JPH0666012B2 - 偏光制御装置および方法 - Google Patents

偏光制御装置および方法

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JPH0666012B2
JPH0666012B2 JP62505707A JP50570787A JPH0666012B2 JP H0666012 B2 JPH0666012 B2 JP H0666012B2 JP 62505707 A JP62505707 A JP 62505707A JP 50570787 A JP50570787 A JP 50570787A JP H0666012 B2 JPH0666012 B2 JP H0666012B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光信号の制御方法および装置に関する。特に、
光信号の自動偏光制御に関する。
〔従来技術〕
光導波路は一般に光の偏光状態を保存せず、長い導波路
から出射される偏光方向は時間とともに変化する。
コアの軸に対して円対称の単一モード・ファイバは、二
つの直交する偏光モードを伝搬できる。
ファイバは、ファイバ・コアの屈折率に異方性があるこ
とから、二つのモードの伝搬速度が異なり、複屈折媒体
として動作する。多数の複屈折誘起機構が知られてい
る。例えば非円形コアを用いることにより、直線複屈折
を発生させることができる。この場合に、ファイバ・コ
アの横断寸法のうち、短い方が複屈折の短い軸となる。
また、例えば横断方向に非対称な応力を加えると、電子
光学係数が変化し、直線複屈折が発生する。また、横断
方向に電界を加えても同様である。直線複屈折は、ニオ
ブ酸リチウムのような電子光学材料に電圧を印加するこ
とにより制御できる。また、ファイバの長さ方向に沿っ
て磁界を加えることにより、円複屈折を発生させること
ができる。
多くの状況において、ファイバ内でモードの偏光状態を
制御できることが必要となる。その一例がコヒーレント
検波装置である。コヒーレント検波装置は、入力信号の
偏光状態と、局部発振器の偏光状態とが同一でなければ
ならない。したがって、一方の信号の偏光状態を制御で
きることが重要である。理想的には、初期状態と最終状
態との双方が変化しても、いずれの偏光状態についても
他の任意の状態に整合させることが可能でなければなら
ない。
偏光状態はポワンカレ球により表現される。この表現に
ついては、例えば、ラシュレイ著、「オリジンズ・アン
ド・コントロール・オブ・ポーラリゼーション・イフェ
クツ・イン・シングル・モード・ファイバズ」、ジャー
ナル・オブ・ライトウェーブ・テクノロジイ第LT1巻第
２号（1983年６月）第312頁〜第331頁（Rashleigh:"Ori
gins and Control of Polarisation Effects in Single
Mode Fibres", J. Lightwave Technology Vol.LT 1, N
o.2, June 1983, p.312-331）に詳しく説明されてい
る。どのような一般的な楕円偏光状態でも、球面上の一
点で表すことができる。例えば、第１図に示すψ＝±ta
n-1b／ａの楕円偏光状態は、第２図の点Ｓで表される。
水平偏光状態および垂直偏光状態がそれぞれ点Ｈ、点Ｖ
で表され、すべての直線偏光が緯度０゜の大円HPVQ上の
点で表される。点Ｐおよび点Ｑは、水平偏光状態および
垂直偏光状態に対して角度が±π／４の偏光を表す。点
Ｌは左回りの偏光を表し、点Ｒは右回りの偏光を表す。
どのような偏光状態でも球面上の一点で表すことがで
き、楕円偏光状態のψｉおよびφｉが、球面上の２ψｉ
と２φｉとの組み合わせで表される。
複屈折は、点Ｓの偏光状態から点Ｓ′の偏光状態への変
化を誘起し、球の中心を通過する軸のまわりに、複屈折
の強さに依存した角度の回転を生じさせる。直線複屈折
は、第２図の平面HPVQ内に横たわる軸のまわりの回転を
誘起する。
単一モード・ファイバ内を伝搬する波形の偏光状態を制
御するため、種々の方法が提案されている。コヒーレン
ト光通信装置では、入力信号と局部発振信号とのわずか
な偏光不整合により、受信信号が非常に大きく欠落す
る。双方の信号の偏光状態は時間とともに変化するの
で、一方の偏光状態を制御できたとしても、制御装置
は、任意の点Ｓで表される偏光状態Ｓを他の任意の点
Ｓ′で表される偏光状態に他の任意な偏光状態Ｓ′に変
換できなければならない。このとき、点Ｓ、Ｓ′は、ポ
ワンカレ球のどの位置に配置されてもよい。二つの複屈
折素子を続けて用いても、あらゆる点Ｓ、Ｓ′に対して
点Ｓから点Ｓ′の変換を行うには不十分である。しか
し、ある状況では、この交換を三つの素子で実現でき
る。実用的には、例えば応力誘起複屈折素子、すなわち
光ファイバに応力を加えることにより複屈折を生じさせ
る素子が用いられる。しかし、この応力誘起複屈折素子
では、光ファイバに加えることのできる応力に限度があ
り、その限度を超過すると光ファイバが破損してしま
う。したがって、複屈折素子をリセットまたは調節でき
ることが必要であり、その間にも、初期状態から最終状
態への信号偏光状態の変換をこれらの状態が変化しても
続けなければないない。リセットの方法は提案されてお
り、例えば他の複屈折素子を用いる方法が提案されてい
る。
エレクトロニクスレターズ（Electronics Letters）第2
2巻第２号、1986年１月16日発行の第100頁において、リ
ズデイル（Rysedale）は、四個の複屈折素子を並べて使
用する偏光変換方法を提案している。一番目、三番目お
よび四番目の素子は直線複屈折素子であり、ポワンカレ
球上で、それぞれｘ軸、ｙ軸およびｚ軸（これらの軸は
互いに直交している）のまわりに偏光状態を回転させ
る。二番目の素子は円複屈折素子であり、軸LRのまわり
の回転を生じさせる。
この構成は、適切に制御プログラムが設定されているな
ら、固定された点Ｓで表される偏光状態について、可変
のＳ′で表される最終的な偏光状態に連続的に切り替え
る。これは、三番目および四番目の素子の複屈折をリセ
ットすることにより、光強度に大きな損失を生じさせる
ことなく実行できる。
1986年５月12日ないし16日にパリで開催された第六回ヨ
ーロッピアン・シンポジアム・オン・オプトエレクトロ
ニクス（OPTO 86）の論文集（Proceedings of the Sixt
h European Symposium on Opto-electronics, Paris, 1
2-16 May 1986）において、ノエ（R.Noe）およびフィッ
シャ（G.Fischer）は、五個の電子磁気的な直線複屈折
素子（「ファイバ・スクイーザ（fibre squeezer
s）」）を並べて使用する方法について説明する。一番
目、三番目および五番目のスクイーザは、同一の速い軸
をもつ複屈折を誘起するように配置され、これらの間に
挿入された二番目および四番目のスクイーザは、他のス
クイーザに対して45゜の角度で配置される。したがっ
て、ポワンカレ球上で五つの回転、すなわち軸QPのまわ
りの回転（三つ）と、軸HVのまわりの回転（二つ）とを
続けて行う。四個のスクイーザを用いた同様の構成が、
エレクトロニクス・レターズ（ElectronicsLetters）第
22巻第15号、1986年６月17日発行、第772頁ないし第773
頁に説明されている。これは、初期状態は水平に偏光し
た信号をどのような所望の偏光状態にでも変換できる。
最初の二つの変換（d1およびd2）については実質的に保
持しておき、三番目および四番目の変換d3、d4により、
その制限範囲までの所望の変換を行う。変換d3が制限範
囲に達したときには変換d1にその役割を移し、変換d3を
その範囲内のあらかじめ定められた点に戻す。変換d4が
その制限範囲に達したときには、その役割を変換d2に移
す。
本発明は、偏光制御または偏光整合のための実用的で耐
久性のある新規な方法および装置を提供することを目的
とする。
〔発明の開示〕
本発明の第一の観点は偏光制御装置であり、四つの可変
複屈折素子、例えば直線複屈折素子を備え、これらの可
変複屈折素子が、ポワンカレ球上のそれぞれの軸のまわ
りに順番に偏光状態を回転させるように配置される。
すなわち、双方がそれぞれ独立に時間と共に変化する第
一および第二の偏光状態で入力された二つの光に対し、
その少なくとも一方の光の偏光状態を制御する複数の可
変複屈折素子と、第一および上記第二の偏光状態の少な
くとも一方の偏光状態の時間変化に対応して複数の可変
複屈折素子の各々の複屈折を制御することにより、二つ
の光の相対的な偏光関係をあらかじめ定められた関係に
維持するとともに、すべての可変複屈折素子の複屈折の
大きさを動作限界内に維持する制御手段とを備えた偏光
制御装置において、可変複屈性素子の個数は４であり、
この４個の可変複屈折素子がポワンカレ球内の直交軸を
順番に回転軸として偏光を回転させるように配置され、
制御手段は、順番に配置された４個の可変複屈折素子の
少なくとも１番目および４番目の素子の各々によりそれ
ぞれの素子に対応するポワンカレ球内の回転軸の周りに
偏光状態を２π＋δにわたり変化させることができ、そ
の可変複屈折素子による偏光状態の変化が２πを越える
ときにはそれから２πを削減するように調整し、その一
方で、上記関係を維持しながら、しかも他の可変複屈折
素子のいずれもがその対応するポワンカレ球内の回転軸
の周りに２πを越える偏光状態の回転を生じることなし
に、４個の可変複屈折素子を選択的に制御するように構
成されたことを特徴とする。
本発明の第二の観点は偏光制御方法であり、双方がそれ
ぞれ独立に時間と共に変化する第一および第二の偏光状
態で入力された二つの光に対し、その少なくとも一方の
光の偏光状態を制御することにより、二つの光の偏光状
態の相対的な関係をあらかじめ選択された関係に維持す
る偏光制御方法において、ポワンカレ球内の直交軸を順
番に回転軸として偏光状態を４回回転させるステップ
と、総変換量が所望の値となるように回転の順序および
その大きさを設定するステップと、第一および第二の偏
光状態の少なくとも一方に対応して回転を切り換えるス
テップと、少なくとも最初と最後のそれぞれの回転につ
いて選択的に調整を行い、選択された回転に対する動作
限界を超えることがないようにその選択された回転の角
度を切り換え、同じ調整動作中にその関係が維持される
ように他の回転を調節するステップとを含み、調節する
ステップでは、第一および第二の偏光状態の時間変化の
いずれよりも実質的に高速に処理し、回転を切り換える
ステップと回転を調節するステップとは、４つの回転の
いずれもがその動作限界を超えることのないように実行
されることを特徴とする。
四個の素子を使用することにより、どの素子の複屈折も
その動作範囲を超過することなく、それぞれ偏光状態が
時間とともに変化する二つの光入力信号の相互偏光状態
が維持されるように、その偏光状態を変換し続けること
ができる。選択された時間または適当な時間に、ひとつ
の素子を調節してその複屈折を変化させる。これによ
り、すべての素子をその動作限界内に維持するために必
要な量だけ、素子を「巻きほぐす（unwind）」、すなわ
ちその複屈折を増加または減少させることができる。わ
ずかな調節を頻繁に繰り返してもよく、素子がその動作
限界に達してもよい場合には、大幅に調節（例えば、ポ
ワンカレ球上で２π以上）してもよい。調節処理は、例
えば、それぞれの素子について順番に実施してもよく、
動作限界に最も近い素子を選択して実施してもよく、他
にも多くの実施方法が考えられる。四個の素子を用いる
と、一般的に、外側の二つの素子について、必要であれ
ばどのような必要量でも「巻きほぐす」ことが可能であ
る。どのような制御アルゴリズムを用いるかにより、
「巻きほぐす」必要がなくなることもあり、調節方法を
選択して、内側の二つの素子を「巻きほぐす」こともで
きる。内側の二つの素子を「巻きほぐす」必要があるよ
うな状況では、これは可能ではあるが、変化する二つの
偏光状態（初期状態および最終状態）が「巻きほぐし」
続けるに適したポワンカレ球の位置に移動するまで、そ
の「巻きほぐし」を待つ必要がある。
本発明の構成は、非常に柔軟性があり、制御装置自体が
公知の従来技術より単純な方法で動作する。
本発明の実施例を以下に説明する。これらの実施例は、
偏光制御のための特に単純で便利な方法を提供する。必
要な複屈折素子の数は、同等の偏光制御を行う従来技術
の装置より少なく、処理は一般に単純かつ安価に実行さ
れる。また、耐久性および柔軟性に優れている。
本明細書において、「可変複屈折素子がある角度の回転
を実行する」という場合に、その角度は（特に示さない
かぎり）正味の回転を表す。正味の回転とは、例えばあ
る角度に２πの整数倍を加算または減算した値である。
回転の軸（ａ、ｂ、ｘ、ｙその他）は直交しているもの
とする。現実には完全な直交性は実現困難であり、整合
性が低下して信号が大きく劣化するのでなければ、完全
に直交していなくてもよい。
〔発明を実施するための最良の形態〕
本発明の実施例について添付図面を参照して説明する。
第３図は偏光制御装置17に設けられる素子を簡単に示
す。偏光制御装置17は四個の応力誘起素子19、21、23、
25を備える。これらの応力誘起素子19、21、23、25は、
縦続に配置され、ぞれぞれマイクロプロセッサを備えた
制御部27に接続される。応力誘起素子19、21、23、25
は、図示したような圧力板を含むことが便利であるが、
電気機械的な圧電複屈折素子を用いることもできる。四
個の応力誘起素子19、21、23、25はすべて同等であり、
光ファイバ11に可変の応力を加えて直線複屈折を生じさ
せる。すなわち、光ファイバ11と組み合わせることによ
り、可変直線複屈折素子を構成する。
この複屈折素子の全動作範囲は８πであり、応力を加え
ないときには偏光状態の回転が零で、最大許容応力を加
えたときには偏光状態の回転が８π（４回転）となる。
この最大値を越えると、光ファイバが損傷する危険があ
る。零および最大の応力点は変換可能性の絶対的な限界
となり、この絶対的な限界を越えないようにすることが
重要である。実用上は、応力範囲の中心を動作上の零と
して選択する。この場合に、動作上の零を実際の零から
４πの位置とし、この位置を中心として、設定された限
界内での変化を許容する。この例では、それぞれの素子
に対して選択される限界を±〔２π＋δ〕とし、δ＜π
／４とする。２π＋δの限界に達すると、動作上の零か
らの回転を削減するために、少なくとも２π（１回転）
だけ、どちらかの方向に「巻きほぐし」処理を開始す
る。これにより、絶対的な限界（動作上の零から±４
π）に達することがない。本明細書において、回転角
度、変換の大きさ、複屈折の調節その他の変化とは、
（特にことわらない限り）選択された動作上の零に対す
る変化をいう。上述したように、動作上の零は、使用す
る複屈折素子の全動作範囲の中心またはその近傍である
ことが便利である。
一番目および三番目の応力誘起素子19、23は、平行な力
を印加するように一列に配置され、第４図のポワンカレ
球の軸PQのまわりの回転を誘起する。応力誘起素子21、
25もまた一列に配置され、それぞれ、応力誘起素子19、
23による力とπ／４の角度で力を加える。したがって、
応力誘起素子21、25による偏光状態の回転は、ポワンカ
レ球上の軸HVを中心とする。
四個の応力誘起素子19、21、23および25により誘起され
る一連の変換31、33、35および37を第４図に示す。この
図は第２図に示したポワンカレ球の側面図である。点Ｓ
で表される偏光状態から点Ｓ′で現れる偏光状態への変
換方法は多数存在するが、第４図にはその一例を示す。
制御部27には、以下の動作を実行する制御プログラムが
記憶されている。すなわち、応力誘起素子19により、円
偏光の状態を含む大円LPRQに達するまで、球上の軸PQの
まわりに、点Ｓで表される偏光状態を角度εだけ回転さ
せる。このとき二番目の応力誘起素子21には、点Ｌに達
するまで、（軸HVのまわりに）大円上の回転33を生じさ
せる。さらに、応力誘起素子23により、軸PQのまわりに
大円LVRH上の回転35を生じさせ、この点から、軸HVのま
わりの最終的な回転37（応力誘起素子25により生じる）
により、点Ｓ′で表される偏光状態、すなわち所望の最
終状態に切り替える。
上述したように、点Ｓおよび点Ｓ′はポワンカレ球上の
どこに配置されてもよく、双方が時間とともに変化して
もよい。多くのコヒーレント検波装置では、偏光状態の
変化は非常に緩やかであり、実質的に変化するまで数分
間を必要とする。そこで、検出器により出力信号の強度
を測定し、その強度に関する信号を制御部（第10図を参
照して説明する）に送出する。強度が低下した場合に
は、偏光不整合、すなわち点Ｓまたは点Ｓ′の変化に対
する追従が不完全であることが示され、応力誘起素子1
9、21および23、25の応力を繰り返し変化させて、新し
い点Ｓまたは点Ｓ′（または双方）に対する上述の変換
方法を再設定する。この実施例におけるアルゴリズムで
は、ある限界（以下で説明する）に達するまで、変換3
3、35の最終状態が大円上の点となるようにする。
点Ｓ、Ｓ′にうまく追従するには、他にも多くの繰り返
し処理を用いることができる。良好な追従を行うために
は、検出器の出力信号を最大にする。一つの可能性とし
て、点Ｓ、Ｓ′で表される偏光状態の時間変化より十分
に高速に、応力誘起素子21、23の応力を増加または減少
させる（振動させる）。これは変換33、35の回転角の増
加および減少に対応し、出力信号を変化させる。この変
化の二次の項を解析し（それぞれの複屈折素子による応
力に対する受信強度の二次導関数を用いて）、真の最大
値を判定して他の変化点（最小点および鞍点）と区別す
ることにより、偏光を正しく整合させることができる。
変換33、35が点Ｌで交差するように、応力誘起素子19、
25の印加する応力について、応力誘起素子21、23より低
速で、しかも点Ｓ、Ｓ′で表される偏光状態の変化より
高速に調節する。調節量については、上述の解析による
二次導関数の大きさにより決定することができ、変換3
3、35が大円上で行われるものを選び出すことができ
る。
点Ｓ、Ｓ′の位置の時間変化により応力誘起素子19、25
の応力が増加し、その変換量が２πより大きくなること
がある。「巻きほぐし」動作を行わない場合には、応力
誘起素子19が最大限界に達し、初期偏光状態Ｓに追従で
きなくなる（上述の変換33、35の変換方法にしたがうか
ぎり）。
応力誘起素子のひとつ、例えば応力誘起素子19が上限ま
たは下限に達したときには、巻きほぐし動作を開始す
る。第５図に示した例では、応力誘起素子19がその上限
を超過している。この場合には、同じ軸のまわりに偏光
状態を回転させる他の素子、すなわち応力誘起素子23に
ついて、その印加する応力を増加させ、その後に徐々に
低下させる（またはその逆にする）。この一方で、この
応力誘起素子23による応力に対応して、応力誘起素子21
により印加される応力を低下させ、その後に増加させる
（またはその逆にする）。この処理の間に、応力誘起素
子19により印加される応力を徐々に削減する。これを第
５図に示す。初期条件として、応力誘起素子19により誘
起される回転を〔２π＋ε〕とする。応力誘起素子19、
21および23上の応力をすべて徐々に変化させる。応力誘
起素子21により生じる回転を滑らかに変化させ、初期状
態33から、51、53、57、59、61、63、65、67、71、33の
順序で変化させる。これにより、応力誘起素子19による
変換量を角度εに削減し、回転33、35および37を巻きほ
ぐし処理の開始時点と同一にする。この動作において、
変換35の経路は、変換33の場合と異なり、同じ大円上に
維持される。変換37は（点Ｓ′で表される偏光状態が変
化しないかぎり）変化しない。上述の処理を実行する短
い時間に、点Ｓで表される初期偏光状態が変化すること
がある。しかし、その変化（小さい）は追従可能であ
り、出力強度を高レベルに保つことができる。
変換37があらかじめ定められた限界を越えたときにも、
同様の処理を実行する。
〔２π＋δ〕の限界を双方同時に超過している場合に
は、最初に超過した方を先に削減する。双方の限界を同
時に超過した場合には、一方の変換を選択してそちらを
先に削減する。
通常の動作時には、変換33および35は０〜＋πの範囲内
にある。これは巻きほぐし処理中も同じであり、変換31
については角度２πの変化があるが、変換33、35の変化
はπ以下である。前述したノエの方法と異なり、対とな
る変換の間での直接の移動はない。変換33または35がπ
以上となる望ましくない状況でも、適当な動作でその回
転角度を削減でき、変換33、35の交差点を点Ｌに戻すこ
とができる。変換33および35をポワンカレ球の大円上に
維持することにより、変換31または37のいずれかを２
π、または必要な場合にはそれ以上に巻きほぐすことが
できる。
以上の方法および装置は本発明のひとつの実施例であ
る。
第３図に示したと同等の複屈折素子配列を使用する別の
制御方法について、第６図ないし第８図を参照して説明
する。第一実施例との差異は制御部27による制御にあ
り、通常の動作時には、中央の二つの応力誘起素子21、
23による変換の交差点を点Ｌに配置するのではなく、調
節処理が実行されるまでは、交差点が球上を自由に（偏
光が整合するように）移動できる。調節処理では、応力
誘起素子の複屈折をその動作範囲の任意に選択された動
作中心の近傍に維持する。
ポワンカレ球の平面図を第６図に示し、この図に、四つ
の応力誘起素子19、21、23および25による変換131、13
3、135および137を併記する。第一実施例と同様に、点
Ｓを初期偏光状態とし、点Ｓ′を最終状態とし、双方の
状態が時間とともに変化するとする。点Ｓから点Ｓ′へ
の変換における三つの中間偏光状態はすべて任意であ
る。二番目および三番目の変換133および135は点150で
交差する。二つの長方形151（破線で示される）、153
（一点鎖線で示される）は球の面を表す。どの瞬間に
も、長方形151の境界は変換131の延長線と一致し、点Ｓ
が図面内で左または右に移動すると、長方形151の寸法
が変化する。長方形153は変換137により同様に定義さ
れ、点Ｓ′が図面内で上または下に移動するとその寸法
が変化する。点150を長方形151内に維持する場合には、
変換131の回転角を完全に１回転（２π）だけ削減でき
るが、変換135の角度は削減できない（変換131の回転半
径は変換135の回転半径より小さく、変換131を完全に１
回転させても、点150を長方形151内に維持できる）。し
たがって、一番目の応力誘起素子19による複屈折が連続
的に増加または減少するのに対し、中央の二つの応力誘
起素子21、23はわずかに変化するだけである。したがっ
て、応力誘起素子19および25が制限範囲に達した場合に
は、これらを「巻きほぐす」ことができる。一般に、同
じ軸のまわりに回転する二つの応力誘起素子を用いる場
合には、その回転の円が小さい方を完全に「巻きほぐ
す」ことができる。
点150が長方形151の外側にある場合には状況が反対とな
り、変換153を削減できるが、変換131については削減で
きない。点150は線155の左側または線157の右側（長方
形153の境界線）を越えることができず、越えた場合に
は偏光の整合性が失われる。どのような強度の低下が発
生しても、これを検出器16（第10図参照）が検出し、偏
光制御装置17により正しい動作が行われる。
変換133および137に対する処理については、対応する長
方形が長方形153であることを除いて同等である。点150
が長方形内に存在する場合には、変換137を削減でき
る。点150が長方形151の線159の上、または線161の下を
通過する場合には、偏光の整合性が失われる。交差点15
0を適切に選択することにより、四個の応力誘起素子の
いずれかを変化させることができ、偏光の整合性を失う
ことなく完全に１回転させることにより、その変換量を
削減できる。
他の状態Ｓ、Ｓ′に対する変換を第７図に示す。この図
もまた、ポワンカレ球の平面図である。線165および167
（変換131および137の延長線）の交差点は球の外部にあ
り、点150は線155、157、159および161により区切られ
る斜線で示した長方形内に制限される（さもなければ偏
光の整合性が消失する）。この状態において、一番目お
よび四番目の応力誘起素子19、25（変換131および137）
についてだけ、完全な一回転による回転角の削減が可能
である。ただし、線165と167との交差点が円VQHPの外側
にある限り、中央の二つの応力誘起素子21、23は、球面
上で偏光状態の回転角を±π以上に変化させることはで
きず、制限範囲に達する危険はない。したがって、絶対
的な制限範囲に対して少なくともπのマージンをもつよ
うに動作範囲を設定すると、絶対的な制限範囲に達する
前に、中央の二つの応力誘起素子を巻きほぐすことがで
きる。
偏光制御装置17は以下のように動作する。変換を対（13
1と133、133と135、135と137）毎に高速に変化させ、前
述の解析により最大値を判定することにより、偏光の整
合性を最適化する。回転角度が限界値（例えば２π＋
δ）になるまで最適化を続け、その後に、出力強度を最
大化する処理とともに、調節処理を実行する。他にも多
くの方法がある。例えば、四個の応力誘起素子のそれぞ
れによる複屈折を周期的に検査し、限界値に最も近い素
子について調節処理を実行することもできる。また、選
択された時間または周期で、四個の素子を循環して、す
なわち19、21、23、25、19…の順番に、それぞれの素子
を巻きほぐすこともできる。実用的には、これらの二つ
の方法の一方を用いる。この場合には、頻繁に検査を行
って、巻きほぐし、すなわち調節の必要性を常に小さく
することができる。このアルゴリズムにより、すべての
素子をその制限範囲内に保つことができる。
前述したように、選択された応力誘起素子について、回
転角を所望の量まで削減できないことがある。これは、
点Ｓ、Ｓ′および点150の相対的な位置による。第６図
に示した変換の例でいうと、応力誘起素子23の回転を縮
小する場合がその例であり、このとき点150は長方形151
内にある。点150を線159または161に向けて垂直に移動
させることはできるが、線159または161に達すると、偏
光の整合性を失うことなくこれらの線を越えることがで
きず、点150をそれ以上に移動させることはできない。
したがって、線159および161は点150の移動の障壁とし
て動作する。この一方で、点150が長方形155内にある場
合には、変換135について、その回転を少ししか減らす
ことができない。偏光制御装置27は、点150が障壁に到
達したことを検出し、適当な補正動作を行う。以上の状
況において点150が線161に達した場合には、点150を長
方形151の辺と等価な点に達するまで水平に移動させる
ように、変換133を変更する。この場合には、どのよう
にして変換量を削減してもよい。
ここで、応力誘起素子19を巻きほぐす必要があり、点15
0が長方形151の外側にあると仮定する。このときにも、
長方形151、153の頂点で挟まれる四個の弧要素のいずれ
かに達するまで、点150を水平に移動させる。この段階
では、偏光の不整合が生じることなく巻きほぐしを行う
ことができず、前述の弧要素が点150の障壁として動作
する。応力誘起素子21を調節することにより、点150が
障壁から離れる。第７図の状況（線165と167とが球外で
交差する）では、弧要素は現れず、応力誘起素子19の巻
きほぐしは常に可能である。
同様の方法を他の応力誘起素子の調節処理にも使用す
る。対の応力誘起素子19、23に対する制御方法を第８図
にまとめて示す。応力誘起素子21および25に対する制御
方法は中心線60に対して対称であり、ここでは省略す
る。偏光の整合性は常に維持される。
この制御アルゴリズムでは、通常は状態61であり、すべ
ての応力誘起素子はその指定された限界内にある。応力
誘起素子19が限界値に近づくと状態63に遷移し、前述し
た調節処理を応力誘起素子19に対して実行する。点150
が長方形153の外側にあるときには状態65に遷移し、点1
50が長方形153の内側に移動するまで応力誘起素子21を
調節する。この後に状態63に戻り、応力誘起素子19の調
節を再開する。応力誘起素子19が少なくとも１回転だけ
巻きほぐされたときには、リセット状態61に戻る。
応力誘起素子23を調節する処理も同様であるが、ある点
を越えて巻きほぐすことができない可能性を考慮する必
要がある。応力誘起素子23がその限界に達したときに
は、状態67に遷移し、この応力誘起素子23を巻きほぐ
す。点150が長方形153の内側にあるときには、状態69に
遷移し、点150が長方形153の外側に移動するまで、応力
誘起素子21を調節する。これを実現できない場合（点Ｓ
およびＳ′が第９図の状態にあり、線165と167とが球の
外側で交差する場合）には、状態71、73に制御を移し、
応力誘起素子19および25を調節する。点Ｓ、Ｓ′を移動
させることにより、応力誘起素子23の調節を続けること
ができ、状態69に戻り、巻きほぐしが完了したときに、
リセット状態61に戻る。
上述の例では、四個の複屈折素子を用い、これらの素子
を調節することにより、点Ｓで表される任意の初期偏光
状態を点Ｓ′で表される任意の偏光状態に変換すること
ができる。ここで、二つの偏光状態は時間とともに変化
することができる。時間変化については、この変化に応
じて制御装置により複屈折を調節することにより、常に
追従可能であり、出力強度を高レベルに保つことができ
る（すなわち、所望の偏光変換が常に得られ、上述の例
では、時間とともに変化する光入力信号の偏光状態につ
いて、これも時間とともに変化する局部発振信号の偏光
状態に一致させることができる）。
本発明は二つの偏光状態が時間的に変化する場合の偏光
制御に関するものであるが、偏光状態の一方だけが時間
的に変化する場合には、四個の複屈折素子は必要なく、
三個の複屈折素子で十分である。参考のためこれについ
て説明する。三個の複屈折素子を備える偏光制御装置
は、一方だけが時間的に変化する二つの偏光状態Ｓ、
Ｓ′の間の変換を行うことができ、信号の変化に追従し
て出力強度を維持できる。このような変換の組を第９図
に示す。
第９図を参照すると、点Ｓは初期偏光状態を表し、時間
とともに変化する。点Ｓ′は所望の最終偏光状態を表
し、これは時間的に一定である。一番目、二番目および
三番目の複屈折素子は、それぞれ軸HV、QPおよびHVを中
心として、変換51、52および53を行う。変換53は大円に
沿って行われる。変換52もまた大円上で行われるが、前
述の調節処理中は大円から離れる。通常の動作中には、
二番目および三番目の複屈折素子による回転（変換52お
よび53）の範囲は、０〜±π／２である。しかし、Ｓが
変化すると、一番目の複屈折素子による回転（変換51）
が増加または減少し、上限または下限を越えてしまう。
そこで、第５図を参照して説明したように、複屈折素子
に対する中央の零点から〔２π＋δ〕の最大許容回転を
設定し、これを超過したときに調節処理を実行し、変換
52と53との双方の回転角度を０〜±πの範囲で変化させ
ることにより、変換51の角度を削減する。このアルゴリ
ズムについては、上述した二つの例のいずれかと同等と
する。
通常の動作では、変換52、53が動作限界内に留まり、こ
れらを巻きほぐす必要はない。しかし、実用上は、すべ
ての素子を巻きほぐし可能であることが望ましい。この
場合には、時間的に変化する偏光が大円LQRP上にあると
きでも巻きほぐしが可能となる。このときには、上述の
例で説明したと同等の処理を用いて変換53を巻きほぐす
ことができ、最初に点ＱまたはＰの位置にある場合、す
なわち二番目の複屈折素子の固有状態の場合でも、変換
52を巻きほぐすことができる。
初期偏光状態または最終偏光状態の一方が固定されてい
る場合でも、四個の複屈折素子を使用すると有利であ
る。装置の信頼性を高めることができ、例えば、必要な
変換量を削減することができる。
本発明の制御方法および装置は、偏光制御が必要な多く
の分野で利用できる。一般的には、すべての複屈折素子
が直線複屈折を示すことが最も便利である。しかし、一
般的に必要なのは、球上の実質的に直交する軸を中心と
して回転することである。
ヘテロダイン検波装置は本発明のひとつの応用である。
第10図を参照すると、この装置は、遠隔信号源10と、入
力単一モード光ファイバ11とを備える。遠隔信号源10か
らのデータ信号は、単一モード光ファイバ11に沿って伝
送される。局部信号源13は、搬送波周波数とわずかに異
なる局部発振信号を出力する。二つの信号は方向性結合
器15内で結合される。最大強度の出力信号を得るために
は、入力データ信号と局部発振信号との偏光を一致させ
なければならない。
データ信号の偏光状態は、ファイバに沿って伝搬するに
つれて初期状態から変化し、受信機における偏光状態は
時間とともに変化する。局部発振信号の偏光状態もまた
時間により変化する。そこで、方向性結合器15における
局部発振信号の瞬間的な偏光状態を入力信号の瞬間的な
偏光状態に一致させるため、偏光制御装置17が設けられ
ている。局部発振信号の偏光状態は連続的に変化するの
で、偏光制御装置17は、入力信号の偏光状態（ポワンカ
レ球上の点Ｓ′に対応）に応じて、局部発振信号を切り
替えることができなければならない。
方向性結合器15からの信号は、受信機15Aから出力線18B
に沿って出力され、そのレベルがレベル検出器16により
検出される。レベル検出器16の出力信号は強度、すなわ
ち方向性結合器15における整合性を表す。この信号は、
信号線18を経由して制御部27に供給され、第３図ないし
第８図を参照して説明した方法による応力誘起素子19、
21、23および25の制御に利用される。
応力誘起素子19〜25および方向性結合器15は、遠隔信号
源10と局部信号源13との間に一列に配置される。ポワン
カレ球上の回転を実現するために、応力誘起素子19〜25
は前述の順序で配置される。
第11図はその原理を示す。ポワンカレ球上の回転を実現
するために、応力誘起素子19〜25が一列に組み合わせて
配置される。方向性結合器15については、応力誘起素子
19〜25の配置の外側に配置する必要はない。例えば第11
図に示すように、方向性結合器15を応力誘起素子19、2
1、23および25の配置に挿入することもできる。この場
合には、一番目および二番目の応力誘起素子19および21
が光ファイバ９に沿って配置され、応力誘起素子23およ
び25が光ファイバ11に沿って配置される。この場合に
も、二つの別々のアームに配置される応力誘起素子が正
確に軸合わせされていることが重要である。例えば、応
力誘起素子がスクイーザとして用いられ、第３図に示す
ように対になって交互に45゜傾斜している場合に、光フ
ァイバ９側のアームと光ファイバ11側のアームとにそれ
ぞれ配置される応力誘起素子19、23について、方向性結
合器15から見てポワンカレ球における正味の回転が平行
な軸を中心とする回転となるように、正確に軸合わせし
ておく必要がある。別々のアームに配置される応力誘起
素子21、25についても同様に、平行な回転が得られるよ
うに軸合わせしておく必要がある。また、二組の平行な
回転は、互いの組が球上でほぼπ／２傾斜している必要
がある。
方向性結合器15については、応力誘起素子の配置に沿っ
ていれば、他のどの位置に配置してもよい。例えば、一
個の応力誘起素子19だけを光ファイバ９側のアームに配
置し、残りの応力誘起素子21〜25を光ファイバ11側のア
ームに配置してもよく、一個の応力誘起素子25を光ファ
イバ11側のアームに配置し、他の応力誘起素子19〜23を
光ファイバ９側のアームに配置してもよい。また、四個
の応力誘起素子19〜25をすべて光ファイバ11側のアーム
に配置してもよい。さらに、四個の応力誘起素子19〜25
をすべて遠隔信号源10の近傍の光ファイバ11に沿って配
置してもよく、局部信号源10の近傍に配置してもよい。
方向性結合器15は受信機15Aに局部信号源13と隣接して
設けられ、レベル検出機16は受信機15Aに局部的に配置
される。偏光制御装置27を遠隔信号源10の近傍に配置
し、方向性結合器15における整合性を示す帰還信号を信
号線18および光ファイバ11を経由して偏光制御装置27に
帰還させることもできる。その場合には、応力誘起素子
19〜25の効果が光ファイバ11により変化することを考慮
して、遠隔信号源10からの信号の偏光状態を適切に調節
する。
本発明は偏光制御が必要な他の状況にも利用できる。本
発明を実施する偏光制御装置は、第一の信号源および第
二の信号源からの二つの光信号の一方または双方の偏光
状態を調節し、その信号の状態を所望の関係（必ずしも
偏光の整合性を必要としない）に設定する。これは、四
個の可変複屈折素子と、これらの複屈折素子により変換
された後の二つの光信号の偏光状態の関係を評価し、複
屈折素子を変化させることにより所望の状態に調節する
制御部とにより実現される。選択された関係とは、偏光
の一致、不一致または所定の関係を含む。同様に、一つ
の信号源を遠隔信号源、他を局部信号源とするか、また
は、双方を複屈折素子から遠隔の信号源とするか、双方
を局部信号源とすることもできる。構成部品の一般的な
観点から、複屈折素子および制御装置（結合器およびレ
ベル検出器）の組み合わせには主に三つの形態がある。
すなわち、制御装置を複屈折素子群の一方の端に配置す
るか、制御装置を一個の複屈折素子と三個の複屈折素子
との間に配置するか、制御装置の両側に二つの複屈折素
子を配置する。
異なる二つの光ファイバの間に複屈折素子を配置する場
合には、それに応じて制御部のプログラムを決定しなけ
ればならない。一個の複屈折素子を使用する場合に、一
方のファイバでｘ軸を中心として偏光状態をほぼ角度ε
だけ回転させる効果を、他方のファイバで得るには、同
じ軸ｘを中心として偏光状態を−εだけ回転させる必要
がある。
前述の実施例では、四個の複屈折素子を交互に配置し、
二つの直交軸ａ、ｂを中心として偏光状態を変換してい
る。一般的にはこれらの二つの軸を選択することが便利
である。しかし、任意の変換に対して、ポワンカレ球上
の適当な直交軸のまわりに一連の変換を行うために、三
つまたは場合によって四つの軸を選択することもでき
る。すなわち、四個の一連の複屈折素子の軸がそれぞれ
ａ、ｂ、ｃ、ｄのとき、軸ｂおよび軸ｄは共に軸ｃに対
して直交（または実質的に直交）でなければならず、軸
ｂは軸ａに対して直交でなければならない。換言する
と、軸が順番に直交する。
四個の「スクイーザ」、すなわち応力誘起素子を用いる
代わりに、偏波保持光ファイバを引き伸ばすことにより
直線複屈折を得ることもできる。偏波保持光ファイバ
は、二つの直交偏光状態の間の複屈折が大きく、近似的
に、光ファイバに対する外部摂動があっても複屈折の大
きさが変化するだけで、基本的な状態は変化しない。制
御された摂動を加えること、例えば光ファイバを引き伸
ばすことにより、偏波保持光ファイバの正味の複屈折を
制御できる。偏光制御のために四個の素子の適当な配列
を設けるひとつの方法として、四本の偏波保持光ファイ
バの長さを約10〜20mに維持し、それぞれの軸を隣接す
る偏波保持光ファイバの軸に対して45゜傾斜させる。偏
波保持光ファイバの接続は、例えばスプライスにより行
う。それぞれの偏波保持光ファイバを直径約4cmの圧電
シリンダに巻きつける。圧電シリンダに電圧を印加する
と、約0.001％の応力がファイバに誘起され、ポワンカ
レ球上で３πないし４πの変換を行うことができる。こ
の構成は、光ファイバに損傷を与えるおそれのある応力
を大きく削減でき、光ファイバに直接に圧力を加えるよ
り有利である。
本発明はまた、第12（ａ）図ないし第12（ｃ）図に示す
ように、直線複屈折素子に代えて、または直線複屈折素
子と組み合わせて、円複屈折素子を使用しても実施でき
る。
第12（ａ）図ないし第12（ｃ）図には円複屈折を発生す
る素子、すなわち円複屈折素子80を示す。円複屈折と
は、ポワンカレ球上における軸LRのまわりの回転をい
う。円複屈折素子80はファラディ旋光子により構成され
る。すなわち、光ファイバを複数回巻いて一個の円形コ
イルを形成し、このコイルを芯として導線を巻いたもの
であり、この導線に電流Ｉが流される。
第12（ａ）図は、四個の複屈折素子のうちの二つを円複
屈折素子80で置き換え、その他の素子を付加していない
構成を示す。第12（ｂ）図では、円複屈折素子80がポワ
ンカレ球上の軸LRのまわりの回転を実現し、直線複屈折
素子82が軸PQのまわりの回転を実現する。この場合に
は、互いに直角の軸を中心とするポワンカレ球上の一連
の回転、この場合には軸LRおよび軸PQの組み合わせに沿
って、複屈折素子を交互に配置する必要がある。
第12（ｂ）図は、四個の複屈折素子を円複屈折素子80に
より置き換えた例を示し、この構成のために、固定直線
複屈折素子82、82′が用いられている。固定複屈折素子
82、82′は、固定複屈折素子82が一方の向き（軸HVを中
心とする回転）にπ／２の複屈折を導入し、固定複屈折
素子82′が反対の向きにπ／２の複屈折を導入する。
固定直線屈折素子82、円複屈折素子80および固定直線複
屈折素子82′の組み合わせにより得られる正味の変換
は、単に軸PQのまわりの回転である。したがって、円複
屈折素子80の直前に固定直線複屈折素子82を組み合わ
せ、直後に固定直線複屈折素子82′を組み合わせること
により、軸PQのまわりを回転する直線複屈折素子と同等
となり、これらを組み合わせた素子が一個の素子とみな
される。第12（ｂ）図に示した最後の固定直線複屈折素
子82′は、軸PQのまわりの任意に固定された回転を導入
するだけであり、実用上の装置から除外し、第12（ｃ）
図に示す最終的な構成とすることができる。さらに、固
定直線複屈折素子82の軸を一致させる必要はなく、π／
２の複屈折が要求されるだけである。
第13図には、第３図および他の実施例で説明した偏光制
御装置17に使用するに適した可変複屈折素子を示す。こ
の素子は、固体素子上の電子光学導波路に沿って設けら
れ、導波路の領域の固体素子上に設けられた電極により
動作する。第13図に示すように、偏光制御装置はニオブ
酸リチウム基板90上に形成される。このニオブ酸リチウ
ム基板90の表面には、Tiが拡散された導波路91と、種々
の電極とが設けられる。導波路91と平行な二つの電極94
により移相器92が形成され、同様の電極96により別の移
相器95が形成される。二つの移相器92、95の間には、導
波路91の方向を横切って互いにかみ合う電極98により、
TE-TMモード変換器97が形成される。ニオブ酸リチウム
基板90の遠端には、互いにかみ合う電極100により、別
のTE-TMモード変換器99が形成される。
対の電極94と98、96と100に変動電圧を印加することに
より、それぞれポワンカレ球上のHV軸、PQ軸、HV軸およ
びPQ軸のまわりに回転が生じ、この装置の出力における
偏光状態を回転させることができる。したがって、第13
図に示した電極構造は、導波路に強いTE／TM複屈折があ
ることを除いて、第３図に示した四個のスクイーザの組
による効果と同等となる。
上述した実施例は光信号の偏光整合を含み、処理は良好
に追従するための速やかな変化（繰り返し処理または
「振動」）を含む。また、本発明の偏光制御は、二つの
偏光状態の制御に用いられる。例えば、光信号にあらか
じめ定められた偏光変化を導入する場合がある。この場
合には、複屈折素子をあらかじめ適当に較正しておき、
この複屈折に適当な変化を与えて素子の動作限界を越え
ることなく所望の変化を達成できるように、制御部にあ
らかじめ制御プログラムを設定しておく。その後に必要
な変化がわかるので、繰り返し処理または振動処理は必
要なくなる。このような方法は、例えば偏光変化の速度
を最大化する必要がある場合に有益である。
図面の簡単な説明 第１図は任意の楕円偏光状態を示す図。
第２図は第１図の状態を球上の点Ｓで表すポワンカレ球
を示す図。
第３図は偏光制御装置の構成を示す図。
第４図および第５図は第３図の制御装置を用いたポワン
カレ球上の種々の変換を示す図。
第６図および第７図は第二の制御方法により達成される
一連の変換をポワンカレ球上で示す図。
第８図は第二の制御方法のための状態制御図。
第９図は第三の制御方法を用いたポワンカレ球上の一連
の変換を示す図。
第10図は第３図の偏光制御装置を収容するヘテロダイン
受信機の構成を示す図。
第11図は本発明を実施する偏光制御装置の構成図であ
り、この装置は、偏光状態が時間とともに変化する二つ
の信号について、その一方または双方の偏光状態を調節
し、その状態を所望の関係に設定する。
第12（ａ）図ないし第12（ｃ）図は、本発明を実施する
偏光制御装置に使用される直線複屈折素子および円複屈
折素子の種々の構成を示す図。
第13図は、固体素子上の導波路に沿って設けられ、本発
明を実施する装置に用いられる複屈折素子を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ８７０７４４１ (32)優先日 1987年３月27日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） 審判番号 平4−18825 (56)参考文献 実開 昭61−13827（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−25344（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭51−25747（ＪＰ，Ｂ１) Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ ｓ Ｖｏｌ．22，Ｎｏ．２ ＰＰ100〜102

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】双方がそれぞれ独立に時間と共に変化する
    第一および第二の偏光状態で入力された二つの光に対
    し、その少なくとも一方の光の偏光状態を制御する複数
    の可変複屈折素子と、 上記第一および上記第二の偏光状態の少なくとも一方の
    偏光状態の時間変化に対応して上記複数の可変複屈折素
    子の各々の複屈折を制御することにより、上記二つの光
    の相対的な偏光関係をあらかじめ定められた関係に維持
    するとともに、すべての可変複屈折素子の複屈折の大き
    さを動作限界内に維持する制御手段と を備えた偏光制御装置において、 上記複数は４であり、 この４個の可変複屈折素子がポワンカレ球内の直交軸を
    順番に回転軸として偏光を回転させるように配置され、 上記制御手段は、順番に配置された上記４個の可変複屈
    折素子の少なくとも１番目および４番目の素子の各々に
    よりそれぞれの素子に対応するポワンカレ球内の回転軸
    の周りに偏光状態を２π＋δにわたり変化させることが
    でき、その可変複屈折素子による偏光状態の変化が２π
    を越えるときにはそれから２πを削減するように調整
    し、その一方で、上記関係を維持しながら、しかも他の
    可変複屈折素子のいずれもがその対応するポワンカレ球
    内の回転軸の周りに２πを越える偏光状態の回転を生じ
    ることなしに、上記４個の可変複屈折素子を選択的に制
    御するように構成された ことを特徴とする偏光制御装置。
  2. 【請求項２】制御手段は、すべての可変複屈折素子に対
    してそれぞれ調節処理を行う手段を含む請求項１記載の
    偏光制御装置。
  3. 【請求項３】制御手段は、二つの偏光状態が上記関係を
    失うことなく複屈折を変化させることができる状態とな
    るまで、二番目および三番目の可変複屈折素子に対する
    調節処理の実行を遅延または中断する手段を含む請求項
    ２記載の偏光制御装置。
  4. 【請求項４】制御手段は、二番目および三番目の可変複
    屈折素子がその動作限界に達することがない場合に、調
    節処理のためにこれらの素子を選択することを停止する
    手段を含む請求項１記載の偏光制御装置。
  5. 【請求項５】制御手段は、選択された可変複屈折素子に
    対して調節処理を行うと同時に、他の可変複屈折素子の
    うちの少なくとも二つについて、その複屈折の強度を変
    化させる手段を含む請求項１ないし４のいずれかに記載
    の偏光制御装置。
  6. 【請求項６】制御手段は、選択された可変複屈折素子の
    複屈折を必要な量だけ変化させるときに、他の可変複屈
    折素子のそれぞれについて、ポワンカレ球上の回転角度
    をπを越えない程度に変化させる手段を含む請求項５記
    載の偏光制御装置。
  7. 【請求項７】ポワンカレ球内の直交軸はすべて同じ平面
    内に配置され、四個の可変複屈折素子はそれぞれ、同じ
    平面内の二つの軸を中心軸として偏光を回転させるよう
    に配置された請求項１ないし６のいずれかに記載の偏光
    制御装置。
  8. 【請求項８】制御手段は、選択された可変複屈折素子の
    複屈折を調節して一つの周期にポワンカレ球内の回転角
    でπ以上にわたり変化させ、この選択された可変複屈折
    素子とポワンカレ球内で同じ軸の回転を生じさせる別の
    可変複屈折率素子について、前記一つの周期の少なくと
    も一部の間に、ポワンカレ球内で前記選択された可変複
    屈折素子による回転角より大きい回転角で偏光を回転さ
    せる手段を含む請求項１ないし７のいずれかに記載の偏
    光制御装置。
  9. 【請求項９】制御手段は、すべての可変複屈折素子に対
    してそれぞれ調節処理を行う手段を含む請求項１記載の
    偏光制御装置。
  10. 【請求項１０】制御手段は、二つの偏光状態の間の選択
    された関係を識別する評価手段を含む請求項１記載の偏
    光制御装置。
  11. 【請求項１１】評価手段は、二つの偏光状態の一致また
    は不一致を識別する手段を含み、可変複屈折素子のいず
    れか二つの間に配置される請求項10記載の偏光制御装
    置。
  12. 【請求項１２】可変複屈折素子は、その少なくともひと
    つが可変直線複屈折手段を含む請求項１記載の偏光制御
    装置。
  13. 【請求項１３】可変複屈折素子は、その少なくともひと
    つが可変円複屈折手段を含む請求項１記載の偏光制御装
    置。
  14. 【請求項１４】可変複屈折素子は、その少なくともひと
    つが可変円複屈折手段および固定直線複屈折手段を含む
    請求項13記載の偏光制御装置。
  15. 【請求項１５】可変複屈折素子は、その少なくともひと
    つが可変電子光学複屈折手段を含む請求項１記載の偏光
    制御装置。
  16. 【請求項１６】双方がそれぞれ独立に時間と共に変化す
    る第一および第二の偏光状態で入力された二つの光に対
    し、その少なくとも一方の光の偏光状態を制御すること
    により、二つの光の偏光状態の相対的な関係をあらかじ
    め選択された関係に維持する偏光制御方法において、 ポワンカレ球内の直交軸を順番に回転軸として偏光状態
    を４回回転させるステップと、 総変換量が所望の値となるように回転の順序およびその
    大きさを設定するステップと、 前記第一および第二の偏光状態の少なくとも一方に対応
    して前記回転を切り換えるステップと、 少なくとも最初と最後のそれぞれの回転について選択的
    に調整を行い、選択された回転に対する動作限界を超え
    ることがないようにその選択された回転の角度を切り換
    え、同じ調整動作中に前記関係が維持されるように他の
    回転を調節するステップと を含み、 前記調節するステップでは、前記第一および第二の偏光
    状態の時間変化のいずれよりも実質的に高速に処理し、 前記回転を切り換えるステップと前記回転を調節するス
    テップとは、４つの回転のいずれもがその動作限界を超
    えることのないように実行される ことを特徴とする偏光制御方法。
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