JP2008045981A - 光学特性測定方法及び光学特性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 干渉信号の位相に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能な光学特性測定方法及び光学特性測定装置を実現する。
【解決手段】 被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定方法であって、被測定対象を外した状態で測定系の第１の伝達関数を測定し、偏波制御手段により光の偏光面を出射方向を軸として所定の角度だけ空間的に回転させた状態で測定系の第２の伝達関数を測定し、第１及び第２の伝達関数に基づき２つの校正行列を求め、被測定対象を測定系に挿入して被測定対象の伝達関数を測定し、被測定対象の伝達関数を偏波制御手段の空間的回転から決まる補正行列と校正行列の逆行列で補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定方法及び光学特性測定装置に関し、特に干渉信号の位相に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能な光学特性測定方法及び光学特性測定装置に関する。

従来の被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定方法及び光学特性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２００２−２４３５８５号公報 特開２００４−０２０５６７号公報 米国特許第６３７６８３０号

図５はこのような従来の光学特性測定装置の一例を示す構成ブロック図である。図５において１は外部制御により出力光の波長を可変できる波長可変光源、２は波長可変光源を制御する波長掃引手段、３及び７はハーフミラー等の光分岐手段、４は図面に垂直方向の偏光面を有する光を選択して透過させる偏光子、５は光周波数をシフトさせる音響光学変調器、６は図面に水平方向の偏光面を有する光を選択して透過させる偏光子、８及び１０は互いに直交する２つの偏光の一方の偏光を透過させ他方の偏光を反射（分岐）させる偏光ビームスプリッタ、９は被測定対象、１１及び１３は図面に水平方向（或いは、垂直方向）に対して４５度傾いた偏光面を有する光を選択して透過させる（４５度傾けて設置している）偏光子、１２及び１４はフォトダイオード等の光検出手段、１５は各種フィルタ回路を有する信号処理手段である。

波長可変光源１の制御入力端子には波長掃引手段２の制御信号が印加され、波長可変光源１の出力光は光分岐手段３に入射される。光分岐手段３の分岐光は偏光子４に入射され、偏光子４の透過光は音響光学変調器５に入射される。

一方、光分岐手段３の透過光は偏光子６に入射され、偏光子６の透過光は光分岐手段７に入射される。音響光学変調器５の出力光は偏光ビームスプリッタ８の一方の入射面に入射され、光分岐手段７の分岐光は偏光ビームスプリッタ８の他方の入射面に入射され合波される。

偏光ビームスプリッタ８の出力光は被測定対象９に入射され、被測定対象９からの出力光（測定光）は偏光ビームスプリッタ１０の一方の入射面に入射される。光分岐手段７の透過光は図示しない光学手段（例えば、偏波面保存光ファイバ等）により偏光面が光軸に対して４５度傾けられ参照光として偏光ビームスプリッタ１０の他方の入射面に入射される。

測定光のうちで、偏光ビームスプリッタ１０での反射光は偏光子１１に入射され、偏光子１１の透過光は光検出手段１２に入射される。一方、測定光のうちで、偏光ビームスプリッタ１０での透過光は偏光子１３に入射され、偏光子１３の透過光は光検出手段１４に入射される。

最後に、光検出手段１２の出力及び光検出手段１４の出力は信号処理手段１５に接続される。

ここで、図５に示す従来例の動作を図６、図７、図８及び図９を用いて説明する。図６は偏光ビームスプリッタの動作を説明する説明図、図７は光学特性である伝達関数（ジョーンズ行列）を説明する説明図、図８は偏光ビームスプリッタ１０の透過光（或いは、反射光）の偏光状態の一例を示す説明図、図９は偏光子１１（若しくは、偏光子１３）の透過光の偏光状態の一例を示す説明図である。

波長可変光源１は、波長掃引手段２の制御により測定する波長範囲を連続的に掃引した出力光を出射する。この時、出力光は、図１に示すように図面に平行方向の偏光面を有する”ｓ偏光”（以下、単に”ｓ偏光”と呼ぶ。）と、図面に垂直方向の偏光面を有する”ｐ偏光”（以下、単に”ｐ偏光”と呼ぶ。）との互いに直交する２つの偏光が出射される。

このような可変波長光源１の出力光が光分岐手段３で２つに分岐され、光分岐尾手段３の分岐光は偏光子４で”ｐ偏光”が選択透過され、音響光学変調器５に入射される。音響光学変調器５では光周波数を一定光周波数だけシフトさせた光を出射させる。例えば、入射光の光周波数を”５０ＭＨｚ”シフトさせた光を出射させる。

一方、光分岐手段３の透過光は偏光子６で”ｓ偏光”が選択透過され、光分岐手段７でさらに２つに分岐される。

そして、音響光学変調器５の出力光と、光分岐手段７の分岐光が偏光ビームスプリッタ８で合波される。

例えば、偏光ビームスプリッタ８は図６中”ＢＭ０１”に示すように”ｐ偏光”を透過させ、図６中”ＢＭ０２”に示すように”ｓ偏光”を反射（分岐）されるので、音響光学変調器５の出力光（”ｐ偏光”）は偏光ビームスプリッタ８を透過し、光分岐手段７の分岐光（”ｓ偏光”）は偏光ビームスプリッタ８で反射（分岐）されて、互いに直交する偏光（”ｓ偏光”と”ｐ偏光”）が合波されることになる。

このように、互いに直交する偏光（”ｓ偏光”と”ｐ偏光”）が合波され、被測定対象９に入射される。この時、被測定対象９では入射された偏光状態が被測定対象の光学特性に基づき変化して出射される。

例えば、入射された”ｓ偏光”の偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して”ｓ偏光”として出射されたり、”ｐ偏光”として出射されたり、同様に、入射された”ｐ偏光”の偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して”ｓ偏光”として出射されたり、”ｐ偏光”として出射されたりする。

このような、被測定対象９入出力特性をジョーンズ行列として以下のように記述することが一般的に用いられている。

式（１）における”Ｔ₁₁”、”Ｔ₁₂”、”Ｔ₂₁”及び”Ｔ₂₂”は図７に示すような表の関係がある。

すなわち、”Ｔ₁₁”は入射された”ｓ偏光”と偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して出射された”ｓ偏光”との関係、” Ｔ₂₁”は入射された”ｓ偏光”と偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して出射された”ｐ偏光”との関係、”Ｔ₁₂”は入射された”ｐ偏光”と偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して出射された”ｓ偏光”との関係、”Ｔ₂₂”は入射された”ｐ偏光”と偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して出射された”ｐ偏光”との関係をそれぞれ示している。

このため、被測定対象９からの出力光は”ｓ偏光”である”Ｔ₁₁”及び”Ｔ₁₂”と”ｐ偏光”である”Ｔ₂₁”及び”Ｔ₂₂”が混在した合波光として出射されることになる。

このような合波光のうち”ｓ偏光”である”Ｔ₁₁”と”Ｔ₁₂”とが混在する光（以下、説明の簡単のために測定光と呼ぶ。）は、図６中”ＢＭ０３”に示すように偏光ビームスプリッタ１０で反射（分岐）されて偏光子１１に入射される。

同様に、合波光のうち”ｐ偏光”である”Ｔ₂₁”と”Ｔ₂₂”とが混在する光（以下、説明の簡単のために測定光と呼ぶ。）は、図６中”ＢＭ０１”に示すように偏光ビームスプリッタ１０を透過して偏光子１３に入射される。

一方、光分岐手段７の透過光（以下、説明の簡単のために参照光と呼ぶ。）は偏光面が光軸に対して４５度傾けられて偏光ビームスプリッタ１０の他方の入射面に入射されるので、参照光のうち”ｓ偏光”成分は、図６中”ＢＭ０２”に示すように偏光ビームスプリッタ１０で反射（分岐）されて偏光子１３に入射され、参照光のうち”ｐ偏光”成分は、図６中”ＢＭ０４”に示すように偏光ビームスプリッタ１０を透過して偏光子１１に入射される。

このため、偏光子１１に入射した光の偏光状態は、図８中”ＢＭ１１”に示す”Ｔ₁₁”と”Ｔ₁₂”とが混在する”ｓ偏光”の測定光と、図８中”ＢＭ１２”に示す”ｐ偏光”である参照光とが互いに直交する関係になっている。

同様に、偏光子１３に入射した光の偏光状態は、図８中”ＢＭ１２”に示す”Ｔ₂₁”と”Ｔ₂₂”とが混在する”ｐ偏光”の測定光と、図８中”ＢＭ１１”に示す”ｓ偏光”である参照光とが互いに直交する関係になっている。

但し、このままでは、”ｓ偏光”の測定光と参照光（”ｐ偏光”）との間、或いは、”ｐ偏光”の測定光と参照光（”ｓ偏光”）との間では互いに直交関係にあるので干渉は生じない。

一方、偏光子１１及び偏光子１３は水平方向（或いは、垂直方向）に対して４５度傾いた偏光面を有する光を選択して透過させる。

例えば、偏光子１１及び偏光子１３の選択透過させる偏光面を”ｐ軸”とすれば、図９中”ＩＬ２１”に示すような偏光子１１及び偏光子１３への入射光（例えば、”ｐ偏光”の参照光及び”ｐ偏光”の測定光）は、図９中”ＴＬ２１”に示す偏光面の透過光として出射されることになる。

同様に、例えば、偏光子１１及び偏光子１３の選択透過させる偏光面を”ｐ軸”とすれば、図９中”ＩＬ２２”に示すような偏光子１１及び偏光子１３への入射光（例えば、”ｓ偏光”の信号光及び”ｓ偏光”の参照光）は、図９中”ＴＬ２１”に示す偏光面の透過光として出射されることになる。

このため、偏光子１１及び偏光子１３の透過光は偏光面が同一になるため、”Ｔ₁₁”と”Ｔ₁₂”とが混在する測定光と参照光との間及び”Ｔ₂₁”と”Ｔ₂₂”とが混在する測定光と参照光との間でそれぞれ干渉が生じ、光検出手段１２及び光検出手段１４でそれぞれ検出されることになる。

”Ｔ₁₁”と”Ｔ₁₂”とが混在する測定光と参照光との干渉光を光検出手段１２で検出した場合、”Ｔ₁₁”の測定光と参照光の干渉信号と、”Ｔ₁₂”の測定光と参照光の干渉信号とが重なって検出される。

但し、”Ｔ₁₂”の測定光は、入射された”ｐ偏光”の偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して出射された”ｓ偏光”であり、当該”ｐ偏光”は音響光学変調器５で光周波数がシフト（例えば、５０ＭＨｚシフト）されているので、”Ｔ₁₂”の測定光と参照光の光周波数が異なり、周波数が”５０ＭＨｚ”近傍に”Ｔ₁₂”の測定光と参照光の干渉信号が存在することになる。

一方、”Ｔ₁₁”の測定光は、入射された”ｓ偏光”の偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して出射された”ｓ偏光”であり、当該”ｓ偏光”は光周波数がシフトされていないので、”Ｔ₁₁”の測定光と参照光の光周波数が同じであり、周波数が”０Ｈｚ”（直流成分）近傍に”Ｔ₁₁”の測定光と参照光の干渉信号が存在することになる。

同様に、”Ｔ₂₁”と”Ｔ₂₂”とが混在する測定光と参照光との干渉光を光検出手段１４で検出した場合、”Ｔ₂₁”の測定光と参照光の干渉信号と、”Ｔ₂₂”の測定光と参照光の干渉信号とが重なって検出される。

但し、”Ｔ₂₂”の測定光は、入射された”ｐ偏光”の偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して出射された”ｐ偏光”であり、当該”ｐ偏光”は音響光学変調器５で光周波数がシフト（例えば、５０ＭＨｚシフト）されているので、”Ｔ₂₂”の測定光と参照光の光周波数が異なり、周波数が”５０ＭＨｚ”近傍に”Ｔ₂₂”の測定光と参照光の干渉信号が存在することになる。

一方、”Ｔ₂₁”の測定光は、入射された”ｓ偏光”の偏光状態が被測定対象９の光学特性に基づき変化して出射された”ｐ偏光”であり、当該”ｓ偏光”は光周波数がシフトされていないので、”Ｔ₂₁”の測定光と参照光の光周波数が同じであり、周波数が”０Ｈｚ”（直流成分）近傍に”Ｔ₂₁”の測定光と参照光の干渉信号が存在することになる。

このため、信号処理手段１５は、光検出手段１２で検出された干渉信号をフィルタ回路を通して”Ｔ₁₁”の測定光と参照光の干渉信号と、”Ｔ₁₂”の測定光と参照光の干渉信号とを分離し、光検出手段１４で検出された干渉信号をフィルタ回路を通して”Ｔ₂₁”の測定光と参照光の干渉信号と、”Ｔ₂₂”の測定光と参照光の干渉信号とを分離することにより、”Ｔ₁₁”、”Ｔ₁₂”、”Ｔ₂₁”及び”Ｔ₂₂”が測定され、被測定対象の光学特性を伝達関数（ジョーンズ行列）として測定することが可能になる。

この結果、互いに直交する２つの偏光の一方の偏光の光周波数をシフトし、２つの偏光を合波して被測定対象に入射し、被測定対象の出射光と他方の偏光（参照光）とを干渉させ、この干渉光から被測定対象の伝達関数（ジョーンズ行列）の要素を分離して測定することにより、被測定対象の光学特性を伝達関数（ジョーンズ行列）として測定することが可能になる。

また、図１０は従来の光学特性測定装置の他の一例を示す構成ブロック図である。図１０において１，２，３，４，５，６，７，８及び９は図５と同一符号を付してあり、１６及び１９はハーフミラー等の光分岐手段、１７及び１８は互いに直交する２つの偏光の一方の偏光を透過させ他方の偏光を反射（分岐）させる偏光ビームスプリッタ、２０，２２，２５及び２７は図面に水平方向（或いは、垂直方向）に対して４５度傾いた偏光面を有する光を選択して透過させる（４５度傾けて設置している）偏光子、２１，２３，２６及び２８フォトダイオード等の光検出手段、２４及び２９は各種フィルタ回路を有する信号処理手段である。

波長可変光源１の制御入力端子には波長掃引手段２の制御信号が印加され、波長可変光源１の出力光は光分岐手段３に入射される。光分岐手段３の分岐光は偏光子４に入射され、偏光子４の透過光は音響光学変調器５に入射される。

一方、光分岐手段３の透過光は偏光子６に入射され、偏光子６の透過光は光分岐手段７に入射される。音響光学変調器５の出力光は光分岐手段１６に入射され、光分岐手段１６の透過光は偏光ビークスプリッタ８の一方の入射面に入射され、光分岐手段７の分岐光は偏光ビームスプリッタ８の他方の入射面に入射され合波される。

偏光ビームスプリッタ８の出力光は被測定対象９に入射され、被測定対象９からの出力光（測定光）は光分岐手段１９に入射される。光分岐手段１９の透過光は偏光ビームスプリッタ１７の一方の入射面に入射される。光分岐手段７の透過光は図示しない光学手段（例えば、偏波面保存光ファイバ等）により偏光面が光軸に対して４５度傾けられて偏光ビームスプリッタ１７の他方の入射面に入射される。

測定光のうちで、偏光ビームスプリッタ１７での反射光は偏光子２２に入射され、偏光子２２の透過光は光検出手段２３に入射される。一方、測定光のうちで、偏光ビームスプリッタ１７での透過光は偏光子２０に入射され、偏光子２０の透過光は光検出手段２１に入射される。

光分岐手段１９の分岐光は偏光ビームスプリッタ１８の一方の入射面に入射される。光分岐手段１６の分岐光は図示しない光学手段（例えば、偏波面保存光ファイバ等）により偏光面が光軸に対して４５度傾けられて偏光ビームスプリッタ１８の他方の入射面に入射される。

測定光のうちで、偏光ビームスプリッタ１８での反射光は偏光子２７に入射され、偏光子２７の透過光は光検出手段２８に入射される。一方、測定光のうちで、偏光ビームスプリッタ１８での透過光は偏光子２５に入射され、偏光子２５の透過光は光検出手段２６に入射される。

最後に、光検出手段２１の出力及び光検出手段２３の出力は信号処理手段２４にそれぞれ接続され、光検出手段２６の出力及び光検出手段２８の出力は信号処理手段２９にそれぞれ接続される。

ここで、図１０に示す従来例の動作を説明する。但し、図５に示す従来例と同様の動作に関しては説明を省略する。

互いに直交する偏光（”ｓ偏光”と”ｐ偏光”）が合波され、被測定対象９に入射され、被測定対象９では入射された偏光状態が被測定対象の光学特性に基づき変化して出射される。

具体的には、被測定対象９からの出力光は”ｓ偏光”である”Ｔ₁₁”（光周波数シフトなし）及び”Ｔ₁₂”（光周波数シフトあり）と”ｐ偏光”である”Ｔ₂₁”（光周波数シフトなし）及び”Ｔ₂₂”（光周波数シフトあり）の測定光が混在した合波光として出射されることになる。

このような合波光は光分岐手段１９に２つに分岐されそれぞれ偏光ビームスプリッタ１７及び偏光ビームスプリッタ１８に入射され、”ｐ偏光”の測定光は透過し、”ｓ偏光”の測定光は反射（分岐）される。

そして、光分岐手段７の透過光である参照光（光周波数シフトなし）もまた偏光ビームスプリッタ１７に入射され、”ｐ偏光”の参照光は透過し、”ｓ偏光”の参照光は反射（分岐）される。

一方、光分岐手段１６の分岐光である参照光（光周波数シフトあり）もまた偏光ビームスプリッタ１８に入射され、”ｐ偏光”の参照光は透過し、”ｓ偏光”の参照光は反射（分岐）される。

そして、信号処理手段２４は、光検出手段２３で検出された干渉信号からフィルタ回路を通して”０Ｈｚ”（直流成分）近傍の干渉信号を取り出すことにより、”Ｔ₁₁”（光周波数シフトなし）の測定光と参照光（光周波数シフトなし）の干渉信号を測定する。

そして、信号処理手段２４は、光検出手段２１で検出された干渉信号からフィルタ回路を通して”０Ｈｚ”（直流成分）近傍の干渉信号を取り出すことにより、”Ｔ₂₁”（光周波数シフトなし）の測定光と参照光（光周波数シフトなし）の干渉信号を測定する。

同様に、信号処理手段２９は、光検出手段２８で検出された干渉信号からフィルタ回路を通して”０Ｈｚ”（直流成分）近傍の干渉信号を取り出すことにより、”Ｔ₁₂”（光周波数シフトあり）の測定光と参照光（光周波数シフトあり）の干渉信号を測定する。

そして、信号処理手段２９は、光検出手段２６で検出された干渉信号からフィルタ回路を通して”０Ｈｚ”（直流成分）近傍の干渉信号を取り出すことにより、”Ｔ₂₂”（光周波数シフトあり）の測定光と参照光（光周波数シフトあり）の干渉信号を測定する。

この結果、互いに直交する２つの偏光の一方の偏光の光周波数をシフトし、２つの偏光を合波して被測定対象に入射し、被測定対象の出射光と２つの偏光（２つの参照光）とを干渉させ、この干渉光から被測定対象の伝達関数（ジョーンズ行列）の要素を分離して測定することにより、被測定対象の光学特性を伝達関数（ジョーンズ行列）として測定することが可能になる。また、全ての干渉信号を”０Ｈｚ”（直流成分）近傍で取得することができる。

しかし、図５に示す従来例では信号処理手段におけるフィルタ回路の特性により干渉信号の強度や位相の精度を確保することが困難であると言った問題点があった。

また、図５及び図１０に示す従来例では２つの（或いは、４つの）光検出手段の特性は互いに同一ではないので、各光検出手段毎の損失や干渉信号の位相が異なり、伝達関数を正確に測定することが困難であると言った問題点があった。

例えば、式（１）に示す理想的な伝達特性に対して、２つの（或いは、４つの）光検出手段の特性に起因する誤差により、実際に測定される伝達関数は、

となる。ここで、”ρ₁₁”、”ρ₁₂”、”ρ₂₁”及び”ρ₂₂”は複素数であり、大きさ及び位相は一般的に任意の値である。
従って本発明が解決しようとする課題は、干渉信号の位相に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能な光学特性測定方法及び学特性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、
被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定方法であって、
被測定対象を外した状態で測定系の第１の伝達関数を測定し、偏波制御手段により光の偏光面を出射方向を軸として所定の角度だけ空間的に回転させた状態で測定系の第２の伝達関数を測定し、前記第１及び第２の伝達関数に基づき２つの校正行列を求め、前記被測定対象を測定系に挿入して前記被測定対象の伝達関数を測定し、前記被測定対象の伝達関数を前記偏波制御手段の空間的回転から決まる補正行列と前記校正行列の逆行列で補正することにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

請求項２記載の発明は、
被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定方法であって、
被測定対象を外した状態で測定系の第１の伝達関数を測定し、偏波制御手段により光の偏光面を出射方向を軸として９０度空間的に回転させた状態で測定系の第２の伝達関数を測定し、前記第１及び第２の伝達関数に基づき２つの校正行列を求め、偏光面を第２の伝達関数測定時とは異なる状態にして測定系の第３の伝達関数を測定し、前記第３の伝達関数を前記偏波制御手段の空間的回転から決まる補正行列と前記校正行列の逆行列で補正して得られた位相差で補償された第２の伝達関数を求め、前記第１の伝達関数及び前記補償された第２の伝達関数に基づき２つの補償された校正行列を求め、前記被測定対象を挿入して前記被測定対象の伝達関数を測定し、前記被測定対象の伝達関数を前記補正行列と前記補償され校正行列の逆行列で補正することにより、波長可変光源の波長制御精度が十分ではない場合であっても位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

請求項３記載の発明は、
被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定装置において、
出力光の波長を可変で互いに直交する２つの偏光を出射する波長可変光源と、前記２つの偏光の一方の偏光の光周波数をシフトして合波し偏波制御手段の透過光を前記被測定対象に入射し、他方の偏光の偏光面を光軸に対して４５度傾けて参照光を生成する第１の光学系と、前記被測定対象の出射光から互いに直交する偏光を２つに分離し前記参照光とを干渉させる第２の光学系と、この第２の光学系の出力光をそれぞれ検出する２つの光検出手段と、この２つの光検出手段の出力を信号処理する信号処理手段と、前記被測定対象を外した状態で測定系の第１の伝達関数を測定し、前記偏波制御手段により光の偏光面を出射方向を軸として所定の角度だけ空間的に回転させた状態で測定系の第２の伝達関数を測定し、前記第１及び第２の伝達関数に基づき２つの校正行列を求め、前記被測定対象を測定系に挿入して前記被測定対象の伝達関数を測定し、前記被測定対象の伝達関数を前記偏波制御手段の空間的回転から決まる補正行列と前記校正行列の逆行列で補正する演算制御手段とを備えたことにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

請求項４記載の発明は、
被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定装置において、
出力光の波長を可変で互いに直交する２つの偏光を出射する波長可変光源と、前記２つの偏光の一方の偏光の光周波数をシフトして合波し偏波制御手段の透過光を前記被測定対象に入射し、他方の偏光の偏光面を光軸に対して４５度傾けて参照光を生成する第１の光学系と、前記被測定対象の出射光から互いに直交する偏光を２つに分離し前記参照光とを干渉させる第２の光学系と、この第２の光学系の出力光をそれぞれ検出する２つの光検出手段と、この２つの光検出手段の出力を信号処理する信号処理手段と、前記被測定対象を外した状態で測定系の第１の伝達関数を測定し、前記偏波制御手段により光の偏光面を出射方向を軸として９０度空間的に回転させた状態で測定系の第２の伝達関数を測定し、前記第１及び第２の伝達関数に基づき２つの校正行列を求め、偏光面を第２の伝達関数測定時とは異なる状態にして測定系の第３の伝達関数を測定し、前記第３の伝達関数を前記偏波制御手段の空間的回転から決まる補正行列と前記校正行列の逆行列で補正して得られた位相差で補償された第２の伝達関数を求め、前記第１の伝達関数及び前記補償された第２の伝達関数に基づき２つの補償された校正行列を求め、前記被測定対象を挿入して前記被測定対象の伝達関数を測定し、前記被測定対象の伝達関数を前記補正行列と前記補償され校正行列の逆行列で補正する演算制御手段とを備えたことにより、波長可変光源の波長制御精度が十分ではない場合であっても位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

請求項５記載の発明は、
請求項３若しくは請求項４記載の発明である光学特性測定装置において、
前記第１の光学系が、
前記波長可変光源の出力光を２つに分岐する第１の光分岐手段と、この第１の光分岐手段のそれぞれの出射光から前記一方の偏光及び前記他方の偏光を透過させる第１及び第２の偏光子と、前記第１の偏光子の透過光の光周波数をシフトする音響光学変調器と、前記他方の偏光を２つに分岐する第２の光分岐手段と、前記音響光学変調器の出射光と前記第２の光分岐手段の一方の出射光を合波する偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタの出射光の偏光面を回転させ前記被測定対象に入射させる前記偏波制御手段と、前記第２の光分岐手段の他方の出射光の偏光面を光軸に対して４５度傾けた参照光を生成する光学手段とから構成されたことにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

請求項６記載の発明は、
請求項３若しくは請求項４記載の発明である光学特性測定装置において、
前記第２の光学系が、
前記被測定対象から出射光と前記参照光がそれぞれ入射される偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタの透過光及び反射光のうち４５度傾いた偏光面を有する光を選択して透過させる第１及び第２の偏光子とから構成されたことにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

請求項７記載の発明は、
請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の発明である光学特性測定装置において、
前記偏波制御手段が、
任意の角度に偏光面を回転させて出射させることにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

請求項８記載の発明は、
請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の発明である光学特性測定装置において、
前記偏波制御手段が、
複数の偏光面の角度の偏波素子を有し駆動手段で物理的な配置位置を移動させて複数の前記偏波素子の何れかを透過させることにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

請求項９記載の発明は、
請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の発明である光学特性測定装置において、
前記偏波制御手段が、
光ファイバで構成されることにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，３，５，６，７，８及び請求項９の発明によれば、被測定対象を外した状態で測定系の伝達関数”Ｗ１”を測定し、偏波制御手段を制御して光の偏光面を出射方向を軸として所定の角度だけ空間的に回転させた状態で測定系の伝達関数”Ｗ２”を測定し、伝達関数”Ｗ１”及び伝達関数”Ｗ２”に基づき２つの校正行列”Ｗｃ１”及び”Ｗｃ２”とを求め、被測定対象を挿入して伝達関数”Ｔ”を測定し、伝達関数”Ｔ”を既知の補正行列”Ｃ１”及び”Ｃ２”と校正行列”Ｗｃ１”及び”Ｗｃ２”で補正することにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

また、請求項２及び請求項４の発明によれば、被測定対象を外した状態で測定系の伝達関数”Ｗ１”を測定し、偏波制御手段を制御して光の偏光面を出射方向を軸として９０度空間的に回転させた状態で測定系の伝達関数”Ｗ２Ｅ”を測定し、伝達関数”Ｗ１”及び伝達関数”Ｗ２Ｅ”に基づき２つの校正行列”Ｗｃ１Ｅ”及び”Ｗｃ２Ｅ”を求め、偏光面を伝達関数”Ｗ２Ｅ”測定時とは異なる状態にして測定系の伝達関数”Ｗ３”を測定し、伝達関数”Ｗ３”を既知の補正行列”Ｃ１’”及び”Ｃ２’”と校正行列”Ｗｃ１Ｅ”及び”Ｗｃ２Ｅ”の逆行列で補正して得られた位相差で補償された伝達関数”Ｗ２”を求める。そして、伝達関数”Ｗ１”及び補償された伝達関数”Ｗ２”に基づき補償された校正行列”Ｗｃ１”及び”Ｗｃ２”を求め、被測定対象を挿入して伝達関数”Ｔ”を測定し、伝達関数”Ｔ”を補正行列”Ｃ１’”及び”Ｃ２’”と補償された校正行列”Ｗｃ１”及び”Ｗｃ２”の逆行列で補正することにより、波長可変光源の波長制御精度が十分ではない場合であっても位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る光学特性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１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４及び１５は図５と同一符号を付してあり、３０は出射光の偏光面を回転させる偏波制御手段である。また、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算制御手段により光学特性測定装置全体が制御されるものとする。

また、３，４，５，６，７，８及び３０は被測定対象への入射光と参照光とを生成する第１の光学手段を、１０，１１及び１３は”ｓ偏光”と”ｐ偏光”とを分離し測定光と参照光とを干渉させる第２の光学系をそれぞれ構成している。

波長可変光源１の制御入力端子には波長掃引手段２の制御信号が印加され、波長可変光源１の出力光は光分岐手段３に入射される。光分岐手段３の分岐光は偏光子４に入射され、偏光子４の透過光は音響光学変調器５に入射される。

一方、光分岐手段３の透過光は偏光子６に入射され、偏光子６の透過光は光分岐手段７に入射される。音響光学変調器５の出力光は偏光ビークスプリッタ８の一方の入射面に入射され、光分岐手段７の分岐光は偏光ビームスプリッタ８の他方の入射面に入射され合波される。

偏光ビームスプリッタ８の出力光は偏波制御手段３０を介して被測定対象９に入射され、被測定対象９からの出力光（測定光）は偏光ビームスプリッタ１０の一方の入射面に入射される。光分岐手段７の透過光は図示しない光学手段（例えば、偏波面保存光ファイバ等）により偏光面が光軸に対して４５度傾けられ参照光として偏光ビームスプリッタ１０の他方の入射面に入射される。

測定光のうちで、偏光ビームスプリッタ１０での反射光は偏光子１１に入射され、偏光子１１の透過光は光検出手段１２に入射される。一方、測定光のうちで、偏光ビームスプリッタ１０での透過光は偏光子１３に入射され、偏光子１３の透過光は光検出手段１４に入射される。

最後に、光検出手段１２の出力及び光検出手段１４の出力は信号処理手段１５にそれぞれ接続される。

ここで、図１に示す実施例の動作を説明する。但し、図５に示す従来例と同様の動作に関しては説明を省略する。

先ず、第１のステップにおいて、被測定対象９を外し偏波制御手段３０と偏光ビームスプリッタ１０を直結した状態で、演算制御手段（図示せず。）は、測定系の光学特性を伝達関数（ジョーンズ行列）として測定する。

このような状態で測定された伝達関数”Ｗ１”は、

となる。

但し、式（３）において、

は測定対象９を外し偏波制御手段３０と偏光ビームスプリッタ１０を直結した状態で測定した測定系の誤差を含まない伝達関数である。

第２のステップにおいて、演算制御手段（図示せず。）は、偏波制御手段３０を制御して偏光ビームスプリッタ８の出力光の偏光面を出射方向を軸として所定の角度だけ空間的に回転させて測定系の光学特性を伝達関数（ジョーンズ行列）として測定する。

このような状態で測定された伝達関数”Ｗ２”は、

となる。

ちなみに、偏波制御手段３０の作用は伝達関数（ジョーンズ行列）で、一般的に、

と表される。

ここで、”ａ”及び”ｂ”は偏波制御手段３０から与えられる位相差と空間的な角度により一意に決まる複素数であり、例えば、直交する軸の間に位相差”２δ（rad）”を起こす媒質が光の進行方向を軸にして空間座標に対して角度”ν(rad)”傾いている場合には、

となる。

このため、

のような入射光が、偏波制御手段３０に入射されると、出射光は、

となる。

この時、光検出手段１２で検出される信号は、式（４）の伝達関数によって変換され、

となる。

式（１１）の信号がフィルタ回路で分離され、”ｔ₁₁”成分として、

が発生し、”ｔ₁₂”成分として、

が発生する。また、光検出手段１４に関しても同様であり、その結果として式(５）導かれることになる。

このように、測定した伝達関数”Ｗ１”の”１列目”及び測定した伝達関数”Ｗ２”の”１列目”をそれぞれ”１列目”及び”２列目”とした校正行列”Ｗｃ１”を求めると、

となる。

同様に、測定した伝達関数”Ｗ２”の”２列目”及び測定した伝達関数”Ｗ１”の”２列目”をそれぞれ”１列目”及び”２列目”とした校正行列”Ｗｃ２”を求めると、

となる。

第３のステップにおいて、演算制御手段（図示せず。）は、被測定対象９を偏波制御手段３０と偏光ビームスプリッタ１０との間に挿入した状態で光学特性を伝達関数（ジョーンズ行列）として測定する。

この時、測定された伝達関数”Ｔ”は、

となる。

そして、式（１６）の”１列目”に対して偏波制御手段の位相変化量及び空間的回転の角度から決まる既知の補正行列”Ｃ１”を用いて式（１４）に示す校正行列の逆行列演算を行うと、

となり、”ρ₁₁”及び”ρ₁₂”の影響を打ち消すことができる。但し、補正行列”Ｃ１”は、

である。

同様に、式（１６）の”２列目”に対して偏波制御手段の位相変化量及び空間的回転の角度から決まる既知の補正行列”Ｃ２”を用いて式（１５）に示す校正行列の逆行列演算を行うと、

となり、”ρ₂₁”及び”ρ₂₂”の影響を打ち消すことができる。但し、補正行列”Ｃ２”は、

である。

この結果、被測定対象を外した状態で測定系の伝達関数”Ｗ１”を測定し、偏波制御手段を制御して光の偏光面を出射方向を軸として所定の角度だけ空間的に回転させた状態で測定系の伝達関数”Ｗ２”を測定し、伝達関数”Ｗ１”及び伝達関数”Ｗ２”に基づき２つの校正行列”Ｗｃ１”及び”Ｗｃ２”とを求め、被測定対象を挿入して伝達関数”Ｔ”を測定し、伝達関数”Ｔ”を既知の補正行列”Ｃ１”及び”Ｃ２”と校正行列”Ｗｃ１”及び”Ｗｃ２”で補正することにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

但し、波長可変光源１の波長制御精度が十分ではない場合、波長を指定したときの出力光の波長の再現性が高くない。このため、式（３）に示す伝達関数”Ｗ１”を測定した際の出力光の波長を基準にすると、式（５）に示す伝達関数”Ｗ２”は波長掃引を開始する時の波長制御誤差に起因する位相差を含んだものになる。

そして、この位相差は被測定対象を挿入して測定した伝達関数”Ｔ”の補償に際して、補償後の伝達関数を歪ませる要因となってしまうので、後述のように伝達関数”Ｗ２”を補償する必要性が生じる。

すなわち、第１のステップは同様であり、第２のステップにおいて、演算制御手段（図示せず。）は、偏波制御手段３０を制御して偏光ビームスプリッタ８の出力光の偏光面を出射方向を軸として"９０度”だけ空間的に回転させて測定系の光学特性を伝達関数（ジョーンズ行列）として測定する。

このような状態で測定された誤差を含む伝達関数”Ｗ２Ｅ”は、

となる。

また、偏波制御手段３０で偏光面を出射方向を軸として"９０度”だけ空間的に回転させているので、偏波制御手段３０の作用は伝達関数（ジョーンズ行列）で、式（６）において”ａ＝０”及び”ｂ＝ｉ”とした、

と表される。

従って、式（２１）は、

となる。

このように、測定した伝達関数”Ｗ１”の”１列目”及び測定した伝達関数”Ｗ２Ｅ”の”１列目”をそれぞれ”１列目”及び”２列目”とした校正行列を”Ｗｃ１Ｅ”を求めると、

となる。

同様に、測定した伝達関数”Ｗ２Ｅ”の”２列目”及び測定した伝達関数”Ｗ２１”の”２列目”をそれぞれ”１列目”及び”２列目”とした校正行列を”Ｗｃ２Ｅ”を求めると、

となる。

第３のステップにおいて、演算制御手段（図示せず。）は、偏波制御手段３０を制御して偏光ビームスプリッタ８の出力光の偏光面を”Ｗ２Ｅ”測定時とは異なる状態（空間的回転の角度が９０度以外の状態等）にして測定系の光学特性を伝達関数（ジョーンズ行列）として測定する。

このような状態で測定された伝達関数”Ｗ３”は、

となる。ここで、”η”は伝達関数”Ｗ１”測定時の位相に対する伝達関数”Ｗ３”の測定時の位相の差である。

そして、式（２６）の”１列目”に対して偏波制御手段の９０度の空間的回転から決まる既知の補正行列”Ｃ１’”を用いて式（２４）に示す校正行列の逆行列演算を行うと、

となる。但し、補正行列”Ｃ１’”は、

である。

同様に、式（２６）の”２列目”に対して偏波制御手段の９０度の空間的回転から決まる既知の補正行列”Ｃ２’”を用いて式（２５）に示す校正行列の逆行列演算を行うと、

となる。但し、補正行列”Ｃ２’”は、

となる。

このように補償された伝達関数”Ｗ３’”の各要素の複素数としての位相角を”θ₁₁”、”θ₁₂”、”θ₂₁”及び”θ₂₂”とした場合、伝達行列”Ｗ３’”は本来ユニタリであるはずなので、

を満たすことになる。但し、実際には式（２７）及び式（２９）から分かるように位相差が存在するので、

となる。

すなわち、伝達関数”Ｗ２Ｅ”の位相差は、

であり、

なる演算により位相差が補償された伝達関数”Ｗ２”を得ることができる。

この伝達関数”Ｗ２”は式（５）と同一であるので、前述と同様に、伝達関数”Ｗ１”の”１列目”及び伝達関数”Ｗ２”の”１列目”をそれぞれ”１列目”及び”２列目”とした補償された校正行列”Ｗｃ１”を求め（式（１４））、伝達関数”Ｗ２”の”２列目”及び伝達関数”Ｗ１”の”２列目”をそれぞれ”１列目”及び”２列目”とした補償された校正行列”Ｗｃ２”を求める。（式（１５））

そして、第４のステップとして、被測定対象を挿入して伝達関数”Ｔ”を測定し、伝達関数”Ｔ”の”１列目”を既知の補正行列”Ｃ１’”と補償された校正行列”Ｗｃ１”の逆行列で補正し、伝達関数”Ｔ”の”２列目”を既知の補正行列”Ｃ２’”と補償された校正行列”Ｗｃ２”の逆行列で補正することにより、位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

この結果、被測定対象を外した状態で測定系の伝達関数”Ｗ１”を測定し、偏波制御手段を制御して光の偏光面を出射方向を軸として９０度空間的に回転させた状態で測定系の伝達関数”Ｗ２Ｅ”を測定し、伝達関数”Ｗ１”及び伝達関数”Ｗ２Ｅ”に基づき２つの校正行列”Ｗｃ１Ｅ”及び”Ｗｃ２Ｅ”を求め、偏光面を伝達関数”Ｗ２Ｅ”測定時とは異なる状態にして測定系の伝達関数”Ｗ３”を測定し、伝達関数”Ｗ３”を既知の補正行列”Ｃ１’”及び”Ｃ２’”と校正行列”Ｗｃ１Ｅ”及び”Ｗｃ２Ｅ”の逆行列で補正して得られた位相差で補償された伝達関数”Ｗ２”を求める。

そして、伝達関数”Ｗ１”及び補償された伝達関数”Ｗ２”に基づき補償された校正行列”Ｗｃ１”及び”Ｗｃ２”を求め、被測定対象を挿入して伝達関数”Ｔ”を測定し、伝達関数”Ｔ”を補正行列”Ｃ１’”及び”Ｃ２’”と補償された校正行列”Ｗｃ１”及び”Ｗｃ２”の逆行列で補正することにより、波長可変光源の波長制御精度が十分ではない場合であっても位相差に起因する誤差を補償した伝達関数を得ることが可能になる。

また、図１に示す実施例の説明においては出射光の偏光面を回転させることが可能な、言い換えれば、任意の角度に偏光面を回転させて出射させることが可能な偏波制御手段３０を用いているが、偏光面の角度が固定の偏波制御手段を用いても構わない。また、λ／２板を固定角度だけ回転させても構わない。

図２は偏光面の角度が固定の偏波制御手段を用いた本発明に係る光学特性測定装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。

図２において１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４及び１５は図５と同一符号を付してあり、３１は偏光面の角度が固定の３個の偏波素子から構成された偏波制御手段である。また、図示しないＣＰＵ等の演算制御手段により光学特性測定装置全体が制御されるものとする。

接続関係に関しては図１に示す実施例と同一であり、異なる点は偏波制御手段３０の代わりに偏波制御手段３１が配置された点である。

ここで、図２に示す実施例の動作を説明する。但し、基本的な動作は図１に示す実施例と同一であるのでその説明は省略する。

偏波制御手段３１は図２中”Ｗ１”、”Ｗ２”及び”Ｗ３”に示す３つの（複数の）偏光面の角度の偏波素子を有し、図示しないモータやアクチュエータ等の駆動手段で偏波制御手段３１の物理的な配置位置を移動させることにより、偏光ビームスプリッタ８からの出射光が図２中”Ｗ１”、”Ｗ２”若しくは”Ｗ３”に示す偏波素子の何れかを透過するようにする。

すなわち、前述の伝達関数”Ｗ１”を測定する際には、図示しない駆動手段で配置位置を移動させて図２中”Ｗ１”に示す偏波素子を選択し、同様に、前述の伝達関数”Ｗ２”及び”Ｗ３”を測定する際には、図示しない駆動手段で配置位置を移動させて図２中”Ｗ２”及び”Ｗ３”に示す偏波素子を選択することにより、偏波制御手段３０と同等の機能を奏することになる。

また、図３は偏光面の角度が固定の偏波制御手段を用いた本発明に係る光学特性測定装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。

図３において１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４及び１５は図５と同一符号を付してあり、３２は偏光面の角度が固定の２個の偏波素子から構成された偏波制御手段である。また、図示しないＣＰＵ等の演算制御手段により光学特性測定装置全体が制御されるものとする。

接続関係に関しては図１に示す実施例と同一であり、異なる点は偏波制御手段３０の代わりに偏波制御手段３２が配置された点である。

ここで、図３に示す実施例の動作を説明する。但し、基本的な動作は図１及び図２に示す実施例と同一であるのでその説明は省略する。

偏波制御手段３２は図３中”Ｗ２”及び”Ｗ３”に示す２つの（複数の）偏光面の角度の偏波素子を有し、図示しないモータやアクチュエータ等の駆動手段で偏波制御手段３２の物理的な配置位置を移動させることにより、偏光ビームスプリッタ８からの出射光が図３中”Ｗ２”若しくは”Ｗ３”に示す偏波素子の何れかを透過するようにする。

すなわち、前述の伝達関数”Ｗ１”を測定する際には、図示しない駆動手段で配置位置を移動させて偏波制御を行わず、前述の伝達関数”Ｗ２”及び”Ｗ３”を測定する際には、図示しない駆動手段で配置位置を移動させて図３中”Ｗ２”及び”Ｗ３”に示す偏波素子を選択することにより、偏波制御手段３０と同等の機能を奏することになる。

また、図４は本発明に係る光学特性測定装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。図４において１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４及び１５は図５と同一符号を付してあり、３３は光ファイバを用いた偏波制御手段である。また、図示しないＣＰＵ等の演算制御手段により光学特性測定装置全体が制御されるものとする。

接続関係に関しては図１に示す実施例と同一であり、異なる点は偏波制御手段３０の代わりに偏波制御手段３３が配置された点である。

すなわち、前述の伝達関数”Ｗ１”を測定する際には、光ファイバを用いた偏波制御手段３３を取り除き、前述の伝達関数”Ｗ２”を測定する際には、光ファイバを用いた偏波制御手段３３を挿入し、前述の伝達関数”Ｗ３”を測定する際には、光ファイバ（偏波制御手段３３）を物理的に歪ませて、伝達関数”Ｗ２”の測定時とは異なる偏光面の状態にすることにより、偏波制御手段３０と同等の機能を奏することになる。

なお、図１等の実施例の説明に際しては、波長可変光源１と波長掃引手段２を別個に記載しているが、波長可変光源１と波長掃引手段２とを統合した波長可変光源としても構わない。

また、図１等の実施例の説明に際しては、互いに直交する偏光の内、”ｐ偏光”の光周波数をシフトして”ｓ偏光”と合波しているが、勿論、互いに直交する偏光の内、”ｓ偏光”の光周波数をシフトして”ｐ偏光”と合波しても構わない。

本発明に係る光学特性測定装置の一実施例を示す構成ブロック図である。 偏光面の角度が固定の偏波制御手段を用いた本発明に係る光学特性測定装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。 偏光面の角度が固定の偏波制御手段を用いた本発明に係る光学特性測定装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。 本発明に係る光学特性測定装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。 従来の光学特性測定装置の一例を示す構成ブロック図である。 偏光ビームスプリッタの動作を説明する説明図である。 光学特性である伝達関数（ジョーンズ行列）を説明する説明図である。 偏光ビームスプリッタの透過光（或いは、反射光）の偏光状態の一例を示す説明図である。 偏光子の透過光の偏光状態の一例を示す説明図である。 従来の光学特性測定装置の他の一例を示す構成ブロック図である。

符号の説明

１ 波長可変光源
２ 波長掃引手段
３，７，１６，１９ 光分岐手段
４，６，１１，１３，２０，２２，２５，２７ 偏光子
５ 音響光学変調器
８，１０，１７，１８ 偏光ビームスプリッタ
９ 被測定対象
１２，１４，２１，２３，２６，２８ 光検出手段
１５，２４，２９ 信号処理手段
３０，３１，３２，３３ 偏波制御手段

Claims (9)

1. 被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定方法であって、
   被測定対象を外した状態で測定系の第１の伝達関数を測定し、
   偏波制御手段により光の偏光面を出射方向を軸として所定の角度だけ空間的に回転させた状態で測定系の第２の伝達関数を測定し、
   前記第１及び第２の伝達関数に基づき２つの校正行列を求め、
   前記被測定対象を測定系に挿入して前記被測定対象の伝達関数を測定し、
   前記被測定対象の伝達関数を前記偏波制御手段の空間的回転から決まる補正行列と前記校正行列の逆行列で補正する
   ことを特徴とする光学特性測定方法。
2. 被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定方法であって、
   被測定対象を外した状態で測定系の第１の伝達関数を測定し、
   偏波制御手段により光の偏光面を出射方向を軸として９０度空間的に回転させた状態で測定系の第２の伝達関数を測定し、
   前記第１及び第２の伝達関数に基づき２つの校正行列を求め、
   偏光面を第２の伝達関数測定時とは異なる状態にして測定系の第３の伝達関数を測定し、
   前記第３の伝達関数を前記偏波制御手段の空間的回転から決まる補正行列と前記校正行列の逆行列で補正して得られた位相差で補償された第２の伝達関数を求め、
   前記第１の伝達関数及び前記補償された第２の伝達関数に基づき２つの補償された校正行列を求め、
   前記被測定対象を挿入して前記被測定対象の伝達関数を測定し、
   前記被測定対象の伝達関数を前記補正行列と前記補償された校正行列の逆行列で補正する
   ことを特徴とする光学特性測定方法。
3. 被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定装置において、
   出力光の波長を可変で互いに直交する２つの偏光を出射する波長可変光源と、
   前記２つの偏光の一方の偏光の光周波数をシフトして合波し偏波制御手段の透過光を前記被測定対象に入射し、他方の偏光の偏光面を光軸に対して４５度傾けて参照光を生成する第１の光学系と、
   前記被測定対象の出射光の互いに直交する２つの偏光を分離し前記参照光と干渉させる第２の光学系と、
   この第２の光学系の出力光をそれぞれ検出する２つの光検出手段と、
   この２つの光検出手段の出力を信号処理する信号処理手段と、
   前記被測定対象を外した状態で測定系の第１の伝達関数を測定し、前記偏波制御手段により光の偏光面を出射方向を軸として所定の角度だけ空間的に回転させた状態で測定系の第２の伝達関数を測定し、前記第１及び第２の伝達関数に基づき２つの校正行列を求め、前記被測定対象を測定系に挿入して前記被測定対象の伝達関数を測定し、前記被測定対象の伝達関数を前記偏波制御手段の空間的回転から決まる補正行列と前記校正行列の逆行列で補正する演算制御手段と
   を備えたことを特徴とする光学特性測定装置。
4. 被測定対象の光学特性を伝達関数として測定する光学特性測定装置において、
   出力光の波長を可変で互いに直交する２つの偏光を出射する波長可変光源と、
   前記２つの偏光の一方の偏光の光周波数をシフトして合波し偏波制御手段の透過光を前記被測定対象に入射し、他方の偏光の偏光面を光軸に対して４５度傾けて参照光を生成する第１の光学系と、
   前記被測定対象の出射光の互いに直交する２つの偏光を分離し前記参照光と干渉させる第２の光学系と、
   この第２の光学系の出力光をそれぞれ検出する２つの光検出手段と、
   この２つの光検出手段の出力を信号処理する信号処理手段と、
   前記被測定対象を外した状態で測定系の第１の伝達関数を測定し、前記偏波制御手段により光の偏光面を出射方向を軸として９０度空間的に回転させた状態で測定系の第２の伝達関数を測定し、前記第１及び第２の伝達関数に基づき２つの校正行列を求め、偏光面を第２の伝達関数測定時とは異なる状態にして測定系の第３の伝達関数を測定し、前記第３の伝達関数を前記偏波制御手段の空間的回転から決まる補正行列と前記校正行列の逆行列で補正して得られた位相差で補償された第２の伝達関数を求め、前記第１の伝達関数及び前記補償された第２の伝達関数に基づき２つの補償された校正行列を求め、前記被測定対象を挿入して前記被測定対象の伝達関数を測定し、前記被測定対象の伝達関数を前記補正行列と前記補償され校正行列の逆行列で補正する演算制御手段と
   を備えたことを特徴とする光学特性測定装置。
5. 前記第１の光学系が、
   前記波長可変光源の出力光を２つに分岐する第１の光分岐手段と、
   この第１の光分岐手段のそれぞれの出射光から前記一方の偏光及び前記他方の偏光を透過させる第１及び第２の偏光子と、
   前記第１の偏光子の透過光の光周波数をシフトする音響光学変調器と、
   前記他方の偏光を２つに分岐する第２の光分岐手段と、
   前記音響光学変調器の出射光と前記第２の光分岐手段の一方の出射光を合波する偏光ビームスプリッタと、
   この偏光ビームスプリッタの出射光の偏光面を回転させ前記被測定対象に入射させる前記偏波制御手段と、
   前記第２の光分岐手段の他方の出射光の偏光面を光軸に対して４５度傾けた参照光を生成する光学手段とから構成されたことを特徴とする
   請求項３若しくは請求項４記載の光学特性測定装置。
6. 前記第２の光学系が、
   前記被測定対象から出射光と前記参照光がそれぞれ入射される偏光ビームスプリッタと、
   この偏光ビームスプリッタの透過光及び反射光のうち４５度傾いた偏光面を有する光を選択して透過させる第１及び第２の偏光子とから構成されたことを特徴とする
   請求項３若しくは請求項４記載の光学特性測定装置。
7. 前記偏波制御手段が、
   任意の角度に偏光面を回転させて出射させることを特徴とする
   請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の光学特性測定装置。
8. 前記偏波制御手段が、
   複数の偏光面の角度の偏波素子を有し駆動手段で物理的な配置位置を移動させて複数の前記偏波素子の何れかを透過させることを特徴とする
   請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の光学特性測定装置。
9. 前記偏波制御手段が、
   光ファイバで構成されることを特徴とする
   請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の光学特性測定装置。
   

Images