特許ウォッチ

公開番号2025028613
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-03
出願番号2023133532
出願日2023-08-18
発明の名称自由空間光通信システムの光補償器及び当該光補償器を含む光通信機
出願人KDDI株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H04B 10/11 20130101AFI20250221BHJP(電気通信技術)
要約【課題】機械的な制御を行わない自由空間光通信のための光補償器を提供する。
【解決手段】光補償器は、対向光通信機から受信した受信ビームの第1位相分布であって、前記受信ビームの伝搬方向とは直交する第1平面における前記第1位相分布を検出する検出手段と、前記対向光通信機に送信する送信ビームを調整する調整手段と、前記第1位相分布に基づき第2位相分布を判定し、前記送信ビームの伝搬方向とは直交する第2平面における前記送信ビームの位相分布が前記第2位相分布となる様に前記調整手段を制御する制御手段と、を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
自由空間光通信のための光通信機の光補償器であって、
対向光通信機から受信した受信ビームの第１位相分布であって、前記受信ビームの伝搬方向とは直交する第１平面における前記第１位相分布を検出する検出手段と、
前記対向光通信機に送信する送信ビームを調整する調整手段と、
前記第１位相分布に基づき第２位相分布を判定し、前記送信ビームの伝搬方向とは直交する第２平面における前記送信ビームの位相分布が前記第２位相分布となる様に前記調整手段を制御する制御手段と、
を備えている、光補償器。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記制御手段は、前記第１位相分布と前記第２位相分布を合成した合成位相分布における位相の変化量の最大値が第１閾値以下となる様に前記第２位相分布を判定する、請求項１に記載の光補償器。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１位相分布が示す位相を反転させた位相分布を前記第２位相分布と判定する、請求項１に記載の光補償器。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１位相分布を反転させた第３位相分布を判定し、前記対向光通信機と前記光通信機との相対的な位置関係の時間変化と、前記対向光通信機が前記受信ビームを送信してから前記対向光通信機が前記送信ビームを受信するまでの期間と、に基づき前記第３位相分布を補正することで、前記第２位相分布を判定する、請求項１に記載の光補償器。
【請求項５】
前記制御手段は、前記対向光通信機と前記光通信機との相対的な位置関係の時間変化と、前記対向光通信機が前記受信ビームを送信してから前記対向光通信機が前記送信ビームを受信するまでの期間と、に基づき、前記対向光通信機が前記受信ビームを送信したときの前記対向光通信機の第１位置と、前記対向光通信機が前記送信ビームを受信するときの前記対向光通信機の第２位置と、を判定し、前記第１位置と前記第２位置とに基づき前記第３位相分布を補正することで、前記第２位相分布を判定する、請求項４に記載の光補償器。
【請求項６】
前記調整手段は、空間光位相変調器である、請求項１に記載の光補償器。
【請求項７】
前記検出手段は、前記第１平面に配置された複数の第１セルを有し、
前記調整手段は、前記第２平面に配置された複数の第２セルであって、前記複数の第２セルそれぞれは、前記複数の第１セルの内の１つに対応する、前記複数の第２セルを有し、
前記複数の第１セルそれぞれは、第１セルに入射する前記受信ビームの第１基準位相に対する第１位相差を検出し、
前記制御手段は、第２セルを通過した前記送信ビームの第２基準位相に対する第２位相差と、当該第２セルに対応する第１セルで検出された前記第１位相差の絶対値が等しく、かつ、符号が反転する様に前記調整手段を制御する、請求項１に記載の光補償器。
【請求項８】
前記検出手段は、前記第１平面における前記受信ビームの第１強度分布をさらに検出し、
前記制御手段は、さらに、前記第１強度分布に基づき第２強度分布を判定し、前記第２平面における前記送信ビームの強度分布が前記第２強度分布となる様に前記調整手段を制御する、請求項１に記載の光補償器。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第１強度分布と前記第２強度分布との差の最大値が第２閾値以下となる様に前記第２強度分布を判定する、請求項８に記載の光補償器。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の光補償器と、
前記送信ビームを生成して前記調整手段に出力する光送信機と、
前記受信ビームを復調する光受信機と、
前記調整手段によって調整された前記送信ビームを空間に送信し、かつ、前記対向光通信機から前記受信ビームを受信する光アンテナと、
を備えている、光通信機。
（【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】
本開示は、自由空間光通信（ＦＳＯ：Ｆｒｅｅ－ＳｐａｃｅＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技術に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＦＳＯ通信は、光ビームを空間に送信して行う通信であり、光ファイバを設置することができない状況、光ファイバを設置することが難しい状況、或いは、光ファイバの敷設によるコスト上昇を抑えたい状況で使用され得る。
【０００３】
非特許文献１は、衛星と地上局とのＦＳＯ通信のための光通信機を開示している。光通信機は、通信相手の光通信機との相対位置の変化を補償して、送信する光ビームの方向を制御する光補償器を有する。非特許文献１によると、光補償器は、通信相手からの光ビームの到来方向を四分割検出器（ＱＰＤ：ＱｕａｄｒａｎｔＰｈｏｔｏＤｅｔｅｃｔｏｒ）により検出し、検出した到来方向に光ビームが送信される様にミラーやレンズの姿勢を制御している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Ｅ．Ｃｉａｒａｍｅｌｌａ，ｅｔ．ａｌ．，ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｎｓｅｌｅｃｔｅｄａｒｅａｓｉｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２００９，２７．９：１６３９－１６４５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１の構成において、光補償器は、レンズやミラーを機械的に制御するためのアクチュエータを備えている。アクチュエータは、ジンバルやモータ等を含む。例えば、非特許文献１に記載の光補償器を含む光通信機を衛星に搭載する場合、衛星の打ち上げ時の加速度に耐える様にアクチュエータを構成する必要があり、アクチュエータに要求される堅牢性が高くなる。必要な堅牢性の確保のためにアクチュエータの質量は増加するが、質量の増加は、衛星の打ち上げに不利である。
【０００６】
本開示は、上記課題を解決できるＦＳＯ通信のための光補償器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様によると、自由空間光通信のための光通信機の光補償器は、対向光通信機から受信した受信ビームの第１位相分布であって、前記受信ビームの伝搬方向とは直交する第１平面における前記第１位相分布を検出する検出手段と、前記対向光通信機に送信する送信ビームを調整する調整手段と、前記第１位相分布に基づき第２位相分布を判定し、前記送信ビームの伝搬方向とは直交する第２平面における前記送信ビームの位相分布が前記第２位相分布となる様に前記調整手段を制御する制御手段と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によると、上記課題を解決できるＦＳＯ通信のための光補償器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
幾つかの実施形態による、光補償器を含む光通信機の構成図。
幾つかの実施形態による、空間光位相センサ及び空間光位相変調器の説明図。
幾つかの実施形態による、光補償器を含む光通信機の構成図。
幾つかの実施形態による、光補償器を含む光通信機の構成図。
幾つかの実施形態による、光補償器を含む光通信機の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許