(57)【要約】【課題】  精度良く光ファイバの特性（偏波モード分散の分布、複屈折の大きさの分布）を測定できる光ファイバ特性装置および光ファイバ特性測定方法を実現することを目的にする。【解決手段】  本発明は、パルス光を被測定光ファイバに入力し、このパルス光に対する被測定光ファイバからの後方散乱光を光検出部が検出してストークスベクトルを求め、長手方向における偏波モード分散を測定する光ファイバ特性測定装置に改良を加えたものである。本装置は、少なくとも３種類の異なる角周波数のパルス光を出力する光源部と、ストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、偏波モード分散を求める演算部とを設けたことを特徴とするものである。【選択図】                    図１
2005043265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光を被測定光ファイバに入力し、このパルス光に対する被測定光ファイバからの後方散乱光を光検出部が検出してストークスベクトルを求め、長手方向における偏波モード分散を測定する光ファイバ特性測定装置において、
少なくとも３種類の異なる角周波数の前記パルス光を出力する光源部と、
前記ストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、偏波モード分散を求める演算部と
を設けたことを特徴とする光ファイバ特性測定装置。
【請求項２】
光検出部は、前記被測定光ファイバの長手方向に対して、少なくとも３箇所の位置からの光強度を検出し、位置ごとに規格化ストークスベクトルを求め、
前記光検出部が求めた位置ごとのストークスベクトルに基づいて、複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、被測定光ファイバの複屈折の大きさを求める複屈折演算部を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項３】
被測定光ファイバの長手方向における偏波モード分散を測定する光ファイバ特性測定装置において、
少なくとも３種類の異なる角周波数のパルス光を出力する光源部と、
この光源部から出力された各パルス光を、少なくとも２つの異なる偏光状態に偏光して出力する偏光可変部と、
この偏光可変部で偏光されたパルス光を前記被測定光ファイバに出力し、この出力したパルス光に対する後方散乱光が入力される方向性結合器と、
前記光源部が出力するパルス光に同期し、前記方向性結合器からの後方散乱光の光強度を少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、規格化ストークスベクトルを求める光検出部と、
この光検出部が求めたストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、偏波モード分散を求める演算部と
を設けたことを特徴とする光ファイバ特性測定装置。
【請求項４】
光源部は、
角周波数がそれぞれ異なる連続光を出力する連続光出力部と、
この連続光出力部からの連続光を所望のパルス幅に変換し、出力するパルス発生部と
を有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ファイバ特性測定装置。
【請求項５】
演算部は、
角周波数ごとに前記規格化ストークスベクトルからミューラー行列を求める行列演算手段と、
前記行列演算手段が求めたミューラー行列から、角周波数によって後方散乱光による偏波分散ベクトルを求める偏波分散ベクトル演算手段と、
この偏波分散ベクトル演算手段が求めた後方散乱光による偏波分散ベクトルから偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさを求める直線偏光演算手段と、
前記偏波分散ベクトル演算手段が求めた後方散乱光による偏波分散ベクトルの差分から偏波分散ベクトルの円偏光成分の大きさを求める円偏光演算手段と、
この円偏光演算手段の円偏光成分の大きさと前記直線偏光演算手段の直線偏光成分の大きさとから偏波モード分散の値を求める分散値演算手段と
を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項６】
光検出部は、前記被測定光ファイバの長手方向に対して、少なくとも３箇所の位置からの光強度を検出し、位置ごとに規格化ストークスベクトルを求め、
前記光検出部が求めた位置ごとのストークスベクトルに基づいて、複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、被測定光ファイバの複屈折の大きさを求める複屈折演算部を設けたことを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項７】
パルス光を被測定光ファイバに入力し、このパルス光に対する被測定光ファイバからの後方散乱光を光検出部が検出してストークスベクトルを求め、長手方向における複屈折を測定する光ファイバ特性測定装置において、
前記パルス光を出力する光源部と、
少なくとも３箇所の位置による前記ストークスベクトルに基づいて複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、複屈折の大きさを求める複屈折演算部と
を設けたことを特徴とする光ファイバ特性測定装置。
【請求項８】
被測定光ファイバの長手方向における複屈折の大きさを測定する光ファイバ特性測定装置において、
パルス光を出力する光源部と、
この光源部から出力された各パルス光を、少なくとも２つの異なる偏光状態に偏光して出力する偏光可変部と、
この偏光可変部で偏光されたパルス光を前記被測定光ファイバに出力し、この出力したパルス光に対する後方散乱光が入力される方向性結合器と、
この方向性結合器から前記被測定光ファイバの長手方向に対して少なくとも３箇所の位置からの後方散乱光の光強度を検出し、前記パルス光に同期して、偏波状態がそれぞれ異なる少なくとも４方位の光強度を検出し、規格化ストークスベクトルを求める光検出部と、
この光検出部が求めたストークスベクトルに基づいて複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、複屈折の大きさを求める複屈折演算部と
を設けたことを特徴とする光ファイバ特性測定装置。
【請求項９】
光源部は、
連続光を出力する連続光出力部と、
この連続光出力部から連続光の所望のパルス幅に変換するパルス発生部と
を有することを特徴とする請求項７または８記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項１０】
複屈折分布演算部は、
各位置ごとに前記規格化ストークスベクトルからミューラー行列を求める行列演算手段と、
前記行列演算手段が求めたミューラー行列から、各位置によって後方散乱光による複屈折ベクトルを求める複屈折ベクトル演算手段と、
この複屈折ベクトル演算手段が求めた後方散乱光による複屈折ベクトルから複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさを求める直線偏光演算手段と、
前記複屈折ベクトル演算手段が求めた後方散乱光による複屈折ベクトルの差分から複屈折ベクトルの円偏光成分の大きさを求める円偏光演算手段と、
この円偏光演算手段の円偏光成分の大きさと前記直線偏光演算手段の直線偏光成分の大きさとから複屈折の大きさを求める複屈折値演算手段と
を設けたことを特徴とする請求項２、６〜９のいずれかに記載の光ファイバ特性測定装置。
【請求項１１】
被測定光ファイバの長手方向における偏波モード分散を測定する光ファイバ特性測定方法において、
光源部が少なくとも３種類の異なる角周波数のパルス光を出力する手順と、
この光源部から出力された各パルス光に対して少なくとも２つの異なる偏光状態に偏光して、前記被測定光ファイバに入力する手順と、
前記光源部が出力するパルス光に同期し、前記光ファイバに入力したパルス光に対する後方散乱光の光強度を少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、角周波数ごとの規格化ストークスベクトルを求める手順と、
この求めたストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求める手順と
前記偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとから偏波モード分散を求める手順と
を設けたことを特徴とする光ファイバ特性測定方法。
【請求項１２】
前記光源部が出力するパルス光に同期し、前記被測定光ファイバの長手方向に対して少なくとも３箇所の位置からの後方散乱光の光強度を検出し、位置ごとに規格化ストークスベクトルを求める手順と、
前記光検出部が求めた位置ごとのストークスベクトルに基づいて、複屈折ベクトルの直線偏光成分と円偏光成分とを求め、被測定光ファイバの長手方向の複屈折の大きさを求める手段と、
前記複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとから被測定光ファイバの複屈折を求める手順と
を設けたことを特徴とする請求項１１記載の光ファイバ特性測定方法。
【請求項１３】
被測定光ファイバの長手方向における複屈折を測定する光ファイバ特性測定方法において、
光源部がパルス光を出力する手順と、
この光源部から出力されたパルス光に対して少なくとも２つの異なる偏光状態に偏光して、前記被測定光ファイバに入力する手順と、
前記光源部が出力するパルス光に同期し、前記光ファイバに入力したパルス光に対する後方散乱光の光強度を、少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、前記被測定光ファイバの長手方向に対して少なくとも３箇所の位置における規格化ストークスベクトルを求める手順と、
前記光検出部が求めた位置ごとのストークスベクトルに基づいて、複屈折ベクトルの直線偏光成分と円偏光成分とを求める手段と、
前記複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとから複屈折を求める手順と
を設けたことを特徴とする光ファイバ特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定光ファイバの長手方向における特性（偏波モード分散の分布、複屈折の大きさの分布）を測定する光ファイバ特性測定装置および光ファイバ特性測定方法に関し、詳しくは、精度良く光ファイバの特性を測定できる光ファイバ特性装置および光ファイバ特性測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信では、伝送レートの高速化の要求が高まり１０［Ｇｂｐｓ］、４０［Ｇｂｐｓ］の伝送レートが実現され始めている。しかし、伝送媒体である光ファイバには分散（材料分散、導波路分散、多モード分散、偏波モード分散）が存在するため、この分散によって生じる波形劣化が障害の原因としてクローズアップされている。そして、光ファイバにシングルモード光ファイバを用いた場合、波長分散（材料分散と導波路分散を加算したもの）、偏波モード分散が問題になる。そのうち波長分散は、分散補償ファイバ(DCF：Dispersion Compensating Fiber)、シングルモード光ファイバの波長分散と逆の特性を持つ逆分散ファイバ（RDF：Reverse Dispersion Fiber）、波長分散補償器等によって比較的容易に補償が可能であり、これらを用いた解決方法も数多く提案され一般化している。
【０００３】
それに対して、偏波モード分散は、原因が多様であり、例えば、製造時、敷設条件および使用環境等によって発生する光ファイバ自体の構造欠陥、コアの楕円化、曲げ、応力（ストレス）、ねじれ等が原因として挙げられる。これらにより光ファイバ中に複屈折が生じて偏波モード分散が発生するが、光ファイバ中にランダムに存在し、変動も激しい。そのため、受動部品による補償が困難となっている。
【０００４】
このように受動部品による補償が困難なため、既設した光ファイバにおいては致命的な不良部分を検出して撤去したり、製造過程で不良部分を検出して市場への流出を防いだり、あるいは光ファイバを製造する際に、偏波モード分散の測定結果を製造プロセスにフィードバックして不良部分の割合を低下することが要求される。
【０００５】
そのため、不良部分の検出等を実現するために、光ファイバの長手方向の特性の測定が重要となり、光ファイバ特性測定装置が用いられる。特に、偏波モード分散値の特性を測定する光ファイバ特性装置は、偏波モード分散測定装置と呼ばれる。そして、この偏波モード分散を測定するには、例えば、偏波モード（偏波状態）が直交する光成分を所定の距離伝送し、伝送によって生じる光成分相互間の時間差Δτを求めればよい。
【０００６】
続いて、偏波モード分散の測定方法について、図６を用いて説明する。図６は、従来の偏波モード分散測定の原理を示した図である。図６において、光ファイバ１００は、例えば、シングルモード光ファイバであり、被測定光ファイバである。そして、この光ファイバ１００の一端（入力側）から角周波数ω１、ω２（ω１≠ω２であり、微小に異なる）のパルス光を入力し、光ファイバ１００を透過したパルス光を他端（出力側）で受光する。なお、入力側では、パルス光の偏光状態を異なる偏光状態に偏光（例えば、基準軸に対して０°、４５°）して光ファイバ１００に入力する。
【０００７】
そして、出力側では、光ファイバ１００からのパルス光の偏光状態を４方位（例えば、０°、４５°、９０°、円偏光）に分離し、各方位の光強度を検出する。さらに、各方位の光強度からストークスベクトルの成分（S0、S1、S2、S3）を求める。また、光ファイバ１００の伝送をミューラー行列Ｒ（３行３列の直交行列）によって表現されることは一般的であり、ストークスベクトルとミューラー行列は下記の式で示される。
【０００８】
【数１】
2005043265.tif 000003
【０００９】
また、光ファイバ１００に入力される光強度は既知なので、入力側における入力光のストークスベクトルＳ０と、出力側で求めた出力光のストークスベクトルＳより、ミューラー行列Ｒを求めることが出来る。もちろん、角周波数ω１、ω２ごとにミューラー行列Ｒを求める。
【００１０】
複屈折を有する光ファイバ１００を透過した後の出力光のストークスベクトルＳは、入力光の角周波数ω１、ω２の変化に対し、偏波モード分散の影響により変化する。この変化は、一般的に偏波分散ベクトルΩと名づけられた偏光状態空間内のベクトルを用いて表され、その偏波分散ベクトルΩの大きさは、偏波モード分散に等しい。従って、角周波数ω１、ω２の変化による出力光の偏光状態の変化は、偏波分散ベクトルΩ、ミューラー行列Ｒを用いて、下記の式（１）で示されるように周知の関係式である（例えば、非特許文献１参照。）。
【００１１】
【数２】
2005043265.tif 000004
【００１２】
また、Ω１、Ω２は、それぞれ異なる直線偏光成分であり、Ω３は、円偏光成分である。なお、出力光のストークスベクトルＳは、（Ｓ０、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）からなる４成分のベクトルであり、対応するミューラー行列Ｒも４行４列となる。しかし、Ｓ０成分は非偏光成分まで含めた光の全パワーであり、偏波モード分散は光パワーの変化を無視して、偏光成分の変動のみを扱えばよい。従って、ミューラー行列Ｒは、偏光成分を正規化（規格化）してポアンカレ球状に表現した際のストークスベクトルの変換を表す行列となり、Ｓ０成分を省略して３行３列となる。また、独立した４方位の偏光状態で測定を行い、Ｓ０成分を差し引いている。
【００１３】
しかし、図６に示す構成では、光ファイバ１００の出力端のみの偏波モード分散しか測定できない。そこで、長手方向の分布を測定するためには周知技術である光時間領域後方散乱測定法（Optical time domain reflectometry：以下ＯＴＤＲと略す）を用いた一方向測定がある（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献２参照。）。このＯＴＤＲは、短パルス光を入力し、このパルス光に対する後方散乱光を測定することにより、光ファイバの特性を測定すると共に、後方散乱光が戻ってくるまでの時間により反射位置も測定する。
【００１４】
続いて、図７、図８に従来の光ファイバ特性測定装置の構成図を示す。ここで、図６と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図７、図８において、光源部１０は、波長可変光源１１、パルス発生部１２を有し、角周波数ω１、ω２のパルス光を出力する。波長可変光源１１は連続光出力部であり、角周波数ω１、ω２を可変制御し、所望の角周波数ω１、ω２の連続光を出力する。パルス発生部１２は、波長可変光源１１からの連続光を所望のパルス幅のパルス光に変換して出力する。
【００１５】
偏光可変部２０は、光源部１０からの各パルス光の偏光状態を任意に可変に偏光（少なくとも２つの異なる偏光状態に偏光する）し、出力する。方向性結合器３０は、偏光可変部２０で偏光されたパルス光を光ファイバ１００に出力すると共に、光ファイバ１００からの戻り光、すなわち後方散乱光が入力される。光検出部４０は、方向性結合器３０からの後方散乱光を、光源部１０が出力するパルス光に同期して後方散乱光の光強度を少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、角周波数ω１、ω２ごとに規格化ストークスベクトルを求める。
【００１６】
演算部５０は、行列演算手段５１、偏波分散ベクトル演算手段５２、直線偏光演算手段５３、分散値演算手段５４を有し、光検出部４０が求めたストークスベクトルに基づいて後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢを算出し、これを用いて単方向の偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分を求め、さらに偏波モード分散を求める。
【００１７】
行列演算手段５１は、角周波数ω１、ω２ごとに規格化ストークスベクトルからミューラー行列を求める。偏波分散ベクトル演算手段５２は、行列演算手段５１が求めたミューラー行列から、角周波数における後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢを求める。直線偏光演算手段５３は、偏波分散ベクトル演算手段５２が求めた後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢから、単方向の偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分（Ω１、Ω２）の大きさを求める。分散値演算手段５３は、直線偏光成分の大きさから偏波モード分散値を求める。
【００１８】
制御部６０は、光源部１０にパルス光の角周波数ω１、ω２、パルス幅、パルス間隔の指示、偏光可変部２０に偏光状態の指示、光検出部４０に検出する偏光状態の指示およびパルス光との同期、演算部５０に演算の指示を行う。
【００１９】
このような装置の動作を説明する。
制御部６０が、波長可変光源１１に角周波数ω１で連続光を出力させ、パルス発生部１２に所望のパルス幅、パルス間隔でパルス光を出力させる。さらに、制御部６０が、偏光可変部２０にパルス光の偏光状態を、例えば、０°にして方向性結合器３０を介して、被測定光ファイバ１００に出力させる。
【００２０】
そして、被測定光ファイバ１００からの戻り光である後方散乱光が、方向性結合器３０を介して、光検出部４０に入力される。光検出部４０が、制御部６０からの指示により４方位（例えば、０°、４５°、９０°、円偏光）の光強度を検出する。
【００２１】
同様にして、制御部６０の指示により、角周波数ω１で偏光状態が４５°、角周波数ω２で偏光状態０°、４５°それぞれに対して、４方位の光強度を検出する。そして、光検出部４０が、角周波数ω１、ω２ごとにストークスベクトルＳＢを求める。
【００２２】
そして、ストーベクトルＳＢが求まると、制御部６０が演算部５０に偏波モード分散の演算を指示する。これにより、演算部５０がストークスベクトルＳＢを光検出部４０から読み出し、行列演算手段５１が、ストークスベクトルＳＢから後方散乱光によるミューラー行列ＲＢを求める。
【００２３】
そして、偏波分散ベクトル演算手段５２が、ミューラー行列ＲＢから後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢを求める。すなわち、被測定光ファイバ１００からの後方散乱光の光強度を測定した場合、ミューラー行列ＲＢ、ストークスベクトルＳＢより式（１）と同様に下記の式（２）の関係がある。
【００２４】
【数３】
2005043265.tif 000005
【００２５】
後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢを表す偏波分散行列ΩＢとすれば、式（１）、式（２）より下記の式（３）を得る。
【００２６】
【数４】
2005043265.tif 000006
【００２７】
このように偏波分散ベクトル演算手段５２が、偏波分散ベクトルΩＢを求める。
さらに直線偏光演算手段５３が、単方向の偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分の大きさを求める。すなわち、ミューラー行列Ｒと後方散乱光によるミューラー行列ＲＢの関係は、行列Ｍを用いて、下記の式（４）によって表されることは一般的に周知である。
【００２８】
【数５】
2005043265.tif 000007
【００２９】
よって、式（４）を式（３）に代入することで。後方散乱光の偏光分散ベクトルΩＢ、単方向のミューラー行列Ｒと単方向の偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分ベクトルΩＬは、下記の式（５）の関係式となる。
【００３０】
【数６】
2005043265.tif 000008
【００３１】
これによって、後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢの大きさ（ΔτＢ）を求める場合、行列Ｍ、ミューラー行列Ｒは直交行列なので、式（５）の右辺の、ＭＲ（転置行列）はベクトルの大きさを変えない。よって、下記の式となる。
【００３２】
【数７】
2005043265.tif 000009
【００３３】
このように直線偏光演算手段５３が、単方向の偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分（Ω１、Ω２）の大きさを求める。さらに、偏波分散ベクトルΩの各成分Ω１〜Ω３の分布は、ガウス分布であるという統計的仮定を置くと後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢの大きさ（ΔτＢ）と求める偏波モード分散である偏波分散ベクトルΩの大きさ（Δτ）との関係は、下記の式で表される。
【００３４】
【数８】
2005043265.tif 000010
【００３５】
なお、＜ΔτＢ＞は、様々な条件下で多数回測定した値の統計的平均値である。
従って、分散値演算手段５４が、後方散乱光より得られた偏波分散ベクトルΩＢから偏波モード分散の値を求める（例えば、非特許文献３参照）。
【００３６】
【非特許文献１】G.J.Foschini,C.D.Poole，「Statistical theory of polarization dispersion in single mode fibers」，JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,（米国），Laser & Electro-Optics Society(LEOS)，1991年11月，vol.9,（No.11）,pp.1439-1456
【非特許文献２】A.J.Rogers，「Polarization optical time domain reflectometry」，Electronics letters，（英国），The Institution of Electrical Engineers(IEE)，1980年，Vol.16、No.13、pp.489-490
【非特許文献３】Fabrizio Corsi、Andrea Galtarossa、Luca Palmieri，「Polarization Mode Dispersion Characterization of Single-Mode Optical Fiber Using Backscattering Technique」，JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,（米国）, Laser & Electro-Optics Society(LEOS)，1998年10月，VOL.16,No.10,pp.1832-1843
【特許文献１】特開２００３−１０６９４２号公報（段落番号００２４−００６６、第１−９図）
【特許文献２】特表２０００−５１０２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
このように、２波長（角周波数ω１、ω２）のパルス光に対する後方散乱光から、偏波分散ベクトルΩＢの大きさ（ΔτＢ）を求め、さらに偏波モード分散（Δτ）の測定を行う。
【００３８】
しかしながら、図７、図８に示す装置では、J.N.Ross，「Birefringence measurement in optical fibers by polarization-optical time-domain reflectometry」，Applied Optics，（米国），Optical Society of America(OSA),1982年10月，Vol.21、No.19、pp.3489−3495にも示されているように、被測定光ファイバ１００内の複屈折の円偏光成分を簡単かつ直接検出できないという問題がある。式（５）からも明らかなように、直線偏光成分（Ω１、Ω２）の効果のみとなり、円偏光成分Ω３の効果が消去されてしまう。従って、後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢの大きさ（ΔτＢ）と偏波モード分散（Δτ）を比較すると下記の式となる。
【００３９】
【数９】
2005043265.tif 000011
【００４０】
当然、後方散乱光から得られる偏波分散ベクトルΩＢには、単方向における偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分（Ω１、Ω２）のみしか含まれていない。また、ＯＴＤＲが被測定光ファイバ１００を往復した光の測定を行っているが、単純にΔτ＝ΔτＢ／２として求めると、精度良く偏波モード分散（Δτ）を求めることができない。例えば、被測定ファイバ１００のねじり等によって、円偏光成分Ω３が大きくなると、偏波モード分散（Δτ）が小さめの値となる可能性がある。
【００４１】
また、上記の式で示したように、後方散乱光により得られた偏波分散ベクトルΩＢの大きさの平均＜ΔτＢ＞に０．６４（≒２／π、この数値は、例えば、F.Curti、B.Daino、Q.Mao、F.Matera、C.G.Someda，「Concatenation of Polarization Dispersion in Single-Mode Fibres」，Electronics letters，（英国），The Institution of Electrical Engineers(IEE)，1989年2月,Vol.25、No.4、pp．290-292に記載されている）を掛けて求めるのが一般的だが、これは多くの数値シミュレーションや統計から得られた値であるため、全ての被測定光ファイバ１００に対して有効とはいえず、精度良く偏波モード分散、すなわち光ファイバの特性を求めることが難しいという問題があった。
【００４２】
そこで本発明の目的は、被測定光ファイバの特性を精度良く測定する光ファイバ特性測定装置および光ファイバ特性測定方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４３】
請求項１記載の発明は、
パルス光を被測定光ファイバに入力し、このパルス光に対する被測定光ファイバからの後方散乱光を光検出部が検出してストークスベクトルを求め、長手方向における偏波モード分散を測定する光ファイバ特性測定装置において、
少なくとも３種類の異なる角周波数の前記パルス光を出力する光源部と、
前記ストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、偏波モード分散を求める演算部と
を設けたことを特徴とするものである。
【００４４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
光検出部は、前記被測定光ファイバの長手方向に対して、少なくとも３箇所の位置からの光強度を検出し、位置ごとに規格化ストークスベクトルを求め、
前記光検出部が求めた位置ごとのストークスベクトルに基づいて、複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、被測定光ファイバの複屈折の大きさを求める複屈折演算部を設けたことを特徴とするものである。
【００４５】
請求項３記載の発明は、
被測定光ファイバの長手方向における偏波モード分散を測定する光ファイバ特性測定装置において、
少なくとも３種類の異なる角周波数のパルス光を出力する光源部と、
この光源部から出力された各パルス光を、少なくとも２つの異なる偏光状態に偏光して出力する偏光可変部と、
この偏光可変部で偏光されたパルス光を前記被測定光ファイバに出力し、この出力したパルス光に対する後方散乱光が入力される方向性結合器と、
前記光源部が出力するパルス光に同期し、前記方向性結合器からの後方散乱光の光強度を少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、規格化ストークスベクトルを求める光検出部と、
この光検出部が求めたストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、偏波モード分散を求める演算部と
を設けたことを特徴とするものである。
【００４６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
光源部は、
角周波数がそれぞれ異なる連続光を出力する連続光出力部と、
この連続光出力部からの連続光を所望のパルス幅に変換し、出力するパルス発生部と
を有することを特徴とするものである。
【００４７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
演算部は、
角周波数ごとに前記規格化ストークスベクトルからミューラー行列を求める行列演算手段と、
前記行列演算手段が求めたミューラー行列から、角周波数によって後方散乱光による偏波分散ベクトルを求める偏波分散ベクトル演算手段と、
この偏波分散ベクトル演算手段が求めた後方散乱光による偏波分散ベクトルから偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさを求める直線偏光演算手段と、
前記偏波分散ベクトル演算手段が求めた後方散乱光による偏波分散ベクトルの差分から偏波分散ベクトルの円偏光成分の大きさを求める円偏光演算手段と、
この円偏光演算手段の円偏光成分の大きさと前記直線偏光演算手段の直線偏光成分の大きさとから偏波モード分散の値を求める分散値演算手段と
を設けたことを特徴とするものである。
【００４８】
請求項６記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、
光検出部は、前記被測定光ファイバの長手方向に対して、少なくとも３箇所の位置からの光強度を検出し、位置ごとに規格化ストークスベクトルを求め、
前記光検出部が求めた位置ごとのストークスベクトルに基づいて、複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、被測定光ファイバの複屈折の大きさを求める複屈折演算部を設けたことを特徴とするものである。
【００４９】
請求項７記載の発明は、
パルス光を被測定光ファイバに入力し、このパルス光に対する被測定光ファイバからの後方散乱光を光検出部が検出してストークスベクトルを求め、長手方向における複屈折を測定する光ファイバ特性測定装置において、
前記パルス光を出力する光源部と、
少なくとも３箇所の位置による前記ストークスベクトルに基づいて複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、複屈折の大きさを求める複屈折演算部と
を設けたことを特徴とするものである。
【００５０】
請求項８記載の発明は、
被測定光ファイバの長手方向における複屈折の大きさを測定する光ファイバ特性測定装置において、
パルス光を出力する光源部と、
この光源部から出力された各パルス光を、少なくとも２つの異なる偏光状態に偏光して出力する偏光可変部と、
この偏光可変部で偏光されたパルス光を前記被測定光ファイバに出力し、この出力したパルス光に対する後方散乱光が入力される方向性結合器と、
この方向性結合器から前記被測定光ファイバの長手方向に対して少なくとも３箇所の位置からの後方散乱光の光強度を検出し、前記パルス光に同期して、偏波状態がそれぞれ異なる少なくとも４方位の光強度を検出し、規格化ストークスベクトルを求める光検出部と、
この光検出部が求めたストークスベクトルに基づいて複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、複屈折の大きさを求める複屈折演算部と
を設けたことを特徴とするものである。
【００５１】
請求項９記載の発明は、請求項７または８記載の発明において、
光源部は、
連続光を出力する連続光出力部と、
この連続光出力部から連続光の所望のパルス幅に変換するパルス発生部と
を有することを特徴とするものである。
【００５２】
請求項１０記載の発明は、請求項２、６〜９のいずれかに記載の発明において、
複屈折分布演算部は、
各位置ごとに前記規格化ストークスベクトルからミューラー行列を求める行列演算手段と、
前記行列演算手段が求めたミューラー行列から、各位置によって後方散乱光による複屈折ベクトルを求める複屈折ベクトル演算手段と、
この複屈折ベクトル演算手段が求めた後方散乱光による複屈折ベクトルから複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさを求める直線偏光演算手段と、
前記複屈折ベクトル演算手段が求めた後方散乱光による複屈折ベクトルの差分から複屈折ベクトルの円偏光成分の大きさを求める円偏光演算手段と、
この円偏光演算手段の円偏光成分の大きさと前記直線偏光演算手段の直線偏光成分の大きさとから複屈折の大きさを求める複屈折値演算手段と
を設けたことを特徴とするものである。
【００５３】
請求項１１記載の発明は、
被測定光ファイバの長手方向における偏波モード分散を測定する光ファイバ特性測定方法において、
光源部が少なくとも３種類の異なる角周波数のパルス光を出力する手順と、
この光源部から出力された各パルス光に対して少なくとも２つの異なる偏光状態に偏光して、前記被測定光ファイバに入力する手順と、
前記光源部が出力するパルス光に同期し、前記光ファイバに入力したパルス光に対する後方散乱光の光強度を少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、角周波数ごとの規格化ストークスベクトルを求める手順と、
この求めたストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求める手順と
前記偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとから偏波モード分散を求める手順と
を設けたことを特徴とするものである。
【００５４】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、
前記光源部が出力するパルス光に同期し、前記被測定光ファイバの長手方向に対して少なくとも３箇所の位置からの後方散乱光の光強度を検出し、位置ごとに規格化ストークスベクトルを求める手順と、
前記光検出部が求めた位置ごとのストークスベクトルに基づいて、複屈折ベクトルの直線偏光成分と円偏光成分とを求め、被測定光ファイバの長手方向の複屈折の大きさを求める手段と、
前記複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとから被測定光ファイバの複屈折を求める手順と
を設けたことを特徴とするものである。
【００５５】
請求項１３記載の発明は、
被測定光ファイバの長手方向における複屈折を測定する光ファイバ特性測定方法において、
光源部がパルス光を出力する手順と、
この光源部から出力されたパルス光に対して少なくとも２つの異なる偏光状態に偏光して、前記被測定光ファイバに入力する手順と、
前記光源部が出力するパルス光に同期し、前記光ファイバに入力したパルス光に対する後方散乱光の光強度を、少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、前記被測定光ファイバの長手方向に対して少なくとも３箇所の位置における規格化ストークスベクトルを求める手順と、
前記光検出部が求めた位置ごとのストークスベクトルに基づいて、複屈折ベクトルの直線偏光成分と円偏光成分とを求める手段と、
前記複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとから複屈折を求める手順と
を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００５６】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１、２、４〜６によれば、
光検出部が、少なくとも３種類の異なる角周波数のパルス光それぞれに対する後方散乱光から規格化ストークスベクトルを求める。そして演算部が、ストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求めるので、数値シミュレーションや統計から得られた結果を用いて、偏波モード分散を演算する必要がない。これにより、精度良く偏波モード分散の測定を行うことが出来る。
【００５７】
請求項３〜６によれば、
光源部から出力される少なくとも３種類の異なる角周波数のパルス光それぞれに対する後方散乱光を、検出部が少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、規格化ストークスベクトルを求める。そして演算部が、ストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求めるので、数値シミュレーションや統計から得られた結果を用いて、偏波モード分散を演算する必要がない。これにより、精度良く偏波モード分散の測定を行うことが出来る。
【００５８】
請求項２、６、７、９、１０によれば、
光検出部が、少なくとも３種類の異なる位置のそれぞれからの後方散乱光から規格化ストークスベクトルを求める。そして演算部が、ストークスベクトルに基づいて複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求めるので、数値シミュレーションや統計から得られた結果を用いて、複屈折の大きさを演算する必要がない。これにより、精度良く複屈折の測定を行うことが出来る。
【００５９】
請求項６、８〜１０によれば、
光源部から出力されるパルス光に対して、少なくとも３種類の異なる位置のそれぞれからの後方散乱光を、検出部が少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、規格化ストークスベクトルを求める。そして演算部が、ストークスベクトルに基づいて複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求めるので、数値シミュレーションや統計から得られた結果を用いて、複屈折を演算する必要がない。これにより、精度良く複屈折の測定を行うことが出来る。
【００６０】
請求項１１、１２によれば、
光源部から出力される少なくとも３種類の異なる角周波数のパルス光それぞれに対する後方散乱光を、少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、規格化ストークスベクトルを求める。そしてストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求めるので、数値シミュレーションや統計から得られた結果を用いて、偏波モード分散を演算する必要がない。これにより、精度良く偏波モード分散の測定を行うことが出来る。
【００６１】
請求項１２、１３によれば、
光源部から出力されるパルス光に対して、少なくとも３種類の異なる位置のそれぞれからの後方散乱光を、少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、規格化ストークスベクトルを求める。そして、ストークスベクトルに基づいて複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求めるので、数値シミュレーションや統計から得られた結果を用いて、複屈折を演算する必要がない。これにより、精度良く複屈折の測定を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１、図２は本発明の第１の実施例を示す構成図である。ここで、図７、図８と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、光源部１０の代わりに光源部７０が設けられる。また、演算部５０の代わりに演算部８０が設けられる。
【００６３】
光源部７０は、波長可変光源７１、パルス発生部７２を有し、少なくとも３種類の異なる角周波数のパルス光、例えば、角周波数ω１、ω２、ω３（但し、ω１、ω２、ω３の角周波数はそれぞれ微小に異なり、角周波数間隔Δω）の３種類のパルス光を出力する。波長可変光源７１は連続光出力部であり、角周波数ω１、ω２、ω３を可変制御し、所望の角周波数ω１、ω２、ω３の連続光を出力する。パルス発生部７２は、波長可変光源６１からの連続光を所望のパルス幅のパルス光に変換して、偏光可変部２０に出力する。
【００６４】
図２において、演算部８０は、行列演算手段８１、偏波分散ベクトル演算手段８２、直線偏光演算手段８３、円偏光演算手段８４、分散値演算手段８５を有し、光検出部４０が求めたストークスベクトルに基づいて後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢを算出し、これを用いて単方向の偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、これらの大きさから偏波モード分散を求める。
【００６５】
行列演算手段８１は、角周波数ω１、ω２、ω３ごとに規格化ストークスベクトルからミューラー行列を求める。偏波分散ベクトル演算手段８２は、行列演算手段８１が求めたミューラー行列から、角周波数によって後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢを求める。直線偏光演算手段８３は、偏波分散ベクトル演算手段８２が求めた後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢから、単方向の偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分（Ω１、Ω２）の大きさを求める。円偏光演算手段８４は、偏波分散ベクトル演算手段８２が求めた後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢの差分から単方向の偏波分散ベクトルΩの円偏光成分（Ω３）の大きさを求める。分散値演算手段８５は、円偏光演算手段８４の円偏光成分の大きさと直線偏光演算手段８３の直線偏光成分の大きさとから偏波モード分散の値を求める。
【００６６】
このような装置の動作を説明する。
図３は、図１、図２に示す装置の動作を示したフローチャートである。
制御部６０が、光源部７０の波長可変光源７１に角周波数ω１で連続光を出力させ、パルス発生部７２に所望のパルス幅、パルス間隔でパルス光を出力させる（Ｓ１０）。さらに、制御部６０が、偏光可変部２０にパルス光の偏光状態を、例えば、０°にして方向性結合器３０を介して、被測定光ファイバ１００に出力させる（Ｓ１１）。
【００６７】
そして、被測定光ファイバ１００からの戻り光である後方散乱光が、方向性結合器３０を介して、光検出部４０に入力される。光検出部４０が、制御部６０からの指示により、光源部７０のパルス光に同期して、４方位（例えば、０°、４５°、９０°、円偏光）の光強度を検出する。例えば、１／２波長板等の偏光素子、１／４波長板等の位相素子、受光素子を組み合わせて後方散乱光を４方位の偏光状態に分離して、光強度を検出する。（Ｓ１２）。
【００６８】
そして、一つの角周波数ω１に対して、一つの偏光状態０°しか測定していない場合、制御部６０が、偏光可変部２０にパルス光の偏光状態を、例えば、４５°にして方向性結合器３０を介して、被測定光ファイバ１００に出力させ光強度の検出を行わせる（Ｓ１３、Ｓ１１、Ｓ１２）。
【００６９】
また、一つの角周波数ω１に対して、異なる偏光状態０°、４５°の検出が終了した場合、未検出の角周波数ω２、ω３に対しても、同様に光強度の検出、測定を行わせる（Ｓ１４、Ｓ１１〜Ｓ１３）。つまり、被測定光ファイバ１００に入力されるパルス光の種類は、角周波数ω１で偏光状態０°、４５°、角周波数ω２で偏光状態０°、４５°、角周波数ω３で偏光状態０°、４５°の６種となる。
【００７０】
さらに、、全ての角周波数ω１〜ω３の光強度の検出が終了した場合、光検出部４０が、角周波数ω１、ω２、ω３ごとにストークスベクトルＳＢを求める（Ｓ１４、Ｓ１５）。
【００７１】
そして、ストーベクトルＳＢが求まると、制御部６０が演算部８０に偏波モード分散の演算を指示する。これにより、演算部８０がストークスベクトルＳＢを光検出部４０から読み出し、行列演算手段８１が、行列演算手段５１と同様にストークスベクトルＳＢから後方散乱光によるミューラー行列ＲＢを求める（Ｓ１６）。なお、光検出器４０が角周波数ω１、ω２、ω３のストークスベクトルＳＢを全て求めた後に、行列演算手段８１がそれぞれのミューラー行列ＲＢを求めているが、角周波数ω１、ω２、ω３のストークスベクトルＳＢが求まるごとに、行列演算手段８１がミューラー行列ＲＢを求めてよい。
【００７２】
そして、偏波分散ベクトル演算手段７２が、偏波分散ベクトル演算手段５２と同様に、ミューラー行列ＲＢから角周波数ω１〜ω３によって後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢを求める。例えば、ω１、ω２の組み合わせ、ω２、ω３の組み合わせでそれぞれを求める。（Ｓ１７）。さらに、直線偏光演算手段７３が、直線偏光演算手段５３と同様に、単方向の偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分（Ω１、Ω２）の大きさを求める（Ｓ１８）。
【００７３】
そして、円偏光演算手段８４が、偏波分散ベクトル演算手段８２が求めた後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢの差分から単方向の偏波分散ベクトルΩの円偏光成分（Ω３）の大きさを求める。すなわち、ＯＴＤＲを用いた一方向による一般的な測定で得られた後方散乱光による偏波分散ベクトルΩＢは、前述したように式（５）で表されるが、この式（５）を微分すると下記の式で表される。
【００７４】
【数１０】
2005043265.tif 000012
【００７５】
また、上記の式に対し、ωの微小な間隔に対して、単方向の偏波分散ベクトルΩまたは直線偏光成分ベクトルΩＬは一定であると仮定できる。よって、下記の式となる。
【００７６】
【数１１】
2005043265.tif 000013
【００７７】
ゆえに、下記の式（６）の関係式を得られる。
【００７８】
【数１２】
2005043265.tif 000014
【００７９】
一方、偏波分散ベクトルΩを表す偏波分散行列Ωとミューラー行列Ｒとは式（１）で示され、そしてミューラー行列Ｒは直交行列なので、下記の式となる。
【００８０】
【数１３】
2005043265.tif 000015
【００８１】
また、偏波分散行列Ωは、反対対称行列であることから、上記の式は下記の式となる。
【００８２】
【数１４】
2005043265.tif 000016
【００８３】
【数１５】
2005043265.tif 000017
【００８４】
と書ける。従って式（６）は、偏波分散ベクトルΩの円偏光成分ベクトルΩＣより、下記の式で書ける。
【００８５】
【数１６】
2005043265.tif 000018
【００８６】
【数１７】
2005043265.tif 000019
【００８７】
よって、式（５）をふまえると、明らかに下記の式と表される。
【００８８】
【数１８】
2005043265.tif 000020
【００８９】
以上より、偏波分散ベクトルΩＢにより下記の式で表される。
【００９０】
【数１９】
2005043265.tif 000021
【００９１】
すなわち、円偏光成分の大きさ｜Ω３｜は、下記の式（７）で表される。
【００９２】
【数２０】
2005043265.tif 000022
【００９３】
以上のように円偏光演算手段８４が、偏波分散ベクトル演算手段８２が求めた偏波分散ベクトルΩＢを更に微分し、微分した大きさを偏波分散ベクトルΩＢの大きさで除算することにより、偏波モード分散のうちの円偏光成分による大きさを求める（Ｓ１９）。そして、分散値演算手段８５が、円偏光演算手段８４の円偏光成分の大きさと直線偏光演算手段８３の直線偏光成分の大きさとから偏波モード分散（Δτ）の値を求める（Ｓ２０）。さらに、被測定光ファイバ１００の長手方向の各位置で、偏波モード分散を求め、被測定光ファイバ１００の長手方向の偏波モード分散の分布を求めてもよい。
【００９４】
このように、光源部７０から出力される角周波数ω１〜ω３のパルス光それぞれに対する後方散乱光を、検出部４０が少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、規格化ストークスベクトルを求める。そして演算部８０が、ストークスベクトルに基づいて偏波分散ベクトルΩの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求めるので、数値シミュレーションや統計から得られた結果を用いて、偏波モード分散を演算する必要がない。これにより、精度良く偏波モード分散の測定を行うことが出来る。
【００９５】
［第２の実施例］
図１、図２に示す装置において、偏波モード分散の測定を行う実施例を説明したが、偏波モード分散は、光ファイバ中の複屈折によって生ずる。すなわち、被測定光ファイバ１００の長手方向における特性の一つである複屈折の大きさの測定も重要であり、図４は本発明の第２の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。
【００９６】
図４において、複屈折演算部９０が新たに設けられ、複屈折演算部９０は、光検出部４０が、被測定光ファイバ１００の長手方向に対して、少なくとも３箇所の位置ｚ１、ｚ２、ｚ３（但し、ｚ１、ｚ２、ｚ３の位置はそれぞれ微小に異なり、微小位置間隔Δｚ）からの光強度を検出し、位置ごとに求めた規格化ストークスベクトルに基づいて、後方散乱光による複屈折ベクトルを算出し、これを用いて複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求め、これらの大きさから被測定光ファイバ１００の長手方向の複屈折の大きさを求める。
【００９７】
また、図５に複屈折演算部９０の構成図を示す。図５において、複屈折演算部９０は、
行列演算手段９１、複屈折ベクトル演算手段９２、直線偏光演算手段９３、円偏光演算手段９４、複屈折値演算手段９５を有する。行列演算手段９１は、位置ごとに規格化ストークスベクトルからミューラー行列を求める。複屈折ベクトル演算手段９２は、行列演算手段９１が求めたミューラー行列から、位置によって後方散乱光による複屈折ベクトルを求める。直線偏光演算手段９３は、複屈折ベクトル演算手段９２が求めた後方散乱光による複屈折ベクトルから単方向の複屈折ベクトルの直線偏光成分の大きさを求める。円偏光演算手段９４は、複屈折ベクトル演算手段９２が求めた後方散乱光による複屈折ベクトルの差分から単方向の複屈折ベクトルの円偏光成分の大きさを求める。複屈折値演算手段９５は、円偏光演算手段９４の円偏光成分の大きさと直線偏光演算手段９３の直線偏光成分の大きさとから単方向の複屈折の大きさを求める
【００９８】
このような装置の動作を説明する。
光検出部４０が、制御部６０からの指示により、光源部７０のパルス光（角周波数ω１〜ω３のうち、例えば、角周波数ω１）に同期して、このパルス光に対する後方散乱光の光強度を少なくとも４方位（例えば、０°、４５°、９０°、円偏光）の偏光状態に分離して検出する。なお、被測定光ファイバ１００の長手方向に対して、少なくとも３箇所の異なる位置ｚ１、ｚ２、ｚ３からの後方散乱光それぞれに対して光強度の検出を行う。そして、各位置ｚ１〜ｚ３における、規格化ストークスベクトルを求める。
【００９９】
そして、制御部６０が複屈折演算部９０に複屈折の演算を指示する。これにより、複屈折演算部９０がストークスベクトルＳＢを光検出部４０から読み出し、行列演算手段９１が、ストークスベクトルＳＢのストークスベクトルから後方散乱光によるミューラー行列ＲＢを求める。さらに、複屈折ベクトル演算手段９２が、ミューラー行列ＲＢから後方散乱光による複屈折ベクトルβＢを求める。すなわち、ストークスベクトルＳの変化を被測定光ファイバ１００の長さ方向の変化として考えると、下記の式（８）で示せるので、偏波分散ベクトルΩＢと同様に複屈折ベクトルβＢを求める。
【０１００】
【数２１】
2005043265.tif 000023
【０１０１】
さらに、直線偏光演算手段９３が、複屈折ベクトル演算手段９２が求めた後方散乱光による複屈折ベクトルβＢから単方向の複屈折ベクトルβの直線偏光成分の大きさを求める。すなわち式（８）における複屈折ベクトルβは、局所的な複屈折を偏光状態空間に表すものである。従って、式（１）、式（８）を比較すれば明らかなように、複屈折ベクトルβは、偏波分散ベクトルΩと同用に取り扱うことができ、例えば、Fabrizio Corsi,Andrea Galtarossa,Luca Palmieri，「Beat Length Characterization Based on Backscattering Analysis in Randomly Perturbed Single-Mode Fibers」，JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY ,（米国），Laser & Electro-Optics Society(LEOS)，1999年7月，VOL.17,NO.7,pp.1172-1178に記載されているように、後方散乱光によって得られた複屈折ベクトルβＢと単方向の複屈折ベクトルβの直線偏光成分ベクトルβＬとは、式（５）と同様に下記の式で表される。
【０１０２】
【数２２】
2005043265.tif 000024
【０１０３】
このように、直線偏光演算手段９３が、単方向の複屈折ベクトルβの直線偏光成分（β１、β２）の大きさを求める。もちろん、偏波分散ベクトルΩＢの場合と同様に、円偏光成分β３の効果は、消滅している。そこで、円偏光演算手段９４が、複屈折ベクトル演算手段９２が求めた後方散乱光による複屈折ベクトルβＢから単方向の複屈折ベクトルβの直線偏光成分の大きさを求める。すなわち、偏波分散ベクトルΩＢにおいて行った式（７）の演算と同様に、円偏光成分の大きさは、下記の式（９）で示せる。
【０１０４】
【数２３】
2005043265.tif 000025
【０１０５】
また、光源部７０からのパルス光が光検出部４０で検出されるまでの動作と、演算部８０の動作は、図１に示す装置と同様なので説明を省略する。
【０１０６】
以上のように、円偏光演算手段９４が、複屈折ベクトル演算手段９２が求めた複屈折ベクトルβＢを更に微分し、微分した大きさを複屈折ベクトルβＢの大きさで除算することにより、複屈折のうちの円偏光成分による大きさを求める。そして、複屈折値演算手段９５が、円偏光演算手段９４の円偏光成分の大きさと直線偏光演算手段９３の直線偏光成分の大きさとから複屈折を求める。さらに、被測定光ファイバ１００の長手方向の所望の位置を中心に３点（ｚ１、ｚ２、ｚ３）の光強度から、所望の位置の複屈折を求め、被測定光ファイバ１００の長手方向の複屈折の分布を求めてもよい。
【０１０７】
このように、光源部７０から出力される角周波数ω１のパルス光に対する異なる位置ｚ１、ｚ２、ｚ３のそれぞれからの後方散乱光を、検出部４０が少なくとも４方位の偏光状態に分離して検出し、規格化ストークスベクトルを求める。そして演算部９０が、ストークスベクトルに基づいて複屈折ベクトルβの直線偏光成分の大きさと円偏光成分の大きさとを求めるので、数値シミュレーションや統計から得られた結果を用いて、複屈折を演算する必要がない。これにより、精度良く複屈折の測定を行うことが出来る。
【０１０８】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
図４に示す装置において、演算部８０と複屈折演算部９０とを設ける構成を示したが、複屈折のみを求める場合、演算部８０を設ける必要はない。この場合、光源部４０は、一つの角周波数のみを出力してもよい。
【０１０９】
また、図１、図４に示す装置において、波長可変光源７１が、角周波数ω１〜ω３を順次変えて出力する構成を示したが、波長可変光源７１を３台設け、角周波数ω１〜ω３を同時に出力してもよい。この場合、波長可変光源７１とパルス発生部７２との間に合波器を設け、方向性結合器３０と光検出部４０との間に分波器を設けるとよい。
【０１１０】
また、波長可変光源７１が異なる角周波数（少なくとも３種類）の連続光を出力する構成を示したが、波長可変光源７１の代わりに固定波長を出力する光源を少なくとも３個設ける構成としてもよい。
【０１１１】
さらに、偏光可変部２０は、２種類の偏光状態にパルス光を偏光する構成を示したが、複数種類の偏光状態にパルス光を偏光してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１の実施例を示した構成図である。
【図２】図１に示す装置における演算部８０の構成を示した図である。
【図３】図１に示す装置の動作を示したフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例を示した構成図である。
【図５】図４に示す装置における複屈折演算部９０の構成を示した図である。
【図６】従来の光ファイバ特性測定装置の第１の構成を示した図である。
【図７】従来の光ファイバ特性測定装置の第２の構成を示した図である。
【図８】図７に示す装置における演算部５０の構成を示した図である。
【符号の説明】
【０１１３】
２０  偏光可変部
３０  方向性結合器
４０  光検出部
７０  光源部
７１  波長可変光源
７２  パルス発生部
８０  演算部
８１、９１  行列演算手段
８２  偏波分散ベクトル演算手段
８３、９３  直線偏光演算手段
８４、９４  円偏光演算手段
８５  分散値演算手段
９０  複屈折演算部
９２  複屈折ベクトル演算手段
９５  複屈折演算手段
【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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