JPH04113331A - 光空間通信システム及びそこに用いられる送、受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自由空間を伝送路として利用し光ビムの形で
信号を伝送して通信を行なう光ビーム通信方式及びそこ
に用いられる送、受信装置に関する。

［従来の技術］ 従来、光信号を平行ビームの形にして送・信装置から送
り出し、長路ｄ（数１００ｍ〜数ｋｍ）隔たった受信装
置に光信号を伝送する光空間通信システムが知られてい
る。この通信システムは、例えば、第５図に示す様な形
態を備えている。同図において、送信機では、入力信号
を増幅してＬＤＬＥＤ等の発光素子３１を駆動し、コリ
メート光学系３２で平行ビームとして光ビームの光信号
を送出する。受信機では、この光ビームを集光光学系３
３で集光し、ＡＰＤ、ＰＩＮ−ＰＤ等の受光素子３４で
電気信号に変換して増幅後に出力信号とする。この場合
、入力信号が光信号（光ファイバ使用）である時は、−
度０／Ｅ変換器３５で電気信号に変換してから増幅器３
６で増幅する。

一方、出力信号が光信号の場合も、増幅器３７で増幅し
た後、Ｅ１０変換器３８で光信号に再び戻す必要がある
。

この構成では、増幅器３６．３７にはトランジスタ等の
半導体回路が用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この種の光通信では、非常に高速で且つ微弱な
信号を増幅して処理しなければならず、半導体を用いた
電気回路では、広帯域、高利得、低雑音、低歪、高信頼
性といった要求される特性を実現する為に、複雑な構成
、高度な回路設計技術、製造技術が必要である。

光信号と電気信号の変換部（発光素子３１周辺、受光素
子３４周辺、０／Ｅ変換部３５、Ｅ１０変換部３８）も
、同様に、複雑な構成と高い技術が要求される。

従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑み、シンプル
な構成で上記の広帯域、高信頼性等の諸特性を満たすこ
とができる構成を有する光空間通信システム及びそこに
用いられる送、受信装置を提供することにある。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成する本発明の光空間通信システムにおい
ては、光ビーム送信側では、希土類元素を微量ドープし
て光増幅機能を持たせた光ファイバを含む光ファイバ増
幅器で直接増幅された光信号を光ファイバ端面から出射
しコリメート光学系で平行ビームにして送信し、受信側
では、同様な光ファイバ増幅器の入射光ファイバ端面に
光信号を集光し入射し直接増幅する。

また、本発明による送、受信装置においては、上記の如
き光ファイバ増幅器を有し、この光ファイバ増幅器で直
接増幅された光信号を光ファイバ端面から出射して送信
するか、又は、この光ファイバ増幅器の入射光ファイバ
端面に光信号を集光して入射し直接増幅して出力信号を
得ている。

上記の構成では、光ファイバ増幅器を用いて光のままで
、少な（とも一部において、直接増幅するので、シンプ
ルな構成で前記諸特性を満たすことができる。

［実施例］ 第１図は本発明による光ビーム伝送システムの実施例を
示す。同図において、送信機及び受信機の中に設けられ
た符号１はＥｒ（エルビウム）、Ｎｄ（ネオジウム）等
の希土類元素を微量にドープした光ファイバ、２は光フ
ァイバ型合波器、３は励起用光源、４は信号用のファイ
バ、５は送信機のコリメート光学系、６は受信機の集光
光学系である。上記光ファイバ１、合波器２、励起用光
源３、信号用ファイバ４で光ファイバ増幅器を構成し、
入出力信号は光ファイバを伝送される光信号である。

以上の構成において、例えばＥｒをドープした光ファイ
バ１に励起用光源３より励起光を入力すると、第２図に
示す様な特有な波長の蛍光を発生する。第２図は学会発
表論文に載せられたものであり、励起光（ポンプ光）の
波長に対してどの様な波長の蛍光が強く生じるかを示し
ている。

上記励起光を適当なレベルに設定しておいて、更に強度
変調された信号光を信号用ファイバ４を介して印加する
と、信号光の変調強度に比例して蛍光の発生強度が変化
し、光（信号光）の増幅を直接的に行なう。この増幅度
は励起光強度や光ファイバ１の長さに依存するが、Ｅｒ
ドープファイバｌを用いた例ではファイバ長１００ｍ程
度で３０ｄＢ以上の利得が得られている。雑音特性や高
調波歪特性も極めて良好であるという報告がされている
。

こうして、このシステムでは、送信側において光ファイ
バ増幅器１〜４によって増幅された光信号が光ファイバ
１端面より出射され、この出射光は、直接、コリメート
レンズ５によって平行ビムとされて空中に送出される。

受信側では、受信し、た光信号を集光レンズ６で集光し
、光ファイバ増幅器１〜４の信号人力用ファイバ４の端
面に、直接、入射し、ここで入力信号光が増幅される。

従って、半導体回路を用いた増幅器のみでなく、発光素
子や受光素子と言った半導体及びそれらを安定化する為
の周辺回路も必要で無（なり、極めて簡単な構成となる
。

光ファイバ音波器２は第３図に示す様な空間での合波方
式に代替されつる。第３図において、信号用ファイバ４
端面からの信号光と励起用光源３からの励起光がレンズ
により平行光とされてハフミラー、ビームスプリッタ、
ダイクロイックミラー等の光分岐素子７で合波され、再
びレンズを通って光ファイバ１の端面に集光される。

また、受信機では、集光レンズ６からの集光ビーム光路
中に光分岐素子７を配置した第４図に示す様な構成の合
波方式も可能である。この場合には、励起用光源３から
の励起光も集束ビームとして光分岐素子７に入れられる
。

更に、上記実施例では、全ての信号光を光ファイバ増幅
器１〜４による光直接増幅に頼って増幅していたが、こ
れに限らず、従来の半導体を用いた回路を使った増幅器
を併用して増幅しても良い［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、光ファイバ増幅器
を用いて、少な（とも一部、信号光を直接増幅している
ので、複雑な回路が不要となり、簡単な構成で広帯域、
高利得、低雑音、低歪、高信頼性といった優れた特性を
有する送、受信装置を実現することができる。低コスト
のシステム実現の可能性もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略構成図、第２図は光ファ
イバ増幅器の蛍光の励起波長依存特性を示す図、第３図
は変形例を示す図、第４図は他の変形例を示す図、第５
図は従来例を説明する図である。 １・・・・・希土類元素を微量ドープした光ファイバ、
２・・・・・光ファイバ型合波器、３・・・・・励起用
光源、４・・・・・信号用ファイバ５・・・・・コリメ
ート光学系、６・・・・・集光光学系、７・・・・・光
分岐素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ビーム送信側では、希土類元素を微量ドープして
   光増幅機能を持たせた光ファイバを含む光ファイバ増幅
   器で直接増幅された光信号を光ファイバ端面から出射し
   コリメート光学系で平行ビームにして送信し、受信側で
   は、光ファイバ増幅器の入射光ファイバ端面に光信号を
   集光して入射し直接増幅することを特徴とする光空間通
   信システム。 ２、希土類元素を微量ドープして光増幅機能を持たせた
   光ファイバを含む光ファイバ増幅器を有し、該光ファイ
   バ増幅器で直接増幅された光信号を光ファイバ端面から
   出射して送信することを特徴とする送信装置。 ３、希土類元素を微量ドープして光増幅機能を持たせた
   光ファイバを含む光ファイバ増幅器を有し、該光ファイ
   バ増幅器の入射光ファイバ端面に光信号を集光して入射
   し直接増幅することを特徴とする受信装置。