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図面 (8)

課題

電気光学試験装置利用可能な電圧レンジを増加させる。

解決手段

コントローラ220は、光キャリア信号センサヘッド230へ供給し、センサ・ヘッド230で変調された位相変調光信号を受ける。コントローラ220は、また、基準光信号を供給すると共に受ける。次いで、コントローラ220は、位相変調光信号及び基準光信号間の位相差を求める。この位相差を利用して、センサ・ヘッド230からの遠隔電気試験信号を再生する。位相差は、センサ・ヘッド230の位相変調器233に追従するコントローラ220の位相変調器を利用して求められる。

概要

背景

試験測定システムは、信号を受けて、信号をサンプルし、その結果を表示するように設計されている。例えば、試験測定システムは、被試験デバイス(DUT)に生じている信号の特性を測定して、表示するように実現されることがある。場合によっては、試験測定システムは、DUTから電気的にアイソレーション絶縁)されることがある。例えば、DUTの信号によっては、DUT付近電界が存在することによって、変化することがある。こうした場合、試験測定システムとDUTの間の電気的アイソレーションバリアを実現するのに、試験測定システムが光信号を利用することがある。これによって、試験測定システムは、DUTとは導体直接接続されないものの、DUTに由来する信号は受けることができる。しかし、こうしたシステムでは、付随する電気光学コンポーネント伝達関数の特性のために、利用可能な電圧レンジが小さく制限されることがある。

電気光学試験システムは、電圧変化を測定するのに位相変調を利用する。位相変調には、光基準信号に比較して、光伝送信号を変化させる処理がある。次いで、2つの信号は、再結合合波)されて、振幅変調された出力信号となる。再結合において、変調出力信号は、上記伝送信号と上記基準信号との間における強め合う干渉や弱め合う干渉に応じて変化する。詳細には、振幅変調信号は、伝送信号と基準信号間相対位相の変化につれて、正弦曲線状に変化する。

電気光学試験システムが、マッハツェンダ(Mach-Zehnder)干渉計ポッケルスセルなどのような電気光学電圧センサを用いたセンサヘッドを有していても良い。こうした電気光学電圧センサは、DUTからの電気信号で生成された電界に応じて、受けた光信号の位相変調する。

概要

電気光学試験装置の利用可能な電圧レンジを増加させる。コントローラ220は、光キャリア信号をセンサ・ヘッド230へ供給し、センサ・ヘッド230で変調された位相変調光信号を受ける。コントローラ220は、また、基準光信号を供給すると共に受ける。次いで、コントローラ220は、位相変調光信号及び基準光信号間の位相差を求める。この位相差を利用して、センサ・ヘッド230からの遠隔電気試験信号を再生する。位相差は、センサ・ヘッド230の位相変調器233に追従するコントローラ220の位相変調器を利用して求められる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

センサヘッドにおける遠隔電気試験信号によって変調された位相変調光信号を受ける処理と、基準光信号を受ける処理と、上記位相変調光信号及び上記基準光信号間の位相差を求める処理と、上記位相差を用いて上記センサ・ヘッドからの上記遠隔電気試験信号を再生する処理とを具える電気光学試験装置使用方法

請求項2

上記位相変調光信号及び上記基準光信号間の位相差が、上記位相変調光信号及び上記基準光信号を合波光出力信号へと合波する処理と、上記合波光出力信号をモニタするフィードバック回路において、上記位相差を示すローカル電気信号を用いて、上記基準光信号を位相変調するか又は上記位相変調光信号を逆方向に位相変調する処理とによって求められる請求項1の電気光学試験装置の使用方法。

請求項3

光キャリアを、上記位相変調光信号へ位相変調するために、上記センサ・ヘッドへ送る処理と、上記基準光信号を上記センサ・ヘッドへ送り、上記基準光信号が上記位相変調光信号と共通の環境要因被るようにする処理とを更に具える請求項1の電気光学試験装置の使用方法。

請求項4

上記センサ・ヘッドにおけるセンサ位相変調器を利用して上記位相変調光信号を生成する処理と、コントローラ位相変調器を用いて上記位相差を求める処理とを更に具え、上記コントローラ位相変調器のパイ電圧に対する上記センサ位相変調器のパイ電圧の比率で、上記センサ・ヘッドにおける上記遠隔電気試験信号と、上記遠隔電気試験信号に基づく再生された電気信号との間の減衰を設定する請求項2の電気光学試験装置の使用方法。

請求項5

センサ位相変調器を利用して上記センサ・ヘッドにおいて光キャリアを変調し、上記位相変調信号を生成する処理と、上記センサ・ヘッドにおいて基準位相変調器を利用して上記基準光信号を変調する処理とを更に具え、上記基準光信号及び上記位相変調信号が反対の位相シフトを受けるようにする請求項1の電気光学試験装置の使用方法。

請求項6

上記位相変調光信号の輝度又は上記基準光信号の輝度をモニタする処理と、上記位相変調光信号及び上記基準光信号を生成するのに利用される光キャリアの輝度を調整する処理とを更に具え、上記位相変調光信号及び上記基準光信号が通過する信号パスにおける環境変化補償するように上記輝度が調整される請求項1の電気光学試験装置の使用方法。

請求項7

上記位相変調光信号及び上記基準光信号間の上記位相差を求める処理が、光学90度ハイブリッドを利用して上記位相変調光信号及び上記基準光信号を合波して複素信号領域の光出力信号にする処理と、上記光出力信号を検波する処理と、デジタルシグナルプロセッサを利用して検波された上記光出力信号に基づいて上記位相差を求める処理とを有する請求項1の電気光学試験装置の使用方法。

請求項8

センサ・ヘッドにおける遠隔電気試験信号によって変調された位相変調光信号と基準光信号とを合波して合波光出力信号にする合波回路と、フィードバック回路とを具え、該フィードバック回路は、ローカル電気信号を利用して上記合波光出力信号の振幅に基づいて上記基準光信号の位相又は上記位相変調光信号の位相を調整し、上記ローカル電気信号を上記センサ・ヘッドにおける上記遠隔電気試験信号の再生されたコピーとして出力する電気光学試験装置。

請求項9

光キャリアを生成する光送信器と、上記センサ・ヘッドにおいて、上記位相変調光信号に位相変調するための出力光キャリアと上記基準光信号とに上記光キャリアをスプリットするスプリッタとを更に具える請求項8の電気光学試験装置。

請求項10

上記位相変調光信号又は上記基準光信号の輝度をモニタするパワー・モニタを更に具え、上記フィードバック回路は、上記位相変調光信号及び上記基準光信号を生成するのに利用される光キャリアの輝度を調整するように更に構成され、上記位相変調光信号及び上記基準光信号が通過する信号パスにおける環境変化を補償するように上記輝度が調整される請求項8の電気光学試験装置。

請求項11

上記位相変調光信号は、上記センサ・ヘッドにおいてセンサ位相変調器によって変調され、上記フィードバック回路は、上記基準光信号の位相又は上記位相変調光信号の位相を調整するコントローラ位相変調器を含み、該コントローラ位相変調器のパイ電圧に対する上記センサ位相変調器のパイ電圧の比率で、上記センサ・ヘッドにおける上記遠隔電気試験信号と、該遠隔電気試験信号の再生されたコピーとして利用される上記ローカル電気信号との間の減衰を設定する請求項8の電気光学試験装置。

請求項12

上記センサ・ヘッドにおける上記遠隔電気試験信号によって変調される上記位相変調光信号及び上記基準光信号を合波して複素信号領域の光出力信号にする光学90度ハイブリッドと、上記光出力信号を複素信号領域のデジタル出力信号に変換する検波回路と、デジタル・シグナル・プロセッサとを具え、該デジタル・シグナル・プロセッサは、複素信号領域の上記デジタル出力信号に基づいて上記位相変調光信号及び上記基準光信号間の位相差を求め、該位相差を利用して上記センサ・ヘッドからの上記遠隔電気試験信号を再生する電気光学試験装置。

請求項13

複素信号領域の上記光出力信号が、上記位相変調光信号及び上記基準光信号の和、上記位相変調光信号及び上記基準光信号の差、上記位相変調光信号及び上記基準光信号の複素成分の和、並びに上記位相変調光信号及び上記基準光信号の複素成分の差を有する請求項12の電気光学試験装置。

技術分野

0001

本発明は、電気信号試験するシステムと方法に関し、特に、オシロスコープのような試験測定装置と共に使用するための電気光学試験装置と、この電気光学試験装置を利用する方法とに関する。

背景技術

0002

試験測定システムは、信号を受けて、信号をサンプルし、その結果を表示するように設計されている。例えば、試験測定システムは、被試験デバイス(DUT)に生じている信号の特性を測定して、表示するように実現されることがある。場合によっては、試験測定システムは、DUTから電気的にアイソレーション絶縁)されることがある。例えば、DUTの信号によっては、DUT付近電界が存在することによって、変化することがある。こうした場合、試験測定システムとDUTの間の電気的アイソレーションバリアを実現するのに、試験測定システムが光信号を利用することがある。これによって、試験測定システムは、DUTとは導体直接接続されないものの、DUTに由来する信号は受けることができる。しかし、こうしたシステムでは、付随する電気光学コンポーネント伝達関数の特性のために、利用可能な電圧レンジが小さく制限されることがある。

0003

電気光学試験システムは、電圧変化を測定するのに位相変調を利用する。位相変調には、光基準信号に比較して、光伝送信号を変化させる処理がある。次いで、2つの信号は、再結合合波)されて、振幅変調された出力信号となる。再結合において、変調出力信号は、上記伝送信号と上記基準信号との間における強め合う干渉や弱め合う干渉に応じて変化する。詳細には、振幅変調信号は、伝送信号と基準信号間相対位相の変化につれて、正弦曲線状に変化する。

0004

電気光学試験システムが、マッハツェンダ(Mach-Zehnder)干渉計ポッケルスセルなどのような電気光学電圧センサを用いたセンサヘッドを有していても良い。こうした電気光学電圧センサは、DUTからの電気信号で生成された電界に応じて、受けた光信号の位相変調する。

0005

特開2015−118087号公報

先行技術

0006

「絶縁(電気)」の記事、特に「isolation」について、Wikipedia(日本語版)、[オンライン]、[2018年12月4日検索]、インターネット
マッハツェンダ型光強度変調器」、情報通信用語集、日本電信電話株式会社、2008年、[online]、[2018年12月27日検索]、インターネット
「カー効果」の記事、Wikipedia(日本語版)、[オンライン]、[2018年12月27日検索]、インターネット
ポッケルス効果」の記事、Wikipedia(日本語版)、[オンライン]、[2018年12月27日検索]、インターネット

発明が解決しようとする課題

0007

しかし、DUTにおける電圧は、線形に変化する。このため、変調出力信号の線形部分の1つを、DUTの電圧を表すのに利用しても良い。この場合、正弦曲線状の変調出力波形ピークと谷の間の電圧差は、パイ電圧と呼ばれる。こうした手法では、システムの全電圧レンジが、1つのパイ電圧未満に制限される必要があることに注意されたい。これは、この変調信号非線形性がパイ電圧に近づくほど増加するためである。伝達関数の正弦曲線的性質のために、パイ電圧を超えると、出力波形の光強度(輝度)は、1つ以上の入力電圧を示していると解釈することもでき、このために、試験システムに不明確さが生じる。この特性は、事実上、従来の試験システムのダイナミック・レンジを制限する。結果として、こうしたシステムでは、試験するDUTが、小さく且つかなり限定された電圧スイング(つまり、ピーク・トゥ・ピークがパイ電圧未満、又は、パイ電圧の半分のプラス又はマイナス未満)を有するものに制限される。

0008

よって、本発明の実施形態は、これら及びその他の課題を解決しようとするものである。

課題を解決するための手段

0009

本願で開示されるのは、電気光学試験のメカニズムであり、これは、1つのパイ電圧に制限されず、このために、DUTにおけるダイナミック電圧レンジが大幅に増加する。具体的には、光キャリアがセンサ・ヘッドへ送られ、DUTからの電気信号に基づいて位相変調される。得られる位相変調信号は、基準信号との比較のために、センサ・ヘッドからコントローラへと送られる。これら信号間の位相差が、センサ・ヘッドから電気信号を取り出すのに利用される。一例では、位相変調信号が、センサ・ヘッドにおいて、センサ位相変調器によって変調される。位相変調信号は、次いで、コントローラにおいて、基準信号と合波(結合)される。コントローラ位相変調器を含むフィードバック回路は、光出力信号を一定の輝度に維持するのに利用される。こうした場合、コントローラ位相変調器を動作させるのに利用される電圧は、センサ・ヘッドの電気信号に追従する(track:トラックする)。別の例では、光学90度ハイブリッドを利用して、位相変調信号を基準信号と合波し、複素信号領域(complex signal domain)にする。複数の複素信号成分は、次いで、コントローラのデジタルシグナルプロセッサ(DSP)によって比較され、これら信号間の位相差を求め、これによって、センサ・ヘッドにおける電気信号を求める。こうしたシステムの精度を向上させるために、補足的なステップを採用しても良い。例えば、基準信号をコントローラからセンサ・ヘッドへと送り、位相変調信号と共に戻すようにしても良い。これによれば、両方の信号が共通の環境ノイズ被るようにでき、環境ノイズは、これら信号が合波/分析されるときにキャンセルされる。更に、位相変調信号及び基準信号の両方が、反対の位相シフトを受けるようにセンサ・ヘッドで変調されても良い。これは、差動シグナリングスキームを生じることとなり、これは、高品質測定のための更なる信号の忠実さをもたらすこととなる。更に別の実施例では、コントローラで生成される光キャリアを、センサ・ヘッドにおいて、光試験信号と基準信号とにスプリット分岐)しても良い。これは、2つの信号に対する環境の影響の差異を低減する。更に別の実施例では、パワーモニタを利用して光送信器を調整し、環境変化を原因とする光強度における変動を緩和する。特定の実施例に関わらず、結果として得られるシステムは、パイ電圧によって制限されず、このために、より広いレンジのDUTの電圧を測定できる。

0010

以下では、本願で開示される技術の説明に有益な実施例が提示される。この技術の実施形態は、以下で記述する実施例の1つ以上及び任意の組み合わせを含んでいても良い。

0011

実施例1としては、方法があり、センサ・ヘッドにおける遠隔電気試験信号によって変調された位相変調光信号を受ける処理と、基準光信号を受ける処理と、位相変調光信号及び基準光信号間の位相差を求める処理と、位相差を用いてセンサ・ヘッドからの遠隔電気試験信号を再生(recover:再現)する処理とを具えている。

0012

実施例2としては、実施例1の方法があり、このとき、位相変調光信号及び基準光信号間の位相差が、位相変調光信号及び基準光信号を合波光出力信号へと合波する処理と、合波光出力信号をモニタするフィードバック回路において、位相差を示すローカル電気信号を用いて、基準光信号を位相変調するか又は位相変調光信号を逆方向に位相変調する処理とによって求められる。

0013

実施例3としては、実施例1〜2のいずれかの方法があり、位相差を示す、フィードバック回路の残存エラーを利用する処理を更に具えている。

0014

実施例4としては、実施例1〜3のいずれかの方法があり、デジタル通信リンクを介して環境ノイズのない遠隔電気試験信号を示すものを受ける処理と、再生遠隔電気試験信号から環境ノイズを除去する処理とを更に具えている。

0015

実施例5としては、実施例1〜4のいずれかの方法があり、光キャリアを、位相変調光信号へ位相変調するために、センサ・ヘッドへ送る処理と、基準光信号をセンサ・ヘッドへ送り、基準光信号が位相変調光信号と共通の環境要因を被る(experience:経験する)ようにする処理とを更に具えている。

0016

実施例6としては、実施例1〜4のいずれかの方法があり、センサ・ヘッドにおいて位相変調光信号及び基準光信号にスプリットするために光キャリアを送る処理を更に具えている。

0017

実施例7としては、実施例1〜6のいずれかの方法があり、センサ・ヘッドのセンサ位相変調器を利用して位相変調光信号を生成する処理と、コントローラ位相変調器を利用して位相差を求める処理とを更に具え、このとき、コントローラ位相変調器のパイ電圧に対するセンサ位相変調器のパイ電圧の比率で、センサ・ヘッドの遠隔電気試験信号と、遠隔電気試験信号に基づく再生された電気信号との間の減衰を設定する。

0018

実施例8としては、実施例1〜7のいずれかの方法があり、センサ位相変調器を利用してセンサ・ヘッドにおいて光キャリアを変調し、位相変調信号を生成する処理と、センサ・ヘッドにおいて基準位相変調器を利用して基準光信号を変調する処理とを更に具え、基準光信号及び位相変調信号が反対の位相シフトを受けるようにする。

0019

実施例9としては、実施例1〜8の方法があり、位相変調光信号の輝度又は基準光信号の輝度をモニタする処理と、位相変調光信号及び基準光信号を生成するのに利用される光キャリアの輝度を調整する処理とを更に具え、位相変調光信号及び基準光信号が通過する信号パスにおける環境変化を補償するように上記輝度が調整される。

0020

実施例10としては、実施例1、3〜6及び9のいずれかの方法があり、このとき、位相変調光信号及び基準光信号間の位相差を求める処理が、光学90度ハイブリッドを利用して位相変調光信号及び基準光信号を合波して複素信号領域の光出力信号にする処理と、上記光出力信号を検波する処理と、デジタル・シグナル・プロセッサを用いて検波された上記光出力信号に基づいて位相差を求める処理とを含んでいる。

0021

実施例11としては、電気光学試験装置があり、センサ・ヘッドの遠隔電気試験信号によって変調された位相変調光信号と基準光信号とを合波して合波光出力信号にする合波回路と、フィードバック回路とを具え、このフィードバック回路は、ローカル電気信号を利用して合波光出力信号の振幅に基づいて基準光信号の位相又は位相変調光信号の位相を調整し、ローカル電気信号をセンサ・ヘッドの遠隔電気試験信号の再生されたコピーとして出力する。

0022

実施例12としては、実施例11の電気光学試験装置があり、光キャリアを生成する光送信器と、センサ・ヘッドにおいて位相変調光信号に位相変調するための出力光キャリアと基準光信号とに上記光キャリアをスプリットするスプリッタとを更に具えている。

0023

実施例13としては、実施例11〜12のいずれかの電気光学試験装置があり、このとき、上記スプリッタは、基準光信号をセンサ・ヘッドへ送ることで、基準光信号が、位相変調光信号と共通の環境要因を被る(経験する)ようにする。

0024

実施例14としては、実施例11及び13のいずれかの電気光学試験装置があり、センサ・ヘッドにおいて位相変調光信号及び基準光信号にスプリットされる光キャリアを生成する光送信器を更に具えている。

0025

実施例15としては、実施例11〜14のいずれかの電気光学試験装置があり、位相変調光信号又は基準光信号の輝度(強度)をモニタするパワー・モニタを更に具え、このとき、上記フィードバック回路は、位相変調光信号及び基準光信号を生成するのに利用される光キャリアの輝度を調整するように更に構成され、位相変調光信号及び基準光信号が通過する信号パスにおける環境変化を補償するように上記輝度が調整される。

0026

実施例16としては、実施例11〜15のいずれかの電気光学試験装置があり、このとき、基準光信号及び位相変調光信号は、反対の位相シフトを受けるようにセンサ・ヘッドにおいて変調される。

0027

実施例17としては、実施例11〜16のいずれかの電気光学試験装置があり、このとき、位相変調光信号は、センサ・ヘッドにおいてセンサ位相変調器によって変調され、フィードバック回路は、基準光信号の位相又は位相変調光信号の位相を調整するコントローラ位相変調器を含み、コントローラ位相変調器のパイ電圧に対するセンサ位相変調器のパイ電圧の比率が、センサ・ヘッドの遠隔電気試験信号と、遠隔電気試験信号の再生されたコピーとして利用されるローカル電気信号との間の減衰を設定する。

0028

実施例18としては、実施例11〜17の電気光学試験装置があり、このとき、フィードバック回路は、遠隔電気試験信号の再生されたコピーを出力するときに、残存エラー信号をローカル電気信号と組み合わせる。

0029

実施例19としては、電気光学試験装置があり、センサ・ヘッドの遠隔電気試験信号によって変調される位相変調光信号及び基準光信号を合波して複素信号領域の光出力信号にする光学90度ハイブリッドと、光出力信号を複素信号領域のデジタル出力信号に変換する検波回路と、デジタル・シグナル・プロセッサとを具え、このとき、デジタル・シグナル・プロセッサは、複素信号領域のデジタル出力信号に基づいて位相変調光信号及び基準光信号間の位相差を求め、この位相差を利用して、センサ・ヘッドからの遠隔電気試験信号を再生する。

0030

実施例20としては、実施例19の電気光学試験装置があり、このとき、複素信号領域の光出力信号には、位相変調光信号及び基準光信号の組み合わせ、位相変調光信号及び基準光信号の差分、位相変調光信号及び基準光信号の複素成分の組み合わせ、並びに位相変調光信号及び基準光信号の複素成分の差分がある。

0031

実施例21としては、実施例18〜20のいずれかの電気光学試験装置があり、光キャリアを生成する光送信器と、光キャリアを基準光信号とセンサ・ヘッドにおける位相変調光信号への位相変調のための出力光キャリアとにスプリットするスプリッタとを更に具えている。

図面の簡単な説明

0032

図1は、開示技術の実施形態による、電気光学プローブを利用する例示的な試験測定システムのブロック図である。
図2は、開示技術の実施形態による、環境ノイズ緩和のために外部光基準結線を有する電気光学プローブを利用する例示的な試験測定システムのブロック図である。
図3は、開示技術の実施形態による、差動位相変調用に構成された電気光学プローブを用いる例示的な試験測定システムのブロック図である。
図4は、開示技術の実施形態による、センサ・ヘッドで基準信号を生成するよう構成される例示的な試験測定システムのブロック図である。
図5は、開示技術の実施形態による、環境による光強度変動を緩和するためのパワー・モニタを利用する例示的な試験測定システムのブロック図である。
図6は、開示技術の実施形態による、複素信号領域において信号位相を比較するように構成された別の試験測定システムの例のブロック図である。
図7は、開示技術の実施形態による、位相変調光信号及び基準光信号間の位相差を求めて、センサ・ヘッドからの遠隔電気試験信号を再生する例示的な方法のフローチャートである。

実施例

0033

図1は、電気光学プローブを利用する例示的な試験測定システム100のブロック図である。このシステム100には、DUT140に電気的に結合されたセンサ・ヘッド130がある。センサ・ヘッド130は、コントローラ120に光学的に結合され、コントローラ120は、オシロスコープのようなホスト110に電気的に結合される。説明を明確にするために、電気的な結線(connection)/トレースケーブルは黒い線で描かれ、光学的な結線(connection)/ファイバメディアは、太い黒い線で描かれている。

0034

DUT140は、ユーザが試験を希望する任意の電気的なデバイスである。センサ・ヘッド130は、DUT140に電気的に結合されて、試験の目的で電気信号を獲得するが、これは、被試験信号(signal under test:SUT)と呼ばれることもある。DUT140からの電気信号は、シングルエンド信号として、又は、図示のように差動信号として伝送されても良い。DUT140からの電気信号は、コントローラ120から遠隔にあり、よって、本願では、遠隔電気試験信号と呼ぶことがある。システム100は、DUT140からの遠隔電気試験信号を、試験のために、ホスト110へと送るよう構成される。ホスト110は、試験信号を分析、記憶又は表示するよう構成された任意の装置で良い。例えば、ホスト110は、オシロスコープ、シグナル・アナライザその他の試験装置であっても良い。ユーザは、DUT140の遠隔電気試験信号に関連する電気的な干渉から、ホスト110をアイソレートしたいことがある。そのため、DUT140は、コントローラ120及びセンサ・ヘッド130(例えば、電気光学試験装置)を含む電気光学プローブを介してホスト110に結合される。コントローラ120及びセンサ・ヘッド130間の接続は、光領域を通して通信し合うので、アイソレーション・バリアとして機能し、このバリアのセンサ・ヘッド/DUT側の電気が、ホスト110/コントローラ120に影響するのを防止する。

0035

センサ・ヘッド130に電源接続が必要となるのを避けるために、センサ・ヘッド130は、電池式デバイスのような低電力デバイスであっても良い。結果として、光キャリア信号は、コントローラ120によって供給される。例えば、コントローラ120には、光送信器123を有していても良く、これは、レーザのような光キャリア(例えば、光線)を生成できる任意のデバイスでも良い。光送信器123は、光キャリアをスプリッタ124へ送る。スプリッタ124は、光キャリア/信号を2つ以上の光キャリア/信号にスプリット(分岐)させることができる光学部品である。例えば、スプリッタ124は、偏光維持スプリッタであっても良い。この場合では、スプリッタ124は、光キャリアを基準光信号と出力光キャリアとにスプリットする。基準光信号は、出力光キャリアと実質的に同様であっても良い(例えば、両方とも共通の輝度を共有する、など)。基準光信号は、光基準結線(connection:配線)157を通じて送られる。出力光キャリアは、DUT140からの遠隔電気信号に基づく位相変調のために、光キャリア・ファイバ153を通ってセンサ・ヘッド130へ送られる。

0036

センサ・ヘッド130は、光キャリア・ファイバ153から光キャリアを受ける。センサ・ヘッド130には、センサ位相変調器133があり、これは、光キャリアの位相を変調できる任意の光学デバイスである。この場合では、センサ位相変調器133は、DUT140からの電気信号に基づいて光キャリアの位相を変調することで、センサ・ヘッド130において、位相変調光信号を生成する。位相変調光信号は、次いで、光信号ファイバ155を通ってコントローラ120へ戻る。こうして、位相変調光信号は、光アイソレーション・バリアを横断してDUT140の電気信号を表す情報を伝える。一例では、センサ位相変調器133が、50オーム入力、数十GHzの帯域幅及び数ボルトのパイ電圧を有する統合型(integrated)位相変調器であっても良い。別の例では、センサ位相変調器133が、その配置に応じて、非常に高いDCインピーダンス(例えば、数十ギガ・オーム)、数百メガヘルツMHz)から数ギガ・ヘルツ(GHz)の帯域幅、そして、数十から数百ボルトのパイ電圧を有する大型のクリスタル(crystal)変調器であっても良い。

0037

コントローラ120は、センサ・ヘッドにおける遠隔電気試験信号を表現したものを再生し、その表現したものを、試験、測定又は分析のために、ホスト110へと供給するよう構成される。コントローラは、合波回路(combiner:コンバイナ)127と、フィードバック回路とを利用して信号を再生する。フィードバック回路には、検波器(detector)128と、フィードバック・コントローラ125と、コントローラ位相変調器126とがある。合波回路127は、光学部品であって、2つ以上の光信号/キャリアを、1つの光信号/キャリアに合波する。合波回路127は、基準結線157から基準光信号を受け、センサ・ヘッド130に至る光信号ファイバ155から位相変調光信号を受ける。次いで、合波回路127は、基準光信号及び位相変調光信号を、合波光出力信号へと合波し、これは、フィードバック回路の検波器128へと送られる。

0038

フィードバック回路は、ローカル電気信号を利用して、基準光信号の位相を調整し、センサ・ヘッド130からの位相変調光信号の位相と直交を維持するように構成される。上述のように、基準光信号は、出力光キャリアと実質的に同様である。よって、両方の信号について同等の位相変調の維持を実現するのに、光信号に作用を及ぼす電気信号を生成することによって行う。このため、位相変調信号との直交を維持するように基準光信号の位相を変調するローカル電気信号は、実際上、センサ・ヘッドにおける遠隔電気試験信号を表現したもの又はコピーである。具体的には、検波器128は、光信号を電気信号に変換できる光学検波器である。検波器128は、合波回路127から合波光出力信号を受けて、こうした情報をフィードバック・コントローラ125へ供給する。フィードバック・コントローラ125は、シグナル・プロセッサ、ASIC特定用途向け集積回路)、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)などのような、任意のコントロール回路である。フィードバック・コントローラ125は、合波光出力信号が、検波器128において実質的に一定の光強度(輝度)に維持されるようコントローラ位相変調器126を制御するよう構成される。目標とする(ターゲットの)一定光強度は、正弦曲線状の伝達曲線のピークと谷の間の中間点近くに選択しても良く、ここは、位相変化に対する振幅の感度が最も大きい。コントローラ位相変調器126は、実質的に、センサ位相変調器133と同様であり、そして、基準結線157と合波回路127との間に配置される。こうして、コントローラ位相変調器126は、基準光信号の位相を、フィードバック・コントローラ125からのローカル電気信号に基づいて変調する。言い換えると、コントローラ位相変調器126は、基準光信号の位相を、位相変調光信号の位相と直交であるように調整する。このために、フィードバック・コントローラ125によってコントローラ位相変調器126に印可されるローカル電気信号は、合波回路127で受けた基準光信号が、センサ・ヘッド130からの位相変調信号と直交である場合に、遠隔電気信号とマッチングする。簡単に言えば、合波光出力信号が検波器128において実質的に一定である場合、フィードバック・コントローラ125によってコントローラ位相変調器126に供給されるローカル電気信号は、遠隔電気信号に追従する。こうして、フィードバック・コントローラ125は、ローカル電気信号を用いて、検波器128における光強度を一定に維持するように、コントローラ位相変調器126を調整する。フィードバック・コントローラ125は、ローカル電気信号を出力回路網129にも供給する。出力回路網(output network)129は、センサ・ヘッド130における遠隔電気試験信号の再生されたコピーとして、ローカル電気信号をホスト110へと出力できる任意の通信ポートその他の接続である。

0039

また、いくつかの例では、ローカル電気信号を用いて、光信号ファイバ155を通過する位相変調光信号を逆に位相変調することによって、位相変調を直交に維持するようにしても良いことに注意されたい。この場合では、コントローラ位相変調器126は、基準結線157の代わりに、又は、基準結線157に加えて、光信号ファイバ155に(例えば、電気的に逆の接続を用いて)作用する。更に、いくつかの例では、検波器128が、平衡検波器(balanced detector)として実現されても良い。平衡検波器は、信号から基準を引いたものと、信号に基準を加えたものとについての輝度の差をモニタする。この場合、フィードバック・ループは、信号から基準信号を引いたときの振幅又は信号に基準信号を加えたときの振幅のいずれかを一定に維持する代わりに、信号から基準信号を引いたときの振幅と、信号に基準信号を加えたときの振幅とをマッチングさせる。いくつかの例では、フィードバック回路が、遠隔電気試験信号のコピーを再生するのをサポートするのに、ローカル電気信号と共に残存エラー信号を利用することに注意されたい。この残存エラー信号は、検波器128から出力回路網129へ送られる。残存エラー信号は、フィードバック回路が追従しない位相変調の高周波数成分を表す強度の変動を含む。こうした高周波数成分は、フィードバック回路で求めるには速く動き過ぎることがある。こうした残存高周波数成分も、遠隔電気試験信号を表すものであり得、その高周波数成分がパイ電圧の範囲内であれば、検波器で求められる。残存エラー信号は、再生された遠隔電気信号の後の処理(post processing)のために、ホスト110へ送っても良い。

0040

このようにして、センサ130の遠隔電気試験信号とマッチングするローカル電気信号をコントローラ120で生成することによって、試験測定システム100は、DUT140からの電圧を表すのに、パイ電圧の一部分に制限されない。更に、上述のメカニズムによれば、被試験信号の特定レベルの減衰を可能になる。例えば、DUT140の電気信号(例えば、1000V)が、ホスト110で測定可能な電圧(例えば、最大100V)を超えても良い。1対1(1:1)、10対1(10:1)、100対1(100:1)、1000対1(1000:1)などのような調和の取れる利得/減衰を適用することで、DUT140の電気信号をホスト110で表すことが可能になる。しかし、センサ・ヘッド130の遠隔電気試験信号は、コントローラ120でローカル電気信号を生成しているときに減衰されても良い。こうした減衰は、コントローラ位相変調器126のパイ電圧に対するセンサ位相変調器133のパイ電圧の比率に基づいて行われる。従って、コントローラ位相変調器126のパイ電圧に対するセンサ位相変調器133のパイ電圧の比率によって、センサ・ヘッド130の遠隔電気試験信号と、この遠隔電気試験信号の再生されたコピーとして利用されるローカル電気信号との間の減衰が設定される。

0041

また、システム100は、試験信号に対する環境ノイズの影響を低減する種々のメカニズムも採用している。具体的には、センサ・ヘッド130には、環境の変化をモニタし、こうした変化をコントローラ120へ伝えるモニタリング回路があっても良い。コントローラ120は、次いで、再生された遠隔電気試験信号(つまり、ローカル電気信号)から、その環境ノイズを除去しても良い。例えば、センサ・ヘッド130には、センサ位相変調器133の入力や出力をモニタし、こうしたデータをアナログ・デジタル・コンバータADC)131へ供給する複数のセンサがあっても良い。ADC131は、低周波数のADCであって、DUT140からの数十キロ・ヘルツ(kHz)までの入力信号をモニタしても良い。ADC131へ送られたデータは、環境ノイズがない場合には、入力信号を表すものとなる。この入力信号を表すものは、ADC131によってデジタル形式に変換され、デジタル通信ファイバ151を通じてコントローラ120へ送られても良い。例えば、センサ・ヘッド130には、デジタル通信ファイバ151を通じて入力信号を表すものを伝達するために、発光ダイオードLED)その他の光信号源があっても良い。コントローラ120は、入力信号のデジタル化バージョンを、フィードバック・コントローラ125からの再生バージョンに対して比較しても良い。入力信号のデジタル化バージョンと、フィードバック・コントローラ125の再生バージョンを合成して、環境ノイズを排除したバージョンの信号を生成しても良い。

0042

コントローラ120には、デジタル通信リンク122があり、これは、デジタル通信インタフェースとして機能する。デジタル通信リンク122は、環境ノイズの表すものを受けて、そうしたデータをマイクロコントローラ121へ送る。マイクロコントローラ121は、コントローラ120を動作させることができる任意のプロセッシング回路である。マイクロコントローラ121は、プロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、デジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)その他のプロセッシング回路であっても良い。マイクロコントローラ121は、また、読み出し専用メモリ(RAM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュフラッシュ・メモリ、電気的消去可能読み出し専用メモリ(EEPROM)その他のメモリのような、マイクロコントローラ121で実行するためのコンピュータプログラムプロダクトを記憶できるメモリを含むか、結合されていても良い。マイクロコントローラ121は、環境ノイズを補償するのに、環境ノイズを表すものを利用する。例えば、マイクロコントローラ121は、センサ位相変調器133で受けた光キャリアの輝度の変動を生成する環境要因を求めても良い。こうした場合、マイクロコントローラ121は、光送信器123のパワーを調整して、光キャリア・ファイバ153を通じて送信されるときの光キャリアの輝度を調整しても良い。この手法は、こうした環境ノイズを予め補償(プリ補償)する。更に、環境ノイズを表すものは、環境要因が光位相ノイズを生成しており、これがコントローラで受ける信号を変化させているということを示すことがある。こうした場合、マイクロコントローラ121は、こうした環境要因を後から補償(ポスト補償)するために、フィードバック・コントローラ125の出力信号を調整しても良い。これによれば、ローカル電気信号が処理やユーザへの表示のためにホスト110へ出力される前に、マイクロコントローラ121が、こうした環境ノイズをローカル電気信号から除去できる。

0043

要約すると、システム100には、多くの利点がある。例えば、システム100は、複数の位相変調器のパイ電圧の比率に応じた利得が可能になる。更に、システム100の線形なレンジが、多数のパイ電圧まで広がって拡張される。具体的には、センサ・ヘッド130の位相変調は、コントローラ120によって追従され、検波器128の出力信号が一定レベルに維持されるので、入力電圧レベルは、多数のパイ電圧まで広がって変動可能である。更に、検波器128は、一定レベルで動作し、その入力電圧は、フィードバック回路の出力電圧と、変調器126及び133のブレークダウン電圧(breakdown voltages)とにのみ制限される。よって、そのダイナミック・レンジは、他の光伝送ベースのシステムよりも、大幅に改善される。

0044

図2は、環境ノイズ緩和のために外部光基準結線257を有する電気光学プローブを利用する例示的な試験測定システム200のブロック図である。システム200は、システム100とほぼ同様であっても良い。システム200には、ホスト210、コントローラ220、センサ・ヘッド230及びDUT240があり、これらは、ホスト110、コントローラ120、センサ・ヘッド130及びDUT140と夫々ほぼ同様である。コントローラ120と異なり、コントローラ220は、センサ・ヘッド230を通過して伸びる光基準結線257を利用する。例えば、光基準結線257としては、光ファイバであっても良い。

0045

コントローラ220は、スプリッタ224及びコントローラ位相変調器226を含み、これらは、スプリッタ124及びコントローラ位相変調器126と夫々ほぼ同様である。また、センサ・ヘッド230は、センサ位相変調器233を含み、これは、センサ位相変調器133とほぼ同様である。光キャリアは、変調のためにセンサ位相変調器233へ送られ、光キャリア・ファイバ153及び光信号ファイバ155と夫々ほぼ同様の光キャリア・ファイバ253及び光信号ファイバ255を通過して、コントローラ位相変調器226へ戻ってくる。光基準結線257は、光キャリア・ファイバ253及び光信号ファイバ255と同じケーシング保護用外皮)を通す経路で配置されても良い。これによれば、光キャリ又は位相変調光信号を変化させる要因は、その基準光信号に同様の影響を与える。この場合、環境要因は、おおよそ、両方のパスに同様の影響を与え、よって、検波器及びフィードバック回路で検出される信号に対する影響を低下させることができる。環境要因としては、温度変化、ファイバの動き、などが含まれるとしても良い。このため、スプリッタ224は、基準光信号が位相変調光信号と共通の複数の環境要因にさらされるように、基準光信号をセンサ・ヘッド230へと送る。

0046

システム100及び200の両方において、フィードバック・コントロール回路、低周波数ADC及び出力回路網の相対的な帯域幅は、システムの性能をサポートしている。例えば、フィードバック・ループ及びADCの帯域幅は、環境要因が原因の位相変動に追従し、位相変動を除去するのに十分な広さとしても良い。更に、フィードバック回路は、センサ位相変調器のパイ電圧を超える位相変化に追従するのに十分な帯域幅を採用しても良い。もし望ましい試験システムの帯域幅が、フィードバック回路/ループの帯域幅よりも広いなら、フィードバック・エラー信号を出力回路網へ送って、ローカル電気信号中のフィードバック・ループで捕捉される低周波数成分と合成するようにしても良い。フィードバック・エラー信号は、フィードバック・ループで追従されない遠隔電気試験信号の高周波数成分を表す。

0047

フィードバック回路の帯域幅を超えても、システム100及び200の線形レンジが、マッハツェンダをベースとするシステムと同様であっても良い。フィードバック回路の帯域幅は、そのフィードバック・パスの位相遅延によって制限されることがある。上述した実現方法の両方において、コントローラ位相変調器は、ファイバにおける温度変化のような環境要因によって生じる位相変化を十分に補償するように信号の位相を調整する必要がある。これら位相変化は、かなり大きな量であり得るので、実施例によっては、フィードバック・コントロールも、2つのパスに分岐させても良い。例えば、第1フィードバック・コントロール・パスは、環境変化に追従する広いダイナミック・レンジと、比較的低い周波数応答を有し、そして、第2フィードバック・コントロール・パスは、入力信号を原因とする、より高速ながら、もっと小さな振幅変化に追従するのに利用されても良い。

0048

図3は、差動位相変調用に構成された電気光学プローブを用いる例示的な試験測定システム300のブロック図である。システム300は、システム100及び200とほぼ同様であっても良い。システム300には、ホスト310、コントローラ320及びDUT340があり、これらは、ホスト110、コントローラ120及びDUT140と夫々ほぼ同様である。システム300には、センサ・ヘッド330もあり、これはセンサ・ヘッド130とほぼ同様であるが、2つの位相変調器を有している。具体的には、センサ・ヘッド330には、光キャリア・ファイバ353及び光信号ファイバ355に結合されたセンサ位相変調器333があり、これらは、光キャリア・ファイバ153、光信号ファイバ155、センサ位相変調器133と夫々ほぼ同様である。センサ・ヘッド330には、基準位相変調器335もある。基準位相変調器335は、センサ位相変調器333と同様であるが、光基準結線357の途中に結合される。光基準結線357は、他の点では、光基準結線257とほぼ同様である。

0049

センサ位相変調器333及び基準位相変調器335の両方は、遠隔電気試験信号を受けるが、逆極性の信号によってDUT340に接続される。よって、基準位相変調器335は、基準光信号を位相変調して、位相変調基準信号を生成し、これは、光基準結線357を通じて送信される。更に、センサ位相変調器333が、光キャリアを位相変調して、光信号ファイバ355を通過する位相変調光信号を生成する。しかし、基準光信号及び光キャリアは、センサ・ヘッド330において、同じ大きさで逆方向の位相シフトを受けるように変調される。遠隔電気試験信号は、位相変調基準光信号と位相変調光信号との間の差分によって表される。このように、両方の信号を同じ大きさで逆の位相方向で変調すると、遠隔電気試験信号を、より精細緻密に符号化することになる。これによれば、コントローラ320へ送信するのに、遠隔電気試験信号を効果的に増幅できる。

0050

図4は、センサ・ヘッド430で基準信号を生成するよう構成される例示的な試験測定システム400のブロック図である。システム400は、システム100、200及び300とほぼ同様であっても良い。システム400には、ホスト410、コントローラ420、センサ・ヘッド430及びDUT440があり、これらは、ホスト110、コントローラ120、センサ・ヘッド130及びDUT140と夫々ほぼ同様である。システム400は、スプリッタ424を含み、これは、スプリッタ124と同様である。しかし、スプリッタ424は、コントローラ420内ではなく、センサ・ヘッド430内に配置される。これに応じて、光送信器123と同様の光送信器423が、光キャリアを生成する。この光キャリアは、光キャリア・ファイバ453を通じて伝送され、センサ・ヘッド430でスプリット(分岐)される。光キャリアは、基準光信号にスプリットされ、これは、光基準結線457に沿って送られる。光キャリアの残りは、センサ位相変調器133とほぼ同様のセンサ位相変調器433によって位相変調光信号に変調される。

0051

スプリッタ424をセンサ・ヘッド430へと動かすことで、基準光信号(よって、位相変調光信号)が異なる環境要因にさらされるエリア(領域)が減少する。この手法によれば、センサ・ヘッド430に追加の部品を配置し、このために、そのサイズが増加するという代償はあるが、環境ノイズを更に低減できる。

0052

図5は、環境による光強度(輝度)変動を緩和するためのパワー・モニタ565を利用する例示的な試験測定システム500のブロック図である。システム500は、システム100、200、300及び400とほぼ同様であっても良い。システム500には、ホスト510、コントローラ520、センサ・ヘッド530及びDUT540があり、これらは、ホスト110、コントローラ120、センサ・ヘッド130及びDUT140と夫々ほぼ同様である。コントローラ520は、光基準結線257、光キャリア・ファイバ253及び光信号ファイバ255と夫々ほぼ同様の、光基準結線557、光キャリア・ファイバ553及び光信号ファイバ555によってセンサ・ヘッド530に結合される。

0053

光キャリア、位相変調光信号又は基準光信号は、対応するファイバが動くと、暗くなったり、明るくなったりすることがある。このために、試験システムの環境500が、これら光信号の輝度を変化させ、そして、これが信号ノイズとして解釈されることがある。コントローラ520は、こうしたシフトを、パワー・モニタ565を利用して補償(相殺)する。スプリッタ563は、光基準結線557とコントローラ位相変調器との間に配置される。また、スプリッタ561が、光信号ファイバ555と合波回路(combiner)との間に配置される。スプリッタ563及び561は、スプリッタ124と同様である。スプリッタ563及び561は、基準光信号と位相変調光信号の光強度の一部を夫々分離し、こうした光強度をパワー・モニタ565へ送る。パワー・モニタ565へと分離された光強度の一部は、合波回路へ送られる部分よりもかなり小さい。パワー・モニタ565は、こうした信号の光強度の変動をモニタ(監視)する。パワー・モニタ565は、マイクロコントローラ521を含んでも良いフィードバック回路へ結果を出力する。マイクロコントローラ521は、マイクロコントローラ121と同様である。代替の実施形態では、スプリッタ561又はスプリッタ563のどちらかを省き、2つの光信号の一方だけについて、光強度をモニタするようにしても良い。

0054

マイクロコントローラ521は、光送信器523の光キャリアの生成を制御するよう構成される。光送信器523は、光送信器123とほぼ同様としても良い。よって、マイクロコントローラ521は、光送信器への電力を調整し、もって、位相変調光信号及び基準光信号を生成するのに利用される光キャリアの強度(輝度)を調整するよう構成される。この強度は、位相変調光信号及び基準光信号が通過する信号パスの環境変化を補償(compensate:相殺)するように調整されても良い。例えば、もし位相変調光信号及び基準光信号の両方が暗くなるなら、マイクロコントローラ521が光キャリアの強度(輝度)を増加させて、この暗くなる原因となる環境要因を予め補償するようにしても良い。更に、もし位相変調光信号及び基準光信号の両方が明るくなるなら、マイクロコントローラ521が光キャリアの強度(輝度)を低下させて、強度が増加する原因となる環境要因を予め補償するようにしても良い。

0055

図6は、複素信号領域において信号位相を比較するように構成された別の試験測定システム600の例のブロック図である。システム600は、システム100、200、300、400及び500と同様であっても良いが、分析のために、位相変調光信号に関して基準光信号の同相及び直交成分をデジタル化するように構成される。そして、位相差を求め、もって、この位相差に基づいて遠隔電気信号をリカバリ(再生)するために、デジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)677が採用される。

0056

システム600には、ホスト610、センサ・ヘッド630及びDUT640があり、これらは、ホスト110、センサ・ヘッド130及びDUT140と夫々ほぼ同様であっても良い。システム600には、コントローラ620もあり、これは、コントローラ120と同様である。しかし、アナログのフィードバック/トラッキング回路は、光学90度ハイブリッド671及びDSP677に置換される。コントローラ620は、センサ・ヘッド630に光キャリア・ファイバ653、光信号ファイバ655及び基準結線657によって結合され、これらは、光キャリア・ファイバ153、光信号ファイバ155及び基準結線257と夫々ほぼ同様である。

0057

光学90度ハイブリッド671は、コヒーレント信号変調に利用される光学部品である。光学90度ハイブリッド671には、光信号ファイバ655及び基準結線657に夫々結合された2つの入力ポートと、4つの出力ポートがある。光学90度ハイブリッド671は、センサ・ヘッド630における遠隔電気試験信号によって変調される基準光信号及び位相変調光信号を受けるように構成される。次いで、光学90度ハイブリッド671は、これら信号を合波(ミックス:混合)して、複素信号領域の光出力信号にする。具体的には、光学90度ハイブリッド671は、2つの信号を合波し、この出力信号のコサイン成分と、この出力信号のサイン成分とを出力する。別の言い方をすれば、光学90度ハイブリッド671は、位相変調光信号(S)及び基準光信号(R)を受ける。次いで、光学90度ハイブリッド671は、位相変調光信号及び基準光信号の結合(S+R)と、位相変調光信号及び基準光信号の差分(S−R)と、位相変調光信号及び基準光信号の複素成分の結合(S+jR)と、位相変調光信号及び基準光信号の複素成分の差分(S−jR)とを出力することにより、複素信号領域の光出力信号を供給する。

0058

光学90度ハイブリッド671は、これら合波信号成分を2対の平衡検波器(balanced detector)及びADC675を含む検波回路へ出力する。これら平衡検波器673は、合波光出力信号の複数の成分を検波し、対応する複数のアナログ電気信号を生成する。ADC675は、これらアナログ電気信号を複素信号領域のデジタル出力信号に変換する。ADC675は、デジタル出力信号をDSP677へ送る。DSP677は、デジタル出力信号を利用して、複素信号領域のデジタル出力信号に基づき、位相変調光信号及び基準光信号間の位相差を求めるよう構成される。例えば、DSP677は、リアルタイムのデジタル出力信号をメモリに記憶し、信号処理アルゴリズムを利用して、時間経過における信号間の位相差を求める。次いで、DSP677は、この位相差を利用して、センサ・ヘッド630からの遠隔電気試験信号を再生(リカバリ)する。具体的には、DSP677は、センサ位相変調器における遠隔電気試験信号を求め、これによって確定した位相差が得られ、これら結果をローカル電気信号として保存する。次いで、このローカル電気信号は、出力回路網を介して、更なる処理のために、ホスト610へと出力されても良い。このメカニズムは、コントローラ位相変調器を駆動するのに利用されるアナログ電圧レベルによって課される制限範囲(limits)をなくすことができる。

0059

図7は、位相変調光信号及び基準光信号間の位相差を求めて、センサ・ヘッドからの遠隔電気試験信号を再生する例示的な方法700のフローチャートである。方法700は、システム100〜600又はこれらの組み合わせのような電気光学装置において動作しても良い。

0060

ブロック701では、光送信器を利用して、光キャリアをセンサ・ヘッドへ送って、DUTからの遠隔電気試験信号に基づいて、位相変調光信号へ位相変調する。実施例によっては、スプリッタを利用して基準光信号をセンサ・ヘッドへ送り、基準光信号が位相変調光信号と共通の環境要因を被るようにしても良い。別の実施例では、光キャリアを送って、センサ・ヘッドにおいて、位相変調光信号と基準光信号とにスプリット(分岐)するようにしても良い。

0061

ブロック703では、センサ位相変調器を利用して、センサ・ヘッドにおいて、光キャリアを変調して位相変調信号を生成する。いくつかの例では、センサ・ヘッドにおいて基準位相変調器も利用して、基準光信号を変調する。こうした場合では、基準位相変調器及びセンサ位相変調器を利用して、基準光信号及び位相変調信号が、同量で反対方向の位相シフトを受けるようにする。言い換えると、これら変調器は、同じ遠隔電気信号を逆極性で受けて、差動光信号を生じる。

0062

ブロック705では、コントローラにおいて、位相変調光信号及び基準光信号を受ける。次いで、ブロック707において、コントローラが、位相変調光信号及び基準光信号間の位相差を求める。上述のように、この位相差は、コントローラ位相変調器を利用して、アナログ領域で求められても良い。こうした場合、位相変調光信号及び基準光信号は、合波光出力信号に合波される。次いで、ローカル電気信号を利用して基準光信号を位相変調し、合波光出力信号を実質的に一定の輝度(強度)に維持する。これに代えて、ローカル電気信号を利用して位相変調光信号を逆方向に位相変調してセンサ・ヘッドにおける位相変調をキャンセルして、もって、合波光出力信号を実質的に一定の輝度(強度)に維持しても良い。このように、ローカル電気信号は、位相差を示す。この場合、ローカル電気信号は、コントローラ位相変調器に印可される。上述のように、コントローラ位相変調器のパイ電圧に対するセンサ位相変調器のパイ電圧の比率は、センサ・ヘッドにおける遠隔電気試験信号と遠隔電気試験信号に基づく再生電気信号との間の減衰を設定する。

0063

この位相差は、DSPを利用して、デジタル領域で求めても良い。この場合、この位相差を求める処理には、光学90度ハイブリッドを利用して位相変調光信号及び基準光信号を合波(ミックス:混合)し、複素信号領域の光出力信号にする処理が含まれる。次いで、この光出力信号は検波されて、デジタル信号に変換される。次いで、検波された光出力信号に基づいて位相差を求めるのに、DSPが利用される。

0064

ブロック709では、位相差を利用して、センサ・ヘッドからの遠隔電気試験信号を再生(リカバリ)する。アナログの実施例では、ローカル電気信号を用いて遠隔電気試験信号を求める。オプションで、ローカル電気信号を生成するフィードバック・ループで追従(トラッキング)されない残存する高周波数位相エラーをローカル電気信号に加えて、更に完璧な遠隔電気試験信号を再生するようにしても良い。デジタルの実施例では、確定的な位相差を生じる電気信号を、遠隔電気試験信号に追従するローカル電気信号として保存する。

0065

ブロック711及び713は、再生信号中のノイズを低減するオプションのブロックである。ブロック711では、環境ノイズのない入力信号を示すもの(例えば、遠隔電気試験信号)を、デジタル通信リンクを介してコントローラで受ける。次いで、コントローラは、再生された遠隔電気試験信号から環境ノイズを除去する。これは、アナログのシステムにおいてはフィードバック回路を変更することで実現でき、デジタルのシステムにおいてはDSPの計算を変更することで実現できる。

0066

ブロック713では、位相変調光信号や基準光信号の輝度(強度)がモニタ(監視)される。次いで、マイクロコントローラを利用して光送信器を調整し、もって、位相変調光信号及び基準光信号を生成するのに利用される光キャリアの輝度を調整する。輝度(強度)は、位相変調光信号及び基準光信号が伝送される信号パスにおける環境変化を相殺(補償)するように調整される。

0067

本開示の実施例は、特別に作成されたハードウェアファームウェア、デジタル・シグナル・プロセッサ又はプログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされた汎用コンピュータ上で動作できる。本願における「コントローラ」又は「プロセッサ」という用語は、マイクロプロセッサマイクロコンピュータ、ASIC及び専用ハードウェア・コントローラ等を意図する。本開示の態様は、1つ又は複数のコンピュータ(モニタリングモジュールを含む)その他のデバイスによって実行される、1つ又は複数のプログラム・モジュールなどのコンピュータ利用可能なデータ及びコンピュータ実行可能な命令で実現できる。概して、プログラム・モジュールとしては、ルーチン、プログラム、オブジェクトコンポーネントデータ構造などを含み、これらは、コンピュータその他のデバイス内のプロセッサによって実行されると、特定のタスクを実行するか、又は、特定の抽象データ形式を実現する。コンピュータ実行可能命令は、ハードディスク光ディスクリムーバブル記憶媒体ソリッドステート・メモリ、RAMなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶しても良い。当業者には理解されるように、プログラム・モジュールの機能は、様々な実施例において必要に応じて組み合わせられるか又は分散されても良い。更に、こうした機能は、集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)などのようなファームウェア又はハードウェア同等物において全体又は一部を具体化できる。特定のデータ構造を使用して、本開示の1つ以上の態様をより効果的に実施することができ、そのようなデータ構造は、本願に記載されたコンピュータ実行可能命令及びコンピュータ使用可能データの範囲内と考えられる。

0068

本開示の態様は、様々な変更及び代替形態で動作する。特定の態様は、図面に例として示されており、詳細に説明した。しかしながら、本願に開示された実施例は、説明を明確にする目的で提示されており、明示的に限定されない限り、開示される一般的概念の範囲を本願に記載の具体例に限定することを意図していない。このように、本開示は、添付の図面及び特許請求の範囲に照らして、記載された態様のすべての変更、均等物及び代替物カバーすることを意図している。

0069

明細書における実施形態、態様、実施例などへの言及は、記載された項目が特定の特徴、構造又は特性を含み得ることを示す。しかしながら、開示される各態様は、そうした特定の特徴、構造又は特性を含んでいても良いし、必ずしも含んでいなくても良い。更に、このような言い回しは、特に明記しない限り、必ずしも同じ態様を指しているとは限らない。更に、特定の態様に関連して特定の特徴、構造又は特性が記載されている場合、そのような特徴、構造又は特性は、そのような特徴が他の開示された態様と明示的に関連して記載されているか否かに関わらず、そうした他の開示された態様と関連して使用しても良い。

0070

開示された態様は、場合によっては、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの任意の組み合わせで実現されても良い。開示された態様は、1つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行され得る1つ又は複数のコンピュータ可読媒体によって運搬されるか又は記憶される命令として実現されても良い。そのような命令は、コンピュータ・プログラム・プロダクトと呼ぶことができる。本願で説明するコンピュータ可読媒体は、コンピューティング装置によってアクセス可能な任意の媒体を意味する。限定するものではないが、一例としては、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体及び通信媒体を含むことができる。

0071

コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な情報を記憶するために使用することができる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、コンピュータ記憶媒体としては、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)、電気消去可プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)、フラッシュメモリやその他のメモリ技術コンパクトディスク読み出し専用メモリ(CD-ROM)、DVD(Digital Video Disc)やその他の光ディスク記憶装置磁気カセット磁気テープ磁気ディスク記憶装置やその他の磁気記憶装置、及び任意の技術で実装された任意の他の揮発性又は不揮発性の取り外し可能又は取り外し不能の媒体を含んでいても良い。コンピュータ記憶媒体としては、信号そのもの及び信号伝送の一時的な形態は排除される。

0072

通信媒体は、コンピュータ可読情報の通信に利用できる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、通信媒体には、電気、光、無線周波数(RF)、赤外線、音又はその他の形式の信号の通信に適した同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、空気又は任意の他の媒体を含むことができる。

0073

開示された主題の上述のバージョンは、記述したか又は当業者には明らかであろう多くの効果を有する。それでも、開示された装置、システム又は方法のすべてのバージョンにおいて、これらの効果又は特徴のすべてが要求されるわけではない。

0074

加えて、本願の記述は、特定の特徴に言及している。本明細書における開示には、これらの特定の特徴の全ての可能な組み合わせが含まれると理解すべきである。ある特定の特徴が特定の態様又は実施例の状況において開示される場合、その特徴は、可能である限り、他の態様及び実施例の状況においても利用できる。

0075

また、本願において、2つ以上の定義されたステップ又は工程を有する方法に言及する場合、これら定義されたステップ又は工程は、状況的にそれらの可能性を排除しない限り、任意の順序で又は同時に実行しても良い。

0076

説明の都合上、本発明の具体的な実施例を図示し、説明してきたが、本発明の要旨と範囲から離れることなく、種々の変更が可能なことが理解できよう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を除いて限定されるべきではない。

0077

100試験測定システム
110 ホスト
120コントローラ
123光送信器
124スプリッタ
125フィードバック・コントローラ
126 コントローラ位相変調器
127合波回路
128検波器
129出力回路網
131アナログ・デジタル・コンバータ(ADC)
130センサ・ヘッド(例えば、電気光学試験装置)
133 センサ位相変調器
140 DUT(被試験デバイス)
151デジタル通信ファイバ
153光キャリア・ファイバ
155光信号ファイバ
157 光基準結線
200 試験測定システム
210 ホスト
220 コントローラ
224 スプリッタ
226 コントローラ位相変調器
230 センサ・ヘッド
233 センサ位相変調器
240 DUT(被試験デバイス)
253 光キャリア・ファイバ
255 光信号ファイバ
257 光基準結線
300 試験測定システム
310 ホスト
320 コントローラ
324 スプリッタ
326 コントローラ位相変調器
330 センサ・ヘッド
333 センサ位相変調器
335基準位相変調器
340 DUT(被試験デバイス)
353 光キャリア・ファイバ
355 光信号ファイバ
357 光基準結線
400 試験測定システム
410 ホスト
420 コントローラ
423 光送信器
424 スプリッタ
430 センサ・ヘッド
433 センサ位相変調器
440 DUT(被試験デバイス)
453 光キャリア・ファイバ
455 光信号ファイバ
457 光基準結線
500 試験測定システム
510 ホスト
520 コントローラ
521マイクロコントローラ
523 光送信器
530 センサ・ヘッド
533 センサ位相変調器
540 DUT(被試験デバイス)
553 光キャリア・ファイバ
555 光信号ファイバ
557 光基準結線
561 スプリッタ
563 スプリッタ
565パワー・モニタ
600 試験測定システム
610 ホスト
620 コントローラ
630 センサ・ヘッド
640 DUT(被試験デバイス)
653 光キャリア・ファイバ
655 光信号ファイバ
657 光基準結線
671光学90度ハイブリッド
673平衡検波器
675 ADC
677 デジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)

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