JP2690049B2 - 偏波分散測定方法及び装置 - Google Patents
偏波分散測定方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ、光コンポ
ーネント及び光増幅中継伝送システム等で伝送される光
信号の偏波分散を測定する方法及び装置に関する。
ーネント及び光増幅中継伝送システム等で伝送される光
信号の偏波分散を測定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種従来の技術を図面につき説明す
る。図８は従来の偏波分散測定に用いる装置の構成例を
示すブロック・ダイアグラムである。図中、１は波長可
変光源、２は波長可変光源１の出射光信号Ｌ１の波長λ
を制御する温度コントローラ等の波長制御装置、３は光
分岐器、４は波長計、５は光信号の偏波状態を制御する
ための偏波制御装置、６は測定対象、７はストークス・
アナライザや回転型検光子等の偏光解析器、８はコンピ
ュータ等の記録演算処理装置である。
る。図８は従来の偏波分散測定に用いる装置の構成例を
示すブロック・ダイアグラムである。図中、１は波長可
変光源、２は波長可変光源１の出射光信号Ｌ１の波長λ
を制御する温度コントローラ等の波長制御装置、３は光
分岐器、４は波長計、５は光信号の偏波状態を制御する
ための偏波制御装置、６は測定対象、７はストークス・
アナライザや回転型検光子等の偏光解析器、８はコンピ
ュータ等の記録演算処理装置である。
【０００３】従来の偏波分散測定方法を、図８を参照し
て説明する。波長可変光源１の光信号Ｌ１出力を光ファ
イバ・カップラ等の光分岐器３で分岐し、一方の光信号
を測定対象６に入力しその偏波分散を測定するための光
信号Ｌ１ａとし、他方の光信号はその波長（若しくは周
波数。周波数は波長の逆数として表示する事が可能であ
るため、以下の従来方法の説明では周波数と波長を殆ど
同一のものとしている）を波長計４でモニターし記録す
るための光信号Ｌ１ｂとする。
て説明する。波長可変光源１の光信号Ｌ１出力を光ファ
イバ・カップラ等の光分岐器３で分岐し、一方の光信号
を測定対象６に入力しその偏波分散を測定するための光
信号Ｌ１ａとし、他方の光信号はその波長（若しくは周
波数。周波数は波長の逆数として表示する事が可能であ
るため、以下の従来方法の説明では周波数と波長を殆ど
同一のものとしている）を波長計４でモニターし記録す
るための光信号Ｌ１ｂとする。
【０００４】次に、測定対象６に入力するための光信号
Ｌ１ｂを偏波制御装置５で任意の偏光状態にし、光ファ
イバや光コンポーネント等の測定対象６に入射し、スト
ークス・アナライザや回転形検光子等の偏光解析器７
で、各波長λ（周波数ｆ）に対する偏光状態をコンピュ
ータ等の記録演算処理装置８に記録し、各波長λ（周波
数ｆ）を変化させて同様に測定を行う。
Ｌ１ｂを偏波制御装置５で任意の偏光状態にし、光ファ
イバや光コンポーネント等の測定対象６に入射し、スト
ークス・アナライザや回転形検光子等の偏光解析器７
で、各波長λ（周波数ｆ）に対する偏光状態をコンピュ
ータ等の記録演算処理装置８に記録し、各波長λ（周波
数ｆ）を変化させて同様に測定を行う。
【０００５】従来の偏波分散測定方法においては、スト
ークス・アナライザや回転形検光子等の偏光解析器７で
求めることの可能なポアンカレ球表示上の、各波長λ
（周波数ｆ）に対する偏光状態（以下、ＳＯＰとする）
の軌跡が、図９のように円を描くことより、位相差Δφ
を求め、下記の式（１）を用いて、偏波分散τを求めて
いた。 τ＝Δφ／Δω ＝（Δφ／２π）（１／Δｆ） ＝（Δφ／２π）（λ１λｎ／ｃΔλ） …（１） 但し、Δλ＝｜λ１−λｎ｜ Δφ：λ１とλｎにおける位相差 ｃ：光速
ークス・アナライザや回転形検光子等の偏光解析器７で
求めることの可能なポアンカレ球表示上の、各波長λ
（周波数ｆ）に対する偏光状態（以下、ＳＯＰとする）
の軌跡が、図９のように円を描くことより、位相差Δφ
を求め、下記の式（１）を用いて、偏波分散τを求めて
いた。 τ＝Δφ／Δω ＝（Δφ／２π）（１／Δｆ） ＝（Δφ／２π）（λ１λｎ／ｃΔλ） …（１） 但し、Δλ＝｜λ１−λｎ｜ Δφ：λ１とλｎにおける位相差 ｃ：光速
【０００６】図９に図示するように、ポアンカレ球上の
表現においては、偏光主軸に垂直な平面に、波長λ１
（周波数ｆ１），波長λ２（周波数ｆ２），波長λ３
（周波数ｆ３），....，波長λｎ（周波数ｆｎ）のＳＯ
Ｐの軌跡は、円を描く。
表現においては、偏光主軸に垂直な平面に、波長λ１
（周波数ｆ１），波長λ２（周波数ｆ２），波長λ３
（周波数ｆ３），....，波長λｎ（周波数ｆｎ）のＳＯ
Ｐの軌跡は、円を描く。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、数学的
な事実から、円は任意の３点を結ぶことにより定義され
て描かれるため、測定された結果のうちのどの３点を選
ぶかによって、偏波分散の測定値が散乱するという問題
点があった。
な事実から、円は任意の３点を結ぶことにより定義され
て描かれるため、測定された結果のうちのどの３点を選
ぶかによって、偏波分散の測定値が散乱するという問題
点があった。
【０００８】前記の散乱の様子を図１０（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す。図１０（ａ）は測定対象６を通
過した後の光信号Ｌ３の測定結果が理想的な場合の曲線
を示すグラフ、図１０（ｂ）は光信号Ｌ３の測定結果が
散乱している場合の曲線を示すグラフ、図１０（ｃ）は
測定結果が散乱している場合のポアンカレ球上に描かれ
る軌跡（円）のみを平面上に描いたものである。
（ｂ），（ｃ）に示す。図１０（ａ）は測定対象６を通
過した後の光信号Ｌ３の測定結果が理想的な場合の曲線
を示すグラフ、図１０（ｂ）は光信号Ｌ３の測定結果が
散乱している場合の曲線を示すグラフ、図１０（ｃ）は
測定結果が散乱している場合のポアンカレ球上に描かれ
る軌跡（円）のみを平面上に描いたものである。
【０００９】図１０（ａ）は、測定対象６を通過した後
の光信号Ｌ３のＳＯＰの変化を表し、１．０は直線偏光
を表し、０．０は円偏光を表し、その中間はすべて楕円
偏光を表す。もし、測定値が散乱している場合には、図
１０（ｂ）及び図１０（ｃ）のように幾つかのカーブ及
び円が描けるので測定誤差になる。ここにおいて本発明
は、上記の如き従来技術の問題点を解決するために、全
ての偏光状態における、測定対象の高安定な偏波分散測
定方法及び装置を提供するものである。
の光信号Ｌ３のＳＯＰの変化を表し、１．０は直線偏光
を表し、０．０は円偏光を表し、その中間はすべて楕円
偏光を表す。もし、測定値が散乱している場合には、図
１０（ｂ）及び図１０（ｃ）のように幾つかのカーブ及
び円が描けるので測定誤差になる。ここにおいて本発明
は、上記の如き従来技術の問題点を解決するために、全
ての偏光状態における、測定対象の高安定な偏波分散測
定方法及び装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明の次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手段を採用
することにより達成される。すなわち、本発明方法の第
１の特徴は、波長可変光源の光信号を、偏光制御手段で
任意の偏光状態かつ任意の偏光主軸方向にして、測定対
象に入射し、当該測定対象から出射された光信号を偏光
解析手段で解析して、当該光信号の、波長に対する偏光
状態の変動を示す余弦波状の周期関数の前記光信号の位
相差が所定角となる波長と波長の間の山（谷）の数よ
り、前記光信号の直交する偏光状態の群遅延時間、すな
わち偏波分散を求めてなる偏波分散測定方法である。
明の次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手段を採用
することにより達成される。すなわち、本発明方法の第
１の特徴は、波長可変光源の光信号を、偏光制御手段で
任意の偏光状態かつ任意の偏光主軸方向にして、測定対
象に入射し、当該測定対象から出射された光信号を偏光
解析手段で解析して、当該光信号の、波長に対する偏光
状態の変動を示す余弦波状の周期関数の前記光信号の位
相差が所定角となる波長と波長の間の山（谷）の数よ
り、前記光信号の直交する偏光状態の群遅延時間、すな
わち偏波分散を求めてなる偏波分散測定方法である。
【００１１】本発明方法の第２の特徴は、前記方法の第
１の特徴における前記光信号の波長に対する偏光状態の
変動を示す余弦波状の周期関数において前記光信号の位
相差の所定角が、π又はπ／２となる波長と波長の間の
山（谷）の数より、偏波分散を求めてなる偏波分散測定
方法である。
１の特徴における前記光信号の波長に対する偏光状態の
変動を示す余弦波状の周期関数において前記光信号の位
相差の所定角が、π又はπ／２となる波長と波長の間の
山（谷）の数より、偏波分散を求めてなる偏波分散測定
方法である。
【００１２】本発明方法の第３の特徴は、波長可変光源
の光信号を、偏光制御手段で任意の偏光状態かつ任意の
偏光主軸方向にして、測定対象に入射し、当該測定対象
から出射された光信号を偏光解析手段で解析して、偏光
解析手段で得られた、光信号の波長に対する偏光状態の
余弦波状の周期関数が、当該光信号の波長領域から周波
数領域に変換され、さらに、当該光信号の周波数領域に
対する偏光状態の周期関数を逆フーリエ変換することに
より時間領域に変換されてなり、当該時間領域に変換さ
れて得られた光信号の半値幅より、偏波分散が求められ
てなる偏波分散測定方法である。
の光信号を、偏光制御手段で任意の偏光状態かつ任意の
偏光主軸方向にして、測定対象に入射し、当該測定対象
から出射された光信号を偏光解析手段で解析して、偏光
解析手段で得られた、光信号の波長に対する偏光状態の
余弦波状の周期関数が、当該光信号の波長領域から周波
数領域に変換され、さらに、当該光信号の周波数領域に
対する偏光状態の周期関数を逆フーリエ変換することに
より時間領域に変換されてなり、当該時間領域に変換さ
れて得られた光信号の半値幅より、偏波分散が求められ
てなる偏波分散測定方法である。
【００１３】本発明方法の第４の特徴は、前記方法の第
１，第２又は第３の特徴における波長可変光源が、変調
した光源光を出射する変調手段を備え、偏光解析手段
が、同期検波可能な偏光解析手段である偏波分散測定方
法である。
１，第２又は第３の特徴における波長可変光源が、変調
した光源光を出射する変調手段を備え、偏光解析手段
が、同期検波可能な偏光解析手段である偏波分散測定方
法である。
【００１４】本発明方法の第５の特徴は、前記方法の第
１，第２，第３又は第４の特徴における偏光解析手段
が、ストークス・アナライザ又は回転型検光子を使用し
た偏光解析器である偏波分散測定方法である。
１，第２，第３又は第４の特徴における偏光解析手段
が、ストークス・アナライザ又は回転型検光子を使用し
た偏光解析器である偏波分散測定方法である。
【００１５】本発明装置の第１の特徴は、出力する光信
号の波長を変化させることが可能である波長可変光源
と、当該波長可変光源から出力される光信号を２つに分
岐する光分岐手段と、当該光分岐手段からの光信号の一
方を入力して、当該光信号の偏光状態を、任意の偏波状
態に変換自在でかつ当該光信号の偏波主軸を任意の方向
に制御自在として測定対象に入力する偏波制御手段と、
前記光分岐手段からの光信号の他方をモニタする監視手
段と、前記偏波制御手段から出力されて測定対象を通過
した光信号を解析して電気信号を出力する偏光解析手段
と、解析された光信号において、波長に対する偏光状態
の変動を示す余弦波状の周期関数において前記光信号の
位相差が所定角となる波長と波長の間の山（谷）の数よ
り偏波分散を求める記録演算処理手段とを具備してなる
偏波分散測定装置である。
号の波長を変化させることが可能である波長可変光源
と、当該波長可変光源から出力される光信号を２つに分
岐する光分岐手段と、当該光分岐手段からの光信号の一
方を入力して、当該光信号の偏光状態を、任意の偏波状
態に変換自在でかつ当該光信号の偏波主軸を任意の方向
に制御自在として測定対象に入力する偏波制御手段と、
前記光分岐手段からの光信号の他方をモニタする監視手
段と、前記偏波制御手段から出力されて測定対象を通過
した光信号を解析して電気信号を出力する偏光解析手段
と、解析された光信号において、波長に対する偏光状態
の変動を示す余弦波状の周期関数において前記光信号の
位相差が所定角となる波長と波長の間の山（谷）の数よ
り偏波分散を求める記録演算処理手段とを具備してなる
偏波分散測定装置である。
【００１６】本発明装置の第２の特徴は、出力する光信
号の波長を変化させることが可能である波長可変光源
と、当該波長可変光源から出力される光信号を２つに分
岐する光分岐手段と、当該光分岐手段からの光信号の一
方を入力して、当該光信号の偏光状態を、任意の偏波状
態に変換自在でかつ当該光信号の偏波主軸を任意の方向
に制御自在として測定対象に入力する偏波制御手段と、
前記光分岐手段からの光信号の他方をモニタする監視手
段と、前記偏波制御手段から出力されて測定対象を通過
した光信号を解析して電気信号を出力する偏光解析手段
と、当該偏光解析手段で得られた光信号の波長に対する
偏光状態の余弦波上の周期関数を光信号の当該光信号の
波長領域から周波数領域に変換し、さらに周波数領域か
ら逆フーリエ変換により時間領域に変換する記録演算処
理手段とを具備してなる偏波分散測定装置である。
号の波長を変化させることが可能である波長可変光源
と、当該波長可変光源から出力される光信号を２つに分
岐する光分岐手段と、当該光分岐手段からの光信号の一
方を入力して、当該光信号の偏光状態を、任意の偏波状
態に変換自在でかつ当該光信号の偏波主軸を任意の方向
に制御自在として測定対象に入力する偏波制御手段と、
前記光分岐手段からの光信号の他方をモニタする監視手
段と、前記偏波制御手段から出力されて測定対象を通過
した光信号を解析して電気信号を出力する偏光解析手段
と、当該偏光解析手段で得られた光信号の波長に対する
偏光状態の余弦波上の周期関数を光信号の当該光信号の
波長領域から周波数領域に変換し、さらに周波数領域か
ら逆フーリエ変換により時間領域に変換する記録演算処
理手段とを具備してなる偏波分散測定装置である。
【００１７】本発明装置の第３の特徴は、前記装置の第
１又は第２の特徴における波長可変光源が、変調した光
源光を出射する変調手段を備え、偏光解析手段が、同期
検波可能な偏光解析手段である偏波分散測定装置であ
る。
１又は第２の特徴における波長可変光源が、変調した光
源光を出射する変調手段を備え、偏光解析手段が、同期
検波可能な偏光解析手段である偏波分散測定装置であ
る。
【００１８】本発明装置の第４の特徴は、前記装置の第
１，第２又は第３の特徴における偏光解析手段が、スト
ークス・アナライザ又は回転型検光子を使用した偏光解
析器である偏波分散測定装置である。
１，第２又は第３の特徴における偏光解析手段が、スト
ークス・アナライザ又は回転型検光子を使用した偏光解
析器である偏波分散測定装置である。
【００１９】
【作用】本発明は、前記のような手段及び手法を採用す
るので、従来方法に於いてはポアンカレ球上の２波長間
の位相差Δφより偏波分散を求めていたものを、本発明
方法に於いては、偏光状態の測定に関して周期関数状の
位相差Δφがπ（又はπ／２）になる山（谷）の数と山
（谷）と山（谷）の間の間隔より求めるか、あるいはＳ
ＯＰの周期関数状になる周波数の関数を逆フーリエ変換
することにより偏波分散τを求めるので、安定した偏波
分散測定方法及び装置を提供することができる。
るので、従来方法に於いてはポアンカレ球上の２波長間
の位相差Δφより偏波分散を求めていたものを、本発明
方法に於いては、偏光状態の測定に関して周期関数状の
位相差Δφがπ（又はπ／２）になる山（谷）の数と山
（谷）と山（谷）の間の間隔より求めるか、あるいはＳ
ＯＰの周期関数状になる周波数の関数を逆フーリエ変換
することにより偏波分散τを求めるので、安定した偏波
分散測定方法及び装置を提供することができる。
【００２０】
（装置例）本発明の装置例を図面につき説明する。図１
は本装置例の偏波分散測定装置の構成例を示すブロック
・ダイアグラムである。図中、９は波長可変光源１の出
射光信号Ｓ１を変調する変調器である。なお、前記従来
例と同一の部材には同一の符号を付した。
は本装置例の偏波分散測定装置の構成例を示すブロック
・ダイアグラムである。図中、９は波長可変光源１の出
射光信号Ｓ１を変調する変調器である。なお、前記従来
例と同一の部材には同一の符号を付した。
【００２１】（方法例）本発明方法を図面につき詳説す
る。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明方法を実施
していく上での過程を概念的に説明するグラフである。
ここでもう一度、従来方法の問題点を述べる。従来方法
においては、少なくとも３つの波長（周波数）で、ポア
ンカレ球上に外接円を描き、それより偏波分散を求めて
いたが、サンプル数が少ないため測定再現性が悪かっ
た。
る。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明方法を実施
していく上での過程を概念的に説明するグラフである。
ここでもう一度、従来方法の問題点を述べる。従来方法
においては、少なくとも３つの波長（周波数）で、ポア
ンカレ球上に外接円を描き、それより偏波分散を求めて
いたが、サンプル数が少ないため測定再現性が悪かっ
た。
【００２２】本発明方法においては、前記従来方法の問
題点を考慮した上で、以下の方法を採用した。本発明方
法は、図２（ａ）に示す様に、少なくとも波長に対する
偏光状態の余弦波状の周期関数の位相差がπ［山（谷）
から山（谷）］又はπ／２［山（谷）から谷（山）］に
なる波長λ１からλｎまでの山あるいは谷の数Ｎ（位相
差π）の測定を行い、これらの波長差より直交する偏光
状態の群遅延時間（偏波分散τ）を求めることを特徴と
する測定方法である。偏波分散τは、下記の式（２）で
求められる。 τ＝（Ｎ／２）（１／Δｆ） ＝（Ｎ／２）（λ１λｎ／ｃΔλ） …（２） 但し、Ｎ：λ１〜λｎまでの山（谷）の数（位相差がπ
に相当する）
題点を考慮した上で、以下の方法を採用した。本発明方
法は、図２（ａ）に示す様に、少なくとも波長に対する
偏光状態の余弦波状の周期関数の位相差がπ［山（谷）
から山（谷）］又はπ／２［山（谷）から谷（山）］に
なる波長λ１からλｎまでの山あるいは谷の数Ｎ（位相
差π）の測定を行い、これらの波長差より直交する偏光
状態の群遅延時間（偏波分散τ）を求めることを特徴と
する測定方法である。偏波分散τは、下記の式（２）で
求められる。 τ＝（Ｎ／２）（１／Δｆ） ＝（Ｎ／２）（λ１λｎ／ｃΔλ） …（２） 但し、Ｎ：λ１〜λｎまでの山（谷）の数（位相差がπ
に相当する）
【００２３】しかしこの方法でも、どの山または谷を選
ぶかによって測定再現性が悪くなる。例えば、図２
（ａ）で例を挙げると、λ１とλ２の間隔はΔλ１であ
るが、λ５とλ４の間隔はΔλ４であり、明らかにΔλ
４の方が間隔的には広い。そのため、ポアンカレ球上で
は、Δλ４の測定結果を採用した場合には、当然、半径
の大きな円が描かれ、Δλ１の測定結果を採用した場合
には、Δλ４を採用した場合よりも半径の小さな円が描
かれることになる。
ぶかによって測定再現性が悪くなる。例えば、図２
（ａ）で例を挙げると、λ１とλ２の間隔はΔλ１であ
るが、λ５とλ４の間隔はΔλ４であり、明らかにΔλ
４の方が間隔的には広い。そのため、ポアンカレ球上で
は、Δλ４の測定結果を採用した場合には、当然、半径
の大きな円が描かれ、Δλ１の測定結果を採用した場合
には、Δλ４を採用した場合よりも半径の小さな円が描
かれることになる。
【００２４】そこで、図２（ｂ）に示すように、まず、
偏光解析器７の光信号Ｓ３の測定で得られた波長に対す
る偏光状態の余弦波状の周期関数を、周波数領域の余弦
波状の周期関数に変換する。
偏光解析器７の光信号Ｓ３の測定で得られた波長に対す
る偏光状態の余弦波状の周期関数を、周波数領域の余弦
波状の周期関数に変換する。
【００２５】そして、図２（ｂ）に示す周波数に対する
偏光状態の周期関数を、図２（ｃ）に示すように逆フー
リエ変換することより、時間領域に変換して、その半値
幅ｄから、直交する偏光状態の群遅延時間（偏波分散の
半分：位相差がπであるため）を求める。これが本発明
方法のもう一つの大きな特徴である。
偏光状態の周期関数を、図２（ｃ）に示すように逆フー
リエ変換することより、時間領域に変換して、その半値
幅ｄから、直交する偏光状態の群遅延時間（偏波分散の
半分：位相差がπであるため）を求める。これが本発明
方法のもう一つの大きな特徴である。
【００２６】図１における偏光解析器７としては、スト
ークス・アナライザ又は簡易な回転型検光子を利用した
偏光解析器があり、それぞれの構成例を図３及び図４に
示す。図３は本発明に用いる偏光解析器７としてのスト
ークス・アナライザの構成例を示す図、図４は本発明方
法に用いる偏光解析器７として回転型検光子を利用した
時の構成を示す図である。
ークス・アナライザ又は簡易な回転型検光子を利用した
偏光解析器があり、それぞれの構成例を図３及び図４に
示す。図３は本発明に用いる偏光解析器７としてのスト
ークス・アナライザの構成例を示す図、図４は本発明方
法に用いる偏光解析器７として回転型検光子を利用した
時の構成を示す図である。
【００２７】図中、７ａはストークス・アナライザ、７
ｂは回転型検光子を用いた偏光解析器、１０ａ，１０ｂ
はビーム・スプリッタ（ＢＳ）、１１は偏光ビーム・ス
プリッタ（ＰＢＳ）、１２はλ／４波長板等のπ／２位
相素子、１３は検光子、１３′は回転型検光子、１４は
光検出器、１５は光パワー・メータ等の光受信機であ
る。
ｂは回転型検光子を用いた偏光解析器、１０ａ，１０ｂ
はビーム・スプリッタ（ＢＳ）、１１は偏光ビーム・ス
プリッタ（ＰＢＳ）、１２はλ／４波長板等のπ／２位
相素子、１３は検光子、１３′は回転型検光子、１４は
光検出器、１５は光パワー・メータ等の光受信機であ
る。
【００２８】図５に、ポアンカレ球上における光信号の
偏光状態の解析を示す。ストークス・パラメータＳ０
（ＳＯ），Ｓ１（−Ｓ１），Ｓ２（−Ｓ２）及びＳ３
（−Ｓ３）は、偏光状態を表す変数であり、それぞれ光
強度，水平直線偏光成分，４５度直線偏光成分及び右円
偏光成分を［（ ）内に示したものは、それぞれ、光強
度，垂直直線偏光成分，−４５度直線偏光成分及び左旋
円直線偏光成分を］示す。
偏光状態の解析を示す。ストークス・パラメータＳ０
（ＳＯ），Ｓ１（−Ｓ１），Ｓ２（−Ｓ２）及びＳ３
（−Ｓ３）は、偏光状態を表す変数であり、それぞれ光
強度，水平直線偏光成分，４５度直線偏光成分及び右円
偏光成分を［（ ）内に示したものは、それぞれ、光強
度，垂直直線偏光成分，−４５度直線偏光成分及び左旋
円直線偏光成分を］示す。
【００２９】一般に、偏光解析器７に入力する光Ｉ
（δ，γ，α）は任意の位相板および偏光子の組合せに
よる光強度で表すことができる。方位γの位相板（位相
差δ）と方位αの検光子の組合せで得られる光強度Ｉ
（δ，γ，α）は、次式（３）で表される。 Ｉ（δ，γ，α）＝Ｓ０／２ ＋［（Ｓ１cos ２γ＋Ｓ２sin ２γ）cos ２（γ−α）］／２ ＋｛［（Ｓ１sin ２γ−Ｓ２cos ２γ）cos δ−Ｓ３sin δ］ sin ２（γ−α）｝／２ …（３）
（δ，γ，α）は任意の位相板および偏光子の組合せに
よる光強度で表すことができる。方位γの位相板（位相
差δ）と方位αの検光子の組合せで得られる光強度Ｉ
（δ，γ，α）は、次式（３）で表される。 Ｉ（δ，γ，α）＝Ｓ０／２ ＋［（Ｓ１cos ２γ＋Ｓ２sin ２γ）cos ２（γ−α）］／２ ＋｛［（Ｓ１sin ２γ−Ｓ２cos ２γ）cos δ−Ｓ３sin δ］ sin ２（γ−α）｝／２ …（３）
【００３０】ストークス・アナライザの構成例を示す図
３を参照しながら、ストークス・パラメータの測定原理
を示す。測定対象６からの入射光信号Ｓ３は、ビーム・
スプリッタ１０ａにより反射し、λ／４波長板１２と方
位４５度の検光子１３が作用して、光強度Ｉ４が光検出
器１４で得られる。
３を参照しながら、ストークス・パラメータの測定原理
を示す。測定対象６からの入射光信号Ｓ３は、ビーム・
スプリッタ１０ａにより反射し、λ／４波長板１２と方
位４５度の検光子１３が作用して、光強度Ｉ４が光検出
器１４で得られる。
【００３１】次に、ビーム・スプリッタ１０ａを透過し
た光信号は、ビーム・スプリッタ１０ｂにより反射させ
られ、方位４５度の検光子１３が作用し、光検出器１３
で光強度Ｉ３が得られる。
た光信号は、ビーム・スプリッタ１０ｂにより反射させ
られ、方位４５度の検光子１３が作用し、光検出器１３
で光強度Ｉ３が得られる。
【００３２】次に、ビーム・スプリッタ１０ｂを透過し
た光信号は、偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）１１に
より直交２成分に分岐させられ、垂直偏光成分の光強度
Ｉ２及び水平偏光成分の偏光強度Ｉ１が得られる。
た光信号は、偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）１１に
より直交２成分に分岐させられ、垂直偏光成分の光強度
Ｉ２及び水平偏光成分の偏光強度Ｉ１が得られる。
【００３３】このように測定されたＩ１，Ｉ２，Ｉ３及
びＩ４より、ストークス・パラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３）が下記の式（４）により得られる。 Ｓ０＝Ｉ１＋Ｉ２ Ｓ１＝Ｉ１−Ｉ２ Ｓ２＝２Ｉ３−（Ｉ１＋Ｉ２） Ｓ３＝２Ｉ４−（Ｉ１＋Ｉ２） …（４）
びＩ４より、ストークス・パラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３）が下記の式（４）により得られる。 Ｓ０＝Ｉ１＋Ｉ２ Ｓ１＝Ｉ１−Ｉ２ Ｓ２＝２Ｉ３−（Ｉ１＋Ｉ２） Ｓ３＝２Ｉ４−（Ｉ１＋Ｉ２） …（４）
【００３４】式（４）のストークス・パラメータ（Ｓ
０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）より、それぞれＳＯＰ及び楕円
率（消光比）ηが下記の式（５）及び（６）で表され
る。 ＳＯＰ＝｜（１−η２）／（１＋η２）｜ …（５） η ＝tan ［０．５tan −１｛Ｓ３／（Ｓ１２＋Ｓ２２）1/2 ｝］…（６）
０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）より、それぞれＳＯＰ及び楕円
率（消光比）ηが下記の式（５）及び（６）で表され
る。 ＳＯＰ＝｜（１−η２）／（１＋η２）｜ …（５） η ＝tan ［０．５tan −１｛Ｓ３／（Ｓ１２＋Ｓ２２）1/2 ｝］…（６）
【００３５】図４に示す回転型検光子を用いた偏光解析
器７ｂを用いてＳＯＰを求めるには、回転型検光子１
３′を回転することにより、楕円偏波面の長軸（最大
値）Ｉｍａｘ及び短軸（最小値）Ｉｍｉｎを求め、下記
の式（７）により求める。 ＳＯＰ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ） ＝（１−η２）／（１＋η２） …（７）
器７ｂを用いてＳＯＰを求めるには、回転型検光子１
３′を回転することにより、楕円偏波面の長軸（最大
値）Ｉｍａｘ及び短軸（最小値）Ｉｍｉｎを求め、下記
の式（７）により求める。 ＳＯＰ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ） ＝（１−η２）／（１＋η２） …（７）
【００３６】（測定例）図６（ａ）及び図６（ｂ）に、
本発明を用いて偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）の偏波
分散測定を実施した例を示す。図６（ａ）は、波長差約
３ｎｍ（周波数に変換すると約３７５ＧＨｚ）変化させ
た場合のポアンカレ球上のＳＯＰの変化を表している。
図６（ｂ）はそれを波長に対するＳＯＰの変化に直した
グラフである。それから、偏波分散τは、約９．８７３
ｐｓであることが理解できる。
本発明を用いて偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）の偏波
分散測定を実施した例を示す。図６（ａ）は、波長差約
３ｎｍ（周波数に変換すると約３７５ＧＨｚ）変化させ
た場合のポアンカレ球上のＳＯＰの変化を表している。
図６（ｂ）はそれを波長に対するＳＯＰの変化に直した
グラフである。それから、偏波分散τは、約９．８７３
ｐｓであることが理解できる。
【００３７】（比較例）また、図７の表に従来の方法と
本発明による方法の比較を示す。表中のσは標準偏差を
示す。これより、偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）の場
合は、比較的良く一致しているが、通常の光ファイバ
（ＳＭＦ：通常の１．３１μｍ帯光ファイバ、ＤＳＦ：
分散シフト光ファイバ）の場合には、本発明の方が安定
した測定結果を示していることが理解できる。
本発明による方法の比較を示す。表中のσは標準偏差を
示す。これより、偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）の場
合は、比較的良く一致しているが、通常の光ファイバ
（ＳＭＦ：通常の１．３１μｍ帯光ファイバ、ＤＳＦ：
分散シフト光ファイバ）の場合には、本発明の方が安定
した測定結果を示していることが理解できる。
【００３８】
【発明の効果】かくして、本発明によれば、ストークス
・アナライザで測定した偏波分散の値をＳＯＰに変換
し、かつ逆フーリエ変換することにより、高精度な偏波
分散測定が実現可能となり、偏波分散の小さな光増幅
器、光デバイス及び長距離光増幅中継伝送システムが達
成される等優れた有用性を発揮する。
・アナライザで測定した偏波分散の値をＳＯＰに変換
し、かつ逆フーリエ変換することにより、高精度な偏波
分散測定が実現可能となり、偏波分散の小さな光増幅
器、光デバイス及び長距離光増幅中継伝送システムが達
成される等優れた有用性を発揮する。
【図１】本発明の偏波分散測定方法の実施に使用する測
定装置の構成を示すブロック・ダイアグラムである。
定装置の構成を示すブロック・ダイアグラムである。
【図２】本発明の偏波分散測定方法の実施過程を説明す
るグラフである。
るグラフである。
【図３】図１中の偏光解析器の一例である、ストークス
・アナライザの構成を示すブロック・ダイアグラムであ
る。
・アナライザの構成を示すブロック・ダイアグラムであ
る。
【図４】同上、回転型検光子を用いた偏光解析器の構成
を示すブロック・ダイアグラムである。
を示すブロック・ダイアグラムである。
【図５】ポアンカレ球による偏光解析の概念を示す図で
ある。
ある。
【図６】本発明方法を実際に使用して測定を行った結果
を示す、（ａ）はポアンカレ球表示を示す図、（ｂ）は
波長領域のＳＯＰの変化を示すグラフである。
を示す、（ａ）はポアンカレ球表示を示す図、（ｂ）は
波長領域のＳＯＰの変化を示すグラフである。
【図７】従来方法と本発明方法による測定結果の比較を
示す表である。
示す表である。
【図８】従来の偏波分散の測定に用いる装置の構成を示
す図である。
す図である。
【図９】従来方法のポアンカレ球の表示により、偏波分
散を求める様子を表した図である。
散を求める様子を表した図である。
【図１０】従来方法の問題点を説明する図で、（ａ）は
比較的測定誤差が少ないときの理想的なグラフ、（ｂ）
は誤差が多い場合のグラフ、（ｃ）は誤差が多い場合に
ポアンカレ球上に描かれる軌跡のみを平面上に描いたも
のである。
比較的測定誤差が少ないときの理想的なグラフ、（ｂ）
は誤差が多い場合のグラフ、（ｃ）は誤差が多い場合に
ポアンカレ球上に描かれる軌跡のみを平面上に描いたも
のである。
１…波長可変光源 ２…波長制御装置 ３…光分岐器 ４…波長計 ５…偏波制御装置 ６…測定対象 ７…偏光解析器 ７ａ…ストークス・アナライザ ７ｂ…回転型検光子を用いた偏光解析器 ８…記録演算処理装置 ９…変調器 １０ａ，１０ｂ…ビーム・スプリッタ（ＢＳ） １１…偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ） １２…π／２位相素子 １３…検光子 １３′…回転型検光子 １４…光検出器 １５…光受信機
Claims (9)
- 【請求項１】波長可変光源の光信号を、 偏光制御手段で任意の偏光状態かつ任意の偏光主軸方向
にして、 測定対象に入射し、 当該測定対象から出射された光信号を偏光解析手段で解
析して、 当該光信号の、波長に対する偏光状態の変動を示す余弦
波状の周期関数において前記光信号の位相差が所定角と
なる波長と波長の間の山（谷）の数より、 前記光信号の直交する偏光状態の群遅延時間、すなわち
偏波分散を求めることを特徴とする偏波分散測定方法。 - 【請求項２】光信号の波長に対する偏光状態の変動を示
す余弦波状の周期関数において前記光信号の位相差の所
定角は、π又はπ／２となる波長と波長の間の山（谷）
の数より、 偏波分散を求めることを特徴とする請求項１記載の偏波
分散測定方法。 - 【請求項３】波長可変光源の光信号を、 偏光制御手段で任意の偏光状態かつ任意の偏光主軸方向
にして、 測定対象に入射し、 当該測定対象から出射された光信号を偏光解析手段で解
析して、 偏光解析手段で得られた、光信号の波長に対する偏光状
態の余弦波状の周期関数を当該光信号の波長領域から周
波数領域に変換し、 さらに、当該光信号の周波数領域に対する偏光状態の周
期関数を逆フーリエ変換することにより時間領域に変換
し、 当該時間領域に変換して得られた光信号の半値幅より、 偏波分散を求めることを特徴とする偏波分散測定方法。 - 【請求項４】波長可変光源は、変調した光源光を出射す
る変調手段を備え、 偏光解析手段は、同期検波可能な偏光解析手段であるこ
とを特徴とする請求項１，２又は３記載の偏波分散測定
方法。 - 【請求項５】偏光解析手段は、ストークス・アナライザ
又は回転型検光子を使用した偏光解析器であることを特
徴とする請求項１，２，３又は４記載の偏波分散測定方
法。 - 【請求項６】出力する光信号の波長を変化させることが
可能である波長可変光源と、 当該波長可変光源から出力される光信号を２つに分岐す
る光分岐手段と、 当該光分岐手段からの光信号の一方を入力して、当該光
信号の偏光状態を、任意の偏波状態に変換自在でかつ当
該光信号の偏波主軸を任意の方向に制御自在として測定
対象に入力する偏波制御手段と、 前記光分岐手段からの光信号の他方をモニタする監視手
段と、 前記偏波制御手段から出力されて測定対象を通過した光
信号を解析して電気信号を出力する偏光解析手段と、 解析された光信号において、波長に対する偏光状態の変
動を示す余弦波状の周期関数において前記光信号の位相
差が所定角となる波長と波長の間の山（谷）の数より偏
波分散を求める記録演算処理手段とを具備することを特
徴とする偏波分散測定装置。 - 【請求項７】出力する光信号の波長を変化させることが
可能である波長可変光源と、 当該波長可変光源から出力される光信号を２つに分岐す
る光分岐手段と、 当該光分岐手段からの光信号の一方を入力して、当該光
信号の偏光状態を、任意の偏波状態に変換自在でかつ当
該光信号の偏波主軸を任意の方向に制御自在として測定
対象に入力する偏波制御手段と、 前記光分岐手段からの光信号の他方をモニタする監視手
段と、 前記偏波制御手段から出力されて測定対象を通過した光
信号を解析して電気信号を出力する偏光解析手段と、 当該偏光解析手段で得られた光信号の波長に対する偏光
状態の余弦波上の周期関数を光信号の当該光信号の波長
領域から周波数領域に変換し、さらに周波数領域から逆
フーリエ変換により時間領域に変換する記録演算処理手
段とを具備することを特徴とする偏波分散測定装置。 - 【請求項８】波長可変光源は、変調した光源光を出射す
る変調手段を備え、 偏光解析手段は、同期検波可能な偏光解析手段であるこ
とを特徴とする請求項６又は７記載の偏波分散測定装
置。 - 【請求項９】偏光解析手段は、ストークス・アナライザ
又は回転型検光子を使用した偏光解析器であることを特
徴とする請求項６，７又は８記載の偏波分散測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18554292A JP2690049B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 偏波分散測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18554292A JP2690049B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 偏波分散測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634447A JPH0634447A (ja) | 1994-02-08 |
| JP2690049B2 true JP2690049B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=16172630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18554292A Expired - Lifetime JP2690049B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 偏波分散測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2690049B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3394902B2 (ja) * | 1998-02-20 | 2003-04-07 | アンリツ株式会社 | 波長分散測定装置及び偏波分散測定装置 |
| JP2001349804A (ja) | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Advantest Corp | 光特性測定装置、方法、記録媒体 |
| US20080079941A1 (en) * | 2004-09-07 | 2008-04-03 | Agency For Science, Technology And Research | Differential Geomety-Based Method and Apparatus for Measuring Polarization Mode Dispersion Vectors in Optical Fibers |
| CN104039128A (zh) * | 2011-11-14 | 2014-09-10 | 株式会社富永树脂工业所 | 小动物饲养容器 |
| WO2013114544A1 (ja) | 2012-01-30 | 2013-08-08 | 株式会社ターキー | 吸水シート保持マット |
| CN104006950B (zh) * | 2014-06-12 | 2016-06-08 | 天津大学 | 一种保偏光纤双折射色散测量方法 |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP18554292A patent/JP2690049B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0634447A (ja) | 1994-02-08 |
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