JPH11287738A

JPH11287738A - マイケルソン型光回路とこの光回路を用いた光反射減衰量測定器

Info

Publication number: JPH11287738A
Application number: JP10417998A
Authority: JP
Inventors: Sukeyuki Ahei; 資之阿閉; Eiichi Sugai; 栄一菅井
Original assignee: NTT Advanced Technology Corp
Current assignee: NTT Advanced Technology Corp
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-19
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JP2880156B1

Abstract

(57)【要約】【課題】偏波コントローラのような偏波状態変更手段
を省く簡便な構成でありながら光回路の所定位置におい
て十分な偏波状態を保持する特性を有するマイケルソン
型光回路とその光回路を用いた光反射減衰量測定器を提
供する。また構成を簡易化することにより、安価かつ小
型で取り扱い容易な光反射減衰量測定器を提供する。【解決手段】マイケルソン型光回路において、光源を
偏光度の低い光源とし、レンズと可動の反射鏡とを含む
光学系と光分岐結合器とを接続する光導波路及び被測定
試料を接続する端子と光分岐結合器とを接続する光導波
路の一部に偏波保持機能を有する光導波路を用いるだけ
で、偏波状態変更手段を用いることなく簡便に所定の部
分における偏波保持特性を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイケルソン型光回
路とこの光回路を用いた光反射減衰量測定器に関する。
すなわち、本発明は偏光度の低い光源とマイケルソン型
光回路の所定の部分に偏波保持機能を有する光導波路を
用いるだけで、偏波状態変更手段を用いることなく簡便
にマイケルソン型光回路の所定の部分における偏波保持
特性を実現するものである。

【０００２】

【従来の技術】偏波状態を保持しながら光を伝送する技
術分野では、偏波状態を保つことを可能とした特殊な光
ファイバ、すなわち偏波保持光ファイバがしばしば用い
られる。偏波保持光ファイバとしては、「光ファイバ通
信入門」（末松安晴達著，オーム社，197-199 頁，平成
３年３月１０日発行改訂３版）に記載のように、クラッ
ド内に応力付与部分を設けてコアに異方性歪を加える構
造であるＰＡＮＤＡ型ファイバの他、楕円変形を大きく
し、かつ屈折率分布に非軸対象なサイドピットを設け
て、構造的非軸対象性を大きくした光ファイバ、クラッ
ド部を二重構造にして中間クラッド部を楕円変形させ、
コアに応力を加えるようにした楕円ジャケット型ファイ
バ等がある。

【０００３】ところが、最も多く使用されているＰＡＮ
ＤＡ(Polarization maintaining and absorption reduc
ing fiber の略称) 型ファイバの場合、図５に示すよう
に保持可能な偏波面の方向は２方向しかなく、上記他の
偏波保持光ファイバについても同様に特定方向のみに保
持されるものである。

【０００４】図５において、１はＰＡＮＤＡ型ファイバ
の断面であり、光の通るコア２を挟むように応力付与部
３ａおよび３ｂが存在する。偏波保持光ファイバが偏波
面を保持できる方向４，５は一点鎖線で示すように応力
付与部３ａ，３ｂの中心を結ぶ方向とこれに直交する方
向であり、偏波面がこれ以外の方向で入射されても保持
されない。

【０００５】したがって従来は図６に示すように、半導
体レーザーのように偏光度の高い光源６ａを用い、偏波
保持光ファイバ７の手前に偏波方向を任意に変えられる
手段である偏波コントローラ８を設けて、偏波保持光フ
ァイバ７の保持可能な方向にレーザー光の偏波面が合う
ように調整して、レーザー光を偏波保持光ファイバ７に
導く必要があった。

【０００６】図６において９は光源６ａと偏波保持光フ
ァイバ７とを接続する単一モード光ファイバであり、１
０は偏波保持光ファイバ７と単一モード光ファイバ９と
の接続部であり、通常、光接続器が用いられるか融着接
続される。１１は偏波保持光ファイバ７の出力端子であ
る。図では偏波コントローラ８は単一モード光ファイバ
９の途中に設置されているが、単一モード光ファイバ９
と偏波保持光ファイバ７の間に設置しても良い。

【０００７】図７は図６の光回路系における伝搬光の状
態を示す。偏光度の高い光源６ａから出射される光が楕
円偏波光１２ａ（１３はその偏波面）であったとしても
（直線偏波・円偏波は楕円偏波の特別な場合に相当す
る）、単一モード光ファイバ９の途中に偏波コントロー
ラ８を挿入し、偏波保持光ファイバ７の偏波保持面４に
平行な直線偏波１４に変換して入力することで、偏波保
持光ファイバ７内の偏波状態及び出力端子１１からの出
射光の偏波状態を一定に保つことが可能になる。

【０００８】図８はかかる偏光度の高い光源６ａから射
出される偏波光１２ａの偏波面１３が光ファイバの保持
可能な方向とまったく違った方向で偏波保持光ファイバ
７に入射されたときの伝搬光の状態を示す。すなわち図
７から偏波コントローラ８を除いた場合に相当する。こ
の場合、偏波保持光ファイバ７は偏波保持機能をまった
く果たさず、偏波光１２ａとは異なる偏波光１２ｂが偏
波保持光ファイバ７内を伝搬し、出力端子１１には１３
と異なる偏波状態１５で出射される。そして偏波保持光
ファイバ７のいずれかの位置で摂動１６を受けると、出
射光の偏波状態は摂動に相応して１５から１７のように
変動する。

【０００９】図９に示すように偏波コントローラ８によ
り制御された光を偏波アナライザ１８で観察するような
光学系を考える。この系は図６の出力端に偏波アナライ
ザ１８を追加したものである。観察される結果を図１０
に偏波状態をストークス・パラメータとしてポアンカレ
球状に表現する。ここに、１０１は右回り円偏波、１０
２は−４５°直線偏波、１０３は垂直直線偏波、１０４
は＋４５°直線偏波、１０５は水平直線偏波、１０６は
左回り円偏波の状態を示す。さて、偏波コントローラ８
で楕円偏波１２ａの偏波面を偏波保持光ファイバ７の偏
波面に一致させたときは、偏波アナライザ１８で観測さ
れる偏波面はポアンカレ球の赤道１０７上に観測され
る。すなわち、いずれかの直線偏光になる。しかし、楕
円偏波１２ａの偏波面を偏波保持光ファイバ７の偏波面
に一致させなかったときは、偏波状態は不安定で摂動を
受けるとポアンカレ球の赤道１０７上の状態を保てず１
０８のように不規則に変動する。

【００１０】ところで、光導波路や光部品の光反射減衰
量等を測定するのに、オーティーディーアール( ＯＴＤ
Ｒ，optical time domain reflectometryの略称）方式
が有力な方法として使用されてきた。この方式は被測定
光ファイバに光パルスを入射し、光ファイバ終端や接続
部からのフレネル反射光や光ファイバ内部からの後方散
乱光を受信し、その反射光の到達時間に対する受信強度
すなわち反射減衰量の分布から光ファイバ内部の伝搬損
失や、接続点における接続損失を測定するものである。
しかし、一般に用いられているＯＴＤＲ方式では、レー
リー散乱の影響により、空間分解能が数１０ｃｍ、測定
感度は６０ｄＢ程度に制限される。

【００１１】これに対し、測定感度、空間分解能を向上
する目的で、オーエルシーアール（ＯＬＣＲ，optical
low coherence reflectometry の略称）方式が提案され
た。この方式はＯＴＤＲ方式にマイケルソン型の光干渉
回路を適用したものである。

【００１２】ここで、ＯＬＣＲ方式を説明する前に、光
ファイバで構成されるマイケルソン型光回路について説
明する。マイケルソン型光回路の基本構成を図１１に示
す。図において、光源は２０１、光検波器は２０２、コ
リメータレンズ２０３と可動の反射鏡２０４とを含む光
学系は２０５で、被測定試料２０６を接続する端子は２
０７、光分岐結合器は２０８、光源２０１と光分岐結合
器２０８とを接続する第一の光導波路は２０９、光検波
器２０２と光分岐結合器２０８とを接続する第二の光導
波路は２１０、光学系２０５と光分岐結合器２０８とを
接続する第三の光導波路は２１１、第三の光導波路２１
１から光学系２０５への光の出力端子は２１２、被測定
試料を接続する端子２０７と光分岐結合器２０８とを接
続する第四の光導波路は２１３である。第一の光導波路
２０９は光源側の第一の部分２０９ａと光分岐結合器側
の第二の部分２０９ｂから構成され、第一の部分２０９
ａの途中に偏波コントローラ２１４が挿入されている。
２１５は第一の光導波路の第一の部分２０９ａと第二の
部分２０９ｂとの接続部である。

【００１３】ところで、かかる光干渉回路では光導波路
を光ファイバで構成しているために、伝搬光の偏波変動
による干渉信号のレベル変動を抑制するため、光ファイ
バ内を伝搬する光の偏波状態を保存する必要がある。こ
のため、光導波路には偏波保持光ファイバが使用され
る。偏波保持光ファイバに偏波光を導入するために、光
源には通常、偏光度の高い半導体レーザーを用い、偏波
コントローラを用いて、光源から出射された光の偏波面
を偏波保持光ファイバの偏波保持面に一致させるように
調整している。

【００１４】図１１では、光源２０１に半導体レーザー
を用い、第一の光導波路の第一の部分２０９ａには単一
モード光ファイバを用い、第一の光導波路の第二の部分
２０９ｂ、第二の光導波路２１０、第三の光導波路２１
１及び第四の光導波路２１３には偏波保持光ファイバを
用いている。偏波コントローラ２１４は光源２０１から
出射される光の偏波面を偏波保持光ファイバ（第一の光
導波路の第二の部分）２０９ｂの偏波保持面に一致させ
るように調整するものである。もし、調整しない場合に
は、光干渉回路の偏波保持光ファイバ内を伝搬する光の
偏波状態は図８及び図１０で説明したように不安定にな
る。

【００１５】光源２０１から出射され、偏波面を調整さ
れた光は第一の光導波路２０９を通過後、光分岐結合器
２０８により二方向に分離される。分離された光の一方
は第四の光導波路２１３を通って被測定試料２０６に導
かれ、被測定試料２０６の接続端子２０７或いは被測定
試料２０６の内部で反射され、逆の経路を通り光分岐結
合器２０８に戻ってくる。分離された光の他の一方は第
三の光導波路２１１、接続部２１２、コリメータレンズ
２０３を通り、反射鏡２０４により反射され、逆の経路
を通り光分岐結合器２０８へ戻る。光分岐結合器２０８
へ反射して戻ってきた二つの光は分離してから反射する
までの光路長が等しいとき干渉を生じる。干渉した光は
再び光分岐結合器２０８で分離され、第二の光導波路２
１０を通って、光検波器２０２に導入される。二つの光
の反射率に応じた干渉光強度が光検波器２０２に送られ
る。

【００１６】反射鏡２０４は可動になっており、コリメ
ータレンズ２０３と反射鏡２０４間の距離を変えると、
この距離に相応する位置にある被測定試料２０６内の欠
陥等からの反射波による干渉信号を光検波器２０２で検
出できる。したがって、反射鏡２０４の位置に対して干
渉信号、換言すれば光反射減衰量をプロットすれば光フ
ァイバ内の欠陥の位置分布がえられる。

【００１７】図１１のようなマイケルソン型干渉光学系
において干渉を安定に生じさせるためには、光の被測定
試料２０６への入力位置（接続端子）２０７及び光学系
２０５への入力位置（出力端子）２１２において偏波状
態が一定でなければならない。すなわち、光導波路２１
１，２１３には偏波状態を一定に保持する機能が求めら
れる。

【００１８】図１１のマイケルソン型光回路を用いた光
反射減衰量測定器の構成を図１２に示す。これは図１１
のマイケルソン型光回路に演算手段２１６と表示手段２
１７を加えたものである。演算手段２１６は光検波器２
０２の出力に基づいて被測定試料の光反射減衰量を演算
するものであり、表示手段２１７は演算手段２１６で演
算された被測定試料の光反射減衰量を表示するものであ
る。

【００１９】ＯＬＣＲ方式は、応用光学(APPLIED OPTIC
S)第26巻, 第9 号, 「光導波路デバイス内の欠陥位置の
干渉法による新測定システム(New measurement system
for fault location in optical waveguide devices ba
sed on an interferometric technique)」高田和正達
著,1989 年11月に記載のように、ＯＴＤＲ方式にマイ
ケルソン型の光干渉回路を適用して測定感度、空間分解
能を大幅に向上させたものである。

【００２０】上記文献に記載のＯＬＣＲ方式の構成を図
１３に示す。図１１の構成が基本となっているので、異
なる点のみ説明する。第一の差違点は、第一の光導波路
の第一の部分２０９ａに単一モード光ファイバを用いて
おらず、光源２０１から出射された光は空中を通って偏
波コントローラ２１４に入射され、偏波コントローラ２
１４から空中を通って第一の光導波路の第二の部分２０
９ａに入射されている。ただし、この差違は本質的でな
い。第二の差違点は光源２０１に偏光度の低いスーパー
発光ダイオード（ＳＬＤ）を使用している点である。中
心周波数1.3 μｍ、半値幅 0.04 μｍの広帯域の発光ス
ペクトルを有し、高出力連続発振が可能である。広帯域
であるため、周波数をパラメーターとして干渉を生じる
条件に調整し易くなっている。第三の差違点は被測定試
料を接続する端子２０７と光分岐結合器２０８とを接続
する第四の光導波路２１３の途中に位相変調器２１８が
挿入されている点である。位相変調器２１８では電歪振
動子を用いて光路長を６ｋＨｚで変調しており、光路長
をパラメーターとして干渉を生じる条件に周期的に調整
している。第四の差違点はコリメータレンズと可動の反
射鏡とを含む光学系２０５の代わりに、固定の反射鏡２
１９を有し、光路長の調整は光検波器２０２と第二の光
導波路２１０の間に設けられた第二のマイケルソン型光
回路２２０で行っている点である。

【００２１】この第二のマイケルソン型光回路２２０に
対して、光分岐結合器２０８、第一の光導波路の第二の
部分２０９ｂ、第二の光導波路２１０、第三の光導波路
２１１、第四の光導波路２１３、被測定試料を接続する
端子２０７、固定の反射鏡２１９から構成される光回路
が第一のマイケルソン型光回路である。第一のマイケル
ソン型光回路では光が光ファイバ内を伝搬するのに対し
て、第二のマイケルソン型光回路では光が空中を伝搬す
る。第二の光導波路２１０から出射された偏波光はコリ
メータレンズ２２２、偏光ビームスプリッタ２２３を通
り、ハーフミラー２２４で二分され、一方は固定の反射
鏡２２５で、他方は可動の反射鏡２２６で反射された
後、ハーフミラー２２４で結合されて、コリメータレン
ズ２２７を通して、光検波器２０２に入射される。可動
の反射鏡２２６で光路長を変化させることにより、固定
の反射鏡２１９から反射された参照光と被測定試料２０
６からの反射光が干渉を生じるように調整している。２
２８ａは第一の光導波路の第二の部分２０９ｂの入力端
子、２２８ｂは第二の光導波路２１０の出力端子であ
る。

【００２２】このように、マイケルソン型の光干渉回路
を用い、光源には干渉性の低い光源であるスーパーレー
ザーダイオード（ＳＬＤ）を用いており、かかる干渉性
の低い光源を用いた干渉回路を基本構成とするＯＬＣＲ
方式による反射減衰量測定器では、空間分解能１００μ
ｍ以下で、６０ｄＢ以上の高い測定感度が得られてい
る。

【００２３】しかしながら、上記ＯＬＣＲ方式に使用し
ているＳＬＤは大変高価であり、また第一のマイケルソ
ン型光回路全体に使用している偏波保持光ファイバ及び
光源から射出される光の偏波面を偏波保持光ファイバの
偏波保持面に合わせる偏波コントローラも一般に高価で
ある。

【００２４】そこで、反射減衰量測定器の低廉化をねら
って改良が試みられている。電子情報通信学会技術研究
報告：機構デバイス研究会資料ＥＭＤ９２−４０「光フ
ァイバ型光路長調整機構を用いたコヒーレント反射減衰
量測定法に関する検討」（小林勝達著 1992 年８月）に
は、ファブリペロー型半導体レーザーを用いてＯＬＣＲ
を構成する方法が記載されている。

【００２５】かかるＯＬＣＲ方式の構成を図１４に示
す。図１１の構成が基本となっているので、異なる点の
み説明する。第一の差違点は光源２０１にファブリペロ
ー型半導体レーザーを用いている点である。本質的には
高偏光度の光源であるが、1.3 μｍ帯において1.11ｎｍ
間隔に多数の縦モードを励起することによりスペクトル
分布を見かけ上広くすることで見かけ上の低偏光性を実
現し、これを用いてＯＬＣＲ方式を構成している。第二
の差違点はレンズ２０３と可動のミラー２０４とを含む
光学系２０５の代わりに、固定の光反射鏡２１９が有
り、光路長の調整は第三の光導波路２１１の途中に挿入
された光路長調整器２２９で行っている点である。この
光路長調整器２２９は微動ステージで参照用光ファイバ
を伸縮させるものであり、この伸縮によりいずれかの縦
モードが干渉条件を満たすように調整している。

【００２６】しかしながら、かかる方式は半導体レーザ
ーのように偏光度の強い光源を用いており、偏波状態を
保持したままで光伝搬を行いたい場合、半導体レーザー
の出射光を一旦偏波コントローラのような偏波状態を任
意に変えられる手段を用いて、偏波保持光ファイバの保
持可能な方向に偏波面を変換して、偏波保持光ファイバ
に導く必要がある。またＳＬＤを半導体レーザーに代え
た分は安価になるものの、偏波保持光ファイバの使用量
が多く、偏波コントローラも使用しているので、かかる
方式を用いた光反射減衰量測定器は依然として高価であ
る。

【００２７】偏光状態を偏波保持光ファイバの偏波保持
面に合わせる手段は一般に高価でかつ複雑な構造をして
いる。また、半導体レーザーモジュールとしてあらかじ
め偏波保持光ファイバをレーザーの出射光の偏波面に合
わせて組み込むことも可能であるが、このような半導体
レーザーモジュールは大変高価である。また、かかる偏
波保持光ファイバを組み込んだ半導体レーザーを高精度
を要求する測定器に用いるには、その使用に関して十分
な配慮が必要になる。特にマイケルソン型光学系での干
渉を用い、６０ｄＢ以上の反射光を測定する光反射減衰
量測定器では、偏波保持面を合わせるために高精度の調
整が要求されている。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解消するもので、偏波コントローラのような偏波状態変
更手段を省く簡便な構成でありながら光回路の所定位置
において十分な偏波状態を保持する特性を有するマイケ
ルソン型光回路とこの光回路を用いた光反射減衰量測定
器を提供することを目的とする。また構成を簡易化する
ことにより、安価かつ小型で取り扱い容易な光反射減衰
量測定器を提供することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマイケルソン型光回路は、光源、光検波
器、レンズと可動の反射鏡とを含む光学系、被測定試料
を接続する端子、光分岐結合器、該光源と該光分岐結合
器とを接続する第一の光導波路、該光検波器と該光分岐
結合器とを接続する第二の光導波路、該光学系と該光分
岐結合器とを接続する第三の光導波路及び該被測定試料
を接続する端子と該光分岐結合器とを接続する第四の光
導波路からなるマイケルソン型光回路において、該光源
は偏光度の低い光源からなり、該第一の光導波路と該第
二の光導波路は偏波状態を保持しえない光導波路からな
り、該第三の光導波路は偏波状態を保持しえない光導波
路と偏波状態を保持しうる光導波路とからなり、該第四
の光導波路は偏波状態を保持しえない光導波路と偏波状
態を保持しうる光導波路とからなることを特徴とする。

【００３０】或いは同様のマイケルソン型光回路におい
て、該光源は偏光度の低い光源からなり、該第三の光導
波路は少なくともその一部が偏波状態を保持しうる光導
波路からなり、該第四の光導波路は少なくともその一部
が偏波状態を保持しうる光導波路からなり、該第一ない
し第四の光導波路の途中にあるいは該第一ないし第四の
光導波路に接続された偏波状態変更手段を具備しないこ
とを特徴とする。

【００３１】また好ましくは、該光源が端面放射型発光
ダイオードであることを特徴とする。

【００３２】また本発明による光反射減衰量測定器は、
光源、光検波器、レンズと可動の反射鏡とを含む光学
系、被測定試料を接続する端子、光分岐結合器、該光源
と該光分岐結合器とを接続する第一の光導波路、該光検
波器と該光分岐結合器とを接続する第二の光導波路、該
光学系と該光分岐結合器とを接続する第三の光導波路及
び該被測定試料を接続する端子と該光分岐結合器とを接
続する第四の光導波路からなるマイケルソン型光回路と
該光検波器の出力に基づいて該被測定試料の光反射減衰
量を演算する手段と該被測定試料の光反射減衰量を表示
する手段から構成される光反射減衰量測定器において、
該光源は偏光度の低い光源からなり、該第一の光導波路
と該第二の光導波路は偏波状態を保持しえない光導波路
からなり、該第三の光導波路は偏波状態を保持しえない
光導波路と偏波状態を保持しうる光導波路とからなり、
該第四の光導波路は偏波状態を保持しえない光導波路と
偏波状態を保持しうる光導波路とからなることを特徴と
する。

【００３３】或いは同様の光反射減衰量測定器におい
て、該光源は偏光度の低い光源からなり、該第三の光導
波路は少なくともその一部が偏波状態を保持しうる光導
波路からなり、該第四の光導波路は少なくともその一部
が偏波状態を保持しうる光導波路からなり、該第一ない
し第四の光導波路の途中にあるいは該第一ないし第四の
光導波路に接続された偏波状態変更手段を具備しないこ
とを特徴とする。

【００３４】また好ましくは、該光源が端面放射型発光
ダイオードであることを特徴とする。

【００３５】

【作用】本発明の機能の説明を簡単な構成の光回路につ
いて説明する。この機能は本出願と同日にした出願「光
回路」に記載されている。本発明はこの機能をマイケル
ソン型光回路とこの光回路を用いた光反射減衰量測定器
に応用したものである。

【００３６】図１５は本発明における光回路の機能を説
明するための光回路構成図で、偏光度の低い光源６ｂに
偏波状態を保持しえない光導波路９が接続され、偏波状
態を保持しえない光導波路９に偏波状態を保持しうる光
導波路７が接続されている。１１は偏波状態を保持しう
る光導波路７の出力端であり、１０は偏波状態を保持し
えない光導波路９と偏波状態を保持しうる光導波路７と
の接続部で、光接続器或いは融着接続が用いられる。

【００３７】この光学系における光の伝搬状態を図１６
に示す。偏光度の低い光源６ｂから任意の向きの楕円偏
波１３が射出され、偏波状態を保持しうる光導波路７に
入射されると、偏波状態を保持しうる光導波路７内で偏
波保持可能な方向４，５の偏波１９，２０が保持され
る。このとき光導波路７のいずれかの位置で摂動１６を
受けても偏波１９，２０の状態は常に維持される。ま
た、偏光度の低い光源６ｂを用いると、ポアンカレ球上
では図１７に表わされるように特定の偏波状態、すなわ
ち右回り円偏波１０１と左回り円偏波１０６の間を結ぶ
経線１０９上のただ一点にとどまり、光導波路７に摂動
が加わっても偏光状態は変わらない。

【００３８】すなわち、偏光度の低い光源と偏波状態を
保持しうる光導波路を組み合わせることで、たとえ光源
から出射される光の偏波面を偏波状態を保持しうる光導
波路の偏波面に一致させて導かなくとも、その光導波路
内を伝搬する光の偏波状態が保持されることがわかっ
た。

【００３９】偏光度とは光の全エネルギーのうち偏光成
分のエネルギーの割合を％で表現したものであるが、本
発明はこの偏光度の低い光源を用いるものである。偏光
度の低い光源として発光ダイオードが知られている。発
光ダイオード（Light-Emitting Diode）は、沖電気研究
開発1997年１月第173 号Vol.64 No.1 「低コヒーレンス
端面放射型ＬＥＤ」鹿島保昌達著に記載のように、直線
性に優れた電流−光出力特性を持つ、発光特性の温度依
存性が小さい、光の干渉性が低い、簡単な駆動回路で動
作できる、信頼性が高い等の特徴を有し、中短距離光通
信システム、光ローカルエリアネットワーク、データ通
信等に応用されている。

【００４０】また、同文献に記載のように、発光ダイオ
ードは構造上、表面放射型と端面放射型に分類される。
表面放射型発光ダイオードはチップの表面から光を放出
する。一方、半導体レーザと同様に発光層と平行な方向
に素子端面から光を取り出す端面放射型発光ダイオード
の特徴は、ビームスポット径が小さく、狭いビーム放射
特性を持つことである。このため、端面放射型発光ダイ
オードは単一モード光ファイバへ高効率で結合できる発
光ダイオードとして期待されている。すなわち、表面放
射型では光の進行方向に対して発光面積が大きいために
ビームが絞られないのに対して、端面放射型では端面の
狭い領域から放射されるため、一般的にビームを小さい
領域に絞ることができる。

【００４１】

【実施例１】図１に本発明によるマイケルソン型光回路
の一実施例の構成を示す。本実施例の構成は図１１にお
ける従来のマイケルソン型光回路の構成から偏波コント
ローラ２１４を除き、さらに偏波保持光ファイバの使用
量を減少したものである。図において、光源は２０１、
光検波器は２０２、コリメータレンズ２０３と可動の反
射鏡２０４とを含む光学系は２０５で、被測定試料２０
６を接続する端子は２０７、光分岐結合器は２０８、光
源２０１と光分岐結合器２０８とを接続する第一の光導
波路は２０９、光検波器２０２と光分岐結合器２０８と
を接続する第二の光導波路は２１０、光学系２０５と光
分岐結合器２０８とを接続する第三の光導波路は２１
１、第三の光導波路２１１から光学系２０５への光の出
力端子は２１２、被測定試料を接続する端子２０７と光
分岐結合器２０８とを接続する第四の光導波路は２１３
である。

【００４２】そして第一の光導波路２０９及び第二の光
導波路２１０には単一モード光ファイバを用い、第三の
光導波路２１１には単一モード光ファイバ９ｂと偏波保
持光ファイバ７ｂを用い、第四の光導波路２１３には単
一モード光ファイバ９ａと偏波保持光ファイバ７ａを用
いてある。１０ａは単一モード光ファイバ９ａと偏波保
持光ファイバ７ａとの接続部、１０ｂは単一モード光フ
ァイバ９ｂと偏波保持光ファイバ７ｂとの接続部であ
る。光源２０１に偏光度の低い発光ダイオードを用いる
ので、偏光度の低い光源と偏波状態を保持しうる光導波
路の組み合わせによる偏波状態を保持する機能が働き、
第一の光導波路２０９の途中に偏波コントローラを挿入
する必要がない。

【００４３】光源２０１から出射され、偏波面を調整さ
れた光は第一の光導波路２０９を通過後、光分岐結合器
２０８により二方向に分離される。分離された光の一方
は第四の光導波路２１３を通って被測定試料２０６に導
かれ、被測定試料２０６の接続端子２０７或いは被測定
試料２０６の内部で反射され、逆の経路を通り光分岐結
合器２０８に戻ってくる。分離された光の他の一方は第
三の光導波路２１１、接続部２１２、コリメータレンズ
２０３を通り、反射鏡２０４により反射され、逆の経路
を通り光分岐結合器２０８へ戻る。光分岐結合器２０８
へ反射して戻ってきた二つの光は分離してから反射する
までの光路長が等しいとき干渉を生じる。干渉した光は
再び光分岐結合器２０８で分離され、第二の光導波路２
１０を通って、光検波器２０２に導入される。二つの光
の反射率に応じた干渉光強度が光検波器２０２に送られ
る。

【００４４】反射鏡２０４は可動になっており、コリメ
ータレンズ２０３と反射鏡２０４間の距離を変えると、
この距離に相応する位置にある被測定試料２０６内の欠
陥等からの反射波による干渉信号を光検波器２０２で検
出できる。したがって、反射鏡２０４の位置に対して干
渉信号、換言すれば光反射減衰量をプロットすれば光フ
ァイバ内の欠陥の位置分布がえられる。

【００４５】図１のようなマイケルソン型干渉光学系に
おいて干渉を安定に生じさせるためには、光の被測定試
料２０６への入力位置（接続端子）２０７及び光学系２
０５への入力位置（出力端子）２１２において偏波状態
が一定でなければならないが、偏光度の低い光源と偏波
状態を保持しうる光導波路の組み合わせによる偏波状態
を保持する機能が働き、偏波コントローラを使用しなく
ても偏波状態が一定になる。

【００４６】本実施例では、光源６ｂに端面放射型発光
ダイオードを、偏波状態を保持しうる光導波路７ａ，７
ｂにＰＡＮＤＡ型ファイバを、偏波状態を保持しえない
光導波路９ａ，９ｂに単一モード光ファイバを用い、被
測定試料２０６への入力位置２０７及び光学系２０５へ
の入力位置２１２において偏光度３０％以下のとき偏波
状態が十分保持されることを確認できた。また、偏光度
が低いほど偏波状態を保持しやすくなり、１０％以下で
安定性が良いことを確認できた。

【００４７】なお、本実施例では、偏波状態を保持しう
る光導波路としてＰＡＮＤＡ型ファイバを使用したが、
円変形を大きくし、かつ屈折率分布に非軸対象なサイド
ピットを設けて、構造的非軸対象性を大きくした光ファ
イバ、クラッド部を二重構造にして中間クラッド部を楕
円変形させ、コアに応力を加えるようにした楕円ジャケ
ット形ファイバ等も本発明に適用できる。また、光導波
路を光ファイバで構成する代わりに光集積回路で構成し
ても良い。その他本発明の構成を逸脱しない範囲で他の
マイケルソン型光回路にも本発明を適用できることはい
うまでもない。

【００４８】

【実施例２】本発明による光反射減衰量測定器の一実施
例の構成を図２に示す。これは図１のマイケルソン型光
回路に演算手段２１６と表示手段２１７を加えたもので
ある。演算手段２１６は光検波器２０２の出力に基づい
て被測定試料の光反射減衰量を演算するものであり、表
示手段２１７は演算手段２１６で演算された被測定試料
の光反射減衰量を表示するものである。

【００４９】

【実施例３】図３に本発明によるマイケルソン型光回路
の別の実施例の構成を示す。図１の実施例の構成に対し
て、第二の光導波路２１０、第三の光導波路２１１及び
第四の光導波路２１３は全て偏波保持光ファイバからな
り、第一の光導波路２０９は光源側の第一の部分２０９
ａと光分岐結合器側の第二の部分２０９ｂから構成さ
れ、第一の部分２０９ａが単一モード光ファイバからな
り、第二の部分２０９ｂが偏波保持光ファイバからなる
点のみ異なる。２１５は第一の光導波路の第一の部分２
０９ａと第二の部分２０９ｂとの接続部である。すなわ
ち図１１から偏波コントローラ２１４を除き、光源を偏
光度の低い光源にした点のみ異なる。光源２０１に偏光
度の低い発光ダイオードを用いるので、偏光度の低い光
源と偏波状態を保持しうる光導波路の組み合わせによる
偏波状態を保持する機能が働き、第一の光導波路２０９
の途中に偏波コントローラ２１４を挿入しなくても、被
測定試料２０６への入力位置２０７及び光学系２０５へ
の入力位置２１２において偏波状態が十分保持される。
なお、本実施例の構成では偏波状態変更手段をいっさい
具備していない。

【００５０】

【実施例４】図４に本発明によるマイケルソン光回路の
さらに別の実施例の構成を示す。図１の実施例の構成に
対して、第三の光導波路２１１及び第四の光導波路２１
３がループ２３０ａ，２３０ｂを構成し、外乱を受けや
すくなっている点及びループ２３０ａ，２３０ｂの部分
のみに偏波状態を保持しうる光導波路を使用している点
だけが異なる。外乱は力学的応力、温度や湿度に基づく
応力等により生じるが、かかる構成の場合、外乱２３１
ａ，２３１ｂを受けやすくなっているループの部分２３
０ａ，２３０ｂのみ偏波状態を保持しうる光導波路であ
るＰＡＮＤＡ型ファイバを用いても、被測定試料２０６
への入力位置２０７及び光学系２０５への入力位置２１
２において偏波状態が十分保持される。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
偏波コントローラのような偏波状態変更手段を省く簡便
な構成でありながら光回路の所定位置において十分な偏
波状態を保持する特性を有するマイケルソン型光回路と
その光回路を用いた光反射減衰量測定器を提供できる。
また構成を簡易化することにより、安価かつ小型で取り
扱い容易な光反射減衰量測定器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマイケルソン型光回路の一実施例
の構成を示す図である。

【図２】本発明による光反射減衰量測定器の一実施例の
構成を示す図である。

【図３】本発明によるマイケルソン型光回路の別の実施
例の構成を示す図である。

【図４】本発明によるマイケルソン型光回路のさらに別
の実施例の構成を示す図である。

【図５】偏波保持光ファイバで代表的なＰＡＮＤＡ型フ
ァイバの断面図である。

【図６】従来の偏波制御をする光回路の構成を示す図で
ある。

【図７】従来の偏波制御をする光回路の光伝搬状態を示
す図である。

【図８】従来の偏波制御をしない光回路の光伝搬状態を
示す図である。

【図９】光回路の光伝搬状態を観測するための構成を示
す図である。

【図１０】従来の光回路の偏波状態をポアンカレ球状に
示した図である。

【図１１】従来のマイケルソン型光回路の一構成を示す
図である。

【図１２】従来の光反射減衰量測定器の一構成を示す図
である。

【図１３】従来のマイケルソン型光回路の別の構成を示
す図である。

【図１４】従来のマイケルソン型光回路のさらに別の構
成を示す図である。

【図１５】本発明による光回路の機能を説明するための
光回路構成図である。

【図１６】本発明による光回路の光伝播状態を示す図で
ある。

【図１７】偏光度の低い光源と偏波状態を保持しうる光
導波路を組み合わせた場合の偏波状態をポアンカレ球状
に示した図である。

【符号の説明】

１ＰＡＮＤＡ型ファイバの断面２コア３ａ，３ｂ応力付与部４，５偏波面を保持できる方向６ａ偏光度の高い光源６ｂ偏光度の低い光源７，７ａ，７ｂ偏波状態を保持しうる光導波路８偏波コントローラ９，９ａ，９ｂ偏波状態を保持しえない光導波路１０，１０ａ，１０ｂ接続部１１出力端子１２ａ，１２ｂ楕円偏波光１３光源から出射される光の偏光面１４直線偏波光１５光回路から出力される光の偏光面１６摂動１７光回路から出力される光の偏光面（摂動を受け
た後）１８偏波アナライザ１９，２０直線偏波光１０１右回り円偏波１０２ −４５°直線偏波１０３垂直直線偏波１０４＋４５°直線偏波１０５水平直線偏波１０６左回り円偏波１０７ポアンカレ球の赤道１０８ポアンカレ球上の不規則な軌跡１０９ポアンカレ球の経線２０１光源２０２光検波器２０３レンズ２０４反射鏡２０５レンズ２０３と可動の反射鏡２０４とを含む光
学系２０６被測定試料２０７被測定試料２０６を接続する端子２０８光分岐結合器２０９第一の光導波路２０９ａ，２０９ｂ第一の光導波路の第一，第二の部
分２１０第二の光導波路２１１第三の光導波路２１２光学系２０５への出力端子２１３第四の光導波路２１４偏波コントローラ２１５第一の光導波路の第一の部分と第二の部分との
接続部２１６演算手段２１７表示手段２１８位相変調器２１９反射鏡２２０第二のマイケルソン型光回路２２１第一のマイケルソン型光回路２２２レンズ２２３偏光ビームスプリッタ２２４ハーフミラー２２５固定の反射鏡２２６可動の反射鏡２２７レンズ２２８ａ第一の光導波路の第二の部分の入力端子２２８ｂ第二の光導波路の出力端子２２９光路長変調器２３０ａ，２３０ｂループ２３１ａ，２３１ｂ外乱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源、光検波器、レンズと可動の反射鏡
とを含む光学系、被測定試料を接続する端子、光分岐結
合器、該光源と該光分岐結合器とを接続する第一の光導
波路、該光検波器と該光分岐結合器とを接続する第二の
光導波路、該光学系と該光分岐結合器とを接続する第三
の光導波路及び該被測定試料を接続する端子と該光分岐
結合器とを接続する第四の光導波路からなるマイケルソ
ン型光回路において、該光源は偏光度の低い光源からな
り、該第一の光導波路と該第二の光導波路は偏波状態を
保持しえない光導波路からなり、該第三の光導波路は偏
波状態を保持しえない光導波路と偏波状態を保持しうる
光導波路とからなり、該第四の光導波路は偏波状態を保
持しえない光導波路と偏波状態を保持しうる光導波路と
からなることを特徴とするマイケルソン型光回路。
【請求項２】光源、光検波器、レンズと可動の反射鏡
とを含む光学系、被測定試料を接続する端子、光分岐結
合器、該光源と該光分岐結合器とを接続する第一の光導
波路、該光検波器と該光分岐結合器とを接続する第二の
光導波路、該光学系と該光分岐結合器とを接続する第三
の光導波路及び該被測定試料を接続する端子と該光分岐
結合器とを接続する第四の光導波路からなるマイケルソ
ン型光回路において、該光源は偏光度の低い光源からな
り、該第三の光導波路は少なくともその一部が偏波状態
を保持しうる光導波路からなり、該第四の光導波路は少
なくともその一部が偏波状態を保持しうる光導波路から
なり、該第一ないし第四の光導波路の途中にあるいは該
第一ないし第四の光導波路に接続された偏波状態変更手
段を具備しないことを特徴とするマイケルソン型光回
路。
【請求項３】該光源が端面放射型発光ダイオードであ
ることを特徴とする請求項１記載あるいは請求項２のマ
イケルソン型光回路。
【請求項４】該光源の偏光度が３０％以下であること
を特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のマイケル
ソン型光回路。
【請求項５】該偏波状態を保持しうる光導波路がＰＡ
ＮＤＡ型ファイバであり、該偏波状態を保持しえない光
導波路が単一モード光ファイバであることを特徴とする
請求項１あるいは請求項２記載のマイケルソン型光回
路。
【請求項６】該偏波状態を保持しうる光導波路が該第
三の光導波路及び該第四の光導波路の外乱を受けやすい
部分に設けられたことを特徴とする請求項１あるいは請
求項２記載のマイケルソン型光回路。
【請求項７】光源、光検波器、レンズと可動の反射鏡
とを含む光学系、被測定試料を接続する端子、光分岐結
合器、該光源と該光分岐結合器とを接続する第一の光導
波路、該光検波器と該光分岐結合器とを接続する第二の
光導波路、該光学系と該光分岐結合器とを接続する第三
の光導波路及び該被測定試料を接続する端子と該光分岐
結合器とを接続する第四の光導波路からなるマイケルソ
ン型光回路と該光検波器の出力に基づいて該被測定試料
の光反射減衰量を演算する手段と該被測定試料の光反射
減衰量を表示する手段から構成される光反射減衰量測定
器において、該光源は偏光度の低い光源からなり、該第一の光導波路
と該第二の光導波路は偏波状態を保持しえない光導波路
からなり、該第三の光導波路は偏波状態を保持しえない
光導波路と偏波状態を保持しうる光導波路とからなり、
該第四の光導波路は偏波状態を保持しえない光導波路と
偏波状態を保持しうる光導波路とからなることを特徴と
する光反射減衰量測定器。
【請求項８】光源、光検波器、レンズと可動の反射鏡
とを含む光学系、被測定試料を接続する端子、光分岐結
合器、該光源と該光分岐結合器とを接続する第一の光導
波路、該光検波器と該光分岐結合器とを接続する第二の
光導波路、該光学系と該光分岐結合器とを接続する第三
の光導波路及び該被測定試料を接続する端子と該光分岐
結合器とを接続する第四の光導波路からなるマイケルソ
ン型光回路と該光検波器の出力に基づいて該被測定試料
の光反射減衰量を演算する手段と該被測定試料の光反射
減衰量を表示する手段から構成される光反射減衰量測定
器において、該光源は偏光度の低い光源からなり、該第三の光導波路
は少なくともその一部が偏波状態を保持しうる光導波路
からなり、該第四の光導波路は少なくともその一部が偏
波状態を保持しうる光導波路からなり、該第一ないし第
四の光導波路の途中にあるいは該第一ないし第四の光導
波路に接続された偏波状態変更手段を具備しないことを
特徴とする光反射減衰量測定器。
【請求項９】該光源が端面放射型発光ダイオードであ
ることを特徴とする請求項７あるいは請求項８記載の光
反射減衰量測定器。