JP2006308286A - ストークスパラメータ測定装置及びその測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入射光の分岐時に偏波変動やＰＤＬが発生せず、ストークスパラメータを高精度で正確に測定するストークスパラメータ装置を提供するものである。【解決手段】本発明のストークスパラメータ装置は、測定対象の信号光が入射される入射部と、入射部から入射された信号光を分岐する光分岐部と、分岐された各信号光にそれぞれ相違する偏光および位相を与える位相補償部と、位相補償部から出射された信号光の光成分を光電変換する受光回路部と、光電変換された電気成分を演算してストークスパラメータを得る演算部とを備え、前記光分岐部は、少なくとも１つ以上のプリズムを有し、該プリズムはその稜（入射光学面）と前記信号光の光軸とのなす角度が４５°よりも大きく形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、信号光等の偏光状態を測定するストークスパラメータ測定装置及びその測定方法に関するものである。

ストークスパラメータとは、偏光状態を表したパラメータである。このストークスパラメータを測定する場合は、図１１に示すように、入射された信号光をビームスプリッタ、ハーフミラー、フィルタからなる分岐手段を用いて４分岐し、偏光素子および１／４波長板等の位相素子により各々の信号光にそれぞれ相違する偏光及び移相を与え、受光素子により分岐された各信号光の光成分を光電変換して、各光電変換された電気成分を演算してストークスパラメータを求めてきた（特許文献１を参照）。また、入射された信号光を分岐する手法としてプリズムを用いるものもある（特許文献２を参照）。
特開平６−１８３３２号公報 特開２００４−９３５４９号公報

このような従来のストークスパラメータ測定装置では、入射光の分岐手段としてビームスプリッタ、ハーフミラー、フィルタ等を用いた場合、入射光を干渉により分岐させているため、偏波変動やＰＤＬ(Polarization dependent loss)が発生してしまう。また、入射光の分岐手段としてプリズムを用いると、干渉による分岐手法よりもＰＤＬの発生を抑制することが出来るが、さらに高精度なストークスパラメータの測定が求められているのが現状である。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を鑑みてなされたもので、入射光の分岐時に偏波変動やＰＤＬが発生せず、ストークスパラメータを高精度で正確に測定するストークスパラメータ装置および測定方法を提供するものである。

本発明の第一の態様によれば、測定対象の信号光が入射される入射部と、入射部から入射された信号光を少なくとも４つ以上に分岐する光分岐部と、分岐された各信号光にそれぞれ相違する偏光および位相を与える位相補償部と、位相補償部から出射された信号光の光成分を光電変換する受光回路部と、光電変換された電気成分を演算してストークスパラメータたる光強度成分と０°直線偏光成分と４５°直線偏光成分と円偏光成分とを得る演算部とを備え、前記光分岐部は、少なくとも１つ以上のプリズムを有し、該プリズムはその稜（入射光学面）と前記信号光の光軸とのなす角度が４５°よりも大きく形成され、該プリズムに形成された稜を挟む複数の面に対し、前記入射部から出射された信号光を入射させて当該信号光を分岐させることを特徴とする。

上記第一の態様では、プリズムの形状が、その稜（入射光学面）と光軸とのなす角度が４５°よりも大きくしている。入射角度が大きいほど、光損失を抑えるためのＡＲコートを施したとしても、偏光状態（もしくは偏光方向）による反射率の差が大きくなり、ＰＤＬが大きくなってしまう。特に広波長範囲でのＰＤＬの抑制が困難である。ＰＤＬは、ＤＯＰ精度を劣化させる要因となる。このため、本態様では、入射角を４５°未満とし（つまり入射光学面と光軸とのなす角度が４５°よりも大きくし）、入射角度を小さく小さく（浅く）することで、入射された信号光を分割する際のＰＤＬ発生を抑制することができ、広範囲の波長帯域においてＤＯＰ精度（ストークスパラメータの測定精度）を高くすることができる。

本発明の第二の態様によれば、測定対象の信号光が入射される入射部と、入射部から入射された信号光を少なくとも４つ以上に分岐する光分岐部と、分岐された各信号光にそれぞれ相違する偏光および位相を与える位相補償部と、位相補償部から出射された信号光の光成分を光電変換する受光回路部と、光電変換された電気成分を演算してストークスパラメータたる光強度成分と０°直線偏光成分と４５°直線偏光成分と円偏光成分とを得る演算部とを備え、前記光分岐部は、少なくとも１つ以上のプリズムを有し、該プリズムには１／２波長板が介在されてなることを特徴とする。

上記第二の態様では、分岐部に入射された信号光は、入射面に垂直な面内で振動する偏光と、それに対して垂直な方向に振動する偏光とを、１／２波長板で９０度回転させることができる。ＰＤＬは、前述した二つの偏光が、分岐部への入射時に生じる反射率が異なることにより発生する。このため、二つの偏光の偏光状態を９０度回転させることにより、入射側で発生したＰＤＬを１／２波長板でキャンセルさせることができる。つまり、分岐部から出射される信号光のＰＤＬを抑制することができる。

本発明の第三の態様によれば、前記光分岐部に配置されたプリズムは、相対する面が平行に形成されて構成されている。この場合、入射光に平行に出射する分岐光を得ることができる。

本発明の第四の態様によれば、第一および第二の態様において、前記光分岐部は、第一分岐部と第二分岐部とから構成され、第一分岐部が１個のプリズムで構成され、第二分岐部が２個のプリズムで構成されている。

本発明の第五の態様によれば、前記光分岐部に配置されたプリズムは、入射側に四角錐状の受光部分が形成され、当該受光部分の４つの側面に対し前記入射部を経た信号光を入射させて当該信号光を４分岐する構成となっている。この場合、一つのプリズムを用いた簡単な構成で信号光の４分岐を達成することができる。なお、この一つのプリズムは、出射側に四角錐状の光出射部を有するものとでき、前記受光部分の４つの側面と前記光出射部の対向する４つの側面とをそれぞれ平行にすることにより、一括して４分岐した分岐光をすべて入射光に平行に出射させることができる。

本発明の第六の態様によれば、測定対象の信号光を入射部から入射させ、入射された信号光をプリズムで構成された光分岐部で分岐し、分岐された各信号光の偏光状態を９０度回転させ、分岐部から出射された各信号光に位相補償部でそれぞれ相違する偏光および位相を与え、該位相補償部から出射された信号光の光成分を受光回路部で光電変換し、光電変換された電気成分を演算回路部でストークスパラメータたる光強度成分と０°偏光成分と４５°偏光成分と右円偏光成分とを演算するものである。

この第六の態様でも、第二の態様と同様にＰＤＬを抑えることができ、ストークスパラメータの高精度な測定が可能となる。

本発明によれば、被測定光（入射光）を複数に分岐する分岐部に配置されたプリズムは、その稜（入射光学面）と前記信号光の光軸とのなす角度が４５°よりも大きく形成されているので、入射界面でのＰＤＬの発生を抑制することが可能となる。このため、偏波変動、ＰＤＬ等の不具合を防止することができる。

また、本発明によれば、プリズムの長手方向（光の伝搬方向）の中心付近（入射面と出射面との中間地点）に、１／２波長板が、その光軸がプリズムの入射面に対して４５°となるように配置されているので、プリズムの入射側と１／２波長板よりも出射側とでは、偏波を９０°回転させることが可能となる。このため、入射界面でＰＤＬが発生したとしても、そのＰＤＬをキャンセルすることが可能となり、ＰＤＬ等の不具合を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕 図１は、本発明の第１実施形態に係るストークスパラメータ測定装置の構成を示すブロック図である。

本装置例のストークスパラメータ測定装置αは、レセプタクル、コリメータレンズ等からなる測定対象光の入射部１と、偏光解析光学部Ａと、電気回路部Ｂと、ＧＰ−ＩＢ等からなる出力部２とが順に配置されて構成されている。偏光解析光学部Ａは、光分岐部Ａ１と位相補償部Ａ２とで構成されている。電気回路部Ｂは、フォト・ダイオード等からなる受光回路部Ｂ１と、演算回路部Ｂ２とを備えている。な
お、図示しないが、必要に応じて、Ａ/Ｄ変換回路部、アナログ出力回路部を備えてもよい。

図２は、図１に示した光分岐部Ａ１、位相補償部Ａ２および受光回路部Ｂ１の一構成例を示すものである。

光分岐部Ａ１は、３つの立方体状のプリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３を２次元的に配列することによって構成される。本構成例では、第一分岐部がプリズムＰ１で構成され、第二分岐部がプリズムＰ２、Ｐ３で構成されている。プリズムＰ１は、入射光Ｌ１のビーム径中心付近が、頂角の稜を透過するような位置に配置されている。このため、入射光Ｌ１は、プリズムＰ１の稜を挟んだ２面によって１：１の分岐比（強度比）で分岐されることになる。一対のプリズムＰ２、Ｐ３は、プリズムＰ１より出射された第一分岐光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂのビーム径中心付近が、それぞれの頂角の稜を透過するような位置に配置されている。このため、プリズムＰ１から出射された第一分岐光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、各プリズムＰ２、Ｐ３の稜を挟んだ２面によって、１：１の分岐比でそれぞれ分岐されることになる。

つまり、信号光の分岐比は、各プリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３の配置と、入射光Ｌ１、第一分岐光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂのビーム径中心が各プリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３のどの部分に入射されるかによって決定される。上述したように、本実施例では、入射光Ｌ１、第一分岐光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂのビーム径中心が各プリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３の頂角の稜に位置合わせされた状態で入射されるので、第二分岐光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄは、入射光を分岐比１：１：１：１で４等分したものとなる。

図３は、プリズムＰ１における信号光の分岐を具体的に説明する図である。このプリズムＰ１は、立方体の外形を有し、紙面に平行な面内でひし形断面を有するものである。なお、このプリズムＰ１は、対向する面が平行に形成されている。このため、出射光が入射光に対して必ず平行となるので、位相補償部Ａ２に組み込む偏光子、位相子等の設置が容易になる。

また、プリズムＰ１は、その稜４２と前記信号光の光軸Ｘとのなす角度θが４５°よりも大きく形成されている。なお、θの範囲は４５°より大きく９０°より小さければよく、最も好ましい範囲は５０°〜７０°である。これは、θが大きくなると、ＰＤＬを抑制する効果は得られるものの、信号光を分岐するためにプリズムの長手方向（信号光の伝搬方向）を長くしなければならないので、装置のサイズが大型化してしまうからである。装置のサイズとＰＤＬ抑制効果のバランスを考慮すると、θの範囲は５０°〜７０°が好ましい。

プリズムＰ１の頂角部分４１に入射された信号光、すなわち入射光は、頂角部分４１に形成された稜４２を挟む一対の側面４４、４５に均等に入射し、紙面に平行な面内で２つに分岐される。これら２つの分岐光は、各々、別の光路でプリズムＰ１内を伝搬し、一対の対向側面４７、４８から出射光（第一分岐光）として個別に出射される。なお、各対向側面４７、４８から出射する一対の出射光は、プリズムＰ１から出射する際に屈折するので、各々、入射光と平行な状態で伝搬することになる。プリズムＰ１から出射された出射光（第一分岐光）は、プリズムＰ２、Ｐ３（図２参照）においても、プリズムＰ１と同様に分岐される。すなわち、第一分岐光は、プリズムＰ１の場合と同様に分岐されて、第二分岐光としてプリズムＰ２、Ｐ３からそれぞれ出射される。

なお、各プリズムＰ１〜Ｐ３による信号光の強度分岐比は、必ずしも１：１にする必要はない。つまり、入射光Ｌ１、第一分岐光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、そのビーム径中心を、正確に各プリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３の頂角の稜に位置合わせをして、入射させる必要はない。分岐比が１：１でない場合は、その分岐比をあらかじめ測定しておき、その分岐比に応じた補償校正データを演算回路部Ｂ２に与えるようにすればよい。このようにすると、各プリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３の配置が容易となる。

次に、各プリズムＰ１〜Ｐ３の変形例を、図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。 なお、図４（ａ）、（ｂ）に示すプリズムＰは、図２に示すプリズムＰ１〜Ｐ３に置き換えることができる。

図４（ａ）に示すプリズムＰは、透過しない部分の角を切除した略断面正方形状である。図４（ａ）のようなプリズム形状にすると、分岐部のスペースをより狭くすることが出来るので、装置をよりコンパクトにすることができる。図４（ｂ）に示すプリズムＰは、入射部分の頂角を切除した形状であり、プリズムＰから出射する際に信号光を分岐させる構成のものである。つまり、図４（ｂ）のプリズムＰは、出射側の稜と光軸との角度が４５°以上となるように形成されている。

次に、図５を参照して、プリズムＰＨのさらに他実施例を説明する。 図５に示すように、プリズムＰＨは、長手方向（光の伝搬方向）の中心部分に１／２波長板４９が配置（介在）されている。この１／２波長板４９は、その光軸がプリズムＰＨの入射面に対して４５°（プリズムＰＨの光学面の法線と、入射光により決定される入射面と入射光に垂直な面との交線に対して４５°）となるように配置されている。このため、プリズムＰＨの入射側と出射側とでは、偏波状態を９０°回転させることができる。なお、１／２波長板４９を配置させるには、プリズムＰＨを中央で切断させ、２つのプリズムの間に１／２波長板を介在（接着）させればよい。なお、あらかじめ２つの四角すいを使用し、１／２波長板を介在させてはり合わせてもよい。また、１／２波長板は、プリズムＰＨの長手方向中心からずれても構わない。さらに、図示しないが、図３と同様に、稜４２と前記信号光の光軸Ｘとのなす角度θを４５°よりも大きく形成させてもよい。

次に、位相補償部Ａ２について、図２を参照して説明する。位相補償部Ａ２は、主軸方位を０゜に持つ１／４波長板等からなる位相素子Ｃと、０゜の偏光方位角度を持つ偏光素子Ｄ１と、４５゜の偏光方位角度を持つ偏光素子Ｄ２とで構成される。なお、位相素子Ｃの主軸方位および偏光素子Ｄ１、Ｄ２の偏光方位角度は、適宜変更することができ、上記の主軸方向及び偏光方位角度例に特に限定されない。

また、位相素子Ｃは、光分岐部Ａ１で４分岐された第二分岐光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄのうち、一番下方の一つの第二分岐光Ｌ３ｄのみが透過するように配置されているが、他のいずれか一つの第二分岐光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｃのみが透過するように配置することもできる。ただし、この位相素子Ｃは、後述する偏光素子Ｄ２と組み合わせて配置されるべきものであるので、位相素子Ｃの配置変更に応じて偏光素子Ｄ１、Ｄ２の配置も変更する必要がある。

偏光素子Ｄ１は、４分岐された第二分岐光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄのうち一つの第二分岐光Ｌ３ｂのみが透過するように配置されている。ただし、偏光素子Ｄ１を透過する第二分岐光Ｌ３ｂは、位相素子Ｃを透過していないものとする。偏光素子Ｄ２は、４分岐された第二分岐光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄのうち、二つの第二分岐光Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄが透過するように配置されている。偏光素子Ｄ２を透過する二つの第二分岐光Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄのうち、一つの第二分岐光Ｌ３ｃは、位相素子Ｃを透過せずに偏光素子Ｄ２に入射され、もう一方の第二分岐光Ｌ３ｄは位相素子Ｃを透過して偏光素子Ｄ２に入射される。なお、４分岐された第二分岐光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄのうち一つの第二分岐光Ｌ３ａは、位相補償部Ａ２では、何も透過せずそのまま受光回路部Ｂ１に入射される。

位相補償部Ａ２を出射した信号光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ、Ｌ４ｃ、Ｌ４ｄは、受光回路部Ｂ１を構成している受光素子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４にそれぞれ入射され、各信号光の透過光強度が測定される。なお、受光素子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は、例えば、ＰＤ等の光電変換受光素子を用いる。

次に、本実施形態のストークスパラメータ装置の測定方法について、図１および図２を参照して具体的に説明する。

まず、入射部１から入射された入射光Ｌ１は、偏光解析光学部Ａに入射される。入射光Ｌ１は、まず光分岐部Ａ１のプリズムＰ１に入射される。入射光Ｌ１は、プリズムＰ１に入射されると２つの第一分岐光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂに分岐される。次に、第一分岐光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、それぞれプリズムＰ２、Ｐ３に入射される。第一分岐光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、プリズムＰ２、Ｐ３により、それぞれ第二分岐光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄの４つに分岐される。本実施例では、入射光Ｌ１を４分岐する際、プリズムＰ１、Ｐ２およびＰ３を使用し、これらプリズムＰ１、Ｐ２およびＰ３は、各稜と光軸とのなす角度が４５°よりも大きく形成されているので、従来、分岐する際に発生していたＰＤＬ、偏波変動を抑えることができる。

４つの第二分岐光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄは、次に位相補償部Ａ２に入射される。一つ目の第二分岐光Ｌ３ａは、何も透過せずにそのままの状態で受光素子Ｅ１に入射され、透過光強度が測定される。二つ目の第二分岐光Ｌ３ｂは、０°の偏光方位角度を持つ偏光素子Ｄ１を透過させ、受光素子Ｅ２に入射され、０°直線偏光成分の透過光強度が測定される。三つ目の第二分岐光Ｌ３ｃは、４５°の偏光方位角度を持つ偏光素子Ｄ２を透過させ、受光素子Ｅ３に入射され、４５°直線偏光成分の透過光強度が測定される。四つ目の第二分岐光Ｌ３ｄは、まず、進相軸を０°にもつλ／４波長板に入射され、次に４５°の偏光方位角度を持つ偏光素子Ｄ２に入射され、最後に受光素子Ｅ４に入射されて、円偏光成分の透過光強度が測定される。

４つの透過光強度をＩｔ、Ｉｘ、Ｉ４５、Ｉｑ４５とすると、各ストークスパラメータＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、以下の（１）式により表されることが知られている。

つまり、４つの各透過光強度を実測する事によりストークスパラメータを算出することができる。

各透過光強度Ｉｔ、Ｉｘ、Ｉ４５、Ｉｑ４５に対し、光電変換して実測した値をＩ_０、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３として、ストークスパラメータを算出する。 なお、信号光の分岐比は、４つの第二分岐光がほぼ同じ光強度になるようにプリズムを配置しているが、偏光子、波長板のロス、１／４波長板の波長特性等により強度比が異なる場合がある。このため、演算回路部Ｂ２には、補正計算機能を組み込むことが好ましい。

分岐比については、偏光子等を挿入する前にあらかじめ測定しておいてもよいが、図６に示すような補償校正を行うことが好ましい。すなわち、完全偏光を出射することができる入力光源βを用意し、かかる入力光源βからの完全偏光を偏波コントローラＦを介して偏光状態を変化させつつ、ストークスパラメータ測定装置αに入力させる。ストークスパラメータ測定装置αに入力される光は完全偏光であるから、各透過光強度において、そのｍａｘ値をとるときのストークスパラメータを１と規定し、ｍｉｎ値をとるときのストークスパラメータを−１と規定できる。各Ｉ_０、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３のｍａｘ値をＩ_０ｍａｘ、Ｉ_１ｍａｘ、Ｉ_２ｍａｘ、Ｉ_３ｍａｘとし、ｍｉｎ値をＩ_０ｍｉｎ、Ｉ_１ｍｉｎ、Ｉ_２ｍｉｎ、Ｉ_３ｍｉｎとし、全体強度がＩ_０の入力光の透過強度である場合、そのストークスパラメータは、（２）式で与えられる。なお、Ｓo＝１である。

（ｉ＝1，２，３）

また偏光度ＤＯＰは（３）式として算出されるので、

ＤＯＰモニタとしての機能も併せ持つようにすることができる。 このようにしてストークスパラメータとＤＯＰ値とを算出できるわけであるが、当該方法によれば、光学解析部におけるＰＤＬを小さく抑えることができるので、より精度のよいストークスパラメータ測定装置すなわち光偏光アナライザが構成できる。

〔第２実施形態〕 以下、第２実施形態のストークスパラメータ計測装置について説明する。第２実施形態のストークスパラメータ計測装置では、図２に示す光分岐部Ａ１を一つのプリズムで構成する点に特徴がある。

図７（ａ）は、光分岐部Ａ１を構成するプリズムＰＱの斜視図であり、図７（ｂ）はプリズムＰＱの側面図である。この光分岐部Ａ１では、プリズムＰＱの受光部分（入射光Ｌ１の入射部分）を四角錐、すなわちピラミッド形状にする。図１に示す入射部１からの入射光Ｌ１をこのピラミッド形状の頂部６１、すなわち４つの稜を挟む４側面６２〜６５に入射させることにより、一つのプリズムＰＱだけで入射光Ｌ１を４つの分岐光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｄに一括して４分岐させることができる。よって、光分岐部Ａ１を簡単な構造とすることができる。このプリズムＰＱは、図７（ｂ）に示すように、各稜と光軸とのなす角度θが４５°よりも大きく形成されている。つまり、各稜と光軸とのなす角度θの関係は、図３と同様であり、図３のプリズムと同様の効果が得られることは言うまでもない。

図８（ａ）は、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すプリズムＰＱの変形例を示す。この場合、プリズムＰＱの入射側と出射側をともにピラミッド形状としている。そして、このプリズムＰＱは、各稜と光軸とのなす角度θが４５°よりも大きく形成されている。つまり、各稜と光軸とのなす角度θの関係は、図７と同様であり、図７のプリズムと同様の効果が得られることは言うまでもない。

このプリズムＰＱでは、入射光を頂部７１の４つの側面７２〜７５に入射させることにより、各側面７２〜７５に平行な対向側面７６〜７９から４つの分岐光をそれぞれ出射させることができる。この際、各分岐光は入射光と平行になっており、ストークスパラメータ測定装置のコンパクトな設計が可能となる。さらに、このようなプリズムＰＱを用いることにより、入射光の波長が変化した場合にも、各分岐光を常に同一の分岐比で出射させることができる。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すプリズムＰＱのさらなる変形例を示す。この場合、入射側のピラミッド形状と出射側のピラミッド形状との間に四角柱部分を形成している。また、このプリズムＰＱは、図８（ａ）と同様に、各稜と光軸とのなす角度θが４５°よりも大きく形成されている。このプリズムでは、図８（ａ）と同様の効果に加え、プリズムＰＱの屈折率に応じて効率よく分岐光を得ることができるとともに、光路すなわち軸に垂直な方向のプリズムＰＱのサイズを減少させることができる。

図９（ａ）および図９（ｂ）は、プリズムのさらなる変形例を示す。図９（ａ）、図９（ｂ）に示すプリズムＰＨＰは、プリズムＰＱの長手方向（光の伝搬方向）の中心付近に１／２波長板が配置（介在）されている。このため、図５と同様に偏波状態を９０°回転させることができ、プリズムの入射面で発生するＰＤＬを低減させることができる。

なお、図示しないが、図９（ａ）および図９（ｂ）に示したプリズムＰＨＰの各稜と光軸とのなす角度θを４５°よりも大きく形成してもよい。つまり、図８と図９を組合わせたプリズムを形成させてもよい。

〔第３実施形態〕 以下、第３実施形態のストークスパラメータ計測装置について説明する。この第３実施形態の計測装置は、第２実施形態の計測装置をさらに変形したものである。

図１０（ａ）は、図８もしくは図９に示すプリズムＰＱ、ＰＨＰを変形したプリズムＰＰであり、入射側と出射側のピラミッド形状の頂点近傍をカットして、分割部である平坦面８０、８１を形成している。図１に示す入射部１からの入射光を図１０（ａ）のプリズムＰＰの入射側截頭ピラミッドに入射させると、４つの側面８２〜８５に入射した入射光は、これらの側面８２〜８５で４つに分岐され、出射側截頭ピラミッドすなわち各側面８２〜８５に平行な対向側面８６〜８９から４つの分岐光として出射される。また、中央の平坦面８０に入射した入射光は、そのまま直進して対向する平坦面８１から分割光として分岐光と平行に出射される。このような分割光は、ストークスパラメータ測定装置で測定中の信号光を別の計測装置等でモニタする際に活用される。つまり、この実施形態のプリズムＰＰは、プリズムＰＱとほぼ同等のサイズでありながら、カプラとしての機能も有する。なお、図１０（ａ）では詳細を記載していないが、図８と同様に、プリズムＰＰの各稜と光軸とのなす角度θを４５°以上に形成するか、図９と同様に、プリズムＰＰの長手方向の中心付近に１／２波長板を配置介在させる。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すプリズムＰＰのさらなる変形例を示す。この場合、入射側の截頭ピラミッドと出射側の截頭ピラミッドとの間に四角柱部分を設けている。プリズムＰＰの屈折率に応じて効率よく分岐光を得ることができるとともに、光路すなわち軸に垂直な方向のプリズムＰＰのサイズを減少させることができる。なお、図１０（ｂ）も図１０（ａ）と同様に、図面には詳細を記載していないが、図８と同様に、プリズムＰＰの各稜と光軸とのなす角度θを４５°以上に形成するか、図９と同様に、プリズムＰＰの長手方向の中心付近に１／２波長板を配置介在させる。

上述した第１から第３の各実施形態では説明しなかったが、図２に示す偏光解析光学部Ａ、受光回路部Ｂ１の各部において、信号光のビームサイズを調節するためのレンズを配置させてもよい。

例えば、光分岐部Ａ１では、プリズムの前段に、入射光Ｌ１のビーム径を大きくするためのビームエキスパンダーレンズや、ビーム径が拡大された入射光Ｌ１をコリメート光にしてプリズムに入射させるためのコリメートレンズとを順に配置させてもよい。

また、受光回路部Ｂ１と位相補償部Ａ２との間に、集光レンズを配置させることにより、第二分岐光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄ（図２を参照）が、位相補償部Ａ２を透過した後、受光素子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４に入射される際、集光されることになる。このように集光レンズを配置することにより、受光素子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４による受光効率が上がり、精度が安定する効果が得られる。

第１実施形態の測定装置の構成を示すブロック図である。 図１の光分岐部、位相補償部および受光回路部の一構成例を示す図である。 プリズム内の分岐光路を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、図３のプリズム構造の一変形例を示す図である。 第１実施形態に係るプリズム構造の一変形例を示す図である。 図１の計測装置において補償校正を行う方法を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係るプリズム構造の一構成例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係るプリズム構造の一変形例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係るプリズム構造の一変形例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係るプリズム構造の一構成例を示す図である。 従来の測定装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

α ストークスパラメータ測定装置β 光源Ａ 偏光解析光学部Ａ１ 光分岐部Ａ２ 位相補償部Ｂ 電気回路部Ｂ１ 受光回路部Ｂ２ 演算回路部Ｃ 位相素子Ｄ１ 偏光素子（0度挿入）Ｄ２ 偏光素子（45度挿入）Ｅ１〜Ｅ４ 受光素子Ｆ 偏波コントローラＬ１ 入射光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｂ 第一分岐光Ｌ３ａ〜Ｌ３ｄ 第二分岐光Ｌ４ａ〜Ｌ４ｄ 信号光Ｐ１〜Ｐ３ プリズム１ 入射部２ 出力部３ 分岐手段４２ 稜４９ １／２波長板

Claims (6)

1. 測定対象の信号光が入射される入射部と、入射部から入射された信号光を少なくとも４つ以上に分岐する光分岐部と、分岐された各信号光にそれぞれ相違する偏光および位相を与える位相補償部と、位相補償部から出射された信号光の光成分を光電変換する受光回路部と、光電変換された電気成分を演算してストークスパラメータたる光強度成分と０°直線偏光成分と４５°直線偏光成分と円偏光成分とを得る演算部とを備え、前記光分岐部は、少なくとも１つ以上のプリズムを有し、該プリズムはその稜と前記信号光の光軸とのなす角度が４５°よりも大きく形成され、該プリズムに形成された稜を挟む複数の面に対し、前記入射部から出射された信号光を入射させて当該信号光を分岐させることを特徴とするストークスパラメータ測定装置。
2. 測定対象の信号光が入射される入射部と、入射部から入射された信号光を少なくとも４つ以上に分岐する光分岐部と、分岐された各信号光にそれぞれ相違する偏光および位相を与える位相補償部と、位相補償部から出射された信号光の光成分を光電変換する受光回路部と、光電変換された電気成分を演算してストークスパラメータたる光強度成分と０°直線偏光成分と４５°直線偏光成分と円偏光成分とを得る演算部とを備え、前記光分岐部は、少なくとも１つ以上のプリズムを有し、該プリズムには１／２波長板が介在されてなることを特徴とするストークスパラメータ測定装置。
3. 前記光分岐部に配置されたプリズムは、相対する面が平行に形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のストークスパラメータ測定装置。
4. 前記光分岐部は、第一分岐部と第二分岐部とから構成され、第一分岐部が１個のプリズムで構成され、第二分岐部が２個のプリズムで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のストークスパラメータ測定装置。
5. 前記光分岐部に配置されたプリズムは、入射側に四角錐状の受光部分が形成され、当該受光部分の４つの側面に対し前記入射部を経た信号光を入射させて当該信号光を４分岐することを特徴とする請求項１または２に記載のストークスパラメータ測定装置。
6. 測定対象の信号光を入射部から入射させ、入射された信号光をプリズムで構成された光分岐部で分岐し、分岐された各信号光の偏光状態を９０度回転させ、分岐部から出射された各信号光に位相補償部でそれぞれ相違する偏光および位相を与え、該位相補償部から出射された信号光の光成分を受光回路部で光電変換し、光電変換された電気成分を演算回路部でストークスパラメータたる光強度成分と０°偏光成分と４５°偏光成分と右円偏光成分とを演算することを特徴とするストークスパラメータの測定方法。

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