JP2005515428A

JP2005515428A - 透過時及び反射時の両方向における被測定物の光学特性測定

Info

Publication number: JP2005515428A
Application number: JP2003560505A
Authority: JP
Inventors: ズィグラー・パトリック; ストルテ・ラルフ; トーマ・ピーター
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2005-05-26
Also published as: US7268342B2; WO2003060458A1; EP1468262A1; US20050121633A1

Abstract

【課題】光ビームの透過時及び反射時の両方向におけるＤＵＴの光学特性の測定を改良する。
【解決手段】本発明は、透過時及び反射時の両方向における被測定物の光学特性を求める方法を提供する。この方法は、供給される測定信号を少なくとも２つの部分に区別可能にコーディングするステップと、前記少なくとも２つの部分を両方向から前記被測定物に送り込むステップと、前記被測定物によって透過する方向及び反射する方向からの信号を受信するステップと、前記被測定物によって透過する信号及び反射する信号における少なくとも前記コーディングされた部分を識別するステップと、少なくとも前記識別された部分を解析して、透過時及び反射時の両方向における前記被測定物の少なくとも１つの光学特性を求めるステップと、
を有する。

Description

本発明は、光ビームの透過時及び反射時の両方向における、被測定物（Device under Test、ＤＵＴ）の偏光依存損失（Polarization Dependent Loss、ＰＤＬ）、偏光モード分散（Polarization mode dispersion、ＰＭＤ）、群遅延差（differential group delay、ＤＧＤ）、挿入損失（insertion loss）、反射減衰量（return loss）、及び／または、色分散（chromatic dispersion、ＣＤ）といった、光学特性の測定に関するものである。

上述の目的のための測定機構は、できる限り操作が容易でなければならないし、できるだけ迅速に、かつ、できるだけ少ない操作で、ＤＵＴの全ての光学特性を明らかにしなければならない。この意味するところは、ＤＵＴは、測定機構に接続されると、必要とされる全パラメータについて完全に特性解明すべきであるということである。完全な特性解明には、できるだけ迅速に、透過及び反射時の両方における全てのパラメータを測定することが必要になる。

非特許文献１及び２の開示から、偏光分析された光ファイバ・ブラッグ格子の特性解明方法が既知のところである。しかし、これらの開示では、ＤＵＴの反射だけしか測定されない。

非特許文献３から、透過及び反射時の両方向におけるＤＵＴの群遅延を測定する測定機構が既知のところである。

しかし、開示の測定機構では、ＰＭＤまたはＰＤＬの測定は不可能である。さらに、用いられる検出器によって、両方向の反射信号及び透過信号、すなわち、１つの方向の反射信号にもう１つの方向の透過信号を重ね合わせた信号、及び、１つの方向の透過信号にもう１つの方向の反射信号を重ね合わせた信号を同時に検出できるようにするには、測定光路長と基準光路長の差の全ての影響を実際には知らなくても、これらの信号間において、これらの差が識別可能であることが必要になるので、この論文に開示の測定機構には問題が生じることになる。

また、それぞれの信号の光路長が異なることによって、正確な測定にとって問題となる可能性のある追加要件が、受信機特性及びＤＵＴ特性に課せられることになる。
David Sandel, Reinhold Noe, "Optical Network Analyzer applied for Fiber Bragg Grating Characterization", IEE ECOC 97 Conference Publication No.448, pp. 186-189, 1997 David Sandel et al、"Optical Network Analysis and Longitudinal Structure Characterization of Fiber Bragg Grating", Journal of Lightwave Technology, Vol.16, No. 12, December 1998, pp. 2435-2442 Froggatt et al, "Full Complex Transmission and Reflection Characterization of a Bragg Gating in a Single Laser Sweep"

従って、本発明の目的は、光ビームの透過時及び反射時の両方向におけるＤＵＴの光学特性の測定を改良することにある。

この目的は、独立クレイムによって解決される。

本発明の利点は、できるだけ操作を少なくして、ＤＵＴの特性を解明できるという点にある。この意味するところは、測定機構に接続してしまえば、必要とされる全てのパラメータについて、ＤＵＴの完全な特性解明が可能になる、すなわち、ＤＵＴを操作せずに、透過パラメータ及び反射パラメータの全ての測定が両方向において可能になるということである。

本発明の実施態様の１つでは、これは、スイッチを用いて、ＤＵＴのポートの１つに入射光を送ることによって実現可能である。この結果、ＤＵＴを操作することなく、同調可能レーザ源による２回の波長掃引で、両方向に関して必要とされる全てのパラメータを測定することによって、ＤＵＴの完全な特性解明が可能になる。

本発明のもう１つの実施態様では、スイッチをビーム・スプリッタに置き換えることにより、レーザ・ビームがＤＵＴに対して両方から同時に照射されることになる。この場合、ＤＵＴを通って、逆方向に伝搬する光の２つの部分が、２つの変調周波数によってコーディング（code）される。次に、これらの信号が、位相感知検波方式（phase sensitive detection scheme）を利用して、すなわち、周波数選択検出によって検出される。

他の望ましい実施態様については、従属クレイムによって示されている。

本発明は、任意の種類のデータ・キャリヤに記憶しておくか、または、別様にそれらによって供給を受けることが可能な、さらに、任意の適合するデータ処理装置において／によって実行することが可能な、１つ以上の適合するソフトウェア・プログラムによって部分的に実施または支援することできるのは明らかである。

本発明の他の目的及び付随する利点の多くについては、添付の図面に関連づけて検討すれば、下記の詳細な説明を参照することによって容易に明らかになり、より深い理解が得られることになるであろう。図面中のコンポーネントは、必ずしも一定の比率にはなっておらず、代わりに、本発明の原理を明確に例示することに重点が置かれている。ほぼ等しいか、または、機能的に同様の特徴は、同じ参照番号で言及されることになる。

次に、図面をさらに詳細に参照すると、図１には、透過時及び反射時の両方向におけるＤＵＴ６の光学特性を求めるための、本発明による測定機構の第１の実施態様１が示されている。

測定機構１には、偏光コントローラ７４（ヒューレット・パッカード社のＨＰ８１６９Ａとすることが可能な）にコヒーレント・レーザ・ビーム７２を照射する調整可能光源７０が含まれている。偏光コントローラ７４は、偏光制御を施したコヒーレント光ビーム７６をアイソレータ（isolator）７８に送る。スイッチ８１が、アイソレータ７８に光学的に接続され、アイソレータ７８からコヒーレント光ビーム８０を受光する。スイッチ８１は機構１の干渉部分（interferometric part）に設けられていない。スイッチ８１には、３ｄＢカプラ（coupler）である第１のビーム・スプリッタ８２が光学的に結合されている。スイッチ８１には、３ｄＢカプラである第２のビーム・スプリッタ８３も光学的に結合されている。カプラ８２及び８３の両方に、基準アーム２及び測定アーム８６が接続されている。

測定アームには、ＤＵＴ６を受けるための台座（seat）９０が設けられている。台座９０は、ＤＵＴ６を測定アーム８６に接続できるようにするため、２つのコネクタ９２及び９４を備えている。

基準アーム２には、５０％反射性で、５０％透過性（他の比率も可能である）の素子１２を受けるための台座１０が設けられている。台座１０は、素子１２を基準アーム２に接続できるようにするため、２つのコネクタ４ａ及び４ｂを備えている。素子１２には、さらに、例えば、ＤＵＴ６を通る光路長の異なる長さを考慮するための可変遅延線（variable delay line）のような、測定機構１における光路長のバランスをとるための調整素子を含むことも可能である。あるいは好ましくは、波長／周波数領域における十分に狭い間隔の測定ポイントによって、この問題に対処できることである。素子１２の機能に関するさらなる詳細については、出願人の欧州特許出願EP-A-0111817号明細書を参照されたい。従って、前述の出願において示された素子及び測定機構の説明は、参考までに本明細書において援用されている。

こうした測定機構１は、出願人の欧州特許出願EP-A-0111833号明細書に開示された較正及び／または検証素子によって較正及び／または検証することが可能である。較正及び／または検証のため、較正及び／または検証素子は台座１０に挿入される。従って、前述の出願において示された較正及び／または検証素子による測定機構の較正及び／または検証に関する説明は、参考までに本明細書において援用されている。

カプラ８３には、偏波ダイバーシティ受信機（polarization diversity receiver、ＰＤＲ）１０６が接続されている。このPDR１０６は、スイッチ８１が図１の実線による位置にある場合に、ＤＵＴ６による透過信号と基準アーム２からカプラ８３によって結合される基準信号との重ね合わせである、重ね合わせ信号を検出する。この場合、基準信号は、カプラ８２によって基準アーム２に結合される。スイッチ８１が点線による位置にある場合、ＰＤＲ１０６は、ＤＵＴ６による反射信号と基準アーム２からカプラ８３によって結合される反射基準信号の重ね合わせである、重ね合わせ信号を検出する。この場合、基準信号は、カプラ８３によって基準アーム２に結合される。

カプラ８２には、ＰＤＲ１０８も結合されている。ＰＤＲ１０８は、スイッチ８１が図１の実線による位置にある場合、基準アーム２からカプラ８２によって結合されるＤＵＴ６からの反射信号と素子１２から入射する基準アーム２から結合される反射基準信号の重ね合わせ信号を検出する。この場合、基準信号は、カプラ８２によって基準アーム２に結合される。スイッチ８１が点線による位置にある場合、ＰＤＲ１０８は、ＤＵＴ６による透過信号と素子１２によって透過される透過基準信号の重ねあわせである、重ね合わせ信号を検出する。この場合、基準信号は、カプラ８３によって基準アーム２に結合される。

さらなる詳細については、その開示が参考までに本明細書において援用されている、出願人の欧州特許出願第00125089.3号明細書を参照されたい。

図２には、本発明による測定機構の第２の実施態様２００が示されている。図１の実施態様１とは対照的に、図２の実施態様２００にはスイッチ８１がない。代わりに、測定機構２００の場合、分路（ビームスプリッタ）２８１がスイッチ８１に取って代わる。分路（shunt）２８１によって、基準アーム２及び測定アーム８６に信号８０が同時に供給される。ＤＵＴ６を通って伝搬する信号を識別できるように、ＤＵＴ６を通って、逆方向に伝搬する光の２つの部分が、２つの変調装置２０１及び２０２によって得られる２つの異なる変調周波数ｆ１及びｆ２によってコーディングされ、信号８０−ｆ１及び８０−ｆ２を生じることになる。次に、信号８０−ｆ１及び８０−ｆ２が、位相感知検波方式（phase sensitive detection scheme）を用いるＰＤＲ２０６及びＰＤＲ２０８を利用して、すなわち、周波数選択検出（frequency selective detection）によって検出される。さらに、素子１２には、素子１２によって透過または反射される全ての信号を変調周波数ｆ３で調整するための（不図示の）変調装置２０３が含まれている。

ＰＤＲ２０６及びＰＤＲ２０８によって検出される信号の復号化機能を明らかにするため、図２には、ストークスの行列要素Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ１２、及び、Ｓ２２が描かれている。要素Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ１２、及び、Ｓ２２は、下記のようにコーディング周波数（coding frequency）ｆ１、ｆ２、ｆ３から導き出すことが可能である。

ＰＤＲ２０８において：Ｓ１１＝ｆ１＋／−ｆ３、Ｓ１２＝ｆ２−／＋ｆ３
ＰＤＲ２０６において：Ｓ２１＝ｆ１＋／−ｆ３、Ｓ２２＝ｆ２−／＋ｆ３

本発明による第１の測定機構を示す図である。本発明による第２の測定機構を示す図である。

符号の説明

４ａ、４ｂ供給素子
６被測定物
８０測定信号
８１スイッチ
１０６、１０８受信素子（PDR）
２０１、２０２、２０３変調装置
２０６、２０８受信素子（PDR）
２８１ビーム・スプリッタ（分路）

Claims

透過時及び反射時の両方向における被測定物の光学特性を求める方法であって、
供給される測定信号を少なくとも２つの部分に区別可能にコーディングするステップと、
前記少なくとも２つの部分を両方向から前記被測定物に送り込むステップと、
前記被測定物によって透過する方向及び反射する方向からの信号を受信するステップと、
前記被測定物によって透過する信号及び反射する信号における少なくとも前記コーディングされた部分を識別するステップと、
少なくとも前記識別された部分を解析して、透過時及び反射時の両方向における前記被測定物の少なくとも１つの光学特性を求めるステップと、
を有する方法。
前記測定信号を少なくとも２つの部分に時間コーディングすることによって、前記測定信号を前記少なくとも２つの部分にコーディングするステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
前記測定信号の一方の部分を、一方の方向から前記被測定物に入る第１の経路へと、さらに、前記測定信号の他方の部分を、他方の方向から前記被測定物に入る第２の経路へと順次送り込むことによって、前記測定信号を前記少なくとも２つの部分に時間コーディングするステップをさらに有する、請求項２に記載の方法。
スイッチを用いて、前記第１の経路に前記測定信号の一方の部分を、さらに、前記第２の経路に前記測定信号の他方の部分を順次送り込むステップをさらに有する、請求項３に記載の方法。
前記測定信号を少なくとも２つの部分にスペクトルコーディングすることによって、前記測定信号を前記少なくとも２つの部分にコーディングするステップをさらに有する、請求項１乃至請求項４のうち任意の１つに記載の方法。
前記測定信号を少なくとも２つの部分に分割し、異なる周波数変調または振幅変調で該少なくとも２つの部分を変調することによって、前記測定信号を前記少なくとも２つの部分にスペクトルコーディングするステップをさらに有する、請求項５に記載の方法。
両方向の少なくとも一方について、前記被測定物によって透過される信号のための基準信号を供給するステップ、及び／または、前記被測定物によって反射される信号のための基準信号を供給するステップと、
前記基準信号をスペクトルコーディングすることによって、前記供給された基準信号を区別可能にコーディングするステップと、
をさらに有する請求項１乃至請求項６のうち任意の１つに記載の方法。
コンピュータのようなデータ処理システムにおける実行時に、請求項１乃至請求項７のうちの１つに記載の方法を実行するための、データ・キャリヤに記憶するのが望ましい、ソフトウェア・プログラムまたは製品。
透過時及び反射時の両方向における被測定物の光学特性を求めるための測定機構であって、
供給される測定信号を少なくとも２つの部分に区別可能にコーディングするためのコーディング装置と、
透過及び反射時に、前記少なくとも２つの部分を両方向から被測定物に送り込む供給素子と、
前記被測定物によって透過する方向及び反射する方向からの前記信号を受信し、前記被測定物によって透過する信号及び反射する信号における少なくとも前記コーディングされた部分を識別し、少なくとも該識別された部分を解析して、透過時及び反射時の両方向における前記被測定物の少なくとも１つの光学特性を求める、受信素子と、
を有する測定機構。
前記コーディング装置が、前記測定信号の一方の部分を、一方の方向から前記被測定物に入る第１の経路へと、さらに、前記測定信号の他方の部分を、前記被測定物に入る第２の経路へと、順次送り込むスイッチをさらに有する、請求項９に記載の機構。
前記コーディング装置が、前記測定信号を少なくとも２つの部分に分割するビーム・スプリッタ（２８１）と、異なる周波数変調または振幅変調で前記少なくとも２つの部分を変調することによって、前記測定信号の前記少なくとも２つの部分をスペクトルコーディングする変調装置と、をさらに有する、請求項９または請求項１０に記載の機構。