JP6314374B2

JP6314374B2 - 光路長調整方法

Info

Publication number: JP6314374B2
Application number: JP2013108381A
Authority: JP
Inventors: 義弘立岩
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2033-05-22
Also published as: JP2014230101A

Description

本発明は、光路長調整方法に関し、例えば、被測定デバイスの特性を測定する測定系における光経路の光路長調整方法に関する。

高速かつ大容量の光通信システムとして、例えばコヒーレント光通信システムが知られている。コヒーレント光通信システムで用いられるコヒーレント光受信器では、一例として、信号光と局部発振光（ＬＯ光）とを偏光分離素子、９０度ハイブリッドで処理した後に、受光素子により光信号から電気信号への変換を行う。コヒーレント光受信器の特性評価に、例えば、ＳＰＲＲ（Single Port Rejection Ratio）と呼ばれるパラメータを用いる方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

コヒーレント光受信器のような２つの信号光が入射される光デバイスでは、それぞれの信号光が伝搬する光経路の光路長が重要となる。例えば、光遅延干渉計と光受信器との間の２つの光経路を伝搬する信号光の遅延を、光受信器に備わる受光素子からの出力信号のスペクトルを用いて調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

Yves Painchaud、外３名、「Performance of balanced detection in a coherent receiver」、OPTICS EXPRESS、２００９年３月２日、１７巻、５号、ｐ．３６５９−３６７２

特開２００８−４８１５０号公報

２つの信号光が入射される被測定デバイスの特性を測定する測定系において、特性を精度良く測定するために、それぞれの信号光が伝搬する光経路の光路長を測定系全体で最適な長さに合わせこむことが行われる。例えば、コヒーレント光受信器の場合を例に挙げると、ＳＰＲＲ測定を繰り返し行い、入射する２つの信号光それぞれが伝搬する光経路の光路長を変えたときの挙動を観測することによって、光路長の最適値を探り出して調整することが行われる。しかしながら、このような方法では、測定を繰り返し行うことになるため、手間と時間がかかってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、簡易な方法で光路長の調整を行うことが可能な光路長調整方法を提供することを目的とする。

本発明は、被測定デバイスに対して２つの信号光を入力するための２つの光経路を有する測定系において、前記２つの光経路の光路長を異ならせる工程と、前記光路長を異ならせた後、前記２つの光経路を伝搬する信号光の遅延時間差を求める工程と、前記遅延時間差から、前記２つの光経路の光路長を等しくするための補正量を求める工程と、前記補正量に基づいて、前記２つの光経路の光路長差を補正する工程と、を備えることを特徴とする光路長調整方法である。本発明によれば、簡易な方法で光路長の調整を行うことができる。

上記構成において、前記２つの光経路の一方に強度変調がかけられた信号光を伝搬させ、他方に強度変調と位相変調とがかけられた信号光を伝搬させ、前記２つの光経路を伝搬した２つの前記信号光を干渉させて干渉信号光を出射する９０度ハイブリッドと、前記干渉信号光を受光する受光素子と、を含む光受信器からの出力信号の周波数特性を用いて前記遅延時間差を求める構成とすることができる。

上記構成において、前記遅延時間差は、下記式（１）により求める構成とすることができる。
遅延時間差＝｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝／（πｆ_０）・・・（１）
ｆ_０：前記周波数特性で位相変調の影響が見られない点の周波数

上記構成において、前記補正量は、下記式（２）により求める構成とすることができる。
補正量＝｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝×ｃ_０／（πｆ_０）・・・（２）
ｃ_０：前記光路長を補正する光路長補正手段での光の速度

上記構成において、前記光路長差を補正する工程は、前記補正量の大きさだけ長く又は短くなるように前記光路長を変化させる第１の補正と、前記第１の補正をした後、前記光路長が正しく補正されたかを確認する工程と、前記光路長が正しく補正されていない場合に、前記第１の補正とは反対の方向に前記補正量の大きさだけ前記光路長を変化させる第２の補正と、を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記第１の補正をした後での前記光受信器からの出力信号の周波数特性で位相変調の影響が見られない点の周波数が、前記第１の補正の前よりも低くなっていないかどうかによって、前記光路長が正しく補正されたかを確認する構成とすることができる。

上記構成において、前記２つの光経路間の光路長差が４ｍｍ以上となるように、前記２つの光経路の光路長を異ならせる構成とすることができる。

本発明によれば、簡易な方法で光路長の調整を行うことができる。

図１は、ＳＰＲＲを説明するための図である。図２は、実施例１に係る光路長調整方法に関する測定系を示すブロック図である。図３は、光受信器を示すブロック図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、周波数特性の測定結果を示す図である。図５は、実施例１に係る光路長調整方法を示すフローチャートである。図６は、光路長が正しく調整された後の周波数特性の測定結果を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例を説明する。

まず、上述の非特許文献１に記載されているＳＰＲＲについて説明する。非特許文献１では、ＳＰＲＲは以下の式（数１）で定義されている。

ここで、数１に記載のΔＩ_０（ｆ）、ΔＩ_１（ｆ）、及びΔＩ_２（ｆ）について説明する。図１は、ＳＰＲＲを説明するための図である。図１のように、９０度ハイブリッド１０から出射される干渉信号光を受光素子１２で受光する場合を想定する。９０度ハイブリッド１０は、入射された信号光及び局部発振光（ＬＯ光）を分光・合成・遅延し、干渉信号光を４つのポートから出射する。信号光と局部発振光とには、例えば周波数ｆの強度変調がかけられていて、局部発振光にはさらに、強度変調とは同期しない低周波の位相変調がかけられている。

９０度ハイブリッド１０の４つのポートから出射される干渉信号光は、１対の差動光信号を２組含んでいる。１対の差動光信号を受光する１対の受光素子１２ａ、１２ｂそれぞれで生成される光電流をＩ_１（ｔ）、Ｉ_２（ｔ）とし、Ｉ_１（ｔ）とＩ_２（ｔ）を合成した光電流をΔＩ（ｔ）とする。

９０度ハイブリッド１０に信号光のみが入射され、局部発振光が入射されない場合、１対の受光素子１２ａ、１２ｂそれぞれは、同じ位相の光信号を受光する。数１のΔＩ_０（ｆ）は、この場合における、１対の受光素子１２ａ、１２ｂそれぞれで生成された光電流Ｉ_１（ｔ）とＩ_２（ｔ）を合成したものである。

９０度ハイブリッド１０に信号光と局部発振光とが入射される場合、局部発振光の位相によって、１対の受光素子１２ａ、１２ｂそれぞれが受光する光信号の強度が変わる。数１のΔＩ_１（ｆ）は、受光素子１２ａが受光する光信号の強度が最大になる場合での、１対の受光素子１２ａ、１２ｂそれぞれで生成された光電流Ｉ_１（ｔ）とＩ_２（ｔ）を合成したものである。数１のΔＩ_２（ｆ）は、受光素子１２ｂが受光する光信号の強度が最大になる場合での、１対の受光素子１２ａ、１２ｂそれぞれで生成された光電流Ｉ_１（ｔ）とＩ_２（ｔ）を合成したものである。

また、非特許文献１では、数１の分母の測定において、信号光及び局部発振光それぞれが伝搬する光経路の光路長が最適値からずれた場合での受光素子１２から出力される光電流の挙動として、以下の式（数２）が示されている。

数２において、Ｒは受光素子の受光感度、ａは干渉系の入出力ポート間の結合係数、Ｐ_０は平均光パワー、ΔＰは強度変調の振幅、ｆは強度変調の周波数、τは干渉系に入射するまでの光路長による信号光と局部発振光との遅延時間差である。

数２によれば、光路長が最適値からずれた場合には、受光素子１２から出力される光電流（出力信号）は、ｃｏｓ（πｆτ）に従って低下することが分かる。つまり、受光素子１２からの出力信号は、遅延時間差τの影響を強く受けることが分かる。例えば、強度変調の周波数ｆが２０ＧＨｚの場合に、測定系における光ファイバ等の２つの光経路間の光路長差が最適値から１ｍｍずれると、受光素子１２からの出力信号は、最適値から約０．２ｄＢ程度ずれることになる。

差動光信号を扱う場合には１対の受光素子を使用するが、例えば受光素子の後段に接続される増幅器を経由した出力信号からは、個々の受光素子の光電流を個別に測定することができない。信号光の全てを１対の受光素子の片方にのみ入射できれば、個々の受光素子の光電流を個別に測定できるが、自然に生じる位相のふらつきのために難しい。そこで、数１の分母の測定にあたり、位相変調器によって局部発振光の位相を故意に変化させつつ、受光素子の光電流を繰り返し測定し、そのうちの最大値を採ることが行われている。この際に、数２で説明したように、信号光及び局部発振光それぞれが伝搬する光経路の光路長が最適値からずれていると、受光素子から出力される光電流が低下してしまう。このため、信号光及び局部発振光それぞれが伝搬する光経路の光路長も変えつつ、上述した受光素子の光電流の測定を繰り返し行っている。これにより、受光素子から出力される光電流が最大となる光路長を探すことで、光経路の光路長の調整も可能となる。しかしながら、このような方法では、手間と時間がかかってしまう。そこで、簡易な方法で光路長の調整が可能な実施例を以下に示す。

図２は、実施例１に係る光路長調整方法に関する測定系を示すブロック図である。実施例１の光路長調整方法は、例えばコヒーレント光受信器を用いて行う。図２のように、光コミュニケーションアナライザ１４（ＬＣＡ：Lightwave Communication Analyzer）から出射された強度変調信号光が、スプリッタ１６によって２つに分岐される。一方の分岐光は、アッテネータ１８、光路長補正手段２０、及び偏波コントローラ２２を経由して、光受信器３０に入射される。なお、光路長補正手段２０は、例えば手動操作型のディレイライン、電動型のディレイライン等、光路長を補正することが可能な装置・方法を用いることができる。他方の分岐光は、アッテネータ１８、位相変調器２４、及び偏波コントローラ２２を経由して、光受信器３０に入射される。他方の分岐光は、ファンクションジェネレータ２６の制御による位相変調器２４によって、強度変調とは同期しない低周波の位相変調がかけられている。

光受信器３０は、例えばコヒーレント光受信器であり、信号光と局部発振光（ＬＯ光）とが入射される。ここでは、位相変調がかけられていない分岐光を信号光として用い、位相変調がかけられた分岐光を局部発振光として用いる。図２から分かるように、信号光として用いられる分岐光と局部発振光として用いられる分岐光とは、スプリッタ１６の後段から異なる光経路を伝搬する。つまり、信号光として用いられる分岐光が伝搬する光経路２８ａと、局部発振光として用いられる分岐光が伝搬する光経路２８ｂとは異なっている。

図３は、光受信器を示すブロック図である。図３のように、光受信器３０は、偏光分離素子３２（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）、ビームスプリッタ３４（ＢＳ：Beam splitter）、９０度ハイブリッド１０ｘ及び１０ｙ、受光素子１２、増幅器３６、及び偏光回転素子３８を含む。

光受信器３０に入射された信号光は、偏光分離素子３２によって、互いに直交するＸ偏光とＹ偏光とに分離される。Ｘ偏光の光は、Ｘ側の９０度ハイブリッド１０ｘに入射される。Ｙ偏光の光は、偏光回転素子３８で偏光面が９０°回転されてＸ偏光となった後、Ｙ側の９０度ハイブリッド１０ｙに入射される。Ｘ偏光として例えばＴＥ光、Ｙ偏光として例えばＴＭ光を用いることができるが、Ｘ偏光をＴＭ光、Ｙ偏光をＴＥ光としてもよい。

光受信器３０に入射された局部発振光（ＬＯ光）は、ビームスプリッタ３４によって、２つに分岐される。局部発振光は、予めＸ偏光に設定された光を偏波保持ファイバーにて導入する。このため、ビームスプリッタ３４で分岐された分岐光もＸ偏光となっている。ビームスプリッタ３４で分岐された分岐光はそれぞれ、Ｘ側の９０度ハイブリッド１０ｘとＹ側の９０度ハイブリッド１０ｙに入射される。

９０度ハイブリッド１０ｘ、１０ｙは、入射された信号光及び局部発振光を、内部の光導波路で分光・合成・遅延し、干渉光を４つのポートから出射する。９０度ハイブリッド１０ｘ、１０ｙは、例えば平面光導波路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）により構成することができる。Ｘ側の９０度ハイブリッド１０ｘに入射された信号光は、局部発振光と合成された後、同相成分（In-Phase）と直交位相成分（Quadrature-Phase）の正成分（Positive）及び負成分（negative）に分離され、４つの干渉信号光（Ｘ−Ｉｐ、Ｘ−Ｉｎ、Ｘ−Ｑｐ、Ｘ−Ｑｎ）として出射される。４つの干渉信号光のうちのＸ−ＩｐとＸ−Ｉｎは１対の差動光信号であり、Ｘ−ＱｐとＸ−Ｑｎも１対の差動光信号である。

同様に、Ｙ側の９０度ハイブリッド１０ｙに入射された信号光は、局部発振光と合成された後、同相成分と直交位相成分の正成分及び負成分に分離され、４つの干渉信号光（Ｙ−Ｉｐ、Ｙ−Ｉｎ、Ｙ−Ｑｐ、Ｙ−Ｑｎ）として出射される。４つの干渉信号光のうちのＹ−ＩｐとＹ−Ｉｎは１対の差動光信号であり、Ｙ−ＱｐとＹ−Ｑｎも１対の差動光信号である。

受光素子１２は、９０度ハイブリッド１０ｘ、１０ｙから出射された干渉信号光を受光し、光電変換によって、光電流を生成する。受光素子１２は、例えばフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）である。増幅器３６は、受光素子１２から出力された対となる光電流を電圧に変換して増幅する。増幅器３６は、例えばトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：Trans Impedance Amplifier）である。増幅器３６で増幅された１対の電気信号は、光受信器３０の外部に出力される。

図２のように、光受信器３０から出力された１対の電気信号は、アナログ−デジタル変換回路４０（ＡＤＣ：Analog Digital Converter）によってデジタル信号に変換される。アナログ−デジタル変換回路４０から出力されたデジタル信号の１つは、光コミュニケーションアナライザ１４に入力される。これにより、光コミュニケーションアナライザ１４で、強度変調の変調周波数と光受信器３０からの出力信号の強度との関係を示す周波数特性が測定できる。

ここで、発明者が行った実験について説明する。発明者は、図２の測定系において、信号光及び局部発振光それぞれが伝搬する光経路２８ａ、２８ｂの光路長を最適値から故意に大きくずらし、光経路２８ａ、２８ｂそれぞれを伝搬する信号光の相互間の遅延時間差を５３ｐｓとした。そして、この状態で、光コミュニケーションアナライザ１４で周波数特性を測定した。なお、周波数特性の測定は、１回（１ｓｗｅｅｐ）だけ行った。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、周波数特性の測定結果を示す図である。

図４（ａ）中の細線は測定データを示し、太線は測定データの最大値を結んだ包絡線を示している。また、参考として、光経路２８ａ、２８ｂの光路長が最適な場合での包絡線を破線で示している。図４（ａ）のように、光路長が最適値から大きくずれている場合での包絡線（太線）は、最適な場合での包絡線（破線）に比べて、光受信器３０からの出力信号の強度が低下していることが分かる。

図４（ｂ）は、光路長が最適な場合での包絡線（以下、Ａと称す）にｃｏｓ（πｆτ）をかけた線Ｂ（＝Ａ×ｃｏｓ（πｆτ））を一点鎖線で、Ａにｓｉｎ（πｆτ）／√２をかけた線Ｃ（＝Ａ×ｓｉｎ（πｆτ）／√２）を二点鎖線で加えた図である。図４（ｂ）のように、光路長が最適値から大きくずれた場合の測定データ（細線）は、Ｂ（＝Ａ×ｃｏｓ（πｆτ））の線（一点鎖線）とＣ（＝Ａ×ｓｉｎ（πｆτ）／√２）の線（二点鎖線）とに囲まれた領域内で位相変調に従った強度変化をしていることが分かる。その結果、測定データの最大値を結んだ包絡線（太線）は、Ａ×ｃｏｓ（πｆτ）とＡ×ｓｉｎ（πｆτ）／√２との最大値を結んだ線にほぼ等しくなっていることが分かる。

さらに、測定データ（細線）は、Ｂ（＝Ａ×ｃｏｓ（πｆτ））の線とＣ（＝Ａ×ｓｉｎ（πｆτ）／√２）の線とが交差する周波数ｆでは、位相変調による振動が生じていないことが分かる。したがって、以下の式（数３）が成り立つことが言える。

数３の式から、周波数ｆが特定されることで、遅延時間差τが求まることが分かる。この遅延時間差τに光の速度をかけた値が、光経路２８ａ、２８ｂ間の光路長差であることから、この遅延時間差τに基づいて、図２における光路長補正手段２０で光路長を補正することにより、光経路２８ａ、２８ｂ間の光路長差を適切にできる。以下、具体的な光路長の調整方法を説明する。

図５は、実施例１に係る光路長調整方法を示すフローチャートである。実施例１の光路長調整方法を、図２を参照しつつ、図５を用いて説明する。図５のように、被測定デバイス（例えば光デバイス）を測定する測定系の２つの光経路２８ａ、２８ｂに用いられる測定系部材（例えば、図２では、アッテネータ１８、偏波コントローラ２２、位相変調器２４）のサイズ等の物理長を測定する（ステップＳ１０）。物理長の測定は、例えば概算でよい。物理長を測定した後、測定系部材及び光受信器等を光ファイバ等で接続して、例えば図２のような測定系を組み立てる（ステップＳ１２）。この際、光ファイバやアダプタ、光路長補正手段２０等を必要に応じて駆使し、２つの光経路２８ａ、２８ｂの光路長が異なるようにする。例えば、２つの光経路２８ａ、２８ｂ間の光路長差が４ｍｍ以上となるようにする。その後、測定系に接続された光受信器３０を動作させて、光経路２８ａ、２８ｂごとに偏波を調整する（ステップＳ１４）。

次いで、光コミュニケーションアナライザ１４から強度変調をかけた信号光を出射させて、光受信器３０に入射させる。出射された信号光は、スプリッタ１６で分岐し、一方は、アッテネータ１８、光路長補正手段２０、及び偏波コントローラ２２を経由して、光受信器３０に入射する。他方は、アッテネータ１８、位相変調器２４、及び偏波コントローラ２２を経由し、位相変調器２４によって例えば１Ｈｚ程度の低周波の位相変調がかけられて、光受信器３０に入射する。

図３で説明したように、光受信器３０は、９０度ハイブリッド１０ｘ、１０ｙ、受光素子１２、及び増幅器３６を有する。９０度ハイブリッド１０ｘ、１０ｙは、入射された２つの信号光（信号光と局部発振光）を干渉させて干渉信号光を出射する。受光素子１２は、干渉信号光を受光して光電流を生成する。この光電流は、増幅器３６で増幅されて光受信器３０の外部に出力される。

光受信器３０から出力された電気信号を、アナログ−デジタル変換回路４０でデジタル信号に変換した後、光コミュニケーションアナライザ１４に入力させて、周波数特性を測定する。周波数特性の測定は、例えば１回（１ｓｗｅｅｐ）でよい。ステップＳ１２において、２つの光経路２８ａ、２８ｂの光路長を異ならせているため、例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）のような周波数特性の測定結果が得られる。

周波数特性の測定結果から、２つの光経路２８ａ、２８ｂそれぞれを伝搬する信号光の相互間の遅延時間差を求める（ステップＳ１６）。例えば、周波数特性で位相変調の影響が見られない点の周波数ｆ_０を特定し、上述した数３の式を用いて遅延時間差τを求める。即ち、τ＝｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝／（πｆ_０）を計算して、２つの光経路２８ａ、２８ｂそれぞれを伝搬する信号光の相互間の遅延時間差を求める。位相変調の影響が見られない点の周波数ｆ_０は、位相変調による変動が生じていない点の周波数から±０．５ＧＨｚの範囲とすることができる。

次いで、ステップＳ１６で求めた遅延時間差から、２つの光経路２８ａ、２８ｂの光路長を等しくするための補正量ΔＬを求める（ステップＳ１８）。例えば、光路長を補正する光路長補正手段２０での光の速度をｃ_０とした場合、補正量ΔＬは、ΔＬ＝｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝×ｃ_０／（πｆ_０）の計算によって求めることが出来る。

次いで、光路長補正手段２０を用いて、補正量ΔＬだけ長くなるように光経路２８ａの光路長を補正する（ステップＳ２０）。ここで、ステップＳ１６で求めた遅延時間差だけでは、２つの光経路２８ａ、２８ｂのどちらの光路長が長いか（又は短いか）までは分からない。したがって、ステップＳ２０において、光路長の補正を反対方向にしてしまった場合、つまり、光経路２８ａの光路長を短くすべき所を長くしてしまった場合があり得る。

そこで、ステップＳ２０で光路長の補正を行った後、光路長が正しく補正されたかを確認する（ステップＳ２２）。例えば、光路長の補正を行った後に、光受信器３０からの出力信号を光コミュニケーションアナライザ１４に入力させて周波数特性を測定する。そして、周波数特性で位相変調の影響が見られない点の周波数が、補正を行う前よりも低くなっていないかどうかを確認する。周波数が低くなっている場合は、光路長が正しく補正されていないため（ステップＳ２２でＮｏ）、ステップＳ２０に戻り、光路長補正手段２０を用いて、補正量ΔＬだけ短くなるように光経路２８ａの光路長を補正する。

ステップＳ２２において、周波数特性で位相変調の影響が見られない点の周波数が高くなっているか、又は、位相変調の影響が見られない点が消滅している場合は、光路長が正しく補正されたため（ステップＳ２２でＹｅｓ）、光路長の調整を終了する。

なお、上記のステップＳ２０では、まず、補正量ΔＬだけ長くなるように光経路２８ａの光路長を変化させているが、補正量ΔＬだけ短くなるように光経路２８ａの光路長を変化させても勿論よい。

ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）の周波数特性の測定結果の場合に、２つの光経路２８ａ、２８ｂそれぞれを伝搬する信号光の相互間の遅延時間差と、光路長の補正量と、を計算して、光路長を調整する例を説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）の周波数特性の測定結果から、位相変調の見られない点の周波数ｆ_０は、５．７８ＧＨｚと特定される。この周波数の値を上述の数３の式に代入することで、遅延時間差τは５２．６ｐｓと計算される。ここで、光路長補正手段２０には、例えば手動操作型のディレイラインを用いており、光路長補正手段２０での光の速度ｃ_０は３×１０^８ｍ／ｓである。このため、光路長補正手段２０を用いた光路長の補正量ΔＬは、τ×ｃ_０＝１５．８ｍｍと計算される。よって、光路長補正手段２０によって光経路２８ａの光路長を１５．８ｍｍ変化させることで、光路長の調整を行う。

図６は、光路長が正しく調整された後の周波数特性の測定結果を示す図である。図６中の細線は測定データであり、太線は測定データの最大値を結んだ包絡線であり、破線は光路長を補正する前の包絡線である。図６のように、位相変調の影響が見られない点が消滅し、測定データの最大値を結んだ包絡線（太線）が、光路長の補正前での包絡線（破線）に比べて、上昇していることが分かる。したがって、光経路２８ａ、２８ｂの光路長が適切な長さに調整されていると言える。

以上説明してきたように、実施例１によれば、図５で説明したように、２つの光経路２８ａ、２８ｂの光路長を異ならせた後、光経路２８ａ、２８ｂを伝搬する信号光の遅延時間差を求め、この遅延時間差から２つの光経路２８ａ、２８ｂの光路長を等しくするための補正量を求めている。そして、この補正量に基づいて、光経路２８ａ、２８ｂの光路長差を補正している。これにより、測定を複数回繰り返し行うことなく、簡易な方法によって光路長の調整を行うことができる。

光経路２８ａ、２８ｂを伝搬する信号光の相互間の遅延時間差は、以下の方法により求めることが好ましい。即ち、光経路２８ａ、２８ｂの一方に強度変調をかけた信号光を伝搬させ、他方に強度変調と位相変調とをかけた信号光を伝搬させる。そして、光経路２８ａ、２８ｂを伝搬した２つの信号光を干渉させて干渉信号光を出射する９０度ハイブリッド１０ｘ、１０ｙと、干渉信号光を受光する受光素子１２と、を含む光受信器３０からの出力信号の周波数特性を求め、この周波数特性から遅延時間差を求めることが好ましい。これにより、遅延時間差を容易且つ精度良く求めることができる。例えば、周波数特性で位相変調の影響が見られない点の周波数ｆ_０を特定し、｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝／（πｆ_０）を計算することで、遅延時間差を容易且つ精度良く求めることができる。

光路長を補正する光路長補正手段での光の速度によって、実際の光路長の補正量が変わることから、光路長の補正量ΔＬは、光路長補正手段での光の速度をｃ_０とした場合に、｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝×ｃ_０／（πｆ_０）の計算により求めることが好ましい。

図５で説明したように、光路長の補正では、補正量ΔＬの大きさだけ長く又は短くなるように光路長を補正した後、光路長が正しく補正されたかを確認し、正しく補正されていない場合には、反対方向に光路長を補正することを行うのが好ましい。上記の｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝／（πｆ_０）の計算から求めた遅延時間差では、２つの光経路２８ａ、２８ｂのどちらが長いか（又は短いか）が分からないため、光路長が正しく補正されていない場合があり得るためである。

光路長が正しく補正されたかどうかの確認は、補正後における光受信器３０からの出力信号の周波数特性で位相変調の影響が見られない点の周波数が、補正前よりも低くなっていないかどうかによって容易に確認することができる。補正前よりも周波数が低い場合には、光路長が正しく補正されていないことになる。

図５のステップ１２において、２つの光経路２８ａ、２８ｂの光路長を異ならせて測定系を組み立てる際に、光経路２８ａ、２８ｂ間の光路長差が４ｍｍ以上となるように異ならせることが好ましい。光路長差が短いと、図４（ａ）及び図４（ｂ）の周波数特性で、位相変調の影響が見られない点が高周波数側にシフトしてしまい、周波数変化による出力変動量が小さくなる事から、位相変調の影響が見られない点の周波数の特定精度が悪くなってしまうからである。したがって、このような観点から、光経路２８ａ、２８ｂの光路長を異ならせる際には、光路長差が５ｍｍ以上となる場合がより好ましく、６ｍｍ以上となる場合がさらに好ましく、７ｍｍ以上となる場合がよりさらに好ましい。また、光路長差があまり大きくなりすぎると、光路長調整手段２０による光路長の調整が難しくなるので、光路長差は５０ｍｍ以下の場合が好ましく、４０ｍｍ以下の場合がより好ましく、３０ｍｍ以下の場合がさらに好ましく、２０ｍｍ以下の場合がよりさらに好ましい。例えば、光路長差Ｌを、Ｌ＝｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝×４×ｃ／（π×ＢＷ）から計算してもよい。ここで、ｃは真空中の光の速度であり、ＢＷは本測定系による被測定デバイスの帯域である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０、１０ｘ、１０ｙ９０度ハイブリッド
１２、１２ａ、１２ｂ受光素子
１４光コミュニケーションアナライザ
１６スプリッタ
１８アッテネータ
２０光路長補正手段
２２偏波コントローラ
２４位相調整器
２６ファンクションジェネレータ
２８ａ、２８ｂ光経路
３０光受信器
３２偏光分離素子
３４ビームスプリッタ
３６増幅器
３８偏光回転素子
４０アナログ−デジタル変換回路

Claims

被測定デバイスに対して１つの信号光がスプリッタによって２つに分岐される２つの信号光を入力するための２つの光経路を有する測定系において、
前記２つの光経路の光路長を異ならせる工程と、
前記光路長を異ならせた後、前記２つの光経路を伝搬する信号光の遅延時間差を求める工程と、
前記遅延時間差から、前記２つの光経路の光路長を等しくするための補正量を求める工程と、
前記補正量に基づいて、前記２つの光経路の光路長差を補正する工程と、を含み、
前記２つの光経路の一方に強度変調がかけられた信号光を伝搬させ、他方に強度変調と位相変調とがかけられた信号光を伝搬させ、前記２つの光経路を伝搬した２つの前記信号光を干渉させて干渉信号光を出射する９０度ハイブリッドと、前記干渉信号光を受光する受光素子と、を含む光受信器からの出力信号の周波数特性を用いて前記遅延時間差を求め、
前記遅延時間差および前記補正量は、下記式（１）（２）により求める、光路長調整方法。
遅延時間差＝｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝／（πｆ _０）・・・（１）
ｆ _０：前記周波数特性で位相変調の影響が見られない点の周波数
補正量＝｛ａｒｃｔａｎ（√２）｝×ｃ _０／（πｆ _０）・・・（２）
ｃ _０：前記光路長を補正する光路長補正手段での光の速度
前記光路長差を補正する工程は、前記補正量の大きさだけ長く又は短くなるように前記光路長を変化させる第１の補正と、前記第１の補正をした後、前記光路長が正しく補正されたかを確認する工程と、前記光路長が正しく補正されていない場合に、前記第１の補正とは反対の方向に前記補正量の大きさだけ前記光路長を変化させる第２の補正と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光路長調整方法。
前記光路長差を補正する工程は、前記補正量の大きさだけ長く又は短くなるように前記光路長を変化させる第１の補正と、前記第１の補正をした後、前記光受信器からの出力信号の周波数特性で位相変調の影響が見られない点の周波数が、前記第１の補正の前よりも低くなっていないかどうかによって、前記光路長が正しく補正されたかを確認する工程と、前記光路長が正しく補正されていない場合に、前記第１の補正とは反対の方向に前記補正量の大きさだけ前記光路長を変化させる第２の補正と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光路長調整方法。
前記２つの信号光は、同じ信号光であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光路長調整方法。