JP7792129B2 - Optical transmitter and spatial optical communication transmitter - Google Patents
Optical transmitter and spatial optical communication transmitterInfo
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Description
特許法第30条第2項適用 (1) 学術変革領域「散乱・揺らぎ場の包括的理解と透視の科学」キックオフシンポジウム(Zoomウェビナーによる開催),2021年2月1日,高山佳久,玉川一郎,小林智尚,山下泰輝「空間光伝搬通信における散乱・揺らぎ計測と制御」 (2) Optics & Photonics Japan 2021講演予稿集(PDFのみ),2021年10月21日,高山佳久,玉川一郎,小林智尚,一般社団法人 日本光学会、https://opt-j.com/opj2021-2/download.html (3) Optics And Photonics Japan 2021講演会(オンライン講演),2021年10月28日,高山佳久,玉川一郎,小林智尚,「揺らぎ場を伝搬した光による受信面照射の安定化」(1) Kick-off Symposium of the Academic Innovation Area "Comprehensive Understanding of Scattering and Fluctuation Fields and the Science of See-Through" (held via Zoom webinar), February 1, 2021, Takayama Yoshihisa, Tamagawa Ichiro, Kobayashi Tomotaka, Yamashita Yasuteru, "Measurement and Control of Scattering and Fluctuation in Free-Space Optical Propagation Communications" (2) Proceedings of Optics & Photonics Japan 2021 (PDF only), October 21, 2021, Takayama Yoshihisa, Tamagawa Ichiro, Kobayashi Tomotaka, The Optical Society of Japan, https://opt-j.com/opj2021-2/download. html (3) Optics and Photonics Japan 2021 Lecture (online lecture), October 28, 2021, Yoshihisa Takayama, Ichiro Tamagawa, Tomohisa Kobayashi, "Stabilization of receiving surface illumination by light propagating through a fluctuation field"
本発明は、光送信器、および、空間光通信送信装置に関する。 The present invention relates to an optical transmitter and a spatial optical communication transmission device.
衛星と地上局もしくは地上局間との通信において、大容量伝送が可能となるレーザビームを用いた空間光通信の利用が期待されている。
図20に示すように、光送信器2から送出されたレーザビーム61は、通信路である大気中の乱流のダイナミックに変化する吸収と散乱の影響を受ける。その結果、光受信器5にて、レーザの波形は空間的に歪んで拡がる。つまりレーザビーム71の強度の空間分布が拡がり、光強度の斑や変動、焦点の散在や移動などが発生する。空間光通信のレーザビーム71の強度の空間分布が拡がると、光受信器5の口径から空間的に外れ、光を十分に受信できなくなるという問題がある。更に光強度の斑や変動、焦点の散在や移動などにより光回線の瞬断などが発生して、通信品質が劣化する。また人工衛星との通信においては、受信光を人工衛星の追尾に利用しており、歪によりその性能も悪化する。
In communications between satellites and ground stations or between ground stations, the use of free-space optical communications using laser beams, which enables large-capacity transmission, is expected.
As shown in Figure 20, the laser beam 61 transmitted from the optical transmitter 2 is affected by the dynamically changing absorption and scattering of atmospheric turbulence, which serves as the communication path. As a result, the laser waveform is spatially distorted and spreads at the optical receiver 5. In other words, the spatial distribution of the intensity of the laser beam 71 spreads, resulting in spotting and fluctuations in the light intensity, and scattering and movement of the focus. If the spatial distribution of the intensity of the laser beam 71 in free-space optical communications spreads, the beam may spatially deviate from the aperture of the optical receiver 5, resulting in insufficient reception of the light. Furthermore, spotting and fluctuations in the light intensity, scattering and movement of the focus, and other factors can cause momentary interruptions in the optical line, degrading communication quality. In addition, in communications with artificial satellites, the received light is used to track the satellite, and distortion also degrades this performance.
この問題を解決するための既存技術としては、特許文献1に記載のマルチビーム法や、特許文献2に記載の波面操作法がある。
図21と図22に示すように、マルチビーム法では、複数の光送信器2L,2Rを用意してレーザビームを複数に分割し、大気中の空間的に離れた経路を伝送路とする。各レーザビームの波形はランダムに空間的に歪む。それらを重ね合わせることにより光量が或る程度一様になり、受信側では、その口径内に十分な強度の光を受信することができる。
Existing techniques for solving this problem include the multi-beam method described in Patent Document 1 and the wavefront manipulation method described in Patent Document 2.
As shown in Figures 21 and 22, in the multi-beam method, multiple optical transmitters 2L and 2R are used to split a laser beam into multiple beams, which are transmitted along spatially separated paths in the atmosphere. The waveform of each laser beam is randomly distorted spatially. By superimposing these beams, the amount of light becomes somewhat uniform, and the receiving side can receive light of sufficient intensity within its aperture.
波面操作法は、光受信器において、受信光の強度の空間分布情報を波面センサで検出し、光受信器の可変形鏡等で波面操作し、受信器の口径内に十分な強度の光を受信できるようにフィードバックをかける方式である。ここで可変形鏡とは、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)や空間光位相変調器などをいう。波面操作法の通信システムでは、双方向通信を行っている相手方からのレーザビームを受けて、送信側でその光の歪を検出し、空間光位相変調器を用い波面操作で補正し、受信デバイスの口径内に十分な強度の光を受信できるようにフィードバックを掛ける。 The wavefront manipulation method is a technique in which an optical receiver uses a wavefront sensor to detect the spatial distribution information of the intensity of received light, manipulates the wavefront using a deformable mirror or other device in the optical receiver, and applies feedback so that light of sufficient intensity can be received within the aperture of the receiver. Here, deformable mirrors refer to devices such as MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and spatial light phase modulators. In a communication system using the wavefront manipulation method, a laser beam from the other party in a two-way communication is received, and distortion of the light is detected on the transmitting side, corrected through wavefront manipulation using a spatial light phase modulator, and feedback is applied so that light of sufficient intensity can be received within the aperture of the receiving device.
波面操作法には、並行方式と交差方式とがある。
図21に示す光送信器2は、2つの光送信器2L,2Rによって並行にレーザビームの送出を行う並行方式である。これにより、光送信器2Lが送出したレーザビームと、光送信器2Rが送出したレーザビームとは異なる空間を通り、異なる大気揺らぎの影響を受ける。並行方式では、有効領域8が遠距離となるため、送信側と受信側が十分に離れている必要がある。送信側と受信側の距離は、数百キロメートル程度が想定される。
The wavefront manipulation methods include a parallel method and a cross method.
The optical transmitter 2 shown in Figure 21 is a parallel system in which two optical transmitters 2L and 2R emit laser beams in parallel. As a result, the laser beam emitted by the optical transmitter 2L and the laser beam emitted by the optical transmitter 2R pass through different spaces and are affected by different atmospheric fluctuations. In the parallel system, the effective area 8 is a long distance, so the transmitting side and the receiving side must be sufficiently far apart. The distance between the transmitting side and the receiving side is expected to be several hundred kilometers.
図22に示す光送信器2は、2つの光送信器2L,2Rによってレーザビームが交差するように送出する交差方式である。これにより、光送信器2Lが送出したレーザビームと、光送信器2Rが送出したレーザビームとは異なる空間を通り、異なる大気揺らぎの影響を受ける。交差方式では、有効領域8の距離が固定となるため、移動体通信では使えないという制限がある。
また波面操作法では、空間的に経路を分けるために、各ビームの送出口を数十センチから数メートル離す必要があり、小型化ができないという制限がある。
The optical transmitter 2 shown in Figure 22 is a crossing type in which two optical transmitters 2L and 2R transmit laser beams so that they intersect. As a result, the laser beam transmitted by the optical transmitter 2L and the laser beam transmitted by the optical transmitter 2R pass through different spaces and are affected by different atmospheric fluctuations. With the crossing type, the distance of the effective area 8 is fixed, which limits its use in mobile communications.
Furthermore, in the wavefront manipulation method, in order to separate the paths spatially, the exits of each beam must be spaced apart by several tens of centimeters to several meters, which limits the feasibility of miniaturization.
波面操作法では、受信系の波面センサで検知できる空間周波数が制限される。また波面操作法では、受信系の波面センサで検知した波面に基づいて可変形鏡を駆動するまでに時間を要する。この時間は、イメージセンサの読み出し速度と、計算速度と、空間位相変調デバイスの応答速度の和である。その結果、十分な波面操作ができないことがある。 In wavefront manipulation methods, the spatial frequencies that can be detected by the wavefront sensor in the receiving system are limited. Furthermore, in wavefront manipulation methods, it takes time to drive the deformable mirror based on the wavefront detected by the wavefront sensor in the receiving system. This time is the sum of the image sensor readout speed, calculation speed, and response speed of the spatial phase modulation device. As a result, sufficient wavefront manipulation may not be possible.
この問題に加え、波面操作法では、フィードバック時間の遅れによる受信時の経路と送信時の経路との角度差が問題となる。波面操作法は、特に衛星等の移動体通信への適用が難しい。 In addition to this problem, the wavefront manipulation method faces the problem of the angular difference between the path at reception and the path at transmission due to feedback time delays. This makes the wavefront manipulation method particularly difficult to apply to mobile communications such as satellite communications.
そこで、本発明は、光送信器、および、空間光通信送信装置について、充分な強度の光を安定して対象に照射することを課題とする。 The present invention aims to provide an optical transmitter and a spatial optical communication transmission device that can stably irradiate a target with light of sufficient intensity.
前記課題を解決するため、本発明に係る光送信器は、お互いにインコヒーレントなレーザビームを複数発生するレーザビーム発生手段と、各前記レーザビームに、それぞれ空間的に異なる位相変調を行う光位相変調器と、前記光位相変調器にて位相変調された各前記レーザビームを単一のレーザビームに合波する合波器と、前記合波器が合波した前記単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系と、を有し、前記光位相変調器は、計測または推定した屈折率構造関数によって示される統計的な性質に従うように、ランダムな位相変調を動的に行う構成とする。 In order to solve the above problem, an optical transmitter according to the present invention comprises laser beam generating means for generating a plurality of laser beams that are incoherent with each other, an optical phase modulator for performing spatially different phase modulation on each of the laser beams, a combiner for combining the laser beams that have been phase-modulated by the optical phase modulators into a single laser beam, and an optical system for transmitting the single laser beam combined by the combiner to an object to be irradiated , wherein the optical phase modulator is configured to dynamically perform random phase modulation so as to follow the statistical properties indicated by a measured or estimated refractive index structure function .
空間光通信送信装置は、光送信器と、前記レーザビーム発生手段が発生した各前記レーザビームに同一の送信信号を変調する信号変調器と、を備える。 The spatial optical communication transmission device comprises an optical transmitter and a signal modulator that modulates the same transmission signal onto each of the laser beams generated by the laser beam generating means.
本発明によれば、光送信器、および、空間光通信送信装置について、充分な強度の光を安定して対象に照射することが可能となる。 According to the present invention, optical transmitters and spatial optical communication transmission devices are capable of stably irradiating a target with light of sufficient intensity.
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図1を用いて、本実施形態の空間光通信システムの概略を説明する。
空間光通信システムは、光送信器2と光受信器5とを含んで構成される。光送信器2は、レーザダイオード201,202と、波面制御器621,622と、合波器63と、光学系3とを含んで構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The free-space optical communication system of this embodiment will be outlined with reference to FIG.
The free-space optical communication system includes an optical transmitter 2 and an optical receiver 5. The optical transmitter 2 includes laser diodes 201 and 202, wavefront controllers 621 and 622, a multiplexer 63, and an optical system 3.
レーザダイオード201,202は、お互いにインコヒーレントなレーザビーム611,612を発生するレーザビーム発生手段である。波面制御器621,622が、これらレーザビーム611,612に対し、それぞれ空間的に異なる位相変調を行い、合波器63が合波して光学的に重ね合わせる。そして光学系3は、合波器63が合波した単一のレーザビームを照射対象物である光受信器5に送出する。重ね合わせたレーザビームを同一経路で同時に伝送すると、異なる波面をもつレーザビームが重なり合って光受信器5に到達する。 Laser diodes 201 and 202 are laser beam generating means that generate mutually incoherent laser beams 611 and 612. Wavefront controllers 621 and 622 perform spatially different phase modulation on these laser beams 611 and 612, respectively, and combiner 63 combines and optically superimposes them. Optical system 3 then transmits the single laser beam combined by combiner 63 to optical receiver 5, which is the target of irradiation. When the superimposed laser beams are transmitted simultaneously along the same path, the laser beams with different wavefronts overlap and reach optical receiver 5.
これにより、光受信器5の受光面の輝度分布は一様となる。波面制御器621,622は、波面操作により空間的に光位相を変調させる空間光位相変調器である。これら波面制御器621,622は、計測または推定した屈折率構造関数によって示される統計的な性質に従うように、ランダムな位相変調を動的に行う。 This results in a uniform brightness distribution on the light-receiving surface of the optical receiver 5. The wavefront controllers 621 and 622 are spatial optical phase modulators that spatially modulate the optical phase by wavefront manipulation. These wavefront controllers 621 and 622 dynamically perform random phase modulation so as to follow the statistical properties indicated by the measured or estimated refractive index structure function.
異なる波面をもつレーザビームは、同じ経路における同じ大気揺らぎであっても、それぞれランダムに異なる影響を受ける。そのため、それらを重ね合わされた受信側での光強度の空間分布は一様に近くなり、光受信器の口径内に十分な強度の光を安定して受信することができる。受信は、既存の通常の光受信器で行える。なお、図1では複数のレーザビーム発光手段としてのレーザダイオード201,202を示したが、単一のレーザビーム発生手段と分波器と複数の偏光手段を含むようにしてもよく、限定されない。 Laser beams with different wavefronts are affected randomly and differently by the same atmospheric turbulence, even if they are traveling the same path. As a result, the spatial distribution of light intensity at the receiving end, where they are superimposed, becomes nearly uniform, allowing stable reception of light of sufficient intensity within the aperture of the optical receiver. Reception can be performed using an existing, conventional optical receiver. Note that while Figure 1 shows laser diodes 201 and 202 as multiple laser beam emitting means, this is not limited to a single laser beam generating means, a splitter, and multiple polarization means; it may also include such means.
図2のグラフに本発明の光受信器における受光強度の確率密度分布のシミュレーション結果を示す。グラフの縦軸は正規化した確率密度分布を示し、横軸は輝度を示している。グラフの実線は、4ビームの場合の確率密度分布を示している。グラフの破線は、2ビームの場合の確率密度分布を示している。グラフの一点鎖線は、1ビームの場合の確率密度分布を示している。 The graph in Figure 2 shows the results of a simulation of the probability density distribution of received light intensity in the optical receiver of the present invention. The vertical axis of the graph represents the normalized probability density distribution, and the horizontal axis represents brightness. The solid line on the graph represents the probability density distribution for four beams. The dashed line on the graph represents the probability density distribution for two beams. The dash-dotted line on the graph represents the probability density distribution for one beam.
一点鎖線で示した1ビームの場合、確率密度分布は受信強度が弱いところまで拡がっており、受信デバイスの受信性能以下になる確率が所定割合だけ存在する。これに対して実線で示した4ビームの場合、確率密度分布は平均強度周辺に集中し、受信性能以下になる確率が小さくなっている。破線で示した2ビームの場合の特性は、4ビームの場合の特性と1ビームの場合の特性の中間である。 In the case of one beam, shown by the dashed line, the probability density distribution extends to areas where the reception strength is weak, and there is a certain percentage of the probability that the reception performance of the receiving device will be below its capacity. In contrast, in the case of four beams, shown by the solid line, the probability density distribution is concentrated around the average strength, and the probability of the reception performance being below its capacity is smaller. The characteristics for the two beams, shown by the dashed line, are intermediate between those for four beams and one beam.
図3は、空間光通信システムの有効領域8を説明する図である。
このように、光送信器2では、波面制御器621,622で重ね合わせた光を同一経路で同時に送信する。よって有効領域8は、距離に依らずに一様に分布する。つまり、本実施形態の光送信器2は、距離に依らずに光受信器5に適切にレーザビームを照射することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an effective area 8 of the free-space optical communication system.
In this way, the optical transmitter 2 simultaneously transmits the light beams superimposed by the wavefront controllers 621 and 622 through the same path. Therefore, the effective area 8 is uniformly distributed regardless of the distance. In other words, the optical transmitter 2 of this embodiment can appropriately irradiate the laser beam to the optical receiver 5 regardless of the distance.
図4を参照して、第1実施形態の光送信器2Aを説明する。第1実施形態の光送信器2Aは、レーザダイオード20と、偏光制御器22と、レンズ23L,23Rと、半波長板25L,25Rと、波面制御器24L,24Rと、鏡26と、偏光ビームスプリッタ27とを含んで構成される。 The optical transmitter 2A of the first embodiment will be described with reference to Figure 4. The optical transmitter 2A of the first embodiment includes a laser diode 20, a polarization controller 22, lenses 23L and 23R, half-wave plates 25L and 25R, wavefront controllers 24L and 24R, a mirror 26, and a polarizing beam splitter 27.
図4などではレーザダイオード20のことを単に「LD」と省略して記載している。なお、光送信器2Aは、偏光ビームスプリッタ27が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。 In Figure 4 and elsewhere, the laser diode 20 is simply referred to as "LD." The optical transmitter 2A also includes an optical system that transmits a single laser beam combined by the polarizing beam splitter 27 to the target, but this is not shown here.
レーザダイオード20は、入力された信号に応じてレーザビーム(レーザ光)を出射するレーザ光源である。偏光制御器22は、入射光を偏光4Lと偏光4Rに分波する分波器である。ここでレーザダイオード20と偏光制御器22の組み合わせは、お互いにインコヒーレントなレーザビームを複数発生するレーザビーム発生手段に相当する。レーザダイオード20と偏光制御器22の組み合わせは、同一の送信信号を変調した偏光4L,4Rを発生する。第1実施形態の光送信器2Aは、レーザダイオード20と偏光制御器22の組み合わせにより、送信信号を変調したレーザビームを複数発生する空間光通信送信装置である。 The laser diode 20 is a laser light source that emits a laser beam (laser light) in response to an input signal. The polarization controller 22 is a splitter that splits the incident light into polarized light 4L and polarized light 4R. The combination of the laser diode 20 and polarization controller 22 corresponds to a laser beam generating means that generates multiple laser beams that are incoherent with each other. The combination of the laser diode 20 and polarization controller 22 generates polarized light 4L and 4R that are modulated with the same transmission signal. The optical transmitter 2A of the first embodiment is a spatial optical communication transmitting device that generates multiple laser beams that are modulated with a transmission signal using the combination of the laser diode 20 and polarization controller 22.
レンズ23L,23Rは、入射した光の拡がり角を任意に調整可能である。
波面制御器24L,24Rは、透過型であり、波面操作により空間的に光位相を変調させる空間光位相変調器である。これら波面制御器24L,24Rは、計測または推定した屈折率構造関数によって示される統計的な性質に従うように、ランダムな位相変調を動的に行う。
The lenses 23L and 23R can arbitrarily adjust the divergence angle of the incident light.
The wave-front controllers 24L and 24R are transmissive spatial optical phase modulators that spatially modulate the optical phase by wave-front manipulation. These wave-front controllers 24L and 24R dynamically perform random phase modulation so as to follow the statistical properties indicated by the measured or estimated refractive index structure function.
具体的にいうと、波面制御器24L,24Rの2次元的配列に従い、それぞれのビームに異なる2次元乱数を発生し、それを二次元フーリエ変換して空間周波数領域に変換する。そして、計測もしくは推定により、屈折率構造関数から導出される数値(定数)が与える空間周波数領域における強度と位相特性の統計的な性質に合わせるように操作して、逆フーリエ変換する。これにより、動的にそれぞれのビームに対する波面制御器24L,24Rの2次元的配列を与えることができる。 Specifically, different two-dimensional random numbers are generated for each beam according to the two-dimensional arrangement of wave-front controllers 24L, 24R, and then converted into the spatial frequency domain through a two-dimensional Fourier transform. Then, by measurement or estimation, the numbers (constants) derived from the refractive index structure function are manipulated to match the statistical properties of the intensity and phase characteristics in the spatial frequency domain, and an inverse Fourier transform is performed. This makes it possible to dynamically assign two-dimensional arrangements of wave-front controllers 24L, 24R to each beam.
半波長板25L,25Rは、入射光の2つの垂直偏光成分間にπ(=λ/2)の位相差を与える波長板である。ここで波面制御器24L,24Rと半波長板25L,25Rの組み合わせは、各レーザビームに、それぞれ空間的に異なる位相変調を行う光位相変調器に相当する。
鏡26は、入射光を反射する。偏光ビームスプリッタ27は、直角プリズムを合わせたキューブタイプであり、入射した2つの偏光を合波する合波器に相当する。
The half-wave plates 25L and 25R are wave plates that impart a phase difference of π (=λ/2) between the two perpendicularly polarized components of the incident light. Here, the combination of the wave-front controllers 24L and 24R and the half-wave plates 25L and 25R corresponds to an optical phase modulator that performs spatially different phase modulation on each laser beam.
The mirror 26 reflects the incident light. The polarizing beam splitter 27 is a cube type in which rectangular prisms are combined, and corresponds to a multiplexer that multiplexes two incident polarized lights.
レーザダイオード20から出射されたレーザビームは、入力信号に応じて変調されており、偏光制御器22により偏光4Lと偏光4Rに分波される。偏光4Lは、レンズ23Lで光の拡がり角が調整されたのち、波面制御器24Lの波面操作により空間的に光位相が変調され、半波長板25Lにより垂直偏光成分間にπの位相差が与えられる。そして、偏光4Lは、鏡26で反射されて偏光ビームスプリッタ27に入射する。 The laser beam emitted from laser diode 20 is modulated according to the input signal and is split into polarized light 4L and polarized light 4R by polarization controller 22. After the divergence angle of polarized light 4L is adjusted by lens 23L, the wavefront controller 24L spatially modulates the optical phase by manipulating the wavefront, and a phase difference of π is imparted between the perpendicularly polarized components by half-wave plate 25L. Polarized light 4L is then reflected by mirror 26 and enters polarized beam splitter 27.
偏光4Rは、レンズ23Rで光の拡がり角が調整されたのち、半波長板25Rにより垂直偏光成分間にπの位相差が与えられ、波面制御器24Rの波面操作により空間的に光位相が変調される。そして偏光4Rは、偏光ビームスプリッタ27に入射する。 After the divergence angle of polarized light 4R is adjusted by lens 23R, a phase difference of π is imparted between the vertically polarized components by half-wave plate 25R, and the optical phase is spatially modulated by wavefront manipulation by wavefront controller 24R. Polarized light 4R then enters polarizing beam splitter 27.
偏光ビームスプリッタ27に入射した偏光4Lと偏光4Rは、合波して同一方向に同時に送出される。これにより光送信器2Aは、異なる波面をもつ2つのレーザビームに信号を重畳して、同一経路で同時に伝送することができる。 Polarized light 4L and polarized light 4R that enter the polarizing beam splitter 27 are combined and sent out simultaneously in the same direction. This allows the optical transmitter 2A to superimpose signals onto two laser beams with different wavefronts and transmit them simultaneously over the same path.
図5を参照して、第2実施形態の光送信器2Bを説明する。なお、第2実施形態から第11実施形態において、既に説明した構成は、説明を省略するか、あるいは説明を簡略する。第2実施形態の光送信器2Bは、第1実施形態と同様な構成に加えて更に、信号変調器21を備えている。信号変調器21は、入力された信号に応じて入射光の強度を変調するものである。なお、光送信器2Bは、偏光ビームスプリッタ27が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。 The optical transmitter 2B of the second embodiment will be described with reference to Figure 5. Note that the description of the configuration already described in the second to eleventh embodiments will be omitted or simplified. The optical transmitter 2B of the second embodiment further includes a signal modulator 21 in addition to the same configuration as the first embodiment. The signal modulator 21 modulates the intensity of the incident light according to the input signal. Note that the optical transmitter 2B also includes an optical system that transmits a single laser beam combined by the polarizing beam splitter 27 to the irradiation target, but this is not described here.
レーザダイオード20から出射されたレーザビームは、信号変調器21にて変調されたのち、偏光制御器22により偏光4Lと偏光4Rに分波される。これ以降の動作は、第1実施形態と同様である。
第2実施形態の光送信器2Bは、信号変調器21を備える空間光通信送信装置である。
A laser beam emitted from a laser diode 20 is modulated by a signal modulator 21, and then split into polarized light 4L and polarized light 4R by a polarization controller 22. The subsequent operations are the same as those in the first embodiment.
The optical transmitter 2B of the second embodiment is a spatial optical communication transmitting device including a signal modulator 21.
図6を参照して、第3実施形態の光送信器2Cを説明する。第3実施形態の光送信器2Cは、第1実施形態と同様な構成に加えて更に、信号変調器21L,21Rとを備え、偏光制御器22の代わりに分波器221及び遅延器28とを備え、かつ半波長板25L,25Rを備えていない。分波器221は、1本のレーザビームを2本に分波するものである。遅延器28は、分波器221において分波されたレーザビーム41Bを遅延させ、レーザビーム41Aとお互いにインコヒーレントにするものである。信号変調器21L,21Rは、入力された信号に応じて入射光の強度を変調するものである。なお、光送信器2Cは、偏光ビームスプリッタ27が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。 Referring to Figure 6, the optical transmitter 2C of the third embodiment will be described. In addition to the same configuration as the first embodiment, the optical transmitter 2C of the third embodiment further includes signal modulators 21L and 21R, a splitter 221 and a delayer 28 instead of the polarization controller 22, and does not include the half-wave plates 25L and 25R. The splitter 221 splits one laser beam into two. The delayer 28 delays the laser beam 41B split by the splitter 221, making it incoherent with the laser beam 41A. The signal modulators 21L and 21R modulate the intensity of the incident light according to the input signal. Note that the optical transmitter 2C also includes an optical system that transmits the single laser beam combined by the polarizing beam splitter 27 to the target, but this is not shown here.
ここでレーザダイオード20と分波器221と、分波器221が分波したレーザビーム41Bを遅延させる遅延器28は、お互いにインコヒーレントなレーザビームを複数発生するレーザビーム発生手段に相当する。第3実施形態の光送信器2Cは、信号変調器21L,21Rを備える空間光通信送信装置である。 Here, the laser diode 20, the splitter 221, and the delay device 28 that delays the laser beam 41B split by the splitter 221 correspond to laser beam generating means that generates multiple laser beams that are incoherent with each other. The optical transmitter 2C of the third embodiment is a spatial optical communication transmission device that includes signal modulators 21L and 21R.
レーザダイオード20から出射されたレーザビームは、分波器221によりレーザビーム41A,41Bに分波される。レーザビーム41Aは、信号変調器21Lで変調され、レンズ23Lに入射して光の拡がり角が調整されたのち、透過型の波面制御器24Lの波面操作により空間的に光位相が変調される。そしてレーザビーム41Aは、鏡26で反射されて偏光ビームスプリッタ27に入射する。 The laser beam emitted from laser diode 20 is split into laser beams 41A and 41B by splitter 221. Laser beam 41A is modulated by signal modulator 21L and enters lens 23L, where the divergence angle of the light is adjusted. The wavefront of transmissive wavefront controller 24L then modulates the spatial optical phase. Laser beam 41A is then reflected by mirror 26 and enters polarizing beam splitter 27.
レーザビーム41Bは、遅延器28で遅延させられ、信号変調器21Rで変調されると、レンズ23Rに入射する。レーザビーム41Bは、レンズ23Rで光の拡がり角が調整されたのち、透過型の波面制御器24Rの波面操作により空間的に光位相が変調される。そしてレーザビーム41Bは、偏光ビームスプリッタ27に入射する。 Laser beam 41B is delayed by delay device 28, modulated by signal modulator 21R, and then incident on lens 23R. After the divergence angle of laser beam 41B is adjusted by lens 23R, the optical phase of laser beam 41B is spatially modulated by wavefront manipulation by transmissive wavefront controller 24R. Laser beam 41B then incidents on polarizing beam splitter 27.
偏光ビームスプリッタ27に入射したレーザビーム41A,41Bは、合波して同一方向に同時に送出される。これにより光送信器2Cは、異なる波面をもつ2つのレーザビームに信号を重畳して、同一経路で同時に伝送することができる。光送信器2Cは、信号変調器21L,21Rを備える空間光通信送信装置である。 Laser beams 41A and 41B incident on polarizing beam splitter 27 are combined and sent out simultaneously in the same direction. This allows optical transmitter 2C to superimpose signals onto two laser beams with different wavefronts and transmit them simultaneously over the same path. Optical transmitter 2C is a spatial optical communication transmission device equipped with signal modulators 21L and 21R.
図7を参照して、第4実施形態の光送信器2Dを説明する。第4実施形態の光送信器2Dは、第1実施形態の透過型の波面制御器24L,24Rに代えて、反射型波面制御器24を備えている。反射型波面制御器24は、入射光を反射する反射型であると共に、異なる偏光をもつ偏光4L,4Rにより同時に異なる波面操作により空間的に光位相を変調させる空間光位相変調器である。なお、光送信器2Dは、偏光ビームスプリッタ27が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。空間的位相変調器である反射型波面制御器24は、例えば所定の広さを有する液晶パネルである。反射型波面制御器24を構成する液晶パネルのなかで偏光4Lが照射する領域と偏光4Rが照射する領域を異らせることにより、それぞれの照射領域が異なる位相変調を与えることができる。 Referring to Figure 7, the optical transmitter 2D of the fourth embodiment will be described. The optical transmitter 2D of the fourth embodiment includes a reflective wave-front controller 24 instead of the transmissive wave-front controllers 24L and 24R of the first embodiment. The reflective wave-front controller 24 is a reflective type that reflects incident light and is a spatial optical phase modulator that spatially modulates the optical phase by simultaneously performing different wavefront operations using polarized light 4L and 4R with different polarizations. The optical transmitter 2D also includes an optical system that transmits a single laser beam combined by a polarizing beam splitter 27 to an irradiation target, but this is not shown here. The reflective wave-front controller 24, which is a spatial phase modulator, is, for example, a liquid crystal panel having a predetermined area. By differentiating the areas irradiated by polarized light 4L and polarized light 4R within the liquid crystal panel that constitutes the reflective wave-front controller 24, it is possible to impart different phase modulation to each irradiation area.
なお、反射型波面制御器24は、上下に分かれ、かつ上下で別々の位相変調がなされていてもよい。これら上下の領域にそれぞれ偏光4Lと偏光4Rを照射することで、同時に異なる波面操作を行い、空間的に光位相を変調させることができる。 The reflective wavefront controller 24 may be divided into upper and lower sections, with separate phase modulation performed on the upper and lower sections. By irradiating these upper and lower sections with polarized light 4L and polarized light 4R, respectively, different wavefront manipulations can be performed simultaneously, and the optical phase can be spatially modulated.
また、第4実施形態の反射型波面制御器24は、特定の偏光方向にのみ位相変調させる。そのため、偏光の方向を制御する半波長板25L,25Rを光路に挿入して、反射型波面制御器24と組み合わせている。しかし、これに限られず、異なる偏光を持つビームに対して同時に別々の空間的位相変調ができるデバイスを採用してもよい。 Furthermore, the reflective wave-front controller 24 of the fourth embodiment performs phase modulation only in a specific polarization direction. For this reason, half-wave plates 25L and 25R that control the polarization direction are inserted into the optical path and combined with the reflective wave-front controller 24. However, this is not limiting, and devices that can simultaneously perform separate spatial phase modulation on beams with different polarizations may also be used.
ここでレーザダイオード20と偏光制御器22の組み合わせは、お互いにインコヒーレントなレーザビームを複数発生するレーザビーム発生手段に相当する。レーザダイオード20と偏光制御器22の組み合わせは、同一の送信信号を変調した偏光4L,4Rを発生する。第4実施形態の光送信器2Dは、レーザダイオード20と偏光制御器22の組み合わせにより、送信信号を変調したレーザビームを複数発生する空間光通信送信装置である。 Here, the combination of the laser diode 20 and polarization controller 22 corresponds to a laser beam generating means that generates multiple laser beams that are incoherent with each other. The combination of the laser diode 20 and polarization controller 22 generates polarized light 4L and 4R that are modulated from the same transmission signal. The optical transmitter 2D of the fourth embodiment is a spatial optical communication transmitting device that generates multiple laser beams that are modulated from the transmission signal by combining the laser diode 20 and polarization controller 22.
レーザダイオード20から出射されたレーザビームは、入力信号に応じて変調されており、偏光制御器22により偏光4Lと偏光4Rに分波される。偏光4Lは、レンズ23Lで光の拡がり角が調整されたのち、反射型波面制御器24で反射される。偏光4Lは、反射型波面制御器24の波面操作により空間的に光位相が変調され、半波長板25Lにより垂直偏光成分間にπの位相差が与えられる。そして偏光4Lは、偏光ビームスプリッタ27に入射する。 The laser beam emitted from the laser diode 20 is modulated according to the input signal and is split into polarized light 4L and polarized light 4R by the polarization controller 22. The divergence angle of polarized light 4L is adjusted by lens 23L, and then reflected by the reflective wavefront controller 24. The optical phase of polarized light 4L is spatially modulated by the wavefront manipulation of the reflective wavefront controller 24, and a phase difference of π is imparted between the perpendicularly polarized components by the half-wave plate 25L. Polarized light 4L then enters the polarizing beam splitter 27.
偏光4Rは、レンズ23Rで光の拡がり角が調整されたのち、半波長板25Rにより垂直偏光成分間にπの位相差が与えられ、反射型波面制御器24で反射される。偏光4Rは、反射型波面制御器24の波面操作により空間的に光位相が変調される。そして偏光4Rは、鏡26で反射されて偏光ビームスプリッタ27に入射する。 After the divergence angle of polarized light 4R is adjusted by lens 23R, a phase difference of π is imparted between the vertically polarized components by half-wave plate 25R, and the polarized light is reflected by reflective wave-front controller 24. The optical phase of polarized light 4R is spatially modulated by the wavefront manipulation of reflective wave-front controller 24. Polarized light 4R is then reflected by mirror 26 and enters polarizing beam splitter 27.
偏光ビームスプリッタ27に入射した偏光4Lと偏光4Rは、合波して同一方向に同時に送出される。これにより光送信器2Dは、異なる波面をもつ2つのレーザビームに信号を重畳して、同一経路で同時に伝送することができる。 Polarized light 4L and polarized light 4R that enter the polarizing beam splitter 27 are combined and sent out simultaneously in the same direction. This allows the optical transmitter 2D to superimpose signals onto two laser beams with different wavefronts and transmit them simultaneously along the same path.
図8を参照して、第5実施形態の光送信器2Eを説明する。第5実施形態の光送信器2Eは、第4実施形態と同様な構成に加えて更に、信号変調器21を備えている。信号変調器21は、入力された信号に応じて入射光の強度を変調するものである。なお、光送信器2Eは、偏光ビームスプリッタ27が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。 The optical transmitter 2E of the fifth embodiment will be described with reference to Figure 8. In addition to the same configuration as the fourth embodiment, the optical transmitter 2E of the fifth embodiment further includes a signal modulator 21. The signal modulator 21 modulates the intensity of the incident light according to the input signal. The optical transmitter 2E also includes an optical system that transmits a single laser beam combined by the polarizing beam splitter 27 to the target, but this is not shown here.
レーザダイオード20から出射されたレーザビームは、信号変調器21にて変調されたのち、偏光制御器22により偏光4Lと偏光4Rに分波される。これ以降の動作は、第4実施形態と同様である。第5実施形態の光送信器2Eは、信号変調器21を備える空間光通信送信装置である。 The laser beam emitted from the laser diode 20 is modulated by the signal modulator 21 and then split into polarized light 4L and polarized light 4R by the polarization controller 22. The subsequent operation is the same as in the fourth embodiment. The optical transmitter 2E of the fifth embodiment is a spatial optical communication transmission device equipped with the signal modulator 21.
図9を参照して、第6実施形態の光送信器2Fを説明する。第6実施形態の光送信器2Fは、第4実施形態と同様な構成に加えて更に、信号変調器21L,21Rとを備え、偏光制御器22の代わりに分波器221及び遅延器28とを備え、かつ半波長板25L,25Rを備えていない。分波器221は、1本のレーザビームを2本に分波するものである。遅延器28は、分波器221において分波されたレーザビーム41Bを遅延させ、レーザビーム41Aとお互いにインコヒーレントにするものである。
信号変調器21L,21Rは、入力された信号に応じて入射光の強度を変調するものであり、ここでは同一の送信信号を変調している。なお、光送信器2Fは、偏光ビームスプリッタ27が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。
ここでレーザダイオード20と分波器221と、分波器221が分波したレーザビーム41Bを遅延させる遅延器28は、お互いにインコヒーレントなレーザビームを複数発生するレーザビーム発生手段に相当する。
An optical transmitter 2F of the sixth embodiment will be described with reference to Fig. 9. The optical transmitter 2F of the sixth embodiment has the same configuration as the fourth embodiment, but further includes signal modulators 21L and 21R, a splitter 221 and a delay 28 instead of the polarization controller 22, and does not include the half-wave plates 25L and 25R. The splitter 221 splits one laser beam into two. The delay 28 delays the laser beam 41B split by the splitter 221, making it incoherent with the laser beam 41A.
The signal modulators 21L and 21R modulate the intensity of the incident light in accordance with the input signal, and in this case, the same transmission signal is modulated. The optical transmitter 2F is equipped with an optical system that transmits a single laser beam combined by the polarizing beam splitter 27 to an irradiation target, but the description is omitted here.
Here, the laser diode 20, the demultiplexer 221, and the delay device 28 that delays the laser beam 41B demultiplexed by the demultiplexer 221 correspond to laser beam generating means that generates a plurality of laser beams that are incoherent with each other.
レーザダイオード20から出射されたレーザビームは、分波器221によりレーザビーム41A,41Bに分波される。レーザビーム41Aは、信号変調器21Lで変調され、レンズ23Lで光の拡がり角が調整されたのち、反射型波面制御器24で反射される。レーザビーム41Aは、反射型波面制御器24の波面操作により空間的に光位相が変調されると、偏光ビームスプリッタ27に入射する。 The laser beam emitted from the laser diode 20 is split into laser beams 41A and 41B by the splitter 221. Laser beam 41A is modulated by the signal modulator 21L, and the divergence angle of the light is adjusted by the lens 23L before being reflected by the reflective wavefront controller 24. After the optical phase of laser beam 41A is spatially modulated by the wavefront manipulation of the reflective wavefront controller 24, it enters the polarizing beam splitter 27.
レーザビーム41Bは、遅延器28で遅延させられ、信号変調器21Rで変調されると、レンズ23Rに入射する。レーザビーム41Bは、レンズ23Rで光の拡がり角が調整されたのち、反射型波面制御器24で反射され、かつ反射型波面制御器24の波面操作により空間的に光位相が変調される。そしてレーザビーム41Bは、鏡26で反射されて偏光ビームスプリッタ27に入射する。 Laser beam 41B is delayed by delay device 28, modulated by signal modulator 21R, and then incident on lens 23R. After the divergence angle of laser beam 41B is adjusted by lens 23R, it is reflected by reflective wave-front controller 24, and the optical phase is spatially modulated by the wavefront manipulation of reflective wave-front controller 24. Laser beam 41B is then reflected by mirror 26 and incident on polarizing beam splitter 27.
偏光ビームスプリッタ27に入射したレーザビーム41A,41Bは、合波して同一方向に同時に送出される。これにより光送信器2Fは、異なる波面をもつ2つのレーザビームに信号を重畳して、同一経路で同時に伝送することができる。光送信器2Fは、信号変調器21L,21Rを備える空間光通信送信装置である。 Laser beams 41A and 41B incident on the polarizing beam splitter 27 are combined and sent out simultaneously in the same direction. This allows the optical transmitter 2F to superimpose signals onto two laser beams with different wavefronts and transmit them simultaneously over the same path. The optical transmitter 2F is a spatial optical communication transmission device equipped with signal modulators 21L and 21R.
図10を参照して、第7実施形態の光送信器2Gを説明する。第7実施形態の光送信器2Gは、第1実施形態の光送信器2Aに相当するものが2台と、鏡263と、偏光ビームスプリッタ273とを備えている。これら2台の光送信器2Aのレーザダイオード20は、同一の送信信号を変調した2つのレーザビームを発生する。なお、光送信器2Gは、偏光ビームスプリッタ273が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。 The optical transmitter 2G of the seventh embodiment will be described with reference to Figure 10. The optical transmitter 2G of the seventh embodiment comprises two optical transmitters equivalent to the optical transmitter 2A of the first embodiment, a mirror 263, and a polarizing beam splitter 273. The laser diodes 20 of these two optical transmitters 2A generate two laser beams modulated from the same transmission signal. The optical transmitter 2G also comprises an optical system that transmits the single laser beam combined by the polarizing beam splitter 273 to the target, but this is not shown here.
上側の光送信器2Aから送出されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ273に入射する。下側の光送信器2Aから送出されたレーザビームは、鏡263で反射されたのちに偏光ビームスプリッタ273に入射する。 The laser beam emitted from the upper optical transmitter 2A is incident on the polarizing beam splitter 273. The laser beam emitted from the lower optical transmitter 2A is reflected by the mirror 263 and then incident on the polarizing beam splitter 273.
偏光ビームスプリッタ273に入射した4つの異なるレーザビームは、合波して同一方向に同時に送出される。これにより光送信器2Fは、異なる波面をもつ4つのレーザビームに信号を重畳して、同一経路で同時に伝送することができる。
第7実施形態の光送信器2Gは、レーザダイオード20と偏光制御器22の組み合わせにより、送信信号を変調したレーザビームを複数発生する空間光通信送信装置である。
The four different laser beams incident on the polarizing beam splitter 273 are combined and sent out simultaneously in the same direction, allowing the optical transmitter 2F to superimpose signals onto four laser beams with different wavefronts and transmit them simultaneously via the same path.
The optical transmitter 2G of the seventh embodiment is a free-space optical communication transmitting device that generates a plurality of laser beams modulated with a transmission signal by combining a laser diode 20 and a polarization controller 22.
図11を参照して、第8実施形態の光送信器2Hを説明する。第8実施形態の光送信器2Hは、第2実施形態の光送信器2Bに相当するものが2台と、鏡263と、偏光ビームスプリッタ273とを備えている。これら2台の光送信器2Bは、レーザダイオード20が発生した各前記レーザビームに同一の送信信号を変調する信号変調器21をそれぞれ備える。なお、光送信器2Hは、偏光ビームスプリッタ273が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。 The optical transmitter 2H of the eighth embodiment will be described with reference to Figure 11. The optical transmitter 2H of the eighth embodiment comprises two optical transmitters equivalent to the optical transmitter 2B of the second embodiment, a mirror 263, and a polarizing beam splitter 273. These two optical transmitters 2B each comprise a signal modulator 21 that modulates the same transmission signal onto each of the laser beams generated by the laser diode 20. The optical transmitter 2H also comprises an optical system that transmits the single laser beam combined by the polarizing beam splitter 273 to the target, but this is not shown here.
上側の光送信器2Bから送出されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ273に入射する。下側の光送信器2Bから送出されたレーザビームは、鏡263で反射されたのちに偏光ビームスプリッタ273に入射する。 The laser beam emitted from the upper optical transmitter 2B is incident on the polarizing beam splitter 273. The laser beam emitted from the lower optical transmitter 2B is reflected by the mirror 263 and then incident on the polarizing beam splitter 273.
偏光ビームスプリッタ273に入射した4つの異なるレーザビームは、合波して同一方向に同時に送出される。これにより光送信器2Gは、異なる波面をもつ4つのレーザビームに信号を重畳して、同一経路で同時に伝送することができる。第8実施形態の光送信器2Gは、信号変調器21を備える空間光通信送信装置である。 Four different laser beams incident on the polarizing beam splitter 273 are combined and sent out simultaneously in the same direction. This allows the optical transmitter 2G to superimpose signals onto four laser beams with different wavefronts and transmit them simultaneously via the same path. The optical transmitter 2G of the eighth embodiment is a spatial optical communication transmission device equipped with a signal modulator 21.
図12を参照して、第9実施形態の光送信器2Iを説明する。第7実施形態の光送信器2は、第4実施形態の光送信器2Dに相当するものが2台と、鏡263と、偏光ビームスプリッタ273とを備えている。これら2台の光送信器2Dのレーザダイオード20は、同一の送信信号を変調した2つのレーザビームを発生する。なお、光送信器2Iは、偏光ビームスプリッタ273が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。 With reference to Figure 12, the optical transmitter 2I of the ninth embodiment will be described. The optical transmitter 2 of the seventh embodiment includes two optical transmitters equivalent to the optical transmitter 2D of the fourth embodiment, a mirror 263, and a polarizing beam splitter 273. The laser diodes 20 of these two optical transmitters 2D generate two laser beams modulated with the same transmission signal. Note that the optical transmitter 2I also includes an optical system that transmits a single laser beam combined by the polarizing beam splitter 273 to the target, but this is not shown here.
上側の光送信器2Dから送出されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ273に入射する。下側の光送信器2Dから送出されたレーザビームは、鏡263で反射されたのちに偏光ビームスプリッタ273に入射する。 The laser beam emitted from the upper optical transmitter 2D is incident on the polarizing beam splitter 273. The laser beam emitted from the lower optical transmitter 2D is reflected by the mirror 263 and then incident on the polarizing beam splitter 273.
偏光ビームスプリッタ273に入射した4つの異なるレーザビームは、合波して同一方向に同時に送出される。これにより光送信器2Iは、異なる波面をもつ4つのレーザビームに信号を重畳して、同一経路で同時に伝送することができる。
第9実施形態の光送信器2Iは、2台の光送信器2Dのレーザダイオード20によって同一の送信信号を変調したレーザビームを複数発生する空間光通信送信装置である。
The four different laser beams incident on the polarizing beam splitter 273 are combined and sent out simultaneously in the same direction, allowing the optical transmitter 2I to superimpose signals onto four laser beams with different wavefronts and transmit them simultaneously via the same path.
The optical transmitter 2I of the ninth embodiment is a spatial optical communication transmitting device that generates a plurality of laser beams obtained by modulating the same transmission signal using the laser diodes 20 of two optical transmitters 2D.
図13を参照して、第10実施形態の光送信器2Jを説明する。第10実施形態の光送信器2Jは、第5実施形態の光送信器2Eに相当するものが2台と、鏡263と、偏光ビームスプリッタ273とを備えている。これら2台の光送信器2Eのレーザダイオード20は、同一の送信信号を変調した2つのレーザビームを発生する。なお、光送信器2Jは、偏光ビームスプリッタ273が合波した単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系を備えているが、ここでは記載を省略している。 With reference to Figure 13, the optical transmitter 2J of the tenth embodiment will be described. The optical transmitter 2J of the tenth embodiment comprises two optical transmitters equivalent to the optical transmitter 2E of the fifth embodiment, a mirror 263, and a polarizing beam splitter 273. The laser diodes 20 of these two optical transmitters 2E generate two laser beams modulated with the same transmission signal. Note that the optical transmitter 2J also comprises an optical system that transmits a single laser beam combined by the polarizing beam splitter 273 to an object to be irradiated, but this is not shown here.
上側の光送信器2Eから送出されたレーザビームは、偏光ビームスプリッタ273に入射する。下側の光送信器2Eから送出されたレーザビームは、鏡263で反射されたのちに偏光ビームスプリッタ273に入射する。 The laser beam emitted from the upper optical transmitter 2E is incident on the polarizing beam splitter 273. The laser beam emitted from the lower optical transmitter 2E is reflected by the mirror 263 and then incident on the polarizing beam splitter 273.
偏光ビームスプリッタ273に入射した4つの異なるレーザビームは、合波して同一方向に同時に送出される。これにより光送信器2Jは、異なる波面をもつ4つのレーザビームに信号を重畳して、同一経路で同時に伝送することができる。第10実施形態の光送信器2Jは、信号変調器21を備える空間光通信送信装置である。 The four different laser beams incident on the polarizing beam splitter 273 are combined and sent out simultaneously in the same direction. This allows the optical transmitter 2J to superimpose signals onto four laser beams with different wavefronts and transmit them simultaneously via the same path. The optical transmitter 2J of the tenth embodiment is a spatial optical communication transmission device equipped with a signal modulator 21.
図14を参照して、第11実施形態の光送信器2Kを説明する。第11実施形態の光送信器2Kは、複数のレーザダイオード20a~20nと、複数の信号変調器21a~21nと、空間的位相変調部29と、合波器63と、光学系3とを備えている。空間的位相変調部29は、複数の空間的位相変調器292a~292nと、これらを制御する空間的位相変調制御部291とを含んで構成される。 An optical transmitter 2K according to the eleventh embodiment will be described with reference to Figure 14. The optical transmitter 2K according to the eleventh embodiment includes multiple laser diodes 20a-20n, multiple signal modulators 21a-21n, a spatial phase modulation unit 29, a combiner 63, and an optical system 3. The spatial phase modulation unit 29 includes multiple spatial phase modulators 292a-292n and a spatial phase modulation control unit 291 that controls these.
光伝搬特性を考えて伝送光の電力をできるだけ効率的に受信側に伝えるため、第11実施形態の光送信器2Kは、位相変調を、計測または推定により、屈折率構造関数から導かれた数値(定数)によって示される統計的な性質に従うようにランダムな位相変調を動的に行う。計測または推定により、屈折率構造関数から数値を導く方法は、例えば以下文献に記載されている。
”移動体に対する光空間伝送実現に向けた大気揺らぎの計測技術”レーザ研究第47巻第12号p.688-692(2019)
なお、単に相互に空間的にランダムな位相変調にしても、光伝搬特性を考えると伝送光の電力効率的は落ちるが、同様の効果が得られる。
In order to transmit the power of the transmitted light to the receiving side as efficiently as possible while taking into account the optical propagation characteristics, the optical transmitter 2K of the eleventh embodiment dynamically performs random phase modulation so that the phase modulation follows the statistical properties indicated by a numerical value (constant) derived from the refractive index structure function by measurement or estimation. Methods for deriving a numerical value from the refractive index structure function by measurement or estimation are described in the following documents, for example.
"Atmospheric Fluctuation Measurement Techniques for Realizing Optical Space Transmission to Moving Objects" Laser Research, Vol. 47, No. 12, pp. 688-692 (2019)
It should be noted that even if the phase modulation is simply mutually spatially random, the same effect can be obtained, although the power efficiency of the transmitted light will be lower in consideration of the optical propagation characteristics.
以下に、第11実施形態の光送信器2Kの動作を説明する。複数のレーザダイオード20a~20nは、同一の送信信号を変調したお互いにインコヒーレントな複数のレーザビームを発生する。複数の信号変調器21a~21nは、各レーザビームに同一の送信信号を変調する。複数の空間的位相変調器292a~292nは、計測または推定した屈折率構造関数によって示される統計的な性質に従うように、ランダムな位相変調を動的に行う。つまり空間的位相変調制御部291は、複数の信号変調器21a~21nを制御して、計測または推定した屈折率構造関数によって示される統計的な性質に従うように、ランダムな位相変調を動的に行わせる。この動作について、図15のフローチャートを参照して説明する。 The operation of the optical transmitter 2K of the eleventh embodiment will be described below. The multiple laser diodes 20a-20n generate multiple laser beams that are incoherent with each other and are modulated with the same transmission signal. The multiple signal modulators 21a-21n modulate the same transmission signal onto each laser beam. The multiple spatial phase modulators 292a-292n dynamically perform random phase modulation so as to conform to the statistical properties indicated by the measured or estimated refractive index structure function. In other words, the spatial phase modulation control unit 291 controls the multiple signal modulators 21a-21n to dynamically perform random phase modulation so as to conform to the statistical properties indicated by the measured or estimated refractive index structure function. This operation will be described with reference to the flowchart in Figure 15.
空間的位相変調制御部291は、最初、屈折率構造関数により導かれた数値の入力を受け付ける(ステップS30)。そして、空間的位相変調制御部291は、空間的位相変調部の二次元的配列に従い、各レーザビームに異なる乱数を対応させる(ステップS31)。 The spatial phase modulation control unit 291 first accepts input of a numerical value derived from the refractive index structure function (step S30). Then, the spatial phase modulation control unit 291 assigns a different random number to each laser beam according to the two-dimensional arrangement of the spatial phase modulation units (step S31).
空間的位相変調制御部291は、各レーザビームに対応させた乱数を、二次元的フーリエ変換により空間周波数領域に変換する(ステップS32)。そして、空間的位相変調制御部291は、変換した空間周波数領域のデータを、入力した屈折率構造関数が与える空間周波数領域における強度と位相特性の統計的な性質に合わせるように演算する(ステップS33)。この演算は、以下の文献に記載されている。
D. L. Fried, "Statistics of a geometric representation of wavefront distortion," Jourlanl of Optical Society of America, 55, 11, pp.1427-1435 (1965)
The spatial phase modulation control unit 291 converts the random numbers associated with each laser beam into the spatial frequency domain by two-dimensional Fourier transform (step S32). Then, the spatial phase modulation control unit 291 performs calculations to match the converted spatial frequency domain data with the statistical properties of the intensity and phase characteristics in the spatial frequency domain given by the input refractive index structure function (step S33). This calculation is described in the following document.
DL Fried, "Statistics of a geometric representation of wavefront distortion," Journal of Optical Society of America, 55, 11, pp.1427-1435 (1965)
空間的位相変調制御部291は、演算した空間周波数領域のデータを、逆フーリエ変換して、実空間のそれぞれ異なる二次元データに戻す(ステップS34)。更に空間的位相変調制御部291は、実空間のそれぞれ異なる二次元データを、各レーザビームに対する空間的位相変調器の変調データとすると(ステップS35)、図15の処理を終了する。 The spatial phase modulation control unit 291 performs an inverse Fourier transform on the calculated spatial frequency domain data to convert it back into different two-dimensional data in real space (step S34). The spatial phase modulation control unit 291 then converts the different two-dimensional data in real space into modulation data for the spatial phase modulator for each laser beam (step S35), and ends the processing of Figure 15.
《光の伝搬シミュレーション》
図16と図17に基づいて、レーザビームが1本の場合の光の伝搬シミュレーションについて説明する。伝送系の光送信器2から受光系の光受信器5までの間には、大気が存在する。ここでは、伝送系の光送信器2から受光系の光受信器5までの間を適切な距離で分けて小領域81a~81cとし、光の伝搬について逐次計算する。なお、小領域81b,81cのマークは、大気による光の散乱などが発生していることを示している。
"Light propagation simulation"
16 and 17, a light propagation simulation for a single laser beam will be described. The atmosphere exists between the optical transmitter 2 of the transmission system and the optical receiver 5 of the light receiving system. Here, the distance between the optical transmitter 2 of the transmission system and the optical receiver 5 of the light receiving system is divided into small regions 81a to 81c at appropriate distances, and light propagation is calculated sequentially. The marks on the small regions 81b and 81c indicate that light is being scattered by the atmosphere.
ここで発明者は、本来は連続量である空間を、計算機で処理するために離散化している。発明者は、光が回折する角度、回折した光が伝搬後に照射する領域の寸法などの諸条件に基づき、離散化の距離の上限値を求めた。そして発明者は、上限値未満の所定距離を選択して計算領域を設定し、シミュレーションを実行している。 Here, the inventor discretizes space, which is essentially a continuous quantity, for computer processing. The inventor determined the upper limit of the discretization distance based on various conditions, such as the angle at which light is diffracted and the dimensions of the area illuminated by the diffracted light after propagation. The inventor then selected a predetermined distance less than the upper limit to set the calculation area and run the simulation.
図17に基づいて小領域81aの計算について説明する。光の伝搬シミュレーションでは、この小領域81aを、入力面と出力面と、それらを繋ぐ中間領域の波面とに分けて計算する。このときコンピュータは、光軸をZ、重力の逆方向をY、水平方向をXとして、フラウンホーファー回折を計算する。 The calculation of small region 81a will be explained based on Figure 17. In the light propagation simulation, this small region 81a is calculated by dividing it into an input surface, an output surface, and the wavefront of the intermediate region connecting them. In this case, the computer calculates Fraunhofer diffraction, with the optical axis as Z, the direction opposite to gravity as Y, and the horizontal direction as X.
ここでコンピュータは、波面の統計的な性質が屈折率構造関数によって示される統計的な性質に従うように計算する。コンピュータは、波面を二次元配列で構成し、配列の各要素に計算機で発生させた乱数を対応させる。コンピュータは、乱数で構成した二次元配列を二次元フーリエ変換し、空間周波数領域にて演算を実行する。コンピュータは、算出された空間周波数分布を逆フーリエ変換することで、波面の形状が得られる。
小領域81aの計算が終了すると、次の小領域81bについて計算する。なお、小領域81aの出力面は、小領域81bの入力面となる。
Here, the computer performs calculations so that the statistical properties of the wavefront conform to the statistical properties indicated by the refractive index structure function. The computer configures the wavefront as a two-dimensional array and assigns computer-generated random numbers to each element of the array. The computer performs a two-dimensional Fourier transform on the two-dimensional array configured with random numbers and performs calculations in the spatial frequency domain. The computer then performs an inverse Fourier transform on the calculated spatial frequency distribution to obtain the shape of the wavefront.
When the calculation for the small region 81a is completed, the calculation for the next small region 81b is started. The output surface of the small region 81a becomes the input surface of the small region 81b.
図18に、各距離における計算例を示す。ここでは伝送系からの距離に応じた光の伝搬をシミュレーションしており、距離が離れるほどレーザビームが拡がってゆくことがわかる。ここでは伝送系の開口に、直径5cmのガウスビームのビームウェストがある場合を仮定している。そのため、開口での波面は、平面として計算している。ここでは伝搬距離、伝送する光の直径を5cm、開口1.5μmとし、大気の影響である屈折率構造関数Cnの二乗を10の-14乗として計算する。屈折率構造関数Cnは、大気中の屈折率の変化(=乱流)の大きさを定めるもので、値が大きくなると受信光の揺らぎは大きくなる。 Figure 18 shows example calculations for each distance. This simulates the propagation of light according to the distance from the transmission system, and shows that the laser beam expands as the distance increases. Here, we assume that the aperture of the transmission system has a Gaussian beam waist with a diameter of 5 cm. Therefore, the wavefront at the aperture is calculated as a plane. Here, the propagation distance and diameter of the transmitted light are set to 5 cm, the aperture to 1.5 μm, and the square of the refractive index structure function Cn, which represents the influence of the atmosphere, is calculated as 10 to the -14th power. The refractive index structure function Cn determines the magnitude of the change in refractive index (i.e., turbulence) in the atmosphere; as the value increases, the fluctuation of the received light increases.
構造関数は、ランダムな量の特性を示す指標の一つで、二点間の量の差分の二乗の平均値として与えられる。この二点とは、対象とするランダムな量の性質に応じて、時間や位置(距離)で指定される。大気中の二点での温度の差分の二乗平均値には、二点間の距離の2/3乗に比例することが知られている。その比例係数をCTの二乗とした場合、距離の2/3乗の次元を有する。大気の屈折率の変化は、大気の温度に反比例する。このため、大気中の二点間の屈折率の差分の二乗平均値は、温度の差分の二乗平均値と同様に、二点間の距離の2/3乗に比例する。この比例係数をCnの二乗と表した場合、Cnの二乗は距離の2/3乗の次元を有する。 The structure function is an index that shows the characteristics of a random quantity, and is given as the mean square of the difference between the quantity between two points. These two points are specified in terms of time or position (distance), depending on the nature of the random quantity in question. It is known that the mean square of the temperature difference between two points in the atmosphere is proportional to the 2/3 power of the distance between the two points. If the proportionality coefficient is taken as CT squared, it has dimensions of the 2/3 power of the distance. The change in the refractive index of the atmosphere is inversely proportional to the atmospheric temperature. Therefore, the mean square of the refractive index difference between two points in the atmosphere, like the mean square of the temperature difference, is proportional to the 2/3 power of the distance between the two points. If this proportionality coefficient is expressed as Cn squared, Cn squared has dimensions of the 2/3 power of the distance.
なお、レーザビームが1本の場合の光の伝搬シミュレーションについては、以下の文献を参考にされたい。
今城勝治他、「大気擾乱中のレーザ光伝播シミュレータの開発」、第25回レーザセンシングシンポジウム予稿集、P159-160、(2007)
For a simulation of light propagation in the case of a single laser beam, please refer to the following literature.
Katsuji Imashiro et al., "Development of a simulator for laser light propagation in atmospheric turbulence," Proceedings of the 25th Laser Sensing Symposium, pp. 159-160, (2007)
図19Aと図19Bを参照して、レーザビームが1本の場合の光の伝搬シミュレーションに基づいた、本発明であるお互いにインコヒーレントな複数のレーザビームに異なる空間的光位相変調を施し合波して伝送する場合の光の伝搬シミュレーションを示すフローチャートを説明する。この光の伝搬シミュレーションの処理は、コンピュータによって実施可能である。
最初、コンピュータに、計算条件として、計算条件としてビーム数、波長(1.5μm)、伝搬距離(1km)、初期の光の波面の形状(ウエストビームが5cmのガウシアン分布)、大気の影響である屈折率構造関数、および伝送領域を分割する小領域の長さを設定する(ステップS10)。これによりコンピュータは、以下のシミュレーションが実施可能となる。なお、ここで設定する値は上記のものに限定されない。
19A and 19B, a flowchart showing a light propagation simulation for the present invention in which different spatial optical phase modulations are applied to multiple incoherent laser beams, which are then combined and transmitted, will be described based on the light propagation simulation for the case of a single laser beam. The processing of this light propagation simulation can be performed by a computer.
First, the following calculation conditions are set in the computer: the number of beams, wavelength (1.5 μm), propagation distance (1 km), initial light wavefront shape (Gaussian distribution with a waist beam of 5 cm), refractive index structure function representing the influence of the atmosphere, and the length of the small regions dividing the transmission region (step S10). This allows the computer to perform the following simulation. Note that the values set here are not limited to those mentioned above.
ステップS11からS19に掛けて、コンピュータは、全てのビームついて受光波面の計算を繰り返す。
コンピュータは、この伝送ビームの波面を二次元配列で構成して、その配列に異なる乱数を対応させて初期の光の波面の形状に重畳し、ビーム毎に異なる伝送系の出力波面の形状を与える(ステップS12)。そしてコンピュータは、屈折率構造関数から大気が光波面に与える位相変化を算出する(ステップS13)。
In steps S11 to S19, the computer repeats the calculation of the received wavefront for all beams.
The computer constructs the wavefront of this transmission beam as a two-dimensional array, associates different random numbers with the array, and superimposes them on the shape of the initial light wavefront to give a different output wavefront shape of the transmission system for each beam (step S12).The computer then calculates the phase change that the atmosphere causes to the optical wavefront from the refractive index structure function (step S13).
ステップS14からS19は、当該ビームでの全ての小領域の計算の繰り返しである。コンピュータは、当該ビームに対して当該小領域に伝送する光の波面に位相変化分を加える(ステップS14)。コンピュータは、二次元配列にランダムな数値を発生させて、その統計的な性質が屈折率構造関数によって示される統計的な性質と同等になるように、ランダムな数値による二次元配列の二次元周波数領域の演算を実施する。 Steps S14 to S19 are repeated for all small regions in the beam. The computer adds a phase change to the wavefront of the light transmitted to the small region in the beam (step S14). The computer generates random numbers in a two-dimensional array and performs two-dimensional frequency domain calculations on the two-dimensional array using the random numbers so that its statistical properties are equivalent to the statistical properties indicated by the refractive index structure function.
コンピュータは、当該小領域の光の伝搬をフラウンホーファー回折によって求める(ステップS15)。 The computer determines the propagation of light in the small region using Fraunhofer diffraction (step S15).
そしてコンピュータは、全ての小領域の計算が終了したか否かを判定する(ステップS16)。コンピュータは、全ての小領域の計算が終了したならば(Yes)、図19BのステップS18に進む。コンピュータは、全ての小領域の計算が終了していないならば(No)、当該小領域の出力波面形状を次の小領域の入力波面とすると(ステップS17)、ステップS14に戻る。 The computer then determines whether calculations for all small regions have been completed (step S16). If calculations for all small regions have been completed (Yes), the computer proceeds to step S18 in FIG. 19B. If calculations for all small regions have not been completed (No), the computer sets the output wavefront shape of that small region as the input wavefront for the next small region (step S17) and returns to step S14.
ステップS18にて、コンピュータは、当該ビームの受光波面形状を保存する。ステップS19にて、コンピュータは、全てのビームついて受光波面の計算を繰り返したか否かを判定する。コンピュータは、未だ受光波面の計算をしていないビームが有ったならば、ステップS11に戻る。 In step S18, the computer saves the shape of the received wavefront of the beam. In step S19, the computer determines whether the calculation of the received wavefront has been repeated for all beams. If there is a beam for which the calculation of the received wavefront has not yet been performed, the computer returns to step S11.
コンピュータは、全てのビームついて受光波面の計算を繰り返したならば、ステップS20に進み、保存された各ビームの受光面での振幅と位相から各ビームの受光面での強度分布を算出する。コンピュータは、各ビームの受光面での強度分布を重ね合わせて、全てのビームを重ね合わせたときの受光面での強度分布を求める(ステップS21)。そして、コンピュータは、受光面での波形形状の平均値と分散値を求めて、全てのビームを重ね合わせたときの強度の確率密度分布を求めると(ステップS22)、図19Bの処理を終了する。 Once the computer has repeated the calculation of the received wavefront for all beams, it proceeds to step S20 and calculates the intensity distribution at the receiving surface for each beam from the stored amplitude and phase at the receiving surface for each beam. The computer then superimposes the intensity distribution at the receiving surface for each beam to determine the intensity distribution at the receiving surface when all beams are superimposed (step S21). The computer then calculates the average value and variance of the waveform shape at the receiving surface to determine the probability density distribution of the intensity when all beams are superimposed (step S22), and ends the processing of Figure 19B.
図2のグラフは、図19Aと図19Bに示したフローチャートに従い、波長(1.5μm)、伝搬距離(1km)、初期の光の波面の形状(ウエストビームが5cmのガウシアン分布)、大気の影響である屈折率構造関数(Cn2=10-14[m-2/3])の条件で計算した、各ビーム数に対する本発明の光受信器における受光強度の確率密度分布のシミュレーション結果である。グラフの縦軸は正規化した確率密度分布を示し、横軸は輝度を示している。グラフの実線は、4ビームの場合の確率密度分布を示している。グラフの破線は、2ビームの場合の確率密度分布を示している。グラフの一点鎖線は、1ビームの場合の確率密度分布を示している。 The graph in Figure 2 shows the simulation results of the probability density distribution of the received light intensity in the optical receiver of the present invention for each number of beams, calculated according to the flowcharts shown in Figures 19A and 19B under the conditions of wavelength (1.5 μm), propagation distance (1 km), initial light wavefront shape (Gaussian distribution with a waist beam of 5 cm), and refractive index structure function ( Cn2 = 10-14 [m -2/3 ]) which is the influence of the atmosphere. The vertical axis of the graph represents the normalized probability density distribution, and the horizontal axis represents the brightness. The solid line of the graph represents the probability density distribution for four beams. The dashed line of the graph represents the probability density distribution for two beams. The dashed line of the graph represents the probability density distribution for one beam.
《変形例》
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の(a)~(d)のようなものがある。
(a) 光送信器の組み合わせは第6実施形態から第10実施形態に限られず、任意の形式の光送信器を組み合わせてもよく、限定されない。
<<Variation>>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, for example, the following (a) to (d) are possible.
(a) The combination of optical transmitters is not limited to the sixth to tenth embodiments, and any type of optical transmitter may be combined, and is not limited thereto.
(b) レーザビームを発生される手段は、レーザダイオードに限定されず、気体レーザ、固体レーザ、液体レーザの媒質を用いてもよい。また、励起源として放電、フラッシュランプや化学反応を用いてもよい。 (b) The means for generating a laser beam is not limited to a laser diode; gas laser, solid-state laser, or liquid laser medium may also be used. Furthermore, discharge, flash lamps, or chemical reactions may also be used as excitation sources.
(c) 複数のレーザビームを単一のレーザビームに合波する合波器は、偏光ビームスプリッタに限定されない。
(d) 光送信器は、信号が重畳されていなレーザビームを送出してもよい。これにより、例えば人工衛星に搭載の光送信器から送出された光によって、この人工衛星を追尾することができる。
(c) The combiner that combines multiple laser beams into a single laser beam is not limited to a polarizing beam splitter.
(d) The optical transmitter may emit a laser beam without any superimposed signal, so that, for example, an artificial satellite can be tracked by the light emitted from the optical transmitter on board the satellite.
2,2A~2K,2L,2R 光送信器
20 レーザダイオード (レーザビーム発生手段)
21,21L,21R 信号変調器
22 偏光制御器 (分波器)
23L,23R レンズ (光学系)
24L,24R 波面制御器 (光位相変調器)
24 反射型波面制御器 (光位相変調器)
25L,25R 半波長板 (偏光手段)
26,263 鏡
27,273 偏光ビームスプリッタ (合波器)
28 遅延器 (光位相変調器)
3 光学系
4L,4R 偏光
41A,41B レーザビーム
5 光受信器
61,611,612 レーザビーム
621,622 波面制御器
63 合波器
71 レーザビーム
8 有効領域
81a~81c 小領域
2, 2A to 2K, 2L, 2R Optical transmitter 20 Laser diode (laser beam generating means)
21, 21L, 21R: signal modulator 22: polarization controller (demultiplexer)
23L, 23R Lens (Optical System)
24L, 24R Wavefront controller (optical phase modulator)
24 Reflective wavefront controller (optical phase modulator)
25L, 25R Half-wave plate (polarization means)
26, 263 Mirror 27, 273 Polarizing beam splitter (combiner)
28 Delay device (optical phase modulator)
3 Optical system 4L, 4R Polarized light 41A, 41B Laser beam 5 Optical receiver 61, 611, 612 Laser beam 621, 622 Wavefront controller 63 Combiner 71 Laser beam 8 Effective area 81a to 81c Small area
Claims (8)
各前記レーザビームに、それぞれ空間的に異なる位相変調を行う光位相変調器と、
前記光位相変調器にて位相変調された各前記レーザビームを単一のレーザビームに合波する合波器と、
前記合波器が合波した前記単一のレーザビームを照射対象物に送出する光学系と、
を有し、
前記光位相変調器は、計測または推定した屈折率構造関数によって示される統計的な性質に従うように、ランダムな位相変調を動的に行う、
ことを特徴とする光送信器。 a laser beam generating means for generating a plurality of mutually incoherent laser beams;
an optical phase modulator that performs spatially different phase modulation on each of the laser beams;
a combiner that combines the laser beams that have been phase-modulated by the optical phase modulators into a single laser beam;
an optical system that transmits the single laser beam combined by the combiner to an irradiation object;
and
the optical phase modulator dynamically performs random phase modulation to conform to statistical properties exhibited by a measured or estimated refractive index structure function;
1. An optical transmitter comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 the optical phase modulator is a reflective wavefront controller;
2. The optical transmitter according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 the optical phase modulator is a transmission type wavefront controller;
2. The optical transmitter according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうち何れか1項に記載の光送信器。 The laser beam generating means includes a plurality of laser generators.
4. The optical transmitter according to claim 1 , wherein the optical transmitter comprises: a first optical fiber;
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうち何れか1項に記載の光送信器。 the laser beam generating means is configured to include a single laser generator and a splitter that splits the laser beam by polarization ;
4. The optical transmitter according to claim 1 , wherein the optical transmitter comprises: a first optical fiber;
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうち何れか1項に記載の光送信器。 the laser beam generating means comprises a single laser generator, a branching filter, and a delay means for delaying one of the two laser beams branched by the branching filter;
4. The optical transmitter according to claim 1 , wherein the optical transmitter comprises: a first optical fiber;
前記レーザビーム発生手段が発生した各前記レーザビームに同一の送信信号を変調する信号変調器と、
を備える空間光通信送信装置。 An optical transmitter according to any one of claims 1 to 6 ;
a signal modulator for modulating the same transmission signal onto each of the laser beams generated by the laser beam generating means;
A spatial optical communication transmitting device comprising:
前記レーザビーム発生手段は、同一の送信信号を変調したレーザビームを複数発生する、
ことを特徴とする空間光通信送信装置。
The optical transmitter according to any one of claims 1 to 6 ,
the laser beam generating means generates a plurality of laser beams modulated with the same transmission signal;
A free-space optical communication transmitting device.
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