DE3886821T2

DE3886821T2 - Spannungsdetektor.

Info

Publication number: DE3886821T2
Application number: DE88108926T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Aoshima; Hironori Takahashi; Yutaka Tsuchiya
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2008-06-04
Also published as: JPS63305259A; EP0293922A3; EP0293922B1; EP0293922A2; JPH0695111B2; US4887026A; DE3886821D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungsdetektor gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5.
Verschiedene Spannungsdetektoren sind vorgeschlagen worden, um die Spannungsentwicklung in einem ausgewählten Bereich eines zu messenden Objektes, wie etwa in einem elektrischen Schaltkreis, zu detektieren. Konventionelle Spannungsdetektoren können grob in zwei Bauarten aufgeteilt werden: Bei einer Bauart, wird die Sonde in Kontakt mit dem ausgewählten Bereich eines zu messenden Objektes gebracht und die Spannungsentwicklung in dem Bereich wird so detektiert; und bei der anderen Bauart berührt die Sonde nicht den ausgewählten Bereich des zu messenden Objektes aber dafür wird ein Elektronenstrahl in den Bereich geschickt, wodurch dessen Spannungsentwicklung detektiert wird.
Spannungen ändern sich schnell in feinen Leiterbahnbereichen von Objekten, wie etwa ICs, die klein sind und komplizierte Strukturen aufweisen, und so gibt es in diesem Bereich einen dringenden Bedarf derartig schnelle Spannungsänderungen mit hoher Genauigkeit zu messen, ohne die feinen Leiterbahnbereiche zu beeinflussen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Spannungsdetektoren, konnten jedoch diese Anforderung nicht vollständig erfüllen. Bei Vorrichtungen der Bauart, die die Spannung dadurch detektieren, daß sie die Sonde in Kontakt mit einem ausgewählten Bereich eines zu messenden Objektes bringen, ist es schwierig, direkten Kontakt zwischen der Sonde und einem feinen Bahnbereich des relevanten Objektes, wie beispielsweise eines ICs, herzustellen. Selbst wenn dies erfolgreich geschieht, ist es schwierig, die Operation des ICs ausschließlich auf der Basis der Spannungsinformation, die von der Sonde aufgenommen wird, korrekt zu analysieren. Ein weiteres Problem, das sich ergibt, ist, daß der Kontakt durch die Sonde Operationsänderungen des ICs verursacht. Spannungsdetektoren der Bauart, die einen Elektronenstrahl verwenden, haben den Vorteil, daß sie Spannung detektieren können, ohne die Sonde in Kontakt mit dem zu messenden Objekt zu bringen. Jedoch muß der Bereich, der mit einem solchen Spannungsdetektor zu messen ist, im Vakuum plaziert werden und seine Oberfläche muß diesem ausgesetzt sein. Zudem kann die zu messende Oberfläche leicht durch die Elektronenstrahlen beschädigt werden.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Detektoren haben ein gemeinsames Problem, nämlich, daß sie nicht schnell genug arbeiten, um schnellen Spannungsänderungen zu folgen, und daher nicht eine genaue Detektion von schnellen Spannungsänderungen, wie etwa in ICs, ermöglichen.
In Anbetracht der Lösung dieser Probleme, wurde es von zwei der vorliegenden Erfinder (japanische Patentanmeldung Nr. 137317/1987, eingereicht am 30. Mai 1987, = EP-A-293788) vorgeschlagen, die Spannung unter Zuhilfenahme von der Polarisation eines Lichtstrahls zu detektieren, die sich zusammen mit der Spannungsentwicklung in einem gewählten Bereich eines zu messenden Objektes ändert.
Ein Spannungsdetektor, der nach diesem Prinzip funktioniert, ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Der Detektor, der im allgemeinen mit 50 bezeichnet wird, ist aus den folgenden Komponenten aufgebaut: eine optische Sonde 52; eine CW (kontinuierliche Welle) Lichtquelle 53, typischerweise in Form einer Laserdiode; eine optische Faser 51, um einen Lichtstrahl von der CW Lichtquelle 53 in eine optische Sonde 52 über eine Sammellinse 60 zu leiten, eine optische Faser 92, um Referenzlicht von der optischen Sonde 52 in einen photoelektrischen Konverter 55 über einen Kollimator 90 zu leiten; eine optische Faser 93, um das Ausgangslicht von der optischen Sonde 52 in einen photoelektrischen Konverter 58 über einen Kollimator 91 zu leiten; und einen Komparatorkreis 61 zum Vergleichen der elektrischen Signale von den photoelektrischen Wandlern 55 und 58.
Die optische Sonde 52 ist mit einem elektrooptischen Material 62, so wie etwa einem optisch einaxialen Kristall von Lithiumtantalat (LiTaO&sub3;), gefüllt. Die Spitze 63 des elektrooptischen Materials 62 ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Die optische Sonde 52 ist mit einer leitenden Elektrode 64 umgeben, und hat an ihrer Spitze eine Beschichtung als reflektierenden Spiegel 65, in Form eines dünnen Metallfilms oder eines dielektrischen Multilayerfilms.
Die optische Sonde 52 schließt weiter die folgenden Komponenten ein: einen Kollimator 94; Sammellinsen 95 und 96; einen Polarisator 54, um selektiv einen Lichtstrahl, der eine bestimmte polarisierte Komponente aufweist von dem Lichtstrahl der durch den Kollimator 94 hindurchgeht, zu extrahieren; und einen Strahlenteiler 56, der den aus dem Polarisator 54 entnommenen Lichtstrahl in ein Referenzlicht und Eingangslicht, das in das elektrooptische Material 62 geleitet werden soll, aufteilt, und der dem Ausgangslicht, das von dem elektrooptischen Material 62 austritt, erlaubt, in einen Analysator 57 geleitet zu werden. Das Referenzlicht wird durch die Sammellinse 95 geleitet und dann in die optische Faser 92 geführt, wobei das Ausgangslicht, das von dem elektrooptischen Material 62 austritt, durch die Sammellinse 96 geführt, und dann in die optische Faser 93 geleitet wird.
Die Spannungsdetektion mit dem System, das in Fig. 5 gezeigt wird, beginnt mit dem Anlegen der leitfähigen Elektrode 64, an der Peripherie der optischen Sonde 52 an ein bestimmtes Potential, beispielsweise an Masse. Dann, wird die Spitze 63 der Sonde 52 nahe an das zu messende Objekt gebracht, so wie beispielsweise an einen IC (nicht dargestellt), wonach eine Änderung des Brechungsindexes der Spitze 63 des elektrooptischen Materials in der Sonde 52 auftritt. Genauer betrachtet, wird sich der Unterschied zwischen den Brechnungsindizies für einen ordentlichen Strahl und einen außerordentlichen Strahl in einer Ebene senkrecht zu der Lichtlaufrichtung in dem optisch einaxialen Kristall ändern.
Der Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 53 ausgeht, läuft durch die Sammellinse 60 und wird durch die optische Faser 51 geleitet, um in den Kollimator 94 in der optischen Sonde 52 gerichtet zu werden. Der Strahl wird durch den Polarisator 54 polarisiert und eine bestimmte polarisierte Komponente, die die Intensität I aufweist, wird in das elektrooptische Material 62 in der optischen Sonde 52 über den Strahlenteiler 56 geschickt. Sowohl das Referenzlicht als auch das Eingangslicht, die jeweils durch das Passieren durch den Strahlenteiler 56 produziert werden, haben die Intensität I/2. Wie bereits erwähnt, ändert sich der Brechungsindex der Spitze 63 des elektrooptischen Materials 62 mit der Spannung an dem zu messenden Objekt, so daß das Eingangslicht, das in das elektrooptische Material 62 geleitet wird, eine Änderung seines Polarisationszustandes an der Spitze 63, entsprechend der Änderung des Brechungsindex desselben, erfahren wird. Das Eingangslicht wird dann von dem reflektierenden Spiegel 65 reflektiert und legt den Weg durch das elektrooptische Material 62 zurück, von welchem es austritt und zurück zu dem Strahlenteiler 56 läuft. Wenn die Länge der Spitze 63 des elektrooptischen Materials 62 mit l bezeichnet wird, ändert sich der Polarisationszustand des Eingangslichtes, das in das Material geleitet wurde proportional zu der Differenz zwischen den Brechungsindizes für einen ordentlichen Strahl und einen außerordentlichen Strahl und ebenso proportional zu der Länge 2l. Das Ausgangslicht, das in den Strahlenteiler 56 zurückgeschickt wird, wird dann in den Analysator 57 gerichtet. Die Intensität des Ausgangslichts, das in den Analysator 57 eintritt, hat auf l/4 abgenommen, aufgrund der Teilungen durch den Strahlenteiler 56. Wenn der Analysator 57 so beschaffen ist, daß er nur einen Lichtstrahl durchläßt, der eine polarisierte Komponente aufweist, die senkrecht zu der ist, die von dem Polarisator 54 entnommen wurde, wird die Intensität des Ausgangslichtes, das in den Analysator 57 geleitet wird, nachdem es eine Änderung in seinem Polarisationszustand erfahren hat, in dem Analysator 47 von I/4 zu (I/4)sin²[(π/2)V/V&sub0;] gewandelt, bevor es weiter in den photoelektrischen Konverter 58 geleitet wird. In der Formel, die die Intensität des Ausgangslichtes, das aus dem Analysator 57 austritt, ausdrückt, ist V die Spannungsentwicklung in dem zu messenden Objekt, und V&sub0; ist die Halbwellenspannung.
In dem Komparatorkreis 61, wird die Intensität des Referenzlichtes, die von dem photoelektrischen Wandler 55 erzeugt wird, oder I/2, mit der Intensität des Ausgangslichtes oder (I/4)sin²[(π/2)V/V&sub0;] verglichen, die von dem anderen photoelektrischen Wandler 58 erzeugt wird.
Die Intensität des Ausgangslichtes, oder (I/4)sin²[(π/2)V/V&sub0;], variiert mit der Änderung des Brechungsindex der Spitze 63 des elektrooptischen Materials 62, die infolge der Spannungsänderung auftritt. Aus diesem Grund kann diese Intensität als Basis zur Detektion der Spannungsentwicklung in einem bestimmten Bereich eines zu messenden Objekts z.B. einem IC, verwendet werden.
Wie zuvor beschrieben, wird bei Betrieb des Spannungsdetektors 50, der in Fig. 5 dargestellt ist, die Spitze 63 der optischen Sonde 52 nahe an das zu messende Objekt gebracht, und die resultierende Änderung des Brechungsindexes der Spitze 63 des elektrooptischen Materials 62 wird als Basis zur Detektion der Spannungsänderung in einem gewählten Bereich eines relevanten Objektes, verwendet. Deshalb kann die Spannungsentwicklung in feinen Bahnbereichen von kleinen und komplizierten Objekten effektiv durch den Detektor 50 detektiert werden, ohne die optische Sonde 52 in Kontakt mit solchen Feinbahnbereichen zu bringen, da es beispielsweise schwierig ist, einen IC mit einer Sonde zu kontaktieren, oder dieser erst gar nicht mit der Sonde kontaktiert werden kann, ohne die Spannung, die gemessen werden soll, zu beeinflussen. Bei Bedarf, kann eine gepulste Lichtquelle, wie beispielsweise eine Laserdiode, die Lichtimpulse einer sehr schmalen Pulsbreite erzeugt, als Lichtquelle verwendet werden, um sicherzustellen, daß auch schnelle Spannungsänderungen auf dem zu messenden Objekt in extrem kurzen Zeitintervallen erfaßt werden können. Schnelle Änderungen der Spannung auf dem relevanten Objekt können mit sehr hoher Zeitauflösung durch die Verwendung einer CW Lichtquelle und eines schnellansprechenden Detektors, wie beispielsweise einer Zeilenkamera (Streak-Kamera) gemessen werden. Jede der Methoden kann schnelle Spannungsänderung präzise detektieren.
Bei dem Spannungsdetektor 50, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, wird der Lichtstrahl BM, der von der Lichtquelle 53 ausgesandt wird, durch eine Sammellinse konvergiert (in Fig. 5 nicht dargestellt, aber in Fig. 6 mit dem Bezugszeichen 70 gezeigt) und wird in das elektrooptische Material 62 geleitet. Jedoch nimmt mit der zusätzlichen Verwendung der Sammellinse 70, die Anzahl der Komponenten des optischen Systems zu, und die Abstimmung derselben wird zu kompliziert, um hohe Zuverlässigkeit zu garantieren.
Dokument US-A-4 618 819 veröffentlicht ein Gerät zum Messen eines elektrischen Signals, z.B. in einen Microschaltkreis, wobei ein Strahl optischer Impulse synchron mit den zu messenden Signalen erzeugt, polarisiert und mit Hilfe einer Linse konvergiert wird. Der Lichtstrahl geht durch einen elektrooptischen Kristall, der neben der Probe angeordnet ist, und wird von einer hochreflektierenden Beschichtung am Boden des Kristalls reflektiert. Die Änderung der Polarisation des Lichtstrahles, gemäß dem Pockel's Effekt, wird mit zwei Photodetektoren gemessen, die die Intensitäten der an einem Analysator transmittierten und der zurückgewiesenen Strahlen gemessen wird. Die Änderung der Polarisation korreliert mit dem zu messenden elektrischen Signal.
Dokument DE-A-2 010 932 beschreibt ein Gerät zur Messung eines elektrischen Stroms in einer Hochspannungsleitung, wobei ein monochromatischer Lichtstrahl erzeugt, polarisiert und an einem Spiegel reflektiert wird und folgende Komponenten passiert: ein erstes Faradayglas, ein Objektiv, ein zweites Faradayglas, das eine fokusierende Form aufweist, und eine hochreflektierende Metallschicht auf seiner Rückseite aufweist, um den Lichtstrahl zu reflektieren. Der reflektierte Lichtstrahl geht wieder durch das Objektiv und das erste Faradayglas, den Spiegel, einen Analysator und einen Photodetektor. Eines der Faradaygläser ist in einem magnetischen Feld angeordnet, das durch den Strom der Hochspannungsleitung erzeugt wird. Das zweite Faradayglas ist in einem zweiten Magnetfeld angeordnet, um die Änderung der Polarisation des Lichtstrahls, bedingt durch das erste Magnetfeld, zu kompensieren. Die Leistung des zweiten kompensierenden magnetischen Feldes ist proportional zu dem zu messenden Strom.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Spannungsdetektor bereitzustellen, der es ermöglicht, die Spannungsentwicklung in einem gewählten Bereich eines relevanten Objektes mit einem einfacheren optischen System zuverlässig zu detektieren.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich.
Fig. 1(a) ist eine Abbildung, die schematisch den Aufbau eines Spannungsdetektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 1(b) ist eine Abbildung, die ein Brechungsindexprofil eines elektrooptischen Materials, das in einem Spannungsdetektor, wie er in Fig. 1a gezeigt ist, verwendet ist;
Fig. 2 ist eine Abbildung, die den Aufbau eines Spannungsdetektors, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 3(a), 3(b) und 3(c) sind Abbildungen, die die Brechungsindexprofile des elektrooptischen Materials zeigen, das in dem Spannungsdetektor, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, verwendet wird, mit den jeweiligen Profilen bezüglich der x-, y- und z-Achsen.
Fig. 4 ist eine Abbildung, die den Aufbau eines Spannungsdetektors zeigt, der in der japanischen Patentanmeldung Nr. 137317/1987 vorgeschlagen wurde; und
Fig. 5 ist eine Abbildung, die schematisch einen Teil eines Spannungsdetektors zeigt, der eine Sammellinse verwendet.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, werden nachfolgend unter Bezugnahme der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1(a) ist eine Abbildung, die schematisch den Aufbau eines Spannungsdetektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei dem Spannungsdetektor, wie er in Fig. 1(a) gezeigt ist, werden Ionen, z.B. Alkalimetallionen, in ein elektrooptisches Material 5 in einer optischen Sonde 4 eindiffundiert, um das Material 5 zu einer Linse mit graduellem Brechnungsindexprofil zu machen. Das Brechungsindexprofil des elektrooptischen Materials 5, als Funktion eines Ortes in transversaler Richtung, ist wie in Fig. 1(b) gezeigt abgestuft. Bezugszeichen 15 und 16 bezeichnen jeweils eine optische Faser und eine Sammellinse.
Bei dem Spannungsdetektor, der den oben beschriebenen Aufbau aufweist, bewegt sich ein Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle ausgesandt wurde, durch eine optische Faser 15 und wird in das elektrooptische Material 5 in der optischen Sonde 4 geleitet. Der geleitete Lichtstrahl BM wird durch das elektrooptische Material 5, das als Linse mit graduellem Brechungsindexprofil dient, gebrochen und schreitet fort bis es den Reflektionsspiegel 65 erreicht. Wenn keine Spannung an dem elektrooptischen Material 5 anliegt, fällt der eingeleitete Lichtstrahl BM vertikal auf den Reflektionsspiegel 65, und geht, nach der Reflektion von diesem Spiegel, denselben Weg zurück, z.B. entlang dem Strahlengang I&sub0;. Der Lichtstrahl BM tritt dann auf den elektrooptischen Material 5 aus. Aus diesem Grund hat das detektierte Ausgangslicht im wesentlichen die gleiche Intensität wie das Eingangslicht. Wenn eine Spannungsentwicklung in einem gewählten Bereich eines Objektes an das elektrooptische Material 5 in Fig. 1(a) angLegt wird, ändert sich das Brechungsindexprofil des elektrooptischen Materials 5. Wenn das elektrooptische Material 5 ein graduelles Brechungsindexprofil aufweist, wird eine Änderung des Strahlengangs infolge der Spannungsanwendung erhalten, ebenso wie eine Änderung der Polarisation. Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet diese Änderung des Strahlengangs. Das bedeutet, daß sich das Brechungsindexprofil des elektrooptischen Materials 5 ändert, wenn die Spannungsentwicklung, die in den Objekt detektiert werden soll, angelegt wird, so daß der eingeleitete Lichtstrahl durch das Material 5, z.B. entlang dem optischen Strahlengang I, der durch die gestrichelte Linie in Fig. 1(a) angedeutet ist, verläuft, und dann den Reflektionsspiegel 65 erreicht. In diesem Fall trifft der Lichtstrahl BM nicht senkrecht auf die Oberfläche des Reflektionsspiegels 65 auf, und so pflanzt sich der Lichtstrahl entlang eines anderen Strahlengangs I' fort und tritt aus dem elektrooptischen Material 65 aus. Folglich hat das detektierte Ausgangslicht (Signallicht) eine geringere Intensität als das Eingangslicht und die Spannungsentwicklung in einem gewählten Bereich eines relevanten Objektes kann durch Prüfung der Intensität des Ausgangslichtes detektiert werden.
In dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Spannungsentwicklung in einem gewählten Bereich eines zu messenden Objektes nicht detektiert, indem die Änderung des Polarisationszustandes des Lichtstrahls BM verwendet wird, sondern durch direkte Messung der Intensitätsänderung oder Mengenänderung des Lichtstrahls BM. Aus diesem Grund können zu dem, daß die Sammellinse 70, wie in Fig. 5 gezeigt, weggelassen wird, auch der Polarisator 54 und der Analysator 57, wie in Fig. 4 gezeigt, weggelassen werden, und somit kann ein noch einfacheres optisches System als das, das im ersten Ausführungsbeispiel angewandt wird, realisiert werden.
Fig. 2 ist eine Abbildung, die den Aufbau eines Spannungsdetektors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Spannungsdetektor passiert ein Lichtstrahl BM einen Strahlenteiler 6 (oder Halbspiegel), bevor er in ein elektrooptisches Material 7 geleitet wird, daß als Linse mit graduellem Brechungsindexprofil dient. Das elektrooptische Material 7 hat ein Brechungsindexprofil in eine Richtung (X-Achse), wie von den Graphen 3(a) bis 3(c) deutlich ist. Aus diesem Grund wird der Lichtstrahl BM, der in das elektrooptische Material 7 geführt wird, auf den Reflektionsspiegel 65 entlang einer geraden Linie, die durch A-A dargestellt ist, konvergiert. Der linear konvergierte Lichtstrahl BM wird von dem Spiegel 65 reflektiert und tritt aus dem elektrooptischen Material 7 aus, und passiert dann einen Strahlenteiler 6, einen Analysator 8 und eine zylindrische Linse 9 um dann auf der Photokathode 11 einer Zeilenkamera (Streak-Kamera) 10 entlang einer geraden Linie, die durch B-B dargestellt ist, konvergiert zu werden. In anderen Worten wird der Lichtstrahl, der in dem elektrooptischen Material 7 entlang der Linie, die durch A-A dargestellt ist, auf die Photokathode 11 der Zeilenkamera 10 entlang der Linie, die durch B-B dargestellt ist, projeziert. Da die Linie B-B in der Photokathode 11, entlang welcher der Lichtstrahl projeziert wird, senkrecht zu der Ablenkrichtung der Streak-Kamera 10 verläuft, kann die Spannungsänderung in dem eindimensionalen Bereich des relevanten Objektes, das neben dem Reflektionsspiegel 65 liegt, in einer extrem kurzen Periode mit der Zeilenkamera 10 gemessen werden.
Wenn eine Streak-Kamera in den vorherigen Ausführungsbeispielen als Detektor verwendet wird, kann es der Fall sein, daß das Referenzlicht nicht verwendet wird.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, wird der Lichtstrahl BM auf den Reflektionsspiegel 65 konvergiert, aber ein Teil des Lichtstrahls BM kann auch auf die Oberfläche der optischen Sonde 1 oder 4 fallen und durch Reflektion gestreut werden. Solch ein Streulicht verschlechtert die Präzision der Spannungsdetektion und sollte vorzugsweise eliminiert werden. Aus diesem Grund kann eine Beschichtung mit einem geeigneten Antireflektionsmaterial, wie ein schwarzer Anstrich auf die innere Oberfläche des Lichtteilungs- und Entnahmeteils der optischen Sonde 1 oder 4 und auf eine äußere Oberfläche des elektrooptischen Materials aufgebracht werden, um den einfallenden Lichtstrahl BM zu absorbieren und so Lichtstreuung zu verhindern.
In allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Spitze des elektrooptischen Materials nahe an das zu messende Objekt gebracht, aber nicht so nahe, daß ein Kontakt zu dem Objekt hergestellt wird. Wenn es gewünscht wird, kann die Spitze des elektrooptischen Materials in Berührung mit dem Meßobjekt, während der Spannungsmessung gebracht werden.

Claims

1. Spannungsdetektor (50), zum Detektieren einer Spannungsentwicklung in einem ausgewählten Bereich eines zu messenden Objektes, der folgendes umfaßt:

eine Lichtquelle (53), zum Emittieren eines Lichtstrahles, ein Teil zum Fühlen der Spannung, das eine Reflektionseinrichtung (65) zur Reflektion eines Eingangslichtstrahles mit einer ersten bestimmten polarisierten Komponente und ein elektrooptisches Material (7), zum Fühlen der Spannung in dem Objekt in Form einer Änderung des Brechungsindexes, einschließt, eine Strahlenteiler- und Strahlenentnahmeeinrichtung (56), und eine Detektionseinrichtung (55, 58, 61), zur Bestimmung der Spannungsentwicklung in dem ausgewählten Bereich des Objektes auf der Basis der Intensität des Ausgangslichtstrahles mit einer zweiten bestimmten polarisierten Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrooptische Material (7) ein graduelles Brechungsindexprofil aufweist, wobei das Brechungsindexprofil im wesentlichen symmetrisch zu einer Ebene ist, die eine Mittelachse des elektrooptischen Materials (7) einschließt, und der Brechungsindex stetig von der symmetrischen Ebene abfällt, und der Eingangslichtstrahl linear auf eine Reflektionsoberfläche (65) der Reflektionseinrichtung konvergiert wird.

2. Spannungsdetektor (50) nach Anspruch 1, wobei die Teiler- und Entnahmeeinrichtung (56) weiter den Lichtstrahl mit der ersten bestimmten polarisierten Komponente in einen Referenzlichtstrahl und einen Eingangslichtstrahl, der in das elektrooptische Material (7) geführt wird, aufspaltet; und

die Detektionseinrichtung (55, 58, 61) die Spannung auf der Basis der Intensität des Referenzlichtstrahles und der Intensität des Ausgangslichtstrahles mit einer zweiten bestimmten polarisierten Komponente bestimmt.

3. Spannungsdetektor nach Anspruch 1, wobei die Detektionseinrichtung (55, 58, 61) eine Zeilenkamera (Streak-Kamera) (10) umfaßt, um den Ausgangslichtstrahl mit der zweiten bestimmten polarisierten Komponente zu detektieren, und eine Linseneinrichtung (9), um den Ausgangslichtstrahl mit der zweiten bestimmten polarisierten Komponente linear auf eine Photokathode (11) der Zeilenkamera (10) zu konvergieren.

4. Spannungsdetektor nach Anspruch 1, wobei das graduelle Brechungsindexprofil durch Ionendiffusion gebildet ist.

5. Spannungsdetektor (50) zur Detektion einer Spannungsentwicklung in einem ausgewählten Bereich eines zu messenden Objektes, der folgendes umfaßt: eine Lichtquelle (53) zum Emittieren eines Lichtstrahls, ein Teil zum Fühlen der Spannung, das eine Reflektionseinrichtung (65) zur Reflektion eines Eingangslichtstrahles und ein elektrooptisches Material (5), zum Fühlen der Spannung in dem Objekt in Form einer Brechungsindexänderung, einschließt, eine Strahlenteilereinrichtung (56), und eine Detektionseinrichtung (55, 58, 61), um die Spannungsentwicklung in dem gewählten Bereich des Objektes auf der Basis der Intensität des Ausgangslichtstrahles zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrooptische Material (5) verschiedene Eingangs- und Ausgangslichtstrahlengänge bereitstellt, wobei ein Brechungsindexprofil des elektrooptischen Materials (5) im wesentlichen achsensymmetrisch zu einer Mittelachse des elektrooptischen Materials ist und der Brechungsindex stetig von der symmetrischen Achse aus abnimmt.

6. Spannungsdetektor nach Anspruch 5, wobei die Teilereinrichtung (56) den Lichtstrahl, der von der Lichtquelle (53) eingeführt wird, weiter in einen Referenzlichtstrahl und den Eingangslichtstrahl, der in das elektrooptische Material geleitet wird, teilt; und

die Detektionseinrichtung (55, 58, 61) die Spannung auf der Basis der Intensität des Referenzlichtstrahles und der Intensität des Signallichtstrahles bestimmt.

7. Spannungsdetektor nach Anspruch 5, wobei das Brechungsindexprofil durch Ionendiffusion gebildet ist.