(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ用の偏光計であって、
各々がファイバのファイバ軸に特定角度で形成した２個以上のファイバ・ブラッグ回折格子と、
該ファイバ・ブラッグ回折格子に対応して設けられた、少なくとも２つの検出器を含む２個以上の検出器対とを具え、
上記ファイバ・ブラッグ回折格子の各々にて、入射された光の偏光に応じて、光が空間的に異なる方向に回折し、
上記回折された光が、上記各検出器対の各検出器によって検出されることを特徴とする偏光計。
【請求項２】
少なくとも２個のファイバ・ブラッグ回折格子の間に少なくとも１個の波長板を配置したことを特徴とする請求項１の偏光計。
【請求項３】
各々がファイバのファイバ軸に特定角度で形成した２個以上のファイバ・ブラッグ回折格子を設け、
光を上記ファイバに入射し、
上記ファイバ・ブラッグ回折格子にて、入射された光の偏光に応じて、光を空間的に異なる方向に回折し、
上記回折された光が、上記ファイバ・ブラッグ回折格子に対応して設けられ、少なくとも２つの検出器を含む２個以上の検出器対により検出されることを特徴とする偏光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、総てのファイバ構成における偏光計に関し、特に、グラス・ファイバに案内される光の偏光、偏光角及びパワーを測定するアセンブリ、その使用方法、及び偏光測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光は、電磁波であり、その電界強度の成分は、伝搬方向ｚに直交するｘ−ｙ平面内で、光角振動数Ωで発振している。各波は、２つの直交部分波に分けることができ、その振幅及び位相関係が偏光を特定する。
【０００３】
線形部分波（linear partial wave）の場合、次式のようになる。
【数１】
0004509459.tif 000002
偏光変化は、位相差Δφ＝φy−φx、即ち、振幅比の変化により生じる。
【０００４】
偏光を説明するために、いくつかの等化パラメータを用いる。楕円偏光のパラメータを除いて、方位（アジマス）θ、楕円角度ε、正規化したストークス・パラメータｓ1、ｓ2、ｓ3が広く用いられている。単に部分的に偏光した光波の完全な記述により、ストークス・パラメータｓ1、ｓ2、ｓ3が与えられる。これから、正規化されたストークス・パラメータｓ1、ｓ2、ｓ3を導き出して、偏光状態、偏光角度、及び総合パワーを求められる。
【０００５】
波長板の屈折率ｎは、方向に依存する。よって、一般に線形の部分波は、異なる位相速度となり、位相差が生じる。偏光子は、伝送方向の直交成分よりも阻止方向の部分波をかなり減衰する。よって、伝送されるパワーは、偏光に依存し、偏光を簡単に検出できる。
【０００６】
偏光計を用いることにより、また、偏光測定方法により、次のアプリケーションが得られる。
・偏光角度（ＤＯＰ）の測定。
・偏光モード分光（ＰＭＤ）補償板における制御信号として、偏光角度（ＤＯＰ）の測定。
・夫々光学ファイバ及びコンポーネントの偏光に依存した減衰及び損失（ＰＤＬ）の測定。
・光学ファイバ及びコンポーネントの偏光モード分光（ＰＭＤ）の測定。
・複屈折及び偏光材料の分析。
・偏光維持ファイバ内での吸光率（ＥＲ:extinction ratio）の測定。
・偏光に基づいたセンサ（例えば、ファラデー電流センサ）の評価。
・自動偏光制御器及び多くの他の機器における制御信号の抽出。
【０００７】
４つのストークス・パラメータの総てを検出する「完全な偏光計」を除いて、例えば、所望の偏光状態から他の偏光状態の変化のみを検出する手段がある。これは、既に、簡単な偏光子、偏光ビーム・スプリッタなどにより実現されている。
【０００８】
光の偏光は、ストークス・ベクトルにより、数学的に表現できる。このストークス・ベクトルは、４つのストークス・パラメータＳ0〜Ｓ3により完全に決定できる。これらストークス・パラメータは、次のように定義できる。Ｓ0は、絶対パワーである。Ｓ1は、直線的に垂直に偏光された成分よりも小さい直線的に水平に偏光された成分である。Ｓ2は、直線的に−４５度だけ偏光された成分よりも小さい直線的に４５度だけ偏光された成分である。Ｓ3は、左回りに円偏光（左円偏光）された成分よりも小さい右回りに円偏光（右円偏光）された成分である。
【０００９】
偏光状態を決定するためには、偏光角度、光のパワー、ストークス・ベクトルの４つのパラメータの総てを決定しなければならない。
【００１０】
次に、従来技術について説明する。偏光計として、検出器の正面に固定的に配置された偏光子と組み合わさった回転波長板から構成されたアセンブリが知られている。検出した信号から、４つのストークス・パラメータを決定できる。しかし、機械的に動く部品のため、この方法では、測定速度に限界がある。
【００１１】
また、種々の偏光計アセンブリが提案されている。ビーム・スプリッタ、偏光ビーム・スプリッタ、偏光子、及び波長板により、入射光ビームを分離して、少なくとも４個の対応配置された検出器により、４つのストークス・パラメータを求めることができる。しかし、これらアセンブリには、通常、高度な調整が必要となる。この従来技術は、例えば、１９８９年発行のE-FOCのT.Pikaar等著「光ファイバ用高速完全偏光計」に記載されている。
【００１２】
上述のアセンブリの他の欠点は、これらアセンブリにより、インライン（直列）測定、即ち、グラス・ファイバ内に案内された偏光特性を決定することが、通常、可能ではないことである。しかし、いわゆるファイバ偏光計や、インライン偏光計では、この欠点を避けることができる。
【００１３】
ファイバ偏光計の種々の実施例が知られている。例えば、米国特許第５８１５２７０号では、１×５融合結合器と、その後段の偏光子及び波長板とから構成されたアセンブリを記載している。また、他の既知のアセンブリは、１９８７年発行のOptic Letters第１２巻第８号の第５５８ページ〜第５６０ページのR.M.A.Azzam著「インライン光セービング・フォト偏光計及びそのファイバ光分析」に記載されており、ストークス・パラメータを求めるのに偏光に依存した結合器を用いている。
【００１４】
さらに他の既知のアセンブリは、１９９９年発行のOptik第１１０巻第９号の第４３３ページ〜第４３５ページのM.A.Habli著「ファイバ・オプティク４検出器フォト偏光計の実験的実施」に記載されている。ここでは、部分的に接地されたファイバを用いて、ファイバからの光の偏光依存部分を結合している。
【００１５】
米国特許第６２１１９５７号は、ファイバ偏光計の他のアセンブリを開示している。この米国特許によれば、斜めファイバ・ブラッグ回折格子（fiber Bragg grating）を用いている。回折格子周期と、回折格子面及びファイバ間の角度とを選択して、光を案内基本モード（guided fundamental mode）から放射モードに結合できる。この結合は、偏光に大いに依存している。４つのストークス・パラメータを求めるために、４個の異なる配向の回折格子を用いる。右円偏光と左円偏光された光を弁別する他に、紫外線誘導波長板を配置する。紫外線複屈折については、１９９４年発行のJ.Opt.Soc.AmのB第１１巻第１０号第２１００ページ〜２１０５ページのT.Erdogan等著「感光性ゲルマニウム・ドープ・シリコン光学ファイバにおける紫外線誘導複屈折の特徴」に記載されている。グラス・ファイバを折り曲げて複屈折を起こすことは、例えば、１９８０年６月発行のOptics Letters第５巻第６号のR.Ulrich等著「単一モード・ファイバにおける折り曲げによる複屈折」に記載されている。
【００１６】
この解決方法の欠点は、ファイバ・ブラッグ回折格子を４つの異なる配向でファイバ軸（０度、９０度及び４５度、１３５度）に内接させなければならないことである。ファイバ・ブラッグ回折格子を製造する際に、グラス・ファイバをこのファイバ軸の周囲で適切に回転させて、この内接を行うが、相当な努力が要求される。このことは、個別のファイバ・ブラッグ回折格子が４つの異なる方向で光と結合することを意味する。よって、平面検出器の行又は検出器の配列を利用できない。
【００１７】
他の欠点は、結合した偏光成分の非対称性である。入力に対して、線形の０度、線形の４５度及び線形の９０度の偏光状態と、ほぼ円偏光とが結合する。このアセンブリは、必然的に、アセンブリ全体の偏光依存損失（PDL）を生じる。これは、各回折格子のPDL（ある偏光方向の光強度の成分がファイバから結合する）が互いに補償しないためである。さらに、３つの線形偏光状態及びほぼ円偏光状態により、任意の偏光状態の分析において、実際の検出器電流を評価する際に、最適条件を達成できない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、良好な品質特性で、技術的に簡単で、安価なファイバ偏光計と、その偏光測定方法を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ファイバ用の偏光計であって；各々がファイバ（１）のファイバ軸に特定角度で内接した１個以上のファイバ・ブラッグ回折格子（４、５）と；これらファイバ・ブラッグ回折格子に対応して設けた検出器（７、８）とを具え；ファイバ・ブラッグ回折格子（４、５）の各々にて、案内された光の偏光に応じて、光の少なくとも２つの部分がファイバ（１）から結合し；ファイバ・ブラッグ回折格子（４、５）にて反射された光が空間的に分離して放射され、空間的に分離されたビームが異なる偏光状態で最大強度になることを特徴としている。
また、本発明の偏光測定方法は、光をファイバ（１）に結合し；各々が特定角度でファイバ（１）のファイバ軸に内接した１個以上のファイバ・ブラッグ回折格子（４、５）を設け；ファイバ・ブラッグ回折格子（４、５）にて、案内された光の偏光に応じて、光の少なくとも２つの部分をファイバ（１）から結合し；ファイバ・ブラッグ回折格子（４、５）の各々にて反射された光が空間的に分離して放射されて、空間的に分離されたビームが異なる偏光状態で最大強度になることを特徴としている。
【００２０】
本発明によれば、ファイバ・ブラッグ回折格子がある角度でこのファイバ軸と内接するので、各回折格子にて、偏光に依存した光の２つの部分がファイバから結合する。また、この放射された光は、２つの空間的に分離した最大強度を異なる偏光状態で有する。これら最大強度は、適切な数の検出器や、又は、好ましくは検出器対により、夫々検出されるか、検出できる。
【００２１】
かかるファイバ・ブラッグ回折格子の製造は、好ましくは、グラス・ファイバのコア内の紫外線屈折率を変調することにより実施できる。好適な実施例においては、このために必要な干渉パターンは、適切な位相マスクによりできる。なお、この位相マスクは、ファイバ軸に対してある角度で配置されている。
【００２２】
一般的には、単一モード標準ファイバを用いる。しかし、特殊な屈折率及びドーピング特性のグラス・ファイバを用いること、即ち、結合効率を高めたり、結合偏光状態の違いを最適化したり、結合できる偏光状態の吸光率（ＥＲ）を改善したりすることは、都合がよい。
【００２３】
本発明のアセンブリの有利な構成では、ファイバ偏光計が、少なくとも２個の特殊なファイバ・ブラッグ回折格子と、挿入された波長板とを具えている。ファイバ・ブラッグ回折格子は、ファイバ軸に対して、異なる配向にできる。
【００２４】
このアセンブリ（偏光計）において、好ましくは、（４個の代わりに）わずか２個のファイバ・ブラッグ回折格子が必要である。偏光に応じて各回折格子に結合した２つのパワーを１組の検出器対により夫々検出して、電気信号に変換する。例えば、ファイバ・ブラッグ回折格子に結合した２つの偏光状態は、０度線形偏光と、８０度線形偏光とである。これら信号を適切なハードウェアで検出し、更に、ソフトウェアで処理する。これらデータから、アルゴリズムによって、また、校正データに配慮して、ストークス・パラメータを決定する。検出器として、好ましくは、適切なスペクトル感度を有するフォトダイオードを用いる。検出器の位置及び大きさが、結合される光の２つの空間的に分離した最大値の位置及び大きさに対応するように、検出器、好ましくは、検出器対を配置する。ファイバ・ブラッグ回折格子の各々が２つの異なる偏光状態と結合し、空間的に異なる角度に放射するので、本発明の利点として、検出器としてダブリュ・フォトダイオードを用いることが可能となる。
【００２５】
本発明によるアセンブリ（偏光計）の他の好適な実施例によれば、信号強度をできるだけ高くするために、検出器、好ましくは検出器対をできるだけファイバに近づけて配置する。信号強度と、ファブリ・ペロ効果の干渉の抑圧とを改善するために、ファイバ面でのグラス・空気接合を回避すると共に、このグラス・空気接合にてレンズ効果によりビームが拡散するのを防でいる。
【００２６】
このアセンブリで必要とする波長板は、グラス・ファイバを曲げることにより都合よく生産することができる。さらに都合の良い構成は、紫外線誘導複屈折に基づいており、複屈折グラス・ファイバの一部の使用（偏光維持グラス・ファイバ）するか、又は、グラス・ファイバの圧縮加重により複屈折を生じさせる。
【００２７】
一般的に、光のわずかな部分のみをファイバ・ブラッグ回折格子に結合するので、アセンブリ（偏光計）を挿入したことによる減衰が非常に小さくなる。しかし、結合したパワーは、偏光に依存するので、このアセンブリは、偏光依存損失（ＰＤＬ）を小さくできる。同様にＰＤＬを受けた個別の回折格子において、波長板の適切なパラメータ及び結合された偏光状態を有利に選択することにより、ＰＤＬを避けることができる。全体で４つの結合偏光状態で、同じファイバ・ブラッグ回折格子に結合した偏光状態が偏光平均値を夫々生じる。２個のファイバ・ブラッグ回折格子の結合偏光状態の平均値が互いに直交していると、アセンブリ全体の偏光依存損失が互いに補償しあい、アセンブリ全体にはＰＤＬがない。
【００２８】
代わりに、本発明によるアセンブリの各ファイバ・ブラッグ回折格子を囲むように別のファイバ・ブラッグ回折格子を配置でき、そのパラメータが同一であり、その配向が既存のファイバ・ブラッグ回折格子と直交するので、１個のファイバ・ブラッグ回折格子の偏光依存損失は、後続のファイバ・ブラッグ回折格子により補償される。
【００２９】
本発明によるアセンブリ（偏光計）の別の好適実施例によれば、回折格子は、わずかに複屈折の（偏光保持）グラス・ファイバに内接している。このアセンブリにおいて、回折格子の間に配置されたファイバの部分は、波長板の機能を有する。
【００３０】
本発明の他の好適実施例では、本発明によるアセンブリ（偏光計）を用いて、偏光保持（polarization maintaining）ファイバの主軸に偏光補正用に結合する制御信号を発生する。このために、偏光保持ファイバを出力端に直接配置する、即ち、最終回折格子の直後に偏光保持ファイバを配置する。この変形において、偏光保持ファイバの主軸の配向は、回折格子の配向に対して任意にできる。利点としては、偏光計としてのこのアセンブリを校正するので、わずかな複屈折の（偏光保持）ファイバの主軸に対して偏光を測定できる。
【００３１】
本発明によるアセンブリ（偏光計）の別の好適実施例によれば、偏光保持ファイバに結合する偏光補正用の制御信号を抽出できる。また、本発明によれば、わずか１個のファイバ・ブラッグ回折格子を用いる。ここで、回折格子に結合された２個の偏光状態の配向を、複屈折ファイバの主軸の１つに正確に一致させる必要がない。このことにより、偏光保持ファイバの主軸及び結合偏光状態の間での角度調整において、製造誤差が大きくてもよい。
【００３２】
２つの検出器電流から、制御信号を発生できる。これにより、偏光保持ファイバの主軸への結合が生じたときに、２つの結合偏光状態に対して最大出力を提供する。
【００３３】
偏光保持ファイバへの適切な結合で達成できる品質は、吸光率（ＥＲ）として表せる。よって、従来のアセンブリよりも顕著な改善ができる。本発明によるアセンブリの動作にとって、ファイバ・ブラッグ回折格子を偏光保持ファイバの直ぐ正面、又はその中に配置することは重要ではない。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明のその他の特徴、目的及び利点は、添付図を参照した実施例の以下の詳細説明から明らかになろう。
【００３５】
図１は、本発明の好適実施例の簡単なブロック図であり、ファイバを曲げること（ファイバ・ループ）により波長板機能を果たしている。グラス・ファイバ内に案内された光の偏光特性を求めるアセンブリ（偏光計）は、入力端２及び出力端３を有するグラス・ファイバ１を具えている。グラス・ファイバ１のコアは、２個の特殊なファイバ・ブラッグ回折格子４及び５を具えており、これらの配向は、９０度だけオフセットされている。導波グラス・ファイバのコアの構造を変化させることにより、ファイバ・ブラッグ回折格子が得られる。ここでは、グラス・ファイバのコアの異なる屈折率の領域として、回折格子の構造を、好ましくは、高性能紫外線レーザにより、光屈折で作成する。ファイバの照明された部分が回折格子として作用する。したがって、ファイバ・ブラッグ回折格子は、ある波長の光を反射させるファイバ・オプテック成分として作用する。光の反射は、光案内（ガイド）ファイバ内で生じた周期的な屈折率構造による結果である。ファイバ・ブラッグ回折格子４及び５の間に、λ／４波長板６を配置する。この波長板６は、ファイバを曲げることにより作る。この波長板の一方の主軸は、第１ファイバ・ブラッグ回折格子４の配向に一致し、その第２の主軸は、第２ファイバ・ブラッグ回折格子５の配向と一致する。さらに、このアセンブリは、２個の検出器対７及び８を有し、これら検出器は、ファイバ・ブラッグ回折格子４及び５に結合し、放射される信号成分を測定するように作用する。さらに、屈折率の適合は、ファイバ・ブラッグ回折格子４、５及び検出器対７、８の間で行われる（図示せず）。
【００３６】
このアセンブリは、次のように動作する。グラス・ファイバ１の入力端２でアセンブリに結合された光は、そのコアを介して第１ファイバ・ブラッグ回折格子４に案内される。ファイバ・ブラッグ回折格子４には、グラス・ファイバ１からの光強度の２つの小さな部分を結合する特性がある。この特性は、グラス・ファイバ１のコア屈折率、紫外線誘導屈折率変調及び距離、ファイバ・ブラッグ回折格子４の格子ラインの角度及び形状のパラメータにより決まる。これらパラメータを適切に選択することにより、放射された光の結合効率及び強度配分は、結合された光の偏光に依存する。光の大部分は、ファイバ・ブラッグ回折格子４を通過して、波長板６に届く。この波長板６により、偏光状態に変化が生じる。よって、変化した光が第２ファイバ・ブラッグ回折格子５に到達する。この機能は、ファイバ・ブラッグ回折格子４と同一である、即ち、ファイバ・ブラッグ回折格子４と同一の結合効率及び強度分布を有する。これらの個別の配向に対して、結合偏光状態が異なる。しかし、第２ファイバ・ブラッグ回折格子５を第１回折格子４の配向と垂直に配置し、付加的な波長板６により偏光回転を起こすので、第１ファイバ・ブラッグ回折格子４により結合した偏光状態は、ファイバ入力端２に対して、第２ファイバ・ブラッグ回折格子５により結合した偏光状態と異なる。
【００３７】
強度が最大になるように調整されてグラス・ファイバに固定的に接続された適切な大きさの検出器対７、８により、結合信号部分の強度の決定が行われる。グラス・ファイバ１及び検出器対７、８との間の屈折率を適合させることにより、ファブリ・ペロ効果の干渉を防げる。２組の検出器対７、８の４つの検出信号から、アルゴリズムにより、校正データに関して、４つのストークス・パラメータを決定する。これらパラメータは、グラス・ファイバ１に案内された光の偏光状態、偏光角度及びパワーを示している。
【００３８】
実際の測定条件（例えば、ノイズ、ドリフト、Ａ／Ｄエラー）下で成し遂げられる偏光計の精度は、インストルメント・マトリクス（instrument matrix）の行列式に大いに依存する。このインストルメント・マトリクスＭは、測定した電流Ｉ0〜Ｉ3と、決定すべきストークス・パラメータＳ0〜Ｓ3の間の正確な数学的関係を決める。
【数２】
0004509459.tif 000003
【００３９】
測定した４つの検出器電流の変化により計算した偏光値（偏光、ＤＯＰ及びパワー）の安定性に関する記述が、インストルメント・マトリクスＭの行列式から得られる。安定した測定値に対しては、最高に高い行列式が都合よい。
【００４０】
１９８８年５月発行のJ.Opt.Soc.Am.第５巻第５号のR.M.A.Azzam等著「４個の検出器の偏光計の一般的解析及び最適化」には、最適な右円偏光と、３つの左楕円偏光とが記載されており、ここでは、楕円角度が−９．７３６度で、方位（アジマス）角度が０度、６０度及び−６０度である。これら４つの偏光は、図８に示すように、ポアンカレ球に内接できる可能な最大値を有するミラミッドのコーナー点で構成されている。この特徴は、同時に、偏光計のインストルメント・マトリクスの最大行列式と、測定値の最大可能な安定とを意味する。
【００４１】
図１の好適アセンブリにより、回折格子及び波長板のパラメータを適切に選択して、この理論的な最大を達成できる。最良の波長板の遅延は、λ／４＝９０度である。最適なファイバ・ブラッグ回折格子の各々は、２つの線形偏光に結合しており、その物理的な配向は、波長板の主軸（０度／９０度）に対して＋／−２７．３６７５度である。入力に対しては、図９に示すように、２つの線形偏光の方位角度が＋／−２×２７．３６７５度であり、２つの楕円偏光の楕円角度が＋／−２×２７．３６７５度であり、その方位角度が９０度である。
【００４２】
この構成において、結果としてのミラミッドの大きさ、インストルメント・マトリクスＭの行列式、及び測定値の安定性は、上述のAzzam等の文献に記載されたものと同じである。これは、両方の構成において、４つの偏光の総てが１０９．４７度の空間角度で互いに分離しているためである。
【００４３】
ファイバ・ブラッグ回折格子による光の低い偏光依存結合により、偏光依存損失（PDL）が低い。例えば、図１のアセンブリにてPDLがないというこの利点を達成する条件としては、第１ファイバ・ブラッグ回折格子４が、水平軸に対称に配置された２つの線形偏光状態と結合し、第２ファイバ・ブラッグ回折格子５が入力に対して垂直軸と対称に配置された２つの楕円偏光状態と結合することである。
【００４４】
図２Ａ及びＢは、本発明によるアセンブリ（偏光計）の他の好適実施例を示す。この実施例と図１に示す実施例と違いは、波長板６が紫外線（ＵＶ）誘導波長板６として構成されている点である。図２Ｂにおいて、波長板の主軸の配向が、第１ファイバ・ブラッグ回折格子４に結合された２つの偏光状態の平均値と一致すると共に、第２ファイバ・ブラッグ回折格子５に結合された２つの偏光状態の平均値にも一致している。図２Ｂによるアセンブリにおいて、主軸の配向は、水平及び垂直である。図２Ｂにおいて、２個のファイバ・ブラッグ回折格子の結合方向が相互に直交した有利なアセンブリを示しており、図２Ａは、最適な構造ではないが、本発明の他の実施例を示している。
【００４５】
図３は、本発明の他の好適実施例を示している。この実施例において、アセンブリの出力ファイバ１７が偏光保持ファイバとして構成される。この場合、このアセンブリを用いて、偏光保持ファイバ１７の主軸に結合された偏光補正用制御信号を抽出する。また、このアセンブリの前段にあり、制御信号で駆動される偏光制御器により、偏光状態を変化させる。偏光保持ファイバ１７の直前で偏光が測定されるので、例えば、単一モード接続ファイバによる無偏光変換が、偏光保持出力ファイバへの最適結合を干渉する。
【００４６】
図４は、本発明の更に他の実施例を示す図である。偏光保持ファイバ１７の主軸に結合する偏光補正用制御信号を抽出するアセンブリは、入力側のグラス・ファイバ１と、出力３側の偏光保持グラス・ファイバ１７とで有利に構成されている。さらに、このアセンブリは、本発明によるファイバ・ブラッグ回折格子４を具えている。この回折格子４は、図４Ａに示すように、正面側に配置されているか、又は、図４Ｂに示すように、偏光保持グラス・ファイバ１７内に配置されている。また、ファイバ・ブラッグ回折格子４の２つの結合偏光状態の一方の配向が、偏光保持グラス・ファイバ１７の主軸の配向と一致している。さらに、ファイバ・ブラッグ回折格子４の２つの結合偏光状態の平均値が偏光保持グラス・ファイバ１７の主軸と有利に一致できる。
【００４７】
このアセンブリは、ファイバ・ブラッグ回折格子４により放射され結合された信号部分を決定する検出器対７を有する。これら検出器対の２つの検出器信号から、偏光制御器用の正確な制御信号は、例えば、このアセンブリの後段で抽出される。２個のフォトダイオードによる信号検出は、偏光制御に役立つ。これは、偏光偏差の方向が完全に決まり、迅速に目指した偏光制御ができるためである。検出器信号の電気的又は数学的重み付けにより、偏光状態が偏光保持ファイバ１７の主軸に正確に一致したときに、重み制御信号を最大にできる。
【００４８】
図５は、従来技術を補った本発明の他の実施例を示す。この実施例によれば、ファイバ・ブラッグ回折格子９、１０、１１、１２を用いる。従来技術では、これら回折格子が放射し結合した光は、夫々１つのみの最大強度を有し、検出器配列１６により検出される。しかし、この従来技術との大きな差は、本発明のこの実施例では、ファイバ・ブラッグ回折格子９〜１２がファイバ軸と同じ配向に内接することである。２個の隣接したファイバ・ブラッグ回折格子９及び１０、１０及び１１、１１及び１２の夫々の間に、ある遅延及び配向を有する波長板１３、１４及び１４が配置されている。
【００４９】
図５に示すアセンブリにおいて、少なくとも４個の斜めファイバ・ブラッグ回折格子が前後になるように配置されており、ファイバ軸と同じ配向となっている。ここでは、各回折格子に結合され放射された光の最大強度が１つのみである。対応する検出器の総ては、グラス・ファイバの一方の側に配置されている。これにより、行又は列に検出器を用いることができ、顕著な利点が得られる。２個の隣接したファイバ・ブラッグ回折格子の間に、ある配向及び遅延の波長板が配置される。よって、ファイバ・ブラッグ回折格子の同じ配向にもかかわらず、４つの検出器信号から４つのストークス・パラメータを決定することができる。例えば、配向４５度、０度、更に０度の３個のλ／４波長板に分離された４個のファイバ・ブラッグ回折格子を配向０度で配置できる。総てのファイバ・ブラッグ回折格子が同じ方向に放射するので、２個又は４個の四分円（quadrant）フォトダイオード又は平面検出器を行又は配列として利用できる。
【００５０】
ファイバ・ブラッグ回折格子を光ファイバに内接させる際、例えば、ゲルマニウムによりドープされた石英ガラスへの強力な紫外線放射（エキシマ・レーザ：ＫｒＦ、ＡｒＦ）の影響により、ファイバ・コアの屈折率が永久に増加するという利点が得られることが好ましい。分離されたレーザ・ビームの２つの部分的ビームの干渉的な重ね合わせ、前もって作った位相マスクの横断レーザ照射、又は、光ファイバの正確に制御されたレーザ照射のいずれかによって、この内接処理を行える。各場合において、ファイバ・コアにおける屈折率の残存周期的構造上の変動が生じる。複数の反射箇所は、光学格子に対応し、等距離にできるか、又は、異なる距離となる。
【００５１】
図６は、特殊なファイバ・ブラッグ回折格子を作る好適なアセンブリのブロック図である。このアセンブリは、紫外線レーザ１８と、位相マスク１９と、グラス・ファイバ１とを具えている。さらに、ファイバ１及び位相マスク１９を位置決めする手段と、偏光解消光源２０と、大きな領域の検出器２１及び２２とを設ける。グラス・ファイバ１の紫外線照射により、要求される斜めファイバ・ブラッグ回折格子が作られる。ファイバ・ブラッグ回折格子に結合する光は、空間的に分離され、異なる偏光にて生じる２つの最大強度を有する。この空間的分布により、回折格子の定数及び角度θを適切に選択でき、内接するビームを正確に調整できる。結合パワーは、適切に配置された検出器２１、２２により観察できる。また、オプションとして、製造中に、内接ビーム、位相マスク及びファイバの間の調整を変更して、結合パワーを補正できる。ビームの焦点を合わせるためにシリンドリカル・レンズを用いて、製造工程を大幅に早くできる。
【００５２】
図７は、ファイバ・ブラッグ回折格子の放射特性を測定するアセンブリを示す。このアセンブリは、変更された光源２３と、偏光制御器２４と、試験されるファイバ・ブラッグ回折格子４と、検出器２５とを有する。この検出器２５は、適切な手段により位置決めされ、空間的強度分布を検知する小さな検出領域を有する。検出器の位置を変更することにより、放射特性を決定できる。偏光状態を変えることにより、偏光制御器２４により、放射特性の変化を観察できる。偏光解消光源２０、例えば、ＡＳＥ源を用いると、偏光制御器２４が不要である。
【００５３】
図８は、１９８８年５月発行のJ.Opt.Soc.Am.第５巻第５号のR.M.A.Azzam等著「４個の検出器の偏光計の一般的解析及び最適化」による４つの結合偏光（ファイバ入力に対して）の適切な分布を示す。右円偏光と、楕円角度が−９．７３６度で方位角度が０度、６０度及び−６０度の３つの左楕円偏光とが、ピラミッドのコーナー点を構成し、可能な最大容積がポアンカレ球に内接できる。
【００５４】
図９は、図８と同一であるが、図１の本発明のアセンブリに応じてポアンカレ球内で空間的に回転したピラミッドを示す。コーナー点は、方位角度が＋／−２×２７．３６７５度の２つの線形偏光と、楕円角度が＋／−２×２７．３６７５度で方位角度が９０度の２つの楕円偏光とから形成されている。
【００５５】
図１０〜図１２は、次のように記録された放射特性を示す。すなわち、図１０は、例として、偏光された光源を用いる既知の従来技術による斜めファイバ・ブラッグ回折格子の放射特性を示す。図１０Ａにおいては、光の偏光は、最大結合を果たすように調整されている。また、図１０Ｂでは、最小の結合を果たすようになっている。
【００５６】
図１１は、例として、本発明の実施例における特殊ファイバ・ブラッグ回折格子の放射特性を示す。特性としては、図１０に類似しており、入力偏光を変化させて、対応する放射特性を図１１Ａ及びＢに示すように夫々記録した。図１０と対比した場合、この回折格子の放射特性は、空間的に分離した２つの最大強度が異なる偏光で生じている。
【００５７】
図１２は、例として、本発明の実施例による特殊ファイバ・ブラッグ回折格子の放射特性を示す。図１１と対比して特徴つけるために、偏光解消光源を用いた。よって、両方の最大強度が同時に示すことができる。
【００５８】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、１個以上の前後に配置された斜めファイバ・ブラッグ回折格子により、グラス・ファイバに案内された光の偏光、偏光角度及び／又はパワーを測定できる。なお、ファイバ・ブラッグ回折格子の結合は、偏光に依存しする。よって、良好な品質特性で、技術的に簡単で、安価なファイバ偏光計と、その偏光測定方法とを達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施例の簡単なブロック図であり、ファイバを曲げること（ファイバ・ループ）により波長板機能を果たしている。
【図２】本発明の他の実施例を示す図であり、紫外線誘導波長板を用いている。
【図３】本発明の更に別の実施例を示す図であり、偏光保持ファイバ（ＰＭＦ）を出力ファイバとして用いている。
【図４】本発明の他の実施例を示す図であり、特殊な回折格子を標準ファイバ内に有し、ＰＭＦを出力ファイバとして用いている場合と、特殊な回折格子を偏光保持ファイバ（ＰＭＦ）内に有し、ＰＭＦを出力ファイバに用いている場合とである。
【図５】従来技術に対して更に発展させた本発明によるアセンブリを示す図であり、変換器配列を具えている。
【図６】特殊なファイバ・ブラッグ回折格子を製造するためのアセンブリを示す図である。
【図７】放射特性を求めるアセンブリを示す図である。
【図８】  Azzamによるポアンカレ球での結合偏光状態の最適配分を示す図である。
【図９】本発明によるポアンカレ球での結合偏光状態の最適配分を示す図である。
【図１０】既知の例における斜め回折格子の結合光を測定した強度配分の例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例おいて、偏光光源により斜め回折格子の結合光を測定した強度配分の例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例おいて、非偏光光源により斜め回折格子の結合光を測定した強度配分の例を示す図である。
【符号の説明】
１  グラス・ファイバ
２  入力端
３  出力端
４、５  特殊ファイバ・ブラッグ回折格子
６  波長板
７、８  検出器対
９、１０、１１、１２  傾斜ファイバ・ブラッグ回折格子
１３、１４、１５  波長板
１６  検出器配列
１７  偏光保持ファイバ
１８  紫外線レーザ
１９  位相マスク
２０  （偏光解消された）光源
２１、２２  大きな領域を有する検出器
２３  偏光された光源
２４  偏光制御器
２５  小さな領域を有する検出器
【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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【図１１】
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【図１２】
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