JP3388227B2 - 光分散測定装置およびそれを用いた測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光分散測定装置
およびその測定方法に関するものであり、特にシングル
モ-ド光ファイバーを伝搬する光の群速度分散を測定す
るための測定装置と、本発明の測定装置を用いた上記の
群速度分散の測定、光ファイバーの正確な長さの測定、
あるいは被測定物までの距離の測定における測定方法に
関している。

【０００２】

【従来の技術】光信号は光ファイバー中を伝搬するとき
に、異なる波長を持つ光は異なる速度で伝搬する。この
現象は群速度分散と呼ばれる。この群速度分散のため光
ファイバー中を光パルスが伝搬するときにパルスの広が
る原因となる。光通信において、現在では１．３μ及び
１．５５μの波長領域が主に使われ、長距離間で光信号
を伝送するのに、最適な分散特性をもつ光ファイバーを
利用する必要がある。また、パルス中のチャ-プの保証
や非線形効果と分散効果を利用した光ファイバーを用い
たパルス発生法などにおいて最適な群速度分散及び長さ
を持つ光ファイバーを用いる必要がある。このような目
的において、シングルモ-ド光ファイバーの群速度分散
の測定は必要不可欠である。

【０００３】光ファイバーなどの群速度分散を測定する
ための方法としては、ａ）パルス遅延（Ｐｕｌｓｅ-Ｄ
ｅｌａｙ）法、ｂ）干渉（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒ
ｉｃ）法）、ｃ）位相シフト（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆ
ｔ）法、ｄ）ベースバンドエーエムレスポンス（Ｂａｓ
ｅｂａｎｄ ＡＭ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）法が主に用いら
れている。以下にこれらの方法について、説明する。

【０００４】ａ） パルス遅延法による群速度分散の測
定については、例えば次の文献に記載されている（Ｌ．
Ｇ．ｃｏｈｅｎ ａｎｄ Ｃｈｉｎｌｏｎ Ｌｉｎ、
ＰｕＬｓｅ ＤｅＬａｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ
ｉｎ ｔｈｅ ｚｅｒｏｍａｔｅｒｉａｌ ｄｉｓｐｅ
ｒｓｉｏｎ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒｅｇｉｏｎ ｆ
ｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ、 Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｏｐｔｉｃｓ、 ＶｏＬ、 １６， Ｎｏ． １
２， ｐｐ． ３１３６-３１３９（１９７７）．）。
このパルス遅延法では、異なる中心波長を持つ光パルス
を測定する光ファイバー中で伝搬させ、光ファイバーに
おいて光パルスの相対的伝搬遅延時間の測定から群速度
分散を測定するものである。この方法を用いた場合の測
定精度は、入射パルスの幅、相対的遅延時間の測定に用
いる光検出器の周波数帯域、及び時間軸について観測す
るためのオシロスコ-プの周波数帯域によって制限され
るため、光検出器およびオシロスコ-プについては、高
帯域のものが必要になる。

【０００５】ｂ） 干渉法による群速度分散の測定につ
いては、例えば次の文献に記載されている（Ｍ． Ｔａ
ｔｅｄａ、 Ｎ． Ｓｈｉｂａｔａ ａｎｄ Ｓ． Ｓ
ｅｉｋａｉ， Ｉｎｔｅｒｆｅｒｒｏｍｅｔｒｉｃ ｍ
ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅ
ｒｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎ ａ ｓｉ
ｎｇｌｅ-ｍｏｄｅ ｏｐｔｉｃａＬ ｆｉｂｅｒ、
ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 １９８１、 ＶｏＬ． １
７、 Ｎｏ． ３、 ｐｐ． ４０４-４０７（１９８
１）．）。この干渉方法は光パルスを２つの成分に分岐
させ、一方はレファレンス光として用い、もう一方は光
ファイバーを伝搬させる。透過後の光を、光遅延回路を
通ったレファレンス光に干渉をさせ、レファレンス光の
遅延を変えて干渉フリンジを得るものである。入射光波
長の変化による干渉フリンジの変化から群速度分散を導
く。この方法は高周波数帯域を持つ光検出器、オシロス
コ-プなどを必要としないが、長い光ファイバーの分散
の測定はこの方法では困難であり、通常測定できる光フ
ァイバーの長さは、１０ｍ以下に限られる。

【０００６】ｃ） 位相シフト法による群速度分散の測
定については、例えば次の文献に記載されている（Ｋ．
Ｄａｉｋｏｋｕ ａｎｄ Ａ． Ｓｕｇｉｍｕｒａ、
Ｄｉｒｅｃｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｗａ
ｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎ ｏｐ
ｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ-ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅ
ｔｈｏｄ、 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒ
ｓ、 １９７８、 ＶｏＬ． １４、 Ｎｏ．５、
ｐｐ． １４９-１５１．）。この位相シフト法では、
単一モ-ドレーザー光を先ず光変調器を用いて変調し、
測定される光ファイバーに入射する。入射した光は、光
ファイバーの群速度分散効果をうけ、光ファイバーから
出射する光のベ-スバンド信号の位相が光の波長の変化
とともに変化する。波長の変化に対するベ-スバンド信
号の位相の変化をオシロスコプ上で測定し群速度分散を
導く方法である。ここで得られる測定精度は変調周波
数、光検出器、及びオシロスコプの周波数帯域によって
制限される。

【０００７】ｄ） ベースバンドＡＭレスポンス（Ｂａ
ｓｅｂａｎｄ ＡＭ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）法による群速
度分散の測定については、例えば次の文献に記載されて
いる（Ｂ． Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ、 Ｊ． Ｍａｒ
ｋ、 Ｇ． Ｊａｃｏｂｓｅｎ ａｎｄ Ｅ． Ｂｏｄ
ｔｋｅｒ、 Ｓｉｍｐｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｍｅ
ａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗｉｔｈ
ｈｉｇｈ ｒｅｓｕｏｌｕｔｉｏｎ、 ＥＬｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、 １９９３、ＶｏＬ． ２
９、 Ｎｏ． １、 ｐｐ． １３２-１３４．）。こ
の測定法は、群速度を直接測る点に特徴があり、単一モ
-ドレーザー光を高周波数で振幅変調し、光ファイバー
に入射する。光ファイバーをその入射光が伝搬する際、
分散のため上記の振幅変調により生じた２つのサイドバ
ンドが異なった位相の変化を受け、その結果として、あ
る特定の変調周波数において、変調は振幅変調から周波
数変調に変化する。この周波数を測定し、直接群速度分
散が得られる。この方法で測定するには、被測定物とし
て数十ｋｍの長い光ファイバーを使う必要があり、しか
も数十ＧＨｚの周波数帯域を持つネットワ-クアナライ
ザが必要となる。

【０００８】また、本発明の構成に類似のものにサニャ
ック効果に基づく光ジャイロがあり、例えば、アメリカ
合衆国特許（ＵＳＡ．ＰＡＴ．Ｎｏ．ＵＳ５０５６９１
９号公報）に記載されている。この発明は、装置の構成
目的が本発明とは異なる。このため、該光発生手段から
の光を光分岐器の第一端子へ入射する手段と、該光分岐
器の第一端子より入力した光を、光分岐器の第三端子お
よび第四端子に出力する手段と該第三端子および第四端
子を結ぶ概略単一の光路と、該光路を通る該第三端子か
ら第四端子へ向かう光と、該光路を通る該第四端子から
第三端子へ向かう光とを変調する光変調手段と、上記の
変調された第三端子から第四端子へ向かう光と第四端子
から第三端子へ向かう光とを光分岐器の第二端子に出力
する手段と、該第二端子から出力された光の光強度を検
出する手段を備えている点については、本発明の特徴と
共通しているが、この発明の他の特徴のひとつに単色光
源を用いることが有り、一方、本発明では波長を変える
ことのできる光発生手段を用いることが特徴のひとつに
なっており、この点で異なっている。また、本発明で
は、上記の光変調の変調周波数をスキャンし、変調周波
数の周期関数として上述の第二端子から出力された光の
光強度を変調周波数に関連付ける手段を備えているが、
この点においても異なっている。本発明では、波長を変
える手段を備えているため、波長を変えることによっ
て、干渉計を構成するファイバーの分散の影響について
も測定が可能になった。また、光ジャイロは、交換でき
る被測定物を持たず、回転などの測定に利用されること
に対し、本発明では交換できる被測定物がありそれが干
渉計の一部として構成されていて、その光学特性が測定
されることにも大きな違いがある。また光ジャイロの場
合は、固定されたEIGENFREQUENCY（固有周波数ｆで、f=
c/(2nL)；n、L、及び cは屈折率、Loopの長さ、光の真
空速度）で変調を行うのに対し、本測定方法では変調周
波数をEIGENFREQUENCYより非常に高い周波数（RF周波数
領域）でスキャンし被測定物の光学特性の測定を行うこ
とにも違いがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光分散
測定装置およびその測定方法では、従来のパルス遅延
法、位相シフト法またはベースバンドエーエムレスポン
ス（Ｂａｓｅｂａｎｄ ＡＭ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）法を
用いて群速度を測定する際、広い周波数帯域（数ＧＨｚ
から数十ＧＨｚ）を持つ光検出器やオシロスコ-プやネ
ットワ-クアナライザなどが必要であった。

【００１０】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
簡単な装置により、光分散測定コストの削減を図ること
ができる光分散測定装置およびその測定方法を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、従来には無かった光ファイバーの群速
度分散を測定するための新しい方法と、その測定のため
の測定装置を提案している。この新しい方法を用いるこ
とによって光ファイバーの群速度分散の測定は、従来の
測定に比べてより簡単な装置で行うことができるように
なった。これを以下に説明する。

【００１２】この新しい測定方法は、図１にその動作概
念を示す様に、（１）光変調器を含むリング型の光路で
構成された干渉計を利用した方法と、図１３にその構成
を示した様に、（２）線形の光路で構成された干渉計を
利用した方法とである。

【００１３】（１）リング型の光路で構成された干渉計
を利用した方法 図１に示す光分散測定装置１００は主に、波長可変単一
モードレーザー光源６ａ、一般に３ｄｂカプラとして知
られる光分岐器２a、位相変調器あるいは強度変調器５
ａ、リング状光路４、及び測定される光ファイバー３、
光検出器１から構成され、かつ位相変調器あるいは強度
変調器５ａはリングに非対称な位置に設置されている。
ここでは、光源としての単-モ-ドレーザー光を端子１に
入射し、光分岐器２aを用いて、端子３と端子４に出力
し、２つの成分に分ける。端子３から出射する一方の光
成分は位相変調器あるいは強度変調器５ａで変調された
後、測定される光ファイバー３の一端に入力される。端
子４から出射するもう一方の光成分は光ファイバー３の
残りの一端に入力される。このような構成では、端子３
から出射し、光変調器５ａで変調された後、測定される
光ファイバー３の一端に入力される時計周りの光成分は
変調を受け、変調によるサイドバンドが発生する。この
サイドバンドを伴った光は、光ファイバー３を伝搬する
際群速度分散の影響を受けた後、端子４に入射する。し
かし、反時計回りの光成分は光ファイバー３を通過後、
変調を受けるので光ファイバー３による群速度分散を受
けずに端子３に入射する。これらの端子３および端子４
に入射した光は、端子２から出力されるが、これら２つ
の入射成分は干渉計の端子２から出射する際お互い干渉
し合い、時間についての平均出力パワ-が、上記の分散
による効果で変調周波数に依存することとなる。変調周
波数をスキャンしながら、端子２から出射する光の平均
出力を光検出器１を用いて測定すれば周期的な構造を持
った干渉フリンジが見られる。さらに光源の波長が変わ
ると、フリンジがシフトする現象が見られる。この現象
を用いて、光の波長分散測定することができる。以下に
詳細に、これを説明する。

【００１４】光路は、図１の様に、光ファイバーＬ１、
光位相調器５a、光ファイバーＬ２で構成され、時計回
りに進む光については添え字として、ＣＷを付けて表
し、反時計回りに進む光に付いては、ＣＣＷを付けて表
すものとする。また、入射光の電場強度をＥ_i、光の角
速度をω_o、時間をｔ、光ファイバーＬ１を光が伝搬す
る距離をＬ₁、角速度ω_oの光が光ファイバーＬ１を伝搬
する際の伝搬定数をβｏ１とすると、入射光が時計回り
の方向（ＣＷ）に進む光については、次の様に表すこと
ができる。

【００１５】

【数１】 反時計回りの方向（ＣＣＷ）に進む光については、

【００１６】

【数２】 と分岐される。また、光が光ファイバーＬ１を伝搬する
ことにより、光の電場は、次のようになる。

【００１７】

【数３】

【００１８】この後、この光が、角速度ω_m、変調強度
Ｍ₁で、位相変調されると、光の電場は、次のように表
される。

【００１９】

【数４】 ここで、Ｍ₁＜＜１なる領域では、近似的に次の様に展
開できる。

【００２０】

【数５】 従って、Ｍ₁＜＜１なる領域では、位相変調を受けた角
速度ω_oの光は、角速度ω _o-ω_m、と角速度ω_o＋ω_m２つ
のサイドバンドが発生する事がわかる。

【００２１】これらの光が、光ファイバーＬ２を伝搬す
る際の伝搬定数を角速度ω_oの光について、β_o2とする
と、一次近似で、角速度ω_o-ω_mの光について、β_o2-β
₁₂・ω_m、角速度ω_o＋ω_mの光について、β_o2＋β₁₂・
ω_m、と近似的に展開できる。ここで、β₁₂は、Ｌ₂にお
ける光の群速度の逆数に相当する。従って、時計回りに
進む光については、近似的に、次の様に表すことができ
る。

【００２２】

【数６】

【００２３】上記と同様の方法で、反時計回りに進む光
については、近似的に、次の様に表すことができる。

【００２４】

【数７】 ここで、β₁₁は、Ｌ１における光の群速度の逆数に相当
する。

【００２５】これらの光が、光分岐器で合成されると、
合成された光の電場強度Ｅ_oは、次の式で表される。

【００２６】

【数８】 従って、光強度は、次の様になる。

【００２７】

【数９】 この光強度の長時間の平均を取ると、次の様になる。

【００２８】

【数１０】

【００２９】ここで、ω_m＜＜ω_oであるので、また、リ
ング状光路４の光路長Ｌ１は、測定される光ファイバー
の光路長Ｌ₂よりも短くてＬ₁＜＜Ｌ₂の関係にあると
き、数１０は、次の式で近似できる。

【００３０】

【数１１】

【００３１】このため、ここで、端子４から出射する光
の平均出力を観測しながらω_mを変えることにより、フ
リンジが観測される事がわかる。表記を簡単にするた
め、被測定物に話題を限って、β₁₂をβ₁、Ｌ₂をＬと書
くことにすると、その周期＝ｆ _cは、次の式で表され
る。

【００３２】

【数１２】 また、数１１から光強度が極小となる変調周波数ｆ
_oは、次の式で表わせる。

【００３３】

【数１３】

【００３４】ここで、Ｎは正の整数である。通常は、β
₁は光の波長の関数であるため、ある一定の値のＮにお
いて、入射光の波長を変えると変調周波数ｆ_oも変わる
ことになる。数１３から群速度分散Ｄが数１４のように
示される。

【００３５】

【数１４】

【００３６】変調周波数をスキャンしながら、出力光を
光検出器１を用いて検出し、レコ-ダ-やコンピュタ-を
用いて観測すれば、任意の波長において干渉フリンジが
得られる。例えばＮが非常に大きい周波数で変調した場
合でも、干渉フリンジが得られる。次に入射光の波長を
Δλ変え、同様に変調周波数をスキャンしλ＋Δλ波長
での干渉フリンジを得る。波長はΔλを変化したことに
対して周波数軸上で干渉フリンジのシフトがΔｆ_oであ
れば、群速度分散は、数１４を用いて得ることができ
る。

【００３７】上記の説明では、変調度Ｍ₁およびＭ₂が小
さいものとして説明したが、変調度Ｍ₁が２程度まで成
立する近似式として、ベッセル関数で位相変調項を展開
した近似式を用いることができる。

【００３８】

【数１５】 同様にして、次の式を得ることができる。

【００３９】

【数１６】 これらの近似式を用いて、時計回りと、反時計回りの光
を合成した光のパワ-Ｐ_oは、次の様に表される。

【００４０】

【数１７】

【００４１】ここで、ω_m＜＜ω_oであるので、また、光
路長Ｌ₁は光路長Ｌ₂よりも短くてＬ₁＜＜Ｌ₂の関係にあ
るとき、上記と同様に被測定物に話題を限って、β₁₂を
β₁、Ｌ₂をＬと書くことにすると、以下の関係を導くこ
とができる。

【００４２】

【数１８】

【００４３】この式は、上述の近似で導いた場合と同様
に、Ｎを正の整数として、数１３の変調周波数で、極小
値を取ることが分かる。この様に、２種類の近似方法
で、同じ結果が得られた。図２に、このＰ_oについての
計算結果を示す。図２における、位相変調の変調度は、
Ｍ₁＝０．３、Ｍ₂＝０．２および、Ｍ₁＝１．８、Ｍ₂＝
１．４の２種類である。フリンジの形は、正弦関数の形
から少しずれているが、極大点、あるいは極小点に対応
する変調周波数が変わらないことが分かる。従って、数
１２、数１３、および数１４は、位相変調度に依存せず
に、広い範囲で用いる事ができることが分かる。

【００４４】また、上の説明では群速度分散の方法につ
いて説明を行ったが、光ファイバーの長さの測定にも図
１に示した干渉計を用いることができる。数１２から光
ファイバーの長さは、次の式で表わすことができる。

【００４５】

【数１９】

【００４６】ここで、Ｃは光速であり、Ｎｇは光ファイ
バーの屈折率である。変調周波数をスキャンし、出力に
見られる干渉フリンジからｆ_cの値を導けば、光ファイ
バーの長さＬを求めることができる。数１１から分るよ
うに、変調周波数をスキャンさせた場合、光強度の長時
間の平均Ｐ_o、は図２に示されているような正弦関数に
類似した干渉フリンジが見られる。時計周り及び反時計
周りに対する変調度が同じである場合（Ｍ₁＝Ｍ₂）、干
渉フリンジで出力光は周期的に特定の変調周波数におい
て近似的にゼロになる。しかし、２つの方向に対する変
調度が異なる場合では、干渉フリンジ上最小出力光はゼ
ロまで下がらない。

【００４７】上記の測定装置および測定方法は、光変調
器を含むリング型の干渉計を利用した測定装置および測
定方法であったが、他の新しい測定方法としては、線形
型の干渉計を用いた測定装置および測定方法によっても
同様の効果を得る事ができる。この装置は、リング型干
渉計の場合に存在する時計及び半時計周りの２つの光成
分を、線形型の干渉計では同じ光路を通過する直角（Ｏ
ｒｔｈｏｇｏｎａｌ）の偏波を持つ２つ光成分として置
き換えたものである。その動作原理を以下に述べる。

【００４８】（２）線形の光路で構成された干渉計を利
用した方法 図１３に、線形型の干渉計を用いた分散測定装置のブロ
ック図を示す。この干渉計は主に、単一及び波長可変単
一モードレーザ光源６ａ、干渉計に光を入力するまたは
取り出すための入出力素子１９、偏波調整用素子８a、
位相変調器あるいは強度変調器５ａ、測定される光ファ
イバー（テストファイバー）３、ファラディー回転子ミ
ラー３０、回転可能偏光子9、光検出器１、及びデータ
処理装置５０から構成されている。

【００４９】ここで、上記の光変調器の軸は、図１４
（ａ）に示されているように、変調度が極大または極小
となるように光変調器のＸ軸とＹ軸は入射光の偏波（Ｈ
偏光）に対してある角度・（最適な角度は４５度）を持
つように調整されている。この傾きによって、レーザ光
源からの直線偏波を持つ光は入出力素子を通過し光変調
器に入射する際、Ｘ及びＹ軸方向へ偏波成分を持つ２つ
の光成分１及び光成分２に分けることができる。特に、
θ＝４５度のとき、光成分１と光成分２は直交関係に有
り、光変調器を通過する際に光成分１のみを変調する事
ができる。ここで、光成分２はＹ方向にあるため変調を
受けない。図１３で、これらの光成分は測定される光フ
ァイバー３を含む光路を通過し、ファラディー回転子ミ
ラー３０によって反射し再び位相変調器あるいは強度変
調器５ａに戻ってくる。図１４で、ファラディー回転子
ミラー３０による偏波面の９０度回転のため、光成分１
の偏波はＸから９０度回転してＹ方向の光成分２とな
り、または成分２はＹから（-Ｘ）方向へ向くことによ
りＸ方向の光成分１となる。ここで、位相変調器あるい
は強度変調器５ａを２度目に通過する際、光成分２のみ
が変調を受けることになる。

【００５０】また、光成分１と光成分２が測定される光
ファイバー３を通過する際、直角の偏波を持つ２つの光
成分のうち光成分１のみが変調によるサイドバンドを持
つため、ファイバーの群速度分散の影響を受けることに
なる。この様に、線形型干渉計の２つの直角の偏波成分
は、上に述べたリング型共振器におけるの時計周りの光
と反時計回りの光とに相当するものであると考えられ
る。

【００５１】このように、入射光が位相変調器あるいは
強度変調器５ａを往復した後、光成分１と光成分２のそ
れぞれの偏波面について４５度方向への偏波成分を取り
出せば（例えば偏光子９を用いて）これらの光による干
渉を観測することができる。上記の分散による効果で、
時間についての平均出力が変調周波数に依存することと
なるので、変調周波数をスキャンしながら、平均出力を
光検出器を用いて測定すれば、周期的な構造を持つフリ
ンジが見られる。さらに、光源の波長が変わる際フリン
ジがシフトする現象が見られる。これらの現象を用い
て、上記の光変調器を含むリング型の干渉計を利用した
測定装置および測定方法の場合と同様に、テストファイ
バーの光波長分散を測定することができる。以下に詳細
にこれを説明する。

【００５２】図１３において光測定される光ファイバー
３の長さをＬ、位相変調器あるいは強度変調器５ａに入
射する光の電界強度をＥ_i、光の角周波数をω_o、時間を
ｔ、光テストファイバーを伝搬する際の伝搬係数をβｏ
とする。入射光の偏波に対して光変調器の軸Ｘ、Ｙが４
５度になっているとする。この場合、光変調器に入射す
る際、光のＸおよびＹ方向へ偏波を持つ光成分の電界を
Ｅ₁及びＥ₂とするとき、これらは数２０、数２１で表わ
すことができる。従って、上記のＥ_cwをＥ₁へ、Ｅ_ccwを
Ｅ₂へ、と読みかえる事により、上記と同じ取り扱いが
できることが分かる。

【００５３】

【数２０】

【００５４】

【数２１】

【００５５】光成分１と光成分２が光変調器を通過する
際、光成分１が角周波数ω_m、変調度Ｍ₁で、位相変調さ
れると、光の電場は数２２のように表わされる。しか
し、光成分２は変調を受けにくい方向Ｙにあるため、そ
の変調度は零と見なすことができる。

【００５６】

【数２２】 ここで、Ｍ₁＜＜１なる領域では、変調の項を数２３の
ように近似できる。

【００５７】

【数２３】

【００５８】これから、位相変調を受けた角周波数ω_o
の光は、角周波数ω_o-ω_m、およびω _o＋ω_mと２つのサ
イドバンドが発生することが分かる。これらの光が、フ
ァイバーを伝搬する際に伝搬係数を角周波数ω_oの光に
ついてβｏとすると、ー次近似で、角周波数数ω_o-ω_m
の光についてβ_o-β₁・ω_m、角周波数ω_o＋ω_mの光につ
いてβ_o＋β₁・ω_m、と近似的に展開できる。ここで、
β₁はファイバーにおける光の群速度の逆数に相当す
る。

【００５９】光成分１は測定される光ファイバー３を通
過し、ファラディー回転子ミラー３０によって偏波方向
は９０度を回転を受け、再び位相変調器あるいは強度変
調器５ａに反対側のポート５から入射する。このときの
光成分１の電界強度Ｅ₁は数２４で表わされる。この光
の偏波は、Ｙ方向であるため、位相変調器あるいは強度
変調器５ａを２回目に通過の際は変調を受けない。この
ため、位相変調器あるいは強度変調器５ａを通過後のＥ
₁光成分の電場は同じ数２４で表わされる。

【００６０】

【数２４】

【００６１】他方、光成分２は、測定される光ファイバ
ー３を通過する時点では、変調サイドバンドが含まれて
いないため、群速度の影響を受けない。しかし、ファラ
ディー回転子ミラー３０によって光の偏波はＸ方向にな
り、反射した後、位相変調器あるいは強度変調器５ａに
再び入射するとき、今度は変調を受けることになる。こ
の変調度をＭ₂とすれば、光変調器を通過後の光の電界
強度は数２５で表わされる。

【００６２】

【数２５】

【００６３】従って、図１４（ｂ）を参照して、レーザ
からの入射光の偏波方向Ｈとそれの直角の偏波方向Ｖへ
のＥ₁及びＥ₂成分は数２６、数２７のように表わせる。

【００６４】

【数２６】

【００６５】

【数２７】 これらの強度の時間平均を取ると、数２８と数２９のよ
うになる。

【００６６】

【数２８】

【００６７】

【数２９】

【００６８】このため、変調周波数ω_mをスキャンした
場合、光変調器の端子４から出射する光のＨ或いはＶ方
向へ偏波を持つ両成分の平均出力において、図１５に示
すような正弦関数的なフリンジが見られることがわか
る。図１５は、変調周波数及び入射光の波長に対する出
力の変化を示す図である。

【００６９】数２８において強度が極小となる条件、ま
たは数２９において強度が極大になる条件は数３０で表
わすことができ、その条件での変調周波数をｆ_oとすれ
ば、ｆ_oは数３１のようになる。

【００７０】

【数３０】

【００７１】

【数３１】 ここで、Ｎは正の実数である。フリンジの周期ｆ_cは、
数３２で表わせる。

【００７２】

【数３２】

【００７３】通常は、β₁は光の波長の関数であるた
め、ある一定の値のＮにおいて、入射光の波長を変える
とｆ_oも変わることになる。数３２から分散係数Ｄは数
３３のように示される。

【００７４】

【数３３】

【００７５】図１３の光変調器５ａから、帰路において
出射する光のＨ方向、或いはＶ方向へ偏波を持つ光成分
は、出射後の光の光路に置かれた偏光子９を通し、その
偏光子の角度を調整することによって得られる。Ｈ或い
はＶ方向へ偏波を持つ光成分を光検出器１を用いて検出
し、レコーダーやコンピュターを用いて測定すれば、任
意の波長、において干渉フリンジが得られる。例えば、
Ｎが非常に大きい周波数で変調した場合でも、干渉フリ
ンジが見られる。次に入射光の波長をΔλ変え、同様に
変調周波数をスキャンし、波長λ+Δλで干渉フリンジ
を得る。波長をΔλ変化したことに対して周波数軸上で
干渉フリンジのシフトがΔｆ_oであれば、分散パラメー
タは、数３３を用いて得ることができる。

【００７６】上の説明では、変調度Ｍ₁及びＭ₂が小さい
ものとして説明したが、より高い変調度のときにも、位
相変調の効果は数３４及び数３５のように高次のベッセ
ル関数のサイドバンドを含むように表わすことができ、
これから、ＨまたはＶ偏波方向への時間に対する平均出
力パワーＰ_HまたはＰ_Vは数３６または数３７のように表
わせる。

【００７７】

【数３４】

【００７８】

【数３５】

【００７９】

【数３６】

【００８０】

【数３７】

【００８１】この式は、上述の近似で導いた場合と同様
に、Ｎを正の実数として、数３１の変調周波数で、数３
６において極小、或いは数３７において極大、となるこ
とが分かる。

【００８２】上に説明した光変調器を含むリング型の干
渉計を利用した測定方法、または線形型干渉計を用いる
分散測定方法では、変調周波数をスキャンしながら、分
散の測定を行う。これらの測定方法ではフリンジを得る
ための手段して電気的手法を用いることができるので、
短時間で測定できるというメリットがある。

【００８３】また、コストを低減できる構成例として、
機械的機構によりフリンジを得る測定装置の構成が考え
られる。この構成では、一定の変調周波数で変調し、基
本的には、変調周波数のスキャンを必要としない構成で
ある。この場合の動作概念を図１６を用いて以下に説明
する。この場合、基本的な構成は図１３の構成と類似し
ているが、位相変調器あるいは強度変調器５ａ及びファ
ラディー回転子ミラー３０との間に光路長の可変な光遅
延線１４を用いる点において異なっている。この測定方
法の特徴は、この遅延を変えながら分散を測定する事で
ある。

【００８４】挿入した光遅延線の光路長をＬ’とする
と、数３０は数３８のように書き換えることができる。

【００８５】

【数３８】

【００８６】数３８から一定の角変調周波数ω_m（＝２
πｆ_m）において、遅延Ｌ’をスキャンした場合、Ｈま
たはＶ偏波成分を持つ光の強度は周期的に変化すること
が分かる。

【００８７】数２８においてＨ成分の光強度が極小にあ
る点、あるいは、数２９においてＶ成分の強度が極大な
る点の光遅延の長さを、Ｌ’＝Ｌ_o’、とすれば、Ｌ_o’
は数３９のように表わせる。ここで、変調周波数ｆｍは
一定、またはＮは正の実数である。

【００８８】

【数３９】

【００８９】図１７に示した１フリンジを得るための必
要な遅延、Ｌ_C’、は数４０から得られる。

【００９０】

【数４０】

【００９１】ここで、β₁は通常波長の関数であること
から、入射波長を変えたとき、Ｌ_o’の値も変化するこ
とがわかる。数３９から光分散パラメータＤは数４１の
ように表わせる。

【００９２】

【数４１】

【００９３】これと同様に、先に示したリング型干渉計
の場合にも、干渉計中に光路長の可変な光遅延線を用い
れば、機械的に分散測定が可能になる。

【００９４】次にファイバの長さの測定あるいは物体ま
での距離測定を行なうことについて説明する。

【００９５】上の説明「（２）線形の光路で構成された
干渉計を利用した方法」では群速度分散測定の方法につ
いて説明したが、光ファイバーの長さの測定においても
図１３に示した干渉計を用いることができる。数３２か
らファイバーの長さは数４２の式で表わすことができ
る。

【００９６】

【数４２】

【００９７】ここで、ｃは光の速度、ｎ_gは屈折率（Ｇ
ｒｏｕｐ ｉｎｄｅｘ）である。変調周波数をスキャン
し、出力に見られる干渉フリンジからフリンジの周期ｆ
_cの値を測定すれば、光ファイバーの長さＬを求めるこ
とができる。

【００９８】光変調器からファラディー回転子ミラーま
での光路が、空気あるいは減圧された環境中であれば
（例えば、物体の位置にファラディー回転子ミラーをお
いて物体までの距離測定の場合がこれに相当する）ｎ_g
の値は１とすればよい。

【００９９】次にファイバの長さの変化の測定あるいは
物体までの距離の変化の測定を、変調周波数をスキャン
して行なうことについて説明する。

【０１００】図１３において、距離あるいはファイバー
長をＬとするときその変化ΔＬは数４３で示すことがで
きる。

【０１０１】

【数４３】

【０１０２】光変調器からファラディー回転子ミラーま
での光路が空気あるいは減圧された環境中であれば、β
₁＝１／ｃとすればよい。したがって、長さが変化する
場合、フリンジもシフトするので、このフリンジのシフ
トΔｆ_oから長さの変化を求められる。

【０１０３】次にファイバの長さの変化の測定あるいは
物体までの距離の変化の測定を、遅延線をスキャンして
行なうことについて説明する。まず、図１６において、
距離あるいはファイバー長Ｌの変化ΔＬは数４４で示す
ことができる。

【０１０４】

【数４４】

【０１０５】光変調器からファラディー回転子ミラーま
での光路が空間であれば、β₁＝１／ｃ、ｎ_g＝１とすれ
ばよい。したがって、長さが変化する場合フリンジもシ
フトするので、このフリンジのシフトΔＬ_o’から長さ
の変化を求められる。この様に、上に示したリング型干
渉計の場合と同様に、長さまたは距離の変化の測定を行
なうことができる。

【０１０６】以下に、測定分解能を上げる方法について
説明する。ここで、周波数をスキャンして分散或いは距
離の測定を行う場合、フリンジのシフトΔｆ_oとフリン
ジの周期f_cの比が大きければ大きいほど、測定の誤差が
少なくなり、測定精度を上げることができる。

【０１０７】（Δｆ_o／ｆ_c）の値は数４５で表わせるの
で、変調周波数が大きくなればなるほど精度が上がるの
が分かる。

【０１０８】

【数４５】

【０１０９】逆に、光遅延線を調整し、光路長をスキャ
ンして分散或いは距離の変化の測定を行う場合、フリン
ジのシフトΔＬ_o’、がフリンジの周期Ｌ_C’、に比べて
大きいほど測定の誤差が少なくなり、測定精度を上げる
ことができる。（ΔＬ_o’／Ｌ_C’）の値は数４６で表わ
せるので、この場合でも変調周波数が大きくなればなる
ほど精度が向上するのが分かる。

【０１１０】

【数４６】

【０１１１】現在、高周波の光変調器としては、既に数
十ＧＨｚまでの高帯域の光変調が一般に市販されてい
る。しかし、光通信で使う目的で作られている数十ＧＨ
ｚの帯域の光変調器は主に進行波型であるため、順方向
の光に対しては変調を掛けることができるが、逆方向の
光には変調がかからなくなる。従って、本発明には、こ
のような光変調器をこのままでは使えない、という問題
がある。

【０１１２】しかし、この問題は、図２９（ａ）および
図２９（ｂ）に示すように、２つの光変調器を用いて、
それぞれの順方向がお互いに逆方向になように直列に接
続して、それぞれの変調器に同じ変調信号を供給して変
調することにより、両方向に対して変調が得られるよう
になり解決可能である。

【０１１３】このように逆方向に繋がれた光変調器の構
成は線形の干渉形をもつ測定器だけではなく上記のリン
グ型干渉計の場合にも応用でき、高周波の光変調器を使
えるようになるので、測定精度を上げる事ができる。

【０１１４】従って、課題を解決するための手段は、以
下のように挙げることができる。まず、請求項１に記載
の発明は、上記した原理に基づく構成であり、上記の目
的を達成するための光分散測定装置に関しており、光発
生手段と、第一端子からの入力成分を第三端子あるいは
第四端子に出力する機能と、その第三端子あるいは第四
端子からの入力成分を第二端子に出力する機能とをもっ
た光分岐器と、該光発生手段からの光を該光分岐器の第
一端子へ入射する手段と、該光分岐器の第一端子より入
力した光をその第三端子あるいは第四端子を含む複数の
光として出力する構成と、該複数の光の内のその第三端
子および第四端子の光を共通の周波数の信号で変調する
光変調手段と、上記の２つの光を該光分岐器の互いに入
れ換えた端子に戻す共通の光路と、該光分岐器に戻され
た光の合成光を該光分岐器の第二端子に出力する構成
と、該第二端子から出力された光を検出する手段と、光
強度の周波数依存性から分散を求める手段とを備え、上
述の光発生手段から上記の光分岐器の第１端子に光を入
力し、上記の光変調手段に変調信号を入力し、上記の該
第二端子から出力された光を検出する手段により光強度
を検出して、上述の光の検出強度の変調周波数に対する
依存性に関して異なる光波長による前記の依存性の移動
量から該光分岐器の第三端子から上記の光変調手段に至
る光路の分散、あるいは、上記の光変調手段から第四端
子に至る光路の分散、あるいは、これらの分散の差を求
める機能を有することを特徴としている。

【０１１５】また、請求項２に記載の発明は、光分散測
定装置に関しており、光発生手段と、第一端子からの入
力成分を第三あるいは第四端子に出力する機能とその第
三端子あるいは第四端子からの入力成分を第二端子に出
力する機能とをもった光分岐器と、該光発生手段からの
光を該光分岐器の第一端子へ入射する手段と、該光分岐
器より出力する光を該光分岐器の第三端子および第四端
子に出力する構成と、該第三端子から第四端子へ向かう
光路上の光と前記光路を逆にたどる該第四端子から第三
端子へ向かう光とを共通の周波数の信号で変調する光変
調手段と、上記の変調された第三端子から第四端子へ向
かう光と第四端子から第三端子へ向かう光との合成光を
該光分岐器の第二端子に出力する構成と、該第二端子か
ら出力された光を検出する手段と、光強度の周波数依存
性から分散を求める手段とを備え、上述の光発生手段か
ら上記の光分岐器の第１端子に光を入力し、上記の光変
調手段に変調信号を入力し、上記の該第二端子から出力
された光を検出する手段により光強度を検出して、上述
の光の検出強度の変調周波数に対する依存性に関して異
なる光波長による前記の依存性の移動量から該光分岐器
の第三端子から上記の光変調手段に至る光路の分散、あ
るいは、上記の光変調手段から第四端子に至る光路の分
散、あるいは、これらの分散の差を求める機能を有する
ことを特徴としている。

【０１１６】また、請求項３に記載の発明は、光分散測
定装置に関しており、光発生手段と、第一端子からの入
力成分を第二端子に出力する機能と、その第二端子から
の入力成分を第三端子に出力する機能とをもった光分岐
器と、該光発生手段からの光を該光分岐器の第一端子へ
入射する構成と、該光分岐器の第一端子より入力した光
を直交関係に有る偏波をもった２つの光成分に変換する
手段と、上記の２つの光成分の内の一方を被測定物を通
過前に変調し他の一方を被測定物を通過後に前記の変調
における変調信号と同じ周波数の信号で変調する構成
と、上記の変調された２つの光成分を該光分岐器の互い
に入れ換えた端子に互いの光路を逆にたどって戻す構成
と、上記の変調された２つの光成分の合成光を該光分岐
器の第三端子に出力する構成と、該三端子から出力され
た予め決められた偏波にある光を検出する手段と、光強
度の周波数依存性から分散を求める手段とを備え、上述
の光発生手段から上記の光分岐器の第１端子に光を入力
し、上記の光変調手段に変調信号を入力し、上記の該第
三端子から出力された光を検出する手段により光強度を
検出して、上述の光の検出強度の変調周波数に対する依
存性に関して異なる光波長による前記の依存性の移動量
から上記の光変調手段を出て再び該光変調手段に戻る光
路上に設けられた被測定物の分散を求める機能を有する
ことを特徴としている。

【０１１７】また、請求項４に記載の発明は、光の群速
度分散を得るために、上記した請求項１、２あるいは３
に記載の光分散測定装置において、波長を変えることの
できる光発生手段を備えた事を特徴としている。

【０１１８】また、請求項５に記載の発明は、光発生手
段と、第一端子からの入力成分を第三端子あるいは第四
端子に出力する機能と、その第三端子あるいは第四端子
からの入力成分を第二端子に出力する機能とをもった光
分岐器と、該光発生手段からの光を該光分岐器の第一端
子へ入射する手段と、該光分岐器の第一端子より入力し
た光をその第三端子あるいは第四端子を含む複数の光と
して出力する構成と、該複数の光の内のその第三端子お
よび第四端子の光を共通の周波数の信号で変調する光変
調手段と、上記の２つの光を該光分岐器の互いに入れ換
えた端子に戻す共通の光路と、前記光路の光路長を変え
る構成と、該光分岐器に戻された光の合成光を該光分岐
器の第二端子に出力する構成と、該第二端子から出力さ
れた光を検出する手段と、光強度の光路長依存性から分
散を求める手段とを備える第１の構成か、あるいは、光
発生手段と、第一端子からの入力成分を第三あるいは第
四端子に出力する機能とその第三端子あるいは第四端子
からの入力成分を第二端子に出力する機能とをもった光
分岐器と、該光発生手段からの光を該光分岐器の第一端
子へ入射する手段と、該光分岐器より出力する光を該光
分岐器の第三端子および第四端子に出力する構成と、該
第三端子から第四端子へ向かう光路上の光と前記光路を
逆にたどる該第四端子から第三端子へ向かう光とを共通
の周波数の信号で変調する光変調手段と、前記光路の光
路長を変える構成と、上記の変調された第三端子から第
四端子へ向かう光と第四端子から第三端子へ向かう光と
の合成光を該光分岐器の第二端子に出力する構成と、該
第二端子から出力された光を検出する手段と、光強度の
光路長依存性から分散を求める手段とを備える第２の構
成か、あるいは、光発生手段と、第一端子からの入力成
分を第二端子に出力する機能と、その第二端子からの入
力成分を第三端子に出力する機能とをもった光分岐器
と、該光発生手段からの光を該光分岐器の第一端子へ入
射する構成と、該光分岐器の第一端子より入力した光を
直交関係に有る偏波をもった２つの光成分に変換する手
段と、上記の２つの光成分の内の一方を被測定物を通過
前に変調し他の一方を被測定物を通過後に前記の変調に
おける変調信号と同じ周波数の信号で変調する構成と、
上記の変調された２つの光成分を該光分岐器の互いに入
れ換えた端子に互いの光路を逆にたどって戻す構成と、
前記光路の光路長を変える構成と、上記の変調された２
つの光成分の合成光を該光分岐器の第三端子に出力する
構成と、該三端子から出力された予め決められた偏波に
ある光を検出する手段と、光強度の光路長依存性から分
散を求める手段とを備える第３の構成かを備え、上記の
第１の構成か上記の第２の構成かの場合には、上述の光
発生手段から上記の光分岐器の第１端子に光を入力し、
上記の光変調手段に変調信号を入力し、上記の該第二端
子から出力された光を検出する手段により光強度を検出
して、上述の光の検出強度の光路長に対する依存性に関
して異なる波長による前記の検出強度の変化から該光分
岐器の第三端子から上記の光変調手段に至る光路の分
散、あるいは、上記の光変調手段から第四端子に至る光
路の分散、あるいは、これらの分散の差を求める機能を
有するか、あるいは、上記の第３の構成の場合には、上
述の光発生手段から上記の光分岐器の第１端子に光を入
力し、上記の光変調手段に変調信号を入力し、上記の該
第三端子から出力された光を検出する手段により光強度
を検出して、上述の光の検出強度の光路長に対する依存
性に関して異なる波長による前記の依存性の移動量から
上記の光変調手段を出て再び該光変調手段に戻る光路上
に設けられた被測定物の分散を求める機能を有すること
を特徴としている。

【０１１９】また、請求項６に記載の発明は、上記した
請求項１あるいは２に記載の発明に加えて、光分岐器に
は、第一端子ないし第四端子があり、その第三端子から
第四端子へ向かう光を調整する第一の偏波調整手段と、
該第四端子から第三端子へ向かう光を調整する第ニの偏
波調整手段とを備えたことを特徴としている。

【０１２０】また、請求項７に記載の発明は、上記した
請求項１、２あるいは３に記載の発明に加えて、光分岐
器を出て、再び上記の光分岐器にもどる光路の一部に、
被測定物を配置した構成であることを特徴としている。

【０１２１】また、請求項８に記載の発明は、光分散測
定装置における被測定物以外の部分をガス中あるいは減
圧したガス中に設置して、その部分における分散を無視
できるほど小さくして測定するために、上記した請求項
１、２あるいは３に記載の発明に加えて、光分岐器を出
て、再び上記の光分岐器にもどる光路の一部が光反射手
段により構成されていることを特徴としている。

【０１２２】また、請求項９に記載の発明は、被測定物
までの距離を測定するために、上記した請求項１、２あ
るいは３に記載の発明の構成に加えて、光路の一部に配
置された被測定物に、光反射手段を配置した構成とした
ことを特徴としている。

【０１２３】また、請求項１０に記載の発明は、目的と
する光路が形成されているか否かを確認するために請求
項１あるいは２にに記載の光分散測定装置の光路に、９
０度ファラデー回転子を設けることにより、光分岐器の
第二端子からの光の出力を、光が変調を受けた時よりも
変調を受けないときの方が大きくならしめるか、あるい
は、光が変調を受けた時よりも変調を受けないときの方
が小さくならしめるかしたことを特徴としている。

【０１２４】また、請求項１１に記載の発明は、通常の
方向性をもった光変調器の使用を可能ならしめるため
に、請求項１乃至９に記載の光分散測定装置における少
なくとも２つの光を変調する光変調手段は、光変調器の
順変調方向がお互いに逆の向きにあることを特徴として
いる。

【０１２５】また、請求項１２に記載の発明は、光分散
測定装置を用いた測定方法に関しており、光発生手段に
より光を発生させる手続きと、該光発生手段からの光を
光分岐器の第一端子へ入射する手続きと、該光分岐器の
第一端子より入力した光を、複数の光として出力する手
続きと、複数の光の内のすくなくとも２つの光を変調す
る手続きと、上記の２つの光をを該光分岐器に戻す手続
きと、該光分岐器に戻された光を該光分岐器の第二端子
に出力する手続きと、該第二端子から出力された光を検
出する手続きと、上記の光の検出強度の変調周波数に対
する依存性に関して異なる光波長による変化を求める手
続きと、を有することを特徴としている。

【０１２６】また、請求項１３に記載の発明は、光分散
測定装置を用いた測定方法に関しており、光発生手段に
より光を発生させ、該光発生手段からの光を光分岐器の
第一端子へ入射し、該光分岐器の第一端子より入力した
光を、光分岐器の第三端子および第四端子に出力し、該
第三端子から出力された光と、第四端子から出力された
光を単一の光路に、進行方向を互いに逆に導き、該光路
を通る該第三端子から第四端子へ向かう光と、該光路を
通る該第四端子から第三端子へ向かう光とを変調し、上
記の変調された第三端子から第四端子へ向かう光と第四
端子から第三端子へ向かう光とを該光分岐器の第二端子
に出力し、該第二端子から出力された光を検出し、上記
の光変調による変調周波数と、第二端子から出力された
光の光強度の関係において周期性を見出し、該周期性
の、上記の第一端子より入力した光の波長に対する依存
性から、上記の光路の波長分散特性を取得することを特
徴としている。

【０１２７】また、請求項１４に記載の発明は、光分散
測定装置を用いた測定方法に関しており、光発生手段に
より光を発生させる手続きと、該光発生手段からの光を
光分岐器の第一端子へ入射する手続きと、該光分岐器よ
り出力した光を、直交関係に有る偏波をもった２つの光
成分に変換する手続きと、上記の２つの光成分の内の一
方を被測定物を通過前に変調し、他の一方を被測定物を
通過後に変調する手続きと、上記の変調された２つの光
成分を該光分岐器に戻す手続きと、上記の変調された２
つの光成分を該光分岐器の第二端子に出力する手続き
と、該第二端子から出力された予め決められた偏波にあ
る光を検出する手続きと、上述の光の検出強度の変調周
波数に対する依存性に関して異なる光波長による変化を
求める手続きと、を有することを特徴としている。

【０１２８】また、請求項１５に記載の発明は、少なく
とも４端子を持った光分散測定装置を用いた光路長ある
いは光路長の変化の測定方法に関しており、光発生手段
により光を発生させ、該光発生手段からの光を光分岐器
の第一端子へ入射し、該光分岐器の第一端子より入力し
た光を、光分岐器の第三端子および第四端子に出力し、
該第三端子から出力された光と、第四端子から出力され
た光を実質的に単一の光路に、進行方向を互いに逆に導
き、該光路を通る該第三端子から第四端子へ向かう光
と、該光路を通る該第四端子から第三端子へ向かう光と
を第二端子から出力される光の光強度の関係において見
出される周期性の周期以上の周波数を持つ信号で変調
し、上記の変調された第三端子から第四端子へ向かう光
と第四端子から第三端子へ向かう光とを光分岐器の第二
端子に出力し、該第二端子から出力された光を検出し、
上記の光変調による変調周波数と、第二端子から出力さ
れた光の光強度の関係において周期性を見出し、その周
期性を用いて、上記の光路の光路長あるいは光路長の変
化を見出すことを特徴としている。

【０１２９】また、請求項１６に記載の発明は、少なく
とも３端子を持った光分散測定装置を用いた光路長ある
いは光路長の変化の測定方法に関しており、請求項９に
記載の発明に加え、光路長の微細な変化を測定するため
に、光発生手段により光を発生させ、該光発生手段から
の光を光分岐器の第一端子へ入射し、該光分岐器より出
力した光を、直交関係に有る偏波をもった２つの光成分
に変換し、上記の２つの光成分の内の一方を被測定物を
通過前に第二端子から出力される光の光強度の関係にお
いて見出される周期性の周期以上の周波数を持つ信号で
変調し、他の一方を被測定物を通過後に上記の周波数と
同じ周波数の信号で変調し、上記の変調された２つの光
成分を該光分岐器に戻し、上記の変調された２つの光成
分を該光分岐器の第二端子に出力し、該第二端子から出
力された予め決められた偏波にある光を検出して、上述
の光の検出強度を上記の光変調の変調周波数に関連付
け、その関連性から上記の光路の光路長あるいは光路長
の変化を見出すことを特徴としている。

【０１３０】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図面における符号は、類似の構
成あるいは類似の機能を持つものについては、同じ符号
を用いて説明する。

【０１３１】先ず第１の実施形態を、図３を用いて説明
する。図３における光分散測定装置３００では、光源と
して波長可変単一モ-ドレーザー光源６ａと、反射光の
レーザーへの戻りを防止するための光アイソレ-タ７ａ
と、光の偏波を調整するための偏波調整器８ａと、光を
分岐するための光分岐器２ａと、変調を行うための位相
変調器あるいは強度変調器５ａと、変調信号を発生する
電気発振器１３と、ファイバーコネクター１１と、リン
グ状光路４と、測定される光ファイバー３と、光分散測
定装置の出力光を測定するための光検出器１と、データ
を処理するためのデータ処理装置５０とから構成されて
いる。測定される光ファイバー３の片側は光変調器と、
もう一方は偏波調整器２と光学的に結合されている。波
長可変単一モ-ドレーザー光源６ａ、アイソレ-タ７ａ、
光分岐器２ａ、偏波調整器８ａ及び位相変調器あるいは
強度変調器５ａは、リング状光路４を介して結合されて
いる。偏波調整器８ａａは光分岐器２ａの端子４と測定
される光ファイバー３の間に置く代わりに、位相変調器
あるいは強度変調器５ａと測定される光ファイバー３の
間に置くことも可能である。

【０１３２】より具体的には、波長可変単一モ-ドレー
ザー光源６ａとして、外部共振型波長可変な半導体レー
ザー（ＰＨＯＴＯＮＥＴＩＣＳ 社、モデル：ＴＵＮＩ
ＣＳ-ＢＴ、帯域：１．５０μｍ〜１．５８μｍ）のも
のを利用して２．５ｎｍ波長間隔において変調周波数を
スキャンし、出射光のフリンジをプロットした。また、
光分岐器２ａは、４端子の光分岐器（住友大阪セメント
製）で、端子１から入力された光を端子３と４に均等に
分岐するものである。偏波調整器８ａおよび８ａａは、
ディスク型の偏波調整器（ＩＤＥＡ ＤＥＶＥＬＯＰＭ
ＥＮＴ 社、モデル：ＭＰＣ １０００）である。位相
変調器あるいは強度変調器５ａは、８ＧＨｚ帯域を持つ
光位相変調器（ＵＴＰ社）で、この位相変調器あるいは
強度変調器５ａの光ファイバーピグテイル（Ｐｉｇｔａ
ｉｌ）は偏波保特型であった。この変調器と、３ＧＨｚ
周波数付近のスイプ機能を持つ高周波信号発振器（ＨＥ
ＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ 社、モデル：８３６２０
Ａ）を用いて、３．０ＧＨｚから３．００１ＧＨｚの周
波数範囲をスキャンし、フリンジを測定した。さらに、
出射光を測定するための光検出器１は、帯域幅＝１２５
ＭＨｚ（ＮＥＷＦＯＣＵＳ 社、モデル：１８１１）の
ものである。

【０１３３】測定結果の一例を図１１に示す。測定され
る光ファイバーとしてフジクラ製のシングルモ-ド光フ
ァイバー（ＳＭＦ）で長さ１ｋｍのものを使用した。位
相変調の変調度は、Ｍ₁＝１．６５、Ｍ₂＝０．９であ
る。図１１では、波長１５４５ｎｍ、１５５０ｎｍおよ
び１５５５ｎｍ、の３種類の入射光の場合について、３
０００ＭＨｚから３００１ＭＨｚまで変調周波数を掃引
した時の光分散測定装置からの出力パワーを、周波数の
関数として示したものである。上記位相変調の掃引時間
は、１００ミリ秒である。この構成においては、光が変
調されない場合、干渉計からの出力パワーは殆ど無い。
ここで、数１３におけるＮの値が同じ極点に当たる点に
黒丸を付した。この測定結果から、正弦波的なフリンジ
が得られ、光の波長に依存してこのフリンジがシフトす
ることが分かる。波長＝１５５０ｎｍにおいては、光出
力変動の変調周波数に対する変動周期は、１９９ｋＨｚ
であり、また、入射光の波長が１５４５ｎｍから１５５
５ｎｍに変化したときのフリンジのシフトはー９８ｋＨ
ｚであった。この結果から、数１４を用いて、中心波長
＝１５５０ｎｍにおける群速度分散として、Ｄ＝１６．
４１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍが得られた。これは、他の位相シ
フト法による測定値Ｄ＝１６．６５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと
非常によく一致しており、正しく測定されていることが
分かる。

【０１３４】以上説明した様に、従来のパルス遅延法、
位相シフト法またはベースバンドエーエムレスポンス
（Ｂａｓｅｂａｎｄ ＡＭ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）法を用
いて群速度を測定する際、広い周波数帯域（数ＧＨｚか
ら数十ＧＨｚ）を持つ光検出器やオシロスコ-プやネッ
トワ-クアナライザなどが必要であったが、本発明の光
分散測定装置の主な構成要素は、波長可変な半導体レー
ザー、ディスク型の偏波調整器、光位相変調器、電気発
振器、光検出器、データ処理装置であり、従来の装置に
比べ簡単な構成の装置になっており、光分散測定装置の
コストを削減できた。

【０１３５】以上の説明では、光変調器として光位相変
調器を用いたが、位相変調の代わりに強度変調を行なっ
ても、位相変調と同様のサイドバンドを得ることができ
ることから、光位相変調器の代わりに強度変調器を用い
ることも可能である。また、周波数変調器を用いて変調
しても良く、例えば、図３０（ａ）あるいは図３０
（ｂ）に示されているような一次回折を利用した音響光
学変調器（すなわち、音響光学周波数シフタ-）を用い
ることも可能である。この場合、音響光学光変調器への
電気信号の周波数をスキャンすれば、出力光では同じく
干渉フリンジが見られる。さらに、光の波長を変えた場
合、光ファイバーの群速度分散の影響でフリンジがシフ
トすることになる。Ｌを光ファイバー長、ｆ_oをシフタ-
に加える電気信号の周波数、波長の微小変化Δλだけ変
化したことに対して周波数軸上で干渉フリンジのシフト
がΔｆ_oであれば、群速度分散を、数１４の関係を用い
て得ることができる。

【０１３６】また、上記の説明では、光分岐器として端
子３と４に１：１の割合で光強度を分岐するものであっ
た。本発明の光分散測定装置では、この割合のものが最
適であるが、他の分岐率を持つものを利用した場合で
も、上記のフリンジが観測できるものであれば、この方
法が適用できることは明らかである。

【０１３７】次に、第二の実施形態を図４に示す。図４
に示す光分散測定装置４００は、主に、光源として波長
可変単一モ-ドレーザー光源６ａ、反射光のレーザーへ
の戻りを防止するための偏波保特型光アイソレ-タ７c、
光の偏波を調整するための偏波調整器８ａ、光を分岐す
るための４端子偏波保持型光分岐器２ｂ、変調を行うた
めの偏波保特型位相変調器または強度変調器５c、変調
信号を発生する電気発振器１３、ファイバーコネクター
１１、リング状光路４ｂ、測定される光ファイバー３、
光分散測定装置の出力光の検波用光検出器１で構成され
ている。測定される光ファイバー３の片側は位相変調器
または強度変調器５ａと、もう一方は偏波調整器８ａと
光学的に結合する。電気発振器１３は位相変調器または
強度変調器５cの駆動のため用いる。光源６ａ、アイソ
レ-タ７ａ、偏波保持型光分岐器２ｂ、及び位相変調器
または強度変調器５ａはリング状光路４bを介し結合さ
れている。偏波調整器８ａは偏波保持型光分岐器２ｂの
端子4と測定される光ファイバー３の間に置くかわり
に、位相変調器または強度変調器５ａと測定される光フ
ァイバー３の間に置くことも可能である。

【０１３８】この第二の実施形態における構成は、上記
の第一の実施形態における構成と比較して、偏波保持型
光分岐器２ｂと１つの偏波調整器８ａとリング状光路４
ｂを用いている点に特徴があり、偏波調整器の数を減ら
すことができる構成である。

【０１３９】次に、第三の実施形態を図５に示す。図５
に示す光分散測定装置５００は、主に、光源として波長
可変単一モ-ドレーザー光源６ａ、反射光のレーザーへ
の戻りを防止するためのバルク型の光アイソレ-タ７
ｂ、光の偏波を調整するためのバルク型の偏波調整器８
ｂ、光を２つの成分に分岐するためのビ-ムスプリッタ
２０、変調を行うためのバルク型の位相変調器または強
度変調器５b、変調信号を発生する電気発振器１３、測
定される光ファイバー３、光分散測定装置の出力光の検
波用光検出器１で構成されている。光源６ａ、アイソレ
-タ７ｂ、ビ-ムスプリッタ２０、位相変調器または強度
変調器５ｂ、偏波調整器８ｂを結合する光路４ａは空気
中に配置されている。位相変調器または強度変調器５ｂ
から出射する時計周りの光はファイバーカプラ１０を用
いて測定される光ファイバー３に入射する。偏波調整器
８ｂから出射する反時計回りの光は光ファイバーカプラ
１０を用いて測定される光ファイバー３のもう一方の端
子に入射する。偏波調整器８ｂはビ-ムスプリッタ２０
と測定される光ファイバー３の間に置く代わりに、位相
変調器または強度変調器５ｂと測定される光ファイバー
３の間に置くことも可能である。

【０１４０】この第三の実施形態の特徴は、光路４ａを
空気中に設けることにより、この部分の分散特性をほぼ
無視できることにある。

【０１４１】上記の第一、第二、および第三実施形態に
示した構成では、光ファイバーの分散を測定する際に測
定される光ファイバーの両端を測定器まで持ってくる必
要がある。ところが、すでに敷設されている光ファイバ
ーの場合には、片端しか測定器につなぐ事が出来ない場
合が多い。この様な場合は、上記の実施形態で示した測
定装置構成では、測定が困難である。この困難を解決す
るためのひとつの方法として、図６に示す第四の実施形
態がある。図６は、被測定物の一端に光反射手段である
ファラデ-回転子ミラーを設ける事によって、測定器に
光ファイバーの一端のみを接続して測定する様にした構
成を示す図である。

【０１４２】図６に示す光分散測定装置６００では波長
可変単一モ-ドレーザー光源６ａ、偏波保持型光アイソ
レ-タ７ｃ、偏波保持型光分岐器２ｂ、偏波保持型光位
相または強度変調器５ｃを利用し、これらを偏波保持型
の光ファイバー４ｂを用いて光学主軸を合わせて接続す
る。また、光変調器５ｃは偏波面ビ-ムスプリッタ２８a
の一つ目の光ファイバー端子５と光学主軸を合わせ接続
する。偏波保持型分岐器２ｂの端子４は偏波面ビ-ムス
プリッタ２８aの２つ目の光ファイバー端子６と光学主
軸を９０度回した状態での接続（融着）２１する。ビ-
ムスプリッタ２８ａの三つの光ファイバー端子７は光フ
ァイバーコネクタ-１１を用いて測定される光ファイバ
ー３と光学接続する。測定される光ファイバー３のもう
一方の端子はファラデ-回転子ミラー３０と光学接続す
る。このような構成では、光分岐器２ｂによって分岐さ
れる時計回り及び反時計回り両方の光成分は、偏波面ビ
-ムスプリッタ２８aによって測定される光ファイバー３
を一往復し、再び偏波保持型光分岐器２ｂの端子４及び
端子３に戻ることになる。時計回りの光成分は変調を受
けてから測定される光ファイバー３を往復するのに対
し、反時計回りの光成分は測定される光ファイバー３を
往復した後、変調を受けることになる。したがって、こ
の構成においては、測定される光ファイバー３の長さが
Ｌである場合にそのファイバーに関する光路長は実質的
に２×Ｌとなる。ここで、測定される光ファイバー３の
長さＬは光分散測定装置リング４ｂやそれに付随する他
の部分より十分長ければ、群速度分散は、数33で表され
る。

【０１４３】また、光変調器５ｃは光分岐器２ｂの端子
３と偏波面ビ-ムスプリッタ２８ａの間に置くかわりに
光分岐器２ｂの端子４と９０度接続（融着）２１の間に
も置くことも可能である。この場合、反時計回りの光は
時計回りの光より先に変調を受けることになる。

【０１４４】図６に示した構成では光変調器５ｃにより
光が変調されていない場合の偏波保持型光分岐器２ｂの
第二端子からの光出力は、入射された光が光路の損失を
受けるのみで、変調によりフリンジが出現するが、光学
主軸を９０度回した状態での接続（融着）２１を図１２
に示す光回路で置きかえる事により、光変調器５ｃによ
り光が変調されていない場合の偏波保持型光分岐器２ｂ
の第二端子からの光出力を、相対的に大から相対的に小
に、あるいはその逆に切り替えることができる。

【０１４５】図１２（ａ）に示した様に、半波長板の光
学軸が偏波に対して平行あるいは直角である場合は、半
波長板５２の回転の効果がない。しかし、９０度ファラ
デー回転子５１により時計周り及び半時計周りの光が同
じ方向へ９０度回転するため、これらの光は、リングを
通過することができ、通過後は、偏波保持型光分岐器２
ｂの第二端子から出力されることとなる。このとき、光
変調器５ｃにより光が変調されていない場合において、
偏波保持型光分岐器２ｂの第二端子からの光は相対的に
最大から最小にすることができるようになる。この手段
をもちいることによって、検出信号のＤＣ成分を除去す
ることができ、そのＤＣ成分による検出器の飽和の問題
がなくなる。

【０１４６】また、図１２（ｂ）に示した様に、半波長
板の光学軸が偏波に対して４５度である場合は、半波長
板５２は光の偏波を９０度回転する。このとき、図１２
（ｂ）のポート２から入射したＣＣＷの光の横偏波は半
波長板とファラデー回転子ミラーとで２回、偏波の回転
を受け、光分散測定装置６００のリングに含まれている
偏波面ビ-ムスプリッタ２８aによって消滅してしまう。
しかし、図１２（ｂ）のポート１から入射するＣＷの光
の縦偏波は、ファラディー回転子ミラー、及び半波長板
５２を通過した後、また縦偏波となり、偏波保持型光分
岐器２ｂの第二端子から出力する。この出力は、上記の
様にＣＣＷの光部分がすでに消えているので、干渉せず
に、一定の強度で出力され、これは、変調を加えても変
わらない。この様に、半波長板を回転することにより、
容易に、光変調器５ｃにより光が変調されていない場合
の偏波保持型光分岐器２ｂの第二端子からの光出力を、
相対的に大から相対的に小に、あるいはその逆に切り替
えることができる。この様な装置によれば、光路の欠陥
をすばやく見つけることが可能となり、また、光の検出
感度が損なわれることがない。

【０１４７】次に第五の実施形態として、図７に示した
光分散測定装置７００を説明する。この光分散測定装置
用７００の特徴は、上記の第四の実施形態に類似の構成
であるが、光の入射、出射が共に空間であるバルク型の
光位相または強度変調器５ｂを用いている点と、光路の
一部が空気中に設置されている点である。また、アイソ
レ-タ７ｂとしてバルク型のもの、光変調器としてバル
ク型の光位相または強度変調器５ｂ、バルク型のビ-ム
スプリッタ２０及びバルク型の偏波面ビ-ムスプリッタ
２８bを用いている点にも特徴がある。これらの素子を
接続する光路４ａは空気中に設置される。図６で示した
９０度接続（融着）の効果と同様の効果を得るために、
この実施形態においてもバルク型の半波長板２７を用い
る。さらに、バルク型偏波面ビームスプリッタ２８bか
らの光を測定される光ファイバー３に入れるため光ファ
イバーカプラー１０を用いる。光変調器５ｂはビ-ムス
プリッタ２０と半波長板２７の間に置くことも可能であ
る。この場合、反時計回りの光は時計回りの光より先に
変調を受けることになる。この構成７００における、利
点としては、空気中の光路４ａは、光ファイバーによる
通信に用いられる光の波長域においては、殆ど分散を示
さず、この光路の分散を無視する事ができる点である。

【０１４８】以上の実施形態では、群速度分散を測定す
るものであったが、本発明の光分散測定装置の測定方法
とほぼ同様の測定方法により、光ファイバーの長さや、
離れた物体までの距離測定にも利用できる。この測定方
法を用いた実施形態について以下に説明する。

【０１４９】次に、第六の実施形態として、図８に示し
た距離を測定するための光分散測定装置８００を説明す
る。光分散測定装置８００は主に、光源として単一モー
ドレーザー光源６ｂ、反射光のレーザーへの戻りを防止
するためのバルク型の光アイソレ-タ７ｂ、光を２つの
成分に分岐するためのビ-ムスプリッタ２０、変調を行
うためのバルク型の位相変調器あるいは強度変調器５
ｂ、光を反射するためのレトロリフレクター４０、光分
散測定装置の出力光の検波用光検出器１から構成されて
いる。光源６ｂ、アイソレ-タ７ｂ、ビ-ムスプリッタ２
０、光変調器５ｂ、を結合する光路４ａは空気中に設置
されている。時計周り及び反時計周りの光ビームはお互
い平行状態で物体まで伝搬し、物体の位置においたレト
ロリフレクター４０を用いて再び戻し、リング干渉計で
ある光分散測定装置８００を構成する。

【０１５０】この構成で、物体までの距離Ｌは、次の様
にして求めることができる。距離Ｌが上記のリング干渉
計の他の部分より十分長いのであれば、Ｃを空気中での
光の速度として、長さＬは以下の数式から求められる。

【０１５１】

【数４７】

【０１５２】従って、変調周波数をスキャンして得られ
る干渉フリンジからフリンジの周期＝ｆ_Cを求めれば、
距離Ｌの測定が可能となる。

【０１５３】次に、第七の実施形態として、図９に示し
た距離を測定するための光分散測定装置９００を説明す
る。光分散測定装置９００では主に、単一モ-ドレーザ
ー光源６ｂ、偏波保持型光アイソレ-タ７ｃ、偏波保持
型光分岐器２ｂ、偏波保持型光位相あるいは強度変調器
５ｃを利用し、偏波保持型の光ファイバー4bを用いて光
学主軸を合わせて接続する。また、光変調器５ｃは偏波
面ビ-ムスプリッタ２８ａの一つ目のファイバ-端子５と
光学主軸を合わせ接続する。光分岐器２ｂの端子４は偏
波面ビ-ムスプリッタ２８ａの二つ目の光ファイバー端
子６と光学主軸を９０度回した状態での接続（融着）２
１する。ビ-ムスプリッタ２８ａの三つ目の光ファイバ
ー端子７からの光を平行光線にするためレンズ２２を用
いてコリメ-トして物体まで伝搬させ、物体の位置にお
かれたファラデ-回転子ミラー３０によって反射させ、
再びレンズ２２に戻す。このような構造上では、光分岐
器２ｂによって分岐される時計回り及び反時計回り両方
の光成分は偏波面ビ-ムスプリッタ２８によって物体ま
で一回往復を行い、再び光分岐器２ｂの端子４及び端子
３に戻ることになる。物体までの距離Ｌはリング干渉計
である光分散測定装置９００の他の部分より十分長いの
であれば、距離Ｌは、数４７により求めることができ
る。また、光変調器５ｃは光分岐器２ｂの端子３と偏波
面ビームスプリッタ２８aの間に置く代わりに光分岐器
２ｂの端子４と９０度接続（融着）２１の間にも置くこ
とも可能である。この場合、反時計回りの光は時計回り
の光より先に変調を受けることになる。

【０１５４】この実施形態で、距離を計測する利点は、
時計回りに伝搬する光と、反時計回りに伝搬する光と
が、交じり合うことが無いため、実施例６の方法に比べ
て、干渉フリンジを容易に得ることができる点にある。

【０１５５】次に、距離を測定するための第八の実施形
態を、図１０に示す。図１０の干渉計である光分散測定
装置１０００のようにバルク型の光素子を用いても本発
明の光分散測定装置を構成することは可能である。光分
散測定装置１０００において、アイソレ-タ７ｂとして
バルク型のもの、光変調器としてバルク型の位相変調器
または強度変調器５ｂ、バルク型のビ-ムスプリッタ２
０及びバルク型の偏波面ビ-ムスプリッタ２８bを用い
る。これらの素子を接続する光路４ａは空気中に設けら
れている。図6で示した９０度接続（融着）と同様の効
果を得るためにバルク型の半波長板２７を用いる。偏波
面ビ-ムスプリッタ２８bの端子７からの光はレンズ２２
を用いてコリメ-トし物体まで伝搬させ、物体の位置に
おかれたファラデ-回転子ミラー３０によって反射させ
再び装置に戻す。物体までの距離Ｌは、リング干渉計で
ある光分散測定装置１０００の他の部分より十分長いの
であれば、距離Ｌは、数４７により求めることができ
る。また、光変調器５ｂはビ-ムスプリッタ２０と半波
長板２７の間に置くことも可能である。この場合、反時
計回りの光は時計回りの光に比べて先に変調を受けるこ
とになる。この実施形態の利点は、上記第七の実施形態
の利点と同様に、実施例６の方法に比べて、干渉フリン
ジを容易に得ることができる点にある。

【０１５６】次に第九の実施形態として、距離の変化を
測定する例について述べる。図１０の構成では、数４７
から、距離の変化は、次の式で表されることが分かる。

【０１５７】

【数４８】

【０１５８】空気中では、概略β₁＝１／Ｃであり、上
記のＮを大きくとって、つまり変調周波数を非常に高く
とって変調することにより、ΔＬを非常に小さくでき
る。例えば、Δｆ_o／ｆ_C＝１／１００を検知することは
容易であるから、３ＧＨｚで位相変調する場合、ΔＬと
して０．５ｍｍの検出が可能である。変調周波数に反比
例して、検出可能なΔＬを小さくすることができる。こ
の方法における利点は、検出可能なΔＬの大きさはＬの
大きさによらない点である。従って、原理的には長距離
になるほど精度が向上し、例えば１０ｋｍの距離を計測
する場合では、５×１０^-8の精度になる。

【０１５９】また、通常の測距儀において用いられてい
るものと同様に、複数の変調周波数で測定し、その結果
を組み合わせることによっても、本発明の測定精度を向
上することは容易である。

【０１６０】次に第十の実施形態として、図１８に示し
た例を説明する。図１８に示す装置は、波長可変の単一
モードレーザ光源６ａ、入出力手段として偏波保持型光
サーキュレター１５、偏波保特型位相変調器あるいは強
度変調器５c、測定される光ファイバー３、ファラディ
ー回転子ミラー３０、回転可能偏光子９、および光検出
器１等から構成されている。

【０１６１】光源からのレーザ光は、その偏波面がファ
イバーの主軸方向に合わされた状態で偏波面保持型光フ
ァイバー４ｂに入射される。測定される光ファイバー３
の片側は位相変調器あるいは強度変調器５cともう一方
はファラディー回転子ミラー３０と結合する。光サーキ
ュレター１５によってポート１から入射する光は２から
出射し、光変調器に入射される。光変調器の４ポートか
ら出射する光は光サーキュレター１５のポート２から入
り、ポート３から出射する。

【０１６２】電気発振器１３は位相変調器あるいは強度
変調器５ａを駆動するために用いる。光サーキュレター
１５及び位相変調器あるいは強度変調器５ａの間でファ
イバーの主軸を４５度を回転した状態の接続（融着）２
３を用いる。これによって位相変調器あるいは強度変調
器５cに入射する光を、効率よく光変調されるＸ軸方向
の光と、それの直角方向で殆ど変調されないＹ方向の光
と、同じ強度の２つ成分に分けることができる。回転可
能な偏光子９は出力光のＨとＶ方向を選択するために用
いる。また、データを処理するためデータ処理装置５０
を用いる。

【０１６３】次に第１１の実施形態として、図１９に示
した線形型の干渉計を用いた測定装置について説明す
る。図１９に示した測定装置においては、干渉計への光
入出力手段として光サーキユレターの代わりに偏波面ス
プリッター２８ａを用いるものである。図１９上ではポ
ート１から水平偏波Ｈの光が入射し垂直の偏波Ｖの光成
分をポート３から取り出す。この場合図１８の偏光子９
を用いる必要がなく、ポート３からの光の平均出力が、
数２９の＜Ｅ_V（ｔ）*Ｅ_V（ｔ）＞、或いは数３７の
Ｐ_V、に相当する。

【０１６４】偏波保特型位相変調器あるいは強度変調器
５cへの入射する光の偏波を調整するには、図１９に示
した様に偏波保特ファイバー４ｂの主軸を図１８の構成
と同様に４５度で融着２３するか、図２０に示した様に
偏波調整器８aを用いるか、あるいは、図２１に示した
様に４５度ファラディー回転子５３を用いるか、のどの
方法によっても調整することができる。

【０１６５】ここで、４５度ファラディー回転子５３を
用いる場合、これにより光成分１と光成分２は往復でさ
らに９０度の回転を受けることから、光平均出力が、数
２８の＜Ｅ_H（ｔ）*Ｅ_H（ｔ）＞、或いは数３６のＰ_H、
と等しくなる。

【０１６６】図２２（ａ）および（ｂ）は図２０に示し
た実施例の構成を用いて行ったファイバー分散測定の例
を示す。光変調器としてＲＡＭＡＲ社の２０ＧＨｚ帯域
の位相光変調器を用いて３．０ＧＨｚ付近で変調を行っ
た。図２２（ａ）は光波長１５４５ｎｍ、１５５０ｎ
ｍ、１５５５ｎｍのとき得られたフリンジを示す。ファ
イバーは通常のシングルモードファイバーで、長さは
１．０ｋｍであった。図２２（ｂ）では１５５０ｎｍの
フリンジに対して他の波長でのフリンジのシフトを示
す。また、図２２（ｂ）では数３３から導いた波長に対
してファイバーの分散の変化を示している。

【０１６７】次に第１２の実施形態として、図２３に示
した線形型の干渉計を用いた測定装置について説明す
る。干渉計への光入出力手段として図２３の光分岐器
（３ｄＢカプラ）２ｂを用いることも可能である。この
光分岐器によってポート１から入射する光は２から出射
し、偏波保特型位相変調器あるいは強度変調器５cに入
射される。位相変調器あるいは強度変調器５cの４ポー
トから出射する光は光分岐器のポート２から入り、ポー
ト３から出射する。

【０１６８】上記の第１０の実施形態と比べると、本実
施形態では光分岐器２ｂを用いる点に特徴があり、この
ため、光路を伝搬する光は、行きと帰りに光分岐器を通
過する際に合計６ｄＢの損失になる。しかし、一般に、
光分岐器（３ｄＢカプラ）は安価であるため、光分岐器
を用いることにより製造コストを削減することができ
る。ここで、回転可能偏光子９は出力光のＨとＶ方向を
選択するために用いる。

【０１６９】次に第１３の実施形態として、図２４に示
した線形型の干渉計を用いた測定装置について説明す
る。この干渉計は図２４のようにバルク形の素子を利用
して構成した点に特徴が有る。特に、入出力素子として
光ビームスプリッタ２０、また、バルク型の位相変調器
あるいは強度変調器５bへ入射する光の偏波の調節のた
め半波長板５２を用いた点に特徴が有る。

【０１７０】次に第１４の実施形態として、図２５に示
した線形型の干渉計を用いた目標とする物体までの距離
の測定装置について説明する。偏波保特型位相変調器あ
るいは強度変調器５cのポート５からの出射光をコリー
メター１８を用いて空間中を伝搬させ、物体に置かれた
ファラディー回転子ミラー３０を用いて再び同じ光路を
通って偏波保特型位相変調器あるいは強度変調器５cの
ポート５に戻す。図１９、図２０、図２１、図２３、或
いは図２４の実施例に示した装置も同様に距離測定に用
いることができる。

【０１７１】次に第１５の実施形態として、図２６に示
した線形型の干渉計を用いた、目標とする物体までの距
離測定装置について説明する。光路長を機械的にスキャ
ンしながら測定を行うための構成を図２６に示す。図２
６では、位相変調器あるいは強度変調器５ａとファラデ
ィー回転子ミラー３０の間に光路長の可変な光遅延線１
４を用いて光路長を可変にしている。

【０１７２】光路長を機械的にスキャンしながら被測定
物の光学特性や距離の測定を行なうことは、上述のリン
グ型の干渉計においても可能である。このためには、図
２７、図２８に示したように、リング型の光路の一部に
光遅延線を挿入した構成を用いればよい。

【０１７３】次に、光路の双方向へ向かう光を数十ＧＨ
ｚ程度の高周波数で変調を行うための光変調器の構成を
図２９（ａ）と図２９（ｂ）とに示す。図２９（ａ）で
は、２つの光変調器の順方向がお互いに向き合う様に直
列に配置されており、図２９（ｂ）では２つの光変調器
の順方向がお互いに逆方向になるように直列に配置され
ている。ここで、それぞれ２つの光変調器としては、同
じ特性の光変調器と、同じ変調信号を用いて変調するこ
とにより、両方向に対して等しい変調特性を得ることが
可能である。図２９（ａ）及び図２９（ｂ）に示す二つ
変調器を繋ぐファイバーの分散の影響を無くすため、そ
の繋ぐファイバー長さは短い方が望ましい。また、より
効率的な構造として、２つの変調器を電気光学材料を用
いた光集積回路に組み込むことも考えられる。

【０１７４】上記の様に、本発明の方法により、高価な
測定装置を用いることなく、距離、あるいは距離の変化
を精度良く計測できるようになった。

【０１７５】

【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。

【０１７６】請求項１および２に記載の発明では、光の
検出強度の変調周波数に対する依存性に関して異なる光
波長による変化から分散を測定することにより、従来の
装置に比べ簡単な構成の装置で、光分散を測定できるよ
うになった。

【０１７７】請求項３に記載の発明では、直交関係に有
る２つの成分に分けることによって、リング状の光路で
はなく、直線状の光路を用いて、光分散を測定できるよ
うになった。

【０１７８】また、請求項４に記載の発明では、請求項
１、２あるいは３に記載の発明に加え、波長を変えるこ
とのできる光発生手段を備えた事を特徴とする構成にし
たので、光分散を測定できるようになった。

【０１７９】また、請求項５に記載の発明では、変調周
波数を変えずに、光路長を変えることにより測定できる
構成にしたので、装置の製造コストを低減することがで
きるようになった。

【０１８０】さらに、請求項６に記載の発明では、請求
項１、２あるいは３に記載の発明に加え、偏波調整手段
を活用したので、光路に偏波保持光ファイバーを使う必
要がなくなった。

【０１８１】さらに、請求項７に記載の発明では、１、
２あるいは３に記載の発明に加え、被測定物を交換する
ことができるようになった。

【０１８２】さらに、請求項８に記載の発明では、干渉
計における被測定物以外の部分をガス中あるいは減圧し
たガス中に設置することができるようになり、干渉計に
おける被測定物以外の分散を無視できるほど小さくして
測定することができるようになった。

【０１８３】さらに、請求項９に記載の発明では、請求
項１に記載の光路の一部に配置された被測定物に光反射
手段を配置した構成としたことを特徴とする構成にした
ので、距離の測定ができるようになった。

【０１８４】さらに、請求項１０に記載の発明では、光
分岐器の第二端子からの光の出力を、光が変調を受けて
いないときの光分岐器の第二端子からの光の出力を、相
対的に大あるいは相対的に小と、から選択できる様にな
った。これにより、測定装置の調整が容易になった。

【０１８５】さらに、請求項１１に記載の発明では、両
方向の光に対して等しい変調特性を得ることが可能にな
った。

【０１８６】さらに、請求項１２、１３および１４に記
載の発明では、光の検出強度と変調周波数との関連を測
定するそれぞれの方法が開示されたことにより、従来の
装置に比べそれぞれ簡単な構成の装置で、光分散を測定
できるようになった。

【０１８７】さらに、請求項１５及び１６に記載の発明
では、光路長と光路長の変化の測定が高精度でできるよ
うになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の提案する新しい光分散測定方法の動作
概念示す図である。

【図２】本発明の提案する新しい光分散測定およびその
測定方法により得られる光強度と変調周波数との関係の
数値計算結果の一例を示す図である。

【図３】第一の実施形態を説明するための図である。

【図４】第二の実施形態を説明するための図である。

【図５】第三の実施形態を説明するための図である。

【図６】第四の実施形態を説明するための図である。

【図７】第五の実施形態を説明するための図である。

【図８】第六の実施形態を説明するための図である。

【図９】第七の実施形態を説明するための図である。

【図１０】第八の実施形態を説明するための図である。

【図１１】本発明の構成による、光ファイバについての
測定結果を示す図である。

【図１２】光変調器５ｃにより光が変調されていない場
合の偏波保持型光分岐器２ｂの第二端子からの光出力
を、相対的に大から相対的に小に、あるいはその逆に切
り替える構成を示す図であり、（ａ）は、半波長板を一
端に回転した図で、（ｂ）は、半波長板を他端に回転し
た図である。

【図１３】線形型の干渉計を用いた分散測定装置のブロ
ック図を示す。

【図１４】光変調器の軸と入射光の偏波の方向との関連
を示す模式図である。

【図１５】変調周波数ω_mをスキャンした場合、光変調
器から出射する光のＨ或いはＶ方向へ偏波を持つ両成分
の平均出力の例を示す図である。

【図１６】機械的機構によりフリンジを得る測定装置の
構成を示すブロック図である。

【図１７】光遅延線の長さ及び入射光の波長に対する出
力の変化を示す図である。

【図１８】第１０の実施形態を説明するためのブロック
図である。

【図１９】第１１の実施形態を説明するためのブロック
図である。

【図２０】光変調器の入射する光の偏波を調整する手段
を設けたブロック図である。

【図２１】光変調器の入射する光の偏波を調整する手段
を設けたブロック図である。

【図２２】光変調器の入射する光の偏波を調整する手段
を設けた構成を用いて行ったファイバー分散測定の例を
示す図で、（ａ）は光波長１５４５ｎｍ、１５５０ｎ
ｍ、１５５５ｎｍのとき得られたフリンジを示す図で、
（ｂ）は１５５０ｎｍのフリンジに対して他の波長での
フリンジのシフト及び波長に対する分散変化を示す図で
ある。

【図２３】第１２の実施形態を説明するためのブロック
図である。

【図２４】第１３の実施形態を説明するためのブロック
図である。

【図２５】第１４の実施形態を説明するためのブロック
図である。

【図２６】第１５の実施形態を説明するためのブロック
図である。

【図２７】リング型の干渉計において、光路長を機械的
にスキャンしながら被測定物の光学特性や距離の測定を
行なう構成を示すブロック図である。

【図２８】リング型の干渉計において、光路長を機械的
にスキャンしながら被測定物の光学特性や距離の測定を
行なう構成を示すブロック図である。

【図２９】光路の双方向へ向かう光を数十ＧＨｚ程度の
高周波数で変調を行うための光変調器の構成をを示すブ
ロック図で、（ａ）は２つの光変調器の順方向がお互い
に向き合う様に直列に配置した構成を示す図で、（ｂ）
では２つの光変調器の順方向がお互いに逆方向になるよ
うに直列に配置した構成を示す図である。

【図３０】周波数変調器を行なうための一次回折を利用
した音響光学変調器（すなわち、音響光学周波数シフタ
-）を示す図である。

【符号の説明】

１ 光検出器 ２ａ 光分岐器 ２ｂ 偏波保持型光分岐器 ３ 測定される光ファイバー ４ リング状光路 ４ａ 空気中に設置された光路 ４ｂ 偏波保持型の光ファイバー ５ａ 位相変調器あるいは強度変調器 ５ｂ バルク型の位相変調器あるいは強度変調器 ５ｃ 偏波保持型位相変調器あるいは強度変調器 ６ａ 波長可変単一モードレーザー光源 ６ｂ 単一モードレーザー光源 ７ａ 光アイソレータ ７ｂ バルク型の光アイソレータ ７ｃ 偏波保持型光アイソレータ ８ａ、８ａａ 偏波調整器 ８ｂ バルク型偏波調整器 ９ 回転可能偏光子 １０ ファイバーカプラー １１ ファイバーコネクター １３ 電気発振器 １４ 光路長の可変な光遅延線 １５ 光サーキュレター １６ 光ファイバー １７ 終端器 １８ 光コリメータ １９ 入出力端子 ２０ ビームスプリッタ ２１ 光学主軸を９０度回した状態での接続（融
着） ２２ レンズ ２３ 光学軸を４５度回転した状態での接続（融
着） ２５ 反射鏡 ２７ バルク型の半波長板 ２８ａ 偏波面ビームスプリッタ ２８ｂ バルク型の偏波面ビームスプリッタ ３０ ファラデ-回転子ミラー ４０ レトロリフレクター ５０ データ処理装置 ５１ ９０°ファラデ-回転子 ５２ 半波長板 ５３ ４５度ファラディー回転子 １００、３００、４００、５００、６００、７００、８
００、９００、１０００ 光分散測定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−211522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−91537（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−28504（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−325015（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/08

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光発生手段と、第一端子からの入力成分
   を第三端子あるいは第四端子に出力する機能と、その第
   三端子あるいは第四端子からの入力成分を第二端子に出
   力する機能とをもった光分岐器と、該光発生手段からの
   光を該光分岐器の第一端子へ入射する手段と、該光分岐
   器の第一端子より入力した光をその第三端子あるいは第
   四端子を含む複数の光として出力する構成と、該複数の
   光の内のその第三端子および第四端子の光を共通の周波
   数の信号で変調する光変調手段と、上記の２つの光を該
   光分岐器の互いに入れ換えた端子に戻す共通の光路と、
   該光分岐器に戻された光の合成光を該光分岐器の第二端
   子に出力する構成と、該第二端子から出力された光を検
   出する手段と、光強度の周波数依存性から分散を求める
   手段とを備え、 上述の光発生手段から上記の光分岐器の第１端子に光を
   入力し、上記の光変調手段に変調信号を入力し、上記の
   該第二端子から出力された光を検出する手段により光強
   度を検出して、上述の光の検出強度の変調周波数に対す
   る依存性に関して異なる光波長による前記の依存性の移
   動量から該光分岐器の第三端子から上記の光変調手段に
   至る光路の分散、あるいは、上記の光変調手段から第四
   端子に至る光路の分散、あるいは、これらの分散の差を
   求める機能を有することを特徴とする光分散測定装置。
2. 【請求項２】 光発生手段と、第一端子からの入力成分
   を第三あるいは第四端子に出力する機能とその第三端子
   あるいは第四端子からの入力成分を第二端子に出力する
   機能とをもった光分岐器と、該光発生手段からの光を該
   光分岐器の第一端子へ入射する手段と、該光分岐器より
   出力する光を該光分岐器の第三端子および第四端子に出
   力する構成と、該第三端子から第四端子へ向かう光路上
   の光と前記光路を逆にたどる該第四端子から第三端子へ
   向かう光とを共通の周波数の信号で変調する光変調手段
   と、上記の変調された第三端子から第四端子へ向かう光
   と第四端子から第三端子へ向かう光との合成光を該光分
   岐器の第二端子に出力する構成と、該第二端子から出力
   された光を検出する手段と、光強度の周波数依存性から
   分散を求める手段とを備え、 上述の光発生手段から上記の光分岐器の第１端子に光を
   入力し、上記の光変調手段に変調信号を入力し、上記の
   該第二端子から出力された光を検出する手段により光強
   度を検出して、上述の光の検出強度の変調周波数に対す
   る依存性に関して異なる光波長による前記の依存性の移
   動量から該光分岐器の第三端子から上記の光変調手段に
   至る光路の分散、あるいは、上記の光変調手段から第四
   端子に至る光路の分散、あるいは、これらの分散の差を
   求める機能を有することを特徴とする光分散測定装置。
3. 【請求項３】 光発生手段と、第一端子からの入力成分
   を第二端子に出力する機能と、その第二端子からの入力
   成分を第三端子に出力する機能とをもった光分岐器と、
   該光発生手段からの光を該光分岐器の第一端子へ入射す
   る構成と、該光分岐器の第一端子より入力した光を直交
   関係に有る偏波をもった２つの光成分に変換する手段
   と、上記の２つの光成分の内の一方を被測定物を通過前
   に変調し他の一方を被測定物を通過後に前記の変調にお
   ける変調信号と同じ周波数の信号で変調する構成と、上
   記の２つの光成分を光路を逆にたどって戻す構成と、上
   記の変調された２つの光成分の合成光を該光分岐器の第
   三端子に出力する構成と、該三端子から出力された予め
   決められた偏波にある光を検出する手段と、光強度の周
   波数依存性から分散を求める手段とを備え、 上述の光発生手段から上記の光分岐器の第１端子に光を
   入力し、上記の光変調手段に変調信号を入力し、上記の
   該第三端子から出力された光を検出する手段により光強
   度を検出して、上述の光の検出強度の変調周波数に対す
   る依存性に関して異なる光波長による前記の依存性の移
   動量から上記の光変調手段を出て再び該光変調手段に戻
   る光路上に設けられた被測定物の分散を求める機能を有
   することを特徴とする光分散測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２あるいは３に記載の光分散
   測定装置において、波長を変えることのできる光発生手
   段を備えた事を特徴とする光分散測定装置。
5. 【請求項５】 光発生手段と、第一端子からの入力成分
   を第三端子あるいは第四端子に出力する機能と、その第
   三端子あるいは第四端子からの入力成分を第二端子に出
   力する機能とをもった光分岐器と、該光発生手段からの
   光を該光分岐器の第一端子へ入射する手段と、該光分岐
   器の第一端子より入力した光をその第三端子あるいは第
   四端子を含む複数の光として出力する構成と、該複数の
   光の内のその第三端子および第四端子の光を共通の周波
   数の信号で変調する光変調手段と、上記の２つの光を該
   光分岐器の互いに入れ換えた端子に戻す共通の光路と、
   前記光路の光路長を変える構成と、該光分岐器に戻され
   た光の合成光を該光分岐器の第二端子に出力する構成
   と、該第二端子から出力された光を検出する手段と、光
   強度の光路長依存性から分散を求める手段とを備える第
   １の構成か、 あるいは、 光発生手段と、第一端子からの入力成分を第三あるいは
   第四端子に出力する機能とその第三端子あるいは第四端
   子からの入力成分を第二端子に出力する機能とをもった
   光分岐器と、該光発生手段からの光を該光分岐器の第一
   端子へ入射する手段と、該光分岐器より出力した光を該
   光分岐器の第三端子および第四端子に出力する構成と、
   該第三端子から第四端子へ向かう光路上の光と前記光路
   を逆にたどる該第四端子から第三端子へ向かう光とを共
   通の周波数の信号で変調する光変調手段と、前記光路の
   光路長を変える構成と、上記の変調された第三端子から
   第四端子へ向かう光と第四端子から第三端子へ向かう光
   との合成光を該光分岐器の第二端子に出力する構成と、
   該第二端子から出力された光を検出する手段と、光強度
   の光路長依存性から分散を求める手段とを備える第２の
   構成か、 あるいは、 光発生手段と、第一端子からの入力成分を第二端子に出
   力する機能と、その第二端子からの入力成分を第三端子
   に出力する機能とをもった光分岐器と、該光発生手段か
   らの光を該光分岐器の第一端子へ入射する構成と、該光
   分岐器の第一端子より入力した光を直交関係に有る偏波
   をもった２つの光成分に変換する手段と、上記の２つの
   光成分の内の一方を被測定物を通過前に変調し他の一方
   を被測定物を通過後に前記の変調における変調信号と同
   じ周波数の信号で変調する構成と、上記の２つの光成分
   を光路を逆にたどって戻す構成と、前記光路の光路長を
   変える構成と、上記の変調された２つの光成分の合成光
   を該光分岐器の第三端子に出力する構成と、該三端子か
   ら出力された予め決められた偏波にある光を検出する手
   段と、光強度の光路長依存性から分散を求める手段とを
   備える第３の構成かを備え、 上記の第１の構成か上記の第２の構成かの場合には、上
   述の光発生手段から上記の光分岐器の第１端子に光を入
   力し、上記の光変調手段に変調信号を入力し、上記の該
   第二端子から出力された光を検出する手段により光強度
   を検出して、上述の光の検出強度の光路長に対する依存
   性に関して異なる波長による前記の依存性の移動量から
   該光分岐器の第三端子から上記の光変調手段に至る光路
   の分散、あるいは、上記の光変調手段から第四端子に至
   る光路の分散、あるいは、これらの分散の差を求める機
   能を有するか、 あるいは、 上記の第３の構成の場合には、上述の光発生手段から上
   記の光分岐器の第１端子に光を入力し、上記の光変調手
   段に変調信号を入力し、上記の該第三端子から出力され
   た光を検出する手段により光強度を検出して、上述の光
   の検出強度の光路長に対する依存性に関して異なる波長
   による前記の依存性の移動量から上記の光変調手段を出
   て再び該光変調手段に戻る光路上に設けられた被測定物
   の分散を求める機能を有することを特徴とする光分散測
   定装置。
6. 【請求項６】 請求項１あるいは２に記載の光分散測定
   装置において、上記の光分岐器には、第一端子ないし第
   四端子があり、その第三端子から第四端子へ向かう光を
   調整する第一の偏波調整手段と、該第四端子から第三端
   子へ向かう光を調整する第ニの偏波調整手段とを備えた
   ことを特徴とする光分散測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１、２あるいは３に記載の光分岐
   器を出て、再び上記の光分岐器にもどる光路の一部に、
   被測定物を配置した構成であることを特徴とする光分散
   測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１、２あるいは３に記載の光分岐
   器を出て、再び上記の光分岐器にもどる光路の一部が光
   反射手段により構成されていることを特徴とする光分散
   測定装置。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の光分散測定装置の光路
   の一部に配置された被測定物に、光反射手段を配置した
   構成としたことを特徴とする光分散測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項１あるいは２に記載の光分散測
    定装置の光路に、９０度ファラデー回転子を設けること
    により、光分岐器の第二端子からの光の出力を、光が変
    調を受けた時よりも変調を受けないときの方が大きくな
    らしめるか、あるいは、光が変調を受けた時よりも変調
    を受けないときの方が小さくならしめるかしたことを特
    徴とする光分散測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至９に記載の光分散測定装
    置における少なくとも２つの光を変調する光変調手段
    は、光変調器の順変調方向がお互いに逆の向きにあるこ
    とを特徴とする光分散測定装置。
12. 【請求項１２】 光発生手段により光を発生させる手続
    きと、該光発生手段からの光を光分岐器の第一端子へ入
    射する手続きと、該光分岐器の第一端子より入力した光
    を、複数の光として出力する手続きと、複数の光の内の
    すくなくとも２つの光を変調する手続きと、上記の２つ
    の光を該光分岐器に戻す手続きと、該光分岐器に戻され
    た光を該光分岐器の第二端子に出力する手続きと、該第
    二端子から出力された光を検出する手続きと、上記の光
    の検出強度の変調周波数に対する依存性に関して異なる
    光波長による変化を求める手続きと、を有することを特
    徴とする光分散測定装置を用いた測定方法。
13. 【請求項１３】 光発生手段により光を発生させ、該光
    発生手段からの光を光分岐器の第一端子へ入射し、該光
    分岐器の第一端子より入力した光を、光分岐器の第三端
    子および第四端子に出力し、該第三端子から出力された
    光と、第四端子から出力された光を単一の光路に、進行
    方向を互いに逆に導き、該光路を通る該第三端子から第
    四端子へ向かう光と、該光路を通る該第四端子から第三
    端子へ向かう光とを変調し、上記の変調された第三端子
    から第四端子へ向かう光と第四端子から第三端子へ向か
    う光とを該光分岐器の第二端子に出力し、該第二端子か
    ら出力された光を検出し、上記の光変調による変調周波
    数と、第二端子から出力された光の光強度の関係におい
    て周期性を見出し、該周期性の、上記の第一端子より入
    力した光の波長に対する依存性から、上記の光路の波長
    分散特性を取得することを特徴とする光分散測定装置を
    用いた測定方法。
14. 【請求項１４】 光発生手段により光を発生させる手続
    きと、該光発生手段からの光を光分岐器の第一端子へ入
    射する手続きと、該光分岐器より出力した光を、直交関
    係に有る偏波をもった２つの光成分に変換する手続き
    と、上記の２つの光成分の内の一方を被測定物を通過前
    に変調し、他の一方を被測定物を通過後に変調する手続
    きと、上記の変調された２つの光成分を該光分岐器に戻
    す手続きと、上記の変調された２つの光成分を該光分岐
    器の第二端子に出力する手続きと、該第二端子から出力
    された予め決められた偏波にある光を検出する手続き
    と、上述の光の検出強度の変調周波数に対する依存性に
    関して異なる光波長による変化を求める手続きと、を有
    することを特徴とする光分散測定装置を用いた測定方
    法。
15. 【請求項１５】 光発生手段により光を発生させ、該光
    発生手段からの光を光分岐器の第一端子へ入射し、該光
    分岐器の第一端子より入力した光を、光分岐器の第三端
    子および第四端子に出力し、該第三端子から出力された
    光と、第四端子から出力された光を実質的に単一の光路
    に、進行方向を互いに逆に導き、該光路を通る該第三端
    子から第四端子へ向かう光と、該光路を通る該第四端子
    から第三端子へ向かう光とを第二端子から出力される光
    の光強度の関係において見出される周期性の周期以上の
    周波数を持つ信号で変調し、上記の変調された第三端子
    から第四端子へ向かう光と第四端子から第三端子へ向か
    う光とを光分岐器の第二端子に出力し、該第二端子から
    出力された光を検出し、上記の光変調による変調周波数
    と、第二端子から出力された光の光強度の関係において
    周期性を見出し、その周期性を用いて、上記の光路の光
    路長あるいは光路長の変化を見出すことを特徴とする光
    分散測定装置を用いた測定方法。
16. 【請求項１６】 光発生手段により光を発生させ、該光
    発生手段からの光を光分岐器の第一端子へ入射し、該光
    分岐器より出力した光を、直交関係に有る偏波をもった
    ２つの光成分に変換し、上記の２つの光成分の内の一方
    を被測定物を通過前に第二端子から出力される光の光強
    度の関係において見出される周期性の周期以上の周波数
    を持つ信号で変調し、他の一方を被測定物を通過後に上
    記の周波数と同じ周波数の信号で変調し、上記の変調さ
    れた２つの光成分を該光分岐器に戻し、上記の変調され
    た２つの光成分を該光分岐器の第二端子に出力し、該第
    二端子から出力された予め決められた偏波にある光を検
    出して、上述の光の検出強度を上記の光変調の変調周波
    数に関連付け、その関連性から上記の光路の光路長ある
    いは光路長の変化を見出すことを特徴とする光分散測定
    装置を用いた測定方法。