(57)【要約】【課題】本発明は、高精度に偏波状態や偏光度を測定することができる偏波解析装置を提供することを目的とする。【解決手段】上記目的を達成するために、本願発明の偏波解析装置９１は、無偏光の光を出力する無偏光光源１１と、該無偏光光源１１の出力光と被測定光が入力されて選択して出力する光スイッチ１３と、該光スイッチ１３の出力光が入力され偏波状態を測定するＳＯＰモニタ部１４と、該ＳＯＰモニタ部１４から出力される信号をＡＤ変換するＡＤ変換器１６と、該ＡＤ変換データからストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を算出するとともに、無偏光光源１１の光を入力した状態でＳＯＰモニタ部１４のゼロ点校正を行う演算処理部１７と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2010286248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無偏光の光を出力する無偏光光源（１１）と、
該無偏光光源の出力光と被測定光が入力されて選択して出力する光スイッチ（１３）と、
該光スイッチの出力光が入力され偏波状態を測定するＳＯＰモニタ部（１４）と、
該ＳＯＰモニタ部から出力される信号をＡＤ変換するＡＤ変換器（１６）と、
該ＡＤ変換データからストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を算出するとともに、前記無偏光光源の光を入力した状態でＳＯＰモニタ部の校正を行う演算処理部（１７）と、
を備えることを特徴とする偏波解析装置。
【請求項２】
任意の波長の光を出力する光源（２１）と、
該光源からの出力光が入力されて偏波状態を自由に設定する偏波コントローラ（２２）と、
該偏波コントローラの出力光と被測定光が入力されて選択して出力する光スイッチ（２３）と、
該光スイッチの出力光が入力され偏波状態を測定するＳＯＰモニタ部（１４）と、
該ＳＯＰモニタ部から出力される信号をＡＤ変換するＡＤ変換器（１６）と、
該ＡＤ変換データからストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を算出するとともに、前記光源の光を入力した状態でＳＯＰモニタ部の校正を行う演算処理部（２７）と、
を備えることを特徴とする偏波解析装置。
【請求項３】
前記偏波コントローラの設定する偏波状態を変化させる偏波制御部（２８）をさらに備え、
前記ＳＯＰモニタ部は、前記光スイッチから入力された光の全光量を測定する第１のＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）（５１）と、０度の偏光子を透過した光量を測定する第２のＰＤ（５２）と、４５度の偏光子を透過した光量を測定する第３のＰＤ（５３）と、直線偏光に対して４５度傾けて設定された１／４波長板と０度の偏光子を透過した光量を測定する第４のＰＤ（５４）と、を備え、
前記偏波制御部は、前記第１のＰＤ、前記第２のＰＤ、前記第３のＰＤ及び前記第４のＰＤのいずれかの出力信号が最大となるように、前記偏波コントローラの偏波状態を制御することを特徴とする請求項２に記載の偏波解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波の状態を測定する偏波解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速光通信システムでは、偏光方向による光ファイバ内での光の伝搬スピードの違いによって発生する偏波モード分散が伝送信号を劣化させる。また、光部品には偏波状態によって損失が変動するＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｌｏｓｓ：波長依存性損失）特性があるが、これも光通信にとっては重要な特性である。
【０００３】
従って、偏波状態（ＳＯＰ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）や偏光度（ＤＯＰ：Ｄｅｇｒｅｅ  Ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）などの各種の偏波特性を測定することは、光通信にとって非常に重要な測定の１つである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図３に、偏波の表示例を示す。偏波を表す方法には、ストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）をポアンカレ球に表示する方法がある。これは偏波状態を球面上で表し、赤道上の位置は直線偏波状態を、北極と南極は円偏波を、その他のエリアは楕円偏波状態を表す。また、右回り円偏光の偏光状態は北半球に、左回り円偏光の偏光状態は南半球に表示される。
【０００５】
ストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）は、図４に示すＳＯＰモニタ部１１４を用いて、例えば、Ｉ０を全光量、Ｉ１を０度の偏光子を透過した光量、Ｉ２を４５度の偏光子を透過した光量、Ｉ３を４５度の１／４波長板と０度の偏光子を透過した光量、の４つの光量から下記の演算によって求められる。
【０００６】
【数１】
2010286248.tif 000003
ここで、Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はそれぞれ、Ｓ０は全光量、Ｓ１はｘ偏光とｙ偏光の光量差、Ｓ２は４５°偏光と１３５°偏光の光量差、Ｓ３は右回り円偏光と左回り円偏光の光量差を意味している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許７１０６４４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般にＳＯＰモニタ部１１４は４つの信号系（４系統のＰＤ５１、ＰＤ５２、ＰＤ５３、ＰＤ５４および不図示のアンプ系）で構成されており、ＰＤ５１、ＰＤ５２、ＰＤ５３、ＰＤ５４のオフセットや感度を正確に校正しなければ、正確なストークスパラメータの測定を行うことはできない。
【０００９】
そこで、本願は、この問題を鑑み、高精度に偏波状態や偏光度を測定することができる偏波解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本願発明の偏波解析装置（９１）は、無偏光の光を出力する無偏光光源（１１）と、該無偏光光源の出力光と被測定光が入力されて選択して出力する光スイッチ（１３）と、該光スイッチの出力光が入力され偏波状態を測定するＳＯＰモニタ部（１４）と、該ＳＯＰモニタ部から出力される信号をＡＤ変換するＡＤ変換器（１６）と、該ＡＤ変換データからストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を算出するとともに、前記無偏光光源の光を入力した状態でＳＯＰモニタ部の校正を行う演算処理部（１７）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本願発明の偏波解析装置（９２）は、任意の波長の光を出力する光源（２１）と、該光源からの出力光が入力されて偏波状態を自由に設定する偏波コントローラ（２２）と、該偏波コントローラの出力光と被測定光が入力されて選択して出力する光スイッチ（２３）と、該光スイッチの出力光が入力され偏波状態を測定するＳＯＰモニタ部（１４）と、該ＳＯＰモニタ部から出力される信号をＡＤ変換するＡＤ変換器（１６）と、該ＡＤ変換データからストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を算出するとともに、前記光源の光を入力した状態でＳＯＰモニタ部の校正を行う演算処理部（２７）と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本願発明の偏波解析装置（９２）では、前記偏波コントローラの設定する偏波状態を変化させる偏波制御部（２８）をさらに備え、前記ＳＯＰモニタ部は、前記光スイッチから入力された光の全光量を測定する第１のＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）（５１）と、０度の偏光子を透過した光量を測定する第２のＰＤ（５２）と、４５度の偏光子を透過した光量を測定する第３のＰＤ（５３）と、直線偏光に対して４５度傾けて設定された１／４波長板と０度の偏光子を透過した光量を測定する第４のＰＤ（５４）と、を備え、前記偏波制御部は、前記第１のＰＤ、前記第２のＰＤ、前記第３のＰＤ及び前記第４のＰＤのいずれかの出力信号が最大となるように、前記偏波コントローラの偏波状態を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高精度に偏波状態や偏光度を測定することができる偏波解析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る偏波解析装置の構成図である。
【図２】実施形態２に係る偏波解析装置の構成図である。
【図３】偏波の表示例を示す。
【図４】従来のＳＯＰモニタ部の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る偏波解析装置の構成図である。実施形態１に係る偏波解析装置９１は、無偏光光源１１と、光スイッチ１３と、ＳＯＰモニタ部１４と、増幅器１５と、ＡＤ変換器１６と、演算処理部１７と、を備え、ＳＯＰモニタ部１４のゼロ点を校正することを特徴とする。
【００１７】
ＳＯＰモニタ部１４は、全光量Ｉ０を測定するＰＤ５１と、０度の偏光子を透過した光量Ｉ１を測定するＰＤ５２と、４５度の偏光子を透過した光量Ｉ２を測定するＰＤ５３と、直線偏光に対して４５度傾けて設定された１／４波長板と０度の偏光子を透過した光量Ｉ３を測定するＰＤ５４と、を備え、光スイッチ１３からの光の全光量Ｉ０、光量Ｉ１、光量Ｉ２及び光量Ｉ３を測定する。
【００１８】
この構成において、被測定光と無偏光光源１１からの光を切り替えてＳＯＰモニタ部１４に入力できる構成とする。無偏光の光を用いてＳＯＰモニタ部１４のゼロ点からのずれを測定し、そのずれを補正するための補正値（ｋｚ１，ｋｚ２，ｋｚ３）を算出する。そして、光スイッチ１３からの出力光を被測定光に切り替え、測定した偏光状態を補正値（ｋｚ１，ｋｚ２，ｋｚ３）で校正する。
【００１９】
ＳＯＰモニタ部１４のゼロ点校正のための補正値の算出例について説明する。
無偏光光源１１は、無偏光の光を出力する。無偏光光源１１は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源である。光スイッチ１３は、無偏光光源１１の出力光と被測定光が入力され、無偏光光源１１からの光を選択して出力する。ＳＯＰモニタ部１４は、光スイッチ１３の出力光が入力され偏波状態を測定する。このとき、ＳＯＰモニタ部１４は、被測定光の全光量Ｉ０、光量Ｉ１、光量Ｉ２及び光量Ｉ３を測定する。増幅器１５は、ＳＯＰモニタ部１４からのアナログ信号を増幅する。ＡＤ変換器１６は、ＳＯＰモニタ部１４から出力される信号をＡＤ変換する。演算処理部１７は、無偏光光源１１の光を入力した状態でＳＯＰモニタ部１４のゼロ点を校正するための補正値（ｋｚ１，ｋｚ２，ｋｚ３）を算出する。
【００２０】
本実施形態では、ＳＯＰモニタ部１４に入力されたのは無偏光の光なので、ＳＯＰモニタ部１４のゼロ点が正しければ、測定されるストークスパラメータ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）はゼロとなる。そこで、ストークスパラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３がゼロとなるような補正値（ｋｚ１，ｋｚ２，ｋｚ３）を算出する。
【００２１】
具体的には、無偏光の光量Ｉ０、光量Ｉ１、光量Ｉ２及び光量Ｉ３を用いて、下記の演算によって求める。
【数２】
2010286248.tif 000004
【００２２】
尚、ＰＤ５１、ＰＤ５２、ＰＤ５３、ＰＤ５４および増幅器１５のオフセットは、あらかじめ光入力なしの状態で光量Ｉ０’、光量Ｉ１’、光量Ｉ２’及び光量Ｉ３’を測定しておき、被測定光を入力時の光量Ｉ０、光量Ｉ１、光量Ｉ２及び光量Ｉ３からこの値を差し引いた光量（Ｉ０−Ｉ０’）、光量（Ｉ１−Ｉ１’）、光量（Ｉ２−Ｉ２’）、光量（Ｉ３−Ｉ３’）を用いることで、キャンセルすることができる。
【００２３】
または、無偏光の光を入力した状態をストークスパラメータ（Ｓ１’，Ｓ２’，Ｓ３’）を予め求めておき、被測定光を入力時に実測したストークスパラメータ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）から差し引き、（Ｓ１−Ｓ１’，Ｓ２−Ｓ２’，Ｓ３−Ｓ３’）を真のパラメータとする方法もある。
【００２４】
ＳＯＰモニタ部１４のゼロ点校正例について説明する。
光スイッチ１３に被測定光が入力される。光スイッチ１３は、無偏光光源１１の出力光と被測定光が入力され、被測定光を選択して出力する。ＳＯＰモニタ部１４は、光スイッチ１３の出力光が入力され偏波状態を測定する。このとき、ＳＯＰモニタ部１４は、被測定光の全光量Ｉ０、光量Ｉ１、光量Ｉ２及び光量Ｉ３を測定する。増幅器１５は、ＳＯＰモニタ部１４からのアナログ信号を増幅する。ＡＤ変換器１６は、ＳＯＰモニタ部１４から出力される信号をＡＤ変換する。演算処理部１７は、ＡＤ変換データから被測定光の全光量Ｉ０、光量Ｉ１、光量Ｉ２及び光量Ｉ３を求め、ストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を算出するとともに、補正値（ｋｚ１，ｋｚ２，ｋｚ３）を用いてＳＯＰモニタ部１４のゼロ点校正を行う。
【００２５】
例えば、ゼロ点校正後の光量Ｉｚ０、光量Ｉｚ１、光量Ｉｚ２及び光量Ｉｚ３は、下記の演算によって求められる。
【数３】
2010286248.tif 000005
【００２６】
ゼロ点校正後のストークスパラメータ（Ｓｚ０，Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３）は、下記の演算によって求められる。
【数４】
2010286248.tif 000006
ゼロ点校正後のＤＯＰは、下記の演算によって求められる。
【数５】
2010286248.tif 000007
【００２７】
実施形態１の構成を採用することで、ＳＯＰモニタ部１４のゼロ点校正を行うことができるため、偏波解析装置９１は、高精度にストークスパラメータ（Ｓｚ０，Ｓｚ１，Ｓｚ２，Ｓｚ３）やＤＯＰを測定することができる。
【００２８】
（実施形態２）
図２は、実施形態２に係る偏波解析装置の構成図である。実施形態２に係る偏波解析装置９２は、光源２１と、偏波コントローラ２２と、光スイッチ２３と、ＳＯＰモニタ部１４と、増幅器１５と、ＡＤ変換器１６と、演算処理部２７と、偏波制御部２８を備え、ＳＯＰモニタ部１４の感度を校正することを特徴とする。
【００２９】
この構成において、被測定光と偏波コントローラ２２からの出力光を切り替えてＳＯＰモニタ部１４に入力できる構成とする。偏波コントローラ２２を用いてあらゆる偏波状態をつくり、ＳＯＰモニタ部１４のＰＤ５１とＰＤ５２とＰＤ５３とＰＤ５４の間の感度のずれを測定し、そのずれを補正するための補正値（ｋｓ１，ｋｓ２，ｋｓ３）を算出する。そして、光スイッチ２３からの出力光を被測定光に切り替え、測定した偏光状態を補正値（ｋｓ１，ｋｓ２，ｋｓ３）で校正する。
【００３０】
補正値（ｋｓ１，ｋｓ２，ｋｓ３）の算出例について説明する。
光源２１は、任意の波長の光を出力する。偏波コントローラ２２は、光源２１からの出力光が入力されて偏波状態を自由に設定する。例えば、ＰＤ５２からの出力が最大となる偏波状態に設定する。光スイッチ２３は、偏波コントローラ２２の出力光と被測定光が入力され、偏波コントローラ２２からの光を選択して出力する。ＳＯＰモニタ部１４は、光スイッチ２３の出力光が入力され偏波状態を測定する。このとき、ＳＯＰモニタ部１４は、偏波コントローラ２２からの完全偏光の光量Ｉ１を測定する。増幅器１５は、ＳＯＰモニタ部１４からのアナログ信号を増幅する。ＡＤ変換器１６は、ＳＯＰモニタ部１４から出力される信号をＡＤ変換する。演算処理部２７は、ＰＤ５２の出力が最大のときの光量Ｉ１＿ｍａｘを求める。
【００３１】
ここで、本実施形態では、ＰＤ５２の出力が最大のときの光量Ｉ１＿ｍａｘを求めるために、偏波制御部２８を備えることが好ましい。偏波制御部２８は、ＰＤ５１とＰＤ５２とＰＤ５３とＰＤ５４のいずれかの出力信号が最大となるように、偏波コントローラ２２の偏波状態を制御する。ＰＤ５２の出力が最大のときの光量Ｉ１＿ｍａｘを求める場合は、ＰＤ５２の出力信号が最大となるように、偏波コントローラ２２の設定する偏波状態を制御する。これにより、演算処理部２７は、ＰＤ５２の出力が最大のときの光量Ｉ１＿ｍａｘを求めることができる。
【００３２】
ＰＤ５２と同様にして、ＰＤ５１の出力が最大のときの光量Ｉ０＿ｍａｘ、ＰＤ５３の出力が最大のときの光量Ｉ２＿ｍａｘ、ＰＤ５４の出力が最大のときの光量Ｉ３＿ｍａｘを求める。これにより、演算処理部２７は、光源２１の光を入力した状態でＳＯＰモニタ部１４の感度を校正するための補正値（ｋｓ１，ｋｓ２，ｋｓ３）を算出する。
【００３３】
本実施形態では、ＳＯＰモニタ部１４に入力されたのはすべて光源２１からの光なので、光源２１の出力強度を一定に保っていれば、ＰＤ５１とＰＤ５２とＰＤ５３とＰＤ５４の感度に差がない限り、光量Ｉ０＿ｍａｘと光量Ｉ１＿ｍａｘと光量Ｉ２＿ｍａｘと光量Ｉ３＿ｍａｘは一定となる。そこで、光量Ｉ０＿ｍａｘと光量Ｉ１＿ｍａｘと光量Ｉ２＿ｍａｘと光量Ｉ３＿ｍａｘが等しくなるような補正値（ｋｓ１，ｋｓ２，ｋｓ３）を算出する。
【００３４】
具体的には、光量Ｉ０＿ｍａｘと光量Ｉ１＿ｍａｘと光量Ｉ２＿ｍａｘと光量Ｉ３＿ｍａｘを用いて、下記の演算によって求める。
【数６】
2010286248.tif 000008
【００３５】
ここで、光源２１に波長可変光源を用いれば、光源２１の波長を変えて補正値（ｋｓ１，ｋｓ２，ｋｓ３）を求めることで、被測定光の波長に対する波長感度校正が可能となる。波長感度校正が必要なく、単一波長の校正でよい場合には、光源２１に単一波長の完全偏光の光を出力するＤＦＢレーザなどを用いることができる。
【００３６】
尚、ＰＤ５１、ＰＤ５２、ＰＤ５３、ＰＤ５４および増幅器１５のオフセットは、あらかじめ光入力なしの状態で光量Ｉ０’、光量Ｉ１’、光量Ｉ２’及び光量Ｉ３’を測定しておき、被測定光を入力時の光量Ｉ０、光量Ｉ１、光量Ｉ２及び光量Ｉ３からこの値を差し引いた光量（Ｉ０−Ｉ０’）、光量（Ｉ１−Ｉ１’）、光量（Ｉ２−Ｉ２’）、光量（Ｉ３−Ｉ３’）を用いることで、キャンセルすることができる。
【００３７】
ＳＯＰモニタ部１４の感度の校正例について説明する。
光スイッチ２３に被測定光が入力される。光スイッチ２３は、偏波コントローラ２２の出力光と被測定光が入力され、被測定光を選択して出力する。ＳＯＰモニタ部１４は、光スイッチ２３の出力光が入力され偏波状態を測定する。このとき、ＳＯＰモニタ部１４は、被測定光の全光量Ｉ０、光量Ｉ１、光量Ｉ２及び光量Ｉ３を測定する。増幅器１５は、ＳＯＰモニタ部１４からのアナログ信号を増幅する。ＡＤ変換器１６は、ＳＯＰモニタ部１４から出力される信号をＡＤ変換する。演算処理部２７は、ＡＤ変換データから被測定光の全光量Ｉ０、光量Ｉ１、光量Ｉ２及び光量Ｉ３を求め、ストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を算出するとともに、補正値（ｋｓ１，ｋｓ２，ｋｓ３）を用いて、ＳＯＰモニタ部１４の感度の校正を行う。
【００３８】
例えば、ＳＯＰモニタ部１４の感度を校正した後の光量Ｉｓ０、光量Ｉｓ１、光量Ｉｓ２及び光量Ｉｓ３は、下記の演算によって求められる。
【数７】
2010286248.tif 000009
【００３９】
感度の校正後のストークスパラメータ（Ｓｓ０，Ｓｓ１，Ｓｓ２，Ｓｓ３）は、下記の演算によって求められる。
【数８】
2010286248.tif 000010
【００４０】
感度の校正後のＤＯＰは、下記の演算によって求められる。
【数９】
2010286248.tif 000011
【００４１】
実施形態２の構成を採用することで、ＳＯＰモニタ部１４の感度の校正を行うことができるため、偏波解析装置９２は、高精度にストークスパラメータ（Ｓｓ０，Ｓｓ１，Ｓｓ２，Ｓｓ３）やＤＯＰを測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、高速光通信システムに用いられることから、情報通信産業において利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１１：無偏光光源
１３、２３：光スイッチ
１４、１１４：ＳＯＰモニタ部
１５：増幅器
１６：ＡＤ変換器
１７、２７：演算処理部
２１：光源
２２：偏波コントローラ
２８：偏波制御部
５１、５２、５３、５４：ＰＤ
９１、９２：偏波解析装置
【図１】
2010286248.tif 000012
【図２】
2010286248.tif 000013
【図３】
2010286248.tif 000014
【図４】
2010286248.tif 000015