JPH05267408A - Electric field detector - Google Patents
Electric field detectorInfo
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- JPH05267408A JPH05267408A JP6522792A JP6522792A JPH05267408A JP H05267408 A JPH05267408 A JP H05267408A JP 6522792 A JP6522792 A JP 6522792A JP 6522792 A JP6522792 A JP 6522792A JP H05267408 A JPH05267408 A JP H05267408A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光パルスサンプリング法による電界測定を手
軽に利用するための測定用プローブを備えた構造とす
る。
【構成】 光学的に精密性を要する部分をあらかじめプ
ローブとして堅固な一体的な構造にしておき、このプロ
ーブと光源や受光手段が実装された本体装置とを柔軟な
光ファイバで接続する。
【効果】 プローブを手動で操作して、その先端を被測
定電極に接触させて使用するから、微動ステージなどの
手間のかかる装置を不要にし、きわめて高速な現象を一
般のオシロスコープのように簡便に観測することがで
き、安定に電界強度を測定できる。
(57) [Abstract] [Purpose] The structure is equipped with a measurement probe for easy use of electric field measurement by the optical pulse sampling method. [Structure] A portion which requires optical precision is previously made into a solid solid structure as a probe, and this probe and a main body device on which a light source and a light receiving means are mounted are connected by a flexible optical fiber. [Effect] Since the probe is operated manually and the tip of the probe is brought into contact with the electrode to be measured, a troublesome device such as a fine movement stage is not required, and extremely high-speed phenomena can be performed simply like a general oscilloscope. It can be observed and the electric field strength can be measured stably.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電気回路上における電界
強度測定に利用する。特に、電気光学素子を用いた光変
調による電界強度検出技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is used for measuring the electric field strength on an electric circuit. In particular, the present invention relates to an electric field intensity detection technique by light modulation using an electro-optical element.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、レーザの分野では、数ピコ秒(p
s、10-12 秒)から数フェムト秒(fs、10
-15 秒)の光パルスを得ることが可能になってきてい
る。この光パルスをサンプリングオシロスコープのサン
プリングパルスとして用いるのが光サンプリング装置で
あり、従来の電気的な手法では測定できなかった高速な
信号を測定することが可能となっている。また、被測定
素子にプローブ等を接触させる必要が無いため、素子に
影響を与えずに測定することができる。2. Description of the Related Art Recently, in the field of laser, a few picoseconds (p
s, 10 -12 seconds) to several femtoseconds (fs, 10
It is becoming possible to obtain a light pulse of -15 seconds). An optical sampling device uses this optical pulse as a sampling pulse of a sampling oscilloscope, and it is possible to measure a high-speed signal that cannot be measured by a conventional electrical method. Further, since it is not necessary to bring a probe or the like into contact with the element to be measured, it is possible to perform measurement without affecting the element.
【0003】図6を参照して従来例を説明する。図6は
従来例装置のブロック図である。A conventional example will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram of a conventional device.
【0004】測定される高速な電気信号を実時間で処理
することは不可能なため、一般にサンプリング法を用い
て低速の現象として処理する。Since it is impossible to process a measured high-speed electric signal in real time, a sampling method is generally used as a low-speed phenomenon.
【0005】図7を参照してサンプリング法の原理を説
明する。図7はサンプリング法の原理を説明する図であ
る。The principle of the sampling method will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of the sampling method.
【0006】被測定回路の駆動回路の繰り返し周波数
(f)をレーザのパルスの繰り返し周波数(f0 )より
わずかに(Δf)ずらしサンプリングを行う。これによ
り、繰り返し波形の一部分を順次ずらしながら抜き取る
ことになり、元の波形が周波数Δfで再現される。これ
を式で表すと、 f=n×f0 +Δf (nは整数) となる。サンプリング法の時間分解能を決定するのは波
形を抜き取る信号の時間幅、つまり光のパルス幅である
(この一連の動作は従来のサンプリングオシロスコープ
と同様である)。Sampling is performed by shifting the repetition frequency (f) of the drive circuit of the circuit to be measured slightly (Δf) from the repetition frequency (f 0 ) of the laser pulse. As a result, a part of the repetitive waveform is sequentially shifted and extracted, and the original waveform is reproduced at the frequency Δf. When this is expressed by an equation, f = n × f 0 + Δf (n is an integer). The time resolution of the sampling method is determined by the time width of the signal from which the waveform is extracted, that is, the pulse width of the light (this series of operations is similar to the conventional sampling oscilloscope).
【0007】図8を参照して電気光学効果による電界強
度の検出原理を説明する。図8は電気光学効果による電
界強度の検出原理を説明する図である。The principle of detecting the electric field strength by the electro-optical effect will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of detecting the electric field strength by the electro-optical effect.
【0008】電界強度の検出原理は電気光学効果により
光の偏波面が変化することを利用している。図8(a)
では、パルス光源からのパルス光は偏光子を通り被測定
回路に照射される。ここで被測定回路がGaAsやIn
Pなど電気光学効果を持つ材料で作られているとする
と、回路が動作状態にあれば照射された光の偏波面を変
化させる。したがって、その反射戻り光は入射光とは異
なる偏波面を持つ。この成分を偏光子で検出する(これ
を直接プローブ法と呼ぶ)。The principle of detecting the electric field strength utilizes the fact that the plane of polarization of light changes due to the electro-optic effect. Figure 8 (a)
Then, the pulsed light from the pulsed light source passes through the polarizer and is applied to the circuit under measurement. Here, the measured circuit is GaAs or In
If it is made of a material having an electro-optical effect such as P, it changes the plane of polarization of the emitted light if the circuit is in an operating state. Therefore, the reflected return light has a polarization plane different from that of the incident light. This component is detected by a polarizer (this is called the direct probe method).
【0009】図8(b)では、被測定回路がシリコンな
どの電気光学効果を持たない材料の場合の構成例であ
る。タンタル酸リチウム(LiTaO3 )やKTP(K
TiOPO4 )など電気光学効果を持つ結晶材料を被測
定回路の近くに置き、その漏れ電界を同様に光パルスで
測定する(非接触プローブ法)。FIG. 8 (b) shows an example of the configuration in the case where the circuit to be measured is a material such as silicon having no electro-optical effect. Lithium tantalate (LiTaO 3 ) and KTP (K
A crystal material having an electro-optical effect such as TiOPO 4 ) is placed near the circuit to be measured, and its leak electric field is similarly measured by an optical pulse (non-contact probe method).
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、直接プローブ
法は、基板がInPやGaAsに限定されるだけでな
く、基板の裏面が電極などで光をさえぎることがなく、
しかも光学的な研磨面でなければならず、限られた構造
の素子の測定にしか使用できないという問題がある。However, in the direct probe method, the substrate is not limited to InP or GaAs, and the back surface of the substrate does not block light with electrodes or the like.
Moreover, it must be an optically polished surface, and there is a problem that it can be used only for measuring elements having a limited structure.
【0011】また、非接触プローブ法は、直接プローブ
法のような制約がなく、実用的な手法である。しかし、
現状ではこのプローブは集積回路の一部分を測定するこ
とを前提に設計されている。そのためプローブと被測定
回路の間の厳密な位置調整が必要になり、微動ステージ
などの精密機構が必要になる。Further, the non-contact probe method is a practical method without the restrictions as in the direct probe method. But,
At present, this probe is designed to measure a part of an integrated circuit. Therefore, precise position adjustment between the probe and the circuit under measurement is required, and a precision mechanism such as a fine movement stage is required.
【0012】しかし、あらかじめ用意された電極部分を
測定する場合には、むしろ微動ステージなどの調整機構
は操作性を損なうため、一般のオシロスコープのプロー
ブのように手動または厳密な位置調整の必要なしに移動
可能なプローブが望まれる。本発明は、このような背景
に行われたものであり、小型で操作性の高い手動または
厳密な位置調整不要な光サンプリング法による電界検出
装置の提供を目的とする。However, when measuring an electrode portion prepared in advance, the adjustment mechanism such as the fine movement stage rather impairs the operability, so that it is not necessary to perform manual or strict position adjustment like a general oscilloscope probe. A moveable probe is desired. The present invention has been made against such a background, and an object of the present invention is to provide a small-sized electric field detection apparatus which has high operability and which is manually operated or does not require strict position adjustment by an optical sampling method.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、偏光子と、波
長板と、被測定電界に曝される電気光学素子と、光反射
面とが前記の順に光軸上に配列され、前記電気光学素子
には電極を備え、光源からの入力光を前記偏光子の光入
力面に導く入力用光回路と、前記偏光子の光出力面に現
れる出力光を受光手段に導く出力用光回路とを備えた電
界検出装置において、前記偏光子、前記波長板、前記電
極、前記電気光学素子および前記光反射面は前記電気光
学素子がその先端近傍に位置するようにプローブとして
一体化され、前記入力用光回路および前記出力用光回路
は、前記光源と前記プローブおよび前記プローブと前記
受信手段をそれぞれ接続する光ファイバを含み、前記プ
ローブの先端には、被測定電界を発生する物体にその一
部を接触させる導電体層が設けられたことを特徴とす
る。According to the present invention, a polarizer, a wave plate, an electro-optical element exposed to an electric field to be measured, and a light-reflecting surface are arranged on the optical axis in the order described above. An optical element is provided with an electrode, an input optical circuit for guiding the input light from the light source to the light input surface of the polarizer, and an output optical circuit for guiding the output light appearing on the light output surface of the polarizer to the light receiving means. In the electric field detecting device, the polarizer, the wave plate, the electrode, the electro-optical element, and the light-reflecting surface are integrated as a probe so that the electro-optical element is located near the tip thereof, and the input The optical circuit for output and the optical circuit for output include optical fibers for connecting the light source and the probe, and the probe and the receiving means, respectively, and a part of an optical fiber for measuring the electric field to be measured is provided at the tip of the probe. Guide to contact Wherein the body layer is provided.
【0014】なお、前記電極は、前記光軸に対して垂直
に配置され、光の透過部分が欠如されもしくは透明であ
ることが望ましい。It is desirable that the electrodes are arranged perpendicular to the optical axis and that the light transmitting portion is missing or transparent.
【0015】また、前記電極が基準電位に接続されるこ
とが望ましい。Further, it is desirable that the electrode is connected to a reference potential.
【0016】さらに、前記導電体層と前記電気光学素子
との間に空気層を設けた構成とすることもできる。Further, an air layer may be provided between the conductor layer and the electro-optical element.
【0017】前記導電体を三角錐状に形成した構成とす
ることもできる。The conductor may be formed in a triangular pyramid shape.
【0018】前記導電体を円盤状に形成した構成とする
こともできる。The conductor may be formed in a disc shape.
【0019】前記電気光学素子を台形状に形成した構成
とすることもできる。The electro-optical element may be formed in a trapezoidal shape.
【0020】前記反射面を前記導電体に備えた構成とす
ることもできる。The reflective surface may be provided on the conductor.
【0021】[0021]
【作用】光学的に精密な精度を必要とする偏光子、波長
板、電気光学素子および光反射面をプローブとしてあら
かじめ堅固な構造に一体的に構成し、光源や受光手段を
内蔵する本体装置とは柔軟な光ファイバで接続し、その
プローブを被測定物に直接当接させて使用できるから、
測定の際に微動ステージその他の精密機械が必要でなく
なり、プローブを手動で操作して簡便に使用することが
できる。A polarizer, a wave plate, an electro-optical element and a light-reflecting surface, which require optical precision, are integrally formed as a probe into a solid structure in advance, and a main body device having a built-in light source and light receiving means is provided. Can be used by connecting it with a flexible optical fiber and directly contacting the probe with the object to be measured.
A fine movement stage and other precision machinery are not required for the measurement, and the probe can be manually operated and used easily.
【0022】光ファイバにより電界検出装置に接続され
たプローブには、装置本体から送出された光パルスが入
射用の光ファイバに導かれ入射され、レンズ、偏光子、
波長板を通り、プローブ先端部分に到達する。The optical pulse sent from the main body of the device is guided to the optical fiber for incidence and is incident on the probe connected to the electric field detecting device by the optical fiber.
It reaches the probe tip through the wave plate.
【0023】プローブ先端部分は、被測定電極と基準電
位の電源を介して接続された電極と、電気光学素子と、
接触部から構成される。The probe tip portion includes an electrode connected to the electrode to be measured through a power source of a reference potential, an electro-optical element,
It is composed of contact parts.
【0024】光パルスは、被測定電極と固定電極の間に
発生した被測定電界中に置かれた電気光学素子に入射し
て、この入射面の裏面または接触部に設けられた光反射
面により回帰反射される。The light pulse is incident on the electro-optical element placed in the electric field to be measured generated between the electrode to be measured and the fixed electrode, and is reflected by the light reflecting surface provided on the back surface of the incident surface or the contact portion. It is reflected back.
【0025】接触部は導電体で構成され、接触部が接触
している被測定電極の電位はそのまま接触部によりプロ
ーブ内に導かれる。したがって、いかなる形状の被測定
電極でもそれに適した形状の接触部を用意することによ
り、その電位をそのままプローブ内に導いて電気光学素
子に備えられた電極とこの被測定電極から導かれた電位
との間に被測定電界を構成できる。The contact portion is made of a conductor, and the potential of the electrode to be measured with which the contact portion is in contact is guided as it is into the probe. Therefore, by preparing a contact portion having a shape suitable for any shape of the electrode to be measured, the potential of the electrode is introduced into the probe as it is and the potential provided from the electrode to be measured and the electrode provided on the electro-optical element are measured. An electric field to be measured can be formed between the two.
【0026】電気光学素子の電気光学効果により、光パ
ルスの偏光面はその電界強度に応じた割合で位相差変調
される。Due to the electro-optical effect of the electro-optical element, the polarization plane of the light pulse is phase-difference modulated at a rate according to the electric field strength.
【0027】この位相差変調された光パルスは最初に通
過した偏光子に戻るが、偏光子は特定の偏光面の光のみ
を透過させる性質があるので、電気光学効果の影響によ
り位相差変調された光パルスはここで強度変調される。This phase difference-modulated light pulse returns to the polarizer that first passed through it, but since the polarizer has the property of transmitting only the light of a specific polarization plane, it is phase difference modulated due to the effect of the electro-optic effect. The light pulses are intensity-modulated here.
【0028】この強度変調された光パルスを出射用の光
ファイバに入射させ、装置本体の受光素子へと導く。装
置本体では、送出した光パルスの強度と、この戻り光の
強度を比較することにより、偏光面の変化率を知ること
で電界強度を測定する。The intensity-modulated optical pulse is made incident on the optical fiber for emission and is guided to the light receiving element of the apparatus main body. In the main body of the apparatus, the electric field strength is measured by knowing the rate of change of the polarization plane by comparing the intensity of the optical pulse sent and the intensity of this return light.
【0029】また、偏光子内に、出射用光ファイバに光
パルスを誘導するために備えられたミラーをハーフミラ
ーとして、その光を出射用の光ファイバに入射させる他
に、偏光子内のハーフミラーを透過する戻り光をさらに
別の出射用の光ファイバに入射させ、装置本体に入射さ
せる方法もある。この戻り光は、上述の戻り光に対して
ミラーの裏と表の関係から逆位相となっていることは周
知のとおりである。その一方で、不特定箇所から侵入す
るノイズ成分は同位相であることを利用し、信号の中か
らノイズ成分を検出して除去できる。In addition to using a mirror provided in the polarizer for inducing an optical pulse in the emission optical fiber as a half mirror and causing the light to enter the emission optical fiber, a half in the polarizer is used. There is also a method in which the return light transmitted through the mirror is made incident on another emission optical fiber and made incident on the apparatus main body. It is well known that this return light has an opposite phase to the above-mentioned return light from the relationship between the back of the mirror and the front. On the other hand, it is possible to detect and remove the noise component from the signal by utilizing the fact that the noise component entering from the unspecified portion has the same phase.
【0030】[0030]
【実施例】本発明第一実施例の構成を図1を参照して説
明する。図1は本発明第一実施例の構成図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.
【0031】本発明は、偏光子5と、波長板6と、被測
定電界12に曝される電気光学素子としての電気光学結
晶8と、光反射面9とが前記の順に光軸上に配列され、
電気光学結晶8には電極7を備え、光源からの入力光を
偏光子5の光入力面に導く入力用光回路と、偏光子5の
光出力面に現れる出力光を受光手段に導く出力用光回路
とを備えた電界検出装置において、偏光子5、波長板
6、電極7、電気光学結晶8および光反射面9は電気光
学結晶8がその先端近傍に位置するようにプローブとし
て一体化され、前記入力用光回路および前記出力用光回
路は、前記光源と前記プローブおよび前記プローブと前
記受信手段をそれぞれ接続する光ファイバ1および3を
含み、前記プローブの先端には、被測定電界12を発生
する物体としての被測定電極11にその一部を接触させ
る導電体層としての接触部10が設けられたことを特徴
とする。According to the present invention, the polarizer 5, the wave plate 6, the electro-optical crystal 8 as an electro-optical element exposed to the electric field 12 to be measured, and the light reflecting surface 9 are arranged on the optical axis in the above order. Was
The electro-optic crystal 8 is provided with an electrode 7, and an input optical circuit for guiding the input light from the light source to the light input surface of the polarizer 5 and an output optical circuit for guiding the output light appearing on the light output surface of the polarizer 5 to the light receiving means. In the electric field detection device including an optical circuit, the polarizer 5, the wave plate 6, the electrode 7, the electro-optic crystal 8 and the light reflection surface 9 are integrated as a probe so that the electro-optic crystal 8 is located near the tip thereof. The input optical circuit and the output optical circuit include optical fibers 1 and 3 for connecting the light source and the probe and the probe and the receiving means, respectively, and a measured electric field 12 is provided at the tip of the probe. It is characterized in that a contact portion 10 as a conductor layer for contacting a part of the electrode 11 to be measured as an object to be generated is provided.
【0032】なお、電極7は、前記光軸に対して垂直に
配置され、光の透過部分が欠如されもしくは透明であ
る。The electrode 7 is arranged perpendicularly to the optical axis and lacks a light transmitting portion or is transparent.
【0033】また、電極は基準電位の電源20に接続さ
れる。Further, the electrodes are connected to a power source 20 having a reference potential.
【0034】さらに、導電体層としての接触部10と電
気光学結晶8との間に空気層13を設けた構成である。Further, an air layer 13 is provided between the contact portion 10 as a conductor layer and the electro-optic crystal 8.
【0035】次に、本発明第一実施例の動作を説明す
る。Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
【0036】パルス光は、光ファイバ1を通りレンズ2
により平行光となり、偏光子5および波長板6を通り電
気光学結晶8に入射する。2枚の波長板6は、2分の1
波長板と4分の1波長板であり、それぞれ入射する光パ
ルスに位相差を与えるが、2分の1波長板は光の偏光面
と電気光学結晶8の方位を最適にする働きをする。4分
の1波長板は、光変調器の変調の動作点を光学的にバイ
アスする働きをする。The pulsed light passes through the optical fiber 1 and the lens 2
Then, it becomes parallel light, and passes through the polarizer 5 and the wave plate 6 to enter the electro-optic crystal 8. The two wave plates 6 are half
The wave plate and the quarter wave plate give a phase difference to the respective incident light pulses, but the half wave plate functions to optimize the polarization plane of the light and the orientation of the electro-optic crystal 8. The quarter-wave plate serves to optically bias the operating point of modulation of the optical modulator.
【0037】電気光学結晶8には、電極7が設けられて
あり、電源20を介して被測定電極11と接地により接
続されている。電極7は透明電極であり光パルスは透過
する。An electrode 7 is provided on the electro-optic crystal 8 and is connected to the electrode 11 to be measured via a power source 20 by grounding. The electrode 7 is a transparent electrode and transmits an optical pulse.
【0038】一方、電圧を測定しようとする被測定電極
11には、三角錐状に形成された接触部10の三角錐の
頂点が接触している。したがって、被測定電極11の電
位はそのまま接触部10によりプローブ内に導かれる。
この接触部10と電気光学結晶8の電極7との間には、
被測定電界12が生じる。そのため、電気光学結晶8の
内部を通過する光パルスの位相差をさらに電界強度に応
じて変化させ、その結果として偏光面を変化させる。光
パルスは電気光学結晶8のもう一方のにある光反射面9
で反射し、再び波長板6および偏光子5からレンズ4を
通って、光ファイバ3へ入射する。この光を受光素子で
検出する。光ファイバ3へ導かれる光の強度は、電界強
度に比例しており、これを利用して被測定電極11の電
界強度が測定できる。この動作は、電気光学結晶8を用
いた光変調器と同様であり、公知であるから詳細な説明
は省略する(図中に点線で示したものは、全体を一体化
しているフレームの断面である)。On the other hand, the apex of the triangular pyramid of the contact portion 10 formed in the triangular pyramid shape is in contact with the electrode 11 to be measured which is to measure the voltage. Therefore, the potential of the electrode 11 to be measured is directly introduced into the probe by the contact portion 10.
Between the contact portion 10 and the electrode 7 of the electro-optic crystal 8,
The measured electric field 12 is generated. Therefore, the phase difference of the light pulse passing through the electro-optic crystal 8 is further changed according to the electric field strength, and as a result, the plane of polarization is changed. The light pulse is on the light reflecting surface 9 on the other side of the electro-optic crystal 8.
And then enters the optical fiber 3 from the wave plate 6 and the polarizer 5 through the lens 4 again. This light is detected by the light receiving element. The intensity of light guided to the optical fiber 3 is proportional to the electric field intensity, and the electric field intensity of the electrode 11 to be measured can be measured using this. This operation is the same as that of the optical modulator using the electro-optic crystal 8 and is well known, so a detailed description thereof will be omitted (the dotted line in the drawing indicates a cross section of the frame which is integrated as a whole). is there).
【0039】次に、図2を参照して本発明第二実施例を
説明する。図2は本発明第二実施例の構成図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of the second embodiment of the present invention.
【0040】本発明第二実施例は、空気層13を省略し
た例である。電極7および被測定電極11からの電位を
導く接触部10との距離が短くなるため電気光学結晶8
にかかる電界強度が強くなり、検出感度が向上するが、
交流信号に対してはインピーダンスが低下する。そのた
め、プローブが接触した状態でもその動作に影響が生じ
ないような測定対象に限定される。The second embodiment of the present invention is an example in which the air layer 13 is omitted. Since the distance from the electrode 7 and the contact portion 10 that guides the potential from the electrode 11 to be measured becomes short, the electro-optic crystal 8
The electric field strength applied to the
Impedance decreases for AC signals. Therefore, the measurement is limited to the measurement object that does not affect the operation even when the probe is in contact.
【0041】次に、図3を参照して本発明第三実施例を
説明する。図3は本発明第三実施例の構成図である。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram of the third embodiment of the present invention.
【0042】本発明第三実施例は、接触部10の形状を
三角錐状から円盤状にし、被測定電極11と接触部10
の接触面積を増大し、接触圧力を低下させる。ピン接触
では傷付いたり、形状を維持できないような柔軟な材質
あるいは脆い材質上での測定に適する。In the third embodiment of the present invention, the shape of the contact portion 10 is changed from a triangular pyramid shape to a disk shape, and the electrode 11 to be measured and the contact portion 10 are made.
Increase the contact area and reduce the contact pressure. It is suitable for measurements on soft or brittle materials that cannot be damaged or damaged by pin contact.
【0043】次に、図4を参照して本発明第四実施例を
説明する。図4は本発明第四実施例の構成図である。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram of the fourth embodiment of the present invention.
【0044】本発明第四実施例は、電気光学結晶8の内
部で電界方向と光の方向を直交させている。この方式の
利点は、電気光学結晶8に利用される物質はいろいろ確
認されているが、その中には電界と光の方向を直交させ
る構成の方が電界の検出感度が向上するものもある。こ
のようなことから、電界の方向と光の方向は、その電気
光学結晶8の性質によって、最適な方向を用いることが
望ましい。このような観点から本発明第三実施例の方式
は有用性を持つ。In the fourth embodiment of the present invention, the electric field direction is orthogonal to the light direction inside the electro-optic crystal 8. As for the advantage of this method, various substances used for the electro-optic crystal 8 have been confirmed, but among them, there is one in which the electric field detection sensitivity is improved by the configuration in which the electric field and the light direction are orthogonal to each other. For this reason, it is desirable to use optimum directions for the direction of the electric field and the direction of the light depending on the properties of the electro-optic crystal 8. From this point of view, the method of the third embodiment of the present invention is useful.
【0045】次に、図5を参照して本発明第五実施例を
説明する。図5は本発明第五実施例の構成図である。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram of the fifth embodiment of the present invention.
【0046】本発明第五実施例では信号検出を差動検出
で行う。電気光学結晶8からの戻り光を偏光子5内のハ
ーフミラーで二つに分離する。この両方の成分をそれぞ
れ、光ファイバ3および14に入射させ、それぞれ受光
素子で電気信号に変換した後、両者の差をとって検出信
号とする。光ファイバ3に入射する戻り光と、光ファイ
バ14に入射する戻り光では、偏光子5内のハーフミラ
ーにおいて鏡の裏と表の関係となり信号は逆相である
が、ノイズ成分は同相であるため、その差をとることで
光のノイズ成分のみを打ち消すことができる。そのた
め、パルス光源の不安定や、光ファイバ1で発生するノ
イズ成分などを打ち消すことができるという利点があ
る。In the fifth embodiment of the present invention, signal detection is performed by differential detection. The return light from the electro-optic crystal 8 is split into two by a half mirror in the polarizer 5. Both of these components are made incident on the optical fibers 3 and 14, respectively, converted into electric signals by the light receiving elements, and the difference between the two is taken as a detection signal. The return light that enters the optical fiber 3 and the return light that enters the optical fiber 14 have a relationship between the back and front of the mirror in the half mirror in the polarizer 5 and the signals have opposite phases, but the noise components have the same phase. Therefore, by taking the difference, only the noise component of light can be canceled. Therefore, there is an advantage that instability of the pulse light source and noise components generated in the optical fiber 1 can be canceled.
【0047】なお、受信側回路構成を図5に示した。光
ファイバ3および14の光は受光素子15および15′
に入射され、増幅器16および16′でそれぞれ増幅さ
れ、演算回路17でそれぞれの信号の差を取り、残った
信号を検出信号出力端子18から出力する。The circuit configuration of the receiving side is shown in FIG. The light from the optical fibers 3 and 14 is received by the light receiving elements 15 and 15 '.
Is input to the detection signal output terminal 18. The remaining signal is output from the detection signal output terminal 18.
【0048】なお、本発明第一〜第五実施例について、
2分の1波長板は、電気光学結晶8と偏光子5の回転角
度を最適に選べば省略することができる。これは、2分
の1波長板は偏光面と、電気光学結晶8の方位を最適に
するためのものであり、あらかじめ最適な方位に設定す
ることにより省略できる。Regarding the first to fifth embodiments of the present invention,
The half-wave plate can be omitted if the rotation angles of the electro-optic crystal 8 and the polarizer 5 are optimally selected. This is because the half-wave plate is for optimizing the polarization plane and the orientation of the electro-optic crystal 8, and can be omitted by setting the orientation in advance to the optimum orientation.
【0049】また、光反射面9は、電気光学結晶8の一
方の面としたが、接触部10または他に光反射面を設け
る構成とすることもできる。Although the light reflecting surface 9 is one surface of the electro-optic crystal 8, the light reflecting surface may be provided on the contact portion 10 or on the other surface.
【0050】レンズ2とレンズ4は、どちらか一方でも
よく、一般に、光ファイバ1は、単一モードファイバを
使用するが、光ファイバ3および14は、コア径の大き
いファイバを用いる方が光の損失が少なく、位置ずれの
許容差が大きく取れるなどの利点がある。したがって、
コア径の差があることからレンズ4を省略する構成とす
ることもできる。Either the lens 2 or the lens 4 may be used. Generally, the optical fiber 1 uses a single mode fiber, but the optical fibers 3 and 14 use a fiber having a large core diameter. There are advantages such as low loss and a large positional deviation tolerance. Therefore,
Since there is a difference in core diameter, the lens 4 may be omitted.
【0051】電気光学結晶8の電極7は透明電極でな
く、光が通過する部分だけ穴をあけた形状でもよく、電
極7を電気光学結晶8の側面に設ける構成としてもよ
い。The electrode 7 of the electro-optical crystal 8 is not a transparent electrode but may have a shape in which a hole is formed only in a portion through which light passes, and the electrode 7 may be provided on the side surface of the electro-optical crystal 8.
【0052】[0052]
【発明の効果】測定の際に微動ステージその他の精密機
械が必要で、測定までの準備に手間がかかり、特殊な用
途でしか利用できなかった光サンプリング法による電界
強度検出が、光学的に精密な精度を必要とする偏光子、
波長板、電気光学素子および光反射面をプローブとして
あらかじめ堅固な構造に一体的に構成し、光源や受光手
段を内蔵する本体装置とは柔軟な光ファイバで接続し、
そのプローブを被測定物に直接当接させて使用できるか
ら一般のオシロスコープのプローブ感覚で使用できる。EFFECTS OF THE INVENTION The electric field strength detection by the optical sampling method, which has been used only for a special purpose, requires an optical precision because it requires a fine movement stage and other precision machines for the measurement, and it takes time to prepare for the measurement. A polarizer that requires high precision,
The wave plate, the electro-optical element and the light reflecting surface are integrally configured as a probe in a solid structure in advance, and the light source and the light receiving means are connected by a flexible optical fiber to the main unit.
Since the probe can be used by directly contacting the object to be measured, it can be used like a probe of a general oscilloscope.
【0053】また、接触部を被測定電極に接触させるた
め、常に安定に電界強度を測定できる。接触部は導体で
構成され、接触部が接触している被測定電極の電位はそ
のまま接触部のプローブ内に導かれる。したがって、い
かなる形状の被測定電極でもそれに適した形状の接触部
を用意することにより、その電位をそのままプローブ内
に導いて被測定電界を発生させ測定することが可能とな
る。Further, since the contact portion is brought into contact with the electrode to be measured, the electric field strength can always be stably measured. The contact portion is made of a conductor, and the potential of the electrode under measurement with which the contact portion is in contact is directly introduced into the probe of the contact portion. Therefore, by preparing a contact portion having a shape suitable for any shape of the electrode to be measured, it becomes possible to guide the potential as it is into the probe to generate an electric field to be measured and perform measurement.
【図1】本発明第一実施例装置の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明第二実施例装置の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment device of the present invention.
【図3】本発明第三実施例装置の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明第四実施例装置の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a fourth embodiment device of the present invention.
【図5】本発明第五実施例装置の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a fifth embodiment device of the present invention.
【図6】従来例装置のブロック図。FIG. 6 is a block diagram of a conventional device.
【図7】光サンプリング法の原理を説明する図。FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of an optical sampling method.
【図8】電気光学効果による電界強度の検出原理を説明
する図。FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of detection of electric field strength by the electro-optic effect.
1、3、14光ファイバ 2、4 レンズ 5 偏光子 6 波長板 7 電極 8 電気光学結晶 9 光反射面 10 接触部 11 被測定電極 12 被測定電界 13 空気層 15、15′受光素子 16、16′増幅器 17 演算回路 18 検出信号出力端子 20 電源 1, 3 and 14 Optical fiber 2 and 4 Lens 5 Polarizer 6 Wave plate 7 Electrode 8 Electro-optic crystal 9 Light reflecting surface 10 Contact part 11 Measured electrode 12 Measured electric field 13 Air layer 15, 15 'Light receiving element 16, 16 'Amplifier 17 Arithmetic circuit 18 Detection signal output terminal 20 Power supply
Claims (4)
れる電気光学素子と、光反射面とが前記の順に光軸上に
配列され、前記電気光学素子には電極を備え、光源から
の入力光を前記偏光子の光入力面に導く入力用光回路
と、前記偏光子の光出力面に現れる出力光を受光手段に
導く出力用光回路とを備えた電界検出装置において、 前記偏光子、前記波長板、前記電極、前記電気光学素子
および前記光反射面は前記電気光学素子がその先端近傍
に位置するようにプローブとして一体化され、 前記入力用光回路および前記出力用光回路は、前記光源
と前記プローブおよび前記プローブと前記受信手段をそ
れぞれ接続する光ファイバを含み、 前記プローブの先端には、被測定電界を発生する物体に
その一部を接触させる導電体層が設けられたことを特徴
とする電界検出装置。1. A polarizer, a wave plate, an electro-optical element exposed to an electric field to be measured, and a light-reflecting surface are arranged in this order on an optical axis, and the electro-optical element includes an electrode. In an electric field detection device comprising an input optical circuit for guiding the input light from the light source to the light input surface of the polarizer, and an output optical circuit for guiding the output light appearing on the light output surface of the polarizer to the light receiving means, The polarizer, the wave plate, the electrode, the electro-optical element, and the light-reflecting surface are integrated as a probe so that the electro-optical element is located near the tip thereof, and the input optical circuit and the output light are provided. The circuit includes an optical fiber that connects the light source and the probe, and the probe and the receiving unit, respectively, and a conductor layer for contacting a part of the probe with an object that generates an electric field to be measured is provided at a tip of the probe. Was given Characteristic electric field detection device.
置され、光の透過部分が欠如されもしくは透明である請
求項1記載の電界検出装置。2. The electric field detecting device according to claim 1, wherein the electrode is arranged perpendicularly to the optical axis, and a light transmitting portion is absent or transparent.
1記載の電界検出装置。3. The electric field detecting device according to claim 1, wherein the electrode is connected to a reference potential.
に空気層を設けた請求項1記載の電界検出装置。4. The electric field detecting device according to claim 1, wherein an air layer is provided between the conductor layer and the electro-optical element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6522792A JPH05267408A (en) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | Electric field detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6522792A JPH05267408A (en) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | Electric field detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267408A true JPH05267408A (en) | 1993-10-15 |
Family
ID=13280826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6522792A Pending JPH05267408A (en) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | Electric field detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267408A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7002230B2 (en) | 2003-02-07 | 2006-02-21 | Nikko Materials Co., Ltd. | CdTe-base compound semiconductor single crystal for electro-optic element |
| JP2015036671A (en) * | 2013-08-16 | 2015-02-23 | 横河電機株式会社 | Photovoltaic measurement system |
| WO2018235223A1 (en) * | 2017-06-22 | 2018-12-27 | オリンパス株式会社 | Illuminated imaging system, endoscope and endoscope system |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP6522792A patent/JPH05267408A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7002230B2 (en) | 2003-02-07 | 2006-02-21 | Nikko Materials Co., Ltd. | CdTe-base compound semiconductor single crystal for electro-optic element |
| JP2015036671A (en) * | 2013-08-16 | 2015-02-23 | 横河電機株式会社 | Photovoltaic measurement system |
| WO2018235223A1 (en) * | 2017-06-22 | 2018-12-27 | オリンパス株式会社 | Illuminated imaging system, endoscope and endoscope system |
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