JPH11142252A - Measuring apparatus for sampled waveform using optical sampler module - Google Patents
Measuring apparatus for sampled waveform using optical sampler moduleInfo
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- JPH11142252A JPH11142252A JP31194997A JP31194997A JPH11142252A JP H11142252 A JPH11142252 A JP H11142252A JP 31194997 A JP31194997 A JP 31194997A JP 31194997 A JP31194997 A JP 31194997A JP H11142252 A JPH11142252 A JP H11142252A
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的サンプラモ
ジュールを使用して、例えば、光パルス幅が１ｐｓ（ピ
コ秒＝１０-12秒）以下の光パルスから数ｎｓ（ナノ秒
＝１０-9秒）の連続して発振する光パルスの時間波形
を、あるいはその光パルスを入力とする被試験素子のイ
ンパルス応答光パルスの時間波形を例えば１ｐｓ以下の
高分解能で高速に測定するサンプリング波形測定装置に
関し、特に、測定帯域の広帯域化が図られたサンプリン
グ波形測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the use of an optical sampler module, for example, from an optical pulse having an optical pulse width of 1 ps (picosecond = 10-12 seconds) or less to several ns (nanosecond = 10-9). Sampling waveform measuring device that measures the time waveform of an optical pulse that continuously oscillates (seconds) or the time waveform of an impulse response optical pulse of a device under test that receives the optical pulse at a high resolution of, for example, 1 ps or less at high speed. More particularly, the present invention relates to a sampling waveform measuring device having a wide measurement band.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の高速パルス信号の測定はサンプリ
ングオシロスコープによる測定法が一般に用いられてい
るが、サンプリングオシロスコープではサンプリングを
電気的に行っているためにピコ秒程度のパルス波形測定
は困難である。2. Description of the Related Art Conventionally, a measurement method using a sampling oscilloscope is generally used for measuring a high-speed pulse signal. However, it is difficult to measure a pulse waveform on the order of picoseconds because a sampling oscilloscope electrically performs sampling. .
【０００３】従来のピコ秒程度のパルス波形測定装置と
して、半導体基板上に形成されたコプレーナラインとそ
のコプレーナラインに構成された２対の電極とを有する
光伝導素子（フォトコンダクタ）から成る検出手段を用
い、被測定光パルス（あるいはその光パルスを入力し出
力する被測定素子のインパルス応答光パルス）をその検
出手段のコプレーナラインに構成された一方の電極（以
下、「第１電極」という）に照射して光電変換するディ
テクタとして動作させ、これにより検出された電気信号
をコプレーナラインの他方の電極（以下、「第２電極」
という）では光プローブパルスを遅延時間を変えつつ照
射してサンプリングし、被測定光パルスと光プローブパ
ルスとの相互相関波形ｙ（ｔ）をコプレーナラインの出
力端から検出し、その検出信号をデコンボリューション
して元の波形に戻し、表示するものがある。As a conventional pulse waveform measuring apparatus of the order of picoseconds, detecting means comprising a photoconductive element (photoconductor) having a coplanar line formed on a semiconductor substrate and two pairs of electrodes formed on the coplanar line. And an optical pulse to be measured (or an impulse response optical pulse of the device to be measured that inputs and outputs the optical pulse) is applied to one electrode (hereinafter, referred to as a “first electrode”) formed on a coplanar line of the detecting means. To operate as a detector that performs photoelectric conversion by irradiating the other electrode of the coplanar line (hereinafter referred to as “second electrode”).
) Irradiates an optical probe pulse while changing the delay time, performs sampling, detects a cross-correlation waveform y (t) between the optical pulse to be measured and the optical probe pulse from the output end of the coplanar line, and decompresses the detection signal. There are some that return to the original waveform after the volume is displayed.
【０００４】このような構成の光パルス測定装置では、
被測定光パルス（あるいはその光パルスを入力し出力す
る被測定素子のインパルス応答光パルス）は、関数ｘ
（ｔ）として検出手段のコプレーナラインの第１電極に
照射される。そして、光プローブパルスを遅延手段を通
して遅延時間τを与えつつ、検出手段の第２電極に照射
して、コプレーナラインの第１電極から入力される光電
変換された電気パルス信号ｘ（ｔ）を、光プローブパル
スの関数ｈ（ｔ＋τ）でサンプリングする。すると、検
出手段からの出力信号ｙ（ｔ）はｘ（ｔ）とｈ（ｔ＋
τ）との相互関数波形となる。In the optical pulse measuring device having such a configuration,
The measured light pulse (or the impulse response light pulse of the measured device that inputs and outputs the light pulse) has a function x
The light is irradiated to the first electrode of the coplanar line of the detection means as (t). Then, the optical probe pulse is applied to the second electrode of the detection means while giving a delay time τ through the delay means, and the photoelectrically converted electric pulse signal x (t) input from the first electrode of the coplanar line is converted into: Sampling is performed using the function h (t + τ) of the optical probe pulse. Then, the output signal y (t) from the detection means becomes x (t) and h (t +
τ).
【０００５】すなわち、検出手段のコプレーナラインか
らの検出信号ｙ（ｔ）は、That is, the detection signal y (t) from the coplanar line of the detection means is:
【０００６】[0006]
【数１】 (Equation 1)
【０００７】で与えられる。但し、積分は−∞から＋∞
までとする。この検出信号ｙ（ｔ）を演算手段でデコン
ボリューションすると元の波形に復元することとなり、
この復元波形を表示手段に表示する。図９に、従来の光
パルス測定装置の構成の一例を示す。[0007] However, the integral is from -∞ to + ∞
Up to. When this detection signal y (t) is deconvolved by the arithmetic means, the original waveform is restored.
This restored waveform is displayed on the display means. FIG. 9 shows an example of the configuration of a conventional optical pulse measurement device.
【０００８】図９において、光パルス測定装置の概略構
成は、被測定光源５１０、検出手段５１１、増幅器（ロ
ックインアンプ）５１４、Ａ／Ｄ変換手段５１５、演算
手段５１６、表示手段５１７、モードロックレーザ発振
器５２１、遅延回路５２５よりなる。[0008] In FIG. 9, the schematic configuration of the optical pulse measuring device includes a light source 510 to be measured, a detecting means 511, an amplifier (lock-in amplifier) 514, an A / D converting means 515, a calculating means 516, a display means 517, a mode lock. It comprises a laser oscillator 521 and a delay circuit 525.
【０００９】演算手段５１６は、被測定光源５１０やモ
ードロックレーザ発振器５２１やステージドライバ５２
７やＡ／Ｄ変換手段５１５にタイミング信号を送出して
駆動させる。このタイミング信号は、演算手段５１６以
外から特定信号を基準に用いて測定システムの同期を取
ってもよいが、ここでは演算手段５１６、例えばコンピ
ュータからタイミング信号を送出することとする。この
他、演算手段５１６は、後述する検出手段５１１からの
Ａ／Ｄ変換された検出信号を入力としており、入力され
た検出信号に対してデコンボリューションの演算を行
う。The arithmetic means 516 includes a light source 510 to be measured, a mode-locked laser oscillator 521, and a stage driver 52.
7 and the A / D conversion means 515 for driving. The timing signal may be synchronized with the measurement system using a specific signal as a reference from a unit other than the arithmetic unit 516, but here, the timing signal is transmitted from the arithmetic unit 516, for example, a computer. In addition, the arithmetic unit 516 receives an A / D-converted detection signal from a detection unit 511 described later as an input, and performs a deconvolution operation on the input detection signal.
【００１０】被測定光源５１０は、光プローブパルスを
発生するモードロックレーザ発振器５２１と同期してタ
イミング信号毎に被測定光パルス５４０を発生する。被
測定光パルス５４０、あるいは図示していないが、この
被測定光パルス５４０を入力し出力する被測定素子のイ
ンパルス応答光パルスは、レンズ５２９ａで集光され、
検出手段５１１の第１電極５１３ａに照射される。The measured light source 510 generates a measured optical pulse 540 for each timing signal in synchronization with a mode-locked laser oscillator 521 that generates an optical probe pulse. The measured light pulse 540 or, though not shown, an impulse response light pulse of the measured element which inputs and outputs the measured light pulse 540 is condensed by a lens 529a.
The first electrode 513a of the detection means 511 is irradiated.
【００１１】モードロックレーザ発振器５２１は同期回
路５２２、主レーザ５２３、および励起用レーザ５２４
より構成され、タイミング信号により被測定光源５１０
と同期して光プローブパルス５４２を発生する。光プロ
ーブパルス５４２のパルス幅は、例えば８０ｆｓ（８０
フェムト秒＝８０×１０-15秒）で、繰り返し周波数が
１００ＭＨｚ程度である。このモードロックレーザ発振
器５２１からの光プローブパルス５４２は、ミラー５２
８ａ，５２８ｂを通して遅延回路５２５の可動鏡５２６
に達し、可動鏡５２６で反射されてミラー５２８ｃで９
０度反射し、レンズ５２９ｂで集光されて検出手段５１
１の第２電極５１３へ照射される。The mode-locked laser oscillator 521 includes a synchronization circuit 522, a main laser 523, and an excitation laser 524.
Light source 510 to be measured by a timing signal.
The optical probe pulse 542 is generated in synchronization with The pulse width of the optical probe pulse 542 is, for example, 80 fs (80
(Femtosecond = 80 × 10 −15 seconds) and the repetition frequency is about 100 MHz. The optical probe pulse 542 from the mode-locked laser oscillator 521 is
8a and 528b, movable mirror 526 of delay circuit 525
Is reached, reflected by the movable mirror 526, and reflected by the mirror 528c to 9
The light is reflected by 0 degrees, is collected by the lens 529b, and is
The first second electrode 513 is irradiated.
【００１２】遅延手段５２５はモードロックレーザ発振
器５２１からの光プローブパルス５４２に遅延時間τを
与えるもので、その構成は可動鏡５２６とステージドラ
イバ５２７よりなる。可動鏡５２６はステージドライバ
５２７の駆動で光の進行方向に対し前後に移動でき、こ
れにより光プローブパルス５４２に遅延時間τを与え
る。ステージドライバ５２７は演算手段５１６からのタ
イミング信号を受けて可動鏡５２６をステップ状あるい
は連続して駆動する。１μｍの可動鏡移動で、光プロー
ブパルス５４２に往復で６．６ｆｓの遅延を与える。す
なわち、高速は３×１０8ｍ／ｓであるから、（２×１
０-6ｍ）／（３×１０8ｍ／ｓ）＝６．６ｆｓとなる。The delay means 525 gives a delay time τ to the optical probe pulse 542 from the mode-locked laser oscillator 521, and has a movable mirror 526 and a stage driver 527. The movable mirror 526 can be moved back and forth with respect to the traveling direction of the light by driving the stage driver 527, thereby giving a delay time τ to the optical probe pulse 542. The stage driver 527 drives the movable mirror 526 stepwise or continuously in response to the timing signal from the calculating means 516. The movement of the movable mirror by 1 μm gives a delay of 6.6 fs to the optical probe pulse 542 in both directions. That is, since the high speed is 3 × 10 8 m / s, (2 × 1
0 −6 m) / (3 × 10 8 m / s) = 6.6 fs.
【００１３】検出手段５１１は、例えば半絶縁基板であ
るＦｅ（鉄）をドープしたＩｎＰ（インジューム・リ
ン）基板上に、導体薄膜のコプレーナライン５１２とこ
のコプレーナライン５１２に超微細間隔のギャップを有
する２対の電極とを形成してなる光伝導素子（フォトコ
ンダクタ）から構成されている。このコプレーナライン
５１２の一端には直流電源が接続されており、第１電極
に電界が加えられる。第１電極５１３ａおよび第２電極
５１３ｂは対向電極（より望ましくは櫛型対向電極）で
あり、各電極のギャップ幅は数μｍ以下である。この電
極のギャップ幅は１μｍ以下にすることも可能である。
この構成より、第１電極５１３ａでは被測定光パルス５
４０、第２電極５１３ｂでは遅延を与えられた光プロー
ブパルス５４２を感度よく光電変換ができ、被測定光パ
ルス５４０を時間を少しづつずらしながらサンプリング
することが可能となっている。この検出手段５１１にて
サンプリングされた検出信号は、ロックインアンプ５１
４、Ａ／Ｄ変換手段５１５を介して演算手段５１６に入
力されている。The detecting means 511 includes, for example, a coplanar line 512 of a conductive thin film and an ultrafine gap between the coplanar line 512 on an InP (indium phosphorus) substrate doped with Fe (iron) which is a semi-insulating substrate. And a photoconductive element formed by forming two pairs of electrodes. A DC power supply is connected to one end of the coplanar line 512, and an electric field is applied to the first electrode. The first electrode 513a and the second electrode 513b are counter electrodes (more preferably, comb-shaped counter electrodes), and each electrode has a gap width of several μm or less. The gap width of this electrode can be 1 μm or less.
With this configuration, the measured light pulse 5 is applied to the first electrode 513a.
40 and the second electrode 513b, the delayed optical probe pulse 542 can be photoelectrically converted with high sensitivity, and the measured optical pulse 540 can be sampled while shifting the time little by little. The detection signal sampled by this detection means 511 is
4. The data is input to the arithmetic unit 516 via the A / D converter 515.
【００１４】表示手段５１７は、演算手段５１６にてデ
コンボリューションの演算が行われた結果を表示する。The display means 517 displays the result of the deconvolution calculation performed by the calculation means 516.
【００１５】上記のように構成された光パルス測定装置
では、検出手段５１１の第１電極５１３ａにおいて被測
定光源５１０からの光プローブパルスが光電変換され、
該光電変換されたパルス信号が第２電極５１３ｂにてモ
ードロックレーザ発振器５２１からの光プローブパルス
５４２によりサンプリングされる。このサンプリングさ
れた検出信号は、上述のように相互相関波形ｙ（ｔ）で
あり、この相互相関波形ｙ（ｔ）をデコンボリューショ
ンすると元の波形が求まる。In the optical pulse measuring apparatus configured as described above, the optical probe pulse from the light source 510 to be measured is photoelectrically converted by the first electrode 513a of the detecting means 511,
The photoelectrically converted pulse signal is sampled at the second electrode 513b by the optical probe pulse 542 from the mode-locked laser oscillator 521. The sampled detection signal is the cross-correlation waveform y (t) as described above, and the original waveform is obtained by deconvolving the cross-correlation waveform y (t).
【００１６】サンプリングされた検出信号は、増幅器５
１４で増幅され、Ａ／Ｄ変換手段５１５でＡ／Ｄ変換さ
れた後、演算手段５１６に入力されてデコンボリューシ
ョンの演算が行われる。そして、その演算結果が表示手
段５１７に表示される。The sampled detection signal is supplied to an amplifier 5
After being amplified at 14 and subjected to A / D conversion by the A / D conversion means 515, it is input to the calculation means 516 to perform deconvolution calculation. Then, the calculation result is displayed on the display unit 517.
【００１７】この光パルス測定装置では、１μｍの可動
鏡の移動毎に、その遅延された光プローブパルス５４２
でサンプリングすると、分解能は６．６ｆｓとなる。そ
して、例えば全体の移動区間を５ｃｍとすると、３３３
ｐｓの遅延を与えることになり、被測定パルスを６．６
ｆｓの分解能で３３３ｐｓ区間の波形を測定できる。In this optical pulse measuring apparatus, every time the movable mirror moves by 1 μm, the delayed optical probe pulse 542 is
, The resolution becomes 6.6 fs. Then, for example, assuming that the entire moving section is 5 cm, 333
ps delay, and the measured pulse is 6.6.
Waveforms in the 333 ps section can be measured with a resolution of fs.
【００１８】また、平成７年特許願第１４８３３１号で
は、ゲインスイッチ法による挟レーザパルス光がギャッ
プ電極に照射されるサンプリングフォトコンダクタのサ
ンプリング検出信号を積分して増幅するロックインアン
プを備えたサンプリング波形測定装置が提案されてい
る。Further, in Japanese Patent Application No. 148331/1995, a sampling switch provided with a lock-in amplifier for integrating and amplifying a sampling detection signal of a sampling photoconductor in which a gap laser beam is irradiated on a gap electrode by a gain switch method. Waveform measuring devices have been proposed.
【００１９】[0019]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術の
うち、サンプリングオシロスコープによる測定ではピコ
秒程度のパルス波形測定が困難であるという問題点があ
る。Among the above-mentioned prior arts, there is a problem that it is difficult to measure a pulse waveform of about picosecond by a sampling oscilloscope.
【００２０】図９に示した装置および平成７年特許願第
１４８３３１号で提案されている装置では、ロックイン
アンプを用いているために装置全体の周波数帯域がロッ
クインアンプにより制限されてしまい、挟帯域の装置に
なってしまうという問題点がある。In the device shown in FIG. 9 and the device proposed in Japanese Patent Application No. 148331 in 1995, since the lock-in amplifier is used, the frequency band of the entire device is limited by the lock-in amplifier. There is a problem that the device becomes a narrow band device.
【００２１】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、広帯域のサン
プリング波形測定装置を実現することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional technology, and has as its object to realize a wideband sampling waveform measuring apparatus.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明の光学的サンプラ
モジュールを使用したサンプリング波形測定装置は、光
電変換が行われる第１の電極と該第１の電極での光電変
換により得られた電気信号が照射された光パルスに応じ
てサンプリングされる第２の電極とを備えたフォトコン
ダクタを収納し、被測定光パルスを前記フォトコンダク
タの第１の電極に照射し、供給されたサンプリングパル
スを基に発生した波形がプローブ状の光プローブパルス
を前記フォトコンダクタの第２の電極に照射して被測定
光パルスをサンプリングする光学的サンプラーモジュー
ルを使用して被測定光パルスをサンプリング測定するサ
ンプリング波形測定装置であって、前記被測定光パルス
と同期するトリガ信号を二分する分配器と、前記分配器
により二分されたトリガ信号を入力し、該トリガ信号を
基に特定の繰り返し周波数を発生させるＰＬＬ回路と、
前記ＰＬＬ回路の出力に応じて前記光学的サンプラーモ
ジュールの第２の電極に照射される光パルスを発生させ
る光パルス発生手段と、前記光学的サンプラーモジュー
ルにてサンプリングされた波形を積分するローパスフィ
ルタと、前記分配器により二分されたトリガ信号を入力
し、特定の繰り返し周波数にダウンコンバートするダウ
ンコンバータと、前記ダウンコンバータの出力から短パ
ルスを発生させるパルスジェネレータと、前記ローパス
フィルタ出力を前記パルスジェネレータにて発生した短
パルスによりサンプリングする電気的サンプラーモジュ
ールと、リファレンス信号を発生する基準信号発生器
と、前記電気的サンプラーモジュールにおけるサンプリ
ング結果を前記リファレンス信号により変調する変調器
と、前記リファレンス信号および前記変調器出力を入力
し、前記リファレンス信号により決定される前記変調器
出力中の所定周波数の信号を抽出して増幅するロックイ
ンアンプとを有することを特徴とする。According to the present invention, there is provided a sampling waveform measuring apparatus using an optical sampler module according to the present invention, comprising: a first electrode on which photoelectric conversion is performed; and an electric signal obtained by photoelectric conversion on the first electrode. And a second electrode that is sampled in response to the irradiated light pulse, and a light pulse to be measured is irradiated to the first electrode of the photoconductor, and the supplied sampling pulse is used as a reference. Sampling waveform measurement for sampling and measuring an optical pulse to be measured using an optical sampler module for irradiating a second electrode of the photoconductor with an optical probe pulse having a probe-shaped waveform and sampling the optical pulse to be measured An apparatus, comprising: a divider for bisecting a trigger signal synchronized with the optical pulse to be measured; and a divider bisected by the divider. Enter the trigger signal, a PLL circuit for generating a specific repetition frequency based on the trigger signal,
An optical pulse generating means for generating an optical pulse applied to a second electrode of the optical sampler module in accordance with an output of the PLL circuit; and a low-pass filter for integrating a waveform sampled by the optical sampler module. Receiving the trigger signal divided by the distributor, downconverting the signal to a specific repetition frequency, generating a short pulse from the output of the downconverter, and outputting the low-pass filter output to the pulse generator. An electrical sampler module for sampling with the generated short pulse, a reference signal generator for generating a reference signal, a modulator for modulating a sampling result in the electrical sampler module with the reference signal, and the reference Enter the signal and the modulator output, and having a lock-in amplifier for amplifying and extracting a predetermined frequency of the signal in the modulator output to be determined by the reference signal.
【００２３】この場合、前記サンプラーモジュールは、
前記フォトコンダクタと、レーザーダイオードと、サン
プリングパルスを基に前記レーザーダイオードを駆動す
る駆動手段と、前記被測定光パルスを外部より導くファ
イバと、前記ファイバから射出された被測定光パルスを
前記フォトコンダクタの第１の電極に集光する第１のレ
ンズと、前記レーザーダイオードから射出された光プロ
ーブパルスを前記フォトコンダクタの第２の電極に集光
する第２のレンズと、をそれぞれ金属容器内に配設して
なることとしてもよい。In this case, the sampler module comprises:
The photoconductor, a laser diode, a driving unit for driving the laser diode based on a sampling pulse, a fiber for guiding the light pulse to be measured from the outside, and a light pulse to be measured emitted from the fiber to the photoconductor. A first lens for condensing light on the first electrode and a second lens for condensing an optical probe pulse emitted from the laser diode on a second electrode of the photoconductor, respectively, in a metal container. It may be arranged.
【００２４】また、前記レーザーダイオードが面発光型
レーザーダイオードであり、該面発光型レーザーダイオ
ードが形成された基板が前記フォトコンダクタの基板上
に固定されてもよい。Further, the laser diode may be a surface emitting laser diode, and a substrate on which the surface emitting laser diode is formed may be fixed on a substrate of the photoconductor.
【００２５】また、前記フォトコンダクタは、半絶縁性
基板上に第１のコプレーナラインと該第１のコプレーナ
ラインから分岐した第２のコプレーナラインとを形成
し、前記第１および第２のコプレーナラインにそれぞれ
狭小ギャップよりなる第１および第２の電極を形成して
なることとしてもよい。Further, the photoconductor forms a first coplanar line and a second coplanar line branched from the first coplanar line on a semi-insulating substrate, and the first and second coplanar lines are formed. May be formed by forming first and second electrodes each having a narrow gap.
【００２６】「作用」上記のように構成される本発明に
おいては、ロックインアンプにおける信号の抽出処理
が、トリガ信号をダウンコンバートしてサンプリングし
た信号について行われ、見かけ上の周波数が低くされた
信号について行われることとなり、装置としての広帯域
化が図られたものとなる。[Operation] In the present invention configured as described above, the signal extraction processing in the lock-in amplifier is performed on a signal obtained by down-converting and sampling the trigger signal, and the apparent frequency is reduced. This is performed on the signal, and the band of the device is widened.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２８】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図、図２は図１中の広帯域ロックインアンプ１０７
の構成を示すブロック図、図３は図１に示した実施例に
おける広帯域ロックインアンプ１０７を図２に示したブ
ロック図を用いて示した図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a wide band lock-in amplifier 107 in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the wideband lock-in amplifier 107 in the embodiment shown in FIG. 1 using the block diagram shown in FIG.
【００２９】本実施例は、被測定光源１０１、分配器１
０２、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路１０３、レー
ザダイオード（ＬＤ）駆動回路１０４、光学的サンプラ
ーモジュール１０５、ローパスフィルタ１０６および広
帯域ロックインアンプ１０７から構成されている。これ
らのうち、被測定光源１０１を除く（図１中の破線内）
構成要素がサンプリング波形測定装置を構成する。In this embodiment, the light source to be measured 101, the distributor 1
02, a PLL (Phase Locked Loop) circuit 103, a laser diode (LD) drive circuit 104, an optical sampler module 105, a low-pass filter 106, and a broadband lock-in amplifier 107. Of these, the light source 101 to be measured is excluded (within the broken line in FIG. 1).
The components constitute the sampling waveform measuring device.
【００３０】広帯域ロックインアンプ１０７は図２およ
び図３に示すように、サンプラーモジュール１７０１、
変調器１７０２、ロックインアンプ１７０３、ダウンコ
ンバータ１７０４、パルスジェネレータ１７０５および
基準信号発生器１７０６から構成されている。As shown in FIGS. 2 and 3, the wideband lock-in amplifier 107 includes a sampler module 1701,
It comprises a modulator 1702, a lock-in amplifier 1703, a down converter 1704, a pulse generator 1705, and a reference signal generator 1706.
【００３１】図４は、図１に示す光学的サンプラーモジ
ュール１０５の概略構成を示す図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は側面図である。FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a schematic configuration of the optical sampler module 105 shown in FIG. 1, wherein FIG. 4A is a top view and FIG. 4B is a side view.
【００３２】まず、光学的サンプラーモジュール１０５
の構成について説明する。First, the optical sampler module 105
Will be described.
【００３３】図４において、１は金属容器で、その容器
内には、ペルチェクーラー３を介してベース２が設けら
れており、このベース２にフォトコンダクタ４が取り付
けられている。In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a metal container, in which a base 2 is provided via a Peltier cooler 3, and a photoconductor 4 is attached to the base 2.
【００３４】フォトコンダクタ４は、半絶縁基板上に第
１電極（狭小ギャップ）３２が形成されたコプレーナラ
イン３０が形成され、さらに該コプレーナライン３０か
らその方向とほぼ直角となる方向に分岐された第２電極
（狭小ギャップ）３３が形成されたコプレーナライン３
１が形成された構成となっている。このフォトコンダク
タ４としては、電極部を図５に示すようにコプレーナラ
イン５０１上に形成される櫛形型対向電極５０２により
構成してもよい。In the photoconductor 4, a coplanar line 30 having a first electrode (narrow gap) 32 formed on a semi-insulating substrate is formed, and further branched from the coplanar line 30 in a direction substantially perpendicular to that direction. Coplanar line 3 on which second electrode (narrow gap) 33 is formed
1 is formed. As the photoconductor 4, the electrode portion may be constituted by a comb-shaped counter electrode 502 formed on a coplanar line 501 as shown in FIG.
【００３５】上記ベース２上には、さらにレーザーダイ
オード（ＬＤ）７とこれを駆動するための手段であるバ
イアス基板８およびＬＤドライバ９が設けられており、
このＬＤ７から射出された光プローブパルスがレンズ５
ｂを介してフォトコンダクタ４の第２電極３３に照射さ
れるように配設されている。さらに、光ファイバ６が外
部より金属容器１内に導入されており、この光ファイバ
６のフェルール６ａから射出された被測定光パルスがレ
ンズ５ａを介してフォトコンダクタ４の第１の電極３２
に照射されるように配設されている。ここでは、サンプ
リング用光源の駆動装置としてＬＤドライバ９を用い、
ゲインスイッチ法等の手法により短光パルスを発生させ
て光プローブパルスを得ている。この光ファイバ６に
は、光コネクタを介して光ソリトン等の被測定光源１０
１が結合される。On the base 2, a laser diode (LD) 7 and a bias substrate 8 and an LD driver 9 for driving the laser diode 7 are provided.
The optical probe pulse emitted from the LD 7 is
The second electrode 33 of the photoconductor 4 is provided so as to be irradiated via the second electrode b. Further, the optical fiber 6 is introduced into the metal container 1 from the outside, and the light pulse to be measured emitted from the ferrule 6a of the optical fiber 6 is applied to the first electrode 32 of the photoconductor 4 via the lens 5a.
It is arranged so that it is irradiated to. Here, an LD driver 9 is used as a driving device of the sampling light source,
An optical probe pulse is obtained by generating a short optical pulse by a method such as a gain switch method. The optical fiber 6 is connected to a light source 10 to be measured such as an optical soliton through an optical connector.
1 are combined.
【００３６】上記金属容器１にはＤＣ入力端子２１、サ
ンプリング信号出力端子２２、ＬＤ駆動信号入力端子２
３、ターミネート端子２４が設けられている。ＤＣ入力
端子２１は、フォトコンダクタ４のコプレーナライン３
０の一端と電気的に接続されており、該ＤＣ入力端子２
１を介してバイアス電圧を印加できるようになってい
る。サンプリング信号出力端子２２は、フォトコンダク
タ４のコプレーナライン３１の出力端と電気的に接続さ
れており、このサンプリング信号出力端子２２からフォ
トコンダクタ４にて検出されたサンプリング信号が出力
される。ターミネート端子２４はコプレーナライン３０
の他端と電気的に接続されている。ＬＤ駆動信号入力端
子２３はＬＤドライバ９と電気的に接続されており、Ｌ
Ｄ駆動信号入力端子２３を介してＬＤ駆動信号がＬＤド
ライバ９に入力されるように構成されている。The metal container 1 has a DC input terminal 21, a sampling signal output terminal 22, an LD drive signal input terminal 2
3. A termination terminal 24 is provided. The DC input terminal 21 is connected to the coplanar line 3 of the photoconductor 4.
0 is electrically connected to one end of the DC input terminal 2
1 can be applied with a bias voltage. The sampling signal output terminal 22 is electrically connected to the output terminal of the coplanar line 31 of the photoconductor 4, and the sampling signal detected by the photoconductor 4 is output from the sampling signal output terminal 22. Terminating terminal 24 is coplanar line 30
Is electrically connected to the other end. The LD drive signal input terminal 23 is electrically connected to the LD driver 9 and
The configuration is such that the LD drive signal is input to the LD driver 9 via the D drive signal input terminal 23.
【００３７】上述のように構成された光学的サンプラー
モジュール１０５では、第１電極３２において照射され
た被測定光パルスが光電変換され、第２電極３３におい
て照射された光プローブパルスに基づいてその光電変換
された被測定光パルスが時間を少しづつずらしながらサ
ンプリングされる構成となっている。In the optical sampler module 105 configured as described above, the measured light pulse irradiated on the first electrode 32 is photoelectrically converted, and based on the optical probe pulse irradiated on the second electrode 33, the photoelectric conversion is performed. The converted light pulse to be measured is sampled while shifting the time little by little.
【００３８】次に、本実施例の構成および動作につい
て、実際の動作に則して説明する。Next, the configuration and operation of this embodiment will be described based on actual operations.
【００３９】被測定光源１０１の出射光は、被測定光と
して光学的サンプラーモジュール１０５に入射され、ま
た、出射光に同期したトリガ信号ｆTRが分配器１０２に
入射される。トリガ信号ｆTRは、当然ながら被測定光と
繰り返し周波数が同じであり、フェイズロックがかけら
れた信号である。Light emitted from the light source 101 to be measured is incident on the optical sampler module 105 as light to be measured, and a trigger signal f TR synchronized with the emitted light is incident on the distributor 102. The trigger signal f TR is, of course, a signal having the same repetition frequency as the light to be measured and subjected to phase lock.
【００４０】トリガ信号ｆTRは、分配器１０２によって
二分され、一方はＰＬＬ回路１０３に入力され、他方は
ダウンコンバータ１７０４に入力される。The trigger signal f TR is bisected by the distributor 102, one of which is input to the PLL circuit 103, and the other is input to the down converter 1704.
【００４１】ＰＬＬ回路１０３に入力されたトリガ信号
ｆTRは、ＰＬＬ回路１０３のリフレッシュ周波数をΔｆ
1としたときに、ｆLD＝ｆTR／ｎ−Δｆ1で満たされる繰
り返し周波数の信号に変換される。変換された繰り返し
周波数信号はＬＤ駆動回路１０４に供給される。The trigger signal f TR input to the PLL circuit 103 changes the refresh frequency of the PLL circuit 103 by Δf.
When a 1, is converted into a signal of repetition frequency to be filled with f LD = f TR / n- Δf 1. The converted repetition frequency signal is supplied to the LD drive circuit 104.
【００４２】ＬＤ駆動回路１０４はＬＤドライバ９およ
びＬＤ７とともに光パルス発生手段を構成するもので、
入力された繰り返し周波数ｆLDにより光学的サンプラー
モジュール１０５内のＬＤ７をＬＤドライバ９を介して
駆動し、これにより短光パルス（第１のサンプリングパ
ルス）が発生する。光学的サンプラーモジュール１０５
では、被測定光源１０１の出射光を短光パルスによって
サンプリングし、サンプリング結果がローパスフィルタ
１０６を通ることで繰り返し周波数がｎ×Δｆ 1に変換
された測定信号が現れる。このとき、光学的サンプラー
モジュール１０５でサンプリングされた波形の時間間隔
Δｔ1と測定信号における時間間隔Δｔとの間は以下の
関係が成り立つ。The LD drive circuit 104 includes the LD driver 9 and the LD driver 9.
And an optical pulse generating means together with the LD 7.
Input repetition frequency fLDBy optical sampler
LD7 in the module 105 via the LD driver 9
Drive, and thereby a short light pulse (first sampling pulse)
Lus) occurs. Optical sampler module 105
Then, the light emitted from the light source 101 to be measured is
Sampling, sampling result is low-pass filter
106, the repetition frequency becomes n × Δf 1Conversion to
The measured signal appears. At this time, the optical sampler
Time interval of waveform sampled by module 105
Δt1And the time interval Δt in the measurement signal
The relationship holds.
【００４３】 Δｔ＝（ｎ×Δｆ1／ｆTR）×Δｔ1 ∵Δｔ：Δｔ1＝１／ｆTR：１／（ｎ×Δｆ1）…（１） 一方、ダウンコンバータ１７０４に入力されたトリガ信
号ｆTRは、繰り返し周波数がｆTRからｆTRよりも低い周
波数のΔｆ2に変換され、パルスジェネレータ１７０５
に入力される。パルスジェネレータ１７０５では、入力
信号を基準とした繰り返し周波数好Δｆ2（ただし、Δ
ｆ1〉｜Δｆ1−Δｆ2｜）の第２のサンプリングパルス
を発生する。電気的なサンプラーモジュール１７０１
は、上記の第２のサンプリングパルスにより上述したロ
ーパスフィルタ１０６を通過した繰り返し周波数がｎ×
Δｆ1に変換された測定信号をサンプリングする。これ
により、繰り返し周波数がΔｆ2’＝｜Δｆ１−Δｆ2｜
＝Δｆ3に変換された測定信号が現れる。このとき、光
学的サンプラーモジュール１０５でサンプリングされた
時間間隔Δｔ1とサンプラーモジュール１７０１でサン
プリングされた波形の時間間隔Δｔ2との間には以下の
関係が成立する。Δt = (n × Δf 1 / f TR ) × Δt 1 ∵Δt: Δt 1 = 1 / f TR : 1 / (n × Δf 1 ) (1) On the other hand, a trigger input to the down converter 1704 The signal f TR is converted from the repetition frequency f TR to Δf 2 having a lower frequency than f TR , and the pulse generator 1705
Is input to In the pulse generator 1705, a repetition frequency favorable Δf 2 (where Δ
f 1 > | Δf 1 −Δf 2 |). Electrical sampler module 1701
Means that the repetition frequency passed through the low-pass filter 106 by the second sampling pulse is n ×
The measurement signal converted to Δf 1 is sampled. As a result, the repetition frequency becomes Δf 2 ′ = | Δf 1 −Δf 2 |
= Δf 3 appears. At this time, the following relationship is established between the time interval Δt 1 sampled by the optical sampler module 105 and the time interval Δt 2 of the waveform sampled by the sampler module 1701.
【００４４】 Δｔ1＝（Δｆ2’／ｆ1）×Δｔ2 ∵Δｔ1：Δｔ2＝１／ｆ1：１／Δｆ2’…（２） （１）、（２）を用いると、 Δｔ＝（ｎ×Δｆ1／ｆTR）×Δｔ1 ＝（ｎ×Δｆ1）／ｆTR×（Δｆ2’／Δｆ1）×Δｔ2 ＝（ｎ×Δｆ2’）／ｆTR×Δｔ2…（３） となる。Δt 1 = (Δf 2 ′ / f 1 ) × Δt 2 ∵Δt 1 : Δt 2 = 1 / f 1 : 1 / Δf 2 ′ (2) Using (1) and (2), Δt = (N × Δf 1 / f TR ) × Δt 1 = (n × Δf 1 ) / f TR × (Δf 2 ′ / Δf 1 ) × Δt 2 = (n × Δf 2 ′) / f TR × Δt 2 ... (3)
【００４５】ここで測定される信号はノイズに埋もれる
ほど微小な信号であるため、ロックインアンプ１７０６
を使ってノイズを取り除き、測定したい信号のみを増幅
する。Since the signal measured here is so small that it is buried in noise, the lock-in amplifier 1706
Use to remove noise and amplify only the signal you want to measure.
【００４６】サンプラーモジュール１７０１により繰り
返し周波数がΔｆ3に変換された測定信号は、変調器１
７０２によって基準信号発生器１７０２が発生するリフ
ァレンス信号と同期した方形波（繰り返し周波数：ｆ
REF、デューティ：５０の方形波）に変調される。該変
調信号はロックインアンプ１７０６に入力され、リファ
レンス信号（繰り返し周波数：ｆREF、デューティ：５
０の方形波）を用いて位相検波を行うことで測定信号の
みが取り出される。The measurement signal whose repetition frequency has been converted to Δf 3 by the sampler module 1701 is
702, a square wave synchronized with the reference signal generated by the reference signal generator 1702 (repetition frequency: f
REF , duty: 50 square wave). The modulated signal is input to the lock-in amplifier 1706 and a reference signal (repetition frequency: f REF , duty: 5
By performing phase detection using a square wave (0), only the measurement signal is extracted.
【００４７】ここで、実際に測定可能な周波数帯域Ｂ
（ｆ）は、ロックインアンプ１７０６の測定周波数帯域
をＢ（ｆ2）とすると（３）式から以下のように表わす
ことができる。Here, an actually measurable frequency band B
(F) can be expressed as follows from equation (3), where B (f 2 ) is the measurement frequency band of lock-in amplifier 1706.
【００４８】 Ｂ（ｆ）＝ｆREF／（ｎ×Δｆ2’）×Ｂ（ｆ2）…（４） ロックインアンプ１７０６に入力されるリファレンス周
波数ｆREFはＢ（ｆ2）よりも小さくなければならない。
また、ロックインアンプ１７０６に入力される信号のう
ち、緩やかに変化する信号成分の周波数帯域はｆREFの
１／１０以下であることが要求される。これは、ｆREF
の１／１０以上の周波数値では測定結果に信頼性がなく
なることが予想されるためである。したがって、ロック
インアンプ１７０３の帯域が有限であることによる本実
施例の測定システムにおける測定の上限周波数帯域Ｕ
は、 Ｕ＝ｆREF／（ｎ×Δｆ2）×（ｆREF／１０）…（５） となる。B (f) = f REF / (n × Δf 2 ′) × B (f 2 ) (4) The reference frequency f REF inputted to the lock-in amplifier 1706 must be smaller than B (f 2 ). Must.
Further, among the signals input to the lock-in amplifier 1706, a frequency band of the slowly changing signal components is required to be less than 1/10 of f REF. This is f REF
This is because it is expected that the measurement result will lose reliability at a frequency value of 1/10 or more. Therefore, the upper limit frequency band U for measurement in the measurement system of the present embodiment due to the finite band of the lock-in amplifier 1703
U = f REF / (n × Δf 2 ) × (f REF / 10) (5)
【００４９】ダウンコンバータを使用しない通常のロッ
クインアンプの場合の測定システムにおける測定の上限
周波数帯域Ｕ’は、 Ｕ’＝ｆREF／（ｎ×Δｆ1）×（ｆREF／１０）…（６） となる。Δｆ1〉｜Δｆ1−Δｆ2｜であるため、本実施
例の測定システムにおいてはΔｆ1／Δｆ2倍広帯域化が
図られていることとなる。The upper limit frequency band U ′ for measurement in the measurement system in the case of a normal lock-in amplifier not using a down converter is: U ′ = f REF / (n × Δf 1 ) × (f REF / 10) (6) ). Since Δf 1 > | Δf 1 −Δf 2 |, in the measurement system of the present embodiment, the bandwidth is increased by Δf 1 / Δf 2 times.
【００５０】以上説明した本実施例の光学的サンプラー
モジュール１０５では、レーザーダイオード７がフォト
コンダクタ基板とは別に設けられた構成となっている
が、レーザーダイオード７を基板上に形成し、これをフ
ォトコンダクタ基板上に固定してモノリシック化するこ
ともできる。以下に、ＬＤチップとして、面発光タイプ
のものを用いたものを例に挙げてその構成について説明
する。In the optical sampler module 105 of the present embodiment described above, the laser diode 7 is provided separately from the photoconductor substrate. However, the laser diode 7 is formed on the substrate, It can be fixed on a conductor substrate to make it monolithic. The configuration of the LD chip using a surface-emitting type chip will be described below as an example.
【００５１】図６は、面発光ＬＤチップの電極形状を示
した図である。同図において、２００はｐ型電極、２０
１はｎ型電極、２０２は発光面、２０３は駆動電極であ
る。ここでは、ｐ型電極２００がグランド面であり、こ
のｐ型電極２００には、バンプ用パッド２０４ａ〜２０
４ｆが形成されている。この面発光ＬＤでは、基板面に
対して垂直方向に発光面２０２から光が出射する。FIG. 6 is a diagram showing an electrode shape of a surface emitting LD chip. In the figure, 200 is a p-type electrode, 20
1 is an n-type electrode, 202 is a light emitting surface, and 203 is a drive electrode. Here, the p-type electrode 200 is a ground plane, and the p-type electrode 200 has bump pads 204 a to 204 a.
4f is formed. In this surface emitting LD, light is emitted from the light emitting surface 202 in a direction perpendicular to the substrate surface.
【００５２】上記面発光ＬＤチップでは、基板に対して
垂直方向に光が射出するため、後述するようにフリップ
チップを実装した場合、光路をプリズムやミラーで曲げ
ること無しに光をフォトコンダクタに照射できる。ま
た、面で発光するため、出射角が狭く、レンズを介さず
に光結合ができる。そして、通常のファブリペロータイ
プのＬＤと比較して共振器長が短いため、サンプリング
に必要な短光パルスを発生することが容易である。In the above-mentioned surface emitting LD chip, light is emitted in a direction perpendicular to the substrate. Therefore, when a flip chip is mounted as described later, light is applied to the photoconductor without bending the optical path with a prism or a mirror. it can. In addition, since light is emitted from the surface, the emission angle is narrow, and optical coupling can be performed without passing through a lens. Since the resonator length is shorter than that of a normal Fabry-Perot type LD, it is easy to generate a short optical pulse required for sampling.
【００５３】上記面発光ＬＤをフォトコンダクタ基板上
に固定した状態を図７に示す。同図において、３００は
フォトコンダクタ、４００は図６に示した面発光ＬＤチ
ップである。FIG. 7 shows a state in which the above-mentioned surface emitting LD is fixed on a photoconductor substrate. In the figure, reference numeral 300 denotes a photoconductor, and 400 denotes a surface emitting LD chip shown in FIG.
【００５４】フォトコンダクタ３００は、半絶縁性基板
上に一端を伝送ライン入力端３０２ａ、他端を伝送ライ
ン終端３０２ｂとする伝送ライン３０２が形成され、さ
らに該伝送ライン３０２から分岐され、端部をサンプリ
ングポート３０４とする伝送ライン３０３が形成されて
いる。伝送ライン３０２には櫛形電極部３０５ａ（対向
電極であってもよい）が形成されており、伝送ライン３
０３には櫛形電極部３０５ｂ（対向電極であってもよ
い）が形成されている。さらに、半絶縁性基板上には面
発光ＬＤチップ４００を駆動するためのＬＤドライブ用
電極３０６が形成されており、その端部にはＬＤドライ
ブ用バンプパッド３０６ａが形成されている。これら伝
送ライン３０２，３０３、ＬＤドライブ用電極３０６を
除く他の部分にグランド面３０７が形成されており、こ
のグランド面３０７にはグランド用バンプパッド３０８
ａ〜３０８ｆが形成されている。In the photoconductor 300, a transmission line 302 having one end as a transmission line input end 302a and the other end as a transmission line end 302b is formed on a semi-insulating substrate. A transmission line 303 serving as a sampling port 304 is formed. The transmission line 302 has a comb-shaped electrode portion 305a (which may be a counter electrode).
03 has a comb-shaped electrode portion 305b (which may be a counter electrode). Further, an LD drive electrode 306 for driving the surface emitting LD chip 400 is formed on the semi-insulating substrate, and an LD drive bump pad 306a is formed at an end thereof. A ground surface 307 is formed on other portions except for the transmission lines 302 and 303 and the LD drive electrode 306, and the ground surface 307 has a ground bump pad 308.
a to 308f are formed.
【００５５】上記フォトコンダクタ３００のグランド面
３０７のグランド用バンプパッド３０８ａ〜３０８ｆに
は、それぞれ面発光ＬＤチップ４００のバンプパッド２
０４ａ〜２０４ｆがハンダバンプにより固定されてい
る。さらに、フォトコンダクタ３００のＬＤドライブ用
バンプパッド３０６ａと面発光ＬＤチップ４００の駆動
電極２０３とがバンプパッドにより固定されている。こ
のバンプパッドによる固定により電気的な接触がとられ
ており、面発光ＬＤチップ４００の駆動が可能となって
いる。フォトコンダクタ３００の櫛形電極部３０５ｂ上
に面発光ＬＤチップ４００の発光面２０２が位置するよ
うな配置となっており、面発光ＬＤチップ４００が駆動
されると発光面２０２から出射した光が櫛形電極部３０
５に照射されるようになっている。The ground bump pads 308 a to 308 f on the ground surface 307 of the photoconductor 300 are respectively connected to the bump pads 2 of the surface emitting LD chip 400.
04a to 204f are fixed by solder bumps. Further, the LD drive bump pad 306a of the photoconductor 300 and the drive electrode 203 of the surface emitting LD chip 400 are fixed by the bump pad. Electrical connection is established by the fixation by the bump pads, and the surface emitting LD chip 400 can be driven. The light emitting surface 202 of the surface emitting LD chip 400 is arranged on the comb electrode portion 305b of the photoconductor 300. When the surface emitting LD chip 400 is driven, the light emitted from the light emitting surface 202 emits the comb electrode. Part 30
5 is illuminated.
【００５６】上記のような構成では、フォトコンダクタ
３００と面発光ＬＤチップ４００間の距離はハンダバン
プの特性上で約５０μｍと近接化できるので、集光用の
レンズを必要としない。また、フォトコンダクタ３００
と面発光ＬＤチップ４００のアライメントは、ハンダバ
ンプのセルフアライメント効果により行われるため、パ
ッドのパターン形成の精度の±１μｍという高精度で自
動的に最適な位置にアライメントされる。In the above-described configuration, the distance between the photoconductor 300 and the surface emitting LD chip 400 can be reduced to about 50 μm due to the characteristics of the solder bumps, so that a condensing lens is not required. Also, the photoconductor 300
Since the alignment between the surface emitting LD chip 400 and the surface emitting LD chip 400 is performed by the self-alignment effect of the solder bump, the alignment is automatically performed at an optimum position with a high accuracy of ± 1 μm of the pad pattern forming accuracy.
【００５７】なお、ＬＤチップとしては面発光タイプの
もの以外に、通常のファブリペロータイプ、ＤＦＢタイ
プ、ＤＢＲタイプのものを用いることもできる。これら
のようなＬＤチップでは、基板面内方向に沿って光が射
出される。このようなＬＤチップを用いた場合には、図
８に示すように、フォトコンダクタ上にファブリペロー
タイプ、ＤＦＢタイプ、ＤＢＲタイプ等のＬＤチップを
形成し、さらにＳｉＯ 2よりなる導波路およびミラーを
形成する。ミラーはフォトコンダクタの一方の櫛形電極
部（サンプリング側）上に配設されており、ＬＤチップ
から射出した光は導波路を通ってこのミラーに導かれる
ように構成されている。このように構成されたもので
は、ＬＤチップから射出した光は、導波路を通ってフォ
トコンダクタの櫛形電極部上に導かれ、ミラーによって
反射されてその櫛形電極部に照射される。Note that the surface emitting type LD chip is used as the LD chip.
Other than those, normal Fabry-Perot type, DFB tie
And a DBR type can also be used. these
In an LD chip such as that described above, light is emitted along the in-plane direction of the substrate.
Will be issued. When such an LD chip is used,
As shown in Fig. 8, Fabry-Perot on the photoconductor
Type, DFB type, DBR type etc. LD chips
Formed and then SiO TwoWaveguides and mirrors
Form. The mirror is one of the comb electrodes of the photoconductor
LD chip that is installed on the part (sampling side)
Light emitted from the mirror is guided to this mirror through the waveguide
It is configured as follows. With this configuration
Light emitted from the LD chip passes through the waveguide
Guided onto the comb-shaped electrode of the
The light is reflected and applied to the comb-shaped electrode portion.
【００５８】[0058]
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【００５９】ピコ秒程度のパルス波形測定を行うことが
できる広帯域のサンプリング波形測定装置とすることが
できる効果がある。There is an effect that a wideband sampling waveform measuring apparatus capable of measuring a pulse waveform of about picosecond can be obtained.
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】図１中の広帯域ロックインアンプ１０７の構成
を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a wideband lock-in amplifier 107 in FIG.
【図３】図１に示した実施例における広帯域ロックイン
アンプ１０７を図２に示したブロック図を用いて示した
図である。FIG. 3 is a diagram showing the wideband lock-in amplifier 107 in the embodiment shown in FIG. 1 using the block diagram shown in FIG. 2;
【図４】図１中の光学的サンプラーモジュール１０５の
概略を示す構成図で、（ａ）は上面側からみた図、
（ｂ）は側面からみた図である。FIGS. 4A and 4B are configuration diagrams schematically showing the optical sampler module 105 in FIG. 1, wherein FIG.
(B) is the figure seen from the side.
【図５】フォトコンダクタ４の電極形状の一例を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an electrode shape of the photoconductor 4.
【図６】面発光ＬＤチップの電極形状を示した図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an electrode shape of a surface emitting LD chip.
【図７】図５に示す面発光ＬＤチップをフォトコンダク
タ基板上に固定した状態を示す図であり、（ａ）は上面
側からみた図、（ｂ）は側面からみた図である。7A and 7B are diagrams showing a state in which the surface emitting LD chip shown in FIG. 5 is fixed on a photoconductor substrate, wherein FIG. 7A is a diagram viewed from the top side, and FIG.
【図８】ファブリペロータイプのＬＤチップをフォトコ
ンダクタ上に固定した場合の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration when a Fabry-Perot type LD chip is fixed on a photoconductor.
【図９】従来例の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional example.
１ 金属容器 ２ ベース ３ ペルチェクーラー ４ フォトコンダクタ ５ａ，５ｂ レンズ ６ 光ファイバ ６ａ フェルール ７ ＬＤ ８ バイアス基板 ９ ＬＤドライバ １０１ 被測定光源 １０２ 分配器 １０３ ＰＬＬ回路 １０４ ＬＤ駆動回路 １０５ 光学的サンプラーモジュール １０６ ローパスフィルタ １０７ 広帯域ロックインアンプ １７０１ サンプラーモジュール １７０２ 変調器 １７０３ ロックインアンプ １７０４ ダウンコンバータ １７０５ パルスジェネレータ １７０６ 基準信号発生器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal container 2 Base 3 Peltier cooler 4 Photoconductor 5a, 5b Lens 6 Optical fiber 6a Ferrule 7 LD 8 Bias substrate 9 LD driver 101 Light source to be measured 102 Distributor 103 PLL circuit 104 LD drive circuit 105 Optical sampler module 106 Low pass filter 107 Wideband lock-in amplifier 1701 Sampler module 1702 Modulator 1703 Lock-in amplifier 1704 Down converter 1705 Pulse generator 1706 Reference signal generator
Claims (4)
の電極での光電変換により得られた電気信号が照射され
た光パルスに応じてサンプリングされる第２の電極とを
備えたフォトコンダクタを収納し、被測定光パルスを前
記フォトコンダクタの第１の電極に照射し、供給された
サンプリングパルスを基に発生した波形がプローブ状の
光プローブパルスを前記フォトコンダクタの第２の電極
に照射して被測定光パルスをサンプリングする光学的サ
ンプラーモジュールを使用して被測定光パルスをサンプ
リング測定するサンプリング波形測定装置であって、 前記被測定光パルスと同期するトリガ信号を二分する分
配器と、 前記分配器により二分されたトリガ信号を入力し、該ト
リガ信号を基に特定の繰り返し周波数を発生させるＰＬ
Ｌ回路と、 前記ＰＬＬ回路の出力に応じて前記光学的サンプラーモ
ジュールの第２の電極に照射される光パルスを発生させ
る光パルス発生手段と、 前記光学的サンプラーモジュールにてサンプリングされ
た波形を積分するローパスフィルタと、 前記分配器により二分されたトリガ信号を入力し、特定
の繰り返し周波数にダウンコンバートするダウンコンバ
ータと、 前記ダウンコンバータの出力から短パルスを発生させる
パルスジェネレータと、 前記ローパスフィルタ出力を前記パルスジェネレータに
て発生した短パルスによりサンプリングする電気的サン
プラーモジュールと、 リファレンス信号を発生する基準信号発生器と、 前記電気的サンプラーモジュールにおけるサンプリング
結果を前記リファレンス信号により変調する変調器と、 前記リファレンス信号および前記変調器出力を入力し、
前記リファレンス信号により決定される前記変調器出力
中の所定周波数の信号を抽出して増幅するロックインア
ンプとを有することを特徴とする光学的サンプラモジュ
ールを使用したサンプリング波形測定装置。A first electrode on which photoelectric conversion is performed and the first electrode;
And a second electrode that is sampled in response to the irradiated optical pulse with an electric signal obtained by photoelectric conversion at the electrode of the photoconductor. An optical sampler module for irradiating an electrode and irradiating a second electrode of the photoconductor with an optical probe pulse having a probe-like waveform generated based on the supplied sampling pulse to sample a light pulse to be measured is used. A sampling waveform measuring apparatus for sampling and measuring an optical pulse to be measured, wherein the distributor divides a trigger signal synchronized with the optical pulse to be measured into two, and receives the trigger signal bisected by the distributor and receives the trigger signal. That generates a specific repetition frequency based on
An L circuit; an optical pulse generating means for generating an optical pulse applied to a second electrode of the optical sampler module in accordance with an output of the PLL circuit; and a waveform sampled by the optical sampler module integrated. A low-pass filter that inputs the trigger signal bisected by the distributor, down-converts the down-converted to a specific repetition frequency, a pulse generator that generates a short pulse from the output of the down-converter, and the low-pass filter output. An electrical sampler module that samples with a short pulse generated by the pulse generator, a reference signal generator that generates a reference signal, and a modulator that modulates a sampling result of the electrical sampler module with the reference signal, Inputting the reference signal and the modulator output,
A lock-in amplifier that extracts and amplifies a signal of a predetermined frequency in the output of the modulator determined by the reference signal and amplifies the signal. A sampling waveform measuring apparatus using an optical sampler module.
ールを使用したサンプリング波形測定装置において、 前記サンプラーモジュールは、 前記フォトコンダクタと、 レーザーダイオードと、 サンプリングパルスを基に前記レーザーダイオードを駆
動する駆動手段と、 前記被測定光パルスを外部より導くファイバと、 前記ファイバから射出された被測定光パルスを前記フォ
トコンダクタの第１の電極に集光する第１のレンズと、 前記レーザーダイオードから射出された光プローブパル
スを前記フォトコンダクタの第２の電極に集光する第２
のレンズと、をそれぞれ金属容器内に配設してなること
を特徴とする光学的サンプラモジュールを使用したサン
プリング波形測定装置。2. The sampling waveform measuring apparatus using the optical sampler module according to claim 1, wherein the sampler module is configured to drive the laser diode based on the photoconductor, a laser diode, and a sampling pulse. Means, a fiber for guiding the measured light pulse from the outside, a first lens for condensing the measured light pulse emitted from the fiber on a first electrode of the photoconductor, and emitted from the laser diode. A second optical probe that focuses the reflected optical probe pulse on a second electrode of the photoconductor.
A sampling waveform measuring device using an optical sampler module, wherein the lens is disposed in a metal container.
ールを使用したサンプリング波形測定装置において、 前記レーザーダイオードが面発光型レーザーダイオード
であり、該面発光型レーザーダイオードが形成された基
板が前記フォトコンダクタの基板上に固定されたことを
特徴とする光学的サンプラモジュールを使用したサンプ
リング波形測定装置。3. The sampling waveform measuring apparatus using the optical sampler module according to claim 2, wherein the laser diode is a surface emitting laser diode, and the substrate on which the surface emitting laser diode is formed is the photo diode. A sampling waveform measuring device using an optical sampler module fixed on a substrate of a conductor.
ールを使用したサンプリング波形測定装置において、 前記フォトコンダクタは、半絶縁性基板上に第１のコプ
レーナラインと該第１のコプレーナラインから分岐した
第２のコプレーナラインとを形成し、前記第１および第
２のコプレーナラインにそれぞれ狭小ギャップよりなる
第１および第２の電極を形成してなることを特徴とする
光学的サンプラモジュールを使用したサンプリング波形
測定装置。4. The sampling waveform measuring apparatus using the optical sampler module according to claim 1, wherein the photoconductor is branched from the first coplanar line and the first coplanar line on a semi-insulating substrate. A second coplanar line, and first and second electrodes each having a narrow gap formed on the first and second coplanar lines, respectively. Sampling using an optical sampler module. Waveform measuring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31194997A JPH11142252A (en) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Measuring apparatus for sampled waveform using optical sampler module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31194997A JPH11142252A (en) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Measuring apparatus for sampled waveform using optical sampler module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142252A true JPH11142252A (en) | 1999-05-28 |
Family
ID=18023382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31194997A Withdrawn JPH11142252A (en) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Measuring apparatus for sampled waveform using optical sampler module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11142252A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110274698A (en) * | 2019-07-10 | 2019-09-24 | 中国人民解放军陆军工程大学 | Performance detection device of repetition frequency coding pulse laser |
-
1997
- 1997-11-13 JP JP31194997A patent/JPH11142252A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110274698A (en) * | 2019-07-10 | 2019-09-24 | 中国人民解放军陆军工程大学 | Performance detection device of repetition frequency coding pulse laser |
| CN110274698B (en) * | 2019-07-10 | 2024-01-19 | 中国人民解放军陆军工程大学 | Performance detection device for repetition frequency coding pulse laser |
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