JP2004320386A - 光送信装置および光送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光空間通信において、光透過率が極端に低下することを防止することによって通信エラーを低減する。
【解決手段】レーザ２から送信データに応じて強度が変調された直線偏光が発生する。直線偏光が１／４波長板３を通され、１／４波長板３によって直線偏光が円偏光に変換される。円偏光が光送信部４に入力される。光送信部４によって送信光が空間データ通信路５に対して送出される。送信光が光受信部６によって受信される。光受信部６によって受信光が受信データに変換されて出力端子７に取り出される。空間データ通信路５を通る光は、円偏光とされており、特定の偏光方向に固定されたものではなく、透過率の低い偏光と高い偏光とが平均化され、透過率が極端に悪くなることを避けることができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光空間通信システムに適用される光送信装置および光送信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高度情報通信社会では、多様なマルチメディア情報通信機器とそれらを結ぶネットワークが社会の隅々に浸透するものと予想され、より高速・大容量の通信が必要となる。しかしながら、携帯電話等の急増によって無線通信に用いる電波資源が少なくなってきている。このような状況を緩和するために、光空間通信技術が提案されている。光空間通信機器は、室内の端末間通信あるいは屋外のビル間通信に使用することが既になされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光空間通信では、伝搬路である屋外での降雨による通信エラーが発生する。この信頼性の劣化の問題を解決することが望まれている。
【０００４】
したがって、この発明の目的は、降雨中の光の大気伝搬特性には強い偏光依存性があることを利用して降雨時の通信エラーの発生を低減することを可能とする光送信装置および光送信方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、空間を介してデータを送信する光送信装置において、
直線偏光を発生するレーザ光源と、
レーザ光源からの直線偏光を円偏光または円偏光に近い楕円偏光とする光学手段とを備え、
光学手段からの光を送信光として空間通信路に送出するようにした光送信装置である。
【０００６】
この発明では、円偏光または円偏光に近い楕円偏光を送信光として空間通信路に送出している。それによって、透過率の低い偏光と高い偏光とが平均化され、透過率が極端に悪くなることを防止でき、通信エラーを低減させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、強い降雨時における平均受信強度の時間変動の測定例を示し、正規化された平均受信強度を縦軸にとり、時間を横軸にとったものである。一般的に平均受信強度とビット誤り率ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）の関係は、指数関数の関係にあり、平均受信強度が低下すると、ＢＥＲが急激に大きくなる。図１は、１．５５μｍ帯の波長を使用し、６２２Ｍｂｐｓのレートを有するパルス信号を使用し、一定時間間隔で測定したものである。
【０００８】
図１において、黒四角のマークは、光Ｎの測定値を示し、白い丸のマークは、偏光Ｐの測定値を示し、×のマークは、偏光Ｓの測定値を示す。ここで、Ｐは、地面に垂直な直線偏光の平均受信強度を示し、Ｓは、地面に平行な直線偏光の平均受信強度を示し、Ｎは、偏光状態が規定されてなく、偏光状態が分からないものの平均受信強度を示す。偏光ＰとＳは、同一の光伝搬路を通るように制御される。
【０００９】
平均受信強度は、光の透過率が高いほど大きな値となる。図１から分かるように、透過率が良い偏光状態は、その時々で変化する。その結果、通信エラーが増大する。種々の偏光状態を持っている場合では、透過率が非常に悪くなることがない。
【００１０】
この発明は、このような測定結果に基づいて、特定の偏光状態を持たない光である、円偏光を光通信に使用するものである。また、楕円偏光であっても、ほとんど円偏光とみなせるものを使用することもできる。以下、この発明の一実施形態による光空間通信システムについて図２を参照して説明する。なお、以下の説明では、簡単のため、一つの通信経路について説明するが、双方向通信の場合では、以下説明するのと同様の通信システムが他方の方向の通信を行うために備えられている。
【００１１】
図２において、参照符号１は、送信データの入力端子である。図示しないが、送信データは、エラー訂正符号化、変調等の処理で発生したものである。半導体レーザ等のレーザ２に対して送信データが加えられ、レーザ２からデータに応じて強度が変調された直線偏光が発生する。データに応じてレーザ光の強度を変調するために、半導体レーザによって発生したレーザ光を電気光学変調器、音響光学変調器等の光変調器によって変調しても良い。
【００１２】
レーザ２から発生した直線偏光が１／４波長板３を通される。１／４波長板３は、単光軸結晶を光軸に平行な平面で切って薄い板とし、これに直角にあてられた光線が通過すると、常光線と異常光線の位相差がπ／２あるいはπ／４周期すなわち１／４波長となる結晶板である。直線偏光の振動面と主要面のなす角度θを（θ＝４５°）のときに、１／４波長板３によって直線偏光が円偏光に変換される。円偏光が光送信部４に入力される。光送信部４は、送信望遠鏡等からなる光学的な構成のもので、光送信部４によって送信光が空間データ通信路５に対して送出される。
【００１３】
空間データ通信路５を通った送信光が光受信部６によって受信される。光受信部６は、受信望遠鏡、フォトダイオード（光検出器）等で構成されている。光受信部６によって受信光が電気信号（受信データ）に変換されて出力端子７に取り出される。図示しないが、受信データは、エラー訂正符号によるエラー訂正、復号等の処理を受ける。
【００１４】
上述したように、空間データ通信路５を通る光は、円偏光とされており、特定の偏光状態に固定されたものではない。したがって、透過率の低い偏光と高い偏光とが平均化され、透過率が極端に悪くなることを避けることができる。
【００１５】
この発明は、上述したこの発明の一実施形態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えばこの発明は、光通信システムに限らず、測定システムに対して適用することができる。また、直線偏光をＰ偏光とＳ偏光の間の種々の偏光状態にデータの光パルスの間隔より短い周期で切り替える偏光制御素子を使用しても良い。さらに、光源として、発光ダイオード、ランプの光のような偏光状態が種々の方向を持つものを使用しても良い。よりさらに、降雨等の悪天候でない場合には、直線偏光を使用し、悪天候時のみ円偏光を使用するような切り替えを行っても良い。
【００１６】
【発明の効果】
この発明においては、屋外の空間を伝送路とする光通信または測定システムにおいて、空間伝送路を通る光の偏光状態が固定されないもの、例えば円偏光としている。それによって、透過率の低い偏光と高い偏光とが平均化され、透過率が極端に悪くなることを避けることができる。通信エラーは、光受信強度の減少に対して指数関数的に増大するので、透過率が極端に低くなることを避けることによって、通信エラーを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】降雨時の平均受信強度が偏光に依存して変化することを示す測定例のグラフである。
【図２】この発明の一実施形態によるシステムの一例のブロック図である。
【符号の説明】
２・・・レーザ、３・・・１／４波長板、４・・・光送信部、５・・・空間データ通信路、６・・・光受信部

Claims (3)

1. 空間を介してデータを送信する光送信装置において、
   直線偏光を発生するレーザ光源と、
   上記レーザ光源からの直線偏光を円偏光または円偏光に近い楕円偏光とする光学手段とを備え、
   上記光学手段からの光を送信光として空間通信路に送出するようにした光送信装置。
2. 空間を介してデータを送信する光送信装置において、
   レーザ光を種々の偏光状態を持つように変換する光制御手段を有し、
   上記光制御手段からの光を送信光として空間通信路に送出するようにした光送信装置。
3. 空間を介してデータを送信する光送信方法において、
   円偏光または円偏光に近い楕円偏光を送信光として空間通信路に送出する光送信方法。

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