光遅延干渉計
【課題】光路長の可変時の光軸ずれを抑制して安定な干渉強度が得られるようにする。
【解決手段】ビームスプリッタ２２と第１の直交ミラー２３との間の第１の折り返し光路に挿入された光路長可変器３０の可動部としての可動透光体３２が、その折り返し光路がなす面と直交し且つ第１の直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃを含む平面に沿ってその位置を変化させ、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変させるから、その可動により直交ミラー３０側への出射光軸のシフトが生じても、そのシフト方向は直交ミラー３０の反射面の境界線２３ｃに沿った方向となり、その入射軸と平行な光軸で折り返されて可動透光体３２に再入射され、光軸シフトが相殺された状態でビームスプリッタ２２に戻される。
【解決手段】ビームスプリッタ２２と第１の直交ミラー２３との間の第１の折り返し光路に挿入された光路長可変器３０の可動部としての可動透光体３２が、その折り返し光路がなす面と直交し且つ第１の直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃを含む平面に沿ってその位置を変化させ、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変させるから、その可動により直交ミラー３０側への出射光軸のシフトが生じても、そのシフト方向は直交ミラー３０の反射面の境界線２３ｃに沿った方向となり、その入射軸と平行な光軸で折り返されて可動透光体３２に再入射され、光軸シフトが相殺された状態でビームスプリッタ２２に戻される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調光を、その位相変化に応じて強度が変化する強度変調光に変換するために用いる光遅延干渉計を小型化し且つ安定動作させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の通信トラフィックの大容量化に伴い、分散耐力が高く、周波数効率の良い変調方式してＤＰＳＫやＤＱＰＳＫ等の位相変調方式が注目されている。これらの変調方式における伝送信号のシンボルレートは様々であり、例えば４０Ｇｂｐｓ−ＤＰＳＫ方式では４０Ｇｂｐｓのシンボルレートが用いられ、２０Ｇｂｐｓ−ＤＱＰＳＫ方式では２０Ｇｂｐｓのシンボルレートが用いられており、今後もさらに高速化されると予想される。
【０００３】
これらの位相変調光の評価を行う方法として、その光の位相変化を検出することが必要となり、その一つの方法として、光遅延干渉計を用いて、位相変調光を、その位相変化に応じて強度が変化する強度変調光に変換し、その強度の変化に基づいて位相変調特性を把握する方法が知られている。
【０００４】
光遅延干渉計は、入力光を２つの光に分岐し、その分岐した２つの光の間に遅延を与えて合波するマイケルソン型のものが一般的であり、その遅延量を位相変調の１シンボル分に設定することで、シンボル間の位相変化を強度変化に変換するものである。
【０００５】
このようなマイケルソン型の光遅延干渉計を用いて、異なるシンボルレートの位相変調光を強度変調光に変換して評価を行う技術は、特許文献１、２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４４３５５９号公報
【特許文献２】特許第４４３７８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１、２で用いられているマイケルソン型の光遅延干渉計は、干渉計の一方光路上に配置した光遅延器により光路長差を与えているが、光遅延器で光路長差を与える際に、その遅延器側のビームの光軸ずれが生じやすく、その光軸ずれによって干渉強度が変化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、この課題を解決して、光路長の可変時の光軸ずれを抑制して、安定な干渉強度が得られるようにした光遅延干渉計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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の光遅延干渉計は、
位相が所定シンボルレートで変調された位相変調光を入射させるための光入射部（２１）と、
前記光入射部から入射された位相変調光を、異なる２方向に分波するとともに、該２方向から入射する光を合波するビームスプリッタ（２２）と、
互いに直交する一対の反射面（２３ａ、２３ｂ）を有し、前記ビームスプリッタで分波された一方の光を一方の反射面に非直交の入射角で受けて他方の反射面へ反射させ、該他方の反射面から入射光軸と平行な光軸に沿って前記ビームスプリッタに折り返す第１の直交ミラー（２３）と、
互いに直交する一対の反射面（２４ａ、２４ｂ）を有し、前記ビームスプリッタで分波された他方の光を一方の反射面に非直交の入射角で受けて他方の反射面へ反射させ、該他方の反射面から入射光軸と平行な光軸に沿って前記ビームスプリッタに折り返す第２の直交ミラー（２４）と、
前記ビームスプリッタから前記第１の直交ミラーを経由して前記ビームスプリッタに戻る第１の折り返し光路に挿入され、該第１の折り返し光路と交わる範囲内で透光性を有する可動部（３２、３２′）の位置または姿勢を可変させて、当該第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変させる光路長可変器（３０）と、
前記位相変調光のシンボルレート情報を受けて、前記第１の折り返し光路と、前記ビームスプリッタから前記第２の直交ミラーを経由して前記ビームスプリッタに戻る第２の折り返し光路との間に、前記位相変調光の１シンボルに相当する光路長差が生じるように前記光路長可変器を制御する制御部（４０）とを備え、
前記第１の折り返し光路を通過した光と、前記第２の折り返し光路を通過した光を前記ビームスプリッタで合波干渉させて、前記位相変調光をその位相変化に応じて強度が変調される強度変調光に変換する光遅延干渉計において、
前記光路長可変器の可動部は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を持ち、該往路に沿って一面側から入射されて反対面側から出射される光と、復路に沿って前記反対面側に入射されて前記一面側から出射される光に対する伝搬長が等しくなる外形形状を有し、さらに、前記往路と復路がなす面と直交し、且つ前記第１の直交ミラーの前記一対の反射面が交わる境界線（２３ｃ）を含む平面に沿って位置あるいは姿勢を変化させて、前記折り返し光路の往路と復路の長さを共に可変させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２の光遅延干渉計は、請求項１記載の光遅延干渉計において、
前記光路長可変器は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を有し、前記第１の直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向に厚みが漸増するくさび型に形成された透光性を有する固定部（３１）と、
前記固定部と等しい形状のくさび型に形成され、前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる前記固定部の一面側に、その頂部と底部が反転した状態で対向配置され、前記直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向に移動自在な透光性を有する可動部（３２）とを有し、
前記可動部の位置変化により、前記第１の折り返し光路を通過する光の伝搬長を可変させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３の光遅延干渉計は、請求項１記載の光遅延干渉計において、
前記光路長可変器の可動部は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅と所定厚とを有する透光性の板状に形成され、前記往路と復路に直交する軸を中心に回動自在に形成され、
前記可動部の角度変化により、前記第１の折り返し光路を通過する光の伝搬長を可変させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４の光遅延干渉計は、請求項１〜３のいずれかに記載の光遅延干渉計において、
前記光入射部と前記ビームスプリッタの間に挿入され、前記位相変調光を２分岐してその一方の位相変調光と他方の位相変調光とを平行な光軸で前記ビームスプリッタへ入射させ、前記一方の位相変調光に対して前記ビームスプリッタで分波された２つの光がそれぞれ前記第１の折り返し光路と前記第２の折り返し光路を経て前記ビームスプリッタに戻り合波され、前記他方の位相変調光に対して前記ビームスプリッタで分波された２つの光がそれぞれ前記第１の折り返し光路と前記第２の折り返し光路を経て前記ビームスプリッタに戻り合波されるようする分岐入射部（５０）と、
前記第１の折り返し光路または第２の折り返し光路のいずれかに挿入され、前記一方の位相変調光の前記ビームスプリッタへの戻り光と、前記他方の位相変調光の前記ビームスプリッタへの戻り光との間にπの位相差を付与する位相差付与部（６０）とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明の光遅延干渉計は、第１の折り返し光路に挿入された光路長可変器の可動部が、その折り返し光路がなす面と直交し且つ第１の直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線を含む平面に沿ってその位置あるいは姿勢を変化させて、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変させる構造を有しているから、その可動により、たとえ第１の直交ミラーへの出射光軸のシフトが生じても、そのシフト方向は、第１の直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向となり、その入射軸と平行な光軸で折り返されて可動部に再入射され、可動部において逆方向の光軸シフトが生じるから、光路長可変器の可動による光軸シフトは相殺された状態でビームスプリッタに戻される。
【００１４】
このため、入射する位相変調光のシンボルレートに応じて遅延量を可変しても、それによる光軸ずれが抑制されて、それによる干渉強度の変化も抑制することができ、位相変調光の位相変化に正確に対応して強度が変調される光を得ることができる。
【００１５】
また、請求項４のように、位相変調光を２分岐してビームスプリッタに入射させるとともに、その分岐した一方の位相変調光と他方の位相変調光のビームスプリッタへの戻り光の間に位相差πを付与するように構成した場合には、１シンボル分の遅延に加えて、合波する光位相がπ異なる２種類の強度変調光を得ることができ、０とπの２値の位相変調がなされた位相変調光の場合に、その位相変化に対して強度の変化が互いに反転した２種類の強度変調光を得ることができ、それらを受光して得られる反転信号を解析する場合に便利である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の全体構成図
【図２】第１の実施形態に用いた光路長可変器の動作を説明するための図
【図３】第１の実施形態の動作を説明するための図
【図４】本発明の第２の実施形態の全体構成図
【図５】第２の実施形態に用いた光路長可変器の動作を説明するための図
【図６】本発明の第３の実施形態の全体構成図
【図７】第３の実施形態の要部の構成例を示す図
【図８】第３の実施形態の動作を説明するための図
【図９】本発明の第４の実施形態の全体構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した光遅延干渉計２０の全体構成を示している。なお、図１における各部の方向を規定するために、ＸＹＺの直交三次元空間を定義している。
【００１８】
図１において、所定のシンボルレートで位相変調された位相変調光Ｐｘ（ここでは直線偏光とする）は、ファイバコネクタ２１ａやコリメートレンズ２１ｂ等からなる光入射部２１を経て、Ｘ軸に平行な光軸に沿ってビームスプリッタ２２に入射される。
【００１９】
ビームスプリッタは２２は偏光無依存型のものであり、Ｘ軸、Ｙ軸に対して４５°の傾きをもつ分波の基準となる境界面２２ａに対して４５°の角度でＸ軸に平行な光軸に沿って入射された位相変調光Ｐｘ′を、互いに直交する異なる２方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に分波し、その２方向から入射する光を合波する。
【００２０】
ここで、ビームスプリッタ２２からＸ軸に平行な光軸に沿って出射された光Ｐxa1 は、後述する光路長可変器３０に入射されて遅延を受け、その遅延された光Ｐxa2 が、第１の直交ミラー２３の一方の反射面２３ａに４５°の入射角（実際には直交ミラーの原理から９０°以外の任意の角度であればよい）で入射する。
【００２１】
ここで、第１の直交ミラー２３の互いに直交した一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃはＺ軸に平行で、反射面２３ａ、２３ｂはＸＹ平面上に直立している。
【００２２】
したがって、反射面２３ａに入射した光Ｐxa2 は、９０°の角度で反射してＹ軸に平行な光軸に沿って他方の反射面２３ｂへ入射し、さらに９０°の角度で反射する。この反射面２３ｂで反射した光Ｐxa3
は、光Ｐxa2 と平行な光軸で折り返され、前記光路長可変器３０に入射されて再度遅延を受け、その遅延された光Ｐxa4 が、ビームスプリッタ２２に再入射される。
【００２３】
一方、ビームスプリッタ２２からＹ軸に平行な光軸に沿って出射された光Ｐxb1 は、第２の直交ミラー２４の一方の反射面２４ａに４５°の入射角（実際には直交ミラーの原理から９０°以外の任意の角度であればよい）で入射する。
【００２４】
ここで、第２の直交ミラー２４の互いに直交した一対の反射面２４ａ、２４ｂが交わる境界線２４ｃはＺ軸に平行であり、反射面２４ａ、２４ｂはＸＹ平面上に直立している。
【００２５】
したがって、反射面２４ａに入射した光Ｐxb1 は、９０°の角度で反射してＸ軸に平行な光軸に沿って他方の反射面２４ｂへ入射し、さらに９０°の角度で反射する。この反射面２４ｂで反射した光Ｐxb2
は、光Ｐxb1 と平行な光軸で折り返され、ビームスプリッタ２２に再入射される。
【００２６】
上記した各部の配置や向関係が適正であれば、ビームスプリッタ２２と第１の直交ミラー２３との間に形成される第１の折り返し光路を経た光Ｐxa4 と、ビームスプリッタ２２と第２の直交ミラー２４との間に形成される第２の折り返し光路を経た光Ｐxb1 の光軸は、ビームスプリッタ２２の境界面２２ａの一点で互いに直交し、ビームスプリッタ２２の可逆性により、互いの光が合波された第１の合波光Ｐam1
と第２の合波光Ｐam2 とが、それぞれＸ軸、Ｙ軸に沿って出射される。
【００２７】
ここで、ビームスプリッタ２２と第１の直交ミラー２３との間に形成される第１の折り返し光路の光路長Ｌ１と、ビームスプリッタ２２と第２の直交ミラー２４との間に形成される第２の折り返し光路の光路長Ｌ２との間に、位相変調光Ｐｘの１シンボルに相当する時間Ｔｓ（単純な２値変調方式の場合には１ビット相当時間）に光速ｃを乗じて得られる距離ΔＬｓの差があれば、前後のシンボルの光信号の位相変化に応じて強度が変調される強度変調光を得ることができる。
【００２８】
最も単純な例で言えば、データの０、１に対してそれぞれ変調位相を０、πを割り当てた２相変調方式であれは、前後のシンボル位相が同一のときには、それらが同相合波されて光強度は最大となり、逆に前後のシンボル位相が逆相のときには、それらが相殺合波されて光強度は最小となり、大小２つの強度の間を変化する強度変調光となる。
【００２９】
前記した１シンボル相当の距離差ΔＬｓは、位相変調光のシンボルレートに依存するので、入射する位相変調光のシンボルレートに応じて光路長可変器３０による遅延量を制御する必要がある。
【００３０】
その遅延量可変のために、この実施形態では、ガラス等の透光性のある材質で、断面が２等辺三角形のくさび型に形成された一組の固定透光体３１と可動透光体３２を用いている。
【００３１】
これら固定透光体３１、可動透光体３２は、第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を有しており、固定透光体３１は、底面がＸＹ平面と平行で頂部稜線がＹ軸に平行で且つ上（Ｚ軸方向の）に凸の状態で固定されている。
【００３２】
また、可動透光体３２は、固定透光体３１と同一形状で、固定透光体３１のビームスプリッタ側に上下反対向きに配置されており、駆動装置３３によってＺ軸に沿って昇降可能になっている。この駆動装置３３は、シンボルレート情報を受けた制御部４０からの制御により可動透光体３２を所定距離昇降させる。
【００３３】
図２は、上記のくさび型の透光体３１、３２による光の伝搬長の変化を説明するための図であり、（ａ）のように、入射光がある基準点Ｒａを通過して、可動透光体３２の一方の傾斜面３２ａのａ点に入射角α１で入射すると、光はそれより小さい屈折角β１で内部を進み、他方の傾斜面３２ｂの点ｂに入射角α２で入射し、それより大きい屈折角β２で外部へ出射する。
【００３４】
可動透光体３２から出射された光は、固定透光体３１の一方の傾斜面３１ａの点ｃにβ２と等しい入射角α３で入射し、それより小さい屈折角β３（＝α２）で内部を進み、他方の傾斜面３１ｂの点ｄに入射角α４（＝β１）で入射し、それより大きい屈折角β４（＝α１）で出射し、出射側の基準点Ｒｂを入射光と平行な光軸で通過する。
【００３５】
ここで、基準点Ｒａから基準点Ｒｂまでの光路長Ｌａは、
線分（Ｒａ，ａ）＋（ａ，ｂ）＋（ｂ，ｃ）＋（ｃ，ｄ）＋（ｄ，Ｒｂ）
となる。
【００３６】
これに対し、（ｂ）のように、可動透光体３２を上方に所定距離移動すると、入射角や屈折角の関係は不変であるが、可動透光体３２への光の入射位置が点ａから点ａ′に移動し、出射位置が点ｂから点ｂ′に移動する。
【００３７】
なお、二つの透光体３１、３２の断面形状が２等辺三角形で同一であれば、幾何学的にみて、可動透光体３２が上下に移動しても固定透光体３１への光入射点ｃは変化せず、したがって、固定透光体３１の光出射点ｄの位置も変わらず、光軸シフトは生じない。
【００３８】
また、部品精度上の問題でＺ方向の光軸シフトが生じる場合もあるが、このＺ方向の光軸シフトは、戻り光については逆方向のシフトになって相殺されるので、合波される際に問題にならない。
【００３９】
ここで、基準点Ｒａから基準点Ｒｂまでの光路長Ｌｂは、
線分（Ｒａ，ａ′）＋（ａ′，ｂ′）＋（ｂ′，ｃ）＋（ｃ，ｄ）＋（ｄ，Ｒｂ）
となる。
【００４０】
したがって、光路長Ｌａ、Ｌｂの差は、線分（ａ，ｂ）の長さと、線分（ａ，ａ′）＋（ａ′，ｂ′）＋（ｂ′，ｂ）の長さの差であり、線分（ａ，ａ′）、（ｂ′，ｂ）の傾きが線分（ａ，ｂ）と異なるので、光路長ＬａよりＬｂの方が長くなり、その差は可動透光体３２が上方に移動する程大きくなる。
【００４１】
したがって、予め、可動透光体３２を基準位置に固定した状態で第１の折り返し光路の長さと第２の折り返し光路の長さの差ΔＬｓを、対象となる位相変調光のうち最もシンボルレートが高い場合の１シンボル相当の遅延時間に合わせて設定しておき、それよりシンボルレートが低い位相変調光が入射する場合には、可動透光体３２を基準位置から所定位置まで上昇させて、そのシンボルレートに対応させればよい。
【００４２】
図３は、光路長可変器３０により適正な遅延が与えられた状態における動作説明図であり、ビームスプリッタ２２で分波された光Ｐxa1 、Ｐxb1 のシンボル位相が、（ａ）、（ｂ）のように、０→π→π→０→π→…と同相で変化しているとすると、第１の折り返し光路を経由してビームスプリッタ２２に戻ってきた光Ｐxa4
は、元の光に対して光路の往復の基本長に対応した遅延Ｔo と１シンボル相当分の遅延Ｔｓの合計の時間だけ遅れる。
【００４３】
一方、第２の折り返し光路を経由してビームスプリッタ２２に戻って来た光Ｐxb2 は、前記基本長に対応した遅延Ｔo だけ遅れるので、ちょうど１シンボル分ずれた光同士が合波されることになり、その合波されるシンボル位相が同相のときは互いに強め合い、逆相のときは互いに弱め合うので、（ｅ）のように、強度が２通りの値の間を遷移する強度変調光Ｐam1
、Ｐam2 が得られる。
【００４４】
このように、実施形態の光遅延干渉計２０は、光路長可変器３０の可動部である可動透光体３２を第１の直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃに沿って移動させることで、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変しているので、たとえその移動方向に光軸がシフトしても、第１の直交ミラー２３での光軸ずれは発生せずにそのシフトした光軸のまま光路長可変器３０に折り返されて、逆方向の光軸シフトによりその光軸シフトが相殺された状態でビームスプリッタ２２に戻され、種々のシンボルレートの位相変調光を、その位相変化に強度が正しく追従変化する強度変調光に安定に変換することができる。
【００４５】
なお、この実施形態では、断面形状が等しい２等辺三角形のくさび型の透光体３１、３２を組合せて用いるとともに、直交ミラー２３側を固定し、ビームスプリッタ２２側をＺ軸方向に可動させていたが、反対に、直交ミラー２３側をＺ軸方向に可動し、ビームスプリッタ２２側を固定してもよい。
【００４６】
また、２つの透光体の形状を等しくしていることで、一方を移動しても第１の直交ミラー２３との間の光軸シフトが原理上生じないようにしていたが、形状が異なる透光体を組合せた場合には、その透光体の移動に伴って第１の直交ミラー２３との間の光軸シフトが生じるが、その場合でも、透光体の移動方向が直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃに沿った方向であれば、そのシフトした光軸のまま光路長可変光器３０に折り返されるので、その光軸シフトを相殺することができる。したがって、くさび型の透光体を組合せて用いる場合には、第１の直交ミラー２３の一対の反射面が交わる境界線２３ｃに沿った方向に厚みが漸増する断面形状であればよい。
【００４７】
（第２の実施形態）
前記実施形態の光路長可変器３０は、くさび型の一組の透光体３１、３２を用い、その一方を第１の直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃに沿って移動させることで、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変していたが、図４に示すように、折り返し光路に交わる幅と所定の厚さ（ここでは一定とするが厚さが徐々に変化する形状でもよい）を有する板状透光体３２′を駆動装置３３′によって回動させて、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変することもできる。
【００４８】
この場合、図５の（ａ）に示すように、入射光がある基準点Ｒａを通過して、可動透光体３２′の一面３２ａのａ点に入射角α１で入射すると、光はそれより小さい屈折角β１で内部を進み、反対面３２ｂの点ｂに入射角α２で入射し、それより大きい屈折角β２で出射し、出射側の基準点Ｒｂを入射光と平行な光軸で通過する。
【００４９】
ここで、基準点Ｒａから基準点Ｒｂまでの光路長Ｌａは、
線分（Ｒａ，ａ）＋（ａ，ｂ）＋（ｂ，Ｒｂ）
となる。
【００５０】
これに対し、（ｂ）のように、可動透光体３２′を時計回りに回転させると、一面３２ａの点ａ′に入射角α１′で入射し、それより小さいβ１′の屈折角で内部を通過し、反対面３２ｂの点ｂ′に入射角α２′で入射して、それより大きい屈折角β２′で外部へ出射される。ここで、入射角、屈折角は（ａ）の状態より大きくなるので、基準点間の光路長Ｌｂは、（ａ）の光路長Ｌａより長くなる。
【００５１】
ただし、この場合、出射点の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が点ｂから点ｂ′のように上下方向にずれ、第１の直交ミラー２３に対してΔＺの光軸シフトが発生するが、前記したように、その光軸シフト方向が一対の反射面２３ａ、２３ｂの境界線２３ｃの方向であるから、そのシフト状態が維持されて折り返され、可動透光体３２′でその光軸シフトが相殺されて、ビームスプリッタ２２へ戻される。
【００５２】
なお、光路長可変器３０としては、上記のくさび型や厚さ一定の板型以外の外形であってもよく、第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を持ち、往路に沿って一面側から入射されて反対面側から出射される光と、復路に沿って反対面側に入射されて一面側から出射される光に対する伝搬長が等しく、入出射の光軸が平行（段差があってもよい）となる形状、構造を有し、その可動部は、往路と復路がなす面と直交し、且つ第１の直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃを含む平面に沿って位置あるいは姿勢を変化させるものであればよい。
【００５３】
（第３の実施形態）
前記実施形態では、位相変調光と、その位相変調光に１シンボル相当の遅延を与えた光とを合波して強度変調光に変換していたが、１シンボル相当の遅延に加えて、光位相でπの位相差を付与して合波することで、位相変化に対して強度変化が互いに反転する２種類の強度変調光を得ることができ、それらを受光して得られる反転信号を解析する場合に便利である。
【００５４】
図６はその一例を示すものであり、光入射部２１とビームスプリッタ２２の間に分岐入射部５０を設けるとともに、ビームスプリッタ２２と第２の直交ミラー２４の間に位相差付与部６０を設けている。
【００５５】
分岐入射部５０は、入射された位相変調光Ｐｘ′を等しい光路長で２分岐して、その一方の位相変調光Ｐxxと他方の位相変調光Ｐxyとを平行な光軸でビームスプリッタ２２へ入射させ、一方の位相変調光Ｐxxに対してビームスプリッタ２２で分波された２つの光Ｐxxa1、Ｐxxb1が、それぞれ第１の折り返し光路と第２の折り返し光路を経てビームスプリッタ２２に戻り合波され、他方の位相変調光Ｐxyに対してビームスプリッタ２２で分波された２つの光Ｐxya1、Ｐxyb1が、それぞれ第１の折り返し光路と第２の折り返し光路を経てビームスプリッタ２２に戻り合波されるようにする。
【００５６】
この分岐入射部５０は、例えば図７のように、入射光Ｐｘ′を４５°の入射角でハーフミラー５１に入射して２分岐し、その一方を平面ミラー５２に４５°の入射角で入射して入射光Ｐｘ′と平行な光軸の一方の分岐光Ｐxxを出射する。また、ハーフミラー５１で分岐された他方の光を平面ミラー５３に４５°の入射角で入射し、その反射光をさらに平面ミラー５４に４５°の入射角で入射させ、入射光Ｐｘ′と平行な光軸の他方の分岐光Ｐxyを出射する。ここで、ハーフミラー５１から平面ミラー５２までの距離と、平面ミラー５３、５４の間の距離とを一致させておけば、分岐光Ｐxx、Ｐxyの間に光路長の差は生じない。
【００５７】
また、位相差付与部６０は、第２の折り返し光路（第１の折り返し光路でもよい）に挿入され、一方の位相変調光Ｐxxについてのビームスプリッタ２２への戻り光Ｐxxb3と、他方の位相変調光Ｐxyについてのビームスプリッタ２２への戻り光Ｐxyb3との間にπの位相差を付与する。なお、位相差付与部６０としては、光の位相でπの位相差を与えることができるものであればよく、ここでは薄いガラス板を両方の光軸に挿入して、光軸に対する傾きを調整することで、両方の光に相対的にπの位相差を与えている。なお、このように２つの光軸にガラス板等を挿入して相対的に位相差を付与する場合、厳密には、両方の共通の光遅延量を見込んで光路長可変器３０側の遅延量を設定する必要があるが、通常は１シンボル分の遅延量に比べて小さいので無視してもよい。
【００５８】
このように構成した光遅延干渉計２０では、ビームスプリッタ２２で分波された光Ｐxxa1、Ｐxya1、Ｐxxb1、Ｐxyb1のシンボル位相が、図８の（ａ）〜（ｄ）のように、０→π→π→０→π→…と同相で変化しているとすると、第１の折り返し光路を経由してビームスプリッタ２２に戻ってきた光Ｐxxa4、Ｐxya4は、（ｅ）、（ｆ）に示すように、元の光に対して光路の往復の基本長に対応した遅延Ｔo
と１シンボル相当分の遅延Ｔｓの合計の時間だけ遅れる。
【００５９】
一方、第２の折り返し光路を経由してビームスプリッタ２２に戻って来た光Ｐxxb3、Ｐxyb3は、図８の（ｇ）、（ｈ）のように、元の光に対して前記基本長に対応した遅延Ｔo だけ遅れ、しかも、一方の光Ｐxyb3の位相は他方の光Ｐxxb3に対して反転している。
【００６０】
したがって、ビームスプリッタ２２に戻って来て互いの光軸が交わる光Ｐxxa4、Ｐxxb3は、ちょうど１シンボル分ずれた状態で合波されることになり、その合波されるシンボル位相が同相のときは互いに強め合い、逆相のときは互いに弱め合うので、（ｉ）のように、強度が２通りの値の間を遷移する強度変調光Ｐam1
、Ｐam2 が得られる。
【００６１】
また、ビームスプリッタ２２に戻って来て互いの光軸が交わる光Ｐxya4、Ｐxyb3は、ちょうど１シンボル分ずれ、且つ一方のシンボル位相が反転した状態で合波されることになり、（ｊ）のように、（ｉ）に示した強度変調光と逆の強度変化を示す強度変調光Ｐam3
、Ｐam4 が得られる。
【００６２】
なお、ここでは、光路長可変器３０をくさび型の固定透光体３１と昇降移動式の可動透光体３２とで構成した場合について説明したが、図９のように、光路長可変器３０を前記した板状の回動式の可動透光体３２′で構成してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、位相差付与部６０を第２の折り返し光路の復路側に挿入していたが、往路側に挿入してもよく、また、第１の折り返し光路の往路または復路に挿入してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
２０……光遅延干渉計、２１……光入射部、２２……ビームスプリッタ、２３……第１の直交ミラー、２４……第２の直交ミラー、３０……光路長可変器、３１……固定透光体、３２、３２′……可動透光体、３３、３３′……駆動装置、４０……制御部、５０……分岐入射部、６０……位相差付与部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調光を、その位相変化に応じて強度が変化する強度変調光に変換するために用いる光遅延干渉計を小型化し且つ安定動作させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の通信トラフィックの大容量化に伴い、分散耐力が高く、周波数効率の良い変調方式してＤＰＳＫやＤＱＰＳＫ等の位相変調方式が注目されている。これらの変調方式における伝送信号のシンボルレートは様々であり、例えば４０Ｇｂｐｓ−ＤＰＳＫ方式では４０Ｇｂｐｓのシンボルレートが用いられ、２０Ｇｂｐｓ−ＤＱＰＳＫ方式では２０Ｇｂｐｓのシンボルレートが用いられており、今後もさらに高速化されると予想される。
【０００３】
これらの位相変調光の評価を行う方法として、その光の位相変化を検出することが必要となり、その一つの方法として、光遅延干渉計を用いて、位相変調光を、その位相変化に応じて強度が変化する強度変調光に変換し、その強度の変化に基づいて位相変調特性を把握する方法が知られている。
【０００４】
光遅延干渉計は、入力光を２つの光に分岐し、その分岐した２つの光の間に遅延を与えて合波するマイケルソン型のものが一般的であり、その遅延量を位相変調の１シンボル分に設定することで、シンボル間の位相変化を強度変化に変換するものである。
【０００５】
このようなマイケルソン型の光遅延干渉計を用いて、異なるシンボルレートの位相変調光を強度変調光に変換して評価を行う技術は、特許文献１、２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４４３５５９号公報
【特許文献２】特許第４４３７８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１、２で用いられているマイケルソン型の光遅延干渉計は、干渉計の一方光路上に配置した光遅延器により光路長差を与えているが、光遅延器で光路長差を与える際に、その遅延器側のビームの光軸ずれが生じやすく、その光軸ずれによって干渉強度が変化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、この課題を解決して、光路長の可変時の光軸ずれを抑制して、安定な干渉強度が得られるようにした光遅延干渉計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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の光遅延干渉計は、
位相が所定シンボルレートで変調された位相変調光を入射させるための光入射部（２１）と、
前記光入射部から入射された位相変調光を、異なる２方向に分波するとともに、該２方向から入射する光を合波するビームスプリッタ（２２）と、
互いに直交する一対の反射面（２３ａ、２３ｂ）を有し、前記ビームスプリッタで分波された一方の光を一方の反射面に非直交の入射角で受けて他方の反射面へ反射させ、該他方の反射面から入射光軸と平行な光軸に沿って前記ビームスプリッタに折り返す第１の直交ミラー（２３）と、
互いに直交する一対の反射面（２４ａ、２４ｂ）を有し、前記ビームスプリッタで分波された他方の光を一方の反射面に非直交の入射角で受けて他方の反射面へ反射させ、該他方の反射面から入射光軸と平行な光軸に沿って前記ビームスプリッタに折り返す第２の直交ミラー（２４）と、
前記ビームスプリッタから前記第１の直交ミラーを経由して前記ビームスプリッタに戻る第１の折り返し光路に挿入され、該第１の折り返し光路と交わる範囲内で透光性を有する可動部（３２、３２′）の位置または姿勢を可変させて、当該第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変させる光路長可変器（３０）と、
前記位相変調光のシンボルレート情報を受けて、前記第１の折り返し光路と、前記ビームスプリッタから前記第２の直交ミラーを経由して前記ビームスプリッタに戻る第２の折り返し光路との間に、前記位相変調光の１シンボルに相当する光路長差が生じるように前記光路長可変器を制御する制御部（４０）とを備え、
前記第１の折り返し光路を通過した光と、前記第２の折り返し光路を通過した光を前記ビームスプリッタで合波干渉させて、前記位相変調光をその位相変化に応じて強度が変調される強度変調光に変換する光遅延干渉計において、
前記光路長可変器の可動部は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を持ち、該往路に沿って一面側から入射されて反対面側から出射される光と、復路に沿って前記反対面側に入射されて前記一面側から出射される光に対する伝搬長が等しくなる外形形状を有し、さらに、前記往路と復路がなす面と直交し、且つ前記第１の直交ミラーの前記一対の反射面が交わる境界線（２３ｃ）を含む平面に沿って位置あるいは姿勢を変化させて、前記折り返し光路の往路と復路の長さを共に可変させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２の光遅延干渉計は、請求項１記載の光遅延干渉計において、
前記光路長可変器は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を有し、前記第１の直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向に厚みが漸増するくさび型に形成された透光性を有する固定部（３１）と、
前記固定部と等しい形状のくさび型に形成され、前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる前記固定部の一面側に、その頂部と底部が反転した状態で対向配置され、前記直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向に移動自在な透光性を有する可動部（３２）とを有し、
前記可動部の位置変化により、前記第１の折り返し光路を通過する光の伝搬長を可変させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３の光遅延干渉計は、請求項１記載の光遅延干渉計において、
前記光路長可変器の可動部は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅と所定厚とを有する透光性の板状に形成され、前記往路と復路に直交する軸を中心に回動自在に形成され、
前記可動部の角度変化により、前記第１の折り返し光路を通過する光の伝搬長を可変させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４の光遅延干渉計は、請求項１〜３のいずれかに記載の光遅延干渉計において、
前記光入射部と前記ビームスプリッタの間に挿入され、前記位相変調光を２分岐してその一方の位相変調光と他方の位相変調光とを平行な光軸で前記ビームスプリッタへ入射させ、前記一方の位相変調光に対して前記ビームスプリッタで分波された２つの光がそれぞれ前記第１の折り返し光路と前記第２の折り返し光路を経て前記ビームスプリッタに戻り合波され、前記他方の位相変調光に対して前記ビームスプリッタで分波された２つの光がそれぞれ前記第１の折り返し光路と前記第２の折り返し光路を経て前記ビームスプリッタに戻り合波されるようする分岐入射部（５０）と、
前記第１の折り返し光路または第２の折り返し光路のいずれかに挿入され、前記一方の位相変調光の前記ビームスプリッタへの戻り光と、前記他方の位相変調光の前記ビームスプリッタへの戻り光との間にπの位相差を付与する位相差付与部（６０）とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明の光遅延干渉計は、第１の折り返し光路に挿入された光路長可変器の可動部が、その折り返し光路がなす面と直交し且つ第１の直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線を含む平面に沿ってその位置あるいは姿勢を変化させて、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変させる構造を有しているから、その可動により、たとえ第１の直交ミラーへの出射光軸のシフトが生じても、そのシフト方向は、第１の直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向となり、その入射軸と平行な光軸で折り返されて可動部に再入射され、可動部において逆方向の光軸シフトが生じるから、光路長可変器の可動による光軸シフトは相殺された状態でビームスプリッタに戻される。
【００１４】
このため、入射する位相変調光のシンボルレートに応じて遅延量を可変しても、それによる光軸ずれが抑制されて、それによる干渉強度の変化も抑制することができ、位相変調光の位相変化に正確に対応して強度が変調される光を得ることができる。
【００１５】
また、請求項４のように、位相変調光を２分岐してビームスプリッタに入射させるとともに、その分岐した一方の位相変調光と他方の位相変調光のビームスプリッタへの戻り光の間に位相差πを付与するように構成した場合には、１シンボル分の遅延に加えて、合波する光位相がπ異なる２種類の強度変調光を得ることができ、０とπの２値の位相変調がなされた位相変調光の場合に、その位相変化に対して強度の変化が互いに反転した２種類の強度変調光を得ることができ、それらを受光して得られる反転信号を解析する場合に便利である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の全体構成図
【図２】第１の実施形態に用いた光路長可変器の動作を説明するための図
【図３】第１の実施形態の動作を説明するための図
【図４】本発明の第２の実施形態の全体構成図
【図５】第２の実施形態に用いた光路長可変器の動作を説明するための図
【図６】本発明の第３の実施形態の全体構成図
【図７】第３の実施形態の要部の構成例を示す図
【図８】第３の実施形態の動作を説明するための図
【図９】本発明の第４の実施形態の全体構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した光遅延干渉計２０の全体構成を示している。なお、図１における各部の方向を規定するために、ＸＹＺの直交三次元空間を定義している。
【００１８】
図１において、所定のシンボルレートで位相変調された位相変調光Ｐｘ（ここでは直線偏光とする）は、ファイバコネクタ２１ａやコリメートレンズ２１ｂ等からなる光入射部２１を経て、Ｘ軸に平行な光軸に沿ってビームスプリッタ２２に入射される。
【００１９】
ビームスプリッタは２２は偏光無依存型のものであり、Ｘ軸、Ｙ軸に対して４５°の傾きをもつ分波の基準となる境界面２２ａに対して４５°の角度でＸ軸に平行な光軸に沿って入射された位相変調光Ｐｘ′を、互いに直交する異なる２方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に分波し、その２方向から入射する光を合波する。
【００２０】
ここで、ビームスプリッタ２２からＸ軸に平行な光軸に沿って出射された光Ｐxa1 は、後述する光路長可変器３０に入射されて遅延を受け、その遅延された光Ｐxa2 が、第１の直交ミラー２３の一方の反射面２３ａに４５°の入射角（実際には直交ミラーの原理から９０°以外の任意の角度であればよい）で入射する。
【００２１】
ここで、第１の直交ミラー２３の互いに直交した一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃはＺ軸に平行で、反射面２３ａ、２３ｂはＸＹ平面上に直立している。
【００２２】
したがって、反射面２３ａに入射した光Ｐxa2 は、９０°の角度で反射してＹ軸に平行な光軸に沿って他方の反射面２３ｂへ入射し、さらに９０°の角度で反射する。この反射面２３ｂで反射した光Ｐxa3
は、光Ｐxa2 と平行な光軸で折り返され、前記光路長可変器３０に入射されて再度遅延を受け、その遅延された光Ｐxa4 が、ビームスプリッタ２２に再入射される。
【００２３】
一方、ビームスプリッタ２２からＹ軸に平行な光軸に沿って出射された光Ｐxb1 は、第２の直交ミラー２４の一方の反射面２４ａに４５°の入射角（実際には直交ミラーの原理から９０°以外の任意の角度であればよい）で入射する。
【００２４】
ここで、第２の直交ミラー２４の互いに直交した一対の反射面２４ａ、２４ｂが交わる境界線２４ｃはＺ軸に平行であり、反射面２４ａ、２４ｂはＸＹ平面上に直立している。
【００２５】
したがって、反射面２４ａに入射した光Ｐxb1 は、９０°の角度で反射してＸ軸に平行な光軸に沿って他方の反射面２４ｂへ入射し、さらに９０°の角度で反射する。この反射面２４ｂで反射した光Ｐxb2
は、光Ｐxb1 と平行な光軸で折り返され、ビームスプリッタ２２に再入射される。
【００２６】
上記した各部の配置や向関係が適正であれば、ビームスプリッタ２２と第１の直交ミラー２３との間に形成される第１の折り返し光路を経た光Ｐxa4 と、ビームスプリッタ２２と第２の直交ミラー２４との間に形成される第２の折り返し光路を経た光Ｐxb1 の光軸は、ビームスプリッタ２２の境界面２２ａの一点で互いに直交し、ビームスプリッタ２２の可逆性により、互いの光が合波された第１の合波光Ｐam1
と第２の合波光Ｐam2 とが、それぞれＸ軸、Ｙ軸に沿って出射される。
【００２７】
ここで、ビームスプリッタ２２と第１の直交ミラー２３との間に形成される第１の折り返し光路の光路長Ｌ１と、ビームスプリッタ２２と第２の直交ミラー２４との間に形成される第２の折り返し光路の光路長Ｌ２との間に、位相変調光Ｐｘの１シンボルに相当する時間Ｔｓ（単純な２値変調方式の場合には１ビット相当時間）に光速ｃを乗じて得られる距離ΔＬｓの差があれば、前後のシンボルの光信号の位相変化に応じて強度が変調される強度変調光を得ることができる。
【００２８】
最も単純な例で言えば、データの０、１に対してそれぞれ変調位相を０、πを割り当てた２相変調方式であれは、前後のシンボル位相が同一のときには、それらが同相合波されて光強度は最大となり、逆に前後のシンボル位相が逆相のときには、それらが相殺合波されて光強度は最小となり、大小２つの強度の間を変化する強度変調光となる。
【００２９】
前記した１シンボル相当の距離差ΔＬｓは、位相変調光のシンボルレートに依存するので、入射する位相変調光のシンボルレートに応じて光路長可変器３０による遅延量を制御する必要がある。
【００３０】
その遅延量可変のために、この実施形態では、ガラス等の透光性のある材質で、断面が２等辺三角形のくさび型に形成された一組の固定透光体３１と可動透光体３２を用いている。
【００３１】
これら固定透光体３１、可動透光体３２は、第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を有しており、固定透光体３１は、底面がＸＹ平面と平行で頂部稜線がＹ軸に平行で且つ上（Ｚ軸方向の）に凸の状態で固定されている。
【００３２】
また、可動透光体３２は、固定透光体３１と同一形状で、固定透光体３１のビームスプリッタ側に上下反対向きに配置されており、駆動装置３３によってＺ軸に沿って昇降可能になっている。この駆動装置３３は、シンボルレート情報を受けた制御部４０からの制御により可動透光体３２を所定距離昇降させる。
【００３３】
図２は、上記のくさび型の透光体３１、３２による光の伝搬長の変化を説明するための図であり、（ａ）のように、入射光がある基準点Ｒａを通過して、可動透光体３２の一方の傾斜面３２ａのａ点に入射角α１で入射すると、光はそれより小さい屈折角β１で内部を進み、他方の傾斜面３２ｂの点ｂに入射角α２で入射し、それより大きい屈折角β２で外部へ出射する。
【００３４】
可動透光体３２から出射された光は、固定透光体３１の一方の傾斜面３１ａの点ｃにβ２と等しい入射角α３で入射し、それより小さい屈折角β３（＝α２）で内部を進み、他方の傾斜面３１ｂの点ｄに入射角α４（＝β１）で入射し、それより大きい屈折角β４（＝α１）で出射し、出射側の基準点Ｒｂを入射光と平行な光軸で通過する。
【００３５】
ここで、基準点Ｒａから基準点Ｒｂまでの光路長Ｌａは、
線分（Ｒａ，ａ）＋（ａ，ｂ）＋（ｂ，ｃ）＋（ｃ，ｄ）＋（ｄ，Ｒｂ）
となる。
【００３６】
これに対し、（ｂ）のように、可動透光体３２を上方に所定距離移動すると、入射角や屈折角の関係は不変であるが、可動透光体３２への光の入射位置が点ａから点ａ′に移動し、出射位置が点ｂから点ｂ′に移動する。
【００３７】
なお、二つの透光体３１、３２の断面形状が２等辺三角形で同一であれば、幾何学的にみて、可動透光体３２が上下に移動しても固定透光体３１への光入射点ｃは変化せず、したがって、固定透光体３１の光出射点ｄの位置も変わらず、光軸シフトは生じない。
【００３８】
また、部品精度上の問題でＺ方向の光軸シフトが生じる場合もあるが、このＺ方向の光軸シフトは、戻り光については逆方向のシフトになって相殺されるので、合波される際に問題にならない。
【００３９】
ここで、基準点Ｒａから基準点Ｒｂまでの光路長Ｌｂは、
線分（Ｒａ，ａ′）＋（ａ′，ｂ′）＋（ｂ′，ｃ）＋（ｃ，ｄ）＋（ｄ，Ｒｂ）
となる。
【００４０】
したがって、光路長Ｌａ、Ｌｂの差は、線分（ａ，ｂ）の長さと、線分（ａ，ａ′）＋（ａ′，ｂ′）＋（ｂ′，ｂ）の長さの差であり、線分（ａ，ａ′）、（ｂ′，ｂ）の傾きが線分（ａ，ｂ）と異なるので、光路長ＬａよりＬｂの方が長くなり、その差は可動透光体３２が上方に移動する程大きくなる。
【００４１】
したがって、予め、可動透光体３２を基準位置に固定した状態で第１の折り返し光路の長さと第２の折り返し光路の長さの差ΔＬｓを、対象となる位相変調光のうち最もシンボルレートが高い場合の１シンボル相当の遅延時間に合わせて設定しておき、それよりシンボルレートが低い位相変調光が入射する場合には、可動透光体３２を基準位置から所定位置まで上昇させて、そのシンボルレートに対応させればよい。
【００４２】
図３は、光路長可変器３０により適正な遅延が与えられた状態における動作説明図であり、ビームスプリッタ２２で分波された光Ｐxa1 、Ｐxb1 のシンボル位相が、（ａ）、（ｂ）のように、０→π→π→０→π→…と同相で変化しているとすると、第１の折り返し光路を経由してビームスプリッタ２２に戻ってきた光Ｐxa4
は、元の光に対して光路の往復の基本長に対応した遅延Ｔo と１シンボル相当分の遅延Ｔｓの合計の時間だけ遅れる。
【００４３】
一方、第２の折り返し光路を経由してビームスプリッタ２２に戻って来た光Ｐxb2 は、前記基本長に対応した遅延Ｔo だけ遅れるので、ちょうど１シンボル分ずれた光同士が合波されることになり、その合波されるシンボル位相が同相のときは互いに強め合い、逆相のときは互いに弱め合うので、（ｅ）のように、強度が２通りの値の間を遷移する強度変調光Ｐam1
、Ｐam2 が得られる。
【００４４】
このように、実施形態の光遅延干渉計２０は、光路長可変器３０の可動部である可動透光体３２を第１の直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃに沿って移動させることで、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変しているので、たとえその移動方向に光軸がシフトしても、第１の直交ミラー２３での光軸ずれは発生せずにそのシフトした光軸のまま光路長可変器３０に折り返されて、逆方向の光軸シフトによりその光軸シフトが相殺された状態でビームスプリッタ２２に戻され、種々のシンボルレートの位相変調光を、その位相変化に強度が正しく追従変化する強度変調光に安定に変換することができる。
【００４５】
なお、この実施形態では、断面形状が等しい２等辺三角形のくさび型の透光体３１、３２を組合せて用いるとともに、直交ミラー２３側を固定し、ビームスプリッタ２２側をＺ軸方向に可動させていたが、反対に、直交ミラー２３側をＺ軸方向に可動し、ビームスプリッタ２２側を固定してもよい。
【００４６】
また、２つの透光体の形状を等しくしていることで、一方を移動しても第１の直交ミラー２３との間の光軸シフトが原理上生じないようにしていたが、形状が異なる透光体を組合せた場合には、その透光体の移動に伴って第１の直交ミラー２３との間の光軸シフトが生じるが、その場合でも、透光体の移動方向が直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃに沿った方向であれば、そのシフトした光軸のまま光路長可変光器３０に折り返されるので、その光軸シフトを相殺することができる。したがって、くさび型の透光体を組合せて用いる場合には、第１の直交ミラー２３の一対の反射面が交わる境界線２３ｃに沿った方向に厚みが漸増する断面形状であればよい。
【００４７】
（第２の実施形態）
前記実施形態の光路長可変器３０は、くさび型の一組の透光体３１、３２を用い、その一方を第１の直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃに沿って移動させることで、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変していたが、図４に示すように、折り返し光路に交わる幅と所定の厚さ（ここでは一定とするが厚さが徐々に変化する形状でもよい）を有する板状透光体３２′を駆動装置３３′によって回動させて、第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変することもできる。
【００４８】
この場合、図５の（ａ）に示すように、入射光がある基準点Ｒａを通過して、可動透光体３２′の一面３２ａのａ点に入射角α１で入射すると、光はそれより小さい屈折角β１で内部を進み、反対面３２ｂの点ｂに入射角α２で入射し、それより大きい屈折角β２で出射し、出射側の基準点Ｒｂを入射光と平行な光軸で通過する。
【００４９】
ここで、基準点Ｒａから基準点Ｒｂまでの光路長Ｌａは、
線分（Ｒａ，ａ）＋（ａ，ｂ）＋（ｂ，Ｒｂ）
となる。
【００５０】
これに対し、（ｂ）のように、可動透光体３２′を時計回りに回転させると、一面３２ａの点ａ′に入射角α１′で入射し、それより小さいβ１′の屈折角で内部を通過し、反対面３２ｂの点ｂ′に入射角α２′で入射して、それより大きい屈折角β２′で外部へ出射される。ここで、入射角、屈折角は（ａ）の状態より大きくなるので、基準点間の光路長Ｌｂは、（ａ）の光路長Ｌａより長くなる。
【００５１】
ただし、この場合、出射点の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が点ｂから点ｂ′のように上下方向にずれ、第１の直交ミラー２３に対してΔＺの光軸シフトが発生するが、前記したように、その光軸シフト方向が一対の反射面２３ａ、２３ｂの境界線２３ｃの方向であるから、そのシフト状態が維持されて折り返され、可動透光体３２′でその光軸シフトが相殺されて、ビームスプリッタ２２へ戻される。
【００５２】
なお、光路長可変器３０としては、上記のくさび型や厚さ一定の板型以外の外形であってもよく、第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を持ち、往路に沿って一面側から入射されて反対面側から出射される光と、復路に沿って反対面側に入射されて一面側から出射される光に対する伝搬長が等しく、入出射の光軸が平行（段差があってもよい）となる形状、構造を有し、その可動部は、往路と復路がなす面と直交し、且つ第１の直交ミラー２３の一対の反射面２３ａ、２３ｂが交わる境界線２３ｃを含む平面に沿って位置あるいは姿勢を変化させるものであればよい。
【００５３】
（第３の実施形態）
前記実施形態では、位相変調光と、その位相変調光に１シンボル相当の遅延を与えた光とを合波して強度変調光に変換していたが、１シンボル相当の遅延に加えて、光位相でπの位相差を付与して合波することで、位相変化に対して強度変化が互いに反転する２種類の強度変調光を得ることができ、それらを受光して得られる反転信号を解析する場合に便利である。
【００５４】
図６はその一例を示すものであり、光入射部２１とビームスプリッタ２２の間に分岐入射部５０を設けるとともに、ビームスプリッタ２２と第２の直交ミラー２４の間に位相差付与部６０を設けている。
【００５５】
分岐入射部５０は、入射された位相変調光Ｐｘ′を等しい光路長で２分岐して、その一方の位相変調光Ｐxxと他方の位相変調光Ｐxyとを平行な光軸でビームスプリッタ２２へ入射させ、一方の位相変調光Ｐxxに対してビームスプリッタ２２で分波された２つの光Ｐxxa1、Ｐxxb1が、それぞれ第１の折り返し光路と第２の折り返し光路を経てビームスプリッタ２２に戻り合波され、他方の位相変調光Ｐxyに対してビームスプリッタ２２で分波された２つの光Ｐxya1、Ｐxyb1が、それぞれ第１の折り返し光路と第２の折り返し光路を経てビームスプリッタ２２に戻り合波されるようにする。
【００５６】
この分岐入射部５０は、例えば図７のように、入射光Ｐｘ′を４５°の入射角でハーフミラー５１に入射して２分岐し、その一方を平面ミラー５２に４５°の入射角で入射して入射光Ｐｘ′と平行な光軸の一方の分岐光Ｐxxを出射する。また、ハーフミラー５１で分岐された他方の光を平面ミラー５３に４５°の入射角で入射し、その反射光をさらに平面ミラー５４に４５°の入射角で入射させ、入射光Ｐｘ′と平行な光軸の他方の分岐光Ｐxyを出射する。ここで、ハーフミラー５１から平面ミラー５２までの距離と、平面ミラー５３、５４の間の距離とを一致させておけば、分岐光Ｐxx、Ｐxyの間に光路長の差は生じない。
【００５７】
また、位相差付与部６０は、第２の折り返し光路（第１の折り返し光路でもよい）に挿入され、一方の位相変調光Ｐxxについてのビームスプリッタ２２への戻り光Ｐxxb3と、他方の位相変調光Ｐxyについてのビームスプリッタ２２への戻り光Ｐxyb3との間にπの位相差を付与する。なお、位相差付与部６０としては、光の位相でπの位相差を与えることができるものであればよく、ここでは薄いガラス板を両方の光軸に挿入して、光軸に対する傾きを調整することで、両方の光に相対的にπの位相差を与えている。なお、このように２つの光軸にガラス板等を挿入して相対的に位相差を付与する場合、厳密には、両方の共通の光遅延量を見込んで光路長可変器３０側の遅延量を設定する必要があるが、通常は１シンボル分の遅延量に比べて小さいので無視してもよい。
【００５８】
このように構成した光遅延干渉計２０では、ビームスプリッタ２２で分波された光Ｐxxa1、Ｐxya1、Ｐxxb1、Ｐxyb1のシンボル位相が、図８の（ａ）〜（ｄ）のように、０→π→π→０→π→…と同相で変化しているとすると、第１の折り返し光路を経由してビームスプリッタ２２に戻ってきた光Ｐxxa4、Ｐxya4は、（ｅ）、（ｆ）に示すように、元の光に対して光路の往復の基本長に対応した遅延Ｔo
と１シンボル相当分の遅延Ｔｓの合計の時間だけ遅れる。
【００５９】
一方、第２の折り返し光路を経由してビームスプリッタ２２に戻って来た光Ｐxxb3、Ｐxyb3は、図８の（ｇ）、（ｈ）のように、元の光に対して前記基本長に対応した遅延Ｔo だけ遅れ、しかも、一方の光Ｐxyb3の位相は他方の光Ｐxxb3に対して反転している。
【００６０】
したがって、ビームスプリッタ２２に戻って来て互いの光軸が交わる光Ｐxxa4、Ｐxxb3は、ちょうど１シンボル分ずれた状態で合波されることになり、その合波されるシンボル位相が同相のときは互いに強め合い、逆相のときは互いに弱め合うので、（ｉ）のように、強度が２通りの値の間を遷移する強度変調光Ｐam1
、Ｐam2 が得られる。
【００６１】
また、ビームスプリッタ２２に戻って来て互いの光軸が交わる光Ｐxya4、Ｐxyb3は、ちょうど１シンボル分ずれ、且つ一方のシンボル位相が反転した状態で合波されることになり、（ｊ）のように、（ｉ）に示した強度変調光と逆の強度変化を示す強度変調光Ｐam3
、Ｐam4 が得られる。
【００６２】
なお、ここでは、光路長可変器３０をくさび型の固定透光体３１と昇降移動式の可動透光体３２とで構成した場合について説明したが、図９のように、光路長可変器３０を前記した板状の回動式の可動透光体３２′で構成してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、位相差付与部６０を第２の折り返し光路の復路側に挿入していたが、往路側に挿入してもよく、また、第１の折り返し光路の往路または復路に挿入してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
２０……光遅延干渉計、２１……光入射部、２２……ビームスプリッタ、２３……第１の直交ミラー、２４……第２の直交ミラー、３０……光路長可変器、３１……固定透光体、３２、３２′……可動透光体、３３、３３′……駆動装置、４０……制御部、５０……分岐入射部、６０……位相差付与部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相が所定シンボルレートで変調された位相変調光を入射させるための光入射部（２１）と、
前記光入射部から入射された位相変調光を、異なる２方向に分波するとともに、該２方向から入射する光を合波するビームスプリッタ（２２）と、
互いに直交する一対の反射面（２３ａ、２３ｂ）を有し、前記ビームスプリッタで分波された一方の光を一方の反射面に非直交の入射角で受けて他方の反射面へ反射させ、該他方の反射面から入射光軸と平行な光軸に沿って前記ビームスプリッタに折り返す第１の直交ミラー（２３）と、
互いに直交する一対の反射面（２４ａ、２４ｂ）を有し、前記ビームスプリッタで分波された他方の光を一方の反射面に非直交の入射角で受けて他方の反射面へ反射させ、該他方の反射面から入射光軸と平行な光軸に沿って前記ビームスプリッタに折り返す第２の直交ミラー（２４）と、
前記ビームスプリッタから前記第１の直交ミラーを経由して前記ビームスプリッタに戻る第１の折り返し光路に挿入され、該第１の折り返し光路と交わる範囲内で透光性を有する可動部（３２、３２′）の位置または姿勢を可変させて、当該第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変させる光路長可変器（３０）と、
前記位相変調光のシンボルレート情報を受けて、前記第１の折り返し光路と、前記ビームスプリッタから前記第２の直交ミラーを経由して前記ビームスプリッタに戻る第２の折り返し光路との間に、前記位相変調光の１シンボルに相当する光路長差が生じるように前記光路長可変器を制御する制御部（４０）とを備え、
前記第１の折り返し光路を通過した光と、前記第２の折り返し光路を通過した光を前記ビームスプリッタで合波干渉させて、前記位相変調光をその位相変化に応じて強度が変調される強度変調光に変換する光遅延干渉計において、
前記光路長可変器の可動部は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を持ち、該往路に沿って一面側から入射されて反対面側から出射される光と、復路に沿って前記反対面側に入射されて前記一面側から出射される光に対する伝搬長が等しくなる外形形状を有し、さらに、前記往路と復路がなす面と直交し、且つ前記第１の直交ミラーの前記一対の反射面が交わる境界線（２３ｃ）を含む平面に沿って位置あるいは姿勢を変化させて、前記折り返し光路の往路と復路の長さを共に可変させることを特徴とする光遅延干渉計。
【請求項２】
前記光路長可変器は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を有し、前記第１の直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向に厚みが漸増するくさび型に形成された透光性を有する固定部（３１）と、
前記固定部と等しい形状のくさび型に形成され、前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる前記固定部の一面側に、その頂部と底部が反転した状態で対向配置され、前記直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向に移動自在な透光性を有する可動部（３２）とを有し、
前記可動部の位置変化により、前記第１の折り返し光路を通過する光の伝搬長を可変させることを特徴とする請求項１記載の光遅延干渉計。
【請求項３】
前記光路長可変器の可動部は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅と所定厚とを有する透光性の板状に形成され、前記往路と復路に直交する軸を中心に回動自在に形成され、
前記可動部の角度変化により、前記第１の折り返し光路を通過する光の伝搬長を可変させることを特徴とする請求項１記載の光遅延干渉計。
【請求項４】
前記光入射部と前記ビームスプリッタの間に挿入され、前記位相変調光を２分岐してその一方の位相変調光と他方の位相変調光とを平行な光軸で前記ビームスプリッタへ入射させ、前記一方の位相変調光に対して前記ビームスプリッタで分波された２つの光がそれぞれ前記第１の折り返し光路と前記第２の折り返し光路を経て前記ビームスプリッタに戻り合波され、前記他方の位相変調光に対して前記ビームスプリッタで分波された２つの光がそれぞれ前記第１の折り返し光路と前記第２の折り返し光路を経て前記ビームスプリッタに戻り合波されるようする分岐入射部（５０）と、
前記第１の折り返し光路または第２の折り返し光路のいずれかに挿入され、前記一方の位相変調光の前記ビームスプリッタへの戻り光と、前記他方の位相変調光の前記ビームスプリッタへの戻り光との間にπの位相差を付与する位相差付与部（６０）とを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光遅延干渉計。
【請求項１】
位相が所定シンボルレートで変調された位相変調光を入射させるための光入射部（２１）と、
前記光入射部から入射された位相変調光を、異なる２方向に分波するとともに、該２方向から入射する光を合波するビームスプリッタ（２２）と、
互いに直交する一対の反射面（２３ａ、２３ｂ）を有し、前記ビームスプリッタで分波された一方の光を一方の反射面に非直交の入射角で受けて他方の反射面へ反射させ、該他方の反射面から入射光軸と平行な光軸に沿って前記ビームスプリッタに折り返す第１の直交ミラー（２３）と、
互いに直交する一対の反射面（２４ａ、２４ｂ）を有し、前記ビームスプリッタで分波された他方の光を一方の反射面に非直交の入射角で受けて他方の反射面へ反射させ、該他方の反射面から入射光軸と平行な光軸に沿って前記ビームスプリッタに折り返す第２の直交ミラー（２４）と、
前記ビームスプリッタから前記第１の直交ミラーを経由して前記ビームスプリッタに戻る第１の折り返し光路に挿入され、該第１の折り返し光路と交わる範囲内で透光性を有する可動部（３２、３２′）の位置または姿勢を可変させて、当該第１の折り返し光路を伝搬する光の伝搬長を可変させる光路長可変器（３０）と、
前記位相変調光のシンボルレート情報を受けて、前記第１の折り返し光路と、前記ビームスプリッタから前記第２の直交ミラーを経由して前記ビームスプリッタに戻る第２の折り返し光路との間に、前記位相変調光の１シンボルに相当する光路長差が生じるように前記光路長可変器を制御する制御部（４０）とを備え、
前記第１の折り返し光路を通過した光と、前記第２の折り返し光路を通過した光を前記ビームスプリッタで合波干渉させて、前記位相変調光をその位相変化に応じて強度が変調される強度変調光に変換する光遅延干渉計において、
前記光路長可変器の可動部は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を持ち、該往路に沿って一面側から入射されて反対面側から出射される光と、復路に沿って前記反対面側に入射されて前記一面側から出射される光に対する伝搬長が等しくなる外形形状を有し、さらに、前記往路と復路がなす面と直交し、且つ前記第１の直交ミラーの前記一対の反射面が交わる境界線（２３ｃ）を含む平面に沿って位置あるいは姿勢を変化させて、前記折り返し光路の往路と復路の長さを共に可変させることを特徴とする光遅延干渉計。
【請求項２】
前記光路長可変器は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅を有し、前記第１の直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向に厚みが漸増するくさび型に形成された透光性を有する固定部（３１）と、
前記固定部と等しい形状のくさび型に形成され、前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる前記固定部の一面側に、その頂部と底部が反転した状態で対向配置され、前記直交ミラーの一対の反射面が交わる境界線に沿った方向に移動自在な透光性を有する可動部（３２）とを有し、
前記可動部の位置変化により、前記第１の折り返し光路を通過する光の伝搬長を可変させることを特徴とする請求項１記載の光遅延干渉計。
【請求項３】
前記光路長可変器の可動部は、
前記第１の折り返し光路の往路と復路に交わる幅と所定厚とを有する透光性の板状に形成され、前記往路と復路に直交する軸を中心に回動自在に形成され、
前記可動部の角度変化により、前記第１の折り返し光路を通過する光の伝搬長を可変させることを特徴とする請求項１記載の光遅延干渉計。
【請求項４】
前記光入射部と前記ビームスプリッタの間に挿入され、前記位相変調光を２分岐してその一方の位相変調光と他方の位相変調光とを平行な光軸で前記ビームスプリッタへ入射させ、前記一方の位相変調光に対して前記ビームスプリッタで分波された２つの光がそれぞれ前記第１の折り返し光路と前記第２の折り返し光路を経て前記ビームスプリッタに戻り合波され、前記他方の位相変調光に対して前記ビームスプリッタで分波された２つの光がそれぞれ前記第１の折り返し光路と前記第２の折り返し光路を経て前記ビームスプリッタに戻り合波されるようする分岐入射部（５０）と、
前記第１の折り返し光路または第２の折り返し光路のいずれかに挿入され、前記一方の位相変調光の前記ビームスプリッタへの戻り光と、前記他方の位相変調光の前記ビームスプリッタへの戻り光との間にπの位相差を付与する位相差付与部（６０）とを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光遅延干渉計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０８２２９（Ｐ２０１２−２０８２２９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２４４８（Ｐ２０１１−７２４４８）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【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１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
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