JP3406523B2 - 電気光学サンプリングオシロスコープ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種信号の測定に
用いられる電気光学サンプリングオシロスコープに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、例えば、２．４Ｇｂｐｓという超
高速なビットレートの信号を扱う被測定回路の信号測定
には、被測定回路に擾乱を与えることなく測定可能な電
気光学サンプリングオシロスコープが用いられている。
ここで、上記電気光学サンプリングオシロスコープに
は、電気光学効果を利用して被測定信号を検出する電気
光学プローブが用いられる。

【０００３】また、上述した電気光学サンプリングオシ
ロスコープは、 （１）信号を測定する際に、グランド線を必要としない
ため、測定が容易 （２）電気光学プローブの先端にある金属ピンが回路系
から各々絶縁されているので高入力インピーダンスを実
現でき、その結果被測定点の状態をほとんど乱すことが
ない （３）光パルスを利用することからＧＨｚオーダーまで
の広帯域測定が可能といった特徴があることから、高速
化が進む通信情報システムの測定に特に用いられてい
る。

【０００４】図５は、従来の電気光学サンプリングオシ
ロスコープに用いられる電気光学プローブの構成を示す
概略側面図である。この図において、４は、電気光学プ
ローブであり、被測定信号によって発生する電界を電気
光学結晶に対して作用させた状態で、該電気光学結晶に
レーザ光が入射されると、レーザ光の偏光状態が変化す
るという原理を用いて被測定信号の検出を行うものであ
る。

【０００５】電気光学プローブ４において、５は、先端
部分がテーパ状に形成された金属ピンであり、図示しな
い信号線に当接される。この金属ピン５は、上記信号線
を伝送している被測定信号による電界を後述する電気光
学結晶７に作用させ易くする役目をする。６は、円板形
状の絶縁体であり、その裏面中央部には、金属ピン５の
端部が取り付けられている。すなわち、金属ピン５は、
絶縁体６により保持されている。電気光学結晶７は、Ｂ
ＳＯ（Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀）が円柱形状に形成されてなり、
金属ピン５を介して結合された電界に応じて、一次の電
気光学変化であるポッケルス効果によりその屈折率が変
化するという光学的性質を有している。

【０００６】８は、反射鏡であり、電気光学結晶７の裏
面に蒸着された誘電体多層膜ミラーである。この反射鏡
８は、電気光学結晶７を透過したレーザ光Ｌａを反射す
る。電気光学結晶７は、反射鏡８を介して絶縁体６の表
面に接合されている。

【０００７】９は、略円筒形状のケースであり、円筒形
状の円筒部９ｂと、該円筒部９ｂの一端部にテーパ形状
に形成され、かつ軸線に沿って貫通穴が形成された先端
部９ａとが一体に形成されている。この先端部９ａに
は、上述した金属ピン５、絶縁体６、電気光学結晶７お
よび反射鏡８が各々収容されている。

【０００８】１０は、コネクタ１１と図示しないレーザ
発生装置との間を接続する偏光保持光ファイバである。
上記レーザ発生装置は、直線偏光のレーザ光Ｌａを発生
する。また、コネクタ１１は、その出射端１１ａから出
射されるレーザ光Ｌａが電気光学結晶７および反射鏡８
に対して垂直に入射される位置に配設されている。１２
は、コネクタ１１の左方に配設されたコリメートレンズ
であり、レーザ光Ｌａを平行光に変換する。

【０００９】１３は、コリメートレンズ１２の左方に配
設された偏光ビームスプリッタであり、紙面に対して平
行なレーザ光Ｌａの偏光成分を直進させるとともに、上
記紙面に対して垂直なレーザ光Ｌａの偏光成分を、レー
ザ光Ｌａの直進方向に対して９０度曲げて直進させる。
１４は、偏光ビームスプリッタ１３の左方に配設された
ファラデー素子であり、偏光ビームスプリッタ１３を透
過したレーザ光Ｌａの偏光を紙面に対して４５度回転さ
せる。

【００１０】１５は、ファラデー素子１４の左方に、結
晶軸方位が２２．５度傾くように配設された１／２波長
板であり、ファラデー素子１４により回転された偏光を
紙面に対して平行にする。１６は、１／２波長板１５の
左方に配設された偏光ビームスプリッタであり、偏光ビ
ームスプリッタ１３と同一構成とされている。１７は偏
光ビームスプリッタ１６の左方に配設された波長板であ
り、偏光ビームスプリッタ１６を透過したレーザ光Ｌａ
の強度バランスを調整することにより、最終的に得られ
る電気光学プローブ４の出力信号のＳ／Ｎ(Signal/Nois
e)を調整する。

【００１１】１８は、偏光ビームスプリッタ１６の上方
に配設された第１のフォトダイオードであり、偏光ビー
ムスプリッタ１６により分岐されたレーザ光Ｌａを第１
の電気信号Ｓ1に変換して、これを図示しない差動増幅
器へ出力する。１９は、偏光ビームスプリッタ１３の上
方に配設された第２のフォトダイオードであり、偏光ビ
ームスプリッタ１３により分岐されたレーザ光Ｌａを第
２の電気信号Ｓ2に変換して、これを図示しない差動増
幅器へ出力する。

【００１２】上記構成において、図５に示す金属ピン５
の先端部が信号線（図示略）に当接されると、信号線を
伝送している被測定信号のレベルに応じた電界が電気光
学結晶７と結合される。これにより、電気光学結晶７の
屈折率が電界の強度に応じて変化する。この状態におい
て、図示しないレーザ光発生装置からレーザ光Ｌａが出
射されると、該レーザ光Ｌａは、コネクタ１１の出射端
１１ａから出射された後、コリメートレンズ１２、偏光
ビームスプリッタ１３、ファラデー素子１４、１／２波
長板１５、偏光ビームスプリッタ１６および波長板１７
を介して電気光学結晶７の表面に入射される。

【００１３】この結果、電気光学結晶７内部を伝搬して
いるレーザ光Ｌａの偏光状態が変化する。そして、偏光
変化を受けたレーザ光Ｌａは、反射鏡８により反射され
た後、電気光学結晶７の表面から出射され、偏光ビーム
スプリッタ１６により分岐される。上記分岐された一方
のレーザ光Ｌａは、第１のフォトダイオード１８により
第１の電気信号Ｓ1に変換され、該第１の電気信号Ｓ1
は、差動増幅器へ入力される。

【００１４】また、偏光ビームスプリッタ１６により分
岐された他方のレーザ光Ｌａは、偏光ビームスプリッタ
１３により第２のフォトダイオード１９方向へ分岐され
た後、第２のフォトダイオード１９により第２の電気信
号Ｓ2に変換される。そして、該第２の電気信号Ｓ2は、
差動増幅器に入力される。これにより、差動増幅器にお
いては、第１の電気信号Ｓ1と第２の電気信号Ｓ2とが差
動増幅された後、差動増幅された信号が電気光学プロー
ブ４の出力信号として電気光学サンプリングオシロスコ
ープの入力端子に入力される。この結果、電気光学サン
プリングオシロスコープの表示部には、信号線を伝送し
ている被測定信号の波形等が表示される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の電気光学サンプリングオシロスコープにおいては、
偏光変化を受けたレーザ光Ｌａの偏光状態を第１のフォ
トダイオード１８および第２のフォトダイオード１９に
より直接検波するという、直接検波方式の構成が採用さ
れている。しかしながら、上述した電気光学サンプリン
グオシロスコープにおいては、直接検波方式を実現すべ
く、コリメートレンズ１２、偏光ビームスプリッタ１
３、ファラデー素子１４、１／２波長板１５、偏光ビー
ムスプリッタ１６および波長板１７が用いられているた
め、光学系が複雑となるとともに、装置が大型になって
しまうという欠点もあった。本発明はこのような背景の
下になされたもので、光学系の構成を簡略化することが
でき、ひいては装置を小型にすることができる電気光学
サンプリングオシロスコープを提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基準レーザ光を発生する発光手段と、被測定信号に
より生じる電界が印加され、当該電界の強度に応じて屈
折率が変化する電気光学結晶と、前記電気光学結晶の裏
面に設けられた反射鏡と、前記反射鏡に隣接配置された
反射板と、前記基準レーザ光を平行光に変換し、当該平
行光を前記電気光学結晶の表面及び反射板に並行照射す
る一方、前記電気光学結晶を透過して前記反射鏡で反射
されて入射された信号光及び前記反射板で反射されて入
射された参照光を合波・集光し合波光として出射するレ
ンズと、前記合波光に基づいて被測定信号を検出する検
出手段とを具備することを特徴とする。また、請求項２
に記載の発明は、請求項１に記載の電気光学サンプリン
グオシロスコープにおいて、発光手段から入射された基
準レーザ光をレンズに向けて出射する一方、該レンズか
ら入射された合波光を検出手段に向けて出射する方向性
結合器をさらに備えることを特徴とする。また、請求項
３に記載の発明は、基準レーザ光を発生する発光手段
と、被測定信号により生じる電界が印加され、当該電界
の強度に応じて屈折率が変化する電気光学結晶と、前記
基準レーザ光を平行光に変換し、当該平行光の一部を前
記電気光学結晶に照射する第１レンズと、該第１レンズ
と電気光学結晶を挟んで対向配置され、電気光学結晶を
透過して入射された信号光及び電気光学結晶を通過する
ことなく入射された参照光を合波・集光し合波光として
出射する第２レンズと、前記合波光に基づいて被測定信
号を検出する検出手段とを具備することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞以下、図面を参
照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発
明の第１実施形態による電気光学サンプリングオシロス
コープの要部の構成を示す図である。この図に示す電気
光学サンプリングオシロスコープは、ホモダイン検波に
より被測定信号を検出するものである。

【００１８】この図において、２０は、図示しない電気
光学サンプリングオシロスコープの本体に設けられた発
光回路であり、基準レーザ光Ｌａ0を光ファイバ２１の
一端面へ出射する。２２は、方向性結合器であり、光フ
ァイバ２１を介して入射される基準レーザ光Ｌａ0を光
ファイバ２３の一端面に出射するとともに、光ファイバ
２３を介して入射される後述する信号光Ｌａ3を光ファ
イバ２４の一端面に出射する。

【００１９】２５は、電気光学プローブであり、前述し
たように、被測定信号によって発生する電界を電気光学
結晶に対して作用させた状態で、該電気光学結晶にレー
ザ光が入射されると、レーザ光の偏光状態が変化すると
いう原理を用いて被測定信号の検出を行うものである。
この電気光学プローブ２５において、２６は、レンズで
あり、光ファイバ２３の他端面から出射される基準レー
ザ光Ｌａ0を平行光に変換する一方、後述する信号光Ｌ
ａ1および参照光Ｌａ2を集光して信号光Ｌａ3として光
ファイバ２３の他端面に出射する。

【００２０】２７は金属ピンであり、２８は電気光学結
晶であり、２９は反射鏡である。これらの金属ピン２
７、電気光学結晶２８および反射鏡２９は、図５に示す
金属ピン５、電気光学結晶７および反射鏡８と同一構成
とされている。すなわち、電気光学結晶２８は、金属ピ
ン２７を介して結合された被測定信号による電界に応じ
て、一次の電気光学変化であるポッケルス効果によりそ
の屈折率が変化するという、光学的性質を有している。
また、反射鏡２９は、電気光学結晶２８の裏面に蒸着さ
れており、レンズ２６を透過した基準レーザ光Ｌａ0を
信号光Ｌａ1として反射する。

【００２１】３０は、反射鏡２９に併設された反射板で
あり、レンズ２６を透過した基準レーザ光Ｌａ0を参照
光Ｌａ2として反射する。３１は、レンズ２６と反射板
３０との間であって、かつ電気光学結晶２８に併設（図
２参照）されたダミー光学回路であり、例えば、ガラス
から構成されている。ここで、光ファイバ２３の他端面
から反射鏡２９までの往復光路長と、光ファイバ２３の
他端面から反射板３０までの往復光路長との差は、半波
長とされており、該差が半波長のときには、高感度が得
られる。なお、両往復光路長の差は、かならずしも半波
長でなくてもよい。さらに、図２に示すように、ダミー
光学回路３１の断面積と電気光学結晶２８の断面積とが
同面積となるように、ダミー光学回路３１が形成されて
いる。これは、電気光学結晶２８とダミー光学回路３１
とに均等に基準レーザ光Ｌａ0を透過させるためであ
る。

【００２２】３２は、光ファイバ２４を介して入射され
る信号光Ｌａ3を受光する受光回路であり、上記信号光
Ｌａ3を電気信号に変換する光／電気変換機能を有して
いる。この電気信号は、被測定信号に対応する信号であ
る。また、上述した光ファイバ２１、２３および２４と
しては、偏波面保存光ファイバを用いることが望まし
い。

【００２３】上記構成において、図１に示す金属ピン２
７の先端部が信号線（図示略）に当接されると、信号線
を伝送している被測定信号のレベルに応じた電界が電気
光学結晶２８と結合される。これにより、電気光学結晶
２８の屈折率が電界の強度に応じて変化する。この状態
において、発光回路２０から基準レーザ光Ｌａ0が出射
されると、基準レーザ光Ｌａ0は、光ファイバ２１およ
び方向性結合器２２を介して光ファイバ２３へ導かれ
る。そして、上記基準レーザ光Ｌａ0は、光ファイバ２
３の他端面から出射された後、レンズ２６を透過する。
このとき、基準レーザ光Ｌａ0は、平行光に変換され
る。

【００２４】そして、平行光たる基準レーザ光Ｌａ0
は、図２に示すように電気光学結晶２８およびダミー光
学回路３１を反射鏡２９および反射板３０へ向けて伝搬
する。ここで、基準レーザ光Ｌa0を円偏光とした場合、
電気光学結晶２８を伝搬している基準レーザ光Ｌａ0の
ｘ成分ｘ1およびｙ成分ｙ1は、基準レーザ光Ｌａ0の角
周波数をω、時間をｔ、Ａを定数とすると次の（１）式
および（２）式で表される。 ｘ1＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・・・・・・・・（１） ｙ1＝Ａ・ｃｏｓ（ωｔ） ・・・・・・・・・・（２）

【００２５】また、電気光学結晶２８内部を伝搬してい
る基準レーザ光Ｌａ0の偏光状態が変化する。伝搬中に
おいては、基準レーザ光Ｌａ0のｘ成分ｘ1の位相が変化
せず、ｙ成分ｙ1の位相が変化するように電気光学結晶
２８の結晶軸を合わせる。そして、偏光変化を受けた基
準レーザ光Ｌａ0は、反射鏡２９により信号光Ｌａ1とし
て反射された後、レンズ２６を透過して光ファイバ２３
の他端面に入射される。ここで、上記信号光Ｌａ1にお
けるｘ成分ｘ1’は、反射回数と反射状態により決定さ
れる係数をｍとすると、次の（３）式で表され、他方、
ｙ成分ｙ1’は、位相変化量をΔφとすると次の（４）
式で表される。 ｘ1’＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ＋ｍπ） ・・・・・・・（３） ｙ1’＝Ａ・ｃｏｓ（ωｔ＋ｍπ＋Δφ） ・・・・（４）

【００２６】他方、ダミー光学回路３１を伝搬している
基準レーザ光Ｌａ0は、偏光変化を受けることなく、反
射板３０により参照光Ｌａ2として反射された後、レン
ズ２６を透過して光ファイバ２３の他端面に入射され
る。ここで、信号光Ｌａ1の周波数と参照光Ｌａ2との周
波数とは同値である。さらに、信号光Ｌａ1の位相と参
照光Ｌａ2の位相とは、例えば、コヒーレント光ファイ
バ通信に用いられるバランスド受光回路における信号の
ように、逆位相とされている。ここで、上記参照光Ｌａ
2におけるｘ成分ｘ2’は、整数をｎとすると、次の
（５）式で表され、他方、ｙ成分ｙ2’は、次の（６）
式で表される。 ｘ2’＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ＋ｎπ）・・・・・・・・（５） ｙ2’＝Ａ・ｃｏｓ（ωｔ＋ｎπ）・・・・・・・・（６）

【００２７】これにより、光ファイバ２３においては、
信号光Ｌａ1と参照光Ｌａ2とが合波され、信号光Ｌａ3
が生成される。ここで、上記信号光Ｌａ3は、電気光学
結晶２８を伝搬している信号光Ｌａ1の偏光面の変化を
示す信号の光であり、言い換えれば、被測定信号の変化
に応じた信号の光である。ここで、信号光Ｌａ3におけ
るｙ成分ｙ3は、次の（７）式で表される。 ｙ3＝ｙ1’＋ｙ2’ ・・・・・・・・・・・・・・・・（７） そして、上記（７）式の右辺に上述した（４）式および
（５）式を代入すると次の（８）式が導かれる。 ｙ3＝Ａ・ｃｏｓ（ωｔ＋ｍπ＋Δφ）＋０．２５・ｃｏｓ（ωｔ＋ｎπ） ＝Ａ・２・ｃｏｓ（ωｔ＋（ｍ＋ｎ）π／２＋Δφ／２）・ｃｏｓ（Δφ ／２＋（ｍ−ｎ）・π／２） ・・・・・・・・・（８）

【００２８】上記（８）式において、前項のＡ・２・ｃ
ｏｓ（ωｔ＋（ｍ＋ｎ）π／２＋Δφ／２）は、基準レ
ーザ光Ｌａ0のベースバンド信号（キャリア）成分を表
しており、後項のｃｏｓ（Δφ／２＋（ｍ−ｎ）・π／
２）は、被測定信号成分のエンベローブを表している。
また、上記ｃｏｓ（Δφ／２＋（ｍ−ｎ）・π／２）か
らわかるように、微少な変動Δφに対して、最大感度に
なる条件は、信号光Ｌａ1と参照光Ｌａ2との位相差が半
波長（π＋２・ｋ・π（ｋは整数））であることから次
の（９）式で表される。 （ｍ−ｎ）・π／２＝π／２＋ｋ・π ・・・・・・（９）

【００２９】そして、上記信号光Ｌａ3は、方向性結合
器２２および光ファイバ２４を介して、受光回路３２へ
導かれた後、受光回路３２により電気信号に変換され
る。この結果、電気光学サンプリングオシロスコープの
表示部には、信号線を伝送している被測定信号の波形等
が表示される。

【００３０】以上説明したように、上述した第１実施形
態による電気光学サンプリングオシロスコープによれ
ば、直接検波方式に必要な偏光ビームスプリッタ１３、
偏光ビームスプリッタ１６等（図５参照）が不要である
ので、従来の電気光学サンプリングオシロスコープに比
して光学系の構成を簡略化することができ、ひいては装
置を小型にすることができる。

【００３１】＜第２実施形態＞次に、本発明の第２実施
形態による電気光学サンプリングオシロスコープの構成
について図３を参照して説明する。図３において、図１
の各部に対応する部分には同一の符号を付けその説明を
省略する。図３においては、図１に示す方向性結合器２
２および光ファイバ２４に代えて、レンズ３３および光
ファイバ３４が設けられている。また、図３に示す電気
光学サンプリングオシロスコープおいては、図１に示す
反射鏡２９および反射板３０が設けられていない構成と
されている。

【００３２】図３に示すレンズ３３は、電気光学結晶２
８およびダミー光学回路３１の同図右方に配設されてお
り、電気光学結晶２８を透過した信号光Ｌａ1’とダミ
ー光学回路３１を透過した参照光Ｌａ2’とを集光し
て、信号光Ｌａ3’として光ファイバ３４の一端面に出
射する。すなわち、レンズ３３は、レンズ２６に対向配
置されており、レンズ２６とレンズ３３との間には、電
気光学結晶２８およびダミー光学回路３１が配設されて
いる。光ファイバ３４は、信号光Ｌａ3’を受光回路３
２へ導く。この光ファイバ３４としては、偏波面保存光
ファイバを用いることが望ましい。

【００３３】また、光ファイバ２１の他端面から、レン
ズ２６、電気光学結晶２８および３３を経由して、光フ
ァイバ３４の一端面までの光路長と、光ファイバ２１の
他端面から、レンズ２６、ダミー光学回路３１およびレ
ンズ３３を経由して、光ファイバ３４の一端面までの光
路長との差は、半波長とされている。上記差が半波長の
ときには、高感度が得られる。従って、ダミー光学回路
３１の屈折率は、両光路長の差が半波長となるような値
とされている。なお、両光路長の差は、かならずしも半
波長でなくてもよい。

【００３４】上記構成において、図３に示す金属ピン２
７の先端部が信号線（図示略）に当接されると、前述し
た動作と同様にして信号線を伝送している被測定信号の
レベルに応じた電界が電気光学結晶２８と結合される。
この状態において、発光回路２０から基準レーザ光Ｌａ
0が出射されると、基準レーザ光Ｌａ0は、光ファイバ２
１へ導かれる。そして、上記基準レーザ光Ｌａ0は、光
ファイバ２１の他端面から出射された後、レンズ２６を
透過する。このとき、基準レーザ光Ｌａ0は、平行光に
変換される。

【００３５】そして、平行光たる基準レーザ光Ｌａ0
は、電気光学結晶２８およびダミー光学回路３１を透過
する。この結果、電気光学結晶２８内部を伝搬している
信号光Ｌａ1の偏光状態が変化する。そして、偏光変化
を受けた信号光Ｌａ1は、信号光Ｌａ1’として透過した
後、レンズ３３を透過して光ファイバ３４の一端面に入
射される。

【００３６】他方、ダミー光学回路３１を伝搬している
基準レーザ光Ｌａ0は、偏光変化を受けることなく、参
照光Ｌａ2’として透過した後、レンズ３３を透過して
光ファイバ３４の一端面に入射される。ここで、信号光
Ｌａ1’の周波数と参照光Ｌａ2’との周波数とは同値で
ある。

【００３７】これにより、光ファイバ３４においては、
信号光Ｌａ1’と参照光Ｌａ2’とが合波され、信号光Ｌ
ａ3’が生成される。ここで、上記信号光Ｌａ3’は、電
気光学結晶２８を伝搬している信号光Ｌａ1’の偏光面
の変化を示す信号の光であり、言い換えれば、被測定信
号の変化に応じた信号の光である。

【００３８】そして、上記信号光Ｌａ3は、光ファイバ
３４を介して、受光回路３２へ導かれた後、受光回路３
２により電気信号に変換される。この結果、電気光学サ
ンプリングオシロスコープの表示部には、信号線を伝送
している被測定信号の波形等が表示される。

【００３９】以上説明したように、上述した第２実施形
態による電気光学サンプリングオシロスコープによれ
ば、レンズ３３を設けた構成としたので、図１に示す方
向性結合器２２、反射鏡２９および反射板３０が不要で
あるため、第１実施形態による電気光学サンプリングオ
シロスコープに比して構成を簡単にすることができる。

【００４０】＜第３実施形態＞図４は、本発明の第３実
施形態による電気光学サンプリングオシロスコープの要
部の構成を示す図である。この図において、図１の各部
に対応する部分には同一の符号を付けその説明を省略す
る。図５においては、図１に示す方向性結合器２２に代
えて、光導波路素子１００が設けられている。図４に示
す光導波路素子１００は、方向性結合器２２（図１参
照）と同様にして、光信号を分岐・結合させる機能を有
している。この光導波路素子１００において、１００ａ
は、光ファイバ２１の他端部に接続された光導波路であ
り、基準レーザ光Ｌａ0を光分岐結合部１００ｂへ導
く。この光分岐結合部１００ｂは、基準レーザ光Ｌａ0
を分岐する一方、信号光Ｌａ1と参照光Ｌａ2とを結合
（合波）させて、これを信号光Ｌａ3として出力する。

【００４１】１００ｃは、光導波路であり、光分岐結合
部１００ｂにより分岐された信号光Ｌａ1を光ファイバ
２３へ導く一方、光ファイバ２３を介して入射される信
号光Ｌａ3を光分岐結合部１００ｂへ導く。１００ｄ
は、光導波路１００ｃに併設された光導波路であり、同
図の例では、使用されていない。１００ｅは、光分岐結
合部１００ｂにより分岐された信号光Ｌａ3を光ファイ
バ２４へ導く光導波路である。

【００４２】上記構成において、図４に示す金属ピン２
７の先端部が信号線（図示略）に当接されると、信号線
を伝送している被測定信号のレベルに応じた電界が電気
光学結晶２８と結合される。これにより、電気光学結晶
２８の屈折率が電界の強度に応じて変化する。この状態
において、発光回路２０から基準レーザ光Ｌａ0が出射
されると、基準レーザ光Ｌａ0は、光ファイバ２１およ
び光導波路１００ａを介して、光分岐結合部１００ｂへ
導かれる。そして、上記基準レーザ光Ｌａ0は、光分岐
結合部１００ｂにより分岐された後、光導波路１００ｃ
を介して光ファイバ２３へ導かれる。そして、基準レー
ザ光Ｌａ0は、光ファイバ２３の他端面から出射された
後、レンズ２６を透過する。このとき、基準レーザ光Ｌ
ａ0は、平行光に変換される。

【００４３】そして、平行光たる基準レーザ光Ｌａ0
は、電気光学結晶２８およびダミー光学回路３１を反射
鏡２９および反射板３０へ向けて伝搬する。また、前述
した動作と同様にして、電気光学結晶２８内部を伝搬し
ている基準レーザ光Ｌａ0の偏光状態が変化する。そし
て、偏光変化を受けた基準レーザ光Ｌａ0は、反射鏡２
９により信号光Ｌａ1として反射された後、レンズ２６
を透過して光ファイバ２３の他端面に入射される。

【００４４】他方、ダミー光学回路３１を伝搬している
基準レーザ光Ｌａ0は、偏光変化を受けることなく、反
射板３０により参照光Ｌａ2として反射された後、レン
ズ２６を透過して光ファイバ２３の他端面に入射され
る。ここで、信号光Ｌａ1の周波数と参照光Ｌａ2との周
波数とは同値である。これにより、光ファイバ２３にお
いては、信号光Ｌａ1と参照光Ｌａ2とが合波され、信号
光Ｌａ3が生成される。ここで、上記信号光Ｌａ3は、電
気光学結晶２８を伝搬している信号光Ｌａ1の偏光面の
変化を示す信号の光であり、言い換えれば、被測定信号
の変化に応じた信号の光である。

【００４５】そして、上記信号光Ｌａ3は、光導波路１
００ｃを介して光分岐結合部１００ｂへ導かれた後、光
分岐結合部１００ｂにより光導波路１００ｅへ導かれ
る。さらに、信号光Ｌａ3は、光ファイバ２４を介し
て、受光回路３２へ導かれた後、受光回路３２により電
気信号に変換される。この結果、電気光学サンプリング
オシロスコープの表示部には、信号線を伝送している被
測定信号の波形等が表示される。

【００４６】以上図面を参照して本発明の実施形態につ
いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りの
設計変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、上
述した第１および第２実施形態による電気光学サンプリ
ングオシロスコープにおいては、電気光学結晶２８とし
て、ＢＳＯを用いた例について説明したが、これに限定
されることなく、上記ＢＳＯに代えてＬＮ（ＬｉＮｂＯ
₃）、ＣｄＴｅまたはＢＴＯ（Ｂｉ₁₂ＴｉＯ₂₀）を用い
てもよい。

【００４７】また、上述した第１および第２実施形態に
よる電気光学サンプリングオシロスコープにおいては、
電気光学結晶２８に対して被測定信号による電界が十分
に作用する場合、金属ピン２７を設けない構成としても
よい。

【００４８】また、上述した第１、第２および第３実施
形態による電気光学サンプリングオシロスコープにおい
ては、ダミー光学回路３１を設けた例について説明した
が、ダミー光学回路３１を設けることなく、レンズ２６
と反射板３０（レンズ３３）との間を空間結合とする構
成としてもよい。

【００４９】さらに、上述した第１、第２および第３実
施形態による電気光学サンプリングオシロスコープにお
いては、図２に示す電気光学結晶２８の断面積とダミー
光学回路３１の断面積とを等しくした例について説明し
たが、必ずしも両断面積を等しくする必要はなく、電気
光学結晶２８およびダミー光学回路３１の双方を基準レ
ーザ光Ｌａ0が透過する構成であればよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の電気光学サンプリングオシロスコープに用いられ
ていた偏光ビームスプリッタ等が不要であるので、光学
系の構成を簡略化することができ、ひいては装置を小型
にすることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態による電気光学サンプ
リングオシロスコープの要部の構成を示す図である。

【図２】 図１に示すＡ−Ａ線視断面図である。

【図３】 同第２実施形態による電気光学サンプリング
オシロスコープの要部の構成を示す図である。

【図４】 同第３実施形態による電気光学サンプリング
オシロスコープの要部の構成を示す図である。

【図５】 従来の電気光学サンプリングオシロスコープ
における電気光学プローブの構成を示す図である。

【符号の説明】

２０ 発光回路 ２２ 方向性結合器 ２５ 電気光学プローブ ２６ レンズ ２８ 電気光学結晶 ２９ 反射鏡 ３０ 反射板 ３１ ダミー光学回路 ３２ 受光回路 ３３ レンズ １００ 光導波路素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 潤 東京都大田区蒲田４丁目19番７号 安藤 電気株式会社内 (72)発明者 伴城 暢一 東京都大田区蒲田４丁目19番７号 安藤 電気株式会社内 (72)発明者 遠藤 善雄 東京都大田区蒲田４丁目19番７号 安藤 電気株式会社内 (72)発明者 品川 満 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 永妻 忠夫 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 山田 順三 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−18070（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−300970（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−225108（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209396（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−292415（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−151869（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−258351（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 13/00 - 13/42 G01R 31/302 G01R 15/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準レーザ光を発生する発光手段と、被測定信号により生じる電界が印加され、当該電界の強
   度に応じて屈折率が変化する電気光学結晶と、 前記電気光学結晶の裏面に設けられた反射鏡と、 前記反射鏡に隣接配置された反射板と、 前記基準レーザ光を平行光に変換し、当該平行光を前記
   電気光学結晶の表面及び反射板に並行照射する一方、前
   記電気光学結晶を透過して前記反射鏡で反射されて入射
   された信号光及び前記反射板で反射されて入射された参
   照光を合波・集光し合波光として出射するレンズと、 前記合波光に基づいて被測定信号を検出する検出手段と
   を具備することを特徴とする電気光学サンプリングオシ
   ロスコープ。
2. 【請求項２】 発光手段から入射された基準レーザ光を
   レンズに向けて出射する一方、該レンズから入射された
   合波光を検出手段に向けて出射する方向性結合器をさら
   に備えることを特徴とする請求項１に記載の電気光学サ
   ンプリングオシロスコープ。
3. 【請求項３】 基準レーザ光を発生する発光手段と、被測定信号により生じる電界が印加され、当該電界の強
   度に応じて屈折率が変化する 電気光学結晶と、前記基準レーザ光を平行光に変換し、当該平行光の一部
   を前記電気光学結晶に照射する第１レンズと、 該第１レンズと電気光学結晶を挟んで対向配置され、電
   気光学結晶を透過して入射された信号光及び電気光学結
   晶を通過することなく入射された参照光を合波・集光し
   合波光として出射する第２レンズと、 前記合波光に基づいて被測定信号を検出する検出手段と
   を具備することを特徴とする電気光学サンプリングオシ
   ロスコープ。