WO2018110472A1 - 光空間通信装置及び遅延調整方法 - Google Patents

光空間通信装置及び遅延調整方法 Download PDF

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WO2018110472A1
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optical
light
transmission
received
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善将 小野
俊治 伊東
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日本電気株式会社
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    • H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
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    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/118—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum specially adapted for satellite communication

Definitions

  • the present invention relates to an optical space communication device and a delay adjustment method, and more particularly to an optical space communication device including a plurality of optical antennas and a delay adjustment method used therefor.
  • Optical space communication is known as a technology that can cope with such an increase in transmission capacity.
  • Optical space communication is a technology that propagates signal light used in optical fiber communication not in an optical fiber but in free space for communication. Ideally, a communication capacity comparable to that of optical fiber communication can be obtained. Is possible.
  • optical spatial communication can suppress the spatial spread of signal light more than microwaves. For this reason, the optical space communication can increase the density of the transmission path, which also increases the data capacity that can be communicated.
  • signal light since signal light has high directivity, the use of optical space communication is expected to improve communication confidentiality.
  • optical space communication has the following problems with optical fiber communication.
  • the problem is that the quality of communication deteriorates or fluctuates randomly as a result of changes in the traveling direction and spatial pattern of the propagating light due to fluctuations in the refractive index of the atmosphere on the surface due to temperature changes and wind.
  • the signal light transmitted by the satellite bends in a random direction due to atmospheric fluctuations near the transmitter on the ground, and is received by the satellite.
  • the reception strength of the receiver fluctuates greatly.
  • Patent Document 1 describes a configuration in which a ground communication facility includes a plurality of transmission telescopes.
  • a ground communication facility includes a plurality of transmission telescopes.
  • each signal light transmitted from each transmission telescope is subjected to different atmospheric fluctuations.
  • the total sum of the intensity of signal light transmitted from the ground side increases. As a result, it is possible to keep the reception intensity of the signal light at the satellite high.
  • an antenna that transmits and receives signal light may be referred to as an “optical antenna” or a “telescope”.
  • An antenna that transmits signal light may be referred to as a “transmission telescope”, and an antenna that receives signal light may be referred to as a “reception telescope”.
  • Non-Patent Document 1 describes that a plurality of transmission telescopes are fixed to a frame to eliminate a delay difference between transmission lights between the transmission telescope and the satellite. Furthermore, Non-Patent Document 1 measures the delay amount of optical transmission from the modulator to the transmission telescope, and adjusts the length of the coaxial cable that transmits the modulation information to thereby determine the delay difference between the modulator and the transmission telescope. The reduction is described.
  • Patent Document 2 describes a delay time measurement method for obtaining a delay time between two devices by returning data transmitted from a radio base station device by a radio transmission / reception device.
  • Patent Document 3 describes a configuration for diversity combining of received signals using a plurality of optical receivers.
  • the first problem is that only fixed measures can be taken based on the delay measured before the start of communication. For example, when the delay amount changes during communication due to a change in the distance to the communication destination, the technique described in Non-Patent Document 1 is not effective.
  • the second problem is that the optical path length difference in the optical system inside the telescope is not taken into consideration.
  • the transmission rate used in the technique described in Non-Patent Document 1 is about 20 Mbps, and the bit length in space is about 1.5 m.
  • the bit length is relatively long, the problem of the optical path length can be ignored.
  • the bit length decreases as the transmission speed increases, the accuracy of optical alignment required for the telescope increases, and this accuracy affects communication quality.
  • Patent Documents 1 to 3 do not disclose means for solving the above problems in an optical space communication apparatus using a plurality of transmission telescopes.
  • An object of the present invention is to provide an optical space communication device and a delay adjustment method capable of reflecting a delay amount of an optical system of a telescope and responding to a change in delay amount during communication.
  • the space optical communication apparatus of the present invention A first optical antenna that transmits first transmission light including transmission data to a communication destination and receives first reception light including reception data from the communication destination; A second optical antenna that transmits second transmission light including the transmission data to the communication destination and receives second reception light including the reception data from the communication destination; First delay means for giving a predetermined delay to the transmission data included in the first transmission light; Second delay means for giving a predetermined delay to the transmission data included in the second transmission light; Third delay means for giving a predetermined delay to the received data included in the first received light; Fourth delay means for giving a predetermined delay to the received data included in the second received light; Receiving the received data included in the first received light and the received data included in the second received light; A first delay amount that is a delay between the first delay means and the first optical antenna, and a second delay that is a delay between the second delay means and the second optical antenna Find the first time difference that is the difference from the quantity, A third delay amount that is a delay between the first optical antenna and the third delay means and
  • the transmission data included in the first transmission light and the transmission data included in the second transmission light are received at substantially the same timing in the communication destination. And setting at least one delay of the first delay means and the second delay means, Receiving means for setting at least one of the third delay means and the fourth delay means so that all the received data are received at substantially the same timing based on the third time difference; and , Is provided.
  • the delay adjustment method of the present invention includes: Transmitting a first transmission light including transmission data from a first optical antenna to a communication destination; Receiving a first received light including received data from the communication destination at a second optical antenna; Transmitting a second transmission light including the transmission data to the communication destination; Receiving a second received light including the received data from the communication destination; A first delay means gives a predetermined delay to the transmission data included in the first transmission light, A second delay means gives a predetermined delay to the transmission data included in the second transmission light, A third delay means gives a predetermined delay to the received data included in the first received light, A fourth delay means gives a predetermined delay to the received data included in the second received light, The receiver receives the received data included in the first received light and the received data included in the second received light, A first delay amount that is a delay between the first delay means and the first optical antenna and a second delay that is between the second delay means and the second optical antenna.
  • the first time difference that is the difference from the delay amount of A third delay amount that is a delay between the first optical antenna and the third delay means and a fourth delay that is a delay between the second optical antenna and the fourth delay means Find the second time difference that is the difference from the quantity, A difference between a third delay amount that is a delay between the communication destination and the third delay means and a fourth delay amount that is a delay between the communication destination and the fourth delay means.
  • Find the third time difference Based on the first to third time differences, the transmission data included in the first transmission light and the transmission data included in the second transmission light are received at substantially the same timing in the communication destination. And setting at least one delay of the first delay means and the second delay means, Based on the third time difference, the delay of at least one of the third delay means and the fourth delay means is set so that all the received data is received at substantially the same timing.
  • the optical space communication apparatus and the delay adjustment method of the present invention can reflect the delay amount of the optical system of the telescope and cope with a change in the delay amount during communication.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical space communication system 100 according to a first embodiment. It is a flowchart which shows the example of the delay adjustment method of 1st Embodiment. It is a block diagram which shows the structural example of the optical space communication system 200 of 2nd Embodiment. It is a block diagram which shows the structural example of the optical space communication system 300 of 3rd Embodiment. It is a figure which shows the example of a connection of the inside of the optical antenna 310, and an external transmission line. It is a figure which shows the example of a connection of the inside of the optical antenna 320, and an external transmission path. 2 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of an optical antenna 310. FIG.
  • the arrow attached to the block diagram shows an example of the direction of the signal, and does not limit the direction of the signal.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical space communication system 100 according to the first embodiment of this invention.
  • the optical space communication system 100 includes a ground station 1 and a satellite station 2.
  • the ground station 1 and the satellite station 2 perform optical space communication through free space.
  • the ground station 1 is a communication device installed on the ground, and includes a transmitter (Tx) 110, a receiver (Rx) 140, delay circuits 111, 113, 121, and 123, and optical antennas 112 and 122.
  • Transmitter 110 generates and outputs data transmitted from ground station 1 to satellite station 2 (hereinafter referred to as “transmission data”).
  • the transmission data may be generated based on a signal input from the outside of the transmitter 110.
  • Transmission data output from the transmitter 110 is branched into two and input to the delay circuits 111 and 121 at the same timing.
  • the delay circuits 111 and 121 give a predetermined delay amount (hereinafter, the delay amount is simply referred to as “delay”) to the transmission data, and signal light transmitted from the optical antennas 112 and 122 (hereinafter “transmission light”). Output as). That is, the delay circuits 111 and 121 adjust the timing of transmission data included in the transmission light.
  • the respective delays in the delay circuits 111 and 121 are set by the receiver 140.
  • the transmission line 710 connects the delay circuit 111 and the optical antenna 112.
  • the transmission line 720 connects the delay circuit 121 and the optical antenna 122.
  • the form of the signal and the transmission medium between the delay circuits 111 and 121 and the optical antennas 112 and 122 are not limited.
  • the transmission light output from the delay circuit 111 is transmitted to the satellite station 2 via the transmission path 710 and the intersection 71 inside the optical antenna 112.
  • the transmission light output from the delay circuit 121 is transmitted to the satellite station 2 via the transmission line 720 and the intersection 72 inside the optical antenna 122.
  • the optical antennas 112 and 122 are directional optical antennas.
  • the optical antennas 112 and 122 face the optical antenna 130 provided in the satellite station 2 so that optical space communication is possible.
  • the optical antennas 112 and 122 can control the direction of signal light transmitted and received. Since the basic configuration for controlling the direction of the antenna is well known, detailed description thereof is omitted.
  • the transmitted light is transmitted from the optical antennas 112 and 122 to the optical antenna 130 of the satellite station 2.
  • transmission paths 712 and 722 indicate examples of paths through which transmission light from the optical antennas 112 and 122 to the optical antenna 130 passes.
  • the satellite station 2 is a communication device installed on an artificial satellite such as a geostationary satellite or a quasi-zenith satellite, but the installation form of the satellite station 2 is not limited.
  • the satellite station 2 may be installed on a general flying body such as an aircraft, or may be installed on a ground moving body or a building fixed on the ground.
  • the satellite station 2 includes an optical antenna 130 and a transceiver 21.
  • the optical antenna 130 is an optical antenna having directivity, and is opposed to the optical antennas 112 and 122 included in the ground station 1 so that optical space communication is possible.
  • the optical antenna 130 receives the transmission light from the optical antennas 112 and 122 and inputs the signal to the transceiver 21.
  • the transceiver 21 processes transmission light received by the optical antenna 130 and generates signal light (hereinafter referred to as “reception light”) to be transmitted from the satellite station 2 to the ground station 1.
  • the transceiver 21 is an optical transceiver having an interface function between transmission light and reception light and the outside of the satellite station 2.
  • the received light generated by the transceiver 21 is transmitted from the optical antenna 130 to the ground station 1 and received by the optical antennas 112 and 122.
  • the optical antennas 112, 122 and 130 are also called telescopes.
  • the beam of signal light transmitted from the optical antenna 130 of the satellite station 2 is spread by spatial propagation and is incident on the optical antennas 112 and 122.
  • examples of received light paths from the optical antenna 130 to the optical antennas 112 and 122 are indicated by transmission paths 712 and 722 in the same manner as the path from the ground station 1 to the satellite station 2.
  • the received light that has entered the optical antenna 112 of the ground station 1 is input to the delay circuit 113 from the intersection 71 through the transmission path 711.
  • the received light incident on the optical antenna 122 is input to the delay circuit 123 from the intersection 72 through the transmission path 721.
  • Delay circuits 113 and 123 extract the received data included in the received light input to each of them, give the received data a predetermined delay, and output the received data to the receiver 140. That is, the delay circuits 113 and 123 adjust the timing of received data in the receiver. The delays of the delay circuits 113 and 123 are set by the receiver 140. The reception data output from the delay circuits 113 and 123 is signal-processed by the receiver 140. The receiver 140 may output the reception data subjected to signal processing to the outside of the ground station 1.
  • the optical lengths of the transmission lines 710 and 720 are not necessarily the same.
  • the length of the transmission path between them may not match.
  • the delay of the transmission path is adjusted so that transmission data included in each transmission light transmitted from the optical antennas 112 and 122 to the satellite station 2 is received at the same timing in the transceiver 21 of the satellite station 2. There is a need to.
  • the delay circuits 111, 113, 121, and 123 give a delay to the input data so that the transmission data and the reception data are received at a suitable timing.
  • the distance between each section from the transmitter 110 to the delay circuits 111 and 121 is short, and the difference in delay of transmission data from the transmitter 110 to the delay circuits 111 and 121 can be ignored. And It is also assumed that the difference in received data delay in each section from the delay circuits 113 and 123 to the receiver 140 can be ignored.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of the delay adjustment method of the first embodiment.
  • the difference between the delay of the transmission path 710 and the delay of the transmission path 720 (time difference ⁇ 0), the delay of the transmission path 711, and the delay of the transmission path 721 (Time difference ⁇ 1) is measured (step S01 in FIG. 2).
  • the delay of the transmission path is the time required for the signal to propagate through the transmission path.
  • the method for measuring the delay of the transmission path is not limited. For example, a time required for transmitting a signal from one end of a transmission line to be measured and receiving it at the other end can be set as a delay of the transmission line.
  • a case where the delay of the transmission line 720 is larger by ⁇ 0 than the delay of the transmission line 710 and the delay of the transmission line 721 is larger than the delay of the transmission line 711 will be described.
  • step S02 When communication between the ground station 1 and the satellite station 2 is started (step S02), a time difference ⁇ r between paths from the transceiver 21 of the satellite station 2 to the receiver 140 of the ground station 1 is measured (step S02). S03).
  • the delay of the path via the transmission path 722 and the transmission path 721 (via the optical antenna 122) is different from the delay of the path via the transmission path 712 and the transmission path 711 (via the optical antenna 112) by the time difference ⁇ r. Only the long case will be described.
  • the receiver 140 sets the delay of at least one of the delay circuits 113 and 123 using the control lines 912 and 922 so that the reception timing of the received data in the receiver 140 is the same (step S04).
  • the receiver 140 delays the delay at the time of measurement before the start of communication.
  • the delay of the circuit 123 is reduced by ⁇ r as compared with the delay circuit 113.
  • the receiver 140 increases the delay of the delay circuit 113 by ⁇ r as compared with the delay circuit 123.
  • the delay of the signal transmitted from the ground station 1 is set. That is, the receiver 140 sets the delay of at least one of the delay circuits 111 and 121 via the control lines 911 and 921 (step S05). For example, the receiver 140 increases the delay of the delay circuit 111 by ⁇ r ⁇ 1 + ⁇ 0 from the delay circuit 121 as compared to before execution of step S01. Thereby, the transmission data included in the transmission light via the optical antenna 112 and the transmission data included in the transmission light via the optical antenna 122 are simultaneously received by the satellite station 2.
  • the receiver 140 controls the delay of the delay circuits 111, 113, 121, and 123 using the control lines 911, 912, 921, and 922. At that time, the delay of the received light during communication and the delay of the transmission path measured before communication are used.
  • the optical space communication system 100 can easily perform delay adjustment that reflects the delay of a transmission path including an optical system through which transmission data and reception data pass. Moreover, since the delays of the delay circuits 111, 113, 121, and 123 are set based on the delay of the received light, a more accurate delay can be set based on the delay during communication. That is, the optical space communication system 100 can reflect the delay amount of the optical system of the optical antenna and cope with a change in the delay amount during communication. Furthermore, since the delay measurement is performed by the function of the ground station 1, the satellite station 2 does not require a special function for delay adjustment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical space communication system 200 according to the present embodiment.
  • the same reference numerals are given to the components already described, and a duplicate description will be omitted.
  • the optical space communication system 200 includes a ground station 1A and a satellite station 2.
  • the ground station 1A includes circulators 71A and 72A instead of the intersections 71 and 72 of the ground station 1.
  • Circulators 71A and 72A may be either inside or outside optical antennas 112 and 122.
  • a 1 ⁇ 2 optical directional coupler that is, an optical coupler
  • an optical multiplexer / demultiplexer may be used instead of the optical circulator.
  • the transmission data output from the transmitter 110 is an electrical signal.
  • the delay circuits 111 and 121 have a function of delaying an electric signal and an electro-optical conversion function. These functions are realized using an electric circuit and a light emitting element.
  • the delay circuit 111 converts the transmission data given the delay into transmission light, and sends it to the transmission path 710.
  • the transmission data may be a signal for driving the light emitting element.
  • An example of a light emitting element is a semiconductor laser diode.
  • the delay circuit 121 also has a function of giving a delay to an electric signal and an electro-optical conversion function, converts transmission data given the delay into transmission light, and sends it to the transmission line 720.
  • the reception data input to the receiver 140 is an electric signal.
  • the delay circuits 113 and 123 have an opto-electric conversion function and a function of delaying an electric signal. These functions are realized using a light receiving element and an electric circuit. Received light is converted into an electrical signal in the light receiving element. An example of the light receiving element is a semiconductor photodiode.
  • the delay circuits 113 and 123 give a delay to the electrical signal converted from the received light and send it to the receiver 140.
  • the transmission lines 710, 711, 720, 721, 750 and 760 are optical fibers.
  • the circulators 71A and 72A have a structure that can be optically coupled to these transmission lines.
  • optical waveguides or other optical transmission media can also be used.
  • the circulator 71A inputs the transmission light input from the transmission path 710 to the optical antenna 112 via the transmission path 750, and outputs the reception light input from the transmission path 750 to the transmission path 711.
  • the circulator 72A inputs the transmission light input from the transmission path 720 to the optical antenna 122 via the transmission path 760 and outputs the reception light input from the transmission path 760 to the transmission path 721.
  • the optical antenna 112 converts a transmission medium between the transmission path 750 (optical fiber) and the transmission path 712 (space).
  • the optical antenna 112 may include an optical fiber collimator connected to the transmission line 750 with an optical fiber.
  • the optical fiber collimator radiates transmission light propagating through the transmission path 750 to the transmission path 712 and inputs the received light received from the transmission path 712 to the transmission path 750.
  • the transmission medium can be converted between the transmission path 760 (optical fiber) and the transmission path 722 (space) using an optical fiber collimator.
  • the delay adjustment method of this embodiment will be described.
  • the difference between the delay of the transmission path 710 and the delay of the transmission path 720 (time difference ⁇ 0) and the transmission path 711 are the same as in the first embodiment (step S01 in FIG. 2).
  • the difference (time difference ⁇ 1) between the delay of the transmission line and the delay of the transmission line 721 is measured. Specifically, the connection between the transmission line 710 and the circulator 71A and the connection between the transmission line 720 and the circulator 72A are disconnected, and the delay circuits 111 and 121 are caused to output test signals.
  • the time difference ⁇ 0 can be measured.
  • connection between the transmission line 711 and the circulator 71A and the connection between the transmission line 721 and the circulator 72A are disconnected, and the test signal is input to the transmission lines 711 and 721 from the connection point of the circulators 71A and 72A at the same timing. Then, by measuring the arrival time difference between these test signals by the receiver 140, the difference in delay time between the transmission lines 711 and 721 can be measured.
  • the measurement procedure of the time differences ⁇ 0 and ⁇ 1 is not limited to the above.
  • the procedure after the communication is started between the ground station 1A and the satellite station 2 is the same as that in the first embodiment (steps S03 to S05 in FIG. 2). That is, the receiver 140 obtains a time difference ⁇ r between paths from the transceiver 21 to the receiver 140, increases the delay of the delay circuit 113 by ⁇ r over the delay circuit 123, and increases the delay of the delay circuit 111 by ⁇ r than the delay circuit 121. Increase by - ⁇ 1 + ⁇ 0.
  • the optical space communication system 200 of the second embodiment uses easy-to-handle optical fiber components (circulators 71A and 72A) at the optical branching portion of the transmission light and the reception light. For this reason, in addition to the effects of the first embodiment, the optical space communication system 200 reduces the delay difference of the transmission path without affecting the optical space transmission system between the ground station 1A and the satellite station 2. Easy to measure.
  • the delay circuits 111 and 121 include an electro-optical conversion function
  • the delay circuits 113 and 123 include an optical-electric conversion function.
  • the electrical-optical conversion function and the optical-electrical conversion function may be provided as independent circuits outside these delay circuits.
  • the electro-optical conversion function and the optical-electric conversion function may be arranged as a circuit between the optical antennas 112 and 122 and the receiver 140.
  • each delay circuit of the present embodiment gives a delay to the electric signal.
  • each delay circuit may have a function of giving a delay to transmission light or reception light.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the optical space communication system 300 of the present embodiment.
  • the optical space communication system 300 includes a ground station 1B and a satellite station 2.
  • the ground station 1B includes optical antennas 310 and 320 instead of the optical antennas 112 and 122.
  • the ground station 1B is different from the ground station 1A of the second embodiment in that the ground station 1B includes a configuration that separates transmission light and reception light using a spatial optical system.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of connection between the internal and external transmission paths of the optical antenna 310.
  • the optical antenna 310 includes a separator 331 that separates transmission light and reception light.
  • the separator 331 corresponds to the intersection 71 in FIG.
  • Propagation paths of transmission light and reception light inside the optical antenna 310 are indicated by transmission paths 811, 812, 813 and 814.
  • Transmission paths 811, 812, 813 and 814 are spatial transmission paths.
  • the ellipsis written in the middle of the transmission paths 811, 812, and 813 in the optical antenna 310 indicates that a function for individually controlling the propagating light may be included on the transmission path.
  • the separator 331 reflects the transmission light input from the transmission path 811 and transmits the reception light input from the transmission path 812.
  • the transmission light propagates in the order of the transmission path 710, the transmission path 811, the transmission path 812, and the transmission path 712.
  • the received light propagates in the order of the transmission path 712, the transmission path 812, the transmission path 813, and the transmission path 711.
  • the transmission path 712 is a transmission path between the ground station 1 ⁇ / b> B and the satellite station 2.
  • the separator 331 reflects the transmission light and transmits the reception light.
  • a transmission line 814 is a monitor light transmission line and is connected to an external transmission line 810.
  • the separator 331 is, for example, a dichroic mirror or a polarizing beam splitter (Polarizing Beam Spliter, PBS).
  • the dichroic mirror reflects or transmits incident light according to the wavelength of the incident light.
  • the PBS reflects or transmits the incident light according to the polarization direction of the incident light.
  • the separator 331 uses these properties to control the light transmission direction based on the difference in wavelength or polarization between the transmitted light and the received light.
  • the transmission light and the reception light are different in optical properties such as wavelength and polarization direction so that the transmission light and the reception light are separated in the separator 331.
  • one of the two wavelengths that can be separated by the dichroic mirror (for example, 1.53 ⁇ m) is used as the wavelength of the transmitted light, and the other (for example, 1.56 ⁇ m) is used as the wavelength of the received light. Good.
  • the transceiver 21 of the satellite station 2 transmits the received light in a fixed polarization direction, and the PBS is set to an angle at which the received light is transmitted.
  • the polarization direction of the transmitted light is set so as to be reflected by the PBS.
  • the polarization direction of the transmission light incident on the PBS may be fixed.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of connection between the internal and external transmission paths of the optical antenna 320.
  • the configuration and function of the optical antenna 320 are the same as those of the optical antenna 310. Compared to FIG. 5, only the reference numerals are different in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the internal configuration of the optical antenna 310 shown in FIG. The subsequent description is the same for the optical antenna 320 shown in FIG.
  • the optical antenna 310 includes a separator 331, collimators 381 to 383, a beam diameter converter 384, a mirror 385, and a mirror control circuit 386.
  • the collimators 381 to 383 couple light propagating through transmission paths 710, 711, and 810, which are optical fibers, and parallel light propagating through spatial transmission paths 811, 813, and 814.
  • the collimators 381 to 383 are also called optical fiber collimators.
  • the beam diameter converter 384 converts the beam diameter of light propagating through the transmission path 712 and the beam diameter of light propagating through the transmission path 812. Any of the collimators 381 to 383 and the beam diameter converter 384 may be configured using at least one lens.
  • the mirror 385 reflects the transmission light radiated by the collimator 381 (that is, the parallel light propagating through the transmission path 811) and makes it incident on the separator 331.
  • the mirror 385 can control the reflection direction of the transmission light under the control of the mirror control circuit 386. That is, the mirror 385 and the mirror control circuit 386 can control the incident angle of the transmitted light to the separator 331.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the transmission direction of the transmission light when the angle of the mirror 385 is controlled.
  • the direction in which the received light is received by the optical antenna 310 is different from the direction in which the transmitted light is to be transmitted. That is, the ground station 1B needs to transmit the transmission light toward the position of the optical antenna 130 at the time when the transmission light is received by the satellite station 2 in consideration of the position change of the optical antenna 130 due to the movement of the satellite station 2.
  • the transmission direction of the transmission light is changed so that the transmission light is received at the destination of the satellite station 2. It can be controlled independently of the direction.
  • the direction of the transmitted light can be obtained in the ground station 1B based on known information relating to the orbit of the satellite.
  • the configuration of the mirror 385 and the configuration for controlling the angle thereof are not limited.
  • the direction of transmission light propagating through the transmission path 811 may be controlled using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) as the mirror 385.
  • the mirror control circuit 386 may be controlled by a control circuit provided in the receiver 140 or elsewhere in the ground station 1B.
  • the delay adjustment method of this embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the time difference ⁇ 0 between the transmission lines 710 and 720 and the time difference ⁇ 1 between the transmission lines 711 and 721 are first measured as in FIG.
  • transmission lines 810 and 820 are used as follows.
  • the time difference ⁇ 0 between the transmission path 710 and the transmission path 720 is obtained by the following procedure.
  • the delay circuits 111 and 121 transmit light that passes through the separators 331 and 341, respectively. That is, when the separators 331 and 341 are dichroic mirrors, the transmitter 110 transmits light having the same wavelength as the received light.
  • the delay circuits 111 and 121 transmit light incident on the separators 331 and 341 in the same polarization direction as the received light.
  • the arrival time difference between the transmission path 711 and the transmission path 721 is obtained by the following procedure.
  • Light reflected by the separators 331 and 341 is input from the respective ends of the transmission lines 810 and 820. That is, when the separators 331 and 341 are dichroic mirrors, light having the same wavelength as the transmission light is input from the respective ends of the transmission lines 810 and 820.
  • the separators 331 and 341 are polarization beam splitters, light incident on the separators 331 and 341 in the same polarization direction as the transmitted light is input from the respective end portions. Light input from the end passes through the transmission path 711 and the transmission path 721 and is received by the receiver 140. By measuring the reception times of these lights at the receiver 140, the time difference ⁇ 1 is obtained from the difference.
  • the procedure after the communication is started between the ground station 1B and the satellite station 2 is the same as in the first and second embodiments. That is, the receiver 140 obtains a time difference ⁇ r between paths from the transceiver 21 to the receiver 140, increases the delay of the delay circuit 113 by ⁇ r over the delay circuit 123, and increases the delay of the delay circuit 111 by ⁇ r than the delay circuit 121. Increase by - ⁇ 1 + ⁇ 0.
  • the delays of the delay circuits 111, 113, 121, and 123 in this way, the reception timings of the transmission data and the reception data that pass through the optical antennas 310 and 320 can be matched.
  • the measured delay is the delay of the transmission paths 810 and 814 or the transmission paths 820 and 824 connected to the optical antennas 310 and 320, in addition to the time difference of the transmission paths to be adjusted for delay.
  • the delay of the path including the transmission paths 720, 821, 824, and 820 is longer by ⁇ 0 than the delay of the path including the transmission paths 710, 811, 814, and 810.
  • the delays of the transmission lines 820, 824, 823, and 721 are longer by ⁇ 1 than the delays of the transmission lines 810, 814, 813, and 711.
  • the transmission paths 810 and 814 and the transmission paths 820 and 824 do not pass either the transmission light or the reception light during communication.
  • the delays of the transmission lines 810 and 814 and the transmission lines 820 and 824 are canceled in the calculation of the delay ⁇ r ⁇ 1 + ⁇ 0, the delays of the transmission lines 810 and 814 and the transmission lines 820 and 824 are set in each delay circuit. Does not affect the delay.
  • the optical space communication system 300 described above has the same effect as that of the first embodiment, and can separately process transmission light and reception light by separating transmission / reception light by a spatial optical system. . Further, by providing the mirror 385, the transmission light can be transmitted in a direction in which the movement of the satellite station 2 is taken into consideration without affecting the reception of the reception light.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical space communication system 400 according to the fourth embodiment.
  • the optical space communication system 400 includes a ground station 1 ⁇ / b> C and a satellite station 2.
  • the optical antenna 410 of the ground station 1C includes the transmission paths 710 and 711, the intersection 71, and the optical antenna 112 shown in the first embodiment.
  • the optical antenna 420 includes transmission lines 720 and 721, an intersection 72, and the optical antenna 122.
  • the frame 430 holds the optical antennas 410 and 420 together.
  • the ground station 1C includes control lines 911, 912, 921 and 922 similar to those of the ground station 1 of the first embodiment, but is omitted in FIG. 9 in order to avoid complicated drawing.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example when the directions of the optical antennas 410 and 420 are changed.
  • the two optical antennas 410 and 420 of the ground station 1C are fixed to the frame 430, even if the relative position between the ground station 1C and the satellite station 2 changes, the delay of the transmission line 712 And the delay of the transmission line 722 do not change.
  • the optical space communication system 400 implements the delay adjustment method shown in FIG.
  • the difference in delay time between the transmission paths 712 and 722 does not change, it is not essential to perform adjustment in accordance with the change in position between the ground station 1C and the satellite station 2 after the start of communication. However, when a predetermined time has elapsed after the start of communication, or when delay adjustment becomes necessary, the delay of the delay circuit is adjusted again.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a delay adjustment method according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is different from the flowchart of FIG. 2 in that step S06 is provided.
  • step S06 is provided.
  • the optical space communication system 400 having such a configuration again uses a procedure similar to that of the first embodiment when a predetermined time has elapsed after the start of communication or when delay adjustment becomes necessary. The delay of the delay circuit is adjusted. For this reason, the optical space communication system 400 can reflect the delay amount of the optical system of the telescope and cope with a change in the delay amount during communication.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical space communication system 500 according to the present embodiment.
  • the optical space communication system 500 includes a ground station 1D and a satellite station 2.
  • the ground station 1D lacks the frame 430 as compared with the ground station 1C of the fourth embodiment.
  • the ground station 1D is indicated by optical antennas 410 and 420 of the ground station 1C, and the ground station 1D is indicated by optical antennas 510 and 520.
  • the optical antennas 510 and 520 can control the direction with the satellite station 2 independently.
  • the ground station 1D includes control lines 911, 912, 921 and 922 similar to those of the ground station 1 of the first embodiment, but is omitted in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which the optical antennas 510 and 520 rotate around the fulcrums 51 and 52, respectively, and communicate with the satellite station 2.
  • a difference time difference ⁇ 500
  • the time difference ⁇ 500 varies depending on the position of the satellite station 2.
  • the change in ⁇ 500 can be measured as the change in ⁇ r described in the first embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a delay adjustment method according to the fifth embodiment. Steps S01 to S04 are the same as those in FIG. 2 of the first embodiment. In FIG. 14, a flow that always returns to the measurement of ⁇ r after adjusting the delay of the delay circuit is added. After executing step S05, the process returns to step S03 immediately or in a short time, and ⁇ r is measured again, so that the delay of the delay circuit can follow the position variation of the satellite station 2.
  • the optical space communication system 500 measures the delay in this way.
  • the delay measurement period is arbitrary, and the delay may be measured periodically.
  • the optical space communication system 500 can reflect the delay amount of the optical system of the telescope and cope with a change in the delay amount during communication.
  • the description has been made based on the ground station 1 of the first embodiment.
  • the configurations and descriptions of the fourth and fifth embodiments can also be applied to the ground stations 1A and 1B of the second and third embodiments.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical space communication system 600 according to the sixth embodiment.
  • the optical space communication system 600 includes a ground station 1E and a satellite station 2.
  • the ground station 1E includes n optical antennas 112-1 to 112-n.
  • n is an integer of 3 or more.
  • n sets of delay circuits are also prepared. That is, delay circuits 111-1 and 113-1 are connected to the optical antenna 112-1. Similarly, delay circuits 111-n and 113-n are connected to the optical antenna 112-n.
  • two optical antennas 112 and 122 are arranged in parallel, and are connected to the transmitter 110 and the receiver 140, respectively.
  • n optical antennas 112-1 to 112-n are connected in parallel, and are connected to the transmitter 110 and the receiver 140, respectively.
  • the functions of the optical antennas 112-1 to 112-n and the delay circuits 111-1 to 111-n and 113-1 to 113-n are the same as those of the optical antenna 112 and the delay circuits 111 and 113, respectively. It communicates with the satellite station 2 via 1 to 712-n.
  • the receiver 140 includes a control line for setting a delay between the delay circuits 111-1 to 111-n and 113-1 to 113-n, but the description is omitted in FIG.
  • the delay adjustment method of this embodiment will be described.
  • connection is made to the other n-1 optical antennas based on the relative transmission time difference with respect to the reference optical antenna. Adjust the delay of the delay circuit.
  • the delays of the delay circuits 111-1 and 113-1 are fixed.
  • the time differences ⁇ 0, ⁇ 1, and ⁇ r are measured as in the flowchart of FIG. To do.
  • the delay of the transmission line connected to the optical antennas 112-1 to 112-n to be used can be adjusted.
  • the delay may be adjusted by using the antenna with the highest reception level as a reference optical antenna.
  • the delay of the other delay circuit can be increased or decreased with respect to the delay of the delay circuit connected to the reference antenna. Can do.
  • the optical space communication system 600 having such a configuration also makes it possible to reflect the delay amount of the optical system of the telescope and respond to changes in the delay amount during communication.
  • the ground stations 1 to 1E described above can be called an optical space communication device.
  • the space optical communication apparatus of the first embodiment can also be described as follows. Reference numerals in FIG. 1 are given in parentheses.
  • the optical space communication device (1) includes first and second optical antennas (112, 122), first to fourth delay means (111, 121, 113, 123), a reception means (140), Is provided.
  • the first optical antenna (112) transmits the first transmission light including the transmission data to the communication destination (2) and receives the first reception light including the reception data from the communication destination (2).
  • the second optical antenna (122) transmits the second transmission light including the transmission data to the communication destination (2) and receives the second reception light including the reception data from the communication destination (2).
  • the first delay means (111) gives a predetermined delay to the transmission data included in the first transmission light.
  • the second delay means (121) gives a predetermined delay to the transmission data included in the second transmission light.
  • the third delay means (113) gives a predetermined delay to the received data included in the first received light.
  • the fourth delay means (123) gives a predetermined delay to the received data included in the second received light.
  • the receiving means (140) receives the reception data included in the first reception light and the reception data included in the second reception light.
  • the receiving means (140) is a first delay amount which is a delay between the first delay means and the first optical antenna, and a first delay which is a delay between the second delay means and the second optical antenna.
  • a first time difference which is a difference from the delay amount of 2 is obtained.
  • the receiving means (140) has a third delay amount, which is a delay between the first optical antenna and the third delay means, and a delay between the second optical antenna and the fourth delay means.
  • a second time difference which is a difference from the delay amount of 4 is obtained.
  • the receiving means (140) includes a third delay amount that is a delay between the communication destination and the third delay means, and a fourth delay amount that is a delay between the communication destination and the fourth delay means.
  • a third time difference that is the difference between the two is obtained.
  • the receiving means (140) then transmits the transmission data included in the first transmission light and the transmission data included in the second transmission light at substantially the same timing at the communication destination based on the first to third time differences.
  • the delay of at least one of the first delay means and the second delay means is set so as to be received.
  • the receiving means (140) delays at least one of the third delay means and the fourth delay means so that the first and second received data are received at substantially the same timing based on the third time difference. Set.
  • the optical space communication apparatus having such a configuration has the same effect as that of the first embodiment by setting the delay amount of the delay means using the procedure of FIG.
  • the receiver 140 may include a central processing unit (CPU) and a recording device.
  • the CPU may realize the function of the receiver 140 by executing a program stored in the recording device.
  • the recording device is a non-temporary and fixed recording medium, such as a semiconductor memory, but is not limited thereto.
  • the CPU and the recording device may be disposed outside the receiver 140.
  • the program executed by the CPU may realize a function of monitoring and controlling the entire ground stations 1 to 1E including the procedures of FIGS. 2, 11, and 14, and controlling the directions of the optical antennas 112 and 122.
  • a CPU and a recording apparatus having the above functions can be referred to as a control circuit.
  • a first optical antenna that transmits first transmission light including transmission data to a communication destination and receives first reception light including reception data from the communication destination;
  • a second optical antenna that transmits second transmission light including the transmission data to the communication destination and receives second reception light including the reception data from the communication destination;
  • First delay means for giving a predetermined delay to the transmission data included in the first transmission light;
  • Second delay means for giving a predetermined delay to the transmission data included in the second transmission light;
  • Third delay means for giving a predetermined delay to the received data included in the first received light;
  • Fourth delay means for giving a predetermined delay to the received data included in the second received light;
  • a first delay amount that is a delay between the first delay means and the first optical antenna, and a second delay that is a delay between the second delay means and the second optical antenna Find the first time difference that is the difference from the quantity,
  • An optical space communication device comprising:
  • the first transmission light input from the first delay means is output to the first optical antenna, and the first received light received by the first optical antenna is supplied to the third delay means.
  • a first optical coupler arranged to output to The second transmission light input from the second delay means is output to the second optical antenna, and the second received light received at the second optical antenna is output to the fourth delay means.
  • a second optical coupler arranged to output to The first delay means gives a predetermined delay to the transmission data inputted as an electric signal, converts the transmission data given the delay into the first transmission light, and converts the transmission data into the first optical coupler.
  • Comprising first electro-optical conversion means for outputting to The second delay means gives a predetermined delay to the transmission data inputted as an electric signal, converts the transmission data given the delay into the second transmission light, and converts the second transmission light into the second optical coupler.
  • a second electro-optical conversion means for outputting to The third delay means includes first photoelectric conversion means for converting the first received light input from the first optical coupler into the received data which is an electric signal, and the received data Output to the receiving means with a predetermined delay
  • the fourth delay means includes second photoelectric conversion means for converting the second received light input from the second optical coupler into the received data which is an electric signal, and the received data A predetermined delay is output to the receiving means.
  • the optical space communication apparatus according to appendix 1 or 2.
  • the first and second optical couplers are optical circulators;
  • the first optical coupler is connected to the first optical antenna, the first delay means, and the third delay means by an optical fiber,
  • the second optical coupler is connected to the second optical antenna, the second delay means, and the fourth delay means by an optical fiber.
  • the first delay means outputs the first transmission light having a wavelength different from that of the first reception light
  • the second delay means outputs the second transmission light having a wavelength different from that of the second reception light
  • the first optical coupler is a dichroic mirror capable of separating the first transmission light and the first reception light
  • the second optical coupler is a dichroic mirror capable of separating the second transmission light and the second reception light
  • the first optical coupler is arranged so that collimated light that is coupled to an optical fiber collimator connected to the first optical antenna, the first delay unit, and the third delay unit is incident thereon, Separating the first transmission light and the first reception light
  • the second optical coupler is disposed so that collimated light that is coupled to an optical fiber collimator connected to the second optical antenna, the second delay unit, and the fourth delay unit, respectively, is incident thereon, Separating the second transmitted light and the second received light;
  • the first optical coupler is a polarization beam splitter (PBS) capable of separating the first transmission light and the first reception light according to polarization directions;
  • the second optical coupler is a PBS capable of separating the second transmission light and the second reception light according to a polarization direction;
  • the first optical coupler is arranged so that collimated light that is coupled to an optical fiber collimator connected to the first optical antenna, the first delay unit, and the third delay unit is incident thereon, Separating the first transmission light and the first reception light;
  • the second optical coupler is disposed so that collimated light that is coupled to an optical fiber collimator connected to the second optical antenna, the second delay unit, and the fourth delay unit, respectively, is incident thereon, Separating the second transmitted light and the second received light;
  • the optical space communication apparatus described in appendix 3.
  • Appendix 7 A reflection mirror that changes an incident angle of the first transmission light to the first optical coupler;
  • the first optical coupler is arranged to reflect the first transmission light and transmit it to the communication destination.
  • the optical space communication apparatus described in any one of the appendix 5 or 6.
  • Appendix 9 The optical space communication apparatus according to any one of appendices 1 to 8, wherein a relative position between the first and second optical antennas is fixed.
  • Appendix 10 The optical space communication apparatus according to any one of appendices 1 to 8, wherein a direction of the first optical antenna and a direction of the second optical antenna are controlled independently.
  • Appendix 11 The structure similar to the structure including the first optical antenna, the first delay means, and the second delay means is described in any one of appendices 1 to 10, wherein three or more sets are arranged in parallel.
  • Optical space communication device Optical space communication device.
  • (Appendix 12) Transmitting a first transmission light including transmission data from a first optical antenna to a communication destination; Receiving a first received light including received data from the communication destination at a second optical antenna; Transmitting a second transmission light including the transmission data to the communication destination; Receiving a second received light including the received data from the communication destination; A first delay means gives a predetermined delay to the transmission data included in the first transmission light, A second delay means gives a predetermined delay to the transmission data included in the second transmission light, A third delay means gives a predetermined delay to the received data included in the first received light, A fourth delay means gives a predetermined delay to the received data included in the second received light, The receiver receives the received data included in the first received light and the received data included in the second received light, A first delay amount that is a delay between the first delay means and the first optical antenna and a second delay that is between the second delay means and the second optical antenna.
  • the first time difference that is the difference from the delay amount of A third delay amount that is a delay between the first optical antenna and the third delay means and a fourth delay that is a delay between the second optical antenna and the fourth delay means Find the second time difference, which is the difference from the quantity, A difference between a third delay amount that is a delay between the communication destination and the third delay means and a fourth delay amount that is a delay between the communication destination and the fourth delay means.
  • Find the third time difference Based on the first to third time differences, the transmission data included in the first transmission light and the transmission data included in the second transmission light are received at substantially the same timing in the communication destination. And setting at least one delay of the first delay means and the second delay means, Based on the third time difference, the delay of at least one of the third delay unit and the fourth delay unit is set so that all the received data is received at substantially the same timing. Delay adjustment method.
  • a procedure for obtaining a first time difference which is a difference from the delay amount of A third delay amount that is a delay between the first optical antenna and the third delay means and a fourth delay that is a delay between the second optical antenna and the fourth delay means A procedure for obtaining a second time difference which is a difference from the quantity; A difference between a third delay amount that is a delay between the communication destination and the third delay means and a fourth delay amount that is a delay between the communication destination and the fourth delay means.
  • a procedure for setting a delay of at least one of the first delay means and the second delay means A procedure for setting a delay of at least one of the third delay means and the fourth delay means so that all the received data are received at substantially the same timing based on the third time difference; A delay adjustment program to execute.
  • Appendix 16 The optical space communication device according to any one of appendices 1 to 11, A communication destination device which is a communication destination for performing optical space communication with the optical communication device; Is an optical space communication system arranged opposite to each other.
  • Optical space communication system 110 Transmitter 111, 111 -1 to 111-n, 113, 121, 123 Delay circuit 112, 112-1 to 112-n, 122, 130 Optical antenna 140 Receiver 310, 320, 410, 420, 510, 520 Optical antenna 331 Separator 381 to 383 Collimator 384 Beam diameter converter 385 Mirror 386 Mirror control circuit 430 Frame 710, 710-2, 711, 712, 712-1 Transmission path 720, 721, 722, 750, 760 Transmission path 810, 811, 812, 813, 814 Transmission path 820, 82 , 823, 824 transmission line 911,912,921,922 control line

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Abstract

（課題）複数の光アンテナを備える光空間通信装置において、伝送路の遅延の変化に対応することを可能とする。　（解決手段）光空間通信装置は、第１及び第２の送信光をそれぞれ送信し第１及び第２の受信光をそれぞれ受信する第１及び第２の光アンテナと、第１及び第２の送信光に含まれる送信データにそれぞれ遅延を与える第１及び第２の遅延回路と、第１及び第２の受信光に含まれる受信データにそれぞれ遅延を与える第３及び第４の遅延回路と、第１及び第３の遅延回路と第１の光アンテナとの間のそれぞれの遅延と第２及び第４の遅延回路と第４の光アンテナとの間のそれぞれの遅延と通信先と第３及び第４の遅延回路との間のそれぞれの遅延とに基づいて第１の遅延回路及び第２の遅延回路の少なくとも一方の遅延を設定し第３の遅延回路及び第４の遅延回路の少なくとも一方の遅延を設定する受信機と、を備える。

Description

光空間通信装置及び遅延調整方法
　本発明は、光空間通信装置及び遅延調整方法に関し、特に、複数の光アンテナを備える光空間通信装置及びそれに用いられる遅延調整方法に関する。
　リモートセンシング技術の発達により、観測衛星が取得した高精細なデータを地上へ送信する需要が高まっている。また、衛星を介した通信サービスも提案されており、地上と衛星との間に必要な通信容量は今後増加すると予想される。現在、地上と衛星間の通信手段としてマイクロ波が使用されている。しかし、無線帯域の逼迫や伝送速度の制約から、マイクロ波による通信容量には限界がある。
　このような伝送容量の増加に対応できる技術として、光空間通信が知られている。光空間通信は、光ファイバ通信で使用される信号光を、光ファイバ内ではなく自由空間中に伝搬させて通信する技術であり、理想的には光ファイバ通信に匹敵する通信容量を得ることが可能である。さらに、近赤外領域の波長の信号光を使用することで、光空間通信は信号光の空間的な広がりをマイクロ波よりも抑えることが可能である。このため、光空間通信は伝送路の密度を高くすることができ、これによっても通信可能なデータ容量が増加する。また、信号光は指向性が高いことから、光空間通信を用いることで、通信の秘匿性の向上も期待される。
　しかし、光空間通信は光ファイバ通信に対して、以下の課題を持つ。その課題は、地表の大気の屈折率が温度変化や風などで揺らぐことで、伝搬する光の進行方向や空間パターンが変化する結果、通信品質が劣化し、あるいはランダムに変動することである。例えば、地上から衛星へのアップリンク通信を考える場合、地上の送信機付近における大気揺らぎにより、送信された信号光（送信光）の進行方向がランダムな方向へ曲がり、衛星で受信される信号光の受信強度が大きく変動する場合がある。
　このような受信強度の変動を緩和する方法の一つとして、特許文献１は、地上の通信設備が複数の送信望遠鏡を備える構成を記載する。特許文献１に記載された構成では、複数の送信望遠鏡が、互いに空間的に離して配置されるため、それぞれの送信望遠鏡から送信されるそれぞれの信号光は異なる大気揺らぎを受ける。その結果、衛星の受信望遠鏡に信号光が入射する確率を上げることが可能である。また、送信望遠鏡の数を増やすことで、地上側から送信する信号光の強度の総和が増える。その結果、衛星での信号光の受信強度を高く保つことが可能である。
　なお、光空間通信では、信号光を送受信するアンテナを「光アンテナ」又は「望遠鏡」（telescope）などと呼ぶことがある。また、信号光を送信するアンテナを「送信望遠鏡」と呼び、信号光を受信するアンテナを「受信望遠鏡」と呼ぶこともある。
　複数の送信望遠鏡を使用する際の課題として、複数の送信光間の遅延調整がある。各送信光は互いに異なる送信望遠鏡の開口から出射されるため、送信装置の内部にある変調器から出射位置までの光路長差に起因する遅延が発生する。そのため、送信光が衛星で受信された際に伝送データの受信タイミングが送信光ごとに異なる可能性があり、この場合には通信品質が劣化する。このような課題に対して、非特許文献１は、複数の送信望遠鏡をフレームに固定することで送信望遠鏡と衛星との間における送信光の間の遅延差をなくすことを記載している。さらに、非特許文献１は、変調器から送信望遠鏡までの光伝送の遅延量を測定し、変調情報を伝える同軸ケーブルの長さを調整することで変調器と送信望遠鏡との間の遅延差を低減することを記載している。
　さらに、特許文献２には、無線基地局装置が送信したデータを無線送受信装置で折り返すことで、両装置間の遅延時間を求める遅延時間測定方法が記載されている。特許文献３には、複数の光受信機を用いて受信信号をダイバーシチ合成する構成が記載されている。
米国特許第５，７７７，７６８号明細書 特開２００５－２６９０３４号公報 特開２００１－３３３００５号公報
Z. Sodnik et al. "Results from a Lunar Laser Communication Experiment between NASA's LADEE Satellite and ESA's Optical Ground Station"， Proc. International Conference on Space Optical Systems and Applications (ICSOS)， 2014
　上述の非特許文献１に記載された遅延調整方法の課題について説明する。
　第１の課題は、通信の開始前に測定された遅延に基づく固定的な対処しか行えないことである。例えば、通信先との距離の変化などの原因により通信中に遅延量が変化する場合には、非特許文献１に記載された技術は有効ではない。
　第２の課題は、望遠鏡内部の光学系における光路長差が考慮されていないことである。非特許文献１に記載された技術で用いられる伝送速度は２０Ｍｂｐｓ程度であり、空間でのビット長は１．５ｍ程度である。ビット長がこのように比較的長い場合には、光路長の問題は無視できる。しかしながら、伝送速度が高くなるとビット長が短くなるため、望遠鏡に要求される光学アライメントの精度が上がり、この精度が通信品質に影響を与えるようになる。
　そして、特許文献１～３は、複数の送信望遠鏡が用いられる光空間通信装置において、上記の課題を解決するための手段を開示していない。
　（発明の目的）
　本発明の目的は、望遠鏡の光学系の遅延量の反映及び通信中の遅延量の変化への対応が可能な、光空間通信装置及び遅延調整方法を提供することにある。
　本発明の光空間通信装置は、
　送信データを含む第１の送信光を通信先へ送信し受信データを含む第１の受信光を前記通信先から受信する第１の光アンテナと、
　前記送信データを含む第２の送信光を前記通信先へ送信し前記受信データを含む第２の受信光を前記通信先から受信する第２の光アンテナと、
　前記第１の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える第１の遅延手段と、
　前記第２の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える第２の遅延手段と、
　前記第１の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える第３の遅延手段と、
　前記第２の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える第４の遅延手段と、
　　前記第１の受信光に含まれる前記受信データと前記第２の受信光に含まれる前記受信データとを受信し、
　　前記第１の遅延手段と前記第１の光アンテナとの間の遅延である第１の遅延量と前記第２の遅延手段と前記第２の光アンテナとの間の遅延である第２の遅延量との差である第１の時間差を求め、
　　前記第１の光アンテナと前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記第２の光アンテナと前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第２の時間差を求め、
　　前記通信先と前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記通信先と前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第３の時間差を求め、
　　前記第１乃至第３の時間差に基づいて、前記第１の送信光に含まれる前記送信データ及び前記第２の送信光に含まれる前記送信データが前記通信先において略同一のタイミングで受信されるように前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定し、
　　前記第３の時間差に基づいて、全ての前記受信データが略同一のタイミングで受信されるように前記第３の遅延手段及び前記第４の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する、受信手段と、
を備える。
　本発明の遅延調整方法は、
　送信データを含む第１の送信光を第１の光アンテナから通信先へ送信し、
　受信データを含む第１の受信光を第２の光アンテナにおいて前記通信先から受信し、
　前記送信データを含む第２の送信光を前記通信先へ送信し、
　前記受信データを含む第２の受信光を前記通信先から受信し、
　第１の遅延手段により、前記第１の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与え、
　第２の遅延手段により、前記第２の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与え、
　第３の遅延手段により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与え、
　第４の遅延手段により、前記第２の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与え、
　受信機により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データと前記第２の受信光に含まれる前記受信データとを受信し、
　前記第１の遅延手段と前記第１の光アンテナとの間の遅延である第１の遅延量と前記第２の遅延手段と前記第２の光アンテナとの間のまでの遅延である第２の遅延量との差である第１の時間差を求め、
　前記第１の光アンテナと前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記第２の光アンテナと前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第２の時間差を求め、
　前記通信先と前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記通信先と前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第３の時間差を求め、
　前記第１乃至第３の時間差に基づいて、前記第１の送信光に含まれる前記送信データ及び前記第２の送信光に含まれる前記送信データが前記通信先において略同一のタイミングで受信されるように前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定し、
　前記第３の時間差に基づいて、全ての前記受信データが略同一のタイミングで受信されるように前記第３の遅延手段及び前記第４の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する、ことを特徴とする。
　本発明の光空間通信装置及び遅延調整方法は、望遠鏡の光学系の遅延量の反映及び通信中の遅延量の変化への対応を可能とする。
第１の実施形態の光空間通信システム１００の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の遅延調整方法の例を示すフローチャートである。 第２の実施形態の光空間通信システム２００の構成例を示すブロック図である。 第３の実施形態の光空間通信システム３００の構成例を示すブロック図である。 光アンテナ３１０の内部と外部の伝送路の接続例を示す図である。 光アンテナ３２０の内部と外部の伝送路の接続例を示す図である。 光アンテナ３１０の内部構成の例を示す図である。 ミラー３８５の角度を制御した場合の送信光の送信方向の例を示す図である。 第４の実施形態の光空間通信システム４００の構成例を示すブロック図である。 光アンテナ４１０及び４２０の方向が変化した場合の例を示す図である。 第４の実施形態の遅延調整方法の例を示すフローチャートである。 第５の実施形態の光空間通信システム５００の構成例を示すブロック図である。 光アンテナ５１０及び５２０が回転する場合の例を示す図である。 第５の実施形態の遅延調整方法の例を示すフローチャートである。 第６の実施形態の光空間通信システム６００の構成例を示すブロック図である。
　本発明の実施の形態について、以下に詳細に説明する。ブロック図に付された矢印は信号の向きの例を示すものであり、信号の向きを限定しない。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態の光空間通信システム１００の構成例を示すブロック図である。光空間通信システム１００は、地上局１及び衛星局２を備える。地上局１と衛星局２とは、自由空間を介して光空間通信を行う。地上局１は地上に設置された通信装置であり、送信機（Ｔｘ）１１０、受信機（Ｒｘ）１４０、遅延回路１１１、１１３、１２１及び１２３、光アンテナ１１２及び１２２を備える。
　送信機１１０は、地上局１から衛星局２へ送信されるデータ（以下、「送信データ」という。）を生成して出力する。送信データは、送信機１１０の外部から入力される信号に基づいて生成されてもよい。送信機１１０から出力された送信データは２分岐されて遅延回路１１１及び１２１に同一のタイミングで入力される。
　遅延回路１１１及び１２１は、送信データに所定の遅延量（以下、遅延量を単に「遅延」と記載する。）を与え、光アンテナ１１２及び１２２から送信される信号光（以下、「送信光」という。）として出力する。すなわち、遅延回路１１１及び１２１は、送信光に含まれる送信データのタイミングを調整する。遅延回路１１１及び１２１におけるそれぞれの遅延は、受信機１４０により設定される。
　伝送路７１０は、遅延回路１１１と光アンテナ１１２とを接続する。伝送路７２０は、遅延回路１２１と光アンテナ１２２とを接続する。遅延回路１１１及び１２１と光アンテナ１１２及び１２２との間の信号の形態及び伝送媒体は限定されない。
　遅延回路１１１から出力された送信光は、伝送路７１０、光アンテナ１１２の内部の交点７１を経由して衛星局２へ送信される。遅延回路１２１から出力された送信光は、伝送路７２０、光アンテナ１２２の内部の交点７２を経由して衛星局２へ送信される。
　光アンテナ１１２及び１２２は指向性を有する光アンテナである。光アンテナ１１２及び１２２は、衛星局２が備える光アンテナ１３０と光空間通信が可能なように対向する。光アンテナ１１２及び１２２は、送受信される信号光の方向を制御できる。アンテナの方向の制御のための基本的な構成はよく知られているので詳細な記載は省略する。送信光は、光アンテナ１１２及び１２２から衛星局２の光アンテナ１３０へ送信される。図１では、光アンテナ１１２及び１２２から光アンテナ１３０へ向かう送信光が通過する経路の例を、伝送路７１２及び７２２で示す。
　本実施形態では、衛星局２は静止衛星や準天頂衛星などの人工衛星上に設置された通信装置であるが、衛星局２の設置形態は限定されない。衛星局２は航空機等の一般的な飛翔体に設置されてもよく、地上の移動体あるいは地上に固定された建築物に設置されてもよい。
　衛星局２は、光アンテナ１３０及び送受信機２１を備える。光アンテナ１３０は指向性を有する光アンテナであり、地上局１が備える光アンテナ１１２及び１２２と光空間通信が可能なように対向する。光アンテナ１３０は、光アンテナ１１２及び１２２から送信光を受信して、その信号を送受信機２１に入力する。送受信機２１は、光アンテナ１３０で受信した送信光を処理するとともに、衛星局２から地上局１へ送信する信号光（以下、「受信光」という。）を生成する。送受信機２１は、送信光及び受信光と衛星局２の外部とのインタフェース機能を備える光トランシーバである。送受信機２１で生成された受信光は、光アンテナ１３０から地上局１へ送信され、光アンテナ１１２及び１２２で受信される。光アンテナ１１２、１２２及び１３０は望遠鏡とも呼ばれる。
　衛星局２の光アンテナ１３０から送信された信号光は、空間伝搬によりそのビームが広がり、光アンテナ１１２及び１２２へ入射する。図１では、光アンテナ１３０から光アンテナ１１２及び１２２へ向かう受信光の経路の例を、地上局１から衛星局２への経路と同様に伝送路７１２及び７２２で示す。地上局１の光アンテナ１１２へ入射した受信光は、交点７１から伝送路７１１を経て、遅延回路１１３に入力される。光アンテナ１２２へ入射した受信光は、交点７２から伝送路７２１を経て、遅延回路１２３に入力される。
　遅延回路１１３及び１２３は、それぞれに入力される受信光に含まれる受信データを抽出し、受信データに所定の遅延を与えて受信機１４０へ出力する。すなわち、遅延回路１１３及び１２３は、受信機における受信データのタイミングを調整する。遅延回路１１３及び１２３の遅延は、受信機１４０により設定される。遅延回路１１３及び１２３から出力された受信データは、受信機１４０で信号処理される。受信機１４０は、信号処理された受信データを地上局１の外部へ出力してもよい。
　以上の構成を備える地上局１において、伝送路７１０と７２０との光学的な長さは同一であるとは限らない。伝送路７１１と伝送路７２１、伝送路７１２と７２２に関しても同様である。例えば、光アンテナ１１２及び１２２が送信機１１０及び受信機１４０から離れた場所に設置される場合に、これらの間の伝送路の長さが一致しない場合がある。このため、光アンテナ１１２及び１２２から衛星局２へ送信されるそれぞれの送信光に含まれる送信データが衛星局２の送受信機２１において同一のタイミングで受信されるように、伝送路の遅延を調整する必要がある。
　また、光アンテナ１１２及び１２２のそれぞれで受信される受信光に含まれる受信データが地上局１の受信機１４０において同一のタイミングで受信されるように、伝送路の遅延を調整する必要がある。遅延回路１１１、１１３、１２１及び１２３は、送信データ及び受信データが好適なタイミングで受信されるように、入力されたデータに遅延を与える。
　次に、本実施形態の遅延調整方法について説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、送信機１１０から遅延回路１１１及び１２１までのそれぞれの区間の距離は短く、送信機１１０から遅延回路１１１及び１２１までの送信データの遅延の差は無視できるとする。また、遅延回路１１３及び１２３から受信機１４０までのそれぞれの区間における受信データの遅延の差も無視できるとする。
　図２は、第１の実施形態の遅延調整方法の例を示すフローチャートである。地上局１と衛星局２との間の通信の開始前に、伝送路７１０の遅延と伝送路７２０の遅延との差（時間差δ０）、及び、伝送路７１１の遅延と伝送路７２１の遅延との差（時間差δ１）が測定される（図２のステップＳ０１）。ここで、伝送路の遅延とは、信号が伝送路を伝搬するのに必要な時間である。本実施形態では、伝送路の遅延の測定方法は限定されない。例えば、測定の対象となる伝送路の一端から信号を送信し、他端で受信されるまでに要する時間を伝送路の遅延とすることができる。本実施形態では、伝送路７２０の遅延は伝送路７１０の遅延よりもδ０大きく、伝送路７２１の遅延は伝送路７１１の遅延よりもδ１大きい場合について説明する。
　地上局１と衛星局２との間の通信が開始されると（ステップＳ０２）、衛星局２の送受信機２１から地上局１の受信機１４０までの経路間の時間差δｒが測定される（ステップＳ０３）。本実施形態では、伝送路７１２及び伝送路７１１を経由する経路（光アンテナ１１２経由）の遅延に対して、伝送路７２２及び伝送路７２１を経由する経路（光アンテナ１２２経由）の遅延が時間差δｒだけ長い場合について説明する。
　受信機１４０は、受信機１４０における受信データの受信タイミングが同じになるように、制御線９１２及び９２２を使って遅延回路１１３及び１２３の少なくとも一方の遅延を設定する（ステップＳ０４）。上述のように、受信データの伝送路において光アンテナ１１２経由よりも光アンテナ１２２経由の遅延が時間差δｒだけ大きい場合には、受信機１４０は、通信開始前の測定時の遅延に対して、遅延回路１２３の遅延を遅延回路１１３よりもδｒ減らす。あるいは、受信機１４０は、遅延回路１１３の遅延を遅延回路１２３よりもδｒ増やす。
　次に、地上局１から送信される信号の遅延が設定される。すなわち、受信機１４０は、制御線９１１及び９２１を介して、遅延回路１１１及び１２１の少なくとも一方の遅延を設定する（ステップＳ０５）。受信機１４０は、例えば、ステップＳ０１の実行前と比較して、遅延回路１１１の遅延を遅延回路１２１よりもδｒ－δ１＋δ０だけ増やす。これにより、光アンテナ１１２経由の送信光に含まれる送信データと光アンテナ１２２経由の送信光に含まれる送信データとが衛星局２において同時に受信される。
　このように、本実施形態では、受信機１４０は、制御線９１１、９１２、９２１及び９２２を用いて、遅延回路１１１、１１３、１２１及び１２３の遅延を制御する。その際、通信中の受信光の遅延と通信前に測定された伝送路の遅延が利用される。
　本実施形態の光空間通信システム１００は、送信データ及び受信データが通過する光学系を含む伝送路の遅延が反映された遅延調整を容易に行うことができる。また、受信光の遅延に基づいて遅延回路１１１、１１３、１２１及び１２３の遅延が設定されるため、通信中の遅延に基づいてより正確な遅延が設定できる。すなわち、光空間通信システム１００は、光アンテナの光学系の遅延量の反映及び通信中の遅延量の変化への対応を可能とする。さらに、遅延測定は地上局１の機能で行われるため、衛星局２は遅延調整のための特別な機能を要しない。
　（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、本実施形態の光空間通信システム２００の構成例を示すブロック図である。図３以降の図面において、既出の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は省略する。
　光空間通信システム２００は、地上局１Ａ及び衛星局２を備える。地上局１Ａの構成は第１の実施形態の地上局１とおおむね同一であるが、地上局１Ａは、地上局１の交点７１及び７２に代えて、サーキュレータ７１Ａ及び７２Ａを備える。サーキュレータ７１Ａ及び７２Ａは、光アンテナ１１２及び１２２の内部及び外部のどちらにあってもよい。また、光サーキュレータに代えて１×２光方向性結合器（すなわち光カプラ）を用いてもよい。さらに、送信光と受信光との波長が異なる場合には、光サーキュレータに代えて光合分波器を用いてもよい。
　本実施形態においては、送信機１１０が出力する送信データは電気信号である。遅延回路１１１及び１２１は、電気信号に遅延を与える機能及び電気－光変換機能を備える。これらの機能は電気回路及び発光素子を用いて実現される。遅延回路１１１は、遅延が与えられた送信データを送信光に変換して、伝送路７１０に送出する。送信データは、発光素子を駆動する信号であってもよい。発光素子の例として、半導体レーザダイオードがある。同様に、遅延回路１２１も電気信号に遅延を与える機能及び電気－光変換機能を備え、遅延が与えられた送信データを送信光に変換して、伝送路７２０に送出する。
　また、本実施形態においては、受信機１４０に入力される受信データは電気信号である。遅延回路１１３及び１２３は光－電気変換機能及び電気信号に遅延を与える機能を備える。これらの機能は受光素子及び電気回路を用いて実現される。受信光は、受光素子において電気信号に変換される。受光素子の例として、半導体フォトダイオードがある。遅延回路１１３及び１２３は、受信光から変換された電気信号に遅延を与えて受信機１４０に送出する。
　さらに、本実施形態においては、伝送路７１０、７１１、７２０、７２１、７５０及び７６０は光ファイバである。サーキュレータ７１Ａ及び７２Ａはこれらの伝送路と光学的に結合可能な構造を備える。これらの伝送路として、光導波路あるいはそれ以外の光伝送媒体を用いることもできる。
　サーキュレータ７１Ａは、伝送路７１０から入力された送信光を、伝送路７５０を経由して光アンテナ１１２に入力するとともに、伝送路７５０から入力された受信光を伝送路７１１へ出力する。サーキュレータ７２Ａは、伝送路７２０から入力された送信光を、伝送路７６０を経由して光アンテナ１２２に入力するとともに、伝送路７６０から入力された受信光を伝送路７２１へ出力する。
　光アンテナ１１２は、伝送路７５０（光ファイバ）と伝送路７１２（空間）との間の伝送媒体の変換を行う。光アンテナ１１２は、伝送路７５０と光ファイバで接続された光ファイバコリメータを備えてもよい。光ファイバコリメータは、伝送路７５０を伝搬する送信光を伝送路７１２へ放射し、伝送路７１２から受信した受信光を伝送路７５０に入力する。光アンテナ１２２においても、光ファイバコリメータを用いて、伝送路７６０（光ファイバ）と伝送路７２２（空間）との間で伝送媒体を変換できる。
　次に、本実施形態の遅延調整方法について説明する。本実施形態の遅延調整方法においては、第１の実施形態（図２のステップＳ０１）と同様に、伝送路７１０の遅延と伝送路７２０の遅延との差（時間差δ０）、及び、伝送路７１１の遅延と伝送路７２１の遅延との差（時間差δ１）が測定される。具体的には、伝送路７１０とサーキュレータ７１Ａとの接続及び伝送路７２０とサーキュレータ７２Ａとの接続を外し、遅延回路１１１及び１２１に試験信号を出力させる。そして、伝送路７１０を伝搬してサーキュレータ７１Ａとの接続点に出力される試験信号と伝送路７２０を伝搬してサーキュレータ７２Ａとの接続点に出力される試験信号との到達時間差を測定することで、時間差δ０を測定できる。
　また、伝送路７１１とサーキュレータ７１Ａとの接続及び伝送路７２１とサーキュレータ７２Ａとの接続を外し、サーキュレータ７１Ａ及び７２Ａの接続点から伝送路７１１及び７２１へ同じタイミングで試験信号を入力する。そして、受信機１４０でこれらの試験信号の到達時間差を測定することで、伝送路７１１と７２１の遅延時間の差を測定できる。ただし、時間差δ０及びδ１の測定手順は、上記に限定されない。
　地上局１Ａと衛星局２との間で通信が開始された後の手順は、第１の実施形態（図２のステップＳ０３～Ｓ０５）と同様である。すなわち、受信機１４０は送受信機２１から受信機１４０までの経路間の時間差δｒを求め、遅延回路１１３の遅延を遅延回路１２３よりもδｒ増やすとともに、遅延回路１１１の遅延を遅延回路１２１よりもδｒ－δ１＋δ０だけ増やす。このように遅延回路１１１、１１３、１２１、１２３の遅延が設定されることで、光アンテナ１１２及び１２２を通過する送信データ及び受信データのそれぞれの受信タイミングを一致させることができる。
　第２の実施形態の光空間通信システム２００は、送信光と受信光との光分岐部分に取扱いの容易な光ファイバ部品（サーキュレータ７１Ａ及び７２Ａ）を用いる。このため、光空間通信システム２００は、第１の実施形態の効果に加えて、地上局１Ａと衛星局２との間の光空間伝送系に影響を与えることなく、伝送路の遅延の差を容易に測定できる。
　なお、本実施形態の地上局１Ａは、遅延回路１１１及び１２１が電気－光変換機能を含み、遅延回路１１３及び１２３が光－電気変換機能を含む。しかし、電気－光変換機能及び光－電気変換機能は、これらの遅延回路の外部に独立した回路として備えられていてもよい。電気－光変換機能及び光－電気変換機能は、光アンテナ１１２及び１２２と受信機１４０との間の回路として配置されてもよい。また、本実施形態の各遅延回路は、電気信号に対して遅延を与える。しかし、各遅延回路は、送信光あるいは受信光に対して遅延を与える機能を備えてもよい。
　（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、本実施形態の光空間通信システム３００の構成を示すブロック図である。光空間通信システム３００は、地上局１Ｂ及び衛星局２を備える。第２の実施形態の地上局１Ａと比較して、地上局１Ｂは、光アンテナ１１２及び１２２に代えて光アンテナ３１０及び３２０を備える。地上局１Ｂは、送信光と受信光とを空間光学系を用いて分離する構成を備える点で、第２の実施形態の地上局１Ａと相違する。
　図５は、光アンテナ３１０の内部と外部の伝送路の接続例を示す図である。光アンテナ３１０は、送信光及び受信光を分離する分離器３３１を備える。分離器３３１は図１の交点７１に対応する。光アンテナ３１０の内部の送信光及び受信光の伝搬経路は、伝送路８１１、８１２、８１３及び８１４で示される。伝送路８１１、８１２、８１３及び８１４は、空間伝送路である。光アンテナ３１０内の伝送路８１１、８１２、８１３の途中に記した省略記号は、伝搬する光を個別に制御する機能が伝送路上に含まれてもよいことを示す。
　分離器３３１は、伝送路８１１から入力された送信光を反射し、伝送路８１２から入力された受信光を透過する。送信光は、伝送路７１０、伝送路８１１、伝送路８１２、伝送路７１２の順に伝搬する。受信光は、伝送路７１２、伝送路８１２、伝送路８１３、伝送路７１１の順に伝搬する。伝送路７１２は、地上局１Ｂと衛星局２との間の伝送路である。図５では、分離器３３１は送信光を反射し、受信光を透過する。伝送路８１４はモニタ光の伝送路であり、外部の伝送路８１０と接続される。
　分離器３３１は、例えば、ダイクロイックミラー又は偏光ビームスプリッタ（Polarizing Beam Splitter、ＰＢＳ）である。ダイクロイックミラーは、入射光の波長に応じて入射光を反射あるいは透過する。ＰＢＳは、入射光の偏光方向に応じて入射光を反射あるいは透過する。分離器３３１は、これらの性質を用いて送信光と受信光の波長あるいは偏光の違いにより光の伝送方向を制御する。送信光及び受信光が分離器３３１において分離されるように、送信光と受信光とは、波長、偏光方向などの光学的性質が異なる。ダイクロイックミラーを分離器３３１として用いる場合には、ダイクロイックミラーで分離可能な２つの波長の一方（例えば１．５３μｍ）を送信光の波長とし、他方（例えば１．５６μｍ）を受信光の波長としてもよい。
　また、分離器３３１としてＰＢＳを用いる場合には、衛星局２の送受信機２１は一定の偏光方向で受信光を送信し、ＰＢＳは受信光を透過する角度に設定される。そして、送信光の偏光方向は、ＰＢＳにおいて反射されるように設定される。伝送路７１０に偏波面保持ファイバを用いることで、ＰＢＳに入射する送信光の偏光方向を固定させてもよい。
　図６は、光アンテナ３２０の内部と外部の伝送路の接続例を示す図である。光アンテナ３２０の構成及び機能は光アンテナ３１０と同様である。図５と比較して、図６では参照符号のみが相違する。
　図７は、図５に示した光アンテナ３１０の内部構成の例を示す図である。以降の説明は、図６に示した光アンテナ３２０に関しても同様である。光アンテナ３１０は、分離器３３１、コリメータ３８１～３８３、ビーム径変換器３８４、ミラー３８５、ミラー制御回路３８６を備える。
　コリメータ３８１～３８３は、光ファイバである伝送路７１０、７１１、８１０を伝搬する光と、空間の伝送路８１１、８１３、８１４を伝搬する平行光とを結合させる。コリメータ３８１～３８３は、光ファイバコリメータとも呼ばれる。ビーム径変換器３８４は、伝送路７１２を伝搬する光のビーム径と伝送路８１２を伝搬する光のビーム径とを変換する。コリメータ３８１～３８３及びビーム径変換器３８４は、いずれも、少なくとも１個のレンズを用いて構成されてもよい。
　ミラー３８５は、コリメータ３８１が放射した送信光（すなわち、伝送路８１１を伝搬する平行光）を反射させて分離器３３１へ入射させる。ミラー３８５は、ミラー制御回路３８６の制御によって、送信光の反射方向を制御できる。すなわち、ミラー３８５及びミラー制御回路３８６は、送信光の分離器３３１への入射角を制御できる。
　図８は、ミラー３８５の角度を制御した場合の送信光の送信方向の例を示す図である。送信光の分離器３３１への入射角を制御することで、送信光が分離器３３１へ入射する角度を変化させることができる。この場合、分離器３３１は固定されているので、受信光の受信に影響は生じない。従って、ミラー３８５の角度を制御することによって、受信光の受信方向とは異なる方向へ送信光を送信できる。
　例えば、衛星局２が移動している場合には、光アンテナ３１０において受信光が受信される方向と、送信光を送信すべき方向とは異なる。すなわち、地上局１Ｂは、衛星局２の移動による光アンテナ１３０の位置変化を加味して、送信光が衛星局２で受信される時点の光アンテナ１３０の位置へ向けて送信光を送信する必要がある。本実施形態では、ミラー３８５を用いて分離器３３１への送信光の入射角度を制御することで、衛星局２の移動先で送信光が受信されるように送信光の送信方向を受信光の方向とは独立に制御できる。送信光の方向は、衛星の軌道に関する既知の情報に基づいて地上局１Ｂにおいて求めることができる。ミラー３８５の構成及びその角度を制御するための構成は限定されない。例えば、ミラー３８５としてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いて、伝送路８１１を伝搬する送信光の方向を制御してもよい。ミラー制御回路３８６は、受信機１４０又は地上局１Ｂのそれ以外の場所に備えられた制御回路によって制御されてもよい。
　次に、本実施形態の遅延調整方法について、図５及び図６を参照して説明する。本実施形態の遅延調整方法においては、図２と同様に、まず、伝送路７１０と７２０との時間差δ０、伝送路７１１と７２１との時間差δ１が測定される。この測定には、以下のように、伝送路８１０、８２０が使用される。
　伝送路７１０と伝送路７２０との時間差δ０は、以下の手順で求まる。遅延回路１１１及び１２１は、それぞれ、分離器３３１及び３４１を透過する光を送信する。すなわち、分離器３３１及び３４１がダイクロイックミラーである場合には、送信機１１０は受信光と同一の波長の光を送信する。分離器３３１及び３４１が偏光ビームスプリッタである場合には、遅延回路１１１及び１２１は、受信光と同一の偏光方向で分離器３３１及び３４１に入射する光を送信する。光アンテナ３１０の外部にある伝送路８１０の端部及び光アンテナ３２０の外部にある伝送路８２０の端部までのそれぞれの到達時間を測定することによって、その差から時間差δ０が求まる。
　一方、伝送路７１１と伝送路７２１との到達時間差は、以下の手順で求まる。伝送路８１０及び８２０のそれぞれの端部から、分離器３３１及び３４１において反射される光を入力する。すなわち、分離器３３１及び３４１がダイクロイックミラーである場合には、送信光と同一の波長の光が伝送路８１０及び８２０のそれぞれの端部から入力される。分離器３３１及び３４１が偏光ビームスプリッタである場合には、送信光と同一の偏光方向で分離器３３１及び３４１に入射する光がそれぞれの端部から入力される。端部から入力された光は、それぞれ伝送路７１１及び伝送路７２１を通過して受信機１４０で受信される。これらの光の受信機１４０における受信時刻を測定することによって、その差から時間差δ１が求まる。
　地上局１Ｂと衛星局２との間で通信が開始された後の手順は、第１及び第２の実施形態と同様である。すなわち、受信機１４０は送受信機２１から受信機１４０までの経路間の時間差δｒを求め、遅延回路１１３の遅延を遅延回路１２３よりもδｒ増やすとともに、遅延回路１１１の遅延を遅延回路１２１よりもδｒ－δ１＋δ０だけ増やす。このように遅延回路１１１、１１３、１２１、１２３の遅延が設定されることで、光アンテナ３１０及び３２０を通過する送信データ及び受信データのそれぞれの受信タイミングを一致させることができる。
　本実施形態において、計測された遅延は、遅延の調整の対象となる伝送路の時間差の他に、光アンテナ３１０及び３２０と接続された伝送路８１０及び８１４、又は伝送路８２０及び８２４の遅延を含む。上述の例では、伝送路７１０、８１１、８１４、８１０を含む経路の遅延に対して、伝送路７２０、８２１、８２４、８２０を含む経路の遅延がδ０だけ長い。また、伝送路８１０、８１４、８１３、７１１の遅延に対して、伝送路８２０、８２４、８２３、７２１の遅延がδ１だけ長い。そして、伝送路８１０及び８１４、伝送路８２０及び８２４は、通信時には送信光及び受信光のいずれも通過しない。しかし、伝送路８１０及び８１４、伝送路８２０及び８２４の遅延は、遅延δｒ－δ１＋δ０の計算において相殺されるため、伝送路８１０及び８１４、伝送路８２０及び８２４の遅延は各遅延回路に設定される遅延に影響を与えない。
　以上説明した光空間通信システム３００は、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、送受信光を空間光学系で分離することによって、送信光と受信光を独立に処理することが可能である。また、ミラー３８５を備えることで、受信光の受信に影響を与えることなく、衛星局２の移動が考慮された方向へ送信光を送信できる。
　（第４の実施形態）
　次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９は、第４の実施形態の光空間通信システム４００の構成例を示すブロック図である。光空間通信システム４００は、地上局１Ｃ及び衛星局２を備える。地上局１Ｃの光アンテナ４１０は、第１の実施形態に示した伝送路７１０及び７１１、交点７１、光アンテナ１１２を含む。同様に、光アンテナ４２０は、伝送路７２０及び７２１、交点７２、光アンテナ１２２を含む。フレーム４３０は、光アンテナ４１０及び４２０を一体に保持する。また、地上局１Ｃは、第１の実施形態の地上局１と同様の制御線９１１、９１２、９２１及び９２２を備えるが、図面が煩雑になることを避けるため図９では省略されている。
　図１０は、光アンテナ４１０及び４２０の方向が変化した場合の例を示す図である。本実施形態では、地上局１Ｃの２つの光アンテナ４１０及び４２０がフレーム４３０に固定されているため、地上局１Ｃと衛星局２との間の相対位置が変化しても、伝送路７１２の遅延と伝送路７２２の遅延との差は変化しない。例えば、図１０に示すように、衛星局２の移動によって光アンテナ４１０及び４２０の方向が図９と比較して変化した場合でも、伝送路７１２及び７２２の間の遅延時間の差は変化しない。従って、光空間通信システム４００では、図２に示した遅延調整方法を実施する。また、伝送路７１２及び７２２の間の遅延時間の差が変化しないため、通信の開始後に地上局１Ｃと衛星局２との間の位置の変化に合わせた調整を行うことは必須ではない。しかし、通信の開始後所定の時間が経過した場合、あるいは遅延調整が必要になった場合には、再度遅延回路の遅延が調整される。
　図１１は、第４の実施形態の遅延調整方法の例を示すフローチャートである。図１１は図２のフローチャートと比較して、ステップＳ０６を備える点で相違する。通信の開始後所定の時間が経過した場合、あるいは遅延調整が必要になった場合には、ステップＳ０５によって、再度遅延回路の遅延が調整される。
　このような構成を備える光空間通信システム４００は、通信の開始後所定の時間が経過した場合、あるいは遅延調整が必要になった場合には、第１の実施形態と同様の手順を用いて再度遅延回路の遅延が調整される。このため、光空間通信システム４００は、望遠鏡の光学系の遅延量の反映及び通信中の遅延量の変化への対応を可能とする。
　（第５の実施形態）
　次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態の光空間通信システム５００の構成例を示すブロック図である。光空間通信システム５００は、地上局１Ｄ及び衛星局２を備える。地上局１Ｄは、第４の実施形態の地上局１Ｃと比較して、フレーム４３０を欠いている。また、地上局１Ｄは、地上局１Ｃの光アンテナ４１０及び４２０は、地上局１Ｄでは光アンテナ５１０及び５２０で示される。光アンテナ５１０及び５２０は独立して衛星局２との方向を制御できる。地上局１Ｄは、第１の実施形態の地上局１と同様の制御線９１１、９１２、９２１及び９２２を備えるが、図１２では省略されている。
　次に、本実施形態の遅延調整方法について説明する。本実施形態では、地上局１Ｄの２つの光アンテナが個別に配置される。このため、地上局１Ｄと衛星局２との相対的な位置変化に対して、伝送路７１２の遅延と伝送路７２２の遅延との差が変化する。図１３は、光アンテナ５１０及び５２０がそれぞれ支点５１及び５２を軸として回転し、衛星局２と通信する場合の例を示す図である。この場合、光アンテナ５１０及び５２０の回転に起因して、伝送路７１２の遅延と伝送路７２２の遅延との差（時間差δ５００）が生じる。時間差δ５００は、衛星局２の位置に依存して変化する。δ５００の変化は第１の実施形態で説明したδｒの変化として測定できる。
　図１４は、第５の実施形態の遅延調整方法の例を示すフローチャートである。ステップＳ０１～Ｓ０４は、第１の実施形態の図２と同様である。図１４では、遅延回路の遅延の調整後に必ずδｒの測定に戻るフローが追加されている。ステップＳ０５の実行後、直ちにあるいは短い時間でステップＳ０３に戻り、δｒを再測定することで、遅延回路の遅延を衛星局２の位置変動に追従させることができる。
　光空間通信システム５００はこのように遅延の測定を行う。遅延の測定周期は任意であり、周期的に遅延が測定されてもよい。その結果、地上局１Ｄと衛星局２との間の遅延が時間と共に変化する場合であっても、送信データの送信タイミング及び受信データの受信タイミングを遅延の変化に追従させることができる。すなわち、光空間通信システム５００は、望遠鏡の光学系の遅延量の反映及び通信中の遅延量の変化への対応を可能とする。
　第４及び第５の実施形態の説明では、第１の実施形態の地上局１に基づいて説明した。第４及び第５の実施形態の構成及び説明は、第２及び第３の実施形態の地上局１Ａ及び１Ｂにも適用できる。
　（第６の実施形態）
　次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１５は、第６の実施形態の光空間通信システム６００の構成例を示すブロック図である。光空間通信システム６００は、地上局１Ｅと衛星局２とを備える。地上局１Ｅは、ｎ台の光アンテナ１１２－１～１１２－ｎを備える。ｎは３以上の整数である。ｎ台の光アンテナに対応して、遅延回路もｎ組用意される。すなわち、光アンテナ１１２－１には遅延回路１１１－１及び１１３－１が接続される。同様にして、光アンテナ１１２－ｎには遅延回路１１１－ｎ及び１１３－ｎが接続される。
　第１の実施形態の地上局１は、２台の光アンテナ１１２及び１２２が並列に配置され、それぞれが送信機１１０及び受信機１４０に接続されていた。本実施形態では、ｎ台の光アンテナ１１２－１～１１２－ｎが並列に接続され、それぞれは送信機１１０及び受信機１４０に接続される。光アンテナ１１２－１～１１２－ｎ、遅延回路１１１－１～１１１－ｎ及び１１３－１～１１３－ｎの機能は光アンテナ１１２、遅延回路１１１及び１１３と同様であり、それぞれは伝送路７１２－１～７１２－ｎを経由して衛星局２と通信する。
　受信機１４０は、遅延回路１１１－１～１１１－ｎ及び１１３－１～１１３－ｎとの間に遅延を設定するための制御線を備えているが、図１５では記載は省略される。
　次に、本実施形態の遅延調整方法について説明する。本実施形態では、地上局１Ｅの光アンテナ１１２－１～１１２－ｎのうち、基準となる１本の光アンテナに対する相対的な伝送時間差に基づいて、他のｎ－１本の光アンテナに接続された遅延回路の遅延を調整する。例えば、光アンテナ１１２－１を基準とする場合、遅延回路１１１－１及び１１３－１の遅延を固定する。そして、光アンテナ１１２－２～１１２－ｎに接続された伝送路７１０－２～７１０－ｎ及び７１１－１～７１１－ｎのそれぞれについて図２のフローチャートと同様に時間差δ０、δ１、δｒを測定する。そして、測定されたそれぞれの時間差δ０、δ１、δｒに基づいて遅延回路に遅延を設定することで、使用する光アンテナ１１２－１～１１２－ｎに接続された伝送路の遅延が調整できる。
　最も受信レベルの高いアンテナを、基準となる光アンテナとして遅延を調整してもよい。この場合、それぞれの遅延回路素子にはあらかじめ遅延を与えておくことで、基準となったアンテナに接続された遅延回路の遅延に対して、他の遅延回路の遅延を増加させ、あるいは減少させることができる。
　本実施形態の説明では、第１の実施形態の地上局１の光アンテナを２本からｎ本に拡張する場合について説明した。同様の拡張は、第２～第５の実施形態の地上局１Ａ～１Ｄにも適用されうることは明らかである。
　このような構成を備える光空間通信システム６００も、望遠鏡の光学系の遅延量の反映及び通信中の遅延量の変化への対応を可能とする。
　（第７の実施形態）
　以上説明した地上局１～１Ｅは、光空間通信装置と呼ぶことができる。第１の実施形態の光空間通信装置は、以下のようにも記載できる。括弧内に、図１の参照符号を付す。
　光空間通信装置（１）は、第１及び第２の光アンテナ（１１２、１２２）と、第１～第４の遅延手段（１１１、１２１、１１３、１２３）と、受信手段（１４０）と、を備える。
　第１の光アンテナ（１１２）は、送信データを含む第１の送信光を通信先（２）へ送信し受信データを含む第１の受信光を通信先（２）から受信する。第２の光アンテナ（１２２）は、送信データを含む第２の送信光を通信先（２）へ送信し受信データを含む第２の受信光を通信先（２）から受信する。
　第１の遅延手段（１１１）は、第１の送信光に含まれる送信データに所定の遅延を与える。第２の遅延手段（１２１）は、第２の送信光に含まれる送信データに所定の遅延を与える。第３の遅延手段（１１３）は、第１の受信光に含まれる受信データに所定の遅延を与える。第４の遅延手段（１２３）は、第２の受信光に含まれる受信データに所定の遅延を与える。
　受信手段（１４０）は、第１の受信光に含まれる受信データと第２の受信光に含まれる受信データとを受信する。受信手段（１４０）は、第１の遅延手段と第１の光アンテナとの間の遅延である第１の遅延量と第２の遅延手段と第２の光アンテナとの間の遅延である第２の遅延量との差である第１の時間差を求める。受信手段（１４０）は、第１の光アンテナと第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と第２の光アンテナと第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第２の時間差を求める。受信手段（１４０）は、通信先と前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と通信先と第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第３の時間差を求める。
　そして、受信手段（１４０）は、第１乃至第３の時間差に基づいて、第１の送信光に含まれる送信データ及び第２の送信光に含まれる送信データが通信先において略同一のタイミングで受信されるように第１の遅延手段及び第２の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する。受信手段（１４０）は、第３の時間差に基づいて、第１及び第２の受信データが略同一のタイミングで受信されるように第３の遅延手段及び第４の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する。
　このような構成を備える光空間通信装置は、図２の手順を用いて遅延手段の遅延量を設定することにより、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
　以上説明した各実施形態において、受信機１４０は、中央処理装置（Central Processing Unit、ＣＰＵ）及び記録装置を備えてもよい。ＣＰＵは、記録装置に記憶されたプログラムを実行することで、受信機１４０の機能を実現してもよい。記録装置は一時的でなくかつ固定された記録媒体であり、例えば半導体メモリであるが、これには限定されない。ＣＰＵ及び記録装置は受信機１４０の外部に配置されてもよい。ＣＰＵによって実行されるプログラムは、図２、図１１及び図１４の手順を含む地上局１～１Ｅの全体の監視及び制御並びに光アンテナ１１２及び１２２の方向を制御する機能を実現させてもよい。以上の機能を備えるＣＰＵ及び記録装置は、制御回路と呼ぶことができる。
　なお、上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　（付記１）
　送信データを含む第１の送信光を通信先へ送信し受信データを含む第１の受信光を前記通信先から受信する第１の光アンテナと、
　前記送信データを含む第２の送信光を前記通信先へ送信し前記受信データを含む第２の受信光を前記通信先から受信する第２の光アンテナと、
　前記第１の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える第１の遅延手段と、
　前記第２の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える第２の遅延手段と、
　前記第１の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える第３の遅延手段と、
　前記第２の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える第４の遅延手段と、
　　前記第１の受信光に含まれる前記受信データと前記第２の受信光に含まれる前記受信データとを受信し、
　　前記第１の遅延手段と前記第１の光アンテナとの間の遅延である第１の遅延量と前記第２の遅延手段と前記第２の光アンテナとの間の遅延である第２の遅延量との差である第１の時間差を求め、
　　前記第１の光アンテナと前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記第２の光アンテナと前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第２の時間差を求め、
　　前記通信先と前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記通信先と前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第３の時間差を求め、
　　前記第１乃至第３の時間差に基づいて、前記第１の送信光に含まれる前記送信データ及び前記第２の送信光に含まれる前記送信データが前記通信先において略同一のタイミングで受信されるように前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定し、
　　前記第３の時間差に基づいて、全ての前記受信データが略同一のタイミングで受信されるように前記第３の遅延手段及び前記第４の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する、受信手段と、
を備える光空間通信装置。
　（付記２）
　前記第１の時間差をＤ１、前記第２の時間差をＤ２、前記第３の時間差をＤ３とした場合に、
　前記第４の遅延手段の遅延と前記第３の遅延手段の遅延との差がＤ３となるように前記第３の遅延手段の遅延と前記第４の遅延手段の遅延とが設定され、
　前記第２の遅延手段の遅延と前記第１の遅延手段の遅延との差が
Ｄ３－Ｄ２＋Ｄ１
となるように前記第１の遅延手段の遅延と前記第２の遅延手段の遅延とが設定される、付記１に記載された光空間通信装置。
　（付記３）
　前記第１の遅延手段から入力された前記第１の送信光を前記第１の光アンテナへ出力し、前記第１の光アンテナにおいて受信された前記第１の受信光を前記第３の遅延手段へ出力するように配置された第１の光結合器と、
　前記第２の遅延手段から入力された前記第２の送信光を前記第２の光アンテナへ出力し、前記第２の光アンテナにおいて受信された前記第２の受信光を前記第４の遅延手段へ出力するように配置された第２の光結合器と、をさらに備え、
　前記第１の遅延手段は、電気信号として入力された前記送信データに所定の遅延を与え、遅延を与えられた前記送信データを前記第１の送信光に変換して前記第１の光結合器へ出力する第１の電気－光変換手段を備え、
　前記第２の遅延手段は、電気信号として入力された前記送信データに所定の遅延を与え、遅延を与えられた前記送信データを前記第２の送信光に変換して前記第２の光結合器へ出力する第２の電気－光変換手段を備え、
　前記第３の遅延手段は、前記第１の光結合器から入力された前記第１の受信光を電気信号である前記受信データに変換する第１の光－電気変換手段を備え、前記受信データに所定の遅延を与えて前記受信手段へ出力し、
　前記第４の遅延手段は、前記第２の光結合器から入力された前記第２の受信光を電気信号である前記受信データに変換する第２の光－電気変換手段を備え、前記受信データに所定の遅延を与えて前記受信手段へ出力する、
付記１又は２に記載された光空間通信装置。
　（付記４）
　前記第１及び第２の光結合器は光サーキュレータであり、
　前記第１の光結合器は、前記第１の光アンテナ、前記第１の遅延手段及び前記第３の遅延手段と光ファイバによって接続され、
　前記第２の光結合器は、前記第２の光アンテナ、前記第２の遅延手段及び前記第４の遅延手段と光ファイバによって接続される、
付記３に記載された光空間通信装置。
　（付記５）
　前記第１の遅延手段は前記第１の受信光とは異なる波長の前記第１の送信光を出力し、
　前記第２の遅延手段は前記第２の受信光とは異なる波長の前記第２の送信光を出力し、
　前記第１の光結合器は、前記第１の送信光と前記第１の受信光とを分離可能なダイクロイックミラーであり、
　前記第２の光結合器は、前記第２の送信光と前記第２の受信光とを分離可能なダイクロイックミラーであり、
　前記第１の光結合器は、前記第１の光アンテナ、前記第１の遅延手段及び前記第３の遅延手段にそれぞれ接続された光ファイバコリメータと結合するコリメート光が入射するように配置され、前記第１の送信光と前記第１の受信光とを分離し、
　前記第２の光結合器は、前記第２の光アンテナ、前記第２の遅延手段及び前記第４の遅延手段にそれぞれ接続された光ファイバコリメータと結合するコリメート光が入射するように配置され、前記第２の送信光と前記第２の受信光とを分離する、
付記３に記載された光空間通信装置。
　（付記６）
　前記第１の光結合器は、前記第１の送信光と前記第１の受信光とを偏光方向によって分離可能な偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であり、
　前記第２の光結合器は、前記第２の送信光と前記第２の受信光とを偏光方向によって分離可能なＰＢＳであり、
　前記第１の光結合器は、前記第１の光アンテナ、前記第１の遅延手段及び前記第３の遅延手段にそれぞれ接続された光ファイバコリメータと結合するコリメート光が入射するように配置され、前記第１の送信光と前記第１の受信光とを分離し、
　前記第２の光結合器は、前記第２の光アンテナ、前記第２の遅延手段及び前記第４の遅延手段にそれぞれ接続された光ファイバコリメータと結合するコリメート光が入射するように配置され、前記第２の送信光と前記第２の受信光とを分離する、
付記３に記載された光空間通信装置。
　（付記７）
　前記第１の送信光の前記第１の光結合器への入射角を変化させる反射ミラーをさらに備え、
　前記第１の光結合器は、前記第１の送信光を反射させて前記通信先へ送信するように配置される、
　付記５又は６のいずれか１項に記載された光空間通信装置。
　（付記８）
　前記反射ミラーの角度は、前記通信先が前記第１の送信光を受信することが可能なように前記第１の光アンテナが送信する前記第１の送信光の方向を制御する、
付記７に記載された光空間通信装置。
　（付記９）
　前記第１及び第２の光アンテナの相対的な位置が固定されている、付記１乃至８のいずれか１項に記載された光空間通信装置。
　（付記１０）
　前記第１の光アンテナの方向及び第２の光アンテナの方向が独立して制御される、付記１乃至８のいずれか１項に記載された光空間通信装置。
　（付記１１）
　前記第１の光アンテナ、前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段を含む構成と同様の構成が３組以上並列に配置された、付記１乃至１０のいずれか１項に記載された光空間通信装置。
　（付記１２）
　送信データを含む第１の送信光を第１の光アンテナから通信先へ送信し、
　受信データを含む第１の受信光を第２の光アンテナにおいて前記通信先から受信し、
　前記送信データを含む第２の送信光を前記通信先へ送信し、
　前記受信データを含む第２の受信光を前記通信先から受信し、
　第１の遅延手段により、前記第１の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与え、
　第２の遅延手段により、前記第２の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与え、
　第３の遅延手段により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与え、
　第４の遅延手段により、前記第２の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与え、
　受信機により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データと前記第２の受信光に含まれる前記受信データとを受信し、
　前記第１の遅延手段と前記第１の光アンテナとの間の遅延である第１の遅延量と前記第２の遅延手段と前記第２の光アンテナとの間のまでの遅延である第２の遅延量との差である第１の時間差を求め、
　前記第１の光アンテナと前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記第２の光アンテナと前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第２の時間差を求め、
　前記通信先と前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記通信先と前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第３の時間差を求め、
　前記第１乃至第３の時間差に基づいて、前記第１の送信光に含まれる前記送信データ及び前記第２の送信光に含まれる前記送信データが前記通信先において略同一のタイミングで受信されるように前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定し、
　前記第３の時間差に基づいて、全ての前記受信データが略同一のタイミングで受信されるように前記第３の遅延手段及び前記第４の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する、
遅延調整方法。
　（付記１３）
　前記第１乃至第４の遅延手段のいずれかの遅延の設定後、所定の時間が経過した場合には再び前記第１乃至第３の時間差を求め、前記第１乃至第４の遅延手段のいずれかの遅延を設定する、付記１２に記載された遅延調整方法。
　（付記１４）
　前記第１及び第２の光アンテナの少なくとも一方の方向が変更された場合には再び前記第１乃至第３の時間差を求め、前記第１乃至第４の遅延手段のいずれかの遅延を設定する、付記１２又は１３に記載された遅延調整方法。
　（付記１５）
　光空間通信装置のコンピュータに、
　送信データを含む第１の送信光を第１の光アンテナから通信先へ送信する手順、
　受信データを含む第１の受信光を第２の光アンテナにおいて前記通信先から受信する手順、
　前記送信データを含む第２の送信光を前記通信先へ送信する手順、
　前記受信データを含む第２の受信光を前記通信先から受信する手順、
　第１の遅延手段により、前記第１の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える手順、
　第２の遅延手段により、前記第２の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える手順、
　第３の遅延手段により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える手順、
　第４の遅延手段により、前記第２の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える手順、
　受信機により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データと前記第２の受信光に含まれる前記受信データとを受信する手順、
　前記第１の遅延手段と前記第１の光アンテナとの間の遅延である第１の遅延量と前記第２の遅延手段と前記第２の光アンテナとの間のまでの遅延である第２の遅延量との差である第１の時間差を求める手順、
　前記第１の光アンテナと前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記第２の光アンテナと前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第２の時間差を求める手順、
　前記通信先と前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記通信先と前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第３の時間差を求める手順、
　前記第１乃至第３の時間差に基づいて、前記第１の送信光に含まれる前記送信データ及び前記第２の送信光に含まれる前記送信データが前記通信先において略同一のタイミングで受信されるように前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する手順、
　前記第３の時間差に基づいて、全ての前記受信データが略同一のタイミングで受信されるように前記第３の遅延手段及び前記第４の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する手順、
を実行させるための遅延調整プログラム。
　（付記１６）
　付記１乃至１１のいずれか１項に記載された光空間通信装置と、
　前記光通信装置と光空間通信を行う通信先である通信先装置と、
が対向して配置された光空間通信システム。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。この出願は、２０１６年１２月１３日に出願された日本出願特願２０１６－２４０８９８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ　　地上局
　２　　衛星局
　２１　　送受信機
　５１　　支点
　７１、７２　　交点
　７１Ａ、７２Ａ　　サーキュレータ
　１００、２００、３００、４００、５００、６００　　光空間通信システム
　１１０　　送信機
　１１１、１１１－１～１１１－ｎ、１１３、１２１、１２３　　遅延回路
　１１２、１１２－１～１１２－ｎ、１２２、１３０　　光アンテナ
　１４０　　受信機
　３１０、３２０、４１０、４２０、５１０、５２０　　光アンテナ
　３３１　　分離器
　３８１～３８３　　コリメータ
　３８４　　ビーム径変換器
　３８５　　ミラー
　３８６　　ミラー制御回路
　４３０　　フレーム
　７１０、７１０－２、７１１、７１２、７１２－１　　伝送路
　７２０、７２１、７２２、７５０、７６０　　伝送路
　８１０、８１１、８１２、８１３、８１４　　伝送路
　８２０、８２１、８２３、８２４　　伝送路
　９１１、９１２、９２１、９２２　　制御線

Claims (16)

  1. 　送信データを含む第１の送信光を通信先へ送信し受信データを含む第１の受信光を前記通信先から受信する第１の光アンテナと、
    　前記送信データを含む第２の送信光を前記通信先へ送信し前記受信データを含む第２の受信光を前記通信先から受信する第２の光アンテナと、
    　前記第１の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える第１の遅延手段と、
    　前記第２の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える第２の遅延手段と、
    　前記第１の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える第３の遅延手段と、
    　前記第２の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える第４の遅延手段と、
    　　前記第１の受信光に含まれる前記受信データと前記第２の受信光に含まれる前記受信データとを受信し、
    　　前記第１の遅延手段と前記第１の光アンテナとの間の遅延である第１の遅延量と前記第２の遅延手段と前記第２の光アンテナとの間の遅延である第２の遅延量との差である第１の時間差を求め、
    　　前記第１の光アンテナと前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記第２の光アンテナと前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第２の時間差を求め、
    　　前記通信先と前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記通信先と前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第３の時間差を求め、
    　　前記第１乃至第３の時間差に基づいて、前記第１の送信光に含まれる前記送信データ及び前記第２の送信光に含まれる前記送信データが前記通信先において略同一のタイミングで受信されるように前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定し、
    　　前記第３の時間差に基づいて、全ての前記受信データが略同一のタイミングで受信されるように前記第３の遅延手段及び前記第４の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する、受信手段と、
    を備える光空間通信装置。
  2. 　前記第１の時間差をＤ１、前記第２の時間差をＤ２、前記第３の時間差をＤ３とした場合に、
    　前記第４の遅延手段の遅延と前記第３の遅延手段の遅延との差がＤ３となるように前記第３の遅延手段の遅延と前記第４の遅延手段の遅延とが設定され、
    　前記第２の遅延手段の遅延と前記第１の遅延手段の遅延との差が
    Ｄ３－Ｄ２＋Ｄ１
    となるように前記第１の遅延手段の遅延と前記第２の遅延手段の遅延とが設定される、請求項１に記載された光空間通信装置。
  3. 　前記第１の遅延手段から入力された前記第１の送信光を前記第１の光アンテナへ出力し、前記第１の光アンテナにおいて受信された前記第１の受信光を前記第３の遅延手段へ出力するように配置された第１の光結合器と、
    　前記第２の遅延手段から入力された前記第２の送信光を前記第２の光アンテナへ出力し、前記第２の光アンテナにおいて受信された前記第２の受信光を前記第４の遅延手段へ出力するように配置された第２の光結合器と、をさらに備え、
    　前記第１の遅延手段は、電気信号として入力された前記送信データに所定の遅延を与え、遅延を与えられた前記送信データを前記第１の送信光に変換して前記第１の光結合器へ出力する第１の電気－光変換手段を備え、
    　前記第２の遅延手段は、電気信号として入力された前記送信データに所定の遅延を与え、遅延を与えられた前記送信データを前記第２の送信光に変換して前記第２の光結合器へ出力する第２の電気－光変換手段を備え、
    　前記第３の遅延手段は、前記第１の光結合器から入力された前記第１の受信光を電気信号である前記受信データに変換する第１の光－電気変換手段を備え、前記受信データに所定の遅延を与えて前記受信手段へ出力し、
    　前記第４の遅延手段は、前記第２の光結合器から入力された前記第２の受信光を電気信号である前記受信データに変換する第２の光－電気変換手段を備え、前記受信データに所定の遅延を与えて前記受信手段へ出力する、
    請求項１又は２に記載された光空間通信装置。
  4. 　前記第１の光結合器及び前記第２の光結合器は光サーキュレータであり、
    　前記第１の光結合器は、前記第１の光アンテナ、前記第１の遅延手段及び前記第３の遅延手段と光ファイバによって接続され、
    　前記第２の光結合器は、前記第２の光アンテナ、前記第２の遅延手段及び前記第４の遅延手段と光ファイバによって接続される、
    請求項３に記載された光空間通信装置。
  5. 　前記第１の遅延手段は前記第１の受信光とは異なる波長の前記第１の送信光を出力し、
    　前記第２の遅延手段は前記第２の受信光とは異なる波長の前記第２の送信光を出力し、
    　前記第１の光結合器は、前記第１の送信光と前記第１の受信光とを分離可能なダイクロイックミラーであり、
    　前記第２の光結合器は、前記第２の送信光と前記第２の受信光とを分離可能なダイクロイックミラーであり、
    　前記第１の光結合器は、前記第１の光アンテナ、前記第１の遅延手段及び前記第３の遅延手段にそれぞれ接続された光ファイバコリメータと結合するコリメート光が入射するように配置され、前記第１の送信光と前記第１の受信光とを分離し、
    　前記第２の光結合器は、前記第２の光アンテナ、前記第２の遅延手段及び前記第４の遅延手段にそれぞれ接続された光ファイバコリメータと結合するコリメート光が入射するように配置され、前記第２の送信光と前記第２の受信光とを分離する、
    請求項３に記載された光空間通信装置。
  6. 　前記第１の光結合器は、前記第１の送信光と前記第１の受信光とを偏光方向によって分離可能な偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であり、
    　前記第２の光結合器は、前記第２の送信光と前記第２の受信光とを偏光方向によって分離可能なＰＢＳであり、
    　前記第１の光結合器は、前記第１の光アンテナ、前記第１の遅延手段及び前記第３の遅延手段にそれぞれ接続された光ファイバコリメータと結合するコリメート光が入射するように配置され、前記第１の送信光と前記第１の受信光とを分離し、
    　前記第２の光結合器は、前記第２の光アンテナ、前記第２の遅延手段及び前記第４の遅延手段にそれぞれ接続された光ファイバコリメータと結合するコリメート光が入射するように配置され、前記第２の送信光と前記第２の受信光とを分離する、
    請求項３に記載された光空間通信装置。
  7. 　前記第１の送信光の前記第１の光結合器への入射角を変化させる反射ミラーをさらに備え、
    　前記第１の光結合器は、前記第１の送信光を反射させて前記通信先へ送信するように配置される、
    　請求項５又は６に記載された光空間通信装置。
  8. 　前記反射ミラーの角度は、前記通信先が前記第１の送信光を受信することが可能なように前記第１の光アンテナが送信する前記第１の送信光の方向を制御する、
    請求項７に記載された光空間通信装置。
  9. 　前記第１及び第２の光アンテナの相対的な位置が固定されている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載された光空間通信装置。
  10. 　前記第１の光アンテナの方向及び第２の光アンテナの方向が独立して制御される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載された光空間通信装置。
  11. 　前記第１の光アンテナ、前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段を含む構成と同様の構成が３組以上並列に配置された、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載された光空間通信装置。
  12. 　送信データを含む第１の送信光を第１の光アンテナから通信先へ送信し、
    　受信データを含む第１の受信光を第２の光アンテナにおいて前記通信先から受信し、
    　前記送信データを含む第２の送信光を前記通信先へ送信し、
    　前記受信データを含む第２の受信光を前記通信先から受信し、
    　第１の遅延手段により、前記第１の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与え、
    　第２の遅延手段により、前記第２の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与え、
    　第３の遅延手段により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与え、
    　第４の遅延手段により、前記第２の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与え、
    　受信機により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データと前記第２の受信光に含まれる前記受信データとを受信し、
    　前記第１の遅延手段と前記第１の光アンテナとの間の遅延である第１の遅延量と前記第２の遅延手段と前記第２の光アンテナとの間のまでの遅延である第２の遅延量との差である第１の時間差を求め、
    　前記第１の光アンテナと前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記第２の光アンテナと前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第２の時間差を求め、
    　前記通信先と前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記通信先と前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第３の時間差を求め、
    　前記第１乃至第３の時間差に基づいて、前記第１の送信光に含まれる前記送信データ及び前記第２の送信光に含まれる前記送信データが前記通信先において略同一のタイミングで受信されるように前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定し、
    　前記第３の時間差に基づいて、全ての前記受信データが略同一のタイミングで受信されるように前記第３の遅延手段及び前記第４の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する、
    遅延調整方法。
  13. 　前記第１乃至第４の遅延手段のいずれかの遅延の設定後、所定の時間が経過した場合には再び前記第１乃至第３の時間差を求め、前記第１乃至第４の遅延手段のいずれかの遅延を設定する、請求項１２に記載された遅延調整方法。
  14. 　前記第１及び第２の光アンテナの少なくとも一方の方向が変更された場合には再び前記第１乃至第３の時間差を求め、前記第１乃至第４の遅延手段のいずれかの遅延を設定する、請求項１２又は１３に記載された遅延調整方法。
  15. 　光空間通信装置のコンピュータに、
    　送信データを含む第１の送信光を第１の光アンテナから通信先へ送信する手順、
    　受信データを含む第１の受信光を第２の光アンテナにおいて前記通信先から受信する手順、
    　前記送信データを含む第２の送信光を前記通信先へ送信する手順、
    　前記受信データを含む第２の受信光を前記通信先から受信する手順、
    　第１の遅延手段により、前記第１の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える手順、
    　第２の遅延手段により、前記第２の送信光に含まれる前記送信データに所定の遅延を与える手順、
    　第３の遅延手段により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える手順、
    　第４の遅延手段により、前記第２の受信光に含まれる前記受信データに所定の遅延を与える手順、
    　受信機により、前記第１の受信光に含まれる前記受信データと前記第２の受信光に含まれる前記受信データとを受信する手順、
    　前記第１の遅延手段と前記第１の光アンテナとの間の遅延である第１の遅延量と前記第２の遅延手段と前記第２の光アンテナとの間のまでの遅延である第２の遅延量との差である第１の時間差を求める手順、
    　前記第１の光アンテナと前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記第２の光アンテナと前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第２の時間差を求める手順、
    　前記通信先と前記第３の遅延手段との間の遅延である第３の遅延量と前記通信先と前記第４の遅延手段との間の遅延である第４の遅延量との差である第３の時間差を求める手順、
    　前記第１乃至第３の時間差に基づいて、前記第１の送信光に含まれる前記送信データ及び前記第２の送信光に含まれる前記送信データが前記通信先において略同一のタイミングで受信されるように前記第１の遅延手段及び前記第２の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する手順、
    　前記第３の時間差に基づいて、全ての前記受信データが略同一のタイミングで受信されるように前記第３の遅延手段及び前記第４の遅延手段の少なくとも一方の遅延を設定する手順、
    を実行させるための遅延調整プログラムの、記録媒体。
  16. 　請求項１乃至１１のいずれか１項に記載された光空間通信装置と、
    　前記光通信装置と光空間通信を行う通信先である通信先装置と、
    が対向して配置された光空間通信システム。
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