(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号をサンプルするサンプリング装置であって、
前記電気信号の値を保持する保持回路と、
前記保持回路に保持された値と前記電気信号の現在値との差とを用いて、第１光信号を変調することにより、前記差を表す第２光信号を生成する変調回路と、
前記第２光信号によって表される前記差を、前記保持回路によって保持された前記値に加える加算回路と
を備えることを特徴とするサンプリング装置。
【請求項２】
前記第１光信号は、偏光面を有し、
前記変調回路は、前記差に従って前記偏光面を回転させることにより前記第２光信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項３】
前記変調回路は、前記保持回路に保持された値に従って前記偏光面を第１の方向に回転させる第１の変調器と、前記電気信号に従って前記第１の方向と反対の方向に前記偏光面を回転させる第２の変調器とを有し、
前記第２光信号は、前記第１の変調器による回転と前記第２の変調器による回転との差を表すことを特徴とする請求項２に記載のサンプリング装置。
【請求項４】
前記第１の変調器は、前記保持回路に保持された値によって形成される第１の電界によって前記偏光面を回転させ、
前記第２の変調器は、前記電気信号により形成される第２の電界によって前記偏光面を回転させ、
前記光の進行方向を基準とする前記第１の電界の方向と、前記光の進行方向を基準とする前記第２の電界の方向とが逆向きであることを特徴とする請求項３に記載のサンプリング装置。
【請求項５】
前記第１の変調器は、前記保持回路に保持された値に応じた第１電圧を一方に印加して前記第１の電界を形成する第１の電極対を有し、
前記第２の変調器は、前記電気信号に応じた第２電圧を一方に印加して前記第２の電界を形成する第２の電極対を有し、
前記第１の電極対のうち、前記第１電圧が印加される電極と、前記第２電圧が印加される電極とが、前記第１光信号の進行方向を基準として逆向きに設けられていることを特徴とする請求項４に記載のサンプリング装置。
【請求項６】
前記変調回路は、前記差によって形成される電界によって前記偏光面を回転させることを特徴とする請求項２に記載のサンプリング装置。
【請求項７】
前記変調回路は、前記保持回路に保持された値が印加される電極と、前記電気信号が印加される電極とを有する電極対により前記電界を形成することを特徴とする請求項６に記載のサンプリング装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の電界の方向は、共に前記第１光信号の進行方向に対して垂直であることを特徴とする請求項４に記載のサンプリング装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の電界の方向は、共に前記第１光信号の進行方向と平行であり、前記第１及び第２の電極対における少なくとも一方の電極は透明であることを特徴とする請求項５に記載のサンプリング装置。
【請求項１０】
前記第１の電極対における他方の電極又は前記第２の電極対における他方の電極は前記第１光信号を反射することを特徴とする請求項９に記載のサンプリング装置。
【請求項１１】
前記変調回路は、前記差が大きいほど前記第１光信号を大きく変調することを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項１２】
前記変調回路は、前記保持回路に保持された値及び前記電気信号により前記第１光信号を遅延させ、
前記第２光信号として、前記保持回路に保持された前記値による前記第１光信号の遅延量と、前記電気信号による前記第１光信号の遅延量との差を表す信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項１３】
前記変調回路は、
前記第１光信号の伝搬速度を前記電気信号に従って変化させる第１の変調器と、
前記第１光信号の伝搬速度を前記保持回路に保持された値に従って変化させる第２の変調器と、
前記第１の変調器によって変化させられた前記第１光信号と、前記第２の変調器によって変化させられた前記第１光信号とを合成する合成回路と
有することを特徴とする請求項１２に記載のサンプリング装置。
【請求項１４】
前記第１の変調器は、前記電気信号と基準電位とが与えられる第１の電極対により前記第１光信号の光路に電界を与え、
前記第２の変調器は、前記保持回路に保持された値に応じた電位と前記基準電位とが与えられる第２の電極対により前記第１光信号の光路に電界を与え
ることを特徴とする請求項１３に記載のサンプリング装置。
【請求項１５】
前記第１の電極対において前記電気信号が与えられる前記電極は、前記第１光信号の進行方向と平行に配されて前記電気信号を与えられることを特徴とする請求項１４に記載のサンプリング装置。
【請求項１６】
前記第１の電極対における前記電気信号が与えられる前記電極は、前記第１光信号の進行方向と平行に配されて前記電気信号を与えられるマイクロストリップラインを有することを特徴とする請求項１５に記載のサンプリング装置。
【請求項１７】
電気信号をサンプルするサンプル方法であって、
前記電気信号の値を保持する保持ステップと、
前記保持ステップにより保持された前記電気信号の値と前記電気信号の現在値との差に従って第１光信号を変調することにより、前記差を含む第２光信号を生成する変調ステップと、
前記保持ステップにより保持された前記値に、前記第２光信号に含まれる前記差を加算する加算ステップと
を備えることを特徴とするサンプル方法。
【請求項１８】
前記第１光信号が偏光面を有し、
前記変調ステップが、
前記保持ステップにより保持された値に従って前記偏光面を第１の方向に回転させる第１の回転ステップと、
前記電気信号に従って、前記第１の方向と反対の方向に前記偏光面を回転させる第２の回転ステップと
を有することを特徴とする請求項１７に記載のサンプル方法。
【請求項１９】
前記保持ステップに保持された値に従って前記第１光信号の伝搬速度を変化させる第１の変化ステップと、
前記電気信号に従って前記第１光信号の伝搬速度を変化させる第２の変化ステップと、
前記第１の変化ステップによって遅延させられた前記第１光信号と、前記第２の変化ステップによって変化させられた前記第１光信号とを合成することにより、前記第１の変化ステップによる伝搬速度の変化と前記第２の変化ステップによる伝搬速度の変化との位相差を表す第２光信号を生成する合成ステップと
を有することを特徴とする請求項１７に記載のサンプル方法。
【請求項２０】
半導体が発生する電気信号を、該電気信号を用いて光信号を変調することにより測定するサンプリング装置であって、
前記電気信号の値を保持する保持回路と、
前記保持回路に保持された値と前記電気信号とを用いて電界を形成することにより前記光信号を変調し、前記保持回路に保持された値と前記電気信号の現在の値との差を表す差信号を生成する変調回路と、
前記保持回路によって保持されている値に、前記差信号で示される値を加算する加算回路と
を備えることを特徴とサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速の電気信号に基づき低速の電気信号を生成し、その低速の電気信号を用いて高速の電気信号を分析するサンプル方法とそれを実行するサンプリング装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の光サンプラの構成を概略的に示す。図示されるように、信号源１０００は、高速に変化する電気信号Ｖｉｎを生成し、この電気信号は、光サンプラによって測定される。光サンプラは、光変調器２０００、レーザパルス源３０００、偏光子４０００、検光子５０００、光検出器６０００、検出回路７０００、及び保持回路８０００を備える。光変調器２０００は、バルク型であり、例えば、ＬｉＮｂＯ３を含む電気光学効果結晶２１００、及び互いに対向する電極対２２００Ａ、２２００Ｂを有する。
【０００３】
図２Ａは、レーザパルス源３０００によって出力される光パルスＰＦの波形を示し、図２Ｂは、信号源１０００によって出力される信号Ｖｉｎの波形を示し、図２Ｃは、保持回路８０００によって出力される低速信号ＬＯの波形を示す。
レーザパルス源３０００によって与えられる光パルスＰＦは、偏光子４０００によって偏光され、偏光子４０００は、偏光された光信号Ｐｉｎを光変調器２０００へ出力する。光パルスＰＦのサンプリング周波数は、信号Ｖｉｎの周波数より高く設定されている。一方、信号源１０００によって生成される信号Ｖｉｎは、光変調器２０００へ供給される。その結果、電極対２２００Ａ、２２００Ｂを用いて、電気光学効果結晶２１００に電界が加えられる。電界の方向は、光信号Ｐｉｎの進行方向に垂直である。このようにして、電気光学効果結晶２１００を通過する光信号Ｐｉｎの偏光面は、電界に応じて回転する。光信号Ｐｉｎの偏光面の角度は、電界によって、即ち、信号Ｖｉｎによって定まるので、信号Ｖｉｎの値は、偏光された光信号Ｐｉｎの偏光角としてサンプルされる。即ち、偏光された光信号Ｐｉｎは、信号Ｖｉｎによって変調される。回転した後、光信号Ｐｉｎは、検光子５０００に与えられ、検光子５０００は、光信号Ｐｏｕｔを出力する。
【０００４】
図３は、信号Ｖｉｎと、信号Ｐｉｎの信号Ｐｏｕｔに対する比との関係を示す。この関係は、正弦波によって表される。図１に示されるように、偏光子４０００及び検光子５０００は、偏光子４０００の偏光面の角度と検光子５０００の偏光面の角度との差が４５度になるように設定されている。電界が無ければ、即ち、信号Ｖｉｎが無ければ、信号Ｖｉｎ＝０に対応する信号Ｐｏｕｔが検光子５０００に与えられる。
【０００５】
図３で、信号Ｖｉｎ＝０近傍の特性は、以下の通りである。信号Ｖｉｎが正に与えられると、光信号Ｐｉｎは、＋θだけ時計方向に回転する。こうして、光信号Ｐｏｕｔは、正弦波に従って増加する。例えば、信号Ｖｉｎ＝Ｖｐに対応する光信号Ｐｏｕｔが出力される。反対に、信号Ｖｉｎが負に与えられると、光信号Ｐｉｎは、θだけ反時計方向に、即ち、−θだけ時計方向に回転する。こうして、光信号Ｐｏｕｔは、正弦波に従って減少する。例えば、信号Ｖｉｎ＝Ｖｎに対応する光信号Ｐｏｕｔが出力される。要約すれば、光信号Ｐｏｕｔに対する光信号Ｐｉｎの比は、光信号Ｐｉｎの偏光面の角度によって、即ち、信号Ｖｉｎによって定まる。
【０００６】
検光子５０００によって与えられる光信号Ｐｏｕｔは、光検出器６０００で光／電変換され、これにより、その光信号Ｐｏｕｔに対応する電気信号が生成されて検出回路７０００に供給される。電気信号を受け取ると、検出回路７０００は、その電気信号を増幅し、その増幅された電気信号を保持回路８０００へ出力する。保持回路８０００は、その電気信号にサンプル・ホールドを施し、低速信号ＬＯを出力する。低速信号ＬＯの周波数は、ビート周波数である。言い換えれば、その周波数は、信号Ｖｉｎの周波数と、光パルスＰＦの周波数、即ち光信号Ｐｉｎの周波数との差に等しい。従って、信号Ｖｉｎの変化は、低速信号ＬＯによって表すことができる。
【０００７】
図４は、干渉型の光変調器９０００の構成を示す。光変調器２０００と異なり、光変調器９０００は、ＬｉＮｂＯ３のような電気光学効果結晶９１００を備える。光変調器９０００は、さらに、入力端９０００Ａ、出力端９０００Ｂ、分岐端９０００Ｃ、合成端９０００Ｄ、光路９０００Ｅ−１、及び９０００Ｅ−２を有する。入力端９０００Ａは、平板９１００の一方の側面に形成され、出力端９０００Ｂは、その反対の側面に形成される。分岐端９０００Ｃと合成端９０００Ｄとは、入力端９０００Ａと出力端９０００Ｂとの間に形成され、光路９０００Ｅ−１、９０００Ｅ−２は、それらの端の間に、互いに平行に形成される。
【０００８】
電極９２００Ａは、光路９０００Ｅ−１に沿って形成され、電極９２００Ｂは、光路９０００Ｅ−１及び光路９０００Ｅ−２に沿って形成され、電極９２００Ｃは、光路９０００Ｅ−２に沿って形成される。信号源１０００によって生成された信号Ｖｉｎは、電極９２００Ａ及び９２００Ｂの間に印加されると共に、電極９０００Ｂ及び９２００Ｃは、接地される。一方、レーザパルス源３０００は、入力端９０００Ａに接続され、光検出器６０００は、出力端９０００Ｂに接続される。
【０００９】
レーザパルス源３０００によって生成された光パルスＰＦは、入力端９０００Ａに与えられ、分岐端９０００Ｃで2つの成分に分割される。一方の成分は、光路９０００Ｅ−１に沿って進み、他方の成分は、光路９０００Ｅ−２に沿って進む。前者の成分は、信号Ｖｉｎによって形成される電界により伝搬速度が変化する。しかし、後者の成分の速度は、そのまま変わらない。このようにして、それらの成分は、合成端９０００Ｄで、前者の成分の伝搬速度の変化に応じて互いに干渉する。光路９０００Ｅ−１によって位相変調された光は、合成端９０００Ｄで合成され、干渉によって振幅変調光になる。この結果、振幅変調光、即ち、強度変調光は、出力端９０００Ｂから出力される。
【００１０】
図５は、信号Ｖｉｎと、光信号Ｐｏｕｔに対する光信号Ｐｉｎの比との関係を示す。ここで、上述した偏光子を持つバルク型の光変調器と異なり、光パルスＰＦは、光信号Ｐｉｎと同一である。この関係は、光路９０００Ｅ−１の長さと光路９０００Ｅ−２の長さとが等しいことを前提に与えられる。同図で、信号Ｖｉｎが０であるとき、または０に近いときの特性については、信号Ｖｉｎ＝０は、最大比を与え、また、信号Ｖｉｎ＞０または信号Ｖｉｎ＜０は、その最大比より小さい比を与える。
【００１１】
図６は、信号Ｖｉｎと、光信号Ｐｉｎに対する光信号Ｐｏｕｔの比との他の関係を示す。この関係は、光路９０００Ｅ−１の長さが光路９０００Ｅ−２の長さとλ／４だけ異なることを前提に与えられる。但し、λは、光の波長を示す。信号Ｖｉｎ＝０近傍の線形に近似する範囲の特性は、図３に示された光変調器２０００についての関係と同様に急峻である。従って、この特性は、図５の特性より有用である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、バルク型光変調器２０００、干渉型光変調器９０００のいずれを用いても、信号Ｖｉｎをサンプルすることができる。しかし、信号Ｖｉｎ−光信号Ｐｏｕｔの特性に関しては、信号Ｖｉｎ＝０近傍における線形に近似する範囲は、やや小めである。従って、信号Ｖｉｎの振幅がその線形に近い範囲を超えると、光信号Ｐｏｕｔ、即ち、低速信号ＬＯは歪み、その結果、低速信号ＬＯを用いて高速信号を正確に測定することができなくなっていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のサンプリング装置は、電気信号をサンプルするサンプリング装置であって、前記電気信号の値を保持する保持回路と、前記保持回路に保持された値と前記電気信号の現在値との差とを用いて、第１光信号を変調することにより、前記差を表す第２光信号を生成する変調回路と、前記第２光信号によって表される前記差を、前記保持回路によって保持された前記値に加える加算回路とを備える。
【００１４】
また、本発明のサンプリング装置は、半導体が発生する電気信号を、該電気信号を用いて光信号を変調することにより測定するサンプリング装置であって、前記電気信号の値を保持する保持回路と、前記保持回路に保持された値と前記電気信号とを用いて電界を形成することにより前記光信号を変調し、前記保持回路に保持された値と前記電気信号の現在の値との差を表す差信号を生成する変調回路と、前記保持回路によって保持されている値に、前記差信号で示される値を加算する加算回路とを備える。
【００１５】
さらに、本発明のサンプリング方法は、電気信号をサンプルするサンプル方法であって、前記電気信号の値を保持する保持ステップと、前記保持ステップにより保持された前記電気信号の値と前記電気信号の現在値との差に従って第１光信号を変調することにより、前記差を含む第２光信号を生成する変調ステップと、前記保持ステップにより保持された前記値に、前記第２光信号に含まれる前記差を加算する加算ステップとを備える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
＜実施形態１＞
図７は、実施形態１の光サンプラの構成を示す。測定すべき信号Ｖｉｎをサンプルするために、光サンプラは、光変調器２０、レーザパルス源３０、偏光子４０、検光子５０、光検出器６０、検出回路７０、保持回路８０、及び加算回路９０を備える。光変調器２０は、第１の光変調器２０Ａ及び第２の光変調器２０Ｂを有する。両光変調器２０Ａ、Ｂは、バルク型である。信号Ｖｉｎによって形成される電界と、サンプル／ホールド信号ＨＤによって形成される電界とが反対になるように、信号源１０によって生成された信号Ｖｉｎは、第１の光変調器２０Ａに印加され、また、サンプル／ホールド信号ＨＤは、第２の光変調器２０Ｂに印加される。即ち、信号Ｖｉｎが印加される電極と、サンプル／ホールド信号ＨＤが印加される電極とは、対向している。
【００１７】
サンプル／ホールド信号ＨＤは、保持回路８０によって与えられ、前回サンプルされた信号Ｖｉｎの値を表す。即ち、サンプル／ホールド信号ＨＤは、信号Ｖｉｎの前回の値を表す。現在サンプルしようとしている信号Ｖｉｎが第１の光変調器２０Ａに印加され、かつ、前回サンプルされた信号Ｖｉｎの値、即ち保持回路８０が保持する値が第２の光変調器２０Ｂに印加されることにより、光変調器２０は、両信号Ｖｉｎの差を与える。この差は、光変調器２０から出力される信号に含まれる。
【００１８】
実施形態１の光サンプラの動作について図８を参照しつつ説明する。ここで、図８Ａは、レーザパルス源３０によって出力される光パルスＰＦの波形を示し、図８Ｂは、信号源１０によって生成される信号Ｖｉｎの波形を示し、図８Ｃは、保持回路８０によって与えられる低速信号ＬＯの波形を示し、図８Ｄは、光変調器２０Ｂ及び加算回路９０に与えられるサンプル／ホールド信号ＨＤの波形を示す。光変調器２０、保持回路８０、加算回路９０以外の回路の動作は、従来技術の回路と概ね同一であるので、本実施形態の特徴について詳述する。
【００１９】
第１の光変調器２０Ａの電極には、信号源１０から図８Ｂに示される信号Ｖｉｎが与えられる。信号Ｖｉｎは、第１の光変調器２０Ａ中で、電界を発生する。一方、レーザパルス源３０は、図８Ａに示される光パルスＰＦを発生する。この光パルスＰＦは、偏光子４０で偏光された光信号Ｐｉｎになり、第１の光変調器２０Ａに出力される。このようにして、光信号Ｐｉｎの偏光面は、電界に応じて時計方向に回転し、この結果、回転された、即ち、変調された光信号Ｐｉｎが第２の光変調器２０Ｂへ出力される。
【００２０】
第２の光変調器２０Ｂの電極には、保持回路８０からサンプル／ホールド信号ＨＤが与えられる。ここで、この電極と、信号Ｖｉｎが印加される第１の光変調器２０Ａの電極とは、それらの電界が反対向きになるようにするべく、対向している。この結果、サンプル／ホールド信号ＨＤによって形成された電界は、光信号の進行方向を基準として、第１の光変調器２０Ａの電界とは反対向きである。従って、受け取られた光信号Ｐｉｎの偏光面は、第２の光変調器２０Ｂ中の電界に従って反時計方向に回転する。それにより、第２の光変調器２０Ｂによって出力される光信号Ｐｏｕｔは、今回サンプルされる信号Ｖｉｎと前回サンプルされた信号Ｖｉｎとの差に対応する角度を表す。この光信号Ｐｏｕｔは、検光のために検光子５０に出力される。光信号Ｐｏｕｔは、光検出器６０で光／電変換を施され、得られた電気信号は、検出回路７０で増幅され、このようにして、上記の差を表す電気信号ΔＨＤになる。
【００２１】
加算回路９０は、保持回路８０によって保持されているサンプル／ホールド値ＨＤに差ΔＨＤを加算する。ここで、サンプル／ホールド値ＨＤは、前回サンプルされた信号Ｖｉｎの値を表す。こうして、加算回路９０は、今回サンプルされた信号Ｖｉｎを表す新しいサンプル／ホールド値を与える。図８Ｄに示される新しいサンプル／ホールド値ＨＤが、保持回路８０へ出力される。保持回路８０は、その新しいサンプル／ホールド値ＨＤを、第２の光変調器２０Ｂ及び加算回路９０へ出力する。同時に、保持回路８０は、低速信号ＬＯとして、図８Ｃに示される新しいサンプル／ホールド値ＨＤを出力する。このようにして、サンプル／ホールド値ＨＤは、次々に更新される。
【００２２】
この結果、第２の光変調器２０Ｂが、前回サンプルされた信号Ｖｉｎに応じて光信号Ｐｉｎを反時計方向に回転し、また、第１の光変調器２０Ａが、今回サンプルされた信号Ｖｉｎに応じて光信号Ｐｉｎの偏光面を時計方向に回転するので、光変調器２０は、常に、今回サンプルされた信号Ｖｉｎと前回サンプルされた信号Ｖｉｎとの差に対応する角度を表す光信号Ｐｏｕｔを出力することができる。この角度の最大値は、今回サンプルすべき信号Ｖｉｎの角度の最大値より小さいことから、従来技術に比べて、図３で、λ／２から−λ／２までの線形に近似した範囲内で、信号Ｖｉｎ＝０により近い領域を用いることが可能になる。このようにして、光信号Ｐｏｕｔ、即ち、低速信号ＬＯは、少ない歪で生成される。要約すれば、今回サンプルされた信号Ｖｉｎと前回サンプルされた信号Ｖｉｎとの差の最大値は、今回サンプルされた信号Ｖｉｎの値の最大値より小さいので、たとえ光変調器２０が図３の特性を有していても、線形に近似した範囲のうち信号Ｖｉｎ＝０近傍の領域を常に用いることができる。
【００２３】
図９Ａは、光パルスＰＦの他の波形を示し、図９Ｂは、信号Ｖｉｎの他の波形を示し、図９Ｃは、低速信号ＬＯの他の波形を示し、図９Ｄは、サンプル／ホールド信号ＨＤの他の波形を示す。図８Ｂは、交流の信号Ｖｉｎを示した。しかし、信号Ｖｉｎは、交流と直流Ｖｄｃの重畳でも良い。上記と同様に、歪を少なくしつつ、このような信号Ｖｉｎをサンプル、即ち、測定することが可能である。
【００２４】
＜実施形態２＞
図１０は、実施形態２の光サンプラの構成を示す。実施形態１と異なる部分について主に説明する。実施形態１では、光変調器２０は、光信号Ｐｉｎの偏光面を時計方向に回転する第１の光変調器２０Ａ、及び光信号Ｐｉｎを反時計方向に回転する第２の光変調器２０Ｂを備えている。一方、実施形態２では、光変調器２０は、１つの光変調器２０Ｃのみを備える。光変調器２０Ｃは、光変調器２０Ａの機能及び光変調器２０Ｂの機能の両方を有する。より具体的には、信号源１０によって生成された信号Ｖｉｎは、光変調器２０Ｃの一方の電極に印加され、また、保持回路８０によって保持されたサンプル／ホールド信号ＨＤの値は、他方の電極に印加される。これにより、両電極は、信号Ｐｉｎの進行方向に垂直な電界を発生する。こうして、光変調器２０Ｃは、信号Ｖｉｎに従って光信号Ｐｉｎの偏光面を時計方向に回転すると共に、サンプル／ホールド信号ＨＤに従って反時計方向に回転する。要約すれば、光変調器２０Ｃは、信号Ｖｉｎとサンプル／ホールド信号ＨＤとの差に従って光信号Ｐｉｎを時計方向または反時計方向に回転する。サンプル／ホールド信号ＨＤは、前回サンプルされた信号Ｖｉｎを示すことから、光変調器２０Ｃは、今回サンプルすべき信号Ｖｉｎと前回サンプルされた信号Ｖｉｎとのサンプラに対応する角度を示す光信号Ｐｏｕｔを出力する。このようにして、実施形態１と同様にして、光変調器２０Ｃは、歪みを少なくしつつ、低速信号ＬＯを生成する。
【００２５】
＜実施形態３＞
図１１は、光干渉型の光変調器を用いた光サンプラの構成を示す。同図で、光変調器１００は、第１の光変調器１００Ａ、及び第２の光変調器１００Ｂを備える。光変調器１００は、さらに、第１の光路１０１Ｅ−１、第２の光路１０１Ｅ−２を有し、両光路は、第１、第２の光変調器１００Ａ、１００Ｂを通過する。具体的には、第１の光変調器１００Ａでは、電極１１０Ａは、第１の光路１０１Ｅ−１に沿って形成され、電極１１０Ｃは、第２の光路１０１Ｅ−２に沿って形成され、電極１１０Ｂは、光路１０１Ｅ−１及び１０１Ｅ−２の両方に沿って形成される。第２の光変調器１００Ｂでは、第１の光変調器１００Ａと同様にして、電極１２０Ａは、光路１０１Ｅ−１に沿って形成され、電極１２０Ｃは、光路１０１Ｅ−２に沿って形成され、電極１２０Ｂは、光路１０１Ｅ−１及び１０１Ｅ−２の両方に沿って形成される。
【００２６】
光変調器１００の動作について説明する。信号源１０によって生成された信号Ｖｉｎは、第１の光変調器１００Ａに出力され、一方、保持回路８０によって保持されたサンプル／ホールド信号ＨＤは、第２の光変調器１００Ｂに出力される。より正確には、信号Ｖｉｎは、電極１１０Ａ、１１０Ｂの間に印加される共に、電極１１０Ｂ、１１０Ｃは、基準電圧として接地される。サンプル／ホールド信号ＨＤは、電極１２０Ｂ、１２０Ｃの間に印加され、電極１２０Ａ、１２０Ｂは、基準電圧として接地される。
【００２７】
一方、レーザパルス源３０によって生成された光信号Ｐｉｎは、入力端１０１Ａを介して光変調器１００に入力される。光信号Ｐｉｎは、分岐端１０１Ｃで２つの成分に分割される。一方の成分は、第１の光路１０１Ｅ−１に沿って進み、それにより、その速度は、第１の光変調器１００Ａ中で信号Ｖｉｎに従って減少する。即ち、第１の光路１０１Ｅ−１を進む成分は、信号Ｖｉｎによって形成される電界によって遅延させられる。速度が変わる理由は、信号Ｖｉｎが第１の光路１０１Ｅ−１の屈折率を変えるためである。同様にして、他の成分は、第２の光路１０１Ｅ−２に沿って進み、それによって、その速度はサンプル／ホールド信号ＨＤに従って減少する。ここで、それらの成分の速度が増加するか減少するかは、光変調器１００の材料に依存する。従って、光変調器１００が他の材料から製造されていれば、両速度は増加することもある。
【００２８】
第１の光変調器１００Ａ及び第２の光変調器１００Ｂを通過すると、２つの成分は、合成端１０１Ｄで合成され、合成された光信号Ｐｏｕｔ、即ち、前者の成分の遅延量と後者の成分の遅延量との差で変調された光信号Ｐｏｕｔは、出力端１０１Ｂに与えられる。こうして、実施形態１の光信号Ｐｏｕｔと同様に、この実施形態の光信号Ｐｏｕｔは、少ない歪で図５または図６の正弦波に基いて生成される。
【００２９】
さらに、第１の光路１０１Ｅ−１の長さと第２の光路１０１−２の長さとの差がλ／４に設定されていれば、光信号Ｐｏｕｔは、図６の正弦波に従って生成される。図６の線形に近似した範囲は図５の線形に近似した範囲より広いので、このような設定は、より良好な光信号Ｐｏｕｔを与えることができる。
【００３０】
＜実施形態４＞
図１２は、実施形態４の構成を示す。この光サンプラは、進行波型の光変調器２００を用いる。本実施形態の構成は、実施形態３の構成と概ね同一であるので、以下、本実施形態の特徴を主に説明する。
【００３１】
光変調器２００は、第１の光変調器２００Ａ及び第２の光変調器２００Ｂを備える。第１、第２の光変調器２００Ａ、２００Ｂの構成は、実施形態３の第１の光変調器１００Ａ、１００Ｂと概ね同一である。但し、第１の光変調器１００Ａと異なり、第１の光変調器２００Ａは、電極１１０Ａの代わりに、マイクロストリップライン２１０を有する。マイクロストリップライン２１０は、光路２０１Ｅ−１に沿って形成される。より具体的には、マイクロストリップライン２１０は、信号Ｖｉｎが進む方向と光信号Ｐｉｎが進む方向とが同一になるように、光路２０１Ｅ−1と平行に形成される。このようにして、マイクロストリップライン２１０に沿って進む信号Ｖｉｎは、光路２０１Ｅ−１に沿って進む光信号Ｐｉｎを変調することができる。その結果、実施形態３の場合と同様に、今回サンプルされた信号Ｖｉｎと前回サンプルされた信号Ｖｉｎとの差である光信号Ｐｏｕｔが生成される。
【００３２】
図１３は、実施形態３の他の光変調器の構成を示し、また、図１４は、実施形態４の他の光変調器の構成を示す。図１３で、光変調器１００は、電極１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃを備える。電極１３０Ａは、光路１０１Ｅ−１全体に沿って形成され、電極１３０Ｃは、光路１０１Ｅ−２全体に沿って形成され、電極１３０Ｂは、光路１０１Ｅ−１、１０１Ｅ−２全体に沿って形成される。電極１１０Ａ、１１０Ｂと同様に、信号Ｖｉｎは、電極１３０Ａ、１３０Ｂの間に印加される。しかし、信号ＨＤは、電極１３０Ｃに直接、印加される。このような簡易な構成もまた、図１１の実施形態の効果と同様な効果を与えることができる。
【００３３】
同様にして、図１４で、光変調器１００は、マイクロストリップライン２２０、及び電極２３０Ａ、２３０Ｂを備える。マイクロストリップライン２２０は、光路２００Ｅ−１全体に沿って形成されており、信号Ｖｉｎを印加される。一方、電極２３０Ａは、光路２００Ｅ−２全体に沿って形成され、かつ、電極２３０Ｂは、光路２００Ｅ−１及び２００Ｅ−２の全体に沿って形成される。このような構成もまた、図１２の実施形態の効果と同様な効果を与えることができる。
【００３４】
＜実施形態５＞
図１５は、実施形態５の構成を示す。説明を簡潔にするべく、本実施形態の特徴点を中心に説明する。この光サンプラは、半導体３９０で生成される信号Ｖｉｎをサンプルする。同図で、光サンプラは、反射型の光変調器３００、ビームスプリッタ３７０を備える。光変調器３００は、第１の光変調器３００Ａ及び第２の光変調器３００Ｂを有する。第１の光変調器３００Ａは、電気光学効果結晶３１０、透過電極３２０、反射電極３３０を含む。一方、第２の光変調器３００Ｂは、電気光学効果結晶３４０、透過電極３５０、透過電極３６０を含む。
【００３５】
第１の光変調器３００Ａの透過電極３２０及び透過電極３３０は、光パルスＰＦの光路上において、光パルスＰＦの進む方向に対し垂直になるように設けられている。即ち、光パルスＰＦの方奥と電界の方向とは互いに平行になっている。さらに、透過電極３２０は基準電圧として接地され、反射電極３３０上には、半導体３９０と接触するためのプローブ３８０が設けられている。半導体３９０が発生する信号Ｖｉｎは、プローブ３８０を介して透過電極３２０及び反射電極３３０に印加される。
【００３６】
第２の光変調器３００Ｂでは、透過電極３５０及び透過電極３６０は、向き合っている。入力される光パルスＰＦが進む方向は、両電極３５０、３６０と垂直になっている。さらに、サンプル／ホールド信号ＨＤは、透過電極３５０に印加され、透過電極３６０は、基準電圧として接地される。
【００３７】
レーザパルス源３０は、偏光子４０及びビームスプリッタ３７０を介して、光パルスＰＦを第１の光変調器３００へ出力する。光パルスＰＦの偏光面は、電極３２０、３３０の電界、即ち、信号Ｖｉｎに従って時計方向に回転する。回転後の光パルスＰＦは、反射電極３３０によって反射され、透過電極３２０及びビームスプリッタ３７０を介して第２の光変調器３００Ｂに到達する。第２の光変調器３００Ｂでは、光パルスＰＦの偏光面は、電極３５０、３６０の電界、即ち、サンプル／ホールド信号ＨＤに従って反時計方向に回転する。このようにして、上述した実施形態と同様に、光変調器３００は、今回サンプルされた信号Ｖｉｎと前回サンプルされた信号Ｖｉｎとの差を表す光信号を与える。この光信号は、歪を少なくしつつ低速信号ＬＯを生成される。
【００３８】
上述した実施形態の光サンプラは、電気光学効果型である。しかし、磁気光学効果型でも良く、電気光学効果型のサンプラの効果と同様な効果を与えることができる。
【００３９】
【発明の効果】
上述したように、本発明の光サンプラは、今回の信号Ｖｉｎと前回の信号Ｖｉｎとの差を与える。その差の最大値は、信号Ｖｉｎの値の最大値より小さいことから、線形に近似する範囲内であって信号Ｖｉｎ＝０により近い領域を用いることができる。これにより、低速信号ＬＯを歪み少なく生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の光サンプラの構成を示す。
【図２】  図１の信号の波形を示す。
【図３】  バルク型光サンプラの特性を示す。
【図４】  干渉型光サンプラの構成を示す。
【図５】  図４の光変調器の特性を示す。
【図６】  図４の光変調器の他の特性を示す。
【図７】  実施形態１の光サンプラの構成を示す。
【図８】  図７の信号の波形を示す。
【図９】  図７の信号の波形を示す。
【図１０】  実施形態２の光サンプラの構成を示す。
【図１１】  実施形態３の光サンプラの構成を示す。
【図１２】  実施形態４の光サンプラの構成を示す。
【図１３】  実施形態３の他の光サンプラの構成を示す。
【図１４】  実施形態４の他の光サンプラの構成を示す。
【図１５】  実施形態５の光サンプラの構成を示す。
【符号の説明】
１０  信号源
２０  光変調器
３０  レーザパルス源
４０  偏光子
５０  検光子
６０  光検出器
７０  検出回路
８０  保持回路
９０  加算回路
【図１】
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【図２】
0004251724.tif 000003
【図３】
0004251724.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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