DE60307934T2

DE60307934T2 - Pilotton Multiplexierung der Polarisationszustände in der Heterodynanalyse eines optischen Elements

Info

Publication number: DE60307934T2
Application number: DE60307934T
Authority: DE
Inventors: S. Rodney Tucker
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP2004020567A; DE60307934D1; EP1376091A2; US20030231311A1; US6894780B2; EP1376091B1; EP1376091A3

Description

Technisches Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der optischen Messung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, die die polarisationsaufgelösten Streuparameter einer optischen Vorrichtung bestimmen.
Stand der Technik
Die kohärente frequenzdurchlaufende heterodyne Netzwerkanalyse ist ein bekanntes Verfahren, die Kenngrößen bzw. Charakteristika einer optischen Vorrichtung zu messen. Zum Beispiel können Kenngrößen wie Gruppenlaufzeit („Groupdelay"), Dämpfung, und polarisationsbedingte Dämpfung („polarization-dependent loss", PDL) alle mittels heterodyner Netzwerkanalyse ermittelt werden. Es ist auch bekannt, daß polarisationsaufgelöste Streuparameter die allgemeinsten und komplettesten Kenngrößen einer optischen Vorrichtung bereitstellen. Speziell können alle anderen meßbaren Vorrichtungsparameter leicht berechnet werden, wenn die vollständigen, polarisationsaufgelösten Streuparameter einer optischen Vorrichtung bestimmt worden sind wie Gruppenlaufzeit, PDL, und Ähnliche.
Benötigt wird eine Methode, die polarisationsaufgelösten Streuparameter einer optischen Vorrichtung zu bestimmen, in der Messungen der von der Vorrichtung ausgehenden Felder präzise und mit einem verkürzten Zeitaufwand gemacht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der Erfindung geben ein Verfahren und eine Vorrichtung an, um polarisationsaufgelöste Streuparameter einer optischen Vorrichtung zu bestimmen, in dem bzw. bei der Messungen von Feldern, die von der optischen Vorrichtung ausgehen, präzise und mit einem verkürzten Zeitaufwand durchgeführt werden können.
Ein Verfahren zur Bestimmung von Streuparametern einer optischen Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfaßt das Stimulieren eines Ports der optischen Vorrichtung mittels eines Stimulationsfeldes, das mindestens zwei unterschiedliche Polarisationszustände besitzt. Das optische Feld, das vom Port ausgeht, wird dann in Amplitude und Phase gemessen, und die Streuparameter werden unter Verwendung der Messungen berechnet.
Es wurde entdeckt, daß durch die Stimulation eines Port einer optischen Vorrichtung mit einem Stimulationsfeld mit mindestens zwei unterschiedlichen Polarisationszuständen die zur Bestimmung der Streuparameter der optischen Vorrichtung benötigten Messungen ausgeführt werden können, indem der Port mit nur einem Durchlauf der durchlaufenden optischen Quelle stimuliert wird. Demzufolge werden Probleme vermieden, die von einer mangelnden Wiederholgenauigkeit bei der Einstellung der optischen Frequenz einer durchlaufenden optischen Quelle zwischen den Durchläufen herrühren. Da des weiteren nur ein Durchlauf der durchlaufenden optischen Quelle zur Messung der mindestens zwei unterschiedlichen Polarisationszustände des ausgehenden Feldes an einem Port benötigt wird, kann der gesamte Meßvorgang mit einem verkürzten Zeitaufwand fertiggestellt werden.
Des weiteren umfaßt die Erfindung Ausführungsformen mit anderen Merkmalen und Vorteilen zusätzlich zu, oder anstatt der oben beschriebenen. Viele dieser Merkmale und Vorteile sind aus der Beschreibung unten mit Bezug auf die folgenden FIGUREN erkenntlich.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist ein Blockdiagramm, das die durch eine polarisationsunabhängige Streumatrix repräsentierten einfallenden und ausgehenden Felder eines Prüfobjekts („device under test", DUT) schematisch darstellt, als Erklärungshilfe der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm, das die durch eine polarisationsaufgelöste Streumatrix repräsentierten einfallenden und ausgehenden Felder eines DUT schematisch darstellt, als weitere Erklärungshilfe der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Prüfanordnung einer polarisationsaufgelösten S-Matrix schematisch darstellt, als weitere Erklärungshilfe der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Prüfanordnung einer polarisationsaufgelösten S-Matrix nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist ein Blockdiagramm, das einen dual-mode Polarisationssynthesizer der 4 detaillierter schematisch darstellt;
6 ist ein Blockdiagramm, das einen dual-mode Empfänger der 4 detaillierter schematisch darstellt; und
7 ist ein Flußdiagramm, das Schritte eines Verfahrens zur Bestimmung von Streuparametern einer optischen Vorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung
Eine Streumatrix (S-Matrix) stellt eine Beziehung von ausgehenden Feldern zu einfallenden Feldern einer optischen Vorrichtung her und kann mit Bezug auf die 1 und 2 erklärt werden. Genauer sind 1 und 2 Blockdiagramme, die ein optisches Prüfobjekt („device under test", DUT) 10 mit zwei Ports und dessen einfallende und ausgehende Felder an den Ports 12 und 14 schematisch darstellen. In 1 fallen die optischen Felder a₁ und a₂ an Port 12 bzw. 14 ein, und b₁ und b₂ gehen von Port 12 bzw. 14 aus. Die einfallenden und ausgehenden Felder stehen zueinander in einer Beziehung, dargestellt durch die folgende Streumatrix:
Eine polarisationsaufgelöste Streumatrix bringt die ausgehenden Felder zu den einfallenden Feldern in eine Beziehung und berücksichtigt dabei die Polarisation der Felder. Daher werden, wie in 2 dargestellt, die Felder a₁, a₂, b₁ und b₂ in Komponenten in x-Richtung und y-Richtung aufgelöst, und so eine komplette Beschreibung der Polarisationszustände der Felder gegeben.
Die aufgelösten einfallenden und ausgehenden Felder stehen zueinander in einer Beziehung, wie in 2 dargestellt, die die folgende allgemeine polarisationsaufgelöste Streumatrix zeigt:
Zu beachten ist, daß diese allgemeine, polarisationsaufgelöste Streumatrix aus vier 4 × 4 Untermatrizen besteht. Die allgemeine polarisationsaufgelöste Streumatrix kann demnach als Menge von polarisationsaufgelösten Untermatrizen betrachtet werden. Jede dieser Untermatrizen stellt eine Durchlaßcharakteristik oder eine Rückstrahlcharakteristik eines DUT 10 dar.
Um die polarisationsaufgelöste Streumatrix eines optischen DUT zu bestimmen, muß das DUT in eine polarisationsauflösende Prüfanordnung gebracht werden. Die Prüfanordnung legt optische Stimulationssignale an das DUT an und mißt das Ausgangssignal des DUT in Amplitude und Phase. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Prüfanordnung einer polarisationsaufgelösten S-Matrix schematisch darstellt, als Erklärungshilfe der vorliegenden Erfindung.
Wie in 3 gezeigt ist, umfaßt die Prüfanordnung, die allgemein mit Bezugszeichen 30 bezeichnet wird, eine durchlaufende optische Quelle („swept optical source") 32, die das DUT 34 durch die Polarisationssynthesizer 36 und 38 mit Stimulationssignalen versorgt. Die Polarisationssynthesizer 36 und 38 kontrollieren den Polarisationsstatus der Stimulationssignale, die an Eingangsport 40 bzw. Ausgangsport 42 des DUT angelegt werden. Optische Felder, die von den Ports 40 und 42 des DUT 34 ausgehen, werden von den optischen Empfängern 44 bzw. 46 gemessen. Die Empfänger sind polarisationsempfindlich, und jeder Empfänger hat drei Ausgänge bzw. Ausgangssignale. Eines der Ausgangssignale eines jeden Empfängers (R_1x oder R_2x) stellt die Komponente des ausgehenden Feldes in x-Richtung dar, ein zweites Ausgangssignal eines jeden Empfängers (R_1y oder R_2y) stellt die Komponente des ausgehenden Feldes in y-Richtung dar, und ein drittes Ausgangssignal eines jeden Empfängers (R_1d oder R_2d) stellt die Polarisationsdiversität („polarisation diversity") dar. Der optische Schalter 45 ist bedienbar zu bestimmen, welcher Port 40 oder 42 des DUT 34 das Stimulationssignal empfängt.
3 stellt auch die Bezugsebenen 48 und 50 bei den Eingangs- und Ausgangsports 40 bzw. 42 des DUT dar. Wie dem Fachmann bekannt ist, wird die polarisationsaufgelöste Streumatrix an diesen Bezugsebenen bestimmt.
Methoden zur Messung der Streuparameter (S-Parameter) von optischen Vorrichtungen sind nicht völlig phasenkonsistent. Das heißt, daß die Phasenreferenz einiger Streuparameter sich von der Phasenreferenz anderer Streuparameter unterscheidet. Dies hat den Effekt, daß nicht alle Vorrichtungscharakteristika aus den Streuparametern berechnet werden können.
In einem Verfahren zur Bestimmung der polarisationsaufgelösten Streumatrix einer optischen Vorrichtung wird jede der vier 4 × 4 Untermatrizen einzeln bestimmt. Um eine bestimmte Untermatrix zu bestimmen, werden die Ports der optischen Vorrichtung einzeln stimuliert. Um alle vier Elemente einer Untermatrix zu bestimmen, wird zusätzlich jeder Port der optischen Vorrichtung für jeden Polarisationszustand des einfallenden Feldes einzeln stimuliert, und die Stärke und Phase des ausgehenden Feldes für jeden Polarisationszustand getrennt gemessen.
Die Messung jedes Polarisationszustands des ausgehenden Feldes an jedem Port wird mit einem regelbaren Polarisationssynthesizer erreicht. Zum Beispiel wird in einem gängigen Meßverfahren ein Polarisationssynthesizer, der mit dem ersten Port eines DUT mit zwei Ports verbunden ist, auf einen ersten Polarisationszustand eingestellt, und die durchlaufende optische Quelle arbeitet, um die Stärke und Phase des ausgehenden Feldes am ersten Port für den ersten Polarisationszustand messen zu können. Dann wird der Polarisationssynthesizer auf einen zweiten Polarisationszustand eingestellt, und die durchlaufende optische Quelle arbeitet wieder, um die Stärke und Phase des ausgehenden Feldes am ersten Port für den zweiten Polarisationszustand messen zu können. Der Ablauf wird dann mit einem mit dem zweiten Port des DUT verbundenen Polarisationssynthesizer wiederholt, um die optischen Felder, die vom zweiten Port ausgehen zu messen.
Jeder Streuparameter ist eine komplexe Zahl (mit einer Amplitude und einer Phase). Der Empfänger mißt die Amplitude und Phase relativ zur Amplitude und Phase eines lokalen Verstärkers LO (siehe 3). Bei optischen Frequenzen ist jedoch die Phase eines optischen Feldes sehr stark eine Funktion des exakten Orts der Bezugsebene der Messung. Zum Beispiel ändert die Verschiebung der Bezugsebene um nur eine Wellenlänge die Phasendifferenz um 360 Grad. Weiter wird, wie in 3 gezeigt, das Ausgangssignal einer durchlaufenden optischen Quelle 32 durch den Teiler 54 in einen Pfad zum Empfänger durch das DUT und einen LO Pfad geteilt. Wenn es irgendeine Differenz gibt zwischen der Pfadlänge zwischen der durchlaufenden optischen Quelle 32 und einem Empfänger durch das DUT, verglichen mit der Pfadlänge durch den LO Pfad, so ist die Phasenverschiebung stark eine Funktion der optischen Frequenz. Wenn beispielsweise die Differenz der Pfadlängen 100 cm beträgt, ändert eine Änderung der optischen Frequenz von 3 GHz die Phasenverschiebung um 360 Grad. Dieser Effekt veranschaulicht, daß für reproduzierbare und konsistente Messungen die optische Frequenz sehr reproduzierbar sein sollte.
In praktischen Meßsystemen sind Pfadlängen von 100 cm oder mehr üblich. Zugleich ist eine Phasenverschiebung (d.h. Eine Phasenunsicherheit) von 360 Grad in einem hochpräzisen Meßgerät unannehmbar. Typischerweise würde man eine Unsicherheit von 0,1 Grad oder besser anstreben. Für eine Unsicherheit von 0,1 Grad der Phasenmessung muß die Unsicherheit der Frequenz 1 MHz oder weniger betragen.
Die mit der Einstellung der optischen Frequenz einer durchlaufenden optischen Quelle verbundene Unsicherheit erzeugt Schwierigkeiten, die 4 S-Parameter einer Untermatrix präzise zu bestimmen. Diese Schwierigkeiten beruhen auf der Tatsache, daß die 4 S-Parameter in Bezug auf dieselbe Phasenreferenz definiert sind. Wenn eine durchlaufende optische Quelle einen Meßbereich, für jeden Eingangspolarisationszustand je einmal durchläuft, sollte die Wiederholgenauigkeit der durchlaufenden optischen Quelle besser als etwa 1 MHz zwischen den Durchläufen sein. Wenn im anderen Falle die optische Quelle schrittweise durch den Meßbereich gefahren wird, können die Anforderungen an die Wiederholgenauigkeit der Quelle gelockert werden. Gestaffelte Frequenzmessungen sind jedoch in homodynen Netzwerkanalysesystemen nicht durchführbar, wo die Frequenz der optischen Quelle kontinuierlich durchlaufen werden muß.
Das Unvermögen einer durchlaufenden optischen Quelle, den notwendigen Grad an Wiederholgenauigkeit der optischen Frequenz einer Quelle zwischen den Durchläufen bereitzustellen, die die ausgehenden Felder bei zwei Polarisationszuständen messen, kann zu ungenauen Messungen bei der Bestimmung der Streuparameter einer optischen Vorrichtung führen. Zusätzlich erhöht sich die gesamte Zeit für die Durchführung der Messungen wesentlich, da zwei Durchläufe der durchlaufenden optischen Quelle zum Messen des ausgehenden Feldes bei den zwei Polarisationszuständen des einfallenden Feldes benötigt werden.
Wie vorher beschrieben, ist es zur Bestimmung der polarisationsaufgelösten Streuparameter einer polarisationsaufgelösten Streumatrix einer optischen Vorrichtung notwendig, die Stärke und Phase des ausgehenden optischen Feldes an den Ports der optischen Vorrichtung für einfallende Felder zu messen, die mindestens zwei Polarisationszustände haben. Viele verschiedene Polarisationszustände des Eingangssignals können für die Messungen verwendet werden. Zum Beispiel ist linear polarisiertes Licht in x- und y-Richtung eine einfache und effektive Kombination zweier Polarisationszustände, die im Stand der Technik bekamt ist. Indem man die x- und y-Komponenten des Ausgangssignals der Empfänger in der polarisationsaufgelösten S-Matrix Prüfanordnung mißt, können alle vier Einträge in einer 4 × 4 Untermatrix einer polarisationsaufgelösten Streumatrix eines DUT prinzipiell bestimmt werden.
Ein alternativer Ansatz ist es, drei verschiedene Polarisationszustände an jedem Port des DUT zu verwenden. Dieser Ansatz beruht auf einer Methode, die zuerst von R.C. Tones eingeführt wurde. Bei dieser Methode werden die Verhältnisse der Ausgangssignale der Empfänger bei jeder optischen Frequenz berechnet, und aus diesen Verhältnissen können alle Einträge in einer Untermatrix einer polarisationsaufgelösten Streumatrix relativ zu einer Referenzamplitude und -phase berechnet werden. Weitere Einzelheiten dieses alternativen Ansatzes werden in der US-Patentanmeldung derselben Anmelderin mit der Anmeldenummer US-A-2003231310 beschrieben, die zugleich mit dem vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde und den Titel MESSUNG VON POLARISATIONSAUFGELÖSTEN OPTISCHEN STREUPARAMETERN trägt. Die vorliegende Erfindung soll Ausführungsformen abdecken, in denen optische Stimulationsfelder mit mindestens zwei Polarisationszuständen auf ein DUT angewandt werden.
4 ist ein Blockdiagramm, das die Prüfanordnung 100 für die polarisationsaufgelöste S-Matrix schematisch darstellt, die Streuparameter einer optischen Vorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt. Zuerst unterscheidet sich die Prüfanordnung 100 von der Prüfanordnung 30 aus 3 darin, daß der optische Schalter 45 der Prüfanordnung 30 durch einen Teiler 106 ersetzt wurde. Insbesondere erhält der Teiler 106 das Signal von der durchlaufenden optischen Quelle 32 über den Teiler 54 und lenkt das geteilte Signal zu den Polarisationssynthesizern 110 und 112, wie in 4 dargestellt ist.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die mindestens zwei Polarisationszustände gleichzeitig an einen Port des DUT angelegt, und wird der Beitrag des Stimulationsfeldes zu den x- und y-Komponenten des ausgehenden Feldes gleichzeitig gemessen. Wie im folgenden beschrieben wird, beseitigt gleichzeitige Stimulation und Messung, die ein Stimulationsfeld mit verschiedenen Polarisationszuständen verwendet, Schwierigkeiten der mangelnden Wiederholgenauigkeit bei der Einstellung der optischen Frequenz der durchlaufenden optischen Quelle zwischen den Durchläufen, und beschleunigt zusätzlich den Meßvorgang erheblich.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können zwei Polarisationszustände gleichzeitig an einen Port des optischen DUT 34 angelegt werden, indem die einstellbaren Polarisationssynthesizer 36 und 38 in der Prüfanordnung 30 in
3 mit „dual-mode" Polarisationssynthesizern 110 und 112 ersetzt werden, und indem die Empfänger 44 und 46 in der Prüfanordnung 30 mit „dual-mode" Empfängern 120 und 122 ersetzt werden. Wie in 4 dargestellt ist, sind der dual-mode Polarisationssynthesizer 110 und der dual-mode Empfänger 120 dem Eingangsport 40 des DUT 34, und der dual-mode Polarisationssynthesizer 112 und der dual-mode Empfänger 122 dem Ausgangsport 42 des DUT zugeordnet.
Beide dual-mode Polarisationssynthesizer 110 und 112 erzeugen gleichzeitig zwei orthogonale Polarisationszustände in der x- und y-Richtung an ihrem jeweiligen Port des DUT, wie in 4 für den Polarisationssynthesizer 110 dargestellt ist. Jeder dual-mode Empfänger empfängt das ausgehende optische Feld an seinem jeweiligen Port und löst das empfangene Feld in seine zwei orthogonalen (x und y) Komponenten auf. Zusätzlich löst jeder dual-mode Empfänger den Teil des ausgehenden Feldes in x- und y-Richtung auf, der aus den x und y Komponenten des Feldes herrührt, das in das DUT einfällt. Zum Beispiel ist in 4 das RM_1xx Ausgangssignal des dual-mode Empfängers das empfangene Feld in x Richtung, das von der x Komponente des Eingangsfeldes herrührt.
Die dual-mode Polarisationssynthesizer 110 und 112 sind identisch, und die dualmode Empfänger 120 und 122 sind identisch. Daher werden hier nur dual-mode Polarisationssynthesizer 110 und dual-mode Empfänger 120 detailliert beschrieben. Genauer stellt 5 Details des dual-mode Polarisationssynthesizers 110, und 6 Details des dual-mode Empfängers 120 dar.
Bezug nehmend auf 5, verwendet der dual-mode Polarisationssynthesizer 110 Pilotton-Multiplex-Techniken, um jede der zwei orthogonalen Polarisationen des Lichts des Eingangssignals zu identifizieren. Insbesondere wird Licht, das von der durchlaufenden optischen Quelle 32 auf den Polarisationssynthesizer 110 einfällt (siehe 4), zuerst unter Verwendung vom Polarisierer 130 linearisiert; und das linearisierte Licht wird dann durch den Teiler 136 in zwei Pfade 132 und 134 geteilt. Das Licht in den Pfaden 132 und 134 wird dann durch die Modulatoren 140 bzw. 142 auf die Frequenzen f₁ bzw. f₂ intensitätsmoduliert. Diese Frequenzen werden dazu verwendet, die Signale im dual-mode Empfänger 120 zu identifizieren, wie weiter unten erklärt wird. Um Abtastungsprobleme im Empfänger 120 durch Aliasing zu vermeiden, sollten die Frequenzen f₁ und f₂ generell mindestens doppelt so groß sein, wie die Abtastfrequenz des Empfängers. Weiter sollte die Modulationstiefe der Pilottonmodulation genau gesteuert werden.
Ein Neunzig-Grad Spleiß 150 liegt am Ausgang eines der beiden Modulatoren, z.B. am Ausgang des Modulators 142 in 5. Der 90-Grad Spleiß garantiert, daß die beiden modulierten Felder orthogonal zu einander sind (eines in x-Richtung, das andere in y-Richtung). In der Ausführungsform, die in 5 dargestellt ist, wird die Komponente des Feldes in x-Richtung auf eine Frequenz f₁, und die Komponente des Feldes in y Richtung auf eine Frequenz f₂ moduliert. Die zwei orthogonalen, modulierten Felder werden dann durch den Kombinierer 152 kombiniert, um ein Stimulationsfeld herzustellen, das zwei Polarisationszustände zum Stimulieren von Port 40 des DUT 34 hat.
Dual-mode Empfänger 120 ist in 6 detaillierter dargestellt. Wie gezeigt, wird das von Port 40 des DUT 34 ausgehende und in den Empfänger 120 eingehende Feld zuerst mit dem LO Polarisationsstrahl 160 kombiniert. Der kombinierte Strahl wird zum Strahlteiler 162 geleitet, der den kombinierten Strahl in seine x- und y-Komponenten teilt. Der LO-Polarisationsstrahl hat einen Winkel von 45 Grad zur Strahlteilerachse. Das x-Komponentensignal des Strahlteilers 162 wird durch die Fotodiode 164 geleitet, und das y-Komponentensignal wird durch die Fotodiode 164 geleitet, um die Lichtsignale in elektrische Signale umzuwandeln. Das elektrische Signal der x-Komponente und das elektrische Signal der y-Komponente werden dann durch Paare von Bandpassfiltern 170, 172 bzw. 174, 176 geleitet, um die Komponenten zu trennen, die von den x- und y-Komponenten des an Port 40 einfallenden Feldes stammen. Hüllenkurven(Amplituden-)demodulatoren 180, 182, 184 und 186 werden an jeder der vier Eingänge des Signalverarbeitungsschaltkreises 190 angebracht. Die Hüllenkurvendemodulatoren erkennen die Amplitude des Signals bei den Pilottonfrequenzen f₁ und f₂ und geben diese Amplitudensignale in den Signalverarbeitungsschaltkreis 190 ein.
Die Phase jedes der Komponenten des Feldes wird vom Frequenzzähler 192 erkannt, der mit dem Signalverarbeitungsschaltkreis 190 gekoppelt ist. Wie in 6 dargestellt ist, werden so Amplitude und Phase jeder Komponente des von Port 40 des DUT ausgehenden Signals in jedem Polarisationszustand gemessen, und vom Signalverarbeitungsschaltkreis 190 als Signale RM_1xx, RM_1xy, RM_1yx und RM_1yy ausgegeben. Aus diesen Signalen und entsprechenden Signalen, die vom mit dem Ausgangsport 42 des DUT verknüpften dual-mode Empfänger 122 ausgegeben werden, können alle Streuparameter des DUT 34 berechnet werden.
7 ist ein Flußdiagramm, das Schritte des Verfahrens 300 zum Bestimmen der polarisationsaufgelösten Streuparameter nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 7 gezeigt ist, wird ein Port eines optischen DUT zuerst mit einem Stimulationsfeld mit mindestens zwei Polarisationszuständen stimuliert (Schritt 302). Die Amplitude und Phase jeder Komponente des optischen Feldes, das vom Port ausgeht, wird dann gemessen (Schritt 304), und Streuparameter des DUT werden aus dem gemessenen ausgehenden Feld berechnet (Schritt 306).
Während das, was bisher beschrieben wurde, exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden, sollte bemerkt werden, daß die Erfindung in vielfacher Hinsicht variiert werden kann, ohne ihren Schutzumfang zu verlassen. Wie oben angedeutet ist es zum Beispiel nicht beabsichtigt, obwohl obige Ausführungsformen die Stimulation eines Ports einer optischen Vorrichtung mit einem Stimulationsfeld mit zwei verschiedenen Polarisationszuständen beschreiben, die Erfindung in dieser Weise zu beschränken, da ein Stimulationsfeld mit mehr als zwei Polarisationszuständen, z.B. drei Polarisationszuständen, verwendet werden kann. Da die Erfindung in vielfacher Hinsicht variiert werden kann, versteht es sich, daß die Erfindung nur soweit beschränkt ist, wie es der Schutzumfang der folgenden Ansprüche fordert:

Claims

Verfahren zum Bestimmen von Streuparametern einer optischen Vorrichtung (34), das folgendes umfaßt: Stimulieren eines Ports (40, 42) einer optischen Vorrichtung (34) mit einem Stimulationsfeld, welches mindestens zwei unterschiedliche Polarisationszustände hat, Messen eines von dem Port (40, 42) ausgehenden optischen Felds in Amplitude und Phase; und Berechnen von Streuparametern unter Verwendung der Messungen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mindestens zwei Polarisationszustände zwei orthogonal polarisierte Zustände umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Messens das gleichzeitige Messen der Beiträge des Stimulationsfeldes zu den Polarisationskomponenten des Feldes umfaßt, welches von dem Port (40, 42) ausgeht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die optische Vorrichtung (34) zwei Ports (40, 42) umfaßt und bei dem die Schritte des Stimulierens eines Ports (40, 42) und des Messens eines von dem Port (40, 42) ausgehenden optischen Feldes für einen jeden Port (40, 42) durchgeführt wird, und bei dem der Schritt des Berechnens das Berechnen von Streuparametern unter Verwendung der Messungen der optischen Felder, die von einem jeden Port (40, 42) ausgehen, umfaßt.
Vorrichtung zum Bestimmen von Streuparametern einer optischen Vorrichtung (34), die folgendes umfaßt: eine optische Quelle (32), einen Polarisationssynthesizer (110, 112) in einem Pfad von der optischen Quelle (32) zu einem Port (40, 42) der optischen Vorrichtung (34) zum Stimulieren des Ports (40, 42) mit einem Stimulationsfeld, welches mindestens zwei unterschiedliche Polarisationszustände hat; und einen Empfänger (120, 122) zum Messen eines optischen Feldes, welches von dem genannten Port (40, 42) ausgeht, in Amplitude und Phase, wobei die Streuparameter unter Verwendung der genannten Messungen berechenbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Polarisationssynthesizer (110, 112) den Port (40, 42) mit einem Stimulationsfeld stimuliert, welches zwei zueinander senkrechte Polarisationszustände hat.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei dem der Polarisationssynthesizer (110, 112) einen Teiler (136) zum Teilen eines Eingangssignals von der Quelle (32) in ein erstes und ein zweites Signal enthält, einen ersten und einen zweiten Modulator (140, 142) zum Modulieren der Intensität des ersten bzw. zweiten Signals bei einer ersten bzw. zweiten Frequenz, um ein erstes und ein zweites moduliertes Signal bereitzustellen, eine 90-Grad-Verbindung (150) an einem Ausgang des ersten oder des zweiten Modulators (142), so daß das erste und das zweite modulierte Signal zueinander orthogonal sind, und einen Kombinierer (152) zum Kombinieren des ersten und des zweiten modulierten Signals, um das Stimulationsfeld bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Empfänger (120, 122) einen LO-Polarisationsstrahl (160) enthält, der mit dem Feld kombiniert ist, welches von dem Port (40, 42) ausgeht, um ein kombiniertes Signal bereitzustellen, einen Strahlteiler (160) zum Teilen des kombinierten Signals in ein erstes und ein zweites orthogonales Signal, Filter (170, 172, 174, 176) zum Trennen des ersten und des zweiten orthogonalen Signals in Komponentensignale aufgrund der Beiträge des einfallenden Feldes, Detektoren (180, 182, 184, 186) zum Detektieren der Amplitude des Komponentensignals und einen Frequenzzähler (192) zum Detektieren der Phase des Komponentensignals; und einen Signalverarbeitungsschaltkreis (190), zum Messen eines jeden Komponentensignals in Amplitude und Phase.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Strahlteiler (162) das kombinierte Signal in ein erstes und ein zweites orthogonales optisches Signal teilt, und bei der der Empfänger (120, 122) ferner eine erste und eine zweite Photodiode (164, 166) zum Umwandeln des ersten und des zweiten orthogonalen optischen Signals in ein erstes und ein zweites elektrisches Signal enthält, wobei die Filter (170, 172, 174, 176) das erste und das zweite elektrische Signal in die genannten Komponentensignale trennen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Polarisationssynthesizer (110, 112) einen ersten Polarisationssynthesizer (110) zum Stimulieren eines ersten Ports (40) der optischen Vorrichtung (34) mit einem Stimulationsfeld, welches mindestens zwei Polarisationszustände hat, umfaßt, und wobei die Vorrichtung ferner einen zweiten Polarisationssynthesizer (112) zum Stimulieren eines zweiten Ports (42) der optischen Vorrichtung (34) mit einem Stimulationsfeld enthält, welches die genannten mindestens zwei Polarisationszustände aufweist, und wobei ferner der Empfänger (120, 122) einen ersten Empfänger (120) zum Messen des Feldes umfaßt, welches von dem ersten Port (40) ausgeht, und wobei die Vorrichtung ferner einen zweiten Empfänger (122) zum Messen eines Feldes enthält, welches von dem zweiten Port (42) ausgeht, wobei die Streuparameter unter Verwendung der Messungen des ersten und des zweiten Empfängers (120, 122) berechnet werden.