JPH01123162A - 電圧検出装置 - Google Patents
電圧検出装置Info
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- JPH01123162A JPH01123162A JP62280762A JP28076287A JPH01123162A JP H01123162 A JPH01123162 A JP H01123162A JP 62280762 A JP62280762 A JP 62280762A JP 28076287 A JP28076287 A JP 28076287A JP H01123162 A JPH01123162 A JP H01123162A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R13/00—Arrangements for displaying electric variables or waveforms
- G01R13/20—Cathode-ray oscilloscopes
- G01R13/22—Circuits therefor
- G01R13/34—Circuits for representing a single waveform by sampling, e.g. for very high frequencies
- G01R13/347—Circuits for representing a single waveform by sampling, e.g. for very high frequencies using electro-optic elements
-
- 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
- G01R15/247—Details of the circuitry or construction of devices covered by G01R15/241 - G01R15/246
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0121—Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
- G02F1/0123—Circuits for the control or stabilisation of the bias voltage, e.g. automatic bias control [ABC] feedback loops
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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、光変調器を用いてピコ秒オーダの時間分解能
で電圧を検出する電圧検出装置に関する。
で電圧を検出する電圧検出装置に関する。
従来、光変調器を用いて電圧を検出する装置が知られて
いる。
いる。
第９図、第１０図はそれぞれ米国特許第４，４４６．４
２５号、１９８６年１０月１５日に欧州特許庁で発行さ
れた特許出願公開明細書第０，１９７．１９６号に開示
されているこの種の従来の電圧検出装置の概略構成図で
ある。
２５号、１９８６年１０月１５日に欧州特許庁で発行さ
れた特許出願公開明細書第０，１９７．１９６号に開示
されているこの種の従来の電圧検出装置の概略構成図で
ある。
第９図の電圧検出装置では、パルス光源５０から１２０
フ工ムト秒程度の短光パルスを繰返し出力し、この短光
パルスをチョッパ５１．可変遅延器５２を介し被測定物
５３１例えば光電スイッチに入力させる一方、光変調器
４０に入射させている、光変調器４０は、偏光子５５．
を気光学結晶５４９位相補償器５６．検光子５７で構成
され、入射した短光パルスが被測定物５３からの電圧に
より変調される現象を利用し、電圧波形を光強度の形で
取出すようになっている。より詳しくは短光パルスに同
期して被測定物５３から出力される検出されるべき電圧
を光変調器４０の電気光学結晶５４に加える一方、電気
光学結晶５４にはパルス光源５０からの短光パルスのう
ち偏光子５５によって抽出された所定の偏光成分のもの
を入射させる。電気光学結晶５４には、電圧の印加で屈
折率が変化するＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３などの電気
光学材料が用いられている。！気光学材料の上記性質に
よって、電気光学結晶５４に入射した短光パルスは、被
測定物５３からの電圧により偏光状態が変化し変調され
て出射光と毛て出射し、位相補償器５６を介して検光子
５７に入射する。
フ工ムト秒程度の短光パルスを繰返し出力し、この短光
パルスをチョッパ５１．可変遅延器５２を介し被測定物
５３１例えば光電スイッチに入力させる一方、光変調器
４０に入射させている、光変調器４０は、偏光子５５．
を気光学結晶５４９位相補償器５６．検光子５７で構成
され、入射した短光パルスが被測定物５３からの電圧に
より変調される現象を利用し、電圧波形を光強度の形で
取出すようになっている。より詳しくは短光パルスに同
期して被測定物５３から出力される検出されるべき電圧
を光変調器４０の電気光学結晶５４に加える一方、電気
光学結晶５４にはパルス光源５０からの短光パルスのう
ち偏光子５５によって抽出された所定の偏光成分のもの
を入射させる。電気光学結晶５４には、電圧の印加で屈
折率が変化するＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３などの電気
光学材料が用いられている。！気光学材料の上記性質に
よって、電気光学結晶５４に入射した短光パルスは、被
測定物５３からの電圧により偏光状態が変化し変調され
て出射光と毛て出射し、位相補償器５６を介して検光子
５７に入射する。
検光子５７では、位相補償器５６からの出射光から直交
する２つの偏光成分を抽出し、それぞれ変調された光強
度信号を光変調器４０からの出力として光検出器５８．
５９に入射させるよ°うになっている。光検出器５８．
５９では、各偏光成分の光強度を検出し、差動増幅器６
０で光検出器５８゜５９からの出力信号を差動増幅し、
ロックインアンプ６１．平均器６２を介し検出結果をデ
イスプレィ６３に表示するようになっている。
する２つの偏光成分を抽出し、それぞれ変調された光強
度信号を光変調器４０からの出力として光検出器５８．
５９に入射させるよ°うになっている。光検出器５８．
５９では、各偏光成分の光強度を検出し、差動増幅器６
０で光検出器５８゜５９からの出力信号を差動増幅し、
ロックインアンプ６１．平均器６２を介し検出結果をデ
イスプレィ６３に表示するようになっている。
なお、可変遅延器５２は、被測定物５３からの電圧発生
タイミングを徐々に遅延させて電圧波形のサンプリング
点を定めるためのものである。またロックインアンプ６
１は、チョッパ５１に同期したタイミングで差動増幅器
６０からの出力を取出しノイズ成分を取除き、平均器６
２はロックインアンプ６１の出力を平均化するようにな
っている。
タイミングを徐々に遅延させて電圧波形のサンプリング
点を定めるためのものである。またロックインアンプ６
１は、チョッパ５１に同期したタイミングで差動増幅器
６０からの出力を取出しノイズ成分を取除き、平均器６
２はロックインアンプ６１の出力を平均化するようにな
っている。
このような構成の電圧検出装置では、光変調器４０の電
気光学結晶５４に電圧Ｖが加わると、光変調器４０から
光検出器５９に出力される出射光の光強度Ｉは、電圧Ｖ
に対して第１１図（ａ）に示すようなＶ−１特性となる
。いよ被測定物５３からの電圧が光変調器４０より詳し
くは電気光学結晶５４に加わっていないときに光検出器
５９への光強度■は、位相補償器５６の設定を変えるこ
とによって変化する。ここで、その最大の光強度をＴｏ
とするとき、光検出器５９への光強度を光強度■。の５
０％となるように位相補償器５６を設定すると、第１１
図（ａ）のＶ−１特性かられかるように、光変調器４０
には見かけ上、動作点電圧Ｖ ／２が加わったときと
等価になり動作点がＡπ で示すところに定められる０位相補償器５６をこのよう
に設定すると、光変調器４０に被測定物５３から第１１
図（ｂ）に示すような変調電圧が加わるとき、検光子５
７から光検出器５９に入射する出射光の光強度■は第１
１図（Ｃ）のようになる。
気光学結晶５４に電圧Ｖが加わると、光変調器４０から
光検出器５９に出力される出射光の光強度Ｉは、電圧Ｖ
に対して第１１図（ａ）に示すようなＶ−１特性となる
。いよ被測定物５３からの電圧が光変調器４０より詳し
くは電気光学結晶５４に加わっていないときに光検出器
５９への光強度■は、位相補償器５６の設定を変えるこ
とによって変化する。ここで、その最大の光強度をＴｏ
とするとき、光検出器５９への光強度を光強度■。の５
０％となるように位相補償器５６を設定すると、第１１
図（ａ）のＶ−１特性かられかるように、光変調器４０
には見かけ上、動作点電圧Ｖ ／２が加わったときと
等価になり動作点がＡπ で示すところに定められる０位相補償器５６をこのよう
に設定すると、光変調器４０に被測定物５３から第１１
図（ｂ）に示すような変調電圧が加わるとき、検光子５
７から光検出器５９に入射する出射光の光強度■は第１
１図（Ｃ）のようになる。
第１１図（ａ）乃至（Ｃ）かられかるように動作点Ａで
は検光子５７からの出射光の光強度Ｉは電圧変化にほぼ
比例して最も大きく変化するので、最大の交流成分■。
は検光子５７からの出射光の光強度Ｉは電圧変化にほぼ
比例して最も大きく変化するので、最大の交流成分■。
。を得ることができる。一方、動作点Ａでは光強度Ｉに
直流成分’ＤＣが含まれているが、差動増幅器６０にお
いて光検出器５８．５９からの互いに逆位相の２つの出
力信号を差動増幅することにより直流成分！。０を取除
き交流成分ＩＡＣだけを電圧検出結果として感度良く検
出することができる。
直流成分’ＤＣが含まれているが、差動増幅器６０にお
いて光検出器５８．５９からの互いに逆位相の２つの出
力信号を差動増幅することにより直流成分！。０を取除
き交流成分ＩＡＣだけを電圧検出結果として感度良く検
出することができる。
また第１０図の電圧検出装置では、直流光源７０からの
ＣＷ光を光変調器４０を介してストリークカメラ７１に
加え、被測定物５３からの電圧によって変化する検光子
５７からの出射光の光強度をストリークカメラ７１で観
測し、口・ｙクインアンブ６１．平均器６２を介しデイ
スプレィ６３に表示して電圧を検出するようになってい
る。なお、被測定物５３から出力される電圧、およびロ
ックインアンプ６１の動作は、パルス発生器７２からの
パルスと同期している。またストリークカメラ７１の偏
向器（図示せず）に加わる掃引電圧は、パルス発生器７
２からのパルスに対し、位相シフタ７３により徐々にず
れたタイミングとなっている。
ＣＷ光を光変調器４０を介してストリークカメラ７１に
加え、被測定物５３からの電圧によって変化する検光子
５７からの出射光の光強度をストリークカメラ７１で観
測し、口・ｙクインアンブ６１．平均器６２を介しデイ
スプレィ６３に表示して電圧を検出するようになってい
る。なお、被測定物５３から出力される電圧、およびロ
ックインアンプ６１の動作は、パルス発生器７２からの
パルスと同期している。またストリークカメラ７１の偏
向器（図示せず）に加わる掃引電圧は、パルス発生器７
２からのパルスに対し、位相シフタ７３により徐々にず
れたタイミングとなっている。
このような構成の電圧検出装置では、検出器としてスト
リークカメラ７１゛を用いているため、動作点を第１１
図（ａ）に符号Ｂで示すところに設定する、すなわちス
トリークカメラ７１では、ダイナミックレンジを大きく
とれず、光強度Ｉの直流成分ＩＤＣが大きいと検出され
るべき信号としての交流成分■ＡＣを観測することがで
きないので、光変調器４０に加わる電圧■が−“０”■
のときにストリークカメラ７！への光強度Ｉが最小とな
るよう位相補償器５６を設定し、動作点がＢで示すとこ
ろに定められる。
リークカメラ７１゛を用いているため、動作点を第１１
図（ａ）に符号Ｂで示すところに設定する、すなわちス
トリークカメラ７１では、ダイナミックレンジを大きく
とれず、光強度Ｉの直流成分ＩＤＣが大きいと検出され
るべき信号としての交流成分■ＡＣを観測することがで
きないので、光変調器４０に加わる電圧■が−“０”■
のときにストリークカメラ７！への光強度Ｉが最小とな
るよう位相補償器５６を設定し、動作点がＢで示すとこ
ろに定められる。
この動作点Ｂは、直流成分■。Ｃを極めて小さくするこ
とができるので、直流成分Ｉ。Ｃに対する交流成分■、
。の比として定まる変調度ＭＯＤを最大にすることがで
きてダイナミックレンジの狭いストリークカメラ７１に
おいても交流成分■ＡＣを観測することができる。なお
動作点Ｂは、動作点Ａに比べ交流成分■ＡＣもかなり減
少するが、ストリークカメラ７１の増倍機能により交流
成分■ＡＣを増倍し測定可能にしている。
とができるので、直流成分Ｉ。Ｃに対する交流成分■、
。の比として定まる変調度ＭＯＤを最大にすることがで
きてダイナミックレンジの狭いストリークカメラ７１に
おいても交流成分■ＡＣを観測することができる。なお
動作点Ｂは、動作点Ａに比べ交流成分■ＡＣもかなり減
少するが、ストリークカメラ７１の増倍機能により交流
成分■ＡＣを増倍し測定可能にしている。
しかしながら、第９図の電圧検出装置では、動作点をＡ
に設定し最大の交流成分’ＡＣを得ることができるもの
の、光強度Ｉには直流成分Ｉ。０も含まれるため、ダイ
ナミックレンジの狭い一般的な高速光検出器としてのス
トリークカメラを用いることができず、これにより光源
には高価で取扱いが難かしいパルス光源を用いねばなら
ないという問題があった。
に設定し最大の交流成分’ＡＣを得ることができるもの
の、光強度Ｉには直流成分Ｉ。０も含まれるため、ダイ
ナミックレンジの狭い一般的な高速光検出器としてのス
トリークカメラを用いることができず、これにより光源
には高価で取扱いが難かしいパルス光源を用いねばなら
ないという問題があった。
一方、第１１図の電圧検出装置では、動作点をＢに設定
し、直流成分■。０を著しく減少させることができるも
のの、交流成分■ＡＣも小さくなるので、高感度の検出
結果を得るには限界があるという問題があった。
し、直流成分■。０を著しく減少させることができるも
のの、交流成分■ＡＣも小さくなるので、高感度の検出
結果を得るには限界があるという問題があった。
本発明は、光源に直流光源を用いた場合にも最大の交流
成分を得ることができるとともに、直流成分を除去する
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。
成分を得ることができるとともに、直流成分を除去する
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、直流光源と、被測定物からの電圧をチョップ
するチョップ手段と、直流光源からのＣＷ光をチョップ
手段からの電圧により変調し光強度信号として出力する
光変調手段と、前記光強度信号をサンプリング検出する
サンプリング型光検出手段と、サンプリング検出された
出力信号から前記チョップ手段のチョップ周波数で定ま
る周波数成分を抽出し増幅する増幅手段とを備えている
・こと針特徴とする電圧検出装置によって、上記従来技
術の問題点を改善するものである。
するチョップ手段と、直流光源からのＣＷ光をチョップ
手段からの電圧により変調し光強度信号として出力する
光変調手段と、前記光強度信号をサンプリング検出する
サンプリング型光検出手段と、サンプリング検出された
出力信号から前記チョップ手段のチョップ周波数で定ま
る周波数成分を抽出し増幅する増幅手段とを備えている
・こと針特徴とする電圧検出装置によって、上記従来技
術の問題点を改善するものである。
本発明では、被測定物からの電圧をチョップ手段でチョ
ップして光変調手段に加える。光変調手段に入射した直
流光源からのＣＷ光は、チョップ手段からの電圧によっ
て変調を受けて光強度信号として出力される。サンプリ
ング型光検出手段では、光強度信号をサンプリング検出
し、増幅手段ではサンプリング検出された出力信号から
チヨ・１１周波数で定まる周波数成分を抽出し増幅する
。
ップして光変調手段に加える。光変調手段に入射した直
流光源からのＣＷ光は、チョップ手段からの電圧によっ
て変調を受けて光強度信号として出力される。サンプリ
ング型光検出手段では、光強度信号をサンプリング検出
し、増幅手段ではサンプリング検出された出力信号から
チヨ・１１周波数で定まる周波数成分を抽出し増幅する
。
ところで、本発明では、直流光源を用１また場合にもダ
イナミックレンジの広いサンプリング型光検出手段を用
いているので、光変調手段の動作点を最大の交流成分が
得られるところに設定できる。
イナミックレンジの広いサンプリング型光検出手段を用
いているので、光変調手段の動作点を最大の交流成分が
得られるところに設定できる。
このときに直流成分も重畳するが、この直流成分は、増
幅手段で取除かれ、交流成分だけが抽出され増幅される
。
幅手段で取除かれ、交流成分だけが抽出され増幅される
。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る電圧検出装置の一実施例の構成図
である。第１図において第９図、第１０図と対応する箇
所には同じ符号を付す。
である。第１図において第９図、第１０図と対応する箇
所には同じ符号を付す。
本実施例の電圧検出装置では、直流光源７０からのＣＷ
を光変調器４０に入射させ、光変調器４０においてチョ
ップ回路１０を介して加わる被測定物５３からの電圧に
よって、入射したＣＷ光を変調し電圧波形を光強度信号
に変換してサンプリング型高速光検出器１１に入力する
ようになっている。被測定物５３からの電圧は、繰返し
周期のものであり、分岐器１２で分岐され、上述のよう
にチョップ回路１０を介して光変調器４０．より詳しく
は電気光学結晶５４に加わる一方、トリガ信号発生器１
３．遅延回路１４を介してサンブリング型高速光検出器
１１にトリガ信号として加わるようになっている。さら
にサンプリング型高速光検出器１１からの出力信号は、
チョップ回路１０のチョップ周波数に同期して作動する
ロックインアンプ１５に入力するようになっている。
を光変調器４０に入射させ、光変調器４０においてチョ
ップ回路１０を介して加わる被測定物５３からの電圧に
よって、入射したＣＷ光を変調し電圧波形を光強度信号
に変換してサンプリング型高速光検出器１１に入力する
ようになっている。被測定物５３からの電圧は、繰返し
周期のものであり、分岐器１２で分岐され、上述のよう
にチョップ回路１０を介して光変調器４０．より詳しく
は電気光学結晶５４に加わる一方、トリガ信号発生器１
３．遅延回路１４を介してサンブリング型高速光検出器
１１にトリガ信号として加わるようになっている。さら
にサンプリング型高速光検出器１１からの出力信号は、
チョップ回路１０のチョップ周波数に同期して作動する
ロックインアンプ１５に入力するようになっている。
直流光源７０は、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ、半導体レー
ザ、レーザダイオード励起固体レーザ、あるいは第２高
調波発生素子である。またサンプリング型高速光検出器
１１は、光変調器４０から出力された光強度信号を遅延
回路１４からのトリガ信号に同期させて掃引し、内蔵の
開口部材（図示せず）の開口から光強度波形の一部をサ
ンプリング抽出するものである。すなわち遅延回路１４
によりトリガ信号を徐々に遅延させることにより、サン
プリング点をずらし光強度波形をサンプリングするよう
になっている。
ザ、レーザダイオード励起固体レーザ、あるいは第２高
調波発生素子である。またサンプリング型高速光検出器
１１は、光変調器４０から出力された光強度信号を遅延
回路１４からのトリガ信号に同期させて掃引し、内蔵の
開口部材（図示せず）の開口から光強度波形の一部をサ
ンプリング抽出するものである。すなわち遅延回路１４
によりトリガ信号を徐々に遅延させることにより、サン
プリング点をずらし光強度波形をサンプリングするよう
になっている。
第２図はチョップ回路１０とロックインアンプ１５の一
例を示す図である。第２図の例では、チョップ回路１０
は、可変パルスジェネレータ１６と、ゲート回路１７と
、オン・オフ回路１８とで構成され、ロックインアンプ
１５は、周波数カウンタ１９と、制御回路２０と、可変
バンドパスフィルタ２１と、増幅器２２とから構成され
ている。
例を示す図である。第２図の例では、チョップ回路１０
は、可変パルスジェネレータ１６と、ゲート回路１７と
、オン・オフ回路１８とで構成され、ロックインアンプ
１５は、周波数カウンタ１９と、制御回路２０と、可変
バンドパスフィルタ２１と、増幅器２２とから構成され
ている。
チョップ回路１０では、可変パルスジェネレータ１６か
らパルスが発生すると、ゲート回路１７は第３図（ａ）
に示すように交互のパルスでオン・オフを繰返す、ゲー
ト回路１７がオフでゲート回路１７から電圧が出力され
ないときには、オン・オフ回路１８の抵抗は第３図（ｂ
）に示すように極めて大きく、被測定物５３からの電圧
は光変調器４０に加わらない、一方、ゲート回路１７が
オンでゲート回路１７から閾値■１Ｈ以上の電圧が出力
されると、オン・オフ回路１８の抵抗は第３図（ｂ）に
示すように極めて小さくなり、被測定物５３からの電圧
が光変調器４０に加わることになる。
らパルスが発生すると、ゲート回路１７は第３図（ａ）
に示すように交互のパルスでオン・オフを繰返す、ゲー
ト回路１７がオフでゲート回路１７から電圧が出力され
ないときには、オン・オフ回路１８の抵抗は第３図（ｂ
）に示すように極めて大きく、被測定物５３からの電圧
は光変調器４０に加わらない、一方、ゲート回路１７が
オンでゲート回路１７から閾値■１Ｈ以上の電圧が出力
されると、オン・オフ回路１８の抵抗は第３図（ｂ）に
示すように極めて小さくなり、被測定物５３からの電圧
が光変調器４０に加わることになる。
一方、可変パルスジェネレータ１６からのパルスは、ロ
ックインアンプ１５の周波数カウンタ１９に入力し、そ
こでパルス周波数が計測され、制御回路２０に加わる。
ックインアンプ１５の周波数カウンタ１９に入力し、そ
こでパルス周波数が計測され、制御回路２０に加わる。
制御回路２０では、可変パルスジェネレータ１６からの
パルス周波数の１／２の周波数成分の信号だけが可変バ
ンドパスフィルタ２１を通過できるよう可変バンドパス
フィルタ２１を制御する。これにより、チョップ回路１
１のオン・オフ回Ｗ１１８がオンであるときのサンプリ
ングされた光強度信号とオフであるときのサンプリング
された光強度信号との変化分だけが可変バンドパスフィ
ルタ２１を通過するので、光強度信号から直流成分Ｉ。
パルス周波数の１／２の周波数成分の信号だけが可変バ
ンドパスフィルタ２１を通過できるよう可変バンドパス
フィルタ２１を制御する。これにより、チョップ回路１
１のオン・オフ回Ｗ１１８がオンであるときのサンプリ
ングされた光強度信号とオフであるときのサンプリング
された光強度信号との変化分だけが可変バンドパスフィ
ルタ２１を通過するので、光強度信号から直流成分Ｉ。
０を取除き交流成分’ＡＣだけを増幅器２２で増幅する
ことができる。
ことができる。
なお、周波数カウンタ１９に可変パルスジェネレータ１
６からのパルスを入力させるかわりに、ゲート回路１７
の出力を周波数カウンタ１９に入力させてゲート回路１
７の出力の周波数成分のみが可変バンドパスフィルタ２
１を通過できるように制御しても良い、また既知の周波
数でチョップするときは、ゲート回路１７からオン・オ
フ回路１８に一定の周波数の出力を与え、可変バンドパ
スフィルタ２１を固定のバンドパスフィルタに変更すれ
ば良く、この場合には可変パルスジェネレータ１６１周
波数カウンタ１９．制御回路２０は不要となる。
６からのパルスを入力させるかわりに、ゲート回路１７
の出力を周波数カウンタ１９に入力させてゲート回路１
７の出力の周波数成分のみが可変バンドパスフィルタ２
１を通過できるように制御しても良い、また既知の周波
数でチョップするときは、ゲート回路１７からオン・オ
フ回路１８に一定の周波数の出力を与え、可変バンドパ
スフィルタ２１を固定のバンドパスフィルタに変更すれ
ば良く、この場合には可変パルスジェネレータ１６１周
波数カウンタ１９．制御回路２０は不要となる。
このような構成の電圧検出装置の動作を第４図乃至第６
図により説明する。
図により説明する。
被測定物５３からの電圧Ｖは、第４図（ａ）に示すよう
に、チョップ回路１０がオンのときにのみ光変調器４０
の電気光学結晶５４に加わる。位相補償器５６を調節す
ることにより、光変調器４０の動作点をＡのところに設
定すれば（第１１図（ａ）参照）、直流光源７０からの
ＣＷ光は光変調器４０において第４図（ａ）に示す電圧
により変調され、第４図（ｂ）に示すような最大の交流
成分ＩＡＣが光変調器４０から出力される。なお、動作
点をＡに設定することで光変調器４０からは常に直流成
分Ｉ。Ｃも出力される。
に、チョップ回路１０がオンのときにのみ光変調器４０
の電気光学結晶５４に加わる。位相補償器５６を調節す
ることにより、光変調器４０の動作点をＡのところに設
定すれば（第１１図（ａ）参照）、直流光源７０からの
ＣＷ光は光変調器４０において第４図（ａ）に示す電圧
により変調され、第４図（ｂ）に示すような最大の交流
成分ＩＡＣが光変調器４０から出力される。なお、動作
点をＡに設定することで光変調器４０からは常に直流成
分Ｉ。Ｃも出力される。
光変調器４０からの第４図（ｂ）に示すような光強度信
号は、サンプリング型高速光検出器１１に加わる。サン
プリング型高速光検出器１１は、前述のように被測定物
５３からの繰返し周期の電圧を基にしてトリガ信号発生
器１３．遅延回路１４で作成されたトリガ信号により光
強度信号を掃引し、光強度波形の一部を開口（図示せず
）からサンプリング抽出し、ロックインアンプ１５に入
力させる。サンプリング型高速光検出器１１のサンプリ
ング点は、トリガ信号を遅延して掃引のタイミングをず
らすことにより移動する。第４図（Ｃ）に示すサンプリ
ング点Ｓ１のときには、第５図に示すように光強度波形
ＰＧの一部Ｆ１をサンプリング抽出し、これを繰返し行
なった結果第６図（ａ）に示すような出力信号を出力す
る。また第４図（ｄ）に示すサンプリング点Ｓ２のとき
には、第５図に示すように光強度波形Ｆ’Ｇの一部Ｆ２
をサンプリング抽出し、これを繰返し行なった結果第６
図（ｂ）に示すような出力信号を出力する。
号は、サンプリング型高速光検出器１１に加わる。サン
プリング型高速光検出器１１は、前述のように被測定物
５３からの繰返し周期の電圧を基にしてトリガ信号発生
器１３．遅延回路１４で作成されたトリガ信号により光
強度信号を掃引し、光強度波形の一部を開口（図示せず
）からサンプリング抽出し、ロックインアンプ１５に入
力させる。サンプリング型高速光検出器１１のサンプリ
ング点は、トリガ信号を遅延して掃引のタイミングをず
らすことにより移動する。第４図（Ｃ）に示すサンプリ
ング点Ｓ１のときには、第５図に示すように光強度波形
ＰＧの一部Ｆ１をサンプリング抽出し、これを繰返し行
なった結果第６図（ａ）に示すような出力信号を出力す
る。また第４図（ｄ）に示すサンプリング点Ｓ２のとき
には、第５図に示すように光強度波形Ｆ’Ｇの一部Ｆ２
をサンプリング抽出し、これを繰返し行なった結果第６
図（ｂ）に示すような出力信号を出力する。
なおサンプリング型高速光検出器１１のダイナミックレ
ンジは広いので、これに直流成分Ｉｏｃが入力した場合
でも飽和することなく交流成分ＩＡＣ並びに直流成分Ｉ
。０を第６図（ａ） 、 （ｂ）に示すように忠実にサ
ンプリングして出力することができる。
ンジは広いので、これに直流成分Ｉｏｃが入力した場合
でも飽和することなく交流成分ＩＡＣ並びに直流成分Ｉ
。０を第６図（ａ） 、 （ｂ）に示すように忠実にサ
ンプリングして出力することができる。
このようにしてサンプリング型高速光検出器１１でサン
プリング抽出された出力信号はロックインアンプ１５に
入力するが、ロックインアンプ１５は、チョップ回路１
０のチョップの周波数で定まる周波数成分の出力信号の
みを通過させるので出力信号のうち直流成分Ｉ。０は除
去され、交流成分■ＡＣが増幅されて出力される。
プリング抽出された出力信号はロックインアンプ１５に
入力するが、ロックインアンプ１５は、チョップ回路１
０のチョップの周波数で定まる周波数成分の出力信号の
みを通過させるので出力信号のうち直流成分Ｉ。０は除
去され、交流成分■ＡＣが増幅されて出力される。
このように、本実施例によれば、安価でかつ取扱いの容
易な直流光源７０を用いた場合にも最大の交流成分を得
ることができるように動作点を設定できてかつ重畳する
直流成分を有効に取除くことができる。
易な直流光源７０を用いた場合にも最大の交流成分を得
ることができるように動作点を設定できてかつ重畳する
直流成分を有効に取除くことができる。
なお上述の実施例において、光変調器４０の電気光学結
晶５４は、例えば光路と平行に電圧印加用の進行波線路
が設けられ変調された光を透過して出射させるような透
過型であっても良いし、あるいは先端に反射鏡を備え変
調された光を反射して出射させる反射型のものであって
も良い０反射型のときには被測定物に非接触で電圧を検
出できる。また電気光学結晶５４は、不要な光の混入を
防止するため、入射光、出射光の経路以外は黒塗りされ
ているのが良い。
晶５４は、例えば光路と平行に電圧印加用の進行波線路
が設けられ変調された光を透過して出射させるような透
過型であっても良いし、あるいは先端に反射鏡を備え変
調された光を反射して出射させる反射型のものであって
も良い０反射型のときには被測定物に非接触で電圧を検
出できる。また電気光学結晶５４は、不要な光の混入を
防止するため、入射光、出射光の経路以外は黒塗りされ
ているのが良い。
また上述の実施例において、サンプリング型高速光検出
器１１のトリガ信号は、被測定物からの電圧信号を分岐
して作られたが、第７図に示すように発振器３０を別に
設け、この発振器３０からの信号により被測定物５３か
ら電圧を発生させると同時に、トリガ信号を作っても良
い、なお発振器３０を別に設けることにより回路全体の
動作が確認し易くなる。
器１１のトリガ信号は、被測定物からの電圧信号を分岐
して作られたが、第７図に示すように発振器３０を別に
設け、この発振器３０からの信号により被測定物５３か
ら電圧を発生させると同時に、トリガ信号を作っても良
い、なお発振器３０を別に設けることにより回路全体の
動作が確認し易くなる。
また被測定物５３が例えば高速光検出器である場合には
、第８図に示すように、被測定物５３に光パルス信号を
与える必要があり、光パルス信号を光電変換器３１によ
って電気信号に変換してトリガ信号を作る必要がある。
、第８図に示すように、被測定物５３に光パルス信号を
与える必要があり、光パルス信号を光電変換器３１によ
って電気信号に変換してトリガ信号を作る必要がある。
さらにサンプリング型高速光検出器１１としてサンプリ
ング型光オフシロスコープ（浜松ホトニクス社製００３
−０１ ）を用いる場合には、３０Ｉ］ 〜ＩＧＨ２の
電圧を測定することができる。
ング型光オフシロスコープ（浜松ホトニクス社製００３
−０１ ）を用いる場合には、３０Ｉ］ 〜ＩＧＨ２の
電圧を測定することができる。
またシンクロスキャンフォトメータを用いる場合には、
８０ＭＨ２〜１６０ＭＨ，の電圧を測定できる。なお、
チョップの周波数は、これらの電圧の周波数よりも十分
低いものでなければならない。
８０ＭＨ２〜１６０ＭＨ，の電圧を測定できる。なお、
チョップの周波数は、これらの電圧の周波数よりも十分
低いものでなければならない。
以上に説明したように、本発明によれば、直流光源を用
いた場合にも光検出手段にサンプリング型光検出手段を
用いているので、最大の交流成分を得ることができる一
方、これに重畳する直流成分を増幅手段により有効に取
除くことができる。
いた場合にも光検出手段にサンプリング型光検出手段を
用いているので、最大の交流成分を得ることができる一
方、これに重畳する直流成分を増幅手段により有効に取
除くことができる。
第１図は本発明に係る電圧検出装置の一実施例の構成図
、第２図はチョップ回路とロックインアンプの構成例を
示す図、第３図（ａ）はゲート回路の出力電圧を示す図
、第３図（ｂ）はオン・オフ回路の抵抗変化を示す図、
第４図（ａ）は光変調器に加わるチョップされた電圧波
形を示す図、第４図（ｂ）は光強度信号を示す図、第４
図（ｃ） 、 （ｄ）はそれぞれサンプリング点Ｓ
、Ｓ２を示す図、第５図はサンプリング点Ｓ １． Ｓ
２で抽出される光強度Ｆ 、Ｆ’２を示す図、第６
図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれサンプリング点Ｓ１．
Ｓ２でサンプリング抽出された出力信号を示す図、第７
図、第８図はトリガ信号発生器の変形例を示す図、第９
図、第１０図はそれぞれ従来の電圧検出装置の概略構成
図、第１１図（ａ）は電圧Ｖに対する光強度■を示す図
、第１１図（ｂ）は被測定物からの変調電圧を示す図、
第１１図（Ｃ）は第１１図（ａ）の動作点Ａのところに
第１１図（ｂ）の変調電圧を加えたときに得られる光強
度Ｉを示す図である。 １０・・・チョップ回路、 １１・・・サンプリング型高速光検出器、１５・・・ロ
ックインアンプ、４０・・・光変調器、７０・・・直流
光源 特許出願人 浜松ホトニクス株式会社代理人 弁
理士 植 本 雅 治
、第２図はチョップ回路とロックインアンプの構成例を
示す図、第３図（ａ）はゲート回路の出力電圧を示す図
、第３図（ｂ）はオン・オフ回路の抵抗変化を示す図、
第４図（ａ）は光変調器に加わるチョップされた電圧波
形を示す図、第４図（ｂ）は光強度信号を示す図、第４
図（ｃ） 、 （ｄ）はそれぞれサンプリング点Ｓ
、Ｓ２を示す図、第５図はサンプリング点Ｓ １． Ｓ
２で抽出される光強度Ｆ 、Ｆ’２を示す図、第６
図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれサンプリング点Ｓ１．
Ｓ２でサンプリング抽出された出力信号を示す図、第７
図、第８図はトリガ信号発生器の変形例を示す図、第９
図、第１０図はそれぞれ従来の電圧検出装置の概略構成
図、第１１図（ａ）は電圧Ｖに対する光強度■を示す図
、第１１図（ｂ）は被測定物からの変調電圧を示す図、
第１１図（Ｃ）は第１１図（ａ）の動作点Ａのところに
第１１図（ｂ）の変調電圧を加えたときに得られる光強
度Ｉを示す図である。 １０・・・チョップ回路、 １１・・・サンプリング型高速光検出器、１５・・・ロ
ックインアンプ、４０・・・光変調器、７０・・・直流
光源 特許出願人 浜松ホトニクス株式会社代理人 弁
理士 植 本 雅 治
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）直流光源と、被測定物からの電圧をチョップするチ
ョップ手段と、直流光源からのＣＷ光をチョップ手段か
らの電圧により変調し光強度信号として出力する光変調
手段と、前記光強度信号をサンプリング検出するサンプ
リング型光検出手段と、サンプリング検出された出力信
号から前記チョップ手段のチョップ周波数で定まる周波
数成分を抽出し増幅する増幅手段とを備えていることを
特徴とする電圧検出装置。 ２）前記サンプリング型光検出手段は、サンプリング型
高速光検出器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）前記サンプリング型高速光検出器は、サンプリング
型光オッシロスコープまたはシンクロスキャンフォトメ
ータ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62280762A JP2577582B2 (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 電圧検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62280762A JP2577582B2 (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 電圧検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01123162A true JPH01123162A (ja) | 1989-05-16 |
| JP2577582B2 JP2577582B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=17629600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62280762A Expired - Fee Related JP2577582B2 (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 電圧検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2577582B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5153427A (en) * | 1990-03-09 | 1992-10-06 | Hitachi, Ltd. | Optical d.c. voltage transformer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0197196A1 (en) * | 1985-03-08 | 1986-10-15 | The University Of Rochester | Electro-electron optical oscilloscope system for time-resolving picosecond electrical waveforms |
-
1987
- 1987-11-06 JP JP62280762A patent/JP2577582B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0197196A1 (en) * | 1985-03-08 | 1986-10-15 | The University Of Rochester | Electro-electron optical oscilloscope system for time-resolving picosecond electrical waveforms |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5153427A (en) * | 1990-03-09 | 1992-10-06 | Hitachi, Ltd. | Optical d.c. voltage transformer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2577582B2 (ja) | 1997-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |