JPH05273082A - 光装置の偏光モード分散判定装置および方法 - Google Patents

光装置の偏光モード分散判定装置および方法

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JPH05273082A JP5032861A JP3286193A JPH05273082A JP H05273082 A JPH05273082 A JP H05273082A JP 5032861 A JP5032861 A JP 5032861A JP 3286193 A JP3286193 A JP 3286193A JP H05273082 A JPH05273082 A JP H05273082A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光線の異なる偏光状態を生成し、且つ検査中
の光学装置による光線への作用によって生ずる偏光状態
を測定することによって光学装置における偏光モード分
散を判定する。 【構成】 偏光光源９で、少なくとも２つの波長毎に、
３つの偏光状態を光線に順次生成し、上記光ネットワー
クに各波長で上記３つの偏光状態を備えた上記光線を入
射させ、偏光計１０で、各波長毎の上記３つの偏光状態
毎の上記光ネットワークの作用によって生成された偏光
状態を測定し、上記偏光計によって測定された偏光状態
から偏光モード分散を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光線の偏光状態を測定す
るための電子機器の分野に関し、特に検査中の光学装置
（すなわち光学系、サブシステム又は部品）による入射
光線の偏光状態を検出可能な前記の機器に関する。特
に、本発明の一実施例は検査中の光学装置の異なる偏光
状態に対する応答特性を確認することによって、光学装
置における偏光モード分散を判定するために、検査中の
光学装置に所定の波長と偏光状態を有する光線を入射さ
せる方法と装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】光学装置がより複雑になり、例えば光フ
ァイバ・テレコミニュテーションにおいて光学装置への
用途が急増すると共に、光学装置の特性を正確に測定す
ることが一層重要になっている。光入力及び光出力を有
する任意の光学装置の基本的な仕様は偏光分散である。
分散とは光パルスが光透過媒体を伝播する際に、光パル
スが時間の経過と共に拡散する傾向を示す基本用語であ
る。幾つかの種類の分散は光ファイバで測定することが
できる。例えば、色分散が生ずる原因は異なる波長の光
が異なる速度で進行し、その結果、有限スペクトルの光
周波数から成るパルスが光ファイバに沿った伝播によ
り、時間の経過と共に次第に鮮鋭ではなくなることによ
るものである。同様にして、偏光モード分散が生ずる原
因は、異なる偏光が異なる速度で進行することがあるか
らである。偏光モード分散によって光ファイバ透過リン
クにおいて活用できる透過帯域幅が限定されることがあ
る。
【０００３】従来は偏光モード分散を測定する技術の一
つには図１に示し、且つＫ．望月、Ｙ．波平及びＨ．若
林著「長い単一モード・ファイバにおける偏光モード分
散の測定」（Elect.Lett.1981 年17号、153-154 ペー
ジ) に記載されたミヘルセン干渉計に類似した装置が含
まれる。結合長さが短い光源からの光線は鏡、偏光子及
びビーム分割器を通して向けられ、それによって可変的
な相対時間遅延を有する２つの直交偏光を備えた光線の
発生が可能になる。これらの２つの偏光は装置の入力の
周辺偏光状態と一致するように検査中の装置内に放射さ
れる。装置を出た光線は出力の周辺偏光状態の中間を向
いた偏光子を通過し、その後で検出される。それによっ
て２つの直交信号の間の相互相関が検出器における光の
干渉しまから明らかになる。検査中の装置における偏光
モード分散によって最大可視度に対応する遅延のシフト
が生じ、この時間シフトはτ PMDである。
【０００４】しかし、この技術には幾つかの欠点があ
る。この技術が有効であるには偏光の基本状態を知る
か、発見しなければならないが、装置はそれ自体では基
本状態を探索しない。更に、結合長さが短いことが必要
であることはスペクトルが広くなることを意味する。当
該の検査装置の多くは波長によって強く左右される基本
状態とτ PMDを有しており、この技術を用いてこのよう
な装置を簡単に測定することはできない。何故ならば、
光源の結合長さが短いことが必要であることはスペクト
ルが広いことを意味するからである。
【０００５】偏光モード分散の第２の測定技術には同調
可能な光源と、偏光計とが必要である。２つの参考文
献、Ｎ．Ｓ．ベルガーノ、Ｃ．Ｄ．ポール及びＲ．Ｅ．
ワーグナー著「多数の縦モード・レーザを使用した長い
単一モード・ファイバにおける偏光分散の研究」（ＩＥ
ＥＥｊ．光波技術．，ＬＴ−５，１９８７年１６１８−
１６２２ページ）及びＤ．アンドレシアーニ，Ｆ．カー
ティ，Ｆ．マテラ及びＢ．ダイノ著「低い複屈折の地球
ファイバ・ケーブルにおける偏光の基本状態管のグルー
プ遅延差の測定」（光学Ｌｅｔｔｅｒ．，１９８７年１
２号、８４４−８４６ページ）に記載されているこれら
の技術が図２及び図３にそれぞれ載録されている。偏光
の出力状態が測定され、ポインケァー球上にディスプレ
ーされる。光源が周波数範囲に亘って同調されると、偏
光の出力状態が球上の弧をトレースする。基本状態とτ
PMDとが周波数範囲に亘って全く一定であるものと想定
すると、周辺状態は弧の中心に、又、直径方向の反対側
に位置し、τ PMD＝α／△ωである。ここにαは△ωに
よって分離された２つの偏光出力状態の間の弧であり、
αは偏光の２つの基本状態を結ぶ軸を中心にして測定さ
れる。
【０００６】この技術にも幾つかの欠点がある。この場
合もこの技術が有効であるためには偏光の基本状態が発
見されなければならない。基本状態を発見するには時間
がかかり、自動化が極めて困難である。τ PMDが特定の
周波数区間に亘って小さいならば、トレースされた弧は
その中心を示すには小さすぎ、この技術は利用できなく
なる。
【０００７】Ｃ．Ｄ．ポール著「無作為モードの結合を
利用した単一モード・ファイバにおける偏光モード分散
の測定」（光学Ｌｅｔｔｅｒ．，１９８９年１４号、５
２３−５２５ページ）に記載の偏光モード分散を測定す
るための第３の技術には図４に載録されているような装
置が含まれている。使用時には、単色計によって選択さ
れる光周波数の関数として光電流が測定される。上記の
参考文献を引用すると、ポール氏は“〔偏光〕分散が定
常的且つエルゴディックである場合は、透過スペクトル
の極端の密度は全体的な平均遅延時間〈τ PMD〉と直接
的に関連する。”このような想定のもとで、全体的な平
均遅延時間は下記の数式(1) によって得られる。
【０００８】
【数１】
【０００９】ここにN は光電流と光周波数のプロットの
区間△ωで観察される極端の数である。この技術は偏光
モード分散が定常的且つエルゴディックである場合にし
か適用できないという欠点を有している。これらの条件
は長い単一モード光ファイバにおける偏光モード分散を
測定する場合に満たされることが多いが、例えばピグテ
ール絶縁体や集積光学素子のような素手への装置又は回
路の場合に全般的に満たされる訳ではない。しかも、条
件が満たされた場合でも、この技術は偏光の基本状態を
示すものではなく、測定された〈τ PMD〉の値における
分解能は低い。
【００１０】最後に、Ｃ．Ｄ．ポール、Ｎ．Ｓ．ベルガ
ーノ、Ｒ．Ｅ．ワーグナー及びＨ．Ｊ．シュルテ著「１
４７Ｋｍの海底光波ケーブルにおける偏光分散及び基本
状態」（ＩＥＥＥ J 光波技術．，ＬＴ−６、１９８８
年、１１８５−１１９０ページ）は図５に示した装置を
使用している。この装置は偏光制御装置が同調可能な光
源と検査中の装置、この場合は１４７Ｋｍのケーブルと
の間に挿入されることを除けば、その機能の点では図２
及び図３に関して前述した技術と同一であることに留意
されたい。この文脈では、偏光制御装置は単一モードの
光ファイバのループ構造であり、これは手動調整してそ
の偏光の変形を変更することができ、それによってユー
ザーはループにより変更不能な偏光の度合いの制約の中
で、所望の任意の偏光状態をループの出力にて生成する
ことができる。この点に関してはＨ．Ｃ．ルフェーブル
著「単一モードのファイバ分数波装置及び偏光制御装
置」（Elect.Letter.,16号、1980年刊、778-780 ペー
ジ) を参照されたい。
【００１１】使用時には、光源は導関数ds1/d ωの近似
値を測定するように同調され、ここにｓ1 は検査中の装
置の出力において偏光状態を表す正規化されたストーク
・ベクトルである。次に偏光制御装置は偏光の新たな出
力状態s2を生成するように調整され、光源はds2/d ωの
近似値を測定するように正確に同じ範囲に亘って再同調
される。偏光モード分散の所望の特性は下記の数式(2)
から得られるベクトルｑから導出することができる。
【００１２】
【数２】
【００１３】出力周辺状態を表す正規化されたストーク
・ベクトルｐはP= ±ｑ／｜ｑ｜、及びτ PMD｜ｑ｜に
よって得られる。しかし、この技術にはs1又はs2が出力
周辺状態の一つに近く、又方程式(2) での相互積の値が
小さい場合はｑの計算に大きい誤差が生ずるという欠点
がある。従って、例えば光学装置の設計中に異なる偏光
状態への光学装置の応答特性をアクセスできるように、
検査中の光学装置における入射光線の種々の偏光状態へ
の偏光モード分散の判定を促進する方法と装置が必要で
ある。更に、このような偏光モード分散の判定は校正さ
れ、正確且つ迅速に達成できると共に、実施が簡便であ
ることが望ましい。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は光学装
置における偏光モード分散を判定できるように、光線の
異なる偏光状態を生成し、且つ検査中の光学装置による
光線への作用によって生ずる偏光状態を測定することが
できる機器を提供することである。本発明の別の課題は
波長の大部分の範囲に亘ってこのような偏光モードを判
定する機器を提供することである。本発明の更に別の課
題は、測定システムにおける不都合な分散的な要素の作
用の校正が簡便な、偏光モード分散を判定するための機
器を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例は偏光
された光源を使用して検査中の光学装置における偏光モ
ード分散を判定する方法と装置を提供するものであり、
前記光源は各々の波長毎に少なくとも２つの光波長と、
少なくとも３つの偏光状態とを有し、且つ偏光計を備え
ている。本発明の一実施例に従った方法は、３つのジョ
ーンズ入力ベクトルに対応する３つの連続する偏光状態
の第１の光波長を有する光線を供給し、第１の光線を光
学装置に入射させ、透過、又は反射した光線の偏光状態
を測定することによって、試験中の光学装置の第１の入
射光線に対する応答を測定するものである。この偏光状
態は透過、又は反射した光線を４つの光線に分割し、そ
のうちの３つの光線を光学素子を通して通過させ、且つ
光検出機構によって４つの光線全ての輝度を測定するこ
とによって測定可能である。次にこのプロセスが第２の
光波長を有する第２の入射光線において反復される。次
に上記の測定結果からストークのパラメタが計算され、
ジョーンズの出力ベクトルへと変換される。次に検査中
の光学装置でのジョーンズ・マトリクスが各々の波長に
て複素定数内で計算される。その後、これらのマトリク
スから検査中の光学装置における相対的偏光モード分散
を判定することができる。
【００１６】光源は偏光シンセサイザに接続されること
が好ましく、このシンセサイザは、光源によって生成さ
れる異なる波長を有する光線の各々の偏光状態を３つの
周知の偏光状態、例えば水平、６０度、及び１２０度の
直線偏光状態に順次変換するために使用される。偏光の
３つの状態は強度が同じである必要はない。偏光シンセ
サイザによって作成された光線は未知のジョーンズ・マ
トリクスを有する検査中の光学装置に送られる。光線は
検査中の光学装置に入射され、各々の光線の透過、又は
反射部分は偏光状態を測定する偏光計に向けられる。偏
光計は光出力を測定する必要はない。検査中の光学装置
は開放光線内に配置することができる。あるいは、単一
モード光ファイバで接続することもできる。
【００１７】偏光計では、受光された光線の部分は４つ
の光線に区分され、３組の光学素子によって処理され
る。第１の光学素子は水平直線偏光子であり、第２の光
学素子は第１の光学素子に対して光軸を中心に４５度の
偏光方向を有する直線偏光子であり、第３の光学素子は
円形の偏光子である。第４の光線の測定によって全入射
強度と比例する正規化係数が得られ、それによって４つ
の全てのストーク・パラメタの判定が可能になる。２つ
の光線の各々の受光部分は空間的フィルタとして機能す
る単一モード光ファイバを経て偏光計に入る。前記空間
的フィルタは他の光学素子と並んで偏光計内の光線の受
光部分の位置と調心とを制御する。
【００１８】各々の光線毎に偏光シンセサイザによって
生成される判明した３つの順次の入力偏光状態は各々の
光線毎に３つのジョーンズ入力ベクトルを生ずる。各光
線の３つの順次の偏光状態のそれぞれに対する光学装置
の応答のストーク・パラメタは対応する３つのジョーン
ズ出力ベクトルに変換される。次に検査中の光学装置の
各光線に応答するジョーンズ・マトリクスがジョーンズ
入力及び出力ベクトルからの複素定数内まで計算され
る。最後に、検査中の光学装置についてのこれらのマト
リクスから偏光モード分散を判定することができる。
【００１９】
【実施例】本発明に従って校正され、正確且つ簡便な偏
光モード分散の判定を達成するための機器の一実施例が
図６に参照番号８を付して全体的に示されている。機器
８は光線l を検査中の光学装置（ＤＵＴ）３０へと送る
ための偏光された光源９と、ＤＵＴによって透過される
光線l の部分を受光する偏光計１０とを備えている。実
際には、偏光された光源９は光源４０と、図６において
前記の素子の周囲に点線で示した偏光シンセサイザ５０
とから成ることができる。例えば、光源４０は１３００
ナノメーターと、１３０２ナノメーターのような異なる
所定の波長の光線を生成する単数又は複数の固体レーザ
であることができる。これらの波長は例えば同調可能な
レーザを用いて達成可能であり、あるいは広いスペクト
ルを有するレーザ又はその他の光源と、波長を選択する
単色計とを用いて達成できる。概念的には、本発明に従
った偏光モード分散の判定は２つの連続する光線を用い
て説明される方が理解し易いが、広いスペクトルの波長
を有する光線でＤＵＴ３０を同時に照明するために広い
スペクトルの光源を使用することができ、偏光計１０に
よって測定されるべき波長を選択するために測定連鎖の
何れかの位置で単色計を使用することができる。
【００２０】３つの異なる偏光子５０ａ，５０ｂ及び５
０ｃを光源４０によって発生される光線の経路内に挿入
し、光線l の３つの順次の偏光状態を生成するために、
偏光シンセサイザ５０は自動化されることが好ましい。
偏光子５０ａ，５０ｂ及び５０ｃは直線的な偏光状態を
透過することが好ましいが、あるいは楕円形の偏光状態
を透過するようにも選択することができる。可変又は回
転周波板を含む別の偏光発生器を使用することもでき
る。
【００２１】図７に示すように、図６に示したＤＵＴ３
０によって透過される光線△l の部分は光線の空間的フ
ィルタリングを行う単一モード光ファイバ１１を経て偏
光計１０に入る。判明している偏光のわずかに２つの基
準光線を使用することによる、入力光ファイバ１１に起
因する偏光状態の歪みを修正するための校正方法は１９
９１年９月６日に出願され、本件出願人に譲渡され、そ
の内容の全体が本明細書に参考文献として組み込まれて
いる係属中の米国特許出願連続コード／連続番号第０７
／７５５，９３１号に記載されている。
【００２２】光学偏光計１０は入力光ファイバ１１がそ
の範囲に亘って単一モードの伝播を支持する波長の範囲
で動作することができる。例えば、コーニング・グラス
社製の１．３ミクロンの透過用の標準型の長距離テレコ
ミニュケーション用ファイバは１．２−１．６マイクロ
メーターの波長範囲に亘って単一の伝播モードを支持す
ることができる。
【００２３】光線△l は独自に移動できる象限１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ，及び１２ｄへと区分された集束おう面
鏡１２へと進行する。偏光計１０の効率と精度は入力光
ファイバ１１の空間的フィルタリング機能によって増強
され、前記の入力光ファイバによって光線△l は確実に
象限１２ａ−１２ｄの間に反復的に配分される。集束お
う面鏡１２は図７に示すように光線を４つの別個の光線
へと分割する。４つの光線はそれらの経路に異なる光学
素子を配置できるように充分に分離される。これらの光
線は“△l ａ”，“△l ｂ”，“△l ｃ”及び、“△l
ｄ”と呼ばれる。
【００２４】“△l ｂ”の符号を付した光線は水平の偏
光軸を有する直線偏光子１４を通過する。光線“△l
ｃ”は直線偏光子１４に対して光軸を中心に４５°だけ
角度を持つ偏光軸を有する直線偏光子１５を通過する。
光線“△l ｄ”は１／４波板１７を通過し、その後で直
線偏光子１５と同じ方向を向いた直線偏光子１６を通過
する。この組合せは円形偏光子である。最後に、光線
“△l ａ”はその経路に光学素子を有していない。
【００２５】４つの光線“△l ａ”−“△l ｄ”はそれ
ぞれの光検出機構１８，１９、２０又は２１に入射し、
ほぼ吸収される。各光検出機構１８−２１は吸収された
光エネルギの強度に比例する電気信号を生成する。光検
出機構１８は振幅Ｔの信号を生成し、光検出機構１９は
信号Ｈを生成し、光検出機構２０は信号Ｆを生成し、光
検出機構２１は信号Ｃを生成する。偏光計１０の測定周
波数は光検出機構１８−２１の周波数応答によってのみ
限定され、これは１ＧＨｚを容易に超えることができ
る。
【００２６】集束おう面鏡の各象限１２ａ−１２ｄは場
合に応じて直接的に、又は光学素子１４−１７を経て前
記おう面鏡に入射する光線△l を対応する光検出機構１
８−２１に集束するように調整される。鏡の象限部分１
２ａ−１２ｄの調整機構は、本発明の分野の専門家には
容易に構成できるので図示しない。光検出機構１８−２
１によって作成される電気信号はアナログ−ディジタル
変換回路を有するマイクロプロセッサ２７に伝送され
る。光検出機構１８−２１によって作成される電気信号
の振幅は図６に示したＤＵＴ３０によって透過される光
線△l の部分のストーク・パラメタを判定するために利
用することができる。本明細書の説明目的で、ストーク
・パラメタの定義はＭ．ボーン及びＥ．ヴォルフ著の公
知の論文「光学の原理」（パーガモン・プレス第４版、
ロンドン、１９７０年刊、３０−３２ページ）に基づく
ものである。これらのパラメタは符号“ｓo ”、“ｓ1
”“ｓ2 ”及び“ｓ3 ”で示され、光学素子１４−１
７の周知の構造と、光検出機構１８−２１によって測定
された強度に基づくこれらの４つの数量の全ての仕様が
光線△l の偏光状態を決定する。光検出機構１８−２１
によって生成される電気信号Ｔ、Ｈ、Ｆ及びＣは下記の
方程式によるストーク・パラメタに関連するものであ
る。
【００２７】
【数３】
【００２８】
【数４】
【００２９】
【数５】
【００３０】
【数６】
【００３１】ストーク・パラメタｓo は単に全光線強度
である。ストーク・パラメタｓ1 、ｓ2 及びｓ3 は方程
式(4) −(6) を用いて光検出機構１８−２１によって生
成される電気信号から定められる。偏光の度合いは次の
方程式によって表される。
【００３２】
【数７】
【００３３】このような計算は図７に示したマイクロプ
ロセッサ２７によって自動的に行うことができる。本発
明に従った偏光モード分散を判定する方法は任意の光学
系に適用される。以下の説明上の目的で、図６に示した
ＤＵＴ３０における偏光モード分散の判定をＤＵＴを通
る光線l の透過の測定に限定して説明する。あるいは、
透過の測定の代わりに、後に簡略に説明するように光線
分割器又は指向性結合器を用いて反射の測定を行うこと
もできる。
【００３４】背景として、偏光が問題ではないマイクロ
波回路網、及び偏光が変化しないことが判っている回路
網では、信号をベクトルではなくスカラとして表すこと
ができる。この場合は、直線の、時間不変装置又は回路
網は複合周波数応答Ｈ（ω）によって特徴付けられ、こ
れは入力周波数スペクトルｘ（ω）を出力スペクトルｙ
（ω）と関連付けて、ｙ（ω）＝Ｈ（ω）ｘ（ω）とな
るようにする。周波数応答の大きさと位相はＨ（ω）＝
σ（ω）ｅｘｐ〔ｉφ（ω）〕と表記することによって
分離することができ、ここにσとφはωの実関数であ
る。φはωo に関するテイラー級数において下記のよう
に拡張することができる。
【００３５】
【数８】
【００３６】ここにφ（ω）の導関数は見積もられる前
にωo で導出される。ωo からの変化が小さい場合は、
下記の一次近似式が適用される。
【００３７】ここにｄφ／ｄωにはグループ遅延の名称
が与えられ、τg の項が置き換えられる。グループ遅延
は場合によっては伝播遅延とも呼ばれるが、その理由
は、それが当該の回路網又は装置をパルスが伝播する際
に、ωo に近い周波数成分から成るパルスに起因する時
間遅延であるからである。入力スペクトルが周波数範囲
に亘って一定である特別な場合には後に利用され、ｘ
（ω）＝ｘ（ω＋△ω）となり、且つ、
【００３８】
【数９】
【００３９】となる。時間遅延が位相変化の支配的な機
構である装置と回路網では、方程式(8) と(9) の近似計
算は△ωが大きい場合でも妥当である。更に別の背景と
して、光学系における偏光特性の処理のための有効且つ
コンパクトな定式が１９４１−１９５６年の間にＲ．
Ｃ．ジョーンズによって導入された。ジョーンズ、Ｒ．
Ｃ著「光学系処理のための新しい微積分学。(1) 微積分
学の解説と検討」（Ｊ．光学協会、AM.,３１、１９４１
年４８８−４９３ページ）「光学系の処理のための新し
い微積分学。(2) ３つの基本的等価定理の証明」（Ｊ．
光学協会、AM.,３１、１９４１年４９３−４９９ペー
ジ）「光学系の処理のための新しい微積分学。(3) 光学
的作用のＳｏｈｎｃｋｅ理論」（Ｊ．光学協会、AM.,３
１、１９４１年５００−５０３ページ）「光学系の処理
のための新しい微積分学。(4) （Ｊ．光学協会、AM.,３
２、１９４２年４８６−４９３ページ）「光学系の処理
のための新しい微積分学。(5) より基本的な定式と別な
微積分学の解説」（Ｊ．光学協会、AM.,３７、１９４７
年１０７−１１０ページ）「光学系の処理のための新し
い微積分学。(6) マトリクスの経験的な判定」（Ｊ．光
学協会、AM.,３７、１９４７年１１０−１１２ページ）
「光学系の処理のための新しい微積分学。(7) Ｎ−マト
リクスの特性」（Ｊ．光学協会、AM.,３８、１９４８年
６７１−６８５ページ）「光学系の処理のための新しい
微積分学。(8) 電磁理論」（Ｊ．光学協会、AM.,４６、
１９５６年１２６−１３１ページ）を参照されたい。ジ
ョーンズの微積分学の概要はクリガー、Ｄ．Ｓ．、ルイ
ス、Ｊ．Ｗ．：及びランダール、Ｃ．Ｅ．著「光学及び
ステレオスコピーにおける偏光光線」（アカデミック出
版、サンディエゴ、１９９０年刊）の第４章に記載され
ている。
【００４０】一般に、ジョーンズは未知の、直線的な、
時間不変の光学装置の順方向透過マトリクスＭを経験的
に判定するための明確な数式を導入した。（ジョーン
ズ、Ｒ．Ｃ著「光学系処理のための新しい微積分学。
(6) マトリクスの経験的な判定」（Ｊ．光学協会、AM.,
３７、１９４７年１１０−１１２ページ）このような限
定は入射光線の光学的周波数とは異なる新たな光学的周
波数を生成する光学装置を排除するものである。更に、
ジョーンズ・ベクトルは部分的に偏光したフィールドを
表すために用いることができない。しかし、光源からの
光線は直線偏光子によって完全に偏光されることができ
るので、このことは実質的な制約にはならない。更に、
ジョーンズのマトリクスはＤＵＴの偏光の消滅を表すこ
とができない。しかし、偏光の消滅作用は充分に長い結
合長さを有する準単色の光源を仕様することによって除
去することができる。
【００４１】上記のような制約があるものの、ジョーン
ズの微積分学は、図６に示した光線Ｌのような光線の位
相と状態を完全に特定する１×２の複合した段の電界ベ
クトルHat ｖ（記号Ｖの上に＾の記号を有するもの。以
下、同様）によって入力光学電界を表すことができる。
このベクトルの２つの複合要素は光学電界のｘ及びｙ成
分の振幅と位相をそれぞれ表す。２つの光学的位相の測
定は、光学的干渉計が必要であるので困難であるが、ｘ
とｙ線分の間の相対的位相の測定は比較的簡単である。
相対的な位相情報だけを含むジョーンズ・ベクトルは切
捨てたジョーンズ・ベクトルｖと呼ばれる。Hat ｖとｖ
は光学的位相項によって関連している。すなわち、下記
のような角度θが存在する。
【００４２】
【数１０】
【００４３】光学ＤＵＴ３０のような光学ＤＵＴは複合
的２×２の行列によって表される。入力光学電界におけ
る光学ＤＵＴの作用は光線△l の透過部分を表す出力電
界ベクトルを得るために電界ベクトルと光学ＤＵＴを表
す行列とを乗算することによって見出される。光学電界
の全位相のトラックを保持するためには、透過行列Hat
Ｍ（記号Ｍの上に＾の記号を有するもの。以下、同様）
を利用することが必要である。このHat Ｍは光学ＤＵＴ
３０を経た任意の位相遅延の作用を備えている。この場
合もHat Ｍの測定は困難であるが、それは干渉計を使用
する必要があるからである。一方、相対的な位相情報だ
けを含む切捨てされたジョーンズ・行列Ｍの測定は比較
的簡単である。ジョーンズ・ベクトルの場合のように、
行列Hat ＭとＭとの相関は光学位相項によって表され
る。
【００４４】
【数１１】
【００４５】一般に、光学装置又は回路網を表すジョー
ンズ・行列は光学ラジアン周波数ω＝２πｃ／λの関数
であることができ、ここにｃは光線の速度であり、λは
波長である。下記の方程式(12)で表されるように、光学
装置又は回路網がジョーンズ・行列の周波数に準拠して
いることによって、出力ジョーンズ・ベクトルを導出す
ることができ、これは入力ジョーンズ・ベクトルが一定
に保たれている場合でも、光学周波数が変化すると変化
する。
【００４６】
【数１２】
【００４７】偏光が原因である損失を呈する任意の回路
網にとって、２つの入力ジョーンズ・ベクトルＺk があ
ることが判明しており、その結果、出力ジョーンズ・ベ
クトルｗk ＝Ｍ（ω）Ｚk （k=１、２の場合）は光学周
波数の小さい範囲に亘って第１次まではωに左右されな
い。Ｃ．Ｄ．ポール、Ｒ．Ｅ．ワーグナー著「長い単一
モード・ファイバにおける偏光分散に対する現象的アプ
ローチ」（ＥｌｅｃｔＬｅｔｔ．，２２、１９８６、１
０２９−１０３０ページを参照のこと。）ｗk において
第１次周波数依存性が欠如していることは、次のように
表される。
【００４８】
【数１３】
【００４９】ここに全体としてk=１、２であるものと想
定されている。方程式(9) が満たされる場合は、ｚ1 及
びZ2は偏光の入力基本状態と呼ばれ、ｗ1 及びｗ2 は偏
光の出力基本状態と呼ばれる。偏光の出力基本状態は２
つのグループ遅延τg 、1 及びτg 、2 と関連し、これ
は偏光の出力基本状態の絶対位相φk は周波数に応じて
変化すること、すなわちｄφk ／ｄω＝τg 、k である
ことを意味している。偏光の入力及び出力状態は一般に
光学周波数の関数である。偏光モードのグループ遅延差
τPMD ＝｜τ1 −τg2｜も基本的には光学周波数の関数
である。光学ＤＵＴ３０での偏光モードを判定するため
の本発明に従った方法の一実施例は、２つの波長のそれ
ぞれで出力光学電界を導出するために必要な光線△l の
透過部分の強度測定を行い、且つ入力及び出力ジョーン
ズ・ベクトルから光学ＤＵＴ３０用のジョーンズ・行列
を計算し、２つの波長のそれぞれにおける３つの判明し
ている偏光状態についての入力光学電界のジョーンズ・
ベクトルを満たすことに基づくものである。その後で、
本発明の方法は計算されたジョーンズ・行列から光学Ｄ
ＵＴ３０における偏光モード分散を判定する。それによ
って、光学ＤＵＴ３０における偏光モード分散の正確な
判定が可能であると共に、実行しなければならない実際
の測定回数を減らすことができ、従って迅速且つ簡便で
ある。次に本発明の偏光モード分散の判定方法をより詳
細に説明する。本発明に従った方法の一実施例は２つの
波長のそれぞれにおいて光線l の３つの連続的な周知の
偏光状態に応じて図６に示した光学ＤＵＴ３０の透過の
偏光モード分散を判定するものである。光源４０の出力
は偏光シンセサイザ５０の入力に接続され、この偏光シ
ンセサイザは２つの波長のそれぞれにおいて光源４０に
よって発生される光線の偏光状態を、３つの所定の順次
的な偏光状態、例えば水平、６０°、及び１２０°の直
線偏光へと変換するために使用される。偏光の３つの状
態は同じ強度である必要はない。
【００５０】偏光シンセサイザ５０の出力は光学ＤＵＴ
３０の入力に接続される。光学ＤＵＴ３０は２つの波長
のそれぞれにおいて未知の透過ジョーンズ・行列を有し
ている。後に示すように、光学ＤＵＴ３０における偏光
モード分散は行列を定めた後はこのジョーンズ・行列か
ら判定することができる。本発明の方法に従って、未知
のジョーンズ・行列は２つの波長のそれぞれにおける光
線l の所定の順次的な偏光状態に対する光学ＤＵＴ３０
の応答の測定（ストーク・パラメタの測定）から計算さ
れる。
【００５１】より詳細に考察すると、光学ＤＵＴ３０に
おいて偏光モード分散を判定する方法の一実施例が図８
に示されている。上記の図に示すように、光学ＤＵＴ３
０において偏光モード分散を判定する本発明の方法の一
実施例はジョーンズ微積分法を利用している。光学ＤＵ
Ｔ３０において偏光モード分散を判定するためにジョー
ンズ微積分法を利用するには、光学ＤＵＴに送られる２
つの波長の各々における光線l の偏光状態を知ることが
必要である。しかも光源４０は２つの波長の各々におい
て光線l を発生する任意の光学的エネルギ源のいずれで
もよく、光源によって発生される光線は任意の偏光状態
を有することができる。それには、楕円状に偏光した光
線のような非直線的に偏光した光線、又は偏光しない光
線が含まれる。その理由は、偏光シンセサイザ５０によ
って、光源４０から発生された光線は、光線l が偏光シ
ンセサイザを出る時にその偏光状態が確実に判明するか
らである。しかし、光源４０が２つの波長の各々で直線
的に偏光した光線を発生する場合は、光源の選択と、偏
光シンセサイザ５０の順次のセッティングは次のように
行わなければならない。すなわち、光源により発生され
る光線の偏光状態によって、偏光シンセサイザのセッテ
ィングの一つにより光線の完全なフィルタリング（すな
わち消去）が行われないようにされなけばならない。光
学ＤＵＴ３０において偏光モード分散を判定するための
本発明の方法の一実施例に従って、偏光シンセサイザ５
０は３つの所定の偏光状態に順次設定され、その結果、
２つの波長の各々において光学ＤＵＴに送られる光線l
は図８の参照番号６０で示すように、各々の波長で３つ
の所定の偏光状態を有することができる。例えば、偏光
シンセサイザ５０は０°、６０°及び１２０度で直線的
な偏光状態を順次生成するようにセットすることができ
る。偏光状態が判明しているので、又、それらの偏光状
態が直線的であるので、３つの入力光学電界のジョーン
ズ・ベクトルは図８の段階６０で示すように各々の波長
において満たされることができる。すなわち、
【００５２】
【数１４】
【００５３】ここに、ｉ＝１、２は２つの波長に対応
し、ｊ＝１、２、３は偏光シンセサイザ５０の３つの順
次的な設定に対応し、θijは目下の設定における偏光状
態に対応した角度である。２つの波長の各々での順次の
３つの所定の入力偏光状態を有する光線l は、図８の参
照番号６２で示すように大気（開放光線）を経て、又は
光ファイバ５１を経て光学ＤＵＴ３０に送られる。光学
ＤＵＴ３０は２つの波長の各々での順次の３つの所定の
入力偏光状態の各々の設定により生成される光線l の偏
光状態に作用する。
【００５４】前述のように、光学ＤＵＴ３０における偏
光モード分散は、光学ＤＵＴの偏光が消去されている場
合はジョーンズ微積分を用いて正確に判定することはで
きない。しかし、光学ＤＵＴ３０の偏光の消去による作
用は極めて狭い幅のスペクトル線を用いることによっ
て、すなわち、充分に長い結合長さの準単色の光源をも
ちいることによって、又は単色計と組み合わせた広いス
ペクトルの光源４０を用いることによって除去すること
ができる。光学ＤＵＴ３０の偏光モード分散は方程式(1
4)によって得られる３つの順次的な判明している入力電
界ジョーンズ・ベクトルと、下記のように２つの波長の
各々における３つの所定の順次的な入力偏光状態に対す
る光学ＤＵＴの、測定された３つの応答とから判定する
ことができる。光学ＤＵＴ３０を通した透過の場合は、
２つの波長での偏光シンセサイザ５０により生成された
光線l のそれぞれの偏光状態は光学ＤＵＴに入射する。
その結果として生ずる２つの波長の各々での光線△l の
部分の偏光状態は光学ＤＵＴ３０を順次出で、開放光線
又は光ファイバ５２を経て偏光計１０に送られる。図８
の参照番号６４で示されるように、光学偏光計１０は前
述のとおりストークのパラメタを測定し、それから光学
ＤＵＴ３０により生成された光線△l の３つの順次的な
偏光状態のそれぞれを計算することができる。
【００５５】光学偏光計１０は偏光計によって受光され
た光線△l の３つの順次の偏光状態のストーク・パラメ
タを測定し、図８の参照番号６６によって示すように、
対応するストーク・ベクトルを計算する。これは２つの
波長の各々における光線△lの各々の受光された偏光状
態毎に図７に示す信号Ｈ、Ｔ、Ｃ及びＦを測定すること
によって達成される。３つの順次的な所定の入力偏光状
態におけるストーク・ベクトルは下記のとおりである。
【００５６】
【数１５】
【００５７】ここに、ｉ＝１、２は２つの波長に対応
し、ｊ＝１、２、３は偏光シンセサイザ５０の３つの順
次的な設定による光線△l の３つの順次的な設定に対応
する。この行列は光学素子１４−１７の存在によって規
定される偏光計１０の機器の行列であり、Ｈ、Ｔ、Ｃ及
びＦは光検出機構１８−２１により生成される電気信号
である。実際には、機器行列は光学素子１４−１７の不
完全さと、光検出機構１８−２１の間での光線△l の一
様ではない分布の結果、方程式(15)に示したものと異な
る場合があり、従って判定されなければならない。ジョ
ーンズ微積分は光学電界のｘ及びｙ成分の間に相対位相
情報が存在する場合に限り光学ＤＵＴ３０の偏光モード
分散を判定するために利用できる。偏光モード分散を判
定するための本発明の方法はストーク・ベクトルＳｉｊ
が光学電界のｘ及びｙ成分の間に相対位相情報が含まれ
ることを認識する。従って、ストーク・ベクトルは図８
の参照番号６８に示すように２つの波長の各々での偏光
シンセサイザ５０の３つの順次的な設定の各々について
出力電界のジョーンズ・ベクトルへと変換されることが
できる。これは前述の米国特許連続出願コード第０７／
７５５、９３１号に記載されているとおりである。更
に、前述の米国特許連続出願コード第０７／７５５、９
３１号に記載されているとおり、図８の参照番号７０に
示すように所望の行列Ｍを計算することができる。
【００５８】測定はノイズと僅かな合成誤差を伴って行
われることを考えると、行列Ｍの最も正確な計算は、２
つの波長の各々での所定の３つの順次的な入力偏光状態
が互いにポインケァ球上で互いにできる限り離れている
場合に可能になる。それによって、偏光の３つの順次的
な入力状態の下記のような好ましい選択ができる。楕円
の偏光状態を生成するよりも、任意の波長での直線的な
偏光状態を生成するほうが容易であるので、偏光の入力
状態は３つの直線的な偏光子をほぼ偏光状態が消去され
ているか、又は円形に偏光されている光線へと連続的に
挿入することによって生成することが好ましい。それに
よって偏光の３つの順次的な入力状態の出力はほぼ等し
いものに制約され、最も正確な測定が達成される。従っ
て、相対角度０°、６０°及び１２０°での直線的な偏
光子５０ａ、５０ｂ及び５０ｃは、次のように選択され
ることが好ましい。すなわち、ジョーンズ入力ベクトル
Hat ｖinにより規定される３つの順次的な偏光入力状態
はポインケァ球上の大きい円上で１２０°の間隔を隔て
てある。すなわちできる限り遠い位置にある。
【００５９】次に本発明の方法の一実施例に従って行列
Ｍから光学ＤＵＴ３０での偏光モード分散の判定するこ
とを理解するのに必要な一次代数による幾つかの技術を
簡単に説明する。ｎ×ｎの行列をＡとすると、下記の方
程式(16)である場合は、次元ｎの非ゼロ・ベクトルｂは
固有値ｃに対応するＡの固有ベクトルであるということ
ができる。
【００６０】
【数１６】
【００６１】ルトリクスＡの固有値Ｃn は特性方程式ｄ
ｅｔ（Ａ−ｃＩ）＝０の平方根によって得られ、ここに
ＩはＡと同じ次元の識別行列である。上記の方程式(16)
から、行列Ａ’＝ａＡは固有値ａｃを有することが判
り、（ここにａは複素定数である。）完全な偏光子では
ない任意の光学装置又は回路網を表すジョーンズ・行列
は単数ではない複合した２×２行列によって表すことが
でき、且つ、このような行列は２つの非ゼロ固有値Ｃ1
及びＣ2 （基本的に複素数デアルガ、別個である必要は
ない。）を有することが判る。
【００６２】ここで、図６に示した光学ＤＵＴ３０のよ
うな光学素子又は回路網における偏光モード分散を判定
するために、同調可能な光源４０が偏光シンセサイザ５
０の入力に接続される。このシンセサイザは光源によっ
て生成される光線の偏光状態を、例えば水平、６０°及
び１２０度の直線のような３つの判明している偏光状態
に変換するために使用される。偏光シンセサイザ５０の
出力は短い長さの単一モード光ファイバ５１を経て光学
ＤＵＴ３０に向けられる。この光ファイバは無視できる
範囲の偏光モード分散しか誘導しないものと想定され
る。光学ＤＵＴ３０の直線的な光学特性はジョーンズ・
行列Ｍ（ω）によって表される。光学ＤＵＴ３０の出力
は短い長さの単一モード光ファイバ５２を通して偏光計
に向けられる。この場合も光ファイバは無視できる範囲
の偏光モード分散しか誘導しないものと想定される。あ
るいは、光学ＤＵＴ３０は偏光シンセサイザ５０と偏光
計１０との間に配置され、シンセサイザをでる光線はほ
ぼ視準が合わせられて、光ファイバ導波管を用いる必要
なく光学ＤＵＴを通って偏光計へと伝播するようにされ
る。
【００６３】所定の任意の光周波数ωn において、偏光
シンセサイザ５０は偏光の３つの刺激状態を生成し、偏
光計１０はそれに対応する３つの応答状態を測定する。
前述の米国特許連続出願コード第０７／７５５、９３１
号に記載されている技術を用いて、切捨てられたジョー
ンズ行列Ｍ（ωn ）は２つの波長の各々における前述の
測定に基づいて判定される。その結果、図８に示す段階
７０で行列Ｍを判定した後、図８に示す段階７２で次の
ように光学ＤＵＴ３０での偏光モード分散を判定するこ
とができる。偏光の基本状態の概念を一般化して、偏光
によって透過が左右される光学装置又は回路網、すなわ
ち装置又は回路網を透過する光出力が偏光の入力状態に
左右される光学装置又は回路網を含めることもできる。
偏光に左右されない透過の場合は、偏光の基本出力状態
はジョーンズ・ベクトルｗk ＝Ｍ（ω）ｚk （ｋ＝１、
２）によって表され、これは小さい範囲の光周波数に亘
る第１次まで周波数に左右されない。より一般的な偏光
に左右される損失又は利得を有する光学装置及び回路網
の場合は、一対の入力ジョーンズ・クトルが加えられ、
これは回路網を透過した後、出力ジョーンズ・ベクトル
ｗk ＝Ｍ（ω）ｚk （ｋ＝１、２）を生成する。その方
向は小さい範囲の光周波数に亘る第１次まで周波数に左
右されない。（同じ方向での一群のベクトルは増倍定数
内で全て同一である。）そこでｚk とｗk は一般化され
た基本的な偏光の入力及び出力状態であり、この場合も
光周波数の関数である。小さい周波数範囲△ωに亘って
出力ジョーンズ・ベクトルの方向が変わらないことは、
次の方程式によって表される。
【００６４】
【数１７】
【００６５】ここに電界透過振幅σ（ω）はωの実関数
であり、回路網が偏光に左右される損失又は利得を生ず
る場合に起こり得る透過の変化を考慮したものである。
方程式(17)によって表される一般化された偏光の基本状
態も又、２群の速度τg,1 、τ g,2に関連する。すなわ
ち、偏光の出力基本状態の絶対位相φk は次のように周
波数と共に変化する。ｄφk ／ｄω＝τg ，k
【００６６】方程式(17)に絶対位相情報を付加するため
に、出力基本状態の光学的位相ｗkが周波数と共に変化
する態様を示すために位相項を組み入れる必要がある。
グループ遅延を定義することによって、この変化はｅｘ
ｐ〔ｉτg ，k （ω−ωo ）によって第１次まで表され
る。全ジョーンズ・ベクトルHat ｗk （記号ｗの上に＾
の記号を有するもの。以下、同様）を用いて方程式(17)
次のように書き換えることができる。
【００６７】
【数１８】
【００６８】方程式(18)と方程式(9) の類似性は明瞭で
あり、唯一の相違は方程式(18)が２つの出力基本状態の
ジョーンズ・ベクトルの性質を表していることである。
このベクトノの各々はグループ遅延τg,1 、又はτ g,2
を伴って回路網を通って伝播される。方程式(18)は入力
−出力関係Hat ｗk ＝Hat Ｍ（ω）ｚk と組み合わせる
ことができ、下記が得られる。
【００６９】
【数１９】
【００７０】ここで新たな一対の行列が定義される。
【００７１】
【数２０】
【００７２】次に方程式(19)にＭ-1を乗算すると次が得
られる。
【００７３】
【数２１】
【００７４】Ｍ’（ω、△ω）ｚk （ω）は位相係数θ
によってＭ’（ω、△ω）ｚk （ω）と相関し、この係
数はωと△ωの双方の関数であるので、方程式(21)は次
のように表すことができる。
【００７５】
【数２２】
【００７６】方程式(16)と比較すると、偏光の入力基本
状態ｚk （ω）は下記の方程式によって得られる固有値
と関連するＭ’（ω、△ω）の固有値であることが判
る。
【００７７】
【数２３】
【００７８】任意の複素数ｘはｘ＝ａｅIbの形式で表す
ことができ、ここにａとｂは実数であり、ｂはｘの独立
変数であると定義することができる。すなわちＡｒｇ
〔ｘ〕＝ｂである。最後に、偏光モード分散のグループ
遅延差τPMD=｜τg,1 - τ g,2│は△ωとＭ’（ω、△
ω）の固有値の独立変数とを用いて次のように表すこと
ができる。
【００７９】
【数２４】
【００８０】これは図８の参照番号７２に示すとおりで
ある。図６に示す光学ＤＵＴ３０のような光学装置又は
回路網における偏光モード分散を測定するために本発明
の方法を利用する際に、少なくとも２つの連続する光周
波数ωn 、ｎ＝１、２・・Ｎにおいて光学装置ＤＵＴの
ジョーンズ行列Ｍ’（ω）を測定するために図６にく示
した装置が使用される。ωn からωn-1 迄の光周波数の
範囲において、偏光の一般化された入力基本状態は固有
ベクトルＭ’（ωn 、ωn+1 −ωn ）によって表され、
偏光分散モードのグループ遅延差は方程式(24)によって
表され、ここにＣk は同じ行列の固有値である。Ｎが２
以上である場合は、偏光の基本状態とグループ遅延差が
各々の連続する光周波数区間毎に判定され、従って入力
と出力の偏光基本状態の周波数依存性と、グループ遅延
差を直接的に判定することができる。各々の周波数毎の
ジョーンズ行列が測定プロセスの一部として判定される
ので、偏光の出力基本状態は簡単にｗk,n=Ｍ (ωn)ｚ
k,nであるものと判明する。
【００８１】偏光モード分散は透過測定の代わりに図９
に示す計器を用いて反射測定によっても判定することが
できる。図９に示した素子９’、１０’、３０’、５
１’及び５２’は図６に示した素子９、１０、３０、５
１及び５２とそれぞれ対応している。唯一の相違点は光
線l が指向性の光学結合器１００によって光学ＤＵＴ３
０’に送られ、光線△l の一部が図６に示すように光学
ＤＵＴ３０によって偏光計１０へと透過されるのではな
く、偏光計１０’に送られる光線△l の一部が反射光線
であることである。従って、透過と反射の双方の測定
を、本発明に従った偏光モード分散を判定するための方
法の範囲内にあるものと見ることができる。
【００８２】要約すると、光学ＤＵＴ３０又は３０’に
おける偏光モード分散は図８に示すように判定すること
ができる。いずれの場合も、行列Ｍ’が判定される。最
後に、ある種の測定上の形態学において、偏光モード分
散を示す多くの装置及び（又は）回路網を連結して連鎖
を形成することができる。ここで本発明に従って上記の
連鎖を達成する態様を説明する。
【００８３】図１０は３つの分散型光学装置又は回路網
ＤＵＴ Ａ、ＤＵＴ Ｂ及びＤＵＴＣの連鎖を示してい
る。点線の矢印はＤＵＴ Ａ、及びＤＵＴ Ｂを経て、
指向性結合器１００’へと向かうジョーンズ行列を示し
ている。行列ＤはＤＵＴＡ、及びＤＵＴ Ｂを経て、指
向性結合器１００’へと向かう偏光の変換を示してい
る。行列ＥはＤＵＴ Ｃ（光学装置又は当該の回路網）
を経て接続部２へと向かう偏光の変換を示している。行
列ＦとＧは接続部１と２に向かう偏光の変換をそれぞれ
示している。
【００８４】ＤＵＴ Ｃの偏光モード分散を判定するた
めに、連鎖を経たジョーンズ行列は幾つかの信号挿入点
から、ＤＵＴ Ｃの直前と直後の点までで判定されなけ
ればならない。ジョーンズ行列は少なくとも２つの光波
長のそれぞれについて判定されなければならず、この例
では明瞭にするために正確に２つの周波数ω1 及びω2
を考慮することにする。このシステムは最初に接続１が
行われるように構成され、次に行列積ＦＤが２つの光波
長で定められる。次にシステムは接続２が行われるよう
に構成され、次に行列積ＧＥＤが同じ２つの波長にて定
められる。接続光ファイバと関連する（例えばＦ及びＧ
における）偏光モード分散はＤＵＴ Ｃにおける偏光モ
ード分散と比較して無視できるものと想定される。この
仮定はほぼ（ω1)＝Ｆ（ω2)であり、ほぼＧ（ω1)＝Ｇ
（ω2)であることを意味している。測定された行列の下
記の積とその逆の場合を考えてみる。
【００８５】
【数２５】
【００８６】単一ではない行列をＲとすると、行列Ｑ’
＝Ｒ-1ＱＲはＱと等しいということができる。同じ行列
は同じ固有値を有することが判る。Ｄ（ω2)をＲの代わ
りに置き換えると、方程式(25)からＭ’’はＭ’＝Ｅ-1
（ω1) Ｅ（ω2)Ｊ等しいことが判る。Ｍ’’の固有値
Ｃk を有する方程式（24) の△ω＝ω2 −ω1 を用い
て、τPMD が連鎖内の別の素子の分散作用とは関わりな
くＤＵＴ Ｃだけについて得られる。
【００８７】連鎖内の一つの素子に於ける分散作用を遮
断するために、幾つかの信号挿入点から、当該の素子の
直前と直後の点までの２つの波長におけるジョーンズ行
列を測定するだけで充分である。２つの光周波数を１と
２を付して表記すると、偏光シンセサイザ５０’から当
該の素子の直前の点までのジョーンズ行列をＢ1 及びＢ
2 と呼ぶことができ、偏光シンセサイザから当該の素子
の直後の点までのジョーンズ行列をＡ1 及びＡ2 と呼ぶ
ことができる。次に、遮断された当該の素子と関連する
τPMD の値が方程式(24)から定めることができ、ここに
Ｃk はＭ’’＝Ｂ2 -1ＢＡ1 -1Ａ2 の固有値である。要
約すると、偏光モード分散は図６に示すように検査中の
光学装置又は回路網を通る透過に基づいて判定すること
ができる。更に、図９に示すように分析用の反射信号の
一部を分割するために光線分割器又は指向性結合器を使
用することによって光学装置又は回路網からの反射にお
ける偏光モード拡散を測定することができる。これらの
偏光モード分散の判定は図２のマイクロプロセッサ２７
によって行うことができる。
【００８８】これまでの説明は主として例示する目的で
出されたものである。検査中の光学装置における偏光モ
ード分散を測定する方法と装置の種々の実施例を説明し
てきたが、下記の特許請求項の範囲と趣旨を逸脱するこ
となく、多くのその他の偏光と修正が可能であることが
専門家には明らかであろう。例えば、図７に示した集束
おう面鏡１２の代わりに光線分割器と、これに関連する
視準及び集束レンズとを入れ換えることができる。偏光
計の好ましい実施例を示したが、ジョーンズ行列を判定
するためのストーク・パラメタを測定するために種々の
偏光測定装置のいずれかを使用することができる。従っ
て、本発明に従った偏光モード分散を判定する方法と装
置はここに記載した特定の測定装置に限定されるもので
はない。更に、反射特性の測定は図９及び図１０にそれ
ぞれ示した指向性光学結合器１００又は１００’の代わ
りに光線分割器を用いても行うことができる。従って、
本発明の範囲は添付の特許請求項によってのみ限定され
るものである。
【００８９】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、光学装置に
おける偏光モード分散を判定できるように、光線の異な
る偏光状態を生成し、且つ検査中の光学装置による光線
への作用によって生ずる偏光状態を測定することができ
る。さらに、本発明は波長の大部分の範囲に亘ってこの
ような偏光モードを判定でき、また測定システムにおけ
る不都合な分散的な要素の作用の校正が簡便におこなえ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の偏光モード分散測定装置の一例を示す図
である。
【図２】従来の偏光モード分散測定装置の一例を示す図
である。
【図３】従来の偏光モード分散測定装置の一例を示す図
である。
【図４】従来の偏光モード分散測定装置の一例を示す図
である。
【図５】従来の偏光モード分散測定装置の一例を示す図
である。
【図６】本発明の一実施例を示す図である。
【図７】図６における偏光計の一例を示す斜視図であ
る。
【図８】本発明における偏光モード分散を決定する方法
を示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施例を示す図である。
【図１０】本発明の更に他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
９：光源 １０：偏光計 １１：光ファイバー １２：集束凹面鏡 １８〜２１：光検出機構 ２７：マイクロプロセッサ ３０：ＤＵＴ ４０：光源 ５０：偏光シンセサイザー ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ：偏光子
【数２６】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光ネットワークの偏光モード分散判定装置
    において、 少なくとも２つの波長毎に、３つの偏光状態を光線に順
    次生成し、上記光ネットワークに各波長で上記３つの偏
    光状態を備えた上記光線を入射させる偏光光源手段と、 上記光ネットワークによって伝送され、および光装置か
    ら反射された各波長での上記光線の３つの偏光状態のそ
    れぞれの部分に反応し、各波長毎の上記３つの偏光状態
    毎の上記光装置の作用によって生成された偏光状態を測
    定する偏光計と、 上記偏光計によって測定された偏光状態から偏光モード
    分散を計算する手段と、 からなることを特徴とする光ネットワークの偏光モード
    分散判定装置。
  2. 【請求項２】光ネットワークの偏光モード分散判定装置
    において、 少なくとも２つの波長毎に、３つの偏光状態を光線に順
    次生成し、上記光ネットワークに各波長で上記３つの偏
    光状態を備えた上記光線を入射させる偏光光源手段と、 上記光ネットワークによって伝送され、および光ネット
    ワークから反射された各波長での上記光線の３つの偏光
    状態のそれぞれの部分に反応し、各波長毎の上記３つの
    偏光状態毎の上記光ネットワークの作用によって生成さ
    れた偏光状態を測定する偏光計と、 上記偏光計によって測定された偏光状態から偏光モード
    分散を計算する手段と、 からなり、上記偏光計は、 波長毎の光軸を備えた上記光線の３つの偏光状態のそれ
    ぞれを受光、透過し、上記透過光線の強度分布を上記光
    軸に関しほぼ均一にする光空間フィルタと、 上記透過光線を４つに区分する手段と、 上記区分された光線の内、第一の光線の通路上に位置
    し、該光線に偏光を与える第一の光素子と、 上記区分された光線の内、第二の光線の通路上に位置
    し、該光線に偏光を与える第二の光素子と、 上記区分された光線の内、第三の光線の通路上に位置
    し、該光線に偏光を与える第三の光素子と、 ４つの光検出器であって、各光検出器は、上記区分され
    た４つの光線のいずれか一つの光線を受光し、該光線の
    強度の信号を検出するものと、 上記光検出器によって検出された信号から入射光線の偏
    光を計算する手段と、 からなることを特徴とする光ネットワークの偏光モード
    分散判定装置。
  3. 【請求項３】被測定光デバイスの伝送・反射応答の一つ
    に基づいて偏光モード分散を判定する方法において、 光電子領域における各波長毎の３つのジョーンズ入力ベ
    クトルに対応する少なくとも２つの波長毎に順次決定さ
    れた３つの偏光状態を有する偏光光線を生成するステッ
    プと、 光デバイスに上記光線を入射させるステップと、 上記光線を４つに区分し、該区分された光線の内３つの
    光線を光素子に通過させ、かつ４つのすべての光線の強
    度を測定することによって、波長毎に順次決定された３
    つの偏光状態毎に、上記光線に対する光デバイスの伝送
    ・反射応答の一つを測定するステップと、 上記強度の測定結果からストークスパラメータを計算す
    るステップと、 上記ストークスパラメータを光電子領域におけるジョー
    ンズ出力ベクトルに変換するステップと、 各波長毎の上記ジョーンズ入出力ベクトルから上記光デ
    バイスの複素定数内までジョーンズマトリクスを計算す
    るステップと、 上記マトリクスから光デバイス内で偏光モード分散を計
    算するステップと、 からなることを特徴とする偏光モード分散を判定する方
    法。
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