(57)【要約】【課題】光の偏光状態に依存することなく、高精度な測定ができるようにする。【解決手段】波長可変光源３１の出射光Ｐと基準光Ｐｒとを第１カプラ３３で合波して２分岐し、被測定物１を含む第１光路Ｌ１と被測定物１を含まない第２光路Ｌ２に出射し、周波数差付与手段３５により両光路の光の間に所定周波数差を付与する。そして第２カプラ４０により光路Ｌ１、Ｌ２を経た光をそれぞれＰ偏光成分とＳ偏光成分に分けて合波し、各合波成分の波長分波で得られた基準光成分の干渉によって得られるビート信号から、同期検波処理に用いる基準信号を基準信号出力手段５５によって選択し、第１光路Ｌ１を経た光のＰ偏光の測定光成分とＳ偏光の測定光成分に対する同期検波処理を２つのロックインアンプ５６、５７で行い、得られた信号（Ｘｐ，Ｙｐ）、（Ｘｓ，Ｙｓ）に基づいて偏光成分毎の被測定物１の遅延特性等を求めている。【選択図】図１
2008241580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長可変の測定光（Ｐ）を出射する波長可変光源（３１）と、
基準光（Ｐｒ）を出射する基準光源（３２）と、
前記測定光と前記基準光とを合波し、該合波した光を被測定物を含む第１光路と前記被測定物を含まない第２光路へ分けて出射する第１カプラ（３３）と、
前記第１光路を経た光と第２光路を経た光に所定周波数差を与える周波数差付与手段（３５）と、
前記周波数差付与手段によって前記所定周波数差が与えられた光を合波し、前記第１光路を経た光のＰ偏光成分を含む第１の合波光と、前記第１光路を経た光のＳ偏光成分を含む第２の合波光とを出射する第２カプラ（４０）と、
前記第２カプラから出射された第１の合波光から、前記測定光の成分で互いに前記所定周波数差をもつ第１の測定光成分と、前記基準光の成分で互いに前記所定周波数差をもつ第１の基準光成分を抽出する第１波長分波手段（４５）と、
前記第２カプラから出射された第２の合波光から、前記測定光の成分で互いに前記所定周波数差をもつ第２の測定光成分と、前記基準光の成分で互いに前記所定周波数差をもつ第２の基準光成分を抽出する第２波長分波手段（４６）と、
前記第１の測定光成分を受け、該第１の測定光成分に含まれる光の干渉によって生じる前記所定周波数差に等しい周波数の第１ビート信号を出力する第１光電変換器（５１）と、
前記第１の基準光成分を受け、該第１の基準光成分に含まれる光の干渉によって生じる前記所定周波数差に等しい周波数の第２ビート信号を出力する第２光電変換器（５２）と、
前記第２の測定光成分を受け、該第２の測定光成分に含まれる光の干渉によって生じる前記所定周波数差に等しい周波数の第３ビート信号を出力する第３光電変換器（５３）と、
前記第２の基準光成分を受け、該第２の基準光成分に含まれる光の干渉によって生じる前記所定周波数差に等しい周波数の第４ビート信号を出力する第４光電変換器（５４）と、
前記第２ビート信号と第４ビート信号とを含む前記所定周波数の信号のなかから選択した信号を基準信号として出力する基準信号出力手段（５５）と、
前記基準信号で前記第１ビート信号を同期検波する第１ロックインアンプ（５６）と、
前記基準信号で前記第３ビート信号を同期検波する第２ロックインアンプ（５７）と、
前記第１ロックインアンプと第２ロックインアンプの出力信号に基づいて、前記被測定物の特性を求める演算処理部（６０）とを備えた光ヘテロダイン干渉装置。
【請求項２】
前記周波数差付与手段は、
信号発生器（３６、３６ａ、３６ｂ）と、
前記信号発生器の出力信号を受けて入射光の周波数を該信号の周波数分シフトする周波数シフタ（３７、３７ａ、３７ｂ）とを有していることを特徴とする請求項１記載の光ヘテロダイン干渉装置。
【請求項３】
前記周波数差付与手段は、
第１の周波数（ｆａ）の信号を出力する第１の信号発生器（３６ａ）と、
前記第１光路と第２光路の一方に挿入され、前記第１の周波数の信号を受けて入射光の周波数を該信号の周波数分シフトする第１の周波数シフタ（３７ａ）と、
前記第１の周波数と異なる第２の周波数（ｆａ′）の信号を出力する第２の信号発生器（３６ｂ）と、
前記第１光路と第２光路の一方に挿入され、前記第２の周波数の信号を受けて入射光の周波数を該信号の周波数分シフトする第２の周波数シフタ（３７ｂ）とにより構成され、
前記第１光路の光と第２光路の光の間に、前記第１の周波数と第２の周波数の差分の周波数差を付与することを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ヘテロダイン干渉装置。
【請求項４】
前記基準信号出力手段は、前記第２ビート信号と第４ビート信号のうち、レベルの大きい方を前記基準信号として出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置。
【請求項５】
前記第２カプラは、
前記第１光路を経た光と第２光路を経た光とを受けて、それぞれ分けて出射するビームスプリッタ（４１）と、
前記ビームスプリッタから出射された光のＰ偏光成分を選択的に通過させる第１の偏光子（４２）と、
前記ビームスプリッタから出射された光のＳ偏光成分を選択的に通過させる第２の偏光子（４３）とを含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置。
【請求項６】
前記第２カプラは、
前記第１光路を経た光と第２光路を経た光とを受けて、それぞれＰ偏光成分とＳ偏光成分に分けて出射する偏光ビームスプリッタ（４１′）と、
前記偏光ビームスプリッタから出射された光のうち、前記第１光路を経た光のＰ偏光成分と前記第２光路を経たＳ偏光成分とを受けて同一偏光成分を選択的に通過させる透過軸がＰ偏光に対して４５゜をなす第１の偏光子（４２′）と、
前記偏光ビームスプリッタから出射された光のうち、前記第１光路を経た光のＳ偏光成分と前記第２光路を経たＰ偏光成分とを受けて同一偏光成分を選択的に通過させる透過軸がＰ偏光に対して４５゜をなす第２の偏光子（４３′）とを含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置。
【請求項７】
前記第２光路が偏波保持ファイバを用いて構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置。
【請求項８】
前記偏波保持ファイバの主軸が前記第１光路を経た光のＰ偏光成分に対して４５゜をなすように構成されていることを特徴とする請求項７記載の光ヘテロダイン干渉装置。
【請求項９】
前記演算処理部は、
前記第１ロックインアンプの出力信号に基づいて前記第１光路を経た光のＰ偏光についての群遅延を求め、前記第２ロックインアンプの出力信号に基づいて前記第１光路を経た光のＳ偏光についての群遅延を求めることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置。
【請求項１０】
前記演算処理部は、
前記Ｐ偏光についての群遅延とＳ偏光についての群遅延の平均化演算を行い、平均群遅延を求めることを特徴とする請求項９記載の光ヘテロダイン干渉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光部品の群遅延特性や波長分散特性等を測定するための光ヘテロダイン干渉装置において、光の偏光状態に依存することなく、高精度な測定ができるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光部品の群遅延特性や波長分散特性等を測定するために、従来から図９に示す光ヘテロダイン干渉装置１０が用いられていた。
【０００３】
この光ヘテロダイン干渉装置１０は、波長可変光源１１から出射された周波数ｆの測定光Ｐを光分波器１２で２分岐して、その一方の光Ｐａを被測定物１を含む第１光路Ｌ１へ出射し、他方の光Ｐｂを被測定物１を含まない第２光路Ｌ２に出射する。
【０００４】
ここで、第２光路Ｌ２側には、信号発生器１３からの周波数ｆａの信号Ｅａを受けて入射光の光周波数をその信号周波数ｆａ分シフトする音響光学素子等からなる周波数シフタ１４が挿入されており、この周波数シフタ１４で周波数ｆａだけ周波数シフトした光Ｐｄと、被測定物１を経由した光Ｐｃとを光合波器１５で合波し、その合波光Ｐｅを光電変換器１６に入射して電気の信号Ｅｅを得ている。そして、この信号Ｅｅをロックインアンプ（同期検波器）１７に与え、信号Ｅａを基準信号とする同期検波処理を行い、得られた直交信号成分Ｘ、Ｙを演算処理部１８に入力する。
【０００５】
ここで、光電変換器１６から出力される信号Ｅｅには、直流分以外に、被測定物１を経由した光Ｐｃと被測定物１を経由せずに周波数差ｆａが付与された光Ｐｄの干渉によって生じるビート信号成分が含まれている。このビート信号成分は、光Ｐｃ、光Ｐｄの強度に対応した振幅と、光Ｐｃ、Ｐｄの周波数差（この場合ｆａ）に等しい周波数を有する正弦波となる。
【０００６】
波長可変光源１１から出射される測定光Ｐの光周波数ｆを変化させると、被測定物１を経由した光Ｐｃの振幅と位相が変化するため、ビート信号成分の振幅と位相も変化する。
【０００７】
被測定物の群遅延時間ｔｇを位相特性の各周波数微分と定義すれば、群遅延時間ｔｇは、次式で表される。
ｔｇ＝ｄθ（ω）／ｄω
【０００８】
したがって、波長可変光源１１の光周波数ｆを可変しながら位相変化を測定することで、群遅延時間を求めることができる。
【０００９】
なお、上記構成の光ヘテロダイン干渉装置は、例えば次の特許文献１に開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２６６７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、上記構成の光ヘテロダイン干渉装置では、被測定物１側の外乱の影響を大きく受けて、正確な測定が困難になる場合がある。
【００１２】
これを解決するために、例えば図１０に示す光ヘテロダイン干渉装置２０のように、測定光とは別の基準光を用いることが考えられる。
【００１３】
即ち、基準光源２１から出射された周波数ｆｒの固定波長の基準光Ｐｒと測定光Ｐとをカプラ２２に入射して合波し、その合波光を２分岐して、その一方の光Ｐａ′を被測定物１を含む第１光路Ｌ１に出射し、他方の光Ｐｂ′を被測定物１が含まれない第２光路Ｌ２に出射するとともに、光合波器１５から出射された光Ｐｅを波長分波器２３に与えて、測定光Ｐの成分で２つの光路Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ経由して互いに周波数差ｆａをもつ光からなる第１波長成分Ｐｆと、基準光Ｐの成分で２つの光路Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ経由して互いに周波数差ｆａをもつ光からなる第２波長成分Ｐｇとを分離抽出する。
【００１４】
そして、各波長成分Ｐｆ、Ｐｇを光電変換器２４、２５でそれぞれ受光し、周波数ｆと周波数ｆ＋ｆａの差によって生じる第１ビート信号Ｅｆと、周波数ｆｒと周波数ｆｒ＋ｆａの差によって生じる第２ビート信号Ｅｇとを得て、ロックインアンプ１７において、第２ビート信号Ｅｇを基準信号として第１ビート信号Ｅｆを同期検波する。
【００１５】
このように基準光Ｐｒを用いることで、被測定物１を経由する測定光成分に対する外乱の影響を基準光成分にも同等に与えて、外乱による同期検波出力の振幅や位相の変動を防ぐことが可能となる。
【００１６】
ところが、上記のように基準光を用いて外乱の影響を受けないようにした光ヘテロダイン干渉装置であっても、被測定物１から出射される光の偏波状態によって、干渉信号レベルが著しく低下して測定が困難になる場合がある。
【００１７】
本発明は、この点を改善して、光の偏光状態に依存することなく、高精度な測定ができる光ヘテロダイン干渉装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の光ヘテロダイン干渉装置は、
波長可変の測定光（Ｐ）を出射する波長可変光源（３１）と、
基準光（Ｐｒ）を出射する基準光源（３２）と、
前記測定光と前記基準光とを合波し、該合波した光を被測定物を含む第１光路と前記被測定物を含まない第２光路へ分けて出射する第１カプラ（３３）と、
前記第１光路を経た光と第２光路を経た光に所定周波数差を与える周波数差付与手段（３５）と、
前記周波数差付与手段によって前記所定周波数差が与えられた光を合波し、前記第１光路を経た光のＰ偏光成分を含む第１の合波光と、前記第１光路を経た光のＳ偏光成分を含む第２の合波光とを出射する第２カプラ（４０）と、
前記第２カプラから出射された第１の合波光から、前記測定光の成分で互いに前記所定周波数差をもつ第１の測定光成分と、前記基準光の成分で互いに前記所定周波数差をもつ第１の基準光成分を抽出する第１波長分波手段（４５）と、
前記第２カプラから出射された第２の合波光から、前記測定光の成分で互いに前記所定周波数差をもつ第２の測定光成分と、前記基準光の成分で互いに前記所定周波数差をもつ第２の基準光成分を抽出する第２波長分波手段（４６）と、
前記第１の測定光成分を受け、該第１の測定光成分に含まれる光の干渉によって生じる前記所定周波数差に等しい周波数の第１ビート信号を出力する第１光電変換器（５１）と、
前記第１の基準光成分を受け、該第１の基準光成分に含まれる光の干渉によって生じる前記所定周波数差に等しい周波数の第２ビート信号を出力する第２光電変換器（５２）と、
前記第２の測定光成分を受け、該第２の測定光成分に含まれる光の干渉によって生じる前記所定周波数差に等しい周波数の第３ビート信号を出力する第３光電変換器（５３）と、
前記第２の基準光成分を受け、該第２の基準光成分に含まれる光の干渉によって生じる前記所定周波数差に等しい周波数の第４ビート信号を出力する第４光電変換器（５４）と、
前記第２ビート信号と第４ビート信号とを含む前記所定周波数の信号のなかから選択した信号を基準信号として出力する基準信号出力手段（５５）と、
前記基準信号で前記第１ビート信号を同期検波する第１ロックインアンプ（５６）と、
前記基準信号で前記第３ビート信号を同期検波する第２ロックインアンプ（５７）と、
前記第１ロックインアンプと第２ロックインアンプの出力信号に基づいて、前記被測定物の特性を求める演算処理部（６０）とを備えている。
【００１９】
また、本発明の請求項２の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項１記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記周波数差付与手段は、
信号発生器（３６、３６ａ、３６ｂ）と、
前記信号発生器の出力信号を受けて入射光の周波数を該信号の周波数分シフトする周波数シフタ（３７、３７ａ、３７ｂ）とを有していることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項３の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項１または請求項２記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記周波数差付与手段は、
第１の周波数（ｆａ）の信号を出力する第１の信号発生器（３６ａ）と、
前記第１光路と第２光路の一方に挿入され、前記第１の周波数の信号を受けて入射光の周波数を該信号の周波数分シフトする第１の周波数シフタ（３７ａ）と、
前記第１の周波数と異なる第２の周波数（ｆａ′）の信号を出力する第２の信号発生器（３６ｂ）と、
前記第１光路と第２光路の一方に挿入され、前記第２の周波数の信号を受けて入射光の周波数を該信号の周波数分シフトする第２の周波数シフタ（３７ｂ）とにより構成され、
前記第１光路の光と第２光路の光の間に、前記第１の周波数と第２の周波数の差分の周波数差を付与することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項４の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記基準信号出力手段は、前記第２ビート信号と第４ビート信号のうち、レベルの大きい方を前記基準信号として出力することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項５の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記第２カプラは、
前記第１光路を経た光と第２光路を経た光とを受けて、それぞれ分けて出射するビームスプリッタ（４１）と、
前記ビームスプリッタから出射された光のＰ偏光成分を選択的に通過させる第１の偏光子（４２）と、
前記ビームスプリッタから出射された光のＳ偏光成分を選択的に通過させる第２の偏光子（４３）とを含んでいることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項６の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記第２カプラは、
前記第１光路を経た光と第２光路を経た光とを受けて、それぞれＰ偏光成分とＳ偏光成分に分けて出射する偏光ビームスプリッタ（４１′）と、
前記偏光ビームスプリッタから出射された光のうち、前記第１光路を経た光のＰ偏光成分と前記第２光路を経たＳ偏光成分とを受けて同一偏光成分を選択的に通過させる透過軸がＰ偏光に対して４５゜をなす第１の偏光子（４２′）と、
前記偏光ビームスプリッタから出射された光のうち、前記第１光路を経た光のＳ偏光成分と前記第２光路を経たＰ偏光成分とを受けて同一偏光成分を選択的に通過させる透過軸がＰ偏光に対して４５゜をなす第２の偏光子（４３′）とを含んでいることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項７の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記第２光路が偏波保持ファイバを用いて構成されていることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項８の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項７記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記偏波保持ファイバの主軸が前記第１光路を経た光のＰ偏光成分に対して４５゜をなすように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項９の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記演算処理部は、
前記第１ロックインアンプの出力信号に基づいて前記第１光路を経た光のＰ偏光についての群遅延を求め、前記第２ロックインアンプの出力信号に基づいて前記第１光路を経た光のＳ偏光についての群遅延を求めることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項１０の光ヘテロダイン干渉装置は、請求項９記載の光ヘテロダイン干渉装置において、
前記演算処理部は、
前記Ｐ偏光についての群遅延とＳ偏光についての群遅延の平均化演算を行い、平均群遅延を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
このように本発明の光ヘテロダイン干渉装置は、基準光を用いるとともに、２つの光路を経た光をそれぞれＰ偏光成分とＳ偏光成分に分けて合波し、各合波成分の波長分波で得られた基準光成分の干渉によって得られるビート信号のうち、同期検波処理の基準信号として好ましい方の信号を選択し、合波成分の波長分波で得られた測定光成分の被測定物を含む第１光路を経た光のＰ偏光成分と被測定物を含む第１光路を経た光のＳ偏光成分に対する同期検波処理を行って、それによって得られた信号に基づいて偏光成分毎の被測定物の特性を求めるようにしている。
【００２９】
したがって、外乱による測定誤差を防止しつつ、偏光成分毎の被測定物の特性を高精度に求めることができ、その平均化処理等により、偏光の影響を受けない測定結果を得ることが可能となる。
【００３０】
また、干渉計の参照光路である被測定物を含まない経路を偏波保存ファイバを用いて構成し、測定光成分と基準光成分を偏波保存ファイバの主軸に合わせて導波させ、第２カプラにおいてその主軸をＰ偏光軸およびＳ偏光軸に対して４５゜傾けることで、被測定物を含む経路を経た光のＰ偏光成分とＳ偏光成分それぞれと合波される測定光成分と基準光成分は、それぞれ強度がほぼ等しく、位相が同期しているので、偏光成分毎の被測定物の特性が安定且つ正確に測定可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
以下、図面に基づいて本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、本発明を適用した光ヘテロダイン干渉装置３０の構成を示している。
【００３２】
この光ヘテロダイン干渉装置３０は、前記した光ヘテロダイン干渉装置２０と同様に、波長可変光源３１から出射された光周波数ｆの測定光Ｐと、基準光源３２から出射された固定の光周波数ｆｒの基準光Ｐｒとを、偏波保存型の第１カプラ３３に入射して両光を合波し、その合波した光を２分岐し、その一方の光Ｐａ′を被測定物１を含む第１光路Ｌ１に出射し、他方の光Ｐｂ′を被測定物１を含まない第２光路Ｌ２へ出射する。なお、ここで、測定光Ｐと基準光Ｐｒは直線偏光とする。
【００３３】
周波数差付与手段３５は、第１光路Ｌ１を経た光と第２光路Ｌ２を経た光に所定周波数差ｆｂ（この場合ｆｂ＝ｆａ）を与えるためのものであり、この実施形態では、周波数ｆａの信号Ｅａを出力する信号発生器３６と、第２光路Ｌ２に挿入され、信号Ｅａを受けて入射光の光周波数を周波数ｆａ分高く（あるいは低く）シフトして出射する音響光学結晶素子などからなる周波数シフタ３７とにより構成されている。
【００３４】
被測定物１および遅延手段３８を経由して第１光路Ｌ１から出射される光Ｐｃと、周波数シフタ３７を経由して第２光路Ｌ２から出射される光Ｐｄは、第２カプラ４０に入射される。
【００３５】
なお、遅延手段３８は、光路Ｌ１、Ｌ２の光路長差を調整するために配置されており、この光路長差が大きいと光周波数の変化に対して位相変化が大きくなる。
【００３６】
第２カプラ４０は、例えば図２に示しているように、無偏光型のビームスプリッタ４１、０゜偏光子４２、９０゜偏光子４３を含み、第１光路Ｌ１から入射する光Ｐｃについては、ビームスプリッタ４１で２分し、その一方の光のＰ偏光成分Ｐｃｐを０°偏光子４２を介して選択的に出射し、他方の光のＳ偏光成分Ｐｃｓを９０°偏光子４３を介して選択的に出射する。
【００３７】
また、第２光路Ｌ２から入射する直線偏光の光Ｐｄについては、その偏光軸がＰ偏光軸およびＳ偏光軸に対して４５゜傾いた状態でビームスプリッタ４１に入射させて２分し、その一方の光のＰ偏光成分Ｐｄｐを０°偏光子４２を介して選択的に出射し、他方の光のＳ偏光成分Ｐｄｓを９０°偏光子４３を介して選択的に出射する。
【００３８】
このとき、Ｐ偏光成分ＰｄｐとＳ偏光成分Ｐｄｓに含まれる測定光成分と基準光成分は、それぞれ強度がほぼ等しく、位相が同期している。
【００３９】
上記した第２カプラ４０では、無偏光型のビームスプリッタ４１、０°偏光子４２、９０゜偏光子４３を用いて、第１光路Ｌ１を経た光のＰ偏光成分Ｐｃｐと第２光路Ｌ２を経た光のＰ偏光成分Ｐｄｐと含む光を第１の合波光Ｐｐとし、第１光路Ｌ１を経た光のＳ偏光成分Ｐｃｓと第２光路Ｌ２を経た光のＳ偏光成分Ｐｄｓとを含む光を第２の合波光Ｐｓとして出射しているが、第２カプラ４０を図３に示すように、偏光ビームスプリッタ４１′と、そのＰ偏光軸およびＳ偏光軸に対して透過軸が４５゜傾いた２つの偏光子４２′、４３′を用いて構成することもできる。
【００４０】
この場合、第１光路Ｌ１を経た光のＰ偏光成分Ｐｃｐと第２光路Ｌ２を経た光のＳ偏光成分Ｐｄｓとを含む光が第１の合波光Ｐｐとして出射され、第１光路Ｌ１を経た光のＳ偏光成分Ｐｃｓと第２光路Ｌ２を経た光のＰ偏光成分Ｐｄｐとを含む光が第２の合波光Ｐｓとして出射される。
【００４１】
この場合であっても、第１光路Ｌ１を経た光のＰ偏光成分ＰｃｐとＳ偏光成分Ｐｃｓのそれぞれと合波される第２光路Ｌ２を経た光の測定光成分と基準光成分は、それぞれ強度がほぼ等しく、位相が同期する。
【００４２】
なお、上記の第２カプラ４０の０゜偏光子４２、９０゜偏光子４３の透過軸あるいは偏光ビームスプリッタ４１′のＰ偏光軸、Ｓ偏光軸に対して、光Ｐｄをその偏光が安定に４５゜傾いた状態で入射させるために、図４のように第２光路Ｌ２を偏波保存ファイバ３４で構成し、その主軸ｘ、ｙが光ビームスプリッタ４１′のＰ偏光軸、Ｓ偏光軸に対して４５゜傾いた状態にしている。
【００４３】
第２カプラ４０から出射された第１の合波光Ｐｐは第１波長分波器４５に入射され、第２の合波光Ｐｓは第２波長分波器４６に入射される。
【００４４】
第１波長分波器４５は、入力された第１の合波光Ｐｐを、測定光Ｐの成分で互いに所定周波数差ｆｂをもつ光からなる第１の測定光成分Ｐｐ１と、基準光Ｐｒの成分で互いに所定周波数差ｆｂをもつ光からなる第１の基準光成分Ｐｐ２とに分けて出射する。
【００４５】
同様に、第２波長分波器４６は、入射された第２の合波光Ｐｓを、測定光Ｐの成分で互いに所定周波数差ｆｂをもつ光からなる第２の測定光成分Ｐｓ１と、基準光Ｐｒの成分で互いに所定周波数差ｆｂをもつ光からなる第２の基準光成分Ｐｓ２とを分けて出射する。
【００４６】
第１の測定光成分Ｐｐ１を受けた第１光電変換器５１は、第１の測定光成分Ｐｐ１に含まれ互いに所定周波数差ｆｂをもつ測定光成分の干渉によって生じる周波数ｆｂの第１ビート信号Ｅｐ１を出力し、第１の基準光成分Ｐｐ２を受けた第２光電変換器５２は、第１の基準光成分Ｐｐ２に含まれ互いに所定周波数差ｆｂをもつ基準光成分の干渉によって生じる周波数ｆｂの第２ビート信号Ｅｐ２を出力する。
【００４７】
同様に、第２の測定光成分Ｐｓ１を受けた第３光電変換器５３は、第２の測定光成分Ｐｓ１に含まれ互いに所定周波数差ｆｂをもつ測定光成分の干渉によって生じる周波数ｆｂの第３ビート信号Ｅｓ１を出力し、第２の基準光成分Ｐｓ２を受けた第４光電変換器５４は、第２の基準光成分Ｐｓ２に含まれ互いに所定周波数差ｆｂをもつ基準光成分の干渉によって生じる周波数ｆｂの第４ビート信号Ｅｓ２を出力する。
【００４８】
第２ビート信号Ｅｐ２と第４ビート信号Ｅｓ２は、基準信号出力手段５５に入力される。基準信号出力手段５５は、入力されたビート信号Ｅｐ２、Ｅｓ２から選択した信号を所定周波数ｆｂの基準信号Ｅｒとして出力するためのものであり、例えば、入力するビート信号のうちレベルが大きい方を選択し、第１ロックインアンプ５６、第２ロックインアンプ５７に基準信号Ｅｒとして入力する。
【００４９】
第１ロックインアンプ５６は、第１ビート信号Ｅｐ１を基準信号Ｅｒで同期検波し、第２ロックインアンプ５７は、第３ビート信号Ｅｓ１を基準信号Ｅｒで同期検波する。
【００５０】
演算処理部６０は、例えば波長可変光源３１が出射する測定光Ｐの周波数ｆをΔｆステップで可変し、周波数毎の第１ロックインアンプ５６の出力信号Ｘｐ、Ｙｐと第２ロックインアンプ５７の出力信号Ｘｓ、Ｙｓとに基づいて、Ｐ偏光とＳ偏光についての被測定物１の特性を求める。
【００５１】
例えば、周波数ｆ毎の位相値φｐ、φｓを、次の演算、
φｐ＝ｔａｎ−１（Ｙｐ／Ｘｐ）
φｓ＝ｔａｎ−１（Ｙｓ／Ｘｓ）
で求め、次の演算により、偏光毎の群遅延τｐ、τｓを求める。
【００５２】
τｐ（ｎ）＝ｄφｐ／ｄω
＝［φｐ（ｎ）−φｐ（ｎ−１）］／（２πΔｆ）
τｓ（ｎ）＝ｄφｓ／ｄω
＝［φｓ（ｎ）−φｓ（ｎ−１）］／（２πΔｆ）
【００５３】
なお、偏光毎の振幅Ａｐ、Ａｓは、
Ａｐ＝（Ｘｐ２＋Ｙｐ２）１／２
Ａｓ＝（Ｘｓ２＋Ｙｓ２）１／２
の演算で求めることができる。
【００５４】
このようにして得られた偏光毎の群遅延は、例えば演算処理部６０によって、図示しない表示器の画面上に例えば図５のように周波数軸上にグラフ表示される。
【００５５】
また、演算処理部６０が、各周波数における２つの偏光の群遅延τｐ（ｎ）、τｓ（ｎ）の平均値演算を行い、平均群遅延値τａ（ｎ）＝［τｐ（ｎ）＋τｓ（ｎ）］／２を求めて、例えば図６のように周波数軸上にグラフ表示してもよい。
【００５６】
このように、実施形態の光ヘテロダイン干渉装置３０は、基準光Ｐｒを用いるとともに、２つの光路Ｌ１、Ｌ２を経た光をそれぞれＰ偏光成分とＳ偏光成分に分けて合波し、各合波成分の波長分波で得られた基準光成分の干渉によって得られるビート信号のうち、同期検波処理の基準信号として好ましい方の信号を選択し、合波成分の波長分波で得られた測定光成分のＰ偏光成分とＳ偏光成分に対する同期検波処理を行って、それによって得られた信号に基づいて偏光成分毎の被測定物の特性を求めるようにしている。
【００５７】
したがって、外乱による測定誤差を防止しつつ、偏光成分毎の被測定物の特性を高精度に求めることができ、その平均化処理等により、偏光の影響を受けない測定結果を得ることが可能となる。
【００５８】
なお、ここでは被測定物１が基準光Ｐｒの成分を通過させる場合について説明したが、被測定物１が基準光Ｐｒを通過させないような場合には、同期検波処理の基準信号の候補としての第２ビート信号Ｅｐ２、第４ビート信号Ｅｓ２が得られなくなるので、その場合には、図１で点線で示しているように、信号Ｅａを信号発生器３６から基準信号出力手段５５へ直接出力して、所定周波数差ｆｂに等しい周波数の信号Ｅａを基準信号Ｅｒとして選択できるように構成すればよい。
【００５９】
また、前記実施形態では、周波数差付与手段３５の周波数シフタ３７が、第２光路Ｌ２側に挿入されていたが、第１光路Ｌ１側（被測定物１の前段でも後段でもよい）に挿入してもよい。
【００６０】
（第２の実施形態）
また、図７のように、信号発生器３６ａから出力される周波数ｆａの信号Ｅａを受ける周波数シフタ３７ａを第２光路Ｌ２に挿入し、信号発生器３６ｂから出力される周波数ｆａ′の信号Ｅａ′を受ける周波数シフタ３７ｂを第１光路Ｌ１（被測定物１の前段でも後段でもよい）に挿入して、第２カプラ４０に入射される光の間に所定周波数差ｆｂ＝ｆａ−ｆａ′を付与してもよい。
【００６１】
また、図８のように、２つの周波数シフタ３７ａ、３７ｂを、２つの光路Ｌ１、Ｌ２のいずれか一方側に挿入しても、上記周波数差ｆｂ＝ｆａ−ｆａ′を付与することができる。ただし、この場合２つの周波数シフタ３７ａ、３７ｂのシフト方向を反対にする。
【００６２】
このように構成した場合、各ビート信号Ｅｐ１、Ｅｐ２、Ｅｓ１、Ｅｓ２の周波数を格段に低くすることができ、低域のロックインアンプで位相検波できる。
【００６３】
また、この場合も基準光Ｐｒを通過させない被測定物１を測定する事態を考慮し、点線で示すように、信号Ｅａ、Ｅａ′をミキサ６１で混合してその差周波数ｆｂのビート信号Ｅｂを生成し、基準信号Ｅｒとして選択できるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す図
【図２】実施形態の要部の構成例を示す図
【図３】実施形態の要部の他の構成例を示す図
【図４】第２光路側に偏波保存ファイバを用いた場合の軸の関係を示す図
【図５】各偏光についての測定結果の表示例を示す図
【図６】偏光の平均化により得られた測定結果の表示例を示す図
【図７】ビート周波数を低くすることができる実施形態の構成を一部を示す図
【図８】ビート周波数を低くすることができる実施形態の構成を一部を示す図
【図９】従来装置の構成図
【図１０】基準光を用いた構成を示す図
【符号の説明】
【００６５】
１……被測定物、３０……光ヘテロダイン干渉装置、３１……波長可変光源、３２……基準光源、３３……第１カプラ、３５……周波数差付与手段、３６、３６ａ、３６ｂ……信号発生器、３７、３７ａ、３７ｂ……周波数シフタ、３８……遅延器、４０……第２カプラ、４１……ビームスプリッタ、４１′……偏光ビームスプリッタ、４２……０°偏光子、４２′……４５゜偏光子、４３……９０°偏光子、４３′……４５゜偏光子、４５……第１波長分波器、４６……第２波長分波器、５１……第１光電変換器、５２……第２光電変換器、５３……第３光電変換器、５４……第４光電変換器、５５……基準信号出力手段、５６……第１ロックインアンプ、５７……第２ロックインアンプ、６０……演算処理部、６１……ミキサ
【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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【図１０】
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