JP2746354B2 - 固定検光子を用いた偏波モード分散測定方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】本発明は、光ファイバ，光コンポーネン
ト及び光増幅中継伝送システム等において、固定検光子
を用いて偏波モード分散を測定する方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の固定検光子を用いた偏波モード分
散測定方法の基本的な概念を図面を参照して説明する。
図９は基本的な偏波モード分散測定方法の構成例を示す
図である。図中、１は広帯域な光スペクトラム幅の光信
号を出射する光源、２ａは偏光子、３は測定対象、４は
固定検光子、５は光スペクトラム・アナライザである。

【０００３】従来の基本的な偏波モード分散測定方法
を、以下に説明する。まず、広帯域な光スペクトラム幅
を有するＥＤＦＡ（Ｅｒドープ光ファイバアンプ），Ｓ
ＬＡ（半導体レーザアンプ），ＬＥＤ等の光源１の出力
光信号を偏光子２ａを通過させる事により直線偏波状態
とし、それを測定対象３に入力する。その測定対象３か
ら出力された出力光信号を検光子４で２つの直線偏波モ
ードを干渉させ、光スペクトラム・アナライザ５で測定
する。

【０００４】偏波モード分散τは、光スペクトラム・ア
ナライザ５に示される各変数を使用して以下の式（１）
を用いて求められる。 τ＝λ１λ２／（ｃΔλ） …（１） 但し、Δλ（＝｜λ２−λ１｜）は、光スペクトラム・
アナライザ５に示される山から山，あるいは谷から谷ま
での間隔であり、ビート長（位相差：２π）に相当し、
ｃは光速度を示している。

【０００５】次に、従来の具体的な偏波モード分散測定
方法の一つである干渉法について、図を用いて説明す
る。図１０は干渉法を用いる際に使用される装置の構成
例である。図中、２ｂはλ／４波長板等のπ／２位相素
子、２ｃはλ／２波長板等のπ位相素子、６はＩｎＧａ
Ａｓ−ＰＤ等のフォト・ディテクタ、７は測定対象３の
前後に挿入する光学レンズ、８ａ及び８ｂはコーナー・
キューブ、９′はハーフミラー、１０はフォト・ディテ
クタ６の出力信号を増幅する増幅器である。

【０００６】１１はコーナー・キューブ８ｂを前後へ微
少な距離ｄを往復させる微小振動ステージ、１２は増幅
器１０からの信号Ｓ１と微小振動ステージ１１からの前
進・後退を示す信号Ｓ２とを演算・記録して装置全体を
同期検波方式とするための記録演算器である。なお、前
記基本的な概念図である図９と同一の部材には同一の符
号を付した。

【０００７】従来の偏波モード分散測定方法の一つであ
る干渉法による測定手順を図面を参照しながら説明す
る。広帯域な光スペクトラム幅を有するＥＤＦＡ，ＳＬ
Ａ，ＬＥＤ等の光源１の出力光信号を、まず偏光子２ａ
で直線偏波状態にして、次にλ／４波長板等のπ／２位
相素子２ｂで任意の偏波状態（通常は円偏波を採用）と
する。

【０００８】次に、ハーフミラー９′に入力された光信
号は、２つの直交偏波モードへと分岐され、それぞれ固
定されたコーナー・キューブ８ａ方向と微小振動ステー
ジ１１により微少な距離ｄを往復するコーナー・キュー
ブ８ｂ方向へと向かい、それぞれのコーナー・キューブ
８ａ，８ｂで折り返され、測定対象３に入力される。

【０００９】それぞれの単一の直交偏波モードとなった
光信号は測定対象３に入力されたあと、検光子４上で干
渉パターンを生じる。当該干渉パターンの信号はフォト
・ディテクタ６上で電気信号とされ、増幅器１０で増幅
された電気信号Ｓ１とされた後に記録演算器１２へ送ら
れる。

【００１０】一方、微小振動ステージ１１による微少な
動きも、電気信号Ｓ２とされて記録演算器１２へと送ら
れる。記録演算器１２は、電気信号Ｓ１及びＳ２を比較
演算して同期検波し、当該同期検波の結果より偏波モー
ド分散を求める。

【００１１】この種の干渉法による偏波モード分散τ
は、微小振動ステージ１１により往復させられる可動式
のコーナー・キューブ８ｂの移動量ｄより、次の式
（２）のように求めることが可能である。 τ＝２ｄ／ｃ …（２） 但し、ｃは光速度

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
於いては、次のような問題点が存在した。まず、基本的
な方法を示す図９の方法においては、次のような問題点
が存在した。すなわち、光源１の波長に依存する光パワ
ーの初期特性やその他の部材の偏波モード分散特性が含
まれるため、どの波長におけるピーク値が、測定対象の
偏波依存の光信号成分であるか区別できないので、測定
値がばらつくという問題点があった。

【００１３】この問題点を図１１を用いて説明する。
今、ある広帯域な光信号の各波長λａ，λｂ，λｃ，λ
ｄにおいて測定を行ったとする。光源利得波長特性での
λｃの波長における測定対象３通過後の光パワーは最も
大きなものと測定される。ところが、λｃの波長におい
てはもともと光源１の光スペクトルの初期特性や他の部
材による偏波モード分散特性が含まれているため、実際
の当該波長λｃにおける測定対象３による偏波モード分
散による光パワーの変動は、その他の各測定波長λａ，
λｂ，λｄの偏波モード分散と比較して小さいにもかか
わらず、実際には前記波長λｃは大きく出力され、光源
固有の波長特性のピークの波長と測定対象の波長特性に
おけるピークの波長とを見分けにくいという問題があっ
た。

【００１４】次に、図１０のような装置で、干渉法を用
いた場合の問題点について図面を参照しながら述べる。
この干渉法は、基本的には時間領域における測定方法で
あるため、偏波軸の一定な、例えば偏波面保存光ファイ
バ（以下、ＰＭＦとする）や偏光依存性を有する光部品
等が測定対象３の場合には有用であるが、時間的に偏波
状態が変動する通常の単一モード光ファイバ（以下、Ｓ
ＭＦとする）等が測定対象３の場合には、偏波モード分
散の値が過少評価されるという問題点があった。

【００１５】このことを、図１２を用いて説明する。図
１２（ａ）は偏光依存性を有する光部品の偏波モード分
散の測定例を示すグラフであり、図１２（ｂ）はＳＭＦ
の偏波モード分散の測定例を示すグラフで、図１２
（ａ）及び図１２（ｂ）のそれぞれ上のグラフは偏光依
存性を有する光部品及びＳＭＦの偏波の速軸を示すため
のグラフ，下のグラフは偏光依存性を有する光部品及び
ＳＭＦの偏波の遅軸を示すためのグラフであり、図１２
（ａ）及び図１２（ｂ）のそれぞれにおいて、横軸はコ
ーナー・キューブ８ａ及び８ｂによる光路長差で中央が
０、縦軸は観測される光パワーの強度である。

【００１６】図１２（ａ）における偏光依存性を有する
光部品の測定例では、直交する偏波モード間の結合がな
いので、上と下のグラフでそれぞれ一つの山しかないた
めに、偏波モード分散τの値もすぐに求めることが可能
であり、測定誤差も比較的生じにくい。しかし、図１２
（ｂ）におけるＳＭＦの測定例においては、直交する偏
波モード間の結合が発生するために、干渉パターンが複
雑になる。

【００１７】それ故、偏波状態が少しでも変化して観測
される光パワーの強度が変化すると、例えば、図１２
（ｂ）下のグラフの横軸中央０値より少し小さい箇所に
ある山が高くなると、そこが一つのピーク値であるとい
う認識が生じ、誤差が生じ易いという問題点が存在し
た。

【００１８】ここにおいて、本発明は、前記従来の偏波
モード分散測定方法の問題点に鑑み、高精度で簡易に測
定でき、しかも光信号の全ての偏波状態における測定対
象の偏波モード分散測定方法及び装置を提供せんとする
ものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記従来の課題の解決
は、本発明が、次に列挙する新規な特徴的構成手法及び
手段を採用することにより達成される。すなわち、本発
明方法の第１の特徴は、広帯域な光信号を出力する光源
手段を用い、当該広帯域光源手段から出力される光信号
を任意の偏波状態でかつ偏波主軸を任意の方向に制御し
て測定系に挿入された参照用光ファイバ又は測定対象に
入力し、当該参照用光ファイバ又は測定対象から出力さ
れた光信号を固定検光子に入力して、当該固定検光子内
で当該入力された光信号の直交偏波成分同士を干渉させ
て出力して、当該干渉された光信号の光強度の測定によ
り、前記測定対象の測定結果から前記参照用光ファイバ
の測定結果を減算して求められる当該光信号の光波長に
対して余弦波状の周期関数である当該光強度の山（谷）
の数と山（谷）と山（谷）の間隔とを計数することによ
り前記干渉された光信号の直交する偏波軸における偏波
状態の分散を求めて、前記測定対象の偏波モード分散を
求めてなる固定検光子を用いた偏波モード分散測定方法
である。

【００２０】本発明方法の第２の特徴は、前記方法の第
１の特徴における広帯域な光信号を出力する光源手段
が、出力する波長を変化させることが可能である光源手
段に置き換えてなる固定検光子を用いた偏波モード分散
測定方法である。

【００２１】本発明方法の第３の特徴は、前記方法の第
１又は第２の特徴における測定系が、まず、測定対象を
挿入しない状態で偏波モード分散を予め測定・記録して
置き、ついで、測定対象を挿入した状態で偏波モード分
散を測定・記録し、引続き、前記測定対象を挿入しない
状態の偏波モード分散と測定対象を挿入した状態の偏波
モード分散の双方を比較演算して、測定対象以外の光ス
ペクトル特性を相殺してなる固定検光子を用いた偏波モ
ード分散測定方法である。

【００２２】本発明方法の第４の特徴は、前記方法の第
１、第２又は第３の特徴における固定検光子より出力さ
れる干渉された光信号の測定が、同期検波方式で行って
なる請求項１，２又は３記載の固定検光子を用いる偏波
モード分散測定方法である。

【００２３】本発明装置の第１の特徴は、広帯域な光信
号を出力する広帯域光源と、当該光源から出力される光
信号の偏波状態を、任意の偏波状態に変換自在でかつ当
該光信号の偏波主軸を任意の方向に制御自在である偏波
制御手段と、当該偏波制御手段からの光信号を測定対象
及び参照用光ファイバを交換して通過させる測定物手段
と、当該測定物手段から出力された光信号を入力して干
渉させる固定検光子と、当該固定検光子から出力される
干渉された光信号を分岐する分岐手段と、当該分岐手段
により分岐された一方の干渉された光信号を入力して広
帯域にわたって光信号を入力して特定の周波数帯域を濾
波する濾波手段と、当該濾波された初期設定のための光
信号の光強度の受信を光受信測定器により行う光受信設
定手段と、前記分岐手段により分岐されたもう一方の干
渉された光信号を入力して広帯域にわたってその光強度
の受信測定を光スペクトラム・アナライザにより行う光
受信測定手段と、当該光受信測定手段による測定結果を
記録し、前記測定対象の測定結果から前記参照用光ファ
イバの測定結果を減算し、当該減算結果からの光波長に
対する光強度のビート信号の山（谷）の数及び山（谷）
と山（谷）の間隔により偏波モード分散を求める記録演
算手段とを具備してなる固定検光子を用いた偏波モード
分散測定装置である。

【００２４】本発明装置の第２の特徴は、出力する光信
号の波長を変化させることが可能である波長可変光源
と、当該光源から出力される光信号の偏波状態を、任意
の偏波状態に変換自在でかつ当該光信号の偏波主軸を任
意の方向に制御自在である偏波制御手段と、当該偏波制
御手段からの光信号を測定対象及び参照用光ファイバを
交換して通過させる測定物手段と、当該測定物手段から
出力された光信号を入力して干渉させる固定検光子と、
当該固定検光子から出力される干渉された光信号を分岐
する分岐手段と、当該分岐手段により分岐された一方の
干渉された光信号を入力して初期設定のための光強度の
測定を光受信測定器により行う光受信設定手段と、前記
分岐手段により分岐されたもう一方の干渉された光信号
を入力して光強度の測定を光スペクトラム・アナライザ
により行う光受信測定手段と、当該光受信測定手段によ
る測定結果を記録し、前記測定対象の測定結果から前記
参照用光ファイバの測定結果を減算し、当該減算結果か
らの光波長に対する光強度のビート信号の山（谷）の数
及び山（谷）と山（谷）の間隔により偏波モード分散を
求める記録演算手段とを具備してなる固定検光子を用い
た偏波モード分散測定装置である。

【００２５】本発明装置の第３の特徴は、前記装置の第
１又は第２の特徴における光源が、光源からの光信号を
変調して出射する変調手段を具備するとともに、光受信
測定手段は、同期検波型光受信測定器である固定検光子
を用いた偏波モード分散測定装置である。

【００２６】

【作用】本発明は、上記のような構成手法及び手段を採
用するので、従来のような固定検光子からの干渉光信号
をそのまま演算するのではなく、干渉光信号の余弦波状
の山あるいは谷の数と山と山あるいは谷と谷の間隔とを
計数して、それを演算して全ての偏光状態における測定
対象の高精度でしかも安定した測定を実現できる。

【００２７】更に、本発明方法の第３の特徴によれば、
測定対象以外の偏波モード分散特性を相殺できるので、
一層の高精度な測定を実現することができる。また、本
発明方法の第４の特徴によれば、同期検波方式の採用に
より、光増幅器等を含んだ光雑音を発生するようなもの
が測定対象である場合にも、安定した高精度な測定が可
能となる。

【００２８】

【実施例】（装置例１） 本発明の第１の装置例を図面につき説明する。図１は本
装置例の構成を示すブロック・ダイアグラムである。図
中、１は広帯域光源、２αは偏光子２ａ，λ／４波長板
等のπ／２位相素子２ｂ，λ／２波長板等のπ位相素子
２ｃとから構成される偏波制御装置、３′は参照用光フ
ァイバ、９は光分岐器、１３は光受信測定器、１４は濾
過する波長を変化させることが可能である波長可変狭帯
域光フィルタ（ＢＰＦ）である。図中の偏波制御装置２
αの構成は、本装置例においては、偏光子２ａ，π／２
位相素子２ｂ，π位相素子２ｃとしているが、他の態様
もとり得る。なお、前記従来例を示す図９及び図１０と
同一の部材には同一の符号を付した。

【００２９】（方法例１） 第１の発明方法の実施手順を、図面を参照しながら説明
する。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本方法の概念を
説明するためのグラフである。図中、いずれも横軸は波
長、縦軸は観測される光パワーの強度である。まず、参
照用光ファイバ３′を測定対象３の代わりに挿入し、光
源１の光信号Ｓ３ａの光スペクトルの初期特性の光信号
Ｓ４ｂを光スペクトラム・アナライザ５で測定し、記録
演算器１２へ測定データを記録する。ここで測定・記録
されるのは、図２（ａ）のＰ１に示されるような曲線を
もつグラフである。

【００３０】次に、参照用光ファイバ３′に代えて測定
対象３を挿入し、偏波制御装置２αで光信号Ｓ３ａの偏
波状態を様々に変化させて光信号Ｓ３ｂとして、測定対
象を通過させ、光信号Ｓ４の光スペクトルを検光子４を
通過させた後、光スペクトラム・アナライザ５で測定
し、記録演算器１２へ測定データを記録する。ここで測
定・記録されるのは、図２（ｂ）のＰ２に示されるよう
な複雑な曲線である。

【００３１】ここで記録演算器１２において、図２
（ａ）及び図２（ｂ）に示されるそれぞれの曲線Ｐ１及
びＰ２に対して、概念的にいうとＰ２−Ｐ１という演算
を行って、光源１の光信号Ｓ３ａの光スペクトルの初期
特性を相殺すれば、図２（ｃ）に示すＰ３という曲線を
得られるが、これが測定対象３の本来の、平均レベルの
等しい干渉された偏波モード分散を示す光パワーであ
る。

【００３２】以下に、前記第１の装置例を利用した本発
明方法の詳細な実行手順を、図１を参照しながら説明す
る。まず、参照用光ファイバ３′を挿入し、光源１の出
力光信号Ｓ３ａを偏波制御手段２αへと入力する。偏波
制御手段２αへ入力された光信号Ｓ３ａは、まず、偏光
子２ａへと入力されて直線偏波状態にされ、次にπ／２
位相素子２ｂに入力されて直線偏波状態から任意の偏波
状態に変換され、そしてπ位相素子２ｃに入力されて偏
波主軸を任意の角度にされて、光信号Ｓ３ｂとされる。
そして、固定検光子４をにおいて光信号Ｓ４の直交成分
を干渉させて通過させた後、光スペクトラム・アナライ
ザ５で測定し、この測定結果をＰ１とする。

【００３３】ここで、初期の設定動作として次の作業を
行う。まず、前記参照用光ファイバ３′に代えて測定対
象３を挿入し、同様にして光受信測定器１３で光信号Ｓ
４ｂを測定する。次に偏波制御装置２α中の偏光子２ａ
のみを働かせて、光信号Ｓ３ｂを直線偏波状態とする。
そして検光子４通過後の光分岐器９で分岐された光信号
Ｓ４ａの出力レベルが光受信測定器１３で観測される光
強度のパワーが最小値に（消光比が大きく）なるように
波長可変狭帯域光フィルタ１４の中心波長を調整し、そ
の後同様に、光受信測定器１３で観測される光強度のパ
ワーが最小値に（消光比が大きく）なるように検光子４
及び偏波制御装置２α中のπ／２位相素子２ｂ，π位相
素子２ｃを調整して設定する。

【００３４】前記の設定動作が終了したら、その次に、
測定対象３を通過した後の光信号Ｓ４ａ又はＳ４ｂの光
スペクトル特性Ｐ２を光スペクトラム・アナライザ５で
測定し、記録演算器１２でデータを記録し、光源１の初
期特性Ｐ１をキャンセルすると、検光子４上に２つの直
交偏波成分が干渉する事により生じるビート信号（数学
的に見ると周期的な関数）が得られる。

【００３５】その山と山，あるいは谷と谷が１ビート長
（位相差＝２π）に相当する事から、その山（谷）の数
Ｎより、偏波モード分散τは、以下の式（３）により求
めることが可能となる。但し、山（谷）の数Ｎが多けれ
ば多いほど、その数値は平均化されて安定な特性測定が
可能となる。 τ＝Ｎ｛λ１λｎ／（ｃΔλｎ）｝ …（３） ここで、Δλｎ＝|λｎ−λ１| λｎ：Ｎ番目の山（谷）の数

【００３６】次に、π位相素子２ｃを４５°回転して測
定対象３に入力する光信号Ｓ３ｂの偏波主軸を９０°回
転させて、上記と同様に測定を行うと、山と谷が反転す
るため、ノイズの影響による雑音信号は偏波モード分散
とは関係ないので反転しないでそのままであるから、ノ
イズの影響を取り除くことが出来、高精度の測定が可能
となる。

【００３７】（測定例） 次に、本発明方法を適用した測定例を図面に示す。図３
乃至図５は、本発明方法の概念説明図である図２（ａ）
乃至図２（ｃ）に対応した測定結果のグラフである。測
定対象３としてはＳＭＦを採用し、図３から図５におい
ていずれも横軸は波長（単位はμｍ）、縦軸は測定され
る光強度のパワー（単位はｄＢｍ）である。

【００３８】まず、図３は測定対象３を挿入しない段階
の、光源１の光スペクトルの初期特性を示すグラフであ
り、測定前或いは測定後に記録演算器１２に入力される
ものである。図中の▽で示した箇所が、光源１の初期光
スペクトル特性のもっとも光強度がある測定波長であ
る。

【００３９】図４は、測定対象３を挿入して実際に測定
された曲線のグラフである。そして、図５が記録演算器
１２において、実際に｛図４の曲線−図３の曲線｝とい
う演算を行って得られたグラフである。このように、光
源１の初期光スペクトル特性に左右されない偏波干渉に
よる光強度の変動を非常に精密に測定することが可能と
なる。

【００４０】（装置例２） 本発明による第２の装置例を図面につき説明する。図６
は本装置例の構成を示すブロック・ダイアグラムであ
る。図中、Ｂは本装置例の偏波モード分散測定装置１′
は出射する光信号の波長を変化させる事が可能である波
長可変光源である。なお、前記従来例及び第１装置例と
同一の部材には同一の符号を付した。

【００４１】本装置例は、前記第１装置例と比較する
と、波長可変狭帯域光フィルタ１４が光分岐器と光受信
測定器１３との間に存在しないが、これは、光源１′を
波長可変とすることで、同一の動作を行えるからであ
る。

【００４２】すなわち、光受信測定器１３と光スペクト
ラム・アナライザ５とで受信性能の特徴を比較すると、
光スペクトラム・アナライザ５においては、一回の測定
において比較的広い波長領域においてもある程度精密な
測定が可能であるが、光受信測定器１３においては、一
回の測定においてはある一定の波長領域の光強度しか測
定することが出来ない。

【００４３】それ故、広帯域な光スペクトルを有する光
源１を用いた場合には、測定対象３通過後の光信号Ｓ４
のある一定の波長領域を波長可変狭帯域光フィルタ１４
で通過させて、その光強度を測定する必要があったが、
光源１′のように、出射する光信号Ｓ３ａ自体の波長領
域を制御してしまえば、一回の測定において、光受信測
定器１３単体で十分精密な測定が可能となるのである。

【００４４】（方法例２） 次に、図６に示されるような構成の装置を用いて、偏波
モード分散を求める測定方法を説明する。まず、光信号
の流れから概略を説明する。波長可変光源１′から出射
する光信号Ｓ３ａを、偏波制御装置２αに入力し、任意
の偏波状態でしかも偏波軸を任意の方向に制御可能とし
て、光信号Ｓ３ｂとする。当該光信号Ｓ３ｂを測定対象
３に入力し、その出射光信号Ｓ４を検光子４において当
該光信号Ｓ４の直交成分を干渉させて通過させた後、光
分岐器９で分岐する。その一方の光信号Ｓ４ａは光受信
測定器１３へと入力し初期設定のための受信をし、他方
の光信号Ｓ４ｂは光スペクトラム・アナライザ５へと入
力をして測定をする。

【００４５】次に、詳細な実行手順を説明する。まず、
参照用光ファイバ３′を測定対象３の代わりに挿入し、
光源１の光信号Ｓ３ａの光スペクトルの初期特性を光ス
ペクトラム・アナライザ５で測定し、記録演算器１２へ
測定データを記録する。

【００４６】次に、初期設定をするために、参照用光フ
ァイバ３′に代えて測定対象３を挿入し、偏波制御装置
２αで光信号Ｓ３ａの偏波状態を様々に変化させて光信
号Ｓ３ｂとして、測定対象を通過させ、光信号Ｓ４の光
スペクトルを検光子４を通過させた後、光受信測定器１
３で測定する。

【００４７】そして、偏波制御装置２α中の偏光子２ａ
のみを働かせて、光信号Ｓ３ｂを直線偏波状態とする。
そして検光子４通過後の光分岐器で分岐された光信号Ｓ
４ａの出力レベルが光受信測定器１３で観測される光強
度のパワーが最小値に（消光比が大きく）なるように検
光子４及び偏波制御装置２α中のπ／２位相素子２ｂ，
π位相素子２ｃを調整して設定をする。

【００４８】その次に、測定対象３を通過した後の光信
号Ｓ４ｂの光スペクトル特性を光スペクトラム・アナラ
イザ５で測定し、記録演算器１２でデータを記録し、光
源１の光スペクトルの初期特性をキャンセルすると、検
光子４上に２つの直交偏波成分が干渉する事により生じ
るビート信号（数学的に見ると周期的な関数）が得られ
る。

【００４９】その山と山，あるいは谷と谷が１ビート長
（位相差＝２π）に相当する事から、その山（谷）の数
Ｎより、偏波モード分散τは、前記の式（３）により求
めることが可能となる。ここで、山（谷）の数Ｎが多け
れば多いほど、その数値は平均化されて安定な特性測定
が可能となることが、前記方法例１と同様であることは
いうまでもない。

【００５０】次に、π位相素子２ｃを４５°回転して測
定対象３に入力する光信号Ｓ３ｂの偏波主軸を９０°回
転させて、上記と同様に測定を行うと、山と谷が反転す
るため、ノイズの影響による雑音信号は偏波モード分散
とは関係ないので反転しないでそのままであるから、ノ
イズの影響を取り除くことが出来、高精度の測定が可能
となる。

【００５１】（装置例３） 本発明による第３の装置例を図面につき説明する。図７
は、本装置例の構成を示すブロック・ダイアグラムであ
る。図中、Ｃは本装置例の偏波モード分散測定装置、１
３′は同期検波型光受信測定器、１５は光源１′に変調
信号Ｍを与える外部変調器、１６は波長計、１７は微弱
な光信号を同期検波方式で測定する際に有用な電気的帯
域フィルタである。なお、前記従来例及び第１，第２装
置例と同一の部材には同一の符号を付した。

【００５２】（方法例３） 前記第３の装置例を用いた、本発明方法の実施手順につ
いて説明する。まず、外部変調器１５により出力される
変調信号Ｍにより、波長可変光源１′から出射する光信
号Ｓ３ａを変調する。当該外部変調器１５は記録演算器
１２にも変調信号Ｍを出力する。当該変調された光信号
Ｓ３ａは、光分岐器９により分岐される。分岐された一
方の光信号Ｓ３ｂは測定対象３へ入力する光信号として
偏波制御装置２αへ入力される。他方の光信号Ｓ３ｃ
は、波長モニタ用として、波長計１６へと入力される。

【００５３】次に、参照用光ファイバ３′を測定対象３
の代わりに挿入し、光源１の光信号Ｓ３ａの光スペクト
ルの初期特性を同期検波型光測定受信器１３′で測定
し、記録演算器１２へ測定データを記録する。

【００５４】そして、参照用光ファイバ３′に代えて測
定対象３を挿入し、偏波制御装置２αで光信号Ｓ３ｂの
偏波状態を様々に変化させて光信号Ｓ３ｄとして、測定
対象を通過させ、光信号Ｓ４の光スペクトルを検光子４
を通過させた後、同期検波型光受信測定器１３′で測定
し、記録演算器１２へ測定データを記録する。

【００５５】測定対象３へ入力されるための分岐光信号
Ｓ３ｂは、偏波制御装置２αへ入力されて、任意の偏波
状態でしかも偏波主軸が任意の方向へ向けられた光信号
Ｓ３ｄとされて、測定対象３へ入力される。

【００５６】測定対象３へ入力された光信号Ｓ３ｄは、
測定対象３で偏波モード分散を受けて光信号Ｓ４とな
り、検光子４を通過して干渉された光信号Ｓ４ａとな
り、同期検波型光受信測定器１３′へ入力されて光パワ
ーを測定される。その測定された電気的信号Ｓ４ｂが電
気的帯域フィルタ１７へと入力され、濾波されてその後
記録演算器１２へと記録される。

【００５７】本例においては、同期検波方式とするため
に、外部変調器１５による変調信号Ｍにより波長可変光
源１′を直接変調し、同時に記録演算器１２へと変調信
号Ｍを供給しているが、波長可変光源１′からの出射す
る光信号を光路中で変調する間接変調方式としてもよい
ことはいうまでもない。

【００５８】また、本例によれば、波長可変光源１′を
利用しているので、一度に広帯域波長にわたる測定は出
来ないが、その分、前記第１装置例のような狭帯域光フ
ィルタを装置に組み入れなくてもよいので、全体の構成
が簡素になるという利点がある。なお、広帯域波長にわ
たる測定を一度に行いたければ、前記第１装置例のよう
に、光源に広帯域光源を使用し、光受信測定器１３′の
前段に狭帯域光フィルタを備えればよいということはい
うまでもない。また、光受信測定器１３′を光スペクト
ラム・アナライザ５にすれば、広帯域の波長の光信号に
ついて測定が行える。

【００５９】（比較例） 本発明による方法と前記従来技術である干渉法の実際の
測定の比較を図８の表に示す。表中のσは、標準偏差で
ある。これにより、従来技術である干渉法における問題
点であった偏波モード分散の値が過少評価されるという
点が、本発明により解消されていることが理解できる。

【００６０】

【発明の効果】かくして、本発明によれば、安定した高
精度な各種光デバイス等の偏波モード分散測定が実現可
能となり、偏波モード分散の小さな光増幅器や光デバイ
ス、長距離光増幅中継伝送システムが実現可能となる等
優れた有用性を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の装置例の構成を示すブロック・
ダイアグラムである。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ本発明方
法の概念を説明するためのグラフである。

【図３】本発明方法の概念説明図である図２（ａ）に対
応した、実際の測定結果を示すグラフである。

【図４】同上、図２（ｂ）に対応した、実際の測定結果
を示すグラフである。

【図５】同上、図２（ｃ）に対応した、実際の測定結果
を示すグラフである。

【図６】本発明の第２の装置例の構成を示すブロック・
ダイアグラムである。

【図７】本発明の第３の装置例の構成を示すブロック・
ダイアグラムである。

【図８】本発明による方法と前記従来技術である干渉法
の実際の測定の比較を示す表である。

【図９】固定検光子を用いた偏波モード分散測定方法の
基本的な構成例を示す図である。

【図１０】従来の具体的な偏波モード分散測定方法の一
つである干渉法を用いる際に使用される装置の構成例を
示すブロック・ダイアグラムである。

【図１１】図９に示される装置を用いた際の問題点を説
明するためのグラフである。

【図１２】図１０に示される装置を用いた際の問題点を
説明するためのグラフである。

【符号の説明】

１…広帯域光源 １′…波長可変光源 ２α…偏波制御装置 ２ａ…偏光子 ２ｂ…π／２位相素子 ２ｃ…π位相素子 ３…測定対象 ３′…参照用光ファイバ ４…固定検光子 ５…光スペクトラム・アナライザ ６…フォト・ディテクタ ７…集光レンズ ８ａ，８ｂ…コーナー・キューブ ９…光分岐器 ９′…ハーフミラー １０…増幅器 １１…微小振動ステージ １２…記録演算器 １３…光受信測定器 １３′…同期検波型光受信測定器 １４…波長可変狭帯域光フィルタ １５…外部変調器 １６…波長計 １７…電気的帯域フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01J 4/00 G01M 11/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】広帯域な光信号を出力する光源手段を用
   い、 当該広帯域光源手段から出力される光信号を任意の偏波
   状態でかつ偏波主軸を任意の方向に制御して測定系に挿
   入された参照用光ファイバ又は測定対象に入力し、 当該参照用光ファイバ又は測定対象から出力された光信
   号を固定検光子に入力して、 当該固定検光子内で当該入力された光信号の直交偏波成
   分同士を干渉させて出力して、 当該干渉された光信号の光強度の測定により、前記測定
   対象の測定結果から前記参照用光ファイバの測定結果を
   減算して求められる当該光信号の光波長に対して余弦波
   状の周期関数である当該光強度の山（谷）の数と山
   （谷）と山（谷）の間隔とを計数することにより前記干
   渉された光信号の直交する偏波軸における偏波状態の分
   散を求めて、 前記測定対象の偏波モード分散を求めることを特徴とす
   る固定検光子を用いた偏波モード分散測定方法。
2. 【請求項２】広帯域な光信号を出力する光源手段は、 出力する波長を変化させることが可能である光源手段に
   置き換えることを特徴とする、請求項１記載の固定検光
   子を用いた偏波モード分散測定方法。
3. 【請求項３】測定系は、 まず、測定対象を挿入しない状態で偏波モード分散を予
   め測定・記録して置き、 ついで、測定対象を挿入した状態で偏波モード分散を測
   定・記録し、 引続き、前記測定対象を挿入しない状態の偏波モード分
   散と測定対象を挿入した状態の偏波モード分散の双方を
   比較演算して、 測定対象以外の光スペクトル特性を相殺することを特徴
   とする請求項１又は２記載の固定検光子を用いた偏波モ
   ード分散測定方法。
4. 【請求項４】固定検光子より出力される干渉された光信
   号の測定は、同期検波方式で行っていることを特徴とす
   る請求項１，２又は３記載の固定検光子を用いる偏波モ
   ード分散測定方法。
5. 【請求項５】広帯域な光信号を出力する広帯域光源と、 当該光源から出力される光信号の偏波状態を、任意の偏
   波状態に変換自在でかつ当該光信号の偏波主軸を任意の
   方向に制御自在である偏波制御手段と、 当該偏波制御手段からの光信号を測定対象及び参照用光
   ファイバを交換して通過させる測定物手段と、 当該測定物手段から出力された光信号を入力して干渉さ
   せる固定検光子と、 当該固定検光子から出力される干渉された光信号を分岐
   する分岐手段と、 当該分岐手段により分岐された一方の干渉された光信号
   を入力して広帯域にわたって光信号を入力して特定の周
   波数帯域を濾波する濾波手段と、 当該濾波された初期設定のための光信号の光強度の受信
   を光受信測定器により行う光受信設定手段と、 前記分岐手段により分岐されたもう一方の干渉された光
   信号を入力して広帯域にわたってその光強度の受信測定
   を光スペクトラム・アナライザにより行う光受信測定手
   段と、 当該光受信測定手段による測定結果を記録し、前記測定
   対象の測定結果から前記参照用光ファイバの測定結果を
   減算し、当該減算結果からの光波長に対する光強度のビ
   ート信号の山（谷）の数及び山（谷）と山（谷）の間隔
   により偏波モード分散を求める記録演算手段とを具備す
   ることを特徴とする固定検光子を用いた偏波モード分散
   測定装置。
6. 【請求項６】出力する光信号の波長を変化させることが
   可能である波長可変光源と、 当該光源から出力される光信号の偏波状態を、任意の偏
   波状態に変換自在でかつ当該光信号の偏波主軸を任意の
   方向に制御自在である偏波制御手段と、 当該偏波制御手段からの光信号を測定対象及び参照用光
   ファイバを交換して通過させる測定物手段と、 当該測定物手段から出力された光信号を入力して干渉さ
   せる固定検光子と、 当該固定検光子から出力される干渉された光信号を分岐
   する分岐手段と、 当該分岐手段により分岐された一方の干渉された光信号
   を入力して初期設定のための光強度の測定を光受信測定
   器により行う光受信設定手段と、 前記分岐手段により分岐されたもう一方の干渉された光
   信号を入力して光強度の測定を光スペクトラム・アナラ
   イザにより行う光受信測定手段と、 当該光受信測定手段による測定結果を記録し、前記測定
   対象の測定結果から前記参照用光ファイバの測定結果を
   減算し、当該減算結果からの光波長に対する光強度のビ
   ート信号の山（谷）の数及び山（谷）と山（谷）の間隔
   により偏波モード分散を求める記録演算手段とを具備す
   ることを特徴とする固定検光子を用いた偏波モード分散
   測定装置。
7. 【請求項７】 光源は、光源からの光信号を変調して出
   射する変調手段を具備するとともに、光受信測定手段
   は、同期検波型光受信測定器であることを特徴とする請
   求項５又は６に記載の固定検光子を用いた偏波モード分
   散測定装置。