JP3012439B2

JP3012439B2 - 光ヘテロダイン検波方式および検波装置

Info

Publication number: JP3012439B2
Application number: JP5230585A
Authority: JP
Inventors: 淳下中; 達也森岡; 元隆種谷; 治久瀧口; 秀典河西
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 2000-02-21
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: US5477319A; JPH06252851A; EP0605229B1; EP0605229A1; DE69323536T2; DE69323536D1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの光を重ね合わせ
たときに、周波数の違いから生ずるうなり（以下ビート
信号という）又は両光の位相の違いから生じる強度変調
を受光素子で検出する光ヘテロダイン検波方式および光
ヘテロダイン検波装置に関し、より詳しくは信号光と参
照光の２つの光線の波面の角度のずれに拘らず、ビート
信号（強度変調信号）を検出できる光ヘテロダイン検波
方式およびその実施に使用する光ヘテロダイン検波装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光のコヒーレント性、並列性およ
び高速性を利用した光通信機器、高精度距離測定機器等
の各種の光学機器が開発されて来ている。そして、最近
では、次世代の光通信機器として、衛星と衛星、或は衛
星と宇宙飛翔体間における高速、大容量通信とを可能に
する空間追尾システムの開発が進められている。

【０００３】この種の光通信機器等においては、信号光
の受光技術が重要であり、その一例として、光のコヒー
レント性を利用した光ヘテロダイン検波法（検波方式）
がある。この光ヘテロダイン検波法は、レーザという単
一波長で干渉性の良い光源の登場以来、容易に行われる
ようになった。

【０００４】以下ではワイヤレス光通信における光ヘテ
ロダイン検波法について説明する。偏光面、波面が一致
したコヒーレントな２つの光（以下信号光と参照光と呼
ぶ。）の作り出す電場を、Ｅ₁、Ｅ₂とすると、信号光の
電場Ｅ₁および参照光の電場Ｅ₂は、下記（１）式、
（２）式でそれぞれ表される。

【０００５】Ｅ₁＝Ａ₁exp［ｉ（２πν₁ｔ＋φ₁）］・・・（１）Ｅ₂＝Ａ₂exp［ｉ（２πν₂ｔ＋φ₂）］・・・（２）但し、ν₁、ν₂は信号光と参照光の周波数、φ₁、φ₂は
信号光と参照光の位相、Ａ₁、Ａ₂は信号光と参照光の振
幅をそれぞれ表している。

【０００６】信号光および参照光が導かれる受光素子上
で観測される光電流強度Ｉは、両者を混合したのち、二
乗検波することになるので、下記（３）式で表される。

【０００７】Ｉ＝｜Ｅ₁＋Ｅ₂｜² ＝Ａ₁ ²＋Ａ₂ ²＋２Ａ₁Ａ₂ｃｏｓ［２π（ν₁−ν₂）ｔ＋φ₁−φ₂］・・・（３）この（３）式から分かるように、光電流強度Ｉは直流分
と、周波数がν₁−ν_２のビート信号とからなる。従っ
て、光ヘテロダイン検波法では、ビート信号の検出が必
須となる。

【０００８】ところで、光通信システムにおいては、一
般に信号光は送信側から送信され、参照光は受信側が自
ら発している。この様な場合、信号光と参照光の波面を
合わせるには、非常に高度な光学的アライメント技術を
必要とする。

【０００９】ここで、図１５に示されるように、信号光
２０６と参照光２０２の２つの光の波面が角度δだけず
れていて、受光部の大きさがＤである受光素子２００で
光ヘテロダイン検波を実施する場合を仮定すると、受光
部上の点ｘでのビート信号の強度ＩＦ_ｘは、下記（４）
式で表される。

【００１０】ＩＦ_x＝２Ａ₁Ａ₂ｃｏｓ［２π（ν₁−ν₂）ｔ＋φ₁−φ₂ ＋２πｘｓｉｎδ／λ₁］・・・（４）但し、λ₁は信号光２０６の波長を表している。

【００１１】また、受光部全体にわたってのビート信号
強度ＩＦは、下記（５）式で表される。

【００１２】ＩＦ＝∫_DＩＦ_xｄｘ＝２Ａ₁Ａ₂Ｄｓｉｎ（πＤｓｉｎδ／λ₁）／（πＤｓｉｎδ／λ₁）× ｃｏｓ［２π（ν₁−ν₂）ｔ＋φ₁−φ₂＋πＤｓｉｎδ／λ₁］・・・（５）この（５）式より、ビート信号強度ＩＦの振幅がｓｉｎ
（πＤｓｉｎδ／λ₁）／（πＤｓｉｎδ／λ₁）に比例
して減少することが分かる。

【００１３】図１６に、信号光２０６の波長λ₁が７８
０ｎｍのときの受光部の大きさＤと、ビート信号を安定
して検出するためのずれ角δの上限値との関係を示す。
図１７から分かるように、このビート信号を安定して検
出する、即ちビート信号が０とならないためのずれ角δ
の上限値は、信号光２０６の波長λ₁に加えて、受光部
の大きさＤにも依存する。

【００１４】図１７に信号光２０６の波長λ₁、受光部
の大きさＤが、λ₁＝７８０ｎｍ、Ｄ＝５００μｍであ
る場合のビート信号強度ＩＦの相対強度の振る舞いを示
す。但し、図１７の縦軸はビート信号相対強度を、横軸
は波面のずれ角δをそれぞれ示す。

【００１５】図１７から分かるように、波面のずれ角δ
が大きくなるとビート信号強度ＩＦは急速に減少し、δ
＝０．０８９度でＩＦ＝０となる。従って、信号光２０
６と参照光２０２の波面の微小な角度ずれによりビート
信号は検出されなくなる。

【００１６】この様な問題点を解決するためには、信号
光２０６と参照光２０２との波面を一致させればよく、
そのような手段を備えた先行技術として、「Ｏｐｌｕ
ｓＥ１９９２年６月号１２５頁」に記載されている
空間追尾システムや「同１９９０年１月号１００頁」
に記載されている光カプラーを用いたものが提案されて
いる。

【００１７】図１８に上記文献に記載されている空間追
尾システムの原理を示す。この空間追尾システムは、信
号光２０６の参照光２０２に対する角度のずれδを象限
検出器２０１で検出し、角度のずれδが０度になるよう
に、すなわち信号光２０６と参照光２０２との波面が一
致するように参照光２０２の入射角度を機械的に制御す
るシステム構成をとる。

【００１８】図１９に上記文献に記載された光カプラー
を用いたものの原理を示す。ここでは、一方の光ファイ
バー２０４によって伝送される信号光と、他方の光ファ
イバー２０５によって伝送される参照光を光カプラー２
０７に導き、光カプラー２０６によって両光の波面を合
わるシステム構成をとる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
空間追尾システムでは、信号光２０６と参照光２０２の
波面を合わせるのに時間が掛かる、システム自体が大型
化する、といったような問題点がある。

【００２０】また、光カプラー２０７を用いた方法で
は、両光の波面合わせを精度よく行うためには、光ファ
イバー２０４、２０５と、光カプラー２０７の結合にお
ける位置精度が厳しく要求されるところ、この位置精度
を得ることが困難であるため、結局波面合わせを精度よ
く行うことが困難であった。また、光結合率が悪いとい
う問題点もある。

【００２１】以上説明した従来技術の問題点を以下に総
括すると、空間追尾システムでは、波面を機械的に制
御する装置が必要で、波面制御に時間が掛かり、システ
ム構成が大型化する。および、光カプラーを用いたも
のでは、光の損失が大きく、光ファイバーと光カプラー
間との高度な位置精度を必要とするアライメント技術が
必要である。

【００２２】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するものであり、信号光と参照光の波面の角度ずれ
にも拘らず、ビート信号を能率よく検出でき、角度ずれ
による機械的調整が不要で、かつシステム構成の小型化
が図れる光ヘテロダイン検波方式およびその実施に使用
する光ヘテロダイン検波装置を提供することを目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の光ヘテロダイン
検波方式は、信号光と参照光を含む２つ以上の光の重ね
合わせを利用した光ヘテロダイン検波でビート信号の検
出を行う光ヘテロダイン検波方式において、少なくとも
該参照光の一部又は全部を拡散、集光又は回折させるこ
とにより進行角度の異なる散乱参照光を生成し、該散乱
参照光と該信号光を重ね合わせることにより、該散乱参
照光と該信号光の周波数差又は位相差に相当するビート
信号を検出するようにしており、そのことにより上記目
的が達成される。

【００２４】また、本発明の光ヘテロダイン検波装置
は、信号光と参照光を含む２つ以上の光の重ね合わせを
利用した光ヘテロダイン検波でビート信号の検出を行う
光ヘテロダイン検波装置において、少なくとも該参照光
の一部又は全部を拡散、集光又は回折させることにより
進行角度の異なる散乱参照光を生成する第１光学素子
と、該散乱参照光と該信号光を混合する第２光学素子
と、混合された光を受光し、該散乱参照光と該信号光の
周波数差又は位相差に相当するビート信号を検出する第
３光学素子とを備えており、そのことにより上記目的が
達成される。

【００２５】好ましくは、前記第１光学素子が光を拡散
する機能を有し、該機能により前記散乱参照光を生成す
る。

【００２６】また、好ましくは、前記第１光学素子が光
を拡散する機能を有し、該機能により前記散乱参照光を
生成する。

【００２７】また、好ましくは、前記第１光学素子とし
て、拡散板又は反射型拡散板を用いる。

【００２８】また、好ましくは、前記第１光学素子とし
て、多層レンズ、多層ミラー又は多層レンズアレイ、多
層ミラーアレイを用いる。

【００２９】また、好ましくは、前記第１光学素子が光
を集光又は発散する機能を有し、該機能により前記散乱
参照光を生成する。

【００３０】また、好ましくは、前記第１光学素子とし
て、１つのミラー又は１つのレンズを用いる。

【００３１】また、好ましくは、前記１つのミラーとし
て、凸面ミラー、凹面ミラー、又は複数の面を有する平
面鏡の集合体を用いる。

【００３２】また、好ましくは、前記第１光学素子とし
て、ほぼ同一平面上にほぼ同一の間隔で配設されたミラ
ーアレイ又はレンズアレイを用いる。

【００３３】また、好ましくは、前記第１光学素子が光
を回折する機能を有し、該機能により前記散乱参照光を
生成する。

【００３４】また、好ましくは、前記第１光学素子とし
て、穴を有し、該穴により前記参照光を生成する回折格
子を用いる。

【００３５】また、好ましくは、前記参照光の方向を可
変とする可変手段と、前記第３光学素子により検出され
たビート信号に基づいて該可変手段を制御する制御手段
とを更に用いる。

【００３６】また、好ましくは、前記信号光の方向を可
変とする可変手段と、前記第３光学素子により検出され
たビート信号に基づいて該可変手段を制御する制御手段
とを更に用いる。

【００３７】また、好ましくは、前記第１光学素子が、
光を透過する機能と散乱する機能とを有し、前記参照光
に散乱角における平面波の強度分布を与える。

【００３８】

【作用】上記のような拡散板を設けると、拡散板に入射
する参照光は拡散板を透過した後に散乱光となり、様々
な方向へ発散する球面波の集まりとなる。換言すれば、
様々な方向への平面波の集まりとみなせる。

【００３９】一方、空間光伝送の場合、信号光は様々な
方向から入射することになるが、信号光の入射角が参照
光の散乱角より小さい条件下では、必ず散乱参照光には
信号光と波面の一致する成分が含まれる。このような条
件は、両光を重ね合わせて混合する光学素子によって満
足される。

【００４０】従って、上記構成によれば、信号光と波面
が一致する散乱参照光成分が存在するので、両光のビー
ト信号を検出することができる。

【００４１】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００４２】（実施例１）図１は本発明光ヘテロダイン
検波方式の実施に使用される本発明光ヘテロダイン検波
装置の実施例１を示す。この実施例１では、本発明光ヘ
テロダイン検波装置をワイヤレス光通信システム（空間
光伝送システム）に適用している。このワイヤレス光通
信システムは、送信側Ａ1と受信側Ｂ1で構成されてお
り、以下に送信側Ａ1および受信側Ｂ1を順を追って説明
する。

【００４３】送信側Ａ1は、基準波長λ₀のコヒーレント
光と波長λ₁（λ₀≠λ₁）のコヒーレント光をデジタル
的に切り替えて信号光７６を発生させる波長可変半導体
レーザ１と、波長可変半導体レーザ１の出力をモニター
し、信号光７６の発光強度や波長を制御する制御回路２
と、信号光７６を空間に向けて送信するためのレーザ光
放射窓１１で構成されている。

【００４４】本実施例１では、次に説明する受信側Ｂ1
に設けられ、信号光７６と参照光７２のビート信号を電
気（電圧又は電流）的に検出する受光素子９として、Ｓ
ｉ系のデバイス（波長９００ｎｍ以下でのみ受光感度を
有する）を用いるため、波長可変レーザ１として波長を
８３０ｎｍに設定したＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを用
いた。

【００４５】受信側Ｂ1は、偏光フィルタ４、フィルタ
５、参照光用半導体レーザ６、コリメートレンズ１２、
拡散板７、光学素子８、集光レンズ３、受光素子９およ
び信号処理回路１０で構成されている。

【００４６】偏光フィルタ４は、送信側Ａ1から送信さ
れて来た信号光７６を直線偏光に変換して光学素子８に
入射する。偏光フィルタ４と光学素子８との間には、フ
ィルタ５が設けられている。フィルタ５は、背景光とし
ての室内照明や太陽光の大部分の波長帯域成分をカット
し、信号光７６の波長域（ここでは８３０ｎｍ）のみを
透過させる。すなわち、フィルタ５はノイズ成分をカッ
トする。

【００４７】光学素子８には、また参照光７２’となる
基準波長コヒーレント光を発する参照光用半導体レーザ
６からのレーザ光が入射される。光学素子８と参照光用
半導体レーザ６との間には、参照光用半導体レーザ６側
よりコリメートレンズ１２および拡散板７がこの順に配
置されている。コリメートレンズ１２は参照光７２’を
コリメートして拡散板７に導く。拡散板７はコリメート
された参照光７２’を散乱させ、散乱参照光７２を光学
素子８に導く。本実施例１では、拡散板７として、磨り
ガラスを用いた。

【００４８】光学素子８はプリズムで形成され、信号光
７６と拡散された散乱参照光７２を重ね合わせて混合す
る。重ね合わされた混合光は集光レンズ３により集光さ
れて受光素子９に導かれる。受光素子９は混合された信
号光７６と散乱参照光７２とのビート信号を電気信号と
して検出する。受光素子９の検出信号は信号処理回路１
０に入力され、ここで検出信号の増幅、波形整形処理が
行われ、続いて復調処理が行われる。以上により送信側
Ａ1と受信側Ｂ1との通信が行われる。

【００４９】上記のように、集光レンズ３を設け、これ
により混合光を集光して受光素子９に導く構成によれ
ば、受光素子９の大きさを小さくでき、混合光の強度を
保ったまま、応答速度を向上できる利点がある。

【００５０】次に、図２に従い本発明のビート信号検出
原理について説明する。拡散板７の出射面側には凹凸が
形成された散乱面７０となっており、拡散板７に入射す
る参照光７２’（平面波）は、拡散板７を透過した後に
散乱参照光７２となり、様々な方向へ発散する球面波７
４の集まりとなる。換言すれば様々な方向への平面波の
集まり７５とみなせる。ここでは、そのうちの３方向の
平面波７５ａ、７５ｂ、７５ｃのみを図示してある。

【００５１】一方、空間光伝送の場合、信号光７６は様
々な方向から入射することになるが、信号光の入射角が
参照光７２’の散乱角より小さければ、必ず散乱参照光
７２にはその信号光７６と波面の一致する成分７５ｃが
含まれている。但し、図２では散乱参照光７２と信号光
７６を混合する光学素子８は図示していない。

【００５２】このように、散乱参照光７２、より具体的
には散乱参照光７５ｃと信号光７６との波面が一致する
時は、上記従来技術の項で述べたように、信号光７６と
参照光７２’それぞれの光線のビート信号検出が可能と
なる。

【００５３】また、ビート信号検出が可能となる信号光
７６と参照光７２’の角度のずれδの範囲は、拡散板７
の散乱角の大きさで決まり、散乱角は拡散板７の散乱面
７０の凹凸の空間周期を変えることにより制御できる。
一般に、散乱角を大きく取ると、それぞれの方向への散
乱平面波７５の強度が減少するが、参照光７２’は外部
に照射されず人体に影響がないので、強度を十分に大き
くすることが可能である。従って、強度を十分に大きく
することにより、散乱平面波７５の強度減少を容易に補
償できる。それ故、本発明によれば、拡散板７により参
照光７２’を散乱させることで、ずれ角δに対する使用
範囲が広く、かつ十分なビート信号強度を得ることが可
能になる。

【００５４】従って、本発明によれば、信号光７６と参
照光７２’の波面の角度ずれにも拘らず、ビート信号を
迅速、かつ精度よく検出できる。しかも、上記従来の空
間追尾システムとは異なり、角度ずれによる機械的調整
が不要であるので、システム構成の小型化が図れる。

【００５５】次に、図３に従って送信側Ａ1から受信側
Ｂ1への伝送の原理を説明する。図３（ａ）は、伝送す
べきデジタル信号の波形を示しており、このデジタル信
号に対応して、送信側Ａ1では２波長λ₀、λ₁を制御回
路２により制御し、波長可変レーザ１により変調して、
図３（ｂ）に示す波形の信号光７６を空間に放射する。
この様にして波長（周波数）変調された光は、空間を伝
播し受信側Ｂ1で参照光用レーザ６からの散乱参照光７
２（波長λ₀）と混合され、受光素子９により電気信号
に変換される。

【００５６】図３（ｃ）はこの電気信号の波形を示して
おり、同図と図３（ａ）を比較してみれば分かるよう
に、元のデジタル信号が”１”の時にビート信号（周波
数△ν＝ν₁−ν₂）が現れている。このビート信号は上
記した信号処理回路１０によって信号処理されて復調さ
れ、これにより受信側Ｂ1で元のデジタル信号が得られ
る（図３（ｄ）参照）。すなわち、送信側Ａ1と受信側
Ｂ1との通信が行われる。

【００５７】上記した実施例１において、信号光７６と
散乱参照光７２との多少の位相のずれは許容されるの
で、図４に示される変形例が可能である。この変形例で
は、コリメートレンズ１２を設けず、参照光７２’を直
接拡散板７で散乱させる構成をとる。この変形例によれ
ば、コリメート用の光学系が不要であるので、部品点数
の削減が図れる利点がある。また、参照光７２’を損失
する事なく利用でき、かつ、散乱角をレーザ遠視野像の
広がりから直接大きくすることが可能になる。

【００５８】このようなワイヤレス光通信システムは、
ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）等に応用さ
れるが、実際上、送信側、受信側の移動等に対応して送
信側の出射口と受講側の入射口とを僅かな角度のずれも
なく合わせることは不可能である。しかるに、本実施例
１のように拡散板を用いた、いわば光拡散波面同調方式
によれば、角度の調整が不要で移動可能なワイヤレス光
通信システムを実現することが可能になる。

【００５９】（実施例２）図５は本発明光ヘテロダイン
検波装置の実施例２を示す。この実施例２もワイヤレス
光通信システムに適用した例を示している。なお、光ヘ
テロダイン検波方式を採用したワイヤレス光通信システ
ムの一例として、本願出願人が特願平４−２１２６４８
で先に提案した「空間光伝送装置及びその伝送方式」が
ある。

【００６０】本実施例２では、信号変調方式として、実
施例１とは異なり、信号を光の周波数としてではなく、
光の位相の変化として送信する伝送構成をとる。以下に
その詳細を説明する。

【００６１】送信側において半導体レーザより発生され
た信号光７６は、図示しない電気光学変調素子により位
相変調されて、受信側Ｂ2に送信される。以下に受信側
Ｂ2の構成を動作と共に説明する。

【００６２】空間を伝搬して来た信号光７６はホログラ
ム１０３により集光される。続いて、集光された信号光
７６は、λ／４板１０４により円偏光に変換され、偏光
板１０５に導かれる。偏光板１０５は、円偏光された光
の内から、受光時に混合する参照光と偏光方向が一致す
る直線偏光成分を選択透過させる。偏光板１０５により
直線偏光変換された信号光７６は、反射型回折格子１０
６で回折される。続いてホログラムレンズ１０３の焦点
位置に設置したピンホール１０７により、信号光７６の
波長領域に相当する特定の波長のみが抽出される。続い
て、抽出された波長成分のみの信号光７６をコリメート
レンズ１１２で平行光にして、受光素子１１０に入射す
る。これにより、ホログラムレンズ１０３で散乱され信
号光７６に混入しているインコヒーレント光の内、信号
光７６と波長が異なるものがカットされる。

【００６３】一方、参照光用半導体レーザ１０９からは
上記同様にして参照光７２’が発生され、この参照光７
２’は集光レンズ１０１でコリメートされ、続いて反射
型拡散板１０８により反射、拡散され、様々な方向への
散乱参照光７２となって受光素子アレイ１１０に入射す
る。従って、本実施例２では、上記のようにして抽出さ
れた信号光７６と散乱参照光７２とを受光素子アレイ１
１０により光ヘテロダイン検波する。光ヘテロダイン検
波されたビート信号は上記同様の信号処理回路１１１に
よって信号処理されて復調される。

【００６４】ここで、反射型拡散板１０８により散乱さ
れた散乱参照光７２は、ある立体角方向に成分を有する
平面波の集合として見なせる状態を実現する。それ故、
本実施例２によれば、信号光７６が傾いて入射しても反
射して散乱された散乱参照光７２のある１部平面波成分
との干渉により、ビート信号を発生させることが可能と
なる。

【００６５】本実施例２では、反射型拡散板１０８とし
て、アルミ板を砂番＃１５００で研磨したものを用い
た。このような金属板を研磨した反射型拡散板１０８を
用いる場合は、上記実施例１の透過型の拡散板７を用い
る場合よりも散乱角を大きく取ることが可能であり、か
つ、透過型の拡散板７のような参照光７２’の後方散乱
による光量減衰を生じないという利点がある。

【００６６】また、本実施例２では受光素子アレイ１１
０として、Ｇｅ半導体を材料とするＰＩＮフォトダイオ
ードを２次元的に配列したものを用いた。この受光素子
アレイ１１０には、上記のように信号光７６と、参照光
用半導体レーザ１０９から発生され、反射型拡散板１０
８により散乱された散乱参照光７２とが混合されて入射
される。受光素子アレイ１１０は入射光を二乗検波し、
上記（３）式で表される出力を得る。そして、この出力
を信号処理回路１１１が送信側から送信された元の信号
に復調する。

【００６７】このような受光素子アレイ１１０を用いた
光ヘテロダイン検波においては、異なる方向から入射し
た信号光７６は異なる受光素子に入射し、そこでビート
信号が検出されることになる。換言すれば、受光素子を
アレイ化したことにより、信号光７６の入射方向に対応
してビート信号が最大になる受光素子を選択することが
可能になる。また、信号光７６自体の入射角度を検知す
ることが可能となる。このことは、ワイヤレス光通信シ
ステム等において、信号光７６が壁などにより反射して
多重経路を取る場合に、時間が遅れてやって来る反射信
号光を取り込むことがないので、反射信号光に起因する
雑音を確実に除去できる。従って、検出精度の向上が図
れる。

【００６８】このように、本実施例２においても、実施
例１同様に送信側と受光側の角度調節を行うことなく光
伝送することが可能になる。

【００６９】上記実施例１、実施例２の説明から分かる
ように、本発明の意図する所は、参照光を散乱させ、こ
れにより信号光と波面が一致する散乱成分が必ず存在す
る、ある立体角を有する平面波の集合体（散乱参照光）
を生成して、ビート信号を検出することにある。すなわ
ち、信号光と参照光の波面合わせを行うことなく、ビー
ト信号を検出できるようにすることにある。

【００７０】それ故、以下の実施例３〜８では、システ
ム構成全体の説明は省略し、参照光よりある立体角を有
する平面波の集合体を生成する手段についてのみ説明す
る。

【００７１】（実施例３）図６は本発明の実施例３を示
す。この実施例３では、上記実施例２のアルミニウム製
の反射型拡散板１０８の代わりに、その表面に凹球面状
に加工した多数のミラー（マイクロミラー）９１、９１
…を並べたマイクロミラーアレイ９０を拡散板として用
いる。図示するように、参照光７２’はマイクロミラー
アレイ９０のミラー面で反射され、様々な方向への散乱
参照光７２となる。散乱参照光７２のビーム面積９５は
信号光のビーム面積とほぼ一致していることが効率良く
ビート信号を検出するためには必要であるが、マイクロ
ミラーアレイ９０のミラー個々の大きさはこのビーム面
積より十分に小さいことが望ましい。

【００７２】本実施例３では、マイクロミラーの設計に
より、波面を精度よく制御することが可能である。以下
にその理由を説明する。図６において、平板マイクロミ
ラーアレイ９０の各ミラー９１に入射した平面波は反射
して集点面９２で結像する。これは等価的に焦点面９２
に球面波光源がマスクロミラーアレイ９０と同じ間隔で
並んだものとなる。但し、その広がり角はミラー９１の
設計で決まる。

【００７３】一方、球面波光源の並びが作り出す遠視野
像は、下記（６）式で表される強度分布となる。

【００７４】｜ｓｉｎ（ｗπｘ／λ）／ｓｉｎ（πｃｘ／λ）｜・・・（６）ここで、ｗはビームの幅、ｃはミラー９１の間隔、λは
波長、ｘは平面波の入射方向からのずれの角度である。

【００７５】一例として、ｗ＝４．５ｍｍ、ｃ＝４５０
μｍ、λ＝７８０ｎｍのとき、上記（６）式でその強度
分布が定まる遠視野像は図７に示す様に振る舞う。この
図より、上記の条件の時、遠視野像はその進行方向が約
０．１度間隔の平面波の繰り返しとなる。上記（６）式
より、ｃｘ／λ＝ｎ（ｎは整数）を満たす角度間隔で平
面波が繰り返される。従って、繰り返し角がＸ度以下を
実現するためには、ｃ≧１８０λ／π／Ｘ・・・（７）とすればよい。

【００７６】既に上記の図１７で説明したように、受光
部の大きさが５００μｍの場合、ビート信号は０．１度
の角度のずれで、検出できなくなるので、ビート信号を
検出するためには、それより小さい角度間隔で平面波が
繰り返されることが必要である。つまり、発振波長λに
対して繰り返し角０．１度以下を実現するためには、上
記（７）式より、ｃ≧５７３λとすれば良い。この関係
式は受光部の大きさによる変わることは言うまでもな
い。この例では、凹型ミラーアレイを用いたが、凸型ミ
ラーアレイを用いることもできる。

【００７７】上記理由により、本実施例３によれば、実
施例１、実施例２に比べて、再現性および制御性の向上
が図れる光ヘテロダイン検波を実施することができる利
点がある。

【００７８】（実施例４）図８は本発明の実施例４を示
す。本実施例４では、散乱参照光７２の生成手段として
用いる透過型の拡散板として、例えば、「M.Oikawa and
K.Iga,Applied Optics 21(6)、1982年、1052頁」に記
載されているマイクロレンズアレイ１２０を用いる。

【００７９】図８（ａ）にこのマイクロレンズアレイ１
２０の概念図を示す。このマイクロレンズアレイ１２０
は、六角形状をなす多数のマイクロレンズ１２１、１２
１…を、各六角形の外縁部が連続的になるように配設し
て構成されている。

【００８０】図８（ｂ）にマイクロレンズアレイ１２０
での光の拡散の様子を示す。マイクロレンズアレイ１２
０に入射する参照光７２’は散乱されて様々な方向ヘの
散乱参照光７２となり、様々な方向への平面波の集合体
１２３となる。従って、本実施例４による場合も上記各
実施例同様の効果を奏することができる。

【００８１】加えて、この実施例４では、散乱参照光７
２の生成手段として、マイクロレンズ１２１を用いるの
で、位相の乱れを無くすることが可能である。

【００８２】本実施例４においても、上記実施例３と同
様、マイクロレンズ１２１透過後の光はマイクロレンズ
１２１からその焦点距離だけ離れた面上（図示せず）で
結像し、等価的に球面波アレイとなる。ここで、球面波
の広がりは個々のマイクロレンズ１２１の開口で決ま
る。つまり、レンズの間隔、開口、焦点距離、径等を設
計することにより、所望の角度範囲でビート信号の検出
が可能になる。この例では、凸型レンズアレイを用いた
が、凹型レンズアレイを用いることもできる。

【００８３】（実施例５）図９は本発明の実施例５を示
す。この実施例６では散乱参照光７２の生成手段として
多層薄膜レンズ１３０を用いる。この多層薄膜レンズ１
３０は、曲率の異なる薄膜レンズを幾層にも重ねて構成
され、各々の界面での反射により、参照光７２’を拡散
させる。参照光７２’のうち、薄膜層１３１で反射した
ものは、散乱参照光７２となる。同様に、参照光７２’
と同じ位相にある参照光１７２’が、薄膜層１３５で反
射した散乱参照光１７２は、上記散乱参照光７２と共
に、平面波１３７を形成する。

【００８４】このような構成において、薄膜層の数を充
分多くすることにより、連続的な方向の広がりをもつ平
面波の集まりを得ることが出来る。本実施例５によって
も上記各実施例同様の効果を奏することができる。

【００８５】加えて、本実施例５では、立体角だけでな
く、散乱方向をも制御することができるので、指向性の
ある信号光を受信するのに有利である。

【００８６】（実施例６）図１０は本発明の実施例６を
示す。本実施例６では、散乱参照光７２の生成手段とし
て、回折手段を用いる。この回折手段は、図１０に示す
ように、光を透過しない物質からなる板状物体（回折
板）１４０に多数の穴１４１、１４１…を設けて構成さ
れている。

【００８７】回折板１４０に入射される照光７２’は、
穴１４１によって回折され、回折された散乱参照光７２
が平面波の集合体１４４を形成する。

【００８８】本実施例６のように回折手段を用いた場
合、実施例３、実施例４のように、散乱光を球面波光源
のアレイとみなすことはできない。しかしながら、本実
施例６においても、散乱光の作り出す遠視野像は、回折
板１４０上の穴１４１の間隔とその大きさにより制御す
ることができる。その強度分布は、下記（８）式で与え
られる。ここで、ａは穴１４１の直径であり、その他の
記号は上記（６）式と同様である。

【００８９】｜ｓｉｎ（ａπｘ／λ）／（ａπｘ／λ）・ｓｉｎ（ｗπｘ／λ）／ｓｉｎ（πｃｘ／λ）｜・・・（８）この（８）式より、全体の振幅はｓｉｎ（ａπｘ／λ）
／（ａπｘ／λ）で制限される。例えば、光源の広がり
角≧１０度を実現するためにには、ａ≦５．７３λとす
ればよい。この関係式も受光部の大きさにより変化する
ことはもちろんである。

【００９０】本実施例６に関する参考文献として、例え
ば、小山次郎、西原浩著「光波電子光学」（コロナ社）
が挙げられる。

【００９１】加えて、本実施例６では、回折現象を利用
することにより散乱参照光７２を生成するので、位相の
乱れが無く、かつ散乱参照光生成手段を簡単に作製出来
る利点がある。

【００９２】以上の各実施例では、散乱参照光の生成手
段として、平面状の拡散板、レンズ、ミラー、回折板等
の例を述べたが、各々の形状を変化させたものも本発明
の範囲内に含まれることはもちろんである。

【００９３】（実施例７）以下に本発明の実施例７を示
す。本実施例７では、上記の実施例４で用いたマイクロ
レンズアレイの代わりにセルフォックレンズアレイを用
いている。実施例４ではそのレンズ間隔が４００μｍ以
上のレンズを作製することが困難であるが、本実施例７
では比較的に簡単に実現することができる上に、レンズ
収差を小さく作製することができる。

【００９４】（実施例８）図１１は本発明の実施例８を
示す。本実施例８では、簡単に散乱参照光を得る方法と
して、１つのレンズ又は１つのミラーを用いている。図
１１（ａ）はその一例として、凹型レンズ１５０を用い
た例を示し、図１１（ｂ）は凸型ミラー１５１を用いた
例を示し、図１１（ｃ）は凹型ミラー１５２を用いた例
を示し、図１１（ｄ）は複数の平面鏡からなる凸状の集
合体（多面鏡）１５３を用いた例を示している。

【００９５】本実施例８においては、凸型レンズを用い
ることも可能である。

【００９６】（実施例９）図１２は本発明の光ヘテロダ
イン検波装置の実施例９を示す。この実施例９でも、本
発明光ヘテロダイン検波装置をワイヤレス光通信システ
ムに適用している。

【００９７】上記実施例１〜実施例８に示した、参照光
として拡散平面波を用いる方式では、参照光の方向を
０．１度以上の精度で信号光に合わせ込むことは必要で
はない。しかし、広い角度範囲にわたって安定したビー
ト信号を検出するためには、例えばレンズアレイなどの
拡散用光学素子の開口を大きくし、かつ拡散平面波の遠
視野像の繰り返し角度を０．１度以下にする必要があ
る。ところが、開口を大きくし、繰り返し角度を小さく
すれば、各方向の平面波の電界強度は減少するので、ビ
ート信号の強度が減少する。そこで、本発明の光ヘテロ
ダイン検波装置は、アクチュエータ部分を備え、それに
より、拡散平面波の繰り返し角度範囲を十分に小さく保
ちつつ、しかも繰り返し範囲を小さくとり光強度を確保
する。

【００９８】本実施例９では、送信側から送られてきた
信号光７６は、受信側Ｂ3に送信される。以下に受信側
Ｂ3の構成と動作を共に説明する。

【００９９】受信側Ｂ3では、空間を伝搬して来た信号
光７６は集光レンズ３４ａを備える入射窓３４より入射
し、光合波用光学素子２４を通り受光素子アレイ２５の
中の１つの受光素子に集光される。

【０１００】一方、参照光７２’は半導体レーザ２１よ
り発生され、コリメートレンズ２２でコリメートされ
る。コリメートされた参照光７２’は、拡散用光学素子
２３に入射し、拡散されて、散乱参照光７２となる。散
乱参照光７２は光合波用光学素子２４によりその方向が
変えられた後に、信号光７６と合波され、受光素子アレ
イ２５に入射する。本実施例では、半導体レーザ２１と
して、ＡｌＧａＡｓ系で発振波長が８３０ｎｍの半導体
レーザを使用する。拡散用光学素子２３としては、セル
フォックレンズアレイを使用する。セルフォックレンズ
アレイは、レンズの直径が１ｍｍのセルフォックレンズ
を俵状に積み上げた構成をしており、レンズ間隔は１ｍ
ｍで、開口は０．２となっている。

【０１０１】次に、アクチュエータ部分を説明する。ア
クチュエータ部分は、光合波用光学素子２４が取り付け
られ、磁石２９を備えた回転ステージ２８と、磁場を発
生させるためのコイル３０および３２と、コイル３０お
よび３２にそれぞれ接続された電源３１および３３と、
電源３１および３３を制御するためのアクチュエータ用
制御回路３５とを有する。

【０１０２】回転ステージ２８は、その中央部分を軟性
の樹脂状接着剤にて図示しないロッドに接着されてい
る。コイル３０は、紙面に対して垂直な方向に磁場を発
生し、コイル３２は紙面に対して左右方向に磁場を発生
する。この磁場と、回転ステージ２８に備えられた磁石
２９との相互作用により、回転ステージ２８および光合
波用光学素子２４は回転可能となる。アクチュエータ用
制御回路３５は、受光素子アレイ２５により検出される
信号を処理し、所望の回転角で回転ステージ２８を回転
させるべく、電源３１および３３に流す電流を最適化す
る。

【０１０３】本実施例９の場合は、拡散用光学素子２３
により、受光素子アレイ２５上で０．０５度間隔の散乱
参照光７２の平面波成分が存在する。その存在角度範囲
は、±１１．５度である。従って、信号光７６の受光素
子アレイ２５への入射方向のずれが±１１．５度以内で
あれば、既に説明したように散乱参照光７２によりビー
ト信号の検出が可能である。

【０１０４】一方、信号光７６の入射方向が±１１．５
度を越えてずれた場合は、受光素子アレイ２８によりビ
ート信号が検出されないので、アクチュエータ用制御回
路３５は、コイル３０および３２に与える電流を調節す
べく電源３１および３３を制御することにより光合波用
光学素子２４を回転させ、ビート信号を検出する。

【０１０５】本実施例９の光ヘテロダイン検波装置で
は、アクチュエータの位置合わせ角度の精度は、散乱参
照光７２を利用しているので、散乱参照光７２の平面波
成分が存在する角度範囲程度、この場合具体的には約±
１１．５度程度でよい。従って、上記従来の波面を合わ
せるシステムのように、信号光と参照光との波面合わせ
に時間が掛からず、また、装置の位置精度もきびしくは
要求されない。

【０１０６】（実施例１０）本実施例１０では、図１２
に示す光ヘテロダイン検波装置において、拡散用光学素
子２３として、マイクロレンズアレイを使用する。この
マイクロレンズアレイは、上記実施例４において図８
（ａ）に示す構造をしており、レンズ間隔が２５０μｍ
で、開口が０．４である。このマイクロレンズアレイに
よって、入射する全ての光が拡散平面波となり、散乱参
照光として利用される。これにより、散乱参照光７２
は、±２３．６度の範囲にわたって、繰り返し角度０．
２度の平面波となる。また、受光素子の大きさは直径５
００μｍとする。

【０１０７】本実施例１０では、繰り返し角度が０．２
度の平面波であるので、光合波用光学素子２４を±０．
１度の角度範囲の回転させるだけで、信号光７６と散乱
参照光７２との角度のずれが±２３．６度の全範囲にわ
たってビート信号を検出できる。すなわち、本実施例の
光ヘテロダイン検波装置は、アクチュエータ部分による
位置合わせの角度範囲はきわめて小さいにもかかわら
ず、信号光７６と散乱参照光７２との大きいずれ角に対
応することができる。

【０１０８】（実施例１１）図１３は本発明の光ヘテロ
ダイン検波装置の実施例１１を示す。この実施例１１で
は、送信側から送られてきた信号光７６は、受信側Ｂ4
に送信される。以下に受信側Ｂ4の構成と動作を共に説
明する。

【０１０９】受信側Ｂ4では、空間を伝搬して来た信号
光７６は、光合波用光学素子２４によりその方向を変え
られた後に、受光素子アレイ２５の中の受光素子に入射
する。

【０１１０】一方、参照光７２’は半導体レーザ２１よ
り発生され、コリメートレンズ２２でコリメートされ
る。コリメートされた参照光７２’は、拡散用光学素子
２３に入射し、拡散されて、散乱参照光７２となる。散
乱参照光７２は合波用光学素子２４を通過した後に、信
号光７６と合波され、受光素子アレイ２５に入射する。
本実施例では、拡散用光学素子２３としては、実施例９
と同様、レンズ間隔が１ｍｍで、開口が０．２であるセ
ルフォックレンズアレイを使用する。このとき、散乱参
照光７２の各方向の平面波成分が受光素子アレイ２５上
の各受光素子に対応するように、受光素子間隔がおよそ
４３μｍとなるようにアレイ化して受光素子アレイ２５
を形成し、拡散用受光素子２３から２５ｍｍ離れた位置
に配する。これにより、受光素子アレイ２５の何れの受
光素子に信号光７６が入射しても、信号光７６と散乱参
照光７２とのビート信号の検出が可能となる。

【０１１１】本実施例１１の光ヘテロダイン検波装置
も、上記実施例９と同様のアクチュエータ部分（図示せ
ず）を備える。これにより、信号光７６の入射角度がず
れた場合でも、アクチュエータ部分を用いて光合波用光
学素子２４を回転させることにより、ビート信号の強度
を十分に大きく保ちながら、安定して検出することが可
能となる。

【０１１２】なお、本実施例１１には、上記実施例１０
のように、拡散用受光素子２３のレンズ間隔を小さくと
り、すなわち、散乱参照光７２の平面波の繰り返し角度
を大きくして、かつ、レンズの開口を小さくする構成を
含む。この構成により、アクチュエータ部分による位置
合わせの角度範囲はきわめて小さいにもかかわらず、信
号光７６を精度よく散乱参照光７２の平面波に合わせ込
むことができる。

【０１１３】（実施例１２）本実施例１２では、図１２
および図１３に示す光ヘテロダイン検波装置において、
拡散用光学素子２３として、図１４に示すレンズアレイ
を使用する。このレンズアレイは、隣合うレンズ３６と
の間に隙間があいており、列方向において中央部に位置
するレンズ３６の直径は小さく、外側に位置するレンズ
３６ほど直径は大きい。但し、各レンズ３６間隔は一定
である。

【０１１４】このようなレンズアレイの中央部にコリメ
ートされた参照光７２’が入射すると、レンズアレイに
よる散乱参照光７２の拡散平面波の強度は、散乱角が０
度付近で大きく、散乱角が大きくなるにしたがって小さ
くなる。

【０１１５】本実施例１２の光ヘテロダイン検波装置で
は、上記拡散用光学素子２３によって、まず、他の実施
例と同様に、ビート信号が検出される。このとき、必要
であれば、アクチュエータ部分によって光合波用光学素
子２４が回転され位置合わせが行われる。その後に、そ
のビート信号が検出された受光素子の位置に１番強度の
強い拡散平面波を合わせ込むように、アクチュエータ部
分によって光合波用光学素子２４を回転させる。これに
より、上記実施例よりも大きな強度のビート信号が検出
される。

【０１１６】

【発明の効果】請求項１記載の光ヘテロダイン検波方式
又は請求項２記載の光ヘテロダイン検波装置によれば、
第１光学素子により参照光を散乱させ、これにより必ず
信号光と波面の一致する成分が含まれる散乱参照光を得
る構成をとるので、信号光と参照光との２つの光の波面
のずれに拘らず、ビート信号を確実に検出することがで
きる。

【０１１７】従って、角度ずれによる機械的調整が不要
であるので、ビート信号を能率よく検出できると共に、
装置構成の小型化が可能になる光ヘテロダイン検波装置
を実現できる利点がある。

【０１１８】また、特に請求項４記載の光ヘテロダイン
検波装置において、第１光学素子として、拡散板を用い
る場合は、ずれ角に対する使用範囲が広く、かつ十分な
ビート信号強度を得ることができる光ヘテロダイン検波
装置を実現できる利点がある。

【０１１９】また、特に請求項４記載の光ヘテロダイン
検波装置において、第１光学素子として、反射型拡散板
を用いる場合は、散乱角を大きく取ることが可能であ
り、かつ光量減衰を避けることができる光ヘテロダイン
検波装置を実現できる利点がある。

【０１２０】また、特に請求項５記載の光ヘテロダイン
検波装置において、第１光学素子として、多層薄膜レン
ズを用いる場合は、立体角だけではなく、散乱方向をも
制御できるので、指向性のある信号光を受信するのに有
利な光ヘテロダイン検波装置を実現できる利点がある。

【０１２１】また、特に請求項７記載の光ヘテロダイン
検波装置によれば、散乱参照光を簡単に得ることができ
る。

【０１２２】また、特に請求項９記載の光ヘテロダイン
検波装置において、第１光学素子として、マイクロミラ
ーアレイを用いる場合は、再現性および制御性のよい光
ヘテロダイン検波装置を実現できる利点がある。

【０１２３】また、特に請求項１１記載の光ヘテロダイ
ン検波装置によれば、第１光学素子として、回折格子を
用いるので、位相の乱れがなく、簡単に製作できる光ヘ
テロダイン検波装置を実現できる利点がある。

【０１２４】また、特に請求項１２又は１３記載の光ヘ
テロダイン検波装置によれば、散乱参照光又は信号光の
方向を可変とする可変手段が、第３光学素子により検出
されたビート信号に基づいて制御手段により制御される
ので、ずれ角に対する使用範囲が広く、かつ簡単に散乱
参照光を信号光に合わせ込むことができる。

【０１２５】また、特に請求項１４記載の光ヘテロダイ
ン検波装置によれば、前記第１光学素子が、光を透過す
る機能と散乱する機能とを有し、前記参照光に散乱角に
おける平面波の強度分布を与えるので、より大きな強度
のビート信号を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明光ヘテロダイン検波装置をワイヤレス光
通信システムに適用した実施例１を示すシステム構成
図。

【図２】本発明光ヘテロダイン検波装置におけるビート
信号の検出原理を示す説明図。

【図３】ワイヤレス光通信システムにおける各段階の信
号波形を示す波形図。

【図４】実施例１の変形例を示す模式図。

【図５】本発明光ヘテロダイン検波装置をワイヤレス光
通信システムに適用した実施例２を示すシステム構成
図。

【図６】本発明光ヘテロダイン検波装置の実施例３を示
す要部の模式図側面図。

【図７】縦軸に電界強度（相対値）、横軸に光の進行方
向（°）をとって遠視野像の振る舞いを示すグラフ。

【図８】（ａ）は本発明光ヘテロダイン検波装置の実施
例４を示す要部の模式的平面図、（ｂ）は要部の模式的
側面図。

【図９】本発明光ヘテロダイン検波装置の実施例５を示
す要部の模式的側面図。

【図１０】本発明光ヘテロダイン検波装置の実施例６を
示す要部の模式的側面図。

【図１１】本発明光ヘテロダイン検波装置の実施例７を
示す要部の模式的側面図。

【図１２】本発明光ヘテロダイン検波装置をワイヤレス
光通信システムに適用した実施例９を示すシステム構成
図。

【図１３】本発明光ヘテロダイン検波装置をワイヤレス
光通信システムに適用した実施例１０を示すシステム構
成図。

【図１４】本発明光ヘテロダイン検波装置の実施例１２
を示す要部の模式的平面図。

【図１５】受光素子上で僅かに進行方向の異なる２光束
でビート信号を得る場合を示す概念図。

【図１６】受光部の大きさとビート信号が０とならない
ずれ角の上限値との関係を示すグラフ。

【図１７】２光束のずれ角度とビート信号強度との関係
を示すグラフ。

【図１８】空間追尾システムに適用される従来の光ヘテ
ロダイン検波法を示す模式図。

【図１９】光カプラーを用いた従来の光ヘテロダイン検
波法を示す模式図。

【符号の説明】

１波長可変半導体レーザ２制御回路３集光レンズ４偏光フィルタ５フィルタ６参照光用半導体レーザ７拡散板８光学素子９受光素子１０信号処理回路１１レーザ光放射窓１２コリノメートレンズ２８回転ステージ２９磁石３０、３２コイル３１、３３電源３５アクチュエータ用制御装置７２’参照光７２散乱参照光７６信号光９０マイクロミラーアレイ１０８反射型拡散板１１０受光素子アレイ１２０マイクロレンズアレイ１３０多層薄膜レンズ１４０回折板１４１穴Ａ1 送信側Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、Ｂ4 受信側

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０４Ｂ 10/142 (72)発明者瀧口治久大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者河西秀典大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開平２−201323（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−13434（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】信号光と参照光を含む２つ以上の光の重
ね合わせを利用した光ヘテロダイン検波でビート信号の
検出を行う光ヘテロダイン検波方式において、該参照光から進行角度の異なる散乱参照光を生成し、該
散乱参照光と該信号光を重ね合わせることにより、該散
乱参照光と該信号光の周波数差又は位相差に相当するビ
ート信号を検出する光ヘテロダイン検波方式。
【請求項２】信号光と参照光を含む２つ以上の光の重
ね合わせを利用した光ヘテロダイン検波でビート信号の
検出を行う光ヘテロダイン検波装置において、該参照光から進行角度の異なる散乱参照光を生成する第
１光学素子と、該散乱参照光と該信号光を混合する第２光学素子と、混合された光を受光し、該散乱参照光と該信号光の周波
数差又は位相差に相当するビート信号を検出する第３光
学素子とを備えた光ヘテロダイン検波装置。
【請求項３】前記第１光学素子が光を拡散する機能を
有し、該機能により前記散乱参照光を生成する光学素子
である請求項２記載の光ヘテロダイン検波装置。
【請求項４】前記第１光学素子が拡散板又は反射型拡
散板である請求項３記載の光ヘテロダイン検波装置。
【請求項５】前記第１光学素子が多層レンズ、多層ミ
ラー又は多層レンズアレイ、多層ミラーアレイである請
求項３記載の光ヘテロダイン検波装置。
【請求項６】前記第１光学素子が光を集光又は発散す
る機能を有し、該機能により前記散乱参照光を生成する
光学素子である請求項２記載の光ヘテロダイン検波装
置。
【請求項７】前記第１光学素子が１つのミラー又は１
つのレンズである請求項６記載の光ヘテロダイン検波装
置。
【請求項８】前記１つのミラーが、凸面ミラー、凹面
ミラー、又は複数の面を有する平面鏡の集合体である請
求項７記載の光ヘテロダイン検波装置。
【請求項９】前記第１光学素子がほぼ同一平面上にほ
ぼ同一の間隔で配設されたミラーアレイ又はレンズアレ
イである請求項６記載の光ヘテロダイン検波装置。
【請求項１０】前記第１光学素子が光を回折する機能
を有し、該機能により前記散乱参照光を生成する光学素
子である請求項２記載の光ヘテロダイン検波装置。
【請求項１１】前記第１光学素子が穴を有し、該穴に
より前記参照光を生成する回折格子である請求項１０記
載の光ヘテロダイン検波装置。
【請求項１２】前記参照光の方向を可変とする可変手
段と、前記第３光学素子により検出されたビート信号に
基づいて該可変手段を制御する制御手段とを更に備えた
請求項２記載の光ヘテロダイン検波装置。
【請求項１３】前記信号光の方向を可変とする可変手
段と、前記第３光学素子により検出されたビート信号に
基づいて該可変手段を制御する制御手段とを更に備えた
請求項２記載の光ヘテロダイン検波装置。
【請求項１４】前記第１光学素子が、光を透過する機
能と散乱する機能とを有し、前記参照光に散乱角におけ
る平面波の強度分布を与える請求項１２又は１３記載の
光ヘテロダイン検波装置。