JPH10311875A - 光送受信装置 - Google Patents

光送受信装置

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JPH10311875A
JPH10311875A JP9137599A JP13759997A JPH10311875A JP H10311875 A JPH10311875 A JP H10311875A JP 9137599 A JP9137599 A JP 9137599A JP 13759997 A JP13759997 A JP 13759997A JP H10311875 A JPH10311875 A JP H10311875A
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light
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Abstract

(57)【要約】 【課題】温度制御手段を用いずに背景光除去効果の大き
い狭透過帯域干渉フィルタを使用でき、半導体レーザと
受光部とが遠隔設置される場合にも適用可能で、更に装
置構成上の自由度が大で製作容易な光送受信装置を提供
する。 【解決手段】レーザ光(L1)を出射する半導体レーザ(1)
と、この半導体レーザ(1)から出射された前記レーザ光
(L1)を受光する受光部(3)と、この受光部(3)と前記半導
体レーザ(1)との間に前記レーザ光(L1)を透過させる如
く介在する背景光雑音を除去する為の干渉フィルタ(2)
と、この干渉フィルタ(2)へ入射する前記レーザ光(L1)
の入射角を変えるために上記干渉フィルタ(2)の傾斜角
を調節する角度調節手段(4)と、前記干渉フィルタ(2)を
透過する前記レーザ光(L1)の透過量が最大となるように
前記受光部(3)の出力信号に基づいて前記角度調節手段
(4)を制御する制御手段(10)とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源として半導体
レーザを用い、光路の途中（受信側）に背景光雑音を除
去するための干渉フィルタを介在させた光送受信装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体レーザを用いた光送受信
装置は、半導体レーザの発振波長が温度により変化する
という問題を有している。このため背景光除去用の光学
フィルタとしては、半導体レーザの発振波長の変化範囲
を含んだ透過帯域の広いフィルタが用いられてきた。し
かし透過帯域の広いフィルタには、背景光除去効果が小
さいという難点がある。
【０００３】背景光除去効果の大きい透過帯域の狭いフ
ィルタを用い得るようにするためには、半導体レーザの
温度制御を行ない、発振波長の温度による変化を抑制す
ればよい。しかし、このようにすると、温度制御手段を
付加しなければならないために、装置全体が大型で複雑
なものとなり、高価格なものになってしまう。
【０００４】そこで、温度制御手段を用いることなく背
景光除去効果の大きい狭透過帯域のフィルタを用い得る
ようにする為に、干渉フィルタを透過するレーザ光の透
過量が常に最大となるように上記干渉フィルタの傾斜角
を自動制御する手段が提案されている。
【０００５】図６はその一例を示す図で、特開昭６２−
１０３５８７号公報から引用したレーザレーダ装置の構
成を示すブロック図である。なおこの装置は、干渉フィ
ルタの最大透過量を与える中心波長が、レーザ光の入射
角に応じて変化し、且つ入射角が大きくなれば中心波長
は短波長側に移動するという原理を利用して構成された
ものである。
【０００６】図６に示す如く、半導体レーザ１０１から
出射された投射レーザ光１１１は、ビームスプリッタ１
０２を透過し目標物（不図示）へ投射される。上記投射
レーザ光１１１の一部はビームスプリッタ１０２にて反
射され、参照光１１２として取り出される。この取り出
された参照光１１２は、反射鏡１０３で更に反射されて
参照レーザ光１１３となる。この参照レーザ光１１３は
角度を可変調節可能な狭透過帯域の干渉フイルタ１０４
を透過して検知器１０５に入射する。検知器１Ｏ５で検
知された参照情報信号は判別器１０６に入力する。
【０００７】判別器１０６は、入力した参照情報信号に
基づいて上記参照レーザ光１１３の干渉フィルタ透過量
のレベルについて判別する。そして上記干渉フィルタ透
過量が常に干渉フィルタ１０４の最大透過量となるよう
に制御する為の制御信号（角度信号）を生成し、これを
角度調節器１０７に与える。角度調節器１０７は与えら
れた制御信号に応じて干渉フィルタ１０４を回転駆動
し、上記干渉フィルタ透過量が干渉フィルタ１０４の最
大透過量となるようにその傾斜角を調節する。
【０００８】一方、目標物からの反射レーザ光１１４
は、前記参照レーザ光１１３の光路と平行な光路に沿っ
て狭透過帯域の干渉フィルタ１０４を透過し、受光部１
０８に入射するものとなっている。かくして反射レーザ
光１１４は、当該反射レーザ光１１４のフィルタ透過量
が干渉フィルタ１０４の最大透過量となる入射角で干渉
フィルタ１０４へ入射しかつ透過するものとなる。
【０００９】この装置においては、半導体レーザ１０１
の発振波長が温度等により変化し、干渉フィルタ１０４
の中心波長からずれた場合、判別器１０６および角度調
節器１０７により干渉フィルタ１０４の傾斜角が自動的
に可変調節され、半導体レーザ１０１の発振波長が干渉
フィルタ１０４の中心波長領域にくるように制御され
る。したがって半導体レーザ１０１の発振波長が温度等
により変化しても、受光部１０８には常に最大値付近の
透過量の反射レーザ光１１４が入射するものとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来装置
では、投射レーザ光１１１から取り出した参照光に基づ
いて、透過量が最大となるように傾斜角を調節された干
渉フィルタ１０４を、目標物からの反射レーザ光１１４
が透過するように構成されている。このため、半導体レ
ーザ１０１，干渉フィルタ１０４，受光部１０８等が、
一つの同じ領域内に併置されなければならない。したが
って、例えば光通信装置のように、送信側の半導体レー
ザと受信側の受光部とが遠隔した場所にそれぞれ設置さ
れる装置ないしシステムには適用できない。
【００１１】また、図６に示した従来装置では、投射レ
ーザ光１１１の一部を参照光１１２として取り出し、こ
れを更に反射させて参照レーザ光１１３として干渉フィ
ルタ１０４を透過させると共に、目標物からの反射レー
ザ光１１４を、前記参照レーザ光１１３の透過光路と平
行な光路に沿って干渉フィルタ１０４を透過させるべく
各構成部材を高精度に位置決め配置しなければならな
い。このため、装置構成上の自由度が著しく制限され、
製作しにくい難点がある。
【００１２】本発明の目的は、温度制御手段を用いるこ
となく、背景光除去効果の大きい狭透過帯域の干渉フィ
ルタを使用することができ、しかも送信側の半導体レー
ザと受信側の受光部とが遠隔した箇所に設置される場合
においても何ら支障なく適用可能な光送受信装置を提供
することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、装置構成上の自由度
が大きく、製作が容易な光送受信装置を提供することに
ある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前述課題を解決するた
め、本発明による光送受信装置は、レーザ光を出射する
半導体レーザと、この半導体レーザから出射された前記
レーザ光を受光する受光部と、この受光部と前記半導体
レーザとの間に、前記レーザ光を透過させる如く介在す
る背景光雑音を除去する為の干渉フィルタと、この干渉
フィルタへ入射する前記レーザ光の入射角を変えるため
に上記干渉フィルタの傾斜角を調節する角度調節手段
と、前記干渉フィルタを透過する前記レーザ光の透過量
が最大となるように、前記受光部の出力信号に基づいて
前記角度調節手段を制御する制御手段とを備え。
【００１５】ここで、前記制御手段は、発振器と、この
発振器の出力と前記受光部の出力とを乗算する乗算手段
と、この乗算手段の出力を基準電圧と比較しその差分を
増幅する差動増幅手段と、この差動増幅手段の出力と前
記発振器の出力とを重畳して前記角度調節手段に操作指
令を与える操作手段とを有するる。
【００１６】また、前記制御手段は、発振器と、前記発
振器の出力と前記受光部の出力とを乗算する乗算器と、
この乗算器の出力を検波する検波器と、基準電圧を発生
させる基準電圧発生器と、前記検波器の出力と前記基準
電圧発生器にて発生した基準電圧とを比較し、その差分
を増幅する差動増幅手段としての差動増幅器と、この差
動増幅器の出力と前記発振器の出力とを加算する加算器
と、この加算器の出力を前記回転機構に供給する駆動回
路とを備え、前記加算器及び駆動回路は前記差動増幅器
の出力と前記発振器の出力とを重畳して前記角度調節手
段に操作指令を与える。
【００１７】前記干渉フィルタには予め定めたディザー
が与えられている。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に係
る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図１に
示す光送受信装置は、レーザ光を出射する半導体レーザ
１と、この半導体レーザ１から出射されるレーザ光を透
過させる背景光雑音除去用の干渉フィルタ２と、この干
渉フィルタ２を透過したレーザ光を受光する受光部３
と、前記干渉フィルタ２へのレーザ光の入射角を変える
ために、干渉フィルタ２の傾斜角を調節する角度調節手
段としての回転機構４と、前記干渉フィルタ２を透過す
る前記半導体レーザ１から出射される前記レーザ光の透
過量が最大となるように、回転機構４を制御する制御手
段１０とからなっている。
【００１９】制御手段１０は、発振器１１と、この発振
器１１の出力と前記受光部３の出力とを乗算する手段と
しての乗算器１２と、この乗算器１２の出力を検波する
検波器１３と、基準電圧を発生させる基準電圧発生器１
４と、前記検波器１３の出力と基準電圧発生器１４にて
発生した基準電圧とを比較し、その差分を増幅する差動
増幅手段としての差動増幅器１５と、この差動増幅器１
５の出力と前記発振器１１の出力とを加算する加算器１
６と、この加算器１６の出力を前記回転機構に供給する
駆動回路１７とからなっている。なお加算器１６および
駆動回路１７は差動増幅器１５の出力と発振器１１の出
力とを重畳して角度調節手段である回転機構４に操作指
令を与えるための操作手段を構成している。
【００２０】上記の如く構成された本実施形態の光送受
信装置は次のように動作する。半導体レーザ１から出射
されたレーザ光Ｌ１は、干渉フィルタ２を透過して透過
光Ｌ２となり、受光部３で受光される。受光部３で受光
された透過光Ｌ２は、電気信号Ｓ0に変換されて出力さ
れる。電気信号Ｓ0の一部は乗算器１２の一方の入力端
に入力する。乗算器１２の他方の入力端には、発振器１
１の出力である微小交流信号Ｓ1が供給される。したが
って受光部３からの電気信号Ｓ0と発振器１１からの微
小交流信号Ｓ1とは、乗算器１２で乗算される。乗算器
１２で乗算された信号Ｓ0と信号Ｓ1との積を示す信号Ｓ
2は検波器１３に入力する。
【００２１】検波器１３に入力した信号Ｓ2はここで検
波され、その検波信号Ｓ3は差動増幅器１５の一方の入
力端に与えられる。差動増幅器１５の他方の入力端に
は、基準電圧発生器１４から基準電圧Ｓ4が与えられて
いる。したがって差動増幅器１５において、前記検波器
１３からの検波信号Ｓ3と、基準電圧発生器１４からの
基準電圧Ｓ4との差分が増幅され、その増幅された信号
Ｓ5は加算器１６へ出力される。
【００２２】加算器１６においては、差動増幅器１５の
増幅信号Ｓ5と、発振器１１からの微小交流信号Ｓ1とが
加算（重畳）されて加算信号Ｓ6となり、これが駆動回
路１７へ供給される。駆動回路１７は、供給された信号
Ｓ6に応じた駆動信号Ｓ7を生成し、この駆動信号Ｓ7を
操作指令として前記回転機構４に与える。
【００２３】回転機構４は、駆動回路１７から与えられ
た駆動信号Ｓ7に応じて作動し、干渉フィルタ２を所定
角度だけ回転させ、干渉フィルタ２へ入射するレーザ光
Ｌ１の入射角を変化させる。
【００２４】図２は、受光部３で受光されるフィルタ透
過光Ｌ２の強度が、干渉フィルタ２へ入射するレーザ光
Ｌ１の入射角と波長とに応じて変化する模様を示してお
り、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ半導体レーザ光Ｌ１
の波長λが干渉フィルタ２の透過中心波長λoより短い
場合、等しい場合、長い場合の透過特性を示す図であ
る。
【００２５】干渉フィルタ２には発振器１１からの信号
Ｓ1により微小なディザーが与えられている。このため
受光部３から出力される信号Ｓ0は、レーザ光Ｌ１の波
長λが干渉フィルタ２の透過中心波長λoより短いとき
には、発振器１１の微小交流信号Ｓ1と同じ位相にな
り、透過中心波長λoより長いときには、微小交流信号
Ｓ1と位相が１８０゜異なる。この点につき以下具体的
に説明する。
【００２６】図２の（ａ）に示すように、レーザ光Ｌ１
の波長λが干渉フィルタ２の透過中心波長λoより短い
ときには、信号Ｓ0はａｌの如く変化する。又図２の
（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌ１の波長λが干渉フィ
ルタ２の透過中心波長λoと等しいときには、信号Ｓ0は
ｂｌの如く変化する。さらに図２の（ｃ）に示すよう
に、レーザ光Ｌ１の波長λが干渉フィルタ２の透過中心
波長λoより長いときには、信号Ｓ0はｃｌの如く変化す
る。
【００２７】図３の（ａ）〜（ｄ）は、半導体レーザ光
Ｌ１の波長λが干渉フィルタ２の透過中心波長λoより
短い場合の各部の信号波形を示す図であり、図４の
（ａ）〜（ｄ）は、半導体レーザ光Ｌ１の波長λが干渉
フィルタ２の透過中心波長λoと等しい場合の各部の信
号波形を示す図であり、図５の（ａ）〜（ｄ）は、半導
体レーザ光Ｌ１の波長λが干渉フィルタ２の透過中心波
長λoより長い場合の各部の信号波形図である。図３の
（ｂ），図４の（ｂ），図５の（ｂ）にそれぞれ示す信
号が、図２に示した信号ａｌ，ｂ１，ｃ１に各々相当し
ている。
【００２８】したがって、受光部３から出力された信号
Ｓ0と発振器１１から出力された微小交流信号Ｓ1との積
である乗算器１２の出力信号Ｓ2は、図３の（ｃ）、図
４の（ｃ）、図５の（ｃ）にそれぞれ示すものとなる。
【００２９】即ち、図４の（ｃ）に示すように、レーザ
光Ｌ１の波長λが透過中心波長λoと等しいときの乗算
器１２の出力信号波形の最大値をＡ、最小値を−Ａとす
れば、図３の（ｃ）に示すように、レーザ光Ｌ１の波長
λが透過中心波長λoより短いときの乗算器１２の出力
信号波形は、最大値がＢ、最小値がーＢ１（Ｂ＞Ｂ１）
となる。また、図５の（ｃ）に示すように、レーザ光Ｌ
１の波長λが透過中心波長λoより長いときの乗算器１
２の出力信号波形は、最大値がＣ、最小値が−Ｃ１（Ｃ
＜Ｃ１）となる。
【００３０】検波器１３の出力信号Ｓ3は、図３の
（ｄ）、図４の（ｄ）、図５の（ｄ）に示すようにな
る。図示の如く、レーザ光Ｌ１の波長λが透過中心波長
λoより短いときにはプラスであり、レーザ光Ｌ１の波
長λが透過中心波長λoと等しいときには０であり、レ
ーザ光Ｌ１の波長λが透過中心波長λoより長いときに
はマイナスに変化する。
【００３１】従って本実施形態においては、検波器１３
の出力信号Ｓ3は、レーザ光Ｌ１の波長λが干渉フィル
タ２の透過中心波長λoと一致する場合を境として、プ
ラスまたはマイナスに変化する。このため干渉フィルタ
２の回転角は、レーザ光Ｌ１の波長λと干渉フィルタ２
の透過中心波長λoとが常に一致するように制御される
ことになる。
【００３２】上述のように、本発明の実施形態に示され
た光送受信装置は、レーザ光(L1)を出射する半導体レー
ザ(1)と、この半導体レーザ(1)から出射された前記レー
ザ光(L1)を受光する受光部(3)と、この受光部(3)と前記
半導体レーザ(1)との間に、前記レーザ光(L1)を透過さ
せる如く介在する背景光雑音を除去する為の干渉フィル
タ(2)と、この干渉フィルタ(2)へ入射する前記レーザ光
(L1)の入射角を変えるために上記干渉フィルタ(2)の傾
斜角を調節する角度調節手段(4)と、前記干渉フィルタ
(2)を透過する前記レーザ光(L1)の透過量が最大となる
ように、前記受光部(3)の出力信号に基づいて前記角度
調節手段(4)を制御する制御手段(10)とを備えている。
【００３３】上記光送受信装置においては、前記受光部
(3)の出力信号に基づいた制御信号により、干渉フィル
タ(2)を透過するレーザ光(L1)の透過量が最大となるよ
うに自動制御される。したがって格別の温度制御手段を
用いなくとも、背景光除去効果の大きい狭透過帯域の干
渉フィルタを使用することが可能となる。しかも従来技
術として図示した装置のように、半導体レーザ(1)から
投射されたレーザ光の一部を参照光として取り出し、そ
の参照光に基づいて干渉フィルタ(2)の透過量が最大と
なるようにフィルタ傾斜角を制御し、その干渉フィルタ
(2)を目標物からの反射レーザ光が透過する如く構成さ
れたものに比べると、半導体レーザ(1)と受光部(3)とを
一つの同じ領域内に設置する必要はなく、両者を遠く離
れた位置に設置することが可能である。このため、例え
ば光通信装置のように、送信側の半導体レーザと受信側
の受光部とが遠隔した場所に離れて設置される装置ない
しシステムに対しても、何ら支障なく適用することが可
能となる。
【００３４】また、前記制御手段(10)は、発振器(11)
と、この発振器(11)の出力(S1)と前記受光部(3)の出力
(S0)とを乗算する乗算手段(12)と、この乗算手段(12)の
出力(S2)を基準電圧(S4)と比較しその差分を増幅する差
動増幅手段(15)と、この差動増幅手段(15)の出力(S5)と
前記発振器(11)の出力(S1)とを重畳して前記角度調節手
段(4)に操作指令を与える操作手段(16,17)とを有する。
【００３５】ここでは、制御手段(10)が専ら電気回路に
よって構成されており、構成部材について高精度な光学
的配置を行なう必要が全くない。すなわち従来技術とし
て図示した装置のように、半導体レーザ(1)の投射レー
ザ光から取り出した参照光と目標物からの反射レーザ光
とが、干渉フィルタ(2)を平行に透過するように位置決
め配置することなど全く必要ない。このため装置構成上
の自由度が十分大きく、製作し易いものとなる。
【００３６】
【発明の効果】本発明においては、干渉フィルタを透過
するレーザ光の透過量が最大となるように、受光部の出
力信号に基づいて、電気的制御手段がフィルタ角度調節
手段を制御するように構成されているので、温度制御手
段を用いることなく、背景光除去効果の大きい狭透過帯
域の干渉フィルタを使用することができ、しかも送信側
の半導体レーザと受信側の受光部とが遠隔した箇所に設
置される場合においても何ら支障なく適用可能な光送受
信装置を提供できる。また、干渉フィルタを含む構成部
材について、格別に高精度な光学的配置を行なう必要が
ないので、装置構成上の自由度が大きく、製作が容易な
光送受信装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光送受信装置の構
成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光送受信装置の作
用を示す図で、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、それぞ
れ半導体レーザ光の波長が干渉フィルタの透過中心波長
より短い場合、等しい場合、長い場合の透過特性を示す
図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光送受信装置の動
作を示す図で、（ａ）〜（ｄ）は、半導体レーザ光の波
長が干渉フィルタの透過中心波長より短い場合の各部信
号波形図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光送受信装置の動
作を示す図で、（ａ）〜（ｄ）は、半導体レーザ光の波
長が干渉フィルタの透過中心波長と等しい場合の各部信
号波形図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る光送受信装置の動
作を示す図で、（ａ）〜（ｄ）は、半導体レーザ光の波
長が干渉フィルタの透過中心波長より長い場合の各部信
号波形図である。
【図６】従来例に係る光送受信装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ ２ 干渉フィルタ ３ 受光部 ４ 回転機構（角度調節手段） １１ 発振器 １２ 乗算器（乗算手段） １３ 検波器 １４ 基準電圧発生器 １５ 差動増幅器（差動増幅手段） １６ 加算器 １７ 駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザ光を出射する半導体レーザと、 この半導体レーザから出射された前記レーザ光を受光す
    る受光部と、 この受光部と前記半導体レーザとの間に、前記レーザ光
    を透過させる如く介在する背景光雑音を除去するための
    干渉フィルタと、 この干渉フィルタへ入射する前記レーザ光の入射角を変
    えるために上記干渉フィルタの傾斜角を調節する角度調
    節手段と、 前記干渉フィルタを透過する前記レーザ光の透過量が最
    大となるように、前記受光部の出力信号に基づいて前記
    角度調節手段を制御する制御手段と、を備えたことを特
    徴とする光送受信装置。
  2. 【請求項２】前記制御手段は、発振器と、この発振器の
    出力と前記受光部の出力とを乗算する乗算手段と、この
    乗算手段の出力を基準電圧と比較し差分を増幅する差動
    増幅手段と、この差動増幅手段の出力と前記発振器の出
    力とを重畳して前記角度調節手段に操作指令を与える操
    作手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の
    光送受信装置。
  3. 【請求項３】前記制御手段は、発振器と、前記発振器の
    出力と前記受光部の出力とを乗算する乗算器と、この乗
    算器の出力を検波する検波器と、基準電圧を発生させる
    基準電圧発生器と、前記検波器の出力と前記基準電圧発
    生器にて発生した基準電圧とを比較し、その差分を増幅
    する差動増幅手段としての差動増幅器と、この差動増幅
    器の出力と前記発振器の出力とを加算する加算器と、こ
    の加算器の出力を前記回転機構に供給する駆動回路とを
    備え、前記加算器及び駆動回路は前記差動増幅器の出力
    と前記発振器の出力とを重畳して前記角度調節手段に操
    作指令を与える請求項１に記載の光送受信装置。
  4. 【請求項４】前記干渉フィルタには予め定めたディザー
    が与えられている請求項１に記載の光送受信装置。
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