JPH0915091A - Reflection point measuring apparatus - Google Patents
Reflection point measuring apparatusInfo
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- JPH0915091A JPH0915091A JP16595695A JP16595695A JPH0915091A JP H0915091 A JPH0915091 A JP H0915091A JP 16595695 A JP16595695 A JP 16595695A JP 16595695 A JP16595695 A JP 16595695A JP H0915091 A JPH0915091 A JP H0915091A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば光学素子内で
発生する反射波の反射点を特定することに利用する反射
点測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection point measuring device used for specifying a reflection point of a reflected wave generated in an optical element.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のOTDR(Optical Time Domain
Refrectometer)は、レーザーダイオード(LD)などで
発生させた光パルスをDUTに入射し、反射光をフォト
ダイオードで検出し、その時間波形から反射点を測定し
ていた。この方法では、光パルスのパルス幅が大きいこ
とと、受光系の帯域から、反射点の分解能はたかだか数
十センチメートル程度だった。また、インコヒーレント
光源を使った干渉型のOTDRでもその分解能は、数ミ
リメートルどまりである。2. Description of the Related Art Conventional OTDR (Optical Time Domain)
The Refrectometer made an optical pulse generated by a laser diode (LD) incident on the DUT, detected reflected light by the photodiode, and measured the reflection point from the time waveform. In this method, due to the large pulse width of the light pulse and the band of the light receiving system, the resolution of the reflection point was at most about several tens of centimeters. Further, the resolution of an interference type OTDR using an incoherent light source is only a few millimeters.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】レーザーダイオードモ
ジュールなどの光コンポーネントでは、光回路内での光
の反射がモジュールの特性劣化をまねく。モジュールの
特性を向上させるには反射を低減させる必要があるが、
従来のOTDRでは分解能が低く、反射点の特定をする
事ができなっかた。モジュールのなかでは、レンズやフ
ァイバ、半導体素子等の光部品が数ミリメートル間隔で
ならんでおり、反射点特定のためにはサブミリメートル
分解能のOTDRが必要となる。In an optical component such as a laser diode module, reflection of light in an optical circuit leads to deterioration of the characteristics of the module. In order to improve the characteristics of the module, it is necessary to reduce reflection,
In the conventional OTDR, the resolution is low and it has been impossible to identify the reflection point. In the module, optical parts such as lenses, fibers, and semiconductor elements are arranged at intervals of several millimeters, and sub-millimeter resolution OTDR is required to identify the reflection point.
【0004】この発明の目的は高分解能のOTDRを提
供しようとするものである。An object of the present invention is to provide a high resolution OTDR.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この出願の請求項1の発
明では、パルス幅が極めて狭い光パルスを発生する短パ
ルス光発生器を光源として利用し、この短パルス光発生
器からパルス幅が狭い光プローブパルスを発生させ、こ
の光プローブパルスを光伝送路を通じて被測定体に入射
させる。被測定体から戻される反射光を光伝送路から分
離して取得する反射光取得手段を設け、この反射光取得
手段で取得した反射光を光−電気変換手段に入射し、こ
の光−電気変換手段によりパルス幅が狭い短電気パルス
を信号導体上に得る。According to the invention of claim 1 of this application, a short pulse light generator for generating an optical pulse having an extremely narrow pulse width is used as a light source. A narrow optical probe pulse is generated, and this optical probe pulse is made incident on the object to be measured through the optical transmission line. Provided is a reflected light acquisition unit that separates and acquires reflected light returned from the object to be measured from the optical transmission path, and the reflected light acquired by this reflected light acquisition unit is incident on the optical-electrical conversion unit, and this optical-electrical conversion is performed. By means, short electrical pulses with a narrow pulse width are obtained on the signal conductor.
【0006】これと共に、光プローブパルスの一部を可
変遅延手段に与え、この可変遅延手段で遅延された光プ
ローブパルスを信号導体と、これに近接して設けた信号
取出電極との間に形成される第2光−電気変換手段に照
射し、信号導体上に生成された短電気パルスをサンプリ
ングして取り出す構成としたものである。この請求項1
の発明によれば、光源が発生する光パルスのパルス幅が
極めて狭いことと、第1光−電気変換手段で変換される
電気パルスのパルス幅が狭いことから分解能の高い測距
性能を得ることができる。At the same time, a part of the optical probe pulse is applied to the variable delay means, and the optical probe pulse delayed by the variable delay means is formed between the signal conductor and the signal extraction electrode provided in the vicinity of the signal conductor. The second optical-electrical converting means is irradiated and the short electrical pulse generated on the signal conductor is sampled and taken out. This claim 1
According to the invention, since the pulse width of the light pulse generated by the light source is extremely narrow and the pulse width of the electric pulse converted by the first optical-electrical converting means is narrow, the distance measuring performance with high resolution can be obtained. You can
【0007】この出願の請求項2で提案する反射点測定
装置は周波数がわずかに異なる光プローブパルスを発生
する一対の短パルス光発生手段を設け、この短パルス光
発生手段の一方から出射される短パルス光を被測定体に
与え、その反射光を反射光取得手段により取得して第1
光−電気変換手段に与え、パルス幅が狭い電気短パルス
を信号導体上に生成させる。The reflection point measuring device proposed in claim 2 of this application is provided with a pair of short pulse light generating means for generating optical probe pulses having slightly different frequencies, and is emitted from one of the short pulse light generating means. Short pulsed light is applied to the object to be measured, and the reflected light is acquired by the reflected light acquisition means, and first
An electric short pulse having a narrow pulse width is generated on the signal conductor by applying it to the opto-electric conversion means.
【0008】これと共に、他方の短パルス光発生手段が
出射する短パルス光を信号導体と、これに近接して設け
た信号取出電極との間に形成される第2光−電気変換手
段に照射し、信号導体上に生成された短電気パルスをサ
ンプリングする。このサンプリングは一対の短パルス光
発生手段が発生する光プローブパルスの周波数がわずか
に異なることから、サンプリング位置がわずかずつシフ
トする。At the same time, the short pulse light emitted from the other short pulse light generating means is applied to the second photoelectric conversion means formed between the signal conductor and the signal extraction electrode provided in the vicinity of the signal conductor. Then, the short electrical pulse generated on the signal conductor is sampled. In this sampling, the frequency of the optical probe pulse generated by the pair of short pulse light generating means is slightly different, so that the sampling position is slightly shifted.
【0009】この結果、この請求項2の発明によれば、
可変遅延手段を用いることなく、信号導体上に生成され
る電気パルスを時間軸方向に順次サンプリングすること
ができる。この出願の請求項3で提案する反射点測定装
置は請求項2で提案した反射点測定装置の構成を利用し
て電気的に動作する回路素子を測定対象とした反射点測
定装置を構成したものである。As a result, according to the invention of claim 2,
The electric pulse generated on the signal conductor can be sequentially sampled in the time axis direction without using the variable delay means. The reflection point measuring apparatus proposed in claim 3 of the present application constitutes a reflection point measuring apparatus for measuring an electrically operating circuit element by utilizing the structure of the reflection point measuring apparatus proposed in claim 2. Is.
【0010】従って、この請求項3で提案する反射点測
定装置によれば、電気的に動作する回路素子を測定対称
とする反射点測定装置を可変遅延手段を用いることなく
構成することができる。この結果、構成が簡単な反射点
測定装置を提供することができる。請求項4で提案する
反射点測定装置ではサンプリング手段として信号導体上
に反射面を持つ電気光学素子を接合させ、この電気光学
素子に可変遅延手段で遅延された光プローブパルスまた
は周波数がわずかに異なる光プローブパルスを照射させ
る。電気光学素子は信号導体に生成された電気パルスの
電位に応じて光プローブパルスの反射光に偏光回転量を
与える。この偏光回転量を検出して信号導体に生成され
た電気パルスをサンプリングする反射点測定装置を提案
したものである。Therefore, according to the reflection point measuring apparatus proposed in the third aspect, the reflection point measuring apparatus in which the electrically operating circuit element is in measurement symmetry can be configured without using the variable delay means. As a result, it is possible to provide a reflection point measuring device having a simple structure. In the reflection point measuring apparatus proposed in claim 4, an electro-optical element having a reflection surface is joined on a signal conductor as sampling means, and the optical probe pulse delayed by the variable delay means or the frequency is slightly different from this electro-optical element. Irradiate an optical probe pulse. The electro-optical element gives a polarization rotation amount to the reflected light of the optical probe pulse according to the electric potential of the electric pulse generated in the signal conductor. This is a proposal of a reflection point measuring device that detects the polarization rotation amount and samples the electric pulse generated in the signal conductor.
【0011】[0011]
【実施例】図1にこの出願の請求項1で提案する反射点
測定装置の実施例を示す。図中10は短パルス光発生手
段を示す。短パルス光発生手段10は例えば半導体レー
ザ発生器或いはその他のレーザ発生器を用いることがで
きる。この例では主レーザ発振器11と、励起用レーザ
発振器12と、同期回路13とを具備したモードロック
レーザ発振器を用いた場合を示す。主レーザ発振器11
としてはチタンサファイヤレーザ発振器を、また励起用
レーザ発振器12はアルゴンレーザ発振器を用いること
ができる。このような構成のモードロックレーザ発振器
は例えば米国のスペクトラ・フィジィクス社製のモード
ロック・チタンサファイヤレーザ発振器を用いることが
できる。このモードロック・チタンサファイヤレーザ発
振器によればレーザパルスの繰り返し周波数80MHz,
パルス幅が80fs(10-15 秒)の光プローブパルスP
1を得ることができる。FIG. 1 shows an embodiment of a reflection point measuring device proposed in claim 1 of this application. In the figure, 10 indicates a short pulse light generating means. As the short pulse light generating means 10, for example, a semiconductor laser generator or another laser generator can be used. In this example, a mode-locked laser oscillator including a main laser oscillator 11, an excitation laser oscillator 12, and a synchronization circuit 13 is used. Main laser oscillator 11
A titanium sapphire laser oscillator can be used as the laser oscillator, and an argon laser oscillator can be used as the excitation laser oscillator 12. As the mode-locked laser oscillator having such a structure, for example, a mode-locked titanium sapphire laser oscillator manufactured by Spectra Physics, Inc. in the United States can be used. This mode-locked titanium sapphire laser oscillator has a laser pulse repetition frequency of 80 MHz,
Optical probe pulse P with a pulse width of 80 fs (10 -15 seconds)
1 can be obtained.
【0012】短パルス光発生手段10で発生した光プロ
ーブパルスP1は集光レンズ14で集光され、光伝送路
15に入射される。光伝送路15は光ファイバを用いる
ことができる。光伝送路15の先端に被測定体DUTを
結合させる。光伝送路15の中間部分に反射光取得手段
16が設けられる。この反射光取得手段16は一般に光
ファイバカプラと呼ばれている光結合器を用いることが
できる。光結合器は入射端Aから入射した光プローブパ
ルスP1を出射端BとCに通過させると共に、被測定体
DUTで反射した反射光PDUT (図3B)は出射端Dに
取り出される。The optical probe pulse P1 generated by the short pulse light generating means 10 is condensed by the condenser lens 14 and is incident on the optical transmission line 15. The optical transmission line 15 can use an optical fiber. The DUT to be measured is coupled to the tip of the optical transmission line 15. The reflected light acquisition means 16 is provided at an intermediate portion of the optical transmission line 15. The reflected light acquisition means 16 can use an optical coupler generally called an optical fiber coupler. The optical coupler passes the optical probe pulse P1 incident from the incident end A to the emission ends B and C, and the reflected light P DUT (FIG. 3B) reflected by the DUT to be measured is extracted to the emission end D.
【0013】出射端Dに取り出された反射光PDUT は光
ファイバから成る光伝送路15を通じて集光レンズ17
Aに入射される。集光レンズ17Aは光伝送路15から
出射された光を集束させて第1光−電気変換手段D1に
照射する。第1光−電気変換手段D1は例えばインジュ
ーム・リン(InP)等で形成された基板に微量の鉄
(Fe)をドープした半絶縁基板19の面に図2に拡大
して示す導電パターンJ1とJ2を形成して構成するこ
とができる。導電パターンJ1とJ2の対向部分は櫛歯
形状とされ、櫛歯が入り組まれて光の照射面積が大きく
得られるように構成される。ここで、導電パターンJ1
を信号導体、信号導体J1と導電パターンJ2とによっ
て構成される第1光−電気変換手段D1を第1光−電気
変換手段と呼ぶことにする。The reflected light P DUT taken out at the output end D is passed through the optical transmission line 15 made of an optical fiber to a condenser lens 17
A. The condenser lens 17A converges the light emitted from the optical transmission path 15 and irradiates the first photoelectric conversion unit D1. The first photoelectric conversion means D1 is, for example, a conductive pattern J1 shown enlarged in FIG. 2 on the surface of the semi-insulating substrate 19 in which a trace amount of iron (Fe) is doped on a substrate formed of indium phosphorus (InP) or the like. And J2 can be formed. The facing portions of the conductive patterns J1 and J2 have a comb-teeth shape, and the comb-teeth are intricately arranged so that a large light irradiation area can be obtained. Here, the conductive pattern J1
Will be referred to as a signal conductor, and the first photoelectric conversion means D1 constituted by the signal conductor J1 and the conductive pattern J2 will be referred to as a first photoelectric conversion means.
【0014】信号導体J1と導電パターンJ2の間は光
が照射された状態で導電性となる。従って、導電パター
ンJ2に直流電源18から直流電圧Vを与えておき、櫛
歯状に対向した部分に反射光PDUT を照射することによ
り、信号導体J1に直流電圧Vと反射光PDUT の強度に
対応したピーク値を持つ電気パルス信号W1 ,W2 ,W
3 ,・・・・(図3G)が発生する。この電気パルス信
号W1 ,W2 ,W3 ,・・・・のパルス幅は、光プロー
ブパルスP1のパルス幅が極めて狭いことと、光−電気
変換手段D1の構造により極めて細いパルス幅にするこ
とができる。つまり半値幅が0.1〜1ps程度の極短パル
ス幅の電気パルス信号を得ることができる。なお、図2
に示すJEは接地導体を示す。この接地導体JEを配置
することによって信号導体J1及び導体パターンJ2,
J3はコプレナーライン構造とされ、特性インピーダン
スが所定の特性インピーダンスを持つように構成され
る。The area between the signal conductor J1 and the conductive pattern J2 becomes conductive when irradiated with light. Therefore, the direct current voltage V is applied to the conductive pattern J2 from the direct current power source 18, and the reflected light P DUT is applied to the portions facing each other in a comb shape, whereby the intensity of the direct current voltage V and the reflected light P DUT is applied to the signal conductor J1. Electrical pulse signals W 1 , W 2 , W having peak values corresponding to
3 ... (Fig. 3G) occurs. The pulse width of the electric pulse signals W 1 , W 2 , W 3 , ... Is made extremely narrow due to the extremely narrow pulse width of the optical probe pulse P1 and the structure of the optical-electrical converting means D1. be able to. That is, it is possible to obtain an electric pulse signal having an extremely short pulse width with a half width of about 0.1 to 1 ps. Note that FIG.
Reference symbol JE indicates a ground conductor. By arranging the ground conductor JE, the signal conductor J1 and the conductor pattern J2 are arranged.
J3 has a coplanar line structure and is configured so that its characteristic impedance has a predetermined characteristic impedance.
【0015】一方、反射光取得手段16を構成する光フ
ァイバカプラの出射端Cに取り出した光プローブパルス
P1は光伝送路15を通じて可変遅延手段20に入射さ
れる。可変遅延手段20はこの例では移動ミラー21
と、この移動ミラー21を駆動するステージドライバ2
2とによって構成した場合を示す。ステージドライバ2
2は制御器30から与えられるタイミング信号によって
移動ミラー21をステップ状あるいは連続して光プロー
ブパルスP1の進行方向に対して前後方向に移動され、
光プローブパルスP1に遅延時間τをステップ状または
連続的に与える。なお、ここでは説明の理解を容易にす
るために移動ミラー21をステップ状に移動させた場合
を説明する。On the other hand, the optical probe pulse P1 extracted at the emission end C of the optical fiber coupler which constitutes the reflected light acquisition means 16 is incident on the variable delay means 20 through the optical transmission line 15. The variable delay means 20 is a moving mirror 21 in this example.
And a stage driver 2 for driving this moving mirror 21
2 shows the case of being constituted by 2 and. Stage driver 2
2 moves the moving mirror 21 stepwise or continuously in the front-back direction with respect to the traveling direction of the optical probe pulse P1 according to a timing signal given from the controller 30,
The optical probe pulse P1 is provided with a delay time τ stepwise or continuously. In addition, here, in order to facilitate understanding of the description, a case where the moving mirror 21 is moved stepwise will be described.
【0016】可変遅延手段20で遅延された光プローブ
パルスP2が第2光−電気変換手段D2に照射される。
第2光−電気変換手段D2は図2に示すように、信号導
体J1から分岐して形成した櫛歯部分と、この櫛歯と入
り組んで形成された櫛歯と、この櫛歯に接続された信号
取出電極J3とによって構成することができる。第2光
−電気変換手段D2に可変遅延手段20で遅延された光
プローブパルスP2が照射されることにより、その照射
時点(遅延タイミング)における信号導体J1上の電位
を信号取出電極J3に取り出すことができる。つまり、
サンプリングすることができる。The optical probe pulse P2 delayed by the variable delay means 20 is applied to the second photoelectric conversion means D2.
As shown in FIG. 2, the second optical-electrical converting means D2 is connected to the comb teeth, the comb teeth formed by branching from the signal conductor J1, the comb teeth formed intricately with the comb teeth, and the comb teeth. It can be constituted by the signal extraction electrode J3. By irradiating the second optical-electrical converting means D2 with the optical probe pulse P2 delayed by the variable delay means 20, the potential on the signal conductor J1 at the time of the irradiation (delay timing) is taken out to the signal taking-out electrode J3. You can That is,
Can be sampled.
【0017】信号取出電極J3にサンプリングされた電
圧信号は、例えばロックインアンプ等で構成される検出
器31で取り出され、。AD変換器32でディジタル信
号に変換され、演算器33でデコンボリューション処理
され、元の時間軸上の波形データに復元して表示器34
に表示される。図3C〜Fにサンプリングの様子を示
す。図3Cは移動ミラー21が初期位置から1ステップ
移動した位置において光プローブパルスP2に遅延時間
Δτを与えた状態を示す。遅延時間Δτが与えられた光
プローブパルスに符号P21 を付して示す。光プローブ
パルスP21 は光−電気変換手段D2に照射し続けら
れ、遅延時間Δτの位置における信号導体J1上の電位
をサンプリングし続け、その電位を検出器31に入力し
続ける。検出器31は例えばロックインアンプ等が用い
られ、その応答可能な時間(例えば数ms程度)経過した
時点でAD変換器32にAD変換動作を行わせ、遅延時
間Δτにおける波形データの値を確定する。The voltage signal sampled by the signal extraction electrode J3 is extracted by the detector 31 which is composed of, for example, a lock-in amplifier. The digital signal is converted by the AD converter 32, deconvoluted by the arithmetic unit 33, restored to the original waveform data on the time axis, and displayed by the display unit 34.
Will be displayed. The state of sampling is shown in FIGS. FIG. 3C shows a state in which the movable mirror 21 is moved one step from the initial position and the optical probe pulse P2 is delayed by Δτ. The optical probe pulse to which the delay time Δτ has been given is shown with reference numeral P2 1 . Optical probe pulse P2 1 Light - continues to be irradiated to electrical conversion means D2, continues to sample the potential on the signal conductor J1 at the position of the delay time .DELTA..tau, continue to enter the potential detector 31. For example, a lock-in amplifier or the like is used as the detector 31, and the AD converter 32 is caused to perform an AD conversion operation at the time when a response time (for example, about several ms) has elapsed, and the value of the waveform data at the delay time Δτ is determined. To do.
【0018】AD変換器32がAD変換動作を終了する
と、制御器30は可変遅延手段20に遅延時間の変更指
示を出力する。この指示を受けて可変遅延手段20は移
動ミラー21を次のステップに移動させる。図3Dに示
すP22 は次の停止位置において遅延時間2Δτが与え
られた光プローブパルスを示す。この光プローブパルス
P22 が第2光−電気変換手段D2に与えられ始めてか
ら、検出器31の出力が安定するまでの時間が経過する
とAD変換器32は遅延時間2Δτにおける波形データ
の値をAD変換して演算器33に取り込む。この動作を
繰り返して移動ミラー21は最大移動位置まで移動し、
光プローブパルスP2に最大遅延時間τ max を与え、こ
の最大遅延時間τmax でもAD変換器32で波形データ
を取り込む。The AD converter 32 ends the AD conversion operation.
Then, the controller 30 instructs the variable delay means 20 to change the delay time.
Output In response to this instruction, the variable delay means 20 moves.
The moving mirror 21 is moved to the next step. Shown in FIG. 3D
You P2TwoIs given by the delay time 2Δτ at the next stop position
3 shows an optical probe pulse generated. This optical probe pulse
P2TwoIs given to the second photoelectric conversion means D2?
The time until the output of the detector 31 stabilizes
And AD converter 32 are the waveform data at delay time 2Δτ
The value of is AD-converted and taken into the computing unit 33. This behavior
The moving mirror 21 repeatedly moves to the maximum moving position,
The maximum delay time τ for the optical probe pulse P2 maxGive this
Maximum delay time τmaxBut with AD converter 32, the waveform data
Take in.
【0019】演算器33ではAD変換器32でAD変換
した各遅延タイミングにおける波形データをつなぎ合わ
せ、デコンボリューション処理し、元の時間軸上の波形
データに復元し、表示器34に時間軸上の波形として表
示する。図3Gは元の時間軸上の波形データに復元した
反射光PDUT の電気パルス波形を示す。図の例では反射
波W1 ,W2 ,W3 ,W4 が発生した状態を示す。先頭
の反射波W1 は光伝送路15と被測定体DUTとの間の
結合部で発生した反射波と見ることができる。この反射
波W1 に続いて発生した反射波W2 ,W3 ,W4が被測
定体DUTの内部で発生した反射波と見ることができ
る。よって、反射波W1 のピーク点位置を基準にW1 〜
W2 の間の時間τX1により、被測定体DUTの入口の部
分から第1番目の反射点までの距離を知ることができ
る。以下同様にW1 〜W3 間の時間τX2と、W1 〜W4
の間の時間τX3により、第2番目の反射点、第3番目の
反射点までの距離を知ることができる。The arithmetic unit 33 connects the waveform data at each delay timing AD-converted by the AD converter 32, performs deconvolution processing, restores the original waveform data on the time axis, and displays it on the display unit 34 on the time axis. Display as a waveform. FIG. 3G shows the electric pulse waveform of the reflected light P DUT restored to the original waveform data on the time axis. The example in the figure shows a state in which reflected waves W 1 , W 2 , W 3 and W 4 are generated. The first reflected wave W 1 can be regarded as a reflected wave generated at the coupling portion between the optical transmission line 15 and the DUT to be measured. The reflected waves W 2 , W 3 , and W 4 generated following this reflected wave W 1 can be regarded as the reflected waves generated inside the DUT to be measured. Therefore, based on the peak point position of the reflected wave W 1 , W 1 ~
From the time τ X1 during W 2 , the distance from the entrance portion of the DUT to be measured to the first reflection point can be known. Similarly, the time τ X2 between W 1 and W 3 and W 1 to W 4
It is possible to know the distances to the second reflection point and the third reflection point from the time τ X3 between.
【0020】遅延時間τの最大値は移動ミラー21の移
動量の最大値で与えられる。移動量の最大値が例えば5
0mmとすると、遅延時間の最大値τmax は τmax =2×50×10-3/3×108 =3.333×1010(sec) =333.3(psec) となる。The maximum value of the delay time τ is given by the maximum value of the moving amount of the moving mirror 21. The maximum amount of movement is 5
When the delay time is 0 mm, the maximum delay time τ max is τ max = 2 × 50 × 10 −3 / 3 × 10 8 = 3.333 × 10 10 (sec) = 333.3 (psec).
【0021】読み取り分解能(遅延時間の1ステップΔ
τ)は移動ミラー21の移動ステップ間隔で決まる。例
えば1ステップを0.5μm とすると遅延時間の1ステッ
プΔτは、 Δτ=2×0.5×10-6/3×108 =3.333×10-15(sec) =333.3(fsec) となる。Reading resolution (1 step Δ of delay time
τ) is determined by the moving step interval of the moving mirror 21. For example, if one step is 0.5 μm, one step of delay time Δτ is Δτ = 2 × 0.5 × 10 −6 / 3 × 10 8 = 3.333 × 10 −15 (sec) = 333.3 (fsec ).
【0022】つまり、333.3(psec)の時間に発生する
波形を3.333(fsec)=3.333×10-15secの分解能
でサンプリングし、波形データを取り込むことができ
る。図4はこの出願の請求項2で提案する反射点測定装
置の実施例を示す。この実施例では可変遅延手段20を
用いることなく、サンプリングのタイミングを時間軸方
向に漸次ずらす方法を提案するものである。That is, the waveform generated at the time of 333.3 (psec) can be sampled with the resolution of 3.333 (fsec) = 3.333 × 10 −15 sec and the waveform data can be fetched. FIG. 4 shows an embodiment of the reflection point measuring device proposed in claim 2 of this application. This embodiment proposes a method of gradually shifting the sampling timing in the time axis direction without using the variable delay means 20.
【0023】つまり、この実施例では2台の短パルス光
発生手段10Aと10Bを用意する。この短パルス光発
生手段10Aと10Bは出射する光プローブパルスP1
とP1′の周波数がわずかに異なる周波数に設定され
る。例えば短パルス光発生手段10Aが出射する光プロ
ーブパルスP1の周波数が80MHzとした場合、短パル
ス光発生手段10Bが出射する光プローブパルスP1′
の周波数を80MHz−10Hz〜80MHz−100Hz程度
の周波数に選定する。これと共に短パルス光発生手段1
0Aと10Bの相互間に同期回路35を接続し、短パル
ス光発生手段10Aと10Bの発振を同期させる。つま
り、発振周波数に差を与えておき、その発振状態を同期
させることにより差の周波数で生じる周波数の周期ごと
に、双方から出射される光プローブパルスP1とP1′
が同期(位相が一致)することになる。That is, in this embodiment, two short pulse light generating means 10A and 10B are prepared. The short pulse light generating means 10A and 10B emit the optical probe pulse P1.
And P1 'are set to slightly different frequencies. For example, when the frequency of the optical probe pulse P1 emitted by the short pulse light generation means 10A is 80 MHz, the optical probe pulse P1 'emitted by the short pulse light generation means 10B.
The frequency of 80 MHz-10 Hz to 80 MHz-100 Hz is selected. Along with this, the short pulse light generating means 1
A synchronizing circuit 35 is connected between 0A and 10B to synchronize the oscillations of the short pulse light generating means 10A and 10B. That is, the optical probe pulses P1 and P1 ′ emitted from both sides are provided for each period of the frequency generated at the difference frequency by providing the oscillation frequencies with a difference and synchronizing the oscillation states.
Are synchronized (phases match).
【0024】短パルス光発生手段10Aから出射された
光プローブパルスP1を光伝送路15を通じて被測定体
DUTに入射する反射光取得手段16で取得した反射光
を第1光−電気変換手段D1に照射する。これと共に、
短パルス光発生手段10Bから出射された光プローブパ
ルスP1′を光伝送路15を通じてサンプリング用の第
2光−電気変換手段D2に照射する。なお、出射端Dに
は無反射手段36を装着し、出射端Cに取り出された光
プローブパルスを吸収する。The reflected light obtained by the reflected light obtaining means 16 in which the optical probe pulse P1 emitted from the short pulse light generating means 10A is incident on the DUT to be measured through the optical transmission line 15 is transmitted to the first optical-electrical converting means D1. Irradiate. With this,
The optical probe pulse P1 'emitted from the short pulse light generation means 10B is applied to the second photoelectric conversion means D2 for sampling through the optical transmission line 15. A non-reflecting means 36 is attached to the emitting end D to absorb the optical probe pulse taken out to the emitting end C.
【0025】このように構成することにより、光−電気
変換手段D2に照射される光プローブパルスP1′は他
方の光プローブパルスP1に対してわずかに周波数が異
なっているため、双方が同期した時点T0 (図5参照)
からP1とP1′の位相はわずかな時間ΔTずつずれて
いくことになる。図5の例では、光プローブパルスP
1′の周波数を光プローブパルスP1の周波数よりわず
かに低い周波数とした場合を示す。従って、その周波数
差によって光プローブパルスP1′の位相は光プローブ
パルスP1の位相に対して順次遅れる方向にずれてい
く。光プローブパルスP1の周波数を80MHz,光プロ
ーブパルスP1′の周波数80MHz−10Hzとした場
合、位相のずれ量ΔTは ΔT=λ1 −λ2 =1/(80MHz−10Hz)−1/80MHz =0.1μs となる。つまり、0.1μs の分解能でサンプリングする
ことができる。With this configuration, the optical probe pulse P1 'with which the optical-electrical converting means D2 is irradiated has a slightly different frequency from the other optical probe pulse P1. T 0 (see FIG. 5)
Therefore, the phases of P1 and P1 'are shifted by ΔT for a slight time. In the example of FIG. 5, the optical probe pulse P
The case where the frequency of 1'is made slightly lower than the frequency of the optical probe pulse P1 is shown. Therefore, due to the frequency difference, the phase of the optical probe pulse P1 'shifts in the direction in which the phase of the optical probe pulse P1 is sequentially delayed. When the frequency of the optical probe pulse P1 is 80 MHz and the frequency of the optical probe pulse P1 'is 80 MHz-10 Hz, the phase shift amount ΔT is ΔT = λ 1 −λ 2 = 1 / (80 MHz-10 Hz) -1/80 MHz = 0 It becomes 0.1 μs. In other words, it is possible to sample with a resolution of 0.1 μs.
【0026】この実施例によれば、可動式の可変遅延手
段20を用いなくて済む利点が得られる。検出器31に
サンプリングされる信号は光プローブパルスP1の周波
数を80MHz,光プローブパルスP1′の周波数80M
Hz−10Hzであるものとすると、1/80MHzの時間内
を1/(80MHz−10Hz)の分解能でサンプリングし
た結果を1秒間に10回の周期で得ることができる。検
出器31の検出出力に例えばオシログラフを接続するこ
とにより、反射波の波形を観測することができる。図4
の実施例では検出器31の出力をAD変換器32でAD
変換し、そのAD変換出力を演算器33で演算処理し、
被測定体DUTの入口部分で発生する反射波、例えば図
3に示すW1のピーク点から次の反射波W2までの遅延
時間τX1から距離を算出するとか、あるいは反射波のピ
ーク点の強度、反射波相互のピーク強度比等を算出し、
制御器37を通じて表示器34に波形信号を出力し、反
射波形を表示させる。また、この波形表示に加えて、演
算器33で演算した距離データ等を表示する。なお、上
述では光プローブパルスP1′をP1よりわずかに低い
周波数に選定した例を説明したが、P1とP1′のいず
れが高くても、低くてもよい。According to this embodiment, there is an advantage that the movable variable delay means 20 need not be used. The signal sampled by the detector 31 has a frequency of the optical probe pulse P1 of 80 MHz and a frequency of the optical probe pulse P1 'of 80 M
Assuming that the frequency is Hz-10 Hz, a result obtained by sampling the time of 1/80 MHz with a resolution of 1 / (80 MHz-10 Hz) can be obtained at a cycle of 10 times per second. By connecting an oscillograph to the detection output of the detector 31, the waveform of the reflected wave can be observed. FIG.
In the embodiment, the output of the detector 31 is AD-converted by the AD converter 32.
Conversion, and the AD conversion output is arithmetically processed by the arithmetic unit 33,
A reflected wave generated at the entrance of the DUT to be measured, for example, the distance is calculated from the delay time τ X1 from the peak point of W1 to the next reflected wave W2 shown in FIG. 3, or the intensity of the peak point of the reflected wave, Calculate the peak intensity ratio of the reflected waves,
A waveform signal is output to the display 34 through the controller 37 to display the reflected waveform. In addition to this waveform display, the distance data calculated by the calculator 33 is displayed. Although the optical probe pulse P1 'is selected to have a frequency slightly lower than P1 in the above description, either P1 or P1' may be high or low.
【0027】図6は図4に示した実施例において、被測
定体DUTを電気回路とした場合を示す。この場合には
光プローブパルスP1を第1光−電気変換手段D1に照
射し、その照射時点で発生した短電気パルス信号を信号
導体J1を通じて被測定体DUTの電気的な入力端子に
入力する。光プローブパルスP1′はサンプリング手段
を構成する第2光−電気変換手段D2に照射する。光プ
ローブパルスP1とP1′にわずかな周波数差を持たせ
ておくことにより、これら光プローブパルスP1とP
1′は図5で説明したように、同期したタイミングから
1パルスごとに漸次位相差が発生するから、光プローブ
パルスP1′によるサンプリングのタイミングが漸次移
動する。この結果、光プローブパルスP1が光−電気変
換手段D1に照射されて発生した信号と、被測定体DU
Tから反射して戻って来る反射波をサンプリングして検
出器31に取り込むことができる。図7Cにその信号波
形を示す。A1は光プローブパルスP1が第1光−電気
変換手段D1に照射されて発生した短電気パルス、A
2,A3,A4は被測定体DUTから発生した反射波を
示す。反射波A2は被測定体DUTの入力点で発生した
反射として見ることができるから、この反射波A2のピ
ーク点と、次の反射波A3のピーク点までの時間τX を
測定することにより、被測定体DUTの入力点から、内
部の1番目の反射発生点までの距離を知ることができ
る。これにより、電気回路上の反射点の位置を測定する
ことができる。FIG. 6 shows a case where the DUT to be measured is an electric circuit in the embodiment shown in FIG. In this case, the optical probe pulse P1 is applied to the first optical-electrical converting means D1, and the short electric pulse signal generated at the time of the irradiation is input to the electrical input terminal of the DUT under measurement through the signal conductor J1. The optical probe pulse P1 'is applied to the second photoelectric conversion means D2 which constitutes the sampling means. By providing the optical probe pulses P1 and P1 ′ with a slight frequency difference, these optical probe pulses P1 and P1
As described with reference to FIG. 5, 1'increases the phase difference for each pulse from the synchronized timing, so that the sampling timing by the optical probe pulse P1 'gradually moves. As a result, the signal generated by irradiating the optical-electrical converting means D1 with the optical probe pulse P1 and the measured object DU.
The reflected wave that returns from T and returns can be sampled and captured in the detector 31. The signal waveform is shown in FIG. 7C. A1 is a short electrical pulse generated by irradiating the first optical-electrical converting means D1 with the optical probe pulse P1, A
2, A3 and A4 represent reflected waves generated from the DUT to be measured. Since the reflected wave A2 can be seen as a reflection generated at the input point of the DUT to be measured, by measuring the time τ X between the peak point of this reflected wave A2 and the peak point of the next reflected wave A3, It is possible to know the distance from the input point of the DUT to the internal first reflection occurrence point. Thereby, the position of the reflection point on the electric circuit can be measured.
【0028】図8はこの出願の請求項4で提案する反射
点測定装置の実施例を示す。この実施例では図1に示し
た実施例と比較してサンプリングを行う部分が異なって
いる。この実施例に示すサンプリング手段は信号導体J
1に接触させた電気光学素子40と、この電気光学素子
40で反射した光プローブパルスP2を偏光量検出手段
42に向かって反射させるハーフミラー41とによって
構成することができる。偏光量検出手段42は検光子4
3と、光検出器44とによって構成することができる。FIG. 8 shows an embodiment of the reflection point measuring apparatus proposed in claim 4 of this application. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 1 in the sampling portion. The sampling means shown in this embodiment is a signal conductor J.
1 and the half mirror 41 that reflects the optical probe pulse P2 reflected by the electro-optical element 40 toward the polarization amount detecting means 42. The polarization amount detecting means 42 is the analyzer 4
3 and the photodetector 44.
【0029】電気光学素子40は例えばジンクテルル
(ZnTe)のような電気光学結晶体を用いることがで
きる。この電気光学素子40に信号導体J1に発生する
電界を加え、電気光学素子40の底部で反射する光プロ
ーブパルスP2を偏光させる。偏光された光プローブパ
ルスP2はハーフミラー41で分岐され、偏光量検出手
段42に入射され、その偏光量に応じた電気信号に変換
する。偏光量検出手段42で検出された電気信号は検出
器31に入力され、以下は上述したと同様の動作により
AD変換されて演算器33に波形データとして取り込ま
れる。このサンプリング手段の構成は、図1及び図4,
図6に示す実施例にも適用することができる。For the electro-optical element 40, an electro-optical crystal body such as zinc tellurium (ZnTe) can be used. An electric field generated in the signal conductor J1 is applied to the electro-optical element 40 to polarize the optical probe pulse P2 reflected at the bottom of the electro-optical element 40. The polarized optical probe pulse P2 is branched by the half mirror 41, is incident on the polarization amount detecting means 42, and is converted into an electric signal according to the polarization amount. The electric signal detected by the polarization amount detecting means 42 is input to the detector 31, and the following is AD-converted by the same operation as described above and taken in as waveform data by the calculator 33. The configuration of this sampling means is as shown in FIGS.
It can also be applied to the embodiment shown in FIG.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
光学素子の内部で発生する反射を測定することができ
る。特に光プローブパルス発生器で発生する光プローブ
パルスP1,P1′のパルス幅が極めて短いパルス光で
あることから、被測定体DUTの入口から内部で発生す
る反射点までの距離を分解能よく測定することができ
る。As described above, according to the present invention, the reflection generated inside the optical element can be measured. In particular, since the pulse width of the optical probe pulses P1 and P1 'generated by the optical probe pulse generator is extremely short, the distance from the entrance of the DUT to be measured to the reflection point generated inside is measured with high resolution. be able to.
【0031】また、図4,図6に示した実施例のように
わずかな周波数差を持つ2つの光プローブパルスP1と
P1′を用いる方法を採る場合には、図1に示した可変
遅延手段20を用いる必要がない。よって、機械的に作
動する部分を装備しなくて済むから、測定装置の全体を
小型軽量化することができる利点が得られる。When adopting the method of using two optical probe pulses P1 and P1 'having a slight frequency difference as in the embodiment shown in FIGS. 4 and 6, the variable delay means shown in FIG. There is no need to use 20. Therefore, since it is not necessary to equip a mechanically operating part, there is an advantage that the entire measuring device can be reduced in size and weight.
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した実施例に用いた第1及び第2光−
電気変換手段の構成を説明するための平面図。FIG. 2 shows first and second light used in the embodiment shown in FIG.
The top view for demonstrating the structure of an electrical conversion means.
【図3】この発明の動作を説明するための波形図。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the present invention.
【図4】この発明の変形実施例を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a modified embodiment of the present invention.
【図5】図4に示した実施例の動作を説明するための波
形図。5 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.
【図6】この発明の更に他の実施例を説明するためのブ
ロック図。FIG. 6 is a block diagram for explaining still another embodiment of the present invention.
【図7】図6に示した実施例の動作を説明するための波
形図。7 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.
【図8】この発明の更に他の実施例を説明するためのブ
ロック図。FIG. 8 is a block diagram for explaining still another embodiment of the present invention.
10,10A,10B 短パルス光発生手段 P1,P1′ 光プローブパルス 15 光伝送路 16 反射光取得手段 DUT 被測定体 D1 第1光−電気変換手段 D2 第2光−電気変換手段 18 直流電源 19 半絶縁基板 20 可変遅延手段 21 移動ミラー 22 ステージドライバ 31 検出器 32 AD変換器 33 演算器 34 表示器 10, 10A, 10B Short pulse light generation means P1, P1 'Optical probe pulse 15 Optical transmission line 16 Reflected light acquisition means DUT DUT 1st optical-electrical conversion means D2 2nd optical-electrical conversion means 18 DC power supply 19 Semi-insulating substrate 20 Variable delay means 21 Moving mirror 22 Stage driver 31 Detector 32 AD converter 33 Operator 34 Display
Claims (4)
発生する短パルス光発生手段と、 B.この短パルス光発生手段から出射される光プローブ
パルスを被測定体に入射させる光伝送路と、 C.上記被測定体から上記光伝送路に戻される反射光を
取得する反射光取得手段と、 D.この反射光取得手段で取得した反射光を短電気パル
スに変換する第1光−電気変換手段と、 E.上記短パルス光発生手段で出射した光プローブパル
スを遅延させる可変遅延手段と、 F.上記第1光−電気変換手段で変換した電気パルスが
与えられた信号導体と、この信号導体に近接しては配置
された信号取出電極とを有し、この信号導体と信号取出
電極との間に上記可変遅延手段で遅延した光プローブパ
ルスを照射し、上記信号導体上の電位を上記可変遅延手
段で遅延した光プローブパルスの照射タイミングでサン
プリングする第2光−電気変換手段と、 によって構成したことを特徴とする反射点測定装置。1. A. First Embodiment A short pulse light generating means for generating an optical probe pulse having a narrow pulse width; An optical transmission line for making an optical probe pulse emitted from the short pulse light generating means incident on the object to be measured; A reflected light acquisition unit that acquires reflected light returned from the device under test to the optical transmission path; and D. A first optical-electrical converting means for converting the reflected light acquired by the reflected light acquiring means into a short electric pulse; Variable delay means for delaying the optical probe pulse emitted by the short pulse light generation means, and F. It has a signal conductor to which the electric pulse converted by the first optical-electrical converting means is applied, and a signal extraction electrode arranged in the vicinity of this signal conductor, and between the signal conductor and the signal extraction electrode. Second optical-electrical conversion means for irradiating the optical probe pulse delayed by the variable delay means and sampling the potential on the signal conductor at the irradiation timing of the optical probe pulse delayed by the variable delay means. A reflection point measuring device characterized in that
異なる光プローブパルスを発生する一対の短パルス光発
生手段と、 B.上記一対の短パルス光発生手段の一方が発生する光
プローブパルスを被測定体に入射させる光伝送路と、 C.被測定体に入射された光プローブパルスの反射光を
取得する反射光取得手段と、 D.この反射光取得手段で取得した反射光を短電気パル
スに変換する第1光−電気変換手段と、 E.この第1光−電気変換手段で変換した電気信号が与
えられた信号導体と、この信号導体に近接して配置され
た信号取出電極とを具備し、信号電極と信号取出電極と
の間に上記一対の短パルス光発生手段の他方から出射さ
れた光プローブパルスが照射されて、上記信号取出電極
に上記信号電極上の信号の電位をサンプリングする第2
光−電気変換手段と、を具備して構成したことを特徴と
する反射点測定装置。2. A. A pair of short pulse light generating means for generating optical probe pulses having a narrow pulse width and slightly different frequencies; An optical transmission line for causing an optical probe pulse generated by one of the pair of short pulse light generating means to enter the object to be measured; A reflected light acquisition means for acquiring the reflected light of the optical probe pulse incident on the object to be measured, and D. A first optical-electrical converting means for converting the reflected light acquired by the reflected light acquiring means into a short electric pulse; It is provided with a signal conductor to which an electric signal converted by the first optical-electrical converting means is given, and a signal take-out electrode arranged in the vicinity of the signal conductor, and the signal take-out electrode is provided between the signal electrode and the signal take-out electrode. An optical probe pulse emitted from the other of the pair of short pulse light generation means is irradiated, and the potential of the signal on the signal electrode is sampled by the signal extraction electrode.
An optical-electrical conversion means is provided and it comprised, The reflection point measuring apparatus characterized by the above-mentioned.
異なる光プローブパルスを発生する一対の短パルス光発
生手段と、 B.上記一対の短パルス光発生手段の一方が発生する光
プローブパルスが照射されてパルス幅が狭い電気パルス
を発生する第1光−電気変換手段と、 C.上記第1光−電気変換手段で変換した電気パルスを
被測定体に伝送するための信号導体と、 D.この信号導体に近接して配置された信号取出電極を
有し、上記信号導体と信号取出電極との間に上記一対の
短パルス光発生手段の他方が発生する光パルスが与えら
れて上記信号導体上の信号の電位を上記信号取出電極に
取り出す第2光−電気変換手段と、 によって構成したことを特徴とする反射点測定装置。3. A. A pair of short pulse light generating means for generating optical probe pulses having a narrow pulse width and slightly different frequencies; A first optical-electrical converting means for generating an electric pulse having a narrow pulse width by being irradiated with an optical probe pulse generated by one of the pair of short pulse light generating means; A signal conductor for transmitting the electric pulse converted by the first optical-electrical converting means to the device under test, and D. The signal conductor has a signal extraction electrode arranged in the vicinity of the signal conductor, and an optical pulse generated by the other of the pair of short pulse light generation means is applied between the signal conductor and the signal extraction electrode. A reflection point measuring device comprising: a second photoelectric conversion means for extracting the potential of the above signal to the signal extraction electrode.
中のいずれかにおいて、上記信号導体上に電気光学素子
を被着し、この電気光学素子に上記信号導体に発生する
電気パルスの強度に対応した電界を与え、上記電気光学
素子に照射される遅延された光プローブパルスまたは被
測定体に与えた光プローブパルスとは周波数がわすかに
異なる光プローブパルスの反射光に偏光回転量を与え、
この偏光回転量を偏光量検出手段で検出することにより
上記信号導体上の電位をサンプリングする構成としたこ
とを特徴とする反射点測定装置。4. The reflection point measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein an electro-optical element is deposited on the signal conductor, and the electro-optical element is provided with an electric pulse generated in the signal conductor. A polarization rotation amount is applied to the reflected light of the optical probe pulse whose frequency is slightly different from that of the delayed optical probe pulse applied to the electro-optical element or the optical probe pulse applied to the measured object by applying an electric field corresponding to the intensity. give,
A reflection point measuring device characterized in that the potential on the signal conductor is sampled by detecting the polarization rotation amount by a polarization amount detecting means.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16595695A JPH0915091A (en) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Reflection point measuring apparatus |
US08/604,525 US5767955A (en) | 1995-02-23 | 1996-02-21 | Short-width pulse generating apparatus for measurement of reflection point, sampling apparatus for measurement of reflection point and reflection point measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16595695A JPH0915091A (en) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Reflection point measuring apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0915091A true JPH0915091A (en) | 1997-01-17 |
Family
ID=15822219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16595695A Pending JPH0915091A (en) | 1995-02-23 | 1995-06-30 | Reflection point measuring apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0915091A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011058938A (en) * | 2009-09-09 | 2011-03-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and instrument for measuring optical path reflection distribution and optical path installation monitoring system |
-
1995
- 1995-06-30 JP JP16595695A patent/JPH0915091A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011058938A (en) * | 2009-09-09 | 2011-03-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and instrument for measuring optical path reflection distribution and optical path installation monitoring system |
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