JP2004320386A - 光送信装置および光送信方法 - Google Patents
光送信装置および光送信方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004320386A JP2004320386A JP2003110950A JP2003110950A JP2004320386A JP 2004320386 A JP2004320386 A JP 2004320386A JP 2003110950 A JP2003110950 A JP 2003110950A JP 2003110950 A JP2003110950 A JP 2003110950A JP 2004320386 A JP2004320386 A JP 2004320386A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- polarized light
- optical
- optical transmission
- transmittance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
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
【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
【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)
- 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003110950A JP2004320386A (ja) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | 光送信装置および光送信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003110950A JP2004320386A (ja) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | 光送信装置および光送信方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004320386A true JP2004320386A (ja) | 2004-11-11 |
Family
ID=33471636
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003110950A Pending JP2004320386A (ja) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | 光送信装置および光送信方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004320386A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104779997A (zh) * | 2014-01-09 | 2015-07-15 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 基于Stokes参量识别的偏振调制空间激光通信方法 |
CN104779996B (zh) * | 2014-01-09 | 2017-07-28 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 基于偏振标记的自由空间激光通信光学去噪方法 |
JP2020028065A (ja) * | 2018-08-15 | 2020-02-20 | Kddi株式会社 | 光変調器、光送信機、光復調器、光受信機及び光通信システム |
-
2003
- 2003-04-16 JP JP2003110950A patent/JP2004320386A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104779997A (zh) * | 2014-01-09 | 2015-07-15 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 基于Stokes参量识别的偏振调制空间激光通信方法 |
CN104779996B (zh) * | 2014-01-09 | 2017-07-28 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 基于偏振标记的自由空间激光通信光学去噪方法 |
CN104779997B (zh) * | 2014-01-09 | 2017-09-22 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 基于Stokes参量识别的偏振调制空间激光通信方法 |
JP2020028065A (ja) * | 2018-08-15 | 2020-02-20 | Kddi株式会社 | 光変調器、光送信機、光復調器、光受信機及び光通信システム |
JP7060474B2 (ja) | 2018-08-15 | 2022-04-26 | Kddi株式会社 | 光変調器、光送信機、光復調器、光受信機及び光通信システム |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9246602B2 (en) | Quantum encryption communication apparatus, quantum encryption communication method, and quantum encryption communication system | |
US7889997B2 (en) | Portable wireless terminal for visible light communication | |
CN112422190B (zh) | 偏振-ppm联合调制的水下光通信方法、***、终端 | |
JP2000013322A (ja) | 光リンク及び送信機及び受信機 | |
KR102023907B1 (ko) | 편광코딩을 기반으로 하는 테라헤르츠 디지털 통신 시스템 및 방법 | |
JP2019530354A (ja) | 符号化装置、ならびにそれに基づく量子鍵配送デバイスおよびシステム | |
US9584161B2 (en) | Transmission device | |
CN101110649A (zh) | 无线激光通信ppm偏振调制解调方法 | |
WO2013143420A1 (zh) | 波长标签传输方法及装置 | |
CN104079352A (zh) | 用于船舶的可见光通信装置 | |
JP2022503448A (ja) | 新型高ロバスト性の水中光通信システム | |
US9413456B2 (en) | Non-linear optical receiver | |
US10623097B2 (en) | Visible light communication system and method | |
CN103532623A (zh) | 基于偏振位移键控调制的光通信中继传输方法及*** | |
JP2004320386A (ja) | 光送信装置および光送信方法 | |
Trisno et al. | Performance of free space optical communication systems using polarization shift keying modulation | |
Tang et al. | Coherent optical binary polarisation shift keying heterodyne system in the free-space optical turbulence channel | |
JP2004328205A (ja) | 光送信装置、光送信方法および光通信システム | |
CN112235047A (zh) | 一种基于可见光通信的屏幕双向通信*** | |
CN113132011B (zh) | 用于空间光通信建链的收发机及建链方法 | |
JP2007281882A (ja) | 光送受信器 | |
JP3079249B2 (ja) | 光信号伝送方法 | |
CN108768488B (zh) | 一种数据传输方法以及中继装置 | |
JPH05327626A (ja) | 偏光状態制御光通信システム装置 | |
JP2522379B2 (ja) | 空間光伝送装置 |