JPS626756Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、伝送すべき信号光以外に雑音として
の光が多量に存在する環境で使用される空間を伝
搬路として使用するのに適した光送受信装置に関
する。

信号光以外の周囲から混入する光（以下背景光
と称する）による受信感度の低下を防ぐために光
検出器へ入射する光線を光帯域フイルタによつて
選別し信号光以外の波長成分を除去する試みがさ
れている。

しかし、送信装置においては光源出力光の中心
波長が周囲温度変化とともに変動するので、受信
装置の光帯域フイルタの帯域をあまり狭くできな
い。一方受信装置においては、拡散した信号光を
光検出器へレンズで集光する必要があるため、必
然的に光検出器への入射光は平行光とはならず、
ある頂角を持つ円錘状の光束となるので光帯域フ
イルタを透過する光束が角度分布を持ち、光の干
渉を利用した帯域フイルタ、いわゆる干渉フイル
タにおいては、その波長に対する選択特性が入射
角とともに移動するため信号光に損失を与えない
ためには、あらかじめ充分広い帯域にしておけな
ければならず、背景光の除去が充分に行なえない
という問題があつた。

以上を具体的な例について説明する。

光源としてGaAlAs（ガリウム・アルミニユウ
ム・ヒ素）結晶による半導体レーザとすると、ス
ペクトル幅は数Å以下であるが、その中心波長が
温度１度あたり2.5Å〜３Å変化するので周囲温
度０℃〜＋45℃程度の変化を考慮する必要のある
屋外使用の装置では室温設計値に対して±70Åの
変化を考慮する必要がある。

さらに、光帯域フイルタである干渉フイルタの
特性について考慮する必要がある。

第１図は入射角の変化による通過帯域の変動を
示すグラフである。

図示のように、直角入射と30゜の入射角の場合
では約300Åの通過域の移動がある。

したがつて、レンズ最外周辺部の光線が光軸と
30゜程度の角度を成すF₁のレンズを使用した場
合には、本来光源のスペクトル幅の数Åを通過す
ればよいところの干渉フイルタの通過帯域幅を
300Å＋２×70Å＝440Åとする必要があつた。

本考案は以上の考察にもとづいてなされたもの
で、その目的は充分に狭い帯域の光帯域フイルタ
を使用でき背景光の除去効果の大きい空間伝搬光
送受信装置を提供することにある。

この考案は光源の出力光の中心波長を光源自体
の温度を一定に保つことによつて常にほぼ一定の
値に制御し、同時に受信装置の光帯域フイルタへ
の入射光を小径の平行光束に変換することにより
光帯域フイルタの所要帯域幅を狭くして効果的に
背影光の除去を行なうようにしたものである。

以下図面によつて詳細に説明する。

第２図は送信装置の構成を示すブロツク図であ
る。端子１に入力した電気信号は駆動回路２によ
つて光源３を変調する。

光源３の出力光はレンズ５によつて平行な光束
にされ、空間に送出される。この光束は送・受間
が遠く隔つている場合には、レンズ５の口径より
も拡がつた光束として受信装置に到達する。光源
３は恒温槽４に封入しておけば光源の温度を外気
温０℃〜＋45℃の変動に対し設定温度±0.1度以
内に制御することは容易である。光源に例えば
GaAlAs（ガリウム・アルミニユウム・ヒ素）の
半導体レーザを使用した場合、温度が１度変化し
た場合の波長変化は2.5Å〜3.0Åであるから、±
0.25Å〜±0.3Å程度に制御できることになる。

ただし実際には製品ごとの波長の差およびスペ
クトル広がりがあるので、設計値として±20Å程
度の誤差を許容する必要がある。

第３図に受信装置の構成を示す。

レンズ８は拡散して到来した信号光を集光す
る。次にレンズ９は凹レンズであつて、レンズ８
の出力光を小径の平行光に変換する。

干渉フイルタ１０は送信装置光源の中心波長の
誤差分よりやや広い帯域を有する光帯域フイルタ
で信号光成分以外を除去する。

レンズ１１は光検出器１２へ信号光を集光し、
ここで光電変換されて端子１４へ出力される。

以上の説明において、干渉フイルタの入射光を
平行にするには、レンズ８の前方に干渉フイルタ
を設ければ他に手段を用意する必要はないが、大
口径の干渉フイルタを必要とするので実用的でな
く、第３図のように一度凸レンズにより集光した
後に凹レンズによつて平行に変換する手段が必要
である。

以上説明した光源に対する改良のみを行なつた
場合には、先に説明した例では受信光帯域フイル
タとしての干渉フイルタは約300Åの帯域が必要
であり、また受信側に対する改良のみを行なつた
場合には光源の波長移動のため、干渉フイルタは
約150Åの帯域を必要とし、本来必要な20Å程度
に比べて各々15倍、7.5倍の帯域幅となり、効果
が少ないことがわかる。

したがつて、充分な効果を上げるには送受に改
良を同時に施すことが必ず要求される。

以上のことから、本考案によれば光源として半
導体レーザのような温度に対して波長が敏感に変
化する光源であつてもそのスペクトル広がりが数
Å以下ならば、受信装置に使用する光帯域フイル
タの帯域を光源の中心波長のバラつきの範囲とス
ペクトル広がりの和よりやや広い程度つまり実用
的には±20Å程度にすることが可能であり、従来
の送信光源の波長制御を行なわない、あるいは受
信光帯域フイルタの入射光を平行にしない構成で
必要であつた400Å程度の帯域に比較して、約1/2
０に狭くできるため、背影光の除去に大きな効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は干渉フイルタに光が斜めに入つたとき
の通過帯域特性の変化を示すグラフ、第２図は本
考案による装置の送信装置の構成例を示すブロツ
ク図、第３図は受信装置の構成例を示すブロツク
図である。 １……電気信号の入力端子、２……光源を変調
するための駆動回路、３……光源、４……光源を
定温にするための恒温槽、５……光源の出力光を
ほぼ平行光束にするためのレンズ、６……出力
光、７……信号光、８……信号光を集光するレン
ズ、９……平行光に変換する凹レンズ、１０……
光帯域フイルタとしての干渉フイルタ、１１……
集光レンズ、１２……光検出器、１３……増幅回
路、１４……出力端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 恒温装置により、光源の温度を一定に保ち、平
   行光束化して光信号を空間に送出する光送信装置
   と、空間を伝搬してきた光を受信光学系で集束し
   たのちに小径の平行光束化し、送信装置の光源の
   中心の波長を通過帯域の中心とする光帯域フイル
   タを介して背景雑音を除去して受信する光受信装
   置とから構成した空間伝搬光送受信装置。