JPH02259472A - 光を用いた物理量測定装置 - Google Patents
光を用いた物理量測定装置Info
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- JPH02259472A JPH02259472A JP1080718A JP8071889A JPH02259472A JP H02259472 A JPH02259472 A JP H02259472A JP 1080718 A JP1080718 A JP 1080718A JP 8071889 A JP8071889 A JP 8071889A JP H02259472 A JPH02259472 A JP H02259472A
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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〉
この発明は光を用いて物理量を測定する装置に関し、特
に高速な単発現象をも測定する事が出来る光を用いた物
理量測定装置に関するものである。
に高速な単発現象をも測定する事が出来る光を用いた物
理量測定装置に関するものである。
〈従来技術〉
最近の高速電子デバイスは高速なものが多く開発されて
いる。例えば、ＨＥＭＴ （旧ｑｈ Ｅｌｅｃｔｒ。
いる。例えば、ＨＥＭＴ （旧ｑｈ Ｅｌｅｃｔｒ。
ｎ Ｎｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ）では
ゲート遅延時間が約１０ｐｓ程度であり、また光通信な
どに用いられる半導体レーザーの直接変調帯域も数十Ｇ
Ｈｚに達している。この様な高速電子デバイスによる高
速現象の測定は、通常サンプリングオシロスコープが用
いられている。第９図にサンプリングオシロスコープの
原理を示す。すなわち、（Ａ＞のように連続するＮ個の
被測定信号に対して、ゲート時間を少しずつずらしなが
ら測定して行き、その結果を合成して（Ｂ）のような測
定値を得る。
ゲート遅延時間が約１０ｐｓ程度であり、また光通信な
どに用いられる半導体レーザーの直接変調帯域も数十Ｇ
Ｈｚに達している。この様な高速電子デバイスによる高
速現象の測定は、通常サンプリングオシロスコープが用
いられている。第９図にサンプリングオシロスコープの
原理を示す。すなわち、（Ａ＞のように連続するＮ個の
被測定信号に対して、ゲート時間を少しずつずらしなが
ら測定して行き、その結果を合成して（Ｂ）のような測
定値を得る。
この技術では、サンプリング幅が測定結果の分解能にな
る。
る。
一方、ＧａＡｓ基板は電気光学効果を有するので、流れ
る電流の大きさによってその戻り光の１扁波面が変化す
る。この現象を利用して、光を用いた測定装置が開発さ
れている。第１０図にこの様な光を用いた測定装置の構
成を示す、ＹＡＧレーザ−１の出力光はパルス圧縮部２
でｐｓ程度のパルス幅に圧縮され、偏光子３、波長板４
を介してＧａＡｓ集積回路５に入力される。また、その
戻り光は波長板４を通り、偏光子３で反射されて受光素
子６でその強度が測定され、表示部８で表示される。駆
動回路７でＧａＡｓ集積回路５に流す電流を変えるとそ
の戻り光の偏光面が変化し、偏光子３によって受光素子
６に入射する光の強度が変化する。駆動回路７により、
ＹＡＧレーザ−１の出力光のタイミングとＧａＡｓ集積
回路５に電流を・流すタイミングを同期させ、かつその
位相差を少しずつずらして行くことによって、第９図で
説明したサンプリング技術と同じ原理でＧａＡｓ集積回
路５の動作を測定する事が出来る。
る電流の大きさによってその戻り光の１扁波面が変化す
る。この現象を利用して、光を用いた測定装置が開発さ
れている。第１０図にこの様な光を用いた測定装置の構
成を示す、ＹＡＧレーザ−１の出力光はパルス圧縮部２
でｐｓ程度のパルス幅に圧縮され、偏光子３、波長板４
を介してＧａＡｓ集積回路５に入力される。また、その
戻り光は波長板４を通り、偏光子３で反射されて受光素
子６でその強度が測定され、表示部８で表示される。駆
動回路７でＧａＡｓ集積回路５に流す電流を変えるとそ
の戻り光の偏光面が変化し、偏光子３によって受光素子
６に入射する光の強度が変化する。駆動回路７により、
ＹＡＧレーザ−１の出力光のタイミングとＧａＡｓ集積
回路５に電流を・流すタイミングを同期させ、かつその
位相差を少しずつずらして行くことによって、第９図で
説明したサンプリング技術と同じ原理でＧａＡｓ集積回
路５の動作を測定する事が出来る。
〈発明が解決すべき課題〉
しかしながら、第９図の一サンプリングオシロスコープ
では、サンプリング幅はステップリカバリダイオードの
速度に制限され、２５ｐｓ程度が限界であり、光パルス
を用いる光オシロスコープでも１０ｐＳ程度が限界であ
るという課題があった。
では、サンプリング幅はステップリカバリダイオードの
速度に制限され、２５ｐｓ程度が限界であり、光パルス
を用いる光オシロスコープでも１０ｐＳ程度が限界であ
るという課題があった。
また、第１０図の光を用いた測定装置ではｐｓオーダー
の測定が可能であるが、受光素子６に入射する光の強度
が微弱であり、Ｓ／Ｎ比を高くすることが困鉗であると
いう課題もあった。
の測定が可能であるが、受光素子６に入射する光の強度
が微弱であり、Ｓ／Ｎ比を高くすることが困鉗であると
いう課題もあった。
さらに両方ともサンプリングした結果を合成するもので
あるから、単発現象を測定する事が本質的に出来ないと
いう課題もあった。
あるから、単発現象を測定する事が本質的に出来ないと
いう課題もあった。
〈発明の目的〉
この発明の目的は、高速な単発現象をも測定できる光を
用いた物理量測定装置を提供することにある。
用いた物理量測定装置を提供することにある。
く課題を解決する為の手段〉
前記課題を解決するために本発明では、第１の光パルス
発生手段の出力光を被測定物に照射して、その戻り光と
第２の光パルス発生手段のより時間的に短いパルスの光
を合波し、この合波光を非線形材料で作られた高調波発
生手段に入射して高調波光を発生させて、この高調波光
をフィルタで選別して、ラインセンサでその空間分布強
度を測定するようにした構成とし、前記戻り光、第２の
光パルス発生手段の出力光または合波した光のいずれか
を、その光の進行方向に直交する方向に遅延時間を異な
らせて遅延させるようにしたものである。
発生手段の出力光を被測定物に照射して、その戻り光と
第２の光パルス発生手段のより時間的に短いパルスの光
を合波し、この合波光を非線形材料で作られた高調波発
生手段に入射して高調波光を発生させて、この高調波光
をフィルタで選別して、ラインセンサでその空間分布強
度を測定するようにした構成とし、前記戻り光、第２の
光パルス発生手段の出力光または合波した光のいずれか
を、その光の進行方向に直交する方向に遅延時間を異な
らせて遅延させるようにしたものである。
く作用〉
光パルスの進行方向に垂直な面で、距離に応じて異なっ
た遅延量を与えることにより、時間的な変化を空間的な
変化に変換して、単一パルスの測定を可能にする。
た遅延量を与えることにより、時間的な変化を空間的な
変化に変換して、単一パルスの測定を可能にする。
〈実施例〉
第１図に本発明に係る光を用いた物理、ｊｌ測定装置の
一実施例を示す、第１図において、１０はパルスレーザ
−であり、第１の光パルス発生手段に相当し、その出力
光は紙面に対して垂直に偏光しているものとする（Ｏ印
で表わす）。１１はハーフミラ−であり、パルスレーザ
−１０の出力光が入射され、その光を２つに分岐する。
一実施例を示す、第１図において、１０はパルスレーザ
−であり、第１の光パルス発生手段に相当し、その出力
光は紙面に対して垂直に偏光しているものとする（Ｏ印
で表わす）。１１はハーフミラ−であり、パルスレーザ
−１０の出力光が入射され、その光を２つに分岐する。
１２はパルス圧縮器であり、ハーフミラ−１１で分岐さ
れた光の１つが入射され、そのパルス幅を圧縮する。
れた光の１つが入射され、そのパルス幅を圧縮する。
パルスレーザ−１０とパルス圧縮器１２で第２の光パル
ス発生手段を構成している。１４はビームエクステンダ
であり、パルス圧縮器１２の出力光が入射され、そのビ
ーム径を空間的に広げる。１５は偏光子であり、ビーム
エクステンダ１４の出力光が入射される。この入射光は
図示のように紙面に対して垂直に漏光している。１６は
光のデイレイラインであり、ミラー１６１及びコーナー
キューブ１６２から構成され、ハーフミラ−１１で反射
した光が入射される。入射した光はミラー１６１で反射
されてコーナーキューブ１６２で２回反射され、さらに
ミラー１６１で反射されて出力される。従って、コナー
キューブ１６２を矢印の方向に移動してコーナーキュー
ブ１６２とミラー１６１間の距離を変えることにより、
遅延量を変えることが出来る。１７は偏光子であり、デ
イレイライン１６の出力光が入射される。その透過光は
λ／４、λ／２の波長板１８及び対物レンズ１９を介し
て被測定物２０すなわちＧａＡｓ集積回路に入射される
。この被測定物２０の戻り光は偏光子１７に入射されて
反射され、ビームエクステンダ２１でビーム径が広げら
れて偏光子１５に入射される。波長板１８はビームエク
ステンダ２１に入射される光の強度が最大になるように
調整される。被測定物２０の戻り光には被測定物２０の
状態によって紙面内で偏光した光（］で表わす）をも含
んでおり、この光のみが偏光子１７で選択的に反射され
てビームエクステンダ２１に入射される。偏光子１５は
ビームエクステンダ１４と２１の光を合波して出力する
。２２はバビネ（Ｂａｂｎｅｔ ）の補償板であり、入
射される偏光面が異なった２つの光に対してその位置に
よって異なる位相差を与える。２３は高調波光発生手段
であり、例えばＫＤＰ単結晶などの非線形光学材料が用
いられる。この高調波光発生手段にはバビネの補償板２
２の出力光が入射され、含まれている２つの光の強度の
積に比例しな２次高調波を発生する。
ス発生手段を構成している。１４はビームエクステンダ
であり、パルス圧縮器１２の出力光が入射され、そのビ
ーム径を空間的に広げる。１５は偏光子であり、ビーム
エクステンダ１４の出力光が入射される。この入射光は
図示のように紙面に対して垂直に漏光している。１６は
光のデイレイラインであり、ミラー１６１及びコーナー
キューブ１６２から構成され、ハーフミラ−１１で反射
した光が入射される。入射した光はミラー１６１で反射
されてコーナーキューブ１６２で２回反射され、さらに
ミラー１６１で反射されて出力される。従って、コナー
キューブ１６２を矢印の方向に移動してコーナーキュー
ブ１６２とミラー１６１間の距離を変えることにより、
遅延量を変えることが出来る。１７は偏光子であり、デ
イレイライン１６の出力光が入射される。その透過光は
λ／４、λ／２の波長板１８及び対物レンズ１９を介し
て被測定物２０すなわちＧａＡｓ集積回路に入射される
。この被測定物２０の戻り光は偏光子１７に入射されて
反射され、ビームエクステンダ２１でビーム径が広げら
れて偏光子１５に入射される。波長板１８はビームエク
ステンダ２１に入射される光の強度が最大になるように
調整される。被測定物２０の戻り光には被測定物２０の
状態によって紙面内で偏光した光（］で表わす）をも含
んでおり、この光のみが偏光子１７で選択的に反射され
てビームエクステンダ２１に入射される。偏光子１５は
ビームエクステンダ１４と２１の光を合波して出力する
。２２はバビネ（Ｂａｂｎｅｔ ）の補償板であり、入
射される偏光面が異なった２つの光に対してその位置に
よって異なる位相差を与える。２３は高調波光発生手段
であり、例えばＫＤＰ単結晶などの非線形光学材料が用
いられる。この高調波光発生手段にはバビネの補償板２
２の出力光が入射され、含まれている２つの光の強度の
積に比例しな２次高調波を発生する。
２４はフィルタであり、高調波光発生手段２３の出力光
が入射され、２次高調波のみを透過させる。
が入射され、２次高調波のみを透過させる。
２５はラインセンサであり、広げられたビームの各位置
における光強度を電気信号に変換する。２６は演算表示
装置であり、ラインセンサ２５の出力から被測定物２０
の状態を演算により求め、表示する。２７は駆動部であ
り、被測定物２０に電流を流すと同時にパルスレーザ−
１０を駆動する。
における光強度を電気信号に変換する。２６は演算表示
装置であり、ラインセンサ２５の出力から被測定物２０
の状態を演算により求め、表示する。２７は駆動部であ
り、被測定物２０に電流を流すと同時にパルスレーザ−
１０を駆動する。
次に、この実施例の動作を説明する。被測定物２０であ
るＧａＡｓ基板は電気光学効果を有する。
るＧａＡｓ基板は電気光学効果を有する。
従って、この基板上に形成された集積回路が動作状態で
あると、その戻り光の偏波面は入射光のそれとは異なっ
た状態になる。この性質を利用して、被測定物２０に流
れる電流量を測定する。その為、駆動部２７で被測定物
２０に電流を流すと同期してパルスレーザ−１０を動作
させ、紙面に対して垂直に偏光した光（○印で表わす）
を出力させる。
あると、その戻り光の偏波面は入射光のそれとは異なっ
た状態になる。この性質を利用して、被測定物２０に流
れる電流量を測定する。その為、駆動部２７で被測定物
２０に電流を流すと同期してパルスレーザ−１０を動作
させ、紙面に対して垂直に偏光した光（○印で表わす）
を出力させる。
この光はハーフミラ−１で２つに分岐され、その一方は
対物レンズ１９で集束されて被測定物２０に照射され、
その戻り光のうち紙面内で偏光した光（１で表わす）の
みが偏光子１７で反射されてビームエキスパンダ２１に
入射される。従って、ビームエキスパンダ２１に入射さ
れる光の強度は被測定物２０に流れる電流によって変化
する。また、ハーフミラ−１１で分岐された他方の光は
パルス圧縮器１２でそのパルス幅が時間的に圧縮されて
ビームエキスパンダ１４に入射される。この２つのビー
ムエキスパンダ１４．２１は入射した光のビーム径を空
間的に広げて偏光子１５に入射し、偏光子１５はこの２
つの光を合波する。従って、（社）光子１５の出力光は
第２図に示すような時間関係を有する。第２図において
、３０．３１はそれぞれビームエキスパンダー４．２１
の出力光である。出力光３０はパルス圧縮器１２の為そ
のパスル幅が狭くなっている。また、第２図に示すよう
に、出力光３０が出力光３１の中央に来るように、コー
ナーキューブ１６２を調整してデイレイライン１６の遅
延量を調整する。偏光子１５で合波した光はバビネの補
償板２２に入射される。
対物レンズ１９で集束されて被測定物２０に照射され、
その戻り光のうち紙面内で偏光した光（１で表わす）の
みが偏光子１７で反射されてビームエキスパンダ２１に
入射される。従って、ビームエキスパンダ２１に入射さ
れる光の強度は被測定物２０に流れる電流によって変化
する。また、ハーフミラ−１１で分岐された他方の光は
パルス圧縮器１２でそのパルス幅が時間的に圧縮されて
ビームエキスパンダ１４に入射される。この２つのビー
ムエキスパンダ１４．２１は入射した光のビーム径を空
間的に広げて偏光子１５に入射し、偏光子１５はこの２
つの光を合波する。従って、（社）光子１５の出力光は
第２図に示すような時間関係を有する。第２図において
、３０．３１はそれぞれビームエキスパンダー４．２１
の出力光である。出力光３０はパルス圧縮器１２の為そ
のパスル幅が狭くなっている。また、第２図に示すよう
に、出力光３０が出力光３１の中央に来るように、コー
ナーキューブ１６２を調整してデイレイライン１６の遅
延量を調整する。偏光子１５で合波した光はバビネの補
償板２２に入射される。
第３図にバビネの補償板２２の構造を示す、バとネの補
償板は同形の細長い楔形の水晶３２．３３を、水晶３２
の光学軸を紙面に平行にし、水晶３３の光学軸を紙面に
垂直にして組み合わせたちのである。水晶は複屈折性が
あるので、光学軸の方向によって屈折率が異なる。これ
らの屈折率をｎｏ、ｎ 、左端面からの距離ｘの位置に
おける水晶３２．３３の厚さをそれぞれｄ 、ｄ
とすると、光の進行方向に垂直に偏光している光に対し
て、バビネの補償板の厚さ方向の光路りは、Ｌ ＝＜
ａ ａ ２ ） （ｎ ｏ ｎ ｅ ）イ になる、すなわち、位置ｘによってバビ′ネの補償板を
通過する時間が異なるという効果が生じる。
償板は同形の細長い楔形の水晶３２．３３を、水晶３２
の光学軸を紙面に平行にし、水晶３３の光学軸を紙面に
垂直にして組み合わせたちのである。水晶は複屈折性が
あるので、光学軸の方向によって屈折率が異なる。これ
らの屈折率をｎｏ、ｎ 、左端面からの距離ｘの位置に
おける水晶３２．３３の厚さをそれぞれｄ 、ｄ
とすると、光の進行方向に垂直に偏光している光に対し
て、バビネの補償板の厚さ方向の光路りは、Ｌ ＝＜
ａ ａ ２ ） （ｎ ｏ ｎ ｅ ）イ になる、すなわち、位置ｘによってバビ′ネの補償板を
通過する時間が異なるという効果が生じる。
なお、紙面に対して垂直に偏光した光に対しては、一定
の遅延を与える。
の遅延を与える。
第４図に基づいて、バビネの補償板２２以降の動作を説
明する。なお、第１図と同じ要素には同一符号を付し、
説明を省略する。ｉ光子１５で合波された光はバビネの
補償板２２に入射される。
明する。なお、第１図と同じ要素には同一符号を付し、
説明を省略する。ｉ光子１５で合波された光はバビネの
補償板２２に入射される。
この入射光は第２図で説明したようになっている。
バビネの補償板２２は第３図で説明したように紙面内で
偏光した光のみ、その入射位置によって界なった遅延量
を与える。従って、Ａ、Ｂ点における出力光３０と３１
の相対関係は第５図（Ａ）、（Ｂ）のようになる、すな
わち、Ａ点では出力光３１が先行し、Ｂ点では３０が先
行する。Ａ点とＢ点の間では位相差が連続的に分布した
光が得られる。バビ木の補償板２２の出力光は高調波光
発生手段２３に入射される。高調波光発生手段２３はＫ
ＤＰ結晶で構成され、その光学軸は光の入射方向に対し
て約５９°にされる。高調波光発生手段２３は入射光の
２次高調波を発生し、その強度Ｐは次式（１）に従う。
偏光した光のみ、その入射位置によって界なった遅延量
を与える。従って、Ａ、Ｂ点における出力光３０と３１
の相対関係は第５図（Ａ）、（Ｂ）のようになる、すな
わち、Ａ点では出力光３１が先行し、Ｂ点では３０が先
行する。Ａ点とＢ点の間では位相差が連続的に分布した
光が得られる。バビ木の補償板２２の出力光は高調波光
発生手段２３に入射される。高調波光発生手段２３はＫ
ＤＰ結晶で構成され、その光学軸は光の入射方向に対し
て約５９°にされる。高調波光発生手段２３は入射光の
２次高調波を発生し、その強度Ｐは次式（１）に従う。
％式％）
但し、Ｅ 、Ｅ２はそれぞれ出力光３０．３１の強度
、ｒｌ。３は非線形効果の生じ易さを表わす定数である
。従って、第５図（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、２次高
調波は出力光３０と３１が時間的にオーバーラツプした
部分についてのみ発生する。
、ｒｌ。３は非線形効果の生じ易さを表わす定数である
。従って、第５図（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、２次高
調波は出力光３０と３１が時間的にオーバーラツプした
部分についてのみ発生する。
高調波光発生手段２３の出力はフィルタ２４で２次高調
波の部分のみが取り出され、ラインセンサ２５に入射さ
れる。ラインセンサ２５は入射光の進行方向に対して垂
直な線上に複数の光センサを配列したものであり、各々
の点におけるフィルタ２４の出力光強度を電気信号に変
換する。被測定物２０の戻り光とパルス圧縮器１２の出
力光の位相差はバビネの補償板２２で連続的に変化させ
られるので、ラインセンサ２５で測定した２次高調波の
空間的な光強度分布は、ビームエキスパンダ１４の出力
光強度の分布を一定とすると、被測定物２０の戻り光強
度の時間的な分布になる。その為、被測定物２０の電流
、すなわち物理量の分布の時間的変化をラインセンサ２
５による空間的な変化に置き換えることができ、単一の
パルスで被測定物２０の物理量の時間的な変化を測定す
ることができる。また、前記（１）式かられかるように
、パルス圧縮器１２の光強度を増加することにより、被
測定物２０からの戻り光強度が弱くても、２次高調波の
強度を高くすることが出来、信号のＳ／Ｎ比を改善する
ことが可能になる。
波の部分のみが取り出され、ラインセンサ２５に入射さ
れる。ラインセンサ２５は入射光の進行方向に対して垂
直な線上に複数の光センサを配列したものであり、各々
の点におけるフィルタ２４の出力光強度を電気信号に変
換する。被測定物２０の戻り光とパルス圧縮器１２の出
力光の位相差はバビネの補償板２２で連続的に変化させ
られるので、ラインセンサ２５で測定した２次高調波の
空間的な光強度分布は、ビームエキスパンダ１４の出力
光強度の分布を一定とすると、被測定物２０の戻り光強
度の時間的な分布になる。その為、被測定物２０の電流
、すなわち物理量の分布の時間的変化をラインセンサ２
５による空間的な変化に置き換えることができ、単一の
パルスで被測定物２０の物理量の時間的な変化を測定す
ることができる。また、前記（１）式かられかるように
、パルス圧縮器１２の光強度を増加することにより、被
測定物２０からの戻り光強度が弱くても、２次高調波の
強度を高くすることが出来、信号のＳ／Ｎ比を改善する
ことが可能になる。
第６図に本発明の他の実施例を示す。この実施例は、被
測定物の戻り光の遅延時間を異ならせるようにしたもの
である。なお、第１図と同じ要素には同一符号を付し、
説明を省略する。第６図において、３４は遅延手段であ
り、ビームエクステンダ２１の出力光が入力される。こ
の遅延手段３４はバビネの補償板２２と同じ働きをする
。すなわち、入射光の進行方向に垂直な方向の位置に応
じて異なった遅延時間を与える。遅延手段３４の出力光
は偏光子１５に入射される。また、°第１図実施例と異
なりバビネの補償板２２がなく、痢光子１５の出力光は
直接高調波光発生手段２３に入射される０本発明では、
第２の光パルス発生手段であるパルス圧縮器１２の出力
光と被測定物２０の戻り光の相対的な遅延時間を異なら
せればよいので、このようにしても同様の効果を達成出
来る、第７図に遅延手段３２の構成の一例を示す。第７
図において、３５はミラーであり、ビームエクステンダ
２１で空間的に広げられた光を反射する。
測定物の戻り光の遅延時間を異ならせるようにしたもの
である。なお、第１図と同じ要素には同一符号を付し、
説明を省略する。第６図において、３４は遅延手段であ
り、ビームエクステンダ２１の出力光が入力される。こ
の遅延手段３４はバビネの補償板２２と同じ働きをする
。すなわち、入射光の進行方向に垂直な方向の位置に応
じて異なった遅延時間を与える。遅延手段３４の出力光
は偏光子１５に入射される。また、°第１図実施例と異
なりバビネの補償板２２がなく、痢光子１５の出力光は
直接高調波光発生手段２３に入射される０本発明では、
第２の光パルス発生手段であるパルス圧縮器１２の出力
光と被測定物２０の戻り光の相対的な遅延時間を異なら
せればよいので、このようにしても同様の効果を達成出
来る、第７図に遅延手段３２の構成の一例を示す。第７
図において、３５はミラーであり、ビームエクステンダ
２１で空間的に広げられた光を反射する。
３６は多段コーナーキューブであり、ミラー３５で反射
された光が入射される。多段コーナーキューブ３６は複
数のコーナーキューブを階段状に積み重ねた構成をして
おり、各段によって光の光路長が異なる。従って、光の
進行方向に垂直の方向に遅延時間が異なり、バビネの補
償板２２と同じ効果を達成できる。多段コーナーキュー
ブ３６の出力光はミラー３７で反射されて偏光子１５に
入射される。この構成においては、ラインセンサ２５の
受光素子の数は多段コーナーキューブ３６の段数だけあ
ればよい、なお、遅延手段３４としてバとネの補償板を
用いることも出来る。
された光が入射される。多段コーナーキューブ３６は複
数のコーナーキューブを階段状に積み重ねた構成をして
おり、各段によって光の光路長が異なる。従って、光の
進行方向に垂直の方向に遅延時間が異なり、バビネの補
償板２２と同じ効果を達成できる。多段コーナーキュー
ブ３６の出力光はミラー３７で反射されて偏光子１５に
入射される。この構成においては、ラインセンサ２５の
受光素子の数は多段コーナーキューブ３６の段数だけあ
ればよい、なお、遅延手段３４としてバとネの補償板を
用いることも出来る。
第８図にさらに池の実施例を示す、なお、第１図と同じ
要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例
は第２の光パルス発生手段であるパルス圧縮器１２の出
力光を遅延させるようにしたものである。第８図におい
て、３８は遅延手段であり、バビネの補償板または第７
図に示した構成のものを用いる。この遅延手段３８には
ビームエクステンダ１４の出力光が入力され、その出力
光は偏光子１５に入射される。また、偏光子１５の出力
光は直接高調波光発生手段２３に入射される。このよう
にしても、同様の効果を達成することが出来る。
要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例
は第２の光パルス発生手段であるパルス圧縮器１２の出
力光を遅延させるようにしたものである。第８図におい
て、３８は遅延手段であり、バビネの補償板または第７
図に示した構成のものを用いる。この遅延手段３８には
ビームエクステンダ１４の出力光が入力され、その出力
光は偏光子１５に入射される。また、偏光子１５の出力
光は直接高調波光発生手段２３に入射される。このよう
にしても、同様の効果を達成することが出来る。
なお、これらの実施例では被測定物としてＧａＡｓ集積
回路の場合を説明したが、シリコンなどの電気光学効果
を有さない材料にも適用される。
回路の場合を説明したが、シリコンなどの電気光学効果
を有さない材料にも適用される。
この場合はシリコン等の被測定物に近接してＬｉＴ ａ
Ｏ３単結晶などの電気光学効果を有する材料を配置し
、このＬｉＴａＯ３単結晶に光を照射して、シリコンが
発生する電界により電気光学効果を生じさせるようにす
ればよい。
Ｏ３単結晶などの電気光学効果を有する材料を配置し
、このＬｉＴａＯ３単結晶に光を照射して、シリコンが
発生する電界により電気光学効果を生じさせるようにす
ればよい。
まな、これらの実施例では第１の光パルス発生手段であ
るパルスレーザ−１０の出力光をパルス圧縮して第２の
光パルス発生手段を構成するようにしたが、各々独立し
て構成するようにしてもよい。
るパルスレーザ−１０の出力光をパルス圧縮して第２の
光パルス発生手段を構成するようにしたが、各々独立し
て構成するようにしてもよい。
また、第１、第２の光パルス発生手段の出力光の波長が
異なる場合は、和または差の周波数の光の強度を測定す
るようにしてもよい、この場合は、フィルタ２４の特性
を変えて、これらの波長の光のみを透過させるようにす
ればよい。
異なる場合は、和または差の周波数の光の強度を測定す
るようにしてもよい、この場合は、フィルタ２４の特性
を変えて、これらの波長の光のみを透過させるようにす
ればよい。
さらに、２次高調波光の代わりに、３次以上の高調波光
を用いるようにしてもよい。
を用いるようにしてもよい。
〈発明の効果〉
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、この
発明では時間的に幅の広い光を被測定物に照射し、その
戻り光と時間的に幅の狭い光を合波して、これら光のい
ずれかを光の進行方向に垂直に異なる遅延時間を与えて
、この合波光の２次高調波の空間的な強度分布を測定す
るようにしな。
発明では時間的に幅の広い光を被測定物に照射し、その
戻り光と時間的に幅の狭い光を合波して、これら光のい
ずれかを光の進行方向に垂直に異なる遅延時間を与えて
、この合波光の２次高調波の空間的な強度分布を測定す
るようにしな。
その為、単一のパルスで物理量の時間変化を測定する事
が出来るので、単発現象でも測定が可能であり、かつ高
速現象を測定する事が出来るという効果がある。
が出来るので、単発現象でも測定が可能であり、かつ高
速現象を測定する事が出来るという効果がある。
また、被測定物からの戻り光の強度が弱くても、合波す
る光の強度を高めることにより高調波光の強度を高くす
ることが出来るので、高Ｓ／Ｎ比で測定が可能であると
いう効果もある。
る光の強度を高めることにより高調波光の強度を高くす
ることが出来るので、高Ｓ／Ｎ比で測定が可能であると
いう効果もある。
第１図は本発明に隔る光を用いな物Ｆ！ Ｍ １．１定
装置の一実施例を示す構成図、第２図は２つの光の関係
を説明する為の図、第３図はバしネの補償板の構成図、
第４図、第５図は動作を説明するための図、第６図、第
８図は曲の実施例の構成図、第７図は多段コーナーキュ
ーブの構成図、第９図はサンプリング技術の原理図、第
１０図は従来の光を用いた物理量測定装置の構成図であ
る。 １０・・・パルスレーザ−１２・・・パルス圧縮器、１
４．２１・・・ビームエクステンダ、１５．１７・・・
偏光子、１６・・・デイレイライン、２０・・・被測定
物、２２・・・バビネの補償板、２３・・・高調波光発
生手段、２４・・・フィルタ、 ２５・・・ラインセンサ、 ３２・・・遅 延手段。 第 図 第 図 第 ！ 図 第 図 （Ａ） ｒ８ノ （Ｃ） （Ｄ） １！１間 綺開 第 ム 図 第 β 図 第 図 第 図 （Ａン Ｃ５） 第 図
装置の一実施例を示す構成図、第２図は２つの光の関係
を説明する為の図、第３図はバしネの補償板の構成図、
第４図、第５図は動作を説明するための図、第６図、第
８図は曲の実施例の構成図、第７図は多段コーナーキュ
ーブの構成図、第９図はサンプリング技術の原理図、第
１０図は従来の光を用いた物理量測定装置の構成図であ
る。 １０・・・パルスレーザ−１２・・・パルス圧縮器、１
４．２１・・・ビームエクステンダ、１５．１７・・・
偏光子、１６・・・デイレイライン、２０・・・被測定
物、２２・・・バビネの補償板、２３・・・高調波光発
生手段、２４・・・フィルタ、 ２５・・・ラインセンサ、 ３２・・・遅 延手段。 第 図 第 図 第 ！ 図 第 図 （Ａ） ｒ８ノ （Ｃ） （Ｄ） １！１間 綺開 第 ム 図 第 β 図 第 図 第 図 （Ａン Ｃ５） 第 図
Claims (3)
- （１）その出力光が被測定物に照射される第１の光パル
ス発生手段と、この第１の光パルス発生手段の出力光よ
りも時間的に短い光パルスを出力する第２の光パルス発
生手段と、前記被測定物からの戻り光及び前記第２の光
パルス発生手段の出力光を合波する合波手段と、この合
波手段の出力光が入力され偏波面の異なる光に対して進
行方向に直交する断面方向の距離に応じてその遅延時間
を異ならせる遅延手段と、この遅延手段の出力光が入力
され非線形光学効果によりその入力光の高調波光を発生
する高調波光発生手段と、この高調波光発生手段の出力
光が入力され特定の波長の光のみ透過させるフィルタと
、このフィタルの出力光が入力されその光強度を電気信
号に変換するラインセンサとからなる光を用いた物理量
測定装置。 - （２）その出力光が被測定物に照射される第１の光パル
ス発生手段と、この第１の光パルス発生手段の出力光よ
りも時間的に短い光パルスを出力する第２の光パルス発
生手段と、前記被測定物の戻り光が入射されその進行方
向に直交する断面へ方向の距離に応じてその遅延時間を
異ならせる遅延手段と、この遅延された光及び前記第２
の光パルス発生手段の出力光を合波する合波手段と、こ
の合波手段の出力光が入力され非線形光学効果によりそ
の入力光の高調波光を発生する高調波光発生手段と、こ
の高調波光発生手段の出力光が入力され特定の波長の光
のみ透過させるフィルタと、このフィタルの出力光が入
力されその光強度を電気信号に変換するラインセンサと
からなる光を用いた物理量測定装置。 - （３）その出力光が被測定物に照射される第１の光パル
ス発生手段と、この第１の光パルス発生手段の出力光よ
りも短い光パルスを出力する第２の光パルス発生手段と
、前記第２の光パルス発生手段の出力光が入射されその
進行方向に直交する断面へ方向の距離に応じてその遅延
時間を異ならせる遅延手段と、この遅延された光及び前
記被測定物の戻り光を合波する合波手段と、この合波手
段の出力光が入力され非線形光学効果によりその入力光
の高調波光を発生する高調波光発生手段と、この高調波
光発生手段の出力光が入力され特定の波長の光のみ透過
させるフィルタと、このフィタルの出力光が入力されそ
の光強度を電気信号に変換するラインセンサとからなる
光を用いた物理量測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1080718A JP2822433B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 光を用いた物理量測定装置 |
| US07/498,167 US5050988A (en) | 1989-03-30 | 1990-03-23 | Measuring device using optical beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1080718A JP2822433B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 光を用いた物理量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02259472A true JPH02259472A (ja) | 1990-10-22 |
| JP2822433B2 JP2822433B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=13726132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1080718A Expired - Fee Related JP2822433B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-31 | 光を用いた物理量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2822433B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04110929U (ja) * | 1991-03-15 | 1992-09-25 | 横河電機株式会社 | 光サンプリング装置 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1080718A patent/JP2822433B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04110929U (ja) * | 1991-03-15 | 1992-09-25 | 横河電機株式会社 | 光サンプリング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2822433B2 (ja) | 1998-11-11 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |