JPH0385459A - Voltage detector - Google Patents

Voltage detector

Info

Publication number
JPH0385459A
JPH0385459A JP1223617A JP22361789A JPH0385459A JP H0385459 A JPH0385459 A JP H0385459A JP 1223617 A JP1223617 A JP 1223617A JP 22361789 A JP22361789 A JP 22361789A JP H0385459 A JPH0385459 A JP H0385459A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
voltage
phase
electro
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1223617A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Wakana
伸一 若菜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP1223617A priority Critical patent/JPH0385459A/en
Publication of JPH0385459A publication Critical patent/JPH0385459A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 発明の効果 〔概要〕 本発明は、電圧検出装置、特に、電気光学効果を利用し
て電圧を検出する装置に関し、装置の小型化及び検出感
度を向上させることができる電圧検出装置を提供するこ
とを目的とし、電圧が印加される被検出体と、該被検出
体に関連され、被検出体の印加電圧により屈折率が変化
する電気光学結晶体と、を含み、電気光学結晶体に光を
入射させ、該電気光学結晶体からの反射光に基づいて、
被検出体の印加電圧を検出する電圧検出装置であって、
前記電気光学結晶体に入射されるべき2つの入射光であ
って、該結晶体に誘起される2つの異方軸に平行な偏光
面を有し周波数の異なる2つの入射光を発生する光発生
器と、電気光学結晶体からの2つの反射光を受光し、両
反射光の周波数差分の周波数を有する信号の位相と検出
位相として発生する受光器と、前記2つの入射光の周波
数差分の周波数を有する信号の位相を参照位相として発
生する参照位相発生器と、前記受光器からの検出位相を
参照位相発生器からの参照位相と比較し、両位相の位相
差を発生する位相比較器と、及び、該位相比較器からの
位相差に基づいて、被、検出体の印加電圧を演算する演
算器と、を含むように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Overview Industrial Application Fields Conventional Technology Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems Effects of the Invention [Summary] The present invention provides a voltage detection device, In particular, the purpose of the present invention is to provide a voltage detection device that can reduce the size of the device and improve detection sensitivity, with respect to a device that detects voltage using the electro-optic effect. an electro-optic crystal whose refractive index is related to the object to be detected and whose refractive index changes depending on the voltage applied to the object, wherein light is incident on the electro-optic crystal and based on reflected light from the electro-optic crystal. hand,
A voltage detection device that detects a voltage applied to a detected object,
Light generation that generates two incident lights to be incident on the electro-optic crystal, which have polarization planes parallel to two anisotropic axes induced in the crystal and have different frequencies. an optical receiver that receives two reflected lights from the electro-optic crystal, and generates a signal having a frequency difference in frequency between the two reflected lights and a detection phase; a reference phase generator that generates a phase of a signal having as a reference phase; a phase comparator that compares the detected phase from the light receiver with the reference phase from the reference phase generator and generates a phase difference between the two phases; and an arithmetic unit that calculates the voltage applied to the object to be detected based on the phase difference from the phase comparator.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、電圧検出装置、特に、電気光学効果を利用し
て電圧を検出する装置に関するものである。
The present invention relates to a voltage detection device, and particularly to a device that detects voltage using an electro-optic effect.

LSI等の半導体素子を製造、利用する際に、素子内外
の電圧信号波形を正確に測定することが必要である。し
かしながら、近年の素子の高速化に伴い、従来のLSI
テスタ等を用いた電気的な測定方式では、正確な測定が
困難である。そこで、半導体素子基板結晶の電気光学効
果を用いる光学式の電圧信号波形測定方式が提案され、
この方式によれば、高速信号の電圧波形を計測すること
ができる(例えば、J、A、Valamxnis gn
d G、Mourou”5ubpicoseeon+]
 elecl+onicg sampling:pri
nci−ples and application 
 IEEE JOURNAL OF QUAN−TUM
 ELECTRONIC3,YOL、 QE−22,p
p、 S9−78等)。
When manufacturing and using semiconductor devices such as LSIs, it is necessary to accurately measure voltage signal waveforms inside and outside the device. However, with the speeding up of devices in recent years, conventional LSI
Accurate measurement is difficult with an electrical measurement method using a tester or the like. Therefore, an optical voltage signal waveform measurement method using the electro-optic effect of the semiconductor element substrate crystal was proposed.
According to this method, the voltage waveform of a high-speed signal can be measured (for example, J, A, Valamxnis gn
d G, Mourou”5ubpicoseon+]
elecl+onicg sampling:pri
nci-ples and application
IEEE JOURNAL OF QUAN-TUM
ELECTRONIC3, YOL, QE-22, p
p, S9-78, etc.).

上記の光学式の電圧信号波形測定方式においては、大出
力のパルスレーザ光を光源とし強度の高い光を用いるこ
とにより、微弱な信号電圧の変化を測定できるようにし
、検出感度を向上させるサンプリング方式であるため、
装置が大型化するという問題がある。また、他の測定方
式として、検出用結晶体の上に被検出体であるLSIを
載置し、電圧信号波形を測定する方式が知られている(
特開昭64−28566号公報参照)。このような方式
においても、装置の小型化の達成、及び、低出力の小型
レーザを用いた場合の検出感度の向上が課題になってい
る。
The optical voltage signal waveform measurement method described above uses a high-output pulsed laser beam as a light source and uses high-intensity light to measure weak signal voltage changes, and is a sampling method that improves detection sensitivity. Therefore,
There is a problem that the device becomes larger. In addition, as another measurement method, a method is known in which an LSI to be detected is placed on a detection crystal and the voltage signal waveform is measured (
(See Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-28566). Even in such a method, there are challenges to achieving miniaturization of the device and improving detection sensitivity when using a small, low-power laser.

そのため、電気光学効果を利用した電圧検出装置におい
て、装置を小型化するとともに、検出感度を向上させる
ことが望まれている。
Therefore, in a voltage detection device that utilizes the electro-optic effect, it is desired to reduce the size of the device and improve detection sensitivity.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の電気光学効果を利用した電圧検出装置においては
、電気信号を光学的に検出するための変換器として、電
気光学結晶体が用いられている。
In a conventional voltage detection device using an electro-optic effect, an electro-optic crystal is used as a converter for optically detecting an electric signal.

通常の場合、この電気光学結晶体には、数100〜数1
000ボルトの電圧が印加されるようになっており、こ
れは、LSI内外で用いられる数ポルPの電圧振幅とは
大きな違いである。このため、測定光の偏光面の変化と
して得られる測定結果光は、その振幅が小さい。そこで
、強度の高い測定光を用い、測定結果光の光量を増加さ
せ、これにより、検出感度を向上させている。
Normally, this electro-optic crystal contains several hundred to several 1
A voltage of 0,000 volts is applied, which is a big difference from the voltage amplitude of several pols P used inside and outside of LSI. Therefore, the measurement result light obtained as a change in the polarization plane of the measurement light has a small amplitude. Therefore, high-intensity measurement light is used to increase the amount of measurement result light, thereby improving detection sensitivity.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来の電気光学効果を利用した電圧検出装置におい
ては10強度の高い測定光を用いて検出感度を向上させ
ており、このように測定光の強度を高めるため、装置が
大型化するという問題があった。
In the conventional voltage detection device using the electro-optic effect described above, the detection sensitivity is improved by using a measuring light with high intensity.Increasing the intensity of the measuring light in this way has the problem of increasing the size of the device. there were.

本発明の目的は、装置の小型化及び検出感度を向上させ
ることができる電圧検出装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a voltage detection device that can be miniaturized and improve detection sensitivity.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1発明は、電圧が印加される被検出体と、及び、該被
検出体に関連され、被検出体の印加電圧により屈折率が
変化する電気光学結晶体と、を含み、電気光学結晶体に
光を入射させ、該電気光学結晶体からの反射光に基づい
て、被検出体の印加電圧を検出する電圧検出装置であっ
て、前記電気光学結晶体に入射されるべき2つの入射光
であって、該結晶体に誘起される2つの異方軸に平行な
偏光面を有し周波数の異なる2つの入射光を発生する光
発生器と、電気光学結晶体からの2つの反射光を受光し
、両反射光の周波数差分の周波数を有する信号の位相と
検出位相として発生する受光器と、前記2つの入射光の
周波数差分の周波数を有する信号の位相を参照位相とし
て発生する参照位相発生器と、前記受光器からの検出位
相を参照位相発生器からの参照位相と比較し、両位相の
位相差を発生する位相比較器と、及び、該位相比較器か
らの位相差に基づいて、被検出体の印加電圧を演算する
演算器と、を含むことを特徴とする。
A first invention includes an object to be detected to which a voltage is applied, and an electro-optic crystal body associated with the object and whose refractive index changes depending on the applied voltage of the object to be detected, and the electro-optic crystal body A voltage detection device that detects a voltage applied to an object to be detected based on the reflected light from the electro-optic crystal, the voltage detecting device detecting the voltage applied to the object based on the reflected light from the electro-optic crystal. a light generator that generates two incident lights with different frequencies and having planes of polarization parallel to the two anisotropic axes induced in the crystal; and a light generator that receives two reflected lights from the electro-optic crystal. and a reference phase generator that generates as a reference phase the phase of a signal having a frequency equal to the frequency difference between the two reflected lights and a detection phase. a phase comparator that compares the detected phase from the light receiver with a reference phase from the reference phase generator and generates a phase difference between the two phases; It is characterized in that it includes a computing unit that computes the voltage applied to the detection object.

第2発明は、電圧が印加される被検出体と、及び、該被
検出体に関連され、被検出体の印加電圧により屈折率が
変化する電気光学結晶体と、を含み、電気光学結晶体に
光を入射させ、該電気光学結晶体からの反射光に基づい
て、被検出体の印加電圧を検出する電圧検出装置であっ
て、前記電気光学結晶体に入射されるべき2つの入射光
であって、該結晶体に誘起される2つの異方軸に平行な
偏光面を有し周波数の異なる2つの入射光を発生する光
発生器と、電気光学結晶体からの2つの反射光を受光し
、両反射光の周波数差分を検出周波数として発生する受
光器と、前記2つの入射光の周波数差分を基準周波数と
して発生する基準周波数発生器と、前記受光器からの検
出周波数を基準周波数発生器からの基準周波数と比較し
、同周波数の周波数差を発生する比較器と、該比較器か
らの周波数差を電圧に変換する周波数−電圧変換器と、
及び、該変換器からの変換信号を積分し、被検出体の印
加電圧を求める積分器と、を含むことを特徴とする。
A second invention includes an object to be detected to which a voltage is applied, and an electro-optic crystal that is associated with the object and whose refractive index changes depending on the applied voltage of the object. A voltage detection device that detects a voltage applied to an object to be detected based on the reflected light from the electro-optic crystal, the voltage detecting device detecting the voltage applied to the object based on the reflected light from the electro-optic crystal. a light generator that generates two incident lights with different frequencies and having planes of polarization parallel to the two anisotropic axes induced in the crystal; and a light generator that receives two reflected lights from the electro-optic crystal. a light receiver that generates a frequency difference between the two reflected lights as a detection frequency; a reference frequency generator that generates a frequency difference between the two incident lights as a reference frequency; and a reference frequency generator that generates a detection frequency from the light receiver as a reference frequency. A comparator that generates a frequency difference of the same frequency by comparing it with a reference frequency from the comparator, and a frequency-voltage converter that converts the frequency difference from the comparator into a voltage.
and an integrator that integrates the converted signal from the converter to determine the voltage applied to the object to be detected.

〔作用〕[Effect]

まず、tJX1発明においては、比較的低い強度の光で
あっても検出感度を向上させることができるように、測
定の対象を光強度の変化から光位相の変化に変更してお
り、以下、その原理を説明する。
First, in the tJX1 invention, the object of measurement is changed from changes in light intensity to changes in optical phase, so that detection sensitivity can be improved even for relatively low intensity light. Explain the principle.

電圧の印加により、電気光学結晶体には、2つの複屈折
性異方軸が誘起されるようになっており、該結晶体に誘
起される2つの複屈折性異方軸に平行な偏光面を有し周
波数の異なる2つの光を、電気光学結晶体に入射させる
。結晶体への印加電圧の変化により、結晶体の屈折率が
変化するので、結晶体を通過して反射させられる光は、
偏光面ごとにそれぞれ独立に位相変調される。この位相
変調された光をヘテロゲイン検波することにより、位相
変化が求められ、該位相変化により、結晶体の印加電圧
を高感度で検出する。
By applying a voltage, two birefringent anisotropic axes are induced in the electro-optic crystal, and the plane of polarization is parallel to the two birefringent anisotropic axes induced in the crystal. Two lights having different frequencies are made incident on the electro-optic crystal. As the refractive index of the crystal changes as the voltage applied to it changes, the light that passes through the crystal and is reflected is
Phase modulation is performed independently for each plane of polarization. By performing hetero gain detection on this phase-modulated light, a phase change is obtained, and the voltage applied to the crystal body is detected with high sensitivity based on the phase change.

以下、第1発明の作用について詳述する。Hereinafter, the operation of the first invention will be explained in detail.

電気光学結晶体に誘起される2つの異方軸に平行な偏光
面を有し周波数の異なる2つの入射光を、結晶体に入射
させ、該結晶体からの2つの反射光から、両度射光の周
波数差分の周波数を有する信号の位相を検出位相として
得る。また、2つの入射光の周波数差分の周波数を有す
る信号の位相を参照位相として得る。そして、前記検出
位相を参照位相と比較し、両位相の位相差を求め、該位
相差に基づいて、被検出体の印加電圧を求める。
Two incident lights with different frequencies and having planes of polarization parallel to two anisotropic axes induced in an electro-optic crystal are made incident on the crystal, and from the two reflected lights from the crystal, bidirectional incident light is generated. The phase of the signal having a frequency corresponding to the frequency difference is obtained as the detected phase. Furthermore, the phase of a signal having a frequency equal to the frequency difference between the two incident lights is obtained as a reference phase. The detected phase is then compared with a reference phase to determine the phase difference between the two phases, and based on the phase difference, the voltage applied to the object to be detected is determined.

次に、第2発明においては、比較的低い強度の光(例え
ばHe−Neレーザ光)であっても検出感度を向上させ
ることができるように、測定の対象を光強度の変化から
周波数の変化に変更しており、以下、その原理を説明す
る。
Next, in the second invention, the measurement target is changed from a change in light intensity to a change in frequency so that the detection sensitivity can be improved even for light of relatively low intensity (for example, He-Ne laser light). The principle of this change will be explained below.

電圧の印加により、電気光学結晶体(例えばKDP :
燐酸2水素カリウムの縦型変調器)には、2つの複屈折
性異方軸が誘起されるようになっており、該異方軸方位
の屈折率は、結晶体への印加電圧に応じて、変化する。
By applying a voltage, an electro-optic crystal (e.g. KDP:
Two birefringent anisotropic axes are induced in the vertical modulator of potassium dihydrogen phosphate (potassium dihydrogen phosphate), and the refractive index of the anisotropic axis direction changes depending on the voltage applied to the crystal. ,Change.

この変化は、次式(1)%式% ここで、v(t)は、結晶体への印加電圧を示す。そし
て、結晶体の光路長の時間変化は、結晶の厚さlとΔn
との積を時間で微分することにより求められる。すなわ
ち、 =±V                  ・・・ 
(2)この式(2)は、等価的に反射面、の位置が時間
によって変化していることを示し、従って、ドツプラー
変位が発生する。そして、周波数変位量Δf′は、次式
(3)で示される。
This change is expressed by the following formula (1)% Formula % Here, v(t) represents the voltage applied to the crystal body. The time change in the optical path length of the crystal is expressed by the crystal thickness l and Δn
It is found by differentiating the product with respect to time. That is, =±V...
(2) Equation (2) equivalently indicates that the position of the reflecting surface changes with time, and therefore Doppler displacement occurs. The frequency displacement amount Δf' is expressed by the following equation (3).

このようにして求められた周波数変位量を電圧に変換し
て積分すると、結晶体の印加電圧(波形)が得られる。
By converting the frequency displacement amount obtained in this way into a voltage and integrating it, the applied voltage (waveform) of the crystal body is obtained.

第2発明の原理について、更に詳述する。The principle of the second invention will be explained in further detail.

電気光学結晶体に誘起される2つの複屈折性異方軸に平
行な偏光面を有し周波数の異なる2つの光を、結晶体に
入射させると、結晶体への印加電圧の変化により、結晶
体の屈折率が変化するので、結晶体を通過して反射させ
られる光は、偏光面ごとにそれぞれ独立に周波数変化(
周波数変調)される。この周波数変調された光をヘテロ
ゲイン検波することにより、反射光をビート周波数の変
化として検出し、該検出されたビート周波数の変化を積
分することにより、結晶体の印加電圧を高感度で検出す
る。
Birefringence induced in an electro-optic crystal When two lights with different frequencies and polarization planes parallel to the anisotropic axes are incident on the crystal, the crystal changes due to the change in the voltage applied to the crystal. Since the refractive index of the body changes, the light that passes through the crystal and is reflected changes its frequency independently for each plane of polarization (
frequency modulation). By performing heterogain detection on this frequency-modulated light, reflected light is detected as a change in beat frequency, and by integrating the detected change in beat frequency, the voltage applied to the crystal body is detected with high sensitivity.

以下、第2発明の作用について詳述する。Hereinafter, the operation of the second invention will be explained in detail.

電気光学結晶体に誘起される2つの異方軸に平行な偏光
面を有し周波数の異なる2つの入射光を、結晶体に入射
させ、該結晶体からの2つの反射光(これはドツプラー
変位の影響を受けている)から、両反射光の周波数差分
を検出周波数として得る。また、2つの入射光(これは
ドツプラー変位の影響を受けていない)の周波数差分を
基準周波数として得る。そして、前記検出周波数を基準
周波数と比較し、両周波数の周波数差を求め、該周波数
差と電圧に変換し、該電圧を積分することにより、被検
出体の印加電圧を求める。
Two incident lights with different frequencies and polarization planes parallel to the two anisotropic axes induced in the electro-optic crystal are made incident on the crystal, and two reflected lights from the crystal (this is the Doppler displacement ), the frequency difference between both reflected lights is obtained as the detection frequency. Further, the frequency difference between two incident lights (which are not affected by Doppler displacement) is obtained as a reference frequency. Then, the detected frequency is compared with a reference frequency, a frequency difference between the two frequencies is determined, the frequency difference is converted into a voltage, and the voltage is integrated to determine the voltage applied to the object to be detected.

なお、第2発明において、結晶体への印加電圧の変化が
数10MHzのように高速である場合には、比較器(例
えば周波数ミキサ)までは応答可能であるが、周波数−
電圧変換器及び積分器では、応答が容易ではなく、計測
に好適な周波数領域が生ずる場合がある。このような場
合には、結晶体に入射されるべき入射光をパルス化し、
ストロボ方式で電圧計測を行うことができる。
In addition, in the second invention, when the change in the voltage applied to the crystal body is fast, such as several tens of MHz, it is possible to respond up to the comparator (for example, a frequency mixer), but the frequency -
In voltage converters and integrators, there may be a frequency range in which the response is not easy and is suitable for measurement. In such cases, the incident light to be incident on the crystal body is pulsed,
Voltage measurement can be performed using a strobe method.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には、本発明の第1実施例による電圧検出装置の
回路が示されている。
FIG. 1 shows a circuit of a voltage detection device according to a first embodiment of the invention.

第1図において、符号工0は、LSIを示し、該LSI
l0には、端子10aを介して、LSIドライバ12か
ら電圧が印加される。LSIl0には、電気光学結晶体
14が近接配置され、第2図に示されるように、結晶体
14において、入射側面14aには、透明導電膜がコー
ティングされてアース電位に保持され、また、反射側面
14bには、前記LSIの端子10aに対応して、測定
光を反射するための金属膜16がスポット状に測定点と
して形成されている。そして、LSlloの印加電圧が
結晶体14のスポット状金属膜16に作用すると、結晶
体14の内部に電界が発生し、該電界により結晶体14
の屈折率が変化する。第3図に示されるように、結晶体
14内に2つの測定光を入射させると、上述した結晶体
14の屈折率の変化により、結晶体14内を往復する2
つの測定光の位相が変化する。そして、変化を受けた2
つの測定光の位相を変化を受けていない2つの測定光の
位相と比較することにより位相差を求めると、該位相差
により、LSlloの印加電圧が求められる。以下、第
1図の電圧検出装置について更に詳述する。
In FIG. 1, the symbol 0 indicates an LSI, and the LSI
A voltage is applied to l0 from the LSI driver 12 via the terminal 10a. An electro-optic crystal 14 is disposed close to the LSI10, and as shown in FIG. On the side surface 14b, a metal film 16 for reflecting measurement light is formed as a spot-like measurement point corresponding to the terminal 10a of the LSI. When the applied voltage of LSllo acts on the spot-like metal film 16 of the crystal body 14, an electric field is generated inside the crystal body 14, and this electric field causes the crystal body 14 to
The refractive index of changes. As shown in FIG. 3, when two measuring beams are incident on the crystal body 14, the two beams reciprocate within the crystal body 14 due to the change in the refractive index of the crystal body 14 mentioned above.
The phase of the two measurement lights changes. And then, 2 underwent a change.
When a phase difference is determined by comparing the phase of one measuring beam with the phase of two unchanged measuring beams, the voltage applied to LSllo can be determined from the phase difference. The voltage detection device shown in FIG. 1 will be described in further detail below.

符号18.20は、制御回路22により制御されるレー
ザドライバを示し、該レーザドライバ18.20により
レーザ発生器24.26からレーザ光28.30が発生
させられる。ここで、レーザ光28.30は、結晶体1
4に誘起される2つの異方軸に平行な偏光面を有し、そ
の周波数は、それぞれf  Sf  である。レーザ光
28.302 は、偏光ビームスプリッタ32によって1本のビームに
合成された後、ビームスプリッタ34で2分割され、一
方のビームは、入射光として、X−Y偏向機構36を介
して、結晶体14のスポット状金属膜(測定点)16に
位置決め入射させられる。結晶体14からの反射光は、
X−Y偏向機構36及びビームスプリッタ34を介して
、検光子38を通り、受光器40で受光される。ここで
、前述したようにLSIl0の印加電圧により結晶体1
4の内部の電界が変化して結晶体14の屈折率が変化す
るので、受光器40からの信号は、結晶体14からの2
つの反射光の周波数差分の周波数を有する信号の位相(
検出位相)を示す。
Reference numeral 18.20 indicates a laser driver controlled by the control circuit 22, which causes a laser beam 28.30 to be generated from a laser generator 24.26. Here, the laser beam 28.30 is transmitted to the crystal body 1
It has a plane of polarization parallel to two anisotropic axes induced by 4, and its frequency is f Sf . The laser beams 28.302 are combined into one beam by the polarizing beam splitter 32, and then split into two by the beam splitter 34, and one beam is incident on the crystal via the XY deflection mechanism 36. The spot-like metal film (measurement point) 16 of the body 14 is positioned and made incident. The reflected light from the crystal body 14 is
The light passes through the X-Y deflection mechanism 36 and the beam splitter 34, passes through the analyzer 38, and is received by the light receiver 40. Here, as mentioned above, the crystal body 1 is
Since the electric field inside the crystal body 4 changes and the refractive index of the crystal body 14 changes, the signal from the photoreceiver 40 changes from the 2
The phase of a signal with a frequency equal to the frequency difference of two reflected lights (
detection phase).

また、前記ビームスプリッタ34で2分割された他方の
ビームは、検光子42を通って受光器44で受光される
。この受光器44からの信号は、2つの入射光の周波数
差分の周波数を有する信号の位相(参照位相)を示す。
The other beam split into two by the beam splitter 34 passes through an analyzer 42 and is received by a light receiver 44. The signal from this light receiver 44 indicates the phase (reference phase) of a signal having a frequency equal to the frequency difference between the two incident lights.

そして、前記両受光器40,44からの検出位相、参照
位相は、位相比較器46に供給され、比較される。ここ
で、参照位相がΔφ(=φ1φ2=一定)で示され、検
出位相がΔφ十Δφ′(Δ4=φ −φ2=一定、Δφ
’ oen’、 −yl ’、、n ′xSnl はそ
れぞれレーザ光28.30による屈折率)で示されると
、位相比較器46からの信号は、検出位相と参照位相と
の位相差Δφ′を示し、これは、演算器48に供給され
る(第4図参照)。そして、演算器48は、位相比較器
46からの位相差Δφ′を示す信号に基づいて、前記L
SIl0の印加電圧を演算することができる。
The detected phase and reference phase from both the light receivers 40 and 44 are then supplied to a phase comparator 46 and compared. Here, the reference phase is indicated by Δφ (=φ1φ2=constant), and the detected phase is indicated by Δφ+Δφ′ (Δ4=φ −φ2=constant, Δφ
'oen', -yl', , n'xSnl are the refractive indices of the laser beam 28.30 respectively), and the signal from the phase comparator 46 indicates the phase difference Δφ' between the detected phase and the reference phase. , which is supplied to the arithmetic unit 48 (see FIG. 4). Based on the signal indicating the phase difference Δφ' from the phase comparator 46, the arithmetic unit 48 calculates the L
The applied voltage of SI10 can be calculated.

次に、第5図には、本発明の第2実施例による電圧検出
装置の回路が示されている。なお、第5図において、L
SI50、LSIドライバ52、及び、電気光学結晶体
54は、前記第1.2図のものと同様の構成である。
Next, FIG. 5 shows a circuit of a voltage detection device according to a second embodiment of the present invention. In addition, in Fig. 5, L
The SI 50, the LSI driver 52, and the electro-optic crystal 54 have the same configuration as that shown in FIG. 1.2.

符号56は、制御回路58により制御されるレーザドラ
イバであり、該レーザドライバ56には、基準周波数発
生器60から周波数f  、f  が供2 給され、レーザドライバ56により、2周波レーザ光発
生器62から、レーザ光64が発生させられる。ここで
、レーザ光64は、結晶体54に誘起される2つの異方
軸に平行な偏光面を有し、周波数f  S f2を有す
る。このレーザ光64は、ル −ザ光パルス化機構66でパルス化され、ビームスプリ
ッタ68を通り、X−Y偏向機構70を介して、結晶体
54のスポット状金属膜(測定点)に供給される。結晶
体54からの反射光は、X−Y偏向機構70及びビーム
スプリッタ68を介して、検光子72を通り、受光器7
4で受光される。
Reference numeral 56 denotes a laser driver controlled by a control circuit 58. Frequencies f 2 and f 2 are supplied to the laser driver 56 from a reference frequency generator 60, and the laser driver 56 generates a two-frequency laser light generator. From 62, laser light 64 is generated. Here, the laser beam 64 has a polarization plane parallel to the two anisotropic axes induced in the crystal body 54 and has a frequency f S f2. This laser beam 64 is pulsed by a laser beam pulsing mechanism 66, passes through a beam splitter 68, and is supplied to a spot-like metal film (measurement point) of the crystal body 54 via an XY deflection mechanism 70. Ru. The reflected light from the crystal body 54 passes through an analyzer 72 via an X-Y deflection mechanism 70 and a beam splitter 68, and is sent to a light receiver 7.
The light is received at 4.

ここで、LSI50の印加電圧により結晶体54の内部
の電界が変化して結晶体14の屈折率が変化するので、
結晶体54の光路長が変化し、これにより、結晶体54
の反射面の位置は、LSI50の印加電圧により変化す
る。それゆえ、結晶体54からの反射光は、LSI50
の印加電圧に応じてドツプラー変位の影響を受けるので
、受光器74からの信号は、2つの反射光の周波数差分
を検出周波数として有し、これは、周波数ミキサ76に
供給される。
Here, the electric field inside the crystal body 54 changes due to the voltage applied to the LSI 50, and the refractive index of the crystal body 14 changes.
The optical path length of the crystal body 54 changes, and as a result, the optical path length of the crystal body 54 changes.
The position of the reflecting surface changes depending on the voltage applied to the LSI 50. Therefore, the reflected light from the crystal body 54 is reflected from the LSI 50
The signal from the light receiver 74 has a frequency difference between the two reflected lights as a detection frequency, and this is supplied to the frequency mixer 76.

周波数ミキサ76には、前記基準周波数発生器60から
周波数f、f2の周波数差分(これはドツプラー変位の
影響を受けていない)が基準周波数として供給されてお
り、該周波数ミキサ76は、受光器74からの検出周波
数を基準周波数発生器60からの基準周波数Δf(=f
  −f2=一定)と比較する。ここで、受光器74か
らの検出周波数は、Δf+Δf’  (Δf=f  −
f2=■ 一定、Δf ’ ccn ’   n ’ 、n ’x
 、n ’ はレーザIT             
J 光による屈折率)で示される。
The frequency mixer 76 is supplied with the frequency difference between the frequencies f and f2 (which is not affected by Doppler displacement) from the reference frequency generator 60 as a reference frequency. The detected frequency from the reference frequency generator 60 is the reference frequency Δf (=f
−f2=constant). Here, the detection frequency from the light receiver 74 is Δf+Δf' (Δf=f −
f2=■ constant, Δf' ccn 'n', n'x
, n' is laser IT
J (refractive index by light).

周波数ミキサ76からの周波数差Δf′を示す信号は、
f−V変換器78を通って周波数−電圧変換された後、
積分器80に供給され、積分される。そして、積分器8
0は、周波数差Δf′が変換された電圧に基づいて、前
記LSI50の印加電圧を求める。
The signal indicating the frequency difference Δf' from the frequency mixer 76 is
After being subjected to frequency-voltage conversion through the f-V converter 78,
The signal is supplied to an integrator 80 and integrated. And integrator 8
0 determines the voltage applied to the LSI 50 based on the voltage obtained by converting the frequency difference Δf'.

なお、第6図には、第5図の電圧検出装置の各段階にお
ける電圧波形が示されており、f−V変換器78からの
出力電圧を積分した電圧は、LSI50の印加電圧に対
応することが理解される。
6 shows voltage waveforms at each stage of the voltage detection device of FIG. 5, and the voltage obtained by integrating the output voltage from the fV converter 78 corresponds to the applied voltage of the LSI 50. That is understood.

なお、実施例の1において2周波レーザ光発生器、実施
例の2において2つのレーザ発生器を用いることによっ
て上記の発明と同様の作用が得られることはいうまでも
ない。
It goes without saying that by using a two-frequency laser beam generator in the first embodiment and using two laser generators in the second embodiment, the same effect as that of the above invention can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、光強度の変化で
はなく、位相差の変化あるいは周波数差の変化に基づい
て被検出体の印加電圧を求めているので、比較的強度の
低い光であっても高い精度で電圧を検出することができ
、従って、装置の小型化及び検出感度を向上させること
ができる。
As explained above, according to the present invention, the voltage applied to the object to be detected is determined based on the change in phase difference or the change in frequency difference, rather than the change in light intensity, so even relatively low intensity light can be used. The voltage can be detected with high accuracy even if there is a voltage, and therefore the device can be miniaturized and the detection sensitivity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の第1実施例による電圧検出装置の回
路図、 第2図は、LSIと電気光学結晶体との関係を示す外観
斜視図、 第3図は、電気光学結晶体の複屈折性異方軸と入射偏光
との関係を示す説明図、 第4図は、検出信号及び参照信号の信号波形図、第5図
は、本発明の第2実施例による電圧検出装置の回路図、 第6図は、第5図の装置の各段階における電圧波形図で
ある。 10・・・LS1 12・・・LSIドライバ 14・・・電気光学結晶体 18.20・・・レーザドライバ 22・・・制御回路 24.26・・・レーザ光発生器 28.30・・・レーザ光 32・・・偏光ビームスプリッタ 34・・・ビームスプリッタ 36・・・x−Y偏向機構 38・・・検光子 40・・・受光器 42・・・検光子 44・・・受光器 46・・・位相比較器 48・・・演算器 50・・・LSI 52・・・LSIドライバ 54・・・電気光学結晶体 56・・・レーザドライバ 58・・・制御回路 60・・・基準周波数発生器 62・・・2周波レーザ光発生器 64・・・レーザ光 66・・・レーザ光パルス化機構 68・・・ビームスプリッタ 70・・・X−Y偏向機構 72・・・検光子 74・・・受光器 76・・・周波数ミキサ 78・・・f−V変換器 80・・・積分器
FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage detection device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external perspective view showing the relationship between an LSI and an electro-optic crystal, and FIG. 3 is a diagram of an electro-optic crystal. An explanatory diagram showing the relationship between the birefringence anisotropic axis and incident polarized light, FIG. 4 is a signal waveform diagram of a detection signal and a reference signal, and FIG. 5 is a circuit of a voltage detection device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram of voltage waveforms at each stage of the device of FIG. 5. 10...LS1 12...LSI driver 14...Electro-optic crystal 18.20...Laser driver 22...Control circuit 24.26...Laser light generator 28.30...Laser Light 32...Polarization beam splitter 34...Beam splitter 36...X-Y deflection mechanism 38...Analyzer 40...Light receiver 42...Analyzer 44...Light receiver 46...・Phase comparator 48... Arithmetic unit 50... LSI 52... LSI driver 54... Electro-optic crystal 56... Laser driver 58... Control circuit 60... Reference frequency generator 62 ... Two-frequency laser light generator 64 ... Laser light 66 ... Laser light pulsing mechanism 68 ... Beam splitter 70 ... X-Y deflection mechanism 72 ... Analyzer 74 ... Light reception device 76... frequency mixer 78... f-V converter 80... integrator

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電圧が印加される被検出体(10)と、該被検出体
(10)に関連され、被検出体(10)の印加電圧によ
り屈折率が変化する電気光学結晶体(14)と、を含み
、電気光学結晶体(14)に光を入射させ、該電気光学
結晶体(14)からの反射光に基づいて、被検出体(1
0)の印加電圧を検出する電圧検出装置であって、 前記電気光学結晶体(14)に入射されるべき2つの入
射光であって、該結晶体(14)に誘起される2つの異
方軸に平行な偏光面を有し周波数の異なる2つの入射光
を発生する光発生器(24、26)と、 電気光学結晶体(14)からの2つの反射光を受光し、
両反射光の周波数差分の周波数を有する信号の位相と検
出位相として発生する受光器(40)と、 前記2つの入射光の周波数差分の周波数を有する信号の
位相を参照位相として発生する参照位相発生器(44)
と、 前記受光器(40)からの検出位相を参照位相発生器(
44)からの参照位相と比較し、両位相の位相差を発生
する位相比較器(46)と、及び、該位相比較器(46
)からの位相差に基づいて、被検出体(10)の印加電
圧を演算する演算器(48)と、 を含むことを特徴とする電圧検出装置。 2、請求項1の装置において、前記光発生器(24、2
6)は、2つの半導体レーザ発生器(24、26)を備
え、それらの発振周波数が安定であり、及び、それらの
周波数差分が一定であるように、温度、注入電流が制御
される電圧検出装置。 3、請求項1の装置において、前記光発生器(24、2
6)は、2周波直交偏光モードで発振している電圧検出
装置。 4、電圧が印加される被検出体(50)と、該被検出体
(50)に関連され、被検出体(50)の印加電圧によ
り屈折率が変化する電気光学結晶体(54)と、を含み
、電気光学結晶体(54)に光を入射させ、該電気光学
結晶体(54)からの反射光に基づいて、被検出体(5
0)の印加電圧を検出する電圧検出装置であって、 前記電気光学結晶体(54)に入射されるべき2つの入
射光であって、該結晶体(54)に誘起される2つの異
方軸に平行な偏光面を有し周波数の異なる2つの入射光
を発生する光発生器(62)と、 電気光学結晶体(54)からの2つの反射光を受光し、
両反射光の周波数差分を検出周波数として発生する受光
器(74)と、 前記2つの入射光の周波数差分を基準周波数として発生
する基準周波数発生器(60)と、前記受光器(74)
からの検出周波数を基準周波数発生器(60)からの基
準周波数と比較し、両周波数の周波数差を発生する比較
器(76)と、該比較器(76)からの周波数差を電圧
に変換する周波数−電圧変換器(78)と、及び、該変
換器(78)からの変換信号を積分し、被検出体(50
)の印加電圧を求める積分器(80)と、 を含むことを特徴とする電圧検出装置。 5、請求項4の装置において、前記光発生器(62)は
、ゼーマン効果を用い、2周波発振を行うHe−Neレ
ーザ光発生器(62)を備え、それらの周波数差が一定
であるように、印加磁界強度、放電電流が制御される電
圧検出装置。 6、請求項4の装置において、前記基準周波数発生器(
60)は、他の発振装置からの周波数に基づいて、基準
周波数を発生する電圧検出装置。
[Claims] 1. An object to be detected (10) to which a voltage is applied, and an electro-optic crystal that is associated with the object to be detected (10) and whose refractive index changes depending on the applied voltage of the object to be detected (10). The detected object (14) is made to enter the electro-optic crystal (14), and based on the reflected light from the electro-optic crystal (14), the detected object (14) is detected.
0), which detects an applied voltage of two incident lights to be incident on the electro-optic crystal (14), and two anisotropy induced in the crystal (14). a light generator (24, 26) that generates two incident lights with polarization planes parallel to the axis and different frequencies; and a light generator (24, 26) that receives two reflected lights from the electro-optic crystal (14);
A light receiver (40) that generates a phase of a signal having a frequency equal to the frequency difference between the two reflected lights and a detection phase; and a reference phase generator that generates a reference phase that has a phase of a signal having a frequency equal to the frequency difference between the two incident lights. Vessel (44)
and a reference phase generator (
a phase comparator (46) that generates a phase difference between the two phases by comparing the phase with a reference phase from the phase comparator (44);
) A voltage detection device comprising: a calculation unit (48) that calculates the voltage applied to the detected object (10) based on the phase difference from the detected object (10). 2. The apparatus of claim 1, wherein the light generator (24, 2
6) is equipped with two semiconductor laser generators (24, 26), and voltage detection whose temperature and injection current are controlled so that their oscillation frequency is stable and the frequency difference between them is constant. Device. 3. The apparatus of claim 1, wherein the light generator (24, 2
6) is a voltage detection device that oscillates in two-frequency orthogonal polarization mode. 4. A detected object (50) to which a voltage is applied; an electro-optic crystal (54) associated with the detected object (50) and whose refractive index changes depending on the applied voltage of the detected object (50); The detected object (5) is detected based on the reflected light from the electro-optic crystal (54).
0), which detects an applied voltage of two incident lights to be incident on the electro-optic crystal (54), and two anisotropy induced in the crystal (54). a light generator (62) that generates two incident lights with polarization planes parallel to the axis and different frequencies; and a light generator (62) that receives two reflected lights from an electro-optic crystal (54);
a light receiver (74) that generates a frequency difference between both reflected lights as a detection frequency; a reference frequency generator (60) that generates a frequency difference between the two incident lights as a reference frequency; and the light receiver (74).
A comparator (76) that compares the detected frequency from the reference frequency generator (60) with the reference frequency from the reference frequency generator (60) and generates a frequency difference between the two frequencies, and converts the frequency difference from the comparator (76) into a voltage. The frequency-voltage converter (78) and the converted signal from the converter (78) are integrated, and the detected object (50
); and an integrator (80) for determining the applied voltage. 5. In the device according to claim 4, the light generator (62) includes a He-Ne laser light generator (62) that uses the Zeeman effect and performs two-frequency oscillation, and the light generator (62) uses the Zeeman effect and includes a He-Ne laser light generator (62) that performs two-frequency oscillation, so that the frequency difference between them is constant. and a voltage detection device in which the applied magnetic field strength and discharge current are controlled. 6. The apparatus of claim 4, wherein the reference frequency generator (
60) is a voltage detection device that generates a reference frequency based on the frequency from another oscillation device.
JP1223617A 1989-08-30 1989-08-30 Voltage detector Pending JPH0385459A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1223617A JPH0385459A (en) 1989-08-30 1989-08-30 Voltage detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1223617A JPH0385459A (en) 1989-08-30 1989-08-30 Voltage detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0385459A true JPH0385459A (en) 1991-04-10

Family

ID=16801011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1223617A Pending JPH0385459A (en) 1989-08-30 1989-08-30 Voltage detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0385459A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0697599A3 (en) * 1994-08-19 1996-09-25 Hamamatsu Photonics Kk Voltage measuring apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0697599A3 (en) * 1994-08-19 1996-09-25 Hamamatsu Photonics Kk Voltage measuring apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3791975B2 (en) Homodyne interferometer and its reception method
JP2000515979A (en) Optical fiber device and method for precision current sensing
JPH0277672A (en) Delay time measuring device
US5227715A (en) Apparatus for measuring electromagnetic field intensity using dual polarized light beams
CN118091506B (en) Magnetic field vector measurement method based on CPT magnetometer
EP1650574A1 (en) Electric field sensor and adjustment method thereof
EP2010925B1 (en) Fiber-optic current sensor with polarimetric detection scheme
CN112098736A (en) Method for measuring phase of microwave electric field
JPS6371674A (en) Laser distance measuring instrument
JPH0882508A (en) Frequency shifter and optical displacement measuring device using the same
JP2656686B2 (en) Optical probe method and apparatus
JPH0385459A (en) Voltage detector
JPH08146066A (en) Electrical signal-measuring method and device
RU2060475C1 (en) Method of measurement of harmonic oscillation amplitudes
CN118603190A (en) A femtosecond-resolution magnetic-electric-thermal coupling and transport characteristics testing system
JP3236941B2 (en) Distance measurement method for lightwave distance meter
JP3549813B2 (en) High frequency electromagnetic wave detection system and high frequency electromagnetic wave detection method
KR102793334B1 (en) Single beam atomic magnetic field sensor and method for measuring magnetic field thereof
Ito et al. Evaluation of the optical phase shift in a Ca Ramsey fringe stabilized optical frequency standard by means of laser-beam reversal
JP2993082B2 (en) Integrated optical interferometer
JPS60173429A (en) Method and device for measuring dispersion of polarized wave
JP3015903B2 (en) Integrated circuit circuit test apparatus and circuit test method
JPS58151509A (en) Optical measuring method of surface roughness
KR970007041B1 (en) Annular Laser Gyroscope System and Measurement Method
JP3063132B2 (en) Integrated optical interferometer