JP2021099340A - 被試験デバイス（ｄｕｔ）から測定機器に試験信号を提供する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ又は同様のパワーエレクトロニクスからのハイパワー電気信号のＡＣ電気信号とＤＣ電気信号の両方を測定するプローブヘッドを提供する。【解決手段】被試験デバイス（ＤＵＴ）から測定機器に試験信号を提供する装置が開示される。装置は、ＤＵＴから電気信号を受信するように構成されるプローブヘッド１１０を備える。プローブヘッド１１０は電気光学変調器を備える。装置は、光源を備える制御ボックス１２０も備える。光源は、電気光学変調器に入力光信号を提供するように構成され、電気光学変調器は、ＤＵＴからの電気信号に基づいて出力光信号を提供するように構成される。制御ボックス１２０は、光バイアス制御回路も備える。バイアス制御信号のみが電気光学変調器に提供される。【選択図】図１

Description

ハイパワーエレクトロニクスは、今日の社会においてどこにでもあり、自動車車両及び列車等の種々の試みにおいて適用可能性が増加している。例えば、これらのパワーエレクトロニクスは、直流（ＤＣ）信号を交流（ＡＣ）信号に変換する又はＡＣ信号をＤＣ信号に変換するインバータをしばしば含む。

しばしば、インバータ又は同様のパワーエレクトロニクスからのＡＣ電気信号とＤＣ電気信号との両方を測定することが所望される。しかしながら、ハイパワー電気信号の直接測定は、グラウンドに電気的に接続される、既知のオシロスコープ又は同様の測定機器にとって実用的でない。

したがって、必要とされるものは、上記で論じた既知の測定機器の少なくとも欠点を克服する装置である。

代表的な実施形態は、以下の詳細な説明を添付図面とともに読むことによって最もよく理解される。種々の特徴は必ずしも一律の縮尺で描かれていないことを強調しておく。実際には、寸法は、議論を明瞭にするために任意に増減させることができる。適用可能な箇所及び実際に役立つ箇所であればどの箇所でも、同様の参照符号は同様の要素を参照する。

代表的な実施形態によるＤＵＴからのハイパワー電気信号の電圧レベルを測定するシステムの簡略化された概略ブロック図である。 代表的な実施形態によるプローブヘッド及び制御ボックスの簡略化された概略ブロック図である。 代表的な実施形態によるマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ：Mach-Zehnder modulator）の上面図である。 代表的な実施形態によるＭＺＭの透過対印加電圧の伝達関数である。 代表的な実施形態によるマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）に接続されたバイアス制御回路の簡略化された概略ブロック図である。 代表的な実施形態による、ＭＺＭを直交ポイントに維持するために、バイアス制御回路からのＭＺＭに対するバイアス入力を設定するためのプロセスのフローチャートである。 別の代表的な実施形態によるプローブヘッド及び制御ボックスの簡略化された概略ブロック図である。

以下の詳細な説明では、限定ではなく説明を目的として、具体的な詳細を開示する例示の実施形態が、本教示による一実施形態の十分な理解を与えるために述べられる。しかしながら、本明細書に開示される具体的な詳細から離れた本教示による他の実施形態も、添付の特許請求の範囲の範囲内に留まることが、本開示を利用できる当業者には明らかであろう。その上、既知の装置及び方法の説明は、例示の実施形態の説明を不明瞭にしないために省略される場合がある。そのような方法及び装置は、明らかに本教示の範囲内にある。

本明細書において用いられる術語は、特定の実施形態の説明のみを目的としたものであり、限定することを意図したものではない。定義された用語は、当該定義された用語の技術的意味及び科学的意味に加えて、本教示の技術分野において一般に理解され受け入れられているようなものである。

特に断りのない限り、第１の要素（例えば、光導波路又は送電線）が第２の要素（例えば、それぞれ光学電気（Ｏ／Ｅ）変調器又はＥ／Ｏ変調器）に接続されると言うとき、これは、これらの２つの要素を互いに接続するのに１つ以上の中間要素又は介在デバイスを用いることができる場合を含む。一方、第１の要素が第２の要素に直接接続されると言うとき、これは、これらの２つの要素が、中間デバイスも介在デバイスも伴うことなく互いに接続される場合のみを含む。同様に、信号が要素に結合されると言うとき、これは、信号を要素に結合するのに１つ以上の中間要素を用いることができる場合を含む。一方、信号が要素に直接結合されると言うとき、これは、中間デバイスも介在デバイスも伴うことなく、信号が要素に直接結合される場合のみを含む。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるような、「一（「a」、「an」）」及び、「その（the）」又は「前記（the）」は、文脈がそうでないことを明らかに示していない限り、単数及び複数の双方の指示対象を含む。したがって、例えば、「一デバイス／デバイス（a device）」は、１つのデバイス及び複数のデバイスを含む。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるような用語「実質的な」又は「実質的に」は、それらの通常の意味に加えて、許容可能な限度又は程度の範囲内であることを意味する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるような用語「約／ほぼ（approximately）」は、その通常の意味に加えて、当業者に許容可能な限度又は量の範囲内であることを意味する。例えば、「ほぼ同じ」は、当業者が、比較されている項目を同じであるとみなすことを意味する。

被試験デバイス（ＤＵＴ：Device under Test）から測定機器に試験信号を提供する装置の種々の実施形態が本明細書で述べられる。

代表的な実施形態によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）から測定機器に試験信号を提供する装置は、ＤＵＴから電気信号を受信するように構成されるプローブヘッドを備える。プローブヘッドは電気光学変調器を備える。その装置は、電気光学変調器に入力光信号を提供するように構成される光源を備える制御ボックスも備える。電気光学変調器は、ＤＵＴからの電気信号に基づいて出力光信号を提供するように構成される。その装置は光バイアス制御回路も備える。バイアス制御信号は電気光学変調器に提供される。

別の代表的な実施形態によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）から測定機器に試験信号を提供する装置は、ＤＵＴから電気信号を受信するように構成されるプローブヘッドを備え、プローブヘッドは電気光学変調器を備える。その装置は、電気光学変調器に入力光信号を提供するように構成されている光源であって、電気光学変調器はＤＵＴからの電気信号に基づいて出力光信号を提供するように構成されるものである、光源と、光バイアス制御回路とを備える制御ボックスも備える。バイアス制御信号のみが電気光学変調器に提供される。

特に、また、図２の検討から認識されるように、本教示によれば、プローブヘッドは、光信号のみを制御ボックスに送信し、光信号を制御ボックスから受信する。したがって、種々の代表的な実施形態のプローブヘッドは、制御ボックス及び測定機器からガルバニック絶縁（galvanically isolated）される。

図１は、代表的な実施形態によるＤＵＴからのハイパワー電気信号の電圧レベルを測定するシステム１００の簡略化された概略ブロック図である。

システム１００は、センサ先端１１２及びプローブ１１４を備えるプローブヘッド１１０を備える。システム１００は制御ボックス１２０も備え、制御ボックス１２０は、一端でプローブヘッド１１０に、また、別の端でプローブインタフェースコネクタ１３０に接続される。プローブインタフェースコネクタ１３０は、被試験デバイス（ＤＵＴ）（図１に示さず）から転送される信号を測定するオシロスコープ１４０に接続される。

代表的な実施形態によれば、プローブインタフェースコネクタ１３０及びオシロスコープ１４０は、既知のデバイスであり、本明細書であまり詳細に述べられない。プローブインタフェースコネクタ１３０は、制御ボックス１２０から受信される信号を送信し、その動作中にパワーを制御ボックス１２０に提供する。

本教示によれば、ＤＵＴから受信される信号は、ＡＣ成分及びＤＣ成分を含むことができる電気信号である。本明細書でより完全に述べるように、プローブヘッド１１０は、ＤＵＴからの電気信号を、プローブ１１４を介して受信するようになっている。ＤＵＴからの電気信号は、電気光学（Ｅ／Ｏ）変換器１１６で受信される。Ｅ／Ｏ変換器１１６は、ＤＵＴからの電気信号を光信号に変換し、光信号は、光ファイバ１１８を介して制御ボックス１２０に送信される。プローブヘッド１１０によって制御ボックス１２０に送信された光信号は、オシロスコープによる測定のために、Ｏ／Ｅ変換器１２２において電気信号に変換される。

Ｅ／Ｏ変換器１１６及びＯ／Ｅ変換器１２２が、便宜のため象徴的に図１に示すように配設される。しかしながら、本明細書でより完全に述べるように、これらの変換器は、制御ボックス１２０内だけに、プローブヘッド１１０内だけに、又は両方の中に配設することができる。さらに、図１のＥ／Ｏ変換器１１６及びＯ／Ｅ変換器１２２は、本教示に従って起こる電気／光変換及び光／電気変換を象徴する。そのため、また、本説明が継続するにつれて明らかになるように、プローブヘッド１１０は、オシロスコープ１４０を、プローブ１１４で受信される電気信号及びセンサ先端１１２からガルバニック絶縁する。プローブ１１４で受信される電気信号は、ＡＣ成分及びＤＣ成分をともに有する比較的高い電圧の電気信号とすることができる。センサ先端１１２は、抵抗分圧器等の電圧低減ネットワークを組み込むことができるが、ＤＣを保存する必要性は、高電圧ＤＵＴとプローブヘッド１１０との間にガルバニック接続が依然として存在することを意味する。上記で述べたように、高電圧信号は、グラウンドに電気接続されるオシロスコープ１４０等のオシロスコープによって安全に測定することができない。本教示によって、比較的高い電圧のＡＣ及びＤＣ信号は、制御ボックス１２０に送信する前に光信号に変換される。本明細書でより完全に述べるように、制御ボックス１２０は、ＤＵＴからの高電圧ＡＣ及びＤＣ成分を表す許容可能に低い電圧ＡＣ及びＤＣ成分を有する電気信号をオシロスコープ１４０に提供する。最後に、また、以下でより完全に述べるように、種々の代表的な実施形態によれば、用語ＤＣは、時間変動成分のない電圧信号、又は、光バイアス制御回路（図１に示さず）の周波数応答より小さい周波数若しくはクロスオーバフィルタ（図５に示す）の周波数を有する時間変動成分を有する電圧信号をともに含む。

図２は、代表的な実施形態によるプローブヘッド２１０及び制御ボックス２２０の簡略化された概略ブロック図である。プローブヘッド２１０及び制御ボックス２２０は、ＤＵＴ（図２に示さず）からの高電圧ＡＣ信号と高電圧ＤＣ信号との両方の測定を可能にするためにシステム１００内で機能するように適合される。したがって、システム１００の説明の種々の詳細は、プローブヘッド２１０及び制御ボックス２２０の説明と共通であり、図２の代表的な実施形態の説明を曖昧にすることを回避するために反復しないものとすることができる。

図２を参照すると、制御ボックス２２０は、レーザ２０４に入力を提供する電流源２０２を備える。特に、出力レーザパワーの一部分がフィードバックループを介して電流源２０２に入力されるため、レーザ２０４からの信号出力のパワーは、本説明が継続するにつれて明らかになる理由で、実質的に一定のままである。

レーザ２０４からの出力は第１の光タップ２０６に提供される。第１の光タップ２０６は、以下で述べるように、レーザからプローブヘッドに信号出力パワーのかなりの部分を提供する。レーザ２０４からのパワー出力のわずかな部分（例示的に約１％〜約５％）は、第１のＯ／Ｅ変換器２０８に提供され、プローブヘッド２１０内のマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）２３４に対する入力パワー（Ｐ_ｉｎ）を表す。本説明が継続するにつれて認識されるように、ＭＺＭ２３４は、ＤＵＴからの入力電気信号を受信し、光信号を制御ボックスに出力する。したがって、ＭＺＭ２３４は、Ｅ／Ｏ変換器として機能し、したがって、オシロスコープ１４０を、ＤＵＴからの比較的高い電圧のＡＣ及びＤＣ信号から電気絶縁する。

第１のＯ／Ｅ変換器２０８は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ：trans-impedance amplifier）（図２に示さず）に接続された光検出器（図２に示さず）を例示的に備え、光バイアス制御回路内２１１に部分的に又は完全に組み込むことができる。第１のＯ／Ｅ変換器２０８は、レーザ２０４からのＰ_ｉｎに比例する電気信号２０９を、光バイアス制御回路２１１への第１の入力として提供する。特に、Ｐ_ｉｎが実質的に一定である場合、第１の光タップ２０６は既定とすることができ、一定入力を光バイアス制御回路２１１に提供することができる。

光バイアス制御回路２１１に対する１つの入力として提供されるレーザ２０４からの電気信号２０９は、ＭＺＭ２３４をバイアスするのを補助する。本説明が継続するにつれて明らかになるように、光バイアス制御回路２１１からの第１の出力信号２１２はＤＡＣ２１８に提供される。第１の出力信号はデジタル電気信号であり、プローブヘッド２１０のＭＺＭ２３４に印加されるバイアス電圧に比例するが、反対の符号を有する。アナログ信号への変換後に、光バイアス制御回路２１１からの第１の出力信号２１２は加算回路２１６に提供される。特に、第３のＯ／Ｅ変換器２２６及びＤＡＣ２１８からのＡＣ及びＤＣ信号は、加算回路２１６によってともに加算される。加算回路２１６は、フィルタリングを提供するために必要とされない。むしろ、加算回路２１６のインダクタシンボルは単にＤＣ経路を示し、一方、加算回路２１６のキャパシタシンボルはＡＣ経路を示す。加算回路２１６からの出力は、適切な電気コネクタ２２８を介してオシロスコープ（図２に示さず）に提供される。

プローブヘッド２１０は、図１に示すセンサ先端１１２及びプローブ１１４を備えることができる接続部２３０を介してＤＵＴから入力信号を受信する。入力信号は、ＡＣ成分及びＤＣ成分を含み、ＤＣ成分は、上記で述べたように、時間変動成分のない電圧信号、又は、光バイアス制御回路２１１の周波数応答より小さい周波数を有する時間変動成分を有する電圧信号をともに含む。これについては以下でより完全に述べる。

接続部２３０からの出力はスイッチ２３２に提供される。図３Ａ及び図３Ｂに関連して以下でより完全に述べるように、スイッチ２３２は、ＤＵＴ信号をＭＺＭ２３４の入力（ＲＦ）ポートから切り離して推定ＤＣ電圧（inferred DC voltage）を「ゼロ」にするために必要とされる。これは、ＭＺＭ２３４のドリフトの存在下でのプローブヘッド２１０の適切な動作を保証する。スイッチ２３２が閉鎖され、ＭＺＭ２３４が安定でありかつ直交状態（quadrature）にバイアスされると、ＭＺＭ２３４に対する第２の入力２３６、第１の出力信号２１２、及びＤＡＣ２１８からの信号は全て、ＤＣから光バイアス制御回路２１１の帯域幅までのＤＵＴ信号を表す。しかしながら、外部要因によるＭＺＭバイアスドリフトが著しくなると、本教示によって、スイッチ２３２は、短時間、開放するため、光バイアス制御回路２１１及び第１の出力信号２１２は「ゼロ」にリセットされる。このリセット手順の周波数は、ＭＺＭ２３４の特性、環境変化、及び装置の精度要件に依存する。概して、第２の入力２３６に提供される信号は、スイッチ２３２が開放しているとき、第２の入力２３６に比例するオフセットだけ第１の出力信号２１２と異なる。ＭＺＭ２３４は、以下で述べ図３Ｂに示すように、常に直交状態にバイアスされる。

スイッチが導通することによって、ＤＵＴからの入力信号は、ＭＺＭ２３４のＲＦ入力に対する第１の入力２３３として提供される。認識されるように、第１の入力２３３はアナログ電気信号である。第２の入力２３６はＭＺＭ２３４に対するバイアス入力として役立つ。第２の入力２３６に対する信号は、光バイアス制御回路２１１からのバイアス信号２４０のＤＡＣ２３８による変換後のアナログ電気信号である。図２に示すように、光バイアス制御回路２１１からプローブヘッド２１０へのバイアス信号２４０はデジタル光信号であり、それにより、ＤＵＴからのオシロスコープ１４０の電気絶縁を保証する。

動作時、入力光信号２４１はＭＺＭ２３４に提供され、出力光信号２４２はＭＺＭ２３４から提供される。出力光信号２４２は、制御ボックス２２０に提供され、第２の光タップ２２４に入力される。以下でより完全に述べるように、制御ボックス２２０の第３のＯ／Ｅ変換器２２６に対する出力光信号２４２は、光バイアス制御回路２１１の周波数応答より大きい周波数を有するＡＣ信号を含む。対照的に、光バイアス制御回路２１１は、その周波数応答より大きい周波数を有する時間変動（ＡＣ）信号に応答しない。これは、光バイアス制御回路２１１がその帯域幅を超える周波数に応答することができないため予想される。むしろ、光バイアス制御回路２１１は、ＤＣを含むその帯域幅内にある周波数に応答する。したがって、光バイアス制御回路２１１はＤＣ信号及びその帯域幅内の信号周波数に関する情報を含み、一方、光バイアス制御回路２１１は、ＭＺＭ２３４に対する第２の入力２３６にバイアス信号を印加することによって、出力光信号２４２からこのコンテンツを除去する。したがって、光バイアス制御回路２１１の帯域幅より大きいＡＣ信号のみが、ＭＺＭ２３４の出力光信号２４２に提供され、その結果、制御ボックス２２０及び加算回路２１６にルーティングされる。

ＤＣ信号及び光バイアス制御回路２１１の帯域幅内の周波数を有する信号は、第１の出力信号２１２及びＤＡＣ２１８によって加算回路２１６に提供される。加算回路２１６において、ＤＡＣ２１８からのＤＣ信号は、出力光信号２４２を受信する第３のＯ／Ｅ変換器２２６からのＡＣ信号に加算される。加算は、第３のＯ／Ｅ変換器２２６の出力に通じるＡＣ経路及びＤＡＣ２１８からの出力に通じるＤＣ経路における異なる利得又は損失を補償するために重み付けすることができる。加算されたＡＣ及びＤＣ信号は、ＭＺＭ２３４に対する第１の入力２３３（ＲＦ入力）を再構成するが、オシロスコープ１４０に安全にルーティングされる適切に低い電圧を有する。

ＭＺＭ２３４からの出力光信号パワーのわずかな部分（例示的に約１％〜約５％）は、第２のＯ／Ｅ変換器２２２に提供される。第１のＯ／Ｅ変換器２０８のように、第２のＯ／Ｅ変換器２２２は、ＴＩＡ（図２に示さず）に接続された光検出器（図２に示さず）を例示的に備え、光バイアス制御回路２１１内に部分的に又は完全に組み込むことができる。第２のＯ／Ｅ変換器２２２は、ＭＺＭ２３４からの出力パワー（Ｐ_ｏｕｔ）に比例する電気信号２２３を光バイアス制御回路２１１に提供する。したがって、電気信号２２３は、光バイアス制御回路に対する第２の入力として役立つ。したがって、代表的な実施形態によれば、ＭＺＭ２３４に対する入力パワー（Ｐ_ｉｎ）に比例する電気信号２０９は光バイアス制御回路２１１に対する第１の入力として役立ち、ＭＺＭ２３４からの出力パワー（Ｐ_ｏｕｔ）に比例する電気信号２２３は光バイアス制御回路２１１に対する第２の入力として役立つ。

以下でより完全に述べるように、代表的な実施形態によれば、ＭＺＭ２３４からの出力光信号２４２の出力パワーとＭＺＭ２３４に提供される入力光信号２４１の入力パワーとの比（Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎ）は、ＭＺＭ２３４、第１の光タップ２０６及び第２の光タップ２２４、並びに光ファイバ及びインターコネクト内の損失を考慮した後に０．５に維持される。これは、図３Ａ及び図３Ｂに関連して以下でより完全に述べるように、ＭＺＭ２３４を直交ポイントで動作させる。そのため、動作中に、ＭＺＭ２３４は、その直交ポイントで動作するために光バイアス制御回路によってバイアスされる。スイッチ２３２が係合すると、その大きさに応じて、ＤＵＴ入力からＭＺＭ２３４のＲＦポートへの電気信号のＤＣ成分は、ＭＺＭ２３４のバイアスを変更し、ＭＺＭ２３４をその直交ポイントからシフトさせることができる。これは、次に、ＭＺＭ２３４のＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比を０．５（又は損失を考慮した後の５０％透過）から変更させることになる。図４に関連して以下でより完全に述べるように、光バイアス制御回路２１１は、ＭＺＭ２３４に対する第２の入力２３６に提供されるバイアス信号２４０をより低い又はより高い値に変更して、ＭＺＭ２３４のＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎを０．５に戻すように適合される。したがって、ＤＵＴからの電気信号のＤＣ成分によって引き起こされるＭＺＭ２３４のバイアスのシフトは、ＭＺＭ２３４のバイアスを変化させ（増加させ又は減少させ）、所望の０．５からのＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比の変化をもたらす。ＭＺＭ２３４のＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比を０．５に戻すために、バイアス信号２４０及び第２の入力２３６は光バイアス制御回路２１１によって変更される。その変更は、第１の入力２３３のＤＣ成分によって引き起こされるＭＺＭ２３４の所望の直交バイアスからのシフトを補償する。そのため、第２の入力２３６は、第１の入力２３３に含まれるＤＣに対して大きさが比例するが、場合によっては符号が反対である。これは、ＭＺＭ２３４のＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比を０．５に戻す。上記で述べたように、また、以下でより完全に述べるように、光バイアス制御回路２１１からの第１の出力信号２１２は、反対の符号を有する場合があるＭＺＭ２３４に印加されるバイアスに比例する。したがって、オシロスコープに提供される第１の出力信号２１２はＤＵＴからの入力信号のＤＣ成分を表す。

少し別の言い方をすれば、ＭＺＭ２３４のバイアス制御は、閉じた制御ループで働く。したがって、第１の入力２３３におけるＤＵＴからのＭＺＭ２３４のＲＦポートへのＤＣ電気信号の印加は、ＭＺＭ２３４をその直交ポイントから移動させることができる。直交ポイントからのこの移動は、ＭＺＭ２３４からの出力光信号２４２の値の変化及び０．５からのＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比の対応する変化を引き起こす。Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比を０．５に戻すために、ＤＵＴからの第１の入力２３３に対するＤＣ電気信号に対して大きさが比例するが、符号が反対である第２の入力２３６は、直交ポイントからのシフトを相殺するためにＭＺＭ２３４のバイアス入力に印加されなければならない。バイアス信号２４０及び第２の入力２３６に対する結果として得られるバイアス信号が適切な直交バイアスを回復させるため、光バイアス制御回路２１１は第１の入力２３３のＤＣに関する情報を含む。したがって、光バイアス制御回路２１１からの第１の出力信号２１２及びオシロスコープ１４０に提供されるＤＡＣ２１８からの結果として得られる電気信号は、ＤＵＴからのＤＣ電気信号に比例する。したがって、有益なことには、本教示は、ＤＵＴからの比較的高い電圧信号からのＤＣ電圧がオシロスコープ１４０によって測定されることを可能にする。

図３Ａは、代表的な実施形態によるＭＺＭ３００の上面図である。ＭＺＭ３００は、上記で述べたように、プローブヘッド１１０、２１０内に実装され得るとともに、プローブヘッド１１０、２１０のＥ／Ｏ変換器として機能する。ＭＺＭ３００の或る特定の詳細及び態様は、例えば上述したＭＺＭ２３４と共通であり、代表的な本実施形態の説明を曖昧にすることを回避するために反復しないものとすることができる。

ＭＺＭ３００は、既知のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）変調器等の電気光学変調器である。ＭＺＭ３００は光入力３０１及び光出力３０２を備える。ＲＦ入力３０３はＲＦ電極３０４に接続され、ＲＦ電極３０４はＭＺＭ３００のニオブ酸リチウム材料に結合される。同様に、バイアス入力３０５はバイアス電極３０６に接続され、バイアス電極３０６はＭＺＭ３００のニオブ酸リチウム材料に結合される。知られているように、ニオブ酸リチウムは電気光学材料である。したがって、ＲＦ信号（本教示に合わせてＤＣ信号を含む）及びバイアス信号の印加は、屈折率（ｎ_ｒ）の変化をもたらす。認識されるように、ＲＦ入力３０３及びバイアス入力３０５における電圧の印加は、ＭＺＭ３００を強度変調器として機能させる。

しかしながら、電気光学材料であることに加えて、ニオブ酸リチウムは圧電材料及び焦電材料（pyroelectric material）でもある。したがって、機械力、音響波、及び温度変化はニオブ酸リチウム材料内に電圧を誘起する。さらに、誘電材料（例えば、ＳｉＯ_２）が、しばしば、ＲＦ電極３０４とニオブ酸リチウムとの間、及び、バイアス電極３０６とニオブ酸リチウムとの間に設けられる。この誘電材料は、誘電体の寄生キャパシタのように働き、電荷蓄積及び結果として得られる静電界を引き起こす可能性がある。それらの発生源によらず、ＭＺＭ３００の外部の因子から誘起されるこれらの電圧は、ニオブ酸リチウムの屈折率（ｎ_ｒ）の望ましくない変化、最終的に、ＭＺＭ３００による望ましくない変調源を引き起こす。最終的に、これらの種々の因子は、ＭＺＭ３００のバイアスポイントにおける望ましくないドリフトを引き起こす可能性がある。マッハツェンダ干渉計を構成する２つのアームは、述べた効果を増大させる。

図３Ｂは、代表的な実施形態によるＭＺＭの透過対印加電圧の伝達関数３１０（透過曲線と呼ばれることもある）である。当業者によって認識されるように、伝達関数は、干渉計の機能を記述するためにしばしば使用される。

上記で述べたように、代表的な実施形態によれば、ＭＺＭ２３４は、印加電圧が５０％の透過をもたらすそのＭＺＭ直交バイアスポイント３１１で動作する。認識されるように、ＭＺＭ２３４がＭＺＭ直交バイアスポイント３１１で動作すると、Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎは、ＭＺＭ、カプラ、及び他のコンポーネント内の損失を考慮した後、０．５に等しい。しかしながら、ＭＺＭ２３４のＲＦ入力における第１の入力２３３としての、ＤＵＴからのＤＣ信号の印加は、伝達関数３１０上でＭＺＭのバイアスポイントのシフトをもたらすことができる。例えば、ＤＵＴからのＤＣ信号に基づいて、バイアスポイントは、伝達関数３１０上のポイント３１２に又は伝達関数３１０上のポイント３１４にシフトすることができる。シフトは、バイアス電極３０６のバイアス入力３０５に電圧を印加して補償することができる。ＲＦ電極３０４及びバイアス電極３０６が、通常、異なる印加電圧（Ｖ_π）を有するため、シフトを補償するバイアス電極３０６に印加される電圧は、ＭＺＭ２３４に対する第１の入力２３３に含まれるＤＣ値に等しいのではなく、それに比例する。しかしながら、較正後、バイアス電圧の変化は、この時点で明確にするため外部因子によるバイアス変化を排除すると、ＤＵＴからのＤＣ信号の尺度である。

バイアスポイントがＭＺＭ直交バイアスポイント３１１から増加又は減少すると、ＭＺＭ２３４の透過は相応して変化する。この透過の変化は、損失を考慮した後の、それぞれ０．５より大きい又は０．５より小さいＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの変化において顕著である。そのため、また、上記で述べた代表的な実施形態に合わせると、光バイアス制御回路２１１からの第２の入力２３６は、ＭＺＭ２３４の第１の入力２３３に提供されるＤＵＴからのＤＣ信号に比例して変化する。したがって、光バイアス制御回路２１１からの第１の出力信号２１２は、以下で（また上記で）述べるようにスイッチ２３２を使用して推定されるオフセットを除いて、ＭＺＭ２３４に対する第２の入力２３６におけるバイアス入力信号に比例する。

上記で述べたように、ＭＺＭ２３４、３００のバイアスポイントのドリフトは、温度及び機械力等の外部因子によって誘起される可能性もある。上記で述べたように、プローブヘッド２１０に設けられるスイッチ２３２は、ＤＵＴの試験が進行中でないとき、第１の出力信号２１２のリセットを可能にする。このため、スイッチ２３２を係脱させることは、ＤＵＴからの電気信号がＭＺＭ２３４に印加されることを防止することになる。この状態で、いつも通り、Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎは０．５に維持され、第１の出力信号２１２は「ゼロ」に設定される。なぜならば、ＭＺＭ２３４のＲＦポートにＤＣが存在しないからである。スイッチ２３２が再係合した後、第１の入力２３３のＤＣ成分は、たとえ外部因子によってバイアスポイントがＭＺＭ直交バイアスポイント３１１からドリフトしたときでも、正確に推定することができる。全ての場合に、バイアス信号２４０、したがって、ＭＺＭ２３４のバイアス入力に提供される第２の入力２３６は、損失を考慮した後に、パワー比Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎを０．５の所望の値に維持し、ＭＺＭ２３４は、ＭＺＭ直交バイアスポイント３１１で動作する。

第１の出力信号２１２をゼロにリセットすることは、それぞれの較正された測定前に推奨される。網羅的ではないが、リセットが必要とされるときを決定するために使用される１つの方法は、時間及び温度にわたるＭＺＭ２３４のドリフトを特徴付けることである。これらの結果は、その後、リセットする前の時間を推定するために使用することができる。少し別の言い方をすれば、指定範囲の外でドリフトするのにＭＺＭ２３４がかかる時間を決定することによって、リセットは、その決定された継続時間が経過する前の時間に起こるように設定することができる。

図４Ａは、代表的な実施形態によるマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）４３４に接続された光バイアス制御回路４１１の簡略化された概略ブロック図である。図１〜図３Ｂに関連して述べた代表的な実施形態の種々のコンポーネントの多くの詳細及び態様は、現在述べている代表的な実施形態の光バイアス制御回路４１１のそれらと共通であり、現在述べている代表的な実施形態の説明を曖昧にすることを回避するために反復しないものとすることができる。

図４Ａを参照すると、レーザ（図４に示さず）の出力は第１の光タップ４０６に提供される。第１の光タップ４０６は、レーザからの信号出力パワーのかなりの部分を入力パワー（Ｐ_ｉｎ）として、プローブヘッド（図４に示さず）内に配設されるＭＺＭ４３４に提供する。Ｐ_ｉｎのわずかな部分（例示的に約１％〜約５％）は第１の光検出器４３０に提供され、第１の光検出器４３０は第１のＴＩＡ４４０にその出力を提供する。ここでも同様に、Ｐ_ｉｎが実質的に一定である場合、第１の光タップ４０６はオプションであり、Ｐ_ｉｎを表す一定入力を光バイアス制御回路４１１に提供することができる。

上記で示唆されるように、第１の光検出器４３０及び第１のＴＩＡ４４０は、本教示に関連して使用されるＯ／Ｅ変換器（例えば、図２に示す第１のＯ／Ｅ変換器２０８）のうちの１つを提供することができる。

第１のＴＩＡ４４０の出力は、第１のＡＤＣ４４１においてデジタル変換を受け、プロセッサ４４６又はマイクロプロセッサ及びメモリ４４７を含むことができるコントローラ４４４に提供される。述べたように、コントローラ４４４は、有形かつ非一時的であり、１つ以上のプロセッサを表すプロセッサ４４６を備える。本明細書において用いられるとき、「非一時的」という用語は、状態の永久の特性として解釈されるのではなく、或る期間にわたって持続する状態の特性として解釈されるものとする。プロセッサ４４６は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサチップ、コントローラ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、状態機械、又はプログラマブルロジックデバイスとすること（を含むこと）もできる。プロセッサ４４６は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等のプログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）を含むプログラマブルロジックデバイス（ＰＤＬ）、又は、離散的ゲート及び／又はトランジスタロジックを含む別のタイプの回路とすること（を含むこと）もできる。プロセッサ４４６は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィクス処理ユニット（ＧＰＵ）、又は両方とすることができる。さらに、プロセッサ４４６は、複数プロセッサ、並列プロセッサ、又は両方を含むことができる。複数プロセッサを、単一デバイス又は複数デバイスに含む又は結合することができる。「非一時的」という用語は、特に、搬送波若しくは信号、又は任意の時点に任意の場所に一時的にのみ存在する他の形態の特性等の、一過性の特性を否定する。図４Ｂに関連して以下でより完全に述べるように、コントローラ４４４のためのプロセッサ４４６は、メモリ４４７に記憶されたソフトウェア命令を実行して、本明細書の種々の実施形態で述べる機能を実施するように構成される。プロセッサ４４６は、汎用プロセッサとすることができるか、又は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部とすることができる。

メモリ４４７は、命令を記憶する有形の非一時的コンピュータ可読媒体であり、命令は、プロセッサ４４６によって実行されると、上記で論じたように、ＭＺＭ４３４が直交ポイントでその動作を維持するための特定のバイアスレベルをプロセッサ４４６に決定させる。本明細書において用いられるとき、「非一時的」という用語は、状態の永久の特性として解釈されるのではなく、或る期間にわたって持続する状態の特性として解釈されるものとする。「非一時的」という用語は、特に、搬送波若しくは信号、又は任意の時点に任意の場所に一時的にのみ存在する他の形態の特性等の、一過性の特性を否定する。本明細書に記載のメモリは、製造品及び／又は機械コンポーネントである。本明細書に記載のメモリは、データ及び実行可能命令をコンピュータによって読み出すことができるコンピュータ可読媒体である。本明細書に記載のメモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、電気的プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、テープ、コンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスク、ブルーレイディスク、又は当該技術分野において既知の任意の他の形態の記憶媒体とすることができる。メモリは、揮発性又は不揮発性、セキュア及び／又は暗号化、非セキュア及び／又は非暗号化とすることができる。

メモリ４４７は、主メモリ若しくはスタティックメモリ、又は両方を含むことができ、メモリはバス（図示せず）を介して互いに通信することができる。本明細書で述べるメモリ４４７は、データ及び実行可能命令を記憶することができ、命令が内部に記憶されている期間の間、非一時的である、有形の記憶媒体である。他の命令の中でもとりわけ、メモリは、プロセッサによって実行されると、（Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎ）が０．５に維持されるように、ＭＺＭ４３４を直交ポイントに維持するために光バイアス制御回路４１１からのＭＺＭ４３４に対するバイアス入力をプロセッサに決定させる、命令を記憶する。

Ｐ_ｏｕｔのわずかな部分（例示的に約１％〜約５％）は第２の光検出器４５０に提供され、第２の光検出器４５０は第２のＴＩＡ４５２にその出力を提供する。上記で示唆するように、第２の光検出器４５０及び第２のＴＩＡ４５２は、本教示に関連して使用されるＯ／Ｅ変換器（例えば、図２に示す第１のＯ／Ｅ変換器２０８）のうちの１つを提供することができる。第２のＴＩＡ４５２の出力は、第２のＡＤＣ４５４においてデジタル変換を受け、コントローラ４４４に提供される。

コントローラ４４４は、バイアス信号４７０を決定し出力し、バイアス信号４７０はＭＺＭ４３４のＤＣバイアス入力４８２として提供される。したがって、図２の代表的な実施形態に関連して述べたバイアス信号２４０のように、光バイアス制御回路４１１からのバイアス信号４７０は、ＭＺＭ４３４に対する第２の入力信号を提供し、ＭＺＭ４３４に対するバイアス入力として役立つ。

有益なことには、また、図４Ｂに関して以下でより完全に述べるように、光バイアス制御回路４１１は、ＭＺＭ４３４のＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎを０．５に戻すためにバイアス信号４７０をより低い又はより高いＤＣ値に変更するように適合される。したがって、ＤＵＴからの電気信号のＤＣ成分によって引き起こされるＭＺＭ４３４のバイアスのドリフトは、ＤＣバイアス入力４８２に印加されるバイアス信号４７０によって補償される。ＭＺＭ２３４のＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比を０．５に戻すために、バイアス信号４７０は、図２の第１の入力２３３に含まれるＤＣ電圧に比例する大きさだけ、光バイアス制御回路４１１によって変更される。図２を参照して上記で述べたように、光バイアス制御回路２１１からの第１の出力信号２１２は、ＭＺＭ２３４に印加されるバイアスに比例する。したがって、オシロスコープ１４０に提供される第１の出力信号２１２は、ＤＵＴからの入力信号のＤＣ成分を表す。

出力光信号４４２はＭＺＭ４３４から提供される。出力光信号４４２は第２の光タップ４２４に入射する。第２の光タップ４２４は、レーザからの信号出力パワーのかなりの部分をＭＺＭ４３４からの出力パワー（Ｐ_ｏｕｔ）としてＯ／Ｅ変換器（図４に示さず）に提供する。例示的に、第２の光タップ４２４のこの出力は、図２の代表的な実施形態に関連して述べた第３のＯ／Ｅ変換器２２６である。上記で述べたように、出力光信号４４２は、光バイアス制御回路４１１の周波数応答より大きい周波数を有するＡＣ信号のみを、Ｏ／Ｅ変換器に渡し、最終的にオシロスコープに渡す。ここでも同様に、これは、光バイアス制御回路４１１がその帯域幅の外にある信号を観測できないために予想される。対照的に、光バイアス制御回路４１１の帯域幅内にある周波数は検知され、ＤＣバイアス入力４８２に対する補正がＤＡＣ４７２を通して適用される。

図４Ｂは、代表的な実施形態による、ＭＺＭを直交ポイントに維持するために、光バイアス制御回路からのＭＺＭに対するバイアス入力を設定するためのプロセス４６０のフローチャートである。上記で述べたように、プロセス４６０は、メモリに記憶された命令として提供される。これらの命令は、プロセッサ４４６によって実行されると、（Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎ）が０．５に維持されるようにＭＺＭ４３４を直交ポイントに維持するために、ＤＣバイアス入力４８２に対して、光バイアス制御回路４１１からのＭＺＭ４３４に対するバイアス入力をプロセッサ４４６に反復的に決定させる。

図１〜図４Ａに関連して述べた代表的な実施形態の種々のコンポーネントの多くの詳細及び態様は、現在述べている代表的な実施形態のプロセス４６０のそれらと共通であり、現在述べている代表的な実施形態の説明を曖昧にすることを回避するために反復しないものとすることができる。さらに、プロセス４６０が、ＭＺＭ４３４を所望の直交ポイントに維持することに関連して主に述べられるが、プロセス４６０の種々の態様及び詳細は、図２の代表的な実施形態に従って述べたプローブヘッド２１０及び制御ボックス２２０に、また、図５の代表的な実施形態によるプローブヘッド及び制御ボックスに適用可能である。

４６１にて、コントローラ４４４において、それぞれ、ＡＤＣ４４１及びＡＤＣ４６２からのＰ_ｏｕｔ及びＰ_ｉｎを表す入力信号が測定される。

４６２にて、更なる損失についての補正が適用される。補正は、第１の光タップ４０６及び第２の光タップ４２４の比、ＭＺＭ４３４における損失、第１の光検出器４３０及び第２の光検出器４５０のＯ／Ｅ変換係数、並びに第１のＴＩＡ４４０及び第２のＴＩＡ４５２の利得を考慮することを含むことができる。

４６３にて、Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比が決定される。Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎ比がわかるとどのように進めるかに関する特定の選択は、ＭＺＭ直交バイアスポイント３１１の傾斜並びに第１の光検出器４３０及び第２の光検出器４５０からコントローラ４４４への信号経路の特定の利得に依存する。以下の例示的な例において、傾斜がＭＺＭ直交バイアスポイント３１１について示されるようなものであり、信号経路利得が非反転であることが仮定される。

比が０．５より小さいと判定される場合、４６４にて、ＤＡＣ４７２からＭＺＭ４３４のＤＣバイアス入力４８２へのバイアス入力信号は、ＤＡＣ４７２の最小分解能の整数倍に等しい増分Ｖ_ｓｔｅｐだけ増加される。ＤＡＣ４７２の最小分解能を使用することは、ＤＣバイアス入力４８２に対するバイアル電圧の十分に精密な制御を提供するが、より大きい整数倍はより速い応答を提供することができる。

次に、増加したバイアス電圧が、上記でまた以下で述べる光バイアス制御回路の最大周波数応答を制限するために、ローパスフィルタ４６９に提供され、４８０にて、ＤＡＣ４７２の出力は、ＭＺＭ４３４のＤＣバイアス入力４８２に印加される新しいバイアス電圧に更新される。

４８１にて、４８０にてＭＺＭ４３４のＤＣバイアス入力４８２に印加されるＤＡＣ４７２からのバイアス電圧は、ΔＴの継続時間の間、維持される。ここで、１／ΔＴは、４６１のそれぞれの実行の間の時間間隔であるシステムのサンプリングレートに等しい。既知のナイキストシャノンのサンプリング定理によって、サンプリングレートは、光バイアス制御回路４１１の所望の周波数応答の少なくとも２倍である。遅延ΔＴは、全ての先行するステップの累積遅延とともにコントローラの帯域幅を規定する。

４８１における遅延ΔＴによって、プロセス４６０は、４６１における開始を反復する。

代替的に、４６３にてＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比が０．５より大きいと判定される場合、４６５にて、ＭＺＭ４３４のＤＣバイアス入力４８２に対するバイアス入力信号は、ＤＡＣ４７２の最小分解能の整数倍に等しいＶ_ｓｔｅｐだけ減少される。

次に、減少したバイアス電圧が、上述した光バイアス制御回路の最大周波数応答を制限するために、ローパスフィルタ４６９に提供され、４８０にて、バイアス電圧は、ＤＡＣ４７２からＭＺＭ４３４のＤＣバイアス入力４８２に印加される新しいバイアス電圧に更新される。

４８１にて、ＭＺＭ４３４のＤＣバイアス入力４８２に印加されるバイアス電圧は、ΔＴの継続時間の間、維持される。

４８１における遅延ΔＴによって、プロセス４６０は、４６１における開始を反復する。

最後に、４６３にてＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎの比が０．５の（ＤＡＣ４７２の最小位ビットに関連する）小さい割合における又は小さい割合以内の０．５であると判定される場合、４６６にて、ＤＡＣ４７２からのＭＺＭ４３４のＤＣバイアス入力４８２に対するバイアス入力信号は、その現在のレベルに維持される。

図５は、別の代表的な実施形態によるプローブヘッド５１９及び制御ボックス５２０の簡略化された概略ブロック図である。

プローブヘッド５１０及び制御ボックス５２０は、ＤＵＴ（図５に示さず）からの高電圧ＡＣ信号と高電圧ＤＣ信号との両方の測定を可能にするためにシステム１００内で機能するように適合される。したがって、図１〜図４Ｂの代表的な実施形態に関連して上述した、システム１００、プローブヘッド２１０、制御ボックス２２０、光バイアス制御回路４１１、及びプロセス４６０の説明の種々の詳細及び態様は、プローブヘッド５１０及び制御ボックス５２０の説明と共通とすることができるが、図５の代表的な実施形態の説明を曖昧にすることを回避するために反復しないものとすることができる。

図５を参照すると、制御ボックス５２０は、レーザ５０４に対する入力を提供する電流源５０２を備える。特に、出力レーザパワーの一部分がフィードバックループを介して電流源に入力されるため、レーザ５０４からの信号出力のパワーは、本説明が継続するにつれて明らかになる理由で、実質的に一定のままである。

レーザ５０４からの出力は、プローブヘッド５１０内に配設される第１の光タップ５０６に提供される。第１の光タップ５０６は、以下で述べるように、レーザからＭＺＭ５３４に信号出力パワーのかなりの部分を提供する。レーザ５０４からのパワー出力のわずかな部分（例示的に約１％〜約５％）は、プローブヘッド５１０内に配設される第１のＯ／Ｅ変換器５０８に提供される。第１の光タップ５０６からの光パワーのこのわずかな部分は、プローブヘッド５１０内のＭＺＭ５３４に対する入力パワー（Ｐ_ｉｎ）を表す。本説明が継続するにつれて認識されるように、ＭＺＭ５３４は、ＤＵＴからの入力電気信号を受信し、光信号を制御ボックス５２０に出力する。したがって、ＭＺＭ５３４は、Ｅ／Ｏ変換器として機能し、したがって、オシロスコープを、ＤＵＴからの比較的高い電圧のＡＣ及びＤＣ信号から電気絶縁する。

第１のＯ／Ｅ変換器５０８は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）（図５に示さず）に接続された光検出器（図５に示さず）を例示的に備え、上記で論じたように光バイアス制御回路５１１内に部分的に又は完全に組み込むことができる。第１のＯ／Ｅ変換器５０８は、レーザ５０４からのＰ_ｉｎに比例する電気信号５０９を、光バイアス制御回路５１１に対する第１の入力として提供する。上述したように、レーザ５０４からの電気信号５０９は、光バイアス制御回路５１１に対する１つの入力として提供され、ＭＺＭ５３４をバイアスするのを補助する。

動作時、入力光信号５４１はＭＺＭ５３４に提供され、出力光信号５４２はＭＺＭ５３４から提供される。出力光信号５４２は、第２の光タップ５２４に入力される。制御ボックス５２０の第３のＯ／Ｅ変換器５２６に対する出力光信号５４２は、光バイアス制御回路５１１の周波数応答より大きい周波数を有するＡＣ信号を含む。出力光信号パワーのわずかな部分（例示的に約１％〜約５％）は、第２のＯ／Ｅ変換器５２２に提供される。第１のＯ／Ｅ変換器５０８のように、第２のＯ／Ｅ変換器５２２は、ＴＩＡ（図５に示さず）に接続された光検出器（図５に示さず）を例示的に備え、光バイアス制御回路５１１内に部分的に又は完全に組み込むことができる。第２のＯ／Ｅ変換器５２２は、ＭＺＭ５３４からの出力パワー（Ｐ_ｏｕｔ）に比例する電気信号５２３を提供する。電気信号５２３は、光バイアス制御回路５１１に対する第２の入力として役立つ。したがって、代表的な実施形態によれば、ＭＺＭ５３４に対する入力パワー（Ｐ_ｉｎ）に比例する電気信号５０９は光バイアス制御回路５１１に対する第１の入力として役立ち、ＭＺＭ５３４からの出力パワー（Ｐ_ｏｕｔ）に比例する電気信号５２３は光バイアス制御回路５１１に対する第２の入力として役立つ。以下でより完全に述べるように、代表的な実施形態によれば、ＭＺＭ５３４からの出力光信号５４２の出力パワーとＭＺＭ５３４に提供される入力光信号５４１の入力パワーの比（Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎ）は、ＭＺＭ５３４、第１の光タップ５０６及び第２の光タップ５２４、並びに光ファイバ及びインターコネクト内の損失を考慮した後、０．５に維持される。これは、図３Ａ及び図３Ｂに関連して上述したように、ＭＺＭ２３４を直交ポイントで動作させる。

対照的に、上記でより完全に述べたように、光バイアス制御回路５１１は、その周波数応答より大きい周波数を有する時間変動（ＡＣ）信号に応答しない。ここでも同様に、光バイアス制御回路５１１は、その帯域幅を超える周波数に応答することができない。光バイアス制御回路５１１は、その帯域幅内にある周波数に応答する。したがって、バイアスコントローラは、ＭＺＭ５３４バイアスドリフトに関する情報を含み、ＭＺＭ５３４に対する第２の入力５３６にバイアス信号を印加することによって、バイアスドリフトを補正する。クロスオーバフィルタ５４０がＤＵＴからの周波数を低帯域（ＤＣ）及び高帯域（ＡＣ）に分離し、そのとき、クロスオーバ周波数が１Ｈｚ〜１０ｋＨｚのどこかにあるため、高帯域からの周波数のみがＭＺＭ５３４に印加される。これらの高帯域周波数のみが、ＭＺＭ５３４出力の出力光信号５４２上で変調され、その結果、制御ボックス５２０及び加算回路５１６にルーティングされる。

現在述べている代表的な実施形態によれば、プローブヘッド５１０は、図１に示すセンサ先端１１２及びプローブ１１４を備えることができる接続部５３０を介してＤＵＴから入力信号を受信する。入力信号は、ＡＣ成分及びＤＣ成分を含み、ＤＣ成分は、上記で述べたように、時間変動成分のない電圧信号、又は、クロスオーバフィルタ５４０のクロスオーバ周波数より小さい周波数を有する時間変動成分を有する電圧信号をともに含む。これについては以下でより完全に述べる。

上記で述べたように、ＤＵＴからの入力信号は、クロスオーバフィルタ５４０によって低周波帯域と高周波帯域とに分割される。低周波帯域は本教示によるＤＣ信号を含み、クロスオーバフィルタは１Ｈｚ〜１０ｋＨｚのクロスオーバ周波数を有する。ＤＵＴからの入力信号の残りは、高周波帯域内の信号を含み、ＭＺＭ５３４に対するＲＦ入力である第１の入力５３３を通して送信される。

対照的に、上記で規定されたＤＣ信号を含む低周波帯域は、クロスオーバフィルタ５４０によって、図示するアナログ信号としてＡＤＣ５４６に提供される。低周波帯域に含まれるＤＣ信号は、その後、デジタル光信号として制御ボックス５２０のＤＡＣ５１８及び加算回路５１６に提供される。そのため、ＡＤＣ５４６及びＤＡＣ５１８は、低周波光リンクの一部、場合によっては、デジタル光リンクの一部である。加算回路５１６からの出力は、適切な電気コネクタ５２８を介してオシロスコープ（図５に示さず）に提供される。

加算回路５１６において決定される低周波帯域と高周波帯域との重み付き加算が、ＤＵＴからのオリジナル信号のスケーリングされたバージョンをもたらさなければならないため、クロスオーバフィルタを記述する伝達関数は、結局１にならなければならない。少し別の言い方をすれば、適切な信号再構成を保証するために、ＤＵＴからのオリジナル信号に含まれる情報の喪失又は周波数の喪失が全くなしでなければならない。

上述したように、低周波帯域は、ＡＤＣ５４６及びＤＡＣ５１８を含む低周波光リンクを通して送信される。このリンクの実装は、リンクがＭＺＭ５３４を含まないため、ＤＣドリフトを受けない。

クロスオーバフィルタ５４０によって、ＤＣがＭＺＭ５３４の入力に決して存在しない間、バイアスポイントのドリフトは、環境影響によって、例えば、温度の変動によって依然として起こる可能性がある。しかしながら、光バイアス制御回路５１１は、ＭＺＭを直交状態に常に維持し、したがって、高周波帯域の適切な送信を保証する。

低周波帯域及び高周波帯域が、場合によっては異なる利得又は損失を有する２つの別個の光リンクを通して送信されるため、加算回路５１６は、上記で述べたように、各信号がともに加算されて、最終的な伝達関数が１に等しくなるように、各信号の適切な重み付けを必要とする可能性がある。これは、ＤＣの減算及び加算を含むとすることができる。上述の重み付けを決定することは、機器較正の一部である。

当業者であれば、請求項に係る発明を実施する際に、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の検討により、開示される実施形態に対する他の変形形態を理解し、それを行うことができる。特許請求の範囲において、「を含む」という単語は他の要素を排除しない。或る特定の手段が互いに異なる複数の従属請求項に列挙されているだけであれば、それらの手段を組み合わせて有利に使用することができないことは示されていないものとする。

代表的な実施形態が本明細書に開示されているが、当業者であれば、本教示に従った多くの変形形態が可能であり、添付の特許請求の範囲の範囲内にあることが分かる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内にあることを除いて限定されるものではない。

Claims (22)

1. 被試験デバイス（ＤＵＴ）から測定機器に試験信号を提供する装置であって、
   前記ＤＵＴから電気信号（２０９）を受信するように構成され、電気光学変調器を備えるプローブヘッド（１１０）と、
   制御ボックス（１２０）と
   を備え、
   前記制御ボックス（１２０）は、前記ＤＵＴからの前記電気信号（２０９）に基づいて出力光信号（２４２）を提供するように構成されている前記電気光学変調器に入力光信号（２４１）を提供するように構成されている光源と、光バイアス制御回路（２１１）とを備え、バイアス制御信号のみが前記電気光学変調器に提供される、装置。
2. 前記光バイアス制御回路（２１１）は、前記電気光学変調器から出力光信号（２４２）の一部分を受信し、前記電気光学変調器のバイアスを実質的に直交ポイント（３１２）に維持する、請求項１に記載の装置。
3. 前記光バイアス制御回路（２１１）に提供される前記電気光学変調器からの前記出力光信号（２４２）は、最初に前記電気信号（２０９）に変換される、請求項２に記載の装置。
4. 前記電気光学変調器はマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ（２３４））を含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記入力光信号（２４１）は入力パワーレベルを有し、前記出力光信号（２４２）は出力パワーレベルを有し、前記入力パワーレベルと前記出力パワーレベルとの比は実質的に一定値に維持される、請求項１に記載の装置。
6. 前記出力光信号（２４２）は出力パワーレベルを有し、該出力パワーレベルは実質的に一定値に維持される、請求項１に記載の装置。
7. 前記電気信号（２０９）は、交流（ＡＣ）成分及び直流（ＤＣ）成分を有する、請求項１に記載の装置。
8. 前記光バイアス制御回路（２１１）の周波数応答は実質的にＤＣである、請求項７に記載の装置。
9. 前記バイアスの前記ＤＣ成分は、前記電気光学変調器から受信される前記ＡＣ成分と結合されて、オリジナル電気信号（２０９）が再構成される、請求項８に記載の装置。
10. 被試験デバイス（ＤＵＴ）から測定機器に試験信号を提供する装置であって、
    前記ＤＵＴから電気信号（２０９）を受信するように構成され、電気光学変調器を備えるプローブヘッド（１１０）と、
    制御ボックス（１２０）と
    を備え、
    前記制御ボックス（１２０）は、前記ＤＵＴからの前記電気信号（２０９）に基づいて出力光信号（２４２）を提供するように構成されている前記電気光学変調器に入力光信号（２４１）を提供するように構成されている光源であって、ここで、前記電気信号（２０９）は直流（ＤＣ）成分及び交流（ＡＣ）成分を有するものである、光源と、前記電気光学変調器にバイアス制御信号を提供するように構成される光バイアス制御回路（２１１）であって、前記電気光学変調器に対する前記バイアス制御信号は前記ＤＣ成分の大きさに比例する、光バイアス制御回路（２１１）とを備える、装置。
11. 前記電気光学変調器に対する前記バイアス制御信号は前記電気信号（２０９）の前記ＤＣ成分を含み、前記電気光学変調器から受信される信号は前記電気信号（２０９）の前記ＡＣ成分を含む、請求項１０に記載の装置。
12. 前記光バイアス制御回路（２１１）は、前記電気光学変調器から出力光信号（２４２）の一部分を受信し、前記電気光学変調器のバイアスを実質的に直交ポイント（３１２）に維持する、請求項１０に記載の装置。
13. 前記光バイアス制御回路（２１１）に提供される前記電気光学変調器からの前記出力光信号（２４２）は、最初に前記電気信号（２０９）に変換される、請求項１２に記載の装置。
14. 前記電気光学変調器はマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ（２３４））を含む、請求項１０に記載の装置。
15. 前記入力光信号（２４１）は入力パワーレベルを有し、前記出力光信号（２４２）は出力パワーレベルを有し、前記入力パワーレベルと前記出力パワーレベルとの比は実質的に一定値に維持される、請求項１０に記載の装置。
16. 被試験デバイス（ＤＵＴ）から測定機器に試験信号を提供する装置であって、
    前記ＤＵＴから電気信号（２０９）を受信するように構成されるプローブヘッド（１１０）であって、電気光学変調器と、低周波数出力及び高周波数出力を有し、前記高周波数出力が前記電気光学変調器に提供されるものである、クロスオーバフィルタ（５４０）とを備えるプローブヘッド（１１０）と、
    光源を備える制御ボックス（１２０）と
    を備え、
    前記光源は、前記ＤＵＴからの前記電気信号（２０９）に基づいて出力光信号（２４２）を提供するように構成されている前記電気光学変調器に入力光信号（２４１）を提供するように構成され、前記制御ボックス（１２０）は、前記クロスオーバフィルタ（５４０）から直流（ＤＣ）成分を、そして、前記電気光学変調器から交流（ＡＣ）成分を受信するように構成されるものである、装置。
17. 前記制御ボックス（１２０）は光バイアス制御回路（２１１）を更に備える、請求項１６に記載の装置。
18. 前記光バイアス制御回路（２１１）は、前記電気光学変調器から出力光信号（２４２）の一部分を受信し、前記電気光学変調器のバイアスを実質的に直交ポイント（３１２）に維持する、請求項１７に記載の装置。
19. 前記電気光学変調器はマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ（２３４））を含む、請求項１６に記載の装置。
20. 前記入力光信号（２４１）は入力パワーレベルを有し、前記出力光信号（２４２）は出力パワーレベルを有し、前記入力パワーレベルと前記出力パワーレベルとの比は実質的に一定値に維持される、請求項１６に記載の装置。
21. 前記電気信号（２０９）はＡＣ成分及びＤＣ成分を有し、前記プローブヘッド（１１０）は、前記ＤＣ成分が前記電気光学変調器に入力されることを防止し、前記ＤＣ成分を前記制御ボックス（１２０）に提供するように適合された回路を更に備える、請求項１６に記載の装置。
22. 前記クロスオーバフィルタ（５４０）の前記低周波数出力から受信される前記ＤＣ成分は、前記電気光学変調器から受信される前記ＡＣ成分と結合されて、前記ＤＵＴからの前記電気信号（２０９）が再構成される、請求項１６に記載の装置。

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