(57)【要約】　　　（修正有）【課題】光学デバイスをテストするのに適切な偏波状態を実現し、導波路から出力された光の偏派状態を判定する方法及び装置を提供する。【解決手段】テスト対象光学デバイス（ＤＵＴ）１３の光導波路１２のテストの前に、導波路の入力側で、偏波コントローラによって生成された特定の偏波状態を備える光が偏波コントローラから光ファイバの先端部に出力され、光ファイバの反対側の先端部１１からＤＵＴの導波路に入射する光の偏波状態を計測システムによって分析し、光の偏波状態が変化しているかどうかを判定する。そして、必要に応じて偏波コントローラを調節し、光ファイバによって引き起こされた偏波状態の変化を補償する。その上で、導波路の出力側で導波路から出力される光の偏波状態を計測システム６０によって分析し、導波路を伝播した光の偏波状態に対するＤＵＴの導波路の影響を判定する。【選択図】図５
2004004037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力と出力を備える少なくとも１つの光導波路を有するテスト対象光学デバイスをテストするシステムであって、
特定の偏波状態を備え、光ファイバの起端に結合され、前記光ファイバの遠端から出力される光ビームを生成する偏波コントローラと、
前記偏波コントローラによって生成され、前記光ファイバの遠端から出力された光を受光するように配置されたレンズと、
前記レンズによって集束された光を受光するように配置され、この光を個別の偏波成分に分離するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタからの前記個別の偏波成分の第１成分を受光するように配置され、前記個別の偏波成分の第１成分を対応する電気信号に変換する第１光センサと、
前記ビームスプリッタからの前記個別の偏波成分の第２成分を受光するように配置され、前記個別の偏波成分の第２成分を対応する電気信号に変換する第２光センサと、
前記第１及び第２光センサから前記電気信号を受信し、計測アルゴリズムに従って前記電気信号を処理して前記光ファイバの遠端から出力される光の偏波状態を判定する処理ロジックと、
を有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学デバイスに関し、更に詳しくは光学平面光波回路デバイスの１つ又は複数の導波路をテストし、導波路に入射した光の偏波状態に対する導波路の影響を判定する方法、装置、及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面光波回路（ＰＬＣ）デバイスは、その内部を伝播する光の偏波状態に対してしばしば予期せぬ影響を与えることがある。これらの影響をリアルタイムで理解し定量化することにより、優れたＰＬＣデバイスの設計が可能になる。偏波消光比（ＰＥＲ）は、１つの偏波状態の電界振幅とその他の偏波状態の電界振幅間の比率の尺度である（例えば、互いに直交する水平及び垂直偏波成分の比率）。通常、ＰＬＣデバイスの場合には、ＰＬＣデバイスの基板に平行な状態（一般に、水平成分と呼ばれる）と基板に垂直な状態（一般に、垂直成分と呼ばれる）の観点で偏波状態を評価しており、この場合のＰＥＲは、水平偏波成分と垂直偏波成分間の比率となる。
【０００３】
前述のように、ＰＬＣデバイスの場合には、デバイス内を伝播する信号の偏波状態に予期せぬ影響を与えることがある。これらの影響には、例えば、偏波状態のスクランブルやＰＬＣデバイス内部の中心波長のシフトなどが含まれる。これらはいずれも望ましくない影響であり、例えば、光学デマルチプレクサＰＬＣの場合には、各チャネル上の中心波長がわずかにシフトすることが観測されている。
【０００４】
ＰＬＣデバイスをテストし、内部を通過する光の偏波状態に対するＰＬＣデバイスの影響を判定する周知の技法は、１）偏波コントローラに接続された所定の長さの光ファイバを介して偏波コントローラからＰＬＣデバイスの導波路に光を入射させる段階、２）ＰＬＣの導波路から出力された光を受光する段階、及び３）導波路から出力された光の偏波状態に対するＰＬＣの影響を計測する段階を有している。しかしながら、このような技法では、光ファイバの先端から導波路の入力に入射する光の偏波状態が偏波コントローラから出力された光の偏波状態と同一であることを前提としている。即ち、この技法においては、光が偏波コントローラから放出される時点と当該光が光ファイバの先端部から導波路の入力に入射する時点の間で光ファイバが光の偏波状態に影響を与えないと仮定しているのである。
【０００５】
特許文献１（以下、「５９７特許」と称する）には、偏波依存性損失（ＰＤＬ）を算出する決定論的な方法を使用するシステム及び方法が開示されている。この技法の場合、テスト対象光学デバイス（ＤＵＴ）の偏波依存性損失を算出するために４つの固有の偏波入力状態を必要としており、この特許では、一旦選択した後に、４つの偏波状態のそれぞれが光タップの長さにわたって（即ち、偏波コントローラに接続されている光タップの端部からＤＵＴの入力までの全区間で）維持されると仮定している。即ち、光タップ自体によって引き起こされる偏波状態の変化が考慮されていないのである。
【０００６】
本発明によれば、光の偏波状態は、例えば、使用する光ファイバのタイプ、使用する光ファイバの長さ、及び／又は光ファイバの空間的な動きなどの様々な要因により、偏波コントローラと光がＰＬＣ　ＤＵＴに入射する光ファイバの先端部の間で変化し得ることが判明しており、光がＰＬＣデバイスに入射する光ファイバの先端部における光の偏波状態は、これらのすべての要因によって変化する可能性があるのである。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第５，３７１，５９７号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、光ファイバの先端部からＰＬＣ　ＤＵＴに入射する光の偏波状態を計測し、この結果、必要に応じて光ファイバの先端部からＰＬＣに入射する光の偏波状態を調節し、ＤＵＴをテストするのに適切な（又は、望ましい）偏波状態を実現することができる方法及び装置に対するニーズが存在している。更には、導波路を伝播した光の偏波状態に対する導波路の影響を判定するために、導波路から出力された光の偏波状態（例えば、ＰＥＲ及び／又はＰＤＬ）の判定を可能にするデバイスに対するニーズも存在しているのである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、テスト対象光学デバイス（ＤＵＴ）の光導波路の入力及び／又は出力において（両方が好ましい）光を分析する能力を有する計測システムを提供する。導波路の入力側では、偏波コントローラによって生成された特定の偏波状態を備える光が偏波コントローラから光ファイバの先端部に出力される。そして、光ファイバの反対側の先端部からＤＵＴの導波路に入射する光の偏波状態を計測システムによって分析し、光の偏波状態が光ファイバによって変化しているかどうか、及び変化している場合には、どの程度変化しているのかを判定する。そして、必要に応じて偏波コントローラを調節し、光ファイバによって引き起こされた偏波状態の変化を補償する。一方、導波路の出力側では、導波路から出力される光の偏波状態を計測システムによって分析し、導波路を伝播した光の偏波状態に対するＤＵＴの導波路の影響を判定する。
【００１０】
好適な実施例によれば、偏波コントローラから最も離れた光ファイバの先端部で光ファイバの先端部から出力される光を計測システムによって取得して分析する。具体的には、計測システムのコンピュータにより、光ファイバの先端部から出力される光の偏波消光比（ＰＥＲ）及び／又は偏波依存性損失（ＰＤＬ）を判定し、これらの計測値のいずれか又は両方に基づいて偏波コントローラを調節して光ファイバによる光の偏波状態の変化を補償する必要があるかどうかを判定する１つ又は複数のアルゴリズムを実行する。そして、偏波コントローラを調節する必要があると判定された場合には、コンピュータによって生成されたフィードバック信号が偏波コントローラに供給され、偏波コントローラが生成する光の偏波状態を調節して光ファイバによって引き起こされた偏波状態の変化を補償する。
【００１１】
導波路の出力においては、導波路から出力される光を計測システムによって取得して分析する。具体的には、計測システムのコンピュータにより、導波路から出射される光の偏波状態を分析し、導波路に入射した光の偏波状態に対するＤＵＴの導波路の影響を判定する１つ又は複数のアルゴリズムを実行する。この判定結果は、例えば、ＤＵＴの導波路が適切に動作しているかどうかなどの判定に使用することができる。光ファイバの遠端から出力される光の場合と同様に、この場合にも、ＰＥＲ及び／又はＰＤＬを判定及び分析し、導波路を伝播する光の偏波状態に対する導波路の影響を判定することができる。
【００１２】
光ファイバの遠端から出力される光の分析に使用する本発明の計測システムは、偏波コントローラ、レンズ、ビームスプリッタ、第１及び第２光センサ、及び処理ロジックを有している。偏波コントローラが特定の偏波状態を備える光ビームを生成し、この光ビームが光ファイバの起端に結合される。そして、光ファイバの遠端から出力されたこの光をレンズが受光してビームスプリッタ上に集束し、ビームスプリッタが光ビームを第１及び第２偏波成分に分離する。これらの偏波成分は、互いに直交又は非直交関係にあってよい（即ち、それらの間に９０°又はこれ以外の角度を備えるか、或いは、円偏波されていてもよい）。第１光センサは、ビームスプリッタから第１偏波成分を受光して対応する電気信号に変換するように配置されており、第２光センサは、ビームスプリッタから第２偏波成分を受光して対応する電気信号に変換するように配置されている。
【００１３】
処理ロジックは、コンピュータ及びその他の回路を含んでおり、第１及び第２センサから電気信号を受信して特定の方法で処理し、コンピュータによる処理に適した電気信号に変換する。そして、コンピュータが計測アルゴリズムに従ってそれらの電気信号を処理する。処理ロジックは、光ファイバの遠端から出力された光の偏波状態を判定し、必要に応じて補償フィードバック信号を偏波コントローラに供給し、偏波コントローラが光ファイバの起端に入射させる光の偏波状態を調節する。この結果、光ファイバの遠端から導波路の入力に入射する光の偏波状態を検出すると共に制御することが可能になる。
【００１４】
導波路から出力される光の場合にも、計測システムは、前述の計測システムと同一の要素を有している（但し、偏波コントローラは除く）。この計測システムの処理ロジックのコンピュータは、光を分析しＤＵＴの導波路によって偏波状態が変化したかどうか、そして、変化している場合には、その変化の程度を判定する。この分析結果から、導波路を伝播した光の偏波状態に対する導波路の影響を判定することができる。この場合、コンピュータはＰＥＲ及び／又はＰＤＬも判定し、これらの判定結果を使用して導波路を伝播する光の偏波状態に対する導波路の影響を判定する。
【００１５】
偏波成分間の比率（例えば、ＰＥＲ）を計測する理由は、分析データを正規化するためである。この結果、導波路の入力での偏波比率を導波路の出力での偏波比率と比較することにより、ＤＵＴによる結合損失を考慮することなく、導波路を通過する光の偏波状態に対する導波路の影響を判定することができる。
【００１６】
光ファイバの遠端と導波路の出力において光を分析する計測システムは、まったく別のものである必要はなく、これらの各システムの１つ又は複数のコンポーネントをシステム間で共有することができる。実際に、これら２つの計測システムの組み合わせは、例えば、計測アルゴリズムを実行して前述の判定を行うコンピュータなどの可能な或いは望ましいコンポーネントを共有する単一の計測システムとして見なすことができる。しかしながら、例証と説明を容易にするために、本発明についての説明は、まったく別の２つの計測システムを使用するという前提で行われる。
【００１７】
本発明のこれら及びその他の特徴と利点は、以下の説明、図面、及び請求項によって明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明では、光が光導波路の入力に結合される光ファイバの先端部と光導波路の出力の両方で偏波成分間の比率を計測し、ＰＥＲを取得すると共に／又は偏波依存性損失（ＰＤＬ）を判定することが望ましい。特定の偏波状態を備える光が偏波コントローラによって生成され、光ファイバの起端に結合される。そして、偏波ビームスプリッタが、個別の経路に沿って伝播するよう、この光の偏波成分を分離する。尚、これらの偏波成分は、互いに直交又は非直交の関係にあってよく、或いは、円偏波されていてもよい。続いて、各経路に沿って配設されているそれぞれの光センサが、当該経路上の光の強度を計測し、対応する光信号を電気信号に変換する。このようなシステム構成により、これらの計測及び変換タスクは各経路ごとに略同時に実行可能であり、この結果、分離された各成分に対応する電気信号をリアルタイムで分析することによって有意な情報を導出することができる。尚、これらの機能は、光ファイバの遠端とテスト対象導波路の出力の両方で実行することが好ましい。
【００１９】
ビームスプリッタの選択内容が、計測可能な消光比のレベルに直接的に影響する可能性が高い。従って、３０ｄｂの消光比を計測可能なグラン−トンプソン（Ｇｌａｎ−Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）ビームスプリッタやこれに類似したタイプのビームスプリッタなどの高品質のビームスプリッタを使用することが好ましい（これは、必ずしも要件ではないが、非常に高精度の計測値を得るためには好ましい）。
【００２０】
前述のように、本発明によれば、導波路の入力（即ち、光ファイバの遠端）と導波路の出力の両方でそれぞれの偏波状態の強度を計測する。そして、ＤＵＴの導波路の入力で実行した測定内容を使用してフィードバック信号を生成し、偏波コントローラに送って偏波コントローラから出力される光の偏波状態を調節することにより、光ファイバの先端部からＰＬＣ　ＤＵＴの導波路の入力に入射する光の偏波状態の検出及び制御を可能にして適切なものにする。一方、ＰＬＣ　ＤＵＴの導波路の出力で実行する計測は、ＰＬＣ　ＤＵＴが偏波状態にどのような影響を及ぼしているかを判定するためのものであり、これは、例えば、特定のＰＬＣ或いは特定タイプのＰＬＣ群が顧客への出荷に適しているかどうかを判定するために実行する。
【００２１】
これらの計測を実行する前に、偏波コントローラに接続された光ファイバをＰＣＬ　ＤＵＴの光導波路の入力とアライメントする必要がある。従って、本発明の方法及び装置について説明する前に、アライメントを実行する方法について図１及び図２を参照して説明する。尚、この作業の実行に使用可能なアライメントシステムは多数存在しており、そのようなシステムは一般に本発明で使用するのに適していることに留意されたい。従って、以下に説明するアライメントシステムは、この作業を実行するための方法の一例に過ぎない。更には、光ファイバの遠端で実行する計測は、光ファイバを導波路とアライメントせずに実行してもよいことに留意されたい。但し、本発明の計測システムの安定性を向上させるには、後からの光ファイバの移動によって光ファイバに入射する光のＰＥＲ及び／又はＰＤＬが影響を受けないよう、事前にアライメントを実行しておくのが好ましい。
【００２２】
図１は、アライメントシステム１０のブロックダイアグラムであり、図２は、光ファイバの先端部１１を導波路１２の入力１５とアライメントするために、運動制御システム２０と協働してシステム１０が実行するアライメントアルゴリズムを示すフローチャートである。アライメントシステム１０は、アライメントシステム１０から運動制御システム２０へのライン１６で示されているように、フィードバック信号を生成して運動制御システム２０に供給する。この運動制御システム２０としては、シンボルθ及びαで示されているように、光ファイバの先端部１１のＸ、Ｙ、及びＺ平面における移動と２つの平面における回転を可能にする５つの個別のリニアドライブモーター（図示されていない）によって制御されるステージ（図示されていない）を有する５軸運動制御システムが好ましい。尚、シンボルθは、光ファイバの長手軸（この場合には、Ｘ軸）を中心する回転に対応しており、これは、通常、「ロール」と呼ばれている。一方、シンボルαは、「ヨーイング」を表し、Ｚ軸を中心としたＸ、Ｙ平面での光ファイバの長手軸の回転に対応している。
【００２３】
運動制御システム２０のリニアドライブモーターは、プロセッサ（図示していない）とインターフェイスしており、このプロセッサが個別のモーターを介して５つの軸の運動を制御すると共にそれらの個別の位置を記録している。この運動制御システム２０のプロセッサがコンピュータ６から出力されたフィードバック信号を受信し、このフィードバック信号に従って軸の運動を制御する。尚、これらの作業を実行可能であると共にこの目的に適した運動制御システムは周知であり、図１はファイバの先端部１１をアライメントするのに適した運動制御システムの一例を示しているに過ぎない。
【００２４】
本実施例においては、アライメントシステム１０は、レンズ２、光センサ３、及び処理ロジックを有しており、この処理ロジックには、処理回路４、差動オペアンプ／ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）５、コンピュータ６、及びメモリ要素７が含まれている。レンズ２は、例えば、平凸レンズであり、このレンズ２は、ＤＵＴ１３の光導波路１２を伝播し先端部１４から放射された光を受光する。光導波路１２の出力１４から放射された光は円錐状のビームとなっており、レンズ２はこれを平行化して光センサ３上に導波する。この光センサ３は、例えば、フォトダイオードである。
【００２５】
光センサ３は、入射した光の量（即ち、強度）に関連した電気信号を生成し、この光センサ３によって生成された電気信号が処理回路４に出力される。そして、処理回路４において信号は適切な利得に増幅されると共にフィルタ処理されてノイズが除去される。差動オペアンプ及びＡＤＣ回路５は、増幅及びフィルタ処理されたこの差動アナログ信号を受信し、コンピュータ６で処理するためにディジタル信号に変換する。コンピュータ６は、メモリ要素７に保存されているデータとＡＤＣ５から受信したディジタル信号を組み合わせて使用し、ファイバの先端部１１が光導波路１２の入力１５とアライメントしているかどうかを判定する。そして、コンピュータ６は、フィードバック信号（ライン１６によって示されているもの）を運動制御システム２０に出力し、このフィードバック信号に従って運動制御システムが光ファイバの先端部１１の空間的な位置を調節する。
【００２６】
前述のように、図２のフローチャートは、このアライメントアルゴリズムの機能を示している。通常、ＤＵＴは多層デバイスであり、導波路が存在する層をまず判定する必要がある（即ち、層内部での導波路の水平位置を判定する前に、層自体の位置を判定する必要がある）。導波路が存在する層を検出するために、運動制御システム２０は、図２のブロック２１で示すように、光ファイバの先端部１１で少なくとも１回垂直方向に走査する。この走査動作は、小さな移動ウィンドウ内で実行可能であり、このウィンドウは、例えば、Ｘ平面での幅が５０マイクロメーター（ミクロン）、Ｙ平面における高さが２００ミクロンであり、このウィンドウはＤＵＴのサイズとアライメント及び運動制御システムの構成に関連するその他の実装の細部によって異なる。
【００２７】
通常、アライメントアルゴリズムを実行するコンピュータ６は、図２のブロック２１で示すように、電圧レベルを分析し、いつピーク電圧が検出されたかを判定する。図２のブロック２２及び２３に示すように、このピーク電圧を検出するまでこの垂直方向の走査は継続され、アライメントアルゴリズムは電圧レベルの分析を継続して様々な垂直方向の位置でピークを検出する。そして、ピークが検出されたとコンピュータ６が判定すると、運動制御システムにより、ファイバの先端部１１がそのピークに対応するＹ位置に維持される。そして、導波路が存在する層の検出が完了すると、図２のブロック２４に示すように、水平方向の走査を実行し、導波路層内部における導波路の正確な位置を判定する。この水平方向の走査は、Ｘ平面においてＤＵＴの一端から他端に向かって（又は、小さなウィンドウの内部において）実行することができる。電圧レベルはＸ位置に応じてわずかに変化するが、１つの地点でその他のものよりも大きなピーク電圧が検出され、これが導波路のＸ位置に対応している。複数の電圧ピークが検出される場合があるが、導波路のＸ位置に対応するものは１つだけであり、ブロック２５及び２６に示すように、アライメントアルゴリズムは導波路のＸ位置に対応する真のピークが検出されるまで電圧レベルデータの分析を継続する。
【００２８】
図３は、図１に示されているアライメントシステム用の処理回路４の概略図であり、これは図４及び図５を参照して後程詳述する本発明の計測システムの処理回路の好適な実施例にも対応している。この処理回路４は、即ち、ノイズのフィルタ処理、飽和の防止、及びオペアンプ／ＡＤＣ５がコンピュータ６の処理に適したディジタル信号に変換できるように十分な利得を光センサ３からの出力信号に提供するという３つの主要機能を実行するものである。図３に示すこの回路４は、具体的には、１）広い範囲の電圧レベルを大量の有意な情報を含む高分解能のディジタル数値にディジタル化できるよう、広いダイナミックレンジを光センサ３の出力に対して提供し（即ち、飽和の防止）、２）低ノイズのベースを提供し、３）光センサ出力信号のノイズを除去又は軽減すると共に、４）低コストで単一電源のみで実装可能なように構成されている。光センサ３と処理回路４の組み合わせのダイナミックレンジは、情報の消失を防止するためにビームスプリッタの消光比よりも大きくなければならない。例えば、ビームスプリッタのダイナミックレンジが３０ｄｂであれば、光センサ３と処理回路４の組み合わせのダイナミックレンジは、例えば、３３ｄｂとなる。
【００２９】
ＡＤＣ５は、例えば、１６ビットのＡＤＣであり、これは、広範囲のアナログ電圧レベルを１６ビットのディジタル値に変換する能力を有している。Ｄ１は、図１に示す光センサ３を表しており、光起電モードで動作するフォトダイオードであることが好ましい。増幅器３２は、非常に低いバイアス電流と非常に低いオフセット電圧を備えたオペアンプであり、これにより、この回路のダイナミックレンジが非常に広くなっている。これは、この処理回路４が、光センサの低い出力電圧を検出して適切なレベルに増幅する能力を備えると共に、導波路を検出した際などの高電圧を光センサが出力した場合にも増幅器３２が飽和しないことを意味している。従って、導波路の検出中にファイバの先端部が導波路と正確にアライメントされていない場合にも増幅器３２が飽和せず受光する光の量に比例した電圧レベルが維持されるため、非常に正確なアライメントを実現することが可能になる。
【００３０】
フォトダイオードＤ１からの電流出力は、このダイオードに入射する光の量に比例している。ダイオードＤ１は、光ファイバの先端部１１から入射する光以外のすべての光がダイオードに入射するのを少なくとも実質的に防止するハウジング（図示していない）内に取り付けられている。電気処理回路４は、電流を電圧に変換できるトランスインピーダンス増幅器３２を有している。フォトダイオードＤ１の出力は電流であり、この電流が増幅器３２によって電圧信号に変換されるのである。フォトダイオードＤ１の出力は増幅器３２の反転端子（負符号）に接続されており、増幅器３２がフォトダイオードＤ１から出力された電流に比例する電圧を生成するが、この出力電圧は、Ｄ１電流がフィードバック抵抗器Ｒ１を通って出力に流れる際に生成される。このＲ１の値は、例えば、１０，０００Ω（１０ｋΩ）である。又、フィードバックループ内のコンデンサＣ１は、安定化させるためのものであり、高周波ノイズをフィルタ処理して除去することにより、増幅器３２の出力が発振するのを防止している。このＣ１の値は、例えば、１００ピコファラッド（ｐＦ）である。
【００３１】
増幅器３２の出力電圧は抵抗器Ｒ３を通過するが、この値は、例えば、１．６ｋΩである。この抵抗器Ｒ３の後に、接地された並列コンデンサＣ３が存在しており、このコンデンサＣ３の値は、例えば、０．１ｐＦである。このコンデンサはローパスフィルタとして機能し、「＋出力」の出力信号のノイズをフィルタ処理して除去する。ダイオードＤ２は増幅器３２の正の端子に第２基準電圧を供給し、これによって増幅器用の第２電源が不要になっている。このＤ２によって供給される基準電圧は、例えば、１．２３５Ｖである。従って、回路４は、増幅器３２用に単一の５Ｖ電源３１を利用しているのである。負電圧供給端子３３は、図示のごとく接地されている。増幅器３２の正の入力端子（正符号）における基準電圧を＋１．２３５Ｖだけバイアスすることにより、増幅器３２の入力が増幅器３２の正及び／又は負のレールに位置することを防止しており、これは、この特定の増幅器及びこの電気処理回路４の特定の実装にとって望ましい。即ち、増幅器３２の入力が正及び負のレールに移行すると、ノイズが増幅器の出力信号に注入され、線形性が失われることになるのである。
【００３２】
＋５Ｖ電源３６は、増幅器３２に電圧を供給する同一の電圧源から供給されている。コンデンサＣ２は、この供給電圧３６からノイズを除去しており、このＣ２の値は、例えば、０．１マイクロファラッド（μＦ）である。そして、Ｒ２は、Ｄ２を介した電流の流れを制限しており、コンデンサＣ４は、増幅器３２の正の入力端子の１．２３５Ｖの基準電圧を安定させるバイパスコンデンサであり、このコンデンサＣ４の値は、例えば、０．１μＦである。抵抗器Ｒ４は「＋出力」と「−出力」の両方の出力電圧のインピーダンスを整合させるように機能し、この抵抗器Ｒ４の値は、例えば、１．６ｋΩである。
【００３３】
無論、フォトダイオードＤ１の出力に直列に抵抗器を配置して電流を電圧信号に変換するなどのその他の実装を使用することにより、フォトダイオードからの電流出力を電圧に変換することも可能であるが、抵抗器を追加すると、生成されるノイズが増加して望ましくない。又、別の負の供給電圧をオペアンプ３２の供給端子３３に接続した場合は、図示の２つの出力とは異なり、処理回路４が単一の出力を備えるようになる。この場合には、コンポーネントＤ２、Ｒ２、Ｃ２，Ｒ４、及びＣ４は不要となるが、図３に示す実施例は、フォトダイオードＤ１の出力ダイナミックレンジが大きく、且つノイズが最小化されており、処理回路４として非常に適当なものになっている。更には、別の電源を追加すると、処理回路４の全体的なサイズが大きくなると共に、処理回路４の関連コストも上昇する。図３に示す実施例を使用すれば、処理回路４を非常に小さなプリント回路基板（図示していない）上に配置することが可能になり、フォトダイオードＤ１が基板上での最大のコンポーネントになる。
【００３４】
光ファイバの先端部１１とＰＬＣ　ＤＵＴ１３の導波路の入力１５のアライメントが完了すれば、本発明により、ＰＥＲ及び／又はＰＤＬ及び／又はその他の偏波測定値を取得する。前述のように、本発明は、導波路１２の入力１５の前と導波路１２の出力１４の後に実装することが好ましい。しかしながら、当業者であれば、本明細書における説明内容から、導波路１２の入力１５又は出力１４のいずれかのみにおける計測値の取得も有用であることを理解するであろう。
【００３５】
１つの図面でこれら両方の計測構成（即ち、導波路の入力と出力における計測）を示すことは困難であるため、図４を使用して光ファイバの先端部１１での計測値の取得について説明し、図５を使用して光導波路の出力での計測値の取得について説明する。
【００３６】
図４では、計測システム４０を使用してフィードバック信号を偏波コントローラ４１に供給することにより、光ファイバの先端部１１から光導波路１２の入力に入射する光の偏波状態を検知すると共に、制御できるようになっている。通常、偏波コントローラ４１は、このフィードバック信号により、光ファイバによって引き起こされた光の偏波状態の変化を補償するべく、出力光の偏波状態を変化させる。尚、わかりやすくするために、図４にはＰＬＣ　ＤＵＴを示してはいない。又、運動制御システム２０は、ＰＬＣ　ＤＵＴの導波路の入力とアライメントした位置にファイバの先端部１１が維持されることを表すために示されている。
【００３７】
計測システム４０が光を分析すると共に、必要に応じてフィードバック信号を偏波コントローラ４１に送って出力光の偏波状態を調節する間、運動制御システム２０がファイバの先端部１１のアライメントを維持している。計測システム４０は、アライメントシステム１０と同一の（但し、必ずしも同一である必要はない）コンポーネントを利用している。例えば、図１及び図４の光センサ３、４２、及び４３は同一のものであってよい。同様に、図１及び図４の処理回路４、４４、及び４５、並びに差動オペアンプ／ＡＤＣ回路５、４６、及び４７も同一のものであってよい。従って、これらのコンポーネントの動作に関する更なる説明は省略する。尚、図１及び図４のレンズ２及び３８も同一であってよい。
【００３８】
再び図４を参照すれば、運動制御システム２０がファイバの先端部１１のアライメントを維持している間に、ファイバの先端部１１から出力された光がレンズ３８によってビームスプリッタ３９上に集束される。ビームスプリッタ３９は、２つの異なる偏波成分（例、水平及び垂直）を分離し、それらを光センサ４２及び４３にそれぞれ供給する。前述のように、これらの偏波成分は角度によって分離されるが、それらは必ずしも互いに直交している必要はない。コンポーネント４４〜４７は、前述のそれぞれの機能を実行し、この結果、コンピュータ５０は、コンポーネント４６及び４７からディジタル信号を略同時に受信する。次に、コンピュータ５０は、ＰＥＲ及び／又はＰＤＬ判定アルゴリズムを実行し、偏波コントローラ４１に供給するフィードバック信号５２を生成する。例えば、コンピュータ５０は、センサ４２又は４３のいずれかによって受光された光に対応するディジタル信号を取得し、それをセンサ４２又は４３のもう一方によって受光された光に対応するディジタル信号で除算することにより、ＰＥＲ判定アルゴリズムを実行することができる。そして、ＰＥＲが正しくないか、或いは、予想したもの又は所望のものでない場合には、コンピュータ５０は、フィードバック信号５２を偏波コントローラ４１に出力し、偏波コントローラ４１から出力される光の偏波状態を調節する。例えば、偏波成分のいずれか又は両方に対応する強度レベルを調節することにより、光がファイバの先端部１１から導波路の入力に入射する際のそれらのレベルを等しくすることができる。これに加えて（又は、代えて）、フィードバック信号５２は、光が光ファイバを伝播した結果発生する偏波依存性損失を判定するＰＤＬ判定アルゴリズムのコンピュータ５０による実行結果に基づいたものであってもよい。
【００３９】
前述のように、ＰＥＲを判定することにより、計測値を正規化することが可能になる。例えば、光ファイバの先端部１１と導波路の出力の両方においてＰＥＲが０．１７であれば、これは、結合損失のいかんを問わず、導波路によって偏波状態が変化しなかったことを示している。従って、偏波成分の強度の比率を使用することにより、システムの結合損失を考慮することなく、導波路が偏波状態を変化させたかどうか、及び変化させている場合にはその程度について判定を下すことができる。
【００４０】
図５は、ＰＣＬ　ＤＵＴ１３の導波路出力１４から出力された光の偏波状態を分析するシステム６０を示すブロックダイアグラムである。光が導波路１２から出力され分析される際に必要に応じて偏波コントローラが調節されることを前提としているため、偏波コントローラはこの図から除外されている。又、運動制御システム２０は、光が光ファイバの先端部１１から導波路１２の入力１５に入射する際に、光ファイバの先端部１１が運動制御システム２０によってアライメント位置に維持されることを表すために示されている。
【００４１】
光は、導波路１２内を伝播して導波路出力１４から出力される。この光をレンズ５８が平行化し、その光ビームをビームスプリッタ５９を介してセンサ６２及び６３上に集束する。このビームスプリッタ５９は、それぞれの偏波成分を分離し、各偏波成分を光センサ６２及び６３のいずれかの上に集束する。コンポーネント６２〜６７は、図４のそれぞれ対応するコンポーネントと同一の方法で動作し、同一の機能を実行することが好ましい。従って、図５のこれらのコンポーネントが実行する動作についての説明は省略する。
【００４２】
コンピュータ７０は、特定のＤＵＴ１３或いは特定タイプのＤＵＴ群が顧客への出荷に適しているかどうかに関する判定を可能にするＰＥＲ及び／又はＰＤＬ判定アルゴリズムを実行することができる。この場合に、ＰＤＬは、光の入力偏波状態の関数として変化すると共に導波路１２内での光の伝播の結果発生する挿入損失の量に対応しており、ＰＤＬは信号劣化の原因となり得る。従って、ＰＤＬを計測し光デバイスが適切に動作しているかどうかを判定することは重要である。ＰＤＬを判定するためのアルゴリズム及び技法としては周知のものが存在しており、前述の５９７特許にそのいくつかが説明されている（そのすべてが本明細書に包含される）。それらの周知の技法やアルゴリズムのいずれを使用しても本発明に従ってＰＤＬを判定することができる。同様に、ＰＥＲを判定するための技法及びアルゴリズムも周知のものが存在している。又、当業者であれば理解するように、分離した偏波状態をその他の方法によって分析し、導波路が適切に動作していることを判定することも可能である。これらのいずれかの技法、或いはその組み合わせを使用し、本発明の目的を達成することができる。
【００４３】
本発明は、要すれば、（１）光ファイバの先端部１１をＤＵＴの光導波路の入力と適切にアライメントし、（２）光ファイバの先端部１１から放射される光が既知の偏波状態を備えるように偏波コントローラを調節し、（３）導波路から出力された光を適切に分析し、導波路を伝播する光の偏波状態が導波路によって変化するかどうかを判定するものである。本発明により、これらの段階を実行することによってＤＵＴを適切にテスト及び評価し、顧客への出荷に適しているかどうかを判定することができる。
【００４４】
尚、本明細書で説明した実施例は、本発明を実施する特定方法の例に過ぎないことに留意されたい。前述のとおり、本発明は、添付の図面に示されている特定の実装の詳細に限定されるものではなく、例えば、処理回路として必要な機能を実行する処理回路には、多数の実装を導出することができる。又、本発明は、ＤＵＴから出力された光を光センサ上に集束する特定のレンズシステムに制限されるものでもなく、更には、本発明の光センサも特定の光センサに制限されはしない。但し、光センサは、３ｍｍフォトダイオードなどのフォトダイオードであることが好ましく、レンズは、厚さが５．２ｍｍで直径が５．０ｍｍであり、１０ｍｍの焦点距離を備え、１５５０ｎｍの反射防止コーティングが施された平凸レンズが好ましい。しかしながら、当業者であれば、本明細書の説明内容から、本発明がこれらの特定の実装のいずれにも制限されず、本明細書で説明した実施例及びコンポーネントには多数の変形が可能であり、それらの変形も本発明の範囲内に含まれることを理解するであろう。
【００４５】
又、図１、図４、及び図５には、アライメントと計測動作を実行する個別のコンポーネントが示されているが、冗長性を回避しシステムコストを削減するために、同一機能を実行する図１、図４、及び図５のコンポーネントを共有してアライメント及び計測動作を実行することができる。例えば、図１、図４、及び図５に示されているものなどの単一のコンピュータ及びデータベースをシステム１０、４０、及び６０のぞれぞれに接続し、前述のアルゴリズムのそれぞれを実行するようにプログラムすることができる。当業者であれば、前述の実施例に対してその他の変更をどのように実行すればよいか、並びに本発明の概念、原理、及び目的を利用するそのような変更が本発明の範囲内に含まれることを理解するであろう。
【００４６】
この発明は例として次の実施形態を含む。
【００４７】
（１）入力と出力を備える少なくとも１つの光導波路を有するテスト対象光学デバイスをテストするシステム（４０）であって、
特定の偏波状態を備え、光ファイバの起端に結合され、前記光ファイバの遠端（１１）から出力される光ビームを生成する偏波コントローラ（４１）と、
前記偏波コントローラ（４１）によって生成され、前記光ファイバの遠端（１１）から出力された光を受光するように配置されたレンズ（３８）と、
前記レンズ（３８）によって集束された光を受光するように配置され、この光を個別の偏波成分に分離するビームスプリッタ（３９）と、
前記ビームスプリッタ（３９）からの前記個別の偏波成分の第１成分を受光するように配置され、前記個別の偏波成分の第１成分を対応する電気信号に変換する第１光センサ（４２）と、
前記ビームスプリッタ（３９）からの前記個別の偏波成分の第２成分を受光するように配置され、前記個別の偏波成分の第２成分を対応する電気信号に変換する第２光センサ（４３）と、
前記第１及び第２光センサ（４２、４３）から前記電気信号を受信し、計測アルゴリズムに従って前記電気信号を処理して前記光ファイバの遠端から出力される光の偏波状態を判定する処理ロジック（４４、４５、４６、４７、及び５０）と、
を有するシステム（４０）。
【００４８】
（２）前記処理ロジック（４４、４５、４６、４７、及び５０）が前記光ファイバの遠端（１１）から出力される光の偏波状態を変更するべきであると判定した場合に、前記処理ロジック（４４、４５、４６、４７、及び５０）は、前記偏波コントローラ（４１）によって生成され前記光ファイバの起端に出力される光の偏波状態を調節するべく前記偏波コントローラ（４１）に送信されるフィードバック信号を生成する（１）記載のシステム（４０）。
【００４９】
（３）テスト対象光学デバイスをテストして該テスト対象光学デバイスが適切に動作しているかどうかを判定するシステム（６０）であって、
偏波コントローラ（４１）によって生成され光ファイバによって前記テスト対象光学デバイスの導波路（１２）の入力（１５）に結合された光を受光するように前記テスト対象光学デバイス（１３）の導波路（１２）の出力（１４）に配置されたレンズ（５８）と（前記光ファイバは、前記偏波コントローラからの光が結合される起端と該光を前記導波路（１２）の入力（１５）に結合する遠端（１１）を備えており、前記光ファイバの遠端（１１）から前記導波路（１２）の入力（１５）に結合された光は、既知の偏波状態を備えており、前記既知の偏波状態は、自動的に計測されると共に、必要に応じて、前記光ファイバの遠端から出力された光の自動的に計測された既知の偏波状態に基づいて前記偏波コントローラ（４１）を自動的に調節することにより、自動的に変更される）、
前記レンズ（５８）によって集束された前記導波路（１２）の出力（１４）からの光を受光するように配置され、前記光を個別の偏波成分に分離するビームスプリッタ（５９）と、
前記ビームスプリッタ（５９）からの前記個別の偏波成分の第１成分を受光するように配置され、前記個別の偏波成分の第１成分に対応する光を電気信号に変換する第１光センサ（６２）と、
前記ビームスプリッタ（５９）からの前記個別の偏波成分の第２成分を受光するように配置され、前記偏波成分の第２成分に対応する光を電気信号に変換する第２光センサ（６３）と、
前記第１及び第２光センサ（６２、６３）から前記電気信号を受信して偏波状態計測アルゴリズムに従って前記電気信号を処理し、前記テスト対象光学デバイス（１３）の導波路（１２）に結合され前記テスト対象光学デバイス（１３）の導波路（１２）から出力された光の偏波状態に対する導波路（１２）の影響を判定する処理ロジック（６４、６５、６６、６７、７０）と、
を有するシステム（６０）。
【００５０】
（４）前記処理ロジックは、アナログ−ディジタルコンバータ（４６、４７）と、コンピュータ（５０）と、を含み、前記アナログ−ディジタルコンバータ（４６、４７）は前記電気信号を前記コンピュータ（５０）による処理に適したディジタル信号に変換し、前記コンピュータ（５０）は、前記ディジタル信号を処理して前記光ファイバによって引き起こされた偏波依存性損失を判定する偏波依存性損失アルゴリズムを実行し、該判定した偏波依存性損失に基づき、前記偏波コントローラを調節する必要があるかどうか、及びその必要がある場合には、その程度を判定する（２）記載のシステム。
【００５１】
（５）テスト対象光学デバイスをテストする方法であって、
偏波コントローラ（４１）で特定の偏波状態を備える光ビームを生成し、該光を光ファイバの起端に結合して前記光ファイバの遠端（１１）から出力する段階と、
前記偏波コントローラ（４１）によって生成され、前記光ファイバの遠端から出力された光をレンズ（３８）によってビームスプリッタ（３９）上に集束し、該ビームスプリッタ（３９）によって前記光を個別の偏波成分に分離する段階と、
前記ビームスプリッタからの前記個別の偏波成分の第１成分を第１光センサ（４２）で受光し、前記偏波成分の第１成分に対応する光を対応する電気信号に変換する段階と、
前記ビームスプリッタからの前記個別の偏波成分の第２成分を第２光センサ（４３）で受光し、前記偏波成分の第２成分に対応する光を対応する電気信号に変換する段階と、
前記第１及び第２光センサ（４２、４３）から前記電気信号を受信する処理ロジック（４４、４５、４６、４７、及び５０）によって偏波状態計測アルゴリズムに従って前記電気信号を処理し、前記光ファイバの遠端（１１）から出力された光の偏波状態を判定する段階と、
を有する方法。
【００５２】
（６）前記処理ロジック（４４、４５、４６、４７、及び５０）が前記遠端から出力された光の偏波状態を調整する必要があると判定した場合に、フィードバック信号を生成して前記偏波コントローラ（４１）に送信し、該偏波コントローラ（４１）によって生成され前記光ファイバの起端に結合される光の偏波状態を調節する段階を更に有する（５）記載の方法。
【００５３】
（７）前記処理ロジックは、アナログ−ディジタルコンバータ（４６、４７）と、コンピュータ（５０）と、を含み、前記アナログ−ディジタルコンバータ（４６、４７）は前記電気信号を前記コンピュータ（５０）による処理に適したディジタル信号に変換し、前記処理段階において、前記コンピュータ（５０）は、前記ディジタル信号を処理して前記偏波コントローラ（４１）から出力された光の偏波消光比を判定する偏波消光比アルゴリズムを実行し、該判定した偏波消光比に基づき、前記偏波コントローラ（４１）を調節する必要があるかどうか、及び必要がある場合には、その程度を判定する（６）記載の方法。
【００５４】
（８）テスト対象光学デバイス（１３）をテストし前記テスト対象光学デバイス（１３）が適切に動作しているかどうかを判定する方法であって、
偏波コントローラ（４１）によって特定の偏波状態を備える光を生成し、該光を光ファイバの起端に結合して前記光ファイバの遠端（１１）から出力し、前記テスト対象光学デバイス（１３）の光導波路（１２）の入力（１５）に結合する段階と、
前記導波路（１２）の出力（１４）から受光した光をレンズ（５８）によってビームスプリッタ（５９）上に集束し、前記ビームスプリッタ（５９）によって前記光を個別の偏波成分に分離する段階と、
前記個別の偏波成分の第１成分を第１光センサ（６２）で受光し、前記個別の偏波成分の第１成分に対応する光を対応する電気信号に変換する段階と、
前記個別の偏波成分の第２成分を第２光センサ（６３）で受光し、前記個別の偏波成分の第２成分に対応する光を対応する電気信号に変換する段階と、
前記第１及び第２光センサ（６２、６３）から電気信号を受信し該電気信号を偏波状態計測アルゴリズムに従って処理し、前記導波路（１２）の入力（１５）に結合された光に対する前記テスト対象光学デバイス（１３）の導波路（１２）の影響を判定する処理ロジック（６４、６５、６６、６７、７０）によって前記電気信号を処理する段階と、
を有する方法。
【００５５】
（９）前記処理ロジック（６４、６５、６６、６７、７０）は、アナログ−ディジタルコンバータ（６６、６７）と、コンピュータ（７０）と、を含み、前記アナログ−ディジタルコンバータ（６６、６７）は前記電気信号を前記コンピュータ（７０）による処理に適したディジタル信号に変換し、前記コンピュータ（７０）は、前記ディジタル信号を処理し、前記テスト対象光学デバイス（１３）の導波路（１２）の出力（１４）から出力された光の偏波消光比を判定する偏波消光比アルゴリズムに対応する偏波状態計測アルゴリズムを実行し、該判定した偏波消光比に基づいて前記影響を判定する（８）記載の方法。
【００５６】
（１０）前記処理ロジック（６４、６５、６６、６７、７０）は、アナログ−ディジタルコンバータ（６６、６７）と、コンピュータ（７０）と、を含み、前記アナログ−ディジタルコンバータ（６６、６７）は前記電気信号を前記コンピュータ（７０）による処理に適したディジタル信号に変換し、前記処理段階において、前記コンピュータ（７０）は、前記ディジタル信号を処理し前記テスト対象光学デバイス（１３）の導波路（１２）によって引き起こされた偏波依存性損失を判定する偏波依存性損失アルゴリズムに対応する偏波状態計測アルゴリズムを実行し、該判定した偏波依存性損失に基づいて前記影響を判定する（８）記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバの先端部をＤＵＴの導波路の入力とアライメントし、本発明の計測システムによる正確な計測データの取得を可能にするために使用することができるアライメントシステムの例のブロックダイアグラム
【図２】導波路の入力にアライメントされた光ファイバの先端部から出力される光の偏波状態を計測するべく、ファイバの先端部をＤＵＴの導波路の入力とアライメントするために図１のアライメントシステムで使用する方法を示すフローチャート
【図３】実施例による本発明の計測システムの処理回路の概略図
【図４】偏波コントローラが出力する光の偏波状態を調節するのに偏波コントローラが使用するフィードバック信号を生成する本発明の計測システムのブロックダイアグラム
【図５】ＤＵＴの導波路から出力された光を分析して導波路が適切に動作しているかどうかを判定する本発明による計測システムのブロックダイアグラム
【符号の説明】
１１　光ファイバの遠端
１２　導波路
１３　ＤＵＴ
１４　導波路の出力
１５　導波路の入力
３８、５８　レンズ
３９、５９　ビームスプリッタ
４０、６０　テストシステム
４１　偏波コントローラ
４２、６２　第１光センサ
４３、６３　第２光センサ
４４、４５、６４、６５　処理回路
４６、４７、６６、６７　アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）
５０、７０　コンピュータ
【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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