JPH0224421B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、自由空間を伝搬する光エネルギー
を利用して双方向の光通信を行なう際に使用され
る空間光通信装置に関する。 一般に上記のような空間光通信装置は、従来、
例えば第１図に示すように構成されている。固定
局Ａ側の光源１１から放射された光は、送信装置
１２からの送信信号により光変調器１３にて光変
調され、ハーフミラー１４の透光領域を介して空
間に伝搬される。このように、固定局Ａ側から空
間に放射伝搬された光信号は、矢印ａで示すよう
に移動局Ｂ側の光検波器１５に到達し、受信装置
１６により受信出力される。この光検波器１５を
通過した光は、光検波器１７を介してコーナキユ
ーブ１８により反射され、送信装置１９からの送
信信号により光変調器１７にて光変調される。こ
の光変調器１７により変調された移動局Ｂ側から
の光信号は、矢印ｂで示すように再び空間に伝搬
され固定局Ａ側に到達する。こうして移動局Ｂ側
から固定局Ａ側に到達した光信号は、ハーフミラ
ー１４の反射領域にて反射分離され、光検波器２
０に到達して受信装置２１により受信出力され
る。 第２図は上記移動局Ｂ側の光変調器１７を抜き
出して示すもので、この光変調器１７は、例えば
電気光学効果を有する液晶材料２３を、それぞれ
２枚の電極２３ａ，２３ｂおよびガラス基板２４
ａ，２４ｂによりサンドイツチ状に挾み、このガ
ラス基板２４ａ，２４ｂをさらにその両側で偏向
板２５ａ，２５ｂにより挾んで構成している。こ
の場合、左右の偏向板２５ａ，２５ｂそれぞれの
偏向軸は、互いに直角となるように配置される。
ここで、２６は液晶密封用のシール材である。 すなわち、上記第１図におけるコーナキユーブ
１８により反射され、第２図における矢印a₁で示
すように光変調器１７に到達した円偏光は、ま
ず、右側の偏光板２５ａにより直線偏光に偏光さ
れ、液晶材料２２の領域にて、上記送信装置１９
からの送信信号電圧に対応した偏光角に変化され
る。そしてさらに左側の偏光板２５ｂを介して矢
印b₁で示すように上記固定局Ａ方向に放射出力さ
れる。この場合、それぞれの偏光板２５ａ，２５
ｂにおける光の損失は50％、また、ガラス基板２
４ａ，２４ｂにおける損失は20％程度である。上
記液晶素子における光の透過率は、良好な状態で
も40％程度に低下する。 しかしこのように光の透過損失が非常に多い偏
光板２５ａ，２５ｂを一体的に組み合わせて構成
した光変調器１７を使用したのでは、まず、固定
局Ａ側から第１図における矢印ａで示すように移
動局Ｂ側に到達した光信号は、光変調器１７の偏
光板を２５ｂ，２５ａの順で通過して減衰され、
さらにコーナキユーブ１８で反射された後、再び
上記偏向板を２５ａ，２５ｂの順で通過して大幅
に減衰されるようになる。このため、移動局Ｂ側
から矢印ｂで示すように固定局Ａ側の光検波器２
０に到達する光信号の光量は、大幅に減衰され、
信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を大きく悪化させると
共に通信品質の劣化を招いている。 このような欠点を解消する方法として、単に、
光源１１の出力を大きくする手段が考えられる
が、新たに、安全衛生面での問題が発生してしま
い好ましくない。 この発明は上記のような問題点に鑑みなされた
もので、例えば光源からの光信号が偏向板より大
幅に減衰されたとしても、空間に放射された後は
減衰が少なく、通信品質を向上することができる
ようになる空間光通信装置を提供することを目的
とする。 すなわちこの発明に係る空間光通信装置は、光
変調器に使用されるそれぞれの偏光板を光信号の
放射直後と検波直前とに離間して配置し、光信号
が偏光板を通過した後の減衰を最少限に抑えるよ
うにしたものである。 以下図面によりこの発明の一実施例を説明す
る。 第３図はその構成を示すもので、この空間光通
信装置は例えば固定局Ａ側にレーザ光線を放射す
る光源３１を備えている。この光源３１からのレ
ーザ光線を光変調器３２に与え、一方の送信装置
３３からの送信信号を光変調する。この光変調器
３２により光変調した円偏光の送信光信号を第１
の偏光板３４を介して直線偏光にし、ハーフミラ
ー３５を介して空間に伝搬させる。この光源３１
側から矢印ａで示すように空間を伝搬する送信光
信号を、例えば上記固定局Ａより遠隔位置に設置
した移動局Ｂ側の光検波器３６で検波し、この検
波信号を受信装置３７に供給して受信出力する。
ここで、上記ハーフミラー３５は、光信号経路に
対して45゜の角度を持つて配置されるもので、上
記第１の偏光板３４からの直線偏光は透過され、
また、移動局Ｂ側からの光信号は90゜に反射屈折
されることになる。 一方、上記光検波器３６を通過した光は、例え
ば液晶素子等の電気光学物質でなる光変調部３８
（第２図の偏光板２５ａ，２５ｂを除いた構成）
を介してコーナキユーブ３９でその入射方向と平
行な方向に反射され、再び上記光変調器３８に与
えられる。この光変調器３８では、例えば移動局
Ｂとしての他方の送信装置４０からの送信信号を
光変調するもので、つまり、上記コーナキユーブ
３９により反射される光の偏光角を、上記送信信
号電圧に対応して変化させ、移動局Ｂ側からの送
光信号として矢印ｂで示すように空間に伝搬させ
る。 そしてこの光変調器３８を介して伝搬される光
信号を、上記光源３１側のハーフミラー３５で反
射分離し第２の偏光板４１に与える。この光源３
１側の第２の偏光板４１は、上記移動局Ｂ側より
伝搬されてきた光信号を、光偏光に対応した光強
度に変換するもので、この第２の偏光板４１を介
して伝搬される光信号を、光源３１側の光検波器
４２により検波して受信装置４３で受信出力す
る。 すなわちこのように構成される空間光通信装置
においては、第１の偏光板３４を光源３１側の光
変調器３２の直後に配置し、また、第２の偏光板
４１を光検波器４２の直前に配置するようにした
ので、コーナキユーブ３９側の光変調器３８に与
えられる送信装置４０からの信号は、予め光源３
１側で直線偏光に偏光されることにより、上記光
変調器３８から伝搬される光信号は、光源３１側
の検波直前にて光強度に変換されるようになる。
これにより、光源３１側から放射される光信号
は、コーナキユーブ３９側の光変調器３８を介し
て再び光源３１側で検波されるまでに、偏光板を
第１および第２の偏光板３４，４１の順で２回だ
け通過すれば済むようになり、偏向板による光の
損失は空間伝搬部で少なく抑えられるようにな
る。したがつて、空間伝搬中およびコーナキユー
ブ３９側における光の損失を大幅に軽減すること
が可能となり、光源３１側での光信号検波時にお
ける信号対雑音比が大きく悪化することはない。 ここで、偏光板３４，４１の偏光変換損失を
0.5、透過率を0.6また、光変調器３８に使用され
る電気光学物質（この場合液晶）の透過率を0.8、
受信装置３７による光検波器３６の透過率を0.5
とし、さらに、コーナキユーブ３９の透過率を
0.8、その他においては無損失と仮定すると、従
来例による場合とこの実施例による場合との各測
定点ｈ〜ｎにおける通信光量は、次のように表わ
される。 条件１：空間伝搬時におけるレーザ光量は２ｍＷ
以下とする。 条件２：固定局Ａ側に帰還されてきた光の後の処
理は背景光から遮蔽されているものとする。 条件３：コーナキユーブ３９は同位相で反射する
ものとする。

【表】 すなわち、従来例とこの実施例における光源出
力光量ｈは、4.0ｍＷ対13.3ｍＷとして、この実
施例による場合の方が約3.3倍程大きくしてある
ものの、矢印ｂで示される帰還方向の空間伝搬中
の光量ｎでは、0.0166ｍＷ対0.106ｍＷつまり、
従来例の約6.4倍となつており、光の減衰が大幅
に抑制されていることが分かる。 尚、上記実施例では、光源３１側において光信
号を分離検波するのに、ハーフミラー３５を用い
ているが、このハーフミラー３５を用いない場合
には、例えば第４図に示すような光検波装置を用
いてもよい。この光検波装置はその中央にレーザ
ビーム通過口５１を有するもので、このビーム通
過口５１の周囲には、通常の光検波器もしくは移
動局を追尾する位置検出装置となる第１、第２、
第３の光検波器５２，５３，５４を備えている。
すなわち、第１の光検波器５２を光検波専用とし
て、その前面に偏光板４１を設置し、第２、第３
の光検波器５３，５４を位置検出装置付光検出器
としている。この第３の光検波器５４のビーム追
尾感度は、第２の光検波器５３のそれより大き
い。そして、これを第１の偏光板３４の前面に設
置し、ハーフミラー３５および光検波器４２を取
除くと共に、第２の偏向板４１を受信装置４３の
前面に設置し、光検波器５２と受信装置４３とを
接続して通信する。また、光源３１からのレーザ
ビームが、常にコーナキユーブ３９の中央に照射
されるように、逆にコーナキユーブ３９からの反
射光を検出し、マイクロコンピユータ等により空
間におかれたミラーのミラー角を制御している。
このような光検波装置を用いることにより、本実
施例を例えばロボツトとの相互通信および航空機
間通信等にも利用することができ、その応用効果
は増大する。 以上のようにこの発明によれば、光変調用の２
枚の偏光板を分離し、第１の偏光板の光源側の光
放射直後に、第２の偏光板を同じく光源側の光検
波直前に配置構成したので、実質的に光信号が空
間伝搬途中で偏光板を通過する回数を少なくする
ことができる。これにより、光源出力光量をむや
みに大きくする必要なく、光信号の減衰量を最小
限に抑制することができ、安全性を低下させずし
て総合的な通信品質の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空間光通信装置を示す構成図、
第２図は上記第１図における空間光通信装置の光
変調器を示す断面構成図、第３図はこの発明の一
実施例に係る空間光通信装置を示す構成図、第４
図は上記第３図における空間光通信装置のハーフ
ミラーに代わる光検波装置を示す図である。 ３１……光源、３４……第１の偏光板、３８…
…光変調器（電気光学物質）、３９……コーナキ
ユーブ、４１……第２の偏光板、４２……光検波
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定局と移動局とからなる双方向の空間光通
   信装置において、 上記固定局側に設けられた発光源と、この発光
   源からの円偏光を固定局用送信装置からの送信信
   号に応じて変調する光変調器と、この光変調器に
   より変調された円偏光を直線偏光にする第１の偏
   光板と、この第１の偏光板からの直線偏光を透過
   させ且つ前期移動局からの光信号を反射屈折させ
   るハーフミラーと、このハーフミラーを透過して
   固定局から空間に伝搬された直線偏光の光信号を
   前期移動局側で検波する光検波器と、この光検波
   器を介して入射される上記固定局からの直線偏光
   をその入射方向と平行な方向に反射するコーナキ
   ユーブと、このコーナキユーブにより反射された
   直線偏光の偏光角を移動局用送信装置からの送信
   信号に対応する電界に応じて変化させる電気光学
   物質と、この電気光学物質を介して移動局から空
   間に伝搬され上記固定局側のハーフミラーにより
   反射屈折された直線偏光の光信号を円偏光にする
   第２の偏光板と、この第２の偏光板からの円偏光
   の光信号を検波する光検波器とを具備したことを
   特徴とする空間光通信装置。