近傍電磁界測定装置
【課題】測定装置に対する技術的および／または経済的な負荷の少ない近傍電磁界測定装置を提供する。
【解決手段】 光源２と、光源の出力光を変調するための変調器３と、変調器を制御する変調信号を発生するための変調信号源４と、変調手段の出力光の波面をプローブに整合するように調整するための波面整合光学系５と、波面整合光学系５からの出力光を、検体が発生する近傍電磁界によって変調するための磁気光学素子を具備するプローブ６と、プローブの出力光から近傍電磁界の周波数を含む出力光を取り出すための検波光学系７と、検波光学系が取り出した近傍電磁界の周波数を含む出力光を電気信号に変換するための光電変換器８と、光電変換器の出力信号から所定の周波数成分を有する信号を抽出するための濾波器９と、濾波器の出力信号を測定するための測定装置１０，１１とを具備する近傍電磁界測定装置１などによって解決される。
【解決手段】 光源２と、光源の出力光を変調するための変調器３と、変調器を制御する変調信号を発生するための変調信号源４と、変調手段の出力光の波面をプローブに整合するように調整するための波面整合光学系５と、波面整合光学系５からの出力光を、検体が発生する近傍電磁界によって変調するための磁気光学素子を具備するプローブ６と、プローブの出力光から近傍電磁界の周波数を含む出力光を取り出すための検波光学系７と、検波光学系が取り出した近傍電磁界の周波数を含む出力光を電気信号に変換するための光電変換器８と、光電変換器の出力信号から所定の周波数成分を有する信号を抽出するための濾波器９と、濾波器の出力信号を測定するための測定装置１０，１１とを具備する近傍電磁界測定装置１などによって解決される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波プローブ技術および電磁界分布測定技術に関する。
【０００２】
電子機器の高度化、小型化、および高速化に伴い、プリント基板回路の細密化が進むと同時に、対象となる電気信号の高速化、広帯域化も著しい。たとえば、１ＧＨｚを超える周波数で動作する集積回路や携帯機器などが開発されている。このような回路技術の動向を背景に、回路間の電磁干渉による設計による難しさ、電磁環境問題が生じている。高度なプローブ技術を用いる近傍電磁界解析システムおよび回路診断システムは、これらの問題に対して有効な解決策を与えるものと期待されている。
【０００３】
そのような近傍電磁界解析システムおよび回路診断システムとして、たとえば、“土屋昌弘・山崎悦史・若菜伸一・岸眞人「光ファイバ端磁気光学（ＦＥＭＯ）プローブによる微小領域マイクロ波帯磁界分布測定」，日本応用磁気学会誌Vol. 26, No. 3, 2002, pp. 128-134” （下記非特許文献１）には、光ファイバ端磁気光学（ＦＥＭＯ）をプローブとして用いる磁気光学効果を用いたＦＥＭＯプローブシステムが開示されている（同文献の第１図（Fig.1）参照のこと。）。
【０００４】
図３は、その文献に開示された光ファイバ端磁気光学プローブシステム１０１の概略図である。図３に示されるとおり、その文献に開示されたＦＥＭＯプローブシステム１０１は、光源であるレーザダイオード（ＬＤ）１０２と、光源からの出力光を増幅するためのＥＤＦＡなどの光増幅器１０３と、光増幅器１０３の出力光を光プローブに整合させるための波面整合光学系（ＰＣ）１０４と、ＰＣからの出力をプローブヘッド１１５へ向かわせるための光サーキュレータ１０５と、光サーキュレータからの出力を試料へと向かわせるための光ファイバ１１０と、光ファイバの先端に取り付けられたプローブヘッド１１５を具備する。
【０００５】
また、このＦＥＭＯシステムは、集積回路基板１１３（検体としての回路素子１１４を含む）に対して配線１１２を介して動作信号を発生する信号発生器１１１とを含む。さらに、このＦＥＭＯシステムは、光サーキュレータ１０５を介してプローブヘッド１１５からの戻り光を受けて、強度変調に変換するための検波光学系１０８と、検波光学系１０８の出力光を増幅するためのＥＤＦＡなどの光増幅器１０７と、光増幅器１０７の出力光を電気信号に変換するための受光器（ＰＤ）１０６と、受光器１０６からの出力信号を用いて近傍電磁界の大きさを分析・測定するためのＲＦ（ラジオ周波数）スペクトラムアナライザ１０９とによって構成される測定系を備える。プローブヘッド１１５は、コア拡大光ファイバ（ＣＥＦ）または単一モード光ファイバ（ＳＭＦ）のような光ファイバ１１０の先端部と、その先端部に取り付けられた磁気光学結晶（例えば、Ｂｉ置換鉄ガーネット（ＢｉＲＩＧ）結晶）によって構成される（同文献の第２図参照。）。
【０００６】
光源１０２からの連続光は、光増幅器１０３により強度を増幅され、ＰＣ１０４によって波面が調整される。そして、光サーキュレータ１０５、及び光ファイバ１１０を通して磁気光学結晶（以下、ＭＯ結晶と略すこともある）に垂直に入射する。この入射光は、ＭＯ結晶内を伝播し、再び光ファイバ１１０に戻る。ＭＯ結晶内を伝播する際に、光は、検体の発する被測定高周波磁界ｈRFによりファラデー効果によって旋光変調を受ける。このようにして変調されたプローブからの戻り光は、ＲＦ光電流信号に変換された後、ＲＦスペクトラムアナライザ１０９によって測定される。これにより、このＦＥＭＯシステムは、検体の近傍磁界を測定できる。
【０００７】
しかしながら、このようなＦＥＭＯシステム１０１では、プローブからの戻り光の変調成分の周波数が、周波数が高い近傍電磁界の周波数であるため、変調周波数を測定する測定系として、近傍電磁界と同一の高周波帯域を計測できる応答性能を有するものを用いなければならないという問題があった。
【非特許文献１】土屋昌弘・山崎悦史・若菜伸一・岸眞人「光ファイバ端磁気光学（ＦＥＭＯ）プローブによる微小領域マイクロ波帯磁界分布測定」，日本応用磁気学会誌Vol. 26, No. 3, 2002, pp. 128-134”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、測定装置に対する技術的および／または経済的な負荷の少ない近傍電磁界測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の近傍電磁界測定装置では、例えば周波数ｆ1で変調した光をプローブに入射する。この変調した光が、近傍電磁界によって更に変調される（この検体の発する周波数をｆSとする）。その結果、プローブからの出力光が、それら変調周波数の差および和の周波数成分を含む光となる。そのうち、例えば、変調周波数の差の周波数成分（｜ｆ1−ｆS｜）を選択的に測定する。このようにして測定される周波数成分の周波数は、それほど高周波数ではないので、本発明の近傍電磁界測定装置では、測定系として高周波数帯域の応答性を有するものを必ずしも用いる必要がなくなる。また、変調周波数ｆ1を制御することで、測定系が観測する周波数帯域（｜ｆ1−ｆS｜）を制御できるので、通常用いられている測定系などを効果的に利用できることとなる。本発明は、基本的にはこれらの知見に基づくものである。
【００１０】
より具体的な本発明の近傍電磁界測定装置は、光源（２）と、前記光源の出力光を変調するための変調器（３）と、前記変調器を制御する変調信号を発生するための変調信号源（４）と、前記変調手段の出力光の波面をプローブに整合するように調整するための波面整合光学系（５）と、前記波面整合光学系（５）からの出力光を、検体が発生する近傍電磁界によって変調するための電気光学素子又は磁気光学素子を具備するプローブ（６）と、前記プローブの出力光から前記近傍電磁界の成分を含む出力光を取り出すための検波光学系（７）と、前記検波光学系が取り出した前記近傍電磁界の成分を含む出力光を電気信号に変換するための光電変換器（８）と、前記光電変換器の出力信号から所定の周波数成分を有する信号を抽出するための濾波器（９）と、前記濾波器の出力信号を測定するための測定装置（１０、１１）を具備する近傍電磁界測定装置である。
【００１１】
従来の近傍電磁界測定装置では、プローブに変調されない光が入射する。一方、本発明の近傍電磁界測定装置では、プローブに変調された光が入射するので、近傍電磁界の成分を含む出力光には、近傍電磁界の周波数と変調周波数との和及び差の周波数を有する成分を有することとなる。そのため、この差の周波数成分を測定することで、近傍電磁界の挙動を知ることができることとなる。
【００１２】
本発明の近傍電磁界測定装置の好ましい態様は、前記変調器の変調信号の周波数をｆ1とし、前記検体の発する近傍電磁界の周波数をｆsとしたときに、｜ｆ1−ｆs｜が、４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲となるように周波数ｆ1を制御する上記の近傍電磁界測定装置である。
【００１３】
本発明の近傍電磁界測定装置の好ましい態様は、前記変調器の変調信号の周波数をｆ1とし、前記検体の発する近傍電磁界の周波数をｆsとしたときに、｜ｆ1−ｆs｜が、１０ＭＨｚ〜１２ＭＨｚの範囲となるように周波数ｆ1を制御する上記の近傍電磁界測定装置である。
【００１４】
具体的には、周波数ｆsのおおよその値はわかっているので、｜ｆ1−ｆs｜が所定の値となるように、変調器の変調周波数ｆ1を制御するように変調信号源の出力を調整すればよい。測定系が測定する周波数である｜ｆ1−ｆs｜を４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲、又は１０ＭＨｚ〜１２ＭＨｚの範囲に制御するので、比較的安価で汎用的な測定系を利用できることなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の近傍電磁界測定装置では、電気的な測定装置が測定する周波数帯域を近傍電磁界の周波数ｆSの帯域ではなく、変調信号との差の周波数（｜ｆ1−ｆS｜）の帯域にできるので、それほど高周波帯域の応答性を有する測定装置を用いる必要性がなくなる。また、応答性を有するべき周波数帯域を、変調周波数ｆ1を制御することで制御できるので、近傍電磁界の周波数ｆSが変化した場合でも、変調周波数ｆ1を制御すれば、所定の周波数帯域の測定器において近傍電磁界を測定できることとなる。このように、本発明によれば、測定装置に対する技術的および／または経済的な負荷の少ない近傍電磁界測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第一の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置１の全体構成を示すブロック図である。この態様の近傍電磁界測定装置は、プローブとして磁気光学素子を具備するものである。図１に示されるとおり、この実施態様にかかる近傍電磁界測定装置１は、光源２と、前記光源の出力光を変調するための変調器３と（この変調器の変調周波数をｆ1とする）、前記変調器を制御する変調信号を発生するための変調信号源４と、前記変調手段の出力光の波面をプローブに整合するように調整するための波面整合光学系５と、前記波面整合光学系５からの出力光を、検体が発生する近傍電磁界（この周波数をｆSとする）によって変調するための磁気光学素子を具備するプローブ６と、前記プローブの出力光から前記近傍電磁界の成分を含む出力光を取り出すための検波光学系７と、前記検波光学系が取り出した前記近傍電磁界の成分を含む出力光を電気信号に変換するための光電変換器８と、前記光電変換器の出力信号から所定の周波数成分を有する信号を抽出するための濾波器９と、前記濾波器の出力信号を測定するための測定装置（例えば検波回路１０と電圧測定回路１１とを含む）を具備する近傍電磁界測定装置である。そして、変調信号源は、例えば、変調周波数ｆ1が、前記検体が発する近傍電磁界の周波数ｆSと所定の差または和となるように変調周波数を制御する。なお近傍電磁界とは、検体が発生する電界又は磁界である。また、光路は、光ファイバによって調整しても良いし、ビームスプリッタ、ミラー、絞りなどを適宜用いて調整しても良い。
【００１７】
本発明の近傍電磁界測定装置における信号の流れは、基本的には、ヘテロダイン方式の無線受信回路におけるものと類似しており、無線受信機における電気信号を光に変調された成分と見なせばよい。変調信号源４と光変調器３とはヘテロダイン方式無線受信回路における周波数ｆ1の局部発信回路に相当する。そして、変調された成分が、局発信号に相当する。磁気光学素子を具備するプローブ６は、近傍電磁界の大きさによって透過または反射光を制御する。その結果、その出力光は基本周波数ｆｓの近傍電磁界と周波数ｆ1の局部発信器の出力に相当する変調器の出力の積となる。このため、プローブはヘテロダイン方式における空中線とミキサーとの機能を併せ持つ作用を行うこととなる。すなわち、プローブの出力光は、ヘテロダイン方式受信回路と同様に中間周波数（ｆ1〜ｆs、またはｆ1＋ｆs）に変換された近傍電磁界成分で変調されることとなる。その結果、近傍電磁界を測定する測定装置では中間周波数に変換された成分のみを取り扱えばよいこととなる。このようにして測定装置が備える必要がある応答周波数帯を任意の周波数に設定出来る。すなわち、本発明の近傍電磁界測定装置は、ヘテロダイン回路と同様の利点がある。
【００１８】
以下、第一の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置の基本動作を説明する。レーザダイオードなどの光源２からの光は、変調器３へ入力する。この光は、連続光であり、ある程度強度のあるものであれば限定されない。またその波長として１５５０ｎｍがあげられるが、これに限定されない。変調器３に入力した光は、変調器により変調される。この変調器の変調周波数をｆ1とする。変調器３は、光信号を変調できるものであれば特に限定されない。例えば、強度変調器や位相変調器などを適宜用いることができる。そして、この変調器の変調周波数ｆ1は、変調信号源４が発生する変調信号の周波数を制御することで調整できる。すなわち、変調器に印加される変調信号の周波数が変化すると、その変化に応じて変調器からの出力光の周波数も変化する。
【００１９】
変調器に印加する変調信号の周波数を制御することにより、変調器の変調周波数ｆ1を、中間周波数（｜ｆ1−ｆS｜、またはｆ1＋ｆs）、特に（｜ｆ1−ｆS｜）が４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚになるように制御することは、本発明の好ましい実施態様である。また変調器の変調周波数ｆ1を、中間周波数（｜ｆ1−ｆS｜、またはｆ1＋ｆs）、特に（｜ｆ1−ｆS｜）が１０ＭＨｚ〜１２ＭＨｚになるように制御することは、本発明の好ましい別の実施態様である。これらの領域となるように制御すれば、汎用されている測定装置系を好適に利用できることとなるので、近傍電磁界測定装置を容易に設計・製作できることとなる。なお、変調信号源としては、光情報通信技術などの分野において用いられる公知の変調信号源を適宜用いることができる。
【００２０】
なお、上記では、光源と変調器とが別々の構成を有するものについて説明した。しかしながら、レーザ光源に印加する電流値などを制御することによりレーザ光自体を直接変調するものを用いることは、本発明の望ましい別の実施態様である。
【００２１】
偏光子などの波面整合光学系５は、変調器により周波数変調を受けた光の波面がプローブに整合するように調整する。ここで、「光の波面がプローブに整合するように調整する」とは、例えば複屈折率が近傍電磁界によって変化する電気光学素子・磁気光学素子の場合は、一旦レーザ光を直線偏光となした後、１／４波長板にて右または左の円偏光光を電気光学素子または磁気光学素子を含むプローブに出力するように調整することを意味する。なお、波面整合光学系５として、公知の偏光板、偏光面調整器などを適宜用いてもよい。
【００２２】
プローブ６は、ＢｉＲＩＧ、またはＣｅ：ＹＩＧ結晶などの磁気光学素子を具備している。そして、プローブは、波面整合光学系５からの出力光を、検体が発生する電界又は磁界である近傍電磁界（周波数ｆS）によって変調する。その結果、磁気光学素子の出力光は、変調器による変調周波数（周波数ｆ1）と近傍電磁界（周波数ｆS）との積で表される成分を有することとなり、これは周波数変換されたそれらの差に相当する周波数の低い成分（｜ｆ1−ｆS｜）などの中間周波数成分を含むこととなる。なお、検体として、ＲＦ回路、集積回路、または空中線などがあげられる。
【００２３】
プローブ６は、例えば、コア拡大光ファイバやシングルモードファイバなどの光ファイバの先端部分にＭＯ結晶を接着させたものを用いればよい。ＭＯ結晶の厚さとして、２０μｍ、幅１００μｍのものがあげられるが、その機能を達成しうる限り特に限定されない。
【００２４】
検波光学系７は、前記プローブの出力光から前記近傍電磁界の成分を含む出力光を取り出す。検波光学系７として、例えば公知の偏光子（検光子）を用いることができる。また、先に説明した波面整合光学系５と同様の構成を有するものを用いてもよいし、波面整合光学系５そのものを検波光学系７として利用しても良い。
【００２５】
光検出器などの光電変換器８は、検波光学系が取り出した近傍電磁界の周波数｜ｆ1−ｆS｜を含む出力光を電気信号に変換する。光電変換器８としては、例えば、フォトダイオード、ピンフォトダイオード（ｐｉｎ−ＰＤ）、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）などが使用され得るが、これらに限定されない。なお、プローブ６からの戻り光を検出するための検出系は、検出器一素子によるものでもよいし、二素子による差動検出であってもよい。なお、プローブ光は、プローブ６の磁気光学素子または電気光学素子を通る間に光学損失を受けるため、必要に応じて、プローブ６からの出力光を増幅するための増幅器を、例えば、プローブ６と検波光学系７との間、または検波光学系７と光電変換器８との間等に設けてもよい。このような増幅器としては、例えば、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、半導体光増幅器（ＳＯＡ）などがあげられるが、これらに限定されない。
【００２６】
バンドパスフィルタなどの濾波器９は、電気信号のうち周波数｜ｆ1−ｆS｜を中心とした信号を選択的に抽出する。電圧計などの測定装置１０は、濾波器の出力信号を測定する。測定装置１０は、通常電圧値を測定する。先に説明したとおり、従来の近傍電磁界測定装置では、近傍電磁界の周波数（周波数ｆS）帯域の電気量を測定していた。このため、濾波器９や測定装置１０は、高い周波数帯域に対応したものである必要があった。しかし、本発明の装置では、この周波数ｆSを周波数｜ｆ1−ｆS｜に変換して測定するので、近傍電磁界のような高い周波数帯域における応答性を有するものである必要がなくなる。このように中間周波数に変換された近傍電磁界成分は、次いで、例えば検波器および電圧測定器を含む測定装置１０によって測定され、検体の近傍電磁界が求められ得る。濾波器９、検波器、および電圧測定器の機能を併せ持つ機器として、ロックインアンプ、ＲＦスペクトラムアナライザなどが使用され得るが、これらに限定されない。
【００２７】
本発明の近傍電磁界測定装置では、必要に応じて、変調器３と波面整合光学系５との間に、または波面整合光学系５とプローブ６との間に、出力光を増幅するための光増幅器が配置されていてもよい。このような光増幅器の例としては、エルビウム添加ファイバ増幅器（Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ（ＥＤＦＡ））、半導体光増幅器（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（ＳＯＡ））、ラマン増幅器などがあげられるが、これらに限定されない。
【００２８】
なお、図１では、プローブ６に入射する光とプローブ６から出射する光のための光ファイバを別々に設けた形態を示したが、波面整合光学系５とプローブ６およびプローブ６と検波光学系７との間にビームスプリッタや光サーキュレータのような光の方向性を変更するための機器を備えて、プローブ６に対する入出力光を１つの光ファイバで導くような形態でもよい。
【００２９】
なお、特に図示しないが、検体１２は、水平方向又は垂直方向に移動可能なステージに搭載され、そのようなステージを制御する制御部からの制御信号に基づいてステージの位置を制御することにより検体１２の三次元的位置を調整できるものは、本発明の好ましい実施態様である。また、図３に示したように、検体１２または検体を含む回路素子に対して動作信号を印加するための信号源を具備することは本発明の好ましい実施態様である。
【００３０】
本発明の近傍電磁界測定装置によれば、磁気光学素子（又は電気光学素子）をいわば電磁界検出機能に加えてミキサーとして機能させ、予め変調された成分と近傍電磁界成分とを混合し、検体の動作周波数ｆsよりも周波数帯域の小さい周波数成分（ｆ1−ｆs）を光の変調成分として発生させることができる。プローブからの戻り光を検出する光検出器では、この周波数成分を検出すればよいため、測定系に要求される周波数特性への負荷を著しく軽減することができる。また、光源２からの予め変調された光の変調周波数ｆ1を適切に制御することによって、上記中間周波数（ｆ1−ｆs）成分を所定の周波数帯域に調節することができ、より広範な種々の帯域の測定近傍電磁界を発する検体に対して適用し得る。
【００３１】
変調信号源４の変調信号を調整することにより、扱い易い中間周波数にて信号処理を行うことができる。数ＧＨｚの近傍電磁界信号を測定する場合であっても、それに対応した変調信号を用いることにより、例えば４５０ｋHｚの中間周波数で取り扱えばよいように制御できるので、測定回路などの測定装置系を容易に設計・製作できることとなる。
【００３２】
変調信号源４の変調信号を調整することにより、検体の動作周波数が変わっても測定装置系が観測する中間周波数を一定の周波数に調整できるので、検体の動作周波数が大きく変わっても測定装置系に変更は不要である。
【００３３】
光電検出器出力から中間周波数成分のみを取り出す濾波回路は、通過帯域幅は変わらずとも濾波回路が通過させる信号の中心周波数が小さくなる結果、Ｑ値の低いものであっても利用できることとなるので、容易かつ簡便に制作できることとなる。
【００３４】
次に第二の実施態様にかかる本発明の近傍電磁界測定装置を説明する。この近傍電磁界測定装置は、基本的には第一の実施態様と同様の構成を適宜採用できるが、特にプローブとして電気光学素子を具備するものを用いる。電気光学素子として、ＢａＴｉＯ3、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＤ2ＰＯ4、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ３、ＺｎＯ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、またはＰＬＺＴ結晶などがあげられる。図２は、第二の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置波面整合光学系５、プローブ６、検波光学系７の複合的構成と光電変換器８の配置例を示すための概念図である。
【００３５】
電気光学素子１７に近傍電磁界が印加されない状態の光の状態では、図面左方より入射した光は偏光ビームスプリッタ１３によって垂直に直線偏光されて、ファラデーセル１４に入射して９０度旋光して水平方向の直線変更となる。そのまま偏光ビームスプリッタ１５を通過して１／８波長板によって楕円偏光となる。楕円偏光の光は電気光学素子１７にて反射して１／８波長板に再度入射して円偏光になる。この円偏光の光は、偏光ビームスプリッタ１５によって垂直および水平偏光の光に分離される。すなわち、垂直成分の光は、反射して検出器ＰＤ１８に入射する。一方、水平成分の光は、偏光ビームスプリッタ１５を透過し、ファラデーセル１４で９０度旋光して垂直偏光となって出力され、さらに偏光ビームスプリッタ１３によって反射され、検出器ＰＤ１８に入射する。
【００３６】
電気光学素子１７に近傍電磁界が印加されると、反射光の楕円率が変化し、１／８波長板１６から紙面左方に伝播する円偏光の光は楕円偏光の光となる。例えば電界が正の場合は垂直方向長軸の楕円、同負の場合は水平方向の楕円となり検出器ＰＤ１８と検出器ＰＤ１９に入射する光量は、増減が反する差動出力となる。紙面左方から入射するレーザ光中の雑音成分は相殺されて安定した出力が得られる。
【００３７】
尚、低い周波数で動作する検体の近傍電磁界測定に置いて、本発明の装置に依る周波数変換技術を用いれば取り扱いやすい周波数帯に変換して測定することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の近傍電磁界測定装置は、集積回路素子周囲の近傍電磁界など、電子機器の電磁界分布を測定するための装置などとして利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の第一の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置１の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第二の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置波面整合光学系５、プローブ６、検波光学系７の複合的構成と光電変換器８の配置例を示すための概念図である。
【図３】図３は、その文献に開示された光ファイバ端磁気光学プローブシステム１の概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 近傍電磁界測定装置
２ 光源
３ 光変調器
４ 変調信号源
５ 偏光子などの波面整合光学系
６ プローブ
７ 偏光子などの検波光学系
８ 光電変換器
９ 濾波器
１０ 検波回路
１１ 電圧測定回路
１２ 検体
１３，１５ 偏光ビームスプリッタ
１４ ファラデー素子
１６ ８／λ波長板
１７ 電気光学素子
１８ 検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波プローブ技術および電磁界分布測定技術に関する。
【０００２】
電子機器の高度化、小型化、および高速化に伴い、プリント基板回路の細密化が進むと同時に、対象となる電気信号の高速化、広帯域化も著しい。たとえば、１ＧＨｚを超える周波数で動作する集積回路や携帯機器などが開発されている。このような回路技術の動向を背景に、回路間の電磁干渉による設計による難しさ、電磁環境問題が生じている。高度なプローブ技術を用いる近傍電磁界解析システムおよび回路診断システムは、これらの問題に対して有効な解決策を与えるものと期待されている。
【０００３】
そのような近傍電磁界解析システムおよび回路診断システムとして、たとえば、“土屋昌弘・山崎悦史・若菜伸一・岸眞人「光ファイバ端磁気光学（ＦＥＭＯ）プローブによる微小領域マイクロ波帯磁界分布測定」，日本応用磁気学会誌Vol. 26, No. 3, 2002, pp. 128-134” （下記非特許文献１）には、光ファイバ端磁気光学（ＦＥＭＯ）をプローブとして用いる磁気光学効果を用いたＦＥＭＯプローブシステムが開示されている（同文献の第１図（Fig.1）参照のこと。）。
【０００４】
図３は、その文献に開示された光ファイバ端磁気光学プローブシステム１０１の概略図である。図３に示されるとおり、その文献に開示されたＦＥＭＯプローブシステム１０１は、光源であるレーザダイオード（ＬＤ）１０２と、光源からの出力光を増幅するためのＥＤＦＡなどの光増幅器１０３と、光増幅器１０３の出力光を光プローブに整合させるための波面整合光学系（ＰＣ）１０４と、ＰＣからの出力をプローブヘッド１１５へ向かわせるための光サーキュレータ１０５と、光サーキュレータからの出力を試料へと向かわせるための光ファイバ１１０と、光ファイバの先端に取り付けられたプローブヘッド１１５を具備する。
【０００５】
また、このＦＥＭＯシステムは、集積回路基板１１３（検体としての回路素子１１４を含む）に対して配線１１２を介して動作信号を発生する信号発生器１１１とを含む。さらに、このＦＥＭＯシステムは、光サーキュレータ１０５を介してプローブヘッド１１５からの戻り光を受けて、強度変調に変換するための検波光学系１０８と、検波光学系１０８の出力光を増幅するためのＥＤＦＡなどの光増幅器１０７と、光増幅器１０７の出力光を電気信号に変換するための受光器（ＰＤ）１０６と、受光器１０６からの出力信号を用いて近傍電磁界の大きさを分析・測定するためのＲＦ（ラジオ周波数）スペクトラムアナライザ１０９とによって構成される測定系を備える。プローブヘッド１１５は、コア拡大光ファイバ（ＣＥＦ）または単一モード光ファイバ（ＳＭＦ）のような光ファイバ１１０の先端部と、その先端部に取り付けられた磁気光学結晶（例えば、Ｂｉ置換鉄ガーネット（ＢｉＲＩＧ）結晶）によって構成される（同文献の第２図参照。）。
【０００６】
光源１０２からの連続光は、光増幅器１０３により強度を増幅され、ＰＣ１０４によって波面が調整される。そして、光サーキュレータ１０５、及び光ファイバ１１０を通して磁気光学結晶（以下、ＭＯ結晶と略すこともある）に垂直に入射する。この入射光は、ＭＯ結晶内を伝播し、再び光ファイバ１１０に戻る。ＭＯ結晶内を伝播する際に、光は、検体の発する被測定高周波磁界ｈRFによりファラデー効果によって旋光変調を受ける。このようにして変調されたプローブからの戻り光は、ＲＦ光電流信号に変換された後、ＲＦスペクトラムアナライザ１０９によって測定される。これにより、このＦＥＭＯシステムは、検体の近傍磁界を測定できる。
【０００７】
しかしながら、このようなＦＥＭＯシステム１０１では、プローブからの戻り光の変調成分の周波数が、周波数が高い近傍電磁界の周波数であるため、変調周波数を測定する測定系として、近傍電磁界と同一の高周波帯域を計測できる応答性能を有するものを用いなければならないという問題があった。
【非特許文献１】土屋昌弘・山崎悦史・若菜伸一・岸眞人「光ファイバ端磁気光学（ＦＥＭＯ）プローブによる微小領域マイクロ波帯磁界分布測定」，日本応用磁気学会誌Vol. 26, No. 3, 2002, pp. 128-134”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、測定装置に対する技術的および／または経済的な負荷の少ない近傍電磁界測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の近傍電磁界測定装置では、例えば周波数ｆ1で変調した光をプローブに入射する。この変調した光が、近傍電磁界によって更に変調される（この検体の発する周波数をｆSとする）。その結果、プローブからの出力光が、それら変調周波数の差および和の周波数成分を含む光となる。そのうち、例えば、変調周波数の差の周波数成分（｜ｆ1−ｆS｜）を選択的に測定する。このようにして測定される周波数成分の周波数は、それほど高周波数ではないので、本発明の近傍電磁界測定装置では、測定系として高周波数帯域の応答性を有するものを必ずしも用いる必要がなくなる。また、変調周波数ｆ1を制御することで、測定系が観測する周波数帯域（｜ｆ1−ｆS｜）を制御できるので、通常用いられている測定系などを効果的に利用できることとなる。本発明は、基本的にはこれらの知見に基づくものである。
【００１０】
より具体的な本発明の近傍電磁界測定装置は、光源（２）と、前記光源の出力光を変調するための変調器（３）と、前記変調器を制御する変調信号を発生するための変調信号源（４）と、前記変調手段の出力光の波面をプローブに整合するように調整するための波面整合光学系（５）と、前記波面整合光学系（５）からの出力光を、検体が発生する近傍電磁界によって変調するための電気光学素子又は磁気光学素子を具備するプローブ（６）と、前記プローブの出力光から前記近傍電磁界の成分を含む出力光を取り出すための検波光学系（７）と、前記検波光学系が取り出した前記近傍電磁界の成分を含む出力光を電気信号に変換するための光電変換器（８）と、前記光電変換器の出力信号から所定の周波数成分を有する信号を抽出するための濾波器（９）と、前記濾波器の出力信号を測定するための測定装置（１０、１１）を具備する近傍電磁界測定装置である。
【００１１】
従来の近傍電磁界測定装置では、プローブに変調されない光が入射する。一方、本発明の近傍電磁界測定装置では、プローブに変調された光が入射するので、近傍電磁界の成分を含む出力光には、近傍電磁界の周波数と変調周波数との和及び差の周波数を有する成分を有することとなる。そのため、この差の周波数成分を測定することで、近傍電磁界の挙動を知ることができることとなる。
【００１２】
本発明の近傍電磁界測定装置の好ましい態様は、前記変調器の変調信号の周波数をｆ1とし、前記検体の発する近傍電磁界の周波数をｆsとしたときに、｜ｆ1−ｆs｜が、４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲となるように周波数ｆ1を制御する上記の近傍電磁界測定装置である。
【００１３】
本発明の近傍電磁界測定装置の好ましい態様は、前記変調器の変調信号の周波数をｆ1とし、前記検体の発する近傍電磁界の周波数をｆsとしたときに、｜ｆ1−ｆs｜が、１０ＭＨｚ〜１２ＭＨｚの範囲となるように周波数ｆ1を制御する上記の近傍電磁界測定装置である。
【００１４】
具体的には、周波数ｆsのおおよその値はわかっているので、｜ｆ1−ｆs｜が所定の値となるように、変調器の変調周波数ｆ1を制御するように変調信号源の出力を調整すればよい。測定系が測定する周波数である｜ｆ1−ｆs｜を４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲、又は１０ＭＨｚ〜１２ＭＨｚの範囲に制御するので、比較的安価で汎用的な測定系を利用できることなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の近傍電磁界測定装置では、電気的な測定装置が測定する周波数帯域を近傍電磁界の周波数ｆSの帯域ではなく、変調信号との差の周波数（｜ｆ1−ｆS｜）の帯域にできるので、それほど高周波帯域の応答性を有する測定装置を用いる必要性がなくなる。また、応答性を有するべき周波数帯域を、変調周波数ｆ1を制御することで制御できるので、近傍電磁界の周波数ｆSが変化した場合でも、変調周波数ｆ1を制御すれば、所定の周波数帯域の測定器において近傍電磁界を測定できることとなる。このように、本発明によれば、測定装置に対する技術的および／または経済的な負荷の少ない近傍電磁界測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第一の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置１の全体構成を示すブロック図である。この態様の近傍電磁界測定装置は、プローブとして磁気光学素子を具備するものである。図１に示されるとおり、この実施態様にかかる近傍電磁界測定装置１は、光源２と、前記光源の出力光を変調するための変調器３と（この変調器の変調周波数をｆ1とする）、前記変調器を制御する変調信号を発生するための変調信号源４と、前記変調手段の出力光の波面をプローブに整合するように調整するための波面整合光学系５と、前記波面整合光学系５からの出力光を、検体が発生する近傍電磁界（この周波数をｆSとする）によって変調するための磁気光学素子を具備するプローブ６と、前記プローブの出力光から前記近傍電磁界の成分を含む出力光を取り出すための検波光学系７と、前記検波光学系が取り出した前記近傍電磁界の成分を含む出力光を電気信号に変換するための光電変換器８と、前記光電変換器の出力信号から所定の周波数成分を有する信号を抽出するための濾波器９と、前記濾波器の出力信号を測定するための測定装置（例えば検波回路１０と電圧測定回路１１とを含む）を具備する近傍電磁界測定装置である。そして、変調信号源は、例えば、変調周波数ｆ1が、前記検体が発する近傍電磁界の周波数ｆSと所定の差または和となるように変調周波数を制御する。なお近傍電磁界とは、検体が発生する電界又は磁界である。また、光路は、光ファイバによって調整しても良いし、ビームスプリッタ、ミラー、絞りなどを適宜用いて調整しても良い。
【００１７】
本発明の近傍電磁界測定装置における信号の流れは、基本的には、ヘテロダイン方式の無線受信回路におけるものと類似しており、無線受信機における電気信号を光に変調された成分と見なせばよい。変調信号源４と光変調器３とはヘテロダイン方式無線受信回路における周波数ｆ1の局部発信回路に相当する。そして、変調された成分が、局発信号に相当する。磁気光学素子を具備するプローブ６は、近傍電磁界の大きさによって透過または反射光を制御する。その結果、その出力光は基本周波数ｆｓの近傍電磁界と周波数ｆ1の局部発信器の出力に相当する変調器の出力の積となる。このため、プローブはヘテロダイン方式における空中線とミキサーとの機能を併せ持つ作用を行うこととなる。すなわち、プローブの出力光は、ヘテロダイン方式受信回路と同様に中間周波数（ｆ1〜ｆs、またはｆ1＋ｆs）に変換された近傍電磁界成分で変調されることとなる。その結果、近傍電磁界を測定する測定装置では中間周波数に変換された成分のみを取り扱えばよいこととなる。このようにして測定装置が備える必要がある応答周波数帯を任意の周波数に設定出来る。すなわち、本発明の近傍電磁界測定装置は、ヘテロダイン回路と同様の利点がある。
【００１８】
以下、第一の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置の基本動作を説明する。レーザダイオードなどの光源２からの光は、変調器３へ入力する。この光は、連続光であり、ある程度強度のあるものであれば限定されない。またその波長として１５５０ｎｍがあげられるが、これに限定されない。変調器３に入力した光は、変調器により変調される。この変調器の変調周波数をｆ1とする。変調器３は、光信号を変調できるものであれば特に限定されない。例えば、強度変調器や位相変調器などを適宜用いることができる。そして、この変調器の変調周波数ｆ1は、変調信号源４が発生する変調信号の周波数を制御することで調整できる。すなわち、変調器に印加される変調信号の周波数が変化すると、その変化に応じて変調器からの出力光の周波数も変化する。
【００１９】
変調器に印加する変調信号の周波数を制御することにより、変調器の変調周波数ｆ1を、中間周波数（｜ｆ1−ｆS｜、またはｆ1＋ｆs）、特に（｜ｆ1−ｆS｜）が４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚになるように制御することは、本発明の好ましい実施態様である。また変調器の変調周波数ｆ1を、中間周波数（｜ｆ1−ｆS｜、またはｆ1＋ｆs）、特に（｜ｆ1−ｆS｜）が１０ＭＨｚ〜１２ＭＨｚになるように制御することは、本発明の好ましい別の実施態様である。これらの領域となるように制御すれば、汎用されている測定装置系を好適に利用できることとなるので、近傍電磁界測定装置を容易に設計・製作できることとなる。なお、変調信号源としては、光情報通信技術などの分野において用いられる公知の変調信号源を適宜用いることができる。
【００２０】
なお、上記では、光源と変調器とが別々の構成を有するものについて説明した。しかしながら、レーザ光源に印加する電流値などを制御することによりレーザ光自体を直接変調するものを用いることは、本発明の望ましい別の実施態様である。
【００２１】
偏光子などの波面整合光学系５は、変調器により周波数変調を受けた光の波面がプローブに整合するように調整する。ここで、「光の波面がプローブに整合するように調整する」とは、例えば複屈折率が近傍電磁界によって変化する電気光学素子・磁気光学素子の場合は、一旦レーザ光を直線偏光となした後、１／４波長板にて右または左の円偏光光を電気光学素子または磁気光学素子を含むプローブに出力するように調整することを意味する。なお、波面整合光学系５として、公知の偏光板、偏光面調整器などを適宜用いてもよい。
【００２２】
プローブ６は、ＢｉＲＩＧ、またはＣｅ：ＹＩＧ結晶などの磁気光学素子を具備している。そして、プローブは、波面整合光学系５からの出力光を、検体が発生する電界又は磁界である近傍電磁界（周波数ｆS）によって変調する。その結果、磁気光学素子の出力光は、変調器による変調周波数（周波数ｆ1）と近傍電磁界（周波数ｆS）との積で表される成分を有することとなり、これは周波数変換されたそれらの差に相当する周波数の低い成分（｜ｆ1−ｆS｜）などの中間周波数成分を含むこととなる。なお、検体として、ＲＦ回路、集積回路、または空中線などがあげられる。
【００２３】
プローブ６は、例えば、コア拡大光ファイバやシングルモードファイバなどの光ファイバの先端部分にＭＯ結晶を接着させたものを用いればよい。ＭＯ結晶の厚さとして、２０μｍ、幅１００μｍのものがあげられるが、その機能を達成しうる限り特に限定されない。
【００２４】
検波光学系７は、前記プローブの出力光から前記近傍電磁界の成分を含む出力光を取り出す。検波光学系７として、例えば公知の偏光子（検光子）を用いることができる。また、先に説明した波面整合光学系５と同様の構成を有するものを用いてもよいし、波面整合光学系５そのものを検波光学系７として利用しても良い。
【００２５】
光検出器などの光電変換器８は、検波光学系が取り出した近傍電磁界の周波数｜ｆ1−ｆS｜を含む出力光を電気信号に変換する。光電変換器８としては、例えば、フォトダイオード、ピンフォトダイオード（ｐｉｎ−ＰＤ）、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）などが使用され得るが、これらに限定されない。なお、プローブ６からの戻り光を検出するための検出系は、検出器一素子によるものでもよいし、二素子による差動検出であってもよい。なお、プローブ光は、プローブ６の磁気光学素子または電気光学素子を通る間に光学損失を受けるため、必要に応じて、プローブ６からの出力光を増幅するための増幅器を、例えば、プローブ６と検波光学系７との間、または検波光学系７と光電変換器８との間等に設けてもよい。このような増幅器としては、例えば、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、半導体光増幅器（ＳＯＡ）などがあげられるが、これらに限定されない。
【００２６】
バンドパスフィルタなどの濾波器９は、電気信号のうち周波数｜ｆ1−ｆS｜を中心とした信号を選択的に抽出する。電圧計などの測定装置１０は、濾波器の出力信号を測定する。測定装置１０は、通常電圧値を測定する。先に説明したとおり、従来の近傍電磁界測定装置では、近傍電磁界の周波数（周波数ｆS）帯域の電気量を測定していた。このため、濾波器９や測定装置１０は、高い周波数帯域に対応したものである必要があった。しかし、本発明の装置では、この周波数ｆSを周波数｜ｆ1−ｆS｜に変換して測定するので、近傍電磁界のような高い周波数帯域における応答性を有するものである必要がなくなる。このように中間周波数に変換された近傍電磁界成分は、次いで、例えば検波器および電圧測定器を含む測定装置１０によって測定され、検体の近傍電磁界が求められ得る。濾波器９、検波器、および電圧測定器の機能を併せ持つ機器として、ロックインアンプ、ＲＦスペクトラムアナライザなどが使用され得るが、これらに限定されない。
【００２７】
本発明の近傍電磁界測定装置では、必要に応じて、変調器３と波面整合光学系５との間に、または波面整合光学系５とプローブ６との間に、出力光を増幅するための光増幅器が配置されていてもよい。このような光増幅器の例としては、エルビウム添加ファイバ増幅器（Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ（ＥＤＦＡ））、半導体光増幅器（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（ＳＯＡ））、ラマン増幅器などがあげられるが、これらに限定されない。
【００２８】
なお、図１では、プローブ６に入射する光とプローブ６から出射する光のための光ファイバを別々に設けた形態を示したが、波面整合光学系５とプローブ６およびプローブ６と検波光学系７との間にビームスプリッタや光サーキュレータのような光の方向性を変更するための機器を備えて、プローブ６に対する入出力光を１つの光ファイバで導くような形態でもよい。
【００２９】
なお、特に図示しないが、検体１２は、水平方向又は垂直方向に移動可能なステージに搭載され、そのようなステージを制御する制御部からの制御信号に基づいてステージの位置を制御することにより検体１２の三次元的位置を調整できるものは、本発明の好ましい実施態様である。また、図３に示したように、検体１２または検体を含む回路素子に対して動作信号を印加するための信号源を具備することは本発明の好ましい実施態様である。
【００３０】
本発明の近傍電磁界測定装置によれば、磁気光学素子（又は電気光学素子）をいわば電磁界検出機能に加えてミキサーとして機能させ、予め変調された成分と近傍電磁界成分とを混合し、検体の動作周波数ｆsよりも周波数帯域の小さい周波数成分（ｆ1−ｆs）を光の変調成分として発生させることができる。プローブからの戻り光を検出する光検出器では、この周波数成分を検出すればよいため、測定系に要求される周波数特性への負荷を著しく軽減することができる。また、光源２からの予め変調された光の変調周波数ｆ1を適切に制御することによって、上記中間周波数（ｆ1−ｆs）成分を所定の周波数帯域に調節することができ、より広範な種々の帯域の測定近傍電磁界を発する検体に対して適用し得る。
【００３１】
変調信号源４の変調信号を調整することにより、扱い易い中間周波数にて信号処理を行うことができる。数ＧＨｚの近傍電磁界信号を測定する場合であっても、それに対応した変調信号を用いることにより、例えば４５０ｋHｚの中間周波数で取り扱えばよいように制御できるので、測定回路などの測定装置系を容易に設計・製作できることとなる。
【００３２】
変調信号源４の変調信号を調整することにより、検体の動作周波数が変わっても測定装置系が観測する中間周波数を一定の周波数に調整できるので、検体の動作周波数が大きく変わっても測定装置系に変更は不要である。
【００３３】
光電検出器出力から中間周波数成分のみを取り出す濾波回路は、通過帯域幅は変わらずとも濾波回路が通過させる信号の中心周波数が小さくなる結果、Ｑ値の低いものであっても利用できることとなるので、容易かつ簡便に制作できることとなる。
【００３４】
次に第二の実施態様にかかる本発明の近傍電磁界測定装置を説明する。この近傍電磁界測定装置は、基本的には第一の実施態様と同様の構成を適宜採用できるが、特にプローブとして電気光学素子を具備するものを用いる。電気光学素子として、ＢａＴｉＯ3、ＫＨ2ＰＯ4、ＫＤ2ＰＯ4、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ３、ＺｎＯ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、またはＰＬＺＴ結晶などがあげられる。図２は、第二の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置波面整合光学系５、プローブ６、検波光学系７の複合的構成と光電変換器８の配置例を示すための概念図である。
【００３５】
電気光学素子１７に近傍電磁界が印加されない状態の光の状態では、図面左方より入射した光は偏光ビームスプリッタ１３によって垂直に直線偏光されて、ファラデーセル１４に入射して９０度旋光して水平方向の直線変更となる。そのまま偏光ビームスプリッタ１５を通過して１／８波長板によって楕円偏光となる。楕円偏光の光は電気光学素子１７にて反射して１／８波長板に再度入射して円偏光になる。この円偏光の光は、偏光ビームスプリッタ１５によって垂直および水平偏光の光に分離される。すなわち、垂直成分の光は、反射して検出器ＰＤ１８に入射する。一方、水平成分の光は、偏光ビームスプリッタ１５を透過し、ファラデーセル１４で９０度旋光して垂直偏光となって出力され、さらに偏光ビームスプリッタ１３によって反射され、検出器ＰＤ１８に入射する。
【００３６】
電気光学素子１７に近傍電磁界が印加されると、反射光の楕円率が変化し、１／８波長板１６から紙面左方に伝播する円偏光の光は楕円偏光の光となる。例えば電界が正の場合は垂直方向長軸の楕円、同負の場合は水平方向の楕円となり検出器ＰＤ１８と検出器ＰＤ１９に入射する光量は、増減が反する差動出力となる。紙面左方から入射するレーザ光中の雑音成分は相殺されて安定した出力が得られる。
【００３７】
尚、低い周波数で動作する検体の近傍電磁界測定に置いて、本発明の装置に依る周波数変換技術を用いれば取り扱いやすい周波数帯に変換して測定することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の近傍電磁界測定装置は、集積回路素子周囲の近傍電磁界など、電子機器の電磁界分布を測定するための装置などとして利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の第一の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置１の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第二の実施態様にかかる近傍電磁界測定装置波面整合光学系５、プローブ６、検波光学系７の複合的構成と光電変換器８の配置例を示すための概念図である。
【図３】図３は、その文献に開示された光ファイバ端磁気光学プローブシステム１の概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 近傍電磁界測定装置
２ 光源
３ 光変調器
４ 変調信号源
５ 偏光子などの波面整合光学系
６ プローブ
７ 偏光子などの検波光学系
８ 光電変換器
９ 濾波器
１０ 検波回路
１１ 電圧測定回路
１２ 検体
１３，１５ 偏光ビームスプリッタ
１４ ファラデー素子
１６ ８／λ波長板
１７ 電気光学素子
１８ 検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（２）と、
前記光源の出力光を変調するための変調器（３）と、
前記変調器を制御する変調信号を発生するための変調信号源（４）と、
前記変調手段の出力光の波面をプローブに整合するように調整するための波面整合光学系（５）と、
前記波面整合光学系（５）からの出力光を、検体が発生する近傍電磁界によって変調するための電気光学素子又は磁気光学素子を具備するプローブ（６）と、
前記プローブの出力光から前記近傍電磁界の成分を含む出力光を取り出すための検波光学系（７）と、
前記検波光学系が取り出した前記近傍電磁界の成分を含む出力光を電気信号に変換するための光電変換器（８）と、
前記光電変換器の出力信号から所定の周波数成分を有する信号を抽出するための濾波器（９）と、
前記濾波器の出力信号を測定するための測定装置（１０、１１）
を具備する近傍電磁界測定装置。
【請求項２】
前記変調器の変調信号の周波数をｆ1とし、
前記検体の発する近傍電磁界の周波数をｆsとしたときに、
｜ｆ1−ｆs｜が、４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲となるように周波数をｆ1を制御する請求項１に記載の近傍電磁界測定装置。
【請求項３】
前記変調器の変調信号の周波数をｆ1とし、
前記検体の発する近傍電磁界の周波数をｆsとしたときに、
｜ｆ1−ｆs｜が、１０ＭＨｚ〜１２ＭＨｚの範囲となるように周波数をｆ1を制御する請求項１に記載の近傍電磁界測定装置。
【請求項１】
光源（２）と、
前記光源の出力光を変調するための変調器（３）と、
前記変調器を制御する変調信号を発生するための変調信号源（４）と、
前記変調手段の出力光の波面をプローブに整合するように調整するための波面整合光学系（５）と、
前記波面整合光学系（５）からの出力光を、検体が発生する近傍電磁界によって変調するための電気光学素子又は磁気光学素子を具備するプローブ（６）と、
前記プローブの出力光から前記近傍電磁界の成分を含む出力光を取り出すための検波光学系（７）と、
前記検波光学系が取り出した前記近傍電磁界の成分を含む出力光を電気信号に変換するための光電変換器（８）と、
前記光電変換器の出力信号から所定の周波数成分を有する信号を抽出するための濾波器（９）と、
前記濾波器の出力信号を測定するための測定装置（１０、１１）
を具備する近傍電磁界測定装置。
【請求項２】
前記変調器の変調信号の周波数をｆ1とし、
前記検体の発する近傍電磁界の周波数をｆsとしたときに、
｜ｆ1−ｆs｜が、４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲となるように周波数をｆ1を制御する請求項１に記載の近傍電磁界測定装置。
【請求項３】
前記変調器の変調信号の周波数をｆ1とし、
前記検体の発する近傍電磁界の周波数をｆsとしたときに、
｜ｆ1−ｆs｜が、１０ＭＨｚ〜１２ＭＨｚの範囲となるように周波数をｆ1を制御する請求項１に記載の近傍電磁界測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１９４６６３（Ｐ２００６−１９４６６３Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４９２５（Ｐ２００５−４９２５）
【出願日】平成１７年１月１２日（２００５．１．１２）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１２日（２００５．１．１２）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
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