JP3489701B2 - Electric signal measuring device - Google Patents
Electric signal measuring deviceInfo
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用い
て、例えば集積回路、実装ボード、プリント基板等に設
けられている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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric signal measuring device for measuring an electric signal propagating through a signal line provided on, for example, an integrated circuit, a mounting board, a printed circuit board or the like by using a laser beam.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の電気信号測定装置としては、例え
ば図1に示すようなFETプローブがある。このプロー
ブは被測定回路42の信号線43とグランド44を各々
プローブヘッド52とグランド線53の2点で接触させ
ることにより、信号線43からわずかに電流を取り出
し、この取り出した信号線43からの電流を同軸線50
を介して高入力インピーダンスであるFET入力信号増
幅部51に入力して、信号線43を伝播する電気信号を
測定し、この測定した電気信号の波形を波形表示装置5
7に表示するようになっている。2. Description of the Related Art As a conventional electric signal measuring device, for example, there is an FET probe as shown in FIG. In this probe, the signal line 43 and the ground 44 of the circuit under measurement 42 are brought into contact with each other at two points, that is, the probe head 52 and the ground line 53, so that a small amount of current is taken out from the signal line 43. Coaxial wire 50
Is input to the FET input signal amplifier 51 having a high input impedance to measure the electric signal propagating through the signal line 43, and the waveform of the measured electric signal is displayed by the waveform display device 5
It is supposed to be displayed on 7.
【0003】また、従来の電気信号測定装置としては、
例えば特開平5−72299号公報に開示されたものが
ある。この従来の装置は、電気光学材料を固定したプロ
ーブを電気信号が伝播する信号線に近接させることによ
り信号線からの漏れ電界により電気光学材料に発生する
電気光学効果を測定し、これにより信号線の電位を非接
触で測定するものであるが、信号線と電気光学材料との
間の距離により電界強度が変化するため、電気光学材料
を信号線に対して高精度に位置決めするための大規模な
位置決め装置が必要となっている。Further, as a conventional electric signal measuring device,
For example, there is one disclosed in JP-A-5-72299. This conventional device measures the electro-optic effect generated in the electro-optic material by the electric field leaking from the signal line by bringing the probe with the electro-optic material fixed close to the signal line through which the electric signal propagates. Is a non-contact measurement of the potential of the electro-optic material, but the electric field strength changes depending on the distance between the signal line and the electro-optic material. Positioning device is needed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の装置の
うち、図1に示した装置においては、プローブを2点で
接触させることが必要であり、測定点付近にグランドが
ない場合には、広帯域な測定ができなかったり、またわ
ずかであるが信号線から電流を取り出すので、特に駆動
力の低い被測定回路では、測定時に被測定回路が擾乱を
受けて被測定信号が変化し、高精度な測定を行うことが
できないという問題がある。Among the conventional devices described above, in the device shown in FIG. 1, it is necessary to contact the probe at two points, and when there is no ground near the measurement point, It is not possible to measure in a wide band, or a small amount of current is taken out from the signal line, so especially in a circuit under test with a low driving force, the circuit under test is disturbed during measurement and the signal under test changes, resulting in high accuracy. There is a problem that various measurements cannot be performed.
【0005】また、特開平5−72299号公報に開示
された従来の装置では、電気光学材料を信号線に対して
高精度に位置決めする必要があり、そのために大規模な
位置決め装置が必要となるという問題がある。Further, in the conventional apparatus disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-72299, it is necessary to position the electro-optical material with respect to the signal line with high precision, which requires a large-scale positioning device. There is a problem.
【0006】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、信号線を伝播する電気信号を
低擾乱、高精度、広帯域、かつ比較的コンパクトで経済
的に測定することができる電気信号測定装置を提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above,
An object of the present invention is to provide an electric signal measuring device capable of economically measuring an electric signal propagating through a signal line with low disturbance, high accuracy, wide band, and relatively compact.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、測定対象の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、前記測定対象の信号
線に一点で接触させる導体と、前記導体から結合される
電界の強度によって複屈折率が変化する電気光学材料で
あって、前記導体と接続された第一の面と、前記第一の
面に対向する第二の面とを有する電気光学材料と、前記
電気光学材料に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
前記レーザ光を検出する偏光検出手段と、前記レーザ光
源が出力するレーザ光の光量を増幅する光増幅器と、前
記光増幅器によって重畳される雑音成分を前記光増幅器
の出力から除去する光学バンドパスフィルタと、前記光
学バンドパスフィルタが出力するレーザ光を直線偏光化
する偏光制御器と、前記偏光制御器が出力する直線偏光
化されたレーザ光を偏光状態を保持したまま前記電気光
学材料に導く偏波保持ファイバとを有することを特徴と
する電気信号測定装置を提供する。In order to solve the above problems, the present invention is an electric signal measuring device for measuring an electric signal propagating in a signal line of a measuring object, wherein the signal line of the measuring object is provided with a single point. A conductor to be brought into contact, an electro-optical material having a birefringence that changes according to the strength of an electric field coupled from the conductor, the first surface being connected to the conductor, and the second surface facing the first surface. An electro-optical material having a surface, a laser light source that irradiates the electro-optical material with a laser beam, and a polarization detection unit that detects the laser beam that has undergone polarization change due to a change in birefringence of the electro-optical material, An optical amplifier that amplifies the amount of laser light output from the laser light source, an optical bandpass filter that removes a noise component superimposed by the optical amplifier from the output of the optical amplifier, and the optical bandpass filter. A polarization controller that linearly polarizes the laser light output by the laser, and a polarization maintaining fiber that guides the linearly polarized laser light output by the polarization controller to the electro-optical material while maintaining the polarization state. An electric signal measuring device is provided.
【0008】 また、本発明では、前記偏光制御器は、
レーザ光を直線偏光化するポラライザと、前記ポラライ
ザに入力されるレーザ光の偏光を調節する偏光調節手段
と、前記ポラライザが出力するレーザ光の一部を前記偏
波保持ファイバに集光するレンズと、前記ポラライザが
出力するレーザ光の残りを電流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電流を測定する電流計
と、前記電流計で測定された電流値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
るディジタルデータを処理して前記偏光調節手段を制御
する演算器と、を有することを特徴とする。Also, in the present invention, the polarization controller is
A polarizer for linearly polarizing the laser light, a polarization adjusting means for adjusting the polarization of the laser light input to the polarizer, and a lens for condensing a part of the laser light output by the polarizer on the polarization maintaining fiber. , A photoelectric conversion element for converting the rest of the laser light output by the polarizer into a current, an ammeter for measuring the current output by the photoelectric conversion element, and a current value measured by the ammeter for conversion into digital data It is characterized by comprising an A / D converter and an arithmetic unit for processing the digital data output from the A / D converter to control the polarization adjusting means.
【0009】 また、本発明では、前記偏光調節手段
は、レーザ光の偏光を変化させる波長板と、前記波長板
を回転させる回転機構と、前記回転機構を前記演算器の
出力に基づいて駆動する信号を出力するドライバとから
なることを特徴とする。Further, in the present invention, the polarization adjusting unit drives the wavelength plate that changes the polarization of the laser light, the rotation mechanism that rotates the wavelength plate, and the rotation mechanism based on the output of the arithmetic unit. And a driver that outputs a signal.
【0010】 また、本発明では、前記偏光調節手段
は、レーザ光の偏光を変化させる電圧制御型偏光変調器
と、前記電圧制御型偏光変調器による変調を前記演算器
の出力に基づいて制御する電圧を出力する電圧発生器と
からなることを特徴とする。Further, in the present invention, the polarization adjusting means controls the voltage control type polarization modulator for changing the polarization of the laser beam and the modulation by the voltage control type polarization modulator based on the output of the arithmetic unit. It is characterized by comprising a voltage generator that outputs a voltage.
【0011】 また、本発明は、測定対象の信号線を伝
播する電気信号を測定する電気信号測定装置であって、
前記測定対象の信号線に一点で接触させる導体と、前記
導体から結合される電界の強度によって複屈折率が変化
する電気光学材料であって、前記導体と接続された第一
の面と、前記第一の面に対向する第二の面とを有する電
気光学材料と、前記電気光学材料に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を検出する偏光検出手
段とを備え、前記偏光検出手段は、前記電気光学材料か
らの反射レーザ光を前記電気光学材料への入射レーザ光
から分離して互いに直交する偏光成分として取り出す光
学系と、前記光学系で取り出された反射レーザ光の互い
に直交する偏光成分を各々電気信号に変換する二つの光
電変換素子とを有し、前記光学系は、前記反射レーザ光
の偏光を変化させる波長板と、前記波長板を回転させて
前記反射レーザ光の互いに直交する偏光成分の強度バラ
ンスを調節する回転機構とを有することを特徴とする電
気信号測定装置を提供する。The present invention also provides an electric signal measuring device for measuring an electric signal propagating through a signal line to be measured,
A conductor to be brought into contact with the signal line to be measured at a single point, and an electro-optic material whose birefringence index changes depending on the strength of an electric field coupled from the conductor, a first surface connected to the conductor, and An electro-optical material having a second surface facing the first surface, a laser light source for irradiating the electro-optical material with laser light, and the laser having undergone polarization change due to birefringence change of the electro-optical material. A polarization detection means for detecting light, wherein the polarization detection means separates the reflected laser light from the electro-optical material from the incident laser light on the electro-optical material and extracts the polarized laser light as orthogonal polarization components. , And two photoelectric conversion elements that respectively convert mutually orthogonal polarization components of the reflected laser light extracted by the optical system into electric signals, and the optical system changes the polarization of the reflected laser light. It provides a wavelength plate, an electrical signal measuring apparatus characterized by having a rotating mechanism for adjusting the intensity balance of the polarization components perpendicular to each other in rotated by the reflected laser beam through the wavelength plate.
【0012】 また、本発明は、測定対象の信号線を伝
播する電気信号を測定する電気信号測定装置であって、
前記測定対象の信号線に一点で接触させる導体と、前記
導体から結合される電界の強度によって複屈折率が変化
する電気光学材料であって、前記導体と接続された第一
の面と、前記第一の面に対向する第二の面とを有する電
気光学材料と、前記電気光学材料に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を検出する偏光検出手
段とを備え、前記偏光検出手段は、前記電気光学材料か
らの反射レーザ光を前記電気光学材料への入射レーザ光
から分離して互いに直交する偏光成分として取り出す光
学系と、前記光学系で取り出された反射レーザ光の互い
に直交する偏光成分を各々電気信号に変換する二つの光
電変換素子とを有し、前記光学系は、前記反射レーザ光
の偏光を変化させる電圧制御型偏光変調器と、前記電圧
制御型偏光変調器による変調を制御する電圧を出力する
電圧発生器と、前記電圧発生器が出力する電圧を前記二
つの光電変換素子が出力する電気信号に基づいて制御す
るフィードバック系とを有することを特徴とする電気信
号測定装置を提供する。The present invention also provides an electric signal measuring device for measuring an electric signal propagating through a signal line to be measured,
A conductor to be brought into contact with the signal line to be measured at a single point, and an electro-optic material whose birefringence index changes depending on the strength of an electric field coupled from the conductor, a first surface connected to the conductor, and An electro-optical material having a second surface facing the first surface, a laser light source for irradiating the electro-optical material with laser light, and the laser having undergone polarization change due to birefringence change of the electro-optical material. A polarization detection means for detecting light, wherein the polarization detection means separates the reflected laser light from the electro-optical material from the incident laser light on the electro-optical material and extracts the polarized laser light as orthogonal polarization components. , And two photoelectric conversion elements that respectively convert mutually orthogonal polarization components of the reflected laser light extracted by the optical system into electric signals, and the optical system changes the polarization of the reflected laser light. A voltage-controlled polarization modulator, a voltage generator that outputs a voltage that controls the modulation by the voltage-controlled polarization modulator, and a voltage that the voltage generator outputs to an electrical signal that the two photoelectric conversion elements output. An electric signal measuring device having a feedback system controlled based on the above.
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】[0015]
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【0018】[0018]
【0019】[0019]
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【0022】[0022]
【0023】[0023]
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【0027】[0027]
【0028】[0028]
【0029】[0029]
【0030】[0030]
【0031】[0031]
【0032】[0032]
【0033】[0033]
【0034】[0034]
【0035】[0035]
【0036】[0036]
【0037】[0037]
【0038】[0038]
【0039】[0039]
【0040】[0040]
【0041】[0041]
【0042】[0042]
【0043】[0043]
【0044】[0044]
【0045】[0045]
【0046】[0046]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0047】図2は、本発明の第1の実施の形態に係る
電気信号測定装置を示す図である。図2において、1は
被測定回路42の信号線43に1点で接触させる円筒状
の導体である。この導体1は、信号線43が細い場合の
ために、信号線幅に合わせて先端が細く円錐状に加工さ
れている。5は電気光学材料2にパルスレーザ光を照射
するレーザ光源である。また、要求される測定帯域がそ
れほど高くなく1GHz以下である場合は、システム構
成が簡単になるCW(ContinuousWave)
光を発生するレーザ光源を用いても良い。FIG. 2 is a diagram showing an electric signal measuring device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1 is a cylindrical conductor that contacts the signal line 43 of the circuit under test 42 at one point. Since the conductor 1 has a thin signal line 43, the conductor 1 is processed into a conical shape with a thin tip according to the signal line width. A laser light source 5 irradiates the electro-optical material 2 with a pulsed laser beam. Further, when the required measurement band is not so high and is 1 GHz or less, the system configuration becomes simple CW (Continuous Wave)
A laser light source that emits light may be used.
【0048】3はレーザ光源5から出力されるレーザ光
40を反射するミラーである。電気光学材料2はミラー
3を介して導体1に電気的に接続される。このミラー3
は、図3(a),(b)に示すように金属や誘電体多層
膜を電気光学材料2の下面に蒸着して形成される金属ミ
ラー3aまたは誘電体多層膜ミラー3bであるか、ある
いは図3(c)に示すように導体1の上部を鏡面研磨す
ることで形成される鏡面研磨ミラー3cである。これら
の導体1、電気光学材料2、ミラー3で構成される部分
がプローブヘッド4である。Reference numeral 3 is a mirror that reflects the laser light 40 output from the laser light source 5. The electro-optical material 2 is electrically connected to the conductor 1 via the mirror 3. This mirror 3
Is a metal mirror 3a or a dielectric multilayer film mirror 3b formed by depositing a metal or dielectric multilayer film on the lower surface of the electro-optic material 2 as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), or It is a mirror polishing mirror 3c formed by mirror polishing the upper portion of the conductor 1 as shown in FIG. 3 (c). A portion composed of the conductor 1, the electro-optic material 2, and the mirror 3 is a probe head 4.
【0049】なお、電気光学材料としては、レーザ光の
進行方向と平行な方向の電界に感度を有するBSO(B
i12SiO20)、CdTe,GaAs,LN(LiNb
O3)−55°カット、ZnTe,KD* P,CuC
l,ZnS,あるいはKTP−Zカットを使用する。As the electro-optical material, BSO (B which has sensitivity to an electric field in a direction parallel to the traveling direction of laser light)
i 12 SiO 20 ), CdTe, GaAs, LN (LiNb
O 3 ) -55 ° cut, ZnTe, KD * P, CuC
l, ZnS, or KTP-Z cut is used.
【0050】図3(a)に示すように、前記ミラー3と
して、導体1と電気光学材料2との間に金属ミラー3a
を設けた場合には、導体1とは異なる面積の大きな金属
ミラー3aを設けることにより、レーザ光を完全に反射
することができる。すなわち、容量を小さくするため
に、導体1を細くした場合、導体の上面がミラーとなっ
ている構造では、ミラーの面積が小さくなり、レーザ光
の反射が困難になるが、前記金属ミラー3aを設けるこ
とにより、レーザ光を完全に反射でき、これを解決する
ことができる。また、導体1の上面が荒れていても、反
射に影響がない。更に、図3(a)の構造では、導体1
と金属ミラー3aに異なる金属を用いることができ、ミ
ラーとして例えば金、銀、白金等の反射率の高い金属を
用い、導体として例えばリン青銅等抵抗率の低い金属を
用いる等、金属の選択の余地を広くすることが可能であ
る。As shown in FIG. 3A, as the mirror 3, a metal mirror 3a is provided between the conductor 1 and the electro-optic material 2.
In the case where the laser beam is provided, the laser beam can be completely reflected by providing the metal mirror 3a having a large area different from that of the conductor 1. That is, when the conductor 1 is thinned in order to reduce the capacitance, in the structure in which the upper surface of the conductor is a mirror, the area of the mirror becomes small and it becomes difficult to reflect the laser beam. By providing the laser light, the laser light can be completely reflected and this can be solved. Further, even if the upper surface of the conductor 1 is rough, it does not affect the reflection. Furthermore, in the structure of FIG.
And a different metal can be used for the metal mirror 3a. For example, a metal having a high reflectance such as gold, silver or platinum can be used as the mirror, and a metal having a low resistivity such as phosphor bronze can be used as the conductor. It is possible to widen the room.
【0051】また、図3(b)に示すように、誘電体多
層膜ミラー3bを設けた場合には、次のような効果があ
る。すなわち、一般に電気光学材料に侵入する電界はほ
ぼ接する導体の接触面面積に比例するが、導体1の面積
のディメンジョンが電気光学材料2の厚みに対して大き
い場合は、電界が電気光学材料の上面を突き抜けてしま
い、上面のポテンシャルが零にならない。このような状
態にあると、測定したい信号線以外の信号線からの電界
の影響を受けやすくなり、絶対値測定ができなくなる。
上述したように金属ミラー3aを用いた場合、金属ミラ
ー3a全体から電界が発生し、上述したように電界が電
気光学材料の上面に突き抜け易くなる。これを防ぐため
に、電界の発生源は電気光学材料の中央に小さく存在
し、かつミラーの面積を大きくするために、誘電体多層
膜ミラー3bを用いる。Further, as shown in FIG. 3B, when the dielectric multilayer film mirror 3b is provided, the following effects are obtained. That is, generally, the electric field penetrating into the electro-optical material is proportional to the contact surface area of the conductor which is almost in contact, but when the dimension of the area of the conductor 1 is larger than the thickness of the electro-optical material 2, the electric field is the upper surface of the electro-optical material. It penetrates through, and the potential of the upper surface does not become zero. In such a state, the electric field from a signal line other than the signal line to be measured is easily affected, and the absolute value cannot be measured.
When the metal mirror 3a is used as described above, an electric field is generated from the entire metal mirror 3a, and as described above, the electric field easily penetrates the upper surface of the electro-optic material. In order to prevent this, the electric field generation source is small in the center of the electro-optic material, and the dielectric multilayer mirror 3b is used to increase the area of the mirror.
【0052】更に、図3(c)に示すように、導体1の
面を鏡面研磨した場合には、上述した他の方法に比較し
て、構成が最も簡単であるという利点がある。Further, as shown in FIG. 3C, when the surface of the conductor 1 is mirror-polished, there is an advantage that the structure is the simplest as compared with the other methods described above.
【0053】図2に示す電気信号測定装置では、信号線
43に導体1を接触させることで導体1を信号線43と
同電位にし、信号線43を伝播する被測定電気信号によ
って導体1から電界41が漏れ、該電界が電気光学材料
2に結合する。この状態の電気光学材料2にレーザ光4
0を入射させると、レーザ光40の偏光が変化する。こ
の偏光変化は電気の強度変化として偏光検出器6で検出
され、信号処理装置35で信号処理された後、波形表示
装置7で表示される。なお、偏光検出器6は後述するよ
うに偏光ビームスプリッタ、ファラディ素子、波長板、
光電変換素子等の光学部品で構成される。In the electric signal measuring device shown in FIG. 2, the conductor 1 is brought into the same potential as the signal line 43 by bringing the conductor 1 into contact with the signal line 43, and an electric field to be measured from the conductor 1 propagates through the signal line 43. 41 leaks and the electric field couples to the electro-optic material 2. A laser beam 4 is applied to the electro-optical material 2 in this state.
When 0 is entered, the polarization of the laser light 40 changes. This change in polarization is detected as a change in the intensity of electricity by the polarization detector 6, processed by the signal processor 35, and then displayed on the waveform display device 7. The polarization detector 6 includes a polarization beam splitter, a Faraday element, a wave plate, and
It is composed of optical components such as photoelectric conversion elements.
【0054】電気光学材料2に結合する電界41はプロ
ーブヘッド4を構成する導体1、電気光学材料2、ミラ
ー3の材質、形状により決まる。十分に電気光学材料2
を厚くし、電界41が電気光学材料2の上面に到達しな
いようにすれば、測定したい信号線以外の隣接する信号
線からの電界の影響がなくなり、電気光学材料2の上面
の電位を零とみなせ、かつ電気光学材料2の下面が信号
線43と同電位なので、本発明の電気信号測定装置は1
点接触で測定対象の形状に依存しない絶対値測定ができ
る。The electric field 41 coupled to the electro-optical material 2 is determined by the material and shape of the conductor 1, the electro-optical material 2 and the mirror 3 which form the probe head 4. Sufficient electro-optical material 2
Is thickened so that the electric field 41 does not reach the upper surface of the electro-optical material 2, the influence of the electric field from the adjacent signal line other than the signal line to be measured is eliminated, and the electric potential of the upper surface of the electro-optical material 2 becomes zero. In addition, since the lower surface of the electro-optical material 2 has the same potential as the signal line 43, the electric signal measuring device of the present invention has
The point contact enables absolute value measurement that does not depend on the shape of the measurement target.
【0055】より一般的には、本発明の電気信号測定装
置における電気光学材料は、導体が接続された面と、こ
の面に対向する面であってその電位が測定対象の信号線
及びそれ以外の信号線からの電界によって変化しない対
向面とを有するものである。具体的には、例えば測定対
称が10GHzの場合には導体1の直径を0.5mm、
高さを4mmとし、測定対称が5.5GHzの場合には
導体1の直径を2mm、高さを8.5mmとし、いづれ
の場合も電気光学材料2の厚さを導体1の直径に対して
十分に厚い5mm以上とすることが望ましい。More generally, the electro-optical material in the electric signal measuring device of the present invention includes a surface to which a conductor is connected and a surface opposite to this surface, the potential of which is the signal line to be measured and other than that. And a facing surface that does not change due to an electric field from the signal line. Specifically, for example, when the measurement symmetry is 10 GHz, the diameter of the conductor 1 is 0.5 mm,
The height is 4 mm, the diameter of the conductor 1 is 2 mm and the height is 8.5 mm when the measurement symmetry is 5.5 GHz. In each case, the thickness of the electro-optic material 2 is relative to the diameter of the conductor 1. It is desirable that the thickness is sufficiently thicker than 5 mm.
【0056】更に、本発明の電気信号測定装置では、適
当な信号線を使って既知の電気信号を予め測定し、その
電気信号の既知の電圧とプローブにより検出される信号
強度の関係から補正係数を求めて記憶しておき、実際の
測定対象の測定時にはこの補正係数を使って検出される
信号強度を補正することにより、電圧軸のキャリブレー
ションが行える。即ち、図4に示すように、所定の基準
配線90に既知の電圧を有する電気信号91を所定の信
号源92から印加し、この基準配線90に本発明の電気
信号測定装置のプローブヘッド4を1点接触させて測定
を行い、検出された信号強度と電気信号91の既知の電
圧との関係から補正係数を信号処理装置35で求めて、
この補正係数を信号処理装置35内のメモリ35Aに記
憶する。以降、実際の測定対象の測定時には、検出され
た信号強度にメモリ35Aに記憶された補正係数を乗じ
てから波形表示装置7で表示を行う。なお、図4の基準
配線90と信号源92は本発明の電気信号測定装置の一
部として装置本体に装備するようにしても良い。また、
既知の電圧を有する電気信号91が低周波、たとえば1
0MHz程度の場合には、基準配線90の代りに金属端
子を用いても良い。図5は、電気光学材料2をレーザ光
源5と偏光検出器6に絶縁性の固定具60を介して固定
する(若しくは保持させる)ようにした図2の電気信号
測定装置の一変形例を示すものである。Further, in the electric signal measuring device of the present invention, a known electric signal is measured in advance using an appropriate signal line, and a correction coefficient is obtained from the relationship between the known voltage of the electric signal and the signal strength detected by the probe. Is calculated and stored, and the voltage axis can be calibrated by correcting the signal strength detected using this correction coefficient during the actual measurement of the measurement target. That is, as shown in FIG. 4, an electric signal 91 having a known voltage is applied to a predetermined reference wiring 90 from a predetermined signal source 92, and the probe head 4 of the electric signal measuring device of the present invention is applied to the reference wiring 90. The measurement is performed by contacting at one point, the correction coefficient is obtained by the signal processing device 35 from the relationship between the detected signal strength and the known voltage of the electric signal 91,
The correction coefficient is stored in the memory 35A in the signal processing device 35. After that, at the time of actually measuring the measurement target, the detected signal strength is multiplied by the correction coefficient stored in the memory 35A, and then displayed on the waveform display device 7. The reference wiring 90 and the signal source 92 shown in FIG. 4 may be provided in the apparatus body as a part of the electric signal measuring apparatus of the present invention. Also,
An electrical signal 91 having a known voltage has a low frequency, eg 1
In the case of 0 MHz, a metal terminal may be used instead of the reference wiring 90. FIG. 5 shows a modification of the electric signal measuring device of FIG. 2 in which the electro-optical material 2 is fixed (or held) to the laser light source 5 and the polarization detector 6 via an insulating fixture 60. It is a thing.
【0057】これにより、電気光学材料2に対するレー
ザ光源5と偏光検出器6との位置関係を固定し得ること
から、装置組み立ての初期段階にレーザの光軸調整を一
度行えば、以後調整の必要はなくなるため、装置内部に
光学系調整機構が不要となり、装置を小型化することが
可能となる。With this arrangement, the positional relationship between the laser light source 5 and the polarization detector 6 with respect to the electro-optical material 2 can be fixed. Therefore, if the optical axis of the laser is adjusted once at the initial stage of the device assembly, the adjustment is required thereafter. Since there is no need for an optical system adjusting mechanism inside the device, the device can be downsized.
【0058】図6は、上述した実施例に使用され得る電
気光学材料2の変形構成例を示す図である。図6(a)
は導体1と電気的に絶縁分離されて導体1の電位と無関
係なある固定電位の電極2aを電気光学材料2の側面に
設けたものであり、また図6(b)は、同様に導体1と
電気的に絶縁分離されて導体1の電位と無関係なある固
定電位の透明電極2bを電気光学材料2の上面に設けた
ものである。FIG. 6 is a diagram showing a modified example of the electro-optical material 2 that can be used in the above-described embodiment. Figure 6 (a)
Is an electrode 2a that is electrically isolated from the conductor 1 and has a fixed potential that is irrelevant to the potential of the conductor 1 and is provided on the side surface of the electro-optical material 2. Also, FIG. Is provided on the upper surface of the electro-optical material 2 with a transparent electrode 2b having a fixed potential that is electrically isolated and separated from the potential of the conductor 1.
【0059】図6(a)に示すように、電気光学材料2
の両側面に電極2aを設けることにより、この電極の電
位を適当に選ぶことで、電気光学材料2に入った電界を
電極に吸い込ませることができ、電界の電気光学材料2
の上面への突き抜けを防止することができる。また図6
(b)に示すように、電気光学材料2の上面に透明電極
2bを設けた場合には、レーザ光の透過は可能となると
ともに、同様に電界が電気光学材料2の上面へ突き抜け
ることを防止することができる。なお、図6に示す構成
は、図3に示したすべての構造に適用できるものであ
る。As shown in FIG. 6A, the electro-optic material 2
By providing the electrodes 2a on both side surfaces of the electro-optical material, it is possible to absorb the electric field entering the electro-optical material 2 into the electrode by appropriately selecting the potential of the electrode.
Can be prevented from penetrating to the upper surface. See also FIG.
As shown in (b), when the transparent electrode 2b is provided on the upper surface of the electro-optical material 2, laser light can be transmitted and the electric field is similarly prevented from penetrating to the upper surface of the electro-optical material 2. can do. The structure shown in FIG. 6 can be applied to all the structures shown in FIG.
【0060】図7は、レーザ光の進行方向と直交する方
向の電界に感度を有するLT(LiTaO3 ),LN
(LiNbO3 ),KTP,DAST,あるいはAAN
Pを使用した電気光学材料2’とした場合のプローブヘ
ッド4の構成例である。図7(a)はこの電気光学材料
2’の一側面に直角の曲げ部分を有する導体1’を接続
しただけの構成例を示す。図7(b)は図7(a)の構
成において電気光学材料2’の下面にレーザ光40を反
射するミラーを追加した構成例を示す。図7(c)はこ
の電気光学材料2’の一側面に接続された電極1bと直
角の曲げ部分を有する導電性ワイヤ1aを介して導体1
を接続し、前記一側面に対向する面に導体1と電気的に
絶縁分離された電極2a’を追加した構成例を示す。図
7(d)は図7(c)の構成において電極2a’に代え
て前記一側面に対向する面以外の面(例えば図7(d)
では上面)に導体1と電気的に絶縁分離された電極2
b’を追加した構成例を示す。なお、このような電気光
学材料2’を用いる場合には、ミラー3は上記図3
(b)に示したような誘電体多層膜ミラーとする。FIG. 7 shows LT (LiTaO 3 ) and LN having sensitivity to an electric field in a direction orthogonal to the traveling direction of laser light.
(LiNbO 3 ), KTP, DAST, or AAN
It is an example of composition of probe head 4 when it is set as electro-optic material 2'using P. FIG. 7A shows a configuration example in which a conductor 1'having a bent portion at a right angle is connected to one side surface of the electro-optical material 2 '. FIG. 7B shows a configuration example in which a mirror for reflecting the laser beam 40 is added to the lower surface of the electro-optical material 2 ′ in the configuration of FIG. 7A. FIG. 7C shows a conductor 1 via a conductive wire 1a having a bent portion at a right angle to the electrode 1b connected to one side surface of the electro-optical material 2 '.
And an electrode 2a 'electrically isolated from the conductor 1 is added to the surface facing the one side surface. 7D is a surface other than the surface facing the one side surface in place of the electrode 2a ′ in the configuration of FIG. 7C (for example, FIG. 7D).
Then the upper surface) and the electrode 2 electrically isolated from the conductor 1.
The structural example which added b'is shown. When such an electro-optic material 2'is used, the mirror 3 has the structure shown in FIG.
The dielectric multilayer mirror as shown in (b) is used.
【0061】図8は、本発明の第2の実施の形態に係る
電気信号測定装置の構成を示す図である。この電気信号
測定装置は、手持ち型のプローブを構成し、特に図2に
おけるレーザ光の発生以降から波形表示前までの構成を
詳細に示している。図8において、4は図2で示した導
体1、電気光学材料2、ミラー3からなるプローブヘッ
ドであり、絶縁性のホルダ31によってプローブ本体3
2に装着されている。9はレーザ光源5から発生された
レーザ光40をプローブ本体32に導入する偏波保持フ
ァイバである。この偏波保持ファイバ9に適当な直線偏
光のレーザ光をレーザ光源5から入射すれば、ファイバ
部分をねじる等の外乱が加わっても、直線偏光を保った
ままプローブ本体32にレーザ光を導入できるので、プ
ローブ本体32を任意の角度に傾けて測定しても測定条
件はかわらない。なお、図8において、太線の矢印はレ
ーザ光の流れを示し、細線の矢印は電気信号の流れを示
している。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of an electric signal measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. This electrical signal measuring device constitutes a hand-held probe, and particularly shows in detail the configuration from the generation of laser light to the waveform display in FIG. In FIG. 8, 4 is a probe head composed of the conductor 1, the electro-optic material 2 and the mirror 3 shown in FIG.
It is attached to 2. Reference numeral 9 is a polarization maintaining fiber that introduces the laser light 40 generated from the laser light source 5 into the probe main body 32. When laser light of appropriate linear polarization is incident on the polarization maintaining fiber 9 from the laser light source 5, the laser light can be introduced into the probe main body 32 while maintaining linear polarization even when disturbance such as twisting of the fiber portion is applied. Therefore, the measurement conditions do not change even if the probe main body 32 is tilted at an arbitrary angle for measurement. In FIG. 8, thick arrows indicate the flow of laser light, and thin arrows indicate the flow of electrical signals.
【0062】レーザ光40は第一偏光ビームスプリッタ
11で紙面に対して平行方向の偏光成分が直進し、紙面
に垂直な偏光成分は90°進行方向が曲げられる。レー
ザ光40はファラディ素子12で偏光が45°回転させ
られ、次の第一波長板13でファラディ素子12で回転
させられた45°だけ偏光が戻される。このような光学
系にするとプローブヘッド4で反射されたレーザ光40
を入射光と分離して、第一偏光ビームスプリッタ11と
第二偏光ビームスプリッタ14で互いに直交する偏光成
分として得ることができる。分離したあとは、第一光電
変換素子17と第二光電変換素子18により電気信号に
変換された後、逆相となる信号成分を差動増幅器19に
より検出する。ここで雑音は同相成分となるので差動検
出により除去される。第二波長板15はレーザ光40の
光軸を中心に回転可能とする機構を有し、これにより二
つに分離されたレーザ光の強度バランスをとりながらS
/Nが大きくなるように調整するもので、これによって
検出される信号のS/Nを調整することができる。ま
た、差動増幅器19で検出された信号は波形表示装置7
に取り込まれその波形が表示される。In the first polarization beam splitter 11, the polarization component parallel to the paper surface of the laser light 40 goes straight, and the polarization component perpendicular to the paper surface is bent at 90 °. The polarization of the laser beam 40 is rotated by 45 ° by the Faraday element 12, and the polarized light is returned by the 45 ° rotated by the Faraday element 12 by the next first wave plate 13. With such an optical system, the laser light 40 reflected by the probe head 4
Can be separated from the incident light and can be obtained as polarization components orthogonal to each other by the first polarization beam splitter 11 and the second polarization beam splitter 14. After the separation, the first photoelectric conversion element 17 and the second photoelectric conversion element 18 convert the signal into an electric signal, and then the differential amplifier 19 detects a signal component having an opposite phase. Here, the noise becomes an in-phase component and is removed by differential detection. The second wave plate 15 has a mechanism that allows it to rotate about the optical axis of the laser light 40, and as a result, the intensity of the two separated laser lights is balanced and S
/ N is adjusted to be large, and the S / N of the signal detected by this can be adjusted. The signal detected by the differential amplifier 19 is the waveform display device 7
Captured in and the waveform is displayed.
【0063】以上の光学部品を小型モジュール化して手
持ち型とすることで、装置に組み込まれたボードやプリ
ント基板などの測定環境の制約がある場合でも容易に測
定が可能となる。By miniaturizing the above-mentioned optical components into a small-sized module and hand-held, the measurement can be easily performed even when there is a restriction on the measurement environment such as a board or a printed circuit board incorporated in the apparatus.
【0064】図9は、図8の電気信号測定装置を更に具
体的にした本発明の第3の実施の形態に係る電気信号測
定装置の構成を示す図である。図9に示す装置は、図8
の電気信号測定装置と同様に手持ち型のプローブを構成
するものであり、導体1、電気光学材料2、誘電体多層
膜ミラー3からなるプローブヘッド4が絶縁性のホルダ
31によってプローブ本体32に装着されている。FIG. 9 is a diagram showing the configuration of an electric signal measuring device according to a third embodiment of the present invention, which is a more specific version of the electric signal measuring device of FIG. The device shown in FIG.
The probe head 4 including the conductor 1, the electro-optical material 2, and the dielectric multilayer mirror 3 is attached to the probe main body 32 by the insulating holder 31. Has been done.
【0065】この図9に示す構成では、レーザ光源5が
出力するレーザ光40のパワーが少ない場合は、光増幅
器39を用いて増幅し、該光増幅器39を用いることで
重畳される雑音成分を光学バンドパスフィルタ38で取
り除く。なお、レーザ光源5が出力するレーザ光40の
パワーが大きい場合は、光増幅器39と光学バンドパス
フィルタ38を使用しなくてもよい。In the configuration shown in FIG. 9, when the power of the laser light 40 output from the laser light source 5 is small, the laser light 40 is amplified by using the optical amplifier 39, and the noise component superimposed by using the optical amplifier 39 is removed. It is removed by the optical bandpass filter 38. When the power of the laser light 40 output from the laser light source 5 is high, the optical amplifier 39 and the optical bandpass filter 38 may not be used.
【0066】8は、光学バンドパスフィルタ38が出力
するレーザ光40を直線偏光化し、偏波保持ファイバ9
に入射する偏光制御器である。ここで偏光制御器8から
出力されるレーザ光40の偏光の向きを、偏波保持ファ
イバ9内で偏光が保存されるように偏光制御器8内で調
整する。このように調整すれば、偏波保持ファイバ9の
ねじり、曲げ等の外乱が加わっても、直線偏光を保った
ままプローブ本体32にレーザ光40を入射できるの
で、プローブ本体32を任意の角度に傾けて測定しても
測定条件は変わらない。Numeral 8 linearly polarizes the laser light 40 output from the optical bandpass filter 38, and the polarization maintaining fiber 9
It is a polarization controller that is incident on. Here, the polarization direction of the laser light 40 output from the polarization controller 8 is adjusted in the polarization controller 8 so that the polarization is preserved in the polarization maintaining fiber 9. With this adjustment, the laser beam 40 can be incident on the probe body 32 while maintaining the linearly polarized light even if a disturbance such as twisting or bending of the polarization maintaining fiber 9 is applied. The measurement conditions do not change even when tilted.
【0067】偏波保持ファイバ9が出力するレーザ光4
0は、コリメートレンズ10により平行光になる。レー
ザ光40は第一偏光ビームスプリッタ11で紙面に対し
て平行方向の偏光成分が直進し、紙面に垂直な偏光成分
は90度進行方向が曲げられる。レーザ光40はファラ
ディ素子12で偏光が45度回転する。ファラディ素子
12で回転した45度だけ、次の第一λ/2波長板13
で偏光の向きが戻る。このような光学系にすると、プロ
ーブヘッド4で反射したレーザ光40を入射光と分離し
て、第一偏光ビームスプリッタ11と第二偏光ビームス
プリッタ14で互いに直交する偏光成分として得ること
ができる。分離した後は、第一光電変換素子17と第二
光電変換素子18により電気信号に変換し、逆相となる
信号成分を差動増幅器19により検出する。ここでは雑
音は同相成分となるので差動検出により除去する。λ/
4波長板15Aと第二λ/2波長板15Bはレーザ光4
0の光軸を中心に回転可能とする機構を有し、これによ
り第一光電変換素子17と第二光電変換素子18に到達
するレーザ光の強度のバランスをとりながらS/Nが大
きくなるように調整するもので、結果的に検出される信
号のS/Nを調整することができる。差動増幅器19が
出力する信号のうち被測定信号の含まれる周波数成分だ
けを電気バンドパスフィルタ36により通過させ、これ
をアベレージャ37により加算平均した後、波形表示装
置7に取込んでその波形を表示させる。Laser light 4 output from polarization maintaining fiber 9
0 becomes parallel light by the collimating lens 10. In the first polarization beam splitter 11, the laser light 40 has a polarization component in a direction parallel to the paper surface that goes straight, and a polarization component that is perpendicular to the paper surface has its travel direction bent by 90 degrees. The polarization of the laser beam 40 is rotated by 45 degrees at the Faraday element 12. The first λ / 2 wave plate 13 which is rotated by the Faraday element 12 by only 45 degrees
The direction of polarization returns. With such an optical system, the laser light 40 reflected by the probe head 4 can be separated from the incident light and can be obtained as polarization components orthogonal to each other by the first polarization beam splitter 11 and the second polarization beam splitter 14. After the separation, the first photoelectric conversion element 17 and the second photoelectric conversion element 18 convert it into an electric signal, and the differential amplifier 19 detects a signal component having an opposite phase. In this case, the noise becomes the in-phase component, so it is removed by differential detection. λ /
The four-wave plate 15A and the second λ / 2-wave plate 15B are used for the laser light 4
It has a mechanism that can rotate about the optical axis of 0, so that the S / N becomes large while balancing the intensity of the laser light reaching the first photoelectric conversion element 17 and the second photoelectric conversion element 18. The S / N ratio of the signal detected as a result can be adjusted. Of the signal output from the differential amplifier 19, only the frequency component containing the signal under measurement is passed by the electrical bandpass filter 36, and the averaged value is added by the averager 37. Display it.
【0068】図10は、図9の装置に用いられている前
記偏光制御器8の構成を詳細に示す図である。レーザ光
源5が出力するレーザ光40は、λ/4波長板20とλ
/2波長板22の回転によって任意の偏光状態に変化で
きる。λ/4波長板20とλ/2波長板22はそれぞれ
第一回転機構21と第二回転機構23に接続されてい
る。二つの波長板を通過したレーザ光をポラライザ25
に入射すると互いに直交する直線偏光成分を出力する。
該ポラライザ25が出力する一方の直線偏光化レーザ光
は光電変換素子27に入射され、他方は集光レンズ34
により集光され偏波保持ファイバ9に入射される。FIG. 10 is a diagram showing in detail the configuration of the polarization controller 8 used in the apparatus of FIG. The laser light 40 output from the laser light source 5 is emitted from the λ / 4 wavelength plate 20 and λ
It can be changed to an arbitrary polarization state by rotation of the / 2 wavelength plate 22. The λ / 4 wave plate 20 and the λ / 2 wave plate 22 are connected to the first rotating mechanism 21 and the second rotating mechanism 23, respectively. The laser light passing through the two wave plates is polarized 25
When incident on, the linearly polarized light components orthogonal to each other are output.
One of the linearly polarized laser lights output from the polarizer 25 is incident on the photoelectric conversion element 27, and the other one is a condenser lens 34.
The light is collected by and is incident on the polarization maintaining fiber 9.
【0069】光電変換素子27で受けたレーザ光量は電
流計28で電流として測定され、この値をA/D変換器
29でディジタルデータに変換した後、光電変換素子2
7で受けたレーザ光量、すなわち電流計28で検出され
る電流が最小になるように、演算器30により第一回転
機構21と第二回転機構23を駆動するドライバ24に
命令を送り、λ/4波長板20とλ/2波長板22の回
転を調整する。このような構成にすることで、直線偏光
化されたレーザ光を常に効率よく偏波保持ファイバ9に
入射することができる。ここで、直線偏光化されたレー
ザ光の偏光が保存されるように偏波保持ファイバ9の入
射面の向きを調整してレーザ光の偏光方向と偏波保持フ
ァイバ9の偏波保持方向が合わされる。The amount of laser light received by the photoelectric conversion element 27 is measured as an electric current by the ammeter 28, this value is converted into digital data by the A / D converter 29, and then the photoelectric conversion element 2
The arithmetic unit 30 sends a command to the driver 24 that drives the first rotating mechanism 21 and the second rotating mechanism 23 so that the amount of laser light received at 7, that is, the current detected by the ammeter 28 becomes minimum, and λ / The rotations of the four-wave plate 20 and the λ / 2-wave plate 22 are adjusted. With such a configuration, linearly polarized laser light can always be efficiently incident on the polarization maintaining fiber 9. Here, the direction of the incident surface of the polarization maintaining fiber 9 is adjusted so that the polarization of the linearly polarized laser light is preserved so that the polarization direction of the laser light and the polarization maintaining direction of the polarization maintaining fiber 9 are aligned. It
【0070】また、ポラライザ25が出力するレーザ光
を光電変換素子27で受ける代りに、ポラライザ25と
集光レンズ34との間にビームスプリッタを設け、偏波
保持ファイバ9に入射するレーザ光のうちの一部を取り
出し、該レーザ光を光電変換素子27で受け、該レーザ
光の光量、すなわち電流計28で検出される電流が最大
になるように、λ/4波長板20とλ/2波長板22の
回転を調整してもよい。Further, instead of the laser light output from the polarizer 25 being received by the photoelectric conversion element 27, a beam splitter is provided between the polarizer 25 and the condensing lens 34, and among the laser light entering the polarization maintaining fiber 9, Of the laser light is received by the photoelectric conversion element 27, and the λ / 4 wavelength plate 20 and the λ / 2 wavelength are adjusted so that the light amount of the laser light, that is, the current detected by the ammeter 28 becomes maximum. The rotation of the plate 22 may be adjusted.
【0071】更に、λ/4波長板20とλ/2波長板2
2のかわりにレーザ光の偏光を電圧によって制御できる
偏光変調器を用い、ドライバのかわりに制御信号を発生
する電圧発生器を用いることで、以上の制御系を構成し
てもよい。即ち、図11に示すように、図10のλ/4
波長板20,第一回転機構21,λ/2波長板22,第
二回転機構23を電圧制御型偏光変調器61に置換え、
ドライバ24を電圧発生器62に置換えた構成としても
よい。Furthermore, the λ / 4 wave plate 20 and the λ / 2 wave plate 2
The above control system may be configured by using a polarization modulator capable of controlling the polarization of the laser light by a voltage instead of 2, and using a voltage generator generating a control signal instead of the driver. That is, as shown in FIG. 11, λ / 4 of FIG.
The wave plate 20, the first rotation mechanism 21, the λ / 2 wave plate 22, and the second rotation mechanism 23 are replaced with a voltage control type polarization modulator 61,
The driver 24 may be replaced with the voltage generator 62.
【0072】また、図9の構成を図12に示すように変
形してもよい。即ち、図9のλ/4波長板15Aとλ/
2波長板15Bを電圧制御型偏光変調器15Cに置換
え、差動増幅器19の出力と電圧制御型偏光変調器15
Cの間にA/D変換器63,演算器64,電圧発生器6
5を設ける。この場合、差動増幅器19の出力から第一
光電気変換素子17と第二光電変換素子18に到達する
レーザ光強度のバランスのずれを検出できるので、この
ずれをA/D変換器63でA/D変換して演算器64に
入力し、ずれを補正するような電圧を電圧制御型偏光変
調器15Cに入力するように演算器64から電圧発生器
65を制御するフィードバック系が構成される。これに
より、迅速にS/Nが良好な状態に調整することが可能
となる。The configuration of FIG. 9 may be modified as shown in FIG. That is, the λ / 4 wave plate 15A and the λ /
The two-wave plate 15B is replaced with a voltage control type polarization modulator 15C, and the output of the differential amplifier 19 and the voltage control type polarization modulator 15 are replaced.
A / D converter 63, calculator 64, voltage generator 6 between C
5 is provided. In this case, it is possible to detect the deviation of the balance of the laser light intensity reaching the first photoelectric conversion element 17 and the second photoelectric conversion element 18 from the output of the differential amplifier 19, and the deviation is detected by the A / D converter 63. A feedback system is configured to control the voltage generator 65 from the arithmetic unit 64 so that the voltage that corrects the D / D conversion is input to the arithmetic unit 64 and the voltage that corrects the deviation is input to the voltage-controlled polarization modulator 15C. This makes it possible to quickly adjust the S / N to a good state.
【0073】更に、図9の構成を図13に示すように変
形してもよい。即ち、プローブ本体32内に半導体レー
ザ71を内蔵し、プローブ本体32外には半導体レーザ
71を発光させるための電気信号を発生するレーザドラ
イバ72を設けた構成としてもよい。この場合、プロー
ブ本体32の外部から見るとプローブ本体32に対し電
気信号を入力して電気信号の出力を得る構成となる。Further, the configuration of FIG. 9 may be modified as shown in FIG. That is, the semiconductor laser 71 may be built in the probe main body 32, and the laser driver 72 that generates an electric signal for causing the semiconductor laser 71 to emit light may be provided outside the probe main body 32. In this case, when viewed from the outside of the probe main body 32, an electric signal is input to the probe main body 32 to obtain an output of the electric signal.
【0074】図14は、図9の装置に使用され得るプロ
ーブヘッド4と絶縁性ホルダ31の種々の構成を示すも
のであり、導体1が信号線に接触するときに生じる衝撃
を緩和して電気光学材料2やミラー3を保護する緩衝機
構を有するものである。図14(a)は導体1、電気光
学材料2、ミラー3が一体になったプローブヘッドの場
合に、導体1の側部に絶縁性ホルダ31aに当接する凸
部状のストッパ1Aを設けたものであり、また図14
(b)は、導体1を電気光学材料2およびミラー3から
分離して絶縁性ホルダ31bで保持し、導体1とミラー
3との間に導電性かつ弾性のワイヤ81を設けたもので
あり、図14(c)は、絶縁性ホルダ31cにレーザ光
の光軸と同一方向にのみ自由度を有するばね等の弾性体
82を設けて、これを介して導体1を保持するものであ
る。FIG. 14 shows various configurations of the probe head 4 and the insulating holder 31 which can be used in the device of FIG. It has a buffer mechanism for protecting the optical material 2 and the mirror 3. FIG. 14A shows a probe head in which the conductor 1, the electro-optic material 2 and the mirror 3 are integrated, and a protrusion-shaped stopper 1A that abuts the insulating holder 31a is provided on the side of the conductor 1. And also in FIG.
(B) shows that the conductor 1 is separated from the electro-optical material 2 and the mirror 3 and held by the insulating holder 31b, and the conductive and elastic wire 81 is provided between the conductor 1 and the mirror 3. In FIG. 14C, an insulating holder 31c is provided with an elastic body 82 such as a spring having a degree of freedom only in the same direction as the optical axis of the laser beam, and the conductor 1 is held through the elastic body 82.
【0075】図14(a)に示すように、導体1の一部
にストッパ1Aを設けることにより、導体1が信号線に
接触するときに生じる衝撃をストッパ1Aを通して絶縁
性ホルダ31a全体で受けるので、電気光学材料2への
衝撃を緩和することができる。また、図14(b)に示
すように、導体1とミラー3との間に導電性かつ弾性の
ワイヤ81を設けることにより、導体1が信号線に接触
するときに生じる衝撃をワイヤ81の曲げにより吸収で
き、電気光学材料2への衝撃を緩和することができる。
また、図14(c)に示すように、絶縁性ホルダ31c
にばね等の弾性体82を設けることにより、導体1が信
号線に接触するときに生じる衝撃を弾性体82の弾性に
より吸収でき、電気光学材料2への衝撃を緩和すること
ができる。As shown in FIG. 14A, by providing the stopper 1A on a part of the conductor 1, the shock generated when the conductor 1 contacts the signal line is received by the entire insulating holder 31a through the stopper 1A. The impact on the electro-optic material 2 can be mitigated. Further, as shown in FIG. 14B, by providing a conductive and elastic wire 81 between the conductor 1 and the mirror 3, the impact generated when the conductor 1 contacts the signal line is bent. Can be absorbed and the impact on the electro-optical material 2 can be mitigated.
In addition, as shown in FIG. 14C, the insulating holder 31c
By providing the elastic body 82 such as a spring on the core 1, the impact generated when the conductor 1 contacts the signal line can be absorbed by the elasticity of the elastic body 82, and the impact on the electro-optic material 2 can be mitigated.
【0076】また、図14(d)に示すように導体1の
側部に凹部状切欠きを設け、この凹部状切欠きを含む導
体1の側部を絶縁性ホルダ31dに対して接着剤83で
固定するようにしてもよい。この場合も図14(a)に
示す場合と同様に導体1が信号線に接触するときに生じ
る衝撃を絶縁性ホルダ31d全体で受けるので、電気光
学材料2への衝撃を緩和することができる。Further, as shown in FIG. 14 (d), a recessed notch is provided on the side of the conductor 1, and the side of the conductor 1 including the recessed notch is attached to the insulating holder 31d with an adhesive 83. You may fix with. In this case as well, similarly to the case shown in FIG. 14A, the shock generated when the conductor 1 contacts the signal line is received by the entire insulating holder 31d, so that the shock to the electro-optic material 2 can be mitigated.
【0077】[0077]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号線に導体を接触し、該導体から発生する電界が結合
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を検出している
ので、従来のように信号線から信号検出部に電流を取り
出すことがないために、信号線を伝播する電気信号を高
精度にかつ低擾乱で広帯域に測定することができるとと
もに、また大規模な位置決め装置を必要としないため
に、経済的で比較的コンパクトに構成することができ
る。As described above, according to the present invention,
A conductor is brought into contact with a signal line, an electric field generated from the conductor is coupled, and an electro-optic material whose birefringence index changes according to the strength of the coupling electric field is irradiated with laser light to polarize the birefringence of the electro-optic material. Since the changed laser light is detected, current is not taken out from the signal line to the signal detection section as in the past, so the electrical signal propagating through the signal line can be spread with high precision and low disturbance in a wide band. Since it can be measured and does not require a large scale positioning device, it can be constructed economically and relatively compactly.
【図1】従来の電気信号測定装置の一例の概略構成を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional electric signal measuring device.
【図2】本発明の第1の実施例の形態に係る電気信号測
定装置の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an electric signal measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図3】図2の電気信号測定装置に使用出来る種々のミ
ラーの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of various mirrors that can be used in the electric signal measuring device of FIG.
【図4】図2の電気信号測定装置における電圧軸のキャ
リブレーションを行う構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration for calibrating a voltage axis in the electric signal measuring device of FIG.
【図5】図2の電気信号測定装置の一変形例の概略構成
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a modified example of the electric signal measuring device of FIG.
【図6】図2の電気信号測定装置に使用され得る電気光
学材料の変形構成例を示す図である。6 is a diagram showing a modified configuration example of an electro-optical material that can be used in the electrical signal measuring device of FIG.
【図7】図2の電気信号測定装置に使用され得る電気光
学材料の他の構成例を示す図である。7 is a diagram showing another configuration example of an electro-optical material that can be used in the electrical signal measuring device of FIG.
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る電気信号測定
装置の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an electrical signal measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第3の実施の形態に係る電気信号測定
装置の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an electrical signal measuring device according to a third embodiment of the present invention.
【図10】図9に示した電気信号測定装置に使用される
偏光制御器の構成の一例を示す図である。10 is a diagram showing an example of a configuration of a polarization controller used in the electric signal measuring device shown in FIG.
【図11】図9に示した電気信号測定装置に使用される
偏光制御器の構成の他の例を示す図である。11 is a diagram showing another example of the configuration of the polarization controller used in the electrical signal measuring device shown in FIG.
【図12】図9の電気信号測定装置の一変形例の構成を
示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a modification of the electric signal measuring device of FIG. 9.
【図13】図9の電気信号測定装置の他の変形例の構成
を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the configuration of another modification of the electric signal measuring device of FIG. 9.
【図14】図9に示した電気信号測定装置に使用出来る
種々の緩衝機構を有するプローブヘッドの構成を示す図
である。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a probe head having various buffering mechanisms that can be used in the electric signal measuring device shown in FIG.
1 導体 2 電気光学材料 3 ミラー 4 プローブヘッド 5 レーザ光源 6 偏光検出器 7 波形表示装置 8 偏光制御器 9 偏波保持ファイバ 1 conductor 2 Electro-optical material 3 mirror 4 probe head 5 Laser light source 6 Polarization detector 7 Waveform display device 8 Polarization controller 9 Polarization maintaining fiber
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/66 G01R 15/07 C (72)発明者 武谷 健 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−350568(JP,A) 特開 平5−34378(JP,A) 特開 平1−147376(JP,A) 特開 平5−267408(JP,A) 特開 平5−47883(JP,A) 特開 昭63−19682(JP,A) 特開 平6−102295(JP,A) 特開 昭63−196862(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 1/06 - 1/073 G01R 15/00 - 19/00 G01R 31/28 - 31/3193 G02F 1/03 H01L 21/64 - 21/66 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 21/66 G01R 15/07 C (72) Inventor Ken Takeya 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-4-350568 (JP, A) JP-A-5-34378 (JP, A) JP-A-1-147376 (JP, A) JP-A-5-267408 (JP, A) JP 5-47883 (JP, A) JP 63-19682 (JP, A) JP 6-102295 (JP, A) JP 63-196862 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01R 1/06-1/073 G01R 15/00-19/00 G01R 31/28-31/3193 G02F 1/03 H01L 21/64-21/66
Claims (6)
測定する電気信号測定装置であって、 前記測定対象の信号線に一点で接触させる導体と、 前記導体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であって、前記導体と接続された
第一の面と、前記第一の面に対向する第二の面とを有す
る電気光学材料と、 前記電気光学材料に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
けた前記レーザ光を検出する偏光検出手段と、 前記レーザ光源が出力するレーザ光の光量を増幅する光
増幅器と、前記光増幅器によって重畳される雑音成分を
前記光増幅器の出力から除去する光学バンドパスフィル
タと、前記光学バンドパスフィルタが出力するレーザ光
を直線偏光化する偏光制御器と、前記偏光制御器が出力
する直線偏光化されたレーザ光を偏光状態を保持したま
ま前記電気光学材料に導く偏波保持ファイバとを有する
ことを特徴とする電気信号測定装置。1. An electric signal measuring device for measuring an electric signal propagating through a signal line to be measured, comprising: a conductor to be brought into contact with the signal line to be measured at one point; and a strength of an electric field coupled from the conductor. An electro-optical material having a birefringence variable, the electro-optical material having a first surface connected to the conductor, and a second surface facing the first surface; A laser light source for irradiating laser light, a polarization detecting means for detecting the laser light that has undergone polarization change due to a change in birefringence of the electro-optic material, and an optical amplifier for amplifying the light amount of the laser light output by the laser light source. An optical bandpass filter for removing a noise component superimposed by the optical amplifier from the output of the optical amplifier, and a polarization control for linearly polarizing the laser light output by the optical bandpass filter. When an electrical signal measuring apparatus characterized by having a polarization maintaining fiber for guiding the linearly polarized of laser light the polarization controller is output to the electro-optic material while maintaining the polarization state.
化するポラライザと、前記ポラライザに入力されるレー
ザ光の偏光を調節する偏光調節手段と、前記ポラライザ
が出力するレーザ光の一部を前記偏波保持ファイバに集
光するレンズと、前記ポラライザが出力するレーザ光の
残りを電流に変換する光電変換素子と、前記光電変換素
子が出力する電流を測定する電流計と、前記電流計で測
定された電流値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ィジタルデータ
を処理して前記偏光調節手段を制御する演算器と、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。2. The polarization controller includes a polarizer that linearly polarizes the laser light, a polarization adjusting unit that adjusts the polarization of the laser light input to the polarizer, and a part of the laser light output by the polarizer. A lens for focusing on the polarization maintaining fiber, a photoelectric conversion element for converting the rest of the laser light output by the polarizer into a current, an ammeter for measuring the current output by the photoelectric conversion element, and the ammeter. An A / D converter for converting the measured current value into digital data, and an arithmetic unit for processing the digital data output from the A / D converter to control the polarization adjusting means. The electric signal measuring device according to claim 1.
変化させる波長板と、前記波長板を回転させる回転機構
と、前記回転機構を前記演算器の出力に基づいて駆動す
る信号を出力するドライバとからなることを特徴とする
請求項2記載の電気信号測定装置。3. The polarization adjusting means outputs a wave plate for changing the polarization of the laser light, a rotating mechanism for rotating the wave plate, and a signal for driving the rotating mechanism based on the output of the computing unit. The electrical signal measuring device according to claim 2, comprising a driver.
変化させる電圧制御型偏光変調器と、前記電圧制御型偏
光変調器による変調を前記演算器の出力に基づいて制御
する電圧を出力する電圧発生器とからなることを特徴と
する請求項2記載の電気信号測定装置。4. The polarization adjusting means outputs a voltage control type polarization modulator for changing the polarization of laser light and a voltage for controlling the modulation by the voltage control type polarization modulator based on the output of the arithmetic unit. The electrical signal measuring device according to claim 2, further comprising a voltage generator.
測定する電気信号測定装置であって、 前記測定対象の信号線に一点で接触させる導体と、 前記導体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であって、前記導体と接続された
第一の面と、前記第一の面に対向する第二の面とを有す
る電気光学材料と、 前記電気光学材料に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
けた前記レーザ光を検出する偏光検出手段とを備え、 前記偏光検出手段は、前記電気光学材料からの反射レー
ザ光を前記電気光学材料への入射レーザ光から分離して
互いに直交する偏光成分として取り出す光学系と、前記
光学系で取り出された反射レーザ光の互いに直交する偏
光成分を各々電気信号に変換する二つの光電変換素子と
を有し、 前記光学系は、前記反射レーザ光の偏光を変化させる波
長板と、前記波長板を回転させて前記反射レーザ光の互
いに直交する偏光成分の強度バランスを調節する回転機
構とを有することを特徴とする電気信号測定装置。5. An electric signal measuring device for measuring an electric signal propagating through a signal line to be measured, comprising: a conductor to be brought into contact with the signal line to be measured at one point; and a strength of an electric field coupled from the conductor. An electro-optical material having a birefringence variable, the electro-optical material having a first surface connected to the conductor, and a second surface facing the first surface; A laser light source that irradiates a laser beam, and a polarization detection unit that detects the laser beam that has undergone polarization change due to a change in birefringence of the electro-optical material are provided, and the polarization detection unit is a reflection from the electro-optical material. An optical system that separates the laser light from the incident laser light to the electro-optical material and extracts the polarized light components that are orthogonal to each other, and an orthogonal polarization component of the reflected laser light that is extracted by the optical system are electrically transmitted. And two optical conversion elements for converting the optical system, the optical system, a wavelength plate for changing the polarization of the reflected laser light, and the intensity of polarization components of the reflected laser light orthogonal to each other by rotating the wavelength plate. An electric signal measuring device having a rotating mechanism for adjusting balance.
測定する電気信号測定装置であって、 前記測定対象の信号線に一点で接触させる導体と、 前記導体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であって、前記導体と接続された
第一の面と、前記第一の面に対向する第二の面とを有す
る電気光学材料と、 前記電気光学材料に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
けた前記レーザ光を検出する偏光検出手段とを備え、 前記偏光検出手段は、前記電気光学材料からの反射レー
ザ光を前記電気光学材料への入射レーザ光から分離して
互いに直交する偏光成分として取り出す光学系と、前記
光学系で取り出された反射レーザ光の互いに直交する偏
光成分を各々電気信号に変換する二つの光電変換素子と
を有し、 前記光学系は、前記反射レーザ光の偏光を変化させる電
圧制御型偏光変調器と、前記電圧制御型偏光変調器によ
る変調を制御する電圧を出力する電圧発生器と、前記電
圧発生器が出力する電圧を前記二つの光電変換素子が出
力する電気信号に基づいて制御するフィードバック系と
を有することを特徴とする電気信号測定装置。6. An electric signal measuring device for measuring an electric signal propagating through a signal line to be measured, comprising: a conductor to be brought into contact with the signal line to be measured at one point; and a strength of an electric field coupled from the conductor. An electro-optical material having a birefringence variable, the electro-optical material having a first surface connected to the conductor, and a second surface facing the first surface; A laser light source that irradiates a laser beam, and a polarization detection unit that detects the laser beam that has undergone polarization change due to a change in birefringence of the electro-optical material are provided, and the polarization detection unit is a reflection from the electro-optical material. An optical system that separates the laser light from the incident laser light to the electro-optical material and extracts the polarized light components that are orthogonal to each other, and an orthogonal polarization component of the reflected laser light that is extracted by the optical system are electrically transmitted. And two photoelectric conversion elements for converting the optical system, the optical system outputs a voltage for controlling the modulation by the voltage control type polarization modulator for changing the polarization of the reflected laser light, and the voltage control type polarization modulator. And a feedback system for controlling the voltage output by the voltage generator based on the electrical signals output by the two photoelectric conversion elements.
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