JPH10111321A

JPH10111321A - 電圧波形測定装置

Info

Publication number: JPH10111321A
Application number: JP8263397A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Nagai; 利明永井; Akinori Miyamoto; 晶規宮本; Shinichi Wakana; 伸一若菜; Kazuyuki Ozaki; 一幸尾崎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2016-10-03
Also published as: JP3732594B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来装置は、電気光学効果を用いた電圧測定
装置では被測定波形の交流成分だけしか測定できず、直
流成分を測定できないという問題があった。【解決手段】電気光学素子に上記第１の電極と分離し
て取り付けられた第２の電極と、第２電極に高入力イン
ピーダンスの入力端子を接続され、上記被測定対象の電
圧波形の低周波成分を出力する増幅器と、偏光解析器の
出力する被測定対象の電圧波形の高周波成分と、上記増
幅器の出力する被測定対象の電圧波形の低周波成分とを
合成して被測定対象の測定波形を得る。このように増幅
器により被測定対象の電圧波形の低周波成分を検出し、
この低周波成分を偏光解析器で得た高周波成分と合成す
ることにより、被測定対象の電圧波形を直流成分から高
周波成分まで高精度に測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧波形測定装置
に関し、電気光学効果を有する素子を用いて電圧波形測
定を行う装置に関する。ＬＳＩ等の半導体素子を設計、
製造する上で、素子内部の配線に印加されている電圧波
形を正確に捉えて置くことが必要不可欠である。一方、
素子の集積度向上に従って、配線幅は狭くなって来てお
り、従来の測定技術では対応が難しくなって来ている。
そのため、微細配線に対応可能な検査技術、電圧波形観
測技術の開発が要望されている。

【０００２】

【従来の技術】集積回路内部の微細な配線の高速電圧波
形を測定する方法として、顕微鏡下で針状の先端を持つ
プローブを配線に当ててオシロスコープで電圧を測定す
る方法、電子顕微鏡で配線に短パルスの電子ビームを当
てて放出する２次電子のエネルギーを分析する方法が一
般的である。その他に、電気光学効果を持つ素子を測定
対象に接近または接触させ、測定対象からの電圧により
電気光学素子に誘起された複屈折の変化を電気光学素子
に光を当ててその偏光状態の変化を検出することにより
高速電圧波形の測定を行う方法がある。さらに光をパル
ス化してサンプリングを行う方法を以下、「電気光学サ
ンプリング」と呼ぶ。この方法は、電気光学効果の応答
が早く、光パルスも極めて短かいものが得られるため超
高時間分解能が得られる。また、測定対象へ与える負荷
の影響も小さい。一般に電気光学効果が微弱であるた
め、レーザ光パルス１つで得られる電圧分解能は悪くて
繰返し測定による加算平均が必要であるが、電子ビーム
を使用する方法と比べればＳ／Ｎがよい。一般的に、電
気光学サンプリングでは、光学顕微鏡で電気光学素子の
測定配線への位置合わせを行うが、位置合わせ手段とし
ての光学顕微鏡の解像限界とともに、電圧測定の空間分
解能も電気光学サンプリングに使うパルス光ビーム径で
制限され、微細な配線の電圧が測定出来ない。そこで、
原子間力顕微鏡の機能を持つ微細な針状導体を付けた電
気光学素子を用いて、原子間力顕微鏡による位置合わせ
と電気光学サンプリングによる電圧測定を一体で行う方
法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電気光学効果を使用し
た電圧測定方法では、基本原理的には電気光学素子への
印加電圧と偏光状態の検出値の関係を知っていれば、電
圧波形測定を直流電圧レベルまで測定することが可能で
ある。しかし、実際には電気光学素子の持つ電気光学効
果が大変微小なために、様々な要素のドリフト、例えば
温度変化による電気光学素子の複屈折のドリフトや光
量、光軸のドリフトなどの影響を受けやすく、高い電圧
測定精度を得ることが出来ない。

【０００４】これらのドリフトによる測定誤差は時間的
にゆっくりしたものなので、なんらかの方法でこの低周
波成分を除去した測定を行って交流信号成分のみの電圧
測定精度を得ることができる。光をパルス化してサンプ
リングを行うのではなく、連続光を使う場合には、偏光
解析器の出力をハイパスフィルタに通すか、あるいはＡ
／Ｄ変換後に低周波成分を除去する演算を行えばよい。
電気光学サンプリングでの信号処理方法としては、いく
つかの方法がある。それぞれに対して、ここで問題とし
ているドリフト成分を除去するには、以下のような方法
がある。

【０００５】周期的な被測定波形に対して、僅かに異な
る周期の光パルスで電気光学サンプリングを行い、偏光
解析器のパルス状の出力をパルス光繰返し周波数に比べ
て十分帯域の低いローパスフィルタに通して、被測定波
形周波数と光パルス繰返し周波数の差周波数を繰返し周
波数とする電圧波形を得るのがもっとも単純な信号処理
方式である。この信号処理方式の場合に、問題のドリフ
ト成分を除去するには、ローパスフィルタ出力電圧波形
に丁度ドリフトを取り除くようなハイパスフィルタをか
けるか、又はＡ／Ｄ変換後に低周波成分を除去する演算
を行えばよい。

【０００６】上記方法で、さらに光パルスをチョッピン
グしてロックインアンプでチョッピングに同期させて検
出する方法もよく使われる。これは、検出電気回路のノ
イズを除去するのに有効である。この信号処理方式でも
上と同様に、ロックインアンプ出力電圧波形に丁度ドリ
フトを取り除くようなハイパスフィルタをかけるか、Ａ
／Ｄ変換後の同等の演算により問題のドリフト成分を除
去することができる。

【０００７】各光パルスに対応した偏光検出器のアナロ
グ出力パルス波形を各パルスタイミングに合わせてＡ／
Ｄ変換して、その後の加算平均などの信号処理をデジタ
ル処理で行う方法もある。この場合は、任意のタイミン
グで光パルスを出力できる光源を使って、被測定波形の
各周期における光パルスの照射タイミングをＣＰＵなど
から全く任意に設定する測定が可能になる。また、任意
のタイミングで光パルスを出力して測定する場合には、
被測定繰返し波形の１周期内に適当に基準のタイミング
を設定し、ドリフトが無視できるような短い時間間隔内
に、任意のタイミングの電圧測定と基準タイミングの電
圧測定を交互に行い、基準タイミングの電圧からの電圧
差を測定することでドリフト成分を除去する方法（以下
「ベースラインサンプリング」と呼ぶ）がある。

【０００８】しかし、以上のような測定方法では、ドリ
フトによる電圧測定精度の低下を防ぐことが出来るが、
被測定波形の交流成分のみを測定し、直流電圧レベルは
測定出来ない。しかしながら、集積回路内部配線の波形
測定、検査などには、交流成分のみの測定では不十分
で、直流成分まで精度よく測定を行うことが必要であ
り、従来装置ではこれを満足できないという問題があっ
た。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
電気光学効果を利用して測定された被測定対象の周期的
な電圧波形のドリフト成分を除去して直流成分まで高精
度に測定できる電圧波形測定装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電気光学効果を持つ電気光学素子と、上記電気光学
素子に取り付けられて被測定対象に電気的に接続される
第１電極と、上記電気光学素子に光を照射する第１光源
と、上記電気光学素子を通った光の偏光状態を解析して
上記被測定対象の電圧波形を検出する偏光解析器とを有
する電圧波形測定装置において、上記電気光学素子に上
記第１の電極と分離して取り付けられた第２の電極と、
上記第２電極に入力端子を接続され、上記被測定対象の
電圧波形の低周波成分を出力する増幅器と、上記偏光解
析器の出力から得る被測定対象の電圧波形の高周波成分
と、上記増幅器の出力する被測定対象の電圧波形の低周
波成分とを合成して被測定対象の測定波形を得る電圧波
形合成処理部とを有する。

【００１１】このように増幅器により被測定対象の電圧
波形の低周波成分を検出し、この低周波成分を偏光解析
器で得た高周波成分と合成することにより、被測定対象
の電圧波形を直流成分から高周波成分まで高精度に測定
することができる。請求項２に記載の発明は、請求項１
記載の電圧波形測定装置において、前記増幅器は入力ト
ランジスタとして電界効果トランジスタを用いた演算増
幅器で構成する。

【００１２】これにより、増幅器の入力インピーダンス
を電気光学素子の第１電極と第２電極との間の抵抗値に
比べて充分に高くでき、第２電極の第１電極に対する電
圧降下を小さくすることができる。請求項３に記載の発
明は、請求項１記載の電圧波形測定装置において、前記
第２電極は透明電極であり、前記電気光学素子の第１電
極と対向する面に取り付けられている。

【００１３】このように、第２電極を透明電極とするこ
とにより、電気光学素子の印加電界方向と測定光の進行
方向が平行な縦型変調を行うことが可能となる。請求項
４に記載の発明は、請求項１記載の電圧波形測定装置に
おいて、前記増幅器による低周波成分の検出時に前記第
２電極を増幅器の入力端子に接続し、前記偏光解析器に
よる高周波成分の検出時に上記第２電極を増幅器から切
り離す。

【００１４】このように、第２電極を増幅器から切り離
すことで配線がアンテナとなって第２電極にノイズが入
り込むのを防ぐことができる。請求項５に記載の発明
は、請求項１記載の電圧波形測定装置において、前記増
幅器による低周波成分の検出時に前記第２電極を増幅器
の入力端子に接続し、前記偏光解析器による高周波成分
の検出時に上記第２電極を終端するスイッチを有する。

【００１５】これにより、高周波成分の測定時に第２電
極に発生する電圧を吸収して反射による測定波形のみだ
れを防止できる。請求項６に記載の発明は、請求項１記
載の電圧波形測定装置において、前記電気光学素子に導
電性を与える波長の光を照射する第２光源を有する。

【００１６】これにより、電気光学素子の抵抗値が高す
ぎて増幅器の電圧測定精度が得られない場合に上記電気
光学素子の抵抗値を低下させることができる。請求項７
に記載の発明は、請求項６記載の電圧波形測定装置にお
いて、前記第１光源と第２光源のうち一方を反射し、他
方を透過する光フィルタ又は穴あきミラーを有し、第１
光源の光に第２光源の光とを同軸状に配置して前記電気
光学素子に照射する。

【００１７】このように第１光源の光路中に第２光源の
光を入れることにより、電気光学素子に周囲から第２光
源の光を照射できない場合にも、この光照射が可能とな
る。また、被測定回路に光があたって回路動作に影響を
与えるのを防ぐことができる。

【００１８】請求項８に記載の発明は、請求項１記載の
電圧波形測定装置において、前記電気光学素子上の第１
電極と第２電極との間を接続する光導電体と、上記光導
電体に光導電性を与える波長の光を照射する第２光源と
を有する。これにより、電気光学素子自体の光導電性を
利用するよりも効率良く第１，第２電極間の抵抗低減を
行うことができる。

【００１９】請求項９に記載の発明は、請求項１記載の
電圧波形測定装置において、前記電気光学素子上の第１
電極と第２電極との間を接続する抵抗体を設ける。これ
により、電気光学素子の抵抗値が高すぎる場合に、第
１，第２電極間の抵抗値を抵抗体によって簡単に所定の
値に設定することができる。

【００２０】請求項１０に記載の発明は、請求項９記載
の電圧波形測定装置において、前記第２電極に一端を接
続され、他端を接地された高抵抗素子を設ける。これに
よって、抵抗体と高抵抗素子夫々の抵抗値を用いて増幅
器の出力電圧から第１電極の平均電圧を正確に知ること
ができる。

【００２１】請求項１１に記載の発明は、請求項４又は
５記載の電圧波形測定装置において、前記増幅器による
低周波成分の検出時に、前記第２電極と増幅器との間を
接続する配線にそって導伝体を設け、これを上記増幅器
の出力と同電位にする。

【００２２】これにより、第２の電極に接続される配線
をシールドし、かつ配線からのもれ電流を防ぎ、さらに
配線に付く容量の影響をキャンセルして増幅器の電圧測
定の応答速度を速くできる。請求項１２に記載の発明
は、請求項１記載の電圧波形測定装置において、前記増
幅器の電源電圧を増幅器の出力電圧に所定電圧を加算し
た値とする。

【００２３】これにより、増幅器の入力抵抗を実効的に
高くでき、かつ、入力電圧範囲を増幅器の電源電圧定格
より拡大できる。請求項１３に記載の発明は、請求項１
記載の電圧波形測定装置において、前記第１電極に複数
の既知電圧を印加して前記増幅器出力を測定し、上記既
知電圧と増幅器出力との関係を基にして上記増幅器の出
力を補正する補正手段を有する。

【００２４】このため、第２電極の絶縁が不充分であっ
たり、電気光学素子の抵抗が高すぎたり、その他の原因
で増幅器出力に誤差が現われても、これを補正すること
ができる。請求項１４に記載の発明は、請求項１記載の
電圧波形測定装置において、前記電圧波形合成処理部
は、偏光解析器の出力する被測定対象の周期的な電圧波
形における特定の基準位相の電圧値と、１周期をＮ分割
した位相夫々の電圧値との相対値を順次求めて平均化
し、上記基準位相の平均電圧からの相対電圧を測定する
相対電圧測定手段と、上記相対電圧測定手段で得た基準
位相の相対電圧と、前記増幅器の出力する低周波成分の
電圧とから上記基準位相の電圧値を決定する基準位相電
圧決定手段と、任意の位相の電圧値と基準位相の電圧値
との差の測定値に、上記基準位相の電圧値を加えること
により、任意の位相の電圧値を決定して被測定対象の電
圧波形を得る電圧波形決定手段とを有する。

【００２５】このように、相対電圧測定手段でベースラ
インサンプリングを行うことにより時間的変化の遅いド
リフト成分の影響を除去して基準位相の相対電圧を得る
ことができ、この基準位相の相対電圧と低周波成分電圧
とから上記ドリフト成分を除去した基準位相電圧値を決
定し、更に任意の位相の電圧値を基準位相との電圧差の
ベースラインサンプリングによる測定により決定でき
る。

【００２６】請求項１５に記載の発明は、請求項１４記
載の電圧波形測定装置において、前記基準位相として１
周期内の複数の位相をとり、これらの位相の平均電圧を
用いる。このことにより、選んだ基準位相における波形
傾斜が特に急で、タイミングジッタにより電圧測定誤差
が大きくなる可能性を下げることができる。さらに１周
期の間にこれら複数の基準位相の電圧測定を行えば、短
い時間で高制度に測定が行える。

【００２７】請求項１６に記載の発明は、請求項１４又
は１５記載の電圧波形測定装置において、前記基準位相
は電圧波形の変化率が所定値以下の部分に選定する。こ
のため、位相ジッタがあっても基準位相の電圧の変化が
小さくて済み、精度が向上する。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は本発明装置の第１実施例の
構成図を示す。同図中、電気光学素子１０は例えばＧａ
Ａｓ，Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀（ＢＳＯ：ビスマス・シリコン・
オキサイド）ＺｎＴｅ等の電気光学効果と僅か導電性を
持つ結晶で構成されている。勿論、電気光学素子１０と
しては結晶作成時に混入する不純物で発生する導電性を
利用しても良いし、積極的に不純物を注入して必要とさ
れる導電性を得たものであっても良い。

【００２９】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極１４とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加する。第
２電極１４は入力インピーダンスの高い、例えば入力ト
ランジスタとしてＦＥＴを用いたＦＥＴ入力の増幅器２
２の入力端子に接続されている。

【００３０】レーザパルス光源及び偏光解析器２４のレ
ーザパルス光源から光パルスを発射し、電気光学素子１
０に照射し、電気光学素子１０の内部で反射された反射
光を偏光解析器で解析する。この偏光解析器は図２に示
すように、反射光をビームスプリッタ３０で直交する２
つの偏光成分に分離する。一方の偏光成分はフォトディ
テクタ３２で検出（光電変換）され、他方の偏光成分は
フォトディテクタ３４で検出（光電変換）される。この
フォトディテクタ３２，３４夫々の出力は差動増幅器３
６に供給されて、両出力の差がとられ、この差信号が解
析結果として端子３８から出力される。

【００３１】電気光学素子１０には第１電極１２の電圧
に応じた複屈折が誘起され、これによって偏光状態が変
化する。ここではＬＳＩ１８の配線２０に周期的な波形
の信号（被測定波形）を印加し、光パルスの照射タイミ
ングを上記の信号周期に対してずらしながら測定を繰り
返し、また、従来からある適当な方法によりドリフト成
分を除去して被測定波形の高周波成分を得る。なお、こ
のような操作は電圧波形合成処理部２０内で行なわれ
る。

【００３２】電気光学素子１０は僅かな電気導電性を持
ち、第１電極１２と第２電極１４との間の抵抗値はギガ
オーム程度となる。第２電極１４に接続されるＦＥＴ入
力の増幅器２２の入力インピーダンスは１テラオームか
ら１０００テラオームであり、電気光学素子１０の第
１，第２電極間抵抗と比べて１０００倍以上高い。

【００３３】従って、増幅器２２の出力電圧を測定する
ことにより被測定波形電圧の平均値、つまり低周波成分
あるいは直流成分を得ることができる。なお、増幅器２
２の応答速度は電気光学素子１０の第１，第２電極間抵
抗と、第２電極１４と増幅器２２間の配線容量との積で
表わされる時定数を持ち、0.1sec程度であるが、被測定
波形電圧の直流成分の測定には何ら問題はない。

【００３４】上記のレーザパルス光源及び偏光解析器２
４，及び増幅器２２夫々の出力する被測定波形の高周波
成分と直流成分は電圧波形合成処理部２６に供給され
て、ここで合成演算処理を行い、被測定波形を完全に再
現して端子２８から出力する。図３は本発明装置の第２
実施例の構成図を示す。同図中、電気光学素子１０は例
えばＧａＡｓ，ＢＳＯ，ＺｎＴｅ等の電気光学効果と僅
か導電性を持つ結晶で構成されている。勿論、電気光学
素子１０としては結晶作成時に混入する不純物で発生す
る導電性を利用しても良いし、積極的に不純物を注入し
て必要とされる導電性を得たものであっても良い。

【００３５】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極１４とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加する。第
２電極１４は入力インピーダンスの高い、入力トランジ
スタとしてＦＥＴを用いたＦＥＴ入力オペアンプ（演算
増幅器）４０の非反転入力端子に接続されている。オペ
アンプ４０の出力端子を反転入力端子に接続してゲイン
１の非反転増幅器を構成しており、オペアンプ４０の出
力信号は電圧波形合成処理部２６に供給される。

【００３６】このように、増幅器をオペアンプ４０で構
成したときオペアンプの入力バイアス電流が電気光学素
子１０に流れオフセット電圧を発生するが、低入力バイ
アス電流のＦＥＴ入力オペアンプではバイアス電流が0.
1pA 以下であり、電気光学素子１０の抵抗が１ＧΩであ
った場合、オフセット電圧は0.1mV と小さいので無視で
きる。なお、図３ではオペアンプ４０をゲイン１のボル
テージフォロアとして使用しているが、ゲインを１以上
として感度を上げる構成としても良い。

【００３７】図４は本発明装置の第３実施例の構成図を
示す。同図中、電気光学素子１０は例えばＧａＡｓ，Ｂ
ＳＯ，ＺｎＴｅ等の電気光学効果と僅か導電性を持つ結
晶で構成されている。勿論、電気光学素子１０としては
結晶作成時に混入する不純物で発生する導電性を利用し
ても良いし、積極的に不純物を注入して必要とされる導
電性を得たものであっても良い。

【００３８】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極４２とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、内部配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加す
る。

【００３９】第２電極４２は透明電極で構成されてい
る。この透明電極は第１電極１２と対向して電気光学素
子１０のレーザパルス光源から光パルスが照射される面
に設けられており、高入力インピーダンスの増幅器２２
の入力端子に接続されている。このため、光パルスは透
明な第２電極４２を通して電気光学素子１０に入射し、
その反射光は第２電極４２を通して偏光解析器に向けて
出射される。従って、電気光学素子１０への印加電界方
向と、光パルスの進行方向が平行な縦型変調（電圧によ
り光パルスの偏光角度を変調している）を行う場合に好
適である。

【００４０】図５（Ａ）は本発明装置の第４実施例の構
成図を示す。同図中、電気光学素子１０は例えばＢＳ
Ｏ，ＺｎＴｅ等の電気光学効果と僅か導電性を持つ結晶
で構成されている。勿論、電気光学素子１０としては結
晶作成時に混入する不純物で発生する導電性を利用して
も良いし、積極的に不純物を注入して必要とされる導電
性を得たものであっても良い。

【００４１】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極４２とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加する。

【００４２】第２電極４２は透明電極で構成されてい
る。この透明電極は第１電極１２と対向して電気光学素
子１０のレーザパルス光源から光パルスが照射される面
に設けられている。第２電極４２は外部導体を接地され
た同軸ケーブル４４の内部導体の一端に接続され、この
内部導体の他端はスイッチ４６の可動接点に接続されて
いる。スイッチ４６の第１固定接点は終端素子４８を介
して接地され、第２の固定接点は増幅器２０の入力端子
に接続されている。スイッチ４６は高周波成分の測定時
に第１固定接点を接続し、低周波成分の測定時に第２固
定接点を接続する。

【００４３】この場合、スイッチ４６を第２電極４２の
近傍に設けることにより、電気光学効果による高周波成
分の測定時に増幅器２２までの配線を切り離して、この
配線から入り込むノイズで第２電極４２の電圧が変動し
電気光学効果による高周波成分の測定に影響を与えるこ
とを防止できる。

【００４４】更に増幅器２２からスイッチ４６で切り離
した第２電極４２を接地することにより、第２電極４２
をゼロ電位に保ち、電気光学素子１０に印加される電界
強度を強くして電気光学効果による高周波成分の測定感
度を上げることもできる。また、電気光学効果による高
周波成分の測定時に第１電極１２上の電圧信号の一部が
第１，第２電極間の容量結合によって第２電極４２に誘
起され、同軸ケーブル４４を伝搬するが、スイッチ４６
から終端素子４８により終端すれば、高入力インピーダ
ンスの増幅器２２あるいは、スイッチで切り離した場合
は切り離し部分、接地した場合は接地部分で反射して第
２電極４２に戻り高周波成分の測定に影響を与えること
を防止できる。

【００４５】ところで、図５（Ｂ）に示すようにスイッ
チ４６の第１固定接点を開放しておき、高周波成分の測
定時に第２電極４２を増幅器２２から切り離すだけであ
っても良い。この場合にも第２電極４２う増幅器２２か
ら切り離すことで配線がアンテナとなって第２電極４２
にノイズが入り込むことを防止できる。

【００４６】図６は本発明装置の第５実施例の構成図を
示す。同図中、電気光学素子１０は例えばＧａＡｓ，Ｂ
ＳＯ，ＺｎＴｅ等の電気光学効果と僅か導電性を持つ結
晶で構成されている。勿論、電気光学素子１０としては
結晶作成時に混入する不純物で発生する導電性を利用し
ても良いし、積極的に不純物を注入して必要とされる導
電性を得たものであっても良い。

【００４７】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極１４とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加する。第
２電極１４は入力インピーダンスの高い、例えば入力ト
ランジスタとしてＦＥＴを用いたＦＥＴ入力の増幅器２
２の入力端子に接続されている。

【００４８】電気光学素子２０の光パルス入射面の近傍
には第２光源５０が設けられている。この第２光源５０
は電気光学素子２０の光導電性を引き起こす波長の光を
電気光学素子２０に照射する。例えば、ＧａＡｓ，ＢＳ
Ｏ，ＺｎＴｅなどの電気光学素子２０は、光導電性を持
っている。電気光学素子の抵抗が高すぎて、増幅器によ
る低周波成分の電圧測定の精度が得られない場合や、増
幅器による測定応答速度をより早くしたい場合に第２光
源５０を点灯して電気光学素子２０の抵抗値を低下させ
ると効果的である。

【００４９】図７，図８夫々は本発明装置の第６，第７
実施例の構成図を示す。図７において、電気光学素子１
０は例えばＧａＡｓ，ＢＳＯ，ＺｎＴｅ等の電気光学効
果と僅か導電性を持つ結晶で構成されている。勿論、電
気光学素子１０としては結晶作成時に混入する不純物で
発生する導電性を利用しても良いし、積極的に不純物を
注入して必要とされる導電性を得たものであっても良
い。

【００５０】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極４２とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加する。

【００５１】第２電極４２は透明電極で構成されてい
る。この透明電極は第１電極１２と対向して電気光学素
子１０のレーザパルス光源から光パルスが照射される面
に設けられており、高入力インピーダンスの増幅器２２
の入力端子に接続されている。電気光学素子１０に光導
電性を誘起するための第２光源５０からの光を照射する
に、電気光学効果測定の光路中に光フィルタ５２を傾斜
して設けている。ここで、光フィルタ５２は、電気光学
素子１０に光導電を起こす波長の光を反射し、電気光学
効果測定用の光波長を通す。このような構成をとること
で、細い管で電気光学素子１０が支持されて、その中に
電気光学効果測定用の光を通すような、周囲から光を照
射できない場合においても、光導電性誘起用の光を電気
光学素子に照射することが可能になる。

【００５２】また、この構成とは逆に、光フィルタ５２
として、電気光学素子１０に光導電を起こす波長の光を
透過し、電気光学効果測定用の光波長を反射するものを
使用し、レーザパルス光源及び偏光解析器２４と第２光
源５０の配置を入れ換えた構成にしてもよい。

【００５３】更に図８では光フィルタ５２の代わりに、
中心部に穴の開いたミラー５６を使用している。電気光
学効果測定の光はこの穴を通過する。第２光源５０の光
は、ミラー５６で反射して電気光学素子１０に入射す
る。光フィルタを使用すると、電気光学効果測定用光の
減衰が起きるが、この方法ではそれが避けられる利点が
ある。

【００５４】図９は本発明装置の第８実施例の構成図を
示す。同図中、電気光学素子１０は例えばＧａＡｓ，Ｂ
ＳＯ，ＺｎＴｅ等の電気光学効果と僅か導電性を持つ結
晶で構成されている。勿論、電気光学素子１０としては
結晶作成時に混入する不純物で発生する導電性を利用し
ても良いし、積極的に不純物を注入して必要とされる導
電性を得たものであっても良い。

【００５５】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極１４とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加する。第
２電極１４は入力インピーダンスの高い、例えば入力ト
ランジスタとしてＦＥＴを用いたＦＥＴ入力の増幅器２
２の入力端子に接続されている。

【００５６】電気光学素子１０の第１電極１２と第２電
極１４との間には光導電体６０が接合されている。第２
光源５０はこの光導電体６０に光導電性を引き起こす波
長の光を照射する。これによって第１電極１２と第２電
極１４との間の抵抗値を低減でき電気光学素子１０自体
の光導電性を利用するよりも効率良く抵抗値低減を行
う。

【００５７】図１０，図１１は本発明装置の第９，第１
０実施例の構成図を示す。図１０中、電気光学素子１０
は例えばＧａＡｓ，ＢＳＯ，ＺｎＴｅ等の電気光学効果
と僅か導電性を持つ結晶で構成されている。勿論、電気
光学素子１０としては結晶作成時に混入する不純物で発
生する導電性を利用しても良いし、積極的に不純物を注
入して必要とされる導電性を得たものであっても良い。

【００５８】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極１４とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加する。第
２電極１４は入力インピーダンスの高い、例えば入力ト
ランジスタとしてＦＥＴを用いたＦＥＴ入力の増幅器２
２の入力端子に接続されている。

【００５９】電気光学素子１０の第１電極１２と第２電
極１４との間は高抵抗体６２で接続されている。これは
電気光学素子１０の抵抗値が高すぎて増幅器２２による
低周波成分の測定を精度良く行えない場合や、増幅器２
２の電圧測定応答速度を速くする場合に有効である。

【００６０】図１１では増幅器２２の入力端子に抵抗値
Ｒ２の高抵抗素子６４の一端を接続し、他端を接地して
いる。高抵抗体６２の抵抗値をＲ１とし、増幅器２２の
出力電圧をＶ₀とすると第１電極１２の電圧Ｖ_iは次式
で表わされる。Ｖ_i＝Ｖ₀×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２これによって、第１電極の電圧を正確に検知できる。

【００６１】図１２は本発明装置の第１１実施例の構成
図を示す。同図中、電気光学素子１０は例えばＢＳＯ，
ＺｎＴｅ等の電気光学効果と僅か導電性を持つ結晶で構
成されている。勿論、電気光学素子１０としては結晶作
成時に混入する不純物で発生する導電性を利用しても良
いし、積極的に不純物を注入して必要とされる導電性を
得たものであっても良い。

【００６２】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極４２とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加する。

【００６３】第２電極４２は透明電極で構成されてい
る。この透明電極は第１電極１２と対向して電気光学素
子１０のレーザパルス光源から光パルスが照射される面
に設けられている。第２電極４２は同軸ケーブル４４の
内部導体の一端に接続され、この内部導体の他端はスイ
ッチ４６の可動接点に接続されている。スイッチ４６の
第１固定接点は終端素子４８を介して接地され、第２の
固定接点は増幅器２０の入力端子に接続されている。同
軸ケーブル４４の外部導体はスイッチ６６の可動接点に
接続され、スイッチ６６の第１固定接点は接地され、第
２固定接点は増幅器２２の出力端子に接続されている。
更に増幅器２２まわりの接地面やスイッチ４６，６６の
実装部分、電気光学素子１０を支持する部分の周囲の金
属部分もスイッチ６６の可動接点に接続すればなおよ
い。

【００６４】スイッチ４６，６６夫々は高周波成分の測
定時に第１固定接点を接続して同軸ケーブル４４の外部
導体を接地し、低周波成分の測定時に第２固定接点を接
続して同軸ケーブル４４の外部導体を増幅器２２の出力
端子に接続する。この場合、スイッチ４６を第２電極４
２の近傍に設けることにより、電気光学効果による高周
波成分の測定時に増幅器２０までの配線を切り離して、
この配線から入り込むノイズで第２電極４２の電圧が変
動し電気光学効果による高周波成分の測定に影響を与え
ることを防止できる。

【００６５】更に増幅器からスイッチで切り離した第２
電極を終端素子４８を用いず直接接地することにより、
第２電極４２をゼロ電位に保ち、電気光学素子１０に印
加される電界強度を強くして電気光学効果による高周波
成分の測定感度を上げることもできる。

【００６６】また、電気光学効果による高周波成分の測
定時に第１電極１２上の電圧信号の一部が第１，第２電
極間の容量結合によって第２電極４２に誘起され、同軸
ケーブル４４を伝搬するが、スイッチ４６から終端素子
４８により終端すれば、高入力インピーダンスの増幅器
２２あるいは、スイッチで切り離すか、接地した場合は
切り離し部分、接地部分で反射して第２電極４２に戻り
高周波成分の測定に影響を与えることを防止できる。

【００６７】低周波成分の測定時には同軸ケーブル４４
の外部導体を増幅器２２の出力端子に接続して、第２電
極４２に接続される導体をシールドし、かつ導体からの
もれ電流を防ぎ、さらに導体に付く容量の影響をキャン
セルすることができ、この容量と第１，第２電極間抵抗
の積の時定数で表わされる応答遅延をなくし、増幅器２
２の測定応答速度を速くすることができる。

【００６８】以上、第２電極を同軸ケーブルで接続する
ものとして説明したが、もちろんマイクロストリップラ
イン等の伝送線でも同様に使用できる。図１３は本発明
装置の第１２実施例の構成図を示す。同図中、電気光学
素子１０は例えばＧａＡｓ，Ｂｉ₁₂，ＳｉＯ₂₀（ＢＳ
Ｏ：ビスマス・シリコン・オキサイド），ＺｎＴｅ等の
電気光学効果と僅か導電性を持つ結晶で構成されてい
る。勿論、電気光学素子１０としては結晶作成時に混入
する不純物で発生する導電性を利用しても良いし、積極
的に不純物を注入して必要とされる導電性を得たもので
あっても良い。

【００６９】電気光学素子１０には第１電極１２と、第
２電極１４とが互いに分離して取り付けられている。第
１電極１２には針状導体１６が接続されており、この針
状導体１６の先端をＬＳＩ１８の内部配線２０に接触さ
せ、配線２０の電圧を電気光学素子１０に印加する。第
２電極１４は入力インピーダンスの高い、例えば入力ト
ランジスタとしてＦＥＴを用いたＦＥＴ入力の増幅器２
２の入力端子に接続されている。

【００７０】増幅器２２の正電源電圧をツェナーダイオ
ードＤＺ１０とトランジスタＴＲ１０と抵抗Ｒ１０とを
用いて増幅器２２出力に一定電圧を加えた値とし、負電
源電圧をツェナーダイオードＤＺ２０とトランジスタＴ
Ｒ２０と抵抗Ｒ２０とを用いて増幅器２２出力から一定
電圧を引いた値とする。増幅器２２にオペアンプを用い
た場合、こうすることで増幅器２２の差動入力抵抗を実
効的に高めることができ、かつ入力電圧範囲もオペアン
プの電源電圧定格を越えて拡大することができる。

【００７１】また、第１電極１２に複数の既知の電圧を
印加して増幅器２２出力を測定して図１９に示すような
マップを作成しておき、この関係をもとにして低周波成
分の測定時に増幅器２の測定効果を補正するよう増幅器
２２の後段に補正手段を設けても良い。この場合は、第
２電極１４の絶縁が十分でなかったり、電気光学素子１
０の抵抗が高すぎたり、その他何らかの原因で増幅器２
２の出力に誤差が現れる場合にこれを補正することがで
きる。

【００７２】次に、電圧波形合成処理部２６が実行する
処理について説明する。図１４に示すように周期的な波
形の被測定波形の１周期を分割したＮ位相をＰ ₁〜Ｐ_N
とし、１周期のうちの基準位相をＰ_bとした場合の各位
相Ｐ₁〜Ｐ_N及びＰ_b夫々の測定電圧をＥ₁〜Ｅ_N及び
Ｅ_bとする。この測定電圧は偏光解析部で光学的な測定
値から結晶印加電圧への変換はされているものの直流電
圧レベルは不確な値である。

【００７３】図１５は基準電圧決定処理の一実施例のフ
ローチャートを示す。同図中、ステップＳ１０では位相
を指示する変数ｉに１を初期設定する。次にステップＳ
２０で基準位相Ｐ_bの電圧をサンプリングして測定電圧
Ｅ_bを得、ステップＳ３０で位相Ｐ_iの電圧をサンプリ
ングして測定電圧Ｅ_iを得る。上記測定電圧Ｅ_b，Ｅ _i
は、１回のサンプリングだけではＳ／Ｎが低いため、複
数回のサンプリングで得た値の加算平均を用いる。そし
てステップＳ４０で相対値Ｄ_i＝Ｅ_b−Ｅ_iを求める。
この後、ステップＳ５０でｉ≧Ｎか否かを判別して、ｉ
＜Ｎの場合にはステップＳ６０でｉを１だけインクリメ
ントしてステップＳ２０に進みステップＳ２０〜Ｓ６０
を繰り返す。これによってｉ＝１〜Ｎ夫々に対して相対
値Ｄ_iが得られる。上記のステップＳ１０〜Ｓ６０はベ
ースラインサンプリングである。ステップＳ１０〜Ｓ７
０が平均化手段に対応し、ステップＳ８０，Ｓ９０が基
準位相電圧決定手段に対応する。

【００７４】ステップＳ５０でｉ≧Ｎとなった場合はス
テップＳ７０に進み、次式により平均値Ｅ_AVを求める。

【００７５】

【数１】

【００７６】この平均値Ｅ_AVは図１６に示すように基準
位相Ｐ_bの電圧と、位相Ｐ₁〜Ｐ_Nの平均電圧との差と
なる。このため、ステップＳ８０で増幅器２２の出力す
る低周波成分測定値である平均電圧Ｖ_DCを読み込み、ス
テップＳ９０で次式に示すように平均電圧Ｖ_DCに平均値
Ｅ_AVを加算することにより、基準位相Ｐ_bの実電圧Ｖ_b
を得て、処理サイクルを終了する。

【００７７】Ｖ_b＝Ｖ_DC＋Ｅ_AV 上記の処理により基準位相Ｐ_bの実電圧Ｖ_bが求まった
後は、図１７に示すベースラインサンプリングによって
任意の位相Ｐの実電圧Ｖを求めることができる。

【００７８】図１７は電圧波形決定手段に対応するベー
スラインサンプリングのフローチャートを示す。同図
中、ステップＳ１１０では位相切り換え回数を数える変
数ｉに１を初期設定する。次にステップＳ１２０で基準
位相Ｐ_bの電圧をサンプリングして測定電圧Ｅ_bを得、
ステップＳ１３０で位相Ｐ_iの電圧をサンプリングして
測定電圧Ｅ_iを得る。上記測定電圧Ｅ_bi，Ｅ_iは、１回
のサンプリングだけではＳ／Ｍが低いため、複数回のサ
ンプリングで得た値の加算平均を用いる。また、Ｅ_bと
Ｅ_iを測定している間のドリフトが大きくならないよう
にＭ回（最低１回）に分けて繰り返し測定する。この
後、ステップＳ１４０でｉ≧Ｍか否かを判別して、ｉ＜
Ｍの場合にはステップＳ１５０でｉを１だけインクリメ
ントしてステップＳ１２０に進みステップＳ１２０〜Ｓ
１５０を繰り返す。ステップＳ１４０でｉ≧Ｍの場合は
ステップＳ１６０に進み、次式により実電圧Ｖを求め、
処理を終了する。

【００７９】

【数２】

【００８０】これによって、任意の位相Ｐに対して実電
圧Ｖが得られる。電気光学的な測定では、一般にノイズ
を減らすために加算平均をしなければならず、基準点の
電圧と平均電圧の差を求めるにも、精度を良くするため
には多数回のサンプリングが必要である。しかし、１つ
の位相のサンプリングは１周期に１度しか出来ないため
に、周期が長くなると加算平均に必要な時間が長くな
る。電気光学的な測定部のサンプリングが、被測定信号
に同期して、被測定信号の周期より短い一定間隔で行わ
れる場合には、実時間の１周期内に、複数の位相をサン
プリングすることが出来る。このため、図１８に示すよ
うに、基準位相をサンプリング間隔（またはその整数
倍）だけ相互に離れた複数の位相に設定し、複数の基準
位相の平均電圧を基準電圧Ｖ_bとして用いれば、１周期
内で複数のサンプリングが出来るため、精度をより短い
時間で向上させることが出来る。

【００８１】基準電圧が決まれば、それに対する相対電
圧の測定を、位相をずらして行っていけば、波形全体を
測定することが出来るが、基準電圧の測定の安定性が波
形測定全体の精度に効いてくるため、基準位相は電圧測
定が安定に行える位置に選ぶのがよい。位相ジッタがあ
る程度は避けられないので、位相の変化に対する信号電
圧の変化率の小さい部分に基準位相を選べば精度が向上
すると期待される。信号電圧の変化率の小さい部分を探
すのに、上で述べた基準位相の電圧と平均電圧の差の測
定を利用することが出来る。基準電圧に対する各位相Ｐ
_aの電圧測定を行っているので、１周期の波形が測定さ
れていることになる。ただし、電気光学的な測定では、
一般にノイズを減らすために加算平均をしなければなら
ず、この過程では全位相の平均で精度が有ればよく、位
相Ｐ_aの各々の精度は十分でなく詳細な波形は分からな
い可能性があるが、パルス波形の立ち上がり、立ち下が
りの部分を避けることなどには使える。

【００８２】

【発明の効果】上述の如く、請求項１に記載の発明は、
電気光学効果を持つ電気光学素子と、上記電気光学素子
に取り付けられて被測定対象に電気的に接続される第１
電極と、上記電気光学素子に光を照射する第１光源と、
上記電気光学素子を通った光の偏光状態を解析して上記
被測定対象の電圧波形を検出する偏光解析器とを有する
電圧波形測定装置において、上記電気光学素子に上記第
１の電極と分離して取り付けられた第２の電極と、上記
第２電極に入力端子を接続され、上記被測定対象の電圧
波形の低周波成分を出力する増幅器と、上記偏光解析器
の出力から得る被測定対象の電圧波形の高周波成分と、
上記増幅器の出力する被測定対象の電圧波形の低周波成
分とを合成して被測定対象の測定波形を得る電圧波形合
成処理部とを有する。

【００８３】このように増幅器により被測定対象の電圧
波形の低周波成分を検出し、この低周波成分を偏光解析
器で得た高周波成分と合成することにより、被測定対象
の電圧波形を直流成分から高周波成分まで高精度に測定
することができる。また、請求項２に記載の発明は、請
求項１記載の電圧波形測定装置において、前記増幅器は
入力トランジスタとして電界効果トランジスタを用いた
演算増幅器で構成する。

【００８４】これにより、増幅器の入力インピーダンス
を電気光学素子の第１電極と第２電極との間の抵抗値に
比べて充分に高くでき、第２電極の第１電極に対する電
圧降下を小さくすることができる。また、請求項３に記
載の発明は、請求項１記載の電圧波形測定装置におい
て、前記第２電極は透明電極であり、前記電気光学素子
の第１電極と対向する面に取り付けられている。

【００８５】このように、第２電極を透明電極とするこ
とにより、電気光学素子の印加電界方向と測定光の進行
方向が平行な縦型変調を行うことが可能となる。請求項
４に記載の発明は、請求項１記載の電圧波形測定装置に
おいて、前記増幅器による低周波成分の検出時に前記第
２電極を増幅器の入力端子に接続し、前記偏光解析器に
よる高周波成分の検出時に上記第２電極を増幅器から切
り離す。

【００８６】このように、第２電極を増幅器から切り離
すことで配線がアンテナとなって第２電極にノイズが入
り込むのを防ぐことができる。また、請求項５に記載の
発明は、請求項１記載の電圧波形測定装置において、前
記増幅器による低周波成分の検出時に前記第２電極を増
幅器の入力端子に接続し、前記偏光解析器による高周波
成分の検出時に上記第２電極を終端するスイッチを有す
る。

【００８７】これにより、高周波成分の測定時に第２電
極に発生する電圧を吸収して反射による測定波形のみだ
れを防止できる。また、請求項６に記載の発明は、請求
項１記載の電圧波形測定装置において、前記電気光学素
子に導電性を与える波長の光を照射する第２光源を有す
る。

【００８８】これにより、電気光学素子の抵抗値が高す
ぎて増幅器の電圧測定精度が得られない場合に上記電気
光学素子の抵抗値を低下させることができる。また、請
求項７に記載の発明は、請求項６記載の電圧波形測定装
置において、前記第１光源と第２光源のうち一方を反射
し、他方を透過する光フィルタ又は穴あきミラーを有
し、第１光源の光に第２光源の光とを同軸状に配置して
前記電気光学素子に照射する。

【００８９】このように第１光源の光路中に第２光源の
光を入れることにより、電気光学素子に周囲から第２光
源の光を照射できない場合にも、この光照射が可能とな
る。また、被測定回路に光があたって回路動作に影響を
与えるのを防ぐことができる。

【００９０】また、請求項８に記載の発明は、請求項１
記載の電圧波形測定装置において、前記電気光学素子上
の第１電極と第２電極との間を接続する光導電体と、上
記光導電体に光導電性を与える波長の光を照射する第２
光源とを有する。これにより、電気光学素子自体の光導
電性を利用するよりも効率良く第１，第２電極間の抵抗
低減を行うことができる。

【００９１】また、請求項９に記載の発明は、請求項１
記載の電圧波形測定装置において、前記電気光学素子上
の第１電極と第２電極との間を接続する抵抗体を設け
る。これにより、電気光学素子の抵抗値が高すぎる場合
に、第１，第２電極間の抵抗値を抵抗体によって簡単に
所定の値に設定することができる。

【００９２】また、請求項１０に記載の発明は、請求項
９記載の電圧波形測定装置において、前記第２電極に
一端を接続され、他端を接地された高抵抗素子を設け
る。これによって、抵抗体と高抵抗素子夫々の抵抗値を
用いて増幅器の出力電圧から第１電極の平均電圧を正確
に知ることができる。

【００９３】また、請求項１１に記載の発明は、請求項
４又は５記載の電圧波形測定装置において、前記増幅器
による低周波成分の検出時に、前記第２電極と増幅器と
の間を接続する配線に沿って導電体を設け、これを上記
増幅器の出力と同電位にする。

【００９４】これにより、第２の電極に接続される配線
をシールドし、かつ配線からのもれ電流を防ぎ、更に配
線に付く容量の影響をキャンセルして増幅器の電圧測定
の応答速度を速くできる。また、請求項１２に記載の発
明は、請求項１記載の電圧波形測定装置において、前記
増幅器の電源電圧を増幅器の出力電圧に所定電圧を加算
した値とする。

【００９５】これにより、増幅器の入力抵抗を実効的に
高くでき、かつ、入力電圧範囲を増幅器の電源電圧定格
より拡大できる。請求項１３に記載の発明は、請求項１
記載の電圧波形測定装置において、前記第１電極に複数
の既知電圧を印加して前記増幅器出力を測定し、上記既
知電圧と増幅器出力との関係を基にして上記増幅器の出
力を補正する補正手段を有する。

【００９６】このため、第２電極の絶縁が不充分であっ
たり、電気光学素子の抵抗が高すぎたり、その他の原因
で増幅器出力に誤差が現われても、これを補正すること
ができる。請求項１４に記載の発明は、請求項１記載の
電圧波形測定装置において、前記電圧波形合成処理部
は、偏光解析器の出力する被測定対象の周期的な電圧波
形における特定の基準位相の電圧値と、１周期をＮ分割
した位相夫々の電圧値との相対値を順次求めて平均化
し、上記基準位相の平均電圧からの相対電圧を測定する
相対電圧測定手段と、上記相対電圧測定手段で得た基準
位相の相対電圧と、前記増幅器の出力する低周波成分の
電圧とから上記基準位相の電圧値を決定する基準位相電
圧決定手段と、任意の位相の電圧値と基準位相の電圧値
との差の測定値に、上記基準位相の電圧値を加えること
により、任意の位相の電圧値を決定して被測定対象の電
圧波形を得る電圧波形決定手段とを有する。

【００９７】このように、相対電圧測定手段でベースラ
インサンプリングを行うことにより時間的変化の遅いド
リフト成分の影響を除去して基準位相の相対電圧を得る
ことができ、この基準位相の相対電圧と低周波成分電圧
とから上記ドリフト成分を除去した基準位相電圧値を決
定し、更に任意の位相の電圧値を基準位相との電圧差の
ベースラインサンプリングによる測定により決定でき
る。

【００９８】請求項１５に記載の発明は、請求項１４記
載の電圧波形測定装置において、前記基準位相として１
周期内の複数の位相をとり、これらの位相の平均電圧を
用いる。このことにより、選んだ基準位相における波形
傾斜が特に急で、タイミングジッタにより電圧測定誤差
が大きくなる可能性を下げることができる。更に１周期
の間にこれら複数の基準位相の電圧測定を行えば短い時
間で高精度に測定が行える。

【００９９】請求項１６に記載の発明は、請求項１４又
は１５記載の電圧波形測定装置において、前記基準位相
は電圧波形の変化率が所定値以下の部分に選定する。こ
のため、位相ジッタがあっても基準位相の電圧の変化が
小さくて済み、精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】偏光解析器のブロック図である。

【図３】本発明の構成図である。

【図４】本発明の構成図である。

【図５】本発明の構成図である。

【図６】本発明の構成図である。

【図７】本発明の構成図である。

【図８】本発明の構成図である。

【図９】本発明の構成図である。

【図１０】本発明の構成図である。

【図１１】本発明の構成図である。

【図１２】本発明の構成図である。

【図１３】本発明の構成図である。

【図１４】本発明の電圧測定を説明するための図であ
る。

【図１５】基準電圧決定処理のフローチャートである。

【図１６】本発明の電圧測定を説明するための図であ
る。

【図１７】ベースラインサンプリングのフローチャート
である。

【図１８】本発明の電圧測定を説明するための図であ
る。

【図１９】本発明を説明するための図である。

【符号の説明】

１０電気光学素子１２第１電極１４，４２第２電極１６針状導体１８ＬＳＩ２０配線２２増幅器２４レーザパルス光学及び偏光解析器２６電圧波形合成部３０ビームスプリッタ３２，３４フォトディテクタ３６差動増幅器４４同軸ケーブル４６スイッチ４８終端素子５０第２光源５２光フィルタ５６穴あきミラー６０光導電体６２高抵抗体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若菜伸一神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者尾崎一幸神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気光学効果を持つ電気光学素子と、上記電気光学素子に取り付けられて被測定対象に電気的
に接続される第１電極と、上記電気光学素子に光を照射する第１光源と、上記電気光学素子を通った光の偏光状態を解析して上記
被測定対象の電圧波形を検出する偏光解析器とを有する
電圧波形測定装置において、上記電気光学素子に上記第１の電極と分離して取り付け
られた第２の電極と、上記第２電極に入力端子を接続され、上記被測定対象の
電圧波形の低周波成分を出力する増幅器と、上記偏光解析器の出力から得る被測定対象の電圧波形の
高周波成分と、上記増幅器の出力する被測定対象の電圧
波形の低周波成分とを合成して被測定対象の測定波形を
得る電圧波形合成処理部とを有する電圧波形測定装置。
【請求項２】請求項１記載の電圧波形測定装置におい
て、前記増幅器は入力トランジスタとして電界効果トランジ
スタを用いた演算増幅器で構成したことを特徴とする電
圧波形測定装置。
【請求項３】請求項１記載の電圧波形測定装置におい
て、前記第２電極は透明電極であり、前記電気光学素子の第
１電極と対向する面に取り付けられていることを特徴と
する電圧波形測定装置。
【請求項４】請求項１記載の電圧波形測定装置におい
て、前記増幅器による低周波成分の検出時に前記第２電極を
増幅器の入力端子に接続し、前記偏光解析器による高周
波成分の検出時に上記第２電極を増幅器から切り離すこ
とを特徴とする電圧波形測定装置。
【請求項５】請求項１記載の電圧波形測定装置におい
て、前記増幅器による低周波成分の検出時に前記第２電極を
増幅器の入力端子に接続し、前記偏光解析器による高周
波成分の検出時に上記第２電極を終端するスイッチを有
することを特徴とする電圧波形測定装置。
【請求項６】請求項１記載の電圧波形測定装置におい
て、前記電気光学素子に導電性を与える波長の光を照射する
第２光源を有することを特徴とする電圧波形測定装置。
【請求項７】請求項６記載の電圧波形測定装置におい
て、前記第１光源と第２光源のうち一方を反射し、他方を透
過する光フィルタ又は穴あきミラーを有し、第１光源の
光と第２光源の光とを同軸状に配設して前記電気光学素
子に照射することを特徴とする電圧波形測定装置。
【請求項８】請求項１記載の電圧波形測定装置におい
て、前記電気光学素子上の第１電極と第２電極との間を接続
する光導電体と、上記光導電体に光導電性を与える波長の光を照射する第
２光源とを有することを特徴とする電圧波形測定装置。
【請求項９】請求項１記載の電圧波形測定装置におい
て、前記電気光学素子上の第１電極と第２電極との間を接続
する抵抗体を設けたことを特徴とする電圧波形測定装
置。
【請求項１０】請求項９記載の電圧波形測定装置にお
いて、前記第２電極に一端を接続され、他端を接地された高抵
抗素子を設けたことを特徴とする電圧波形測定装置。
【請求項１１】請求項４又は５記載の電圧波形測定装
置において、前記増幅器による低周波成分の検出時に、前記第２電極
と増幅器との間を接続する配線にそって導伝体を設け、
これを上記増幅器の出力と同電位にすることを特徴とす
る電圧波形測定装置。
【請求項１２】請求項１記載の電圧波形測定装置にお
いて、前記増幅器の電源電圧を増幅器の出力電圧に所定電圧を
加算した値とすることを特徴とする電圧波形測定装置。
【請求項１３】請求項１記載の電圧波形測定装置にお
いて、前記第１電極に複数の既知電圧を印加して前記増幅器出
力を測定し、上記既知電圧と増幅器出力との関係を基に
して上記増幅器の出力を補正する補正手段を有すること
を特徴とする電圧波形測定装置。
【請求項１４】請求項１記載の電圧波形測定装置にお
いて、前記電圧波形合成処理部は、偏光解析器の出力する被測
定対象の周期的な電圧波形における特定の基準位相の電
圧値と、１周期をＮ分割した位相夫々の電圧値との相対
値を順次求めて平均化し、上記基準位相の平均電圧から
の相対電圧を測定する相対電圧測定手段と、上記相対電圧測定手段で得た基準位相の相対電圧と、前
記増幅器の出力する低周波成分の電圧とから上記基準位
相の電圧値を決定する基準位相電圧決定手段と、任意の位相の電圧値と基準位相の電圧値との差の測定値
に、上記基準位相の電圧値を加えることにより、任意の
位相の電圧値を決定して被測定対象の電圧波形を得る電
圧波形決定手段とを有することを特徴とする電圧波形測
定装置。
【請求項１５】請求項１４記載の電圧波形測定装置に
おいて、前記基準位相として１周期内の複数の位相をとり、これ
らの位相の平均電圧を用いることを特徴とする電圧波形
測定装置。
【請求項１６】請求項１４又は１５記載の電圧波形測
定装置において、前記基準位相は電圧波形の変化率が所定値以下の部分に
選定することを特徴とする電圧波形測定装置。