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

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

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。

特開平０８−２０１１７５号公報 特開２００１−３３７００８号公報 特開２００３−２０２２７４号公報

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”Ｓ_０（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”Ｓ_４５（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”Ｓ_０（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”Ｓ_４５（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）

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”Ｓ_０（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”Ｓ_０（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”Ｓ_４５（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”Ｓ_４５（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。

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。

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。

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。

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。

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。

図３において波長補正処理として直線補間を用いた場合には、補間された４ポート強度”Ｉｉcorr（ｉ）0deg”及び”Ｉｉcorr（ｉ）45deg”はそれぞれ、

を用いることにより得られる。

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。

本発明に係る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。 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である。 ４ポート強度の波長補正処理を説明する説明図である。 本願発明と従来例との特性（ＤＧＤ）を比較する特性曲線図である。 本願発明と従来例との測定値を比較する表である。 本願発明のＰＭＤの再現性を示す説明図である。 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。 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。 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る。 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る。 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る。 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。 演算制御手段の動作を説明するフロー図である。 演算制御手段の動作を説明するフロー図である。

符号の説明

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

Claims (12)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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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