本公開一般地涉及測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)以及信號(hào)獲取附件，以及更特別地涉及一種用于測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)的電-光探針。

背景技術(shù)：

電-光傳感器可使用馬赫-曾德干涉儀作為在測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)中確定被測(cè)裝置（DUT）的測(cè)得電壓信號(hào)的一種方法。眾所周知，電-光調(diào)制器是使用電-光材料的基板通過在基板中形成光波導(dǎo)并在基板的表面上沉積薄膜電極來(lái)制造的。當(dāng)電極之間建立電勢(shì)差時(shí)，在電-光材料基板之內(nèi)創(chuàng)建電場(chǎng)，并且這影響該電-光材料的折射率。相應(yīng)地，當(dāng)光傳播通過該光波導(dǎo)時(shí)，其相位和/或量值依賴所施加的電場(chǎng)的量值而變化，這提供了用于通過電極來(lái)測(cè)量DUT的電參數(shù)的測(cè)量機(jī)制。

基于電-光晶體傳感器的電壓探針可以被設(shè)計(jì)成具有很高的靈敏度和很高的輸入阻抗。通常期望在電壓探針中具有多個(gè)靈敏度范圍來(lái)分辨不同水平的信號(hào)。提供多個(gè)靈敏度范圍的一種常規(guī)方法是在DUT和傳感器之間的信號(hào)路徑上增加電阻式電衰減器。然而，由于衰減器中的功率耗散問題在信號(hào)路徑上增加電衰減器可能降低電氣性能并且限制最大電壓。當(dāng)在很高的電壓輸入的情況下使用時(shí)，這樣的降低具有通過衰減器耗散大量功率的負(fù)面影響。

本發(fā)明實(shí)施例解決現(xiàn)有技術(shù)的這些和其他限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所公開技術(shù)的某些實(shí)施例涉及電-光測(cè)試部件，其包括構(gòu)造為基于電場(chǎng)的應(yīng)用來(lái)改變其折射率的晶體基板或聚合物基板、在晶體基板或聚合物基板中形成并且配置成攜帶來(lái)自晶體基板或聚合物基板的第一端的光并在波導(dǎo)的第二端輸出經(jīng)調(diào)制的輸出光信號(hào)的光波導(dǎo)、在距光波導(dǎo)第一距離處鄰近光波導(dǎo)形成的第一感測(cè)電極，以及在距光波導(dǎo)第二距離處鄰近光波導(dǎo)形成的第二感測(cè)電極。在一些實(shí)施例中，所述第二距離不同于所述第一距離。這些感測(cè)電極可以由單電極形成，或形成為電極的差分對(duì)。相比于將來(lái)自被測(cè)裝置的信號(hào)應(yīng)用到第二感測(cè)電極，將來(lái)自被測(cè)裝置的信號(hào)應(yīng)用到所述第一感測(cè)電極導(dǎo)致光以不同幅度調(diào)制。

在一些實(shí)施例中，光導(dǎo)包括兩個(gè)通道，以及鄰近于所述第二通道形成一個(gè)或多個(gè)偏置電極。

本發(fā)明的其他實(shí)施例包括測(cè)試和測(cè)量裝置。在這樣的實(shí)施例中，所述測(cè)試和測(cè)量裝置包括光發(fā)射器、耦合到該光發(fā)射器的電-光測(cè)試部件、耦合到該電-光測(cè)試部件的輸出的光/電轉(zhuǎn)換器以及構(gòu)造為基于來(lái)自光/電轉(zhuǎn)換器的電信號(hào)示出可視輸出的顯示器。光/電轉(zhuǎn)換器可以構(gòu)造為從光信號(hào)生成電信號(hào)，該光信號(hào)是從電-光測(cè)試部件的晶體基板或聚合物基板接收到的。測(cè)試和測(cè)量裝置的電-光測(cè)試部件可以包括構(gòu)造為基于電場(chǎng)的應(yīng)用來(lái)改變其折射率的晶體基板或聚合物基板、在晶體基板或聚合物基板中形成并且配置成攜帶來(lái)自晶體基板或聚合物基板的第一端的由光發(fā)射器生成的光且配置成在波導(dǎo)的第二端輸出經(jīng)調(diào)制的輸出光信號(hào)的光波導(dǎo)、在距光波導(dǎo)第一距離處鄰近光波導(dǎo)形成的第一感測(cè)電極，以及在距光波導(dǎo)第二距離處鄰近光波導(dǎo)形成的第二感測(cè)電極，所述第二距離不同于所述第一距離。

本發(fā)明其他實(shí)施例包括一種用于經(jīng)由連接到測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的電-光電壓附件來(lái)測(cè)量被測(cè)裝置的可變輸入信號(hào)的方法，其中所述電-光電壓附件包括光波導(dǎo)，其具有布置在距該光波導(dǎo)第一距離處的第一感測(cè)電極，并且具有布置在距該光波導(dǎo)第二距離處的第二感測(cè)電極。該方法可以包括在電-光電壓附件處接收被測(cè)裝置的可變輸入信號(hào)，選擇電-光電壓附件的第一感測(cè)電極或第二感測(cè)電極，將該被測(cè)裝置的可變輸入信號(hào)應(yīng)用到所選擇的感測(cè)電極，從電-光電壓附件輸出基于可變輸入信號(hào)的經(jīng)調(diào)制的輸出信號(hào)，在處理器處接收來(lái)自所述電-光電壓附件的所述經(jīng)調(diào)制的輸出信號(hào)，以及修改來(lái)自電-光電壓附件的經(jīng)調(diào)制的輸出信號(hào)來(lái)重建電-光電壓附件的可變輸入信號(hào)。在一些實(shí)施例中，可變輸入信號(hào)可以區(qū)別地應(yīng)用于所述感測(cè)電極。一些實(shí)施例也包括將偏置信號(hào)應(yīng)用到偏置電極，其也可以被區(qū)別地應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括電-光裝置的測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例。

圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括具有多個(gè)靈敏度的電極的電-光調(diào)制器。

圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括具有多個(gè)靈敏度的電極的另一種電-光調(diào)制器。

具體實(shí)施方式

在附圖（其不一定按比例）中，所公開系統(tǒng)和方法的同樣的或?qū)?yīng)的要素一般由相同的參考數(shù)字來(lái)表示。

電-光傳感器（諸如在圖1中示出的電-光傳感器100）一般具有兩個(gè)光學(xué)連接、來(lái)自光發(fā)射器104的未調(diào)制光束的輸入102和收集已經(jīng)由電信號(hào)的應(yīng)用調(diào)制的光的輸出106。輸出106將經(jīng)調(diào)制的光攜帶到光接收器114，在光接收器114處可以測(cè)量經(jīng)調(diào)制的光。

波導(dǎo)112（諸如馬赫-曾德波導(dǎo)）由電-光材料形成，該電-光材料具有在該材料頂部形成的或者埋入在該材料中的電極。參考圖1，四組電極圍繞著并且鄰近于波導(dǎo)的兩個(gè)腿形成。兩組電極108、109連接到DUT 110，并且兩組電極120、121為偏置電極。每組DUT電極108或109可以連同任一組偏置電極120或121一起來(lái)操作?；贒UT 110上的被測(cè)試的信號(hào)的靈敏度來(lái)確定使用哪一組電極（108或109）。例如，電極108可以是高靈敏度電極，其在來(lái)自開始被測(cè)試的DUT 110的信號(hào)具有很低的值（諸如相對(duì)低的電壓或低的電流水平）時(shí)被使用。電極109可以是低靈敏度電極，其在來(lái)自DUT 110的信號(hào)具有相對(duì)較高的電壓或電流值時(shí)被使用。根據(jù)選擇哪組DUT電極來(lái)選擇偏置電極120或121。例如，總是可以在使用DUT電極108時(shí)使用電極組120，以及類似地可以在使用DUT電極109時(shí)使用電極組121。然而，根據(jù)偏置電極的構(gòu)造的細(xì)節(jié)總是使用較高靈敏度偏置電極120是合意的。注意DUT電極109離波導(dǎo)112更遠(yuǎn)，如同偏置電極組121一樣。其他電極組108、120更靠近波導(dǎo)。

在操作中，光發(fā)射器104將未調(diào)制光束發(fā)送到電-光傳感器100。用戶根據(jù)哪一信號(hào)要被測(cè)試來(lái)選擇將哪組感測(cè)電極（108或109）連接到DUT。在操作者將被選擇的DUT電極108或109耦合到所述傳感器100后，來(lái)自光發(fā)射器104的未調(diào)制光穿過波導(dǎo)112。由于來(lái)自通過電極108或109連接的DUT 110的所應(yīng)用的電信號(hào)未調(diào)制的光變?yōu)檎{(diào)制的。

經(jīng)調(diào)制的光被發(fā)送到光接收器114并且在光到電（O/E）轉(zhuǎn)換器116中轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。然后，光到電轉(zhuǎn)換器116將信號(hào)發(fā)送到測(cè)試和測(cè)量?jī)x器118上的處理器以便進(jìn)一步處理或在測(cè)試和測(cè)量?jī)x器118的顯示器（未示出）上進(jìn)行顯示或者被儲(chǔ)存在測(cè)試和測(cè)量?jī)x器118的存儲(chǔ)器（未示出）中。

圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多靈敏度電-光調(diào)制器200。在這個(gè)電-光調(diào)制器200中，馬赫-曾德調(diào)制器中的波導(dǎo)包括兩個(gè)分支202、204。光波導(dǎo)的第一分支202被兩組電極208和209圍繞，所述兩組電極208和209可以分別是圖1的電極108和109 的實(shí)施例。電極108在比電極109更近的距離處圍繞第一分支202，所述電極109反而離第一分支202隔開更遠(yuǎn)。類似地，波導(dǎo)的第二分支204被電極220、221圍繞，所述電極220、221可以是圖1中所圖示的電極120、121的實(shí)施例。電極108、109、120、121可以形成在晶體基板230之上或之內(nèi)。

圖2中示出的電極208和209被區(qū)別地驅(qū)動(dòng)。輸入信號(hào)從結(jié)構(gòu)230的兩側(cè)通過阻尼電阻器（未示出）進(jìn)入結(jié)構(gòu)230以平衡電極組208（或209）對(duì)防護(hù)裝置240的阻抗負(fù)載。電極組208是長(zhǎng)的并可以具有有端接的或無(wú)端接的端。電極組209是類似的，除了它們被布置為離所述波導(dǎo)的第一分支202更遠(yuǎn)。在電極長(zhǎng)度、傳感器的靈敏度和頻率響應(yīng)之間存在權(quán)衡。根據(jù)要在DUT上的測(cè)試的信號(hào)的水平，來(lái)自DUT（圖2未圖示出）的輸入信號(hào)被應(yīng)用于電極對(duì)208或電極對(duì)209之間。即，來(lái)自被測(cè)裝置的正輸入被連接到靠近波導(dǎo)的第一分支202的電極組208、209中的電極中的一個(gè)，而來(lái)自DUT的負(fù)輸入被連接到該電極對(duì)中的另一個(gè)電極。然后，如上面概述的，可以通過評(píng)估在晶體基板或聚合物基板中穿過波導(dǎo)的光的調(diào)制或相位變化的量或水平來(lái)確定來(lái)自DUT的信號(hào)。

圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括具有多個(gè)靈敏度的電極的另一個(gè)電-光調(diào)制器的部件300。在這個(gè)實(shí)施例中，晶體或聚合物312被配置成接受來(lái)自光纖線纜（未圖示）的光并且攜帶它穿越調(diào)制器到達(dá)另一光纖線纜（未圖示），在所述另一光纖線纜處可以感測(cè)到經(jīng)調(diào)制的光。第一對(duì)電極308鄰近于晶體或聚合物312形成，而第二對(duì)電極309在離波導(dǎo)更遠(yuǎn)的距離處形成。主體310例如由陶瓷或塑料形成以物理上包含所有的部件300。這個(gè)實(shí)施例與參考圖2所描述的實(shí)施例不同因?yàn)樵谶@個(gè)實(shí)施例中沒有偏置電極。參考圖3所描述的實(shí)施例可以被配置成調(diào)制穿過波導(dǎo)312的光的相位或極化狀態(tài)（但與參考圖2所描述的系統(tǒng)不同）不調(diào)制穿過它的光的幅度。

在操作中，根據(jù)要被測(cè)試的信號(hào)的水平，來(lái)自DUT的電信號(hào)被耦合到任一電極對(duì)308或309。相比于相同信號(hào)耦合到電極309的情況，耦合到電極308的電信號(hào)對(duì)調(diào)制光的相位將具有更多的影響，因?yàn)槠浯┻^晶體或聚合物312。從這層意義上說(shuō)，不同電極組308、309具有不同的靈敏度。用戶通過將哪組電極被耦合到DUT來(lái)選擇使用哪個(gè)靈敏度。

所公開的技術(shù)的電-光調(diào)制器優(yōu)選地在測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)中使用。該測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)試和測(cè)量?jī)x器、控制器、附件頭和被測(cè)裝置。所公開技術(shù)的電-光調(diào)制器典型地是位于附件頭中的光學(xué)傳感器。在操作期間，光束從控制器中的光發(fā)射器被發(fā)送到所公開技術(shù)的附件頭和電-光調(diào)制器。附件頭響應(yīng)于通過電-光調(diào)制器的光束來(lái)測(cè)量來(lái)自被測(cè)裝置的信號(hào)。然后，作為結(jié)果的光束被發(fā)回到控制器的光接收器并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以被儲(chǔ)存在測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的存儲(chǔ)器中或被顯示在顯示器上。

該測(cè)試和測(cè)量?jī)x器可以是示波器、邏輯分析器、頻譜分析器或類似的具有用于容納附件裝置的附件裝置接口的這樣的裝置。

如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“控制器”和“處理器”意在包括微處理器、微型計(jì)算機(jī)、ASIC和專用硬件控制器。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面可以被具體化為計(jì)算機(jī)可用數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，諸如在一個(gè)或多個(gè)程序模塊中，所述指令由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)（包括監(jiān)控模塊）或其他裝置執(zhí)行。一般地，程序模塊包括例程、程序、對(duì)象、部件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，其在由計(jì)算機(jī)或其他裝置中的處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)行特定任務(wù)或?qū)嵤┨囟ǔ橄髷?shù)據(jù)類型。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以被儲(chǔ)存在非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，諸如硬盤、光盤、可移除儲(chǔ)存介質(zhì)、固態(tài)存儲(chǔ)器、RAM等。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)的，程序模塊的功能可以在各種實(shí)施例中按照期望被組合或分布。此外，所述功能可以整體或部分地具體化于固件或硬件等價(jià)物（諸如集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）等等）中。特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以被用來(lái)更有效地實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面，以及這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在本文所描述的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令和計(jì)算機(jī)可用數(shù)據(jù)范圍內(nèi)是預(yù)期的。

本發(fā)明的方面包括電-光測(cè)試部件，其包括構(gòu)造為基于電場(chǎng)的應(yīng)用來(lái)改變其折射率的晶體基板、在晶體基板中形成并且配置成攜帶來(lái)自晶體基板的第一端的光并在波導(dǎo)的第二端輸出經(jīng)調(diào)制的輸出光信號(hào)的光波導(dǎo)、在距光波導(dǎo)第一距離處鄰近光波導(dǎo)形成的第一感測(cè)電極，以及在距光波導(dǎo)第二距離處鄰近光波導(dǎo)形成的第二感測(cè)電極，所述第二距離不同于所述第一距離。

如上所述，將來(lái)自被測(cè)裝置的第一信號(hào)應(yīng)用到第一感測(cè)電極導(dǎo)致光以第一幅度調(diào)制，而將來(lái)自被測(cè)裝置的第一信號(hào)應(yīng)用到第二感測(cè)電極導(dǎo)致光以第二幅度調(diào)制。這允許用戶基于測(cè)試信號(hào)的量值來(lái)選擇使用哪組感測(cè)電極。例如，第一組感測(cè)電極可能更靈敏，即對(duì)于同樣的輸入信號(hào)比第二組感測(cè)電極提供更高的相對(duì)輸出。

諸如圖2中所圖示，光導(dǎo)可以包括第一通道和第二通道，其中鄰近于所述第一通道來(lái)形成第一感測(cè)電極和第二感測(cè)電極?？梢脏徑诘诙ǖ佬纬梢粋€(gè)或多個(gè)偏置電極，所述一個(gè)或多個(gè)偏置電極可以由單電極或差分電極形成。

本發(fā)明的其他方面包括測(cè)試和測(cè)量裝置。在這樣的實(shí)施例中所述測(cè)試和測(cè)量裝置包括光發(fā)射器、耦合到光發(fā)射器的電-光測(cè)試部件、耦合到電-光測(cè)試部件的輸出的光/電轉(zhuǎn)換器，以及構(gòu)造為基于來(lái)自光/電轉(zhuǎn)換器的電信號(hào)示出可視輸出的顯示器。光/電轉(zhuǎn)換器可以被構(gòu)造為由從電-光測(cè)試部件的晶體基板接收到的光信號(hào)生成電信號(hào)。測(cè)試和測(cè)量裝置的電-光測(cè)試部件可以包括構(gòu)造為基于電場(chǎng)的應(yīng)用來(lái)改變其折射率的晶體基板、在晶體基板中形成并且配置成攜帶來(lái)自晶體基板的第一端的由光發(fā)射器生成的光且配置成在波導(dǎo)的第二端輸出經(jīng)調(diào)制的輸出光信號(hào)的光波導(dǎo)、在距光波導(dǎo)第一距離處鄰近光波導(dǎo)形成的第一感測(cè)電極，以及在距光波導(dǎo)第二距離處鄰近光波導(dǎo)形成的第二感測(cè)電極，所述第二距離不同于所述第一距離。

本發(fā)明的其他方面包括使用電-光電壓附件的方法。一個(gè)這樣的方法包括在電-光電壓附件處接收被測(cè)裝置的可變輸入信號(hào)，選擇電-光電壓附件的第一感測(cè)電極或第二感測(cè)電極，將該被測(cè)裝置的可變輸入信號(hào)應(yīng)用到所選擇的感測(cè)電極，從電光電壓附件輸出基于可變輸入信號(hào)的經(jīng)調(diào)制的輸出信號(hào)，在處理器處接收來(lái)自所述電-光電壓附件的所述經(jīng)調(diào)制的輸出信號(hào)，以及修改來(lái)自電-光電壓附件的經(jīng)調(diào)制的輸出信號(hào)來(lái)重建電-光電壓附件的可變輸入信號(hào)。在一些實(shí)施例中，被測(cè)裝置的可變輸入信號(hào)可以被區(qū)別地應(yīng)用。在一些實(shí)施例中，也應(yīng)用偏置信號(hào)。在一些實(shí)施例中，電-光電壓附件的可變輸入信號(hào)在測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的顯示器上被重建。

已經(jīng)在本文的優(yōu)選實(shí)施例中描述和圖示了所公開技術(shù)的原理，應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，所公開的技術(shù)可以在不脫離這樣的原理的情況下在安排和細(xì)節(jié)上被修改。我們要求保護(hù)在下面的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的所有修改和變化。