DE10297323T5

DE10297323T5 - Polarisations-Modus-Streuungs-Messeinrichtung, Verfahren, Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE10297323T5
Application number: DE10297323T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ozeki; Tomoyu Yamashita; Motoki Imamura
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2005-02-10
Also published as: CN1568423A; JP2003121302A; JP3880360B2; US20050052638A1; US7006207B2; WO2003034020A1; CN100374843C

Abstract

Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät zur Messung der Polarisations-Modus-Streuung eines Gerätes unter Test aufweisend:
ein Polarisations-Trennmittel zum Empfangen von Licht, welches von dem Gerät unter Test emittiert wurde, zum Trennen des empfangenen Lichts in p-polarisiertes Licht und s-polarisiertes Licht und zum Ausgeben des p-polarisierten und s-polarisierten Lichts;
ein Licht-Erzeugungs-Mittel zu Erzeugen von erstem einfallendem Licht und zweitem einfallendem Licht, wobei beides eine gemeinsame Wellenlänge aufweist;
ein erstes optisches Modulationsmittel, das eine Intensitäts-Modulation mit einer ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz auf das erste einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert;
ein zweites optisches Modulationsmittel, das eine Intensitäts-Modulation mit einer zweiten Intensitäts-Modulations-Frequenz, die unterschiedlich zu der ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz ist, auf das zweite einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert;
ein Polarisations-Kombinations-Mittel zum Kombinieren des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts, denen die Intensitäts-Modulation aufgebracht wurde, und das kombinierte einfallende Licht emittiert;
ein Licht-Eingabe-Mittel, um das kombinierte einfallenden Licht in...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Messung einer Polarisations-Modus-Streuung von optischen Fasern und optischen Komponenten, die für die optische Kommunikation verwendet werden.

Technischer Hintergrund

Die Messung der Polarisations-Modus-Streuung von optischen Fasern wurde konventionell durchgeführt. Beispielsweise beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. H09-264814 eine Polarisations-Modus-Streuungs Messeinrichtung für optische Fasern. Unter Bezugnahme auf die 3 wird nun das Gerät zu Messung der Polarisations-Modus-Streuung von optischen Fasern gemäß der japanische Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. H09-264814 beschrieben.

Zuerst wird die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD einer optischen Faser unter Test 104 durch die folgende Gleichung (1) definiert:

wobei θ ein Polarisationswinkel ist, ψ₁ die Phasenverschiebung in einer bestimmten Richtung auf einer Ebene rechtwinklig zu der Ausbreitungsrichtung des Lichts ist und ψ₂ eine Phasenverschiebung in einer Richtung senkrecht zu ψ₁ ist. Bei dieser Gelegenheit wird eine Übertragungsfunktions-Matrix [T] einer optischen Faser unter Test 104 durch die folgende Gleichung (2) definiert.

wobei |T_ij| eine Amplitude der entsprechenden Matrix Elemente ist, Φ_ij eine Phasenverschiebung der entsprechenden Matrix Elemente ist, und beide Funktionen einer optischen Winkelfrequenz ω sind. Dann werden die Parameter θ, ψ₁ und ψ₂ in Gleichung (1) entsprechend durch die folgenden Gleichungen (3), (4) und (5) ermittelt.

Folglich wird die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD einer optischen Faser unter Test 104 durch die Übertragungsfunktions-Matrix [T] der optischen Faser unter Test 104 ermittelt.

Nun wird eine Beschreibung gegeben, wie die Übertragungsfunktions-Matrix [T] der optischen Faser unter Test 104 unter Bezugnahme auf 3 ermittelt werden kann. Zunächst generiert eine Steuereinheit 109 von einer Polarisations-Steuerung 103 ausgegebenes Licht als eine linear polarisierte Welle, die mit einer p-Richtung eines Polarisations-Strahlteilers 105 übereinstimmt und die in die optische Faser unter Test 104 einfällt. Bei dieser Gelegenheit wird von der optischen Faser unter Test 104 ausgegebenes Licht durch die folgende Gleichung (6) dargestellt.

Das oben beschriebene ausgegebene Licht wird von dem Polarisations-Strahlteiler 105 in eine s-polarisierte Komponente und eine p-polarisierte Komponente aufgespalten. Die Komponenten werden in entsprechende O/E Konverter 106₁ und 106₂ einfallen lassen und die O/E Konverter 106₁ und 106₂ messen entsprechend:

Nach der oben beschriebenen Messung dreht die Steuereinheit 109 das von der Polarisations-Steuerung 103 ausgegebene Licht um 90° und erzeugt das Licht als eine linear polarisierte Welle, die mit einer s-Richtung eines Polarisations-Strahlteilers 105 übereinstimmt und die in die optische Faser unter Test 104 einfällt. Bei dieser Gelegenheit wird von der optischen Faser unter Test 104 ausgegebenes Licht durch die folgende Gleichung (7) dargestellt.

Ein Netzwerkanalysator 107 ermittelt die Parameter θ, ψ₁ und ψ₂ aus den entsprechenden wie oben beschrieben gemessenen Parametern und aus den Gleichungen (3), (4) und (5). Es sollte erwähnt werden, dass der Netzwerkanalysator 107 ein Intensitäts-Modulations-Verhältnis in einem optischen Intensitäts-Modulator 102 mittels eines Verstärkers 108 steuert.

Dann wird die oben beschriebene Messung durchgeführt, während die ausgegebene Wellenlänge einer wellenlängenvariablen Lichtquelle 101 verändert wird, wobei aus den entsprechenden Messungen θ(ω), ψ₁(ω) und ψ₂(ω) ermittelt wird. Dann ermittelt die Steuereinheit 109 die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD aus der Gleichung (1).

Jedoch ist es in dem oben beschriebenen Verfahren notwendig, die Steuereinheit 109 zu veranlassen, dass sie die Richtung des von der Polarisations-Steuerung 103 ausgegebenen Lichts entweder in die p-Richtung oder die s-Richtung des Polarisations-Strahlteilers 105 schaltet. Es ist notwendig das Schalten der Richtung des von der Polarisations-Steuerung 103 ausgegebenen Lichts für jede Wellenlängenveränderung der wellenlängenvariablen Lichtquelle 101 durchzuführen. Demzufolge benötigt man eine lange Zeitdauer, um die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu messen.

Im Hinblick auf das vorher gesagte ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Polarisations-Modus-Streuungs-Messeinrichtung und ähnliches bereitzustellen, welche die Zeitdauer verkürzt, die notwendig ist, die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu messen.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 beschrieben wurde, umfasst ein Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät zur Messung der Polarisations-Modus-Streuung eines Gerätes unter Test: eine Polarisations-Trennungs-Einheit zum Empfangen von Licht, welches von dem Gerät unter Test ausgegeben wurde, zum Trennen des empfangenen Lichts in p-polarisiertes Licht und s-polarisiertes Licht und zum Ausgeben des p-polarisierten und s-polarisierten Lichts; eine Licht-Erzeugungs-Einheit zu Erzeugen von erstem einfallendem Licht und zweitem einfallendem Licht, wobei beide eine gemeinsame Wellenlänge aufweisen; eine erste optische Modulationseinheit, die eine Intensitätsmodulation mit einer ersten Intensitätsmodulations-Frequenz auf das erste einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert; eine zweite optische Modulationseinheit, die eine Intensitätsmodulation mit einer zweiten Intensitätsmodulations-Frequenz, die unterschiedlich zu der ersten Intensitätsmodulations-Frequenz ist, auf das zweite einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert; eine Polarisations-Kombinations-Einheit zum Kombinieren des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts, auf die die Intensitätsmodulation aufgebracht wurde, und zum Emittieren des kombinierten einfallenden Lichts; eine Lichteingabe-Einheit, um das kombinierte einfallenden Licht in das Gerät unter Test einfallen zu lassen, wobei das erste einfallende Licht mit einer p-Polarisationsachse in der Polarisations-Trennungs-Einheit ausgerichtet ist und das zweite einfallende Licht mit einer s-Polarisationsachse in der Polarisations-Trennungs-Einheit ausgerichtet ist; eine erste Messeinheit zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des ersten einfallenden Lichts in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit; eine zweite Messeinheit zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des zweiten einfallenden Lichts in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit; und eine Polarisations-Modus-Streuungs-Messeinheit zum Messen der Polarisations-Modus-Streuung eines Gerätes unter Test, basierend auf Messergebnissen der ersten Messeinheit und der zweiten Messeinheit.

Gemäß dem Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät, wie es wie oben beschrieben wurde, lässt das Lichteingabe-Mittel das kombinierte einfallende Licht in das Gerät unter Test einfallen, wobei das erste einfallende Licht mit der p-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel ausgerichtet ist. Folglich sind die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels, welche durch das erste Messmittel gemessen werden, Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der ersten Spalte, wenn eine Übertragungsfunktions-Matrix eines Gerätes unter Test eine 2 × 2 Matrix ist.

Zusätzlich lässt das Lichteingabe-Mittel das kombinierte einfallende Licht in das Gerät unter Test einfallen, wobei das zweite einfallende Licht mit der s-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel ausgerichtet ist. Folglich sind die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der zweiten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels, welche durch das erste Messmittel gemessen werden, Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der zweiten Spalte, wenn eine Übertragungsfunktions-Matrix eines Gerätes unter Test eine 2 × 2 Matrix ist.

Folglich ist es möglich die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der entsprechenden Elemente der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test unter Verwendung des ersten Messmittels und des zweiten Messmittels zu ermitteln. Dann wird eine Differenzkomponente ⌀(ω) und eine In-Phasen-Komponente ψ(ω) von zwei orthogonalen Phasenverschiebungs-Komponenten aus den Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten der entsprechenden Elemente der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test ermittelt. Weiterhin wird die Polarisations-Modus-Streuung des Geräts unter Test in Abhängigkeit von ⌀(ω) und ψ(ω) ermittelt.

In diesem Fall ist es nicht notwendig die Einstellung der Richtung des von dem Licht-Eingabemittel emittierten Lichtes umzuschalten und die feste Einstellung kann beibehalten werden. Folglich ist es möglich, ein Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät bereitzustellen, das die Zeitdauer verkürzt, die benötigt wird, um die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu messen.

Die vorliegende Erfindung, wie sie in Patentanspruch 2 beschrieben wird, ist das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1, wobei der Phasenverschiebungs-Äquivalents-Wert durch Differenzieren einer Phasenverschiebung mit einer optischen Winkelfrequenz ermittelt wird.

Die vorliegende Erfindung, wie sie in Patentanspruch 3 beschrieben wird, ist das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts variabel ist, und wobei die erste Messeinheit weiterhin die Amplituden-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit misst.

Gemäß dem Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät, wie es wie oben beschrieben wurde, misst die erste Messeinheit weiterhin die Amplituden-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit. Dann kann der Polarisationswinkel des von dem Gerät unter Test emittierten Lichts ermittelt werden, basierend auf den Amplituden-Äquivalents-Werten der ersten einfallenden Lichtkomponente und der Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts.

Die vorliegende Erfindung, wie sie in Patentanspruch 4 beschrieben wird, ist das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts variabel ist und wobei die zweite Messeinheit weiterhin die Amplituden-Äquivalents-Werte der zweiten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit misst.

Die vorliegende Erfindung, wie sie in Patentanspruch 5 beschrieben wird, ist das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts variabel ist, wobei die erste Messeinheit weiterhin die Amplituden-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit misst, und wobei die zweite Messeinheit weiterhin die Amplituden-Äquivalents-Werte der zweiten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit misst.

Gemäß dem Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät, wie es wie oben beschrieben wurde, kann der Polarisationswinkel des Geräts unter Test gemessen werden, basierend auf den Amplituden-Äquivalents-Werten der ersten einfallenden Lichtkomponente und der Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts. Zusätzlich kann der Polarisationswinkel des Geräts unter Test gemessen werden, basierend auf den Amplituden-Äquivalents-Werten der zweiten einfallenden Lichtkomponente und der Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts. Folglich ist es möglich die Messgenauigkeit des Polarisationswinkels zu erhöhen, indem beispielsweise der Polarisationswinkel, welcher aufgrund der Amplituden-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente ermittelt wurde, und der Polarisationswinkel, welcher aufgrund der Amplituden-Äquivalents-Werte der zweiten einfallenden Lichtkomponente ermittelt wurde, gemittelt werden.

Die vorliegende Erfindung, wie sie in Patentanspruch 6 beschrieben wird, ist das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Polarisations-Modus-Streuungs-Messeinheit eine Gruppenverzögerung des Geräts unter Test misst, basierend auf den Messergebnissen der ersten Messeinheit und der zweiten Messeinheit.

Die Gruppenverzögerungen des Geräts unter Test können basierend auf den Derivaten gemessen werden, die ermittelt werden, indem die Phasenverschiebung der entsprechenden Elemente der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test mit der optischen Winkelfrequenz differenziert wird.

Die vorliegende Erfindung, wie sie in Patentanspruch 7 beschrieben wird, ist das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß einem der Patentansprüche 3 bis 6, wobei der Amplituden-Äquivalents-Wert das Quadrat einer Amplitude ist.

Die vorliegende Erfindung, wie sie in Patentanspruch 8 beschrieben wird, ist das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß einem der Patentansprüche 1–7, wobei die Licht-Erzeugungs-Einheit umfasst: eine einzelne Lichtquelle; und eine Licht-Verzweigungs-Einheit zum Erzeugen des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts, durch Aufteilen des Lichts, das durch die Lichtquelle erzeugt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Patentanspruch 9 beschrieben wird, umfasst das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät nach einem der Patentansprüche 1–7 weiterhin: eine erste optisch elektrische Wandlungseinheit um eine optisch/elektrische Wandlung auf eine p-polarisierte Komponente in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit durchzuführen, und um die umgewandelte p-polarisierte Komponente an die erste Messeinheit und an die zweite Messeinheit auszugeben; und eine zweite optisch/elektrische Wandlungseinheit um eine optisch/elektrische Wandlung auf eine s-polarisierte Komponente in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit durchzuführen, und um die umgewandelte s-polarisierte Komponente an die erste Messeinheit und an die zweite Messeinheit auszugeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Patentanspruch 10 beschrieben wird, umfasst ein Polarisations-Modus-Streuungs-Messverfahren zur Messung der Polarisations-Modus-Streuung einer Gerätes unter Test: einen Polarisations-Trennungs-Schritt zum Empfangen von Licht, das von einem Gerät unter Test emittiert wurde, zum Trennen des empfangenen Lichts in ein p-polarisiertes Licht und ein s-polarisiertes Licht, und zum Ausgeben des p-polarisierten Lichts und des s-polarisierten Lichts; ein Licht-Erzeugungs-Schritt zum Erzeugen von erstem einfallendem Licht und zweitem einfallendem Licht, die beide eine gemeinsame Wellenlänge aufweisen; einen ersten optischen Modulationsschritt zum Aufbringen einer Intensitäts-Modulation mit einer ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz auf das erste einfallende Licht, und zum Emittieren des modulierten Lichts; einen zweiten optischen Modulationsschritt zum Aufbringen einer Intensitäts-Modulation mit einer zweiten Intensitäts-Modulations-Frequenz, welche zu der ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz unterschiedlich ist, auf das zweite einfallende Licht, und zum Emittieren des modulierten Lichts; einen Polarisations-Kombinations-Schritt zum Kombinieren des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts, auf die die Intensitätsmodulation aufgebracht wurde, und zum Emittieren des kombinierten einfallenden Lichts; einen Licht-Eingabe-Schritt, um das kombinierte einfallenden Licht in das Gerät unter Test einfallen zu lassen, wobei das erste einfallende Licht mit einer p-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennungs-Schritt ausgerichtet ist, und das zweite einfallende Licht mit einer s-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennungs-Schritt ausgerichtet ist; ein erster Messschritt zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des ersten einfallenden Lichts in der Ausgabe des Polarisations-Trennungs-Schritts; ein zweiter Messschritt zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des zweiten einfallenden Lichts in der Ausgabe des Polarisations-Trennungs-Schritts; und einen Polarisations-Modus-Streuungs-Messschritt zum Messen der Polarisations-Modus-Streuung eines Gerätes unter Test, basierend auf Messergebnissen des ersten Messschritts und des zweiten Messschritts.

Die vorliegende Erfindung, wie sie im Patentanspruch 11 beschrieben wurde, ist ein computerlesbares Medium, aufweisend ein Programm von Anweisungen zur Ausführung durch den Computer, um ein Verfahren zum Messen der Polarisations-Modus-Streuung eines Geräts unter Test mittels eines Polarisations-Modus-Streuungs-Messgeräts durchzuführen aufweisend: eine Polarisations-Trennungs- Einheit zum Empfangen von Licht, welches von dem Gerät unter Test emittiert wurde, zum Trennen des empfangenen Lichts in p-polarisiertes Licht und s-polarisiertes Licht und zum ausgeben des p-polarisierten und s-polarisierten Lichts; eine Licht-Erzeugungs-Einheit zu Erzeugen von erstem einfallendem Licht und zweitem einfallendem Licht, die beide eine gemeinsame Wellenlänge aufweisen; eine erste optische Modulationseinheit, die eine Intensitätsmodulation mit einer ersten Intensitätsmodulations-Frequenz auf das erste einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert; eine zweite optische Modulationseinheit, die eine Intensitätsmodulation mit einer zweiten Intensitätsmodulations-Frequenz, die unterschiedlich zu der ersten Intensitätsmodulations-Frequenz ist, auf das zweite einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert; eine Polarisations-Kombinations-Einheit zum Kombinieren des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts, auf die die Intensitätsmodulation aufgebracht wurde, und zum Emittieren des kombinierten einfallenden Lichts; eine Lichteingabe-Einheit, um das kombinierte einfallenden Licht in das Gerät unter Test einfallen zu lassen, wobei das erste einfallende Licht mit einer p-Polarisationsachse in der Polarisations-Trennungs-Einheit ausgerichtet ist und das zweite einfallende Licht mit einer s-Polarisationsachse in der Polarisations-Trennungs-Einheit ausgerichtet ist; eine erste Messeinheit zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des ersten einfallenden Lichts in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit; eine zweite Messeinheit zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des zweiten einfallenden Lichts in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Einheit; wobei das Verfahren einen Polarisations-Modus-Streuungs-Messschritt zum Messen der Polarisations-Modus-Streuung des Geräts unter Test umfasst, basierend auf Messergebnissen der ersten Messeinheit und der zweiten Messeinheit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Polarisations-Modus-Streuungs-Messgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Betriebs des Polarisations-Modus-Streuungs-Messgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Blockdiagramm, das das Gerät zur Messung der Polarisations-Modus-Streuung von optischen Fasern gemäß der japanischen Patent-Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. H09-264814 zeigt.
Beste Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung
Nun wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben.
Die 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Polarisations-Modus-Streuungs-Messgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu bestimmt die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD eines Gerätes unter Test (DUT) 30 zu ermitteln. Das Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ausgerüstet mit einer Steuerungseinheit (Polarisations-Modus-Streuungs-Messmittel) 2, einer wellenlängenvariablen Lichtquelle 4, einer Licht-Verzweigungs-Einheit 6, einer ersten optischen Modulations-Einheit 8a, einer zweiten optischen Modulations-Einheit 8b, einem Polarisations-Kombinierer 10, einer Polarisations-Steuerung (Licht-Eingabe-Mittel) 12, einem Polarisations-Trennmittel 16, einem ersten optisch/elektrischen (O/E) Wandler 18a, einem zweiten optisch/elektrischen (O/E) Wandler 18b, einer ersten Messeinheit 20a, einer zweiten Messeinheit 20b, und Verstärkern 22a und 22b.
Die Steuereinheit 2 steuert die wellenlängen-variable Lichtquelle 4 und die Polansations-Steuerung 12. Zusätzlich dient die Steuereinheit 20 auch als Polarisations-Modus-Streuungs-Messmittel, um die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD des Gerätes unter Test 30 zu ermitteln, basierend auf den Messergebnissen der ersten Messeinheit 20a und der zweiten Messeinheit 20b. Die Steuereinheit 20 kann ebenfalls eine Gruppenverzögerung τ des Geräts unter Test 30 ermitteln.
Die wellenlängen-variable Lichtquelle 4 erzeugt Licht, währenddessen sie die Wellenlänge unter der Steuerung der Steuereinheit 2 verändert. Es sollte erwähnt werden, dass eine optische Winkelfrequenz ω = 2πf = 2πc/λ ist, wobei c die Lichtgeschwindigkeit und λ seine Wellenlänge ist. Folglich entspricht eine Veränderung der Wellenlänge λ eine Veränderung der optischen Winkelfrequenz ω.
Die Licht-Verzweigungs-Einheit 6 verzweigt das Licht, das von der wellenlängen-variablen Lichtquelle 4 emittiert wird, und emittiert jeweils erstes einfallendes Licht an die erste optische Modulationseinheit 8a und zweites einfallendes Licht an die zweite optische Modulationseinheit 8b. Es sollte erwähnt werden, dass das erste einfallende Licht und das zweite einfallende Licht eine gemeinsame Wellenlänge aufweisen, da sie beide von der wellenlängen-variablen Lichtquelle 4 emittiert werden. Demzufolge haben sie auch eine gemeinsame optische Winkelfrequenz ω. Die wellenlängen-variable Lichtquelle 4 und die Licht-Verzweigungs-Einheit 6 entsprechen dem Licht-Erzeugungs-Mittel.
Die erste optische Modulationseinheit 8a führt eine Intensitäts-Modulation des ersten einfallenden Lichts durch. Genauer gesagt, wird dem ersten einfallenden Licht die Intensitäts-Modulation aufgeprägt, so dass seine Intensität eine sinusförmige Welle wird, die eine erste feste Intensitäts-Modulations-Frequenz fm1 aufweist, die ungefähr einige GHz beträgt, und zu dem Polarisations-Kombinierer 10 emittiert wird.
Die zweite optische Modulationseinheit 8b führt eine Intensitäts-Modulation des zweiten einfallenden Lichts durch. Genauer gesagt wird dem zweiten einfallenden Licht die Intensitäts-Modulation aufgeprägt, so dass seine Intensität eine sinusförmige Welle wird, die eine feste zweite Intensitäts-Modulations-Frequenz fm2 aufweist, die ungefähr einige GHz beträgt, und zu dem Polarisations-Kombinierer 10 emittiert wird. Es sollte erwähnt werden, dass die zweite Intensitäts-Modulations-Frequenz fm2 von der ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz fm1 unterschiedlich ist.
Der Polarisations-Kombinierer 10 kombiniert das emittierte Licht der ersten Modulationseinheit 8a und das emittierte Licht der zweiten Modulationseinheit 8b und emittiert kombiniertes einfallendes Licht.
Die Polarisations-Steuerung (Licht-Eingabe-Mittel) 12 steuert einen Polarisationszustand des kombinierten einfallenden Lichts gemäß der Steuerung durch die Steuereinheit 2. Genauer gesagt, wird das erste einfallende Licht mit einer p-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel 16 ausgerichtet und das zweite einfallende Licht wird mit einer s-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel 16 ausgerichtet. Dann wird das kombinierte einfallende Licht, dessen Polarisationszustand gesteuert ist, in das Gerät unter Test 30 einfallen lassen.
Wenn das kombinierte einfallende Licht in das Gerät unter Test 30 einfallen lassen wird, bewegt sich das kombinierte einfallende Licht durch das Gerät unter Test 30. Das Polarisations-Trennmittel 16 empfängt das Licht, das sich durch das Gerät unter Test 30 hindurchbewegte, nämlich das Licht, das von dem Gerät unter Test 30 emittiert wird, trennt das Licht in p-polarisiertes Licht und s-polarisiertes Licht und gibt das polarisierte Licht aus.
Der erste optisch/elektrische (O/E) Wandler 18a führt eine optisch/elektrische Wandlung an der p-polarisierten Komponente der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels 16 durch und gibt die umgewandelte Komponente an die erste Mes seinheit 20a und an die zweite Messeinheit 20b aus. Der zweite optisch/elektrische (O/E) Wandler 18b führt eine optisch/elektrische Umwandlung an der s-polarisierten Komponente der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels 16 durch und gibt die umgewandelte Komponente an die erste Messeinheit 20a und an die zweite Messeinheit 20b aus.
Die erste Messeinheit 20a misst die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und Amplituden-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels 16. Der Phasenverschiebungs-Äquivalents-Wert ist ein Wert, der der Phasenverschiebung entspricht. Obwohl der Phasenverschiebungs-Äquivalents-Wert die Phasenverschiebung selbst sein könnte, ist der Phasenverschiebungs-Äquivalents-Wert beispielsweise ein Wert, der durch die Differenzierung der Phasenverschiebung nach der optischen Winkelfrequenz ermittelt wird. Der Amplituden-Äquivalents-Wert ist ein Wert, der der Amplitude entspricht. Obwohl der Amplituden-Äquivalents-Wert die Amplitude selbst sein könnte, ist der Amplituden-Äquivalents-Wert beispielsweise ein Wert, der durch ein Quadrieren der Amplitude ermittelt wird.
Zusätzlich steuert die erste Messeinheit 20a ein Intensitäts-Modulations-Verhältnis in der ersten Modulationseinheit 8a durch den Verstärker 22a. Es sollte erwähnt werden, dass die erste Messeinheit 20a Werte für die s-polarisierte Komponente und die p-polarisierte Komponente des ausgegebenen Lichts für entsprechende Wellenlängen der wellenlängen-variablen Lichtquelle 4 speichert, die vorher gemessen wurden, um eine genaue Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu ermitteln, wobei das ausgegebene Licht nicht durch das Gerät unter Test 30 hindurchlief, und die erste Messeinheit 20a kalibriert die Ausgabewerte des ersten optisch/elektrischen (O/E) Wandlers 18a und des zweiten optisch/elektrischen (O/E) Wandlers 18b, basierend auf diesen gespeicherten Werten, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird.
Die zweite Messeinheit 20b misst die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und Amplituden-Äquivalents-Werte der zweiten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels 16. Der Phasenverschiebungs-Äquivalents-Wert ist ein Wert, der der Phasenverschiebung entspricht. Der Phasenverschiebungs-Äquivalents-Wert ist beispielsweise ein Wert, der durch die Differenzierung der Phasenverzögerung nach der optischen Winkelfrequenz ermittelt wird. Der Amplituden-Äquivalents-Wert ist ein Wert, der der Amplitude entspricht. Der Amplituden-Äquivalents-Wert ist beispielsweise ein Wert, der durch ein Quadrieren der Amplitude ermittelt wird.
Zusätzlich steuert die zweite Messeinheit 20b ein Intensitäts-Modulations-Verhältnis in der zweiten Modulationseinheit 8b durch den Verstärker 22b. Es sollte erwähnt werden, dass die zweite Messeinheit 20b Werte für die s-polarisierte Komponente und die p-polaitsierie Komponente des ausgegebenen Lichts für entsprechende Wellenlängen der wellenlängen-variablen Lichtquelle 4 speichert, die vorher gemessen wurden, um eine genaue Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu ermitteln, wobei das ausgegebene Licht nicht durch das Gerät unter Test 30 hindurchlief, und die zweite Messeinheit 20b kalibriert die Ausgabewerte des ersten optisch/elektrischen (O/E) Wandlers 18a und des zweiten optisch/elektrischen (O/E) Wandlers 18b basierend auf diesen gespeicherten Werten, um die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu ermitteln, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird.
Nun wird eine Beschreibung eines Betriebs eines Polarisations-Modus-Streuungs-Messgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm in 2 gegeben.
Zunächst wird die optische Winkelfrequenz des Lichts, das durch die wellenlängenvariable Lichtquelle 4 ausgegeben wird auf ω eingestellt (S10). Mit Bezug auf 1 emittiert die wellenlängen-variable Lichtquelle 4 das Licht, das eine optische Winkelfrequenz ω aufweist. Das Licht wird dann durch die Licht- Verzweigungs-Einheit 6 in erstes einfallendes Licht und zweites einfallendes Licht verzweigt. Dem ersten einfallenden Licht wird durch die erste optische Modulationseinheit 8a eine Intensitäts-Modulation mit der ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz fm1 aufgeprägt und das erste einfallende Licht wird zu dem Polarisations-Kombinierer 10 emittiert. Dem zweiten einfallenden Licht wird durch die zweite optische Modulationseinheit 8b eine Intensitäts-Modulation mit der zweiten Intensitäts-Modulations-Frequenz fm2 aufgeprägt und das zweite einfallende Licht wird zu dem Polarisations-Kombinierer 10 emittiert.
Der Polarisations-Kombinierer 10 kombiniert das erste einfallende Licht und das zweite einfallende Licht, auf die die Intensitäts-Modulation aufgeprägt wurde, und emittiert das kombinierte einfallende Licht. In Bezug auf das kombinierte einfallende Licht wird das erste einfallende Licht mit der p-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel 16 ausgerichtet, und das zweite einfallende Licht mit der s-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel 16 durch die Polarisatios-Steuerung (Licht-Eingabe-Mittel) 12 entsprechend ausgerichtet. Dann wird das kombinierte einfallende Licht in das Gerät unter Test 30 einfallen lassen.
Das kombinierte einfallende Licht, das durch das Gerät unter Test 30 hindurchlief, wird durch das Polarisations-Trennmittel 16 in das p-polarisierte Licht und das s-polarisierte Licht aufgespalten. Die p-polarisierte Komponente, die durch den Polarisations-Trennmittel 16 ausgegeben wird, wird einer optisch/elektrischen Wandlung durch den ersten optisch/elektrischen (O/E) Wandler 18a unterzogen und an die erste Messeinheit 20a und an die zweite Messeinheit 20b ausgegeben. Die s-polarisierte Komponente, die durch den Polarisations-Trennmittel 16 ausgegeben wird, wird einer optisch/elektrischen Wandlung durch den zweiten optisch/elektrischen (O/E) Wandler 18b unterzogen und an die erste Messeinheit 20a und an die zweite Messeinheit 20b ausgegeben.
Die erste Messeinheit 20a und die zweite Messeinheit 20b ermitteln die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und die Amplituden-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente (als „fm1 Komponente" bezeichnet) und der zweiten einfallenden Lichtkomponente (als „fm2 Komponente" bezeichnet) auf der Basis der Ausgaben des ersten optisch elektrischen (O/E) Wandlers 18a und des zweiten optisch/elektrischen (O/E) Wandlers 18b (S12) (siehe 2).
Nun wird eine Beschreibung gegeben, wie die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und die Amplituden-Äquivalents-Werte ermittelt werden (S12).
Zunächst ist eine Übertragungsfunktions-Matrix [T] des Geräts unter Test 30 durch die folgende Gleichung (10) definiert:
Es sollte erwähnt werden, dass die entsprechenden Elemente der Übertragungsfunktions-Matrix [T] durch die folgenden Gleichungen (11) repräsentiert werden:
wobei ⌀(ω) eine Differenzkomponente von zwei orthogonalen Phasenverschiebungs-Komponenten ψ₁(ω) und ψ₂(ω) ist und ψ(ω) eine In-Phasen-Komponente der zwei orthogonalen Phasenverschiebungs-Komponenten ψ₁(ω) und ψ₂(ω) ist. Es sollte erwähnt werden, dass ψ₁(ω) eine Phasenverschiebung in einer bestimmten Richtung auf einer Ebene senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des Lichts ist, und ψ₂(ω) eine Phasenverschiebung in einer Richtung senkrecht zu ψ₁ ist. Genauer gesagt ist ⌀(ω) =(ψ₁(ω) – ψ₂(ω))/2 und ψ(ω) = (ψ₁(ω) + ψ₂(ω))/2. Zusätzlich ist θ(ω) der Polarisationswinkel des Lichts, das von dem Gerät unter Test 30 emittiert wird.
Bei dieser Gelegenheit wird, bezüglich des Polarisierungs-Zustands des kombinierten einfallenden Lichts, das erste einfallende Licht mit der p-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel 16 ausgerichtet. Folglich wird die fm1 Komponentenausgabe des Polarisations-Trennmittels 16 durch die folgenden Gleichung (12) repräsentiert:
Die fm1 Komponente wird durch die erste Messeinheit 20a gemessen. Das Licht, das T₁₁(ω) entspricht, wird in die erste Messeinheit 20a durch den ersten optisch/elektrischen (O/E) Wandler 18a eingegeben. Zusätzlich wird das Licht, das T₂₁(ω) entspricht, durch den zweiten optisch elektrischen (O/E) Wandler 18b in die erste Messeinheit 20a eingegeben. Folglich kann die erste Messeinheit 20a die Werte messen, die den Phasenverschiebungen Φ₁₁ und Φ₂₁ von T₁₁(ω) bzw. T₂₁(ω) entsprechen, genauso wie die Werte, die ermittelt werden, durch entsprechendes Differenzieren der Phasenverschiebungen Φ₁₁ und Φ₂₁ mit der optischen Winkelfrequenz ω, und die Werte, die den Amplituden |T₁₁(ω)| bzw. |T₂₁(ω)| entsprechen, wie beispielsweise den Werten, die durch entsprechendes Quadrieren der Amplituden |T₁₁(ω)| und |T₂₁(ω)| ermittelt werden. Genauer gesagt, kann die erste Messeinheit 20a die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und die Am plituden-Äquivalents-Werte der ersten Spalte der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test 30 messen.
Zusätzlich wird, bezüglich des Polarisierungs-Zustands des kombinierten einfallenden Lichts, das zweite einfallende Licht mit der s-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel 16 ausgerichtet. Folglich wird die fm2 Komponentenausgabe des Polarisations-Trennmittels 16 durch die folgenden Gleichung (13) repräsentiert:
Die fm2 Komponente wird durch die zweite Messeinheit 20b gemessen. Folglich wird das Licht, das T₁₂(ω) entspricht, in die zweite Messeinheit 20b durch den ersten optisch/elektrischen (O/E) Wandler 18a eingegeben. Zusätzlich wird das Licht, das T₂₂(ω) entspricht, durch den zweiten optisch/elektrischen (O/E) Wandler 18b in die zweite Messeinheit 20b eingegeben. Folglich kann die zweite Messeinheit 20b die Werte messen, die den Phasenverschiebungen Φ₁₂ und Φ₂₂ von T₁₂(ω) bzw. T₂₂(ω) entsprechen, wie beispielsweise die Werte, die ermittelt werden, durch entsprechendes Differenzieren der Phasenverschiebungen Φ₁₂ und Φ₂₂ mit der optischen Winkelfrequenz ω, und die Werte, die den Amplituden |T₁₂(ω)| bzw. |T₂₂(ω)| entsprechen, wie beispielsweise den Werten, die durch entsprechendes Quadrieren der Amplituden |T₂₁(ω)| und |T₂₂(ω)| ermittelt werden. Genauer gesagt, kann die zweite Messeinheit 20b die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und die Amplituden-Äquivalents-Werte der zweiten Spalte der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test 30 messen.
Folglich können die Werte des Geräts unter Test 30 gemessen werden, die den Phasenverschiebungen Φ₁₁, Φ₂₁, Φ₁₂ und Φ₂₂ entsprechen (Werte, die durch Differenzieren der Phasenverschiebungen mit der optischen Winkelfrequenz ω ermittelt werden) und die Werte, die den Amplituden |T₁₁(ω)|, |T₂₁(ω)|, T₁₂(ω)| und |T₂₂(ω)| entsprechen (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden).
Dann ermittelt die Steuereinheit 2 ⌀(ω) und ψ(ω), basierend auf den Werten des Geräts unter Test 30, die äquivalent sind zu den Phasenverschiebungen Φ₁₁, Φ₂₁, Φ₁₂ und Φ₂₂ (Werte, die durch Differenzieren der Phasenverschiebungen mit der optischen Winkelfrequenz ω ermittelt werden) (S14).
Zunächst werden die Gruppenverzögerungen ermittelt, indem die Phasenverschiebungen Φ₁₁, Φ₂₁, Φ₁₂ und Φ₂₂ mit der optischen Winkelfrequenz differenziert werden. Diese Gruppenverzögerungen werden durch die folgenden Gleichungen (14) dargestellt:
Wenn auf ⌀(ω) und ψ(ω) eine Taylorreihen Entwicklung durchgeführt wird und sie einer Annäherung der ersten Ordnung unterzogen werden, werden die Ergebnisse durch die folgenden Gleichungen (15) ausgedrückt:
worin β₁ durch Differenzieren von ⌀(ω) mit ω ermittelt wird und γ₁ ermittelt wird durch Diffenzieren von ψ(ω) mit ω. Folglich werden β₁ und γ₁ durch die folgenden Gleichungen (16) ermittelt:
Wenn β₁ und γ₁ ermittelt wurden, werden ⌀(ω) und ψ(ω) ermittelt, indem β₁ und γ₁ in die Gleichungen (15) eingesetzt werden.
Dann steuert die Steuereinheit 2 die wellenlängen-variable Lichtquelle 4 um die optische Winkelfrequenz um Δω zu erhöhen (S16). Bei dieser Gelegenheit beträgt die optische Winkelfrequenz ω + Δω. Dann werden die Amplituden der fm1 Komponente und der fm2 Komponente ermittelt (S18). Das Verfahren zum Messen der Amplituden ist ähnlich zu der Messung der Amplituden (S12), wenn die optische Winkelfrequenz ω beträgt.
Dann misst die Steuereinheit 2 θ(ω) unter Verwendung der Amplituden wenn die optische Winkelfrequenz ω beträgt und der Amplituden wenn die optische Win kelfrequenz ω + Δω beträgt (S20). Es sollte erwähnt werden, dass θ(ω) der Polarisationswinkel des vom Gerät unter Test 30 emittierten Lichts ist.
Zunächst wird θ(ω) ermittelt, unter Verwendung der äquivalenten Werte von |T₁₁(ω)| und |T₂₁(ω)| (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden), die von der ersten Messeinheit 20a ermittelt werden, wie durch die folgende Gleichung (17) dargestellt:
Zusätzlich wird θ(ω + Δω) ermittelt, unter Verwendung der äquivalenten Werte von |T₁₁(ω + Δω)| und |T₂₁(ω + Δω)| (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden), wie durch die folgenden Gleichung (18) dargestellt:
Wenn auf θ(ω) eine Taylorreihen Entwicklung durchgeführt wird und sie einer Annäherung der ersten Ordnung unterzogen wird, wird das Ergebnis durch die folgende Gleichung (19) ausgedrückt:
Folglich wird α₁ ermittelt, wie durch die folgende Gleichung (20) ausgedrückt.
θ(ω) wird ermittelt, indem α₁ der Gleichung (19) zugewiesen wird. Genauer gesagt wird θ(ω) ermittelt, basierend auf den Werten, die zu den Amplituden äquivalent sind |T₁₁(ω)| und |T₂₁(ω)| (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden) und durch die optischen Winkelfrequenzen, wie beispielsweise ω + Δω und ω. Da die optische Winkelfrequenz eine konstante Beziehung zu der Wellenlänge hat, sollte erwähnt werden, dass θ(ω) ermittelt wird, basierend auf den Amplituden-Äquivalents-Werten und der Wellenlänge.
Folglich wird (ω) ermittelt unter Verwendung der äquivalenten Werte von |T₁₂(ω)| und |T₂₂(ω)| (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden), die von der zweiten Messeinheit 20b ermittelt werden, wie durch die folgenden Gleichung (21) dargestellt:
Zusätzlich wird θ(ω + Δω) ermittelt, unter Verwendung der äquivalenten Werte von |T₁₂(ω + Δω)| und |T₂₂(ω + Δω)| (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden), wie durch die folgende Gleichung (22) dargestellt:
Dann wird α₁ unter Verwendung der Gleichung (20) ermittelt. θ(ω) wird ermittelt, indem α₁ der Gleichung (19) zugewiesen wird. Genauer gesagt wird θ(ω) ermittelt, basierend auf den Werten, die zu den Amplituden äquivalent sind |T₁₂(ω)| und |(T₂₂(ω)| (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden) und durch die optischen Winkelfrequenzen, wie beispielsweise ω + Δω und ω. Da die optische Winkelfrequenz eine konstante Beziehung zu der Wellenlänge hat, sollte erwähnt werden, dass θ(ω) ermittelt wird, basierend auf den Amplituden- Äquivalents-Werten (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden) und der Wellenlänge.
In dieser Weise wird θ(ω) ermittelt, basierend auf den Werten, die zu den Amplituden äquivalent sind |T₁₁(ω)| und |T₂₁(ω)| (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden), die von der ersten Messeinheit 20a ermittelt werden und θ(ω) wird ermittelt, basierend auf den Werten, die zu den Amplituden äquivalent sind |T₁₂(ω)| und |T₂₂(ω)| (Werte, die ermittelt werden, indem die Amplituden quadriert werden), die von der zweiten Messeinheit 20b ermittelt werden.
Dann ermittelt die Steuereinheit 2 θ(ω) durch Erhöhen der Messgenauigkeit, indem beispielsweise θ(ω), das basierend auf den Werten ermittelt wird, die die quadrierten |T₁₁(ω)| und |T₂₁(ω)| Werte sind, mit θ(ω), das basierend auf den Werten ermittelt wird, die die quadrierten |T₁₂(ω)| und |T₂₂(ω)| Werte sind, gemittelt wird (S22). Dann kehrt das Verfahren zu der Messung (S12) der Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der fm1 Komponente und der fm2 Komponente und zur Messung der Amplituden-Äquivalents-Werte der fm1 Komponente und der fm2 Komponente zurück. Da die Amplituden-Äquivalents-Werte für die optische Winkelfrequenz ω + Δω im Schritt S18 ermittelt wurden, sollte erwähnt werden, dass die Messung der Amplituden-Äquivalents-Werte im Schritt S12 entfallen kann. Dann ermittelt die Steuerungseinheit 2 die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD des Geräts unter Test 30 basierend auf der Gleichung (23) unter Verwendung der Koeffizienten erster Ordnung α₁, β₁, γ₁ der Taylorreihen Entwicklung von θ(ω), ⌀(ω) und ψ(ω) (S24).
Die Steuereinheit 2 kann die Gruppenverzögerung τ des Geräts unter Test 30 wenn notwendig ermitteln, wie es in der folgenden Gleichung (24) beschrieben ist. Es sollte erwähnt werden, das sowohl (a) als auch (b) und auch (c) verwendet werden kann.
Dann wird das Verfahren zu einem beliebigen Zeitpunkt angehalten, indem die Stromversorgung abgeschaltet wird (S30).
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung richtet die Polarisations-Steuerung (Licht-Eingabe-Mittel) 12 das erste einfallende Licht mit der p-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel 16 aus und lässt das kombinierte einfallende Licht in das Gerät unter Test 30 einfallen. Folglich, wenn die Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test eine 2 × 2 Matrix ist, sind die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und die Amplituden-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels 16 und gemessen durch die erste Messeinheit 20a Werte, die jeweils den Phasenverschiebungen Φ₁₁ und Φ₂₁ der T₁₁ und T₁₂ der ersten Spalte entsprechen, wie die Werte, die durch entsprechendes Differenzieren der Phasenverschiebungen Φ₁₁ und Φ₂₁ mit der optischen Winkelfrequenz ω ermittelt wurden, und die Werte, die den Amplituden |T₁₁(ω)| und |T₂₁(ω)| entsprechen, wie die Werte, die durch Quadrieren der Amplituden |T₁₁(ω)| und |T₂₁(ω)| ermittelt wurden.
Zusätzlich richtet die Polarisations-Steuerung (Licht-Eingabe-Mittel) 12 das zweite einfallende Licht mit der s-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel 16 aus und lässt das kombinierte einfallende Licht in das Gerät unter Test 30 einfallen. Folglich, wenn die Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test eine 2 × 2 Matrix ist, sind die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und die Amplituden-Äquivalents-Werte der zweiten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels 16 und gemessen durch die zweite Messeinheit 20b Werte, die jeweils den Phasenverschiebungen Φ₁₂ und Φ₂₂ der T₁₂ und T₂₂ entsprechend der zweiten Spalte entsprechen, wie die Werte, die durch entsprechendes Differenzieren der Phasenverschiebungen Φ₁₂ und Φ₂₂ mit der optischen Winkelfrequenz ω ermittelt wurden, und die Werte, die den Amplituden |T₁₂(ω)| und |T₂₂(ω)| entsprechen, wie die Werte, die durch Quadrieren der Amplituden |T₁₂(ω)| und |T₂₂(ω)| ermittelt wurden.
Folglich können die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und die Amplituden-Äquivalents-Werte der entsprechenden Elemente der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test 30 ermittelt werden durch die erste Messeinheit 20a und die zweite Messeinheit 20b. Es ist möglich die Differenzkomponente ⌀(ω) und die In-Phasen-Komponente ψ(ω) von zwei orthogonalen Phasenverschiebungs-Komponenten von den Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten der entsprechenden Elemente der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test 30 zu ermitteln. Zusätzlich ist es möglich den Polarisationswinkel Φ(ω) von den Amplituden-Äquivalents-Werten der entsprechenden Werte der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test 30 zu ermitteln.
Weiterhin ist es möglich die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD des Geräts unter Test 30 unter Verwendung der Koeffizienten erster Ordnung α₁, β₁ und γ₁ der Taylorreihen Entwicklungen von Φ(ω), ⌀(ω) und ψ(ω) zu ermitteln.
In diesen Fall ist es nicht notwendig die Einstellung der Richtung des durch die Polarisations-Steuerung (Licht-Eingabe-Mittel) 12 emittierten Lichts umzuschalten und die festen Einstellungen können beibehalten werden. Folglich ist es möglich, ein Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät bereitzustellen, das die Zeitdauer verkürzt, die benötigt wird, die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu messen.
Weiterhin ist es möglich den Polarisationswinkel Φ(ω) des Geräts unter Test 30 zu messen, basierend auf den Amplituden-Äquivalents-Werten der ersten einfallenden Lichtkomponente und der Wellenlänge (optische Winkelfrequenz) des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts. Weiterhin ist es möglich den Polarisationswinkel Φ(ω) des Geräts unter Test 30 zu messen, basierend auf den Amplituden-Äquivalents-Werten der zweiten einfallenden Lichtkomponente und der Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts. Folglich ist es beispielsweise möglich die Messgenauigkeit des Polarisationswinkels Φ(ω) zu erhöhen, indem der Polarisationswinkel, der basierend auf den Amplituden-Äquivalents-Werten der ersten einfallenden Lichtkomponente ermittelt wird, mit dem Polarisationswinkel gemittelt wird, der basierend auf den Amplituden-Äquivalents-Werten der zweiten einfallenden Lichtkomponente ermittelt wird.
Zusätzlich kann die oben beschriebene Ausführungsform in der folgenden Art und Weise verwirklicht werden. Ein Computer ist mit einer CPU, einer Festplatte und einem Medium Lesegerät (wie beispielsweise ein Disketten- oder CD-ROM Lesegerät) ausgestattet; und das Medium Lesegerät ist in der Lage ein Medium zu lesen, das ein Programm aufzeichnet, das die oben beschriebenen entsprechenden Teile realisiert, im Speziellen die Berechnung der verschiedenen Parameter, wie beispielsweise α₁, β₁ und γ₁, in der Steuereinheit 2 realisiert, wobei das Programm auf die Festplatte installiert wird. Dieses Verfahren kann die oben beschriebenen Funktionen verwirklichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, lässt das Licht-Eingabe-Mittel das kombinierte einfallende Licht in das Gerät unter Test einfallen, wobei das erste einfallende Licht mit der p-Polarisationsachse des Polarisations-Trennmittels ausgerichtet ist. Folglich sind die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels, gemessen durch das erste Messmittel, die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der ersten Spalte, wenn die Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test eine 2 × 2 Matrix ist.
Zusätzlich lässt das Licht-Eingabe-Mittel das kombinierte einfallende Licht in das Gerät unter Test einfallen, wobei das zweite einfallende Licht mit der s-Polarisationsachse des Polarisations-Trennmittels ausgerichtet ist. Folglich sind die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der zweiten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels, gemessen durch das zweite Messmittel, die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der zweiten Spalte, wenn die Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test eine 2 × 2 Matrix ist.
Folglich ist es möglich die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte der entsprechenden Elemente der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test zu ermitteln, unter Verwendung des ersten Messmittels und des zweiten Messmittels. Es ist möglich die Differenzkomponente ⌀(ω) und die In-Phasen-Komponente ψ(ω) von zwei orthogonalen Phasenverschiebungs-Komponenten aus den Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten der entsprechenden Elemente der Übertragungsfunktions-Matrix des Geräts unter Test zu ermitteln. Zusätzlich ist es möglich die Polarisations-Modus-Streuung des Geräts unter Test basierend auf ⌀(ω) und ψ(ω) zu ermitteln.
In diesen Fall ist es nicht notwendig die Einstellung der Richtung des durch das Licht-Eingabe-Mittel emittierten Lichts umzuschalten und die festen Einstellun gen können beibehalten werden. Folglich ist es möglich, ein Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät bereitzustellen, das die Zeitdauer verkürzt, die benötigt wird, die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu messen.
Zusammenfassung
Ein Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät, welches weniger Zeit benötigt, um eine Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu messen. Eine Polarisations-Steuerung (12) ermöglicht es einem ersten (zweiten) einfallenden Licht ein künstliches einfallendes Licht auf ein zu messendes Objekt (30) einwirken zu lassen, wobei das Licht mit einer p-Polarisationsachse (s-Polarisationsachse) in einem Polarisations-Trennmittel (16) ausgerichtet ist. Folglich sind die Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte (Differenzierung nach der optischen Winkelfrequenz) und die Amplituden-Äquivalents-Werte (quadrierte Werte) einer ersten einfallenden Lichtkomponente (zweiten einfallenden Lichtkomponente) in einer Ausgabe des Polarisations-Trennmittels (16), gemessen durch eine erste Messeinheit (20a) (zweite Messeinheit (20b)) die entsprechenden Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werte und Amplituden-Äquivalents-Werte einer ersten Spalte T₁₁, T₂₁ (zweiten Spalte T₁₂, T₂₂), wenn die Übertragungsfunktions-Matrix des zu messenden Objekts (30) eine 2 × 2 Matrix ist, wobei damit einer Steuereinheit (2) erlaubt wird, die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD des zu messenden Objektes (30) zu bestimmen. Da es keine Notwendigkeit gibt, die Orientierungseinstellung der Lichtausgabe von der Polarisations-Steuerung (12) umzuschalten, wobei die Einstellung fest verbleiben kann, kann die Zeit verkürzt werden, die benötigt wird, um die Polarisations-Modus-Streuung τ_PMD zu messen.
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Claims

Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät zur Messung der Polarisations-Modus-Streuung eines Gerätes unter Test aufweisend: ein Polarisations-Trennmittel zum Empfangen von Licht, welches von dem Gerät unter Test emittiert wurde, zum Trennen des empfangenen Lichts in p-polarisiertes Licht und s-polarisiertes Licht und zum Ausgeben des p-polarisierten und s-polarisierten Lichts; ein Licht-Erzeugungs-Mittel zu Erzeugen von erstem einfallendem Licht und zweitem einfallendem Licht, wobei beides eine gemeinsame Wellenlänge aufweist; ein erstes optisches Modulationsmittel, das eine Intensitäts-Modulation mit einer ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz auf das erste einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert; ein zweites optisches Modulationsmittel, das eine Intensitäts-Modulation mit einer zweiten Intensitäts-Modulations-Frequenz, die unterschiedlich zu der ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz ist, auf das zweite einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert; ein Polarisations-Kombinations-Mittel zum Kombinieren des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts, denen die Intensitäts-Modulation aufgebracht wurde, und das kombinierte einfallende Licht emittiert; ein Licht-Eingabe-Mittel, um das kombinierte einfallenden Licht in das Gerät unter Test einfallen zu lassen, wobei das erste einfallende Licht mit einer p-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennungs-Mittel ausgerichtet ist und das zweite einfallende Licht mit einer s-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennungs-Mittel ausgerichtet ist; ein erstes Messmittel zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des ersten einfallenden Lichts in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Mittel; ein zweites Messmittel zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des zweiten einfallenden Lichts in der Ausgabe der Polarisations-Trennungs-Mittel; und eine Polarisations-Modus-Streuungs-Messeinheit zum Messen einer Polarisations-Modus-Streuung des Gerätes unter Test, basierend auf Messergebnissen des ersten Messmittels und des zweiten Messmittels.
Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1, wobei der Phasenverschiebungs-Äquivalents-Wert durch Differenzieren einer Phasenverschiebung mit einer optischen Winkelfrequenz erhalten wird.
Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts variabel ist, und wobei das erste Messmittel weiterhin die Amplituden-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels misst.
Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts variabel ist, und wobei das zweite Messmittel weiterhin die Amplituden-Äquivalents-Werte der zweiten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels misst.
Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Wellenlänge des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts variabel ist, wobei das erste Messmittel weiterhin die Amplituden-Äquivalents-Werte der ersten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels misst, und wobei die zweite Messeinheit weiterhin die Amplituden-Äquivalents-Werte der zweiten einfallenden Lichtkomponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels misst.
Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei das Polarisations-Modus-Streuungs-Messmittel eine Gruppenverzögerung des Geräts unter Test misst, basierend auf den Messergebnissen des ersten Messmittels und des zweiten Messmittels.
Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß einem der Patentansprüche 3–6, wobei der Amplituden-Äquivalents-Wert das Quadrat einer Amplitude ist.
Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß einem der Patentansprüche 1–7, wobei das Licht-Erzeugungs-Mittel umfasst: eine einzelne Lichtquelle; und ein Licht-Verzweigungs-Mittel zum Erzeugen des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts, durch Aufteilen des Lichts, das durch die Lichtquelle erzeugt wird.
Polarisations-Modus-Streuungs-Messgerät gemäß einem der Patentansprüche 1–7, weiterhin aufweisend: ein erstes optisch/elektrisches Wandlungsmittel, um eine optisch/elektrische Wandlung auf eine p-polarisierte Komponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels durchzuführen, und um die umgewandelte p-polarisierte Komponente an das erste Messmittel und an das zweite Messmittel auszugeben; und eine zweites optisch/elektrisches Wandlungsmittel, um eine optisch/elektrische Wandlung auf eine s-polarisierte Komponente in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels durchzuführen, und um die umgewandelte s-polarisierte Komponente an das erste Messmittel und an das zweite Messmittel auszugeben.
Polarisations-Modus-Streuungs-Messverfahren zur Messung der Polarisations-Modus-Streuung eines Gerätes unter Test aufweisend: einen Polarisations-Trennungs-Schritt zum Empfangen von Licht, das von einem Gerät unter Test emittiert wurde, zum Trennen des empfangenen Lichts in ein p-polarisiertes Licht und ein s-polarisiertes Licht, und zum Ausgeben des p-polarisierten Lichts und des s-polarisierten Lichts; ein Licht-Erzeugungs-Schritt zum Erzeugen von erstem einfallendem Licht und zweitem einfallendem Licht, wobei beides eine gemeinsame Wellenlänge aufweist; einen ersten optischen Modulationsschritt zum Aufbringen einer Intensitäts-Modulation mit einer ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz auf das erste einfallende Licht, und zum Emittieren des modulierten Lichts; einen zweiten optischen Modulationsschritt zum Aufbringen einer Intensitäts-Modulation mit einer zweiten Intensitäts-Modulations-Frequenz, welche zu der ersten Intensitäts-Modulations-Frequenz unterschiedlich ist, auf das zweite einfallende Licht, und zum Emittieren des modulierten Lichts; einen Polarisations-Kombinations-Schritt zum Kombinieren des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts, denen die Intensitätsmodulation aufgebracht wurde, und zum Emittieren des kombinierten einfallenden Lichts; ein Licht-Eingabe-Schritt, um das kombinierte einfallenden Licht in das Gerät unter Test einfallen zu lassen, wobei das erste einfallende Licht mit einer p-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennungs-Schritt ausgerichtet ist, und das zweite einfallende Licht mit einer s-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennungs-Schritt ausgerichtet ist; ein erster Messschritt zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des ersten einfallenden Lichts in der Ausgabe des Polarisations-Trennungs-Schritts; ein zweiter Messschritt zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des zweiten einfallenden Lichts in der Ausgabe des Polarisations-Trennungs-Schritts; und ein Polarisations-Modus-Streuungs-Messschritt zum Messen einer Polarisations-Modus-Streuung des Gerätes unter Test, basierend auf Messergebnissen des ersten Messschritts und des zweiten Messschritts.
Computerlesbares Medium, aufweisend ein Programm von Anweisungen zur Ausführung durch den Computer, um ein Verfahren zum Messen der Polarisations-Modus-Streuung eines Geräts unter Test mittels eines Polarisations-Modus-Streuungs-Messgeräts durchzuführen, aufweisend: ein Polarisations-Trennmittel zum Empfangen von Licht, welches von dem Gerät unter Test ausgegeben wurde, zum Trennen des empfangenen Lichts in p-polarisiertes Licht und s-polarisiertes Licht und zum Ausgeben des p-polarisierten und s-polarisierten Lichts; ein Licht-Erzeugungs-Mittel zu Erzeugen von erstem einfallendem Licht und zweitem einfallendem Licht, wobei beides eine gemeinsame Wellenlänge aufweist; ein erstes optisches Modulationsmittel, das eine Intensitätsmodulation mit einer ersten Intensitätsmodulations-Frequenz auf das erste einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert; ein zweites optische Modulationsmittel, das eine Intensitätsmodulation mit einer zweiten Intensitätsmodulations-Frequenz, die unterschiedlich zu der ersten Intensitätsmodulations-Frequenz ist, auf das zweite einfallende Licht aufbringt und das modulierte Licht emittiert; ein Polarisations-Kombinations-Mittel zum Kombinieren des ersten einfallenden Lichts und des zweiten einfallenden Lichts, denen die Intensitätsmodulation aufgebracht wurde, und zum Emittieren des kombinierten einfallenden Lichts; ein Lichteingabe-Mittel, um das kombinierte einfallenden Licht in das Gerät unter Test einfallen zu lassen, wobei das erste einfallende Licht mit einer p-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel ausgerichtet ist und das zweite einfallende Licht mit einer s-Polarisationsachse in dem Polarisations-Trennmittel ausgerichtet ist; ein erstes Messmittel zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des ersten einfallenden Lichts in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels; eine zweites Messmittel zum Messen von Phasenverschiebungs-Äquivalents-Werten einer Komponente des zweiten einfallenden Lichts in der Ausgabe des Polarisations-Trennmittels; wobei das Verfahren einen Polarisations-Modus-Streuungs-Messschritt zum Messen einer Polarisations-Modus-Streuung des Gerätes unter Test basierend auf Messergebnissen des ersten Messmittels und des zweiten Messmittels umfasst.