JP2017040568A - モード分析装置及びモード分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モード分析において、各モードの電界強度分布の振幅及び位相の検出に要する処理時間を短縮する。また、モード分析において、数値計算による近視野像からのモード分布の算出に代えて、直接に信号光から各モードの電界強度分布の振幅及び位相を検出する。
【解決手段】分析対象光を局部発振光と混合させた後に偏波分離及び４分割光検出器を用いたコヒーレント検出によって電気信号として検出することによって、各縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を得る。各縮退直交偏光モードの振幅及び位相差の検出は、４分割光検出器で検出した交流成分の加減算で行う。偏波分離で得たｘ偏光波及びｙ偏光波を用いることによって、偏光成分が縮退したモードであっても振幅及び位相差を検出することができる。
【選択図】図２

Description

本願発明は、光伝送路の電界強度分布を分析するモード分析に関し、数モードファイバのクロストーク特性の分析に適用することができる。

大容量光通信技術において、伝送媒体として単一モードファイバの他、より大きな通信容量を有したモード多重用数モードファイバが用いられようとしている。複数モードの伝送を可能とするファイバとして、コア径が太いマルチモードファイバや、コア径を単一モードファイバと多モードファイバとの中間とする数モードファイバがある。数モードファイバでは１０個程度以下の複数の伝搬モードに異なる情報を載せてモード多重伝送を行う。なお、ここで、モード多重は複数の信号光を光ファイバの複数の異なる伝搬モードで伝送する多重伝送である。

本出願の発明者は、数モードファイバのクロストーク特性の分析を目的として、縮退モードの偏光状態を含めたクロストークの分析が可能な偏光子回転強度分布測定法（Intensity Profiles from Angled Polarizer:IPAP法）を提案している（非特許文献１）

森田晃平，渡邉達彦，國分泰雄："３モードファイバの近視野像の偏光成分からのモード励振比算出法"，2015年電子情報通信学会総合大会論文集，立命館大学，B-10-20 (2015年3月13日発表)

上記提案した偏光子回転強度分布測定法（IPAP法）は、観測した近視野像の強度分布の数値計算によってモード分析を行うため、モード分析に長時間を要するという問題がある。

そこで、本願発明は、前記した従来の問題点を解決し、モード分析において、各モードの電界強度分布の振幅及び位相の検出に要する処理時間を短縮することを目的とする。

また、モード分析において、数値計算による近視野像からのモード分布の算出に代えて、直接に信号光から各モードの電界強度分布の振幅及び位相を検出することを目的とする。

本願発明のモード分析装置及びモード分析方法は、分析対象光をコヒーレント検出及び偏波分離によって電気信号として検出することによって、モードの縮退直交偏光成分から各縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を得るものである。

（縮退直交偏光モード）
光ファイバを伝搬する導波モードにおいて、伝搬定数がほぼ等しく、重ね合わせによって直線偏波を構成できるモード群はＬＰモードと呼ばれる。ＬＰモードは基本モード（ＬＰ_０１モード）及び高次モードを備える。単一モードファイバはＬＰ_０１モードのみが伝搬し、数モードファイバはＬＰ_０１モードに加えてＬＰ_１１モード等の高次モードが伝搬する。

ＬＰ_１１モードには、電磁界分布において、ｘ方向にモード関数の節を持つＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモードと、ｙ方向にモード関数の節を持つＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードがあり、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモードとＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードは伝搬定数が等しく縮退している。ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモードとＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードは、それぞれ偏光方向を９０度異にする２つの電磁界分布が存在するため、ｘ偏光及びｙ偏光を合わせて同じ伝搬定数を持つ４つの異なる電磁界分布によって４重縮退の状態となっている。

したがって、ＬＰ_μｍ（μ＞０）モードのモード群は、モード関数において２つの回転対称なモード電磁界分布を有すると共に、偏光方向が直交する２つのモードの全４つの電磁界分布が４重縮退している。なお、ＬＰ_０ｍモードは電磁界分布が中心軸対称であるため直交する偏光の２つのモードが縮退している．

以下ではＬＰ_０１モード，ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモード，ＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードのそれぞれｘ偏光とｙ偏光を例として説明する。

ＬＰモードの各電磁界分布は以下の式で表すことができる。
光角周波数をωとし振幅をＡ_ｘとすると、ＬＰ_０１モードのｘ偏光成分の電界分布（電界ベクトル）をＥ_０１ ^（ｘ）(x,y,z;t)は、
で表され、ＬＰ_０１モードのy偏光成分Ｅ_０１ ^（ｙ）(x,y,z;t)は、
で表される。ここで ｆ_０１（x,y）は電界振幅関数であり、この関数はx偏光でもy偏光でも同じである。

ＬＰ_１１モードの場合も同様であり、ＬＰ_１１モードは偏光方向がx偏光とy偏光の２種類に加えて、さらにモード関数がx方向に節を持つか（evenモード（偶モード））、y方向に節を持つか（oddモード（奇モード））の区別があるため、全部で４通りの縮退したモードが存在する。縮退モードでは、伝搬定数は同じで電界分布が異なる。これら４通りの縮退したモードは以下の式で表される。

なお、ここでは、θ₁,θ₂,θ₃,θ₄は全てＬＰ_０１モードのx偏光成分を基準とした相対位相で表している。

図１は、ＬＰ_０１モード、ＬＰ_１１ ^evenモード、及びＬＰ_１１ ^oddモードの振幅と位相を表している。図１において、モード電磁界分布は，強度分布と電界の向きを同時に表現している。また、ＬＰ_１１モードにおいて，節の上下（あるいは左右）で電界振幅の符号が逆であり、図では逆方向のベクトルで表している。

本願発明のモード分析は、分析点における縮退直交偏光モードの成分（振幅及び位相）をｘ座標とｙ座標を基準として求めるものであり、光ファイバによる伝搬状態の測定に適用することができる。

光ファイバを伝搬する導波モードのＬＰモードでは、ＬＰ_０１モードとＬＰ_１１モードの伝搬定数が異なっているため、入射端においてこれらのＬＰモードを全て同時に励振すると、数モードファイバ内においてモード間の電界分布の重ね合わせの関係は入射時点と異なる。また、各モードにおいても、伝搬に伴って座標軸そのものが回転座標変換を受け、また、偏光間位相差も発生する。

このように、光ファイバによる伝搬では、入射端における各モードの励振状態は、光ファイバを伝搬中に生じるモード変換（クロストーク）や座標軸の回転によって変化を受け、光ファイバ内及び出射端での縮退直交モードの成分（振幅及び位相）は入射端と異なる状態となる。本願発明のモード分析で得られる縮退直交モードの成分（振幅及び位相）は、出射端での各モードの励振状態やクロストークの測定に適用することができる。

なお、出射端での縮退直交モードの成分（振幅及び位相）は、光ファイバを伝搬中に生じるモード変換（クロストーク）や座標軸の回転によって変化を受け、入射端での各モードの励振状態から変化するが、本願発明のモード分析自体は、入射端での各モードの励振状態やクロストークに関わらず、分析点（出射端）における縮退直交偏光モードの成分（振幅及び位相）を取得するものである。

図２は本願発明のモード分析装置及び分析方法を説明するための図であり、図２（ａ）は第１の形態を示し、図２（ｂ）は第２の形態を示し、図２（ｃ）は第３の形態を示している。

（モード分析装置の第１の形態）
本願発明の第１の形態によるモード分析装置１Ａは、光ファイバ伝送路から出射した分析対象光と局部発振光との干渉光を出力するコヒーレント検出光学系２と、コヒーレント検出光学系２から出力した干渉光を偏波分離して、直交偏光成分のｘ偏光成分及びｙ偏光成分を分離する偏波分離器３と、偏波分離器３で分離した各偏光成分を検出する光検出器４と、光検出器４で検出した電気信号の交流成分を加減算し、分析対象光から各縮退直交偏光モード成分の振幅及び位相差を得る演算器５を備える。

本願発明のモード分析は、コヒーレント検出光学系２によって分析対象光と局部発振光との干渉光を出力し、偏波分離器３によって偏波分離し、光検出器４で各直交偏光成分を電気信号としてヘテロダイン検出する。ヘテロダイン検出では、信号光の光角周波数ω_０と局部発振器が発する局部発振光の角周波数ω_１との差の角周波数Δωが電気信号の角周波数として検出される。なお、位相は周期２π／Δωの数サイクル分の検出時間に基づいて検出されるが、従来の偏光フィルタを機械的に回転させる方法と比較して高速とすることができる。

ヘテロダイン検出で検出された電気信号は、コヒーレント検出光学系２の出射端における混合されたモード電磁界分布を表している。このモード電磁界分布は縮退直交偏光成分が混合した状態になっており、数学的には線形結合で表され、数モードファイバを伝搬した高次の縮退モードの偏光成分の振幅及び位相差に応じた分布を有している。したがって、コヒーレント検出光学系２の出射端面における干渉光の強度は、混合している各縮退直交偏光モード電磁界の振幅の情報を含み、角周波数Δωの電気信号の位相は混合している各縮退直交偏光モードの相対位相の情報を含んでいる。

コヒーレント検出光学系２からの出力の干渉光はｘ偏光成分とｙ偏光成分とが合波された状態にあるため、偏波分離器３で各偏光成分を偏波分離してｘ偏光成分の光信号とｙ偏光成分の光信号を個別の光検出器４で検出することによって、ｘ偏光成分のモード電磁界分布とｙ偏光成分のモード電磁界分布とを独立して検出することができる。

光検出器４によるモード電磁界分布の検出は、干渉光の出射方向に対して直交する面上の複数箇所において電磁界の強度を検出することで行うことができる。ここで、モード電磁界分布を検出する検出点は電磁界の強度分布の対称性に基づいて定めることができる。

演算器５は、光検出器で検出した電気信号の交流成分を加減算することによって、各縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を算出することができる。演算器５が行う演算は単なる加減算であるため、従来の偏光子回転強度分布測定法（IPAP法）に必要な偏光子の回転操作および数値計算と比較して測定に要する時間を短縮することができる。

コヒーレント検出光学系２は、光ファイバ伝送路から出射した分析対象光と局部発振光とを混合した干渉光を出力する混合器を備える。

混合器は、局部発振光を発する局部発振器と半透明鏡とを備え、半透明鏡の一方の入射端に光ファイバ伝送路の出射端の信号光を入射させ、半透明鏡の他方の入射端に局部発振器が発する局部発振光を入射させ、半透明鏡の出射端から信号光と局部発振光とを混合して得られる干渉光を出力する。

偏波分離器３は偏光ビームスプリッタで構成することができ、干渉光を偏波分離し、偏光ビームスプリッタの一方の出射端からｘ偏光成分を出射し、他方の出射端からｙ偏光成分を出射する。

モード電磁界分布を検出する光検出器４は、モード電磁界分布のｘ軸とｙ軸に対する対称性から、干渉光の出射方向をｚ軸方向としたときｘ軸及びｙ軸に対称な位置を検出点とすることができ、ＬＰ_０１モード，ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモード，ＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードの３つのモードを検出する場合には、４つの光検出器を配置する構成の他に、４象限分割光検出器を用いることができる。

光検出器４は、偏波分離器が分離したｘ偏光成分の出射光を入射させるＸ側４象限分割光検出器と、偏波分離器が分離したｙ偏光成分の出射光を入射させるＹ側４象限分割光検出器とを備える。Ｘ側４象限分割光検出器及びＹ側４象限分割光検出器は、それぞれ４つの各象限から出力信号を出力する。

演算器５は、Ｘ側４象限分割光検出器の４つの出力信号を入力し、各出力信号を加減算してｘ偏光成分の振幅及び位相を演算するＸ偏光成分演算器と、Ｙ側４象限分割光検出器の４つの出力信号を入力し、各出力信号を加減算してｙ偏光成分の振幅及び位相を演算するＹ偏光成分演算器とを備える。

コヒーレント検出において、分析対象光と局部発振光とから干渉光を生成する混合器において、半透明鏡からは分析対象光が透過する方向と、分析対象光の反射する方向の２方向に干渉光が出射される。前記した第１の形態によるモード分析装置１Ａは、２方向に進む干渉光の何れか一方の干渉光を用いてモード分析を行う構成である。

本願発明の第２の形態によるモード分析装置１Ｂ、及び第３の形態によるモード分析装置１Ｃは、２方向に進む干渉光の２つの干渉光を用いてモード分析を行う構成である。

（モード分析装置の第２の形態）
本願発明の第２の形態によるモード分析装置１Ｂは、第１の形態と同様に、分析対象光と局部発振光との干渉光を出力するコヒーレント検出光学系２と、コヒーレント検出光学系２から出力した干渉光を偏波分離して、直交偏光成分のｘ偏光成分及びｙ偏光成分を分離する偏波分離器３と、偏波分離器３で分離した各偏光成分を検出する光検出器４と、光検出器４で検出した検出信号のｘ偏光成分の差分からｘ偏光成分の振幅Ａｘ，Ｂｘ^ｅ，Ｂｘ^ｏ 及び位相を求めるＸ偏光成分差分演算器５ｘと、光検出器４で検出した検出信号のｙ偏光成分の差分からｙ偏光成分の振幅Ａｙ，Ｂｙ^ｅ，Ｂｙ^ｏ 及び位相を求めるＹ偏光成分差分演算器５ｙを備える。

モード分析装置１Ｂは、２つの偏波分離器３Ａ，３Ｂと４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙを備え、コヒーレント検出光学系２の混合器（半透明鏡）の透過光を一方の偏波分離器に入射させ、半透明鏡の反射光を他方の偏波分離器に入射させ、各偏波分離器３Ａ，３Ｂで偏波分離した干渉光を４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙで検出する。４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙは、それぞれｘ偏光成分とｙ偏光成分の信号を検出する。

モード分析装置１Ｂにおける偏波分離器３Ａの出力を処理する検出系はＸ偏光成分差分演算器５ｘ^ＡとＹ偏光成分差分演算器５ｙ^Ａとを備える。Ｘ偏光成分差分演算器５ｘ^Ａは光検出器４Ａｘが検出したｘ偏光成分の差分を演算し、Ｙ偏光成分差分演算器５ｙ^Ａは光検出器４Ａｙが検出したｙ偏光成分の差分を演算して求める。Ｘ偏光成分差分演算器５ｘ^Ａで求めたｘ偏光成分はＡｘ，Ｂｘ^ｅ，Ｂｘ^ｏ を表し、Ｙ偏光成分差分演算器５ｙ^Ａで求めたｙ偏光成分の差分は、Ａｙ，Ｂｙ^ｅ，Ｂｙ^ｏを表している。

偏波分離器３Ｂの出力を処理する検出系のＸ偏光成分差分演算器５ｘ^Ｂ及びＹ偏光成分差分演算器５ｙ^Ｂにおいても、ｘ偏光成分の差分及びｙ偏光成分の差分を求めることによって縮退直交偏光モードの振幅と位相を同様に検出することができるため、第２の形態によれば、数モードファイバからの出射光電力を無駄にせずに利用することができる。

（モード分析装置の第３の形態）
本願発明の第３の形態によるモード分析装置１Ｃは、第１の形態と同様に、分析対象光と局部発振光との干渉光を出力するコヒーレント検出光学系２と、コヒーレント検出光学系２から出力した干渉光を偏波分離して、縮退直交偏光成分のｘ偏光成分及びｙ偏光成分を分離する偏波分離器３と、偏波分離器３で分離した各偏光成分を検出する光検出器４と、光検出器４で検出したｘ偏光成分及びｙ偏光成分の各検出信号について平均値を求める加算器６と、加算器６で求めた検出信号の平均値を加減算し、分析対象光から各縮退直交偏光モード成分の振幅及び位相差を得る演算器５を備える。

モード分析装置１Ｃは、２つの偏波分離器３Ａ，３Ｂと４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙを備え、コヒーレント検出光学系２の混合器（半透明鏡）の透過光を一方の偏波分離器に入射させ、半透明鏡の反射光を他方の偏波分離器に入射させ、各偏波分離器３Ａ，３Ｂで偏波分離した干渉光を４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙで検出する。４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙは、それぞれｘ偏光成分とｙ偏光成分の信号を検出する。

モード分析装置１Ｃにおける偏波分離器３Ａの出力を処理する検出系は、偏波分離器３Ａで分離したＸ偏光成分と偏波分離器３Ｂで分離したＸ偏光成分の検出信号を加算してｘ偏光成分の平均信号を求める加算器６Ｘと、偏波分離器３Ａで分離したｙ偏光成分と偏波分離器３Ｂで分離したＹ偏光成分の検出信号を加算してＹ偏光成分の平均信号を求める加算器６Ｙを備える。

演算器５は、Ｘ偏光成分について加算器６で求めた４つの加算信号を入力し、各加算信号を加減算して縮退直交偏光モードのｘ偏光成分の振幅及び位相を演算するＸ偏光成分差分演算器５ｘと、ｙ偏光成分について加算器６で求めた４つの加算信号を入力し、各加算信号を加減算して縮退直交偏光モードのｙ偏光成分の振幅及び位相を演算するＹ偏光成分差分演算器５ｙとを備える。

以上説明したように、本願発明によれば、モード分析において、各モードの電界強度分布の振幅及び位相の検出に要する処理時間を短縮することができる。

本願発明によれば、モード分析において、数値計算による近視野像からのモード分布の演算に代えて、直接に信号光から各モードの電界強度分布の振幅及び位相を検出することができる。

ＬＰ_０１モード、ＬＰ_１１ ^evenモード、及びＬＰ_１１ ^oddモードの振幅と位相を表す図である。 本願発明のモード分析装置及び分析方法を説明するための図である。 本願発明のモード分析装置の第１の形態を説明するための図である。 本願発明のモード分析装置が備える演算器の構成例を説明するための図である。 本願発明のモード分析装置の第２の形態を説明するための図である。 本願発明のモード分析装置の第３の形態を説明するための図である。

以下、本願発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。以下、図３を用いて本願発明のモード分析装置の第１の形態を説明し、図４を用いて本願発明のモード分析装置が備える演算器の構成例を説明し、図５を用いて本願発明のモード分析装置の第２の形態を説明し、図６を用いて本願発明のモード分析装置の第３の形態を説明する。

（モード分析装置の第１の形態）
図３は本願発明のモード分析装置の第１の形態の一構成例を説明するための図である。

モード分析装置１Ａは、コヒーレント検出光学系２と偏波分離器３と光検出器４と演算器５を備える。

コヒーレント検出光学系２は信号光の光角周波数ω_０と局部発振器が発する局部発振光の角周波数ω_１との合成干渉光を生成する機構であり、局部発振光を発する局部発振器２ａと、λ／４波長板２ｂと、信号光と局部発振光との干渉光を生成する混合器（半透明鏡）２ｃとを備える。

局部発振器２ａから発せられた局部発振光は、偏波面保持ファイバ１２を介してレンズ１３及びλ／４波長板２ｂに導かれる。なお、通常の単一モードファイバでは出射端での偏光状態が楕円偏光でありその偏光状態は不安定であるため、ここでは、局部発振光の偏光状態を保持したままλ／４波長板２ｂに導くために偏波面保持ファイバ１２を用いている。また、レンズ１３は、局部発振光を平行光にしてλ／４波長板２ｂに入射させるレンズである。

λ／４波長板２ｂは、局部発振光の直線偏光の偏光方向に対して４５°回転させた状態で設置して、局部発振光を円偏光に変換して混合器２ｃに入射させ、信号光の如何なる偏光成分にも干渉させるための構成である。なお、λ／４波長板に代えて，λ／２波長板を、その主軸が局部発振光の直線偏光の偏光方向とモード分析装置の座標系におけるｘ軸との中間の角度をなすように回転させた状態で設置して、局部発振光の偏光方向がモード分析装置の座標系のｘ軸に対して４５°傾いた角度で混合器２ｃに入射させても良い。さらには、局部発振光からの光をレンズに導く偏波面保持ファイバの偏光主軸をモード分析装置の座標系のｘ軸に対して４５°傾けて配置して、局部発振光の偏光方向がモード分析装置の座標系のｘ軸に対して４５°傾いた角度で混合器２ｃに入射させても良い。

半透明鏡２ｃの一方の入射端に伝送路（数モードファイバ１０）の出射端の信号光をレンズ１１を介して入射させ、半透明鏡２cの他方の入射端に局部発振器２ａが発する局部発振光を入射させ、出射端から信号光と局部発振光とを混合して得られる干渉光を出射する。

なお、数モードファイバ１０と半透明鏡２ｃの一方の入射端との間に設けるレンズ１１は平行光を生成するためである。

偏波分離器３は偏光ビームスプリッタで構成することができ、混合器２ｃで生成した干渉光を偏波分離して、縮退直交偏光成分のｘ偏光成分及びｙ偏光成分を分離する。

モード分離について、ＬＰ_０１、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎ、ＬＰ_１１ ^ｏｄｄの３つのモードを例にして説明する。

光検出器４は、偏波分離器３で各偏光成分に分離した干渉光を検出する。光検出器４は、偏波分離器３が分離したｘ偏光成分の干渉光を入射するＸ側４象限分割光検出器４ｘと、偏波分離器３が分離したｙ偏光成分の干渉光を入射するＹ側４象限分割光検出器４ｙとを備え、Ｘ側４象限分割光検出器４ｘ及びＹ側４象限分割光検出器４ｙはそれぞれ４つの各象限から振幅と位相を異にする出力信号Ｉ_x１，Ｉ_x２，Ｉ_x３，Ｉ_x４、出力信号Ｉ_y１，Ｉ_y２，Ｉ_y３，Ｉ_y４を出力する。

演算器５は、光検出器４で検出した交流成分の加減算によって、各縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を得る。演算器５は、Ｘ側４象限分割光検出器４ｘの４つの出力信号を入力し、各出力信号を加減算してｘ偏光成分の振幅及び位相を演算するＸ偏光成分差分演算器５ｘと、Ｙ側４象限分割光検出器４ｙの４つの出力信号を入力し、各出力信号を加減算してｙ偏光成分の振幅及び位相を演算するＹ偏光成分差分演算器５ｙとを備える。

数モードファイバの出射端での信号光のＬＰ_０１、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎ、ＬＰ_１１ ^ｏｄｄの３つのモードのｘ偏光とｙ偏光成分をすべて含む混合状態の電界振幅（Ａｘ，Ａｙ，Ｂｘ^ｅ，Ｂｙ^ｅ，Ｂｘ^ｏ，Ｂｙ^ｏ）と、ＬＰ_０１モードのｘ偏光を基準とする各モードの位相差（θ_0−４）を以下の式（７）で定義する。

局部発振光（電界をＥ_ＬＯとする）と干渉し、偏光ビームスプリッタ（通過する偏光方向の単位ベクトルをｅ_ｐｏｌとする）を通過した後の信号光の光電力は式（８）で表される。

ここで、干渉光の交流成分について、４象限分割光検出器の第ν象限で生じる電流Ｉ_νＡＣは以下の式（９）で表される。
ただし、係数ξとηは、
で表され，ω_０は基本モードのＬＰ_０１モード電磁界分布をガウス関数で近似した場合のスポットサイズであり、Ｄは局部発振光を平面波近似した場合の電界振幅、Ｎ_０とＮ_１はそれぞれＬＰ_０１モードとＬＰ_１１モードの電磁界分布関数の規格化定数である。

なお、規格化定数とは，式(1)から(6)に含まれる電磁界分布関数f₀₁（x, y）とf₁₁（x, y）の２乗（電力なので電界の二乗）を断面内全体にわたって積分したときに値が１になるようにする係数である。

また、縮退直交偏光モードの振幅及び位相差は、以下の表１で表されるように各象限の交流電流の加減算で求めることができる。

図４はＸ偏光成分演算器とＹ偏光成分演算器の構成例を説明するための図である。表１で示したように、縮退直交偏光モードの振幅及び位相差は、各象限の交流電流Ｉ_νＡＣの加減算で求めることができる。ここで、νは象限１〜４に対応している。

図４（ａ），（ｂ）は、縮退直交偏光モードのｘ偏光成分の振幅Ａ_ｘ，Ｂ_ｘ ^ｅ，Ｂ_ｘ ^ｏ、及びｘ偏光成分の位相θ_１、θ_３を演算する構成例を示している。

図４（ａ）は、ＬＰ_０１モードのｘ偏光成分の振幅Ａ_ｘ及びｘ偏光成分の位相は、４象限分割光検出器４ｘの出力信号Ｉ_x１，Ｉ_x２，Ｉ_x３，Ｉ_x４を加算器で加算し、ロックインアンプで通す構成例を示し、図４（ｂ）は、ＬＰ_０１モードのｘ偏光成分の振幅Ａ_ｘ及びｘ偏光成分の位相は、４象限分割光検出器４ｘの出力信号Ｉ_x１，Ｉ_x２，Ｉ_x３，Ｉ_x４を帯域透過フィルタで角周波数Δωの交流成分のみを取り出した後に加算器で加算し、振幅及び位相検波器を通す構成例を示している。なお、ここでは、ＬＰ_０１モードのｘ偏光成分の位相を位相基準とするために“０”としている。

図４（ａ）の構成では、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモードのｘ偏光成分の振幅Ｂ_ｘ ^ｅ及びｘ偏光成分の位相θ_１は、４象限分割光検出器４ｘの出力信号Ｉ_x１，Ｉ_x２，Ｉ_x３，Ｉ_x４の内、減算器で求めた出力信号Ｉ_x１とＩ_x２との差分（Ｉ_x１−Ｉ_x２）と、減算器で求めた出力信号Ｉ_x４とＩ_x３との差分（Ｉ_x４−Ｉ_x３）とを加算器で加算した後、ロックインアンプを通すことで得ることができる。

図４（ａ）の構成では、ＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードのｘ偏光成分の振幅Ｂ_ｘ ^ｏ及びｘ偏光成分の位相θ_３は、４象限分割光検出器４ｘの出力信号Ｉ_x１，Ｉ_x２，Ｉ_x３，Ｉ_x４の内、減算器で求めた出力信号Ｉ_x１とＩ_x４の差分（Ｉ_x１−Ｉ_x４）と、減算器で求めた出力信号Ｉ_x２とＩ_x３との差分（Ｉ_x２−Ｉ_x３）とを加算器で加算した後、ロックインアンプを通すことで得ることができる。

図４（ｂ）の構成では、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモードのｘ偏光成分の振幅Ｂ_ｘ ^ｅ及びｘ偏光成分の位相θ_１は、４象限分割光検出器４ｘの出力信号Ｉ_x１，Ｉ_x２，Ｉ_x３，Ｉ_x４を帯域透過フィルタで角周波数Δωの交流成分のみを取り出した後に、フィルタ及び減算器を通して得られた出力信号Ｉ_x１とＩ_x２との差分（Ｉ_x１−Ｉ_x２）と、フィルタ及び減算器を通して得られた出力信号Ｉ_x４とＩ_x３との差分（Ｉ_x４−Ｉ_x３）とを加算器で加算した後、振幅及び位相検波器を通すことで得ることができる。

図４（ｂ）の構成では、ＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードのｘ偏光成分の振幅Ｂ_ｘ ^ｏ及びｘ偏光成分の位相θ_３は、４象限分割光検出器４ｘの出力信号Ｉ_x１，Ｉ_x２，Ｉ_x３，Ｉ_x４を帯域透過フィルタで角周波数Δωの交流成分のみを取り出した後に、フィルタ及び減算器を通して得られた出力信号Ｉ_x１とＩ_x４との差分（Ｉ_x１−Ｉ_x４）と、フィルタ及び減算器を通して得られた出力信号Ｉ_x２とＩ_x３との差分（Ｉ_x２−Ｉ_x３）とを加算器で加算した後、振幅及び位相検波器を通すことで得ることができる。

図４（ｃ），（ｄ）は、縮退直交偏光モードのｙ偏光成分の振幅Ａ_ｙ，Ｂ_ｙ ^ｅ，Ｂ_ｙ ^ｏ、及びｙ偏光成分の位相θ_２、θ_４を演算する構成例を示している。

図４（ｃ）は、ＬＰ_０１モードのｙ偏光成分の振幅Ａ_ｙ及びｙ偏光成分の位相は、４象限分割光検出器４ｙの出力信号Ｉ_y１，Ｉ_y２，Ｉ_y３，Ｉ_y４を加算器で加算し、ロックインアンプで通す構成例を示し、図４（ｄ）は、ＬＰ_０１モードのｙ偏光成分の振幅Ａ_ｙ及びｙ偏光成分の位相は、４象限分割光検出器４ｙの出力信号Ｉ_y１，Ｉ_y２，Ｉ_y３，Ｉ_y４を帯域透過フィルタで角周波数Δωの交流成分のみを取り出した後に加算器で加算し、振幅および位相検波器を通す構成例を示している。なお、ここでは、ＬＰ_０１モードのｙ偏光成分の位相をｘ偏光成分の位相基準に対してθ_０としている。

図４（ｃ）の構成では、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモードのｙ偏光成分の振幅Ｂ_ｘｙ及びｙ偏光成分の位相θ_２は、４象限分割光検出器４ｘの出力信号Ｉ_y１，Ｉ_y２，Ｉ_y３，Ｉ_y４の内、減算器で求めた出力信号Ｉ_y１とＩ_y２との差分（Ｉ_y１−Ｉ_y２）と、減算器で求めた出力信号Ｉ_y４とＩ_y３との差分（Ｉ_yｙ４−Ｉ_y３）とを加算器で加算した後、ロックインアンプを通すことで得ることができる。

図４（ｃ）の構成では、ＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードのｙ偏光成分の振幅Ｂ_ｙ ^ｏ及びｙ偏光成分の位相θ_４は、４象限分割光検出器４ｙの出力信号Ｉ_y１，Ｉ_y２，Ｉ_y３，Ｉ_y４の内、減算器で求めた出力信号Ｉ_y１とＩ_y４の差分（Ｉ_y１−Ｉ_y４）と、減算器で求めた出力信号Ｉ_y２とＩ_y３との差分（Ｉ_y２−Ｉ_y３）とを加算器で加算した後、ロックインアンプを通すことで得ることができる。

図４（ｄ）の構成では、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモードのｙ偏光成分の振幅Ｂ_ｙ ^ｅ及びｙ偏光成分の位相θ_２は、４象限分割光検出器４ｙの出力信号Ｉ_y１，Ｉ_y２，Ｉ_y３，Ｉ_y４を帯域透過フィルタで角周波数Δωの交流成分のみを取り出した後に、フィルタ及び減算器を通して得られた出力信号Ｉ_y１とＩ_y２との差分（Ｉ_y１−Ｉ_y２）と、フィルタ及び減算器を通して得られた出力信号Ｉ_y４とＩ_y３との差分（Ｉ_y４−Ｉ_y３）とを加算器で加算した後、振幅及び位相検波器を通すことで得ることができる。

図４（ｄ）の構成では、ＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードのｙ偏光成分の振幅Ｂ_ｙ ^ｏ及びｙ偏光成分の位相θ_４は、４象限分割光検出器４ｙの出力信号Ｉ_y１，Ｉ_y２，Ｉ_y３，Ｉ_y４を帯域透過フィルタで角周波数Δωの交流成分のみを取り出した後に、フィルタ及び減算器を通して得られた出力信号Ｉ_y１とＩ_y４との差分（Ｉ_y１−Ｉ_y４）と、フィルタ及び減算器を通して得られた出力信号Ｉ_y２とＩ_y３との差分（Ｉ_y２−Ｉ_y３）とを加算器で加算した後、振幅及び位相検波器を通すことで得ることができる。

（モード分析装置の第２の形態）
図５は本願発明のモード分析装置の第２の形態の一構成例を説明するための図である。

本願発明の第２の形態によるモード分析装置１Ｂは、混合器から２方向に進む干渉光の両方の干渉光を用いてモード分析を行う構成である。

本願発明の第２の形態によるモード分析装置１Ｂは、第１の形態と同様に、分析対象光と局部発振光との干渉光を検出するコヒーレント検出光学系２と、コヒーレント検出光学系２で検出した干渉光を偏波分離して、直交偏光成分のｘ偏光成分及びｙ偏光成分を分離する偏波分離器３と、偏波分離器３で分離した各偏光成分を検出する光検出器４とを備え、光検出器４の検出信号を用いて各偏光成分の差分を演算する演算器５を備える。演算器５は偏光成分差分演算器で構成することができる。

モード分析装置１Ｂは、混合器の半透明鏡２ｃの２つの出射端に対して、偏波分離器３Ａ及び光検出器４Ａの組と、偏波分離器３Ｂ及び光検出器４Ｂの組からなる二組の光学系及び検出系を備え、コヒーレント検出光学系２の混合器（半透明鏡）２ｃの透過光を一方の組の偏波分離器３Ａに入射させ、混合器（半透明鏡）２ｃの反射光を他方の偏波分離器３Ｂに入射させ、各偏波分離器３Ａ，３Ｂで偏波分離した干渉光を４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙで検出する。４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙは、それぞれ偏波分離器３Ａ，３Ｂによって分離されたｘ偏光成分とｙ偏光成分の信号を検出する。

光検出器４Ａは、混合器（半透明鏡）２ｃの透過光について、偏波分離器３Ａで偏波分離したｘ偏光成分を検出する４象限分割光検出器４Ａｘと、偏波分離器３Ａで偏波分離したｙ偏光成分を検出する４象限分割光検出器４Ａｙを備える。

４象限分割光検出器４Ａｘは、ｘ偏光成分のモード電磁界分布を表す出力信号Ｉ_x１ ^Ａ，Ｉ_x２ ^Ａ，Ｉ_x３ ^Ａ，Ｉ_x４ ^Ａを出力し、４象限分割光検出器４Ａｙは、ｙ偏光成分のモード電磁界分布を表す出力信号Ｉ_y１ ^Ａ，Ｉ_y２ ^Ａ，Ｉ_y３ ^Ａ，Ｉ_y４ ^Ａを出力する。

一方、光検出器４Ｂは、混合器（半透明鏡）２ｃの反射光について、偏波分離器３Ｂで偏波分離したｘ偏光成分を検出する４象限分割光検出器４Ｂｘと、偏波分離器３Ｂで偏波分離したｙ偏光成分を検出する４象限分割光検出器４Ｂｙを備える。

４象限分割光検出器４Ｂｘは、ｘ偏光成分のモード電磁界分布を表す出力信号Ｉ_x１ ^Ｂ，Ｉ_x２ ^Ｂ，Ｉ_x３ ^Ｂ，Ｉ_x４ ^Ｂを出力し、４象限分割光検出器４Ｂｙは、ｙ偏光成分のモード電磁界分布を表す出力信号Ｉ_y１ ^Ｂ，Ｉ_y２ ^Ｂ，Ｉ_y３ ^Ｂ，Ｉ_y４ ^Ｂを出力する。

さらに、モード分析装置１ＢはＸ偏光成分差分演算器５ｘとＹ偏光成分差分演算器５ｙとを備える。Ｘ偏光成分差分演算器５ｘは光検出器４Ａｘ，４Ｂｙが検出したｘ偏光成分の差分を演算し、Ｙ偏光成分差分演算器５ｙは光検出器４Ａｙ，４Ｂｙが検出したｙ偏光成分の差分を演算する。

Ｘ偏光成分差分演算器５ｘは、出力信号Ｉ_x１ ^Ａ，Ｉ_x２ ^Ａ，Ｉ_x３ ^Ａ，Ｉ_x４ ^Ａから光検出器４Ａｘのｘ偏光成分の差分を演算するＸ偏光成分差分演算器５ｘ^Ａ、及び出力信号Ｉ_x１ ^Ｂ，Ｉ_x２ ^Ｂ，Ｉ_x３ ^Ｂ，Ｉ_x４ ^Ｂから光検出器４Ｂｘのｙ偏光成分の差分を演算するＹ偏光成分差分演算器５ｘ^Ｂを備える。

また、Ｙ偏光成分差分演算器５ｙは、出力信号Ｉ_y１ ^Ａ，Ｉ_y２ ^Ａ，Ｉ_y３ ^Ａ，Ｉ_y４ ^Ａから光検出器４Ａｙのｘ偏光成分の差分を演算するＹ偏光成分差分演算器５ｙ^Ａ、及び出力信号Ｉ_y１ ^Ｂ，Ｉ_y２ ^Ｂ，Ｉ_y３ ^Ｂ，Ｉ_y４ ^Ｂから光検出器４Ｂｙのｙ偏光成分の差分を演算するＹ偏光成分差分演算器５ｙ^Ｂを備える。

Ｘ偏光成分差分演算器５ｘ及びＹ偏光成分差分演算器５ｙの出力から、ＬＰ_０１、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎ、ＬＰ_１１ ^ｏｄｄの３つのモードのｘ偏光とｙ偏光成分の電界振幅（Ａｘ，Ａｙ，Ｂｘ^ｅ，Ｂｙ^ｅ，Ｂｘ^ｏ，Ｂｙ^ｏ）と、ＬＰ_０１モードのｘ偏光を基準とする各モードの位相差（θ_0−４）を得ることができる。

（モード分析装置の第３の形態）
図６は本願発明のモード分析装置の第３の形態の一構成例を説明するための図である。

本願発明の第３の形態によるモード分析装置１Ｃは、第２の形態と同様に、混合器から２方向に進む２つの干渉光を用いてモード分析を行う構成である。

本願発明の第３の形態によるモード分析装置１Ｃは、第２の形態と同様に、分析対象光と局部発振光との干渉光を出射するコヒーレント検出光学系２と、コヒーレント検出光学系２から出射した干渉光を偏波分離して、縮退直交偏光成分のｘ偏光成分及びｙ偏光成分を分離する偏波分離器３と、偏波分離器３で分離した各偏光成分を検出する光検出器４とを備え、光検出器４の検出信号を用いて、混合器で分岐された２系列の各偏光成分の和を求める加算器６と、加算器６で得た各偏光成分の和を加減算し、分析対象光の各縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を得る演算器５を備える。演算器５は第２の態様の演算器５と同様の機能である。

モード分析装置１Ｃは、混合器の半透明鏡２ｃの２つの出射端に対して、偏波分離器３Ａ及び光検出器４Ａの組と、偏波分離器３Ｂ及び光検出器４Ｂの組からなる二組の光学系及び検出系を備え、コヒーレント検出光学系２の混合器（半透明鏡）２ｃの透過光を一方の組の偏波分離器３Ａに入射させ、混合器（半透明鏡）２ｃの反射光を他方の偏波分離器３Ｂに入射させ、各偏波分離器３Ａ，３Ｂで偏波分離した干渉光を４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙで検出する。４つの光検出器４Ａｘ，４Ａｙ，４Ｂｘ，４Ｂｙは、それぞれ偏波分離器３Ａ，３Ｂによって分離されたｘ偏光成分とｙ偏光成分の信号を検出する。

光検出器４Ａは、混合器（半透明鏡）２ｃの透過光について、偏波分離器３Ａで偏波分離したｘ偏光成分を検出する４象限分割光検出器４Ａｘと、偏波分離器３Ａで偏波分離したｙ偏光成分を検出する４象限分割光検出器４Ａｙを備える。

４象限分割光検出器４Ａｘは、ｘ偏光成分のモード電磁界分布を表す出力信号Ｉ_x１ ^Ａ，Ｉ_x２ ^Ａ，Ｉ_x３ ^Ａ，Ｉ_x４ ^Ａを出力し、４象限分割光検出器４Ａｙは、ｙ偏光成分のモード電磁界分布を表す出力信号Ｉ_y１ ^Ａ，Ｉ_y２ ^Ａ，Ｉ_y３ ^Ａ，Ｉ_y４ ^Ａを出力する。

一方、光検出器４Ｂは、混合器（半透明鏡）２ｃの反射光について、偏波分離器３Ｂで偏波分離したｘ偏光成分を検出する４象限分割光検出器４Ｂｘと、偏波分離器３Ｂで偏波分離したｙ偏光成分を検出する４象限分割光検出器４Ｂｙを備える。

４象限分割光検出器４Ｂｘは、ｘ偏光成分のモード電磁界分布を表す出力信号Ｉ_x１ ^Ｂ，Ｉ_x２ ^Ｂ，Ｉ_x３ ^Ｂ，Ｉ_x４ ^Ｂを出力し、４象限分割光検出器４Ｂｙは、ｙ偏光成分のモード電磁界分布を表す出力信号Ｉ_y１ ^Ｂ，Ｉ_y２ ^Ｂ，Ｉ_y３ ^Ｂ，Ｉ_y４ ^Ｂを出力する。

さらに、モード分析装置１Ｃは、４象限分割光検出器４Ａｘ及び４象限分割光検出器４Ｂｘで検出した２系列のｘ偏光成分を加算して和を求める加算器６Ｘと、４象限分割光検出器４Ａｙ及び４象限分割光検出器４Ｂｙで検出した２系列のｙ偏光成分を加算して和を求める加算器６Ｙを備える。

加算器６Ｘは、Ｉ_x１ ^ＡとＩ_x１ ^Ｂとの和、Ｉ_x２ ^ＡとＩ_x２ ^Ｂとの和、Ｉ_x３ ^ＡとＩ_x３ ^Ｂとの和、及びＩ_x４ ^ＡとＩ_x４ ^Ｂとの和を算出する。加算器６Ｙは、Ｉ_y１ ^ＡとＩ_y１ ^Ｂとの和、Ｉ_y２ ^ＡとＩ_y２ ^Ｂとの和、Ｉ_y３ ^ＡとＩ_y３ ^Ｂとの和、及びＩ_y４ ^ＡとＩ_y４ ^Ｂとの和を算出する、

偏波分離器３Ａ及び偏波分離器３Ｂのそれぞれの後段の検出系から得られる出力は、同じ偏波同士の信号であり、通常は同一の出力信号になるが、一般には光学系の中心軸のずれや、４象限分割光検出器の中心軸のずれによって必ずしも同一とならない。

第３の形態では、混合器後の２つの系列の和をとって平均化することによって、誤差を低減する。

したがって、第３の形態によれば、数モードファイバからの出力光が混合器で半分となることで生じる電力の半減を解消し、同じ信号を２系列から取得して平均化することによって誤差を低減するという効果を奏することができる。

上記した第１〜第３の形態において、偏波分離器３で分離したｘ偏光成分及びｙ偏光成分の座標軸はＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモードやＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードの電磁界分布の基準となるｘ軸及びｙ軸と対応し、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモード及びＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードは９０度回転対称であることに基づいて、光検出器４の４象限分割光検出器を偏波分離器３の偏光成分及びｙ偏光成分の座標軸に合わせて軸合わせさせている。

第１〜第３の形態では、４象限分割光検出器を用いて、ＬＰ_０１モード、ＬＰ_１１ ^ｅｖｅｎモード及びＬＰ_１１ ^ｏｄｄモードの分析に適用する例を示しているが、ＬＰ_２１ ^ｅｖｅｎモード、及びＬＰ_２１ ^ｏｄｄモードは４５度回転対称であるため、４分割光検出器に代えて８分割光検出器を用いることで対応してもよい。

なお、本願発明は前記各実施の形態に限定されるものではない。本願発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、これらを本願発明の範囲から排除するものではない。

本願発明のモード分析装置は、数モードファイバの伝搬モードの分析に適用することができる。

１ モード分析装置
１Ａ モード分析装置
１Ｂ モード分析装置
２ 偏波分離部
２ａ 局部発振器
２ｂ 波長板
２ｃ 混合器（半透明鏡）
３ 偏波分離器
３Ａ，３Ｂ 偏波分離器
４ 光検出器
４ｘ 象限分割光検出器
４ｙ 象限分割光検出器
４Ａ，４Ｂ 光検出器
４Ａｘ ４象限分割光検出器
４Ａｙ ４象限分割光検出器
４Ｂｘ ４象限分割光検出器
４Ｂｙ ４象限分割光検出器
５ 演算器
５ｘ Ｘ偏光成分演算器
５ｙ Ｙ偏光成分演算器
６，６ｘ，６ｙ 加算器
１０ 数モードファイバ
１１ レンズ
１２ 偏波面保持ファイバ
１３ レンズ

Claims (4)

1. 電磁界分布が伝搬定数について縮退した縮退直交偏光モードを含む複数のモードを伝搬させる光ファイバ伝送路からの出射光に含まれる各モード成分を分析するモード分析装置において、
   分析対象光と局部発振光との干渉光を出力するコヒーレント検出光学系と、
   前記干渉光を偏波分離して、前記縮退直交偏光成分のｘ偏光成分及びｙ偏光成分を分離する偏波分離器と、
   各偏光成分に分離した干渉光を検出する光検出器と、
   前記光検出器で検出した交流成分を加減算し、前記縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を得る演算器を備えることを特徴とする、モード分析装置。
2. 前記コヒーレント検出光学系は、分析対象光と局部発振光とを混合して干渉光を出力する混合器を備え、
   前記混合器は、局部発振光を発する局部発振器と半透明鏡とを備え、前記半透明鏡の一方の入射端に前記光ファイバ伝送路の出射端の信号光を入射させ、前記半透明鏡の他方の入射端に前記局部発振器が発する局部発振光を入射させ、前記半透明鏡の出射端から信号光と局部発振光とを混合して得られる干渉光を出力し、
   前記光検出器は、前記偏波分離器が分離したｘ偏光成分の出射光を入射させるＸ側４象限分割光検出器と、前記偏波分離器が分離したｙ偏光成分の出射光を入射させるＹ側４象限分割光検出器とを備え、Ｘ側４象限分割光検出器及びＹ側４象限分割光検出器はそれぞれ４つの各象限から位相を異にする出力信号を出力し、
   前記演算器は、Ｘ側４象限分割光検出器の４つの出力信号を入力させ、各出力信号を加減算してｘ偏光成分の振幅及び位相差を演算するＸ偏光成分演算器と、Ｙ側４象限分割光検出器の４つの出力信号を入力させ、各出力信号を加減算してｙ偏光成分の振幅及び位相差を演算するＹ偏光成分演算器とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のモード分析装置。
3. 前記コヒーレント検出光学系は、分析対象光と局部発振光とを混合して干渉光を出力する混合器を備え、
   前記混合器は、局部発振光を発する局部発振器と半透明鏡とを備え、前記半透明鏡の一方の入射端に前記光ファイバ伝送路の出射端の信号光を入射させ、前記半透明鏡の他方の入射端に前記局部発振器が発する局部発振光を入射させ、前記半透明鏡の出射端から信号光と局部発振光とを混合して得られる干渉光を出力し、
   前記光検出器は、前記偏波分離器が分離したｘ偏光成分の出射光を入射させるＸ側４象限分割光検出器と、前記偏波分離器が分離したｙ偏光成分の出射光を入射させるＹ側４象限分割光検出器とを備え、Ｘ側４象限分割光検出器及びＹ側４象限分割光検出器はそれぞれ４つの各象限から位相を異にする出力信号を出力し、
   前記偏波分離器と前記光検出器とからなる組を２つ備え、前記半透明鏡の透過光を一方の組の偏波分離器に入射させ、前記半透明鏡の反射光を他方の組の偏波分離器に入射させ、
   前記演算器は、前記２つの組の光検出器の出力信号について各偏光成分の差分信号を演算し、前記演算器に対する入力信号を出力するｘ偏光成分の差分演算器及びｙ偏光成分の差分演算器を備えることを特徴とする、請求項１に記載のモード分析装置。
4. 分析対象光と局部発振光との干渉光を偏波分離して、縮退直交偏光成分のｘ偏光成分及びｙ偏光成分を分離し、
   各偏光成分に分離した干渉光を検出して電気信号を出力し、
   検出した前記電気信号の交流成分を加減算し、前記縮退直交偏光成分から各縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を得ることを特徴とする、モード分析方法。