(57)【要約】【課題】  後方散乱光の偏波状態を高い空間分解能で検出する。【解決手段】  光周波数を掃引された光源１からの出力光を被測定光回路３に入射し、この被測定光回路３における反射率の伝播方向に対する分布をＯＦＤＲにより測定するＯＦＤＲ測定装置において、光源１の出力光と被測定光回路３からの後方散乱光とを偏波ダイバーシティ構成で干渉させて（２Ａ，２Ｂ，１１，１２）、ｓ偏波後方散乱光とｐ偏波後方散乱光を受信して（４Ａ，４Ｂ）それぞれの反射分布測定を行い（５′）、この測定結果からｓ偏波後方散乱光の振幅情報とｐ偏波後方散乱光の振幅情報とｓ偏波後方散乱光及びｐ偏波後方散乱光の位相差情報とを求め、これらの情報を用いて後方散乱光の偏波状態を計算する（６′）。【選択図】      図３
2010038729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光周波数を掃引されたレーザ光源からの出力光を測定対象に入射してこの測定対象における反射率の伝播方向に対する分布を光周波数領域リフレクトメトリ測定方法（ＯＦＤＲ）により測定する光偏波状態分布測定方法において、
前記出力光と前記測定対象からの後方散乱光とを偏波ダイバーシティ構成で干渉させてｓ偏波後方散乱光とｐ偏波後方散乱光の反射分布測定を行い、
前記ｓ偏波後方散乱光の振幅情報と、前記ｐ偏波後方散乱光の振幅情報と、前記ｓ偏波後方散乱光と前記ｐ偏波後方散乱光との位相差情報とを用いて、前記後方散乱光の偏波状態を計算することを特徴とする光偏波状態分布測定方法。
【請求項２】
前記後方散乱光の偏波状態の計算は、前記ｓ偏波方向反射情報をＰs(z)とし、前記ｐ偏波方向反射情報をＰp(z)として、次式（１）の計算により前記振幅情報を取得し、
【数１】
2010038729.tif 000031
次式（２）の計算により前記位相差情報を取得し、
【数２】
2010038729.tif 000032
前記振幅情報と前記位相差情報を用いて、前記後方散乱光の偏波状態のジョンズベクトルまたはストークスパラメータを計算することを特徴とする請求項１記載の光偏波状態分布測定方法。
【請求項３】
前記後方散乱光の偏波状態の計算は、次式（３）の移動平均計算により前記振幅情報のノイズを除去し、
【数３】
2010038729.tif 000033
次式（４）の移動ベクトル平均計算により前記位相差情報のノイズを除去し、
【数４】
2010038729.tif 000034
前記ノイズを除去した振幅情報と前記ノイズを除去した位相差情報を用いて、前記後方散乱光の偏波状態のジョンズベクトルまたはストークスパラメータを計算することを特徴とする請求項２記載の光偏波状態分布測定方法。
【請求項４】
光周波数を掃引されたレーザ光源からの出力光を測定対象に入射してこの測定対象における反射率の伝播方向に対する分布を光周波数領域リフレクトメトリ測定方法（ＯＦＤＲ）により測定する光偏波状態分布測定装置において、
前記出力光と前記測定対象からの後方散乱光とを偏波ダイバーシティ構成で干渉させてｓ偏波後方散乱光とｐ偏波後方散乱光の反射分布測定を行う偏波ダイバーシティ装置と、
前記ｓ偏波後方散乱光の振幅情報と、前記ｐ偏波後方散乱光の振幅情報と、前記ｓ偏波後方散乱光と前記ｐ偏波後方散乱光との位相差情報とを用いて、前記後方散乱光の偏波状態を計算する解析部と
を具備することを特徴とする光偏波状態分布測定装置。
【請求項５】
前記解析部は、前記ｓ偏波方向反射情報をＰs(z)とし、前記ｐ偏波方向反射情報をＰp(z)として、次式（５）の計算により前記振幅情報を取得し、
【数５】
2010038729.tif 000035
次式（６）の計算により前記位相差情報を取得し、
【数６】
2010038729.tif 000036
前記振幅情報と前記位相差情報を用いて、前記後方散乱光の偏波状態のジョンズベクトルまたはストークスパラメータを計算することを特徴とする請求項４記載の光偏波状態分布測定装置。
【請求項６】
前記解析部は、次式（７）の移動平均計算により前記振幅情報のノイズを除去し、
【数７】
2010038729.tif 000037
次式（８）の移動ベクトル平均計算により前記位相差情報のノイズを除去し、
【数８】
2010038729.tif 000038
前記ノイズを除去した振幅情報と前記ノイズ除去した位相差情報を用いて、前記後方散乱光の偏波状態のジョンズベクトルまたはストークスパラメータを計算することを特徴とする請求項５記載の光偏波状態分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光回路などの被測定回路における、伝播方向に対する光後方散乱光の偏波状態を測定する光偏波状態分布測定方法と、この方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
後方散乱光の偏波状態分布測定方法の一つとして、偏波光時間領域リフレクトメトリ測定方法（Ｐ−ＯＴＤＲ）が知られている（例えば非特許文献１を参照）。この方法は、光パルスを被測定装置に入射し、被測定装置からの後方散乱のストークスパラメータを測定することによって、伝播方向に対する光後方散乱光の偏波状態を測定するものである。
【０００３】
しかしながら、既存のＰ−ＯＴＤＲ技術においては、空間分解能が１メートル以上となり、この程度の空間分解能では１ps/√(km)以上の偏波モード分散（ＰＭＤ）を持つファイバにおける後方散乱光の分布を測定することができない。
【０００４】
これに対し、空間分解能の優れた一つ光反射測定方法として、光周波数領域リフレクトメトリ測定方法（ＯＦＤＲ）が知られている（例えば非特許文献２を参照）。この方法は、周波数掃引光源からの出力光を２分岐し、測定対象からの反射光と一方の分岐光との干渉により生じる干渉ビート信号を解析することにより、測定対象における後方散乱光強度の光伝播方向に対する分布を測定するものである。
【０００５】
すなわちＯＦＤＲは、光周波数を掃引されたレーザ光源からの出力光を２分岐し、そのうちの一方を測定光として被測定光回路に入射し、他方を局発光として後方散乱光（測定光が被測定光回路の伝搬距離に応じた各位置で反射されて発生する反射光）と合波させる。これにより生じる干渉ビート信号を検出し、そのスペクトラムを分析して、被測定光回路の伝搬距離に応じた各位置の反射率をスペクトラムの周波数成分の強度として測定するものである。
【０００６】
ここで、後方散乱光の偏波状態と局発光の偏波状態が一致する場合には、両光の合波で正しい反射率を測定できるが、一致してない場合には反射率を正しく測定できない。そこで、常に反射率を正しく測定できるように、偏波ダイバーシティ構成とする（例えば非特許文献３を参照）。
【０００７】
この偏波ダイバーシティ構成では、局発光を偏波スプリッタにより両偏波方向で同量に分岐して、ｓ偏波局発光とｐ偏波局発光を生成する。測定対象からの後方散乱光も偏波スプリッタにより分岐して、ｓ偏波後方散乱光とｐ偏波後方散乱光を生成する。このようにして生成されたｓ偏波局発光とｓ偏波後方散乱光とのｓ偏波干渉ビート信号と、ｐ偏波局発光とｐ偏波後方散乱光とのｐ偏波干渉ビート信号とをそれぞれ測定し、それぞれのスペクトラムを分析する。これにより、ｓ偏波の周波数成分とｐ偏波の周波数成分とを合わせて、被測定光回路の伝搬距離に応じた各位置の反射率として測定することができる。
【０００８】
しかしながら、上記偏波ダイバーシティ構成によるＯＤＦＲの目的は、反射率を常に正しく測定するためであり、このＯＤＦＲ技術を偏波状態の分布測定に応用することはなかった。
【０００９】
【非特許文献１】「Polarisation optical time domain reflectometry」, Alan J. Rogers, 16 (13), pp. 489-490.
【非特許文献２】「Optical frequency domain reflectometry in single-mode fiber」, W. Eickhoff and R. Ulrich, Applied Physics Letters 39(9), pp. 693-695.
【非特許文献３】「High resolution optical frequency domain reflectometry for characterization of components and assemblies」, Brian J. Soller, Dawn K. Gifford, Matthew S. Wolfe and Mark E. Froggatt, Optics Express 13(2), pp. 666-674.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
既存のＰ−ＯＴＤＲ技術においては、空間分解能が１メートル以上となり、１ps/√(km)以上のＰＭＤを持つファイバに対し、この空間分解能は後方散乱光の分布測定に足りない。これらのことから、既知のＰ−ＯＴＤＲにおいては空間分解能が足りないという課題がある。
【００１１】
一方、既存のＯＦＤＲ技術においては、反射率をスペクトラム周波数成分の強度として測定するものであり、Ｐ−ＯＴＤＲのベースしたＯＴＤＲ技術より優れた空間分解能が持つが、偏波状態の分布測定に応用されることはなかった。
【００１２】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、１ps/√(km)以上のＰＭＤを持つファイバに対し、後方散乱光の偏波状態を高い空間分解能で検出することの可能な光偏波状態分布測定方法及び光偏波状態分布測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は以下のような態様による構成とする。
（１）光周波数を掃引されたレーザ光源からの出力光を測定対象に入射してこの測定対象における反射率の伝播方向に対する分布を光周波数領域リフレクトメトリ測定方法（ＯＦＤＲ）により測定する光偏波状態分布測定方法において、前記出力光と前記測定対象からの後方散乱光とを偏波ダイバーシティ構成で干渉させてｓ偏波後方散乱光とｐ偏波後方散乱光の反射分布測定を行い、前記ｓ偏波後方散乱光の振幅情報と、前記ｐ偏波後方散乱光の振幅情報と、前記ｓ偏波後方散乱光と前記ｐ偏波後方散乱光との位相差情報とを用いて、前記後方散乱光の偏波状態を計算するものとする。
【００１４】
（２）（１）の態様において、前記後方散乱光の偏波状態の計算は、前記ｓ偏波方向反射情報をＰs(z)とし、前記ｐ偏波方向反射情報をＰp(z)として、次式（１）の計算により前記振幅情報を取得し、  
【数９】
2010038729.tif 000003
次式（２）の計算により前記位相差情報を取得し、  
【数１０】
2010038729.tif 000004
前記振幅情報と前記位相差情報を用いて、前記後方散乱光の偏波状態のジョンズベクトルまたはストークスパラメータを計算するものとする。
【００１５】
（３）（２）の態様において、前記後方散乱光の偏波状態の計算は、次式（３）の移動平均計算により前記振幅情報のノイズを除去し、  
【数１１】
2010038729.tif 000005
次式（４）の移動ベクトル平均計算により前記位相差情報のノイズを除去し、  
【数１２】
2010038729.tif 000006
前記ノイズを除去した振幅情報と前記ノイズを除去した位相差情報を用いて、前記後方散乱光の偏波状態のジョンズベクトルまたはストークスパラメータを計算するものとする。
【００１６】
（４）光周波数を掃引されたレーザ光源からの出力光を測定対象に入射してこの測定対象における反射率の伝播方向に対する分布を光周波数領域リフレクトメトリ測定方法（ＯＦＤＲ）により測定する光偏波状態分布測定装置において、前記出力光と前記測定対象からの後方散乱光とを偏波ダイバーシティ構成で干渉させてｓ偏波後方散乱光とｐ偏波後方散乱光の反射分布測定を行う偏波ダイバーシティ装置と、前記ｓ偏波後方散乱光の振幅情報と、前記ｐ偏波後方散乱光の振幅情報と、前記ｓ偏波後方散乱光と前記ｐ偏波後方散乱光との位相差情報とを用いて、前記後方散乱光の偏波状態を計算する解析部とを具備するものとする。
【００１７】
（５）（４）の態様において、前記解析部は、前記ｓ偏波方向反射情報をＰs(z)とし、前記ｐ偏波方向反射情報をＰp(z)として、次式（５）の計算により前記振幅情報を取得し、  
【数１３】
2010038729.tif 000007
次式（６）の計算により前記位相差情報を取得し、  
【数１４】
2010038729.tif 000008
前記振幅情報と前記位相差情報を用いて、前記後方散乱光の偏波状態のジョンズベクトルまたはストークスパラメータを計算するものとする。
【００１８】
（６）（５）の態様において、前記解析部は、次式（７）の移動平均計算により前記振幅情報のノイズを除去し、  
【数１５】
2010038729.tif 000009
次式（８）の移動ベクトル平均計算により前記位相差情報のノイズを除去し、  
【数１６】
2010038729.tif 000010
前記ノイズを除去した振幅情報と前記ノイズ除去した位相差情報を用いて、前記後方散乱光の偏波状態のジョンズベクトルまたはストークスパラメータを計算するものとする。
【００１９】
すなわち、従来の偏波ダイバーシティ構成の目的は、ＯＦＤＲ技術において反射率を常に正しく測定するためである。ただし、実際は偏波ダイバーシティ構成を使用することで、後方散乱光の振幅項と位相項を測定し、適切な処理を行うことにより、後方散乱光の偏波状態がわかる。つまり、ＯＦＤＲでは、スペクトラム周波数成分の振幅項だけではなくて、位相項にも有用な情報が入っている。この位相項を検出できれば、振幅項成分と一緒に用いることで、後方散乱光の偏波状態を計算することができる。そこで、優れた空間分解能を持つＯＦＤＲ方法により測定するＯＦＤＲ測定装置において、偏波ダイバーシティ構成し、ｓ偏波干渉ビート信号とｐ偏波干渉ビート信号とをそれぞれ測定する。それぞれのスペクトラムを分析し、例えば振幅情報に対し移動平均を行い、位相情報に対してベクトル移動平均を行うことで、レイリー散乱光のフェディングノイズを除去し、振幅項成分と位相項成分を一緒に用いることで、後方散乱光の偏波状態を測定する。このような手段を講じることにより、後方散乱光の偏波状態を高い空間分解能で実施することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、ＯＦＤＲ技術をベースに後方散乱光の偏波状態を測定できるので、高い空間分解能での光偏波状態分布測定方法及び光偏波状態分布測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
まず、本発明の実施の形態を説明する前に、既存のＯＦＤＲ技術について簡単に説明する。
図１は、ＯＦＤＲ測定装置の基本構成の一例を示す図である。図１において、周波数掃引光源１からの出力光Ｓ１は光方向性結合器２Ａにより分岐され、一方は参照光Ｓ２として用いられ、他方は測定光Ｓ３として被測定光回路３に入射される。この被測定光回路３の内部で後方散乱された信号光Ｓ４は光方向性結合器２Ａにより取り出される。ここで得られた信号光Ｓ５は、光方向性結合器２Ｂにより参照光Ｓ２と合波されたのち、光受信器４により検波される。このとき、２光波の干渉により生じる干渉ビート信号をサンプリング装置５によりサンプリングし、サンプリングデータを解析装置６にて周波数解析することにより、被測定光回路３内の各位置からの後方散乱光強度分布が測定される。
【００２２】
ただし、光源１のコヒーレンス長を超える測定距離においては、空間分解能が悪くなり、最悪の場合には測定不能となることが知られている。これは、光源１のコヒーレンス長を超える測定距離においては、被測定光回路３からの後方散乱光と局発光との干渉性がなくなり、その結果ビート信号のスペクトル幅が広がるからである。
【００２３】
図２は、光源１のコヒーレンス長を超える測定距離においても空間分解能を保つままのＯＦＤＲ測定装置の一例を示すブロック図である。このＯＦＤＲ測定装置は、被測定光回路３における反射率の伝播方向に対する分布をＯＦＤＲ測定する。図２において、光周波数掃引された光源１からの出力光Ｓ１は光方向性結合器２Ｃにより分岐され、一方は測定光Ｓ３として被測定光回路３に入射し、他方はモニタリング光Ｓ６としてコヒーレンスモニタ装置７に入射する。被測定光回路３による測定の結果とコヒーレンスモニタ装置７によるモニタの結果とを解析装置８に入力し、演算処理により被測定光回路３における後方散乱光強度分布を得る。
【００２４】
被測定光回路３は光源１の出力光Ｓ１と内部の後方散乱光との干渉ビート信号を検出する。コヒーレンスモニタ装置７は、例えば自己遅延ホモダイン検波により出力光Ｓ６のコヒーレンス特性をモニタする。これにより得られるモニタリングビート信号に基づいて解析装置８は参照信号を生成し、この参照信号に基づいて測定結果を得る。この測定結果は、光源１のコヒーレンス長を超える測定領域のものまでも含むものになる。
【００２５】
以上のＯＦＤＲ測定において、後方散乱光の偏波状態と局発光の偏波状態が常に一致することは稀であるので、反射率を正しく測定するためには、偏波ダイバーシティ構成としなければならない。偏波ダイバーシティ構成では、局発光を偏波スプリッタにより両偏波方向で同量となるように分岐し、ｓ偏波局発光とｐ偏波局発光を得る。被測定光回路からの後方散乱光も前記偏波スプリッタにより分岐し、ｓ偏波後方散乱光とｐ偏波後方散乱光を得る。このようにして得られたｓ偏波出力光とｓ偏波後方散乱光から両者のｓ偏波干渉ビート信号を測定し、ｐ偏波出力光とｐ偏波後方散乱光から両者のｐ偏波干渉ビート信号を測定する。そして、それぞれのスペクトラムを分析し、ｓ偏波の周波数成分とｐ偏波の周波数成分を合わせて、被測定光回路３の伝搬距離に応じた各位置の反射率として測定する。
【００２６】
これと同様に、後方散乱光の偏波状態を測定する場合にも、偏波ダイバーシティ構成としなければならない。ｓ偏波の振幅成分とｐ偏波の振幅成分とｓｐ偏波の位相差成分を求めることで、偏波状態を計算することができる。
【００２７】
図３は、本発明に係わる光後方光偏波状態分布測定装置の一実施形態を示す構成図である。尚、図３において、図１と同一部分には同一符号を付して示す。ここでは偏波ダイバーシティ構成を採用した。図３において、光周波数掃引された光源１からの出力光Ｓ１は光方向性結合器２Ａにより分岐され、一方は参照光Ｓ２として用いられ、他方は測定光Ｓ３として被測定光回路３に入射される。この被測定光回路３の内部で後方散乱された信号光Ｓ４は光方向性結合器２Ａにより取り出される。ここで得られた信号光Ｓ５は、光方向性結合器２Ｂにより参照光Ｓ２と合波されたのち、偏波ビームスプリッタ１１によりｓ偏波方向とｐ偏波方向に分岐され、それぞれ光受信器４Ａと光受信器４Ｂにより検波されたのち、その検波出力に生じるｓ偏波方向の干渉ビート信号とｐ偏波方向の干渉ビート信号をサンプリング装置５′によりサンプリングし、そのサンプリングデータを解析装置６′にて解析することにより、被測定光回路３内の各位置からの後方散乱光振幅分布が測定される。ここで要注意事項として、事前に参照光Ｓ２を偏波ビームスプリッタ１１に透過したのち、ｓ偏波方向とｐ偏波方向の分岐比を１：１に調整することが必要である。これは参照光Ｓ２のルートに偏波コントローラ１２を設置することによって調整することができる。
【００２８】
次に数式を用いて定量的に説明する。光源１の出力光の電界振幅は次式（９）で与えられる。
【数１７】
2010038729.tif 000011
ただし、Ａは振幅（定数）であり、ω0は光源１の角周波数であり、γは光源１の周波数の掃引速度である。
【００２９】
光受信器４Ａから検波されたｓ偏波方向の干渉ビート信号Is(t)は次式（１０）で与えられる。
【数１８】
2010038729.tif 000012
ここで、Ａsはｓ偏波方向の反射光の振幅（定数）であり、ＡLは参照光の振幅（定数）であり、τsはｓ偏波方向の反射光の参照光に対する遅延時間である。
【００３０】
式（１０）にフーリエ変換を施した結果は、次式（１１）で与えられる。
【数１９】
2010038729.tif 000013
ここで、Ｐs(f)はＩs(f)のフーリエ変換であり、ｆは周波数、δ( )はデルタ関数である。
【００３１】
直流成分を省略しながら、周波数の正の成分（ｆ＝γτs ）だけを取るならば、式（１１）は次式（１２）で書き換えられる。
【数２０】
2010038729.tif 000014
距離ｚと周波数ｆとの関係は、式（１３）で与えられる。
【数２１】
2010038729.tif 000015
【００３２】
ここで、ｃは光速であり、ｎは被測定回路の屈折率である。距離ｚと周波数ｆとの関係は線形である。Ｐsはｆの関数であるため、距離ｚの関数ともなり、Ｐs(z)とも書ける。また、普通の被測定光回路３は、τs<<２ω0／γを満足するので、式（１２）の位相項はω0τsに近似できる。従って、式（１２）は次式（１４）で近似する。
【数２２】
2010038729.tif 000016
【００３３】
ここで、ｓ(z)は振幅項であり、ｓ偏波方向の後方散乱光振幅項Ａsに比例し、φs(z)は位相項であり、ｓ偏波方向の後方散乱光遅延時間に比例する。同じように、光受信器４Ｂから検波された干渉ビート信号Ａp(t)をフーリエ変換することにより、ｐ偏波方向の反射信号は次式（１５）で与えられる。
【数２３】
2010038729.tif 000017
【００３４】
ここで、ｐ(z)は振幅項であり、ｐ偏波方向の後方散乱光振幅項Ａpに比例し、φp(z)は位相項であり、ｐ偏波方向の後方散乱光遅延時間τpに比例する。
式（１４）と式（１５）から分かるように、光受信器４Ａ及び光受信器４Ｂで検波された干渉ビート信号をフーリエ変換処理した情報Ｐs(z)及びＰp(z)には、それぞれτsとτpが位相項の中で現れるので、位相項の情報を使用すれば、偏波の性質を検出することができる。
【００３５】
実際の光ファイバには、ｓ偏波方向の進行光がｐ偏波方向にレイリー散乱され、またｐ偏波方向の進行光がｓ偏波方向にレイリー散乱されるという異方性もあるが、大体数パーセントのレベルであり、ノイズとして扱うことができる。
【００３６】
ＯＦＤＲ法で測定したデータは、式（１４）及び式（１５）から分かるように距離の関数である。ここで分かりやすく説明するため、空間分解能Δｚの長さで一本のファイバをセクション化してみると、実際に測定したデータは距離順で並んでいるので、ｚiを用いてｉ番目のセクションの距離情報を表記する。ここで、ｉ番目のセクションについて、偏波状態の計算を説明する。
【００３７】
偏波状態の計算に必要な振幅項は次式（１６）により与えられる。
【数２４】
2010038729.tif 000018
偏波状態の計算に必要な位相項は、ｓ偏波方向とｐ偏波方向の位相差Δφ(zi)である。式（１４）と式（１５）を用いて次式（１７）の演算により、Δφ(zi)が出てくる。
【数２５】
2010038729.tif 000019
偏波状態のジョンズベクトルＪの定義は次式（１８）で与えられる。
【数２６】
2010038729.tif 000020
【００３８】
ここのδsとδpはｓ偏波方向とｐ偏波方向のそれぞれの位相項であり、式（１４）のφs(z)と式（１５）のφp(z)はこの位相項の定義と一致している。式（１８）を利用して、ｉ番目のセクションの偏波状態のジョンズベクトルＪ(zi)はＰs(zi)、Ｐp(zi)とΔφ(zi)を用いて次式（１９）によって表される。
【００３９】
【数２７】
2010038729.tif 000021
偏波状態のストークスパラメータＳ0、Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3の定義は次式（２０）〜（２３）で与えられる。
【数２８】
2010038729.tif 000022
【数２９】
2010038729.tif 000023
【数３０】
2010038729.tif 000024
【数３１】
2010038729.tif 000025
【００４０】
正規化したストークスパラメータは数式（２１）〜（２３）をＳ0で割り算した値になる。式（２０）〜（２３）を利用して、ｉ番目のセクションの偏波状態の正規化したストークスパラメータはＰs(zi)、Ｐp(zi)とΔφ(zi)を用いて次式（２４）、式（２５）と式（２６）によって偏波状態を計算できる。
【数３２】
2010038729.tif 000026
【数３３】
2010038729.tif 000027
【数３４】
2010038729.tif 000028
【００４１】
以上の計算では、ノイズが振幅項と位相項に対する影響が少ない時に使用できるが、測定したデータがノイズに埋められるときには、以上の計算を直接適用することができないので、ノイズを除去しなければならない。
【００４２】
移動平均方法は、レイリー散乱強度の前後Ｎ個セクションの値を平均する方法である、ノイズを除去する方法の一例である。振幅項に対しては次式（２７）を用いればノイズを除去できる。
【数３５】
2010038729.tif 000029
【００４３】
位相差項Δφ(z)にもノイズを除去する必要がある。ベクトル移動平均方法は、ベクトルＰs*(zj)Ｐp(zj)の前後Ｎ個セクションの値を平均する方法であり、位相差項にノイズを除去する方法の一例である。位相差項に対しては次式（２８）を用いればノイズを除去できる。
【数３６】
2010038729.tif 000030
【００４４】
ノイズを除去したＰs(zi)、Ｐp(zi)とΔφ(zi)を用いて式（１９）で偏波状態のジョンズベクトルを計算でき、式（２４）と式（２５）と式（２６）によって偏波状態の正規化したストークスパラメータを計算できる。
【００４５】
すなわち、１回の測定の信号雑音比（ＳＮＲ）が充分に良い時、式（２７）と式（２８）の平均処理を行わなくてもいいが、ＳＮＲが足りない時、式（２７）と式（２８）のような平均処理が必須となる。
【００４６】
図４は、上記構成による光偏波状態分布測定装置における処理手順を示すフローチャートである。まず、ＯＦＤＲ測定を行い（ステップＳ１１）、解析装置６′にて測定データに高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施し、振幅項情報と位相項情報を取得して、分布的な反射情報Ｐs(z)とＰp(z)を記録する（ステップＳ１２）。
【００４７】
ここでノイズの除去が必要か否かを判断し（ステップＳ１３）、ノイズの除去が必要ではない場合には、式（１６）と（１７）を使用し、振幅情報と位相差情報を得る（ステップＳ１４）。ノイズの除去が必要となる場合には、式（２７）と（２８）を使用し、ノイズを除去した振幅情報と位相差情報を得る（ステップＳ１５）。続いて、ステップＳ１６において、式（１９）を使用し、偏波状態のジョンズベクトルＪ(z)を計算する。または、式（２４）、（２５）、（２６）を使用し、偏波状態の正規化したストークスパラメータｓ1(z)、ｓ2(z)、ｓ3(z)を計算する。これらの計算結果のうちの一つで後方散乱光の偏波状態が分かる。
【００４８】
以上説明したようにこの実施形態では、周波数解析した分布的な反射情報に対し、振幅情報と位相差情報を取得して、計算によって後方散乱光の偏波状態を得るようにしている。振幅情報と位相差情報を取得する際に、必要に応じてノイズの除去を行う。このようにすることで、ＯＦＤＲ技術をベースに後方散乱光の偏波状態を測定できるので、高い空間分解能での光偏波状態分布測定方法及び光偏波状態分布測定装置を提供することが可能になる。
【００４９】
尚、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成を削除してもよい。さらに、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ＯＦＤＲによる光リフレクトメトリ測定装置の基本構成の一例を示す図。
【図２】光源のコヒーレンス長を超える測定距離においても空間分解能を保つままのＯＦＤＲ測定装置の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係わる光後方光偏波状態分布測定装置の一実施形態を示す構成図である。
【図４】図３に示す光後方光偏波状態分布測定装置における処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１…周波数掃引光源
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…光方向性結合器
３…被測定光回路
４，４Ａ，４Ｂ…光受信器
５，５′…サンプリング装置
６，６′…解析装置
７…コヒーレンスモニタ装置
８…解析装置
１１…偏波ビームスプリッタ
１２…偏波コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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