JPH07297791A

JPH07297791A - 光空間伝送装置

Info

Publication number: JPH07297791A
Application number: JP6086792A
Authority: JP
Inventors: Kanji Mihara; 寛司三原; Akira Hirashima; 明平島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【構成】レーザダイオード１１３を光源として双方向
の光空間伝送を行う光空間伝送装置であり、長距離の光
空間伝送時の雑音増加を検出する雑音検出回路１２０
と、相手側装置の雑音検出回路１２０での雑音増加検出
に対応するレーザ出力変更要求信号が送信されてきたと
きにレーザダイオード１１３の出力パワーを変更するレ
ーザ出力変更要求検出回路１２１及びレーザ出力変更回
路１２２，ＡＰＣ回路１２３とを有する。【効果】光空間伝送の際に雑音の発生を避けることが
でき、高品質の光空間伝送を絶えず行うことが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に空間を伝播する光
ビームを媒介して所望の情報信号を伝送対象との間で送
受する光空間伝送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特に光源にレーザを用い、空
間を伝播するレーザビームを媒介して所望の情報信号を
伝送対象との間で送受する光空間伝送装置においては、
レーザ光を送信信号に応じて変調して外部に出射すると
共に、外部から入射した変調されたレーザ光を受光して
復調することによって、上記所望の情報信号の送受を行
うようにしている。

【０００３】すなわち、図９に示すように、一方の光空
間伝送装置８１と他方の光空間伝送装置８２との間での
レーザ光による双方向の光空間伝送は、一方の光空間伝
送装置８１（又は８２）で発生したレーザ光をレンズ８
３を介して出射し、他方の光空間伝送装置８２（又は８
１）が上記一方の装置８１（又は８２）からのレーザ光
をレンズ８３を介して受光することで実現される。

【０００４】ここで、上記光空間伝送装置８１，８２に
おける光空間伝送を行うための主要構成は図１０のよう
になっている。なお、この図１０では、図示を簡略化す
るために光空間伝送装置８１の内部のみを示している
が、他方の光空間伝送装置８２の内部構成も同様であ
る。

【０００５】この図１０において、変調回路６１は、半
導体レーザ発振器であるレーザダイオード６４を駆動す
ることにより、当該レーザダイオード６４から送信信号
に応じて変調されたレーザ光を出射させる。また、上記
レーザダイオード６４は、ＡＰＣ（Automatic Power Co
ntrol)回路６３によってレーザ光出力時のパワーが一定
に保たれるようになされている。

【０００６】当該レーザダイオード６４からのレーザ光
は、レンズ７０によって平行光線になされ、偏光ビーム
スプリッタ６６の反射面で反射される。この偏光ビーム
スプリッタ６６の反射面で反射された所定偏光面のレー
ザ光は、レンズ７１及び８３を介して略平行の所定のビ
ーム形状となされて空間に出射される。この空間に出射
された光が、送信側の光空間伝送装置から出射される送
信光ビームとなる。

【０００７】これに対し、受信側の光空間伝送装置で
は、送信側の光空間伝送装置から到来する送信光ビーム
を、当該受信側の光空間伝送装置のレンズ８３及び７１
を介して取り込んで、偏光ビームスプリッタ６６に導
く。

【０００８】ここで、上記送信側と受信側の光空間伝送
装置においてそれぞれ送受する光ビーム、すなわち一方
の光空間伝送装置が送信する光ビームと他方の光空間伝
送装置が送信する光ビームとでは、偏光面が互いに直交
するようになされている。したがって、当該他方すなわ
ち受信側の光空間伝送装置にて受信された受信光ビーム
は、偏光ビームスプリッタ６６を透過して、レンズ６８
に導かれる。

【０００９】当該レンズ６８は、上記受信光ビームを受
光素子としてのフォトディテクタ６５の受光面上に集光
する。上記フォトディテクタ６５では、上記集光された
受信光ビームを受光して電気信号に変換（Ｏ／Ｅ変換）
し、この電気信号をプリアンプ６９に送る。当該プリア
ンプ６９で増幅された信号は、ＡＧＣ（Automatic Gain
Control）回路６７に送られる。このＡＧＣ回路６７で
所定のレベルに利得が自動調整された信号は、復調回路
６２によって復調されて受信信号として取り出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな光源にレーザを用いて長距離の信号伝送を行う光空
間伝送においては、伝送媒体である大気によって信号伝
送時のＣ／Ｎ（搬送波／雑音）が影響を受けることが知
られている。この大気による影響は、主に、散乱などに
伴う減衰要因と、空気中の屈折率の揺らぎに伴ういわゆ
る陽炎のようなビームダンシングなどに起因すると考え
られてきた。

【００１１】しかしながら、本件発明者等は、実際に実
験を行うことにより、上述のような散乱やビームダンシ
ング以外にも、大気若しくは長距離伝送の影響によって
雑音が著しく増加する雑音増加要因があることを明らか
にした。

【００１２】上記実験によって明らかにした雑音増加要
因の第一（第一の雑音増加要因）は、大気中の波長吸収
スペクトラムによるものである。

【００１３】例えば、図１１に示すように、大気の波長
吸収スペクトラムは、光空間伝送におけるレーザ発振波
長としてよく用いられる７８０ｎｍ〜８３０ｎｍ帯にお
いても、かなりの数が見受けられる。なお、図１１に
は、大気の波長吸収スペクトラムのうち７７０．０ｎｍ
〜８４１．６ｎｍ付近を示している。

【００１４】ここで、例えば単一縦モードのような単一
波長で発振している半導体レーザ発振器の当該発振波長
が、例えば温度特性などに起因する発振波長シフトによ
って、図１１に示す大気の波長吸収スペクトラムの吸収
波長と一致してしまった場合には、当該吸収波長によっ
てレーザパワーが減衰してＣ／Ｎが劣化することになる
が、実際に長距離光空間伝送を行うと、上記吸収による
光パワーの減衰によるＣ／Ｎ劣化をはるかに上回る激し
い雑音の増大が再現良く起こることが確認される。さら
に、伝送信号レベルは上記吸収に伴って減少するもので
あるため、伝送信号のＣ／Ｎは、これらの相乗効果で著
しく悪化することになる。

【００１５】このような雑音を、ここでは便宜上、波長
吸収雑音と呼ぶことにする。この波長吸収雑音は、通
常、レーザ発振器の温度特性による波長シフトに伴って
生ずるので、通常は何の問題もなく伝送がなされていた
ものが、温度変化に伴ってじわじわと雑音が増えるよう
になり、しばらくこの雑音の多い状態が続いた後、また
ゆっくりと回復するような性格のものである。また、こ
の波長吸収雑音は、大気の吸収によるものであるから、
伝送距離が長くなればなるほど、その影響は大きくな
り、距離に対して指数関数的に影響が大きくなる性格を
持つものである。

【００１６】上述したような波長吸収雑音が起こる原因
としては、次の２つのことを考えることができる。

【００１７】先ず、第一に、レーザの発振波長は強度変
調などに伴い弱冠の揺らぎを持っている（これを一般に
はチャーピングと呼ぶ）ことから、例えば図１２に示す
ように、吸収波長の吸収特性の肩特性にレーザの発振波
長が重なった場合には、上記レーザの波長方向の揺らぎ
が強度方向の揺らぎに変換されることとなり、受信側に
おいて強度雑音として観測されるようになる。

【００１８】すなわち、光の波長と大気による減衰との
関係が図１２の図中Ｓに示すような特性となっている場
合において、レーザ光の発振波長λが当該Ｓの肩の部分
（大気の透過率が急激に落ち込む部分）にあるとき、当
該レーザ光の波長λが、揺らぎやレーザ発振器の経年変
化や温度特性などによって例えば図中Δλで示す範囲だ
け変化すると、受信側において上記Δλだけの波長λの
変化が強度方向の雑音に変換されてしまうようになる。
このようなことから、光空間伝送における送受のＣ／Ｎ
が大きく悪化することになる。

【００１９】言い換えれば、レーザの発振波長が、上記
透過率の急激に落ち込む部分である大気の吸収波長帯上
に存在していたとしても、当該レーザ光の波長の変化が
無ければ当該波長λのレーザ光の受ける損失やＣ／Ｎの
悪化は僅かであるが、当該レーザ光の波長が揺らいだり
レーザ発振器の経年変化などによって当該波長が変化す
ると、上記図１２の図中Ｓの肩部分（傾斜部分）で、上
記レーザ光の波長変動（周波数変動）が振幅変動に変換
されるようになり、これが受信側において強度雑音とし
て現れるようになる。例えば、レーザ光の波長の変動
（Δλ）が僅か０．１オングストロームの範囲内であっ
たとしても、上記Ｃ／Ｎは例えば１０ｄＢ以上変化する
ようになってしまう。

【００２０】しかも、レーザの波長の上記揺らぎの周波
数は非常に速いので、このとき発生する雑音も例えば０
〜４００ＭＨｚ若しくは５００ＭＨｚまでの白色雑音の
ような広帯域の特性を持つものとして観測されるように
なる。

【００２１】上述のようなことから、長距離の光空間伝
送時に雑音レベルが上がるのではないかと推測される。

【００２２】また、上記波長吸収雑音の発生原因として
仮定される２番目は、モード分配雑音が考えられる。こ
こでいうモード分配雑音とは、一般には次のようなもの
である。

【００２３】例えば、半導体レーザ発振器が疑似単一モ
ード発振している場合において、当該半導体レーザの出
力パワーは、トータルで同じに保たれていたとしても、
例えば図１３のＡに示すように、ある時は波長λ₀の主
発振モードに対してより多くのパワーが分配されたり、
或いは図１３のＢに示すように、ある時は副発振モード
の方に比較的多くのパワーが分配されたりする。この図
１３のＡの状態と図１３のＢの状態は激しく移り変わる
ことがある。ただし、このようなことが起こっても、例
えば光ファイバ通信や近距離の光空間伝送のように、送
信側のレーザから出射される光パワーの全てが受信側の
受光素子に入る場合には、全く雑音成分にはならない。

【００２４】しかし、ある特定のモードのみ（例えば主
発振モードのみ）が受光素子に到達しているような場合
には、上述したように当該モードに対して分配される光
パワーは常に揺らいでいるため、当該モードの光のみを
受光して得た信号もレベルが常に変動する雑音の多いも
のとなってしまう。またここで、前記波長吸収雑音につ
いて考えてみると、大気による吸収によって主発振モー
ドだけが著しく減衰した場合には、副発振モードのみが
受光されるようになり、光空間伝送装置の受光系が波長
フィルタとして動作してしまうようになる。

【００２５】このように、波長吸収雑音の発生原因の第
２番目としては、主発振モードと副発振モードに分配さ
れる光パワーの揺らぎが、大気による吸収と相まって、
そのまま雑音成分となって現れるのではないかと推測さ
れる。

【００２６】上述したような波長吸収雑音の発生メカニ
ズムは、上記吸収波長の吸収特性の肩特性にレーザ発振
波長が重なった場合の雑音と、大気による吸収及びレー
ザ発振波長の揺らぎに伴うモード分配雑音のいずれであ
るか特定できていないが、これらによって発生すると考
えられる非定常的な雑音を上記波長吸収雑音と呼ぶこと
にして、この後に述べる２つの雑音増加要因とは区別す
る。例えば、上記波長吸収雑音による第一の雑音増加要
因に対して、後に述べる２つの雑音増加要因を第二の雑
音増加要因及び第三の雑音増加要因として区別する。

【００２７】なお、空気中の微量分子による吸収スペク
トラムの存在は既に知られている。この吸収スペクトラ
ムについては例えば文献「赤外線光と明白な減衰」（CC
IR,Rep.833,"Attenuation of Visible and Infrared Ra
diation":1982)に記載されている。但し、この吸収の大
きさについては、例えば、約１オングストロームの分解
能の分光器で測定したときに、秋の晴れた日に約１０Ｋ
ｍの大気を通過後も最大３ｄＢ程度なので、１Ｋｍ〜２
Ｋｍの伝送を行う地上用の光空間伝送装置においては、
上記吸収スペクトラムの存在についてさほど重要視され
ていなかった。また、実際問題として、光空間伝送に使
用している光の波長が、上記吸収帯域上になる確率はそ
れほど高くないので、当該光空間伝送のシステムとして
も、上記吸収スペクトラムの存在は等閑視されてきた。
すなわち、上記レーザ光の波長帯域が上記吸収スペクト
ラムと同じ波長帯に属する波長であったとしても、上記
吸収スペクトラムとレーザ光の波長帯とでは僅かに違っ
ているため、上記レーザ光に対して上記吸収スペクトラ
ムが悪影響を及ぼすとは考えられていなかった。

【００２８】次に、第二の雑音増加要因として、長距離
の光空間伝送において上述したような複数モードで発振
するレーザ発振器を用いた場合には、定常的に発生する
雑音があることを本件発明者等は確認している。この定
常的に発生する雑音の発生原因も、前述したレーザ発振
器の発振モード分配にあると考えられる。

【００２９】すなわち、長距離の光空間伝送において
は、図１４のように受け手側の装置の受光レンズ（前記
レンズ８３）の大きさに対して、相手方の装置に到達す
る光ビームＢＤの径は拡がるようになり、しかも、その
光ビームＢＤの内部の光軸に直交する同一平面内では大
気中の屈折率の揺らぎなどによって波動の強度が空間的
に変化し、いわゆる干渉縞のような光強度の異なる部分
が形成されるようになる。したがって、受け手側の装置
は、上記干渉縞のような光強度の異なる部分のうちの例
えば明部ｂｐ（干渉縞の明るい部分に相当する）のみを
受光素子で受光するというようなことが増える。言い換
えれば、長距離伝送後の受けて側の装置は、干渉縞の一
部（明部ｂｐ）のみしか受光しないことになり、結果的
に波長フィルタとして働いている。なお、図１４の図中
斜線で示す部分ｄｐは干渉縞の暗部に相当するものであ
る。

【００３０】ところが、干渉縞は一般に波長の関数で形
成されるので、上記光ビームＢＤのうちの上記受け手側
の装置の受光素子で受光している部分が、レーザの主発
振モードにとっては干渉縞の明部ｂｐに対応していたと
しても、主発振モードとは波長が異なる副発振モードに
とっては干渉縞の暗部ｄｐに対応してしまうこともあり
得る。このような場合に、著しい雑音が定常的に観測さ
れ、受光される信号のＣ／Ｎも非常に悪くなる。

【００３１】ここではこのような雑音を定常的なモード
分配雑音と呼び、この定常的に発生するモード分配雑音
を第二の雑音増加要因として、先に述べた波長吸収雑音
の原因ではないかと考えられるレーザ発振波長のゆらぎ
に伴うモード分配雑音とは区別している。この定常的に
発生するモード分配雑音は、レーザ発振器が完全に単一
モードで安定して発振している場合や、完全にマルチモ
ード発振している場合には観測されないが、その中間の
疑似単一モード発振している場合に顕著に観測されるも
のである。

【００３２】なお、半導体レーザ発振器は、構造的に利
得導波型レーザと屈折率導波型レーザとに分けられる
が、上記利得導波型レーザは疑似単一モード発振するた
め、上述のような定常的に発生するモード分配雑音を生
じ易い。また、通常は単一モードで発振する屈折率導波
型レーザも、低出力で動作させた場合や、モード競合
（出力モードが次のモードに移り変わろうとするときに
生ずる過渡的な不安定状態）などによりモード分配雑音
を生ずる場合がある。

【００３３】次に、第三の雑音増加要因としては、上記
第一の雑音増加要因又は第二の雑音増加要因による雑音
が戻り光により誘起されることを挙げることができる。

【００３４】すなわち、光空間伝送においては、常に相
手装置に到達するビームは揺らいでいるから、当該相手
装置のレンズ面若しくは受光素子面などによって反射し
て戻ってくる戻り光の強度も常に大きく変動している。
例えば、半導体レーザ発振器は、一般的に、戻り光の存
在によって、発振する縦モードが飛んだり、複数モード
発振することがよく起こる。

【００３５】したがって、光空間伝送のように常に戻り
光の状態が変わるようなときには、戻り光に弱い半導体
レーザ発振器は安定した単一モード発振を保てず、頻繁
にモード競合やモードホッピングを繰り返すことにな
る。例えば、モード競合が発生した場合には前述したよ
うなモード分配雑音の原因ともなるし、また、競合して
いるモードのいずれかが大気の吸収波長と一致している
場合には先に述べたような波長吸収雑音の原因となる。
この戻り光による誘起雑音は、突然のモードホッピング
により波長吸収雑音を生じたりするので、現象としては
突然雑音が生じ、また突然回復するといった不安定状態
として観測される。

【００３６】本件の発明者は、以上述べたような３つの
雑音増加要因が長距離光空間伝送時に致命的な問題とな
り得るほどの雑音増加につながることを、実際に実験を
行うことによって確認している。

【００３７】上述したように、従来の光空間伝送装置に
おいては、第一〜第三の雑音増加要因によって高品質の
光空間伝送ができなくなる場合が発生し、したがって、
高品質の光空間伝送を絶えず行えることが望まれる。す
なわち、上述のような第一，第二，第三の雑音増加要因
による雑音の発生を避ける必要がある。

【００３８】そこで、本発明は、上述したようなことに
鑑み、光空間伝送の際に雑音の発生を避けることがで
き、高品質の光空間伝送を絶えず行うことができる光空
間伝送装置を提供することを目的とするものである。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明の光空間伝送装置
は、上述の目的を達成するために提案されたものであ
り、半導体レーザ発振器を光源として用い送信信号に応
じて当該レーザ光を変調して外部に出射することで送信
を行う送信手段と、外部から入射した変調されたレーザ
光を受光すると共に当該レーザ光の受光信号を復調して
受信信号を得る受信手段とを有し、レーザ光を用いた双
方向の光空間伝送を行う光空間伝送装置において、長距
離の光空間伝送時の雑音増加を検出する雑音検出手段
と、半導体レーザ発振器の出力パワーを変更するレーザ
出力パワー変更手段とを備え、上記送信手段からは自己
の雑音検出手段により検出した雑音検出情報に基づく信
号を相手方に送信し、上記受信手段では相手方が送信し
た雑音検出情報に基づく信号を受信し、自己のレーザ出
力パワー変更手段では上記相手方から伝送されてきた雑
音検出情報に基づく信号に応じて上記半導体レーザ発振
器の出力パワーを変更することを特徴とするものであ
る。

【００４０】ここで、本発明の光空間伝送装置には、さ
らに受光レベルを監視する受光レベル監視手段を設け、
上記レーザ出力パワー変更手段は、上記受光レベル監視
手段での受光レベルが所定値以上であるときのみ、上記
相手方から伝送されてきた雑音検出情報に基づく信号に
応じて上記半導体レーザ発振器の出力パワーを変更す
る。また、半導体レーザ発振器の周辺温度の経時変化を
監視する温度変化監視手段を設け、上記レーザ出力パワ
ー変更手段は、上記温度変化監視手段での温度の経時変
化の情報に基づいて、上記半導体レーザ発振器の出力パ
ワーを上昇させるか若しくは下降させるかの判断を行
う。さらに、上記レーザ出力パワー変更手段は、半導体
レーザ発振器の出力パワーをステップ状に変更する。ま
た、上記受光レベル監視手段の受光レベル情報と上記温
度変化監視手段の温度経時変化情報と上記雑音検出情報
とを双方向通信し、上記レーザ出力パワー変更手段は、
当該各情報に応じて上記半導体レーザ発振器の出力パワ
ーの変更方向及び変更量を判断する。

【００４１】

【作用】本発明の光空間伝送装置によれば、双方向で互
いに伝送後の雑音増加を監視しており、相手側で雑音増
加を検出したときに自己側では半導体レーザ発振器の出
力パワーを変更することによって、長距離の光空間伝送
時に生ずる波長吸収雑音やモード分配雑音、戻り光誘起
雑音、或いはそれら以外の半導体レーザ発振器の動作条
件に起因するあらゆる雑音に対して、致命的な伝送品質
劣化を回避できるようになる。

【００４２】また、本発明の光空間伝送装置によれば、
受光レベルを監視することで、伝送路自体による減衰に
伴うＣ／Ｎ劣化を、それ以外の雑音増加原因と識別でき
るようになり、誤ってレーザの出力を変更してしまわな
いようにしている。

【００４３】また、本発明の光空間伝送装置によれば、
半導体レーザ発振器の周辺温度の経時変化を監視するこ
とで、半導体レーザ発振器の発振波長の経時変化を推定
することが可能となる。

【００４４】さらに、本発明の光空間伝送装置によれ
ば、半導体レーザ発振器の出力パワーをステップ状に変
更することで、半導体レーザ発振器の発振波長をステッ
プ状に変更することになり、大気の吸収波長とは異なる
波長に一気にレーザ発振波長をシフトすることが可能と
なる。

【００４５】またさらに、本発明の光空間伝送装置によ
れば、受光レベル情報と温度経時変化情報と雑音検出情
報とを双方向通信することで、半導体レーザ発振器の出
力パワーの変更方向及び変更量の精度を上げることが可
能となる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。先ず、本発明実施例の光空間伝送装置
は、前述した図９に示したような双方向の光空間伝送装
置に適用される。

【００４７】本発明実施例の光空間伝送装置の主要構成
要素は図１に示すようになっている。この図１には、双
方向の光空間伝送を行う一方の内部構成のみを示してい
るが、他方の光空間伝送装置の内部構成も同様である。

【００４８】この図１において、変調回路１１１は、半
導体レーザ発振器であるレーザダイオード１１３を駆動
することにより、当該レーザダイオード１１３から送信
信号に応じて変調されたレーザ光を出射させる。また、
上記レーザダイオード１１３は、ＡＰＣ（Automatic Po
wer Control)回路１２３によってレーザ光出力時のパワ
ーが一定に保たれるようになされている。

【００４９】当該レーザダイオード１１３からのレーザ
光は、レンズ１１５Ａによって平行光線になされ、偏光
ビームスプリッタ１１６の反射面で反射される。この偏
光ビームスプリッタ１１６の反射面で反射された所定偏
光面のレーザ光は、レンズ１１５Ｂ及び１１５Ｃを介し
て略平行の所定のビーム形状となされて空間に出射され
る。この空間に出射された光が、送信側の光空間伝送装
置から出射される送信光ビームＬ１となる。なお、上記
レンズ１１５Ｃが図９のレンズ８３と対応している。

【００５０】これに対し、受信側の光空間伝送装置で
は、送信側の光空間伝送装置から到来する送信光ビーム
を、当該受信側の光空間伝送装置のレンズ１１５Ｃ及び
１１５Ｂを介して取り込んで、偏光ビームスプリッタ１
１６に導く。

【００５１】本実施例においても上記送信側と受信側の
光空間伝送装置間でそれぞれ送受する光ビーム、すなわ
ち一方の光空間伝送装置が送信する光ビームと他方の光
空間伝送装置が送信する光ビームとでは、偏光面が互い
に直交するようになされている。したがって、当該他方
すなわち受信側の光空間伝送装置にて受信された受信光
ビームＬ２は、偏光ビームスプリッタ１１６を透過し
て、レンズ１１５Ｄに導かれる。

【００５２】当該レンズ１１５Ｄは、上記受信光ビーム
Ｌ２を受光素子としてのフォトディテクタ１１７の受光
面上に集光する。上記フォトディテクタ１１７では、上
記集光された受信光ビームＬ２を受光して電気信号に変
換（Ｏ／Ｅ変換）し、この電気信号をプリアンプ１２５
に送る。当該プリアンプ１２５で増幅された信号は、Ａ
ＧＣ（Automatic Gain Control）回路１１８に送られ
る。このＡＧＣ回路１１８で所定のレベルに利得が自動
調整された信号は、復調回路１１９によって復調されて
受信信号として取り出される。

【００５３】上述した光空間伝送装置の基本的な構成
は、前述した従来の光空間伝送装置と同様であるが、本
発明実施例の光空間伝送装置では、前記第一，第二，第
三の雑音増加要因による雑音の発生を避けるために、こ
れら基本構成に加えて以下のような構成を有している。

【００５４】先ず、本実施例の光空間伝送装置では、長
距離伝送時の前記モード分配雑音の影響を避けるため
に、光源のレーザダイオード１１３として単一縦モード
発振する屈折率導波型のレーザダイオードを用いるよう
にしている。これにより、前述した第一，第二，第三の
３つの雑音増加要因のうち、第二の雑音増加要因におい
て述べた定常的に発生するモード分配雑音についてはほ
ぼ解決される。

【００５５】次に、本実施例の光空間伝送装置は、前述
した波長吸収雑音の増加、若しくは、戻り光誘起雑音に
ついて回避するために、雑音検出回路１２０と、レーザ
出力パワー変更手段であるレーザ出力変更要求検出回路
１２１及びレーザ出力変更回路１２２及び上記ＡＰＣ回
路１２３と、雑音検出回路１２０で検出した雑音検出情
報に基づく信号を相手装置側に送るためのレーザ出力変
更要求発生回路１２４及び重畳回路１１２の各構成を設
けている。なお、波長吸収雑音の増加、若しくは、戻り
光誘起雑音について回避するためのこれらの構成を設け
る場合には、必ずしも光源は上記屈折率導波型のレーザ
ダイオードである必要はなく、利得導波型のレーザダイ
オードを用いることもできる。

【００５６】以下、本実施例の光空間伝送装置に設けら
れた上記各構成とその役割について順に説明する。

【００５７】本発明は、従来技術の問題点で述べたよう
に、長距離伝送時に発生する雑音の回避が目的であるか
ら、先ず、受信した信号に本来のレベル以上の雑音が発
生するかどうかを監視しておき、雑音がある一定レベル
以上になったならば波長吸収雑音若しくは戻り光誘起の
モード分配雑音などが発生したと考え、レーザの出射パ
ワーを変更してその動作条件（発振波長及び戻り光に対
する安定性など）を変えることによって、当該雑音の発
生を回避しようというのが根幹にある発想である。

【００５８】ここで、前述したように波長吸収雑音やモ
ード分配雑音による雑音スペクトラムは、図２のＢに示
すような０〜４００ＭＨｚ若しくは５００ＭＨｚ程度ま
での帯域を持つ雑音である。したがって、例えば１００
ＭＨｚ近辺で、搬送波（例えば伝送チャンネルｃｈ１〜
ｃｈ４の搬送波）の無い周波数域を選び、この選んだ帯
域（すなわち雑音検出領域）における雑音の増加を検出
することで、前記波長吸収雑音やモード分配雑音の発生
を知ることができることになる。なお、図２のＡには、
比較のために上記波長吸収雑音やモード分配雑音のない
通常の伝送時の雑音レベル及び、伝送チャンネルｃｈ１
〜ｃｈ４の搬送波のレベルと雑音のレベルとの比（Ｃ／
Ｎ）を示している。この図２のＡに対して、上記波長吸
収雑音やモード分配雑音が発生すると、図２のＢに示す
ように、０〜４００ＭＨｚ若しくは５００ＭＨｚ程度ま
での帯域において雑音が増加し、このためＣ／Ｎが悪化
するようになる。

【００５９】次に、図３には、図１に示した本発明実施
例の光空間伝送装置の各主要構成要素をより具体的に示
している。なお、この図３において、図１と対応する構
成要素には同じ指示符号を付しているが、一部の構成要
素については説明を簡略化するために図示を省略してい
る。また、この図３の例は、伝送信号の搬送波が図２で
示したように３００ＭＨｚ以上に配列されている場合に
対応しており、それ以下の周波数の搬送波は使用されて
いない場合の例を示している。したがって、図２とは異
なる周波数配列の搬送波を使用しているシステムの場合
は、当該搬送波のない領域のみを取り出して雑音検出を
行うことになる。

【００６０】図３において、図１で説明したように、受
光素子としてのフォトディテクタ１１７でＯ／Ｅ変換さ
れた信号は、前記ＡＧＣ回路１１８で一定のレベルに保
たれて復調回路１１９に送られるが、その一部は、所定
インダクタンスのインダクタ（コイル）２０２を介して
雑音検出回路１２０に送られる。ここで、インダクタ２
０２を介する理由は、上記ＡＧＣ回路１１８の出力信号
の低周波数帯域（０〜２００ＭＨｚ程度）のよみを分離
し、それ以上の上記搬送波が配置されている周波数帯に
ついては主信号系に減衰やインピーダンス不整合などの
悪影響を及ぼさないようにするためである。

【００６１】上記分離された低周波数帯域の信号成分
は、雑音検出回路１２０のバンドパスフィルタ１３１に
よって搬送波の無い雑音周波数成分のみが取り出され
る。このバンドパスフィルタ１３１によって取り出され
た雑音周波数成分は、ダイオード１３３において安定に
ダイオード検波できるレベルまで増幅器１３２によって
増幅される。なお、この増幅器１３２では例えば６０ｄ
Ｂ程度の増幅を行う。当該増幅器１３２によって十分に
増幅された雑音周波数成分は、上記ダイオード１３３と
コンデンサ１３４からなる検波器で整流検波され、コン
パレータ１３５に送られる。当該コンパレータ１３５で
は、上記整流検波された雑音周波数成分のレベルと、可
変抵抗１３６により設定される所定のしきい値のレベル
とを比較することにより、雑音が異常に増加したかどう
かを判断する。当該コンパレータ１３５の出力は、雑音
を検出したかどうかを示すフラグとして用いるので、以
下雑音検出フラグと呼ぶことにする。また、ここで上記
ＡＧＣ回路１１８を通った後の信号を雑音検波に使用す
る理由は、ＡＧＣ回路１１８通過後の信号レベルは一定
に保たれているので、その雑音レベルは雑音の絶対量で
はなく、伝送品質に最も影響するＣ／Ｎと対応している
からである。

【００６２】ここで、上記雑音検出回路１２０において
雑音検出フラグが立った場合、これは何らかの原因で雑
音が異常に増加していることを示すので、相手側のレー
ザダイオードの光出力を変更して動作条件を変え、雑音
の多い状況から脱出するように要求を返さなければなら
ない。これは、レーザダイオードの出力を変更して欲し
いという情報を相手装置に伝えればよいわけだから、そ
の実現方法は色々考えられる。

【００６３】本実施例の光空間伝送装置においては、相
手装置に対してレーザダイオードの出力の変更を要求す
る情報を発生する構成として、例えば図１及び図３のレ
ーザ出力変更要求発生回路１２４を設けている。このレ
ーザ出力変更要求発生回路１２４としては、図３に示す
ようなＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator ）１５
１とアナログスイッチ１５２とを組み合わせてなるもの
が最も構成が容易である。ＶＣＯ１５１の発振周波数
は、当該光空間伝送装置間で送受する例えば映像信号な
どの主信号に重畳しても信号品質に影響を及ぼさない周
波数で、かつ上記雑音検出回路１２０によっても検波さ
れない周波数を選択すれば十分であり、本実施例では例
えば１２．８ＭＨｚを用いるようにしている。このＶＣ
Ｏ１５１からの発振キャリアを、上記雑音検出回路１２
０からの雑音検出フラグの有無により、アナログスイッ
チ１５２で切り換える。アナログスイッチ１５２は、例
えば雑音検出フラグが立っている場合のみＶＣＯ１５１
からキャリアを出力する。

【００６４】上記雑音検出フラグに応じて当該レーザ出
力変更要求発生回路１２４から出力された上記ＶＣＯ１
５１の発振キャリアは、レーザ出力変更要求信号として
重畳回路１１２に送られる。当該重畳回路１１２は、変
調回路１１１からの主信号に対して上記レーザ出力変更
要求信号を重畳し、この重畳回路１１２の出力がレーザ
ダイオード１１３に送られる。これにより、本実施例の
光空間伝送装置では、上記雑音検出回路１２０で雑音増
加を検出して雑音検出フラグが立った場合に、レーザダ
イオードの出力を変更して欲しいという情報（すなわち
レーザ出力変更要求信号）を相手装置に伝えることがで
きることになる。

【００６５】なお、本実施例では、変調回路１１１から
の例えば映像信号などの主信号に対して新たにレーザ出
力変更要求を示すキャリア成分を追加する構成を示した
が、これ以外にも、例えば、オーディオ信号や連絡用内
部通信回線であるいわゆるインターカム（intercom : i
ntercommunication systemの略）などにおいて、可聴周
波数より高い例えば３０ｋＨｚ程度のキャリアを追加す
ることにより、上記レーザ出力変更要求の情報を伝える
ことは可能で、その構成方法は多数考えられる。

【００６６】上述のようなレーザダイオードの出力を変
更して欲しいという情報であるレーザ出力変更要求信号
を相手装置に返した場合、当該相手側の装置において
は、このレーザ出力の変更要求が来たことを検出するた
めのレーザ出力変更要求検出回路１２１と、当該レーザ
出力変更要求信号を検出した場合にそれに従ってある一
定の法則でレーザの出力を変更するためのレーザ出力変
更回路１２２が必要となる。勿論、本実施例では双方向
の光空間伝送を行うため、送信側の装置にも同じ構成が
設けられる。

【００６７】上記レーザ出力変更要求検出回路１２１
は、上記レーザ出力変更要求信号がどのような方法で伝
送されたかによって異なるわけであるが、例えば上述し
たように、ＶＣＯ１５１で発生したキャリアを主信号に
重畳する方法を採用している場合には図３に示すように
構成される。

【００６８】当該レーザ出力変更要求検出回路１２１
は、先ず、前記ＡＧＣ回路１１８を通った後の信号を、
中心周波数が上記ＶＣＯ１５１の周波数（上記例では１
２．８ＭＨｚ）と一致するＱの高い（狭帯域な）バンド
パスフィルタ１４１によって選別する。このバンドパス
フィルタ１４１によって取り出された周波数成分は、ダ
イオード１４３において安定にダイオード検波できるレ
ベルまで増幅器１４２によって増幅される。なお、この
増幅器１４２でも例えば６０ｄＢ程度の増幅を行うこと
ができる。当該増幅器１４２によって十分に増幅された
周波数成分は、上記ダイオード１４３とコンデンサ１４
４からなる検波器で整流検波され、コンパレータ１４５
に送られる。当該コンパレータ１４５では、上記整流検
波された周波数成分のレベルと、可変抵抗１４６により
設定される所定のしきい値のレベルとを比較することに
より、レーザ出力変更要求信号が送信されてきたか否か
を判断する。当該コンパレータ１４５の出力は、レーザ
出力を変更するかどうかを示すフラグとして用いるの
で、以下変更要求検出フラグと呼ぶことにする。

【００６９】なお、本実施例では、レーザ出力変更要求
検出回路１２１において、レーザ出力変更要求信号の検
出をダイオード検波回路によって実現する例を示した
が、このレーザ出力変更要求信号の検出を同期検波回路
により実現することも容易にできる。

【００７０】次に、この変更要求検出フラグが立った場
合、当該フラグは、レーザ出力変更回路１２２に送られ
る。このレーザ出力変更回路１２２は、前記ＡＰＣ回路
１２３を制御することによって、上記レーザダイオード
１１３のレーザ光出力パワーを変更させる。当該レーザ
出力変更回路１２２は、具体的には上記変更要求検出フ
ラグに基づいてレーザダイオード１１３のパワー制御用
データを出力する制御用マイクロコンピュータ（いわゆ
るマイコン）１６１と、制御用マイコン１６１からの制
御データをＡＰＣ回路１２３におけるレーザダイオード
１１３のパワー設定電圧値の変更制御用電圧値に変換す
るディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路１６２と
で、容易に実現されるものである。なお、フォトディテ
クタ１１７の受光レベルをモニタする受光レベル監視手
段である受光パワーモニタ回路１６３については後述す
る。

【００７１】すなわち、上記レーザ出力変更回路１２２
は、図３に示すように、出力変更要求検出フラグを制御
用マイコン１６１が取り込むと、当該制御用マイコン１
６１はレーザダイオード１１３の現在の発光パワーに基
づいてＡＰＣ回路１２３におけるレーザダイオード１１
３のパワー設定電圧値を変更するための制御データを生
成して出力する。当該制御データは、Ｄ／Ａ変換回路１
６２によってアナログ電圧値に変換され、これがＡＰＣ
回路１２３におけるレーザダイオード１１３のパワー設
定電圧値の制御用電圧値として使われる。

【００７２】上記ＡＰＣ回路１２３は、上記レーザ出力
変更回路１２２からの制御用電圧値がコンパレータ１７
２のしきい値設定用の可変抵抗１７１に送られる。この
ときのコンパレータ１７２には、レーザダイオード１１
３に内蔵されているレーザパワーモニタ用のフォトディ
テクタ２０１からのモニタ電圧も供給される。当該コン
パレータ１７２は、上記制御用電圧値によって値が制御
される上記可変抵抗１７１からのしきい値電圧と上記モ
ニタ電圧とを比較し、その比較出力を、トランジスタ１
７３及び抵抗１７４からなるレーザダイオード１１３の
バイアス電流供給回路のバイアス電流制御信号として、
当該トランジスタ１７３のベース端子に送る。これによ
り、上記出力変更要求検出フラグに基づいた上記レーザ
出力変更回路１２２によるレーザダイオード１１３のレ
ーザ光出力パワーの変更が可能となる。

【００７３】ここで、本実施例の光空間伝送装置の上記
レーザ出力変更回路１２２の制御用マイコン１６１は、
例えば図４に示すように、レーザ出力変更要求検出回路
１２１からの変更要求検出フラグが供給される度に、ス
テップ状にレーザ光出力パワーを変化させるような制御
を行う。また、当該制御用マイコン１６１における上記
レーザ光出力パワーのステップ状の変更は、レーザダイ
オード１１３の歪特性などそれ以外の影響を及ぼさない
ような所定の変動幅の最大値と最小値の間で数ステップ
（図４の例では５ステップ）となるように行われる。

【００７４】このように、レーザダイオード１１３の出
力をステップ状に変更することは、すなわち発振してい
る波長をステップ状に変更することにつながり、当該ス
テップ状の波長の変更によってレーザ波長を一気に大気
の吸収波長を飛び越して他の波長にシフトすることがで
きるようになる。また、レーザダイオード１１３の出力
をステップ状に変更することは、同様な理由から前記戻
り光に対する不安定さも一気に変更することになるの
で、先に述べたような波長吸収雑音や戻り光誘起雑音を
回避することが可能となるのである。

【００７５】本実施例の光空間伝送装置は、上述したよ
うな波長吸収雑音の増加、若しくは、戻り光誘起雑音に
ついて回避するための構成を有することにより、雑音の
原因が何であれ、レーザの動作条件に関連して生じてい
る雑音に関して、致命的な影響が出る以前にその兆候が
現れた時点で回避策をとること、若しくは、雑音の多い
状態が長続きすることを回避することが可能となる。

【００７６】次に、上記レーザ出力変更回路１２２によ
ってレーザダイオード１１３の出力パワーを変更させる
際の判断基準若しくはアルゴリズムは、以下のようなも
のとすることもできる。

【００７７】上述の例では、前記雑音検出回路１２０に
よって、雑音の原因が何であれ、Ｃ／Ｎが悪化した場合
には雑音が検出され、これによりレーザダイオード１１
３の出力が変更されるのであるが、その反面、レーザダ
イオード１１３の出力を変更しても回復が望めないよう
な雑音に対しても反応してしまう欠点を持つ。例えば、
伝送路中を障害物が横切ったり、霧などにより著しく伝
送路による減衰が増して、信号レベルそのものが減衰
し、雑音が増大した訳ではないが等価的にＣ／Ｎが劣化
したような場合である。このような場合には、誤って雑
音が増大したと検出してしまうようになり、これに応じ
て上述のようにレーザパワーを変更すると、例えばレー
ザ出力を下げてしまうようなことが起こり、更に状態を
悪化させてしまうおそれがあるという問題を生む。

【００７８】そこで、本発明実施例の光空間伝送装置に
おいては、このようなことを回避するために、図３に示
したように、レーザ出力変更に用いる制御用マイコン１
６１に対して、そのときのフォトディテクタ１１７の受
光レベルの情報をも併せて入力し、もしもその受光レベ
ルがある設定されたレベルによりも低い場合には、伝送
路中の減衰が著しく相手装置側でも受光パワーが低すぎ
ることによって雑音検波フラグを誤って立ててしまった
ものと判断し、上述したようなレーザの出力変更を行わ
ないようにしている。すなわち、このようなことを行う
ために、レベル出力変更回路１２２には、端子１６４を
介してフォトディテクタ１１７から供給される受光パワ
ーをモニタする受光パワーモニタ回路１６３を設け、こ
の受光パワーモニタ回路１６３によってモニタした受光
レベル情報を上記制御用マイコン１６１に送るようにし
ている。当該制御用マイコン１６１では、雑音検出フラ
グが供給された場合であっても上記受光レベル情報があ
る設定されたレベルよりも低いことを示している場合に
は、上述のようなレーザ出力の変更制御を行わないよう
にする。

【００７９】さらに、本発明実施例の光空間伝送装置に
おいては、レーザの出力を変更することで確実に波長吸
収雑音から脱出できるようにするために、レーザダイオ
ード１１３の周辺の温度をも監視するようにしており、
当該温度の経時変化の情報を元にして、現在のレーザの
発振波長が上昇傾向にあるか或いは下降傾向にあるかを
判断し、その上でレーザパワーを前記ステップ状に上げ
れば吸収波長から確実に逃げられるのか、或いはレーザ
パワーを下げたほうが良いのかを判断するようにしてい
る。例えば、一般に、レーザダイオードの光出力が一定
に保たれている場合において、レーザダイオードの回り
の温度とレーザ波長との関係は、図５に示すようなヒス
テリシスループＨｔをとる。すなわち、レーザダイオー
ドは、温度が上がれば上がるほど発振波長も上昇し、下
がれば発振波長も下降するという傾向があり、温度上昇
方向と下降方向でモードホッピングにヒステリシスがあ
る。この図５の例では、温度が１０°Ｃから６０°Ｃま
で変化するうちに、レーザ波長が約８１８ｎｍから約８
３０ｎｍまで変化する。

【００８０】このようなことから、本実施例の光空間伝
送装置は、図３に示すように、レーザダイオード１１３
に温度変化監視手段である温度センサ２００を併設して
おり、この温度センサ２００によってレーザダイオード
１１３の周辺温度を測定し、当該温度センサ２００から
の温度情報（すなわち温度の経時変化情報）を制御用マ
イコン１６１に送ってここで常にレーザダイオード１１
３の周辺の温度が上昇傾向にあるのか或いは下降傾向に
あるのかを監視するようにしておくことで、レーザダイ
オード１１３の発振波長が上昇しているのか或いは下降
しているのかを予測することができる。当該制御用マイ
コン１６１は、この予測に基づいてレーザパワーの制御
を行うようにしている。

【００８１】ここで、例えば、温度が上昇傾向にあり、
したがってレーザ波長も上昇傾向にあると仮定したとき
に、前記図１２と同様に示す図６のように、当該レーザ
波長が大気の透過率が急激に落ち込む部分（吸収スペク
トラム）に次第に近づいているような場合は、レーザの
出力を下げて、図６の図中矢印ａｄで示す方向にレーザ
発振波長を下げることによって、確実に吸収スペクトラ
ムの波長から逃れることができることがわかる。また、
レーザの出力を変更することで吸収スペクトラムの波長
を避けるようにする際には、図６の図中矢印ａｕで示す
方向に、当該吸収スペクトラムの波長を一気に飛び越え
るようにレーザ発振波長のモードを飛ばす方が確実であ
る場合もある。これにより、システムは確実に動作する
ことになる。なお、図６には、温度上昇でレーザ発振波
長が吸収スペクトラムに近づく例を示したが、温度下降
でレーザ発振波長が吸収スペクトラムに近づくようにな
る場合もあり、この場合は、逆に温度が下降傾向にある
ときには、レーザの出力を上げて吸収スペクトラムから
逃れるようにするか、或いは一気にモードを下げるよう
にする。

【００８２】本実施例の光空間伝送装置においては、レ
ーザの出力を変更することによるレーザ発振波長の制御
の際に、これらのいずれを選ぶ方が適当であるかは、使
用しているレーザダイオードのモードの飛びやすさや、
光出力に対する波長シフトの傾斜に依存して決定するよ
うにしている。

【００８３】次に、図７には、上述した本実施例の光空
間伝送装置におけるレーザ出力の変更アルゴリズムを示
している。

【００８４】この図７において、ステップＳ１では、雑
音検出フラグが立っているか否か、すなわち変更要求検
出フラグが立っているか否かを判定し、立っていない
（ＯＦＦ）と判定した場合にはステップＳ５に進み、立
っている（ＯＮ）と判定した場合にはステップＳ２に進
む。ステップＳ２では、フォトディテクタ１１７の受光
パワーは設定値よりも低いか否かの判定を行い、低くな
いと判定した場合（ノー）はステップＳ３に進み、低い
と判定した場合（イエス）はステップＳ５に進む。当該
ステップＳ５では、レーザ出力の変更は行わず、ステッ
プＳ１に戻る。

【００８５】ステップＳ３では、レーザダイオード１１
３の周辺温度が上昇しているか又は下降しているかの判
定を行い、上昇していると判定した場合（ＵＰ）はステ
ップＳ４に進み、下降していると判定した場合（ＤＯＷ
Ｎ）はステップＳ６に進む。ステップＳ６では、現在の
レーザ出力は最大値か否かの判定を行い、最大値でない
と判定した場合（ノー）はステップＳ７に進み、最大値
であると判定した場合（イエス）はステップＳ８に進
む。ステップＳ７ではレーザ出力を１ステップ上に上
げ、ステップＳ８ではレーザ出力を一気に最小値に下げ
てモードを飛ばす。これらステップＳ７，Ｓ８の後はス
テップＳ１に戻る。

【００８６】また、ステップＳ４では、現在のレーザ出
力は最小値か否かの判定を行い、最小値ではないと判定
した場合（ノー）はステップＳ９へ進み、最小値である
と判定した場合（イエス）はステップＳ１０へ進む。ス
テップＳ９では、レーザ出力を１ステップ下に下げ、ス
テップＳ１０ではレーザ出力を一気に最大値に上げてモ
ードを飛ばす。これらステップＳ９，Ｓ１０の後はステ
ップＳ１に戻る。

【００８７】以上述べたように、本実施例の光空間伝送
装置では、レーザダイオード１１３の出力を制御する制
御用マイコン１６１に対して、レーザダイオード１１３
近辺の温度情報と、フォトディテクタ１１７の受光パワ
ーと、相手装置からのレーザの出力変更要求フラグを入
力して、当該制御用マイコン１６１においてレーザ出力
を変更するか、またパワーを大きくするか若しくは小さ
くするかのどちら向きに変更するかという判断及びその
変更の量の判断を行うようにしている。

【００８８】さらに、本実施例の光空間伝送装置では、
上述したことに加えて、相手装置における上記温度情報
と上記受光パワー情報と上記雑音レベル情報もすべて加
味して、レーザ光出力を制御することによって、更に確
実な伝送品質の確保をも可能としている。なお、ここに
言う相手装置からの雑音レベル情報は、前述したような
雑音がしきい値を越えたか否かというフラグ（すなわち
前記レーザ出力変更要求信号に基づく変更要求検出フラ
グ）ではなく、雑音のレベルそのものを示すアナログ値
としての情報を用いる。

【００８９】このようなシステムを実現するための構成
としては、図８に示すものを例に挙げることができる。
なお、この図８の構成を有する光空間伝送装置におい
て、主信号の送受及び変復調のための主要構成要素は前
述した図１と同一のものを使用するが、この図８では説
明を簡略化するためにその一部のみを示し、また前述し
た図１と同じの構成要素には同一の指示符号を付してそ
の説明については省略する。

【００９０】この図８の構成の光空間伝送装置では、主
信号以外に制御用マイコン２１１同士の通信用のデータ
回線を一対（双方向分）用意する。当該図８の光空間伝
送装置では、自己の装置における上記温度情報と受光パ
ワー情報と雑音レベル情報を、上記データ回線でシリア
ルデータとして相手側の装置に送るようにする。

【００９１】上記データ回線を介して相手側の装置から
上記温度情報と受光パワー情報と雑音レベル情報を受け
取った受け手側の装置の制御用マイコン２１１は、例え
ば、上記受光パワー情報と雑音レベル情報とから相手側
装置の受光レベルが十分にあるにも関わらず雑音が増え
ていることを読み取った場合には、波長吸収雑音のよう
なもので雑音が増加しているものと判断して、自己のレ
ーザパワーを例えば下げるようにし、また、例えば受光
パワー情報と雑音レベル情報とから相手側装置の受光パ
ワーが少なくなりかつ雑音も増えていることを読み取っ
た場合には、受光パワーが少なくなって雑音が増えてき
たと判断して、自己のレーザパワーを増やすようなこと
を行うようにする。このように、図８の例の光空間伝送
装置では、受光パワー情報のみならず温度情報と雑音レ
ベル情報をも、双方向通信して、これらに基づいて互い
の動作条件を変更するようにしている。

【００９２】上述したようなことから、本実施例の光空
間伝送装置によれば、屈折率導波型レーザダイオードを
用いることで、長距離の光伝送において生ずるレーザの
モード分配雑音による信号品質の劣化を回避することが
可能となる。

【００９３】また、本実施例の光空間伝送装置によれ
ば、伝送後の雑音成分を監視することによって、長距離
の光空間伝送時に生じる波長吸収雑音、モード分配雑
音、戻り光誘起雑音、或いはそれ以外のレーザの動作条
件に起因するあらゆる雑音に対して、致命的な伝送品質
劣化を回避することが可能となる。しかも、波長の測定
や制御といった、複雑で高価な構成をとることなく簡単
な電気回路のみで実現可能である。

【００９４】また、本実施例の光空間伝送装置によれ
ば、雑音監視に加えて、受光パワーの情報を取り込むこ
とで、伝送路自体の減衰に伴うＣ／Ｎ劣化をそれ以外の
雑音原因と識別することが可能となり、誤ってレーザの
光出力を変更する可能性が極めて低くなる。

【００９５】さらに、本実施例の光空間伝送装置によれ
ば、温度の経時変化の情報を加えることで、容易な構成
にも関わらず、波長の経時変化が推定でき、より効率的
に、長距離伝送時の雑音の回避が可能となる。

【００９６】またさらに、本実施例の光空間伝送装置に
よれば、レーザの光出力を変更する際に、自己側の装置
の情報のみならず、相手側の装置の情報をも加えて用い
ることで、更に精度の良い雑音回避動作が可能となり、
伝送品質の安定確保ができるようになる。

【００９７】なお、前述した第一の雑音増加要因の前記
波長吸収雑音の問題を解決するための方策としては、例
えば電流の方向に応じて発熱／吸熱すると共に電流値に
応じて発熱量と吸熱量が変化するいわゆるペルチェ素子
を用いて当該レーザ発振器の温度管理を行うことによ
り、レーザ発振波長を管理する方法を挙げることもでき
る。

【００９８】しかし、この方法は、構成が複雑で高価に
なる上、前述した戻り光の状態やレーザの経時変化など
によって変化するレーザ波長を、温度だけの管理によっ
て常に一定の波長に保ことは実際には困難である。ま
た、精度良く波長を管理するためには、コヒーレント光
通信などで用いられているいわゆるＡＦＣ（AutomaticF
requency Control ）ループを組む必要が生じ、更に複
雑な構成となるため現実的ではない。

【００９９】また、前記第二の雑音増加要因の定常的な
モード分配雑音については、光ファイバ通信の分野にお
いては一般的に知られているが、光空間伝送において問
題となるとした例は見当たらず、この解決方法も従来は
見いだされていなかった。また、大気若しくは長距離伝
送に伴う雑音増加に着目するものとして、従来の例で
は、受光パワーの変動のみに着目したものはあったが、
本発明のように総合的に判断するものは存在しない。

【０１００】

【発明の効果】上述したように、本発明の光空間伝送装
置においては、双方向で互いに伝送後の雑音成分を監視
し、相手側で雑音増加を検出したときに自己側では半導
体レーザ発振器の出力パワーを変更することによって、
長距離の光空間伝送時に生じる波長吸収雑音、モード分
配雑音、戻り光誘起雑音、或いはそれ以外のレーザの動
作条件に起因するあらゆる雑音に対して、致命的な伝送
品質劣化を回避することが可能となる。しかも、波長の
測定や制御といった、複雑で高価な構成をとることなく
簡単な電気回路のみで実現可能である。

【０１０１】また、本発明の光空間伝送装置において
は、雑音監視に加えて、受光パワーの情報を監視するこ
とで、伝送路自体の減衰に伴うＣ／Ｎ劣化をそれ以外の
雑音原因と識別することが可能となり、誤ってレーザの
光出力を変更することを防止可能としている。

【０１０２】さらに、本発明の光空間伝送装置において
は、半導体レーザ発振器の周辺の温度の経時変化を監視
することで、容易な構成にも関わらず、波長の経時変化
が推定でき、より効率的に、長距離伝送時の雑音の回避
が可能となる。

【０１０３】さらに、本発明の光空間伝送装置において
は、半導体レーザ発振器の出力パワーをステップ状に変
更することで、半導体レーザ発振器の発振波長をステッ
プ状に変更することになり、大気の吸収波長とは異なる
波長に一気にレーザ発振波長をシフトすることが可能と
なり、このことからも雑音の回避が可能となる。

【０１０４】またさらに、本発明の光空間伝送装置にお
いては、受光レベル情報と温度経時変化情報と雑音検出
情報とを双方向通信することで、半導体レーザ発振器の
出力パワーの変更方向及び変更量の精度を上げることが
可能となり、伝送品質の安定確保ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の光空間伝送装置の概略構成を示
す図である。

【図２】長距離の光空間伝送後に雑音が増大したときの
状態について説明するための図である。

【図３】本発明実施例の光空間伝送装置の要部の構成を
より詳細に示すブロック回路図である。

【図４】レーザパワーを変更する際の変更方法の一例を
説明するための図である。

【図５】一定出力に保たれた半導体レーザ発振器の温度
に対する発振波長を説明するための図である。

【図６】大気の吸収スペクトラムを避ける方法について
説明するための図である。

【図７】雑音検出，温度，受光レベルを監視してレーザ
出力を制御する際のアルゴリズムを示すフローチャート
である。

【図８】制御用マイコン同士の通信回線を設けたときの
構成を示す図である。

【図９】双方向の光空間伝送について説明するための図
である。

【図１０】従来の光空間伝送装置の構成について説明す
るための図である。

【図１１】大気による太陽光の吸収波長スペクトラムを
示す図である。

【図１２】大気の吸収波長スペクトラムにより雑音が増
大するメカニズムについて説明するための図である。

【図１３】半導体レーザ発振器におけるモード分配雑音
の発生の原因を説明するための図である。

【図１４】長距離の光空間伝送時の装置による波長フィ
ルタリング効果について説明するための図である。

【符号の説明】

１１１変調回路１１２重畳回路１１３レーザダイオード１１５Ａ〜１１５Ｄレンズ１１６偏光ビームスプリッタ１１７フォトディテクタ１１８ＡＧＣ回路１１９復調回路１２０雑音検出回路１２１レーザ出力変更要求検出回路１２２レーザ出力変更回路１２３ＡＰＣ回路１２４レーザ出力変更要求発生回路１２５プリアンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 10/02 10/18 10/105 10/10 10/22 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザ発振器を光源として用い送
信信号に応じて当該レーザ光を変調して外部に出射する
ことで送信を行う送信手段と、外部から入射した変調さ
れたレーザ光を受光すると共に当該レーザ光の受光信号
を復調して受信信号を得る受信手段とを有し、レーザ光
を用いた双方向の光空間伝送を行う光空間伝送装置にお
いて、長距離の光空間伝送時の雑音増加を検出する雑音検出手
段と、半導体レーザ発振器の出力パワーを変更するレーザ出力
パワー変更手段とを備え、上記送信手段からは自己の雑音検出手段により検出した
雑音検出情報に基づく信号を相手方に送信し、上記受信
手段では相手方が送信した雑音検出情報に基づく信号を
受信し、自己のレーザ出力パワー変更手段では上記相手
方から伝送されてきた雑音検出情報に基づく信号に応じ
て上記半導体レーザ発振器の出力パワーを変更すること
を特徴とする光空間伝送装置。
【請求項２】受光レベルを監視する受光レベル監視手
段を設け、上記レーザ出力パワー変更手段は、上記受光レベル監視
手段での受光レベルが所定値以上であるときのみ、上記
相手方から伝送されてきた雑音検出情報に基づく信号に
応じて上記半導体レーザ発振器の出力パワーを変更する
ことを特徴とする請求項１記載の光空間伝送装置。
【請求項３】半導体レーザ発振器の周辺温度の経時変
化を監視する温度変化監視手段を設け、上記レーザ出力パワー変更手段は、上記温度変化監視手
段での温度の経時変化の情報に基づいて、上記半導体レ
ーザ発振器の出力パワーを上昇させるか若しくは下降さ
せるかの判断を行うことを特徴とする請求項１記載の光
空間伝送装置。
【請求項４】上記レーザ出力パワー変更手段は、半導
体レーザ発振器の出力パワーをステップ状に変更するこ
とを特徴とする請求項１記載の光空間伝送装置。
【請求項５】受光レベルを監視する受光レベル監視手
段と、半導体レーザ発振器の周辺温度の経時変化を監視する温
度変化監視手段とを設け、上記受光レベル監視手段の受光レベル情報と上記温度変
化監視手段の温度経時変化情報と上記雑音検出情報とを
双方向通信し、上記レーザ出力パワー変更手段は、当該
各情報に応じて上記半導体レーザ発振器の出力パワーの
変更方向及び変更量を判断することを特徴とする請求項
１記載の光空間伝送装置。