JP2006194658A - 偏波モード分散測定方法及びこれを用いた偏波モード分散測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能な偏波モード分散測定方法及びこれを用いた偏波モード分散測定装置を実現する。
【解決手段】 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、波長可変光源の波長を連続掃引して出力し、偏波制御手段で偏光状態を切り換えて被測定対象に入射し、連続掃引中の波長の値を測定用トリガ信号に同期して波長測定手段で測定し、前記被測定対象の通過光の4ポート強度を前記測定用トリガ信号に同期して偏光解析手段で測定し、測定された前記波長と測定された前記4ポート強度の値を用いてストークスパラメータを演算し、前記ストークスパラメータに基づき偏波モード分散を求める。
【選択図】 図1
【解決手段】 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、波長可変光源の波長を連続掃引して出力し、偏波制御手段で偏光状態を切り換えて被測定対象に入射し、連続掃引中の波長の値を測定用トリガ信号に同期して波長測定手段で測定し、前記被測定対象の通過光の4ポート強度を前記測定用トリガ信号に同期して偏光解析手段で測定し、測定された前記波長と測定された前記4ポート強度の値を用いてストークスパラメータを演算し、前記ストークスパラメータに基づき偏波モード分散を求める。
【選択図】 図1
Description
本発明は、偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定装置に関し、特に偏光解析法による偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能な偏波モード分散測定方法及びこれを用いた偏波モード分散測定装置に関する。
近年のインターネットを中心とした伝播するデータ量の急速な増大に対応するためDWDM(高密度波長多重:Dense Wavelength Division Multiplexing)による容量拡大が進められている。
このようなDWDM光伝送システムの伝送特性を劣化させる原因の一つとして光ファイアや光コンポーネントの偏波モード分散(Polarization Mode Dispersion:以下、必要に応じてPMDと記載する。)がある。
ここで、偏波モード分散とは、光ファイバの形状がわずかに楕円になっているため、直交する2つの偏波成分の屈折率が一致せず、2つの偏波の間に群遅延時間差(Differential Group Delay:以下、必要に応じてDGDと記載する。)が生じて光パルスが広がってしまう現象を言う。
このため、偏波モード分散の影響により光信号波形が広がってしまい伝送距離が制約されるため、”10Gbit/s”を超える高速な光伝送システムでは偏波モード分散の補償が必須要件となり、当該偏波モード分散を”フェムト秒(fs)”オーダーで高精度に測定する必要性が生じている。
このような偏波モード分散の測定方法としては、偏光解析手段によって偏光状態を表すストークスパラメータを取得してその波長変化に対するストークスパラメータの変化量から偏波モード分散を測定する偏光解析法が存在する。
このような測定方法では、偏波モード分散を有する被測定物に偏光状態を固定して光を入射し、波長を変化させると偏波モード分散の大きさに応じて偏光状態が波長によって変化する性質を利用したものである。
また、計算のアルゴリズムとしてはジョーンズマトリクス法(Jones Matrix Eigenanalysis:JME)、ポアンカレ球法(Poincare Sphere:PS)、ミューラーマトリクス法(Muller Matrix Method:MMM)等が存在している。
さらに、長尺光ファイバ等でモード結合が発生するような場合には、主偏光状態(Principal State of Polarization:PSP)が光周波数で変化してしまい、その結果として二次の偏波モード分散が発生することになる。
一次の偏波モード分散のみならず、このような二次の偏波モード分散がある場合、伝送波形の光パルスの広がりの他にオーバーシュート歪等のさらなる劣化が生じてしまい、二次の偏波モード分散(具体的には、群遅延時間差の波長変化量の波長依存性を表す偏波依存分散(Polarization Chromatic Dispersion:PCD)と主偏光状態の波長依存性(Polarization Mode Dispersion Depolarization:PMDD))を測定する必要性が生じている。
従来の偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
図12はこのような従来の偏波モード分散測定装置の一例を示す構成ブロック図である。図12において1は出力光の波長をステップ的に可変させることが可能な波長可変光源、2は1/4波長板、或いは、1/2波長板によって入射光を2種類(例えば、0°、45°)または3種類(例えば、0°、45°、90°)の偏光状態にする偏波制御手段、3は光ファイバ等の被測定物、4は偏光解析手段、5は各種機器を制御すると共に偏波モード分散を計算等するコンピュータ等の演算制御手段である。
図12中”OL01”に示す波長可変光源1の出力光は、偏波制御手段2に入射され、図12中”OL02”に示す偏波制御手段2の出力光は被測定物3に入射される。図12中”OL03”に示す被測定物3からの出力光は偏光解析手段4に入射される。演算制御手段5の制御信号は波長可変光源1及び偏波制御手段2に接続され、演算制御手段5と偏光解析手段4は相互に接続される。
ここで、図12に示す従来例の動作を図13及び図14を用いて説明する。図13及び図14は演算制御手段5の動作を説明するフロー図である。
図13中”S001”において演算制御手段5は、波長可変光源1を制御して出力光の波長を或る波長、例えば、”λ(ω)”に設定し、図13中”S002”において演算制御手段5は、偏波制御手段2を制御して偏光状態を”0°”に設定する。
具体的には、偏波制御手段2を構成する1/4波長板、或いは、1/2波長板等の波長板を規定の角度だけ回転させることにより、入射光の偏光状態を変化させている。
そして、図13中”S003”において演算制御手段5は、偏光解析手段4を制御してストークスパラメータ”S0(ω)”を測定する。
同様にして、図13中”S004”において演算制御手段5は、偏波制御手段2を制御して偏光状態を”45°”に設定し、図13中”S005”において演算制御手段5は、偏光解析手段4を制御してストークスパラメータ”S45(ω)”を測定する。
図13中”S006”において演算制御手段5は、波長可変光源1を制御して出力光の波長をステップ的に変化、例えば、”λ(ω+Δω)”に変化させ、図13中”S007”において演算制御手段5は、偏波制御手段2を制御して偏光状態を”0°”に設定する。
そして、図13中”S008”において演算制御手段5は、偏光解析手段4を制御してストークスパラメータ”S0(ω+Δω)”を測定する。
同様にして、図13中”S009”において演算制御手段5は、偏波制御手段2を制御して偏光状態を”45°”に設定し、図17中”S010”において演算制御手段5は、偏光解析手段4を制御してストークスパラメータ”S45(ω+Δω)”を測定する。
最後に、図13中”S011”において演算制御手段5は、偏波モード分散を計算する。具体的には、先に求めたストークスパラメータがポアンカレ球上を回転する角度”Φ”を求め、以下の式により偏波モード分散”Δτ”を求める。
Δτ=Φ/Δω (1)
Δτ=Φ/Δω (1)
一方、図14中”S101”において演算制御手段5は、偏波制御手段2を制御して偏光状態を”0°”に設定し、図14中”S102”において演算制御手段5は、波長可変光源1を制御して出力光の波長を或る波長、例えば、”λ(ω)”に設定する。
そして、図14中”S103”において演算制御手段5は、偏光解析手段4を制御してストークスパラメータ”S0(ω)”を測定する。
同様にして、図14中”S004”において演算制御手段5は、波長可変光源1を制御して出力光の波長をステップ的に変化、例えば、”λ(ω+Δω)”に設定し、図18中”S105”において演算制御手段5は、偏光解析手段4を制御してストークスパラメータ”S0(ω+Δω)”を測定する。
図14中”S106”において演算制御手段5は、偏波制御手段2を制御して偏光状態を”45°”に設定し、図14中”S107”において演算制御手段5は、波長可変光源1を制御して出力光の波長をステップ的に変化、例えば、”λ(ω)”に設定する。
そして、図14中”S108”において演算制御手段5は、偏光解析手段4を制御してストークスパラメータ”S45(ω)”を測定する。
同様にして、図18中”S109”において演算制御手段5は、波長可変光源1を制御して出力光の波長をステップ的に変化、例えば、”λ(ω+Δω)”に設定し、図14中”S110”において演算制御手段5は、偏光解析手段4を制御してストークスパラメータ”S45(ω+Δω)”を測定する。
最後に、図14中”S111”において演算制御手段5は、偏波モード分散を計算する。具体的には、先に求めたストークスパラメータがポアンカレ球上を回転する角度”Φ”を求め、前述の式(1)により偏波モード分散”Δτ”を求める。
しかし、図12に示す従来例では、波長可変光源1、偏波制御手段2及び偏光解析手段4を演算制御手段5を用いて個別に制御し、波長可変光源1の出力光の波長をステップ的に変化させてストークスパラメータを測定し偏波モード分散を計算するため、或る1つの波長に対する1波長分の偏波モード分散を得るためには数秒程度の時間がかかってしまい、偏波モード分散の測定波長スパンに対しては波長のステップ間隔によって非常に多大な時間が必要になってしまうと言った問題点があった。
例えば、1000ポイントの偏波モード分散を得るためには、1ポイントに2秒かかるものと想定すると、測定時間だけでも30分程度の時間を要することになる。
また、長距離光ファイバ等の偏波モード分散は周囲の環境変化の影響を受けやすく、経時的に特性が変化する場合もあり、図12に示す従来例では環境変化の影響や経時変化の影響を受けてしまうと言った問題点があった。
また、図13に示す測定方法では、偏波制御手段2により偏光状態(例えば、0°と45°)を順次切り換えながらストークスパラメータを測定し、その後、波長をステップ的に変化させているので、波長制御手段2を構成する波長板の回転角度の精度が偏波モード分散の測定精度に影響してしまうと言った問題点があった。
一方、図14に示す測定方法では、偏波制御手段2による偏光状態(例えば、0°と45°)の切り換えは2回で済むものの、1つの偏光状態における測定中に被測定物において偏波が変動したり、偏波モード分散が変動したりして多くの測定ポイントを測定することが困難であると言った問題点があった。
また、2つの偏光状態の間で同一の波長の出力光で測定を行う必要性があり。波長可変光源1の波長再現性や波長確度等の精度が偏波モード分散の測定精度に影響してしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能な偏波モード分散測定方法及びこれを用いた偏波モード分散測定装置を実現することにある。
従って本発明が解決しようとする課題は、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能な偏波モード分散測定方法及びこれを用いた偏波モード分散測定装置を実現することにある。
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
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、
波長可変光源の波長を連続掃引して出力し、偏波制御手段で偏光状態を切り換えて被測定対象に入射し、連続掃引中の波長の値を測定用トリガ信号に同期して波長測定手段で測定し、前記被測定対象の通過光の4ポート強度を前記測定用トリガ信号に同期して偏光解析手段で測定し、測定された前記波長と測定された前記4ポート強度の値を用いてストークスパラメータを演算し、前記ストークスパラメータに基づき偏波モード分散を求めることにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。
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、
波長可変光源の波長を連続掃引して出力し、偏波制御手段で偏光状態を切り換えて被測定対象に入射し、連続掃引中の波長の値を測定用トリガ信号に同期して波長測定手段で測定し、前記被測定対象の通過光の4ポート強度を前記測定用トリガ信号に同期して偏光解析手段で測定し、測定された前記波長と測定された前記4ポート強度の値を用いてストークスパラメータを演算し、前記ストークスパラメータに基づき偏波モード分散を求めることにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。
請求項2記載の発明は、
請求項1記載の発明である偏波モード分散測定方法であって、
測定された前記4ポート強度から本来測定したい波長における4ポート強度を波長補正処理して求めることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項1記載の発明である偏波モード分散測定方法であって、
測定された前記4ポート強度から本来測定したい波長における4ポート強度を波長補正処理して求めることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項3記載の発明は、
請求項1記載の発明である偏波モード分散測定方法であって、
演算された前記ストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項1記載の発明である偏波モード分散測定方法であって、
演算された前記ストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項4記載の発明は、
請求項2若しくは請求項3記載の発明である偏波モード分散測定方法であって、
前記波長補正処理が、
直線補間、スプライン補間、或いは、多項式補間のいずれかであることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項2若しくは請求項3記載の発明である偏波モード分散測定方法であって、
前記波長補正処理が、
直線補間、スプライン補間、或いは、多項式補間のいずれかであることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項5記載の発明は、
偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定装置において、
出力光の波長を連続掃引させることが可能で、任意の波長間隔で出力可能な測定用トリガ信号を出力する波長可変光源と、この波長可変光源の出力光を分岐させる光分岐手段と、この光分岐手段の一方の出力光が入射され偏光状態を切り換えて被測定物に出射させる偏波制御手段と、前記被測定物を通過した光が入射され前記測定用トリガ信号に同期して4ポート強度を測定する偏光解析手段と、前記光分岐手段の他方の出力光が入射され前記測定用トリガ信号に同期して波長を測定する波長測定手段と、測定された前記4ポート強度を測定された前記波長の値で波長補正処理してストークスパラメータを演算し、前記ストークスパラメータに基づき偏波モード分散を求める演算制御手段とを備えたことにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。
偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定装置において、
出力光の波長を連続掃引させることが可能で、任意の波長間隔で出力可能な測定用トリガ信号を出力する波長可変光源と、この波長可変光源の出力光を分岐させる光分岐手段と、この光分岐手段の一方の出力光が入射され偏光状態を切り換えて被測定物に出射させる偏波制御手段と、前記被測定物を通過した光が入射され前記測定用トリガ信号に同期して4ポート強度を測定する偏光解析手段と、前記光分岐手段の他方の出力光が入射され前記測定用トリガ信号に同期して波長を測定する波長測定手段と、測定された前記4ポート強度を測定された前記波長の値で波長補正処理してストークスパラメータを演算し、前記ストークスパラメータに基づき偏波モード分散を求める演算制御手段とを備えたことにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。
請求項6記載の発明は、
請求項5記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
測定された前記4ポート強度から本来測定したい波長における4ポート強度を波長補正処理して求めることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項5記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
測定された前記4ポート強度から本来測定したい波長における4ポート強度を波長補正処理して求めることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項7記載の発明は、
請求項5記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
前記測定された前記4ポート強度と測定された前記波長の値を用いてストークスパラメータを演算し、演算された前記ストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項5記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
前記測定された前記4ポート強度と測定された前記波長の値を用いてストークスパラメータを演算し、演算された前記ストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項8記載の発明は、
請求項6若しくは請求項7記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記波長補正処理が、
直線補間、スプライン補間、或いは、多項式補間のいずれかであることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項6若しくは請求項7記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記波長補正処理が、
直線補間、スプライン補間、或いは、多項式補間のいずれかであることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項9記載の発明は、
請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記波長測定手段が、
フィルタ型波長測定器、マイクルソン干渉計型波長測定器、或いは、エタロン型波長測定器のいずれかであることにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。また、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記波長測定手段が、
フィルタ型波長測定器、マイクルソン干渉計型波長測定器、或いは、エタロン型波長測定器のいずれかであることにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。また、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項10記載の発明は、
請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
演算された前記ストークスパラメータの間引き処理を行うことにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。また、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
演算された前記ストークスパラメータの間引き処理を行うことにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。また、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項11記載の発明は、
請求項10記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
間引きされた前記ストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。また、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項10記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
間引きされた前記ストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることにより、偏波モード分散を高速・高精度に測定することが可能になる。また、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
請求項12記載の発明は、
請求項6乃至請求項11のいずれかに記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
偏光状態の切り換え後の波長の測定及び4ポート強度の測定と、偏光状態の切り換え前のストークスパラメータの演算とを並列処理することにより、偏波モード分散の高速測定が可能になる。
請求項6乃至請求項11のいずれかに記載の発明である偏波モード分散測定装置において、
前記演算制御手段が、
偏光状態の切り換え後の波長の測定及び4ポート強度の測定と、偏光状態の切り換え前のストークスパラメータの演算とを並列処理することにより、偏波モード分散の高速測定が可能になる。
本発明によれば次のような効果がある。
請求項1,5,9,10及び請求項11の発明によれば、波長可変光源の出力光の波長を連続掃引させると共に連続掃引中の波長の値を測定用トリガ信号に同期して波長測定手段で測定し、4ポート強度を測定用トリガ信号に同期して偏光解析手段で測定して、測定されたストークスパラメータを波長補正処理して演算することにより、波長可変光源の掃引時の不安定要因を除去してストークスパラメータを精度良く測定することができるので、偏波モード分散を高精度に測定することが可能になる。また、一次の偏波モード分散のみならず二次の偏波モード分散も精度良く測定することが可能になる。
請求項1,5,9,10及び請求項11の発明によれば、波長可変光源の出力光の波長を連続掃引させると共に連続掃引中の波長の値を測定用トリガ信号に同期して波長測定手段で測定し、4ポート強度を測定用トリガ信号に同期して偏光解析手段で測定して、測定されたストークスパラメータを波長補正処理して演算することにより、波長可変光源の掃引時の不安定要因を除去してストークスパラメータを精度良く測定することができるので、偏波モード分散を高精度に測定することが可能になる。また、一次の偏波モード分散のみならず二次の偏波モード分散も精度良く測定することが可能になる。
また、従来例のように出力光の波長をステップ的にではなく連続掃引するので、全波長範囲での測定時間が数秒程度に高速化することが可能になる。このため、長距離光ファイバ等の周囲の環境変化の影響を受けやすい被測定物であっても対応が可能になる。
また、偏波制御手段8による偏光状態の切り換えは最小で2回で済むので、偏波制御手段8を構成する波長板の回転角度の精度の影響を受けることなく偏波モード分散の測定を行うことが可能になる。
また、請求項2,3,4,6,7,8,9,10及び請求項11の発明によれば、4ポート強度から本来測定したい波長における4ポート強度を波長補正処理して求める、或いは、測定された4ポート強度及び測定された波長から演算されたストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることにより、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
また、請求項12の発明によれば、偏光状態の切り換え後の波長の測定及び4ポート強度の測定と、偏光状態の切り換え前のストークスパラメータの演算とを並列処理することにより、偏波モード分散の高速測定が可能になる。
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係る偏波モード分散測定方法を用いた偏波モード分散測定装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
図1において6は出力光の波長を連続掃引させることが可能で、且つ、任意の波長間隔で出力可能な測定用トリガ信号を出力する波長可変光源、7は光カプラ等の光分岐手段、8は1/4波長板、或いは、1/2波長板によって入射光を2種類(例えば、0°、45°)または3種類(例えば、0°、45°、90°)の偏光状態にする偏波制御手段、9は光ファイバ等の被測定物、10は測定用トリガ信号に同期して4ポート強度(偏光子を通過しない基本光の光強度(I0)と、異なる偏光成分を通過した3つの偏波光の光強度(I1、I2,I3))を測定する偏光解析手段、11は測定用トリガ信号に同期して波長を測定するフィルタ型波長測定器、マイクルソン干渉計型波長測定器、或いは、エタロン型波長測定器等の波長測定手段、12は偏光解析手段9の出力からストークスパラメータを演算するコンピュータ等のストークスパラメータ演算手段、13はストークスパラメータから偏波モード分散を演算するコンピュータ等の偏波モード分散演算手段である。
図1中”OL11”に示す波長可変光源6の出力光は、光分岐手段7に入射され図1中”ML11”に示す測定光と図1中”RL11”に示す参照光とに分岐される。図1中”ML11”に示す測定光は偏波制御手段8に入射され、図1中”OL12”に示す偏波制御手段8の出力光は被測定物9に入射される。また、図1中”OL13”に示す被測定物9からの出力光は偏光解析手段10に入射される。
一方、図1中”RL11”に示す参照光は波長測定手段11に入射され、波長測定手段11の出力である波長に関する情報はストークスパラメータ演算手段12に入力され、図1中”FP11”に示す偏光解析手段10の出力である4ポート強度もまたストークスパラメータ演算手段12に入力される。
ストークスパラメータ演算手段12の出力であるストークスパラメータに関する情報は偏波モード分散演算手段13に入力される。さらに、図1中”TG11”に示す波長可変光源6の測定用トリガ信号は偏光解析手段10及び波長測定手段11のトリガ入力端子に接続される。
ここで、図1に示す実施例の動作を図2、図3、図4、図5及び図6を用いて説明する。図2は測定用トリガ信号と測定される波長及び4ポート強度の一例を示すタイミング図、図3は4ポート強度の波長補正処理を説明する説明図、図4は本願発明と従来例との特性(DGD)を比較する特性曲線図、図5は本願発明と従来例との測定値を比較する表、図6は本願発明のPMDの再現性を示す説明図である。
波長可変光源6の波長が連続掃引された出力光は光分岐手段7で2つに分岐された後、図1中”ML11”に示す測定光は偏波制御手段8で或る偏光状態(例えば、0°)に制御され被測定物9を通過して偏光解析手段10に入射される。一方、図1中”RL11”に示す参照光は波長測定手段11に入射される。
このとき、波長測定手段11及び偏光解析手段10は波長可変光源6から出力される測定用トリガ信号に同期して出力光の波長及び4ポート強度を測定するので、図2中(a)に示す測定用トリガ信号に同期して図2中(b)及び(c)に示すように波長及び4ポート強度(正確には、4ポート強度のうちの1つの特性)が測定される。
例えば、図2中”TG21”に示す測定用トリガ信号に同期して波長測定手段11及び偏光解析手段10では、図2中”WL21”及び”FI21”に示すような波長”λm(0)”及び4ポート強度”Ii(0)”が測定される。
同様に、例えば、図2中”TG22”及び”TG23”に示す測定用トリガ信号に同期して波長測定手段11では、図2中”WL22”及び”WL23”に示すような波長”λm(i)”及び”λm(n)”が測定され、偏光解析手段11では、図2中”FI22”及び”FI23”に示すような4ポート強度”Ii(i)”及び”Ii(n)”が測定される。
ストークスパラメータ演算手段12は、このように測定用トリガ信号に同期して測定された4ポート強度を同じく測定用トリガ信号に同期して測定された波長の値によって波長補正処理してストークスパラメータを演算する。
最後に、偏波モード分散演算手段13は、ストークスパラメータ演算手段12が演算したストークスパラメータに基づき偏波モード分散を演算する。
そして、図1中”ML11”に示す測定光を偏波制御手段8により偏光状態(例えば、45°)に変化させて被測定物9に入射させた後、波長を連続掃引させて前述と同様の測定を行う。
この結果、波長可変光源6の波長を連続掃引して出力すると共に連続掃引中の波長の値を測定用トリガ信号に同期して波長測定手段11で測定し、測定用トリガ信号に同期して偏光解析手段10で測定された4ポート強度を測定波長で波長補正処理してストークスパラメータを演算することにより、波長可変光源の掃引時の不安定要因を除去してストークスパラメータを精度良く測定することができるので、偏波モード分散を高精度に測定することが可能になる。また、一次の偏波モード分散のみならず二次の偏波モード分散も精度良く測定することが可能になる。
また、従来例のように出力光の波長をステップ的にではなく連続掃引するので、全波長範囲での測定時間が数秒程度に高速化することが可能になる。このため、長距離光ファイバ等の周囲の環境変化の影響を受けやすい被測定物であっても対応が可能になる。
また、偏波制御手段8による偏光状態の切り換えは最小で2回で済むので、偏波制御手段8を構成する波長板の回転角度の精度の影響を受けることなく偏波モード分散の測定を行うことが可能になる。
ちなみに、測定用トリガ信号は任意の波長間隔で出力が可能であるものの、必ずしも本来測定したい波長と測定用トリガ信号が同期するとは限らないので、測定用トリガ信号に同期して測定された4ポート強度から本来測定したい波長における4ポート強度を波長補正処理して求めることにより、より正確に偏波モード分散を測定することが可能になる。
例えば、図3(a)中”FI31”及び”FI32”に示すように偏光状態”0°”における測定波長に対する4ポート強度が測定され、測定波長が”λm(i)0deg”及び”λm(i+1)0deg”、測定4ポート強度が”Ii(i)0deg”及び”Ii(i+1)0deg”である。
例えば、一方、図3(b)中”FI33”及び”FI34”に示すように偏光状態”45°”における測定波長に対する4ポート強度が測定され、測定波長が”λm(i)45deg”及び”λm(i+1)45deg”、測定4ポート強度が”Ii(i)45deg”及び”Ii(i+1)45deg”であった場合を想定する。
この場合、本来測定したい波長”λcorr(i)”に対してそれぞれの偏光状態で波長補正処理を行うことにより図3中”CI31”及び”CI32”に示すような精度の良い4ポート強度を得ることができる。言い換えれば、より精度の良い偏波モード分散の測定が可能になる。
また、例えば、波長補正処理としては直線補間、スプライン補間、或いは、多項式補間等を用いることができる。
また、図4は被測定対象として”5ps”のPMD基準器を用い波長ステップを”0.1nm”で測定したDGDの波長依存性を示す特性曲線図であり、図4中”CH71”及び”CH72”は実施例及び従来例による測定結果である。
図5に示すように実施例(0.358ps)の方が従来例(2.922ps)と比較してDGDの波長依存性を極めて低減していることが明らかである。
さらに、図6は被測定対象として”311.8fs”のPMD基準器を用い波長ステップを”2.5nm”で測定し、100回のPMD測定を行った場合の再現性を示すものであり、図6から明らかなようにPMDの再現性が”0.014fs”と極めて高い再現性を示していることが分かる。
なお、図1に示す実施例においては説明の簡単のためにストークスパラメータ演算手段12と偏波モード分散演算手段13を分離して記載しているが、勿論、1つのコンピュータ等の演算制御手段に双方の機能を併せ持たせる構成であっても構わない。
また、図7は偏波アナライザへの応用例を示す構成ブロック図である。図7において7,8,10,11,12及び13は図1と同一符号を付してあり、6aは出力光の波長が可変な波長可変光源、9aは光ファイバ等の被測定物、14は任意の波長間隔で出力可能な測定用トリガ信号を出力する測定用トリガ信号発生手段である。また、7,8,10,11,12,13及び14は偏波アナライザ50を構成している。
接続関係に関しては図1に示す実施例において、波長可変光源6の測定用トリガ信号発生機能が測定用トリガ信号発生手段14として独立し、波長可変光源6aと被測定物9aが偏波アナライザ50の構成要素ではない点以外は基本的に同一であるので接続関係の説明は省略する。
また、図8は偏波アナライザへの他の応用例を示す構成ブロック図である。図8において6a、9a,10,11,12及び14は図7と同一符号を付してあり、7aはカプラ等の光分岐手段、8aは1/4波長板、或いは、1/2波長板によって入射光を2種類(例えば、0°、45°)または3種類(例えば、0°、45°、90°)の偏光状態にする偏波制御手段である。また、10,11,12,13及び14は偏波アナライザ50aを構成している。
接続関係に関しては図7に示す応用例において、光分岐手段7aと偏波制御手段8aとが偏波アナライザ50aの構成要素ではない点以外は基本的に同一であるので接続関係の説明は省略する。
図7或いは図8に示す偏波アナライザの応用例では、測定用トリガ信号に同期して波長と4ポート強度が同時に測定されるので、測定された4ポート強度を測定波長で補正してストークスパラメータを波長補正処理することにより、正確なストークスパラメータが得られる偏波アナライザとして応用することができる。
また、波長を一波長に固定して、被測定物の偏光状態の安定性を測定する場合、測定用トリガ信号を連続的に発生させることにより、リアルタイムに偏光状態をモニタして精度の良いストークスパラメータが得られる偏波アナライザとして応用することができる。
ちなみに、波長可変光源6aが波長を連続掃引して出力することが可能であれば,勿論、偏波モード分散の測定も可能である。この場合には、図11に示す偏波アナライザでは偏波制御手段8が偏波アナライザ50に組み込まれているので波長可変光源6aのみを制御すれば良く、図8に示す偏波アナライザでは波長可変光源6a及び偏波制御手段8aを制御すれば良い。
また、前述の説明においては、4ポート強度から本来測定したい波長における4ポート強度を波長補正処理して求めることにより、より正確に偏波モード分散を測定していたが、測定波長と4ポート強度からストークスパラメータを求めてから当該ストークスパラメータに対して波長補正処理を行っても構わない。
例えば、図9はストークスパラメータの波長補正処理を説明する説明図であり、図9(a)中”SP81”及び”SP82”に示すように偏光状態”0°”における測定波長に対するストークスパラメータが求められ、測定波長が”λm(i)0deg”及び”λm(i+1)0deg”、ストークスパラメータが”Si(i)0deg”及び”Si(i+1)0deg”である。
例えば、一方、図9(b)中”SP83”及び”SP84”に示すように偏光状態”45°”における測定波長に対するストークスパラメータが求められ、測定波長が”λm(i)45deg”及び”λm(i+1)45deg”、ストークスパラメータが”Si(i)45deg”及び”Si(i+1)45deg”であった場合を想定する。
この場合、本来測定したい波長”λcorr(i)”に対してそれぞれの偏光状態でストークスパラメータの波長補正処理を行うことにより図9中”CS81”及び”CS82”に示すような精度の良いストークスパラメータを得ることができる。例えば、波長補正処理としては直線補間、スプライン補間、或いは、多項式補間等を用いることができる。
また、測定用トリガ信号に同期して測定された全ての測定ポイントを用いるのではなく、間引き処理によって選択的に測定ポイントを用いてストークスパラメータ等を求めても構わない。
例えば、図10はストークスパラメータの間引き処理を説明する説明図であり、図10中”SP91”、”SP92”、”SP93”、”SP94”及び”SP95”に示すような各測定波長に対するストークスパラメータを場合を想定する。
この場合、本来測定したい波長”λcorr(i)”に対してそれぞれの偏光状態でストークスパラメータの間引き処理を行う際に、間引きを最大にする場合には図10中”SP91”〜”SP95”のストークスパラメータを用いて波長補正処理を行い、間引きを最小にする場合には図10中”SP93”及び”SP94”のストークスパラメータを用いて波長補正処理を行うことにより、図10中”CS91”等に示すようなストークスパラメータを得ることができる。
このように、間引き数を適切に選択することにより、演算時間を短縮して偏波モード分散の高速測定が可能になる。
また、図1に示す実施例では、例えば、偏光状態”0°”で波長及び4ポート強度を測定し、測定された4ポート強度から本来測定したい波長でのストークスパラメータを波長補正処理して演算した後、偏光状態”45°”で波長及び4ポート強度を測定し、測定された4ポート強度から本来測定したい波長でのストークスパラメータを波長補正処理して演算して、偏波モード分散を演算していたが、波長の測定及び4ポート強度の測定と、ストークスパラメータの演算とを並列処理させても構わない。
図11はこのような偏波モード分散測定装置の並列処理の一例を示すフロー図であり、図11中”S201”において偏波モード分散測定装置は、偏光状態”0°”で波長及び4ポート強度を測定し、図11中”S202”において偏波モード分散測定装置は、偏光状態”0°”におけるストークスパラメータを演算する。
一方、これに並行して図11中”S203”において偏波モード分散測定装置は、偏光状態”45°”で波長及び4ポート強度を測定する。
そして、図11中”S204”において偏波モード分散測定装置は、偏光状態”45°”におけるストークスパラメータを演算し、図11中”S205”において偏波モード分散測定装置は、偏波モード分散の演算を行う。
この場合には、偏光状態の切り換え後の波長の測定及び4ポート強度の測定と、偏光状態の切り換え前のストークスパラメータの演算とを並列処理することにより、偏波モード分散の高速測定が可能になる。
1,6,6a 波長可変光源
2,8,8a 偏波制御手段
3,9,9a 被測定物
4,10 偏光解析手段
5 演算制御手段
7,7a 光分岐手段
11 波長測定手段
12 ストークスパラメータ演算手段
13 偏波モード分散演算手段
14 測定用トリガ信号発生手段
50,50a 偏波アナライザ
2,8,8a 偏波制御手段
3,9,9a 被測定物
4,10 偏光解析手段
5 演算制御手段
7,7a 光分岐手段
11 波長測定手段
12 ストークスパラメータ演算手段
13 偏波モード分散演算手段
14 測定用トリガ信号発生手段
50,50a 偏波アナライザ
Claims (12)
- 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、
波長可変光源の波長を連続掃引して出力し、
偏波制御手段で偏光状態を切り換えて被測定対象に入射し、
連続掃引中の波長の値を測定用トリガ信号に同期して波長測定手段で測定し、
前記被測定対象の通過光の4ポート強度を前記測定用トリガ信号に同期して偏光解析手段で測定し、
測定された前記波長と測定された前記4ポート強度の値を用いてストークスパラメータを演算し、
前記ストークスパラメータに基づき偏波モード分散を求める
ことを特徴とする偏波モード分散測定方法。 - 測定された前記4ポート強度から本来測定したい波長における4ポート強度を波長補正処理して求めることを特徴とする
請求項1記載の偏波モード分散測定方法。 - 演算された前記ストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることを特徴とする
請求項1記載の偏波モード分散測定方法。 - 前記波長補正処理が、
直線補間、スプライン補間、或いは、多項式補間のいずれかであることを特徴とする
請求項2若しくは請求項3記載の偏波モード分散測定方法。 - 偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定装置において、
出力光の波長を連続掃引させることが可能で、任意の波長間隔で出力可能な測定用トリガ信号を出力する波長可変光源と、
この波長可変光源の出力光を分岐させる光分岐手段と、
この光分岐手段の一方の出力光が入射され偏光状態を切り換えて被測定物に出射させる偏波制御手段と、
前記被測定物を通過した光が入射され前記測定用トリガ信号に同期して4ポート強度を測定する偏光解析手段と、
前記光分岐手段の他方の出力光が入射され前記測定用トリガ信号に同期して波長を測定する波長測定手段と、
測定された前記4ポート強度を測定された前記波長の値で波長補正処理してストークスパラメータを演算し、前記ストークスパラメータに基づき偏波モード分散を求める演算制御手段と
を備えたことを特徴とする偏波モード分散測定装置。 - 前記演算制御手段が、
測定された前記4ポート強度から本来測定したい波長における4ポート強度を波長補正処理して求めることを特徴とする
請求項5記載の偏波モード分散測定装置。 - 前記演算制御手段が、
前記測定された前記4ポート強度と測定された前記波長の値を用いてストークスパラメータを演算し、
演算された前記ストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることを特徴とする
請求項5記載の偏波モード分散測定装置。 - 前記波長補正処理が、
直線補間、スプライン補間、或いは、多項式補間のいずれかであることを特徴とする
請求項6若しくは請求項7記載の偏波モード分散測定装置。 - 前記波長測定手段が、
フィルタ型波長測定器、マイクルソン干渉計型波長測定器、或いは、エタロン型波長測定器のいずれかであることを特徴とする
請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の偏波モード分散測定装置。 - 前記演算制御手段が、
演算された前記ストークスパラメータの間引き処理を行うことを特徴とする
請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の偏波モード分散測定装置。 - 前記演算制御手段が、
間引きされた前記ストークスパラメータから本来測定したい波長におけるストークスパラメータを波長補正処理して求めることを特徴とする
請求項10記載の偏波モード分散測定装置。 - 前記演算制御手段が、
偏光状態の切り換え後の波長の測定及び4ポート強度の測定と、偏光状態の切り換え前のストークスパラメータの演算とを並列処理することを特徴とする
請求項6乃至請求項11のいずれかに記載の偏波モード分散測定装置。
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- 2005-01-12 JP JP2005004881A patent/JP2006194658A/ja active Pending
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