JP2003121302A - 偏波モード分散測定装置、方法、記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏波モード分散τ_PMDの測定にかかる時間を
短縮した偏波モード分散の測定装置を提供する。 【解決手段】 偏波コントローラ１２により、第一（第
二）入射光については偏波分離器１６におけるｐ偏光軸
（ｓ偏光軸）にあわせて、合成入射光が被測定物３０に
入射される。よって、第一計測部２０ａ（第二計測部２
０ｂ）が計測する偏波分離器１６の出力における第一入
射光成分（第二入射光成分）の位相推移相当値（光角周
波数微分）および振幅相当値（二乗値）は、被測定物３
０の伝達関数行列を２×２の行列とすれば、第一列
Ｔ₁₁、Ｔ₂₁（第二列Ｔ₁₂、Ｔ₂₂）の位相推移相当値およ
び振幅相当値となり、これらに基づき制御部２が被測定
物３０の偏波モード分散τ_PMDを求められる。偏波コン
トローラ１２が出射する光の方向の設定を切り替える必
要はなく、設定を固定したままでよいので、偏波モード
分散τ_PMDの測定にかかる時間を短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いられ
る光ファイバおよび光コンポーネントの偏波モード分散
の測定に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバの偏波モード分散を測定する
ことは従来より行われている。例えば、特開平９−２６
４８１４号公報にも、光ファイバの偏波モード分散測定
装置についての記載がある。図３を参照して、特開平９
−２６４８１４号公報に記載の光ファイバの偏波モード
分散測定装置を説明する。

【０００３】まず、被測定光ファイバ１０４の偏波モー
ド分散τ_PMDを式（１）のように定義する。

【０００４】

【数１】 ただし、θは偏光角、ψ₁は光の進行方向に垂直な面内
のある方向の位相推移、ψ₂はψ₁に直交する方向の位相
推移である。ここで、被測定光ファイバ１０４の伝達関
数行列［Ｔ］を式（２）のように定義する。

【０００５】

【数２】 ただし、｜Ｔij｜は各行列要素の振幅、φijは各行列要
素の位相推移であり、ともに光角周波数ωの関数であ
る。すると、式（１）のパラメータθ、ψ₁、ψ₂はそれ
ぞれ式（３）、（４）、（５）のようにして求めること
ができる。

【０００６】 θ(ω)=0.5cos^-1(|T₁₁|²−|T₂₁|²) …（３） ψ₁(ω)=(φ₁₁−φ₂₂)／2 …（４） ψ₂(ω)=(φ₂₁−φ₁₂＋π)／2 …（５） よって、被測定光ファイバ１０４の伝達関数行列［Ｔ］
を求めることにより、被測定光ファイバ１０４の偏波モ
ード分散τ_PMDを求めることができる。

【０００７】被測定光ファイバ１０４の伝達関数行列
［Ｔ］を求める方法を図３を参照して、説明する。ま
ず、制御部１０９は偏波コントローラ１０３の出力光を
偏光ビームスプリッタ１０５のｐ方向に一致する直線偏
波として被測定光ファイバ１０４へ入射させる。このと
きの被測定光ファイバ１０４の出力光は以下の式（６）
により表わされる。

【０００８】

【数３】 上記の出力光は偏光ビームスプリッタ１０５によりｓ偏
光成分およびｐ偏光成分に分離されてＯ／Ｅ変換器１０
６₁，１０６₂に入射されて

【０００９】

【数４】 が測定される。

【００１０】上記の測定が終了すると、制御部１０９は
偏波コントローラ１０３の出力光を９０゜回転させて偏
光ビームスプリッタ１０５のｓ方向に一致する直線偏波
として被測定光ファイバ１０４へ入射させる。このとき
の被測定光ファイバ１０４の出力光は以下の式（７）に
より表わされる。

【００１１】

【数５】 上記の出力光は偏光ビームスプリッタ１０５によりｓ偏
光成分およびｐ偏光成分に分離されてＯ／Ｅ変換器１０
６₁，１０６₂に入射されて、

【００１２】

【数６】 が測定される。

【００１３】ネットワークアナライザ１０７は上記のよ
うにして測定された各パラメータと式（３）、（４）、
（５）から、θ，ψ₁，ψ₂を求める。なお、ネットワー
クアナライザ１０７は、増幅器１０８を介して光強度変
調器１０２における強度変調比を制御している。

【００１４】この後、上記の測定が波長可変光源１０１
の出力波長を掃引して行われ、各測定結果からθ
（ω），ψ₁（ω），ψ₂（ω）が求められる。そして、
制御部１０９は式（１）から偏波モード分散τ_PMDを求
める。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法では、制御部１０９により偏波コントローラ
１０３の出力光の方向を、偏光ビームスプリッタ１０５
のｐ方向あるいはｓ方向に切り替える必要がある。偏波
コントローラ１０３の出力光の方向の切り替えは、波長
可変光源１０１の波長掃引ごとに行う必要がある。よっ
て、偏波モード分散τ_PMDの測定に時間がかかる。

【００１６】そこで、本発明は、偏波モード分散τ_PMD
の測定にかかる時間を短縮した偏波モード分散の測定装
置等を提供することを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被測定物の偏波モード分散を測定する偏波モード分
散測定装置であって、被測定物から出射された光を受け
て、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離手
段と、波長が共通の第一入射光および第二入射光を生成
する光生成手段と、第一入射光を第一強度変調周波数で
強度変調して出射する第一光変調手段と、第二入射光
を、第一強度変調周波数とは異なる第二強度変調周波数
で強度変調して出射する第二光変調手段と、強度変調さ
れた第一入射光および第二入射光を合成して合成入射光
を出射する偏波合成手段と、第一入射光については偏波
分離手段におけるｐ偏光軸、第二入射光については偏波
分離手段におけるｓ偏光軸にあわせて、合成入射光を被
測定物に入射する光入射手段と、偏波分離手段の出力に
おける第一入射光成分の位相推移相当値を計測する第一
計測手段と、偏波分離手段の出力における第二入射光成
分の位相推移相当値を計測する第二計測手段と、第一計
測手段および第二計測手段の計測結果に基づき被測定物
の偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定手段
と、を備えるように構成される。

【００１８】上記のように構成された偏波モード分散測
定装置によれば、光入射手段により、第一入射光につい
ては偏波分離手段におけるｐ偏光軸にあわせて、合成入
射光が被測定物に入射される。よって、第一計測手段が
計測する偏波分離手段の出力における第一入射光成分の
位相推移相当値は、被測定物の伝達関数行列を２×２の
行列とすれば、第一列の位相推移相当値となる。

【００１９】また、光入射手段により、第二入射光につ
いては偏波分離手段におけるｓ偏光軸にあわせて、合成
入射光が被測定物に入射される。よって、第二計測手段
が計測する偏波分離手段の出力における第二入射光成分
の位相推移相当値は、被測定物の伝達関数行列を２×２
の行列とすれば、第二列の位相推移相当値となる。

【００２０】よって、第一計測手段および第二計測手段
によって、被測定物の伝達関数行列の各要素の位相推移
相当値を求めることができる。被測定物の伝達関数行列
の各要素の位相推移相当値からは、直交する２つの成分
の位相推移の差成分φ（ω）と同相成分ψ（ω）を求め
ることができる。さらに、φ（ω）とψ（ω）とに基づ
き被測定物の偏波モード分散を求めることができる。

【００２１】この場合、光入射手段が出射する光の方向
の設定を切り替える必要はなく、設定を固定したままで
よい。よって、偏波モード分散τ_PMDの測定にかかる時
間を短縮した偏波モード分散の測定装置を提供できる。

【００２２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明であって、位相推移相当値は、位相推移を光角周
波数で微分したものである。

【００２３】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明であって、第一入射光および第二入射光
の波長は可変であり、第一計測手段が、さらに偏波分離
手段の出力における第一入射光成分の振幅相当値を計測
するように構成される。

【００２４】上記のように構成された偏波モード分散測
定装置によれば、第一計測手段が、さらに偏波分離手段
の出力における第一入射光成分の振幅相当値を計測す
る。そこで、第一入射光成分の振幅相当値と、第一入射
光および第二入射光の波長とに基づき、被測定物から出
射される光の偏光角を測定できる。

【００２５】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明であって、第一入射光および第二入射光
の波長は可変であり、第二計測手段が、さらに偏波分離
手段の出力における第二入射光成分の振幅相当値を計測
するように構成される。

【００２６】請求項５に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明であって、第一入射光および第二入射光
の波長は可変であり、第一計測手段が、さらに偏波分離
手段の出力における第一入射光成分の振幅相当値を計測
し、第二計測手段が、さらに偏波分離手段の出力におけ
る第二入射光成分の振幅相当値を計測するように構成さ
れる。

【００２７】上記のように構成された偏波モード分散測
定装置によれば、第一入射光成分の振幅相当値と、第一
入射光および第二入射光の波長とに基づき、被測定物の
偏光角を測定できる。しかも、第二入射光成分の振幅相
当値と、第一入射光および第二入射光の波長とに基づ
き、被測定物の偏光角を測定できる。よって、第一入射
光成分の振幅相当値に基づいて求めた偏光角と、第二入
射光成分の振幅相当値に基づいて求めた偏光角と、の平
均をとるなどして、偏光角の計測精度を向上させられ
る。

【００２８】請求項６に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明であって、偏波モード分散測定手段は、
第一計測手段および第二計測手段の計測結果に基づき被
測定物の群遅延時間を測定するように構成される。

【００２９】被測定物の伝達関数行列の各要素の位相推
移を光角周波数で微分したものに基づき被測定物の群遅
延時間を測定することができる。

【００３０】請求項７に記載の発明は、請求項３ないし
６のいずれか一項に記載の発明であって、振幅相当値
は、振幅を二乗したものである。

【００３１】請求項８に記載の発明は、請求項１ないし
７のいずれか一項に記載の発明であって、光生成手段
は、単一の光源と、光源が生成する光を分岐して第一入
射光および第二入射光を生成する光分岐手段と、を備え
るように構成される。

【００３２】請求項９に記載の発明は、請求項１ないし
７のいずれか一項に記載の発明であって、偏波分離手段
の出力のｐ偏光成分を光電変換して第一計測手段および
第二計測手段に出力する第一光電変換手段と、偏波分離
手段の出力のｓ偏光成分を光電変換して第一計測手段お
よび第二計測手段に出力する第二光電変換手段と、を備
えるように構成される。

【００３３】請求項１０に記載の発明は、被測定物の偏
波モード分散を測定する偏波モード分散測定方法であっ
て、被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光および
ｓ偏光に分離して出力する偏波分離工程と、波長が共通
の第一入射光および第二入射光を生成する光生成工程
と、第一入射光を第一強度変調周波数で強度変調して出
射する第一光変調工程と、第二入射光を、第一強度変調
周波数とは異なる第二強度変調周波数で強度変調して出
射する第二光変調工程と、強度変調された第一入射光お
よび第二入射光を合成して合成入射光を出射する偏波合
成工程と、第一入射光については偏波分離工程における
ｐ偏光軸、第二入射光については偏波分離工程における
ｓ偏光軸にあわせて、合成入射光を被測定物に入射する
光入射工程と、偏波分離工程の出力における第一入射光
成分の位相推移相当値を計測する第一計測工程と、偏波
分離工程の出力における第二入射光成分の位相推移相当
値を計測する第二計測工程と、第一計測工程および第二
計測工程の計測結果に基づき被測定物の偏波モード分散
を測定する偏波モード分散測定工程と、を備えた偏波モ
ード分散測定方法である。

【００３４】請求項１１に記載の発明は、被測定物から
出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して
出力する偏波分離手段と、波長が共通の第一入射光およ
び第二入射光を生成する光生成手段と、第一入射光を第
一強度変調周波数で強度変調して出射する第一光変調手
段と、第二入射光を、第一強度変調周波数とは異なる第
二強度変調周波数で強度変調して出射する第二光変調手
段と、強度変調された第一入射光および第二入射光を合
成して合成入射光を出射する偏波合成手段と、第一入射
光については偏波分離手段におけるｐ偏光軸、第二入射
光については偏波分離手段におけるｓ偏光軸にあわせ
て、合成入射光を被測定物に入射する光入射手段と、偏
波分離手段の出力における第一入射光成分の位相推移相
当値を計測する第一計測手段と、偏波分離手段の出力に
おける第二入射光成分の位相推移相当値を計測する第二
計測手段と、を備えた偏波モード分散測定装置におけ
る、被測定物の偏波モード分散を測定する処理をコンピ
ュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピ
ュータによって読み取り可能な記録媒体であって、第一
計測手段および第二計測手段の計測結果に基づき被測定
物の偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定処理
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録し
たコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であ
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００３６】図１は、本発明の実施形態にかかる偏波モ
ード分散測定装置の構成を示すブロック図である。本発
明の実施形態にかかる偏波モード分散測定装置は、被測
定物（DUT）３０の偏波モード分散τ_PMDを求めるための
ものである。本発明の実施形態にかかる偏波モード分散
測定装置は、制御部（偏波モード分散測定手段）２、波
長可変光源４、光分岐器６、第一光変調器８ａ、第二光
変調器８ｂ、偏波合成器１０、偏波コントローラ（光入
射手段）１２、偏波分離器１６、第一光電（O/E）変換
器１８ａ、第二光電（O/E）変換器１８ｂ、第一計測部
２０ａ、第二計測部２０ｂ、増幅器２２ａ、２２ｂを備
える。

【００３７】制御部２は、波長可変光源４および偏波コ
ントローラ１２を制御する。また、第一計測部２０ａお
よび第二計測部２０ｂの計測結果に基づき、被測定物３
０の偏波モード分散τ_PMDを求める偏波モード分散測定
手段としての機能も果たす。また、被測定物３０の群遅
延時間τを求めるようにしてもよい。

【００３８】波長可変光源４は、制御部２の制御を受
け、波長を変化させながら、光を生成する。なお、光角
周波数ω＝２πｆ＝２πｃ／λである。ただし、ｃは光
速、λは波長である。よって、波長λを変化させること
は、光角周波数ωを変化させることにつながる。

【００３９】光分岐器６は、波長可変光源４から出射さ
れた光を分岐して、第一入射光を第一光変調器８ａに、
第二入射光を第二光変調器８ｂに、出射する。なお、第
一入射光および第二入射光は、双方とも波長可変光源４
から出射された光であるため、波長が共通である。よっ
て、光角周波数ωも共通である。波長可変光源４および
光分岐器６が光生成手段に対応する。

【００４０】第一光変調器８ａは、第一入射光の強度変
調を行う。すなわち、第一入射光の強度が、数ＧＨz程
度の固定の第一強度変調周波数ｆｍ１の正弦波となるよ
うに強度変調して偏波合成器１０へ出射する。

【００４１】第二光変調器８ｂは、第二入射光の強度変
調を行う。すなわち、第二入射光の強度が、数ＧＨz程
度の固定の第二強度変調周波数ｆｍ２の正弦波となるよ
うに強度変調して偏波合成器１０へ出射する。なお、第
二強度変調周波数ｆｍ２は、第一強度変調周波数ｆｍ１
とは異なる。

【００４２】偏波合成器１０は、第一光変調器８ａの出
射光および第二光変調器８ｂの出射光を合成して合成入
射光を出射する。

【００４３】偏波コントローラ（光入射手段）１２は、
合成入射光の偏波状態を、制御部２の制御を受けて、制
御する。すなわち、第一入射光については偏波分離器１
６におけるｐ偏光軸、第二入射光については偏波分離器
１６におけるｓ偏光軸にあわせる。そして、偏波状態を
制御した合成入射光を被測定物３０に入射する。

【００４４】合成入射光を被測定物３０に入射すると、
合成入射光が被測定物３０を透過する。偏波分離器１６
は、被測定物３０を透過した光すなわち被測定物３０か
ら出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離し
て出力する。

【００４５】第一光電（O/E）変換器１８ａは、偏波分
離器１６の出力のｐ偏光成分を光電変換して第一計測部
２０ａおよび第二計測部２０ｂに出力する。第二光電
（O/E）変換器１８ｂは、偏波分離器１６の出力のｓ偏
光成分を光電変換して第一計測部２０ａおよび第二計測
部２０ｂに出力する。

【００４６】第一計測部２０ａは、偏波分離器１６の出
力における第一入射光成分の位相推移相当値および振幅
相当値を計測する。位相推移相当値とは、位相推移に相
当する値である。位相推移相当値は、位相推移そのもの
でもよいが、例えば、位相推移を光各周波数で微分した
値が、位相推移相当値である。振幅相当値とは、振幅に
相当する値である。振幅相当値は、振幅そのものでもよ
いが、例えば、振幅を二乗した値が、振幅相当値であ
る。

【００４７】また、第一計測部２０ａは、増幅器２２ａ
を介して、第一光変調器８ａにおける強度変調比を制御
している。なお、第一計測部２０ａは、正確な偏波モー
ド分散τ_PMDを求めるために、予め測定された被測定物
３０を通さない波長可変光源４の各波長毎の出力光につ
いてのｓ偏光成分およびｐ偏光成分の値を記憶してお
り、該記憶値に基づいて第一光電（O/E）変換器１８
ａ、第二光電（O/E）変換器１８ｂの出力値を校正して
測定精度の向上を図っている。

【００４８】第二計測部２０ｂは、偏波分離器１６の出
力における第二入射光成分の位相推移相当値および振幅
相当値を計測する。位相推移相当値とは、位相推移に相
当する値である。例えば、位相推移を光各周波数で微分
した値が、位相推移相当値である。振幅相当値とは、振
幅に相当する値である。例えば、振幅を二乗した値が、
振幅相当値である。

【００４９】また、第二計測部２０ｂは、増幅器２２ｂ
を介して、第二光変調器８ｂにおける強度変調比を制御
している。なお、第二計測部２０ｂは、正確な偏波モー
ド分散τ_PMDを求めるために、予め測定された被測定物
３０を通さない波長可変光源４の各波長毎の出力光につ
いてのｓ偏光成分およびｐ偏光成分の値を記憶してお
り、該記憶値に基づいて第一光電（O/E）変換器１８
ａ、第二光電（O/E）変換器１８ｂの出力値を校正して
偏波モード分散τ_PMDを求め、測定精度の向上を図って
いる。

【００５０】次に、本発明の実施形態にかかる偏波モー
ド分散測定装置の動作を図２のフローチャートを参照し
ながら説明する。

【００５１】まず、波長可変光源４の出力する光の光角
周波数をωとする（Ｓ１０）。図１を参照して、波長可
変光源４は、光角周波数ωの光を出射する。この光は、
光分岐器６により第一入射光と第二入射光とに分岐され
る。第一入射光は、第一光変調器８ａにより、第一強度
変調周波数ｆｍ１で強度変調され、偏波合成器１０へ出
射される。第二入射光は、第二光変調器８ｂにより、第
二強度変調周波数ｆｍ２で強度変調され、偏波合成器１
０へ出射される。

【００５２】偏波合成器１０は、強度変調された第一入
射光および第二入射光を合成して合成入射光を出射す
る。合成入射光は偏波コントローラ（光入射手段）１２
により、第一入射光については偏波分離器１６における
ｐ偏光軸、第二入射光については偏波分離器１６におけ
るｓ偏光軸にあわせられる。そして、合成入射光は被測
定物３０に入射される。

【００５３】被測定物３０を透過した合成入射光は、偏
波分離器１６によりｐ偏光およびｓ偏光に分離される。
偏波分離器１６が出力したｐ偏光成分は第一光電（O/
E）変換器１８ａにより光電変換されて第一計測部２０
ａおよび第二計測部２０ｂに出力される。偏波分離器１
６が出力したｓ偏光成分は第二光電（O/E）変換器１８
ｂにより光電変換されて第一計測部２０ａおよび第二計
測部２０ｂに出力される。

【００５４】第一計測部２０ａおよび第二計測部２０ｂ
は、第一光電（O/E）変換器１８ａおよび第二光電（O/
E）変換器１８ｂの出力に基づき、第一入射光成分
（「ｆｍ１成分」という）および第二入射光成分（「ｆ
ｍ２成分」という）の位相推移相当値および振幅相当値
を求める（Ｓ１２）（図２参照）。

【００５５】ここで、位相推移相当値の求め方および振
幅相当値の求め方（Ｓ１２）を説明する。

【００５６】まず、被測定物３０の伝達関数行列［Ｔ］
を式（１０）のように定義する。

【００５７】

【数７】 ただし、伝達関数行列［Ｔ］の各要素は以下の式（１
１）の通りである。

【００５８】

【数８】 ただし、φ（ω）は直交する２つの成分ψ₁（ω）、ψ₂
（ω）の位相推移の差成分であり、ψ（ω）は直交する
２つの成分ψ₁（ω）、ψ₂（ω）の位相推移の同相成分
である。なお、ψ₁（ω）は光の進行方向に垂直な面内
のある方向の位相推移、ψ₂（ω）はψ₁に直交する方向
の位相推移である。具体的には、φ（ω）＝（ψ
₁（ω）−ψ₂（ω））／２、ψ（ω）＝（ψ₁（ω）＋
ψ₂（ω））／２である。また、Θ（ω）は、被測定物
３０から出射される光の偏光角である。

【００５９】ここで、合成入射光の偏波状態を、第一入
射光については偏波分離器１６におけるｐ偏光軸にあわ
せてある。よって、偏波分離器１６のｆｍ１成分出力
は、以下の式（１２）のようになる。

【００６０】

【数９】 ｆｍ１成分出力は、第一計測部２０ａが計測する。第一
計測部２０ａには、第一光電（O/E）変換器１８ａを介
して、Ｔ₁₁（ω）の光が入射される。しかも、第一計測
部２０ａには、第二光電（O/E）変換器１８ｂを介し
て、Ｔ₂₁（ω）の光が入射される。よって、第一計測部
２０ａは、Ｔ₁₁（ω）およびＴ₂₁（ω）の位相推移
Φ₁₁、Φ₂₁に相当する値、例えば位相推移Φ₁₁、Φ₂₁を
光角周波数ωで微分した値、ならびに振幅|Ｔ₁₁（ω）
|、|Ｔ₂₁（ω）|に相当する値、例えば振幅|Ｔ₁₁（ω）
|、|Ｔ₂₁（ω）|を二乗した値、を計測できる。すなわ
ち、第一計測部２０ａは、被測定物３０の伝達関数行列
の第一列の位相推移相当値および振幅相当値を計測でき
る。

【００６１】また、合成入射光の偏波状態を、第二入射
光については偏波分離器１６におけるｓ偏光軸にあわせ
てある。よって、偏波分離器１６のｆｍ２成分出力は、
以下の式（１３）のようになる。

【００６２】

【数１０】 ｆｍ２成分出力は、第二計測部２０ｂが計測する。よっ
て、第二計測部２０ｂには、第一光電（O/E）変換器１
８ａを介して、Ｔ₁₂（ω）の光が入射される。しかも、
第二計測部２０ｂには、第二光電（O/E）変換器１８ｂ
を介して、Ｔ₂₂（ω）の光が入射される。よって、第二
計測部２０ｂは、Ｔ₁₂（ω）およびＴ₂₂（ω）の位相推
移Φ₁₂、Φ₂₂に相当する値、例えば位相推移Φ₁₂、Φ₂₂
を光角周波数ωで微分した値、ならびに振幅|Ｔ
₁₂（ω）|、|Ｔ₂₂（ω）|に相当する値、例えば振幅|Ｔ
₁₂（ω）|、|Ｔ₂₂（ω）|を二乗した値、を計測でき
る。すなわち、第二計測部２０ｂは、被測定物３０の伝
達関数行列の第二列の位相推移相当値および振幅相当値
を計測できる。

【００６３】よって、被測定物３０の位相推移Φ₁₁、Φ
₂₁、Φ₁₂、Φ₂₂に相当する値（位相推移を光角周波数ω
で微分した値）、ならびに振幅|Ｔ₁₁（ω）|、|Ｔ
₂₁（ω）|、|Ｔ₁₂（ω）|、|Ｔ₂₂（ω）|に相当する値
（振幅を二乗した値）を計測できる。

【００６４】次に、制御部２は、被測定物３０の位相推
移Φ₁₁、Φ₂₁、Φ₁₂、Φ₂₂に相当する値（位相推移を光
角周波数ωで微分した値）、に基づき、φ(ω)、ψ(ω)
を求める（Ｓ１４）。

【００６５】まず、位相推移Φ₁₁、Φ₂₁、Φ₁₂、Φ₂₂を
光角周波数で微分したものが群遅延時間である。群遅延
時間は、式（１４）のようになる。

【００６６】

【数１１】 また、φ(ω)、ψ(ω)をテイラー展開して、一次近似す
ると、式（１５）のようになる。φ(ω)＝φ₀＋β_１(ω
−ω₀)、ψ(ω)＝ψ₀＋γ_１(ω−ω₀) …（１５） ここで、β_１はφ(ω)をωで微分したものであり、γ_１
はψ(ω)をωで微分したものである。よって、β_１およ
びγ_１は、式（１６）のように求められる。

【００６７】

【数１２】 β_１およびγ_１を求めれば、β_１およびγ_１を式（１
５）に代入することにより、φ(ω)、ψ(ω)を求めるこ
とができる。

【００６８】次に、制御部２は波長可変光源４を制御し
て、光角周波数をΔω増やす（Ｓ１６）。このとき、光
角周波数はω＋Δωとなる。そして、ｆｍ１成分および
ｆｍ２成分の振幅を求める（Ｓ１８）。振幅の計測法自
体は光角周波数がωであるときの振幅の計測（Ｓ１２）
と同様である。

【００６９】そこで、制御部２は、光角周波数がωであ
るときの振幅および光角周波数がω＋Δωであるときの
振幅を使用して、Θ(ω)を計測する（Ｓ２０）。ただ
し、Θ(ω)は被測定物３０から出射される光の偏光角で
ある。

【００７０】まず、第一計測部２０ａにより求められる
|Ｔ₁₁（ω）|、|Ｔ₂₁（ω）|の相当値（振幅を二乗した
値）を使用して、Θ(ω)を式（１７）のようにして求め
る。

【００７１】 Θ(ω)＝0.5cos^-1(|Ｔ₁₁（ω）|²−|Ｔ₂₁（ω）|²) …（１７） また、|Ｔ₁₁（ω＋Δω）|、|Ｔ₂₁（ω＋Δω）|の相当
値（振幅を二乗した値）を使用して、Θ(ω＋Δω)を式
（１８）のようにして求める。

【００７２】 Θ(ω＋Δω)＝0.5cos^-1(|Ｔ₁₁（ω＋Δω）|²−|Ｔ₂₁（ω＋Δω）|²) …（ １８） また、Θ(ω)をテイラー展開して、一次近似すると、Θ
(ω)＝Θ₀＋α_１(ω−ω₀) …（１９）である。よっ
て、α_１は式（２０）のようにして求められる。

【００７３】 α_１＝（Θ(ω＋Δω)−Θ(ω)）／（（ω＋Δω）−ω） …（２０） α_１を式（１９）に代入してΘ(ω)を求める。すなわ
ち、Θ(ω)を、振幅|Ｔ_{1 1}（ω）|、|Ｔ₂₁（ω）|に相当
する値（振幅を二乗した値）と、ω＋Δω、ωといった
光角周波数に基づき、求める。なお、光角周波数は波長
と一定の関係があるので、振幅相当値と波長とに基づき
Θ(ω)を求めることになる。

【００７４】次に、第二計測部２０ｂにより求められる
振幅|Ｔ₁₂（ω）|、|Ｔ₂₂（ω）|の相当値（振幅を二乗
した値）を使用して、Θ(ω)を式（２１）のようにして
求める。

【００７５】 Θ(ω)＝0.5cos^-1(|Ｔ₁₂（ω）|²−|Ｔ₂₂（ω）|²) …（２１） また、|Ｔ₁₂（ω＋Δω）|、|Ｔ₂₂（ω＋Δω）|の相当
値（振幅を二乗した値）を使用して、Θ(ω＋Δω)を式
（２２）のようにして求める。

【００７６】 Θ(ω＋Δω)＝0.5cos^-1(|Ｔ₁₂（ω＋Δω）|²−|Ｔ₂₂（ω＋Δω）|²) …（ ２２） そこで、式（２０）により、α_１を求める。α_１を式
（１９）に代入してΘ(ω)を求める。すなわち、Θ(ω)
を、振幅|Ｔ₁₂（ω）|、|Ｔ₂₂（ω）|に相当する値（振
幅を二乗した値）と、ω＋Δω、ωといった光角周波数
に基づき、求める。なお、光角周波数は波長と一定の関
係があるので、振幅相当値（振幅を二乗した値）と波長
とに基づきΘ(ω)を求めることになる。

【００７７】このように、第一計測部２０ａにより求め
られる振幅|Ｔ₁₁（ω）|、|Ｔ₂₁（ω）|の相当値（振幅
を二乗した値）に基づきΘ(ω)を求め、第二計測部２０
ｂにより求められる振幅|Ｔ₁₂（ω）|、|Ｔ₂₂（ω）|の
相当値（振幅を二乗した値）に基づきΘ(ω)を求める。

【００７８】そして、制御部２は、|Ｔ₁₁（ω）|、|Ｔ
₂₁（ω）|を二乗した値に基づき求められたΘ(ω)と、|
Ｔ₁₂（ω）|、|Ｔ₂₂（ω）|を二乗した値に基づき求め
られたΘ(ω)とを平均するなどして、計測精度を向上し
て、Θ(ω)を求める（Ｓ２２）。そして、ｆｍ１成分お
よびｆｍ２成分の位相推移相当値と、ｆｍ１成分および
ｆｍ２成分の振幅相当値の計測（Ｓ１２）に戻る。ただ
し、光角周波数ω＋Δωのときの振幅相当値はすでに、
Ｓ１８で求めているので、Ｓ１２における振幅相当値の
計測は省略してもよい。そして、制御部２は、Θ
（ω）、φ（ω）、ψ（ω）のテイラー展開の一次の係
数α_１、β_１、γ_１を使用して被測定物３０の偏波モー
ド分散τ_PMDを式（２３）により求める（Ｓ２４）。

【００７９】

【数１３】 なお、必要があれば、被測定物３０の群遅延時間τを式
（２４）のように、制御部２に求めさせてもよい。ただ
し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの式を用いても良
い。

【００８０】

【数１４】 そして、任意の時点で電源を断つ事により終了する（Ｓ
３０）。

【００８１】本発明の実施形態によれば、偏波コントロ
ーラ（光入射手段）１２により、第一入射光については
偏波分離器１６におけるｐ偏光軸にあわせて、合成入射
光が被測定物３０に入射される。よって、第一計測部２
０ａが計測する偏波分離器１６の出力における第一入射
光成分の位相推移相当値および振幅相当値は、被測定物
の伝達関数行列を２×２の行列とすれば、第一列Ｔ₁₁、
Ｔ₂₁の位相推移Φ₁₁、Φ₂₁に相当する値、例えば位相推
移Φ₁₁、Φ₂₁を光角周波数ωで微分した値、および振幅
|Ｔ₁₁（ω）|、|Ｔ₂₁（ω）|に相当する値、例えば振幅
|Ｔ₁₁（ω）|、|Ｔ₂₁（ω）|を二乗した値、となる。

【００８２】また、偏波コントローラ（光入射手段）１
２により、第二入射光については偏波分離器１６におけ
るｓ偏光軸にあわせて、合成入射光が被測定物３０に入
射される。よって、第二計測部２０ｂが計測する偏波分
離器１６の出力における第二入射光成分の位相推移およ
び振幅は、被測定物の伝達関数行列を２×２の行列とす
れば、第二列Ｔ₁₂、Ｔ₂₂の位相推移Φ₁₂、Φ₂₂に相当す
る値、例えば位相推移Φ₁₂、Φ₂₂を光角周波数ωで微分
した値、および振幅|Ｔ₁₂（ω）|、|Ｔ₂₂（ω）|に相当
する値、例えば振幅|Ｔ₁₂（ω）|、|Ｔ₂₂（ω）|を二乗
した値、となる。

【００８３】よって、第一計測部２０ａおよび第二計測
部２０ｂによって、被測定物３０の伝達関数行列の各要
素の位相推移相当値および振幅相当値を求めることがで
きる。被測定物３０の伝達関数行列の各要素の位相推移
相当値からは、直交する２つの成分の位相推移の差成分
φ（ω）と同相成分ψ（ω）を求めることができる。ま
た、被測定物３０の伝達関数行列の各要素の振幅相当値
からは、偏光角Θ（ω）を求めることができる。

【００８４】さらに、Θ（ω）、φ（ω）、ψ（ω）の
テイラー展開の一次の係数α_１、β _１、γ_１を使用して
被測定物３０の偏波モード分散τ_PMDを求めることがで
きる。

【００８５】この場合、偏波コントローラ（光入射手
段）１２が出射する光の方向の設定を切り替える必要は
なく、設定を固定したままでよい。よって、偏波モード
分散τ _PMDの測定にかかる時間を短縮した偏波モード分
散の測定装置を提供できる。

【００８６】しかも、第一入射光成分の振幅相当値と、
第一入射光および第二入射光の波長（光角周波数）とに
基づき、被測定物３０の偏光角Θ(ω)を測定できる。し
かも、第二入射光成分の振幅相当値と、第一入射光およ
び第二入射光の波長とに基づき、被測定物３０の偏光角
Θ(ω)を測定できる。よって、第一入射光成分の振幅相
当値に基づいて求めた偏光角と、第二入射光成分の振幅
相当値に基づいて求めた偏光角と、の平均をとるなどし
て、偏光角Θ(ω)の計測精度を向上させられる。

【００８７】また、上記の実施形態は、以下のようにし
て実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フ
ロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読
み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装
置に、上記の各部分、特に制御部２における、α_１、β
_１、γ_１などの各種パラメータの演算を実現するプログ
ラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディス
クにインストールする。このような方法でも、上記の機
能を実現できる。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、光入射手段により、第
一入射光については偏波分離手段におけるｐ偏光軸にあ
わせて、合成入射光が被測定物に入射される。よって、
第一計測手段が計測する偏波分離手段の出力における第
一入射光成分の位相推移相当値は、被測定物の伝達関数
行列を２×２の行列とすれば、第一列の位相推移相当値
となる。

【００８９】また、光入射手段により、第二入射光につ
いては偏波分離手段におけるｓ偏光軸にあわせて、合成
入射光が被測定物に入射される。よって、第二計測手段
が計測する偏波分離手段の出力における第二入射光成分
の位相推移相当値は、被測定物の伝達関数行列を２×２
の行列とすれば、第二列の位相推移相当値となる。

【００９０】よって、第一計測手段および第二計測手段
によって、被測定物の伝達関数行列の各要素の位相推移
相当値を求めることができる。被測定物の伝達関数行列
の各要素の位相推移相当値からは、直交する２つの成分
の位相推移の差成分φ（ω）と同相成分ψ（ω）を求め
ることができる。さらに、φ（ω）とψ（ω）とに基づ
き被測定物の偏波モード分散を求めることができる。

【００９１】この場合、光入射手段が出射する光の方向
の設定を切り替える必要はなく、設定を固定したままで
よい。よって、偏波モード分散τ_PMDの測定にかかる時
間を短縮した偏波モード分散の測定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる偏波モード分散測定
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態にかかる偏波モード分散測定
装置の動作を示すフローチャートである。

【図３】従来技術の特開平９−２６４８１４号公報に記
載の光ファイバの偏波モード分散測定装置の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

２ 制御部（偏波モード分散測定手段） ４ 波長可変光源 ６ 光分岐器 ８ａ 第一光変調器 ８ｂ 第二光変調器 １０ 偏波合成器 １２ 偏波コントローラ（光入射手段） １６ 偏波分離器 １８ａ 第一光電（O/E）変換器 １８ｂ 第二光電（O/E）変換器 ２０ａ 第一計測部 ２０ｂ 第二計測部 ２２ａ、２２ｂ 増幅器 ３０ 被測定物（DUT）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今村 元規 東京都練馬区旭町１丁目32番１号 株式会 社アドバンテスト内 (72)発明者 小関 健 埼玉県川口市栄町３−11−17−903

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物の偏波モード分散を測定する偏波
   モード分散測定装置であって、 前記被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光および
   ｓ偏光に分離して出力する偏波分離手段と、 波長が共通の第一入射光および第二入射光を生成する光
   生成手段と、 前記第一入射光を第一強度変調周波数で強度変調して出
   射する第一光変調手段と、 前記第二入射光を、前記第一強度変調周波数とは異なる
   第二強度変調周波数で強度変調して出射する第二光変調
   手段と、 強度変調された前記第一入射光および前記第二入射光を
   合成して合成入射光を出射する偏波合成手段と、 前記第一入射光については前記偏波分離手段におけるｐ
   偏光軸、前記第二入射光については前記偏波分離手段に
   おけるｓ偏光軸にあわせて、前記合成入射光を前記被測
   定物に入射する光入射手段と、 前記偏波分離手段の出力における前記第一入射光成分の
   位相推移相当値を計測する第一計測手段と、 前記偏波分離手段の出力における前記第二入射光成分の
   位相推移相当値を計測する第二計測手段と、 前記第一計測手段および前記第二計測手段の計測結果に
   基づき被測定物の偏波モード分散を測定する偏波モード
   分散測定手段と、 を備えた偏波モード分散測定装置。
2. 【請求項２】前記位相推移相当値は、位相推移を光角周
   波数で微分したものである、請求項１に記載の偏波モー
   ド分散測定装置。
3. 【請求項３】前記第一入射光および前記第二入射光の波
   長は可変であり、 前記第一計測手段が、さらに前記偏波分離手段の出力に
   おける前記第一入射光成分の振幅相当値を計測する、 請求項１または２に記載の偏波モード分散測定装置。
4. 【請求項４】前記第一入射光および前記第二入射光の波
   長は可変であり、 前記第二計測手段が、さらに前記偏波分離手段の出力に
   おける前記第二入射光成分の振幅相当値を計測する、 請求項１または２に記載の偏波モード分散測定装置。
5. 【請求項５】前記第一入射光および前記第二入射光の波
   長は可変であり、 前記第一計測手段が、さらに前記偏波分離手段の出力に
   おける前記第一入射光成分の振幅相当値を計測し、 前記第二計測手段が、さらに前記偏波分離手段の出力に
   おける前記第二入射光成分の振幅相当値を計測する、 請求項１または２に記載の偏波モード分散測定装置。
6. 【請求項６】前記偏波モード分散測定手段は、前記第一
   計測手段および前記第二計測手段の計測結果に基づき被
   測定物の群遅延時間を測定する、 請求項１または２に記載の偏波モード分散測定装置。
7. 【請求項７】前記振幅相当値は、振幅を二乗したもので
   ある、請求項３ないし６のいずれか一項に記載の偏波モ
   ード分散測定装置。
8. 【請求項８】前記光生成手段は、 単一の光源と、 前記光源が生成する光を分岐して前記第一入射光および
   前記第二入射光を生成する光分岐手段と、 を備えた請求項１ないし７のいずれか一項に記載の偏波
   モード分散測定装置。
9. 【請求項９】前記偏波分離手段の出力のｐ偏光成分を光
   電変換して前記第一計測手段および前記第二計測手段に
   出力する第一光電変換手段と、 前記偏波分離手段の出力のｓ偏光成分を光電変換して前
   記第一計測手段および前記第二計測手段に出力する第二
   光電変換手段と、 を備えた請求項１ないし７のいずれか一項に記載の偏波
   モード分散測定装置。
10. 【請求項１０】被測定物の偏波モード分散を測定する偏
    波モード分散測定方法であって、 前記被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光および
    ｓ偏光に分離して出力する偏波分離工程と、 波長が共通の第一入射光および第二入射光を生成する光
    生成工程と、 前記第一入射光を第一強度変調周波数で強度変調して出
    射する第一光変調工程と、 前記第二入射光を、前記第一強度変調周波数とは異なる
    第二強度変調周波数で強度変調して出射する第二光変調
    工程と、 強度変調された前記第一入射光および前記第二入射光を
    合成して合成入射光を出射する偏波合成工程と、 前記第一入射光については前記偏波分離工程におけるｐ
    偏光軸、前記第二入射光については前記偏波分離工程に
    おけるｓ偏光軸にあわせて、前記合成入射光を前記被測
    定物に入射する光入射工程と、 前記偏波分離工程の出力における前記第一入射光成分の
    位相推移相当値を計測する第一計測工程と、 前記偏波分離工程の出力における前記第二入射光成分の
    位相推移相当値を計測する第二計測工程と、 前記第一計測工程および前記第二計測工程の計測結果に
    基づき被測定物の偏波モード分散を測定する偏波モード
    分散測定工程と、 を備えた偏波モード分散測定方法。
11. 【請求項１１】被測定物から出射された光を受けて、ｐ
    偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離手段と、 波長が共通の第一入射光および第二入射光を生成する光
    生成手段と、 前記第一入射光を第一強度変調周波数で強度変調して出
    射する第一光変調手段と、 前記第二入射光を、前記第一強度変調周波数とは異なる
    第二強度変調周波数で強度変調して出射する第二光変調
    手段と、 強度変調された前記第一入射光および前記第二入射光を
    合成して合成入射光を出射する偏波合成手段と、 前記第一入射光については前記偏波分離手段におけるｐ
    偏光軸、前記第二入射光については前記偏波分離手段に
    おけるｓ偏光軸にあわせて、前記合成入射光を前記被測
    定物に入射する光入射手段と、 前記偏波分離手段の出力における前記第一入射光成分の
    位相推移相当値を計測する第一計測手段と、 前記偏波分離手段の出力における前記第二入射光成分の
    位相推移相当値を計測する第二計測手段と、 を備えた偏波モード分散測定装置における、 前記被測定物の偏波モード分散を測定する処理をコンピ
    ュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピ
    ュータによって読み取り可能な記録媒体であって、 前記第一計測手段および前記第二計測手段の計測結果に
    基づき被測定物の偏波モード分散を測定する偏波モード
    分散測定処理をコンピュータに実行させるためのプログ
    ラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記
    録媒体。