JP2008028614A - Optical space communication using vertical cavity surface emitting laser (vcsel) - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光を利用した空間無線通信に用いる送信モジュールに関する。 The present invention relates to a transmission module used for spatial wireless communication using light.
従来から、可視光や赤外光を利用した空間無線通信（光空間通信）に関する技術が開発されている。従来の光空間通信は、例えば図７に示すように送信モジュールや受信モジュールを有する装置を用いて行われる。従来の光空間通信においては、レーザなどの発光素子から発光された光を、レンズを介して集光させて送信モジュールから出力する。また、他の光空間通信装置から出力されたレーザ光線を受光素子にて受信する。図７（ａ）は、送信モジュールと受信モジュールとが別個のユニットとして構成される例であり、図７（ｂ）は、送信モジュールと受信モジュールとが一体となった送受信モジュールとして構成される例を示している。 2. Description of the Related Art Conventionally, techniques related to spatial wireless communication (optical space communication) using visible light or infrared light have been developed. Conventional optical space communication is performed using an apparatus having a transmission module and a reception module as shown in FIG. 7, for example. In conventional optical space communication, light emitted from a light emitting element such as a laser is collected through a lens and output from a transmission module. Further, a laser beam output from another optical space communication device is received by the light receiving element. 7A is an example in which the transmission module and the reception module are configured as separate units, and FIG. 7B is an example in which the transmission module and the reception module are integrated as a transmission / reception module. Is shown.
一方で、近年では、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の開発が進められている。面発光レーザは、光の共振する方向が基板面に対して垂直な半導体レーザのことであり、出射光も基板面に対して垂直に出射されるものである。面発光レーザは、従来のレーザと比較して大量生産が容易であるため低価格性を有しており、また、低消費電力性も有している。かかる低価格性・低消費電力性を有する面発光レーザを光空間通信の発光素子として利用することが提唱されている。 On the other hand, in recent years, surface emitting lasers (VCSEL) have been developed. A surface emitting laser is a semiconductor laser whose light resonating direction is perpendicular to the substrate surface, and emitted light is also emitted perpendicular to the substrate surface. A surface emitting laser has low cost because it is easy to mass-produce as compared with a conventional laser, and also has low power consumption. It has been proposed to use such a surface emitting laser having low cost and low power consumption as a light emitting element for optical space communication.
特許文献１には、面発光レーザを光空間通信の発光素子として利用することに関する技術が開示されている。そもそも面発光レーザは、図８や図９で示すように、その光強度分布（光プロファイル）は中央部分が落ち込むといった特徴を有している。かかる光強度分布性のために、面発光レーザ素子を光空間通信に利用する場合には、通信時の安定性に欠ける問題がある。特許文献１では、かかる問題を解消するために、面発光レーザ特有の光強度分布を均一化させるために、ホログラムなどの拡散板を利用することで、射出される光の強度分布を均一化させている。
しかしながら、従来技術においては、ホログラムパターンを施した拡散板を用いるなど、高価なデバイスを用いているため、コストがかさんでしまうという課題がある。 However, in the prior art, an expensive device such as a diffusion plate with a hologram pattern is used, so that there is a problem that costs are increased.
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、安価な製造コストで面発光レーザ特有の光強度分布を平坦化させた光空間通信用の送信モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a transmission module for optical space communication in which a light intensity distribution peculiar to a surface emitting laser is flattened at a low manufacturing cost. .
そこで、本発明においては、かかる課題を解決するために、複数の面発光レーザ素子を受光位置にて各レーザ光面が重なるように配置した収束発光部を有する送信モジュールであって、収束発光部は、それぞれの面発光レーザ素子が有する面内発光強度分布に基づいて、前記複数の面発光レーザ素子の前記受光位置での重ねあわせ面内光強度分布が各面発光レーザ素子がそれぞれ有する前記受光位置での単独面内光強度分布よりも平坦化されるように各面発光レーザ素子を配置した送信モジュール、及び当該送信モジュールを有する光空間通信装置を提供する。 Therefore, in order to solve such a problem, the present invention provides a transmission module having a converging light emitting unit in which a plurality of surface emitting laser elements are arranged so that the laser light surfaces overlap each other at a light receiving position. Is based on the in-plane emission intensity distribution of each surface-emitting laser element, and each of the surface-emitting laser elements has a superposed in-plane light intensity distribution at the light-receiving position of the plurality of surface-emitting laser elements. Provided are a transmission module in which each surface emitting laser element is arranged so as to be flatter than a single in-plane light intensity distribution at a position, and an optical space communication device having the transmission module.
また、収束発光部は、各レーザ光線が受光位置にて交錯するように各面発光レーザ素子からのレーザ光線を所定角度に射出する射出ユニットを有してもよい。また、射出ユニットは、前記平坦化がされるように各面発光レーザ素子の受光位置での単独面内光強度分布を各面発光レーザ素子ごとに最適化したものであってもよい。 Further, the convergent light emitting unit may include an emission unit that emits laser beams from the surface emitting laser elements at a predetermined angle so that the laser beams intersect at the light receiving position. Further, the emission unit may be one in which the single in-plane light intensity distribution at the light receiving position of each surface emitting laser element is optimized for each surface emitting laser element so as to be flattened.
また、収束発光部は、各面発光レーザ素子から射出されるレーザ光線を重ね合わせるためのハーフミラー部を有してもよい。また、ハーフミラー部は、前記平坦化がされるように各面発光レーザ素子とハーフミラーとの距離を最適化したものであってもよい。 In addition, the convergent light emitting unit may include a half mirror unit for superimposing laser beams emitted from the surface emitting laser elements. Further, the half mirror portion may be one in which the distance between each surface emitting laser element and the half mirror is optimized so as to be flattened.
また、収束発光部は、各面発光レーザ素子の発光出力を、各面発光レーザ素子の前記受光位置での単独面内光強度分布を各面発光レーザ素子ごとに最適化するための発光出力手段を有してもよい。 Further, the convergent light emitting unit emits light from each surface emitting laser element, and light emission output means for optimizing the single in-plane light intensity distribution at the light receiving position of each surface emitting laser element for each surface emitting laser element. You may have.
本発明によれば、拡散板などの高価なデバイスを用いることなく、面発光レーザ素子から射出される光強度分布を平坦化するよう最適化することが可能となるため、光空間通信装置を安価なコストで提供することが可能となる。 According to the present invention, since it is possible to optimize the light intensity distribution emitted from the surface emitting laser element without using an expensive device such as a diffuser, the space optical communication apparatus can be made inexpensive. It can be provided at a low cost.
以下に、各発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。なお、以下の実施形態と請求項の関係は次の通りである。実施形態１は、主に請求項１、７などについて説明する。実施形態２は、主に請求項２、３などについて説明する。実施形態３は、主に請求項４、５などについて説明する。実施形態４は、主に請求項６などについて説明する。 Hereinafter, embodiments of each invention will be described. In addition, this invention is not limited to these embodiments at all, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention. In addition, the relationship between the following embodiment and a claim is as follows. The first embodiment will mainly describe claims 1 and 7. The second embodiment will mainly describe claims 2 and 3. The third embodiment will mainly describe claims 4 and 5. In the fourth embodiment, claim 6 will be mainly described.
<<実施形態１>>
<実施形態１の概要>
本実施形態は、複数の面発光レーザ素子を発光素子として利用する光空間通信装置における送信モジュールに関するものである。実施形態１においては、主にその概念的な説明を行い、実施形態２以降において、構成例について説明を行う。
<< Embodiment 1 >>
<Outline of Embodiment 1>
The present embodiment relates to a transmission module in an optical space communication apparatus that uses a plurality of surface emitting laser elements as light emitting elements. In the first embodiment, the conceptual description will be mainly given, and in the second and subsequent embodiments, configuration examples will be explained.
<実施形態１の構成>
本実施形態にかかる送信モジュールは、収束発光部を有するものである。
<Configuration of Embodiment 1>
The transmission module according to the present embodiment has a convergent light emitting unit.
「収束発光部」は、複数の面発光レーザ素子を受光位置にて各レーザ光面が重なるように配置したものである。収束発光部は、一種の概念的な構成を示すものであり、具体的には、面発光レーザ素子を含む射出ユニットや、面発光レーザ素子と集光レンズとの間に設けたハーフミラー部などが一例として挙げられる。あるいは、各面発光レーザ素子の配置関係、面発光レーザ素子と集光レンズとの距離関係、あるいは、面発光レーザ素子とハーフミラーとの間の距離関係などを適切に調整した送信モジュール内の構成についても、ここでいう収束発光部に含まれるものである。 The “convergent light emitting unit” is a plurality of surface emitting laser elements arranged so that the laser light surfaces overlap at a light receiving position. The converging light emitting part shows a kind of conceptual configuration, specifically, an emission unit including a surface emitting laser element, a half mirror part provided between the surface emitting laser element and the condenser lens, or the like Is given as an example. Alternatively, a configuration in the transmission module in which the arrangement relationship of each surface emitting laser element, the distance relationship between the surface emitting laser element and the condensing lens, or the distance relationship between the surface emitting laser element and the half mirror is appropriately adjusted. Is also included in the convergent light-emitting section here.
送信モジュールは、複数の面発光レーザ素子を有している。この理由としては、面発光レーザ素子が有する光強度分布（面内発光強度分布）が、既に説明したように、中央部分が落ち込む性質に起因するものである。つまり、単一の面発光レーザ素子を用いた場合には、面発光レーザ素子の特有の面内発光強度分布により、光空間通信装置の設置時の取り扱いや、通信距離、通信指向角に影響が生じてしまい、安定した通信を実現することが困難であった。そこで、本発明においては、複数の面発光レーザ素子を、受光位置にて各レーザ光面が重なるように配置したことを特徴とするものである。「受光位置」とは、他の光空間通信装置の受光素子の配置される位置のことである。受光位置にて各レーザ光面が重なるように複数の面発光レーザ素子を配置することにより、面発光レーザ特有の面内発光強度分布からガウス分布の光強度分布に近似させることができる。 The transmission module has a plurality of surface emitting laser elements. The reason for this is that the light intensity distribution (in-plane light emission intensity distribution) of the surface emitting laser element is caused by the property that the central portion falls as described above. In other words, when a single surface-emitting laser element is used, the in-plane emission intensity distribution unique to the surface-emitting laser element affects the handling of the optical space communication device, the communication distance, and the communication directivity angle. As a result, it has been difficult to realize stable communication. Therefore, the present invention is characterized in that a plurality of surface emitting laser elements are arranged so that the laser light surfaces overlap at the light receiving position. The “light receiving position” is a position where a light receiving element of another optical space communication device is arranged. By arranging a plurality of surface emitting laser elements so that the laser light surfaces overlap at the light receiving position, it is possible to approximate the light intensity distribution of the Gaussian distribution from the in-plane emission intensity distribution peculiar to the surface emitting laser.
つまり、収束発光部は、それぞれの面発光レーザ素子が有する面内発光強度分布に基づいて、前記複数の面発光レーザ素子の前記受光位置での重ねあわせ面内光強度分布が各面発光レーザ素子がそれぞれ有する前記受光位置での単独面内光強度分布よりも平坦化されるように各面発光レーザ素子を配置したものである。「面内発光強度分布」とは、各面発光レーザ素子が有する発光強度分布のことである。「重ね合わせ面内光強度分布」とは、受光位置で、各面発光レーザ素子の光が重ね合わさる面内における光強度分布のことである。この重ね合わせ面内光強度分布は、例えば各面発光レーザ素子が有する面内発光強度分布のほか、通信距離、通信指向角、通信環境などに応じた強度分布となり得る。「単独面内光強度分布」は、各面発光レーザ素子単体における受光位置での面内光強度分布のことである。よって、単独面内光強度分布も、各面発光レーザ素子が有する面内発光強度分布のほか、通信距離、通信指向角、通信環境などに応じた強度分布となり得るものである。 In other words, the convergent light emitting unit has the in-plane light intensity distribution of the plurality of surface emitting laser elements at the light receiving position based on the in-plane light intensity distribution of each surface emitting laser element. Each surface emitting laser element is arranged so as to be flatter than a single in-plane light intensity distribution at the light receiving position. “In-plane emission intensity distribution” refers to the emission intensity distribution of each surface emitting laser element. The “superimposed in-plane light intensity distribution” is a light intensity distribution in a plane where the light of each surface emitting laser element is superimposed at the light receiving position. This superposed in-plane light intensity distribution can be, for example, an intensity distribution according to a communication distance, a communication directivity angle, a communication environment, etc. in addition to the in-plane emission intensity distribution of each surface emitting laser element. The “single in-plane light intensity distribution” is an in-plane light intensity distribution at a light receiving position in each single surface emitting laser element. Therefore, the single in-plane light intensity distribution can also be an intensity distribution according to the communication distance, communication directivity angle, communication environment, etc., in addition to the in-plane emission intensity distribution of each surface emitting laser element.
重ね合わせ面内光強度分布が単独面内光強度分布よりも平坦化されるとは、図１に示すように、面発光レーザ素子特有の光強度分布に比べて中央部分の落ち込みを低減させることを示すものである。図１においては、単独面内光強度分布の一例と、複数の面発光レーザ素子の重ね合わせ面内光強度分布の一例とを示してる。図１に示す単独面内光強度分布に、他の面発光レーザ素子の光強度分布（図示しない）を重畳させることで、図１に示す重ね合わせ面内光強度分布が発生する。図１に示すように、重ね合わせ面内光強度分布は面発光レーザ素子特有の光強度分布ではなく、ガウス分布に近い光強度分布となっている。図２は、図１に示す重ね合わせ面内光強度分布の三次元のイメージ図である。 The overlapped in-plane light intensity distribution is made flatter than the single in-plane light intensity distribution, as shown in FIG. 1, to reduce the drop in the central portion compared to the light intensity distribution unique to the surface emitting laser element. Is shown. FIG. 1 shows an example of a single in-plane light intensity distribution and an example of a superimposed in-plane light intensity distribution of a plurality of surface emitting laser elements. The superimposed in-plane light intensity distribution shown in FIG. 1 is generated by superimposing the light intensity distribution (not shown) of another surface emitting laser element on the single in-plane light intensity distribution shown in FIG. As shown in FIG. 1, the in-plane light intensity distribution is not a light intensity distribution unique to the surface emitting laser element, but a light intensity distribution close to a Gaussian distribution. FIG. 2 is a three-dimensional image diagram of the in-plane light intensity distribution shown in FIG.
図３は、かかる平坦化が実現される概念を説明するための図である。図３においては、一の面発光レーザ光Ａと、他の面発光レーザ光Ｂとの単独面内光強度分布を示している。図３においては、面発光レーザ光Ａの単独面内光強度分布は、面発光レーザ光Ｂの単独面内光強度分布に比べて中央部分に光強度が集中している。この二つの面発光レーザ素子のレーザ光面を合成して重ね合わせることによる重ね合わせ面内光強度分布は、図３の点線で示すように、各面発光レーザ素子単独の光強度分布と比較して平坦化されることがわかる。なお、図３で示す面発光レーザ光の強度分布には、面発光レーザ素子固有の発光強度分布や、レンズによって修正された射出光の強度分布のいずれもが含まれる。 FIG. 3 is a diagram for explaining a concept for realizing such flattening. FIG. 3 shows single in-plane light intensity distributions of one surface emitting laser beam A and another surface emitting laser beam B. In FIG. 3, the single in-plane light intensity distribution of the surface emitting laser light A is concentrated in the central portion as compared with the single in-plane light intensity distribution of the surface emitting laser light B. The superposed in-plane light intensity distribution by combining and superimposing the laser light surfaces of the two surface emitting laser elements is compared with the light intensity distribution of each surface emitting laser element alone, as shown by the dotted line in FIG. It can be seen that it is flattened. Note that the intensity distribution of the surface emitting laser light shown in FIG. 3 includes both the emission intensity distribution unique to the surface emitting laser element and the intensity distribution of the emitted light corrected by the lens.
このように、光強度分布の異なる複数のレーザ光線、すなわち、発光指向角の異なる複数のレーザ光線を重ね合わせることで、受光位置においてレーザ光面の中央部分がピークとなる光強度分布となる。このため、光空間通信装置をレベルメータなどを使用して設置する場合に、受光素子に受光させる光軸を容易に調整することができる。また、レーザ面の中央部分がピークとなる光強度分布となるため、降雨、霧、ガスなどの空間的な光の減衰が発生する場合であっても耐性に富んだ光空間通信を行うことができる。さらには、面発光レーザ素子は低コストで生産することが可能であるため、光空間通信装置を低価格で提供することができる。また、面発光レーザ素子を用いて指向角を適切に調整することで、例えばＬＥＤを発光素子とした場合と比べて、長距離（例えば５００ｍから２ｋｍ程度）の光空間通信を行うことが可能となる。 In this manner, by superimposing a plurality of laser beams having different light intensity distributions, that is, a plurality of laser beams having different emission directivity angles, a light intensity distribution having a peak at the central portion of the laser beam surface at the light receiving position is obtained. For this reason, when an optical space communication apparatus is installed using a level meter or the like, the optical axis to be received by the light receiving element can be easily adjusted. In addition, since the light intensity distribution has a peak at the center of the laser surface, even if spatial light attenuation such as rainfall, fog, gas, etc. occurs, optical space communication with high tolerance can be performed. it can. Furthermore, since the surface emitting laser element can be produced at a low cost, the optical space communication device can be provided at a low price. In addition, by appropriately adjusting the directivity angle using a surface emitting laser element, it is possible to perform optical space communication over a long distance (for example, about 500 m to 2 km) as compared with, for example, an LED as a light emitting element. Become.
<実施形態１の効果>
実施形態１においては、複数の面発光レーザ素子を受光位置にて各レーザ光面が重なるように面発光レーザ素子を配置することで、受光位置での重ね合わせ面内光強度分布を単独面内光強度分布よりも平坦化することができる。重ね合わせ面内光強度分布を平坦化させることにより、光軸の調整時における不便性を解消することができるため、面発光レーザ素子を光空間通信における発光素子として活用することが可能となる。
<Effect of Embodiment 1>
In the first embodiment, a plurality of surface emitting laser elements are arranged so that the laser light surfaces overlap each other at the light receiving position, so that the in-plane light intensity distribution at the light receiving position is in a single plane. It is possible to flatten the light intensity distribution. By flattening the superimposed in-plane light intensity distribution, inconvenience at the time of adjusting the optical axis can be eliminated, so that the surface emitting laser element can be utilized as a light emitting element in optical space communication.
<<実施形態２>>
<実施形態２の概要>
実施形態２は、実施形態１で説明した複数の面発光レーザ素子の収束発光部における配置例の一例を示すものである。実施形態２においては、面発光レーザ素子を有する射出ユニットを複数用意し、これによる受光位置での交錯状態を調整することで、前記の平坦化を実現させている。
<< Embodiment 2 >>
<Outline of Embodiment 2>
The second embodiment shows an example of an arrangement example in the convergent light emitting section of the plurality of surface emitting laser elements described in the first embodiment. In the second embodiment, a plurality of emission units having surface emitting laser elements are prepared, and the above flattening is realized by adjusting the crossing state at the light receiving position.
<実施形態２の構成>
図４は、実施形態２における送信モジュール及びこれを利用した光空間通信装置の概要の一例を示す図である。図４において、光空間通信装置４００は、送信モジュール４０１と、受信モジュール４０２と、を有するものである。本実施形態は、送信モジュール４０１に関するものである。
<Configuration of Embodiment 2>
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an outline of a transmission module and an optical space communication apparatus using the transmission module according to the second embodiment. In FIG. 4, the space optical communication apparatus 400 includes a transmission module 401 and a reception module 402. The present embodiment relates to the transmission module 401.
図５は、図４における送信モジュール４０１の詳細な一例を示す図である。図５における送信モジュール５００は、収束発光部５０１を有する。収束発光部５０１は、射出ユニット５０２、５０３を有する。また、各射出ユニットには、それぞれ面発光レーザ素子５０４、５０５が含まれる。また、各射出ユニットには、面発光レーザのレーザ光をそれぞれ集光させて射出させるためのレンズ５０６、５０７が含まれる。 FIG. 5 is a diagram showing a detailed example of the transmission module 401 in FIG. The transmission module 500 in FIG. 5 includes a convergent light emitting unit 501. The convergent light emitting unit 501 includes injection units 502 and 503. Each emission unit includes surface emitting laser elements 504 and 505, respectively. Each emission unit includes lenses 506 and 507 for condensing and emitting the laser light of the surface emitting laser.
「射出ユニット」は、各レーザ光線が受光位置にて交錯するように各面発光レーザ素子からのレーザ光線を所定角度に射出する。実施形態１で説明したように、本発明の特徴としては、受光位置において各面発光レーザ素子のレーザ光面が重なることが挙げられる。このため、各レーザ光線が受光位置にて交錯するように、射出ユニットを設け、この射出ユニットから射出されるレーザ光線を所定角度に調整することで、複数の面発光レーザ素子からのレーザ光線が受光位置にて交錯するようになり、光強度分布の平坦化が実現される。なお、「所定角度」とは、送信モジュールと受光位置との相対的な関係により適宜決定されるものである。 The “emission unit” emits laser beams from the surface emitting laser elements at a predetermined angle so that the laser beams intersect at the light receiving position. As described in the first embodiment, a feature of the present invention is that the laser light surfaces of the surface emitting laser elements overlap at the light receiving position. For this reason, an emission unit is provided so that each laser beam intersects at the light receiving position, and the laser beam emitted from the plurality of surface emitting laser elements is adjusted by adjusting the laser beam emitted from the emission unit to a predetermined angle. Crossing is performed at the light receiving position, and the light intensity distribution is flattened. The “predetermined angle” is appropriately determined according to the relative relationship between the transmission module and the light receiving position.
また、射出ユニット５０２、５０３は、前記平坦化がされるように各面発光レーザ素子の受光位置での単独面内光強度分布を各面発光レーザ素子ごとに最適化したものであることが望ましい。具体的には、図５に示しているように、各射出ユニット内の面発光レーザ素子と、レンズとの距離を調整することにより、各面発光レーザ素子の受光位置での単独面内光強度分布、すなわち、各射出ユニットからの射出されるレーザ光線の発光指向角を最適化することが可能となる。射出ユニット５０２と射出ユニット５０３とを比較すると、射出ユニット５０３の方が面発光レーザ素子からレンズまでの距離が長くなっている。このため、射出ユニット５０２と射出ユニット５０３とから射出されるレーザ光線の受光位置での単独面強度分布は互いに異なるものとなり、結果的に図１で説明したような平坦化が実現されることになる。 In addition, it is desirable that the emission units 502 and 503 have the single in-plane light intensity distribution optimized for each surface emitting laser element at the light receiving position of each surface emitting laser element so as to be flattened. . Specifically, as shown in FIG. 5, by adjusting the distance between the surface emitting laser element in each emission unit and the lens, the single in-plane light intensity at the light receiving position of each surface emitting laser element. The distribution, that is, the emission directivity angle of the laser beam emitted from each emission unit can be optimized. Comparing the injection unit 502 and the injection unit 503, the injection unit 503 has a longer distance from the surface emitting laser element to the lens. For this reason, the single surface intensity distributions at the light receiving positions of the laser beams emitted from the emission unit 502 and the emission unit 503 are different from each other, and as a result, the flattening as described in FIG. 1 is realized. Become.
このように、射出ユニットから射出されるレーザ光線の受光位置での単独面内光強度分布を最適化する際には、受光位置までの距離、角度などを勘案して、射出ユニット内における面発光レーザ素子と、レンズとの距離を調整することで最適化を実現できる。 As described above, when optimizing the single in-plane light intensity distribution at the light receiving position of the laser beam emitted from the emission unit, the surface emission in the emission unit is taken into account in consideration of the distance to the light receiving position, the angle, and the like. Optimization can be realized by adjusting the distance between the laser element and the lens.
<実施形態２の効果>
実施形態２における送信モジュールは、各面発光レーザ素子からのレーザ光線を所定角度に射出する。このため、各レーザ光線が受光位置にて交錯することになり、この結果、重ね合わせ面内光強度分布が平坦化されることが可能となる。また、平坦化を行うに際しては、射出ユニット内における面発光レーザ素子とレンズとの距離を調整することで各射出ユニットから射出される光強度分布の最適化を実現することができる。このため、ホログラムなどの高価なデバイスを用いずに、射出ユニットの角度調整や、射出ユニット内の面発光レーザ素子とレンズとの距離調整などを行うことのみにより、面発光レーザ素子特有の光強度分布を平坦化させることが可能となるため、低コストにて面発光レーザ素子を光空間通信の送信モジュールとして提供することが可能となる。
<Effect of Embodiment 2>
The transmission module according to the second embodiment emits laser beams from the surface emitting laser elements at a predetermined angle. For this reason, the laser beams intersect at the light receiving position, and as a result, the in-plane light intensity distribution can be flattened. Further, when flattening, it is possible to optimize the light intensity distribution emitted from each emission unit by adjusting the distance between the surface emitting laser element and the lens in the emission unit. For this reason, only by adjusting the angle of the injection unit and adjusting the distance between the surface emitting laser element and the lens in the injection unit without using an expensive device such as a hologram, the light intensity unique to the surface emitting laser element is obtained. Since the distribution can be flattened, the surface emitting laser element can be provided as a transmission module for optical space communication at low cost.
<<実施形態３>>
<実施形態３の概要>
実施形態３は、実施形態１で説明した複数の面発光レーザ素子の収束発光部における配置例の他の一例を示すものである。実施形態３においては、各面発光レーザ素子から射出されるレーザ光線を重ね合わせるためのハーフミラーを設けることで、平坦化を実現させている。
<< Embodiment 3 >>
<Outline of Embodiment 3>
The third embodiment shows another example of the arrangement example in the convergent light emitting section of the plurality of surface emitting laser elements described in the first embodiment. In the third embodiment, flattening is realized by providing a half mirror for superimposing laser beams emitted from the surface emitting laser elements.
<実施形態３の構成>
図６は、実施形態３における送信モジュールの一例を示す図である。図６における送信モジュール６００は、収束発光部６０１を有する。収束発光部６０１は、例えば一の射出ユニット６０２から構成されている。そして、収束発光部には、２つの面発光レーザ素子６０３、６０４と、レンズ６０５と、が含まれる。また、収束発光部は、面発光レーザ素子６０３、６０４と、レンズ６０５との間にハーフミラー部６０６を有している。
<Configuration of Embodiment 3>
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a transmission module according to the third embodiment. The transmission module 600 in FIG. 6 includes a convergent light emitting unit 601. The convergent light emitting unit 601 is composed of one injection unit 602, for example. The convergent light emitting unit includes two surface emitting laser elements 603 and 604 and a lens 605. The convergent light emitting unit has a half mirror unit 606 between the surface emitting laser elements 603 and 604 and the lens 605.
「ハーフミラー部」６０６は、各面発光レーザ素子から射出されるレーザ光線を重ね合わせるためのものである。ハーフミラー部は、ハーフミラー及びこれに準ずる機能を有するものである。光空間通信装置においては、ハーフミラーは一般的に図７（ｂ）の従来例に示すように送信系と受信系との信号を振り分けるために用いられるものである。これを、本実施形態においては、送信系の面発光レーザ素子のレーザ光線を受光位置にて重ね合わせるために用いている。 The “half mirror part” 606 is for superimposing the laser beams emitted from the surface emitting laser elements. The half mirror section has a half mirror and a function equivalent thereto. In the optical space communication device, the half mirror is generally used to distribute signals between the transmission system and the reception system as shown in the conventional example of FIG. In the present embodiment, this is used to superimpose the laser beam of the surface emitting laser element of the transmission system at the light receiving position.
ハーフミラー部６０６は、前記平坦化がされるように各面発光レーザ素子とハーフミラーとの距離を最適化したものであることが望ましい。例えば、収束発光部の射出ユニットの筐体を大きくしてその筐体内における面発光レーザ素子とハーフミラー部との距離を最適化してもよい。あるいは、ハーフミラー部とレンズとの間の距離を調整してもよい。なお、ここでいう最適化については、実施形態２で説明したものと同義であるため、ここでの説明は省略する。 The half mirror unit 606 is preferably a unit in which the distance between each surface emitting laser element and the half mirror is optimized so as to be flattened. For example, the housing of the emission unit of the convergent light emitting unit may be enlarged to optimize the distance between the surface emitting laser element and the half mirror unit in the housing. Or you may adjust the distance between a half mirror part and a lens. Note that the optimization described here is synonymous with that described in the second embodiment, and thus description thereof is omitted here.
<実施形態３の効果>
実施形態３における送信モジュールは、ハーフミラー部を設け、複数の面発光レーザ素子からのレーザ素子を重畳させて射出することにより、重ね合わせ面内光強度分布が平坦化される。また、平坦化に際しては、射出ユニット内における面発光レーザ素子、ハーフミラー部、レンズなどの各デバイスとの距離を調整することで、射出ユニットから射出される光強度分布の最適化を実現することができる。このため、ホログラムなどの高価なデバイスを用いることなく、面発光レーザ素子特有の光強度分布を平坦化させることが可能となるため、低コストにて面発光レーザ素子を光空間通信の送信モジュールとして提供することが可能となる。
<Effect of Embodiment 3>
The transmission module according to the third embodiment is provided with a half mirror unit, and the overlapping in-plane light intensity distribution is flattened by superimposing and emitting laser elements from a plurality of surface emitting laser elements. Also, when flattening, it is possible to optimize the light intensity distribution emitted from the emission unit by adjusting the distance from each device such as the surface emitting laser element, the half mirror part, and the lens in the emission unit. Can do. For this reason, it is possible to flatten the light intensity distribution peculiar to the surface emitting laser element without using an expensive device such as a hologram, so that the surface emitting laser element can be used as a transmission module for optical space communication at low cost. It becomes possible to provide.
<<実施形態４>>
<実施形態４の概要>
実施形態４は、面発光レーザ素子のレーザ光の出力パワーを制御・調整することを可能とした送信モジュールに関するものである。
<< Embodiment 4 >>
<Outline of Embodiment 4>
The fourth embodiment relates to a transmission module that can control and adjust the output power of laser light from a surface emitting laser element.
<実施形態４の構成>
実施形態４における送信モジュールは、実施形態１から３と同様に収束発光部を有する。収束発光部は、発光出力手段を有する。発光出力手段を除く各構成については、実施形態１から３で説明したものと同様の構成を有することができる。
<Configuration of Embodiment 4>
The transmission module in the fourth embodiment has a convergent light emitting unit as in the first to third embodiments. The convergent light emitting unit has light emission output means. About each structure except a light emission output means, it can have the structure similar to what was demonstrated in Embodiment 1-3.
「発光出力手段」は、各面発光レーザ素子の発光出力を、各面発光レーザ素子の前記受光位置での単独面内光強度分布を各面発光レーザ素子ごとに最適化するためのものである。実施形態２又は３では、面発光レーザ素子と、レンズ及び／又はハーフミラーとの間の距離を調整することで、受光位置での単独面内光強度分布を最適化する例について説明を行ったが、本実施形態においては、面発光レーザ素子の発光出力手段によって、各面発光レーザ素子の発光出力を調整することで、受光位置での単独面内光強度分布を最適化することが可能となる。面発光レーザ素子の発光出力を変えることで光強度分布を調節できるからである。 The “light emission output means” is for optimizing the light emission output of each surface emitting laser element and the individual in-plane light intensity distribution at the light receiving position of each surface emitting laser element for each surface emitting laser element. . In the second or third embodiment, the example in which the single in-plane light intensity distribution at the light receiving position is optimized by adjusting the distance between the surface emitting laser element and the lens and / or the half mirror has been described. However, in this embodiment, it is possible to optimize the single in-plane light intensity distribution at the light receiving position by adjusting the light output of each surface emitting laser element by the light emitting output means of the surface emitting laser element. Become. This is because the light intensity distribution can be adjusted by changing the light emission output of the surface emitting laser element.
発光出力手段は、例えば一般的に用いられている自動出力制御（ＡＰＣ：AutomaticPower Control）回路を用いて構成することができる。 The light emission output means can be configured using, for example, a generally used automatic power control (APC) circuit.
<実施形態４の効果>
実施形態４においては、各面発光レーザ素子の発光出力を面発光レーザ素子ごとに最適化することにより、受光位置での各面発光レーザ素子の光強度分布を平坦化することができる。このため、面発光レーザ素子を光空間通信の送信モジュールとして低コストで利用することが可能となる。
<Effect of Embodiment 4>
In Embodiment 4, the light intensity distribution of each surface emitting laser element at the light receiving position can be flattened by optimizing the light emission output of each surface emitting laser element for each surface emitting laser element. For this reason, it becomes possible to use a surface emitting laser element at low cost as a transmission module for optical space communication.
４００ 光空間通信装置
４０１、５００ 送信モジュール
４０２ 受信モジュール
５０１ 収束発光部
５０２、５０３ 射出ユニット
５０４、５０５ 面発光レーザ素子
５０６、５０７ レンズ
400 Optical Space Communication Device 401, 500 Transmission Module 402 Reception Module 501 Convergent Light Emitting Unit 502, 503 Emission Unit 504, 505 Surface Emitting Laser Element 506, 507 Lens
Claims (7)
収束発光部は、
それぞれの面発光レーザ素子が有する面内発光強度分布に基づいて、前記複数の面発光レーザ素子の前記受光位置での重ねあわせ面内光強度分布が各面発光レーザ素子がそれぞれ有する前記受光位置での単独面内光強度分布よりも平坦化されるように各面発光レーザ素子を配置した送信モジュール。 A transmission module having a convergent light emitting unit in which a plurality of surface emitting laser elements are arranged so that each laser light surface overlaps at a light receiving position,
The convergent light emitting part
Based on the in-plane emission intensity distribution of each surface-emitting laser element, the in-plane light intensity distribution of the plurality of surface-emitting laser elements at the light-receiving position is the light-receiving position of each surface-emitting laser element. A transmission module in which each surface emitting laser element is arranged so as to be flatter than the single in-plane light intensity distribution.
各レーザ光線が受光位置にて交錯するように各面発光レーザ素子からのレーザ光線を所定角度に射出する射出ユニットを有する請求項１に記載の送信モジュール。 The convergent light emitting part
The transmission module according to claim 1, further comprising an emission unit that emits laser beams from the surface emitting laser elements at a predetermined angle so that the laser beams intersect at a light receiving position.
各面発光レーザ素子の発光出力を、各面発光レーザ素子の前記受光位置での単独面内光強度分布を各面発光レーザ素子ごとに最適化するための発光出力手段を有する請求項１から５のいずれか一に記載の送信モジュール。 The convergent light emitting part
6. A light emission output means for optimizing the light emission output of each surface emitting laser element and the individual in-plane light intensity distribution at the light receiving position of each surface emitting laser element for each surface emitting laser element. The transmission module according to any one of the above.
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8738179B2 (en) | 2008-12-01 | 2014-05-27 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot system |
| US8473141B2 (en) | 2008-12-11 | 2013-06-25 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot system |
| US9037336B2 (en) | 2008-12-11 | 2015-05-19 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot system |
| US10615871B2 (en) | 2009-02-17 | 2020-04-07 | Trilumina Corp. | High speed free-space optical communications |
| US10938476B2 (en) | 2009-02-17 | 2021-03-02 | Lumentum Operations Llc | System for optical free-space transmission of a string of binary data |
| US11075695B2 (en) | 2009-02-17 | 2021-07-27 | Lumentum Operations Llc | Eye-safe optical laser system |
| US11121770B2 (en) | 2009-02-17 | 2021-09-14 | Lumentum Operations Llc | Optical laser device |
| US11405105B2 (en) | 2009-02-17 | 2022-08-02 | Lumentum Operations Llc | System for optical free-space transmission of a string of binary data |
| US11095365B2 (en) | 2011-08-26 | 2021-08-17 | Lumentum Operations Llc | Wide-angle illuminator module |
| US11451013B2 (en) | 2011-08-26 | 2022-09-20 | Lumentum Operations Llc | Wide-angle illuminator module |
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