(57)【要約】【課題】高精度な測定が可能なストークスパラメータ測定装置及びストークスパラメータの測定方法を提供すること。【解決手段】複屈折結晶材料で形成された光学素子を含み、該光学素子によって測定対象の信号光を複数の偏光光束に分岐するとともに、当該複数の偏光光束のうち１つ以上に対して偏光状態を調整する偏光分岐装置と、前記偏光分岐装置から分岐されて出射された信号光の光成分を光電変換する受光部とを備えることを特徴とする。【選択図】    図２
2008046105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複屈折結晶材料で形成された光学素子を含み、該光学素子によって測定対象の信号光を複数の偏光光束に分岐するとともに、当該複数の偏光光束のうち１つ以上に対して偏光状態を調整する偏光分岐装置と、
前記偏光分岐装置から分岐されて出射された信号光の光成分を光電変換する受光部と
を備えることを特徴とするストークスパラメータ測定装置。
【請求項２】
前記偏光分岐装置は、複屈折プリズムによって、測定対象の信号光を第１方向の偏光と第２方向の偏光とに分岐する第１分岐部と、複数の複屈折プリズムによって、前記第１分岐部で分岐された偏光をさらに２段階で分岐して、前記第１方向に対応する第１群の偏光光束と、前記第２方向に対応する第２群の偏光光束とを生成するとともに、前記第１群のいずれか１つ以上の偏光光束と、前記第２群のいずれか１つ以上の偏光光束とを所定の組み合わせで合成する第２分岐部と、前記第２分岐部で合成された光束のうち１つ以上に対して偏光状態を調整する偏光調整部とを備えることを特徴とする請求項１に記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項３】
前記偏光調整部は、前記第１群のうち第１の偏光光束と前記第２群のうち第１の偏光光束とを合成した第１合成光に対して所定の位相調整を行う波長板と、前記波長板を経た前記第１合成光に対して所定偏光成分を取り出す第１偏光子と、前記第１群のうち第２の偏光光束と前記第２群のうち第２の偏光光束とを合成した第２合成光に対して所定偏光成分を取り出す第２偏光子とを有することを特徴とする請求項２に記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項４】
前記波長板は１／４波長板であり、前記第１合成光が前記波長板と第１偏光子を通過することにより、前記第１方向または前記第２方向の直線偏光のいずれかを基準とした場合の円偏光成分を生成し、前記第２合成光が第２前記偏光子を通過することにより、前記第第１方向または前記第２方向の直線偏光のいずれかを基準とした場合の４５°直線偏光成分を生成することを特徴とする請求項３に記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項５】
前記受光部は、前記偏光調整部から射出された前記第１及び第２合成光から得た前記円偏光成分及び前記４５°直線偏光成分に対応して得た光強度と、前記第２分岐部から射出された前記第１群及び第２群の偏光光束のうち、前記第２分岐部において合成されなかった偏光光束から得た０°直線偏光成分及び９０°直線偏光成分の光強度とを、それぞれ個別に光電変換することを特徴とする請求項４に記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項６】
前記受光部に接続し、該受光部が光電変換する前記円偏光成分、前記４５°直線偏光成分、前記０°直線偏光成分、及び前記９０°直線偏光成分の光強度に基づいてストークスパラメータを得る演算回路部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項７】
前記第１分岐部に設けた前記複屈折プリズムは、該複屈折プリズムが分岐した偏光が、該複屈折プリズムに前記信号光の入射方向とは逆方向から再度入射するように配置され、前記偏光光束の生成および合成を行う前記第２分岐部の複屈折プリズムの１つを兼ねていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項８】
前記第１分岐部は、測定対象の信号光を入射させる第１面と、分岐光を射出させる第２面とを有し、前記第２分岐部は、前記第１分岐部の第２面に対向する第１及び第２の複屈折プリズムを有し、第１及び第２の複屈折プリズムに対して前記第１分岐部の反対側に配置される反射部材を有することを特徴とする請求項７に記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項９】
前記第１分岐部を構成する前記複屈折プリズムの光学軸と、前記第１及び第２の複屈折プリズムの光学軸とは、光軸方向から見て相対角４５°となるように配置されていることを特徴とする請求項８に記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項１０】
前記第１分岐部を構成する前記複屈折プリズムと、前記第１及び第２の複屈折プリズムとは、同一の材料で形成されており、前記第１分岐部を構成する前記複屈折プリズムの偏光分離幅は、前記第１及び第２の複屈折プリズムの偏光分離幅の√２倍であることを特徴とする請求項９に記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項１１】
前記第２分岐部は、前記第１分岐部で分岐された偏光を第１及び第２の斜め方向に分岐する第１プリズム部と、当該第１プリズムで分岐された偏光を前記第１群の偏光光束と前記第２群の偏光光束とを生成するとともに、前記第１群の１つの偏光光束と前記第２群の１つの偏光光束とをそれぞれ組み合わせた２組の合成光を形成する第２プリズムとを有することを特徴とする請求項２に記載のストークスパラメータ測定装置。
【請求項１２】
複屈折プリズムを有する第１分岐部によって、測定対象の信号光を第１方向の偏光と第２方向の偏光とに分岐する工程と、
複数の複屈折プリズムを有する第２分岐部によって、前記第１分岐部で分岐された偏光をさらに２段階で分岐して、前記第１方向に対応する第１群の偏光光束と、前記第２方向に対応する第２群の偏光光束とを生成する工程と、
前記第１群のいずれか１つ以上の偏光光束と、前記第２群のいずれか１つ以上の偏光光束とを、前記第２分岐部によって所定の組み合わせで合成する工程と、
合成された光束のうちいずれか１つ以上に対して、偏光調整部によって偏光状態を調整する工程と、
前記第２分岐部及び前記偏光調整部から分岐して出射された信号光の光成分を光電変換する受光部の出力に基づいて、ストークスパラメータたる光強度成分と０°偏光成分と４５°偏光成分と円偏光成分とを決定する工程と、
を含むことを特徴とするストークスパラメータの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号光等の偏光状態を測定するストークスパラメータ測定装置及びストークスパラメータの測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ストークスパラメータとは、偏光状態を表したパラメータである。このストークスパラメータを測定する場合は、例えばビームスプリッタ、ハーフミラー、フィルタ等からなる分岐手段を用いて、入射された信号光を４分岐し、位相素子、偏光素子等により各々の信号光にそれぞれ相違する偏光及び位相を与え、受光素子により各信号光の光成分を光電変換して、光電変換された各電気成分に対して演算処理を施してストークスパラメータを求めている（特許文献１参照）。なお、ビームスプリッタ等からなる分岐手段に代えて、四角錘プリズム等によって一括して４分岐を行う方法もある（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１８３３２号公報
【特許文献２】特開２００４−９３５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のような従来のストークスパラメータ測定装置において、ビームスプリッタ、ハーフミラーなどを用いて光の分岐を行うものは、入射光を干渉により分岐させるため、ＰＤＬ(Polarization dependent loss)が発生して高精度なストークスパラメータの測定が困難であった。この問題を解決するために、四角錐プリズムを用いて光の分岐を行う方法が発明された。しかし、この方法では、光のプリズムの頂点に対するビームの位置を精密に合わせておかないと分岐比が変動してしまう。そのため、温度変化によってビームとプリズム頂点の位置関係がずれると、ストークスパラメータの測定精度が劣化するという問題があった。さらに、プリズムの面と面の境界のエッジ部分で光の損失を生じる可能性があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高精度な測定が可能なストークスパラメータ測定装置及びストークスパラメータの測定方法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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、（ａ）複屈折結晶材料で形成された光学素子を含み、該光学素子によって測定対象の信号光を複数の偏光光束に分岐するとともに、当該複数の偏光光束のうち１つ以上に対して偏光状態を調整する偏光分岐装置と、（ｂ）偏光分岐装置から分岐されて出射された信号光の光成分を光電変換する受光部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、複屈折結晶材料で形成された光学素子を含む偏光分岐装置が、該光学素子によって測定対象の信号光を複数の偏光光束に分岐するとともに、当該複数の偏光光束のうち１つ以上に対して偏光状態を調整するので、複屈折結晶材料で形成された光学素子によって分岐比を調整することができ、複数の直線偏光成分を直接的に得ることができる。この際、複屈折結晶材料で形成された光学素子による分岐比は、光学素子に固有であり配置等の影響を受けにくいので、分岐比の調整をする必要がない。また、本発明によれば、複屈折結晶材料で形成された光学素子を含む偏光分岐装置の使用によって、実質的な温度変動の発生を抑制することができ、少ない光量損失でストークスパラメータに対応する光成分を得ることができ、分岐比の波長依存性が小さいストークスパラメータ測定装置を実現することができる。その結果、高精度な測定が可能なストークスパラメータ測定装置を実現することができる。
【０００８】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、偏光分岐装置が、（ｂ１）複屈折プリズムによって、測定対象の信号光を直交する第１方向の偏光と第２方向の偏光とに分岐する第１分岐部と、（ｂ２）複数の複屈折プリズムによって、第１分岐部で分岐された偏光をさらに２段階で分岐して、第１方向に対応する第１群の偏光光束と、第２方向に対応する第２群の偏光光束とを生成するとともに、第１群のいずれか１つ以上の偏光光束と、第２群のいずれか１つ以上の偏光光束とを所定の組み合わせで合成する第２分岐部と、（ｂ３）第２分岐部で合成された光束のうち１つ以上に対して偏光状態を調整する偏光調整部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、複屈折プリズムを有する第１分岐部と複数の複屈折プリズムを有する第２分岐部とによって分岐した偏光光束から信号光の光成分を得ているので、複屈折プリズムの光学軸の設定で分岐比を調整することができ、複数の直線偏光成分を直接得ることができる。この際、第１分岐部や第２分岐部による分岐比は、これら複屈折プリズムの構成によって決まるので、分岐比の調整をする必要がない。また、第１分岐部や第２分岐部による分岐比の温度変動は、複屈折結晶の消光比の温度変動によって決まるで、実質的な温度変動の発生を抑制することができる。しかも、消光比の高い複屈折結晶を使用して偏光成分を得ることができ、損失は、表面をＡＲコートした複屈折結晶の損失のみなので、少ない光量損失でストークスパラメータに対応する光成分を得ることができる。また、複屈折結晶を使って光の分岐を行うことで、分岐比の波長依存性が小さく、広い波長範囲に対応するストークスパラメータ測定装置を実現することができる。
【００１０】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、偏光調整部が、第１群のうち第１の偏光光束と第２群のうち第１の偏光光束とを合成した第１合成光に対して所定の位相調整を行う波長板と、前記波長板を経た前記第１合成光に対して所定偏光成分を取り出す第１偏光子と、第１群のうち第２の偏光光束と第２群のうち第２の偏光光束とを合成した第２合成光に対して所定偏光成分を取り出す第２偏光子とを有することを特徴とする。この発明によれば、波長板と偏光子によって円偏光成分を得ることができ、偏光子によって第１及び第２方向に対して傾斜した方向の偏光成分を得ることができる。
【００１１】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、前記波長板が１／４波長板であり、前記第１合成光が前記波長板と第１偏光子を通過することにより、前記第１方向または前記第２方向の直線偏光のいずれかを基準とした場合の円偏光成分を生成し、前記第２合成光が第２前記偏光子を通過することにより、前記第第１方向または前記第２方向の直線偏光のいずれかを基準とした場合の４５°直線偏光成分を生成することを特徴とする。この発明によれば、波長板や偏光子を含む偏光調整部によってストークスパラメータに対応する２つの光成分を直接得ることができる。
【００１２】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、受光部が、偏光調整部から射出された第１及び第２合成光から得た円偏光成分及び４５°直線偏光成分に対応して得た光強度と、第２分岐部から射出された第１群及び第２群の偏光光束のうち、前記第２分岐部において合成されなかった光束から得た０°直線偏光成分及び９０°直線偏光成分の光強度とを、それぞれ個別に光電変換することを特徴とする。この発明によれば、ストークスパラメータに対応する各光成分を直接的に光電変換することができる。
【００１３】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、前記受光部に接続し、該受光部が光電変換する円偏光成分、４５°直線偏光成分、０°直線偏光成分、及び９０°直線偏光成分の光強度に基づいてストークスパラメータを得る演算回路部をさらに備えることを特徴とする。この発明によれば、光検出電流値等に対して必要な処理を施したストークスパラメータを得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、前記第１分岐部に設けた前記複屈折プリズムは、該複屈折プリズムが分岐した偏光が、該複屈折プリズムに前記信号光の入射方向とは逆方向から再度入射するように配置され、前記偏光光束の生成および合成を行う前記第２分岐部の複屈折プリズムの１つを兼ねていることを特徴とする。この発明によれば、第１分岐部の複屈折プリズムを第２分岐部の一部として兼用することができ、省スペース化を達成することができる。また、分岐・合成を同一のプリズムで行うことにより、合成光の各成分の光路を精度良く合わせることができる上，合成光束のＰＭＤを容易に補償することができ、ストークスパラメータ測定の精度を高めることができる。
【００１５】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、偏光合成手段を兼ねる第１分岐部が、測定対象の信号光を入射させる第１面と、分岐光を射出させる第２面とを有し、第２分岐部が、第１分岐部の第２面に対向する第１及び第２の複屈折プリズムを有し、第１及び第２の複屈折プリズムに対して第１分岐部の反対側に配置される反射部材を有することを特徴とする。この発明によれば、反射部材によって折り返される光路上に第１分岐部と第２分岐部とを効率的に収納することができる。
【００１６】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、第１分岐部を構成する複屈折プリズムの光学軸と、第１及び第２の複屈折プリズムの光学軸とは、光軸方向から見て相対角４５°となるように配置されていることを特徴とする。この発明によれば、第２分岐部に通すことにより、第１群の偏光光束として第１方向の偏光である２光束と、第２群の偏光光束として第２方向の偏光である２光束とを得ることができ、これら光束の分岐比を等しくすることができる。
【００１７】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、第１分岐部を構成する複屈折プリズムと、第１及び第２の複屈折プリズムとは、同一の材料で形成されており、第１分岐部を構成する複屈折プリズムの偏光分離幅は、第１及び第２の複屈折プリズムの偏光分離幅の√２倍であることを特徴とする。この発明によれば、第２分岐部を経て出射された各分岐光の配置のピッチを行列共に揃えることができる。
【００１８】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定装置は、上記発明において、第２分岐部が、第１分岐部で分岐された偏光を第１及び第２の斜め方向に分岐する第１プリズム部と、当該第１プリズムで分岐された偏光を第１群の偏光光束と第２群の偏光光束とを生成するとともに、第１群の１つの偏光光束と第２群の１つの偏光光束とをそれぞれ組み合わせた２組の合成光を形成する第２プリズムとを有することを特徴とする。この発明によれば、第１分岐部に設けた複屈折プリズムが第２分岐部の一部（偏光を分岐するとともに合成する手段）を兼用する必要がなく、全体を直列型でシンプルな構造の光学系とすることができる。
【００１９】
また、本発明に係るストークスパラメータ測定方法は、（ａ）複屈折プリズムを有する第１分岐部によって、測定対象の信号光を直交する第１方向の偏光と第２方向の偏光とに分岐する工程と、（ｂ）複数の複屈折プリズムを有する第２分岐部によって、第１分岐部で分岐された偏光をさらに２段階で分岐して、第１方向に対応する第１群の偏光光束と、第２方向に対応する第２群の偏光光束とを生成する工程と、（ｃ）第１群のいずれか１つ以上の偏光光束と、第２群のいずれか１つ以上の偏光光束とを、第２分岐部によって所定の組み合わせで合成する工程と、（ｄ）合成された光束のうちいずれか１つ以上に対して、偏光調整部によって偏光状態を調整する工程と、（ｅ）第２分岐部及び偏光調整部から分岐して出射された信号光の光成分を光電変換する受光部の出力に基づいて、ストークスパラメータたる光強度成分と０°偏光成分と４５°偏光成分と円偏光成分とを決定する工程とを含むことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、複屈折プリズムの光学軸の設定で分岐比を調整することができ、複数の直線偏光成分を直接得ることができる。この際、第１分岐部や第２分岐部による分岐比は、これらを構成する複屈折プリズムの配置に依存してほとんど変動しないので、分岐比の調整作業が容易となり、分岐比の温度変動の発生を抑制することができる。さらに、消光比の高い複屈折結晶を使用して光の分岐を行うため分岐時の損失は発生せず、損失は、表面をＡＲコートした複屈折結晶の損失のみなので、少ない光量損失でストークスパラメータに対応する光成分を得ることができる。その結果、高精度にストークスパラメータの測定ができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複屈折結晶材料で形成された光学素子を含み、該光学素子によって測定対象の信号光を複数の偏光光束に分岐するとともに、当該複数の偏光光束のうち１つ以上に対して偏光状態を調整する偏光分岐装置と、前記偏光分岐装置から分岐されて出射された信号光の光成分を光電変換する受光部とを備えるので、ＰＤＬの発生もなく、環境温度の変化に対しても分岐比を安定して維持することができ、少ない光量損失で光成分を得ることができるため、高精度な測定が可能なストークスパラメータ測定装置を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係るストークスパラメータ測定装置およびストークスパラメータの測定方法の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るストークスパラメータ測定装置の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図１に示すように、このストークスパラメータ測定装置１０は、レセプタクル、コリメータレンズ等を備える入射部である入力部２と、偏光分岐装置である偏光解析光学部２０と、電気回路部３０と、ＧＰ−ＩＢ等を備える出力部３とで構成されている。偏光解析光学部２０は、光分岐部２１と偏光調整部２２とで構成され、電気回路部３０は、フォトダイオード等を有する受光部３１と、Ａ／Ｄ変換回路部３２と、演算処理回路部３３とで構成されている。なお、Ａ／Ｄ変換回路部３２を必要に応じてアナログ出力回路部と置換してもよい。また、演算処理回路部３３は、省略することができ、アナログ出力回路部を設けた場合、アナログ出力回路部にその機能を組み込むことができる。
【００２５】
図２（ａ）は、図１に示した光分岐部２１、偏光調整部２２、及び受光部３１の一構成例を示す図である。また、図２（ｂ）は、光分岐部２１や偏光調整部２２の役割を説明する概念図であり、紙面右側から光分岐部２１等を観察した場合の、断面Ｐ１等における光の偏光状態等を示している。また、偏光方向等の説明のために、図２（ａ）に示すＸＹＺ軸と、図２（ｂ）に示すＸＹ軸を定義している。
【００２６】
入力部２からの信号光ＳＬ１が入射する光分岐部２１は、複屈折結晶からなる単一の複屈折プリズムで構成される第１光学系２５と、複屈折結晶からなる２つの複屈折プリズム等で構成される第２光学系２６とを備える。ここで、第１光学系２５は、第１分岐部として機能する部分であり、結晶の光学面間での干渉とリターンロスを抑えるために、ＸＺ断面が平行四辺形状の複屈折プリズム２５ａからなる。なお、複屈折プリズム２５ａのＸＺ断面は、平行四辺形でなくてもよく、光学面をＸ軸に対して傾けた長方形のものとしてもよい。当該複屈折プリズム２５ａは、例えばルチル、ＴｉＯ２、ＹＶＯ４、ＬＮ等の複屈折結晶から切り出されたものである。また、複屈折プリズム２５ａの光学軸ＯＡ１１は、ＸＺ面に平行でＸ軸に対して一定の傾斜角を有している。この傾斜角は、２つの偏波の分離幅を大きく取るために４５°近辺とする。たとえば、ルチルを用いる場合は、傾斜角は４７．８°とする。
【００２７】
ここで、複屈折プリズム２５ａの第１面２５ｉに入射した入力としての信号光ＳＬ１は、Ｘ方向に振動する異常光線と、Ｙ方向に振動する常光線とに分岐される。つまり、複屈折プリズム２５ａは、分岐素子及び偏光子を兼ねた光学部材であり、図２（ｂ）の断面Ｐ３に示すように、様々な偏光を含む信号光ＳＬ１を、図２（ｂ）の断面Ｐ４に示すように、第１方向の偏光であるＸ方向の偏光成分ＳＬ１１と、第２方向の偏光であるＹ方向の偏光成分ＳＬ１２とに分岐する。この際、偏光成分ＳＬ１１と偏光成分ＳＬ１２との分岐比は、複屈折プリズム２５ａの消光比などに依存したものであり、ほぼ１：１で固定的な値である。なお、消光比や結晶の特性などにより生じる理想的な分岐比からのずれは、後に説明する演算処理回路部３３で適当な較正を施すことで補償することができる。なお、複屈折プリズム２５ａの断面形状を適宜成形したことにより、第２面２５ｏから射出される２光束である偏光成分ＳＬ１１，ＳＬ１２は、ともに信号光ＳＬ１に対して精密に平行な光束となっている。
【００２８】
第２光学系２６は、ＸＺ断面が傾いた長方形の第１複屈折プリズム２６ａと、直角プリズム２６ｂと、ＸＺ断面が傾いた長方形の第２複屈折プリズム２６ｃと、１／２波長板２６ｄとを備える。なお、第１及び第２複屈折プリズム２６ａ，２６ｃは、ＸＺ断面が傾いた長方形でなくてもよく、複屈折プリズム２５ａと同様に平行四辺形としてもよい。第１複屈折プリズム２６ａの光学軸ＯＡ２１は、第１光学系２５の場合と異なり、Ｘ軸やＹ軸に対して４５°の傾斜角を有している。第１複屈折プリズム２６ａも、ルチル、ＴｉＯ２、ＹＶＯ４、ＬＮ等の複屈折結晶から切り出されたものである。
【００２９】
ここで、第１複屈折プリズム２６ａの入射面２６ｉに入射した一対の信号光ＳＬ１１，ＳＬ１２は、光学軸ＯＡ２１の方向に振動する異常光線と、光学軸ＯＡ２１の直交方向に振動する常光線とに分岐される。すなわち、第１光学系２５を経た信号光ＳＬ１１，ＳＬ１２から、Ｘ軸に対して反時計回りに４５°傾斜した方向の偏光である第１傾斜偏光成分ＳＬ２１，ＳＬ２２と、時計回りに４５°傾斜した方向の偏光である第２傾斜偏光成分ＳＬ２３，ＳＬ２４とを生成する（断面Ｐ５ａの上半分参照）。この際、第１傾斜偏光成分ＳＬ２１，ＳＬ２２と第２傾斜偏光成分ＳＬ２３，ＳＬ２４との分岐比は、複屈折プリズム２５ａの光学軸ＯＡ１１と第１複屈折プリズム２６ａの光学軸ＯＡ２１との相対角度、および第１複屈折プリズム２６ａの消光比などに依存したものであり、本構成ではほぼ１：１で固定的な値であるが、必ずしも１：１でなくても良い。また、複屈折結晶の加工精度や配置精度などによって、設計上の分岐比からの誤差を生じるが、後に説明する演算処理回路部３３で適当な較正を施すことで、理想的な分岐比からの偏りを補償することができる。なお、第１複屈折プリズム２６ａの断面形状を適宜成型したことにより、射出面２６ｏから射出される４光束である第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４は、いずれも信号光ＳＬ１に精密に平行な光束となっている。
【００３０】
つぎに、直角プリズム２６ｂは、ＸＺ断面が直角２等辺三角形でＹ方向に延びる三角プリズムであり、第１光学系２５に対向する斜面２６ｊと光を全反射させる他の２面とを有する。斜面２６ｊはリターンロスを抑えるため、光軸に対して２度傾けている。直角プリズム２６ｂは、＋Ｚ方向に進行する光を辺の長さが等しい２面で２回反射することにより、−Ｘ方向に所定間隔だけシフトさせつつ−Ｚ方向に逆進する光束とすることができる。ここで、フレネルの法則により、直角プリズム２６ｂにおいて光が全反射する際には、全反射面の法線に対して水平な成分と垂直な成分で異なる位相シフトを生じる。
【００３１】
そこで、本第１実施形態では、Ｘ軸またはＹ軸に対して反時計周りに２２．５°傾斜した方向に光学軸ＯＡ２７を持つ１／２波長板２６ｄを、第１及び第２複屈折プリズム２６ａ，２６ｃと直角プリズム２６ｂとの間に介挿している。そして、第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４が直角プリズム２６ｂに入射する前に、１／２波長板２６ｄを透過させて偏光方向を回転し、それぞれＸ方向またはＹ方向の偏光へと偏光状態を変換し、偏光成分ＳＬ２１ａ〜ＳＬ２４ａとする。（断面Ｐ５ｂの上半分参照）更に、直角プリズム２６ｂ透過後に再度１／２波長板２６ｄを透過させることで、偏光成分ＳＬ２１ａ〜ＳＬ２４ａを第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４に再変換する。これによって、偏光状態および位相関係を保持したまま、＋Ｚ方向に進行する第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４を、−Ｘ方向に所定間隔だけシフトさせつつ−Ｚ方向に逆進する光束とすることができる（断面Ｐ５ａの下半分参照）。
【００３２】
つぎに、第２複屈折プリズム２６ｃは、第１複屈折プリズム２６ａと同一の外形を有しており、第２複屈折プリズム２６ｃの光学軸ＯＡ２２は、Ｘ軸やＹ軸に対して４５°の傾斜角を有している。本第１実施形態では、第１複屈折プリズム２６ａと同様のものをＺ軸の周りに１８０°回転させて配置し、第２複屈折プリズム２６ｃとして使用している。すなわち、第１および第２複屈折プリズム２６ａ、２６ｃを共通の結晶とすることで、部品点数を減らすことができる。
【００３３】
第２複屈折プリズム２６ｃも、ルチル、ＴｉＯ２、ＹＶＯ４、ＬＮ等の複屈折結晶から切り出されたものであり、入射面２６ｉに入射した第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４の配置を調節する機能を有する。すなわち、入射面２６ｉに入射した第１および第２傾斜ＳＬ２１〜ＳＬ２４のうち、光学軸ＯＡ２２の方向に振動する異常光線である第１傾斜偏光成分ＳＬ２１，ＳＬ２２は、第２複屈折プリズム２６ｃ中で位置がシフトして、第２傾斜偏光成分ＳＬ２３，ＳＬ２４とＸ軸方向の位置を一致させた状態で射出面２６ｏから射出される（断面Ｐ４の下半分参照）。なお、第２複屈折プリズム２６ｃの断面形状を適宜成型したことにより、射出面２６ｏから射出される４光束である第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４は、ともに信号光ＳＬ１に対して精密に平行な光束となっている。
【００３４】
つぎに、第２複屈折プリズム２６ｃから射出された、すなわち第２光学系２６から射出された第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４は、第１光学系２５の複屈折プリズム２５ａに設けた第２面２５ｏに入射して、第１面２５ｉから射出される。複屈折プリズム２５ａは、順方向から入射する信号光ＳＬ１に対しては第１分岐部として機能するが、逆方向から入射する第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４に対しては、第２分岐部の分岐合成素子及び偏光子として機能する。
【００３５】
すなわち、図２（ｂ）の断面Ｐ３の下半分に示すように、複屈折プリズム２５ａによって、第１傾斜偏光成分ＳＬ２１は、複屈折プリズム２５ａの光学軸ＯＡ１１に沿った振動を有するＸ軸方向の偏光成分ＳＬ３１と、光学軸ＯＡ１１に直交する振動を有するＹ軸方向の偏光成分ＳＬ３２とに、Ｘ方向に分離するように分岐される。同様に、第１傾斜偏光成分ＳＬ２２は、Ｘ軸方向の偏光成分ＳＬ３３とＹ軸方向の偏光成分ＳＬ３４とにＸ方向に分離するように分岐される。同様に、第２傾斜偏光成分ＳＬ２３は、Ｘ軸方向の偏光成分ＳＬ３５とＹ軸方向の偏光成分ＳＬ３６とにＸ方向に分離するように分岐される。同様に、第２傾斜偏光成分ＳＬ２４は、Ｘ軸方向の偏光成分ＳＬ３７とＹ軸方向の偏光成分ＳＬ３８とにＸ方向に分離するように分岐される。つまり、第１群の偏光光束として、第１方向に対応するＸ軸方向の偏光成分ＳＬ３１，ＳＬ３３，ＳＬ３５，ＳＬ３７が分岐生成され、第２群の偏光光束として、第２方向に対応するＹ軸方向の偏光成分ＳＬ３２，ＳＬ３４，ＳＬ３６，ＳＬ３８が分岐生成される。
【００３６】
なお、Ｘ軸方向の偏光成分ＳＬ３１，ＳＬ３３，ＳＬ３５，ＳＬ３７と、Ｙ軸方向の偏光成分ＳＬ３２，ＳＬ３４，ＳＬ３６，ＳＬ３８との分岐比は、複屈折プリズム２５ａの光学軸ＯＡ１１と第２複屈折プリズム２６ｃの光学軸ＯＡ２２との相対角度および複屈折プリズム２５ａの消光比に依存したものであり、本実施例ではほぼ１：１で固定的な値であるが、必ずしも１：１でなくても良い。また、前述と同様に設計上の分岐比からの誤差は、後に説明する演算処理回路部３３で適当な較正を施すことで、理想的な分岐比からの偏りを補償することができる。
【００３７】
この際、複屈折プリズム２５ａによって偏光成分ＳＬ３１，ＳＬ３５が偏光成分ＳＬ３２，ＳＬ３６に対してＸ軸方向に相対的にシフトしている量や、偏光成分ＳＬ３３，ＳＬ３７が偏光成分ＳＬ３４，ＳＬ３８に対してＸ軸方向に相対的にシフトしている量は、Ｘ偏光成分ＳＬ１１がＹ偏光成分ＳＬ１２に対してＸ軸方向に相対的にシフトしている量と等しくなっている。さらに、第１及び第２複屈折プリズム２６ａ，２６ｃを通過しても、第１傾斜偏光成分ＳＬ２１とＳＬ２２同士のＸ軸方向の相対的間隔、および第２傾斜偏光成分ＳＬ２３とＳＬ２４同士のＸ軸方向の相対的間隔は、いずれも偏光成分ＳＬ１１，ＳＬ１２のＸ軸方向の相対的間隔と等しいままに維持される。よって、複屈折プリズム２５ａの第１面２５ｉにおいて、第１群の一偏光光束たるＸ方向の偏光成分ＳＬ３１と第２群の一偏光光束たるＹ方向の偏光成分ＳＬ３４とが合成され、完全に重畳した状態で第２合成光として射出される。また、同第１面２５ｉにおいて、第１群の一偏光光束たるＸ方向の偏光成分ＳＬ３５と第２群の一偏光光束たるＹ方向の偏光成分ＳＬ３８とが合成され、完全に重畳した状態で第１合成光として射出される（断面Ｐ３の下半分参照）。
【００３８】
ここで、第１群の一偏光光束たるＸ方向の偏光成分ＳＬ３１と第２群の一偏光光束たるＹ方向の偏光成分ＳＬ３４, 第１群の一偏光光束たるＸ方向の偏光成分ＳＬ３５と第２群の一偏光光束たるＹ方向の偏光成分ＳＬ３８はそれぞれ、複屈折プリズム２５ａを往復で透過することおよび複屈折プリズム２６ａ，２６ｃを透過する際に互いに平行な偏光状態であることによって、光分岐部２１を透過する間、等しい光路長を透過することになる。つまり、第１合成光および第２合成光は、一度分岐した信号光ＳＬ１のＸ偏光成分とＹ偏光成分とが相対的な位相シフトなしに再び合成されたものであり、信号光ＳＬ１から分岐した光と同等とみなすことができる。
【００３９】
ここで、この位相シフト量は精密に制御する必要がある。すなわち、仮に信号光ＳＬ１のＸ偏光成分とＹ偏光成分とを複屈折プリズム２５ａで分岐した後、別の複屈折プリズムで再度合成する場合は、これらの複屈折プリズムの長さおよび配置の高精度な調整が必要である。この精度が低い場合は、合成光を構成する直交偏波間での位相シフト量の温度変動を生じてしまい、結果としてストークスパラメータ測定装置の測定精度が温度によって劣化することが考えられる。しかし、本第１実施形態では、１つの複屈折プリズム２５ａによって、信号光ＳＬ１の分岐と合成との両方を行うことで、温度変動による位相シフト量の変化を容易に抑えることができる。
【００４０】
また、偏光成分ＳＬ３３，ＳＬ３７および偏光成分ＳＬ３２，ＳＬ３６は、それぞれ信号光ＳＬ１から分岐した光からＸ方向の偏光成分およびＹ方向の偏光成分をとりだした光と言える。これら分岐光の分岐比は、これまでの説明のとおり、各複屈折プリズムの相対角度および複屈折プリズムの消光比などに依存したものであり、環境温度の変化により受ける影響が小さい。また、環境温度の変化により、光学素子とビームの位置関係が多少動いても分岐比には影響しない。よって、本第１実施形態に係るストークスパラメータ測定装置１０は、環境温度に関わらず安定した計測を実現することができる。
【００４１】
さらに、複屈折プリズム２５ａのＺ方向の長さ（偏光分離幅）は、第１及び第２複屈折プリズム２６ａ，２６ｃのＺ方向の長さ（偏光分離幅）の√２倍となっており、複屈折プリズム２５ａ，２６ａ，２６ｃの光学軸の相対角が４５°となっている。この結果、第２複屈折プリズム２６ｃから射出される第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１，ＳＬ２３のＹ軸方向の間隔は、第１傾斜偏光成分ＳＬ２１，ＳＬ２２のＸ軸方向の間隔や偏光成分ＳＬ３１，ＳＬ３２等のＸ軸方向の間隔と等しくなっている。よって、複屈折プリズム２５ａの第１面２５ｉから射出される偏光成分ＳＬ３３と、偏光成分ＳＬ３７と、第２合成光を構成する偏光成分ＳＬ３１，ＳＬ３４と、第１合成光を構成する偏光成分ＳＬ３５，ＳＬ３８と、偏光成分ＳＬ３２と、偏光成分ＳＬ３６とは、Ｘ軸及びＹ軸方向に関して等ピッチで配列された状態となる。
【００４２】
つぎに、偏光調整部２２は、１／４波長板等からなる位相素子２２ａと、透過型偏光板からなる偏光素子２２ｂとを備える。ここで、複屈折プリズム２５ａにより偏波分離された光の内、Ｘ方向に振動する直線偏光成分である偏光成分ＳＬ３３，ＳＬ３７を基準として０゜の偏光成分とすると、波長板としての位相素子２２ａの主軸方位は、それに対して直交する方位角度（すなわちＹ軸方向）に対応するものとなっており、偏光子としての偏光素子２２ｂの主軸方位すなわち偏光軸は、０°の偏光成分を基準とする４５゜の偏光方位角度（すなわちＸ軸に対して４５°傾斜した方向：プリズム側から見ると−４５°）に対応するものとなっている。なお、位相素子２２ａおよび偏光素子２２ｂの主軸方位は４５°と０°の組み合わせでも良い。また、位相素子２２ａは、第１合成光を構成する偏光成分ＳＬ３５，ＳＬ３８の光路上に配置されており（断面Ｐ３参照）、偏光素子２２ｂは、第２合成光を構成する偏光成分ＳＬ３１，ＳＬ３４と第１合成光を構成する偏光成分ＳＬ３５，ＳＬ３８との光路上に配置されている（断面Ｐ２参照）。結果的に、位相素子２２ａと偏光素子２２ｂを通過した第１合成光については、信号光ＳＬ１の右円偏光成分が取り出されたものである偏光成分ＳＬ４２となる。また、偏光素子２２ｂを通過した第２合成光については、偏光素子２２ｂによって４５゜の偏光方位角度に関する成分が取り出されたものである偏光成分ＳＬ４１となる。
【００４３】
つぎに、図３は、図１に示すストークスパラメータ測定装置１０の電気回路部３０のうち受光部３１を説明するブロック図である。受光部３１は、光電変換素子である６つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ６を光分岐部２１、偏光調整部２２を透過した偏光成分の配置に合わせて等ピッチで配置したものとなっており、第１及び第２フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２は、並列に接続されており、これらの出力Ｉ11，Ｉ12は、加算されて電流値Ｉ1として出力される。また、第５及び第６フォトダイオードＰＤ５，ＰＤ６も、並列に接続されており、これらの出力−Ｉ11，−Ｉ12は、加算されて電流値Ｉ1’として出力される。ここで、第１及び第２フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を並列に接続しているが、一方のフォトダイオードの出力のみを用いることもできる。第５及び第６フォトダイオードＰＤ５，ＰＤ６も、同様である。なお、第３フォトダイオードＰＤ３からの出力はそのまま電流値Ｉ2として出力され、第４フォトダイオードＰＤ４からの出力もそのまま電流値Ｉ3として出力される。
【００４４】
ここで、第１フォトダイオードＰＤ１には、図２（ｂ）に示すように、偏光成分ＳＬ３３がそのまま入射し、第２フォトダイオードＰＤ２には、同様に偏光成分ＳＬ３７がそのまま入射し、第５フォトダイオードＰＤ５には、同様に偏光成分ＳＬ３２がそのまま入射し、第６フォトダイオードＰＤ６には、同様に偏光成分ＳＬ３６がそのまま入射する。そして、第３フォトダイオードＰＤ３には、第２合成光から得た偏光成分ＳＬ４１が入射し、第４フォトダイオードＰＤ４には、第１合成光から得た偏光成分ＳＬ４２が入射する。つまり、第１及び第２フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２には、信号光ＳＬ１の０゜の偏光方位角度の偏光成分が分割されてそれぞれ入射し、第５及び第６フォトダイオードＰＤ５，ＰＤ６には、信号光ＳＬ１の９０゜の偏光方位角度の偏光成分が分割されてそれぞれ入射する。一方、第３フォトダイオードＰＤ３には、信号光ＳＬ１の４５゜の偏光方位角度の偏光成分が入射し、第４フォトダイオードＰＤ４には、信号光ＳＬ１の右円偏光成分が入射する。
【００４５】
一般にストークスパラメータは、信号光のパワーおよび、信号光の０°・４５°・円偏光成分のパワーを測定することにより求められる。本第１実施形態においては、第１及び第２フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を加算した信号出力Ｉ1＝Ｉ11＋Ｉ12と、第５及び第６フォトダイオードＰＤ５，ＰＤ６を加算した信号出力Ｉ1’＝−Ｉ11＋（−Ｉ12）とを加算したものが、ストークスパラメータの１つである信号光の強度に対応している。また、第１及び第２フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を加算した信号出力Ｉ1＝Ｉ11＋Ｉ12は、ストークスパラメータの１つであり、０゜の偏光方位角度の偏光成分の強度に対応している。さらに、第３フォトダイオードＰＤ３の信号出力Ｉ2は、４５゜の偏光方位角度の偏光成分の強度に対応し、第４フォトダイオードＰＤ４の信号出力Ｉ3は、右円偏光成分の強度に対応している。
【００４６】
つぎに、Ａ／Ｄ変換回路部３２は、第１及び第２フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の信号出力Ｉ1と、第３フォトダイオードＰＤ３の信号出力Ｉ2と、第４フォトダイオードＰＤ４の信号出力Ｉ3と、第５及び第６フォトダイオードＰＤ５，ＰＤ６の信号出力Ｉ1’とをデジタルデータに変換する。
【００４７】
つぎに、演算処理回路部３３は、Ａ／Ｄ変換回路部３２でデジタル化した信号である出力Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ1’に対して加算や係数処理を行って最終的なストークスパラメータを算出する演算回路部である。この際、上述したように、複屈折プリズム２５ａ，２６ａ，２６ｃでの分岐比を考慮した補償較正を行うこともできる。本第１実施形態では、光パワーの分岐と偏光成分の分離が同時に行われるが、これまでの説明から分かるとおり、仮想的に信号光を４分岐後、偏波成分の取り出しを行うと考えることができる。前記Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、Ｉ1’に対応する４分岐後のパワーをＩ1in、Ｉ2in、Ｉ3in、Ｉ1in’として、各分岐後のパワーとＩ1in’との比を分岐比Ｉir＝Ｉi／Ｉ1’とすると、ストークスパラメータは、規格化された値として（１）式で与えられる。なお、４偏波成分の分岐比は任意であるるが、図２の構成では２：１：１：２となっている。
【００４８】
Ｓ0＝１
Ｓi＝｛２・Ｉi／（Ｉ0・Ｉir）｝−１  （ｉ＝１，２，３）      （１）
ここで、Ｉ0＝（Ｉ1／Ｉ1r）＋Ｉ1’
【００４９】
具体的には、図４に示すように、完全偏光を出射することができる入力光源αを用意し、かかる入力光源αからの完全偏光を、偏波コントローラＦを介して偏光状態を変化させつつ、ストークスパラメータ測定装置１０に入力させる。
【００５０】
近似的には、下記２通りの方法で分岐比の測定を行うことができる。
（１）  Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、Ｉ1’各最大値の比を分岐比Ｉirとする。
（２）  Ｉ1r＝１  つまり、Ｉ1とＩ1’に対応する分岐比が１であると仮定して、Ｉ0＝Ｉ1＋Ｉ1’としてＩ0を求めてから、Ｉ2とＩ3のＩ0に対する分岐比をリアルタイムに測定し、Ｉir＝（Ｉi／Ｉ0）max  （ｉ＝２，３）を分岐比とする。
【００５１】
上記により測定したデータを用いて、たとえば特開２００６−２８４３９７号公報に開示される方法によって、最小値、最大値フィッティングをすることにより、正確な分岐比パラメータを求めることができる。また上記方法により、各ストークスパラメータ成分の直交からのずれも補正することができ、より高精度の測定ができる。また、偏光度ＤＯＰは（２）式として算出される。
【００５２】
ＤＯＰ＝（Ｓ12＋Ｓ22＋Ｓ32）1/2／Ｓ0      （２）
【００５３】
そこで、演算処理回路部３３に（２）式の演算機能を持たせれば、ストークスパラメータ測定装置１０をＤＯＰモニタとして動作させることができる。このようにしてストークスパラメータとＤＯＰ値とを算出できるわけであるが、当該方法によれば、偏光分岐装置である偏光解析光学部２０における光の分岐が複屈折プリズム２５ａ，２６ａ，２６ｃの加工精度や配置精度により決まるので、温度等に影響を受けにくい。その結果、光の分離及び合成が安定して高精度であり、構造的に偏光解析光学部２０におけるＰＤＬ等を小さく抑えることができるため、より精度のよいストークスパラメータ測定装置すなわち光偏光アナライザが構成できる。
【００５４】
なお、６つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ６の配置のピッチは、複屈折プリズム２５ａ，２６ａ，２６ｃの材料やＺ方向の長さおよび光軸方向に応じて変更が可能である。また、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ６の配置に合わせて複屈折プリズム２５ａ，２６ａ，２６ｃの構造を変えることも可能である。なお、複屈折プリズム２５ａ，２６ａ，２６ｃを小型化して、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ６の配列ピッチを小さくすれば、ストークスパラメータ測定装置１０を小型化で安価なものにすることができるが、信号光ＳＬ１が位相素子２２ａや偏光素子２２ｂおよび各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ６で蹴られる可能性が増大する。そこで、本第１実施形態では、各素子の位置精度のトレランス確保のため、入力部２に適当な光学系を設けて、信号光ＳＬ１を集光させることによってビームサイズを減少させ、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ６等に入射するスポットサイズを小さくしている。
【００５５】
また、上記第１実施形態では、複屈折プリズム２５ａ，２６ａ，２６ｃの入射出面２５ｉ，２５ｏ，２６ｉ，２６ｏを光軸すなわちＺ軸に対して傾けているが、これはリターン光防止や干渉防止のためであり、これらの傾き角は、装置の仕様に応じて適宜変更することができる。また、位相素子２２ａや偏光素子２２ｂやフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ６も、図面では傾かない状態で配置されているが、光軸に対して適宜傾けて配置することができる。
【００５６】
〔第１実施形態の変形例〕
以下、第１実施形態の種々の変形例について説明する。なお、特に説明しない部分については、第１実施形態のストークスパラメータ測定装置１０と同様であり、重複説明を省略する。
【００５７】
〔変形例１〕
図５は、第１実施形態の変形例１に係るストークスパラメータ測定装置の光分岐部に備えた直角プリズムおよび１／２波長板の配置を説明する図である。図５に示すように、本変形例１においては、第１実施形態における１／２波長板２６ｄを、第１実施形態の直角プリズム２６ｂと同様の直角プリズム２６ｂａと２６ｂｂとの間に介挿した配置としている。このような構成としても、第１実施形態と同様に、偏光状態および位相関係を保持したまま、＋Ｚ方向に進行する第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４を、−Ｘ方向に所定間隔だけシフトさせつつ−Ｚ方向に逆進する光束とすることができる。
【００５８】
〔変形例２〕
図６（ａ）は、第１実施形態の変形例２に係るストークスパラメータ測定装置の光分岐部の一部を示す図であり、（ｂ）は、光分岐部の役割を説明する概念図である。図６に示すように、本変形例２においては、第１実施形態のように第１および第２複屈折プリズム２６ａ、２６ｃを用いる代わりに、第２複屈折プリズム２６ｃの高さを高くして、第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４が＋Ｚ方向および−Ｚ方向に進行する際のいずれにおいても、第２複屈折プリズム２６ｃを通過するようにしている。さらに、第１実施形態における１／２波長板２６ｄに換えて、１／２波長板２６ｅと１／２波長板２６ｆとを配置している。ここで、１／２波長板２６ｅは、Ｘ軸またはＹ軸に対して反時計周りに２２．５°傾斜した方向に光学軸ＯＡ２６ｅを持つものであり、１／２波長板２６ｆは、Ｘ軸またはＹ軸に対して時計周りに２２．５°傾斜した方向に光学軸ＯＡ２６ｆを持つものである。このような構成としても、第１実施形態と同様に、偏光状態および位相関係を保持したまま、＋Ｚ方向に進行する第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４を、−Ｘ方向に所定間隔だけシフトさせつつ−Ｚ方向に逆進する光束とすることができる。
【００５９】
〔変形例３〕
図７（ａ）は、第１実施形態の変形例３に係るストークスパラメータ測定装置の光分岐部の一部を示す図であり、（ｂ）は、光分岐部の役割を説明する概念図である。図７に示すように、本変形例３においては、第１実施形態における１／２波長板２６ｄを複屈折プリズム２５ａに隣接して配置している。それとともに、第１実施形態における第１複屈折プリズム２６ａを、複屈折プリズム２５ａと同一の材質からなる複屈折プリズム２６ｇに置き換え、第２複屈折プリズム２６ｃを省略している。なお、複屈折プリズム２６ｇは、その光学軸ＯＡ２１ｇが、ＹＺ面に平行でＹ軸に対して４７．８°の傾斜角を有している。このような構成としても、第１実施形態と同様に、偏光状態および位相関係を保持したまま、＋Ｚ方向に進行する第１および第２傾斜偏光成分ＳＬ２１〜ＳＬ２４を、−Ｘ方向に所定間隔だけシフトさせつつ−Ｚ方向に逆進する光束とすることができる。
【００６０】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るストークスパラメータ測定装置について説明する。本実施形態のストークスパラメータ測定装置は、第１実施形態のストークスパラメータ測定装置１０をさらに変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態のストークスパラメータ測定装置１０と同様であり、重複説明を省略する。
【００６１】
図８（ａ）は、図２（ａ）に対応するもので、第２実施形態に係るストークスパラメータ測定装置を構成する光分岐部１２１、偏光調整部１２２、及び受光部１３１の一構成例を示す。また、また、図８（ｂ）は、光分岐部１２１や偏光調整部１２２の役割を説明する概念図である。
【００６２】
光分岐部１２１は、単一の複屈折プリズムで構成される第１光学系１２５と、２つの複屈折プリズム等で構成される第２光学系１２６とを備える。ここで、第１光学系１２５は、第１分岐部として機能する部分であり、ＸＺ断面が平行四辺形状の複屈折プリズム１２５ａからなる。また、第２光学系１２６は、第２分岐部として機能する部分であり、ＸＺ断面が平行四辺形状の複屈折プリズム１２６ａ，１２６ｂからなる。複屈折プリズム１２５ａは、第１実施形態の複屈折プリズム２５ａと同様の光学軸ＯＡ１１等を有するものであるが、信号光ＳＬ１を一方から入射させるだけである。また、複屈折プリズム１２６ａは、第１実施形態の複屈折プリズム２６ａと同様の光学軸ＯＡ２１等を有するものであるが、その長さが２倍となっている。さらに、複屈折プリズム１２６ｂは、第１光学系１２５に設けた複屈折プリズム１２５ａと同様の光学軸ＯＡ１１等を有するものである。
【００６３】
複屈折プリズム１２５ａは、分岐素子及び偏光子を兼ねた光学部材であり、図８（ｂ）の断面Ｐ１に示す信号光ＳＬ１から、図５（ｂ）の断面Ｐ２に示すように、第１方向の偏光であるＸ偏光成分ＳＬ１１と、第２方向の偏光であるＹ偏光成分ＳＬ１２とを生成する。この際、Ｘ偏光成分ＳＬ１１とＹ偏光成分ＳＬ１２との分岐比は、略１：１で固定的な値である。
【００６４】
複屈折プリズム１２６ａは、４５°方向に関して偏光成分を分岐するための第１プリズム部であり、複屈折プリズム１２５ａから射出された信号光ＳＬ１１，ＳＬ１２を分岐して、第１傾斜偏光成分ＳＬ２１，ＳＬ２２と、第２傾斜偏光成分ＳＬ２３，ＳＬ２４とを生成する（断面Ｐ３参照）。この際、第１傾斜偏光成分ＳＬ２１，ＳＬ２２と第２傾斜偏光成分ＳＬ２３，ＳＬ２４との分岐比は、略１：１で固定的な値である。
【００６５】
複屈折プリズム１２６ｂは、分岐素子及び合成素子を兼ねた第１プリズム部である。この複屈折プリズム１２６ｂにより、偏光成分ＳＬ２１は、断面Ｐ４に示すように、偏光成分ＳＬ３１と偏光成分ＳＬ３２とに、Ｘ方向に分離するように分岐される。同様に、偏光成分ＳＬ２２は、偏光成分ＳＬ３３と偏光成分ＳＬ３４とにＸ方向に分離するように分岐される。同様に、偏光成分ＳＬ２３は、偏光成分ＳＬ３５と偏光成分ＳＬ３６とにＸ方向に分離するように分岐され、偏光成分ＳＬ２４は、偏光成分ＳＬ３７と偏光成分ＳＬ３８とにＸ方向に分離するように分岐される。
【００６６】
この際、複屈折プリズム１２６ｂの射出面において、Ｘ方向の偏光成分ＳＬ３３とＹ方向の偏光成分ＳＬ３２とが完全に重畳した状態で第１合成光として射出され、Ｘ方向の偏光成分ＳＬ３７とＹ方向の偏光成分ＳＬ３６とが完全に重畳した状態で第２合成光として射出される。さらに、第２複屈折プリズム１２６ｂから射出される第１群の偏光光束たる偏光成分ＳＬ３１，ＳＬ３２，ＳＬ３３，ＳＬ３４と、第２群の偏光光束たる偏光成分ＳＬ３５，ＳＬ３６，ＳＬ３７，ＳＬ３８とのＹ軸方向の間隔は、各偏光成分ＳＬ３１〜ＳＬ３８のＸ軸方向の間隔と等しくなっている。よって、複屈折プリズム１２６ｂから射出される偏光成分ＳＬ３１と、偏光成分ＳＬ３５と、第１合成光を構成する偏光成分ＳＬ３２，ＳＬ３３と、第２合成光を構成する偏光成分ＳＬ３６，ＳＬ３７と、偏光成分ＳＬ３４と、偏光成分ＳＬ３８とは、Ｘ軸及びＹ軸方向に関して等ピッチで配列された状態となる。
【００６７】
また、偏光調整部２２において、位相素子２２ａは、第１合成光を構成する偏光成分ＳＬ３２，ＳＬ３３の光路上に配置されており、偏光素子２２ｂは、第１合成光を構成する偏光成分ＳＬ３２，ＳＬ３３と第２合成光を構成する偏光成分ＳＬ３６，ＳＬ３７との光路上に配置されている。結果的に、位相素子２２ａと偏光素子２２ｂを通過した第１合成光については、右円偏光成分が取り出されたものである偏光成分ＳＬ４２となる。また、偏光素子２２ｂを通過した第２合成光については、偏光素子２２ｂによって４５゜の偏光方位角度に関する成分が取り出されたものである偏光成分ＳＬ４１となる。
【００６８】
また、受光部１３１において、第１フォトダイオードＰＤ１には、図８（ｂ）に示すように、偏光成分ＳＬ３１がそのまま入射し、第２フォトダイオードＰＤ２には、同様に偏光成分ＳＬ３５がそのまま入射し、第５フォトダイオードＰＤ５には、同様に偏光成分ＳＬ３４がそのまま入射し、第６フォトダイオードＰＤ６には、同様に偏光成分ＳＬ３８がそのまま入射する。そして、第３フォトダイオードＰＤ３には、第１合成光から得た偏光成分ＳＬ４２が入射し、第４フォトダイオードＰＤ４には、第２合成光から得た偏光成分ＳＬ４１が入射する。つまり、第１及び第２フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２には、信号光ＳＬ１の０゜の偏光方位角度の偏光成分が分割されてそれぞれ入射し、第５及び第６フォトダイオードＰＤ５，ＰＤ６には、信号光ＳＬ１の９０゜の偏光方位角度の偏光成分が分割されてそれぞれ入射する。一方、第３フォトダイオードＰＤ３には、信号光ＳＬ１の円偏光成分が入射し、第４フォトダイオードＰＤ４には、信号光ＳＬ１の４５゜の偏光方位角度の偏光成分が入射する。
【００６９】
ここで、第１及び第２フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を加算した信号出力Ｉ1＝Ｉ11＋Ｉ12と、第５及び第６フォトダイオードＰＤ５，ＰＤ６を加算した信号出力Ｉ1’＝−Ｉ11＋（−Ｉ12）とを加算したものは、ストークスパラメータの１つである信号強度に対応するトータルの電流値Ｉ0である。また、第１及び第２フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を加算した信号出力Ｉ1＝Ｉ11＋Ｉ12は、ストークスパラメータの１つであり、０゜の偏光方位角度の偏光成分の強度に対応している。第３フォトダイオードＰＤ３の信号出力Ｉ3は、右円偏光成分の強度に対応し、第４フォトダイオードＰＤ４の信号出力Ｉ2は、４５゜の偏光方位角度の偏光成分の強度に対応している。これらの電流値Ｉ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3からストークスパラメータＳ0〜Ｓ3が得られることは既に説明したとおりである（上記（１）式参照）。
【００７０】
第２実施形態のストークスパラメータ測定装置の場合、複屈折プリズム１２５ａと、複屈折プリズム１２６ｂとにより発生するＰＭＤ（Polarization mode dispersion）精度を高める必要があるが、光路の折り返しのない分だけ構造がシンプルなものとなる。また、第１実施形態に比較して透過光学面が少ないので、光量損失を減らすことができる。
【００７１】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係るストークスパラメータ測定装置について説明する。本実施形態のストークスパラメータ測定装置は、第１実施形態のストークスパラメータ測定装置１０をさらに変形したものである。
【００７２】
図９は、図２（ａ）に対応するもので、第３実施形態に係るストークスパラメータ測定装置を構成する光分岐部２２１、偏光調整部２２、及び受光部３１の一構成例を示す。本第３実施形態においては、光分岐部２２１を直列型にしている。
【００７３】
光分岐部２２１は、一対の複屈折プリズム２５ａ，２５ａと、これらに挟まれた一対の複屈折プリズム２６ａ，２６ｃとを備える。ここで、複屈折プリズム２５ａ，２５ａ，２６ａ，２６ｃは、第１実施形態と同様のものであるが、直角プリズム２６ｂを除いて信号光が直進させているので、図２の複屈折プリズム２５ａを２つに分割している。本第３実施形態のストークスパラメータ測定装置の場合も、第２実施形態のものと同様に、構造がシンプルなものとなり、かつ透過光学面における光量損失を減らすことができる。
【００７４】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００７５】
例えば、図２（ａ）に示す偏光調整部２２の構成は単なる例示であり、位相素子２２ａや偏光素子２２ｂの配置箇所や光学軸の方向は適宜変更可能であり、これに応じて演算処理回路部３３での処理内容を変更すれば足る。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るストークスパラメータ測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光分岐部、位相補償部および受光部の一構成例，および光分岐部や偏光調整部の役割を説明する図である。
【図３】図１の受光部の具体的構成を説明する図である。
【図４】図１の計測装置において補償校正を行う方法を説明する図である。
【図５】第１実施形態の変形例１に係るストークスパラメータ測定装置の光分岐部に備えた直角プリズムおよび１／２波長板の配置を説明する図である。
【図６】第１実施形態の変形例２に係るストークスパラメータ測定装置の光分岐部の一部,および光分岐部の役割を説明する図である。
【図７】第１実施形態の変形例３に係るストークスパラメータ測定装置の光分岐部の一部，および光分岐部の役割を説明する図である。
【図８】第２実施形態に係る計測装置における光分岐部等の一構成例，および光分岐部等の役割を説明する図である。
【図９】第３実施形態に係る計測装置における光分岐部等を説明する図である。
【符号の説明】
【００７７】
２    入力部
３    出力部
１０    ストークスパラメータ測定装置
２０    偏光解析光学部
２１    光分岐部
２２    偏光調整部
２２ａ  位相素子
２２ｂ  偏光素子
２５    第１光学系
２５ａ  複屈折プリズム
２６    第２光学系
２６ａ  第１複屈折プリズム
２６ｂ  直角プリズム
２６ｃ  第２複屈折プリズム
２６ｄ  １／２波長板
３０    電気回路部
３１    受光部
３２    Ａ／Ｄ変換回路部
３３    演算処理回路部
ＯＡ１１，ＯＡ２１，ＯＡ２２  光学軸
ＰＤ１〜ＰＤ６  フォトダイオード
ＳＬ１  信号光
ＳＬ１１，ＳＬ１２，ＳＬ２１〜ＳＬ２４，ＳＬ３１〜ＳＬ３８  偏光成分
ＳＬ４１，ＳＬ４２  合成光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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