WO2023218501A1 - 計測装置、計測補償装置及び計測方法 - Google Patents

計測装置、計測補償装置及び計測方法 Download PDF

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新平 清水
孝行 小林
裕 宮本
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    • G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
    • G01M11/331—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face by using interferometer
    • G—PHYSICS
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    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors
    • G01R29/0885—Sensors; antennas; probes; detectors using optical probes, e.g. electro-optical, luminescent, glow discharge, or optical interferometers

Definitions

  • the present invention relates to a measurement device, a measurement compensation device, and a measurement method.
  • Optical transmission systems using optical fibers as optical waveguides are widely used as systems that realize fixed lines with large transmission capacity due to the broadband and low loss properties of optical fibers.
  • space division multiplexing SDM
  • SDM space division multiplexing
  • MCF multiple single mode fibers
  • MCF Coupled-Core Multi-Core Fiber
  • MMF Multi-Mode Fiber
  • MMMF Multi-Core Multi-Mode Fiber
  • Multimode fibers and multimode multicore fibers (hereinafter referred to as "multimode fibers, etc.") can increase the number of modes per unit cross-sectional area of an optical waveguide compared to multiple single mode fibers and multicore fibers. . Therefore, multimode fibers and the like are expected to be used in spatial multiplexing methods with high space utilization efficiency (see Non-Patent Document 1).
  • optical fibers with appropriate performance and devices with performance compatible with the input and output of the multimode core.
  • the coupling efficiency between the optical waveguide in the device and the optical fiber is determined by the area of optical electric field distribution at the end face of the optical waveguide of the device and the area at the end face of the optical fiber. It is determined depending on the overlap with the region of optical electric field distribution.
  • both the information on the optical electric field distribution at the end face of the optical waveguide of the device and the optical electric field distribution at the end face of the optical fiber are prepared in advance.
  • the optical waveguide is designed so that the information on each measured optical electric field distribution matches as much as possible.
  • Digital holography is sometimes used to measure the optical electric field distribution of intensity and phase at the end face of an optical waveguide (see Non-Patent Document 3).
  • object light propagates from an end face of an optical waveguide, and an imaging surface (image sensor) receives interference light of the object light and reference light (plane wave).
  • image sensor image sensor
  • reference light plane wave
  • the distance between each component of the optical system is not precisely controlled, existing methods cannot improve the measurement accuracy of the optical electric field distribution at the end face.
  • the distance between the end face of the optical waveguide and the imaging optical system, the distance between each lens in the imaging optical system, and the distance between the imaging optical system and the imaging surface it needs to be precisely controlled. If the distance between each component of the optical system is different from the ideal distance, the measured image of the optical electric field distribution will be an image in which the area of the optical electric field distribution at the end face of the optical waveguide is defocused. Therefore, it is not possible to improve the measurement accuracy of the optical electric field distribution at the end face of the optical waveguide.
  • the edges in both the real part and the imaginary part become unclear, for example, like the edges of the image of the optical electric field distribution of the LP11 mode. Therefore, it is difficult to make the edges of the image of the optical electric field distribution clear (compensate for defocus) using a method similar to the correction for biological microscope images or natural images.
  • the present invention provides a measurement device and a measurement device that can improve the measurement accuracy of the optical electric field distribution at the end face of an optical waveguide even when the distance between each component of an optical system is not precisely controlled.
  • the present invention aims to provide a compensation device and a measurement method.
  • One aspect of the present invention includes: an interference waveform generation unit that generates an interference waveform signal according to interference light of first light and second light received on an imaging surface; a distribution measurement unit that measures a first optical electric field distribution of the intensity and phase of the first light in the direction opposite to the propagation direction of the first light propagated from the end face of the optical waveguide from the imaging surface; a distribution simulating unit that simulates a second optical electric field distribution of the intensity and phase of the first light in a plurality of planes having different distances based on the measured first optical electric field distribution; and the simulated second optical electric field.
  • a selection unit that selects a plane with a minimum area of the distribution region from among the plurality of planes; and outputs information about the simulated second optical electric field distribution on the selected plane to a predetermined device. This is a measuring device including an output section.
  • One aspect of the present invention provides a first optical electric field of the intensity and phase of the first light on the imaging surface based on an interference waveform signal corresponding to interference light of the first light and the second light received on the imaging surface.
  • a distribution measurement unit that measures the distribution; and a distribution measurement unit that measures the intensity and intensity of the first light in a plurality of planes having different distances from the imaging surface in a direction opposite to the propagation direction of the first light propagated from the end face of the optical waveguide.
  • the measurement compensation device includes a selection unit that selects from among the planes, and an output unit that outputs information on the simulated second optical electric field distribution in the selected plane to a predetermined device.
  • One aspect of the present invention is a measurement method executed by a measurement device, which includes the steps of: generating an interference waveform signal according to interference light of first light and second light received on an imaging surface; a step of measuring a first optical electric field distribution of the intensity and phase of the first light on the imaging surface based on the signal, and a direction opposite to the propagation direction of the first light propagated from the end face of the optical waveguide.
  • This measurement method includes the steps of:
  • the present invention even if the distance between each component of the optical system is not precisely controlled, it is possible to improve the measurement accuracy of the optical electric field distribution at the end face of the optical waveguide.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the optical electric field distribution of the intensity and phase of object light in the first embodiment. It is a flow chart which shows an example of operation of a measurement compensation device in a 1st embodiment. It is a figure which shows the example of a structure of the measuring device in 2nd Embodiment. It is a diagram showing an example of the hardware configuration of a measuring device in each embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a measuring device 1a in an embodiment.
  • the measuring device 1a is a device that measures the optical electric field distribution at the end face of the optical waveguide.
  • the measurement device 1a includes an interference waveform generation device 2a and a measurement compensation device 3.
  • the interference waveform generation device 2a is a device that generates a signal (interference waveform signal) according to interference light.
  • the interference waveform generation device 2a includes, for example, an off-axis or in-line digital holography optical system.
  • the interference waveform generation device 2a includes an optical waveguide 20, a collimator lens 21, a mirror 22, an optical waveguide 23, an imaging optical system 24, a beam splitter 25, and an interference waveform generation section 26. It is provided as each component in the optical system of off-axis digital holography.
  • the imaging optical system 24 includes a lens 240 and a lens 241 as a lens pair.
  • the imaging optical system 24 may include a plurality of lenses in which aberrations and magnification are taken into consideration instead of including one pair of lenses.
  • the interference waveform generation unit 26 includes an imaging surface 260 (image sensor).
  • the optical waveguide 20 is, for example, an optical fiber such as a single mode fiber.
  • Optical waveguide 20 may include materials such as silicon or indium phosphide.
  • a reference light 100-1 is input to the optical waveguide 20.
  • the optical waveguide 20 transmits the reference light 100-1.
  • the optical waveguide 20 outputs the reference light 100-2 to the collimator lens 21.
  • the collimator lens 21 outputs the reference light 100-2 (a plane wave having a predetermined inclination) to the mirror 22.
  • Mirror 22 reflects reference light 100-2 to beam splitter 25.
  • the reference light 100-2 propagated from the end face of the optical waveguide 20 may be used as an approximate plane wave without using the collimator lens 21.
  • the reference light 100-2 propagated from the pinhole may be used as an approximate plane wave without using the optical waveguide 20.
  • the optical waveguide 23 is, for example, a multimode fiber (spatial multiplexing fiber, etc.).
  • Optical waveguide 23 may include a material such as silicon or indium phosphide.
  • the object light 110-1 is input to the optical waveguide 23.
  • the optical waveguide 23 transmits the object light 110-1.
  • the optical waveguide 23 outputs the object light 110-2 to the imaging optical system 24.
  • the object light 110-2 is input to the imaging optical system 24 from the optical waveguide 23.
  • the imaging optical system 24 forms an image of the optical electric field distribution of the object light 110-2 on an imaging plane 260 (focal plane) using a lens 240 and a lens 241.
  • the beam splitter 25 transmits the object light 110-2 output from the imaging optical system 24.
  • the reference light 100-2 reflected by the mirror 22 is input to the beam splitter 25.
  • Beam splitter 25 reflects reference light 100-2 onto imaging surface 260.
  • the interference waveform generation unit 26 is, for example, a near-infrared camera.
  • Object light 110 - 2 is input from beam splitter 25 to imaging surface 260 .
  • Reference light 100 - 2 is input from beam splitter 25 to imaging surface 260 .
  • the imaging surface 260 receives the interference light of the object light 110-2 and the reference light 100-2.
  • the imaging surface 260 images the interference light of the object light 110-2 and the reference light 100-2.
  • the interference waveform generation unit 26 generates an interference waveform signal according to the interference light received by the imaging surface 260.
  • the interference waveform generation section 26 outputs the interference waveform signal to the measurement compensation device 3.
  • the measurement compensation device 3 is a device that measures the optical electric field distribution.
  • the measurement compensation device 3 compensates the measurement results.
  • the object light 110-2 propagated from the end face of the optical waveguide 23 spatially spreads in the propagation direction and in the vertical direction.
  • the measurement compensation device 3 compensates the information (measurement result) of the defocused optical electric field distribution on the imaging surface 260 by digital signal processing. This digital signal processing does not require prior information such as the deviation from the focal length and defocus distance of the optical system.
  • the measurement compensation device 3 includes a memory 30, a distribution measurement section 31, a distribution simulation section 32, a selection section 33, and an output section 34.
  • the memory 30 stores the interference waveform signal output from the interference waveform generation section 26.
  • the memory 30 may store a computer program in advance.
  • the distribution measurement unit 31 (complex distribution demodulation unit) acquires an interference waveform signal corresponding to the interference light from the memory 30 or the interference waveform generation unit 26.
  • the distribution measurement unit 31 performs two-dimensional Fourier transformation on the acquired interference waveform signal.
  • the distribution measurement unit 31 performs low-pass filter processing on the two-dimensional Fourier transform result. For example, the distribution measuring unit 31 extracts a band appropriate for the spatial frequency of the object light 110-2 from the two-dimensional Fourier transform result.
  • the distribution measurement unit 31 shifts the frequency of the band extracted by the low-pass filter processing to around the frequency "0".
  • the distribution measurement unit 31 performs two-dimensional inverse Fourier transform (demodulation) on the two-dimensional Fourier transform result of the band whose frequency has been shifted to around the frequency “0”. As a result, information on the optical electric field distribution (complex distribution) on the imaging surface 260 is derived.
  • the distribution simulator 32 virtually changes the propagation distance of the object light 110 in the digital domain by calculation, based on information on the optical electric field distribution on the imaging surface 260. That is, the distribution simulating unit 32 simulates the optical electric field distribution on each virtual plane for each plane virtually defined at a plurality of positions in the propagation direction of the object light 110.
  • the distribution simulation unit 32 uses, for example, the angular spectral method (Reference 1: Matsushima, Kyoji, and Tomoyoshi Shimobaba. "Band-limited angular spectrum method for numerical simulation of free-space propagation in far and near fields.” Optics express 17.22 ( 2009): pp.19662-19673.) to simulate the optical electric field distribution on each virtual plane. As a result, information on the optical electric field distribution (complex distribution) in each virtual plane is derived.
  • the angular spectral method Reference 1: Matsushima, Kyoji, and Tomoyoshi Shimobaba. "Band-limited angular spectrum method for numerical simulation of free-space propagation in far and near fields.”
  • Optics express 17.22 ( 2009): pp.19662-19673.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the optical electric field distribution of the intensity and phase of the object light 110-2 in the first embodiment.
  • Core 230 is the core of optical waveguide 23 .
  • Plane 120 is the focal plane of lens 241.
  • Each plane 200 is each plane (each plane in the digital domain) virtually defined at a plurality of positions in the propagation direction from the optical waveguide 23 toward the imaging surface 260.
  • the information (profile) of the defocused optical electric field distribution obtained as an interference waveform signal is obtained in a region 201-0 and a region 202-0 in the plane 120 (imaging surface 260) distant from the end surface of the optical waveguide 23. This is information on the optical electric field distribution of .
  • the distribution simulation unit 32 simulates the propagation of the object light 110 in real space in a digital domain by digital signal processing.
  • the distribution simulator 32 derives regions 201 and 202 of the optical electric field distribution in each plane 200 by propagating the object light 110 in the forward or reverse direction of the propagation direction in the digital domain.
  • the distribution simulator 32 moves the regions 201-0 and 202-0 of the measured optical electric field distribution by a distance corresponding to the focal length and defocus distance of the imaging optical system 24 in the propagation direction of the object light 110.
  • the object is virtually moved in the opposite direction by digital signal processing.
  • an appropriate distance acceleration propagation distance
  • the image of the optical electric field distribution can be defocused by propagating the object light 110 in the digital domain.
  • the measurement compensation device 3 can compensate.
  • the object light 110 propagated from the end face of the core 230 spreads spatially in the propagation direction and in the vertical direction.
  • the area of the region 201-2 and the region 202-2 of the optical electric field distribution on the plane 200-2 (the end surface of the core 230) is the smallest among the regions 201 and 202 of the optical electric field distribution on each plane 200. be. Therefore, the appropriate distance (accurate propagation distance) for the movement distance of region 201-0 and region 202-0 is the propagation distance between plane 200-2 and plane 120.
  • the distribution simulation unit 32 uses, for example, a two-dimensional distribution region such as a Gaussian distribution as a parameter, and fits the two-dimensional distribution region to the regions 201 and 202 of the optical electric field distribution of the measured object light 110, respectively.
  • the beam diameter of the object beam 110 is quantified.
  • the distribution simulator 32 may derive, for example, the dispersion of the measured values of the intensity and phase in the region of the optical electric field distribution of the object light 110 along each two-dimensional axis representing the plane 120.
  • the distribution simulator 32 may quantify the beam diameter of the object light 110 based on the variance of the derived measurement values.
  • the selection unit 33 compares the areas of the regions 201 and 202 of the simulated optical electric field distribution for the plurality of planes 200.
  • the selection unit 33 selects a plane 200 from among the plurality of planes 200 in which the area of the region 201 and the region 202 of the optical electric field distribution is the smallest.
  • the selection unit 33 selects the plane 200-2.
  • the position of the plane 200-2 corresponds to the position of the end face of the optical waveguide 23 (core 230).
  • the information on the optical electric field distribution in the region 201-2 and the region 202-2 is accurate information on the optical electric field distribution on the end face of the core 230. In this way, the selection unit 33 detects the region 201-2 and the region 202-2 of accurate optical electric field distribution on the end face of the core 230.
  • the output unit 34 outputs information on the optical electric field distribution of the region 201-2 and the region 202-2 in the selected plane 200-2 to a predetermined device (not shown).
  • the output unit 34 outputs information representing the distance (propagation distance) from the selected plane 200-2 to the plane 120 (focal plane) to a predetermined device (not shown).
  • defocus correction can be performed based on information representing the propagation distance, similar to the current correction. Further, since it is not necessary to simulate the optical electric field distribution for a plurality of positions, it is possible to reduce the amount of calculation.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the measurement compensation device 3 in the first embodiment.
  • the distribution measurement unit 31 acquires an interference waveform signal corresponding to the interference light of the object light 110 and the reference light 100 received by the imaging surface 260 from the interference waveform generation unit 26 or the memory 30 (step S101).
  • the distribution measurement unit 31 measures the first optical electric field distribution of the intensity and phase of the object light 110 on the imaging surface 260 based on the acquired interference waveform signal (step S102).
  • a simulation is performed based on the measured first optical electric field distribution on the imaging surface 260 (step S103).
  • the selection unit 33 selects, from among the plurality of planes 200, the plane 200 in which the area of the region 201 of the simulated second optical electric field distribution is the smallest.
  • the selection unit 33 may select the plane 200 in which the area of the region 202 of the simulated second optical electric field distribution is the smallest from among the plurality of planes 200 (step S104).
  • the output unit 34 outputs information on the simulated second optical electric field distribution in the selected plane 200 to a predetermined device (not shown) or the memory 30.
  • the output unit 34 outputs information about the distance from the selected plane 200 to the plane 120 (focal plane) (propagation distance from the selected plane 200 to the imaging plane 260) to a predetermined device (not shown) or the memory 30. It may be output (step S105).
  • the interference waveform generation unit 26 generates an interference waveform signal according to the interference light of the object light 110 (first light) and the reference light 100 (second light) received by the imaging surface 260.
  • the distribution measurement unit 31 measures the first optical electric field distribution of the intensity and phase of the object light 110 on the imaging surface 260 based on the interference waveform signal.
  • the distribution simulating unit 32 calculates the intensity and phase of the object light 110 in a plurality of planes 200 having different distances from the imaging plane 260 in a direction opposite to the propagation direction of the object light 110 propagated from the end surface of the optical waveguide 23. A two-light electric field distribution is simulated based on the measured first optical electric field distribution.
  • the selection unit 33 selects a plane 200 from among the plurality of planes 200 in which the area of the region 201 and the region 202 of the simulated second optical electric field distribution is minimized.
  • the output unit 34 outputs information on the simulated second optical electric field distribution in the selected plane 200 to a predetermined device (not shown).
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the interference waveform generation device does not include an imaging optical system (lens). In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly explained.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the measuring device 1b in the second embodiment.
  • the measuring device 1b is a device that measures the optical electric field distribution at the end face of the optical waveguide.
  • the measurement device 1b includes an interference waveform generation device 2b and a measurement compensation device 3.
  • the interference waveform generation device 2b is a device that generates an interference waveform.
  • the interference waveform generation device 2b includes, for example, an off-axis or in-line digital holography optical system.
  • the interference waveform generation device 2b connects an optical waveguide 20, a collimator lens 21, a mirror 22, an optical waveguide 23, a beam splitter 25, and an interference waveform generation unit 26 to an off-axis type digital holography. Provided as each component in the optical system.
  • the object light 110-1 is input to the optical waveguide 23.
  • the optical waveguide 23 transmits the object light 110-1.
  • the optical waveguide 23 outputs the object light 110-2 to the beam splitter 25.
  • the interference waveform generation device 2b since the interference waveform generation device 2b does not include an imaging optical system (lens), the object light 110 is not imaged on the imaging surface 260 by the imaging optical system.
  • the object light 110 propagated from the optical waveguide 23 is received by the imaging surface 260 (image sensor) via the beam splitter 25.
  • the position of the plane 120 and the position of the imaging plane 260 are the same.
  • the propagation distance from plane 200-2 to plane 120 in FIG. 2 is equal to the distance from plane 200-2 to imaging plane 260.
  • the beam splitter 25 transmits the object light 110-2 output from the optical waveguide 23.
  • the reference light 100-2 reflected by the mirror 22 is input to the beam splitter 25.
  • Beam splitter 25 reflects reference light 100-2 onto imaging surface 260.
  • the interference waveform generation unit 26 generates an interference waveform signal according to the interference light received by the imaging surface 260.
  • the interference waveform generation section 26 outputs the interference waveform signal to the measurement compensation device 3.
  • the distribution measurement section 31 acquires the interference waveform signal from the interference waveform generation section 26 or the memory 30.
  • the imaging surface 260 receives the object light 110-2 propagated from the end surface of the optical waveguide 23 without passing through the imaging optical system 24 (lens 240 and lens 241). That is, the imaging surface 260 receives the object light 110-2 propagated from the end face of the optical waveguide 23 via a lensless optical system.
  • the measurement device may measure the optical electric field distribution using a Shack-Hartmann wave-front sensor. Further, the measurement device may measure the optical electric field distribution using a predetermined optimization algorithm.
  • the predetermined optimization algorithm is, for example, an iterative Fourier transform method.
  • the iterative Fourier transform method is, for example, the Gerchberg-Saxton algorithm.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the measuring device 1 (measurement system) in each embodiment.
  • the measuring device 1 corresponds to part or all of the measuring device 1a and the measuring device 1b.
  • the measuring device 1 is configured by a processor 10 such as a CPU (Central Processing Unit) executing software programs stored in a storage device 12 having a non-volatile recording medium (non-temporary recording medium) and a memory 11. It is realized as.
  • the program may be recorded on a computer-readable non-transitory recording medium.
  • Computer-readable non-temporary recording media include portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, ROM (Read Only Memory), and CD-ROMs (Compact Disc Read Only Memory), and hard disks built into computer systems. It is a non-temporary recording medium such as a storage device such as.
  • the communication unit 13 executes predetermined communication processing.
  • Some or all of the functional units of the measuring device 1 are analog circuits or digital circuits, such as LSI (Large Scale Integrated circuit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device), or FPGA (Field It may be realized using hardware including an electronic circuit using a programmable gate array or the like.
  • LSI Large Scale Integrated circuit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • PLD Programmable Logic Device
  • FPGA Field It may be realized using hardware including an electronic circuit using a programmable gate array or the like.
  • the present invention is applicable to a device (optical measurement device) that measures optical electric field distribution.

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Abstract

計測装置は、撮像面に受光された第１光及び第２光の干渉光に応じて、干渉波形信号を生成する干渉波形生成部と、干渉波形信号に基づいて、撮像面における第１光の強度及び位相の第１光電場分布を計測する分布計測部と、光導波路の端面から伝搬した第１光の伝搬方向に対して逆の方向について、撮像面からの距離が異なる複数の平面における第１光の強度及び位相の第２光電場分布を、計測された第１光電場分布に基づいて模擬する分布模擬部と、模擬された第２光電場分布の領域の面積が最小となる平面を、複数の平面のうちから選択する選択部と、選択された平面における模擬された第２光電場分布の情報を、所定の装置に出力する出力部とを備える。

Description

計測装置、計測補償装置及び計測方法
　本発明は、計測装置、計測補償装置及び計測方法に関する。
　光ファイバを光導波路として用いる光伝送システムは、光ファイバの広帯域性及び低損失性による大きな伝送容量の固定回線を実現するシステムとして、広く用いられている。この伝送容量を更に増大させるため、空間分割多重（SDM : Space Division Multiplexing）が研究されている。光伝送システムにおける空間分割多重では、１本のシングルモードファイバ（SMF : Single Mode Fiber）の代わりに、複数本のシングルモードファイバ（並列化シングルモードファイバ）、マルチコアファイバ（MCF ： Multi Core Fiber）、結合コアマルチコアファイバ（CC-MCF : Coupled-Core Multi Core Fiber）、マルチモードファイバ（MMF : Multi Mode Fiber）、又は、マルチコアマルチモードファイバ（MCMMF : Multi Core Multi Mode Fiber）が、光導波路として用いられることがある。
　これらの光導波路が持つ複数の空間自由度が、独立チャネルとして活用される。これによって、１本のファイバ当たりの伝送容量を増大させることが可能である。マルチモードファイバ及びマルチモードマルチコアファイバ（以下「マルチモードファイバ等」という。）は、複数本のシングルモードファイバ及びマルチコアファイバと比較して、光導波路の単位断面積当たりのモード数を高めることができる。このため、空間利用効率の高い空間多重方法における利用が、マルチモードファイバ等に期待されている（非特許文献１参照）。
　マルチモードファイバ等を用いる光伝送システムの構築には、適切な性能を持つ光ファイバと、マルチモードコアの入出力に対応した性能のデバイスとが必要である。ここで、マルチモードファイバ等の性能が適切に評価されるには、マルチモードファイバ等の端面における光信号の強度及び位相の光電場分布が計測される必要がある。また、デバイスの設計が適切に行われるためには、デバイスの光導波路の端面における光信号の強度及び位相の光電場分布が計測される必要がある。
　光電場分布の情報（プロファイル）が必要であることの理由の一つとして、光ファイバ内の非線形光学効果によって光導波路内に発生する非線形ノイズ量の評価のために、光電場分布の情報が必要であることが挙げられる。光ファイバ内の非線形効果は、光パワーに応じて増大するので、伝送容量の究極的な制限要因となる。このため、伝送システムの性能を評価する観点から、光電場分布の情報は重要である。
　マルチモードファイバ等における非線形効果が評価されるためには、光信号の各モードについて、光導波路の端面における光電場分布の領域の面積を知る必要がある。この光電場分布は、光導波路の端面から伝搬した光信号の強度及び位相の情報を含む。光電場分布の領域の面積が算出されるためには、光導波路の端面における光電場分布の計測が必要である（非特許文献２参照）。
　また、光ファイバの端面とデバイスの光導波路の端面とにおける光電場分布の情報がデバイスの設計のために必要であることの理由として、より低い結合損失を持つ入出力部の設計に光電場分布の情報が必要であるということが挙げられる。光ファイバをデバイスに接触させて光信号を結合する入出力部では、デバイス内の光導波路と光ファイバとの結合効率は、デバイスの光導波路の端面における光電場分布の領域と光ファイバの端面における光電場分布の領域との重なりに応じて定まる。
　そのため、デバイス内の光導波路と光ファイバとの結合効率が最適化されることを目的として、デバイスの光導波路の端面における光電場分布の情報と光ファイバの端面の光電場分布との両方が事前に計測されて、計測された各光電場分布の情報がなるべく一致するように光導波路が設計される。
　光導波路の端面における強度及び位相の光電場分布の計測において、デジタルホログラフィが利用されることがある（非特許文献３参照）。デジタルホログラフィの光学系では、物体光が光導波路の端面から伝搬し、撮像面（イメージセンサ）が、物体光及び参照光（平面波）の干渉光を受光する。受光された干渉光に応じた干渉波形信号がデジタル信号処理によって解析されることによって、光導波路の端面における強度及び位相の光電場分布が計測される。
　しかしながら、光学系の各コンポーネント間の距離が精密に制御されていない場合、既存の手法では、端面における光電場分布の計測精度を向上させることができない。例えば、デジタルホログラフィの光学系では、光導波路の端面と結像光学系との間の距離と、結像光学系内の各レンズ間の距離と、結像光学系と撮像面との間の距離が、精密に制御される必要がある。光学系の各コンポーネント間の距離が理想的な距離と異なる場合、計測された光電場分布の画像は、光導波路の端面における光電場分布の領域がデフォーカスされた画像となる。このため、光導波路の端面における光電場分布の計測精度を向上させることができない。このような課題に対して、生体顕微鏡の画像の明瞭度が最大になるようにデフォーカス補償される場合と同様の方法で、光電場分布の画像の明瞭度（輪郭スパース度）が最大になるように画像がデフォーカス補償されることがある（非特許文献４参照）。
Mizuno, Takayuki, et al. "Dense space-division multiplexed transmission systems using multi-core and multi-mode fiber." Journal of lightwave technology 34.2 (2016): pp.582-592. Rademacher, Georg, and Klaus Petermann. "Nonlinear Gaussian noise model for multimode fibers with space-division multiplexing." Journal of Lightwave Technology 34.9 (2016): pp.2280-2287. Shimizu, Shimpei, et al. "Volume holographic spatial mode demultiplexer with a dual-wavelength method." Applied optics 57.2 (2018): pp.146-153. Zhang, Yibo, et al. "Edge sparsity criterion for robust holographic autofocusing." Optics letters 42.19 (2017): pp.3824-3827.
　しかしながら、光導波路の端面におけるマルチモード光の光電場分布の画像では、例えばＬＰ１１モードの光電場分布の画像のエッジのように、実部及び虚部の両方についてエッジが不明瞭になる。そのため、生体顕微鏡の画像又は自然画像に対する補正と同様の方法では、光電場分布の画像のエッジを明瞭にする（デフォーカスを補償する）ことは難しい。
　このように、光学系の各コンポーネント間の距離が精密に制御されていない場合には、光導波路の端面における光電場分布の計測精度を向上させることができないという問題がある。
　上記事情に鑑み、本発明は、光学系の各コンポーネント間の距離が精密に制御されていない場合でも、光導波路の端面における光電場分布の計測精度を向上させることが可能である計測装置、計測補償装置及び計測方法を提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、撮像面に受光された第１光及び第２光の干渉光に応じて、干渉波形信号を生成する干渉波形生成部と、前記干渉波形信号に基づいて、前記撮像面における前記第１光の強度及び位相の第１光電場分布を計測する分布計測部と、光導波路の端面から伝搬した前記第１光の伝搬方向に対して逆の方向について、前記撮像面からの距離が異なる複数の平面における前記第１光の強度及び位相の第２光電場分布を、計測された前記第１光電場分布に基づいて模擬する分布模擬部と、模擬された前記第２光電場分布の領域の面積が最小となる平面を、前記複数の平面のうちから選択する選択部と、選択された前記平面における模擬された前記第２光電場分布の情報を、所定の装置に出力する出力部とを備える計測装置である。
　本発明の一態様は、撮像面に受光された第１光及び第２光の干渉光に応じた干渉波形信号に基づいて、前記撮像面における前記第１光の強度及び位相の第１光電場分布を計測する分布計測部と、光導波路の端面から伝搬した前記第１光の伝搬方向に対して逆の方向について、前記撮像面からの距離が異なる複数の平面における前記第１光の強度及び位相の第２光電場分布を、計測された前記第１光電場分布に基づいて模擬する分布模擬部と、模擬された前記第２光電場分布の領域の面積が最小となる平面を、前記複数の平面のうちから選択する選択部と、選択された前記平面における模擬された前記第２光電場分布の情報を、所定の装置に出力する出力部とを備える計測補償装置である。
　本発明の一態様は、計測装置が実行する計測方法であって、撮像面に受光された第１光及び第２光の干渉光に応じて、干渉波形信号を生成するステップと、前記干渉波形信号に基づいて、前記撮像面における前記第１光の強度及び位相の第１光電場分布を計測するステップと、光導波路の端面から伝搬した前記第１光の伝搬方向に対して逆の方向について、前記撮像面からの距離が異なる複数の平面における前記第１光の強度及び位相の第２光電場分布を、計測された前記第１光電場分布に基づいて模擬するステップと、模擬された前記第２光電場分布の領域の面積が最小となる平面を、前記複数の平面のうちから選択するステップと、選択された前記平面における模擬された前記第２光電場分布の情報を、所定の装置に出力するステップとを含む計測方法である。
　本発明により、光学系の各コンポーネント間の距離が精密に制御されていない場合でも、光導波路の端面における光電場分布の計測精度を向上させることが可能である。
第１実施形態における、計測装置の構成例を示す図である。 第１実施形態における、物体光の強度及び位相の光電場分布例を示す図である。 第１実施形態における、計測補償装置の動作例を示すフローチャートである。 第２実施形態における、計測装置の構成例を示す図である。 各実施形態における、計測装置のハードウェア構成例を示す図である。
　本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、実施形態における、計測装置１ａの構成例を示す図である。計測装置１ａは、光導波路の端面における光電場分布を計測する装置である。計測装置１ａは、干渉波形生成装置２ａと、計測補償装置３とを備える。
　まず、干渉波形生成装置２ａについて説明する。
　干渉波形生成装置２ａは、干渉光に応じた信号（干渉波形信号）を生成する装置である。干渉波形生成装置２ａは、例えば軸外（off-axis）型又はインライン（in-line）型のデジタルホログラフィの光学系を備える。図１では、干渉波形生成装置２ａは、光導波路２０と、コリメータレンズ２１と、ミラー２２と、光導波路２３と、結像光学系２４と、ビームスプリッタ２５と、干渉波形生成部２６とを、軸外型のデジタルホログラフィの光学系における各コンポーネントとして備える。
　結像光学系２４は、レンズ２４０と、レンズ２４１とを、一組のレンズ対として備える。結像光学系２４は、一組のレンズ対を備える代わりに、収差及び倍率が考慮された複数のレンズを備えてもよい。干渉波形生成部２６は、撮像面２６０（イメージセンサ）を備える。
　光導波路２０は、例えば、シングルモードファイバ等の光ファイバである。光導波路２０は、シリコン又はリン化インジウム等の物質を含んでもよい。光導波路２０には、参照光１００－１が入力される。光導波路２０は、参照光１００－１を伝送する。光導波路２０は、参照光１００－２をコリメータレンズ２１に出力する。
　コリメータレンズ２１は、参照光１００－２（所定の傾きを有する平面波）を、ミラー２２に出力する。ミラー２２は、参照光１００－２をビームスプリッタ２５に反射する。なお、コリメータレンズ２１が用いられずに、光導波路２０（シングルモードファイバ）の端面から伝搬した参照光１００－２が、近似的な平面波として用いられてもよい。また、光導波路２０が用いられずに、ピンホールから伝搬した参照光１００－２が、近似的な平面波として用いられてもよい。
　光導波路２３は、例えば、マルチモードファイバ等（空間多重ファイバ等）である。光導波路２３は、シリコン又はリン化インジウム等の物質を含んでもよい。光導波路２３には、物体光１１０－１が入力される。光導波路２３は、物体光１１０－１を伝送する。光導波路２３は、物体光１１０－２を結像光学系２４に出力する。
　結像光学系２４には、物体光１１０－２が光導波路２３から入力される。結像光学系２４は、物体光１１０－２の光電場分布の画像を、レンズ２４０及びレンズ２４１を用いて撮像面２６０（焦点面）に結像させる。
　ビームスプリッタ２５は、結像光学系２４から出力された物体光１１０－２を透過させる。ビームスプリッタ２５には、ミラー２２によって反射された参照光１００－２が入力される。ビームスプリッタ２５は、参照光１００－２を撮像面２６０に反射する。
　干渉波形生成部２６は、例えば、近赤外カメラである。撮像面２６０には、物体光１１０－２が、ビームスプリッタ２５から入力される。撮像面２６０には、参照光１００－２が、ビームスプリッタ２５から入力される。これによって、撮像面２６０は、物体光１１０－２及び参照光１００－２の干渉光を受光する。撮像面２６０は、物体光１１０－２及び参照光１００－２の干渉光を撮像する。干渉波形生成部２６は、撮像面２６０に受光された干渉光に応じて、干渉波形信号を生成する。干渉波形生成部２６は、干渉波形信号を計測補償装置３に出力する。
　次に、計測補償装置３について説明する。
　計測補償装置３は、光電場分布を計測する装置である。ここで、計測補償装置３は、計測結果を補償する。光導波路２３の端面から伝搬した物体光１１０－２は、伝搬方向及び垂直方向に、空間的に広がる。計測補償装置３は、これを利用して、撮像面２６０におけるデフォーカスされた光電場分布の情報（計測結果）を、デジタル信号処理によって補償する。このデジタル信号処理では、光学系の焦点距離及びデフォーカス距離からのずれ等の事前情報は不要である。
　計測補償装置３は、メモリ３０と、分布計測部３１と、分布模擬部３２と、選択部３３と、出力部３４とを備える。メモリ３０は、干渉波形生成部２６から出力された干渉波形信号を記憶する。メモリ３０は、コンピュータプログラムを予め記憶してもよい。
　分布計測部３１（複素分布復調部）は、干渉光に応じた干渉波形信号を、メモリ３０又は干渉波形生成部２６から取得する。分布計測部３１は、取得された干渉波形信号に対して、２次元フーリエ変換を実行する。分布計測部３１は、２次元フーリエ変換結果に対して、ローパスフィルタ処理を実行する。例えば、分布計測部３１は、物体光１１０－２の空間周波数として適切な帯域を、２次元フーリエ変換結果から抜き出す。
　分布計測部３１は、ローパスフィルタ処理によって抜き出された帯域を、周波数「０」の付近に周波数シフトさせる。分布計測部３１は、周波数「０」の付近に周波数シフトされた帯域の２次元フーリエ変換結果に対して、２次元逆フーリエ変換（復調）を実行する。これによって、撮像面２６０における光電場分布（複素分布）の情報が導出される。
　分布模擬部３２は、撮像面２６０における光電場分布の情報に基づいて、物体光１１０の伝搬距離を、演算によってデジタル領域で仮想的に変更する。すなわち、分布模擬部３２は、物体光１１０の伝搬方向における複数の位置に仮想的に定められた各平面について、仮想的な各平面における光電場分布を模擬（シミュレート）する。
　分布模擬部３２は、例えば、角スペクトル法（参考文献１：Matsushima, Kyoji, and Tomoyoshi Shimobaba. "Band-limited angular spectrum method for numerical simulation of free-space propagation in far and near fields." Optics express 17.22 (2009): pp.19662-19673.）を用いて、仮想的な各平面における光電場分布を模擬する。これによって、仮想的な各平面における光電場分布（複素分布）の情報が導出される。
　図２は、第１実施形態における、物体光１１０－２の強度及び位相の光電場分布例を示す図である。コア２３０は、光導波路２３のコアである。平面１２０は、レンズ２４１の焦点面である。各平面２００は、光導波路２３から撮像面２６０に向かう伝搬方向における複数の位置に仮想的に定められた各平面（デジタル領域の各平面）である。
　図２では、干渉波形信号として得られたデフォーカスされた光電場分布の情報（プロファイル）は、光導波路２３の端面から離れた平面１２０（撮像面２６０）における領域２０１－０及び領域２０２－０の光電場分布の情報である。
　分布模擬部３２は、実空間における物体光１１０の伝搬を、デジタル信号処理によってデジタル領域で模擬する。分布模擬部３２は、デジタル領域において伝搬方向の順方向又は逆方向に物体光１１０を伝搬させることによって、各平面２００における光電場分布の領域２０１及び領域２０２を導出する。
　例えば、分布模擬部３２は、計測された光電場分布の領域２０１－０及び領域２０２－０を、結像光学系２４の焦点距離及びデフォーカス距離に応じた距離だけ、物体光１１０の伝搬方向に対して逆の方向に、デジタル信号処理によって仮想的に移動させる。ここで、領域２０１－０及び領域２０２－０の移動距離として適切な距離（正確な伝搬距離）が判れば、デジタル領域において物体光１１０を伝搬させることによって、光電場分布の画像のデフォーカスを計測補償装置３が補償することができる。
　コア２３０の端面から伝搬した物体光１１０は、伝搬方向及び垂直方向に、空間的に広がる。換言すれば、平面２００－２（コア２３０の端面）における光電場分布の領域２０１－２及び領域２０２－２の面積は、各平面２００における光電場分布の領域２０１及び領域２０２のうちで最小である。したがって、領域２０１－０及び領域２０２－０の移動距離として適切な距離（正確な伝搬距離）は、平面２００－２と平面１２０との間の伝搬距離である。
　分布模擬部３２は、例えば、ガウス分布等の２次元分布の領域をパラメータとして、計測された物体光１１０の光電場分布の領域２０１及び領域２０２に２次元分布の領域をそれぞれフィッティングさせることによって、物体光１１０のビーム径を定量化する。
　分布模擬部３２は、例えば、物体光１１０の光電場分布の領域における強度及び位相の計測値の分散を、平面１２０を表す２次元の各軸に沿って導出してもよい。分布模擬部３２は、導出された計測値の分散に基づいて、物体光１１０のビーム径を定量化してもよい。
　選択部３３は、模擬された光電場分布の領域２０１及び領域２０２の面積を、複数の平面２００について比較する。選択部３３は、光電場分布の領域２０１及び領域２０２の面積が最小となる平面２００を、複数の平面２００のうちから選択する。図２では、選択部３３は、平面２００－２を選択する。平面２００－２の位置は、光導波路２３（コア２３０）の端面の位置に一致する。領域２０１－２及び領域２０２－２の光電場分布の情報は、コア２３０の端面における正確な光電場分布の情報である。このように、選択部３３は、コア２３０の端面における正確な光電場分布の領域２０１－２及び領域２０２－２を検出する。
　出力部３４は、選択された平面２００－２における領域２０１－２及び領域２０２－２の光電場分布の情報を、所定の装置（不図示）に出力する。出力部３４は、選択された平面２００－２から平面１２０（焦点面）までの距離（伝搬距離）を表す情報を、所定の装置（不図示）に出力する。これによって、次回以降の補正の際に、今回の補正と同様に、伝搬距離を表す情報に基づいてデフォーカス補正が可能である。また、複数の位置について光電場分布を模擬することが不要になるので、演算量を削減することが可能である。
　次に、計測装置１ａ（計測補償装置３）の動作例を説明する。
　図３は、第１実施形態における、計測補償装置３の動作例を示すフローチャートである。分布計測部３１は、撮像面２６０に受光された物体光１１０及び参照光１００の干渉光に応じた干渉波形信号を、干渉波形生成部２６又はメモリ３０から取得する（ステップＳ１０１）。
　分布計測部３１は、取得された干渉波形信号に基づいて、撮像面２６０における物体光１１０の強度及び位相の第１光電場分布を計測する（ステップＳ１０２）。光導波路２３の端面から伝搬した物体光１１０の伝搬方向に対して逆の方向について、撮像面２６０からの距離が異なる複数の平面２００における物体光１１０の強度及び位相の第２光電場分布を、撮像面２６０における計測された第１光電場分布に基づいて模擬する（ステップＳ１０３）。
　選択部３３は、模擬された第２光電場分布の領域２０１の面積が最小となる平面２００を、複数の平面２００のうちから選択する。選択部３３は、模擬された第２光電場分布の領域２０２の面積が最小となる平面２００を、複数の平面２００のうちから選択してもよい（ステップＳ１０４）。
　出力部３４は、選択された平面２００における模擬された第２光電場分布の情報を、所定の装置（不図示）又はメモリ３０に出力する。出力部３４は、選択された平面２００から平面１２０（焦点面）までの距離（選択された平面２００から撮像面２６０までの伝搬距離）の情報を、所定の装置（不図示）又はメモリ３０に出力してもよい（ステップＳ１０５）。
　以上のように、干渉波形生成部２６は、撮像面２６０に受光された物体光１１０（第１光）及び参照光１００（第２光）の干渉光に応じて、干渉波形信号を生成する。分布計測部３１は、干渉波形信号に基づいて、撮像面２６０における物体光１１０の強度及び位相の第１光電場分布を計測する。分布模擬部３２は、光導波路２３の端面から伝搬した物体光１１０の伝搬方向に対して逆の方向について、撮像面２６０からの距離が異なる複数の平面２００における物体光１１０の強度及び位相の第２光電場分布を、計測された第１光電場分布に基づいて模擬する。選択部３３は、模擬された第２光電場分布の領域２０１及び領域２０２の面積が最小となる平面２００を、複数の平面２００のうちから選択する。出力部３４は、選択された平面２００における模擬された第２光電場分布の情報を、所定の装置（不図示）に出力する。
　これによって、光学系の各コンポーネント間の距離（各コンポーネントの配置）が精密に制御されていない場合でも、光導波路の端面における光電場分布の計測精度を向上させることが可能である。例えば、レンズのデフォーカス距離等が不明である場合でも、光導波路の端面における光電場分布の計測精度を向上させることが可能である。例えば、画像の明瞭度（輪郭スパース度）等の指標が不明である場合でも、光導波路の端面における光電場分布の計測精度を向上させることが可能である。
　（第２実施形態）
　第２実施形態では、干渉波形生成装置が結像光学系（レンズ）を備えない点が、第１実施形態との差分である。第２実施形態では、第１実施形態との差分を中心に説明する。
　図４は、第２実施形態における、計測装置１ｂの構成例を示す図である。計測装置１ｂは、光導波路の端面における光電場分布を計測する装置である。計測装置１ｂは、干渉波形生成装置２ｂと、計測補償装置３とを備える。
　干渉波形生成装置２ｂは、干渉波形を生成する装置である。干渉波形生成装置２ｂは、例えば軸外型又はインライン型のデジタルホログラフィの光学系を備える。図４では、干渉波形生成装置２ｂは、光導波路２０と、コリメータレンズ２１と、ミラー２２と、光導波路２３と、ビームスプリッタ２５と、干渉波形生成部２６とを、軸外型のデジタルホログラフィの光学系における各コンポーネントとして備える。
　光導波路２３には、物体光１１０－１が入力される。光導波路２３は、物体光１１０－１を伝送する。光導波路２３は、物体光１１０－２をビームスプリッタ２５に出力する。
　第２実施形態では、干渉波形生成装置２ｂが結像光学系（レンズ）を備えないので、結像光学系によって物体光１１０が撮像面２６０に結像されない。光導波路２３から伝搬した物体光１１０は、ビームスプリッタ２５を介して、撮像面２６０（イメージセンサ）によって受光される。平面１２０の位置と撮像面２６０の位置とは同じである。ここで、図２における平面２００－２から平面１２０までの伝搬距離は、平面２００－２から撮像面２６０までの距離と等しい。
　ビームスプリッタ２５は、光導波路２３から出力された物体光１１０－２を透過させる。ビームスプリッタ２５には、ミラー２２によって反射された参照光１００－２が入力される。ビームスプリッタ２５は、参照光１００－２を撮像面２６０に反射する。
　干渉波形生成部２６は、撮像面２６０に受光された干渉光に応じて、干渉波形信号を生成する。干渉波形生成部２６は、干渉波形信号を計測補償装置３に出力する。分布計測部３１は、干渉波形信号を干渉波形生成部２６又はメモリ３０から取得する。
　以上のように、撮像面２６０は、結像光学系２４（レンズ２４０及びレンズ２４１）を介さずに、光導波路２３の端面から伝搬した物体光１１０－２を受光する。すなわち、撮像面２６０は、レンズレスな光学系を介して、光導波路２３の端面から伝搬した物体光１１０－２を受光する。
　これによって、光学系の各コンポーネント間の距離が精密に制御されていない場合でも、光導波路の端面における光電場分布の計測精度を向上させることが可能である。レンズレス・ホログラフィの計測系では、物体光の空間伝搬を模擬することが可能であることから、端面に物体光を結像するためのレンズが不要である。このため、計測装置の小型化と、レンズに依存しない広帯域化と、収差フリー化とが可能である。
　（変形例）
　デジタルホログラフィを用いて計測装置が光電場分布を計測する代わりに、シャック・ハルトマン型の波面センサ（Shack-Hartmann wave-front sensor）を用いて計測装置が光電場分布を計測してもよい。また、所定の最適化アルゴリズムを用いて計測装置が光電場分布を計測してもよい。所定の最適化アルゴリズムは、例えば、反復フーリエ変換法である。反復フーリエ変換法は、例えば、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムである。
　（ハードウェア構成例）
　図５は、各実施形態における、計測装置１（計測システム）のハードウェア構成例を示す図である。計測装置１は、計測装置１ａ及び計測装置１ｂの一部又は全部に相当する。
　計測装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ１０が、不揮発性の記録媒体（非一時的記録媒体）を有する記憶装置１２とメモリ１１とに記憶されたプログラムを実行することにより、ソフトウェアとして実現される。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置などの非一時的記録媒体である。通信部１３は、所定の通信処理を実行する。
　計測装置１の各機能部の一部又は全部は、アナログ回路又はデジタル回路であり、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いた電子回路（electronic circuit又はcircuitry）を含むハードウェアを用いて実現されてもよい。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
　本発明は、光電場分布を計測する装置（光計測装置）に適用可能である。
１，１ａ，１ｂ…計測装置、２ａ，２ｂ…干渉波形生成装置、３…計測補償装置、２０…光導波路、２１…コリメータレンズ、２２…ミラー、２３…光導波路、２４…結像光学系、２５…ビームスプリッタ、２６…干渉波形生成部、３０…メモリ、３１…分布計測部、３２…分布模擬部、３３…選択部、３４…出力部、１００…参照光、１１０…物体光、１２０…平面、２００…平面、２０１…領域、２０２…領域、２３０…コア、２４０…レンズ、２４１…レンズ、２６０…撮像面

Claims (6)

  1. 　撮像面に受光された第１光及び第２光の干渉光に応じて、干渉波形信号を生成する干渉波形生成部と、
    　前記干渉波形信号に基づいて、前記撮像面における前記第１光の強度及び位相の第１光電場分布を計測する分布計測部と、
    　光導波路の端面から伝搬した前記第１光の伝搬方向に対して逆の方向について、前記撮像面からの距離が異なる複数の平面における前記第１光の強度及び位相の第２光電場分布を、計測された前記第１光電場分布に基づいて模擬する分布模擬部と、
    　模擬された前記第２光電場分布の領域の面積が最小となる平面を、前記複数の平面のうちから選択する選択部と、
    　選択された前記平面における模擬された前記第２光電場分布の情報を、所定の装置に出力する出力部と
    　を備える計測装置。
  2. 　前記出力部は、選択された前記平面から前記撮像面までの伝搬距離の情報を、前記所定の装置に出力する、請求項１に記載の計測装置。
  3. 　前記分布計測部は、デジタルホログラフィの前記干渉波形信号に基づいて、前記第１光電場分布を計測する、請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
  4. 　前記撮像面は、結像光学系を介さずに、前記光導波路の端面から伝搬した前記第１光を受光する、請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
  5. 　撮像面に受光された第１光及び第２光の干渉光に応じた干渉波形信号に基づいて、前記撮像面における前記第１光の強度及び位相の第１光電場分布を計測する分布計測部と、
    　光導波路の端面から伝搬した前記第１光の伝搬方向に対して逆の方向について、前記撮像面からの距離が異なる複数の平面における前記第１光の強度及び位相の第２光電場分布を、計測された前記第１光電場分布に基づいて模擬する分布模擬部と、
    　模擬された前記第２光電場分布の領域の面積が最小となる平面を、前記複数の平面のうちから選択する選択部と、
    　選択された前記平面における模擬された前記第２光電場分布の情報を、所定の装置に出力する出力部と
    　を備える計測補償装置。
  6. 　計測装置が実行する計測方法であって、
    　撮像面に受光された第１光及び第２光の干渉光に応じて、干渉波形信号を生成するステップと、
    　前記干渉波形信号に基づいて、前記撮像面における前記第１光の強度及び位相の第１光電場分布を計測するステップと、
    　光導波路の端面から伝搬した前記第１光の伝搬方向に対して逆の方向について、前記撮像面からの距離が異なる複数の平面における前記第１光の強度及び位相の第２光電場分布を、計測された前記第１光電場分布に基づいて模擬するステップと、
    　模擬された前記第２光電場分布の領域の面積が最小となる平面を、前記複数の平面のうちから選択するステップと、
    　選択された前記平面における模擬された前記第２光電場分布の情報を、所定の装置に出力するステップと
    　を含む計測方法。
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