JP3502578B2 - 導波路型偏波状態測定器 - Google Patents
導波路型偏波状態測定器Info
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Description
いは光部品や光伝送路の偏波伝達特性を測定する導波路
型偏波状態測定器に関する。
信、光計測、光物性など多くの分野で重要である。特
に、光通信の分野では信号速度の向上に伴い、光伝送路
や光部品の偏波分散(偏波状態により群速度が異なる現
象)が、光の信号品質を劣化させる要因として無視でき
なくなっている。この偏波分散を評価・補償する上で、
偏波状態の測定は不可欠になっている。
すストークスベクトルについて説明する。いま、単色光
を考え、光の進行方向にz軸をとり、これに垂直にx軸
とy軸をとる。ここで、光電界のx偏光成分を複素振幅
でEx と表し、y偏光成分を複素振幅でEy と表す。こ
のとき、ストークスベクトルSは、
クスベクトルの各要素の間には、 S0 2=S1 2+S2 2+S3 2 …(2) の関係があることがわかる。単色光でない場合には、一
般に S0 2≧S1 2+S2 2+S3 2 …(3) となる。
トルの第1要素S0 は光電界強度を表す量である。この
ため、ストークスベクトルの第2、第3、第4要素を第
1要素で規格化したストークスベクトルを用いることも
多い。この規格化ストークスベクトルsは、
s3 |≦1である。以下、本明細書では特に断らない限
り規格化ストークスベクトルを示すこととする。
義されるストークスベクトルを求めればよく、そのため
にはx偏光の光電界強度と、y偏光の光電界強度と、x
偏光とy偏光の光電界強度の位相差を求めればよいこと
がわかる。
としては、偏光子と波長板を用いたものが知られている
(日本ヒューレット・パッカード株式会社、「光測定器
カタログ1998-1999 」、pp.80-84、1998) 。
の偏波状態測定器の構成例を示す。図において、被測定
光は、3つの半透明鏡201a〜cおよび2つの全反射
鏡202a〜bにより4分岐される。4分岐された被測
定光のうちの第1の光は、そのまま偏光子204aを介
して受光器205aに受光され、偏光子204aの透過
光の光強度I1 が測定される。ここで、偏光子204a
〜204dの偏光透過軸をx軸に、偏光遮断軸をy軸に
とると、受光器205aで測定される光強度I1 は、定
数を除いてx偏光の強度|Ex |2 である。
板203aを通過し、偏光子204bを介して受光器2
05bに受光され、偏光子204bの透過光の光強度I
2 が測定される。この光強度I2 は、定数を除いてy偏
光の強度|Ey |2 である。
長板203bを通過し、偏光子204cを介して受光器
205cに受光され、偏光子204cの透過光の光強度
I3が測定される。この光強度I3 は、定数を除いて|
Ex+Ey|2 である。
長板203cを通過し、偏光子204dを介して受光器
205dに受光され、偏光子204dの透過光の光強度
I4が測定される。この光強度I4 は、定数を除いて|
Ex+jEy|2 である。ただし、jは虚数単位である。
出力からx偏光とy偏光の各光電界強度が求められ、受
光器205c,dの出力からx偏光とy偏光がなす角度
が求められるので、ストークスベクトルが計算できるこ
とがわかる。
す従来の偏波状態測定器には、次に示すような問題点が
ある。
を空間的に構成しているために、各部品の位置に厳しい
精度が求められる問題がある。各部品の位置ずれにより
光学的な結合量が変化すると測定誤差が増大するので、
従来の偏波状態測定器で可搬性を実現することは困難で
ある。
困難な問題がある。光通信の偏波分散補償では、偏波状
態測定器で通信信号を解析した結果を用いて制御を行え
ば精度と安定性に優れた偏波分散補償回路が可能とな
る。しかし、従来の偏波状態測定器では光学系を空間的
に構成しているために、小型化して装置に組み込むこと
は容易ではない。
る。従来の偏波状態測定器を作製するためには、個別部
品を精度よく配置する必要があり、大量生産が困難で高
価にならざるをえなかった。
に適した導波路型偏波状態測定器を提供することを目的
とする。
状態測定器は、基板上に、入力用光導波路から入力され
た光信号を直交する2つの偏光成分に分離して2つの出
力ポートに出力する偏光分離素子と、2つの偏光成分を
それぞれ2分岐する2つの光分岐素子と、各光分岐素子
のそれぞれ第2の出力ポートに分岐された2つの偏光成
分を同一偏光に変換する偏光入れ替え素子と、偏光入れ
替え素子で同一偏光になった2つの偏光成分を入力し、
少なくとも2つの出力ポートに対して各々異なる位相差
を付与して干渉させ出力するn入力m出力(nは2以上
の整数、mは3以上の整数)の光合分岐素子とを備え、
第1の光分岐素子および第2の光分岐素子の各第1の出
力ポートに接続された出力用光導波路に各偏光の光強度
を取り出し、光合分岐素子のm出力ポートのうち2以上
の出力ポートに接続された出力用光導波路に各々異なる
位相差を付与して干渉させた各偏光の干渉光強度を取り
出し、入力光信号の偏波状態の測定に供する構成であ
る。
基板上に、入力用光導波路から入力された光信号を2分
岐する光分岐素子と、2分岐された光信号をそれぞれ直
交する2つの偏光成分に分離して2つの出力ポートに出
力する2つの偏光分離素子と、第2の偏光分離素子の2
つの出力ポートに分離された2つの偏光成分を同一偏光
に変換する偏光入れ替え素子と、偏光入れ替え素子で同
一偏光になった2つの偏光成分を入力し、少なくとも2
つの出力ポートに対して各々異なる位相差を付与して干
渉させ出力するn入力m出力(nは2以上の整数、mは
3以上の整数)の光合分岐素子とを備え、第1の光分岐
素子の第1および第2の出力ポートに接続された出力用
光導波路に各偏光の光強度を取り出し、光合分岐素子の
m出力ポートのうち2以上の出力ポートに接続された出
力用光導波路に各々異なる位相差を付与して干渉させた
各偏光の干渉光強度を取り出し、入力光信号の偏波状態
の測定に供する構成である。
力用光導波路に所定の選択波長を有する光フィルタを挿
入した構成である。また、この光フィルタは選択波長が
可変する構成であり、少なくとも2つの選択波長におけ
る各偏光の光強度および干渉光強度から偏波分散を測定
する構成としてもよい(請求項4)。
数の出力用光導波路に多入力1出力の光スイッチの入力
ポートを接続し、1つの出力用光導波路を選択する構成
である。
数の出力用光導波路に、基板上に配置された受光器を接
続する構成である。請求項7の導波路型偏波状態測定器
は、多入力1出力の光スイッチの出力ポートに、基板上
に配置された受光器を接続する構成である。
1は、本発明の導波路型偏波状態測定器の第1の実施形
態を示す。図において、基板11上には、入力用光導波
路12、偏光分離素子13、光分岐素子14a,14
b、偏光入れ替え素子15、光合分岐素子16、出力用
光導波路17a〜17dが配置される。入力用光導波路
12に偏光分離素子13の入力ポートが接続され、偏光
分離素子13の2つの出力ポートに光分岐素子14a,
14bの各入力ポートがそれぞれ接続され、光分岐素子
14aの第1の出力ポートに出力用光導波路17aが接
続され、光分岐素子14aの第2の出力ポートに偏光入
れ替え素子15を介して光合分岐素子16の第1の入力
ポートが接続され、光分岐素子14bの第1の出力ポー
トに出力用光導波路17dが接続され、光分岐素子14
bの第2の出力ポートに光合分岐素子16の第2の入力
ポートが接続され、光合分岐素子16の2つの出力ポー
トに出力用光導波路17b,17cがそれぞれ接続され
る。なお、偏光入れ替え素子15は、光分岐素子14b
の第2の出力ポートと光合分岐素子16の第2の入力ポ
ートとの間に配置してもよい。
は、偏光分離素子13でx偏光成分とy偏光成分に分離
される。ここでは、x偏光成分が光分岐素子14aに導
かれ、y偏光成分が光分岐素子14bに導かれるものと
する。光分岐素子14aに入力されたx偏光成分は、さ
らに2分岐してその一方が出力用光導波路17aに取り
出され、他方が偏光入れ替え手段15によりy偏光に変
換されて光合分岐素子16に入力される。光分岐素子1
4bに入力されたy偏光成分は、さらに2分岐してその
一方が光合分岐素子16に入力され、他方が出力用光導
波路17dに取り出される。光合分岐素子16では、2
つのy偏光成分(元のx偏光成分とy偏光成分)を干渉
させ、出力用光導波路17b,17cに出力する。
偏光の強度|Ex |2 が得られ、出力光導波路17dか
らはy偏光の強度|Ey |2 が得られ、出力光導波路1
7b,17cからはx偏光とy偏光の干渉光強度が得ら
れる。したがって、各出力光導波路17a〜17dに取
り出される光強度を観測することにより、入力された光
信号の偏波状態を知ることができる。
の出力ポート数を2(出力用光導波路17b,17c)
としたが、この数は光合分岐素子16の構成によって
1,2,3,4のいずれでもよい。ただし、n入力m出
力の光合分岐素子(nは2以上、mは3以上の整数)を
用い、2以上の出力ポートに取り出される光強度を観測
することにより、光信号の偏波状態を完全に同定する情
報を得ることが可能である。
力2出力の方向性結合器や、2入力2出力の多モード干
渉光カプラを用いた場合には、x偏光成分とy偏光成分
の間の位相差の絶対値は分かるが、x偏光成分とy偏光
成分のどちらの位相が進んでいるかを決定することがで
きない。以下、それを解決するためn入力m出力の光合
分岐素子の構成例を示す。
8)図2は、光合分岐素子16の第1の構成例(n=
4、m=4)を示す。図において、光合分岐素子16
は、入力用光導波路21a,21bと、4つの2入力2
出力の光カプラ22a〜22dと、出力用光導波路23
a,23b(17b,17c)により構成される。入力
用光導波路21aに光カプラ22aの第1の入力ポート
が接続され、入力用光導波路21bに光カプラ22bの
第1の入力ポートが接続される。光カプラ22aの2つ
の出力ポートには光カプラ22c,22dの各第1の入
力ポートがそれぞれ接続され、光カプラ22bの2つの
出力ポートには光カプラ22c,22dの各第2の入力
ポートがそれぞれ接続される。光カプラ22cの第1の
出力ポートに出力用光導波路23aが接続され、光カプ
ラ22dの第1の出力ポートに出力用光導波路23bが
接続される。
cに至る光路と、光カプラ22bから光カプラ22cに
至る光路との位相差をθ1 とし、光カプラ22aから光
カプラ22dに至る光路と、光カプラ22bから光カプ
ラ22dに至る光路との位相差をθ2 とする。このと
き、入力用光導波路21a,21bに入力される光電界
をE1 ,E2 とすると、出力用光導波路23aに出力さ
れる光強度I1 は定数を除いて |E1+E2exp(jθ1)|2 となり、出力用光導波路23bに出力される光強度I2
は定数を除いて |E1+E2exp(jθ2)|2 となる。したがって、θ1 ≠θ2 となるようにパラメー
タを設定すれば、出力用光導波路23a,23b(図1
の構成では出力用光導波路17b,17c)で観測され
る光強度から、E1 とE2 の間の位相差と、どちらの位
相が進んでいるかどうかを決定することが可能となる。
なお、光カプラ22c,22dの各2つ、合計4つの出
力ポートに取り出される光強度を観測してもよい。
を示す(参考文献:M.Bachmann etal.,"General self-i
maging properties in N×N multimode interference
couplers including phase relations", OSA Applied
Optics, vol.33, no.18, pp.3905-3911, 1994) 。本構
成の光合分岐素子16は、3つの入力ポート31a〜3
1cと、多モード干渉領域32と、3つの出力ポート3
3a〜33cを有する3入力3出力多モード干渉光カプ
ラを用いた構成である。なお、ここでは3つの入力ポー
トのうちの両端の入力ポート31a,31cを入力用と
して用い、3つの出力ポートのうちの一端と中央の出力
ポート33a,33bを出力用として用いるが、入出力
ポートの組み合わせは非対称であれば他の組み合わせで
もよい。
力される光電界をE1 ,E2 とすると、出力ポート33
aに出力される光強度I1 は定数を除いて |E1+E2exp(j2π/3)|2 となり、出力ポート33bに出力される光強度I2 は定
数を除いて |E1+E2|2 となる。したがって、出力ポート33a,33bで観測
される光強度から、E1とE2 の間の位相差と、どちら
の位相が進んでいるかどうかを決定することが可能とな
る。
力型に限らず、4入力4出力型、2入力4出力型など、
上記のn入力m出力型の多モード干渉光カプラを用いて
も同様の機能を実現することができる。
分岐素子14a,14bとしては、方向性結合器や多モ
ード干渉光カプラや、その他の光カプラを用いることが
できる。
図4は、偏光分離素子13の構成例を示す。図におい
て、偏光分離素子13は、入力用光導波路41と、2入
力2出力の2つの光カプラ42a,42bと、それらを
接続する2本のアーム導波路43a,43bと、一方の
アーム導波路43a上に形成される複屈折調整用のアモ
ルファスシリコン薄膜(応力付与膜)44と、両アーム
導波路43a,43b上に形成される動作点調整用の薄
膜ヒータ45a,45bと、出力用光導波路46a,4
6bにより構成される。
ザを照射して、いわゆるレーザトリミングを行うことに
より、x偏光に対する干渉計の位相差φx とy偏光に対
する干渉計の位相差φy の間にπの位相差を与えること
ができる。したがって、薄膜ヒータ45a,45bによ
り動作点を調整することにより、例えばy偏光が一方の
出力ポートから出力され、x偏光が他方の出力ポートか
ら出力されるような偏光分離機能が実現する。
石英系光導波路とアモルファスシリコン薄膜および薄膜
ヒータによるマッハツェンダ干渉計を用いた構成を示し
たが、これはこの組み合わせが光ファイバとの整合性に
優れ、制御性がよいためである。しかし、本発明の導波
路型偏波状態測定器における導波路型の偏光分離素子1
3はこれに限定されるものではなく、半導体光導波路の
構造やLiNbO3 導波路のプロトン交換を用いた導波路
型偏光分離素子など、他の導波路型偏光分離素子を用い
てもよい。
10)図5は、偏光入れ替え素子15の構成例を示す。
図において、偏光入れ替え素子15は、光導波路51に
対してほぼ垂直に光導波路51を横断するように設けら
れた溝52に、主軸方向が光導波路51の有する複屈折
軸に対して45°の向きに傾けられた半波長板53を挿入
した構成である。
系波長板や石英系波長板などを用いることができる。ま
た、偏光入れ替え素子15は、半波長板53を用いた構
成に限定されるものではなく、例えばLiNbO3 光導波
路の偏波結合を利用するなど、他の手法による偏光入れ
替え素子を用いてもよい。
発明の導波路型偏波状態測定器の第2の実施形態を示
す。ここでは、図1に示す第1の実施形態の各部と機能
的に対応するものを同一符号で示すが、各部の個数およ
び配列が第1の実施形態と異なっている。
波路12、光分岐素子14、偏光分離素子13a,13
b、偏光入れ替え素子15、光合分岐素子16、出力用
光導波路17a〜17dが配置される。入力用光導波路
12に光分岐素子14の入力ポートが接続され、光分岐
素子14の2つの出力ポートに偏光分離素子13a,1
3bの各入力ポートがそれぞれ接続され、偏光分離素子
13aの2つの出力ポートに出力用光導波路17a,1
7dがそれぞれ接続され、偏光分離素子13bの2つの
出力ポートと光合分岐素子16の2つの入力ポートがそ
れぞれ接続され、光合分岐素子16の2つの出力ポート
に出力用光導波路17b,17cがそれぞれ接続され
る。また、偏光入れ替え素子15は、偏光分離素子13
bと光合分岐素子16を接続する2光路のいずれか一方
に挿入される。
は、光分岐素子14で2分岐され、偏光分離素子13
a,13bにそれぞれ導かれる。偏光分離素子13a,
13bに入力された光信号は、それぞれx偏光成分とy
偏光成分に分離される。ここでは、偏光分離素子13a
で分離されたx偏光成分が出力用光導波路17aに導か
れ、y偏光成分が出力用光導波路17dに導かれる。ま
た、偏光分離素子13bで分離されたx偏光成分は、偏
光入れ替え手段15によりy偏光に変換されて光合分岐
素子16に入力され、y偏光成分はそのまま光合分岐素
子16に入力される。光合分岐素子16では、2つのy
偏光成分(元のx偏光成分とy偏光成分)を干渉させ、
出力用光導波路17b,17cに出力する。
偏光の強度|Ex |2 が得られ、出力光導波路17dか
らはy偏光の強度|Ey |2 が得られ、出力光導波路1
7b,17cからはx偏光とy偏光の干渉光強度が得ら
れる。したがって、各出力光導波路17a〜17dに取
り出される光強度を観測することにより、入力された光
信号の偏波状態を知ることができる。
は、本発明の導波路型偏波状態測定器の第3の実施形態
を示す。本実施形態の特徴は、図1に示す第1の実施形
態の構成(ここでは、偏光解析部10という)に加え
て、入力用光導波路12に波長可変光フィルタ60を挿
入したところにある。なお、本実施形態は、図6に示す
第2の実施形態にも同様に適用することができる。
信号が連続的あるいは離散的に複数の光周波数(波長)
成分を有するものとする。図8では、光通信信号を例と
して、スペクトルが信号変調により連続的に広がってい
る場合を示す。
波長可変光フィルタ60により、複数の光通信信号の中
から所定の光通信信号を選択する。さらに、波長可変光
フィルタ60の通過波長を変化させることにより、偏波
分散を測定することができる。以下、偏波分散の測定方
法について説明する。
角周波数をω1 に設定すると、偏光解析部10により角
周波数ω1 におけるストークスベクトルs(ω1) が測定
される。次に、波長可変光フィルタ60の透過中心角周
波数をω2 に設定すると、同様に偏光解析部10により
角周波数ω2 におけるストークスベクトルs(ω2) が測
定される。このとき、δω=|ω1−ω2|が十分に小さ
いとすれば、1次の偏波分散ベクトルΩは、 Ω・δω=δs×s …(5) であるので、
である。
は、長さが偏波分散を表し、方向が固有偏波状態を表す
ベクトルとなる。ここで、固有偏波状態とは、偏波分散
を規定するときに基本となる直交する一組の偏波状態で
あり、この2つの偏波状態の群遅延時間差が偏波分散と
なる。このように、図7に示す第3の実施形態の導波路
型偏波状態測定器により、偏波分散を測定可能なことが
わかる。
項11)図9は、波長可変光フィルタ60の構成例を示
す。図において、波長可変光フィルタ60は、入力用光
導波路61と、2つの光カプラ62a,62bと、それ
らを接続する2本のアーム導波路63a,63bと、一
方のアーム導波路63a上に形成される位相調整手段と
しての薄膜ヒータ64と、出力用光導波路65とを有
し、非対称のマッハツェンダ干渉計型光フィルタの構成
になっている。ここで、薄膜ヒータ64を駆動して一方
のアーム導波路63aの光位相を調整することにより、
透過中心波長を調整することができる。
いて位相調整を行っているが、例えばLiNbO3 の電気
光学効果など、他の手段を用いてもよい。また、マッハ
ツェンダ干渉計型光フィルタの構成に限らず、リング共
振器やアレイ導波路回折格子型光フィルタなど、他の光
フィルタを用いてもよい。
0は、本発明の導波路型偏波状態測定器の使用例を示
す。ここでは、図7に示す第3の実施形態の導波路型偏
波状態測定器を偏波分散補償回路の制御に用いる例を示
す。
分散により歪みを受けた光信号は、光タップ回路72に
入力されてその一部が偏波分散測定回路73に、残りが
偏波分散補償回路74に分岐される。ここで、偏波分散
測定回路73として、図7に示す第3の実施形態の導波
路型偏波状態測定器を用いる。光信号は、信号成分によ
りスペクトルが広がっているので、上述した原理に基づ
いて偏波分散の量と固有偏波状態が測定される。偏波分
散補償回路74では、この偏波分散の量と固有偏波状態
を用いて偏波分散補償を制御することにより、偏波分散
を確実かつ速やかに補償することができる。
ータを変化させて最適点を探索していく制御方法がとら
れているが、この方法ではパラメータが局所的なピーク
に捕らえられる問題がある。また、常にパラメータを変
化させることに起因する信号品質劣化が生じるおそれも
ある。これに対して、本発明の導波路型偏波状態測定器
では偏波分散を定量的に測定し、偏波分散補償の制御に
供することができるので、安定かつ高品質な偏波分散補
償が可能となる。
本発明の導波路型偏波状態測定器の第4の実施形態を示
す。本実施形態の特徴は、図1に示す第1の実施形態の
構成(ここでは、偏光解析部10という)に加えて、出
力用光導波路17a〜17dの後段にN×1光スイッチ
81および出力用光導波路82を接続したところにあ
る。なお、Nは正の整数であり、偏光解析部10の出力
用光導波路17の数に対応する(ここではN=4)。ま
た、本実施形態は、図6に示す第2の実施形態または図
7に示す第3の実施形態にも同様に適用することができ
る。
は、偏光解析部10で信号処理され、x偏光成分の光強
度と、y偏光成分の光強度と、x偏光成分とy偏光成分
との干渉光強度が出力用光導波路17a〜17dを介し
てN×1光スイッチ81に入力される。ここで、N×1
光スイッチ81でその1つを順次選択して出力用光導波
路82に接続する。これにより、x偏光成分の光強度
と、y偏光成分の光強度と、x偏光成分とy偏光成分と
の干渉光強度を1つの出力用光導波路82に取り出して
測定することができる。
12,13)図12は、N×1光スイッチ81の第1の
構成例を示す。図において、4×1光スイッチは、2入
力2出力のマッハツェンダ干渉計型光スイッチ83a〜
83cを樹枝状に接続して構成される。各マッハツェン
ダ干渉計型光スイッチは、2つの光カプラ84a,84
bと、それらを接続する2本のアーム導波路85a,8
5bと、一方のアーム導波路85a上に形成される位相
調整手段としての薄膜ヒータ86とにより構成される。
ここで、薄膜ヒータ86を駆動して一方のアーム導波路
85aの光位相を調整することにより、2入力の一方が
選択して出力される。それを2段繰り返すことにより、
4入力の1つを選択して出力することができる。
構成例を示す(N=4)。図において、4×1光スイッ
チは、4×4多モード干渉光カプラ87と、4×1多モ
ード干渉光カプラ88と、それらを接続する4本のアー
ム導波路85a〜85dと、少なくとも3本の各アーム
導波路上に形成される位相調整手段としての薄膜ヒータ
86a〜86dとにより構成される。ここで、薄膜ヒー
タ86a〜86dを駆動して各アーム導波路の光位相を
調整することにより、4入力の1つを選択して出力する
ことができる。
本発明の導波路型偏波状態測定器の第5の実施形態を示
す。本実施形態の特徴は、図1に示す第1の実施形態の
構成(ここでは、偏光解析部10という)に加えて、出
力用光導波路17a〜17dにそれぞれ受光器91a〜
91dを接続したところにある。また、本実施形態は、
図6に示す第2の実施形態または図7に示す第3の実施
形態にも同様に適用することができる。
は、偏光解析部10で信号処理され、x偏光成分の光強
度と、y偏光成分の光強度と、x偏光成分とy偏光成分
との干渉光強度が出力用光導波路17a〜17dを介し
て受光器91a〜91dで測定される。
器の第5の実施形態の変形を示す。本実施形態の特徴
は、図11に示す第4の実施形態の構成(ここでは、偏
光解析部80という)に加えて、出力用光導波路82に
受光器91を接続したところにある。
は、偏光解析部80で信号処理され、x偏光成分の光強
度と、y偏光成分の光強度と、x偏光成分とy偏光成分
との干渉光強度が、N×1光スイッチ81で順次選択さ
れて出力用光導波路82に取り出され、1つの受光器9
1で測定することができる。
材を光導波路によって構成することができるので、小型
で信頼性に優れ、量産に適した導波路型偏波状態測定器
を実現することができる。これにより、光通信システム
の偏波分散補償などにおいて、安定性と信頼性に優れた
制御装置を実現することが可能となり、通信品質の向上
と経済性を達成することができる。
形態を示す図。
形態を示す図。
形態を示す図。
説明する図。
説明する図。
施形態を示す図。
図。
図。
施形態を示す図。
施形態の変形を示す図。
Claims (16)
- 【請求項1】 基板上に、 入力用光導波路から入力された光信号を直交する2つの
偏光成分に分離して2つの出力ポートに出力する偏光分
離素子と、 前記偏光分離素子の2つの出力ポートに分離された2つ
の偏光成分をそれぞれ2分岐する2つの光分岐素子と、 前記各光分岐素子のそれぞれ第2の出力ポートに分岐さ
れた2つの偏光成分を同一偏光に変換する偏光入れ替え
素子と、 前記偏光入れ替え素子で同一偏光になった2つの偏光成
分を入力し、少なくとも2つの出力ポートに対して各々
異なる位相差を付与して干渉させ出力するn入力m出力
(nは2以上の整数、mは3以上の整数)の光合分岐素
子とを備え、 前記第1の光分岐素子および前記第2の光分岐素子の各
第1の出力ポートに接続された出力用光導波路に各偏光
の光強度を取り出し、前記光合分岐素子のm出力ポート
のうち2以上の出力ポートに接続された出力用光導波路
に各々異なる位相差を付与して干渉させた各偏光の干渉
光強度を取り出し、入力光信号の偏波状態の測定に供す
る構成であることを特徴とする導波路型偏波状態測定
器。 - 【請求項2】 基板上に、 入力用光導波路から入力された光信号を2分岐する光分
岐素子と、 前記光分岐素子で2分岐された光信号をそれぞれ直交す
る2つの偏光成分に分離して2つの出力ポートに出力す
る2つの偏光分離素子と、 前記第2の偏光分離素子の2つの出力ポートに分離され
た2つの偏光成分を同一偏光に変換する偏光入れ替え素
子と、 前記偏光入れ替え素子で同一偏光になった2つの偏光成
分を入力し、少なくとも2つの出力ポートに対して各々
異なる位相差を付与して干渉させ出力するn入力m出力
(nは2以上の整数、mは3以上の整数)の光合分岐素
子とを備え、 前記第1の偏光分離素子の第1および第2の出力ポート
に接続された出力用光導波路に各偏光の光強度を取り出
し、前記光合分岐素子のm出力ポートのうち2以上の出
力ポートに接続された出力用光導波路に各々異なる位相
差を付与して干渉させた各偏光の干渉光強度を取り出
し、入力光信号の偏波状態の測定に供する構成であるこ
とを特徴とする導波路型偏波状態測定器。 - 【請求項3】 前記入力用光導波路に所定の選択波長を
有する光フィルタを挿入した構成であることを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載の導波路型偏波状態測
定器。 - 【請求項4】 前記光フィルタは選択波長が可変する構
成であり、少なくとも2つの選択波長における各偏光の
光強度および干渉光強度から偏波分散を測定する構成で
あることを特徴とする請求項3に記載の導波路型偏波状
態測定器。 - 【請求項5】 複数の前記出力用光導波路に多入力1出
力の光スイッチの入力ポートを接続し、1つの出力用光
導波路を選択する構成であることを特徴とする請求項1
〜4のいずれかに記載の導波路型偏波状態測定器。 - 【請求項6】 複数の前記出力用光導波路に、前記基板
上に配置された受光器を接続する構成であることを特徴
とする請求項1〜4のいずれかに記載の導波路型偏波状
態測定器。 - 【請求項7】 前記多入力1出力の光スイッチの出力ポ
ートに、前記基板上に配置された受光器を接続する構成
であることを特徴とする請求項5に記載の導波路型偏波
状態測定器。 - 【請求項8】 前記光合分岐素子は、4つの2入力2出
力の光カプラを備え、第1の光カプラの2つの出力ポー
トに第3および第4の光カプラの各第1の入力ポートを
接続し、第2の光カプラの2つの出力ポートに第3およ
び第4の光カプラの各第2の入力ポートを接続し、かつ
第1の光カプラから第3の光カプラに至る光路と第1の
光カプラから第4の光カプラに至る光路との位相差θ1
と、第2の光カプラから第3の光カプラに至る光路と第
2の光カプラから第4の光カプラに至る光路との位相差
θ2 が相違するように設定し、第1の光カプラおよび第
2の光カプラの各第1の入力ポートを光合分岐素子の入
力ポートとし、第3の光カプラおよび第4の光カプラの
各出力ポートの少なくとも1つを光合分岐素子の出力ポ
ートとする構成であることを特徴とする請求項1〜7の
いずれかに記載の導波路型偏波状態測定器。 - 【請求項9】 前記光合分岐素子は、少なくとも3つの
出力ポートをもつ多モード干渉光カプラであることを特
徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の導波路型偏波
状態測定器。 - 【請求項10】 前記偏光分離素子は、2入力2出力の
2つの光カプラと、これらを接続する2本の導波路アー
ムとによるマッハツェンダ干渉計を構成し、少なくとも
一方の導波路アーム上に複屈折を調整する手段を形成
し、少なくとも一方の導波路アーム上に位相調整手段を
形成した構成であることを特徴とする請求項1〜7のい
ずれかに記載の導波路型偏波状態測定器。 - 【請求項11】 前記偏光入れ替え素子は、半波長板ま
たはファラデー回転子が基板上の光導波路を横断するよ
うに配置された構成であることを特徴とする請求項1〜
7のいずれかに記載の導波路型偏波状態測定器。 - 【請求項12】 前記光フィルタは、2入力2出力の2
つの光カプラと、これらを接続する2本の導波路アーム
とによるマッハツェンダ干渉計を構成し、少なくとも一
方の導波路アーム上に位相調整手段を形成した構成であ
ることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の導
波路型偏波状態測定器。 - 【請求項13】 前記多入力1出力の光スイッチは、基
板上に形成された複数の2入力1出力の光スイッチを樹
枝状に接続した構成であることを特徴とする請求項5ま
たは請求項7に記載の導波路型偏波状態測定器。 - 【請求項14】 前記多入力1出力の光スイッチは、N
を3以上の整数とするときに、N入力N出力の多モード
干渉光カプラと、N入力1出力の多モード干渉光カプラ
と、それらを接続するN本のアーム導波路と、少なくと
も(N−1)本のアーム導波路上に位相調整手段を形成
した構成であることを特徴とする請求項5または請求項
7に記載の導波路型偏波状態測定器。 - 【請求項15】 前記位相調整手段は、光導波路上に形
成された薄膜ヒータであることを特徴とする請求項1
0,12,14のいずれかに記載の導波路型偏波状態測
定器。 - 【請求項16】 導波路型偏波状態測定器を構成する光
導波路が石英系光導波路であることを特徴とする請求項
1〜15のいずれかに記載の導波路型偏波状態測定器。
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JP22782999A JP3502578B2 (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 導波路型偏波状態測定器 |
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