JP2004096155A - 光空間通信装置 - Google Patents

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Junji Shigeta
重田 潤二
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Abstract

【課題】特別な位置検出素子を使用することなく、簡単な構成で角度ずれを行い、低コストの光軸補正機能をもつ光空間通信装置を提供する。
【解決手段】離れた地点間で対向設置されて光ビームにより通信を行う光空間通信装置であって、相手側装置からの光ビームを受信するための受信光学系を持ち、前記受信光学系は相手側装置から送られてくる光ビームを光ファイバ束の端面上に集光する光学的手段と、一つ以上の光検出器と、前記集光した光ビームを前記光検出器に送るための光ファイバの束とを有する事を特徴とする光空間通信装置により光ビームの角度ずれを検出する
【選択図】図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、離れた二地点間に対向設置されて、自由空間中を伝搬する光ビームにより光信号を送り通信を行う光空間通信装置で、特に装置の角度ずれによる光ビームの光軸補正機能を持つ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的に自由空間中に光ビームを伝搬させて通信を行う光空間通信装置は、光のパワーを効率よく伝送するために、光ビームの拡がり角を極力小さくした狭い光ビームで伝送する必要がある。しかし光ビームを狭くすると、建物あるいは設置架台の風圧や振動による揺れ、温度変動による歪み、時間経過による角度変動などのため、光ビームが相手方装置から外れやすくなり、安定した通信が難しい。
【0003】
このような問題を解決するために、図5のように、装置の角度が変わっても角度変化を補正して常に光ビームが相手側装置を向くような光軸ずれ補正機能を持つ装置が考案されている。
【0004】
図5は対向する1対の装置の片側を示す。図5において、20は光ビームの送信/受信のための光学系である。相手側装置への送信光信号は半導体レーザ等の発光素子21から放出され、集光レンズ22で集光される。半導体レーザの光は偏光しており、偏光方向は紙面に水平になるように設定されている。偏光された光は偏光ビームスプリッタ23で送受光レンズ24の方向に反射され、送受光レンズ24で、僅かに拡がりを持つほぼ平行の光ビーム25となって相手側装置の方向に送信される。
【0005】
その一方で、相手側装置から送られて来た光は、自装置よりの送信光信号と同じ光軸上で逆の進路をたどり、送受光レンズ24から偏光ビームスプリッタ23に入るが、相手方装置からの受信光は偏光方向が送信光と直交するように(偏光方向は紙面に垂直)設定されているため、偏光ビームスプリッタ23をそのまま透過し、ビームスプリッタ26に入る。受信光の大部分はビームスプリッタ26で反射し、光信号検出用の受光素子27に入射して、通信用の信号が検出されるが、一部の光はビームスプリッタ26を透過して、光位置検出素子28に入射する。
【0006】
光位置検出素子28は、例えば図6に示すような4分割されたフォトダイオードである。図6には、28aから28dまでの4つに分割されたフォトダイオードに光スポット33が当たっている様子が示されている。4つのフォトダイオード28aから28dの出力を比較することにより、光スポット33の位置を知ることができる。光位置検出素子28から送信される信号は、角度補正情報として制御回路29で演算処理され、光学系20の駆動回路30に駆動信号が出力される。そして駆動回路30により、垂直方向の駆動機構31および水平方向の駆動機構32を動かして、光スポット33の位置が光位置検出素子28の中心に来て、4つのフォトダイオード28aから28dの出力が全て等しくなるような方向に駆動・制御される。
【0007】
光位置検出素子28、発光素子21、光信号検出用の受光素子27は全て光軸が一致するように位置調整がなされており、光位置検出素子28の中心に光スポット33が当たった状態では、光信号検出用の受光素子27の中心にも光が入射しており、かつ発光素子21よりの光の中心は相手側装置の方向に放射される。
【0008】
このようにして常に送信光が受信光の方向、即ち相手側装置の方向になるように光軸ずれ補正が行われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術で説明した発明には、第1に光軸ずれ検出用に受光した光ビームの一部を使用している分受光効率が落ちるという問題がある。
【0010】
第2に光軸ずれ検出用の素子に光を当てるための分岐光学系が必要であり、光学系が複雑になるという問題がある。
【0011】
第3に信号を検出するための検出器のほかに特別な位置検出器が必要になるという問題がある。
【0012】
また、上記第2、第3の問題には、製作や調節の為のコストが高くなるという問題がある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の光空間伝送装置は、離れた地点間で対向設置されて光ビームにより通信を行う光空間通信装置であって、相手側装置からの光ビームを受信するための受信光学系を持ち、この受信光学系は相手側装置から送られてくる光ビームを光ファイバ束の端面上に集光する光学的手段と、一つ以上の光検出器と、集光した光ビームを光検出器に送るための光ファイバの束を有する事を特徴とする。
このように本発明では、集光されたビームが光ファイバの束を介して光検出器に送られる。従って、相手側装置から送られてくる光ビームの入射角度が変化しても別の光ファイバに光ビームが入射され、有効受光角度を広範囲にすることが出来る。
【0014】
また、光ファイバの一つ一つの受光口前面に光ビームを集光する光学的手段を設けてもよい。このように本発明では、光ファイバの受光口前面に光ビームが集光される。従って、効率よくそれぞれの光ファイバに光ビームを入射させることができる。
【0015】
また、光ファイバの一つ一つの受光口前面に光ビームを集光する光学的手段として、マイクロレンズアレーを使用してもよい。
【0016】
また、上記光空間通信装置において、複数の光検出器で検出されたそれぞれの信号の強度を検出するための信号強度検出器と、この信号の強度により相手側装置から送られてくる光ビームの入射方法を解析する手段とを有するようにしてもよい。このように本発明では、複数の光検出器で検出されたそれぞれの信号の強度が信号強度検出器により検出される。従って、別途光軸ずれを検出する為の光学系手段、特別な位置検出素子を使用する事なく、簡単な構成で角度ずれ検出を行なう事が出来る。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の第1の実施形態である光空間伝送装置をもっとも良く表した図である。図5の従来例の受信光学系の構成のうち偏光ビームスプリッタ23以降の部分を図1のごとく変更したものである。
【0018】
図1において相手側装置から送られてきた光ビーム10は、集光レンズ11で集光され4本の光ファイバからなる光ファイバ束12の端面に入射する。ここで例えば光ファイバ束は図2のように構成されている。
【0019】
図2は光ファイバ12a〜12dを束ねた光ファイバ束12の断面に集光された光スポット17が入射している状態を示している。ここで光スポット17は相手側装置から送られてくる光ビーム10の入射角度により移動するが、光ファイバを束ねる事により、受光範囲を広範囲にすることができる。
【0020】
光ファイバ束12に入射した光は、受光素子13a〜13dに入射する。受光素子13a〜13dに入射した光は、電気信号に変換され、合波部14で合波され受信信号出力部15から受信信号として出力される。また一方で、光軸ずれ検出部16で、受光素子13a〜13dに入射した光信号強度を検出し、それぞれの光信号強度を比較する事により、光スポット17の位置を検出する事ができる。
【0021】
これは図6の4分割フォトダイオードで光スポットを検出したのと同じ原理である。光スポット17の位置から、相手側装置から送られてくる光ビーム10の入射角度を知ることができる。この情報を基に、従来例1と同様に光学系20を相手側装置の方向に向けて光軸ずれの補正を行なう事ができる。
【0022】
このように第1の実施形態の光空間伝送装置では、光軸ずれを検出する為の光学系手段、特別な位置検出素子を使用する事なく、簡単な構成で角度ずれ検出を行なう事が出来る。
【0023】
第2の実施形態の光空間伝送装置では、光を光ファイバ内に無駄なく入射させるために、集光レンズ11と光ファイバ束12の間に、マイクロレンズアレー18は配置している点を除けば第1の実施と同様である。図3はマイクロレンズアレー18に集光された光スポット17が入射している状態を示している。
【0024】
図4は本発明の第2の実施形態である光空間伝送装置をもっともよくあらわした図である。図4で相手装置から入射した光ビーム10は集光レンズ11に集光されマイクロレンズアレー18に入射する。マイクロレンズアレー18は入射した光を光ファイバ束12のそれぞれの光ファイバのコアに集光させるように配置してある。
【0025】
したがってマイクロレンズアレー18に入射した光ビーム10は効率よく、それぞれの光ファイバのコアに入射することができる。光ファイバ束12に入射された光は、第1の実施形態と同様の方法で処理され角度ずれの検出が行われる。このように、集光レンズ11と光ファイバ束12の間に、マイクロレンズアレー18を入れる事により、受信した光ビーム10を効率よく受光素子13a〜13dに取り入れる事ができる。
【0026】
第1、第2の実施形態では、4本の光ファイバーを束ねた場合について説明したが、4本に限らず、複数本で相手側装置の方向を検出できる構成であれば問題はない。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、離れた地点間で対向設置されて光ビームにより通信を行う光空間通信装置において、複数の前記光検出器で検出したそれぞれの信号の強度を検出するための信号強度検出器を有し、前記信号の強度から相手側装置から送られてくる光ビームの入射方法を解析する手段を有する事を特徴とすることにより、光信号を検出する為の光検出器のほかに、特別な位置検出素子を使用する事なく、簡単な構成で角度ずれ検出を行なう事ができるとともに低コストで光軸補正機能を持つ光空間通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態である光空間伝送装置を示した図
【図2】ファイバ束と光スポットの図
【図3】マイクロレンズアレーと光スポットの図
【図4】本発明の第二の実施形態である光空間伝送装置を示した図
【図5】従来の光空間伝送装置を示した図
【図6】従来のスポット位置検出素子を示した図
【符号の説明】
10 光ビーム
11 集光レンズ
12 光ファイバ束
12a、12b、12c、12d 光ファイバ
13a、13b、13c、13d 受光素子
14 合波部
15 受信信号出力部
16 光軸ずれ検出部
17 光スポット
18 マイクロレンズアレー
20 光学系
21 発光素子
22 集光レンズ
23 偏光ビームスプリッタ
24 送受光レンズ
25 光ビーム
26 ビームスプリッタ
27 受光素子
28 位置検出素子
28a、28b、28c、28d フォトダイオード
29 制御回路
30 駆動回路
31 垂直方向の駆動機構
32 垂直方向の駆動機構

Claims (4)

  1. 離れた地点間で対向設置されて光ビームにより通信を行う光空間通信装置であって、相手側装置からの光ビームを受信するための受信光学系を持ち、前記受信光学系は相手側装置から送られてくる光ビームを光ファイバ束の端面上に集光する光学的手段と、一つ以上の光検出器と、前記集光した光ビームを前記光検出器に送るための光ファイバの束とを有する事を特徴とする光空間通信装置。
  2. 前記光ファイバは、受光口前面に光ビームを集光する光学的手段を有する事を特徴とする請求項1記載の光空間通信装置
  3. 前記光学的手段は、マイクロレンズアレーであることを特徴とする請求項2記載の光空間通信装置
  4. 複数の前記光検出器で検出したそれぞれの信号の強度を検出するための信号強度検出器を有し、前記信号の強度から相手側装置から送られてくる光ビームの入射方法を解析する手段を有する事を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光空間通信装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006333070A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 National Institute Of Information & Communication Technology 空間光通信方法および空間光通信装置
JP2012047525A (ja) * 2010-08-25 2012-03-08 Yokogawa Denshikiki Co Ltd 検査装置
WO2022149333A1 (ja) * 2021-01-05 2022-07-14 日本電気株式会社 受光装置および通信装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006333070A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 National Institute Of Information & Communication Technology 空間光通信方法および空間光通信装置
JP4701454B2 (ja) * 2005-05-26 2011-06-15 独立行政法人情報通信研究機構 空間光通信方法および空間光通信装置
JP2012047525A (ja) * 2010-08-25 2012-03-08 Yokogawa Denshikiki Co Ltd 検査装置
WO2022149333A1 (ja) * 2021-01-05 2022-07-14 日本電気株式会社 受光装置および通信装置

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