JP3496878B2 - 波長分散及び損失波長依存性測定装置 - Google Patents
波長分散及び損失波長依存性測定装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光素子の波長依存特
性、特に波長分散及び損失波長依存性を、高精度、高確
度かつ高速に測定する装置に関する。
性、特に波長分散及び損失波長依存性を、高精度、高確
度かつ高速に測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１３に、従来の波長分散測定装置のブ
ロック構成を示す。図１３に示す波長分散測定装置は位
相シフト法を用いたものであり、波長可変光源３０から
出力される光に光変調器１２によって強度変調（ＩＭ）
を印加し、被測定素子(DeviceUnder Test：以下、 ＤＵ
Ｔと呼ぶ）１３に通過させた後、光検出器１６に入力し
て電気信号に変換する（以下、この電気信号を「光電気
信号」と呼ぶ）。一方、光変調器１２を駆動する変調信
号の一部を分岐装置１５により分岐する。分岐された変
調信号は、光検出器１６により検出された光電気信号と
共に位相差測定装置３１に入力される。位相差測定装置
３１は、光電気信号の変調信号に対する位相差を検出す
る。変調信号発生器１４は変調信号を発生する。処理装
置３２は位相差測定装置３１の測定結果から波長分散特
性を求めるのに必要な演算処理を行う。
ロック構成を示す。図１３に示す波長分散測定装置は位
相シフト法を用いたものであり、波長可変光源３０から
出力される光に光変調器１２によって強度変調（ＩＭ）
を印加し、被測定素子(DeviceUnder Test：以下、 ＤＵ
Ｔと呼ぶ）１３に通過させた後、光検出器１６に入力し
て電気信号に変換する（以下、この電気信号を「光電気
信号」と呼ぶ）。一方、光変調器１２を駆動する変調信
号の一部を分岐装置１５により分岐する。分岐された変
調信号は、光検出器１６により検出された光電気信号と
共に位相差測定装置３１に入力される。位相差測定装置
３１は、光電気信号の変調信号に対する位相差を検出す
る。変調信号発生器１４は変調信号を発生する。処理装
置３２は位相差測定装置３１の測定結果から波長分散特
性を求めるのに必要な演算処理を行う。
【０００３】ここで、変調信号の角周波数をωm [Hz]、
検出された位相差をΔφ[rad] とすると、変調信号に対
する光電気信号の時間遅延Δt[s]は次式(1) で表され
る。 Δt ＝Δφ／ωm …式(1)
検出された位相差をΔφ[rad] とすると、変調信号に対
する光電気信号の時間遅延Δt[s]は次式(1) で表され
る。 Δt ＝Δφ／ωm …式(1)
【０００４】そして、波長可変光源３０の発振波長を動
的に変化させ、幾つかの波長において時間遅延Δｔを測
定し、横軸を波長、縦軸を時間遅延Δｔとしてプロット
すると、時間遅延の波長依存性が得られる。このプロッ
トの微分（一次微分）をとることにより、ＤＵＴ１３の
波長分散を算出することができる。更に、波長計を用い
て光源波長を測定することにより、波長の確度を高くす
ることができる。
的に変化させ、幾つかの波長において時間遅延Δｔを測
定し、横軸を波長、縦軸を時間遅延Δｔとしてプロット
すると、時間遅延の波長依存性が得られる。このプロッ
トの微分（一次微分）をとることにより、ＤＵＴ１３の
波長分散を算出することができる。更に、波長計を用い
て光源波長を測定することにより、波長の確度を高くす
ることができる。
【０００５】このように従来の位相シフト法を用いた波
長分散測定装置においては、波長可変光源３０の発振波
長を動的に変化させる。そのため、一般に、波長可変光
源３０では、その発振波長を一つの波長から別の波長に
変化させると、波長が安定するまでに比較的長い時間を
要する。更に、波長の高確度化のために波長計を用いる
場合は、波長測定にもまた長い時間を要する。よって、
波長のステップ間隔を狭めて高精度な分散測定を行う場
合に、測定時間が非常に長くなるという問題がある。
長分散測定装置においては、波長可変光源３０の発振波
長を動的に変化させる。そのため、一般に、波長可変光
源３０では、その発振波長を一つの波長から別の波長に
変化させると、波長が安定するまでに比較的長い時間を
要する。更に、波長の高確度化のために波長計を用いる
場合は、波長測定にもまた長い時間を要する。よって、
波長のステップ間隔を狭めて高精度な分散測定を行う場
合に、測定時間が非常に長くなるという問題がある。
【０００６】また同様な理由により、波長のステップ間
隔を狭めて高精度に損失波長依存性を測定する場合に
も、測定時間が非常に長くなるという問題がある。
隔を狭めて高精度に損失波長依存性を測定する場合に
も、測定時間が非常に長くなるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の問題点を解決し、高精度かつ高波長確度な波長分散測
定を高速に行うことができる装置を提供することにあ
る。また、本発明の他の課題は、高精度かつ高波長確度
な損失波長依存性測定を高速に行うことができる装置を
提供することにある。
の問題点を解決し、高精度かつ高波長確度な波長分散測
定を高速に行うことができる装置を提供することにあ
る。また、本発明の他の課題は、高精度かつ高波長確度
な損失波長依存性測定を高速に行うことができる装置を
提供することにある。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は上
記課題を解決する波長分散及び損失波長依存性測定装置
であり、連続光を発する基準光源と、前記基準光源から
の連続光を光パルスに変換する光パルス変調手段と、前
記光パルス変調手段の入力光または出力光に強度変調を
印加する光変調手段と、光周回路上に光遅延線、光増幅
手段、自然放出光雑音除去手段、光周波数シフト手段及
び光スイッチを備える光共振器と、前記光共振器中に前
記光パルス変調手段及び前記光変調手段により光パルス
に変換され且つ強度変調が印加された光を入力する光入
力手段と、前記光共振器中を周回する光パルスのエネル
ギーの一部を外部に出力する光出力手段と、前記光パル
ス変調手段と前記光スイッチとを同期制御する同期制御
手段とを含む光周波数掃引装置に加え、変調信号を発生
する変調信号発生手段と、入力された信号を２分岐して
出力する信号分岐手段と、光路に被測定素子を挿入する
ための挿入手段と、入力された光信号を電気信号に変換
する光電変換手段と、入力された２つの電気信号の振幅
及び位相差を検出する振幅／位相差測定手段とを具える
こと、前記光周波数掃引装置により出力される光は前記
挿入手段に入力され、前記挿入手段より出力される光は
前記光電変換手段に入力され、前記光電変換手段より出
力される電気信号は前記振幅／位相差測定手段に入力さ
れ、前記信号分岐手段により出力された変調信号の一方
は前記光変調手段に入力され、他方は前記振幅／位相差
測定手段に入力されること、更に、前記被測定素子を前
記挿入手段により光路に挿入する場合と挿入しない場合
について、前記振幅／位相差測定手段で検出された振幅
及び位相差を元に前記被測定素子の波長分散及び損失波
長依存性を求める処理装置を具えることを特徴とする波
長分散及び損失波長依存性測定装置である。
記課題を解決する波長分散及び損失波長依存性測定装置
であり、連続光を発する基準光源と、前記基準光源から
の連続光を光パルスに変換する光パルス変調手段と、前
記光パルス変調手段の入力光または出力光に強度変調を
印加する光変調手段と、光周回路上に光遅延線、光増幅
手段、自然放出光雑音除去手段、光周波数シフト手段及
び光スイッチを備える光共振器と、前記光共振器中に前
記光パルス変調手段及び前記光変調手段により光パルス
に変換され且つ強度変調が印加された光を入力する光入
力手段と、前記光共振器中を周回する光パルスのエネル
ギーの一部を外部に出力する光出力手段と、前記光パル
ス変調手段と前記光スイッチとを同期制御する同期制御
手段とを含む光周波数掃引装置に加え、変調信号を発生
する変調信号発生手段と、入力された信号を２分岐して
出力する信号分岐手段と、光路に被測定素子を挿入する
ための挿入手段と、入力された光信号を電気信号に変換
する光電変換手段と、入力された２つの電気信号の振幅
及び位相差を検出する振幅／位相差測定手段とを具える
こと、前記光周波数掃引装置により出力される光は前記
挿入手段に入力され、前記挿入手段より出力される光は
前記光電変換手段に入力され、前記光電変換手段より出
力される電気信号は前記振幅／位相差測定手段に入力さ
れ、前記信号分岐手段により出力された変調信号の一方
は前記光変調手段に入力され、他方は前記振幅／位相差
測定手段に入力されること、更に、前記被測定素子を前
記挿入手段により光路に挿入する場合と挿入しない場合
について、前記振幅／位相差測定手段で検出された振幅
及び位相差を元に前記被測定素子の波長分散及び損失波
長依存性を求める処理装置を具えることを特徴とする波
長分散及び損失波長依存性測定装置である。
【００１１】 請求項２に係る発明は、連続光を発する
基準光源と、前記基準光源からの連続光を光パルスに変
換する光パルス変調手段と、前記光パルス変調手段の入
力光または出力光に強度変調を印加する光変調手段と、
光周回路上に光遅延線、光増幅手段、自然放出光雑音除
去手段、光周波数シフト手段及び光スイッチを備える光
共振器と、前記光共振器中に前記光パルス変調手段及び
前記光変調手段により光パルスに変換され且つ強度変調
が印加された光を入力する光入力手段と、前記光共振器
中を周回する光パルスのエネルギーの一部を外部に出力
する光出力手段と、前記光パルス変調手段と前記光スイ
ッチとを同期制御する同期制御手段とを含む光周波数掃
引装置に加え、前記光周波数掃引装置から出力されるス
テップ的に周波数掃引され且つ強度変調を印加された出
力光パルス列を２分岐する光分岐手段と、変調信号を発
生する変調信号発生手段と、光路に被測定素子を挿入す
るための挿入手段と、入力された信号を２分岐して出力
する２つの信号分岐手段と、入力された光信号を電気信
号に変換する２つの光電変換手段と、入力された２つの
電気信号の振幅及び位相差を検出する２つの振幅／位相
差測定手段とを具えること、前記変調信号発生手段より
出力される変調信号は一方の信号分岐手段に入力され、
該一方の信号分岐手段の出力信号の一方は前記光変調手
段に入力され、他方の出力信号は他方の信号分岐手段に
入力され、前記光分岐手段の２つの出力光の一方は前記
挿入手段に入力され、該挿入手段から出力される光は一
方の光電変換手段に入力され、前記光分岐手段の出力光
の他方は他方の光電変換手段に入力され、前記他方の信
号分岐手段から出力される２つの電気信号の一方と前記
一方の光電変換手段から出力される電気信号は一方の振
幅／位相差測定手段に入力され、前記他方の信号分岐手
段から出力される２つの電気信号の他方と前記他方の光
電変換手段から出力される電気信号は前記他方の振幅／
位相差測定手段に入力されること、更に、前記被測定素
子を前記挿入手段により光路に挿入した場合について、
前記２つの振幅／位相差測定手段で検出された振幅及び
位相差を元に前記被測定素子の波長分散及び損失波長依
存性を求める処理装置を具えることを特徴とする波長分
散及び損失波長依存性測定装置である。
基準光源と、前記基準光源からの連続光を光パルスに変
換する光パルス変調手段と、前記光パルス変調手段の入
力光または出力光に強度変調を印加する光変調手段と、
光周回路上に光遅延線、光増幅手段、自然放出光雑音除
去手段、光周波数シフト手段及び光スイッチを備える光
共振器と、前記光共振器中に前記光パルス変調手段及び
前記光変調手段により光パルスに変換され且つ強度変調
が印加された光を入力する光入力手段と、前記光共振器
中を周回する光パルスのエネルギーの一部を外部に出力
する光出力手段と、前記光パルス変調手段と前記光スイ
ッチとを同期制御する同期制御手段とを含む光周波数掃
引装置に加え、前記光周波数掃引装置から出力されるス
テップ的に周波数掃引され且つ強度変調を印加された出
力光パルス列を２分岐する光分岐手段と、変調信号を発
生する変調信号発生手段と、光路に被測定素子を挿入す
るための挿入手段と、入力された信号を２分岐して出力
する２つの信号分岐手段と、入力された光信号を電気信
号に変換する２つの光電変換手段と、入力された２つの
電気信号の振幅及び位相差を検出する２つの振幅／位相
差測定手段とを具えること、前記変調信号発生手段より
出力される変調信号は一方の信号分岐手段に入力され、
該一方の信号分岐手段の出力信号の一方は前記光変調手
段に入力され、他方の出力信号は他方の信号分岐手段に
入力され、前記光分岐手段の２つの出力光の一方は前記
挿入手段に入力され、該挿入手段から出力される光は一
方の光電変換手段に入力され、前記光分岐手段の出力光
の他方は他方の光電変換手段に入力され、前記他方の信
号分岐手段から出力される２つの電気信号の一方と前記
一方の光電変換手段から出力される電気信号は一方の振
幅／位相差測定手段に入力され、前記他方の信号分岐手
段から出力される２つの電気信号の他方と前記他方の光
電変換手段から出力される電気信号は前記他方の振幅／
位相差測定手段に入力されること、更に、前記被測定素
子を前記挿入手段により光路に挿入した場合について、
前記２つの振幅／位相差測定手段で検出された振幅及び
位相差を元に前記被測定素子の波長分散及び損失波長依
存性を求める処理装置を具えることを特徴とする波長分
散及び損失波長依存性測定装置である。
【００１２】 請求項３に係る発明は、連続光を発する
基準光源と、前記基準光源からの連続光を光パルスに変
換する光パルス変調手段と、前記光パルス変調手段の入
力光または出力光に強度変調を印加する光変調手段と、
光周回路上に光遅延線、光増幅手段、自然放出光雑音除
去手段、光周波数シフト手段及び光スイッチを備える光
共振器と、前記光共振器中に前記光パルス変調手段及び
前記光変調手段により光パルスに変換され且つ強度変調
が印加された光を入力する光入力手段と、前記光共振器
中を周回する光パルスのエネルギーの一部を外部に出力
する光出力手段と、前記光パルス変調手段と前記光スイ
ッチとを同期制御する同期制御手段とを含む光周波数掃
引装置に加え、変調信号を発生する変調信号発生手段
と、前記光周波数掃引装置から出力されるステップ的に
周波数掃引され且つ強度変調を印加された出力光パルス
列を２分岐する光分岐手段と、光路に被測定素子を挿入
するための挿入手段と、入力された光信号を電気信号に
変換する２つの光電変換手段と、前記２つの光電変換手
段から出力される電気信号のうち、少なくとも一方に時
間遅延を与える電気的遅延制御手段と、入力された２つ
の電気信号の振幅及び位相差を検出する振幅／位相差測
定手段を具えること、前記変調信号発生手段より出力さ
れる変調信号は前記光変調手段に入力され、前記光分岐
手段の２つの出力光の一方は前記挿入手段に入力され、
該挿入手段から出力される光は一方の光電変換手段に入
力され、前記光分岐手段の出力光の他方は他方の光電変
換手段に入力され、前記電気的遅延制御手段により遅延
制御された後の前記２つの光電変換手段からの出力信号
は前記振幅／位相差測定手段に入力されること、更に、
前記被測定素子を前記挿入手段により光路に挿入した場
合について、前記振幅／位相差測定手段で検出された振
幅及び位相差を元に前記被測定素子の波長分散及び損失
波長依存性を求める処理装置を具えることを特徴とする
波長分散及び損失波長依存性測定装置である。
基準光源と、前記基準光源からの連続光を光パルスに変
換する光パルス変調手段と、前記光パルス変調手段の入
力光または出力光に強度変調を印加する光変調手段と、
光周回路上に光遅延線、光増幅手段、自然放出光雑音除
去手段、光周波数シフト手段及び光スイッチを備える光
共振器と、前記光共振器中に前記光パルス変調手段及び
前記光変調手段により光パルスに変換され且つ強度変調
が印加された光を入力する光入力手段と、前記光共振器
中を周回する光パルスのエネルギーの一部を外部に出力
する光出力手段と、前記光パルス変調手段と前記光スイ
ッチとを同期制御する同期制御手段とを含む光周波数掃
引装置に加え、変調信号を発生する変調信号発生手段
と、前記光周波数掃引装置から出力されるステップ的に
周波数掃引され且つ強度変調を印加された出力光パルス
列を２分岐する光分岐手段と、光路に被測定素子を挿入
するための挿入手段と、入力された光信号を電気信号に
変換する２つの光電変換手段と、前記２つの光電変換手
段から出力される電気信号のうち、少なくとも一方に時
間遅延を与える電気的遅延制御手段と、入力された２つ
の電気信号の振幅及び位相差を検出する振幅／位相差測
定手段を具えること、前記変調信号発生手段より出力さ
れる変調信号は前記光変調手段に入力され、前記光分岐
手段の２つの出力光の一方は前記挿入手段に入力され、
該挿入手段から出力される光は一方の光電変換手段に入
力され、前記光分岐手段の出力光の他方は他方の光電変
換手段に入力され、前記電気的遅延制御手段により遅延
制御された後の前記２つの光電変換手段からの出力信号
は前記振幅／位相差測定手段に入力されること、更に、
前記被測定素子を前記挿入手段により光路に挿入した場
合について、前記振幅／位相差測定手段で検出された振
幅及び位相差を元に前記被測定素子の波長分散及び損失
波長依存性を求める処理装置を具えることを特徴とする
波長分散及び損失波長依存性測定装置である。
【００１３】 請求項４に係る発明は、請求項３に記載
の波長分散及び損失波長依存性測定装置において、前記
電気的遅延制御手段に代えて、前記光分岐手段により分
岐された光出力のうち、少なくとも一方に時間遅延を与
える光遅延制御手段を具えることを特徴とする。
の波長分散及び損失波長依存性測定装置において、前記
電気的遅延制御手段に代えて、前記光分岐手段により分
岐された光出力のうち、少なくとも一方に時間遅延を与
える光遅延制御手段を具えることを特徴とする。
【００１４】
【００１５】 請求項５に係る発明は、請求項１から４
いずれかに記載の波長分散及び損失波長依存性測定装置
において、前記振幅／位相差測定手段として、それぞれ
電気信号を入力し、２分岐して出力する２つの信号分岐
手段と、前記２つの信号分岐手段の各一方の出力からの
電気信号を入力し、それぞれの振幅を測定する２つの信
号振幅測定手段と、前記２つの信号分岐手段の各他方の
出力から合計２つの電気信号を入力し、両信号を電気的
に積算した信号を出力する掛け算手段と、前記掛け算手
段からの電気信号を入力して低周波成分のみを透過し、
入力した２つの電気信号の位相差に比例する信号を出力
する低域通過フィルタを具えることを特徴とする。
いずれかに記載の波長分散及び損失波長依存性測定装置
において、前記振幅／位相差測定手段として、それぞれ
電気信号を入力し、２分岐して出力する２つの信号分岐
手段と、前記２つの信号分岐手段の各一方の出力からの
電気信号を入力し、それぞれの振幅を測定する２つの信
号振幅測定手段と、前記２つの信号分岐手段の各他方の
出力から合計２つの電気信号を入力し、両信号を電気的
に積算した信号を出力する掛け算手段と、前記掛け算手
段からの電気信号を入力して低周波成分のみを透過し、
入力した２つの電気信号の位相差に比例する信号を出力
する低域通過フィルタを具えることを特徴とする。
【００１６】 請求項６に係る発明は、請求項１または
２に記載の波長分散及び損失波長依存性測定装置におい
て、前記振幅／位相差測定手段として、電気信号を入力
し、信号位相が互いにπ／２異なる２つの信号に分岐す
るπ／２位相シフト型分岐手段と、電気信号を入力し、
信号位相が同じ２つの信号に分岐する同相分岐手段と、
前記π／２位相シフト型分岐手段の一方の出力信号と前
記同相分岐手段の一方の出力信号とを入力し、両信号を
電気的に積算した信号を出力する第１の掛け算手段と、
前記π／２位相シフト型分岐手段の他方の出力信号と前
記同相分岐手段の他方の出力信号とを入力し、両信号を
電気的に積算した信号を出力する第２の掛け算手段と、
前記第１の掛け算手段の出力信号を入力して低周波成分
のみを透過し、入力した２つの電気信号の位相差に相当
する信号を出力する第１の低域通過フィルタと、前記第
２の掛け算手段の出力信号を入力して低周波成分のみを
透過し、入力した２つの電気信号の位相差に相当する信
号を出力する第２の低域通過フィルタを具えることを特
徴とする。
２に記載の波長分散及び損失波長依存性測定装置におい
て、前記振幅／位相差測定手段として、電気信号を入力
し、信号位相が互いにπ／２異なる２つの信号に分岐す
るπ／２位相シフト型分岐手段と、電気信号を入力し、
信号位相が同じ２つの信号に分岐する同相分岐手段と、
前記π／２位相シフト型分岐手段の一方の出力信号と前
記同相分岐手段の一方の出力信号とを入力し、両信号を
電気的に積算した信号を出力する第１の掛け算手段と、
前記π／２位相シフト型分岐手段の他方の出力信号と前
記同相分岐手段の他方の出力信号とを入力し、両信号を
電気的に積算した信号を出力する第２の掛け算手段と、
前記第１の掛け算手段の出力信号を入力して低周波成分
のみを透過し、入力した２つの電気信号の位相差に相当
する信号を出力する第１の低域通過フィルタと、前記第
２の掛け算手段の出力信号を入力して低周波成分のみを
透過し、入力した２つの電気信号の位相差に相当する信
号を出力する第２の低域通過フィルタを具えることを特
徴とする。
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図１２を参照して、
本発明の実施形態例を説明する。図１は光周波数掃引装
置の構成例を示し、図２は本発明の第１の実施例を示
し、図３は振幅／位相差測定装置の第１の構成例を示
す。図４は本発明の第２の実施例を示し、図５は本発明
の第３の実施例を示し、図６は本発明の第４の実施例を
示し、図７は第３及び第４の実施例における第２の問題
点を示す。図８は振幅／位相差測定装置の第２の構成例
（位相ダイバシティ型）を示し、図９は位相差を−πか
らπの間で定義するための判定手法例を示す。図１０は
本発明の第５の実施例を示し、図１１は本発明の第６の
実施例を示す。図１２は光振幅／位相差測定装置の構成
例を示す。
本発明の実施形態例を説明する。図１は光周波数掃引装
置の構成例を示し、図２は本発明の第１の実施例を示
し、図３は振幅／位相差測定装置の第１の構成例を示
す。図４は本発明の第２の実施例を示し、図５は本発明
の第３の実施例を示し、図６は本発明の第４の実施例を
示し、図７は第３及び第４の実施例における第２の問題
点を示す。図８は振幅／位相差測定装置の第２の構成例
（位相ダイバシティ型）を示し、図９は位相差を−πか
らπの間で定義するための判定手法例を示す。図１０は
本発明の第５の実施例を示し、図１１は本発明の第６の
実施例を示す。図１２は光振幅／位相差測定装置の構成
例を示す。
【００１９】［光周波数掃引装置の構成例］本発明の実
施形態例では、図１に例示する光周波数掃引装置を共通
に用いることとしている。この例の光周波数掃引装置
は、光周波数基準光源１、光パルス変調器２、光パルス
周回部３及び同期制御装置３３を含むものであり、光周
波数基準光源１は安定した光周波数を持つ連続光を発生
し、光パルス変調器２は光周波数基準光源１から出力さ
れる連続光を光パルスに変換する。連続光から変換され
た光パルスは光パルス周回部３に入力される。
施形態例では、図１に例示する光周波数掃引装置を共通
に用いることとしている。この例の光周波数掃引装置
は、光周波数基準光源１、光パルス変調器２、光パルス
周回部３及び同期制御装置３３を含むものであり、光周
波数基準光源１は安定した光周波数を持つ連続光を発生
し、光パルス変調器２は光周波数基準光源１から出力さ
れる連続光を光パルスに変換する。連続光から変換され
た光パルスは光パルス周回部３に入力される。
【００２０】光パルス周回部３はリング型光共振器４で
あり、この光共振器４はその内部の周回路上に、光カプ
ラ５、光遅延線６、光増幅器７、光バンドパスフィルタ
（ＢＰＦ）８、光周波数シフタ９及び光スイッチ１０を
含んでいる。光カプラ５は、光共振器４中に光パルス変
調器２からの光パルスを入力する光入力手段と、光共振
器４中を周回する光パルスのエネルギーの一部を外部に
出力する光出力手段を兼ねる。光遅延線６は光パルスが
光共振器４内を１周するに要する時間を設定するために
用いられている。光バンドパスフィルタ８は光増幅器７
の自然放出光雑音を除去するために用いられている。同
期制御装置３３は、通常１個の光パルスを光共振器４内
に入力し、ある一定時間の後に光スイッチ１０をＯＦＦ
にするという動作を周期的に行うよう、光パルス変調器
２と光スイッチ１０を同期制御する。
あり、この光共振器４はその内部の周回路上に、光カプ
ラ５、光遅延線６、光増幅器７、光バンドパスフィルタ
（ＢＰＦ）８、光周波数シフタ９及び光スイッチ１０を
含んでいる。光カプラ５は、光共振器４中に光パルス変
調器２からの光パルスを入力する光入力手段と、光共振
器４中を周回する光パルスのエネルギーの一部を外部に
出力する光出力手段を兼ねる。光遅延線６は光パルスが
光共振器４内を１周するに要する時間を設定するために
用いられている。光バンドパスフィルタ８は光増幅器７
の自然放出光雑音を除去するために用いられている。同
期制御装置３３は、通常１個の光パルスを光共振器４内
に入力し、ある一定時間の後に光スイッチ１０をＯＦＦ
にするという動作を周期的に行うよう、光パルス変調器
２と光スイッチ１０を同期制御する。
【００２１】図１の構成において、光カプラ５の入力ポ
ート５ａからリング型光共振器４に入力された光パルス
は、同光共振器４を１周する毎に、光周波数シフタ９に
よりΔｆの周波数シフトを受ける。その際、光パルスが
光共振器４において被る損失は光増幅器７によって補償
され、また、光増幅器７から放出される自然放出光(Amp
lified Spontaneous Emission:以下、ＡＳＥ）雑音は光
バンドパスフィルタ８によって大幅に低減されるため、
光パルスは光共振器４内部を多数回周回できる。その結
果、光カプラ５の出力ポート５ｂからは、Δｆのステッ
プで周波数掃引された光パルス列ｆo ，ｆo ＋Δｆ，ｆ
o ＋２Δｆ，…，ｆo ＋ｎΔｆ（但し、ｆ0 は入力パル
ス光の周波数）が出力される。
ート５ａからリング型光共振器４に入力された光パルス
は、同光共振器４を１周する毎に、光周波数シフタ９に
よりΔｆの周波数シフトを受ける。その際、光パルスが
光共振器４において被る損失は光増幅器７によって補償
され、また、光増幅器７から放出される自然放出光(Amp
lified Spontaneous Emission:以下、ＡＳＥ）雑音は光
バンドパスフィルタ８によって大幅に低減されるため、
光パルスは光共振器４内部を多数回周回できる。その結
果、光カプラ５の出力ポート５ｂからは、Δｆのステッ
プで周波数掃引された光パルス列ｆo ，ｆo ＋Δｆ，ｆ
o ＋２Δｆ，…，ｆo ＋ｎΔｆ（但し、ｆ0 は入力パル
ス光の周波数）が出力される。
【００２２】ここで、光周波数シフタ９の周波数シフト
幅の揺らぎは一般に光周波数基準光源１の周波数揺らぎ
に比べて十分小さい。従って、出力光パルス列中のそれ
ぞれの光パルスは、光周波数基準光源１の出力とほぼ同
等の周波数確度を持つ光周波数基準として用いることが
できる。
幅の揺らぎは一般に光周波数基準光源１の周波数揺らぎ
に比べて十分小さい。従って、出力光パルス列中のそれ
ぞれの光パルスは、光周波数基準光源１の出力とほぼ同
等の周波数確度を持つ光周波数基準として用いることが
できる。
【００２３】即ち、図１に示した光周波数掃引装置を用
いると、ＭＨｚオーダの周波数確度を持つ光周波数基準
を、広い光周波数帯域にわたり、例えば数ｍｓ〜１００
ｍｓ程度の周期で高速に発生することができる。
いると、ＭＨｚオーダの周波数確度を持つ光周波数基準
を、広い光周波数帯域にわたり、例えば数ｍｓ〜１００
ｍｓ程度の周期で高速に発生することができる。
【００２４】［第１の実施例］次に、図２を参照して、
本発明の第１の実施例を説明する。本例の波長依存特性
測定装置はＤＵＴ（被測定素子）１３の波長分散特性及
び損失波長依存性を測定するために、光周波数掃引装置
１１と、光変調器１２と、変調信号発生器１４と、信号
分岐装置１５と、光検出器１６と、振幅／位相差測定装
置１７と、処理装置１８と、光コネクタ３４ａ、３４ｂ
を備える。光周波数掃引装置１１は図１に示した構成の
ものである。
本発明の第１の実施例を説明する。本例の波長依存特性
測定装置はＤＵＴ（被測定素子）１３の波長分散特性及
び損失波長依存性を測定するために、光周波数掃引装置
１１と、光変調器１２と、変調信号発生器１４と、信号
分岐装置１５と、光検出器１６と、振幅／位相差測定装
置１７と、処理装置１８と、光コネクタ３４ａ、３４ｂ
を備える。光周波数掃引装置１１は図１に示した構成の
ものである。
【００２５】光変調器１２は光周波数掃引装置１１より
出力されるステップ的に周波数掃引された出力光パルス
列を入力し、変調するものである。変調信号発生器１４
は変調信号を発生するものである。信号分岐装置１５は
変調信号発生器１４から出力される変調信号を入力して
これを２分岐し、一方は光変調器１２に出力し、他方は
振幅／位相差測定手段１７に出力する。光コネクタ３４
ａ、３４ｂは、光路にＤＵＴ１３を挿入するための手段
であり、光変調器１２により出力された光は光コネクタ
３４ａを介してＤＵＴ１３に入力され、ＤＵＴ１３を通
過した光は光コネクタ３４ｂを介して光検出器１６に入
力される。光検出器１６は入力された光信号を電気信号
（光電気信号）に変換するものであり、光検出器１６よ
り出力される光電気信号は振幅／位相差測定装置１７に
入力される。振幅／位相差測定装置１７は、入力された
光電気信号の変調周波数成分の振幅と、変調信号自身の
振幅と、両信号間の位相差を検出するものである。処理
装置１８は振幅／位相差測定装置１７の測定結果から波
長分散特性及び損失波長依存性を求めるものである。
出力されるステップ的に周波数掃引された出力光パルス
列を入力し、変調するものである。変調信号発生器１４
は変調信号を発生するものである。信号分岐装置１５は
変調信号発生器１４から出力される変調信号を入力して
これを２分岐し、一方は光変調器１２に出力し、他方は
振幅／位相差測定手段１７に出力する。光コネクタ３４
ａ、３４ｂは、光路にＤＵＴ１３を挿入するための手段
であり、光変調器１２により出力された光は光コネクタ
３４ａを介してＤＵＴ１３に入力され、ＤＵＴ１３を通
過した光は光コネクタ３４ｂを介して光検出器１６に入
力される。光検出器１６は入力された光信号を電気信号
（光電気信号）に変換するものであり、光検出器１６よ
り出力される光電気信号は振幅／位相差測定装置１７に
入力される。振幅／位相差測定装置１７は、入力された
光電気信号の変調周波数成分の振幅と、変調信号自身の
振幅と、両信号間の位相差を検出するものである。処理
装置１８は振幅／位相差測定装置１７の測定結果から波
長分散特性及び損失波長依存性を求めるものである。
【００２６】図２に示す構成において、光周波数掃引装
置１１から出力される光パルス列は光変調器１２に入力
され、変調信号発生器１４から出力された変調信号を用
いてＩＭ（強度変調）を印加された後、ＤＵＴ１３に入
力される。ＤＵＴ１３を通過した光パルスは光検出器１
６により受信され、光電気信号に変換される。変調信号
発生器１４から出力される変調信号の一部は分岐され、
光電気信号と共に振幅／位相差測定装置１７に入力され
る。
置１１から出力される光パルス列は光変調器１２に入力
され、変調信号発生器１４から出力された変調信号を用
いてＩＭ（強度変調）を印加された後、ＤＵＴ１３に入
力される。ＤＵＴ１３を通過した光パルスは光検出器１
６により受信され、光電気信号に変換される。変調信号
発生器１４から出力される変調信号の一部は分岐され、
光電気信号と共に振幅／位相差測定装置１７に入力され
る。
【００２７】［振幅／位相差測定装置の第１の構成例］
ここで、振幅／位相差測定装置１７の構成例を図３を参
照して説明する。図３に示す振幅／位相差測定装置は、
２つの信号分岐装置３５ａ、３５ｂと、２つの信号振幅
測定器１９ａ、１９ｂと、掛け算装置２０と、低域通過
フィルタ２１を含むものである。一方の信号分岐装置３
５ａは光電気信号を入力してこれを２分岐し、一方を信
号振幅測定器１９ａに出力し、他方を掛け算装置２０に
出力する。他方の信号分岐装置３５ｂは変調信号を入力
してこれを２分岐し、一方を信号振幅測定器１９ｂに出
力し、他方を掛け算装置２０に出力する。各信号振幅測
定器１９ａ、１９ｂはそれぞれが測定した振幅結果（光
電気信号の振幅と変調信号の振幅）を処理装置１８に出
力する。掛け算装置２０は光電気信号と変調信号を入力
し、両信号を電気的に積算した信号を出力する。低域通
過フィルタ２１は掛け算装置２０からの電気信号を入力
して低周波成分のみを透過し、入力した２つの電気信号
（光電気信号と変調信号）の位相差に相当する信号を処
理装置１８に出力する。
ここで、振幅／位相差測定装置１７の構成例を図３を参
照して説明する。図３に示す振幅／位相差測定装置は、
２つの信号分岐装置３５ａ、３５ｂと、２つの信号振幅
測定器１９ａ、１９ｂと、掛け算装置２０と、低域通過
フィルタ２１を含むものである。一方の信号分岐装置３
５ａは光電気信号を入力してこれを２分岐し、一方を信
号振幅測定器１９ａに出力し、他方を掛け算装置２０に
出力する。他方の信号分岐装置３５ｂは変調信号を入力
してこれを２分岐し、一方を信号振幅測定器１９ｂに出
力し、他方を掛け算装置２０に出力する。各信号振幅測
定器１９ａ、１９ｂはそれぞれが測定した振幅結果（光
電気信号の振幅と変調信号の振幅）を処理装置１８に出
力する。掛け算装置２０は光電気信号と変調信号を入力
し、両信号を電気的に積算した信号を出力する。低域通
過フィルタ２１は掛け算装置２０からの電気信号を入力
して低周波成分のみを透過し、入力した２つの電気信号
（光電気信号と変調信号）の位相差に相当する信号を処
理装置１８に出力する。
【００２８】図３に示した振幅／位相差測定装置におい
て、ＤＵＴ１３を光回路に挿入した場合における光電気
信号（以下、測定信号と呼ぶ）のうち、ｎ番目の光パル
スに相当する測定信号の変調周波数ωm 成分Ｉp (n)
は、次式(2) で表される。 Ｉp (n）＝Ａnsin(ωmｔ＋ωmτCD(n）＋α) …式(2) ここで、Ａn はｎ番目の光パルスにおける測定信号の角
周波数ωm 成分の振幅、τCD(n）はｎ番目の光パルスの
光周波数における群遅延時間[s］、αは初期位相差[ra
d］である。
て、ＤＵＴ１３を光回路に挿入した場合における光電気
信号（以下、測定信号と呼ぶ）のうち、ｎ番目の光パル
スに相当する測定信号の変調周波数ωm 成分Ｉp (n)
は、次式(2) で表される。 Ｉp (n）＝Ａnsin(ωmｔ＋ωmτCD(n）＋α) …式(2) ここで、Ａn はｎ番目の光パルスにおける測定信号の角
周波数ωm 成分の振幅、τCD(n）はｎ番目の光パルスの
光周波数における群遅延時間[s］、αは初期位相差[ra
d］である。
【００２９】一方、振幅／位相差測定装置に入力される
変調信号Ｉm は次式(3) で表される。 Ｉm＝Ｒcos(ωmｔ) …式(3)
変調信号Ｉm は次式(3) で表される。 Ｉm＝Ｒcos(ωmｔ) …式(3)
【００３０】そして、振幅／位相差測定装置に入力され
た測定信号と変調信号は、それぞれ２分岐され、測定信
号の一方は信号振幅測定器１９ａに入力され、変調信号
の一方は信号振幅測定器１９ｂに入力される。各信号振
幅測定器１９ａ、１９ｂはそれぞれ入力信号の角周波数
ωm 成分の振幅（Ａn とＲ）を測定する。測定信号の他
方と変調信号の他方は掛け算装置２０に入力される。そ
の結果、掛け算装置２０の出力は次式(4) に比例した電
気信号となる。 ＡnＲsin(２ωmt+ωmτCD(n)+α)＋ＡnＲsin(ωmτCD(n)+α) …式(4)
た測定信号と変調信号は、それぞれ２分岐され、測定信
号の一方は信号振幅測定器１９ａに入力され、変調信号
の一方は信号振幅測定器１９ｂに入力される。各信号振
幅測定器１９ａ、１９ｂはそれぞれ入力信号の角周波数
ωm 成分の振幅（Ａn とＲ）を測定する。測定信号の他
方と変調信号の他方は掛け算装置２０に入力される。そ
の結果、掛け算装置２０の出力は次式(4) に比例した電
気信号となる。 ＡnＲsin(２ωmt+ωmτCD(n)+α)＋ＡnＲsin(ωmτCD(n)+α) …式(4)
【００３１】よって、掛け算装置２０の出力を上式(4)
中の角周波数２ωm 成分を除去する低域通過フィルタ２
１に通してやることにより、次式(5) で表される出力Ｉ
out. DUT を得る。この出力Ｉout.DUT は検出した測定信
号と変調信号との位相差に相当する信号である。 Ｉout.DUT ＝ＡnＲsin(ωmτCD(n）＋α） …式(5)
中の角周波数２ωm 成分を除去する低域通過フィルタ２
１に通してやることにより、次式(5) で表される出力Ｉ
out. DUT を得る。この出力Ｉout.DUT は検出した測定信
号と変調信号との位相差に相当する信号である。 Ｉout.DUT ＝ＡnＲsin(ωmτCD(n）＋α） …式(5)
【００３２】上式(5) より、検出される測定信号と変調
信号との位相差ΔφDUT は、振幅／位相差測定装置１７
により得られる物理パラメータＡn、Ｒ及びＩout.DUT
を用いて、次式(6) で算出できる。 ΔφDUT (n) ＝sin-1（Ｉout.DUT ／ＡnＲ） ＝ωmτCD(n)+α …式(6)
信号との位相差ΔφDUT は、振幅／位相差測定装置１７
により得られる物理パラメータＡn、Ｒ及びＩout.DUT
を用いて、次式(6) で算出できる。 ΔφDUT (n) ＝sin-1（Ｉout.DUT ／ＡnＲ） ＝ωmτCD(n)+α …式(6)
【００３３】一方、ＤＵＴ１３を光回路に挿入しない場
合（この時の光電気信号を「参照信号」と呼ぶ）は、振
幅／位相差測定装置１７により得られる物理パラメータ
Ａ’ n、Ｒ及びＩout.ref を用いて、上記測定信号と同
様の計算により、参照信号と変調信号の位相差Δφref
は次式(7) のようになる。 Δφref (n) ＝sin-1（Ｉout.ref ／Ａ’nＲ）＝α …式(7) 但し、Ａ’nはｎ番目の光パルスに相当する参照信号の
角周波数ωm 成分の振幅である。また、Ｉout.ref は検
出した参照信号と変調信号との位相差に相当する信号で
あり、前式(5) に準じるとＩout.ref ＝Ａ’nＲsin
(α）で表される。
合（この時の光電気信号を「参照信号」と呼ぶ）は、振
幅／位相差測定装置１７により得られる物理パラメータ
Ａ’ n、Ｒ及びＩout.ref を用いて、上記測定信号と同
様の計算により、参照信号と変調信号の位相差Δφref
は次式(7) のようになる。 Δφref (n) ＝sin-1（Ｉout.ref ／Ａ’nＲ）＝α …式(7) 但し、Ａ’nはｎ番目の光パルスに相当する参照信号の
角周波数ωm 成分の振幅である。また、Ｉout.ref は検
出した参照信号と変調信号との位相差に相当する信号で
あり、前式(5) に準じるとＩout.ref ＝Ａ’nＲsin
(α）で表される。
【００３４】上記の式(6) 、式(7) より、ｎ番目の光パ
ルスの光周波数における群遅延時間τCD(n) は、次式
(8) で求められる。 τCD(n) ＝（ΔφDUT (n）−Δφref (n））／ωm …式(8)
ルスの光周波数における群遅延時間τCD(n) は、次式
(8) で求められる。 τCD(n) ＝（ΔφDUT (n）−Δφref (n））／ωm …式(8)
【００３５】即ち、上式(8) により、ｎ番目の光パルス
の光周波数における群遅延時間が得られたことになる。
これにより、出力光パルス列中のそれぞれの光パルスの
光周波数に対する相対的な群遅延時間が測定でき、その
結果から波長分散の特定が可能となる。
の光周波数における群遅延時間が得られたことになる。
これにより、出力光パルス列中のそれぞれの光パルスの
光周波数に対する相対的な群遅延時間が測定でき、その
結果から波長分散の特定が可能となる。
【００３６】また、信号振幅測定器１９ａ、１９ｂによ
り測定された振幅を表す物理パラメータＡn、Ａ’nを用
いて、次式(9) により、ＤＵＴ１３の損失の波長依存性
Ｌnを求めることができる。 Ｌn＝Ａn／Ａ’n …式(9) ここで、Ｌnはｎ番目の光パルスがＤＵＴ１３により被
る損失である。即ち、当該光パルスの光周波数における
ＤＵＴ１３の損失が測定可能である。
り測定された振幅を表す物理パラメータＡn、Ａ’nを用
いて、次式(9) により、ＤＵＴ１３の損失の波長依存性
Ｌnを求めることができる。 Ｌn＝Ａn／Ａ’n …式(9) ここで、Ｌnはｎ番目の光パルスがＤＵＴ１３により被
る損失である。即ち、当該光パルスの光周波数における
ＤＵＴ１３の損失が測定可能である。
【００３７】従って、処理装置１８は、振幅／位相差測
定装置１７により得られる物理パラメータＡn、Ｒ、Ｉ
out.DUT 、Ａ’n及びＩout.ref を用い、上式(6) 〜(8)
により出力光パルス列中のそれぞれの光パルスの光周
波数に対する相対的な群遅延時間を求め、その結果から
ＤＵＴ１３の波長分散を特定する演算処理を行う。ま
た、処理装置１８は、上式(9) によりＤＵＴ１３の損失
の波長依存性を特定する演算処理を行う。
定装置１７により得られる物理パラメータＡn、Ｒ、Ｉ
out.DUT 、Ａ’n及びＩout.ref を用い、上式(6) 〜(8)
により出力光パルス列中のそれぞれの光パルスの光周
波数に対する相対的な群遅延時間を求め、その結果から
ＤＵＴ１３の波長分散を特定する演算処理を行う。ま
た、処理装置１８は、上式(9) によりＤＵＴ１３の損失
の波長依存性を特定する演算処理を行う。
【００３８】以上、式(8) 、式(9) から判るように、図
２に示す構成の装置を用いると、光周波数掃引装置１１
による２回の光周波数掃引（測定信号と参照信号の発生
のための計２回）により、ＤＵＴ１３の波長分散特性と
損失波長依存性を得るのに必要な情報を得ることができ
る。
２に示す構成の装置を用いると、光周波数掃引装置１１
による２回の光周波数掃引（測定信号と参照信号の発生
のための計２回）により、ＤＵＴ１３の波長分散特性と
損失波長依存性を得るのに必要な情報を得ることができ
る。
【００３９】つまり、本例では、ＤＵＴ１３を光コネク
タ３４ａ、３４ｂを用いて光回路に挿入する場合と挿入
しない場合について振幅／位相差測定装置１７により振
幅及び位相差を検出し、検出した２つの場合の振幅及び
位相差を元にＤＵＴ１３の波長分散特性と損失波長依存
性を特定することができる。
タ３４ａ、３４ｂを用いて光回路に挿入する場合と挿入
しない場合について振幅／位相差測定装置１７により振
幅及び位相差を検出し、検出した２つの場合の振幅及び
位相差を元にＤＵＴ１３の波長分散特性と損失波長依存
性を特定することができる。
【００４０】［第２の実施例］次に、図４を参照して、
本発明の第２の実施例を説明する。本例の波長依存特性
測定装置の構成と、先に説明した第１の実施例の装置構
成との違いは、光変調器１２の出力光を光分岐装置２２
により２分岐し、それぞれの光出力に対して、２つの光
検出器１６ａ、１６ｂ及び２つの振幅／位相差測定装置
１７ａ、１７ｂを用いる点である。これにより、ＤＵＴ
１３を光コネクタ３４ａ、３４ｂによって光回路に挿入
したまま、光周波数掃引装置１１による１回の光周波数
掃引で、波長分散特性及び損失波長依存性を測定でき
る。
本発明の第２の実施例を説明する。本例の波長依存特性
測定装置の構成と、先に説明した第１の実施例の装置構
成との違いは、光変調器１２の出力光を光分岐装置２２
により２分岐し、それぞれの光出力に対して、２つの光
検出器１６ａ、１６ｂ及び２つの振幅／位相差測定装置
１７ａ、１７ｂを用いる点である。これにより、ＤＵＴ
１３を光コネクタ３４ａ、３４ｂによって光回路に挿入
したまま、光周波数掃引装置１１による１回の光周波数
掃引で、波長分散特性及び損失波長依存性を測定でき
る。
【００４１】即ち、本例の装置は光周波数掃引装置１１
と、光変調器１２と、変調信号発生器１４と、２つの信
号分岐装置１５ａ、１５ｂと、２つの光検出器１６ａ、
１６ｂと、２つの振幅／位相差測定装置１７ａ、１７ｂ
と、処理装置１８と、光分岐装置２２と、光コネクタ３
４ａ、３４ｂを備えている。光周波数掃引装置１１は図
１に示した構成のものである。また、各振幅／位相差測
定装置１７ａ、１７ｂの構成は、例えば図３に示したも
のである。
と、光変調器１２と、変調信号発生器１４と、２つの信
号分岐装置１５ａ、１５ｂと、２つの光検出器１６ａ、
１６ｂと、２つの振幅／位相差測定装置１７ａ、１７ｂ
と、処理装置１８と、光分岐装置２２と、光コネクタ３
４ａ、３４ｂを備えている。光周波数掃引装置１１は図
１に示した構成のものである。また、各振幅／位相差測
定装置１７ａ、１７ｂの構成は、例えば図３に示したも
のである。
【００４２】光変調器１２は光周波数掃引装置１１より
出力されるステップ的に周波数掃引された出力光パルス
列を入力し、変調する。変調信号発生器１４は変調信号
を発生する。一方の信号分岐装置１５ａは変調信号発生
器１４から出力される変調信号を入力してこれを２分岐
し、一方は光変調器１２に出力し、他方は信号分岐装置
１５ｂに出力する。この信号分岐装置１５ｂは変調信号
を更に２分岐し、それぞれ振幅／位相差測定手段１７
ａ、１７ｂに出力する。光分岐装置２２は光変調器１２
により出力された光を２分岐する。光コネクタ３４ａ、
３４ｂは光路にＤＵＴ１３を挿入するための挿入手段で
あり、光分岐装置２２で２分岐された光の一方は光コネ
クタ３４ａを介してＤＵＴ１３に入力され、ＤＵＴ１３
より出力される光は光コネクタ３４ｂを介して光検出器
１６ａに入力される。この光検出器１６ａは入力された
光信号を光電気信号に変換し、測定信号として、一方の
振幅／位相差測定装置１７ａに出力する。この振幅／位
相差測定装置１７ａは入力された２つの電気信号（測定
信号と変調信号）の振幅及び位相差を検出する。光分岐
装置２２で２分岐された光の他方はそのまま、光検出器
１６ｂに入力される。この光検出器１６ｂは入力された
光信号を光電気信号に変換し、参照信号として、他方の
振幅／位相差測定装置１７ｂに出力する。この振幅／位
相差測定装置１７ｂは入力された２つの電気信号（参照
信号と変調信号）の振幅及び位相差を検出する。処理装
置１８は２つの振幅／位相差測定装置１７ａ、１７ｂの
測定結果から波長分散特性及び損失波長依存性を求め
る。
出力されるステップ的に周波数掃引された出力光パルス
列を入力し、変調する。変調信号発生器１４は変調信号
を発生する。一方の信号分岐装置１５ａは変調信号発生
器１４から出力される変調信号を入力してこれを２分岐
し、一方は光変調器１２に出力し、他方は信号分岐装置
１５ｂに出力する。この信号分岐装置１５ｂは変調信号
を更に２分岐し、それぞれ振幅／位相差測定手段１７
ａ、１７ｂに出力する。光分岐装置２２は光変調器１２
により出力された光を２分岐する。光コネクタ３４ａ、
３４ｂは光路にＤＵＴ１３を挿入するための挿入手段で
あり、光分岐装置２２で２分岐された光の一方は光コネ
クタ３４ａを介してＤＵＴ１３に入力され、ＤＵＴ１３
より出力される光は光コネクタ３４ｂを介して光検出器
１６ａに入力される。この光検出器１６ａは入力された
光信号を光電気信号に変換し、測定信号として、一方の
振幅／位相差測定装置１７ａに出力する。この振幅／位
相差測定装置１７ａは入力された２つの電気信号（測定
信号と変調信号）の振幅及び位相差を検出する。光分岐
装置２２で２分岐された光の他方はそのまま、光検出器
１６ｂに入力される。この光検出器１６ｂは入力された
光信号を光電気信号に変換し、参照信号として、他方の
振幅／位相差測定装置１７ｂに出力する。この振幅／位
相差測定装置１７ｂは入力された２つの電気信号（参照
信号と変調信号）の振幅及び位相差を検出する。処理装
置１８は２つの振幅／位相差測定装置１７ａ、１７ｂの
測定結果から波長分散特性及び損失波長依存性を求め
る。
【００４３】従って、図４に示す構成の装置では、２つ
の振幅／位相差測定装置１７ａ、１７ｂにより前式(6)
の位相差ΔφDUT (n）と前記式(7) の位相差Δφ
ref (n）に相当する値が同時に測定でき、更に、ｎ番目
の光パルスにおける測定信号の角周波数ωm 成分の振幅
Ａn と、同ｎ番目の光パルスに相当する参照信号の角周
波数ωm 成分の振幅Ａ’nも同時に測定できる。そのた
め、ＤＵＴ１３を光回路に挿入したまま、光周波数掃引
装置１１による１回の光周波数掃引で、波長分散特性及
び損失波長依存性を測定できる。
の振幅／位相差測定装置１７ａ、１７ｂにより前式(6)
の位相差ΔφDUT (n）と前記式(7) の位相差Δφ
ref (n）に相当する値が同時に測定でき、更に、ｎ番目
の光パルスにおける測定信号の角周波数ωm 成分の振幅
Ａn と、同ｎ番目の光パルスに相当する参照信号の角周
波数ωm 成分の振幅Ａ’nも同時に測定できる。そのた
め、ＤＵＴ１３を光回路に挿入したまま、光周波数掃引
装置１１による１回の光周波数掃引で、波長分散特性及
び損失波長依存性を測定できる。
【００４４】［第１の問題点］第１、第２の各実施例に
おいては、光周波数掃引装置１１の出力光パルス列中の
各々の光パルスが単一スペクトルの光周波数成分を持つ
と見なせるとき、前式(8) は或る光周波数におけるＤＵ
Ｔ１３の群遅延時間を正確に表す。
おいては、光周波数掃引装置１１の出力光パルス列中の
各々の光パルスが単一スペクトルの光周波数成分を持つ
と見なせるとき、前式(8) は或る光周波数におけるＤＵ
Ｔ１３の群遅延時間を正確に表す。
【００４５】しかし、実際の光周波数掃引装置１１にお
いては、光増幅器７として例えばＥＤＦＡ(Erbium Dope
d Fiber Amplifier ：エルビウム添加ファイバ増幅器）
を用いた場合など、ＥＤＦＡ等の光増幅器７から出力さ
れるＡＳＥ（自然放出光）雑音の蓄積が生じ、出力光パ
ルスは厳密には単一スペクトルとはいえない状況が生じ
得る。
いては、光増幅器７として例えばＥＤＦＡ(Erbium Dope
d Fiber Amplifier ：エルビウム添加ファイバ増幅器）
を用いた場合など、ＥＤＦＡ等の光増幅器７から出力さ
れるＡＳＥ（自然放出光）雑音の蓄積が生じ、出力光パ
ルスは厳密には単一スペクトルとはいえない状況が生じ
得る。
【００４６】従って、光周波数掃引装置１１から出力さ
れた光パルス列に光変調器１２で強度変調を行っている
第１、第２の実施例では、光周波数基準光源１の出力光
を周波数シフトして得られる信号光成分だけでなく、Ａ
ＳＥ雑音成分にも強度変調がかけられる。そのため、Ａ
ＳＥ雑音のスペクトルが、前に説明した測定信号及び参
照信号の位相差測定の出力に寄与することになり、群遅
延時間の誤差の要因となる。以下、この問題点を解決す
るための手法として、第３、第４の実施例を示す。
れた光パルス列に光変調器１２で強度変調を行っている
第１、第２の実施例では、光周波数基準光源１の出力光
を周波数シフトして得られる信号光成分だけでなく、Ａ
ＳＥ雑音成分にも強度変調がかけられる。そのため、Ａ
ＳＥ雑音のスペクトルが、前に説明した測定信号及び参
照信号の位相差測定の出力に寄与することになり、群遅
延時間の誤差の要因となる。以下、この問題点を解決す
るための手法として、第３、第４の実施例を示す。
【００４７】［第３の実施例］図５を参照して、本発明
の第３の実施例を説明する。本例の波長依存特性測定装
置の構成と、先に説明した第１の実施例の装置構成とを
比べると、光変調器１２を、光周波数掃引装置１１内に
て、光周波数基準光源１と光パルス変調器２との間に配
置した点が異なる。従って、図５中で図２と同一機能部
分には同一符号を付し、説明の重複を省く。
の第３の実施例を説明する。本例の波長依存特性測定装
置の構成と、先に説明した第１の実施例の装置構成とを
比べると、光変調器１２を、光周波数掃引装置１１内に
て、光周波数基準光源１と光パルス変調器２との間に配
置した点が異なる。従って、図５中で図２と同一機能部
分には同一符号を付し、説明の重複を省く。
【００４８】光パルス周回部３（光共振器４）中の光増
幅器７としてエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）を用いた場合、増幅媒質の反転分布の緩和時間がｍ
ｓのオーダと大変長いため、強度変調（ＩＭ）の周波数
を十分大きくとれば、周回する光パルスのＩＭ成分によ
るＥＤＦＡの利得変調の効果は無視できる。即ち、光変
調器１２を光パルス周回部３の前段に配置したことか
ら、ＥＤＦＡから出力されるＡＳＥ雑音には入力した光
パルスに印加されたＩＭ成分に同期する成分はないた
め、光パルス周回部３から得られる出力光パルス列に
は、信号光成分のみにＩＭが印加されている。
幅器７としてエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）を用いた場合、増幅媒質の反転分布の緩和時間がｍ
ｓのオーダと大変長いため、強度変調（ＩＭ）の周波数
を十分大きくとれば、周回する光パルスのＩＭ成分によ
るＥＤＦＡの利得変調の効果は無視できる。即ち、光変
調器１２を光パルス周回部３の前段に配置したことか
ら、ＥＤＦＡから出力されるＡＳＥ雑音には入力した光
パルスに印加されたＩＭ成分に同期する成分はないた
め、光パルス周回部３から得られる出力光パルス列に
は、信号光成分のみにＩＭが印加されている。
【００４９】従って、第１の実施例と同様の位相差測定
法、即ち、光電気信号（測定信号または参照信号）と変
調信号との電気的な積算を行い、その出力を低域濾過処
理することにより得られる信号においては、もはや、Ａ
ＳＥ雑音の効果は除去されている。よって、上記のＡＳ
Ｅ雑音のスペクトルに起因する誤差を回避することがで
きる。
法、即ち、光電気信号（測定信号または参照信号）と変
調信号との電気的な積算を行い、その出力を低域濾過処
理することにより得られる信号においては、もはや、Ａ
ＳＥ雑音の効果は除去されている。よって、上記のＡＳ
Ｅ雑音のスペクトルに起因する誤差を回避することがで
きる。
【００５０】なお、図５において、光変調器１２と光パ
ルス変調器２との順序を逆にしても、つまり、光周波数
掃引装置１１内において、光パルス変調器２と光パルス
周回部３との間に光変調器１２を配置しても、ＡＳＥ雑
音のスペクトルに起因する誤差を同様に回避することが
できる。
ルス変調器２との順序を逆にしても、つまり、光周波数
掃引装置１１内において、光パルス変調器２と光パルス
周回部３との間に光変調器１２を配置しても、ＡＳＥ雑
音のスペクトルに起因する誤差を同様に回避することが
できる。
【００５１】［第４の実施例］図６を参照して、本発明
の第４の実施例を説明する。本例の波長依存特性測定装
置の構成と、先に説明した第２の実施例の装置構成とを
比べると、第３の実施例と同様、光変調器１２を光周波
数基準光源１と光パルス変調器２との間に配置した点が
異なる。従って、図６中で図４と同一機能部分には同一
符号を付し、説明の重複を省く。
の第４の実施例を説明する。本例の波長依存特性測定装
置の構成と、先に説明した第２の実施例の装置構成とを
比べると、第３の実施例と同様、光変調器１２を光周波
数基準光源１と光パルス変調器２との間に配置した点が
異なる。従って、図６中で図４と同一機能部分には同一
符号を付し、説明の重複を省く。
【００５２】第４の実施例でも、第３の実施例と同様、
光パルス周回部３（光共振器４）中の光増幅器７として
エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を用いた場
合、増幅媒質の反転分布の緩和時間がｍｓのオーダと大
変長いため、強度変調（ＩＭ）の周波数を十分大きくと
れば、周回する光パルスのＩＭ成分によるＥＤＦＡの利
得変調の効果は無視できる。即ち、光変調器１２を光パ
ルス周回部３の前段に配置したことから、ＥＤＦＡから
出力されるＡＳＥ雑音には入力した光パルスに印加され
たＩＭ成分に同期した成分はないため、光パルス周回部
３から得られる出力光パルス列には、信号光成分のみに
ＩＭが印加されている。
光パルス周回部３（光共振器４）中の光増幅器７として
エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を用いた場
合、増幅媒質の反転分布の緩和時間がｍｓのオーダと大
変長いため、強度変調（ＩＭ）の周波数を十分大きくと
れば、周回する光パルスのＩＭ成分によるＥＤＦＡの利
得変調の効果は無視できる。即ち、光変調器１２を光パ
ルス周回部３の前段に配置したことから、ＥＤＦＡから
出力されるＡＳＥ雑音には入力した光パルスに印加され
たＩＭ成分に同期した成分はないため、光パルス周回部
３から得られる出力光パルス列には、信号光成分のみに
ＩＭが印加されている。
【００５３】従って、第２の実施例と同様の位相差測定
法、即ち、光電気信号（測定信号または参照信号）と変
調信号との電気的な積算を行い、その出力を低域濾過処
理するとにより得られる信号においては、もはや、ＡＳ
Ｅ雑音の効果は除去されている。よって、上記のＡＳＥ
雑音のスペクトルに起因する誤差を回避することができ
る。
法、即ち、光電気信号（測定信号または参照信号）と変
調信号との電気的な積算を行い、その出力を低域濾過処
理するとにより得られる信号においては、もはや、ＡＳ
Ｅ雑音の効果は除去されている。よって、上記のＡＳＥ
雑音のスペクトルに起因する誤差を回避することができ
る。
【００５４】図６においても、光変調器１２と光パルス
変調器２との順序を逆にし、つまり、光周波数掃引装置
１１内において、光パルス変調器２と光パルス周回部３
との間に光変調器１２を配置しても、ＡＳＥ雑音のスペ
クトルに起因する誤差を同様に回避することができる。
変調器２との順序を逆にし、つまり、光周波数掃引装置
１１内において、光パルス変調器２と光パルス周回部３
との間に光変調器１２を配置しても、ＡＳＥ雑音のスペ
クトルに起因する誤差を同様に回避することができる。
【００５５】［第２の問題点］第３、第４の各実施例に
おいては、第１、第２の各実施例と同様、振幅／位相差
測定装置１７、１７ａ、１７ｂとして図３に示す構成の
ものを使用することができる。しかし、以下に示す問題
点がある。 (1) 図３に示す振幅／位相差測定装置中の低域通過フィ
ルタ２１の出力には、光電気信号のうち、変調信号と一
定の位相関係にある成分のみが寄与する。しかし、図３
の振幅／位相差測定装置では光電気信号中の角周波数ω
m 成分のパワー測定により振幅Ａn やＡ’n を得るの
で、光パルスパワー中におけるＡＳＥ雑音パワーの割合
が増加すると、Ａn やＡ’n は実際よりも大きく測定さ
れる。その結果、各実施例における振幅／位相差測定装
置１７、１７ａ、１７ｂとして図３に示す構成のものを
使用すると、振幅Ａn 、Ａ’n の測定誤差が検出される
光電気信号と変調信号の位相差の誤差要因となる。 (2) また、各実施例においては、光周波数掃引装置１１
からの出力光パルス列中のそれぞれの光パルスのＩＭ
（強度変調）パターンは全て、光パルス周回部３への入
力光パルスのＩＭパターンのコピーとなる。よって、測
定信号または参照信号と変調信号との位相差ΔφDUT 、
Δφref を検出すると、図７に示すように、ＤＵＴ１３
の波長分散による位相差項に加え、光パルス毎にωmτ
c なる位相差が相加される。ここで、τc は光共振器４
の１周時間である。以上のことから、第３、第４の各実
施例においては位相差の値は光パルス毎に変動し、２π
以上になる場合がある。一方、図３に示す振幅／位相差
測定装置のような１つの掛け算装置２０を用いた位相比
較では、位相差の正弦成分または余弦成分のどちらか一
方しか得られない。そのため、位相差は−π／２から＋
π／２の間でしか定義できない。従って、位相差が２π
以上になる場合に、前式(8) を用いて群速度分散に起因
する位相差を算出する際には、複雑な判別ソフトウェア
が必要となる。
おいては、第１、第２の各実施例と同様、振幅／位相差
測定装置１７、１７ａ、１７ｂとして図３に示す構成の
ものを使用することができる。しかし、以下に示す問題
点がある。 (1) 図３に示す振幅／位相差測定装置中の低域通過フィ
ルタ２１の出力には、光電気信号のうち、変調信号と一
定の位相関係にある成分のみが寄与する。しかし、図３
の振幅／位相差測定装置では光電気信号中の角周波数ω
m 成分のパワー測定により振幅Ａn やＡ’n を得るの
で、光パルスパワー中におけるＡＳＥ雑音パワーの割合
が増加すると、Ａn やＡ’n は実際よりも大きく測定さ
れる。その結果、各実施例における振幅／位相差測定装
置１７、１７ａ、１７ｂとして図３に示す構成のものを
使用すると、振幅Ａn 、Ａ’n の測定誤差が検出される
光電気信号と変調信号の位相差の誤差要因となる。 (2) また、各実施例においては、光周波数掃引装置１１
からの出力光パルス列中のそれぞれの光パルスのＩＭ
（強度変調）パターンは全て、光パルス周回部３への入
力光パルスのＩＭパターンのコピーとなる。よって、測
定信号または参照信号と変調信号との位相差ΔφDUT 、
Δφref を検出すると、図７に示すように、ＤＵＴ１３
の波長分散による位相差項に加え、光パルス毎にωmτ
c なる位相差が相加される。ここで、τc は光共振器４
の１周時間である。以上のことから、第３、第４の各実
施例においては位相差の値は光パルス毎に変動し、２π
以上になる場合がある。一方、図３に示す振幅／位相差
測定装置のような１つの掛け算装置２０を用いた位相比
較では、位相差の正弦成分または余弦成分のどちらか一
方しか得られない。そのため、位相差は−π／２から＋
π／２の間でしか定義できない。従って、位相差が２π
以上になる場合に、前式(8) を用いて群速度分散に起因
する位相差を算出する際には、複雑な判別ソフトウェア
が必要となる。
【００５６】これらの問題点を解決する手法として、位
相ダイバシティ型振幅／位相差測定装置を使用すること
ができる。
相ダイバシティ型振幅／位相差測定装置を使用すること
ができる。
【００５７】［振幅／位相差測定装置の第２の構成例：
位相ダイバシティ型］図８を参照して、振幅／位相差測
定装置１７、１７ａ、１７ｂの他の構成例として、位相
ダイバシティ型振幅／位相差測定装置を説明する。この
振幅／位相差測定装置は、図８に示すように、２つの掛
け算装置２０ａ、２０ｂと、２つの低域通過フィルタ２
１ａ、２１ｂと、２つの同相分岐装置２４ａ、２４ｂ
と、１つのπ／２位相シフタ２５を含むものである。
位相ダイバシティ型］図８を参照して、振幅／位相差測
定装置１７、１７ａ、１７ｂの他の構成例として、位相
ダイバシティ型振幅／位相差測定装置を説明する。この
振幅／位相差測定装置は、図８に示すように、２つの掛
け算装置２０ａ、２０ｂと、２つの低域通過フィルタ２
１ａ、２１ｂと、２つの同相分岐装置２４ａ、２４ｂ
と、１つのπ／２位相シフタ２５を含むものである。
【００５８】同相分岐装置２４ａ、２４ｂは２分岐した
後の電気信号の位相が正確に同じとなるように、入力し
た電気信号を２分岐する素子である。
後の電気信号の位相が正確に同じとなるように、入力し
た電気信号を２分岐する素子である。
【００５９】図８において、光検出器（１６または１６
ａまたは１６ｂ）から入力された光電気信号（測定信号
または参照信号）は一方の同相分岐装置２４ａにより同
じ位相の２出力に分岐され、２つの掛け算装置２０ａ、
２０ｂに入力される。また、信号分岐装置（１５または
１５ｂ）から入力される変調信号は他方の同相分岐装置
２４ｂにより同じ位相の２出力に分岐される。同相分岐
装置２４ｂから出力される変調信号の一方にはπ／２位
相シフタ２５によりπ／２[rad］の位相シフトが施され
る。同相分岐装置２４ａにより２分岐された光電気信号
の一方は変調信号と共に掛け算装置２０ａに入力され、
他方はπ／２位相シフトした変調信号と共に掛け算装置
２０ｂに入力される。両掛け算装置２０ａ、２０ｂの出
力は共に、低域通過フィルタ２１ａ、２１ｂを通過し
て、処理装置１８に入力される。
ａまたは１６ｂ）から入力された光電気信号（測定信号
または参照信号）は一方の同相分岐装置２４ａにより同
じ位相の２出力に分岐され、２つの掛け算装置２０ａ、
２０ｂに入力される。また、信号分岐装置（１５または
１５ｂ）から入力される変調信号は他方の同相分岐装置
２４ｂにより同じ位相の２出力に分岐される。同相分岐
装置２４ｂから出力される変調信号の一方にはπ／２位
相シフタ２５によりπ／２[rad］の位相シフトが施され
る。同相分岐装置２４ａにより２分岐された光電気信号
の一方は変調信号と共に掛け算装置２０ａに入力され、
他方はπ／２位相シフトした変調信号と共に掛け算装置
２０ｂに入力される。両掛け算装置２０ａ、２０ｂの出
力は共に、低域通過フィルタ２１ａ、２１ｂを通過し
て、処理装置１８に入力される。
【００６０】本例の位相ダイバシティ型振幅／位相差測
定装置の構成においては、２つの同相分岐装置２４ａ、
２４ｂと２つの掛け算装置２０ａ、２０ｂを結ぶ４本の
電気線路のうち、π／２位相シフタ２５を含む電気線路
以外の３本の遅延時間は正確に同じである。また、π／
２位相シフタ２５を含む電気線路の遅延時間は、π／２
位相シフタ２５自体の遅延時間を含めて、変調信号がπ
／２位相変化する時間だけ、他の３本よりも長くなって
いる。
定装置の構成においては、２つの同相分岐装置２４ａ、
２４ｂと２つの掛け算装置２０ａ、２０ｂを結ぶ４本の
電気線路のうち、π／２位相シフタ２５を含む電気線路
以外の３本の遅延時間は正確に同じである。また、π／
２位相シフタ２５を含む電気線路の遅延時間は、π／２
位相シフタ２５自体の遅延時間を含めて、変調信号がπ
／２位相変化する時間だけ、他の３本よりも長くなって
いる。
【００６１】なお、本位相ダイバシティ型振幅／位相差
測定装置の構成における変調信号側の同相分岐装置２４
ｂとπ／２位相シフタ２５との組み合わせと同じ機能
は、π／２位相シフト型分岐器（π／２ハイブリッド）
と呼ばれる素子で実現可能である。π／２位相シフト型
分岐器は、電気信号を入力し２つに分岐して出力する素
子であるが、２出力の信号位相は互いにπ／２異なって
いるものである。
測定装置の構成における変調信号側の同相分岐装置２４
ｂとπ／２位相シフタ２５との組み合わせと同じ機能
は、π／２位相シフト型分岐器（π／２ハイブリッド）
と呼ばれる素子で実現可能である。π／２位相シフト型
分岐器は、電気信号を入力し２つに分岐して出力する素
子であるが、２出力の信号位相は互いにπ／２異なって
いるものである。
【００６２】［位相ダイバシティ型振幅／位相差測定装
置の動作説明］以下、図８に示した位相ダイバシティ型
振幅／位相差測定装置の動作を、数式を使って説明す
る。以下の説明においては、簡単のため、光電気信号及
び変調信号の分岐による振幅の減少は無視している。
置の動作説明］以下、図８に示した位相ダイバシティ型
振幅／位相差測定装置の動作を、数式を使って説明す
る。以下の説明においては、簡単のため、光電気信号及
び変調信号の分岐による振幅の減少は無視している。
【００６３】ｎ番目の光パルスにおける測定信号Ｉ
p (n）は前出の式(2) で表される。まず、分岐された変
調信号のうち、π／２位相シフタ２５がない側の出力に
着目する。掛け算装置２０ａにおいて、測定信号のｎ番
目の光パルスの時間スロットにおける変調信号Ｉm.sin
(n）は次式(10)で表される（図７参照）。 Ｉm.sin (n）＝Ｒsin(ωm(t＋ｎτc)) …式(10)
p (n）は前出の式(2) で表される。まず、分岐された変
調信号のうち、π／２位相シフタ２５がない側の出力に
着目する。掛け算装置２０ａにおいて、測定信号のｎ番
目の光パルスの時間スロットにおける変調信号Ｉm.sin
(n）は次式(10)で表される（図７参照）。 Ｉm.sin (n）＝Ｒsin(ωm(t＋ｎτc)) …式(10)
【００６４】一方、π／２位相シフタ２５がある側の掛
け算装置２０ｂにおいて、測定信号のｎ番目の光パルス
の時間スロットにおける変調信号Ｉm.cos (n）は次式(1
1)で表される。 Ｉm.cos (n）＝Ｒcos(ωm(t＋ｎτc)) …式(11)
け算装置２０ｂにおいて、測定信号のｎ番目の光パルス
の時間スロットにおける変調信号Ｉm.cos (n）は次式(1
1)で表される。 Ｉm.cos (n）＝Ｒcos(ωm(t＋ｎτc)) …式(11)
【００６５】掛け算装置２０ａは式(2) で表される測定
信号Ｉp (n）と式(10)で表される変調信号Ｉm.sin (n）
との積算信号を出力し、掛け算装置２０ｂは式(2) で表
される測定信号Ｉp (n）と式(11) で表される変調信号
Ｉm.cos (n）との積算信号を出力する。
信号Ｉp (n）と式(10)で表される変調信号Ｉm.sin (n）
との積算信号を出力し、掛け算装置２０ｂは式(2) で表
される測定信号Ｉp (n）と式(11) で表される変調信号
Ｉm.cos (n）との積算信号を出力する。
【００６６】これらの積算信号はそれぞれ低域通過フィ
ルタ２１ａ、２１ｂに入力される。各低域通過フィルタ
２１ａ、２１ｂは入力した積算信号から角周波数２ωm
成分を除去して出力する。このとき、低域通過フィルタ
２１ａの出力ＩC(n）は次式(12)となり、低域通過フィ
ルタ２１ｂの出力ＩS(n）は次式(13)となる。 ＩC(n）＝ＲＡncos(ωm（τCD(f1)−ｎτc）＋α） …式(12) ＩS(n）＝ＲＡnsin(ωm（τCD(f1)−ｎτc）＋α） …式(13)
ルタ２１ａ、２１ｂに入力される。各低域通過フィルタ
２１ａ、２１ｂは入力した積算信号から角周波数２ωm
成分を除去して出力する。このとき、低域通過フィルタ
２１ａの出力ＩC(n）は次式(12)となり、低域通過フィ
ルタ２１ｂの出力ＩS(n）は次式(13)となる。 ＩC(n）＝ＲＡncos(ωm（τCD(f1)−ｎτc）＋α） …式(12) ＩS(n）＝ＲＡnsin(ωm（τCD(f1)−ｎτc）＋α） …式(13)
【００６７】上記の式(12)、式(13)を用いると、変調信
号の振幅Ｒと測定信号の振幅Ａn の積は次式(14)で求め
られる。 ＲＡn＝（ＩC(n)2＋ＩS(n)2）1/2 …式(14)
号の振幅Ｒと測定信号の振幅Ａn の積は次式(14)で求め
られる。 ＲＡn＝（ＩC(n)2＋ＩS(n)2）1/2 …式(14)
【００６８】よって、式(12)、式(13)、式(14)を用い
て、測定信号と変調信号との位相差ΔφDUT は次式(15)
または式(15') で算出できる。 ΔφDUT ＝ωm（τCD(f1)−ｎτc）＋α ＝sin-1（ＩS(n)/（ＩC(n)2＋ＩS(n)2）1/2 ）…式(15) ＝cos-1（ＩC(n)/（ＩC(n)2＋ＩS(n)2）1/2 ）…式(15')
て、測定信号と変調信号との位相差ΔφDUT は次式(15)
または式(15') で算出できる。 ΔφDUT ＝ωm（τCD(f1)−ｎτc）＋α ＝sin-1（ＩS(n)/（ＩC(n)2＋ＩS(n)2）1/2 ）…式(15) ＝cos-1（ＩC(n)/（ＩC(n)2＋ＩS(n)2）1/2 ）…式(15')
【００６９】参照信号が入力される場合においても、上
記同様の計算を行う。その結果、参照信号が入力された
場合の低域通過フィルタ２１ａの出力ＩCref(n）は次式
(16)となり、低域通過フィルタ２１ａの出力ＩSref(n）
は次式(17)となる。 ＩCref(n）＝ＲA'ncos(−ωmｎτc＋α） …式(16) ＩSref(n）＝ＲA'nsin(−ωmｎτc＋α） …式(17)
記同様の計算を行う。その結果、参照信号が入力された
場合の低域通過フィルタ２１ａの出力ＩCref(n）は次式
(16)となり、低域通過フィルタ２１ａの出力ＩSref(n）
は次式(17)となる。 ＩCref(n）＝ＲA'ncos(−ωmｎτc＋α） …式(16) ＩSref(n）＝ＲA'nsin(−ωmｎτc＋α） …式(17)
【００７０】式(16)と式(17)に対しても式(14)と同様の
関係が成り立つから、参照信号と変調信号との位相差Δ
φref は次式(18)または式(18') を用いて算出できる。 Δφref ＝−ωmｎτc＋α ＝sin-1（ＩSref(n)/（ＩCref(n)2＋ＩSref(n)2）1/2 ）…式(18) ＝cos-1（ＩCref(n)/（ＩCref(n)2＋ＩSref(n)2）1/2 ）…式(18')
関係が成り立つから、参照信号と変調信号との位相差Δ
φref は次式(18)または式(18') を用いて算出できる。 Δφref ＝−ωmｎτc＋α ＝sin-1（ＩSref(n)/（ＩCref(n)2＋ＩSref(n)2）1/2 ）…式(18) ＝cos-1（ＩCref(n)/（ＩCref(n)2＋ＩSref(n)2）1/2 ）…式(18')
【００７１】式(15)、式(15') 式(18)及び式(18') にお
いては、位相差Δφは−π／２からπ／２の範囲でしか
定義されない。しかし、本位相ダイバシティ型振幅／位
相差測定装置では位相差の正弦成分（ＩS(n）、Ｉ
Sref(n））と余弦成分（ＩC(n）、ＩCref(n））の両方
の情報を同時に得ているため、Δφの値を、例えばＩ
S(n）とＩC(n）の値の符号を用いて、あるいは、ＩSref
(n）とＩCref(n）の値の符号を用いて、−πからπの範
囲で再定義することができる。そのための判別ソフトウ
ェアのブロック図の一例を図９に示す。
いては、位相差Δφは−π／２からπ／２の範囲でしか
定義されない。しかし、本位相ダイバシティ型振幅／位
相差測定装置では位相差の正弦成分（ＩS(n）、Ｉ
Sref(n））と余弦成分（ＩC(n）、ＩCref(n））の両方
の情報を同時に得ているため、Δφの値を、例えばＩ
S(n）とＩC(n）の値の符号を用いて、あるいは、ＩSref
(n）とＩCref(n）の値の符号を用いて、−πからπの範
囲で再定義することができる。そのための判別ソフトウ
ェアのブロック図の一例を図９に示す。
【００７２】図９において、まず、ＩCの値がゼロ以上
か否か判定する（ステップＳ１）。ＩCの値がゼロ以上
であれば位相差Δφは−π／２からπ／２の範囲である
から、Δφ＝sin-1ＩSとして求める（ステップＳ２）。
ＩCの値がマイナスの場合は、位相差Δφは−π／２未
満かπ／２超であるから、更に、ＩSの値がゼロ以上か
否か判定する（ステップＳ３）。ＩSの値がゼロ以上で
あれば位相差Δφはゼロ以上（π以下）であり、Δφ＝
π−sin-1ＩSとして求める（ステップＳ４）。ＩSの値
がマイナスであれば位相差Δφはマイナス（−π以上）
であり、Δφ＝−π−sin-1ＩSとして求める（ステップ
Ｓ５）。
か否か判定する（ステップＳ１）。ＩCの値がゼロ以上
であれば位相差Δφは−π／２からπ／２の範囲である
から、Δφ＝sin-1ＩSとして求める（ステップＳ２）。
ＩCの値がマイナスの場合は、位相差Δφは−π／２未
満かπ／２超であるから、更に、ＩSの値がゼロ以上か
否か判定する（ステップＳ３）。ＩSの値がゼロ以上で
あれば位相差Δφはゼロ以上（π以下）であり、Δφ＝
π−sin-1ＩSとして求める（ステップＳ４）。ＩSの値
がマイナスであれば位相差Δφはマイナス（−π以上）
であり、Δφ＝−π−sin-1ＩSとして求める（ステップ
Ｓ５）。
【００７３】振幅／位相差測定装置１７、１７ａ、１７
ｂとして、位相ダイバシティ型振幅／位相差測定装置を
用いる場合は、上記のような簡単な判定操作により、次
に示す群遅延の算出を容易に行うことができる。
ｂとして、位相ダイバシティ型振幅／位相差測定装置を
用いる場合は、上記のような簡単な判定操作により、次
に示す群遅延の算出を容易に行うことができる。
【００７４】即ち、上記の手続によって得た位相差Δφ
DUT 、Δφref を用いて，ｎ番目の光パルスの光周波数
における群遅延τCD(n) は、前出の式(8) と同じ次式(1
9)で算出できる。 τCD(n) ＝（ΔφDUT −Δφref ）／ωm …式(19)
DUT 、Δφref を用いて，ｎ番目の光パルスの光周波数
における群遅延τCD(n) は、前出の式(8) と同じ次式(1
9)で算出できる。 τCD(n) ＝（ΔφDUT −Δφref ）／ωm …式(19)
【００７５】更に、ＤＵＴ１３の損失の波長依存性Ｌn
は次式(20)で算出できる。 Ｌn＝(IS(n)2+IC(n)2)1/2/(ＩSref(n)2+ICref(n)2）1/2 …式(20)
は次式(20)で算出できる。 Ｌn＝(IS(n)2+IC(n)2)1/2/(ＩSref(n)2+ICref(n)2）1/2 …式(20)
【００７６】従って、振幅／位相差測定装置１７または
１７ａまたは１７ｂとして図８に示した構成の位相ダイ
バシティ型振幅／位相差測定装置を用いる場合は、処理
装置１８は、上式(12)〜(19)により出力光パルス列中の
それぞれの光パルスの光周波数に対する相対的な群遅延
時間を求め、その結果からＤＵＴ１３の波長分散を特定
する演算処理を行い、また、上式(20)によりＤＵＴ１３
の損失の波長依存性を特定する演算処理を行う。
１７ａまたは１７ｂとして図８に示した構成の位相ダイ
バシティ型振幅／位相差測定装置を用いる場合は、処理
装置１８は、上式(12)〜(19)により出力光パルス列中の
それぞれの光パルスの光周波数に対する相対的な群遅延
時間を求め、その結果からＤＵＴ１３の波長分散を特定
する演算処理を行い、また、上式(20)によりＤＵＴ１３
の損失の波長依存性を特定する演算処理を行う。
【００７７】以上のことから、第３の実施例における振
幅／位相差測定装置１７として、また、第４の実施例に
おける各振幅／位相差測定装置１７ａ、１７ｂとして、
図８に示した位相ダイバシティ型振幅／位相差測定装置
を用いた構成においては、振幅測定及び位相差測定の両
方において光パルス周回部３において相加されるＡＳＥ
雑音の影響を除去できるため、光周波数掃引装置１１が
持つ高い周波数分解能及び周波数確度を損なうことな
く、波長分散及び損失波長依存性を測定することができ
る。
幅／位相差測定装置１７として、また、第４の実施例に
おける各振幅／位相差測定装置１７ａ、１７ｂとして、
図８に示した位相ダイバシティ型振幅／位相差測定装置
を用いた構成においては、振幅測定及び位相差測定の両
方において光パルス周回部３において相加されるＡＳＥ
雑音の影響を除去できるため、光周波数掃引装置１１が
持つ高い周波数分解能及び周波数確度を損なうことな
く、波長分散及び損失波長依存性を測定することができ
る。
【００７８】［第５の実施例］次に、図１０を参照し
て、本発明の第５の実施例を説明する。本例の波長依存
特性測定装置の構成と、先に説明した第４の実施例の装
置構成とを比べると、振幅／位相差測定において測定信
号と参照信号を直接比較する点が異なる。従って、図１
０中で図６と同一機能部分には同一符号を付す。
て、本発明の第５の実施例を説明する。本例の波長依存
特性測定装置の構成と、先に説明した第４の実施例の装
置構成とを比べると、振幅／位相差測定において測定信
号と参照信号を直接比較する点が異なる。従って、図１
０中で図６と同一機能部分には同一符号を付す。
【００７９】即ち、本例の波長依存特性測定装置はＤＵ
Ｔ（被測定素子）１３の波長分散特性及び損失波長依存
性を測定するために、光周波数掃引装置１１と、光変調
器１２と、変調信号発生器１４と、２つの光検出器１６
ａ、１６ｂと、処理装置１８と、光分岐装置２２と、振
幅／位相差測定装置２３と、光コネクタ３４ａ、３４ｂ
を備える。
Ｔ（被測定素子）１３の波長分散特性及び損失波長依存
性を測定するために、光周波数掃引装置１１と、光変調
器１２と、変調信号発生器１４と、２つの光検出器１６
ａ、１６ｂと、処理装置１８と、光分岐装置２２と、振
幅／位相差測定装置２３と、光コネクタ３４ａ、３４ｂ
を備える。
【００８０】光周波数掃引装置１１は図１に示した構成
のものであるが、光変調器１２は光周波数掃引装置１１
内にて、光周波数基準光源１と光パルス変調器２との間
に配置されている。従って、光基準光源１からの連続光
に変調信号発生器１４からの変調信号を用いて光変調器
１２によりＩＭ（強度変調）を印加し、その後、ＩＭを
印加した連続光を光パルス変調器１２により光パルスに
変換し、光パルス周回部３に導入することにより、ＩＭ
が印加され且つステップ的に周波数掃引された出力光パ
ルス列を得る。
のものであるが、光変調器１２は光周波数掃引装置１１
内にて、光周波数基準光源１と光パルス変調器２との間
に配置されている。従って、光基準光源１からの連続光
に変調信号発生器１４からの変調信号を用いて光変調器
１２によりＩＭ（強度変調）を印加し、その後、ＩＭを
印加した連続光を光パルス変調器１２により光パルスに
変換し、光パルス周回部３に導入することにより、ＩＭ
が印加され且つステップ的に周波数掃引された出力光パ
ルス列を得る。
【００８１】光分岐装置２２は出力光パルス列を入力し
てこれを２分岐し、一方は光コネクタ３４ａを通してＤ
ＵＴ１３に出力し、他方はそのまま光検出器１６ｂに出
力する。光コネクタ３４ａ、３４ｂは、光路にＤＵＴ１
３を挿入するための手段であり、光分岐装置２２により
出力された光の一方は光コネクタ３４ａを介してＤＵＴ
１３に入力され、ＤＵＴ１３を通過した光は光コネクタ
３４ｂを介して光検出器１６ａに入力される。光検出器
１６ａ、１６ｂはともに入力された光信号を光電気信号
に変換するものである。光検出器１６ａから出力される
光電気信号は測定信号として振幅／位相差測定装置２３
に入力され、光検出器１６ｂから出力される光電気信号
は参照信号として振幅／位相差測定装置２３に入力され
る。
てこれを２分岐し、一方は光コネクタ３４ａを通してＤ
ＵＴ１３に出力し、他方はそのまま光検出器１６ｂに出
力する。光コネクタ３４ａ、３４ｂは、光路にＤＵＴ１
３を挿入するための手段であり、光分岐装置２２により
出力された光の一方は光コネクタ３４ａを介してＤＵＴ
１３に入力され、ＤＵＴ１３を通過した光は光コネクタ
３４ｂを介して光検出器１６ａに入力される。光検出器
１６ａ、１６ｂはともに入力された光信号を光電気信号
に変換するものである。光検出器１６ａから出力される
光電気信号は測定信号として振幅／位相差測定装置２３
に入力され、光検出器１６ｂから出力される光電気信号
は参照信号として振幅／位相差測定装置２３に入力され
る。
【００８２】振幅／位相差測定装置２３は測定信号にお
ける変調周波数成分の振幅と、参照信号における変調周
波数成分の振幅と、測定信号と参照信号間の位相差を検
出するものである。位相差検出としては、それぞれ同じ
周回数の光パルス間において、測定信号と参照信号間の
位相差を直接測定することにより、ｎ番目の光パルスの
光周波数における群遅延時間を測定する。処理装置１８
は振幅／位相差測定装置２３の測定結果から波長分散特
性及び損失波長依存性を求めるものである。
ける変調周波数成分の振幅と、参照信号における変調周
波数成分の振幅と、測定信号と参照信号間の位相差を検
出するものである。位相差検出としては、それぞれ同じ
周回数の光パルス間において、測定信号と参照信号間の
位相差を直接測定することにより、ｎ番目の光パルスの
光周波数における群遅延時間を測定する。処理装置１８
は振幅／位相差測定装置２３の測定結果から波長分散特
性及び損失波長依存性を求めるものである。
【００８３】本例の構成では、測定信号と参照信号を直
接位相比較するため、ＤＵＴ１３の通過による光パルス
の遅延が大きいと、測定信号と参照信号間に時間ずれが
生じる。これは、最悪の場合、互いに異なる光周波数を
持つ光パルスに相当する測定信号と参照信号との間で位
相比較が行われることとなるので、問題である。そこ
で、図１０中の点Ａ（光検出器１６ａ、１６ｂの前段）
に光学的な遅延制御装置を配置するか、あるいは、Ｂ点
（光検出器１６ａ、１６ｂの後段）に電気的な遅延制御
装置を配置して、測定信号と参照信号の遅延時間を合わ
せることにより、上記の問題を解決できる。
接位相比較するため、ＤＵＴ１３の通過による光パルス
の遅延が大きいと、測定信号と参照信号間に時間ずれが
生じる。これは、最悪の場合、互いに異なる光周波数を
持つ光パルスに相当する測定信号と参照信号との間で位
相比較が行われることとなるので、問題である。そこ
で、図１０中の点Ａ（光検出器１６ａ、１６ｂの前段）
に光学的な遅延制御装置を配置するか、あるいは、Ｂ点
（光検出器１６ａ、１６ｂの後段）に電気的な遅延制御
装置を配置して、測定信号と参照信号の遅延時間を合わ
せることにより、上記の問題を解決できる。
【００８４】振幅／位相差測定装置２３としては図３に
示した構成のものを用いることができる。この場合、図
３中の信号分岐装置３５ａに光検出器１６ａからの測定
信号が入力され、信号分岐装置３５ｂに光検出器１６ｂ
からの参照信号が入力され、信号振幅測定器１９ａによ
って測定信号の振幅が測定され、信号振幅測定器１９ｂ
によって参照信号の振幅が測定される。また、掛け算装
置２０と低域通過フィルタ２１によって、測定信号を参
照信号が直接位相比較される。
示した構成のものを用いることができる。この場合、図
３中の信号分岐装置３５ａに光検出器１６ａからの測定
信号が入力され、信号分岐装置３５ｂに光検出器１６ｂ
からの参照信号が入力され、信号振幅測定器１９ａによ
って測定信号の振幅が測定され、信号振幅測定器１９ｂ
によって参照信号の振幅が測定される。また、掛け算装
置２０と低域通過フィルタ２１によって、測定信号を参
照信号が直接位相比較される。
【００８５】このように、振幅／位相差測定装置２３と
して図３に示した構成のものを用いた場合、ｎ番目の光
パルスに相当する測定信号Ｉp (n）は前記の式(2) でＩ
p (n）＝Ａnsin(ωmｔ＋ωmτCD(n）＋α) と表され、
また、参照信号は同式(2) において振幅ＡnをＡ’nと
し、群遅延τCD(n）を０としたものとなる。つまり、参
照信号Ｉp ’(n）はＩp ’(n）＝Ａ’nsin(ωmｔ＋α)
で表される。これらを掛け算装置２０に入力し、低周波
成分を取り出す低域通過フィルタ２１に通過させると、
その出力Ｉout は次式(21)で得られる。 Ｉout ＝ＡnＡ’ncos(ωmτCD(n）) …式(21)
して図３に示した構成のものを用いた場合、ｎ番目の光
パルスに相当する測定信号Ｉp (n）は前記の式(2) でＩ
p (n）＝Ａnsin(ωmｔ＋ωmτCD(n）＋α) と表され、
また、参照信号は同式(2) において振幅ＡnをＡ’nと
し、群遅延τCD(n）を０としたものとなる。つまり、参
照信号Ｉp ’(n）はＩp ’(n）＝Ａ’nsin(ωmｔ＋α)
で表される。これらを掛け算装置２０に入力し、低周波
成分を取り出す低域通過フィルタ２１に通過させると、
その出力Ｉout は次式(21)で得られる。 Ｉout ＝ＡnＡ’ncos(ωmτCD(n）) …式(21)
【００８６】式(21)中の振幅ＡnとＡ’nは信号振幅測定
器１９ａ、１９ｂにより検出されるから、群遅延τ
CD(n）は次式(22)により算出できる。処理装置１８は群
遅延τCD(n）から波長分散を特定する。 τCD(n）＝（1/ωm)cos-1（Ｉout ／ＡnＡ’n) …式(22)
器１９ａ、１９ｂにより検出されるから、群遅延τ
CD(n）は次式(22)により算出できる。処理装置１８は群
遅延τCD(n）から波長分散を特定する。 τCD(n）＝（1/ωm)cos-1（Ｉout ／ＡnＡ’n) …式(22)
【００８７】更に、前記の式(9) を用いることにより、
ＤＵＴ１３の損失波長依存性もＬn＝Ａn／Ａ’n と算
出することができる。処理装置１８はＬnから損失波長
依存性を特定する。
ＤＵＴ１３の損失波長依存性もＬn＝Ａn／Ａ’n と算
出することができる。処理装置１８はＬnから損失波長
依存性を特定する。
【００８８】以上のように、本例では、第４の実施例等
に比べて比較的簡単な構成により、波長分散測定及び損
失波長依存性測定が可能であるという利点がある。
に比べて比較的簡単な構成により、波長分散測定及び損
失波長依存性測定が可能であるという利点がある。
【００８９】ところで、実施例５において振幅／位相差
測定装置２３として図３に示す構成のものを使用した場
合、振幅測定の原理から、第３及び第４の実施例にて図
３の振幅／位相差測定装置を用いた場合と同様の問題
（第２の問題点の(1))が生じ、光パルス周回部３におい
てＡＳＥ雑音の蓄積が測定誤差の要因となる。
測定装置２３として図３に示す構成のものを使用した場
合、振幅測定の原理から、第３及び第４の実施例にて図
３の振幅／位相差測定装置を用いた場合と同様の問題
（第２の問題点の(1))が生じ、光パルス周回部３におい
てＡＳＥ雑音の蓄積が測定誤差の要因となる。
【００９０】また、図１０において、光変調器１２を第
１及び第２の実施例と同様に光周波数掃引装置１１と光
分岐装置２２の間に配置することによっても、上記説明
と同じ測定及び手続により波長分散が測定可能である。
しかし、この場合は、第１、第２の各実施例における第
１の問題点と同様に、光パルス周回部３（光共振器４）
において生成するＡＳＥ雑音にも強度変調が印加される
ため、これが誤差の要因となる。
１及び第２の実施例と同様に光周波数掃引装置１１と光
分岐装置２２の間に配置することによっても、上記説明
と同じ測定及び手続により波長分散が測定可能である。
しかし、この場合は、第１、第２の各実施例における第
１の問題点と同様に、光パルス周回部３（光共振器４）
において生成するＡＳＥ雑音にも強度変調が印加される
ため、これが誤差の要因となる。
【００９１】［第６の実施例］更に、非常に小さな波長
分散を測定するための手法として、以下に説明する第６
の実施例がある。
分散を測定するための手法として、以下に説明する第６
の実施例がある。
【００９２】図１１を参照して、本発明の第６の実施例
を説明する。本例の波長依存特性測定装置の構成と、先
に説明した第５の実施例の装置構成とを比べると、光変
調器１２、変調信号発生器１４及び光検出器１６ａ、１
６ｂがなく、光分岐装置２２により２分岐された信号光
の光位相差を光振幅／位相差測定装置２７で直接測定す
る点が異なる。図１１中で図１０と同一機能部分には同
一符号を付し、説明の重複を省く。
を説明する。本例の波長依存特性測定装置の構成と、先
に説明した第５の実施例の装置構成とを比べると、光変
調器１２、変調信号発生器１４及び光検出器１６ａ、１
６ｂがなく、光分岐装置２２により２分岐された信号光
の光位相差を光振幅／位相差測定装置２７で直接測定す
る点が異なる。図１１中で図１０と同一機能部分には同
一符号を付し、説明の重複を省く。
【００９３】即ち、本例の波長依存特性測定装置はＤＵ
Ｔ（被測定素子）１３の波長分散及び損失波長依存性を
測定するために、光周波数掃引装置１１と、光分岐装置
２２と、光遅延制御器２６と、光振幅／位相差測定装置
２７と、光コネクタ３４ａ、３４ｂと、処理装置１８を
備える。
Ｔ（被測定素子）１３の波長分散及び損失波長依存性を
測定するために、光周波数掃引装置１１と、光分岐装置
２２と、光遅延制御器２６と、光振幅／位相差測定装置
２７と、光コネクタ３４ａ、３４ｂと、処理装置１８を
備える。
【００９４】光周波数掃引装置１１は図１に示した構成
のものであり、ステップ的に周波数掃引された出力光パ
ルス列を出力する。
のものであり、ステップ的に周波数掃引された出力光パ
ルス列を出力する。
【００９５】光分岐装置２２は出力光パルス列を入力し
てこれを２分岐し、一方は光コネクタ３４ａを通してＤ
ＵＴ１３に出力し、他方はそのまま光遅延制御器２６に
出力する。光コネクタ３４ａ、３４ｂは、光路にＤＵＴ
１３を挿入するための手段であり、光分岐装置２２によ
り出力された光の一方は光コネクタ３４ａを介してＤＵ
Ｔ１３に入力され、ＤＵＴ１３を通過した光（以下、信
号光と呼ぶ）は光コネクタ３４ｂを介して光振幅／位相
差測定装置２７に入力される。また、光遅延制御器２６
から出力される光（以下、参照光と呼ぶ）も光振幅／位
相差測定装置２７に入力される。光遅延制御器２６は、
信号光と参照光に関してそれぞれｎ番目の光パルスの時
間的位置が正確に同じになるように、参照光に時間遅延
を与える。
てこれを２分岐し、一方は光コネクタ３４ａを通してＤ
ＵＴ１３に出力し、他方はそのまま光遅延制御器２６に
出力する。光コネクタ３４ａ、３４ｂは、光路にＤＵＴ
１３を挿入するための手段であり、光分岐装置２２によ
り出力された光の一方は光コネクタ３４ａを介してＤＵ
Ｔ１３に入力され、ＤＵＴ１３を通過した光（以下、信
号光と呼ぶ）は光コネクタ３４ｂを介して光振幅／位相
差測定装置２７に入力される。また、光遅延制御器２６
から出力される光（以下、参照光と呼ぶ）も光振幅／位
相差測定装置２７に入力される。光遅延制御器２６は、
信号光と参照光に関してそれぞれｎ番目の光パルスの時
間的位置が正確に同じになるように、参照光に時間遅延
を与える。
【００９６】光振幅／位相差測定装置２７は信号光の振
幅、参照光の振幅、並びに、信号光と参照光の位相差を
検出するものである。位相差検出としては、それぞれ同
じ周回数の光パルス間において、光信号と参照光間の位
相差を直接測定することにより、ｎ番目の光パルスの光
周波数における群遅延時間を測定する。処理装置１８は
光振幅／位相差測定装置２７の測定結果から波長分散及
び損失波長依存性を求めるものである。
幅、参照光の振幅、並びに、信号光と参照光の位相差を
検出するものである。位相差検出としては、それぞれ同
じ周回数の光パルス間において、光信号と参照光間の位
相差を直接測定することにより、ｎ番目の光パルスの光
周波数における群遅延時間を測定する。処理装置１８は
光振幅／位相差測定装置２７の測定結果から波長分散及
び損失波長依存性を求めるものである。
【００９７】［光振幅／位相差測定装置の構成例］図１
２に光振幅／位相差測定装置２７の構成例を示す。この
光振幅／位相差測定装置２つの光カプラ３６ａ、３６ｂ
と、２つの光電界振幅測定装置２８ａ、２８ｂと、光バ
ランスドホモダイン検出器（光ホモダイン受信機）２９
から構成されている。ＤＵＴ１３から入力された信号光
はそのパワーの一部を光カプラ３６ａにより分岐された
後、一方は光電界振幅測定装置２８ａに入力され、他方
は光バランスドホモダイン検出器２９に入力される。ま
た、光遅延制御器２６から入力された参照光はそのパワ
ーの一部を光カプラ３６ｂにより分岐された後、一方は
光電界振幅測定装置２８ｂに入力され、他方は光バラン
スドホモダイン検出器２９に入力される。光電界振幅測
定装置２８ａ、２８ｂはそれぞれ信号光及び参照光を観
測し、それぞれの光の振幅情報を特定する。光バランス
ドホモダイン検出器２９は、入力された信号光の振幅及
び参照光の振幅、並びに信号光と参照光間の位相差の正
弦あるいは余弦に比例する電流を出力する。従って、光
バランスドホモダイン検出器２９の出力を光電界振幅測
定装置２８ａ、２８ｂで得られた光の振幅情報を用いて
規格化することにより、入力された信号光と参照光間の
位相差の正弦成分あるいは余弦成分が検出できる。
２に光振幅／位相差測定装置２７の構成例を示す。この
光振幅／位相差測定装置２つの光カプラ３６ａ、３６ｂ
と、２つの光電界振幅測定装置２８ａ、２８ｂと、光バ
ランスドホモダイン検出器（光ホモダイン受信機）２９
から構成されている。ＤＵＴ１３から入力された信号光
はそのパワーの一部を光カプラ３６ａにより分岐された
後、一方は光電界振幅測定装置２８ａに入力され、他方
は光バランスドホモダイン検出器２９に入力される。ま
た、光遅延制御器２６から入力された参照光はそのパワ
ーの一部を光カプラ３６ｂにより分岐された後、一方は
光電界振幅測定装置２８ｂに入力され、他方は光バラン
スドホモダイン検出器２９に入力される。光電界振幅測
定装置２８ａ、２８ｂはそれぞれ信号光及び参照光を観
測し、それぞれの光の振幅情報を特定する。光バランス
ドホモダイン検出器２９は、入力された信号光の振幅及
び参照光の振幅、並びに信号光と参照光間の位相差の正
弦あるいは余弦に比例する電流を出力する。従って、光
バランスドホモダイン検出器２９の出力を光電界振幅測
定装置２８ａ、２８ｂで得られた光の振幅情報を用いて
規格化することにより、入力された信号光と参照光間の
位相差の正弦成分あるいは余弦成分が検出できる。
【００９８】ここで、図１１における光パルス周回部３
の出力光パルス列のうち，ｎ番目の光パルスの光周波数
をνn とする。また、第１〜第５の実施例と同様に、ｎ
番目の光パルスがＤＵＴ１３により被る群遅延時間をτ
CD(n) とする。参照光のｎ番目の光パルスの光位相がφ
rn＝２πνnt である場合、信号光のｎ番目の光パルス
の光位相はφsn＝２πνn(t＋τCD(n))となる。そし
て、光位相差検出器２７の出力Ｉpcは、次式(23)で表さ
れる。 Ｉpc＝ＥnＥ'n sin(φsn−φrn) ＝ＥnＥ'n sin(２πνnτCD(n)) …式(23) ここで、Ｅnは信号光の光電界振幅の絶対値、Ｅ'n は参
照光の光電界振幅の絶対値であり、それぞれ光電界振幅
測定装置２８ａ、２８ｂにより測定される。
の出力光パルス列のうち，ｎ番目の光パルスの光周波数
をνn とする。また、第１〜第５の実施例と同様に、ｎ
番目の光パルスがＤＵＴ１３により被る群遅延時間をτ
CD(n) とする。参照光のｎ番目の光パルスの光位相がφ
rn＝２πνnt である場合、信号光のｎ番目の光パルス
の光位相はφsn＝２πνn(t＋τCD(n))となる。そし
て、光位相差検出器２７の出力Ｉpcは、次式(23)で表さ
れる。 Ｉpc＝ＥnＥ'n sin(φsn−φrn) ＝ＥnＥ'n sin(２πνnτCD(n)) …式(23) ここで、Ｅnは信号光の光電界振幅の絶対値、Ｅ'n は参
照光の光電界振幅の絶対値であり、それぞれ光電界振幅
測定装置２８ａ、２８ｂにより測定される。
【００９９】これにより、群遅延時間τCD(n）は次式(2
4)を用いて求めることができる。 τCD(n）＝（1/２πνn)sin-1（Ｉpc／ＥnＥ’n) …式(24)
4)を用いて求めることができる。 τCD(n）＝（1/２πνn)sin-1（Ｉpc／ＥnＥ’n) …式(24)
【０１００】また、ＤＵＴ１３の損失波長依存性は次式
(25)により特定できる。 Ｌn＝Ｅn 2／Ｅ’n 2 …式(25)
(25)により特定できる。 Ｌn＝Ｅn 2／Ｅ’n 2 …式(25)
【０１０１】従って、処理装置１８は、光振幅／位相差
測定装置２７により得られる測定結果から、上式(23)〜
(24)により出力光パルス列中のそれぞれの光パルスの光
周波数に対する相対的な群遅延時間を求め、その結果か
らＤＵＴ１３の波長分散を特定する演算処理を行う。ま
た、処理装置１８は、上式(25)によりＤＵＴ１３の損失
の波長依存性を特定する演算処理を行う。
測定装置２７により得られる測定結果から、上式(23)〜
(24)により出力光パルス列中のそれぞれの光パルスの光
周波数に対する相対的な群遅延時間を求め、その結果か
らＤＵＴ１３の波長分散を特定する演算処理を行う。ま
た、処理装置１８は、上式(25)によりＤＵＴ１３の損失
の波長依存性を特定する演算処理を行う。
【０１０２】本例の構成では、前述の式(5) における変
調信号の角周波数ωmに比べ式(23)における光周波数２
πνnが非常に大きいため、群遅延時間τCD(n）が小さ
い場合においても大きな位相差が生じることから、特
に、非常に小さな波長分散を検出する場合に適してい
る。
調信号の角周波数ωmに比べ式(23)における光周波数２
πνnが非常に大きいため、群遅延時間τCD(n）が小さ
い場合においても大きな位相差が生じることから、特
に、非常に小さな波長分散を検出する場合に適してい
る。
【０１０３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高精度且つ高波長確度な波長分散測定及び損失波長依存
性を、高速に行うことができる。これにより、例えば、
ＷＤＭ（波長分割多重）ネットワーク用の光素子の検査
時間を大幅に短縮し、ひいては、そのような素子の実用
化に大きく貢献するという効果がある。
高精度且つ高波長確度な波長分散測定及び損失波長依存
性を、高速に行うことができる。これにより、例えば、
ＷＤＭ（波長分割多重）ネットワーク用の光素子の検査
時間を大幅に短縮し、ひいては、そのような素子の実用
化に大きく貢献するという効果がある。
【図１】本発明で用いる光周波数掃引装置の構成例を示
す図。
す図。
【図２】本発明の第１の実施例を示す図。
【図３】本発明で用いる振幅／位相差測定装置の第１の
構成例を示す図。
構成例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図。
【図５】本発明の第３の実施例を示す図。
【図６】本発明の第４の実施例を示す図。
【図７】第３及び第４の実施例における第２の問題点を
示す図。
示す図。
【図８】振幅／位相差測定装置の第２の構成例（位相ダ
イバシティ型）を示す図。
イバシティ型）を示す図。
【図９】位相差を−πからπの間で定義するための判定
手法例を示す図。
手法例を示す図。
【図１０】本発明の第５の実施例を示す図。
【図１１】本発明の第６の実施例を示す図。
【図１２】本発明で用いる光振幅／位相差測定装置の構
成例を示す図。
成例を示す図。
【図１３】従来例の波長分散測定装置を示す図。
１ 光周波数基準光源
２ 光パルス変調器
３ 光パルス周回部
４ リング型光共振器
５ 光カプラ
６ 光遅延線
７ 光増幅器
８ 光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
９ 光周波数シフタ
１０ 光スイッチ
１１ 光周波数掃引装置
１２ 光変調器
１３ 被測定素子（ＤＵＴ）
１４ 変調信号発生器
１５、１５ａ、１５ｂ 信号分岐装置
１６、１６ａ、１６ｂ 光検出器
１７、１７ａ、１７ｂ 振幅／位相差測定装置
１８ 処理装置
１９ａ、１９ｂ 信号振幅測定器
２０、２０ａ、２０ｂ 掛け算装置
２１、２１ａ、２１ｂ 低域通過フィルタ
２２ 光分岐装置
２３ 振幅／位相差測定装置
２４ａ、２４ｂ 同相分岐装置
２５ π／２位相シフタ
２６ 光遅延制御器
２７ 光振幅／位相差測定装置
２８ａ、２８ｂ 光電界振幅測定装置
２９ 光バランスドホモダイン検出器
３０ 波長可変光源
３１ 位相差測定装置
３２ 処理装置
３３ 同期制御装置
３４ａ、３４ｂ 光コネクタ
３５ａ、３５ｂ 信号分岐装置
３６ａ、３６ｂ 光カプラ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2000−206002（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−334436（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−150235（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−71729（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−20004（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−8064（ＪＰ，Ａ)
2000年電子情報通信学会総合大会講演
論文集，日本，電子情報通信学会，2000
年 ３月 ７日，エレクトロニクス［１
］，268
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01M 11/00 - 11/02
G01J 1/00
G01R 25/00 - 25/08
G01R 31/28 - 31/30
G02B 6/00
G02F 2/00 - 2/02
H01S 3/10
H04B 3/46 - 3/48
H04B 10/00 - 10/08
H04B 17/00 - 17/02
Claims (6)
- 【請求項１】 連続光を発する基準光源と、前記基準光
源からの連続光を光パルスに変換する光パルス変調手段
と、前記光パルス変調手段の入力光または出力光に強度
変調を印加する光変調手段と、光周回路上に光遅延線、
光増幅手段、自然放出光雑音除去手段、光周波数シフト
手段及び光スイッチを備える光共振器と、前記光共振器
中に前記光パルス変調手段及び前記光変調手段により光
パルスに変換され且つ強度変調が印加された光を入力す
る光入力手段と、前記光共振器中を周回する光パルスの
エネルギーの一部を外部に出力する光出力手段と、前記
光パルス変調手段と前記光スイッチとを同期制御する同
期制御手段とを含む光周波数掃引装置に加え、 変調信号を発生する変調信号発生手段と、入力された信
号を２分岐して出力する信号分岐手段と、光路に被測定
素子を挿入するための挿入手段と、入力された光信号を
電気信号に変換する光電変換手段と、入力された２つの
電気信号の振幅及び位相差を検出する振幅／位相差測定
手段とを具えること、 前記光周波数掃引装置により出力される光は前記挿入手
段に入力され、前記挿入手段より出力される光は前記光
電変換手段に入力され、前記光電変換手段より出力され
る電気信号は前記振幅／位相差測定手段に入力され、前
記信号分岐手段により出力された変調信号の一方は前記
光変調手段に入力され、他方は前記振幅／位相差測定手
段に入力されること、 更に、前記被測定素子を前記挿入手段により光路に挿入
する場合と挿入しない場合について、前記振幅／位相差
測定手段で検出された振幅及び位相差を元に前記被測定
素子の波長分散及び損失波長依存性を求める処理装置を
具えることを特徴とする波長分散及び損失波長依存性測
定装置。 - 【請求項２】 連続光を発する基準光源と、前記基準光
源からの連続光を光パルスに変換する光パルス変調手段
と、前記光パルス変調手段の入力光または出力光に強度
変調を印加する光変調手段と、光周回路上に光遅延線、
光増幅手段、自然放出光雑音除去手段、光周波数シフト
手段及び光スイッチを備える光共振器と、前記光共振器
中に前記光パルス変調手段及び前記光変調手段により光
パルスに変換され且つ強度変調が印加された光を入力す
る光入力手段と、前記光共振器中を周回する光パルスの
エネルギーの一部を外部に出力する光出力手段と、前記
光パルス変調手段と前記光スイッチとを同期制御する同
期制御手段とを含む光周波数掃引装置に加え、 前記光周波数掃引装置から出力されるステップ的に周波
数掃引され且つ強度変調を印加された出力光パルス列を
２分岐する光分岐手段と、変調信号を発生する変調信号
発生手段と、光路に被測定素子を挿入するための挿入手
段と、入力された信号を２分岐して出力する２つの信号
分岐手段と、入力された光信号を電気信号に変換する２
つの光電変換手段と、入力された２つの電気信号の振幅
及び位相差を検出する２つの振幅／位相差測定手段とを
具えること、 前記変調信号発生手段より出力される変調信号は一方の
信号分岐手段に入力され、該一方の信号分岐手段の出力
信号の一方は前記光変調手段に入力され、他方の出力信
号は他方の信号分岐手段に入力され、前記光分岐手段の
２つの出力光の一方は前記挿入手段に入力され、該挿入
手段から出力される光は一方の光電変換手段に入力さ
れ、前記光分岐手段の出力光の他方は他方の光電変換手
段に入力され、前記他方の信号分岐手段から出力される
２つの電気信号の一方と前記一方の光電変換手段から出
力される電気信号は一方の振幅／位相差測定手段に入力
され、前記他方の信号分岐手段から出力される２つの電
気信号の他方と前記他方の光電変換手段から出力される
電気信号は前記他方の振幅／位相差測定手段に入力され
ること、 更に、前記被測定素子を前記挿入手段により光路に挿入
した場合について、前記２つの振幅／位相差測定手段で
検出された振幅及び位相差を元に前記被測定素子の波長
分散及び損失波長依存性を求める処理装置を具えること
を特徴とする波長分散及び損失波長依存性測定装置。 - 【請求項３】 連続光を発する基準光源と、前記基準光
源からの連続光を光パルスに変換する光パルス変調手段
と、前記光パルス変調手段の入力光または出力光に強度
変調を印加する光変調手段と、光周回路上に光遅延線、
光増幅手段、自然放出光雑音除去手段、光周波数シフト
手段及び光スイッチを備える光共振器と、前記光共振器
中に前記光パルス変調手段及び前記光変調手段により光
パルスに変換され且つ強度変調が印加された光を入力す
る光入力手段と、前記光共振器中を周回する光パルスの
エネルギーの一部を外部に出力する光出力手段と、前記
光パルス変調手段と前記光スイッチとを同期制御する同
期制御手段とを含む光周波数掃引装置に加え、 変調信号を発生する変調信号発生手段と、前記光周波数
掃引装置から出力されるステップ的に周波数掃引され且
つ強度変調を印加された出力光パルス列を２分岐する光
分岐手段と、光路に被測定素子を挿入するための挿入手
段と、入力された光信号を電気信号に変換する２つの光
電変換手段と、前記２つの光電変換手段から出力される
電気信号のうち、少なくとも一方に時間遅延を与える電
気的遅延制御手段と、入力された２つの電気信号の振幅
及び位相差を検出する振幅／位相差測定手段を具えるこ
と、 前記変調信号発生手段より出力される変調信号は前記光
変調手段に入力され、前記光分岐手段の２つの出力光の
一方は前記挿入手段に入力され、該挿入手段から出力さ
れる光は一方の光電変換手段に入力され、前記光分岐手
段の出力光の他方は他方の光電変換手段に入力され、前
記電気的遅延制御手段により遅延制御された後の前記２
つの光電変換手段からの出力信号は前記振幅／位相差測
定手段に入力されること、 更に、前記被測定素子を前記挿入手段により光路に挿入
した場合について、前記振幅／位相差測定手段で検出さ
れた振幅及び位相差を元に前記被測定素子の波長分散及
び損失波長依存性を求める処理装置を具えることを特徴
とする波長分散及び損失波長依存性測定装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の波長分散及び損失波長
依存性測定装置において、前記電気的遅延制御手段に代
えて、前記光分岐手段により分岐された光出力のうち、
少なくとも一方に時間遅延を与える光遅延制御手段を具
えることを特徴とする波長分散及び損失波長依存性測定
装置。 - 【請求項５】 請求項１から４いずれかに記載の波長分
散及び損失波長依存性測定装置において、前記振幅／位
相差測定手段として、それぞれ電気信号を入力し、２分
岐して出力する２つの信号分岐手段と、前記２つの信号
分岐手段の各一方の出力からの電気信号を入力し、それ
ぞれの振幅を測定する２つの信号振幅測定手段と、前記
２つの信号分岐手段の各他方の出力から合計２つの電気
信号を入力し、両信号を電気的に積算した信号を出力す
る掛け算手段と、前記掛け算手段からの電気信号を入力
して低周波成分のみを透過し、入力した２つの電気信号
の位相差に比例する信号を出力する低域通過フィルタを
具えることを特徴とする波長分散及び損失波長依存性測
定装置。 - 【請求項６】 請求項１または２に記載の波長分散及び
損失波長依存性測定装置において、前記振幅／位相差測
定手段として、電気信号を入力し、信号位相が互いにπ
／２異なる２つの信号に分岐するπ／２位相シフト型分
岐手段と、電気信号を入力し、信号位相が同じ２つの信
号に分岐する同相分岐手段と、前記π／２位相シフト型
分岐手段の一方の出力信号と前記同相分岐手段の一方の
出力信号とを入力し、両信号を電気的に積算した信号を
出力する第１の掛け算手段と、前記π／２位相シフト型
分岐手段の他方の出力信号と前記同相分岐手段の他方の
出力信号とを入力し、両信号を電気的に積算した信号を
出力する第２の掛け算手段と、前記第１の掛け算手段の
出力信号を入力して低周波成分のみを透過し、入力した
２つの電気信号の位相差に相当する信号を出力する第１
の低域通過フィルタと、前記第２の掛け算手段の出力信
号を入力して低周波成分のみを透過し、入力した２つの
電気信号の位相差に相当する信号を出力する第２の低域
通過フィルタを具えることを特徴とする波長分散及び損
失波長依存性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000268201A JP3496878B2 (ja) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | 波長分散及び損失波長依存性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000268201A JP3496878B2 (ja) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | 波長分散及び損失波長依存性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002071512A JP2002071512A (ja) | 2002-03-08 |
| JP3496878B2 true JP3496878B2 (ja) | 2004-02-16 |
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ID=18755009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000268201A Expired - Fee Related JP3496878B2 (ja) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | 波長分散及び損失波長依存性測定装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3496878B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110361166A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-22 | 四川天邑康和通信股份有限公司 | 一种粗波分复用器光学性能测试方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP4842447B2 (ja) * | 2001-03-06 | 2011-12-21 | 株式会社アドバンテスト | 光波長測定装置、方法、プログラムおよび該プログラムを記録した記録媒体 |
| JP4352810B2 (ja) * | 2003-08-20 | 2009-10-28 | 日本電気株式会社 | 合波器・分波器の挿入損失測定方法 |
| JP6157240B2 (ja) * | 2013-06-28 | 2017-07-05 | キヤノン株式会社 | 屈折率計測方法、屈折率計測装置および光学素子の製造方法 |
| JP6157241B2 (ja) * | 2013-06-28 | 2017-07-05 | キヤノン株式会社 | 屈折率計測方法、屈折率計測装置および光学素子の製造方法 |
| US11411644B2 (en) * | 2020-07-30 | 2022-08-09 | Openlight Photonics, Inc. | Multi-lane optical-electrical device testing using automated testing equipment |
-
2000
- 2000-09-05 JP JP2000268201A patent/JP3496878B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ２０００年電子情報通信学会総合大会講演論文集，日本，電子情報通信学会，２０００年 ３月 ７日，エレクトロニクス［１］，２６８ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110361166A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-22 | 四川天邑康和通信股份有限公司 | 一种粗波分复用器光学性能测试方法 |
| CN110361166B (zh) * | 2019-07-04 | 2021-04-13 | 四川天邑康和通信股份有限公司 | 一种粗波分复用器光学性能测试方法 |
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|---|---|
| JP2002071512A (ja) | 2002-03-08 |
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