JPH09197019A - 電気信号測定装置 - Google Patents
電気信号測定装置Info
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- JPH09197019A JPH09197019A JP8007713A JP771396A JPH09197019A JP H09197019 A JPH09197019 A JP H09197019A JP 8007713 A JP8007713 A JP 8007713A JP 771396 A JP771396 A JP 771396A JP H09197019 A JPH09197019 A JP H09197019A
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Abstract
電気信号を常に高精度かつ再現性よく測定し得る電気信
号測定装置を提供する。 【解決手段】 信号線43から結合される電界41の強
度によって複屈折率が変化する電気光学材料1にパルス
レーザ光40を照射し、複屈折率変化によって偏光変化
を受けたレーザ光の偏光を偏光制御器3で制御するとと
もに偏光変化を受けたレーザ光の偏光変化量を光強度変
換器4で光の強度変化に変換し、この出力信号を信号処
理器5で処理し、該信号処理器の出力信号に基づいて制
御信号発生器6により偏光制御器3を制御するととも
に、信号処理器5の出力から電気信号を波形表示器8に
表示している。
Description
集積回路、実装ボード、プリント板等の評価試験を行う
電気信号測定装置に関し、更に詳しくは、レーザ光を用
いて信号線を伝播する電気信号を測定する電気信号測定
装置に関する。
10に示すように、被測定回路42の信号線43に流れ
る電気信号を測定するのに、該信号線42に近接して電
気光学材料51を設けるとともに、該電気光学材料51
にレーザ光源52からレーザ光50を照射する。そし
て、電気光学材料51に信号線43から発生する電界4
1を結合して該電気光学材料51の複屈折率を変化さ
せ、該複屈折率の変化によりレーザ光50の偏光を変化
させている。この偏光変化を受けたレーザ光の偏光を波
長板53の手動による回転により調整し、更に光強度変
換器54でレーザ光の偏光変化量を光の強度変化に変換
し、その出力を信号処理器55で処理し、波形表示器5
8に表示している。
装置では、波長板53を手動で回転させることにより、
検出される信号のS/Nを良好な状態にして測定を行っ
ている。
従来の電気信号測定装置では、波長板のわずかな回転量
で敏感にS/Nが変化するため、熟練した技術者であっ
ても手動でS/Nを調整することは非常に困難であっ
た。また、測定環境の変化や、振動による光学部品のわ
ずかな位置ずれによりS/Nが劣化するので、何度か波
長板を調整する必要がある。
その目的とするところは、迅速なS/Nの調整により信
号線を伝播する電気信号を常に高精度かつ再現性よく測
定し得る電気信号測定装置を提供することにある。
め、請求項1記載の本発明は、信号線を伝播する電気信
号を測定する電気信号測定装置であって、前記信号線か
ら結合される電界の強度によって複屈折率が変化する電
気光学材料と、前記電気光学材料にパルスレーザ光を照
射するレーザ光源と、前記電気光学材料の複屈折率変化
によって偏光変化を受けた前記レーザ光の偏光を制御す
る偏光制御器と、前記電気光学材料の複屈折率変化によ
って偏光変化を受けたレーザ光の偏光変化量を光の強度
変化に変換する光強度変換器と、前記光強度変換器が出
力する信号を処理する信号処理器と、前記信号処理器が
出力する信号に基づいて制御信号を出力する制御信号発
生器と、前記信号処理器の出力から、前記信号線を伝播
する前記電気信号を表示する波形表示器とを有すること
を要旨とする。
から結合される電界の強度によって複屈折率が変化する
電気光学材料にパルスレーザ光を照射し、複屈折率変化
によって偏光変化を受けたレーザ光の偏光を偏光制御器
で制御するとともに偏光変化を受けたレーザ光の偏光変
化量を光の強度変化に変換し、この出力信号を信号処理
器で処理し、該信号処理器の出力信号に基づいて前記偏
光制御器を制御するとともに、信号処理器の出力から電
気信号を表示している。
記載の発明において、前記偏光制御器がλ/2波長板
と、λ/4波長板と、前記波長板を回転させる回転機構
とを有することを要旨とする。
御器として、λ/2波長板およびλ/4波長板を回転機
構で回転させることにより、レーザ光の偏光に任意のオ
フセットを加えている。
記載の発明において、前記偏光制御器が、電圧によって
偏光制御できる電圧制御型偏光変調器を有することを要
旨とする。
御器として、電圧制御型偏光変調器を使用し、電圧によ
って偏光制御を行っている。
発明において、前記偏光制御器が、前記電気光学材料の
1つの面に設けられた電極を有し、前記電極により前記
制御信号発生器からの信号で偏光制御を行うことを要旨
とする。
御器として、電気光学材料の1つの面に電極を設け、電
極を介して制御信号発生器からの信号により偏光制御を
行っている。
記載の発明において、前記光強度変換器が、偏光変化を
受けた前記レーザ光を互いに直交する偏光成分でかつ偏
光変化を強度変化に変換して分離出力する差動型光強度
変換器を有することを要旨とする。
変換器として、差動型光強度変換器により、偏光変化を
受けたレーザ光を互いに直交する偏光成分でかつ偏光変
化を強度変化に変換して分離出力する。
記載の発明において、前記信号処理器が、前記差動型光
強度変換器が出力する2つのレーザ光を電気信号に変換
する光電変換素子と、前記光電変換素子が出力する信号
を受ける差動増幅器と、前記差動増幅器が出力する信号
の雑音成分を除去するバンドパスフィルタとを有するこ
とを要旨とする。
理器は、差動型光強度変換器が出力する2つのレーザ光
を光電変換素子で電気信号に変換し、この出力信号を差
動増幅器で受け、差動増幅器が出力する信号の雑音成分
をバンドパスフィルタで除去している。
発明において、前記制御信号発生器が、前記差動増幅器
が出力する信号の低周波成分を通過させるローパスフィ
ルタと、基準の直流電圧を発生する基準電圧源と、前記
ローパスフィルタが出力する電圧と前記基準電圧とを比
較するレベル比較器とを有することを要旨とする。
号発生器は、差動増幅器が出力する信号の低周波成分を
ローパスフィルタで通過させ、ローパスフィルタの出力
電圧と基準電圧とを比較している。
記載の発明において、前記制御信号発生器が、前記バン
ドパスフィルタが出力する信号から被測定信号に関係す
る信号成分を選択的に測定する信号レベル測定器と、前
記信号レベル測定器が出力するデータを1サンプル遅延
させる遅延器と、前記信号レベル測定器が出力するデー
タと前記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較
器とを有することを要旨とする。
号発生器は、バンドパスフィルタの出力信号から被測定
信号に関係する信号成分を信号レベル測定器で選択的に
測定し、信号レベル測定器の出力データを1サンプル遅
延させ、信号レベル測定器の出力データと遅延データを
比較している。
記載の発明において、前記制御信号発生器が、前記バン
ドパスフィルタが出力する信号をディジタルデータに変
換するA/D変換器と、前記A/D変換器が出力するデ
ータを統計処理して分散値を求める統計処理手段と、前
記統計処理手段が出力するデータを1サンプル遅延させ
る遅延器と、前記統計処理手段が出力するデータと前記
遅延器が出力するデータを比較するレベル比較器とを有
することを要旨とする。
号発生器は、バンドパスフィルタの出力信号をディジタ
ルデータに変換し、このディジタルデータを統計処理し
て分散値を求め、1サンプル遅延させ、統計処理手段が
出力するデータと遅延器が出力するデータを比較してい
る。
の発明において、前記制御信号発生器が、前記バンドパ
スフィルタが出力する信号をディジタルデータに変換す
るA/D変換器と、前記A/D変換器が出力するデータ
をフーリエ変換して被測定信号に関係する信号成分とそ
れ以外の雑音成分の比を求めるフーリエ解析手段と、前
記フーリエ解析手段が出力するデータを1サンプル遅延
させる遅延器と、前記フーリエ解析手段が出力するデー
タと前記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較
器とを有することを要旨とする。
信号発生器は、バンドパスフィルタの出力信号をディジ
タルデータに変換し、このディジタルデータをフーリエ
変換して被測定信号に関係する信号成分とそれ以外の雑
音成分の比を求め、フーリエ解析手段が出力するデータ
を1サンプル遅延させ、フーリエ解析手段が出力するデ
ータと遅延器出力データを比較している。
の形態について説明する。
号測定装置の構成を示す図である。図1において、1は
被測定回路42の信号線43に近接させる電気光学材料
である。また、信号線43の両側にはグランド線44が
配設される。この電気光学材料1の下面にはレーザ光源
2から出力されるレーザ光40を効率よく反射するよう
にミラーが施されることもある。また、特願平7−19
8360号に示されたように電気光学材料に金属導体が
接続され、この金属導体を信号線に接触させて信号線を
伝播する信号を測定することもある。
る電界41が電気光学材料1に結合すると、結合した電
界強度によって電気光学材料1の複屈折率が変化する。
この状態の電気光学材料1にレーザ光40を照射する
と、レーザ光40の偏光状態が変化する。ここで各々の
レーザ光パルスは被測定信号を捕らえるタイミングによ
って異なる偏光変化を受ける。3は電気光学材料1内で
偏光変化を受けたレーザ光の偏光のオフセット量を制御
する偏光制御器である。4はレーザ光40の偏光変化量
を光の強度変化量に変換する光強度変換器である。
を変えると、この光強度変換器4での変換効率や雑音強
度を調整でき、結果的にシステムのS/Nを調整するこ
とができる。5は強度変化に変換されたレーザ光を電気
信号に変換し、アンプやフィルタを用いて被測定信号を
検出する信号処理器であり、この信号処理器5で検出さ
れた測定信号は波形表示器8に表示される。6は信号処
理器5内の構成ユニットから出力される信号をもとに、
システムのS/Nが最大になるような制御信号を偏光制
御器3に与える制御信号発生器である。このようなフィ
ードバック系を構成することで、自動かつ迅速にシステ
ムのS/Nを良好な状態に調整できる。
3として、λ/2波長板10と、λ/4波長板9と、そ
れぞれを電気信号により駆動するパルスモータやDCモ
ータなどからなる第1、第2の回転機構11,12で構
成できる。この場合は、前記制御信号発生器6からの出
力をともに、第1回転機構11、第2回転機構12を駆
動するドライバ7を用いる。λ/2波長板10とλ/4
波長板9を回転させることでレーザ光の偏光に任意のオ
フセットを加えることができる。また、図2(b)に示
すように、前記偏光制御器3として、電圧によってレー
ザ光の偏光を制御可能な電圧制御型偏光変調器13によ
り構成することもできる。この場合は前記ドライバ7か
ら電圧を発生させる。
て、前記電気光学材料1の1つの面に透明電極22を設
け、その透明電極に対してドライバ7から電圧を印加す
ることによりレーザ光の偏光制御を行うことも可能であ
る。
4として差動型光強度変換器を用いた場合の構成を示す
図である。図4(a)では差動型光強度変換器に偏光ビ
ームスプリッタ14を用い、偏光変化を受けたレーザ光
を互いに直交する偏光成分であるP波とS波に分けると
同時に、偏光変化を光強度変化に変換して出力する。偏
光ビームスプリッタ14でP波とS波に分離されたレー
ザ光は第1、第2の光電変換素子15,16で電気信号
に変換され、差動増幅器17で受けられた後、バンドパ
スフィルタ18で雑音成分を除去されて、波形表示器8
に出力される。また、図4(b)では差動型光強度変換
器に、第1、第2の2つの偏光ビームスプリッタ33,
30、λ/2波長板31、ファラディ素子32から構成
される光アイソレータに類似した光学系を用いた構成例
である。P波とS波の2つに分離されたレーザ光は、第
1、第2の光電変換素子15,16により電気信号に変
換され、差動増幅器17で受けられた後、バンドパスフ
ィルタ18で被測定信号に含まれない帯域の雑音成分を
除去する。
けた被測定信号の成分が含まれる偏光変化に他に、レー
ザ光源から発生する過剰雑音、システムが受ける外部か
らの振動による振動雑音、光源に光アンプを用いた場合
に重畳するASE雑音が含まれている。これらの雑音
は、差動型光強度変換器から出力された2つのレーザ光
の成分の中で、大部分が同相となる雑音である。このよ
うな同相雑音は差動増幅器17に入力する2つの信号の
強度バランスを調整することで除去できる。差動増幅器
17に入力される信号強度を検出系の全帯域の各周波数
でバランスをとれば完全に除去できるが、実際は不可能
である。そこで差動型光強度変換器で分離される2つの
レーザ光の平均パワーをバランスさせることに着目し
た。2つのレーザ光の平均パワーがアンバランスになる
と差動増幅器から出力される信号のDC成分が増える。
終的に得られるS/Nの相関を測定した結果である。あ
るDC電圧でS/Nが最大になっていることがわかる。
これを利用して差動増幅器が出力する電気信号のDC電
圧をともに制御信号を出力すればS/Nが最大になる点
に自動的に調整することが可能となる。
図6に示されている。図6において、19は前記差動増
幅器17から出力される信号のうちDC成分を含んだ低
周波成分を通過させるローパスフィルタである。20は
ローパスフィルタ19から出力された信号と基準電圧源
21が発生する電圧とを比較して、その大小から制御信
号を出力するレベル比較器である。ここで、基準電圧源
21が発生する電圧は、S/Nが最大になる電圧であ
り、予め測定しておく。また、ローパスフィルタ19の
カットオフ周波数はS/Nの変動スピードによって適当
に設定する。
とにドライバ7が第1回転機構11と第2回転機構12
に対しドライブ信号を発生し、λ/4波長板9とλ/2
波長板10を回転させ、電気光学材料1から反射してく
るレーザ光40の偏光を制御する。このようにレーザ光
40の偏光を制御すると偏光ビームスプリッタ14での
P波とS波の分離比率が変化するので、2つのレーザ光
の平均パワーの比が等しくなるように制御信号を回転機
構に与えフィードバックをかけることで自動的にかつ迅
速にS/Nを最大に調整できる。以上のフィードバック
系はコンピュータとデータバスを用いてディジタル的に
処理したり、専用回路で構成してアナログ的に処理して
もよい。専用回路を用いた場合、フィードバック系の高
速制御、安価、小型という利点がある。
バランスに着目した方式の他に、差動増幅器が出力する
電気信号から被測定信号に関係する信号強度、雑音強
度、あるいは両者の比であるS/Nを直接求め、そのデ
ータを基に制御信号を発生しフィードバック系を構成す
ることができる。
成図である。25はバンドパスフィルタ18から出力さ
れる電気信号の中に含まれる被測定信号に関係する信号
成分を測定する信号レベル測定器である。実際には、ス
ペクトラムアナライザやロックインアンプを用いる。2
6は信号レベル測定器25で測定したデータを1サンプ
ル遅延させる遅延器である。20は信号レベル測定器2
5が出力するデータと遅延器26が出力する値の大小を
比較するレベル比較器である。レベル比較器20から出
力される信号を基に、信号レベル測定器25が出力する
信号レベルが最大になるようにドライバ7を通して偏光
制御器3に対し制御信号を与え、フィードバック系を構
成する。
力する電気信号の雑音強度を測定する場合の構成図であ
る。27はバンドパスフィルタ18が出力する電気信号
をディジタルデータに変換するA/D変換器である。2
8はA/D変換器27が出力するデータを統計処理して
雑音に相当する分散値を求める統計処理手段である。統
計処理手段28が出力するデータを遅延器26により1
サンプル遅延させ、統計処理手段28が出力するデータ
と遅延器26が出力するデータをレベル比較器20によ
り比較し、バンドパスフィルタ18が出力する電気信号
中の雑音強度が最小になるようにドライバ7を通して偏
光制御器3に対し制御信号を与えることでフィードバッ
ク系を構成する。
力する電気信号のS/Nを測定する場合の構成図であ
る。バンドパスフィルタ18から出力される電気信号を
A/D変換器27によりディジタルデータに変換し、こ
のデータをフーリエ解析手段31によりフーリエ変換し
て被測定信号に関わる成分の強度と雑音強度からS/N
を求める。フーリエ解析手段28が出力するデータを遅
延器26により1サンプル遅延させる。フーリエ解析手
段28が出力するデータと遅延器26が出力するデータ
をレベル比較器20により比較し、S/Nが最大になる
ようにドライバ7を通して偏光制御器3に対して制御信
号を与えることでフィードバック系を構成する。
信号線を伝播する信号に起因する電界が結合し、該結合
電界強度によって複屈折率が変化する電気光学材料にレ
ーザ光を照射して、電気光学材料の複屈折率変化によっ
て偏光変化を受けたレーザ光から信号を検出し、該検出
信号に基づいて、偏光変化を受けた前記レーザ光の偏光
を制御する偏光制御器に対して制御信号を与え、自動で
良好なS/Nになるようにフィードバック系を構成して
いるので、従来のように手動でS/N調整する必要がな
く、迅速にS/Nを調整でき信号線を伝播する信号を常
に高精度に測定することができる。
構成を示す図である。
制御器とドライバの構成を示す図である。
制御器とドライバの構成を示す図である。
度変換器と信号処理器の構成を示す図である。
を示すグラフである。
信号発生器の構成を示す図である。
信号発生器の他の構成例を示す図である。
信号発生器の別の構成例を示す図である。
信号発生器の更に他の構成例を示す図である。
る。
Claims (10)
- 【請求項1】 信号線を伝播する電気信号を測定する電
気信号測定装置であって、 前記信号線から結合される電界の強度によって複屈折率
が変化する電気光学材料と、 前記電気光学材料にパルスレーザ光を照射するレーザ光
源と、 前記電気光学材料の複屈折率変化によって偏光変化を受
けた前記レーザ光の偏光を制御する偏光制御器と、 前記電気光学材料の複屈折率変化によって偏光変化を受
けたレーザ光の偏光変化量を光の強度変化に変換する光
強度変換器と、 前記光強度変換器が出力する信号を処理する信号処理器
と、 前記信号処理器が出力する信号に基づいて制御信号を出
力する制御信号発生器と、 前記信号処理器の出力から、前記信号線を伝播する前記
電気信号を表示する波形表示器とを有することを特徴と
する電気信号測定装置。 - 【請求項2】 前記偏光制御器は、λ/2波長板と、λ
/4波長板と、前記波長板を回転させる回転機構とを有
することを特徴とする請求項1記載の電気信号測定装
置。 - 【請求項3】 前記偏光制御器は、電圧によって偏光制
御できる電圧制御型偏光変調器を有することを特徴とす
る請求項1記載の電気信号測定装置。 - 【請求項4】 前記偏光制御器は、前記電気光学材料の
1つの面に設けられた電極を有し、前記電極により前記
制御信号発生器からの信号で偏光制御を行うことを特徴
とする請求項1記載の電気信号測定装置。 - 【請求項5】 前記光強度変換器は、偏光変化を受けた
前記レーザ光を互いに直交する偏光成分でかつ偏光変化
を強度変化に変換して分離出力する差動型光強度変換器
を有することを特徴とする請求項1記載の電気信号測定
装置。 - 【請求項6】 前記信号処理器は、前記差動型光強度変
換器が出力する2つのレーザ光を電気信号に変換する光
電変換素子と、前記光電変換素子が出力する信号を受け
る差動増幅器と、前記差動増幅器が出力する信号の雑音
成分を除去するバンドパスフィルタとを有することを特
徴とする請求項5記載の電気信号測定装置。 - 【請求項7】 前記制御信号発生器は、前記差動増幅器
が出力する信号の低周波成分を通過させるローパスフィ
ルタと、基準の直流電圧を発生する基準電圧源と、前記
ローパスフィルタが出力する電圧と前記基準電圧とを比
較するレベル比較器とを有することを特徴とする請求項
6記載の電気信号測定装置。 - 【請求項8】 前記制御信号発生器は、前記バンドパス
フィルタが出力する信号から被測定信号に関係する信号
成分を選択的に測定する信号レベル測定器と、前記信号
レベル測定器が出力するデータを1サンプル遅延させる
遅延器と、前記信号レベル測定器が出力するデータと前
記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較器とを
有することを特徴とする請求項6記載の電気信号測定装
置。 - 【請求項9】 前記制御信号発生器は、前記バンドパス
フィルタが出力する信号をディジタルデータに変換する
A/D変換器と、前記A/D変換器が出力するデータを
統計処理して分散値を求める統計処理手段と、前記統計
処理手段が出力するデータを1サンプル遅延させる遅延
器と、前記統計処理手段が出力するデータと前記遅延器
が出力するデータを比較するレベル比較器とを有するこ
とを特徴とする請求項6記載の電気信号測定装置。 - 【請求項10】 前記制御信号発生器は、前記バンドパ
スフィルタが出力する信号をディジタルデータに変換す
るA/D変換器と、前記A/D変換器が出力するデータ
をフーリエ変換して被測定信号に関係する信号成分とそ
れ以外の雑音成分の比を求めるフーリエ解析手段と、前
記フーリエ解析手段が出力するデータを1サンプル遅延
させる遅延器と、前記フーリエ解析手段が出力するデー
タと前記遅延器が出力するデータを比較するレベル比較
器とを有することを特徴とする請求項6記載の電気信号
測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00771396A JP3334743B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 電気信号測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00771396A JP3334743B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 電気信号測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09197019A true JPH09197019A (ja) | 1997-07-31 |
JP3334743B2 JP3334743B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=11673391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00771396A Expired - Fee Related JP3334743B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 電気信号測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3334743B2 (ja) |
Cited By (6)
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US6201235B1 (en) | 1998-05-01 | 2001-03-13 | Ando Electric Co., Ltd. | Electro-optic sampling oscilloscope |
US6232765B1 (en) | 1998-03-19 | 2001-05-15 | Ando Electric Co., Ltd | Electro-optical oscilloscope with improved sampling |
US6288529B1 (en) | 1998-06-03 | 2001-09-11 | Ando Electric Co., Ltd | Timing generation circuit for an electro-optic oscilloscope |
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-
1996
- 1996-01-19 JP JP00771396A patent/JP3334743B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JP3334743B2 (ja) | 2002-10-15 |
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