JPH056124B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入射光の波形を観測する光波形観測
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、一定の繰返し周波数をもつ光パルスの波
形を観測するために、ストリーク管を利用して光
パルスの時間的変化を螢光面上で輝度分布すなわ
ちストリーク像に変換しさらにサンプリングを行
なう型式の光波形観測装置が知られている。

第３図は米国特許第4645918号に開示されてい
るような従来の光波形観測装置の構成図である。
色素レーザ発振器１０１から繰返し出力されるパ
ルス光ビームによつてヘマトポルフイリン誘導体
１０４を繰返し励起し、繰返して励起されたヘマ
トポルフイリン誘導体１０４からの螢光発光の波
形をストリーク管１３０によつて観測するように
なつている。第３図においてストリーク管１３０
は、螢光の入射する光電面１３１と、光電面から
放出される電子ビームを加速する加速電極１３５
と、加速電極１３５によつて加速された電子ビー
ムを集束する集束電極１３６と、有孔電極１３７
と、集束電極１３６および有孔電極１３７によつ
て集束され通過した電子ビームを掃引するための
偏向電極１３３と、偏向電極１３３によつて掃引
された電子ビームを増倍するマイクロチヤンネル
プレート１３２と、マイクロチヤンネルプレート
１３２からの電子ビームが入射する螢光面１３４
とを備えている。

色素レーザ発振器１０１から繰返し出力される
パルス光ビームは、ビームスプリツタ１０２によ
り分岐され、一方のパルス光ビームはヘマトポル
フイリン誘導体１０４を繰返し励起し、ヘマトポ
ルフイリン誘導体１０４からの螢光発光を一定の
繰返し周波数で光学系１１６を介してストリーク
管１３０の光電面１３１に入射させるようになつ
ている。またビームスプリツタ１０２により分岐
された他方のパルス光ビームは、ストリーク管１
３０の偏向電極１３３に印加する所定の偏向電圧
用の電気信号TRを作るために、フオトダイオー
ド１０５に加わるようになつている。フオトダイ
オード１０５では、パルス光ビームを光電変換し
てこれを電気トリガ信号TRとする。フオトダイ
オード１０５からの電気トリガ信号TRは、制御
回路１１０からの制御の下で時間掃引回路１０７
により遅延され偏向トリガ信号となつて、偏向回
路１０８に加わるようになつている。偏向回路１
０８では、偏向トリガ信号に同期した偏向電圧を
発生する。

またストリーク管１３０は、光電面１３１から
放出された電子ビームを偏向電極１３３に加わる
偏向電圧で掃引することで光電面１３１に入射し
た螢光発光の時間的変化を螢光面１３４上で空間
的な輝度分布に変換しストリーク像として観測し
うるようになつている。第３図の光波形観測装置
では螢光面１３４上の輝度分布すなわちストリー
ク像により発光された光をさらにレンズ１１８を
介してサンプリング板１１１に入射させ、サンプ
リング板１１１のスリツト１０９によりサンプリ
ングを行ないサンプリング波形として抽出し、光
電子増倍管１１２によつてサンプリング波形を光
電変換して増倍しさらに増倍器１１３を介して表
示装置１１４に出力するようになつている。

このような構成の光波形観測装置の動作を第４
図ａ乃至ｅのタイムチヤートを用いて説明する。

色素レーザ発振器１０１から繰返し出力される
パルス光ビームによつてヘマトポルフイリン誘導
体１０４からは、第４図ａに示すような繰返し周
期の螢光発光すなわち入射光INが出力され、ス
トリーク管１３０の光電面１３１に入射する。一
方、フオトダイオード１０５からは、色素レーザ
発振器１０１からのパルス光ビームによつて第４
図ｂに示すような電気トリガ信号TRが出力され
る。第４図ａ，ｂからわかるように、電気トリガ
信号TRは入射光INと完全に同期したものとなつ
ている。電気トリガ信号TRはさらに、時間掃引
回路１０７によつて第４図ｃに示すような徐々に
遅延した偏向トリガ信号になる。すなわち、この
時間掃引回路１０７は、制御回路１１０の制御の
下で、あるサンプリングタイミングで１回だけサ
ンプリングを行なつた後に、次のサンプリングタ
イミングに移るというサンプリングシーケンスの
偏向トリガ信号を作る。第４図ｃでは、ｎ回目の
サンプリングタイミングにおける偏向トリガ信号
TR１は電気トリガ信号TRに対して時間ｎ・ｔ
だけ遅延し、（ｎ＋１）回目、（ｎ＋２）回目のサ
ンプリングタイミングにおける偏向トリガ信号
TR２，TR３は電気トリガ信号TRに対して時間
（ｎ＋１）・ｔ，（ｎ＋２）・ｔだけそれぞれ遅延し
ている。なお、ｔは偏向トリガ信号の単位遅延時
間である。これらの偏向回路１０８は第４図ｄに
示すような偏向電圧Ｖを発生する。第４図ｄから
わかるように偏向電圧Ｖは、光電面１３１から放
出される電子ビームを掃引しないときには、電位
V_nに保持され、偏向トリガ信号が加わつたとき
に電位V_nから電位−V_nまでほぼ一定の傾きで降
下し、電子ビームを掃引するように作られる。こ
のような偏向電圧Ｖの降下によつて電子ビームは
上方から下方に掃引され螢光面１３４上で第４図
ｅに示すように各サンプリングタイミングでスト
リーク像FG１，FG２，FG３とし観測される。
すなわち入射光INの強度の時間的変化を輝度分
布として観測することができる。第４図ａと第４
図ｅとを比較すれば明らかなように、各ストリー
ク像FG１，FG２，FG３は、入射光INの波形を
反映しているが、各ストリーク像FG１，FG２，
FG３は偏向電圧Ｖの位相が各サンプリングタイ
ミングごとにずれることによつて、互いに位相の
ずれたものとなつている。電子ビームを掃引中、
偏向電圧Ｖが“０”の近くでは、電子ビームは偏
向されずに螢光面１３４の中央部に達し、このと
き螢光面１３４の中央部から発光した光ビームが
サンプリング板１１１のスリツト１０９を主に通
過し、光電子増倍管１１２においてサンプリング
信号として検出される。すなわち第４図ｅに示す
ように、ｎ回目、（ｎ＋１）回目、（ｎ＋２）回目
のサンプリングタイミングではそれぞれサンプリ
ング信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がサンプリング板１１
１のスリツト１０９によつて抽出されて光電子増
倍管１１２で検出される。

このように時系列的にサンプリング信号Ｐ１，
Ｐ２，Ｐ３を順次に検出し、これらのサンプリン
グ信号を組合わせることで、繰返し周波数をもつ
入射光INの１つのパルス波形を所定の時間分解
能で観測することができる。

なお、第３図には、ストリーク管１３０の外部
にスリツト１０９を備えたサンプリング電極１１
１を設けたが、第５図に示すストリーク管１０５
のように、サンプリング電極１５１をこのストリ
ーク管１５０の内部にすなわちマイクロチヤンネ
ルプレート１３２と螢光面１３４との間に設ける
ようにしても良い。第５図では、サンプリング電
極１５１は螢光面１３４と同じ電位に保持されて
いる。このようにサンプリング電極を内部に備え
たストリーク管を一般にサンプリングストリーク
管と称する。サンプリングストリーク管１５０を
用いる場合には、電子ビームが螢光面１３４に達
する前に、サンプリング波形を抽出することがで
きるので、掃引中、電子ビームを常に螢光面１３
４に入射させる第３図の光波形観測装置の場合に
比べて、螢光面１３４の中央部にだけ必要な電子
ビームを入射させ、極く一部の輝度分布だけを光
電子増倍管１１２に送ることができて、螢光面か
らのバツクグランドノイズの少ないサンプリング
波形を検出することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで第３図に示すストリーク管１３０ある
いは第５図に示すサンプリングストリーク管１５
０では、加速電極１３５に円形のメツシユ状のも
のを用いているために、加速電極１３５を通過す
る電子ビームにはバツクグランドノイズが含まれ
る。すなわち、加速電極１３５のメツシユの開口
率は通常60％であり、第６図ａに示すように光電
面１３１で光電交換されずに突き抜けた入射光の
うち約40％の光は加速電極１３５のメツシユの非
開口部分で散乱され散乱光DFとなつて再び光電
面１３１に背後から入射して光電子BGを放出し
バツクグランドノイズとなる。第６図ｂはサンプ
リングストリーク管１５０においてサンプリング
電極１５１によつてサンプリングされた螢光面１
３４上に到達した電子密度分布ｐを示すものであ
る。第６図ｂからわかるように、メツシユ状の加
速電極１３５を用いる場合には、電子密度分布ｐ
には、信号電子による密度分布p_pの他に、散乱光
の光電子による密度分布p_eが存在し、この密度分
布P_eがバツクグランドノイズとなつてサンプリ
ング波形の観測精度を低下させることになる。密
度分布p_eからわかるように、散乱光による光電子
BGは入射光位置をピークとして周辺にゆくに従
つて徐々に減少するが、入射光に近い部分ではか
なりの量となり測定精度を悪化させる。この結
果、例えば系の時間分解能より十分短かい光パル
スを測定する場合、測定された光パルスの前後に
散乱光DFによるバツクグランドノイズが発生し、
光パルス波形を正確に測定することができない。

またこのようなバツクグランドノイズすなわち
密度分布p_eは大きな広がりをもつているので、電
子ビームを掃引しない期間すなわち待機期間にお
いて光電面１３１に入射光が入射したような場合
にもサンプリングされる確率が多くサンプリング
波形の観測精度を低下させるので取除かれるのが
望ましい。このために従来の光波形観測装置で
は、偏向回路１０８から出力される偏向電圧Ｖを
大振幅かつ高いスルーレート（電圧／時間）のも
のに設定していた。すなわち、偏向電圧Ｖを大振
幅かつ高いスルーレートのものに設定することに
より、電子ビームを掃引中、散乱光による光電子
がサンプリングされる確率を低下させることがで
きる。また偏向電極Ｖを大振幅にすることで電子
ビームを掃引しない期間の偏向電圧Ｖの電位V_n
は大きなものとなり、たとえこの期間に光電面１
３１に入射光が入射したとしても、この入射光に
よる信号電子は偏向電極１３３により大きく偏向
されて、第３図に示すストリーク管１３０の螢光
面１３４の中央部からかなり離れた位置に入射
し、これに伴ない散乱光の光電子もその大部分は
螢光面１３４の中央部から離れた位置に入射する
ので、散乱光による光電子の密度分布p_eが大きく
かつ広がりをもつていても螢光面１３４の中央部
に入射する確率は少なくなり、サンプリング波形
への影響を防止することができる。また第５図に
示すサンプリングストリーク管１５０において
も、偏向電圧Ｖの電位V_nを大きくすることで、
掃引しない期間中の電子ビームはサンプリング電
極１５１にそのスリツトからかなり離れた位置に
入射するので、同様にして、散乱光の光電子によ
るサンプリング波形への影響を防止することがで
きる。偏向電圧Ｖの電位V_n，−V_nは、具体的に
は、＋1KV，−1KV程度である。

一方、サンプリングにより入射光の波形を観測
しようとする光波形観測装置では、入射光によつ
て光電面１３１から放出される電子ビームが偏向
によつてサンプリング電極１５１のスリツトを横
切る速度すなわち掃引速度V_tと電子ビームの太
さｕおよびサンプリング電極１５１のスリツト幅
ｗがアパーチヤ時間すなわちサンプリング波形の
抽出される時間Δtを決定し、このアパーチヤ時
間Δtが時間分解能に相当する。アパーチヤ時間
Δtは、 Δt＝√（²＋²）／v_t ……(1) として表わされ、また掃引速度v_tは、サンプリン
グストリーク管１５０の偏向感度をＳ（cm／Ｖ）、
偏向電圧のスルーレートをＴ（Ｖ／秒）とすれば、 v_t＝Ｓ×Ｔ ……(2) として表わされる。

従つて(1)式と(2)式とからアバーチヤ時間Δtは、
偏向感度Ｓおよび偏向電圧のスルーレートＴを大
きくすれば短かくなり、時間分解能を向上させる
ことのできることがわかる。

しかしながら、従来の光波形観測装置では対を
なす偏向電極１３３の間隔を小さくして偏向感度
Ｓを向上させようとすると、偏向電圧Ｖを大振幅
のものにしたことによつて掃引を行なわない期間
の大きく偏向した電子ビームが偏向電極１３３に
衝突し反射されて螢光面１３４の中央部に入射す
るという事態が生ずる。従つて従来の光波形観測
装置では、偏向電極１３３の間隔を差程小さくす
ることができず、偏向感度Ｓを著しく向上させる
には限度があり、例えば数ピコ秒程度の時間分解
能をえることができず、さらには偏向の繰返し周
波数を上げることができないという問題があつ
た。

この問題を解決するために、第７図に示すよう
な本願の出願人により本願と同日に出願された
「光波形観測装置」の名称の特許出願(1)に記載さ
れている光波形観測装置が案出された。

第７図に示す光波形観測装置では、サンプリン
グストリーク管１は、入射光の入射する光電面１
３１と、光電面から放出された電子ビームを加速
する加速電極２と、加速電極２を通過した電子ビ
ームを所定方向に掃引する偏向電極１３３と、偏
向電極１３３によつて偏向された電子ビームに対
しサンプリングを行なうサンプリング電極４と、
サンプリング電極４のスリツト５によつてサンプ
リングされた電子ビームを検出する螢光面１３４
とを備え、前記加速電極２は、開口３を備えた板
状のものとなつている。なお、偏向電極１３３と
サンプリング電極４との間には帰線期間中の電子
ビームがサンプリングされないようにするための
ブランキング偏向電極２１が設けられている。ま
た、サンプリングストリーク管１の光電面１３１
への入射光は、波形の観測されるべき繰返し周波
数の光パルスであつて、パルス光源１０によつて
出力され、ビームスプリツタ１０２、光学遅延手
段１１、入力光学系１２を介して入射するように
なつている。

ビームスプリツタ１０２は前述したと同様にし
て、パルス光源１０から出力される入射光の一部
を分岐し、フオトダイオード１０５に入射させる
ようになつている。入射光の一部はフオトダイオ
ード１０５で光電交換され電気トリガ信号TRと
なりこの電気トリガ信号TRは、前述のように、
時間掃引回路１０７においてあるサンプリングタ
イミングでのサンプリングが１回だけ行なわれる
ように連続して徐々に遅延され偏向トリガ信号に
変換され偏向回路１３およびブランキング偏向回
路２２に加わるようになつている。

なお、電気トリガ信号TRをフオトダイオード
１０５で光電交換して作成するかわりに、スイツ
チ１４を切換えてパルス光源１０の駆動信号を電
気トリガ信号TRとして用いても良いようになつ
ている。

このような構成の光波形観測装置では、加速電
極２を開口３を備えた板状のものにしているの
で、加速電極２からの散乱光による光電子は加速
電極２の非開口部分で遮蔽され、バツクグランド
ノイズとなつて信号電子に混入する確率は著しく
減少する。これにより偏向電極１３３に加わる偏
向電圧を小振幅のものにしても掃引を行なわない
期間中に入射する入射光によるバツクグランドノ
イズは極めて少ないのでサンプリング電極４のス
リツト５によつてバツクグランドノイズをサンプ
リングする確率は低減する。従つて偏向電極１３
３に加わる偏向電圧を小振幅のものにすることが
できて、これに付随して偏向電極１３３の間隔を
小さくできて偏向感度を向上させると同時に偏向
の繰返し周波数を高くすることができる。

このように第７図の光波形観測装置では、加速
電極２に開口３を備えた板状のものを用いている
ので、掃引を行なわない期間すなわち偏向電圧Ｖ
が電位V_nに保持されている期間中にサンプリン
グされる散乱光の光電子によるバツクグランドノ
イズの確率を信号電子のピーク値に対し10^-6程度
に著しく低減させることができて、偏向の繰返し
周波数を4MHz程度まで高くすることができる。
これにより繰返し周波数の高い入射光の波形をも
観測することができる。

しかしながら、入射光の繰返し周波数が、偏向
の繰返し周波数よりもはるかに高い場合例えば
4GHz程度の場合には、掃引を行なわない期間中
においてサンプリングストリーク管１の光電面１
３１への入射光の入射頻度が極めて大きくなり、
これにほぼ比例して掃引を行なわない期間中のバ
ツクグランドノイズが増加する。

第８図ａ乃至ｃは入射光の繰返し周波数が偏向
の繰返し周波数よりもはるかに高い場合の状態を
説明するための図であり、第８図ａは入射光IN
のタイムチヤート、第８図ｂは偏向電圧Ｖのタイ
ムチヤート、第８図ｃはサンプリング波形のタイ
ムチヤートである。第８図ａ乃至ｃにおいて入射
光INの繰返し周期がT₀、偏向電圧Ｖの繰返し周
期がT₁であつて、T₁がT₀よらりもはるかに大き
いと、入射光INはT₁／T₀回に１回の割合で間引
き偏向され、第８図ｃに示すようなタイミングで
サンプリング波形Ｐ１、Ｐ２が抽出される。とこ
ろで偏向すなわち掃引が行なわれない期間T₂に
は偏向電圧Ｖは電位V_nに保持されているが、こ
の期間T₂中、約（T₁／T₀）回の入射光INがサン
プリングストリーク管１の光電面１３１に繰返し
入射し、これによるバツクグランドノイズが第８
図ｃに示すようにサンプリング波形Ｎとして抽出
される。すなわちバツクグランドノイズによるサ
ンプリング波形Ｎは、掃引を行なわない期間中、
（T₁／T₀）個観測されることになる。バツクグラ
ンドノイズによる各サンプリング波形Ｎの大きさ
は、前述のように信号電子によるサンプリング波
形P1、P2の大きさに比べて10^-6程度小さいが、
サンプリング波形Ｎが繰返し観測されると、その
積算値は、（T₁／T₀）×10^-6と非常に大きなもの
となり、信号電子によるサンプリング波形P1，
P2の大きさに対し無視できないものとなる。

具体的な数値で示すと、入射光INの繰返し周
波数が4GHz程度、偏向の繰返し周波数が4MHzで
ある場合、入射光の波形は1000回に１回の割合で
偏向されサンプリングされるが、偏向すなわち掃
引を行なわれない期間中、入射光はサンプリング
ストリーク管１の光電面１３１に999回入射する
ので、そのときのバツクグランドノイズによるサ
ンプリング波形の積算値は、999×10^-6＝10^-3程
度となり、高精度の観測を行なう際には無視でき
ないものとなる。

また、入射光INが直流光成分からなる場合に
も信号電子に対するバツクグランドノイズによる
影響が大きくなる。すなわち入射光INが直流光
成分からなる場合には、バツクグランドノイズに
よるサンプリング波形Ｎの積算値は、アパーチヤ
時間（時間分解能）を10ピコ秒、偏向の繰返し周
波数を4MHz（繰返し周期250ナノ秒）としたと
き、信号電子のピーク値に対し（250×10^-9／10
×10^-12）×10^-6＝0.025程度となり、観測を高精度
に行なう際問題となる。

さらには上述のような散乱光による光電子に基
づくバツクグランドノイズの他に、サンプリング
ストリーク管１の光電面１３１の暗電流、光電子
増倍管１１２の光電面の暗電流によつて観測精度
が低下するという問題がある。

本発明は、散乱光の光電子によるバツクグラン
ドノイズおよび暗電流の影響を軽減し、一層精度
の高い光波形観測データを得ることの可能な光波
形観測装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、入射光の波形をサンプリングストリ
ーク管により観測する型式の光波形観測装置にお
いて、繰返し周波数をもつ電気トリガ信号を所定
時間遅延させ偏向トリガ信号として出力する時間
掃引手段と、前記時間掃引手段からの前記偏向ト
リガ信号の出力を所定時間停止させる停止手段
と、偏向トリガ信号を繰返し出力している期間中
に得られるサンプリングデータの積算値から偏向
トリガ信号の出力されていない期間中に得られる
データの積算値を減算する減算手段とを備えてい
ることを特徴とする光波形観測装置によつて、上
記従来技術の問題点を改善するものである。

〔作用〕

本発明では、時間掃引手段によつて電気トリガ
信号を所定時間遅延させ偏向トリガ信号に変換
し、この偏向トリガ信号に同期させてサンプリン
グストリーク管で入射光の波形をサンプリングし
観測する。ところで、偏向トリガ信号が繰返し出
力されている期間中に得られるサンプリングデー
タの積算値には、実際にサンプリングが行なわれ
ているとき以外のバツクグランドノイズ、暗電流
による影響が含まれている。サンプリングデータ
の積算値からこのようなバツクグランドノイズ、
暗電流による影響を取除くために、本発明では偏
向トリガ信号を所定期間停止させ、このときにバ
ツクグランドノイズ、暗電流のみのデータの積算
値を得る。偏向トリガ信号を停止させている期間
と偏向トリガ信号を繰返し出力している期間とを
同じにすれば、偏向トリガ信号を停止させている
期間におけるバツクグランドノイズ、暗電流のみ
のデータの積算値は、偏向トリガ信号を繰返し出
力している期間においた得られたサンプリングデ
ータの積算値に含まれるバツクグランドノイズ、
暗電流のデータの積算値と同じになるので、これ
らを減算手段によつて減算することにより、サン
プリングデータからバツクグランドノイズ、暗電
流の影響を取除くことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明に係る光波形観測装置の構成図
である。第１図において第７図と同様の箇所には
同じ符号を付して説明を省略する。

第１図の光波形観測装置では、所定回数のサン
プリング動作を行なつた直後に、掃引を停止しサ
ンプリング動作によりデータを取得したのと全く
同じ時間だけ散乱光の光電子によるバツクグラン
ドノイズ、サンプリングストリーク管１の光電面
１３１からの暗電流、光電子増倍管１１２の光電
面からの暗電流のみのデータを取得し、このデー
タをサンプリング動作により取得したデータから
減算することでバツクグランドノイズ、暗電流の
影響を取除くようになつている。

このために、本実施例の光波形観測装置では、
電気トリガ信号TRの繰返し周波数および生起回
数を計数しこれらの情報を制御回路３２に与える
トリガ回路３０と、トリガ回路３０から送られた
電気トリガ信号TRを制御回路３２の制御の下で
所定時間遅延させ偏向トリガ信号に変換して出力
すると同時に、偏向トリガ信号が所定個数出力さ
れた後に、偏向トリガ信号TRの出力を所定期間
停止する時間掃引回路３１とを設けている。なお
入射光の同じ波形部分を複数回繰返し連続してサ
ンプリングするために時間掃引回路３１において
は所定回数のサンプリング動作が完了するたびに
偏向トリガ信号の遅延時間をステツプ的に順次に
変化させるようにしている。

また第１図の光波形観測装置において光電子増
倍管１１２には積分型増幅回路３４が接続されて
おり、積分型増幅回路３４は、光電子増倍管１１
２からの出力電流を所定の期間にわたつて積算し
電圧に変換してＡ／Ｄ変換器３５に出力するよう
になつている。Ａ／Ｄ変換器３５は、積分型増幅
回路３４からのサンプリングデータのアナログ積
算値をデジタル演算値に変換して制御回路３２に
与えるようになつている。

このような構成の光波形観測装置の動作を第２
図ａ乃至ｄのタイムチヤートを用いて説明する。

第２図ａは繰返し周波数の高い入射光INのタ
イムチヤート、第２図ｂは電気トリガ信号TRの
タイムチヤート、第２図ｃは偏向トリガ信号のタ
イムチヤート、第２図ｄは偏向電圧のタイムチヤ
ートである。

第２図ａに示すような繰返し周波数の非常に高
い（例えば4GHz）入射光INの波形を観測するた
め、この入射光INをサンプリングストリーク管
１の光電面１３１に入射させる。これと同時に入
射光INに同期しているが、入射光INの繰返し周
波数よりも低い周波数（例えば4MHz）の電気ト
リガ信号TRをトリガ回路３０に加える。なお電
気トリガ信号の周波数4MHzは、入射光INの繰返
し周波数に比べれば低いものの、サンプリングス
トリーク管１において正常なサンプリング動作を
させるものとしては最大の周波数である。

電気トリガ信号TRがトリガ回路３０に加わる
と、トリガ回路３０は、電気トリガ信号TRの繰
返し周波数並びに生起回数を計数し、これらの情
報を制御回路３２に与える。一方、トリガ回路３
０は電気トリガ信号TRを時間掃引回路３１に与
える。時間掃引回路３１は、制御回路３２の制御
の下で、電気トリガ信号を所定時間遅延させ、第
２図ｃのような偏向トリガ信号を出力する。とこ
ろで、トリガ回路３０から送られる電気トリガ信
号TRの繰返し周波数並びに生起回路に基づい
て、制御回路３１は期間TSを算出し、この期間
TS中は、時間掃引回路３１に対して停止信号を
出力せず、時間掃引回路３１から所定時間遅延し
た偏向トリガ信号を出力させる。一方、期間TS
が経過すると、制御回路３１は時間掃引回路３１
に対して期間TDの間停止信号を出力し、時間掃
引回路３１からの偏向トリガ信号の出力を停止さ
せる。これにより、偏向回路１３で作られる偏向
電圧Ｖは、第２図ｄに示すように、偏向トリガ信
号が出力されている期間TS中は、偏向トリガ信
号に同期して変化し掃引を行なうようになつてい
るが、偏向トリガ信号の出力されていない期間
TD中は、電位V_n′に保持され、掃引を行なわな
い状態になつている。期間TS中は、掃引が行な
われるので、入射光INの波形部分が繰返し抽出
され積分型増幅回路３４においてサンプリングデ
ータとして積算され、Ａ／Ｄ変換器３５を介して
制御回路３２に送られる。この際に偏向電圧Ｖは
大部分の期間、電位V_n′に保持されているので、
積算されたサンプリングデータにはほぼ期間TS
にわたる散乱光の光電子によるバツクグランドノ
イズ、暗電流の積算データが含まれている。一
方、期間TD中は、偏向電圧Ｖは電位V_n′に保持
され、掃引を行なわない状態となつているので、
このときに積分型増幅回路３４では、散乱光の光
電子によるバツクグランドノイズ、暗電流のみの
データが積算され、Ａ／Ｄ変換器３５を介して制
御回路３２に送られる。従つて、制御回路３２に
おいて期間TDを期間TSと同じ長さに設定し、
期間TSにおいて得られた積算データから期間
TDにおいて得られたバツクグランドノイズ、暗
電流のみの積算データを減算することで、バツク
グランドノイズ、暗電流の影響の極めて少ないデ
ータを得ることができる。

なお期間TS，TDは適宜選択することができ
て、期間TSを例えば1000回の偏向トリガ信号が
生起する期間と定めることができる。

上述の例では、入射光INの繰返し周波数が電
気トリガ信号TRの繰返し周波数よりもはるかに
大きい場合について説明したが、入射光INの繰
返し周波数がこれよりも低い場合あるいは入射光
INが直流光成分だけをもつものであつても、本
実施例によれば、同様の仕方でバツクグランドノ
イズ、暗電流の影響を軽減することができる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によれば、偏向
トリガ信号を繰返し出力している期間中に得られ
たサンプリングデータの積算値から偏向トリガ信
号の出力されていない期間中に得られるデータの
積算値を減算するようにしているので、サンプリ
ングデータの積算値からバツクグランドノイズ、
暗電流の影響を有効に取除き一層精度の高い光波
形観測データを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光波形観測装置の実施例
の構成図、第２図ａ乃至ｄはそれぞれ入射光IN、
電気トリガ信号TR、偏向トリガ信号、偏向電圧
Ｖのタイムチヤート、第３図は従来の光波形観測
装置の構成図、第４図ａ乃至ｅはそれぞれ入射光
IN、電気トリガ信号TR、偏向トリガ信号、偏向
電圧Ｖ、サンプリング波形のタイムチヤート、第
５図は従来のサンプリングストリーク管の構成
図、第６図ａは加速電極がメツシユ状のものであ
るときの散乱光による光電子の遮蔽を説明するた
めの図、第６図ｂは加速電極がメツシユ状のもの
であるときのサンプリング電極上での電子密度分
布を示す図、第７図は本願の出願人により本願と
同日に出願された特許出願に記載の光波形観測装
置の構成図、第８図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ入射光
IN、偏向電圧Ｖ、サンプリング波形のタイムチ
ヤートである。 １……サンプリングストリーク管、３０……ト
リガ回路、３１……時間掃引回路、３２……制御
回路、３４……積分型増幅回路３４。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入射光の波形をサンプリングストリーク管に
   より観測する型式の光波形観測装置において、繰
   返し周波数をもつ電気トリガ信号を所定時間遅延
   させ偏向トリガ信号として出力する時間掃引手段
   と、前記時間掃引手段からの前記偏向トリガ信号
   の出力を所定期間停止させる停止手段と、偏向ト
   リガ信号繰返し出力している期間中に得られるサ
   ンプリングデータの積算値から偏向トリガ信号の
   出力されていない期間中に得られるデータの積算
   値を減算する減算手段とを備えていることを特徴
   とする光波形観測装置。 ２ 偏向トリガ信号のデータされない前記期間
   は、偏向トリガ信号の繰返し出力されている前記
   期間と同じに設定されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の光波形観測装置。