JPH0416029A - 光通信用端末装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明”は、衛星に搭載される光通信装置に係り、特
にアライメント調整（光軸調整）機構の改良に関する。

（従来の技術） 従来の衛星搭載用光通信装置は、一般に第５図に示すよ
うに構成される。第５図において、１１は送受兼用テレ
スコープ、１２はファイン・ボインティング・アッセン
ブリ（以下ＦＰＡと記す）、１３はポインタ中アヘッド
・アッセンブリ（以下ＦＡＡと記す）、１４〜１７はビ
ームスプリッタ、１８〜２０はセンサ用光学レンズ、２
１．２２はＬＤ（レーザダイオード）用光学レンズ、２
３はコースセンサ、２４はファインセンサ、２５は通信
用センサ、２Ｂは通信用ＬＤＳ１７はビーコン用ＬＤで
ある。

ＦＰＡ１２は相手衛星からのレーザ光を常に自己衛星側
の通信用センサ２５の視野中心に入るようにファインセ
ンサ２４の出力に応じて機械的にレーザ光のビーム偏向
角を変化させるものである。−船釣には一軸が独立して
制御可能なジンバルミラーを２台用いて、Ａｚ角とＥＬ
角を独立して制御する。Ｐ　Ａ　Ａ　１８は、衛星間通
信の場合に、相手衛星との距離が非常に遠いために相手
衛星に向けて送出したレーザ光が同衛星に到達するまで
に要する遅れ時間により、目標とする相手衛星の位置が
移動して相手衛星に送出したレーザ光が当たらないのを
防止するために設けられ、ビームを送出するとき、相手
衛星の移動見込み角を予め算出し、その見込み角に基づ
いて送出するビーム角を補正するビーム偏向機構である
。このＰＡＡ１３でも一軸独立制御のジンバルミラーが
２台用いられ、ＦＰＡ１２と同様の制御が行われる。

上記構成の光通信装置を搭載した衛星において、相手衛
星と通信を行なう場合の運用手段について説明する。

まず、相手衛星を捕らえるため、ビーコン用ＬＤ１７か
ら発せられるビーコンレーザ光を図中−点鎖線で示す経
路で、すなわちＬＤ用光学レンズ１２、ビームスプリッ
タ１７、Ｐ　Ａ　Ａ　１３、ビームスプリッタ１５、Ｆ
ＰＡ１２、ビームスプリッタ１４、テレスコープ１１を
経由して送出し、該レーザ光の送出方向を相手機°星か
らのビーコンレーザ光が受かるように粗調する。相手衛
星からのビーコンレーザ光はテレスコープ１１を通過し
た後、ビームスプリッタ１４で一部反射され、センサ用
光学レンズ１８を介してコースセンサ２３に導かれる。

このコースセンサ２３は２次元ＣＣＤ等で構成され、そ
の受光面の中心点から受光点までの距離及び方向を検知
して相手衛星のビーコン方位誤差を検知する。ここで得
られた方位情報に応じてテレスコープ１１に備えた２軸
シンバルミラーやジンバル機構を制御して、ビーコンレ
ーザ光をコースセンサ２３の中心点に自動的に追込み、
これによってコーストラッキング制御を行なう。

このコーストラッキング制御により相手衛星からのビー
コンレーザ光がコースセンサ２３の中心点に追込まれる
と、ビームスプリッタ１４を通過したビーコンレーザ光
はＦ　Ｐ　Ａ　１２、ビームスプリッタ１４、１６を通
過した後、ツースセンサ周光学系に比べて非常に視野の
狭いセンサ用光学レンズ１９の視野内に入り、該レンズ
１９を通過してファインセンサ２４に入射される。この
ファインセンサ２４は４分割ディテクタ（４ＱＤ）等で
構成され、各分割領域の受光量差からさらに相手衛星の
ビーコン方位誤差を高精度に検知する。ここで得られた
方位情報に応じてＦＰＡ１２に備えた方向調整を制御し
て、ビーコンレーザ光をファインセンサ２４の中心点に
自動的に追込み、これによってファイントラッキング制
御を行なって、相手衛星との間で光回線を成立させる。

−度衛星間の光回線が成立した後は、お互いにビーコン
レーザ光をより狭い通信用レーザ光に切換える。すなわ
ち、ビーコン用ＬＤ２７の駆動を停止させ、代わって通
信用ＬＤ２ｅを駆動して、その出力レーザ光をＬＤ用光
学レンズ２２、ビームスプリッタ１７、Ｐ　Ａ　Ａ　１
３、ビームスブリ・ツタ１５、ＦＰＡ１２、ビームスプ
リッタ１４、テレスコープ１１を介して相手衛星へ向け
て送出し、相手衛星からの通信用レーザ光をテレスコー
プ１１、ビームスプリッタ１４、ＦＰＡ１２、ビームス
プリッタ１５．　ＩＥｉ、センサ用光学レンズ２０を介
してＡＰＤ（ＡＰＤ：アバランシニア・フォトダイオー
ド）等の通信用センサ２５に導く。これによって光通信
回線が成立する。このとき、通信用レーザ光の一部はビ
ームスプリッタ１４で反射してコースセンサ２３に導か
れ、またビームスプリッタ１６を通過してファインセン
サ２４に導かれて前述したコーストラッキング制御、フ
ァイントラッキング制御が継続して行われ、これによっ
て光通信回線は継続して良好に保持されることになる。

ところで、上記構成の従来の光通信装置では、キャリブ
レーション時に送信光学系と受信光学系とのアライメン
ト調整（光軸調整）や、送信光の光強度のチェックが不
可欠である。特に、アライメント調整は超高精度である
ことが要求される。

しかしながら、従来装置には特にキャリブレーション機
能としてアライメント調整用、送信光の光強度のチェッ
ク用がなく、これらの調整が極めて困難かつ時間を要し
ていた。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように従来の光通信装置では、送信光学系と
受信光学系とのアライメント調整、送信光の光強度チェ
ックが困難かつ時間がかかっていた。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので
、送信光学系と受信光学系とのアライメント調整や光強
度チェックを簡単にかつ短時間に実行可能なキャリブレ
ーション機能を持つ光通信装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成コ （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光通信装置は
、 （１）送受兼用テレスコープの光軸上に複数のビームス
プリッタを配置し、これらのビームスプリッタを用いて
前記光軸上に送信光を乗せ、あるいは光軸上から受信光
を取出して受光部に導く装置において、前記複数のビー
ムスプリッタのうち前記テレスコープに最も近接する位
置のビームスプリッタで反射される送信光を調整時に取
入れて反射することによ”す、ビームスプリッタに向け
て逆方向に送り返して受信光として前記受光部に導く反
射機構を具備し、前記調整時に前記受光部の検ｌ出力に
基づいて前記送信光及び受信光の光軸調整及び前記送信
光の光強度チェックを行なうようにしたことを第１の特
徴とする。

（２）送受兼用テレスコープの光軸上に複数のビームス
プリッタを配置し、これらのビームスプリッタを用いて
前記光軸上に第１の波長の送信光を乗せ、あるいは光軸
上から前記テレスコープからの第２の受信光を取出して
受光部に導く装置において、前記複数のビームスプリッ
タのうち前記テレスコープに最も近接する位置のビーム
スプリッタで反射される送信光を調整時に取入れて反射
することにより、ビームスプリッタに向けて逆方向に送
り返して受信光として前記受光部に導く反射機構と、前
記受光部の前に配置され通常の使用形態では第２の波長
の光のみを通過させ、前記調整時こは受信先光軸上から
排除して第２の波長の光を前記受信部に入射するフィル
タ機構とを具備し、前記調整時に前記受光部の検出出力
に基づいて前記送信光及び受信光の光軸調整及び前記送
信光の光強度チェックを行なうようにしたことを第２の
特徴とする。

（３）第１及び第２の特徴とする構成において、前記反
射機構は、前記ビームスプリッタで反射される送信光の
光軸上に配置され、該光軸を前記調整時のみ開放するシ
ャッタ機構と、前記反射送信光の光軸上に配置され通過
光を減光する減光フィル夕と、前記シャッタ機構及び減
光フィルタを通過した前記反射送信光を入射経路とは逆
方向に全反射するコーナキューブとで構成することを第
３の特徴とする。

（４）第１及び第２の特徴とする構成において、前記調
整時に前記テレスコープの送信光送出側の光軸上に送信
光を入射方向に向けて反射する第２の反射機構を設けた
ことを第４の特徴とする。

（作用） 上記第１の特徴とする構成の光通信装置では、ビームス
プリッタで送信光が一部反射されることを利用し、そ°
の反射光を調整時に反射して逆行させることにより、受
信光に模擬して受光部に導き、送信光学系と受信光学系
とのアライメント調整や光強度チェックを簡単にかつ短
時間に行なえるようにしている。第２の特徴とする構成
では、送信光と受信光の波長が異なっていても、調整時
のみ反射機構で反射した模擬受信光を受信部に導き、第
１の特徴とする構成と同様に、送信光学系と受信光学系
とのアライメント調整や光強度チェックを簡単にかつ短
時間に行なえるようにしている。

第３の特徴とする構成は、前記反射機構を実現するため
に、シャッタ機構によってビームスプリッタで反射され
る送信光の光軸を前記調整時のみ開放し、該反射送信光
を減光フィルタで減光してコーナキューブに導き、この
コーナキューブによって反射送信光を入射経路とは逆方
向に全反射するようにしている。第４の特徴とする構成
では、テレスコープの前に設けた第２の反射機構により
、テレスコープからの送信光を入射方向に向けて反射し
て受信部に導き、テレスコープを含めてアライメント調
整及び送信光強度チェックができるようにしている。

（実施例） 以下、第１図乃至第４図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。但し、第１図乃至第４図において第５図と
同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部
分について説明する。

第１図はこの発明に係る第１の実施例を示すもので、Ｆ
ＰＡ１２から送出されたレーザ光がビームスプリッタエ
４で一部反射されることを利用し、その先軸上にレーザ
光反射機構２８が設けられている。

このレーザ光反射機構２８は、上記光軸上にシャッタ機
構ａ１減光フィルタｂ１コーナキューブＣを順に配置さ
せたものである。シャッタ機構ａは遮蔽板ａ１、モータ
Ｍ１による回転駆動機構８２からなり、通常使用時には
遮蔽板ａ１を光軸上に配置してビームスプリッタ１４か
らのレーザ光を遮断し、キャリブレーション時には回転
駆動機構ａ２を駆動して遮蔽板ａ１の光軸からはずし、
ビームスプリッタ１４からのレーザ光を通過させるよう
になってい°る。このシャッタ機構ａの開放時に入射さ
れたレーザ光は減光フィルタｂで減光された後、コーナ
キューブＣに導かれる。このコーナキューブＣは入射光
を正確に入射方向に反射させる機能を有するものである
。すなわち、このコーナキューブＣで反射されたビーム
スプリッタ１４からのレーザ光は減光フィルタｂで再び
減光され、シャッタ機構ａを通過してビームスプリッタ
１４に戻されることになる。

上記構成において、以下その運用について説明する。

まず、キャリブレーション時にシャッタ機構ａの遮蔽板
ａ１を開く。この状態でビーコン用ＬＤ２７を駆動する
と、このＬＤ２７から送出されるレザ光は前述した経路
を通ってビームスプリッタ１４に到達する。このとき、
一部のレーザ光はビームスプリッタ１４によって反射さ
れ、レーザ光反射機構２８に入射される。

このレーザ光反射機構２８では、ビームスプリッタ１４
で反射されたＦＰＡ１２からのレーザ光を減光フィルタ
ｂで減光した後、コーナキューブＣで逆方向に反射させ
、減光フィルタ２２を介してビームスプリッタ１４に送
り返す。このようにして反射機構２８によって反射され
たレーザ光は一部ビームスプリッタ１４を透過してコー
スセンサ２３へ導かれ、一部反射されてファインセンサ
２４へ導かれ、さらにビームスプリッタ１６で反射され
て通信用センサ２Ｂへ導かれる。そこで、送出したビー
コンレーザ光の光軸と反射機構２８によって反射された
レーザ光の光軸とが一致するように各ビーコン光学系の
位置、角度を調整し、さらに各センサ２３〜２５につい
て光軸交差点が中心にくるように位置合わせを行なう。

これによってビーコンレーザ光のアライメント調整が完
了する。

以上の調整については通信用レーザ光のアライメント調
整の場合でも同様である。各センサ２３〜２５の出力レ
ベルから送出レーザ光の強度をチェックすることもでき
る。

第２図は第２の実施例を示すもので、相手衛星の送出レ
ーザ光（アップリンク）の波長λ１と自己の送出レーザ
光（ダウンリンク）の波長λ２とが異なる場合を想定し
て構成している。この光通信装置では、第１図のレーザ
光反射機構２８の他、コースセンサ２３に向かう光軸の
センサ用光学レンズ１８の前に第１のフィルタ機構２９
を設置し、ビムスブリッタ１５．１６の間に第２のフィ
ルタ機構３０を設置して構成される。

第１のフィルタ機構２９は、波長λ、のみを通過させる
ダウンリンク用帯域フィルタｄ〕と、二のフィルタｄ１
をモータＭ２の回転によって上記光軸上に配置したり、
光軸から外したりするための回転駆動機構ｄ２で構成さ
れる。また、第２のフィルタ機構３０も同様に、波長λ
１のみを通過させるダウンリンク用帯域フィルタｅ１と
、このフィルタｅ１をモータＭ３の回転によって上記光
軸上に配置したり、光軸から外したりするための回転駆
動機構ｅ２とで構成される。尚、ＦＰＡ１２はファイン
センサ２４の検出出力に応じて角度調整を自動制御する
ようになっている。

すなわち、キャリブレーション時にはフィルタ機構２９
．３０の各帯域フィルタｄｌ、ｅ１を共に光軸から外す
。これにより、ビーコン用ＬＤ２７、通信用ＬＤ２Ｂか
ら送出される波長λ２のレーザ光はそれぞれ一点鎖線で
示す経路を通り、ビームスプリッタ１４で一部反射され
て反射機構２８に導かれる。

そして、この反射機構２８によって反射されたレーザ光
は実線で示す経路を通り、コースセンサ２３、ファイン
センサ２４、通信用センサ２５に導かれる。

アライメント調整、レーザ光の強度チェックの手順は第
１の実施例と同様である。

調整終了後は、反射機構２８のシャッタを閉じると同時
にフィルタｄ１＋　　ｅｌを光軸上に配置する。

これによって光軸上への送信光の反射は停止され、また
波長λ１の受信レーザ光のみが各センサ２３〜２５に導
かれ、波長λ２の送信用レーザ光との干渉が防止されて
、通常の運用形態となる。

ところで、上述した第１及び第２の実施例ではテレスコ
ープ１１の送信用レーザ光入射側でキャリブレーション
時に送信用レーザ光と反射光を分合波するようにしてお
り、テレスコープ１１でのアライメント調整を考慮して
いない。これを考慮する場合には第３図あるいは第４図
に示す反射機構を設ければよい。

第３図は送受兼用テレスコープ１１が屈折型の場合を示
している。ここで用いる反射機構３１はテレスコープ１
１の前面に、光軸に対して垂直方向に光軸上の位置Ａと
光軸外の位置Ｂとに移動可能で、反射面に減光フィルタ
（図中斜線部分）ｆ＋を形成した反射鏡ｆ２を設け、キ
ャリブレーション時にはＡの位置に配置してテレスコー
プ１１からのレーザ光を逆方向に送り返すように構成し
たものである。

第４図は送受兼用テレスコープ１１が反射型の場合を示
している。ここで用いる反射機構３１はテレスコープ１
１の主鏡ｇ、及び副鏡ｇ２の互いに死角こなる各センタ
ーが開いていることを利用し、副鏡ｇ２の透孔後部にシ
ャッタ付ミラーを配置して構成したものである。すなわ
ち、この場合の反射機構は、キャリブレーション時に反
射機構３１のシャッタを開くことによって送信用レーザ
光の一部を副ＭＬ　ｇ　２の透孔を通過させ、ミラーで
反射させて入射経路を逆行させ、受信レーザ光としてテ
レスコープ１１を介して内部に入射するようにしたもの
である。

このような機構を第１図あるいは第２図に示した構成に
追加すれば、キャブレージジン時にフィルタ部ｆ、によ
ってテレスコープ１１からのレーザ光を減光し、これを
反射鏡ｆ２によって反射させ、この反射レーザ光を受光
レーザ光としてテレスコ−ブ１１へ入射させることがで
きるので、テレスコープ１１を含めて各光学系のアライ
メント調整が可能となる。

尚、上記実施例の光通信装置を衛星に搭載する場合、上
述した調整は、一般に衛星が宇宙空間に送出される前、
すなわち地上にて行われるが、アライメント調整は衛星
の打上げ後にも行われる。

この場合には、センサの位置を機械的に微調するのでは
なく、アライメント調整時に検出された受信レーザ光の
検出角度誤差（センサ受光面の中心からのずれ）を記憶
しておき、その誤差角で通信の相手方の衛星に向けて送
出することにより、送信レーザ光の送出方向（角度）を
補正することができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、送信光学系と受信光学
系とのアライメント調整や光強度チェックを簡単にかつ
短時間に実行可能なキャリブレーション機能を持つ光通
信装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

ｊ＠１図はこの発明に係る光通信装置の第１の実施例を
示す概略構成図、第２図はこの発明に係る第２の実施例
を示す概略構成図、第３図は及び第４図はそれぞれ第１
図あるいは第２図の装置で送受兼用テレスコープを含め
てアライメント調整を行なうための構成を示す構成図、
第５図は従来の光通信装置の構成を示す概略構成図であ
る。 １１−・・送受兼用テレスコープ、１２・・・ファイン
・ボインティング争アッセンブリ（ＦＰＡ）　、＋３・
・・ポインタ豐アヘッド・アッセンブリ（ＦＡＡ）１４
〜１７・・・ビームスプリッタ、１８．２０・・・受信
用光学レンズ、２１〜２２・・・送信用光学レンズ、２
３・・・コースセンサ、２４・・・ファインセンサ、２
５・・・通信用センサ、２Ｂ・・・通信用ＬＤ、２７・
・・ビーコン用ＬＤ、２８・・・送信レーザ光反射機構
、２９．３０・・・ダウンリンク用フィルタ機構、３１
．３２・・・反射機構。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）送受兼用テレスコープの光軸上に複数のビームス
   プリッタを配置し、これらのビームスプリッタを用いて
   前記光軸上に送信光を乗せ、あるいは光軸上から受信光
   を取出して受光部に導く光通信装置において、前記複数
   のビームスプリッタのうち前記テレスコープに最も近接
   する位置のビームスプリッタで反射される送信光を調整
   時に取入れて反射することにより、ビームスプリッタに
   向けて逆方向に送り返して受信光として前記受光部に導
   く反射機構を具備し、前記調整時に前記受光部の検出出
   力に基づいて前記送信光及び受信光の光軸調整及び前記
   送信光の光強度チェックを行なうようにしたことを特徴
   とする光通信装置。
2. （２）送受兼用テレスコープの光軸上に複数のビームス
   プリッタを配置し、これらのビームスプリッタを用いて
   前記光軸上に第１の波長の送信光を乗せ、あるいは光軸
   上から前記テレスコープからの第２の受信光を取出して
   受光部に導く光通信装置において、前記複数のビームス
   プリッタのうち前記テレスコープに最も近接する位置の
   ビームスプリッタで反射される送信光を調整時に取入れ
   て反射することにより、ビームスプリッタに向けて逆方
   向に送り返して受信光として前記受光部に導く反射機構
   と、前記受光部の前に配置され通常の使用形態では第２
   の波長の光のみを通過させ、前記調整時には受信光光軸
   上から排除して第２の波長の光を前記受信部に入射する
   フィルタ機構とを具備し、前記調整時に前記受光部の検
   出出力に基づいて前記送信光及び受信光の光軸調整及び
   前記送信光の光強度チェックを行なうようにしたことを
   特徴とする光通信装置。
3. （３）前記反射機構は、前記ビームスプリッタで反射さ
   れる送信光の光軸上に配置され、該光軸を前記調整時の
   み開放するシャッタ機構と、前記反射送信光の光軸上に
   配置され通過光を減光する減光フィルタと、前記シャッ
   タ機構及び減光フィルタを通過した前記反射送信光を入
   射経路とは逆方向に全反射するコーナキューブとで構成
   することを特徴とする請求項（１）あるいは（２）どち
   らか一方記載の光通信装置。
4. （４）前記調整時に前記テレスコープの送信光送出側の
   光軸上に送信光を入射方向に向けて反射する第２の反射
   機構を設けたことを特徴とする請求項（１）及び（２）
   のどちらか一方記載の光通信装置。