JPH07327010A - 空間光伝送装置及び空間光伝送方法 - Google Patents
空間光伝送装置及び空間光伝送方法Info
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- JPH07327010A JPH07327010A JP6175780A JP17578094A JPH07327010A JP H07327010 A JPH07327010 A JP H07327010A JP 6175780 A JP6175780 A JP 6175780A JP 17578094 A JP17578094 A JP 17578094A JP H07327010 A JPH07327010 A JP H07327010A
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Classifications
-
- 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
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/112—Line-of-sight transmission over an extended range
- H04B10/1123—Bidirectional transmission
- H04B10/1125—Bidirectional transmission using a single common optical path
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｓ／Ｎを向上し、高速伝送を実現することが
でき、構成の小型化、低消費電力化を図ることができる
空間光伝送装置及び空間光伝送方法を提供する。 【構成】 空間光伝送装置は、送信装置１０６と信号復
調装置１１７とを含んで構成される。信号復調装置１１
７には、入射光を制限する開口１１８が備えられたハウ
ジング１１９が備えられ、該ハウジング１１９内に於て
前記開口１１８と対向する位置には、検出器１１０が配
置されている。従って、検出器１１０は、前記開口１１
８が正対する方向を含む所定範囲内の信号光のみしか検
出できない構成となっている。この低帯域通過回路１１
５の出力を処理回路１１４に入力する。処理回路１１４
は、低帯域通過回路１１５の前記出力の信号強度が予め
定める強度となるように、制御回路１１３によって前記
ハウジング１１９を例として相互に垂直な２つの軸の回
りにそれぞれ回転駆動し、信号検出器１１０の正対する
方向が空間を走査するようにする。
でき、構成の小型化、低消費電力化を図ることができる
空間光伝送装置及び空間光伝送方法を提供する。 【構成】 空間光伝送装置は、送信装置１０６と信号復
調装置１１７とを含んで構成される。信号復調装置１１
７には、入射光を制限する開口１１８が備えられたハウ
ジング１１９が備えられ、該ハウジング１１９内に於て
前記開口１１８と対向する位置には、検出器１１０が配
置されている。従って、検出器１１０は、前記開口１１
８が正対する方向を含む所定範囲内の信号光のみしか検
出できない構成となっている。この低帯域通過回路１１
５の出力を処理回路１１４に入力する。処理回路１１４
は、低帯域通過回路１１５の前記出力の信号強度が予め
定める強度となるように、制御回路１１３によって前記
ハウジング１１９を例として相互に垂直な２つの軸の回
りにそれぞれ回転駆動し、信号検出器１１０の正対する
方向が空間を走査するようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空間光伝送装置、特に
レーザ光のコヒーレント性を利用した空間光伝送におけ
る空間光伝送装置及び空間光伝送方法に関する。
レーザ光のコヒーレント性を利用した空間光伝送におけ
る空間光伝送装置及び空間光伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザ光のコヒーレント性を利用
した空間光伝送の方式は、光強度変調−直接検波による
空間光伝送方式に比較して、光ヘテロダイン検波を利用
するため、Ｓ／Ｎ（信号対雑音比）を高くすることがで
きる。該空間光伝送方式は、更に、自然界に存在するイ
ンコヒーレント光（背景光）の影響も受けない特徴があ
るため、例えば１０Ｍｂｐｓ（１０メガビット／秒）の
伝送速度において、直接検波方式に比べて約１／８以下
の最低受信光パワーでよい。このため従来、強度変調−
直接検波では実現が困難であったデジタル動画伝送等で
必要とされる１００Ｍｂｐｓ程度の高速伝送、及び長距
離伝送が可能となる。
した空間光伝送の方式は、光強度変調−直接検波による
空間光伝送方式に比較して、光ヘテロダイン検波を利用
するため、Ｓ／Ｎ（信号対雑音比）を高くすることがで
きる。該空間光伝送方式は、更に、自然界に存在するイ
ンコヒーレント光（背景光）の影響も受けない特徴があ
るため、例えば１０Ｍｂｐｓ（１０メガビット／秒）の
伝送速度において、直接検波方式に比べて約１／８以下
の最低受信光パワーでよい。このため従来、強度変調−
直接検波では実現が困難であったデジタル動画伝送等で
必要とされる１００Ｍｂｐｓ程度の高速伝送、及び長距
離伝送が可能となる。
【０００３】図２２において、ラインＰ0dは、直接検波
方式において、ある受信光パワーの時に伝送可能な伝送
速度および伝送距離の関係、ラインＰ0cは拡散ＬＯ（局
部発振光を拡散させる）方式において、ある受信光パワ
ー（直接検波方式の受信パワーと等しい）の時に伝送可
能な伝送速度および伝送距離の関係、ラインＰ1cは局部
発振光を拡散しない伝送方式において、ある受信光パワ
ー（直接検波方式の受信パワーと等しい）の時に伝送可
能な伝送速度および伝送距離の関係である。図２２から
解るように、１０ＭＢｐｓの伝送速度であれば、直接検
波方式に比して直接検波方式の約１／８の受信パワーと
なる距離まで伝送距離を延ばすことが可能となる。
方式において、ある受信光パワーの時に伝送可能な伝送
速度および伝送距離の関係、ラインＰ0cは拡散ＬＯ（局
部発振光を拡散させる）方式において、ある受信光パワ
ー（直接検波方式の受信パワーと等しい）の時に伝送可
能な伝送速度および伝送距離の関係、ラインＰ1cは局部
発振光を拡散しない伝送方式において、ある受信光パワ
ー（直接検波方式の受信パワーと等しい）の時に伝送可
能な伝送速度および伝送距離の関係である。図２２から
解るように、１０ＭＢｐｓの伝送速度であれば、直接検
波方式に比して直接検波方式の約１／８の受信パワーと
なる距離まで伝送距離を延ばすことが可能となる。
【０００４】以上のようにして、受信光パワーが一定の
時、伝送距離と伝送速度との積の形式で伝送距離及び伝
送速度が決定される。また、受信光パワーが大きくなる
と伝送距離及び伝送速度を大きくすることができる。
時、伝送距離と伝送速度との積の形式で伝送距離及び伝
送速度が決定される。また、受信光パワーが大きくなる
と伝送距離及び伝送速度を大きくすることができる。
【０００５】コヒーレント空間光伝送方式の構成として
送信信号光源を送信信号（０，１）に合わせて２種類の
周波数（ｆ1，ｆ2）で光周波数変調して信号光を発生
し、空間に出射する。この信号光を信号復調装置にて局
部発振光（周波数ｆ1）と合波し、検出器で検波する。
この検出器出力はデータ０に対応するＤＣ成分及びデー
タ１に対応する周波数（ｆ2−ｆ1）のビート信号が得ら
れる。このＤＣ成分及びビート信号からデータの復調が
行える。
送信信号光源を送信信号（０，１）に合わせて２種類の
周波数（ｆ1，ｆ2）で光周波数変調して信号光を発生
し、空間に出射する。この信号光を信号復調装置にて局
部発振光（周波数ｆ1）と合波し、検出器で検波する。
この検出器出力はデータ０に対応するＤＣ成分及びデー
タ１に対応する周波数（ｆ2−ｆ1）のビート信号が得ら
れる。このＤＣ成分及びビート信号からデータの復調が
行える。
【０００６】しかしながら従来のコヒーレント空間光伝
送の問題点として、信号復調装置における検波器で信号
を復調するためには空間的に任意の位置にある信号送信
装置から出射された信号光と信号復調装置の局部発振光
の波面の角度差を０．０１°以内に合わせる必要があ
る。
送の問題点として、信号復調装置における検波器で信号
を復調するためには空間的に任意の位置にある信号送信
装置から出射された信号光と信号復調装置の局部発振光
の波面の角度差を０．０１°以内に合わせる必要があ
る。
【０００７】この様な空間光伝送装置として図２３に示
すような構成が、特願平４−３４９４０３号として提案
されている。この伝送装置は、任意の場所にある信号送
信装置１と信号復調装置２とは十分な距離だけ離れてお
り、かつ信号復調装置２には入射光に対して開口制限が
なされている。従って、検波器７の受光面上で送信信号
光は平面波である。信号復調装置２内に備えられた局部
発振光源４からの局部発振光を、レンズ５で平行光と
し、マイクロレンズアレイ６等の手段により球面波に拡
散させて光合波器３で合波させると、該局部発振光は、
信号光と同様に検波器７の受光面内での各領域で平面波
成分を有し、任意の方向から入射する信号光に対して波
面同調が実現可能となる。これにより、信号を検出でき
る。
すような構成が、特願平４−３４９４０３号として提案
されている。この伝送装置は、任意の場所にある信号送
信装置１と信号復調装置２とは十分な距離だけ離れてお
り、かつ信号復調装置２には入射光に対して開口制限が
なされている。従って、検波器７の受光面上で送信信号
光は平面波である。信号復調装置２内に備えられた局部
発振光源４からの局部発振光を、レンズ５で平行光と
し、マイクロレンズアレイ６等の手段により球面波に拡
散させて光合波器３で合波させると、該局部発振光は、
信号光と同様に検波器７の受光面内での各領域で平面波
成分を有し、任意の方向から入射する信号光に対して波
面同調が実現可能となる。これにより、信号を検出でき
る。
【０００８】また、別の波面同調方法として、宇宙の衛
星間空間光通信が知られている。この方法に用いる装置
は、図２４に示すように、信号送信側の衛星のビーコン
用発光素子１１からビーコン光１２を背景光対策のため
強度変調して送信する。また、通信用発光素子１５はレ
ーザ電源１３により駆動され、変調装置１４にて送信信
号に応じて変調することにより信号光を発生する。変調
された信号に基づいて通信用発光素子１５で信号光を発
生する。信号光は、レンズ１６によって平行光とされ、
精密指向制御ミラー１７及び粗指向制御ミラー１８を介
して空間に出射される。
星間空間光通信が知られている。この方法に用いる装置
は、図２４に示すように、信号送信側の衛星のビーコン
用発光素子１１からビーコン光１２を背景光対策のため
強度変調して送信する。また、通信用発光素子１５はレ
ーザ電源１３により駆動され、変調装置１４にて送信信
号に応じて変調することにより信号光を発生する。変調
された信号に基づいて通信用発光素子１５で信号光を発
生する。信号光は、レンズ１６によって平行光とされ、
精密指向制御ミラー１７及び粗指向制御ミラー１８を介
して空間に出射される。
【０００９】信号受信側の衛星に於て、信号光補足のた
め備えられた２次元ＣＣＤ（電荷結合素子）１９の出力
を捕捉・追随制御回路２０に入力し、この捕捉・追随制
御回路２０によってミラー駆動装置２１を駆動させ、粗
指向制御ミラー１８を制御し粗調整を、行うことにより
入射光を４象限検出器に入力する。その後、４象限検出
器の出力にて捕追・追尾制御回路２０により精密指向制
御ミラー１７を制御し信号光線の追尾を行っていた。さ
らに、信号光は通信用受光素子２３で受光された後、ア
ンプ２４を介して復調回路２５で信号が復調される。
め備えられた２次元ＣＣＤ（電荷結合素子）１９の出力
を捕捉・追随制御回路２０に入力し、この捕捉・追随制
御回路２０によってミラー駆動装置２１を駆動させ、粗
指向制御ミラー１８を制御し粗調整を、行うことにより
入射光を４象限検出器に入力する。その後、４象限検出
器の出力にて捕追・追尾制御回路２０により精密指向制
御ミラー１７を制御し信号光線の追尾を行っていた。さ
らに、信号光は通信用受光素子２３で受光された後、ア
ンプ２４を介して復調回路２５で信号が復調される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
受信時には局部発振光を絞った方がＳ／Ｎ比が良くなる
が波面同調はしにくくなるので、局部発振光の拡散によ
る波面同調方式が用いられているが、この場合には局部
発振光の強度が微弱になるという問題点がある。例え
ば、図２５ａおよび図２５ｂに示すように信号送信装置
３１と信号復調装置３２とがそれぞれ置かれている各面
間の垂直方向の距離Ｌ１（例として５ｍ）、信号光送信
装置３１直下から半径Ｌ２（例として２０ｍ）の地点に
信号復調装置３２があり、この信号復調装置３２の信号
光受信用の開口部３３の面積０．５ｃｍ×０．５ｃｍ、
局部発振光源３４からの局部発振光および信号光を合波
する光合波器３５と検出器３６との距離Ｌ３（例として
１０ｃｍ）であるとき、得られる信号強度は局部発振光
を拡散する構成を用いない場合と比べて１／１００とな
る。このため、従来十分であるはずの局部発振光の強度
が減少する。これにより、Ｓ／Ｎが低下し、コヒーレン
ト空間光伝送の利点である高速伝送が実現できないとい
う問題点があった。
受信時には局部発振光を絞った方がＳ／Ｎ比が良くなる
が波面同調はしにくくなるので、局部発振光の拡散によ
る波面同調方式が用いられているが、この場合には局部
発振光の強度が微弱になるという問題点がある。例え
ば、図２５ａおよび図２５ｂに示すように信号送信装置
３１と信号復調装置３２とがそれぞれ置かれている各面
間の垂直方向の距離Ｌ１（例として５ｍ）、信号光送信
装置３１直下から半径Ｌ２（例として２０ｍ）の地点に
信号復調装置３２があり、この信号復調装置３２の信号
光受信用の開口部３３の面積０．５ｃｍ×０．５ｃｍ、
局部発振光源３４からの局部発振光および信号光を合波
する光合波器３５と検出器３６との距離Ｌ３（例として
１０ｃｍ）であるとき、得られる信号強度は局部発振光
を拡散する構成を用いない場合と比べて１／１００とな
る。このため、従来十分であるはずの局部発振光の強度
が減少する。これにより、Ｓ／Ｎが低下し、コヒーレン
ト空間光伝送の利点である高速伝送が実現できないとい
う問題点があった。
【００１１】また、衛星間空間光伝送方式に於て用いら
れているような、送信側にビーコン用光源１１と信号送
信用光源１５との２つの光源を用いている方式では、２
つの光源が必要となり、低価格化、小型化、省電力化が
要求される民生用として用いることができないという問
題点がある。
れているような、送信側にビーコン用光源１１と信号送
信用光源１５との２つの光源を用いている方式では、２
つの光源が必要となり、低価格化、小型化、省電力化が
要求される民生用として用いることができないという問
題点がある。
【００１２】さらに、局部発振光を機械的手段によって
空間を走査させることにより、信号光と局部発振光の波
面を同調させる方法も知られているが、波面同調のため
には約１５°四方の全空間に対して０．０１°ステップ
で走査させる必要があり、波面同調時間の応答時間が長
くなり、又信号復調装置を動かす度に走査する必要があ
るため実用的でなかった。
空間を走査させることにより、信号光と局部発振光の波
面を同調させる方法も知られているが、波面同調のため
には約１５°四方の全空間に対して０．０１°ステップ
で走査させる必要があり、波面同調時間の応答時間が長
くなり、又信号復調装置を動かす度に走査する必要があ
るため実用的でなかった。
【００１３】本発明は、前記問題点を解決すべくなされ
たものであり、Ｓ／Ｎを向上し、高速伝送を実現するこ
とができ、構成の小型化、低消費電力化を図ることがで
きる空間光伝送装置及び空間光伝送方法を提供すること
を目的とする。
たものであり、Ｓ／Ｎを向上し、高速伝送を実現するこ
とができ、構成の小型化、低消費電力化を図ることがで
きる空間光伝送装置及び空間光伝送方法を提供すること
を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の空間光伝送装置
は、送信する信号に対応して変調し、かつ信号伝送速度
に比べて低い周波数にて強度変調した送信光を発生して
送信する光信号送信手段と、該光信号送信手段からの信
号光を検出器で受光し、受光された信号光に基づいて検
出器から出力される出力信号の強度変調成分が予め定め
る強度範囲内になるように、局部発振光の方向を、該送
信光の方向と予め定める関係を有するように調整し、こ
の調整により、送信光と局部発振光との波面同調を行
い、さらに、送信光の送信される信号に対応して変調さ
れた信号成分から、該送信される信号に対応する信号成
分を抽出する光信号復調手段とを備えており、そのこと
により上記目的を達成することができる。
は、送信する信号に対応して変調し、かつ信号伝送速度
に比べて低い周波数にて強度変調した送信光を発生して
送信する光信号送信手段と、該光信号送信手段からの信
号光を検出器で受光し、受光された信号光に基づいて検
出器から出力される出力信号の強度変調成分が予め定め
る強度範囲内になるように、局部発振光の方向を、該送
信光の方向と予め定める関係を有するように調整し、こ
の調整により、送信光と局部発振光との波面同調を行
い、さらに、送信光の送信される信号に対応して変調さ
れた信号成分から、該送信される信号に対応する信号成
分を抽出する光信号復調手段とを備えており、そのこと
により上記目的を達成することができる。
【００１５】また、本発明の空間光伝送装置は、光信号
送信装置と、該光信号送信装置からの光信号を受信する
光信号復調装置とを備える空間光伝送装置であって、該
光信号送信装置は、送信される第１信号に対応して変調
された第２信号を出力する光変調手段と、信号強度が周
期的に変化する第３信号を出力する光強度変調手段と、
該第２信号及び第３信号が入力され、光周波数及び光強
度が変調されたコヒーレントな光である信号光を発振す
る信号光発生手段とを備え、該信号復調装置は、該信号
光を受光する受光器と、該信号光とコヒーレントな局部
発振光を発生する局部発振手段と、該信号光と局部発振
光とを合波する合波手段と、該合波手段で合波された光
信号を光電変換する光電変換手段と、該光電変換手段か
らの出力から高周波帯域成分を通過させる高周波帯域通
過手段と、該高周波帯域通過手段からの出力から送信信
号を復調する送信信号復調手段と、該光電変換手段から
低周波帯域成分を通過させる低周波帯域成分通過手段
と、該低周波帯域通過手段を通過した低周波帯域成分を
処理し位置検出信号を出力する処理手段と、該処理手段
で得られた位置検出信号に基づいて、該光電変換手段を
空間的に走査させる走査駆動手段と、該位置検出信号に
基づいて、局部発振手段を駆動する局部発振駆動手段と
を備えており、そのことにより上記目的を達成すること
ができる。
送信装置と、該光信号送信装置からの光信号を受信する
光信号復調装置とを備える空間光伝送装置であって、該
光信号送信装置は、送信される第１信号に対応して変調
された第２信号を出力する光変調手段と、信号強度が周
期的に変化する第３信号を出力する光強度変調手段と、
該第２信号及び第３信号が入力され、光周波数及び光強
度が変調されたコヒーレントな光である信号光を発振す
る信号光発生手段とを備え、該信号復調装置は、該信号
光を受光する受光器と、該信号光とコヒーレントな局部
発振光を発生する局部発振手段と、該信号光と局部発振
光とを合波する合波手段と、該合波手段で合波された光
信号を光電変換する光電変換手段と、該光電変換手段か
らの出力から高周波帯域成分を通過させる高周波帯域通
過手段と、該高周波帯域通過手段からの出力から送信信
号を復調する送信信号復調手段と、該光電変換手段から
低周波帯域成分を通過させる低周波帯域成分通過手段
と、該低周波帯域通過手段を通過した低周波帯域成分を
処理し位置検出信号を出力する処理手段と、該処理手段
で得られた位置検出信号に基づいて、該光電変換手段を
空間的に走査させる走査駆動手段と、該位置検出信号に
基づいて、局部発振手段を駆動する局部発振駆動手段と
を備えており、そのことにより上記目的を達成すること
ができる。
【００１６】さらに、好ましくは、本発明の空間光伝送
装置における変調手段は、周波数変調または位相変調の
いずれかを行う。
装置における変調手段は、周波数変調または位相変調の
いずれかを行う。
【００１７】さらに、本発明の空間光伝送方法は、光信
号送信装置に於て、コヒーレントな光が、送信される信
号に対応して周波数変調または位相変調され、かつ信号
伝送速度に比べて低い周波数にて強度変調されて送信光
が発生されて送信されるステップと、送信光を検出器に
よって受光し、受光された送信光に基づいて検出器から
出力される出力信号の強度変調成分が予め定める強度範
囲内になるように、局部発振光の方向を、該送信光の方
向と予め定める関係を有するように調整し、この調整に
より、送信光と局部発振光との波面同調を行うステップ
と、送信光の前記送信される信号に対応して変調された
信号成分から、該送信される信号に対応する信号成分を
抽出するステップとを備えており、そのことにより上記
目的が達成される。
号送信装置に於て、コヒーレントな光が、送信される信
号に対応して周波数変調または位相変調され、かつ信号
伝送速度に比べて低い周波数にて強度変調されて送信光
が発生されて送信されるステップと、送信光を検出器に
よって受光し、受光された送信光に基づいて検出器から
出力される出力信号の強度変調成分が予め定める強度範
囲内になるように、局部発振光の方向を、該送信光の方
向と予め定める関係を有するように調整し、この調整に
より、送信光と局部発振光との波面同調を行うステップ
と、送信光の前記送信される信号に対応して変調された
信号成分から、該送信される信号に対応する信号成分を
抽出するステップとを備えており、そのことにより上記
目的が達成される。
【００１８】さらに、本発明の空間光伝送装置は、送信
する信号に対応して変調し、かつ信号伝送速度に比べて
低い周波数にて強度変調した送信光を発生して送信する
光信号送信手段と、該光信号送信手段からの信号光を受
信して復調する光信号復調手段とを有する空間光伝送装
置であって、該光信号復調手段は、該信号光を集光する
光学系と、該光学系で集光された信号光を受光する多分
割光検出部と、該多分割光検出部の検出領域の中心部分
に該信号光が照射されるように、少なくとも該光学系を
移動制御する制御部とを備えたものであり、そのことに
より上記目的が達成される。
する信号に対応して変調し、かつ信号伝送速度に比べて
低い周波数にて強度変調した送信光を発生して送信する
光信号送信手段と、該光信号送信手段からの信号光を受
信して復調する光信号復調手段とを有する空間光伝送装
置であって、該光信号復調手段は、該信号光を集光する
光学系と、該光学系で集光された信号光を受光する多分
割光検出部と、該多分割光検出部の検出領域の中心部分
に該信号光が照射されるように、少なくとも該光学系を
移動制御する制御部とを備えたものであり、そのことに
より上記目的が達成される。
【００１９】さらに、本発明の空間光伝送装置は、送信
する信号に対応して変調し、かつ信号伝送速度に比べて
低い周波数にて強度変調した送信光を発生して送信する
光信号送信手段と、該光信号送信手段からの信号光を受
信して復調する光信号復調手段とを有する空間光伝送装
置であって、該光信号復調手段は、該信号光を集光して
分光する光学系と、該光学系で集光して分光された一方
の信号光を受光する多分割光検出部と、該光学系で集光
して分光された他方の信号光を所定位置まで導く導波路
部と、該導波路部からの他方の信号光と局部発振光を合
波した光信号を受光する光信号検出部と、該多分割光検
出部の検出領域の中心部分に該集光された信号光が照射
されるように、また、該光信号検出部で受光した光信号
から得た位置検出信号成分を用いて、少なくとも該光学
系を波面同調するように移動制御する制御部とを備えた
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
する信号に対応して変調し、かつ信号伝送速度に比べて
低い周波数にて強度変調した送信光を発生して送信する
光信号送信手段と、該光信号送信手段からの信号光を受
信して復調する光信号復調手段とを有する空間光伝送装
置であって、該光信号復調手段は、該信号光を集光して
分光する光学系と、該光学系で集光して分光された一方
の信号光を受光する多分割光検出部と、該光学系で集光
して分光された他方の信号光を所定位置まで導く導波路
部と、該導波路部からの他方の信号光と局部発振光を合
波した光信号を受光する光信号検出部と、該多分割光検
出部の検出領域の中心部分に該集光された信号光が照射
されるように、また、該光信号検出部で受光した光信号
から得た位置検出信号成分を用いて、少なくとも該光学
系を波面同調するように移動制御する制御部とを備えた
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】さらに、本発明の空間光伝送装置は、信号
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信する光信号復調手段とを有する空間光伝
送装置であって、該光信号復調手段は、該信号光を集光
して分光する光学系と、該光学系で集光して分光された
一方の信号光を受光する第１多分割光検出部と、該光学
系で集光して分光された他方の信号光のスポット径を、
該第１多分割光検出部に照射される信号光のスポット径
よりも大きくなるように受光する第２多分割光検出部
と、該第２多分割光検出部に照射される信号光のスポッ
ト径が該第２多分割光検出部の各光検出領域に対して均
等に照射されるように、少なくとも該光学系を移動制御
し、その後、該第１多分割光検出部の検出領域の中心部
分に該信号光が照射されるように、少なくとも該光学系
を移動制御する制御部とを備えたものであり、そのこと
により上記目的が達成される。
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信する光信号復調手段とを有する空間光伝
送装置であって、該光信号復調手段は、該信号光を集光
して分光する光学系と、該光学系で集光して分光された
一方の信号光を受光する第１多分割光検出部と、該光学
系で集光して分光された他方の信号光のスポット径を、
該第１多分割光検出部に照射される信号光のスポット径
よりも大きくなるように受光する第２多分割光検出部
と、該第２多分割光検出部に照射される信号光のスポッ
ト径が該第２多分割光検出部の各光検出領域に対して均
等に照射されるように、少なくとも該光学系を移動制御
し、その後、該第１多分割光検出部の検出領域の中心部
分に該信号光が照射されるように、少なくとも該光学系
を移動制御する制御部とを備えたものであり、そのこと
により上記目的が達成される。
【００２１】さらに、本発明の空間光伝送装置は、信号
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、４５゜
に傾いたミラー部、該基板面に垂直に入射される送信信
号光を受信する、該ミラー部近傍に設けられた複数の光
検出器、該ミラー部からの反射光を導く導波路部、該導
波路部の途中に設けられた光学系の集光レンズさらに光
合波器、該光合波器で信号光と合波される局部発振光を
出力する局部発振光源、該導波路部の出力端からの合波
された光を受光する信号光受光部、これらミラー部、複
数の光検出器、導波路、信号光受光部、集光レンズ、光
合波器および局部発振光源を同一基板上に設けて一体化
した基板部と、該基板部の複数の光検出器に照射される
信号光のスポット径が該複数の光検出器の各光検出器に
対して均等に照射されるように該基板部を移動させて波
面同調制御をし、さらに、該基板部の信号光受光部に照
射される該信号光が所定の強度になるように該基板部を
移動させて波面同調制御をする制御部とを有するもので
あり、そのことにより上記目的が達成される。
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、４５゜
に傾いたミラー部、該基板面に垂直に入射される送信信
号光を受信する、該ミラー部近傍に設けられた複数の光
検出器、該ミラー部からの反射光を導く導波路部、該導
波路部の途中に設けられた光学系の集光レンズさらに光
合波器、該光合波器で信号光と合波される局部発振光を
出力する局部発振光源、該導波路部の出力端からの合波
された光を受光する信号光受光部、これらミラー部、複
数の光検出器、導波路、信号光受光部、集光レンズ、光
合波器および局部発振光源を同一基板上に設けて一体化
した基板部と、該基板部の複数の光検出器に照射される
信号光のスポット径が該複数の光検出器の各光検出器に
対して均等に照射されるように該基板部を移動させて波
面同調制御をし、さらに、該基板部の信号光受光部に照
射される該信号光が所定の強度になるように該基板部を
移動させて波面同調制御をする制御部とを有するもので
あり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】さらに、本発明の空間光伝送装置は、信号
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、信号光
を導く導波路部、該光信号送信手段からの信号光を該導
波路部に導くグレーティング部、該導波路部からの信号
光を受信する、該グレーティング部近傍に設けられた複
数の光検出器、該導波路部の途中に設けられた光学系の
集光レンズさらに光合波器、該光合波器で信号光と合波
される局部発振光を出力する局部発振光源、これら導波
路部、グレーティング部、複数の光検出器、信号光受光
部、集光レンズ、光合波器および局部発振光源を該同一
基板上に設けて一体化した基板部と、該基板部の複数の
光検出器に照射される信号光のスポット径が該複数の光
検出器の各光検出器に対して均等に照射されるように該
基板部を移動させて波面同調制御をし、さらに、該基板
部の信号光受光部に照射される該信号光が所定の強度に
なるように該基板部を移動させて波面同調制御をする制
御部とを有するものであり、そのことにより上記目的が
達成される。
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、信号光
を導く導波路部、該光信号送信手段からの信号光を該導
波路部に導くグレーティング部、該導波路部からの信号
光を受信する、該グレーティング部近傍に設けられた複
数の光検出器、該導波路部の途中に設けられた光学系の
集光レンズさらに光合波器、該光合波器で信号光と合波
される局部発振光を出力する局部発振光源、これら導波
路部、グレーティング部、複数の光検出器、信号光受光
部、集光レンズ、光合波器および局部発振光源を該同一
基板上に設けて一体化した基板部と、該基板部の複数の
光検出器に照射される信号光のスポット径が該複数の光
検出器の各光検出器に対して均等に照射されるように該
基板部を移動させて波面同調制御をし、さらに、該基板
部の信号光受光部に照射される該信号光が所定の強度に
なるように該基板部を移動させて波面同調制御をする制
御部とを有するものであり、そのことにより上記目的が
達成される。
【００２３】さらに、本発明の空間光伝送装置は、信号
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、４５゜
に傾いたミラー部、該基板面に垂直に入射される送信信
号光を受信する、該ミラー部近傍に設けられた複数の光
検出器、局部発振光を出力する局部発振光源、該ミラー
部からの反射光と該局部発振光源からの局部発振光を合
波して導くＹ字状導波路部、該Ｙ字状導波路部の出力端
からの合波した光を受光する信号光受光部、これらミラ
ー部、複数の光検出器、局部発振光源、Ｙ字状導波路部
および信号光受光部を同一基板上に設けて一体化した基
板部と、該基板部の複数の光検出器に照射される信号光
のスポット径が該複数の光検出器の各光検出器に対して
均等に照射されるように該基板部を移動させて波面同調
制御をし、さらに、該基板部の信号光受光部に照射され
る該信号光が所定の強度になるように該基板部を移動さ
せて波面同調制御をする制御部とを有するものであり、
そのことにより上記目的が達成される。
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、４５゜
に傾いたミラー部、該基板面に垂直に入射される送信信
号光を受信する、該ミラー部近傍に設けられた複数の光
検出器、局部発振光を出力する局部発振光源、該ミラー
部からの反射光と該局部発振光源からの局部発振光を合
波して導くＹ字状導波路部、該Ｙ字状導波路部の出力端
からの合波した光を受光する信号光受光部、これらミラ
ー部、複数の光検出器、局部発振光源、Ｙ字状導波路部
および信号光受光部を同一基板上に設けて一体化した基
板部と、該基板部の複数の光検出器に照射される信号光
のスポット径が該複数の光検出器の各光検出器に対して
均等に照射されるように該基板部を移動させて波面同調
制御をし、さらに、該基板部の信号光受光部に照射され
る該信号光が所定の強度になるように該基板部を移動さ
せて波面同調制御をする制御部とを有するものであり、
そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】さらに、本発明の空間光伝送装置は、送信
信号を強度変調した信号光を出射する送信光源部と、該
送信光源部から出射光の送信光成分の光偏波面を円偏光
とする手段と、該送信光成分の光偏波面が円偏光の光信
号をコヒーレント光ヘテロダイン検波して受信する光信
号復調手段とを備えたものであり、そのことにより上記
目的が達成される。
信号を強度変調した信号光を出射する送信光源部と、該
送信光源部から出射光の送信光成分の光偏波面を円偏光
とする手段と、該送信光成分の光偏波面が円偏光の光信
号をコヒーレント光ヘテロダイン検波して受信する光信
号復調手段とを備えたものであり、そのことにより上記
目的が達成される。
【００２５】
【作用】上記構成により、送信する信号に対応して変調
し、かつ信号伝送速度に比べて低い周波数にて強度変調
したコヒーレントな送信光を送信する。即ち、信号送信
装置に信号光発生手段を備え、送信信号に合わせて変調
を行うと共に、同一光源を位置検出信号として送信信号
に比して十分遅い伝送速度にて光強度変調し空間に出射
する。この送信信号光を信号復調装置に備えられた受光
器に入力し、この受光器出力から得られる位置検出信号
の強度に応じて、受信した送信信号光と局部発振光との
方向を所定の関係に調整するとともに、これにより得ら
れたビート信号を検出し、送信信号光と局部発振光の波
面同調を行う。このような空間光伝送装置及び空間光伝
送方法を備えた空間伝送システムにより、従来の強度変
調−直接検波方式や拡散局部発振光を用いた空間光伝送
装置または空間光伝送装置に比較して、高いＳ／Ｎを得
ることができ、更にコヒーレント性を利用した空間光伝
送の特徴である高速伝送速度を実現することができる。
また、信号光源を１つにできるので、構成の小型化、低
消費電力化を図ることができる。
し、かつ信号伝送速度に比べて低い周波数にて強度変調
したコヒーレントな送信光を送信する。即ち、信号送信
装置に信号光発生手段を備え、送信信号に合わせて変調
を行うと共に、同一光源を位置検出信号として送信信号
に比して十分遅い伝送速度にて光強度変調し空間に出射
する。この送信信号光を信号復調装置に備えられた受光
器に入力し、この受光器出力から得られる位置検出信号
の強度に応じて、受信した送信信号光と局部発振光との
方向を所定の関係に調整するとともに、これにより得ら
れたビート信号を検出し、送信信号光と局部発振光の波
面同調を行う。このような空間光伝送装置及び空間光伝
送方法を備えた空間伝送システムにより、従来の強度変
調−直接検波方式や拡散局部発振光を用いた空間光伝送
装置または空間光伝送装置に比較して、高いＳ／Ｎを得
ることができ、更にコヒーレント性を利用した空間光伝
送の特徴である高速伝送速度を実現することができる。
また、信号光源を１つにできるので、構成の小型化、低
消費電力化を図ることができる。
【００２６】また、制御部は、多分割光検出部の各検出
領域からの受光信号が均等になるように、即ち、多分割
光検出部の検出領域の中心部分に信号光の集光点が照射
されるように、少なくとも光学系を移動制御するので、
より大きい立体角で入射する、空間を伝搬する信号光と
の波面同調を高速にかつ効率よく行うことができる。こ
の状態で、空間から伝送されてきた光を光ファイバーな
どの導波路に対してある程度は結合可能となっており、
光信号検出部で受光した光信号から得る位置検出信号成
分が最も大きくなるように、少なくとも光学系を移動制
御すれば、多分割光検出部の出力のみで位置合わせをし
た以上に入力光と光ファイバーなどの導波路との微調な
結合効率の向上が図られる。また、光ファイバーなどの
導波路を用いることにより、自由空間に光学部品を用い
て、例えばヘテロダイン光学系などを容易に構成するこ
とが可能となり、この光学部分をも可動する従来のもの
に比べて、可動しない安定な光学部分まで信号光を導く
ことができるので、波面同調などの精密な光学系を構成
するのに適している。
領域からの受光信号が均等になるように、即ち、多分割
光検出部の検出領域の中心部分に信号光の集光点が照射
されるように、少なくとも光学系を移動制御するので、
より大きい立体角で入射する、空間を伝搬する信号光と
の波面同調を高速にかつ効率よく行うことができる。こ
の状態で、空間から伝送されてきた光を光ファイバーな
どの導波路に対してある程度は結合可能となっており、
光信号検出部で受光した光信号から得る位置検出信号成
分が最も大きくなるように、少なくとも光学系を移動制
御すれば、多分割光検出部の出力のみで位置合わせをし
た以上に入力光と光ファイバーなどの導波路との微調な
結合効率の向上が図られる。また、光ファイバーなどの
導波路を用いることにより、自由空間に光学部品を用い
て、例えばヘテロダイン光学系などを容易に構成するこ
とが可能となり、この光学部分をも可動する従来のもの
に比べて、可動しない安定な光学部分まで信号光を導く
ことができるので、波面同調などの精密な光学系を構成
するのに適している。
【００２７】さらに、制御部は、まず、照射スポット径
の大きい第２多分割光検出部からの受光信号により、波
面同調するように光学系を移動制御し、次に、照射スポ
ット径の小さい第１多分割光検出部部からの受光信号に
より、波面同調するように光学系を移動制御するので、
波面同調機能が働く角度の許容量を大きく、かつ波面同
調の制御性も良好になる。また、第１多分割光検出部と
光ファイバーを一体化すれば、信号復調手段の光学部分
の小型化、安定化が容易に図られる。さらに、集光レン
ズ、光ファイバーおよび第１多分割光検出部を一体化す
れば、位置合わせがより少なくなり、部品点数の低減、
光学系の安定化が図られる。
の大きい第２多分割光検出部からの受光信号により、波
面同調するように光学系を移動制御し、次に、照射スポ
ット径の小さい第１多分割光検出部部からの受光信号に
より、波面同調するように光学系を移動制御するので、
波面同調機能が働く角度の許容量を大きく、かつ波面同
調の制御性も良好になる。また、第１多分割光検出部と
光ファイバーを一体化すれば、信号復調手段の光学部分
の小型化、安定化が容易に図られる。さらに、集光レン
ズ、光ファイバーおよび第１多分割光検出部を一体化す
れば、位置合わせがより少なくなり、部品点数の低減、
光学系の安定化が図られる。
【００２８】さらに、ミラー部、複数の光検出器、導波
路、信号光受光部、集光レンズ、光合波器および局部発
振光源を該基板上に一体化して構成すれば、波面同調を
行う場合、外乱の影響を受けることなく安定した光学系
となる。また、選択成長法を用いて基板上に局部発振光
源および光検出器を作り込めば、さらなる位置精度の向
上が図られる。また、上記一体化構成に付け加えてグレ
ーティング部を設けることにより、光導波路への集光用
レンズおよびその位置合わせが不要となり、光学系の小
型化、組立の簡略化が図られる。さらに、上記一体化構
成の導波路に代えてＹ字状導波路構成とすれば、集光レ
ンズや光合波器を作り込む必要がなくなり、製造工程の
簡略化が図られる。
路、信号光受光部、集光レンズ、光合波器および局部発
振光源を該基板上に一体化して構成すれば、波面同調を
行う場合、外乱の影響を受けることなく安定した光学系
となる。また、選択成長法を用いて基板上に局部発振光
源および光検出器を作り込めば、さらなる位置精度の向
上が図られる。また、上記一体化構成に付け加えてグレ
ーティング部を設けることにより、光導波路への集光用
レンズおよびその位置合わせが不要となり、光学系の小
型化、組立の簡略化が図られる。さらに、上記一体化構
成の導波路に代えてＹ字状導波路構成とすれば、集光レ
ンズや光合波器を作り込む必要がなくなり、製造工程の
簡略化が図られる。
【００２９】さらに、出射光が直線偏光にて出射され、
コヒーレント光検波を行う場合には、発振波長を同調さ
せるだけではなく偏波面も同調させる必要があったが、
光信号送信手段の信号光光源の出力部分に１／４λ板を
挿入し、円偏光に変換して空間に出射すれば、偏波面も
同調させる必要はなくなる。このため、信号復調手段の
構成が簡単になってより速い信号受信も可能になる。ま
た、円偏光で送信された信号光のうちＴＥモードに対応
する成分のみからしかビート信号は得られないため、全
送信信号パワーに対してロスとなる。しかし、壁などで
反射され光偏波面が変化してしまうような場合において
も、常に安定した信号検出が行える。
コヒーレント光検波を行う場合には、発振波長を同調さ
せるだけではなく偏波面も同調させる必要があったが、
光信号送信手段の信号光光源の出力部分に１／４λ板を
挿入し、円偏光に変換して空間に出射すれば、偏波面も
同調させる必要はなくなる。このため、信号復調手段の
構成が簡単になってより速い信号受信も可能になる。ま
た、円偏光で送信された信号光のうちＴＥモードに対応
する成分のみからしかビート信号は得られないため、全
送信信号パワーに対してロスとなる。しかし、壁などで
反射され光偏波面が変化してしまうような場合において
も、常に安定した信号検出が行える。
【００３０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００３１】まず、図１及び図２を用いて本発明の第１
の実施例について説明する。図１は、本実施例の空間光
伝送装置の構成を示すブロック図であり、図２は、本実
施例の動作を説明する波形図である。
の実施例について説明する。図１は、本実施例の空間光
伝送装置の構成を示すブロック図であり、図２は、本実
施例の動作を説明する波形図である。
【００３２】図１に示すように、本実施例の空間光伝送
装置は、送信装置１０６と、受信装置である信号復調装
置１１７とを含んで構成される。信号送信装置１０６
は、送信用光源１０１を備える。この光源として、例え
ば１．３μｍ帯ＩｎＧａＡｓＰ系のＤＢＲ（Distribute
d Bragg Reflector）レーザ発振器を用い、外部の信号
源１０４からの図２（ｂ）に示される送信信号データＳ
ｂに従って、信号送信用駆動回路１０２から出力された
信号を、前記光源１０１であるレーザ発振器の信号変調
領域（回折格子）上へ印加する。印加した信号のキャリ
アのプラズマ効果により、レーザ発振器に於て屈折率変
化が生じる。これにより、周波数変調が行われる。
装置は、送信装置１０６と、受信装置である信号復調装
置１１７とを含んで構成される。信号送信装置１０６
は、送信用光源１０１を備える。この光源として、例え
ば１．３μｍ帯ＩｎＧａＡｓＰ系のＤＢＲ（Distribute
d Bragg Reflector）レーザ発振器を用い、外部の信号
源１０４からの図２（ｂ）に示される送信信号データＳ
ｂに従って、信号送信用駆動回路１０２から出力された
信号を、前記光源１０１であるレーザ発振器の信号変調
領域（回折格子）上へ印加する。印加した信号のキャリ
アのプラズマ効果により、レーザ発振器に於て屈折率変
化が生じる。これにより、周波数変調が行われる。
【００３３】前記プラズマ効果とは、物質中の電子と電
磁波（光）とが相互作用を生じて、該物質中の見かけの
誘電率（屈折率）ｎが、下記式１で示されるように変化
する効果のことである。
磁波（光）とが相互作用を生じて、該物質中の見かけの
誘電率（屈折率）ｎが、下記式１で示されるように変化
する効果のことである。
【００３４】
【数１】
【００３５】このＤＢＲレーザの変調方式の１例とし
て、送信信号（０、１）に対応して、２種類の周波数ｆ
１、ｆ２（ｆ２−ｆ１＝１ＧＨｚ）を用い、送信信号伝
送速度１００Ｍｂｐｓの光周波数のＦＳＫ変調を行う。
位置検出用信号として、同一ＤＢＲレーザの活性層に注
入する電流を、位置検出用駆動回路１０３によって、図
２（ａ）に示す既知のコード列Ｓａに対応して、また送
信信号データＳｂの前記伝送速度に比して十分遅い速
度、例えば１０Ｋｂｐｓで光強度変調を行って作成す
る。前記送信信号Ｓｂ及び位置検出用信号とが光変調さ
れて得られた信号光Ｓｃを、例えば、光出力として約６
０ｍＷで、空間に出射する。
て、送信信号（０、１）に対応して、２種類の周波数ｆ
１、ｆ２（ｆ２−ｆ１＝１ＧＨｚ）を用い、送信信号伝
送速度１００Ｍｂｐｓの光周波数のＦＳＫ変調を行う。
位置検出用信号として、同一ＤＢＲレーザの活性層に注
入する電流を、位置検出用駆動回路１０３によって、図
２（ａ）に示す既知のコード列Ｓａに対応して、また送
信信号データＳｂの前記伝送速度に比して十分遅い速
度、例えば１０Ｋｂｐｓで光強度変調を行って作成す
る。前記送信信号Ｓｂ及び位置検出用信号とが光変調さ
れて得られた信号光Ｓｃを、例えば、光出力として約６
０ｍＷで、空間に出射する。
【００３６】この時のＤＢＲレーザの送信光周波数に対
して、活性層に位置検出用信号として強度変調を行うた
めに注入した電流変調による熱の効果のため周波数変調
がなされ、その上にＦＳＫ変調あるいはＰＳＫ変調され
て、図２（ｃ）に示す出力Ｓｃとなる。信号復調装置１
１７には、入射光を制限する開口１１８が備えられたハ
ウジング１１９が備えられ、該ハウジング１１９内に於
て前記開口１１８と対向する位置には、信号検出器１１
０が配置されている。従って、信号検出器１１０は、前
記開口１１８が正対する方向を含む所定範囲内の信号光
のみしか検出できない構成となっている。
して、活性層に位置検出用信号として強度変調を行うた
めに注入した電流変調による熱の効果のため周波数変調
がなされ、その上にＦＳＫ変調あるいはＰＳＫ変調され
て、図２（ｃ）に示す出力Ｓｃとなる。信号復調装置１
１７には、入射光を制限する開口１１８が備えられたハ
ウジング１１９が備えられ、該ハウジング１１９内に於
て前記開口１１８と対向する位置には、信号検出器１１
０が配置されている。従って、信号検出器１１０は、前
記開口１１８が正対する方向を含む所定範囲内の信号光
のみしか検出できない構成となっている。
【００３７】この信号検出器１１０として、例えばＩｎ
ＧａＡｓ系フォトダイオードを用いる。この信号検出器
１１０の出力Ｓｄに於て、送信信号データＳｂの伝送速
度に比して十分遅い速度、例えば１０Ｋｂｐｓの光強度
変調成分が位置検出信号として含まれ、また送信信号デ
ータＳｂに相当するビート信号成分、例えば局部発振光
周波数ｆ1に対してＤＣ成分及び周波数１ＧＨｚの信号
成分が含まれている。
ＧａＡｓ系フォトダイオードを用いる。この信号検出器
１１０の出力Ｓｄに於て、送信信号データＳｂの伝送速
度に比して十分遅い速度、例えば１０Ｋｂｐｓの光強度
変調成分が位置検出信号として含まれ、また送信信号デ
ータＳｂに相当するビート信号成分、例えば局部発振光
周波数ｆ1に対してＤＣ成分及び周波数１ＧＨｚの信号
成分が含まれている。
【００３８】この信号検出器１１０の出力Ｓｄを、例え
ば遮断周波数１００ｋＨｚの低帯域通過回路１１５に入
力すると、強度変調成分のみが得られ、この強度変調成
分が前記位置検出信号である。
ば遮断周波数１００ｋＨｚの低帯域通過回路１１５に入
力すると、強度変調成分のみが得られ、この強度変調成
分が前記位置検出信号である。
【００３９】この低帯域通過回路１１５の出力を処理回
路１１４に入力する。処理回路１１４は、低帯域通過回
路１１５の前記出力の信号強度が予め定める強度となる
ように、制御回路１１３によって前記ハウジング１１９
を例として相互に垂直な２つの軸の回りにそれぞれ回転
駆動し、信号検出器１１０の正対する方向が空間を走査
するようにする。これにより、信号検出器１１０の受光
面に於て、信号光と局部発振光との波面同調を行う。こ
の信号検出器１１０の空間走査のための駆動は、例えば
アクチュエータ等を用いて行うことができる。
路１１４に入力する。処理回路１１４は、低帯域通過回
路１１５の前記出力の信号強度が予め定める強度となる
ように、制御回路１１３によって前記ハウジング１１９
を例として相互に垂直な２つの軸の回りにそれぞれ回転
駆動し、信号検出器１１０の正対する方向が空間を走査
するようにする。これにより、信号検出器１１０の受光
面に於て、信号光と局部発振光との波面同調を行う。こ
の信号検出器１１０の空間走査のための駆動は、例えば
アクチュエータ等を用いて行うことができる。
【００４０】受信した信号光から、前記送信信号を検出
する動作は、以下のように行われる。即ち、前記低帯域
通過回路１１５から出力される位置検出信号に基づき、
信号光と局部発振器１０７からの例えば光周波数ｆ１の
局部発振光との波面同調を行い合波器１０９に於て合波
する。合波器１０９からの出力は、信号検出器１１０に
入力され、前記局部発振光によってコヒーレント光ヘテ
ロダイン検波が行われる。このとき、局部発振光周波数
ｆ１を有する局部発振光は、前記送信信号が光強度変調
信号（位置検出信号）のために生じる光周波数のベース
バンド変調を受けているので、図２（ｅ）に示すように
ベースバンド変調を行う必要がある。このベースバンド
変調は、強度変調信号から得られた信号に同期させた局
部発振光駆動回路１１６で行うことが可能である。
する動作は、以下のように行われる。即ち、前記低帯域
通過回路１１５から出力される位置検出信号に基づき、
信号光と局部発振器１０７からの例えば光周波数ｆ１の
局部発振光との波面同調を行い合波器１０９に於て合波
する。合波器１０９からの出力は、信号検出器１１０に
入力され、前記局部発振光によってコヒーレント光ヘテ
ロダイン検波が行われる。このとき、局部発振光周波数
ｆ１を有する局部発振光は、前記送信信号が光強度変調
信号（位置検出信号）のために生じる光周波数のベース
バンド変調を受けているので、図２（ｅ）に示すように
ベースバンド変調を行う必要がある。このベースバンド
変調は、強度変調信号から得られた信号に同期させた局
部発振光駆動回路１１６で行うことが可能である。
【００４１】この信号検出器１１０から得られた出力
は、強度変調成分を位置検出信号として含むビート信号
であり、例えば遮断周波数５００ＭＨｚの高帯域通過回
路１１１に入力されビート信号のみが検出される。得ら
れた周波数ｆのビート信号の信号強度が最大となるよ
う、この信号検出器１１０及び局部発振器１０７を収納
しているハウジング１１９を機械的に駆動し、信号検出
器１１０を空間的に微小範囲走査させ、波面同調を行い
信号を検出する。この高帯域通過回路１１１の出力を信
号復調回路１１２に入力することにより、図２（ｆ）に
示す送信信号データＳｆを得ることができる。
は、強度変調成分を位置検出信号として含むビート信号
であり、例えば遮断周波数５００ＭＨｚの高帯域通過回
路１１１に入力されビート信号のみが検出される。得ら
れた周波数ｆのビート信号の信号強度が最大となるよ
う、この信号検出器１１０及び局部発振器１０７を収納
しているハウジング１１９を機械的に駆動し、信号検出
器１１０を空間的に微小範囲走査させ、波面同調を行い
信号を検出する。この高帯域通過回路１１１の出力を信
号復調回路１１２に入力することにより、図２（ｆ）に
示す送信信号データＳｆを得ることができる。
【００４２】この装置構成により、信号復調装置１１７
を備えた受信装置、あるいは発信装置１０６の空間的位
置が大きく変化しても、該信号復調装置１１７が発信装
置を連続的に追尾できる。このため、信号復調装置１１
７による連続した信号検出が可能となる。また、本実施
例に於て、１つの送信光源１０１で送信信号及び位置検
出信号を発生し、また１つの検出器１１０で信号検出、
及び位置検出の双方を行うことができるので、空間光伝
送装置の低価格化、小型化、低消費電力化が可能とな
る。
を備えた受信装置、あるいは発信装置１０６の空間的位
置が大きく変化しても、該信号復調装置１１７が発信装
置を連続的に追尾できる。このため、信号復調装置１１
７による連続した信号検出が可能となる。また、本実施
例に於て、１つの送信光源１０１で送信信号及び位置検
出信号を発生し、また１つの検出器１１０で信号検出、
及び位置検出の双方を行うことができるので、空間光伝
送装置の低価格化、小型化、低消費電力化が可能とな
る。
【００４３】また、複数の信号送信装置１０６、及び複
数の信号受信装置１１７で構成された空間光伝送装置の
場合、図２（ａ）に示した位置検出用の強度変調データ
列Ｓａを、各々の信号送信装置１０６で異なるものを使
用する場合がある。この場合に於て、いずれか一つの信
号復調装置１１７で受信したい信号送信装置１０６の位
置検出用変調データの信号強度が最大となるように、当
該信号復調装置１１７の信号検出器１１０の方向を定め
るようにする。これにより、その方向の信号光と局部発
振光との波面同調が可能となり、任意の信号を選択的に
受信することが出来るという効果も得られる。
数の信号受信装置１１７で構成された空間光伝送装置の
場合、図２（ａ）に示した位置検出用の強度変調データ
列Ｓａを、各々の信号送信装置１０６で異なるものを使
用する場合がある。この場合に於て、いずれか一つの信
号復調装置１１７で受信したい信号送信装置１０６の位
置検出用変調データの信号強度が最大となるように、当
該信号復調装置１１７の信号検出器１１０の方向を定め
るようにする。これにより、その方向の信号光と局部発
振光との波面同調が可能となり、任意の信号を選択的に
受信することが出来るという効果も得られる。
【００４４】本実施例に於て、強度変調データを三角波
で変調しているが、方形波、ｓｉｎ波等の様な波形の変
調信号でよいことは言うまでもない。
で変調しているが、方形波、ｓｉｎ波等の様な波形の変
調信号でよいことは言うまでもない。
【００４５】図３は、本発明の第２の実施例の空間光伝
送装置の構成を示すブロック図である。本実施例は、前
記第１の実施例に類似しており、対応する部分の再度の
説明を略す場合がある。
送装置の構成を示すブロック図である。本実施例は、前
記第１の実施例に類似しており、対応する部分の再度の
説明を略す場合がある。
【００４６】以下、図３を用いて本実施例の空間光伝送
装置について説明する。本実施例の空間光伝送装置は、
信号送信装置２０７と信号復調装置２１８とを含んで構
成される。
装置について説明する。本実施例の空間光伝送装置は、
信号送信装置２０７と信号復調装置２１８とを含んで構
成される。
【００４７】信号送信装置２０７に設けられた発光源２
０１として、例えば０．７８μｍ帯ＧａＡｓ系ＤＦＢレ
ーザを用いる。外部の信号源２０５からの送信データに
応じて信号駆動回路２０３で光周波数変調を行う。光源
２０１から出射した光を、電界吸収型変調器２０２に入
力する。この変調器２０２を既知のデータ列に従って、
送信信号速度に比して十分遅い速度で駆動回路２０４を
用いて駆動することにより強度変調を行う。この変調さ
れた光は、レンズ２０６を介して空間に拡散され出射さ
れる。
０１として、例えば０．７８μｍ帯ＧａＡｓ系ＤＦＢレ
ーザを用いる。外部の信号源２０５からの送信データに
応じて信号駆動回路２０３で光周波数変調を行う。光源
２０１から出射した光を、電界吸収型変調器２０２に入
力する。この変調器２０２を既知のデータ列に従って、
送信信号速度に比して十分遅い速度で駆動回路２０４を
用いて駆動することにより強度変調を行う。この変調さ
れた光は、レンズ２０６を介して空間に拡散され出射さ
れる。
【００４８】信号復調装置２１８では、前記第１実施例
と同様に光が入射する範囲が制限される開口２１９を有
する。従って、２次元アレイ検出器２１１は、前記開口
２１９が正対する方向を含む所定範囲内の信号光のみし
か検出できない構成となっている。本実施例の信号復調
装置２１８は、信号検出器として例えばＳｉのフォトダ
イオードを２次元状にアレイ化した前記２次元アレイ検
出器（以下、検出器）２１１を備えている。この検出器
２１１の出力を低帯域通過回路２１６に入力することに
より、前記第１実施例と同様に、位置検出信号を抽出す
ることができる。この位置検出信号を処理回路２１５で
処理し、位置検出信号の信号強度が最大となる方向に、
制御回路２１４によって信号検出器２１１の正対する方
向を、信号送信装置２０７に向かう方向に合わせる。こ
の制御により、信号光と局部発振光との波面同調を図る
ことができる。
と同様に光が入射する範囲が制限される開口２１９を有
する。従って、２次元アレイ検出器２１１は、前記開口
２１９が正対する方向を含む所定範囲内の信号光のみし
か検出できない構成となっている。本実施例の信号復調
装置２１８は、信号検出器として例えばＳｉのフォトダ
イオードを２次元状にアレイ化した前記２次元アレイ検
出器（以下、検出器）２１１を備えている。この検出器
２１１の出力を低帯域通過回路２１６に入力することに
より、前記第１実施例と同様に、位置検出信号を抽出す
ることができる。この位置検出信号を処理回路２１５で
処理し、位置検出信号の信号強度が最大となる方向に、
制御回路２１４によって信号検出器２１１の正対する方
向を、信号送信装置２０７に向かう方向に合わせる。こ
の制御により、信号光と局部発振光との波面同調を図る
ことができる。
【００４９】このように電界吸収型変調器２０２を用い
ることにより、送信装置２０７側の位置検出信号の強度
に関して、信号オン時と信号オフ時との光強度の差であ
る消光比が大きく取れる。また、２次元アレイ検出器２
１１を使用することにより、前記第１実施例に於て信号
検出器１１０が空間を機械的に走査した空間の範囲から
の光を、２次元アレイ検出器２１１で同時に検出するこ
とができる。従って、本実施例の空間光伝送装置に於
て、位置検出用信号を検出するために、信号検出器２１
１によって空間を機械的に走査する必要がなく、波面同
調動作の高速応答を図ることができる。
ることにより、送信装置２０７側の位置検出信号の強度
に関して、信号オン時と信号オフ時との光強度の差であ
る消光比が大きく取れる。また、２次元アレイ検出器２
１１を使用することにより、前記第１実施例に於て信号
検出器１１０が空間を機械的に走査した空間の範囲から
の光を、２次元アレイ検出器２１１で同時に検出するこ
とができる。従って、本実施例の空間光伝送装置に於
て、位置検出用信号を検出するために、信号検出器２１
１によって空間を機械的に走査する必要がなく、波面同
調動作の高速応答を図ることができる。
【００５０】また、信号検出器２１１の出力を高帯域通
過回路２１２に入力し、前記第１実施例の場合と同様に
ビート信号を抽出する。このビート信号の信号強度が最
大になるように、前記信号検出器２１１を用いて、空間
を微小範囲に亘って機械的に走査することにより波面同
調を行い、復調回路２１３によって送信信号を復調す
る。
過回路２１２に入力し、前記第１実施例の場合と同様に
ビート信号を抽出する。このビート信号の信号強度が最
大になるように、前記信号検出器２１１を用いて、空間
を微小範囲に亘って機械的に走査することにより波面同
調を行い、復調回路２１３によって送信信号を復調す
る。
【００５１】このような実施例に於ても、前記実施例に
於ける効果と同様な効果を達成することができる。
於ける効果と同様な効果を達成することができる。
【００５２】本実施例に於て、電界吸収型の外部変調器
２０２を使用しているが、どの様な構成の変調器でもよ
い。また、本実施例に於て、発光源２０１と外部変調器
２０２とが相互に独立した別個の構成であるが、これら
が一体化された構成を採用しても良いことは言うまでも
ない。
２０２を使用しているが、どの様な構成の変調器でもよ
い。また、本実施例に於て、発光源２０１と外部変調器
２０２とが相互に独立した別個の構成であるが、これら
が一体化された構成を採用しても良いことは言うまでも
ない。
【００５３】また、本発明の第２の実施例の変形例とし
て、図４に示すように、位置検出用検出器として、３角
錐状の取付部材２２２の３つの面２２３、２２４、２２
５に検出器２１９をそれぞれ備えた構成を採用してもよ
い。前記各実施例の信号検出器１１０、２１１及び本実
施例の信号検出器２１９に於て、信号検出器２１９の検
波面に垂直に入射した光の強度成分のみ出力される。従
って、この３つの検出器２１９からの各検出信号を、相
互に３つの比較器２２０でそれぞれ比較して、各検出信
号間の強度差を出力する。各比較器２２０からの出力に
基づいて、計算機２２１によって、該位置検出用検出器
が正対する信号送信装置（図示せず）の方向を演算する
ことが可能である。この構成によって、前記実施例で述
べた効果を達成できると共に、波面同調の高速応答を達
成することができ、位置検出用の検出器数を減少するこ
とができる。
て、図４に示すように、位置検出用検出器として、３角
錐状の取付部材２２２の３つの面２２３、２２４、２２
５に検出器２１９をそれぞれ備えた構成を採用してもよ
い。前記各実施例の信号検出器１１０、２１１及び本実
施例の信号検出器２１９に於て、信号検出器２１９の検
波面に垂直に入射した光の強度成分のみ出力される。従
って、この３つの検出器２１９からの各検出信号を、相
互に３つの比較器２２０でそれぞれ比較して、各検出信
号間の強度差を出力する。各比較器２２０からの出力に
基づいて、計算機２２１によって、該位置検出用検出器
が正対する信号送信装置（図示せず）の方向を演算する
ことが可能である。この構成によって、前記実施例で述
べた効果を達成できると共に、波面同調の高速応答を達
成することができ、位置検出用の検出器数を減少するこ
とができる。
【００５４】このような実施例に於ても、前記実施例に
於ける効果と同様な効果を達成することができる。
於ける効果と同様な効果を達成することができる。
【００５５】図５は本発明の第３の実施例を示す空間光
伝送装置のブロック図である。本実施例は、前記各実施
例に類似する。前記各実施例と対応する部分の再度の説
明を省略することがある。以下、図５を用いて本実施例
について説明する。
伝送装置のブロック図である。本実施例は、前記各実施
例に類似する。前記各実施例と対応する部分の再度の説
明を省略することがある。以下、図５を用いて本実施例
について説明する。
【００５６】本実施例の空間光伝送装置は、信号復調装
置３１１を備える。信号復調装置３１１において、前記
第１実施例と同様に開口３１１を有する。従って、検出
器３０４は、前記開口３１１が正対する方向を含む所定
範囲内の信号光のみしか検出できない構成となってい
る。本実施例の信号復調装置３１１に於て、検出器３０
４の出力を低帯域通過回路３０９に入力し、位置検出信
号を処理回路３０８で処理し、位置検出信号の信号強度
が最大となる方向に、制御回路３０７によって信号検出
器３０４の正対する方向を、信号送信装置に向かう方向
に合わせる。この制御により、信号光と局部発振光との
波面同調を図ることができる。
置３１１を備える。信号復調装置３１１において、前記
第１実施例と同様に開口３１１を有する。従って、検出
器３０４は、前記開口３１１が正対する方向を含む所定
範囲内の信号光のみしか検出できない構成となってい
る。本実施例の信号復調装置３１１に於て、検出器３０
４の出力を低帯域通過回路３０９に入力し、位置検出信
号を処理回路３０８で処理し、位置検出信号の信号強度
が最大となる方向に、制御回路３０７によって信号検出
器３０４の正対する方向を、信号送信装置に向かう方向
に合わせる。この制御により、信号光と局部発振光との
波面同調を図ることができる。
【００５７】また、信号検出器３０４の出力を高帯域通
過回路３０５に入力し、第１実施例の場合と同様にビー
ト信号を抽出する。このビート信号の信号強度が最大に
なるように、前記信号検出器３０４を用いて、空間を微
小範囲に渡って機械的に走査することにより波面同調を
行い、復調回路３０６によって送信信号を復調する。こ
こで、１゜程度拡散させた局部発振光を使用しているた
め、正確に波面同調を行わなくても信号の検出ができ
る。
過回路３０５に入力し、第１実施例の場合と同様にビー
ト信号を抽出する。このビート信号の信号強度が最大に
なるように、前記信号検出器３０４を用いて、空間を微
小範囲に渡って機械的に走査することにより波面同調を
行い、復調回路３０６によって送信信号を復調する。こ
こで、１゜程度拡散させた局部発振光を使用しているた
め、正確に波面同調を行わなくても信号の検出ができ
る。
【００５８】次に受信された送信信号光と、局部発振回
路３０１から発振され、マイクロレンズアレイ３０２等
で微小角度例えば１°程度拡散させた局部発振光との波
面同調を前記各実施例と同様に行い、合波器３０３によ
り合波する。前記信号検出器３０４の出力を高帯域通過
回路３０６に入力することにより、前記送信信号を抽出
し、復調回路３０６で復調する。
路３０１から発振され、マイクロレンズアレイ３０２等
で微小角度例えば１°程度拡散させた局部発振光との波
面同調を前記各実施例と同様に行い、合波器３０３によ
り合波する。前記信号検出器３０４の出力を高帯域通過
回路３０６に入力することにより、前記送信信号を抽出
し、復調回路３０６で復調する。
【００５９】このような実施例に於ても、前記実施例に
於ける効果と同様な効果を達成することができる。更
に、前述したように、微小角度だけ拡散した局部発振光
を使用することにより、空間を機械的に微小範囲走査す
ることなく波面同調を行うことができ、また復調装置３
１１が微小距離移動しても、移動毎に波面同調を行う必
要がなくなる。また、本実施例に於て、局部発振光を微
小角度だけ拡散させているため、従来技術に於て問題で
あった局部発振光の強度の減少も問題とならない。
於ける効果と同様な効果を達成することができる。更
に、前述したように、微小角度だけ拡散した局部発振光
を使用することにより、空間を機械的に微小範囲走査す
ることなく波面同調を行うことができ、また復調装置３
１１が微小距離移動しても、移動毎に波面同調を行う必
要がなくなる。また、本実施例に於て、局部発振光を微
小角度だけ拡散させているため、従来技術に於て問題で
あった局部発振光の強度の減少も問題とならない。
【００６０】図６は本発明の第４の実施例を示す空間光
伝送装置の伝送方式の波形図である。以下、図６を用い
て、本実施例の空間光伝送方法について説明する。本実
施例の空間光伝送方法を実現する空間光伝送装置とし
て、図１に示す空間光伝送装置を例として説明する。
伝送装置の伝送方式の波形図である。以下、図６を用い
て、本実施例の空間光伝送方法について説明する。本実
施例の空間光伝送方法を実現する空間光伝送装置とし
て、図１に示す空間光伝送装置を例として説明する。
【００６１】信号送信装置１０６に備えられた送信用発
光源１０１の送信時間を分割し、図６（ａ）に示す時間
ｔ１の間、図６（ｂ）に示すように光強度変調すること
により、位置検出用信号を時間ｔ２の間、図６（ａ）に
示すように光周波数変調する。このように変調された信
号に基づいて信号光を発生し、該信号光を空間に拡散し
て出射する。
光源１０１の送信時間を分割し、図６（ａ）に示す時間
ｔ１の間、図６（ｂ）に示すように光強度変調すること
により、位置検出用信号を時間ｔ２の間、図６（ａ）に
示すように光周波数変調する。このように変調された信
号に基づいて信号光を発生し、該信号光を空間に拡散し
て出射する。
【００６２】信号復調装置１１７に於て、位置検出信号
の受信時は図６（ｃ）に示すように局部発振光光源１０
７を消灯し、信号光受信時は局部発振光光源１０７を点
灯させ、局部発振光を信号検出器１１０に於て信号光と
合波する。この局部発振光の発振または停止は、信号光
から図６（ｆ）に示す位置検出用の強度変調信号を抽出
し、これに同調させることにより容易に行うことができ
る。図６（ｄ）に示される検波器１１０の出力からの時
間ｔ1の間に得られる位置検出信号の信号強度が最大に
なるように、信号光と局部発振光の波面同調を行い、検
出器１１０の出力の時間ｔ２の間に得られるビート信号
から、図６（ｅ）に示す送信信号の信号復調を行うこと
により、空間光伝送を行う。
の受信時は図６（ｃ）に示すように局部発振光光源１０
７を消灯し、信号光受信時は局部発振光光源１０７を点
灯させ、局部発振光を信号検出器１１０に於て信号光と
合波する。この局部発振光の発振または停止は、信号光
から図６（ｆ）に示す位置検出用の強度変調信号を抽出
し、これに同調させることにより容易に行うことができ
る。図６（ｄ）に示される検波器１１０の出力からの時
間ｔ1の間に得られる位置検出信号の信号強度が最大に
なるように、信号光と局部発振光の波面同調を行い、検
出器１１０の出力の時間ｔ２の間に得られるビート信号
から、図６（ｅ）に示す送信信号の信号復調を行うこと
により、空間光伝送を行う。
【００６３】このような実施例に於ても、前記実施例に
於ける効果と同様な効果を達成することができる。
於ける効果と同様な効果を達成することができる。
【００６４】図７は本発明の第５の実施例を示す空間光
伝送装置における光検出部と送信信号装置の構成図であ
り、図８は図７の光検出部を組み込んだ信号復調装置の
構成を示すブロック図である。図７および図８におい
て、空間光伝送装置は、信号送信装置４０１と、受信装
置である信号復調装置４０２とを含んで構成される。こ
の信号送信装置４０２は、送信用光源を備える。この光
源として、例えば１．３μｍ帯ＩｎＧａＡｓＰ系のＤＢ
Ｒ（Distributed Bragg Reflector）レーザ発振器を用
い、外部の信号源４０３からの送信信号データに従っ
て、信号送信用駆動回路４０４から出力された信号を、
光源４０５であるレーザ発振器の信号変調領域（回折格
子）上へ印加する。印加した信号のキャリアのプラズマ
効果により、レーザ発振器において屈折率変化が生じ
る。これにより、周波数変調が行われる。 位置検出用
信号として、レーザ発振器の活性層に注入する電流を、
位置検出用駆動回路４０６によって、既知のコード列に
対応して、また送信信号データの伝送速度に比して十分
遅い速度、例えば１００Ｋｂｐｓで光強度変調を行って
作成する。これら送信信号と位置検出用信号とが光変調
されて得られた信号光をレンズ４０７を介して空間に出
射する。
伝送装置における光検出部と送信信号装置の構成図であ
り、図８は図７の光検出部を組み込んだ信号復調装置の
構成を示すブロック図である。図７および図８におい
て、空間光伝送装置は、信号送信装置４０１と、受信装
置である信号復調装置４０２とを含んで構成される。こ
の信号送信装置４０２は、送信用光源を備える。この光
源として、例えば１．３μｍ帯ＩｎＧａＡｓＰ系のＤＢ
Ｒ（Distributed Bragg Reflector）レーザ発振器を用
い、外部の信号源４０３からの送信信号データに従っ
て、信号送信用駆動回路４０４から出力された信号を、
光源４０５であるレーザ発振器の信号変調領域（回折格
子）上へ印加する。印加した信号のキャリアのプラズマ
効果により、レーザ発振器において屈折率変化が生じ
る。これにより、周波数変調が行われる。 位置検出用
信号として、レーザ発振器の活性層に注入する電流を、
位置検出用駆動回路４０６によって、既知のコード列に
対応して、また送信信号データの伝送速度に比して十分
遅い速度、例えば１００Ｋｂｐｓで光強度変調を行って
作成する。これら送信信号と位置検出用信号とが光変調
されて得られた信号光をレンズ４０７を介して空間に出
射する。
【００６５】このように、信号送信装置４０１から送信
信号データとして１００Ｍｂｐｓ、信号復調装置４０２
のＩＦ周波数（中間周波数）Ｓｆが１ＧＨｚとなるよう
に光周波数変調された送信光、位置検出用信号光Ｓａと
して１００Ｋｂｐｓの正弦波で強度変調された信号を１
つの光源にて送信する構成としている。このとき、送信
用光源として１電極のＤＦＢレーザを使用して強度変調
信号及び送信データに応じた信号を印加した。このよう
にすることにより、ＤＢＲレーザを用いて活性層に強度
変調信号、回折格子上に送信データに合わせて光周波数
変調を行う方法と同様の変調効果（図２の変調）が得ら
れる。また、位置検出信号光の周波数として１００Ｋｂ
ｐｓを使用しているように、周波数帯域として低いもの
を使用した方が狭帯域のフィルタを使用することができ
位置検出信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
信号データとして１００Ｍｂｐｓ、信号復調装置４０２
のＩＦ周波数（中間周波数）Ｓｆが１ＧＨｚとなるよう
に光周波数変調された送信光、位置検出用信号光Ｓａと
して１００Ｋｂｐｓの正弦波で強度変調された信号を１
つの光源にて送信する構成としている。このとき、送信
用光源として１電極のＤＦＢレーザを使用して強度変調
信号及び送信データに応じた信号を印加した。このよう
にすることにより、ＤＢＲレーザを用いて活性層に強度
変調信号、回折格子上に送信データに合わせて光周波数
変調を行う方法と同様の変調効果（図２の変調）が得ら
れる。また、位置検出信号光の周波数として１００Ｋｂ
ｐｓを使用しているように、周波数帯域として低いもの
を使用した方が狭帯域のフィルタを使用することができ
位置検出信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６６】この送信光を信号復調装置４０２に設けら
れた０．５×０．５ｃｍのマスクにて開口制限を行い光
検出部４０２ａに入射させる。この光をレンズ４０８に
て集光する。このとき用いるレンズには、レンズの開口
数（Ｎ．Ａ）と光ファイバー４０９の開口数を合わせて
おくほうが光結合効率の損失を少なくできる。通常０．
８μｍ帯のシングルモードファイバーを使用する場合
Ｎ．Ａが０．１程度であることから、本実施例ではＮ．
Ａが０．１、焦点距離が３０ｍｍのレンズを使用した。
これによりレンズ４０８に入射された光と光ファイバー
４０９の結合損失を０．５ｄＢ程度に押さえることがで
きる。
れた０．５×０．５ｃｍのマスクにて開口制限を行い光
検出部４０２ａに入射させる。この光をレンズ４０８に
て集光する。このとき用いるレンズには、レンズの開口
数（Ｎ．Ａ）と光ファイバー４０９の開口数を合わせて
おくほうが光結合効率の損失を少なくできる。通常０．
８μｍ帯のシングルモードファイバーを使用する場合
Ｎ．Ａが０．１程度であることから、本実施例ではＮ．
Ａが０．１、焦点距離が３０ｍｍのレンズを使用した。
これによりレンズ４０８に入射された光と光ファイバー
４０９の結合損失を０．５ｄＢ程度に押さえることがで
きる。
【００６７】このレンズ４０８からの入射光を光分波器
４１０で任意の分割比に分波し、分波された一方の光を
多分割光検出器４１１に入射するようにしておく。この
多分割光検出器４１１の検出器出力は、ローパスフィル
タ回路またはバンドパスフィルタ回路（ローパスフィル
タ回路のみで所望の位置検出用信号は検出されるが雑音
成分を除去するためにはバンドパスフィルタ回路にして
おくほうが良い）４１２を通して雑音成分を除去し、図
２ｄに示しているように位置検出用信号成分Ｓｄのみを
検出する。
４１０で任意の分割比に分波し、分波された一方の光を
多分割光検出器４１１に入射するようにしておく。この
多分割光検出器４１１の検出器出力は、ローパスフィル
タ回路またはバンドパスフィルタ回路（ローパスフィル
タ回路のみで所望の位置検出用信号は検出されるが雑音
成分を除去するためにはバンドパスフィルタ回路にして
おくほうが良い）４１２を通して雑音成分を除去し、図
２ｄに示しているように位置検出用信号成分Ｓｄのみを
検出する。
【００６８】図９に図７の送信信号装置からの送信光の
周波数スペクトル図を示す。図９に示すように、位置検
出用信号に正弦波を用いた場合が最も狭帯域のものを使
用することができる。つまり、図９の点線部分の周波数
のみを透過させるフィルタで信号の抽出が行える。本実
施例では、１００ｋＨｚに対して２００Ｈｚの透過帯域
を持ったものを使用した。位置検出用信号として三角波
を用いた場合、実線で示すように信号を検出するための
フィルタの帯域として１００ｋＨｚに対して約５〜７倍
が必要となるため、雑音等のノイズ成分が多くなる。よ
って、正弦波信号を用いた場合が最もＳ／Ｎ比よく検出
することができる。
周波数スペクトル図を示す。図９に示すように、位置検
出用信号に正弦波を用いた場合が最も狭帯域のものを使
用することができる。つまり、図９の点線部分の周波数
のみを透過させるフィルタで信号の抽出が行える。本実
施例では、１００ｋＨｚに対して２００Ｈｚの透過帯域
を持ったものを使用した。位置検出用信号として三角波
を用いた場合、実線で示すように信号を検出するための
フィルタの帯域として１００ｋＨｚに対して約５〜７倍
が必要となるため、雑音等のノイズ成分が多くなる。よ
って、正弦波信号を用いた場合が最もＳ／Ｎ比よく検出
することができる。
【００６９】この多分割光検出器４１１からのそれぞれ
の検出器出力信号を、バンドパスフィルタ回路４１２を
介して波形整形回路４１３に入力して任意のレベルまで
増幅し、この波形整形回路４１３からの信号出力に合わ
せて局部発振光駆動回路４１４により局部発振レーザ４
１５を駆動する。この局部発振光駆動回路４１４の駆動
方法の例として、例えば図２に示すような送信方式の場
合、図２ｄの位置検出用信号の三角波変調成分に同期さ
せて局部発振光を三角波変調するように駆動させる。ま
た、例えば図６の送信方式の場合位置検出用信号が送信
されている場合には、局部発振光をオフにして位置検出
用信号光を検出、位置検出用信号が送信されていない時
には、局部発振光をオンしヘテロダイン検波を行い送信
信号を検出するように駆動する。
の検出器出力信号を、バンドパスフィルタ回路４１２を
介して波形整形回路４１３に入力して任意のレベルまで
増幅し、この波形整形回路４１３からの信号出力に合わ
せて局部発振光駆動回路４１４により局部発振レーザ４
１５を駆動する。この局部発振光駆動回路４１４の駆動
方法の例として、例えば図２に示すような送信方式の場
合、図２ｄの位置検出用信号の三角波変調成分に同期さ
せて局部発振光を三角波変調するように駆動させる。ま
た、例えば図６の送信方式の場合位置検出用信号が送信
されている場合には、局部発振光をオフにして位置検出
用信号光を検出、位置検出用信号が送信されていない時
には、局部発振光をオンしヘテロダイン検波を行い送信
信号を検出するように駆動する。
【００７０】また、多分割位置検出用の検出器である多
分割光検出器４１１に導いた光の波形整形回路４１３か
ら得られた各検出器出力値の積分強度またはピーク値の
検出を行い、この出力を比較器４１６にて比較し、比較
器４１６からの出力信号を位置検出器制御回路４１７に
入力して、光検出部分が構成されるハウジングの走査方
向を算出し、駆動回路４１８にて走査させる。
分割光検出器４１１に導いた光の波形整形回路４１３か
ら得られた各検出器出力値の積分強度またはピーク値の
検出を行い、この出力を比較器４１６にて比較し、比較
器４１６からの出力信号を位置検出器制御回路４１７に
入力して、光検出部分が構成されるハウジングの走査方
向を算出し、駆動回路４１８にて走査させる。
【００７１】この位置検出器制御回路４１７の走査方法
で最も良い制御方法としては初期状態である信号復調装
置４０２に備えられた光検出部分が構成されているハウ
ジングと信号送信装置４０１の位置が全く合っていない
とき、つまり、多分割光検出器４１１の１または２つの
領域からしか検出器出力が出力されないような場合、光
が入射している多分割光検出器４１１の領域と対角方向
に光入射スポットが移動するようにハウジングを走査さ
せる。つまり、図７に示される多分割光検出器４１１の
検出領域ｉでのみしか位置検出信号が検出されないよう
な場合、多分割光検出器４１１の検出領域ＩＩＩの方向
に光入射スポットが動くような方向にハウジングを動か
す。また、多分割光検出器４１１の検出領域ｉ，ｉｉで
位置検出信号が検出されるような場合には、光入射スポ
ットが検出領域ＩＩＩ，ＩＶの方向に動くようにハウジ
ングを走査するように、位置検出器制御回路４１７にて
制御する。このように、ハウジングを走査することによ
り多分割光検出器４１１の全ての検出領域から位置検出
用信号が検出されるようになった後、各検出領域からの
それぞれ検出器出力信号が等しくなるように、多分割光
検出器４１１の各検出領域からの出力信号によってハウ
ジングを走査する。この制御ルーチンを用いることによ
り短時間で効率良く波面同調を行うことができる。ここ
で、位置検出信号を検出後安定した制御を行うために
は、走査系の移動速度は位置検出信号検出系の制御ルー
プの応答速度（１００ＫＨｚ）に比して遅くなければな
らず、１０ＫＨｚの制御ループの応答時間とした。ま
た、多分割光検出器４１１に入射される光スポット面積
としては多分割検出領域も１〜２つ分の面積が好まし
い。ここで、多分割光検出器４１１の多分割検出領域の
面積は、応答速度が検出器の面積により制限され位置検
出用信号の帯域数１００ＫＨｚ程度が検出できるために
は直径約２〜３ｍｍのものを使用する必要がある。この
入射光の検出器面上でのスポット面積の最適値は、入射
面積が小さいこと、つまり、検出器面で比較的焦点が合
うようにレンズ４０８の位置を合わせている場合、入射
光のレンズ４０８に対する入射角が大きくなり、すぐに
多分割光検出器４１１の検出領域から入射光が外れてし
まう。つまり、信号送信装置４０１と信号復調装置４０
２との角度差が大きくなると、波面同調ループから外れ
てしまい波面同調が行われなくなる。また、この入射ス
ポット面積が多分割光検出器４１１の面積より大きくな
ると、位置検出用信号光が大きくずれない限りは、多分
割光検出器４１１から常に出力信号が出力されるが、角
度ずれに対する出力信号の変化の割合が少なくなり角度
に対する信号出力のＳ／Ｎ比が劣化し、精度よく波面同
調を行うことができなくなるため、多分割光検出器４１
１に対する入射面積が小さいことが好ましい。
で最も良い制御方法としては初期状態である信号復調装
置４０２に備えられた光検出部分が構成されているハウ
ジングと信号送信装置４０１の位置が全く合っていない
とき、つまり、多分割光検出器４１１の１または２つの
領域からしか検出器出力が出力されないような場合、光
が入射している多分割光検出器４１１の領域と対角方向
に光入射スポットが移動するようにハウジングを走査さ
せる。つまり、図７に示される多分割光検出器４１１の
検出領域ｉでのみしか位置検出信号が検出されないよう
な場合、多分割光検出器４１１の検出領域ＩＩＩの方向
に光入射スポットが動くような方向にハウジングを動か
す。また、多分割光検出器４１１の検出領域ｉ，ｉｉで
位置検出信号が検出されるような場合には、光入射スポ
ットが検出領域ＩＩＩ，ＩＶの方向に動くようにハウジ
ングを走査するように、位置検出器制御回路４１７にて
制御する。このように、ハウジングを走査することによ
り多分割光検出器４１１の全ての検出領域から位置検出
用信号が検出されるようになった後、各検出領域からの
それぞれ検出器出力信号が等しくなるように、多分割光
検出器４１１の各検出領域からの出力信号によってハウ
ジングを走査する。この制御ルーチンを用いることによ
り短時間で効率良く波面同調を行うことができる。ここ
で、位置検出信号を検出後安定した制御を行うために
は、走査系の移動速度は位置検出信号検出系の制御ルー
プの応答速度（１００ＫＨｚ）に比して遅くなければな
らず、１０ＫＨｚの制御ループの応答時間とした。ま
た、多分割光検出器４１１に入射される光スポット面積
としては多分割検出領域も１〜２つ分の面積が好まし
い。ここで、多分割光検出器４１１の多分割検出領域の
面積は、応答速度が検出器の面積により制限され位置検
出用信号の帯域数１００ＫＨｚ程度が検出できるために
は直径約２〜３ｍｍのものを使用する必要がある。この
入射光の検出器面上でのスポット面積の最適値は、入射
面積が小さいこと、つまり、検出器面で比較的焦点が合
うようにレンズ４０８の位置を合わせている場合、入射
光のレンズ４０８に対する入射角が大きくなり、すぐに
多分割光検出器４１１の検出領域から入射光が外れてし
まう。つまり、信号送信装置４０１と信号復調装置４０
２との角度差が大きくなると、波面同調ループから外れ
てしまい波面同調が行われなくなる。また、この入射ス
ポット面積が多分割光検出器４１１の面積より大きくな
ると、位置検出用信号光が大きくずれない限りは、多分
割光検出器４１１から常に出力信号が出力されるが、角
度ずれに対する出力信号の変化の割合が少なくなり角度
に対する信号出力のＳ／Ｎ比が劣化し、精度よく波面同
調を行うことができなくなるため、多分割光検出器４１
１に対する入射面積が小さいことが好ましい。
【００７２】多分割光検出器４１１として、本実施例で
は４分割光検出器を使用したが、送信信号装置４０１お
よび信号復調装置４０２の空間配置によりそれに応じた
多分割光検出器の配置を使用する方が良い。
は４分割光検出器を使用したが、送信信号装置４０１お
よび信号復調装置４０２の空間配置によりそれに応じた
多分割光検出器の配置を使用する方が良い。
【００７３】さらに、光分波器４１０で分波されたもう
１方の光は光ファイバー４０９の端面に光結合されるよ
うに構成されている。特に、この多分割光検出器４１１
の各々の検出領域ｉ〜ｉｖからの検出出力が等しくなる
とき、つまり、多分割光検出器４１１の中心に入射光が
来るときに光分波器４１０で分けられた他方の光が光フ
ァイバー４０９の光軸に最も結合されるようにμｍオー
ダで光学配置を行う。この光ファイバー４０９に導波
後、光ファイバー４０９の出力端から空間に出射されて
レンズ４１９で平行光にされた送信光と、位置検出信号
に基づいた変調信号にて光周波数を変調する局部発振光
駆動回路４１４にて駆動される局部発振光レーザ４１５
から空間に出射されてレンズ４２０で平行光にされた局
部発振光とが、光合波器４２１にて合波されて検出器４
２２にて受光してコヒーレント検波する。この受光信号
はハイパスフィルタ回路４２３を通り、雑音成分などの
除去を行った後、信号復調回路４２４に入力して送信信
号の復調を行う。この信号の復調方法については、本発
明の趣旨とは異なるので詳細な説明は省略するが、例え
ば遅延検波にて信号復調を行うこともできる。
１方の光は光ファイバー４０９の端面に光結合されるよ
うに構成されている。特に、この多分割光検出器４１１
の各々の検出領域ｉ〜ｉｖからの検出出力が等しくなる
とき、つまり、多分割光検出器４１１の中心に入射光が
来るときに光分波器４１０で分けられた他方の光が光フ
ァイバー４０９の光軸に最も結合されるようにμｍオー
ダで光学配置を行う。この光ファイバー４０９に導波
後、光ファイバー４０９の出力端から空間に出射されて
レンズ４１９で平行光にされた送信光と、位置検出信号
に基づいた変調信号にて光周波数を変調する局部発振光
駆動回路４１４にて駆動される局部発振光レーザ４１５
から空間に出射されてレンズ４２０で平行光にされた局
部発振光とが、光合波器４２１にて合波されて検出器４
２２にて受光してコヒーレント検波する。この受光信号
はハイパスフィルタ回路４２３を通り、雑音成分などの
除去を行った後、信号復調回路４２４に入力して送信信
号の復調を行う。この信号の復調方法については、本発
明の趣旨とは異なるので詳細な説明は省略するが、例え
ば遅延検波にて信号復調を行うこともできる。
【００７４】また、検出器４２２で受信された受信光に
は、位置検出用信号成分である強度変調成分が含まれて
おり、多分割光検出器４１１による制御にてある程度入
射光が光ファイバー４０９と結合された後、光ファイバ
ー４０９の端面からの光出力における位置検出用信号
を、バンドパスフィルタ回路４２５を介して得る。この
位置検出用信号により信号位置検出器駆動回路４１７を
駆動するため、多分割光検出器４１１の出力のみでの位
置合わせをした以上に入力光と光ファイバー４０９との
微調な結合効率の向上を図ることができる。
は、位置検出用信号成分である強度変調成分が含まれて
おり、多分割光検出器４１１による制御にてある程度入
射光が光ファイバー４０９と結合された後、光ファイバ
ー４０９の端面からの光出力における位置検出用信号
を、バンドパスフィルタ回路４２５を介して得る。この
位置検出用信号により信号位置検出器駆動回路４１７を
駆動するため、多分割光検出器４１１の出力のみでの位
置合わせをした以上に入力光と光ファイバー４０９との
微調な結合効率の向上を図ることができる。
【００７５】さらに、ハイパスフィルタ回路４２３の出
力は信号復調回路４２４を介して波長同調制御回路４２
６に入力される。この波長同調制御回路４２６は初期状
態の２つの送信用光源、局部発振用光源は発振光周波数
が全く異なるため、この２つのレーザの発振光周波数差
から生じるビート周波数は非常に高周波であり、この光
周波数を一致させる制御及び送信用光源、局部発振光用
光源の環境温度などが変化すると発振光周波数が変化し
検出されるビート信号周波数も変化する、これを安定化
させる制御を行うための制御ループが必要である。この
制御についてより詳細に説明すると、送信信号光と局部
発振光の波面同調が行われたとき、波面同調信号が位置
検出器制御回路４１７から出力され、この信号に基づき
局部発振光の光発振周波数をスイープするように、波長
同調制御回路４２６にて局部発振光駆動回路４１４を駆
動する。ある程度、送信信号光周波数と局部発振光周波
数とが近づくと、ビート信号周波数が検出器４２２から
出力されるので、このビート信号周波数が所望の周波数
となるように局部発振レーザ４１５を局部発振光駆動回
路４１４にて駆動する制御ループを構成している。
力は信号復調回路４２４を介して波長同調制御回路４２
６に入力される。この波長同調制御回路４２６は初期状
態の２つの送信用光源、局部発振用光源は発振光周波数
が全く異なるため、この２つのレーザの発振光周波数差
から生じるビート周波数は非常に高周波であり、この光
周波数を一致させる制御及び送信用光源、局部発振光用
光源の環境温度などが変化すると発振光周波数が変化し
検出されるビート信号周波数も変化する、これを安定化
させる制御を行うための制御ループが必要である。この
制御についてより詳細に説明すると、送信信号光と局部
発振光の波面同調が行われたとき、波面同調信号が位置
検出器制御回路４１７から出力され、この信号に基づき
局部発振光の光発振周波数をスイープするように、波長
同調制御回路４２６にて局部発振光駆動回路４１４を駆
動する。ある程度、送信信号光周波数と局部発振光周波
数とが近づくと、ビート信号周波数が検出器４２２から
出力されるので、このビート信号周波数が所望の周波数
となるように局部発振レーザ４１５を局部発振光駆動回
路４１４にて駆動する制御ループを構成している。
【００７６】安定した波長同調を行うためには波面同調
ループが安定している間に波長同調ループが働く必要が
あるため、この制御ループは波面同調ループ（１０ＫＨ
ｚ）に比して速い制御時間が必要であり、熱の効果によ
る光周波数の揺らぎを防ぐために制御時間として５００
ＫＨｚとした。
ループが安定している間に波長同調ループが働く必要が
あるため、この制御ループは波面同調ループ（１０ＫＨ
ｚ）に比して速い制御時間が必要であり、熱の効果によ
る光周波数の揺らぎを防ぐために制御時間として５００
ＫＨｚとした。
【００７７】以上のように本実施例を採用することによ
り、立体角１１゜で入射する空間を伝搬する光との波面
同調を行い１００Ｍｂｐｓの空間光伝送を信号誤り率１
０-9以下で行うことができた。また、この方式のように
空間から伝送された光を導波路構造に結合することによ
り自由空間に光学部品を用いてヘテロダイン光学系を構
成することができ、この光学部分を可動するものに比べ
て、光ファイバー４０９で可動しないような安定な光学
部まで導きヘテロダイン光学系を構築できるため、波面
同調などの精密な光学系を構成するのに適している。さ
らに、送信側の光源を１つにし、この光周波数を変調し
送信データを送ると共に、強度変調成分を位置検出用光
源とすることにより、２つの光源、つまり、送信用光源
および位置検出用光源を別々に用いた場合に比して、宇
宙の空間通信で使用されている光学系のようにミラーを
用いた大掛かりな系を構成する必要も、このミラーの制
御の必要もなくなる。
り、立体角１１゜で入射する空間を伝搬する光との波面
同調を行い１００Ｍｂｐｓの空間光伝送を信号誤り率１
０-9以下で行うことができた。また、この方式のように
空間から伝送された光を導波路構造に結合することによ
り自由空間に光学部品を用いてヘテロダイン光学系を構
成することができ、この光学部分を可動するものに比べ
て、光ファイバー４０９で可動しないような安定な光学
部まで導きヘテロダイン光学系を構築できるため、波面
同調などの精密な光学系を構成するのに適している。さ
らに、送信側の光源を１つにし、この光周波数を変調し
送信データを送ると共に、強度変調成分を位置検出用光
源とすることにより、２つの光源、つまり、送信用光源
および位置検出用光源を別々に用いた場合に比して、宇
宙の空間通信で使用されている光学系のようにミラーを
用いた大掛かりな系を構成する必要も、このミラーの制
御の必要もなくなる。
【００７８】また、ミラーを用いた合波の代わりに光合
波器にて送信光と位置検出光用光源を合波する方法もあ
るが、ビームスプリッターなどの合波器を用いた場合、
入射光が分割され、このうち透過光成分のロスが生じて
実用的ではない。
波器にて送信光と位置検出光用光源を合波する方法もあ
るが、ビームスプリッターなどの合波器を用いた場合、
入射光が分割され、このうち透過光成分のロスが生じて
実用的ではない。
【００７９】さらに、２つの光源つまり送信用光源と位
置検出用光源を非常に接近させて配置する方法もある
が、出射用のレンズ等の光学系の空間配置上の問題から
５ｃｍ以上隣接させることが不可能である。このため送
信用光源と位置検出用光源が検出器への入射角が０．０
１以内にするためには、約２８７ｍ以上離れた距離差で
ある必要がある。つまり、この位置検出用光源により波
面同調を行った時、送信信号光と局部発信光の波面同調
が行われるためには約２８７ｍ以上必要となって使用で
きない。以上の点から信号送信用光と位置検出用光を同
一光源から出力することにより大きな効果が得られた。
また、これにより光学系の小型化を図ることもできる。
置検出用光源を非常に接近させて配置する方法もある
が、出射用のレンズ等の光学系の空間配置上の問題から
５ｃｍ以上隣接させることが不可能である。このため送
信用光源と位置検出用光源が検出器への入射角が０．０
１以内にするためには、約２８７ｍ以上離れた距離差で
ある必要がある。つまり、この位置検出用光源により波
面同調を行った時、送信信号光と局部発信光の波面同調
が行われるためには約２８７ｍ以上必要となって使用で
きない。以上の点から信号送信用光と位置検出用光を同
一光源から出力することにより大きな効果が得られた。
また、これにより光学系の小型化を図ることもできる。
【００８０】図１０は本発明の第６の実施例を示す空間
光伝送装置における光検出部の構成図であり、図１１は
図１０の光検出部を組み込んだ信号復調装置の構成を示
すブロック図である。図１０および図１１において、光
学構成は、開口制限されて入射した信号光である入射光
をレンズ４３１で集光し、さらに、光分波器４３２にて
２方向に分波し、その一方を多分割光検出器４３３の光
検出領域に照射し、他方を導波路としての光ファイバー
４３４ａを備えた多分割光検出器４３４ｂの光検出領域
に入射するように配置する。光ファイバーを備えていな
い多分割光検出器４３３に入射される信号光の光スポッ
トの面積が、光ファイバー４３４ａを備えている多分割
光検出器４３４ｂに入射される信号光の光スポット面積
より大きくなるように、光分波器４３２に対して多分割
光検出器４３３を多分割光検出器４３４ｂよりも近くに
配置するなどして、レンズ４３１、光分波器４３２およ
び多分割光検出器４３３，４３４ｂの光学系を配置す
る。また、この多分割光検出器４３３の各検出領域から
の全検出器出力が等しくなるとき、つまり、多分割光検
出器４３３の中心部分に入射光である信号光が集光して
入射するとき、光ファイバー４３４ａの一方端面での結
合効率が大きくなるようにレンズ４３１などの光学系を
配置する。この光ファイバー４３４ａは、多分割光検出
器４３４ｂにおける検出領域の中心部にその一方端面が
結合するように設けられ、光ファイバー４３４ａの一方
端面に入射した信号光が、光ファイバー４３４ａの他方
端面のある所定の位置に出射される。この出射された信
号光は、レンズ４３５にて平行光にされ、この平行光
と、レンズ４３６を介して平行光にされた、局部発振レ
ーザ４３７からの局部発振光とを光合波器４３８で合波
され、この合波光を検出器４３９にて受光してコヒーレ
ント検波する構成である。
光伝送装置における光検出部の構成図であり、図１１は
図１０の光検出部を組み込んだ信号復調装置の構成を示
すブロック図である。図１０および図１１において、光
学構成は、開口制限されて入射した信号光である入射光
をレンズ４３１で集光し、さらに、光分波器４３２にて
２方向に分波し、その一方を多分割光検出器４３３の光
検出領域に照射し、他方を導波路としての光ファイバー
４３４ａを備えた多分割光検出器４３４ｂの光検出領域
に入射するように配置する。光ファイバーを備えていな
い多分割光検出器４３３に入射される信号光の光スポッ
トの面積が、光ファイバー４３４ａを備えている多分割
光検出器４３４ｂに入射される信号光の光スポット面積
より大きくなるように、光分波器４３２に対して多分割
光検出器４３３を多分割光検出器４３４ｂよりも近くに
配置するなどして、レンズ４３１、光分波器４３２およ
び多分割光検出器４３３，４３４ｂの光学系を配置す
る。また、この多分割光検出器４３３の各検出領域から
の全検出器出力が等しくなるとき、つまり、多分割光検
出器４３３の中心部分に入射光である信号光が集光して
入射するとき、光ファイバー４３４ａの一方端面での結
合効率が大きくなるようにレンズ４３１などの光学系を
配置する。この光ファイバー４３４ａは、多分割光検出
器４３４ｂにおける検出領域の中心部にその一方端面が
結合するように設けられ、光ファイバー４３４ａの一方
端面に入射した信号光が、光ファイバー４３４ａの他方
端面のある所定の位置に出射される。この出射された信
号光は、レンズ４３５にて平行光にされ、この平行光
と、レンズ４３６を介して平行光にされた、局部発振レ
ーザ４３７からの局部発振光とを光合波器４３８で合波
され、この合波光を検出器４３９にて受光してコヒーレ
ント検波する構成である。
【００８１】このような光学配置を取ることにより、空
間からの入射光の波面同調ができる立体角をより大きく
取ることができる。つまり、信号送信装置（図示せず）
からの送信光が信号復調装置４４０に入射するときの信
号送信装置（図示せず）と信号復調装置４４０との空間
の相対位置が大きくずれていると、図１２ａに示すよう
に、多分割光検出器４３４ｂ上の位置検出用信号の集光
スポット４４１ａが小さい場合、多分割光検出器４３４
ｂの外側に集光スポット４４１ａが位置する。しかし、
多分割光検出器４３３に照射されるような、位置検出用
信号の集光スポット４４１ｂが大きい場合には、両装置
間における空間の相対位置が多少大きくずれていても、
多分割光検出器４３３の中に集光スポットが位置するこ
とになる。
間からの入射光の波面同調ができる立体角をより大きく
取ることができる。つまり、信号送信装置（図示せず）
からの送信光が信号復調装置４４０に入射するときの信
号送信装置（図示せず）と信号復調装置４４０との空間
の相対位置が大きくずれていると、図１２ａに示すよう
に、多分割光検出器４３４ｂ上の位置検出用信号の集光
スポット４４１ａが小さい場合、多分割光検出器４３４
ｂの外側に集光スポット４４１ａが位置する。しかし、
多分割光検出器４３３に照射されるような、位置検出用
信号の集光スポット４４１ｂが大きい場合には、両装置
間における空間の相対位置が多少大きくずれていても、
多分割光検出器４３３の中に集光スポットが位置するこ
とになる。
【００８２】図１３に位置検出用信号光の信号復調装置
４４０に対する入射角θと、各多分割光検出器出力の合
計との関係を示している。図１３に示すように、多分割
光検出器４３３の方は検出器面上の光スポット面積が大
きいため、入射角θの角度に対する出力値の変化の割合
が小さくなる。このため、ずれ角θに対しての出力信号
のＳ／Ｎ比が低下するために波面同調の制御性はなくな
るが、波面同調機能が働く角度の許容量は大きくなる。
他方の多分割光検出器４３４ｂは、光スポット面積が小
さいため、入射光の角度に対する出力値の変化の割合が
大きくなるが、このため、ずれ角θに対しての出力信号
のＳ／Ｎ比が大きく取れて波面同調の制御性はよくな
る。しかし、多分割光検出器４３３の場合とは反対に、
波面同調機能が働く角度の許容量は小さくなる。これら
多分割光検出器４３３，４３４ｂの２つを組み合わせる
ことにより、波面同調機能が働く角度の許容量を大き
く、かつ波面同調の制御性も良好にすることができる。
つまり、位置検出光と信号復調装置４４０の角度が大き
くずれているときには、図１２ａに示すように、多分割
光検出器４３３の検出領域器Ａからの位置検出用信号
と、検出領域器Ｂ，Ｃからの少しの位置検出用信号しか
検出されず、多分割光検出器４３４ｂからの位置検出用
信号は検出されない。このときには、この状態の信号を
多分割光検出器４３４ｂからバンドパスフィルタ４４２
を介して、波形整形回路４４３から位置検出装置駆動回
路４４４に送り、また、多分割光検出器４３３の各検出
領域からの検出信号を位置検出装置制御回路４４４に送
り、多分割光検出器４３３の各検出領域からの検出信号
により位置検出装置制御回路４４４にて位置検出装置駆
動回路４４５を制御してハウジングとともに信号検出用
光学系を駆動走査する。そして、この位置検出装置制御
回路４４４は、多分割光検出器４３４ｂからの出力信号
が光スポットの状態として、図１２ｂに示すように多分
割光検出器４３４ｂの検出領域の中心部に位置するよう
になったのを検出後、この多分割光検出器４３４ｂの各
検出領域部分からの出力信号が等しくなるような制御ル
ープに切り替える。つまり、この多分割光検出器４３４
ｂからの検出器出力をバンドパスフィルタ４４２を介し
て波形整形回路４４３にて任意の大きさに増幅し、この
増幅信号を比較器４４６にて比較後、位置検出装置制御
回路４４４にて多分割光検出器４３４ｂの全検出領域か
らの検出出力が等しくなるような方向を算出後、位置検
出装置駆動装置４４５にてハウジングとともに信号検出
用光学系を駆動する。
４４０に対する入射角θと、各多分割光検出器出力の合
計との関係を示している。図１３に示すように、多分割
光検出器４３３の方は検出器面上の光スポット面積が大
きいため、入射角θの角度に対する出力値の変化の割合
が小さくなる。このため、ずれ角θに対しての出力信号
のＳ／Ｎ比が低下するために波面同調の制御性はなくな
るが、波面同調機能が働く角度の許容量は大きくなる。
他方の多分割光検出器４３４ｂは、光スポット面積が小
さいため、入射光の角度に対する出力値の変化の割合が
大きくなるが、このため、ずれ角θに対しての出力信号
のＳ／Ｎ比が大きく取れて波面同調の制御性はよくな
る。しかし、多分割光検出器４３３の場合とは反対に、
波面同調機能が働く角度の許容量は小さくなる。これら
多分割光検出器４３３，４３４ｂの２つを組み合わせる
ことにより、波面同調機能が働く角度の許容量を大き
く、かつ波面同調の制御性も良好にすることができる。
つまり、位置検出光と信号復調装置４４０の角度が大き
くずれているときには、図１２ａに示すように、多分割
光検出器４３３の検出領域器Ａからの位置検出用信号
と、検出領域器Ｂ，Ｃからの少しの位置検出用信号しか
検出されず、多分割光検出器４３４ｂからの位置検出用
信号は検出されない。このときには、この状態の信号を
多分割光検出器４３４ｂからバンドパスフィルタ４４２
を介して、波形整形回路４４３から位置検出装置駆動回
路４４４に送り、また、多分割光検出器４３３の各検出
領域からの検出信号を位置検出装置制御回路４４４に送
り、多分割光検出器４３３の各検出領域からの検出信号
により位置検出装置制御回路４４４にて位置検出装置駆
動回路４４５を制御してハウジングとともに信号検出用
光学系を駆動走査する。そして、この位置検出装置制御
回路４４４は、多分割光検出器４３４ｂからの出力信号
が光スポットの状態として、図１２ｂに示すように多分
割光検出器４３４ｂの検出領域の中心部に位置するよう
になったのを検出後、この多分割光検出器４３４ｂの各
検出領域部分からの出力信号が等しくなるような制御ル
ープに切り替える。つまり、この多分割光検出器４３４
ｂからの検出器出力をバンドパスフィルタ４４２を介し
て波形整形回路４４３にて任意の大きさに増幅し、この
増幅信号を比較器４４６にて比較後、位置検出装置制御
回路４４４にて多分割光検出器４３４ｂの全検出領域か
らの検出出力が等しくなるような方向を算出後、位置検
出装置駆動装置４４５にてハウジングとともに信号検出
用光学系を駆動する。
【００８３】このように、多分割光検出器４３３，４３
４ｂの複数の検出領域面における光スポットを面積を変
えることにより、より広い立体角３０゜で入射される信
号光との波面同調を行うことができ、１００Ｍｂｐｓの
光空間伝送を信号誤り率１０-9 で行うことができた。
４ｂの複数の検出領域面における光スポットを面積を変
えることにより、より広い立体角３０゜で入射される信
号光との波面同調を行うことができ、１００Ｍｂｐｓの
光空間伝送を信号誤り率１０-9 で行うことができた。
【００８４】ここで、局部発振レーザ４３７からのレン
ズ４３６を介した局部発振光と、光ファイバー４３４ａ
の端面からレンズ４３５を介して出力される送信信号光
とを光合波器４３８で合波して受光器４３９で受光し、
その受光出力をバンドパスフィルタ４４７で位置検出用
信号を抜取って位置検出装置制御回路４４４に入力する
構成は実施例３で記述したものと同様の制御ループを用
いている。また、受光器４３９からの受光出力をハイパ
スフィルタ４４８でビート信号を抜取って信号復調回路
４４９で信号復調し、信号復調回路４４９からの出力信
号を波長同調制御回路４５０に入力し、局部発振光駆動
回路４５１を介して局部発振レーザ４３７を駆動する波
長同調構成は実施例３で記述したものと同様の制御ルー
プを用いている。
ズ４３６を介した局部発振光と、光ファイバー４３４ａ
の端面からレンズ４３５を介して出力される送信信号光
とを光合波器４３８で合波して受光器４３９で受光し、
その受光出力をバンドパスフィルタ４４７で位置検出用
信号を抜取って位置検出装置制御回路４４４に入力する
構成は実施例３で記述したものと同様の制御ループを用
いている。また、受光器４３９からの受光出力をハイパ
スフィルタ４４８でビート信号を抜取って信号復調回路
４４９で信号復調し、信号復調回路４４９からの出力信
号を波長同調制御回路４５０に入力し、局部発振光駆動
回路４５１を介して局部発振レーザ４３７を駆動する波
長同調構成は実施例３で記述したものと同様の制御ルー
プを用いている。
【００８５】図１４ａ〜図１４ｈに図１０の多分割光検
出器４３４ｂの製造方法を示す各工程における断面図で
ある。図１４ａに示すようにｐ- −Ｓｉ基板４６１を用
いて熱酸化によりＳｉＯ2 膜４６２を形成し、レジスト
塗布後、フォトリソ工程により光検出器部分となる領域
以外の部分のＳｉＯ2 膜をＢＨＦ（バックファードフッ
酸）除去することにより、図１４ｂに示すようにマスク
を形成し、このマスクを用いエッチングで図１４ｃに示
すような断面形状を形成する。その後再び、熱酸化によ
り表面にＳｉＯ2 膜４６３を形成する。さらに、図１４
ｄに示すように、光検出器部分となる凸部分上のＳｉＯ
2 膜を取り除き、この領域に拡散またはイオン注入によ
り〜０．３μｍの深さのｎ+ 層４６４を形成する。この
後、光検出器部分となる凸部分間の中央部に位置する凹
部分にレジストを塗布後、フォトリソの工程によりテー
パ状の光ファイバー装着用窓を形成し、この部分のＳｉ
Ｏ2膜をＢＨＦにて除去する。さらに、図１４ｅに示す
ように、ＥＰＷ（エチレンジアミンピロカテコール）水
溶液を用いて選択エッチングすることによりテーパ状の
ガイド穴４６５を形成する。次に、図１４ｆに示すよう
に、裏面に拡散またはイオン注入によりｐ+層４６６を
形成後、図１４ｇに示すように、ｐ+層４６６およびｎ+
層４６４の各表面に各電極４６７，４６８を付け、ま
た、ｎ+層４６４上の光入射部に光反射防止膜４６９を
形成することにより、光電子変換効率を向上させる。さ
らに、図１４ｈに示すように、このテーパ状のガイド穴
４６５に光ファイバー４３４ａの一方端面部を基板裏面
側から装着後、ＵＶ硬化樹脂４７０にて光ファイバー４
３４ａと基板裏面とを固定することにより、光ファイバ
ー４３４ａと多分割光検出器４３４ｂの一体化を行う。
出器４３４ｂの製造方法を示す各工程における断面図で
ある。図１４ａに示すようにｐ- −Ｓｉ基板４６１を用
いて熱酸化によりＳｉＯ2 膜４６２を形成し、レジスト
塗布後、フォトリソ工程により光検出器部分となる領域
以外の部分のＳｉＯ2 膜をＢＨＦ（バックファードフッ
酸）除去することにより、図１４ｂに示すようにマスク
を形成し、このマスクを用いエッチングで図１４ｃに示
すような断面形状を形成する。その後再び、熱酸化によ
り表面にＳｉＯ2 膜４６３を形成する。さらに、図１４
ｄに示すように、光検出器部分となる凸部分上のＳｉＯ
2 膜を取り除き、この領域に拡散またはイオン注入によ
り〜０．３μｍの深さのｎ+ 層４６４を形成する。この
後、光検出器部分となる凸部分間の中央部に位置する凹
部分にレジストを塗布後、フォトリソの工程によりテー
パ状の光ファイバー装着用窓を形成し、この部分のＳｉ
Ｏ2膜をＢＨＦにて除去する。さらに、図１４ｅに示す
ように、ＥＰＷ（エチレンジアミンピロカテコール）水
溶液を用いて選択エッチングすることによりテーパ状の
ガイド穴４６５を形成する。次に、図１４ｆに示すよう
に、裏面に拡散またはイオン注入によりｐ+層４６６を
形成後、図１４ｇに示すように、ｐ+層４６６およびｎ+
層４６４の各表面に各電極４６７，４６８を付け、ま
た、ｎ+層４６４上の光入射部に光反射防止膜４６９を
形成することにより、光電子変換効率を向上させる。さ
らに、図１４ｈに示すように、このテーパ状のガイド穴
４６５に光ファイバー４３４ａの一方端面部を基板裏面
側から装着後、ＵＶ硬化樹脂４７０にて光ファイバー４
３４ａと基板裏面とを固定することにより、光ファイバ
ー４３４ａと多分割光検出器４３４ｂの一体化を行う。
【００８６】このように、多分割光検出器４３４ｂと光
ファイバー４３４ａを一体化することにより、信号復調
装置４７０の光学部分の小型化、安定化を図ることがで
きる。
ファイバー４３４ａを一体化することにより、信号復調
装置４７０の光学部分の小型化、安定化を図ることがで
きる。
【００８７】図１５は図１１の信号復調装置における光
ファイバー４３４ａと多分割光検出器４３４ｂの他の変
形例を示す多分割光検出部の断面図である。図１５にお
いて、多分割光検出器の基板４８１に光学硝子の材料と
なるようなガラス基板（例えばＢＫ７等）を用い、基板
表面部分にイオンビームエッチングまたはＲＩＥ（リア
クティブ．イオン．エッチング）によるエッチングにて
フレネルレンズ４８２を形成し、位置検出用検出器とし
て送信信号光及び位置検出用光源として０．７８μｍ帯
を用いているので、Ｓｉ検出器４８３を基板４８１上に
接着剤などで所定位置に装着する。本実施例では、上下
左右に４個のＳｉ検出器４８３を装着するようにした
が、それ以上の複数のＳｉ検出器４８３を装着するよう
にしてもよい。このフレネルレンズ４８２の開口数Ｎ．
Ａは使用する光ファイバーとの開口数Ｎ．Ａが一致する
ように構成する。基板４８１の裏面には表面に形成され
たフレネルレンズ４８２の焦点位置に光ファイバー４８
４の入射端面が来るようにエッチングなどによりガイド
用の溝を作っておき、この溝に光ファイバー４８４の入
射端面を挿入して光ファイバー４８４と基板４８１の裏
面とを固定する。
ファイバー４３４ａと多分割光検出器４３４ｂの他の変
形例を示す多分割光検出部の断面図である。図１５にお
いて、多分割光検出器の基板４８１に光学硝子の材料と
なるようなガラス基板（例えばＢＫ７等）を用い、基板
表面部分にイオンビームエッチングまたはＲＩＥ（リア
クティブ．イオン．エッチング）によるエッチングにて
フレネルレンズ４８２を形成し、位置検出用検出器とし
て送信信号光及び位置検出用光源として０．７８μｍ帯
を用いているので、Ｓｉ検出器４８３を基板４８１上に
接着剤などで所定位置に装着する。本実施例では、上下
左右に４個のＳｉ検出器４８３を装着するようにした
が、それ以上の複数のＳｉ検出器４８３を装着するよう
にしてもよい。このフレネルレンズ４８２の開口数Ｎ．
Ａは使用する光ファイバーとの開口数Ｎ．Ａが一致する
ように構成する。基板４８１の裏面には表面に形成され
たフレネルレンズ４８２の焦点位置に光ファイバー４８
４の入射端面が来るようにエッチングなどによりガイド
用の溝を作っておき、この溝に光ファイバー４８４の入
射端面を挿入して光ファイバー４８４と基板４８１の裏
面とを固定する。
【００８８】このように、フレネルレンズ４８２、光フ
ァイバー４８４および光検出器４８３の全てを一体化す
ることにより、位置合わせをより少なくすることがで
き、部品点数の低減、光学系の安定化を図ることができ
る。
ァイバー４８４および光検出器４８３の全てを一体化す
ることにより、位置合わせをより少なくすることがで
き、部品点数の低減、光学系の安定化を図ることができ
る。
【００８９】図１６は図１１の信号復調装置の光検出部
分における他の変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＡ
Ａ’断面図、ｃはＢＢ’断面図である。図１６におい
て、信号送信光および位置検出用信号光の波長として
１．３μｍを用いる。ＩｎＰ基板５０１上にＭＯＣＶＤ
（有機金属化学気相成長法）にて下クラッド層５０２に
ＩｎＰ層（層厚３μｍ）、コア層５０３としてＩｎＰ基
板に格子整合する波長１．３μｍのＩｎXＧａ1-XＡｓY
Ｐ1-Y層（層厚１μｍ）、上クラッド層５０４としてＩ
ｎＰ層（層厚３μｍ）を成長させることにより光導波路
構造を形成する。このときのコアー層５０３の層厚は、
局部発振光用光源とのバットジョイントによる結合ロス
が少なくなるような層厚およびシングルモード導波路と
して働く程度の層厚で、できるだけ空間との結合効率を
大きく取ることができるように厚い層厚となるよう、コ
アー層５０３の層厚とコアー層５０３とクラッド層５０
２，５０４の屈折率差を小さくなるように調節した。こ
のとき、コアー層５０３の層厚、屈折率を光導波方向に
変化させてレーザとの結合部分ではコアー層とレーザと
のＮ．Ｆ．Ｐが合うように１μｍ程度のコアー径となる
ように、空間との結合部分では空間からの入射光との結
合効率が大きく取れるようにコアー径を大きくするよう
にしても良い。
分における他の変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＡ
Ａ’断面図、ｃはＢＢ’断面図である。図１６におい
て、信号送信光および位置検出用信号光の波長として
１．３μｍを用いる。ＩｎＰ基板５０１上にＭＯＣＶＤ
（有機金属化学気相成長法）にて下クラッド層５０２に
ＩｎＰ層（層厚３μｍ）、コア層５０３としてＩｎＰ基
板に格子整合する波長１．３μｍのＩｎXＧａ1-XＡｓY
Ｐ1-Y層（層厚１μｍ）、上クラッド層５０４としてＩ
ｎＰ層（層厚３μｍ）を成長させることにより光導波路
構造を形成する。このときのコアー層５０３の層厚は、
局部発振光用光源とのバットジョイントによる結合ロス
が少なくなるような層厚およびシングルモード導波路と
して働く程度の層厚で、できるだけ空間との結合効率を
大きく取ることができるように厚い層厚となるよう、コ
アー層５０３の層厚とコアー層５０３とクラッド層５０
２，５０４の屈折率差を小さくなるように調節した。こ
のとき、コアー層５０３の層厚、屈折率を光導波方向に
変化させてレーザとの結合部分ではコアー層とレーザと
のＮ．Ｆ．Ｐが合うように１μｍ程度のコアー径となる
ように、空間との結合部分では空間からの入射光との結
合効率が大きく取れるようにコアー径を大きくするよう
にしても良い。
【００９０】次に、この光検出部分の製造方法について
簡単に説明すると、Ｐ−ＣＶＤなどでＳｉＮｘ層マスク
を形成してレジストを塗布後、フォトリソの工程により
レンズ５０５、ビームスプリッター５０６のパターンを
形成後、エッチングにて上クラッド層５０４のＩｎＰ層
を除去する。この後、除去した層より屈折率の大きく基
板のＩｎＰと格子整合したＩｎXＧａ1-XＡｓYＰ1-Y層を
ＭＯＣＶＤの選択成長にて埋め込むことにより実効的に
等価屈折率が変化することを利用してレンズ形状を形成
しレンズを形成する。同様に、除去した層より屈折率が
小さく基板と格子整合したＩｎXＧａ1-XＡｓYＰ1-Y層で
埋め込むことによりビームスプリッターを形成すること
ができる。この後再び、ＳｉＮｘマスクを形成してフォ
トレジストを塗布し、４５゜ミラー５０７、局部発振光
源としての局部発振レーザ５０８および光検出器５０９
の形成用パターンを開け、ＲＩＥ（リアクティブ．イオ
ン．エッチング）などのドライエッチングプロセス、ま
たはウエットエッチングにより４５゜ミラー５０７およ
び基板５０１までエッチングを行った後、局部発振光レ
ーザ５０８および信号光検出器５１０、多分割検出器を
構成する各光検出器５０９を所定箇所に張り付ける。本
実施例では、局部発振光レーザ５０８および光検出器５
０９を基板５０１に張り付けたが、その他に、選択成長
法を用いて基板上に局部発振光レーザ５０８および光検
出器５０９を作り込むことにより、位置精度の向上が図
られる。また、導波路結合用レンズ５０５の固定位置は
焦点位置が導波路端面に一致するように固定する。例え
ば、焦点距離２０ｍｍ、レンズ径１０ｍｍのレンズを用
いた場合、開口数Ｎ．Ａが０．２５程度のものを用いた
場合、通常のＦ．Ｆ．Ｐ（ファーフィルドパターン）３
０゜程度を有する半導体レーザとの光結合効率を大きく
できる。
簡単に説明すると、Ｐ−ＣＶＤなどでＳｉＮｘ層マスク
を形成してレジストを塗布後、フォトリソの工程により
レンズ５０５、ビームスプリッター５０６のパターンを
形成後、エッチングにて上クラッド層５０４のＩｎＰ層
を除去する。この後、除去した層より屈折率の大きく基
板のＩｎＰと格子整合したＩｎXＧａ1-XＡｓYＰ1-Y層を
ＭＯＣＶＤの選択成長にて埋め込むことにより実効的に
等価屈折率が変化することを利用してレンズ形状を形成
しレンズを形成する。同様に、除去した層より屈折率が
小さく基板と格子整合したＩｎXＧａ1-XＡｓYＰ1-Y層で
埋め込むことによりビームスプリッターを形成すること
ができる。この後再び、ＳｉＮｘマスクを形成してフォ
トレジストを塗布し、４５゜ミラー５０７、局部発振光
源としての局部発振レーザ５０８および光検出器５０９
の形成用パターンを開け、ＲＩＥ（リアクティブ．イオ
ン．エッチング）などのドライエッチングプロセス、ま
たはウエットエッチングにより４５゜ミラー５０７およ
び基板５０１までエッチングを行った後、局部発振光レ
ーザ５０８および信号光検出器５１０、多分割検出器を
構成する各光検出器５０９を所定箇所に張り付ける。本
実施例では、局部発振光レーザ５０８および光検出器５
０９を基板５０１に張り付けたが、その他に、選択成長
法を用いて基板上に局部発振光レーザ５０８および光検
出器５０９を作り込むことにより、位置精度の向上が図
られる。また、導波路結合用レンズ５０５の固定位置は
焦点位置が導波路端面に一致するように固定する。例え
ば、焦点距離２０ｍｍ、レンズ径１０ｍｍのレンズを用
いた場合、開口数Ｎ．Ａが０．２５程度のものを用いた
場合、通常のＦ．Ｆ．Ｐ（ファーフィルドパターン）３
０゜程度を有する半導体レーザとの光結合効率を大きく
できる。
【００９１】このような光導波路構造を採用して波面同
調を行うことにより、外乱の影響を受けることなく安定
した光学系を構成することができる。
調を行うことにより、外乱の影響を受けることなく安定
した光学系を構成することができる。
【００９２】図１７は図１６の信号復調装置の光検出部
分における変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＣＣ’
断面図、ｃはＤＤ’断面図である。図１７において、信
号送信光、位置検出用信号の波長として０．７８μｍを
用いる。光検出器としてＧａＡｓ基板５２１を用いて下
クラッド層５２２としてＡ１YＧａ1-YＡｓ層（Ｘ＝０．
３、層厚０．５μ）を形成後、この下クラッド層５２２
上に光導波路５２３の光入射部分となる部分に２次のグ
レーティング５２４を形成する。このピッチは２２０ｎ
ｍであり、電子ビーム描画とドライエッチングプロセス
により形成した。この２次グレーティング５２４により
上部から入射される光と光導波路５２３の結合が図れ
る。その後、光導波路５２３上に上クラッド層５２４と
してＡ１XＧａ1-XＡｓ層（Ｘ＝０．３、層厚３μｍ）を
形成し、上クラッド層５２５をエッチング除去して２次
グレーティング５２４上に入射窓を形成している。この
入射窓近傍で上クラッド層５２５に上下左右対称に多分
割位置検出用の光検出器５２６を装着し、図１６で述べ
たような工程によりレンズ５２７，５２８、ビームスプ
リッタである光分波器５２９、局部発振光源５３０およ
び信号光検出器５３１を形成する。
分における変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＣＣ’
断面図、ｃはＤＤ’断面図である。図１７において、信
号送信光、位置検出用信号の波長として０．７８μｍを
用いる。光検出器としてＧａＡｓ基板５２１を用いて下
クラッド層５２２としてＡ１YＧａ1-YＡｓ層（Ｘ＝０．
３、層厚０．５μ）を形成後、この下クラッド層５２２
上に光導波路５２３の光入射部分となる部分に２次のグ
レーティング５２４を形成する。このピッチは２２０ｎ
ｍであり、電子ビーム描画とドライエッチングプロセス
により形成した。この２次グレーティング５２４により
上部から入射される光と光導波路５２３の結合が図れ
る。その後、光導波路５２３上に上クラッド層５２４と
してＡ１XＧａ1-XＡｓ層（Ｘ＝０．３、層厚３μｍ）を
形成し、上クラッド層５２５をエッチング除去して２次
グレーティング５２４上に入射窓を形成している。この
入射窓近傍で上クラッド層５２５に上下左右対称に多分
割位置検出用の光検出器５２６を装着し、図１６で述べ
たような工程によりレンズ５２７，５２８、ビームスプ
リッタである光分波器５２９、局部発振光源５３０およ
び信号光検出器５３１を形成する。
【００９３】このような構成を取ることにより、光導波
路５２３への集光用のレンズ及びその位置合わせが不要
となり、光学系の小型化、組み立ての簡略化が図られ
る。
路５２３への集光用のレンズ及びその位置合わせが不要
となり、光学系の小型化、組み立ての簡略化が図られ
る。
【００９４】図１８は図１６の信号復調装置の光検出部
分における他の変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＥ
Ｅ’断面図、ｃはＦＦ’断面図である。図１８におい
て、光導波基板としてＬｉＮｂＯ3基板５４１を用いて
Ｔｉの熱拡散にて３次元光導波路５４２を形成する。こ
の３次元光導波路５４２の構造としてはＹ字型の光導波
路５４２を採用し、Ｙ字の一方向から局部発振光が入射
するように局部発振光源５４３を装着する。この３次元
光導波路５４３の光スポットの大きさは、局部発振光源
５４３である局部発振光レーザのＮ．Ｆ．Ｐ（ニアーフ
ィールドパターン）に合わせておくと結合効率が大きく
取れる。Ｙ字の他方方向からは空間から伝搬されてきた
光をレンズ５４４にて集光し、その後、４５゜ミラー５
４５にて３次元光導波路５４２に入射されるように構成
しておく。これらの光をＹ字光導波路５４２にて合波し
て信号光検出器５４６にて検波する構成としておく。位
置検出信号用の光検出器５４７は、４５゜ミラー５４５
近傍の基板５４１上に４５゜ミラー５４５を挟んで左右
に２個づつ接着することにより構成する。なお、信号復
調装置の他の信号処理部分は図８の構成と同一のものを
使用した。
分における他の変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＥ
Ｅ’断面図、ｃはＦＦ’断面図である。図１８におい
て、光導波基板としてＬｉＮｂＯ3基板５４１を用いて
Ｔｉの熱拡散にて３次元光導波路５４２を形成する。こ
の３次元光導波路５４２の構造としてはＹ字型の光導波
路５４２を採用し、Ｙ字の一方向から局部発振光が入射
するように局部発振光源５４３を装着する。この３次元
光導波路５４３の光スポットの大きさは、局部発振光源
５４３である局部発振光レーザのＮ．Ｆ．Ｐ（ニアーフ
ィールドパターン）に合わせておくと結合効率が大きく
取れる。Ｙ字の他方方向からは空間から伝搬されてきた
光をレンズ５４４にて集光し、その後、４５゜ミラー５
４５にて３次元光導波路５４２に入射されるように構成
しておく。これらの光をＹ字光導波路５４２にて合波し
て信号光検出器５４６にて検波する構成としておく。位
置検出信号用の光検出器５４７は、４５゜ミラー５４５
近傍の基板５４１上に４５゜ミラー５４５を挟んで左右
に２個づつ接着することにより構成する。なお、信号復
調装置の他の信号処理部分は図８の構成と同一のものを
使用した。
【００９５】したがって、このようなＹ字光導波路構成
を取ることにより、半導体上にエッチングプロセス、Ｍ
ＯＣＶＤの再成長技術による工程を利用してレンズおよ
びビームスプリッターを作り込む必要がなくなり、製造
工程の簡略化が図れる。なお、本実施例では、３次元光
導波路構成としては、ＬｉＮｂＯ3基板５４１へのＴｉ
拡散としたが、それ以外にプロトン交換などの他の作成
方法でもよい。
を取ることにより、半導体上にエッチングプロセス、Ｍ
ＯＣＶＤの再成長技術による工程を利用してレンズおよ
びビームスプリッターを作り込む必要がなくなり、製造
工程の簡略化が図れる。なお、本実施例では、３次元光
導波路構成としては、ＬｉＮｂＯ3基板５４１へのＴｉ
拡散としたが、それ以外にプロトン交換などの他の作成
方法でもよい。
【００９６】図１９は本発明による信号復調装置の光検
出部分の他の実施例を示す一部構成図であり、図２０は
本発明による信号復調装置の光検出部分の他の実施例を
示す構成図である。図１９および図２０において、光学
構成は開口制限された入射光をビームスプリッタ５５１
で分割し、その入射光の一方をレンズ５５２に入射して
検出器５５３に導く。このとき、レンズ５５２と検出器
５５３の距離ｄはレンズ５５２の焦点距離になるように
配置する。このような光学配置を取ることにより、位置
検出用信号光の入射方向が異なると検出器５５３の面上
での光スポットの位置が異なることになる。例えば、レ
ンズ５５２の有効面積３０ｍｍ2で焦点距離ｄ＝２０ｍ
ｍのものを使用する。ここで、レンズ５５２の開口数
Ｎ．Ａは０．１２に対応している。この場合、空間から
の入射角度として１４゜のものまで波面同調機能が働
く。検出器５５３の面積にもよるが、コヒーレント検波
に必要な波面同調機能角度は０．０１゜以内が必要とさ
れており、この角度の検出器５５３の面上での空間分解
能は約２０μｍとなる。ゆえに半径２０μｍの位置検出
分解能があれば、この光学配置にて波面同調が可能とな
る。
出部分の他の実施例を示す一部構成図であり、図２０は
本発明による信号復調装置の光検出部分の他の実施例を
示す構成図である。図１９および図２０において、光学
構成は開口制限された入射光をビームスプリッタ５５１
で分割し、その入射光の一方をレンズ５５２に入射して
検出器５５３に導く。このとき、レンズ５５２と検出器
５５３の距離ｄはレンズ５５２の焦点距離になるように
配置する。このような光学配置を取ることにより、位置
検出用信号光の入射方向が異なると検出器５５３の面上
での光スポットの位置が異なることになる。例えば、レ
ンズ５５２の有効面積３０ｍｍ2で焦点距離ｄ＝２０ｍ
ｍのものを使用する。ここで、レンズ５５２の開口数
Ｎ．Ａは０．１２に対応している。この場合、空間から
の入射角度として１４゜のものまで波面同調機能が働
く。検出器５５３の面積にもよるが、コヒーレント検波
に必要な波面同調機能角度は０．０１゜以内が必要とさ
れており、この角度の検出器５５３の面上での空間分解
能は約２０μｍとなる。ゆえに半径２０μｍの位置検出
分解能があれば、この光学配置にて波面同調が可能とな
る。
【００９７】この検出器５５３の構成は検出器端部に電
極を３カ所設けたものを使用する。このとき、光入射ス
ポットで生じた光電流は各取り出し電極までの距離に逆
比例して、分割された電流がそれぞれの電極から取り出
される。よって、この出力電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）は
次式のように表される。
極を３カ所設けたものを使用する。このとき、光入射ス
ポットで生じた光電流は各取り出し電極までの距離に逆
比例して、分割された電流がそれぞれの電極から取り出
される。よって、この出力電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）は
次式のように表される。
【００９８】
【数２】
【００９９】上記（数２）におけるｌ1、ｌ2、ｌ3は光
スポットから各電極までの距離、Ｉ0は入射により生じ
た光起電力である。これら３式から光入射スポットの位
置（Ｘ、Ｙ）を算出することができる。
スポットから各電極までの距離、Ｉ0は入射により生じ
た光起電力である。これら３式から光入射スポットの位
置（Ｘ、Ｙ）を算出することができる。
【０１００】これら出力電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）をバ
ンドパスフィルタ回路５５４を通過させて位置検出信号
を取り出し、上記３式からコンピュータ５５５により光
入射位置（Ｘ、Ｙ）を算出する。この信号から信号復調
装置における光検出部分を送信信号光の入射方向になる
ように走査させて波面同調させる。
ンドパスフィルタ回路５５４を通過させて位置検出信号
を取り出し、上記３式からコンピュータ５５５により光
入射位置（Ｘ、Ｙ）を算出する。この信号から信号復調
装置における光検出部分を送信信号光の入射方向になる
ように走査させて波面同調させる。
【０１０１】また、図２０に示すように、ビームスプリ
ッタ５５１を介した他方の入射光をレンズ５５６にて、
多分割検出器５５７の中央部に設けられた光ファイバー
５５８に集光させるようにしておき、この光ファイバー
５５８の他端部からの出力光をレンズ５５９にて平行光
にし、レンズ５６０を介した局部発信光レーザ５６１か
らの局部発信光と光合波器５６２で合波し、信号を受信
器５６３で受信して復調する。このように、多分割検出
器５５７を備えた光ファイバ５５８を使用することによ
りより、微徴な制御を行うことができる。
ッタ５５１を介した他方の入射光をレンズ５５６にて、
多分割検出器５５７の中央部に設けられた光ファイバー
５５８に集光させるようにしておき、この光ファイバー
５５８の他端部からの出力光をレンズ５５９にて平行光
にし、レンズ５６０を介した局部発信光レーザ５６１か
らの局部発信光と光合波器５６２で合波し、信号を受信
器５６３で受信して復調する。このように、多分割検出
器５５７を備えた光ファイバ５５８を使用することによ
りより、微徴な制御を行うことができる。
【０１０２】したがって、このような光学系を取ること
により、入射光の大まかな入射方向を精度よく検出する
ことが高速で行えるため波面同調の高速化が図られる。
により、入射光の大まかな入射方向を精度よく検出する
ことが高速で行えるため波面同調の高速化が図られる。
【０１０３】図２１は本発明の第７の実施例を示す空間
伝送装置のブロック図である。図２１において、光信号
送信側においては、信号源６０１は信号源駆動装置６０
２に接続され、信号源駆動装置６０２に信号入力され
る。この信号源駆動装置６０２と位置検出用駆動装置６
０３は送信光源としての半導体レーザ６０４に接続さ
れ、半導体レーザ６０４において、位置検出用駆動装置
６０３からのコード列Ｓａに対応して、信号源駆動装置
６０２からの送信信号Ｓｂをその伝送速度に比べて十分
に遅い速度、例えば１０ｋｂｓで強度変調した信号光Ｓ
ｃが得られる。この半導体レーザ６０４の前面には、λ
／４板６０５さらにレンズ６０６が設けられており、半
導体レーザ６０４からλ／４板６０５を介することによ
り、送信光成分の光偏波面を円偏光とする信号光Ｓｃ’
が空間に出射される。以上の信号源駆動装置６０２、位
置検出用駆動装置６０３、半導体レーザ６０４、λ／４
板６０５およびレンズ６０６により光信号送信装置６０
７が構成される。
伝送装置のブロック図である。図２１において、光信号
送信側においては、信号源６０１は信号源駆動装置６０
２に接続され、信号源駆動装置６０２に信号入力され
る。この信号源駆動装置６０２と位置検出用駆動装置６
０３は送信光源としての半導体レーザ６０４に接続さ
れ、半導体レーザ６０４において、位置検出用駆動装置
６０３からのコード列Ｓａに対応して、信号源駆動装置
６０２からの送信信号Ｓｂをその伝送速度に比べて十分
に遅い速度、例えば１０ｋｂｓで強度変調した信号光Ｓ
ｃが得られる。この半導体レーザ６０４の前面には、λ
／４板６０５さらにレンズ６０６が設けられており、半
導体レーザ６０４からλ／４板６０５を介することによ
り、送信光成分の光偏波面を円偏光とする信号光Ｓｃ’
が空間に出射される。以上の信号源駆動装置６０２、位
置検出用駆動装置６０３、半導体レーザ６０４、λ／４
板６０５およびレンズ６０６により光信号送信装置６０
７が構成される。
【０１０４】また、信号受信側においては、入射信号光
を制限する開口制限部６０８からの入射信号光を光導波
路装置６０９の入射部に導くレンズ６１０が配設され、
これら光導波路装置６０９およびレンズ６１０は信号検
出部のハウジング６１１内に収納されており、局部発振
光駆動装置６１２からの局部発振光によって、光導波路
装置６０９内でコヒーレント光ヘテロダイン検波が行わ
れる。光導波路装置６０９は局部発振光駆動装置６１２
に接続され、また、その光検出器の出力端はハイパスフ
ィルタ６１３およびローパスフィルタ６１４に接続さ
れ、円偏光の信号光Ｓｃ’が光導波路装置６０９の信号
検出器で検出されてハイパスフィルタ６１３およびロー
パスフィルタ６１４に入力される。局部発振光駆動装置
６１２は処理回路６１５と復調回路６１６に接続されて
いる。また、ハイパスフィルタ６１４は復調回路６１６
と制御回路６１７に接続され、ハイパスフィルタ６１４
を介して復調回路６１６で信号が復調され、また、ハイ
パスフィルタ６１４からの位置検出信号が制御回路６１
７に入力されて、その信号強度成分が最大信号強度とな
るように、ハウジング６１１を制御回路６１７を介して
駆動制御して、ハウジング６１１の開口制限部６０８が
臨む空間位置が駆動制御される。さらに、ローパスフィ
ルタ６１４は処理回路６１５に接続されているが、偏波
面の同調が必要ないので処理回路６１５と制御回路６１
７は接続されていない。以上により光信号復調装置６１
８が構成される。
を制限する開口制限部６０８からの入射信号光を光導波
路装置６０９の入射部に導くレンズ６１０が配設され、
これら光導波路装置６０９およびレンズ６１０は信号検
出部のハウジング６１１内に収納されており、局部発振
光駆動装置６１２からの局部発振光によって、光導波路
装置６０９内でコヒーレント光ヘテロダイン検波が行わ
れる。光導波路装置６０９は局部発振光駆動装置６１２
に接続され、また、その光検出器の出力端はハイパスフ
ィルタ６１３およびローパスフィルタ６１４に接続さ
れ、円偏光の信号光Ｓｃ’が光導波路装置６０９の信号
検出器で検出されてハイパスフィルタ６１３およびロー
パスフィルタ６１４に入力される。局部発振光駆動装置
６１２は処理回路６１５と復調回路６１６に接続されて
いる。また、ハイパスフィルタ６１４は復調回路６１６
と制御回路６１７に接続され、ハイパスフィルタ６１４
を介して復調回路６１６で信号が復調され、また、ハイ
パスフィルタ６１４からの位置検出信号が制御回路６１
７に入力されて、その信号強度成分が最大信号強度とな
るように、ハウジング６１１を制御回路６１７を介して
駆動制御して、ハウジング６１１の開口制限部６０８が
臨む空間位置が駆動制御される。さらに、ローパスフィ
ルタ６１４は処理回路６１５に接続されているが、偏波
面の同調が必要ないので処理回路６１５と制御回路６１
７は接続されていない。以上により光信号復調装置６１
８が構成される。
【０１０５】上記構成による作用を以下に説明する。
【０１０６】光信号送信装置の送信光源として半導体レ
ーザを用いた場合、通常、直線偏光で送信される。これ
は半導体レーザの発振モードがＴＥ（Transverse Elect
ric）モードが選択されるためである。この選択性はフ
ァブリペローレーザの場合、ＴＭ（Transverse Magneti
c）モードに比べてＴＥモードの方が端面反射率が高く
なり閾値ゲインが低くなるためである。ＤＦＢレーザの
場合も同様の現象が生じ、結合定数κの大きさが各モー
ドにより異なることで発振モードが選択される。このよ
うに、半導体レーザを使用することにより装置の小型化
を図ることができるが、出射光が直線偏光にて出射され
るために、コヒーレント光検波を行う場合、発振波長を
同調させるだけではなく偏波面も同調させる必要があっ
た。
ーザを用いた場合、通常、直線偏光で送信される。これ
は半導体レーザの発振モードがＴＥ（Transverse Elect
ric）モードが選択されるためである。この選択性はフ
ァブリペローレーザの場合、ＴＭ（Transverse Magneti
c）モードに比べてＴＥモードの方が端面反射率が高く
なり閾値ゲインが低くなるためである。ＤＦＢレーザの
場合も同様の現象が生じ、結合定数κの大きさが各モー
ドにより異なることで発振モードが選択される。このよ
うに、半導体レーザを使用することにより装置の小型化
を図ることができるが、出射光が直線偏光にて出射され
るために、コヒーレント光検波を行う場合、発振波長を
同調させるだけではなく偏波面も同調させる必要があっ
た。
【０１０７】これを解決する方法として、光信号送信装
置６０７の信号光光源である半導体レーザ６０４の出力
部分に１／４λ板６０５を挿入し、円偏光に変換して空
間に出射するようにする。これにより偏波面の同調は必
要なくなる。この光信号復調装置６１８の構成は、例え
ば図１６で示される光導波路装置と同等の光導波路装置
６０９の構造を採用する。
置６０７の信号光光源である半導体レーザ６０４の出力
部分に１／４λ板６０５を挿入し、円偏光に変換して空
間に出射するようにする。これにより偏波面の同調は必
要なくなる。この光信号復調装置６１８の構成は、例え
ば図１６で示される光導波路装置と同等の光導波路装置
６０９の構造を採用する。
【０１０８】このとき、光信号復調装置６１８は光信号
送信装置６０７からの強度成分（位置検出信号）に基づ
き光導波路装置６０９に信号光が結合するように制御さ
れる。光導波路装置６０９の導波路に結合した光は導波
内を伝搬し、例えばＴＥモードで発振する局部発振光レ
ーザと合致されてビート信号が検出される。このとき、
検出されるビート信号は互いのレーザの同一モードのみ
からしか得られない。つまり、円偏光で送信された信号
光のうちＴＥモードに対応する成分のみからしかビート
信号は得られないため、全送信信号パワーに対して３ｄ
ｂのロスとなる。しかし、壁などで反射され光偏波面が
変化してしまうような場合においても、常に安定した信
号検出が行える。また、従来あるようなビート信号など
をモニタしながら機械的に送信光と局部発振光の偏波面
を合わせるような構成を取った場合や、また、送信信号
光の偏波面を分け、それぞれに応じた偏波面を持つ局部
発振光と合波した場合に比べて非常に安定した空間光伝
送を行うことができ、また、装置の小型化を図ることが
できる。特に、本方式では送信光を円偏光としているた
め、入力成分の偏波面が大きく揺らぐこともなく（偏波
面が変わる原因は壁などの反射によるものより光送信装
置と光受信装置の空間的な関係の影響が大きい）安定し
た送信が行える。また、偏波面は送信光と局部発振光の
合波時に選択されるため、偏波面に依存しない強度変調
信号である位置検出信号はロスすることなく多分割検出
器に入力されるので精度のよい位置合わせの制御が行え
る。
送信装置６０７からの強度成分（位置検出信号）に基づ
き光導波路装置６０９に信号光が結合するように制御さ
れる。光導波路装置６０９の導波路に結合した光は導波
内を伝搬し、例えばＴＥモードで発振する局部発振光レ
ーザと合致されてビート信号が検出される。このとき、
検出されるビート信号は互いのレーザの同一モードのみ
からしか得られない。つまり、円偏光で送信された信号
光のうちＴＥモードに対応する成分のみからしかビート
信号は得られないため、全送信信号パワーに対して３ｄ
ｂのロスとなる。しかし、壁などで反射され光偏波面が
変化してしまうような場合においても、常に安定した信
号検出が行える。また、従来あるようなビート信号など
をモニタしながら機械的に送信光と局部発振光の偏波面
を合わせるような構成を取った場合や、また、送信信号
光の偏波面を分け、それぞれに応じた偏波面を持つ局部
発振光と合波した場合に比べて非常に安定した空間光伝
送を行うことができ、また、装置の小型化を図ることが
できる。特に、本方式では送信光を円偏光としているた
め、入力成分の偏波面が大きく揺らぐこともなく（偏波
面が変わる原因は壁などの反射によるものより光送信装
置と光受信装置の空間的な関係の影響が大きい）安定し
た送信が行える。また、偏波面は送信光と局部発振光の
合波時に選択されるため、偏波面に依存しない強度変調
信号である位置検出信号はロスすることなく多分割検出
器に入力されるので精度のよい位置合わせの制御が行え
る。
【０１０９】なお、本実施例では、送信装置内にλ／４
板を挿入しているが、受信装置の光導波路の信号光入射
端面に挿入しても同様の効果が得られる。また、光信号
復調手段への送信光成分の光偏波面を円偏光とする手段
は、本実施例において適応させたが、これに限定される
ことなく上記各実施例においても適用可能である。
板を挿入しているが、受信装置の光導波路の信号光入射
端面に挿入しても同様の効果が得られる。また、光信号
復調手段への送信光成分の光偏波面を円偏光とする手段
は、本実施例において適応させたが、これに限定される
ことなく上記各実施例においても適用可能である。
【０１１０】なお、以上の各実施例において、以下に示
すような構成を含むことができる。本発明の空間光伝送
装置は、信号光を出力する光信号送信手段と、該光信号
送信手段からの信号光を受信して復調する光信号復調手
段とを有する空間光伝送装置であって、該光信号復調手
段は、該信号光を集光して分光する光学系と、該光学系
で集光して分光された一方の信号光を受光する多分割光
検出部と、該光学系で集光して分光された他方の信号光
を所定位置まで導く導波路部と、該導波路部からの他方
の信号光と局部発振光を合波した光信号を受光する光信
号検出部と、該多分割光検出部の検出領域の中心部分に
該集光された信号光が照射されるように、また、該光信
号検出部で受光した光信号から得た位置検出信号成分を
用いて、少なくとも該光学系を波面同調するように移動
制御する制御部とを備えたものである。これにより、請
求項６と同様の効果を得ることができる。
すような構成を含むことができる。本発明の空間光伝送
装置は、信号光を出力する光信号送信手段と、該光信号
送信手段からの信号光を受信して復調する光信号復調手
段とを有する空間光伝送装置であって、該光信号復調手
段は、該信号光を集光して分光する光学系と、該光学系
で集光して分光された一方の信号光を受光する多分割光
検出部と、該光学系で集光して分光された他方の信号光
を所定位置まで導く導波路部と、該導波路部からの他方
の信号光と局部発振光を合波した光信号を受光する光信
号検出部と、該多分割光検出部の検出領域の中心部分に
該集光された信号光が照射されるように、また、該光信
号検出部で受光した光信号から得た位置検出信号成分を
用いて、少なくとも該光学系を波面同調するように移動
制御する制御部とを備えたものである。これにより、請
求項６と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】また、この空間光伝送装置における制御部
は、多分割光検出部の各検出領域からの受光信号が均等
になるように、少なくとも該光学系を移動制御するもの
である。これにより、多分割光検出部の各検出領域から
の受光信号が均等になるように、少なくとも光学系を移
動制御すると、波面同調制御が容易になる。
は、多分割光検出部の各検出領域からの受光信号が均等
になるように、少なくとも該光学系を移動制御するもの
である。これにより、多分割光検出部の各検出領域から
の受光信号が均等になるように、少なくとも光学系を移
動制御すると、波面同調制御が容易になる。
【０１１２】さらに、空間光伝送装置は、信号光を出力
する光信号送信手段と、該光信号送信手段からの信号光
を受信する光信号復調手段とを有する空間光伝送装置で
あって、該光信号復調手段は、該信号光を集光して分光
する光学系と、該光学系で集光して分光された信号光を
受光する第１多分割光検出部と、該光学系で集光して分
光された信号光のスポット径を、該第１多分割光検出部
に照射される信号光のスポット径よりも大きくなるよう
に受光する第２多分割光検出部と、該光学系で集光して
分光された信号光を所定位置まで導く導波路部と、該導
波路部からの他方の信号光と局部発振光を合波した光信
号を受光する光信号検出部と、該第２多分割光検出部に
照射される信号光のスポット径が該第２多分割光検出部
の各光検出領域に対して均等に照射されるように、少な
くとも該光学系を移動制御し、その後、該第１多分割光
検出部の検出領域の中心部分に該信号光が照射されるよ
うに、また、該光信号検出部で受光した光信号から得た
位置検出信号成分を用いて波面同調するように、少なく
とも該光学系を移動制御する制御部とを備えたものであ
る。これにより、照射スポット径の大きい第２多分割光
検出部からの受光信号により、波面同調するように光学
系を移動制御し、さらに照射スポット径の小さい第１多
分割光検出部部からの受光信号により、さらに微調な波
面同調するように光学系を移動制御するため、波面同調
機能が働く角度の許容量を大きく、かつ波面同調の制御
性を良好にすることができる。また、導波路を用いるこ
とにより、自由空間に光学部品を用いて、例えばヘテロ
ダイン光学系などを容易に構成することができ、この光
学部分をも可動する従来のものに比べて、可動しない安
定な光学部分まで信号光を導くことができるため、波面
同調などの精密な光学系を構成することができる。
する光信号送信手段と、該光信号送信手段からの信号光
を受信する光信号復調手段とを有する空間光伝送装置で
あって、該光信号復調手段は、該信号光を集光して分光
する光学系と、該光学系で集光して分光された信号光を
受光する第１多分割光検出部と、該光学系で集光して分
光された信号光のスポット径を、該第１多分割光検出部
に照射される信号光のスポット径よりも大きくなるよう
に受光する第２多分割光検出部と、該光学系で集光して
分光された信号光を所定位置まで導く導波路部と、該導
波路部からの他方の信号光と局部発振光を合波した光信
号を受光する光信号検出部と、該第２多分割光検出部に
照射される信号光のスポット径が該第２多分割光検出部
の各光検出領域に対して均等に照射されるように、少な
くとも該光学系を移動制御し、その後、該第１多分割光
検出部の検出領域の中心部分に該信号光が照射されるよ
うに、また、該光信号検出部で受光した光信号から得た
位置検出信号成分を用いて波面同調するように、少なく
とも該光学系を移動制御する制御部とを備えたものであ
る。これにより、照射スポット径の大きい第２多分割光
検出部からの受光信号により、波面同調するように光学
系を移動制御し、さらに照射スポット径の小さい第１多
分割光検出部部からの受光信号により、さらに微調な波
面同調するように光学系を移動制御するため、波面同調
機能が働く角度の許容量を大きく、かつ波面同調の制御
性を良好にすることができる。また、導波路を用いるこ
とにより、自由空間に光学部品を用いて、例えばヘテロ
ダイン光学系などを容易に構成することができ、この光
学部分をも可動する従来のものに比べて、可動しない安
定な光学部分まで信号光を導くことができるため、波面
同調などの精密な光学系を構成することができる。
【０１１３】さらに、好ましくは、本発明の空間光伝送
装置における導波路部は光ファイバーで構成される。こ
のように、導波路を光ファイバーで構成すると、容易に
経済的に所定の位置まで信号光を導くことができる。
装置における導波路部は光ファイバーで構成される。こ
のように、導波路を光ファイバーで構成すると、容易に
経済的に所定の位置まで信号光を導くことができる。
【０１１４】さらに、好ましくは、本発明の空間光伝送
装置における光ファイバーの一方端面部を第１多分割光
検出部の一部に配置させて光ファイバーおよび第１多分
割光検出部とを一体に構成する。このように、第１多分
割光検出部と光ファイバーを一体化すると、信号復調手
段の光学部分の小型化、安定化を容易に図ることができ
る。
装置における光ファイバーの一方端面部を第１多分割光
検出部の一部に配置させて光ファイバーおよび第１多分
割光検出部とを一体に構成する。このように、第１多分
割光検出部と光ファイバーを一体化すると、信号復調手
段の光学部分の小型化、安定化を容易に図ることができ
る。
【０１１５】さらに、好ましくは、本発明の空間光伝送
装置におけるガラス基板の一方表面上に光学系の集光レ
ンズを設け、該集光レンズの焦点位置に入射端面部が位
置するように前記光ファイバーを該ガラス基板に設け、
該ガラス基板の一方表面上の該集光レンズ近傍位置に光
検出器を複数設けて、光ファイバーおよび第１多分割光
検出部、該光学系の集光レンズを一体に構成する。この
ように、集光レンズ、光ファイバーおよび第１多分割光
検出部を一体化すると、位置合わせがより少なくなり、
部品点数の低減、光学系の安定化を図ることができる。
装置におけるガラス基板の一方表面上に光学系の集光レ
ンズを設け、該集光レンズの焦点位置に入射端面部が位
置するように前記光ファイバーを該ガラス基板に設け、
該ガラス基板の一方表面上の該集光レンズ近傍位置に光
検出器を複数設けて、光ファイバーおよび第１多分割光
検出部、該光学系の集光レンズを一体に構成する。この
ように、集光レンズ、光ファイバーおよび第１多分割光
検出部を一体化すると、位置合わせがより少なくなり、
部品点数の低減、光学系の安定化を図ることができる。
【０１１６】さらに、本発明の空間光伝送装置の製造方
法は、基板上に光導波路層を形成し、光信号送信手段か
らの送信信号光が入射され、該光導波路層の光導波路に
反射光として反射させるミラー部を基板上に４５゜傾け
て形成し、該導波路の途中に前記光学系の集光レンズさ
らに光合波器を形成し、該光合波器で該反射光と局部発
振光が合波されるように該基板上に局部発振光源を形成
し、該光導波路の出力端部に該出力端部からの合波され
た光を受光する信号光受光部を形成し、該基板面に入射
される送信信号光を受信する複数の光検出器を該ミラー
部近傍に形成して光学検出部を製造する工程を含む。こ
のように、同一基板上にミラー部、導波路、集光レン
ズ、光合波器、信号光受光部、局部発振光源および複数
の光検出器を形成するため、これらを容易に確実に一体
化させることができ、波面同調を行う場合、外乱の影響
を受けることなくより安定した光学系を構成することが
できる。
法は、基板上に光導波路層を形成し、光信号送信手段か
らの送信信号光が入射され、該光導波路層の光導波路に
反射光として反射させるミラー部を基板上に４５゜傾け
て形成し、該導波路の途中に前記光学系の集光レンズさ
らに光合波器を形成し、該光合波器で該反射光と局部発
振光が合波されるように該基板上に局部発振光源を形成
し、該光導波路の出力端部に該出力端部からの合波され
た光を受光する信号光受光部を形成し、該基板面に入射
される送信信号光を受信する複数の光検出器を該ミラー
部近傍に形成して光学検出部を製造する工程を含む。こ
のように、同一基板上にミラー部、導波路、集光レン
ズ、光合波器、信号光受光部、局部発振光源および複数
の光検出器を形成するため、これらを容易に確実に一体
化させることができ、波面同調を行う場合、外乱の影響
を受けることなくより安定した光学系を構成することが
できる。
【０１１７】さらに、本発明の空間光伝送装置の製造方
法は、基板上に光導波路層さらにクラッド層を形成し、
該光導波路層の表面の一部にグレーティング部を形成
し、該グレーティング部上部のクラッド層に、光信号送
信手段からの送信信号光が入射可能な入射窓を開口し、
該入射窓近傍で該クラッド層上に該送信信号光を受信す
る複数の光検出器を形成し、該導波路の途中に集光レン
ズさらに光合波器を形成し、該グレーティング部を介し
て該光導波路層に入射した信号光と局部発振光が該光合
波器で合波されるように該基板上に局部発振光源を形成
し、該光導波路の出力端部に該出力端部からの合波され
た光を受光する信号光受光部を形成して光学検出部を製
造する工程を含む。このように、基板上に光導波路層、
クラッド層、グレーティング部さらに入射窓を形成する
ようにすると、光導波路への集光用レンズが不要な構成
を容易に製造することができる。
法は、基板上に光導波路層さらにクラッド層を形成し、
該光導波路層の表面の一部にグレーティング部を形成
し、該グレーティング部上部のクラッド層に、光信号送
信手段からの送信信号光が入射可能な入射窓を開口し、
該入射窓近傍で該クラッド層上に該送信信号光を受信す
る複数の光検出器を形成し、該導波路の途中に集光レン
ズさらに光合波器を形成し、該グレーティング部を介し
て該光導波路層に入射した信号光と局部発振光が該光合
波器で合波されるように該基板上に局部発振光源を形成
し、該光導波路の出力端部に該出力端部からの合波され
た光を受光する信号光受光部を形成して光学検出部を製
造する工程を含む。このように、基板上に光導波路層、
クラッド層、グレーティング部さらに入射窓を形成する
ようにすると、光導波路への集光用レンズが不要な構成
を容易に製造することができる。
【０１１８】さらに、空間光伝送装置の製造方法は、基
板上にＹ字状導波路部を形成し、光信号送信手段からの
送信信号光が入射され、該Ｙ字状光導波路層の一方の入
力部に反射光として反射させるミラー部を該基板上に４
５゜傾けて形成し、局部発振光を該Ｙ字状光導波路層の
他方の入力部に出力する局部発振光源を該基板上に形成
し、該Ｙ字状光導波路の出力端部に該出力端部からの合
波された光を受光する信号光受光部を該基板上に形成
し、該基板面に垂直に入射される送信信号光を受信する
複数の光検出器を該ミラー部近傍に形成して光学検出部
を製造する工程を含む。このように、上記一体化構成の
導波路に代えてＹ字状導波路とすると、集光レンズや光
合波器を作り込む必要がなく、製造工程の簡略化を図る
ことができる。
板上にＹ字状導波路部を形成し、光信号送信手段からの
送信信号光が入射され、該Ｙ字状光導波路層の一方の入
力部に反射光として反射させるミラー部を該基板上に４
５゜傾けて形成し、局部発振光を該Ｙ字状光導波路層の
他方の入力部に出力する局部発振光源を該基板上に形成
し、該Ｙ字状光導波路の出力端部に該出力端部からの合
波された光を受光する信号光受光部を該基板上に形成
し、該基板面に垂直に入射される送信信号光を受信する
複数の光検出器を該ミラー部近傍に形成して光学検出部
を製造する工程を含む。このように、上記一体化構成の
導波路に代えてＹ字状導波路とすると、集光レンズや光
合波器を作り込む必要がなく、製造工程の簡略化を図る
ことができる。
【０１１９】さらに、好ましくは、空間光伝送装置の製
造方法における局部発振光源および光検出器は、基板上
に張り付けるか、または、選択成長法を用いて該基板上
に作る。このように、局部発振光源および光検出器を基
板上に張り付けると、容易に一体化させることができ、
また、選択成長法を用いて基板上に局部発振光源および
光検出器を作り込むと、さらなる位置精度の向上を図る
ことができる。
造方法における局部発振光源および光検出器は、基板上
に張り付けるか、または、選択成長法を用いて該基板上
に作る。このように、局部発振光源および光検出器を基
板上に張り付けると、容易に一体化させることができ、
また、選択成長法を用いて基板上に局部発振光源および
光検出器を作り込むと、さらなる位置精度の向上を図る
ことができる。
【０１２０】さらに、本発明の空間光伝送装置は、信号
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号送信手段からの信号
光が光スポットとして照射され、該光スポットで生じた
光電流を各電極までの距離に反比例するように分割して
取り出す検出器と、該検出部で分割して取り出された各
光電流により該検出器に照射される光スポットの位置を
演算する演算部と、該演算部での演算結果により該光信
号送信手段からの信号光の光スポットが該検出器の中央
位置でかつ該検出器に対して垂直方向となるように該検
出器を移動させて波面同調制御する制御部とを備えてい
る。このように、光スポットで生じた光電流を各電極ま
での距離に反比例するように分割して取り出して、検出
器に照射される光スポットの位置を演算し、信号光の光
スポットが検出器の中央位置でかつ検出器に対して垂直
方向となるように検出器を移動させて波面同調制御する
ため、入射光の大まかな入射方向を精度よく高速に検出
することができて波面同調の高速化を図ることができ
る。
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号送信手段からの信号
光が光スポットとして照射され、該光スポットで生じた
光電流を各電極までの距離に反比例するように分割して
取り出す検出器と、該検出部で分割して取り出された各
光電流により該検出器に照射される光スポットの位置を
演算する演算部と、該演算部での演算結果により該光信
号送信手段からの信号光の光スポットが該検出器の中央
位置でかつ該検出器に対して垂直方向となるように該検
出器を移動させて波面同調制御する制御部とを備えてい
る。このように、光スポットで生じた光電流を各電極ま
での距離に反比例するように分割して取り出して、検出
器に照射される光スポットの位置を演算し、信号光の光
スポットが検出器の中央位置でかつ検出器に対して垂直
方向となるように検出器を移動させて波面同調制御する
ため、入射光の大まかな入射方向を精度よく高速に検出
することができて波面同調の高速化を図ることができ
る。
【０１２１】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項１によれ
ば、検出器からの出力信号の強度変調成分が所定範囲内
になるように、局部発振光の方向を送信光の方向と予め
定める関係を有するように調整して送信光と局部発振光
の波面同調制御を行うため、従来のように局部発振光の
拡散による波面同調方式を用いる必要はなく、局部発振
光を絞って波面同調させることができ、局部発振光強度
も微弱にならず、高いＳ／Ｎを得ることができ、さら
に、コヒーレント性を利用した空間光伝送の特徴である
高速伝送速度を実現することができる。また、光信号送
信手段は信号光源を１つにできるため、構成の小型化、
低消費電力化を図ることができる。
ば、検出器からの出力信号の強度変調成分が所定範囲内
になるように、局部発振光の方向を送信光の方向と予め
定める関係を有するように調整して送信光と局部発振光
の波面同調制御を行うため、従来のように局部発振光の
拡散による波面同調方式を用いる必要はなく、局部発振
光を絞って波面同調させることができ、局部発振光強度
も微弱にならず、高いＳ／Ｎを得ることができ、さら
に、コヒーレント性を利用した空間光伝送の特徴である
高速伝送速度を実現することができる。また、光信号送
信手段は信号光源を１つにできるため、構成の小型化、
低消費電力化を図ることができる。
【０１２２】また、本発明の請求項２によれば、空間光
伝送装置に含まれる信号送信装置に備えられた信号光発
生手段を、送信信号に応じて変調すると共に、同一光源
にて位置検出用として光強度変調された信号を空間に出
射し、さらに、信号復調装置に備えられた検出器から位
置検出用信号を検出し、この位置検出信号が所望の値に
なるように信号検出器を移動させる手段により、信号光
と局部発振光の波面同調を行うため、従来の拡散局部発
振光を用いたコヒーレント空間光伝送装置に比べ、Ｓ／
Ｎ比を格段に向上させることができ、高速なデジタル空
間光伝送を行うことができる。また、信号送信装置、信
号復調装置の低価格化、小型化、低消費電力化を実現す
ることができる。
伝送装置に含まれる信号送信装置に備えられた信号光発
生手段を、送信信号に応じて変調すると共に、同一光源
にて位置検出用として光強度変調された信号を空間に出
射し、さらに、信号復調装置に備えられた検出器から位
置検出用信号を検出し、この位置検出信号が所望の値に
なるように信号検出器を移動させる手段により、信号光
と局部発振光の波面同調を行うため、従来の拡散局部発
振光を用いたコヒーレント空間光伝送装置に比べ、Ｓ／
Ｎ比を格段に向上させることができ、高速なデジタル空
間光伝送を行うことができる。また、信号送信装置、信
号復調装置の低価格化、小型化、低消費電力化を実現す
ることができる。
【０１２３】さらに、本発明の請求項３によれば、変調
手段は周波数変調または位相変調のいずれかを行うた
め、確実に容易に信号を変調させることができる。
手段は周波数変調または位相変調のいずれかを行うた
め、確実に容易に信号を変調させることができる。
【０１２４】さらに、本発明の請求項４によれば、送信
信号に対応して変調され、かつ信号伝送速度に比べて低
い周波数にて強度変調されて送信されるため、信号光源
を１つにでき、構成の小型化、低消費電力化を図ること
ができる。また、検出器からの出力信号の強度変調成分
が所定範囲内になるように、局部発振光の方向を送信光
の方向と予め定める関係を有するように調整して送信光
と局部発振光の波面同調制御を行い、信号成分を抽出す
るため、正確に速く波面同調されて信号成分を抽出する
ことができ、従来のように局部発振光の拡散による波面
同調方式を用いる必要はなく、局部発振光を絞って波面
同調させることができ、局部発振光強度も微弱になら
ず、高いＳ／Ｎ比を得ることができる。さらに、送信信
号に対応してする変調は周波数変調または位相変調のい
ずれかを行うため、確実に容易に信号を変調することが
できる。
信号に対応して変調され、かつ信号伝送速度に比べて低
い周波数にて強度変調されて送信されるため、信号光源
を１つにでき、構成の小型化、低消費電力化を図ること
ができる。また、検出器からの出力信号の強度変調成分
が所定範囲内になるように、局部発振光の方向を送信光
の方向と予め定める関係を有するように調整して送信光
と局部発振光の波面同調制御を行い、信号成分を抽出す
るため、正確に速く波面同調されて信号成分を抽出する
ことができ、従来のように局部発振光の拡散による波面
同調方式を用いる必要はなく、局部発振光を絞って波面
同調させることができ、局部発振光強度も微弱になら
ず、高いＳ／Ｎ比を得ることができる。さらに、送信信
号に対応してする変調は周波数変調または位相変調のい
ずれかを行うため、確実に容易に信号を変調することが
できる。
【０１２５】さらに、本発明の請求項５によれば、多分
割光検出部の検出領域の中心部分に信号光の集光が照射
されるように、少なくとも光学系を移動制御するので、
より大きい立体角で入射する、空間を伝搬する信号光と
の波面同調を高速にかつ効率よく行うことができる。
割光検出部の検出領域の中心部分に信号光の集光が照射
されるように、少なくとも光学系を移動制御するので、
より大きい立体角で入射する、空間を伝搬する信号光と
の波面同調を高速にかつ効率よく行うことができる。
【０１２６】さらに、本発明の請求項６によれば、多分
割光検出部の検出領域の中心部分に信号光の集光が照射
されるように、少なくとも光学系を移動制御すると、よ
り大きい立体角で入射する、空間を伝搬する信号光との
波面同調を高速にかつ効率よく行うことができる。ま
た、光信号検出部で受光した光信号から得る位置検出信
号成分が最も大きくなるように、少なくとも光学系を移
動制御すると、多分割光検出部の出力のみで位置合わせ
をした以上に入射光と導波路との微調な結合効率の向上
を図ることができる。さらに、導波路を用いることによ
り、自由空間に光学部品を用いて、例えばヘテロダイン
光学系などを容易に構成することができ、この光学部分
をも可動する従来のものに比べて、可動しない安定な光
学部分まで信号光を導くことができるため、波面同調な
どの精密な光学系を構成することができる。さらに、送
信信号に対応して変調され、かつ信号伝送速度に比べて
低い周波数にて強度変調されて送信されるため、信号光
源を１つにできて、構成の小型化、低消費電力化を図る
ことができる。
割光検出部の検出領域の中心部分に信号光の集光が照射
されるように、少なくとも光学系を移動制御すると、よ
り大きい立体角で入射する、空間を伝搬する信号光との
波面同調を高速にかつ効率よく行うことができる。ま
た、光信号検出部で受光した光信号から得る位置検出信
号成分が最も大きくなるように、少なくとも光学系を移
動制御すると、多分割光検出部の出力のみで位置合わせ
をした以上に入射光と導波路との微調な結合効率の向上
を図ることができる。さらに、導波路を用いることによ
り、自由空間に光学部品を用いて、例えばヘテロダイン
光学系などを容易に構成することができ、この光学部分
をも可動する従来のものに比べて、可動しない安定な光
学部分まで信号光を導くことができるため、波面同調な
どの精密な光学系を構成することができる。さらに、送
信信号に対応して変調され、かつ信号伝送速度に比べて
低い周波数にて強度変調されて送信されるため、信号光
源を１つにできて、構成の小型化、低消費電力化を図る
ことができる。
【０１２７】さらに、本発明の請求項７によれば、照射
スポット径の大きい第２多分割光検出部からの受光信号
により、波面同調するように光学系を移動制御し、さら
に照射スポット径の小さい第１多分割光検出部部からの
受光信号により、さらに微調な波面同調するように光学
系を移動制御するため、波面同調機能が働く角度の許容
量を大きく、かつ波面同調の制御性を良好にすることが
できる。また、本発明の請求項１１によれば、導波路を
用いることにより、自由空間に光学部品を用いて、例え
ばヘテロダイン光学系などを容易に構成することがで
き、この光学部分をも可動する従来のものに比べて、可
動しない安定な光学部分まで信号光を導くことができる
ため、波面同調などの精密な光学系を構成することがで
きる。
スポット径の大きい第２多分割光検出部からの受光信号
により、波面同調するように光学系を移動制御し、さら
に照射スポット径の小さい第１多分割光検出部部からの
受光信号により、さらに微調な波面同調するように光学
系を移動制御するため、波面同調機能が働く角度の許容
量を大きく、かつ波面同調の制御性を良好にすることが
できる。また、本発明の請求項１１によれば、導波路を
用いることにより、自由空間に光学部品を用いて、例え
ばヘテロダイン光学系などを容易に構成することがで
き、この光学部分をも可動する従来のものに比べて、可
動しない安定な光学部分まで信号光を導くことができる
ため、波面同調などの精密な光学系を構成することがで
きる。
【０１２８】さらに、本発明の請求項８によれば、ミラ
ー部、複数の光検出器、導波路、信号光受光部、集光レ
ンズ、光合波器および局部発振光源を同一基板上に一体
化して構成すると、波面同調を行う場合、外乱の影響を
受けることなくより安定した光学系を構成することがで
きる。
ー部、複数の光検出器、導波路、信号光受光部、集光レ
ンズ、光合波器および局部発振光源を同一基板上に一体
化して構成すると、波面同調を行う場合、外乱の影響を
受けることなくより安定した光学系を構成することがで
きる。
【０１２９】さらに、本発明の請求項９によれば、上記
一体化構成に付け加えてグレーティング部を設けること
により、光導波路への集光用レンズおよびその位置合わ
せを不要とすることができ、光学系の小型化、組立の簡
略化を図ることができる。さらに、本発明の請求項１０
によれば、上記一体化構成の導波路に代えてＹ字状導波
路構成とすると、請求項８、９における集光レンズや光
合波器を省くことができて部品点数を少なくすることが
でき、製造工程も簡略化することができる。さらに、本
発明の請求項１１によれば、光信号復調手段への送信光
成分の光偏波面を円偏光とする手段を設けたことによ
り、出射光が直線偏光にて出射され、コヒーレント光検
波を行う場合、発振波長を同調させるだけではなく偏波
面も同調させる必要があったが、偏波面の同調の必要が
なくなったため、光信号復調手段の構成を簡単な構成に
することができ、かつより高速な信号受信をすることが
でき、しかも、壁などで反射され光偏波面が変化してし
まうような場合においても、常に安定した信号検出を行
うことができる。
一体化構成に付け加えてグレーティング部を設けること
により、光導波路への集光用レンズおよびその位置合わ
せを不要とすることができ、光学系の小型化、組立の簡
略化を図ることができる。さらに、本発明の請求項１０
によれば、上記一体化構成の導波路に代えてＹ字状導波
路構成とすると、請求項８、９における集光レンズや光
合波器を省くことができて部品点数を少なくすることが
でき、製造工程も簡略化することができる。さらに、本
発明の請求項１１によれば、光信号復調手段への送信光
成分の光偏波面を円偏光とする手段を設けたことによ
り、出射光が直線偏光にて出射され、コヒーレント光検
波を行う場合、発振波長を同調させるだけではなく偏波
面も同調させる必要があったが、偏波面の同調の必要が
なくなったため、光信号復調手段の構成を簡単な構成に
することができ、かつより高速な信号受信をすることが
でき、しかも、壁などで反射され光偏波面が変化してし
まうような場合においても、常に安定した信号検出を行
うことができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す空間光伝送装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１の空間光伝送装置における各要部の波形図
である。
である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す空間光伝送装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】本発明の第２実施例の変形例を示す空間光伝送
装置の位置検出器のブロック図である。
装置の位置検出器のブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す空間光伝送装置の
信号復調装置のブロック図である。
信号復調装置のブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施例を示す空間光伝送装置の
伝送方式の波形図である。
伝送方式の波形図である。
【図７】本発明の第５の実施例を示す空間光伝送装置に
おける光検出部と送信信号装置の構成図である。
おける光検出部と送信信号装置の構成図である。
【図８】図７の光検出部を組み込んだ信号復調装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図９】図７の送信信号装置からの送信光の周波数スペ
クトル図である。
クトル図である。
【図１０】本発明の第６の実施例を示す空間光伝送装置
における光検出部の構成図である。
における光検出部の構成図である。
【図１１】図１０の光検出部を組み込んだ信号復調装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図１２】ａは光スポットが大きくずれた場合の多分割
検出器４３３，４３４ｂと光スポットの位置関係図、ｂ
は光スポットがずれていない場合の多分割検出器４３
３，４３４ｂと光スポットの位置関係図である。
検出器４３３，４３４ｂと光スポットの位置関係図、ｂ
は光スポットがずれていない場合の多分割検出器４３
３，４３４ｂと光スポットの位置関係図である。
【図１３】位置検出用信号光の信号復調装置４４０に対
する入射角θと、各多分割光検出器出力の合計との関係
図である。
する入射角θと、各多分割光検出器出力の合計との関係
図である。
【図１４】ａ〜ｈは図１０の多分割光検出器４３４ｂの
製造方法を示す各工程における断面図である。
製造方法を示す各工程における断面図である。
【図１５】図１１の信号復調装置における光ファイバー
４３４ａと多分割光検出器４３４ｂの他の変形例を示す
多分割光検出部の断面図である。
４３４ａと多分割光検出器４３４ｂの他の変形例を示す
多分割光検出部の断面図である。
【図１６】図１１の信号復調装置の光検出部分における
他の変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＡＡ’断面
図、ｃはＢＢ’断面図である。
他の変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＡＡ’断面
図、ｃはＢＢ’断面図である。
【図１７】図１６の信号復調装置の光検出部分における
変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＣＣ’断面図、ｃ
はＤＤ’断面図である。
変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＣＣ’断面図、ｃ
はＤＤ’断面図である。
【図１８】図１６の信号復調装置の光検出部分における
他の変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＥＥ’断面
図、ｃはＦＦ’断面図である。
他の変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＥＥ’断面
図、ｃはＦＦ’断面図である。
【図１９】本発明による信号復調装置の光検出部分の他
の実施例を示す一部構成図である。
の実施例を示す一部構成図である。
【図２０】本発明による信号復調装置の光検出部分の他
の実施例を示す構成図である。
の実施例を示す構成図である。
【図２１】本発明の第７の実施例を示す空間伝送装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２２】空間光伝送方式の特徴を説明するグラフであ
る。
る。
【図２３】従来の拡散局部発振光を用いた空間光伝送装
置のブロック図である。
置のブロック図である。
【図２４】従来の宇宙空間光伝送装置のブロック図であ
る。
る。
【図２５】他の従来技術の信号送信装置及び信号復調装
置の系統図である。
置の系統図である。
１０１、２０１、４０５ 光源 １０２、２０３、４０４ 信号光駆動回路 １０６、２０７、４０１ 信号送信装置 １０７、２０８、３０１ 局部発振回路 １０９、２１０、３０３、４２１、４３８、５６２
合波器 １１０、３０４、４２２、４３９、５１０、５４６
信号検出器 １１１、２１２、３０５ 高帯域通過回路 １１２、２１３、３０６、４２４、４４９ 復調回路 １１４、２１５、３０８ 処理回路 １１５、２１６、３０９ 低帯域通過回路 １１７、２１８、３１１、４０２、４４０ 信号復調
装置 ２０２ 外部変調器 ２１１ ２次元信号検出器 ２１９ 位置検出用検出器 ２２０、４１６、４４６ 比較器 ２２１、５５５ コンピュータ ４０２ａ 光検出部 ４０９、４３４ａ、４８４、５５８ 光ファイバー ４１０、４３２ 光分波器 ４１１、４３３、４３４ｂ、５５７ 多分割光検出器 ４１２、４２５、４４２、４４７、５５４ バンドパ
スフィルタ回路 ４１３、４４３ 波形整形回路 ４１４、４５１ 局部発振光駆動回路 ４１５、４３７ 局部発振レーザ ４１７、４４４ 位置検出器制御回路 ４１８、４４５ 駆動回路 ４２３、４４８ ハイパスフィルタ回路 ４２６、４５０ 波長同調回路 ４４１ａ、４４１ｂ 光スポット ４８１ 基板 ４８２ フレネルレンズ ４８３ Ｓｉ検出器 ５０１ ＩｎＰ基板 ５０２、５２２ 下クラッド層 ５０３ コア層 ５０４、５２５ 上クラッド層 ５０５、５２７、５２８ レンズ ５０６、５２９、５５１ ビームスプリッター ５０７、５４５ ４５゜ミラー ５０８、５３０、５４３、５６１ 局部発振光源 ５０９、５２６、５４７、５６３ 光検出器 ５２１ ＧａＡｓ基板 ５２３ 光導波路 ５２４ ２次グレーティング ５４１ ＬｉＮｂＯ3基板 ５４２ ３次元導波路 ５５３ 検出器 ６０２ 信号光駆動装置 ６０３ 位置検出用駆動装置 ６０４ 半導体レーザ ６０５ λ／４板 ６０７ 信号送信装置 ６０９ 光導波路装置 ６１２ 局部発振光駆動装置 ６１３ ハイパスフィルタ（高域通過回路） ６１６ 復調回路 ６１７ 制御回路 ６１８ 光信号復調装置
合波器 １１０、３０４、４２２、４３９、５１０、５４６
信号検出器 １１１、２１２、３０５ 高帯域通過回路 １１２、２１３、３０６、４２４、４４９ 復調回路 １１４、２１５、３０８ 処理回路 １１５、２１６、３０９ 低帯域通過回路 １１７、２１８、３１１、４０２、４４０ 信号復調
装置 ２０２ 外部変調器 ２１１ ２次元信号検出器 ２１９ 位置検出用検出器 ２２０、４１６、４４６ 比較器 ２２１、５５５ コンピュータ ４０２ａ 光検出部 ４０９、４３４ａ、４８４、５５８ 光ファイバー ４１０、４３２ 光分波器 ４１１、４３３、４３４ｂ、５５７ 多分割光検出器 ４１２、４２５、４４２、４４７、５５４ バンドパ
スフィルタ回路 ４１３、４４３ 波形整形回路 ４１４、４５１ 局部発振光駆動回路 ４１５、４３７ 局部発振レーザ ４１７、４４４ 位置検出器制御回路 ４１８、４４５ 駆動回路 ４２３、４４８ ハイパスフィルタ回路 ４２６、４５０ 波長同調回路 ４４１ａ、４４１ｂ 光スポット ４８１ 基板 ４８２ フレネルレンズ ４８３ Ｓｉ検出器 ５０１ ＩｎＰ基板 ５０２、５２２ 下クラッド層 ５０３ コア層 ５０４、５２５ 上クラッド層 ５０５、５２７、５２８ レンズ ５０６、５２９、５５１ ビームスプリッター ５０７、５４５ ４５゜ミラー ５０８、５３０、５４３、５６１ 局部発振光源 ５０９、５２６、５４７、５６３ 光検出器 ５２１ ＧａＡｓ基板 ５２３ 光導波路 ５２４ ２次グレーティング ５４１ ＬｉＮｂＯ3基板 ５４２ ３次元導波路 ５５３ 検出器 ６０２ 信号光駆動装置 ６０３ 位置検出用駆動装置 ６０４ 半導体レーザ ６０５ λ／４板 ６０７ 信号送信装置 ６０９ 光導波路装置 ６１２ 局部発振光駆動装置 ６１３ ハイパスフィルタ（高域通過回路） ６１６ 復調回路 ６１７ 制御回路 ６１８ 光信号復調装置
【手続補正書】
【提出日】平成６年１２月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】図２２において、ラインＰ0dは、直接検波
方式において、ある受信光パワーの時に伝送可能な伝送
速度および伝送距離の関係、ラインＰ0cはコヒーレント
検波方式において、ある受信光パワー（直接検波方式の
受信パワーと等しい）の時に伝送可能な伝送速度および
伝送距離の関係である。図２２から解るように、１０Ｍ
Ｂｐｓの伝送速度であれば、直接検波方式に比して直接
検波方式の約１／８の受信パワーとなる距離まで伝送距
離を延ばすことが可能となる。
方式において、ある受信光パワーの時に伝送可能な伝送
速度および伝送距離の関係、ラインＰ0cはコヒーレント
検波方式において、ある受信光パワー（直接検波方式の
受信パワーと等しい）の時に伝送可能な伝送速度および
伝送距離の関係である。図２２から解るように、１０Ｍ
Ｂｐｓの伝送速度であれば、直接検波方式に比して直接
検波方式の約１／８の受信パワーとなる距離まで伝送距
離を延ばすことが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】さらに、本発明の空間光伝送装置は、信号
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、４５゜
に傾いたミラー部、基板面に垂直に入射される送信信号
光を受信する、該ミラー部近傍に設けられた複数の光検
出器、該ミラー部からの反射光を導く導波路部、該導波
路部の途中に設けられた光学系の集光レンズさらに光合
波器、該光合波器で信号光と合波される局部発振光を出
力する局部発振光源、該導波路部の出力端からの合波さ
れた光を受光する信号光受光部、これらミラー部、複数
の光検出器、導波路、信号光受光部、集光レンズ、光合
波器および局部発振光源を同一基板上に設けて一体化し
た基板部と、該基板部の複数の光検出器に照射される信
号光のスポット径が該複数の光検出器の各光検出器に対
して均等に照射されるように該基板部を移動させて波面
同調制御をし、さらに、該基板部の信号光受光部に照射
される該信号光が所定の強度になるように該基板部を移
動させて波面同調制御をする制御部とを有するものであ
り、そのことにより上記目的が達成される。
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、４５゜
に傾いたミラー部、基板面に垂直に入射される送信信号
光を受信する、該ミラー部近傍に設けられた複数の光検
出器、該ミラー部からの反射光を導く導波路部、該導波
路部の途中に設けられた光学系の集光レンズさらに光合
波器、該光合波器で信号光と合波される局部発振光を出
力する局部発振光源、該導波路部の出力端からの合波さ
れた光を受光する信号光受光部、これらミラー部、複数
の光検出器、導波路、信号光受光部、集光レンズ、光合
波器および局部発振光源を同一基板上に設けて一体化し
た基板部と、該基板部の複数の光検出器に照射される信
号光のスポット径が該複数の光検出器の各光検出器に対
して均等に照射されるように該基板部を移動させて波面
同調制御をし、さらに、該基板部の信号光受光部に照射
される該信号光が所定の強度になるように該基板部を移
動させて波面同調制御をする制御部とを有するものであ
り、そのことにより上記目的が達成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】さらに、本発明の空間光伝送装置は、信号
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、信号光
を導く導波路部、該光信号送信手段からの信号光を該導
波路部に導くグレーティング部、該導波路部からの信号
光を受信する、該グレーティング部近傍に設けられた複
数の光検出器、該導波路部の途中に設けられた光学系の
集光レンズさらに光合波器、該光合波器で信号光と合波
される局部発振光を出力する局部発振光源、該導波路部
の出力端からの合波された光を受光する信号光受光部、
これら導波路部、グレーティング部、複数の光検出器、
信号光受光部、集光レンズ、光合波器および局部発振光
源を該同一基板上に設けて一体化した基板部と、該基板
部の複数の光検出器に照射される信号光のスポット径が
該複数の光検出器の各光検出器に対して均等に照射され
るように該基板部を移動させて波面同調制御をし、さら
に、該基板部の信号光受光部に照射される該信号光が所
定の強度になるように該基板部を移動させて波面同調制
御をする制御部とを有するものであり、そのことにより
上記目的が達成される。
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、信号光
を導く導波路部、該光信号送信手段からの信号光を該導
波路部に導くグレーティング部、該導波路部からの信号
光を受信する、該グレーティング部近傍に設けられた複
数の光検出器、該導波路部の途中に設けられた光学系の
集光レンズさらに光合波器、該光合波器で信号光と合波
される局部発振光を出力する局部発振光源、該導波路部
の出力端からの合波された光を受光する信号光受光部、
これら導波路部、グレーティング部、複数の光検出器、
信号光受光部、集光レンズ、光合波器および局部発振光
源を該同一基板上に設けて一体化した基板部と、該基板
部の複数の光検出器に照射される信号光のスポット径が
該複数の光検出器の各光検出器に対して均等に照射され
るように該基板部を移動させて波面同調制御をし、さら
に、該基板部の信号光受光部に照射される該信号光が所
定の強度になるように該基板部を移動させて波面同調制
御をする制御部とを有するものであり、そのことにより
上記目的が達成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】さらに、本発明の空間光伝送装置は、信号
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、４５゜
に傾いたミラー部、基板面に垂直に入射される送信信号
光を受信する、該ミラー部近傍に設けられた複数の光検
出器、局部発振光を出力する局部発振光源、該ミラー部
からの反射光と該局部発振光源からの局部発振光を合波
して導くＹ字状導波路部、該Ｙ字状導波路部の出力端か
らの合波した光を受光する信号光受光部、これらミラー
部、複数の光検出器、局部発振光源、Ｙ字状導波路部お
よび信号光受光部を同一基板上に設けて一体化した基板
部と、該基板部の複数の光検出器に照射される信号光の
スポット径が該複数の光検出器の各光検出器に対して均
等に照射されるように該基板部を移動させて波面同調制
御をし、さらに、該基板部の信号光受光部に照射される
該信号光が所定の強度になるように該基板部を移動させ
て波面同調制御をする制御部とを有するものであり、そ
のことにより上記目的が達成される。
光を出力する光信号送信手段と、該光信号送信手段から
の信号光を受信して復調する光信号復調手段とを有する
空間光伝送装置であって、該光信号復調手段は、４５゜
に傾いたミラー部、基板面に垂直に入射される送信信号
光を受信する、該ミラー部近傍に設けられた複数の光検
出器、局部発振光を出力する局部発振光源、該ミラー部
からの反射光と該局部発振光源からの局部発振光を合波
して導くＹ字状導波路部、該Ｙ字状導波路部の出力端か
らの合波した光を受光する信号光受光部、これらミラー
部、複数の光検出器、局部発振光源、Ｙ字状導波路部お
よび信号光受光部を同一基板上に設けて一体化した基板
部と、該基板部の複数の光検出器に照射される信号光の
スポット径が該複数の光検出器の各光検出器に対して均
等に照射されるように該基板部を移動させて波面同調制
御をし、さらに、該基板部の信号光受光部に照射される
該信号光が所定の強度になるように該基板部を移動させ
て波面同調制御をする制御部とを有するものであり、そ
のことにより上記目的が達成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５６】本実施例の空間光伝送装置は、信号復調装
置３１７を備える。信号復調装置３１７において、前記
第１実施例と同様に開口３１１を有する。従って、検出
器３０４は、前記開口３１１が正対する方向を含む所定
範囲内の信号光のみしか検出できない構成となってい
る。本実施例の信号復調装置３１７に於て、検出器３０
４の出力を低帯域通過回路３０９に入力し、位置検出信
号を処理回路３０８で処理し、位置検出信号の信号強度
が最大となる方向に、制御回路３０７によって信号検出
器３０４の正対する方向を、信号送信装置に向かう方向
に合わせる。この制御により、信号光と局部発振光との
波面同調を図ることができる。
置３１７を備える。信号復調装置３１７において、前記
第１実施例と同様に開口３１１を有する。従って、検出
器３０４は、前記開口３１１が正対する方向を含む所定
範囲内の信号光のみしか検出できない構成となってい
る。本実施例の信号復調装置３１７に於て、検出器３０
４の出力を低帯域通過回路３０９に入力し、位置検出信
号を処理回路３０８で処理し、位置検出信号の信号強度
が最大となる方向に、制御回路３０７によって信号検出
器３０４の正対する方向を、信号送信装置に向かう方向
に合わせる。この制御により、信号光と局部発振光との
波面同調を図ることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５８】次に受信された送信信号光と、局部発振回
路３０１から発振され、マイクロレンズアレイ３０２等
で微小角度例えば１°程度拡散させた局部発振光との波
面同調を前記各実施例と同様に行い、合波器３０３によ
り合波する。前記信号検出器３０４の出力を高帯域通過
回路３０５に入力することにより、前記送信信号を抽出
し、復調回路３０６で復調する。
路３０１から発振され、マイクロレンズアレイ３０２等
で微小角度例えば１°程度拡散させた局部発振光との波
面同調を前記各実施例と同様に行い、合波器３０３によ
り合波する。前記信号検出器３０４の出力を高帯域通過
回路３０５に入力することにより、前記送信信号を抽出
し、復調回路３０６で復調する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５９】このような実施例に於ても、前記実施例に
於ける効果と同様な効果を達成することができる。更
に、前述したように、微小角度だけ拡散した局部発振光
を使用することにより、空間を機械的に微小範囲走査す
ることなく波面同調を行うことができ、また復調装置３
１７が微小距離移動しても、移動毎に波面同調を行う必
要がなくなる。また、本実施例に於て、局部発振光を微
小角度だけ拡散させているため、従来技術に於て問題で
あった局部発振光の強度の減少も問題とならない。
於ける効果と同様な効果を達成することができる。更
に、前述したように、微小角度だけ拡散した局部発振光
を使用することにより、空間を機械的に微小範囲走査す
ることなく波面同調を行うことができ、また復調装置３
１７が微小距離移動しても、移動毎に波面同調を行う必
要がなくなる。また、本実施例に於て、局部発振光を微
小角度だけ拡散させているため、従来技術に於て問題で
あった局部発振光の強度の減少も問題とならない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６４】図７は本発明の第５の実施例を示す空間光
伝送装置における光検出部と送信信号装置の構成図であ
り、図８は図７の光検出部を組み込んだ信号復調装置の
構成を示すブロック図である。図７および図８におい
て、空間光伝送装置は、信号送信装置４０１と、受信装
置である信号復調装置４０２とを含んで構成される。こ
の信号送信装置４０１は、送信用光源を備える。この光
源として、例えば１．３μｍ帯ＩｎＧａＡｓＰ系のＤＢ
Ｒ（Distributed Bragg Reflector）レーザ発振器を用
い、外部の信号源４０３からの送信信号データに従っ
て、信号送信用駆動回路４０４から出力された信号を、
光源４０５であるレーザ発振器の信号変調領域（回折格
子）上へ印加する。印加した信号のキャリアのプラズマ
効果により、レーザ発振器において屈折率変化が生じ
る。これにより、周波数変調が行われる。位置検出用信
号として、レーザ発振器の活性層に注入する電流を、位
置検出用駆動回路４０６によって、既知のコード列に対
応して、また送信信号データの伝送速度に比して十分遅
い速度、例えば１００Ｋｂｐｓで光強度変調を行って作
成する。これら送信信号と位置検出用信号とが光変調さ
れて得られた信号光をレンズ４０７を介して空間に出射
する。
伝送装置における光検出部と送信信号装置の構成図であ
り、図８は図７の光検出部を組み込んだ信号復調装置の
構成を示すブロック図である。図７および図８におい
て、空間光伝送装置は、信号送信装置４０１と、受信装
置である信号復調装置４０２とを含んで構成される。こ
の信号送信装置４０１は、送信用光源を備える。この光
源として、例えば１．３μｍ帯ＩｎＧａＡｓＰ系のＤＢ
Ｒ（Distributed Bragg Reflector）レーザ発振器を用
い、外部の信号源４０３からの送信信号データに従っ
て、信号送信用駆動回路４０４から出力された信号を、
光源４０５であるレーザ発振器の信号変調領域（回折格
子）上へ印加する。印加した信号のキャリアのプラズマ
効果により、レーザ発振器において屈折率変化が生じ
る。これにより、周波数変調が行われる。位置検出用信
号として、レーザ発振器の活性層に注入する電流を、位
置検出用駆動回路４０６によって、既知のコード列に対
応して、また送信信号データの伝送速度に比して十分遅
い速度、例えば１００Ｋｂｐｓで光強度変調を行って作
成する。これら送信信号と位置検出用信号とが光変調さ
れて得られた信号光をレンズ４０７を介して空間に出射
する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９２】図１７は図１６の信号復調装置の光検出部
分における変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＣＣ’
断面図、ｃはＤＤ’断面図である。図１７において、信
号送信光、位置検出用信号の波長として０．７８μｍを
用いる。光検出器としてＧａＡｓ基板５２１を用いて下
クラッド層５２２としてＡ１YＧａ1-YＡｓ層（Ｙ＝０．
３、層厚０．５μ）を形成後、この下クラッド層５２２
上に光導波路５２３の光入射部分となる部分に２次のグ
レーティング５２４を形成する。このピッチは２２０ｎ
ｍであり、電子ビーム描画とドライエッチングプロセス
により形成した。この２次グレーティング５２４により
上部から入射される光と光導波路５２３の結合が図れ
る。その後、光導波路５２３上に上クラッド層５２５と
してＡ１XＧａ1-XＡｓ層（Ｘ＝０．３、層厚３μｍ）を
形成し、上クラッド層５２５をエッチング除去して２次
グレーティング５２４上に入射窓を形成している。この
入射窓近傍で上クラッド層５２５に上下左右対称に多分
割位置検出用の光検出器５２６を装着し、図１６で述べ
たような工程によりレンズ５２７，５２８、ビームスプ
リッタである光分波器５２９、局部発振光源５３０およ
び信号光検出器５３１を形成する。
分における変形例を示し、ａはその平面図、ｂはＣＣ’
断面図、ｃはＤＤ’断面図である。図１７において、信
号送信光、位置検出用信号の波長として０．７８μｍを
用いる。光検出器としてＧａＡｓ基板５２１を用いて下
クラッド層５２２としてＡ１YＧａ1-YＡｓ層（Ｙ＝０．
３、層厚０．５μ）を形成後、この下クラッド層５２２
上に光導波路５２３の光入射部分となる部分に２次のグ
レーティング５２４を形成する。このピッチは２２０ｎ
ｍであり、電子ビーム描画とドライエッチングプロセス
により形成した。この２次グレーティング５２４により
上部から入射される光と光導波路５２３の結合が図れ
る。その後、光導波路５２３上に上クラッド層５２５と
してＡ１XＧａ1-XＡｓ層（Ｘ＝０．３、層厚３μｍ）を
形成し、上クラッド層５２５をエッチング除去して２次
グレーティング５２４上に入射窓を形成している。この
入射窓近傍で上クラッド層５２５に上下左右対称に多分
割位置検出用の光検出器５２６を装着し、図１６で述べ
たような工程によりレンズ５２７，５２８、ビームスプ
リッタである光分波器５２９、局部発振光源５３０およ
び信号光検出器５３１を形成する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０４】また、信号受信側においては、入射信号光
を制限する開口制限部６０８からの入射信号光を光導波
路装置６０９の入射部に導くレンズ６１０が配設され、
これら光導波路装置６０９およびレンズ６１０は信号検
出部のハウジング６１１内に収納されており、局部発振
光駆動装置６１２からの局部発振光によって、光導波路
装置６０９内でコヒーレント光ヘテロダイン検波が行わ
れる。光導波路装置６０９は局部発振光駆動装置６１２
に接続され、また、その光検出器の出力端はハイパスフ
ィルタ６１３およびローパスフィルタ６１４に接続さ
れ、円偏光の信号光Ｓｃ’が光導波路装置６０９の信号
検出器で検出されてハイパスフィルタ６１３およびロー
パスフィルタ６１４に入力される。局部発振光駆動装置
６１２は処理回路６１５と復調回路６１６に接続されて
いる。また、ハイパスフィルタ６１３は復調回路６１６
と制御回路６１７に接続され、ハイパスフィルタ６１３
を介して復調回路６１６で信号が復調され、また、ハイ
パスフィルタ６１３からの位置検出信号が制御回路６１
７に入力されて、その信号強度成分が最大信号強度とな
るように、ハウジング６１１を制御回路６１７を介して
駆動制御して、ハウジング６１１の開口制限部６０８が
臨む空間位置が駆動制御される。さらに、ローパスフィ
ルタ６１４は処理回路６１５に接続されているが、偏波
面の同調が必要ないので処理回路６１５と制御回路６１
７は接続されていない。以上により光信号復調装置６１
８が構成される。
を制限する開口制限部６０８からの入射信号光を光導波
路装置６０９の入射部に導くレンズ６１０が配設され、
これら光導波路装置６０９およびレンズ６１０は信号検
出部のハウジング６１１内に収納されており、局部発振
光駆動装置６１２からの局部発振光によって、光導波路
装置６０９内でコヒーレント光ヘテロダイン検波が行わ
れる。光導波路装置６０９は局部発振光駆動装置６１２
に接続され、また、その光検出器の出力端はハイパスフ
ィルタ６１３およびローパスフィルタ６１４に接続さ
れ、円偏光の信号光Ｓｃ’が光導波路装置６０９の信号
検出器で検出されてハイパスフィルタ６１３およびロー
パスフィルタ６１４に入力される。局部発振光駆動装置
６１２は処理回路６１５と復調回路６１６に接続されて
いる。また、ハイパスフィルタ６１３は復調回路６１６
と制御回路６１７に接続され、ハイパスフィルタ６１３
を介して復調回路６１６で信号が復調され、また、ハイ
パスフィルタ６１３からの位置検出信号が制御回路６１
７に入力されて、その信号強度成分が最大信号強度とな
るように、ハウジング６１１を制御回路６１７を介して
駆動制御して、ハウジング６１１の開口制限部６０８が
臨む空間位置が駆動制御される。さらに、ローパスフィ
ルタ６１４は処理回路６１５に接続されているが、偏波
面の同調が必要ないので処理回路６１５と制御回路６１
７は接続されていない。以上により光信号復調装置６１
８が構成される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １０１、２０１、４０５ 光源 １０２、２０３、４０４ 信号光駆動回路 １０６、２０７、４０１ 信号送信装置 １０７、２０８、３０１ 局部発振回路 １０９、２１０、３０３、４２１、４３８、５６２
合波器 １１０、３０４、４２２、４３９、５１０、５４６
信号検出器 １１１、２１２、３０５ 高帯域通過回路 １１２、２１３、３０６、４２４、４４９ 復調回路 １１４、２１５、３０８ 処理回路 １１５、２１６、３０９ 低帯域通過回路 １１７、２１８、３１７、４０２、４４０ 信号復調
装置 ２０２ 外部変調器 ２１１ ２次元信号検出器 ２１９ 位置検出用検出器 ２２０、４１６、４４６ 比較器 ２２１、５５５ コンピュータ ４０２ａ 光検出部 ４０９、４３４ａ、４８４、５５８ 光ファイバー ４１０、４３２ 光分波器 ４１１、４３３、４３４ｂ、５５７ 多分割光検出器 ４１２、４２５、４４２、４４７、５５４ バンドパ
スフィルタ回路 ４１３、４４３ 波形整形回路 ４１４、４５１ 局部発振光駆動回路 ４１５、４３７ 局部発振レーザ ４１７、４４４ 位置検出器制御回路 ４１８、４４５ 駆動回路 ４２３、４４８ ハイパスフィルタ回路 ４２６、４５０ 波長同調回路 ４４１ａ、４４１ｂ 光スポット ４８１ 基板 ４８２ フレネルレンズ ４８３ Ｓｉ検出器 ５０１ ＩｎＰ基板 ５０２、５２２ 下クラッド層 ５０３ コア層 ５０４、５２５ 上クラッド層 ５０５、５２７、５２８ レンズ ５０６、５２９、５５１ ビームスプリッター ５０７、５４５ ４５゜ミラー ５０８、５３０、５４３、５６１ 局部発振光源 ５０９、５２６、５４７、５６３ 光検出器 ５２１ ＧａＡｓ基板 ５２３ 光導波路 ５２４ ２次グレーティング ５４１ ＬｉＮｂＯ3基板 ５４２ ３次元導波路 ５５３ 検出器 ６０２ 信号光駆動装置 ６０３ 位置検出用駆動装置 ６０４ 半導体レーザ ６０５ λ／４板 ６０７ 信号送信装置 ６０９ 光導波路装置 ６１２ 局部発振光駆動装置 ６１３ ハイパスフィルタ（高域通過回路） ６１６ 復調回路 ６１７ 制御回路 ６１８ 光信号復調装置
合波器 １１０、３０４、４２２、４３９、５１０、５４６
信号検出器 １１１、２１２、３０５ 高帯域通過回路 １１２、２１３、３０６、４２４、４４９ 復調回路 １１４、２１５、３０８ 処理回路 １１５、２１６、３０９ 低帯域通過回路 １１７、２１８、３１７、４０２、４４０ 信号復調
装置 ２０２ 外部変調器 ２１１ ２次元信号検出器 ２１９ 位置検出用検出器 ２２０、４１６、４４６ 比較器 ２２１、５５５ コンピュータ ４０２ａ 光検出部 ４０９、４３４ａ、４８４、５５８ 光ファイバー ４１０、４３２ 光分波器 ４１１、４３３、４３４ｂ、５５７ 多分割光検出器 ４１２、４２５、４４２、４４７、５５４ バンドパ
スフィルタ回路 ４１３、４４３ 波形整形回路 ４１４、４５１ 局部発振光駆動回路 ４１５、４３７ 局部発振レーザ ４１７、４４４ 位置検出器制御回路 ４１８、４４５ 駆動回路 ４２３、４４８ ハイパスフィルタ回路 ４２６、４５０ 波長同調回路 ４４１ａ、４４１ｂ 光スポット ４８１ 基板 ４８２ フレネルレンズ ４８３ Ｓｉ検出器 ５０１ ＩｎＰ基板 ５０２、５２２ 下クラッド層 ５０３ コア層 ５０４、５２５ 上クラッド層 ５０５、５２７、５２８ レンズ ５０６、５２９、５５１ ビームスプリッター ５０７、５４５ ４５゜ミラー ５０８、５３０、５４３、５６１ 局部発振光源 ５０９、５２６、５４７、５６３ 光検出器 ５２１ ＧａＡｓ基板 ５２３ 光導波路 ５２４ ２次グレーティング ５４１ ＬｉＮｂＯ3基板 ５４２ ３次元導波路 ５５３ 検出器 ６０２ 信号光駆動装置 ６０３ 位置検出用駆動装置 ６０４ 半導体レーザ ６０５ λ／４板 ６０７ 信号送信装置 ６０９ 光導波路装置 ６１２ 局部発振光駆動装置 ６１３ ハイパスフィルタ（高域通過回路） ６１６ 復調回路 ６１７ 制御回路 ６１８ 光信号復調装置
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２１】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/152 10/142 10/04 10/06 10/02 10/18 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｍ (72)発明者 下中 淳 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】 送信する信号に対応して変調し、かつ信
号伝送速度に比べて低い周波数にて強度変調した送信光
を発生して送信する光信号送信手段と、 該光信号送信手段からの信号光を検出器で受光し、受光
された信号光に基づいて検出器から出力される出力信号
の強度変調成分が予め定める強度範囲内になるように、
局部発振光の方向を、該送信光の方向と予め定める関係
を有するように調整し、この調整により、送信光と局部
発振光との波面同調を行い、さらに、送信光の送信され
る信号に対応して変調された信号成分から、該送信され
る信号に対応する信号成分を抽出する光信号復調手段と
を備えた空間光伝送装置。 - 【請求項２】 光信号送信装置と、該光信号送信装置か
らの光信号を受信する光信号復調装置とを備える空間光
伝送装置であって、 該光信号送信装置は、送信される第１信号に対応して変
調された第２信号を出力する光変調手段と、信号強度が
周期的に変化する第３信号を出力する光強度変調手段
と、該第２信号及び第３信号が入力され、光周波数及び
光強度が変調されたコヒーレントな光である信号光を発
振する信号光発生手段とを備え、 該信号復調装置は、該信号光を受光する受光器と、該信
号光とコヒーレントな局部発振光を発生する局部発振手
段と、該信号光と局部発振光とを合波する合波手段と、
該合波手段で合波された光信号を光電変換する光電変換
手段と、該光電変換手段からの出力から高周波帯域成分
を通過させる高周波帯域通過手段と、該高周波帯域通過
手段からの出力から送信信号を復調する送信信号復調手
段と、該光電変換手段から低周波帯域成分を通過させる
低周波帯域成分通過手段と、該低周波帯域通過手段を通
過した低周波帯域成分を処理し位置検出信号を出力する
処理手段と、該処理手段で得られた位置検出信号に基づ
いて、該光電変換手段を空間的に走査させる走査駆動手
段と、該位置検出信号に基づいて、局部発振手段を駆動
する局部発振駆動手段とを備える空間光伝送装置。 - 【請求項３】 前記変調手段は、周波数変調または位相
変調のいずれかを行う請求項１または２記載の空間光伝
送装置。 - 【請求項４】 光信号送信装置に於て、コヒーレントな
光が、送信される信号に対応して周波数変調または位相
変調され、かつ信号伝送速度に比べて低い周波数にて強
度変調されて送信光が発生されて送信されるステップ
と、 送信光を検出器によって受光し、受光された送信光に基
づいて検出器から出力される出力信号の強度変調成分が
予め定める強度範囲内になるように、局部発振光の方向
を、該送信光の方向と予め定める関係を有するように調
整し、この調整により、送信光と局部発振光との波面同
調を行うステップと、 送信光の前記送信される信号に対応して変調された信号
成分から、該送信される信号に対応する信号成分を抽出
するステップとを含む空間光伝送方法。 - 【請求項５】 送信する信号に対応して変調し、かつ信
号伝送速度に比べて低い周波数にて強度変調した送信光
を発生して送信する光信号送信手段と、該光信号送信手
段からの信号光を受信して復調する光信号復調手段とを
有する空間光伝送装置であって、 該光信号復調手段は、該信号光を集光する光学系と、該
光学系で集光された信号光を受光する多分割光検出部
と、該多分割光検出部の検出領域の中心部分に該信号光
が照射されるように、少なくとも該光学系を移動制御す
る制御部とを備えた空間光伝送装置。 - 【請求項６】 送信する信号に対応して変調し、かつ信
号伝送速度に比べて低い周波数にて強度変調した送信光
を発生して送信する光信号送信手段と、該光信号送信手
段からの信号光を受信して復調する光信号復調手段とを
有する空間光伝送装置であって、 該光信号復調手段は、該信号光を集光して分光する光学
系と、該光学系で集光して分光された一方の信号光を受
光する多分割光検出部と、該光学系で集光して分光され
た他方の信号光を所定位置まで導く導波路部と、該導波
路部からの他方の信号光と局部発振光を合波した光信号
を受光する光信号検出部と、該多分割光検出部の検出領
域の中心部分に該集光された信号光が照射されるよう
に、また、該光信号検出部で受光した光信号から得た位
置検出信号成分を用いて、少なくとも該光学系を波面同
調するように移動制御する制御部とを備えた空間光伝送
装置。 - 【請求項７】 信号光を出力する光信号送信手段と、該
光信号送信手段からの信号光を受信する光信号復調手段
とを有する空間光伝送装置であって、 該光信号復調手段は、該信号光を集光して分光する光学
系と、該光学系で集光して分光された一方の信号光を受
光する第１多分割光検出部と、該光学系で集光して分光
された他方の信号光のスポット径を、該第１多分割光検
出部に照射される信号光のスポット径よりも大きくなる
ように受光する第２多分割光検出部と、 該第２多分割光検出部に照射される信号光のスポット径
が該第２多分割光検出部の各光検出領域に対して均等に
照射されるように、少なくとも該光学系を移動制御し、
その後、該第１多分割光検出部の検出領域の中心部分に
該信号光が照射されるように、少なくとも該光学系を移
動制御する制御部とを備えた空間光伝送装置。 - 【請求項８】 信号光を出力する光信号送信手段と、該
光信号送信手段からの信号光を受信して復調する光信号
復調手段とを有する空間光伝送装置であって、 該光信号復調手段は、４５゜に傾いたミラー部、該基板
面に垂直に入射される送信信号光を受信する、該ミラー
部近傍に設けられた複数の光検出器、該ミラー部からの
反射光を導く導波路部、該導波路部の途中に設けられた
光学系の集光レンズさらに光合波器、該光合波器で信号
光と合波される局部発振光を出力する局部発振光源、該
導波路部の出力端からの合波された光を受光する信号光
受光部、これらミラー部、複数の光検出器、導波路、信
号光受光部、集光レンズ、光合波器および局部発振光源
を同一基板上に設けて一体化した基板部と、該基板部の
複数の光検出器に照射される信号光のスポット径が該複
数の光検出器の各光検出器に対して均等に照射されるよ
うに該基板部を移動させて波面同調制御をし、さらに、
該基板部の信号光受光部に照射される該信号光が所定の
強度になるように該基板部を移動させて波面同調制御を
する制御部とを有する空間光伝送装置。 - 【請求項９】 信号光を出力する光信号送信手段と、該
光信号送信手段からの信号光を受信して復調する光信号
復調手段とを有する空間光伝送装置であって、 該光信号復調手段は、信号光を導く導波路部、該光信号
送信手段からの信号光を該導波路部に導くグレーティン
グ部、該導波路部からの信号光を受信する、該グレーテ
ィング部近傍に設けられた複数の光検出器、該導波路部
の途中に設けられた光学系の集光レンズさらに光合波
器、該光合波器で信号光と合波される局部発振光を出力
する局部発振光源、これら導波路部、グレーティング
部、複数の光検出器、信号光受光部、集光レンズ、光合
波器および局部発振光源を該同一基板上に設けて一体化
した基板部と、該基板部の複数の光検出器に照射される
信号光のスポット径が該複数の光検出器の各光検出器に
対して均等に照射されるように該基板部を移動させて波
面同調制御をし、さらに、該基板部の信号光受光部に照
射される該信号光が所定の強度になるように該基板部を
移動させて波面同調制御をする制御部とを有する空間光
伝送装置。 - 【請求項１０】 信号光を出力する光信号送信手段と、
該光信号送信手段からの信号光を受信して復調する光信
号復調手段とを有する空間光伝送装置であって、 該光信号復調手段は、４５゜に傾いたミラー部、該基板
面に垂直に入射される送信信号光を受信する、該ミラー
部近傍に設けられた複数の光検出器、局部発振光を出力
する局部発振光源、該ミラー部からの反射光と該局部発
振光源からの局部発振光を合波して導くＹ字状導波路
部、該Ｙ字状導波路部の出力端からの合波した光を受光
する信号光受光部、これらミラー部、複数の光検出器、
局部発振光源、Ｙ字状導波路部および信号光受光部を同
一基板上に設けて一体化した基板部と、該基板部の複数
の光検出器に照射される信号光のスポット径が該複数の
光検出器の各光検出器に対して均等に照射されるように
該基板部を移動させて波面同調制御をし、さらに、該基
板部の信号光受光部に照射される該信号光が所定の強度
になるように該基板部を移動させて波面同調制御をする
制御部とを有する空間光伝送装置。 - 【請求項１１】 送信信号を強度変調した信号光を出射
する送信光源部と、該送信光源部から出射光の送信光成
分の光偏波面を円偏光とする手段と、該送信光成分の光
偏波面が円偏光の光信号をコヒーレント光ヘテロダイン
検波して受信する光信号復調手段とを備えた空間光伝送
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17578094A JP3672202B2 (ja) | 1993-09-08 | 1994-07-27 | 空間光伝送装置及び空間光伝送方法 |
| EP94114047A EP0642236B1 (en) | 1993-09-08 | 1994-09-07 | Free space optical transmission system |
| DE69432502T DE69432502T2 (de) | 1993-09-08 | 1994-09-07 | Leitungsungebundenes optisches Übertragungssystem |
| US08/301,963 US5539562A (en) | 1993-09-08 | 1994-09-07 | Spatial optical transmission apparatus and method |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-223691 | 1993-09-08 | ||
| JP22369193 | 1993-09-08 | ||
| JP6-67476 | 1994-04-05 | ||
| JP6747694 | 1994-04-05 | ||
| JP17578094A JP3672202B2 (ja) | 1993-09-08 | 1994-07-27 | 空間光伝送装置及び空間光伝送方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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