偏波モード分散ストレス発生方法および装置
【課題】複雑な制御が不要で低コストに任意のＰＭＤを発生させることができるようにする。
【解決手段】光入射部２１に入射された光信号を偏波分離手段２３により二つの直交偏波成分に分離し、その一方を第１可変遅延手段２５に与え、他方を第２可変遅延手段２６に与え、第１可変遅延手段２５によって遅延された一方の直交偏波成分と、第２可変遅延手段２６によって遅延された他方の直交偏波成分とを偏波合波手段２８によって合波し、光出射部２９から出射させる。制御部３０は、第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６の遅延量を互いに異なる周期で変動させて、その周期差により、偏波合波手段２８で合波された光の偏波成分の群遅延時間差を変化させる。
【解決手段】光入射部２１に入射された光信号を偏波分離手段２３により二つの直交偏波成分に分離し、その一方を第１可変遅延手段２５に与え、他方を第２可変遅延手段２６に与え、第１可変遅延手段２５によって遅延された一方の直交偏波成分と、第２可変遅延手段２６によって遅延された他方の直交偏波成分とを偏波合波手段２８によって合波し、光出射部２９から出射させる。制御部３０は、第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６の遅延量を互いに異なる周期で変動させて、その周期差により、偏波合波手段２８で合波された光の偏波成分の群遅延時間差を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速光通信において問題となる光の偏波モード分散（PMD：Polarization Mode
Dispersion）に対する光伝送システム、光部品などの耐力測定に必要な偏波モード分散ストレス発生装置に関し、特に、低コストに任意のＰＭＤが設定できるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムに対するＰＭＤ耐力試験に用いる装置として従来からＰＭＤエミュレータが用いられており、このＰＭＤエミュレータで試験対象に入射する光にＰＭＤストレスを加え、試験対象から出射される光信号についてのビット誤り率（ＢＥＲ）の測定を行い、加えるＰＭＤストレスの大きさとＢＥＲとの関連付けにより耐力評価を行っている。
【０００３】
なお、ＰＭＤは光信号が光コンポーネントを通過する際の直交する２つの偏波間における伝達速度の差と定義され、ＰＭＤについて議論するとき、実際に信号劣化に影響を及ぼすのは特定波長におけるある時間での群遅延時間差ＤＧＤ（Differential Group Delay ）であり、ＰＭＤは波長と時間に対するＤＧＤの平均値となり、ＤＧＤを決定すればＰＭＤも必然的にわかる。
【０００４】
ＰＭＤは、光の直交偏波成分間の速度差であり、これを発生させる方式としてこれまでに以下に示す３つの方式が提案されている。
【０００５】
第１方式は、特許文献１に開示されているように、光路に対して直列に並んだ複数の複屈折素子の間に偏波コントローラを配置し、それらの偏波コントローラにより通過する光の偏波をランダムに変化させて、直交する偏波成分にＤＧＤを与えて、ＰＭＤを発生させる方式である。この方式は、複屈折素子の数を増やしていくことで、ＤＧＤの分布を理想とされるマクスウェル分布とすることができ、また高次ＰＭＤの発生も可能である。
【０００６】
しかし、この第１方式で、ＤＧＤの量は複屈折素子で与えられる位相差によって決まるため、任意のＤＧＤを与えることが難しい。また、瞬時変化するＤＧＤを発生させることが難しく、さらに、複数の複屈折素子と偏波コントローラが必要となるから、小型化および低コスト化が困難である。
【０００７】
また、第２方式としては、特許文献２（特に図１０）に開示されているように、光路に対して直列に並んだ複数の複屈折素子を機械的に回転させて、各複屈折素子に位相差を変化させることで、ＰＭＤを発生させるものであり、この方式も高次ＰＭＤの発生が可能である。
【０００８】
しかし、第１方式同様に、任意のＰＭＤ量を与えることが難しく、複数の複屈折素子およびこれらを回転させる機構が必要となり、小型化および低コスト化が困難であった。
【０００９】
また、第３方式としては、特許文献３に開示されているように、光を直交偏波成分に分離してその一方の光を可変遅延器で遅延させて、他方の光と合波することで、ＰＭＤ（ＤＧＤ）を発生させるものであり、この方式は、可変遅延器の遅延量に対応した任意で且つ正確なＤＧＤを発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４０９８６３０号公報
【特許文献２】特開２００６−０８６９５５号公報
【特許文献３】特開２００３−１４３０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記第３方式は、原理的に高次ＰＭＤを発生させることができない。また、第３方式の構成で、ＤＧＤを経時変化させる場合、可変遅延器の遅延量を周期関数（例えば一定振幅の正弦関数）で変化させることが想定されるが、その場合のＤＧＤ発生分布は、図１０のように両端の発生確率が高く、中央部が低い凹型分布となり、凸型のマクスウェル分布に程遠くなってしまう。つまり、可変遅延器を用いてマクスウェル分布に近い発生確率でＤＧＤを発生させるためには、可変遅延器に対して極めて複雑な遅延量可変制御が必要となり、実現が困難である。
【００１２】
本発明は、上記事情を鑑みて、複雑な制御が不要で低コストに任意のＰＭＤを発生させることができる偏波モード分散ストレス発生方法および装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の偏波モード分散ストレス発生方法は、
偏波モード分散の付与対象となる光信号を二つの直交偏波成分に分離し、
前記分離された一方の直交偏波成分を、第１周期（Ｔａ）で光路長が周期変動する光路を伝搬させ、他方の直交偏波成分を、前記第１周期と異なる第２周期（Ｔｂ）で光路長が周期変動する光路を伝搬させ、
両光路を伝搬した直交偏波成分を合波して、互いに直交する偏波成分の群遅延時間差が、前記第１周期と前記第２周期による光路長変動の差に応じて変化する光を生成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項２の偏波モード分散ストレス発生装置は、
偏波モード分散の付与対象となる光信号を入射させるための光入射部（２１）と、
前記光入射部に入射された光信号を二つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段（２２、２３）と、
前記二つの直交偏波成分の一方を受けて長さ可変の光路を経由させ、該光路長相当の遅延を与えて出射する第１可変遅延手段（２５）と、
前記二つの直交偏波成分の他方を受けて長さ可変の光路を経由させ、該光路長相当の遅延を与えて出射する第２可変遅延手段（２６）と、
前記第１可変遅延手段によって遅延された一方の直交偏波成分と、前記第２可変遅延手段によって遅延された他方の直交偏波成分を合波する偏波合波手段（２２、２８）と、
前記偏波合波手段で合波された光を外部へ出射するための光出射部（２９）と、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の遅延量を互いに異なる周期で変動させて、前記偏波合波手段で合波された光の偏波成分の群遅延時間差を変化させる制御部（３０）とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項３の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記制御部は、前記第１可変遅延手段および前記第２可変遅延手段の遅延量の変動周期、変動振幅と、それによって決まる出射光の群遅延時間差の発生分布との関係を示す情報を予め記憶しており、指定された発生分布に対応した変動周期および変動振幅で前記第１可変遅延手段および前記第２可変遅延手段の遅延量を可変制御することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項４の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
単一の偏光ビームスプリッタ（２２）が、前記偏波分離手段と前記偏波合波手段とを兼ねており、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段は、前記偏光ビームスプリッタによって分離されてそれぞれ入射される直交偏波成分を、その入射光軸に対してそれぞれ平行で一定距離離れた光軸に沿って折り返して前記偏光ビームスプリッタに戻し、それらを直交成分とする光を、前記偏光ビームスプリッタに対する前記光信号の入射光軸と平行な光軸に沿って出射させることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項５の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
単一の偏光ビームスプリッタ（２２）が、前記偏波分離手段と前記偏波合波手段とを兼ね、
前記偏光ビームスプリッタと前記第１可変遅延手段との間および前記偏光ビームスプリッタと前記第２可変遅延手段との間に、それぞれ１／４波長板（３１、３２）が挿入されており、
前記第１可変遅延手段と第２可変遅延手段は、前記偏光ビームスプリッタで分離された直交偏波成分を前記各１／４波長板を介して受けてこれを同一光軸で逆向きに折り返して再度前記１／４波長板に入射させて、分離時と偏光方向がそれぞれ９０度異なる直交偏波成分に変えて分離時と同一光軸で前記偏光ビームスプリッタに戻し、それらを直交成分とする光を、前記偏光ビームスプリッタに対する前記光信号の入射光軸と直交する光軸に沿って出射させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項６の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記偏波分離手段と前記偏波合波手段は、それぞれ個別の偏光ビームスプリッタ（２３、２８）によって構成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項７の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２〜６のいずれかに記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の少なくとも一方が、入射光をそれと平行な光軸で折り返す直交ミラー（２５ａ、２６ａ）を含み、該直交ミラーをその入射光軸と平行にスライド駆動して光路長を変化させる構造を有していることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項８の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項５記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の少なくとも一方が、入射光を所定角度範囲に出射する回動ミラー（２５ｄ、２６ｄ）と、該回動ミラーの出射光を受けて平行な光軸で折り返す固定の直交ミラー（２５ａ、２６ａ）と、該直交ミラーで折り返されて前記光回動ミラーで反射された光を同一光軸で逆向きに折り返す固定の平板ミラー（２５ｃ、２６ｃ）とを含み、前記回動ミラーの回動駆動により光路長を変化させる構造を有していることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項９の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２〜８のいずれかに記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記光入射部には、入射光の偏波状態をランダム化する偏波スクランブラ（２１ｃ）が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
このように、本発明は、偏波分離された二つの直交偏波成分をそれぞれ異なる周期で光路長が変動する光路を経由させて合波することで、その光路長変動の差に応じて群遅延時間差が変化する光を生成しているから、両光路の変動周期に基づいて任意のＤＧＤを与えることができ、しかも、二つの周期変動を用いるので、その変動の周期や振幅を選ぶことで所望分布（例えばマックスウェルのような）のＤＧＤを発生させることができる。
【００２３】
さらに、装置として機械的に駆動される部分は二つの可変遅延器だけなので、小型化および低コストが可能である。
【００２４】
また、光入射部に偏波スクランブラを設けたものでは、入射光の偏波依存性を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の基本構成図
【図２】本発明の第１の実施形態の構成図
【図３】二つの可変遅延手段の遅延量可変制御の例を示す図
【図４】遅延量の差の変化を示す図
【図５】ＤＧＤの発生確率分布図
【図６】第２の実施形態の構成図
【図７】第２の実施形態に適用可能な可変遅延手段の構成例を示す図
【図８】第３の実施形態の構成図
【図９】第４の実施形態としての光入射部の構成例を示す図
【図１０】単一の正弦関数で遅延量を変動させた場合のＤＧＤの発生確率分布図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の偏波モード分散ストレス発生装置２０の基本構成図である。
【００２７】
図１において、光入射部２１は、偏波モード分散の付与対象となる光信号Ｐｉｎ（ここでは直線偏光とする）を入射させるためのものであり、一般的に光ファイバにより入射させる場合には、その光ファイバ接続用のコネクタやコネクタから入射された光を平行光にするコリメータレンズ等が含まれる。
【００２８】
光入射部２１に入射された光信号Ｐｉｎは、偏波分離手段２３に入射され、二つの直交偏波成分（Ｐ波、Ｓ波）Ｐｐ、Ｐｓに分離される。この偏波分離手段２３としては主に偏光ビームスプリッタが用いられる。
【００２９】
分離された直交偏波成分の一方Ｐｐは第１可変遅延手段２５に入射され、他方Ｐｓは第２可変遅延手段２６に入射される。第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６は、入射光を受けて長さ可変の光路を経由させ、その光路長相当の遅延を与えて出射するものであり、基本的にはその光路の一部に配置されたミラーの位置や角度を変動させて、その光路長を周期的に変動させることができる機構を有している。
【００３０】
第１可変遅延手段２５によって遅延された一方の直交偏波成分Ｐｐ′と、第２可変遅延手段２６によって遅延された他方の直交偏波成分Ｐｓ′は、偏波合波手段２８によって一つの光の直交成分として合波される。この偏波合波手段２８は、偏波分離手段２３と同様に偏光ビームスプリッタで構成される。
【００３１】
偏波合波手段２８で合波された光Ｐｏｕｔは、光出射部２９を介して出射される。この光出射部２９としては、出射用のコネクタや偏波合波手段２８から平行光で出射された光をコネクタの入射部に収束する集光レンズ等が含まれる。
【００３２】
制御部３０は、第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６の遅延量をそれぞれ振幅Ｖａ、Ｖｂで互いに異なる周期Ｔａ、Ｔｂで変動させて、偏波合波手段２８で合波された光Ｐｏｕｔの偏波成分の群遅延時間差を変化させる。
【００３３】
このような基本構成を有する偏波モード分散ストレス発生装置２０では、偏波分離された二つの直交偏波成分Ｐｐ、Ｐｓを、それぞれの可変遅延手段２５、２６に入射させてその可変遅延手段２５、２６で遅延された光を合波して出射する構造であり、可変遅延手段２５、２６で遅延量を異なる周期Ｔａ、Ｔｂで変動させることで出射光のＤＧＤを変動させるので、その変動量に応じた任意のＤＧＤ（即ち、その平均値としての任意のＰＭＤ）を与えることができる。
【００３４】
また、二つの異なる周期変動Ｔａ、Ｔｂを用いるので、その遅延量の差の変動は、単純な一定振幅の周期関数とはならず、前記した正弦関数による凹型分布から凸型分布にすることができ、周期Ｔａ、Ｔｂや振幅Ｖａ、Ｖｂを選ぶことで所望分布（例えばマックスウェルのような）のＤＧＤを発生させることができる。
【００３５】
さらに、機械的に駆動される部分は二つの可変遅延手段２５、２６だけで、しかも基本的にミラーを動かすだけなので、小型化および低コスト化が可能である。
【００３６】
（第１の実施形態）
次に、より具体的な構成の第１の実施形態を、図２を用いて説明する。
図２の偏波モード分散ストレス発生装置２０は、光入射部２１が、光信号Ｐｉｎを入射させるためのコネクタ２１ａと、入射した光を平行光にするコリメートレンズ２１ｂにより構成され、その光入射部２１から出射された光をＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２２で受ける。
【００３７】
この偏波モード分散ストレス発生装置２０は、一つのＰＢＳ２２が前記した偏波分離手段２３と偏波合波手段２８とを兼ねた所謂マイケルソン型干渉計の構造を有しており、入射した光信号Ｐｉｎを二つの直交偏波成分Ｐｐ、Ｐｓに分け、その一方Ｐｐを第１可変遅延手段２５に入射し、他方Ｐｓを第２可変遅延手段２６に入射し、それらの出射光Ｐｐ′、Ｐｓ′をＰＢＳ２２に戻して合波する構成となっている。
【００３８】
第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６は、入射光をその入射光軸と平行で一定距離離れた光軸（出射光軸）に沿って折り返すための直交ミラー２５ａ、２６ａと、その直交ミラー２５ａ、２６ａをその入射光軸に平行にスライド移動させる駆動装置２５ｂ、２６ｂを有しており、第１可変遅延手段２５は入射光Ｐｐを直交ミラー２５ａで平行に折り返し、第２可変遅延手段２５は入射光Ｐｓを直交ミラー２６ａで平行に折り返す。
【００３９】
これら折り返された光Ｐｐ′、Ｐｓ′は、それぞれ分離時と同じ偏光面で再びＰＢＳ２２に互いに直交する向きで同一位置に入射されるので、ＰＢＳ２２の可逆性により、ＰＢＳ２２に対する光信号Ｐｉｎの入射光軸と平行な共通の光軸上でそれらを直交成分とする光Ｐｏｕｔに合波されて、光出射部２９を介して外部に出射される。
【００４０】
なお、光出射部２９はＰＢＳ２２で合波された光を、集光レンズ２９ａによって出射用のコネクタ２９ｂに収束させ、そのコネクタ２９ｂから外部へ出射させる。
【００４１】
制御部３０は、二つの可変遅延手段２５、２６の駆動装置２５ｂ、２６ｂを制御して、直交ミラー２５ａ、２６ａをそれぞれ異なる周期Ｔａ、Ｔｂで周期的にスライド移動させて、出射光Ｐｏｕｔの二つの直交偏波成分の群遅延時間差ＤＧＤを異なる周期で変動させ、所望の発生確率分布を与える。
【００４２】
制御部３０には、光信号に付加したいＰＭＤの発生確率分布毎に予め求めた変動周期Ｔａ、Ｔｂおよび変動振幅Ｖａ、Ｖｂのデータが記憶されていて、外部から指定された分布に応じた周期と振幅で各可変遅延手段２５、２６を駆動して、指定された分布のＰＭＤを与える。
【００４３】
ここで、二つの可変遅延手段２５、２６の遅延量の変動を正弦的に行った場合の分布例を示す。可変遅延手段２５、２６の直交ミラー２５ａ、２６ａを、それぞれ図３の（ａ）、（ｂ）のように、同一振幅（±１に規格化して示す）で、Ｔａ＝３ｋＨｚ、Ｔｂ＝１．７ｋＨｚの周期でスライド移動させたとき、両可変遅延手段２５、２６による遅延量の差は、図４のように変化する。なお、この図４は、遅延量の差の変動の一部を示すものであり、時間経過に伴い、振幅は理論上の最大値（＋２）と最小値（−２）だけでなく、その間の複数のレベル位置で極小、極大が現れる波形となる。
【００４４】
そして、この波形の一部を取り出してその遅延量の差の発生確率を求めたのが、図５であり、上記したように最大値（＋２）と最小値（−２）だけでなく、その間の複数の位置で極小、極大が現れる波形の特徴から凸型の分布となり、マクスウェル分布に近づけることができる。なお、上記数値は一例であり、変動振幅や変動周期を選ぶことで、所望分布を得ることが可能である。
【００４５】
（第２の実施形態）
前記第１の実施形態では、偏波分離手段２３と偏波合波手段２８を兼用するＰＢＳ２２への光信号の入射光軸と合波した光の出射光軸とが平行となる配置例であったが、図６のように、ＰＢＳ２２と第１可変遅延手段２５との間およびＰＢＳ２２と第２可変遅延手段２６との間に、１／４波長板３１、３２を、それぞれ入射する光の偏波方向に対して、１／４波長板３１、３２の光軸方向が４５度となるように配置することで、ＰＢＳ２２への光信号の入射光軸と合波した光の出射光軸とを直交させる配置が可能である。
【００４６】
この場合、各可変遅延手段２５、２６は、例えば図示のように、直交ミラー２５ａ、２６ａで折り返した光を固定の平板ミラー２５ｃ、２６ｃで反対向きに反射して、入射光と出射光の光軸が一致する配置とする。
【００４７】
この構成で、ＰＢＳ２２で分離された一方の偏波成分Ｐｐは、１／４波長板３１により円偏光となり、直交ミラー２５ａ、平板ミラー２５ｃで折り返されて再び１／４波長板３１に反対向きに入射されるので、この１／４波長板３１からは元の偏波成分Ｐｐに対して９０度偏波方向が回転した偏波成分Ｐｐ′が出射されることになる。そして、この偏波成分Ｐｐ′はＰＢＳ２２に再入射するが、分離時の偏波方向と９０度異なるから光信号Ｐｉｎの入射方向には戻らず、それに直交する方向（図で下方）に出射する。
【００４８】
また、ＰＢＳ２２で分離された他方の偏波成分Ｐｓは、１／４波長板３２により円偏光となり、直交ミラー２６ａ、平板ミラー２６ｃで折り返されて再び１／４波長板３２に反対向きに入射されるので、１／４波長板３２からは元の偏波成分Ｐｓに対して９０度偏波方向が回転した偏波成分Ｐｓ′が出射されることになる。そして、この偏波成分Ｐｓ′は、ＰＢＳ２２に再入射するが、分離時の偏波方向と９０度異なるから光信号の入射方向には戻らず、それと直交する方向、即ち偏波成分Ｐｐ′と同じ方向（図で下方）に出射されて、互いに直交する偏波成分として合波された出射光Ｐｏｕｔとなり、光出射部２９へ出射される。
【００４９】
なお、上記した各実施形態の可変遅延手段２５、２６は、直交ミラー２５ａ、２６ａを移動装置２５ｂ、２６ｂによってスライド移動させて、遅延量を変化させる構成であったが、図６に示した第２の実施形態の可変遅延手段２５、２６のように、直交ミラー２５ａ、２６ａからの光を平板ミラー２５ｃ、２６ｃによって逆向き同一光軸で折り返す構成の場合には、直交ミラー２５ａ、２６ａ側を固定し、平板ミラー２５ｃ、２６ｃを移動装置２５ｂ、２６ｂによって光の入出射光軸と平行にスライド移動させてもよい。
【００５０】
また、図６に示した第２の実施形態の可変遅延手段２５、２６としては、図７のように、回動ミラー２５ｄ、２６ｄを用いた構造も採用できる。
【００５１】
即ち、偏波分離されてそれぞれ１／４波長板３１、３２を通過した光を、回動ミラー２５ｄ、２６ｄでそれぞれ受ける。回動ミラー２５ｄ、２６ｄは、半導体基板に対するエッチング処理などで構成した所謂ＭＥＭＳ構造の小型なものを用いることができ、これを駆動装置２５ｂ、２６ｂによって矢印Ａ〜Ｂの方向に往復回動させる。
【００５２】
回動ミラー２５ｄ、２６ｄに入射した光は反射されて直交ミラー２５ａ、２６ａに入射し、その入射光軸と平行で離間した光軸に沿って出射され回動ミラー２５ｄ、２６ｄに再入射し、反射する。この時、回動ミラ−の角度の違いによって直交ミラー２５ａ、２６ａから回動ミラー２５ｄ、２６ｄに戻って来る光の位置はそれぞれ異なるが、その戻って来た光に対する反射光は、分離光Ｐｐ、Ｐｓの入射光軸と平行（図では上下方向）となり、この入射光軸に直交する反射面をもつ平板ミラー２５ｃによって逆経路で戻されて、分離光Ｐｐ、Ｐｓの入射光軸と同一光軸に沿って１／４波長板３１、３２へ出射される。
【００５３】
なお、図の配置では、回動ミラー２５ｄ、２６ｄから直交ミラー２５ａ、２６ａおよび回動ミラー２５ｄ、２６ｄを経由して平板ミラー２５ｃ、２６ｃに至り、逆向きに戻ってくる光の伝搬長は、回動ミラー２５ｄ、２６ｄがＡ方向に回動すると短くなり、Ｂ方向に回動すると長くなる。また、この構成では回動ミラー２５ｄ、２６ｄの僅かな角度変化で、大きな遅延量変化を与えることができるという利点がある。
【００５４】
（第３の実施形態）
前記第１、２の実施形態では、単一のＰＢＳ２２が偏波分離手段２３と偏波合波手段２８を兼ねた構成（マイケルソン型干渉計）を示したが、図８のように、それらを互いに独立したＰＢＳで構成した、所謂マッハツェンダー型干渉計の構成を採用することもできる。
【００５５】
即ち、光入射部２１から入射された光を、偏波分離手段としてのＰＢＳ２３により、二つの直交偏波成分Ｐｐ、Ｐｓに分け、第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６にそれぞれ出射する。
【００５６】
第１可変遅延手段２５は、直交ミラー２５ａ、移動装置２５ｂおよび平板ミラー２５ｅを有し、第２可変遅延手段２６も同様に、直交ミラー２６ａ、移動装置２６ｂおよび平板ミラー２６ｅを有している。
【００５７】
第１可変遅延手段２５および第２可変遅延手段２６は、入射光Ｐｐ、Ｐｓをそれぞれ直交ミラー２５ａ、２６ａに入射させ、それぞれの直交ミラー２５ａ、２６ｂで入射光軸と平行で離間した光軸に沿って折り返された光を、それぞれ平板ミラー２５ｅ、２６ｅにより直交方向に反射して、偏波合波手段としてのＰＢＳ２８に入射させ、それらが直交偏波成分となる光に合波して、光出射部２９へ出射する。
【００５８】
（第４の実施形態）
なお、上記各実施形態では、入射する光信号Ｐｉｎを直線偏波とし、偏波分離手段２２を構成するＰＢＳ２２、２３で分離される二つの直交偏波成分の大きさがほぼ等しくなるような偏光面で入力させて両偏波成分の遅延量に有効な変動を与えるようにしているが、各実施形態において、図９のように、光入射部２１に偏波スクランブラ２１ｃを設け、これを制御部３０によって制御し、入射する光信号Ｐｉｎの偏波をランダムに変化させることで、光信号Ｐｉｎの偏波方向を意識しないでも出射光Ｐｏｕｔの両偏波成分の遅延量に有効な変動を与えることができる。
【００５９】
また、前記各実施形態では、第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６の構成を同一としていたが、これは本発明を限定するものではなく、両者の構成が異なっていてもよい。例えば、図６の実施形態で説明したように、直交ミラーと平板ミラーのいずれか一方をスライド移動させるものと、図７の回動ミラーを用いたものとを組合せてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
２０……偏波モード分散ストレス発生装置、２１……光入射部、２２……偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、２３……偏波分離手段（ＰＢＳ）、２５……第１可変遅延手段、２５ａ……直交ミラー、２５ｂ……駆動装置、２５ｃ、２５ｅ……平板ミラー、２５ｄ……回動ミラー、２６……第２可変遅延手段、２６ａ……直交ミラー、２６ｂ……駆動装置、２６ｃ、２６ｅ……平板ミラー、２６ｄ……回動ミラー、２８……偏波合波手段（ＰＢＳ）、２９……光出射部、３０……制御部、３１、３２……１／４波長板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速光通信において問題となる光の偏波モード分散（PMD：Polarization Mode
Dispersion）に対する光伝送システム、光部品などの耐力測定に必要な偏波モード分散ストレス発生装置に関し、特に、低コストに任意のＰＭＤが設定できるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムに対するＰＭＤ耐力試験に用いる装置として従来からＰＭＤエミュレータが用いられており、このＰＭＤエミュレータで試験対象に入射する光にＰＭＤストレスを加え、試験対象から出射される光信号についてのビット誤り率（ＢＥＲ）の測定を行い、加えるＰＭＤストレスの大きさとＢＥＲとの関連付けにより耐力評価を行っている。
【０００３】
なお、ＰＭＤは光信号が光コンポーネントを通過する際の直交する２つの偏波間における伝達速度の差と定義され、ＰＭＤについて議論するとき、実際に信号劣化に影響を及ぼすのは特定波長におけるある時間での群遅延時間差ＤＧＤ（Differential Group Delay ）であり、ＰＭＤは波長と時間に対するＤＧＤの平均値となり、ＤＧＤを決定すればＰＭＤも必然的にわかる。
【０００４】
ＰＭＤは、光の直交偏波成分間の速度差であり、これを発生させる方式としてこれまでに以下に示す３つの方式が提案されている。
【０００５】
第１方式は、特許文献１に開示されているように、光路に対して直列に並んだ複数の複屈折素子の間に偏波コントローラを配置し、それらの偏波コントローラにより通過する光の偏波をランダムに変化させて、直交する偏波成分にＤＧＤを与えて、ＰＭＤを発生させる方式である。この方式は、複屈折素子の数を増やしていくことで、ＤＧＤの分布を理想とされるマクスウェル分布とすることができ、また高次ＰＭＤの発生も可能である。
【０００６】
しかし、この第１方式で、ＤＧＤの量は複屈折素子で与えられる位相差によって決まるため、任意のＤＧＤを与えることが難しい。また、瞬時変化するＤＧＤを発生させることが難しく、さらに、複数の複屈折素子と偏波コントローラが必要となるから、小型化および低コスト化が困難である。
【０００７】
また、第２方式としては、特許文献２（特に図１０）に開示されているように、光路に対して直列に並んだ複数の複屈折素子を機械的に回転させて、各複屈折素子に位相差を変化させることで、ＰＭＤを発生させるものであり、この方式も高次ＰＭＤの発生が可能である。
【０００８】
しかし、第１方式同様に、任意のＰＭＤ量を与えることが難しく、複数の複屈折素子およびこれらを回転させる機構が必要となり、小型化および低コスト化が困難であった。
【０００９】
また、第３方式としては、特許文献３に開示されているように、光を直交偏波成分に分離してその一方の光を可変遅延器で遅延させて、他方の光と合波することで、ＰＭＤ（ＤＧＤ）を発生させるものであり、この方式は、可変遅延器の遅延量に対応した任意で且つ正確なＤＧＤを発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４０９８６３０号公報
【特許文献２】特開２００６−０８６９５５号公報
【特許文献３】特開２００３−１４３０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記第３方式は、原理的に高次ＰＭＤを発生させることができない。また、第３方式の構成で、ＤＧＤを経時変化させる場合、可変遅延器の遅延量を周期関数（例えば一定振幅の正弦関数）で変化させることが想定されるが、その場合のＤＧＤ発生分布は、図１０のように両端の発生確率が高く、中央部が低い凹型分布となり、凸型のマクスウェル分布に程遠くなってしまう。つまり、可変遅延器を用いてマクスウェル分布に近い発生確率でＤＧＤを発生させるためには、可変遅延器に対して極めて複雑な遅延量可変制御が必要となり、実現が困難である。
【００１２】
本発明は、上記事情を鑑みて、複雑な制御が不要で低コストに任意のＰＭＤを発生させることができる偏波モード分散ストレス発生方法および装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の偏波モード分散ストレス発生方法は、
偏波モード分散の付与対象となる光信号を二つの直交偏波成分に分離し、
前記分離された一方の直交偏波成分を、第１周期（Ｔａ）で光路長が周期変動する光路を伝搬させ、他方の直交偏波成分を、前記第１周期と異なる第２周期（Ｔｂ）で光路長が周期変動する光路を伝搬させ、
両光路を伝搬した直交偏波成分を合波して、互いに直交する偏波成分の群遅延時間差が、前記第１周期と前記第２周期による光路長変動の差に応じて変化する光を生成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項２の偏波モード分散ストレス発生装置は、
偏波モード分散の付与対象となる光信号を入射させるための光入射部（２１）と、
前記光入射部に入射された光信号を二つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段（２２、２３）と、
前記二つの直交偏波成分の一方を受けて長さ可変の光路を経由させ、該光路長相当の遅延を与えて出射する第１可変遅延手段（２５）と、
前記二つの直交偏波成分の他方を受けて長さ可変の光路を経由させ、該光路長相当の遅延を与えて出射する第２可変遅延手段（２６）と、
前記第１可変遅延手段によって遅延された一方の直交偏波成分と、前記第２可変遅延手段によって遅延された他方の直交偏波成分を合波する偏波合波手段（２２、２８）と、
前記偏波合波手段で合波された光を外部へ出射するための光出射部（２９）と、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の遅延量を互いに異なる周期で変動させて、前記偏波合波手段で合波された光の偏波成分の群遅延時間差を変化させる制御部（３０）とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項３の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記制御部は、前記第１可変遅延手段および前記第２可変遅延手段の遅延量の変動周期、変動振幅と、それによって決まる出射光の群遅延時間差の発生分布との関係を示す情報を予め記憶しており、指定された発生分布に対応した変動周期および変動振幅で前記第１可変遅延手段および前記第２可変遅延手段の遅延量を可変制御することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項４の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
単一の偏光ビームスプリッタ（２２）が、前記偏波分離手段と前記偏波合波手段とを兼ねており、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段は、前記偏光ビームスプリッタによって分離されてそれぞれ入射される直交偏波成分を、その入射光軸に対してそれぞれ平行で一定距離離れた光軸に沿って折り返して前記偏光ビームスプリッタに戻し、それらを直交成分とする光を、前記偏光ビームスプリッタに対する前記光信号の入射光軸と平行な光軸に沿って出射させることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項５の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
単一の偏光ビームスプリッタ（２２）が、前記偏波分離手段と前記偏波合波手段とを兼ね、
前記偏光ビームスプリッタと前記第１可変遅延手段との間および前記偏光ビームスプリッタと前記第２可変遅延手段との間に、それぞれ１／４波長板（３１、３２）が挿入されており、
前記第１可変遅延手段と第２可変遅延手段は、前記偏光ビームスプリッタで分離された直交偏波成分を前記各１／４波長板を介して受けてこれを同一光軸で逆向きに折り返して再度前記１／４波長板に入射させて、分離時と偏光方向がそれぞれ９０度異なる直交偏波成分に変えて分離時と同一光軸で前記偏光ビームスプリッタに戻し、それらを直交成分とする光を、前記偏光ビームスプリッタに対する前記光信号の入射光軸と直交する光軸に沿って出射させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項６の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記偏波分離手段と前記偏波合波手段は、それぞれ個別の偏光ビームスプリッタ（２３、２８）によって構成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項７の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２〜６のいずれかに記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の少なくとも一方が、入射光をそれと平行な光軸で折り返す直交ミラー（２５ａ、２６ａ）を含み、該直交ミラーをその入射光軸と平行にスライド駆動して光路長を変化させる構造を有していることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項８の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項５記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の少なくとも一方が、入射光を所定角度範囲に出射する回動ミラー（２５ｄ、２６ｄ）と、該回動ミラーの出射光を受けて平行な光軸で折り返す固定の直交ミラー（２５ａ、２６ａ）と、該直交ミラーで折り返されて前記光回動ミラーで反射された光を同一光軸で逆向きに折り返す固定の平板ミラー（２５ｃ、２６ｃ）とを含み、前記回動ミラーの回動駆動により光路長を変化させる構造を有していることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項９の偏波モード分散ストレス発生装置は、請求項２〜８のいずれかに記載の偏波モード分散ストレス発生装置において、
前記光入射部には、入射光の偏波状態をランダム化する偏波スクランブラ（２１ｃ）が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
このように、本発明は、偏波分離された二つの直交偏波成分をそれぞれ異なる周期で光路長が変動する光路を経由させて合波することで、その光路長変動の差に応じて群遅延時間差が変化する光を生成しているから、両光路の変動周期に基づいて任意のＤＧＤを与えることができ、しかも、二つの周期変動を用いるので、その変動の周期や振幅を選ぶことで所望分布（例えばマックスウェルのような）のＤＧＤを発生させることができる。
【００２３】
さらに、装置として機械的に駆動される部分は二つの可変遅延器だけなので、小型化および低コストが可能である。
【００２４】
また、光入射部に偏波スクランブラを設けたものでは、入射光の偏波依存性を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の基本構成図
【図２】本発明の第１の実施形態の構成図
【図３】二つの可変遅延手段の遅延量可変制御の例を示す図
【図４】遅延量の差の変化を示す図
【図５】ＤＧＤの発生確率分布図
【図６】第２の実施形態の構成図
【図７】第２の実施形態に適用可能な可変遅延手段の構成例を示す図
【図８】第３の実施形態の構成図
【図９】第４の実施形態としての光入射部の構成例を示す図
【図１０】単一の正弦関数で遅延量を変動させた場合のＤＧＤの発生確率分布図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の偏波モード分散ストレス発生装置２０の基本構成図である。
【００２７】
図１において、光入射部２１は、偏波モード分散の付与対象となる光信号Ｐｉｎ（ここでは直線偏光とする）を入射させるためのものであり、一般的に光ファイバにより入射させる場合には、その光ファイバ接続用のコネクタやコネクタから入射された光を平行光にするコリメータレンズ等が含まれる。
【００２８】
光入射部２１に入射された光信号Ｐｉｎは、偏波分離手段２３に入射され、二つの直交偏波成分（Ｐ波、Ｓ波）Ｐｐ、Ｐｓに分離される。この偏波分離手段２３としては主に偏光ビームスプリッタが用いられる。
【００２９】
分離された直交偏波成分の一方Ｐｐは第１可変遅延手段２５に入射され、他方Ｐｓは第２可変遅延手段２６に入射される。第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６は、入射光を受けて長さ可変の光路を経由させ、その光路長相当の遅延を与えて出射するものであり、基本的にはその光路の一部に配置されたミラーの位置や角度を変動させて、その光路長を周期的に変動させることができる機構を有している。
【００３０】
第１可変遅延手段２５によって遅延された一方の直交偏波成分Ｐｐ′と、第２可変遅延手段２６によって遅延された他方の直交偏波成分Ｐｓ′は、偏波合波手段２８によって一つの光の直交成分として合波される。この偏波合波手段２８は、偏波分離手段２３と同様に偏光ビームスプリッタで構成される。
【００３１】
偏波合波手段２８で合波された光Ｐｏｕｔは、光出射部２９を介して出射される。この光出射部２９としては、出射用のコネクタや偏波合波手段２８から平行光で出射された光をコネクタの入射部に収束する集光レンズ等が含まれる。
【００３２】
制御部３０は、第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６の遅延量をそれぞれ振幅Ｖａ、Ｖｂで互いに異なる周期Ｔａ、Ｔｂで変動させて、偏波合波手段２８で合波された光Ｐｏｕｔの偏波成分の群遅延時間差を変化させる。
【００３３】
このような基本構成を有する偏波モード分散ストレス発生装置２０では、偏波分離された二つの直交偏波成分Ｐｐ、Ｐｓを、それぞれの可変遅延手段２５、２６に入射させてその可変遅延手段２５、２６で遅延された光を合波して出射する構造であり、可変遅延手段２５、２６で遅延量を異なる周期Ｔａ、Ｔｂで変動させることで出射光のＤＧＤを変動させるので、その変動量に応じた任意のＤＧＤ（即ち、その平均値としての任意のＰＭＤ）を与えることができる。
【００３４】
また、二つの異なる周期変動Ｔａ、Ｔｂを用いるので、その遅延量の差の変動は、単純な一定振幅の周期関数とはならず、前記した正弦関数による凹型分布から凸型分布にすることができ、周期Ｔａ、Ｔｂや振幅Ｖａ、Ｖｂを選ぶことで所望分布（例えばマックスウェルのような）のＤＧＤを発生させることができる。
【００３５】
さらに、機械的に駆動される部分は二つの可変遅延手段２５、２６だけで、しかも基本的にミラーを動かすだけなので、小型化および低コスト化が可能である。
【００３６】
（第１の実施形態）
次に、より具体的な構成の第１の実施形態を、図２を用いて説明する。
図２の偏波モード分散ストレス発生装置２０は、光入射部２１が、光信号Ｐｉｎを入射させるためのコネクタ２１ａと、入射した光を平行光にするコリメートレンズ２１ｂにより構成され、その光入射部２１から出射された光をＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２２で受ける。
【００３７】
この偏波モード分散ストレス発生装置２０は、一つのＰＢＳ２２が前記した偏波分離手段２３と偏波合波手段２８とを兼ねた所謂マイケルソン型干渉計の構造を有しており、入射した光信号Ｐｉｎを二つの直交偏波成分Ｐｐ、Ｐｓに分け、その一方Ｐｐを第１可変遅延手段２５に入射し、他方Ｐｓを第２可変遅延手段２６に入射し、それらの出射光Ｐｐ′、Ｐｓ′をＰＢＳ２２に戻して合波する構成となっている。
【００３８】
第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６は、入射光をその入射光軸と平行で一定距離離れた光軸（出射光軸）に沿って折り返すための直交ミラー２５ａ、２６ａと、その直交ミラー２５ａ、２６ａをその入射光軸に平行にスライド移動させる駆動装置２５ｂ、２６ｂを有しており、第１可変遅延手段２５は入射光Ｐｐを直交ミラー２５ａで平行に折り返し、第２可変遅延手段２５は入射光Ｐｓを直交ミラー２６ａで平行に折り返す。
【００３９】
これら折り返された光Ｐｐ′、Ｐｓ′は、それぞれ分離時と同じ偏光面で再びＰＢＳ２２に互いに直交する向きで同一位置に入射されるので、ＰＢＳ２２の可逆性により、ＰＢＳ２２に対する光信号Ｐｉｎの入射光軸と平行な共通の光軸上でそれらを直交成分とする光Ｐｏｕｔに合波されて、光出射部２９を介して外部に出射される。
【００４０】
なお、光出射部２９はＰＢＳ２２で合波された光を、集光レンズ２９ａによって出射用のコネクタ２９ｂに収束させ、そのコネクタ２９ｂから外部へ出射させる。
【００４１】
制御部３０は、二つの可変遅延手段２５、２６の駆動装置２５ｂ、２６ｂを制御して、直交ミラー２５ａ、２６ａをそれぞれ異なる周期Ｔａ、Ｔｂで周期的にスライド移動させて、出射光Ｐｏｕｔの二つの直交偏波成分の群遅延時間差ＤＧＤを異なる周期で変動させ、所望の発生確率分布を与える。
【００４２】
制御部３０には、光信号に付加したいＰＭＤの発生確率分布毎に予め求めた変動周期Ｔａ、Ｔｂおよび変動振幅Ｖａ、Ｖｂのデータが記憶されていて、外部から指定された分布に応じた周期と振幅で各可変遅延手段２５、２６を駆動して、指定された分布のＰＭＤを与える。
【００４３】
ここで、二つの可変遅延手段２５、２６の遅延量の変動を正弦的に行った場合の分布例を示す。可変遅延手段２５、２６の直交ミラー２５ａ、２６ａを、それぞれ図３の（ａ）、（ｂ）のように、同一振幅（±１に規格化して示す）で、Ｔａ＝３ｋＨｚ、Ｔｂ＝１．７ｋＨｚの周期でスライド移動させたとき、両可変遅延手段２５、２６による遅延量の差は、図４のように変化する。なお、この図４は、遅延量の差の変動の一部を示すものであり、時間経過に伴い、振幅は理論上の最大値（＋２）と最小値（−２）だけでなく、その間の複数のレベル位置で極小、極大が現れる波形となる。
【００４４】
そして、この波形の一部を取り出してその遅延量の差の発生確率を求めたのが、図５であり、上記したように最大値（＋２）と最小値（−２）だけでなく、その間の複数の位置で極小、極大が現れる波形の特徴から凸型の分布となり、マクスウェル分布に近づけることができる。なお、上記数値は一例であり、変動振幅や変動周期を選ぶことで、所望分布を得ることが可能である。
【００４５】
（第２の実施形態）
前記第１の実施形態では、偏波分離手段２３と偏波合波手段２８を兼用するＰＢＳ２２への光信号の入射光軸と合波した光の出射光軸とが平行となる配置例であったが、図６のように、ＰＢＳ２２と第１可変遅延手段２５との間およびＰＢＳ２２と第２可変遅延手段２６との間に、１／４波長板３１、３２を、それぞれ入射する光の偏波方向に対して、１／４波長板３１、３２の光軸方向が４５度となるように配置することで、ＰＢＳ２２への光信号の入射光軸と合波した光の出射光軸とを直交させる配置が可能である。
【００４６】
この場合、各可変遅延手段２５、２６は、例えば図示のように、直交ミラー２５ａ、２６ａで折り返した光を固定の平板ミラー２５ｃ、２６ｃで反対向きに反射して、入射光と出射光の光軸が一致する配置とする。
【００４７】
この構成で、ＰＢＳ２２で分離された一方の偏波成分Ｐｐは、１／４波長板３１により円偏光となり、直交ミラー２５ａ、平板ミラー２５ｃで折り返されて再び１／４波長板３１に反対向きに入射されるので、この１／４波長板３１からは元の偏波成分Ｐｐに対して９０度偏波方向が回転した偏波成分Ｐｐ′が出射されることになる。そして、この偏波成分Ｐｐ′はＰＢＳ２２に再入射するが、分離時の偏波方向と９０度異なるから光信号Ｐｉｎの入射方向には戻らず、それに直交する方向（図で下方）に出射する。
【００４８】
また、ＰＢＳ２２で分離された他方の偏波成分Ｐｓは、１／４波長板３２により円偏光となり、直交ミラー２６ａ、平板ミラー２６ｃで折り返されて再び１／４波長板３２に反対向きに入射されるので、１／４波長板３２からは元の偏波成分Ｐｓに対して９０度偏波方向が回転した偏波成分Ｐｓ′が出射されることになる。そして、この偏波成分Ｐｓ′は、ＰＢＳ２２に再入射するが、分離時の偏波方向と９０度異なるから光信号の入射方向には戻らず、それと直交する方向、即ち偏波成分Ｐｐ′と同じ方向（図で下方）に出射されて、互いに直交する偏波成分として合波された出射光Ｐｏｕｔとなり、光出射部２９へ出射される。
【００４９】
なお、上記した各実施形態の可変遅延手段２５、２６は、直交ミラー２５ａ、２６ａを移動装置２５ｂ、２６ｂによってスライド移動させて、遅延量を変化させる構成であったが、図６に示した第２の実施形態の可変遅延手段２５、２６のように、直交ミラー２５ａ、２６ａからの光を平板ミラー２５ｃ、２６ｃによって逆向き同一光軸で折り返す構成の場合には、直交ミラー２５ａ、２６ａ側を固定し、平板ミラー２５ｃ、２６ｃを移動装置２５ｂ、２６ｂによって光の入出射光軸と平行にスライド移動させてもよい。
【００５０】
また、図６に示した第２の実施形態の可変遅延手段２５、２６としては、図７のように、回動ミラー２５ｄ、２６ｄを用いた構造も採用できる。
【００５１】
即ち、偏波分離されてそれぞれ１／４波長板３１、３２を通過した光を、回動ミラー２５ｄ、２６ｄでそれぞれ受ける。回動ミラー２５ｄ、２６ｄは、半導体基板に対するエッチング処理などで構成した所謂ＭＥＭＳ構造の小型なものを用いることができ、これを駆動装置２５ｂ、２６ｂによって矢印Ａ〜Ｂの方向に往復回動させる。
【００５２】
回動ミラー２５ｄ、２６ｄに入射した光は反射されて直交ミラー２５ａ、２６ａに入射し、その入射光軸と平行で離間した光軸に沿って出射され回動ミラー２５ｄ、２６ｄに再入射し、反射する。この時、回動ミラ−の角度の違いによって直交ミラー２５ａ、２６ａから回動ミラー２５ｄ、２６ｄに戻って来る光の位置はそれぞれ異なるが、その戻って来た光に対する反射光は、分離光Ｐｐ、Ｐｓの入射光軸と平行（図では上下方向）となり、この入射光軸に直交する反射面をもつ平板ミラー２５ｃによって逆経路で戻されて、分離光Ｐｐ、Ｐｓの入射光軸と同一光軸に沿って１／４波長板３１、３２へ出射される。
【００５３】
なお、図の配置では、回動ミラー２５ｄ、２６ｄから直交ミラー２５ａ、２６ａおよび回動ミラー２５ｄ、２６ｄを経由して平板ミラー２５ｃ、２６ｃに至り、逆向きに戻ってくる光の伝搬長は、回動ミラー２５ｄ、２６ｄがＡ方向に回動すると短くなり、Ｂ方向に回動すると長くなる。また、この構成では回動ミラー２５ｄ、２６ｄの僅かな角度変化で、大きな遅延量変化を与えることができるという利点がある。
【００５４】
（第３の実施形態）
前記第１、２の実施形態では、単一のＰＢＳ２２が偏波分離手段２３と偏波合波手段２８を兼ねた構成（マイケルソン型干渉計）を示したが、図８のように、それらを互いに独立したＰＢＳで構成した、所謂マッハツェンダー型干渉計の構成を採用することもできる。
【００５５】
即ち、光入射部２１から入射された光を、偏波分離手段としてのＰＢＳ２３により、二つの直交偏波成分Ｐｐ、Ｐｓに分け、第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６にそれぞれ出射する。
【００５６】
第１可変遅延手段２５は、直交ミラー２５ａ、移動装置２５ｂおよび平板ミラー２５ｅを有し、第２可変遅延手段２６も同様に、直交ミラー２６ａ、移動装置２６ｂおよび平板ミラー２６ｅを有している。
【００５７】
第１可変遅延手段２５および第２可変遅延手段２６は、入射光Ｐｐ、Ｐｓをそれぞれ直交ミラー２５ａ、２６ａに入射させ、それぞれの直交ミラー２５ａ、２６ｂで入射光軸と平行で離間した光軸に沿って折り返された光を、それぞれ平板ミラー２５ｅ、２６ｅにより直交方向に反射して、偏波合波手段としてのＰＢＳ２８に入射させ、それらが直交偏波成分となる光に合波して、光出射部２９へ出射する。
【００５８】
（第４の実施形態）
なお、上記各実施形態では、入射する光信号Ｐｉｎを直線偏波とし、偏波分離手段２２を構成するＰＢＳ２２、２３で分離される二つの直交偏波成分の大きさがほぼ等しくなるような偏光面で入力させて両偏波成分の遅延量に有効な変動を与えるようにしているが、各実施形態において、図９のように、光入射部２１に偏波スクランブラ２１ｃを設け、これを制御部３０によって制御し、入射する光信号Ｐｉｎの偏波をランダムに変化させることで、光信号Ｐｉｎの偏波方向を意識しないでも出射光Ｐｏｕｔの両偏波成分の遅延量に有効な変動を与えることができる。
【００５９】
また、前記各実施形態では、第１可変遅延手段２５と第２可変遅延手段２６の構成を同一としていたが、これは本発明を限定するものではなく、両者の構成が異なっていてもよい。例えば、図６の実施形態で説明したように、直交ミラーと平板ミラーのいずれか一方をスライド移動させるものと、図７の回動ミラーを用いたものとを組合せてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
２０……偏波モード分散ストレス発生装置、２１……光入射部、２２……偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、２３……偏波分離手段（ＰＢＳ）、２５……第１可変遅延手段、２５ａ……直交ミラー、２５ｂ……駆動装置、２５ｃ、２５ｅ……平板ミラー、２５ｄ……回動ミラー、２６……第２可変遅延手段、２６ａ……直交ミラー、２６ｂ……駆動装置、２６ｃ、２６ｅ……平板ミラー、２６ｄ……回動ミラー、２８……偏波合波手段（ＰＢＳ）、２９……光出射部、３０……制御部、３１、３２……１／４波長板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波モード分散の付与対象となる光信号を二つの直交偏波成分に分離し、
前記分離された一方の直交偏波成分を、第１周期（Ｔａ）で光路長が周期変動する光路を伝搬させ、他方の直交偏波成分を、前記第１周期と異なる第２周期（Ｔｂ）で光路長が周期変動する光路を伝搬させ、
両光路を伝搬した直交偏波成分を合波して、互いに直交する偏波成分の群遅延時間差が、前記第１周期と前記第２周期による光路長変動の差に応じて変化する光を生成することを特徴とする偏波モード分散ストレス発生方法。
【請求項２】
偏波モード分散の付与対象となる光信号を入射させるための光入射部（２１）と、
前記光入射部に入射された光信号を二つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段（２２、２３）と、
前記二つの直交偏波成分の一方を受けて長さ可変の光路を経由させ、該光路長相当の遅延を与えて出射する第１可変遅延手段（２５）と、
前記二つの直交偏波成分の他方を受けて長さ可変の光路を経由させ、該光路長相当の遅延を与えて出射する第２可変遅延手段（２６）と、
前記第１可変遅延手段によって遅延された一方の直交偏波成分と、前記第２可変遅延手段によって遅延された他方の直交偏波成分を合波する偏波合波手段（２２、２８）と、
前記偏波合波手段で合波された光を外部へ出射するための光出射部（２９）と、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の遅延量を互いに異なる周期で変動させて、前記偏波合波手段で合波された光の偏波成分の群遅延時間差を変化させる制御部（３０）とを備えたことを特徴とする偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１可変遅延手段および前記第２可変遅延手段の遅延量の変動周期、変動振幅と、それによって決まる出射光の群遅延時間差の発生分布との関係を示す情報を予め記憶しており、指定された発生分布に対応した変動周期および変動振幅で前記第１可変遅延手段および前記第２可変遅延手段の遅延量を可変制御することを特徴とする請求項２記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項４】
単一の偏光ビームスプリッタ（２２）が、前記偏波分離手段と前記偏波合波手段とを兼ねており、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段は、前記偏光ビームスプリッタによって分離されてそれぞれ入射される直交偏波成分を、その入射光軸に対してそれぞれ平行で一定距離離れた光軸に沿って折り返して前記偏光ビームスプリッタに戻し、それらを直交成分とする光を、前記偏光ビームスプリッタに対する前記光信号の入射光軸と平行な光軸に沿って出射させることを特徴とする請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項５】
単一の偏光ビームスプリッタ（２２）が、前記偏波分離手段と前記偏波合波手段とを兼ね、
前記偏光ビームスプリッタと前記第１可変遅延手段との間および前記偏光ビームスプリッタと前記第２可変遅延手段との間に、それぞれ１／４波長板（３１、３２）が挿入されており、
前記第１可変遅延手段と第２可変遅延手段は、前記偏光ビームスプリッタで分離された直交偏波成分を前記各１／４波長板を介して受けてこれを同一光軸で逆向きに折り返して再度前記１／４波長板に入射させて、分離時と偏光方向がそれぞれ９０度異なる直交偏波成分に変えて分離時と同一光軸で前記偏光ビームスプリッタに戻し、それらを直交成分とする光を、前記偏光ビームスプリッタに対する前記光信号の入射光軸と直交する光軸に沿って出射させることを特徴とする請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項６】
前記偏波分離手段と前記偏波合波手段は、それぞれ個別の偏光ビームスプリッタ（２３、２８）によって構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項７】
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の少なくとも一方が、入射光をそれと平行な光軸で折り返す直交ミラー（２５ａ、２６ａ）を含み、該直交ミラーをその入射光軸と平行にスライド駆動して光路長を変化させる構造を有していることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項８】
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の少なくとも一方が、入射光を所定角度範囲に出射する回動ミラー（２５ｄ、２６ｄ）と、該回動ミラーの出射光を受けて平行な光軸で折り返す固定の直交ミラー（２５ａ、２６ａ）と、該直交ミラーで折り返されて前記光回動ミラーで反射された光を同一光軸で逆向きに折り返す固定の平板ミラー（２５ｃ、２６ｃ）とを含み、前記回動ミラーの回動駆動により光路長を変化させる構造を有していることを特徴とする請求項５記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項９】
前記光入射部には、入射光の偏波状態をランダム化する偏波スクランブラ（２１ｃ）が設けられていることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項１】
偏波モード分散の付与対象となる光信号を二つの直交偏波成分に分離し、
前記分離された一方の直交偏波成分を、第１周期（Ｔａ）で光路長が周期変動する光路を伝搬させ、他方の直交偏波成分を、前記第１周期と異なる第２周期（Ｔｂ）で光路長が周期変動する光路を伝搬させ、
両光路を伝搬した直交偏波成分を合波して、互いに直交する偏波成分の群遅延時間差が、前記第１周期と前記第２周期による光路長変動の差に応じて変化する光を生成することを特徴とする偏波モード分散ストレス発生方法。
【請求項２】
偏波モード分散の付与対象となる光信号を入射させるための光入射部（２１）と、
前記光入射部に入射された光信号を二つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段（２２、２３）と、
前記二つの直交偏波成分の一方を受けて長さ可変の光路を経由させ、該光路長相当の遅延を与えて出射する第１可変遅延手段（２５）と、
前記二つの直交偏波成分の他方を受けて長さ可変の光路を経由させ、該光路長相当の遅延を与えて出射する第２可変遅延手段（２６）と、
前記第１可変遅延手段によって遅延された一方の直交偏波成分と、前記第２可変遅延手段によって遅延された他方の直交偏波成分を合波する偏波合波手段（２２、２８）と、
前記偏波合波手段で合波された光を外部へ出射するための光出射部（２９）と、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の遅延量を互いに異なる周期で変動させて、前記偏波合波手段で合波された光の偏波成分の群遅延時間差を変化させる制御部（３０）とを備えたことを特徴とする偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１可変遅延手段および前記第２可変遅延手段の遅延量の変動周期、変動振幅と、それによって決まる出射光の群遅延時間差の発生分布との関係を示す情報を予め記憶しており、指定された発生分布に対応した変動周期および変動振幅で前記第１可変遅延手段および前記第２可変遅延手段の遅延量を可変制御することを特徴とする請求項２記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項４】
単一の偏光ビームスプリッタ（２２）が、前記偏波分離手段と前記偏波合波手段とを兼ねており、
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段は、前記偏光ビームスプリッタによって分離されてそれぞれ入射される直交偏波成分を、その入射光軸に対してそれぞれ平行で一定距離離れた光軸に沿って折り返して前記偏光ビームスプリッタに戻し、それらを直交成分とする光を、前記偏光ビームスプリッタに対する前記光信号の入射光軸と平行な光軸に沿って出射させることを特徴とする請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項５】
単一の偏光ビームスプリッタ（２２）が、前記偏波分離手段と前記偏波合波手段とを兼ね、
前記偏光ビームスプリッタと前記第１可変遅延手段との間および前記偏光ビームスプリッタと前記第２可変遅延手段との間に、それぞれ１／４波長板（３１、３２）が挿入されており、
前記第１可変遅延手段と第２可変遅延手段は、前記偏光ビームスプリッタで分離された直交偏波成分を前記各１／４波長板を介して受けてこれを同一光軸で逆向きに折り返して再度前記１／４波長板に入射させて、分離時と偏光方向がそれぞれ９０度異なる直交偏波成分に変えて分離時と同一光軸で前記偏光ビームスプリッタに戻し、それらを直交成分とする光を、前記偏光ビームスプリッタに対する前記光信号の入射光軸と直交する光軸に沿って出射させることを特徴とする請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項６】
前記偏波分離手段と前記偏波合波手段は、それぞれ個別の偏光ビームスプリッタ（２３、２８）によって構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項７】
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の少なくとも一方が、入射光をそれと平行な光軸で折り返す直交ミラー（２５ａ、２６ａ）を含み、該直交ミラーをその入射光軸と平行にスライド駆動して光路長を変化させる構造を有していることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項８】
前記第１可変遅延手段と前記第２可変遅延手段の少なくとも一方が、入射光を所定角度範囲に出射する回動ミラー（２５ｄ、２６ｄ）と、該回動ミラーの出射光を受けて平行な光軸で折り返す固定の直交ミラー（２５ａ、２６ａ）と、該直交ミラーで折り返されて前記光回動ミラーで反射された光を同一光軸で逆向きに折り返す固定の平板ミラー（２５ｃ、２６ｃ）とを含み、前記回動ミラーの回動駆動により光路長を変化させる構造を有していることを特徴とする請求項５記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【請求項９】
前記光入射部には、入射光の偏波状態をランダム化する偏波スクランブラ（２１ｃ）が設けられていることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の偏波モード分散ストレス発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３６５５（Ｐ２０１２−２３６５５Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６１４６７（Ｐ２０１０−１６１４６７）
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
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