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JPH0755891A - 集積回路の試験方法および試験装置 - Google Patents

集積回路の試験方法および試験装置

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Publication number
JPH0755891A
JPH0755891A JP5197449A JP19744993A JPH0755891A JP H0755891 A JPH0755891 A JP H0755891A JP 5197449 A JP5197449 A JP 5197449A JP 19744993 A JP19744993 A JP 19744993A JP H0755891 A JPH0755891 A JP H0755891A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
integrated circuit
light
laser
laser beam
electro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5197449A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Takahashi
亮 高橋
Mitsuru Shinagawa
満 品川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP5197449A priority Critical patent/JPH0755891A/ja
Publication of JPH0755891A publication Critical patent/JPH0755891A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光を用いて集積回路の動作試験を行う
集積回路の試験方法および試験装置に関し、半導体レー
ザを光源とするレーザ光を光増幅器により増幅する際に
生ずるビート雑音を抑圧して感度向上を図ることを目的
とする。 【構成】 レーザ光を発生する半導体レーザと、電気光
学材料に照射するレーザ光を増幅する光増幅器と、電気
光学材料を通過したレーザ光を2つに分岐するビームス
プリッタと、互いに大きさが等しく符号が異なる所定の
リターデーションを有し、ビームスプリッタで2分岐さ
れた各レーザ光にそれぞれ所定の偏光状態の変化を与え
る2つの波長板と、各波長板を通過したレーザ光の偏光
状態を光強度信号に変換する2つの検光子と、各検光子
から出力される光強度信号を受光する2つの受光素子
と、各受光素子から出力される電気信号を差動検波し、
集積回路の動作により生じた電界を測定する差動検波手
段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いて集積
回路の評価および動作試験を行う集積回路の試験方法お
よび試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路の評価および動作試験を行う方
法として、電気光学サンプリングと呼ばれる超高速電気
信号の測定法がある。この電気光学サンプリングは、レ
ーザ光をプローブとして用いるので非破壊で試験が可能
であり、さらに光パルス幅で決まる時間分解能を有する
ので、超短光パルスを用いれば極めて高速な測定が可能
になっている。なお、電気光学サンプリングについて
は、文献(K.J.Weingarten,M.J.W.Rodwell and D.M.Bloo
m:IEEE J.Quantum Electronics QE-24,p.198,1988)に詳
しく述べられているが、ここでは必要な事項のみを説明
する。
【0003】図4は、従来の電気光学サンプリングシス
テムの構成を示す。図において、レーザ光源41から出
射されたレーザ光は、偏光子42を通って偏光方向が定
められ、λ/4板43を通って円偏光に変換されて測定
ヘッド44に入射される。測定ヘッド44は、電界によ
り複屈折率が変化する電気光学材料により形成される。
この測定ヘッド44を動作中の被試験集積回路45に近
づけると、その電気信号から生じる電界が測定ヘッド4
4内に侵入してポッケルス効果を誘起する。すなわち、
電界強度に応じて測定ヘッド44の複屈折率が変化し、
通過するレーザ光(円偏光)の偏光状態を変化させる。
このようにして被試験集積回路45の動作状態がレーザ
光の偏光状態の変化として記憶される。
【0004】このレーザ光の偏光状態の変化は、ある適
当な軸方向に設定された偏光板を通すことにより光の強
度変化に変換できる。ただし、測定ヘッド44内を通過
する際に受ける円偏光から楕円偏光への偏光状態の変化
はわずかであり、強度変化に換算して10-5のオーダーで
ある。したがって、図に示すように、測定ヘッド44を
通過した光をミラー46を介して偏光ビームスプリッタ
47に導き、P偏光とS偏光に分離してそれぞれ受光素
子48,49に受光させ、2つの電気信号を差動増幅器
50で処理する。この差動検波により、レーザ光の強度
雑音や振動に伴う雑音成分は同相で変化するので除去さ
れ、信号成分は逆相で変化するので2倍になり、感度を
上げることができる。
【0005】また、差動増幅器50に信号平均化装置5
1を接続し、差動増幅器50の出力をサンプリング周波
数Δfでサンプリングして平均化することにより感度を
上げることができる(高速オフセット・平均化法)。こ
の場合のサンプリング周波数Δfは、レーザ光の繰り返
し周波数f1 と被試験集積回路45の動作周波数f2
差周波数であり、レーザ光の強度雑音や振動に伴う雑音
の周波数領域(数Hz〜数百kHz)よりも高くなるように
設定される。
【0006】なお、GaAsやInP その他の電気光学材
料基板上に作られた集積回路を試験する場合には測定ヘ
ッド44は不要となる。すなわち、レーザ光をその基板
に直接照射することにより、基板上の集積回路の動作に
伴う電界強度を偏光状態の変化から検出することができ
る。一方、Si その他の電気光学効果のない基板上に作
られた集積回路を試験する場合には、上述したように電
気光学材料からなる測定ヘッド44を被試験集積回路4
5に近接して回路からの漏れ電界を検出する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザは小型で安定動作するものの出力光強度が小さい。し
たがって、上記の電気光学サンプリングシステムのレー
ザ光源として、半導体レーザを用いた場合には感度が問
題となる。そこで、光増幅器を用いてレーザ光の強度を
増幅させる方法が考えられている。しかし、光増幅器を
用いると、増幅過程に伴う揺らぎ(ビート雑音)が付加
されるので、レーザ光の強度が増幅されたにもかかわわ
らず、感度が逆に劣化してしまうことがあった。
【0008】本発明は、半導体レーザを光源とするレー
ザ光を用いて集積回路の試験を行う電気光学サンプリン
グシステムにおいて、感度向上を図ることができる集積
回路の試験方法および試験装置を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光を発
生する半導体レーザと、電気光学材料に照射するレーザ
光を増幅する光増幅器と、電気光学材料を通過したレー
ザ光を2つに分岐するビームスプリッタと、互いに大き
さが等しく符号が異なる所定のリターデーションを有
し、ビームスプリッタで2分岐された各レーザ光にそれ
ぞれ所定の偏光状態の変化を与える2つの波長板と、各
波長板を通過したレーザ光の偏光状態を光強度信号に変
換する2つの検光子と、各検光子から出力される光強度
信号を受光する2つの受光素子と、各受光素子から出力
される電気信号を差動検波し、集積回路の動作により生
じた電界を測定する差動検波手段とを備える。
【0010】すなわち、回路試験に供するプローブ光の
光源として、半導体レーザと光増幅器を組み合わせるこ
とを特徴としている。さらに、電気光学材料を通過した
レーザ光を2分岐し、それぞれの経路のレーザ光に、大
きさが等しく符号が異なる所定のリターデーションを与
える波長板を介して所定の偏光状態の変化を与え、各経
路のレーザ光の偏光状態を光強度信号に変換して差動検
波することを特徴としている。
【0011】
【作用】本発明による集積回路の試験方法および試験装
置では、集積回路の動作による電界により偏光状態の変
化を受け、2分岐されたレーザ光に対して、リターデー
ションを自由に設定することが可能となる。これによ
り、最適なリターデーションの設定が可能となる。した
がって、光増幅器を用いることにより生じるビート雑音
を低減し、かつレーザ光の強度雑音や振動に伴う雑音を
除去できるので、極めて高感度な差動検波を行うことが
できる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の試験装置の実施例構成を示
す。図において、半導体レーザ11から出射されたレー
ザ光は、例えばエルビウムドープファイバ増幅器による
光増幅器12を介して増幅される。増幅されたレーザ光
は、偏光子42を通り直線偏光となって測定ヘッド44
に入射される。測定ヘッド44に入射されたレーザ光
は、動作中の被試験集積回路45からの電界により偏光
状態の変化を受ける。このレーザ光は、ミラー46を介
して偏光無依存のビームスプリッタ13に導かれて2分
岐される。各レーザ光は、互いに大きさが等しく符号の
異なるリターデーションを与える波長板14,15に入
射され、それぞれ所定の偏光状態の変化を受ける。各波
長板14,15を通過したレーザ光はそれぞれ検光子1
6,17を通り、各偏光状態に応じた光強度信号に変換
されてそれぞれ受光素子48,49に受光される。各受
光素子48,49から出力される電気信号は、差動増幅
器50に入力されて差動検波される。
【0013】なお、差動検波により、従来装置と同様
に、レーザ光の強度雑音や振動に伴う雑音成分は同相で
変化するので除去され、信号成分は逆相で変化するので
増幅される。
【0014】ここで、半導体レーザ11から出射される
レーザ光のパワーおよび周波数をPおよびν、光増幅器
12の増幅率および雑音指数をGおよびF、装置内の光
部品での損失をL、受光素子48,49の熱雑音とレー
ザ光のショット雑音の比をkとし、測定ヘッド44およ
び波長板14,15のリターデーションをそれぞれγ,
Γとすると、1Hz当たりの感度(S/N)は、
【0015】
【数1】
【0016】と表される。(1) 式から求まるリターデー
ションΓ(rad) に対する感度の変化を図2に示す。実線
は光増幅器を使用したときの感度であり、破線は光増幅
器を使用しないときの感度である。なお、光増幅器を使
用しないときの感度は、(1) 式において、G=1、F=
0として求めればよい。また、従来装置の偏光ビームス
プリッタ47、または本実施例装置の検光子16,17
において、リターデーションΓ(rad) に対する透過光パ
ワーの変化を図3に示す。
【0017】図4に示した従来装置では、2つの受光素
子48,49における雑音レベルを揃えるためにλ/4
板43が使用され、リターデーションをΓ=±π/2の
位置に設定する必要があった。このために、光増幅器を
使用した場合には、ビート雑音の項FL(G/2)2sin4
/2) が支配的となり、光増幅器を使用しない場合に比べ
て逆に感度が低下していた。一方、図2に示すように、
Γをゼロに近づけると、信号成分の減少(sin2Γ)に比
べてビート雑音の減少(sin4(Γ/2))が著しく大きくな
り、急激に感度が向上する。なお、最大の感度が得られ
るリターデーションΓopt は、
【0018】
【数2】
【0019】となる。ところで、本発明によれば、ビー
ムスプリッタ13で2分岐したレーザ光の経路に、それ
ぞれ波長板14,15を挿入する構成になっている。し
たがって、互いに大きさが等しく符号の異なる任意のリ
ターデーションを各レーザ光に与えることが可能とな
り、そのリターデーションをΓopt の近傍に設定すれば
極めて高感度な差動検波を行うことができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による集積
回路の試験方法および試験装置では、光増幅器により増
幅されたレーザ光(プローブ光)の感度に対する能力を
そのビート雑音により劣化させることなく、極めて高感
度な差動検波が可能になっている。したがって、集積回
路の動作による電界の変化を確実に測定することがで
き、高精度の回路試験を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の試験装置の実施例構成を示すブロック
図。
【図2】リターデーションΓに対する感度の変化を示す
図。
【図3】リターデーションΓに対する偏光ビームスプリ
ッタまたは検光子の透過光パワーの変化を示す図。
【図4】従来の電気光学サンプリングシステムの構成を
示すブロック図。
【符号の説明】
11 半導体レーザ 12 光増幅器 13 ビームスプリッタ 14,15 波長板 16,17 検光子 41 レーザ光源 42 偏光子 43 λ/4板 44 測定ヘッド 45 被試験集積回路 46 ミラー 47 偏光ビームスプリッタ 48,49 受光器 50 差動増幅器 51 信号平均化装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集積回路の動作により生じた電界により
    複屈折率が変化する電気光学材料にレーザ光を照射し、
    この電気光学材料を通過したレーザ光を受光し、その偏
    光状態の変化から集積回路の動作により生じた電界を測
    定する集積回路の試験方法において、 前記電気光学材料を通過したレーザ光を2つに分岐し、 それぞれの経路のレーザ光に、大きさが等しく符号が異
    なる所定のリターデーションを与える波長板を介して所
    定の偏光状態の変化を与え、 各経路のレーザ光の偏光状態を光強度信号に変換して受
    光し、 各経路の電気信号を差動検波して前記集積回路の動作に
    より生じた電界を測定することを特徴とする集積回路の
    試験方法。
  2. 【請求項2】 集積回路の動作により生じた電界により
    複屈折率が変化する電気光学材料にレーザ光を照射し、
    この電気光学材料を通過したレーザ光を受光し、その偏
    光状態の変化から集積回路の動作により生じた電界を測
    定する集積回路の試験装置において、 前記レーザ光を発生する半導体レーザと、 前記電気光学材料に照射する前記レーザ光を増幅する光
    増幅器と、 前記電気光学材料を通過したレーザ光を2つに分岐する
    ビームスプリッタと、 互いに大きさが等しく符号が異なる所定のリターデーシ
    ョンを有し、前記ビームスプリッタで2分岐された各レ
    ーザ光にそれぞれ所定の偏光状態の変化を与える2つの
    波長板と、 前記各波長板を通過したレーザ光の偏光状態を光強度信
    号に変換する2つの検光子と、 前記各検光子から出力される光強度信号を受光する2つ
    の受光素子と、 前記各受光素子から出力される電気信号を差動検波し、
    前記集積回路の動作により生じた電界を測定する差動検
    波手段とを備えたことを特徴とする集積回路の試験装
    置。
JP5197449A 1993-08-09 1993-08-09 集積回路の試験方法および試験装置 Pending JPH0755891A (ja)

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