JP3333193B2 - 単一の光導波路を経て情報を送信するための光通信システム及び方法 - Google Patents
単一の光導波路を経て情報を送信するための光通信システム及び方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/61—Coherent receivers
- H04B10/64—Heterodyne, i.e. coherent receivers where, after the opto-electronic conversion, an electrical signal at an intermediate frequency [IF] is obtained
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- H—ELECTRICITY
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- H04B—TRANSMISSION
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、光ファイバのような光導波路を用いて情報
を通信する方法及び装置に係る。
を通信する方法及び装置に係る。
先行技術の説明 光ファイバリンクを介してのデータの通信は、情報を
交換する高速度の比較的安全な手段を提供する。現在の
光ファイバリンクアーキテクチャは、多数のデータチャ
ンネルと同時にも又両方向にも通信できないことにより
性能が限定されている。現在の従来型システムの構成で
は、送信器用として１つのレーザダイオードが、そして
受信器用として１つのホトダイオードが必要とされる。
レーザダイオードへの注入電流の直接データ変調により
輝度変調された光学キャリアビームが発生される。この
キャリアビームは、次いで、光ファイバの一端に収束さ
れ、この光ファイバは導波路として働いて、キャリアビ
ームを該ファイバの他端にあるホトダイオードへ案内す
る。この輝度変調された光学キャリアビームをホトダイ
オードによって２乗則検出することによりオリジナルデ
ータが再構成される。従って、各データチャンネルごと
に、１つのレーザダイオード・ホトダイオード対が必要
となる。レーザ・ホトダイオード対当たりのデータチャ
ンネル数が増加すると、光ファイバリンクのコスト効率
を著しく改善できるが、単一の光ファイバに対してデー
タチャンネルの数を増加するための現在知られている多
数の方法には、甚だしい欠点がある。
交換する高速度の比較的安全な手段を提供する。現在の
光ファイバリンクアーキテクチャは、多数のデータチャ
ンネルと同時にも又両方向にも通信できないことにより
性能が限定されている。現在の従来型システムの構成で
は、送信器用として１つのレーザダイオードが、そして
受信器用として１つのホトダイオードが必要とされる。
レーザダイオードへの注入電流の直接データ変調により
輝度変調された光学キャリアビームが発生される。この
キャリアビームは、次いで、光ファイバの一端に収束さ
れ、この光ファイバは導波路として働いて、キャリアビ
ームを該ファイバの他端にあるホトダイオードへ案内す
る。この輝度変調された光学キャリアビームをホトダイ
オードによって２乗則検出することによりオリジナルデ
ータが再構成される。従って、各データチャンネルごと
に、１つのレーザダイオード・ホトダイオード対が必要
となる。レーザ・ホトダイオード対当たりのデータチャ
ンネル数が増加すると、光ファイバリンクのコスト効率
を著しく改善できるが、単一の光ファイバに対してデー
タチャンネルの数を増加するための現在知られている多
数の方法には、甚だしい欠点がある。
第１の公知方法は、データの時分割マルチプレクス
（TDM）コード化を用いている。この解決策は、ナイキ
スト限界よりも大きなレートで入力データ信号を個別に
サンプリングすることを必要とし、たとえ低い入力デー
タレートしか使用しない場合でも光ファイバ部品に対し
て高速度の要求を課することになる。データインターリ
ーブの厳密なタイミングが阻止され、複雑で、従って、
高価な電子回路が実施に必要となる。
（TDM）コード化を用いている。この解決策は、ナイキ
スト限界よりも大きなレートで入力データ信号を個別に
サンプリングすることを必要とし、たとえ低い入力デー
タレートしか使用しない場合でも光ファイバ部品に対し
て高速度の要求を課することになる。データインターリ
ーブの厳密なタイミングが阻止され、複雑で、従って、
高価な電子回路が実施に必要となる。
第２の公知方法は、振幅シフトキーイング（ASK）、
位相シフトキーイング（PSK）又は周波数シフトキーイ
ング（FSK）のような幾つかの適当な変調技術を用いて
異なったデータによって各々変調された１組のRFサブキ
ャリアを発生する。これにより生じるデータ変調された
キャリアは、次いでレーザダイオードのDC注入電流と共
にリニアに加算される。その結果、周波数分割マルチプ
レクス（FDM）、即ちレーザダイオードの出力ビームを
輝度変調する「無線」周波数サブキャリアが生じる。こ
の解決策には多数の欠点があり、その１つは、光出力の
輝度注入電流伝達関数がある限定された範囲にわたって
リニアでしかないことである。周波数がその曲線におい
て不連続（即ち「キンク」）である場合には、非リニア
な変調伝達項を生じる。更に、レーザダイオード注入電
流の輝度変調は、特に利得導波レーザにおいて光学モー
ドホッピングを生じると共に、レーザダイオードの動作
寿命を短縮させる。注入電流の変調は、レーザダイオー
ドの熱伝導性を急激に不安定にし、その後の熱ストレス
と組み合わされて、レーザダイオードの使用寿命を短縮
する。
位相シフトキーイング（PSK）又は周波数シフトキーイ
ング（FSK）のような幾つかの適当な変調技術を用いて
異なったデータによって各々変調された１組のRFサブキ
ャリアを発生する。これにより生じるデータ変調された
キャリアは、次いでレーザダイオードのDC注入電流と共
にリニアに加算される。その結果、周波数分割マルチプ
レクス（FDM）、即ちレーザダイオードの出力ビームを
輝度変調する「無線」周波数サブキャリアが生じる。こ
の解決策には多数の欠点があり、その１つは、光出力の
輝度注入電流伝達関数がある限定された範囲にわたって
リニアでしかないことである。周波数がその曲線におい
て不連続（即ち「キンク」）である場合には、非リニア
な変調伝達項を生じる。更に、レーザダイオード注入電
流の輝度変調は、特に利得導波レーザにおいて光学モー
ドホッピングを生じると共に、レーザダイオードの動作
寿命を短縮させる。注入電流の変調は、レーザダイオー
ドの熱伝導性を急激に不安定にし、その後の熱ストレス
と組み合わされて、レーザダイオードの使用寿命を短縮
する。
第３の公知方法は、ファイバ当たりに使用されるデー
タチャンネルの数を単に増加することである。この解決
策は多数のレーザダイオードを使用し、その各々は異な
った光波長で動作しそして個別のデータで変調される。
これにより得られる輝度変調された光ビームは、次い
で、波長分割マルチプレクス（WDM）格子を用いてリニ
アに組み合わされる。これにより得られる多波長の光学
キャリアビームは、ファイバ導波路の受信端において別
のWDM格子によってデマルチプレクスされ、個別のホト
ダイオードによって収集される。この解決策では、たと
え単一の光ファイバしか使用されなくても、各データチ
ャンネルごとに、レーザダイオードとホトダイオードが
必要とされる。現在入手できるWDM格子は非常に高価で
ある。更に、異なった光波長で動作することのできる多
数のレーザダイオードを使用することは、それらを用い
る通信システムのコストを著しく増大すると共に、その
通信システムの故障に対して著しく敏感なものとなる。
タチャンネルの数を単に増加することである。この解決
策は多数のレーザダイオードを使用し、その各々は異な
った光波長で動作しそして個別のデータで変調される。
これにより得られる輝度変調された光ビームは、次い
で、波長分割マルチプレクス（WDM）格子を用いてリニ
アに組み合わされる。これにより得られる多波長の光学
キャリアビームは、ファイバ導波路の受信端において別
のWDM格子によってデマルチプレクスされ、個別のホト
ダイオードによって収集される。この解決策では、たと
え単一の光ファイバしか使用されなくても、各データチ
ャンネルごとに、レーザダイオードとホトダイオードが
必要とされる。現在入手できるWDM格子は非常に高価で
ある。更に、異なった光波長で動作することのできる多
数のレーザダイオードを使用することは、それらを用い
る通信システムのコストを著しく増大すると共に、その
通信システムの故障に対して著しく敏感なものとなる。
発明の要旨 本発明によれば、第１位置から第２位置へ情報を通信
するための光通信システムが提供される。このシステム
は、情報で変調された音響ビームであって音響ビーム周
波数を有している音響ビームを発生するための入力手段
と、実質的に固定の光周波数の連続波レーザ光ビームを
発生するための光源手段と、上記音響ビーム及びレーザ
光ビームを受け取りそして回折しないレーザ光ビームと
回折したレーザ光ビームを発生するための変調手段とを
備えている。回折したレーザ光ビームは、回折しないレ
ーザ光ビームの周波数から音響ビーム周波数だけ周波数
シフトされ、そして音響ビーム周波数に基づく角度によ
って回折される。このシステムは、更に、第１位置にお
いて、上記回折しないレーザ光ビームと回折したレーザ
光ビームとを空間的に結合して、結合レーザ光ビームを
発生する手段と、第１位置と第２位置との間にレーザ光
を送信するための送信手段とを備えている。ここに示す
好ましい実施例では、送信手段は、単一の光導波路であ
る。この導波路は、第１位置において、上記結合レーザ
光ビームを受け取り、そしてその結合レーザ光ビームを
第２位置へ送信する。又、このシステムは、第２位置に
あって、上記光導波路から結合レーザ光ビームを受け取
りそしてその回折したレーザ光ビームを復調して、音響
ビーム周波数を有すると共に音響ビームの情報内容を含
んでいる復調信号を発生するための出力手段も備えてい
る。
するための光通信システムが提供される。このシステム
は、情報で変調された音響ビームであって音響ビーム周
波数を有している音響ビームを発生するための入力手段
と、実質的に固定の光周波数の連続波レーザ光ビームを
発生するための光源手段と、上記音響ビーム及びレーザ
光ビームを受け取りそして回折しないレーザ光ビームと
回折したレーザ光ビームを発生するための変調手段とを
備えている。回折したレーザ光ビームは、回折しないレ
ーザ光ビームの周波数から音響ビーム周波数だけ周波数
シフトされ、そして音響ビーム周波数に基づく角度によ
って回折される。このシステムは、更に、第１位置にお
いて、上記回折しないレーザ光ビームと回折したレーザ
光ビームとを空間的に結合して、結合レーザ光ビームを
発生する手段と、第１位置と第２位置との間にレーザ光
を送信するための送信手段とを備えている。ここに示す
好ましい実施例では、送信手段は、単一の光導波路であ
る。この導波路は、第１位置において、上記結合レーザ
光ビームを受け取り、そしてその結合レーザ光ビームを
第２位置へ送信する。又、このシステムは、第２位置に
あって、上記光導波路から結合レーザ光ビームを受け取
りそしてその回折したレーザ光ビームを復調して、音響
ビーム周波数を有すると共に音響ビームの情報内容を含
んでいる復調信号を発生するための出力手段も備えてい
る。
本発明のここに示す好ましい実施例では、上記変調手
段は音響−光学変調器であり、上記光源手段は、情報に
よって変調されない連続波モードで動作する単一のレー
ザダイオードを含み、そして上記出力手段は単一のホト
ダイオードを備えている。出力手段は、更に、ホトダイ
オードに接続された同調手段であって上記音響ビーム周
波数に同調されて上記復調信号を発生するための同調手
段も備えている。このシステムの出力手段は、上記同調
手段に接続された復調器であって、上記復調信号を復調
して、音響ビームの情報内容を含む出力データ信号を発
生するための復調器を備えている。更に、出力手段は、
上記同調手段によって発生された復調信号を、上記復調
器に入力する前に、増幅するための低ノイズ増幅器も備
えている。
段は音響−光学変調器であり、上記光源手段は、情報に
よって変調されない連続波モードで動作する単一のレー
ザダイオードを含み、そして上記出力手段は単一のホト
ダイオードを備えている。出力手段は、更に、ホトダイ
オードに接続された同調手段であって上記音響ビーム周
波数に同調されて上記復調信号を発生するための同調手
段も備えている。このシステムの出力手段は、上記同調
手段に接続された復調器であって、上記復調信号を復調
して、音響ビームの情報内容を含む出力データ信号を発
生するための復調器を備えている。更に、出力手段は、
上記同調手段によって発生された復調信号を、上記復調
器に入力する前に、増幅するための低ノイズ増幅器も備
えている。
ここに示す好ましい実施例では、上記入力手段は、音
響ビーム周波数をもつ連続波信号を発生するための手段
と、情報を含むデータ信号によって連続波信号を変調し
て、音響ビーム周波数をもつ駆動信号を発生するための
手段と、この駆動信号に応答して音響ビームを発生する
ための手段とを備えている。上記光源手段は、レーザ光
ビームをコリメートする手段を備え、そして回折しない
レーザ光ビームと回折したレーザ光ビームを空間的に結
合する上記手段は、上記回折しないレーザ光ビームと回
折したレーザ光ビームを受け取って上記結合レーザ光ビ
ームを発生する収光レンズを備えている。
響ビーム周波数をもつ連続波信号を発生するための手段
と、情報を含むデータ信号によって連続波信号を変調し
て、音響ビーム周波数をもつ駆動信号を発生するための
手段と、この駆動信号に応答して音響ビームを発生する
ための手段とを備えている。上記光源手段は、レーザ光
ビームをコリメートする手段を備え、そして回折しない
レーザ光ビームと回折したレーザ光ビームを空間的に結
合する上記手段は、上記回折しないレーザ光ビームと回
折したレーザ光ビームを受け取って上記結合レーザ光ビ
ームを発生する収光レンズを備えている。
本発明の別の実施例においては、入力手段によって発
生される音響ビームは、複数の音響ビームより成り、各
音響ビームは異なる周波数を有し、そしてシステムによ
って通信されるべき情報の個別の部分によって変調され
る。上記変調手段は、それに対応する複数の回折したレ
ーザ光ビームを発生し、各々の回折したレーザ光ビーム
は、異なる回折角によって回折されると共に、それに対
応する音響ビームの周波数だけ周波数シフトされる。上
記出力手段は、上記複数の回折したレーザ光ビームを復
調して、上記複数の音響ビームに対応する複数の復調信
号を発生し、その各々の復調信号は、それに対応する音
響ビームの情報内容を含む。この実施例では、多数の個
別の情報チャンネルが、単一の光導波路を介して同時に
通信される。
生される音響ビームは、複数の音響ビームより成り、各
音響ビームは異なる周波数を有し、そしてシステムによ
って通信されるべき情報の個別の部分によって変調され
る。上記変調手段は、それに対応する複数の回折したレ
ーザ光ビームを発生し、各々の回折したレーザ光ビーム
は、異なる回折角によって回折されると共に、それに対
応する音響ビームの周波数だけ周波数シフトされる。上
記出力手段は、上記複数の回折したレーザ光ビームを復
調して、上記複数の音響ビームに対応する複数の復調信
号を発生し、その各々の復調信号は、それに対応する音
響ビームの情報内容を含む。この実施例では、多数の個
別の情報チャンネルが、単一の光導波路を介して同時に
通信される。
本発明の更に別の実施例は、必要に応じて単一又は多
数のデータチャンネルを使用して両方向通信を提供す
る。本発明の他の特徴及び効果は、添付図面を参照した
以下の詳細な説明より明らかとなろう。
数のデータチャンネルを使用して両方向通信を提供す
る。本発明の他の特徴及び効果は、添付図面を参照した
以下の詳細な説明より明らかとなろう。
図面の簡単な説明 図１は、本発明による単一方向性通信システムの第１
実施例を示す概略図である。
実施例を示す概略図である。
図２は、単一データチャンネルを用いた図１のシステ
ムに使用される送信器の第１実施例の概略図である。
ムに使用される送信器の第１実施例の概略図である。
図３は、単一データチャンネルを用いた図１のシステ
ムに使用される受信器の第１実施例の概略図である。
ムに使用される受信器の第１実施例の概略図である。
図４は、多数のデータチャンネルを用いた本発明の送
信器の第２実施例を示す概略図である。
信器の第２実施例を示す概略図である。
図５は、多数のデータチャンネルを用いた本発明の受
信器の第２実施例を示す概略図である。
信器の第２実施例を示す概略図である。
図６は、本発明による両方向光通信システムの概略図
である。
である。
好ましい実施例の詳細な説明 図１は、本発明による単一方向光通信システム10の第
１実施例を示す概略図である。この光通信システム10
は、光ファイバ16のような単一の光導波路を用いて第１
位置12から第２位置14へ情報を通信する。第１位置と第
２位置との間にレーザ光を送信する他の手段も使用でき
ることに注意されたい。第１位置12には送信器18が配置
され、そして第２位置14には受信器20が配置されてい
る。これら送信器18と受信器20との間には光ファイバ16
が接続されている。送信器18は、アナログ又はデジタル
の入力データ信号22の形態の送信されるべき情報を受信
する。この送信器18は、入力データ22を、光ファイバ16
を経て受信器20へ通信するのに適した光形態に変換す
る。受信器20は、光ファイバ16を経て送られた光信号を
受信すると、この光信号を、送信されたアナログ又はデ
ジタル情報を含む出力データ信号24に変換する。
１実施例を示す概略図である。この光通信システム10
は、光ファイバ16のような単一の光導波路を用いて第１
位置12から第２位置14へ情報を通信する。第１位置と第
２位置との間にレーザ光を送信する他の手段も使用でき
ることに注意されたい。第１位置12には送信器18が配置
され、そして第２位置14には受信器20が配置されてい
る。これら送信器18と受信器20との間には光ファイバ16
が接続されている。送信器18は、アナログ又はデジタル
の入力データ信号22の形態の送信されるべき情報を受信
する。この送信器18は、入力データ22を、光ファイバ16
を経て受信器20へ通信するのに適した光形態に変換す
る。受信器20は、光ファイバ16を経て送られた光信号を
受信すると、この光信号を、送信されたアナログ又はデ
ジタル情報を含む出力データ信号24に変換する。
本発明の送信器18の第１実施例が図２に示されてい
る。この送信器18は、レーザダイオード30のようなレー
ザビーム源を備えている。レーザダイオード30は、連続
波（CW）モードで動作して、実質的に一定の周波数のレ
ーザ光を発生する。レーザビーム源がレーザダイオード
である場合は、レーザダイオードを作動する直流（DC）
レーザダイオード注入電流源32を動作することによりレ
ーザビームが発生される。
る。この送信器18は、レーザダイオード30のようなレー
ザビーム源を備えている。レーザダイオード30は、連続
波（CW）モードで動作して、実質的に一定の周波数のレ
ーザ光を発生する。レーザビーム源がレーザダイオード
である場合は、レーザダイオードを作動する直流（DC）
レーザダイオード注入電流源32を動作することによりレ
ーザビームが発生される。
データ信号22と高周波（RF）発振器34のCW出力とが変
調器36に入力され、該変調器は、データ信号22で変調さ
れたRF電気駆動信号38を発生する。この駆動信号38は、
クリスタル・テクノロジー・インクにより部品番号4050
として製造されたもののような音響−光学変調器50の一
部分を形成する圧電結晶49に送られる。この圧電結晶49
は、音響−光学変調器の複屈折材料において高周波の進
行波音響ビーム51を発生する。
調器36に入力され、該変調器は、データ信号22で変調さ
れたRF電気駆動信号38を発生する。この駆動信号38は、
クリスタル・テクノロジー・インクにより部品番号4050
として製造されたもののような音響−光学変調器50の一
部分を形成する圧電結晶49に送られる。この圧電結晶49
は、音響−光学変調器の複屈折材料において高周波の進
行波音響ビーム51を発生する。
レーザダイオード30は連続波の光ビーム40を発生し、
これは音響−光学変調器50に送られる。この光ビーム40
はコリメートレンズ42によりコリメートされそして変調
器50に通されて、進行波音響ビーム51を、それに対して
一般的に直角の角度で通過する。
これは音響−光学変調器50に送られる。この光ビーム40
はコリメートレンズ42によりコリメートされそして変調
器50に通されて、進行波音響ビーム51を、それに対して
一般的に直角の角度で通過する。
変調器50は、光ビーム40を１つ以上の回折した光ビー
ム52へと散乱させる進行波変調器である（図２の実施例
では１つの回折したビームのみが示され、使用されてい
る）。この回折した光ビーム52は、変調器50を通過する
進行音響ビーム51の音響RF周波数と、該変調器の形状と
に基づいた回折角56を有する。又、変調器50は、変調器
を通過することによって実質的に影響を受けない回折し
ない光ビーム54も発生する。光ビーム40は変調されない
連続波であるから、音響−光学変調器50は、該変調器に
おける進行波音響ビーム51の振幅に基づいて回折光ビー
ム52を振幅変調もする。音響−光学変調器50のこれらの
特性を用いることにより、振幅変調又は周波数変調の一
方又は両方を用いて単一方向性データチャンネルを光フ
ァイバ16に通信することもできるし、又はもし所望なら
ば、以下に詳細に述べるように、多数のデータチャンネ
ルを同時に単一の光ファイバに一方向又は両方向に送信
することもできる。
ム52へと散乱させる進行波変調器である（図２の実施例
では１つの回折したビームのみが示され、使用されてい
る）。この回折した光ビーム52は、変調器50を通過する
進行音響ビーム51の音響RF周波数と、該変調器の形状と
に基づいた回折角56を有する。又、変調器50は、変調器
を通過することによって実質的に影響を受けない回折し
ない光ビーム54も発生する。光ビーム40は変調されない
連続波であるから、音響−光学変調器50は、該変調器に
おける進行波音響ビーム51の振幅に基づいて回折光ビー
ム52を振幅変調もする。音響−光学変調器50のこれらの
特性を用いることにより、振幅変調又は周波数変調の一
方又は両方を用いて単一方向性データチャンネルを光フ
ァイバ16に通信することもできるし、又はもし所望なら
ば、以下に詳細に述べるように、多数のデータチャンネ
ルを同時に単一の光ファイバに一方向又は両方向に送信
することもできる。
本発明の光通信システム10は、回折した光ビーム52の
光周波数がドップラーシフトされるという音響−光学変
調器50の特性も使用している。ドップラーシフトの量
は、進行波音響ビーム51の周波数に等しい。このドップ
ラーシフトは、音響ビーム51の光子と光ビーム40の光子
との相互作用間でのエネルギー保存の産物であり、回折
した光ビーム52が音響−光学変調器50において回折しな
い光ビーム54とは異なった経路を進行することから生じ
る。これは、次の式によって表される。
光周波数がドップラーシフトされるという音響−光学変
調器50の特性も使用している。ドップラーシフトの量
は、進行波音響ビーム51の周波数に等しい。このドップ
ラーシフトは、音響ビーム51の光子と光ビーム40の光子
との相互作用間でのエネルギー保存の産物であり、回折
した光ビーム52が音響−光学変調器50において回折しな
い光ビーム54とは異なった経路を進行することから生じ
る。これは、次の式によって表される。
それ故、ωｄ＝ω＋ωｓである。
但し、ωは光ビーム40の元の光周波数であり、Vaは進
行波音響ビーム51の音波速度であり、λｓは進行波音響
ビーム51の信号波長であり、sinθは進行波音響ビーム5
1の角度であり、ｃは光の速度であり、ηは音響−光学
変調器50の屈折率であり、Vsは進行波音響ビーム51の音
響信号速度であり、ωｄは回折した光ビーム52のドップ
ラーシフトした周波数であり、そしてωｓは進行波音響
ビーム51の音波周波数である。その結果、ドップラーシ
フトした周波数（即ち、ωｄ）は、光ビーム40の元の光
周波数（即ち、ω）と進行波音響ビーム51の音波周波数
（即ち、ωｓ）との和として表すことができる。
行波音響ビーム51の音波速度であり、λｓは進行波音響
ビーム51の信号波長であり、sinθは進行波音響ビーム5
1の角度であり、ｃは光の速度であり、ηは音響−光学
変調器50の屈折率であり、Vsは進行波音響ビーム51の音
響信号速度であり、ωｄは回折した光ビーム52のドップ
ラーシフトした周波数であり、そしてωｓは進行波音響
ビーム51の音波周波数である。その結果、ドップラーシ
フトした周波数（即ち、ωｄ）は、光ビーム40の元の光
周波数（即ち、ω）と進行波音響ビーム51の音波周波数
（即ち、ωｓ）との和として表すことができる。
上記したように、回折しない光ビーム54は、音響−光
学変調器50を実質的に分布せずに通過する。この回折し
ない光ビーム54に対する変調器50の唯一の作用は、回折
したビーム52の輝度に等しい光輝度を失うことである。
これは「ダウン変調」としても知られている。
学変調器50を実質的に分布せずに通過する。この回折し
ない光ビーム54に対する変調器50の唯一の作用は、回折
したビーム52の輝度に等しい光輝度を失うことである。
これは「ダウン変調」としても知られている。
本発明では、以下に詳細に述べるように振幅変調又は
周波数変調或いはその両方を使用することができる。も
し所望ならば、進行波音響ビーム51の輝度をデータ信号
22で振幅変調し、回折した光ビーム52も振幅変調される
ようにすることができる。このように、進行波音響ビー
ム51の周波数が一定に保持され、その間にこれがデータ
信号22で振幅変調される場合は、回折した光ビーム52の
回折角56（回折しない光ビーム54に対して測定した）が
一定に保たれる。回折した光ビーム52と回折しない光ビ
ーム54との間の角度56の作用は、これら２つの光ビーム
52及び54に対して実質上単一の点光源を形成することで
ある。
周波数変調或いはその両方を使用することができる。も
し所望ならば、進行波音響ビーム51の輝度をデータ信号
22で振幅変調し、回折した光ビーム52も振幅変調される
ようにすることができる。このように、進行波音響ビー
ム51の周波数が一定に保持され、その間にこれがデータ
信号22で振幅変調される場合は、回折した光ビーム52の
回折角56（回折しない光ビーム54に対して測定した）が
一定に保たれる。回折した光ビーム52と回折しない光ビ
ーム54との間の角度56の作用は、これら２つの光ビーム
52及び54に対して実質上単一の点光源を形成することで
ある。
進行波音響ビーム51をデータ信号22で周波数変調する
ことが所望される場合には、ビーム51が変化する周波数
を有し、回折した光ビーム52の回折角56が同様に変化す
る。例えば、２進デジタルデータを送信すべき場合は、
データ信号22を用いて、周波数変調された駆動信号38を
発生し、ひいては、進行波音響ビーム51を変調し、該ビ
ーム51が第１周波数にあって「１」ビットを表しそして
それとは異なる第２周波数にあって（又はオン／オフ・
キーイングを使用するときには非存在となって）「０」
ビットを表すようにすることができる。このように、
「１」ビットは、第１周波数に対応する第１回折角56を
有する回折した光ビーム52によって表され、そして
「０」ビットは、それとは異なる第２回折角を有する回
折した光ビームによって表されるか又はオン／オフ・キ
ーイングを使用する場合にはそれが非存在であることに
よって表される。この回折角の変化、及びこれにより生
じる回折した光ビーム52のドップラーシフトの変化を用
いて送信が行われそして受信器20ではこれを用いてデジ
タルデータが再構成される。又、進行波音響ビーム51、
ひいては、回折した光ビーム52を同時に振幅及び周波数
変調して、より多くの情報を送信することもできる。デ
ジタルデータのみについて述べたが、これらの変調技術
は、アナログ情報の送信にも使用することができる。
ことが所望される場合には、ビーム51が変化する周波数
を有し、回折した光ビーム52の回折角56が同様に変化す
る。例えば、２進デジタルデータを送信すべき場合は、
データ信号22を用いて、周波数変調された駆動信号38を
発生し、ひいては、進行波音響ビーム51を変調し、該ビ
ーム51が第１周波数にあって「１」ビットを表しそして
それとは異なる第２周波数にあって（又はオン／オフ・
キーイングを使用するときには非存在となって）「０」
ビットを表すようにすることができる。このように、
「１」ビットは、第１周波数に対応する第１回折角56を
有する回折した光ビーム52によって表され、そして
「０」ビットは、それとは異なる第２回折角を有する回
折した光ビームによって表されるか又はオン／オフ・キ
ーイングを使用する場合にはそれが非存在であることに
よって表される。この回折角の変化、及びこれにより生
じる回折した光ビーム52のドップラーシフトの変化を用
いて送信が行われそして受信器20ではこれを用いてデジ
タルデータが再構成される。又、進行波音響ビーム51、
ひいては、回折した光ビーム52を同時に振幅及び周波数
変調して、より多くの情報を送信することもできる。デ
ジタルデータのみについて述べたが、これらの変調技術
は、アナログ情報の送信にも使用することができる。
上記のように、回折した光ビーム52は、進行波音響ビ
ーム51の周波数ωｓに等しい量だけドップラーシフトさ
れる。光凝集即ち収光レンズ素子60は、回折した光ビー
ム52及び回折しない光ビーム54の両方を遮るように配置
されていて、これら２つのビームを結合光ビーム62へと
空間的に結合する。この結合された光ビーム62は、次い
で、通常の手段を用いて光ファイバ16へと向けられ、そ
してこの光ファイバを通して受信器20へ送られる。
ーム51の周波数ωｓに等しい量だけドップラーシフトさ
れる。光凝集即ち収光レンズ素子60は、回折した光ビー
ム52及び回折しない光ビーム54の両方を遮るように配置
されていて、これら２つのビームを結合光ビーム62へと
空間的に結合する。この結合された光ビーム62は、次い
で、通常の手段を用いて光ファイバ16へと向けられ、そ
してこの光ファイバを通して受信器20へ送られる。
本発明の受信器20の第１実施例が図３に示されてい
る。この受信器20は、ホトダイオード70を備えており、
これには上記の結合光ビーム62が当たり、従って、この
結合光ビームを構成している回折した光ビーム52及び回
折しない光ビーム54の両方が同時に当たる。このホトダ
イオード70及び参照番号72で一般的に示された付随の電
子回路には、進行波音響ビーム51の周波数に等しいか又
はそれより大きい電気的帯域巾が設けられている。従っ
て、ホトダイオード70は、光学的なヘテロダインミクサ
として働き、以下の式で示すような和と差の周波数成分
を発生する。
る。この受信器20は、ホトダイオード70を備えており、
これには上記の結合光ビーム62が当たり、従って、この
結合光ビームを構成している回折した光ビーム52及び回
折しない光ビーム54の両方が同時に当たる。このホトダ
イオード70及び参照番号72で一般的に示された付随の電
子回路には、進行波音響ビーム51の周波数に等しいか又
はそれより大きい電気的帯域巾が設けられている。従っ
て、ホトダイオード70は、光学的なヘテロダインミクサ
として働き、以下の式で示すような和と差の周波数成分
を発生する。
Eo（ｔ）＝E1E2＋E1E2cos（ω１−ω２）ｔ＋E1E2cos
（ω１＋ω２）ｔ 但し、E1は回折されない光ビーム54の振幅であり、E2は
回折された光ビーム52の振幅であり、ω１は回折された
光ビーム52のドップラーシフトされた周波数であり、そ
してω２は回折されない光ビーム54の周波数である。
（ω１＋ω２）ｔ 但し、E1は回折されない光ビーム54の振幅であり、E2は
回折された光ビーム52の振幅であり、ω１は回折された
光ビーム52のドップラーシフトされた周波数であり、そ
してω２は回折されない光ビーム54の周波数である。
上記式の第１項はDC包絡項である。上記式の第３項は
和の周波数であるが、これは実際にはホトダイオード70
には存在し得ない。というのは、和の周波数はホトダイ
オードの応答周波数帯域巾より大きいからである。上記
式の第２項は所望の差の周波数項（ω１−ω２）であ
る。
和の周波数であるが、これは実際にはホトダイオード70
には存在し得ない。というのは、和の周波数はホトダイ
オードの応答周波数帯域巾より大きいからである。上記
式の第２項は所望の差の周波数項（ω１−ω２）であ
る。
差の周波数項（ω１−ω２）を用いることにより、入
力データを含むデータ信号22で変調された進行波音響ビ
ーム51の周波数（即ち、ωｓ）を受信器20において分離
してその入力データを再構成することができる。ω１は
回折された光ビーム52のドップラーシフトされた周波数
（即ち、ωｄ＝ω＋ωｓ）であり、そしてω２は回折さ
れない光ビーム54の周波数（即ち、光ビーム40の元の変
更されない周波数ω）であるから、差の周波数ω１−ω
２＝ωｄ−ω＝ωｓである。ωｓは、送信器18において
データ信号22によって変調された進行波音響ビーム51の
周波数であるから、周波数変調が使用されたときの入力
データを含んでいる。上記式の第３項は、振幅変調され
た情報も含んでいる。以下で述べるように、進行波音響
ビーム51の周波数に同調された電子回路72を用いた簡単
な周波数ドメインバンドパスフィルタ作用を使用するこ
とにより、データチャンネルが効果的に形成される。復
帰された音波の簡単な輝度復調を使用して、受信器20に
入力データが発生されると共に、そのデータを含む出力
信号24が形成される。
力データを含むデータ信号22で変調された進行波音響ビ
ーム51の周波数（即ち、ωｓ）を受信器20において分離
してその入力データを再構成することができる。ω１は
回折された光ビーム52のドップラーシフトされた周波数
（即ち、ωｄ＝ω＋ωｓ）であり、そしてω２は回折さ
れない光ビーム54の周波数（即ち、光ビーム40の元の変
更されない周波数ω）であるから、差の周波数ω１−ω
２＝ωｄ−ω＝ωｓである。ωｓは、送信器18において
データ信号22によって変調された進行波音響ビーム51の
周波数であるから、周波数変調が使用されたときの入力
データを含んでいる。上記式の第３項は、振幅変調され
た情報も含んでいる。以下で述べるように、進行波音響
ビーム51の周波数に同調された電子回路72を用いた簡単
な周波数ドメインバンドパスフィルタ作用を使用するこ
とにより、データチャンネルが効果的に形成される。復
帰された音波の簡単な輝度復調を使用して、受信器20に
入力データが発生されると共に、そのデータを含む出力
信号24が形成される。
輝度復調を行うのに使用される電子回路72は、進行波
音響ビーム51の周波数を選択するための同調回路74（LC
共振回路のような）と、ホトダイオード70と同調回路74
との間のノードに接続された結合キャパシタ76とを備え
ている。この結合キャパシタ76の出力は、低ノイズ増幅
器78を経て復調器80へ送られる。この復調器80は通常の
判断回路（図示せず）を含むことができ、そして復調器
の出力が出力信号24である。
音響ビーム51の周波数を選択するための同調回路74（LC
共振回路のような）と、ホトダイオード70と同調回路74
との間のノードに接続された結合キャパシタ76とを備え
ている。この結合キャパシタ76の出力は、低ノイズ増幅
器78を経て復調器80へ送られる。この復調器80は通常の
判断回路（図示せず）を含むことができ、そして復調器
の出力が出力信号24である。
図２の変調器50によって行われる音響−光学変調は、
典型的に、大きな輝度範囲と大きな周波数範囲の両方に
対してリニアである。図４及び５について詳細に述べる
ように、異なった音響周波数の多数の進行波音響ビーム
を同時に使用することにより、多数のデータチャンネル
を同時に形成しそして単一の光ファイバ16を用いて送信
することができる。上記したように、音響−光学変調器
50は光ビーム40を１つ以上の回折した光ビーム52へと散
乱し、各々の回折した光ビームの回折角56は、変調器50
において回折した光ビームの回折を生じさせた進行波音
響ビーム51の音響RF周波数に基づいている。従って、異
なるデータ信号によって各々個別に変調された多数の音
響ビームを使用することにより、多数の回折した光ビー
ムを変調器50において同時に発生することができる。各
々の回折した光ビームは、それを発生した音響ビームの
特定周波数に基づく異なるドップラーシフトを有する。
上記したように、この周波数がデータ信号によって変調
されたときには、これが送信されるべきデータを含む。
多数の回折した光ビームを回折しない光ビームと再結合
し、そしてその結合した光ビーム62を光ファイバ16に送
信することにより、単一のレーザダイオード30を使用し
そして以下に述べるように受信器20に単一のホトダイオ
ード70を使用して多数のデータチャンネルを単一の光フ
ァイバに並列に送信することができる。
典型的に、大きな輝度範囲と大きな周波数範囲の両方に
対してリニアである。図４及び５について詳細に述べる
ように、異なった音響周波数の多数の進行波音響ビーム
を同時に使用することにより、多数のデータチャンネル
を同時に形成しそして単一の光ファイバ16を用いて送信
することができる。上記したように、音響−光学変調器
50は光ビーム40を１つ以上の回折した光ビーム52へと散
乱し、各々の回折した光ビームの回折角56は、変調器50
において回折した光ビームの回折を生じさせた進行波音
響ビーム51の音響RF周波数に基づいている。従って、異
なるデータ信号によって各々個別に変調された多数の音
響ビームを使用することにより、多数の回折した光ビー
ムを変調器50において同時に発生することができる。各
々の回折した光ビームは、それを発生した音響ビームの
特定周波数に基づく異なるドップラーシフトを有する。
上記したように、この周波数がデータ信号によって変調
されたときには、これが送信されるべきデータを含む。
多数の回折した光ビームを回折しない光ビームと再結合
し、そしてその結合した光ビーム62を光ファイバ16に送
信することにより、単一のレーザダイオード30を使用し
そして以下に述べるように受信器20に単一のホトダイオ
ード70を使用して多数のデータチャンネルを単一の光フ
ァイバに並列に送信することができる。
多数のデータチャンネルを送信するように設計された
本発明の送信器18'の第２実施例の回路図が図４に示さ
れている。便宜上、第１実施例について示したものと同
じ部品は、同じ参照番号で示されている。図４の送信器
18'は、所望の複数Ｎの個別のデータ信号22−１、22−
２、・・・及び22−Ｎを同時に取り扱うようになってい
る。これらデータ信号21−１ないし22−Ｎの各々はそれ
に対応する個別の変調器36−１、36−２、・・・及び36
−Ｎに入力され、これら変調器は、それ自身の個別の周
波数帯域で各々動作する対応する個別のRF発振器34−
１、34−２、・・・及び34−ＮのCW出力も受け取る。上
記したように、入力信号22−１ないし22−Ｎの各々は、
第２位置にある受信器20'（図５参照）によって個別に
復調することができる。
本発明の送信器18'の第２実施例の回路図が図４に示さ
れている。便宜上、第１実施例について示したものと同
じ部品は、同じ参照番号で示されている。図４の送信器
18'は、所望の複数Ｎの個別のデータ信号22−１、22−
２、・・・及び22−Ｎを同時に取り扱うようになってい
る。これらデータ信号21−１ないし22−Ｎの各々はそれ
に対応する個別の変調器36−１、36−２、・・・及び36
−Ｎに入力され、これら変調器は、それ自身の個別の周
波数帯域で各々動作する対応する個別のRF発振器34−
１、34−２、・・・及び34−ＮのCW出力も受け取る。上
記したように、入力信号22−１ないし22−Ｎの各々は、
第２位置にある受信器20'（図５参照）によって個別に
復調することができる。
変調器36−１ないし36−Ｎのデータ変調された出力
は、リニアな出力結合器37によって結合され、RF電気駆
動信号38'を発生する。この駆動信号38'は音響−光学変
調器50に送られ、変調器50においてＮ本の多数の進行波
音響ビーム51−１、51−２、・・・及び51−Ｎを同時に
発生する。単一ビームについて上記したように、これ
は、異なる回折角56−１、56−２、・・及び56−Ｎにお
いて各々回折されたＮ本の回折した光ビーム52−１、52
−２、・・・及び52−Ｎを各々形成する。
は、リニアな出力結合器37によって結合され、RF電気駆
動信号38'を発生する。この駆動信号38'は音響−光学変
調器50に送られ、変調器50においてＮ本の多数の進行波
音響ビーム51−１、51−２、・・・及び51−Ｎを同時に
発生する。単一ビームについて上記したように、これ
は、異なる回折角56−１、56−２、・・及び56−Ｎにお
いて各々回折されたＮ本の回折した光ビーム52−１、52
−２、・・・及び52−Ｎを各々形成する。
本発明の第２の実施例の送信器18'と共に使用される
受信器20'の回路図が図５に示されている。この受信器2
0'の電子回路72'は、Ｎ個の別々の同調回路74−１、74
−２、・・・及び740−Ｎで構成される。これらの同調
回路の各々は、ホトダイオード70に接続されると共に、
対応する個別の低ノイズ増幅器78−１、78−２、・・・
及び78−Ｎにも接続される。各増幅器はその出力が対応
する個別の復調器80−１、80−２、・・・及び80−Ｎに
接続されており、これらは、対応する個別の出力信号24
−１、24−２、・・・及び24−Ｎを発生する。同調回路
74−１ないし74−Ｎの各々は、それに対応するFR発振器
34−１ないし34−Ｎの周波数帯域に同調される。これ
は、それ自身のチャンネル周波数を各々有するＮ個のデ
ータチャンネルを効果的に形成する。
受信器20'の回路図が図５に示されている。この受信器2
0'の電子回路72'は、Ｎ個の別々の同調回路74−１、74
−２、・・・及び740−Ｎで構成される。これらの同調
回路の各々は、ホトダイオード70に接続されると共に、
対応する個別の低ノイズ増幅器78−１、78−２、・・・
及び78−Ｎにも接続される。各増幅器はその出力が対応
する個別の復調器80−１、80−２、・・・及び80−Ｎに
接続されており、これらは、対応する個別の出力信号24
−１、24−２、・・・及び24−Ｎを発生する。同調回路
74−１ないし74−Ｎの各々は、それに対応するFR発振器
34−１ないし34−Ｎの周波数帯域に同調される。これ
は、それ自身のチャンネル周波数を各々有するＮ個のデ
ータチャンネルを効果的に形成する。
図４及び５の光通信システムは、単一の光ファイバ1
6、単一のレーザダイオード30及び単一のホトダイオー
ド70を使用しながら、時間的に連続した（即ち、サンプ
リングされるのではない）同時並列データチャンネルを
達成することができる。更に、変調はレーザダイオード
30の外部で行われ、これはレーザダイオードが連続波モ
ードで動作できるようにする。使用できるチャンネルの
数は音響−光学変調器50の帯域巾のみによって制限され
る。維持することのできるチャンネルの数は、変調器50
の帯域巾を、個々のチャンネルに使用される帯域巾で除
算することによって計算される。
6、単一のレーザダイオード30及び単一のホトダイオー
ド70を使用しながら、時間的に連続した（即ち、サンプ
リングされるのではない）同時並列データチャンネルを
達成することができる。更に、変調はレーザダイオード
30の外部で行われ、これはレーザダイオードが連続波モ
ードで動作できるようにする。使用できるチャンネルの
数は音響−光学変調器50の帯域巾のみによって制限され
る。維持することのできるチャンネルの数は、変調器50
の帯域巾を、個々のチャンネルに使用される帯域巾で除
算することによって計算される。
図６に示すように、真の両方向データチャンネル動作
は、光ファイバ16を通る一方向の送信に１組のデータチ
ャンネル周波数を割り当てそして逆方向の送信に別の組
のデータチャンネル周波数を割り当てるだけで達成し得
る。第１位置12には送信器181"及び受信器201"が配置さ
れ、そして第２位置14には送信器182"及び受信器202"が
配置される。送信器181"及び受信器202"は一緒に動作し
てデータ信号22−１ないし22−Ｋを処理し、送信器182"
及び受信器201"は一緒に動作してデータ信号22−Ｌない
し22−Ｎを処理する。従って、第１位置12のデータ信号
22−１ないし22−Ｋに含まれた情報は、第２位置14へ同
時に送信されて出力データ信号24−１ないし24−Ｋを発
生し、そして第２位置14のデータ信号22−Ｌないし22−
Ｎに含まれた情報は第１位置12へ同時に送信されて出力
データ信号24−Ｌないし24−Ｎを発生し、これら全ての
送信は単一の光ファイバ16を経て同時に行われる。その
結果、真の同時両方向情報送信となる。第１位置12の入
力信号と出力信号はＹコネクタ901によって分離され、
そして第２位置14の入力信号と出力信号はＹコネクタ90
2によって分離される。図４及び５について述べたよう
にマルチデータチャンネル動作について説明したが、図
６の送信器及び受信器を、図２及び３について上記した
ような各方向の単一データチャンネル動作に使用できる
ことに注意されたい。
は、光ファイバ16を通る一方向の送信に１組のデータチ
ャンネル周波数を割り当てそして逆方向の送信に別の組
のデータチャンネル周波数を割り当てるだけで達成し得
る。第１位置12には送信器181"及び受信器201"が配置さ
れ、そして第２位置14には送信器182"及び受信器202"が
配置される。送信器181"及び受信器202"は一緒に動作し
てデータ信号22−１ないし22−Ｋを処理し、送信器182"
及び受信器201"は一緒に動作してデータ信号22−Ｌない
し22−Ｎを処理する。従って、第１位置12のデータ信号
22−１ないし22−Ｋに含まれた情報は、第２位置14へ同
時に送信されて出力データ信号24−１ないし24−Ｋを発
生し、そして第２位置14のデータ信号22−Ｌないし22−
Ｎに含まれた情報は第１位置12へ同時に送信されて出力
データ信号24−Ｌないし24−Ｎを発生し、これら全ての
送信は単一の光ファイバ16を経て同時に行われる。その
結果、真の同時両方向情報送信となる。第１位置12の入
力信号と出力信号はＹコネクタ901によって分離され、
そして第２位置14の入力信号と出力信号はＹコネクタ90
2によって分離される。図４及び５について述べたよう
にマルチデータチャンネル動作について説明したが、図
６の送信器及び受信器を、図２及び３について上記した
ような各方向の単一データチャンネル動作に使用できる
ことに注意されたい。
以上、本発明の特定の実施例を説明したが、本発明の
精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更がなされ得るこ
とが明らかであろう。従って、本発明は、請求の範囲の
みによって限定されるものとする。
精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更がなされ得るこ
とが明らかであろう。従って、本発明は、請求の範囲の
みによって限定されるものとする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/24 Ｈ０４Ｊ 14/02 (56)参考文献 特開 平３−24829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−286816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−78119（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08
Claims (33)
- 【請求項１】第１位置12から第２位置14へ情報を通信す
る光通信システム10であって、 この光通信システム10は、 入力RF情報信号22により変調されており、そして音響RF
ビーム周波数を有する音響ビーム51をつくる入力手段36
と、 実質的に固定の光周波数で連続波レーザ光ビーム40を発
生する光源手段30と、 音響RFビームとレーザ光ビームとを受け取り、そして回
折しないレーザ光ビーム54と回折したレーザ光ビーム52
とを発生する変調手段50と を備え、 変調手段50がつくる回折しないレーザ光ビーム54は局部
発振器として働き、回折したレーザ光ビーム52は音響RF
ビームの周波数だけ回折しないレーザ光ビームの周波数
から周波数でずらされており、そして音響RFビームの周
波数により変わる角度56で回折され、その周波数差は入
力RF情報信号22に等しくなっており、 前記の光通信システム10は更に、 第１位置において、回折しないレーザ光ビームと回折し
たレーザ光ビームとを空間的に組み合わせて、位相ロッ
ク光子対（この光子対間の周波数差としてRF情報信号22
は含まれている）から成るレーザ光ビーム62をつくる手
段60と、 第１位置12と第２位置14との間に接続され、第１位置で
前記の組み合わせたレーザ光ビーム62を受け、そして第
２位置で前記の組み合わせたレーザ光ビームを送る、自
由空間または単一の光導波路16からなる媒体と、 第２位置14にあって、前記の組み合わされたレーザ光ビ
ーム62を受け取り、そして回折したレーザ光ビーム52を
復調するための出力手段20と を備え、 この出力手段20は、回折しないレーザ光ビーム54を局部
発振器として使用するホモダイン検出によりその受け取
った回折したレーザ光ビームを復調し、光学的ドメイン
からの位相固定した光子対をRFドメインへリマッピング
して入力RF情報信号22を含む音響RFビーム周波数差を有
する復調信号を発生することを特徴とする光通信システ
ム。 - 【請求項２】上記変調手段は、音響−光学変調器である
請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項３】上記光源手段は、連続波モードで動作する
単一のレーザダイオードを含む請求項１に記載の光通信
システム。 - 【請求項４】上記出力手段は、ホモダイン検出を使用し
て上記第２位置で外部局部発振器を導入せずに非リニア
ミクサとして作動する単一のホトダイオードを備えてい
る請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項５】上記出力手段は、更に、上記ホトダイオー
ドに接続された同調回路であって上記音響RFビーム周波
数に同調されて上記復調信号を発生するための同調回路
を備えている請求項４に記載の光通信システム。 - 【請求項６】上記出力手段は、更に、上記同調回路に接
続された復調器であって上記復調信号を復調して、上記
音響RFビームの情報内容を含む出力データ信号を発生す
るための復調器を備えている請求項５に記載の光通信シ
ステム。 - 【請求項７】上記出力手段は、更に、上記同調回路によ
り発生された復調信号を、上記復調器へ入力する前に、
増幅するための低ノイズ増幅器を備えている請求項６に
記載の光通信システム。 - 【請求項８】上記入力手段は、音響RFビーム周波数をも
つ連続波信号を発生する手段と、上記連続波信号を上記
RF情報信号によって変調して上記変調手段に加えられる
上記音響RFビーム周波数を有する駆動信号を発生し、該
駆動信号に応答して上記音響RFビームを発生するための
手段とを備えている請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項９】上記光源手段は、レーザ光ビームをコリメ
ートするための手段を備えている請求項１に記載の光通
信システム。 - 【請求項１０】上記回折しないレーザ光ビームと回折し
たレーザ光ビームを空間的に結合する上記手段は、上記
回折しないレーザ光ビームと回折したレーザ光ビームを
受け取って結合レーザ光ビームを発生するための収光レ
ンズを備えている請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項１１】上記入力手段によって発生される音響ビ
ームは複数の音響RFビームより成り、その各々の音響RF
ビームは異なるRF情報信号によって変調される異なるRF
周波数を有しており、上記変調手段は、それぞれが複数
の音響RFビームのうちの１つに対応する複数の回折した
レーザ光ビームを発生し、各回折したレーザ光ビーム
は、異なる回折角度だけ回折され且つ対応する音響RFビ
ームの周波数だけ周波数シフトされており、回折しない
レーザ光ビームと回折したレーザ光ビームとを空間的に
結合するための上記手段は、回折しないレーザ光ビーム
および複数の回折したレーザ光ビームの各々を有する結
合レーザ光ビームを発生し、上記出力手段は、上記回折
しないレーザ光ビームを局部発振器として使用して複数
の回折したレーザ光ビームを復調して複数の音響RFビー
ムに対応する複数の復調信号を発生し、各復調信号は、
対応するRF情報信号を含む対応する音響RFビームの情報
内容を含み、これにより、複数の別々の情報チャンネル
が単一の光導波路を通して同時に通信される請求項１に
記載の光通信システム。 - 【請求項１２】上記変調手段は、音響−光学変調器であ
る請求項11に記載の光通信システム。 - 【請求項１３】上記光源手段は、連続波のモードで動作
する単一のレーザダイオードを含む請求項11に記載の光
通信システム。 - 【請求項１４】上記出力手段は、ホモダイン検出を使用
し上記第２位置で外部局部発振器を導入することなく非
リニアミクサとして作動する単一のホトダイオードを備
えている請求項11に記載の光通信システム。 - 【請求項１５】上記出力手段は、更に、上記ホトダイオ
ードに各々接続された複数の同調回路であって上記複数
の音響RFビームの異なる１つの音響RFビーム周波数に同
調されて上記複数の復調信号の１つを発生するための複
数の同調回路を備えている請求項14に記載の光通信シス
テム。 - 【請求項１６】上記出力手段は、更に、上記同調回路の
対応する１つに各々接続された複数の復調器であって上
記複数の復調信号の対応する１つを復調して、それに対
応する上記音響RFビームの情報内容を含む出力信号を発
生するための複数の復調器を備えている請求項15に記載
の光通信システム。 - 【請求項１７】上記出力手段は、更に、複数の低ノイズ
増幅器を備え、その各増幅器は上記複数の復調信号の異
なる１つを上記複数の復調器の対応する１つに入力する
前に増幅する請求項16に記載の光通信システム。 - 【請求項１８】上記入力手段は、複数の音響RFビームの
１つの周波数を各々有する複数の連続波信号を発生する
ための手段と、各連続波信号を異なるRF情報信号によっ
て変調して上記変調手段に結合される対応する音響RFビ
ーム周波数を有する複数の変調RF駆動信号を発生し、該
複数の駆動信号に応答して複数の音響RFビームを発生す
るための手段とを備えている請求項11に記載の光通信シ
ステム。 - 【請求項１９】上記入力手段は、上記変調RF駆動信号を
結合して上記変調手段に加えられる音響RF帯域の結合駆
動信号を発生し、そしてこの駆動信号に応答して複数の
音響RFビームを発生する結合器を備えている請求項18に
記載の光通信システム。 - 【請求項２０】上記光源手段は、レーザ光ビームをコリ
メートするための手段を備えている請求項11に記載の光
通信システム。 - 【請求項２１】上記回折しないレーザ光ビームと回折し
たレーザ光ビームを空間的に結合する上記手段は、上記
回折しないレーザ光ビームと回折したレーザ光ビームを
受け取って結合レーザ光ビームを発生するための収光レ
ンズを備えている請求項11に記載の光通信システム。 - 【請求項２２】第２位置情報信号によって変調され第２
位置音響RFビーム周波数を有する第２音響RFビームを発
生するための第２位置入力手段と、 実質的に固定の第２位置光周波数で第２位置連続波レー
ザ光ビームを発生するための第２位置光源手段と、 上記第２位置音響RFビーム及び上記第２位置レーザ光ビ
ームを受け取って局部発振器として作用する回折しない
第２位置レーザ光ビーム及び回折した第２位置レーザ光
ビームを発生するための第２位置変調手段であって、上
記回折した第２位置レーザ光ビームは、上記回折しない
第２位置レーザ光ビームの周波数から上記第２位置音響
ビーム周波数だけ周波数シフトされており且つ上記第２
位置音響RFビーム周波数に基づく第２位置角度によって
回折されており、上記周波数差は、上記入力第２位置情
報信号に厳密に等しいような第２位置変調手段と、 上記回折しない第２位置レーザ光ビームと上記回折した
第２位置レーザ光ビームとを空間的に結合して位相固定
された光子対からなる第２位置結合レーザ光ビームを発
生するための第２位置手段であって、上記第２位置RF情
報信号は、上記位相固定された光子対の間の周波数の差
として含まれ且つ上記第２位置結合レーザ光ビームを、
上記自由空間または光導波路からなる媒体へと指向して
上記第２位置結合レーザ光ビームを上記第１位置へと送
信するようにする第２位置手段と、 上記第１位置にあって、上記第２位置結合レーザ光ビー
ムを受け取って該受け取った第２位置の回折しないレー
ザ光ビームを局部発振器として使用してホモダイン検出
により上記受け取った第２位置の回折したレーザ光ビー
ムを復調し、上記光学的ドメインからの位相固定された
光子対を上記RFドメインへとリマッピングして上記第２
位置入力RF情報信号を含む第２位置音響RFビーム周波数
を有する復調信号を発生し、これにより、両方向性の光
通信を行えるようにする出力手段と、 を更に備える請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項２３】上記変調手段の各々は、音響−光学変調
器を備えている請求項22に記載の光通信システム。 - 【請求項２４】上記光源手段の各々は、連続波モードで
動作する単一レーザダイオードを備えている請求項22に
記載の光通信システム。 - 【請求項２５】上記光源を構成する上記レーザダイオー
ドは、実質的に同じ周波数のレーザ光ビームを発生する
請求項24に記載の光通信システム。 - 【請求項２６】上記出力手段の各々は、ホモダイン検出
を使用し外部局部発振器を導入せずに非リニアミクサと
して作動する単一のホトダイオードを備えている請求項
22に記載の光通信システム。 - 【請求項２７】上記出力手段の各々は、それに対応する
ホトダイオードに接続された同調回路を更に備え、この
同調回路は、対応する音響RFビーム周波数に同調されて
対応する復調信号を発生する請求項22に記載の光通信シ
ステム。 - 【請求項２８】第１位置から第２位置へ情報を光学的に
通信する方法において、 RF情報信号により変調され音響RFビーム周波数を有する
音響RFビームを発生し、 実質的に固定の光周波数で連続波レーザ光ビームを発生
し、 上記音響RFビーム及びレーザ光ビームを受け取りそして
局部発振器として作用する回折しないレーザ光ビームと
回折したレーザ光ビームとを発生し、この回折したレー
ザ光ビームは、回折しないレーザ光ビームの周波数から
音響ビームの周波数だけ周波数シフトされそして音響RF
ビームの周波数に基づく角度によって回折され、上記周
波数の差は入力RF情報信号に厳密に等しくされており、 上記第１位置において、上記回折しないレーザ光ビーム
と回折したレーザ光ビームとを空間的に結合して、位相
固定された光子対からなる結合レーザ光ビームを発生
し、上記RF情報信号は、上位位相固定された光子対の間
の周波数の差として含まれるようにされており、 上記第１位置と第２位置との間に接続され、第１位置に
おいて上記結合レーザ光ビームを受け取りそしてその結
合レーザ光ビームを第２位置へ送信するための自由空間
または単一の光導波路からなる媒体を用意し、そして 上記第２位置において、上記結合レーザ光ビームを受け
取りそして上記回折しないレーザ光ビームを上記局部発
振器として使用してホモダイン検出により上記回折した
レーザ光ビームを復調し、上記光学的ドメインからの上
記位相固定された光子対を上記RFドメインへリマッピン
グして上記入力RF情報信号を含む音響ビーム周波数差を
有する復調信号を発生する、 という段階を備えたことを特徴とする通信方法。 - 【請求項２９】上記回折しないレーザ光ビームと回折し
たレーザ光ビームとを発生する上記段階は、上記レーザ
光ビームと音響RFビームを音響−光学変調器を通して横
断する角度で指向する段階を備えた請求項28に記載の通
信方法。 - 【請求項３０】上記レーザ光ビームを発生する上記段階
は、単一のレーザダイオードを連続波モードで動作する
段階を備えている請求項28に記載の通信方法。 - 【請求項３１】上記回折したレーザ光ビームを復調する
上記段階は、ホモダイン検出のため上記結合レーザ光ビ
ームを単一のホトダイオードに当て、上記ホトダイオー
ドが上記第２位置で外部局部発振器を導入せずに非リニ
アミクサとして作動するようにする段階を備えている請
求項28に記載の通信方法。 - 【請求項３２】上記回折したレーザ光ビームを復調する
上記段階は、上記ホトダイオードの出力信号を、上記音
響RFビームの周波数に同調された同調回路に与えて、上
記復調信号を発生するという段階を備えた請求項31に記
載の通信方法。 - 【請求項３３】上記音響RFビームを発生する上記段階
は、音響RFビーム周波数をもつ連続波信号を発生し、上
記RF情報信号によって上記連続波信号を変調して、上記
音響RFビーム周波数をもつ駆動信号を発生し、そしてこ
の駆動信号に応答して上記音響RFビームを発生するとい
う段階を備えた請求項28に記載の通信方法。
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