JP2000162543A

JP2000162543A - 光通信装置のクロストーク防止装置

Info

Publication number: JP2000162543A
Application number: JP10335826A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Goto; 達夫後藤; Mochiyume Takayama; 抱夢高山; Yoichi Kojima; 洋一小島; Masakazu Yamagata; 正和山縣; Shunichiro Wakamiya; 俊一郎若宮
Original assignee: Asahi Seimitsu KK
Current assignee: Pentax Precision Co Ltd
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】望遠光学系と送受信部の間に位置し、上記位置
検出素子の出力に応じて駆動される光束偏向手段を有す
る送受信一体型光通信装置において、送信光が受信側に
到達するクロストークの問題が少ない光通信装置を得
る。【解決手段】送受信部３０に、中心プリズム６０と中心
プリズムに接着される一対の補助プリズム７０，８０と
を設けて、中心プリズムと一対の補助プリズムとの各接
着面に、送信光は光束偏向手段に向けて反射させ受信光
は透過させる偏光分離面ＰＢＳと、偏光分離面を透過し
た受信光を受光素子３６と位置検出素子３７とに分割し
て与える光束分割面ＢＳとを形成し、さらに補助プリズ
ムと中心プリズムの入出射面を、入出射面での反射光が
上記受信部の受光素子と位置検出素子とに入射しないよ
うに、偏光分離面と光束分割面に対して４５゜をなす平
面に対して傾斜させ非平行とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、送受信を同一の光学系で行う送
受信一体型光通信装置に関し、特にそのクロストークを
防止する装置に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】図３は、本発明の対象とす
る送受信一体型の光通信装置の一例を示している。この
光通信装置は、望遠鏡光学系１０、光束偏向手段２０、
及び送受信部３０を備えている。望遠鏡光学系１０は、
送信光の投光と、受信光の受信に共通に使用されるもの
で、図示例では反射望遠鏡からなっている。光束偏向手
段２０は、望遠鏡光学系１０と送受信部３０との間に位
置し、望遠鏡光学系１０から送受信部３０に至る受信光
と、送受信部３０から望遠鏡光学系１０に至る送信光の
方向を調節する。

【０００３】送受信部３０は、変調器３１により送信情
報に応じて変調される、Ｓ偏光反射条件で設置された半
導体レーザ光源３２と、この半導体レーザ光源３２から
の直線偏光光束が入射するＳ偏光反射Ｐ偏光透過の偏光
ビームスプリッタ３３とを有し、偏光ビームスプリッタ
３３で反射したＳ偏光の直線偏光は、λ／４板３４を介
して光束偏向手段２０に入射する。送受信部３０には、
別の光送信機（対向機）からの信号光を受光するため
に、偏光ビームスプリッタ３３の透過光路上に、ビーム
スプリッタ３５が設けられ、このビームスプリッタ３５
での分割光路上に、信号用の受光素子３６と、位置検出
素子３７とがそれぞれ設けられている。すなわち、対向
機からの受信光は、λ／４板３４を透過してＰ偏光の直
線偏光となり、偏光ビームスプリッタ３３を透過してビ
ームスプリッタ３５に至り、受光素子３６と位置検出素
子３７の双方に入射する。受光素子３６で受信された受
信光は、信号処理回路３８によって情報として取り出さ
れる。

【０００４】以上の送受信一体型光通信装置は、通常、
同一構成の装置を半導体レーザ光源３２からのレーザ光
束の到達範囲に対向させて設置し、お互いに変調器３１
による変調信号を受光素子３６で受光して利用する。

【０００５】光束偏向手段２０は、一対の光通信装置か
らの送受信光の平行性を維持するものであり、例えば、
直交二方向に駆動される偏向ミラーから構成される。こ
の偏向ミラーの回動部には、コイルと磁石からなる電磁
駆動装置が備えられ、この電磁駆動装置が、位置検出素
子３７の出力によって駆動される。すなわち、位置検出
素子３７は、送受信部３０に入力する受信光の受信位置
（変化）を検出し、その出力を制御回路２１及びＸＹ駆
動系２２を介してフィードバックして偏向ミラー２０を
ＸＹの二次元方向に駆動し、受信光を常時送受信部３０
の正しい位置に入射させ、送信機の射出光と受信機の受
信光との平行性を維持する。

【０００６】この送受信一体型光通信装置は、図３の概
念的構成では、半導体レーザ光源３２からの送信光と、
信号用の受光素子３６と位置検出素子３７への受信光と
のクロストークが生じるおそれはない。しかし、実際の
装置構成では、偏光ビームスプリッタ３３による偏光分
離が１００％完全ではないこと（完全な偏光分離膜の構
成は事実上不可能で、数％の漏れ光（迷光）が避けられ
ないこと）、偏光ビームスプリッタ３３とビームスプリ
ッタ３５での入出射面での反射が避けられないこと、偏
光ビームスプリッタ３３とビームスプリッタ３５とを近
接して設置する可能性が高いこと、等の理由により、送
信光が受信側の受光素子や位置検出素子に入射するクロ
ストークが生じる可能性がある。

【０００７】

【発明の目的】本発明は従って、偏光ビームスプリッタ
とビームスプリッタ、つまり偏光分離面と光束分割面と
を隣接して設置する場合において、送信光と受信光のク
ロストークの問題を解決できる送受信一体型光通信装置
を得ることを目的とする。

【０００８】

【発明の概要】本発明は、送信情報に応じて変調される
レーザ光源を含む送信部と、変調レーザ光を受光する受
光素子と位置検出素子を含む受信部と、送信部からの送
信光と受信部への受信光を分離する偏光分離手段とを有
する送受信部；送信光を投光し、受信光を受光する送受
信系に共通の望遠光学系；及びこの望遠光学系と送受信
部の間に位置し、位置検出素子の出力に応じて駆動され
る光束偏向手段；を有する送受信一体型光通信装置にお
いて、送受信部に、中心プリズムとこの中心プリズムに
接着される一対の補助プリズムとを設けて、この中心プ
リズムと一対の補助プリズムとの各接着面に、レーザ光
源からの送信光を光束偏向手段に向けて反射させる一
方、望遠鏡から入射する受信光を透過させる偏光分離面
と、該偏光分離面を透過した受信光を受光素子と位置検
出素子とに分割して与える光束分割面とを形成し、か
つ、補助プリズムと中心プリズムの入出射面を、該入出
射面での反射光が受信部の受光素子と位置検出素子とに
入射しないように、偏光分離面と光束分割面に対して４
５゜をなす平面に対して傾斜させ非平行としたことを特
徴としている。傾斜角は、受光素子と位置検出素子の大
きさ、光束を受光素子と位置検出素子に集光させる集光
レンズの焦点距離等の要素に応じて定める。

【０００９】補助プリズムと中心プリズムの入出射面の
傾斜角は、該補助プリズムと中心プリズムへの入射前光
束と出射後光束とが互いに平行または直角をなすように
設定することが好ましい。

【００１０】より具体的には、偏光分離面を有する補助
プリズムは、頂角が９０゜より小さい断面二等辺三角形
のプリズムから構成し、光束分割面を有する補助プリズ
ムは、頂角が９０゜より大きい断面二等辺三角形のプリ
ズムから構成することが望ましい。そして、この頂角が
９０゜より小さい断面二等辺三角形のプリズムと、頂角
が９０゜より大きい断面二等辺三角形のプリズムの頂角
の合計を、１８０゜に設定すると、容易に、補助プリズ
ムと中心プリズムへの入射前光束と出射後光束とが互い
に平行または直角をなすようにすることができる。

【００１１】また、中心プリズムの光束分割面で分割さ
れた光束が出射する出射面と、断面二等辺三角形のプリ
ズムの一つの面とを平行にすると、該出射面での反射迷
光が受光素子と位置検出素子に入射するのを防ぐことが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による送受信一体
型光通信装置の送受信部の第一の実施形態を示すもの
で、図３の従来装置と同一の構成要素には同一の符号を
付している。本実施形態では、偏向ミラー２０と、送受
信部３０との間に、第二アフォーカル光学系４０が配置
されている。この第二アフォーカル光学系４０は、偏向
ミラー２０側から送受信部３０側に順に、正レンズ群４
０Ａと負レンズ群４０Ｂを有する。アフォーカル光学系
は、一組の物点と像点が無限遠にあり、入射光が略平行
であるとき出射光も略平行となるような光学系であり、
物体側から３０側に光束径を縮径する。この縮径比（倍
率）は、望遠鏡光学系（第一アフォーカル光学系）１０
のそれを１：４（４倍）程度、第二アフォーカル光学系
４０のそれを１：２（２倍程度）とすることができる。

【００１３】送受信部３０は、中心プリズム６０と、一
対の補助プリズム７０、８０を有している。中心プリズ
ム６０は、延長面が互いに直角（９０゜）をなし、かつ
第二アフォーカル光学系４０の光軸４０Ｘに対して４５
゜をなす接着面６１、６２を有している。

【００１４】補助プリズム７０は、頂角αが９０゜より
小さい断面二等辺三角形からなり、補助プリズム８０
は、頂角βが９０゜より大きい断面二等辺三角形からな
っていて、それぞれその底面７１、８１を中心プリズム
６０の接着面６１、６２に対する接着面としている。中
心プリズム６０の接着面６１と補助プリズム７０の接着
面７１の間には、積層形成した偏光分離膜により偏光分
離面ＰＢＳが形成されており、中心プリズム６０の接着
面６２と補助プリズム８０の接着面８１との間には、積
層形成した光束分割膜により光束分割面ＢＳが形成され
ている。

【００１５】頂角αの補助プリズム７０の二面は、半導
体レーザ光源３２の集光レンズ５１と対向する光束入射
面７２と、第二アフォーカル光学系４０に対向する光束
入出射面７３を構成している。また、頂角βの補助プリ
ズム８０の一面は、受光素子３６の集光レンズ５２と対
向する光束出射面８２を構成している。この補助プリズ
ム７０の頂角αと、補助プリズム８０の頂角βは、光束
入射面７２、光束入出射面７３、及び光束出射面８２に
光束が入射し、またはこれらから光束が出射するとき、
その界面における反射光（反射光の反射光を含む）が受
光素子３６、位置検出素子３７及び半導体レーザ光源３
２に入射しないように定められている。５４、５５は、
バンドパスフィルタである。

【００１６】同様に、位置検出素子３７の集光レンズ５
３と対向する、中心プリズム６０の光束出射面６３の角
度は、該光束出射面６３に入出射しその界面で反射する
反射光が位置検出素子３７に入射しないように定められ
ている。このような光束入射面７２、光束入出射面７
３、光束出射面８２、及び光束出射面６３の角度は、受
光素子３６、位置検出素子３７の大きさ、集光レンズ５
２、５３の焦点距離等に応じて定めることができ、自由
度がある。しかし、実際のプリズムの加工性、設置の際
の検査等を考慮すると、図示例のように、補助プリズム
７０、８０を頂角α、βの断面二等辺三角形とし、αと
βはα＋β＝１８０゜となるように設定することが好ま
しい。一方、補助プリズム８０の集光レンズ５２と対向
していない面８３と補助プリズム７０の集光レンズ５１
と対向している面７２は、図１の態様では、中心プリズ
ム６０の光束出射面６３と平行に設定されている。この
ように中心プリズム６０、補助プリズム７０、８０の角
度を設定すると、入出射面７１への入射前光束、光束入
出射面７３からの出射後光束、光束出射面８２からの出
射後光束、及び光束出射面６３からの出射後光束とがそ
れぞれ互いに平行または直角をなすこととなり、加工、
検査等が容易である。受光素子３６と位置検出素子３７
の位置は、交換することができる。

【００１７】半導体レーザ光源３２と偏光分離面ＰＢＳ
は、Ｓ偏光反射条件で設置されており、半導体レーザ光
源３２から出射され、コリメータレンズ５１で平行光束
とされた後、偏光分離面ＰＢＳで反射するＳ偏光光束
は、第二アフォーカル光学系４０、偏向ミラー２０、及
び望遠鏡光学系１０を介して相手側の光通信装置に投光
される。また、受信光に着目すると、望遠光学系１０、
光束偏向手段２０、第二アフォーカル光学系４０を介し
て送受信部３０の補助プリズム７０、中心プリズム６
０、補助プリズム８０を透過する受信光束は平行光束で
あり、偏光分離面ＰＢＳの角度依存性の問題を回避でき
る。なお、λ／４板３４は、対向機間の偏光面を９０゜
回転させるためのものである。

【００１８】上記構成の本送受信一体型光通信装置は、
従来装置と同様に、同一構成の装置を半導体レーザ光源
３２からのレーザ光束の到達範囲に対向させて設置し、
お互いに変調器３１による変調信号を受光素子３６で受
光して利用する。このとき、半導体レーザ光源３２から
のレーザ光束は、補助プリズム７０の光束入射面７２に
入射するとき該光束入射面７２の傾斜角（光軸と直交す
る方向からの傾斜角）に基づいて屈折させられた後、偏
光分離面ＰＢＳで反射しＳ偏光光束だけが光束入出射面
７３から出射する。光束入出射面７３から出射する際に
も該光束入出射面７３の傾斜角に基づいて屈折するが、
補助プリズム７０への入射前と出射後の光束は９０゜を
なしている。補助プリズム７０から出射した光束は、第
二アフォーカル光学系４０、偏向ミラー２０、望遠鏡光
学系１０を介して投光される。

【００１９】一方、対向機からのＰ偏光光束は、補助プ
リズム７０の光束入出射面７３から偏光分離面ＰＢＳに
入射してこれを透過した後光束分割面ＢＳで分割され、
位置検出素子３７と受光素子３６で受光される。この
際、光束入出射面７３に入射する光束は、該光束入出射
面７３の傾斜角度に応じて屈折され、光束出射面８２及
び光束出射面６３から出射する光束は、該光束出射面８
２と光束出射面６３の傾斜角度に応じて屈折される。

【００２０】このように、光束は、中心プリズム６０、
補助プリズム７０、８０の各入出射面を通る際に、必ず
屈折する。このため、屈折面（界面）で生じる僅かな反
射光（反射光の反射光を含む）の方向は、受光素子３６
または位置検出素子３７に向かう方向からずれ、受光素
子３６、位置検出素子３７には入射しない。よって、ク
ロストークの問題を回避することができる。別言すれ
ば、反射光が受光素子３６や位置検出素子３７に入射し
ないように、中心プリズム６０と補助プリズム７０、８
０の入出射面の角度を設定するのである。

【００２１】図３は、補助プリズム８０の変形例を示し
ている。この変形補助プリズム８０’は、光束が入出射
しない面８３’を、該面８３’の法線と、第二アフォー
カル光学系４０の光軸及び集光レンズ５２の光軸とが直
交するようにして、中心プリズム６０の出射面６３とは
非平行に設定した実施例である。この変形補助プリズム
８０’は、図１のβがβ’に縮小され（β’＝β−
Δ）、Δ分だけ、図の左方のコーナの角度δが拡大され
ている（δ＝（１８０゜−β）／２＋Δ）。図の下方の
コーナの角度は、不変（（１８０゜−β）／２）であ
る。

【００２２】この実施形態は、変形補助プリズム８０の
面８３’の法線が、第二アフォーカル光学系４０の光軸
及び集光レンズ５２の光軸と直交するため、この面８
３’を基準に組立、検査等を行い、あるいは面８３’か
ら検査用のレーザ光を入射させることができるという利
点がある。

【００２３】図４には、参考として、補助プリズム７
０、８０が直角三角プリズムである形状例を示してい
る。このように、各入出射面が光軸と直交していると、
その界面での反射光の方向は、光軸と平行な方向（反射
面と直交する方向）となり、反射が続く限り、やがては
受光素子３６、位置検出素子３７に入射してしまう。

【００２４】上述のように、補助プリズム７０の光束入
射面７２、光束入出射面７３、補助プリズム８０の光束
出射面８２、及び中心プリズム６０の光束出射面６３の
角度（頂角α、β、β’の角度）は、受光素子３６、位
置検出素子３７の大きさ、集光レンズ５２、５３の焦点
距離等に応じて定めることができる。実際の角度例を示
すと、受光素子３６の受光サイズ１ｍｍφ、集光レンズ
５２の焦点距離１５ｍｍ、最小角２．１゜、位置検出素
子３７の受光サイズ５ｍｍ×５ｍｍ、集光レンズ５３の
焦点距離２６．６ｍｍ、最小角５．５゜のとき、α＝８
４゜、β＝９６゜に設定したところ、クロストークの問
題を完全に回避することができた。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、送受信一体型光通信装
置において、クロストークの問題を回避することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の送受信一体型光通信装置の送受信部の
一実施形態を示す断面図である。

【図２】本発明の送受信一体型光通信装置の送受信部の
別の実施形態を示す断面図である。

【図３】従来の送受信一体型光通信装置の一例を示す系
統図である。

【図４】補助プリズムが直角である送受信部の比較例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１０望遠光学系（第一アフォーカル光学系）２０光束偏向手段３０送受信部３１変調器３２半導体レーザ光源３６受光素子３７位置検出素子３８信号処理回路４０第二アフォーカル光学系６０中心プリズム６１６２７１８１接着面６３光束出射面７０８０補助プリズム７２光束入射面７３光束入出射面８２光束出射面ＰＢＳ偏光分離面ＢＳ光束分割面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小島洋一東京都練馬区東大泉２丁目５番２号旭精密株式会社内 (72)発明者山縣正和東京都練馬区東大泉２丁目５番２号旭精密株式会社内 (72)発明者若宮俊一郎東京都練馬区東大泉２丁目５番２号旭精密株式会社内Ｆターム(参考） 5K002 AA05 BA02 BA21 CA21 DA04 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信情報に応じて変調されるレーザ光源
を含む送信部と、変調レーザ光を受光する受光素子と位
置検出素子を含む受信部と、上記送信部からの送信光と
上記受信部への受信光を分離する偏光分離手段とを有す
る送受信部；送信光を投光し、受信光を受光する送受信
系に共通の望遠光学系；及びこの望遠光学系と送受信部
の間に位置し、上記位置検出素子の出力に応じて駆動さ
れる光束偏向手段；を有する光通信装置において、上記送受信部は、中心プリズムとこの中心プリズムに接
着される一対の補助プリズムとを有し、この中心プリズムと一対の補助プリズムとの各接着面に
は、上記レーザ光源からの送信光を光束偏向手段に向け
て反射させる一方、望遠鏡から入射する受信光を透過さ
せる偏光分離面と、該偏光分離面を透過した受信光を上
記受光素子と位置検出素子とに分割して与える光束分割
面とが形成されており、かつ、上記補助プリズムと中心プリズムの入出射面は、
該入出射面での反射光が上記受信部の受光素子と位置検
出素子とに入射しないように、上記偏光分離面と光束分
割面に対して４５゜をなす平面に対して傾斜させ非平行
としたことを特徴とする光通信装置のクロストーク防止
装置。
【請求項２】請求項１記載のクロストーク防止装置に
おいて、補助プリズムと中心プリズムの入出射面の傾斜
角は、該補助プリズムと中心プリズムへの入射前光束と
出射後光束とが互いに平行または直角をなすように設定
されている光通信装置のクロストーク防止装置。
【請求項３】請求項１または２記載のクロストーク防
止装置において、偏光分離面を有する補助プリズムは、
頂角が９０゜より小さい断面二等辺三角形のプリズムか
らなり、光束分割面を有する補助プリズムは、頂角が９
０゜より大きい断面二等辺三角形のプリズムからなって
いる光通信装置のクロストーク防止装置。
【請求項４】請求項３記載のクロストーク防止装置に
おいて、頂角が９０゜より小さい断面二等辺三角形のプ
リズムと、頂角が９０゜より大きい断面二等辺三角形の
プリズムの頂角の合計は、１８０゜である光通信装置の
クロストーク防止装置。
【請求項５】請求項３または４記載のクロストーク防
止装置において、中心プリズムの光束分割面で分割され
た光束が出射する出射面と、断面二等辺三角形のプリズ
ムの一つの面とは平行をなしている光通信装置のクロス
トーク防止装置。