JP2002540420A - 製造環境に適した偏光モード分散を測定するシステム及び方法 - Google Patents

製造環境に適した偏光モード分散を測定するシステム及び方法

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JP2002540420A
JP2002540420A JP2000608155A JP2000608155A JP2002540420A JP 2002540420 A JP2002540420 A JP 2002540420A JP 2000608155 A JP2000608155 A JP 2000608155A JP 2000608155 A JP2000608155 A JP 2000608155A JP 2002540420 A JP2002540420 A JP 2002540420A
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デイビッド ダブリュ． アレン
アラン エフ． エヴァンズ
ジェローム ジー． ラキ
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Abstract

(57)【要約】 ファイバ内の偏光モード分散（ＰＭＤ）を測定するシステムであって、ファイバに入力された光の偏光状態を制御する偏光子と、ファイバから出力された光の偏光状態を測定する偏光アナライザと、を使用するシステムである。ジョーンズ・マトリックス分析は、３つの入力する偏光状態から得られるデータと、プローブ放射の２つの波長とに適用される。性能は、発光ダイオードの如きインコヒーレント光源を２つの帯域フィルタと共に使用することで改良される。しかしながら、レーザ光源と光検出器とは、ファイバをアラインメント合わせさせるために使用される。当該システムは、短い長さのファイバにおけるＰＭＤの値の測定し、試験用ファイバが切り出された長いファイバのＰＭＤの値にマッピングする際に特に有益である。好ましくは、検査ファイバに実験的に誘発されたねじれの多様な値に対して該ＰＭＤが測定され、短い長さのＰＭＤの値は、１つのモデルに従って計算されるようにファイバにおけるゼロ内部ねじれに関連付けられる。該ファイバはまた、測定の間にも負荷をかけられ得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願は、１９９９年３月３１日出願の米国仮特許出願第60/127,107号の利益を
請求するものである。 本発明は、光学測定装置及び方法に関し、特に複屈折を差分群遅延のような基
準で測定する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、その非常に大きい帯域幅（すなわちデータ伝送容量）、ノイズ
に対する免疫、及び比較的安いコストのために長距離電気通信システムのより好
ましい伝送媒体である。石英系光ファイバの減衰が低減されて、アンプまたはリ
ピータを必要とすることなく数百キロメートルに亘ってデータを送信することが
可能なほど低レベルになった。比較的短い距離に亘るファイバ通信システムのデ
ータ伝送容量は、送信器及び受信器で使用されるエレクトロニクス及び光エレク
トロニクスの速度によって大部分決定される。現在、最も高度な市販の光学受信
器及び送信器は約１０ギガビット／秒（Ｇｂ／ｓ）に制限されているが、４０Ｇ
ｂ／ｓシステムも考慮されている。
【０００３】 しかし、典型的な通信におけるより長い距離に亘って、さまざまなタイプの分
散は有用な帯域幅を制限するであろう。かなり大きい断面積の円筒光ファイバは
、異なる空間パワー分布を呈する多数の導波路モードを送信できる。モード分散
と呼ばれる効果では、伝搬速度は基本モードと、より高次のモードとの間で異な
る。ファイバ上の送信器に影響を受けた光信号は、ファイバによってサポートで
きる全てのモードの分布を通常含む。モード分散のために、長いファイバの断面
を横切った後の異なるモードは、僅かに異なる時間に受信器に到達する。伝送率
は、伝送長に沿って積分される分散によって制限される。
【０００４】 モード分散を避けるために、長距離伝送を目的とする現在の多くのファイバ通
信システムは、単一モードファイバに依存する。コアとクラッドとを有する単純
なファイバの場合、コアとクラッドとの間の屈折率の違いに関係して単一モード
ファイバのコアは非常に小さく、ファイバは基本モードのみをサポートする。よ
り高次のモードは全て、長距離通信と関連する距離を超えると急速に減衰せしめ
られる。屈折率分布を有するファイバ、若しくは、多数のクラッド層を有するフ
ァイバの説明はより複雑であるが、単一モードファイバの作り方及び試験方法は
周知である。
【０００５】 実際、円形対称の単一モードファイバは、最低次モードの２つの偏光状態に対
応する２つの基本横モードをサポートする。公正な近似値に対して、これらの２
つの最低次モードはファイバの円形幾何学において縮退しており、且つ同じ伝搬
速度を有する為、偏光依存分散は存在しない。しかしながら、後で説明されるよ
うに、偏光依存分散は現実的なファイバにおいて起こり得る。
【０００６】 従来、単一モードファイバの長距離に亘る高ビットレート伝送は、色分散によ
って制限され、また、群速度分散として特徴付けられた。光キャリア信号に刻み
込まれたデータ信号は、パルス信号のスペクトル分解によって、若しくは、アナ
ログ信号のデータ帯域幅によって生成されることが考慮されるかどうかに関係な
く、光信号に有限の帯域幅をもたらす。光信号の伝搬速度若しくは伝搬定数は、
通常主にコアの屈折率に依存し、光周波数に従って変化する。結果として、光信
号の異なる周波数成分は異なる時刻に受信器に到達するであろう。シリカの場合
およそ１３００ｎｍであるゼロ付近分散の波長で動作することによって、若しく
は、分散を補償する別の方法によって、色分散が最小にされ得る。
【０００７】 円形に対称な設計にもかかわらず、現実の光ファイバは概して複屈折を有する
。これは２つの最低次軸方向モードが縮退していないことを意味し、任意の点に
おけるファイバは速い軸と遅い軸とを有するものとして特徴付けられている。フ
ァイバの速い軸及び遅い軸それぞれに連関された電場ベクトルと共にファイバに
沿って伝わる２つのモードは、相対的により速く、若しくはより遅く伝搬する。
結果としてファイバを横切る信号の群速度は、光信号の偏光状態の関数となる。
複屈折は、内部若しくは外部の原因から生じ得る。ファイバは、わずかに物理的
に非円形に線引きされても生じる。ファイバは、曲がり、横方向の負荷、異方性
の応力またはねじれがファイバに与えられるように敷設される。複屈折の相互作
用は、ファイバのねじれ、曲がり若しくはその他の原因でも生じる２つのモード
の結合によって複雑化する。結合は直交モードの間を移動するエネルギーを生ぜ
しめる。しかし、モード結合を伴ってさえ、群遅延は広がり続け、結果として重
要な偏光モード遅延、若しくは、偏光モード分散（ＰＭＤ）を生ずる。モード結
合の原因は完全には理解されていないが、各サイト間の平均距離（モード結合長
）で、ランダムに起こるモード結合サイトの統計モデルによってモデル化され、
ここで各サイト間の距離は通常およそ５ｍと１００ｍの間の値と仮定される。正
確なモード結合長は、ファイバの配備に依存し、通常、固有のファイバ複屈折に
特有ではない。
【０００８】 約１０Ｇｂ／ｓを超える偏光モード分散は、他のタイプの分散よりファイバビ
ットレートを制限すると推定される。偏光モード分散はまた、合成２次ひずみ及
び信号減衰を導くことでケーブル・テレビ（ＣＡＴＶ）システムを劣化させる。
一部のファイバ製造業者は、ファイバに適用される小さい連続するねじれを有
するファイバを線引きするため、異方性の製造では、速いモードと遅いモードと
が常に伝搬モードについての整合が許容されない。このことにより、２つのモー
ド間の伝播遅延の差異は減じられ、結果としてＰＭＤは引き下げられる。長距離
に亘る正味のＰＭＤを引き下げる更なる技術は、生じるねじれの方向を周期的に
逆転させることである。
【０００９】 従来、偏光モード分散は、統計的記述を必要とする時間依存量として扱われて
きた。ＰＭＤは、低い張力下で大きい直径のスプールに巻かれた長い長さ（１ｋ
ｍ以上）のファイバにおいて通常測定される。より小さい輸送スプールへ巻かれ
たより高い張力によって引き起こされる曲げ及び応力は、複屈折とモード結合と
に影響を及ぼし、従って平均のＰＭＤが経験される。しかしながら、この種の試
験を始めるには、時間と資源とが要求される。更に、輸送スプール若しくは生産
ラインから切断されるファイバの１ｋｍの断片は、それ以外には使用されないが
、この試験は１ｋｍのファイバの損失程度であり、標準の２５ｋｍのスプールに
対してわずか４％のロスである。
【００１０】 したがって、長い長さのファイバを試験する必要がない現実の環境において経
験されることが期待される偏光モード分散の効果を測定することが望まれる。更
に、偏光モード分散の効果を正確に且つ決定論的に測定することが望まれる。
【００１１】
【発明の概要】
本発明は光ファイバの偏光モード分散を測定する方法と装置を含み、好ましく
は２つの基本的偏光モードの間の差分群遅延として定量化される。 本発明の１つの特徴は、光ファイバの複屈折を測定するべく配置された偏光計
に光を与える光学的帯域通過フィルタと連動して１つ以上のインコヒーレント光
源が使用されることである。該偏光計は、ファイバがそれを通過する光の偏光状
態にいかに影響を及ぼすかを測定し、好ましくは偏光モード遅延若しくは偏光モ
ード分散の測定によってそれを測定する。
【００１２】 可視レーザー光は、視覚的にアラインメント取りされてファイバへと切り替え
られ得る。インコヒーレント光源の波長に相当する波長のレーザ光も、ファイバ
へと切り替えられてアラインメント取りを達成するべく電気的に検出される。光
を偏光モード分散の測定に影響及ぼすことなく代わりに偏光計及びアラインメン
ト検出器に切り替える試験下で、光スイッチはファイバの出力に位置され得る。
【００１３】 ファイバは、その長さに沿ったねじれの選択された量に従い得る。測定された
ねじれ依存偏光モード分散は、ファイバのいくつかの光学特性を決定するために
用いられる。ファイバは、また、試験の間、負荷の選択された量に従うか、若し
くは、応力を加えられる。 短い長さのファイバに対して測定される偏光モード分散の値は、経験に基づい
てより長いファイバの値へとマップされ、偏光モード結合長は、この２つのファ
イバ長の中間の長さである。該マッピングは、モード結合長を測定するために使
用され得る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、短い長さのファイバで改良された測定システムによって実行される
偏光モード分散の測定を可能にする。ファイバ長は通常約１ｍに保持され、モー
ドが環境の影響によってランダムに混合される長さ、すなわちモード結合長未満
である。短い長さの値は、電場におけるそれらの挙動を予測するために非常に長
い長さのファイバにマップされ得る。
【００１５】 基本的なジョーンズ・マトリックス測定値技術で、２つの直交する偏光モード
間の差分群遅延Δτnは、ω1とωnとの間の周波数範囲に亘って測定される。こ
こに記載されている通常の環境下で、関心のある広範囲の限界を定める２つの端
周波数ωn-1及びωn、例えば１３００ｎｍ及び１５５０ｎｍの波長だけは測定さ
れる必要がある。差分群遅延Δτnは、２つの周波数の各々に対して測定される
ジョーンズ・マトリックスＴから得られる。ジョーンズ・マトリックスＴは２つ
の直交入力信号の偏光状態に関する複素数であり得る要素を有する２Ｈ２マトリ
ックスであり、該入力信号は測定されたいくつかの光成分を横切った後の出力信
号の対応する偏光状態への入力信号であって、２成分ベクトルとして表される。
ジョーンズ・マトリックスの測定に使用される光計測回路の実施例は、図１の線
図において例示される。約１ｍの長さを有する試験用ファイバ（ＦＵＴ）10は、
テーブルの上にまっすぐに配置される。２つの狭帯域光源12及び14は、４Ｈ１光
スイッチ16によって、単一モード入力ファイバ18へと選択的に切り替えられる。
第１のレンズ20は、制御可能な偏光子22を経て入力ファイバからの光をコリメー
トする。第２のレンズ24は、入力ファイバ18からＦＵＴ10の入力端まで偏光を導
く。レンズ20及び24のうちの１つは、１つのレンズがファイバ10及び18の両方に
焦点を合わせることで除去され得る。ＦＵＴ10による光出力は、偏光アナライザ
に入力する単一モード出力ファイバ28、若しくは、カリフォルニア州パロアルト
のヒューレット・パッカード社製ＨＰ８５０９Ｂの如き偏光計30へ、１Ｈ２の光
スイッチ26によって切り替えられる。１Ｈ２スイッチ26の両側におけるファイバ
は、出力ファイバ28として参照される。
【００１６】 偏光計はポアンカレ（Poincare）球上の点として表わされる検出信号の偏光状
態を測定する。ポアンカレ球の赤道は線形偏光を表し、両極は２つの円偏光を表
し、且つ、これらの間の表層は楕円偏光を表す。各々の光周波数に対して、偏光
子22が３つの異なる角位置にセットされて、若しくは、３つの異なって配置され
た偏光子22はビーム経路に挿入されて、ＦＵＴ10に入る直線偏光状態の周知の一
連のセットを作り出す。偏光アナライザ30は結果として生じる混合出力の偏光状
態ベクトルを測定し、ｈ、Ｖ及びｑとして表現する。共通に使用される一組の角
度は、０１、６０１及び１２０１であるが、０１、４５１及び９０１で容易に代
用することができる。
【００１７】 ジョーンズ・マトリックスは、ここに記載されているような方法によって、偏
光のこれらの６つの状態から乗法的定数の範囲内で算出され得る。３つの測定さ
れた状態からの一組の複合比率は、測定された状態ベクトルのｘおよびｙ値から
算出され、ｋ1＝ｈx／ｈy；ｋ2＝ｖx／ｖy；ｋ3＝ｑx／ｑy及びｋ4＝（ｋ3−ｋ2 ）／（ｋ1−ｋ3）である。複合スカラー乗数βの範囲内で、伝送ジョーンズ・マ
トリックスＴは以下により与えられる。
【００１８】
【数１】
【００１９】 これが固有値分析であるので、βのようなスカラ定数は重要でない。線形入力偏
光子22が好まれるが、数種類の偏光子は入力偏光状態をセットするために必要と
されると共に偏光計30が出力偏光状態を測定する。 図示された偏光アナライザ30は、１３１０と１５５０ｎｍ付近で発する２つの
ファブリーペロー・レーザの間で選択可能な光出力を含む。このレーザ光源は、
４Ｈ１のスイッチ16を経てＦＵＴ10へ切り替えられる。しかしながら、後述する
ように、主要な測定に対しては他の光源が望まれる。光スイッチ16及び26の両方
が市販のスイッチ、例えば、１つのポートを他のいくつかのポートのいずれにで
も選択的に結合する機械的に可動な光ファイバに基づいて実行され得る。
【００２０】 ２つの周波数で測定されるジョーンズ・マトリックスが、行列積Ｔ（ωn）Ｔ- 1 （ωn-1）を計算するために使われる。これ自体は２Ｈ２行列であり、Ｔ-1は逆
行列を示し、ＴＴ-1＝１であって、且つ、１は対角化された単位行列である。従
って、差分群遅延は、以下のように算出される。
【００２１】
【数２】
【００２２】 ここでρ1とρ2とは、行列積Ｔ（ωn）Ｔ-1（ωn-1）の複素固有値であり、且つ
、Ａｒｇは、引数関数を示す。
【００２３】
【数３】
【００２４】 固有値は行列積Ｔ（ωn）Ｔ-1（ωn-1）の対角化されたバージョンの２つの対角
要素であり、対角化は量子力学および光学では周知の固有値分析技術によって実
行される。 ＤＧＤ（差分群遅延）Δτnは、fiber=s複屈折、若しくは測定の波長範囲内の
波長の偏光モード分散の１つの単位であり、ファイバの測定された長さに対して
標準化される。
【００２５】 実際、出力ファイバ20および出力光経路において関連付けられた構成要素の効
果を除去するために、偏光子22と偏光アナライザ30との間の経路は、ファイバ・
ジョーンズ・マトリックスＦを有するＦＵＴ10を経由する経路と、残りのジョー
ンズ・マトリックスＲを有する出力経路との２つの部分に分割される。１回の測
定は、ＦＵＴ10及び出力ファイバ20の両方を含む経路全体に対するジョーンズ・
マトリックスＭから成る。従ってＦＵＴ10は除去され、偏光子22及び関連付けら
れる光学的な20及び24は、ＦＵＴ10の出力端に対応する位置に持ってこられる。
残りのジョーンズ・マトリックスＲは、出力ファイバ28と、出力経路内のその他
の部分とに対して測定される。従って、固有値ρ1及びρ2は、行列積
【００２６】
【数４】
【００２７】 に基づいてＦＵＴ10に対してのみ計算される。この技術は少なくとも５０アト秒
（５０Ｈ１０-18秒）の分解能を伴い、１２フェムト秒（１２Ｈ１０-15秒）未満
の差分群遅延を測定できるものとされる。 図１の測定回路は、いくつかの方法で改良される。偏光アナライザ30に含まれ
る従来のレーザの代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）が光源12、14として使わ
れる。例えば１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍの２つの波長で放射する商用のＬＥ
Ｄが利用可能である。レージングせずに比較的広いスペクトルを有するＬＥＤ12
及び14の出力は、例えばＬＥＤ12及び14それぞれの光出力ピーク近くを中心とす
るおよそ１０ｎｍの帯域幅の３ｄＢスペクトルの誘電薄膜干渉フィルタである光
帯域通過フィルタ40及び42それぞれによってフィルタリングされる。別の非干渉
性光源が使われ得る。２つの波長で充分な光を発する場合、単一の光源が２つの
波長に対して使われる。ＬＥＤ12、14および帯域通過フィルタ40、42の組合せは
、干渉性ノイズの課題を減じる。干渉性ノイズは、ＦＵＴ12と出力ファイバ20と
の間の端結合接続で起こり、ここで２つのファイバは、反射を減らすための小さ
なギャップによって分けられた２つの側面を有する。レーザは、約３０ｃｍのコ
ヒーレンス長を有する。結果として、ギャップ内のコヒーレント信号の多数の反
射は、建設的に若しくは破壊的に干渉してノイズを引き起こす。
【００２８】 およそ２００μｍ（システムにおける最小のエアギャップの２倍）未満のコヒ
ーレンス長の光を生成するインコヒーレント光源からの光では、この光が多重反
射して強め合い干渉することができない。偏光アナライザ30からのソース光の代
わりにＬＥＤ12及び14を使用することが好ましい。ＬＥＤはレーザ放射せず、そ
のため非常に短いコヒーレンス長を有する。ＬＥＤは比較的広い放射波長を有す
るが、帯域通過フィルタ40及び42は、正確な偏光測定を可能にするべく帯域幅を
受け入れ可能な値へと減じる。しかしながら、フィルタ40及び42の帯域通過は干
渉性ノイズを導けるほど狭くてはならない。
【００２９】 干渉性ノイズを減らす別の方法は、少なくとも11によって出力ファイバ28の入
力の側面角度とは異なる角度で、ＦＵＴ10の出力端をクリーブすることである。
この種の様々なギャップにおいて共鳴するとは思われない。好ましくは、ＦＵＴ
10は垂直にクリーブされて、出力ファイバ28の入力端は図１の傾斜する線によっ
て示される如く、11の周りでクリーブされる。
【００３０】 異なるファイバの配置及び出力経路に対するジョーンズ・マトリックスＲの測
定で要求される配置は、ファイバの出力端、ＦＴＵ10の一方の端、及び出力ファ
イバ20の入力端において、図示されていない変形過程によって実行される。出力
ファイバ28は、測定の間の様々な偏光モード分散を引き起こさないように、厳格
に保持されるべきである。ベンチ・メンテナンスの後に通常行われる大まかな配
置は、４Ｈ１光スイッチ16を経てＦＵＴ10へ、若しくは残りの測定の間、出力フ
ァイバ28へ、可視レーザの出力切り替えることで容易にされる。赤外線単一モー
ドファイバ10、18、及び28において可視光は比較的高い損失で伝搬し、ファイバ
に光を放たせ、白熱光若しくは出力光の一方が初期配置に対して視覚的に観測さ
れる。ＬＥＤ12及び14から出力される光の光学的強度は、偏光アナライザ30のレ
ーザ光源からのレーザ光と比較して相対的に低い。最適な配置のために、４Ｈ１
スイッチ16と１Ｈ２スイッチ26は、ファイバにおいて単一モード波長の偏光アナ
ライザのレーザ光源からの光を光パワー検出器46へと切り替え、該過程は検出器
46の信号を最大化するべく調整される。１Ｈ２光スイッチ26の偏光モード分散へ
の寄与は比較的安定したままであり、残りのマトリックスＲに１度含まれるとＦ
ＵＴ10のジョーンズ・マトリックスＦの測定を妨げないことが認められた。もち
ろん、すでに少なくとも１つの検出器を含む偏光アナライザ30に検出器46を取り
入れることは可能である。
【００３１】 偏光アナライザ30のレーザ光源は、位相エイリアシングの検出にも使用され得
る。この効果は、測定値がポアンカレ球上にマップされた実質的に位相角度であ
り、これらの位相角度は１８０１の因子の範囲内で曖昧であるという事実から生
じる。可能なエイリアシングを検出するために、ＬＥＤ12及び14の２つとは多少
異なる波長を有するアナライザのレーザ光源、若しくは、別のレーザのどちらか
が、さらに別のジョーンズ・マトリックスの測定に使用される。波長に関連付け
られる３つのＤＧＤ値がほぼ一定であれば、測定はおそらく有効である。もし、
真中の波長の値が異なれば、測定された偏光モード分散はエイリアシングの為に
人為的に低くなっている可能性が十分にある。
【００３２】 図１に代わる装置は、ＨＰ偏光アナライザの代わりに、回転自在の半波長板を
利用した偏光計を含み、ニュージャージ州ニュートンのトール（Ｔｈｏｒ）研究
所から市販されているＰＡ４３０のようなモデルがある。ファイバ28の入力端及
び該偏光計は横方向に移動可能なステージに配置される。ファイバ28は、スイッ
チ26を介在させること無く、光パワーメータ46に直接に接続されている。ファイ
バ28をＦＵＴ10の出力に置いたステージで、ＦＵＴ10の２つの端におけるステー
ジは、パワーメータ46の援助によってＦＵＴ10を配置するべく調整される。そし
て横ステージは偏光計を自由空間を間にＦＵＴ10の出力に近接して面する位置に
動かす。更に、ＤＧＤ測定は前述の如く実行される。該装置はより多くの安定性
を提供し、残りのマトリックスＲに対する説明の必要性をなくす。偏光計のさら
に別の型、例えば光パルス試験器が利用可能である。
【００３３】 ファイバのねじれの効果は、ＦＵＴ10の一端をＦＵＴ10の長手方向軸について
回転できるねじり装置50に取り付けることで計測される。ＦＵＴ10の他端は固定
されて、図示されていないクランプによってねじられる。ＦＵＴ10の長さは短く
、且つ、モード混合長未満であるように選ばれるので、偏光モード分散上に引き
起こされたねじれの効果は決定的であり、モード混合からの最小限の効果を伴う
光弾性効果を通して予測される得る。
【００３４】 ねじり装置50は、ファイバ自体の複屈折に寄与するファイバ上への異方性の力
を最小にするように設計されなければならない。試作設計は、ファイバを握持す
る２つの円筒形クリップを含む。ファイバに追加の複屈折を誘発しないように十
分穏やかに回転されるように円周上にファイバを保持するのに十分確実に、ジグ
は約２ｃｍ間隔で置かれるクリップを保持する。ファイバの一端に取りつけられ
るジグが固定されると共に、ファイバの他端に取りつけられる別のジグは、例え
ば各方向へ５回巻くことのできる回転可能なステージへ取りつけられる。
【００３５】 ねじり装置50は多くの異なる目的のために使用される。ねじり装置50はファイ
バに蓄積されたねじれの効果とスプーリングの間に受けたねじれの効果とを測定
できる。従来、この試みでは１００ｍのファイバを使用していた。ねじり装置は
、製造環境でしばしば起こるようにＦＵＴ10のインストールで不注意にねじれを
誘発した場合の調整ツールとして使用され得る。本検討において明らかになるが
、ねじり装置は、時にビート長として報告されるファイバの固有複屈折と、ねじ
れによって誘発された複屈折とを分ける際に使用され得る。
【００３６】 ゼロねじれに関連付けられ、且つ、短いファイバで測定されるＰＭＤの値は、
長いファイバに対するＰＭＤの最良の予測値である。低ねじれ領域の正味ゼロの
ねじれの値は、製造の際のねじれと、ねじれ角度θの関数として未完成の短い長
さのファイバ（線引き工程で本質的なねじれのないファイバ）に誘発される若し
くは与える偏光モード分散Δτtwistに対するモデルを使うことで実験的に誘発
されたねじれと、の両方を考えて得られ、
【００３７】
【数５】
【００３８】 ここでΔτ0は正味ゼロのねじれのＤＧＤの値、θ0はねじれのオフセット角度、
及び、Δβはファイバの固有複屈折であり、これはビート長さＬBに逆比例する
。適用されたねじれの関数として測定された偏光モード分散の例が図２のグラフ
に示されており、１ターンは３６０１のねじれである。実験的なデータは黒丸に
よって示される。データは２つのパラメータΔτ0（曲線60のピーク）と、固有
複屈折Δｋとによる上記の方程式で曲線60に適合され、Δｋはビート長Ｌ=９．
７５ｍに対応する。しかしながら、効果的な誘発されたねじれは、実際の機械的
なねじれである０．９２に等しいと想定され、差異は反対方向の光弾性効果によ
るものである。曲線を上述の式に適合することによって与えられる補間は、正味
ゼロのねじれの偏光モード分散Δτ0の、より正確な値を提供する。
【００３９】 この曲線において実験的に誘発される、若しくは、与える、ねじれオフセット
θ0は既にアラインメント合わせされている。内部ねじれは操作手によって誘発
され、０．７５ターン／ｍの値が普通である。ファイバを巻きつける動作はファ
イバをねじり、ねじりが操作手によって逆転されない。０．３ターン／ｍの値が
代表的である。ファイバの製造は不注意により正味の一方向性の回転を導き得る
。０．１ターン／ｍの正味の一方向性回転を有する為に、およそ３ターン／ｍの
振幅で（時計回り、それから反時計回りの）回転振動子を伴って製造されるファ
イバが典型的である。線引き工程の間に誘発される回転に対する光弾性力が回復
しないという点で回転とねじれは異なる。
【００４０】 ファイバの固有複屈折の決定に際して誘発されるねじれを説明するために、引
き続く工程は以下の通りである。前述の強度配置が実行された後で、偏光モード
分散は多数のねじれの値に対して測定されるべきである。各測定の間にＦＵＴ10
の入力側は再配置され、任意の回転オフセットを相殺する。偏光アナライザで測
定されるように偏光モード分散の最大値を呈するねじれ角度θは、正味ゼロのね
じれ位置θ0として取られる。９０１のねじれが相殺される必要があることは普
通であり、少なくともこの一部はファイバの据え付けの間に誘発されると考えら
れる。偏光モード分散の最初に測定された値を使用することは、通常図２に示さ
れる依存に従う非常に低い値に結果としてなる。
【００４１】 偏光モード試験及びねじれの実験のために要求される反復的な測定が容易に自
動化され得ることは、もちろん評価される。さらにねじれの式は、ねじれ配置及
びねじれデータの生成を組み合わせるために未知の角度オフセットθ0へと一般
化され得る。また、それがＦＵＴ10として使用されるファイバと独立であると仮
定されるので、残りの偏光モード分散、すなわち残りのジョーンズ・マトリック
スＲがまれにのみ試験されることが必要であることも認められる。
【００４２】 図２に記載の如く実験的に観測され、上述の式によって予測されるねじれ依存
は、光弾性効果が比較的小さく、従って、ねじりがファイバに顕著な応力を引き
起こさないと想定される。他の表現では、固有複屈折は光弾性効果と比較して大
きいと仮定される。応力効果を取り入れる式のより完全なバージョンは、以下に
よって与えられる。
【００４３】
【数６】
【００４４】 ここで、ｇは光弾性定数であり、ｇＮは周波数に関するｇの導関数Ｍｇ／Ｍωで
ある。Δτのいかなる負値も正値に変えられなければならない。この式も、Δβ
.ωτ0の関係を利用する。角度θがｒａｄ／ｍ、Δτがｓ／ｍ、及びωがｒａｄ
／ｓで表わされるとき、シリカの為の値はｇ．０．１４及びｇＮ．１．０３６Ｈ
１０-17が代表的である。非常に小さい値の固有複屈折Δｋに対して、観察され
たねじれ依存Δτtwistは、非常に低い値から始まって差分角度の値が正であっ
ても負であっても、ねじれ差分角度θ−θ0と共に単調に増加する。非ねじれＤ
ＧＤが測定され得ないほど低い固有複屈折を有するファイバに対して、ゼロねじ
れＤＧＤは側面の勾配のより大きな値から計算され得る。固有複屈折及び光弾性
効果の中間の領域において、図２のピークは鋭く上昇する尾部によって囲まれて
いる。
【００４５】 短い長さのファイバ、すなわちモード結合長よりも著しく短いファイバに対し
て測定される偏光モード分散は、測定されないモード結合が本質的な効果を有す
る長いファイバの値と何とか関連付けられることが必要である。関連付けは経験
的に展開されるマップによって実行される。１ｋｍの長さのファイバは、例えば
前述の従来の過程に従って、偏光モード分散について試験される。長い長さの測
定は、温度、ファイバ・リールの直径、リール上のファイバの張力及びファイバ
が埋め込まれるケーブルのタイプの所与の条件のいくつかのセットの下で実行さ
れる。１ｍの長さのファイバは１ｋｍのファイバ、若しくは同じスプールの一端
から（または可能なら工程を繰り返して両端から）切断されて、短い長さは上述
の本発明の方法に従って偏光モード分散について試験される。マッピングはねじ
れをゼロにすることなく実行され得るが、好ましくは、製造の間に導かれるいか
なる作り出されたねじれも、ねじれ配置によって除去される。従って、測定され
た短い長さの偏光モード分散係数ΔτSHORTは、測定された長い長さの偏光モー
ド分散係数ΔτLONGと対にされる。これらが２つの状況における差分時間遅延の
観察された依存であるので、長い長さのＤＧＤがファイバの長さの平方根に標準
化されると共に、実際には短い長さのＤＧＤは測定されるファイバの長さへと標
準化される。多数のサンプル、おそらく各マップに対して２００から１０００の
サンプルが測定される。各サンプルは、ファイバ特有の輸送リールから得られる
。標準化された長い及び短い長さの差分群遅延は、以下によって関係付けられる
であろう。
【００４６】
【数７】
【００４７】 ここで、ＬMCLは、平均のモード結合長である。その結果、配置状況が短い長さ
のＤＧＤをさらに変えない限り、大きい部分のマッピングは単に配置の特定の型
に対する平均のモード結合長の長さを定める。上述の式の関係は、１ｋｍより長
い長さに対して保たれると予想される。15のファイバに対する事前のマッピング
は、図３の黒丸によって記録されるデータによって示される。図示データの直線
の適合は、２．９ｍの平均のモード結合長ＬMCLに相当する。この値は、ファイ
バの短い長さＬSHORTがモード結合長ＬMCL未満であり、且つ、長い長さＬLONGが
モード結合長より長いという条件を満たす。マッピングは上述の式の関係の妥当
性を示す。
【００４８】 少なくとも同様の通常の製造法によって製造されるファイバの次のスプールは
、短い長さの値に対してのみ試験される。経験的なマッピングは、長い長さの値
に依存する敷設挙動を予測するために用いられる。 図１に示される偏光モード分散を測定する装置は、また、敷設環境におけるケ
ーブリングの効果を測定するために用いられる。ＦＵＴ10は、負荷ジグの間に配
置され、図４において図示されて、図４はテーブル70と負荷ブロック72とを含む
。可変負荷Ｌは、横方向負荷をファイバ10に課すべく負荷ブロック72へ適用され
、図１の装置はＤＧＤ、すなわちΔτ0を測定するために用いられる。実験は負
荷をかける効果を実証するべく、負荷の多くの異なる値に対して繰り返される。
【００４９】 この種の測定は、負荷なしで、且つ、低いＤＧＤ、中位のＤＧＤ、及び高いＤ
ＧＤを呈する３つのファイバで実行された。負荷が２４００ｇ／ｍまで増加する
時、低いＤＧＤファイバが非常に大きい相対的な増加を示し、中位のＤＧＤファ
イバは適度な増加のみを示し、及び、高いＤＧＤファイバは減少を呈する。 実施例において言及されるファイバ長は、説明のためのみである。試験用ファ
イバは１ｍの長さが好ましいが、実験的な設備は過度に不都合のない５ｍに広げ
られてもよい。１ｍより短い長さは、可能であるが、偏光モード分散の小さい値
の測定の際に困難をもたらす。３０ｃｍの長さを使用する試みは測定された値の
小ささのため、難しいと判明した。２ｍ未満の長さが都合良く設定されるが、１
ｍが好ましい。従来は、１ｋｍの長さのファイバが偏光モード分散のために測定
されたが、多くの状況において十分な偏光モード混合は１００ｍを超える長さに
おいて達成される。これらの長さは２５ｋｍの典型的なスプール長と比較される
が、スプール長は４ｋｍから５０ｋｍまで変動する。
【００５０】 このように、本発明が光ファイバの複屈折特性、例えば差分群遅延を測定する
効果的で単純な装置及び方法を提供することが理解される。本発明は、また、フ
ァイバの長い長さを計測する必要性を取り除き、ファイバの長い長さの複屈折の
挙動を予測する方法をも提供する。 本発明において、本発明の精神、若しくは観点から逸脱することなく多様な修
正例及び変形例が作られ得ることは、当業者にとって明らかである。従って、本
発明の修正例及び変形例は、添付の請求の範囲及びそれらと等価な範囲内であっ
て、本発明に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 短い長さの光ファイバにおいて偏光モード分散を測定するシステムを
示す図である。
【図２】 ファイバの差分群遅延のねじれ依存のグラフである。
【図３】 偏光モード分散の短い長さと長い長さの値の間のマッピングのグラフ
である。
【図４】 ロードセルの軸方向の断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年３月７日（２０００．３．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】 基本的なジョーンズ・マトリックス測定値技術で、２つの直交する偏光モード
間の差分群遅延Δτnは、ω1とωnとの間の周波数範囲に亘って測定される。こ
こに記載されている通常の環境下で、関心のある広範囲の限界を定める２つの端
周波数ωn-1及びωn、例えば１３００ｎｍ及び１５５０ｎｍの波長だけは測定さ
れる必要がある。差分群遅延Δτnは、２つの周波数の各々に対して測定される
ジョーンズ・マトリックスＴから得られる。ジョーンズ・マトリックスＴは２つ
の直交入力信号の偏光状態に関する複素数であり得る要素を有する２×２マトリ
ックスであり、該入力信号は測定されたいくつかの光成分を横切った後の出力信
号の対応する偏光状態への入力信号であって、２成分ベクトルとして表される。
ジョーンズ・マトリックスの測定に使用される光計測回路の実施例は、図１の線
図において例示される。約１ｍの長さを有する試験用ファイバ（ＦＵＴ）10は、
テーブルの上にまっすぐに配置される。２つの狭帯域光源12及び14は、４×１光
スイッチ16によって、単一モード入力ファイバ18へと選択的に切り替えられる。
第１のレンズ20は、制御可能な偏光子22を経て入力ファイバからの光をコリメー
トする。第２のレンズ24は、入力ファイバ18からＦＵＴ10の入力端まで偏光を導
く。レンズ20及び24のうちの１つは、１つのレンズがファイバ10及び18の両方に
焦点を合わせることで除去され得る。ＦＵＴ10による光出力は、偏光アナライザ
に入力する単一モード出力ファイバ28、若しくは、カリフォルニア州パロアルト
のヒューレット・パッカード社製ＨＰ８５０９Ｂの如き偏光計30へ、１×２の光
スイッチ26によって切り替えられる。１×２スイッチ26の両側におけるファイバ
は、出力ファイバ28として参照される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】 偏光計はポアンカレ（Poincare）球上の点として表わされる検出信号の偏光状
態を測定する。ポアンカレ球の赤道は線形偏光を表し、両極は２つの円偏光を表
し、且つ、これらの間の表層は楕円偏光を表す。各々の光周波数に対して、偏光
子22が３つの異なる角位置にセットされて、若しくは、３つの異なって配置され
た偏光子22はビーム経路に挿入されて、ＦＵＴ10に入る直線偏光状態の周知の一
連のセットを作り出す。偏光アナライザ30は結果として生じる混合出力の偏光状
態ベクトルを測定し、ｈ、Ｖ及びｑとして表現する。共通に使用される一組の角
度は、０°、６０°及び１２０°であるが、０°、４５°及び９０°で容易に代
用することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】 これが固有値分析であるので、βのようなスカラ定数は重要でない。線形入力偏
光子22が好まれるが、数種類の偏光子は入力偏光状態をセットするために必要と
されると共に偏光計30が出力偏光状態を測定する。 図示された偏光アナライザ30は、１３１０と１５５０ｎｍ付近で発する２つの
ファブリーペロー・レーザの間で選択可能な光出力を含む。このレーザ光源は、 ４×１ のスイッチ16を経てＦＵＴ10へ切り替えられる。しかしながら、後述する
ように、主要な測定に対しては他の光源が望まれる。光スイッチ16及び26の両方
が市販のスイッチ、例えば、１つのポートを他のいくつかのポートのいずれにで
も選択的に結合する機械的に可動な光ファイバに基づいて実行され得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】 ２つの周波数で測定されるジョーンズ・マトリックスが、行列積Ｔ（ωn）Ｔ- 1 （ωn-1）を計算するために使われる。これ自体は２×２行列であり、Ｔ-1は逆
行列を示し、ＴＴ-1＝１であって、且つ、１は対角化された単位行列である。従
って、差分群遅延は、以下のように算出される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】 固有値は行列積Ｔ（ωn）Ｔ-1（ωn-1）の対角化されたバージョンの２つの対角
要素であり、対角化は量子力学および光学では周知の固有値分析技術によって実
行される。 ＤＧＤ（差分群遅延）Δτnは、ファイバの複屈折、若しくは測定の波長範囲
内の波長の偏光モード分散の１つの単位であり、ファイバの測定された長さに対
して標準化される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】 実際、出力ファイバ28および出力光経路において関連付けられた構成要素の効
果を除去するために、偏光子22と偏光アナライザ30との間の経路は、ファイバ・
ジョーンズ・マトリックスＦを有するＦＵＴ10を経由する経路と、残りのジョー
ンズ・マトリックスＲを有する出力経路との２つの部分に分割される。１回の測
定は、ＦＵＴ10及び出力ファイバ28の両方を含む経路全体に対するジョーンズ・
マトリックスＭから成る。従ってＦＵＴ10は除去され、偏光子22及び関連付けら
れる光学的な20及び24は、ＦＵＴ10の出力端に対応する位置に持ってこられる。
残りのジョーンズ・マトリックスＲは、出力ファイバ28と、出力経路内のその他
の部分とに対して測定される。従って、固有値ρ1及びρ2は、行列積
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】 に基づいてＦＵＴ10に対してのみ計算される。この技術は少なくとも５０アト秒
（５０×１０-18秒）の分解能を伴い、１２フェムト秒（１２×１０-15秒）未満
の差分群遅延を測定できるものとされる。 図１の測定回路は、いくつかの方法で改良される。偏光アナライザ30に含まれ
る従来のレーザの代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）が光源12、14として使わ
れる。例えば１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍの２つの波長で放射する商用のＬＥ
Ｄが利用可能である。レージングせずに比較的広いスペクトルを有するＬＥＤ12
及び14の出力は、例えばＬＥＤ12及び14それぞれの光出力ピーク近くを中心とす
るおよそ１０ｎｍの帯域幅の３ｄＢスペクトルの誘電薄膜干渉フィルタである光
帯域通過フィルタ40及び42それぞれによってフィルタリングされる。別の非干渉
性光源が使われ得る。２つの波長で充分な光を発する場合、単一の光源が２つの
波長に対して使われる。ＬＥＤ12、14および帯域通過フィルタ40、42の組合せは
、干渉性ノイズの課題を減じる。干渉性ノイズは、ＦＵＴ10と出力ファイバ28と
の間の端結合接続で起こり、ここで２つのファイバは、反射を減らすための小さ
なギャップによって分けられた２つの側面を有する。レーザは、約３０ｃｍのコ
ヒーレンス長を有する。結果として、ギャップ内のコヒーレント信号の多数の反
射は、建設的に若しくは破壊的に干渉してノイズを引き起こす。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】 異なるファイバの配置及び出力経路に対するジョーンズ・マトリックスＲの測
定で要求される配置は、ファイバの出力端、ＦＴＵ10の一方の端、及び出力ファ
イバ20の入力端において、図示されていない変形過程によって実行される。出力
ファイバ28は、測定の間の様々な偏光モード分散を引き起こさないように、厳格
に保持されるべきである。ベンチ・メンテナンスの後に通常行われる大まかな配
置は、４×１光スイッチ16を経てＦＵＴ10へ、若しくは残りの測定の間、出力フ
ァイバ28へ、可視レーザの出力切り替えることで容易にされる。赤外線単一モー
ドファイバ10、18、及び28において可視光は比較的高い損失で伝搬し、ファイバ
に光を放たせ、白熱光若しくは出力光の一方が初期配置に対して視覚的に観測さ
れる。ＬＥＤ12及び14から出力される光の光学的強度は、偏光アナライザ30のレ
ーザ光源からのレーザ光と比較して相対的に低い。最適な配置のために、４×１ スイッチ16と１×２スイッチ26は、ファイバにおいて単一モード波長の偏光アナ
ライザのレーザ光源からの光を光パワー検出器46へと切り替え、該過程は検出器
46の信号を最大化するべく調整される。１×２光スイッチ26の偏光モード分散へ
の寄与は比較的安定したままであり、残りのマトリックスＲに１度含まれるとＦ
ＵＴ10のジョーンズ・マトリックスＦの測定を妨げないことが認められた。もち
ろん、すでに少なくとも１つの検出器を含む偏光アナライザ30に検出器46を取り
入れることは可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】 偏光アナライザ30のレーザ光源は、位相エイリアシングの検出にも使用され得
る。この効果は、測定値がポアンカレ球上にマップされた実質的に位相角度であ
り、これらの位相角度は１８０°の因子の範囲内で曖昧であるという事実から生
じる。可能なエイリアシングを検出するために、ＬＥＤ12及び14の２つとは多少
異なる波長を有するアナライザのレーザ光源、若しくは、別のレーザのどちらか
が、さらに別のジョーンズ・マトリックスの測定に使用される。波長に関連付け
られる３つのＤＧＤ値がほぼ一定であれば、測定はおそらく有効である。もし、
真中の波長の値が異なれば、測定された偏光モード分散はエイリアシングの為に
人為的に低くなっている可能性が十分にある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】 ここでΔτ0は正味ゼロのねじれのＤＧＤの値、θ0はねじれのオフセット角度、
及び、Δβはファイバの固有複屈折であり、これはビート長さＬBに逆比例する
。適用されたねじれの関数として測定された偏光モード分散の例が図２のグラフ
に示されており、１ターンは３６０°のねじれである。実験的なデータは黒丸に
よって示される。データは２つのパラメータΔτ0（曲線60のピーク）と、固有
複屈折Δβとによる上記の方程式で曲線60に適合され、Δβはビート長Ｌ=９．
７５ｍに対応する。しかしながら、効果的な誘発されたねじれは、実際の機械的
なねじれである０．９２に等しいと想定され、差異は反対方向の光弾性効果によ
るものである。曲線を上述の式に適合することによって与えられる補間は、正味
ゼロのねじれの偏光モード分散Δτ0の、より正確な値を提供する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】 ファイバの固有複屈折の決定に際して誘発されるねじれを説明するために、引
き続く工程は以下の通りである。前述の強度配置が実行された後で、偏光モード
分散は多数のねじれの値に対して測定されるべきである。各測定の間にＦＵＴ10
の入力側は再配置され、任意の回転オフセットを相殺する。偏光アナライザで測
定されるように偏光モード分散の最大値を呈するねじれ角度θは、正味ゼロのね
じれ位置θ0として取られる。９０°のねじれが相殺される必要があることは普
通であり、少なくともこの一部はファイバの据え付けの間に誘発されると考えら
れる。偏光モード分散の最初に測定された値を使用することは、通常図２に示さ
れる依存に従う非常に低い値に結果としてなる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】 ここで、ｇは光弾性定数であり、ｇ’は周波数に関するｇの導関数∂ｇ／∂ωで
ある。Δτのいかなる負値も正値に変えられなければならない。この式も、Δβ ＝ωτ0 の関係を利用する。角度θがｒａｄ／ｍ、Δτがｓ／ｍ、及びωがｒａ
ｄ／ｓで表わされるとき、シリカの為の値はｇ＝０．１４及びｇ’＝１．０３６ ×１０-17 が代表的である。非常に小さい値の固有複屈折Δβに対して、観察さ
れたねじれ依存Δτtwistは、非常に低い値から始まって差分角度の値が正であ
っても負であっても、ねじれ差分角度θ−θ0と共に単調に増加する。非ねじれ
ＤＧＤが測定され得ないほど低い固有複屈折を有するファイバに対して、ゼロね
じれＤＧＤは側面の勾配のより大きな値から計算され得る。固有複屈折及び光弾
性効果の中間の領域において、図２のピークは鋭く上昇する尾部によって囲まれ
ている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，Ｈ Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ラキ ジェローム ジー． アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14870 ペインテッドポスト ウェストヒルロー ド 10024 【要約の続き】

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 試験用のファイバを測定する偏光モード分散測定システムであ
    って、 第１の波長及び第２の波長で光を発する少なくとも１つのインコヒーレント光
    源と、 少なくとも３つの偏光状態に調節可能な光偏光子と、 前記第１及び第２の波長の各々の光を通過し、且つ、前記少なくとも１つの光
    源及び前記光偏光子の間の光経路において挿入可能であって、前記偏光子からの
    光出力は前記試験用ファイバによって受光される２つの帯域通過フィルタと、 及び、 前記試験用ファイバの光出力を受光し、前記試験用ファイバから受光された光
    の偏光状態を測定する偏光子と、 を含むことを特徴とするシステム。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも１つの光源は、それぞれ前記第１及び第２の波
    長で光を発する、第１及び第２の発光ダイオードと、前記第１及び第２の発光ダ
    イオードの光出力をそれぞれ受光する前記第１及び第２の帯域通過フィルタとを
    含み、 前記第１及び第２の帯域通過フィルタの出力のそれぞれを受光する２つの第１
    スイッチ入力を有し、第１スイッチ出力に選択的に接続可能な第１光スイッチを
    さらに含み、前記偏光子が前記第１スイッチ出力を受光することを特徴とする請
    求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 試験用ファイバから出力される光を受光する第２スイッチ入力
    と、 選択的に前記第２スイッチ入力に接続可能であって、前記第１スイッチ出力
    の出力が前記偏光計によって受光される少なくとも２つの第２スイッチ出力と、 を含む第２光スイッチと、 及び、 前記第２スイッチ出力の第２出力を受け取る光検出器と、 を更に含むことを特徴とする請求項２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記第１及び第２の発光ダイオードに関連する帯域幅の範囲内
    で発するレーザをさらに含み、前記第１スイッチはレーザの出力を受光し、前記
    第１スイッチ出力に選択的に接続可能な第３の第１スイッチ入力を含むことを特
    徴とする請求項３記載のシステム。
  5. 【請求項５】 可視波長で発する可視レーザをさらに含み、前記第１スイッチ
    は可視レーザの出力を受光し、第１スイッチ出力に選択的に接続可能である第４
    スイッチを含むことを特徴とする請求項３記載のシステム。
  6. 【請求項６】 試験用ファイバから出力する光を受光するスイッチ入力と、 前記スイッチ入力に選択的に接続可能であって、第１の前記スイッチ出力の出
    力は偏光計により受光される少なくとも２つのスイッチ出力と、及び、 第２の前記スイッチ出力の出力を受け取る光検出器と、 を含む光スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記第１及び第２の波長に関連付けられる帯域幅の範囲内で発
    しているレーザと、 前記レーザ及び前記２つの帯域通過フィルタのそれぞれの出力を受光する少な
    くとも２つの入力を含み、試験用ファイバへ光を与える出力に選択的に接続可能
    であるスイッチと、 をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
  8. 【請求項８】 可視波長で光を発する可視レーザ放出光と、 レーザ及び２つの帯域通過フィルタのそれぞれの出力を受け取る少なくとも２
    つの入力を含み、試験用ファイバに光を与える出力に選択的に接続可能なスイッ
    チと、 をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
  9. 【請求項９】 試験用ファイバに沿って選択された量のねじれを引き起こすこ
    とが可能なねじり装置をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 試験用ファイバ上に選択された負荷を生じさせ得るロードセ
    ルをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 光ファイバにおける複屈折特性を測定する方法であって、 （ａ）インコヒーレント光を帯域通過フィルタを通過せしめて、プローブ光を
    形成するステップと、 （ｂ）プローブ光の偏光状態を定めるステップと、 （ｃ）偏光の定められた状態のプローブ光を試験用ファイバを通過せしめるス
    テップと、 （ｄ）ファイバを出た後に、前記偏光の定められた状態のプローブ光の偏光状
    態を検出するステップと、 （ｅ）前記（ａ）から前記（ｄ）までの一連のステップを繰り返して試験用フ
    ァイバの複屈折特性を決定するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 試験用ファイバをコヒーレント光とアラインメント合わせす
    るステップをさらに含む請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記決定するステップは、２つの帯域通過フィルタによって
    通過せしめられた２つの光波長に対して測定された偏光状態と、偏光状態の３つ
    のセットとを使用するステップであることを特徴とする請求項１１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記決定するステップは、ジョーンズ・マトリックス分析を
    使用するステップであることを特徴とする請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記複屈折特性は、差分群遅延であることを特徴とする請求
    項１１記載の方法。
  16. 【請求項１６】 （ｆ）試験用ファイバをねじれ値までねじるステップ をさらに含み、前記決定するステップは、前記ねじれ値に対応する複屈折特性の
    値を決定することを特徴とする請求項１１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 （ｇ）複数のねじれ値に対して前記（ａ）から前記（ｆ）ま
    でのステップを繰り返すステップと、 （ｈ）試験用ファイバの呈する複屈折特性を複数の複屈折特性の値から選択す
    るステップと、 をさらに含むことを特徴とする方法。
  18. 【請求項１８】 前記選択された複屈折特性は差分群遅延であることを特徴と
    する請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記選択された差分群遅延は、複数の差分群遅延値から決定
    される最大値であることを特徴とする請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 複数の負荷を試験用ファイバに与えて、各々の負荷の複屈折
    特性を測定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記複屈折特性は、差分群遅延であることを特徴とする請求
    項１１記載の方法。
  22. 【請求項２２】 偏光モード分散を測定する方法であって、 （ａ）インコヒーレント光源から伝送波長で伝送ピークを有する帯域通過フィ
    ルタを経由して、光の選択可能な偏光状態を通す偏光システムへと光を通すステ
    ップと、 （ｂ）前記偏光システムからの光を試験用ファイバを通過せしめるステップと
    、 （ｃ）試験用ファイバから出力する光の偏光状態を測定するステップと、 （ｄ）前記偏光システムの光の３つの偏光状態の全ての組み合わせと、２つの
    伝送波長とに対して、前記（ａ）から前記（ｃ）のステップを少なくとも６回実
    行するステップと、 （ｅ）ステップ（ｄ）で測定される６つの偏光状態から偏光モード分散を算出
    するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
  23. 【請求項２３】 前記偏光システムへ入射するレーザ光源と、試験用ファイバ
    からの出力を受光する光検出器と、を試験用ファイバにアラインメント合わせす
    るステップを含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
  24. 【請求項２４】 少なくとも４ｋｍのファイバのスプールを試験する方法であ
    って、 約５ｍの長さのファイバをスプールから切断して、前記５ｍのファイバを試験
    用ファイバとするステップと、 前記試験用ファイバの偏光モード分散を測定するステップと、 前記試験用ファイバに対して測定される前記偏光モード分散を経験的に得られ
    たマッピングを経てスプール上に残っているファイバに関連付けるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  25. 【請求項２５】 前記経験的に得られたマッピングは、 （ａ）少なくとも４ｋｍのファイバを含む第１のスプールに巻きつけられた第
    １ファイバから、少なくとも１００ｍの長さの第１ファイバを切断するステップ
    と、 （ｂ）前記少なくとも１００ｍのファイバにおける偏光モード分散の第１の値
    を測定するステップと、 （ｃ）第１のファイバから約５ｍの長さを切るステップと、 （ｄ）約５ｍのファイバにおける偏光モード分散の第２の値を測定するステッ
    プと、 （ｅ）前記偏光モード分散の第２の値に偏光モード分散の前記第１の値を関連
    づけるステップと、 （ｆ）前記ファイバの他のスプールで前記（ａ）から前記（ｅ）のステップを
    繰り返して、偏光モード分散の第１及び第２の値の間にマッピングを形成するス
    テップと、 からなることを特徴とする請求項２４記載の方法。
  26. 【請求項２６】 偏光モード分散の第１の値を測定する前記ステップ（ｂ）は
    、 試験用ファイバを外部からねじって連続したねじりを与えて、偏光モード分散
    のそれぞれのねじれ値を測定するステップと、 前記偏光モード分散の第１の値に対して、ファイバにおいて内部に経験的に生
    じるねじれの予め定められた量に関連付けられるねじれ値のそれぞれから得られ
    る値を選択するステップと、 を含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記選択された値は、それぞれのねじれ値から得られる最大
    値であることを特徴とする請求項２６記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記選択するステップは、それぞれのねじれ値をそれぞれの
    ねじれ値の数未満の複数のパラメータで記述可能な関係式に適応させて、パラメ
    ータから偏光分散の前記第１の値を算出することを含むことを特徴とする請求項
    ２７記載の方法。
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