DE19640725A1

DE19640725A1 - Network analyzer

Info

Publication number: DE19640725A1
Application number: DE1996140725
Authority: DE
Inventors: Reinhold Prof Dr Ing Noe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-02
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 1998-04-09

Abstract

The network analyzer has an a.c. signal source (11) whose signal is divided (17) into a transmitted part (111) and a reference part (113). The transmitted part is compared with the reference part to enable vectorial measurement of a transfer function. The signal part to be transmitted or the transmitted part or the reference part passes through at least one frequency shifter (14) and at least one polarization converter (15). The polarization conversion is pref. not complete but a half conversion. A polarization element (16) damps unwanted frequency shifts or their effects. A superimposition device (13) measures the transfer function (2) vectorially using the total frequency shift.

Description

Die Erfindung betrifft ein Interferometer zur Realisierung eines Netzwerkanalysators, vorzugsweise im optischen Spektralbereich, und in diesem einzusetzende Frequenzverschieber, Polarisationskonverter und polarisierende Elemente.The invention relates to an interferometer for implementation a network analyzer, preferably optical Spectral range, and to be used in this Frequency shifters, polarization converters and polarizing ones Elements.

Zur Bestimmung von Übertragungsfunktionen, Impulsantworten und zur Reflektometrie eignet sich hervorragend die vektorielle Netzwerkanalyse. Vektorielle Netzwerkanalyse ist eine Technik, die in Form kommerzieller Geräte seit langem eingesetzt wird. Netzwerkanalysatoren sind in der Druckschrift "Test & Measurement Catalog 1996" der Firma Hewlett-Packard Deutschland, Herrenberger Straße 130, 71034 Böblingen beschrieben. In solchen Netzwerkanalysatoren werden In-Phase- und Quadraturteil einer oder mehrerer Übertragungsfunktion bestimmt. Dazu werden Signale der gewünschten Meßfrequenz durch das Meßobjekt übertragen, und das übertragene Signal wird anschließend mit zwei um 90° in ihrer Phase verschobenen Trägern der Meßfrequenz, oder mehrmals unter Verwendung von Zwischenfrequenzen, multipliziert, wobei die Gleichanteile der zwei entstehenden Ausgangssignale zu In-Phase- und Quadraturteil der Übertragungsfunktion proportional sind. Üblicherweise ist die Meßfrequenz variabel, so daß die Übertragungsfunktion als Funktion der Frequenz bestimmt werden kann. Durch inverse Fourier-Transformation erhält man bei Bedarf die Impulsantwort. Oft werden von Zweitoren an beiden Toren die Reflexionsfaktoren sowie die beiden möglichen Transmissionsfaktoren als Übertragungsfunktionen gemessen; dies assoziiert man normalerweise mit dem Wort "Netzwerkanalyse". Nachteil dieser Netzwerkanalysatoren ist es, daß sie in sehr hohen Frequenzbereichen, z. B. im optischen Spektralbereich, nicht eingesetzt werden können. Insbesondere ist für den Bereich hoher Frequenzen das Problem nicht gelöst, daß Wellen in verschiedenen Moden auftreten können und daß die Transmission oder Reflexion eines Bauelements demnach durch eine Matrix aus Übertragungsfunktionen zu beschreiben ist, deren Elemente alle bestimmt werden müssen.To determine transfer functions, impulse responses and vectorial is ideal for reflectometry Network analysis. Vector network analysis is a technique which has long been used in the form of commercial devices. Network analyzers are described in the publication "Test & Measurement Catalog 1996 "from Hewlett-Packard Germany, Herrenberger Strasse 130, 71034 Böblingen described. In such network analyzers, in-phase and quadrature part of one or more transfer functions certainly. For this purpose, signals of the desired measuring frequency are carried out the measurement object is transmitted, and the transmitted signal is then with two shifted in phase by 90 ° Carriers of the measuring frequency, or several times using Intermediate frequencies, multiplied, the direct components of the two emerging output signals to in-phase and Quadrature part of the transfer function are proportional. The measurement frequency is usually variable, so that the Transfer function can be determined as a function of frequency can. By inverse Fourier transformation one obtains at Need the impulse response. Often there are two goals on both Score the reflection factors as well as the two possible ones Transmission factors measured as transfer functions; this is usually associated with the word "network analysis". The disadvantage of these network analyzers is that they are very high frequency ranges, e.g. B. in the optical spectral range, cannot be used. In particular, for the High frequency range did not solve the problem of waves can occur in different fashions and that the Transmission or reflection of a component accordingly a matrix of transfer functions is to be described, whose elements must all be determined.

Netzwerkanalyse im optischen Spektralbereich ist jedoch bekannt aus dem Tagungsband zur 22nd European Conference on Optical Communications, 15.-19. September 1996, Oslo, Norwegen, Beitrag TuP.09, Band 2, S. 253-256. Wegen der Modulation mit einem elektrischen Signal gewinnt man dabei jedoch recht ungenaue Informationen, insbesondere ist die Phase der gemessenen Funktionen proportional zur jeweiligen Gruppenlaufzeit, nicht aber zur Phase der tatsächlichen Übertragungsfunktion, die daraus erst durch Integration ermittelt werden muß, was in der Regel Fehler mit sich bringt.However, network analysis in the optical spectral range is known from the conference proceedings for the 22nd European Conference on Optical Communications, 15-19 September 1996, Oslo, Norway, contribution TuP.09, Volume 2, pp. 253-256. Because of the modulation with one electrical signal, however, you get quite imprecise Information, in particular, is the phase of the measured Functions proportional to the respective group runtime, not but to the phase of the actual transfer function that From this it must first be determined through integration what is in the Usually brings mistakes.

Im Bereich der Sensorik werden zur Messung von Übertragungsfunktionen optische Interferometer verwendet, beschrieben z. B. durch R.G. Priest, "Analysis of fiber interferometer utilizing 3 × 3 fiber coupler", IEEE Journal of Quantum Electronics, 1982, QE-18, (19), Seiten 1601-1603. Nachteilig ist hier wiederum, daß man nur eine Übertragungsfunktion erhält, nicht aber die beim Auftreten von je 2 Polarisationsmoden an Eingang und Ausgang des Meßobjekts erforderliche 2 × 2-Matrix aus 4 Übertragungsfunktionen. Im Bereich der integrierten Optik sind viele verschiedene Anordnungen bekannt, mit denen sich Signale, insbesondere ihre Phase und Polarisation, manipulieren lassen.In the field of sensors are used to measure Transmission functions optical interferometer used described z. B. by R.G. Priest, "Analysis of fiber interferometer utilizing 3 × 3 fiber coupler ", IEEE Journal of Quantum Electronics, 1982, QE-18, (19), pages 1601-1603. The disadvantage here is that you only have one Receives transfer function, but not that when 2 polarization modes each at the input and output of the test object required 2 × 2 matrix of 4 transfer functions. There are many different types of integrated optics Arrangements known with which signals, especially their Phase and polarization can be manipulated.

Ein Phasenschieber, welcher für TE- und TM-Wellen Phasenschiebung mit unterschiedlichen Vorzeichen erzeugt, und durch Anlegen einer weiteren Spannung auch als Modenkonverter arbeitet, bei Anlegen nur der weiteren Spannung auch nur als Modenkonverter, ist bekannt aus dem IEEE Journal of Lightwave Technology 6(1988)7, Seiten 1199-1207, wo die Autoren No´, R., Heidrich, H., Hoffmann, D. einen Artikel "Endless polarization control systems for coherent optics" veröffentlicht haben. Bekannt ist in der integrierten Optik auch, daß Frequenzverschiebung durch Anlegen sägezahnförmiger Phasenverschiebung bewirkt werden kann, die sogenannte Serrodynmodulation, außerdem, wie durch Verwendung von Indium- Zinn-Elektroden auf Wellenleitern in Lithiumniobat oder isolierende Zwischenschichten zwischen Metallelektroden und Wellenleitern polarisierende Wirkungen gering gehalten werden können.A phase shifter, which for TE and TM waves Phase shift generated with different signs, and by applying a further voltage also as a mode converter works, if only the further voltage is applied, only as Mode converter, is known from the IEEE Journal of Lightwave Technology 6 (1988) 7, pages 1199-1207, where the authors No´, R., Heidrich, H., Hoffmann, D. an article "Endless polarization control systems for coherent optics ". It is also known in integrated optics that Frequency shift by applying sawtooth Phase shift can be effected, the so-called Serrodyne modulation, moreover, as by using indium Tin electrodes on waveguides in lithium niobate or insulating intermediate layers between metal electrodes and Waveguides polarizing effects are kept low can.

Ein Modenkonverter, in welchem in ihrer Polarisation konvertierte Signale zugleich in ihrer Frequenz verschoben werden, sowie Polarisationsstrahlteiler sind aus dem Tagungsband ECIO 1993, Neuchätel, Schweiz, Seiten 10-1 bis 10-3 bekannt, wo H. Herrmann et al. über "Integrated optical, acoustically tunable wavelength filters and switches and their network applications" berichten.A mode converter in which in its polarization converted signals are also shifted in frequency be, as well as polarization beam splitters are from the Conference proceedings ECIO 1993, Neuchätel, Switzerland, pages 10-1 to 10-3 where H. Herrmann et al. about "Integrated optical, acoustically tunable wavelength filters and switches and their network applications "report.

Polarisationstransformatoren, die sich bei entsprechender Ansteuerung auch als endlose Phasenschieber und somit als Frequenzverschieber einsetzen lassen, wurden von F. Heismann im IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 25, No. 8, 1989, auf den Seiten 1989 bis 1906 unter dem Titel "Integrated-optic polarization transformer for reset-free endless polarization control" beschrieben.Polarization transformers, which with appropriate Control also as an endless phase shifter and thus as Frequency shifters were used by F. Heismann in IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 25, No. 8, 1989 pages 1989 to 1906 under the title "Integrated-optic polarization transformer for reset-free endless polarization control ".

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Netzwerkanalysator hoher Genauigkeit zur Verwendung bei hohen Frequenzen, insbesondere des optischen Spektralbereichs, anzugeben.The object of the present invention is a High accuracy network analyzer for use at high Frequencies, in particular of the optical spectral range, specify.

Diese Aufgabe wird durch das Interferometer mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This task is performed by the interferometer with the characteristics of claim 1 solved. Further configurations result from the dependent claims.

Beim erfindungsgemäßen Netzwerkanalysator wird ein Interferometer eingesetzt, wie es im Prinzip bekannt ist. Zur Berücksichtigung verschiedener ausbreitungsfähiger Moden, insbesondere zweier Polarisationen, die sich in den üblicherweise als "einmodig" bezeichneten Lichtwellenleitern, aber auch in kreiszylindrischen Hohlleitern ausbreiten können, sind Polarisationskonverter vorgesehen. Damit eine zumindest näherungsweise gleichzeitige Messung von Übertragungsfunktionen betreffend verschiedene Polarisationen vorgenommen werden kann, sind Polarisationskonverter oder Modenkonverter vorgesehen. Eine im Prinzip bekannte Überlagerungseinrichtung des Interferometers überlagert ein Meß- oder übertragenes Signal mit einem Referenzsignal und führt das Gemisch mindestens einem Detektor zu, dessen Ausgangssignal die zu messende Übertragungsfunktion enthält. Zur Trennung der Übertragungsfunktionen bei der Auswertung ist Frequenz-, Zeit- oder Funktionsmultiplex einzusetzen. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit des zur Netzwerkanalyse eingesetzten Interferometers wird durch mindestens einen Frequenzverschieber ein Frequenzversatz zwischen Meß- und Referenzzweig erzeugt. Da Betrieb der Anordnung mit anderer als der vorgesehenen Polarisation zu Fehlern führen würde und außerdem viele einfach realisierbare Frequenzverschieber bei Verwendung einer orthogonalen statt der vorgesehenen Polarisation einen Frequenzversatz in der entgegengesetzten Richtung erzeugen, was ebenfalls zu Fehlern führen würde, ist außerdem mindestens ein polarisierendes Element vorgesehen.In the network analyzer according to the invention, a Interferometer used, as it is known in principle. For Consideration of different modes that are capable of spreading, in particular two polarizations that are in the usually referred to as "single-mode" optical fibers, but can also spread in circular cylindrical waveguides, polarization converters are provided. At least that's one approximately simultaneous measurement of transfer functions regarding different polarizations can be made, polarization converters or mode converters are provided. A known in principle overlay device of Interferometers superimpose a measurement or transmitted signal with a reference signal and leads the mixture to at least one Detector whose output signal is the one to be measured Contains transfer function. To separate the Transfer functions in the evaluation is frequency, time or functional multiplex. To increase the Sensitivity of the used for network analysis Interferometer is by at least one frequency shifter generates a frequency offset between the measuring and reference branch. There Operation of the arrangement with other than the intended Polarization would lead to errors and also many simple realizable frequency shifters when using a orthogonal instead of the intended polarization Generate frequency offset in the opposite direction what would also lead to errors, is also at least one polarizing element provided.

In einem erfindungsgemäß realisierten Netzwerkanalysator kann ein im Prinzip bekannter 3 × 3-Koppler eingesetzt werden, der die ambiguitätsfreie Detektion von Phasenänderungen zuläßt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Frequenz, bei der die Übertragungsfunktion gemessen wird, variabel. Um die Auswirkung von Drift, welche gerade im optischen Bereich meist nur durch aufwendige, vom Benutzer jeweils individuell aufzubauende Temperaturstabilisierung in Griff zu bekommen ist, zu verkleinern, kann die Übertragungsfunktion sowohl in engem Frequenzraster, was schnell geht und deshalb mit geringer Drift behaftet ist, als auch in weitem Frequenzraster, was länger dauert, also mit stärkerer Drift behaftet ist, aber die gewünschte Vollständigkeit der Übertragungsfunktion gewährleistet, gemessen werden. Die verschiedenen Ergebnisse werden dann so kombiniert, daß Meßwerte im engeren Frequenzraster zur Interpolation der Meßwerte im weiteren Frequenzraster verwendet werden.In a network analyzer implemented according to the invention, a 3 × 3 coupler known in principle can be used, the allows ambiguity-free detection of phase changes. In Another embodiment is the frequency at which the transfer function is measured, variable. To the Effect of drift, which is mostly in the optical range only through elaborate, individually by the user temperature stabilization to be built is under control, to reduce, the transfer function can both narrow Frequency grid, which is fast and therefore with little drift is afflicted, as well as in a wide frequency grid, which is longer lasts, so it is subject to stronger drift, but the desired completeness of the transfer function guaranteed to be measured. The different results are then combined in such a way that measured values in the narrow range Frequency grid for interpolation of the measured values in the further Frequency grid are used.

Es folgt eine eingehendere Beschreibung des Interferometers und des damit realisierbaren Netzwerkanalysators anhand der Fig. 1 bis 10. Es zeigenThe following is a more detailed description of the interferometer and the network analyzer that can be implemented with the aid of FIGS. 1 to 10

Fig. 1 ein Beispiel eines vollständigen Interferometers, Fig. 1 shows an example of a complete interferometer,

Fig. 2 eine Übertragungsfunktion, Fig. 2 is a transfer function,

Fig. 3 den Anschluß eines Meßobjekts im Reflexionsbetrieb, Fig. 3 shows the connection of a measuring object in the reflection mode,

Fig. 4 bis 6 einen Teil eines Interferometers, FIGS. 4 to 6 is a part of an interferometer,

Fig. 7 einen Frequenzverschieber oder Polarisationskonverter, Fig. 7 is a frequency shifter or polarization converter,

Fig. 8 Verschiebefrequenzen, Fig. 8 shift frequencies,

Fig. 9 Frequenzraster, Fig. 9 frequency raster,

Fig. 10 Interpolation von Meßwerten verschiedener Frequenzraster. Fig. 10 interpolation of measured values of different frequency grids.

In der Fig. 1 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Interferometers ausführlich dargestellt, hier als Mach-Zehnder- Interferometer. Für das Interferometer kommen grundsätzlich alle Ausführungen in Frage, die dieselbe Funktion besitzen, neben Mach-Zehnder-Interferometer also z. B. auch Michelsoninterferometer und Ringinterferometer. Auch die beispielsweise in kommerziell erhältlichen Netzwerkanalysatoren des Mikrowellenbereichs benutzte Anordnung, in der Meß- und Referenzsignal durch Mischer in einen im Vergleich dazu niedrigen Frequenzbereich, beispielsweise in mindestens einen Zwischenfrequenzbereich und/oder in ein Basisband umgesetzt und die Übertragungsfunktion aus den Meßergebnissen des Meßzweigs oder durch Quotientenbildung zwischen den Ergebnissen des Meßzweigs und des Referenzzweigs ermittelt werden, ist in diesem Zusammenhang als Interferometer zu bezeichnen. Das Interferometer 1 wird aus einer Wechselsignalquelle 11 mit einem Wechselsignal 110 gespeist. Das Wechselsignal 110 wird in einen Referenzteil 113 und einen zu übertragenden Teil 111 aufgeteilt, welcher nach Übertragung im Transmissions- oder Reflexionsbetrieb durch bzw. an einem Testobjekt 12 zu einem übertragenen Teil 112 des Wechselsignals 110 wird. Wie auch in bekannten Interferometern werden übertragener Teil 112 und Referenzteil 113 in einer Überlagerungseinrichtung 13 verglichen, wo sie beispielsweise interferieren. Bei Verwendung eines zumindest annähernd monochromatischen, also monofrequenten Signals als Wechselsignal 110 gibt die Überlagerungseinrichtung mindestens ein Signal ab, welches wenigstens näherungsweise proportional zu Realteil einer Übertragungsfunktion 2 des Testobjekts 12, multipliziert mit einem komplexen Faktor, ist. Bei Verwendung eines Rauschsignals als Wechselsignal 110, meist ergänzt durch eine Einrichtung zur Veränderung der Weglängendifferenz der beiden Übertragungspfade zwischen Verzweiger 17 und Überlagerungseinrichtung 3, - diese Betriebsart nennt man im optischen Bereich auch Weißlichtinterferometrie - ist anstelle der üblichen Definition einer Übertragungsfunktion als Übertragungsfunktion 2 ein Wert des Faltungsprodukts einer Impulsantwort des Testobjekts 12, gefaltet mit der Autokorrelationsfunktion des Wechselsignals 110 anzusehen.An example of an interferometer according to the invention is shown in detail in FIG. 1, here as a Mach-Zehnder interferometer. For the interferometer, basically all versions that have the same function come into question, in addition to Mach-Zehnder interferometers, e.g. B. also Michelson interferometer and ring interferometer. Also the arrangement used, for example, in commercially available network analyzers in the microwave range, in which the measurement and reference signal are converted by mixer into a comparatively low frequency range, for example into at least one intermediate frequency range and / or into a baseband, and the transfer function from the measurement results of the measurement branch or through The formation of quotients between the results of the measuring branch and the reference branch is to be referred to in this context as an interferometer. The interferometer 1 is supplied with an alternating signal 110 from an alternating signal source 11 . The alternating signal 110 is divided into a reference part 113 and a part 111 to be transmitted, which becomes a transmitted part 112 of the alternating signal 110 after transmission in transmission or reflection mode by or on a test object 12 . As in known interferometers, transmitted part 112 and reference part 113 are compared in a superimposition device 13 , where they interfere, for example. When using an at least approximately monochromatic, ie monofrequency signal as alternating signal 110 , the superimposition device emits at least one signal which is at least approximately proportional to the real part of a transfer function 2 of the test object 12 , multiplied by a complex factor. When using a noise signal as an alternating signal 110 , usually supplemented by a device for changing the path length difference of the two transmission paths between branch 17 and superimposition device 3 , this operating mode is also called white light interferometry in the optical field, instead of the usual definition of a transfer function as transfer function 2 is a value of the convolution product of an impulse response of the test object 12 , folded with the autocorrelation function of the alternating signal 110 .

Der komplexe Faktor der Übertragungsfunktion 2 vor der Realteilbildung kann im Fall, daß zu übertragendes Signal 111, übertragenes Signal 112 oder Referenzsignal 113 mindestens einen Frequenzverschieber 14 oder Polarisationskonverter 15, der gleichzeitig als Frequenzverschieber 14 agiert, durchlaufen, eine Funktion sein, die proportional zu exp (jwt) ist, wobei t die Zeit, j die imaginäre Einheit und w das 2 _* Pi fache einer Gesamtverschiebefrequenz 3 ist, die sich durch Summen- oder Differenzbildung der Verschiebefrequenz 314 beteiligter Frequenzverschieber 14 bilden läßt. Durch Heruntermischen ins Basisband, also eine Synchrondemodulation, erhält man dann ein Signal, das proportional zum Realteil Re (Übertragungsfunktion* a) einer Übertragungsfunktion 2 des Testobjekts 12, multipliziert mit einem konstanten komplexen Faktor a ist.The complex factor of the transfer function 2 before the real part formation can, in the event that the signal 111 to be transmitted, transmitted signal 112 or reference signal 113 , pass through at least one frequency shifter 14 or polarization converter 15 , which simultaneously acts as frequency shifter 14 , a function which is proportional to exp (jwt), where t is the time, j is the imaginary unit and w is 2 _* Pi times an overall shift frequency 3 , which can be formed by adding or subtracting the shift frequency 314 of the frequency shifters 14 involved. By mixing down into the baseband, that is to say synchronous demodulation, a signal is then obtained which is proportional to the real part Re (transfer function * a) of a transfer function 2 of the test object 12 , multiplied by a constant complex factor a.

Wenn die Überlagerung unter verschiedenen Phasen erfolgt was verschiedenen Phasenwinkeln des komplexen Faktors a entspricht, kann man aus den so entstehenden Signalen in der Überlagerungseinrichtung Realteil, Imaginärteil, Linearkombinationen davon, Betrag und Phase einer Übertragungsfunktion 2 gewinnen.If the superimposition takes place under different phases, which corresponds to different phase angles of the complex factor a, the real part, imaginary part, linear combinations thereof, amount and phase of a transfer function 2 can be obtained from the signals thus generated in the superimposition device.

Erfindungsgemäß werden mehrere Übertragungsfunktionen 2 eines Testobjekts 12, bezüglich mehrerer Wellenmoden, insbesondere zweier unterschiedlicher Polarisationsmoden, dadurch meßbar gemacht, daß zu übertragendes Signal 111, übertragenes Signal 112 oder Referenzsignal 113 mindestens einen Polarisationskonverter 15 durchlaufen. Ein durchlaufendes Signal wird in einem Polarisationskonverter 15, 151, 152, 153 bezüglich einer Polarisation konvertiert. Vorteilhaft ist es, eine Polarisationskonversion eines Polarisationskonverters 15, 151, 152, 153 zumindest im Mittel nicht vollständig, vorzugsweise hälftig zu gestalten. Auf diese Weise ist es nämlich möglich, Übertragungsfunktionen 2 bezüglich mehrerer Wellenmoden zumindest näherungsweise gleichzeitig zu messen, wodurch die Auswirkung der in Interferometern in der Regel störenden Längendrift vermindert oder vermieden werden kann. Zur Trennung dieser Übertragungsfunktionen 2 in der Überlagerungseinrichtung 13 können mehrere Multiplextechniken eingesetzt werden: Zeitmultiplex, Funktionenmultiplex und Frequenzmultiplex. Beim Zeitmultiplex werden die Konversionsgrade mindestens eines Polarisationskonverters 15, 151, 152, 153 als Funktion der Zeit geändert und die Überlagerungseinrichtung 3 paßt die Signalauswertung diesen Änderungen so an, so daß Signalbeiträge jeweils der zugehörigen Übertragungsfunktion 2 zugeordnet werden. Beim Frequenzmultiplex ist es vorteilhaft, wenn Polarisationskonverter 15, 151, 152, 153 gleichzeitig als Frequenzverschieber wirken derart, daß eine Signalanteil konvertierter Polarisation gegenüber einem nichtkonvertierten Signalanteil in der Frequenz verschoben wird. Dadurch können die Übertragungsfunktionen 2 in der Überlagerungseinrichtung 13 bei verschiedenen Gesamtverschiebefrequenzen 3 gemessen werden. Wenn beispielsweise die Jonesmatrix des Testobjekts 12 gemessen werden soll, so ist es zweckmäßig, für zu übertragendes Signal 111 und entweder übertragenes Signal 112 oder Referenzsignal 113 entsprechende Polarisationskonverter 151, 152, bzw. 153 vorzusehen. In dem Fall, daß Teile des Interferometers 1, beispielsweise die Überlagerungseinrichtung 13, ein unbekanntes Polarisationsübertragungsverhalten besitzen, ist es vorteilhaft, Polarisationskonverter 151, 153 für zu übertragendes Signal 111 bzw. Referenzsignal 113 vorzusehen, insbesondere, wenn es möglich ist, wenigstens Teile der Signalwege von Wechselsignalquelle 11 zu Polarisationskonverter 151 des zu übertragenden Signals 111 sowie von Wechselsignalquelle 11 zu Polarisationskonverter 153 des Referenzsignals 113 beide mit bekanntem Polarisationsübertragungsverhalten auszustatten. Fig. 2 zeigt den Amplitudenbetrag einer Übertragungsfunktion 2 als Funktion der Frequenz 1102 des Wechselsignals 110. Zur vektoriellen Netzwerkanalyse ist neben dem Amplitudenbetrag auch die Phase erforderlich, oder, alternativ, es werden Realteil und Imaginärteil (oder Linearkombinationen daraus) der Übertragungsfunktion 2 angegeben. Die Frequenz 1102 muß nicht unbedingt variabel sein. Im Fall der Weißlichtinterferometrie wird eine Übertragungsfunktion 2 bevorzugt als Funktion einer variablen Verzögerungszeit des Referenzsignals 113, des zu übertragenden Signals 111 oder des übertragenen Signals 112 dargestellt, wiederum bevorzugt vektoriell. Die Übertragungsfunktion, die bei der Weißlichtinterferometrie gewonnen wird, hängt mit der Übertragungsfunktion, die als Funktion der Frequenz 1102 eines wenigstens näherungsweise monochromatischen Wechselsignals 110 gewonnen wird, durch die Fouriertransformation zusammen.According to the invention, a plurality of transfer functions 2 of a test object 12 , with reference to a plurality of wave modes, in particular two different polarization modes, are made measurable in that at least one polarization converter 15 passes through signal 111 to be transmitted, transmitted signal 112 or reference signal 113 . A continuous signal is converted in a polarization converter 15 , 151 , 152 , 153 with respect to one polarization. It is advantageous not to make a polarization conversion of a polarization converter 15 , 151 , 152 , 153 completely, preferably in half, at least on average. In this way, it is namely possible to measure transfer functions 2 with respect to several wave modes at least approximately simultaneously, as a result of which the effect of the longitudinal drift, which usually interferes with interferometers, can be reduced or avoided. Several multiplexing techniques can be used to separate these transfer functions 2 in the superimposition device 13 : time division multiplexing, function division multiplexing and frequency division multiplexing. With time division multiplexing, the degrees of conversion of at least one polarization converter 15 , 151 , 152 , 153 are changed as a function of time and the superimposition device 3 adjusts the signal evaluation to these changes so that signal contributions are each assigned to the associated transfer function 2 . In the case of frequency division multiplex, it is advantageous if polarization converters 15 , 151 , 152 , 153 act simultaneously as frequency shifters in such a way that a signal component of converted polarization is shifted in frequency compared to an unconverted signal component. As a result, the transfer functions 2 can be measured in the superimposition device 13 at different total shift frequencies 3 . If, for example, the Jones matrix of the test object 12 is to be measured, it is expedient to provide corresponding polarization converters 151 , 152 or 153 for the signal 111 to be transmitted and either transmitted signal 112 or reference signal 113 . In the event that parts of the interferometer 1 , for example the superimposition device 13 , have an unknown polarization transmission behavior, it is advantageous to provide polarization converters 151 , 153 for the signal 111 or reference signal 113 to be transmitted, in particular if at least parts of the signal paths are possible from alternating signal source 11 to polarization converter 151 of the signal 111 to be transmitted, and from alternating signal source 11 to polarization converter 153 of the reference signal 113, both to be equipped with known polarization transmission behavior. FIG. 2 shows the amplitude amount of a transfer function 2 as a function of the frequency 1102 of the alternating signal 110 . In addition to the amplitude, the phase is also required for vectorial network analysis, or, alternatively, the real part and imaginary part (or linear combinations thereof) of the transfer function 2 are specified. Frequency 1102 need not be variable. In the case of white light interferometry, a transfer function 2 is preferably represented as a function of a variable delay time of the reference signal 113 , the signal 111 to be transmitted or the transmitted signal 112 , again preferably vectorially. The transfer function, which is obtained in white light interferometry, is related to the transfer function, which is obtained as a function of frequency 1102 of an at least approximately monochromatic alternating signal 110 , by the Fourier transformation.

Während in Fig. 1 das Testobjekt 12 im Transmissionsbetrieb eingefügt ist, kann das Testobjekt 12 gemäß Fig. 3 auch einen Verzweiger 127 enthalten, an dessen nicht an zu übertragendes Signal 111 und nicht an übertragenes Signal 112 angeschlossenes Ende ein Reflexionstestobjekt 122 angeschlossen ist, so daß das zu übertragende Signal 111 zum Reflexionstestobjekt 122 übertragen wird und nach Reflexion dortselbst als übertragenes Signal 112 erscheint, so daß Übertragungsfunktionen 2 des Reflexionstestobjekts 122 im Reflexionsbetrieb vermessen werden können. Statt eines Verzweigers 127 kann auch ein Zirkulator eingesetzt werden, der von Tor zu Tor Signale wie der Verzweiger 127 überträgt, die Auswirkungen etwaiger, im Zweig des übertragenen Signals 112 rückwärts zum Testobjekt 12 gestreuter oder reflektierter oder anderweitig übertragener Signale und Wellen jedoch unterdrückt.While the test object 12 is inserted in the transmission mode in FIG. 1, the test object 12 according to FIG. 3 can also contain a branch 127 , to the end of which a reflection test object 122 is not connected to the signal 111 to be transmitted and the signal 112 not to be transmitted, so that the signal 111 to be transmitted is transmitted to the reflection test object 122 and after reflection appears there itself as a transmitted signal 112 , so that transmission functions 2 of the reflection test object 122 can be measured in reflection mode. Instead of a branching device 127 , a circulator can also be used, which transmits signals from port to port like the branching device 127 , but suppresses the effects of any signals and waves that are scattered or reflected back in the branch of the transmitted signal 112 to the test object 12 or otherwise transmitted.

Zur Vermeidung des Zusammentreffens eines rechtshändigen mit einem linkshändigen Koordinatensystem von Wellen oder Polarisationen in der Überlagerungseinrichtung 13 kann man bei Verwendung eines Testobjekts 12 gemäß Fig. 3 auch in den Pfad des Referenzsignals 13 eine Anordnung gemäß Fig. 3 einfügen, wobei dort das Reflexionstestobjekt 122 beispielsweise als näherungsweise ideal reflektierender Reflektor ausgebildet werden kann.To avoid the coincidence of a right-handed and a left-handed coordinate system of waves or polarizations in the superimposition device 13 , when using a test object 12 according to FIG. 3, an arrangement according to FIG. 3 can also be inserted into the path of the reference signal 13 , the reflection test object 122 being there, for example can be designed as an approximately ideal reflecting reflector.

Generell kann in den Ausbreitungsweg des Referenzsignals 113, beispielsweise in Signalausbreitungsrichtung hinter dem Polarisationskonverter 15, ebenso wie in den des zu übertragenden Signals 111 ein Testobjekt 12 und bei Bedarf auch zwischen einem in den Ausbreitungsweg des Referenzsignals 113 eingefügten Testobjekt und der Überlagerungseinrichtung 13 ein Polarisationskonverter 15, Frequenzverschieber 14 und/oder polarisierendes Element 16 eingefügt werden, wobei dann vom Interferometer 1 von den Übertragungseigenschaften vorhandener Testobjekte 12 abhängige Übertragungsfunktionen 2 gemessen werden.In general, a test object 12 can be placed in the propagation path of the reference signal 113 , for example in the signal propagation direction behind the polarization converter 15 , just as in that of the signal 111 to be transmitted, and if necessary also a polarization converter 15 between a test object inserted into the propagation path of the reference signal 113 and the superimposition device 13 , Frequency shifter 14 and / or polarizing element 16 are inserted, in which case interferometer 1 then measures transfer functions 2 which are dependent on the transfer properties of existing test objects 12 .

Die Signalwege von Wechselsignalquelle 11 zu Polarisationskonverter 151 des zu übertragenden Signals 111 sowie von Wechselsignalquelle 11 zu Polarisationskonverter 153 des Referenzsignals 113 beide mit bekanntem Polarisationsübertragungsverhalten auszustatten ist besonders dadurch möglich, daß ein Teil 18 des Interferometers entweder polarisationserhaltende Wellenleiter, also z. B. Rechteckhohlleiter oder polarisationserhaltende (z. B. spannungsdoppelbrechende, mit elliptischem Querschnitt versehene, verdrillte) Lichtwellenleiter aufweist, oder daß dieser Teil 18 vergleichsweise kurze Übertragungswege aufweist, was z. B. im optischen Spektralbereich einfach durch optische Integration auf einem Chip, welcher beispielsweise aus Lithiumniobat gefertigt ist, möglich ist.The signal paths from alternating signal source 11 to polarization converter 151 of the signal 111 to be transmitted and from alternating signal source 11 to polarization converter 153 of the reference signal 113 both with known polarization transmission behavior is particularly possible in that a part 18 of the interferometer either polarization-maintaining waveguide, so z. B. rectangular waveguide or polarization-maintaining (z. B. voltage birefringent, provided with an elliptical cross-section, twisted) optical waveguide, or that this part 18 has relatively short transmission paths, which z. B. in the optical spectral range simply by optical integration on a chip, which is made for example of lithium niobate, is possible.

Ein optisch integriertes Ausführungsbeispiel des Teils 18 des Interferometers in Form eines Lithiumniobatchips zeigt Fig. 4. Der Lithiumniobatchip ist z. B. in x-Richtung geschnitten, und Wechselsignal 110, zu übertragender Teil 111 und Referenzteil 113 breiten sich in einem optischen Wellenleiter 118, vorzugsweise durch Titaneindiffusion erzeugt, wenigstens näherungweise in z-Richtung aus. Der Kristall ist in Ausbreitungsrichtung wenigstens näherungsweise isotrop. Polarisierende Elemente 16 sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 bevorzugt so ausgebildet, daß im gesamten Teilbereich 16, 416 des Lithiumniobatchip 18 die Wellenleiter 118 in einer bestimmten Polarisation, beispielsweise TE oder TM, stärker dämpfen als in der dazu orthogonalen, was beispielsweise durch Bedampfen des Wellenleiters mit Metall erreicht werden kann. Die Frequenzverschieber 14, 414 enthalten parallel zum Wellenleiter 118 aufgedampfte Elektroden, zwischen denen eine elektrische Spannung angelegt werden kann. Wellenleiter und Elektroden, also der Frequenzverschieber 14, sind hier als Phasenschieber 414 ausgelegt, beispielsweise für TE- und TM- Wellen. Zur Erzeugung einer Frequenzverschiebung eignet sich bevorzugt die sogenannte Serrodynmodulation, bei welcher die an einen Phasenschieber 414 zur in der Regel wenigstens näherungsweise proportionalen Steuerung der Phase angelegte elektrische Spannung sägezahnförmig ausgeprägt ist, mit einer Maximalamplitude bevorzugt so, daß der Phasenhub 2 _* Pi beträgt. Zur Realisierung eines polarisierenden Elements 16, 416 aufgedampftes Metall muß örtlich so strukturiert sein, z. B. nur auf dem Wellenleiter 118 selbst aufgedampft sein, daß Elektroden von Frequenzverschiebern 14, 414 nicht kurzgeschlossen werden. Außerdem soll es keine Spannungsdifferenz zwischen dem Mittelwert der Potentiale an zwei seitlich des Wellenleiters 118 liegenden Elektroden eines Frequenzverschiebers 14, 414 und zur Realisierung eines polarisierenden Elements 16, 416 aufgedampftem Metall geben, damit die hier unerwünschte Modenkonversion vermieden wird. Da als Frequenzverschieber 14 verwendete Phasenschieber 414 innerhalb der Zone 16, 416 liegen, innerhalb derer der Wellenleiter 118 polarisierend wirkt, wirken auch die Phasenschieber 414 als polarisierende Elemente 16, 416. Zur Polarisationskonversion sind Polarisationskonverter 15 in Form phasenabstimmbarer Modenkonverter 415 vorgesehen. Durch Anlegen einer Spannung zwischen einer parallel zum Wellenleiter 118, auf demselben aufgedampften Elektrode und parallel zum Wellenleiter 118, jedoch seitlich davon-liegenden Elektroden gleichen Potentials wird TE-TM-Modenkonversion bewirkt. Zur Vermeidung polarisierender Effekte ist in Polarisationskonvertern 15 zwischen Wellenleiter 118 und daraufliegender Elektrode bei Bedarf beispielsweise eine Pufferschicht anzubringen, beispielsweise aus Siliziumdioxid. Vernachlässigbar geringe polarisierende Effekte lassen sich auch durch Elektroden aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) erzielen. Die Endflächen des Chip 18 werden vorzugsweise verspiegelt und/oder schräg angeschliffen, so daß Reflexionen an den Endflächen unterdrückt werden oder vom Wellenleiter 118 nicht geführt werden. FIG. 4 shows an optically integrated exemplary embodiment of part 18 of the interferometer in the form of a lithium niobate chip. B. cut in the x direction, and alternating signal 110 , part 111 to be transmitted and reference part 113 spread in an optical waveguide 118 , preferably produced by titanium diffusion, at least approximately in the z direction. The crystal is at least approximately isotropic in the direction of propagation. In the exemplary embodiment of FIG. 4, polarizing elements 16 are preferably designed such that, in the entire partial region 16 , 416 of the lithium niobatch chip 18, the waveguides 118 in a certain polarization, for example TE or TM, dampen more than in the orthogonal one, which can be achieved, for example, by vapor deposition of the Waveguide can be achieved with metal. The frequency shifters 14 , 414 contain vapor-deposited electrodes parallel to the waveguide 118 , between which an electrical voltage can be applied. Waveguides and electrodes, ie the frequency shifter 14 , are designed here as phase shifters 414 , for example for TE and TM waves. The so-called Serrodyn modulation, in which the electrical voltage applied to a phase shifter 414 for controlling the phase, which is generally at least approximately proportional, is preferably sawtooth-shaped, preferably with a maximum amplitude such that the phase shift is 2 _* Pi. In order to realize a polarizing element 16 , 416 evaporated metal must be locally structured, e.g. B. only be vapor-deposited on the waveguide 118 itself, that electrodes of frequency shifters 14 , 414 are not short-circuited. In addition, there should be no voltage difference between the mean value of the potentials at two electrodes of a frequency shifter 14 , 414 located to the side of the waveguide 118 and metal vapor-deposited to produce a polarizing element 16 , 416 , so that the undesired mode conversion is avoided. Since phase shifters 414 used as frequency shifters 14 lie within the zone 16 , 416 within which the waveguide 118 has a polarizing effect, the phase shifters 414 also act as polarizing elements 16 , 416 . For polarization conversion, polarization converters 15 in the form of phase-tunable mode converters 415 are provided. TE-TM mode conversion is brought about by applying a voltage between an electrode vapor-deposited parallel to the waveguide 118 , on the same and parallel to the waveguide 118 , but laterally therefrom. To avoid polarizing effects, if necessary, a buffer layer, for example made of silicon dioxide, is to be provided in polarization converters 15 between the waveguide 118 and the electrode lying thereon. Negligible polarizing effects can also be achieved by electrodes made of indium tin oxide (ITO). The end faces of the chip 18 are preferably mirrored and / or ground at an angle, so that reflections on the end faces are suppressed or are not guided by the waveguide 118 .

Ein weiteres optisch integriertes Ausführungsbeispiel des Teils 18 des Interferometers in Form eines Lithiumniobatchips zeigt Fig. 5. Der Lithiumniobatchip ist z. B. in x-Richtung geschnitten, und Wechselsignal 110, zu übertragender Teil 111 und Referenzteil 113 breiten sich in einem optischen Wellenleiter 118, vorzugsweise durch Titaneindiffusion erzeugt, wenigstens näherungweise in y-Richtung aus. Der Kristall ist in Ausbreitungsrichtung anisotrop. Polarisierende Elemente 16 sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 bevorzugt als Polarisationsstrahlteiler 516 ausgebildet, welche als Wellenleiterkoppler ausgebildet sind. Je nach gewünschter selektierter Polarisation und Wellenleiterdesign kann, wie in Fig. 5 dargestellt, eine Geradeausverbindung oder aber eine Überkreuzverbindung im Koppler des Polarisationsstrahlteilers zur Anwendung kommen. Die jeweils ungenutzten Wellenleiterenden können, wie in Fig. 5 gezeichnet, nach Abtrennung vom anderen Wellenleiter einfach enden, was allerdings zu Streulicht führt. Günstiger ist es oft, die Wellenleiterenden bis zu den entspiegelten und/oder schräg geschliffenen Endflächen des Chip zu führen. Günstig ist es auch, die aus unbenutzten Wellenleiterenden austretende Wellen mit dämpfendem Material, z. B. aufgedampftem Metall, zu dämpfen.A further optically integrated exemplary embodiment of part 18 of the interferometer in the form of a lithium niobate chip is shown in FIG . B. cut in the x direction, and alternating signal 110 , part 111 to be transmitted and reference part 113 spread in an optical waveguide 118 , preferably generated by titanium diffusion, at least approximately in the y direction. The crystal is anisotropic in the direction of propagation. In the exemplary embodiment in FIG. 5, polarizing elements 16 are preferably designed as polarization beam splitters 516 , which are designed as waveguide couplers. Depending on the desired selected polarization and waveguide design, as shown in FIG. 5, a straight connection or a crossover connection can be used in the coupler of the polarization beam splitter. The respective unused waveguide ends, as drawn in FIG. 5, can simply end after being separated from the other waveguide, which, however, leads to stray light. It is often cheaper to guide the waveguide ends to the anti-reflective and / or obliquely ground end surfaces of the chip. It is also favorable that the waves emerging from unused waveguide ends with damping material, for. B. vapor-deposited metal.

Die unmittelbar an den Verzweiger 17 grenzenden polarisierenden Elemente 16, 516, sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 platzsparend in die ohnehin notwendigen S-Krümmungen des Wellenleiters 118 an den Ausgängen des Verzweigers 17 angeordnet, sie können aber auch so wie die beiden anderen polarisierenden Elemente 16, 516 der Fig. 5 ausgelegt sein. Wellen einer Polarisation dämpfende oder streuende Materialien oder Anordnungen können ebenfalls als polarisierende Elemente 16, 516 eingesetzt werden.The polarizing elements 16 , 516 directly adjoining the branch 17 are arranged in the embodiment of FIG. 5 in a space-saving manner in the S-bends of the waveguide 118 which are necessary anyway, at the outputs of the branch 17 , but they can also be like the other two polarizing elements 16 , 516 of FIG. 5 can be designed. Waves of a polarization damping or scattering materials or arrangements can also be used as polarizing elements 16 , 516 .

Die Frequenzverschieber 14 sind im Prinzip bekannte akustooptische Bauelemente, wirkend als TE-TM-Modenkonverter 514, und besitzen senkrecht oder näherungsweise senkrecht auf den Wellenleiter 118 aufgedampfte Interdigitalelektroden 141. Bei Anregung der Interdigitalelektroden 141 mit Frequenzen im Bereich von z. B. einigen 10 bis zu einigen 100 MHz werden Oberflächenwellen angeregt, die sich entlang des optischen Wellenleiters 118 ausbreiten und z. B. durch weitere Titaneindiffusion entlang des Wellenleiters 118 sogar energiesparend geführt werden können. Direkt hinter den Interdigitalelektroden 141 und am Ende der Frequenzverschieber 14 sind jeweils Absorber 142 für die akustische Welle vorgesehen; erstere können bei Wahl einer Anordnung unidirektional abstrahlender Interdigitalelektroden 141 auch entfallen.The frequency shifters 14 are, in principle, known acousto-optical components, acting as a TE-TM mode converter 514 , and have interdigital electrodes 141 vapor-deposited vertically or approximately perpendicularly on the waveguide 118 . When the interdigital electrodes 141 are excited with frequencies in the range of e.g. B. some 10 to a few 100 MHz surface waves are excited, which propagate along the optical waveguide 118 and z. B. can even be performed energy-saving by further titanium diffusion along the waveguide 118 . Absorbers 142 for the acoustic wave are provided directly behind the interdigital electrodes 141 and at the end of the frequency shifters 14 ; the former can also be omitted if an arrangement of unidirectionally radiating interdigital electrodes 141 is selected.

Die Polarisationskonverter 15, 151, 153 sind identisch mit den Frequenzverschiebern 14, also als TE-TM-Modenkonverter 515 ausgebildet; vorteilhaft ist es jedoch, die Amplitude der Anregung oder die Länge geringer zu wählen als bei den Frequenzverschiebern 14, 514, damit sich eine näherungsweise hälftige Polarisationskonversion unter gleichzeitigem Frequenzversatz der in ihrer Polarisation konvertierten Welle ergibt.The polarization converters 15 , 151 , 153 are identical to the frequency shifters 14 , that is, they are designed as TE-TM mode converters 515 ; However, it is advantageous to choose the amplitude of the excitation or the length to be smaller than in the case of the frequency shifters 14 , 514 , so that there is an approximately half polarization conversion with a simultaneous frequency offset of the wave converted in its polarization.

Es kann auch günstig sein, je zwei gleichartige, im Strahlengang allenfalls durch ein polarisierendes Element 16, 516 getrennte akustooptische Bauelemente der Fig. 5 mit nur einem Interdigitalwandler auszustatten. In diesem, in Fig. 6 dargestellten Fall entfallen gegenüber Fig. 5 4 Absorber 142 und 2 Interdigitalwandler 141. Die Polarisationskonverter 15, 151, 153, 515 sind nur etwa halb so lang wie die Frequenzverschieber 14, 514, damit in ersteren nur etwa hälftige, in letzteren aber näherungsweise vollständige Polarisationskonversion auftreten kann.It can also be expedient to equip two acousto-optical components of FIG. 5, each of the same type and possibly separated in the beam path by a polarizing element 16 , 516 , with only one interdigital transducer. In this case, shown in FIG. 6, 4 absorbers 142 and 2 interdigital converters 141 are omitted compared to FIG. 5. The polarization converters 15 , 151 , 153 , 515 are only about half as long as the frequency shifters 14 , 514 , so that only about half, but approximately complete, polarization conversion can occur in the former.

In den Frequenzverschiebern 14, 514 der Fig. 5 und 6 wird die eingangsseitige Polarisation jeweils von TE in TM konvertiert und umgekehrt. Polarisierende Elemente 16, 516 auf beiden Seiten eines Frequenzverschiebers 14, 514 müssen deshalb orthogonale Polarisationen passieren lassen. In den Fig. 5 und 6 sei dies gewährleistet durch unterschiedliches Design der Koppler von Polarisationsstrahlteilern 516, wobei die in Signalausbreitungsrichtung vor bzw. nach den Frequenzverschiebern 14, 514 liegenden polarisierenden Elemente 16, 516 TE- bzw. TM-Polarisation passieren lassen (oder umgekehrt). Wie bereits erwähnt, kann man aber auch die unterschiedlichen polarisierenden Eigenschaften von Geradeaus- und Überkreuzverbindungen in den Kopplern von Polarisationsstrahlteilern 516 ausnutzen.In the frequency shifters 14 , 514 of FIGS. 5 and 6, the input polarization is converted from TE to TM and vice versa. Polarizing elements 16 , 516 on both sides of a frequency shifter 14 , 514 must therefore allow orthogonal polarizations to pass through. In FIGS. 5 and 6, this is ensured by a different design of the coupler of polarization beam splitters 516, wherein the polarizing in the signal propagation direction before and after the frequency shifters 14, located 514 elements 16, 516 TE and TM polarization can pass (or vice versa ). As already mentioned, the different polarizing properties of straight-ahead and cross-connections in the couplers of polarization beam splitters 516 can also be exploited.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung enthalten als Frequenzverschieber 14 Bragg-Zellen, die sowohl in Freistrahloptik, als auch integriert, beispielsweise in mehrmodigen planaren Wellenleitern in Lithiumniobat, aufgebaut sein können. Als polarisierende Elemente 16 dienen in diesem Fall Wellenleiterabschnitte, welche Modenfilter sind, also weniger Moden führen können als im Bereich der Bragg-Zellen.Further exemplary embodiments of the invention contain, as frequency shifters, 14 Bragg cells which can be constructed both in free-beam optics and integrated, for example in multi-mode planar waveguides in lithium niobate. In this case, waveguide sections which are mode filters, that is to say can carry fewer modes than in the region of the Bragg cells, serve as polarizing elements 16 .

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung enthalten als Frequenzverschieber 14 Mischer oder Multiplizierer der Hochfrequenztechnik. Als polarisierende Elemente 16 dienen dann beispielsweise Hohlleiter oder Koaxialkabel, deren Mehrmodigkeitsgrenzen so gewählt sind, daß Modenfilterung der gewünschten Signale auftritt.Further exemplary embodiments of the invention contain 14 mixers or multipliers of high-frequency technology as frequency shifters. The polarizing elements 16 are then, for example, waveguides or coaxial cables, the multimode limits of which are selected such that mode filtering of the desired signals occurs.

In Hohlleitern können Frequenzverschieber 14 und Polarisationskonverter 15 kapazitive oder induktive, vorzugsweise durch externe elektrische Spannungen variable Elemente oder Faradayrotatoren enthalten. Polarisierende Elemente 16 in Hohlleitern werden durch geeignete Wahl der Wellenleiterquerschnitte in Relation zu den verwendeten Frequenzen 1102 realisiert.Frequency shifters 14 and polarization converters 15 can contain capacitive or inductive elements or Faraday rotators, preferably variable by external electrical voltages, in waveguides. Polarizing elements 16 in waveguides are realized by a suitable choice of the waveguide cross sections in relation to the frequencies 1102 used .

Die Gründe dafür, warum im Interferometer 1 erfindungsgemäß polarisierende Elemente 16 vorzusehen sind, sind folgende: Polarisationskonverter 15, 415, 515 arbeiten präzise nur bei festgelegter Eingangs- oder Ausgangspolarisation. Frequenzkonverter 14, 414, 514 konvertieren häufig, so beispielsweise in den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 bis 6, die orthogonale Polarisation mit einem Frequenzversatz gleichen Betrags, aber entgegengesetzten Vorzeichens wie die gewünschte Polarsation. Dies führt beispielsweise dazu, daß statt Übertragungsfunktionen 2 komplex konjugierte Übertragungsfunktionen gemessen werden; insbesondere führt eine etwaige Mischung originaler und komplex konjugierter Übertragungsfunktionen zu Meßfehlern. The reasons why polarizing elements 16 are to be provided according to the invention in interferometer 1 are as follows: Polarization converters 15 , 415 , 515 only work precisely when the input or output polarization is fixed. Frequency converters 14 , 414 , 514 frequently convert, for example in the exemplary embodiments in FIGS. 4 to 6, the orthogonal polarization with a frequency offset of the same amount but with the opposite sign as the desired polarization. This means, for example, that instead of transfer functions 2 complex conjugate transfer functions are measured; in particular, a possible mixture of original and complex conjugate transfer functions leads to measurement errors.

Der Grund, warum zu übertragender Teil 111 und Referenzteil 113 oder übertragener Teil 112 des Wechselsignals 110 erfindungsgemäß in bestimmten Ausführungsbeispielen der Erfindung jeweils mehrfach in ihrer Frequenz konvertiert werden können, ist folgender:
Frequenzverschieber 14, 414, 514 produzieren meist neben einem in die gewünschte Richtung in der Frequenz verschobenen Signal auch parasitäre Anteile eines in seiner Frequenz in der entegengesetzten Richtung verschobenen Signals. Durch Kaskadierung mehrerer Frequenzverschieber 14, 414, 514 multiplizieren sich jedoch die Signalunterdrückungsfaktoren bezüglich der in der unerwünschten Richtung frequenzverschobenen Signale, so daß ein Meßergebnis höherer Qualität und Genauigkeit erzielt wird. Aus demselben Grund, nämlich zum Erzielen eines Meßergebnisses höherer Qualität, können mehrerer polarisierende Elemente 16, 416, 516 vorgesehen sein.The reason why part 111 to be transmitted and reference part 113 or transmitted part 112 of the alternating signal 110 according to the invention can be converted several times in frequency in certain exemplary embodiments of the invention is as follows:
Frequency shifters 14 , 414 , 514 usually produce not only a signal shifted in frequency in the desired direction, but also parasitic portions of a signal shifted in frequency in the opposite direction. By cascading several frequency shifters 14 , 414 , 514 , however, the signal suppression factors multiply with respect to the signals shifted in frequency in the undesired direction, so that a measurement result of higher quality and accuracy is achieved. For the same reason, namely to achieve a higher quality measurement result, a plurality of polarizing elements 16 , 416 , 516 can be provided.

Als Frequenzverschieber 14 lassen sich, wie bei der Dopplerverschiebung, stets alle Elemente einsetzen, welche eine mit der Zeit linear ansteigende, endlose Phasenverschiebung gewährleisten können. Der Begriff "Frequenzverschieber" ist daher bezüglich der Erfindung als synonym mit dem Begriff "Phasenschieber" oder "endloser Phasenschieber" anzusetzen. Näherungsweise endlose Phasenverschiebung ergab sich schon im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 durch Ansteuerung der Frequenzverschieber 14, welche eigentlich Phasenschieber 414 sind, durch sägezahnförmige Signale der Phasenmodulationsamplitude 2 _* Pi (oder eines Vielfachen davon). Endlose Phasenverschiebung und sogar Modenkonversion auf doppelbrechendem Kristall, als alternative Ausführungsform von akustooptischen Frequenzverschiebern 14, 514 und akustooptischen Polarisationskonvertern 15, 515 der Fig. 5 und 6, bieten entsprechende elektrooptische Modenkonverter, welche wie eingangs erwähnt von F. Heismann beschrieben wurden. Gegenüber der akustooptischen Ausführung kann man die Betriebsfrequenz frei wählen; nachteilig ist jedoch die meist geringere optische Bandbreite. Ein Ausführungsbeispiel eines Frequenzkonverters 14, 514 oder Polarisationskonverters 15, 515 durch elektrooptische Modenkonversion auf in Ausbreitungsrichtung anisotropem Kristall zeigt Fig. 7.As with the Doppler shift, all elements can be used as the frequency shifter 14 which can ensure an endless phase shift that increases linearly with time. The term “frequency shifter” is therefore to be regarded as synonymous with the term “phase shifter” or “endless phase shifter” with respect to the invention. Approximately endless phase shifting already occurred in the exemplary embodiment in FIG. 4 by controlling the frequency shifters 14 , which are actually phase shifters 414 , by sawtooth-shaped signals of the phase modulation amplitude 2 _* Pi (or a multiple thereof). Endless phase shift and even mode conversion on birefringent crystal, as an alternative embodiment of acousto-optical frequency shifters 14 , 514 and acousto-optical polarization converters 15 , 515 of FIGS. 5 and 6, offer corresponding electro-optical mode converters, which were described by F. Heismann as mentioned at the beginning. Compared to the acousto-optical version, the operating frequency can be freely selected; however, the mostly smaller optical bandwidth is disadvantageous. An exemplary embodiment of a frequency converter 14 , 514 or polarization converter 15 , 515 by means of electro-optical mode conversion to crystal anisotropic in the direction of propagation is shown in FIG. 7.

Netzwerkanalyse von Übertragungsfunktionen zwischen verschiedenen Polarisationen ist nur ein Spezialfall der Netzwerkanalyse zwischen verschiedenen Moden von Signalen, bevorzugt elektromagnetischen Signalen. Auch auf andere und allgemeine Fälle ist die Erfindung anzuwenden. Dabei sind als Polarisationskonverter 15, 151, 152, 153 alle Konverter anzusehen, welche die Polarisation P = D - E, die Differenz zwischen elektrischer Verschiebungsdichte D und elektrischer Feldstärke E, so konvertieren, daß eingangsseitige, ihrer Polarisation nach zu einem Modus gehörende Signale, beispielsweise einem Grundmodus oder einem Modus höherer Ordnung, einem TEM-Modus in einem Koaxialkabel, einem E-, H- oder EH-Modus in einem Hohlleiter oder dielektrischen Wellenleiter, ihrer Polarisation nach zu in einen anderen Modus gehörenden Signalen konvertieren. Polarisierende Elemente 16 sind demnach neben den genannten Ausführungsbeispielen auch all jene Elemente, beispielsweise alle Modenfilter, welche ihrer Polarisation P = D - E nach zu einem Modus gehörende Signale besser passieren lassen als andere, ihrer Polarisation nach zu einem anderen Modus gehörige.Network analysis of transfer functions between different polarizations is only a special case of network analysis between different modes of signals, preferably electromagnetic signals. The invention is also applicable to other and general cases. All converters which convert the polarization P = D - E, the difference between the electrical displacement density D and the electrical field strength E, are to be regarded as polarization converters 15 , 151 , 152 , 153 in such a way that signals on the input side which, according to their polarization, belong to a mode, for example, convert a basic mode or a higher order mode, a TEM mode in a coaxial cable, an E, H or EH mode in a waveguide or dielectric waveguide, according to their polarization to signals belonging to another mode. In addition to the above-mentioned exemplary embodiments, polarizing elements 16 are therefore also all those elements, for example all mode filters, which, according to their polarization P = D-E, allow signals belonging to one mode to pass better than others and whose polarization belongs to another mode.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1, 4, 5, 6 können auch mehr oder weniger Frequenzverschieber 14, 414, 514, Polarisationskonverter 15, 151, 152, 153, 415, 515 und polarisierende Elemente 16, 416, 516 vorgesehen sein.In the embodiments of FIGS. 1, 4, 5, 6, more or fewer frequency shifter 14, 414,514,416 may, polarization converter 15, 151, 152, 153, 415, 515, and polarizing elements 16, may be provided 516th

Durch Frequenzverschieber 14, 414, 514 und ggf. Polarisationskonverter 15, 151, 152, 153, 415, 515 entstehen Frequenzversätze der verwendeten Signale. Innerhalb einer im Prinzip bekannten Überlagerungseinrichtung 13 werden diese ausgewertet. Ein Ausführungsbeispiel der Überlagerungseinrichtung 13, welches besonders für den Mikrowellenbereich und den optischen Spektralbereich geeignet ist, ist in Fig. 1 dargestellt. Es entstehen dort an den Ausgängen eines Kopplers 132 Wechselsignale 134; die Hüllkurve ist mit der Differenzfrequenz aus übertragenem Teil 112 und Referenzteil 113 des Wechselsignals 110 moduliert. Eine Zusammenführung von Signalen mit einem umgekehrten Verzweiger liefert nur ein einziges solches Wechselsignal 134. Bei Verwendung eines 2 × 2-Kopplers, beispielsweise mit Lichtwellenleitern ausgeführt, als Schlitzkoppler für Mikrowellen oder als magisches T, entstehen zwei solche Wechselsignale 134. Nachteilig an diesen Ausführungsformen ist in manchen Fällen die mögliche Phasenambiguität. Vorteilhaft in dieser Beziehung ist die Ausführung eines Kopplers der Überlagerungseinrichtung 13 als 3 × 3-Koppler 132, welcher drehstromähnliche Ausgangssignale 134 aufweist und deshalb keine Phasenambiguitäten aufweist, insbesondere durch Analyse der Drehstromumlaufrichtung auch ermöglicht festzustellen, ob Signale mit positiver oder negativer Gesamtverschiebefrequenz 3 in die Überlagerungseinrichtung 13 eingespeist werden. Die Fähigkeit eines 3 × 3-Kopplers, das Vorzeichen einer Gesamtverschiebefrequenz 3 festzustellen verbessert die Meßgenauigkeit oder erleichtert die Anforderungen, die an Frequenzverschieber 14, 414, 514 und polarisierende Elemente 16, 416, 516 gestellt werden. Zur Bestimmung der gewünschten Übertragungsfunktion 2 enthält eine Überlagerungseinrichtung des weiteren einen Detektor 133, welcher beispielsweise Photodetektoren oder Schottky- oder Mikrowellendioden und -halbleiter zur Leistungsdetektion, Verstärker zur Verstärkung der detektierten Signale, Mischer zur Mischung der so verstärkten Signale mit Signalen, deren Frequenzen Gesamtverschiebefrequenzen 3 sind, und Tiefpaßfilter aufweist. Eine Gesamtverschiebefrequenz 3 und Verschiebefrequenzen 314 als ihre Einzelkonstituenten sind in Fig. 8 dargestellt. Beispielsweise entstehen, wenn in einem Arm des verzweigten Wellenleiters 118 des Lithumniobatchip 18 der Fig. 4 ein Phasenmodulator 414 mit einer sägezahnförmigen Spannung der Frequenz f1 mit positiv ansteigenden Sägezahnflanken, der andere Phasenmodulator 414 mit einer anderen sägezahnförmigen der Frequenz f2 mit negativ ansteigenden Sägezahnflanken angesteuert wird, eine Differenz von Verschiebefrequenzen der Größe f1-f2. Werden im anderen Arm des Wellenleiters 118 des Lithumniobatchip 18 der Fig. 4 ein Phasenmodulator 414 mit einer sägezahnförmigen Spannung der Frequenz f3 mit positiv ansteigenden Sägezahnflanken, der andere Phasenmodulator 414 mit einer anderen sägezahnförmigen Spannung der Frequenz f4 mit negativ ansteigenden Sägezahnflanken angesteuert, entsteht eine Differenz von Verschiebefrequenzen der Größe f3-f4, und die in der Überlagerungseinrichtung 13 gebildete Differenz (f1-f2)-(f3-f4) der beiden Differenzen ergibt eine Gesamtverschiebefrequenz 3 der Größe f1-f2-f3+f4 zwischen zu übertragenden Teilen 111 oder übertragenen Teilen 112 sowie Referenzteilen 113. In analoger Weise ergibt sich bei anderen Verschiebefrequenzen die Gesamtverschiebefrequenz durch Summen- oder Differenzbildung von Verschiebefrequenzen, die zum einen aus Frequenzverschiebern 14, zum anderen aber auch in entsprechenden Ausführungsbeispielen aus Verschiebefrequenzen von Polarisationskonvertern 15 vermittelt werden können. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 können Polarisationskonverter 15, 415 beispielsweise als endlose Polarisationstransformatoren zwischen linearen, in ihren Erhebungswinkeln rotierenden Polarisation eingesetzt werden, wobei so konvertierte Ausgangssignale als eine Superposition einer rechtszirkularen und einer linkszirkularen Welle aufgefaßt werden können, die gegeneinander eine Verschiebefrequenz 314 aufweisen. Ebenso können Polarisationskonverter 15, 515 der Fig. 5, 6 Verschiebefrequenzen 314 konvertierter Polarisationen, beispielsweise von TE-Polarisation gegenüber TM-Polarisation aufweisen. Wenn im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 die beiden Interdigitalwandler 141 mit Signalen der Frequenzen f1 bzw. f2 angesteuert werden, ist es insbesondere möglich, die sogenannte Jonesmatrix zu messen, eine 2 × 2-Matrix aus Übertragungsfunktionen 2 zur Beschreibung des Polarisationsübertragungsverhaltens eines Testobjekts 12. Die so gemessene Jonesmatrix ist unter Umständen transformiert durch weitere Baugruppen des Interferometers 1, was sich durch einen Kalibrationsprozeß in Abwesenheit eines Testobjekts 12 jedoch unschädlich machen läßt. Die 4 Elemente der Jonesmatrix ergeben sich durch Auswertung von Signalen, welche Gesamtverschiebefrequenzen 3 zwischen übertragenen Teilen 112 und Referenzteilen 113 des Wechselsignals 110 der Größen f1-f2, 2_*f1-f2, f1-2_*f2 und 2_*f1-2_*f2 oder das jeweils Negative dieser Ausdrücke aufweisen. Die Elemente der Jonesmatrix werden hier durch Frequenzmultiplex gewonnen.Frequency shifts 14 , 414 , 514 and possibly polarization converters 15 , 151 , 152 , 153 , 415 , 515 result in frequency offsets of the signals used. These are evaluated within a superposition device 13 which is known in principle. An exemplary embodiment of the superimposition device 13 , which is particularly suitable for the microwave range and the optical spectral range, is shown in FIG. 1. Alternating signals 134 arise at the outputs of a coupler 132 ; the envelope is modulated with the difference frequency from the transmitted part 112 and the reference part 113 of the alternating signal 110 . A merging of signals with an inverted branch delivers only one such alternating signal 134 . When using a 2 × 2 coupler, for example with optical waveguides, as a slot coupler for microwaves or as a magic T, two such alternating signals 134 arise. In some cases, the disadvantage of these embodiments is the possible phase ambiguity. In this regard, it is advantageous to design a coupler of the superimposition device 13 as a 3 × 3 coupler 132 , which has three-phase-like output signals 134 and therefore has no phase ambiguities, in particular by analyzing the three-phase current circulation direction, also making it possible to determine whether signals with a positive or negative total shift frequency 3 into the Superposition device 13 can be fed. The ability of a 3 × 3 coupler to determine the sign of a total shift frequency 3 improves the measurement accuracy or eases the requirements placed on frequency shifters 14 , 414 , 514 and polarizing elements 16 , 416 , 516 . To determine the desired transfer function 2 , a superimposition device also contains a detector 133 , which, for example, photodetectors or Schottky or microwave diodes and semiconductors for power detection, amplifiers for amplifying the detected signals, mixers for mixing the signals thus amplified with signals, the frequencies of which have total shift frequencies 3 are, and has low-pass filters. A total shift frequency 3 and shift frequencies 314 as their individual constituents are shown in FIG. 8. For example, if in one arm of the branched waveguide 118 of the lithium biobipip 18 of FIG. 4, a phase modulator 414 with a sawtooth-shaped voltage of frequency f1 with positive rising sawtooth edges, the other phase modulator 414 with another sawtooth-shaped frequency f2 with negative rising sawtooth edges is driven , a difference of shift frequencies of the size f1-f2. If a phase modulator 414 with a sawtooth-shaped voltage of frequency f3 with positive rising sawtooth edges and the other phase modulator 414 with another sawtooth-shaped voltage of frequency f4 with negative rising sawtooth edges are driven in the other arm of the waveguide 118 of the lithium biobip chip 18 of FIG. 4, a difference arises of shift frequencies of the size f3-f4, and the difference (f1-f2) - (f3-f4) of the two differences formed in the superimposition device 13 results in a total shift frequency 3 of the size f1-f2-f3 + f4 between parts to be transmitted 111 or transmitted Parts 112 and reference parts 113 . In an analogous manner, for other shift frequencies, the total shift frequency is obtained by summing or subtracting shift frequencies, which on the one hand can be obtained from frequency shifters 14 , but on the other hand also in corresponding exemplary embodiments from shift frequencies of polarization converters 15 . In the exemplary embodiment in FIG. 4, polarization converters 15 , 415 can be used, for example, as endless polarization transformers between linear polarization rotating in their elevation angles, output signals converted in this way being able to be understood as a superposition of a right-circular and a left-circular wave, which have a shift frequency 314 relative to one another. Likewise, polarization converters 15 , 515 of FIGS. 5, 6 can have shift frequencies 314 of converted polarizations, for example of TE polarization versus TM polarization. If, in the exemplary embodiment in FIG. 6, the two interdigital converters 141 are controlled with signals of the frequencies f1 and f2, it is possible in particular to measure the so-called Jones matrix, a 2 × 2 matrix of transfer functions 2 for describing the polarization transfer behavior of a test object 12 . The Jones matrix measured in this way may be transformed by further assemblies of the interferometer 1 , but this can be rendered harmless by a calibration process in the absence of a test object 12 . The 4 elements of the Jones matrix result from the evaluation of signals, which total shift frequencies 3 between transmitted parts 112 and reference parts 113 of the alternating signal 110 of the sizes f1-f2, 2 _* f1-f2, f1-2 _* f2 and 2 _* f1-2 _* f2 or have the negative of each of these terms. The elements of the Jones matrix are obtained here by frequency division multiplexing.

Beispielsweise im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist es aber auch möglich, die Elemente der Jonesmatrix im Zeitmultiplex zu gewinnen, beispielsweise dadurch, daß Polarisationskonverter 15, 415 abwechselnd horizontale und vertikale Polarisation erzeugen, was durch Anlegen verschiedener Spannungen an die auf dem Wellenleiter 118 liegende Elektrode möglich ist.For example, in the embodiment of FIG. 4, it is also possible to obtain the elements of the Jones matrix in time-division multiplex, for example by the fact that polarization converters 15 , 415 alternately generate horizontal and vertical polarization, which is achieved by applying different voltages to the electrode on waveguide 118 is possible.

Eine Alternative zum Zeitmultiplex ist außerdem Funktionsmultiplex. Verschiedene genannte Multiplexarten können auch kombiniert werden.There is also an alternative to time division multiplexing Functional multiplex. Various types of multiplex mentioned can can also be combined.

Signale können auch abgetastet werden. Beispielsweise entsteht durch-die Abtastung von Signalen zu denjenigen Zeitpunkten, in denen von einem Polarisationskonverter 15, welcher lineare rotierende Polarisationen erzeugt und bei der Auswertung in der Überlagerungseinrichtung 13 bevorzugt als Frequenzmultiplexeinrichtung behandelt wird, horizontale bzw. vertikale Polarisationen erzeugt, dieselben Ausgangssignale, die entstünden, wenn man den Polarisationskonverter im Zeitmultiplex zwischen horizontaler und vertikaler Polarisation umschalten ließe. Auch Frequenzverschiebungen durch Frequenzkonverter 14 lassen sich durch Abtastung von in der Überlagerungseinrichtung 13 gewonnenen Signalen und Zuordnung der abgetasteten Signale in einer Weise, die der Auswertung dieser Signale bei einer Gesamtverschiebefrequenz 3 äquivalent ist, auswerten.Signals can also be sampled. For example, the scanning of signals at those times in which horizontal or vertical polarizations are generated by a polarization converter 15 , which produces linear rotating polarizations and is preferably treated as a frequency division multiplexing device in the evaluation in the superimposition device 13 , would result in the same output signals , if you let the polarization converter toggle between horizontal and vertical polarization in time division. Frequency shifts by frequency converter 14 can also be evaluated by sampling signals obtained in the superimposition device 13 and assigning the sampled signals in a manner which is equivalent to the evaluation of these signals at a total shift frequency 3 .

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Frequenz 1102 eines quasimonochromatisch ausgebildeten Wechselsignals 110, bei der die Übertragungsfunktion gemessen wird, durch entsprechende Ausbildung der Wechselsignalquelle 11 variabel ausgebildet.In a preferred exemplary embodiment, the frequency 1102 of a quasi-monochromatic alternating signal 110 , at which the transfer function is measured, is designed to be variable by appropriately designing the alternating signal source 11 .

Um die Auswirkung von Drift, insbesondere Längendrift oder Frequenzdrift der Frequenz 1102, welche gerade im optischen Bereich meist nur durch Temperaturstabilisierung oder andere aufwendige Maßnahmen in Griff zu bekommen ist, zu verkleinern, kann die Übertragungsfunktion 2 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs 51120 der Frequenz 1102 sowohl in engem Frequenzraster 51122, was schnell vonstatten geht und deshalb mit geringer Drift behaftet ist, als auch in weitem Frequenzraster 51121, was länger dauert, also mit stärkerer Drift behaftet ist, aber die gewünschte Vollständigkeit der Übertragungsfunktion 2 gewährleistet, gemessen werden. Die verschiedenen Ergebnisse werden dann so kombiniert, daß, wie in Fig. 10 dargestellt und durch Pfeile angedeutet, Meßwerte 51132 des engeren Frequenzrasters 51122 zur Interpolation zwischen Meßwerten 51131 des weiteren Frequenzrasters 51121 verwendet werden. Fig. 9 zeigt ein Schema, bei dem in Art einer Intervallschachtelung immer engere Frequenzraster der Frequenz 1102 eingesetzt werden, so daß sich eine sehr hohe Auflösung, die des feinsten Frequenrasters, ergibt, ohne daß nennenswerte Drift im Endergebnis der Übertragungsfunktion 2 auftritt. Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung von Drift, die auch kombiniert mit der gerade geschilderten Möglichkeit gemäß Fig. 9 kombiniert werden kann, ist die Mittelung mehrerer Messungen, vorzugsweise von Messungen, in denen eine Frequenz 1102 des Wechselsignals 110 abwechselnd aufwärts und abwärts verändert wird, so daß sich als Funktion der Zeit lineare Driftanteile des Interferometers 1 zumindest näherungsweise kompensieren.In order to reduce the effect of drift, in particular longitudinal drift or frequency drift of frequency 1102 , which can usually only be handled in the optical range only by temperature stabilization or other complex measures, the transfer function 2 can operate within a predetermined range 51120 of frequency 1102 both in Narrow frequency grid 51122 , which takes place quickly and is therefore subject to low drift, and also in wide frequency grid 51121 , which takes longer, that is to say is subject to greater drift, but ensures the desired completeness of the transfer function 2 . The various results are then combined in such a way that, as shown in FIG. 10 and indicated by arrows, measured values 51132 of the narrower frequency grid 51122 are used for interpolation between measured values 51131 of the further frequency grid 51121 . FIG. 9 shows a diagram in which increasingly narrow frequency rasters of frequency 1102 are used in the manner of an interval nesting, so that a very high resolution, that of the finest frequency raster, results without significant drift occurring in the end result of the transfer function 2 . A further possibility for reducing drift, which can also be combined in combination with the possibility just described according to FIG. 9, is to average several measurements, preferably measurements in which a frequency 1102 of the alternating signal 110 is changed alternately upwards and downwards, so that linear drift components of the interferometer 1 compensate at least approximately as a function of time.

Die Erfindung läßt sich in vieler Weise modifizieren, beispielsweise dadurch, daß als Testobjekt ein Mehrtor mit 2, 3, 4 oder mehr Toren verwendet wird, daß Signale mit geeigneten Frequenzverschiebungen und Polarisationen in eines, mehrere oder alle Tore eingekoppelt werden und in einer oder mehreren Überlagerungseinrichtungen 13 dann analysiert werden. In solchen Fällen gewinnt man insbesondere quadratische Matrizen aus Übertragungsfunktionen 2. Ein Testobjekt 12 mit zwei Lichtleiteranschlüssen, die jeweils zwei orthogonale Polarisationen führen können, kann durch eine 4 × 4-Matrix aus Übertragungsfunktionen 2 gekennzeichnet werden, beispielsweise durch eine solche Streumatrix.The invention can be modified in many ways, for example in that a multi-port with 2, 3, 4 or more ports is used as the test object, that signals with suitable frequency shifts and polarizations are coupled into one, several or all ports and in one or more Overlay devices 13 are then analyzed. In such cases, square matrices in particular are obtained from transfer functions 2 . A test object 12 with two light guide connections, each of which can carry two orthogonal polarizations, can be characterized by a 4 × 4 matrix of transfer functions 2 , for example by such a scattering matrix.

Claims

1. Interferometer ( 1 ) with an alternating signal source ( 11 ) which emits an alternating signal ( 110 ) which is divided in a branch ( 17 ) into a part ( 111 ) to be transmitted and a reference part ( 113 ) in which a transfer function ( 2 ) by comparing a transmitted part ( 112 ) of an alternating signal ( 110 ), which results from transmission or reflection of a part ( 111 ) of an alternating signal ( 110 ) to be transmitted through or on a test object ( 12 ), with a reference part ( 113 ) this alternating signal ( 110 ) can be measured vectorially in a superimposition device ( 13 ), characterized in that the part ( 111 ) to be transmitted or the transmitted part ( 112 ) or the reference part ( 113 ) of an alternating signal ( 110 ) has at least one frequency shifter ( 14 ) and can be converted with respect to polarization by at least one polarization converter ( 15 , 151 , 152 , 153 ) that a P Polarization conversion of such a polarization converter ( 15 , 151 , 152 , 153 ) can at least on average not be complete, preferably half, that at least one polarizing element ( 16 ) is provided, which can dampen undesired frequency shift or its effect, that a superimposition device ( 13 ) A transmission function ( 2 ) can be vectorially measured by means of signal evaluation for at least one total shift frequency ( 3 ), which can be formed from the sum or difference of the shift frequency ( 314 ) of at least one frequency shifter ( 14 ).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the interferometer ( 1 ) can contain a Mach-Zehnder interferometer.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the interferometer ( 1 ) can contain a Michelson interferometer.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the interferometer ( 1 ) may contain a ring interferometer.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a superposition device ( 3 ) of the interferometer ( 1 ) a transmitted part ( 112 ) and a reference part ( 113 ) of an alternating signal ( 11 ) in a compared to this alternating signal ( 11 ) can convert low frequency range.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a frequency shifter ( 14 ) contains a phase shifter ( 414 ) which is driven with an at least approximately sawtooth-shaped signal.

7. Arrangement according to claim 5, characterized in that a phase shifter ( 414 ) acts simultaneously as a polarizing element ( 16 , 416 ).

8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a polarization converter ( 15 ) contains a phase-tunable mode converter ( 415 ).

9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a frequency shifter ( 14 ) contains a TE-TM mode converter ( 514 ).

10. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a polarization converter ( 15 ) contains a TE-TM mode converter ( 515 ).

11. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a polarizing element ( 16 ) contains a polarization beam splitter ( 516 ).

12. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a TE-TM mode converter ( 514 , 515 ) contains an acousto-optical mode converter, which is fed with a signal of a shift frequency ( 314 ).

13. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a TE-TM mode converter ( 514 , 515 ) contains an electro-optical mode converter.

14. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the part to be transmitted ( 111 ) and at the same time either the transmitted part ( 112 ) or the reference part ( 113 ) from an alternating signal ( 110 ) pass through and through at least one frequency shifter ( 14 ) At least one polarization converter ( 15 , 151 , 152 , 153 ) can be converted with respect to one polarization, so that a superimposition device ( 13 ) by means of signal evaluation at several, preferably 4 different total shift frequencies ( 3 ), a transfer function ( 2 ) in the form of a Jones matrix can measure vectorially.

15. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a superposition device ( 13 ) contains a 3 × 3 coupler ( 132 ).

16. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a frequency ( 1102 ) of an alternating signal ( 110 ) can be varied so that a transfer function ( 2 ) can be measured as a function of this frequency ( 1102 ).

17. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a frequency ( 1102 ) of an alternating signal ( 110 ) within a predetermined range ( 51120 ) can be varied in at least two differently narrow grids ( 51121 , 51122 ), that measurements of a transfer function ( 2 ) in a further grid ( 51121 ) in a shorter time than measurements of a transfer function ( 2 ) in a narrower grid ( 51122 ) can be carried out that measured values ( 51132 ) of a transfer function ( 2 ) in a narrower grid ( 51122 ) for interpolation between measured values ( 51131 ) of a transfer function ( 2 ) can be used in a further raster ( 51121 ).