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公開番号2025027031
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-26
出願番号2024206197,2022517297
出願日2024-11-27,2020-09-17
発明の名称目に安全な発散ビーム光無線通信システム
出願人8 リバーズキャピタル,エルエルシー
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04B 10/50 20130101AFI20250218BHJP(電気通信技術)
要約【課題】目に安全な発散ビーム光無線通信システム及び発散ビーム光トランスミッタを提供する。
【解決手段】発散ビーム光トランスミッタは、光ビーム316を放出するレーザアレイ312と、光ビームを光ビームの全体的な発散にコリメートする1つ以上のレンズ324と、レーザアレイとレンズとの間に配置され、光ビームの固有発散を増加させ、レンズの後で目に安全であるようにレンズの特定部分に拡げるディフューザ314と、を備え、光ビームの全体的な発散及び光ビームの固有発散を独立して制御可能であり、光ビームの全体的な発散が、光ビームの固有発散よりも大きい。
【選択図】図3B
特許請求の範囲【請求項１】
発散ビーム光トランスミッタであって、
光ビームを放出するように構成されたレーザ光源と、
前記光ビームを前記光ビームの全体的な発散にコリメートするように構成された１つ以上のレンズと、
前記レーザ光源と前記１つ以上のレンズとの間に配置され、前記光ビームの固有発散を増加させ、前記光ビームを前記１つ以上のレンズの後で目に安全であるように前記１つ以上のレンズの特定の部分に拡げるように構成されたディフューザと、
を備える、発散ビーム光トランスミッタであり、
前記光ビームの全体的な発散及び前記光ビームの固有発散は、独立して制御可能であり、前記光ビームの全体的な発散は、前記光ビームの固有発散よりも大きい、発散ビーム光トランスミッタ。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記光ビームの固有発散は、異なる方向の異なる値を有する、請求項１に記載の発散ビーム光トランスミッタ。
【請求項３】
前記レーザ光源は、垂直共振器型面発光レーザアレイを含む、請求項１に記載の発散ビーム光トランスミッタ。
【請求項４】
前記レーザ光源は、エルビウムドープファイバ増幅器により増幅され、次いで、別のファイバにより前記発散ビーム光トランスミッタに接続される、ファイバ結合レーザを含む、請求項１に記載の発散ビーム光トランスミッタ。
【請求項５】
前記ディフューザは、透過型ディフューザである、請求項１に記載の発散ビーム光トランスミッタ。
【請求項６】
前記ディフューザは、前記固有発散を変化させるべく前記レーザ光源に近づく又は遠ざかる方に平行移動するように構成される、請求項１に記載の発散ビーム光トランスミッタ。
【請求項７】
前記ディフューザは、リンク取得中に前記固有発散を増加させるべく前記レーザ光源に近づく方に、次いで、前記固有発散を減少させる及びデータ伝送速度を増加させるべく前記レーザ光源から遠ざかる方に平行移動するように構成される、請求項６に記載の発散ビーム光トランスミッタ。
【請求項８】
前記透過型ディフューザは、工学的に設計されたディフューザである、請求項５に記載の発散ビーム光トランスミッタ。
【請求項９】
前記ディフューザは、入力に応答して拡散度を変化させるように構成された能動素子である、請求項１に記載の発散ビーム光トランスミッタ。
【請求項１０】
前記能動素子は、機械的に移動可能な素子である、請求項９に記載の発散ビーム光トランスミッタ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、その内容が参照により本明細書に組み込まれる２０１９年９月１７日に出願された「ＥｙｅＳａｆｅＤｉｖｅｒｇｅｄＢｅａｍＯｐｔｉｃａｌＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許仮出願第６２／９０１，３９１号に基づく優先権を主張するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【０００２】
本開示は一般に、光無線通信に関し、特に、目に安全な発散ビーム光無線通信に関する。
【背景技術】
【０００３】
レーザを使用する自由空間光学（ＦＳＯ）通信の概念は、レーザの発明にまでさかのぼる。しかしながら、高パワーレーザの生成及び変調の難しさにより、ＦＳＯの使用は、緊密にコリメートされたビームを使用する直射型システムに限られていた。テレビ及び他の電化製品のリモコンなどのいくつかのニッチな用途に発散パルス光で非常に低いパワー及び低い変調率が使用されている。コンポーネント及びシステムに数十億ドルの投資がなされていた１９９０年代後半から２０００年代初頭のテレコムブームのときでさえも、ＦＳＯシステムは直射構成のコリメートされたビームを超えるまでには至らなかった。ＦＳＯ直射型システムを販売しているいくつかの企業が存在するが、これらのシステムは正確な位置合わせと熟練した設置を必要とする。これらのシステムのコストはリンクあたり約１０，０００米ドルから始まり、年間わずか数千のシステムが出荷されている。
【０００４】
上記の課題の少なくともいくつか、場合によっては他の課題を考慮に入れている及び解決する最近開発されたＦＳＯ通信システムが、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，８４７，８３４号に記載されている。それでもなお、既存のシステム及び方法をさらに改善及び拡張することがしばしば望まれる。
【発明の概要】
【０００５】
例示的な実装は、’８３４特許、並びに、どちらの内容も参照により本明細書に組み込まれるＡｄａｍｓ他の米国特許出願公開第２０１７／０２５７１６７号及びＢｒｏｗｎ他の米国特許出願公開第２０１８／０１９６１３９号を含む他の関連出願に記載の発散ビーム自由空間光リンクに基づいている。本開示の例示的な実装は、発散ビームシステムのレーザと透過レンズとの間にディフューザを追加する。特に、例示的な実装は、出射開口の照射領域を増加させる、したがって、目の安全を保ちながら送出することができる光の量を最大にすることによって人間の目で知覚される放射レーザビームの角度範囲を拡大するように構成された、ディフューザ及びレンズを備えた高パワーレーザ（又はアレイ）を提供する。
【０００６】
ディフューザ発散とレーザスポットサイズは少なくとも２つの利点をもたらす：
１．ディフューザは、レーザビームが透過レンズのほぼ全体に及ぶようにビームの発散を増加させる。これにより、出射開口での照射領域が増加し、より高い総送出出力が可能となる。
２．ビーム固有発散（アルファ、αと呼ばれる）は、ディフューザ上のレーザスポットサイズをディフューザと透過レンズとの距離で割ることによって設定される。αの値が大きいほど、目の安全強度限界が広がる。
【０００７】
レーザによってディフューザ上に照射されたスポットはビーム発散の有効領域となり、ディフューザは光学系に十分に又はほぼ十分に光を拡げ、特定の配置では許容強度を５０倍に増加させ、総出力パワーを１００倍以上にする。
【０００８】
固有発散と全体的な発散は、全体的な発散が固有発散よりも大きいという要件で独立して制御することができる。
【０００９】
本開示の例示的な実装には従来技術とのいくつかの違いがある。例えば、Ｗｉｃｋ（米国特許第４，４５３，８０６号）は、透過型光学素子を通過し（又は反射型光学素子から）、透過型ディフューザを通過し、最後にコリメート光学系を通過する、コリメートされたレーザビームを教示及び特許請求している。注目すべき違いとしては、本開示の例示的な実装は、（１）発散レーザアレイを使用する、（２）第１の光学素子を排除する、及び（３）コリメートされたビームではなく発散ビームをもたらすことが挙げられる。
【００１０】
Ｌｏｐｅｚ－Ｈｅｒｎａｎｄｅｚ（米国特許第６，８６７，９２９号）は、レーザ光源、ディフューザ、コリメータ、及びレーザ光をディフューザに集束させるように配置され、３つの光学系すべてが１つの部品から形成された光集束システムを教示及び特許請求している。これは、ディフューザで拡散度を設定し、次いで、レンズでビームの発散を変化させるという、レーザ発散を使用する本発明の手法とは異なる。
（【００１１】以降は省略されています）

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