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
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光の偏波状態ある
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】光の偏波状態を測定することは、光通
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。
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。
【０００３】（偏波測定の原理）まず、偏波の状態を表
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、
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、
【０００４】
【数１】
により定義される。式(1) より、単色光の場合のストー
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。
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。
【０００５】式(1) より分かるように、ストークスベク
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、
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、
【０００６】
【数２】
となる。式(3) より、｜ｓ1 ｜≦１、｜ｓ2 ｜≦１、｜
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。
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。
【０００７】偏波状態を測定するためには、式(4) で定
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。
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。
【０００８】従来、偏波状態を測定するための光測定器
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) 。
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) 。
【０００９】（従来の光測定器の構成）図１６は、従来
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。
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。
【００１０】一方、第２の光は、45度傾いた１／２波長
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。
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。
【００１１】また、第３の光は、22.5度傾いた１／２波
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。
【００１２】さらに、第４の光は、45度傾いた１／４波
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。
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。
【００１３】以上の構成により、受光器２０５ａ，ｂの
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。
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。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１６に示
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。
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。
【００１５】まず、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、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。
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。
【００１６】また、従来の偏波状態測定器では小型化が
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。
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。
【００１７】さらに、従来の偏波状態測定器は高価であ
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。
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。
【００１８】本発明は、小型で信頼性に優れ、大量生産
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。
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。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１の導波路型偏波
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。
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。
【００２０】 請求項２の導波路型偏波状態測定器は、
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。
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。
【００２１】請求項３の導波路型偏波状態測定器は、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。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）。
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）。
【００２２】請求項５の導波路型偏波状態測定器は、複
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。
【００２３】請求項６の導波路型偏波状態測定器は、複
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。
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。
【００２４】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態：請求項１）図
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。
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。
【００２５】入力用光導波路１２に入力された光信号
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。
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。
【００２６】これにより、出力光導波路１７ａからはｘ
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。
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。
【００２７】なお、図１の構成では、光合分岐素子１６
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。
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。
【００２８】すなわち、光合分岐素子１６として、２入
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。
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。
【００２９】（光合分岐素子１６の構成例：請求項７，
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。
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。
【００３０】ここで、光カプラ２２ａから光カプラ２２
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。
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。
【００３１】図３は、光合分岐素子１６の第２の構成例
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。
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。
【００３２】このとき、入力ポート３１ａ，３１ｃに入
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。
【００３３】なお、多モード干渉光カプラは３入力３出
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。
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。
【００３４】（光分岐素子１４ａ，１４ｂの構成例）光
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。
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。
【００３５】（偏光分離素子１３の構成例：請求項９）
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。
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。
【００３６】このアモルファスシリコン薄膜４４にレー
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。
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。
【００３７】なお、ここでは偏光分離素子１３として、
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。
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。
【００３８】（偏光入れ替え素子１５の構成例：請求項
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。
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。
【００３９】なお、半波長板５３としては、ポリイミド
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。
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。
【００４０】（第２の実施形態：請求項２）図６は、本
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。
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。
【００４１】図において、基板１１上には、入力用光導
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。
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。
【００４２】入力用光導波路１２に入力された光信号
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。
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。
【００４３】これにより、出力光導波路１７ａからはｘ
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。
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。
【００４４】（第３の実施形態：請求項３，４）図７
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。
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。
【００４５】いま、入力用光導波路１２に入力された光
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。
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。
【００４６】ここで、入力用光導波路１２に挿入された
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。
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。
【００４７】まず、波長可変光フィルタ６０の透過中心
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、
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、
【００４８】
【数３】
と求められる。なお、×はベクトルの外積を表す演算子
である。
である。
【００４９】式(6) で求められる偏波分散ベクトルΩ
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。
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。
【００５０】（波長可変光フィルタ６０の構成例：請求
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。
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。
【００５１】なお、図９の構成では薄膜ヒータ６４を用
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。
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。
【００５２】（導波路型偏波状態測定器の使用例）図１
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。
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。
【００５３】図において、光ファイバ伝送路７１の偏波
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。
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。
【００５４】通常の偏波分散補償回路では、補償パラメ
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。
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。
【００５５】（第４の実施形態：請求項５）図１１は、
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。
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。
【００５６】入力用光導波路１２に入力された光信号
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。
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。
【００５７】（Ｎ×１光スイッチ８１の構成例：請求項
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。
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。
【００５８】図１３は、Ｎ×１光スイッチ８１の第２の
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。
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。
【００５９】（第５の実施形態：請求項６）図１４は、
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。
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。
【００６０】入力用光導波路１２に入力された光信号
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。
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。
【００６１】図１５は、本発明の導波路型偏波状態測定
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。
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。
【００６２】入力用光導波路１２に入力された光信号
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。
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。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、主要部
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。
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。
【図１】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。
形態を示す図。
【図２】光合分岐素子１６の第１の構成例を示す図。
【図３】光合分岐素子１６の第２の構成例を示す図。
【図４】偏光分離素子１３の構成例を示す図。
【図５】偏光入れ替え素子１５の構成例を示す図。
【図６】本発明の導波路型偏波状態測定器の第２の実施
形態を示す図。
形態を示す図。
【図７】本発明の導波路型偏波状態測定器の第３の実施
形態を示す図。
形態を示す図。
【図８】第３の実施形態における偏波分散の測定原理を
説明する図。
説明する図。
【図９】波長可変光フィルタ６０の構成例を示す図。
【図１０】本発明の導波路型偏波状態測定器の使用例を
説明する図。
説明する図。
【図１１】本発明の導波路型偏波状態測定器の第４の実
施形態を示す図。
施形態を示す図。
【図１２】Ｎ×１光スイッチ８１の第１の構成例を示す
図。
図。
【図１３】Ｎ×１光スイッチ８１の第２の構成例を示す
図。
図。
【図１４】本発明の導波路型偏波状態測定器の第５の実
施形態を示す図。
施形態を示す図。
【図１５】本発明の導波路型偏波状態測定器の第５の実
施形態の変形を示す図。
施形態の変形を示す図。
【図１６】従来の偏波状態測定器の構成例を示す図。
１０，８０ 偏光解析部
１１ 基板
１２ 入力用光導波路
１３ 偏光分離素子
１４ 光分岐素子
１５ 偏光入れ替え素子
１６ 光合分岐素子
１７ 出力用光導波路
２１ 入力用光導波路
２２ 光カプラ
２３ 出力用光導波路
３１ 入力ポート
３２ 多モード干渉領域
３３ 出力ポート
４１ 入力用光導波路
４２ 光カプラ
４３ アーム導波路
４４ アモルファスシリコン薄膜（応力付与膜）
４５ 薄膜ヒータ
４６ 出力用光導波路
５１ 光導波路
５２ 溝
５３ 半波長板
６０ 波長可変光フィルタ
６１ 入力用光導波路
６２ 光カプラ
６３ アーム導波路
６４ 薄膜ヒータ
６５ 出力用光導波路
７１ 光ファイバ伝送路
７２ 光タップ
７３ 偏波分散測定回路
７４ 偏波分散補償回路
８１ Ｎ×１光スイッチ（４×１光スイッチ）
８２ 出力用光導波路
８３ マッハツェンダ干渉計型光スイッチ
８４ 光カプラ
８５ アーム導波路
８６ 薄膜ヒータ
８７ ４×４多モード干渉光カプラ
８８ ４×１多モード干渉光カプラ
９１ 受光器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 岡本 勝就
東京都千代田区大手町二丁目３番１号
日本電信電話株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−280649（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−10819（ＪＰ，Ａ)
特表 平５−503999（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01J 4/00 - 4/04
G01M 11/00 - 11/02
G01J 1/00 - 1/02
G02B 6/12
G02F 1/313
H04B 10/08
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22782999A JP3502578B2 (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 導波路型偏波状態測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22782999A JP3502578B2 (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 導波路型偏波状態測定器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050860A JP2001050860A (ja) | 2001-02-23 |
| JP3502578B2 true JP3502578B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=16867034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22782999A Expired - Fee Related JP3502578B2 (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 導波路型偏波状態測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3502578B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100617709B1 (ko) * | 2004-08-05 | 2006-08-28 | 삼성전자주식회사 | 주파수 변조 방식의 광송신 장치 및 방법 |
| JP4770913B2 (ja) * | 2008-11-13 | 2011-09-14 | 横河電機株式会社 | 光ファイバ特性測定装置および光ファイバ特性測定方法 |
| US9235003B2 (en) | 2011-01-26 | 2016-01-12 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Waveguide-type polarization beam splitter |
| JP5520393B2 (ja) | 2011-01-26 | 2014-06-11 | 日本電信電話株式会社 | 導波路型偏波ビームスプリッタ |
| KR20220019287A (ko) * | 2019-06-11 | 2022-02-16 | 유니버시티 라발 | 입사 광선의 편광 상태를 결정하는 편광계 및 방법 |
| CN114966991A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-30 | 西湖大学 | 一种片上集成的波长选择开关及波长选择开关网络 |
-
1999
- 1999-08-11 JP JP22782999A patent/JP3502578B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001050860A (ja) | 2001-02-23 |
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