JP6612794B2 - 偏光解析装置および光スペクトラムアナライザ - Google Patents

Description

本発明は、被測定光の偏光状態を解析する偏光解析装置および光スペクトラムアナライザを、簡易で安価に構成するための技術に関する。、

高速光通信システムでは、伝送信号光の偏光方向による光ファイバ内での光の伝搬スピードの違いによって発生する偏波モード分散が伝送信号を劣化させる。また、伝送装置を構成する各光学部品のＰＤＬ（Ｐｏ１ａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ：偏波依存性損失）特性も、伝送信号の劣化要因となる。

従って、伝送信号光の偏光度（ＤＯＰ：Ｄｅｇｒｅｅ Ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）や偏波状態（ＳＯＰ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）、および、伝送線路である光ファイバや伝送装置を構成する光学部品の偏波特性を測定・把握することは、光通信にとって非常に重要な項目の１つである。

また、光増幅器を含む伝送線路においては、光増幅器から出力される増幅された自然放出光（ＡＳＥ）が信号品質を劣化させる。信号光は偏光した光であるのに対し、このＡＳＥ光は一般に無偏光であるため、偏光した光パワーと無偏光な光パワーの比から、光伝送信号光の品質を示す別の指標であるＯＳＮＲ（optical signa1-to-noise ratio）が計算される（例えば、米国特許７１０６４４３号参照）。

光の偏光状態を解析する従来技術として、図１２の偏光解析装置１０が知られている。この偏光解析装置１０は、被測定光Ｒを、レンズ１１により平行光Ｒ′にして、ビームスプリッタ１２ａ〜１２ｃとミラー１２ｄからなる光分岐部１２により、４つの光Ｒａ〜Ｒｄに分け、そのうちの光Ｒａをレンズ１３ａで集光して光検出器１４ａに入射して被測定光Ｒの全パワーＰ０を求め、別の光Ｒｂを方位角０度の偏光子１５に入射して０度の直線偏光成分を抽出し、レンズ１３ｂで集光して光検出器１４ｂに入射して、その０度の直線偏光成分のパワーＰ１を求める。

また、別の光Ｒｃを方位角４５度の偏光子１６に入射して４５度の直線偏光成分を抽出し、レンズ１３ｃで集光して光検出器１４ｃに入射し、その４５度の直線偏光成分のパワーＰ２を求め、別の光Ｒｄを、主軸方位４５度のλ／４板１７に入射し、その出射光を方位角９０度の偏光子１８に入射して、被測定光Ｒの右回り円偏光成分を抽出し、その右回り円偏光成分のパワーＰ３を求める。

この構成の偏光解析装置１０では、前記光パワーＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から、被測定光ＲのストークスパラメータＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、以下の式にて計算される。

Ｓ０＝Ｐ０
Ｓ１＝２Ｐ１−Ｐ０
Ｓ２＝２Ｐ２−Ｐ０
Ｓ３＝２Ｐ３−Ｐ０

また、全光パワーのうち偏光している光パワーの割合を表す指標となる偏光度（ＤＯＰ）は次式にて計算される。
ＤＯＰ＝｛√（Ｓ１^２＋Ｓ２^２＋Ｓ３^２）｝／Ｓ０

さらに、被測定光のＯＳＮＲは、次式にて算出される。
ＯＳＮＲ＝Ｓ０×ＤＯＰ／｛Ｓ０（１−ＤＯＰ）｝＝ＤＯＰ／（１−ＤＯＰ）

なお、上記のように、被測定光を複数の光に分岐し、それぞれについて偏光子を用いた偏光成分の抽出を行い、それぞれを光検出器に入射させて、各偏光成分のパワーを求め、被測定光の偏光状態を表すストークスパラメータを測定する技術は、例えば特許文献１に開示されている。

特開平６−１８３３２号

しかしながら、上記した偏光解析装置１０では、被測定光を光分岐部１２で４分岐して、その３つに対して偏光子を用いた偏光成分の抽出を行い、それぞれをレンズで集光して光検出器に入射させる構成であるため、多くの光学部品を要し、高額となり、また小型化が困難であった。

また、上記構成の偏光解析装置１０は、被測定光が特定波長の信号光だけの場合には有効であるが、例えば、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing ：波長分割多重）方式や、ＷＤＭとパス管理の技術を組み合わせたＲＯＡＤＭ（reconfigurable optical add/drop multiplexer）方式等で、一つの伝送路に伝送される複数の異なる波長の信号光（チャネル光）を被測定光として解析することができない。

これを実現するためには、上記偏光解析装置の構成に、波長選択機能を付加し、各波長ごとの光強度と偏光状態を求めることができる光スペクトラムアナライザとする必要があるが、装置全体の構成がさらに大掛かりとなり、高額となる。

本発明は、この課題を解決して、簡易で安価に構成できる偏光解析装置および光スペクトラムアナライザを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１の偏光解析装置は、
被測定光を一端面で受けて、偏光方向が互いに直交する第１の光と第２の光に分け、第１の分離角で他端面から出射する第１の複屈折素子（２２）と、
前記第１の複屈折素子から出射された前記第１の光と第２の光を一端面で受け、該第１の光を偏光方向が互いに直交する第３の光と第４の光に分けて前記第１の分離角と等しい第２の分離角で他端面から出射するとともに、前記第２の光を偏光方向が互いに直交する第５の光と第６の光に分けて前記第２の分離角で前記他端面から出射する第２の複屈折素子（２３）と、
前記第２の複屈折素子から出射された前記第３〜第６の光を受け、その偏光方向を揃えてそれぞれ第７〜第１０の光として出射する偏光方向変換手段（２４）と、
前記偏光方向変換手段から出射された前記第７〜第１０の光のうち、光軸が外側にある前記第７の光と第１０の光を、該第７の光と第１０の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第１の位置と第２の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第８の光と第９の光をそのビームが重なり合う状態で前記第１の位置と第２の位置の中間の第３の位置に入射させて干渉させる集光手段（２６）と、
前記第１〜第３の位置に入射された光の強度を検出する光強度検出手段（３０）と、
前記第３の位置に入射される前記第８の光と第９の光の位相差を変化させる位相差変化手段（３５）と、
前記第８の光と第９の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第８の光と第９の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第１の光と第２の光の強度および位相差を求める演算処理部（４０）とを備えている。

また、本発明の請求項２の偏光解析装置は、請求項１記載の偏光解析装置において、
前記偏光方向変換手段が、偏光子（２４）であることを特徴とする。

また、本発明の請求項３の偏光解析装置は、請求項１記載の偏光解析装置において、
前記偏光方向変換手段が、
前記第２の複屈折素子から出射された前記第３〜第６の光を受け、偏光方向が特定方向に揃えられた第７〜第１０の光（Ｐ７〜Ｐ１０）と、偏光方向が前記特定方向と直交する方向に揃えられた第１１〜第１４の光（Ｐ７′〜Ｐ１０′）に分けて、異なる方向に出射する偏光ビームスプリッタ（８０）により形成され、
前記集光手段は、
前記第７〜第１０の光のうち、光軸が外側にある前記第７の光と第１０の光を、前記第１の位置と第２の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第８の光と第９の光を前記第３の位置に入射させて干渉させる第１集光手段（２６）と、前記第１１〜第１４の光のうち、光軸が外側にある前記第１１の光と第１４の光を、該第１１の光と第１４の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第４の位置と第５の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第１２の光と第１３の光をそのビームが重なり合う状態で前記第４の位置と第５の位置の中間の第６の位置に入射させて干渉させる第２集光手段（２６′）とを含み、
前記光強度検出手段は、前記第１〜第６の位置に入射された光の強度を検出するように構成されていることを特徴する。

また、本発明の請求項４の偏光解析装置は、請求項３記載の偏光解析装置において、
前記位相差変化手段は、
前記第２の複屈折素子から出射される前記第３〜第６の光の位相を変化させることで、前記第３の位置に入射される前記第８の光と第９の光の位相差および前記第６の位置に入射される前記第１２の光と第１３の光の位相差を変化させ、
前記演算処理部は、前記第８の光と第９の光の位相差および前記第１２の光と第１３の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第８の光と第９の光の位相差および前記第１２の光と第１３の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第１の光と第２の光の強度および位相差を求めることを特徴とする。

また、本発明の請求項５の光スペクトラムアナライザは、
被測定光を一端面で受けて、偏光方向が互いに直交する第１の光と第２の光に分け、第１の分離角で他端面から出射する第１の複屈折素子（２２）と、
前記第１の複屈折素子から出射された前記第１の光と第２の光を一端面で受け、該第１の光を偏光方向が互いに直交する第３の光と第４の光に分けて前記第１の分離角と等しい第２の分離角で他端面から出射するとともに、前記第２の光を偏光方向が互いに直交する第５の光と第６の光に分けて前記第２の分離角で前記他端面から出射する第２の複屈折素子（２３）と、
前記第２の複屈折素子から出射された前記第３〜第６の光を受け、その偏光方向を揃えてそれぞれ第７〜第１０の光として出射する偏光方向変換手段（２４）と、
前記偏光方向変換手段から出射された前記第７〜第１０の光に含まれる波長成分を、所定波長範囲で抽出する波長成分抽出部（５１）と、
前記波長成分抽出部から出射された前記第７〜第１０の光のうち、光軸が外側にある前記第７の光と第１０の光を、該第７の光と第１０の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第１の位置と第２の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第８の光と第９の光をそのビームが重なり合う状態で前記第１の位置と第２の位置の中間の第３の位置に入射させて干渉させる集光手段（２６）と、
前記第１〜第３の位置に入射された光の強度を検出する光強度検出手段（３０）と、
前記第３の位置に入射される前記第８の光と第９の光の位相差を変化させる位相差変化手段（３５）と、
前記第８の光と第９の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第８の光と第９の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第１の光と第２の光の強度および位相差を求める演算処理部（６０）とを備えている。

また、本発明の請求項６の光スペクトラムアナライザは、請求項５記載の光スペクトラムアナライザにおいて、
前記波長成分抽出部は、
回折用の溝が形成された回折面で入射光を受け、該入射光に含まれる波長成分を、波長に応じた出射角で出射させる回折格子（５２）を含んでおり、
前記波長成分抽出部の前記回折格子が、前記第２の複屈折素子から出射された前記第３〜第６の光の偏光方向を揃えて出射する前記偏光方向変換手段を兼ねていることを特徴とする。

このように、本発明の偏光解析装置は、最小限の光学系として、２つの複屈折素子、偏光方向変換手段、集光手段、光強度検出手段、位相差変化手段だけで構成することができ、従来装置に比べて格段に簡易に且つ安価に構成することができる。

また、偏光方向変換手段として偏光ビームスプリッタを用い、偏光方向が特定方向に揃えられた４つの光と、偏光方向が特定方向に直交する方向に揃えられた４つの光をそれぞれ集光させ、その強度を検出するようにしたものでは、光強度検出用の受光素子のオフセット成分などの同相雑音の影響を抑え、精度の良い測定が可能となり、ひいては、被測定光の偏波状態をより高精度に特定する事が可能となる。

また、本発明の光スペクトラムアナライザは、上記偏光解析装置の構成に、光学系として波長成分抽出部を付加しただけで簡易に且つ安価に構成でき、波長が異なる複数の信号光が含まれる被測定光についてのスペクトラム解析だけでなく、各信号光のストークスパラメータおよびＯＳＮＲを容易に算出できる。

また、波長成分抽出部として、回折格子を用いた場合、回折格子が入射光に対して回折する光の偏光方向を変える作用を利用することで偏光方向変換手段を兼ねることができ、光スペクトラムアナライザとしての構成をさらに簡単化できる。

本発明の偏光解析装置の実施形態の構成図 実施形態の光強度検出手段の別の構成例を示す図 入射側のコリメートレンズを省略した構成例を示す図 入射側のコリメートレンズの代わりに集光用レンズを用いた構成例を示す図 偏光子の代わりに、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を用いた構成例を示す図 本発明の光スペクトラムアナライザの実施形態の構成図 波長成分抽出部の構成例を示す図 受光素子３１〜３３の受光面の前にスリット５５を設けた例を示す図 波長成分抽出部の別の構成例を示す図 波長成分抽出部の回折格子を偏光方向変換手段として用いた場合の構成例を示す図 波長の異なる複数の信号光を含む被測定光に対する測定結果の一例を示すスペクトラム図 従来の偏光解析装置の構成例を示す図

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した偏光解析装置２０の基本構成図である。

この偏光解析装置２０は、ＳＭ（single mode）型の光ファイバ１の一端側から出射される被測定光Ｒをコリメートレンズ２１により平行光Ｒ′にしてから、第１の複屈折素子２２の一端面に入射する。なお、ここでは、被測定光Ｒの入射方向（各光学素子の並び方向）をＺ、それに直交する方向をＸ（水平方向）、Ｙ（垂直方向）として説明するが、光学素子による反射、屈折、回折等により変化する場合がある。

複屈折素子は、例えば二つの楔形状の人工水晶をその光学軸が互いに直交するように貼り合わせた素子であり、一端面に入射された光を、偏光方向が互いに直交する２つの光に分離し、所定（微小）の分離角（分離された２つの光の光軸が成す角）を持って他端面から出射する機能を有している。

この偏光解析装置２０では、第１の複屈折素子２２と第２の複屈折素子２３を用いて、偏光方向が互いに直交する光の分離角を拡げて、短い光路長で偏光状態の算出に必要な光の強度を検出している。

第１の複屈折素子２２は、入射側の光学軸が例えばＸ軸に対して＋４５度の方向、出射側の光学軸がＸ軸に対して−４５度の方向とし、一端側に入射した被測定光Ｒを、偏光方向が＋４５度の第１の光Ｒ１と、偏光方向が−４５度の第２の光Ｒ２に分け、両者の光軸がＸＺ平面内で分離角δを成す（Ｚ軸に対して±δ／２の角度を成す）ようにして他端側から出射させる。

第１の複屈折素子２２から出射される２つの光Ｒ１、Ｒ２は、第２の複屈折素子２３のの一端側に入射される。第２の複屈折素子２３は、第１の複屈折素子２２と同じ楔角度を有しており、入射された第１の光Ｒ１を偏光方向が互いに直交する第３の光Ｒ３と第４の光Ｒ４に分けて第１の複屈折素子２２と同じ分離角δで他端面から出射し、第２の光Ｒ２を偏光方向が互いに直交する第５の光Ｒ５と第６の光Ｒ６に分けて分離角δで他端面から出射する。

ここで、第２の複屈折素子２３は、入射側の光学軸が例えばＹ軸と平行な方向、出射側の光学軸がＸ軸と平行な方向となるように配置されており、第２の複屈折素子２３から出射される第３の光Ｒ３と第４の光Ｒ４の偏光方向は、入射した第１の光Ｒ１の偏光方向＋４５度に対し、それぞれＸ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）となり、第５の光Ｒ５と第６の光Ｒ６の偏光方向は、入射した第２の光Ｒ２の偏光方向−４５度に対し、それぞれＸ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）となる。

また、Ｚ軸に対して＋δ／２の角度をもつ第１の光Ｒ１の光軸に対し、第３の光Ｒ３と第４の光Ｒ４の光軸は、±δ／２の角度をもつことになるので、ＸＺ平面内でＺ軸を基準として、第３の光Ｒ３の光軸は＋δの角度をもち、第４の光Ｒ４は０度（Ｚ軸に平行）となる。同様に、Ｚ軸に対して−δ／２の角度をもつ第２の光Ｒ２の光軸に対し、第５の光Ｒ５と第６の光Ｒ６の光軸は、±δ／２の角度をもつことになるので、ＸＺ平面内でＺ軸を基準として、第５の光Ｒ５の光軸は０度（Ｚ軸に平行）となり、第６の光Ｒ６の光軸は−δの角度をもつことになる。

第２の複屈折素子２３から出射された第３〜第６の光Ｒ３〜Ｒ６は、偏光方向変換手段としての偏光子２４に入射され、偏光方向が同一に揃えられて、それぞれ第７〜第１０の光Ｒ７〜Ｒ１０として出射される。

ここで、偏光子２４として偏光方位角がＸ軸に対して＋４５度傾いたものを用いれば、偏光方向がＸ方向の光Ｒ３、Ｒ５および偏光方向がＹ方向の光Ｒ４、Ｒ６は、偏光方向がＸ軸に対して＋４５度の第７〜第１０の光Ｒ７〜Ｒ１０にそれぞれ変換されることになる。

なお、複屈折素子２２、２３および偏光子２４による偏光方向の組合せは上記実施形態に限定されない。例えば、第１の複屈折素子２２から偏光方向がＸ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）の光Ｒ１、Ｒ２を出射させ、第２の複屈折素子２３から偏光方向が±４５度の光Ｒ３〜Ｒ６を出射させ、偏光子２４から偏光方向がＸ方向（水平方向）あるいはＹ方向（垂直方向）の光Ｒ７〜Ｒ１０を出射させてもよい。また、ここでは、各光の分離方向をＸ方向（水平方向）としているが、Ｙ方向（垂直方向）でもよく、その中間でもよい。

これらの第７〜第１０の光Ｒ７〜Ｒ１０は、集光手段としての凸型のレンズ２６に入射される。レンズ２６は、その光学中心軸がＺ軸に一致する状態で配置され、第７〜第１０の光Ｒ７〜Ｒ１０のうち、光軸が外側にある第７の光Ｒ７と第１０の光Ｒ１０を、その光軸の並び方向（この場合Ｘ軸方向）に沿ってＺ軸から所定距離隔てた第１の位置Ｐａと第２の位置Ｐｂにそれぞれ入射させ、光軸が内側にあってＺ軸に平行な第８の光Ｒ８と第９の光Ｒ９をそのビームが重なり合う状態で第１の位置Ｐａと第２の位置Ｐｂの中間の第３の位置Ｐｃ（理論上はＺ軸上の位置）に入射させる。ここで、第８の光Ｒ８と第９の光Ｒ９は、偏光方向が同一で且つ同一の第３の位置Ｐｃに集光されるので、お互いに干渉し、それぞれの光強度および互いの位相差により第３の位置Ｐｃに照射される光の強度が決まることになる。

第１〜第３の位置Ｐａ〜Ｐｃに入射する光の強度は、光強度検出手段３０により検出される。この実施形態では、光強度検出手段３０を、第１〜第３の位置Ｐａ〜Ｐｃに受光素子３１〜３３を配置して入射光の強度をそれぞれ検出する構成としているが、図２のように、第１〜第３の位置Ｐａ〜Ｐｃに入射する光をアレイ状に並べた光ファイバ３４ａ〜３４ｃの一端側で受けて、その他端側から任意の位置に配置された受光素子３１〜３３に入射させてもよい。

第１の位置Ｐａに入射する光Ｒ７の強度は、被測定光Ｒの直交偏光成分の一方Ｒ１の強度に依存し、第２の位置Ｐｂに入射する光Ｒ１０の強度は、被測定光Ｒの直交偏光成分の他方Ｒ２の強度に依存する。また、第３の位置Ｐｃに入射する光の強度は、被測定光Ｒの直交偏光成分Ｒ１、Ｒ２の干渉の程度、即ち、両光の光強度および位相差に依存する。

ここで、上記した光学系の特性が既知であれば、各位置の光の強度から、被測定光Ｒの直交偏光成分Ｒ１、Ｒ２の強度および位相差を求めることができ、これらの値から、被測定光Ｒの偏光状態を表すストークスパラメータやＯＳＮＲを求めることができる。ただし、被測定光Ｒの直交偏光成分Ｒ１、Ｒ２の位相差を特定するためには、両光の位相差の変化に対する受光素子３３の検出強度の変化を調べる必要がある。

このため、この偏光解析装置２０では、第３の位置Ｐｃに入射される第８の光Ｒ８と第９の光のＲ９の位相差を変化させ、受光素子３３が検出する強度を変化させる位相差変化手段３５を有している。この位相差変化手段３５は、例えば、図１に示しているように、第２の複屈折素子２３を、第８の光Ｒ８と第９の光Ｒ９の光軸を含む平面内（この例ではＸＺ平面内）で僅かに回転させて、第３の位置Ｐｃに入射される第８の光Ｒ８と第９の光のＲ９の位相差を変化させる方法が考えられる。また、図示しないが、被測定光Ｒの２つ偏光成分の位相差を偏波コントローラにより変化させて、第１の複屈折素子２２に入射する方法も可能である。

演算処理部４０は、各受光素子３１〜３３が検出した光の強度から、被測定光Ｒの直交偏光成分Ｒ１、Ｒ２の強度および位相差を求め、さらに、これらの値から、被測定光Ｒの偏光状態を表すストークスパラメータやＯＳＮＲを求める。

この演算処理について簡単に説明する。被測定光ＲのパワーＰtotal は、それに含まれる偏光した信号光のパワーＰsig と無偏光成分（ノイズ）のパワーＰｎとの和で表され、信号光のパワーＰsig は、偏光方向が互いに直交する成分Ｐｘ、Ｐｙの和で表される。

したがって、
Ｐtotal ＝Ｐsig ＋Ｐｎ＝Ｐｘ＋Ｐｙ＋Ｐｎ
となり、この被測定光Ｒが、第１の複屈折素子２２に入射されて互いに直交する偏光成分に分けられるので、偏光した信号光パワーはＰｘとＰｙに、無偏光成分Ｐｎは、等しいパワーに等分され、第１の複屈折素子２２から出射される光Ｒ１、Ｒ２のパワーＰｒ１、Ｐｒ２は、
Ｐｒ１＝Ｐｘ＋Ｐｎ／２
Ｐｒ２＝Ｐｙ＋Ｐｎ／２
となる。

入射光と出射光の偏光方位が４５度を有しているため、第２の複屈折素子２３から出射される光Ｒ３〜Ｒ６のパワーＰｒ３〜Ｐｒ６は、入射する光のパワーがそれぞれ等分されて、
Ｐｒ３＝Ｐｒ４＝Ｐｘ／２＋Ｐｎ／４
Ｐｒ５＝Ｐｒ６＝Ｐｙ／２＋Ｐｎ／４
となる。

同様に、偏光子２４から出射される光Ｒ７〜Ｒ１０のパワーＰｒ７〜Ｐｒ１０は、
Ｐｒ７＝Ｐｒ８＝Ｐｘ／４＋Ｐｎ／８
Ｐｒ９＝Ｐｒ１０＝Ｐｙ／４＋Ｐｎ／８
となる。

そして、４つの光Ｒ７〜Ｒ１０のうち、光軸が外側にある光Ｒ７、Ｒ１０は、レンズ２６によって第１の位置Ｐａ、第２の位置Ｐｂにそれぞれ入射され、光軸が平行で内側にある光Ｒ８、Ｒ９は、レンズ２６によって第３の位置Ｐｃに入射される。

第１、第２の位置に入射した光Ｒ７、Ｒ１０は互いに光軸が大きく離間し、ビームの重なりによる干渉が発生しないので、受光素子３１、３２によりそれぞれパワーに比例した強度Ｉｘ、Ｉｙが検出される。この比例係数（散乱等による光学系の損失は無視できるものとし、受光系の変換係数を１とすると）を４とし、
Ｉｘ＝Ｐｘ＋Ｐｎ／２ ……（１）
Ｉｙ＝Ｐｙ＋Ｐｎ／２ ……（２）
となる。

一方、偏光子２４から平行な光軸で出射された光Ｒ８、Ｒ９は、レンズ２６によって第３の位置Ｐｃに集光され、受光素子３３により、それぞれの光強度および位相差に応じた強度Ｉｘｙが検出される。

ここで、光Ｒ８、Ｒ９間の位相差は、被測定光Ｒが複屈折素子２２によって分離された位置における２つの光Ｒ１、Ｒ２間の位相θに、複屈折素子２２によって分離されてから受光素子３３上に至るまでの光路長差に起因する位相差△１が加わっている。

但し、光Ｒ１、Ｒ２に含まれる信号光Ｒの無偏光成分Ｐｎについては、位相差は時間的にランダムに変化しており、たとえ同一偏光となっても干渉は起こらずそれぞれの和のパワーが観測されるだけである。

したがって、受光素子３３にて検出される強度Ｉｘｙは、比例係数を４とし、次のように表される。
Ｉｘｙ＝Ｐｘ＋Ｐｙ＋２√（Ｐｘ・Ｐｙ）cos（θ＋△１）＋Ｐｎ……（３）

上記した３つの強度Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｘｙを表す式（１）〜（３）には、被測定光Ｒに含まれる信号光の直交偏光成分のパワーＰｘ、Ｐｙおよびその位相差θ、無偏光のノイズ成分のパワーＰｎの合計４つの未知数が含まれるので、このままでは、これら４つの値を特定することが出来ない。そこで前記したように、位相差変化手段３５により、例えば第２の複屈折素子２３の角度を変化させて、第３の位置Ｐｃに入射される光Ｒ８、Ｒ９の位相差を変化させる。

この時の、複屈折素子２２によって分離されてから受光素子３３上に至るまでの光路長差に起因する位相差を△２とすると、受光素子３３にて検出される強度Ｉｘｙ′は、比例係数を４とし、次のように表される。
Ｉｘｙ′＝Ｐｘ＋Ｐｙ＋２√（Ｐｘ・Ｐｙ）cos（θ＋△２）＋Ｐｎ……（４）

ここで位相差△１、△２は、光学系および位相差変化手段３５にて変化させた位相差によって決まる既知量であり、式（１）〜（４）を解くことが出来る。

例えば、位相差θは下式にて与えられる。
θ＝arctan（ｘ0，ｙ0）＋ｋπ
ｘ0＝（Ｉｘ＋Ｉｙ−Ｉｘｙ）sin△２−（Ｉｘ＋Ｉｙ−Ｉｘｙ′）sin△１
ｙ0＝（Ｉｘ＋Ｉｙ−Ｉｘｙ）cos△２−（Ｉｘ＋Ｉｙ−Ｉｘｙ′）cos△１
ｋ＝｛０:０＜sin（△１−△２），１:０＞sin（△１−△２）｝
ここで、arctan（ｘ0，ｙ0）は象限を考慮した逆正接関数である。

次に、被測定光Ｒに含まれる信号光の直交偏光成分のパワーＰｘ、Ｐｙは、次式で求められる。
Ｐｘ＝ｃ＋√（ｃ^２＋ｄ）
Ｐｙ＝−ｃ＋√（ｃ^２＋ｄ）
ｃ＝（Ｉｘ−Ｉｙ）／２
ｄ＝｛(Ｉｘｙ−Ｉｘｙ′)／［２cos(θ＋△１)−２cos(θ＋△２)］｝^２

最後に、下式より被測定光Ｒに含まれる無偏光なノイズ成分Ｐｎを得る。
Ｐｎ＝２（Ｉｘ−Ｐｘ)

演算処理部４０は、上記したように、３つの受光素子３１〜３３で検出される強度Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｘｙの情報から、被測定光Ｒに含まれる信号光の直交偏光成分の強度と位相差を求める第１の演算手段４１と、これらの値から被測定光ＲのストークスパラメータやＯＳＮＲを算出する第２の演算手段４２によって構成される。

上記演算を行なうことで、被測定光Ｒに含まれる信号光の直交偏光成分のパワーＰｘ、Ｐｙと位相差θ、および、無偏光成分（ノイズ成分）のパワーＰｎが得られるから、これらを用いて、被測定光Ｒの偏光状態を表す４種類のストークスパラメータＳ０〜Ｓ３を以下のように得ることができる。

Ｓ０＝Ｐｘ＋Ｐｙ＋Ｐｎ （全パワー）
Ｓ１＝Ｐｘ−Ｐｙ
Ｓ２＝２√（ＰｘＰｙ）cos θ
Ｓ３＝２√（ＰｘＰｙ）sin θ

また、被測定光ＲのＯＳＮＲを次の計算によって求めることができる。
ＯＳＮＲ＝（Ｐｘ＋Ｐｙ）／Ｐｎ

このように、実施形態の偏光解析装置２０は、２つの複屈折素子２２、２３、偏光子２４、レンズ２６、受光素子３１〜３３という極めて小規模な光学系の構成で、小型に且つ安価に、被測定光Ｒの偏光状態およびＯＳＮＲをリアルタイムに測定することができる。

なお、演算処理部４０による３つの位置における光強度Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｘｙを用いた計算方法は一例に過ぎず、他にもさまざまな計算方法が考えられる。

また、前述の実施形態の偏光解析装置２０は、ＳＭ型の光ファイバ１の一端側から出射される被測定光Ｒをコリメートレンズ２１にて平行光Ｒ′にしてから、第１の複屈折素子２２の一端面に入射しているが、図３に示すように、コリメートレンズ２１を省略して、ＳＭ型の光ファイバ１の一端側から出射される被測定光Ｒを直接第１の複屈折素子２２の一端面に入射する構成としても良いし、図４に示すように、ＳＭ型の光ファイバ１の直後に集光用のレンズ２６を配置する事や、複屈折素子２２、２３の間に配置する事も出来る。

更に、集光手段としてはレンズ以外にも、球面ミラーや放物面鏡等を随意用いる事も出来る。

また、例えば図５のように、偏光子２４の代わりに偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８０を用い、複屈折素子２３から出射された光Ｒ３〜Ｒ６を、それぞれ偏光方向が直交する２つの光に分け、偏光方向が揃った光同士を互いに異なる方向へ出射させ、二つの集光用のレンズ２６、２６′にて、光強度検出手段３０を構成する６つの受光素子３１〜３３、３１′〜３３′へ照射する構成も考えられる。

この場合、例えば、第１の複屈折素子２２としては９０度と０度の光学軸を組み合わせたものを用い、被測定光ＲをＸ軸に対して偏光方向が０度の光Ｒ１と９０度の光Ｒ２に分離して複屈折素子２３へ入力させる。

第２の複屈折素子２３としては、−４５度と＋４５度の光学軸を組み合わせたものを用い、光Ｒ１をＸ軸に対して偏光方向が＋４５度の光Ｒ３と−４５度の光Ｒ４とに分離し、光Ｒ２をＸ軸に対して偏光方向が＋４５度の光Ｒ５と−４５度の光Ｒ６とに分離して、ＰＢＳ８０へ入射させる。

ＰＢＳ８０は光Ｒ３〜Ｒ６をおのおのＸ軸に対して０度と９０度の偏光成分に分離し、分離された０度の偏光成分Ｒ７〜Ｒ１０をＰＢＳ８０の一方の端面（この例ではＺ軸に直交する端面）から出射させ集光用のレンズ２６に照射し、分離された９０度の偏光成分Ｒ７′〜Ｒ１０′をＰＢＳ８０の別の端面（この例ではＸ軸に直交する端面）から出射させ別の集光用のレンズ２６′へ照射する。

集光用のレンズ２６に照射された偏光方向が０度の光Ｒ７〜Ｒ１０のうち、図１の構成と同様に、光軸が外側の光Ｒ７、Ｒ１０は、第１の位置Ｐａと第２の位置Ｐｂに配置された受光素子３１、３２へ集光され、それらの光パワーに比例した強度Ｉｘｌ、Ｉｙｌに変換され、光Ｒ８、Ｒ９はそれらの中間の第３の位置Ｐｃに配置された受光素子３３へ集光され、互いの光パワーおよび位相差に応じた強度Ｉｘｙ１に変換される。

同様に、集光用のレンズ２６′に照射された偏光方向が９０度の光Ｒ７′〜Ｒ１０′のうち、光軸が外側の光Ｒ７′、Ｒ１０′は、第４の位置Ｐａ′と第５の位置Ｐｂ′に配置された受光素子３１′、３２′へ集光され、それらの光パワーに比例した強度Ｉｘ２、Ｉｙ２に変換され、光Ｒ８′、Ｒ９′はそれらの中間の第６の位置Ｐｃ′に配置された受光素子３３′へ集光され、互いの光パワーおよび位相差に応じた強度Ｉｘｙ２に変換される。

この光強度測定は、前述同様に位相差変化手段３５により、例えば第２の複屈折素子２３の角度を所定角変化させた場合についても行い、第１の演算手段４１は、受光素子３１〜３３、３１′〜３３′より、前述の比例係数を２とし、
Ｉｘ＝Ｉｘｌ＋Ｉｘ２＝Ｐｘ＋Ｐｎ／２ ……（１′）
Ｉｙ＝Ｉｙｌ＋Ｉｙ２＝Ｐｙ＋Ｐｎ／２ ……（２′）
Ｉｘｙ＝Ｉｘｙｌ−Ｉｘｙ２＝４√（Ｐｘ・Ｐｙ）cos（θ＋△１）……（３′）
Ｉｘｙ′＝Ｉｘｙｌ′−Ｉｘｙ２′
＝４√（Ｐｘ・Ｐｙ）cos（θ＋△２） ……（４′）
から、被測定光Ｒの直交偏光成分のパワーＰｘ、Ｐｙ、それらの位相差θおよび無偏光成分のパワーＰｎを前述同様に計算する。

この構成の場合、受光素子３３、３３′にて集光される光強度は、互いに相補的な関係にあり、式（３′）、（４′）が示す通り、それらの光強度の差には被測定光Ｒの直交偏光成分間の干渉成分のみが現れる。したがって、受光素子のオフセット成分などの同相雑音の影響を抑え、精度の良い測定が可能となり、ひいては、被測定光Ｒの偏波状態を更に高精度に特定する事が可能となる。

次に、上記偏光解析装置の構成に波長抽出機能を持たせた光スペクトラムアナライザについて説明する。図６は、この光スペクトラムアナライザ５０の全体構成図である。

この光スペクトラムアナライザ５０は、図１に示した偏光解析装置２０の偏光方向変換手段としての偏光子２４と受光素子３１〜３３の間に、波長成分抽出部５１を配置したものである。ただし、前記した偏光解析装置２０は、２つの複屈折素子２２、２３による光の分離方向をＸ軸方向としたが、この光スペクトラムアナライザ５０の場合、２つの複屈折素子２２、２３による光の分離方向をＹ軸方向としている。なお、後述するように、偏光方向変換手段として波長成分抽出部５１の回折格子を兼用すれば、偏光子２４を省略した構成とすることができる。

波長成分抽出部５１は、偏光子２４から出射された光Ｒ７〜Ｒ１０に含まれる波長成分を、所定の波長範囲に渡って所定の分解能で順次抽出する。この波長範囲は、被測定光Ｒが、例えばＷＤＭ方式のように、波長が異なる複数の信号光（チャネル光）が含まれた光の場合、その複数のチャネル光が存在する範囲全体をカバーするように設定される。

この波長成分抽出部５１としては、一面側に回折用の溝が微細な間隔で設けられている回折格子の分光作用、即ち、所定入射角で回折面に入射される光に含まれる波長成分を、その波長に応じた出射角で出射させる作用を利用したものが一般的である。

その具体的な構造例の一つは、図７に示すように、回折格子５２に対する光Ｒ７〜Ｒ１０の入射角αを、回折格子５２を回動させる回動装置５３（波長掃引手段）により可変させ、その回折光のうち、回折角βの特定方向（Ｚ′方向）に出射される光Ｒ７（λ）〜Ｒ１０（λ）の波長を可変させる方式である。

この場合、回折格子５２は、その回折用の溝５２ａの長さ方向が、入射する４つの光Ｒ７〜Ｒ１０の光軸の並び方向（この例ではＹ軸方向）に一致する向きで配置され、その溝５２ａに平行な軸で回動され、回折格子５２により特定方向に出射される光の波長が所定範囲内で連続的に変化するように、各部が配置されているものとする。回動装置５３は、抽出波長λと回折格子５２の回転角（入射角α）との関係を予め記憶しているコントローラ５４とともに波長選択手段を形成するものであり、抽出波長λに対応した回転角αの情報を回動装置５３に与えるとともに、その抽出波長λの情報を演算処理部６０に与える。

回折格子５２により特定方向に出射された光Ｒ７（λ）〜Ｒ１０（λ）は、前記同様に、レンズ２６に入射されて、光Ｒ７（λ）、Ｒ１０（λ）が前記第１、第２の位置Ｐａ、Ｐｂにそれぞれ集光され、光Ｒ８（λ）、Ｒ９（λ）が前記第３の位置Ｐｃに集光されてその強度が検出されることになる。

なお、上記実施例では、抽出する波長幅は受光素子３１〜３３の有効幅の影響を受けるが、図８に示すように、回折格子５２により特定方向へ出射される光Ｒ７（λ）〜Ｒ１０（λ）がレンズ２６によって集光される位置（すなわちＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ）に、スリット５５を配置し、このスリット５５を通過した光を受光素子３１〜３３にて受光するように構成することが出来る。

この場合、光Ｒ７（λ）〜Ｒ１０（λ）の集光位置Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの並び方向が、スリット５５の長手方向となる様にスリット５５を配置する。

このような構成とし、特定の幅を有するスリット５５を用いる事で、受光素子３１〜３３の有効幅の影響を受けることなく、所望する抽出波長幅を実現する事が出来る。

また、波長成分抽出部５１の別の構造例を図９に示す。この構成の場合、波長成分抽出部５１では、固定された回折格子５２に一定の入射角で光Ｒ７〜Ｒ１０を入射させ、その回折光を反射体５６に出射する。反射体５６は、回折格子５２の回折用の溝５２ａの長さ方向（Ｙ軸方向）に対して±４５度の傾きを持つ反射面５６ａ、５６ｂが互いに直交し、回折格子５２側に向かって開くように一体化され、回動装置５７により、回折格子５２の溝５２ａと平行な軸で回動される。

回折格子５２に入射された光Ｒ７〜Ｒ１０の回折光はそれぞれの波長に応じた出射角で反射体５６側に出射され、反射体５６の上側の反射面５６ａおよび下側の反射面５６ｂを経由して回折格子５２に再入射し、２度目の回折を受けることになる。

この２度目の回折を受けた光のうち、特定方向に出射される光の波長が、回折格子５２に対する反射体５６の角度αによって連続的に変化するように各部が配置されている。したがって、この特定方向に出射される光Ｒ７（λ）〜Ｒ１０（λ）の波長λを反射体５６の角度αにより連続的に可変できる。前記同様に回動装置５７は、抽出波長λと反射体５６の角度αとの関係を予め記憶しているコントローラ５８とともに波長選択手段を形成するものであり、抽出波長λに対応した回転角αの情報を回動装置５７に与えるとともに、その抽出波長λの情報を演算処理部６０に与える。

図９に示した波長成分抽出部５１の構成は、所望波長の光を抽出するために、回折格子５２の分光作用を２度利用しているので、高い波長分解能が得られる。この構成の場合も、図８で示したように各集光位置にスリットを配置することができる。

なお、上記波長成分抽出部５１に用いられる回折格子５２の回折作用は、光波長、入射角、溝形状や溝表面材質、および、入射光偏波状態に依存して変化する。したがって、特定の溝形状や溝表面材質、入射角を選ぶことにより、所望の波長範囲において、例えば、回折格子の溝に直交する偏光成分に対して回折効率が最大となり、逆に、溝に平行な偏光成分に対しては回折効率が最小（理論的には０）とする事が出来る。

したがって、前記構成のように、波長成分抽出部５１の前段に偏光子２４を用いる場合、４つの光Ｒ７〜Ｒ１０の偏光方向を、回折格子５２の回折用の溝５２ａに直交するＸ方向（水平方向）に変換してやれば最も効率的である。

また、回折格子５２の回折作用は、回折用の溝５２ａに直交する偏光成分に対して現れるので、回折面の溝５２ａに対して、偏光方向が＋４５度傾いた光と−４５度傾いた光を回折格子５２に入射した場合に、回折格子５２から出射される回折光の偏光方向は、回折用の溝５２ａに直交するＸ方向（水平方向）に揃えられることになる。

つまり、回折格子５２は、偏光方向が互いに直交する２つの光を、偏光が揃った２つの光（回折光）に変換する偏光方向変換手段の機能を有していることになる。

よって、図１０に示す光スペクトラムアナライザ５０′のように、偏光子２４を省略し、第２の複屈折素子２３から、波長成分抽出部５１の回折格子５２の溝５２ａに対して偏光が±４５度となる光Ｒ３〜Ｒ６を入射させ、回折格子５２から偏光方向が水平方向の回折光Ｒ７（λ）〜Ｒ１０（λ）を出射させる構成も可能である。このようにすれば、装置全体をより簡易に構成できる。

なお、光スペクトラムアナライザ５０、５０′の演算処理部６０の第１の演算手段６１は、上記したように抽出した波長成分毎に得られる第１〜第３の位置の光強度から、各波長毎に、前記した直交偏光成分のパワーＰｘ（λ）、Ｐｙ（λ）、位相差θ（λ）、無偏光成分（ノイズ成分）のパワーＰｎ（λ）を求め、第２の演算手段６２は、第１の演算手段６１で得られた波長毎の値から波長毎のストークスパラメータ、および、ＯＳＮＲを算出する。ただし、単純に被測定光Ｒのスペクトラム波形を得て、これを表示する場合には、被測定光Ｒの全パワー（＝Ｐｘ＋Ｐｙ＋Ｐｎ）を波長毎に求め、例えば、図１１のように、波長軸上に表示すれぱよい。

また、ストークスパラメータやＯＳＮＲは、被測定光Ｒに含まれる信号光（チャネル光）について求める場合が多いので、図１１の（ａ）のように得られたスペクトラム波形のうちそのパワーが極大となる波長（あるいは既知の信号光波長）λ１、λ２、λ３、λ４についての各測定値から、各信号光についてのストークスパラメータおよびＯＳＮＲを算出すればよく、これらの算出値の表示方法等は任意である。

なお、実施形態の光スペクトラムアナライザ５０、５０′では、各波長毎に直交偏光成分のパワーＰｘ（λ）、Ｐｙ（λ）、位相差θ（λ）、無偏光成分（ノイズ成分）のパワーＰｎ（λ）を求め、それに基づいてＯＳＮＲを算出しているから、図１１の（ａ）のように、全ての信号光のノイズレベルがほぼ同一の場合だけでなく、図１１の（ｂ）のように、異なる伝送経路を伝搬して合波されたことにより、信号光毎のノイズレベルが異なるような場合であっても、各信号光のＯＳＮＲを正確に算出できる。

上記実施形態の光スペクトラムアナライザ５０、５０′では、第１〜第３の位置に入射する光の強度を検出する光強度検出手段３０として３つの受光素子３１〜３３を用いていたが、図２に示したように、アレイ状に並べた光ファイバ経由で各位置の光強度を検出する構成であってもよい。

２０、２０′……偏光解析装置、２１……コリメートレンズ、２２……第１の複屈折素子、２３……第２の複屈折素子、２４……偏光子、２６、２６′……レンズ、３０……光強度検出手段、３１〜３３、３１′〜３３′……受光素子、３５……位相差変化手段、４０、６０……演算処理部、４１、６１……第１の演算手段、４２、６３……第２の演算手段、５０、５０′……光スペクトラムアナライザ、５１……波長成分抽出部、５２……回折格子、５３、５７……回動装置、５４、５８……コントローラ、５５……スリット、５６……反射体、８０……偏光ビームスプリッタ

Claims (6)

1. 被測定光を一端面で受けて、偏光方向が互いに直交する第１の光と第２の光に分け、第１の分離角で他端面から出射する第１の複屈折素子（２２）と、
   前記第１の複屈折素子から出射された前記第１の光と第２の光を一端面で受け、該第１の光を偏光方向が互いに直交する第３の光と第４の光に分けて前記第１の分離角と等しい第２の分離角で他端面から出射するとともに、前記第２の光を偏光方向が互いに直交する第５の光と第６の光に分けて前記第２の分離角で前記他端面から出射する第２の複屈折素子（２３）と、
   前記第２の複屈折素子から出射された前記第３〜第６の光を受け、その偏光方向を揃えてそれぞれ第７〜第１０の光として出射する偏光方向変換手段（２４）と、
   前記偏光方向変換手段から出射された前記第７〜第１０の光のうち、光軸が外側にある前記第７の光と第１０の光を、該第７の光と第１０の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第１の位置と第２の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第８の光と第９の光をそのビームが重なり合う状態で前記第１の位置と第２の位置の中間の第３の位置に入射させて干渉させる集光手段（２６）と、
   前記第１〜第３の位置に入射された光の強度を検出する光強度検出手段（３０）と、
   前記第３の位置に入射される前記第８の光と第９の光の位相差を変化させる位相差変化手段（３５）と、
   前記第８の光と第９の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第８の光と第９の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第１の光と第２の光の強度および位相差を求める演算処理部（４０）とを備えた偏光解析装置。
2. 前記偏光方向変換手段が、偏光子（２４）であることを特徴とする請求項１記載の偏光解析装置。
3. 前記偏光方向変換手段が、
   前記第２の複屈折素子から出射された前記第３〜第６の光を受け、偏光方向が特定方向に揃えられた第７〜第１０の光（Ｐ７〜Ｐ１０）と、偏光方向が前記特定方向と直交する方向に揃えられた第１１〜第１４の光（Ｐ７′〜Ｐ１０′）に分けて、異なる方向に出射する偏光ビームスプリッタ（８０）により形成され、
   前記集光手段は、
   前記第７〜第１０の光のうち、光軸が外側にある前記第７の光と第１０の光を、前記第１の位置と第２の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第８の光と第９の光を前記第３の位置に入射させて干渉させる第１集光手段（２６）と、前記第１１〜第１４の光のうち、光軸が外側にある前記第１１の光と第１４の光を、該第１１の光と第１４の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第４の位置と第５の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第１２の光と第１３の光をそのビームが重なり合う状態で前記第４の位置と第５の位置の中間の第６の位置に入射させて干渉させる第２集光手段（２６′）とを含み、
   前記光強度検出手段は、前記第１〜第６の位置に入射された光の強度を検出するように構成されていることを特徴する請求項１記載の偏光解析装置。
4. 前記位相差変化手段は、
   前記第２の複屈折素子から出射される前記第３〜第６の光の位相を変化させることで、前記第３の位置に入射される前記第８の光と第９の光の位相差および前記第６の位置に入射される前記第１２の光と第１３の光の位相差を変化させ、
   前記演算処理部は、前記第８の光と第９の光の位相差および前記第１２の光と第１３の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第８の光と第９の光の位相差および前記第１２の光と第１３の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第１の光と第２の光の強度および位相差を求めることを特徴とする請求項３記載の偏光解析装置。
5. 被測定光を一端面で受けて、偏光方向が互いに直交する第１の光と第２の光に分け、第１の分離角で他端面から出射する第１の複屈折素子（２２）と、
   前記第１の複屈折素子から出射された前記第１の光と第２の光を一端面で受け、該第１の光を偏光方向が互いに直交する第３の光と第４の光に分けて前記第１の分離角と等しい第２の分離角で他端面から出射するとともに、前記第２の光を偏光方向が互いに直交する第５の光と第６の光に分けて前記第２の分離角で前記他端面から出射する第２の複屈折素子（２３）と、
   前記第２の複屈折素子から出射された前記第３〜第６の光を受け、その偏光方向を揃えてそれぞれ第７〜第１０の光として出射する偏光方向変換手段（２４）と、
   前記偏光方向変換手段から出射された前記第７〜第１０の光に含まれる波長成分を、所定波長範囲で抽出する波長成分抽出部（５１）と、
   前記波長成分抽出部から出射された前記第７〜第１０の光のうち、光軸が外側にある前記第７の光と第１０の光を、該第７の光と第１０の光の光軸の並び方向に沿って所定距離隔てた第１の位置と第２の位置にそれぞれ入射させ、光軸が内側にある前記第８の光と第９の光をそのビームが重なり合う状態で前記第１の位置と第２の位置の中間の第３の位置に入射させて干渉させる集光手段（２６）と、
   前記第１〜第３の位置に入射された光の強度を検出する光強度検出手段（３０）と、
   前記第３の位置に入射される前記第８の光と第９の光の位相差を変化させる位相差変化手段（３５）と、
   前記第８の光と第９の光の位相差が変化する前に前記光強度検出手段が検出した光の強度と、前記第８の光と第９の光の位相差が変化した後に前記光強度検出手段が検出した光の強度に基づいて、前記第１の光と第２の光の強度および位相差を求める演算処理部（６０）とを備えた光スペクトラムアナライザ。
6. 前記波長成分抽出部は、
   回折用の溝が形成された回折面で入射光を受け、該入射光に含まれる波長成分を、波長に応じた出射角で出射させる回折格子（５２）を含んでおり、
   前記波長成分抽出部の前記回折格子が、前記第２の複屈折素子から出射された前記第３〜第６の光の偏光方向を揃えて出射する前記偏光方向変換手段を兼ねていることを特徴とする請求項５記載の光スペクトラムアナライザ。

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