JP2005286466A

JP2005286466A - 光空間伝送システム

Info

Publication number: JP2005286466A
Application number: JP2004094314A
Authority: JP
Inventors: Haruhisa Sakata; 治久坂田
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】
光空間伝送方式において、窓ガラスによる光信号の反射ロスを低減する。
【解決手段】
駆動回路１２が、送信データＤに従いレーザダイオード１４を駆動して、データＤを搬送する直線偏波のレーザ光を出力させる。偏波面調整装置１６は、制御装置２０により指令される角度だけ、レーザダイオード１４の出力信号光の偏波方向を回転する。偏波調整装置１６で偏波方向を回転された信号光は、投射レンズ１８、窓ガラス５０，５２及び集光レンズ３２を介して光受信装置３０の受光器３４に入射する。受信状態監視装置３８は、受光器３４の出力電気信号により受信状態をモニタする。送信装置４０は、装置３８のモニタ結果を光総神速非１０の制御装置２０に送信する。制御装置２０は、光受信装置３０での受信状態が最適になるように、偏波面調整装置１６の偏波回転量を制御する。
【選択図】
図１

Description

本発明は、自由空間に光信号を伝搬させる光空間伝送システムに関し、より具体的には、窓ガラスなどの反射媒質を有する空間伝送路に光信号を伝搬させる光空間伝送システムに関する。

従来、自由空間に光信号を伝搬させる光無線伝送システムは、公知である。遠距離間の通信用には、ビルなどの屋上に光送受信装置を設置することが多い。しかし、近距離で使用する場合、光送受信装置をビルなどの屋内に設置し、ビル間を窓ガラス越しで通信を行っている例が多い。屋内に光送受信機器が設置される場合、光信号は、窓ガラスを通過する必要がある。

窓ガラスでは反射が起こり、これが、受信光パワーを低下させる。光無線伝送で、反射光の影響を小さくするため偏光を用いる方法が、特許文献１，２，３に記載されている。
特開２００１−１８９６９５公報特開平５−１６７５３６号公報特開平６−２９６１６６号公報

互いの光送受信装置の高さが異なることもあり、その場合、窓ガラスに対する光信号の入射角を適切に選択・設定することは難しく、従って、反射光が最小になるようにマニュアルで入射角を調整するのは困難である。

また、レーザ光を使用する場合、反射光が人の眼に入らないようにする必要があり、この観点で、反射光を可能な限り、少なくしなければならない。

本発明は、窓ガラスによる反射光を簡易に低減できる光空間伝送システムを提示することを目的とする。

本発明に係る光空間伝送システムは、直線偏波の信号光を発生する信号光発生装置と、当該信号光の偏波方向を調整する偏波面調整装置と、当該偏波面調整装置で偏波面を調整された信号光を投射する投射光学系と、当該投射光学系により投射された信号光を少なくとも１つの反射体を介して受光する受光器（３４）と、当該受光器（３４）の受光状態を監視する受光状態監視装置と、当該受光状態監視装置の監視結果に従い、当該受光状態が所定状態以上になるように、当該偏波面調整装置の偏波調整量を制御する制御装置とを具備することを特徴とする。

本発明に係る光空間伝送システムは、少なくとも１つの反射体を有する空間を介して第１の光送受信装置から第２の光送受信装置に直線偏波の第１の信号光を伝送し、当該第２の光送受信装置から当該第１の光送受信装置に直線偏波の第２の信号光を伝送する光空間伝送システムである。当該第１の光送受信装置が、当該第２の信号光の受信状態を監視する第１の受信状態監視装置と、当該第１の受信状態監視装置の監視結果を当該第１の信号光により当該第２の光送受信装置に送信する手段とを具備する。当該第２の光送受信装置が、当該第１の信号光の受信状態を監視する第２の受信状態監視装置と、当該第２の受信状態監視装置の監視結果を当該第２の信号光により当該第１の光送受信装置に送信する手段とを具備する。当該第１の光送受信装置が更に、当該第２の信号光により搬送される当該第２の受信状態監視装置の監視結果に従い、当該第１の信号光の偏波方向を調整する第１の偏波面調整装置を具備する。当該第２の光送受信装置が、当該第１の信号光により搬送される当該第１の受信状態監視装置の監視結果に従い、当該第２の信号光の偏波方向を調整する偏波面調整装置を具備する。

上述の偏波面調整装置は、例えば、半波長板からなる。

本発明によれば、光空間伝送方式において、伝送途中に介在する窓ガラス等の反射体による反射を、簡易な構成で低減できる。反射を抑制することにより、信号誤りをも抑制できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。光送信装置１０は、駆動回路１２、レーザダイオード１４、偏波面調整装置１６、投射レンズ１８及び、偏波面調整装置１６を制御する制御装置２０からなる。光受信装置３０は、集光レンズ３２，受光器３４，弁別器３６、受信状態監視装置３８及び送信装置４０からなる。光送信装置１０と光受信装置３０は別のビルの屋内に設置されており、光送信装置１０と光受信装置３０との間の光路上には、少なくとも２枚の窓ガラス５０，５２が介在する。極端な例として、光送信装置１０と光受信装置３０は、設置されるフロアが異なる、即ち、設置高度が異なってもよい。

光送信装置１０では、駆動回路１２が、送信データＤに従いレーザダイオード１４を駆動して、データＤを搬送する直線偏波のレーザ光を出力させる。偏波面調整装置１６は、制御装置２０により指令される角度だけ、レーザダイオード１４の出力信号光の偏波方向を回転する。偏波面調整装置１６は例えば、半波長板からなる。詳細は後述するが、制御装置２０は、光送受信装置３０での受信状態が最適になるように、偏波面調整装置１６の偏波回転量を制御する。偏波調整装置１６で偏波方向を回転された信号光は、投射レンズ１８に入射する。

投射レンズ１８は、信号光ビーム５４を光受信装置３０に向けて投射する。その信号光ビーム５４は、窓ガラス５０，５２に斜めに入射し、一部は窓ガラス５０，５２で反射されるものの、ほとんどは窓ガラス５０，５２を透過して、光受信装置３０の集光レンズ３２により受光器３４に入射する。

受光器３４は入射する信号光を電気信号に変換する。弁別器３６は、受光器３４の出力電気信号を弁別して、データＤを出力する。

受信状態監視装置３８は、受光器３４の出力電気信号により受信状態、ここでは、受信光パワーをモニタする。送信装置４０は、受信状態監視装置３８で計測された受信パワーを通信回線５６を介して、光送信装置１０の制御装置２０に送信する。通信回線５６は、上述と同様の空間光伝送システムでもよいが、トランシーバ等の無線媒体でも、電話回線等の有線媒体でもよい。制御装置２０は、受信状態監視装置３８で計測される受信光パワーが最大になるように、偏波面調整装置１６における偏波回転量を制御する。

光受信装置３０から光送信装置１０に光受信パワーを送信すると説明したが、目的の受信光パワーに対する差値又は不足光パワー量を光受信装置３０から光送信装置１０に送信してもよい。この場合、制御装置は、その差値が最小になるように、又はその差値がプラスに転ずるように、偏波面調整装置１６における偏波面の回転量を制御する。

本実施例では、送信信号光の偏波面を受信光パワーが最大又は目的値以上になるように、偏波面調整装置１６の光偏波面回転角を帰還制御するので、窓ガラス５０，５２によるロス、即ち反射を最小限に抑制できる。

周知の通り、光学面の反射率は、入射光の偏波に依存する。直交する２つの直線偏波の一方は、ブリュースター角で入射すると、反射されない。光学面が１つの場合には、信号光ビームをその光学面にブリュースター角で入射すれば良い。しかし、一般に、窓ガラスの入射側の面と出射側の面は、平行でない。図１に示すように、複数の窓ガラスを経由する場合、２つの窓ガラスは、一般に互いに平行ではない。従って、１枚又は複数枚の窓ガラスを透過する光伝送では、ブリュースター角入射を実現するのは困難又は不可能である。本実施例によれば、光送信装置１０から出力される信号光の偏波方向を、光受信装置３０での受信状態を考慮して帰還制御するので、最適な角度に調整可能である。

図２は、本発明の第２実施例の概略構成ブロック図を示す。この実施例は、双方向の光空間伝送システムに適用されている。光送受信装置１１０Ａ，１１０Ｂは、同じ構成からなり、窓ガラス１４０，１４２を介して対面している。光送受信装置１１０Ａ，１１０Ｂは、設置高度が異なっても良い。

光送信装置１１０Ａでは、駆動回路１１２Ａが、送信データＤ１に従いレーザダイオード１１４Ａを駆動する。これにより、レーザダイオード１１４Ａは、データＤ１を搬送する直線偏波のレーザ光を出力する。偏波面調整装置１１６Ａは、制御装置１２８Ａにより指令される角度（初期的には０度）だけ、レーザダイオード１１４Ａの出力信号光の偏波方向を回転する。詳細は後述するが、制御装置１２８Ａは、光送受信装置１１０Ｂでの受信状態が最適になるように、偏波面調整装置１１６Ａの回転角を制御する。偏波面調整装置１１６Ａで偏波方向を調整された信号光は、投射レンズ１１８Ａに入射する。投射レンズ１１８Ａは、信号光ビーム１４４を光受信装置１１０Ｂに向けて投射する。

光送受信装置１１０Ａから投射される信号光ビーム１４４は、窓ガラス１４０，１４２に斜めに入射し、一部は窓ガラス１４０，１４２で反射されるものの、ほとんどは窓ガラス１４０，１４２を透過して、光受信装置１１０Ｂの集光レンズ１２０Ｂにより受光器１２２Ｂに入射する。

受光器１２２Ｂは、入射する信号光１４４を電気信号に変換する。弁別器１２４Ｂは、受光器１２２Ｂの出力電気信号を弁別して、データＤ１を出力する。

受信状態監視装置１２６Ｂは、受光器１２２Ｂの出力電気信号により、信号光ビーム１４４の受信状態、ここでは、受信光パワーをモニタする。受信状態監視装置１２６Ｂのモニタ結果は、光送受信装置１１０Ｂの光送信ユニットを構成する駆動回路１１２Ｂに印加される。駆動回路１１２Ｂは、データＤ２に受信状態監視装置１２６Ｂのモニタ結果を多重し、その多重信号に従いレーザダイオード１１４Ｂを駆動する。これにより、レーザダイオード１１４Ｂは、データＤ２及び受信状態監視装置１２６Ｂのモニタ結果を搬送する直線偏波の信号光を出力する。

偏波面調整装置１１６Ｂは、制御装置１２８Ｂにより指令される角度（初期的には０度）だけ、レーザダイオード１１４Ｂの出力信号光の偏波方向を回転する。制御装置１２８Ｂは、光送受信装置１１０Ａでの受信状態が最適になるように、偏波面調整装置１１６Ｂの回転角を制御する。偏波調整装置１１６Ｂで偏波方向を調整された信号光は、投射レンズ１１８Ｂに入射する。投射レンズ１１８Ｂは、信号光ビーム１４６を光受信装置１１０Ａに向けて投射する。

光送受信装置１１０Ｂから投射される信号光ビーム１４６は、窓ガラス１４２，１４０に斜めに入射し、一部は窓ガラス１４２，１４０で反射されるものの、ほとんどは窓ガラス１４２，１４０を透過して、光受信装置１１０Ａの集光レンズ１２０Ａにより受光器１２２Ａに入射する。

受光器１２２Ａは、入射する信号光１４６を電気信号に変換する。受光器１２２Ａの出力電気信号はデータＤ２と、受信状態監視装置１２６Ｂのモニタ結果を示す信号を含む。弁別器１２４Ｂは、受光器１２２Ａの出力電気信号を弁別して、データＤ２を出力する。

制御装置１２８Ａは、受光器１２２Ａの出力電気信号から受信状態監視装置１２６Ｂのモニタ結果を示す信号を抽出し、光送受信装置１１０Ｂでの信号光１４４の受信状態が最適になるように、例えば、受信光パワーが最大になるように、偏波面調整装置１１６Ａの偏波回転量を制御する。

更には、受信状態監視装置１２６Ａは、受光器１２２Ａの出力電気信号により、信号光ビーム１４６の受信状態、ここでは、受信光パワーをモニタする。受信状態監視装置１２６Ａのモニタ結果は、光送受信装置１１０Ａの光送信ユニットを構成する駆動回路１１２Ａに印加される。駆動回路１１２Ａは、データＤ１に受信状態監視装置１２６Ａのモニタ結果を多重し、その多重信号に従いレーザダイオード１１４Ａを駆動する。このようにして、受信状態監視装置１２６Ａのモニタ結果が、信号光ビーム１４４により光送受信装置１１０Ｂに搬送される。

受光器１２２Ｂの出力電気信号は、受信状態監視装置１２６Ａのモニタ結果を示す信号を含む。制御装置１２８Ｂは、受光器１２２Ｂの出力電気信号から受信状態監視装置１２６Ａのモニタ結果を示す信号を抽出し、光送受信装置１１０Ａでの信号光１４６の受信状態が最適になるように、例えば、受信光パワーが最大になるように、偏波面調整装置１１６Ｂの偏波回転量を制御する。

このようにして、２つの信号光ビーム１４４，１４６で双方向に通信する光送受信装置１１０Ａ，１１０Ｂの間で、信号光ビーム１４４，１４６の偏波方向を最適に自動制御できる。

図１に示す実施例と同様に、送信側に帰還される受信状態を示すパラメータは、受信光パワー以外に、目的の受信光パワーに対する差値又は不足光パワー量であってもよい。制御装置１２８Ａ，１２８Ｂは、このような差値が最小になるように又はプラスに転ずるように、偏波面調整装置１１６Ａ，１１６Ｂにおける偏波面の回転量を制御する。

この実施例でも、送信信号光の偏波面を受信光パワーが最大又は目的値以上になるように、偏波面調整装置１１６Ａ，１１６Ｂの光偏波面回転量を帰還制御するので、窓ガラス１４０，１４２によるロス、即ち反射を最小限に抑制できる。

帰還方式により偏波面を自動制御する実施例を説明したが、受信状態を示すパラメータを送信側で得て、偏波面調整装置１１６Ａ，１１６Ｂの偏波面回転量を手動で調整してもよい。

光送信装置と光受信装置の間に２枚の窓ガラスが存在する実施例を説明したが、本発明は、光送信装置と光受信装置を１枚の窓ガラスを挿入して、屋内と屋外との間で光通信を行う場合にも、適用可能である。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の第１実施例の概略構成ブロック図である。本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。

符号の説明

１０：光送信装置
１２：駆動回路
１４：レーザダイオード
１６：偏波面調整装置
１８：投射レンズ
２０：制御装置
３０：光受信装置
３２：集光レンズ
３４：受光器
３６：弁別器
３８：受信状態監視装置
４０：送信装置
５０，５２：窓ガラス
５４：信号光ビーム
５６：通信回線
１１０Ａ，１１０Ｂ：光送信装置
１１２Ａ，１１２Ｂ：駆動回路
１１４Ａ，１１４Ｂ：レーザダイオード
１１６Ａ，１１６Ｂ：偏波面調整装置
１１８Ａ，１１８Ｂ：投射レンズ
１２０Ａ，１２０Ｂ：集光レンズ
１２２Ａ，１２２Ｂ：受光器
１２４Ａ，１２４Ｂ：弁別器
１２６Ａ，１２６Ｂ：受信状態監視装置
１２８Ａ，１２８Ｂ：制御装置
１４０，１４２：窓ガラス
１４４，１４６：信号光ビーム

Claims

直線偏波の信号光を発生する信号光発生装置（１２，１４）と、
当該信号光の偏波方向を調整する偏波面調整装置（１６）と、
当該偏波面調整装置（１６）で偏波面を調整された信号光（５４）を投射する投射光学系（１８）と、
当該投射光学系（１８）により投射された信号光（５４）を少なくとも１つの反射体（５０，５２）を介して受光する受光器（３４）と、
当該受光器（３４）の受光状態を監視する受光状態監視装置（３８）と、
当該受光状態監視装置（３８）の監視結果に従い、当該受光状態が所定状態以上になるように、当該偏波面調整装置（１６）の偏波調整量を制御する制御装置（２０）
とを具備することを特徴とする光空間伝送システム。
当該偏波面調整装置が、半波長板からなることを特徴とする請求項１に記載の光空間伝送システム。
少なくとも１つの反射体（１４０，１４２）を有する空間を介して第１の光送受信装置（１１０Ａ）から第２の光送受信装置（１１０Ｂ）に直線偏波の第１の信号光（１４４）を伝送し、当該第２の光送受信装置（１１０Ｂ）から当該第１の光送受信装置（１１０Ａ）に直線偏波の第２の信号光（１４６）を伝送する光空間伝送システムであって、
当該第１の光送受信装置（１１０Ａ）が、当該第２の信号光の受信状態を監視する第１の受信状態監視装置（１２６Ａ）と、当該第１の受信状態監視装置（１２６Ａ）の監視結果を当該第１の信号光により当該第２の光送受信装置（１１０Ｂ）に送信する手段（１１２Ａ）とを具備し、
当該第２の光送受信装置（１１０Ｂ）が、当該第１の信号光の受信状態を監視する第２の受信状態監視装置（１２６Ｂ）と、当該第２の受信状態監視装置（１２６Ｂ）の監視結果を当該第２の信号光により当該第１の光送受信装置（１１０Ａ）に送信する手段（１１２Ｂ）とを具備し、
当該第１の光送受信装置（１１０Ａ）が更に、当該第２の信号光により搬送される当該第２の受信状態監視装置（１２６Ｂ）の監視結果に従い、当該第１の信号光の偏波方向を調整する第１の偏波面調整装置（１１６Ａ、１２８Ａ）を具備し、
当該第２の光送受信装置（１１０Ｂ）が、当該第１の信号光により搬送される当該第１の受信状態監視装置（１２６Ａ）の監視結果に従い、当該第２の信号光の偏波方向を調整する偏波面調整装置（１１６Ｂ、１２８Ｂ）を具備する
ことを特徴とする光空間伝送システム。
当該第１及び第２の偏波面調整装置がそれぞれ、半波長板からなることを特徴とする請求項３に記載の光空間伝送システム。