だけを抽出する分割抽出手段と、該分割抽出手段によ
って分割された参照光の強度と抽出された出射光との強
度とに基づき被測定物の電圧を検出する検出手段とを備
えていることを特徴とする電圧検出装置によって、上記
従来技術の問題点を改善しようとするものである。
〔作用〕
本発明では光源から出力された光ビームを案内手段を介
して分割抽出手段に入射させる6分割抽出手段では、案
内手段からの光ビームから所定の偏光成分をもつ光ビー
ムだけを抽出して参照光と電気光学材料への入射光とに
分割する0分割抽出手段により分割された入射光は、電
気光学材料に入射する。このときに、分割抽出手段によ
り抽出された所定の偏光成分をもつ光ビームは、案内手
段、例えば光ファイバを介さずに入射光として電気光学
材料に入射するので、電気光学材料に入射する際の偏光
状態は、分割抽出手段において抽出された時点の偏光状
態とほぼ同じ状態となっている。電気光学材料に入射し
た入射光は、被測定物の所定部分の電圧により屈折率の
変化した電気光学材料内を進み、反射され、電気光学材
料から出射光として出力される。なお、電気光学材料か
ら出力される出射光は、屈折率の変化した電気光学材料
によりその偏光状態が変化している。電気光学材料から
の出射光は、案内手段、例えば光ファイバを介さずに分
割抽出手段に入射するので、分割抽出手段に入射する出
射光の偏光状態は、電気光学材料から出力された時点の
偏光状態とほぼ同じになっている。
して分割抽出手段に入射させる6分割抽出手段では、案
内手段からの光ビームから所定の偏光成分をもつ光ビー
ムだけを抽出して参照光と電気光学材料への入射光とに
分割する0分割抽出手段により分割された入射光は、電
気光学材料に入射する。このときに、分割抽出手段によ
り抽出された所定の偏光成分をもつ光ビームは、案内手
段、例えば光ファイバを介さずに入射光として電気光学
材料に入射するので、電気光学材料に入射する際の偏光
状態は、分割抽出手段において抽出された時点の偏光状
態とほぼ同じ状態となっている。電気光学材料に入射し
た入射光は、被測定物の所定部分の電圧により屈折率の
変化した電気光学材料内を進み、反射され、電気光学材
料から出射光として出力される。なお、電気光学材料か
ら出力される出射光は、屈折率の変化した電気光学材料
によりその偏光状態が変化している。電気光学材料から
の出射光は、案内手段、例えば光ファイバを介さずに分
割抽出手段に入射するので、分割抽出手段に入射する出
射光の偏光状態は、電気光学材料から出力された時点の
偏光状態とほぼ同じになっている。
これにより、分割抽出手段から電気光学材料に入射する
入射光の偏光状態と電気光学材料から分割抽出手段に入
射する出射光の偏光状態との差は、電気光学材料内での
偏光状態の変化量とほぼ正確に一致する。この偏光状態
の変化量は、被測定物の所定部分の電圧の大きさを反映
しているので、分割抽出手段において、出射光のうち所
定の偏光成分のものを抽出してこの出射光の強度を求め
、さらに参照光の強度を求めて、これら出射光の強度と
参照光の強度とを検出手段に加えることで、被測定物の
所定部分の電圧を検出することができる。なお光源とし
てパルス幅の非常に雉かい光ビームを出力するレーザダ
イオードなどを用い検出手段に光電変換素子を用いて、
被測定物の高速な電圧変化を非常に短かい時間幅でサン
プリングするかあるいは光源として直流光源を用い検出
手段にストリークカメラなどの高速応答検出器を用いて
被測定物の高速な電圧変化を非常に高い時間分解能で測
定することにより、高速な電圧変化をも精度良く検出す
ることが可能となる。
入射光の偏光状態と電気光学材料から分割抽出手段に入
射する出射光の偏光状態との差は、電気光学材料内での
偏光状態の変化量とほぼ正確に一致する。この偏光状態
の変化量は、被測定物の所定部分の電圧の大きさを反映
しているので、分割抽出手段において、出射光のうち所
定の偏光成分のものを抽出してこの出射光の強度を求め
、さらに参照光の強度を求めて、これら出射光の強度と
参照光の強度とを検出手段に加えることで、被測定物の
所定部分の電圧を検出することができる。なお光源とし
てパルス幅の非常に雉かい光ビームを出力するレーザダ
イオードなどを用い検出手段に光電変換素子を用いて、
被測定物の高速な電圧変化を非常に短かい時間幅でサン
プリングするかあるいは光源として直流光源を用い検出
手段にストリークカメラなどの高速応答検出器を用いて
被測定物の高速な電圧変化を非常に高い時間分解能で測
定することにより、高速な電圧変化をも精度良く検出す
ることが可能となる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の電圧検出装置の実施例の構成図である
。
。
第1図の電圧検出装置1では、光プローブ2内に、コリ
メータ3と、集光レンズ4.5と、コリメータ3からの
光ビームから所定の偏光成分をもつ光ビームだけを抽出
する偏光子6と、偏光子6からの偏光された光ビームを
分割し入射光として電気光学材料62に向かわせる一方
、参照光として集光レンズ4に向かわせるビームスプリ
ッタ7と、電気光学材料62からの出射光を分割するビ
ームスプリッタ8と、ビームスプリッタ8によって分割
された出射光の所定の偏光成分だけを抽出しこれを集光
レンズ5に入射させる検光子9とがさらに実装されてい
る。
メータ3と、集光レンズ4.5と、コリメータ3からの
光ビームから所定の偏光成分をもつ光ビームだけを抽出
する偏光子6と、偏光子6からの偏光された光ビームを
分割し入射光として電気光学材料62に向かわせる一方
、参照光として集光レンズ4に向かわせるビームスプリ
ッタ7と、電気光学材料62からの出射光を分割するビ
ームスプリッタ8と、ビームスプリッタ8によって分割
された出射光の所定の偏光成分だけを抽出しこれを集光
レンズ5に入射させる検光子9とがさらに実装されてい
る。
光プローブ2内のコリメータ3は、光源53から集光レ
ンズ10.光ファイバ13を介しての光ビームを平行ビ
ームとして偏光子6に導く、また光プローブ2内の集光
レンズ4,5からの参照光、出射光はそれぞれ、光ファ
イバ14.15を介してストリークカメラ11のスリッ
ト41に入射するようになっている。
ンズ10.光ファイバ13を介しての光ビームを平行ビ
ームとして偏光子6に導く、また光プローブ2内の集光
レンズ4,5からの参照光、出射光はそれぞれ、光ファ
イバ14.15を介してストリークカメラ11のスリッ
ト41に入射するようになっている。
ストリークカメラ11は、第2図に示すように、光ファ
イバ14.15からの参照光、出射光が入射するスリッ
ト41と、スリット41を介しての参照光、出射光が入
射するレンズ42と、レンズ42により集光された参照
光、出射光が入射する光電面43と、光電面43により
光電変換された電子ビームを横方向に偏向させる偏向電
極44と、偏向された電子ビームを増倍するマイクロチ
ャンネルプレー1・45と、マイクロチャンネルプレー
ト45からの電子ビームが入射する螢光面46とを備え
ている。なお第2図では、マイクロチャンネルプレート
45と螢光面46とが分離されて示されているが、これ
らは通常互いに接合したものとなっている。またレンズ
42は円筒形状に示されているが、通常は円筒形のもの
とはなワていない、このようなストリークカメラ11の
偏向電極44には電気トリガ信号TRに同期した鋸歯状
電圧が増幅器12を介して加わり、これにより、光電面
43に時系列で入射する参照光、出射光を螢光面46上
で横方向に掃引することができる。これにより、横方向
すなわち掃引方向を時間軸として、螢光面46上で被測
定物の所定部分の電圧変化を一次元の光強度分布FGと
して検出することができる。なおストリークカメラ11
には、シンクロスキャンストリークカメラ、サンプリン
グストリーク管を用いたスI・リークカメラ、二重掃引
ストリークカメラ、シンクロナスブランキングユニット
を付加したシンクロスキャンストリークカメラなどがあ
る。このようなストリークカメラ11を用いることによ
り、被測定物の電圧が周期的に変化しないような場合、
例えば1トーパルス電圧などをも精度良く検出すること
が可能となる。
イバ14.15からの参照光、出射光が入射するスリッ
ト41と、スリット41を介しての参照光、出射光が入
射するレンズ42と、レンズ42により集光された参照
光、出射光が入射する光電面43と、光電面43により
光電変換された電子ビームを横方向に偏向させる偏向電
極44と、偏向された電子ビームを増倍するマイクロチ
ャンネルプレー1・45と、マイクロチャンネルプレー
ト45からの電子ビームが入射する螢光面46とを備え
ている。なお第2図では、マイクロチャンネルプレート
45と螢光面46とが分離されて示されているが、これ
らは通常互いに接合したものとなっている。またレンズ
42は円筒形状に示されているが、通常は円筒形のもの
とはなワていない、このようなストリークカメラ11の
偏向電極44には電気トリガ信号TRに同期した鋸歯状
電圧が増幅器12を介して加わり、これにより、光電面
43に時系列で入射する参照光、出射光を螢光面46上
で横方向に掃引することができる。これにより、横方向
すなわち掃引方向を時間軸として、螢光面46上で被測
定物の所定部分の電圧変化を一次元の光強度分布FGと
して検出することができる。なおストリークカメラ11
には、シンクロスキャンストリークカメラ、サンプリン
グストリーク管を用いたスI・リークカメラ、二重掃引
ストリークカメラ、シンクロナスブランキングユニット
を付加したシンクロスキャンストリークカメラなどがあ
る。このようなストリークカメラ11を用いることによ
り、被測定物の電圧が周期的に変化しないような場合、
例えば1トーパルス電圧などをも精度良く検出すること
が可能となる。
このような構成の電圧検出装置1では、レーザダイオー
ドなどの直流光源53からの光ビームは、集光レンズ1
0、光ファイバ13を介して光プローブ2内のコリメー
タ3に入射する。コリメータ3に入射した光ビームは、
さらに光プローブ2内の偏光子6により所定の偏光成分
だけの強度Iの光ビームが抽出されてビームスプリッタ
7に入射する。ビームスプリッタ7では、前述のビーム
スプリッタ56と同様にして、光ビームを分割して、一
方を参照光として集光レンズ4に向かわせ、他方を入射
光としてビームスプリッタ8に向かわせる。なお、この
とき参照光の強度はI/2となる。
ドなどの直流光源53からの光ビームは、集光レンズ1
0、光ファイバ13を介して光プローブ2内のコリメー
タ3に入射する。コリメータ3に入射した光ビームは、
さらに光プローブ2内の偏光子6により所定の偏光成分
だけの強度Iの光ビームが抽出されてビームスプリッタ
7に入射する。ビームスプリッタ7では、前述のビーム
スプリッタ56と同様にして、光ビームを分割して、一
方を参照光として集光レンズ4に向かわせ、他方を入射
光としてビームスプリッタ8に向かわせる。なお、この
とき参照光の強度はI/2となる。
集光レンズ4では、参照光を光ファイバ14を介してス
トリークカメラ11に入射させ、ビームスプリッタ8で
は、入射光を電気光学材料62に入射させる。
トリークカメラ11に入射させ、ビームスプリッタ8で
は、入射光を電気光学材料62に入射させる。
ところで、この実施例では、偏光子6からの光ビームは
、ビームスプリッタ7.8から光ファイバを介さずに直
接電気光学材料62に入射するので、電気光学材料62
に入射する際の偏光状態は偏光子6から出力される時点
での偏光状態を維持している。
、ビームスプリッタ7.8から光ファイバを介さずに直
接電気光学材料62に入射するので、電気光学材料62
に入射する際の偏光状態は偏光子6から出力される時点
での偏光状態を維持している。
電気光学材料62に入射した入射光は、前述のように、
先端部63のところで金属薄膜65と導電性電極64と
の電位差により、その偏光状態が変化して金属薄膜65
に達し、金属薄膜65で反射されさらに偏光状態が変化
して出射光として再びビームスプリッタ8に戻る。ビー
ムスプリッタ8では出射光を分割して検光子9に入射さ
せる。
先端部63のところで金属薄膜65と導電性電極64と
の電位差により、その偏光状態が変化して金属薄膜65
に達し、金属薄膜65で反射されさらに偏光状態が変化
して出射光として再びビームスプリッタ8に戻る。ビー
ムスプリッタ8では出射光を分割して検光子9に入射さ
せる。
ここで、ビームスプリッタ8からの出射光は、光ファイ
バを介さずに直接、検光子9に入射するので、検光子9
に入射する際の偏光状態は、電気光学材料62から出力
される時点での偏光状態を維持している。検光子9では
、電気光学材料62により偏光状態の変化した出射光か
ら所定の偏光成分だけ抽出して集光レンズ5から光ファ
イバ15を介してストリークカメラ11に入射させる。
バを介さずに直接、検光子9に入射するので、検光子9
に入射する際の偏光状態は、電気光学材料62から出力
される時点での偏光状態を維持している。検光子9では
、電気光学材料62により偏光状態の変化した出射光か
ら所定の偏光成分だけ抽出して集光レンズ5から光ファ
イバ15を介してストリークカメラ11に入射させる。
すなわち、検光子9が例えば偏光子6により抽出される
偏光成分と直交した偏光成分の光ビームだけを通過させ
るように構成されているとすると、検光子9から取出さ
れる出射光の強度は、CI/8)・ 2 sin ((π/2)V/V□)となる。
偏光成分と直交した偏光成分の光ビームだけを通過させ
るように構成されているとすると、検光子9から取出さ
れる出射光の強度は、CI/8)・ 2 sin ((π/2)V/V□)となる。
上述の説明からもわかるように、本実施例では、光ファ
イバ13は、光源53からの光ビームの強度を偏光子6
に伝達するためのものであり、また光ファイバ14.1
5はそれぞれ、参照光の強度、反射光の強度をストリー
クカメラ11に伝達するためのものであり、これらの光
ファイバ13゜14.15は偏光状態に関する情報を伝
達するものではないので、ストリークカメラ11では電
気光学材料62内での偏光状態の変化に基づく電圧を忠
実に検出することができる。
イバ13は、光源53からの光ビームの強度を偏光子6
に伝達するためのものであり、また光ファイバ14.1
5はそれぞれ、参照光の強度、反射光の強度をストリー
クカメラ11に伝達するためのものであり、これらの光
ファイバ13゜14.15は偏光状態に関する情報を伝
達するものではないので、ストリークカメラ11では電
気光学材料62内での偏光状態の変化に基づく電圧を忠
実に検出することができる。
すなわち、偏光子6からの入射光は、その偏光状態が変
わることなく電気光学材料62に入射し、また電気光学
材料62からの出射光は、その(i光状態が変わること
なく検光子9に入射するので、電気光学材料62内での
偏光状態の変化だけに依存した偏光成分を抽出すること
ができて、被測定物の電圧を精度良く検出することがで
きる。
わることなく電気光学材料62に入射し、また電気光学
材料62からの出射光は、その(i光状態が変わること
なく検光子9に入射するので、電気光学材料62内での
偏光状態の変化だけに依存した偏光成分を抽出すること
ができて、被測定物の電圧を精度良く検出することがで
きる。
ところで、第1図に示す電圧検出装置1では、参照光お
よび出射光を取出すのに2つのビームスプリッタ7.8
をそれぞれ用いていた。このために、検光子9に入射す
る出射光の強度は、参照光の強度の約174と微弱なも
のとなり、被測定物の電圧を一層精度良く検出するには
限界があった。
よび出射光を取出すのに2つのビームスプリッタ7.8
をそれぞれ用いていた。このために、検光子9に入射す
る出射光の強度は、参照光の強度の約174と微弱なも
のとなり、被測定物の電圧を一層精度良く検出するには
限界があった。
第3図は、第1図の電圧検出装置の変形例を示す図であ
る。
る。
第3図の電圧検出装置20では、光プローブ21内に1
つのビームスプリッタ22だけが設けられている。この
ビームスプリッタ22は、偏光子6からの所定の(日光
成分をもつ光ビームを参照光と入射光とに分割する一方
、電気光学材料62からの出射光を検光子9に入射させ
るようになっている。
つのビームスプリッタ22だけが設けられている。この
ビームスプリッタ22は、偏光子6からの所定の(日光
成分をもつ光ビームを参照光と入射光とに分割する一方
、電気光学材料62からの出射光を検光子9に入射させ
るようになっている。
このような構成の電圧検出装置20では、偏光子6から
の所定の偏光成分をもつ強度上の光ビームがビームスプ
リッタ22に入射すると、ビームスプリッタ22は、入
射した光ビームを分割し、一方を参照光としてコリメー
タ4に向かわせ、他方を入射光として電気光学材料62
に入射させる。
の所定の偏光成分をもつ強度上の光ビームがビームスプ
リッタ22に入射すると、ビームスプリッタ22は、入
射した光ビームを分割し、一方を参照光としてコリメー
タ4に向かわせ、他方を入射光として電気光学材料62
に入射させる。
このときに参照光、入射光の強度はそれぞれ工/2とな
る。電気光学材料62に入射し、そこで偏光状態が変化
した出射光は電気光学材料62からビームスプリッタ2
2に再び戻り、分割されて検光子9に入射する。このと
き、検光子9に入射する出射光の強度はπ/4となる。
る。電気光学材料62に入射し、そこで偏光状態が変化
した出射光は電気光学材料62からビームスプリッタ2
2に再び戻り、分割されて検光子9に入射する。このと
き、検光子9に入射する出射光の強度はπ/4となる。
従って、検光子9に入射する出射光の強度は、参照光の
172となり、第1図の電圧検出装置1に比べて、出射
光の強度を約2倍にすることができる。さらに第3図の
電圧検出装置20では、ビームスプリッタ22を1つに
することで光プローブ2の構造を簡単にかつ小型にする
ことができて、光学系の精度を向上させることができる
。
172となり、第1図の電圧検出装置1に比べて、出射
光の強度を約2倍にすることができる。さらに第3図の
電圧検出装置20では、ビームスプリッタ22を1つに
することで光プローブ2の構造を簡単にかつ小型にする
ことができて、光学系の精度を向上させることができる
。
第4図はさらに、第1図の電圧検出装置の他の変形例を
示す図である。
示す図である。
第4図の電圧検出装置30では、光プローブ32内に1
つの偏光ビームスプリッタ33が設けられている。この
偏光ビームスプリッタ33は、第3図の偏光子6および
検光子9の機能をも兼備えたものである。
つの偏光ビームスプリッタ33が設けられている。この
偏光ビームスプリッタ33は、第3図の偏光子6および
検光子9の機能をも兼備えたものである。
このような構成の電圧検出装置30では、偏光ビームス
プリッタ33に光ビームが入射すると、偏光ビームスプ
リッタ33は入射した光ビームのうちで所定の偏光成分
をもつ光ビームを参照光として分割し、また参照光の偏
光成分と直交する偏光成分を有する光ビームを入射光と
して分割する。
プリッタ33に光ビームが入射すると、偏光ビームスプ
リッタ33は入射した光ビームのうちで所定の偏光成分
をもつ光ビームを参照光として分割し、また参照光の偏
光成分と直交する偏光成分を有する光ビームを入射光と
して分割する。
また電気光学材料62からの偏光状態の変化した出射光
は、参照光と同じ偏光成分のみが抽出され、分割されて
集光レンズ5に進む。
は、参照光と同じ偏光成分のみが抽出され、分割されて
集光レンズ5に進む。
このように第4図の電圧検出装置30では、第3図の偏
光子6.検光子9の機能をも偏光ビームスプリッタ33
内に組込んでいるので、光プローブ2内の部材数をさら
に減少させることができる。
光子6.検光子9の機能をも偏光ビームスプリッタ33
内に組込んでいるので、光プローブ2内の部材数をさら
に減少させることができる。
なお、被測定物の所定部分の電圧が微弱なものである場
合には、偏光状態の変化は小さいので、偏光子6と検光
子9との間の位置ずれは、検出精度に大きく影響する。
合には、偏光状態の変化は小さいので、偏光子6と検光
子9との間の位置ずれは、検出精度に大きく影響する。
ところで第4図の検出装置30では、偏光子6と検光子
9とが偏光ビームスプリッタ33として一体に構成され
ているので、偏光子6.検光子9間には位置ずれ、匣転
が生ずることはなく、微弱な電圧をも精度良く検出する
ことができる。
9とが偏光ビームスプリッタ33として一体に構成され
ているので、偏光子6.検光子9間には位置ずれ、匣転
が生ずることはなく、微弱な電圧をも精度良く検出する
ことができる。
なお上述の実施例では、光源53として直流光源を用い
検出器にストリークカメラ11を用いて被測定物の高速
な電圧変化を非常に高い時間分解能で測定する場合につ
いて述べたが、第5図に示すような従来の装置のように
光源53としてパルス幅の非常に雉かい光ビームを出力
するレーザダイオードなどを用い検出器に光電変換素子
を用いて被測定物の高速な電圧変化を非常に短かい時間
幅でサンプリングしても良い。
検出器にストリークカメラ11を用いて被測定物の高速
な電圧変化を非常に高い時間分解能で測定する場合につ
いて述べたが、第5図に示すような従来の装置のように
光源53としてパルス幅の非常に雉かい光ビームを出力
するレーザダイオードなどを用い検出器に光電変換素子
を用いて被測定物の高速な電圧変化を非常に短かい時間
幅でサンプリングしても良い。
また上述の実施例では、検光子9により抽出される偏光
成分と偏光子6により抽出される偏光成分とが直交して
いるものとして説明したが、これらを互いに平行にして
も良い、この場合には、検光子9から取出される出射光
の強度は、(π/8)cost(π/2)V/Vo)と
なる、さらに、これらの偏光成分間の角度を希望の角度
にしても良い、さらに光プローブ2,21.32は、こ
れらの内壁に入射する光ビームの散乱を防止するため黒
塗りされているのが良い。
成分と偏光子6により抽出される偏光成分とが直交して
いるものとして説明したが、これらを互いに平行にして
も良い、この場合には、検光子9から取出される出射光
の強度は、(π/8)cost(π/2)V/Vo)と
なる、さらに、これらの偏光成分間の角度を希望の角度
にしても良い、さらに光プローブ2,21.32は、こ
れらの内壁に入射する光ビームの散乱を防止するため黒
塗りされているのが良い。
以上に説明したように、本発明によれば、分割抽出手段
からの入射光を案内手段を介さずに電気光学材料に入射
させ、また電気光学材料からの出射光を案内手段を介さ
ずに分割抽出手段に入射させるようにしているので、電
気光学材料内での偏光状態の変化だけに依存した偏光成
分を抽出することができて電圧の検出精度を向上させる
ことができる。
からの入射光を案内手段を介さずに電気光学材料に入射
させ、また電気光学材料からの出射光を案内手段を介さ
ずに分割抽出手段に入射させるようにしているので、電
気光学材料内での偏光状態の変化だけに依存した偏光成
分を抽出することができて電圧の検出精度を向上させる
ことができる。
第1図は本発明に係る電圧検出装置の実施例の構成図、
第2図はストリークカメラの概ItPt格成図、第3図
は第1図の電圧検出装置の変形例を示す図、第4図は第
1図の電圧検出装置の他の変形例を示す図、第5図は従
来の電圧検出装置の構成図である。 1.20.30・・・電圧検出装置、 2、・21.32・・・光プローブ、 3・・・コリメータ、4,5.10・・・集光レンズ、
11・・・ストリークカメラ、6・・・偏光子、7.8
.22・・・ビームスプリッタ、9・・・検光子、13
.14.15・・・光ファイバ、 33・・・偏光ビームスプリッタ、53・・・光源、6
2・・・電気光学材料 第3図 第4図
第2図はストリークカメラの概ItPt格成図、第3図
は第1図の電圧検出装置の変形例を示す図、第4図は第
1図の電圧検出装置の他の変形例を示す図、第5図は従
来の電圧検出装置の構成図である。 1.20.30・・・電圧検出装置、 2、・21.32・・・光プローブ、 3・・・コリメータ、4,5.10・・・集光レンズ、
11・・・ストリークカメラ、6・・・偏光子、7.8
.22・・・ビームスプリッタ、9・・・検光子、13
.14.15・・・光ファイバ、 33・・・偏光ビームスプリッタ、53・・・光源、6
2・・・電気光学材料 第3図 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)被測定物の所定部分の電圧によって屈折率が変化す
る電気光学材料を用いた型式の電圧検出装置において、
光ビームを出力する光源と、該光源からの光ビームを案
内する案内手段と、案内手段からの光ビームから所定の
偏光成分をもつ光ビームだけを抽出し参照光と前記電気
光学材料への入射光とに分割する一方、前記電気光学材
料からの出射光を分割して所定の偏光成分の出射光だけ
を抽出する分割抽出手段と、該分割抽出手段によって分
割された参照光の強度と抽出された出射光との強度とに
基づき被測定物の電圧を検出する検出手段とを備えてい
ることを特徴とする電圧検出装置。 2)前記案内手段は、光ファイバであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の電圧検出装置。 3)前記分割抽出手段は、前記案内手段からの光ビーム
から所定の偏光成分をもつ光ビームだけを抽出する偏光
子と、偏光子により抽出された光ビームを参照光と入射
光とに分割するビームスプリッタと、出射光を分割する
ビームスプリッタと、分割された出射光から所定の偏光
成分の出射光だけを抽出する検光子とからなっているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電圧検出
装置。 4)前記分割抽出手段は、前記案内手段からの光ビーム
から所定の偏光成分をもつ光ビームだけを抽出する偏光
子と、偏光子により抽出された光ビームを参照光と入射
光とに分割すると同時に出射光をも分割するビームスプ
リッタと、分割された出射光から所定の偏光成分の出射
光だけを抽出する検光子とからなっていることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の電圧検出装置。 5)前記分割抽出手段は、偏光ビームスプリッタからな
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電圧
検出装置。 6)前記光源は、パルス光源であり、前記検出手段は、
前記分割抽出手段によって抽出された参照光と出射光と
の光強度をそれぞれ検出する光電変換素子を備え、前記
参照光および前記出射光はそれぞれ光ファイバを介して
対応する光電変換素子に案内されることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の電圧検出装置。 7)前記光源は、直流光源であり、前記検出手段は、前
記分割抽出手段によって抽出された参照光と出射光との
光強度をそれぞれ検出する高速応答検出器を備え、前記
参照光および前記出射光は光ファイバを介して高速応答
検出器に案内されることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の電圧検出装置。 8)前記高速応答検出器は、ストリークカメラであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載の電圧検出
装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62137317A JPH0695109B2 (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 電圧検出装置 |
US07/199,350 US4920310A (en) | 1987-05-30 | 1988-05-26 | Voltage detector |
EP88108542A EP0293788B1 (en) | 1987-05-30 | 1988-05-27 | Voltage detector |
DE8888108542T DE3877827T2 (de) | 1987-05-30 | 1988-05-27 | Spannungsdetektor. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62137317A JPH0695109B2 (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 電圧検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63300971A true JPS63300971A (ja) | 1988-12-08 |
JPH0695109B2 JPH0695109B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=15195857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62137317A Expired - Lifetime JPH0695109B2 (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 電圧検出装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4920310A (ja) |
EP (1) | EP0293788B1 (ja) |
JP (1) | JPH0695109B2 (ja) |
DE (1) | DE3877827T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104793035A (zh) * | 2015-03-30 | 2015-07-22 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 电压传感器及采用该电压传感器测量电压的方法 |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2537364B2 (ja) * | 1987-06-10 | 1996-09-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電圧検出装置 |
US5272434A (en) * | 1987-06-20 | 1993-12-21 | Schlumberger Technologies, Inc. | Method and apparatus for electro-optically testing circuits |
ATE107778T1 (de) * | 1989-04-12 | 1994-07-15 | Hamamatsu Photonics Kk | Methode und vorrichtung zum nachweis einer spannung. |
DE3924369A1 (de) * | 1989-07-22 | 1991-01-31 | Asea Brown Boveri | Verfahren zur messung eines elektrischen feldes oder einer elektrischen spannung und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
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