JP6734000B1 - レーザ光制御装置、光空間通信装置及び光空間通信システム - Google Patents

Abstract

通信相手の光空間通信装置から送信されたビームビームが受信されると、ビームの光強度を検出する光強度検出部（１２）と、光強度検出部（１２）により検出された光強度から、通信相手の光空間通信装置との間の大気の屈折率の乱れ具合いを示す大気構造定数を算出する大気構造定数算出部（１５）と、大気構造定数算出部（１５）により算出された大気構造定数に基づいて、送信対象のビームが分割された光である複数のレーザ光のそれぞれの位相の変調量を算出する変調量算出部（１６）と、変調量算出部（１６）により算出されたそれぞれの変調量に従って、それぞれのレーザ光の位相を変調する位相変調部（３４）とを備えるように、レーザ光制御装置（３）を構成した。

Description

この発明は、 レーザ光の位相を変調するレーザ光制御装置、光空間通信装置及び光空間通信システムに関するものである。

以下の特許文献１には、空間を伝搬する光を用いて通信を行う光空間伝送装置が開示されている。
空間を伝搬する光の強度は、大気の揺らぎによって変動を生じることがある。特許文献１に開示されている光空間伝送装置は、大気の揺らぎによる光強度の変動を低減する機能を備えている。この光空間伝送装置は、可動ミラーを介して、受信光を受光素子に導く光学系と、受光素子により受光された受信光の強度を検出する受信光強度検出回路とを備え、可動ミラー制御回路が、受信光強度検出回路により検出された強度に基づいて、可動ミラーの角度を制御している。

特開２００５−３４１４９４号公報

特許文献１に開示されている光空間伝送装置では、可動ミラー制御回路が、可動ミラーの角度を制御することで、受信光の強度の変動を低減している。しかし、可動ミラーの角度の制御は、機械的な駆動による制御であるため、可動ミラー制御回路が、可動ミラーの角度の制御が完了するまでに、ある程度の時間を要し、可動ミラーの角度を制御している間に、さらに受信光の強度が変動してしまうことがある。
特許文献１に開示されている光空間伝送装置は、可動ミラーの角度を制御している間に、さらに受信光の強度が変動してしまうと、受信光の強度の変動による影響を低減できなくなってしまうことがあるという課題があった。

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、機械的な駆動によって制御を行うよりも、短時間で、ビームの光強度の変動を低減することができるレーザ光制御装置、光空間通信装置及び光空間通信システムを得ることを目的とする。

この発明に係るレーザ光制御装置は、通信相手の光空間通信装置から送信されたビームが受信されると、ビームの光強度を検出する光強度検出部と、光強度検出部により光強度が検出される毎に、当該光強度を取得し、取得した複数の光強度から、通信相手の光空間通信装置との間の大気の屈折率の乱れ具合いを示す大気構造定数を算出する大気構造定数算出部と、大気構造定数算出部により算出された大気構造定数に基づいて、送信対象のビームが分割された光である複数のレーザ光のそれぞれの位相の変調量を算出する変調量算出部と、変調量算出部により算出されたそれぞれの変調量に従って、それぞれのレーザ光の位相を変調する位相変調部とを備えるようにしたものである。

この発明によれば、大気構造定数算出部により算出された大気構造定数に基づいて、送信対象のビームが分割された光である複数のレーザ光のそれぞれの位相の変調量を算出する変調量算出部を備え、位相変調部が、変調量算出部により算出されたそれぞれの変調量に従って、それぞれのレーザ光の位相を変調するように、レーザ光制御装置を構成した。したがって、この発明に係るレーザ光制御装置は、機械的な駆動によって制御を行うよりも、短時間で、ビームの光強度の変動を低減することができる。

実施の形態１に係る光空間通信システムを示す構成図である。 実施の形態１に係る光空間通信システムにおける第１の光空間通信装置１を示す構成図である。 実施の形態１に係るレーザ光制御装置３に含まれている大気構造定数算出部１５及び変調量算出部１６のハードウェアを示すハードウェア構成図である。 レーザ光制御装置３の一部が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。 第１のテーブルを示す説明図である。 大気構造定数Ｃｎ^２と、大気を伝搬するビームの光強度の揺らぎの大きさとの対応関係を示す説明図である。 第２のテーブルを示す説明図である。 図８Ａは、ビーム合成部３７により合成されるレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_１９の配置例を示す説明図、図８Ｂは、ビーム合成部３７により合成されるレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_１９の配置例を示す説明図である。 実施の形態２に係る光空間通信システムにおける第１の光空間通信装置１を示す構成図である。 図１０Ａは、４つの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに対して、集光レンズ２３により集光されたビームが均等に照射されている例を示す説明図、図１０Ｂは、４つの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに対して、集光レンズ２３により集光されたビームが均等に照射されていない例を示す説明図である。

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、添付の図面に従って説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る光空間通信システムを示す構成図である。
図１において、第１の光空間通信装置１は、通信相手の光空間通信装置である第２の光空間通信装置２とビームを送受信する。
第２の光空間通信装置２は、通信相手の光空間通信装置である第１の光空間通信装置１とビームを送受信する。
第１の光空間通信装置１と第２の光空間通信装置２とは、大気を介して、互いにビームを送受信することで、双方向の情報伝送を実施する。

図２は、実施の形態１に係る光空間通信システムにおける第１の光空間通信装置１を示す構成図である。
第２の光空間通信装置２の構成は、第１の光空間通信装置１の構成と同様であり、第２の光空間通信装置２を示す構成図は、図２である。
第１の光空間通信装置１は、図２に示すように、レーザ光制御装置３を含んでいる。
レーザ光制御装置３は、図２に示すように、光強度検出部１２、大気構造定数算出部１５、変調量算出部１６及び位相変調部３４を備えている。
図３は、実施の形態１に係るレーザ光制御装置３に含まれている大気構造定数算出部１５及び変調量算出部１６のハードウェアを示すハードウェア構成図である。

図２において、受信機１０は、受信部１１、光強度検出部１２、大気構造定数算出部１５及び変調量算出部１６を備えている。
受信部１１は、第２の光空間通信装置２から送信されたビームを受信し、受信したビームを光強度検出部１２の後述する集光レンズ１３に出力する。
光強度検出部１２は、集光レンズ１３及び第１のフォトダイオード１４を備えている。
光強度検出部１２は、受信部１１により受信されたビームの光強度を検出する。
集光レンズ１３は、受信部１１から出力されたビームを第１のフォトダイオード１４の後述する受光面１４ａに集光する。
第１のフォトダイオード１４は、受光面１４ａを有している。
第１のフォトダイオード１４は、集光レンズ１３によって受光面１４ａに集光されたビームを電気信号に変換し、電気信号として、受光面１４ａに集光されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤを大気構造定数算出部１５及び変調量算出部１６の後述する位相取得部１８のそれぞれに出力する。
また、第１のフォトダイオード１４は、電流Ｉ_ＰＤを図示せぬ復調器に出力する。図示せぬ復調器は、電流Ｉ_ＰＤから、第２の光空間通信装置２から送信されたビームに重畳されている情報を復調する。

大気構造定数算出部１５は、例えば、図３に示す大気構造定数算出回路４１によって実現される。
大気構造定数算出部１５は、光強度検出部１２により検出された光強度から、第１の光空間通信装置１と第２の光空間通信装置２との間の大気の屈折率の乱れ具合いを示す大気構造定数Ｃｎ^２を算出する。
具体的には、大気構造定数算出部１５は、第１のフォトダイオード１４から電流Ｉ_ＰＤが出力される毎に、出力された電流Ｉ_ＰＤを電力Ｐ_ＰＤに変換して、電力Ｐ_ＰＤを例えば内部メモリに格納する。
大気構造定数算出部１５は、例えば内部メモリに格納した複数の電力Ｐ_ＰＤに基づいて、大気構造定数Ｃｎ^２を算出する。
大気構造定数算出部１５は、算出した大気構造定数Ｃｎ^２を変調量算出部１６の後述する位相取得部１８に出力する。

変調量算出部１６は、テーブル格納部１７、位相取得部１８及び位相差算出部１９を備えている。
変調量算出部１６は、大気構造定数算出部１５により算出された大気構造定数Ｃｎ^２に基づいて、後述するビーム分割部３３から出力されたＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍの変調量Δφ_ｍを算出する。ｍ＝１，・・・，Ｍであり、Ｍは、２以上の整数である。

テーブル格納部１７は、例えば、図３に示すテーブル格納回路４２によって実現される。
テーブル格納部１７は、Ｎ個の大気構造定数Ｃｎ_１ ^２〜Ｃｎ_Ｎ ^２と、Ｍ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍとの対応関係を示す第１のテーブルを格納している。Ｎは、２以上の整数である。
テーブル格納部１７は、ビームの光強度と正比例しているＫ個の電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤＫと、Ｍ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍとの対応関係を示す第２のテーブルを格納している。Ｋは、２以上の整数である。

位相取得部１８は、例えば、図３に示す位相取得回路４３によって実現される。
位相取得部１８は、テーブル格納部１７に格納されている第１のテーブルから、大気構造定数算出部１５により算出された大気構造定数Ｃｎ^２と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第１の位相φ_１，ｍとして取得する。
位相取得部１８は、テーブル格納部１７に格納されている第２のテーブルから、光強度検出部１２により検出された光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤと対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第２の位相φ_２，ｍとして取得する。
位相取得部１８は、第１の位相φ_１，１〜φ_１，Ｍ及び第２の位相φ_２，１〜φ_２，Ｍのそれぞれを位相差算出部１９に出力する。

位相差算出部１９は、例えば、図３に示す位相差算出回路４４によって実現される。
位相差算出部１９は、ビーム分割部３３から出力されたＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍの変調量Δφ_ｍとして、位相取得部１８により取得された第１の位相φ_１，ｍと、位相取得部１８により取得された第２の位相φ_２，ｍとの位相差を算出する。
位相差算出部１９は、算出した変調量Δφ_ｍを、位相変調部３４の後述する光位相変調器３４−ｍに出力する。

送信機３０は、電源３１、基準レーザ３２、ビーム分割部３３、位相変調部３４及び送信部３５を備えている。
電源３１は、駆動用の電力を、光強度検出部１２の第１のフォトダイオード１４、大気構造定数算出部１５、変調量算出部１６、基準レーザ３２、位相変調部３４及び送信部３５の光増幅部３６のそれぞれに出力する。

基準レーザ３２は、送信対象のビームを発振し、発振したビームをビーム分割部３３に出力する。
ビーム分割部３３は、例えば、ビームスプリッタによって実現される。
ビーム分割部３３は、基準レーザ３２から出力されたビームをＭ個に分割し、分割した光であるレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍのそれぞれを位相変調部３４の光位相変調器３４−ｍに出力する。

位相変調部３４は、Ｍ個の光位相変調器３４−１〜３４−Ｍを備えている。
位相変調部３４は、変調量算出部１６により算出されたＭ個の変調量Δφ_１〜Δφ_Ｍに従って、ビーム分割部３３から出力されたＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを変調する。
光位相変調器３４−ｍは、変調量算出部１６の位相差算出部１９により算出された変調量Δφ_ｍに従って、ビーム分割部３３から出力されたレーザ光Ｌｓｒ_ｍの位相φ_ｍを変調する。
光位相変調器３４−ｍは、位相変調後のレーザ光Ｌｓｒ_ｍを送信部３５の後述する光増幅器３６−ｍに出力する。

送信部３５は、光増幅部３６、ビーム合成部３７及びビーム送信部３８を備えている。
送信部３５は、位相変調部３４により位相が変調されたＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍからビームを生成し、生成したビームを、大気を介して、第２の光空間通信装置２に送信する。
光増幅部３６は、Ｍ個の光増幅器３６−１〜３６−Ｍを備えている。
光増幅部３６は、位相変調部３４により位相が変調されたＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍのそれぞれを増幅する。
光増幅器３６−ｍは、光位相変調器３４−ｍから出力された位相変調後のレーザ光Ｌｓｒ_ｍを増幅し、増幅後のレーザ光Ｌｓｒ_ｍをビーム合成部３７に出力する。

ビーム合成部３７は、例えば、ビームコンバイナによって実現される。
ビーム合成部３７は、光増幅器３６−１〜３６−Ｍから出力されたＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍを合成することでビームを生成し、生成したビームをビーム送信部３８に出力する。
ビーム送信部３８は、ビーム合成部３７から出力されたビームを、大気を介して、第２の光空間通信装置２に送信する。

図２では、レーザ光制御装置３の一部の構成要素である大気構造定数算出部１５、テーブル格納部１７、位相取得部１８及び位相差算出部１９のそれぞれが、図３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、レーザ光制御装置３が、大気構造定数算出回路４１、テーブル格納回路４２、位相取得回路４３及び位相差算出回路４４によって実現されるものを想定している。
ここで、テーブル格納回路４２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒy）等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、あるいは、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）が該当する。
また、大気構造定数算出回路４１、位相取得回路４３及び位相差算出回路４４のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

レーザ光制御装置３の一部の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、レーザ光制御装置３の一部が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
図４は、レーザ光制御装置３の一部が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
レーザ光制御装置３の一部が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、テーブル格納部１７がコンピュータのメモリ５１上に構成される。大気構造定数算出部１５、位相取得部１８及び位相差算出部１９の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。

次に、図１に示す光空間通信システムの動作について説明する。
第１の光空間通信装置１と第２の光空間通信装置２とは、大気を介して、互いにビームを送受信することで、双方向の情報伝送を実施する。
光空間通信システムの起動時は、第１の光空間通信装置１の光位相変調器３４−ｍ（ｍ＝１，・・・，Ｍ）から出力されるレーザ光Ｌｓｒ_ｍの位相φ_ｍが初期値φ_{ｍ，ｉｎｉ}に設定される。また、第２の光空間通信装置２の光位相変調器３４−ｍから出力されるレーザ光Ｌｓｒ_ｍの位相φ_ｍが初期値φ_{ｍ，ｉｎｉ}に設定される。
初期値φ_{ｍ，ｉｎｉ}は、例えば、光位相変調器３４−ｍの内部メモリに格納されていてもよいし、第１の光空間通信装置１の外部、又は、第２の光空間通信装置２の外部から与えられるものであってもよい。
なお、第１の光空間通信装置１の光位相変調器３４−ｍの内部メモリに格納等される初期値φ_{ｍ，ｉｎｉ}と、第２の光空間通信装置２の光位相変調器３４−ｍの内部メモリに格納等される初期値φ_{ｍ，ｉｎｉ}とは、同じ値である。

以下、図２に示す第１の光空間通信装置１の動作を説明する。第２の光空間通信装置２の動作は、第１の光空間通信装置１の動作と同様であるため説明を省略する。
基準レーザ３２は、送信対象のビームを発振し、発振したビームをビーム分割部３３に出力する。
第２の光空間通信装置２に伝える情報は、図示せぬ変調器によって、基準レーザ３２からビーム分割部３３に出力されたビームに重畳される。あるいは、基準レーザ３２が、第２の光空間通信装置２に伝える情報を重畳しているビームをビーム分割部３３に出力する。

ビーム分割部３３は、基準レーザ３２からビームを受けると、ビームをＭ個に分割し、分割したＭ個の光であるレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍのそれぞれを、位相変調部３４における光位相変調器３４−１〜３４−Ｍのそれぞれに出力する。
光位相変調器３４−ｍは、ビーム分割部３３から出力されたレーザ光Ｌｓｒ_ｍの位相φ_ｍを初期値φ_{ｍ，ｉｎｉ}に設定し、位相φ_ｍを初期値φ_{ｍ，ｉｎｉ}に設定したレーザ光Ｌｓｒ_ｍを光増幅器３６−ｍに出力する。

光増幅器３６−ｍは、光位相変調器３４−ｍからレーザ光Ｌｓｒ_ｍを受けると、レーザ光Ｌｓｒ_ｍを増幅し、増幅後のレーザ光Ｌｓｒ_ｍをビーム合成部３７に出力する。
ビーム合成部３７は、光増幅器３６−１〜３６−ＭからＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍを受けると、Ｍ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍを合成することでビームを生成し、生成したビームをビーム送信部３８に出力する。
図８Ａは、ビーム合成部３７により合成されるレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_１９の配置例を示す説明図である。図８Ａでは、Ｍ＝１９である。
ビーム送信部３８は、ビーム合成部３７から出力されたビームを、大気を介して、第２の光空間通信装置２に送信する。

第１の光空間通信装置１の受信部１１は、第２の光空間通信装置２から送信されたビームを受信する。
受信部１１は、受信したビームを光強度検出部１２の集光レンズ１３に出力する。

光強度検出部１２の集光レンズ１３は、受信部１１からビームを受けると、ビームを第１のフォトダイオード１４の受光面１４ａに集光する。
第１のフォトダイオード１４は、集光レンズ１３によって受光面１４ａに集光されたビームを電気信号に変換する。
第１のフォトダイオード１４は、電気信号として、受光面１４ａに集光されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤを大気構造定数算出部１５及び位相取得部１８のそれぞれに出力する。
また、第１のフォトダイオード１４は、電流Ｉ_ＰＤを図示せぬ復調器に出力する。

大気構造定数算出部１５は、第１のフォトダイオード１４から電流Ｉ_ＰＤが出力される毎に、出力された電流Ｉ_ＰＤを電力Ｐ_ＰＤに変換して、電力Ｐ_ＰＤを例えば内部メモリに格納する。
図２に示す第１の光空間通信装置１では、受信部１１が、例えば、数秒の時間間隔Δｔでビームを受信するものとする。この場合、第１のフォトダイオード１４は、時間間隔Δｔの電流Ｉ_ＰＤのそれぞれを大気構造定数算出部１５及び位相取得部１８のそれぞれに出力し、大気構造定数算出部１５は、時間間隔Δｔの電力Ｐ_ＰＤのそれぞれを例えば内部メモリに格納する。

大気構造定数算出部１５は、一定時間内の電力Ｐ_ＰＤを例えば内部メモリに格納すると、内部メモリから一定時間内の電力Ｐ_ＰＤを取得する。例えば、一定時間が１０分で、Δｔ＝１［秒］であれば、大気構造定数算出部１５は、内部メモリから６００個の電力Ｐ_ＰＤを取得する。
以下、大気構造定数算出部１５は、内部メモリから、電力Ｐ_ＰＤ，ｇ（ｇ＝１，２，・・・，Ｇ）を取得したものとする。ｇは、取得した電力Ｐ_ＰＤを識別する変数、Ｇは、電力Ｐ_ＰＤの取得数であり、例えば、Ｇ＝６００である。

大気構造定数算出部１５は、内部メモリから取得した電力Ｐ_ＰＤ，１〜Ｐ_ＰＤ，Ｇを用いて、以下の式（１）〜（３）に示す演算を行うことで、演算結果Ｒｅｓｕｌｔ_３を得る。

式（１）及び式（２）において、ｌｏｇ（ｘ）は、ｘの対数を示す数学記号である。
式（１）は、電力Ｐ_ＰＤ，１の対数〜Ｐ_ＰＤ，Ｇの対数の平均値を算出するものであり、式（３）は、Ｒｅｓｕｌｔ_２，１〜Ｒｅｓｕｌｔ_２，Ｇの平均値を算出するものである。

次に、大気構造定数算出部１５は、演算結果Ｒｅｓｕｌｔ_３を以下の式（４）に代入することで、大気構造定数Ｃｎ^２を算出する。

式（４）において、Ｄは、受信部１１における受信開口径、Ｌは、第１の光空間通信装置１と第２の光空間通信装置２との間の距離、ｋは、波数である。
受信開口径Ｄ、距離Ｌ及び波数ｋのそれぞれは、既値であり、例えば、大気構造定数算出部１５の内部メモリに格納されていてもよいし、図２に示す第１の光空間通信装置１の外部から与えられるものであってもよい。
大気構造定数算出部１５は、算出した大気構造定数Ｃｎ^２を位相取得部１８に出力する。

テーブル格納部１７には、第１のテーブルと、第２のテーブルとが格納されている。
第１のテーブルは、図５に示すように、Ｎ個の大気構造定数Ｃｎ_１ ^２〜Ｃｎ_Ｎ ^２と、Ｍ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍとの対応関係を記録している。Ｎ個の大気構造定数Ｃｎ_１ ^２〜Ｃｎ_Ｎ ^２と、Ｍ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍとの対応関係は、例えば、コンピュータのシミュレーションによって計算される。
図５は、第１のテーブルを示す説明図である。
図５では、例えば、大気構造定数Ｃｎ_１ ^２と対応している位相φ_１〜φ_Ｍとして、θ_１，θ_２，θ_３，・・・，θ_４が第１のテーブルに記録されており、大気構造定数Ｃｎ_２ ^２と対応している位相φ_１〜φ_Ｍとして、θ_５，θ_６，θ_７，・・・，θ_８が第１のテーブルに記録されている。
現在の大気構造定数が、例えば大気構造定数Ｃｎ_１ ^２であれば、大気構造定数Ｃｎ_１ ^２と対応している位相φ_１〜φ_Ｍは、大気を伝搬するビームの光強度の変動を抑制することが可能な位相である。
また、現在の大気構造定数が、例えば大気構造定数Ｃｎ_２ ^２であれば、大気構造定数Ｃｎ_２ ^２と対応している位相φ_１〜φ_Ｍは、大気を伝搬するビームの光強度の変動を抑制することが可能な位相である。
図６は、大気構造定数Ｃｎ^２と、大気を伝搬するビームの光強度の揺らぎの大きさとの対応関係を示す説明図である。

第２のテーブルは、図７に示すように、ビームの光強度と正比例しているＫ個の電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤＫと、Ｍ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍとの対応関係を記録している。Ｋ個の電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤＫと、Ｍ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍとの対応関係は、例えば、コンピュータのシミュレーションによって計算される。
図７は、第２のテーブルを示す説明図である。
図７では、例えば、電流Ｉ_ＰＤ１と対応している位相φ_１〜位相φ_Ｍとして、θ_２１，θ_２２，θ_２３，・・・，θ_２４が第２のテーブルに格納されている。例えば、電流Ｉ_ＰＤ２と対応している位相φ_１〜位相φ_Ｍとして、θ_２５，θ_２６，θ_２７，・・・，θ_２８が第２のテーブルに格納されている。

位相取得部１８は、大気構造定数算出部１５から大気構造定数Ｃｎ^２を受けると、テーブル格納部１７に格納されている第１のテーブルから、大気構造定数Ｃｎ^２と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第１の位相φ_１，ｍとして取得する。
具体的には、位相取得部１８は、第１のテーブルに格納されている大気構造定数Ｃｎ_１ ^２〜Ｃｎ_Ｎ ^２の中で、大気構造定数Ｃｎ^２と最も近い大気構造定数を特定する。
位相取得部１８は、第１のテーブルから、特定した大気構造定数と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第１の位相φ_１，ｍとして取得する。
例えば、特定した大気構造定数が、大気構造定数Ｃｎ_３ ^２であれば、位相取得部１８は、第１の位相φ_１，１〜φ_１，Ｍとして、θ_９，θ_１０，θ_１１，・・・，θ_１２を取得する。
位相取得部１８は、取得したＭ個の第１の位相φ_１，１〜φ_１，Ｍを位相差算出部１９に出力する。

位相取得部１８は、第１のフォトダイオード１４から電流Ｉ_ＰＤを受けると、テーブル格納部１７に格納されている第２のテーブルから、電流Ｉ_ＰＤと対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第２の位相φ_２，ｍとして取得する。
電流Ｉ_ＰＤは、電力Ｐ_ＰＤ，１〜Ｐ_ＰＤ，Ｇの変換元のＧ個の電流Ｉ_ＰＤのうちのいずれか１つの電流であってもよいし、Ｇ個の電流Ｉ_ＰＤの平均値であってもよい。
具体的には、位相取得部１８は、第２のテーブルに格納されている電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤＫの中で、電流Ｉ_ＰＤと最も近い電流を特定する。
位相取得部１８は、第２のテーブルから、特定した電流と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第２の位相φ_２，ｍとして取得する。
例えば、特定した電流が、電流Ｉ_ＰＤ２であれば、位相取得部１８は、第２の位相φ_２，１〜φ_２，Ｍとして、θ_２５，θ_２５，θ_２７，・・・，θ_２８を取得する。
位相取得部１８は、取得したＭ個の第２の位相φ_２，１〜φ_２，Ｍを位相差算出部１９に出力する。

位相差算出部１９は、ビーム分割部３３から出力されたＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍの変調量Δφ_ｍとして、以下の式（５）に示すように、位相取得部１８から出力された、第１の位相φ_１，ｍと第２の位相φ_２，ｍとの位相差を算出する。

位相差算出部１９は、算出した変調量Δφ_１〜Δφ_Ｍのそれぞれを、位相変調部３４における光位相変調器３４−１〜３４−Ｍのそれぞれに出力する。

基準レーザ３２は、送信対象のビームを発振し、発振したビームをビーム分割部３３に出力する。
第２の光空間通信装置２に伝える情報は、図示せぬ変調器によって、基準レーザ３２からビーム分割部３３に出力されたビームに重畳される。あるいは、基準レーザ３２が、第２の光空間通信装置２に伝える情報を重畳しているビームをビーム分割部３３に出力する。
ビーム分割部３３は、基準レーザ３２からビームを受けると、ビームをＭ個に分割し、分割したＭ個の光であるレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍのそれぞれを、位相変調部３４における光位相変調器３４−１〜３４−Ｍのそれぞれに出力する。

位相変調部３４は、変調量算出部１６からＭ個の変調量Δφ_１〜Δφ_Ｍを受けると、Ｍ個の変調量Δφ_１〜Δφ_Ｍに従って、ビーム分割部３３から出力されたＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを変調する。
即ち、光位相変調器３４−ｍは、以下の式（６）に示すように、位相差算出部１９から出力された変調量Δφ_ｍに従って、ビーム分割部３３から出力されたレーザ光Ｌｓｒ_ｍの位相φ_ｍを変調する。

式（６）において、左辺のφ_ｍは、位相変調部３４による変調後の位相である。右辺のφ_ｍは、現在の位相であり、例えば、起動後、最初の位相変調であれば、初期値φ_{ｍ，ｉｎｉ}である。
光位相変調器３４−ｍは、位相変調後のレーザ光Ｌｓｒ_ｍを送信部３５の光増幅器３６−ｍに出力する。
位相変調後のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおける位相φ_１〜φ_Ｍは、大気構造定数Ｃｎ_１ ^２と対応している位相φ_１〜φ_Ｍであり、大気を伝搬するビームの光強度の変動を抑制することが可能な位相である。

光増幅器３６−ｍは、光位相変調器３４−ｍからレーザ光Ｌｓｒ_ｍを受けると、レーザ光Ｌｓｒ_ｍを増幅し、増幅後のレーザ光Ｌｓｒ_ｍをビーム合成部３７に出力する。
ビーム合成部３７は、光増幅器３６−１〜３６−ＭからＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍを受けると、Ｍ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍを合成することでビームを生成し、生成したビームをビーム送信部３８に出力する。
図８Ｂは、ビーム合成部３７により合成されるレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_１９の配置例を示す説明図である。図８Ｂでは、Ｍ＝１９である。
図８Ａに示すレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_１９と、図８Ｂに示すレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_１９とを比較して、図中、レーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_１９における濃淡の差異は、位相の違いを表している。
ビーム送信部３８は、ビーム合成部３７から出力されたビームを、大気を介して、第２の光空間通信装置２に送信する。

以上の実施の形態１では、大気構造定数算出部１５により算出された大気構造定数に基づいて、送信対象のビームが分割された光である複数のレーザ光のそれぞれの位相の変調量を算出する変調量算出部１６を備え、位相変調部３４が、変調量算出部１６により算出されたそれぞれの変調量に従って、それぞれのレーザ光の位相を変調するように、レーザ光制御装置３を構成した。したがって、レーザ光制御装置３は、機械的な駆動によって制御を行うよりも、短時間で、ビームの光強度の変動を低減することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、第１の光空間通信装置１及び第２の光空間通信装置２におけるそれぞれの光強度検出部２１が、第１のフォトダイオード１４の他に、第２のフォトダイオード２４を備えている光空間通信システムについて説明する。

図９は、実施の形態２に係る光空間通信システムにおける第１の光空間通信装置１を示す構成図である。
第２の光空間通信装置２の構成は、第１の光空間通信装置１の構成と同様であり、第２の光空間通信装置２を示す構成図は、図９である。図９において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
光強度検出部２１は、ビーム分割部２２、集光レンズ１３、第１のフォトダイオード１４、集光レンズ２３及び第２のフォトダイオード２４を備えている。
ビーム分割部２２は、例えば、ビームスプリッタによって実現される。
ビーム分割部２２は、受信部１１により受信されたビームを２分割し、一方のビームを集光レンズ１３に出力し、他方のビームを集光レンズ２３に出力する。
集光レンズ２３は、ビーム分割部２２から出力されたビームを第２のフォトダイオード２４における後述する受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに集光する。

第２のフォトダイオード２４は、例えば、４つの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを有する四分割フォトダイオード（ＱＰＤ：Ｑｕａｄｒａｔｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）によって実現される。
第２のフォトダイオード２４は、受信部１１により受信されたビームのうち、それぞれの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに照射されたビームの光強度をそれぞれ検出する。
第２のフォトダイオード２４は、受光面２４ａに照射されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤ１を変調量算出部１６の後述する位相取得部１８ａに出力する。
第２のフォトダイオード２４は、受光面２４ｂに照射されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤ２を位相取得部１８ａに出力する。
第２のフォトダイオード２４は、受光面２４ｃに照射されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤ３を位相取得部１８ａに出力する。
第２のフォトダイオード２４は、受光面２４ｄに照射されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤ４を位相取得部１８ａに出力する。
図９に示す第１の光空間通信装置１では、第２のフォトダイオード２４が、四分割フォトダイオードによって実現されている。第２のフォトダイオード２４は、複数の受光面を有する複数分割フォトダイオードであればよく、四分割フォトダイオードに限るものではない。したがって、第２のフォトダイオード２４は、例えば、二分割フォトダイオードによって実現されていてもよいし、八分割フォトダイオードによって実現されていてもよい。

図２に示す第１の光空間通信装置１では、第１のフォトダイオード１４が、電流Ｉ_ＰＤを大気構造定数算出部１５及び位相取得部１８のそれぞれに出力しているが、図９に示す第１の光空間通信装置１では、第１のフォトダイオード１４が、電流Ｉ_ＰＤを大気構造定数算出部１５のみに出力している。

位相取得部１８ａは、例えば、図３に示す位相取得回路４３によって実現される。
位相取得部１８ａは、図２に示す位相取得部１８と同様に、テーブル格納部１７に格納されている第１のテーブルから、大気構造定数算出部１５により算出された大気構造定数Ｃｎ^２と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第１の位相φ_１，ｍとして取得する。
位相取得部１８ａは、第２のフォトダイオード２４から出力された電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤ４の平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}を算出する。
位相取得部１８ａは、テーブル格納部１７に格納されている第２のテーブルから、算出した平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第２の位相φ_２，ｍとして取得する。
位相取得部１８ａは、第１の位相φ_１，１〜φ_１，Ｍ及び第２の位相φ_２，１〜φ_２，Ｍのそれぞれを位相差算出部１９に出力する。

図９では、レーザ光制御装置３の一部の構成要素である大気構造定数算出部１５、テーブル格納部１７、位相取得部１８ａ及び位相差算出部１９のそれぞれが、図３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、レーザ光制御装置３が、大気構造定数算出回路４１、テーブル格納回路４２、位相取得回路４３及び位相差算出回路４４によって実現されるものを想定している。

レーザ光制御装置３の一部の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、レーザ光制御装置３の一部が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
レーザ光制御装置３の一部が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、テーブル格納部１７がコンピュータのメモリ５１上に構成される。大気構造定数算出部１５、位相取得部１８ａ及び位相差算出部１９の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。

次に、図９に示す第１の光空間通信装置１の動作を説明する。第２の光空間通信装置２の動作は、第１の光空間通信装置１の動作と同様であるため説明を省略する。
光強度検出部２１及び位相取得部１８ａ以外は、図２に示す第１の光空間通信装置１と同様であるため、ここでは、光強度検出部２１及び位相取得部１８ａの動作のみを説明する。

光強度検出部２１のビーム分割部２２は、受信部１１からビームを受けると、ビームを２分割して、一方のビームを集光レンズ１３に出力し、他方のビームを集光レンズ２３に出力する。
集光レンズ１３は、ビーム分割部２２からビームを受けると、ビームを第１のフォトダイオード１４の受光面１４ａに集光する。
第１のフォトダイオード１４は、集光レンズ１３によって受光面１４ａに集光されたビームを電気信号に変換する。
第１のフォトダイオード１４は、電気信号として、受光面１４ａに集光されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤを大気構造定数算出部１５に出力する。
また、第１のフォトダイオード１４は、電流Ｉ_ＰＤを図示せぬ復調器に出力する。

集光レンズ２３は、ビーム分割部２２からビームを受けると、ビームを第２のフォトダイオード２４における４つの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに集光する。
４つの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに対して、集光レンズ２３により集光されたビームが均等に照射される場合のほか、大気の揺らぎ等が原因で、集光レンズ２３により集光されたビームが均等に照射されない場合がある。
図１０Ａは、４つの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに対して、集光レンズ２３により集光されたビームが均等に照射されている例を示している。図１０Ｂは、４つの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに対して、集光レンズ２３により集光されたビームが均等に照射されていない例を示している。

第２のフォトダイオード２４は、集光レンズ２３から出射されたビームが、４つの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄのそれぞれに照射されると、４つの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄのそれぞれに照射されたレーザの光強度を検出する。
第２のフォトダイオード２４は、受光面２４ａに照射されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤ１を位相取得部１８ａに出力する。
第２のフォトダイオード２４は、受光面２４ｂに照射されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤ２を位相取得部１８ａに出力する。
第２のフォトダイオード２４は、受光面２４ｃに照射されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤ３を位相取得部１８ａに出力する。
第２のフォトダイオード２４は、受光面２４ｄに照射されたビームの光強度と正比例している電流Ｉ_ＰＤ４を位相取得部１８ａに出力する。
第１のフォトダイオード１４から出力される電流Ｉ_ＰＤ及び電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤ４のそれぞれは、大気の揺らぎ等が原因で変化するが、電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤ４の平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}は、大気の揺らぎ等が生じていても、ほとんど変化しない。

位相取得部１８ａは、大気構造定数算出部１５から大気構造定数Ｃｎ^２を受けると、図２に示す位相取得部１８と同様に、テーブル格納部１７に格納されている第１のテーブルから、大気構造定数Ｃｎ^２と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第１の位相φ_１，ｍとして取得する。
位相取得部１８ａは、取得したＭ個の第１の位相φ_１，１〜φ_１，Ｍを位相差算出部１９に出力する。

位相取得部１８ａは、第２のフォトダイオード２４から電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤ４を受けると、以下の式（７）に示すように、電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤ４の平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}を算出する。

位相取得部１８ａは、テーブル格納部１７に格納されている第２のテーブルから、算出した平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第２の位相φ_２，ｍとして取得する。
具体的には、位相取得部１８ａは、第２のテーブルに格納されている電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤＫの中で、平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}と最も近い電流を特定する。
位相取得部１８ａは、第２のテーブルから、特定した電流と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第２の位相φ_２，ｍとして取得する。
例えば、特定した電流が、電流Ｉ_ＰＤ２であれば、位相取得部１８ａは、第２の位相φ_２，１〜φ_２，Ｍとして、θ_２５，θ_２５，θ_２７，・・・，θ_２８を取得する。
位相取得部１８ａは、取得したＭ個の第２の位相φ_２，１〜φ_２，Ｍを位相差算出部１９に出力する。

以上の実施の形態２では、光強度検出部２１が、受信部１１により受信されたビームの光強度を検出する第１のフォトダイオード１４と、複数の受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを有しており、受信部１１により受信されたビームのうち、それぞれの受光面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに照射されたビームの光強度をそれぞれ検出する第２のフォトダイオード２４とを備え、大気構造定数算出部１５が、第１のフォトダイオード１４により検出された光強度から大気構造定数を算出し、位相取得部１８ａが、第２のフォトダイオード２４によりそれぞれ検出された光強度の平均値を算出し、第２のテーブルから、平均値と対応しているそれぞれの第２の位相を取得するように、レーザ光制御装置３を構成した。したがって、レーザ光制御装置３は、機械的な駆動によって制御を行うよりも、短時間で、ビームの光強度の変動を低減できるほか、大気の揺らぎ等が生じていても、第２の位相の誤取得を防止することができる。

図９に示すレーザ光制御装置３では、位相取得部１８ａが、第２のテーブルに格納されている電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤＫの中で、平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}と最も近い電流を特定し、第２のテーブルから、特定した電流と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第２の位相φ_２，ｍとして取得している。
しかし、これは一例に過ぎず、位相取得部１８ａが、以下のようにして、第２の位相φ_２，ｍを取得するようにしてもよい。

位相取得部１８ａは、平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}を算出すると、以下の式（８）に示すように、第２のテーブルに格納されている電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤＫと、平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}との差分ΔＩ_ＰＤ１〜ΔＩ_ＰＤＫをそれぞれ算出する。

位相取得部１８ａは、算出した差分ΔＩ_ＰＤ１〜ΔＩ_ＰＤＫの中で、最も小さい差分ΔＩ_{ＰＤｍｉｎ}を特定する。
位相取得部１８ａは、以下の式（９）に示すように、特定した差分ΔＩ_{ＰＤｍｉｎ}と平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}とを加算して、差分ΔＩ_{ＰＤｍｉｎ}と平均値Ｉ_{ＰＤａｖｅ}との加算結果Ｉ_ｔｒｕｅを得る。

位相取得部１８ａは、第２のテーブルに格納されている電流Ｉ_ＰＤ１〜Ｉ_ＰＤＫの中で、加算結果Ｉ_ｔｒｕｅと一致する電流を特定する。
位相取得部１８ａは、第２のテーブルから、加算結果Ｉ_ｔｒｕｅと一致する電流と対応しているＭ個のレーザ光Ｌｓｒ_１〜Ｌｓｒ_Ｍにおけるそれぞれの位相φ_ｍを第２の位相φ_２，ｍとして取得する。
位相取得部１８ａは、取得したＭ個の第２の位相φ_２，１〜φ_２，Ｍを位相差算出部１９に出力する。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明は、 レーザ光の位相を変調するレーザ光制御装置、光空間通信装置及び光空間通信システムに適している。

１ 第１の光空間通信装置、２ 第２の光空間通信装置、３ レーザ光制御装置、１０ 受信機、１１ 受信部、１２ 光強度検出部、１３ 集光レンズ、１４ 第１のフォトダイオード、１４ａ 受光面、１５ 大気構造定数算出部、１６ 変調量算出部、１７ テーブル格納部、１８，１８ａ 位相取得部、１９ 位相差算出部、２１ 光強度検出部、２２ ビーム分割部、２３ 集光レンズ、２４ 第２のフォトダイオード、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 受光面、３０ 送信機、３１ 電源、３２ 基準レーザ、３３ ビーム分割部、３４ 位相変調部、３４−１〜３４−Ｍ 光位相変調器、３５ 送信部、３６ 光増幅部、３６−１〜３６−Ｍ 光増幅器、３７ ビーム合成部、３８ ビーム送信部、４１ 大気構造定数算出回路、４２ テーブル格納回路、４３ 位相取得回路、４４ 位相差算出回路、５１ メモリ、５２ プロセッサ。

Claims (7)

1. 通信相手の光空間通信装置から送信されたビームが受信されると、前記ビームの光強度を検出する光強度検出部と、
   前記光強度検出部により光強度が検出される毎に、当該光強度を取得し、取得した複数の光強度から、前記通信相手の光空間通信装置との間の大気の屈折率の乱れ具合いを示す大気構造定数を算出する大気構造定数算出部と、
   前記大気構造定数算出部により算出された大気構造定数に基づいて、送信対象のビームが分割された光である複数のレーザ光のそれぞれの位相の変調量を算出する変調量算出部と、
   前記変調量算出部により算出されたそれぞれの変調量に従って、それぞれのレーザ光の位相を変調する位相変調部と
   を備えたレーザ光制御装置。
2. 前記変調量算出部は、
   大気構造定数と、それぞれのレーザ光の位相との対応関係を示す第１のテーブルと、ビームの光強度と、それぞれのレーザ光の位相との対応関係を示す第２のテーブルとを格納しているテーブル格納部と、
   前記第１のテーブルから、前記大気構造定数算出部により算出された大気構造定数と対応しているそれぞれのレーザ光の位相を第１の位相として取得し、前記第２のテーブルから、前記光強度検出部により検出された光強度と対応しているそれぞれのレーザ光の位相を第２の位相として取得する位相取得部と、
   それぞれのレーザ光の位相の変調量として、前記位相取得部により取得されたそれぞれの第１の位相と、前記位相取得部により取得されたそれぞれの第２の位相との位相差を算出する位相差算出部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ光制御装置。
3. 前記光強度検出部は、
   前記受信されたビームの光強度を検出する第１のフォトダイオードと、
   複数の受光面を有しており、前記受信されたビームのうち、それぞれの受光面に照射されたビームの光強度をそれぞれ検出する第２のフォトダイオードとを備え、
   前記大気構造定数算出部は、前記第１のフォトダイオードにより光強度が検出される毎に、当該光強度を取得し、取得した複数の光強度から大気構造定数を算出し、
   前記位相取得部は、前記第２のフォトダイオードによりそれぞれ検出された光強度の平均値を算出し、前記第２のテーブルから、前記平均値と対応しているそれぞれの第２の位相を取得することを特徴とする請求項２記載のレーザ光制御装置。
4. 通信相手の光空間通信装置から送信されたビームを受信する受信部と、
   前記受信部により受信されたビームの光強度を検出する光強度検出部と、
   前記光強度検出部により光強度が検出される毎に、当該光強度を取得し、取得した複数の光強度から、前記通信相手の光空間通信装置との間の大気の屈折率の乱れ具合いを示す大気構造定数を算出する大気構造定数算出部と、
   送信対象のビームを分割し、分割した光である複数のレーザ光を出力するビーム分割部と、
   前記大気構造定数算出部により算出された大気構造定数に基づいて、前記ビーム分割部から出力されたそれぞれのレーザ光の位相の変調量を算出する変調量算出部と、
   前記変調量算出部により算出されたそれぞれの変調量に従って、それぞれのレーザ光の位相を変調する位相変調部と、
   前記位相変調部により位相が変調された複数のレーザ光からビームを生成し、生成したビームを前記通信相手の光空間通信装置に送信する送信部と
   を備えた光空間通信装置。
5. 前記変調量算出部は、
   大気構造定数と、それぞれのレーザ光の位相との対応関係を示す第１のテーブルと、ビームの光強度と、それぞれのレーザ光の位相との対応関係を示す第２のテーブルとを格納しているテーブル格納部と、
   前記第１のテーブルから、前記大気構造定数算出部により算出された大気構造定数と対応しているそれぞれのレーザ光の位相を第１の位相として取得し、前記第２のテーブルから、前記光強度検出部により検出された光強度と対応しているそれぞれのレーザ光の位相を第２の位相として取得する位相取得部と、
   それぞれのレーザ光の位相の変調量として、前記位相取得部により取得されたそれぞれの第１の位相と、前記位相取得部により取得されたそれぞれの第２の位相との位相差を算出する位相差算出部とを備えていることを特徴とする請求項４記載の光空間通信装置。
6. 前記光強度検出部は、
   前記受信部により受信されたビームの光強度を検出する第１のフォトダイオードと、
   複数の受光面を有しており、前記受信部により受信されたビームのうち、それぞれの受光面に照射されたビームの光強度をそれぞれ検出する第２のフォトダイオードとを備え、
   前記大気構造定数算出部は、前記第１のフォトダイオードにより光強度が検出される毎に、当該光強度を取得し、取得した複数の光強度から大気構造定数を算出し、
   前記位相取得部は、前記第２のフォトダイオードによりそれぞれ検出された光強度の平均値を算出し、前記第２のテーブルから、前記平均値と対応しているそれぞれの第２の位相を取得することを特徴とする請求項５記載の光空間通信装置。
7. 第１の光空間通信装置と、第２の光空間通信装置とを備え、
   前記第１の光空間通信装置は、前記第２の光空間通信装置が通信相手の光空間通信装置であり、
   前記第２の光空間通信装置は、前記第１の光空間通信装置が通信相手の光空間通信装置であり、
   前記第１の光空間通信装置及び前記第２の光空間通信装置のそれぞれは、
   通信相手の光空間通信装置から送信されたビームを受信する受信部と、
   前記受信部により受信されたビームの光強度を検出する光強度検出部と、
   前記光強度検出部により光強度が検出される毎に、当該光強度を取得し、取得した複数の光強度から、前記第１の光空間通信装置と前記第２の光空間通信装置との間の大気の屈折率の乱れ具合いを示す大気構造定数を算出する大気構造定数算出部と、
   送信対象のビームを分割し、分割した光である複数のレーザ光を出力するビーム分割部と、
   前記大気構造定数算出部により算出された大気構造定数に基づいて、前記ビーム分割部から出力されたそれぞれのレーザ光の位相の変調量を算出する変調量算出部と、
   前記変調量算出部により算出されたそれぞれの変調量に従って、それぞれのレーザ光の位相を変調する位相変調部と、
   前記位相変調部により位相が変調された複数のレーザ光からビームを生成し、生成したビームを通信相手の光空間通信装置に送信する送信部とを備えていることを特徴とする光空間通信システム。

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