JP6385312B2 - Spatial optical communication device - Google Patents

Spatial optical communication device Download PDF

Info

Publication number
JP6385312B2
JP6385312B2 JP2015111582A JP2015111582A JP6385312B2 JP 6385312 B2 JP6385312 B2 JP 6385312B2 JP 2015111582 A JP2015111582 A JP 2015111582A JP 2015111582 A JP2015111582 A JP 2015111582A JP 6385312 B2 JP6385312 B2 JP 6385312B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
telescope
spot image
optical
laser light
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.)
Active
Application number
JP2015111582A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016225883A (en
Inventor
鈴木　二郎
二郎 鈴木
俊行 安藤
俊行 安藤
英介 原口
英介 原口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2015111582A priority Critical patent/JP6385312B2/en
Publication of JP2016225883A publication Critical patent/JP2016225883A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6385312B2 publication Critical patent/JP6385312B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Telescopes (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

この発明は、信号変調したレーザービームを通信対象に送信する一方、通信対象から送信されたレーザービームを受信して、そのレーザービームを信号復調する空間光通信装置に関するものである。   The present invention relates to a spatial light communication device that transmits a signal-modulated laser beam to a communication target, receives a laser beam transmitted from the communication target, and demodulates the laser beam.

レーザービームを用いる空間光通信装置は、例えば、人工衛星や地上局などに実装される。
これにより、人工衛星同士での光通信や、人工衛星と地上局間での光通信が可能になるが、レーザービームを用いる場合、レーザービームが回折によって広がると、空間伝搬損失が増加する。
したがって、レーザービームの回折が広がることによる空間伝搬損失の増加を抑えるため、レーザービームの口径を拡大する望遠鏡や、レーザービームが通信対象を指向するように、レーザービームを屈曲させる粗追尾機構を実装する必要がある。 A spatial light communication apparatus using a laser beam is mounted on, for example, an artificial satellite or a ground station.
This enables optical communication between artificial satellites and optical communication between the artificial satellite and the ground station. However, when a laser beam is used, spatial propagation loss increases when the laser beam spreads by diffraction.
Therefore, in order to suppress the increase in spatial propagation loss due to the spread of laser beam diffraction, a telescope that expands the aperture of the laser beam and a coarse tracking mechanism that bends the laser beam so that the laser beam is directed to the communication target are implemented. There is a need to.

例えば、人工衛星に搭載される一般的な空間光通信装置では、軽量で大口径を実現するために、複数の反射鏡で構成された反射型望遠鏡を備えている。
この反射型望遠鏡として、例えば、主鏡と副鏡で構成されているカセグレン望遠鏡を用いる場合を想定すると、人工衛星の打上げ時の振動の影響や、人工衛星が軌道を周回している際の構造の経時劣化によって、主鏡と副鏡の間隔がずれるなどのアライメントずれが生じことがある。 For example, a general spatial optical communication device mounted on an artificial satellite includes a reflective telescope composed of a plurality of reflecting mirrors in order to realize a large aperture with a light weight.
Assuming that, for example, a Cassegrain telescope composed of a primary mirror and a secondary mirror is used as this reflective telescope, the influence of vibration during launch of the satellite and the structure when the satellite is orbiting Due to deterioration with time, misalignment such as a gap between the primary mirror and the secondary mirror may occur.

カセグレン望遠鏡における主鏡副鏡間のアライメントずれは、カセグレン望遠鏡を透過するレーザービームに波面歪を生じさせるため、レーザービームの広がりが生じて、空間伝搬損失が増大する原因になる。
以下の特許文献１には、電動で移動可能なクサビ形ガラスや、形状の可変が可能な補償光学ミラーを内部の光路に配置することで、カセグレン望遠鏡で生じる波面誤差を補償している空間光通信装置が開示されている。 The misalignment between the primary and secondary mirrors in the Cassegrain telescope causes wavefront distortion in the laser beam that passes through the Cassegrain telescope, causing the laser beam to spread and causing a spatial propagation loss to increase.
Patent Document 1 below describes a spatial light that compensates for a wavefront error generated by a Cassegrain telescope by arranging a wedge-shaped glass that can be moved electrically and a compensating optical mirror that can change its shape in an internal optical path. A communication device is disclosed.

特開２０００−６８９３４号公報（図１）JP 2000-68934 A (FIG. 1)

従来の空間光通信装置は以上のように構成されているので、カセグレン望遠鏡で生じる波面誤差を補償して、空間伝搬損失の増加を抑えることができる。しかし、カセグレン望遠鏡で生じる波面誤差を補償する際に、レーザービームを受信して、そのレーザービームから波面誤差の補償量を算出する必要があるが、通信対象から送信されるレーザービームは、一般的に信号強度が小さく、信号対雑音比が小さいため、波面誤差の補償量を高精度に算出することが困難である。このため、信号強度が大きいレーザービームを送信することが可能な光地上局からレーザービームを受信することがあるが、光地上局から送信されるレーザービームを受信することができない環境下では、カセグレン望遠鏡で生じる波面誤差を補償することができないという課題があった。   Since the conventional space optical communication apparatus is configured as described above, it is possible to compensate for a wavefront error generated in the Cassegrain telescope and suppress an increase in space propagation loss. However, when compensating for the wavefront error generated by the Cassegrain telescope, it is necessary to receive the laser beam and calculate the compensation amount of the wavefront error from the laser beam. Since the signal intensity is small and the signal-to-noise ratio is small, it is difficult to calculate the compensation amount of the wavefront error with high accuracy. For this reason, a laser beam may be received from an optical ground station capable of transmitting a laser beam having a high signal intensity, but in an environment where the laser beam transmitted from the optical ground station cannot be received, Cassegrain There was a problem that the wavefront error generated in the telescope could not be compensated.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、光地上局から送信されるレーザービームを受信することなく、望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償することができる空間光通信装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a spatial optical communication apparatus that can compensate for the influence caused by misalignment of a telescope without receiving a laser beam transmitted from an optical ground station. The purpose is to obtain.

この発明に係る空間光通信装置は、送信光であるレーザ光のビーム口径を拡大する一方、受信光であるレーザ光のビーム口径を縮小する望遠鏡と、望遠鏡によりビーム口径が拡大されたレーザ光を屈曲させて空間に放射する一方、空間から到来してくるレーザ光を屈曲させて望遠鏡の方向に出射する粗追尾機構と、レーザ光を反射する平面原器と、通信対象とレーザ光の送受信を行う際には、レーザ光が通信対象を指向するように粗追尾機構を構成している反射鏡を制御し、望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償する際には、望遠鏡により口径が拡大されたレーザ光が平面原器に反射されて望遠鏡に戻るように反射鏡を制御する反射鏡制御機構と、平面原器に反射されて望遠鏡に戻されたレーザ光を集光して集光スポット像を生成する第１の集光スポット像生成部と、第１の集光スポット像生成部により生成された集光スポット像から、望遠鏡のアライメントずれに伴うレーザ光の空間伝搬損失を算出する伝搬損失算出部とを設け、強度調整部が、伝搬損失算出部により算出された空間伝搬損失が大きい程、送信光の強度を高めるようにしたものである。   A spatial light communication device according to the present invention includes a telescope that expands a beam diameter of a laser beam that is transmitted light, while reducing a beam diameter of a laser beam that is a received light, and a laser beam whose beam diameter is expanded by the telescope. While bending and emitting to the space, the laser beam coming from the space is bent and emitted in the direction of the telescope, the planar master that reflects the laser beam, and the transmission and reception of the laser beam with the communication target When performing the control, the reflector that configures the coarse tracking mechanism is controlled so that the laser beam is directed to the communication target, and when compensating for the influence caused by the misalignment of the telescope, the aperture is enlarged by the telescope. A reflecting mirror control mechanism that controls the reflecting mirror so that the laser beam is reflected by the plane master and returns to the telescope, and the laser beam reflected by the planar prototype and returned to the telescope is condensed to produce a focused spot image. Generate And a propagation loss calculation unit that calculates a spatial propagation loss of the laser light due to the misalignment of the telescope from the focused spot image generated by the first focused spot image generation unit. The intensity adjusting unit increases the intensity of the transmitted light as the spatial propagation loss calculated by the propagation loss calculating unit increases.

この発明によれば、望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償する際には、望遠鏡により口径が拡大されたレーザ光が平面原器に反射されて望遠鏡に戻るように、粗追尾機構を構成している反射鏡を制御する反射鏡制御機構と、平面原器に反射されて望遠鏡に戻されたレーザ光を集光して集光スポット像を生成する第１の集光スポット像生成部と、第１の集光スポット像生成部により生成された集光スポット像から、望遠鏡のアライメントずれに伴うレーザ光の空間伝搬損失を算出する伝搬損失算出部とを設け、強度調整部が、伝搬損失算出部により算出された空間伝搬損失が大きい程、送信光の強度を高めるように構成したので、光地上局から送信されるレーザ光を受信することなく、望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償することができる効果がある。   According to the present invention, when compensating for the influence due to the misalignment of the telescope, the coarse tracking mechanism is configured so that the laser beam whose diameter is enlarged by the telescope is reflected by the planar master and returns to the telescope. A reflecting mirror control mechanism that controls the reflecting mirror, a first focused spot image generating unit that collects the laser light reflected by the planar master and returned to the telescope to generate a focused spot image, A propagation loss calculating unit that calculates a spatial propagation loss of laser light accompanying a misalignment of the telescope from the focused spot image generated by one focused spot image generating unit, and the intensity adjusting unit is a propagation loss calculating unit Since the greater the spatial propagation loss calculated by the above, the higher the intensity of the transmitted light, the laser beam transmitted from the optical ground station is not received. There is an effect that can.

この発明の実施の形態１による空間光通信装置を示す構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows the space optical communication apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１による空間光通信装置の光アンテナ部の校正ポジションを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calibration position of the optical antenna part of the space optical communication apparatus by Embodiment 1 of this invention.

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。   Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による空間光通信装置を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１による空間光通信装置の光アンテナ部の校正ポジションを示す説明図である。
図１及び図２において、空間光通信装置は、光アンテナ部１と光送受信部２から構成されており、光アンテナ部１は、例えば平面板状の構造である支持構造１０に支持されている。
光アンテナ部１の望遠鏡１１は主鏡１２と副鏡１３から構成されており、光送受信部２から出力された送信光であるレーザービーム（レーザ光）のビーム口径を拡大する一方、受信光であるレーザービーム（レーザ光）のビーム口径を縮小するカセグレン望遠鏡である。
図１では、望遠鏡１１がカセグレン望遠鏡である例を示しているが、送信光であるレーザービームのビーム口径を拡大する一方、受信光であるレーザービームのビーム口径を縮小する機能を有する望遠鏡であれば、カセグレン望遠鏡に限るものではない。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a spatial optical communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a calibration position of an optical antenna unit of the spatial optical communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. .
1 and 2, the spatial optical communication apparatus includes an optical antenna unit 1 and an optical transmission / reception unit 2, and the optical antenna unit 1 is supported by a support structure 10 that is a flat plate-like structure, for example. .
The telescope 11 of the optical antenna unit 1 is composed of a primary mirror 12 and a secondary mirror 13, and expands the beam diameter of a laser beam (laser light) that is transmitted light output from the optical transmission / reception unit 2, while receiving light. This is a Cassegrain telescope that reduces the beam diameter of a laser beam.
FIG. 1 shows an example in which the telescope 11 is a Cassegrain telescope. However, the telescope 11 may be a telescope having a function of expanding the beam diameter of a laser beam as transmission light and reducing the beam diameter of a laser beam as reception light. For example, it is not limited to the Cassegrain telescope.

粗追尾機構１４は回転駆動する２枚の平面鏡（反射鏡）１５，１６から構成されており、望遠鏡１１によりビーム口径が拡大されたレーザービームを屈曲させて空間に放射する一方、空間から到来してくるレーザービームを屈曲させて望遠鏡１１の方向に出射する。
図１では、粗追尾機構１４から空間に放射されるレーザービームの方向が右方向である例を示している。
図１の粗追尾機構１４は、右方向を中心に１８０度の半球状範囲を指向することが可能なように構成されている。
なお、粗追尾機構１４の具体的な構造は、例えば、以下の非特許文献１に開示されている。
［非特許文献１］
「A Coarse Pointing Assembly for Optical Communication」 G. Szekely1, D. Blum*, M. Humphries*, A. Koller*, D. Mussett*, S. Schuler* and P. Vogt* The coarse tracking mechanism 14 is composed of two plane mirrors (reflecting mirrors) 15 and 16 that are driven to rotate. The telescope 11 radiates the laser beam whose beam diameter is enlarged by the telescope 11 while radiating it into the space. The incoming laser beam is bent and emitted in the direction of the telescope 11.
FIG. 1 shows an example in which the direction of the laser beam emitted to the space from the coarse tracking mechanism 14 is the right direction.
The coarse tracking mechanism 14 of FIG. 1 is configured to be able to direct a hemispherical range of 180 degrees centering on the right direction.
In addition, the specific structure of the rough tracking mechanism 14 is disclosed by the following nonpatent literature 1, for example.
[Non-Patent Document 1]
"A Coarse Pointing Assembly for Optical Communication" G. Szekely 1 , D. Blum * , M. Humphries * , A. Koller * , D. Mussett * , S. Schuler * and P. Vogt *

平面原器１７は支持構造１０に支持されており、レーザービームを反射する反射面を備えている。
反射鏡制御機構１８は例えば電動モータなどから構成されており、通信対象とレーザービームの送受信を行う際には、そのレーザービームが通信対象を指向するように２枚の平面鏡１５，１６を制御し、望遠鏡１１における主鏡１２と副鏡１３間のアライメントずれに伴う影響を補償する際には、図２に示すように、望遠鏡１１により口径が拡大されたレーザービームが平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻るように２枚の平面鏡１５，１６の角度を制御する。
反射鏡制御機構１８が粗追尾機構１４を構成している平面鏡１５，１６を制御することで、平面鏡１５，１６は、それぞれ直交する２軸を中心とする回転運動を行う。回転運動の回転軸は図示せぬ旋回ベアリングにより構成されている。 The planar master 17 is supported by the support structure 10 and includes a reflecting surface that reflects the laser beam.
The reflecting mirror control mechanism 18 is composed of, for example, an electric motor, and when transmitting / receiving a laser beam to / from a communication target, the reflecting mirror control mechanism 18 controls the two plane mirrors 15 and 16 so that the laser beam is directed to the communication target. When compensating for the effect of the misalignment between the primary mirror 12 and the secondary mirror 13 in the telescope 11, the laser beam whose diameter is enlarged by the telescope 11 is reflected by the planar master 17 as shown in FIG. Then, the angles of the two plane mirrors 15 and 16 are controlled so as to return to the telescope 11.
When the reflecting mirror control mechanism 18 controls the plane mirrors 15 and 16 constituting the rough tracking mechanism 14, the plane mirrors 15 and 16 perform rotational movements about two orthogonal axes, respectively. The rotary shaft of the rotary motion is constituted by a swivel bearing (not shown).

光送受信部２の光送信装置２１は通信のために変調された送信光であるレーザービームを出力する装置である。
光受信装置２２は通信対象から送信された受信光であるレーザービームを受光して光電変換し、光電変換後の電気信号である変調信号を復調する装置である。
ビームスプリッタ２３は例えばレーザービームを透過成分と反射成分に分岐する部分反射コーティングが施されている平面ガラス板で構成されており、受信光である望遠鏡１１により口径が縮小されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を粗追尾センサ２９の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を精追尾機構２４の方向に出力する。
また、ビームスプリッタ２３は精追尾機構２４から出力された送信光であるレーザービームが入射されると、そのレーザービームを望遠鏡１１の方向に出力する。 The optical transmission device 21 of the optical transmission / reception unit 2 is a device that outputs a laser beam that is transmission light modulated for communication.
The optical receiver 22 is a device that receives and photoelectrically converts a laser beam that is received light transmitted from a communication target, and demodulates a modulated signal that is an electrical signal after photoelectric conversion.
The beam splitter 23 is composed of, for example, a flat glass plate on which a partial reflection coating for branching a laser beam into a transmission component and a reflection component is applied, and a laser beam whose diameter is reduced by the telescope 11 which is received light is incident thereon. Then, the transmitted component of the laser beam is output in the direction of the coarse tracking sensor 29, and the reflected component of the laser beam is output in the direction of the fine tracking mechanism 24.
The beam splitter 23 outputs the laser beam in the direction of the telescope 11 when a laser beam that is transmission light output from the fine tracking mechanism 24 is incident.

精追尾機構２４は粗追尾機構１４では追尾しきれない高速に変化する微振動による角度ずれを補正するアクティブ光学素子である。
即ち、精追尾機構２４は例えば２つの電磁駆動アクチュエータによって設置角度が変えられる平面鏡を備えた高速ステアリングミラーで構成されており、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に出力する一方、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２３の方向に出力する光学素子である。 The fine tracking mechanism 24 is an active optical element that corrects angular deviation caused by fine vibrations that change at a high speed that cannot be tracked by the coarse tracking mechanism 14.
That is, the fine tracking mechanism 24 is composed of, for example, a high-speed steering mirror having a plane mirror whose installation angle can be changed by two electromagnetic drive actuators. The laser beam output from the beam splitter 23 is bent, and the laser beam is An optical element that outputs in the direction of the beam splitter 25, bends the laser beam output from the beam splitter 25, and outputs the laser beam in the direction of the beam splitter 23.

ビームスプリッタ２５は例えばレーザービームを透過成分と反射成分に分岐する部分反射コーティングが施されている平面ガラス板で構成されており、精追尾機構２４から出力されたレーザービームをビームスプリッタ２６の方向に出力する一方、光行差補正機構２７から出力されたレーザービームを精追尾機構２４の方向に出力する。
ビームスプリッタ２６は例えばレーザービームを透過成分と反射成分に分岐する部分反射コーティングが施されている平面ガラス板で構成されており、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を光受信装置２２の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を反射ミラー２８の方向に出力する。 The beam splitter 25 is composed of, for example, a flat glass plate provided with a partial reflection coating that divides the laser beam into a transmission component and a reflection component, and the laser beam output from the fine tracking mechanism 24 is directed toward the beam splitter 26. On the other hand, the laser beam output from the optical difference correction mechanism 27 is output in the direction of the fine tracking mechanism 24.
The beam splitter 26 is composed of, for example, a flat glass plate provided with a partial reflection coating that divides the laser beam into a transmission component and a reflection component. When the laser beam output from the beam splitter 25 is incident, the laser beam The transmitted component of the beam is output in the direction of the optical receiver 22, and the reflected component of the laser beam is output in the direction of the reflecting mirror 28.

光行差補正機構２７は例えば精追尾機構２４と同様の高速ステアリングミラーで構成されており、光送信装置２１から出力されたレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に反射するものであるが、光行差を補正するために設けられている。
光行差とは、通信距離が非常に長い場合、通信対象から送信されたレーザービームが自局である本空間光通信装置に到達する時間や、自局から送信されたレーザービームが通信対象に到達する時間において、自局と通信対象間の相対速度差にしたがって相対位置が変化することにより生じる無視できない角度ずれを意味する。
反射ミラー２８はビームスプリッタ２６から出力されたレーザービームを精追尾センサ３２の方向に反射する。 The optical difference correction mechanism 27 is composed of, for example, a high-speed steering mirror similar to the fine tracking mechanism 24 and reflects the laser beam output from the optical transmission device 21 in the direction of the beam splitter 25. It is provided to correct the difference.
The optical difference means that when the communication distance is very long, the time that the laser beam transmitted from the communication target reaches the space optical communication device that is the local station, or the laser beam transmitted from the local station is the communication target. It means a non-negligible angular deviation caused by the relative position changing in accordance with the relative speed difference between the local station and the communication target in the time of arrival.
The reflection mirror 28 reflects the laser beam output from the beam splitter 26 in the direction of the fine tracking sensor 32.

粗追尾センサ２９は例えば集光レンズとＣＣＤなどの二次元撮像素子で構成されており、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成するとともに、その集光スポット像の位置から、受信光であるレーザービームの到来方向を検出する。なお、粗追尾センサ２９は第１の集光スポット像生成部を構成している。
粗追尾センサ２９により検出されたレーザービームの到来方向は、反射鏡制御機構１８にフィードバックされ、通信対象とレーザービームの送受信を行う際に、反射鏡制御機構１８が、レーザービームの到来方向にしたがって平面鏡１５，１６の角度を制御する。 The coarse tracking sensor 29 is composed of, for example, a condensing lens and a two-dimensional image sensor such as a CCD, and condenses the laser beam output from the beam splitter 23 to generate a condensing spot image. From the position of the image, the direction of arrival of the laser beam that is received light is detected. Note that the coarse tracking sensor 29 constitutes a first focused spot image generation unit.
The direction of arrival of the laser beam detected by the coarse tracking sensor 29 is fed back to the reflector control mechanism 18, and the reflector control mechanism 18 follows the direction of arrival of the laser beam when transmitting / receiving the laser beam to / from the communication target. The angle of the plane mirrors 15 and 16 is controlled.

伝搬損失算出部３０は粗追尾センサ２９により生成された集光スポット像の広がりである直径から、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失を算出する。
強度調整部３１は伝搬損失算出部３０により算出された空間伝搬損失が大きい程、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度が高くなるように、光送信装置２１を制御する。 The propagation loss calculation unit 30 calculates the spatial propagation loss of the laser beam accompanying the misalignment of the telescope 11 from the diameter that is the spread of the focused spot image generated by the rough tracking sensor 29.
The intensity adjustment unit 31 controls the optical transmission device 21 so that the intensity of the laser beam output from the optical transmission device 21 increases as the spatial propagation loss calculated by the propagation loss calculation unit 30 increases.

精追尾センサ３２は例えば集光レンズと４象限フォトダイオードなどの受光素子で構成されており、反射ミラー２８により反射されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成するとともに、その集光スポット像の位置から、受信光であるレーザービームの到来方向を検出する。なお、精追尾センサ３２は第２の集光スポット像生成部を構成している。
精追尾センサ３２により検出されたレーザービームの到来方向は、精追尾機構２４にフィードバックされ、通信対象とレーザービームの送受信を行う際に、精追尾機構２４が、レーザービームの到来方向にしたがって、精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度を制御する。 The fine tracking sensor 32 is composed of a light receiving element such as a condensing lens and a four-quadrant photodiode, for example, and condenses the laser beam reflected by the reflecting mirror 28 to generate a condensing spot image. The arrival direction of the laser beam, which is the received light, is detected from the position of the spot image. The fine tracking sensor 32 constitutes a second focused spot image generation unit.
The direction of arrival of the laser beam detected by the fine tracking sensor 32 is fed back to the fine tracking mechanism 24, and when performing transmission / reception of the laser beam with the communication target, the fine tracking mechanism 24 adjusts the precision according to the direction of arrival of the laser beam. The angle of the plane mirror that constitutes the tracking mechanism 24 is controlled.

角度ずれ検出部３３は精追尾センサ３２により生成された集光スポット像から、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出する。
角度ずれ補償部３４は角度ずれ検出部３３により検出された角度ずれが減少するように精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度（光学素子の設置角度）を調整する。 The angle deviation detection unit 33 detects the angle deviation of the laser light accompanying the alignment deviation of the telescope 11 from the focused spot image generated by the fine tracking sensor 32.
The angle deviation compensator 34 adjusts the angle of the plane mirror (the installation angle of the optical element) constituting the fine tracking mechanism 24 so that the angle deviation detected by the angle deviation detector 33 is reduced.

次に動作について説明する。
最初に、空間光通信装置が、送信光であるレーザービームを通信対象に送信する際の動作を説明する。
まず、光送受信部２の光送信装置２１は、通信のために変調された送信光であるレーザービームを出力する。
光行差補正機構２７は、光送信装置２１がレーザービームを出力すると、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に反射する。 Next, the operation will be described.
First, an operation when the spatial light communication apparatus transmits a laser beam, which is transmission light, to a communication target will be described.
First, the optical transmission device 21 of the optical transmission / reception unit 2 outputs a laser beam that is transmission light modulated for communication.
When the optical transmitter 21 outputs a laser beam, the optical difference correction mechanism 27 reflects the laser beam toward the beam splitter 25.

ビームスプリッタ２５は、光行差補正機構２７により反射されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームを精追尾機構２４の方向に出力する。
精追尾機構２４は、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２３の方向に出力する。
ビームスプリッタ２３は、精追尾機構２４から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームを光アンテナ部１の望遠鏡１１の方向に出力する。 When the laser beam reflected by the optical difference correction mechanism 27 is incident, the beam splitter 25 outputs the laser beam in the direction of the fine tracking mechanism 24.
The fine tracking mechanism 24 bends the laser beam output from the beam splitter 25 and outputs the laser beam in the direction of the beam splitter 23.
When the laser beam output from the fine tracking mechanism 24 is incident, the beam splitter 23 outputs the laser beam in the direction of the telescope 11 of the optical antenna unit 1.

光アンテナ部１の望遠鏡１１は、光送受信部２のビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームのビーム口径を拡大し、ビーム口径拡大後のレーザービームを粗追尾機構１４に出力する。
粗追尾機構１４は、２枚の平面鏡１５，１６が望遠鏡１１から出力されたレーザービームを屈曲させて空間に放射する。
反射鏡制御機構１８は、粗追尾機構１４から放射されるレーザービームが通信対象を指向するように、２枚の平面鏡１５，１６の角度を制御する。 The telescope 11 of the optical antenna unit 1 enlarges the beam diameter of the laser beam output from the beam splitter 23 of the optical transmission / reception unit 2 and outputs the laser beam after the beam diameter enlargement to the rough tracking mechanism 14.
In the rough tracking mechanism 14, the two plane mirrors 15 and 16 bend the laser beam output from the telescope 11 and radiate it into the space.
The reflecting mirror control mechanism 18 controls the angles of the two plane mirrors 15 and 16 so that the laser beam emitted from the rough tracking mechanism 14 is directed to the communication target.

次に、空間光通信装置が、通信対象から放射されたレーザービームを受信する際の動作を説明する。
光アンテナ部１の粗追尾機構１４は、２枚の平面鏡１５，１６が空間から到来してくるレーザービームを屈曲させて望遠鏡１１の方向に出射する。
望遠鏡１１は、粗追尾機構１４から出射されたレーザービームのビーム口径を縮小し、ビーム口径縮小後のレーザービームを光送受信部２のビームスプリッタ２３に出力する。 Next, an operation when the spatial light communication apparatus receives a laser beam emitted from a communication target will be described.
The rough tracking mechanism 14 of the optical antenna unit 1 causes the two plane mirrors 15 and 16 to bend the laser beam coming from the space and emit it in the direction of the telescope 11.
The telescope 11 reduces the beam diameter of the laser beam emitted from the coarse tracking mechanism 14 and outputs the laser beam after the beam diameter reduction to the beam splitter 23 of the optical transceiver 2.

光送受信部２のビームスプリッタ２３は、望遠鏡１１から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を粗追尾センサ２９の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を精追尾機構２４の方向に出力する。
精追尾機構２４は、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に出力する。 When the laser beam output from the telescope 11 is incident, the beam splitter 23 of the optical transmission / reception unit 2 outputs the transmitted component of the laser beam in the direction of the coarse tracking sensor 29 and finely tracks the reflected component of the laser beam. Output in the direction of the mechanism 24.
The fine tracking mechanism 24 bends the laser beam output from the beam splitter 23 and outputs the laser beam in the direction of the beam splitter 25.

ビームスプリッタ２５は、精追尾機構２４から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームをビームスプリッタ２６の方向に出力する。
ビームスプリッタ２６は、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を光受信装置２２の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を反射ミラー２８の方向に出力する。
光受信装置２２は、ビームスプリッタ２６から出力されたレーザービームを受光して光電変換し、光電変換後の電気信号である変調信号を復調する。 When the laser beam output from the fine tracking mechanism 24 is incident, the beam splitter 25 outputs the laser beam in the direction of the beam splitter 26.
When the laser beam output from the beam splitter 25 is incident, the beam splitter 26 outputs the transmitted component of the laser beam in the direction of the optical receiver 22, and the reflected component of the laser beam in the direction of the reflection mirror 28. Output.
The optical receiver 22 receives and laser-converts the laser beam output from the beam splitter 26, and demodulates a modulation signal that is an electrical signal after photoelectric conversion.

粗追尾センサ２９は、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する。この集光スポット像の結像位置は、光アンテナ部１の粗追尾機構１４に入射された受信光であるレーザービームの角度に略比例して変位する。
粗追尾センサ２９は、集光スポット像を生成すると、その集光スポット像の結像位置から、受信光であるレーザービームの到来方向を検出する。粗追尾センサ２９により検出されたレーザービームの到来方向は、反射鏡制御機構１８にフィードバックされる。
反射鏡制御機構１８は、粗追尾センサ２９により検出されたレーザービームの到来方向にしたがって平面鏡１５，１６の角度を制御する。これにより、レーザービームの到来方向が通信対象を指向するように追尾される。 The coarse tracking sensor 29 condenses the laser beam output from the beam splitter 23 to generate a focused spot image. The focused spot image is formed at a position that is substantially proportional to the angle of the laser beam that is received light that enters the rough tracking mechanism 14 of the optical antenna unit 1.
When the coarse tracking sensor 29 generates a focused spot image, the coarse tracking sensor 29 detects the arrival direction of the laser beam that is the received light from the imaging position of the focused spot image. The arrival direction of the laser beam detected by the coarse tracking sensor 29 is fed back to the reflecting mirror control mechanism 18.
The reflecting mirror control mechanism 18 controls the angles of the plane mirrors 15 and 16 according to the direction of arrival of the laser beam detected by the coarse tracking sensor 29. As a result, the arrival direction of the laser beam is tracked so as to be directed to the communication target.

反射ミラー２８は、ビームスプリッタ２６から出力されたレーザービームを精追尾センサ３２の方向に反射する。
精追尾センサ３２は、反射ミラー２８により反射されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する。この集光スポット像の結像位置は、光アンテナ部１の粗追尾機構１４に入射された受信光であるレーザービームの角度に略比例して変位する。
精追尾センサ３２は、集光スポット像を生成すると、その集光スポット像の結像位置から、受信光であるレーザービームの到来方向を検出する。精追尾センサ３２により検出されたレーザービームの到来方向は、精追尾機構２４にフィードバックされる。
精追尾機構２４は、精追尾センサ３２により検出されたレーザービームの到来方向にしたがって精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度を制御する。 The reflection mirror 28 reflects the laser beam output from the beam splitter 26 toward the fine tracking sensor 32.
The fine tracking sensor 32 condenses the laser beam reflected by the reflecting mirror 28 to generate a focused spot image. The focused spot image is formed at a position that is substantially proportional to the angle of the laser beam that is received light that enters the rough tracking mechanism 14 of the optical antenna unit 1.
When generating the focused spot image, the fine tracking sensor 32 detects the arrival direction of the laser beam that is the received light from the imaging position of the focused spot image. The direction of arrival of the laser beam detected by the fine tracking sensor 32 is fed back to the fine tracking mechanism 24.
The fine tracking mechanism 24 controls the angle of the plane mirror constituting the fine tracking mechanism 24 according to the arrival direction of the laser beam detected by the fine tracking sensor 32.

次に、空間光通信装置が、望遠鏡１１のアライメントずれに伴う影響を補償する際の動作を説明する。
まず、反射鏡制御機構１８は、望遠鏡１１のアライメントずれに伴う影響を補償する場合、図２に示すように、望遠鏡１１からレーザービームが放射されると、そのレーザービームが平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻るように２枚の平面鏡１５，１６の角度を制御する。
以下、レーザービームが平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻る平面鏡１５，１６の位置を校正ポジションと称する。 Next, the operation when the spatial light communication device compensates for the influence caused by the misalignment of the telescope 11 will be described.
First, when the mirror control mechanism 18 compensates for the influence caused by the misalignment of the telescope 11, when the laser beam is emitted from the telescope 11, as shown in FIG. Then, the angles of the two plane mirrors 15 and 16 are controlled so as to return to the telescope 11.
Hereinafter, the positions of the plane mirrors 15 and 16 where the laser beam is reflected by the plane master 17 and returns to the telescope 11 are referred to as calibration positions.

光送信装置２１は、反射鏡制御機構１８が校正ポジションを設定すると、レーザービームを出力する。
光行差補正機構２７は、光送信装置２１がレーザービームを出力すると、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に反射する。 The optical transmitter 21 outputs a laser beam when the reflecting mirror control mechanism 18 sets a calibration position.
When the optical transmitter 21 outputs a laser beam, the optical difference correction mechanism 27 reflects the laser beam toward the beam splitter 25.

ビームスプリッタ２５は、光行差補正機構２７により反射されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームを精追尾機構２４の方向に出力する。
精追尾機構２４は、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２３の方向に出力する。
ビームスプリッタ２３は、精追尾機構２４から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームを光アンテナ部１の望遠鏡１１の方向に出力する。 When the laser beam reflected by the optical difference correction mechanism 27 is incident, the beam splitter 25 outputs the laser beam in the direction of the fine tracking mechanism 24.
The fine tracking mechanism 24 bends the laser beam output from the beam splitter 25 and outputs the laser beam in the direction of the beam splitter 23.
When the laser beam output from the fine tracking mechanism 24 is incident, the beam splitter 23 outputs the laser beam in the direction of the telescope 11 of the optical antenna unit 1.

光アンテナ部１の望遠鏡１１は、光送受信部２のビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームのビーム口径を拡大し、ビーム口径拡大後のレーザービームを粗追尾機構１４に出力する。
粗追尾機構１４は、２枚の平面鏡１５，１６が望遠鏡１１から出力されたレーザービームを屈曲させて、そのレーザービームを平面原器１７の方向に出力する。
平面原器１７は、粗追尾機構１４から出力されたレーザービームを反射する。平面原器１７により反射されたレーザービームは、図２に示すように、粗追尾機構１４を介して、望遠鏡１１に戻る。
これにより、望遠鏡１１では、通信対象から放射されたレーザービームを受信する場合と同様に、粗追尾機構１４から出射されたレーザービームのビーム口径を縮小し、ビーム口径縮小後のレーザービームを光送受信部２のビームスプリッタ２３に出力する。 The telescope 11 of the optical antenna unit 1 enlarges the beam diameter of the laser beam output from the beam splitter 23 of the optical transmission / reception unit 2 and outputs the laser beam after the beam diameter enlargement to the rough tracking mechanism 14.
In the rough tracking mechanism 14, the two plane mirrors 15 and 16 bend the laser beam output from the telescope 11 and output the laser beam in the direction of the plane master 17.
The planar master 17 reflects the laser beam output from the rough tracking mechanism 14. The laser beam reflected by the planar master 17 returns to the telescope 11 via the coarse tracking mechanism 14 as shown in FIG.
As a result, the telescope 11 reduces the beam diameter of the laser beam emitted from the coarse tracking mechanism 14 and transmits / receives the laser beam after the beam diameter reduction as in the case of receiving the laser beam emitted from the communication target. Output to the beam splitter 23 of the unit 2.

光送受信部２のビームスプリッタ２３は、望遠鏡１１から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を粗追尾センサ２９の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を精追尾機構２４の方向に出力する。
精追尾機構２４は、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に出力する。 When the laser beam output from the telescope 11 is incident, the beam splitter 23 of the optical transmission / reception unit 2 outputs the transmitted component of the laser beam in the direction of the coarse tracking sensor 29 and finely tracks the reflected component of the laser beam. Output in the direction of the mechanism 24.
The fine tracking mechanism 24 bends the laser beam output from the beam splitter 23 and outputs the laser beam in the direction of the beam splitter 25.

ビームスプリッタ２５は、精追尾機構２４から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームをビームスプリッタ２６の方向に出力する。
ビームスプリッタ２６は、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの反射成分を反射ミラー２８の方向に出力する。
反射ミラー２８は、ビームスプリッタ２６から出力されたレーザービームを精追尾センサ３２の方向に反射する。 When the laser beam output from the fine tracking mechanism 24 is incident, the beam splitter 25 outputs the laser beam in the direction of the beam splitter 26.
When the laser beam output from the beam splitter 25 is incident, the beam splitter 26 outputs a reflected component of the laser beam in the direction of the reflection mirror 28.
The reflection mirror 28 reflects the laser beam output from the beam splitter 26 toward the fine tracking sensor 32.

粗追尾センサ２９は、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する。
伝搬損失算出部３０は、粗追尾センサ２９が集光スポット像を生成すると、その集光スポット像の広がりである直径から、望遠鏡１１を構成している主鏡１２と副鏡１３間のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失を算出する。
ここで、望遠鏡１１を構成している主鏡１２と副鏡１３間でアライメントずれが生じている場合、そのアライメントずれの影響でレーザービームの波面歪や角度ずれが生じる。また、波面歪が生じている場合、粗追尾センサ２９により生成される集光スポット像の直径は、その波面歪が大きい程、大きくなる。
この実施の形態１では、例えば、予め集光スポット像の直径と空間伝搬損失との関係をシミュレーションしており、伝搬損失算出部３０が、集光スポット像の直径と空間伝搬損失との関係を示すテーブルを備えているものを想定している。
伝搬損失算出部３０が当該テーブルを備えている場合、そのテーブルを参照すれば、粗追尾センサ２９により生成された集光スポット像の直径に対応する空間伝搬損失を特定することができる。
ここでは、伝搬損失算出部３０がテーブルを参照して、集光スポット像の直径に対応する空間伝搬損失を特定する例を示しているが、予め用意している計算式を用いて、集光スポット像の直径からレーザービームの空間伝搬損失を算出するようにしてもよい。 The coarse tracking sensor 29 condenses the laser beam output from the beam splitter 23 to generate a focused spot image.
When the coarse tracking sensor 29 generates a focused spot image, the propagation loss calculating unit 30 shifts the alignment between the primary mirror 12 and the secondary mirror 13 constituting the telescope 11 from the diameter that is the spread of the focused spot image. Calculate the spatial propagation loss of the laser beam due to.
Here, when an alignment shift occurs between the primary mirror 12 and the secondary mirror 13 constituting the telescope 11, a wavefront distortion or an angular shift of the laser beam occurs due to the influence of the alignment shift. Further, when wavefront distortion occurs, the diameter of the focused spot image generated by the coarse tracking sensor 29 increases as the wavefront distortion increases.
In the first embodiment, for example, the relationship between the diameter of the focused spot image and the spatial propagation loss is simulated in advance, and the propagation loss calculating unit 30 determines the relationship between the diameter of the focused spot image and the spatial propagation loss. Assume one with a table to show.
When the propagation loss calculation unit 30 includes the table, the spatial propagation loss corresponding to the diameter of the focused spot image generated by the coarse tracking sensor 29 can be specified by referring to the table.
Here, an example is shown in which the propagation loss calculation unit 30 refers to the table to identify the spatial propagation loss corresponding to the diameter of the focused spot image, but the focused light is calculated using a calculation formula prepared in advance. The spatial propagation loss of the laser beam may be calculated from the diameter of the spot image.

強度調整部３１は、伝搬損失算出部３０がレーザービームの空間伝搬損失を算出すると、その空間伝搬損失が大きい程、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度が高くなるように、光送信装置２１を制御する。これにより、波面歪によるレーザービームの空間伝搬損失の影響が補償される。
ただし、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度には上限があるので、その上限を超えない範囲で、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度が高められる。したがって、空間伝搬損失が極めて大きい場合、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度を調整するだけでは、波面歪によるレーザービームの空間伝搬損失の影響が十分に補償されない場合もあるが、その場合でも、レーザービームの空間伝搬損失の影響は低減される。 When the propagation loss calculation unit 30 calculates the spatial propagation loss of the laser beam, the intensity adjustment unit 31 performs optical transmission so that the intensity of the laser beam output from the optical transmission device 21 increases as the spatial propagation loss increases. The apparatus 21 is controlled. Thereby, the influence of the spatial propagation loss of the laser beam due to the wavefront distortion is compensated.
However, since the intensity of the laser beam output from the optical transmitter 21 has an upper limit, the intensity of the laser beam output from the optical transmitter 21 can be increased within a range not exceeding the upper limit. Therefore, when the spatial propagation loss is extremely large, the effect of the spatial propagation loss of the laser beam due to the wavefront distortion may not be sufficiently compensated only by adjusting the intensity of the laser beam output from the optical transmission device 21. Even in this case, the influence of the spatial propagation loss of the laser beam is reduced.

精追尾センサ３２は、反射ミラー２８により反射されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する。
角度ずれ検出部３３は、精追尾センサ３２が集光スポット像を生成すると、その集光スポット像から、望遠鏡１１を構成している主鏡１２と副鏡１３間のアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出する。この集光スポット像の結像位置は、アライメントずれに略比例して変位するので、その変位量からアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出することができる。
角度ずれ補償部３４は、角度ずれ検出部３３が角度ずれを検出すると、その角度ずれが減少するように精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度を調整する。あるいは、その角度ずれが減少するように粗追尾機構１４を構成している平面鏡１５，１６の角度を調整する。これにより、アライメントずれに伴う角度ずれの影響を補償することができる。 The fine tracking sensor 32 condenses the laser beam reflected by the reflecting mirror 28 to generate a focused spot image.
When the fine tracking sensor 32 generates a focused spot image, the angle shift detection unit 33 detects the laser light accompanying the alignment shift between the primary mirror 12 and the secondary mirror 13 constituting the telescope 11 from the focused spot image. Detect angular deviation. Since the focused spot image is displaced in proportion to the misalignment, the angle deviation of the laser beam accompanying the misalignment can be detected from the displacement.
When the angular deviation detecting unit 33 detects the angular deviation, the angular deviation compensating unit 34 adjusts the angle of the plane mirror that constitutes the fine tracking mechanism 24 so that the angular deviation is reduced. Alternatively, the angles of the plane mirrors 15 and 16 constituting the coarse tracking mechanism 14 are adjusted so that the angular deviation is reduced. As a result, it is possible to compensate for the influence of the angle shift accompanying the alignment shift.

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失の影響を補償する際には、望遠鏡１１により口径が拡大されたレーザービームが平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻るように、粗追尾機構１４を構成している平面鏡１５，１６を制御する反射鏡制御機構１８と、平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する粗追尾センサ２９と、粗追尾センサ２９により生成された集光スポット像から、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失を算出する伝搬損失算出部３０とを設け、強度調整部３１が、伝搬損失算出部３０により算出された空間伝搬損失が大きい程、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度が高くなるように、光送信装置２１を制御するように構成したので、光地上局から送信されるレーザービームを受信することなく、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失の影響を補償することができる効果がある。   As apparent from the above, according to the first embodiment, when compensating for the influence of the spatial propagation loss of the laser beam due to the alignment deviation of the telescope 11, the laser beam whose diameter is enlarged by the telescope 11 is flat. The reflecting mirror control mechanism 18 that controls the plane mirrors 15 and 16 constituting the coarse tracking mechanism 14 and the reflecting mirror 17 are reflected back to the telescope 11 so as to be reflected by the prototype 17 and returned to the telescope 11. The spatial tracking loss of the laser beam due to the misalignment of the telescope 11 is calculated from the coarse tracking sensor 29 that collects the collected laser beam and generates a focused spot image, and the focused spot image generated by the coarse tracking sensor 29. A propagation loss calculation unit 30 that performs transmission from the optical transmitter 21 as the spatial propagation loss calculated by the propagation loss calculation unit 30 increases. Since the optical transmitter 21 is controlled so as to increase the intensity of the laser beam to be transmitted, the laser beam transmitted from the optical ground station is not received, and the laser beam accompanying the misalignment of the telescope 11 is received. There is an effect that the influence of the spatial propagation loss can be compensated.

また、この実施の形態１によれば、精追尾センサ３２により生成された集光スポット像から、望遠鏡１１を構成している主鏡１２と副鏡１３間のアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出する角度ずれ検出部３３を設け、角度ずれ補償部３４が、角度ずれ検出部３３により検出された角度ずれが減少するように精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度を調整するように構成したので、望遠鏡１１のアライメントずれに伴う角度ずれの影響を補償することができる効果がある。   Further, according to the first embodiment, the angle deviation of the laser beam accompanying the misalignment between the primary mirror 12 and the secondary mirror 13 constituting the telescope 11 from the focused spot image generated by the fine tracking sensor 32. Is provided so that the angle deviation compensator 34 adjusts the angle of the plane mirror constituting the fine tracking mechanism 24 so that the angle deviation detected by the angle deviation detector 33 is reduced. Thus, there is an effect that it is possible to compensate for the influence of the angle shift accompanying the alignment shift of the telescope 11.

なお、この実施の形態１では、通信対象から放射されたレーザービームを受信することなく、望遠鏡１１のアライメントずれに伴う影響を補償することができるので、校正可能なタイミングに制限がなく、運用上の信頼性が向上する。
また、レーザービームの空間伝搬損失の影響の補償については、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度を調整するだけでよく、補償を実施するために付加的な機械要素を追加する必要がない。このため、装置の信頼性、寿命の向上、コスト増の抑制が可能になる。 In the first embodiment, the influence of the alignment deviation of the telescope 11 can be compensated without receiving the laser beam emitted from the communication target. Reliability is improved.
Further, for the compensation of the influence of the spatial propagation loss of the laser beam, it is only necessary to adjust the intensity of the laser beam output from the optical transmission device 21, and it is necessary to add an additional mechanical element in order to perform compensation. Absent. For this reason, it becomes possible to improve the reliability of the apparatus, the lifespan, and the cost increase.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.

１ 光アンテナ部、２ 光送受信部、１０ 支持構造、１１ 望遠鏡、１２ 主鏡、１３ 副鏡、１４ 粗追尾機構、１５，１６ 平面鏡（反射鏡）、１７ 平面原器、１８ 反射鏡制御機構、２１ 光送信装置、２２ 光受信装置、２３ ビームスプリッタ、２４ 精追尾機構（光学素子）、２５ ビームスプリッタ、２６ ビームスプリッタ、２７ 光行差補正機構、２８ 反射ミラー、２９ 粗追尾センサ（第１の集光スポット像生成部）、３０ 伝搬損失算出部、３１ 強度調整部、３２ 精追尾センサ（第２の集光スポット像生成部）、３３ 角度ずれ検出部、３４ 角度ずれ補償部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical antenna part, 2 Optical transmission / reception part, 10 Support structure, 11 Telescope, 12 Primary mirror, 13 Secondary mirror, 14 Coarse tracking mechanism, 15, 16 Plane mirror (reflecting mirror), 17 Plane master, 18 Reflector control mechanism, 21 Optical Transmitter, 22 Optical Receiver, 23 Beam Splitter, 24 Fine Tracking Mechanism (Optical Element), 25 Beam Splitter, 26 Beam Splitter, 27 Optical Difference Correction Mechanism, 28 Reflecting Mirror, 29 Coarse Tracking Sensor (first (Condensed spot image generating unit), 30 propagation loss calculating unit, 31 intensity adjusting unit, 32 fine tracking sensor (second condensed spot image generating unit), 33 angle deviation detecting unit, 34 angle deviation compensating unit.

Claims (2)

送信光であるレーザ光のビーム口径を拡大する一方、受信光であるレーザ光のビーム口径を縮小する望遠鏡と、
前記望遠鏡によりビーム口径が拡大されたレーザ光を屈曲させて空間に放射する一方、空間から到来してくるレーザ光を屈曲させて前記望遠鏡の方向に出射する粗追尾機構と、
レーザ光を反射する平面原器と、
通信対象とレーザ光の送受信を行う際には、レーザ光が前記通信対象を指向するように前記粗追尾機構を構成している反射鏡を制御し、前記望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償する際には、前記望遠鏡により口径が拡大されたレーザ光が前記平面原器に反射されて前記望遠鏡に戻るように前記反射鏡を制御する反射鏡制御機構と、
前記平面原器に反射されて前記望遠鏡に戻されたレーザ光を集光して集光スポット像を生成する第１の集光スポット像生成部と、
前記第１の集光スポット像生成部により生成された集光スポット像から、前記望遠鏡のアライメントずれに伴うレーザ光の空間伝搬損失を算出する伝搬損失算出部と、
前記伝搬損失算出部により算出された空間伝搬損失が大きい程、前記送信光の強度を高める強度調整部と
を備えた空間光通信装置。 A telescope that enlarges the beam diameter of the laser light that is the transmitted light, while reducing the beam diameter of the laser light that is the received light;
A rough tracking mechanism that bends and emits laser light whose beam diameter is expanded by the telescope to the space, while bending the laser light coming from the space and emitting it in the direction of the telescope;
A planar master that reflects the laser beam;
When transmitting / receiving laser light to / from a communication target, the reflecting mirror constituting the coarse tracking mechanism is controlled so that the laser light is directed to the communication target, thereby compensating for the influence caused by the misalignment of the telescope. In this case, a reflecting mirror control mechanism that controls the reflecting mirror so that the laser beam whose diameter is enlarged by the telescope is reflected by the planar original device and returns to the telescope,
A first condensing spot image generating unit that condenses the laser light reflected by the planar master and returned to the telescope to generate a condensing spot image;
A propagation loss calculation unit that calculates a spatial propagation loss of laser light accompanying an alignment shift of the telescope from the focused spot image generated by the first focused spot image generation unit;
A spatial light communication apparatus comprising: an intensity adjusting unit that increases the intensity of the transmitted light as the spatial propagation loss calculated by the propagation loss calculating unit increases. 前記送信光を出力する光送信装置と、
前記受信光を受信する光受信装置と、
前記光送信装置から出力された送信光であるレーザ光を前記望遠鏡に導く一方、前記望遠鏡により口径が縮小されたレーザ光を前記光受信装置に導く光学素子と、
前記平面原器に反射されて前記望遠鏡に戻されたレーザ光を集光して集光スポット像を生成する第２の集光スポット像生成部と、
前記第２の集光スポット像生成部により生成された集光スポット像から、前記望遠鏡のアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出する角度ずれ検出部と、
前記角度ずれ検出部により検出された角度ずれが減少するように前記光学素子の設置角度を調整する角度ずれ補償部と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の空間光通信装置。 An optical transmitter that outputs the transmitted light;
An optical receiver for receiving the received light;
An optical element that guides laser light that is transmitted light output from the optical transmitter to the telescope, and guides laser light whose diameter is reduced by the telescope to the optical receiver;
A second condensing spot image generating unit that condenses the laser light reflected by the planar original device and returned to the telescope to generate a condensing spot image;
An angular deviation detection unit that detects an angular deviation of the laser beam accompanying an alignment deviation of the telescope from the condensed spot image generated by the second condensed spot image generation unit;
The spatial optical communication apparatus according to claim 1, further comprising: an angle deviation compensation unit that adjusts an installation angle of the optical element so that the angle deviation detected by the angle deviation detection unit is reduced.
JP2015111582A 2015-06-01 2015-06-01 Spatial optical communication device Active JP6385312B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015111582A JP6385312B2 (en) 2015-06-01 2015-06-01 Spatial optical communication device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015111582A JP6385312B2 (en) 2015-06-01 2015-06-01 Spatial optical communication device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016225883A JP2016225883A (en) 2016-12-28
JP6385312B2 true JP6385312B2 (en) 2018-09-05

Family

ID=57748045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015111582A Active JP6385312B2 (en) 2015-06-01 2015-06-01 Spatial optical communication device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6385312B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109450562B (en) * 2018-11-23 2021-02-05 长春理工大学 System and method for testing comprehensive performance of off-axis dual-waveband laser communication
CN109391326A (en) * 2018-11-30 2019-02-26 宁波光舟通信技术有限公司 A kind of airborne receive-transmit system
WO2022208882A1 (en) * 2021-04-02 2022-10-06 日本電信電話株式会社 Optical spatial communication device and optical spatial communication method
US20240162982A1 (en) * 2021-04-02 2024-05-16 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical space communication device and optical space communication method
CN115189775B (en) * 2022-07-08 2023-12-29 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Small-sized wireless laser communication terminal machine system and alignment method
CN116155368B (en) * 2023-04-19 2023-08-04 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Inter-satellite communication device based on stepping motor and Hall sensor and chain building method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000068934A (en) * 1998-08-24 2000-03-03 Nec Corp Optical communication device mounted on satellite
JP4140684B2 (en) * 2000-11-28 2008-08-27 三菱電機株式会社 Optical system deviation estimation apparatus, optical system deviation adjustment apparatus, optical system deviation estimation method, and optical system deviation adjustment method
JP2005201703A (en) * 2004-01-14 2005-07-28 Konica Minolta Opto Inc Interference measuring method and system
US8792163B2 (en) * 2008-03-26 2014-07-29 Raytheon Company Low order adaptive optics by translating secondary mirror of off-aperture telescope
JP5818643B2 (en) * 2011-11-11 2015-11-18 三菱電機株式会社 Wavefront sensor and adaptive optics

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016225883A (en) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6385312B2 (en) Spatial optical communication device
US5465170A (en) Alignment adjusting system for use in optical system of optical transceiver
JP4729104B2 (en) Acquisition, indication, and tracking architecture for laser communications
US10502951B2 (en) High-performance beam director for high-power laser systems or other systems
US10788574B2 (en) LIDAR device and LIDAR system including the same
JP6654736B2 (en) A system that combines imaging and laser communication
US7920794B1 (en) Free space optical communication
US4311385A (en) Coherent detection lag angle compensated scanning system independent of inhomogeneities of the detector
US11909439B2 (en) Wavefront sensor with inner detector and outer detector
JP2000068934A (en) Optical communication device mounted on satellite
US10567654B2 (en) Automatic structurally induced line of sight jitter compensation for electro-optical/infrared turret system
WO2015178173A1 (en) Optical spatial communication device
JP5599365B2 (en) Acquisition and tracking device
JP2011185567A (en) High output laser irradiation device
WO2019244701A1 (en) Light radiation device, object information detection device, light path adjustment method, and object information detection method
JP5278890B2 (en) Light capture and tracking device
JP3183089B2 (en) Optical radar device
Li et al. Far-field outdoor experimental demonstration of down-looking synthetic aperture ladar
US20230022548A1 (en) OPTICAL SCANNING SYSTEM USING MICRO-ELECTRO-MECHANICAL SYSTEM (MEMS) MICRO-MIRROR ARRAYS (MMAs)
US11456540B2 (en) Antenna device and antenna adjustment method
JP4675870B2 (en) Optically controlled beam forming circuit
Mai et al. Variable Focus Lens-Based Optical Beam Steering and Adaptive Beam Control Techniques for Free-Space Optical Communications
WO2024083562A1 (en) Method for beam alignment in optical wireless communication systems
CN114624898A (en) Multi-optical load multi-task remote sensing satellite
JP2006340280A (en) Optical axis alignment initializing apparatus of optical spatial communication system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170919

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180710

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180807

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6385312

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250