JP7092950B2 - 光ファイバーへの放射ビームの注入 - Google Patents
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Description
本発明は放射ビーム、特にレーザー光を、光ファイバーに注入するためのシステムに関し、また、レーザー信号による光テレコミュニケーションのための端末におけるその使用に関する。
多くの光学的な利用において、光ファイバーに対して、その一端に電磁放射ビームを入射させることが必要となる。これは、ビームの焦点と光ファイバーの端部との間に生じうる横方向の位置ずれを排除又は少なくとも低減しながら、光ファイバーの端部にビームを集束させることを必要とする。
以上の状況に基づき、本発明の目的は、重量、寸法、エネルギー消費、及び、コストの要件のうち少なくともいくつかを十分に満たすことのできる、光ファイバー端部に対する放射ビームの焦点位置を調節するための新しいシステムを提案することにある。
これらの目的のうちの少なくとも1つまたは別の目的を満たすために、本発明の第1の態様は有用な電磁放射ビームを光ファイバーに注入するための注入システムを提案し、このシステムは、以下の要素を備える:
- 有用な電磁放射ビームの少なくとも第1の部分が向けられる端部を具備し、有用な電磁放射ビームの当該第1の部分が、当該端部から光ファイバー内に注入する前記光ファイバーと、;
- 有用な放射ビームが前記注入システムに入射するように意図された光学入口と、;
- 前記光ファイバーの前記端部に向かって前記光エントリーを前記光ファイバーの前記一端部に接続するように意図された第1の光路と、;
- 受け取った放射ビームの方向を識別する光検出アセンブリと、;
- 前記光ファイバーの前記一端部を前記光検出アセンブリに接続する、前記光検出アセンブリに向かう第2の光路と、;
- 前記光ファイバーに接続され、前記光ファイバーの前記一端部から出て第2の光路に向かう2次放射ビームの二次放射源であって、前記2次放射ビームの発生時点の方向を識別する少なくとも1つの第1の検出信号が光検出アセンブリから生成される、二次放射源;
- 前記有用な放射ビームの前記第1の部分を偏向させるために前記第1の光路上に配置される可変偏向装置と、;
- 前記有用な放射ビームの前記第1の部分が前記光ファイバーの前記一端部に入射されるように、前記少なくとも1つの第1の検出信号に応じて前記可変偏向装置を制御する注入コントローラと、;
を備える。
- 光路結合装置
当該光路結合装置は、当該光路結合装置と光ファイバーの端部との間において第1の光路と第2の光路とが重ね合わされるように配置される。当該光路結合装置は、有用な放射ビームの第1の部分を光ファイバーの端部に向かって送信することができ、同時に二次放射ビームを光検出アセンブリに向かって送信するのに適している。注入システムのこのような構成の場合、可変偏向装置は、当該光路結合装置と光ファイバーの端部との間の第1の光路及び第2の光路内に配置される。可変偏向装置が、光ファイバーの端部に向かって伝搬する有用な放射ビームの第1の部分と、光検出アセンブリに向かって伝搬する二次放射ビームとを同時に偏向させるようになっている。有用な放射ビームの第1の部分に対して、また、二次放射ビームに対してそれぞれ有効な、それが生成するビームの瞬間的な偏向を、相関させた。
- 端末の外部のソースから第1のレーザー信号を受信するように構成された受信光路と、;
- 第2のレーザー信号を前記外部のソースに伝送するように構成された光放出経路と、;
- 前記第1のレーザー信号の一部を受信するように構成されたトラッキング光検出アセンブリと、;
- 前記トラッキング光検出アセンブリによって識別された第1のレーザー信号の受信方向に応じて端末の放射方向または指向方向を調整するのに適した少なくとも1つのトラッキングコントローラと、;
を含む。
- 光テレコミュニケーション端末の発光方向の制御;
- 光ファイバーの端部に対する受信レーザー信号のビームの位置合わせの制御;
及び、
- 受信光信号のトラッキング。
このケースでは、再度、光路結合装置が放射スプリッタ及び幾つかの堅固に接続された平坦な反射器を実装する場合には、第2のレーザー信号の一部が第2の放射ビームに加えて、トラッキング機能に有用な区域の外側のマトリクスイメージセンサの感光面上にも到達するように、注入システムの光路結合装置によってトラッキング光検出アセンブリに向かって伝送されてもよい。このように、マトリクスイメージセンサのトラッキング機能のための有用なゾーンは第1のレーザー信号の受信方向の検出専用であってもよく、同時に、同じ光検出アセンブリと共に、前述した2つの他の機能、すなわち、受信レーザー信号の位置合わせの制御、つまり、光ファイバーの端部に対する第1のレーザー信号を意味する、を提供し、この端末の光軸に対する光通信端末の発光方向の制御を提供する。
本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して提供される非限定的な実施例の以下の詳細な説明においてより明確になるのであろう:
図1は、本発明を満たす、光ファイバーへのビーム注入のためのシステムの光学的な図である;
図2は、図1から注入システムに用いることができる反射アセンブリの斜視図である;
図3は、本発明に合致する、レーザー信号による光テレコミュニケーション用端末の光学的な図である。
明確にすることを目的としているため、図示する構成要素の寸法は、実際の寸法または実際の寸法の比率のいずれにも対応していない。さらに、これらの構成要素のいくつかは象徴的にのみ示され、様々な図に示される同一の参照符号は同一であるか、または同一の機能を有する要素を示す。
101: 端末100用の、ラジエーションを収集する光学系である。遠隔端末200から発するビームF1を収集することと、この遠隔端末200に向けてビーム部分F21を送信することとの両方に役立つ。例えば、光学系101は、望遠鏡であってもよい。
Claims (12)
- 有用な電磁放射ビームを光ファイバーに注入させるための注入システムであって、:
- 前記有用な電磁放射ビーム(F1)の少なくとも第1の部分(F11)が向けられる端部(E)を具備し、当該有用な電磁放射ビームの当該第1の部分を当該端部(E)から内部に注入させる光ファイバー(1)と、;
- 前記有用な電磁放射ビーム(F1)を前記注入システムに入れるための光学入口(P0)と、;
- 前記光学入口(P0)を前記光ファイバー(1)の前記端部(E)に繋ぐための、当該光ファイバーの端部(E)に向かう第1の光路(P1)と、;
- 放射ビームを受け取り、当該放射ビームの方向を識別する光検出アセンブリ(2)と、;
- 前記光ファイバー(1)の前記端部(E)を前記光検出アセンブリ(2)に繋ぐための、当該光検出アセンブリに向かう第2の光路(P2)と、;
- 前記光ファイバー(1)に接続される二次放射源であって、二次放射ビーム(FS)が前記第2の光路(P2)へ前記光ファイバーの端部(E)を通じて出射し、かつ前記光検出アセンブリ(2)によって当該二次放射ビームの発生時点の方向を識別する少なくとも1つの第1の検出信号(SE)が生成される、二次放射源と、;
- 第1の光路(P1)に配置され、前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分(F11)を偏向させる可変偏向装置(4)と、;
- 前記可変偏向装置(4)によって偏向された前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分(F11)が前記光ファイバー(1)の前記端部(E)に入射するように、前記少なくとも1つの第1の検出信号(SE)に応じて前記可変偏向装置(4)を制御する注入コントローラ(5)と、;
- 光路結合装置(6)と、;
を備え、
前記光路結合装置(6)は、前記光ファイバー(1)の前記端部(E)と当該光路結合装置(6)との間において前記第1の光路(P1)および前記第2の光路(P2)を重畳させ、
前記光路結合装置(6)は、前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分(F11)を前記光ファイバーの前記端部に向かって伝送するように、かつ、二次放射ビーム(FS)を光検出アセンブリ(2)に向かって同時に伝送するように適した構成となっており、
前記可変偏向装置(4)は、前記光路結合装置(6)と前記光ファイバー(1)の端部(E)との間の前記第1の光路(P1)および前記第2の光路(P2)内に配置されていることによって、前記光ファイバーの前記端部に向かって伝播する前記有用な電磁放射ビームの第1の部分(F11)と、前記光検出アセンブリ(2)に向かって伝播する二次放射ビーム(FS)とを、相互に関連した前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分および前記二次放射ビームのそれぞれに有効である瞬間的な偏向を発生させることによって、同時に偏向させ、
更に前記光路結合装置(6)は、前記有用な電磁放射ビームの第2の部分(F12)を、前記光検出アセンブリ(2)に向けるように適した構成となっており、これにより、前記光検出アセンブリは、前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分(F11)の方向を識別する少なくとも1つの第2の検出信号(S1)を更に生成する構成となっており、
前記注入コントローラ(5)は、前記少なくとも1つの第1の検出信号(S E )および前記少なくとも1つの第2の検出信号(S1)に基づき前記可変偏向装置(4)を制御して、前記光路結合装置(6)と前記可変偏向装置との間において前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分(F11)と前記二次放射ビーム(FS)とを平行にする、
注入システム。 - 前記注入システムは、レーザー増幅器(3)を更に備え、
前記レーザー増幅器は、前記光ファイバー(1)に関連付けられて設けられており、前記光ファイバーの前記端部から当該光ファイバーに入る前記有用な電磁放射ビームの第1の部分(F11)が、前記レーザー増幅器に送信されるようになっており、
更に前記レーザー増幅器(3)は、増幅された自然放射を生成するように構成されているとともに、当該増幅された自然放射が前記光ファイバー(1)内を前記端部(E)に向かって送信されるように構成されていることによって、当該増幅された自然放射の少なくとも一部分が前記二次放射ビーム(FS)を構成し、当該レーザー増幅器が前記二次放射源を成している、
請求項1に記載の注入システム。 - 前記光路結合装置(6)は、放射スプリッタ(60)と、反射アセンブリ(60’)とを備え、
前記放射スプリッタは、前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分(F11)を前記可変偏向装置(4)に向けて伝送するように構成されているとともに、前記二次放射ビーム(FS)を前記反射アセンブリに向けて同時に伝送するように構成されており、また更に、前記反射アセンブリによって反射された後の前記二次放射ビーム(FS)の少なくとも一部分を前記光検出アセンブリ(2)に向けて同時に伝送するように構成されている、
請求項1に記載の注入システム。 - 前記反射アセンブリ(60’)は、複数の堅固に接続された平坦な反射器を備える、
請求項3に記載の注入システム。 - 前記反射アセンブリ(60’)は、三面体を形成するように配置された3つの平面ミラー(61、62、63)を備え、
前記三面体は、前記三面体と共有頂点を有する立方体の角部を内包する内部開口を有する、
請求項4に記載の注入システム。 - 前記光ファイバー(1)は、シングルモードタイプである、
請求項1に記載の注入システム。 - 前記可変偏向装置(4)は、1つの回転軸または2つの回転軸に沿って回転可能なミラーを有し、当該ミラーは、前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分(F11)を前記光ファイバー(1)の端部(E)に向けて、また、前記二次放射ビーム(FS)を前記光検出アセンブリ(2)に向けて同時に反射するように配置されている、
請求項1に記載の注入システム。 - レーザー信号による光テレコミュニケーションのための端末(100)であって、
- 前記端末(100)の外部光源(200)からの第1のレーザー信号を受信するように設けられた受信用光路と、;
- 第2のレーザー信号を前記外部光源(200)に送信するように設けられた光学放出経路と、;
- 前記第1のレーザー信号の一部分を受信するように構成されたトラッキング光検出アセンブリと、
- トラッキング機能を実現するために、前記トラッキング光検出アセンブリによって識別される前記第1のレーザー信号の受信方向に応じて、前記端末(100)の放射方向または指示方向を調整することに適した構成となっている少なくとも1つのトラッキングコントローラ(103、106)と、;
を備えており、
前記端末(100)は、
請求項1から7の何れか1項に記載の注入システムを具備し、
前記第1のレーザー信号が、前記有用な電磁放射ビーム(F1)を形成し、
前記第1の光路(P1)および前記光ファイバー(1)が、前記受信用光路の一部分を構成し、
前記光ファイバーが、前記第1のレーザー信号の少なくとも一部分を、受信用の光学検出器(11)に送信するように構成されている、
端末(100)。 - 前記トラッキング光検出アセンブリが、前記注入システムに具備された前記光検出アセンブリ(2)を構成し、
前記トラッキング機能のために用いられる前記第1のレーザー信号の一部分は、前記注入システムによって使用される前記有用な電磁放射ビームの前記第2の部分(F12)でもある、
請求項8に記載の端末(100)。 - 前記トラッキング光検出アセンブリは、マトリクスイメージセンサ(20)を含み、
前記マトリクスイメージセンサは、感光面(S)を具備し、当該感光面(S)の一部には、前記トラッキング機能のために用いられる有用区域(ZU)と称される前記端末の光入射区域に抱合された部分が含まれ、前記トラッキング機能のための前記有用区域(ZU)の任意の点が前記端末の光入射区域内の受信方向に対応し、前記トラッキング機能のための前記有用区域(ZU)に属さない、前記感光面の任意の点は、前記端末の受信方向に対応しないように構成されており、
前記光路結合装置(6)は、放射スプリッタ(60)と、反射アセンブリ(60’)とを備え、
前記放射スプリッタは、前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分(F11)を前記可変偏向装置(4)に向けて伝送するように構成されているとともに、前記二次放射ビーム(FS)を前記反射アセンブリに向けて同時に伝送するように構成されており、また更に、前記反射アセンブリによって反射された後の前記二次放射ビーム(FS)の少なくとも一部分を前記光検出アセンブリ(2)に向けて同時に伝送するように構成されており、
前記反射アセンブリ(60’)は、複数の堅固に接続された平坦な反射器を備え、
前記堅固に接続された平坦な反射器は、前記トラッキング機能のための前記有用区域(ZU)外のマトリクスイメージセンサ(20)の感光面(S)に前記二次放射ビーム(FS)が到達するように、配置されている、
請求項8に記載の端末(100)。 - 前記光学放出経路は、前記第2のレーザー信号の一部分が前記トラッキング光検出アセンブリに向けて伝送されるように配置され、
前記トラッキング光検出アセンブリは、前記端末の出射方向を識別する少なくとも1つの第3の検出信号(S2)を更に生成する、
請求項8に記載の端末(100)。 - 前記光学放出経路は、前記第2のレーザー信号の一部分が前記トラッキング光検出アセンブリに向けて伝送されるように配置され、
前記トラッキング光検出アセンブリは、前記端末の出射方向を識別する少なくとも1つの第3の検出信号(S 2 )を更に生成し、
前記光路結合装置(6)は、例えばバイプリズムスプリッタのような放射スプリッタ(60)と、反射アセンブリ(60’)とを備え、
前記放射スプリッタは、前記有用な電磁放射ビームの前記第1の部分(F11)を前記可変偏向装置(4)に向けて伝送するように構成されているとともに、前記二次放射ビーム(FS)を前記反射アセンブリに向けて同時に伝送するように構成されており、また更に、前記反射アセンブリによって反射された後の前記二次放射ビーム(FS)の少なくとも一部分を前記光検出アセンブリ(2)に向けて同時に伝送するように構成されており、
前記反射アセンブリ(60’)は、複数の堅固に接続された平坦な反射器を備える、
前記第2のレーザー信号の前記一部分は、前記注入システムの前記光路結合装置(6)を用いて前記トラッキング光検出アセンブリに送信されることによって、前記二次放射ビーム(FS)とは別に、前記トラッキング機能のために有用な前記区域(ZU)外の前記マトリクスイメージセンサ(20)の感光面(S)に到達する、
請求項10に記載の端末(100)。
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