JPH08159867A - 光波形測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低ノイズのサンプリング測定を行う光波形測
定装置を提供する。 【構成】 被測定パルス光（１０１）は、光変調手段
（１４０）によって強度変調された後、光偏向手段（１
０４）に入射され、ここで所定の時間にわたって掃引さ
れる。このとき被測定パルス光は、光変調手段（１４
０）の変調によって掃引時間外の光強度が低減されてい
る。これにより、掃引時間外に光検出手段（１０８）に
入射する被測定パルス光の強度が低減される。掃引時間
外の被測定光強度を十分に低減すれば、掃引時間外にス
リットを透過する被測定光はほとんどなくなる。これに
より、ノイズの少ないサンプリング測定が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光の偏向を利用して光
波形を高速に測定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光波形を高速に測定する装置とし
てストリークカメラが知られている。これは、光電面に
入射した被測定光が光電変換されて生じた電子を偏向
し、リニアに掃引しながら蛍光面に入射させてその像を
得ることにより光波形を再現するものである。しかし、
光電面の感度は約１．６μｍまでしかないので、このス
トリークカメラでは、これ以上の波長の光を測定するこ
とはできない。

【０００３】赤外光用の光波形測定装置としては、非線
形結晶の電気光学効果を用いた固体ストリークカメラが
提案されている。これは、C.L.M.Ireland による論
文、"THEUSE OF A LiNbO3 DEFLECTOR IN A〜100ps RESO
LUTION STREAK CAMERA"（OPTICSCOMMUNICATIONS,Vol27,
1978 pp 459〜462 ）に記載されている。

【０００４】図１０は、固体ストリークカメラの心臓部
である固体ストリーク管の構成図である。光源からの被
測定パルス光１０１は、偏光子１０２で直線偏光に変換
され、アパーチャ１０３により適当な径のビームにされ
る。この後、被測定パルス光は、光偏向素子１０４によ
って偏向され１方向に掃引される。この被測定光は、フ
ーリエ変換レンズ１０５を介してイメージセンサ１０６
上にフーリエ変換像を結像する。

【０００５】一方、コントローラ１２１にはトリガパル
ス１２０が入力され、被測定パルス光に対応したタイミ
ングで掃引パルス１２２および読み出しパルス１２５が
出力される。

【０００６】高圧回路１２３は、掃引パルス１２２に応
じて図１１（ａ）に示すような掃引電圧を光偏向素子１
０４に印加して被測定光を掃引する。図１１（ｂ）に示
すような時間波形の被測定パルス光が光偏向素子１０４
に入射すると、被測定光の時間的強度変化は、掃引によ
り図１１（ｃ）のような空間的強度変化となる。イメー
ジセンサ１０６でこの空間的強度変化を検出することに
より、被測定パルス光の時間的強度変化を知ることがで
きる。イメージセンサ１０６は読み出しパルス１２５に
応じて検出信号を出力し、この信号に基づいて図示しな
い表示器に被測定光の波形が表示される。

【０００７】この固体ストリークカメラは、下記の問題
点を有している。 （１）感度が低い。これは、使用しているイメージセン
サが固体素子であり、電子管のような増幅作用を有しな
いためである。 （２）掃引電圧のランプ部は完全な直線でないため、出
力波形が歪み、リニアリティが良くない。 （３）掃引時間内の現象しか測定できないため、測定レ
ンジが狭い。

【０００８】上記の問題点を解決するものとして、光偏
向素子により偏向されレンズで集光された光のうち、ス
リットを通過した光を検出器によりサンプリング測定
し、光波形を再現する光波形測定装置が特公平６−１７
８１９に記載されている。

【０００９】図１２は、この光波形測定装置の構成図で
ある。被測定パルス光１０１が光偏向素子１０４に入射
する瞬間に掃引電圧が光偏向素子１０４に印加され、こ
れにより被測定光は偏向されて１方向に掃引される。こ
の被測定光１０１は、フーリエ変換レンズ１０５を介し
てスリット板１０７上にフーリエ変換像を結像する。ス
リット板１０７上には、被測定パルス光１０１の時間的
強度変化が空間的強度変化となって現れる。スリットに
より空間的強度変化の一部分を切り出された被測定光１
０１は、光検出器１０８によって光電変換され、その光
強度に応じたレベルの信号が出力される。

【００１０】図１３は、この光波形測定装置のサンプリ
ング方式を説明する図である。掃引電圧は被測定光１０
１の１パルスごとにディレイ時間をずらして印加され、
これによってサンプリングが行われる。被測定光の１パ
ルスごとに求められた被測定光強度とディレイ時間の情
報とに基づいて、被測定光１０１の時間波形を再現する
ことができる。

【００１１】このようなサンプリング方式による光波形
測定は、次のような特徴を持っている。 （１）光電管や光電子像倍管を光検出器として用いるこ
とで感度を上げることができる。また、ロックインアン
プ等を用いることによっても感度を上げることができ
る。 （２）測定レンジが掃引時間によらない。 （３）歪みがなく、リニアリティが良い。 （４）時間軸を補正しなくて良い（ディレイ時間が時間
軸になる。）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の光波形測定装置
では、掃引時間に比べて測定波形のパルス幅が極めて大
きくなると波形の測定が困難になるという問題点があ
る。図１４は、これを説明するための波形図である。
（ａ）のような被測定パルス光に対し、（ｂ）のような
掃引電圧を光偏向素子に印加した場合、被測定パルス光
のスリット上における空間的強度変化は（ｃ）のように
なる。これは、光検出器の応答時間にわたって被測定パ
ルス光の光強度が累積される結果、生じるものである。
すなわち、掃引時間外では被測定光はスリット側方の一
定箇所に照射されるが、この被測定光は空間的な拡がり
を持っており、スリット上にまで強度分布が拡がってい
る。掃引時間外にこのような被測定光が照射され続ける
ので、掃引時間よりも被測定パルス光のパルス幅が大き
くなればなるほど、掃引時間外にスリットを透過する被
測定光の強度も累積的に大きくなる。この場合、掃引時
間中にスリットを透過する被測定光に加えて掃引時間外
の被測定光も光検出器の応答時間中に入射される。この
結果、大きなノイズ成分を含んだ被測定光強度が検出さ
れてしまうという問題点がある。

【００１３】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、ノイズの少ないサンプリング測定を行
う光波形測定装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の光波形測定装置は、（ａ）繰り返し入
射される被測定パルス光の強度を印加される第１の駆動
電気信号の大きさに応じて変調する光変調手段と、
（ｂ）光変調手段から出射した被測定パルス光を印加さ
れる第２の駆動電気信号の大きさに応じた角度に偏向さ
せてこの被測定パルス光を掃引する光偏向手段と、
（ｃ）透光性の窓部が形成された不透光性の光入射面を
有し、光偏向手段によって所定の角度に偏向された被測
定パルス光を窓部から透過させる遮光手段と、（ｄ）こ
の遮光手段を透過した被測定パルス光を受光し、その光
強度に応じたレベルの電気信号を出力する光検出手段
と、（ｅ）光変調手段に第１の駆動電気信号を被測定光
の各パルスごとにタイミングをずらして印加し、光偏向
手段に第２の駆動電気信号を被測定光の各パルスごとに
タイミングをずらして印加するとともに、第２の駆動電
気信号の印加タイミングずれの情報を出力する駆動制御
手段と、（ｆ）この印加タイミングずれの情報と光検出
手段の出力信号とに基づいて被測定パルス光の波形を求
める情報処理手段とを備えており、光変調手段は、この
光変調手段から出射する被測定パルス光の掃引時間外に
おける強度を光変調手段への入射前より低減させてい
る。

【００１５】光変調手段は、被測定パルス光を所定方向
の直線偏光に変換する偏光子と、第１の駆動電気信号が
印加され、この信号の大きさに応じて偏光子から出射さ
れる被測定パルス光の偏光方向を回転させる電気光学結
晶と、この電気光学結晶からの出射光が入射され、所定
方向の直線偏光を透過させる検光子とを備える電気光学
変調器であり、光偏向手段は、第２の駆動電気信号が印
加される一つ以上の電気光学結晶からなる電気光学偏向
器であると良い。さらに、駆動制御手段は、被測定パル
ス光の偏光方向を回転させる時間に対応してその大きさ
が単調に変化する信号を第１の駆動電気信号として光変
調手段に印加し、被測定パルス光の掃引時間に対応して
単調にその大きさが変化する信号を第２の駆動電気信号
として光偏向手段に印加するものであると良い。

【００１６】本発明の光波形測定装置は、光偏向手段か
ら出射した被測定パルス光を、この被測定パルス光が偏
向される平面と異なる平面上において波長ごとに異なる
方向へ出射する分光手段をさらに備え、被測定パルス光
の光波形を波長ごとに測定するものであっても良い。こ
の光波形測定装置は、遮光手段としてピンホールを窓部
として有するピンホール板を備え、このピンホール板の
移動によって分光手段を出射した被測定パルス光のうち
所望の波長の光を透過させるものであっても良い。ま
た、遮光手段として分光手段から波長ごとに異なる方向
へ出射した被測定パルス光を全て透過させるスリットを
窓部として有するスリット板を、光検出手段としてこの
スリット板を透過した被測定パルス光を受光するイメー
ジセンサを備え、イメージセンサ上における受光位置に
基づいて被測定パルス光の光波形を波長ごとに測定する
ものであっても良い。

【００１７】また、本発明の光波形測定装置は、光検出
手段が複数の被測定パルス光の進行方向に応じて遮光手
段から異なる方向に出射される複数の被測定パルス光を
受光し、各被測定パルス光を検出するものであっても良
い。

【００１８】

【作用】本発明の光波形測定装置に入射された被測定パ
ルス光は、光変調手段によって強度変調された後、光偏
向手段に入射され、ここで所定の時間にわたって掃引さ
れる。被測定パルス光は掃引されながら、遮光手段の光
入射面に照射される。これにより、被測定パルス光の時
間的強度変化は、遮光手段の光入射面上における空間的
強度変化となる。掃引されている被測定パルス光のうち
遮光手段の窓部を透過した光のみが光検出器に入射し、
その光強度を測定される。これにより、光入射面上の空
間的強度変化の一部が窓部により切り出されて測定され
ることになる。

【００１９】電圧制御手段は、被測定光の各パルスごと
にタイミングをずらして駆動電圧を光偏向手段に印加す
る。このようにして被測定光の各パルスごとに掃引のタ
イミングをずらしながら各被測定パルス光ごとに窓部を
透過した光の強度を測定すれば、被測定パルス光の時間
的強度変化がサンプリング測定される。情報処理手段に
より、駆動電圧の印加タイミングずれの情報と光検出器
の出力とが処理され、被測定パルス光の時間波形（時間
的強度変化）が再現される。

【００２０】本発明の光波形測定装置において光偏向手
段によって掃引される被測定パルス光は、光変調手段の
変調によって掃引時間外の光強度が低減されている。こ
れにより、掃引時間外に光検出手段に入射する被測定パ
ルス光の強度が低減される。掃引時間外の被測定光強度
を十分に低減すれば、掃引時間外に窓部を透過する被測
定光はほとんどなくなる。したがって、本発明の光波形
測定装置によれば、掃引時間外に被測定パルス光が光検
出手段に入射することによって生じるノイズが低減さ
れ、ノイズの少ないサンプリング測定が行われる。

【００２１】光変調手段が電気光学変調器であり、光偏
向手段が電気光学偏向器であると、高速の強度変調およ
び掃引が行われ、光波形測定も高速に行われる。

【００２２】第１の駆動電気信号が被測定パルス光の偏
光方向を回転させる時間に対応してその大きさが単調に
変化する信号であると、この駆動電気信号の印加中は被
測定パルス光の強度が変化する。また、第２の駆動電気
信号が被測定パルス光の掃引時間に対応して単調にその
大きさが変化する信号であると、被測定パルス光は一方
向に掃引される。第１および第２の駆動電気信号を適切
に同期させれば、被測定パルス光が掃引によって遮光手
段の窓部を透過するタイミングにおいて光強度が最大と
なるように被測定パルス光を変調することができる。こ
れにより、被測定パルス光の光強度を十分に維持したサ
ンプリング測定が行われる。

【００２３】本発明の光波形測定装置のうち分光手段を
備えるものでは、この分光手段によって被測定パルス光
が分光されるので、被測定パルス光の光波形を波長ごと
に測定することが可能となる。分光手段は、被測定パル
ス光が偏向される平面と異なる平面上で被測定パルス光
を分光するので、掃引によって分光が妨げられることが
ない。従って、この光波形測定装置によれば、分光測定
と光波形測定の双方が好適に行われ、応用範囲の広い測
定が可能となる。

【００２４】本発明の光波形測定装置のうち光検出手段
が複数の被測定パルス光を検出するものによれば、複数
の被測定パルス光について同時に光波形を測定すること
が可能となる。これにより、光波形の比較を行うなど、
応用範囲の広い測定が可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００２６】実施例１ 図１は、本実施例の光波形測定装置の構成図である。こ
の光波形測定装置は、電気光学変調器１４０、電気光学
偏向器１０４、フーリエ変換レンズ１０５、スリット板
１０７および光検出器１０８からなる光学系、コントロ
ーラ１２１および高圧回路１２３からなる駆動制御系、
並びに増幅器１２７、ピークホールド・ロックインアン
プ１２８、データ処理装置１２９およびディスプレイ１
３０からなる情報処理系を備えている。

【００２７】電気光学変調器１４０は、被測定パルス光
１０１の強度を変調するもので、偏光子１０２、アパー
チャ１０３、光変調素子１１０および検光子１１１から
構成されている。偏光子１０２は、被測定パルス光１０
１を所定方向の直線偏光に変換する。光変調素子１１０
は、高圧回路１２３から印加される第１の駆動電圧信号
１４１の大きさに応じて、被測定光の偏光方向を回転さ
せる。アパーチャ１０３は、偏光子１０２により生成さ
れた直線偏光のビーム径を絞るためのものである。検光
子１１１は、所定方向の直線偏光のみを透過させる。偏
光子１０２および検光子１１１は、偏光子１０２が生成
する直線偏光の方向と検光子１１１が透過させる直線偏
光の方向とが直交するように配置されている。

【００２８】電気光学偏向器１０４は、高圧回路１２３
から印加される第２の駆動電圧信号１２４の大きさに応
じた角度に被測定光を偏向させる。具体的な構成につい
ては、後に詳述する。

【００２９】フーリエ変換レンズ１０５は、電気光学偏
向器１０４から出射した光を集光し、フーリエ変換像を
スリット板１０７上に結像させる。

【００３０】スリット板１０７は、不透光性の板にスリ
ットが設けられたものである。スリットの幅は、偏向さ
れていない被測定パルス光のスポット径程度である。

【００３１】光検出器１０８は、スリットを透過した光
を受光して光電変換し、その光強度に応じた大きさの電
気信号１０９を出力する。

【００３２】コントローラ１２１は、被測定パルス光１
０１に同期したトリガ信号１２０の入力に応じて、掃引
パルス信号１２２を所定のディレイ時間を与えつつ高圧
回路１２３へ出力する。また、コントローラ１２１は、
このディレイ時間の情報信号１２６をデータ処理装置１
２９へ出力する。

【００３３】高圧回路１２３は、掃引パルス信号１２２
に応じて電気光学偏向器１０４に第２駆動電圧信号１２
４を印加するとともに、電気光学変調器１４０に第２駆
動電圧信号１２４と同期した第１の駆動電圧信号１４１
を印加する。

【００３４】データ処理装置１２９は、光検出器１０８
からの出力信号１０９を処理するとともに、コントロー
ラ１２１からのディレイ情報信号１２６に基づいて被測
定光波形を再現し、ディスプレイ１３０に被測定光波形
を表示させる。

【００３５】以下、本実施例の光波形測定装置の動作を
説明する。図２は、動作を説明するための波形図であ
る。装置に繰り返し入射される被測定パルス光１０１
（図２（ａ））は、偏光子１０２で水平方向に電界ベク
トルをもつ直線偏光に変換された後、アパーチャ１０３
により収束されて適当な径のビームになる。

【００３６】一方、被測定パルス光１０１に同期したト
リガ信号１２０がコントローラ１２１に入力され、コン
トローラ１２１から掃引パルス信号１２２が適当なディ
レイ時間を与えられて出力される。光波形のサンプリン
グ測定を行うため、掃引パルス信号１２２は被測定光の
１パルスごとにディレイ時間をずらして出力される。

【００３７】高圧回路１２３は掃引パルス信号１２２の
入力により、第２駆動電圧信号１２４を電気光学偏向器
１０４に印加するとともに、第２駆動電圧信号１２４と
同期した第１駆動電圧信号１４１を光変調素子１１０に
印加する。図２（ｂ）のように、第１駆動電圧信号１４
１および第２駆動電圧信号１２４は、一定時間にわたっ
て電圧値が０からＶ_H （ハイレベル電圧値）までリニア
に変化するランプ波形の繰り返し信号である。なお、Ｖ
_H の値は、電気光学変調器１４０や電気光学偏向器１０
４の動作特性との関連において適切に設定され、第１駆
動電圧信号１４１と第２駆動電圧信号１２４とで等しく
なるとは限らない。

【００３８】光変調素子１１０は、第１駆動電圧信号１
４１の大きさに応じて被測定光の偏光方向を回転させ
る。第１駆動電圧信号１４１のうち電圧値がリニアに変
化する時間は、被測定光の偏光方向が回転される時間に
対応している。

【００３９】具体的に説明すると、第１駆動電圧信号１
４１の電圧値が０の時間帯は偏光方向は回転されず、被
測定光の偏光方向は検光子１１１が透過させる光の偏向
方向と直交したままである。この後、電圧値のリニアな
変化に応じて偏光方向は一方向に回転し、電圧値Ｖ_H が
印加されるときには１８０゜回転している。検光子１１
１は光変調素子１１０によって偏光方向が９０゜回転さ
せられた光を透過させるので、検光子１１１を透過した
被測定パルス光は、図２（ｂ）の印加電圧波形に対応し
て図２（ｃ）の時間波形に変調される。変調された被測
定パルス光の強度は、印加電圧値がリニアに変化してい
る時間帯の中間において最大となっている。

【００４０】一方、電気光学偏向器１０４は第２駆動電
圧信号１２４の大きさに応じた角度に被測定パルス光を
偏向する。第２駆動電圧信号１２４と第１駆動電圧信号
１４１は、電気光学変調器１４０により変調された被測
定パルス光の強度が最大となる時間に電気光学偏向器１
０４によって掃引されている被測定パルス光がスリット
を直接透過するように同期されている。

【００４１】第２駆動電圧信号１２４の電圧値が０の時
間帯は、電気光学変調器１４０から出射した被測定パル
ス光はスリット板１０７においてスリットの側方に照射
されており、スリットを直接透過しないようにされてい
る。この後、電圧値のリニアな変化に応じて被測定パル
ス光は一方向に掃引される。電圧値Ｖ_H が印加されると
きには、被測定パルス光は、スリットを直接透過しない
ようにスリットの側方に照射される。

【００４２】電気光学偏向器１０４を出射した被測定パ
ルス光は、フーリエ変換レンズ１０５を介してスリット
板１０７上に結像される。スリット板１０７上において
被測定パルス光の時間的強度変化（時間波形）は、空間
的強度変化（空間波形）となる（図２（ｄ））。

【００４３】スリットを透過した被測定パルス光のみが
光検出器１０８によって検出される。図２（ｅ）は、光
検出器１０８の受光面上における被測定パルス光の空間
波形である。被測定光の空間的強度変化はスリットによ
ってその一部分が切り出されることになる。切り出され
た光は光検出器１０８で光電変換され、その光強度に応
じたレベルの電気信号１０９が光検出器１０８から出力
される。

【００４４】この出力信号１０９は、増幅器１２７およ
びピークホールド・ロックインアンプ１２８によって増
幅、ピークホールド等された後、データ処理装置１２９
に入力される。なお、ピークホールド・ロックインアン
プ１２８によるロックイン測定によりノイズが低減さ
れ、装置の感度が向上する。

【００４５】データ処理装置１２９には、光検出器１０
８の出力信号１０９とともに掃引パルス信号１２２のデ
ィレイ情報信号１２６も入力され、各ディレイ時間に対
応した被測定光強度が求まる。これに基づいて、被測定
光の時間波形が再現される。データ処理装置１２９は、
必要に応じて、平均化、デコンボルーション等の処理を
被測定光信号に加えることも可能である。

【００４６】なお、被測定パルス光は光ファイバを用い
て装置に導入するようにしても良い。この場合、光ファ
イバから出射した被測定光をコリメートレンズで平行光
とする必要がある。また、第２駆動電圧信号の印加を進
行波型にすることで、光波形測定の高速化と効率化を図
ることができる。

【００４７】次に、図３や図４は、電気光学偏向器１０
４の一例を示す図である。図３（ａ）は四重電極型、図
４は二重プリズム型の電気光学偏向器を示したものであ
り、これらは、いずれも一つ以上の電気光学結晶から構
成されている。

【００４８】例えば、図３（ａ）の電気光学偏向器に図
示のように電圧を印加すると、結晶中の電界は結晶のｚ
軸方向（ｃ軸方向）において図３（ｂ）に示すような強
度分布を示す。結晶の電気光学効果によって、電界の強
度に比例して電気光学偏向器の屈折率が変化し、ｙ軸方
向より入射する光はｘ方向に偏向させられる。

【００４９】この電気光学偏向器としてニオブ酸リチウ
ム結晶を用いた場合、偏向角θ_d は次の（１）式のよう
に表される。

【００５０】

【数１】

【００５１】電気光学定数ｒ_ijは、ｊ軸方向の電圧を印
加した場合に、ｉ軸方向の電気ベクトルを持つ光の屈折
率の変化量を表している。ｉ、ｊはｘ、ｙ、ｚをそれぞ
れ１、２、３で習慣的に表す。（１）式の場合、電界Ｅ
_Z はｚ軸方向のものであるためｊ＝３となる。

【００５２】実際の数値を式（１）に代入してみる。ｚ
軸方向に電界ベクトルが振動している直線偏光が入射す
る場合、この光は電気光学定数ｒ₃₃に基づいて偏向され
ることになる。

【００５３】

【数２】

【００５４】図４の二重プリズム型の電気光学偏向器
は、プリズム形状の二つの電気光学結晶を互いに光学軸
を反転させて張り合わせたものである。この電気光学偏
向器も、図示のように電圧を印加することで、その電圧
に比例した角度に入射光を偏向させる。

【００５５】光変調素子１１０にも、電気光学結晶を用
いることができる。図５は、ニオブ酸リチウム結晶から
なる光変調素子を示す斜視図である。図５（ａ）のよう
に結晶軸を設定し、電圧をｘ軸方向に印加する。図５
（ｂ）に示されるように、電圧印加によって固有偏光方
向はｘ、ｙ軸に対し４５゜回転したｘ´、ｙ´軸方向と
なる。結晶に入射した光の位相の変化Δφは、 Δφ＝（２π／λ）・ｎ³ ・ｒ₂₂・Ｅ・Ｌ …（２） λ：波長 ｎ：屈折率 ｒ₂₂：電気光学定数 Ｅ：結晶中の電界 Ｌ：結晶の長さ のように表される。

【００５６】ｘ軸方向に電界ベクトルが振動しているλ
＝６３３ｎｍの直線偏光が入射する場合、（２）式にｎ
＝２．２、ｒ₂₂＝６．７×１０^-12 ｍ／Ｖ、Ｅ＝４ｋＶ
／ｃｍ、Ｌ＝１０ｍｍを代入すると、Δφ＝πとなり、
結晶を透過した光はｙ軸方向の直線偏光となる。従っ
て、本実施例のように、結晶の後にｙ軸方向に偏光して
いる光を透過する検光子を配置すれば、光変調素子への
印加電圧の大きさに応じて光強度を変調することができ
る。

【００５７】なお、本実施例のように電気光学偏光器１
０４と光変調素子１１０に同じ波形の電圧を印加する場
合は、Δφ＝πとなるように電気光学結晶の長さを調節
する必要がある。

【００５８】ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）結晶以
外にも、電気光学効果を有する他の結晶を光変調素子１
１０や電気光学偏向器１０４として用いることが可能で
ある。具体的には、ＬｉＮｂＯ₃ とほぼ同じ特性を示す
ＬｉＴａＯ₃ 、赤外光の偏光、変調に有用なＧａＡｓお
よびＣｄＴｅ、可視および赤外の両方に使えるＣｕＣＬ
等を用いることができる。この他にも、ＮＨ₄ Ｈ₂ ＰＯ
₄ （ＡＤＰ）、ＫＨ₂ＰＯ₄ （ＫＤＰ）、ＫＤ₂ ＰＯ₄
（ＫＤ^* Ｐ）、ＫＴａ_X Ｎｂ_1-X Ｏ₃ （ＫＴＮ）等の電
気光学結晶を用いることが可能である。

【００５９】実施例２ 図６は、実施例２の光波形測定装置の構成図である。本
実施例の光波形測定装置は、電気光学偏向器１０４とフ
ーリエ変換レンズ１０５との間の光路上に配置された回
折格子１１２を備えており、スリット板１０７の代わり
にピンホール板１１３が配置されている点が実施例１と
異なる。なお、図面において、駆動制御系と情報処理系
は省略されている（これは、以下の実施例でも同様であ
る。）。本実施例の光波形測定装置は、サンプリング測
定とともに分光測定を行うものである。

【００６０】電気光学偏向器１０４から出射して回折格
子１１２に入射した被測定パルス光は、波長ごとに異な
る角度に出射される。この分光は、被測定パルス光が偏
向される平面と直交する平面上で行われる。分光された
被測定パルス光のうち、ピンホール板１１３のピンホー
ルに入射する光のみが光検出器１０８によって検出さ
れ、その光波形がサンプリング測定される。ピンホール
板１１３を移動させることで測定する光の波長を選択す
ることができる。なお、回折格子１１２の代わりに他の
分光器（プリズム等）を用いることもできる。

【００６１】実施例３ 図７は、実施例３の光波形測定装置の構成図である。本
実施例の光波形測定装置は、実施例２の光波形測定装置
においてピンホール板１１３の代わりにスリット板１０
７を配置したものである。また、光検出器１０８として
１次元イメージセンサ１０６を用いている。

【００６２】回折格子１１２により分光された被測定パ
ルス光は、全てスリット板１０７のスリットを透過し、
イメージセンサ１０６において波長ごとに異なるピクセ
ルに入射する。イメージセンサ１０６の出力にゲート制
御を施して一つのピクセルの信号を抜き出すことにより
波長ごとにサンプリング測定を行うことができる。

【００６３】実施例４ 図８は、実施例４の光波形測定装置の構成図である。本
実施例の光波形測定装置は、複数の被測定パルス光を同
時に測定すべく、複数の光検出器１０８を備えている。
複数の被測定光は、電気光学偏向器１０４への入射角を
変えることで異なった光検出器１０８に入射する。それ
ぞれの光検出器１０８の出力を処理することで、複数の
被測定パルス光の光波形測定が可能となる。各光検出器
ごとに情報処理系を用意すれば、複数の被測定光につい
て同時に光波形を測定することが可能である。なお、複
数の光検出器１０８を用いる代わりに、１個のイメージ
センサを用いても良い。

【００６４】実施例５ 図９は、実施例５の光波形測定装置の構成図である。本
実施例の光波形測定装置は、光変調器１４０と電気光学
偏向器１０４との間の光路上に配置されたハーフミラー
１１４、および電気光学偏向器１０４から出射した光を
反射する全反射ミラー１１５を備えている。本実施例の
光波形測定装置は、電気光学偏向器１０４による偏向角
を大きくするものである。

【００６５】光変調器１４０により強度変調された被測
定パルス光のうちハーフミラー１１４を透過したもの
は、電気光学偏向器１０４により偏向される。偏向され
た被測定光は全反射ミラー１１５で反射され、再び電気
光学偏向器１０４に入射して偏向される。この後、電気
光学偏向器１０４を出射した被測定光はハーフミラー１
１４で反射され、光検出器１０８により検出されてサン
プリング測定される。被測定光は電気光学偏向器１０４
を二度透過するので、偏向角が二倍となり、光波形測定
装置の時間分解能も二倍となる。

【００６６】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
波形測定装置によれば、光変調手段の変調によって掃引
時間外の光強度が低減されるので、掃引時間外の被測定
パルス光に起因したノイズが低減され、ノイズの少ない
サンプリング測定を行うことができる。

【００６７】本発明の光波形測定装置のうち、光変調手
段が電気光学変調器であり、光偏向手段が電気光学偏向
器であるものは、高速の強度変調および掃引により高速
の光波形測定を行うことができる。さらに、駆動制御手
段が所定の時間に対応して単調に大きさが変化する第
１、第２の駆動電気信号を光変調手段、光偏向手段に印
加するものによれば、第１および第２の駆動電気信号を
適切に同期させることで、被測定パルス光が掃引によっ
て遮光手段の窓部を透過するタイミングにおいて光強度
が最大となるように被測定パルス光が変調されるので、
被測定パルス光の光強度を十分に維持したサンプリング
測定を容易に行うことができる。

【００６８】本発明の光波形測定装置のうち分光手段を
備えるものでは、被測定パルス光の分光とともに光波形
測定を行い、掃引によって分光が妨げられることもない
ので、分光測定と光波形測定の双方が好適に行うことが
できる。これにより、応用範囲の広い測定が可能とな
る。

【００６９】本発明の光波形測定装置のうち光検出手段
が複数の被測定パルス光を検出するものによれば、複数
の被測定パルス光について同時に光波形を測定すること
ができる。これにより、光波形の比較を行うなど、応用
範囲の広い測定が可能となる。

【００７０】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の光波形測定装置の構成図である。

【図２】実施例１の光波形測定装置の動作を説明するた
めの波形図である。

【図３】四重電極型の電気光学偏向器を示す図である。

【図４】二重プリズム型の電気光学偏向器を示す図であ
る。

【図５】ニオブ酸リチウム結晶からなる光変調素子を示
す図である。

【図６】実施例２の光波形測定装置の構成図である。

【図７】実施例３の光波形測定装置の構成図である。

【図８】実施例４の光波形測定装置の構成図である。

【図９】実施例５の光波形測定装置の構成図である。

【図１０】従来の固体ストリーク管の全体構成図であ
る。

【図１１】（ａ）は掃引電圧の波形図、（ｂ）は被測定
パルス光の時間的強度変化を示す波形図、（ｃ）は被測
定パルス光の空間的強度変化を示す波形図である。

【図１２】従来の光波形測定装置の全体構成図である。

【図１３】従来の光波形測定装置のサンプリング方式を
説明するための図である。

【図１４】従来の光波形測定装置の動作を説明するため
の波形図である。

【符号の説明】

１０１…被測定パルス光、１０２…偏光子、１０３…ア
パーチャ、１０４…電気光学偏向器、１０５…フーリエ
変換レンズ、１０７…スリット板、１０８…光検出器、
１０９…出力信号、１１０…光変調素子、１１１…検光
子、１２０…トリガ信号、１２１…コントローラ、１２
２…掃引パルス信号、１２３…高圧回路、１２４…掃引
電圧、１２６…ディレイ情報信号、１２７…増幅器、１
２８…ピークホールド・ロックインアンプ、１２９…デ
ータ処理装置、１３０…ディスプレイ、１４０…電気光
学偏光器、１４１…駆動電圧。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繰り返し入射される被測定パルス光の強
   度を印加される第１の駆動電気信号の大きさに応じて変
   調する光変調手段と、 前記光変調手段から出射した前記被測定パルス光を印加
   される第２の駆動電気信号の大きさに応じた角度に偏向
   させてこの被測定パルス光を掃引する光偏向手段と、 透光性の窓部が形成された不透光性の光入射面を有し、
   前記光偏向手段によって所定の角度に偏向された前記被
   測定パルス光を前記窓部から透過させる遮光手段と、 この遮光手段を透過した前記被測定パルス光を受光し、
   その光強度に応じたレベルの電気信号を出力する光検出
   手段と、 前記光変調手段に前記第１の駆動電気信号を前記被測定
   光の各パルスごとにタイミングをずらして印加し、前記
   光偏向手段に前記第２の駆動電気信号を前記被測定光の
   各パルスごとにタイミングをずらして印加するととも
   に、前記第２の駆動電気信号の印加タイミングずれの情
   報を出力する駆動制御手段と、 この印加タイミングずれの情報と前記光検出手段の出力
   信号とに基づいて前記被測定パルス光の波形を求める情
   報処理手段と、 を備え、 前記光変調手段は、この光変調手段から出射する前記被
   測定パルス光の掃引時間外における強度を前記光変調手
   段への入射前より低減させることを特徴とする光波形測
   定装置。
2. 【請求項２】 前記光変調手段は、前記被測定パルス光
   を所定方向の直線偏光に変換する偏光子と、前記第１の
   駆動電気信号が印加され、この信号の大きさに応じて前
   記偏光子から出射される前記被測定パルス光の偏光方向
   を回転させる電気光学結晶と、この電気光学結晶からの
   出射光が入射され、所定方向の直線偏光を透過させる検
   光子とを備える電気光学変調器であり、 前記光偏向手段は、前記第２の駆動電気信号が印加され
   る一つ以上の電気光学結晶からなる電気光学偏向器であ
   ることを特徴とする請求項１記載の光波形測定装置。
3. 【請求項３】 前記駆動制御手段は、 前記被測定パルス光の偏光方向を回転させる時間に対応
   してその大きさが単調に変化する信号を前記第１の駆動
   電気信号として前記光変調手段に印加し、 前記被測定パルス光の掃引時間に対応して単調にその大
   きさが変化する信号を前記第２の駆動電気信号として前
   記光偏向手段に印加することを特徴とする請求項２記載
   の光波形測定装置。
4. 【請求項４】 前記光偏向手段から出射した前記被測定
   パルス光を、この被測定パルス光が偏向される平面と異
   なる平面上において波長ごとに異なる方向へ出射する分
   光手段をさらに備え、 前記被測定パルス光の光波形を波長ごとに測定すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の光波形測定
   装置。
5. 【請求項５】 前記遮光手段は、ピンホールを前記窓部
   として有するピンホール板であり、 このピンホール板の移動によって、前記分光手段を出射
   した前記被測定パルス光のうち所望の波長の光を透過さ
   せることを特徴とする請求項４記載の光波形測定装置。
6. 【請求項６】 前記遮光手段は、前記分光手段から波長
   ごとに異なる方向へ出射した前記被測定パルス光を全て
   透過させるスリットを前記窓部として有するスリット板
   であり、 前記光検出手段は、このスリット板を透過した前記被測
   定パルス光を受光するイメージセンサであり、 このイメージセンサ上における受光位置に基づいて前記
   被測定パルス光の光波形を波長ごとに測定することを特
   徴とする請求項４記載の光波形測定装置。
7. 【請求項７】 前記光検出手段は、複数の被測定パルス
   光の進行方向に応じて前記遮光手段から異なる方向に出
   射される複数の被測定パルス光を受光し、各被測定パル
   ス光を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か記載の光波形測定装置。