JP6612794B2 - 偏光解析装置および光スペクトラムアナライザ - Google Patents
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S1=2P1−P0
S2=2P2−P0
S3=2P3−P0
DOP={√(S12+S22+S32)}/S0
OSNR=S0×DOP/{S0(1−DOP)}=DOP/(1−DOP)
被測定光を一端面で受けて、偏光方向が互いに直交する第1の光と第2の光に分け、第1の分離角で他端面から出射する第1の複屈折素子(22)と、
前記第1の複屈折素子から出射された前記第1の光と第2の光を一端面で受け、該第1の光を偏光方向が互いに直交する第3の光と第4の光に分けて前記第1の分離角と等しい第2の分離角で他端面から出射するとともに、前記第2の光を偏光方向が互いに直交する第5の光と第6の光に分けて前記第2の分離角で前記他端面から出射する第2の複屈折素子(23)と、
前記第2の複屈折素子から出射された前記第3〜第6の光を受け、その偏光方向を揃えてそれぞれ第7〜第10の光として出射する偏光方向変換手段(24)と、
前記偏光方向変換手段から出射された前記第7〜第10の光のうち、光軸が外側にある前記第7の光と第10の光を、該第7の光と第10の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第1の位置と第2の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第8の光と第9の光をそのビームが重なり合う状態で前記第1の位置と第2の位置の中間の第3の位置に入射させて干渉させる集光手段(26)と、
前記第1〜第3の位置に入射された光の強度を検出する光強度検出手段(30)と、
前記第3の位置に入射される前記第8の光と第9の光の位相差を変化させる位相差変化手段(35)と、
前記第8の光と第9の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第8の光と第9の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第1の光と第2の光の強度および位相差を求める演算処理部(40)とを備えている。
前記偏光方向変換手段が、偏光子(24)であることを特徴とする。
前記偏光方向変換手段が、
前記第2の複屈折素子から出射された前記第3〜第6の光を受け、偏光方向が特定方向に揃えられた第7〜第10の光(P7〜P10)と、偏光方向が前記特定方向と直交する方向に揃えられた第11〜第14の光(P7′〜P10′)に分けて、異なる方向に出射する偏光ビームスプリッタ(80)により形成され、
前記集光手段は、
前記第7〜第10の光のうち、光軸が外側にある前記第7の光と第10の光を、前記第1の位置と第2の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第8の光と第9の光を前記第3の位置に入射させて干渉させる第1集光手段(26)と、前記第11〜第14の光のうち、光軸が外側にある前記第11の光と第14の光を、該第11の光と第14の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第4の位置と第5の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第12の光と第13の光をそのビームが重なり合う状態で前記第4の位置と第5の位置の中間の第6の位置に入射させて干渉させる第2集光手段(26′)とを含み、
前記光強度検出手段は、前記第1〜第6の位置に入射された光の強度を検出するように構成されていることを特徴する。
前記位相差変化手段は、
前記第2の複屈折素子から出射される前記第3〜第6の光の位相を変化させることで、前記第3の位置に入射される前記第8の光と第9の光の位相差および前記第6の位置に入射される前記第12の光と第13の光の位相差を変化させ、
前記演算処理部は、前記第8の光と第9の光の位相差および前記第12の光と第13の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第8の光と第9の光の位相差および前記第12の光と第13の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第1の光と第2の光の強度および位相差を求めることを特徴とする。
被測定光を一端面で受けて、偏光方向が互いに直交する第1の光と第2の光に分け、第1の分離角で他端面から出射する第1の複屈折素子(22)と、
前記第1の複屈折素子から出射された前記第1の光と第2の光を一端面で受け、該第1の光を偏光方向が互いに直交する第3の光と第4の光に分けて前記第1の分離角と等しい第2の分離角で他端面から出射するとともに、前記第2の光を偏光方向が互いに直交する第5の光と第6の光に分けて前記第2の分離角で前記他端面から出射する第2の複屈折素子(23)と、
前記第2の複屈折素子から出射された前記第3〜第6の光を受け、その偏光方向を揃えてそれぞれ第7〜第10の光として出射する偏光方向変換手段(24)と、
前記偏光方向変換手段から出射された前記第7〜第10の光に含まれる波長成分を、所定波長範囲で抽出する波長成分抽出部(51)と、
前記波長成分抽出部から出射された前記第7〜第10の光のうち、光軸が外側にある前記第7の光と第10の光を、該第7の光と第10の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第1の位置と第2の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第8の光と第9の光をそのビームが重なり合う状態で前記第1の位置と第2の位置の中間の第3の位置に入射させて干渉させる集光手段(26)と、
前記第1〜第3の位置に入射された光の強度を検出する光強度検出手段(30)と、
前記第3の位置に入射される前記第8の光と第9の光の位相差を変化させる位相差変化手段(35)と、
前記第8の光と第9の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第8の光と第9の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第1の光と第2の光の強度および位相差を求める演算処理部(60)とを備えている。
前記波長成分抽出部は、
回折用の溝が形成された回折面で入射光を受け、該入射光に含まれる波長成分を、波長に応じた出射角で出射させる回折格子(52)を含んでおり、
前記波長成分抽出部の前記回折格子が、前記第2の複屈折素子から出射された前記第3〜第6の光の偏光方向を揃えて出射する前記偏光方向変換手段を兼ねていることを特徴とする。
図1は、本発明を適用した偏光解析装置20の基本構成図である。
Ptotal =Psig +Pn=Px+Py+Pn
となり、この被測定光Rが、第1の複屈折素子22に入射されて互いに直交する偏光成分に分けられるので、偏光した信号光パワーはPxとPyに、無偏光成分Pnは、等しいパワーに等分され、第1の複屈折素子22から出射される光R1、R2のパワーPr1、Pr2は、
Pr1=Px+Pn/2
Pr2=Py+Pn/2
となる。
Pr3=Pr4=Px/2+Pn/4
Pr5=Pr6=Py/2+Pn/4
となる。
Pr7=Pr8=Px/4+Pn/8
Pr9=Pr10=Py/4+Pn/8
となる。
Ix=Px+Pn/2 ……(1)
Iy=Py+Pn/2 ……(2)
となる。
Ixy=Px+Py+2√(Px・Py)cos(θ+△1)+Pn……(3)
Ixy′=Px+Py+2√(Px・Py)cos(θ+△2)+Pn……(4)
θ=arctan(x0,y0)+kπ
x0=(Ix+Iy−Ixy)sin△2−(Ix+Iy−Ixy′)sin△1
y0=(Ix+Iy−Ixy)cos△2−(Ix+Iy−Ixy′)cos△1
k={0:0<sin(△1−△2),1:0>sin(△1−△2)}
ここで、arctan(x0,y0)は象限を考慮した逆正接関数である。
Px=c+√(c2+d)
Py=−c+√(c2+d)
c=(Ix−Iy)/2
d={(Ixy−Ixy′)/[2cos(θ+△1)−2cos(θ+△2)]}2
Pn=2(Ix−Px)
S1=Px−Py
S2=2√(PxPy)cos θ
S3=2√(PxPy)sin θ
OSNR=(Px+Py)/Pn
Ix=Ixl+Ix2=Px+Pn/2 ……(1′)
Iy=Iyl+Iy2=Py+Pn/2 ……(2′)
Ixy=Ixyl−Ixy2=4√(Px・Py)cos(θ+△1)……(3′)
Ixy′=Ixyl′−Ixy2′
=4√(Px・Py)cos(θ+△2) ……(4′)
から、被測定光Rの直交偏光成分のパワーPx、Py、それらの位相差θおよび無偏光成分のパワーPnを前述同様に計算する。
Claims (6)
- 被測定光を一端面で受けて、偏光方向が互いに直交する第1の光と第2の光に分け、第1の分離角で他端面から出射する第1の複屈折素子(22)と、
前記第1の複屈折素子から出射された前記第1の光と第2の光を一端面で受け、該第1の光を偏光方向が互いに直交する第3の光と第4の光に分けて前記第1の分離角と等しい第2の分離角で他端面から出射するとともに、前記第2の光を偏光方向が互いに直交する第5の光と第6の光に分けて前記第2の分離角で前記他端面から出射する第2の複屈折素子(23)と、
前記第2の複屈折素子から出射された前記第3〜第6の光を受け、その偏光方向を揃えてそれぞれ第7〜第10の光として出射する偏光方向変換手段(24)と、
前記偏光方向変換手段から出射された前記第7〜第10の光のうち、光軸が外側にある前記第7の光と第10の光を、該第7の光と第10の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第1の位置と第2の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第8の光と第9の光をそのビームが重なり合う状態で前記第1の位置と第2の位置の中間の第3の位置に入射させて干渉させる集光手段(26)と、
前記第1〜第3の位置に入射された光の強度を検出する光強度検出手段(30)と、
前記第3の位置に入射される前記第8の光と第9の光の位相差を変化させる位相差変化手段(35)と、
前記第8の光と第9の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第8の光と第9の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第1の光と第2の光の強度および位相差を求める演算処理部(40)とを備えた偏光解析装置。 - 前記偏光方向変換手段が、偏光子(24)であることを特徴とする請求項1記載の偏光解析装置。
- 前記偏光方向変換手段が、
前記第2の複屈折素子から出射された前記第3〜第6の光を受け、偏光方向が特定方向に揃えられた第7〜第10の光(P7〜P10)と、偏光方向が前記特定方向と直交する方向に揃えられた第11〜第14の光(P7′〜P10′)に分けて、異なる方向に出射する偏光ビームスプリッタ(80)により形成され、
前記集光手段は、
前記第7〜第10の光のうち、光軸が外側にある前記第7の光と第10の光を、前記第1の位置と第2の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第8の光と第9の光を前記第3の位置に入射させて干渉させる第1集光手段(26)と、前記第11〜第14の光のうち、光軸が外側にある前記第11の光と第14の光を、該第11の光と第14の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第4の位置と第5の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第12の光と第13の光をそのビームが重なり合う状態で前記第4の位置と第5の位置の中間の第6の位置に入射させて干渉させる第2集光手段(26′)とを含み、
前記光強度検出手段は、前記第1〜第6の位置に入射された光の強度を検出するように構成されていることを特徴する請求項1記載の偏光解析装置。 - 前記位相差変化手段は、
前記第2の複屈折素子から出射される前記第3〜第6の光の位相を変化させることで、前記第3の位置に入射される前記第8の光と第9の光の位相差および前記第6の位置に入射される前記第12の光と第13の光の位相差を変化させ、
前記演算処理部は、前記第8の光と第9の光の位相差および前記第12の光と第13の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第8の光と第9の光の位相差および前記第12の光と第13の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第1の光と第2の光の強度および位相差を求めることを特徴とする請求項3記載の偏光解析装置。 - 被測定光を一端面で受けて、偏光方向が互いに直交する第1の光と第2の光に分け、第1の分離角で他端面から出射する第1の複屈折素子(22)と、
前記第1の複屈折素子から出射された前記第1の光と第2の光を一端面で受け、該第1の光を偏光方向が互いに直交する第3の光と第4の光に分けて前記第1の分離角と等しい第2の分離角で他端面から出射するとともに、前記第2の光を偏光方向が互いに直交する第5の光と第6の光に分けて前記第2の分離角で前記他端面から出射する第2の複屈折素子(23)と、
前記第2の複屈折素子から出射された前記第3〜第6の光を受け、その偏光方向を揃えてそれぞれ第7〜第10の光として出射する偏光方向変換手段(24)と、
前記偏光方向変換手段から出射された前記第7〜第10の光に含まれる波長成分を、所定波長範囲で抽出する波長成分抽出部(51)と、
前記波長成分抽出部から出射された前記第7〜第10の光のうち、光軸が外側にある前記第7の光と第10の光を、該第7の光と第10の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第1の位置と第2の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第8の光と第9の光をそのビームが重なり合う状態で前記第1の位置と第2の位置の中間の第3の位置に入射させて干渉させる集光手段(26)と、
前記第1〜第3の位置に入射された光の強度を検出する光強度検出手段(30)と、
前記第3の位置に入射される前記第8の光と第9の光の位相差を変化させる位相差変化手段(35)と、
前記第8の光と第9の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第8の光と第9の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第1の光と第2の光の強度および位相差を求める演算処理部(60)とを備えた光スペクトラムアナライザ。 - 前記波長成分抽出部は、
回折用の溝が形成された回折面で入射光を受け、該入射光に含まれる波長成分を、波長に応じた出射角で出射させる回折格子(52)を含んでおり、
前記波長成分抽出部の前記回折格子が、前記第2の複屈折素子から出射された前記第3〜第6の光の偏光方向を揃えて出射する前記偏光方向変換手段を兼ねていることを特徴とする請求項5記載の光スペクトラムアナライザ。
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