JPS60194632A - 空間光通信装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自由空間を伝搬する光エネルギーを利用し
て双方向の光通信を行なう際に使用される空間光通信装
置に関する。

一般に上記のような空間光通信装置は、従来、例えば第
１図に示すように構成されている。固定局Ａ側の光源１
１から放射された光は、送信装置１２からの送信信号に
よシ光変調器１３にて光変調され、ハーフミラ−１４の
透光領域を介して空間に伝搬される。このように、固定
局Ａ側から空間に放射伝搬された光信号は、矢印ａで示
すように移動局Ｂ側の光検波器１５に到達し、受信装置
１６によシ受信出力される。この光検波器１５によシ検
波された光は、無変調時の光変調器１７を介してコーナ
キューブ１８によシ反射され、送信装置１９からの送信
信号によシ光変調器１７にて光変調される。この光変調
器１７によシ変調された移動局Ｂ側からの光信号は、矢
印すで示すように再び空間に伝搬され固定局Ａ側に到達
する。こうして移動局Ｂ側から固定局Ａ側に到達した光
信号は、ハーフミラ−１４０反射領域にて反射分離され
、光検波器２０に到達して受信装置２１によシ受信出力
される。

第２図は上記移動局Ｂ側の光変調器１９を抜き出し１示
すもので、この光変調器１９は、例えば電気光学効果を
有する液晶材料２２を、それぞれ２枚の電極２３＊、２
３ｂおよびガラス基板２４ｍ、２４ｂによシサンドイツ
チ状に挟み、このガラス基板２４ａ、２４ｂをさらにそ
の両側で偏向板２５ａ、２５ｂによυ挟んで構成してい
る。この場合、左右の偏向板２５ａ。

２５ｂそれぞれの偏向軸は、互いに直角となるように配
置される。ここで、２６は液晶密封用のシール拐である
。

すなわち、上記第１図におけるコーナキューブ１８によ
シ反射され、矢印ａ１で示すように光変調器１９に到達
した円偏光は、まず、右側の偏光板２５ｔｈにより直線
偏光に偏光され、液晶材料２２の領域にて、上記送信装
置１９からの送信信号電圧に対応した屈折率に変化され
る。

そしてさらに左側の偏光板２５ｂを介して再び円偏光に
偏光され、矢印ｂ１で示すように上記固定局Ａ方向に放
射出力される。この場合、それぞれの偏光板２５ｍ、２
５ｂにおける光の損失は５０チ、また、ガラス基板２４
１Ｌ、２４ｂにおける損失は２０チとなシ、上記液晶素
子における光の透過率は、良好な状態でも４０チ程度に
低下する。

しかしこのように光の透過損失が非常に多い偏光板２５
＊、２５ｂを一体的に組み合わせて構成した光変調器１
９を使用したのでは、まず、固定局Ａ側から第１図にお
ける矢印ａで示すように移動局Ｂ側に到達した光信号は
、光変調器１９の偏光板を２５ｂ　、２５ａの順で通過
して減衰され、さらにコーナキューブ１８で反射された
後、再び上記偏向板を２５ａ、２５ｂの順で通過して大
幅に減衰されるようになる。このため、移動局Ｂ側から
矢印すで示すように固定局Ａ側の光検波器２０に到達す
る光信号の光量は、大幅に減衰される状態となり、信号
対雑音化（Ｓ／Ｎ比）を大きく悪化させると共に通信品
質の劣化を招いている。

このような欠点を解消する方法として、単に、光源１１
の出力を大きくする手段が考えられるが、例えばこの光
源１１にレーザ光線を利用する場合、新たに、安全衛生
面での問題が発生してしまい好ましくない。

この発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、
光源からの光信号が偏向板によシ大幅に減衰されること
なく、通信品質を向上することができるようになる空間
光通信装置を提供することを目的とする。

すなわちこの発明に係る空間光通信装置は、光変調器に
使用されるそれぞれの偏光板を光信号の放射直後と検波
直前とに離間して配置し、光信号が偏光板を通過する回
数を最少限に抑えるようにしたものである。

以下図面によシこの発明の一実施例を説明する。

第３図はその構成を示すもので、この空間光通信装置は
例えば固定局Ａ側にレーデ光線を放射する光源３１を備
えている。この光源３１からのレーザ光線を光変調器３
２に与え、一方の送信装置３３からの送信信号を光変調
する。この光変調器３２によシ光変調した円偏光の送信
光信号を第１の偏光板３４を介して直線偏光にし、ハー
フミラ−３５を介して空間に伝搬させる。この光源３１
側から矢印ａで示すように空間を伝搬する送信光信号を
、例えば上記固定局Ａよシ遠隔位置に設置した移動局Ｂ
側の光検波器３６で検波し、この検波信号を受信装置３
７に供給して受信出力する。

一方、上記光検波器３６を介して伝搬する光を、例えば
液晶素子等の電気光学物質でなる光変調部３８を介して
コーナキューブ３９でその入射方向と平行な方向に反射
させ、再び上記光変調部３８に与える。この光変調部３
８では、例えば移動局Ｂとしての他方の送信装置４０か
らの送信信号を光変調するもので、つまシ、上記コーナ
キュー′ｆ３９によシ反射される光の屈折率を、上記送
信信号電圧に対応して変化させ、移動局Ｂ側からの送信
光信号として矢印すで示すように空間に伝搬させる。

そしてこの光変調部３８を介して伝搬される光信号を、
上記光源３１側のノ・−７ミラー３５で反射分離し第２
の偏光板４１に与える。この光源３ノ側の第２の偏光板
４１は、上記移動局Ｂ側よυ伝搬されてきた光信号を、
光強度に対応しだ円偏光に変換するもので、この第２の
偏光板４１を介して伝搬される光信号を、光源３１側の
光検波器４２により検波して受信装置４３で受信出力す
る。

すなわちこのように構成される空間光通信装置において
は、第１の偏光板３４を光源３１側の光変調器３２の直
後に配置し、また、第２の偏光板４１を光源３１側の光
検波器４２の直前に配置するようにしたので、コーナキ
ューブ３９側の光変調部３８に与えられる光信号は、予
め光源３ノ側で直線偏光に偏光されるようになると共に
、上記光変調部３８から伝搬される光信号は、光源３１
側の検波直前にて光強度に対応した円偏光に変換される
ようになる。これによシ、光源３１側から放射される光
信号は、コーナキューブ３９側の光変調部３８を介して
再び光源３１側で検波されるまでに、偏光板を第１およ
び第２の偏光板３４．４１の順で２回だけ通過すれは済
むようになシ、偏向板による光の損失は少なく抑えられ
るようになる。したがって、空間伝搬中およびコーナキ
ューブ３９側における光の損失を大幅に軽減することが
可能となシ、光源３Ｉ側での光信号検波時における信号
対雑音比が大きく悪化すること杜ない。

ここで、偏光板３４．４１の偏光変換損失を０．５、透
過率を０．６また、光変調部３８に使用される電気光学
物質（この場合液晶）の透過率を０．８、受信装置３７
による光検波器３６の透過率を０．５とし、さらに、コ
ーナキューブ３９の透過率を０．８、その他においては
無損失と仮定すると、従来例による場合とこの実施例に
よる場合との各測定点ｈ　％　ｎにおける通信光景は、
次のように表わされる。

条件１：空間伝搬時におけるレーザ光量は２ｍＷ以下と
する。

条件２：光源３１側に帰還されてきた光の処理は背景光
から遮蔽されているものとする。

条件３：コーナキー−プ３９は同位相で反射するものと
する。

すなわち、従来例とこの実施例における光源出力光量り
は、４．０ｍＷ対１３．３　ｍＷ　（！：　Ｌ　テ、コ
ノ実施例による場合の方が約３．３倍程大きくしである
ものの、矢印す、で示される帰還方向の空間伝搬中の光
量れでは、０．０１６６　ｍＷＷＯ２１０６ｍＷ　ッま
シ、従来例の約６．４倍となっておシ、光の減衰が大幅
に抑制されていることが解がる。

尚、上記実施例では、光源３１側において光信号を分離
検波するのに、ハーフミラ−３５を用いているが、この
ハーフミラ−３５を用いない場合には、例えば第４図に
示すような光検波装置を用いてもよい。この光検波装置
はその中央にレーザビーム通過口５）を有するも゛ので
、このビーム通過日５１の周囲には、通常の光検波器も
しくは移動局を追尾する位置検出装置となる第１、第２
、第３の光検波器５２　、５３　。

５４を備えている。すなわち、第１の光検波器５２を光
検波専用とし、第２、第３の光検波器５３．５４を位置
検出装置付光検出器としている。この第３の光検波器５
４のビーム追尾感度は、第２の光検波器５３のそれよシ
大きいもので、光源３ノからのレーデビームが、常ニコ
ーナキュープ３９の中央に照射されるように、逆にコー
ナキューブ、３９からの反射光を検出し、マイクロコン
ピュータ等によシミラー角を制御している。このような
光検波装置を用いることによシ、本実施例を例えばロデ
ットとの相互通信および航空機間通信等にも利用するこ
とができ、その応用効果は増大する。

以上のようにこの発明によれば、光変調用の２枚の偏光
板を分離し、第１の偏光板を光源側の光放射直後に、第
２の偏光板を同じく光源側の光検波直前に配置構成した
ので、実質的に光信号が偏光板を通過する回数を少なく
することができる。これによシ、光源出力光量をむやみ
に大きくする必要なく、光信号の減衰量を最小限に抑制
することができ、安全性を低下させずして総合的な通信
品質の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空間光通信装置を示す構成図、第２図は
上記第１図における空間光通信装置の光変調器を示す断
面構成図、第３図はこの発明の一実施例に係る空間光通
信装置を示す構成図、第４図は上記第３図における空間
光通信装置のハーフミラ−に代わる光検波装置を示す図
である。 ３１・・・光源、３４・・・第１の偏光板、３８・・・
光変調部（電気光学物質）、３９・・・コーナキューブ
、４１・・・第２の偏光板。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１　図 第２　図 ６ 第３Ｎ ３≦ ） ０ 第４画 ｚ 手続補正書 昭和　鋒９・７月１０日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 〉 特願昭５９−４９６６８号 ２、発明の名称 空間元通イδ装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （６８１）　八木アンテナ株式会社 ４、代理人 ５．１発浦正 明　細　書 １９発明の名称 空間光通信装置 ２、特許請求の範囲 発光源と、この発光源からの円偏光を直線偏光にする＠
ｌの偏光板と、このＩＩＩの偏光板から空間を介して遠
隔して配置され上記直線偏光をその入射方向と平行な方
向に反射するコーナキューブト、このコーナキューブに
より反射された直線偏光のＵを電界に応じて変化させる
電気光学物質と、この電気光学物質を介して上記コーナ
キューブから反射された直線偏光をる空間光通信装置。 ３、発明の詳細な説明 この発明は、自由空間を伝搬する元エネルギーを利用し
て双方向の光通信を行なう際に使用される空間光通信装
置に関する。 一般に上記のような空間光通信装置は、従来。 例えは第１図に示すように構成されている。固定局入側
の光源１１から放射された光は、送信装置１２からの送
信信号により光変調器ＪＪＫて元ｆｉｌｌｉされ、ハー
フミラ−１４の送元領域を介して９間に伝搬される。こ
のように、固定局入側から空間に放射伝搬された元信号
は、矢印ａで示すように移動局Ｂ側の光検波器１５に到
達し、受信装置１６により受信出力される。この光検波
器１５を通過した光は１元変調器１７を介してコーナキ
ューブ１８により反射され。 送信装置１９からの送信信号により光変調器１１にて光
変ｌされる。この元変−器１７ｒｃより変調された移動
局Ｂ側からの元信号は、矢印すで示すように再び空間に
伝搬され固定局入側に到達する。こうして移動局Ｂ側か
ら固定局入側に到達した元信号は、ハーフミラ−１４の
反射領域にて反射分離され１元検波器２０に到達して受
信装置２１により受信出力される。 第２図は上記移動局Ｂ側の光変調器１７を抜き出して示
すもので、この光変調器１７はＩＭＩえは電気光学効果
を有する液晶材料２２を、それぞれ２枚の電極２３ｍ、
２３ｂおよびガラス基板ｊ４ａ、Ｊ４ｂによりサンドイ
ッチ状に挾み、このガラス基板：１４ｍ、２４ｂをさら
にその両側で偏向板２５ｍ、２６ｂにより挾んで構成し
ている。この場合、左右の偏向板２５ａ。 ｘｓｂそれぞれの偏向軸線、互いに直角となるように配
置される。ここで、２６は液晶密封用のシール材である
。 すなわち、上記ｍ１図におけるコーナキューブ１８によ
り反射され、第２図における矢印ａ１で示すように光変
調器１１に到達した円偏光は、まず、右側の偏光板２５
畠により直ｓａｉ元にＩＩＩ元され、液晶材料２２の領
域にて、上記送信装置１９からの送信信号電圧に対応し
た偏光角に変化される。そしてさらに左側の偏光板１１
ｂｆ介して矢印す、で示すように上記固定局入方向に放
射出力される。この場合、それぞれの偏光板：１５ｍ、
１１ｂにおける光の損失は５０％、また、ガラス基板２
４ｍ、１４ｂにおける損失は２０％程度である。上記液
晶素子における元の透過率は、良好な状態でも４０％程
度に低下する。 しかしこのように元の透過損失が非常に多い偏光板２５
ｍ、２５ｂを一体的に組み合わせて構成した光変調器１
７を使用したのでは、まず。 固定局入側から第１図における矢印ａで示すように移動
局Ｂ側′；到達した光信号は１光変調器１７の偏光板を
ｊ１５ｂ、：１Ｉ５ｔｘの順で通過して減衰石れ、さら
にコーナキューブ１８で反射された後、再び上記偏向板
を２５ｍ、２１ｂの順で通過して大幅にＭ衰されるよう
になる。このため、移動局Ｂ側から矢印すで示すように
固定局入側の光検波器２０に到達する元信号の元盪紘、
大幅に減瀝され、　＜８号対雑音比（８／Ｎ比）を大き
く悪化させると共に通信品質の劣化を招いている。 このような欠点を解消する方法として、単に。 光源１１の出力を大きくする手段が考えられるが１例え
ばこの光源ＪＪＫレーザ光線を利用する場合、新たに、
安全衛生面での問題が発生してしまい好ましくない。 この発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので１
例えば光源からの光信号が偏向板より大幅に減衰された
としても、空間に放射された後は減衰が少なく１通信品
質を同上することができるようになる空間光通信装置を
提供することを目的とする。 すなわちこの発明に係る空間光通信装置は。 光変調器に使用されるそれぞれの偏光板を光信号の放射
直後と検波直前とに離間して配置し。 光信号が偏光板を通過した後の減衰を最少限に抑えるよ
うにしたものである。 以下図面によりこの発明の一実施例を説明する０ 第３図はその構成を示すもので、この空間光通信装置は
例えば固定局Ａ側にレーデ元線金放射する光源３１を備
えている。この光源３１からのレーデ光線を光変調器３
２に与え、一方の送信装置３３からの送信信号を光変調
する。この光変調器３２により光変調した円−元の送信
光信号を第１の偏光板３４を介して直線偏光にし、ハー
フミラ−３５を介して空間に伝搬させる。仁の光源３１
側から矢印ａで示すように空間を伝搬する送信光信号を
１例えば上記固定局Ａより遠隔位置に設置し九移動局Ｂ
側−の光検波器３６で検波し、この検波信号を受信装置
３１に供給して受信出力する。 一方、上紀元検波器３６を通過した光は１例えば液晶素
子等の電気光学物質でなる光変調器３８を介してコーナ
キューブ３９でその入射方向と平行な方向に反射され、
再び上記光変調器３８に与えられる。この光変調器Ｓ８
では１例えば移動局Ｂとしての他方の送信装置４０から
の送信信号を光変調するもので、つまり、上記コーナキ
ューブ３９により反射される党の偏光角を、上記送信信
号電圧に対応して変化させ。 移動局Ｂ側からの送信光信号として矢印すで示すように
空間に伝搬させる。 そしてこの光変調器３８を介して伝搬される光信号を、
上記光源３１側のハーフミラ−３５で反射分離し第２の
偏光板４１に与える。この光源３１側の第２の偏光板４
１は、上記移動局Ｂ側より伝搬されてきた光信号を、光
陽光に対応し九党強度に変換するもので、この°第２の
偏光板４１を介して伝搬される光信号を、光源３１側の
光検波器４２により検波して受信装置４３で受信出力す
る。 すなわちこのように構成される空間元通備装［において
は、第１ＣＩ偏光板３４を光源３１側の光変調器３２の
直後に配置し、また、＠２の偏光板４１を光検波器４２
の直前に配置するようにしたので、コーナキューブ３９
側の光変調器３８に与えられる送信装＠４０からの信号
は。 予め光源３１側で直線偏光に開光されることにより、上
記光変調器３８から伝搬される光信号は、ｙｔ、源３１
側の検波直前にて光強度に変換されるようになる。これ
により、光源３１側から放射される光信号は、コーナキ
ューブ３９側の光変調器３８ｔ−介して再び光源３１側
で検波されるまでに、偏光板を＠ｌおよび第２の偏光板
！４．４１の順で２回だけ通過すれば済むようになり、
偏凹板による光の損失は空間伝搬部で少なく抑えられる
ようになる。したがって、空間伝搬中およびコーナキュ
ーブ３９側における元の損失を大幅に軽減する仁とが可
能となり。 光源３１側での光信号検波時における信号対雑音比が大
きく悪化することはない。 ここで、偏光板３４．４１の偏光変換損失を０．５．透
過率ｔ０．６また１元変調器３８に使用される電気光学
物質（この場合液晶）の透過率を０．８．受イ１装置３
７による光検波器３６の透過率１に０．５とし、さらに
、コーナキューブ３９の透過率ｔ−ｏ、　ｓ、その他に
おいては無損失と仮足すると、従来例による場合とこの
笑施例による場合との各測定点ｈ　％　ｎ　Ｉｃおける
通信光量は。 次のように表わされる。 条ｌ／ｌ：ｌ：空聞伝搬時におけるレーデ光量は２ｍＷ
以下とする。 条件２：固定局Ａ側に帰還されてきた元の後の処理は背
景光から遮蔽されているものとする。 条件３：コーナキューブ３９は同位相で反射するものと
する。 すなわち、従来例とこの実施例における光源出力光量り
はａ　４．ＯｍＷ対１３．３ｍＷとして、コノ実施例に
よる場合の方が約３．３倍程大きくしであるものの、矢
印すで示される帰還方向の空間伝搬中の光ｔｎでは、０
．０１６６ｍＷ対０．１０６ｍＷつまり、従来例の約６
．４倍となっており、光の減衰が大幅に抑制もれている
ことが分かる。 尚、上記実施例では、光源３１側において光信号を分離
検波するのに、ハーフミラ−３５を用いているが、この
ハーフミラ−３５ｔ−用いない場合には１例えば第４図
に示すような光検波装置を用いてもよい。この光検波装
置はその中央にレーデビーム通過日５１を有するもので
。 このビーム通過日６１の周囲には１通常の光検波器もし
くは移動局を追尾する位置検出装置となるｌ！ｌ第２．
第３の光検波器５２．５３゜を設置し、第２．第３の光
検波器５３．５４を位置検出装置付光検出器としている
。この第３の光検波器５４のビーム追尾感＋ｆＵ−第２
の光検波器５３のそれより大きい。そして、これを＠ｌ
の偏光板３４の前面に設置し、ハーフミラ−３５および
光検波器４２ｔ−取除くと共に、第２の偏向板４１を受
信装置４３の前面に設置し。 光検波器５２と受信装置４３とを接続して通信する。ま
た、光源３１からのレーデビームが。 常にコーナキューブ３９の中央に照射されるように、逆
にコーナキューブ３９からの反射光を検出し、マイクロ
コンピュータ等により空間におかれたミラーのミラー角
を制御し′ている。このような光検波装置を用いること
により１本実施例を例えばロボットとの相互通信および
航空機間通信等にも利用することができ、その応用効果
は増大する。 以上のようにこの発明によれば１元変調用の２枚の偏光
板を分離し、第１の偏光板を光源側の光放射直後に、第
２の偏光板を同じく光源側の光検波直前に配置溝底した
ので、実質的に元信号が空１■伝搬途中で偏光板を通過
する回数を少なくすることができる。これにより、光源
出力光量をむやみに大きくする必要なく１光信号の減衰
量を最小限に抑制することができ、安全性を低下させず
して総合的な通信品質の同上が可能となる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は従来の空間光通信装置を示す構成図。 第２図は上記第１図における璧間元通信装置の光変調器
を示す断面ＩＩＩ成図、第３囮はこの発明の一実施例に
係る空ｊ田元通信装置を不す構成図。 第４図は上記第３図における窒間光°通（８装置のハー
フミラ−に代わる元伏彼装置を示す図である。 ３１・・・光源、３４・・・第１の偏光板、３８・・・
光変調器（ｔｉ！気光学物質）、３９・・・コーナキュ
ーブ、４１・・・第２の偏光板、４２・・・）′ｅ検波
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光源と、この発光源からの円偏光を直線偏光にする第
   １の偏光板と、この第１の偏光板から空間を介して遠隔
   して配置され上記直線偏光をその入射方向と平行な方向
   に反射するコーナキューブと、このコーナキューブによ
   シ反射された直線偏光の屈折率を電界に応じて変化させ
   る電気光学物質と、この電気光学物質を介して上記コー
   ナキューブから反射された直線偏光を上記発光源側で円
   偏光にする第２の偏光板とを具備したことを特徴とする
   空間光通信装置。