JP4245402B2 - 光特性測定装置、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 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に用いられる光ファイバなど被測定物（DUT：Device Under Test）の光特性の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの光特性を測定することは従来より行われている。例えば、特許文献１にも、光ファイバの偏波モード分散測定装置についての記載がある。図４を参照して、特許文献１に記載の光ファイバの偏波モード分散測定装置を説明する。
まず、被測定光ファイバ１０４の偏波モード分散τ_PMDを式（１）のように定義する。
【０００３】
【数１】

ただし、θは偏光角、ψ₁は光の進行方向に垂直な面内のある方向の位相推移、ψ₂はψ₁に直交する方向の位相推移である。ここで、被測定光ファイバ１０４の伝達関数行列［Ｔ］を式（２）のように定義する。
【０００４】
【数２】

ただし、｜Ｔij｜は各行列要素の振幅、φijは各行列要素の位相推移であり、ともに光角周波数ωの関数である。すると、式（１）のパラメータθ、ψ₁、ψ₂はそれぞれ式（３）、（４）、（５）のようにして求めることができる。
【０００５】
θ(ω)=0.5cos^-1(|T₁₁|²−|T₂₁|²) …（３）
ψ₁(ω)=(φ₁₁−φ₂₂)／2 …（４）
ψ₂(ω)=(φ₂₁−φ₁₂＋π)／2 …（５）
よって、被測定光ファイバ１０４の伝達関数行列［Ｔ］を求めることにより、被測定光ファイバ１０４の偏波モード分散τ_PMDを求めることができる。
【０００６】
被測定光ファイバ１０４の伝達関数行列［Ｔ］を求める方法を図４を参照して説明する。まず、制御部１０９は偏波コントローラ１０３の出力光を偏光ビームスプリッタ１０５のｐ方向に一致する直線偏波として被測定光ファイバ１０４へ入射させる。このときの被測定光ファイバ１０４の出力光は以下の式（６）により表わされる。
【０００７】
【数３】

上記の出力光は偏光ビームスプリッタ１０５によりｓ偏光成分およびｐ偏光成分に分離されてＯ／Ｅ変換器１０６₁，１０６₂に入射されて
【０００８】
【数４】

が測定される。
【０００９】
上記の測定が終了すると、制御部１０９は偏波コントローラ１０３の出力光を９０゜回転させて偏光ビームスプリッタ１０５のｓ方向に一致する直線偏波として被測定光ファイバ１０４へ入射させる。このときの被測定光ファイバ１０４の出力光は以下の式（７）により表わされる。
【００１０】
【数５】

上記の出力光は偏光ビームスプリッタ１０５によりｓ偏光成分およびｐ偏光成分に分離されてＯ／Ｅ変換器１０６₁，１０６₂に入射されて、
【００１１】
【数６】

が測定される。
【００１２】
ネットワークアナライザ１０７は上記のようにして測定された各パラメータと式（３）、（４）、（５）から、θ，ψ₁，ψ₂を求める。なお、ネットワークアナライザ１０７は、増幅器１０８を介して光強度変調器１０２における強度変調比を制御している。
【００１３】
この後、上記の測定が波長可変光源１０１の出力波長を掃引して行われ、各測定結果からθ（ω），ψ₁（ω），ψ₂（ω）が求められる。そして、制御部１０９は式（１）から偏波モード分散τ_PMDを求める。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−２６４８１４号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような方法では、被測定光ファイバ１０４の出力光が偏光ビームスプリッタ１０５によりｓ偏光成分およびｐ偏光成分に分離される際に、パワーが偏る場合がある。すなわち、偏光ビームスプリッタ１０５から出力されたｓ偏光成分およびｐ偏光成分の内の一方が他方よりも極めて大きくなる場合がある。極端な例としては、ｐ偏光成分だけが出力され、ｓ偏光成分が出力されないことすらある。
【００１５】
このような場合、パワーが小さい方の成分の位相におけるＳ／Ｎ比が悪化するため、位相の測定が不正確になる。よって、被測定光ファイバ１０４の群遅延時間および偏波モード分散の測定結果にもノイズが混入し、測定が不正確になる。
【００１６】
そこで、本発明は、偏光成分の偏りによる光特性の測定への悪影響を防止した光特性の測定装置等を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、被測定物の光特性を測定する光特性測定装置であって、被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離手段と、入射光を生成する光生成手段と、入射光を強度変調して出射する光変調手段と、強度変調された入射光を、偏波分離手段におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸にあわせて被測定物に入射する光入射手段と、偏波分離手段の出力を光電変換したものを受けて、偏波分離手段の出力に基づき入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する第一計測手段と、被測定物から出射された光を光電変換したものを受けて、被測定物から出射された光に基づき入射光の位相推移相当値を計測する第二計測手段と、第一計測手段により計測された入射光の振幅相当値のｐ偏光成分がｓ偏光成分に対して過大あるいは過少である場合に、第二計測手段の計測結果を用いて被測定物の光特性を測定する光特性測定手段とを備えるように構成される。
【００１８】
上記のように構成された光特性測定装置によれば、第二計測手段は、被測定物から出射された光を光電変換したものを受けて、被測定物から出射された光に基づき入射光の位相推移相当値を計測する。光特性測定手段は、第一計測手段により計測された入射光の振幅相当値のｐ偏光成分がｓ偏光成分に対して過大あるいは過少である場合に、第二計測手段の計測結果を用いて被測定物の光特性を測定する。
【００１９】
よって、第一計測手段の振幅相当値においてｐ偏光軸あるいはｓ偏光軸に偏りが見られたとしても、第二計測手段の計測結果を用いて被測定物の光特性の測定が行われるので、偏光成分の偏りによる光特性の測定への悪影響が防止できる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、位相推移相当値は位相推移を光角周波数で微分したものであるように構成される。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、振幅相当値は振幅を二乗したものであるように構成される。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、第二計測手段の計測結果に基づき被測定物の群遅延時間を測定する群遅延時間測定手段を備えるように構成される。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、被測定物の光特性を測定する光特性測定方法であって、被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離工程と、入射光を生成する光生成工程と、入射光を強度変調して出射する光変調工程と、強度変調された入射光を、偏波分離工程におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸にあわせて被測定物に入射する光入射工程と、偏波分離工程の出力を光電変換したものを受けて、偏波分離工程の出力に基づき入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する第一計測工程と、被測定物から出射された光を光電変換したものを受けて、被測定物から出射された光に基づき入射光の位相推移相当値を計測する第二計測工程と、第一計測工程により計測された入射光の振幅相当値のｐ偏光成分がｓ偏光成分に対して過大あるいは過少である場合に、第二計測工程の計測結果を用いて被測定物の光特性を測定する光特性測定工程とを備えるように構成される。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離手段と、入射光を生成する光生成手段と、入射光を強度変調して出射する光変調手段と、強度変調された入射光を、偏波分離手段におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸にあわせて被測定物に入射する光入射手段とを有する光特性測定装置における光特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、偏波分離手段の出力を光電変換したものを受けて、偏波分離手段の出力に基づき入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する第一計測処理と、被測定物から出射された光を光電変換したものを受けて、被測定物から出射された光に基づき入射光の位相推移相当値を計測する第二計測処理と、第一計測処理により計測された入射光の振幅相当値のｐ偏光成分がｓ偏光成分に対して過大あるいは過少である場合に、第二計測処理の計測結果を用いて被測定物の光特性を測定する光特性測定処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離手段と、入射光を生成する光生成手段と、入射光を強度変調して出射する光変調手段と、強度変調された入射光を、偏波分離手段におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸にあわせて被測定物に入射する光入射手段とを有する光特性測定装置における光特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、偏波分離手段の出力を光電変換したものを受けて、偏波分離手段の出力に基づき入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する第一計測処理と、被測定物から出射された光を光電変換したものを受けて、被測定物から出射された光に基づき入射光の位相推移相当値を計測する第二計測処理と、第一計測処理により計測された入射光の振幅相当値のｐ偏光成分がｓ偏光成分に対して過大あるいは過少である場合に、第二計測処理の計測結果を用いて被測定物の光特性を測定する光特性測定処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態にかかる光特性測定装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態にかかる光特性測定装置は、被測定物（DUT：Device Under Test）である光ファイバ１８の光特性を求めるためのものである。本発明の実施形態にかかる光特性測定装置は、波長可変光源（光生成手段）１０、光変調器１２、偏波コントローラ（光入射手段）１４、偏波状態設定部１６、光カプラ１９、偏波分離器２０、光電（O/E）変換器２２ｐ、ｓ、光電（O/E）変換器２３、第一計測部２４、第二計測部２５、光特性測定部２６、群遅延時間測定部２８を備える。
【００２８】
波長可変光源１０は、波長を変化させながら入射光を生成する。なお、光角周波数ω＝２πｆ＝２πｃ／λである。ただし、ｃは光速、λは波長である。よって、波長λを変化させることは、光角周波数ωを変化させることにつながる。
【００２９】
光変調器１２は、入射光の強度変調を行って偏波コントローラ１４へ出射する。
【００３０】
偏波コントローラ（光入射手段）１４は入射光の偏波状態を偏波状態設定部１６の制御を受けて制御する。
【００３１】
偏波状態設定部１６は、入射光の偏波状態を設定する。すなわち、入射光を偏波分離器２０におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸（１６ａ）にあわせる。すなわち、入射光をｐ偏光軸およびｓ偏光軸に一致する直線偏波とする。
【００３２】
入射光を被測定物である光ファイバ１８に入射すると、入射光が光ファイバ１８を透過する。
【００３３】
光カプラ１９は、光ファイバ１８を透過した光すなわち光ファイバ１８から出射された光を受ける。そして、光ファイバ１８から出射された光を分離して、偏波分離器２０および光電（O/E）変換器２３に出力する。
【００３４】
偏波分離器２０は、光ファイバ１８を透過した光すなわち光ファイバ１８から出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する。
【００３５】
光電（O/E）変換器２２ｐは、偏波分離器２０の出力のｐ偏光成分を光電変換して第一計測部２４に出力する。光電（O/E）変換器２２ｓは、偏波分離器２０の出力のｓ偏光成分を光電変換して第一計測部２４に出力する。
【００３６】
光電（O/E）変換器２３は、光ファイバ１８から出射された光を、光カプラ１９を介して受け、光電変換し、第二計測部２５に出力する。
【００３７】
第一計測部２４は、偏波分離器２０の出力に基づき入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する。位相推移相当値とは、位相推移に相当する値である。位相推移相当値は、位相推移そのものでもよいが、例えば、位相推移を光角周波数で微分した値（群遅延時間）が、位相推移相当値である。振幅相当値とは、振幅に相当する値である。振幅相当値は、振幅そのものでもよいが、例えば、振幅を二乗した値（パワー）が、振幅相当値である。
【００３８】
第二計測部２５は、光電（O/E）変換器２３の出力に基づき、入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する。すなわち、第二計測部２５は、光ファイバ１８から出射された光に基づき、入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する。なお、入射光の振幅相当値は計測しなくてもよい。
【００３９】
光特性測定部２６は第一計測部２４および第二計測部２５の計測結果に基づき、光ファイバ１８の光特性を求める。本実施形態では、光ファイバ１８の伝達関数行列の成分中のパラメータθ₁₁、θ₂₁、θ₁₂、θ₂₂を光角周波数ωで微分した値であるところの群遅延時間τ₁₁（＝dθ₁₁／dω）、τ₂₁（＝dθ₂₁／dω）、τ₁₂（＝dθ₁₂／dω）、τ₂₂（＝dθ₂₂／dω）を、光特性測定部２６は求める。ただし、光特性はこれらの量に限らず、波長分散、波長分散スロープ、偏波モード分散などでもよい。波長分散等は、τ₁₁、τ₂₁、τ₁₂、τ₂₂に基づき求めることができる。
【００４０】
群遅延時間測定部２８は、第二計測部２５の計測結果に基づき、光ファイバ１８の群遅延時間τｇを求める。
【００４１】
次に、本発明の実施形態にかかる光特性測定装置の動作を図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４２】
まず、入射光を偏波分離器２０におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸（１６ａ）にあわせ、位相推移相当値および振幅相当値を計測する（Ｓ１０）。この計測の手順については図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４３】
まず、波長可変光源１０の出力する光の光角周波数をωとする（Ｓ１２）。図１を参照して、波長可変光源１０は、光角周波数ωの入射光を出射する。入射光は、光変調器１２により強度変調され、偏波コントローラ１４へ出射される。ここで、偏波状態設定部１６は、入射光を偏波分離器２０におけるｐ偏光軸にあわせる（Ｓ１４ａ）。すなわち、入射光をｐ偏光軸に一致する直線偏波とする。そして、入射光は光ファイバ１８に入射される。
【００４４】
光ファイバ１８を透過した入射光は、光カプラ１９を介して、偏波分離器２０および光電（O/E）変換器２３に与えられる。偏波分離器２０に与えられた光は、偏波分離器２０によりｐ偏光およびｓ偏光に分離される。偏波分離器２０が出力したｐ偏光成分は光電（O/E）変換器２２ｐにより光電変換されて第一計測部２４に出力される。偏波分離器２０が出力したｓ偏光成分は光電（O/E）変換器２２ｓにより光電変換されて第一計測部２４に出力される。そして、第一計測部２４により位相推移相当値（群遅延時間）τ₁₁、τ₂₁および振幅相当値（パワー）T₁₁ ²、T₂₁ ²が計測される（Ｓ１４ｂ）。
【００４５】
また、光電（O/E）変換器２３に与えられた光は、光電（O/E）変換器２３により光電変換されて第二計測部２５に出力される。そして、第二計測部２５により位相推移相当値（群遅延時間）τpgおよび振幅相当値（パワー）Tp²が計測される（Ｓ１４ｂ）。
【００４６】
ここで、第一計測部２４による位相推移相当値の求め方および振幅相当値の求め方（Ｓ１４ｂ）を説明する。
【００４７】
まず、光ファイバ１８の伝達関数行列［Ｔ］を式（１０）のように定義する。
【００４８】
【数７】

ただし、伝達関数行列［Ｔ］の各要素は以下の式（１１）の通りである。
【００４９】
【数８】

ただし、φ（ω）は直交する２つの成分ψ₁（ω）、ψ₂（ω）の位相推移の差成分であり、ψ（ω）は直交する２つの成分ψ₁（ω）、ψ₂（ω）の位相推移の同相成分である。なお、ψ₁（ω）は光の進行方向に垂直な面内のある方向の位相推移、ψ₂（ω）はψ₁に直交する方向の位相推移である。具体的には、φ（ω）＝（ψ₁（ω）−ψ₂（ω））／２、ψ（ω）＝（ψ₁（ω）＋ψ₂（ω））／２である。また、Θ（ω）は、光ファイバ１８から出射される光の偏光角である。
【００５０】
ここで、入射光を偏波分離器２０におけるｐ偏光軸にあわせてある。よって、偏波分離器２０の出力は、以下の式（１２）のようになる。
【００５１】
【数９】

第一計測部２４には、光電（O/E）変換器２２ｐを介して、Ｔ₁₁e^{-j θ 11}の光が入射される。しかも、第一計測部２４には、光電（O/E）変換器２２ｓを介して、Ｔ₂₁e^{-j θ 21}の光が入射される。よって、第一計測部２４は、Ｔ₁₁e^{-j θ 11}およびＴ₂₁e^{-j θ 21}の位相推移θ₁₁、θ₂₁に相当する値、例えば位相推移θ₁₁、θ₂₁を光角周波数ωで微分した値であるところの群遅延時間τ₁₁（＝dθ₁₁／dω）、τ₂₁（＝dθ₂₁／dω）、ならびに振幅Ｔ₁₁、Ｔ₂₁に相当する値、例えば振幅を二乗した値（パワー）Ｔ₁₁ ²、Ｔ₂₁ ²、を計測できる。すなわち、第一計測部２４は、光ファイバ１８の伝達関数行列の第一列の位相推移相当値および振幅相当値を計測できる。
【００５２】
次に、偏波状態設定部１６は、入射光を偏波分離器２０におけるｓ偏光軸にあわせる（Ｓ１６ａ）。すなわち、入射光をｓ偏光軸に一致する直線偏波とする。そして、入射光は光ファイバ１８に入射される。
【００５３】
光ファイバ１８を透過した合成入射光は、偏波分離器２０によりｐ偏光およびｓ偏光に分離される。偏波分離器２０が出力したｐ偏光成分は光電（O/E）変換器２２ｐにより光電変換されて計測部２４に出力される。偏波分離器２０が出力したｓ偏光成分は光電（O/E）変換器２２ｓにより光電変換されて計測部２４に出力される。そして、計測部２４により位相推移相当値（群遅延時間）τ₁₂、τ₂₂および振幅相当値（パワー）T₁₂ ²、T₂₂ ²が計測される（Ｓ１６ｂ）。
【００５４】
また、光電（O/E）変換器２３に与えられた光は、光電（O/E）変換器２３により光電変換されて第二計測部２５に出力される。そして、第二計測部２５により位相推移相当値（群遅延時間）τsgおよび振幅相当値（パワー）Ts²が計測される（Ｓ１６ｂ）。
【００５５】
ここで、第一計測部２４による位相推移相当値の求め方および振幅相当値の求め方（Ｓ１６ｂ）を説明する。入射光を偏波分離器２０におけるｓ偏光軸にあわせてある。よって、偏波分離器２０の出力は、以下の式（１３）のようになる。
【００５６】
【数１０】

第一計測部２４には、光電（O/E）変換器２２ｐを介して、Ｔ₁₂e^{-j θ 12}の光が入射される。しかも、第一計測部２４には、光電（O/E）変換器２２ｓを介して、Ｔ₂₂e^{-j θ 22}の光が入射される。よって、第一計測部２４は、Ｔ₁₂e^{-j θ 12}およびＴ₂₂e^{-j θ 22}の位相推移θ₁₂、θ₂₂に相当する値、例えば位相推移θ₁₂、θ₂₂を光角周波数ωで微分した値であるところの群遅延時間τ₁₂（＝dθ₁₂／dω）、τ₂₂（＝dθ₂₂／dω）、ならびに振幅Ｔ₁₂、Ｔ₂₂に相当する値、例えば振幅を二乗した値（パワー）Ｔ₁₂ ²、Ｔ₂₂ ²、を計測できる。すなわち、第一計測部２４は、光ファイバ１８の伝達関数行列の第二列の位相推移相当値および振幅相当値を計測できる。
【００５７】
そして、光角周波数が上限に達したか否かを判定し（Ｓ１７）、上限に達していなければ（Ｓ１７、Ｎｏ）、光角周波数をΔω増やし（Ｓ１８）、入射光を偏波分離器２０におけるｐ偏光軸にあわせる工程（Ｓ１４ａ）に戻る。光角周波数が上限に達したならば（Ｓ１７、Ｙｅｓ）、入射光を偏波分離器２０におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸（１６ａ）にあわせたときの位相推移相当値および振幅相当値の計測（Ｓ１０：図２参照）が終了する。
【００５８】
ここで、図２に戻り、光特性測定部２６は、入射光をｐ偏光軸に一致する直線偏波とした時（Ｐ波入力時）に計測されたパワーT₁₁ ²、T₂₁ ²を受け、偏りが有るか否かを判定する（Ｓ２２）。すなわち、T₁₁ ²≫T₂₁ ²（T₁₁ ²がT₂₁ ²よりも大き過ぎる）あるいはT₁₁ ²≪T₂₁ ²（T₁₁ ²がT₂₁ ²よりも小さ過ぎる）であれば偏りが有ると判定し、さもなければ偏りが無いと判定する。例えば、上限のしきい値を設定しておき、T₁₁ ²／T₂₁ ²が上限のしきい値を超えたときには過大とする。また、例えば、下限のしきい値を設定しておき、T₁₁ ²／T₂₁ ²が下限のしきい値未満となったときには過少とする。
【００５９】
Ｐ波入力時に計測されたパワーT₁₁ ²、T₂₁ ²に偏りが有れば（Ｓ２２、Ｙｅｓ）、光特性測定部２６は、τpgを用いてτ₂₁あるいはτ₁₁を求める（Ｓ２４）。
【００６０】
ここで、第一計測部２４の計測結果Ｔ₁₁ ²、Ｔ₂₁ ²、τ₁₁、τ₂₁と、第二計測部２５の計測結果Tp²、τpgとは以下に示すような関係がある。なお、証明については後述する。また、θ’＝τである。
【００６１】
【数１１】

T₁₁ ²≫T₂₁ ²の場合は、第一計測部２４の計測結果であるτ₂₁のＳ／Ｎ比が低くなる。そこで、式（１５）を用いて、Ｔ₁₁ ²、Ｔ₂₁ ²、τ₁₁、τpgからτ₂₁を計算する。T₁₁ ²≫T₂₁ ²の場合は、第一計測部２４の計測結果であるτ₁₁および第二計測部２５の計測結果であるτpgのＳ／Ｎ比が高い。よって、式（１５）を用いてτ₂₁を計算すれば、τ₂₁のＳ／Ｎ比が高くなる。
【００６２】
T₁₁ ²≪T₂₁ ²の場合は、第一計測部２４の計測結果であるτ₁₁のＳ／Ｎ比が低くなる。そこで、式（１５）を用いて、Ｔ₁₁ ²、Ｔ₂₁ ²、τ₂₁、τpgからτ₁₁を計算する。T₁₁ ²≪T₂₁ ²の場合は、第一計測部２４の計測結果であるτ₂₁および第二計測部２５の計測結果であるτpgのＳ／Ｎ比が高い。よって、式（１５）を用いてτ₁₁を計算すれば、τ₁₁のＳ／Ｎ比が高くなる。
【００６３】
τpgを用いてのτ₂₁あるいはτ₁₁の演算（Ｓ２４）の後、あるいは、Ｐ波入力時に計測されたパワーT₁₁ ²、T₂₁ ²に偏りが無い場合（Ｓ２２、Ｎｏ）は、光特性測定部２６は、入射光をｓ偏光軸に一致する直線偏波とした時（Ｓ波入力時）に計測されたパワーT₁₂ ²、T₂₂ ²を受け、偏りが有るか否かを判定する（Ｓ３２）。すなわち、T₁₂ ²≫T₂₂ ²（T₁₂ ²がT₂₂ ²よりも大き過ぎる）あるいはT₁₂ ²≪T₂₂ ²（T₁₂ ²がT₂₂ ²よりも小さ過ぎる）であれば偏りが有ると判定し、さもなければ偏りが無いと判定する。例えば、上限のしきい値を設定しておき、T₁₂ ²／T₂₂ ²が上限のしきい値を超えたときには過大とする。また、例えば、下限のしきい値を設定しておき、T₁₂ ²／T₂₂ ²が下限のしきい値未満となったときには過少とする。
【００６４】
Ｓ波入力時に計測されたパワーT₁₂ ²、T₂₂ ²に偏りが有れば（Ｓ３２、Ｙｅｓ）、光特性測定部２６は、τsgを用いてτ₂₂あるいはτ₁₂を求める（Ｓ３４）。
【００６５】
ここで、第一計測部２４の計測結果Ｔ₁₂ ²、Ｔ₂₂ ²、τ₂₂、τ₁₂と、第二計測部２５の計測結果Ts²、τsgとは以下に示すような関係がある。なお、証明については後述する。また、θ’＝τである。
【００６６】
【数１２】

T₁₂ ²≫T₂₂ ²の場合は、第一計測部２４の計測結果であるτ₂₂のＳ／Ｎ比が低くなる。そこで、式（１７）を用いて、Ｔ₁₂ ²、Ｔ₂₂ ²、τ₁₂、τsgからτ₂₂を計算する。T₁₂ ²≫T₂₂ ²の場合は、第一計測部２４の計測結果であるτ₁₂および第二計測部２５の計測結果であるτsgのＳ／Ｎ比が高い。よって、式（１７）を用いてτ₂₂を計算すれば、τ₂₂のＳ／Ｎ比が高くなる。
【００６７】
T₁₂ ²≪T₂₂ ²の場合は、第一計測部２４の計測結果であるτ₁₂のＳ／Ｎ比が低くなる。そこで、式（１７）を用いて、Ｔ₁₂ ²、Ｔ₂₂ ²、τ₂₂、τsgからτ₁₂を計算する。T₁₂ ²≪T₂₂ ²の場合は、第一計測部２４の計測結果であるτ₂₂および第二計測部２５の計測結果であるτsgのＳ／Ｎ比が高い。よって、式（１７）を用いてτ₁₂を計算すれば、τ₁₂のＳ／Ｎ比が高くなる。
【００６８】
τsgを用いてのτ₂₂あるいはτ₁₂の演算（Ｓ３４）の後、あるいは、Ｓ波入力時に計測されたパワーT₁₂ ²、T₂₂ ²に偏りが無い場合（Ｓ３２、Ｎｏ）は、群遅延時間τｇの測定（Ｓ４２）に進む。
【００６９】
すなわち、群遅延時間測定部２８は、第二計測部２５の計測結果τpgおよびτsgに基づき、光ファイバ１８の群遅延時間τｇを求める（Ｓ４２）。光ファイバ１８の群遅延時間τｇ＝（τpg＋τsg）／２である。
【００７０】
本発明の実施形態によれば、第二計測部２５は、光ファイバ１８から出射された光に基づき入射光の位相推移相当値（群遅延時間τpg、τsg）を計測する。第一計測部２４の計測結果である振幅相当値（パワー）においてｐ偏光軸あるいはｓ偏光軸に偏りが見られた場合（T₁₁ ²がT₂₁ ²よりも小さ過ぎる（大き過ぎる）、T₁₂ ²がT₂₂ ²よりも小さ過ぎる（大き過ぎる））、光特性測定部２６は、第二計測部２５の計測結果（群遅延時間τpg、τsg）に基づき被測定物の光特性（群遅延時間τ₁₁、τ₂₁、τ₁₂、τ₂₂）を測定する。
【００７１】
よって、第一計測部２４の振幅相当値（パワー）においてｐ偏光軸あるいはｓ偏光軸に偏りが見られたとしても、第二計測部２５の計測結果（パワーのｐ偏光軸あるいはｓ偏光軸への偏りの影響を受けない）に基づき光ファイバ１８の光特性の測定が行われるので、偏光成分の偏りによる光特性の測定への悪影響が防止できる。
【００７２】
なお、光特性の一例として群遅延時間τ₁₁、τ₂₁、τ₁₂、τ₂₂を挙げたが、この測定を精度良く行うことにより、光特性のさらなる一例である波長分散、波長分散スロープ、偏波モード分散などを精度良く求めることも可能である。これらは、群遅延時間τ₁₁、τ₂₁、τ₁₂、τ₂₂に基づき求められるからである。
【００７３】
さらに、群遅延時間測定部２８により、光ファイバ１８の群遅延時間の測定値のＳ／Ｎ比を良くすることができる。
【００７４】
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装置に、上記の各部分、例えば第一計測部２４、第二計測部２５、光特性測定部２６、群遅延時間測定部２８を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
【００７５】
[第一計測部２４の計測結果Ｔ₁₂ ²、Ｔ₂₂ ²、τ₂₂、τ₁₂と、第二計測部２５の計測結果Ts²、τsgとの関係（式１４〜１７）の証明]
入力光は任意の偏波状態を考える。このとき、DUTへの入射面に対して垂直方向の2軸をx軸、y軸とし、入射光のx軸成分の振幅をEp、y軸成分の振幅をEse^{j θ k}とする。DUTから出射する光のx軸、y軸成分（それぞれEpout、Esoutとする）は伝達関数行列を用いて次のようになる。
【００７６】
【数１３】

伝達関数行列より、出射光の複素振幅Eoutは次式のようになる。
【００７７】
【数１４】

ix、iyはそれぞれx軸、y軸方向の単位ベクトルである。
ここで、Eoutを受光した電気信号をネットワークアナライザーで測定すると、パワーと群遅延時間が測定される。パワーは群遅延時間は式で表される位相を各周波数で微分した値になるので、パワーT²、群遅延時間τは以下のようになる。
【００７８】
ix・ix＝iy・iy＝１、ix・iy＝０より、
【００７９】
【数１５】

x軸に平行な直線偏波をP波、y軸に平行な直線偏波をS波とするとP波、S波入力時のパワー、群遅延時間特性は以下のように求められる。
【００８０】
Ｐ波入力の場合は、Ep＝１、Es＝０、θ_Δ＝０を式（３３）および式（３７）に代入すると、式（１４）および式（１５）を得る。
【００８１】
Ｓ波入力の場合は、Ep＝０、Es＝１、θ_Δ＝０を式（３３）および式（３７）に代入すると、式（１６）および式（１７）を得る。
【００８２】
[証明終わり]
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる光特性測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる光特性測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】入射光の位相推移相当値および振幅相当値の計測の手順を示すフローチャートである。
【図４】従来技術の特開平９−２６４８１４号公報に記載の光ファイバの偏波モード分散測定装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 波長可変光源（光生成手段）
１２ 光変調器
１４ 偏波コントローラ（光入射手段）
１６ 偏波状態設定部
１６ａ ｐ偏光軸およびｓ偏光軸
１６ｂ 直交偏光軸
１８ 光ファイバ（DUT：Device Under Test）
１９ 光カプラ
２０ 偏波分離器
２２ｐ、ｓ 光電（O/E）変換器
２３ 光電（O/E）変換器
２４ 第一計測部
２５ 第二計測部
２６ 光特性測定部
２８ 群遅延時間測定部

Claims (7)

1. 被測定物の光特性を測定する光特性測定装置であって、
   前記被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離手段と、
   入射光を生成する光生成手段と、
   前記入射光を強度変調して出射する光変調手段と、
   当該強度変調された入射光を、前記偏波分離手段におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸にあわせて前記被測定物に入射する光入射手段と、
   前記偏波分離手段の出力を光電変換したものを受けて、前記偏波分離手段の出力に基づき前記入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する第一計測手段と、
   前記被測定物から出射された光を光電変換したものを受けて、前記被測定物から出射された光に基づき前記入射光の位相推移相当値を計測する第二計測手段と、
   前記第一計測手段により計測された前記入射光の振幅相当値のｐ偏光成分がｓ偏光成分に対して過大あるいは過少である場合に、前記第二計測手段の計測結果を用いて前記被測定物の光特性を測定する光特性測定手段と、
   を備えた光特性測定装置。
2. 請求項１に記載の光特性測定装置であって、
   前記位相推移相当値は位相推移を光角周波数で微分したものである光特性測定装置。
3. 請求項１に記載の光特性測定装置であって、
   前記振幅相当値は振幅を二乗したものである光特性測定装置。
4. 請求項２に記載の光特性測定装置であって、
   前記第二計測手段の計測結果に基づき前記被測定物の群遅延時間を測定する群遅延時間測定手段を備えた光特性測定装置。
5. 被測定物の光特性を測定する光特性測定方法であって、
   前記被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離工程と、
   入射光を生成する光生成工程と、
   前記入射光を強度変調して出射する光変調工程と、
   当該強度変調された入射光を、前記偏波分離工程におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸にあわせて前記被測定物に入射する光入射工程と、
   前記偏波分離工程の出力を光電変換したものを受けて、前記偏波分離工程の出力に基づき前記入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する第一計測工程と、
   前記被測定物から出射された光を光電変換したものを受けて、前記被測定物から出射された光に基づき前記入射光の位相推移相当値を計測する第二計測工程と、
   前記第一計測工程により計測された前記入射光の振幅相当値のｐ偏光成分がｓ偏光成分に対して過大あるいは過少である場合に、前記第二計測工程の計測結果を用いて前記被測定物の光特性を測定する光特性測定工程と、
   を備えた光特性測定方法。
6. 被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離手段と、入射光を生成する光生成手段と、前記入射光を強度変調して出射する光変調手段と、当該強度変調された入射光を、前記偏波分離手段におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸にあわせて前記被測定物に入射する光入射手段とを有する光特性測定装置における光特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記偏波分離手段の出力を光電変換したものを受けて、前記偏波分離手段の出力に基づき前記入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する第一計測処理と、
   前記被測定物から出射された光を光電変換したものを受けて、前記被測定物から出射された光に基づき前記入射光の位相推移相当値を計測する第二計測処理と、
   前記第一計測処理により計測された前記入射光の振幅相当値のｐ偏光成分がｓ偏光成分に対して過大あるいは過少である場合に、前記第二計測処理の計測結果を用いて前記被測定物の光特性を測定する光特性測定処理と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。
7. 被測定物から出射された光を受けて、ｐ偏光およびｓ偏光に分離して出力する偏波分離手段と、入射光を生成する光生成手段と、前記入射光を強度変調して出射する光変調手段と、当該強度変調された入射光を、前記偏波分離手段におけるｐ偏光軸およびｓ偏光軸にあわせて前記被測定物に入射する光入射手段とを有する光特性測定装置における光特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
   前記偏波分離手段の出力を光電変換したものを受けて、前記偏波分離手段の出力に基づき前記入射光の位相推移相当値および振幅相当値を計測する第一計測処理と、
   前記被測定物から出射された光を光電変換したものを受けて、前記被測定物から出射された光に基づき前記入射光の位相推移相当値を計測する第二計測処理と、
   前記第一計測処理により計測された前記入射光の振幅相当値のｐ偏光成分がｓ偏光成分に対して過大あるいは過少である場合に、前記第二計測処理の計測結果を用いて前記被測定物の光特性を測定する光特性測定処理と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。

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