JPH07128408A - Eoプローブ - Google Patents

Eoプローブ

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JPH07128408A
JPH07128408A JP5275326A JP27532693A JPH07128408A JP H07128408 A JPH07128408 A JP H07128408A JP 5275326 A JP5275326 A JP 5275326A JP 27532693 A JP27532693 A JP 27532693A JP H07128408 A JPH07128408 A JP H07128408A
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JP
Japan
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phase
laser light
measured
laser
components
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Pending
Application number
JP5275326A
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English (en)
Inventor
Masaru Nishida
勝 西田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】EO(電気光学効果)素子とレーザ光を用いた
非接触電気検査用プローブにおいて、S/N比を向上さ
せる。 【構成】EO素子101と被測定物102の電界により
変調のかかったレーザ光を同相・逆相に分離する偏光ビ
ームスプリッタ103と、フォトディテクタ104,1
05とを一体化し、これを回転させることにより、同相
・逆相のレーザ光量分離比を制御し、同量とする。ま
た、片方のフォトディテクタ104,105を移動調整
することにより分離されたレーザ光108c,108d
の位相を調整する。この分離、光量・位相調整されたレ
ーザ光108c,108dの差分をとることにより、レ
ーザ光108aに起因する雑音を除去し、S/N比を向
上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気回路を非接触で試
験する非接触型電圧測定装置であるEOプローブに関
し、特にEOプローブのレーザ光源に起因する雑音成分
を除去する光作動入力光学系路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種のレーザ光を用いた非接触型
電圧測定装置は、例えば特開平3−6465号公報に示
されるように、被測定物である電気回路に容量負荷を与
えないため高周波数領域でも正確な波形観測が可能にな
るといった目的で用いられている。
【0003】次に、この従来例の非接触型電圧測定装置
について図面を参照して説明する。
【0004】図3は従来のレーザ光を用いた非接触型電
圧測定装置の一例を示すブロック図である。
【0005】レーザ光源301から放射されるレーザ光
の周波数は特定の周波数に安定化されている。この光は
ミラー302で光路を変更され、ビームスプリッタ30
3、凸レンズ304、マイクロセル305を通過し、ウ
ェハー上に形成されたIC306の電極上に集光され
る。この電極からの反射光は再度マイクロセル305、
凸レンズ304を通過し平行光と成った後ビームスプリ
ッタ303で反射され光検出器310に入射される。こ
こで、マイクロセル305はシュタルク効果を有するガ
スを封入したものである。
【0006】光検出器310ではフォトダイオード、水
銀カドミテルル検出器等を用いて光信号を電気信号に変
換する。光検出器310の出力信号はロックイン増幅器
311で発振器308の参照信号と同期検波され参照信
号と同期の取れた成分のみが検出される。その結果、レ
−ザ光源301の光強度のドリフトが除去できS/N比
の良い信号が検出できる。又、検出信号は周波数変調さ
れたレーザ光を同期検波しているので光吸収強度の一次
微分となっている。マイクロセル305の凸レンズ30
4よりの面には導電性で光を通す透明薄膜電極が付けら
れており、この電極にIC306のグランド電位を基準
とした電圧が直流増幅器307によりかけられている。
直流増幅器307の電圧はレーザ光源301の発振周波
数との兼ね合いでマイクロセル305内のガスの光吸収
周波数がIC306の電極の電圧の変化とロックイン増
幅器311で出力する信号の変化が比例する位置に来る
ように設定されている。ここで、IC306上の電極の
電圧が変化するとシュタルク効果によりマイクロセル3
05内のガスの光吸収周波数が変化し、検出される光強
度が変化しロックイン増幅器311の出力は変化する。
【0007】また、他の例としてレーザ光源の光強度の
ドリフトしか補償していないものもある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
光を用いた非接触型電圧測定装置では、被測定物である
電気回路(ここではIC)に印加する電圧をロックイン
増幅器の参照信号と同期させている。つまり予め周波数
の解っている信号の電気回路内での波形観測にしか適用
できないという課題がある。
【0009】また、他の例のものは、レーザ光源の光強
度のドリフトしか補償していないため、EO(電気光学
効果)素子を用いてその偏光面の変化を被測定物の電圧
の変化として捕らえる場合、レーザ光源の偏光面のドリ
フト及びEO素子の自然複屈折によるレーザ光偏光面の
回転によるビームスプリッタ反射光量の変化を補償でき
ず、光検出器入力光量不足により被測定物電圧検出感度
が低下するという課題がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のEOプローブ
は、レーザ光と被測定物の電気信号により印加されレー
ザ光の偏光状態に変調をかけるEO素子とを用いて被測
定物を測定する非接触電気信号試験用EOプローブにお
いて、被測定物で反射されEO素子を通過した被測定レ
ーザ光を同相・逆相成分に分離する偏光ビームスプリッ
タ及び分離された被測定レーザ光の両成分を電気信号に
変換する光検出器を一体化した構造を具備し、一体化し
た構造を回転させることにより被測定レーザ光の偏光面
の偏光ビームスプリッタに対する入射角を調整し分離さ
れた両成分の光量を同量に調整する機能と、同相・逆相
に分離した被測定レーザ光の光路差を光検出器を移動さ
せることにより調整しレーザ光両成分の位相差を調整す
る機能と、同相・逆相に分離し位相差を調整された被測
定レーザ光量の両成分の差分をとることで雑音成分を除
去する機能とを含むことを特徴としている。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0012】図1は本発明によるEOプローブの一実施
例を適用した光学系路を示す構成図、図2は図1のレー
ザ光源の光強度の変化と被測定信号によって変調される
レーザ光の光量変化の様子を分離された後の同相・逆相
の両成分について示した図である。
【0013】図1において、EO素子101は、EO素
子101を被測定物102上の測定点110の電気信号
と導電性で光を通す透明薄膜電極111とで挟み込むこ
とにより電界を印加することで、EO素子101に入射
し反対側端面の誘電体多層反射膜112で反射されるレ
ーザ光108aの偏光状態を変調するものである。
【0014】EO素子としては、例えば、一軸性結晶で
あるニオブ酸リチウムを縦型動作で用いる。このEO素
子に電界を印加すると、ポッケルス効果により屈折率変
化を起こし、このEO素子を通過するレーザ光は偏光状
態が変化する。つまり、偏光面が印加された電界に比例
して回転することになる。
【0015】ミラー109はレーザ光108aをEO素
子101に導くためのものである。凸レンズ113は微
小測定点を測定するため平行光であるレーザ光108a
を集光し、また、反射され戻ってくるレーザ光を平行光
に戻すためのものである。
【0016】この実施例のEOプローブは、偏光ビーム
スプリッタ103と、フォトディテクタ104及び10
5を、それぞれの位置関係が不変となるように固定し、
受光ユニット106とし、レーザ光108bを軸として
回転させる機能を備える。これにより、被被測定物10
2の測定点110に電気信号が印加されていない状態の
レーザ光108bの偏光面と偏光ビームスプリッタ10
3の位置関係が制御できるようになり、レーザ光108
bの偏光ビームスプリッタ103によるレーザ光108
c及び108dへの光量分離比を、受光ユニット106
の回転により制御することが可能となり、レーザ光10
8c及び108dの光量を同量に調整することができる
ようになる。つまり、初期状態のバイアスを調整し、よ
り検出感度が高く、被測定物102の測定点110の電
気信号に光検出器の出力が比例する状態にすることにな
る。
【0017】偏光ビームスプリッタ103はレーザ光1
08bを同相・逆相(P偏光、S偏光)に分離するため
のものである。フォトディテクタ104,105は分離
されたレーザ光108c,108dを電気信号に変換す
る光変換器であり、差動増幅器107は同相・逆相の電
気信号の差分を取ることにより信号成分を検出するため
のものである。
【0018】EO素子101を透過し、反射され、被測
定物102上の測定点110の電気信号により変調され
たレーザ光108bは、受光ユニット106の回転によ
りその偏光面と偏光ビームスプリッタ103との関係が
調整され、偏光ビームスプリッタ103により同相・逆
相のレーザ光108c及び108dに分離され、フォト
ディテクタ104及び105にそれぞれ入射され、電気
信号に変換される。
【0019】偏光ビームスプリッタ103は入射光に対
し分離される出力光量の分離比を、その入射光の偏光面
との位置関係により無段階に調整することができるもの
であり、また、図2の同相成分201、逆相成分202
に示すように入射光の光強度のドリフトは同相・逆相
共、同位相で現れ、測定点110の電気信号により変調
された信号成分は逆位相として現れる。
【0020】また、片方のフォトディテクタ105をレ
ーザ光108dの光軸に平行に移動させることにより光
路差を調整し、この光路差の調整により、偏光ビームス
プリッタ103でレーザ光108bを同相・逆相に分離
する際に生ずるレーザ光108c及び108dの光学的
な位相差と、フォトディテクタ104及び105で光電
気変換の際に生ずる電気信号の位相差との両方を調整す
る。
【0021】上述のように分離され、被測定物102の
測定点110に電気信号が印加されていない状態のレー
ザ光の分離比が同量となるように調整され、位相差を調
整されたレーザ光108c及び108dを、フォトディ
テクタ104及び105により電気信号に変換し、それ
ぞれ正入力、負入力として作動増幅器107に入力して
おき、ここで測定点110に電気信号を印加すると、作
動増幅器107の出力はレーザ光源の光強度ドリフトが
除去され、偏光面のドリフト及びEO素子の自然複屈折
によるレーザ光偏光面の回転を補償したS/N比の良い
信号となる。
【0022】尚、上記においては、EO素子としてニオ
ブ酸リチウムを使用して説明したが、EO素子としてタ
ンタル酸リチウムを使用しても良い。この場合、素子の
違いは感度に影響するだけで動作は同様であり、また、
ニオブ酸リチウムとタンタル酸リチウムとは感度におい
てもさはど差はない。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のEOプロ
ーブは、被測定物に対する印加信号を参照信号として用
いることが無いため、被測定信号と同期を取る必要がな
くどのような信号でも測定でき、同期を取るための付加
回路も必要としないという効果がある。
【0024】また、本発明のEOプローブは、レーザ光
源の光強度ドリフトを除去し、レーザ光源の偏光面ドリ
フト及びEO素子の自然複屈折によるレーザ光偏光面の
回転の補償を行うため、被測定信号の検出感度及び検出
した信号のS/N比を向上できるという効果がある。
【0025】また、本発明のEOプローブは、レーザ光
の偏光面と、レーザ光を同相・逆相の両成分に分離する
偏光ビームスプリッタとの位置関係を制御できるように
することによりレーザ光の同相・逆相両成分の分離比を
容易に制御、調整できるようにし、また、フォトディテ
クタを移動させることにより同相、逆相成分の位相差を
容易に制御、調整できるようにしたため、フォトディテ
クタによって電気信号に変換された同相・逆相両成分か
ら被測定物電気信号を取り出す際に作動増幅器の利得調
整、位相調整する必要がなくなり、そのための電気的な
付加回路が必要なくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるEOプローブの一実施例を適用し
た光学系路を示す構成図である。
【図2】図1のレーザ光源の光強度の変化と被測定信号
によって変調されるレーザ光の光量変化の様子を分離さ
れた後の同相・逆相の両成分について示した図である。
【図3】従来のレーザ光を用いた非接触型電圧測定装置
の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
101 EO素子 102 被測定物 103 偏光ビームスプリッタ 104 フォトディテクタ 105 フォトディテクタ 106 受光ユニット 107 作動増幅器 108a〜d レーザ光 109 ミラー 110 測定点 111 透明薄膜電極 112 誘電体多層反射膜 113 凸レンズ 201 同相成分 202 逆相成分 301 レーザ光源 302 ミラー 303 ビームスプリッタ 304 凸レンズ 305 マイクロセル 306 IC 307 直流増幅器 308 発振器 309 移動ステージ 310 光検出器 311 ロックイン増幅器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光と被測定物の電気信号により印
    加され前記レーザ光の偏光状態に変調をかけるEO(電
    気光学効果)素子とを用いて前記被測定物を測定する非
    接触電気信号試験用EOプローブにおいて、 前記被測定物で反射され前記EO素子を通過した被測定
    レーザ光を同相・逆相成分に分離する偏光ビームスプリ
    ッタ及び前記分離された被測定レーザ光の両成分を電気
    信号に変換する光検出器を一体化した構造を具備し、前
    記一体化した構造を回転させることにより前記被測定レ
    ーザ光の偏光面の前記偏光ビームスプリッタに対する入
    射角を調整し前記分離された両成分の光量を同量に調整
    する機能と、前記同相・逆相に分離した被測定レーザ光
    の光路差を前記光検出器を移動させることにより調整し
    前記レーザ光両成分の位相差を調整する機能と、前記同
    相・逆相に分離し位相差を調整された被測定レーザ光量
    の両成分の差分をとることで雑音成分を除去する機能と
    を含むことを特徴とするEOプローブ。
  2. 【請求項2】 前記光検出器が、フォトディテクタまた
    はフォトダイオードまたは光電管であることを特徴とす
    る請求項1記載のEOプローブ。
  3. 【請求項3】 前記EO素子が、ニオブ酸リチウムまた
    はタンタル酸リチウムであることを特徴とする請求項1
    または2記載のEOプローブ。
JP5275326A 1993-11-04 1993-11-04 Eoプローブ Pending JPH07128408A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008510392A (ja) * 2004-08-13 2008-04-03 シーエムウェア, インコーポレイテッド コンピュータ・アプリケーションをリモート・サイトから制御するシステム及び方法
CN110646956A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 中国科学院上海高等研究院 剪切连续可调的双折射分束器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05164788A (ja) * 1991-12-18 1993-06-29 Fujitsu Ltd 信号測定装置

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19960402