JPH02143214A - レーザ通信機の光学系装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ］発明の［１的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば人工衛、ＯＢ間や衛星及び地１−間
の光通信の捕捉追尾に用いられるレーザ通信機の光学系
装置に関する。

（従来の技術） 一役に、人工衛星間や衛星及び地上間でレーザ通信を実
現するためには、人工衛星の軌道位置、姿勢変動等を考
慮してレーザビームを通信の相手方向に固定しなければ
ならない。一方、通信に用いるレーザビームはアンテナ
ゲインを大きくするために１＆ｌＯμｒａｄ　　（＋、
／１０００　ｄｅｇ程度）のビーム幅とされる。また、
人工衛星の姿勢誤差は０．Ｏ１〜０．１　ｄｅｇ程度で
ある。このため、そのままでは１ｔ′（接通信用し−サ
ビームを相手方向に指向することはできない。

そこで従来では、双）ｊ通信用レーザビームを相手方向
に指向させるために、ビーム幅の広いレザをビーコンと
して用い、これを検出してビーコンレーザの到来方向に
通信用レーザビームを送出するというポインティング操
作を行なっている。

すなわち、一方の局からの送信されたビーコンビームは
他方の局で受信され、受信局ではビーコンビーム到来方
向から送信局の位置を検知して、送信局の方向に通信用
ビームが指向するよう光学系を制御するために利用され
る。

ところで、一般のレーザ通信機に用いられる光学系装置
には、第２図に示すように、例えば凹面形の主鏡ＩＩ及
び凸面形のｇｌｖｌ、１２からなる反射型のものが用い
られている。しかし、単にこの反射型の光学系装置を用
いて」−２のビーコンレーザを送出すると、図に示すよ
うに副鏡１２に当たる部分は放射されず、利用できる主
ｔｆ１１＋の面積は限られてしまう。この減少分を補う
ためにはレーザビームの出力を上げるか、主鏡１．１の
面積を大きくしなければならない。また、ビーコンレー
ザはビーム幅を広くしなければならないため、焦点はず
しを行なってビーム幅を広げる必要があるが、これを行
なうと第２図にも示すようにビーコンレーザのビーム中
央が副鏡の影響を受けて穴あきの状態となり、ビーコン
として使用し難いという問題が生じる。このような副鏡
の影響を避けるため、ビーコン送信専用の光学系を使用
することも行われるが、当然小冊増加、機器の大型化を
招くので、衛星用としては望ましくない。

（発明が解決しようとする課題） 以−１−述べたように従来のレーザ通信機に用いられる
反射型の光学系装置では、ビーコンレーザを通信用レー
ザと共用させようとすると、ビーコンレーザのビーム放
射効率が悪く、また副鏡の影響によってビームパターン
に穴がおいて所望のパターン特性が得られない。また、
通信用レーザの光学系の他にビーコンレーザ専用の光学
系装置を用いると、■量増加、装置の大型化になり、衛
星搭載用としては不向きである。

この発明は」二記の問題を解決するためになされたもの
で、ビーコンレーザを効率よく、かつ最適なパターン特
性を持って放射することができ、通信用レーザと共用可
能なレーザ通信機の光学系装置を提供することを目的と
する。

Ｅ発明の構成］ （課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するためにこの発明に係るレーザ通信機
の光学系装置は、主鏡及び副鏡からなる通信レーザ用の
反射型光学系に対し、反射ビームが前記副鏡に影響され
ないように前記副鏡を介してビーコン用し〜ザビームを
所定の広がりを持って主鏡の周辺部に照射させ、通信用
レーザビムｂ光軸方向に送出させるようにしたことを特
徴とする。

（作用） ［、記構成によるレーザ通信機の光学系装置では、通信
レーザ用の反射型光学系の主鏡の周辺部にビーコン用レ
ーザビームを当てるようにし、かつ焦点はずしを行なっ
て所定の広がり角を持って主鏡から反ｑ・１出力してい
るので、副鏡による面積損失を防ぎ、効率のよいビーム
送信を実現できると共に、副鏡に遮られてビーコン用レ
ーザビームか放射されない方向をなくし、これによって
ビームパターンを適正なものとすることができる。

（実施例） 以下、第１図を参照してこの発明の一実施例を説明する
。

第１図はその構成を示すもので、２１は凹球面形の４日
鏡、２２は主鏡２１より径が小さくかつ主鏡２１の焦点
距離より短い焦点距離を持つ凹球面形の副鏡である。こ
れらはグレゴリ−型の光学系を構成しており、副鏡２２
は、主鏡２１の鉛直中心線ρ上で、かつ反ａ＝を面が主
鏡２１の反射面と対向し、焦点位置が主鏡２１の焦点位
置ｆと一致するようにして配置される。すなわち、主鏡
２１は光軸ｇと平行な第１の波長の通信用レーザビーム
が入射されると、その反射ビームを全て焦点位置ｆを通
して副鏡２２に照射し、副鏡２２は主鏡２１からのビー
ムを反射して再び平行ビームとする。

一ト記焦点位置ｆには、環状のフォールディングミラー
２３が鉛直中心線ｇに対して所定の傾きを持って配置さ
れる。このフォールディングミラー２３は副鏡２２から
の平行ビームを所定角度傾けて反射させ、グレゴリ−型
光学系から外部へビームを送出するものである。このフ
ォールディングミラー２３の反射ビーム経路上にはファ
インポインティングメカニズム２４が配置される。この
ファインポインティングメカニズム２４は、例えば第１
及び第２の甲板ミラー２４．１　、２４２によって所望
の経路にビムを反射させると共に、ビームの経路長を設
定するためのものである。このメカニズム２４０反射ビ
ーム経路上にはグイクロイックミラー２５が所定の角度
をもって配置される。

このダイクロイックミラー２５は例えば第１の波長のビ
ームのみを透過させ、第２の波長のビームを反射させる
ものである。このダイクロイックミラー２５を透過した
ビームは通信用レーザ送受信装置（図示せず）に入射さ
れるようになっている。

また、この送受信装置から放射された第１の波長の送信
用レーザビームは−１−記経路を逆行して主鏡２１から
平行ビームとなって鉛直中心方向に放射されるようにな
っている。

一方、２６はビーコン用レーザダイオード、２７はコリ
メータレンズである。レーザダイオード２６は第２の波
長のビーコン用レーザビームの放射光軸がダイクロイッ
クミラー２５の周辺部に当たるように配置され、コリメ
ータレンズ２７はレーザダイオード２Ｇの放射ビーム光
軸上に配置され、その光軸方向に位置調整可能となされ
ている。すなわち、ビーコン用レーザダイオード２６か
ら送出されたビーコン用レーザビームはコリメータレン
ズ２７で所望の角度に集束され、ダイクロイックミラー
２５の周辺部に照射されて、上記通信用レーザビームの
経路の一部を通って主鏡２Ｉの周辺部に照射される。

コリメータレンズ２７の位置調整により、ビーコン用レ
ーザビームはその先軸及び集束点が任意に変化可能であ
る。

」二足構成において、以下その動作を説明する。

まず、第１図中点線で示すように、主鏡２１に光軸ｐと
生汁な通信用レーザビームが入射されると、その反射ビ
ームは全て焦点位置ｆを通って副鏡２２に照射され、再
び副鏡２２で反射されて平行ビームとなる。この平行ビ
ームはフォールディングミラ２３によって所定角度だけ
傾いて反射され、ファインポインティングメカニズム２
４に入射される。

このファインポインティングメカニズム２４に入射され
たビームは、第１及び第２の平板ミラー２４１゜２４２
によって所望の経路を通り、ダイクロイックミラー２５
を透過して通信用レーザ送受信装置に入射される。これ
によって他局からの通信用レーザビームを受信すること
ができる。また、この送受信装置から放射された送信用
レーザビームは」二足経路を逆行して主鏡２１から平行
ビームとなって鉛直中心方向に放射される。これによっ
て、他局へ通信用レーザビームを送出することかできる
。

上記のような通信用光学系を用いてビーコン用レーザビ
ームを送出するには、まず第１図中−点鎖線で示すよう
に、レーザダイオード２６から放射されたビーフン用レ
ーザビームをコリメータレンズ２７によって集束する。

すると、集束されたビームはダイクロイックミラー２５
の周辺部にあたって反射し、上記通信用レーザビームの
経路の一部を辿り、ファインポインティングミラー２４
及びフォールディングミラー２３の各周辺部で反射され
て副鏡２２の反射面に向けられる。そして、副鏡２２の
周辺部に当たって反射され、さらに主鏡２１の周辺部に
当たって反射され、主鏡２１の鉛直中心方向に送出され
る。

次に、コリメータレンズ２７によってビーコン用レーザ
ビームの焦点はすしを行なう。すなわち、レンズ２７の
出力光が十行ビームの場合に主鏡２１から平行ビームが
出力されるような光学系を使用しているため、レンズ２
７の出力光が平行ビームでなければ、主鏡２１から広い
ビーム幅で光ビームが出力される。したがって、レンズ
２７の位置を調整することによってビーコン用レーザビ
ームの広がり角を自由に制御可能である。このようにし
て送出されるビーコン用レーザビームは、従来のように
穴あき状態でなく、光強度が中心部で最大となるので、
受信側でビーコン用レーザビームの最大光強度点にポイ
ンティングを行なえば、通信用レーザビームを捕らえる
ことができる。

この際、−に記構成では、フォールディングミラー２３
の反射レーザビーム経路上にファインポインティングメ
カニズム２４を備えているので、レーザビームの経路及
びその経路長を自由に設定することができ、さらにビー
コン用レーザビームの焦点距離を長くとれるので、広が
り角調整を容易に行なうことができる。

したがって、上記構成による光学系装置は、ビーコン用
レーザを通信用レーザと共用させても、ビーコン用レー
ザを副鏡２２によって影響されることなく、レンズ２７
の位置調整だけで所望の広がり角で放射することができ
るので、従来の反射型のようにビーコンレーザのビーム
放射効率が悪い、副鏡２２の影響によってビームパター
ンに穴がおいて所望のパターン特性が得られないといっ
た問題はなく、ビーコン用レーザを効率よく、かつ最適
なパターン特性を持って放射することができる。

このため、通信用レーザの光学系の他にビーコンレーザ
専用の光学系装置を必要としないので、重量減少、装置
の小型化を図ることができ、衛星搭載用として大変実用
的なものである。

尚、上記実施例はグレゴリ−型反射光学系にこの発明を
適用したものであるが、本願発明はこれに限定されるも
のではなく、例えば副鏡を凸型としだカレグレン型のも
のでも同様に実施可能である。

［発明の効果］ 以−Ｌのようにこの発明によれば、ビーコンレーザを効
率よく、かつ最適なパターン特性を持って放射すること
ができ、通信用レーザと共用可能なレーザ通信機の光学
系装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るレーザ通信機の光学系装置の一
実施例を示す（１３成図、第２図は従来のレーザ通信機
に用いられる光学系装置を示す構成図である。 ２１・・・主鏡、２２・・・副鏡、２３・・フォールデ
ィングミラー、２４・・・ファインボインティングメカ
ニズム、２４１　、２４２・・・反射板、２５・・・ダ
イクロイックミラー２６・・・ビーコン用レーザダイオ
ード、２７・・・コリメータレンズ、ｇ・・・鉛直方向
中心線。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主鏡及び副鏡からなる通信レーザ用の反射型光学系に対
   し、反射ビームが前記副鏡に影響されないように前記副
   鏡を介してビーコン用レーザビームを所定の広がりを持
   って主鏡の周辺部に照射させ、通信用レーザビームの光
   軸方向に送出させるようにしたことを特徴とするレーザ
   通信機の光学系装置。