JPS6227632A - 偏光度測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、実時間で偏光度を測定する高速偏光度測定方
法およびこの方法を実行する装置に関する。

〔概要〕

本発明は、被測定楕円偏光の直線偏光成分の光強度を測
定して偏光度Ｐを演算により求める偏光度測定方法にお
いて、 三つの異なる偏向角度で直線偏光成分の光強度を測定し
、この結果を楕円の方程式に基づいて演算することによ
り、 可動部分のない装置で高速に偏光度Ｐを求めるものであ
る。

〔従来の技術〕

楕円偏光の偏光度を測定するためには、被測定楕円偏光
を検光子に入射させ、この検光子の主軸と一致する直線
偏光成分だけを透過させて光検出器で検出する。従来の
測定方法では、検光子の主軸を回転させ、透過した光強
度の最大値１　ｍａｘおよび最小値１　ｍｉｎを記録し
、偏光度Ｐを、により演算していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の測定方法では検光子を常に回転させる必
要があり、高速に偏光度を測定できない欠点があった。

高速で測定するために、検光子を高速で回転させ、光強
度の変化を交流信号として測定する方法も考えられてい
るが、検光子の光軸が振動しないような回転駆動装置を
製作することは困難であり、また、装置の規模が大きく
なる欠点があった。

本発明は、可動部分なしに実時間で偏光度を測定するこ
とのできる偏光度測定方法および装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の偏光度測定方法は、被測定楕円偏光の直線偏光
成分の光強度を測定し、 上記光強度の最大値＋　ｍａｘと最小値１　ｍｉｎとか
ら偏光度Ｐを Ｉｍａｘ　　＋　　ｌｍ１ｎ の演算により求める偏光度測定方法において、Ｘ、ｙ直
交座標系に対して被測定楕円偏光の直線偏光成分の光強
度が最大となる軸がｙ軸となす角度をφとし、Ｘ軸との
なす角度が ０≦θ１〈θ２〈θ３〈π　　　　　−−−−−−−（
２１の三つの角度θ１、θ２、θ３における直線偏光成
分の光強度■１、２、Ｉ３を測定し、Ｘとｙ■ との値の組として ｘ−１１ｃｏｓθ１　、ｙ”　Ｉ　１　Ｓｉｎθ＋　　
’−’−’−’（３）ｘ＝Ｉ２ｃｏｓθ２　、）’＝　
１２３ｉｎθＺ　　−−−−−−−（４）Ｘ＝Ｉ３ＣＯ
５θ３、ｙ＝１．、ｓｉｎθ３−−−−−−（５）を被
測定楕円偏光を表す方程式 ％式％（６） に代入して最大値１　ｍａｘおよび最小値ｒ　ｍｉｎを
演算により求め、これらの最大値Ｉｍａｘおよび最小値
ｌｍ１ｎＯ値を上記（１）式に代入して被測定楕円偏光
の偏光度を求めることを特徴とする。

直線偏光成分を測定する角度の値はＯないしπであり、
この値域外の角度は値域内の角度と等価である。

三つの角度θ１、θ２、θ３を、 θ１　＝０１θ２＝π／４、θ３・π／　２　−（７１
と設定した場合には、偏光度Ｐを、 Ｇ＝２１＋”ｌｚ”　　ＩＩ”１２”　　ｒ２”Ｉｚ”
　　−−−ＱυＨ＝Ｉ＋”Ｌ”　　Ｉｚ”ｌ：＋”　　
　　　　　−−−−−−＝（２）により演算することが
できる。

また、本発明の偏光度測定装置は、上記の方法を実現す
るための装置であり、被測定楕円偏光を三つの光路に分
岐する手段と、この三つの光路上に、それぞれ、一つの
直線偏光成分を透過させる検光子と、この検光子を透過
した直線偏光成分の光強度を測定するための光検出器と
を備え、上記検光子の被測定楕円偏光に対する主軸角が
それぞれ異なる角度に設定され、上記三つの光路上の各
光検出器の電気信号から被測定楕円偏光の偏光度を演算
する演算手段を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の偏光度測定方法は、三つの異なる偏向角度の直
線偏光成分の光強度を測定し、この結果を楕円の方程式
に基づいて演算して偏光度Ｐを得る。これは、原理的に
、原点から三方向の距離を求めることにより、原点を中
心とする楕円の形状を求めることに等価である。

本発明では、直線偏光成分の光強度が最大となる軸とｙ
軸とのなす角度φを求めていないが、これを求めること
も可能である。この角度φを求めた場合には、被測定楕
円偏光の形状を完全に知ることができる。

上述の演算を簡略化するため、許容できる誤差範囲内で
近似してもよい。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例偏光度測定装置のブロック構成図
である。

被測定楕円偏光は半透鏡１によりその一部が反射される
。半透鏡１により反射された被測定楕円偏光は、検光子
２を通過して光検出器３に入射する。半透鏡１を透過し
た被測定楕円偏光は、半透鏡４によりさらにその一部が
反射される。半透鏡４により反射された被測定楕円偏光
は、検光子５を通過して光検出器６に入射する。半透鏡
４を透過した被測定楕円偏光は、検光子７を通過して光
検出器８に入射する。

図示していないが、光検出器３．６および８は電気信号
処理装置および計算機に接続される。

半透鏡１．４は、三つに分離された被測定楕円偏光がほ
ぼ等しい光強度になるように、その反射率が設定されて
いる。また、偏光依存性を小さくするために、半透鏡１
．４による反射角度を小さくする。さらに、電気信号処
理装置または計算機により、各光検出器３．６および８
の検出した光強度を重み付けにより補正する。

第２図は本発明の原理を示す図である。

被測定楕円偏光の偏光度Ｐは、その直線偏光成分の光強
度の最大値Ｉ　ｍａｘおよび最小値１　ｍｉｎにより、 と定義される。しかし、本発明は、最大値１　ｍａｘお
よび最小値Ｉ　ｍｉｎを測定するのではなく、これらを
未知数として取り扱う。

第２図に示すようにｘ、ｙ直交座標を定義する。

ここに、最大値ｒ　ｍａｘの軸がｙ軸から角度φだけ傾
いた被測定楕円偏光νが入射したとする。この被測定楕
円偏光νは、ｘ、ｙ直交座標上で、と表される。（６）
式において、最大値Ｉｍａｘ、最小値１ｍ１ｎおよび角
度φが未知数である。したがって、これらの未知数を一
義的に定めるには、三方向について直線偏光成分の光強
度を測定すればよいことがわかる。

そこで、検光子２．５および７のそれぞれの主軸ａｌ、
ａＺおよびａ３を、Ｘ軸に対してそれぞれ角度θ１、θ
２およびθ３傾ける。ここで、０≦θ１〈θ２〈θ３く
π　　　　　−・・・−（２）とする。主軸ａ、　、ａ
Ｚおよびａ３の角度の値域は口ないしπであり、この範
囲外の角度は値域内の角度と等価であるのでここでは除
外する。

このとき、光検出器３．６および８が検出する光強度を
１＋　、ＩｚおよびＩ３とすると、三つの座標点 （１，ｃｏｓθ、、１．ｓｉｎθ１）、（Ｉｚｃｏｓθ
ｚ、Ｉｚｓｉｎθ２）、および （１、ｃｏｓθ、、、ｌ３ｓｉｎθ３）が（６）式で示
される楕円上の点となる。

したがって、Ｘとｙの値の組として ｘ＝１．ｃｏｓθ、　　、ｙ＝　Ｉ、ｓｉｎθ＋　　　
”−’−’（３）ｘ＝Ｉ２　ｃｏｓθ２　、ｙ＝　Ｔ、
ｓｉｎθ２　　−−−−−−（４）ｘ＝１．ｃｏｓθ３
　　、ｙ＝　［ｚ　　ｓｉｎθ３　　　’−−−−−−
”（５）を上記の（６）式に代入して、最大値１　ｍａ
ｘおよび最小値１　ｍｉｎを演算し、さらにこれらの値
を（１）式に代入して偏光度Ｐを求めることができる。

ここで、角度θ６、θ２およびθ３の値を任意に選択す
ると、（３）、（４）および（５）式を（６）弐に代入
した連立方程式を数値計算により求めるために、通常の
計算機では数百ミリ秒の時間を要する。演算時間を短縮
するためには、角度θ１、θ２およびθ３を適切な値に
選択することが望ましい。このような値として、 θ１＝０、θ２＝π／４、θ３−π／　２　−（７）を
選択する。この場合には、（３）、（４）および（５）
式を（６）式に代入した連立方程式は簡略化され、・・
−−−−−−４６）　’ となる。この連立方程式により、偏光度Ｐは、Ｇ＝２１
＋Ｊ、＋”　　ＩＩＪｚ”　　ＩｚＪ：＋”　　−・−
０υＨ＝　ＩＩ”ｌＺ”　　１ｇ”Ｉ３２　　　　　−
−−−−一・（２）により得られる。したがって、角度
θ１、θ２およびθ３を任意に選択した場合に比べて、
非常に高速で演算を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の偏光度測定方法および装
置は、検光子を固定したままで偏光度の測定が可能であ
る。また、測定に要する時間は演。

算時間だけであり、高性能のマイクロプロセッサを用い
て高速に偏光度を測定できる。

したがって、本発明は、光源と光回路との結合や偏波保
持光ファイバの接続等の、偏光度を測定しながら行う作
業の効率を高める効果がある。また、検光子を固定して
いるので、光回路の集積化により、非常に小型の偏光度
測定装置を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例偏光度測定装置のブロック構成図
。 第２図は本発明の原理図。 ｌ、４・・・半透鏡、２．５．７・・・検光子、３．６
．８・・・光検出器。 特許出願人　日本電信電話株式会社　イー、代理人　弁
理士　井出直孝　−゛゛ 手続補正書 昭和６１年１月３１日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　　’Ｍｌ　　　　嘉艮
１、事件の表示 昭和６０年特許願第１６７３４９号 ２、発明の名称 偏光度測定方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都千代田区内幸町１丁目１番６号名　称
　　（４２２）日本電信電話株式会社代表者　真　　藤
　　　恒 ４、代理人　〒１７７　！！　０３−９２８−５６７３
住　所　　東京都練馬区関町北二丁目２６番１８号２．
２、氏名　弁理士（７８２３）井出直孝、、、、、、；
、。 ５、補正命令の日付　　　自発補正 ６、補正により増加する発明の数　　な　し８、補正の
内容 （ｌ）「特許請求の範囲」を別紙のとおり補正する。 （２）明細書第７頁（９）式 と補正する。 〔別　紙〕　　　　　　　　特願昭６０−１６７３４９
〔特許請求の範囲〕 （１）　　被測定楕円偏光の直線偏光成分の光強度を測
定し、 上記光強度の最大値１　ｍａｘと最小値１ｍ１ｎとから
偏光度Ｐを Ｐ−（Ｉｍａｘ　−１ｍ１ｎ　）　／　（Ｉｍａｘ　＋
　Ｔｈ１ｎ　）−・・・・（１１ の演算により求める 偏光度測定方法において、 ｘ、ｙ直交座標系に対して被測定楕円偏光の直線偏光成
分の光強度が最大となる軸がｙ軸となす角度をφとし、 Ｘ軸とのなす角度が ０≦θ１くθ２〈θ３〈π　　　　　−・−（２１の三
つの角度θ１、θ２、θ、における直線偏光成分の光強
度１＋　、Ｉｔ、［３を測定し、Ｘとｙとの値の組とし
て ｘ＝Ｉ、ｃｏｓθ、、ｙ＝Ｉ、ｓｉｎθ、　　−−−−
−−−（３１ｘ＝Ｉｚｃｏｓθ２　、ｙ＝　ｌ２ｓｉｎ
θ２　　−一一一−−１４１ｘ＝Ｉ３ｃｏｓθ、　　、
ｙ＝　１．ｓｉｎθ、　　　−（５）を被測定楕円偏光
を表す方程式 に代入して最大値［ｗａｘおよび最小値［ｍｉｎを演算
により求め、 これらの最大値Ｉｍａｘおよび最小値１　ｍｉｎの値を
上記（１）式に代入して被測定楕円偏光の偏光度を求め
る ことを特徴とする偏光度測定方法。 （２）三つの角度θ３、θ２、θ３はそれぞれ、θ１　
＝０、θ２＝π／４、θ３＝π／　２　−（７１であり
、 偏光度Ｐを、 ｌｌｌ１ｉｎ　　　　　　ＩＩ′１３’ＣＧ＝２１＋”
Ｉｓ”　　　Ｉ＋”ｌｚ”　　　１２”Ｉ３”　　”−
−０１１Ｈ＝　ｒ　ｌ”　Ｉ　ｚ”　　　Ｔ　ｚ”　Ｉ
　ｓ”　　　　　　　　　−−−−−＠の演算により求
める 特許請求の範囲第（１１項に記載の偏光度測定方法。 （３）被測定楕円偏光を三つの光路に分岐する手段（１
，４）と、 この三つの光路上に、それぞれ、 一つの直線偏光成分を透過させる検光子と、この検光子
を透過した直線偏光成分の光強度を測定するための光検
出器（３，６，８）とを備え、 上記検光子の被測定楕円偏光に対する主軸角がそれぞれ
異なる角度に設定され、 上記三つの光路上の各光検出器の電気信号から被測定楕
円偏光の偏光度を演算する演算手段を備えた ことを特徴とする偏光度測定装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定楕円偏光の直線偏光成分の光強度を測定し
   、 上記光強度の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎとから偏
   光度Ｐを Ｐ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
   ………（１）の演算により求める 偏光度測定方法において、 ｘ、ｙ直交座標系に対して被測定楕円偏光の直線偏光成
   分の光強度が最大となる軸がｙ軸となす角度をφとし、 ｘ軸とのなす角度が ０≦θ＿１＜θ＿２＜θ＿３＜π………（２）の三つの
   角度θ＿１、θ＿２、θ＿３における直線偏光成分の光
   強度Ｉ＿１、Ｉ＿２、Ｉ＿３を測定し、ｘとｙとの値の
   組として ｘ＝Ｉ＿１ｃｏｓθ＿１、ｙ＝Ｉ＿１ｓｉｎθ＿１……
   …（３）ｘ＝Ｉ＿２ｃｏｓθ＿２、ｙ＝Ｉ＿２ｓｉｎθ
   ＿２………（４）ｘ＝Ｉ＿３ｃｏｓθ＿３、ｙ＝Ｉ＿３
   ｓｉｎθ＿３………（５）を被測定楕円偏光を表す方程
   式 ［（ｘｃｏｓφ＋ｙｓｉｎφ）＾２／Ｉｍｉｎ＾２］＋
   ［（ｙｃｏｓφ−ｘｓｉｎφ）＾２／Ｉｍａｘ＾２］＝
   １………（６）に代入して最大値Ｉｍａｘおよび最小値
   Ｉｍｉｎを演算により求め、 これらの最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの値を上
   記（１）式に代入して被測定楕円偏光の偏光度を求める ことを特徴とする偏光度測定方法。
2. （２）三つの角度θ＿１、θ＿２、θ＿３はそれぞれ、
   θ＿１＝０、θ＿２＝π／４、θ＿３＝π／２………（
   ７）であり、 偏光度Ｐを、 Ｐ＝［Ｉｍａｘ／（Ｉｍｉｎ−１）］／［Ｉｍａｘ／（
   Ｉｍｉｎ＋１）］………（８）Ｉｍａｘ／Ｉｍｉｎ＝［
   （Ｉ＿３＾２−Ｉ＿１＾２Ｃ）／（Ｉ＿１＾２＋Ｉ＿３
   ＾２Ｃ）］＾１＾／＾２………（９）Ｃ＝｛［Ｈ＋√（
   Ｈ＾２＋Ｇ＾２）］／Ｇ｝＾２………（１０）Ｇ＝２Ｉ
   ＿１＾２Ｉ＿３＾２−Ｉ＿１＾２Ｉ＿２＾２−Ｉ＿２＾
   ２Ｉ＿３＾２………（１１）Ｈ＝Ｉ＿１＾２Ｉ＿２＾２
   −Ｉ＿２＾２Ｉ＿３＾２………（１２）の演算により求
   める 特許請求の範囲第（１）項に記載の偏光度測定方法。
3. （３）被測定楕円偏光を三つの光路に分岐する手段（１
   、４）と、 この三つの光路上に、それぞれ、 一つの直線偏光成分を透過させる検光子と、この検光子
   を透過した直線偏光成分の光強度を測定するための光検
   出器（３、６、８）と を備え、 上記検光子の被測定楕円偏光に対する主軸角がそれぞれ
   異なる角度に設定され、 上記三つの光路上の各光検出器の電気信号から被測定楕
   円偏光の偏光度を演算する演算手段を備えた ことを特徴とする偏光度測定装置。