JPH0247562A - 超広域信号の周波数分析用電気光学測定装置 - Google Patents
超広域信号の周波数分析用電気光学測定装置Info
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- JPH0247562A JPH0247562A JP1184857A JP18485789A JPH0247562A JP H0247562 A JPH0247562 A JP H0247562A JP 1184857 A JP1184857 A JP 1184857A JP 18485789 A JP18485789 A JP 18485789A JP H0247562 A JPH0247562 A JP H0247562A
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- 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
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
- G01R23/17—Spectrum analysis; Fourier analysis with optical or acoustical auxiliary devices
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の分野）
この発明は、概して非常に広い周波数範囲の電気信号の
測定に関する。特に、この発明は電気光学的な測定方法
により超広帯域の電気信号の周波数特性を測定する装置
に関する。
測定に関する。特に、この発明は電気光学的な測定方法
により超広帯域の電気信号の周波数特性を測定する装置
に関する。
（従来の技術）
最近、バルドマニス（Ｊ、Ａ、 ＶＡＬＤＭＡＮＩＳ）
及びムル−（Ｇ、 ＭＯＵＲＯＵ）は、電気光学的なサ
ンプリングにより超広帯域信号の波形を測定する方法を
開発した。この測定方法は、約１ピコ秒の時間的な分解
能が得られる。ＩＥＥＥ （米国電子技術者協会）量子
エレクトロエックス学会会報、１９８６年１月発行、第
ＱＥ−２２号、第１号において発表された「電気光学的
なサブピコ秒サンプリングの原理と応用」と題する論文
において、バルドマニス及びモロ−は電気光学的なサン
プリング測定装置の概要構成を述べている。
及びムル−（Ｇ、 ＭＯＵＲＯＵ）は、電気光学的なサ
ンプリングにより超広帯域信号の波形を測定する方法を
開発した。この測定方法は、約１ピコ秒の時間的な分解
能が得られる。ＩＥＥＥ （米国電子技術者協会）量子
エレクトロエックス学会会報、１９８６年１月発行、第
ＱＥ−２２号、第１号において発表された「電気光学的
なサブピコ秒サンプリングの原理と応用」と題する論文
において、バルドマニス及びモロ−は電気光学的なサン
プリング測定装置の概要構成を述べている。
この電気光学的なサンプリング測定装置は電気光学特性
によりある結晶に存在する複屈折を利用している。垂直
方向に偏光された光波が複屈折結晶の電気信号により発
生した電波と干渉すると、電波の干渉によってその偏光
方向が回転する。特定の幾何学的な条件においては、２
つの彼の間における干渉が光波の位相を遅延させる。直
交偏波において観測される光波は、電気信号により変調
された強さを有するので、必要なのは光波の強さの変動
を光検出器により測定して電気信号に戻すだけでよい。
によりある結晶に存在する複屈折を利用している。垂直
方向に偏光された光波が複屈折結晶の電気信号により発
生した電波と干渉すると、電波の干渉によってその偏光
方向が回転する。特定の幾何学的な条件においては、２
つの彼の間における干渉が光波の位相を遅延させる。直
交偏波において観測される光波は、電気信号により変調
された強さを有するので、必要なのは光波の強さの変動
を光検出器により測定して電気信号に戻すだけでよい。
時間的に非常に良好な分解能を得る場合は、非常に狭い
幅のパルス列により形成された光波により電気信号をサ
ンプリングし、電気信号の時間的な展開を調べることが
できる。この方法はストロボスコープが信号を反復させ
るのに類似している。光波の強さは、非常に低い周波数
、従って通常は低雑音かつ高効率の光検出器により測定
が実行される。
幅のパルス列により形成された光波により電気信号をサ
ンプリングし、電気信号の時間的な展開を調べることが
できる。この方法はストロボスコープが信号を反復させ
るのに類似している。光波の強さは、非常に低い周波数
、従って通常は低雑音かつ高効率の光検出器により測定
が実行される。
電気光学的なサンプリングにより測定する装置の時間的
な分解能は、サンプリング・オシロスコープのように純
粋に電子型式の通常の測定装置のものより優れている。
な分解能は、サンプリング・オシロスコープのように純
粋に電子型式の通常の測定装置のものより優れている。
この利点は、前記装置の時間的な分解能の本質的な限界
が光波のサンプリング・パルス幅によるので、主に電気
光学結晶における光波の偏り回転が検知可能な時定数を
有しない、主として瞬時的な現象であるということ基づ
いている。
が光波のサンプリング・パルス幅によるので、主に電気
光学結晶における光波の偏り回転が検知可能な時定数を
有しない、主として瞬時的な現象であるということ基づ
いている。
しかし、電気光学的なサンプリング測定装置の主な欠点
は、非常に狭い幅、即ちサブピコ秒の光パルスを発生す
るパルス・レーザ発生源を用いなければならないことで
ある。その結果、この型式のレーザ発生源の長さは、通
常、数メートルもあり、取扱が非常に面倒である。更に
、調整も困難、かつかなり高価である。他の大きな欠点
は、レーザ発生源が発生する光パルス反復周波数の整数
倍の反復周波数によってだけしか信号を測定することが
できないことである。結局、これらの２つ欠点から、電
気光学的なサンプリング測定装置は、未だ実験的な装置
であって、製品化して市販することが困難である。
は、非常に狭い幅、即ちサブピコ秒の光パルスを発生す
るパルス・レーザ発生源を用いなければならないことで
ある。その結果、この型式のレーザ発生源の長さは、通
常、数メートルもあり、取扱が非常に面倒である。更に
、調整も困難、かつかなり高価である。他の大きな欠点
は、レーザ発生源が発生する光パルス反復周波数の整数
倍の反復周波数によってだけしか信号を測定することが
できないことである。結局、これらの２つ欠点から、電
気光学的なサンプリング測定装置は、未だ実験的な装置
であって、製品化して市販することが困難である。
（発明の目的）
この発明の目的は、前述の欠点を除去することにあり、
特に電気光学的なサンプリング測定装置の時間的なパフ
ォーマンスに少なくとも等しく、しかも前述の欠点がな
い電気装置の周波数分析用電気光学装置を得ることにあ
る。
特に電気光学的なサンプリング測定装置の時間的なパフ
ォーマンスに少なくとも等しく、しかも前述の欠点がな
い電気装置の周波数分析用電気光学装置を得ることにあ
る。
（発明の概要）
従って、この発明による電気光学的なサンプリング周波
数分析用電気光学装置において、一定した強さで、かつ
第１の単色コヒーレントの光波を連続的に発生して転送
する手段と、分析する電気信号により前記第１の光波の
振幅を線形に振幅変調することにより、振幅変調された
第２の光波を発生する手段と、 振幅変調された前記第２の光波から分析されるべき電気
信号の周波数を特徴付ける分光手段とを備えている。
数分析用電気光学装置において、一定した強さで、かつ
第１の単色コヒーレントの光波を連続的に発生して転送
する手段と、分析する電気信号により前記第１の光波の
振幅を線形に振幅変調することにより、振幅変調された
第２の光波を発生する手段と、 振幅変調された前記第２の光波から分析されるべき電気
信号の周波数を特徴付ける分光手段とを備えている。
この発明による電気光学装置は、主として周波数計及び
スペクトル分析器を形成することにある。
スペクトル分析器を形成することにある。
この発明による周波数計型式の電気光学装置の場合に、
分光手段は、例えば前記第２の光波を受光し、前記第２
の光波の周波数光成分に応答して、前記同調周波数測定
手段に同調している周波数に等しい周波数を発生する同
調可能な周波数測定手段と、前記周波数光成分の強さを
検出する手段とを備えている。
分光手段は、例えば前記第２の光波を受光し、前記第２
の光波の周波数光成分に応答して、前記同調周波数測定
手段に同調している周波数に等しい周波数を発生する同
調可能な周波数測定手段と、前記周波数光成分の強さを
検出する手段とを備えている。
この発明によるスペクトル分析器型式の電気光学測定装
置の場合に、前記分光手段は、調べるべき周波数範囲に
おいて異なる周波数に対する前記同調可能な周波数測定
手段の同調を連続的に制御する手段と、調べるべき周波
数範囲を表わすと共に前記制御手段が発生する周波数掃
引信号、及び調べるべき周波数範囲の異なる周波数にそ
れぞれ対応する前記第２の光波の周波数光成分の強さを
表わすと共に前記検出手段が発生した強さ信号を入力し
て、前記調べるべき周波数範囲に対応する前記第２の光
波の周波数スペクトルを可視化し、分析されるべき電気
信号の周波数特性を導出する手段と備えている。
置の場合に、前記分光手段は、調べるべき周波数範囲に
おいて異なる周波数に対する前記同調可能な周波数測定
手段の同調を連続的に制御する手段と、調べるべき周波
数範囲を表わすと共に前記制御手段が発生する周波数掃
引信号、及び調べるべき周波数範囲の異なる周波数にそ
れぞれ対応する前記第２の光波の周波数光成分の強さを
表わすと共に前記検出手段が発生した強さ信号を入力し
て、前記調べるべき周波数範囲に対応する前記第２の光
波の周波数スペクトルを可視化し、分析されるべき電気
信号の周波数特性を導出する手段と備えている。
この発明の前記及び他の目的、特徴及び効果は、対応す
る付図を参照してこの発明のいくつかの実施例の以下の
詳細な説明から明らかである。
る付図を参照してこの発明のいくつかの実施例の以下の
詳細な説明から明らかである。
（好適な実施例の説明）
第１図を参照すると、この発明による電気光学スペクト
ル分析器は、レーザ発生器１、電気光学変調器２及び分
光装置３を備えている。
ル分析器は、レーザ発生器１、電気光学変調器２及び分
光装置３を備えている。
レーザ発生器は単色及び連続発生型式のものであり、非
常に狭い線幅を有する。レーザ発生器１は例えば周波数
が安定化されていると共に、周波数ν。及び非常に狭い
線幅ΔＶの波長λ。の光波を発生するヘリウム・ネオン
（Ｈｅ−Ｎｅ）型ガス・レーザ発生器からなる。
常に狭い線幅を有する。レーザ発生器１は例えば周波数
が安定化されていると共に、周波数ν。及び非常に狭い
線幅ΔＶの波長λ。の光波を発生するヘリウム・ネオン
（Ｈｅ−Ｎｅ）型ガス・レーザ発生器からなる。
電気光学変調器２は、偏光子分析器２０、補償器２１、
電気光学特性を有する結晶２２及び偏光分析器２３を備
えたボッケルズ・セル（ＰＯＣＫＥＬＳ ｃｅｌｌ）で
ある。
電気光学特性を有する結晶２２及び偏光分析器２３を備
えたボッケルズ・セル（ＰＯＣＫＥＬＳ ｃｅｌｌ）で
ある。
偏光子分析器２０は、例えばグラン（ＧＬＡＮ）又はニ
コル（ＮＩＣＯＬＬ）プリズムからなる。偏光子分析器
２０はレーザ発生器ｌから第１面２００に入射される光
波を受光して、垂直方向に偏光された光波ＬＰを第２面
２０１から放出する。光波ＬＰは補償器２１を介して結
晶２２の第１面２００に入射される。
コル（ＮＩＣＯＬＬ）プリズムからなる。偏光子分析器
２０はレーザ発生器ｌから第１面２００に入射される光
波を受光して、垂直方向に偏光された光波ＬＰを第２面
２０１から放出する。光波ＬＰは補償器２１を介して結
晶２２の第１面２００に入射される。
補償器２１は波長え。／４型式のものであり、以下で更
に詳細に説明するが、光波Ｌｐに位相遅れ「。・π／２
を導入するために、電気光学変調器２がその周波数応答
曲線の線形部分を偏光させる。
に詳細に説明するが、光波Ｌｐに位相遅れ「。・π／２
を導入するために、電気光学変調器２がその周波数応答
曲線の線形部分を偏光させる。
結晶２２は、例えば平行６面体状のＡＤＰ結晶（ＮＨ４
）Ｈ２ＰＯ，からなる。結晶２２は垂直結晶軸Ｘ及びＺ
を有し、垂直結晶軸Ｘ及びＺ軸がそれぞれ異常屈折係数
ｎ！及び正常屈折係数００に対応する。
）Ｈ２ＰＯ，からなる。結晶２２は垂直結晶軸Ｘ及びＺ
を有し、垂直結晶軸Ｘ及びＺ軸がそれぞれ異常屈折係数
ｎ！及び正常屈折係数００に対応する。
結晶２２の第１面２２０は垂直結晶軸Ｘ及びＺにより定
められた面と平行である。結晶２２の第２平行面２２１
及び第３平行面２２２は、第１面２２０と垂直であり、
リボン導体Ｒを備えており、その間に分析されるべき電
気信号Ｖが印加される。
められた面と平行である。結晶２２の第２平行面２２１
及び第３平行面２２２は、第１面２２０と垂直であり、
リボン導体Ｒを備えており、その間に分析されるべき電
気信号Ｖが印加される。
電気信号Ｖは、結晶２２内に光波ＬＰの伝搬方向に垂直
、かつ結晶２２の垂直結晶軸Ｘ及びＺに平行な横方向電
界Ｅを発生する。光波Ｌｐは結晶２２を通過する間に位
相遅れΔ「が発生する。位相遅れΔ「は電気信号■の関
数である。電気信号■の振幅変動は結晶２２の複屈折特
性を変化、即ちその正常屈折体数ｎ０及び異常屈折係数
００を変動させる。差ｎ ｏ−ｎ ｅは電気信号Ｖにほ
ぼ比例している。
、かつ結晶２２の垂直結晶軸Ｘ及びＺに平行な横方向電
界Ｅを発生する。光波Ｌｐは結晶２２を通過する間に位
相遅れΔ「が発生する。位相遅れΔ「は電気信号■の関
数である。電気信号■の振幅変動は結晶２２の複屈折特
性を変化、即ちその正常屈折体数ｎ０及び異常屈折係数
００を変動させる。差ｎ ｏ−ｎ ｅは電気信号Ｖにほ
ぼ比例している。
結晶２２を通過中に光波ＬＰに導入される位相遅れΔＦ
は、次の式により表わされる。
は、次の式により表わされる。
ΔＦ＝π（Ｖ／Ｖや）
ただし、■やは結晶２２及び光波Ｌｐの波長ん。の特性
パラメータであり、ＩＫＶ程度のものである。
パラメータであり、ＩＫＶ程度のものである。
電気信号■により位相変調された光波Ｌφは、結晶２２
が発生したものである。光波Ｌφは第４平行面２２３か
ら出射され、偏光分析器２３の第１面２３０に印加され
る。
が発生したものである。光波Ｌφは第４平行面２２３か
ら出射され、偏光分析器２３の第１面２３０に印加され
る。
偏光分析器２３は偏光子分析器２０に類似した型式のも
のである。偏光分析器２３は偏光子分析器２０と交差す
る方向に偏光されている。従って、その偏光方向は偏光
子分析器２０の偏光方向からπ／２である。偏光分析器
２３は、第１面２３０に平行な第２面２３１を介して、
光波り一こ対して垂直な直交偏波の光波ＬＡを出射する
。光波ＬＡの振幅変調は電気信号■の関数である。
のである。偏光分析器２３は偏光子分析器２０と交差す
る方向に偏光されている。従って、その偏光方向は偏光
子分析器２０の偏光方向からπ／２である。偏光分析器
２３は、第１面２３０に平行な第２面２３１を介して、
光波り一こ対して垂直な直交偏波の光波ＬＡを出射する
。光波ＬＡの振幅変調は電気信号■の関数である。
光波ＬＡを１に等しい変調指数により最大に振幅変調す
るため、即ち最大測定感度を確保するために、例えば、
偏光面ＰＬｐ上の光波ＬＰは垂直結晶軸Ｘ及びＺに対し
て光波ＬＰをπ／４だけ偏光されている。これは、偏光
子分析器２０を結晶２２に対して適当に偏光させること
により達成される。これらの条件では、光波ＬＡの強さ
ＩＬＡが次式により表わされる。
るため、即ち最大測定感度を確保するために、例えば、
偏光面ＰＬｐ上の光波ＬＰは垂直結晶軸Ｘ及びＺに対し
て光波ＬＰをπ／４だけ偏光されている。これは、偏光
子分析器２０を結晶２２に対して適当に偏光させること
により達成される。これらの条件では、光波ＬＡの強さ
ＩＬＡが次式により表わされる。
ＩＬＡ＝ＩＬｏ、５ｉｎ２（（ｒ” ｏ＋Δｒ” ）／
２）＝（ＩＬｏ／２） （１＋５ｉｎ（ｒ ｏ ＋ ｒ
” ））ただし、ＩＬｏはＩＬＡの最大振幅である。
２）＝（ＩＬｏ／２） （１＋５ｉｎ（ｒ ｏ ＋ ｒ
” ））ただし、ＩＬｏはＩＬＡの最大振幅である。
補償器２１により導入された位相遅れ「。はπ／２に等
しい。電気信号Ｖによる光波ＬＡの強さＩＬＡは、次の
ように表わされる。
しい。電気信号Ｖによる光波ＬＡの強さＩＬＡは、次の
ように表わされる。
ＩＬＡ＝（ＩＬ、／２） （１＋５ｉｎ（ｘ 、Ｖ／Ｖ
７？、 ））この関係は、第２図に示す電気光学変調器
２の応答曲線により表わされる。
７？、 ））この関係は、第２図に示す電気光学変調器
２の応答曲線により表わされる。
通常、電気信号■の振幅は、パラメータ■πと比較して
非常に小さ（、ＩＫＶ程度のものである。
非常に小さ（、ＩＫＶ程度のものである。
その結果、比Ｖ／ Ｖπは非常に小さく、電気光学変調
器２は線形領域ＺＬで動作する。線形領域ＺＬにおいて
、電気信号■の強さＩＬＡは、次式により表わされる。
器２は線形領域ＺＬで動作する。線形領域ＺＬにおいて
、電気信号■の強さＩＬＡは、次式により表わされる。
ＩＬＡ；（工ｔ、。／２） （１＋π、Ｖ／π）第３図
を参照すると、電気信号■により振幅が線形に変調され
た光波ＬＡは、周波数スペクトルＳ（ν）を有する。こ
の周波数スペクトルＳ（ν）はレーザ発生器１が送出し
た光波に対応する周波数ν。で周波数線ＲＬと、光波Ｌ
Ａの振幅変調によると共に、電気信号■の周波数スペク
トルＢ（ｆ）に対応する２つの側波帯ＢＤ（ν）及びＢ
Ｇ（ν）とを有する。
を参照すると、電気信号■により振幅が線形に変調され
た光波ＬＡは、周波数スペクトルＳ（ν）を有する。こ
の周波数スペクトルＳ（ν）はレーザ発生器１が送出し
た光波に対応する周波数ν。で周波数線ＲＬと、光波Ｌ
Ａの振幅変調によると共に、電気信号■の周波数スペク
トルＢ（ｆ）に対応する２つの側波帯ＢＤ（ν）及びＢ
Ｇ（ν）とを有する。
側波帯ＢＤ（ν）及びＢＧ（ｖ）はそれぞれ最低周波数
ν。−ｆ、及びＶ。−ｆｆｆｉ、最高周波数ν。＋ｆｍ
及びν。＋ｆ、に等しい周波数を有する。ただし、ｆｍ
及びｆＭは電気信号Ｖの周波数スペクトルＢ（ｆ）のそ
れぞれ最低及び最高周波数である。側波帯ＢＤ（ν）及
びＢＧ（ν）は周波数スペクトルＢ（ｆ）に次式により
関係付けられる。
ν。−ｆ、及びＶ。−ｆｆｆｉ、最高周波数ν。＋ｆｍ
及びν。＋ｆ、に等しい周波数を有する。ただし、ｆｍ
及びｆＭは電気信号Ｖの周波数スペクトルＢ（ｆ）のそ
れぞれ最低及び最高周波数である。側波帯ＢＤ（ν）及
びＢＧ（ν）は周波数スペクトルＢ（ｆ）に次式により
関係付けられる。
ＢＧ（ν）二Ｂ（ν。−ｆ）
及びＢＧ（ν）＝Ｂ（ν。＋ｆ）
従って、光波ＬＡは分析されるべき電気信号■に関係す
る全ての情報を備えており、電気信号■の周波数スペク
トルＢ（ｆ）を知ることにより、光波ＬＡから電気信号
■の周波数スペクトルＢ （ｆ）を導出することは容易
である。
る全ての情報を備えており、電気信号■の周波数スペク
トルＢ（ｆ）を知ることにより、光波ＬＡから電気信号
■の周波数スペクトルＢ （ｆ）を導出することは容易
である。
第１図を参照すると、分光装置３は、光波ＬＡのスペク
トルの周波数を分析して電気信号■の周波数スペクトル
Ｂ（ｆ）を決定するものである。
トルの周波数を分析して電気信号■の周波数スペクトル
Ｂ（ｆ）を決定するものである。
分光装置３は、例えばファブリ・ペロー掃引干渉計３０
、フォトダイオード式光検出器及びオシロスコープ３２
を備えている。
、フォトダイオード式光検出器及びオシロスコープ３２
を備えている。
ファブリ・ペロー掃引干渉計３０は、当該技術分野で習
熟する者には周知のものであり、ここでその機能を詳細
に説明することはしない。これは、基本的に同調空洞３
００及び掃引発生器３０１を備えている。光波ＬＡは第
１反透明壁３０００を介して同調空洞３００に注入され
る。同調空洞３００の第２反透明壁３００１には、圧電
体制御装置が嵌込まれており、その位置は第１反透明壁
３０００に対して移動可能である。第２反透明壁３００
１の変位は低周波掃引ランプ信号ＢＡにより制御される
。同調空洞３００は、低周波掃引ランプ信号ＢＡにより
制御されることにより、調べるべき周波数範囲において
異なる周波数に連続的に同調し、第２反透明壁３００１
を介して対応する周波数光成分ＣＦを発生する。
熟する者には周知のものであり、ここでその機能を詳細
に説明することはしない。これは、基本的に同調空洞３
００及び掃引発生器３０１を備えている。光波ＬＡは第
１反透明壁３０００を介して同調空洞３００に注入され
る。同調空洞３００の第２反透明壁３００１には、圧電
体制御装置が嵌込まれており、その位置は第１反透明壁
３０００に対して移動可能である。第２反透明壁３００
１の変位は低周波掃引ランプ信号ＢＡにより制御される
。同調空洞３００は、低周波掃引ランプ信号ＢＡにより
制御されることにより、調べるべき周波数範囲において
異なる周波数に連続的に同調し、第２反透明壁３００１
を介して対応する周波数光成分ＣＦを発生する。
フォトダイオード式光検出器３１のフォトダイオード３
１０は、同調空洞３００から供給される周波数光成分Ｃ
Ｆを受け取るのに応答して、周波数光成分ＣＦの強さを
表わす電流を発生する。フォトダイオード式光検出器３
１は、フォトダイオード３１０が発生した電流により、
調べた周波数範囲の異なる周波数光成分ＣＦの強さを表
わす強さ信号ＩＰを発生する。
１０は、同調空洞３００から供給される周波数光成分Ｃ
Ｆを受け取るのに応答して、周波数光成分ＣＦの強さを
表わす電流を発生する。フォトダイオード式光検出器３
１は、フォトダイオード３１０が発生した電流により、
調べた周波数範囲の異なる周波数光成分ＣＦの強さを表
わす強さ信号ＩＰを発生する。
低周波掃引ランプ信号ＢＡ及び強さ信号ＩＰは、それぞ
れオシロスコープ３２ の入力Ｘ及びＹに印加されて
、オシロスコープ３２ のカソード・スクリーン上に
周波数スペクトルＳ（ν）を可視的に表示する。
れオシロスコープ３２ の入力Ｘ及びＹに印加されて
、オシロスコープ３２ のカソード・スクリーン上に
周波数スペクトルＳ（ν）を可視的に表示する。
例えば、同調空洞３００は、周波数線ν。と、周波数ス
ペクトルＳ（ν）の側波帯ＢＤ （ν）を含む最大周波
数ν、Ａ （第３図）との間に含まれれている自由周波
数期間を有するように選択されている。
ペクトルＳ（ν）の側波帯ＢＤ （ν）を含む最大周波
数ν、Ａ （第３図）との間に含まれれている自由周波
数期間を有するように選択されている。
この自由周波数期間は低周波掃引ランプ信号ＢＡの制御
により掃引されると共に、周波数線ν。は周波数ｆ・Ｏ
Ｈｚの発生源とみなし、周波数スペクトルＢ （ｆ）の
みをオシロスコープ３２のスクリーン上に表示させる。
により掃引されると共に、周波数線ν。は周波数ｆ・Ｏ
Ｈｚの発生源とみなし、周波数スペクトルＢ （ｆ）の
みをオシロスコープ３２のスクリーン上に表示させる。
この発明による電気光学スペクトル分析器を用いて半導
体基板上の電子部品及び超高周波マイクロ回路を特徴付
けることもできる。このようにして、例えばマイクロ回
路の基板は、砒素ガリュウム（ＧａＡｓ）のような電気
光学特性を有する結晶からなるときは、基板の電気光学
特性を用いて光波を変調することにより、接触又は線に
よる接続に依存せずに、元位置で電気信号を分析するこ
とができる。
体基板上の電子部品及び超高周波マイクロ回路を特徴付
けることもできる。このようにして、例えばマイクロ回
路の基板は、砒素ガリュウム（ＧａＡｓ）のような電気
光学特性を有する結晶からなるときは、基板の電気光学
特性を用いて光波を変調することにより、接触又は線に
よる接続に依存せずに、元位置で電気信号を分析するこ
とができる。
第４図を参照すると、電気光学変調器２ａは、電気光学
結晶の基板ＳＢ上に実施されたマイクロ回路における電
気信号■を元位置で分析するためのものであり、偏光子
分析器２０、補償器２１、同じような２つのミラー２２
ａ及び２２ｂ、収束レンズ２２Ｇ及び偏光分析器２３を
備えている。
結晶の基板ＳＢ上に実施されたマイクロ回路における電
気信号■を元位置で分析するためのものであり、偏光子
分析器２０、補償器２１、同じような２つのミラー２２
ａ及び２２ｂ、収束レンズ２２Ｇ及び偏光分析器２３を
備えている。
偏光子分析器２０、補償器２１及び偏光分析器２３は第
１図に示す電気光学変調器２に備えられているものと同
様のものであり、同一の機能を有する。
１図に示す電気光学変調器２に備えられているものと同
様のものであり、同一の機能を有する。
電気光学変調器２ａ内に結晶２２（第１図）を抑制し、
偏光された光波り、の位相変調を電気光学結晶の基板Ｓ
Ｂ上で直接実行する。
偏光された光波り、の位相変調を電気光学結晶の基板Ｓ
Ｂ上で直接実行する。
補償器２１から来る垂直偏光の光波Ｌｐは、ミラー２２
ａにより、基板ＳＢの上側ＦＳ上に位置したリボン導体
Ｒの近傍の点Ｐへ偏光される。リボン導体Ｒは分析され
るべき電気信号■を搬送する。光波Ｌｐは収束レンズ２
２Ｇを介して基板ＳＢの点Ｐに入射される。
ａにより、基板ＳＢの上側ＦＳ上に位置したリボン導体
Ｒの近傍の点Ｐへ偏光される。リボン導体Ｒは分析され
るべき電気信号■を搬送する。光波Ｌｐは収束レンズ２
２Ｇを介して基板ＳＢの点Ｐに入射される。
収束レンズ２２Ｃは、点Ｐ上の光波Ｌ２を収束すること
により測定の空間分解能を小さ（させるためのものであ
り、従ってリボン導体Ｒの近傍に導くことができる。
により測定の空間分解能を小さ（させるためのものであ
り、従ってリボン導体Ｒの近傍に導くことができる。
光波Ｌ９は、はぼ２／πより小さな入射角で点Ｐに向か
って基板ＳＢ中を伝搬し、基準電圧にあり、金属化され
ている下側ＦＩに到達する。光波Ｌｐは、下側ＦＩで上
側ＦＳへ反射される。基板ＳＢから上側ＦＳを通過した
光波は、位相変調されており、光波Ｌφを形成する。基
板ＳＢにおいて、電気信号■は入射光及び反射波のほぼ
長さ方向に電界Ｅを発生させる。電気光学効果のために
、基板ＳＢを伝搬した光波は、電気信号■により移相が
遅れる。
って基板ＳＢ中を伝搬し、基準電圧にあり、金属化され
ている下側ＦＩに到達する。光波Ｌｐは、下側ＦＩで上
側ＦＳへ反射される。基板ＳＢから上側ＦＳを通過した
光波は、位相変調されており、光波Ｌφを形成する。基
板ＳＢにおいて、電気信号■は入射光及び反射波のほぼ
長さ方向に電界Ｅを発生させる。電気光学効果のために
、基板ＳＢを伝搬した光波は、電気信号■により移相が
遅れる。
基板ＳＢを出た光波Ｌφは、収束レンズ２２Ｃを通過し
、ミラー２２ｂによって偏光分析器２３の第１面２３０
に導かれる。偏光分析器２３は第２面２３１を介して光
波ＬＡを出射する。光波ＬＡは第２面２３１により垂直
に偏光され、かつ電気信号■により振幅変調されている
。 基板ＳＢがマイクロ回路を搭載し、電気光学特性を
有しないことを特徴としている場合は、第５図に示すよ
うに、電気光学結晶内にプローブ２２ｄを備えている電
気光学変調器２ｂを用いることができる。この場合は、
プローブ２２ｄが電気信号■を搬送しているリボン導体
Ｒの近傍に配置されるので、プローブ２２ｄを電気信号
■により発生する電界Ｅの線と交差させることができる
。従って、電気信号■をリボン導体Ｒと電気光学変調器
２ｂとの間を接続することな（、電気信号Ｖを分析する
ことができる。
、ミラー２２ｂによって偏光分析器２３の第１面２３０
に導かれる。偏光分析器２３は第２面２３１を介して光
波ＬＡを出射する。光波ＬＡは第２面２３１により垂直
に偏光され、かつ電気信号■により振幅変調されている
。 基板ＳＢがマイクロ回路を搭載し、電気光学特性を
有しないことを特徴としている場合は、第５図に示すよ
うに、電気光学結晶内にプローブ２２ｄを備えている電
気光学変調器２ｂを用いることができる。この場合は、
プローブ２２ｄが電気信号■を搬送しているリボン導体
Ｒの近傍に配置されるので、プローブ２２ｄを電気信号
■により発生する電界Ｅの線と交差させることができる
。従って、電気信号■をリボン導体Ｒと電気光学変調器
２ｂとの間を接続することな（、電気信号Ｖを分析する
ことができる。
この発明を、第１図〜第５図を基準して説明したものと
別の多（の方法により実施することができる。
別の多（の方法により実施することができる。
従って、分析器に備えられ、第１図により説明した分光
装置３については、他の型式の掃引干渉計を用いること
ができる。分析されるべき信号は、必ずしもオシロスコ
ーーブ上に表示されればよいとするものでもない。分光
装置の場合は、例えば分散素子を有し、スペクトルを発
生して紙媒体上に記録を行なう分光器から構成される。
装置３については、他の型式の掃引干渉計を用いること
ができる。分析されるべき信号は、必ずしもオシロスコ
ーーブ上に表示されればよいとするものでもない。分光
装置の場合は、例えば分散素子を有し、スペクトルを発
生して紙媒体上に記録を行なう分光器から構成される。
更に、スペクトルを正確に知る必要がないとき、例えば
信号の基本周波数を知りたいときは、この発明を周波数
計の形式としてもよ（、例えばミケルソン干渉計からな
る。ミケルソン干渉計は、フォトダイオード式光検出器
３１が最大の応答を示し、当該干渉計が基本周波数に同
調したことを表わすまで、手動操作により調整される。
信号の基本周波数を知りたいときは、この発明を周波数
計の形式としてもよ（、例えばミケルソン干渉計からな
る。ミケルソン干渉計は、フォトダイオード式光検出器
３１が最大の応答を示し、当該干渉計が基本周波数に同
調したことを表わすまで、手動操作により調整される。
その場合に、ミケルソン干渉計の目盛りを付けたスライ
ド・コンタクト表示は、信号の基本周波数の相対値を表
わす。
ド・コンタクト表示は、信号の基本周波数の相対値を表
わす。
この発明による電気光学スペクトル分析器のパフォーマ
ンスは、本質的に、分光装置に含まれる干渉計のパフォ
ーマンスにより、及びレーザ発生器が発生する光波の線
幅の安定性により、定められる。ファブリ・ベロー掃引
干渉計及びレーザ発生器を有するこの発明のスペクトル
分析器の特定の実施例は、現在市販されており、接触な
しで元位置の測定の場合に以下のパフォーマンスを達成
する。
ンスは、本質的に、分光装置に含まれる干渉計のパフォ
ーマンスにより、及びレーザ発生器が発生する光波の線
幅の安定性により、定められる。ファブリ・ベロー掃引
干渉計及びレーザ発生器を有するこの発明のスペクトル
分析器の特定の実施例は、現在市販されており、接触な
しで元位置の測定の場合に以下のパフォーマンスを達成
する。
一数Ｋ）ｌｚ〜８．０００ ＧＨｚ
−１ｍＶ以下の感度
−はぼＩ ＫＨｚに等しい空間解像度
−数μｍの空間解像度
第１図はこの発明によるスペクトル分析器形の電気光学
測定装置の概要ブロック図、 第２図は第１図に示すように電気光学測定装置に備えら
れるポッケルス効果電気光学変調器の周波数応答曲線の
図、 第３図は分析されるべき電気信号による電気光学変調器
により振幅変調した光波の周波数スペクトルを示す図、 第４図は接触なしに電気光学変調器及び電気光学特性を
有する結晶基板上に生成したマイクロ回路又は電子部品
が発生した電気信号を元位置で分析する特定の一実施例
を示す図、 第５図は接触なしに、かつ電気信号の本質的な分析のた
めに電気光学結晶における測定プローブを備えている電
気光学変調器の他の特定の実施例を示す図である。 １・・ レーザ発生器、 ２．２ａ、２ｂ・・電気光学変調器、 ３・・・分光装置、 ２０．２３・・偏光子分析器、 ２１・・・補償器、 ２２・・・結晶、 ２２ａ、２２ｂ−−−ミラー 収束レンズ、 プローブ、 ファブリ・ペロー掃引干渉計、 フォトダイオード式光検出器、 オシロスコープ、 基板。 ２２ｃ ・・・ ２２ｄ ・・ ３０・・・ ３１・・・ ３２・ ＳＢ・・
測定装置の概要ブロック図、 第２図は第１図に示すように電気光学測定装置に備えら
れるポッケルス効果電気光学変調器の周波数応答曲線の
図、 第３図は分析されるべき電気信号による電気光学変調器
により振幅変調した光波の周波数スペクトルを示す図、 第４図は接触なしに電気光学変調器及び電気光学特性を
有する結晶基板上に生成したマイクロ回路又は電子部品
が発生した電気信号を元位置で分析する特定の一実施例
を示す図、 第５図は接触なしに、かつ電気信号の本質的な分析のた
めに電気光学結晶における測定プローブを備えている電
気光学変調器の他の特定の実施例を示す図である。 １・・ レーザ発生器、 ２．２ａ、２ｂ・・電気光学変調器、 ３・・・分光装置、 ２０．２３・・偏光子分析器、 ２１・・・補償器、 ２２・・・結晶、 ２２ａ、２２ｂ−−−ミラー 収束レンズ、 プローブ、 ファブリ・ペロー掃引干渉計、 フォトダイオード式光検出器、 オシロスコープ、 基板。 ２２ｃ ・・・ ２２ｄ ・・ ３０・・・ ３１・・・ ３２・ ＳＢ・・
Claims (7)
- （１）一定した強さかつ単色コヒーレントの第１の光波
を発生して送出する発生及び送出手段と、分析されるべ
き電気信号により前記第１の光波を線形に振幅変調又は
位相変調して変調された第２の光波を発生する変調手段
と を備え、前記電気信号を周波数分析する電気光学装置に
おいて、 前記第２の光波を受光し、前記第２の光波の周波数光成
分に応答して、同調している周波数に等しい周波数を発
生する同調可能な周波数測定手段と、 調べるべき周波数範囲における異なる周波数に対する前
記同調可能な周波数測定手段の同調を連続的に制御する
手段と、 調べた前記周波数範囲を表わすと共に前記制御手段が発
生した周波数掃引信号、及び前記周波数光成分の強さを
表わすと共に前記検出手段が発生した強さ信号を受け取
り、調べた前記周波数範囲に対応する前記第２の光波の
周波数スペクトルを可視化し、分析されるべき前記電気
信号の周波数特性を導出する分光手段と を備えていることを特徴する電気光学測定装置。 - （２）請求項１記載の電気光学装置において、前記分光
手段はファブリ・ペロー掃引干渉計を備えていることを
特徴する電気光学測定装置。 - （３）請求項１記載の電気光学装置において、前記分光
手段は分散手段による分光器を備えていることを特徴す
る電気光学測定装置。 - （４）請求項１記載の電気光学装置において、前記発生
及び送出手段は安定した周波数及び狭い線幅により連続
的に送出するレーザ発生源を備えていることを特徴する
電気光学測定装置。 - （５）請求項１記載の電気光学装置において、前記変調
手段はその表面にリボン導体を有し、前記リボン導体間
に前記電気信号を印加し、かつ既に偏光された前記第１
の光波を受光して、前記電気信号により位相変調された
第３の光波を発生させる電気光学結晶を備え、偏光分析
器が分析されるべき前記電気信号により変調された前記
第２の光波を供給することを特徴する電気光学測定装置
。 - （６）請求項５記載の電気光学装置において、前記電気
光学結晶は分析されるべき前記電気信号により発生した
電界を確立するようにしたマイクロ回路又は電気部品の
結晶基板からなることを特徴する電気光学測定装置。 - （７）請求項１記載の電気光学装置において、前記変調
手段は前記電気信号により発生した電界中に置かれ、既
に偏光されている前記第１の光波を受け取って、前記電
気信号により変調された第３の光波を発生する電気光学
結晶測定プローブを備え、偏光分析器が前記電気信号に
より変調された前記第２の光波を送出し、前記電気光学
結晶測定プローブにおける電界は分析されるべき前記電
気信号を搬送する導体の近傍に前記電気光学結晶測定プ
ローブを配置することにより発生されることを特徴する
電気光学測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8809735 | 1988-07-19 | ||
| FR8809735A FR2634560B1 (fr) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | Systemes de mesure electro-optiques pour l'analyse frequentielle de signaux a tres large bande |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0247562A true JPH0247562A (ja) | 1990-02-16 |
Family
ID=9368541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1184857A Pending JPH0247562A (ja) | 1988-07-19 | 1989-07-19 | 超広域信号の周波数分析用電気光学測定装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5041778A (ja) |
| EP (1) | EP0357475B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0247562A (ja) |
| CA (1) | CA1320250C (ja) |
| DE (1) | DE68914753T2 (ja) |
| FR (1) | FR2634560B1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5041779A (en) * | 1990-08-17 | 1991-08-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Nonintrusive electro-optic field sensor |
| FR2680248B1 (fr) * | 1991-08-09 | 1993-10-08 | Slimane Loualiche | Procede et systeme de mesure de signaux electrique a haute frequence par effet electro-optique. |
| US5365237A (en) * | 1993-05-13 | 1994-11-15 | Thermo Trex Corporation | Microwave camera |
| US5481183A (en) * | 1993-05-13 | 1996-01-02 | Johnson; Paul A. | Electro-optic spectrum analyzer |
| RU2276394C1 (ru) * | 2004-09-20 | 2006-05-10 | Олег Федорович Меньших | Устройство для обнаружения эффекта резонанса "красного смещения" электромагнитных волн в анизотропных средах |
| RU2276347C1 (ru) * | 2004-10-15 | 2006-05-10 | Олег Фёдорович Меньших | Устройство для измерения "красного смещения" плоскополяризованного когерентного излучения |
| CN100399180C (zh) * | 2006-02-17 | 2008-07-02 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 幅度调制效应补偿装置 |
| RU2428678C1 (ru) * | 2010-04-08 | 2011-09-10 | Олег Фёдорович Меньших | Устройство для регистрации вращательного электродинамического эффекта |
| RU2561143C1 (ru) * | 2014-03-03 | 2015-08-27 | Олег Фёдорович Меньших | Мостовая схема проверки вращательного магнитодинамического эффекта |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL181528C (nl) * | 1980-01-12 | 1987-09-01 | Sumitomo Electric Industries | Inrichting voor het meten van een spanning of van een elektrisch veld met gebruikmaking van licht. |
| EP0058801B1 (en) * | 1980-12-17 | 1987-02-04 | Imperial Chemical Industries Plc | Measuring apparatus using optical interference techniques |
| JPS58122464A (ja) * | 1982-01-13 | 1983-07-21 | Fujitsu Ltd | スペクトルアナライザ |
| US4618819A (en) * | 1984-03-27 | 1986-10-21 | The University Of Rochester | Measurement of electrical signals with subpicosecond resolution |
| US4695790A (en) * | 1986-01-02 | 1987-09-22 | General Dynamics Electronics Division | RF frequency spectrum analyzer subsystem |
| US4891580A (en) * | 1988-04-29 | 1990-01-02 | American Telephone And Telegraph Co., At&T Bell Laboratories | Electro-optic measurements of voltage waveforms on electrical conductors |
-
1988
- 1988-07-19 FR FR8809735A patent/FR2634560B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-07-13 EP EP89402016A patent/EP0357475B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-13 DE DE68914753T patent/DE68914753T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-17 CA CA000605846A patent/CA1320250C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-17 US US07/380,445 patent/US5041778A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-19 JP JP1184857A patent/JPH0247562A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2634560B1 (fr) | 1990-11-30 |
| EP0357475B1 (fr) | 1994-04-20 |
| DE68914753T2 (de) | 1994-11-24 |
| US5041778A (en) | 1991-08-20 |
| FR2634560A1 (fr) | 1990-01-26 |
| DE68914753D1 (de) | 1994-05-26 |
| EP0357475A1 (fr) | 1990-03-07 |
| CA1320250C (en) | 1993-07-13 |
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