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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024009444
(43)【公開日】2024-01-23
(54)【発明の名称】モード依存損失測定装置、およびモード依存損失測定方法
(51)【国際特許分類】
G01M 11/02 20060101AFI20240116BHJP
【ＦＩ】
G01M11/02 N
G01M11/02 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022110969
(22)【出願日】2022-07-11
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】大塚 節文
【テーマコード（参考）】
2G086
【Ｆターム（参考）】
2G086BB01
2G086BB04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置およびモード依存損失測定方法を提供する。
【解決手段】マルチコアモード依存損失測定装置であって、Ｍ個の光導波路と、被測定物のＭ個のコアを導光された第１の光、Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、光量の他の一部を反射する光学素子と、Ｍ個のコアを導光される第１の光を、Ｍ個の第１変調部と、Ｍ個のコアから出射した第１、２の光と、に基づき、第１受光信号を出力する第１光検出部と、Ｍ個のコアから出射して光学素子により透過された第１の光と、光導波路から出射して光学素子により反射された第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力する第２光検出部と、第１、２光検出部上において、第１、２の光とが対をなして重なるように、第１、２の光を導光する光学系と、第１、２受光信号と第１変調部による変調情報とに基づき、被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する処理部と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】マルチコアモード依存損失測定装置であって、Ｍ個の光導波路と、被測定物のＭ個のコアを導光された第１の光、Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、光量の他の一部を反射する光学素子と、Ｍ個のコアを導光される第１の光を、Ｍ個の第１変調部と、Ｍ個のコアから出射した第１、２の光と、に基づき、第１受光信号を出力する第１光検出部と、Ｍ個のコアから出射して光学素子により透過された第１の光と、光導波路から出射して光学素子により反射された第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力する第２光検出部と、第１、２光検出部上において、第１、２の光とが対をなして重なるように、第１、２の光を導光する光学系と、第１、２受光信号と第１変調部による変調情報とに基づき、被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する処理部と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｍを２以上の自然数とすると、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含む被測定物のモード依存損失測定装置であって、
Ｍ個の光導波路と、
前記被測定物の前記Ｍ個のコアを導光された第１の光、および前記Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、前記光量の他の一部を反射する光学素子と、
前記Ｍ個のコアを導光される前記第１の光を、前記Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調する第１変調部と、
前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により反射された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により透過された前記第２の光と、に基づき、第１受光信号を出力する第１光検出部と、
前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により透過された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により反射された前記第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力する第２光検出部と、
前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記第１の光および前記第２の光を導光する光学系と、
前記第１受光信号と前記第２受光信号と前記第１変調部による変調情報とに基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する処理部と、を有する、モード依存損失測定装置。
Ｍ個の光導波路と、
前記被測定物の前記Ｍ個のコアを導光された第１の光、および前記Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、前記光量の他の一部を反射する光学素子と、
前記Ｍ個のコアを導光される前記第１の光を、前記Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調する第１変調部と、
前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により反射された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により透過された前記第２の光と、に基づき、第１受光信号を出力する第１光検出部と、
前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により透過された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により反射された前記第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力する第２光検出部と、
前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記第１の光および前記第２の光を導光する光学系と、
前記第１受光信号と前記第２受光信号と前記第１変調部による変調情報とに基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する処理部と、を有する、モード依存損失測定装置。
【請求項2】
前記第１の光は、光入射部材を通って前記Ｍ個のコアに入射し、
前記処理部は、予め取得された前記光入射部材の複素伝達行列に関する情報にさらに基づいて、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する、請求項１に記載のモード依存損失測定装置。
前記処理部は、予め取得された前記光入射部材の複素伝達行列に関する情報にさらに基づいて、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する、請求項１に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項3】
前記光学系は、前記Ｍ個のコアそれぞれの出射端の像と、前記Ｍ個の光導波路それぞれの出射端の像と、を前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて結像させる、請求項１または請求項２に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項4】
前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記光学系または前記光導波路のいずれか１つを調整する調整機構を有し、
前記調整機構は、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光の中心間距離が、前記被測定物および前記光導波路それぞれのモードフィールド半径の２乗和平方根の１０％以下になるように調整する、請求項１または請求項２に記載のモード依存損失測定装置。
前記調整機構は、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光の中心間距離が、前記被測定物および前記光導波路それぞれのモードフィールド半径の２乗和平方根の１０％以下になるように調整する、請求項１または請求項２に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項5】
前記Ｍ個の光導波路を導光される前記第２の光を、前記Ｍ個の光導波路に入射する前に個別に変調する第２変調部を有し、
前記処理部は、前記第２変調部による変調情報にさらに基づいて、前記Ｍ個のコアそれぞれのモード依存損失に関する情報を出力する、請求項１または請求項２に記載のモード依存損失測定装置。
前記処理部は、前記第２変調部による変調情報にさらに基づいて、前記Ｍ個のコアそれぞれのモード依存損失に関する情報を出力する、請求項１または請求項２に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項6】
前記第１の光および前記第２の光のそれぞれは、直交する２つの偏光を含み、
前記第１変調部は、前記Ｍ個のコアを導光される２×Ｍ個の前記第１の光のそれぞれを変調し、
前記第２変調部は、前記Ｍ個の光導波路を導光される２×Ｍ個の前記第２の光のそれぞれを変調する、請求項５に記載のモード依存損失測定装置。
前記第１変調部は、前記Ｍ個のコアを導光される２×Ｍ個の前記第１の光のそれぞれを変調し、
前記第２変調部は、前記Ｍ個の光導波路を導光される２×Ｍ個の前記第２の光のそれぞれを変調する、請求項５に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項7】
前記第１変調部は、前記Ｍ個のコアを導光される２×Ｍ個の前記第１の光のそれぞれに光学的な遅延を与え、
前記第２変調部は、前記Ｍ個の光導波路を導光される２×Ｍ個の前記第２の光のそれぞれに光学的な遅延を与える、請求項６に記載のモード依存損失測定装置。
前記第２変調部は、前記Ｍ個の光導波路を導光される２×Ｍ個の前記第２の光のそれぞれに光学的な遅延を与える、請求項６に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項8】
前記第１変調部は、前記第１の光における直交する２つの偏光間に光学的な遅延が与えられた後、前記第１の光から分波されたＭ－１個の前記第１の光それぞれに光学的な遅延を与え、
前記第２変調部は、前記第２の光における直交する２つの偏光間に光学的な遅延が与えられた後、前記第２の光から分波されたにＭ－１個の前記第２の光それぞれに光学的な遅延を与える、請求項６に記載のモード依存損失測定装置。
前記第２変調部は、前記第２の光における直交する２つの偏光間に光学的な遅延が与えられた後、前記第２の光から分波されたにＭ－１個の前記第２の光それぞれに光学的な遅延を与える、請求項６に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項9】
前記第１変調部は、第１番目から第２Ｍ番目までの変調信号を用いて前記第１の光を変調し、
前記第２変調部は、第２Ｍ＋１番目から第４Ｍ番目までの変調信号を用いて前記第２の光を変調し、
前記第１番目から前記第４Ｍ番目までの変調信号に属する第ｍ番目と第ｎ番目の変調信号の積は、直交関数系に含まれる第ｉ番目と第ｊ番目の関数の線形結合である、請求項６に記載のモード依存損失測定装置。
前記第２変調部は、第２Ｍ＋１番目から第４Ｍ番目までの変調信号を用いて前記第２の光を変調し、
前記第１番目から前記第４Ｍ番目までの変調信号に属する第ｍ番目と第ｎ番目の変調信号の積は、直交関数系に含まれる第ｉ番目と第ｊ番目の関数の線形結合である、請求項６に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項10】
第１光源を有し、
前記第１の光は、前記第１光源からの光の一部であり、
前記第２の光は、前記第１光源からの光のうち、前記第１の光以外の光の一部である、請求項１または請求項２に記載のモード依存損失測定装置。
前記第１の光は、前記第１光源からの光の一部であり、
前記第２の光は、前記第１光源からの光のうち、前記第１の光以外の光の一部である、請求項１または請求項２に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項11】
前記第１光源は、射出するレーザ光の波長を連続的に掃引可能な波長可変レーザを含む、請求項１０に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項12】
前記第１光源は、波長可変レーザまたは波長安定化レーザと、前記波長可変レーザまたは前記波長安定化レーザからのレーザ光をＭ系列信号により２位相偏移変調するＭ系列変調部と、を有する、請求項１０に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項13】
第２光源と、
光合成部材と、を有し、
前記光合成部材は、前記第２光源からの光と、前記第１光源からの前記第１の光と、を合成し、
前記光合成部材により合成された光は、前記Ｍ個のコアのそれぞれに入射する、請求項１０に記載のモード依存損失測定装置。
光合成部材と、を有し、
前記光合成部材は、前記第２光源からの光と、前記第１光源からの前記第１の光と、を合成し、
前記光合成部材により合成された光は、前記Ｍ個のコアのそれぞれに入射する、請求項１０に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項14】
前記光導波路は、非結合型マルチコア光ファイバを含む、請求項１または請求項２に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項15】
前記光導波路は、シングルコア光ファイバを含む、請求項１または請求項２に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項16】
自己遅延干渉計を有し、
前記処理部は、前記第１光源からの光に基づく前記自己遅延干渉計の出力に基づいて、前記第１光源からの光の位相雑音を補償する、請求項１０に記載のモード依存損失測定装置。
前記処理部は、前記第１光源からの光に基づく前記自己遅延干渉計の出力に基づいて、前記第１光源からの光の位相雑音を補償する、請求項１０に記載のモード依存損失測定装置。
【請求項17】
Ｍを２以上の自然数とすると、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含む被測定物のモード依存損失測定装置によるモード依存損失測定方法であって、前記モード依存損失測定装置が、
光学素子により、前記被測定物の前記Ｍ個のコアを導光された第１の光、および、Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、前記光量の他の一部を反射し、
第１変調部により、前記Ｍ個のコアを導光される前記第１の光を、前記Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調し、
第１光検出部により、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により反射された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により透過された前記第２の光と、に基づき、第１受光信号を出力し、
第２光検出部により、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により透過された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により反射された前記第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力し、
光学系により、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記第１の光および前記第２の光を導光し、
処理部により、前記第１受光信号と前記第２受光信号と前記第１変調部による変調情報とに基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する、モード依存損失測定方法。
光学素子により、前記被測定物の前記Ｍ個のコアを導光された第１の光、および、Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、前記光量の他の一部を反射し、
第１変調部により、前記Ｍ個のコアを導光される前記第１の光を、前記Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調し、
第１光検出部により、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により反射された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により透過された前記第２の光と、に基づき、第１受光信号を出力し、
第２光検出部により、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により透過された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により反射された前記第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力し、
光学系により、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記第１の光および前記第２の光を導光し、
処理部により、前記第１受光信号と前記第２受光信号と前記第１変調部による変調情報とに基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する、モード依存損失測定方法。
【請求項18】
前記第１の光は、光入射部材を通って前記Ｍ個のコアのそれぞれに入射し、
前記モード依存損失測定装置が、前記処理部により、
前記光入射部材および前記被測定物を通った前記第１の光に基づき、前記光入射部材と前記被測定物との合成複素伝達行列を取得し、
前記光入射部材を通った前記第１の光に基づき、前記光入射部材の複素伝達行列を取得し、
前記光入射部材の複素伝達行列の逆行列を、前記合成複素伝達行列に対し、右方から乗算することによって、前記被測定物の複素伝達行列を取得し、
前記被測定物の複素伝達行列に基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する、請求項１７に記載のモード依存損失測定方法。
前記モード依存損失測定装置が、前記処理部により、
前記光入射部材および前記被測定物を通った前記第１の光に基づき、前記光入射部材と前記被測定物との合成複素伝達行列を取得し、
前記光入射部材を通った前記第１の光に基づき、前記光入射部材の複素伝達行列を取得し、
前記光入射部材の複素伝達行列の逆行列を、前記合成複素伝達行列に対し、右方から乗算することによって、前記被測定物の複素伝達行列を取得し、
前記被測定物の複素伝達行列に基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する、請求項１７に記載のモード依存損失測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、モード依存損失測定装置、およびモード依存損失測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
マルチコア光ファイバを用いたモード多重光伝送では、共通のクラッドにより包囲され、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含むマルチコア光デバイスが用いられる。Ｍは２以上の自然数である。マルチコア光デバイスには、光ファイバ、光増幅器、光合波器、光アイソレータ等が挙げられる。このようなマルチコア光デバイスを伝搬するモード間の損失差であるモード依存損失（MDL：Mode Dependent Loss）を測定する技術が知られている（例えば、非特許文献１）。
【0003】
非特許文献２には、ファンインを通ったプローブ光をマルチコア光デバイスに入射させ、被測定物を通った後、コアごとに分離されてファンアウトから出射したプローブ光に基づき、マルチコア光デバイスのモード依存損失を測定する技術が開示されている。ファンインは、マルチコア光デバイスの各コアに個別に光を入射させる光デバイスである。ファンアウトは、マルチコア光デバイスの各コアから出射した光を個別に導光する光デバイスである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】M. Wada, et al., 「Cladding Pumped Randomly Coupled 12-Core Erbium-Doped Fiber Amplifier with Low Mode-Dependent Gain」, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 36, NO. 5, MARCH 1, 2018, P1220.
【非特許文献2】J. C. Alvarado-Zacarias, et al., 「Characterization of Coupled-Core Fiber Amplifiers Using Swept-Wavelength Interferometer」, OFC2019, Th1B.6.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、非特許文献１および非特許文献２の技術では、ファンイン等の光入射部材と、ファンアウト等の光出射部材と、の間にマルチコア光デバイス等の被測定物が挟まれた状態において測定を行う。このため、光入射部材および光出射部材の各モード依存損失が測定結果に含まれる。従って、被測定物のモード依存損失の測定信頼性に改善の余地がある。
【0006】
そこで、本開示は、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置およびモード依存損失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】
【0007】
モード依存損失測定装置は、Ｍを２以上の自然数とすると、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含む被測定物１３のモード依存損失測定装置１００であって、Ｍ個の光導波路２３と、被測定物１３のＭ個のコアを導光された第１の光Ｌ１、およびＭ個の光導波路２３を導光された第２の光Ｌ２、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、光量の他の一部を反射する光学素子３と、Ｍ個のコアを導光される第１の光Ｌ１を、Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調する第１変調部と、Ｍ個のコアから出射して光学素子３により反射された第１の光Ｌ１と、光導波路２３から出射して光学素子３により透過された第２の光Ｌ２と、に基づき、第１受光信号ｖ１を出力する第１光検出部５１と、Ｍ個のコアから出射して光学素子３により透過された第１の光Ｌ１と、光導波路２３から出射して光学素子３により反射された第２の光Ｌ２と、に基づき、第２受光信号ｖ２を出力する第２光検出部５２と、第１光検出部５１上および第２光検出部５２上のそれぞれにおいて、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが対をなして重なるように、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を導光する光学系４と、第１受光信号ｖ１と第２受光信号ｖ２と第１変調部による変調情報とに基づき、被測定物１３のモード依存損失に関する情報を出力する処理部７と、を有する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置およびモード依存損失測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。本開示の一態様に係るモード依存損失測定装置は、
（１）Ｍを２以上の自然数とすると、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含む被測定物のモード依存損失測定装置であって、Ｍ個の光導波路と、前記被測定物の前記Ｍ個のコアを導光された第１の光、および前記Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、前記光量の他の一部を反射する光学素子と、前記Ｍ個のコアを導光される前記第１の光を、前記Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調する第１変調部と、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により反射された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により透過された前記第２の光と、に基づき、第１受光信号を出力する第１光検出部と、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により透過された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により反射された前記第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力する第２光検出部と、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記第１の光および前記第２の光を導光する光学系と、前記第１受光信号と前記第２受光信号と前記第１変調部による変調情報とに基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する処理部と、を有する。
上記構成により、モード依存損失測定装置は、被測定物のＭ個のコアから出射した第１の光それぞれを導光するファンアウト等の光出射部材を備えなくても、Ｍ個のコアのそれぞれを通った第１の光と、Ｍ個の光導波路を通った第２の光とを、対をなして重ねることができる。これにより、モード依存損失測定装置は、第１受光信号と第２受光信号とに基づき、被測定物のモード依存損失に関する情報を出力可能になる。測定結果に光出射部材のモード依存損失が含まれないため、光入射部材および光出射部材の両方のモード依存損失が測定結果に含まれる場合と比較して、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置を提供することができる。ここで、変調情報とは、変調した位相、周波数または位相および周波数の両方に関する情報をいう。また「対をなす」とは、「１対１に対応する」と言い換えることもできる。
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。本開示の一態様に係るモード依存損失測定装置は、
（１）Ｍを２以上の自然数とすると、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含む被測定物のモード依存損失測定装置であって、Ｍ個の光導波路と、前記被測定物の前記Ｍ個のコアを導光された第１の光、および前記Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、前記光量の他の一部を反射する光学素子と、前記Ｍ個のコアを導光される前記第１の光を、前記Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調する第１変調部と、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により反射された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により透過された前記第２の光と、に基づき、第１受光信号を出力する第１光検出部と、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により透過された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により反射された前記第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力する第２光検出部と、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記第１の光および前記第２の光を導光する光学系と、前記第１受光信号と前記第２受光信号と前記第１変調部による変調情報とに基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する処理部と、を有する。
上記構成により、モード依存損失測定装置は、被測定物のＭ個のコアから出射した第１の光それぞれを導光するファンアウト等の光出射部材を備えなくても、Ｍ個のコアのそれぞれを通った第１の光と、Ｍ個の光導波路を通った第２の光とを、対をなして重ねることができる。これにより、モード依存損失測定装置は、第１受光信号と第２受光信号とに基づき、被測定物のモード依存損失に関する情報を出力可能になる。測定結果に光出射部材のモード依存損失が含まれないため、光入射部材および光出射部材の両方のモード依存損失が測定結果に含まれる場合と比較して、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置を提供することができる。ここで、変調情報とは、変調した位相、周波数または位相および周波数の両方に関する情報をいう。また「対をなす」とは、「１対１に対応する」と言い換えることもできる。
【0011】
（２）上記（１）において、前記第１の光は、光入射部材を通って前記Ｍ個のコアに入射し、前記処理部は、予め取得された前記光入射部材のモード依存損失に関する情報にさらに基づいて、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力してもよい。
ファンイン等の光入射部材を通してＭ個のコアに第１の光を入射させると、処理部から出力される被測定物のモード依存損失に関する情報には、光入射部材のモード依存損失が含まれるため、その分、測定信頼性が低くなる。予め取得された光入射部材のモード依存損失に関する情報を用いて処理することにより、処理部から出力される被測定物のモード依存損失に関する情報から光入射部材のモード依存損失を取り除くことができる。これにより、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置を提供することができる。
ファンイン等の光入射部材を通してＭ個のコアに第１の光を入射させると、処理部から出力される被測定物のモード依存損失に関する情報には、光入射部材のモード依存損失が含まれるため、その分、測定信頼性が低くなる。予め取得された光入射部材のモード依存損失に関する情報を用いて処理することにより、処理部から出力される被測定物のモード依存損失に関する情報から光入射部材のモード依存損失を取り除くことができる。これにより、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置を提供することができる。
【0012】
（３）上記（１）または上記（２）において、前記光学系は、前記Ｍ個のコアそれぞれの出射端の像と、前記Ｍ個の光導波路それぞれの出射端の像と、を前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて結像させてもよい。
光学系で結像させることによって、第１光検出部上および第２光検出部上のそれぞれにおいて、Ｍ個のコアから出射した第１の光と、Ｍ個の光導波路から出射した第２の光と、が重なりやすくなる。この結果、第１の光と第２の光との重なり状態に応じた測定誤差を抑制できるからである。
光学系で結像させることによって、第１光検出部上および第２光検出部上のそれぞれにおいて、Ｍ個のコアから出射した第１の光と、Ｍ個の光導波路から出射した第２の光と、が重なりやすくなる。この結果、第１の光と第２の光との重なり状態に応じた測定誤差を抑制できるからである。
【0013】
（４）上記（１）から上記（３）のいずれか１つにおいて、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記光学系または前記光導波路群のいずれか１つを調整する調整機構を有し、前記調整機構は、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光の中心間距離が、前記被測定物および前記光導波路それぞれのモードフィールド半径の２乗和平方根の１０％以下になるように調整してもよい。この調整により、第１の光と第２の光との重なり状態に応じた測定誤差を２％以下に抑制できるからである。
【0014】
（５）上記（１）から上記（４）のいずれか１つにおいて、前記Ｍ個の光導波路を導光される前記第２の光を、前記Ｍ個の光導波路に入射する前に個別に変調する第２変調部、を有し、前記処理部は、前記第２変調部による変調情報にさらに基づいて、前記Ｍ個のコアそれぞれのモード依存損失に関する情報を出力してもよい。
Ｍ個のコアそれぞれのモード依存損失を個別に測定するためには、Ｍ個のコアそれぞれを通った第１の光を識別して検出する必要がある。第１の光を識別するために、例えばＭ個のコアそれぞれを通った第２の光と対をなすようにＭ個の第１光検出部およびＭ個の第２光検出部を設けると、装置構成が複雑になったり、装置が大型化したりする場合がある。第２変調部による変調情報をさらに用いることにより、１つの第１光検出部および１つの第２光検出部を用いて、Ｍ個のコアそれぞれを通った第１の光を識別して検出可能になる。この結果、装置構成の複雑化、装置の大型化等を防ぎつつ、Ｍ個のコアそれぞれのモード依存損失を個別に測定することができる。
Ｍ個のコアそれぞれのモード依存損失を個別に測定するためには、Ｍ個のコアそれぞれを通った第１の光を識別して検出する必要がある。第１の光を識別するために、例えばＭ個のコアそれぞれを通った第２の光と対をなすようにＭ個の第１光検出部およびＭ個の第２光検出部を設けると、装置構成が複雑になったり、装置が大型化したりする場合がある。第２変調部による変調情報をさらに用いることにより、１つの第１光検出部および１つの第２光検出部を用いて、Ｍ個のコアそれぞれを通った第１の光を識別して検出可能になる。この結果、装置構成の複雑化、装置の大型化等を防ぎつつ、Ｍ個のコアそれぞれのモード依存損失を個別に測定することができる。
【0015】
（６）上記（５）において、前記第１の光および前記第２の光のそれぞれは、直交する２つの偏光を含み、前記第１変調部は、前記Ｍ個のコアを導光される２×Ｍ個の前記第１の光のそれぞれを変調し、前記第２変調部は、前記Ｍ個の光導波路を導光される２×Ｍ個の前記第２の光のそれぞれを変調してもよい。直交する２つの偏光を用いて、Ｍ個のコアそれぞれのモード依存損失を個別に測定できるからである。
【0016】
（７）上記（６）において、前記第１変調部は、前記Ｍ個のコアを導光される２×Ｍ個の前記第１の光のそれぞれに光学的な遅延を与え、前記第２変調部は、前記Ｍ個の光導波路を導光される２×Ｍ個の前記第２の光のそれぞれに光学的な遅延を与えてもよい。光学的な遅延を用いることにより、２×Ｍ個の第１の光それぞれ、および２×Ｍ個の第２の光それぞれを簡単な構成で変調できるからである。
【0017】
（８）上記（６）において、前記第１変調部は、前記第１の光における直交する２つの偏光間に光学的な遅延が与えられた後、前記第１の光から分波されたＭ－１個の前記第１の光それぞれに光学的な遅延を与え、前記第２変調部は、前記第２の光における直交する２つの偏光間に光学的な遅延が与えられた後、前記第２の光から分波されたＭ－１個の前記第２の光それぞれに光学的な遅延を与えてもよい。２×Ｍ個の第１の光および２×Ｍ個の第２の光のそれぞれに対し、光学的な遅延を与える光遅延線路を個別に設ける場合と比較して、光学的な遅延を与えるための構成部の数を削減できるからである。ここで、分波とは、１つの光を複数の光に分けることをいう。
【0018】
（９）上記（６）から上記（８）のいずれか１つにおいて、前記第１変調部は、第１番目から第２Ｍ番目までの変調信号を用いて前記第１の光を変調し、前記第２変調部は、第２Ｍ＋１番目から第４Ｍ番目までの変調信号を用いて前記第２の光を変調し、前記第１番目から前記第４Ｍ番目までの変調信号に属する第ｍ番目と第ｎ番目の変調信号の積は、直交関数系に含まれる第ｉ番目と第ｊ番目の関数の線形結合であってもよい。２つの変調信号の周波数とその積である信号の周波数との関係に基づいて、複素伝達行列の成分を決定できるからである。
【0019】
（１０）上記（１）から上記（９）のいずれか１つにおいて、第１光源を有し、前記第１の光は、前記第１光源からの光の一部であり、前記第２の光は、前記第１光源からの光のうち、前記第１の光以外の光の一部であってもよい。共通の光源である第１光源からの光を、第１の光および第２の光として用いることにより、第１の光と第２の光のコヒーレンスを高く確保でき、コヒーレント検波によりモード依存損失を測定できるからである。
【0020】
（１１）上記（１０）において、前記第１光源は、射出するレーザ光の波長を連続的に掃引可能な波長可変レーザを含んでもよい。波長を連続的に掃引可能な波長可変レーザを用いることにより、第１の光および第２の光のそれぞれを簡単な構成で変調できるからである。
【0021】
（１２）上記（１０）において、前記第１光源は、波長可変レーザまたは波長安定化レーザと、前記波長可変レーザまたは前記波長安定化レーザからのレーザ光をＭ系列信号により２位相偏移変調するＭ系列変調部と、を有してもよい。第１光源からの光の出力安定性が、連続周波数掃引する場合と比較して高くなるため、モード依存損失の測定精度を向上させることができるからである。ここで、Ｍ系列信号とは、規則性と不規則性を有する信号をいう。２位相偏移変調とは、光の位相を不連続に変化させて信号を表現する位相偏移変調の一つであり、位相が１８０°ずれた２つの光を切り替えて送る方式をいう。
【0022】
（１３）上記（１０）において、第２光源と、光合成部材と、を有し、前記光合成部材は、前記第２光源からの光と、前記第１光源からの前記第１の光と、を合成し、前記光合成部材により合成された光は、前記Ｍ個のコアのそれぞれに入射してもよい。
被測定物がエルビウム添加光ファイバ増幅器等である場合には、被測定物の動作条件を決定する波長多重光を再現するために用いられる光である背景光が、測定に使用する第１の光とは別に必要になる場合がある。光合成部材により合成された光をＭ個のコアそれぞれに入射させることにより、上記波長多重光を再現し、エルビウム添加光ファイバ増幅器等の被測定物のモード依存損失を測定できるからである。
被測定物がエルビウム添加光ファイバ増幅器等である場合には、被測定物の動作条件を決定する波長多重光を再現するために用いられる光である背景光が、測定に使用する第１の光とは別に必要になる場合がある。光合成部材により合成された光をＭ個のコアそれぞれに入射させることにより、上記波長多重光を再現し、エルビウム添加光ファイバ増幅器等の被測定物のモード依存損失を測定できるからである。
【0023】
（１４）上記（１）から上記（１３）のいずれか１つにおいて、前記光導波路は、非結合型マルチコア光ファイバを含んでもよい。光導波路が非結合型マルチコア光ファイバを含むことにより、第２の光が導光される光路におけるモード依存損失を低減し、被測定物のモード依存損失の測定精度を高く確保できるからである。
【0024】
（１５）上記（１）から上記（１４）のいずれか１つにおいて、前記光導波路は、シングルコア光ファイバを含んでもよい。光導波路がシングルコア光ファイバを含むことにより、第２の光が導光される光路におけるモード依存損失を低減し、被測定物のモード依存損失の測定精度を高く確保できるからである。
【0025】
（１６）上記（１０）から上記（１３）のいずれか１つにおいて、自己遅延干渉計を有し、前記処理部は、前記第１光源からの光に基づく前記自己遅延干渉計の出力に基づいて、前記第１光源からの光の位相雑音を補償してもよい。第１光源からの光の位相雑音を補償することにより、処理部により算出される複素伝達行列の誤差を小さくし、被測定物のモード依存損失の測定精度を高く確保できるからである。自己遅延干渉計とは、二分割した光の一方に該光のコヒーレンス長よりも短い光学的な遅延を付与し、該遅延が付与された光と、二分割した光のうちの他方の光と、の間におけるビート周波数を検出する干渉計をいう。ビート周波数とは、周波数がわずかに異なる２つの波が干渉した際に生じるうなりの周波数をいう。位相雑音とは、時間領域における完全な周期性からの偏差に対応する光の位相のランダム変動を、周波数領域において表現したものをいう。
【0026】
本開示の一態様に係るモード依存損失測定方法は、
（１７）Ｍを２以上の自然数とすると、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含む被測定物のモード依存損失測定装置によるモード依存損失測定方法であって、前記モード依存損失測定装置が、光学素子により、前記被測定物の前記Ｍ個のコアを導光された第１の光、および、Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、前記光量の他の一部を反射し、第１変調部により、前記Ｍ個のコアを導光される前記第１の光を、前記Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調し、第１光検出部により、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により反射された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により透過された前記第２の光と、に基づき、第１受光信号を出力し、第２光検出部により、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により透過された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により反射された前記第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力し、光学系により、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記第１の光および前記第２の光を導光し、処理部により、前記第１受光信号と前記第２受光信号と前記第１変調部による変調情報とに基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する。
この方法により、上記（１）と同じように、測定結果に光出射部材のモード依存損失が含まれないため、光入射部材および光出射部材の両方のモード依存損失が測定結果に含まれる場合と比較して、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置を提供することができる。
（１７）Ｍを２以上の自然数とすると、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含む被測定物のモード依存損失測定装置によるモード依存損失測定方法であって、前記モード依存損失測定装置が、光学素子により、前記被測定物の前記Ｍ個のコアを導光された第１の光、および、Ｍ個の光導波路を導光された第２の光、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、前記光量の他の一部を反射し、第１変調部により、前記Ｍ個のコアを導光される前記第１の光を、前記Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調し、第１光検出部により、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により反射された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により透過された前記第２の光と、に基づき、第１受光信号を出力し、第２光検出部により、前記Ｍ個のコアから出射して前記光学素子により透過された前記第１の光と、前記光導波路から出射して前記光学素子により反射された前記第２の光と、に基づき、第２受光信号を出力し、光学系により、前記第１光検出部上および前記第２光検出部上のそれぞれにおいて、前記第１の光と前記第２の光とが対をなして重なるように、前記第１の光および前記第２の光を導光し、処理部により、前記第１受光信号と前記第２受光信号と前記第１変調部による変調情報とに基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力する。
この方法により、上記（１）と同じように、測定結果に光出射部材のモード依存損失が含まれないため、光入射部材および光出射部材の両方のモード依存損失が測定結果に含まれる場合と比較して、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置を提供することができる。
【0027】
（１８）上記（１７）において、前記第１の光は、光入射部材を通って前記Ｍ個のコアのそれぞれに入射し、前記モード依存損失測定装置が、前記処理部により、前記光入射部材および前記被測定物を通った前記第１の光に基づき、前記光入射部材と前記被測定物との合成複素伝達行列を取得し、前記光入射部材を通った前記第１の光に基づき、前記光入射部材の複素伝達行列を取得し、前記光入射部材の複素伝達行列の逆行列を、前記合成複素伝達行列に対し、右方から乗算することによって、前記被測定物の複素伝達行列を取得し、前記被測定物の複素伝達行列に基づき、前記被測定物のモード依存損失に関する情報を出力してもよい。
上記（２）と同じように、処理部から出力される被測定物のモード依存損失に関する情報から光入射部材のモード依存損失を取り除くことができ、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置を提供できるからである。
上記（２）と同じように、処理部から出力される被測定物のモード依存損失に関する情報から光入射部材のモード依存損失を取り除くことができ、測定信頼性に優れたモード依存損失測定装置を提供できるからである。
【0028】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係るモード依存損失測定装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また説明において、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は適宜省略する。
本開示の実施形態に係るモード依存損失測定装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また説明において、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は適宜省略する。
【0029】
［第１実施形態］
（モード依存損失測定装置１００の構成例）
図１は、第１実施形態に係るモード依存損失測定装置１００の構成の一例を示す図である。モード依存損失測定装置１００は、Ｍを２以上の自然数とすると、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含む被測定物１３のモード依存損失を測定する装置である。被測定物１３は、マルチコア光デバイス等である。
（モード依存損失測定装置１００の構成例）
図１は、第１実施形態に係るモード依存損失測定装置１００の構成の一例を示す図である。モード依存損失測定装置１００は、Ｍを２以上の自然数とすると、それぞれが光を導光するＭ個のコアを含む被測定物１３のモード依存損失を測定する装置である。被測定物１３は、マルチコア光デバイス等である。
【0030】
図１に示すように、被測定物１３は、被測定物本体１３０と、入射側ＭＣＦ（Multi Core Fiber：マルチコア光ファイバ）１３１と、出射側ＭＣＦ１３２と、を含む。被測定物本体１３０は、被測定物１３がマルチコア光デバイスとしての機能を発揮する部分である。例えば被測定物１３が光増幅器である場合には、被測定物本体１３０は、光を増幅する部分である。入射側ＭＣＦ１３１は、被測定物本体１３０に光が入射する側に設けられたマルチコア光ファイバである。出射側ＭＣＦ１３２は、被測定物本体１３０から光が出射する側に設けられたマルチコア光ファイバである。
【0031】
被測定物本体１３０、入射側ＭＣＦ１３１および出射側ＭＣＦ１３２は、それぞれコアを有する。被測定物本体１３０のコア、入射側ＭＣＦ１３１のコア、および出射側ＭＣＦ１３２のコアは、対をなして繋がっており、被測定物１３のＭ個のコアを形成している。換言すると、被測定物１３は、入射側ＭＣＦ１３１における１つのコアと、被測定物本体１３０における１つのコアと、出射側ＭＣＦ１３２における１つのコアと、が繋がって形成されるコアを、Ｍ個有している。但し、被測定物１３は、入射側ＭＣＦ１３１および出射側ＭＣＦ１３２を有さず、被測定物本体１３０のみから構成されてもよい。例えば、被測定物１３がマルチコア光ファイバである場合には、被測定物１３は、被測定物本体１３０としてのマルチコア光ファイバのみから構成される。
【0032】
被測定物１３のＭ個のコアそれぞれには、第１ファンイン１２を通って入射側ＭＣＦ１３１の入射端から光が入射する。第１ファンイン１２は、光入射部材の一例である。第１ファンイン１２は、Ｍ個のシングルモード光ファイバを有し、該Ｍ個のシングルモード光ファイバを通してマルチコア光ファイバのＭ個のコアに光を入射させる。被測定物１３のＭ個のコアそれぞれを通った光は、出射側ＭＣＦ１３２の出射端から出射する。
【0033】
図１に示すように、モード依存損失測定装置１００は、第１光源１と、第１光分波器２と、第２光分波器１０と、第３光分波器２０と、偏波素子Ｐ１～偏波素子Ｐ４Ｍと、光変調器Ｃ１～光変調器Ｃ４Ｍと、光インターフェース１１と、第２ファンイン２２と、Ｍ個の光導波路２３と、調整機構２４と、を有する。また、モード依存損失測定装置１００は、光学素子３と、光学系４と、第１光検出部５１と、第２光検出部５２と、差動増幅器６と、処理部７と、を有する。光学系４は、第１レンズ４１と、第２レンズ４２と、第３レンズ４３と、第４レンズ４４と、を有する。
【0034】
第１光源１は、光Ｌ０を射出する。第１光源１には、気体レーザ、半導体レーザ等のレーザ光源を使用できる。第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を用いてコヒーレント検波を行うために、第１光源１は、コヒーレンスが高いものであることが好ましい。第１光源１から射出された光Ｌ０は、第１光源１と第１光分波器２との間に設けられた光ファイバ内を導光される。
【0035】
第１光分波器２は、光Ｌ０を第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２の２つに分波する。第１の光Ｌ１は、第１光源１からの光の一部である。第２の光Ｌ２は、第１光源１からの光のうち、第１の光Ｌ１以外の光の一部である。第１の光Ｌ１は、被測定物１３のＭ個のコアそれぞれを導光され、モード依存損失測定のためのプローブ光として用いられる。第２の光Ｌ２は、Ｍ個の光導波路２３を導光され、コヒーレント検波のためにプローブ光と干渉させるための参照光として用いられる。
【0036】
第１の光Ｌ１は、第１光分波器２と第２光分波器１０との間に設けられた光ファイバ内を導光される。第２の光Ｌ２は、第１光分波器２と第３光分波器２０との間に設けられた光ファイバ内を導光される。なお、以下では、説明を簡単にするために、構成部間に設けられた導光用の光ファイバの説明を省略する場合がある。
【0037】
第１の光Ｌ１は、第２光分波器１０によりＭ個に分波され、偏波素子Ｐ１～偏波素子ＰＭのそれぞれに入射する。第２の光Ｌ２は、第３光分波器２０によりＭ個に分波され、偏波素子Ｐ２Ｍ＋１～偏波素子Ｐ３Ｍのそれぞれに入射する。なお、偏波素子Ｐ１の符号におけるアルファベットのＰに付けられた「１」は、１番目の偏波素子であることを表す。偏波素子ＰＭの符号におけるアルファベットのＰに付けられた「Ｍ」は、Ｍ番目の偏波素子であることを表す。符号における２Ｍ＋１は、２×Ｍ＋１番目であることを「×」を省略して表している。これらの点は、以下においてアルファベットに数字または「Ｍ」が付けられた符号を用いる場合にも同じである。
【0038】
第１光分波器２、第２光分波器１０および第３光分波器２０には、３ＤＢカプラ等を使用できる。偏波素子とは、偏光を扱う光学系において用いられる素子をいう。ここでの偏波素子Ｐ１～偏波素子Ｐ４Ｍのそれぞれには、偏光ビームスプリッタ等を使用できる。
【0039】
Ｍ個に分波された第１の光Ｌ１は、偏波素子Ｐ１～偏波素子ＰＭのそれぞれによって、直交する２つの偏光に分けられ、２×Ｍ個の第１の光Ｌ１となる。２×Ｍ個の第１の光Ｌ１は、光変調器Ｃ１～光変調器Ｃ２Ｍに対をなして入射する。
【0040】
光変調器Ｃ１～光変調器Ｃ２Ｍのそれぞれは、被測定物１３のＭ個のコアを導光される第１の光Ｌ１を、Ｍ個のコアに入射する前に個別に変調する第１変調部の一例である。本実施形態では、光変調器Ｃ１～光変調器Ｃ２Ｍのそれぞれは、被測定物１３のＭ個のコアを導光される２×Ｍ個の第１の光Ｌ１を個別に変調する。
【0041】
光変調器Ｃ１～光変調器Ｃ２Ｍには、電気光学効果を有する電気光学結晶を使用できる。電気光学効果とは、透明な物質に電圧を印加した場合に屈折率等の光学定数が変化する現象をいう。電気光学結晶には、カリウム（Ｋ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）から構成される酸化物結晶であるＫＴＮ結晶等が挙げられる。光変調器Ｃ１～光変調器Ｃ２Ｍは、印加電圧に応じて屈折率を変化させることにより、第１の光Ｌ１の位相を変調する。
【0042】
２×Ｍ個の第１の光Ｌ１のそれぞれは、偏光と、導光されるコアの番号と、の組み合わせに応じて異なるように変調された位相により、ラベル付けされる。
【0043】
光変調器Ｃ１～光変調器Ｃ２Ｍにより変調された２×Ｍ個の第１の光Ｌ１における直交する２つの偏光は、偏波素子ＰＭ＋１～偏波素子Ｐ２Ｍのそれぞれにより合波される。合波とは、複数の光を合体して１つの光にすることをいう。ここでは、直交する２つの偏光が合波される結果、２×Ｍ個の第１の光Ｌ１は、Ｍ個の第１の光Ｌ１となる。
【0044】
Ｍ個の第１の光Ｌ１は、光インターフェース１１および第１ファンイン１２をこの順に通って、被測定物１３のＭ個のコアに対をなして入射する。被測定物１３のＭ個のコアを通ったＭ個の第１の光Ｌ１は、出射側ＭＣＦ１３２の出射端から出射する。
【0045】
一方、Ｍ個に分波された第２の光Ｌ２は、偏波素子Ｐ２Ｍ＋１～偏波素子Ｐ３Ｍのそれぞれによって、直交する２つの偏光に分けられ、２×Ｍ個の第２の光Ｌ２となる。２×Ｍ個の第２の光Ｌ２は、光変調器Ｃ２Ｍ＋１～光変調器Ｃ４Ｍに対をなして入射する。
【0046】
光変調器Ｃ２Ｍ＋１～光変調器Ｃ４Ｍのそれぞれは、Ｍ個の光導波路２３を導光される第２の光Ｌ２を、Ｍ個の光導波路２３に入射する前に個別に変調する第２変調部の一例である。本実施形態では、光変調器Ｃ２Ｍ＋１～光変調器Ｃ４Ｍのそれぞれは、Ｍ個の光導波路２３を導光される２×Ｍ個の第２の光Ｌ２を個別に変調する。
【0047】
光変調器Ｃ２Ｍ＋１～光変調器Ｃ４Ｍには、電気光学結晶を使用できる。光変調器Ｃ２Ｍ＋１～光変調器Ｃ４Ｍは、印加電圧に応じて屈折率を変化させることにより、第２の光Ｌ２の位相を変調する。
【0048】
２×Ｍ個の第２の光Ｌ２は、偏光と、導光される光導波路２３の番号と、の組み合わせに応じて異なるように変調された位相により、ラベル付けされる。２×Ｍ個の第１の光Ｌ１のラベル付け、および２×Ｍ個の第２の光Ｌ２のラベル付けにより、例えばそれぞれが１つのフォトダイオードを含む第１光検出部および第２光検出部により２×Ｍ個の第１の光Ｌ１を受光する場合にも、第１光検出部および第２光検出部の各受光信号に基づき、２×Ｍ個の第１の光Ｌ１を演算により識別可能になる。
【0049】
光変調器Ｃ２Ｍ＋１～光変調器Ｃ４Ｍにより変調された２×Ｍ個の第２の光Ｌ２における直交する２つの偏光は、偏波素子Ｐ３Ｍ＋１～偏波素子Ｐ４Ｍのそれぞれにより合波される。２×Ｍ個の第２の光Ｌ２は、Ｍ個の第２の光Ｌ２となる。このＭ個の第２の光Ｌ２は、第２ファンイン２２を通って、Ｍ個の光導波路２３に対をなして入射する。
【0050】
Ｍ個の光導波路２３は、第２の光Ｌ２が導光される方向から見た各光導波路の位置が、第１の光Ｌ１が導光される方向から見た被測定物１３の各コアの位置と相似するように構成されている。ここでの「相似する」は、Ｍ個の光導波路２３の相対的な位置関係が、被測定物１３のＭ個のコアの相対的な位置関係と同じであり、Ｍ個の光導波路２３同士の相対的な距離等は、被測定物１３のＭ個のコア同士の相対的な距離とは必ずしも同じでないことを意味する。Ｍ個の第２の光Ｌ２は、Ｍ個の光導波路２３を導光された後、Ｍ個の光導波路２３の各出射端から出射する。
【0051】
光導波路２３は、非結合型マルチコア光ファイバを含んでもよい。光導波路２３が非結合型マルチコア光ファイバを含む場合には、第２ファンイン２２に入射する第２の光Ｌ２の光量を調整することにより、第１ファンイン１２と被測定物１３の複素伝達行列において、第２の光Ｌ２に起因する測定誤差を抑制できる点において好適である。また、光導波路２３は、シングルコア光ファイバを含んでもよい。Ｍ個の光導波路２３は、Ｍ個のシングルコア光ファイバを含む場合には、Ｍ個のシングルコア光ファイバの束、すなわちバンドルになる。また、光導波路２３は、非結合型マルチコア光ファイバおよびシングルコア光ファイバの両方を含んでもよい。
【0052】
被測定物１３のＭ個のコアから出射した第１の光Ｌ１は、第１レンズ４１により透過され、光学素子３の面に入射する。一方、Ｍ個の光導波路２３から出射した第２の光Ｌ２は、第３レンズ４３により透過され、光学素子３における第１の光Ｌ１が入射する面とは反対側の面に入射する。
【0053】
光学素子３は、被測定物１３のＭ個のコアを導光された第１の光Ｌ１、およびＭ個の光導波路２３を導光された第２の光Ｌ２、のそれぞれの光量の一部を透過するとともに、光量の他の一部を反射する。光学素子３には、ハーフミラー、キューブビームスプリッタ等を使用できる。コヒーレント検波を行う観点では、光学素子３により反射される光と透過される光の光量の比は、略１対１になることが好ましい。
【0054】
第１レンズ４１により透過された第１の光Ｌ１の一部は、光学素子３により反射され、第４レンズ４４により透過された後、第１光検出部５１に入射する。該第１の光Ｌ１の他の一部は、光学素子３により透過され、第２レンズ４２により透過された後、第２光検出部５２に入射する。
【0055】
第３レンズ４３により透過された第２の光Ｌ２の一部は、光学素子３により反射され、第２レンズ４２により透過された後、第２光検出部５２に入射する。該第２の光Ｌ２の他の一部は、光学素子３により透過され、第４レンズ４４により透過された後、第１光検出部５１に入射する。
【0056】
光学系４は、第１光検出部５１上および第２光検出部５２上のそれぞれにおいて、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが対をなして重なるように、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を導光することができる。なお、本明細書において、「第１光検出部５１上」は、第１光検出部５１に入射する光を受光する第１光検出部５１の受光面上を意味する。「第２光検出部５２上」は、第２光検出部５２に入射する光を受光する第２光検出部５２の受光面上を意味する。
【0057】
調整機構２４は、第１光検出部５１上および第２光検出部５２上のそれぞれにおいて、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが対をなして重なるように、光学系４または光導波路２３のいずれか１つを調整する。
【0058】
本実施形態では、調整機構２４は回転機構である。例えば、第１光検出部５１の受光面内において、Ｍ個の第２の光Ｌ２の配置がＭ個の第１の光Ｌ１の配置に対して面内回転するようにずれている場合には、調整機構２４は、Ｍ個の光導波路２３をその導光方向に平行な軸周りに回転させる。これにより調整機構２４は、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが対をなして重なるように、光導波路２３を調整できる。
【0059】
調整機構２４は、光導波路２３の回転機構に限定されるものではない。例えば、光学系４はズーム可変であり、調整機構２４は、光学系４のズームを調整可能であってもよい。第１光検出部５１の受光面内において、Ｍ個の第１の光Ｌ１が配置される領域の大きさが、Ｍ個の第２の光Ｌ２が配置される領域の大きさよりも大きいことにより両者が重なっていない場合には、調整機構２４は、Ｍ個の第１の光Ｌ１が配置される領域の大きさが小さくなるように光学系４のズームを調整する。これにより調整機構２４は、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが対をなして重なるように、光学系４を調整できる。
【0060】
第１光検出部５１は、被測定物１３のＭ個のコアから出射して光学素子３により反射された第１の光Ｌ１と、Ｍ個の光導波路２３から出射して光学素子３により透過された第２の光Ｌ２と、に基づき、第１受光信号ｖ１を出力する。光学素子３により反射された第１の光Ｌ１と、光学素子３により透過された第２の光Ｌ２は、干渉する。第１光検出部５１は、この干渉光の光強度に対応する電気信号を第１受光信号ｖ１として出力する。第１光検出部５１には、フォトダイオード等を使用できる。
【0061】
第２光検出部５２は、被測定物１３のＭ個のコアから出射して光学素子３により透過された第１の光Ｌ１と、Ｍ個の光導波路２３から出射して光学素子３により反射された第２の光Ｌ２と、に基づき、第２受光信号ｖ２を出力する。光学素子３により反射された第２の光Ｌ２と、光学素子３により透過された第１の光Ｌ１は、干渉する。第１光検出部５１は、この干渉光の光強度に対応する電気信号を第２受光信号ｖ２として出力する。第２光検出部５２には、フォトダイオード等を使用できる。
【0062】
差動増幅器６は、第１光検出部５１から第１受光信号ｖ１を入力し、第２光検出部５２から第２受光信号ｖ２を入力し、第１受光信号ｖ１と第２受光信号ｖ２の差分を所定係数で増幅した差動信号ｖ３を、処理部７に出力する電気回路である。
【0063】
処理部７は、第１受光信号ｖ１と第２受光信号ｖ２とに基づき、被測定物１３のモード依存損失に関する情報を出力する。処理部７の機能は電気回路により実現される他、該機能の一部はソフトウェア（ＣＰＵ；Central Processing Unit）により実現されてもよい。また、処理部７の機能は、複数の回路または複数のソフトウェアによって実現されてもよい。また、処理部７は、各種設定や処理結果等のデータを記憶するメモリを備えてもよい。
【0064】
処理部７は、第１受光信号ｖ１および第２受光信号ｖ２に基づく差動信号ｖ３の複素スペクトルから、第１ファンイン１２と被測定物１３とのモード依存損失に対応する合成複素伝達行列を算出する。処理部７は、該合成複素伝達行列の最大特異値と最小特異値の２乗の比を、モード依存損失に関する情報、すなわち測定結果として出力する。
【0065】
合成複素伝達行列は、光変調器Ｃ１～光変調器Ｃ２Ｍおよび光変調器Ｃ２Ｍ＋１～光変調器Ｃ４Ｍによる変調情報と、第１受光信号ｖ１および第２受光信号ｖ２と、の対応関係に関する情報を含んでいる。このため、処理部７は、第１受光信号ｖ１および第２受光信号ｖ２と、光変調器Ｃ１～光変調器Ｃ２Ｍおよび光変調器Ｃ２Ｍ＋１～光変調器Ｃ４Ｍによる変調情報と、に基づいて、Ｍ個のコアそれぞれのモード依存損失に関する情報を個別に算出し、出力することができる。
【0066】
モード依存損失測定装置１００は、光変調器Ｃ２Ｍ＋１～光変調器Ｃ４Ｍ等の第２変調部に代えて、Ｍ個のフォトダイオードを含む第２光検出部を有してもよい。Ｍ個のフォトダイオードそれぞれの出力信号を用いることにより、第２変調部を用いなくても、Ｍ個の光導波路２３を通った第２の光Ｌ２をそれぞれ識別できるからである。
【0067】
測定精度を高く確保する観点では、第１の光および前記第２の光のそれぞれの偏光状態が既知であることが好ましく、第１の光および前記第２の光のそれぞれが直交する２つの偏光を含むことがさらに好ましい。
【0068】
モード依存損失測定装置１００は、第１光源１を必ずしも有さなくてもよく、モード依存損失測定装置１００の外部から入射した光を第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２として測定に用いてもよい。
【0069】
（コア像と光導波路像の重なり例）
図２および図３を参照して、光学系４によるコア像と光導波路像との重なりの一例について説明する。図２は、モード依存損失測定装置１００が有する第１光検出部上における被測定物のコア像および光導波路像の一例を示す図である。図２は、第１光検出部５１の受光面の一部をその法線方向から平面視したものである。図２は、第１光検出部５１上において、被測定物１３のコア像１３５と、光導波路像２３５と、が重なる様子を示している。図３は、図２におけるIII－III線に沿う光の断面の光強度を示す図である。
図２および図３を参照して、光学系４によるコア像と光導波路像との重なりの一例について説明する。図２は、モード依存損失測定装置１００が有する第１光検出部上における被測定物のコア像および光導波路像の一例を示す図である。図２は、第１光検出部５１の受光面の一部をその法線方向から平面視したものである。図２は、第１光検出部５１上において、被測定物１３のコア像１３５と、光導波路像２３５と、が重なる様子を示している。図３は、図２におけるIII－III線に沿う光の断面の光強度を示す図である。
【0070】
図２および図３において、コア像１３５は、第１レンズ４１と第４レンズ４４とからなる合成光学系により第１光検出部５１上で結像された、被測定物１３における出射側ＭＣＦ１３２の出射端の像である。光導波路像２３５は、第３レンズ４３と第４レンズ４４とからなる合成光学系により第１光検出部５１上で結像された、光導波路２３の出射端の像である。
【0071】
図２において、コア像１３５は、コア像１３５－１、コア像１３５－２、コア像１３５－３およびコア像１３５－４を含む。コア像１３５を表す破線の丸は、第１の光Ｌ１の光強度が自身のピーク光強度の１／ｅ２となる等高線を表している。ｅは自然対数の底である。
【0072】
光導波路像２３５は、光導波路像２３５－１、光導波路像２３５－２、光導波路像２３５－３および光導波路像２３５－４を含む。光導波路像２３５を表す実線の丸は、第２の光Ｌ２の光強度が自身のピーク光強度の１／ｅ２となる等高線を表している。
【0073】
光導波路像２３５－１は、コア像１３５－１の内側に位置する。光導波路像２３５－２は、コア像１３５－２の内側に位置する。光導波路像２３５－３は、コア像１３５－３の内側に位置する。光導波路像２３５－４は、コア像１３５－４の内側に位置する。以上より、光導波路像２３５－１とコア像１３５－１、光導波路像２３５－２とコア像１３５－２、光導波路像２３５－３とコア像１３５－３、並びに、光導波路像２３５－４とコア像１３５－４は、それぞれ対をなして重なっている。
【0074】
図３に示すように、光導波路像２３５－１の断面光強度は、コア像１３５－１の断面光強度の内側に位置する。光導波路像２３５－２の断面光強度は、コア像１３５－２の断面光強度の内側に位置する。以上より、光導波路像２３５－１とコア像１３５－１、並びに、光導波路像２３５－２とコア像１３５－２は、それぞれ対をなして重なっている。
【0075】
以上のように、光学系４は、第１光検出部５１上において、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが対をなして重なるように、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を導光する。モード依存損失測定装置１００は、光学系４を用いて第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を重ねることにより、第１光検出部５１上および第２光検出部５２上のそれぞれで、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２を干渉させることができる。
【0076】
例えば、非特許文献１および非特許文献２の技術において、ファンイン等の光入射部材と、ファンアウト等の光出射部材と、の間に被測定物が挟まれた状態において測定を行う場合には、次の式（１）により表される合成複素伝達行列ＨＸが得られる。
ＨＸ＝Ｈｏ・Ｈｓ・Ｈｉ ・・・（１）
式（１）において、Ｈｏは光出射部材の複素伝達行列を表す。Ｈｓは被測定物の複素伝達行列を表す。Ｈｉは光入射部材の複素伝達行列を表す。
ＨＸ＝Ｈｏ・Ｈｓ・Ｈｉ ・・・（１）
式（１）において、Ｈｏは光出射部材の複素伝達行列を表す。Ｈｓは被測定物の複素伝達行列を表す。Ｈｉは光入射部材の複素伝達行列を表す。
【0077】
式（１）の合成複素伝達行列ＨＸには、光入射部材の複素伝達行列Ｈｉおよび光出射部材の複素伝達行列Ｈｏが含まれるため、式（１）に基づき得られるモード依存損失の測定結果には、光入射部材および光出射部材の各モード依存損失が含まれる。
【0078】
上記に対し、本実施形態に係るモード依存損失測定装置１００は、ファンアウト等の光出射部材を有さないため、次の式（２）により表される合成複素伝達行列Ｈが得られる。
Ｈ＝Ｈｓ・Ｈｉ ・・・（２）
Ｈｉは、光入射部材としての第１ファンイン１２の複素伝達行列に対応する。
Ｈ＝Ｈｓ・Ｈｉ ・・・（２）
Ｈｉは、光入射部材としての第１ファンイン１２の複素伝達行列に対応する。
【0079】
式（２）の合成複素伝達行列Ｈには、光出射部材の複素伝達行列Ｈｏが含まれないため、式（２）に基づき得られるモード依存損失の測定結果には、光出射部材のモード依存損失は含まれない。従って本実施形態では、光入射部材および光出射部材の両方のモード依存損失が測定結果に含まれる場合と比較して、測定信頼性を向上させることができる。
【0080】
光学系４は、Ｍ個のコアそれぞれの出射端の像と、Ｍ個の光導波路２３それぞれの出射端の像と、を第１光検出部５１上および第２光検出部５２上のそれぞれにおいて、必ずしも結像させなくてもよい。第１光検出部５１上および第２光検出部５２上のそれぞれにおいて第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２を干渉させることができれば、結像させなくても測定信頼性を向上させる効果が得られるからである。但し、コアおよび光導波路２３の各出射端像を結像させると、両者が重なっているか否かが分かりやすくなるため、重ね合わせのための光学系４の位置調整が容易になる点において好適である。光学系４の位置調整が容易になる結果、第１光検出部５１上および第２光検出部５２上のそれぞれにおいて、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが重なりやすくなる。
【0081】
図１に示した調整機構２４は、図２に示す中心間距離Ｒが、被測定物１３および光導波路２３それぞれのモードフィールド半径の２乗和平方根の１０％以下になるように調整してもよい。中心間距離Ｒは、第１光検出部５１上および第２光検出部５２上のそれぞれにおける、第１の光Ｌ１の中心と第２の光Ｌ２の中心との間の距離を意味する。
【0082】
光導波路像２３５とコア像１３５とが重なる状態は、図２および図３に示したような光導波路像２３５がコア像１３５の内側に含まれる状態に限定されない。コア像１３５が光導波路像２３５の内側に含まれる状態であってもよい。また、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが干渉可能に、光導波路像２３５とコア像１３５の少なくとも一部が重なっていればよい。
【0083】
（第１ファンイン１２の複素伝達行列の除去例）
本実施形態では、上記の式（２）から第１ファンイン１２の複素伝達行列を除去することにより、モード依存損失の測定結果から第１ファンイン１２のモード依存損失を除去し、被測定物１３単独のモード依存損失を測定することもできる。以下、第１ファンイン１２の複素伝達行列を除去するための動作および処理について説明する。
本実施形態では、上記の式（２）から第１ファンイン１２の複素伝達行列を除去することにより、モード依存損失の測定結果から第１ファンイン１２のモード依存損失を除去し、被測定物１３単独のモード依存損失を測定することもできる。以下、第１ファンイン１２の複素伝達行列を除去するための動作および処理について説明する。
【0084】
まず、第１ステップとして、モード依存損失測定装置１００は、第１ファンイン１２を通って被測定物１３のＭ個のコアそれぞれに第１の光Ｌ１が入射する状態において、測定を行う。これにより、上記の式（２）により表される合成複素伝達行列Ｈが得られる。
【0085】
続いて、第２ステップとして、第１ステップの状態から被測定物１３が取り外され、モード依存損失測定装置１００は、第１の光Ｌ１が第１ファンイン１２の各シングルモード光ファイバのみを通る状態において、測定を行う。これにより、第１ファンイン１２単独の複素伝達行列Ｈｉが得られる。
【0086】
続いて、第３ステップとして、モード依存損失測定装置１００は、処理部７により、次の式（３）に示すように、第１ファンイン１２の複素伝達行列Ｈｉの逆行列Ｈｉ_ｉｎｖを、式（２）の合成複素伝達行列Ｈに対し、右方から乗算する。
Ｈ・Ｈｉ_ｉｎｖ＝Ｈｓ・Ｈｉ・Ｈｉ_ｉｎｖ＝Ｈｓ ・・・（３）
Ｈ・Ｈｉ_ｉｎｖ＝Ｈｓ・Ｈｉ・Ｈｉ_ｉｎｖ＝Ｈｓ ・・・（３）
【0087】
式（３）の演算により、Ｈｉ・Ｈｉ_ｉｎｖは単位行列になるため、被測定物１３単独の複素伝達行列Ｈｓが得られる。モード依存損失測定装置１００は、処理部７により、被測定物１３単独の複素伝達行列Ｈｓの最大特異値と最小特異値の２乗の比を、被測定物１３単独のモード依存損失に関する情報、すなわち測定結果として出力することができる。
【0088】
第１ファンイン１２の複素伝達行列を除去する方法は、上述した第１ステップから第３ステップを行うものに限定されない。例えば、モード依存損失測定装置１００は、第１ファンイン１２の複素伝達行列Ｈｉの逆行列Ｈｉ_ｉｎｖを予め取得し、処理部７に含まれるメモリに記憶しておいてもよい。この逆行列Ｈｉ_ｉｎｖは、第１ファンイン１２の複素伝達行列Ｈｉに関する情報に対応する。
【0089】
モード依存損失測定装置１００は、処理部７により、メモリから読み出した逆行列Ｈｉ_ｉｎｖを用いて上記の式（３）の演算を行う。これによりモード依存損失測定装置１００は、被測定物１３単独の複素伝達行列Ｈｓを取得し、複素伝達行列Ｈｓから被測定物１３単独のモード依存損失の測定結果を得ることができる。この方法では、上述した第１ステップから第３ステップを行うものと比較して、第２ステップの動作が不要となるため、モード依存損失測定のための動作を簡略化することができる。
【0090】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るモード依存損失測定装置１００ａについて説明する。なお、既に述べた実施形態と同じ構成部には同じ符号を付し、重複した説明を適宜省略する。この点は、以降に示す他の実施形態においても同じである。
次に、第２実施形態に係るモード依存損失測定装置１００ａについて説明する。なお、既に述べた実施形態と同じ構成部には同じ符号を付し、重複した説明を適宜省略する。この点は、以降に示す他の実施形態においても同じである。
【0091】
図４は、モード依存損失測定装置１００ａの構成の一例を示す図である。モード依存損失測定装置１００ａは、第１光源１ａと、光遅延線路Ｄ１～光遅延線路Ｄ４Ｍと、可変光減衰器Ｖ１～可変光減衰器Ｖ４Ｍと、を有する。
【0092】
第１光源１ａは、射出するレーザ光の波長を連続的に掃引可能な波長可変レーザである。第１光源１ａからの光Ｌ０は、第１光分波器２により、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とに分波される。
【0093】
光遅延線路Ｄ１～光遅延線路Ｄ２Ｍは、偏波素子Ｐ１～偏波素子ＰＭによって直交する２つの偏光に分けられた２×Ｍ個の第１の光Ｌ１のそれぞれに対し、光学的な遅延を個別に与える機器、部材または機器および部材の両方である。
【0094】
第１光源１ａは、２×Ｍ個の第１の光Ｌ１のそれぞれを連続周波数掃引する。光遅延線路Ｄ１～光遅延線路Ｄ２Ｍは、光学的遅延により２×Ｍ個の第１の光Ｌ１のそれぞれを周波数変調する。
【0095】
２×Ｍ個の第１の光Ｌ１のそれぞれは、偏光と、導光されるコアの番号と、の組み合わせに応じて異なるように変調された周波数により、ラベル付けされる。第１光源１ａおよび光遅延線路Ｄ１～光遅延線路Ｄ２Ｍは、第１変調部に対応する。
【0096】
可変光減衰器Ｖ１～可変光減衰器Ｖ２Ｍは、光遅延線路Ｄ１～光遅延線路Ｄ２Ｍのそれぞれを通る第１の光Ｌ１の光強度を個別に可変減衰させる機器である。可変光減衰器Ｖ１～可変光減衰器Ｖ２Ｍにより、２×Ｍ個の第１の光Ｌ１それぞれの光量を個別に調整できる。
【0097】
光遅延線路Ｄ２Ｍ＋１～光遅延線路Ｄ４Ｍは、偏波素子Ｐ２Ｍ＋１～偏波素子Ｐ３Ｍによって直交する２つの偏光に分けられた２×Ｍ個の第２の光Ｌ２のそれぞれに対し、光学的な遅延を個別に与える機器、部材または機器および部材の両方である。
【0098】
第１光源１ａは、２×Ｍ個の第２の光Ｌ２のそれぞれを連続周波数掃引する。光遅延線路Ｄ２Ｍ＋１～光遅延線路Ｄ４Ｍは、光学的遅延により２×Ｍ個の第２の光Ｌ２のそれぞれを周波数変調する。
【0099】
２×Ｍ個の第２の光Ｌ２のそれぞれは、偏光と、導光される光導波路２３の番号と、の組み合わせに応じて異なるように変調された周波数により、ラベル付けされる。第１光源１ａおよび光遅延線路Ｄ２Ｍ＋１～光遅延線路Ｄ４Ｍは、第２変調部に対応する。
【0100】
可変光減衰器Ｖ２Ｍ＋１～可変光減衰器Ｖ４Ｍは、光遅延線路Ｄ２Ｍ＋１～光遅延線路Ｄ４Ｍのそれぞれを通る第２の光Ｌ２の光強度を個別に可変減衰させる機器である。可変光減衰器Ｖ２Ｍ＋１～可変光減衰器Ｖ４Ｍにより、２×Ｍ個の第２の光Ｌ２それぞれの光量を個別に調整できる。
【0101】
モード依存損失測定装置１００ａは、第１実施形態に係るモード依存損失測定装置１００と比較して、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２をラベル付けするための変調方式が異なるが、その作用効果はモード依存損失測定装置１００と同じである。
【0102】
第１光源１ａは、波長可変レーザまたは波長安定化レーザと、該波長可変レーザまたは該波長安定化レーザからの光をＭ系列信号により２位相偏移変調するＭ系列変調部と、を有するものであってもよい。このような第１光源１ａは、連続周波数掃引する場合と比較して、射出する光の出力安定性が高くなる点において有利である。
【0103】
＜差動増幅器６の複素スペクトルの出力例＞
本実施形態では、第１光源１ａおよび光遅延線路Ｄ１～光遅延線路Ｄ２Ｍは、第１番目から第２Ｍ番目までの変調信号を用いて第１の光Ｌ１を変調する。第１光源１ａおよび光遅延線路Ｄ２Ｍ＋１～光遅延線路Ｄ４Ｍは、第２Ｍ＋１番目から第４Ｍ番目までの変調信号を用いて第２の光Ｌ２を変調する。第１番目から前記第４Ｍ番目までの変調信号に属する第ｍ番目と第ｎ番目の変調信号の積は、直交関数系に含まれる第ｉ番目と第ｊ番目の関数の線形結合である。
本実施形態では、第１光源１ａおよび光遅延線路Ｄ１～光遅延線路Ｄ２Ｍは、第１番目から第２Ｍ番目までの変調信号を用いて第１の光Ｌ１を変調する。第１光源１ａおよび光遅延線路Ｄ２Ｍ＋１～光遅延線路Ｄ４Ｍは、第２Ｍ＋１番目から第４Ｍ番目までの変調信号を用いて第２の光Ｌ２を変調する。第１番目から前記第４Ｍ番目までの変調信号に属する第ｍ番目と第ｎ番目の変調信号の積は、直交関数系に含まれる第ｉ番目と第ｊ番目の関数の線形結合である。
【0104】
第１光源１ａおよび光遅延線路Ｄ１～光遅延線路Ｄ４Ｍによる変調に使用される変調信号は、複素指数関数により表される。従って、異なる変調信号の積は、直交関数系をなすｃｏｓ関数とｓｉｎ関数の線形結合となる。この場合に、第１の光Ｌ１に対する第ｍ番目の変調信号の周波数をｆｍとし、第２の光Ｌ２に対する第ｎ番目の変調信号の周波数をｆｎとする。これらの変調信号の積は、直交関数系｛ｃｏｓ（２π・ｆｉ・ｔ），ｓｉｎ（２π・ｆｊ・ｔ）｝に属する第ｉ番目と第ｊ番目の関数の線形結合となる。これらの周波数の関係は、次の式（４）により表される。
ｆｉ＝ｆｊ＝ｆΔ＋ｆｍ－ｆｎ ・・・（４）
ｆｉ＝ｆｊ＝ｆΔ＋ｆｍ－ｆｎ ・・・（４）
【0105】
式（４）から、差動増幅器６が出力する複素スペクトルは、図５Ａおよび図５Ｂに示すものとなる。図５Ａおよび図５Ｂは、差動増幅器６が出力する複素スペクトルの一例を示す図であり、図５Ａは複素スペクトルのｃｏｓ成分を示す図、図５Ｂは複素スペクトルのｓｉｎ成分を示す図である。図５Ａおよび図５Ｂの横軸は周波数軸である。Ｃｏ１～Ｃｏ１０は、ｃｏｓ成分の出力を表す。Ｓｉ１～Ｓｉ１０は、ｓｉｎ成分の出力を表す。
【0106】
処理部７は、２つの変調信号の周波数と、２つの変調信号の積である信号の周波数と、の関係から、対応する複素スペクトル強度に基づいて、複素伝達行列のｍｎ成分を決定することができる。
【0107】
第１番目から前記第４Ｍ番目までの変調信号に属する第ｍ番目と第ｎ番目の変調信号の積を、直交関数系に含まれる第ｉ番目と第ｊ番目の関数の線形結合とすることは、第１実施形態および以降に示す各実施形態に係るモード依存損失測定装置にも適用できる。これらの場合にも、本実施形態と同じ作用効果を得ることができる。
【0108】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係るモード依存損失測定装置１００ｂについて説明する。図６は、モード依存損失測定装置１００ｂの構成の一例を示す図である。モード依存損失測定装置１００ｂは、第２光源８と、光合分波器４０と、第４光分波器５０と、自己遅延干渉計９と、処理部７ｂと、を有する。自己遅延干渉計９は、第５光分波器６０と、光遅延線路Ｄ２Ｍ＋１と、光合波器７０と、平衡検出器８０と、を有する。
次に、第３実施形態に係るモード依存損失測定装置１００ｂについて説明する。図６は、モード依存損失測定装置１００ｂの構成の一例を示す図である。モード依存損失測定装置１００ｂは、第２光源８と、光合分波器４０と、第４光分波器５０と、自己遅延干渉計９と、処理部７ｂと、を有する。自己遅延干渉計９は、第５光分波器６０と、光遅延線路Ｄ２Ｍ＋１と、光合波器７０と、平衡検出器８０と、を有する。
【0109】
被測定物１３がエルビウム添加光ファイバ増幅器である場合等には、測定に使用する第１の光Ｌ１とは別に、被測定物１３の動作条件を決定する波長多重光を再現するための背景光が必要になる。モード依存損失測定装置１００ｂは、第２光源８により背景光Ｌ３を射出する。背景光Ｌ３は光合分波器４０に入射する。光合分波器４０は、第１光源１ａからのＭ個の第１の光Ｌ１それぞれと第２光源８からの背景光Ｌ３を合波しつつ、合波した光をＭ個の光に分波して、被測定物１３のＭ個のコアそれぞれに入射させる。モード依存損失測定装置１００ｂは、背景光Ｌ３と合波されたＭ個の第１の光Ｌ１を用いて測定を行う。
【0110】
第２光源８は、被測定物１３の様々な動作条件を再現するために、波長多重光源、または光コム光源であってもよい。波長多重光源は、異なる波長で発振する複数の分布帰還形（DFB：Distributed Feedback）レーザからの光をアレード光導波路回折格子（AWG：Arrayed Waveguide Grating）で合成したものである。光コム光源は、櫛、すなわちコムの歯列状の周波数スペクトルに分解した光を射出可能なレーザ光源である。なお、モード依存損失測定装置１００ｂは、第１光源１ａと同様に、第２光源８を必ずしも有さなくてもよく、モード依存損失測定装置１００ｂの外部から入射した光から背景光Ｌ３を取り出して用いてもよい。
【0111】
光合分波器４０は、第２光源８からの背景光Ｌ３と、第１光源１ａからの第１の光Ｌ１と、を合成する光合成部材の一例である。光合分波器４０には、３ＤＢカプラ等を使用できる。
【0112】
一方、自己遅延干渉計９は、第１光源１ａから射出される光Ｌ０の位相雑音を補償する。モード依存損失測定装置１００ｂは、第１光分波器２からの第２の光Ｌ２を第４光分波器５０により分波し、第２の光Ｌ２から分波された監視光Ｌ４を第５光分波器６０に入射させる。
【0113】
自己遅延干渉計９は、マッハ・ツェンダー干渉計を構成している。なお、自己遅延干渉計９は、マッハ・ツェンダー干渉計以外の干渉計を構成してもよい。
【0114】
自己遅延干渉計９は、監視光Ｌ４を第５光分波器６０により二分割する。自己遅延干渉計９は、二分割された光のうちの一方である第１監視光Ｌ４１に対し、光遅延線路Ｄ２Ｍ＋１により光Ｌ０のコヒーレンス長よりも短い遅延を付与する。
【0115】
自己遅延干渉計９は、遅延が付与された第１監視光Ｌ４１と、第５光分波器６０により二分割された光のうちの他方である第２監視光Ｌ４２と、を光合波器７０により合波する。第１監視光Ｌ４１と第１監視光Ｌ４１は、合波により、ビート周波数を有するうなりを発生する。自己遅延干渉計９は、うなりのビート周波数を平衡検出器８０により検出し、検出信号ｖ４を処理部７ｂに出力する。
【0116】
平衡検出器８０からの検出信号ｖ４は、第１光源１ａからの光Ｌ０に基づく自己遅延干渉計９の出力に対応する。処理部７ｂは、検出信号ｖ４に基づいて、差動信号ｖ３における光Ｌ０の位相雑音の影響を、演算により補償することができる。
【0117】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係るモード依存損失測定装置１００ｃについて説明する。図７は、モード依存損失測定装置１００ｃの構成の一例を示す図である。モード依存損失測定装置１００ｃは、第１偏波コントローラ９１と、第２偏波コントローラ９２と、を有する。
次に、第４実施形態に係るモード依存損失測定装置１００ｃについて説明する。図７は、モード依存損失測定装置１００ｃの構成の一例を示す図である。モード依存損失測定装置１００ｃは、第１偏波コントローラ９１と、第２偏波コントローラ９２と、を有する。
【0118】
第１偏波コントローラ９１は、第１光分波器２により分波された第１の光Ｌ１の偏波方向を制御可能な機器である。ここでは、第１偏波コントローラ９１は、第１の光Ｌ１の偏光方向を制御することにより、第１の光Ｌ１の光量を調整できる。
【0119】
第２偏波コントローラ９２は、第１光分波器２により分波された第２の光Ｌ２の偏波方向を制御可能な機器である。ここでは、第２偏波コントローラ９２は、第２の光Ｌ２の偏波方向を制御することにより、第２の光Ｌ２の光量を調整できる。
【0120】
第１偏波コントローラ９１を通った第１の光Ｌ１は、偏波素子Ｐ１により直交する２つの偏光に分けられ、一方の偏光に光遅延線路Ｄ１によって光学的な遅延が与えられた後、偏波素子Ｐ２により合波される。
【0121】
光遅延線路Ｄ２～光遅延線路Ｄ２Ｍは、第１の光Ｌ１における直交する２つの偏光間に光学的な遅延が与えられた後、光合分波器４０によって第１の光Ｌ１から分波されたＭ－１個の第１の光Ｌ１それぞれに対し、光学的な遅延を与え、これらを変調する。光遅延線路Ｄ１～光遅延線路ＤＭは、第１変調部に対応する。
【0122】
一方、第２偏波コントローラ９２を通った第２の光Ｌ２は、偏波素子Ｐ３により直交する２つの偏光に分けられ、一方の偏光に光遅延線路ＤＭ＋１によって光学的な遅延が与えられた後、偏波素子Ｐ４により合波される。
【0123】
光遅延線路ＤＭ＋２～光遅延線路Ｄ２Ｍは、第２の光Ｌ２における直交する２つの偏光間に光学的な遅延が与えられた後、第３光分波器２０によって第１の光Ｌ１から分波されたＭ－１個の第１の光Ｌ１それぞれに対し、光学的な遅延を与え、これらを変調する。光遅延線路ＤＭ＋１～光遅延線路Ｄ２Ｍは、第２変調部に対応する。
【0124】
以上の構成により、２×Ｍ個の第１の光および２×Ｍ個の第２の光のそれぞれに対し、光学的な遅延を与える光遅延線路を個別に設ける場合と比較して、光学的な遅延を与えるための構成部の数を削減することができる。光学的な遅延を与えるための構成部は、ここでは、光遅延線路、偏波素子および可変光減衰器が該当するが、これらに限定されるものではない。
【0125】
以上、各実施形態および変形例を説明してきたが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0126】
実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
【符号の説明】
【0127】
１、１ａ 第１光源
２ 第１光分波器
３ 光学素子
４ 光学系
４１ 第１レンズ
４２ 第２レンズ
４３ 第３レンズ
４４ 第４レンズ
５１ 第１光検出部
５２ 第２光検出部
６ 差動増幅器
７、７ｂ 処理部
８ 第２光源
９ 自己遅延干渉計
９１ 第１偏波コントローラ
９２ 第２偏波コントローラ
１０ 第２光分波器
１１ 光インターフェース
１２ 第１ファンイン（光入射部材の一例）
１３ 被測定物
１３０ 被測定物本体
１３１ 入射側ＭＣＦ
１３２ 出射側ＭＣＦ
１３５、１３５－１、１３５－２、１３５－３、１３５－４ コア像
２０ 第３光分波器
２２ 第２ファンイン
２３ 光導波路
２３５、２３５－１、２３５－２、２３５－３、２３５－４ 光導波路像
２４ 調整機構
４０ 光合分波器
５０ 第４光分波器５０
６０ 第５光分波器
７０ 光合波器
８０ 平衡検出器
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ モード依存損失測定装置
Ｃ１～Ｃ２Ｍ 光変調器（第１の変調部の一例）
Ｃ２Ｍ＋１～Ｃ４Ｍ 光変調器（第２の変調部の一例）
Ｄ１～Ｄ４Ｍ＋１ 光遅延線路（第１の変調部の一例）
Ｄ２Ｍ＋１～Ｄ４Ｍ 光遅延線路（第２の変調部の一例）
Ｌ０ 光
Ｌ１ 第１の光
Ｌ２ 第２の光
Ｌ３ 背景光
Ｌ４ 監視光
Ｌ４１ 第１監視光
Ｌ４２ 第２監視光
Ｍ ２以上の自然数
Ｐ１～Ｐ４Ｍ 偏波素子
Ｒ 中心間距離
Ｖ１～Ｖ４Ｍ 可変光減衰器
ｖ１ 第１受光信号
ｖ２ 第２受光信号
ｖ３ 差動信号
ｖ４ 検出信号
２ 第１光分波器
３ 光学素子
４ 光学系
４１ 第１レンズ
４２ 第２レンズ
４３ 第３レンズ
４４ 第４レンズ
５１ 第１光検出部
５２ 第２光検出部
６ 差動増幅器
７、７ｂ 処理部
８ 第２光源
９ 自己遅延干渉計
９１ 第１偏波コントローラ
９２ 第２偏波コントローラ
１０ 第２光分波器
１１ 光インターフェース
１２ 第１ファンイン（光入射部材の一例）
１３ 被測定物
１３０ 被測定物本体
１３１ 入射側ＭＣＦ
１３２ 出射側ＭＣＦ
１３５、１３５－１、１３５－２、１３５－３、１３５－４ コア像
２０ 第３光分波器
２２ 第２ファンイン
２３ 光導波路
２３５、２３５－１、２３５－２、２３５－３、２３５－４ 光導波路像
２４ 調整機構
４０ 光合分波器
５０ 第４光分波器５０
６０ 第５光分波器
７０ 光合波器
８０ 平衡検出器
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ モード依存損失測定装置
Ｃ１～Ｃ２Ｍ 光変調器（第１の変調部の一例）
Ｃ２Ｍ＋１～Ｃ４Ｍ 光変調器（第２の変調部の一例）
Ｄ１～Ｄ４Ｍ＋１ 光遅延線路（第１の変調部の一例）
Ｄ２Ｍ＋１～Ｄ４Ｍ 光遅延線路（第２の変調部の一例）
Ｌ０ 光
Ｌ１ 第１の光
Ｌ２ 第２の光
Ｌ３ 背景光
Ｌ４ 監視光
Ｌ４１ 第１監視光
Ｌ４２ 第２監視光
Ｍ ２以上の自然数
Ｐ１～Ｐ４Ｍ 偏波素子
Ｒ 中心間距離
Ｖ１～Ｖ４Ｍ 可変光減衰器
ｖ１ 第１受光信号
ｖ２ 第２受光信号
ｖ３ 差動信号
ｖ４ 検出信号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】