JP3352543B2 - 電圧測定装置 - Google Patents
電圧測定装置Info
- Publication number
- JP3352543B2 JP3352543B2 JP23516294A JP23516294A JP3352543B2 JP 3352543 B2 JP3352543 B2 JP 3352543B2 JP 23516294 A JP23516294 A JP 23516294A JP 23516294 A JP23516294 A JP 23516294A JP 3352543 B2 JP3352543 B2 JP 3352543B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- output
- signal
- measured
- modulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
- G01R15/242—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption based on the Pockels effect, i.e. linear electro-optic effect
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電界が印加されると屈折
率が変化する電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブを用
いて被測定物の電圧を測定する電圧測定装置に関するも
のである。
率が変化する電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブを用
いて被測定物の電圧を測定する電圧測定装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電気光学効果を持つ電気
光学材料で構成されたＥ−Ｏプローブを持つ第１の従来
技術による電圧測定装置としては、短パルス光源を用い
るサンプリング方式の電圧測定装置がある。この電圧測
定装置の構成を図８のブロック図に示す。また、この装
置各部における信号を図９の各グラフに示す。これら各
グラフの横軸は時間ｔ、縦軸は信号強度を表している。
光学材料で構成されたＥ−Ｏプローブを持つ第１の従来
技術による電圧測定装置としては、短パルス光源を用い
るサンプリング方式の電圧測定装置がある。この電圧測
定装置の構成を図８のブロック図に示す。また、この装
置各部における信号を図９の各グラフに示す。これら各
グラフの横軸は時間ｔ、縦軸は信号強度を表している。
【０００３】被測定デバイス１は駆動装置２から出力さ
れる繰り返し周波数ｆ0 の駆動信号で、駆動され、図９
（ａ）に示す被測定電気信号が生じている。また、駆動
装置２はこの被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 に同
期したトリガ信号をパルス光源駆動装置３へ出力してい
る。パルス光源駆動装置３はこのトリガ信号に従ってパ
ルス光源４を点燈する。パルス光源４は、周波数ｆ0 の
トリガ信号に同期し、図９（ｂ）に示す周波数ｆ0 ＋△
ｆのパルス光を出射する。この出射光は、偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）５で直線偏光にされ、波長板６で光
学バイアスが与えられ、集光レンズ７で集光されてＥ−
Ｏプローブ８に入射する。Ｅ−Ｏプローブ８は被測定電
気信号によって生じた電界に応じてその屈折率を変化す
るため、Ｅ−Ｏプローブ８を通過する測定光の偏光状態
は変化する。この光はＥ−Ｏプローブ８の底面に設けら
れた図示しない反射ミラーで反射し、ＰＢＳ５に戻る。
ＰＢＳ５に戻った光は入射時と直交する偏光成分のみが
図９（ｃ）に示す出射光としてＰＢＳ５から出力され
る。この出力においては、Ｅ−Ｏプローブ８での偏光状
態の変化が光強度の変化に変換されている。
れる繰り返し周波数ｆ0 の駆動信号で、駆動され、図９
（ａ）に示す被測定電気信号が生じている。また、駆動
装置２はこの被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 に同
期したトリガ信号をパルス光源駆動装置３へ出力してい
る。パルス光源駆動装置３はこのトリガ信号に従ってパ
ルス光源４を点燈する。パルス光源４は、周波数ｆ0 の
トリガ信号に同期し、図９（ｂ）に示す周波数ｆ0 ＋△
ｆのパルス光を出射する。この出射光は、偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）５で直線偏光にされ、波長板６で光
学バイアスが与えられ、集光レンズ７で集光されてＥ−
Ｏプローブ８に入射する。Ｅ−Ｏプローブ８は被測定電
気信号によって生じた電界に応じてその屈折率を変化す
るため、Ｅ−Ｏプローブ８を通過する測定光の偏光状態
は変化する。この光はＥ−Ｏプローブ８の底面に設けら
れた図示しない反射ミラーで反射し、ＰＢＳ５に戻る。
ＰＢＳ５に戻った光は入射時と直交する偏光成分のみが
図９（ｃ）に示す出射光としてＰＢＳ５から出力され
る。この出力においては、Ｅ−Ｏプローブ８での偏光状
態の変化が光強度の変化に変換されている。
【０００４】ここで、Ｅ−Ｏプローブ８へ入射される光
には波長板６によって光学バイアスが与えられているた
め、被測定デバイス１における被測定電気信号が零であ
るとき、ＰＢＳ５から出力される出射光の強度は入射光
の半分になる。さらに、パルス光源４の周波数ｆ0 ＋△
ｆと被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 とは異なるた
め、ＰＢＳ５の出力にその差周波数△ｆの成分がビート
信号として現れる。光検出器９は応答速度が遅いものが
用いられているため、周波数の高い繰り返し周波数には
応答せず、低周波数のこのビート信号のみが図９（ｄ）
に示すように光検出器９から出力される。光検出器９の
この出力は増幅器１０で増幅され、計測装置１１へ入力
される。ここで、△ｆ＝１０Ｈｚとすると、計測装置１
１に入力される信号は図９（ｅ）に示す信号になる。計
測装置１１では直流的な信号を減算するため、表示装置
１２では図９（ｆ）に示す波形が表示される。
には波長板６によって光学バイアスが与えられているた
め、被測定デバイス１における被測定電気信号が零であ
るとき、ＰＢＳ５から出力される出射光の強度は入射光
の半分になる。さらに、パルス光源４の周波数ｆ0 ＋△
ｆと被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 とは異なるた
め、ＰＢＳ５の出力にその差周波数△ｆの成分がビート
信号として現れる。光検出器９は応答速度が遅いものが
用いられているため、周波数の高い繰り返し周波数には
応答せず、低周波数のこのビート信号のみが図９（ｄ）
に示すように光検出器９から出力される。光検出器９の
この出力は増幅器１０で増幅され、計測装置１１へ入力
される。ここで、△ｆ＝１０Ｈｚとすると、計測装置１
１に入力される信号は図９（ｅ）に示す信号になる。計
測装置１１では直流的な信号を減算するため、表示装置
１２では図９（ｆ）に示す波形が表示される。
【０００５】また、ＣＷ光（連続光）を用いるリアルタ
イム方式の第２の従来技術による電圧検出装置がある。
この装置の構成を図１０のブロック図に示す。また、こ
の装置各部における信号を図１１の各グラフに示す。こ
れら各グラフの横軸は時間ｔ、縦軸は信号強度を示して
いる。
イム方式の第２の従来技術による電圧検出装置がある。
この装置の構成を図１０のブロック図に示す。また、こ
の装置各部における信号を図１１の各グラフに示す。こ
れら各グラフの横軸は時間ｔ、縦軸は信号強度を示して
いる。
【０００６】この電圧測定装置でも被測定デバイス１は
駆動装置２の出力する繰り返し周波数ｆ0 の駆動信号で
駆動され、図１１（ａ）に示す被測定電気信号が生じ
る。ＣＷ光源１３は図１１（ｂ）に示す連続光を出射す
る。この連続光はＰＢＳ５，波長板６および集光レンズ
７を経てＥ−Ｏプローブ８に入射し、被測定デバイス１
からの電界によって偏光状態が変化させられる。この連
続光はさらにＥ−Ｏプローブ８で反射してＰＢＳ５に戻
り、入射時と直交する成分が出力される。ＰＢＳ５から
のこの出射光は図１１（ｃ）に示され、高速の光検出器
１４へ出力される。この高速光検出器１４の出力は容量
１５で直流成分が除去され、交流成分のみが高速増幅器
１６で増幅される。図１１（ｄ）に示すノイズを含んだ
信号はこの高速増幅器１６の出力であり、この出力は高
速計測器１７に与えられる。高速計測器１７は駆動装置
２からの周波数ｆ0 に同期したトリガ信号を入力して動
作しており、高速増幅器１６の出力をトリガ信号に同期
して計測する。この高速計測器１７の出力信号の変調出
力は小さく、さらに広帯域で計測するために、得られる
波形のＳ／Ｎ比はあまり良くない。従って、Ｓ／Ｎ比を
改善するために積算装置１８で加算平均が行われる。積
算装置１８も駆動装置２からトリガ信号を入力して動作
しており、高速計測器１７の出力を図１１（ｅ）に示す
ように加算平均する。同グラフは積算回数を増したとき
に得られる各信号波形を示しており、図の左から右へ示
すように、積算回数が増えると信号からノイズ成分が除
去される。ノイズが除去された信号は表示装置１９にお
いて表示される。
駆動装置２の出力する繰り返し周波数ｆ0 の駆動信号で
駆動され、図１１（ａ）に示す被測定電気信号が生じ
る。ＣＷ光源１３は図１１（ｂ）に示す連続光を出射す
る。この連続光はＰＢＳ５，波長板６および集光レンズ
７を経てＥ−Ｏプローブ８に入射し、被測定デバイス１
からの電界によって偏光状態が変化させられる。この連
続光はさらにＥ−Ｏプローブ８で反射してＰＢＳ５に戻
り、入射時と直交する成分が出力される。ＰＢＳ５から
のこの出射光は図１１（ｃ）に示され、高速の光検出器
１４へ出力される。この高速光検出器１４の出力は容量
１５で直流成分が除去され、交流成分のみが高速増幅器
１６で増幅される。図１１（ｄ）に示すノイズを含んだ
信号はこの高速増幅器１６の出力であり、この出力は高
速計測器１７に与えられる。高速計測器１７は駆動装置
２からの周波数ｆ0 に同期したトリガ信号を入力して動
作しており、高速増幅器１６の出力をトリガ信号に同期
して計測する。この高速計測器１７の出力信号の変調出
力は小さく、さらに広帯域で計測するために、得られる
波形のＳ／Ｎ比はあまり良くない。従って、Ｓ／Ｎ比を
改善するために積算装置１８で加算平均が行われる。積
算装置１８も駆動装置２からトリガ信号を入力して動作
しており、高速計測器１７の出力を図１１（ｅ）に示す
ように加算平均する。同グラフは積算回数を増したとき
に得られる各信号波形を示しており、図の左から右へ示
すように、積算回数が増えると信号からノイズ成分が除
去される。ノイズが除去された信号は表示装置１９にお
いて表示される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
第１の従来技術による電圧測定装置では、光源として短
パルス光源が必要とされるが、短パルス光源を用いた場
合には、裾のないきれいな波形をした短パルス光を発生
させることが難しいという問題がある。
第１の従来技術による電圧測定装置では、光源として短
パルス光源が必要とされるが、短パルス光源を用いた場
合には、裾のないきれいな波形をした短パルス光を発生
させることが難しいという問題がある。
【０００８】また、上記の第２の従来技術による電圧測
定装置では、ＰＢＳ５の出力を高速光検出器１４で検出
して高速増幅器１６で増幅しているため、高速計測器１
７として高速のオシロスコープが必要となる。しかし、
高速オシロスコープでは広帯域にわたって感度良く信号
を検出するのが難しく、よって、第２の従来技術による
電圧測定装置では広い周波数帯域の被測定電気信号を良
好な検出感度で検出するのが難しい、つまり、周波数帯
域と電圧検出感度とを両立させることが難しいという問
題があった。
定装置では、ＰＢＳ５の出力を高速光検出器１４で検出
して高速増幅器１６で増幅しているため、高速計測器１
７として高速のオシロスコープが必要となる。しかし、
高速オシロスコープでは広帯域にわたって感度良く信号
を検出するのが難しく、よって、第２の従来技術による
電圧測定装置では広い周波数帯域の被測定電気信号を良
好な検出感度で検出するのが難しい、つまり、周波数帯
域と電圧検出感度とを両立させることが難しいという問
題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、被測定物を駆動する
駆動手段と、被測定物に生じる電界が印加されると屈折
率が変化する電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブとを
備えて構成された電圧測定装置において、Ｅ−Ｏプロー
ブに連続光を測定光として出射する連続光源と、駆動手
段が被測定物へ出力する駆動信号の繰り返し周波数に基
づいて変調周波数信号を生成する変調出力駆動手段と、
この変調出力駆動手段の出力する変調周波数信号とＥ−
Ｏプローブで印加電界に応じた変化が与えられた測定光
とを用いてヘテロダイン計測を行う計測手段とを備えた
ことを特徴とするものである。
を解消するためになされたもので、被測定物を駆動する
駆動手段と、被測定物に生じる電界が印加されると屈折
率が変化する電気光学材料からなるＥ−Ｏプローブとを
備えて構成された電圧測定装置において、Ｅ−Ｏプロー
ブに連続光を測定光として出射する連続光源と、駆動手
段が被測定物へ出力する駆動信号の繰り返し周波数に基
づいて変調周波数信号を生成する変調出力駆動手段と、
この変調出力駆動手段の出力する変調周波数信号とＥ−
Ｏプローブで印加電界に応じた変化が与えられた測定光
とを用いてヘテロダイン計測を行う計測手段とを備えた
ことを特徴とするものである。
【００１０】また、上記計測手段は、被測定物からの印
加電界に応じた変化が与えられた測定光を電気信号に変
換する光電変換手段と、この光電変換手段の出力と変調
出力駆動手段の出力とを電気的に混合する周波数ミキサ
とを備えて構成されていることを特徴とするものであ
る。
加電界に応じた変化が与えられた測定光を電気信号に変
換する光電変換手段と、この光電変換手段の出力と変調
出力駆動手段の出力とを電気的に混合する周波数ミキサ
とを備えて構成されていることを特徴とするものであ
る。
【００１１】また、上記計測手段は、印加電圧に応じて
入射光を光電変換する光検出手段を備えて構成され、こ
の印加電圧として変調出力駆動手段の出力する変調周波
数信号が与えられ、この入射光として被測定物からの印
加電界に応じた変化が与えられた測定光が与えられてい
ることを特徴とするものである。
入射光を光電変換する光検出手段を備えて構成され、こ
の印加電圧として変調出力駆動手段の出力する変調周波
数信号が与えられ、この入射光として被測定物からの印
加電界に応じた変化が与えられた測定光が与えられてい
ることを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】光源に連続光源が用いられているため、裾のな
いきれいな波形をした短パルス光を生成する必要はな
い。
いきれいな波形をした短パルス光を生成する必要はな
い。
【００１３】また、ビート信号が周波数軸上で計測され
るため、計測装置に高速のオシロスコープが必要されな
くなる。
るため、計測装置に高速のオシロスコープが必要されな
くなる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例による電圧測定
装置の構成を示すブロック図である。この装置各部の信
号波形は図２のグラフに示される。なお、同図（ａ）の
グラフの横軸は時間ｔ、縦軸は信号強度を示しており、
同図（ｂ）〜（ｆ）の各グラフの横軸は周波数ｆ、縦軸
は信号強度を示している。
装置の構成を示すブロック図である。この装置各部の信
号波形は図２のグラフに示される。なお、同図（ａ）の
グラフの横軸は時間ｔ、縦軸は信号強度を示しており、
同図（ｂ）〜（ｆ）の各グラフの横軸は周波数ｆ、縦軸
は信号強度を示している。
【００１５】本実施例では光源にＣＷ光源２１が用いら
れており、測定光として連続光が出射される。この連続
光はＰＢＳ２２で直線偏光にされ、波長板２３で光学バ
イアスが与えられ、さらに集光レンズ２４によってＥ−
Ｏプローブ２５に集光される。Ｅ−Ｏプローブ２５には
被測定デバイス２６から電界が印加されている。つま
り、被測定デバイス２６には駆動装置２７からの駆動信
号によって図２（ａ）に示す時間波形の被測定電気信号
が生じている。この被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ
0 は１００ＭＨｚであり、被測定電気信号は１０ｎｓ毎
に繰り返し生じている。また、この被測定電気信号の時
間波形を周波数軸上でみると図２（ｂ）に示すものとな
り、繰り返し周波数ｆ0 （＝１００ＭＨｚ）の整数倍の
成分しか存在していない。被測定デバイス２６に生じた
被測定電気信号による電界はＥ−Ｏプローブ２５に印加
される。Ｅ−Ｏプローブ２５は印加電界に応じて屈折率
を変化する電気光学材料からなり、被測定デバイス２６
に生じた電界はＥ−Ｏプローブ２５を通過する測定光の
偏波状態に変化を与える。この変化は印加電界強度に応
じたものであり、変化が与えられた測定光はＥ−Ｏプロ
ーブ２５の先端に設けられた図示しない反射膜で反射
し、入射経路を遡ってＰＢＳ２２まで戻る。ＰＢＳ２２
は偏光状態の変化を光強度の変化に変換し、入射時と直
交する偏波成分のみを高速光検出器２８へ出力する。
れており、測定光として連続光が出射される。この連続
光はＰＢＳ２２で直線偏光にされ、波長板２３で光学バ
イアスが与えられ、さらに集光レンズ２４によってＥ−
Ｏプローブ２５に集光される。Ｅ−Ｏプローブ２５には
被測定デバイス２６から電界が印加されている。つま
り、被測定デバイス２６には駆動装置２７からの駆動信
号によって図２（ａ）に示す時間波形の被測定電気信号
が生じている。この被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ
0 は１００ＭＨｚであり、被測定電気信号は１０ｎｓ毎
に繰り返し生じている。また、この被測定電気信号の時
間波形を周波数軸上でみると図２（ｂ）に示すものとな
り、繰り返し周波数ｆ0 （＝１００ＭＨｚ）の整数倍の
成分しか存在していない。被測定デバイス２６に生じた
被測定電気信号による電界はＥ−Ｏプローブ２５に印加
される。Ｅ−Ｏプローブ２５は印加電界に応じて屈折率
を変化する電気光学材料からなり、被測定デバイス２６
に生じた電界はＥ−Ｏプローブ２５を通過する測定光の
偏波状態に変化を与える。この変化は印加電界強度に応
じたものであり、変化が与えられた測定光はＥ−Ｏプロ
ーブ２５の先端に設けられた図示しない反射膜で反射
し、入射経路を遡ってＰＢＳ２２まで戻る。ＰＢＳ２２
は偏光状態の変化を光強度の変化に変換し、入射時と直
交する偏波成分のみを高速光検出器２８へ出力する。
【００１６】駆動装置２７は繰り返し周波数ｆ0 に同期
して変調出力駆動装置２９へトリガ信号を出力する。変
調出力駆動装置２９はこのトリガ信号に基づき、変調周
波数信号を生成する。この変調周波数信号の周波数は、
被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 の整数倍ｎｆ
0 （ｎは整数）と測定周波数△ｆとの和の周波数ｎｆ0
＋△ｆとなる。ここで、この測定周波数△ｆには繰り返
し周波数ｆ0 に比べて十分低い周波数が用いられる。こ
の変調周波数信号ｎｆ0 ＋△ｆは周波数ミキサ３０に与
えられる。一方、高速光検出器２８で検出された信号は
容量３１で直流成分が除去され、交流成分のみが取り出
される。検出信号のこの交流成分は高速増幅器３２で増
幅された後、周波数ミキサ３０に与えられる。従って、
周波数ミキサ３０には変調出力駆動装置２９からの変調
周波数信号ｎｆ0 ＋△ｆと高速増幅器３２からの検出信
号とが入力される。この検出信号には上述したように被
測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 の整数倍の信号成分
が含まれている。
して変調出力駆動装置２９へトリガ信号を出力する。変
調出力駆動装置２９はこのトリガ信号に基づき、変調周
波数信号を生成する。この変調周波数信号の周波数は、
被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 の整数倍ｎｆ
0 （ｎは整数）と測定周波数△ｆとの和の周波数ｎｆ0
＋△ｆとなる。ここで、この測定周波数△ｆには繰り返
し周波数ｆ0 に比べて十分低い周波数が用いられる。こ
の変調周波数信号ｎｆ0 ＋△ｆは周波数ミキサ３０に与
えられる。一方、高速光検出器２８で検出された信号は
容量３１で直流成分が除去され、交流成分のみが取り出
される。検出信号のこの交流成分は高速増幅器３２で増
幅された後、周波数ミキサ３０に与えられる。従って、
周波数ミキサ３０には変調出力駆動装置２９からの変調
周波数信号ｎｆ0 ＋△ｆと高速増幅器３２からの検出信
号とが入力される。この検出信号には上述したように被
測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 の整数倍の信号成分
が含まれている。
【００１７】例えば、変調出力駆動装置２９がｎ＝１と
して図２（ｃ）に示すｆ0 ＋△ｆの変調周波数信号を出
力した場合には、変調周波数信号ｆ0 ＋△ｆと被測定電
気信号の周波数ｆ0 の信号成分とがミキシングされる。
周波数ミキサ３０は２つの入力信号の掛け算を行い、そ
の結果、それぞれの信号周波数の和と差の周波数を持つ
信号を出力する。周波数ミキサ３０の出力には高周波カ
ットフィルタ３３が設けられているため、各信号周波数
の和と差の周波数信号のうちの低周波数側の差周波数△
ｆを持つビート信号のみが図２（ｄ）に示すように出力
される。また、変調出力駆動装置２９がｎ＝２として図
２（ｅ）に示す２ｆ0 ＋△ｆの変調周波数信号を出力し
た場合には、変調周波数信号２ｆ0 ＋△ｆと被測定電気
信号の周波数２ｆ0 の第２高調波信号成分とが周波数ミ
キサ３０においてミキシングされる。これら各信号周波
数の和と差の周波数を持つ信号が周波数ミキサ３０から
出力されるが、高周波カットフィルタ３３によってこの
うちの低周波数側の差周波数△ｆを持つビート信号のみ
が図２（ｆ）に示すように出力される。
して図２（ｃ）に示すｆ0 ＋△ｆの変調周波数信号を出
力した場合には、変調周波数信号ｆ0 ＋△ｆと被測定電
気信号の周波数ｆ0 の信号成分とがミキシングされる。
周波数ミキサ３０は２つの入力信号の掛け算を行い、そ
の結果、それぞれの信号周波数の和と差の周波数を持つ
信号を出力する。周波数ミキサ３０の出力には高周波カ
ットフィルタ３３が設けられているため、各信号周波数
の和と差の周波数信号のうちの低周波数側の差周波数△
ｆを持つビート信号のみが図２（ｄ）に示すように出力
される。また、変調出力駆動装置２９がｎ＝２として図
２（ｅ）に示す２ｆ0 ＋△ｆの変調周波数信号を出力し
た場合には、変調周波数信号２ｆ0 ＋△ｆと被測定電気
信号の周波数２ｆ0 の第２高調波信号成分とが周波数ミ
キサ３０においてミキシングされる。これら各信号周波
数の和と差の周波数を持つ信号が周波数ミキサ３０から
出力されるが、高周波カットフィルタ３３によってこの
うちの低周波数側の差周波数△ｆを持つビート信号のみ
が図２（ｆ）に示すように出力される。
【００１８】以後同様にして、第ｎ次高調波信号成分と
のビート出力が抽出される。これらビート出力は狭帯域
計測装置３４において狭帯域検出される。つまり、この
狭帯域計測装置３４では、基本繰り返し信号周波数ｆ0
とのビート出力の振幅と位相とが計測され、同様にして
第２高調波信号成分２ｆ0 とのビート出力の振幅と位相
とが計測され、さらに、第ｎ次の高調波信号成分ｎｆ0
とのビート出力について狭帯域計測が行われる。このよ
うな狭帯域計測装置３４は、ネットワークアナライザや
スペクトラムアナライザ、ロックインアンプなどによっ
て構成される。ヘテロダイン計測とはこのように２つの
信号の差周波数のビート出力を作り出し、これを狭帯域
検出することを意味している。このようにして得られた
計測結果は解析装置３５に出力される。解析装置３５で
はこれらの計測結果からフーリエ変換によって信号時間
波形が求められる。求まった信号時間波形は表示装置３
６において表示される。
のビート出力が抽出される。これらビート出力は狭帯域
計測装置３４において狭帯域検出される。つまり、この
狭帯域計測装置３４では、基本繰り返し信号周波数ｆ0
とのビート出力の振幅と位相とが計測され、同様にして
第２高調波信号成分２ｆ0 とのビート出力の振幅と位相
とが計測され、さらに、第ｎ次の高調波信号成分ｎｆ0
とのビート出力について狭帯域計測が行われる。このよ
うな狭帯域計測装置３４は、ネットワークアナライザや
スペクトラムアナライザ、ロックインアンプなどによっ
て構成される。ヘテロダイン計測とはこのように２つの
信号の差周波数のビート出力を作り出し、これを狭帯域
検出することを意味している。このようにして得られた
計測結果は解析装置３５に出力される。解析装置３５で
はこれらの計測結果からフーリエ変換によって信号時間
波形が求められる。求まった信号時間波形は表示装置３
６において表示される。
【００１９】この第１実施例による電圧測定装置は、Ｃ
Ｗ光源２１と高速光検出器２８を用いている点では図１
０に示す第２の従来技術による電圧測定装置と同様のも
のとなっている。異なる点は、高速光検出器２８の出力
が周波数ミキサ３０に入力されてヘテロダイン計測され
ている点である。この特徴的な相違点により、この第１
実施例によれば、次の効果が奏される。つまり、本実施
例では、ミキシングによって得られたビート信号が周波
数軸上で計測されるため、従来のように、計測装置に高
速のオシロスコープが必要とされなくなる。また、図８
に示す第１の従来技術による電圧測定装置では光源に短
パルス光源が必要とされたが、本実施例では光源に連続
光源であるＣＷ光源２１が用いられている。このため、
本実施例によれば、従来のように、裾のないきれいな波
形をした短パルス光を生成する必要はない。このため、
この第１実施例によれば、広い周波数帯域で感度良く被
測定デバイス２６の電圧を検出することが可能となる。
Ｗ光源２１と高速光検出器２８を用いている点では図１
０に示す第２の従来技術による電圧測定装置と同様のも
のとなっている。異なる点は、高速光検出器２８の出力
が周波数ミキサ３０に入力されてヘテロダイン計測され
ている点である。この特徴的な相違点により、この第１
実施例によれば、次の効果が奏される。つまり、本実施
例では、ミキシングによって得られたビート信号が周波
数軸上で計測されるため、従来のように、計測装置に高
速のオシロスコープが必要とされなくなる。また、図８
に示す第１の従来技術による電圧測定装置では光源に短
パルス光源が必要とされたが、本実施例では光源に連続
光源であるＣＷ光源２１が用いられている。このため、
本実施例によれば、従来のように、裾のないきれいな波
形をした短パルス光を生成する必要はない。このため、
この第１実施例によれば、広い周波数帯域で感度良く被
測定デバイス２６の電圧を検出することが可能となる。
【００２０】次に、本発明の第２の実施例による電圧測
定装置について説明する。図３はこの第２実施例による
電圧測定装置の構成を示すブロック図であり、図１と同
一または相当する部分には同一符号を付してその説明は
省略する。
定装置について説明する。図３はこの第２実施例による
電圧測定装置の構成を示すブロック図であり、図１と同
一または相当する部分には同一符号を付してその説明は
省略する。
【００２１】この第２実施例による電圧測定装置と上述
の第１実施例による電圧測定装置との相違点は、ヘテロ
ダイン計測を行う装置構成が異なる点である。つまり、
この第２実施例による電圧測定装置では、バイアス電圧
に応じて入射光を光電変換する光検出器がヘテロダイン
計測手段に用いられている。このような光検出器として
本実施例では光導電光検出器としてのＭＳＭ（Metal Se
miconductor Metal)光検出器４１が用いられており、バ
イアス電圧を変調することによって出力やゲインを変調
することが可能になっている。このＭＳＭ光検出器４１
には直列に負荷抵抗４２が設けられている。また、この
ＭＳＭ光検出器４１には、バイアス電圧として変調出力
駆動装置２９の出力する変調周波数信号が与えられてい
る。また、入射光として被測定デバイス２６からの印加
電界に応じた変化が与えられた測定光が与えられてい
る。
の第１実施例による電圧測定装置との相違点は、ヘテロ
ダイン計測を行う装置構成が異なる点である。つまり、
この第２実施例による電圧測定装置では、バイアス電圧
に応じて入射光を光電変換する光検出器がヘテロダイン
計測手段に用いられている。このような光検出器として
本実施例では光導電光検出器としてのＭＳＭ（Metal Se
miconductor Metal)光検出器４１が用いられており、バ
イアス電圧を変調することによって出力やゲインを変調
することが可能になっている。このＭＳＭ光検出器４１
には直列に負荷抵抗４２が設けられている。また、この
ＭＳＭ光検出器４１には、バイアス電圧として変調出力
駆動装置２９の出力する変調周波数信号が与えられてい
る。また、入射光として被測定デバイス２６からの印加
電界に応じた変化が与えられた測定光が与えられてい
る。
【００２２】図４（ａ）はＭＳＭ光検出器４１の特性を
示しており、そののグラフには、ＭＳＭ光検出器４１
の出力がバイアス電圧に比例する特性が示されている。
この特性の太い直線部は本実施例で使用される特性部分
を表している。このようなＭＳＭ光検出器４１に図４
（ａ）ののグラフに示されるバイアス電圧、つまり、
時間と共に振動する変調された正負の交流バイアス電圧
を印加することにより、図４（ａ）ののグラフに示さ
れる変調出力が得られる。つまり、ＭＳＭ光検出器４１
に検出される光量が同じであっても、正負の交流バイア
ス電圧を印加すると、バイアス電圧に比例した出力を得
ることができる。このような光検出器はＭＳＭ光検出器
などの光導電型光検出器に限られるものではなく、図４
（ｂ）に示すＡＰＤ（Avalanche Photo Diode)であって
もよい。このＡＰＤの場合には、のグラフに示すよう
に、ＡＰＤの出力はバイアス電圧に対して線形に変化す
る領域（図に太い線で示す）が存在する。従って、この
領域でのグラフに示すＤＣバイアスに重畳した交流バ
イアス電圧をＡＰＤに印加すると、この交流バイアスに
ほぼ比例したのグラフに示す変調出力が得られる。つ
まり、このＡＰＤにおいても、同じ検出光量であって
も、ＤＣバイアスに重畳させて交流バイアスを印加する
と、交流バイアスに比例した出力を得ることが可能であ
る。
示しており、そののグラフには、ＭＳＭ光検出器４１
の出力がバイアス電圧に比例する特性が示されている。
この特性の太い直線部は本実施例で使用される特性部分
を表している。このようなＭＳＭ光検出器４１に図４
（ａ）ののグラフに示されるバイアス電圧、つまり、
時間と共に振動する変調された正負の交流バイアス電圧
を印加することにより、図４（ａ）ののグラフに示さ
れる変調出力が得られる。つまり、ＭＳＭ光検出器４１
に検出される光量が同じであっても、正負の交流バイア
ス電圧を印加すると、バイアス電圧に比例した出力を得
ることができる。このような光検出器はＭＳＭ光検出器
などの光導電型光検出器に限られるものではなく、図４
（ｂ）に示すＡＰＤ（Avalanche Photo Diode)であって
もよい。このＡＰＤの場合には、のグラフに示すよう
に、ＡＰＤの出力はバイアス電圧に対して線形に変化す
る領域（図に太い線で示す）が存在する。従って、この
領域でのグラフに示すＤＣバイアスに重畳した交流バ
イアス電圧をＡＰＤに印加すると、この交流バイアスに
ほぼ比例したのグラフに示す変調出力が得られる。つ
まり、このＡＰＤにおいても、同じ検出光量であって
も、ＤＣバイアスに重畳させて交流バイアスを印加する
と、交流バイアスに比例した出力を得ることが可能であ
る。
【００２３】本実施例では、図３に示す駆動装置２７か
ら被測定デバイス２６へ駆動信号が与えられ、正弦波の
被測定電気信号が生じ、この被測定電気信号の振幅と位
相とが変調出力を用いてヘテロダイン計測される。ここ
で、駆動信号の繰り返し周波数ｆ0 は１００ＭＨｚであ
るとする。この時の変調出力は、変調出力駆動装置２９
からＭＳＭ光検出器４１に被測定デバイス２６に同期し
て印加される交流バイアス電圧である。この変調出力の
周波数は被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0に検出周
波数△ｆを加えた周波数ｆ0 ＋△ｆである。ここで、周
波数△ｆは繰り返し周波数ｆ0 に比べて十分低い周波
数、例えば、数Ｈｚ〜数ＫＨｚ、または数ＭＨｚまでの
周波数とする。ＭＳＭ光検出器４１では、Ｅ−Ｏプロー
ブ２５で得られた変調光と変調出力駆動装置２９から与
えられた変調出力ｆ0 ＋△ｆとがミキシングされ、これ
らの和と差の周波数２ｆ0 ＋△ｆと△ｆを持つ各信号が
ＭＳＭ光検出器４１から出力される。ＭＳＭ光検出器４
１の出力側には高周波カットフィルタ３３が設けられて
いるため、ＭＳＭ光検出器４１の出力の中から最も低い
周波数成分である△ｆの周波数を持つ信号成分がのみが
抽出され、ビート出力が得られる。得られたビート信号
は、ネットワークアナライザやスペクトラムアナライ
ザ、ロックインアンプなどの狭帯域検出器３４を用いて
計測される。この計測により、被測定デバイス２６にお
ける被測定電気信号の振幅と位相とが求められる。
ら被測定デバイス２６へ駆動信号が与えられ、正弦波の
被測定電気信号が生じ、この被測定電気信号の振幅と位
相とが変調出力を用いてヘテロダイン計測される。ここ
で、駆動信号の繰り返し周波数ｆ0 は１００ＭＨｚであ
るとする。この時の変調出力は、変調出力駆動装置２９
からＭＳＭ光検出器４１に被測定デバイス２６に同期し
て印加される交流バイアス電圧である。この変調出力の
周波数は被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0に検出周
波数△ｆを加えた周波数ｆ0 ＋△ｆである。ここで、周
波数△ｆは繰り返し周波数ｆ0 に比べて十分低い周波
数、例えば、数Ｈｚ〜数ＫＨｚ、または数ＭＨｚまでの
周波数とする。ＭＳＭ光検出器４１では、Ｅ−Ｏプロー
ブ２５で得られた変調光と変調出力駆動装置２９から与
えられた変調出力ｆ0 ＋△ｆとがミキシングされ、これ
らの和と差の周波数２ｆ0 ＋△ｆと△ｆを持つ各信号が
ＭＳＭ光検出器４１から出力される。ＭＳＭ光検出器４
１の出力側には高周波カットフィルタ３３が設けられて
いるため、ＭＳＭ光検出器４１の出力の中から最も低い
周波数成分である△ｆの周波数を持つ信号成分がのみが
抽出され、ビート出力が得られる。得られたビート信号
は、ネットワークアナライザやスペクトラムアナライ
ザ、ロックインアンプなどの狭帯域検出器３４を用いて
計測される。この計測により、被測定デバイス２６にお
ける被測定電気信号の振幅と位相とが求められる。
【００２４】この第２実施例による電圧測定装置におい
ても、上記の第１実施例と同様な効果が奏される。つま
り、ＭＳＭ光検出器４１における２つの周波数信号のミ
キシングによって得られたビート信号が周波数軸上で計
測されるため、従来のように、計測装置に高速のオシロ
スコープが必要とされなくなる。また、光源に連続光源
が用いられており、従来のように光源に短パルス光源が
必要とされないため、裾のないきれいな波形をした短パ
ルス光を生成する必要はない。このため、この第２実施
例によっても、広い周波数帯域で感度良く被測定デバイ
スの電圧を検出することが可能となる。
ても、上記の第１実施例と同様な効果が奏される。つま
り、ＭＳＭ光検出器４１における２つの周波数信号のミ
キシングによって得られたビート信号が周波数軸上で計
測されるため、従来のように、計測装置に高速のオシロ
スコープが必要とされなくなる。また、光源に連続光源
が用いられており、従来のように光源に短パルス光源が
必要とされないため、裾のないきれいな波形をした短パ
ルス光を生成する必要はない。このため、この第２実施
例によっても、広い周波数帯域で感度良く被測定デバイ
スの電圧を検出することが可能となる。
【００２５】次に、本発明の第３の実施例による電圧測
定装置について説明する。図５はこの第３実施例による
電圧測定装置の構成を示すブロック図である。装置各部
における信号は図６のグラフに示される。なお、図５に
おいて図３と同一または相当する部分には同一符号を付
してその説明は省略する。
定装置について説明する。図５はこの第３実施例による
電圧測定装置の構成を示すブロック図である。装置各部
における信号は図６のグラフに示される。なお、図５に
おいて図３と同一または相当する部分には同一符号を付
してその説明は省略する。
【００２６】この第３実施例による電圧測定装置は、第
２実施例による電圧測定装置を発展させたものであり、
被測定電気信号の波形を詳細に測定したい場合に用いら
れる電圧測定装置である。本実施例では、変調出力駆動
装置２９からＭＳＭ光検出器４１へ出力されるバイアス
電圧の周波数の次数ｎが、１、２、３、４、５…と変化
させられ、周波数△ｆのビート信号が順次ヘテロダイン
計測されていく。
２実施例による電圧測定装置を発展させたものであり、
被測定電気信号の波形を詳細に測定したい場合に用いら
れる電圧測定装置である。本実施例では、変調出力駆動
装置２９からＭＳＭ光検出器４１へ出力されるバイアス
電圧の周波数の次数ｎが、１、２、３、４、５…と変化
させられ、周波数△ｆのビート信号が順次ヘテロダイン
計測されていく。
【００２７】例えば、被測定デバイス２６における被測
定電気信号が時間軸において図６（ａ）に示されるもの
とする。ここで、この被測定電気信号の繰り返し周波数
ｆ0は１００ＭＨｚであり、１０ｎｓ毎に被測定電気信
号が生じるものとする。この被測定電気信号が持つ周波
数成分は周波数軸において図６（ｂ）のグラフに示さ
れ、繰り返し周波数ｆ0 の高調波成分２ｆ0 ，３ｆ0 …
を含んでいる。
定電気信号が時間軸において図６（ａ）に示されるもの
とする。ここで、この被測定電気信号の繰り返し周波数
ｆ0は１００ＭＨｚであり、１０ｎｓ毎に被測定電気信
号が生じるものとする。この被測定電気信号が持つ周波
数成分は周波数軸において図６（ｂ）のグラフに示さ
れ、繰り返し周波数ｆ0 の高調波成分２ｆ0 ，３ｆ0 …
を含んでいる。
【００２８】一方、次数ｎ＝１の時に変調出力駆動装置
２９から出力される変調出力は、時間軸において図６
（ｃ）のグラフに示す周波数ｆ0 ＋△ｆの正弦波である
から、その周波数成分は周波数軸において図６（ｄ）の
グラフに示されるｆ0 ＋△ｆのみである。ＭＳＭ光検出
器４１へ被測定電気信号に比例した光が入射し、変調出
力がＭＳＭ光検出器４１にバイアス電圧として印加され
ると、ＭＳＭ光検出器４１からは両者のミキシングの結
果として図６（ｅ）のグラフに示す多くの周波数成分を
含む信号が出力される。同グラフは周波数軸において表
示しているものであり、これらの周波数成分はＭＳＭ光
検出器４１に入力した２つの信号の和と差の周波数成分
に相当する。つまり、変調出力ｆ0 ＋△ｆと被測定電気
信号の繰り返し周波数ｆ0 の信号成分との和である２ｆ
0 ＋△ｆの周波数成分と、これらの差である△ｆの周波
数成分とが生成される。また、変調出力ｆ0 ＋△ｆと被
測定電気信号の第２高調波成分２ｆ0 との和である３ｆ
0 ＋△ｆの周波数成分と、これらの差であるｆ0 −△ｆ
の周波数成分とが生成される。また、変調出力ｆ0 ＋△
ｆと被測定電気信号の第３高調波成分３ｆ0 との和であ
る４ｆ0 ＋△ｆの周波数成分と、これらの差である２ｆ
0 −△ｆの周波数成分とが生成される。さらに同様にし
て変調出力と被測定電気信号の第ｎ次高調波成分との和
と差の周波数成分が生成される。これら各周波数成分信
号は高周波カットフィルタ３３で最も低い周波数成分で
ある周波数△ｆのビート出力のみが抽出され、狭帯域計
測装置３４へ出力される。狭帯域計測装置３４ではビー
ト信号の振幅と位相とが計測され、その計測結果が解析
装置３５へ出力される。
２９から出力される変調出力は、時間軸において図６
（ｃ）のグラフに示す周波数ｆ0 ＋△ｆの正弦波である
から、その周波数成分は周波数軸において図６（ｄ）の
グラフに示されるｆ0 ＋△ｆのみである。ＭＳＭ光検出
器４１へ被測定電気信号に比例した光が入射し、変調出
力がＭＳＭ光検出器４１にバイアス電圧として印加され
ると、ＭＳＭ光検出器４１からは両者のミキシングの結
果として図６（ｅ）のグラフに示す多くの周波数成分を
含む信号が出力される。同グラフは周波数軸において表
示しているものであり、これらの周波数成分はＭＳＭ光
検出器４１に入力した２つの信号の和と差の周波数成分
に相当する。つまり、変調出力ｆ0 ＋△ｆと被測定電気
信号の繰り返し周波数ｆ0 の信号成分との和である２ｆ
0 ＋△ｆの周波数成分と、これらの差である△ｆの周波
数成分とが生成される。また、変調出力ｆ0 ＋△ｆと被
測定電気信号の第２高調波成分２ｆ0 との和である３ｆ
0 ＋△ｆの周波数成分と、これらの差であるｆ0 −△ｆ
の周波数成分とが生成される。また、変調出力ｆ0 ＋△
ｆと被測定電気信号の第３高調波成分３ｆ0 との和であ
る４ｆ0 ＋△ｆの周波数成分と、これらの差である２ｆ
0 −△ｆの周波数成分とが生成される。さらに同様にし
て変調出力と被測定電気信号の第ｎ次高調波成分との和
と差の周波数成分が生成される。これら各周波数成分信
号は高周波カットフィルタ３３で最も低い周波数成分で
ある周波数△ｆのビート出力のみが抽出され、狭帯域計
測装置３４へ出力される。狭帯域計測装置３４ではビー
ト信号の振幅と位相とが計測され、その計測結果が解析
装置３５へ出力される。
【００２９】また、変調出力駆動装置２９から次数ｎ＝
２として変調周波数信号がＭＳＭ光検出器４１へ出力さ
れる場合には、この変調出力には、周波数軸において表
された図６（ｆ）のグラフに示す周波数２ｆ0 ＋△ｆの
周波数成分のみが含まれる。この変調出力がＭＳＭ光検
出器４１にバイアス電圧として印加され、しかも、ＰＢ
Ｓ２２から被測定電気信号に比例した光がこのＭＳＭ光
検出器４１に入射すると、ＭＳＭ光検出器４１ではこれ
ら各信号がミキシングされる。この時は、被測定電気信
号の第２高調波成分２ｆ0 とのビート信号による振幅と
位相がヘテロダイン計測され、図６（ｇ）に示す多くの
周波数成分を含む信号が生じる。つまり、変調出力２ｆ
0 ＋△ｆと被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 の信号
成分との和である３ｆ0 ＋△ｆの周波数成分と、これら
の差であるｆ0 ＋△ｆの周波数成分とが生成される。ま
た、変調出力２ｆ0 ＋△ｆと被測定電気信号の第２高調
波成分２ｆ0 との和である４ｆ0 ＋△ｆの周波数成分
と、これらの差である△ｆの周波数成分とが生成され
る。また、変調出力２ｆ0 ＋△ｆと被測定電気信号の第
３高調波成分３ｆ0 との和である５ｆ0 ＋△ｆの周波数
成分と、これらの差であるｆ0 −△ｆの周波数成分とが
生成される。さらに同様にして変調出力と被測定電気信
号の第ｎ次高調波成分との和と差の周波数成分が生成さ
れる。これら各周波数成分信号も高周波カットフィルタ
３３で周波数△ｆのビート出力のみが抽出され、狭帯域
計測装置３４へ出力される。狭帯域計測装置３４ではこ
のビート信号の振幅と位相とが計測され、その計測結果
が解析装置３５へ出力される。
２として変調周波数信号がＭＳＭ光検出器４１へ出力さ
れる場合には、この変調出力には、周波数軸において表
された図６（ｆ）のグラフに示す周波数２ｆ0 ＋△ｆの
周波数成分のみが含まれる。この変調出力がＭＳＭ光検
出器４１にバイアス電圧として印加され、しかも、ＰＢ
Ｓ２２から被測定電気信号に比例した光がこのＭＳＭ光
検出器４１に入射すると、ＭＳＭ光検出器４１ではこれ
ら各信号がミキシングされる。この時は、被測定電気信
号の第２高調波成分２ｆ0 とのビート信号による振幅と
位相がヘテロダイン計測され、図６（ｇ）に示す多くの
周波数成分を含む信号が生じる。つまり、変調出力２ｆ
0 ＋△ｆと被測定電気信号の繰り返し周波数ｆ0 の信号
成分との和である３ｆ0 ＋△ｆの周波数成分と、これら
の差であるｆ0 ＋△ｆの周波数成分とが生成される。ま
た、変調出力２ｆ0 ＋△ｆと被測定電気信号の第２高調
波成分２ｆ0 との和である４ｆ0 ＋△ｆの周波数成分
と、これらの差である△ｆの周波数成分とが生成され
る。また、変調出力２ｆ0 ＋△ｆと被測定電気信号の第
３高調波成分３ｆ0 との和である５ｆ0 ＋△ｆの周波数
成分と、これらの差であるｆ0 −△ｆの周波数成分とが
生成される。さらに同様にして変調出力と被測定電気信
号の第ｎ次高調波成分との和と差の周波数成分が生成さ
れる。これら各周波数成分信号も高周波カットフィルタ
３３で周波数△ｆのビート出力のみが抽出され、狭帯域
計測装置３４へ出力される。狭帯域計測装置３４ではこ
のビート信号の振幅と位相とが計測され、その計測結果
が解析装置３５へ出力される。
【００３０】このようなヘテロダイン計測が高い次数の
変調出力についても順次同様に行われ、その結果が解析
装置３５へ出力される。解析装置３５ではこれらの計測
結果を基にフーリエ変換を行い、周波数領域の測定結果
から時間領域の波形を計算によって求め、表示装置３６
へ出力する。表示装置３６では被測定電気信号のこの時
間波形を表示する。
変調出力についても順次同様に行われ、その結果が解析
装置３５へ出力される。解析装置３５ではこれらの計測
結果を基にフーリエ変換を行い、周波数領域の測定結果
から時間領域の波形を計算によって求め、表示装置３６
へ出力する。表示装置３６では被測定電気信号のこの時
間波形を表示する。
【００３１】このような第３の実施例による電圧測定装
置においても、上記第１および第２の各実施例による電
圧測定装置と同様な効果が奏される。つまり、高速のオ
シロスコープが必要とされなくなり、また、短パルス光
源が必要とされなくなる。このため、この第２実施例に
よっても、広い周波数帯域で感度良く被測定デバイスの
電圧を検出することが可能となる。
置においても、上記第１および第２の各実施例による電
圧測定装置と同様な効果が奏される。つまり、高速のオ
シロスコープが必要とされなくなり、また、短パルス光
源が必要とされなくなる。このため、この第２実施例に
よっても、広い周波数帯域で感度良く被測定デバイスの
電圧を検出することが可能となる。
【００３２】なお、上記第２および第３の各実施例にお
いて、ＭＳＭ光検出器４１が正負対称なバイアス電圧に
対して対称でない出力電流特性を有する場合には、この
非対称性を補正する目的で、図７に示す補正回路５１を
設けると効果的である。ここで、同図において図３およ
び図５と同一または相当する部分には同一符号を付して
その説明は省略する。つまり、ＤＣ電圧電源５２からＭ
ＳＭ光検出器４１へＤＣバイアスを供給し、非対称分を
補填する直流電圧を供給する。
いて、ＭＳＭ光検出器４１が正負対称なバイアス電圧に
対して対称でない出力電流特性を有する場合には、この
非対称性を補正する目的で、図７に示す補正回路５１を
設けると効果的である。ここで、同図において図３およ
び図５と同一または相当する部分には同一符号を付して
その説明は省略する。つまり、ＤＣ電圧電源５２からＭ
ＳＭ光検出器４１へＤＣバイアスを供給し、非対称分を
補填する直流電圧を供給する。
【００３３】また、狭帯域検出器３４でＭＳＭ光検出器
４１から出力されるビート信号の振幅と位相とをヘテロ
ダイン計測する時には、一般的に検出回路の減衰や位相
ずれ等が存在し、測定誤差が生じるおそれがある。この
測定誤差を補正するには、波形が分かっている、例えば
正弦波信号などを予め測定して出力の振幅と位相の補正
係数を求めておき、得られた測定結果を補正するように
すればよい。
４１から出力されるビート信号の振幅と位相とをヘテロ
ダイン計測する時には、一般的に検出回路の減衰や位相
ずれ等が存在し、測定誤差が生じるおそれがある。この
測定誤差を補正するには、波形が分かっている、例えば
正弦波信号などを予め測定して出力の振幅と位相の補正
係数を求めておき、得られた測定結果を補正するように
すればよい。
【００３４】また、ＭＳＭ光検出器４１へＧＨｚ帯の周
波数信号を効率良く印加するためには、ＭＳＭ光検出器
をマイクロ波ストリップ電極に一体化し、この電極に交
流バイアス電圧を印加するようにすればよい。なお、こ
こで交流バイアス電圧が減衰してしまう場合には、上記
した補正係数による補正を行えばよい。
波数信号を効率良く印加するためには、ＭＳＭ光検出器
をマイクロ波ストリップ電極に一体化し、この電極に交
流バイアス電圧を印加するようにすればよい。なお、こ
こで交流バイアス電圧が減衰してしまう場合には、上記
した補正係数による補正を行えばよい。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
源に連続光源が用いられているため、裾のないきれいな
波形をした短パルス光を生成する必要はない。また、ビ
ート信号が周波数軸上で計測されるため、計測装置に高
速のオシロスコープが必要されなくなる。このため、広
い周波数帯域で感度良く電圧を検出することが可能とな
る。
源に連続光源が用いられているため、裾のないきれいな
波形をした短パルス光を生成する必要はない。また、ビ
ート信号が周波数軸上で計測されるため、計測装置に高
速のオシロスコープが必要されなくなる。このため、広
い周波数帯域で感度良く電圧を検出することが可能とな
る。
【図１】本発明の第１の実施例による電圧測定装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例による電圧測定装置各部の信号を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施例による電圧測定装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図４】ＭＳＭ光検出器およびＡＰＤの各特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】本発明の第３の実施例による電圧測定装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図６】第３実施例による電圧測定装置各部の信号を示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】ＭＳＭ光検出器に対する補正回路を示す図であ
る。
る。
【図８】第１の従来技術による電圧測定装置の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図９】第１の従来技術による電圧測定装置各部の信号
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１０】第２の従来技術による電圧測定装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１１】第２の従来技術による電圧測定装置各部の信
号を示すグラフである。
号を示すグラフである。
２１…ＣＷ光源、２２…偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）、２３…波長板、２４…集光レンズ、２５…Ｅ−Ｏ
プローブ、２６…被測定デバイス、２７…駆動装置、２
８…高速光検出器、２９…変調出力駆動装置、３０…周
波数ミキサ、３１…容量、３２…高速増幅器、３３…高
周波カットフィルタ、３４…狭帯域計測装置、３５…解
析装置、３６…表示装置、４１…ＭＳＭ光検出器、４２
…負荷抵抗。
Ｓ）、２３…波長板、２４…集光レンズ、２５…Ｅ−Ｏ
プローブ、２６…被測定デバイス、２７…駆動装置、２
８…高速光検出器、２９…変調出力駆動装置、３０…周
波数ミキサ、３１…容量、３２…高速増幅器、３３…高
周波カットフィルタ、３４…狭帯域計測装置、３５…解
析装置、３６…表示装置、４１…ＭＳＭ光検出器、４２
…負荷抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−170876（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−259753（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−307379（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−45424（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 15/24 G01R 31/302 G01R 19/00
Claims (5)
- 【請求項１】 被測定物を駆動する駆動手段と、被測定
物に生じる電界が印加されると屈折率が変化する電気光
学材料からなるＥ−Ｏプローブとを備えて構成された電
圧測定装置において、 前記Ｅ−Ｏプローブに連続光を測定光として出射する連
続光源と、前記駆動手段が被測定物へ出力する駆動信号
の繰り返し周波数に基づいて変調周波数信号を生成する
変調出力駆動手段と、この変調出力駆動手段の出力する
前記変調周波数信号と前記Ｅ−Ｏプローブで印加電界に
応じた変化が与えられた前記測定光とを用いてヘテロダ
イン計測を行う計測手段とを備えたことを特徴とする電
圧測定装置。 - 【請求項２】 前記計測手段は、被測定物からの印加電
界に応じた変化が与えられた前記測定光を電気信号に変
換する光電変換手段と、この光電変換手段の出力と前記
変調出力駆動手段の出力とを電気的に混合する周波数ミ
キサとを備えて構成されていることを特徴とする請求項
１記載の電圧測定装置。 - 【請求項３】 前記計測手段は、印加電圧に応じて入射
光を光電変換する光検出手段を備えて構成され、この印
加電圧として前記変調出力駆動手段の出力する前記変調
周波数信号が与えられ、この入射光として被測定物から
の印加電界に応じた変化が与えられた前記測定光が与え
られていることを特徴とする請求項１記載の電圧測定装
置。 - 【請求項４】 前記変調出力駆動手段の出力する前記変
調周波数信号は、前記繰り返し周波数の整数倍の周波数
と前記繰り返し周波数に比べて十分低い検出周波数との
和の周波数であることを特徴とする請求項２または請求
項３記載の電圧測定装置。 - 【請求項５】 前記計測手段の出力の低周波成分を通過
させる高域カットフィルタと、この高域カットフィルタ
を通過したビート出力から前記繰り返し周波数の整数倍
の各周波数信号の振幅および位相を検出する狭帯域計測
手段と、この狭帯域計測手段の出力する前記振幅および
位相を用いたフーリエ変換法によって被測定電気信号の
時間波形を求める解析装置とを備えたことを特徴とする
請求項４記載の電圧測定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23516294A JP3352543B2 (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 電圧測定装置 |
| US08/531,542 US5666062A (en) | 1994-09-19 | 1995-09-19 | Voltage measuring using electro-optic material's change in refractive index |
| EP95306599A EP0702236A3 (en) | 1994-09-19 | 1995-09-19 | Voltage measuring system |
| US08/535,669 US5631555A (en) | 1994-09-29 | 1995-09-28 | Voltage measurement system |
| EP95306908A EP0704707A1 (en) | 1994-09-29 | 1995-09-29 | Voltage measurement system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23516294A JP3352543B2 (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 電圧測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08101232A JPH08101232A (ja) | 1996-04-16 |
| JP3352543B2 true JP3352543B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=16981979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23516294A Expired - Fee Related JP3352543B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-29 | 電圧測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5631555A (ja) |
| EP (1) | EP0704707A1 (ja) |
| JP (1) | JP3352543B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6266592B1 (en) * | 1996-10-11 | 2001-07-24 | Trw Inc. | Apparatus and method for sensing a rearward facing child seat using beat frequency detection |
| US20050158008A1 (en) * | 2003-09-05 | 2005-07-21 | Sae Magnetics (H.K.) Ltd. | Free space MSM photodetector assembly |
| JP5119523B2 (ja) * | 2005-01-12 | 2013-01-16 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 近傍電磁界測定装置 |
| US7592615B2 (en) * | 2005-10-11 | 2009-09-22 | Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. | Optical receiver with a modulated photo-detector |
| JP6166032B2 (ja) * | 2012-11-06 | 2017-07-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体デバイス検査装置及び半導体デバイス検査方法 |
| AU2013407826B2 (en) * | 2013-12-20 | 2019-02-21 | Abb Power Grids Switzerland Ag | Optical sensor |
| KR101987408B1 (ko) * | 2014-01-21 | 2019-06-11 | 삼성전자주식회사 | 생체 임피던스 측정 장치 및 방법 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4446425A (en) * | 1982-02-12 | 1984-05-01 | The University Of Rochester | Measurement of electrical signals with picosecond resolution |
| US4618819A (en) * | 1984-03-27 | 1986-10-21 | The University Of Rochester | Measurement of electrical signals with subpicosecond resolution |
| JPS62279732A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-04 | Agency Of Ind Science & Technol | アバランシエフオトダイオ−ドの増幅度変調によるヘテロダイン検波法 |
| DE3877628T2 (de) * | 1987-05-31 | 1993-05-13 | Hamamatsu Photonics Kk | Spannungsdetektor. |
| JP2556910B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1996-11-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光強度変化検出装置 |
| US5126661A (en) * | 1990-10-18 | 1992-06-30 | At&T Bell Laboratories | Optical probing method and apparatus |
| US5126660A (en) * | 1991-01-02 | 1992-06-30 | At&T Bell Laboratories | Optical probing method and apparatus |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP23516294A patent/JP3352543B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-28 US US08/535,669 patent/US5631555A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-29 EP EP95306908A patent/EP0704707A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08101232A (ja) | 1996-04-16 |
| US5631555A (en) | 1997-05-20 |
| EP0704707A1 (en) | 1996-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4046158B2 (ja) | 塗装膜測定方法及び装置 | |
| RU2371684C2 (ru) | Способ и устройство для измерения спектра временной области импульсов терагерцевого излучения | |
| JP3364333B2 (ja) | 減衰特性測定装置 | |
| JPS63218830A (ja) | ヘテロダインレーザの即時周波数測定システム及びその測定方法 | |
| JP3500216B2 (ja) | 電圧測定装置 | |
| JP3352543B2 (ja) | 電圧測定装置 | |
| Goldstein et al. | Heterodyn interferometer for the detection of electric and thermal signals in integrated circuits through the substrate | |
| US4975635A (en) | Voltage detector using a sampling type high-speed photodetector | |
| Jacobs | Optical heterodyne (coherent) detection | |
| US5666062A (en) | Voltage measuring using electro-optic material's change in refractive index | |
| JP2656686B2 (ja) | 光プローブ方法及び装置 | |
| JP3473925B2 (ja) | トリガ回路および電界測定装置 | |
| EP0275974A2 (en) | Methods of and apparatus for measuring the frequency response of optical detectors | |
| JP3352244B2 (ja) | 電圧測定装置 | |
| JP3334743B2 (ja) | 電気信号測定装置 | |
| JP3500215B2 (ja) | 電圧測定装置 | |
| Struszewski et al. | Asynchronous optical sampling for laser-based vector network analysis on coplanar waveguides | |
| Hofmann et al. | Electro-optic sampling system for the testing of high-speed integrated circuits using a free running solid-state laser | |
| JPH029328B2 (ja) | ||
| Wiesenfeld et al. | Electro-optic sampling using injection lasers | |
| JP3130187B2 (ja) | 電界検出装置 | |
| JPH04121673A (ja) | 光サンプリング装置 | |
| JP2577582B2 (ja) | 電圧検出装置 | |
| JP2004163284A (ja) | テラヘルツパルス光計測装置 | |
| JPS61218959A (ja) | 半導体レ−ザの測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070920 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080920 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080920 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090920 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100920 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110920 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |