JP2004032461A - 光無線通信システム、光無線送受信機、光無線送信機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は自由空間をレーザ光を用いて通信を行う光無線通信システムにおいて、光無線送信機側で、偏波方向が互いに直交関係にある2つの半導体レーザに、入力データ信号に応じて相補的に強度変調を行い、光無線受信機側において、偏光分離プリズムにより偏波分離プリズムにより偏波分離し、直列に配置した2つのフォトダイオードの中間点を電流電圧変換することにより、偏波分離した光信号電流の差信号のみ電圧に変換して、データ信号を得るものである。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を自由空間で送受信する際に太陽光などの背景光雑音の影響を受けにくいポイントトゥポイント光無線通信システム、光無線送受信機、光無線送信機に関する。
【0002】
【従来の技術】
自由空間を介して光信号の送受信を行う光無線通信システムは、光ファイバなどの敷設が困難で、かつ、電波が使用できない領域での通信システムとして有望視されている。例えば、病院など無線機器の使用が制限されている領域において、光ファイバ敷設などの大規模な工事を行わずにビル間で簡単にデータ通信を行うことができる。また、電波を利用する場合には無線免許が必要であり、通信事業者以外の企業や個人が自由にデータ通信することができなかった。しかし、光無線通信システムでは、個人や企業が自由にデータ通信ができると言う利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、光無線送受信機1対を設置することにより、簡単に相互のデータ通信ができる。しかしながら、光無線送受信機の設置位置では1対の光無線送受信機リンクの延長線上に太陽が入ってしまうことにより、データ通信ができない時間帯が生ずる可能性があった。そのため、従来、太陽光が光無線送受信機に入らないような設置方向を選んで光無線送受信機を設置しなければならないという制約があった。あるいは、特開平10−107556号公報に示すように光信号用の受光素子とバイアス回路用の受光素子と抵抗を並列した回路を直列接続することにより、太陽光などの直射日光時に受光素子にかかるバイアス電圧を高くすることにより太陽光の影響軽減するものがあるが、回路構成が複雑になる欠点があった。
【0004】
本発明は、光無線送受信機の設置方向の制約を無くすという点を考慮してなされたもので、簡単な構成により太陽光による背景光雑音があっても正常にデータ通信が行える光無線通信システム、光無線送受信機及び光無線送信機を提案しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光無線通信システムは、光無線送信機と光無線受信機との間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムにおいて、前記光無線送信機は、第1の半導体レーザと、この第1の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第2の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第1の半導体レーザと前記第2の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備し、前記光無線受信機は、前記光無線送信機から入射した光の偏波を互いに直交した第1の偏波光と第2の偏波光に分離する分波器と、これら第1の偏波光と第2の偏波光が入力され、偏波の方向に応じてマークとスペースが識別される出力データ信号を得るデータ信号再生部とを具備することを特徴とするものである。
【0006】
また、本発明の光無線通信システムは、第1の光無線送受信機と第2の光無線送受信機との間で光を用いて無線通信を行うとともに、前記第1の光送受信機から前記第2の光送受信機に送信するときに前記第2の光送受信機に設けられた反射板による反射波を用いて前記第1の光送受信機が前記第2の光送受信機に対する方向調整を行う光無線通信システムにおいて、前記第1の光無線送受信機は第1の半導体レーザと、この第1の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第2の半導体レーザと、前記入力データ信号のマークとスペースに対応して可変電流源の電流を切り替えるようにしたトランジスタ差動電流スイッチ回路の正論理出力又は負論路出力により、前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザを駆動させるとともに、所定の周波数の信号で前記可変電流源の電流量を変調し、互いに偏波の直交した光を前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第1の半導体レーザと前記第2の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とからなる送信部と、前記第2の光送受信機から反射した反射光及び前記第2の光送受信機からの受信光をそれぞれその偏波を互いに直交した第1の偏波光と第2の偏波光に分離する分波器と、前記第1の偏波光を受光し、そのカソードに正の電源が接続した第1のフォトダイオードと、前記第2の偏波光を受光し、そのアノードに負の電源が接続した第2のフォトダイオードと、前記第2のフォトダイオードのアノードに接続され、一端が設置されたコンデンサと、前記第2のフォトダイオードのアノードに接続された第2の電流電圧変換器と、この第2の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号が入力され、これら第2の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号とを同期検波する同期検波器とを具備し、前記同期検波器の検波出力が最大となるように前記第1の光無線送受信機の前記第2の光無線送受信機に対する方向調整を行うことを特徴とするものである。
【0007】
また、本発明の光無線送信機は光無線送信機と光無線受信機との間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられるものであり、その送信部が、第1の半導体レーザと、この第1の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第2の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第1の半導体レーザと前記第2の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備することを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明の光無線送受信機は光無線送受信機間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられるものであり、その送信部が、第1の半導体レーザと、この第1の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第2の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第1の半導体レーザと前記第2の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備し、その受信部が、前記他の光無線送受信機から入射した光の偏波を互いに直交した第1の偏波光と第2の偏波光に分離する分波器と、これら第1の偏波光と第2の偏波光が入力され、偏波の方向に応じてマークとスペースが識別される出力テータ信号を得るデータ信号再生部とを具備することを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明に係る第1の実施の形態を図を用いて説明する。図1は本発明の光無線通信システムの第1の実施の形態を示す。
【0010】
図1において第1の光無線送受信機100及び第2の光無線送受信機200はそれぞれ送信部(101,201)と受信部(102,202)とから構成され、第1の光無線送受信機100と第2の光無線送受信機200は同様な構成である。さらに、第1の光無線送受信機100と第2の光無線送受信機200とは光無線通信が行える対向した位置に配置され、第1の光無線送受信機100と第2の送受信機200とは相互に通信を行っており、ここでは第1の光無線送受信機100から第2の光無線送受信機200に対する光無線通信を行っているとして説明する。
【0011】
第1の光無線送受信機101の送信部101に入力するデータ信号をバッファアンプ1−1により増幅する。増幅されたデータ信号にしたがって電流源2−1の電流Ipを第1のバイポーラトランジスタ3−1と第2のバイポーラトランジスタ4−1で構成する差動スイッチ回路で切り替える。すなわち、第1のバイポーラトランジスタ3−1のベースに入力するデータ信号が‘H’の場合には第1のバイポーラトランジスタ3−1は’ON’となり、第2のバイポーラトランジスタ4−1は’OFF’となる。
【0012】
第1のバイポーラトランジスタ3−1のコレクタには、第1の半導体レーザ5−1のカソードと第1の半導体レーザ5−1にバイアス電流を供給する第1のバイアス電流源7−1が接続されている。
【0013】
また、第2のバイポーラトランジスタ4−1のコレクタには、第2の半導体レーザ6−1のカソードと第2の半導体レーザ6−1にバイアス電流を供給する第2のバイアス電流源8−1が接続されている。
【0014】
第1の半導体レーザから出力する偏波は図1に示すように紙面に平行であるものとし、第2の半導体レーザから出力する偏波は図1に示すように紙面に垂直であるとする。すなわち、第1の半導体レーザから出力する偏波と第2の半導体レーザから出力する偏波は直交関係にある。直交する2つの半導体レーザの出力光を偏光プリズム9−1により合波し、第1の光無線送受信機100の出力として、第2の光無線送受信機200に送出する。
【0015】
直交する偏波で出力する第1の半導体レーザ3−1と第2の半導体レーザ4−1は、第1の光無線送受信機に入力するデータ信号により互いに相補的に光を出力する。すなわち、入力データ信号が’H’の場合、第1のバイポーラトランジスタ3−1が’ON’となり、電流源2−1の電流Ipは、第1の半導体レーザに流れ光が出力される。この時、第2のバイポーラトランジスタ4−1は‘OFF’となり、第2の半導体レーザ6−1には第2のバイアス電流源8−1の電流Ib2のみ印加され、バイアス発光のみとなる。
【0016】
次に、入力データが’L’の場合、第1のバイポーラトランジスタ3−1が’OFF’となり、第1の半導体レーザ5−1には、第1のバイアス電流源7−1の電流Ib1のみとなり、バイアス発光のみとなる。一方、第2のバイポーラトランジスタ4−1が’ON’となり、電流源2−1の電流Ipは、第2の半導体レーザ6−1に流れ光が出力される。
【0017】
その結果、偏光プリズム9−1の出力は第1の光送信機100に入力されるデータが、’H’の場合には、紙面に平行の偏波の光が出力され、’L’の場合には、紙面に垂直の偏波の光が出力され直交関係を保つ。
【0018】
偏光プリズム9−1から出力された信号光は、図示しないレンズを介して空間に出力され、第1の光送信機100と対向する位置に設けられた第2の光無線送受信機200の図示しないレンズにより集光され受信部202に入力される。
【0019】
第2の光受信機200の受信部202は、第1の光送信機100からの信号光を偏波分離プリズム10−2により直交する偏波に分離する。紙面に水平の偏波の光は直進して、第1のフォトダイオード11−2に入力される。一方、紙面に垂直の偏波の光は、反射して第2のフォトダイオード12−2に入力される。
【0020】
第1のフォトダイオード11−2のカソードは正の電源13−2に接続される。また、第2のフォトダイオード12−2のアノードは負の電源14−2に接続される。さらに、第1のフォトダイオード11−2のアノードと第2のフォトダイオード12−2のカソードとは電流電圧変換器15−2の入力に接続されている。
【0021】
第2の光無線送受信機200の受信部22−1に紙面に垂直な偏波の光電力に比較し、紙面に平行な偏波の光電力が大きい光が入力すると、第1のフォトダイオード11−2の光電流は第2のフォトダイオード12−2の光電流より大きくなる。この光電流は電流電圧変換器15−2の入力側に流れ込み、電流電圧変換器15−2の出力側に電圧が出力される。
【0022】
逆に、第2の光無線送受信機200の受信部22−1に紙面に水平な偏波の光電力に比較し、紙面に垂直な偏波の光電力の方が大きい光が入力すると、第2のフォトダイオード12−2の光電流は、第1のフォトダイオード11−2の光電流より大きくなる。この光電流は、電流電圧変換器15−2の入力側から流れ出し、電流電圧変換器の出力には、前述とは逆の極性の電圧が出力される。
【0023】
第1の光無線送受信機100から出力される信号光は第1の光無線送受信機100に入力するデータ信号が’H’の場合は紙面に平行した偏波となり、‘L’の場合は紙面に垂直な偏波となる。出力された信号光は空間を伝送されるため、光ファイバ中の伝播のように偏波状態が変化することはない。したがって、第1の光無線送受信機100に’H’のデータが入力されると、第2の光無線送受信機200では紙面に平行な偏波の信号光が入力される。第2の光無線送受信機では第1のフォトダイオード11−2からの光電流が支配的となり、電流電圧変換器15−2の入力側に光電流が流れ込み、電流電圧変換器15−2の出力が’H’となる。
【0024】
一方、第1の光無線送受信機100に’L’のデータが入力されると、第1の光無線送受信機100から紙面に垂直な偏波の信号光が出力される。第2の光無線送受信機200には、紙面に垂直な偏波の信号光が入力される、第2のフォトダイオード12−2からの光電流が支配的となり、電流電圧変換器15−2の入力側から光電流が流れ出し、電流電圧変換器15−2の出力が’L’となる。
【0025】
以上に示したように、第2の光無線送受信機200では第1の光無線送受信機100の入力データに対応したデータ信号が出力されることになる。
【0026】
ここで、第2の光無線送受信機200には第1の光送信機100から出力される信号光以外の種々の背景光が入力される。背景光の中で、もっとも電力密度が高く問題となる太陽光が対向の第1の光無線送受信機の出力信号光と同時に第2の光無線送受信機200に入力される場合を考える。
【0027】
第2の光無線送受信機200に入力される信号光は、偏波分離プリズム10−2によって紙面に平行な偏波の信号光と、紙面に垂直な偏波の信号光に分離される。対向する第1の光無線送受信機100からの信号光は、上述したように、第1の光無線送受信機100に入力されるデータ信号に依存して偏波が水平と垂直に変化する。一方、太陽光などの背景光は偏波方向がランダムである。
【0028】
したがって、偏波分離プリズム10−2で分離される2つの偏波の背景光電力は2つに分離される。2つに分離された太陽光などの背景光は、第1のフォトダイオード11−2と第2のフォトダイオード12−2にそれぞれ入力される。2つに分離された背景光の電力がほぼ等しい場合には、第1のフォトダイオード11−2に流れる背景光による光電流と第2のフォトダイオード12−2に流れる背景光による光電流がほぼ等しくなる。その結果、電流電圧変換器15−2の入力側に流入する光電流が打ち消しあい、背景光による電圧が出力されない。
【0029】
したがって、第2の光無線送受信機200は信号光に背景光が含まれている場合にも、背景光の影響を受けずに信号光に従う電圧を出力することが可能となる。
【0030】
また、第1の光無線送受信機100に入力するデータ信号が’H’の場合と’L’の場合に、第2の光無線送受信機200の電流電圧変換器15−2の入力電流の方向が互いに逆方向となる。すなわち、電流電圧変換器15−2の出力を逆極性電圧を出力するようにできる。このため、第2の光無線送受信機200の受信部202からの出力を交流結合で構成することが可能となる。第2の光無線送受信機200を交流結合で構成することにより、広ダイナミックレンジな光無線送受信機を実現することができる。
【0031】
ここで、第1の光無線送受信機100に入力するデータが’H’の場合に、第1の光無線送受信機100は紙面に平行な偏波光を出力し、第2の光受信機200では、紙面に平行な偏波光を受けた場合に、’H’を出力する例を示した。データと偏波の関係は、単なる一例であり、’L’の場合に平行な偏波というように、変形例は種々考えられる。また、偏波に関して、紙面に平行と垂直という例を示した。しかし、第1の光無線送受信機100から出力される偏波は、直交関係にあれば何れでも良い。
【0032】
また、第1の光無線送受信機100の送信部101の出力に4分の1波長板などを挿入することにより右回り円偏波と左回り円偏波の組み合わせでも良い。この場合、対向する第2の光無線送受信機200の受信部202の入力に4分の1波長板を挿入して、直線偏波に戻してから偏波分離プリズムにて偏波を分離することが考えられる。
【0033】
また、第1の光送信機100はバイポーラトランジスタの差動電流スイッチにより、2つの半導体レーザに流す電流をスイッチする例を示した。差動電流スイッチは、電界効果トランジスタのペアで構成しても良い。
【0034】
また、図1に示す実施の形態では、電流源2−1の電流を差動電流スイッチで切り替える例を示した。しかし、2つの半導体レーザを相補的に動作させられる構成であれば、どのような回路構成であっても良い。
【0035】
以上は、第1の光無線送受信機100から第2の光無線送受信機200に対する光無線通信を行っていることについて説明したが、第2の光無線送受信機200から第1の光無線送受信機100に対する光無線通信も同様におこなわれ、第1の光無線送受信機100と第2の送受信機200とは相互に相互に通信を行うことができる。
【0036】
すなわち、第2の光無線送受信機200の送信部22−1に入力データを入力すると送信部22−1を構成するバッファアンプ1−2、電流源2−2、第1のバイポーラトランジスタ3−2、第2のバイポーラトランジスタ4−2、第1の半導体レーザ5−2、第2の半導体レーザ6−2、第1のバイアス電流源7−2、第2のバイアス電流源8−2、偏光プリズム9−2により直交した偏波をもった信号光として送出し、この信号光を第1の光無線送受信機100の受信部101で受光して受信部101を構成する偏光分離プリズム12−1、第1のフォトダイオード11−1、第2のフォトダイオード12−1、正の電源13−1、負の電源14−1、電流電圧変換器15−1により受信データを得ることができる。
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態に係る光無線通信システムについて説明する。図2は、第2の実施の形態に係る光無線送受信機の構成を示す図である。
【0037】
図2において第1の光無線送受信機300及び第2の光無線送受信機400はそれぞれ送信部(301,401)と受信部(302,402)とから構成され、第1の光無線送受信機300と第2の光無線送受信機400は同様な構成である。さらに、第1の光無線送受信機300と第2の光無線送受信機400とは光無線通信が行える対向した位置に配置され、第1の光無線送受信機300と第2の送受信機400とは相互に相互に通信を行っている。
【0038】
また、第1の光無線送受信機300と第2の送受信機400は図3に示すような反射板51を有しており、反射板51の近傍には信号光を送出する出光部52と信号光を受信する受光部53を設け、第1の光無線送受信機300が第2の送受信機400へ出光部52から信号光を送出すると、信号光の一部は受光部53により受信され、一部は反射板51に反射して反射光として第1の光無線送受信機300に戻り、この戻り光により第1の光受信機300と第2の光受信機400とはトラッキングをとっている。
【0039】
図2では第1の送受信機300から第2の光無線送受信機400に対する光無線通信を行っている場合について述べる。
【0040】
図2に示した第1の光無線送受信機300及び第2の光無線送受信機は、バッファアンプ(21−1,21−2)、第1のバイポーラトランジスタ(23−1,23−2)、第2のバイポーラトランジスタ(24−1,24−2)、第1の半導体レーザ(25−1,25−2)、第2の半導体レーザ(26−1,26−2)、第1のバイアス電流源(27−1,27−2)、第2のバイアス電流源(28−1,28−2)、偏光プリズム(29−1,29−2)、偏光分離プリズム(30−1,30−2)、第1のフォトダイオード(31−1,31−2)、第2のフォトダイオード(32−1,32−2)、正の電源(33−1,33−2)、第1の電流電圧変換器(35−1,35−2)は、図1に示した第1の実施の形態の第1の光無線送受信機100及び第2の光無線送受信機200のバッファアンプ(1−1,1−2)、第1のバイポーラトランジスタ(3−1,3−2)、第2のバイポーラトランジスタ(4−1,4−2)、第1の半導体レーザ(5−1,5−2)、第2の半導体レーザ(6−1,6−2)、第1のバイアス電流源(7−1,7−2)、第2のバイアス電流源(8−1,8−2)、偏光プリズム(9−1,9−2)、偏光分離プリズム(10−1,10−2)、第1のフォトダイオード(11−1,11−2)、第2のフォトダイオード(12−1,12−2)、正の電源(13−1,13−2)、電流電圧変換器(15−1,15−2)と実質的に同様であるため、ここでは動作の詳細な説明を省略する。
【0041】
第2の実施の形態の光無線送受信機と第1の実施の形態の光無線送受信機との相違点は、第1のバイポーラトランジスタ(23−1,23−2)と第2のバイポーラトランジスタ(24−1,24−2)で構成する差動電流スイッチの可変電流源(22−1,22−2)の電流値Ipが、低周波信号源(27−1,27−2)によって正弦状に変化させ得る点と第2のフォトダイオード(32−1,32−2)のアノード側に第2の電流電圧変換器(36−1,36−2)とコンデンサ(39−1,39−2)が接続され、低周波信号源(27−1,27−2)及び第2の電流電圧変換器(36−1,36−2)の出力信号が同期検波器(38−1,38−2)に供給されている点である。
【0042】
第1の光無線送受信機300の送信部301では、低周波信号源37−1から出力する振幅と周波数で可変電流源22−1の出力電流値が変調を受ける。この可変電流源22−1の電流値Ipの変化により、第1の半導体レーザ25−1と第2の半導体レーザ26−1は図4に示すように低周波の強度変調がなされる。
【0043】
偏光プリズム29−1により直交する2つの半導体レーザ光が合波され、第1の光無線送受信機300の送信部301から信号光として図示していないレンズを介して、大気中に出力される。
【0044】
大気中に出力された信号光は対向する第2の光無線送受信機400に到達する。
【0045】
送出された信号光は、第2の光無線送受信機400に設けられた反射板501により、一部が反射され、再度、第1の光無線送受信機300に戻ってくる。なお、この反射光は上述したように第1の光無線送受信機300と第2の光無線送受信機400とのトラッキングに用いられる。
【0046】
次に、第1の光無線送受信機300の受信部302の動作について示す。受信部302では上述した第2の光無線送受信機400からの反射光と第2の光無線送受信機400の送出部401から送出された信号光が同時に受信される。なお、この第2の光無線送受信機400の送出部401から送出される信号光は、上述した第1の光無線送受信機300の送出部301と同様に送出部401に入力されるテータ信号を直交した偏波をもった信号光として送出している。
【0047】
第1の光無線送受信機300の受信部301では、第2の光無線送受信機400で反射した反射光は微弱光として受信され、一方、第2の光無線送受信機300から送出された信号光は強く入射する。
【0048】
第1の光無線送受信機300の受信部302に到達した反射光は偏波分離プリズム30−1を介して直交偏波に分離される。分離された紙面に平行な偏波の光は第1のフォトダイオード31−1で光電流に変換される。また、分離された紙面に垂直な偏波の光は第2のフォトダイオード32−1で光電流に変換される。
【0049】
図4に示すように、第1の光無線送受信機300から送信した両偏波の光は低周波信号により強度変調を受けており、反射光も同様に低周波信号により強度変調を受けている。
【0050】
したがって、低周波で強度変調を受けた信号電流は同相電流として第2の電流電圧変換器36−1に入力される。このとき、第2のフォトダイオード32−1で電流に変換された光電流は高周波成分を多く含むため、コンデンサ39−1により接地側に流れる。
【0051】
このとき、低周波信号の角周波数とコンデンサ39−1の容量との積が0.02以下に設定するとよい。これは第2の直流変換器36−1の入力インピーダンスが50Ωと考えた場合に、低周波で変調を受けた信号電流及び光電流の半分以上が第2の電流変換器36−1に流れ込むようにするためである。
【0052】
第1の光無線送受信機300の受信部302に入力する第2の光無線送受信機400が送出した信号光は、上記と同様に偏波分離プリズム30−1を介して直交偏波に分離される。
【0053】
第2の光無線送受信機400が送出したデータ信号については第1の実施の形態と同様に第1のフォトダイオード31−1、第2のフォトダイオード32−1、第1の電流電圧変換器35−1により信号光の偏波に応じて正負の信号が出力されデータ信号として取り出せる。
【0054】
また、第2の光無線送受信機400が送出した同相低周波信号については、反射光の同相低周波信号と同時に第2の電流電圧変換器36−1に入力する。すなわち、第2の電流電圧変換器36−1の出力電圧信号には第2の光無線送受信機400による反射波の低周波信号と第2の光無線送受信機400の発する低周波信号の2つのスペクトル成分が存在する。
【0055】
ここで、あらかじめ自局の第1の光無線送受信機300の低周波信号周波数と第2の光無線送受信機400の低周波信号周波数を異ならせておくことにより、同期検波器38−1で第2の電流電圧変換器36−1の出力信号と低周波信号源37−1の出力信号とを同期検波し、第1の光無線送受信機300の反射波の低周波信号周波数成分のみを選択的に抽出し、トラッキング信号を得ることが可能となる。
【0056】
したがって、反射波の周波数成分が最大となるように、第1の光無線送受信機300の第2の光無線送受信機400に対する方向を制御することにより、自動的なトラッキングが可能となる。
【0057】
ここで、反射板51は例えば道路に設置されている通称キャッツアイと呼ばれる反射板などを用いることができる。
【0058】
また、同期検波器38−1により、第1の光無線送受信機300の低周波信号周波数成分を選択的に抽出するが、第2の電流電圧変換器36−1内部にバンドパスフィルタを設けて、予め第1の光無線送受信機300の低周波成分を抽出するようにしても良い。
【0059】
さらに、低周波信号の周波数は第1の光無線送受信機300と第2の光無線送受信機400とで異ならせるが、高調波成分が互いにもれこまないように、第1の光無線送受信機300と第2の光無線送受信機400の周波数を互いに素の関係としてもよい。
【0060】
また、低周波信号周波数は太陽光が持っている周波数成分(2Mz付近、特開平7−183849の図5参照)よりも高い周波数として、トラッキング制御に太陽光の影響を受け難いようにすることも重要である。
【0061】
なお、上記実施の形態では送信部と受信部の両方をもち送信及び受信の両方が可能な光無線送受信装置の例を説明したが、上記実施の形態の送信部又は受信部何れか一方をもち、送信又は受信の何れかの動作を行う光無線送信機及び光無線受信機を構成することも可能である。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればデータ信号に偏波方向が互いに直交関係させた変調を行い送信することにより、太陽光などの強い背景光の影響を受けない光無線通信システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光無線送受信機を示す図
【図2】本発明の他の実施の形態に係る光無線送受信機を示す図
【図3】本発明の他の実施の形態に係る反射板を示す図
【図4】本発明の他の実施の形態に係る光無線送受信機から送出される光信号を説明する図
【符号の説明】
1−1、1−2、21−1、21−2・・・・バッファアンプ
2−1、2−2、22−1、22−2・・・・電流源
3−1、3−2、23−1、23−2・・・・第1のバイポーラトランジスタ
4−1、4−2、24−1、24−2・・・・第2のバイポーラトランジスタ
5−1、5−2、25−1、25−2・・・・第1の半導体レーザ
6−1、6−2、26−1、26−2・・・・第2の半導体レーザ
7−1、7−2、27−1、27−2・・・・第1のバイアス電流源
8−1、8−2、28−1、28−2・・・・第2のバイアス電流源、
9−1、9−2、29−1、29−2・・・・偏光プリズム
10−1、10−2、30−1、30−2・・偏光分離プリズム
11−1、11−2、31−1、31−2・・第1のフォトダイオード
12−1、12−2、32−1、32−2・・第2のフォトダイオード
13−1、13−2、33−1、33−2・・正の電源
14−1、14−2、34−1、34−2・・負の電源
15−1、15−2、35−1、35−2・・電流電圧変換器
36−1、36−2・・・・・・・・・・・第2の電流電圧変換器
37−1、37−2・・・・・・・・・・・低周波信号源
38−1、38−2・・・・・・・・・・・位相比較器
39−1、39−2・・・・・・・・・・・コンデンサ
51・・・・・・・・・・・・・・・・・反射板
100、300・・・・・・・・・・・・第1の光無線送受信機
101、201、301、401・・・・送出部
102、202、302、402・・・・受信部
200、400・・・・・・・・・・・・第2の光無線送受信機
Claims (8)
- 光無線送信機と光無線受信機との間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムにおいて、
前記光無線送信機は、
第1の半導体レーザと、
この第1の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第2の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザから発生させる駆動手段と、
前記第1の半導体レーザと前記第2の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備し、
前記光無線受信機は、前記光無線送信機から入射した光の偏波を互いに直交した第1の偏波光と第2の偏波光に分離する分波器と、
これら第1の偏波光と第2の偏波光が入力され、偏波の方向に応じてマークとスペースが識別される出力データ信号を得るデータ信号再生部とを具備することを特徴とする光無線通信システム。 - 前記駆動手段は、前記入力データ信号のマークとスペースに対応して電流源の電流を切り替えるようにしたトランジスタ差動電流スイッチ回路の正論理出力と負論路出力により、前記第1の半導体レーザ及び前記第2の半導体レーザのそれぞれを駆動するようにしたことを特徴とする請求項1記載の光無線通信システム。
- 前記データ信号再生部は、
前記第1の偏波光を受光し、そのカソードに正の電源が接続した第1のフォトダイオードと、
前記第2の偏波光を受光し、そのアノードに負の電源が接続した第2のフォトダイオードと、
前記第1のフォトダイオードのアノードと第2のフォトダイオードのカソードが、その入力部に接続された電流電圧変換器とを具備し、
第1のフォトダイオードのアノードの出力と第2のフォトダイオードのカソードの出力との差を検出することを特徴とする請求項1記載の光無線通信システム。 - 光無線送信機と光無線受信機との間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられる前記光無線送信機の送信部が、
第1の半導体レーザと、
この第1の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第2の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザから発生させる駆動手段と、
前記第1の半導体レーザと前記第2の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備することを特徴とする光無線送信機。 - 光無線送受信機間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられる前記光前記光無線送受信機の送信部が、
第1の半導体レーザと、
この第1の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第2の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザから発生させる駆動手段と、
前記第1の半導体レーザと前記第2の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備し、
光無線送受信機の受信部が、
前記他の光無線送受信機から入射した光の偏波を互いに直交した第1の偏波光と第2の偏波光に分離する分波器と、
これら第1の偏波光と第2の偏波光が入力され、偏波の方向に応じてマークとスペースが識別される出力テータ信号を得るデータ信号再生部とを具備することを特徴とする光無線送受信機。 - 第1の光無線送受信機と第2の光無線送受信機との間で光を用いて無線通信を行うとともに、前記第1の光送受信機から前記第2の光送受信機に送信するときに前記第2の光送受信機に設けられた反射板による反射波を用いて前記第1の光送受信機が前記第2の光送受信機に対する方向調整を行う光無線通信システムにおいて、
前記第1の光無線送受信機は
第1の半導体レーザと、
この第1の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第2の半導体レーザと、前記入力データ信号のマークとスペースに対応して可変電流源の電流を切り替えるようにしたトランジスタ差動電流スイッチ回路の正論理出力又は負論路出力により、前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザを駆動させるとともに、所定の周波数の信号で前記可変電流源の電流量を変調し、互いに偏波の直交した光を前記第1の半導体レーザ又は第2の半導体レーザから発生させる駆動手段と、
前記第1の半導体レーザと前記第2の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とからなる送信部と、
前記第2の光送受信機から反射した反射光及び前記第2の光送受信機からの受信光をそれぞれその偏波を互いに直交した第1の偏波光と第2の偏波光に分離する分波器と
前記第1の偏波光を受光し、そのカソードに正の電源が接続した第1のフォトダイオードと、
前記第2の偏波光を受光し、そのアノードに負の電源が接続した第2のフォトダイオードと、
前記第2のフォトダイオードのアノードに接続され、一端が設置されたコンデンサと、
前記第2のフォトダイオードのアノードに接続された第2の電流電圧変換器と、この第2の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号が入力され、これら第2の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号とを同期検波する同期検波器とを具備し、
前記同期検波器の検波出力が最大となるように前記第1の光無線送受信機の前記第2の光無線送受信機に対する方向調整を行うことを特徴とする光無線通信システム。 - 前記特定の低周波信号の角周波数とコンデンサの容量との積が0.02以下であることを特徴とする請求項6記載の光無線通信システム。
- 前記第1の光無線送受信機の前記所定の周波数は、対向する前記第2の光無線送受信機の所定の周波数と異なることを特徴とする請求項6記載の光無線通信システム。
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