JP6062071B2 - レーザ通信端末及びレーザ通信方法 - Google Patents
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Description
レーザを用いる空間対地上通信では、気象条件が長い間大きな問題だった。レーザ通信が望ましいのは、レーザチャネルが、無線周波数(RF)チャネルよりも、はるかにより大きい帯域幅、およびしたがってはるかにより大きいデータ速度を可能にし得るからである。従来、気象緩和措置は、レーザに基づいた通信からRFに基づいた技術への切換えを、スループットにおける損失を付随して、伴うことがよくある。代替的に、気象関連の問題は、従来非常に小さい視野(たとえばほんの数マイクロラジアン)を有するため各々が単一の位置にアクセスするように構成される複数のレーザ通信端末を用いることによって、または天候を回避するために端末を他の場所に移動することを試みることによって、対処されてもよい。しかしながら、これらの解決策の各々は、関連付けられるコストおよびSWAP(サイズ、重量およびパワー)ペナルティを有する。加えて、端末の移動は、端末が移動されている間、通信システムにおいて避けられないダウンタイムを結果として生じるかもしれない。
少なくとも一実施の形態のさまざまな局面が、尺度決めされるようには意図されない添付の図を参照して以下に論じられる。図は説明ならびにさまざまな局面および実施の形態のさらなる理解を与えるように含まれ、この明細書に組み込まれ、この明細書の一部を構成するが、この発明の限定の定義として意図されるものではない。図では、さまざまな図において示される同一またはほとんど同一の各構成要素は、同様の番号によって表される。明瞭にするため、すべての構成要素がすべての図において符号付けられるとは限らない。
局面および実施の形態は、同時に複数の位置にアクセスし、非常に限定された視野および任意の所与の時間において1つの位置にのみアクセスする能力を有する従来のLC端末を超える先進の能力を与える能力を有するレーザ通信(LC)端末に向けられる。上に論じられるように、気象現象は空間対地上レーザ通信の文脈において著しい問題であり得る。しかしながら、大抵の気象パターンは適度に局地化される。統計的に、位置間の地上分離が大きいほど、1つの位置における悪天候が代替位置における同様の悪天候に相互に関連しない可能性が大きい。したがって、局面および実施の形態は、地上においてたとえば何百キロメートルという大きな距離によって分離された複数の地上位置に同時の2方向の安定した通信リンクを与えることが可能であるレーザ通信端末に向けられる。これらの地上位置は、たとえば光ファイバまたは他の高帯域幅ケーブルを用いて、ともにリンクされてもよい。したがって、1つの位置へのアクセスが天候のために途絶されても、通信は他の位置と確立されてもよく、任意で、ケーブルを介して最初の位置に伝達されてもよい。このように、通信に対する局所化された気象の影響は緩和され得る。
Claims (13)
- レーザ通信端末であって、
複数のレーザチャネルを含み、各前記レーザチャネルは光信号を送受信するように構成されたチャネルトランシーバを含み、前記レーザ通信端末はさらに、
前記チャネルトランシーバの各々と光学的に結合された無限焦点望遠鏡と、
前記無限焦点望遠鏡と光学的に結合されたシーロスタットミラー対と、
複数のビームステアリングミラーとを含み、少なくとも1つのビームステアリングミラーは、前記複数のレーザチャネルの各チャネルと関連付けられ、前記無限焦点望遠鏡の視野内において対応する光信号を独立してステアリングするように構成される、レーザ通信端末。 - 前記レーザ通信端末はジンバルを含むプラットフォーム上に搭載され、
前記シーロスタットミラー対は前記ジンバル上に搭載され、
前記複数のチャネルトランシーバおよび前記複数のビームステアリングミラーは、前記ジンバル上ではなく前記プラットフォームの本体上に搭載される、請求項1に記載のレーザ通信端末。 - 前記無限焦点望遠鏡は前記ジンバル上ではなく前記プラットフォームの前記本体上に搭載される、請求項2に記載のレーザ通信端末。
- 前記無限焦点望遠鏡は3ミラーアナスチグマートを含む、請求項3に記載のレーザ通信端末。
- 前記無限焦点望遠鏡は前記ジンバル上に搭載される、請求項2に記載のレーザ通信端末。
- 前記無限焦点望遠鏡は、
屈折力を有する一次ミラーと、
前記一次ミラーから光信号を受け、前記光信号を反射するように構成された、屈折力を有する二次ミラーと、
前記二次ミラーから反射された前記光信号を受け、前記光信号をさらに反射するように構成された四次ミラーと、
前記四次ミラーから反射された前記光信号を受け、前記光信号を前記シーロスタットミラー対に向けるように構成された、屈折力を有する三次ミラーとを含む、請求項5に記載のレーザ通信端末。 - 前記四次ミラーは実質的に平坦なミラーである、請求項6に記載のレーザ通信端末。
- 前記複数のビームステアリングミラーは前記複数のレーザチャネルの各チャネルに関連付けられるビームステアリングミラーの対を含み、前記ビームステアリングミラーの対は、対応する光信号を、前記無限焦点望遠鏡の視野内において二次元にわたってステアリングするように構成される、請求項6に記載のレーザ通信端末。
- 前記無限焦点望遠鏡の視野は約1度と約2度との間にある、請求項1〜8のいずれかに記載のレーザ通信端末。
- レーザ通信を与える方法であって、
各々がレーザ通信チャネルに対応する複数の光信号を生成することを含み、各レーザ通信チャネルは地上ベースの位置と関連付けられ、前記方法はさらに、 前記複数の光信号を無限焦点望遠鏡で送信することと、
各光信号を前記無限焦点望遠鏡の視野内において独立してステアリングして、各光信号を、関連付けられる地上ベースの位置に向けることとを含み、
前記各光信号を独立してステアリングすることは、各光信号を、前記無限焦点望遠鏡とは離れているそれぞれのビームステアリングミラーで、独立してステアリングすることを含み、
前記複数の光信号を前記無限焦点望遠鏡で送信することは、前記複数の光信号を前記無限焦点望遠鏡からシーロスタットミラー対に向けることを含み、前記方法はさらに、前記複数の光信号を前記シーロスタットミラー対からそれぞれの関連付けられる地上ベースの位置に向けることを含む、方法。 - 前記各光信号を独立してステアリングすることは、各光信号を、前記無限焦点望遠鏡とは離れているそれぞれのビームステアリングミラーの対で、独立してステアリングすることを含む、請求項10に記載の方法。
- 各レーザ通信チャネルごとに、関連付けられる地上ベースの位置によって送信されるビーコン信号を監視することをさらに含み、
各光信号を独立してステアリングすることは、前記関連付けられる地上ベースの位置からの前記ビーコン信号の受信に基づいて各光をステアリングすることを含む、請求項10に記載の方法。 - 前記関連付けられる地上ベースの位置からの前記ビーコン信号の受信がないことに応答して、代替の地上ベースの位置を選択することと、
前記関連付けられる地上ベースの位置と関連付けられるレーザ通信チャネルに対応する光信号をステアリングして、前記光信号を前記代替の地上ベースの位置に向けることとをさらに含む、請求項12に記載の方法。
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