JP2002084232A - 空中光通信のための方法および送受信機 - Google Patents
空中光通信のための方法および送受信機Info
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- JP2002084232A JP2002084232A JP2001184417A JP2001184417A JP2002084232A JP 2002084232 A JP2002084232 A JP 2002084232A JP 2001184417 A JP2001184417 A JP 2001184417A JP 2001184417 A JP2001184417 A JP 2001184417A JP 2002084232 A JP2002084232 A JP 2002084232A
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 空中光通信システムのための送受信機および
コヒーレント光ビームを利用して、信号を空中伝送する
ための関連する方法を提供すること。 【解決手段】 本発明による送受信機が、別の送受信機
から受信したコヒーレント光を適切に反射するための受
信反射面を含み、前記受信面が外側の縁を画定する。こ
の送受信機はさらに、送信すべきコヒーレント光を通過
させる環形状の単一アパーチャを含み、前記アパーチャ
が、実質的に、前記受信面の前記外側の縁の近くに延び
ていることを特徴とする。好都合には、環状アパーチャ
は、受信反射面をそこに実現するのと同じメインディス
ク内に形成する。シンチレーション問題、および送受信
機の受信部と送信部との間のアラインメント問題が、削
減される。
コヒーレント光ビームを利用して、信号を空中伝送する
ための関連する方法を提供すること。 【解決手段】 本発明による送受信機が、別の送受信機
から受信したコヒーレント光を適切に反射するための受
信反射面を含み、前記受信面が外側の縁を画定する。こ
の送受信機はさらに、送信すべきコヒーレント光を通過
させる環形状の単一アパーチャを含み、前記アパーチャ
が、実質的に、前記受信面の前記外側の縁の近くに延び
ていることを特徴とする。好都合には、環状アパーチャ
は、受信反射面をそこに実現するのと同じメインディス
ク内に形成する。シンチレーション問題、および送受信
機の受信部と送信部との間のアラインメント問題が、削
減される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠隔通信の分野に
関し、より詳細には、全く物理的キャリアを有さない光
通信に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば、風
および／または乱流によって引き起こされる大気シンチ
レーションを補償することができる地上レーザ通信リン
クを確立するための方法およびシステムに関する。
関し、より詳細には、全く物理的キャリアを有さない光
通信に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば、風
および／または乱流によって引き起こされる大気シンチ
レーションを補償することができる地上レーザ通信リン
クを確立するための方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】空気および／または真空を介して情報搬
送信号を伝送するために、レーザビームを使用すること
が知られている。実際には、双方向リンクの場合、ある
距離をおいて、互いに直接に可視であるように配置した
２つの端末（送受信機）を使用する。ただし、この伝送
技術は、一連の欠点を有し、その中には、シンチレーシ
ョン、端末の困難な機械的アラインメント、および放射
パワーを安全制限内に保つことに関連する問題がある。
送信号を伝送するために、レーザビームを使用すること
が知られている。実際には、双方向リンクの場合、ある
距離をおいて、互いに直接に可視であるように配置した
２つの端末（送受信機）を使用する。ただし、この伝送
技術は、一連の欠点を有し、その中には、シンチレーシ
ョン、端末の困難な機械的アラインメント、および放射
パワーを安全制限内に保つことに関連する問題がある。
【０００３】知られているとおり、シンチレーション
は、乱流のセルを通るレーザビームが、いくつかのビー
ムレット（ｂｅａｍｌｅｔ）に分解し、これが、受信さ
れたとき、強め合う干渉効果または弱め合う干渉効果を
もたらすように、異なる位相で合計され得ることから起
きる。最終的効果は、再構成された信号上で振幅変動を
もたらす。これらの変動の高い方の周波数成分は、通
常、１ｋＨｚより低く、したがって、それは、搬送情報
の復調に直接影響しないが、受信信号強度が、周期的
に、検出器の感度しきい値を下回ることを引き起こす。
は、乱流のセルを通るレーザビームが、いくつかのビー
ムレット（ｂｅａｍｌｅｔ）に分解し、これが、受信さ
れたとき、強め合う干渉効果または弱め合う干渉効果を
もたらすように、異なる位相で合計され得ることから起
きる。最終的効果は、再構成された信号上で振幅変動を
もたらす。これらの変動の高い方の周波数成分は、通
常、１ｋＨｚより低く、したがって、それは、搬送情報
の復調に直接影響しないが、受信信号強度が、周期的
に、検出器の感度しきい値を下回ることを引き起こす。
【０００４】第２の問題は、１つの端末の送信機とさら
なる端末の受信機の間で機械的アラインメントがずれる
可能性から生じ、これは、不可避なポインティングの不
正確さおよび支えの振動の可能性によって引き起こされ
る。この問題を克服するためには、ビームは、そのビー
ム角が、常に予測される振動の振幅よりも広くなるよう
に、ある発散を有していなければならない。逆に、光パ
ワーの観点からは、発散は、できる限り小さくなければ
ならない。
なる端末の受信機の間で機械的アラインメントがずれる
可能性から生じ、これは、不可避なポインティングの不
正確さおよび支えの振動の可能性によって引き起こされ
る。この問題を克服するためには、ビームは、そのビー
ム角が、常に予測される振動の振幅よりも広くなるよう
に、ある発散を有していなければならない。逆に、光パ
ワーの観点からは、発散は、できる限り小さくなければ
ならない。
【０００５】リンクの安定性のためには、できる限り高
くなければならず、他方、安全のためには、ある制限内
に保たれなければならない放射パワーレベルから、さら
なる問題が生じる。
くなければならず、他方、安全のためには、ある制限内
に保たれなければならない放射パワーレベルから、さら
なる問題が生じる。
【０００６】大気によるシンチレーション問題は、最初
に、天体観測中に直面したものであり、例えば、適応光
学に基づく適切な対策が、この分野に関して研究されて
いる。ただし、遠隔通信目的の光伝送に関しては、シン
チレーション問題を解決する最もよく知られた解決法
は、やはり伝送パワーを低く保つことを考慮するＵＳ５
７７７７６８で記載されている。最も近い従来技術であ
ると考えられる、ここに参照する特許の基本的着想は、
複数のアパーチャを介して伝送すること、および／また
は複数のレーザ送信機を使用することにある。複数のア
パーチャ（および／または複数の送信機）は、受信望遠
鏡のまわりに分散して、これにより、シンチレーション
の点からは、複数の空間ダイバーシチパスを生成するよ
うにする。
に、天体観測中に直面したものであり、例えば、適応光
学に基づく適切な対策が、この分野に関して研究されて
いる。ただし、遠隔通信目的の光伝送に関しては、シン
チレーション問題を解決する最もよく知られた解決法
は、やはり伝送パワーを低く保つことを考慮するＵＳ５
７７７７６８で記載されている。最も近い従来技術であ
ると考えられる、ここに参照する特許の基本的着想は、
複数のアパーチャを介して伝送すること、および／また
は複数のレーザ送信機を使用することにある。複数のア
パーチャ（および／または複数の送信機）は、受信望遠
鏡のまわりに分散して、これにより、シンチレーション
の点からは、複数の空間ダイバーシチパスを生成するよ
うにする。
【０００７】伝送ビームは、わずかに分散しているの
で、それらを受信機で重ねることができる。この条件下
で、受信機は、異なるアパーチャから受信したすべての
ビームを合計し、かつ、原則として、１つのビーム上で
発生する弱め合う干渉が、別のビーム上で発生する確率
は非常に低い。この結果、伝送アパーチャの数が多いほ
ど、受信信号上での振幅変動は、統計的に小さくなる。
いくつかのアパーチャおよび／またはいくつかの送信機
を利用することもまた、各アパーチャごとの伝送パワー
を抑え、したがって、より容易に安全要件を満たす方向
に向かう。
で、それらを受信機で重ねることができる。この条件下
で、受信機は、異なるアパーチャから受信したすべての
ビームを合計し、かつ、原則として、１つのビーム上で
発生する弱め合う干渉が、別のビーム上で発生する確率
は非常に低い。この結果、伝送アパーチャの数が多いほ
ど、受信信号上での振幅変動は、統計的に小さくなる。
いくつかのアパーチャおよび／またはいくつかの送信機
を利用することもまた、各アパーチャごとの伝送パワー
を抑え、したがって、より容易に安全要件を満たす方向
に向かう。
【０００８】ＵＳ５７７７７６８号に記載され、請求さ
れている解決法の欠点の中には、すべての送信望遠鏡を
別々に、揃えて、受信機にポイントしなければならな
い。アラインメント精度の方は、主に、小さな送信機と
大きな受信機の間の支えの機械的剛性に依存する。前述
のとおり、アパーチャ（および／または送信機）の数が
多いほど、シンチレーションに対する反応が大きいの
で、アパーチャ数が大きいほど、アラインメント問題も
大きくなる。この状況は、設置中、アラインメントに要
する長く、不都合で、コストの高い時間の浪費につなが
り、支えの建設のために、特に強く、温度変化の影響を
受けない、したがって、高価な、長い間、アラインメン
トを保証できる材料を使用する必要性につながる可能性
がある。
れている解決法の欠点の中には、すべての送信望遠鏡を
別々に、揃えて、受信機にポイントしなければならな
い。アラインメント精度の方は、主に、小さな送信機と
大きな受信機の間の支えの機械的剛性に依存する。前述
のとおり、アパーチャ（および／または送信機）の数が
多いほど、シンチレーションに対する反応が大きいの
で、アパーチャ数が大きいほど、アラインメント問題も
大きくなる。この状況は、設置中、アラインメントに要
する長く、不都合で、コストの高い時間の浪費につなが
り、支えの建設のために、特に強く、温度変化の影響を
受けない、したがって、高価な、長い間、アラインメン
トを保証できる材料を使用する必要性につながる可能性
がある。
【０００９】最後に、発散制御に関しては、従来技術
は、液体に浸された非常に多数の小球体を含んだガラス
ケースから成る異なる散光器の使用法を提供する。この
技術は、十分に効率的であることが分かっているが、手
間がかかる。
は、液体に浸された非常に多数の小球体を含んだガラス
ケースから成る異なる散光器の使用法を提供する。この
技術は、十分に効率的であることが分かっているが、手
間がかかる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
従来技術の欠点を有しない光通信システムのシンチレー
ション問題および制御した発散の問題の解決法を提供す
ることである。
従来技術の欠点を有しない光通信システムのシンチレー
ション問題および制御した発散の問題の解決法を提供す
ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的およびさらなる
目的は、独立請求項１に記載の特徴および請求項７に記
載の方法を有する送受信機を介して実現される。この送
受信機およびこの方法のさらなる有利な特徴は、それぞ
れの従属請求項に記載されている。すべての請求項は、
本発明の不可分の一部であると考慮されたい。
目的は、独立請求項１に記載の特徴および請求項７に記
載の方法を有する送受信機を介して実現される。この送
受信機およびこの方法のさらなる有利な特徴は、それぞ
れの従属請求項に記載されている。すべての請求項は、
本発明の不可分の一部であると考慮されたい。
【００１２】本発明の基本的着想は、受信表面の外側の
縁を拡大する実質的に環状の送信アパーチャを設けるこ
とにある。この方式で、シンチレーションの問題が効果
的に解決されるだけでなく、レーザビームの完全に制御
された発散さえも得ることができる。最後に、光パワー
が、より広い表面上に分散される。有利には、この方式
で、受信望遠鏡のメインミラーも、送信アパーチャの同
一ディッシュ上で実現することができる。
縁を拡大する実質的に環状の送信アパーチャを設けるこ
とにある。この方式で、シンチレーションの問題が効果
的に解決されるだけでなく、レーザビームの完全に制御
された発散さえも得ることができる。最後に、光パワー
が、より広い表面上に分散される。有利には、この方式
で、受信望遠鏡のメインミラーも、送信アパーチャの同
一ディッシュ上で実現することができる。
【００１３】本発明は、非限定的例としてのみ与えられ
る下記の詳細な説明から、確実に明らかとなる。
る下記の詳細な説明から、確実に明らかとなる。
【００１４】同一の参照番号が、様々な図にわたって、
同一部品または機能的に等価な構成要素を示すのに使用
される。
同一部品または機能的に等価な構成要素を示すのに使用
される。
【００１５】
【発明の実施の形態】既知のとおり、伝送システムは、
一般的に、互いに離れて配置された第１送受信機と第２
送受信機を含む。各送受信機は、この２つの装置の間で
の双方向通信を確立するため、受信装置および送信装置
を含む。
一般的に、互いに離れて配置された第１送受信機と第２
送受信機を含む。各送受信機は、この２つの装置の間で
の双方向通信を確立するため、受信装置および送信装置
を含む。
【００１６】まず、図１を参照すると、本発明による送
受信機１０が、１つまたは複数のコヒーレント光信号の
光源１２と、第１レンズ１４と、第１反射面１６と、や
はり円錐の第２表面３２とを含んでいる。
受信機１０が、１つまたは複数のコヒーレント光信号の
光源１２と、第１レンズ１４と、第１反射面１６と、や
はり円錐の第２表面３２とを含んでいる。
【００１７】光源１２は、例えば、純レーザ、光増幅器
の出力、または信号搬送ファイバの終端から構成され得
る。
の出力、または信号搬送ファイバの終端から構成され得
る。
【００１８】第１反射面１６は、入射する光線に対して
４５°の角を有し、メインディッシュ１８の反対側で孔
として形成されている。
４５°の角を有し、メインディッシュ１８の反対側で孔
として形成されている。
【００１９】第２円錐反射面３２は、第１のものと同軸
であり、やはり４５°の角を有する。
であり、やはり４５°の角を有する。
【００２０】メインディッシュ１８の前面部分上に形成
されているのが、メイン受信（反射）面である凹放物面
２０である。メイン受信面は、平面ミラー２２と協力
し、平面ミラー２２は、受信装置２４と協力する。
されているのが、メイン受信（反射）面である凹放物面
２０である。メイン受信面は、平面ミラー２２と協力
し、平面ミラー２２は、受信装置２４と協力する。
【００２１】凹放物面２０の外側の縁に実質的に隣接し
て設けられているのが、環の形状のアパーチャ２６であ
り、これは、図２に明らかに示すとおり、円錐面の軸に
垂直な平面から構成されている。
て設けられているのが、環の形状のアパーチャ２６であ
り、これは、図２に明らかに示すとおり、円錐面の軸に
垂直な平面から構成されている。
【００２２】図１で、受信スキームとして、従来のニュ
ートン光学スキームが示されている。この場合、面２０
は、放物面でなければならず、ミラー２２は、４５°の
角に配置されており、だ円形状に切断されている平面ミ
ラーでなければならない。ただし、リアバックフォーカ
ス、すなわち、メインディッシュ内の孔を必要とするも
のを除き、当分野で知られている反射スキームまたは反
射屈接光学スキームのうちのどれでも使用することがで
きる。
ートン光学スキームが示されている。この場合、面２０
は、放物面でなければならず、ミラー２２は、４５°の
角に配置されており、だ円形状に切断されている平面ミ
ラーでなければならない。ただし、リアバックフォーカ
ス、すなわち、メインディッシュ内の孔を必要とするも
のを除き、当分野で知られている反射スキームまたは反
射屈接光学スキームのうちのどれでも使用することがで
きる。
【００２３】図１の実施形態と図３のものとの間にある
主な違いは、第１反射面１６を形成する異なる方法にあ
る。実際、図３の実施形態では、表面１６は、メインデ
ィッシュを裏側で機械加工して、メインディッシュの軸
に実質的に平行な別の光学表面３０を形成することによ
って形成される。この機械加工の利点は、表面１６の実
現が容易になり、また、原則として、より経済的でもあ
ることに存する。ただし、２つの同軸の円錐面１６およ
び３２を制作するのであれば、任意の他の可能な製造上
の解決法を使用するのを妨げるものは、何もない。
主な違いは、第１反射面１６を形成する異なる方法にあ
る。実際、図３の実施形態では、表面１６は、メインデ
ィッシュを裏側で機械加工して、メインディッシュの軸
に実質的に平行な別の光学表面３０を形成することによ
って形成される。この機械加工の利点は、表面１６の実
現が容易になり、また、原則として、より経済的でもあ
ることに存する。ただし、２つの同軸の円錐面１６およ
び３２を制作するのであれば、任意の他の可能な製造上
の解決法を使用するのを妨げるものは、何もない。
【００２４】送受信機１０のオペレーションを次に説明
する。コヒーレント光ビームが、信号を搬送して（単一
の波長または複数の波長で）、光源１２から発して、レ
ンズ１４によって第１反射面１６上に視準される。光線
は、これにより、第２反射面３２に向かって反射され
て、次に、空中伝送されるように、アパーチャ２６に向
かって反射される。たとえ小さくとも、ある発散角が存
在することを考慮すると、環状アパーチャ（その外径
は、例えば、２０〜２５ｃｍ程度のものであり得る））
から発するすべての光線は、実質的に、離れて配置され
ている同様の送受信機の表面２０で重なる。表面２０上
に入射するレーザビームは、ミラー２２上で反射され
て、次に、純受信機であるポイント２４上に焦点を結
ぶ。
する。コヒーレント光ビームが、信号を搬送して（単一
の波長または複数の波長で）、光源１２から発して、レ
ンズ１４によって第１反射面１６上に視準される。光線
は、これにより、第２反射面３２に向かって反射され
て、次に、空中伝送されるように、アパーチャ２６に向
かって反射される。たとえ小さくとも、ある発散角が存
在することを考慮すると、環状アパーチャ（その外径
は、例えば、２０〜２５ｃｍ程度のものであり得る））
から発するすべての光線は、実質的に、離れて配置され
ている同様の送受信機の表面２０で重なる。表面２０上
に入射するレーザビームは、ミラー２２上で反射され
て、次に、純受信機であるポイント２４上に焦点を結
ぶ。
【００２５】次に、本発明による解決法の動作原理を、
実行する計算は、例示するものであり、本発明自体の範
囲を制限するものでない、と解釈すべきことをやはり念
頭に置きながら分析する。これらの計算もまた、表面１
６上に入射する電磁波は、強度と位相を持つ、平面波で
あるという例示的想定に基づく。
実行する計算は、例示するものであり、本発明自体の範
囲を制限するものでない、と解釈すべきことをやはり念
頭に置きながら分析する。これらの計算もまた、表面１
６上に入射する電磁波は、強度と位相を持つ、平面波で
あるという例示的想定に基づく。
【００２６】真空または例外的に清浄な空気での動作条
件：送信機からある距離での受信強度の形状は、既知の
二スリット干渉形状を利用することによって、計算する
ことができる。実際、図１の平面を見ると、送受信機の
横断面図を示しており、これは、送信環状絞りを二重ス
リットであると考え得る対称平面であると考えることが
できる。したがって、同一平面内で、準備軸に垂直な線
上での、結果の強度（Ｉ）は、送信アパーチャから十分
に遠い距離では、Ｉ＝Ａ０（ｓｉｎ２Ｘ／Ｘ２）ｃｏｓ
２γの型のものであり、ここで、Ｘは、スリットのサイ
ズに関係し、またγは、２つのスリット間の距離に関係
している。良好な近似で、γ／Ｘ＝ｄ／ｂであると言う
ことができ、ここで、ｄは、スリット間の距離であり、
ｂは、単一スリットのサイズである。図４で、関数Ｉを
γ＝８Ｘについて、プロットしている。
件：送信機からある距離での受信強度の形状は、既知の
二スリット干渉形状を利用することによって、計算する
ことができる。実際、図１の平面を見ると、送受信機の
横断面図を示しており、これは、送信環状絞りを二重ス
リットであると考え得る対称平面であると考えることが
できる。したがって、同一平面内で、準備軸に垂直な線
上での、結果の強度（Ｉ）は、送信アパーチャから十分
に遠い距離では、Ｉ＝Ａ０（ｓｉｎ２Ｘ／Ｘ２）ｃｏｓ
２γの型のものであり、ここで、Ｘは、スリットのサイ
ズに関係し、またγは、２つのスリット間の距離に関係
している。良好な近似で、γ／Ｘ＝ｄ／ｂであると言う
ことができ、ここで、ｄは、スリット間の距離であり、
ｂは、単一スリットのサイズである。図４で、関数Ｉを
γ＝８Ｘについて、プロットしている。
【００２７】図４に示すパターンのエンベロープは、図
５でプロットするＩ＊＝Ａ１（ｓｉｎ２Ｘ／Ｘ２）であ
り、これは、ｂに等しいサイズを有する単一スリットの
放射ローブと一致する。また、両方の関数とも、単純に
するため、Ａ０＝Ａ１＝１としてプロットしているが、
送信パワー全体が両方のケースで同一であれば、Ａ０＞
Ａ１でなければならない。
５でプロットするＩ＊＝Ａ１（ｓｉｎ２Ｘ／Ｘ２）であ
り、これは、ｂに等しいサイズを有する単一スリットの
放射ローブと一致する。また、両方の関数とも、単純に
するため、Ａ０＝Ａ１＝１としてプロットしているが、
送信パワー全体が両方のケースで同一であれば、Ａ０＞
Ａ１でなければならない。
【００２８】受信機面積が、関数Ｉの相対極大（空間周
波数）の距離と比較して小さい場合には、受信パワーの
無限の変動が得られることになる（これは、我々の目的
の正反対である）。逆に、受信機面積が、はるかに大き
い場合、例えば、関数Ｉのメインローブのエンベロープ
全体をカバーするのに十分なほど大きい場合には、受信
パワーは、関数が、Ｉ＊であったとした場合と同じとな
る。
波数）の距離と比較して小さい場合には、受信パワーの
無限の変動が得られることになる（これは、我々の目的
の正反対である）。逆に、受信機面積が、はるかに大き
い場合、例えば、関数Ｉのメインローブのエンベロープ
全体をカバーするのに十分なほど大きい場合には、受信
パワーは、関数が、Ｉ＊であったとした場合と同じとな
る。
【００２９】しかし、実際の状況では、受信機面積は、
システムが揃えられたとき、メインローブ中央面積の一
部だけをカバーすることになる。したがって、同じパワ
ー（ＩとＩ＊の間）を受信するための条件は、関数Ｉ＊
の相対極大間の距離が、受信望遠鏡の直径よりもずっと
短いとき、満たされることになる。この条件は、例え
ば、５Ｋｍより短い距離に対して、ｂ＝３ｍｍ（これ
は、およそキロメートル当たり０．５ｍという関数Ｉ＊
のメインローブの大きさを生成する）およびｄ＝２００
ｍｍ（これは、およそキロメートル当たり７．５ｍｍと
いう関数Ｉの相対極大間の距離を生成する）を有する送
受信機内で満たされる。５Ｋｍは、大気を介するこのタ
イプのリンクに関する実際上の上限であるので、この条
件は、常に、満たされると結論することができる。
システムが揃えられたとき、メインローブ中央面積の一
部だけをカバーすることになる。したがって、同じパワ
ー（ＩとＩ＊の間）を受信するための条件は、関数Ｉ＊
の相対極大間の距離が、受信望遠鏡の直径よりもずっと
短いとき、満たされることになる。この条件は、例え
ば、５Ｋｍより短い距離に対して、ｂ＝３ｍｍ（これ
は、およそキロメートル当たり０．５ｍという関数Ｉ＊
のメインローブの大きさを生成する）およびｄ＝２００
ｍｍ（これは、およそキロメートル当たり７．５ｍｍと
いう関数Ｉの相対極大間の距離を生成する）を有する送
受信機内で満たされる。５Ｋｍは、大気を介するこのタ
イプのリンクに関する実際上の上限であるので、この条
件は、常に、満たされると結論することができる。
【００３０】乱流が存在する場合の動作条件 先に計算し、図４に示したパターンは、真空では、送信
環状表面からの異なるパスが、受信表面上で相関するよ
うに合計されるために得られる。
環状表面からの異なるパスが、受信表面上で相関するよ
うに合計されるために得られる。
【００３１】実際の大気中では、実質上、常時、乱流セ
ルが存在し、受信表面の各ポイントで、無限数のわずか
に異なる方向から来る、したがって、それに対応する数
の異なるシンチレーション事象を有する波が到着する。
この断定は、この条件では、光線は全く相関していない
と言うことに等しい。
ルが存在し、受信表面の各ポイントで、無限数のわずか
に異なる方向から来る、したがって、それに対応する数
の異なるシンチレーション事象を有する波が到着する。
この断定は、この条件では、光線は全く相関していない
と言うことに等しい。
【００３２】これは、当然、パスの開始ポイント間の距
離が、乱流セルの距離と同程度であるという条件でのこ
とである。この条件は、実際、本発明による装置を、地
上間光リンクを介し、２０ｃｍまたはそれより大きい程
度の環状アパーチャを考慮して、利用することによって
満たされる。
離が、乱流セルの距離と同程度であるという条件でのこ
とである。この条件は、実際、本発明による装置を、地
上間光リンクを介し、２０ｃｍまたはそれより大きい程
度の環状アパーチャを考慮して、利用することによって
満たされる。
【００３３】その結果、他の効果（ビームの揺らぎおよ
び分散など）を無視すると、受信機での強度関数パター
ンは、図４のものとは、相当に異なったものとなり、単
一スリットに関係するもの（図５）にずっと近いものに
なる。ただし、受信表面の大きさを考慮すると、図４の
放射ローブと図５のものとの間には、受信パワーの実質
的な差は存在しないことが、上で判明している。この効
果は、大気を通した遠隔物体の望遠鏡イメージと同様で
ある（ただし、本明細書では、「イメージ」は考慮しな
いので、同一ではない）。
び分散など）を無視すると、受信機での強度関数パター
ンは、図４のものとは、相当に異なったものとなり、単
一スリットに関係するもの（図５）にずっと近いものに
なる。ただし、受信表面の大きさを考慮すると、図４の
放射ローブと図５のものとの間には、受信パワーの実質
的な差は存在しないことが、上で判明している。この効
果は、大気を通した遠隔物体の望遠鏡イメージと同様で
ある（ただし、本明細書では、「イメージ」は考慮しな
いので、同一ではない）。
【００３４】点光源を見ると、強度の相当な変動を見る
ことができ、これは、乱流が高いほど、大きくなる。反
対に、低い乱流条件で、白色表面が見られ、これが、広
がりを有し、暗色の細部を含む場合、その像の中の白色
のものと暗色のものを区別することができる。より高い
乱流条件下では、暗色の細部は消失するが、像全体の明
るさは、あまり変化しない。
ことができ、これは、乱流が高いほど、大きくなる。反
対に、低い乱流条件で、白色表面が見られ、これが、広
がりを有し、暗色の細部を含む場合、その像の中の白色
のものと暗色のものを区別することができる。より高い
乱流条件下では、暗色の細部は消失するが、像全体の明
るさは、あまり変化しない。
【００３５】例として、波長１．５μｍで伝送して、厚
さ１ミリラジアン（−３ｄＢポイントで、０．５ミリラ
ジアン）のメイン回折ローブを得るためには、アパーチ
ャ２６の外側半径と内側半径の間の差は、３ｍｍとな
る。アパーチャ２６の表面全体は、２１０ｍｍの外径を
想定すると、およそ２０００ｍｍ２に等しくなる。これ
は、λ＝１．５μｍで連続放射の場合、１００ｍｗ／ｃ
ｍ２に対応するＩＥＣ規格８２５によって定義される安
全制限の範囲内で、最高２ワットまでの出力光パワーを
伝送することを可能にする。
さ１ミリラジアン（−３ｄＢポイントで、０．５ミリラ
ジアン）のメイン回折ローブを得るためには、アパーチ
ャ２６の外側半径と内側半径の間の差は、３ｍｍとな
る。アパーチャ２６の表面全体は、２１０ｍｍの外径を
想定すると、およそ２０００ｍｍ２に等しくなる。これ
は、λ＝１．５μｍで連続放射の場合、１００ｍｗ／ｃ
ｍ２に対応するＩＥＣ規格８２５によって定義される安
全制限の範囲内で、最高２ワットまでの出力光パワーを
伝送することを可能にする。
【００３６】本発明によって提供される主な利点は、実
質的に３つである。その最も明白なものは、いくつかの
アラインメント（複数のアパーチャの）ではなく、単一
のアラインメント（単一アパーチャの）を有することに
ある。第２の利点は、送信アパーチャが、好ましくは、
受信アパーチャと同じ物理ボディ上で得られるので、受
信機のアラインメントが得られると、送信機のアライン
メントも自動的に得られることである。第３の利点は、
ビーム発散の制御に関わり、これは、追加の光装置なし
に、完全に制御された値で得られる。
質的に３つである。その最も明白なものは、いくつかの
アラインメント（複数のアパーチャの）ではなく、単一
のアラインメント（単一アパーチャの）を有することに
ある。第２の利点は、送信アパーチャが、好ましくは、
受信アパーチャと同じ物理ボディ上で得られるので、受
信機のアラインメントが得られると、送信機のアライン
メントも自動的に得られることである。第３の利点は、
ビーム発散の制御に関わり、これは、追加の光装置なし
に、完全に制御された値で得られる。
【００３７】本説明を通して、「光」について述べると
き、これは、厳密な意味での可視光の波長帯域を意味す
るのではなく、原則として、前記帯域の限界外にある任
意の波長を意味することに留意されたい。
き、これは、厳密な意味での可視光の波長帯域を意味す
るのではなく、原則として、前記帯域の限界外にある任
意の波長を意味することに留意されたい。
【００３８】他方で、頭記の請求項によって定義される
保護の範囲を逸脱することなく、以上に説明し、図示し
た実施形態に対して、変更、適合、および機能的に等価
なものによる部品の置換を行うことができることが明白
である。
保護の範囲を逸脱することなく、以上に説明し、図示し
た実施形態に対して、変更、適合、および機能的に等価
なものによる部品の置換を行うことができることが明白
である。
【図１】本発明による送受信機の第１実施形態の側面図
である。
である。
【図２】図１の送受信機の正面図である。
【図３】本発明による送受信機の第２実施形態の側面図
である。
である。
【図４】γ＝８Ｘでの、関数Ｉ＝Ａ０（ｓｉｎ２Ｘ／Ｘ
２）ｃｏｓ２γのプロットである。
２）ｃｏｓ２γのプロットである。
【図５】関数Ｉ＊＝Ａ１（ｓｉｎ２Ｘ／Ｘ２）のプロッ
トである。
トである。
１０ 送受信機 １２ コヒーレント光の光源 １４ レンズ １６、３２ 送信反射面 １８ メインディッシュ ２０ 受信反射面 ２２ 平面ミラー ２４ 受信装置 ２６ アパーチャ ３０ 光学表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/22
Claims (10)
- 【請求項１】 信号を搬送するコヒーレントな光源（１
２）から来た信号を別の送受信機（１０）に送信するた
め、かつ別の送受信機（１０）から来た、コヒーレント
光によって搬送される信号を受信するための送受信機
（１０）であって、前記送受信機が受信したコヒーレン
ト光を適切に反射するための受信反射面（２０）を含
み、前記受信面（２０）が外側の縁を画定し、さらに、
送信すべき前記コヒーレント光を出力するためのアパー
チャ（２６）を含み、前記アパーチャが、前記受信面
（２０）の前記外側の縁の近くに延びることを特徴とす
る送受信機（１０）。 - 【請求項２】 メインディッシュ（１８）を含み、前記
メインディッシュ（１８）がさらに、伝送すべきコヒー
レント光を入射方向に対して実質的に垂直な方向に反射
するための第１送信反射面（１６）を含むことを特徴と
する請求項１に記載の送受信機（１０）。 - 【請求項３】 前記メインディッシュ（１８）がさら
に、第１送信反射面（１６）によって反射されたコヒー
レント光を出力アパーチャ（２６）に向けて反射するた
めの第２送信反射面（３２）を含むことを特徴とする請
求項２に記載の送受信機（１０）。 - 【請求項４】 前記出力アパーチャ（２６）が、実質的
に環の形状であり、かつ平面上に形成されていることを
特徴とする請求項１に記載の送受信機（１０）。 - 【請求項５】 前記出力アパーチャ（２６）が、メイン
ディッシュ（１８）内に形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の送受信機。 - 【請求項６】 前記第１と第２の送受信機（１０）が、
互いに離れて配置され、かつ小さな発散を考慮すると、
前記第１送受信機の送信アパーチャ（２６）から発した
コヒーレント光ビームが、前記第２送受信機の表面（２
０）で重なるようにまたはその逆になるように構成され
ていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項
に記載の第１送受信機（１０）および第２送受信機（１
０）を含むことを特徴とする伝送システム。 - 【請求項７】 情報搬送コヒーレント光ビームを空中送
信／受信する方法であって、互いに離れて配置された第
１送受信機（１０）および第２送受信機（１０）を設け
るステップを含み、前記送受信機（１０）のそれぞれ
が、もう一方の送受信機から受信した前記コヒーレント
光を適切に反射するための受信反射面（２０）を含み、
前記受信反射面が外側の縁を画定し、前記送受信機（１
０）のそれぞれに、送信する前記コヒーレント光ビーム
を通過させるための単一アパーチャ（２６）を装備し、
前記アパーチャ（２６）が、実質的に前記受信面（２
０）の外側の縁に沿って延びるステップを特徴とする情
報搬送コヒーレント光ビームを空中送信／受信する方
法。 - 【請求項８】 光源（１２）から第１レンズ（１４）を
介して来る前記コヒーレント光ビームを通過させるステ
ップと、 メインディッシュ（１８）の第１円錐反射面（１６）を
使用して、前記第１レンズ（１４）を通過した前記コヒ
ーレント光ビームの方向を偏移させるステップと、 単一アパーチャ（２６）を通過させるために前記メイン
ディッシュの第２円錐面（３２）を使用して、前記第１
円錐反射面によって反射されたコヒーレント光ビームの
前記方向を再び偏移させるステップとを特徴とする請求
項７に記載の方法。 - 【請求項９】 単一アパーチャ（２６）を設ける前記ス
テップが、実質的に環の形状で、平面上に形成された単
一アパーチャ（２６）を設けるステップを含むことを特
徴とする請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】 単一アパーチャ（２６）を設ける前記
ステップが、前記アパーチャをメインディッシュ（１
８）上に直接に設けるステップを含むことを特徴とする
請求項９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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| IT2000A001396 | 2000-06-21 | ||
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|---|---|
| JP2002084232A true JP2002084232A (ja) | 2002-03-22 |
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ID=11445311
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| EP (1) | EP1168688B1 (ja) |
| JP (1) | JP4550321B2 (ja) |
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| DE (1) | DE60135276D1 (ja) |
| IT (1) | IT1318035B1 (ja) |
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| FR2833786B1 (fr) * | 2001-12-18 | 2004-02-13 | Thales Sa | Systeme de transmission optique en propagation libre |
| US7366419B2 (en) * | 2004-11-22 | 2008-04-29 | Northrop Grumman Corporation | Spatial transmit/receive isolation method for optical communication systems |
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| DE19727633C2 (de) * | 1997-06-28 | 2001-12-20 | Vishay Semiconductor Gmbh | Bauteil zur gerichteten, bidirektionalen, optischen Datenübertragung |
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-
2000
- 2000-06-21 IT IT2000MI001396A patent/IT1318035B1/it active
-
2001
- 2001-06-14 AT AT01401538T patent/ATE405043T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-06-14 DE DE60135276T patent/DE60135276D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-14 EP EP01401538A patent/EP1168688B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-18 US US09/881,722 patent/US7162157B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-06-19 JP JP2001184417A patent/JP4550321B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-06-20 NO NO20013058A patent/NO20013058L/no not_active Application Discontinuation
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