JP2004028863A - 光ファイバ及び光ファイバカプラの偏光特性評価装置および特性測定方法 - Google Patents

光ファイバ及び光ファイバカプラの偏光特性評価装置および特性測定方法 Download PDF

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Morikazu Okahisa
岡久 守一
Yoshifumi Inoue
井上 善文
Yoshitaka Namihira
波平 宜敬
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Abstract

【課題】ファースト軸に平行な直線偏光を入射させた場合、及びスロー軸に平行な直線偏光を入射させた場合の、偏波面保存光ファイバの特性を評価することが可能な偏光特性評価装置を提供する。
【解決手段】入射側ファイバ保持器が、光ファイバの端部を保持する。第1の出射側ファイバ保持器が、その光ファイバの他方の端部を保持する。測定用光出射装置が、偏光状態の制御された測定用の光線束を出射し、入射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面に測定用の光線束を入射させる。第1の光検出器が、第1の出射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面から出射する光線束の一つの偏光成分の強度を測定する。画像処理装置が、入射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面、及び第1の出射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面の画像を写し出す。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波面保存光ファイバ及び光ファイバカプラの偏光特性評価装置および特性測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の光通信容量の増大に対応して、信号光の偏波の利用が注目され、偏波面保持光ファイバを応用した光デバイスに対する需要が高まっている。また、センサ用デバイスとして、従来より偏波面保存光ファイバを応用した光デバイスが利用されている。
【0003】
偏波面保存光ファイバは、相互に直交する2つの偏光軸を有する。一方の偏光軸はファースト軸と呼ばれ、他方の偏光軸はスロー軸と呼ばれる。偏波面保存光ファイバに、偏光軸に平行な偏光方向を持った直線偏光を入射させると、その光は偏光方向を保持したまま光ファイバ内を伝搬する。
【0004】
特開平8−75599号公報に開示された偏波面保存光ファイバの偏波特性評価方法について説明する。偏波面保存光ファイバの入射端面に、偏光子によって直線偏光された光を入射させる。出射端面から出射した光線束のパワーを、検光子を介して測定する。検出されるパワーが最小になるように、偏光子及び検光子を回転させる。
【0005】
検出されるパワーが最小になった状態で偏光子及び検光子を固定する。このときの最小光強度を測定する。検光子を90°回転させ、最大光強度を測定する。この最小光強度と最大光強度とから、偏波クロストークを求めることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特開平8−75599号公報に開示された評価方法では、偏波面保存光ファイバに入射する直線偏光の偏光方向が、ファースト軸に平行なのか、スロー軸に平行なのかを容易にかつ明確に判別することができない。
【0007】
本発明の目的は、ファースト軸に平行な直線偏光を入射させた場合、及びスロー軸に平行な直線偏光を入射させた場合の、偏波面保存光ファイバの特性を評価することが可能な偏光特性評価装置、及び特性測定方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、光ファイバの端部を保持する入射側ファイバ保持器と、光ファイバの端部を保持する第1の出射側ファイバ保持器と、偏光状態の制御された測定用の光線束を出射し、前記入射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面に測定用の光線束を入射させる測定用光出射装置と、前記第1の出射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面から出射する光線束の一つの偏光成分の強度を測定する第1の光検出器と、前記入射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面、及び前記第1の出射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面の画像を写し出す画像処理装置とを有する偏光特性評価装置が提供される。
【0009】
光ファイバの端面の画像を観測することによって、偏波面保存光ファイバの偏光軸の向きを検出することができる。これにより、光ファイバに入射する直線偏光の偏光方向と偏光軸の向きとを関連付けることができる。
【0010】
本発明の他の観点によると、(a)偏波面保存光ファイバの入射端面及び出射端面の画像を観測し、入射端面及び出射端面の偏光軸の向きを検出する工程と、(b)前記工程(a)で検出された入射端面の偏光軸とのなす角度が0°、45°、または90°の偏光方向を持った直線偏光を、前記偏波面保存光ファイバの入射端面から該偏波面保存光ファイバに入射させる工程と、(c)前記偏波面保存光ファイバの出射端面から出射した光線束のうち、前記工程(a)で検出された出射端面の偏光軸とのなす角度が0°、45°、または90°の偏光成分のパワーを測定する工程とを有する偏波面保存光ファイバの特性測定方法が提供される。
【0011】
本発明の他の観点によると、(d)少なくとも1つの入射ポートと2つの出射ポートとを持つ偏波面保存光ファイバカプラの、入射ポート及び2つの出射ポートの端面の画像を観測し、各ポートの偏光軸の向きを検出する工程と、(e)前記工程(d)で検出された入射ポートの偏光軸とのなす角度が0°または90°の偏光方向を持った直線偏光を、該入射ポートから前記偏波面保存光ファイバカプラに入射させる工程と、(f)前記偏波面保存光ファイバカプラの2つの出射ポートの各々について、出射ポートから出射された光線束のうち、前記工程(d)で検出された出射ポートの偏光軸とのなす角度が0°または90°の偏光成分のパワーを測定する工程とを有する偏波面保存光ファイバカプラの特性測定方法が提供される。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の実施例による偏光波長特性評価装置のブロック図を示す。入射側ファイバ保持器1Aが、XYZステージ2Aに取り付けられている。入射側ファイバ保持器1Aは、光ファイバの入射端面側の端部を保持する。XYZステージ2Aは、入射側ファイバ保持器1Aに保持された光ファイバの入射端面の位置を相互に直交する3軸方向に変位させることができる。
【0013】
照明装置取付台3Aに入射側照明装置4Aが取り付けられている。入射側照明装置4Aは、入射側ファイバ保持器1Aに保持された光ファイバの側面から、光ファイバ内に照明光を導入する。導入された照明光は、光ファイバの入射端面に向かって光ファイバ内を伝搬し、入射端面から外部に出射する。
【0014】
XYZステージ2Bに、第1の出射側ファイバ保持器1Bが取り付けられ、照明装置取付台3Bに、第1の出射側照明装置4Bが取り付けられ、XYZステージ2Cに、第2の出射側ファイバ保持器1Cが取り付けられ、照明装置取付台3Cに、第2の出射側照明装置4Cが取り付けられている。これらは、入射側ファイバ保持器1A、XYZステージ2A、照明装置取付台3A、及び入射側照明装置4Aと同様の構成を有する。第1の出射側ファイバ保持器1B及び第2の出射側ファイバ保持器1Cは、光ファイバの出射端面側の端部を保持する。
【0015】
図1では、光ファイバカプラ10の入射ポートが入射側ファイバ保持器1Aに保持され、出射側のスルーポート及びクロスポートが、それぞれ第1の出射側ファイバ保持器1B及び第2の出射側ファイバ保持器1Cに保持された状態が示されている。
【0016】
白色光源21から放射された光線束が、レンズ22で集光され、周期検波用変調信号発生器(光チョッパ)23を経由して分光器24に入射する。白色光源21は、例えばハロゲンランプ等で構成され、白色光を放射する。分光器24で分光された単色光が、コリメートレンズ25でコリメートされ、偏光子26で直線偏光にされた後、対物レンズ27で集光されて、入射側ファイバ保持器1Aに保持された光ファイバの入射端面に入射する。対物レンズ27は、光検索用微動装置付き対物レンズホルダ28に支持されている。分光器24は、例えば波長800nm〜1700nmの分光波長範囲を有し、コリメートレンズ25に入射する単色光の波長を分光波長範囲内で掃引することができる。偏光子26は、その偏光軸が光軸を中心として回転可能に支持されている。
【0017】
偏光子26と対物レンズ27との間の光線束の通過経路脇に、偏光コントローラ30及び可動反射鏡31が配置されている。偏光コントローラ30及び可動反射鏡31を移動させて、光線束の通過経路内に配置することができる。偏光子26を通過した直線偏光を入射側ファイバ保持器1Aに保持された光ファイバの入射端面に入射させるときには、偏光コントローラ30及び可動反射鏡31は、光線束の通過経路脇に退避される。
【0018】
第1の出射側ファイバ保持器1Bに保持された光ファイバの出射端面から出射した光線束が、対物レンズ40Bで集光され、第1の検光子41Bを通過して第1の光検出器42Bに到達する。第1の検光子41Bは、その偏光軸が光軸を中心として回転可能に支持されており、偏光軸に平行な偏光成分を透過させる。第1の光検出器42Bは、到達した光線束のパワーを測定する。測定結果は、第1のプリアンプ43B、第1のロックインアンプ44Bを経由して、制御装置50に入力される。周期検波用変調信号発生器23とロックインアンプ44Bとを組み合わせてパワーの測定を行うため、光ファイバに入射する測定用の光線束が微弱でも、高いS/N比を確保することが可能になる。
【0019】
第1の出射側ファイバ保持器1Bに保持されている光ファイバから出射された光線束のパワー測定のための装置構成と同様に、第2の出射側ファイバ保持器1Cに対応して、対物レンズ40C、第2の検光子41C、第2の光検出器42C、第2のプリアンプ43C、及び第2のロックインアンプ44Cが配置されている。第2の出射側ファイバ保持器1Cに保持されている光ファイバから出射した光線束のパワーの測定結果が制御装置50に入力される。
【0020】
対物レンズ40Bと第1の検光子41Bとの間の光線束の通過経路脇に、可動反射鏡46Bが配置されている。可動反射鏡46Bを移動させて、光線束の通過経路内に配置することができる。同様に、対物レンズ40Cと第2の検光子41Cとの間の光線束の通過経路脇に可動反射鏡46Cが配置されている。光ファイバから出射された光線束のパワーを測定するときには、可動反射鏡46B及び46Cは、光線束の通過経路の脇に退避される。
【0021】
可動反射鏡31を光線束の通過経路内に配置すると、入射側ファイバ保持器1Aに保持された光ファイバの入射端面から出射した光線束が、対物レンズ27で集光され、可動反射鏡31で反射する。可動反射鏡31で反射した光線束は、反射鏡60、61、及び可動反射鏡66Bで順番に反射し、画像処理装置70に入射する。画像処理装置70は、CCDカメラを含んで構成され、光ファイバの入射端面の画像を表示する。
【0022】
入射端面の画像を表示するときには、入射側照明装置4Aから光ファイバ内に照明光を導入する。この照明光は、光ファイバ内を伝搬し、その入射端面から出射する。このように、光ファイバの側面から照明光を導入することにより、端面の鮮明な画像を得ることができる。
【0023】
可動反射鏡46Bを光線束の通過経路内に配置すると、第1の出射側ファイバ保持器1Bに保持された光ファイバの出射端面から出射した光線束が、可動反射鏡46B、反射鏡62、63、及び可動反射鏡66Aで順番に反射し、画像処理装置70に入射する。
【0024】
可動反射鏡46Cを光線束の通過経路内に配置すると、第2の出射側ファイバ保持器1Cに保持された光ファイバの出射端面から出射した光線束が、可動反射鏡46C、反射鏡64及び65で順番に反射する。可動反射鏡66Aと66Bとが組になって、反射鏡65で反射した光線束の進行方向に平行な方向に移動することができる。可動反射鏡66Aと66Bとを移動させることにより、反射鏡65で反射した光線束を可動反射鏡66Bで反射させ、画像処理装置70に入射させることができる。
【0025】
可動反射鏡31、46B、46C、66A及び66Bの位置を制御することにより、入射側ファイバ保持器1Aに保持された光ファイバの入射端面、第1の出射側ファイバ保持器1Bに保持された光ファイバの出射端面、及び第2の出射側ファイバ保持器1Cに保持された光ファイバの出射端面のいずれかの画像を、画像処理装置70に表示することができる。
【0026】
制御装置50は、偏光子26、第1の検光子41B及び41Cの回転、可動反射鏡31、46B、46C、66A、及び66Bの移動、分光器24及び周期検波用変調信号発生器23及びXYZステージ2A、2B、2Cの動作を制御する。なお、画像処理装置70からの画像信号を制御装置50で受信し、画像を制御装置50のモニタ画面に映し出すようにしてもよい。
【0027】
なお、光ファイバの3つの端面から出射された光線束の通過経路内に、それぞれ1つずつCCDカメラを配置することにより、3つの端面の画像を同時に表示することが可能になる。
【0028】
図2に、応力付与型偏波面保存光ファイバの一種であるPANDA(Polarization−maintaining AND Absorption−reducing)ファイバの端面を示す。クラッド102の中心にコア100が配置されている。コア100の両側に円形断面の応力付与部101A及び101Bが配置されている。
【0029】
2つの応力付与部101Aと101Bとの中心を通過する軸をX軸とし、コア100の中心を通過し、X軸に直交する軸をY軸とする。X軸及びY軸が偏光軸となり、X軸がスロー軸と呼ばれ、Y軸がファースト軸と呼ばれる。
【0030】
図1に戻って説明を続ける。図2に示したPANDAファイバを、入射側ファイバ保持器1Aに保持し、入射側照明装置4Aから照明光を光ファイバに導入すると、画像処理装置70により、応力付与部101A及び101Bが周囲のクラッド102とは明暗の異なった画像が得られる。このため、入射側ファイバ保持器1Aに保持されたPANDAファイバの入射端面のX軸(スロー軸)及びY軸(ファースト軸)の向きを特定することができる。画像情報を制御装置50に入力して画像解析を行うことにより、PANDAファイバの端面のX軸及びY軸の向きを自動的に検出することも可能である。
【0031】
同様に、第1の出射側ファイバ保持器1B及び第2の出射側ファイバ保持器1Cに保持されたPANDAファイバの出射端面のX軸及びY軸の向きを特定することができる。
【0032】
偏光コントローラ30を光線束の通過経路内に配置すると、入射側ファイバ保持器1Aに保持された光ファイバの入射端面に入射する光線束の偏光状態及び偏光方向を変化させることができる。偏光コントローラ30は、例えば、λ/2波長板とλ/4波長板との組み合わせによって構成される。λ/2波長板及びλ/4波長板は、光軸を中心として回転可能に支持される。2枚の波長板を回転させることにより、直線偏光、楕円偏光、円偏光、及びこれらの偏光方向を任意に変化させることができる。
【0033】
図1に示した偏光波長特性評価装置は、ファイバ端面観測モード、偏光特性計測モード、及び偏光依存性損失計測モードの3つの評価モードを有する。ファイバ端面観測モードにおいては、偏光コントローラ30が光線束の通過経路脇に退避され、可動反射鏡31、46B及び46Cが光線束の通過経路内に配置される。これにより、ファイバ端面の画像を観測することが可能になる。
【0034】
偏光特性計測モードにおいては、偏光コントローラ30、可動反射鏡31、46B、46Cが、光線束の通過経路脇に退避される。これにより、入射側ファイバ保持器1Aに保持された光ファイバの入射端面に、直線偏光した光線束を入射させ、第1及び第2の出射側ファイバ保持器1B及び1Cに保持された光ファイバから出射した光線束の特定の偏光成分のパワーを測定することが可能になる。
【0035】
偏光依存性損失計測モードにおいては、偏光コントローラ30が光線束の通過経路内に配置され、可動反射鏡31、46B、及び46Cが光線束の通過経路脇に退避される。これにより、入射側ファイバ保持器1Aに保持された光ファイバに、種々の偏光状態の光線束を入射させることが可能になる。
【0036】
次に、図1に示した偏光波長特性評価装置を用いて偏波面保存光ファイバのX偏波損失波長特性を測定する方法について説明する。
【0037】
まず、測定対象のPANDAファイバの入射端を入射側ファイバ保持器1Aに固定し、出射端を第1の出射側ファイバ保持器1Bに固定する。
【0038】
偏波波長特性評価装置をファイバ端面観測モードに設定する。入射側照明装置4Aを点灯する。これにより、画像処理装置70に、PANDAファイバの入射端面の画像が映し出される。図2に示したコア100がモニタ画面の中心に位置するように、XYZステージ2Aの位置を微調整する。この画像から、入射端面のX軸(スロー軸)及びY軸(ファースト軸)の方向を検出する。X軸及びY軸の方向が検出されたら、入射側照明装置4Aを消灯する。
【0039】
次に、第1の出射側照明装置4Bを点灯する。これにより、画像処理装置70に、PANDAファイバの出射端面の画像が映し出される。図2に示したコア100がモニタ画面の中心に位置するように、XYZステージ2Bの位置を微調整する。この画像から、出射端面のX軸(スロー軸)及びY軸(ファースト軸)の方向を検出する。X軸及びY軸の方向が検出されたら、第1の出射側照明装置4Bを消灯する。入射端面及び出射端面のX軸の方向は、例えば制御装置50に記憶される。
【0040】
次に、偏光波長特性評価装置を偏光特性計測モードに切り替える。光源21を点灯し、光線束を、入射側ファイバ保持器1Aに固定されたPANDAファイバの入射端面に入射させる。このとき、XYZステージ2Aを移動させて、PANDAファイバに入射する光線束のパワーが最大になるようにPANDAファイバの入射端面の位置を調整する。
【0041】
対物レンズ27が、光検索用微動装置付き対物レンズホルダ28に保持されているため、短時間に、XYZステージ2Aによる微調整を行うことができる。
【0042】
偏光子26の偏光軸の向きが、PANDAファイバの入射端面のX軸に平行になるように、偏光子26の回転方向の位置を調節する。次に、第1の検光子41Bの偏光軸の向きが、PANDAファイバの出射端面のY軸に平行になるように、第1の検光子41Bの回転方向の位置を調節する。第1の検光子41Bを微小回転させながら、第1の光検出器42Bで検出されたパワーが最小になる位置を見つける。この時に、第1の検光子41Bの偏光軸が出射端面のY軸に平行になっていると判断される。この位置から第1の検光子41Bを90°回転させる。このとき、第1の検光子41Bの偏光軸が出射端面のX軸と平行になっている。
【0043】
この状態で、分光器24により、PANDAファイバの入射端面に入射する光線束の波長を掃引しながら、第1の光検出器42Bで第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーを測定する。測定結果は、例えば制御装置50に記憶される。測定されたパワーをPxoとする。
【0044】
次に、測定対象のPANDAファイバを取り外し、このPANDAファイバから短尺の偏波面保存光ファイバを切り出す。切り出された短尺の偏波面保存光ファイバを偏波波長特性評価装置に取り付け、同様の測定を行う。測定結果は、例えば制御装置50に記憶される。測定されたパワーをPxrとする。
【0045】
以下の式により、X偏波の損失波長特性Lxを求めることができる。この計算結果は、制御装置50のモニタ画面上に自動的にグラフ表示される。
【0046】
【数1】
Lx=10×log(Pxo/Pxr)
上記方法において、偏光子26の偏光軸を入射端面のY軸に平行にし、第1の検光子41Bの偏光軸を出射端面のY軸に平行にすると、Y偏波の損失波長依存性を測定することができる。
【0047】
次に、X偏波のクロストーク波長特性を測定する方法について説明する。測定対象のPANDAファイバを偏光波長特性評価装置に取り付け、ファイバ端面観測モードに設定する。偏光子26の偏光軸を入射端面のX軸に平行にし、第1の検光子41Bの偏光軸を出射端面のX軸に平行にする。この状態で、偏光波長特性評価装置を偏光特性計測モードにする。光源21を点灯し、分光器24で波長を掃引しながら、第1の光検出器42Bで、第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーPxcを測定する。次に、第1の検光子41Bの偏光軸を出射端面のY軸に平行にし、第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーPycを測定する。
【0048】
以下の式により、X偏波のクロストーク波長特性Xxを求めることができる。この計算結果は、制御装置50のモニタ画面上に自動的にグラフ表示される。
【0049】
【数2】
Xx=10×log(Pyc/Pxc)
上記方法において、偏光子26の偏光軸を入射端面のY軸に平行にして同様の測定を行うことにより、Y偏波のクロストーク波長特性を求めることができる。
【0050】
次に、PANDAファイバを用いた偏波面保存光ファイバカプラのX偏波の過剰損失波長特性を測定する方法について説明する。
【0051】
まず、測定対象の光ファイバカプラに用いられている短尺のPANDAファイバの入射端及び出射端を、それぞれ入射側ファイバ保持器1A及び第1の出射側ファイバ保持器1Bに固定する。偏光波長特性検出装置をファイバ端面観測モードに設定し、入射端面及び出射端面のX軸及びY軸の方向を検出する。偏光子26の偏光軸を入射端面のX軸に平行にし、第1の検光子41Bの偏光軸を出射端面のX軸に平行にする。
【0052】
偏光波長特性評価装置を偏光特性計測モードに切り替え、光源21を点灯して分光器24で波長を掃引する。第1の光検出器42Bで、第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーPxrを測定する。
【0053】
次に、2本のPANDAファイバを融着した偏波面保存光ファイバカプラの入射ポートを、入射側ファイバ保持器1Aに固定し、出射スルーポート及び出射クロスポートを、それぞれ第1の出射側ファイバ保持器1B及び第2の出射側ファイバ保持器1Cに固定する。
【0054】
偏光波長特性評価装置をファイバ端面観測モードに設定し、各ポートの端面のX軸及びY軸の方向を検出する。偏光子26の偏光軸を入射ポートの端面のX軸に平行にする。第1の検光子41B及び41Cの偏光軸を、それぞれ出射スルーポートのX軸及び出射クロスポートのX軸に平行にする。
【0055】
偏光波長特性評価装置を偏光特性計測モードに切り替え、光源21を点灯して分光器24で波長を掃引する。第1の光検出器42Bで、第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーPxtを測定し、第2の光検出器42Cで、第2の検光子41Cを透過した光線束のパワーPxcを測定する。
【0056】
以下の式により、X偏波の過剰損失波長特性Lxeを求めることができる。この計算結果は、制御装置50のモニタ画面上に自動的にグラフ表示される。
【0057】
【数3】
Lxe=10×log(1−(Pxt+Pxc)/Pxr))
X偏波の過剰損失波長特性の測定方法において、偏光子26の偏光軸を入射ポートの端面のY軸に平行にし、第1の検光子41B及び41Cの偏光軸を、それぞれ出射スルーポートのY軸及び出射クロスポートのY軸に平行にすると、Y偏波の過剰損失波長特性を測定することができる。
【0058】
次に、偏波面保存光ファイバカプラの出射スルーポートのX偏波のクロストーク波長特性を測定する方法について説明する。偏波面保存光ファイバカプラの入射ポートを、入射側ファイバ保持器1Aに固定し、出射スルーポート及び出射クロスポートを、それぞれ第1の出射側ファイバ保持器1B及び第2の出射側ファイバ保持器1Cに固定する。
【0059】
偏光波長特性評価装置をファイバ端面観測モードにし、入射ポート、出射スルーポート、及び出射クロスポートの端面のX軸及びY軸の方向を検出する。偏光子26の偏光軸を入射ポートの端面のX軸に平行にする。第1の検光子41Bの偏光軸を出射スルーポートのX軸に平行にする。
【0060】
偏光波長特性評価装置を偏光特性計測モードに切り替え、第1の光検出器42Bで第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーPxtを測定する。第1の検光子41Bの偏光軸を出射スルーポートの端面のY軸に平行にし、第1の光検出器42Bで、第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーPytを測定する。
【0061】
以下の式により、出射スルーポートのX偏波のクロストークXxtを求めることができる。
【0062】
【数4】
Xxt=10×log(Pyt/Pxt)
分光器24で波長を所定の大きさだけ掃引して同様の測定を行うことにより、出射スルーポートのX偏波のクロストーク波長特性を求めることができる。なお、この波長特性は、制御装置50のモニタ画面上に自動的にグラフ表示される。
【0063】
出射クロスポート側についても同様の測定を行うことにより、出射クロスポートのX偏波のクロストーク波長特性を求めることができる。
【0064】
また、偏光子26の偏光軸を入射ポートの端面のY軸に平行にして同様の測定を行うことにより、出射スルーポート及び出射クロスポートのY偏波のクロストーク波長特性を求めることができる。
【0065】
次に、偏波面保存光ファイバカプラのX偏波の結合度波長特性を測定する方法について説明する。偏波面保存光ファイバカプラの入射ポートを、入射側ファイバ保持器1Aに固定し、出射スルーポート及び出射クロスポートを、それぞれ第1の出射側ファイバ保持器1B及び第2の出射側ファイバ保持器1Cに固定する。偏光波長特性評価装置をファイバ端面観測モードにし、各端面のX軸及びY軸の方向を検出する。偏光子26の偏光軸を入射ポートの端面のX軸に平行にする。第1の検光子41B及び41Cの偏光軸を、それぞれ出射スルーポートの端面及び出射クロスポートの端面のX軸に平行にする。
【0066】
偏光波長特性評価装置を偏光特性計測モードに切り替え、波長を掃引しながら、第1の光検出器42Bで、第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーPxtを測定し、第2の光検出器42Cで、第2の検光子41Cを透過した光線束のパワーPxcを測定する。
【0067】
以下の式により、X偏波の結合度波長特性Cxを求めることができる。求められたX偏波の結合度波長特性は、制御装置50のモニタ画面上にグラフ表示される。
【0068】
【数5】
Cx=10×log(Pxc/(Pxt+Pxc))
X偏波の結合度波長特性の測定方法において、偏光子26、第1の検光子41B及び41Cの偏光軸を、それぞれ対応するファイバ端面のY軸に平行にして同様の測定を行うことにより、Y偏波の結合度波長特性を測定することができる。
【0069】
次に、偏波面保存光ファイバのモード複屈折率B、ビート長Lbの測定方法について説明する。
【0070】
偏波面保存光ファイバの入射端及び出射端を、それぞれ入射側ファイバ保持器1A及び第1の出射側ファイバ保持器1Bに固定する。偏光波長特性評価装置をファイバ端面観測モードにし、入射端面及び出射端面のX軸及びY軸の方向を検出する。偏光子26の偏光軸と入射端面のX軸とのなす角度が45°になるように偏光子26を回転させて固定する。第1の検光子41Bの偏光軸と出射端面のX軸とのなす角度が+45°になるように第1の検光子41Bを回転させて固定する。
【0071】
偏光波長特性評価装置を偏光特性計測モードに切り替え、第1の光検出器42Bで、第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーP(+45)を測定する。次に、第1の検光子41Bの偏光軸と出射端面のX軸とのなす角度が−45°になるように第1の検光子41Bを回転させて固定する。この状態で、第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーP(−45)を測定する。
【0072】
分光器24で波長を所定の大きさだけ掃引し、同様の測定を行う。P(+45)/P(−45)が波長の関数として求められる。P(+45)/P(−45)の1周期を与える波長λ及びλを求める。
【0073】
モード複屈折率Bは、測定対象の偏波面保存光ファイバの長さをLとして、下記の式で与えられる。
【0074】
【数6】
B=(λλ)/L(λ−λ
波長λの光に対するビート長Lbは、
【0075】
【数7】
Lb=λ/B
で表される。
【0076】
上述のように、実施例による偏光波長特性評価装置を用いると、偏波面保存光ファイバの端面のX軸及びY軸の方向を検出し、各軸の方向に基づいて測定用の直線偏光を入射させることができる。これにより、X軸に平行な偏光方向を有する直線偏光が入射した場合と、Y軸に平行な偏光方向を有する直線偏光が入射した場合とを区別して、偏光方向に依存した各ファイバ特性を測定することができる。
【0077】
次に、シングルモードファイバの偏光依存性損失PDLの測定方法について説明する。
【0078】
図1に示した偏光コントローラ30を光線束の通過経路内に配置して、偏光波長特性評価装置を偏光依存性損失計測モードにする。測定対象のシングルモードファイバの入射端及び出射端を、それぞれ入射側ファイバ保持器1A及び第1の出射側ファイバ保持器1Bに固定する。
【0079】
まず、偏光コントローラ30のλ/2波長板の光軸とλ/4波長板の光軸とを一致させる(相互に平行に配置する)。λ/4波長板を固定し、λ/2波長板を360°回転させながら、第1の光検出器42Bで、第1の検光子41Bを透過した光線束のパワーを測定する。なお、光ファイバに入射する光の波長は固定されている。
【0080】
次に、λ/4波長板を所定の角度(例えば7.5°)回転させた状態で、λ/2波長板を180°回転させながら同様の測定を行う。λ/4波長板を所定の角度だけさらに回転させて同様の測定を行う。λ/4波長板が最初の状態から180°回転したときに測定を終了する。このように、λ/2波長板とλ/4波長板とを回転させることにより、光線束の偏光状態(直線偏光、楕円偏光、及び円偏光)及び偏光の方向を変化させることができる。
【0081】
ここまでの工程で測定された光線束のパワーの最大値をPmaxとし、最小値をPminとする。偏光依存性損失PDLは、下記の式で表される。
【0082】
【数8】
PDL=10×log(Pmax/Pmin)
このように、偏光コントローラ30を配置することにより、偏波面保存光ファイバの偏波依存の特性のみならず、シングルモードファイバの偏光依存性損失を測定することが可能になる。
【0083】
上記実施例では、測定用光線束の光源21として白色光源、例えばハロゲンランプを使用したが、波長可変のチューナブルレーザ発振器を使用することも可能である。チューナブルレーザ発振器を使用すると、比較的大きなパワーの測定用光線束を得ることができる。このため、図1に示したロックインアンプ44B及び44Cは不要である。また、チューナブルレーザ発振器自体が波長選択機能を有するため、図1に示した分光器24も不要である。測定項目に応じて、光源を選択することができる。
【0084】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【0085】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、偏波面保存光ファイバの入射端面のX軸及びY軸の方向を検出し、検出結果に基づいて直線偏光の偏光方向を変化させて、光線束を入射させることができる。さらに、出射端面のX軸及びY軸の方向を検出し、検出結果に基づいて、いずれかの方向の偏光成分の光線束のパワーを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による偏光波長特性評価装置のブロック図である。
【図2】PANDAファイバの端面の正面図である。
【符号の説明】
1A 入射側ファイバ保持器
1B、1C 出射側ファイバ保持器
2A、2B、2C XYZステージ
3A、3B、3C 照明装置取付台
4A 入射側照明装置
4B、4C 出射側照明装置
10 光ファイバカプラ
21 光源
22 レンズ
23 周期検波用変調信号発生器
24 分光器
25 コリメートレンズ
26 偏光子
27 対物レンズ
30 偏光コントローラ
31、46B、46C、66A、66B 可動反射鏡
40B、40C 対物レンズ
41B、41C 検光子
42B、42C 光検出器
43B、43C プリアンプ
44B、44C ロックインアンプ
50 制御装置
60、62、63、64、65 反射鏡
70 画像処理装置
100 コア
101A、101B 応力付与部
102 クラッド

Claims (10)

  1. 光ファイバの端部を保持する入射側ファイバ保持器と、
    光ファイバの端部を保持する第1の出射側ファイバ保持器と、
    偏光状態の制御された測定用の光線束を出射し、前記入射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面に測定用の光線束を入射させる測定用光出射装置と、
    前記第1の出射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面から出射する光線束の一つの偏光成分の強度を測定する第1の光検出器と、
    前記入射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面、及び前記第1の出射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面の画像を写し出す画像処理装置と
    を有する偏光特性評価装置。
  2. 前記入射側ファイバ保持器に保持された光ファイバに、該光ファイバの側面から該光ファイバ内に、該入射側ファイバ保持器に保持された端部に向かって光が伝搬するように照明光を入射させる入射側照明手段と、
    前記第1の出射側ファイバ保持器に保持された光ファイバに、該光ファイバの側面から該光ファイバ内に、該第1の出射側ファイバ保持器に保持された端部に向かって光が伝搬するように照明光を入射させる第1の出射側照明手段と
    を有する請求項1に記載の偏光特性評価装置。
  3. さらに、光ファイバの端部を保持する第2の出射側ファイバ保持器と、
    前記第2の出射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面から出射する光線束の一つの偏光成分の強度を測定する第2の光検出器と
    を有し、前記画像処理装置が、前記第2の出射側ファイバ保持器に保持されている光ファイバの端面の画像を写し出す請求項1または2に記載の偏光特性評価装置。
  4. さらに、前記第2の出射側ファイバ保持器に保持された光ファイバに、該光ファイバの側面から該光ファイバ内に、該第2の出射側ファイバ保持器に保持された端部に向かって光が伝搬するように照明光を入射させる第2の出射側照明手段を有する請求項3に記載の偏光特性評価装置。
  5. さらに、前記測定用光出射装置から出射された光線束が前記入射側ファイバ保持器に保持された光ファイバの端面に入射するまでの該光線束の通過経路内に配置され、光線束の偏光状態及び偏光方向を変化させる偏波コントローラを有する請求項1〜4のいずれかに記載の偏光特性評価装置。
  6. 前記偏波コントローラが、前記光線束の進行方向に平行な軸を中心として回転可能に保持されたλ/2波長板とλ/4波長板とを含む請求項5に記載の偏光特性評価装置。
  7. (a)偏波面保存光ファイバの入射端面及び出射端面の画像を観測し、入射端面及び出射端面の偏光軸の向きを検出する工程と、
    (b)前記工程(a)で検出された入射端面の偏光軸とのなす角度が0°、45°、または90°の偏光方向を持った直線偏光を、前記偏波面保存光ファイバの入射端面から該偏波面保存光ファイバに入射させる工程と、
    (c)前記偏波面保存光ファイバの出射端面から出射した光線束のうち、前記工程(a)で検出された出射端面の偏光軸とのなす角度が0°、45°、または90°の偏光成分のパワーを測定する工程と
    を有する偏波面保存光ファイバの特性測定方法。
  8. 前記工程(a)において、前記偏波面保存光ファイバの側面から、該偏波面保存光ファイバに照明光を導入し、入射端面または出射端面から出射した照明光により、該入射端面または出射端面の画像を観測する請求項7に記載の偏波面保存光ファイバの特性測定方法。
  9. (d)少なくとも1つの入射ポートと2つの出射ポートとを持つ偏波面保存光ファイバカプラの、入射ポート及び2つの出射ポートの端面の画像を観測し、各ポートの偏光軸の向きを検出する工程と、
    (e)前記工程(d)で検出された入射ポートの偏光軸とのなす角度が0°または90°の偏光方向を持った直線偏光を、該入射ポートから前記偏波面保存光ファイバカプラに入射させる工程と、
    (f)前記偏波面保存光ファイバカプラの2つの出射ポートの各々について、出射ポートから出射された光線束のうち、前記工程(d)で検出された出射ポートの偏光軸とのなす角度が0°または90°の偏光成分のパワーを測定する工程と
    を有する偏波面保存光ファイバカプラの特性測定方法。
  10. 前記工程(d)において、前記偏波面保存光ファイバカプラの各ポートに連続する光ファイバの側面から、該光ファイバに照明光を導入し、入射ポートまたは出射ポートから出射した照明光により、該入射ポートまたは出射ポートの画像を観測する請求項9に記載の偏波面保存光ファイバカプラの特性測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006017477A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Fujikura Ltd 光ファイバおよび光ファイバの偏波モード分散測定方法
US7556297B2 (en) * 2006-07-28 2009-07-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Attachment structure of energy absorbing structure

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