(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するレーザ光源と、
前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する光変調手段と、
所定の光学部品と、
前記光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する電磁界センサと、
前記電磁界センサから前記光学部品を経て前記信号光が入射し、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する受光器と、
前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラムアナライザと、
該スペクトラムアナライザで測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記受光器に入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御手段と、を備え、
前記振幅レベル比制御手段は、
前記電磁界センサに入射する前記変調光を分岐して分岐変調光を生成し、当該分岐変調光を出射すると共に、前記電磁界センサから出射された信号光を通過させる光カプラと、
前記スペクトラムアナライザで測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、振幅レベル制御信号を出力する演算制御装置と、
前記振幅レベル制御信号に基づいて、制御電圧を発生させる電圧発生器と、
該光カプラから出射された前記分岐変調光を前記制御電圧に基づいて位相調整することにより振幅レベル調整用変調光を生成し、当該振幅レベル調整用変調光を前記光カプラへ出射して前記信号光と合流させる圧電素子と、を有する
電磁界測定装置。
【請求項２】
所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するレーザ光源と、
前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する光変調手段と、
所定の光学部品と、
前記光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する電磁界センサと、
前記電磁界センサから前記光学部品を経て前記信号光が入射し、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する受光器と、
前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラムアナライザと、
該スペクトラムアナライザで測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記受光器に入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御手段と、を備え、
前記振幅レベル比制御手段は、
前記変調光を分岐して分岐変調光を生成し、当該分岐変調光を出射する第１の光カプラと、
前記スペクトラムアナライザで測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、振幅レベル制御信号を出力する演算制御装置と、
前記振幅レベル制御信号に基づいて、制御電圧を発生させる電圧発生器と、
該第１の光カプラから出射された前記分岐変調光を前記制御電圧に基づいて位相調整することにより振幅レベル調整用変調光を生成し、当該振幅レベル調整用変調光を出射する光変調素子と、
該光変調素子から出射された前記振幅レベル調整用変調光と前記電磁界センサから出射された前記信号光とを合流させる第２の光カプラと、を有する
電磁界測定装置。
【請求項３】
所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するレーザ光源と、
前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する光変調手段と、
所定の光学部品と、
前記光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する電磁界センサと、
前記電磁界センサから前記光学部品を経て前記信号光が入射し、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する受光器と、
前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラムアナライザと、
該スペクトラムアナライザで測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記受光器に入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御手段と、を備え、
前記レーザ光源は、
前記キャリア信号光の周波数、位相及び振幅を表す参照信号を出力する構成とされ、
前記振幅レベル比制御手段は、
前記スペクトラムアナライザで測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、振幅レベル制御信号を出力する演算制御装置と、
前記参照信号に基づいて、前記キャリア信号光と同一周波数及び同一振幅、かつ、振幅レベル制御信号に基づく位相の振幅レベル調整用レーザ光を出射する振幅レベル調整用レーザ光源と、
前記振幅レベル調整用レーザ光と前記電磁界センサから出射された前記信号光とを合流させる光カプラと、を有する
電磁界測定装置。
【請求項４】
前記振幅レベル比制御手段は、
前記キャリアと前記サイドバンドとの振幅レベルの比を４対１に制御する構成とされていることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか一に記載の電磁界測定装置。
【請求項５】
所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するレーザ光源と、
前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する光変調手段と、
所定の光学部品と、
前記光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する電磁界センサと、
前記電磁界センサから前記光学部品を経て前記信号光が入射し、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する受光器と、
前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラムアナライザと、
該スペクトラムアナライザで測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記受光器に入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御手段と、を備え、
前記振幅レベル比制御手段は、
前記キャリアと前記サイドバンドとの振幅レベルの比を４対１に制御する
電磁界測定装置。
【請求項６】
前記振幅レベル比制御手段は、
前記スペクトラムアナライザで測定された前記電気信号のスペクトラムのうち、前記局部発振周波数、及び該局部発振周波数に前記電磁界の無線周波数帯を加えた周波数に対応するスペクトラムに基づいて、前記受光器に入射する前記信号光に含まれる前記キャリアと前記サイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する構成とされていることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれか一に記載の電磁界測定装置。
【請求項７】
所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するキャリア信号光出射処理と、
前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する変調光出射処理と、
所定の光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する信号光出射処理と、
前記光学部品を経て入射する前記信号光に基づき、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する電気信号出力処理と、
前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラム測定処理と、
前記スペクトラム測定処理において測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記光学部品を経て入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御処理と、を行い、
前記振幅レベル比制御処理では、
前記光学部品を経て入射する前記変調光から分岐変調光を分岐させるとともに、前記被測定対象物から発生する前記電磁界に晒すことにより変調した前記信号光を通過させる分岐／通過処理と、
前記スペクトラム測定処理において測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記キャリアの前記振幅レベルを制御する振幅レベル制御信号を出力する演算制御処理と、
前記振幅レベル制御信号に基づいて制御電圧を発生させる制御電圧発生処理と、
前記制御電圧に基づいて前記分岐変調光の位相調整をした振幅レベル調整用変調光と、
前記被測定対象物から発生する前記電磁界に晒すことにより変調した前記信号光と、を合流させる位相調整処理と、を行う
電磁界測定方法。
【請求項８】
所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するキャリア信号光出射処理と、
前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する変調光出射処理と、
所定の光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する信号光出射処理と、
前記光学部品を経て入射する前記信号光に基づき、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する電気信号出力処理と、
前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラム測定処理と、
前記スペクトラム測定処理において測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記光学部品を経て入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御処理と、を行い、
前記振幅レベル比制御処理では、
前記変調光を分岐して分岐変調光を生成し、当該分岐変調光を出射する第１の分岐処理と、
前記スペクトラム測定処理において測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記キャリアの前記振幅レベルを制御する振幅レベル制御信号を出力する演算制御処理と、
前記振幅レベル制御信号に基づいて制御電圧を発生させる制御電圧発生処理と、
前記制御電圧に基づいて前記分岐変調光を位相調整することにより振幅レベル調整用変調光を生成し、当該振幅レベル調整用変調光を出射する位相調整処理と、
前記振幅レベル調整用変調光と前記被測定対象物から発生する前記電磁界に晒すことにより変調した前記信号光とを合流させる光合流処理と、を行う
電磁界測定方法。
【請求項９】
所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するキャリア信号光出射処理と、
前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する変調光出射処理と、
所定の光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する信号光出射処理と、
前記光学部品を経て入射する前記信号光に基づき、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する電気信号出力処理と、
前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラム測定処理と、
前記スペクトラム測定処理において測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記光学部品を経て入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御処理と、を行い、
前記キャリア信号光出射処理では、
前記キャリア信号光の周波数、位相及び振幅を表す参照信号を出力し、
前記振幅レベル比制御処理では、
前記スペクトラム測定処理において測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記キャリアの前記振幅レベルを制御する振幅レベル制御信号を出力する演算制御処理と、
前記参照信号に基づいて、前記キャリア信号光と同一周波数及び同一振幅、かつ、前記振幅レベル制御信号に基づく位相の振幅レベル調整用レーザ光を出射する調整用レーザ光出射処理と、
前記振幅レベル調整用レーザ光と前記被測定対象物から発生する前記電磁界に晒すことにより変調した前記信号光とを合流させる光合流処理と、を行う
電磁界測定方法。
【請求項１０】
所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するキャリア信号光出射処理と、
前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する変調光出射処理と、
所定の光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する信号光出射処理と、
前記光学部品を経て入射する前記信号光に基づき、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する電気信号出力処理と、
前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラム測定処理と、
前記スペクトラム測定処理において測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記光学部品を経て入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御処理と、を行い、
前記振幅レベル比制御処理において、前記キャリアと前記サイドバンドとの振幅レベルの比を４対１に制御する
電磁界測定方法。
【請求項１１】
コンピュータに請求項１乃至６のいずれか一に記載の振幅レベル比制御手段を制御させるための処理をコンピュータに実行させる、電磁界測定制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁界測定装置、該測定装置に用いられる電磁界測定方法及び電磁界測定制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体に係り、たとえば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit、大規模集積回路）上やＬＳＩパッケージなどのように、電子デバイスが高密度実装された電子回路や部品などの周辺で電界及び磁界を計測する場合に適用して好適な電磁界測定装置、該測定装置に用いられる電磁界測定方法及び電磁界測定制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ上やＬＳＩパッケージなどのような高密度実装された電子回路や部品の動作検証などを行う場合、これらの周辺で電界及び磁界を計測する電磁界測定装置が用いられる。同電磁界測定装置では、レーザ光と電気光学（ＥＯ）材料あるいは磁気光学（ＭＯ）材料を用いて、被測定対象物の周辺の電界あるいは磁界が測定される。この種の関連技術としては、たとえば、非特許文献１、２及び３に記載された装置がある。これらの各文献では、電磁界測定装置を活用することにより、マイクロ波回路やアンテナの評価結果が報告されている。同電磁界測定装置は、レーザ光源をはじめとする光計測機器、及びＥＯ／ＭＯ材料からなる電磁界センサから構成されている。同電磁界測定装置では、レーザ光がＥＯ／ＭＯ材料（電磁界センサ）に入射され、近傍の電磁界強度に応じて同ＥＯ／ＭＯ材料の屈折率の変化が検出されることにより、電界及び磁界が計測される。【０００３】
また、この種の電磁界測定装置は、レーザ光源から出射された光が空間中を伝搬してＥＯ／ＭＯ材料に入射する構成のものの他、光計測機器及びＥＯ／ＭＯ材料が全て光ファイバで接続され、レーザ光がファイバ中を伝搬して同材料に入射する構成のものがある。同電磁界測定装置では、ＥＯ／ＭＯ材料を微小加工することにより、微細な領域で高空間分解計測が可能になるため、高密度実装された電子回路や部品の性能評価、故障診断、あるいは電気設計に威力を発揮することが期待されている。【０００４】
たとえば、非特許文献１に記載された電磁界測定装置は、図１１に示すように、レーザ光源１と、光ファイバ２と、光増幅器３と、光ファイバ４と、偏波コントローラ５と、光ファイバ６と、光サーキュレータ７と、光ファイバ８と、ＥＯ／ＭＯ結晶９と、光ファイバ１０と、検光子１１と、光ファイバ１２と、光増幅器１３と、光ファイバ１４と、受光器１５と、ＲＦ（Radio Frequency ）スペクトラムアナライザ１６とから構成されている。光増幅器３及び１３は、たとえば、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier、エルビウムドープ光ファイバ増幅器）で構成されている。また、上記ＥＯ／ＭＯ結晶９の近傍に、動作検証の対象となる被測定回路ＴＳが配置されている。【０００５】
この電磁界測定装置では、レーザ光源１から周波数ｆOFのキャリア（搬送波）信号光ｐａが出射される。キャリア信号光ｐａは、光ファイバ２を経て光増幅器３に入射し、増幅されて信号光ｐｂとして出射される。信号光ｐｂは、光ファイバ４を経て偏波コントローラ５に入射し、偏波調整されて信号光ｐｃとして出射される。信号光ｐｃは、光ファイバ６、光サーキュレータ７及び光ファイバ８を経て、信号光ｐｄとしてＥＯ／ＭＯ結晶９に入射し、信号光ｐｅとして再び光ファイバ８に戻る。このとき、信号光ｐｅは、被測定回路ＴＳから発生する電磁界（周波数ｆRF）により変調を受けている。【０００６】
この変調を受けた信号光ｐｅのスペクトラムは、キャリア信号（周波数ｆOF）の両サイドにサイドバンドピーク（周波数［ｆOF＋ｆRF］の上側波、及び周波数［ｆOF−ｆRF］の下側波）を伴うものとなる。信号光ｐｅは、光ファイバ８、光サーキュレータ７及び光ファイバ１０を経て検光子１１に入射し、信号光ｐｇとして出射される。信号光ｐｇは、光ファイバ１２を経て光増幅器１３に入射し、受光器１５に対する感度の向上のために増幅され、信号光ｐｈとして出射される。この場合、サイドバンドの増幅率は、光増幅器１３の飽和特性により、キャリア信号のレベルが高いと低くなる（すなわち、キャリア信号のレベルが高いと、十分に増幅されない）。このため、キャリア信号のレベルは、検光子１１により、光増幅器１３の飽和特性に対応して、ある程度減衰される。信号光ｐｈは、受光器１５に入力されて電気信号ｅｄに変換される。この電気信号ｅｄは、周波数ｆRFとなっている。電気信号ｅｄは、ＲＦスペクトラムアナライザ１６に入力され、被測定回路ＴＳから発生する電磁界（周波数ｆRF）のスペクトラムが解析される。【０００７】
また、非特許文献２に記載された磁界測定装置では、磁界を測定する機能に特化されているが、上記非特許文献１の電磁界測定装置に準じた構成とされ、ほぼ同様の動作が行われる。【０００８】
また、非特許文献３に記載された電界測定装置では、光変調器が導入され、同光変調器により、計測対象の電磁波の周波数がダウンコンバートされる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】S.Wakana,et al.,"Fiber-Edge Electrooptic/Magnetooptic Probe for Spec tral-Domain Analysis of Electromagnetic Field ",IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,vol.48,no.12,pp.2611-2616,2000.
【非特許文献２】S.Wakana, et al., "Performance Evaluation of Fiber-Edge Magnetooptic Probe ",J.Lightwave Technol.,vol.21,no.12,pp.3292-3299,2003.
【非特許文献３】K.Sasagawa,et al.,"Live Electrooptic Imaging System Based on Ultraparallel Photonic Heterodyne for Microwave Near-Fields ",IEEE Trans. Microwave Theory Tech.,vol.55,no.12,pp.2782-2791,2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、図１１の電磁界測定装置では、信号光ｐｈが受光器１５に入射して電気信号ｅｄに変換されるが、同電気信号ｅｄのレベル、すなわち最終的にＲＦスペクトラムアナライザ１６により検出される信号レベルが最も高くなる状態は、キャリア（搬送波）とサイドバンド（側波）とのレベル比が電力値で４対１（電圧値では、２対１）の状態になるときである。このため、受光器１５に入射する信号光ｐｈを、このような状態にすれば、被測定回路ＴＳから発生する電磁界が高感度に検出されるが、この装置では、受光器１５から出力される電気信号ｅｄが周波数ｆRFとなるため、キャリアとサイドバンドとのレベル比を制御する機能を有していない。このため、この電磁界測定装置は、たとえば電子デバイスが高密度に実装された微細領域などに対して、電磁界を高感度に計測する場合には、十分ではないという課題がある。【００１１】
また、非特許文献２に記載された磁界測定装置についても、図１１の電磁界測定装置とほぼ同様の課題がある。また、非特許文献３に記載された電界測定装置では、光変調器により計測対象の電磁波の周波数がダウンコンバートされるようになっているので、この発明とは構成が異なる。【００１２】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、電子デバイスが高密度に実装された微細領域などに対して電磁界を高感度に計測する電磁界測定装置、該測定装置に用いられる電磁界測定方法及び電磁界測定制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、電磁界測定装置に係り、所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するレーザ光源と、前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する光変調手段と、所定の光学部品と、前記光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する電磁界センサと、前記電磁界センサから前記光学部品を経て前記信号光が入射し、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する受光器と、前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラムアナライザと、該スペクトラムアナライザで測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記受光器に入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御手段と、を備えてなることを特徴としている。【００１４】
この発明の第２の構成は、電磁界測定方法に係り、所定の周波数のレーザ光をキャリア信号光として出射するキャリア信号光出射処理と、前記キャリア信号光を所定の局部発振周波数で変調して変調光を生成し、当該変調光を出射する変調光出射処理と、所定の光学部品を経て入射する前記変調光を、被測定対象物から発生する無線周波数帯の電磁界に晒すことにより変調して信号光を生成し、当該信号光を出射する信号光出射処理と、前記光学部品を経て入射する前記信号光に基づき、前記電磁界と同一の無線周波数帯の電気信号を出力する電気信号出力処理と、前記電気信号のスペクトラムを測定するスペクトラム測定処理と、前記スペクトラム測定処理において測定された前記電気信号のスペクトラムに基づいて、前記光学部品を経て入射する前記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する振幅レベル比制御処理と、を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の構成によれば、被測定対象物から発生する電磁界を高感度に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の基本原理を説明する電磁界測定装置の構成及び各部の光スペクトラムを模式的に示す図である。
【図２】この発明の第１の実施形態である電磁界測定装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の電磁界測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】この発明の第２の実施形態である電磁界測定装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図５】図４中の圧電素子４２、及び、その周辺の構成要素を抽出した図である。
【図６】図４の電磁界測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】この発明の第３の実施形態である電磁界測定装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図８】図７中の光変調素子６１、及び、その周辺の構成要素を抽出した図である。
【図９】この発明の第４の実施形態である電磁界測定装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の電磁界測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】電磁界測定装置の概略の構成及び各部の光スペクトラムを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記振幅レベル比制御手段が、上記キャリアの振幅レベルを調整する構成とされている電磁界測定装置を提供する。
【００１８】
また、この発明の好適な形態では、上記光学部品は、上記光変調手段から出射される上記変調光の偏向面を所定方向に調整する偏向面調整手段を含み、上記振幅レベル比制御手段は、上記スペクトラムアナライザで測定された上記電気信号のスペクトラムに基づいて、振幅レベル制御信号を出力する演算制御装置と、上記振幅レベル制御信号に基づいて、上記キャリアの偏向面に対する角度を調整することにより、上記キャリアの振幅レベルを調整する検光子と、から構成されている。
【００１９】
また、この発明の好適な形態では、上記振幅レベル比制御手段は、上記電磁界センサに入射する上記変調光を分岐して分岐変調光を生成し、当該分岐変調光を出射すると共に、上記電磁界センサから出射された信号光を通過させる光カプラと、上記スペクトラムアナライザで測定された上記電気信号のスペクトラムに基づいて、振幅レベル制御信号を出力する演算制御装置と、上記振幅レベル制御信号に基づいて、制御電圧を発生させる電圧発生器と、該光カプラから出射された上記分岐変調光を上記制御電圧に基づいて位相調整することにより振幅レベル調整用変調光を生成し、当該振幅レベル調整用変調光を上記光カプラへ出射して上記信号光と合流させる圧電素子と、から構成されている。
【００２０】
また、この発明の好適な形態では、上記振幅レベル比制御手段は、上記光学部品を経て入射する上記変調光を分岐して分岐変調光を生成し、当該分岐変調光を出射する第１の光カプラと、上記スペクトラムアナライザで測定された上記電気信号のスペクトラムに基づいて、振幅レベル制御信号を出力する演算制御装置と、上記振幅レベル制御信号に基づいて、制御電圧を発生させる電圧発生器と、該第１の光カプラから出射された上記分岐変調光を上記制御電圧に基づいて位相調整することにより振幅レベル調整用変調光を生成し、当該振幅レベル調整用変調光を出射する光変調素子と、該光変調素子から出射された上記振幅レベル調整用変調光と上記電磁界センサから出射された上記信号光とを合流させる第２の光カプラと、から構成されている。
【００２１】
また、この発明の好適な形態では、上記レーザ光源は、上記キャリア信号光の周波数、位相及び振幅を表す参照信号を出力する構成とされ、上記振幅レベル比制御手段は、上記スペクトラムアナライザで測定された上記電気信号のスペクトラムに基づいて、上記振幅レベル制御信号を出力する演算制御装置と、上記参照信号に基づいて、上記キャリア信号光と同一周波数及び同一振幅、かつ、振幅レベル制御信号に基づく位相の振幅レベル調整用レーザ光を出射する振幅レベル調整用レーザ光源と、上記振幅レベル調整用レーザ光と上記電磁界センサから出射される上記信号光とを合流させる光カプラと、から構成されている。
【００２２】
また、この発明の好適な形態では、上記振幅レベル比制御手段は、上記キャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を４対１に制御する構成とされている。また、この発明の好適な形態では、上記振幅レベル比制御手段は、上記スペクトラムアナライザで測定された上記電気信号のスペクトラムのうち、上記局部発振周波数、及び該局部発振周波数に上記電磁界の無線周波数帯を加えた周波数に対応するスペクトラムに基づいて、上記受光器に入射する上記信号光に含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比を一定値に制御する構成とされている。
【００２３】
図１は、この発明の基本原理を説明する電磁界測定装置の構成及び各部の光スペクトラムを模式的に示す図である。
この電磁界測定装置は、同図に示すように、レーザ光源２１と、光ファイバ２２と、光変調器２３と、局部発振器２４と、光ファイバ２５と、光増幅器２６と、光ファイバ２７と、偏波コントローラ２８と、光ファイバ２９と、光サーキュレータ３０と、光ファイバ３１と、ＥＯ／ＭＯ結晶３２と、光ファイバ３３と、検光子３４と、光ファイバ３５と、光増幅器３６と、光ファイバ３７と、受光器３８と、ＲＦスペクトラムアナライザ３９とから構成されている。
【００２４】
レーザ光源２１は、周波数ｆOFのレーザ光をキャリア信号光ｐａとして光ファイバ２２へ出射する。光変調器２３は、たとえばマッハツェンダー型光変調器で構成され、光ファイバ２２を経て入射したキャリア信号光ｐａを局部発振器２４の局部発振周波数で変調して変調光ｐｍを光ファイバ２５へ出射する。光増幅器２６は、たとえばＥＤＦＡで構成され、光ファイバ２５を経て入射した変調光ｐｍを増幅して信号光ｐｂとして光ファイバ２７へ出射する。偏波コントローラ２８は、光ファイバ２７を経て入射した信号光ｐｂの偏向面を所定方向に調整して信号光ｐｃとして光ファイバ２９へ出射する。光サーキュレータ３０は、光ファイバ２９を経て入射した信号光ｐｃを、信号光ｐｄとして光ファイバ３１へ出射する。
【００２５】
ＥＯ／ＭＯ結晶３２は、電気光学材料層と磁気光学材料層とが積層されて形成され、光ファイバ３１を経て信号光ｐｄが入射し、動作検証の対象となる被測定回路ＴＳから発生する電磁界（周波数ｆRF）に晒されることによって、同信号光ｐｄを変調して信号光ｐｅとして光ファイバ３１へ出射する。また、上記光サーキュレータ３０は、光ファイバ３１を経て入射した信号光ｐｅを光ファイバ３３へ信号光ｐｆとして出射する。検光子３４は、ファイバ３３を経て入射した信号光ｐｅの偏向面に対する角度を調整することにより、同信号光ｐｅの振幅レベルを調整し、信号光ｐｇとして光ファイバ３５へ出射する。光増幅器３６は、光増幅器２６と同様に、たとえばＥＤＦＡで構成され、光ファイバ３５を経て入射した信号光ｐｇを、受光器３８に対する感度の向上のために増幅して信号光ｐｈとして光ファイバ３７へ出射する。受光器３８は、信号光ｐｈが入射して電磁界（周波数ｆRF）と同一の無線周波数帯の電気信号ｅｄを出力する。ＲＦスペクトラムアナライザ３９は、電気信号ｅｄのスペクトラムを測定する。
【００２６】
この電磁界測定装置では、レーザ光源２１により、周波数ｆOFのレーザ光がキャリア信号光ｐａとして出射され（キャリア信号光出射処理）、光変調器２３により、キャリア信号光ｐａが局部発振器２４の局部発振周波数で変調されて変調光ｐｍが出射される（変調光出射処理）。変調光ｐｍは、光増幅器２６により増幅されて信号光ｐｂとして出射され、同信号光ｐｂが偏波コントローラ２８で偏向面が調整され、信号光ｐｃとして出射される。信号光ｐｃは、光サーキュレータ３０を経て信号光ｐｄとして出射され、同信号光ｐｄが、ＥＯ／ＭＯ結晶３２に入射する。ＥＯ／ＭＯ結晶３２により、信号光ｐｄが変調されて信号光ｐｅが出射される（信号光出射処理）。信号光ｐｅは、検光子３４により振幅レベルが調整されて信号光ｐｇとして出射され、同信号光ｐｇは、増幅されて信号光ｐｈとして出射される。
【００２７】
受光器３８により、信号光ｐｈが入射して電気信号ｅｄが出力され（電気信号出力処理）、ＲＦスペクトラムアナライザ３９により、同電気信号ｅｄのスペクトラムが測定される（スペクトラム測定処理）。図示しない振幅レベル比制御手段により、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムに基づいて、受光器３８に入射する信号光ｐｈに含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比が一定値に制御される（振幅レベル比制御処理）。この振幅レベル比制御処理では、振幅レベル比制御手段により、キャリアの振幅レベルが調整される。
【００２８】
特に、この振幅レベル比制御処理では、振幅レベル比制御手段により、キャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比が４対１に制御される。この場合、振幅レベル比制御処理では、振幅レベル比制御手段により、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムのうち、局部発振周波数、及び同局部発振周波数に電磁界の無線周波数帯（周波数ｆRF）を加えた周波数に対応するスペクトラムに基づいて、受光器３８に入射する信号光ｐｈに含まれるキャリアとサイドバンドとの振幅レベルの比が一定値（４対１）に制御される。
【００２９】
すなわち、この電磁界測定装置では、レーザ光源２１から出射された周波数ｆOFのキャリア（搬送波）信号光ｐａは、光変調器２３で変調されて変調光ｐｍとなる。この変調光ｐｍでは、周波数ｆOFから局部発振器２４の周波数ｆL だけ離れた低周波側と高周波側の位置に、周波数［ｆOF＋ｆL］及び周波数［ｆOF−ｆL］のサイドバンドピークが発生する。これらのピークを伴う光は、周波数ｆRFの電磁界に晒されたＥＯ／ＭＯ結晶３２中で更に変調を受け、キャリア（周波数ｆOF）、及び変調器２３によるサイドバンドそれぞれの周り（たとえば、周波数［ｆOF＋ｆRF］及び周波数［ｆOF＋ｆL＋ｆRF］）に、さらにサイドバンドピークが発生する。この結果、受光器３８の直前の信号光ｐｈのスペクトラムは、たとえば図１中に示すようになっている。
【００３０】
このスペクトラムを参照しながら、先ず、光変調器２３が存在しないと仮定すると、信号光ｐｈのスペクトラムに占めるピークは、周波数ｆOF及び周波数［ｆOF±ｆRF］の位置にのみ存在する。この場合、受光器３８により光電変換された後にＲＦスペクトラムアナライザ３９により検出される電気信号ｅｄの周波数は、周波数ｆRFのみである。このため、このままでは、キャリアとサイドバンドとのピークの強度比を読み取ることはできない。
【００３１】
一方、光変調器２３が存在する場合、信号光ｐｈのスペクトラムに多数のピークが発生するが、これらのピークの中で、周波数［ｆOF＋ｆL］及び周波数［ｆOF＋ｆL＋ｆRF］の位置のピークに着目すると、周波数［ｆOF＋ｆL］のピークは、光変調器２３により発生したピーク、及び、周波数［ｆOF＋ｆL＋ｆRF］のピークは、光変調器２３により発生した光が被測定回路ＴＳからの電磁界で変調を受けて発生したピークである。
これらの強度比は、周波数ｆOFと周波数［ｆOF＋ｆRF］それぞれに位置するキャリアと、サイドバンドとの強度比と等しい。受光器３８で光電変換された後にＲＦスペクトラムアナライザ３９により検出されるＲＦ信号（電気信号ｅｄ）の中には、周波数ｆL 及び周波数［ｆL＋ｆRF］の信号が含まれるが、これらは周波数［ｆOF＋ｆL］と周波数［ｆOF＋ｆL＋ｆRF］の光信号に対応している。すなわち、周波数ｆL と周波数［ｆL＋ｆRF］との信号の強度比を読み取ることで、周波数［ｆOF＋ｆL］と周波数［ｆOF＋ｆL＋ｆRF］の光信号の強度比を知ることができる。そして、この光信号の強度比は、周波数ｆOFと周波数［ｆOF＋ｆRF］に位置するキャリアとサイドバンドとの強度比と同じである。
【００３２】
これにより、光変調器２３を導入して、周波数ｆL と周波数［ｆL＋ｆRF］との信号の強度比を読み取ることで、キャリアとＥＯ／ＭＯ結晶３２によるサイドバンドとの強度比を知ることができる。この装置では、被測定回路ＴＳからの電磁界に対して最も高感度となる条件は、受光器３８に入る信号光ｐｈのキャリアとＥＯ／ＭＯ結晶３２によるサイドバンドとの強度比（振幅レベルの比）が電力比で４対１（一定値）の状態になるときである。このため、この装置を、このような状態に制御することで、電磁界の高感度測定が可能となる。また、この装置が、このような状態になるように自動制御機能を付加することで、感度及び利便性の双方が向上する。
【実施形態１】
【００３３】
図２は、この発明の第１の実施形態である電磁界測定装置の要部の構成を示すブロック図である。
この形態の電磁界測定装置では、同図に示すように、図１の電磁界測定装置に、演算制御装置４０が設けられている。演算制御装置４０は、電磁界測定制御プログラムに基づいて動作するコンピュータで構成され、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムｅａに基づいて、検光子３４に振幅レベル制御信号ｅｂを与える。また、検光子３４は、演算制御装置４０から与えられた振幅レベル制御信号ｅｂに基づいて、信号光ｐｆの偏向面に対する角度が調整されることにより、同信号光ｐｆの振幅レベルを調整する。
【００３４】
図３は、図２の電磁界測定装置の動作を説明するフローチャートである。
この図を参照して、この形態の電磁界測定装置に用いられる電磁界測定方法の処理内容について説明する。
この電磁界測定装置では、検光子３４により、演算制御装置４０から与えられた振幅レベル制御信号ｅｂに基づいて、信号光ｐｆの偏向面に対する角度が調整されることにより、同信号光ｐｆの振幅レベルが調整される（振幅レベル調整処理）。演算制御装置４０により、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムｅａに基づいて、検光子３４に振幅レベル制御信号ｅｂが与えられる（演算制御処理）。
【００３５】
すなわち、図３に示すように、開始時において、この電磁界測定装置の各部要素がオン状態となる（ステップＡ１）。偏波コントローラ２８が調整され、周波数ｆRFにおける信号光ｐｃが最大化される（ステップＡ２）。演算制御装置４０により、周波数［ｆOF＋ｆL］と周波数［ｆOF＋ｆL＋ｆRF］における信号強度の比が演算され（ステップＡ３）、電力比で４対１か否かが判定され（ステップＡ４）、４対１のとき、処理が終了する。信号強度の比が４対１でないとき、演算制御装置４０から検光子３４に振幅レベル制御信号ｅｂが送信され（ステップＡ５）、検光子３４の角度が変更され（ステップＡ６）、ステップＡ３へ戻る。これにより、最終的に受光器３８に入射するキャリアとＥＯ／ＭＯ結晶３２によるサイドバンドとの強度比を４対１とすることができる。
【００３６】
以上のように、この第１の実施形態では、受光器３８に入射するキャリアとＥＯ／ＭＯ結晶３２によるサイドバンドとの強度比が４対１になるので、被測定回路ＴＳから発生する電磁界が高感度に計測される。特に、被測定対象物が、高密度実装領域を有する電子機器などである場合、内部の高密度実装領域で電磁界計測が汎用的に行われ、信号やノイズの詳細評価が可能となり、電気的に品質の良い回路設計に貢献することができる。このため、製品開発などにおけるリワークを減少させることができる。また、この電磁界測定装置は、電子機器内部の微小デバイスの動作チェックや故障診断に適用することができるため、製品の信頼性を向上させることができる。
【実施形態２】
【００３７】
図４は、この発明の第２の実施形態である電磁界測定装置の要部の構成を示すブロック図である。
この形態の電磁界測定装置では、同図４に示すように、図１の電磁界測定装置に、演算制御装置４０、電圧発生器４１、圧電素子４２、光ファイバ４３及び光カプラ４４が設けられている。光カプラ４４は、ＥＯ／ＭＯ結晶３２に入射する信号光（変調光）ｐｄを分岐して分岐変調光ｐｕとして光ファイバ４３へ出射すると共に、同ＥＯ／ＭＯ結晶３２から入射した信号光ｐｅを通過させる。圧電素子４２は、光カプラ４４から出射された分岐変調光ｐｕが光ファイバ４３を経て入射し、印加された制御電圧ｃｖに基づいて、位相調整して振幅レベル調整用変調光ｐｖとして光ファイバ４３を経て光カプラ４４へ出射して信号光ｐｅと合流させる。電圧発生器４１は、演算制御装置４０から与えられた振幅レベル制御信号ｅｂに基づいて、圧電素子４２に制御電圧ｃｖを発生して印加する。演算制御装置４０は、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムｅａに基づいて、電圧発生器４１に振幅レベル制御信号ｅｂを与える。
【００３８】
図５は、図４中の圧電素子４２の構成の例、及び、その周辺の構成要素を抽出して示す図である。
この圧電素子４２では、光ファイバ４３の先端に、ガラススペーサ５１を介して環状の圧電材料５２が形成されている。ここで用いられる圧電材料としては、たとえば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）が挙げられる。圧電材料５２の上面及び底面には、それぞれ電極５３及び５４が形成され、同電極５３及び５４に電圧発生器４１が接続されている。また、圧電材料５２の底面では、電極５４の下に光反射膜５５が設けられている。電極５３及び５４は、たとえばスパッタリングにより形成され、他の構成要素は、たとえば光に対して透明な樹脂を用いて接着されている。
【００３９】
この圧電素子４２では、光ファイバ４２中を通った光は、透明なガラススペーサ５１を通過後、圧電材料５２内部の空隙に入射し、底面の光反射膜５５で反射した後、再び光ファイバ４２に戻る。圧電材料５２の厚さ（電極間距離）は、電圧発生器４１により印加される制御電圧ｃｖに応じて増減させることができるため、光の空隙内での光路長を増減させて調整することができる。これにより、圧電素子４２中を通って戻ってきたキャリア光とＥＯ／ＭＯ結晶３２から戻ってきたキャリア光との位相差が調整される。
【００４０】
図６は、図４の電磁界測定装置の動作を説明するフローチャートである。
この図を参照して、この形態の電磁界測定装置に用いられる電磁界測定方法の処理内容について説明する。
この電磁界測定装置では、光カプラ４４により、ＥＯ／ＭＯ結晶３２に入射する信号光（変調光）ｐｄが分岐されて分岐変調光ｐｕとして出射されると共に、同ＥＯ／ＭＯ結晶３２から入射した信号光ｐｅを通過させる（分岐／通過処理）。電圧発生器４１により、演算制御装置４０から与えられた振幅レベル制御信号ｅｂに基づいて、圧電素子４２に制御電圧ｃｖを発生して印加される（制御電圧発生処理）。圧電素子４２により、光カプラ４４から出射された分岐変調光ｐｕが入射し、電圧発生器４１により印加された制御電圧ｃｖに基づいて、位相調整されて振幅レベル調整用変調光ｐｖとして光カプラ４４へ出射されて信号光ｐｅと合流される（位相調整処理）。この場合、合流される前の振幅レベル調整用変調光ｐｖ及び信号光ｐｅのキャリアの位相が異なっているため、合流後のキャリアの振幅レベルが減衰される。演算制御装置４０により、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムｅａに基づいて、電圧発生器４１に振幅レベル制御信号ｅｂが与えられる（演算制御処理）。
【００４１】
すなわち、図６に示すように、開始時において、この電磁界測定装置の各部要素がオン状態となる（ステップＢ１）。偏波コントローラ２８が調整され、周波数ｆRFにおける信号光ｐｃが最大化される（ステップＢ２）。演算制御装置４０により、周波数［ｆOF＋ｆL］と周波数［ｆOF＋ｆL＋ｆRF］における信号強度の比が演算され（ステップＢ３）、電力比で４対１か否かが判定され（ステップＢ４）、４対１のとき、処理が終了する。信号強度の比が４対１でないとき、演算制御装置４０から電圧発生器４１に振幅レベル制御信号ｅｂが送信され（ステップＢ５）、制御電圧ｃｖの電圧値が設定され（ステップＢ６）、ステップＢ３へ戻る。これにより、最終的に受光器３８に入射するキャリアとＥＯ／ＭＯ結晶３２によるサイドバンドとの強度比を４対１とすることができる。
【００４２】
以上のように、この第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、受光器３８に入射するキャリアとＥＯ／ＭＯ結晶３２によるサイドバンドとの強度比が４対１になるので、被測定回路ＴＳから発生する電磁界が高感度に計測される。
【実施形態３】
【００４３】
図７は、この発明の第３の実施形態である電磁界測定装置の要部の構成を示すブロック図である。
この形態の電磁界測定装置では、同図７に示すように、図１の電磁界測定装置に、演算制御装置４０、電圧発生器４１Ａ、光変調素子６１、光カプラ６２、光カプラ６３、光ファイバ６４及び６５が設けられている。光カプラ６２は、偏波コントローラ２８から出射される信号光ｐｃを分岐して分岐変調光ｐｑとして光ファイバ６４へ出射する。光変調素子６１は、光カプラ６２から出射された分岐変調光ｐｑが光ファイバ６４を経て入射し、印加された制御電圧ｃｖに基づいて、位相調整して振幅レベル調整用変調光ｐｒとして光ファイバ６５へ出射する。光カプラ６３は、光変調素子６１から入射した振幅レベル調整用変調光ｐｒと、ＥＯ／ＭＯ結晶３２から光ファイバ３１及び光サーキュレータ３０を経て入射した信号光ｐｅと、を合流させる。電圧発生器４１Ａは、演算制御装置４０から与えられた振幅レベル制御信号ｅｂに基づいて、光変調素子６１に制御電圧ｃｖを発生して印加する。演算制御装置４０は、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムｅａに基づいて、電圧発生器４１Ａに振幅レベル制御信号ｅｂを与える。
【００４４】
図８は、図７中の光変調素子６１の構成の例、及び、その周辺の構成要素を抽出して示す図である。
この光変調素子６１では、ガラス基板７１の表面上に、長方形状のＥＯ膜７２、及びその両端に電極７３及び７４が形成され、さらに、ＥＯ膜７２の別の両端部に光ファイバ６４及び６５が接着され、電極７３及び７４と電圧発生器４１Ａが接続されている。ＥＯ膜７２の材料としては、たとえば、ジルコン酸チタン酸鉛や、ランタン添加ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ、ＰＬＺＴ）などがある。ガラス基板７１上にＥＯ膜７２を形成する手法として、たとえば、エアロゾルデポジション（ＡＤ）法が用いられる。ＡＤ法により、数十ミクロンの膜厚のＥＯ膜７２が形成される。ガラス基板７１上にＥＯ膜７２が形成された後、同ＥＯ膜７２上に、たとえばスパッタリングにより電極７３及び７４が形成される。その後、ＥＯ膜７２と光ファイバ６４及び６５とが、たとえば光に対して透明な樹脂を用いて接着される。
【００４５】
この光変調素子６１では、光が光ファイバ６４を経てＥＯ膜７２を通過後、光ファイバ６５に入射するが、同ＥＯ膜７２中を通る光の位相は、電圧発生器４１Ａにより印加される制御電圧ｃｖに応じて変化する。これにより、光変調素子６１中を通ったキャリア光とＥＯ／ＭＯ結晶３２から戻ってきたキャリア光との位相差が調整される。
【００４６】
この電磁界測定装置では、光カプラ６２により、偏波コントローラ２８から入射する信号光ｐｃが分岐されて分岐変調光ｐｑとして光ファイバ６４へ出射される（第１の分岐処理）。光変調素子６１により、光カプラ６２から出射された分岐変調光ｐｑが光ファイバ６４を経て入射し、印加された制御電圧ｃｖに基づいて、位相調整されて振幅レベル調整用変調光ｐｒとして光ファイバ６５へ出射される（位相調整処理）。光カプラ６３により、光変調素子６１から光ファイバ６５を経て入射した振幅レベル調整用変調光ｐｒと、ＥＯ／ＭＯ結晶３２から光ファイバ３１及び光サーキュレータ３０を経て入射した信号光ｐｅと、が合流される（光合流処理）。この場合、合流される前の振幅レベル調整用変調光ｐｒ及び信号光ｐｅのキャリアの位相が異なっているため、合流後のキャリアの振幅レベルが減衰される。
【００４７】
電圧発生器４１Ａにより、演算制御装置４０から与えられた振幅レベル制御信号ｅｂに基づいて、光変調素子６１に制御電圧ｃｖが印加される（制御電圧発生処理）。演算制御装置４０により、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムｅａに基づいて、電圧発生器４１Ａに振幅レベル制御信号ｅｂが与えられる（演算制御処理）。これにより、この電磁界測定装置では、第１の実施形態と同様に、受光器３８に入射するキャリアとＥＯ／ＭＯ結晶３２によるサイドバンドとの強度比が４対１になるので、被測定回路ＴＳから発生する電磁界が高感度に計測される。
【実施形態４】
【００４８】
図９は、この発明の第４の実施形態である電磁界測定装置の要部の構成を示すブロック図である。
この形態の電磁界測定装置では、同図９に示すように、図１の電磁界測定装置のレーザ光源２１に代えて、新たな機能が付加されたレーザ光源２１Ａが設けられ、また、演算制御装置４０、レーザ光源２１Ｂ、光ファイバ８１及び光カプラ８２が設けられている。
レーザ光源２１Ａは、レーザ光源２１の機能に加え、キャリア信号光ｐａの周波数、位相及び振幅を表す参照信号ｅｓを出力する構成とされている。レーザ光源２１Ｂは、レーザ光源２１Ａから出力される参照信号ｅｓに基づいて、キャリア信号光ｐａと同一周波数及び同一振幅、かつ、演算制御装置４０から与えられた振幅レベル制御信号ｅｂに基づく位相の振幅レベル調整用レーザ光ｐｊを光ファイバ８１へ出射する。光カプラ８２は、光ファイバ８１を経て入射する振幅レベル調整用レーザ光ｐｊと、ＥＯ／ＭＯ結晶３２から光ファイバ３１及び光サーキュレータ３０を経て入射した信号光ｐｅと、を合流させてファイバ３３へ信号光ｐｆとして出射する。演算制御装置４０は、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムｅａに基づいて、レーザ光源２１Ｂに振幅レベル制御信号ｅｂを与える。
【００４９】
図１０は、図９の電磁界測定装置の動作を説明するフローチャートである。
この図を参照して、この形態の電磁界測定装置に用いられる電磁界測定方法の処理内容について説明する。
この電磁界測定装置では、レーザ光源２１Ａにより、キャリア信号光ｐａの周波数、位相及び振幅を表す参照信号ｅｓが出力される。レーザ光源２１Ｂにより、レーザ光源２１Ａから出力される参照信号ｅｓに基づいて、キャリア信号光ｐａと同一周波数及び同一振幅、かつ、振幅レベル制御信号ｅｂに基づく位相の振幅レベル調整用レーザ光ｐｊが出射される（調整用レーザ光出射処理）。光カプラ８２により、振幅レベル調整用レーザ光ｐｊと、ＥＯ／ＭＯ結晶３２から入射した信号光ｐｅと、が合流される（光合流処理）。この場合、合流される前の振幅レベル調整用レーザ光ｐｊ及び信号光ｐｅのキャリアの位相が異なっているため、合流後のキャリアの振幅レベルが減衰される。演算制御装置４０により、ＲＦスペクトラムアナライザ３９で測定された電気信号ｅｄのスペクトラムｅａに基づいて、レーザ光源２１Ｂに振幅レベル制御信号ｅｂが与えられる（演算制御処理）。
【００５０】
すなわち、図１０に示すように、開始時において、この電磁界測定装置の各部要素がオン状態となる（ステップＣ１）。偏波コントローラ２８が調整され、周波数ｆRFにおける信号光ｐｃが最大化される（ステップＣ２）。演算制御装置４０により、周波数［ｆOF＋ｆL］と周波数［ｆOF＋ｆL＋ｆRF］における信号強度の比が演算され（ステップＣ３）、電力比で４対１か否かが判定され（ステップＣ４）、４対１のとき、処理が終了する。信号強度の比が４対１でないとき、演算制御装置４０からレーザ光源２１Ｂ（第２のレーザ光源）に振幅レベル制御信号ｅｂが送信され（ステップＣ５）、レーザ光源２１Ｂからレーザ光源２１Ａと位相の異なる光、すなわち、振幅レベル制御信号ｅｂに基づいて位相が制御されている振幅レベル調整用レーザ光ｐｊが出射され（ステップＣ６）、ステップＣ３へ戻る。これにより、最終的に受光器３８に入射するキャリアとＥＯ／ＭＯ結晶３２によるサイドバンドとの強度比を４対１とすることができる。
【００５１】
以上のように、この第４の実施形態では、第１の実施形態と同様に、受光器３８に入射するキャリアとＥＯ／ＭＯ結晶３２によるサイドバンドとの強度比が４対１になるので、被測定回路ＴＳから発生する電磁界が高感度に計測される。
【００５２】
上述の実施形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、上述の実施形態における振幅レベル比制御処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。）
【００５３】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００５４】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
【００５５】
この出願は、２００９年７月１０日に出願された日本出願特願２００９−１６４０５５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
この発明は、ＬＳＩなどの実装電気設計支援ツールあるいは回路故障診断ツールとしての電磁界測定装置に適用できる。すなわち、ＬＳＩ上やＬＳＩパッケージ周辺で、この装置を用いて電磁界計測を行い、電気設計にフィードバックするための情報を獲得する、あるいは回路の動作検証を行うことができる。
【符号の説明】
【００５７】
２１，２１Ａ      レーザ光源
２１Ｂ      レーザ光源（振幅レベル調整用レーザ光源）
２２，２５，２７，２９，３１，３３，３５，３７，４３，６４，６５，８１      光ファイバ（光学部品の一部）
２３      光変調器（光変調手段の一部）
２４      局部発振器（光変調手段の一部）
２６，３６      光増幅器（光学部品の一部）
２８      偏波コントローラ（偏向面調整手段）
３０      光サーキュレータ（光学部品の一部）
３２      ＥＯ／ＭＯ結晶（電磁界センサ）
３４      検光子（振幅レベル比制御手段の一部）
３８      受光器
３９      ＲＦスペクトラムアナライザ（スペクトラムアナライザ）
４０      演算制御装置（振幅レベル比制御手段の一部）
４１，４１Ａ      電圧発生器（振幅レベル比制御手段の一部）
４２      圧電素子（振幅レベル比制御手段の一部）
４４，６２，６３，８２      光カプラ（振幅レベル比制御手段の一部）
５１      ガラススペーサ（圧電素子４２の一部）
５２      圧電材料（圧電素子４２の一部）
５３，５４      電極（圧電素子４２の一部）
５５      光反射膜（圧電素子４２の一部）
６１      光変調素子（振幅レベル比制御手段の一部）
７１      ガラス基板（光変調素子６１の一部）
７２      ＥＯ膜（光変調素子６１の一部）
７３，７４      電極（光変調素子６１の一部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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