具体实施方式

＜第1实施方式＞

下面，参照附图，对实施本发明的方式进行说明。

如图1所示，1表示电磁波测量系统的整体，通过电磁波测量装置2进行测定，通过计算装置3进行合计。在图1以及图2中，示意性地示出了：对作为测量对象的搭载在汽车4上的雷达4A所产生的电磁波进行测量的情形。电磁波测量系统1是不从雷达4A接收参照信号，亦即不直接与测量对象进行信号同步地对测量对象电磁波进行测定的非同步系统的电磁波测量系统。

作为测量对象的雷达4A是FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)雷达，其使用对三角波形实施了频率调制的连续波。所以，作为测定对象的测量对象电磁波是FMCW信号。另外，f(RF)不是函数，而是作为信号的频率的测定频率。以下，同样地利用括弧来标记信号的名称。另外，附图中没有使用括弧而仅仅标记为fRF。

如图2所示，电磁波测量装置2配置在雷达4A的附近，对电磁波进行测定，而且将测定结果提供给计算装置3。

如图3所示，电磁波测量装置2通过由未图示的MPU(Micro Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)构成的控制部50按照预先存储在ROM中的电磁波测量程序来对整体进行控制管理。电磁波测量装置2经由外部接口52而与计算装置3协作来进行电磁波测量。

电磁波测量装置2是通过驱动部51驱使测量用探头60位移来执行测定。如图4所示，驱动部51通过在箱状的电磁波测量装置2的壳体内的XY方向上移动，而使突出到外侧的测量用探头60在XY平面上进行之字形扫描。另外，虽未图示，但驱动部51也能够驱使测量用探头60在YZ平面以及XZ平面上、或者立体地进行扫描。

计算装置3由具有未图示的CPU(Centralo Processing Unit)、ROM(Read OnlyMemory)、RAM(Random Access Memory)的计算机构成，基于通过无线或者有线而从电磁波测量装置2供给的数据来计算电磁波的空间分布状态(1维、2维、3维中的振幅、相位、强度、频率等的分布)。具体而言，例如，计算出XY平面、XZ平面、YZ平面上的电磁波的空间振幅分布或空间相位分布等空间分布，并进行影像化，确定出：电磁波的强度或频率等的数值处于预想值之外的区域。据此，在电磁波测量系统1中，能够进行雷达4A的天线的励振分布的诊断、或远场放射模式的计算。

图5以及图6是用于说明测量用探头1060的示意图。另外，关于实施方式的测量用探头60的详细构成，将在后面叙述。在图5以及图6中，为了便于说明，对实施方式的构成添加加上了1000后的序号来进行说明。测量用探头1060由与Z方向平行地延伸的4根EO(Electro-Optic)传感器1060A、1060X、1060Y、1060Z构成。各EO传感器1060A、1060X、1060Y、1060Z分别连接于4根保偏光纤1061A、1061X、1061Y、1061Z。另外，也可以替代保偏光纤而使用单模光线等光纤。

各EO传感器(1060A、1060X、1060Y、1060Z)的位置被相互固定。当以EO传感器1060A为基准时，EO传感器1060X被固定于在X方向上错开了隔离距离ΔX的位置，EO传感器1060Y被固定于在Y方向上错开了隔离距离ΔY的位置，EO传感器1060Z被固定于在X方向以及Y方向上错开了隔离距离ΔX、ΔY、并在Z方向上错开了隔离距离ΔZ的位置。另外，如图6所示，隔离距离ΔX、ΔY分别是：保偏光纤61的中心之间的距离，ΔZ(参照图5)是：EO传感器1060A的前端面1060Aa与EO传感器1060Z的前端面1060Za之间的距离。

在构成各EO传感器的电光晶体的前端面1060a(1060Aa、1060Xa、1060Ya、1060Za)形成有反射镜。所以，经由保偏光纤61而被供给到各EO传感器的光信号在各前端面1060a上的反射点被反射，并被再次输入于保偏光纤61。此时，光信号因f(RF)的测量对象电磁波的影响而受到由电光效应(电光晶体的折射率变化)引起的调制(光信号的变化)。

另外，各EO传感器上设置有隔离距离Δ(ΔX、ΔY、ΔZ)，测量对象电磁波的相位或振幅按照该隔离距离Δ的量来发生变化。所以，在电磁波测量系统1中，对由EO传感器1060A获得的信号与由EO传感器1060X、1060Y、1060Z获得的信号进行差分，由此将与隔离距离Δ相对应的测量对象电磁波的变化计算为差分值(以下将它称之为隔离距离差分)。而且，在电磁波测量系统1中，通过对隔离距离差分进行积分，基于隔离距离差分来计算出电磁波的空间分布状态。

图7示出了电磁波测量装置2中的光信号供给部20、测量用探头60、光信号处理部30以及电信号处理部40的构成。光信号供给部20是光频梳发生器，其通过例如激光光源21、EOM(Electro-Optic Modulators)22以及EOM23、合成器24构成。激光光源21是LO(LocalOscillator)光源，发射光信号，提供给EOM22以及23。EOM22以及23参照由合成器24生成的频率间隔信号f(CG)，将所输入的光信号调制成具有2个频率f(1)以及f(2)的TWO-TONE信号。将该2个输入光信号分别称为输入光信号E1以及E2。在此，输入光信号E1以及E2的输入频率f(LO)由式(1)以及式(2)表示。

f(LO)＝f(1)－f(2)···式(1)

f(IF)＝|f(RF)－f(LO)|

其中，f(LO)、f(RF)＞＞f(IF)···式(2)

差分频率f(IF)设定为：作为电信号来处理的频率(例如100kHz－10MHz左右)。在此，如上所述，f(RF)是FMCW信号，频率对应于时间轴而变化。在电磁波测量系统1中，进行：对输入光信号E1以及E2的频率f(1)以及f(2)进行调整以使得差分频率f(IF)恒定的反馈控制。

输入光信号被分为4个，经由循环器31(31A、31X、31Y、31Z)而分别被提供给测量用探头60中的各EO传感器60A、60X、60Y、60Z。

在各EO传感器60A、60X、60Y、60Z中，在产生了由测量对象电磁波(测定频率f(RF))的影响所致的调制的状态下，将输入光信号E1以及E2作为测定光信号而返送回保偏光纤61侧。循环器31将测定光信号向光路径L1～L4输入。以下，说明光路径L1，关于光路径L2～L4的构成以及动作也与之相同，故省略其说明。

如上所述，输入光信号E1以及E2是频率f(1)以及f(2)的对。在各EO传感器60A、60X、60Y、60Z中，产生：以频率f(1)以及f(2)为中心且按照间隔测定频率f(RF)排列的调制边频带ES1以及ES2。由此，调制边频带ES1以及ES2之一相对于成为原来输入光信号E1以及E2对的输入光信号E2以及E1的频率f(2)以及f(1)而言，呈现为偏离了差分频率f(IF)的频率。滤光器32使输入光信号E2以及调制边频带ES1、或者输入光信号E1以及调制边频带ES2的一方通过，并提供给光电二极管33A。

光电二极管33A将输入光信号以及调制边频带转换成电信号来作为差分频率f(IF)的差频信号。其结果，光电二极管33A输出具有差分频率f(IF)的测定电信号，并向电信号处理部40的电气路径S1输入。

电信号处理部40具有：根据测定电信号生成基准信号的电气路径S1、以及从包含隔离距离差分在内的测定电信号中检测隔离距离差分的电气路径S2～S4。在电气路径S2～S4上的锁相放大器(LIA)47X、47Y、47Z中，从测定电信号中减去基准信号，由此计算出隔离距离差分。以下，说明基准信号被输入于电气路径S2的情况，关于电气路径S3以及S4的构成以及动作也与之相同，故省略其说明。

在电气路径S1中，基本信号被混合于基准信号，该基本信号具有作为检测时的基准的基本频率f(S)，从而生成基准混合信号。此后，利用电气路径S2的混合器45X进行乘法运算，去除差分频率f(IF)成分以及测量对象电磁波中的波动之后，通过锁相放大器47X来检测X方向的隔离距离差分。另外，在此，作为隔离距离差分检测出相位和振幅。

此时，锁相放大器47X在检测频度与驱动部51中的测量用探头60的移动速度之间的关系下，以不超过测量对象电磁波的波长的1/2的方式对隔离距离差分进行检测。据此，能够可靠地检测出由测量对象电磁波所带来的影响。

另一方面，在电气路径S1B中，基准混合信号被输入于锁相放大器47A，由此，检测出：差分频率f(IF)成分发生了波动时由滤波器43A外加的多余相位波动。另外，该电气路径S1B并非一定是必须的。

接着，说明测量用探头60的构成。

如图8(A)所示，测量用探头60以X方向上2个、Y方向上2个共计4个EO传感器60A、60X、60Y、60Z在XY平面上分别按照隔离距离ΔX、ΔY而隔离开的状态配置成格子状。另外，如表示EO传感器60X、60Z的位置关系的图8(B)所示，只有EO传感器60Z被配置成：其前端相比EO传感器60A、60X、60Y的前端而隔离开了隔离距离ΔZ。

各EO传感器60A、60X、60Y、60Z的构成相同。在此，说明EO传感器60X，省略其他传感器的说明。

EO传感器60X作为整体具有：Z方向较长的长方体形状，排列有一边为晶体边CR的底面形状呈正方形的光学元件，而且，在根基侧连接有保偏光纤61X。晶体边CR以及保偏光纤61的直径φ并无限制，但例如可以使用CR＝1.0mm、φ＝0.5mm。晶体边CR以及直径φ可以根据隔离距离ΔX、ΔY、ΔZ或制造方法等各种条件而适当地选择。可以利用光学粘接剂从前端侧起对反射基板62X、EO晶体63X、玻璃基板64X、准直透镜65X进行粘接来形成EO传感器60X。

优选为，EO晶体63是具有自然双折射的晶体。具体而言，EO晶体63是：例如LiTaO3(钽酸锂)、LiNbO3(铌酸锂)、BaTaO3(钽酸钡)、SBN(铌酸锶钡)、以及ZGP(磷化锌锗)等具有自然双折射的无机晶体。

或者，EO晶体63是：例如DAST(4－N,N－二甲基氨基－4’－N’－甲基－苯乙烯基甲基吡啶对甲基苯磺酸盐)、DASC(4－N,N－二甲基氨基－4’－N’－甲基－苯乙烯基甲基吡啶－对氯苯磺酸盐)、DSTMS(4－N,N－二甲基氨基－4’－N’－甲基－苯乙烯基甲基吡啶2，4，6－三甲基甲苯磺酸盐)、以及OH1(2－(3－(4－羟基苯乙烯基)－5，5－二甲基环己-2-烯亚基)丙二腈)等具有自然双折射的有机非线性光学晶体。

另外，EO晶体63也可以是：例如GaP(磷化镓)、GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟)、ZnTe(碲化锌)以及CdTe(碲化镉)等不具有自然双折射的无机晶体，或者，也可以是不具有自然双折射的有机晶体。

另外，EO晶体63通过使EO晶体63的光学轴与偏光轴相一致(在此，与EO晶体63的根基侧的偏光保持线缆61的轴向一致)，利用测量对象电磁波来使电光晶体发生折射率变化，并通过调制输入光信号的相位以及振幅来使光信号发生变化。

在此，EO晶体63的晶体边CR(X方向以及Y方向)优选设定为：测量对象电磁波的波长λ(带域的中间值)的1/2以下。在测量对象电磁波的波长λ较大(100mm以上)的情况下，EO传感器所引起的干扰的影响较小。然而，当测量对象电磁波的波长λ较小(小于100mm，特别是小于25mm)时，与EO传感器中的晶体尺寸相应地干扰成为问题。本申请的发明人确认了：通过将晶体边CR设定为波长λ的1/2以下、进一步优选设定为1/4以下，能够将测量数据中的干扰的影响降低到可允许的水平。例如，在使用晶体边CR＝1mm的晶体的情况下，测量对象电磁波的波长λ为0.5mm以上(频率小于600GHz)，进一步优选为0.25mm以上(频率小于1200GHz)。

反射基板62X在EO传感器60X中的构成前端面60Xa的根基侧形成有反射镜膜，将从根基侧供给来的光信号向根基侧全反射。EO晶体63X为：呈现出电光效应的晶体，根据电磁波而使光信号的状态发生变化。玻璃基板64X是为了加强强度较低的EO晶体63X而安装的。准直透镜65X将从保偏光纤61X供给来的调制光信号转换成平行光，利用反射基板62X而使调制光信号反射。另外，在反射基板62X中，将调制光信号发生反射的点作为反射点。即，反射点在XY方向上处于保偏光纤61的中心的延长线上，而在Z方向上则成为反射基板62X的根基侧面。

保偏光纤61A、61X、61Y、61Z以使偏振轴与光学轴一致的方式连接于EO传感器60A、60X、60Y、60Z的中心，隔离距离ΔX、ΔY、ΔZ设定为规定的值。

在此，通过隔离距离ΔX、ΔY、ΔZ被设定为测量对象电磁波的波长λ(带域的中间值)的1/2以下，可以视为满足大致同一时刻性，从而能够进行较高的测量。另外，通过将隔离距离ΔX、ΔY、ΔZ设定为波长λ的1/3以下、进一步优选设定为1/4以下，能够提高同一时刻性，从而能够进一步提高隔离距离差分的检测精度。另外，为了减小因为测量用探头60的形状而产生的测量对象电磁波的紊乱，隔离距离ΔZ优选设定为小于隔离距离ΔX、ΔY。

如上所述，测量对象电磁波是对三角波形实施了频率调制的FMCW信号，根据时间，频率发生变化。所以，伴随着频率调制，需要扩宽滤波器的带域，提高同一时刻性的重要性增高。由此，在将实施了频率根据时间而变化的调制之后的调制信号作为测量对象电磁波的情况下，隔离距离ΔX、ΔY、ΔZ优选设定为波长λ的1/4以下。

另外，与EO传感器作为单体而被使用的情况不同，在以较小的隔离距离ΔX、ΔY(波长λ的1/2、特别是1/4以下)来配置多个EO传感器的情况下，有时会出现EO晶体63彼此相互干涉的情形。EO晶体63彼此的隔离距离亦即晶体间距离CD优选设定为波长λ的1/10以下，由此能够降低干涉。当晶体间距离CD较大时会引起干涉，而且必须将晶体边CR设定得较小，从而有可能在加工性方面产生困难。

此外，测量用探头60中的XY方向的探头尺寸WS优选为测量对象电磁波的波长λ的1.5倍以下，特别优选为1.0倍、进一步优选为1/2以下。这是因为探头尺寸WS较小，则能够减小对测量对象电磁波产生的干扰。

具体而言，在例如测量对象电磁波的波长λ为5mm、频率60GHz的情况下，隔离距离ΔX、ΔY设定为波长λ的1/4亦即1.25mm，隔离距离ΔZ设定为波长λ的1/8亦即0.625mm。另外，晶体边CR设定为波长λ的1/5亦即1.0mm，晶体间距离CD设定为波长λ的1/20亦即0.25mm(晶体边CR的1/4)，探头尺寸WS设定为波长λ的0.45倍亦即2.25mm(晶体边CR的2.25倍)。

与4个EO传感器60A、60X、60Y、60Z连接的保偏光纤61A、61X、61Y、61Z以被由上板66A、中间板66B、以及下板66C构成的固定基板66夹着的方式而被固定。

如图9(A)～(C)所示，固定基板66在整体上为扁平的3张矩形的板状部件，在上板66A的下表面、中间板66B的上下表面、下板66C的上表面形成有：与Z方向平行的2条V字形的槽66Aa、66Ba、66Bb、66Ca。该槽形成为：保偏光纤61A、61X、61Y、61Z的直径的1/2左右，在使相对置的槽66Aa、66Ba相嵌合、以及相对置的槽66Bb、66Ca相嵌合时，以在上板66A的下表面与中间板66B的上表面之间、以及在中间板66B的下表面与下板66C之间存在些许(例如直径的1/10～1/50左右)的间隙的方式来决定其形状以及大小。另外，作为槽66Aa、66Ba、66Bb、66Ca的形状，也可以是截面为梯形形状的切口槽或U字形的槽等。

所以，在保偏光纤61A、61X被夹在上板66A的下表面与中间板66B的上表面之间的状态下、以及、61Y、61Z被夹在中间板66B的下表面与下板66C之间的状态下，利用液状粘接剂或粘接片等进行粘接固定，由此能够简单地形成具有隔离距离ΔX、ΔY的测量用探头60。另外，在进行粘接固定之际，通过使用具有用来固定固定基板66的Y方向上厚度的规定高度的隔板或夹具等，能够提高制造性。

另外，以隔离距离ΔX、ΔY＝1.25mm、探头尺寸WS＝2.25mm、晶体边CR＝1.0mm、晶体间距离CD＝0.25mm来配置EO晶体，并使用反射基板的厚度＝0.5mm的4芯的测量用探头的情况下，能够以测量对象电磁波的频率＝60GHz(波长λ大约为5.0mm)、24GHz(波长λ大约为12.5mm)来进行测量。

这样，使用形成在固定基板66上的槽来决定保偏光纤61的位置，由此在非常细微的EO传感器60A、60X、60Y、60Z中能够提高定位精度，而且能够以简单的工序来制造测量用探头60。另外，在测量用探头60中，由于针对每个EO传感器60A、60X、60Y、60Z而分别使用EO晶体63，因此，适合使用于测量对象电磁波的频率为25GHz以下、特别为10GHz以下之时。

＜第2实施方式＞

接着，参照图10～图11，说明第2实施方式。在第2实施方式中，测量用探头的构成、以及、提供给测量用探头的光信号的频率不同于上述的第1实施方式。另外，在第2实施方式中，对与第1实施方式相对应的部位添加同一符号、或者添加加上100之后的符号，并省略关于同一部位的说明。

如图10所示，在测量用探头160中，4个EO传感器160A、160X、160Y、160Z形成为一个结构体170。保偏光纤161(161A、161X、161Y、161Z)通过具有与保偏光纤161大致相同直径的4个孔的毛细管169，而被定位并固定在隔离开了隔离距离ΔX、ΔY的位置。在保偏光纤161中的比毛细管169更靠向根基侧的部位，被覆有树脂被覆物161a(161Aa、161Xa、161Ya、161Za)。

即，4个EO传感器160A、160X、160Y、160Z形成为：以保偏光纤161为中心的结构体170的规定的传感器区域。即，在EO传感器160A、160X、160Y、160Z中，在各保偏光纤161的延长线上具有反射点。另外，在毛细管169的前端侧，以延长保偏光纤161的方式分别配置有：与该保偏光纤161相同直径的准直透镜171(171A、171X、171Y、171Z)。

例如，针对前端侧的树脂被覆物161a被剥离后的状态(亦即，由芯部以及对该芯部进行被覆的包层部构成的芯部件呈现露出的状态)的保偏光纤161，预先在前端粘接固定准直透镜171，并插通于毛细管169的孔来进行粘接固定，由此来配置保偏光纤161以及准直透镜171。另外，也可以预先将准直透镜171粘接固定在毛细管169的孔内之后，再将保偏光纤161粘接固定于毛细管169的孔内，或者也可以在将保偏光纤161进行粘接固定后，再粘接固定准直透镜171。此后，对毛细管169的前端面进行研磨，将该前端面粘贴于结构体170的根基侧，由此使4个保偏光纤161连接于结构体170。

结构体170除了具有反射基板162、EO晶体163、玻璃基板164之外，还在反射基板162与EO晶体163之间配置有副EO晶体167、以及电介质膜168。副EO晶体167以及电介质膜168在Z方向上的厚度的合计被设定为隔离距离ΔZ。电介质膜168具有基膜以及电介质层(未图示)。作为基膜，可以适当使用：例如聚酰亚胺等有机材料或玻璃膜等无机材料等等。基膜具有例如10～50μm左右的厚度，通过能够使供给来的光信号的波长几乎是100％透过的材质来形成。在电介质膜168中，电介质层可以设置在前端侧或者根基侧的任意一侧，在此，说明电介质层被设置在根基侧的面的情况。

电介质层具有例如1～10μm左右的厚度，并具有下述的特性，即：对规定的波长的光(例如1530nm)几乎是100％(90％以上)进行反射，另一方面，使其他波长的光(例如1580nm)几乎是100％(90％以上)透过的特性。电介质层适合使用于具有在30～100nm的范围内透过率急剧变化(从小于10％开始趋向90％以上)的特性的情况。另外，只要是形成具有反射以及透过特性的功能的薄膜即可，并非一定就是电介质层。

如图11所示，EO传感器160A、160X、160Y与EO传感器160Z被供给波长不同的光信号。例如，EO传感器160A、160X、160Y被供给波长1530nm的第1输入光信号，另一方面，EO传感器160Z被供给波长1580nm的第2输入光信号。

其结果，被供给到EO传感器160A、160X、160Y的第1输入光信号通过电介质膜168而被反射基板162反射，在反射基板162上具有反射点，另一方面，被供给到EO传感器160Z的第2输入光信号被电介质膜168反射，在电介质膜168上具有反射点。即，EO传感器160Z能够以EO传感器160A为基准而对在Z方向上隔离开了隔离距离ΔZ的位置的电磁波进行测定。

另外，第1输入光信号E1A、E2A(频率f-1(1)、f-1(2))以及第2输入光信号E1B、E2B(输入频率f-2(1)、f-2(2))并不拘泥于差分频率f(IF)而以成为恒定值的方式被供给。据此，由于输入光信号的波长不发生变动，因此，能够将电介质层的反射率保持恒定。

在测量用探头160中，与第1实施方式相比，能够形成小型的探头。具体而言，例如，在测量对象电磁波的波长λ为3mm、频率为100GHz的情况下，隔离距离ΔX、ΔY设定为波长λ的1/10亦即0.3mm。另外，隔离距离ΔZ设定为波长λ的1/20亦即0.15mm。

在本实施方式的情况下，使与EO传感器160A、160X、160Y相对应的传感器区域(虚线所示)的X方向以及Y方向的各边为晶体边CR。所以，在测量对象电磁波的波长λ为3mm(大约100GHz)的情况下，晶体边CR优选设定为波长λ的1/2以下亦即1.5mm以下，更加优选设定为波长λ的1/4以下的0.75mm以下。例如，在晶体边CR为0.75mm的情况下，作为结构体170，使用一边(探头尺寸WS)为1.5mm的EO晶体163。

作为测量用探头60的XY方向的探头尺寸WS优选为测量对象电磁波的波长λ的2.0倍以下，特别优选为1.0倍以下。据此，能够降低测量对象电磁波的干扰。另外，相对于隔离距离ΔX、ΔY而言，从反射点至EO晶体的外缘为止的XY方向的距离亦即外缘距离ES优选为测量对象电磁波的波长λ的3倍以下，特别优选为2倍以下，进一步优选为1倍以下。据此，能够减小探头尺寸WS，从而降低对测量对象电磁波的干扰。

在测量用探头160中，由于可以将1个EO晶体用作多个EO传感器，因此，可以在EO传感器之间不形成间隙，从而能够降低多个EO传感器间的衍射等对测量对象电磁波的干扰，而且容易处理，能够制造尺寸非常小的测量用探头。

另外，在使用了隔离距离ΔX、ΔY＝0.5mm、探头尺寸WS＝1.5mm、晶体边CR＝0.75mm的EO晶体、以及反射基板的厚度＝0.5mm的4芯的EO传感器的情况下，能够以测量对象电磁波的频率＝120GHz(波长λ大约为2.5mm)进行测量。另外，在使用了隔离距离ΔX、ΔY＝0.25mm、探头尺寸WS＝0.5mm、晶体边CR＝0.25mm的EO晶体、以及反射基板(聚酰亚胺膜)的厚度＝25μm的4芯的EO传感器的情况下，以测量对象电磁波的频率＝300GHz(波长λ大约为1mm)进行的测量呈现良好。

这样，通过将预先已被定位的4根保偏光纤161连接于1个结构体170，能够实现测量用探头160的小型化。由于能够减小作为测量用探头160的尺寸，因此，能够有效地抑制测量对象电磁波的紊乱，特别是，可以适合使用于测量对象电磁波为高频之时。另外，在测量用探头160中，由于使用一个EO晶体163来作为测量用探头160，因此，适合使用于测量对象电磁波的频率为10GHz以上之时，特别适合使用于25GHz以上之时。

＜基于模拟进行的验证＞

接着，说明基于模拟进行的测量用探头的验证结果。

在图12以及图13中，在从300GHz的喇叭天线输出电磁波的情况下，以不同的隔离距离来测定近场，根据其测定结果而算出远场。使隔离距离ΔX、ΔY发生变化来进行计算。图12是表示E平面(x－z面)的情形，图13是表示H平面(y－z面)的情形。

曲线图中标记有“S”的曲线是表示：从300GHz的喇叭天线输出的电磁波的模拟值。关于其他曲线，是表示使用了使隔离距离ΔX、ΔY发生变化而测量出近场后的结果来算出的远场。

曲线图中标记的“0.1”、“0.25”、“0.5”、“1.0”是表示隔离距离ΔX、ΔY，单位为mm。300GHz＝波长为1.0mm，因此，隔离距离ΔX、ΔY分别为λ/10、λ/4、λ/2、1λ。

由曲线图可知，关于“0.1”、以及“0.25”，在数值方面没有大的差异，而且是呈现与模拟值接近的曲线。另外，关于“0.5”，从模拟值的乖离比较大，关于“1.0”，除了1st主瓣之外的旁瓣呈现乖离。

由以上的结果可知，隔离距离ΔX、ΔY优选为小于λ/2，特别优选为λ/3以下。

接着，实际制作在实施方式中所描述的探头，说明进行了测量的结果。

作为实施例的探头1，制作了图8所记载的探头60。是以隔离距离ΔX、ΔY＝1.25mm、探头尺寸WS＝2.25mm、晶体边CR＝1.0mm、晶体间距离CD＝0.25mm来配置EO晶体、反射基板的厚度＝0.5mm的4芯的测量用探头。

使用实施例的探头1，进行了76.5GHz的远场的测量。由于76.5GHz的波长大约为3.92mm，因此，晶体边CR大约为0.25λ(λ/4)，隔离距离ΔX、ΔY大约为0.32λ(大约λ/3)。

“PO”是：将一体型探头(实施例的探头1)的O端口选为个别探头，并将以往的reference探头(另一个探头)用作参考而测定出的数据。与只用了1个单体探头的测量(实施例的探头1)相对比可知，产生了更大的紊乱。

在图14以及图15中，将E面以及H面上的模拟值(图中“S”)与实测值(图中(IM))进行曲线化来表示。另外，表1中，示出模拟值与实测值的对比。

表1

另外，作为实施例的探头2，制作了图10所记载的探头160。是隔离距离ΔX、ΔY＝0.25mm、探头尺寸WS＝0.5mm、晶体边CR＝0.25mm的EO晶体、以及反射基板(聚酰亚胺膜)的厚度＝25μm的4芯的EO传感器。

由于测量对象电磁波的频率＝300GHz的波长λ大约为1mm，因此，晶体边CR大约为0.25λ(λ/4)，隔离距离ΔX、ΔY大约为0.25λ(λ/4)。

在图16以及图17中，将E面以及H面上的模拟值(图中“S”)与实测值(图中(IM))进行曲线化来表示。另外，表2中，示出模拟值与实测值的对比。

表2

由表1以及表2可知，尽管是波长更小、噪声容易变大的高频带，但将实施例的探头1与实施例的探头2进行比较时，实施例的探头2这一方的与模拟值之差较小。由此可以确认：使用一个晶体的实施例的探头2这一方作为探头的性能更优异。

另外，使用具有3根光纤连接于一个晶体的构成的2D探头(隔离距离ΔX、ΔY＝0.5mm)，在79GHz(波长3.8mm)进行了测量。此时的隔离距离ΔX、ΔY大约为0.13λ(大约λ/8)。

虽然将隔离距离ΔX、ΔY设定为λ/4以下的足够小的值，但还是能看到扭曲失真，无法进行高精度的测量。可以认为：是因为将隔离距离ΔX、ΔY设定为λ/4以下，探头自身所产生的干扰的效果虽小，但相位的还原精度会低下。由此可以说：最佳的隔离距离ΔX、ΔY为λ/4附近，特别优选为λ/6以上且λ/3以下的范围内。另外，晶体尺寸CR也是同样，可以说：最佳的晶体尺寸CR为λ/4附近，特别优选为λ/6以上且λ/3以下的范围内。

＜动作及效果＞

下面，针对自上述的实施方式提取出的发明组的特征，根据需要在展示课题以及效果等的同时进行说明。另外，以下，虽然为了便于理解而将上述各实施方式中所对应的构成用括弧等进行了适当描述，但是并不限定于该括弧中的符号等所示的具体构成。另外，对各特征描述的术语的意思或例示等也可以适用于：对以同一表述所描述的其他特征进行描述的术语的意思或例示。

本发明的测量用探头(测量用探头60)是使用于下述的电磁波测量系统的测量用探头，即，该电磁波测量系统利用具有第1测定部(EO传感器61A、保偏光纤61A)以及第2测定部(EO传感器60X、60Y、60Z、保偏光纤61X、61Y、61Z)的测量用探头，来测定响应测量对象电磁波而由电光效应产生的光信号的变化，并基于一边使所述测量用探头移动一边检测到的所述光信号的差分值，来对测量对象电磁波的空间分布状态进行测量；其特征在于，所述测量用探头具备：具有传感器结构的第1测定部、以及具有所述传感器结构的第2测定部，所述传感器结构包括：发挥所述电光效应的电光晶体(EO晶体63A、63X、63Y、63Z)、设置在该电光晶体的根基侧且传递所述光信号的光纤(保偏光纤61A)、以及设置在该电光晶体的前端侧且反射所述光信号的反射部(反射基板62A)；在与所述光纤的轴向垂直的第1方向以及第2方向上，所述电光晶体的尺寸设定为所述测量对象电磁波的波长的1/2以下。另外，所谓电光晶体的根基侧只要是比电光晶体更偏向根基侧即可，也可以在电光晶体与光纤之间配置光学部件(加强用玻璃、准直透镜、光纤连接部件等等)。

据此，能够获得噪声较少的良好的隔离距离差分。

测量用探头的特征还在于，频率不同的2个光信号被输入于所述第1以及第2测定部中的所述电光晶体。

其特征还在于，在所述第1测定部中光信号发生反射的第1反射点与在所述第2测定部中光信号发生反射的第2反射点之间的距离亦即隔离距离(隔离距离ΔX、ΔY、ΔZ)设定为所述测量对象电磁波的波长的1/2以下。

据此，可以确保由第1测定部以及第2测定部得到的光信号的同一时刻性，从而能够进行高精度的隔离距离差分的测定。

测量用探头的特征还在于，所述隔离距离设定为所述测量对象电磁波的波长的1/3以下。

据此，能够提高同一时刻性，从而能够进行更高精度的测量。

频率不同的2个光信号分别被输入于所述第1以及第2测定部中的所述电光晶体。据此，能够将2个光信号作为电信号而容易地转换成易处理的频率。

其特征还在于，在调整成使得从所述2个光信号的频率的差分减去所述测量对象电磁波的频率之后的差分频率恒定的状态下，所述2个光信号被输入于所述第1光纤以及所述第2光纤。

据此，由于只要是根据将恒定的差分频率作为频率的电信号计算出差分值即可，因此可以简化后续的处理，能够提高差分值的精度。

测量用探头的特征还在于，所述第1测定部中的反射部与所述第2测定部中的反射部被配置成在所述第1光纤以及第2光纤的轴向亦即第3方向上错开了反射隔离距离，该反射隔离距离设定为所述测量对象电磁波的波长的1/2以下。

据此，基于第1测定部以及第2测定部的差分值，能够检测第3方向上的测量对象电磁波的空间分布状态。

测量用探头的特征还在于，所述反射隔离距离设定为小于所述隔离距离。

据此，由于能够减小Z方向上的第1测定部以及第2测定部的形状变化(凹凸)，因此，能够降低第1测定部以及第2测定部给测量对象电磁波带来的影响。

其特征还在于，测量用探头具备：具有所述传感器结构的第3测定部，该第3测定部具有：在与所述第1测定部以及所述第2测定部所排列的第1方向垂直的第2方向上，与所述第1光纤隔离开了所述隔离距离而配置的第3光纤，

构成为：中央板、第1板、以及第2板被粘合，所述中央板在第1面形成有供所述第1光纤以及第2光纤嵌合用的2个槽，在与该第1面相对置的第2面形成有供第3光纤嵌合用的槽，所述第1板在与所述中央板中的第1面相对置的面上的相对置的位置形成有2个槽，所述第2板在与所述中央板中的第2面相对置的面上的相对置的位置形成有槽，第1光纤以及第2光纤被夹在所述中央板与所述第1板的槽中，所述第3光纤被夹在所述中央板与所述第2板的槽中。

据此，能够简单且高精度地对在至少2个方向上配置的3根光纤进行位置对准。

测量用探头的特征还在于，在所述中央板的第1面形成的2个槽形成在隔离开了所述隔离距离的位置，所述中央板的从所述第1面至所述第2面为止的厚度大致为所述隔离距离。

据此，能够使用中央板的厚度而简单且高精度地对在至少2个方向上配置的3根光纤进行位置对准。

测量用探头的特征还在于，具备：具有所述传感器结构的第4测定部，该第4测定部具有：在所述第1方向以及所述第2方向上与所述第1光纤隔离开了所述隔离距离而被配置的、且所述反射部在所述第1光纤的轴向亦即第3方向上与所述第1测定部隔离开了反射隔离距离而被配置的第4光纤。

据此，在具有4根光纤的3维测量用探头中，能够简单且高精度地对4根光纤进行位置对准。

测量用探头的特征还在于，所述第1光纤以及第2光纤连接于1个电光晶体。

据此，利用仅仅将预先进行了位置对准的第1光纤以及第2光纤连接起来的简单工序就能够制造测量用探头。另外，能够减少部件数量，从而能够廉价地制造进一步减小的测量用探头。

测量用探头的特征在于，所述第1光纤以及第2光纤贯穿于：形成有与该第1光纤以及第2光纤尺寸大致相同的孔的毛细管。

据此，利用仅仅将光纤连接于由所述光学晶体以及反射部构成的结构体的简单工序就能够制造测量用探头。

其特征还在于，测量用探头的所述1个电光晶体具有：在所述第1光纤以及第2光纤的轴向亦即第3方向上与前端的反射部错开了反射隔离距离而被配置的功能膜(电介质层)，该反射隔离距离设定为所述测量对象电磁波的波长的1/2以下，所述功能膜使传递至所述第1测定部的波长的光信号透过，并对传递至所述第2测定部的波长的光信号进行反射。

据此，能够将第1测定部以及第2测定部构成为一个结构体，而且能够使反射部在第3方向上隔离开。

测量用探头的特征还在于，针对所述1个电光晶体，第1光纤～第4光纤分别连接于隔离开了隔离距离的位置，具有：在所述第1光纤以及第2光纤的轴向亦即第3方向上与前端的反射部错开了反射隔离距离而被配置的功能膜，该反射隔离距离设定为所述测量对象电磁波的波长的1/2以下，第1光纤～第4光纤埋设在1根毛细管内。

据此，由于第1光纤～第4光纤的位置在第1方向以及第2方向上被预先进行了位置对准，因此，之后利用仅仅使之连接于所述电光晶体的简单工序就能够制造测量用探头。

测量用探头的特征还在于，所述第1测定部以及第2测定部形成为：构成前端侧的前端面处于同一平面上。

据此，可以尽最大可能不给测量对象电磁波带来影响地测定电磁波的空间分布状态。

测量用探头的特征还在于，具有：在成为所述第1光纤以及第2光纤的轴向亦即第3方向的所述第2光纤的延长线上，与所述前端面错开了反射隔离距离而被配置的所述功能膜，另一方面，在所述第1光纤的延长线上未形成所述功能膜。

据此，能够将前端面形成在同一平面上，而且第1测定部以及第2测定部构成为一个结构体，同时能够使反射部在第3方向上隔离开。

电磁波测量系统(电磁波测量系统1)的特征在于，具备：测量用探头、差分检测部(光信号处理部30)、以及电磁波状态算出部(电信号处理部40、计算装置3)，其中，所述测量用探头具备：具有传感器结构的第1测定部、以及具有所述测量用传感器结构的第2测定部，所述传感器结构包括：发挥电光效应的电光晶体、设置在该电光晶体的根基侧且传递所述光信号的光纤、以及设置在该电光晶体的前端侧的反射部，在所述第1测定部中光信号发生反射的第1反射点与在所述第2测定部中光信号发生反射的第2反射点之间的距离亦即隔离距离设定为所述测量对象电磁波的波长的1/2以下；所述差分检测部对第1测定部与第2测定部之间的由所述电光晶体所引起的光信号的变化的差分值进行检测，所述电磁波状态算出部基于一边使所述测量用探头移动一边检测到的所述光信号的差分值，来计算出电磁波的空间分布状态。

据此，在电磁波测量系统中，由于能够对测量对象电磁波中的相同波彼此进行比较，因此，能够可靠地去除波自身所具有的噪声(波的宽度、振幅等波自身的变形)的影响。

电磁波测量系统的特征还在于，频率不同的2个光信号被输入于所述第1光纤以及所述第2光纤。

据此，能够将2个光信号作为电信号而容易地转换成易处理的频率。

电磁波测量系统的特征还在于，具有驱动所述测量用探头的驱动部，所述差分检测部在所述测量用探头的移动距离小于所述隔离距离的时机，对所述差分值进行检测。

其结果，能够通过抽样定理来还原测量对象电磁波的波形。

其特征还在于，本发明的光纤具备：纤芯部件，其具有传递光信号的芯部以及包层部；以及毛细管，其在将多个所述纤芯部件插通于具有与所述纤芯部件大致同一尺寸的多个孔中的状态下对多个所述纤芯部件进行固定，所述包层部对所述芯部进行被覆且其折射率不同于该芯部。

据此，由于能够在预先进行了位置对准的状态下将多个纤芯部件固定，因此，通过安装于各种传感器而能够简单地将多个光纤连接于传感器。

其特征还在于，具有与所述纤芯部件大致相同尺寸的光学部件插通于所述毛细管的前端侧。

据此，能够在预先进行了位置对准的状态下将多个纤芯部件与光学部件固定。

其特征还在于，所述毛细管的前端面与插通于所述孔中的所述纤芯部件或者所述光学部件的前端面处于同一平面上。

据此，过后利用仅仅将前端面粘贴于传感器的根基侧面的简单处理就能够将传感器与多个光纤连接起来。

近年来，伴随着毫米波雷达的普及，以高精度来测定毫米波等高频的电磁波的空间分布状态(1维、2维、3维中的振幅或相位、强度、频率等)的必要性高涨。因此，周知有下述的方法，即，使用光与受到电磁波影响的物质相作用时产生的电光效应的所谓的电光晶体来测量电磁波的空间分布状态(例如参照专利文献1)。

一般情况下，电光晶体较脆，加工性不好，特别是，很难进行1mm以下的细微加工。然而，与测量对象电磁波的波长变短相应地就会产生测量用探头所引起的干扰的影响变大的问题。

本发明就是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低干扰的影响的电磁波测量用探头、以及使用了该电磁波测量用探头的电磁波测量系统。

本发明的测量用探头是使用于电磁波测量系统的测量用探头，其特征还在于，所述测量用探头具备：具有传感器结构的第1测定部、以及具有所述传感器结构的第2测定部，该传感器结构包括：发挥所述电光效应的电光晶体、设置在该电光晶体的根基侧且传递所述光信号的光纤、以及设置在该电光晶体的前端侧且反射所述光信号的反射部，所述第1光纤以及第2光纤连接于1个电光晶体的根基侧。

由于能够将1个EO晶体用作多个EO传感器，因此能够形成介电常数完全一致的多个EO传感器，不会产生多个EO传感器之间的干涉，从而能够制造尺寸非常小的测量用探头。另外，由于可以不用形成EO传感器之间的间隙，因此，能够降低对测量对象电磁波的干扰。

＜其他实施方式＞

另外，在上述实施方式中，电磁波测量系统1使用在了车载用的雷达4A的检查用途。本发明并不限定于此，例如，本发明也可以使用于配置在飞机跑道或道路等处的雷达、航空机用的雷达等各种雷达、或天线等雷达以外的电波发生装置的检查用途方面。另外，作为雷达所发出的电磁波信号，并不限定于FMCW信号，即便是使用单频的雷达，也可以使用本发明。总而言之，本发明可以适用于：通过将测量对象电磁波所引起的光信号的变化检测为使用了多个电光晶体的差分值来测定电磁波的空间分布状态的情况。

另外，在上述实施方式中，说明了反馈控制以使差分频率f(IF)成分恒定的情况。本发明并不限定于此，并不一定需要反馈控制。另外，也可以使得作为调制频率f(1)以及f(2)的输入光信号恒定来对差分频率f(IF)成分进行调制。这种情况下，在后续的处理中，差分频率f(IF)成分相抵消，并置换成作为基本频率f(s)的基本信号，因此在理论上没有问题，能够检测隔离距离差分。

在上述实施方式中，说明了针对1个EO传感器而使用2个光信号的情况。本发明并不限定于此，例如，也可以针对1个EO传感器而只使用1个光信号。总而言之，本发明可以适用于：对在2个EO传感器之间由电磁波的影响所引起的光信号的变化的差分值进行检测的所有方式。

在上述实施方式中，说明了作为测量用探头60，具有4个EO传感器60A、60X、60Y、60Z的情况。本发明并不限定于此，例如，也可以通过在X方向或者Y方向上隔离开隔离距离ΔX或者ΔY的2个或者3个EO传感器、或者在Z方向上隔离开隔离距离ΔZ的2个EO传感器、隔离开隔离距离ΔX、ΔZ的3个EO传感器、5个以上的EO传感器等来构成测量用探头。这种情况下，能够获得与上述实施方式同样的效果。另外，关于测量用探头160也一样，例如，也可以通过隔离开隔离距离ΔX、ΔY、ΔZ的2个或者3个EO传感器、将ΔX、ΔY、ΔZ的整数倍的隔离距离进行组合而得到的5个以上的EO传感器等来构成测量用探头。

在上述实施方式中，说明了EO传感器60Z的前端面被拉入到距其他EO传感器60A、60X、60Y的距离为ΔZ的状态的情况。本发明并不限定于此，例如，也可以将光学部件粘接固定在比反射基板靠前端侧的位置，从而使得前端面的位置处在相对于Z方向而言为相同或者探出的状态。据此，能够使4个EO传感器60A、60X、60Y、60Z中的前端面处于相同位置，能够减小测量对象电磁波的紊乱。

在上述实施方式中，说明了在结构体170的XY平面上的整体形成电介质膜的情况。本发明并不限定于此，也可以只在与EO传感器160Z相对应的区域来形成电介质膜，或者在与EO传感器160Z相对应的区域形成电介质膜，而在该区域以外的区域形成供第2输入光信号透过的透过膜。这种情况下，与第1实施方式一样，只要将作为相同频率的2个光信号提供给4个EO传感器即可。据此，由于可以使前端面处于同一面，因此，不会出现因为形状(只有EO传感器160Z的前端面的位置不同)而产生的电磁波的紊乱。另外，这种情况下的电介质膜只要是仅仅反射光信号的反射膜即可。

在上述实施方式中，虽然是使用槽66Aa～66Ca而对保偏光纤61进行了位置对准，但本发明并不限定于此，可以使用其他各种方法而对保偏光纤61进行位置对准。另外，在上述实施方式中，虽然使用了预先形成在毛细管169的孔而对保偏光纤161进行了定位，但本发明并不限定于此，可以使用其他各种方法而对保偏光纤161进行位置对准。当然也可以将第1实施方式以及第2实施方式进行适当组合，例如，可以针对结构体170而使用具有槽的固定基板，或者可以针对4个EO传感器而使用具有4个孔的毛细管来进行定位。

在上述实施方式中，说明了一边使测量用探头60连续地移动一边以规定间隔来检测隔离距离差分的情况。本发明并不限定于此，也可以一边使测量用探头60一点一点地移动，一边按照其部位来检测隔离距离差分。另外，并非一定要使测量用探头移动，例如，也可以使发出测量对象电磁波的电磁波发生装置移动。总而言之，只要是测量用探头与测量对象电磁波相对地进行移动即可。

在上述实施方式中，说明了4根保偏光纤被配置成格子状的情况。本发明并不限定于此，例如，也可以将上层的保偏光纤和下层的保偏光纤配置成在Y方向错开的状态。另外，也可以将3根保偏光纤配置成正三角形形状。

在上述实施方式中，说明了保偏光纤连接于EO晶体63的中心、或者传感器区域的中心的情况。本发明并不限定于此，例如，也可以以偏向于结构体的中心的方式偏置地连接保偏光纤。即，保偏光纤相对于电光晶体的位置关系没有限制。另外，也可以不用一定将晶体尺寸设定在测量对象电磁波的波长λ的1/2以下。

在上述实施方式中，作为电光效应，说明了通过折射率的变化而进行光信号的相位调制的情况。本发明并不限定于此，例如，也可以使光信号的偏光状态发生变化。另外，作为电光效应，也可以利用折射率与电场强度的二次方成正比地变化的克尔效应、折射率与电场强度的一次方成正比地变化的普克尔效应的任意一个。另外，作为电光晶体，可以使用立方体、长方体、圆柱、多棱柱等各种形状，关于XYZ方向的比率没有特别限制。

在上述实施方式中，说明了在反射基板62上设置反射膜的情况。本发明并不限定于此，也可以在塑料膜(例如聚酰亚胺膜)或薄膜的无机材质等的薄膜材料上形成并粘贴反射膜，或者通过旋涂(spin-coating)、滴涂(dip-coating)、蒸镀等方法，在EO晶体63的前端面60a上针对EO晶体直接设置反射膜。据此，能够抑制反射基板62的基板部分(玻璃等)给测量对象电磁波带来的影响。另外，在薄膜材料上形成反射膜的情况下，通过使薄膜材料为200μm以下、特别为100μm以下，能够将薄膜材料给测量对象电磁波带来的影响抑制在最小限度。另外，作为薄膜材料，最佳选择为介电常数较低(接近1.0)的材质。通过作为薄膜材料而使用有机材料(塑料材料)，可以使用廉价的容易处理的蒸镀膜或带铜箔的膜等，从而能够简单且廉价地形成反射膜。

在上述实施方式中，说明了将测量用探头使用于差分测定中的情况。本发明并不限定于此，即便是在使用了测量对象电磁波的同步系统的绝对值测定中，也可以使用本发明的测量用探头。例如，作为能够同时测定多个测定点的探头，可以使用本发明的测量用探头。即便是这种情况下，也能够获得可降低测量对象电磁波的干扰这样的本发明的效果。

在上述实施方式中，电磁波测量系统1虽然使用了一个测量用探头60，但本发明并不限定于此，也可以使用多个测量用探头60，同时进行多个部位的测定。

在上述实施方式中，电磁波测量系统1虽然应用了EO传感器160A、160X、160Y、160Z，但本发明并不限定于此。只要是具备下述的纤芯部件以及下述的毛细管的束状光纤即可，该纤芯部件具有传递光信号的芯部、以及对所述芯部进行被覆且其折射率不同于该芯部的包层部，该毛细管在将多个所述纤芯部件插通于具有与所述纤芯部件大致相同尺寸的多个孔中的状态下进行固定；例如，也可以在具有其他构成的电磁波测量系统中使用束状光纤来作为EO传感器。优选为，具有与所述纤芯部件大致相同尺寸的光学部件插通于所述毛细管的前端侧。此时，优选为，所述毛细管的前端面与插通在所述孔中的所述纤芯部件或者所述光学部件的前端面处于同一平面上。

据此，能够制作出：以简单的构成就能够担负着可用在各种测定方面的传感器的作用的束状光纤。

在上述实施方式中，说明了通过作为第1测定部的EO传感器61A、以及作为第2测定部的EO传感器60X来构成作为测量用探头的测量用探头60的情况。本发明并不限定于此，可以通过作为其他各种构成的第1测定部、以及第2测定部来构成本发明的测量用探头。

产业上的可利用性

本发明可以适用于：为了测定例如车载用雷达的电磁波而被使用的电磁波测量用探头。

附图标记说明

1：电磁波测量系统，2：电磁波测量装置，3：计算装置，4：汽车，4A：雷达，20：光信号供给部，21：激光光源，24：合成器，30：光信号处理部，31：循环器，32A：滤光器，33A：光电二极管，40：电信号处理部，41A：放大器，41X：放大器，42A：乘法器，43A：滤波器，44A：放大器，45X：混合器，46：基本信号生成器，47X：锁相放大器，50：控制部，51：驱动部，52：外部接口，60：测量用探头，60A、60X、60X、60Z：EO传感器，60Xa：前端面，61、61A、61X、61Y、61Z：保偏光纤，62X：反射基板，63X：EO晶体，64X：玻璃基板，65X：准直透镜，66：固定基板，66A：上板，66Aa：槽，66B：中间板，66Ba、66Bb、66Ca：槽，66C：下板。