(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光が伝送する空間が固体状の障害物によって遮られていても、レーザ光空間通信を行うシステムを提供する。【解決手段】固体を除去するように構成された高出力レーザ光を生成する高出力レーザ発振器を具備し、高出力レーザ光で障害物を除去することによりレーザ光空間通信の伝送路を確立する。また、通信用レーザ発振器と高出力レーザ発振器の動作を制御する制御装置をさらに具備する。あるいは、高出力レーザ発振器により通信用レーザ光を生成し、高出力レーザ発振器の動作を制御する制御装置を具備する。【選択図】図３
2018078453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通信局と、
前記第１通信局との間でレーザ光通信を行う第２通信局と
を具備し、
前記第１通信局は、
固体を除去するように構成された高出力レーザ光を生成する高出力レーザ発振器
を具備する
レーザ光通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記第１通信局は、
前記レーザ光通信に用いる通信用レーザ光を生成する通信用レーザ発振器と、
前記高出力レーザ発振器の動作と、前記通信用レーザ発振器の動作とを制御する制御装置と
をさらに具備する
レーザ光通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記高出力レーザ発振器は、
前記レーザ光通信に用いる通信用レーザ光
をさらに生成し、
前記第１通信局は、
前記高出力レーザ発振器の動作を制御する制御装置
をさらに具備する
レーザ光通信システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記第１通信局は、
水滴を除去するように構成されたパルスレーザ光を生成するパルスレーザ発振器
をさらに具備する
レーザ光通信システム。
【請求項５】
請求項２または３に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記高出力レーザ発振器は、
水滴を除去するように構成されたパルスレーザ光
をさらに生成する
レーザ光通信システム。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記第１通信局は、
入力したレーザ光を前記第２通信局に向けて照射する照射光学系と、
異なるレーザ発振器が生成する複数のレーザ光を前記照射光学系の入力に導く補助光学系と
をさらに具備し、
前記照射光学系は、前記入力したレーザ光を第１光軸上に出力する
レーザ光通信システム。
【請求項７】
請求項２〜５のいずれか一項に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記第１通信局は、
前記第２通信局から照射される別の通信用レーザ光を受信する受信センサと、
前記通信用レーザ光を前記第２通信局に向けて第１光軸上に照射し、かつ、前記別の通信用レーザ光を第２光軸上に受光して前記受信センサの入力に導く送受信光学系と
をさらに具備し、
前記第１光軸と、前記第２光軸とは、一致している
レーザ光通信システム。
【請求項８】
請求項６に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記第１通信局は、
前記第２通信局から照射される別の通信用レーザ光を受信する受信センサ
をさらに具備し、
前記照射光学系は、前記別の通信用レーザ光を前記第１光軸上に受光して前記受信センサの入力に導く
レーザ光通信システム。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれか一項に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記第２通信局は、
前記第１通信局から前記通信用レーザ光を受信する受信センサと、
前記通信用レーザ光を受光して前記受信センサに向けて導く受信光学系と、
前記高出力レーザ光から前記受信センサを保護する減光フィルタと
を具備し、
前記減光フィルタの透過率は可変であって、
前記第２通信局は、
前記減光フィルタの前記透過率を制御する制御装置
をさらに具備する
レーザ光通信システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記第２通信局は、
前記受信センサが前記高出力レーザ光を検出したことを前記第１通信局に伝えるように構成された検出信号を生成する別の通信用レーザ発振器
をさらに具備し、
前記第１通信局の前記制御装置は、前記検出信号を受信すると、前記高出力レーザ光の出力レベルを段階的に下げる制御を行い、
前記第２通信局の前記制御装置は、前記高出力レーザ光の出力レベルが弱まるにつれて、前記減光フィルタの前記透過率を段階的に上げる制御を行う
レーザ光通信システム。
【請求項１１】
請求項９に記載のレーザ光通信システムにおいて、
前記受信センサが前記高出力レーザ光を検出したことを前記第１通信局に伝えるように構成された第１検出信号を生成する通信用レーザ発振器
をさらに具備し、
前記第１通信局の前記制御装置は、前記第１検出信号を受信すると、前記高出力レーザ光を特定のパターンで出力するように前記高出力レーザ発振器を制御し、
前記第２通信局の前記制御装置は、前記特定のパターンによる前記高出力レーザ光の受信レベルの変化を前記受信センサが検知したことを前記第１通信局に伝える第２検出信号を生成するように前記通信用レーザ発振器を制御し、
前記第１通信局の前記制御装置は、前記第２検出信号を受信すると、前記高出力レーザ光の出力レベルを段階的に弱める制御を行い、
前記第２通信局の前記制御装置は、前記高出力レーザ光の出力レベルが弱まるにつれて、前記減光フィルタの前記透過率を段階的に低下させる制御を行い、
前記第１通信局の前記制御装置は、前記高出力レーザ光の出力レベルが通信用の出力レベルまで低下したら、前記通信用の出力レベルを有する前記高出力レーザ光を用いて高速通信を行うよう前記高出力レーザ発振器を制御する
レーザ光通信システム。
【請求項１２】
高出力レーザ光で固体を除去することと、
除去された前記固体が遮っていた空間を介してレーザ光通信を行うことと
を具備する
レーザ光通信方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のレーザ光通信方法において、
前記除去することは、
第１通信局が前記高出力レーザ光を照射する前に、第２通信局が受信センサを減光フィルタで保護すること
を具備し、
前記レーザ光通信を行うことは、
前記第１通信局が、前記高出力レーザ光の出力レベルを下げることと、
前記第２通信局が、受光するレーザ光の強度が通信用の強度まで下がったことを検出した後、前記受信センサから前記減光フィルタを外すことと
を具備する
レーザ光通信方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレーザ光通信方法において、
前記出力レベルを下げることは、
前記出力レベルを段階的に下げること
を具備し、
前記減光フィルタを外すことは、
前記減光フィルタの透過率を段階的に上げること
を具備する
レーザ光通信方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のレーザ光通信方法において、
前記出力レベルを段階的に下げることは、
前記第２通信局が、前記高出力レーザ光を検出したことを示す検出信号を送信することと、
前記第１通信局が、前記検出信号を受信した後、前記出力レベルを一定程度低下させること
を具備する
レーザ光通信方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のレーザ光通信方法において、
前記出力レベルを段階的に下げることは、
前記第１通信局が、前記高出力レーザ光の前記出力レベルを特定のパターンで変化させることと、
前記第２通信局が、前記所定のパターンを検出したことを示す別の検出信号を送信することと、
前記第１通信局が、前記別の検出信号を受信した後、前記出力レベルを前記一定程度低下させることと
を具備し、
前記透過率を段階的に上げることは、
前記所定のパターンを検出した後、前記透過率を一定程度上げること
を具備する
レーザ光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ光通信システムおよびレーザ光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を空間中に伝送させて通信を行う光空間通信の研究開発がなされている。レーザ光空間通信は、一例として、地上の基地局と、人工衛星との間で行う通信や、ビル間の通信などに適用可能である。
【０００３】
レーザ光空間通信は、通信速度や、通信する内容の秘匿性などにおいて、優れた利点を有している。その一方で、レーザ光を空間中に伝送させる原理上、伝送路中に障害物が存在する場合に通信を行うことが出来ない、という課題を有している。ここで、障害物とは、必ずしもレーザ光を全て遮る必要はなく、通信に必要なＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ：信号／雑音）比を確保することを困難にさせるものである。
【０００４】
このような障害物の候補としては、伝送路を塞ぐ固体状の物質の他に、レーザ光を散乱、屈折、または減衰させる水滴や、微粒子等が考えられる。水滴は、霧や、雲などとして空中に存在する。微粒子は大気中に浮遊する形で空中に存在する。
【０００５】
上記に関連して、特許文献１（特許第３６２６８０７号）には、パルスレーザ光により伝送路中の水滴を蒸発させて除去し、レーザ光空間通信を行うシステムが開示されている。
【０００６】
特許文献１のシステムは、固体状の障害物を除去することを考えていない。また、水滴状の障害物を除去するためにパルスレーザ光の利用を想定している。パルスレーザ光は、その平均出力を高めることが難しく、したがって固体状の障害物の除去には不適である。
【０００７】
一方で、近年、数キロメートル乃至１００キロメートル程度の遠距離に位置する物体を溶融したり破壊したりする高出力レーザシステムの研究がなされている。ただし、高出力レーザ光は、高速変調が困難であり、したがってそのまま通信に用いることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３６２６８０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザ光の伝送路である空間を塞ぐ固体状の障害物を除去してレーザ光通信を行う。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
一実施の形態によれば、レーザ光通信システム（１）は、固体（２）を除去するように構成された高出力レーザ光（１５Ａ１）を生成する高出力レーザ発振器（１５Ａ）を備える。
【００１２】
一実施の形態によれば、レーザ光通信方法は、高出力レーザ光（１５Ａ１）で固体（２）を除去することと、除去された固体（２）が遮っていた空間を介してレーザ光通信を行うこととを含む。
【発明の効果】
【００１３】
前記一実施の形態によれば、高出力レーザ光によって固体状の障害物を除去し、レーザ光通信を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、一実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、一実施形態によるレーザ光通信システムが固体の障害物によって遮断されている状態の一例を示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、一実施形態によるレーザ光通信システムが水滴状の障害物によって遮断されている状態の一例を示す図である。
【図２】図２は、高出力レーザで目標を除去する原理を説明する図である。
【図３】図３は、第１実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図４】図４は、第１実施形態によるレーザ光通信方法の一構成例を示すフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、第１実施形態によるレーザ光通信システムが高出力レーザ光で障害物を除去する状態の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１実施形態によるレーザ光通信システムの第２通信局が高出力レーザ光を検出して検出信号を送信する状態の一例を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１実施形態によるレーザ光通信システムの第１通信局が出力するレーザ光の出力レベルを通信用に切り替える状態の一例を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、第１実施形態によるレーザ光通信システムの第２通信局が通信用出力レベルのレーザ光を検出して高速通信を開始する状態の一例を示す図である。
【図６】図６は、第２実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図７】図７は、第３実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図８】図８は、第４実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図９】図９は、第５実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図１０】図１０は、第６実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図１１】図１１は、第７実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図１２】図１２は、第８実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図１３】図１３は、第９実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図１４】図１４は、第１０実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図１５】図１５は、第１１実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示すブロック回路図である。
【図１６】図１６は、第１２実施形態によるレーザ光通信方法の一構成例を示すフローチャートである。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第１２実施形態によるレーザ光通信システムが高出力レーザ光で障害物を除去する状態の一例を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、第１２実施形態によるレーザ光通信システムの第２通信局が高出力レーザ光を検出して検出信号を送信する状態の一例を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、第１２実施形態によるレーザ光通信システムの第１通信局が高出力レーザ光の出力レベルを段階的に下げ、第２通信局が減光フィルタの透過率を段階的に上げる状態の一例を示す図である。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは、第１２実施形態によるレーザ光通信システムの第２通信局が通信用出力レベルのレーザ光を検出して高速通信を開始する状態の一例を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、第１３実施形態によるレーザ光通信方法の一構成例を示すフローチャートの前半部分である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、第１３実施形態によるレーザ光通信方法の一構成例を示すフローチャートの後半部分である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、第１３実施形態によるレーザ光通信システムが高出力レーザ光で障害物を除去する状態の一例を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、第１３実施形態によるレーザ光通信システムの第２通信局が高出力レーザ光を検出して検出信号を送信する状態の一例を示す図である。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、第１３実施形態によるレーザ光通信システムの第１通信局が高出力レーザ光の出力レベルを段階的に下げる状態の一例を示す図である。
【図１９Ｄ】図１９Ｄは、第１３実施形態によるレーザ光通信システムの第２通信局が減光フィルタの透過率を段階的に上げ、通信用出力レベルのレーザ光を検出して高速通信を開始する状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図面を参照して、本発明によるレーザ光通信システムおよびレーザ光通信方法を実施するための形態を以下に説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
一次実施形態によるレーザ光通信システムおよびレーザ光通信方法の基本的な原理について説明する。図１Ａは、一実施形態によるレーザ光通信システムの一構成例を示す図である。図１Ａの例では、第１通信局１００および第２通信局２００の間で通信用レーザ光３００を送受信することでレーザ光空間通信を行う。
【００１７】
図１Ｂは、一実施形態によるレーザ光通信システムが固体状の障害物２によって遮断されている状態の一例を示す図である。通信用レーザ光３００が伝送する空間に固体状の障害物２が存在すると、第１通信局１００および第２通信局２００の間で通信用レーザ光３００が伝送されないので、障害物２を除去する必要がある。
【００１８】
図１Ｃは、一実施形態によるレーザ光通信システムが水滴状の障害物３によって遮断されている状態の一例を示す図である。通信用レーザ光３００が伝送する空間に水滴状の障害物３が存在すると、第１通信局１００および第２通信局２００の間で通信用レーザ光３００が伝送されないので、障害物２を除去する必要がある。
【００１９】
一実施形態によるレーザ光通信システムおよびレーザ光通信方法では、固体状の障害物２を貫通して伝送路を確立するために、高出力レーザ光を用いる。図２は、高出力レーザ光４３０で目標５００を除去する原理を説明する図である。図２の例では、目標５００を固体状の障害物２に見立て、高出力レーザ照射装置４００が出力する高出力レーザ光４３０を目標５００に照射する。高出力レーザ照射装置４００は、高出力レーザ発振器４１０を用いて高出力レーザ光４３０を生成し、照射光学系４２０を用いて高出力レーザ光４３０の照射方向を目標５００に向けて設定する。目標５００の、高出力レーザ光４３０が照射されている部分を、便宜上、被照射部分５１０と呼ぶ。高出力レーザ光４３０が照射された結果、目標５００はその一部または全てが除去される。このとき、目標５００の一部または全体は、溶融しても良いし、破壊されても良いが、少なくとも通信用レーザ光が伝送する空間から除去されるか、通信に必要なＳ／Ｎ比が確保される状態になることが必要となる。例えば、通信用レーザ光が一定の割合で透過できる障害物の場合は、必要なＳ／Ｎ比が確保される程度の厚さまでこの障害物を薄く出来れば良い。なお、高出力レーザ光４３０は、水滴状の障害物３を除去することも可能である。
【００２０】
固体状の障害物２を貫通する高出力レーザ光４３０としては、パルス状に出力されるパルスレーザ光よりも、連続的に出力される連続波（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーザ光が適している。このような連続波レーザ光は、例えば、固体レーザによって実現される。
【００２１】
図３は、第１実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図３に示したレーザ光通信システム１の構成要素について説明する。
【００２２】
図３のレーザ光通信システム１は、第１通信局１０と、第２通信局２０とを備える。第１通信局１０は、受光光学系１１Ａと、受信センサ１３と、制御装置１４と、高出力レーザ発振器１５Ａと、通信用レーザ発振器１５Ｂと、変調装置１６と、高出力レーザ用照射光学系１９Ａと、通信用レーザ用照射光学系１９Ｂとを備える。第２通信局２０は、受光光学系２１Ａと、減光フィルタ２３と、受信センサ２４と、制御装置２５と、通信用レーザ発振器２６と、変調装置２７と、通信用レーザ用照射光学系２８とを備える。
【００２３】
図３のレーザ光通信システム１の各構成要素における、光学的な接続関係について説明する。ここで説明する光学的な接続関係は、図示しないミラーや、レンズや、ビームスプリッタなど各種の光学部品を介して接続されていても構わない。高出力レーザ発振器１５Ａの後段には、高出力レーザ用照射光学系１９Ａが配置されている。言い換えれば、高出力レーザ発振器１５Ａが生成して出射する高出力レーザ光１５Ａ１は、高出力レーザ用照射光学系１９Ａに入射する。
【００２４】
高出力レーザ用照射光学系１９Ａの後段には、受光光学系２１Ａが配置されている。言い換えれば、高出力レーザ用照射光学系１９Ａが出射する高出力レーザ光１５Ａ１は、受光光学系２１Ａに入射する。
【００２５】
通信用レーザ発振器１５Ｂの後段には、変調装置１６Ａを介して通信用レーザ用照射光学系１９Ｂが配置されている。言い換えれば、通信用レーザ発振器１５Ｂが生成して出射する通信用レーザ光１５Ｂ１は、変調装置１６Ａで変調されてから、通信用レーザ用照射光学系１９Ｂに入射する。
【００２６】
通信用レーザ用照射光学系１９Ｂの後段には、受光光学系２１Ａが配置されている。言い換えれば、通信用レーザ用照射光学系１９Ｂが出射する通信用レーザ光１５Ｂ１は、受光光学系２１Ａに入射する。
【００２７】
受光光学系２１Ａの後段には、減光フィルタ２３を介して、受信センサ２４が配置されている。言い換えれば、受光光学系２１Ａが出射する高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１は、減光フィルタ２３で減衰されてから、受信センサ２４に入射する。なお、後述するように、減光フィルタ２３の透過率は可変であって、高出力レーザ光１５Ａ１が通るときにはより低くなり、通信用レーザ光１５Ｂ１が通るときにはより高くなるように制御されることが好ましい。もしくは、減光フィルタ２３は複数の減光サブフィルタを重ね合わせて構成し、重ね合わせる減光サブフィルタの枚数や組み合わせなどで減光フィルタ２３としての透過率を調整しても良い。この場合は、重ね合わせる減光サブフィルタの枚数や組み合わせを変更する駆動系を備えていても良い。さらに別の構成例として、減光フィルタ２３は、レーザ光が透過する場所によって透過率が異なるように構成されていても良い。この場合は、レーザ光が透過する場所を適宜に調整するために減光フィルタ２３を動かす駆動系を備えていても良い。
【００２８】
通信用レーザ発振器２６の後段には、変調装置２７を介して通信用レーザ用照射光学系２８が配置されている。言い換えれば、通信用レーザ発振器２６が生成し出射する通信用レーザ光２６Ａは、変調装置２７で変調されてから、通信用レーザ用照射光学系２８に入射する。
【００２９】
通信用レーザ用照射光学系２８の後段には、受光光学系１１Ａが配置されている。言い換えれば、通信用レーザ用照射光学系２８が出射する通信用レーザ光２６Ａは、受光光学系１１Ａに入射する。
【００３０】
受光光学系１１Ａの後段には、受信センサ１３が配置されている。言い換えれば、受光光学系１１Ａが出射する通信用レーザ光２６Ａは、受信センサ１３に入射する。
【００３１】
図３のレーザ光通信システム１の各構成要素における、電気的な接続関係について説明する。第１通信局１０において、制御装置１４は、受光光学系１１Ａ、受信センサ１３、高出力レーザ発振器１５Ａ、高出力レーザ用照射光学系１９Ａ、通信用レーザ発振器１５Ｂ、変調装置１６Ａおよび通信用レーザ用照射光学系１９Ｂに電気的に接続されている。第２通信局２０において、制御装置２５は、受光光学系２１Ａ、減光フィルタ２３、受信センサ２４、通信用レーザ発振器２６、変調装置２７および通信用レーザ用照射光学系２８に接続されている。
【００３２】
図３のレーザ光通信システム１の各構成要素の動作について説明する。
【００３３】
（第１通信局１０が通信用レーザ光を入射する制御）
第１通信局１０において、制御装置１４は、受光方向を制御するための受光方向制御信号１４１Ａを生成する。制御装置１４は、生成した受光方向制御信号１４１Ａを、受光光学系１１Ａに向けて送信する。受光光学系１１Ａは、送信された受光方向制御信号１４１Ａを受信する。受光光学系１１Ａは、受信した受光方向制御信号１４１Ａに従って、自身の受光方向を調整する。ここで、受光光学系１１Ａの受光方向は、通信用レーザ用照射光学系２８から出射される通信用レーザ光２６Ａの入射精度が最大となる方向を向くように調整されることが望ましい。
【００３４】
受光光学系１１Ａは、通信用レーザ用照射光学系２８から出射される通信用レーザ光２６Ａを入射して受信センサ１３に向けて出射する。受信センサ１３は、受光光学系１１Ａが出射する通信用レーザ光２６Ａを入射し、これを変換して受信信号１３１を生成する。受信センサ１３は、生成した受信信号１３１を制御装置１４に向けて送信する。ここで、受信センサ１３は、通信用レーザ光２６Ａの入射精度に係るフィードバック制御用の情報を含む信号も合わせて制御装置１４に向けて送信しても良い。
【００３５】
（第１通信局１０が通信用レーザ光を出射する制御）
制御装置１４は、通信用レーザ光１５Ｂ１を生成するための発振制御信号１４３Ｂを生成する。制御装置１４は、生成した発振制御信号１４３Ｂを、通信用レーザ発振器１５Ｂに向けて送信する。通信用レーザ発振器１５Ｂは、送信された発振制御信号１４３Ｂを受信する。通信用レーザ発振器１５Ｂは、受信した発振制御信号１４３Ｂに従って、通信用レーザ光１５Ｂ１を生成する。通信用レーザ発振器１５Ｂは、生成した通信用レーザ光１５Ｂ１を、変調装置１６Ａに向けて出射する。変調装置１６Ａは、出射された通信用レーザ光１５Ｂ１を入射する。
【００３６】
制御装置１４は、生成された通信用レーザ光１５Ｂ１の変調を制御するための変調制御信号１４４Ａを生成する。ここで、変調制御信号１４４Ａには、通信用レーザ光１５Ｂ１に乗せて第２通信局２０に送信したい送信データが、所定のデータ形式で含まれている。制御装置１４は、生成した変調制御信号１４４Ａを、変調装置１６Ａに向けて送信する。変調装置１６Ａは、送信された変調制御信号１４４Ａを受信する。変調装置１６Ａは、受信した変調制御信号１４４Ａに従って、入射した通信用レーザ光１５Ｂ１を変調する。変調装置１６Ａは、変調した通信用レーザ光１５Ｂ１を、通信用レーザ用照射光学系１９Ｂに向けて出射する。通信用レーザ用照射光学系１９Ｂは、出射された通信用レーザ光１５Ｂ１を入射する。
【００３７】
制御装置１４は、通信用レーザ光１５Ｂ１の照射方向を制御するための照射方向制御信号１４６Ｂを生成する。制御装置１４は、生成した照射方向制御信号１４６Ｂを、通信用レーザ用照射光学系１９Ｂに向けて送信する。通信用レーザ用照射光学系１９Ｂは、送信された照射方向制御信号１４６Ｂを受信する。通信用レーザ用照射光学系１９Ｂは、受信した照射方向制御信号１４６Ｂに従って、入射した通信用レーザ光１５Ｂ１を照射する方向を調整する。ここで、通信用レーザ用照射光学系１９Ｂの照射方向は、基本的には第２通信局２０の受光光学系２１Ａの方向に向けて調整されることが望ましい。通信用レーザ用照射光学系１９Ｂは、調整された照射方向に、入射した通信用レーザ光１５Ｂ１を照射する。
【００３８】
（第１通信局１０が高出力レーザ光を出射する制御）
制御装置１４は、高出力レーザ光１５Ａ１を生成するための発振制御信号１４３Ａを生成する。制御装置１４は、生成した発振制御信号１４３Ａを、高出力レーザ発振器１５Ａに向けて送信する。高出力レーザ発振器１５Ａは、送信された発振制御信号１４３Ａを受信する。高出力レーザ発振器１５Ａは、受信した発振制御信号１４３Ａに従って、高出力レーザ光１５Ａ１を生成する。高出力レーザ発振器１５Ａは、生成した高出力レーザ光１５Ａ１を、高出力レーザ用照射光学系１９Ａに向けて出射する。高出力レーザ用照射光学系１９Ａは、出射された高出力レーザ光１５Ａ１を入射する。
【００３９】
制御装置１４は、高出力レーザ光１５Ａ１の照射方向を制御するための照射方向制御信号１４６Ａを生成する。制御装置１４は、生成した照射方向制御信号１４６Ａを、高出力レーザ用照射光学系１９Ａに向けて送信する。高出力レーザ用照射光学系１９Ａは、送信された照射方向制御信号１４６Ａを受信する。高出力レーザ用照射光学系１９Ａは、受信した照射方向制御信号１４６Ａに従って、入射した高出力レーザ光１５Ａ１を自身が照射する方向を調整する。ここで、高出力レーザ用照射光学系１９Ａの照射方向は、障害物２のうち、本来は通信用レーザ光１５Ｂ１が通信用レーザ用照射光学系１９Ｂから受光光学系２１Ａまで伝送する空間を遮る部分に高出力レーザ光１５Ａ１が当たるような方向に調整されることが好ましい。基本的には、高出力レーザ用照射光学系１９Ａの照射方向は、高出力レーザ光１５Ａ１が受光光学系２１Ａに向かうような方向に調整すれば良い。ただし、そのためには、高出力レーザ用照射光学系１９Ａが高出力レーザ光１５Ａ１を出射する光軸が、通信用レーザ用照射光学系１９Ｂが通信用レーザ光１５Ｂ１を出射する光軸に、十分近く配置されていることが望ましい。高出力レーザ用照射光学系１９Ａは、入射した高出力レーザ光１５Ａ１を、調整した照射方向に向けて照射する。
【００４０】
（第２通信局２０が通信用レーザ光を入射する制御）
第２通信局２０において、制御装置２５は、受光方向を制御するための受光方向制御信号２５１Ａを生成する。制御装置２５は、生成した受光方向制御信号２５１Ａを、受光光学系２１Ａに向けて送信する。受光光学系２１Ａは、送信された受光方向制御信号２５１Ａを受信する。受光光学系２１Ａは、受信した受光方向制御信号２５１Ａに従って、自身の受光方向を調整する。ここで、受光光学系２１Ａの受光方向は、通信用レーザ用照射光学系１９Ｂから出射される通信用レーザ光１５Ｂ１の入射精度が最大となる方向を向くように調整されることが望ましい。受光光学系２１Ａは、調整された受光方向から、高出力レーザ光１５Ａ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を入射する。受光光学系２１Ａは、入射した高出力レーザ光１５Ａ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を、減光フィルタ２３越しに、受信センサ２４に向けて出射する。
【００４１】
制御装置２５は、減光フィルタ２３の可変透過率を制御するための透過率制御信号２５３を生成する。制御装置２５は、生成した透過率制御信号２５３を、減光フィルタ２３に向けて送信する。減光フィルタ２３は、送信された透過率制御信号２５３を受信する。減光フィルタ２３は、受信した透過率制御信号２５３に従って、自身の透過率を調整する。ここで、第１通信局１０から高出力レーザ光１５Ａ１が照射されている場合には、受信センサ２４を高出力レーザ光１５Ａ１から保護するために、減光フィルタ２３の透過率を低く調整することが望ましい。反対に、第１通信局１０から高出力レーザ光１５Ａ１が照射されていない場合には、受信センサ２４が通信用レーザ光１５Ｂ１を精度よく入射出来るように、減光フィルタ２３の透過率を高く調整することが望ましい。より具体的には、減光フィルタ２３を交換しても良いし、重ね合わせる減光サブフィルタの枚数を減らしても良いし、重ね合わせる減光サブフィルタの組み合わせを変更しても良いし、レーザ光が透過する減光フィルタ２３の場所を変更しても良い。
【００４２】
受信センサ２４は、受光光学系２１Ａが出射し、かつ、減光フィルタ２３によって減衰された高出力レーザ光１５Ａ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を入射する。受信センサ２４はこれを変換して受信信号２４１を生成する。受信センサ２４は、生成した受信信号２４１を制御装置２５に向けて送信する。ここで、通信用レーザ光１５Ｂ１を入射した場合、受信センサ２４は、通信用レーザ光２６Ａの入射精度に係るフィードバック制御用の情報を含む信号も合わせて制御装置２５に向けて送信しても良い。また、高出力レーザ光１５Ａ１を入射した場合、受信センサ２４はその受光強度の情報を含む信号を受信信号２４１として制御装置２５に向けて送信しても良い。
【００４３】
（第２通信局２０が通信用レーザ光を出射する制御）
制御装置２５は、通信用レーザ光２６Ａを生成するための発振制御信号２５４を生成する。制御装置２５は、生成した発振制御信号２５４を、通信用レーザ発振器２６に向けて送信する。通信用レーザ発振器２６は、送信された発振制御信号２５４を受信する。通信用レーザ発振器２６は、受信した発振制御信号２５４に従って、通信用レーザ光２６Ａを生成する。通信用レーザ発振器２６は、生成した通信用レーザ光２６Ａを、変調装置２７に向けて出射する。変調装置２７は、出射された通信用レーザ光２６Ａを入射する。
【００４４】
制御装置２５は、生成された通信用レーザ光２６Ａを変調するための変調制御信号２５５を生成する。ここで、変調制御信号２５５には、通信用レーザ光２６Ａに乗せて第１通信局１０に送信したい送信データが、所定のデータ形式で含まれている。制御装置２５は、生成した変調制御信号２５５を、変調装置２７に向けて送信する。変調装置２７は、送信された変調制御信号２５５を受信する。変調装置２７は、受信した変調制御信号２５５に従って、入射した通信用レーザ光２６Ａを変調する。変調装置２７Ａは、変調した通信用レーザ光２６Ａを、通信用レーザ用照射光学系２８に向けて出射する。通信用レーザ用照射光学系２８は、出射された通信用レーザ光２６Ａを入射する。
【００４５】
制御装置２５は、通信用レーザ光２６Ａの照射方向を制御するための照射方向制御信号２５６を生成する。制御装置２５は、生成した照射方向制御信号２５６を、通信用レーザ用照射光学系２８に向けて送信する。通信用レーザ用照射光学系２８は、送信された照射方向制御信号２５６を受信する。通信用レーザ用照射光学系２８は、受信した照射方向制御信号２５６に従って、入射した通信用レーザ光２６Ａを照射する方向を調整する。ここで、通信用レーザ用照射光学系２８の照射方向は、基本的には第１通信局１０の受光光学系１１Ａの方向に向けて調整されることが望ましい。通信用レーザ用照射光学系２８は、調整された照射方向に、入射した通信用レーザ光２６Ａを照射する。
【００４６】
（レーザ光通信方法）
図４および図５Ａ〜図５Ｄを参照して、第１実施形態によるレーザ光通信システム１の全体的な動作、即ちレーザ光通信方法について説明する。図４は、一実施形態によるレーザ光通信方法の一構成例を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、第０ステップＳ１００〜第１０ステップＳ１１０の、合計１１のステップを含む。図４のフローチャートは、第０ステップＳ１００から開始する。第０ステップＳ１００の次には、第１ステップＳ１０１が実行される。
【００４７】
図５Ａは、第１実施形態によるレーザ光通信システム１が高出力レーザ光１５Ａ１で障害物２を除去する状態の一例を示す図である。図５Ａの例では、第１通信局１０および第２通信局２０の間に存在する障害物２によって、第１通信局１０および第２通信局２０の間のレーザ光空間通信は遮られている。第１通信局１０は、例えば、第２通信局２０から通信用レーザ光２６Ａが届かない期間が所定の長さを超えることによって障害物２の存在を検知出来る。第２通信局２０も同様に、第１通信局１０から通信用レーザ光１５Ｂ１が届かない期間が所定の長さを超えることによって障害物２の存在を検知出来る。ここで、第１通信局１０は、障害物２を除去するために、高出力レーザ光１５Ａ１を照射するが、その前に、第１ステップＳ１０１において、第２通信局２０は、受信センサ２４を減光フィルタ２３で保護する。言い換えれば、比較的低出力の通信用レーザ光１５Ｂ１を受信するために設けられている受信センサ２４が、高出力レーザ光１５Ａ１の照射を受けて破壊されることを防ぐために、減光フィルタ２３の可変透過率を低くする制御を行う。第１ステップＳ１０１の次には、第２ステップＳ１０２が実行される。
【００４８】
第２ステップＳ１０２において、第１通信局１０が高出力レーザ光１５Ａ１を照射して、障害物２を除去する。このとき、障害物２に高出力レーザ光１５Ａ１が照射される部分を、便宜上、被照射部分２Ａと呼ぶ。被照射部分２Ａは、第１通信局１０および第２通信局２０の間で通信用レーザ光１５Ｂ１、２６Ａが伝送される空間を含むことが好ましい。ここでは、高出力レーザ光１５Ａ１を照射された被照射部分２Ａが溶融して穴２Ｂが空いた場合について考える。第２ステップＳ１０２の次には、第３ステップＳ１０３が実行される。
【００４９】
第３ステップＳ１０３において、第２通信局２０が、高出力レーザ光１５Ａ１を検出する。ここで、高出力レーザ光１５Ａ１は、穴２Ｂの空間を伝送して、第２通信局２０に到達する。第２通信局２０に到達した高出力レーザ光１５Ａ１は、減光フィルタ２３を通過することによって強度が十分に低下した状態で、第２通信局２０の受信センサ２４に入射する。受信センサ２４は、高出力レーザ光１５Ａ１の入射を検出すると、このことを示す情報を含む受信信号２４１を生成して制御装置２５に向けて送信する。第３ステップＳ１０３の次には、第４ステップＳ１０４が実行される。
【００５０】
第４ステップＳ１０４において、第２通信局２０が第１通信局１０に向けて検出信号を送信する。ここで、検出信号とは、第２通信局２０が高出力レーザ光１５Ａ１を検出したことを第１通信局１０に知らせるための信号である。言い換えれば、検出信号は、少なくとも第１通信局１０および第２通信局２０の間でレーザ光空間通信が可能となる程度に障害物２が除去されたことを、第１通信局１０に知らせるための信号である。この検出信号は、受信信号２４１を受信した第２通信局２０の制御装置２５によって生成される。その後、この検出信号は、通信用レーザ発振器２６、変調装置２７および通信用レーザ用照射光学系２８によって生成される通信用レーザ光２６Ａとして、第１通信局１０に向けて照射される。図５Ｂは、第１実施形態によるレーザ光通信システム１の第２通信局が高出力レーザ光を検出して検出信号を送信する状態の一例を示す図である。第４ステップＳ１０４の次には、第５ステップＳ１０５が実行される。
【００５１】
第５ステップＳ１０５において、第１通信局１０が検出信号を受信する。より具体的には、第１通信局１０は、第４ステップＳ１０４で第２通信局２０から照射された通信用レーザ光２６Ａとして、検出信号を受信する。さらに言い換えれば、この検出信号は、通信用レーザ光２６Ａとして第１通信局１０の受光光学系１１Ａに入射し、受信センサ１３によって受信信号１３１に変換され、制御装置１４に向けて送信される。第５ステップＳ１０５の次には、第６ステップＳ１０６が実行される。
【００５２】
第６ステップＳ１０６において、第１通信局１０が、出力するレーザ光の出力レベルを、障害物２を除去する高出力レベルから、通信用の低出力レベルに切り替える。ここで、本実施形態では、高出力レーザ光１５Ａ１の照射を停止して、代わりに通信用レーザ光１５Ｂ１の照射を開始する。ただし、出力レベルの切り替えは、高出力レーザ光１５Ａ１の出力レベルを連続的または段階的に低減させるなど、他の方法により行っても良い。図５Ｃは、第１実施形態によるレーザ光通信システム１の第１通信局１０が出力するレーザ光の出力レベルを通信用に切り替える状態の一例を示す図である。第６ステップＳ１０６の次には、第７ステップＳ１０７が実行される。
【００５３】
第７ステップＳ１０７において、第２通信局２０が通信用出力レベルのレーザ光を検出する。ただし、第１通信局１０から第２通信局２０に向けて照射されるレーザ光の強度は、必ずしも通信用出力レベルに等しくなくても良い。重要なのは、第２通信局２０に向けて照射されるレーザ光の強度が、減光フィルタ２３を外しても第２通信局２０の受信センサ２４を破壊しない程度に低いことを確認することである。この確認は、受信センサ２４が受光するレーザ光の強度と、減光フィルタ２３の透過率とを用いて、制御装置２５が行っても良い。第７ステップＳ１０７の次には、第８ステップＳ１０８が実行される。
【００５４】
第８ステップＳ１０８において、第２通信局２０が減光フィルタ２３を外す。ここで、減光フィルタ２３は、受光光学系２１Ａおよび受信センサ２４の間の位置から別の位置まで物理的に移動しても良い。または、減光フィルタ２３は受光光学系２１Ａおよび受信センサ２４の間の位置から移動せずに、減光フィルタ２３の透過率を、出力レベルが比較的低い通信用レーザ光１５Ｂ１の受光感度が十分に得られる程度まで上げても良い。第８ステップＳ１０８の次には、第９ステップＳ１０９が実行される。
【００５５】
第９ステップＳ１０９において、第１通信局１０および第２通信局２０が、通信用レーザ光１５Ｂ１および２６Ａによる高速通信を開始する。図５Ｄは、第１実施形態によるレーザ光通信システム１の第２通信局が通信用出力レベルのレーザ光を検出して高速通信を開始する状態の一例を示す図である。第９ステップＳ１０９の次には、第１０ステップＳ１１０が実行されて、図４のフローチャートが終了する。ただし、高速通信中に障害物による通信の阻害が再発した場合には、図４のフローチャートを第０ステップＳ１００から再度開始しても良い。
【００５６】
以上に説明したように、本実施形態によるレーザ光通信システム１およびレーザ光通信方法では、通信局間の伝送路を確保するための確認を、以下の方法で行う。
（１）伝送路が確立されるまでは、受信センサ２４を減光フィルタ２３で保護する（第１ステップＳ１０１）。
（２）障害物２を貫通（第２ステップＳ１０２）した後、第２通信局２０が高出力レーザ光１５Ａ１を受信（第３ステップＳ１０３）したら、第１通信局１０に向けて検出信号を発信する（第４ステップＳ１０４）。
（３）第１通信局１０は、第２通信局２０から検出信号を受信（第５ステップＳ１０５）したら、出力するレーザ光の強度を低下させる（第６ステップＳ１０６）。
（４）第１通信局１０が照射するレーザ光の強度が通信用の出力レベルまで低下したら（第７ステップＳ１０７）、第２通信局２０の減光フィルタ２３を外して（第８ステップＳ１０８）、高速通信を開始する（第９ステップＳ１０９）。
【００５７】
このように、本実施形態のレーザ光通信システム１およびレーザ光通信方法よれば、伝送路を塞ぐ固体状の障害物２を排除して、レーザ光空間通信を可能にすることが出る。このことは、例えば、災害下で発生した瓦礫などによって伝送路が塞がれた状況に陥っても、重機で瓦礫を物理的に除去したり、通信局の間に通信ケーブルを敷設したり、などの大掛かりな作業を行わなくとも、秘匿性の高い通信を短時間で確立出来ることを意味する。また、例えば、地上及び人工衛星の間の通信において、伝送路がいわゆる宇宙デブリなどによって塞がれて、物理的な除去や通信ケーブルの敷設が不可能な状態においても、やはり障害物を除去して通信を可能とすることが出来ることを意味する。
【００５８】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図６に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図３に示した第１実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第２通信局２０において、送受信するレーザ光の光軸を同軸化する。
【００５９】
具体的には、第１実施形態の受光光学系２１Ａおよび通信用レーザ用照射光学系２８を一体化する。一体化された受光光学系２１Ａおよび通信用レーザ用照射光学系２８は、本実施形態の照射／受光同軸光学系２１Ｂに対応する。言い換えれば、第２通信局２０の側において、第１通信局１０から照射される通信用レーザ光１５Ｂ１と、第１通信局１０に向けて照射される通信用レーザ光２６Ａとを、照射／受光同軸光学系２１Ｂが受光または出射する。その結果、本実施形態では、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりも小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーの節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間の短縮にもつながる。
【００６０】
なお、本実施形態によるレーザ光通信システム１には、第１実施形態の場合と比較して、送受分離装置２２が追加されている。送受分離装置２２は、照射／受光同軸光学系２１Ｂが照射するレーザ光および受光するレーザ光を分離する。この分離は、例えば、一部に穴が開いた反射鏡を回転させることによって実現することが出来る。すなわち、照射／受光同軸光学系２１Ｂでレーザ光を受光する場合にはレーザ光を反射鏡で反射させて減光フィルタ２３に導き、反対にレーザ光を照射する場合には変調装置２７から入射するレーザ光を反射鏡の穴を通して照射／受光同軸光学系２１Ｂに導く、などの動作を行っても良い。
【００６１】
送受分離装置２２の接続関係について説明する。
【００６２】
送受分離装置２２は、その光学的な接続関係に注目すると、照射／受光同軸光学系２１Ｂと、減光フィルタ２３と、変調装置２７とに接続されている。第１通信局１０から第２通信局２０に向けて照射されるレーザ光について考える場合、送受分離装置２２は、照射／受光同軸光学系２１Ｂの後段に配置されており、かつ、減光フィルタ２３の前段に配置されている。第２通信局２０から第１通信局１０に向けて照射されるレーザ光について考える場合、送受分離装置２２は、変調装置２７の後段に配置されており、かつ、照射／受光同軸光学系２１Ｂの前段に配置されている。
【００６３】
また、送受分離装置２２は、その電気的な接続関係に注目すると、制御装置２５に接続されている。
【００６４】
照射／受光同軸光学系２１Ｂおよび送受分離装置２２に係る第２通信局２０の各構成要素の動作について説明する。
【００６５】
制御装置２５は、照射／受光同軸光学系２１Ｂの照射方向および受光方向を制御するための照射／受光方向制御信号２５１Ｂを生成する。制御装置２５は、生成した照射／受光方向制御信号２５１Ｂを、照射／受光同軸光学系２１Ｂに向けて送信する。照射／受光同軸光学系２１Ｂは、送信された照射／受光方向制御信号２５１Ｂを受信する。照射／受光同軸光学系２１Ｂは、受信した照射／受光方向制御信号２５１Ｂに従って、照射／受光方向を調整する。照射／受光同軸光学系２１Ｂは、調整された照射／受光方向からレーザ光を受光し、また、調整された照射／受光方向に向けてレーザ光を照射する。
【００６６】
制御装置２５は、送受分離制御信号２５２を生成する。制御装置２５は、生成した送受分離制御信号２５２を送受分離装置２２に向けて送信する。送受分離装置２２は、送信された送受分離制御信号２５２を受信する。送受分離装置２２は、受信した送受分離制御信号２５２に従って、２つの状態を切り替える。すなわち、第１の状態では、照射／受光同軸光学系２１Ｂが受光するレーザ光を、減光フィルタ２３に導く。また、第２の状態では、変調装置２７から入射するレーザ光を、照射／受光同軸光学系２１Ｂに導く。
【００６７】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第１実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の作用効果について説明する。上述したとおり、本実施形態では、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりも小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーの節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間の短縮にもつながる。
【００６９】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図７に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図３に示した第１実施形態によるレーザ光通信システムと比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０において、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を照射する光軸を同軸化する。
【００７０】
具体的には、第１実施形態の高出力レーザ用照射光学系１９Ａおよび通信用レーザ用照射光学系１９Ｂを一体化する。一体化された高出力レーザ用照射光学系１９Ａおよび通信用レーザ用照射光学系１９Ｂが、第３実施形態の同軸照射光学系１９Ｃに対応する。言い換えれば、第１通信局１０が照射する高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１の両方が、同軸照射光学系１９Ｃから、かつ、同軸上に、出射される。その結果、本実施形態では、第２実施形態の場合と同様に、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりも小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーの節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間の短縮にもつながる。
【００７１】
なお、本実施形態によるレーザ光通信システム１には、第１実施形態の場合と比較して、同軸化装置１８Ａと、補助光学系としての反射鏡１７とが追加されている。反射鏡１７は、変調装置１６Ａから出射される通信用レーザ光１５Ｂ１を、同軸化装置１８Ａの入力に導く。なお、この反射鏡１７はあくまでも一例であって、他の構成による補助光学系を除外しない。同軸化装置１８Ａは、それぞれ異なる光軸から入射された高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を同軸化して、同一の光軸上に出射する。この同軸化は、例えば、ハーフプリズムを用いて実現しても良い。
【００７２】
同軸化装置１８Ａの接続関係について説明する。
【００７３】
同軸化装置１８Ａは、その光学的な接続関係に注目すると、高出力レーザ発振器１５Ａと、変調装置１６Ａと、同軸照射光学系１９Ｃとに接続されている。第１通信局１０が照射する高出力レーザ光１５Ａ１について考える場合、同軸化装置１８Ａは、高出力レーザ発振器１５Ａの後段に配置されており、かつ、同軸照射光学系１９Ｃの前段に配置されている。また、第１通信局１０が照射する通信用レーザ光１５Ｂ１について考える場合、同軸化装置１８Ａは、補助光学系としての反射鏡１７を介して変調装置１６Ａの後段に配置されており、かつ、同軸照射光学系１９Ｃの前段に配置されている。
【００７４】
また、同軸化装置１８Ａは、その電気的な接続関係に注目すると、制御装置１４に接続されている。
【００７５】
同軸照射光学系１９Ｃの接続関係について説明する。同軸照射光学系１９Ｃは、その光学的な接続関係に注目すると、同軸化装置１８Ａの後段に配置されている。また、同軸照射光学系１９Ｃは、その電気的な接続関係に注目すると、制御装置１４に接続されている。
【００７６】
同軸化装置１８Ａおよび同軸照射光学系１９Ｃに係る第１通信局１０の各構成要素の動作について説明する。
【００７７】
制御装置１４は、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１の同軸化を制御するための同軸化制御信号１４５Ａを生成する。制御装置１４は、生成した同軸化制御信号１４５Ａを、同軸化装置１８Ａに向けて送信する。同軸化装置１８Ａは、送信された同軸化制御信号１４５Ａを受信する。同軸化装置１８は、受信した同軸化制御信号１４５Ａにしたがって、高出力レーザ光１５Ａ１を入射する方向と、通信用レーザ光１５Ｂ１を入射する方向と、同軸化された高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を出射する方向とを調整する。同軸化装置１８Ａは、高出力レーザ発振器１５Ａから出射された高出力レーザ光１５Ａ１を受光し、同軸照射光学系１９Ｃに向けて出射する。また、同軸化装置１８Ａは、変調装置１６Ａから出射された通信用レーザ光１５Ｂ１を、補助光学系としての反射鏡１７を介して受光し、同軸照射光学系１９Ｃに向けて出射する。
【００７８】
制御装置１４は、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１の照射方向を制御するための照射方向制御信号１４６Ｃを生成する。制御装置１４は、生成した照射方向制御信号１４６Ｃを、同軸照射光学系１９Ｃに向けて送信する。同軸照射光学系１９Ｃは、送信された照射方向制御信号１４６Ｃを受信する。同軸照射光学系１９Ｃは、受信した照射方向制御信号１４６Ｃに従って、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を照射する方向を調整する。同軸照射光学系１９Ｃは、同軸化装置１８Ａから受光するレーザ光を、調整した照射方向に向かって照射する。
【００７９】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第１実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００８０】
本実施形態の作用効果について説明する。上述したとおり、本実施形態では、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりも小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーの節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間の短縮にもつながる。
【００８１】
（第４実施形態）
図８は、第４実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図８に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図７に示した第３実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０において、送受信するレーザ光の光軸を同軸化する。
【００８２】
具体的には、第３実施形態の受光光学系１１Ａおよび同軸照射光学系１９Ｃを一体化する。一体化された受光光学系１１Ａおよび同軸照射光学系１９Ｃは、本実施形態の照射／受光同軸光学系１１Ｂに対応する。言い換えれば、第１通信局１０に側において、第２通信局２０から照射される通信用レーザ光２６Ａと、第１通信局１０から出射される高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１とを、照射／受光同軸光学系１１Ｂが受光または出射する。その結果、本実施形態では、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第３実施形態の場合よりもさらに小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーのさらなる節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間のさらなる短縮にもつながる。
【００８３】
なお、本実施形態によるレーザ光通信システム１には、第３実施形態の場合と比較して、送受分離装置１２Ａが追加されている。送受分離装置１２Ａは、照射／受光同軸光学系１１Ｂが照射するレーザ光および受光するレーザ光を分離する。照射／受光同軸光学系１１Ｂの構成および動作原理の一例については、第２実施形態で説明した照射／受光同軸光学系２１Ｂの場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００８４】
さらに、本実施形態による反射鏡１７および同軸化装置１８Ａは、第３実施形態の場合とはその配置が異なっている。すなわち、本実施形態では、同軸化装置１８Ａが、変調装置１６Ａから出射される通信用レーザ光１５Ｂ１を直接受光するように配置されており、かつ、補助光学系としての反射鏡１７が、高出力レーザ発振器１５Ａから出射される高出力レーザ光１５Ａ１を同軸化装置１８Ａに導くように配置されている。しかしながら、これらの配置の違いは、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を同軸化する、という作用効果に本質的な変更をもたらさない。
【００８５】
送受分離装置１２Ａの接続関係について説明する。
【００８６】
送受分離装置１２Ａは、その光学的な接続関係に注目すると、照射／受光同軸光学系１１Ｂと、受信センサ１３と、同軸化装置１８Ａとに接続されている。第２通信局２０から第１通信局１０に向けて照射されるレーザ光について考える場合、送受分離装置１２Ａは、照射／受光同軸光学系１１Ｂの後段に配置されており、かつ、受信センサ１３の前段に配置されている。第１通信局１０から第２通信局２０に向けて照射されるレーザ光について考える場合、送受分離装置１２Ａは、同軸化装置１８Ａの後段に配置されており、かつ、照射／受光同軸光学系１１Ｂの前段に配置されている。
【００８７】
また、送受分離装置１２Ａは、その電気的な接続関係に注目すると、制御装置２５に接続されている。
【００８８】
照射／受光同軸光学系１１Ｂおよび送受分離装置１２Ａに係る第１通信局１０の各構成要素の動作について説明する。
【００８９】
制御装置１４は、照射／受光同軸光学系１１Ｂの照射方向および受光方向を制御するための照射／受光方向制御信号１４１Ｂを生成する。制御装置１４は、生成した照射／受光方向制御信号１４１Ｂを、照射／受光同軸光学系１１Ｂに向けて送信する。照射／受光同軸光学系１１Ｂは、送信された照射／受光方向制御信号１４１Ｂを受信する。照射／受光同軸光学系１１Ｂは、受信した照射／受光方向制御信号１４１Ｂに従って、照射／受光方向を調整する。照射／受光同軸光学系１１Ｂは、調整された照射／受光方向からレーザ光を受光し、また、調整された照射／受光方向に向けてレーザ光を照射する。
【００９０】
制御装置１４は、送受分離制御信号１４２Ａを生成する。制御装置１４は、生成した送受分離制御信号１４２Ａを送受分離装置１２Ａに向けて送信する。送受分離装置１２Ａは、送信された送受分離制御信号１４２Ａを受信する。送受分離装置１２Ａは、受信した送受分離制御信号１４２Ａに従って、２つの状態を切り替える。すなわち、第１の状態では、照射／受光同軸光学系１１Ｂが受光するレーザ光を、受信センサ１３に導く。また、第２の状態では、同軸化装置１８Ａから受光するレーザ光を、照射／受光同軸光学系１１Ｂに導く。
【００９１】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第３実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００９２】
本実施形態の作用効果について説明する。上述したとおり、本実施形態では、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりもさらに小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーのさらなる節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間のさらなる短縮にもつながる。
【００９３】
（第５実施形態）
図９は、第５実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図９に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図３に示した第１実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０において、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を共通のレーザ発振器で生成する。
【００９４】
具体的には、第１実施形態の高出力レーザ発振器１５Ａおよび通信用レーザ発振器１５Ｂを一体化する。一体化された高出力レーザ発振器１５Ａおよび通信用レーザ発振器１５Ｂは、本実施形態の高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃに対応する。言い換えれば、第１通信局１０が照射する高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１の両方が、高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃによって生成され、かつ、同軸上に出射される。その結果、本実施形態では、第２〜第４実施形態の場合と同様に、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりも小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーの節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間の短縮にもつながる。
【００９５】
なお、本実施形態によるレーザ光通信システム１は、第１実施形態の変調装置１６Ａに換えて、変調装置１６Ｂを備えている。本実施形態による変調装置１６Ｂは、通信用レーザ光１５Ｂ１を変調する動作については、第１実施形態の変調装置１６Ｂと同様に動作する。ただし、本実施形態による変調装置１６Ｂは、高出力レーザ光１５Ａ１が入射する際に破壊されないという特徴を有している。この特徴は、例えば、高出力レーザ光１５Ａ１が入射する際にはその強度に耐える別の内部光学系に切り替える構成などによって実現されても良い。このような状態の切り替えは、制御装置１４によって制御されても良い。
【００９６】
また、本実施形態によるレーザ光通信システム１は、第１実施形態の高出力レーザ用照射光学系１９Ａおよび通信用レーザ用照射光学系１９Ｂに換えて、同軸照射光学系１９Ｃを備えている。本実施形態による同軸照射光学系１９Ｃは、図７に示した第３実施形態による同軸照射光学系１９Ｃと同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００９７】
高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃの接続関係について説明する。高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃは、その光学的な接続関係に注目すると、変調装置１６Ｂの前段に配置されている。また、高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃは、その電気的な接続関係に注目すると、制御装置１４に接続されている。
【００９８】
変調装置１６Ｂの接続関係について説明する。変調装置１６Ｂは、その光学的な接続関係に注目すると、高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃの後段に配置されており、かつ、同軸照射光学系１９Ｃの前段に配置されている。また、変調装置１６Ｂは、その電気的な接続関係に注目すると、制御装置１４に接続されている。
【００９９】
同軸照射光学系１９Ｃの接続関係について説明する。同軸照射光学系１９Ｃは、その光学的な接続関係に注目すると、変調装置１６Ｂの後段に配置されている。また、同軸照射光学系１９Ｃは、その電気的な接続関係に注目すると、制御装置１４に接続されている。
【０１００】
高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃに係る第１通信局１０の各構成要素の動作について説明する。
【０１０１】
制御装置１４は、高出力レーザ光１５Ａ１または通信用レーザ光１５Ｂ１の発振を制御するための発振制御信号１４３Ｃを生成する。制御装置１４は、生成した発振制御信号１４３Ｃを、高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃに向けて送信する。高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃは、送信された発振制御信号１４３Ｃを受信する。高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃは、受信した発振制御信号１４３Ｃに従って、高出力レーザ光１５Ａ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を発信して変調装置１６Ｂに向けて出射する。変調装置１６Ｂは、出射された高出力レーザ光１５Ａ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を受光する。
【０１０２】
制御装置１４は、生成された通信用レーザ光１５Ｂ１の変調を制御するための変調制御信号１４４Ｂを生成する。ここで、変調制御信号１４４Ｂには、第１実施形態の変調制御信号１４４Ａと同様に、送信データが含まれている。なお、高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃが高出力レーザ光１５Ａ１を出射する際には、変調装置１６Ｂが上記の状態切り替えを行う指示が変調制御信号１４４Ｂにさらに含まれていても良い。
【０１０３】
本実施形態による同軸照射光学系１９Ｃの動作については、第３実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１０４】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第１実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１０５】
本実施形態の作用効果について説明する。上述したとおり、本実施形態では、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりも小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーの節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間の短縮にもつながる。
【０１０６】
（第６実施形態）
図１０は、第６実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図７に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図９に示した第５実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０において、送受信するレーザ光の光軸を同軸化する。
【０１０７】
なお、別の見方をすれば、図７に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図８に示した第４実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０において、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を共通のレーザ発振器で生成する。
【０１０８】
さらに言い換えれば、本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図８に示した第４実施形態と、図９に示した第５実施形態との組み合わせである。
【０１０９】
ここでは、本実施形態と、図９に示した第５実施形態との相違点について説明する。本実施形態では、第５実施形態の受光光学系１１Ａおよび同軸照射光学系１９Ｃを一体化する。一体化された受光光学系１１Ａおよび同軸照射光学系１９Ｃは、本実施形態の照射／受光同軸光学系１１Ｂに対応する。本実施形態の照射／受光同軸光学系１１Ｂは、その構成および動作が、図８に示した第４実施形態の照射／受光同軸光学系１１Ｂの場合と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。その結果、本実施形態では、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりもさらに小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーのさらなる節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間のさらなる短縮にもつながる。
【０１１０】
また、本実施形態によるレーザ光通信システム１には、第４実施形態の場合と同様に、送受分離装置１２Ａが追加されている。本実施形態による送受分離装置１２Ａは、その構成および動作が、図８に示した第４実施形態の送受分離装置１２Ａの場合と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１１１】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第５実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１１２】
本実施形態の作用効果について説明する。上述したとおり、本実施形態では、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりもさらに小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーのさらなる節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間のさらなる短縮にもつながる。
【０１１３】
（第７実施形態）
図１１は、第７実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図１１に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図３に示した第１実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０が、パルスレーザ光１５Ｄ１をさらに照射する。
【０１１４】
具体的には、第１実施形態の第１通信局１０に、パルスレーザ発振器１５Ｄおよびパルスレーザ用照射光学系１９Ｄを追加する。パルスレーザ発振器１５Ｄは、出力が非常に高いパルスレーザ光１５Ｄ１を瞬間的に発振することが出来る。パルスレーザ用照射光学系１９Ｄは、発振されたパルスレーザ光１５Ｄ１を、第２通信局２０の方向に存在する、主に水滴状の障害物３に向けて照射する。
【０１１５】
パルスレーザは、出力が非常に高いレーザ光を瞬間的に発振することが出来るので、水滴状の障害物３の除去に適している。ただし、連続的に照射される高出力レーザ光１５Ａ１や通信用レーザ光１５Ｂ１などとは異なり、第１通信局１０から照射されるパルスレーザ光１５Ｄ１は、第２通信局２０の受光光学系２１Ａに到達するとは限らない。
【０１１６】
パルスレーザ発振器１５Ｄおよびパルスレーザ用照射光学系１９Ｄの接続関係について説明する。光学的な接続関係に注目すると、パルスレーザ発振器１５Ｄの後段にパルスレーザ用照射光学系１９Ｄが配置されている。電気的な接続関係に注目すると、パルスレーザ発振器１５Ｄおよびパルスレーザ用照射光学系１９Ｄのそれぞれは、制御装置１４に接続されている。
【０１１７】
パルスレーザ発振器１５Ｄおよびパルスレーザ用照射光学系１９Ｄに係る第１通信局１０の各構成要素の動作について説明する。
【０１１８】
制御装置１４は、パルスレーザ光１５Ｄ１の発振を制御するための発振制御信号１４３Ｄを生成する。制御装置１４は、生成した発振制御信号１４３Ｄを、パルスレーザ発振器１５Ｄに向けて送信する。パルスレーザ発振器１５Ｄは、送信された発振制御信号１４３Ｄを受信する。パルスレーザ発振器１５Ｄは、受信した発振制御信号１４３Ｄに従って、パルスレーザ光１５Ｄ１を発振してパルスレーザ用照射光学系１９Ｄに向けて出射する。パルスレーザ用照射光学系１９Ｄは、出射されたパルスレーザ光１５Ｄ１を受光する。
【０１１９】
制御装置１４は、パルスレーザ光１５Ｄ１を照射する方向を制御するための照射方向制御信号１４６Ｄを生成する。制御装置１４は、生成した照射方向制御信号１４６Ｄを、パルスレーザ用照射光学系１９Ｄに向けて送信する。パルスレーザ用照射光学系１９Ｄは、送信された照射方向制御信号１４６Ｄを受信する。パルスレーザ用照射光学系１９Ｄは、受信した照射方向制御信号１４６Ｄに従って、パルスレーザ光１５Ｄ１を照射する方向を調整する。パルスレーザ用照射光学系１９Ｄは、受光したパルスレーザ光１５Ｄ１を、調整した照射方向に向けて照射する。
【０１２０】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第１実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１２１】
本実施形態の作用効果について説明する。上述したとおり、本実施形態では、固体状の障害物２の除去に適した高出力レーザ光１５Ａ１に加えて、水滴状の障害物３の除去に適したパルスレーザ光１５Ｄ１を照射することが出来る。なお、水滴状の障害物３の除去は、連続的に照射される高出力レーザ光１５Ａ１でも可能であるが、瞬間的に照射するパルスレーザ光１５Ｄ１の方がより適性が高い。したがって、本実施形態によるレーザ光通信システム１は、固体状の障害物２のみならず、水滴状の障害物３の除去にも適している。
【０１２２】
（第８実施形態）
図１２は、第８実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図１２に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図７に示した第５実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０が、パルスレーザ光１５Ｄ１をさらに照射する。
【０１２３】
具体的には、図７に示した第５実施形態のレーザ光通信システム１に、パルスレーザ発振器１５Ｄおよび補助光学系としての反射鏡１７を追加し、第５実施形態の同軸化装置１８Ａおよび同軸照射光学系１９Ｃを、同軸化装置１８Ｂおよび同軸照射光学系１９Ｅに、それぞれ置き換える。パルスレーザ光１５Ｄ１を照射することによる作用効果は、図１１に示した第７実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１２４】
パルスレーザ発振器１５Ｄ、反射鏡１７および同軸照射光学系１９Ｅの接続関係について説明する。光学的な接続関係に注目すると、パルスレーザ発振器１５Ｄは、反射鏡１７を介して、同軸化装置１８Ｂの前段に接続されている。同軸照射光学系１９Ｅは、同軸化装置１８Ｂの後段に接続されている。また、電気的な接続関係に注目すると、パルスレーザ発振器１５Ｄおよび同軸照射光学系１９Ｅは、それぞれ、制御装置１４に接続されている。
【０１２５】
パルスレーザ発振器１５Ｄおよび同軸照射光学系１９Ｅに係る第１通信局１０の各構成要素の動作について説明する。
【０１２６】
制御装置１４は、パルスレーザ光１５Ｄ１の発振を制御するための発振制御信号１４３Ｄを生成する。制御装置１４は、生成した発振制御信号１４３Ｄを、パルスレーザ発振器１５Ｄに向けて送信する。パルスレーザ発振器１５Ｄは、送信された発振制御信号１４３Ｄを受信する。パルスレーザ発振器１５Ｄは、受信した発振制御信号１４３Ｄに従って、パルスレーザ光１５Ｄ１を発振し、補助光学系としての反射鏡１７を介して同軸化装置１８Ｂに向けて出射する。同軸化装置１８Ｂは、出射されたパルスレーザ光１５Ｄ１を、反射鏡１７を介して受光する。
【０１２７】
制御装置１４は、高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１および通信用レーザ光１５Ｂ１の同軸化を制御するための同軸化制御信号１４５Ｂを生成する。制御装置１４は、生成した同軸化制御信号１４５Ｂを、同軸化装置１８Ｂに向けて送信する。同軸化装置１８Ｂは、送信された同軸化制御信号１４５Ｂを受信する。同軸化装置１８Ｂは、受信した同軸化制御信号１４５Ｂに従って、高出力レーザ光１５Ａ１を受光する方向と、パルスレーザ光１５Ｄ１を受光する方向と、通信用レーザ光１５Ｂ１を受光する方向と、受光したこれらのレーザ光を同軸照射光学系１９Ｅに向けて、かつ、同軸上に出射する方向とを、それぞれ調整する。同軸化装置１８Ｂは、高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を、調整した受光方向から、それぞれ受光する。同軸化装置１８Ｂは、受光した高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１および通信用レーザ光１５Ｂ１のそれぞれを、調整した同軸上の出射方向に向けて、出射する。同軸照射光学系１９Ｅは、出射された高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を受光する。
【０１２８】
制御装置１４は、高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１および通信用レーザ光１５Ｂ１の照射方向を制御するための照射方向制御信号１４６Ｅを生成する。制御装置１４は、生成した照射方向制御信号１４６Ｅを、同軸照射光学系１９Ｅに向けて送信する。同軸照射光学系１９Ｅは、送信された照射方向制御信号１４６Ｅを受信する。同軸照射光学系１９Ｅは、受信した照射方向制御信号１４６Ｅに従って、高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を照射する方向を調整する。同軸照射光学系１９Ｅは、同軸化装置１８Ｂから受光するレーザ光を、調整した照射方向に向かって照射する。
【０１２９】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第５実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１３０】
本実施形態の作用効果について説明する。まず、第５実施形態の場合と同様に、本実施形態では、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、第１実施形態の場合よりも小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーの節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間の短縮にもつながる。次に、第７実施形態の場合と同様に、本実施形態では、固体状の障害物２の除去に適した高出力レーザ光１５Ａ１に加えて、水滴状の障害物３の除去に適したパルスレーザ光１５Ｄ１を照射することが出来る。
【０１３１】
なお、本実施形態には、次の様なバリエーションも考えられる。すなわち、このバリエーションでは、高出力レーザ光１５Ａ１およびパルスレーザ光１５Ｄ１だけを同軸化して同軸照射光学系１９Ｅから照射し、通信用レーザ光１５Ｂ１については同軸化せずに別の照射光学系から照射する。このような場合も、パルスレーザ光１５Ｄ１による水滴状の障害物３を除去出来るという作用効果には変わりがない。また、第７実施形態と比較すれば、固体状の障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積を小さく出来るという作用効果も得られる。
【０１３２】
（第９実施形態）
図１３は、第９実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図９に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図１２に示した第８実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０において、高出力レーザ光１５Ａ１およびパルスレーザ光１５Ｄ１を共通のレーザ発振器で生成する。
【０１３３】
具体的には、第８実施形態の高出力レーザ発振器１５Ａおよびパルスレーザ発振器１５Ｄを一体化する。一体化された高出力レーザ発振器１５Ａおよびパルスレーザ発振器１５Ｄは、本実施形態の高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅに対応する。言い換えれば、第１通信局１０が照射する高出力レーザ光１５Ａ１およびパルスレーザ光１５Ｄ１の両方が、高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅによって生成され、かつ、同軸上に出射される。さらに、同軸化装置１８Ｂによって、通信用レーザ光１５Ｂ１も、高出力レーザ光１５Ａ１およびパルスレーザ光１５Ｄ１と同軸化されて出射される。その結果、本実施形態では、図１２に示した第８実施形態の場合と同様に、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、図１１に示した第７実施形態の場合よりも小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーの節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間の短縮にもつながる。さらに、レーザ発振器の台数が減るので、レーザ光通信システム１の構成を簡素化出来る。
【０１３４】
高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅの接続関係について説明する。高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅは、光学的には同軸化装置１８Ｂの前段に接続されており、電気的には制御装置１４に接続されている。
【０１３５】
高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅに係る第１通信局１０の各構成要素の動作について説明する。
【０１３６】
制御装置１４は、高出力レーザ光１５Ａ１またはパルスレーザ光１５Ｄ１の発振を制御するための発振制御信号１４３Ｅを生成する。制御装置１４は、生成した発振制御信号１４Ｅを、高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅに向けて送信する。高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅは、送信された発振制御信号１４３Ｅを受信する。高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅは、受信した発振制御信号１４３Ｅに従って、高出力レーザ光１５Ａ１またはパルスレーザ光１５Ｄ１を発振する。高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅは、発振した高出力レーザ光１５Ａ１またはパルスレーザ光１５Ｄ１を、同軸化装置１８Ｂに向けて、かつ、同軸上に出射する。
【０１３７】
高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅが、高出力レーザ光１５Ａ１またはパルスレーザ光１５Ｄ１を発振するための状態を切り替えるための構成および方法としては、例えば、いわゆる「Ｑスイッチ」などの圧縮デバイスおよびこれを使用する方法が考えられる。すなわち、同一の高出力／パルスレーザ発振器１５Ｅが、圧縮デバイスを光学的に接続された状態ではパルスレーザ光１５Ｄ１を発振し、圧縮デバイスを光学的に取り外された状態では連続波としての高出力レーザ光１５Ａ１を発振する。ここで、圧縮デバイスの取り付けおよび取り外しは、制御装置１４によって、発振制御信号１４３Ｅを介して制御されても良い。
【０１３８】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第１実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１３９】
本実施形態の作用効果について説明する。上述したとおり、本実施形態では、図１２に示した第８実施形態の場合と同様に、障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積が、図１１に示した第７実施形態の場合よりも小さくなる。このことは、障害物２を除去するために必要なエネルギーの節約につながり、また、伝送路を確保するまでの時間の短縮にもつながる。さらに、レーザ発振器の台数が減るので、レーザ光通信システム１の構成を簡素化出来る。
【０１４０】
（第１０実施形態）
図１４は、第１０実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。図１４に示した本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図９に示した第５実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０において、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を生成する共通のレーザ発振器で、さらにパルスレーザ光１５Ｄ１を生成する。
【０１４１】
具体的には、第５実施形態による高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃを、パルスレーザ光１５Ｄ１も発振可能な、高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆに置き換える。同時に、第５実施形態による変調装置１６Ｂおよび同軸照射光学系１９Ｃを、パルスレーザ光１５Ｄ１の強度にも耐える変調装置１６Ｃおよび同軸照射光学系１９Ｆに、それぞれ置き換えることが望ましい。その結果、本実施形態では、固体状の障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積を小さく保ちつつ、パルスレーザ光１５Ｄ１の照射により水滴状の障害物３の除去にも適性を得る。
【０１４２】
高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆ、変調装置１６Ｃおよび同軸照射光学系１９Ｆの接続関係について説明する。光学的な接続関係に注目すると、高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆは変調装置１６Ｃの前段に配置されており、かつ、変調装置１６Ｃは同軸照射光学系１９Ｆの前段に配置されている。電気的な接続関係に注目すると、高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆ、変調装置１６Ｃおよび同軸照射光学系１９Ｆは、それぞれ、制御装置１４に接続されている。
【０１４３】
高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆ、変調装置１６Ｃおよび同軸照射光学系１９Ｆに係る、第１通信局１０の各構成要素の動作について説明する。
【０１４４】
制御装置１４は、各レーザ光の発振を制御する発振制御信号１４３Ｆを生成する。制御装置１４は、生成した発振制御信号１４３Ｆを、高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆに向けて送信する。高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆは、送信された発振制御信号１４３Ｆを受信する。高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆは、受信した発振制御信号１４３Ｆに従って、高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を発振する。高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆは、発振した高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を、変調装置１６Ｃにむけて、かつ、同軸上に、出射する。変調装置１６Ｃは、出射された高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を受光する。
【０１４５】
制御装置１４は、通信用レーザ光１５Ｂ１の変調を制御するための変調制御信号１４４Ｃを生成する。制御装置１４は、生成した変調制御信号１４４Ｃを、変調装置１６Ｃに向けて送信する。変調装置１６Ｃは、送信された変調制御信号１４４Ｃを受信する。変調装置１６Ｃは、受信した変調制御信号１４４Ｃに従って、受光した通信用レーザ光１５Ｂ１を変調する。変調装置１６Ｃは、変調した通信用レーザ光１５Ｂ１または受光した高出力レーザ光１５Ａ１もしくはパルスレーザ光１５Ｄ１を、同軸照射光学系１９Ｆに向けて、かつ、同軸上に、出射する。同軸照射光学系１９Ｆは、出射された高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を受光する。
【０１４６】
制御装置１４は、高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を照射する方向を制御するための照射方向制御信号１４６Ｆを生成する。制御装置１４は、生成した照射方向制御信号１４６Ｆを、同軸照射光学系１９Ｆに向けて送信する。同軸照射光学系１９Ｆは、送信された照射方向制御信号１４６Ｆを受信する。同軸照射光学系１９Ｆは、受信した照射方向制御信号１４６Ｆに従って、高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を照射する方向を調整する。同軸照射光学系１９Ｆは、受光した高出力レーザ光１５Ａ１、パルスレーザ光１５Ｄ１または通信用レーザ光１５Ｂ１を、調整した照射方向に向けて照射する。
【０１４７】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第５実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１４８】
本実施形態の作用効果について説明する。上述したとおり、本実施形態では、固体状の障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積を小さく保ちつつ、パルスレーザ光１５Ｄ１の照射により水滴状の障害物３の除去にも適性を得る。
【０１４９】
（第１１実施形態）
図１５は、第１１実施形態によるレーザ光通信システム１の一構成例を示すブロック回路図である。本実施形態によるレーザ光通信システム１は、図１０に示した第６実施形態によるレーザ光通信システム１と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、本実施形態では、第１通信局１０において、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１を生成する共通のレーザ発振器で、さらにパルスレーザ光１５Ｄ１を生成する。
【０１５０】
具体的には、第６実施形態による高出力／通信用レーザ発振器１５Ｃを、パルスレーザ光１５Ｄ１も発振可能な、高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆに置き換える。同時に、第６実施形態による変調装置１６Ｂ、送受分離装置１２Ａおよび送受／受光同軸光学系１１Ｂを、パルスレーザ光１５Ｄ１の強度にも耐える変調装置１６Ｃ、送受分離装置１２Ｂおよび同軸照射光学系１９Ｆに、それぞれ置き換えることが望ましい。その結果、本実施形態では、固体状の障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積を小さく保ちつつ、パルスレーザ光１５Ｄ１の照射により水滴状の障害物３の除去にも適性を得る。
【０１５１】
本実施形態による高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆ、変調装置１６Ｃ、送受分離装置１２Ｂおよび同軸照射光学系１９Ｆに係る、第１通信局１０の各構成要素の接続関係について説明する。
【０１５２】
光学的な接続関係に注目すると、高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆは、変調装置１６Ｃに接続されている。変調装置１６Ｃは、一方では高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆに接続されており、他方では反射鏡１７を介して送受分離装置１２Ｂに接続されている。送受分離装置１２Ｂは、一方では反射鏡１７を介して変調装置１６Ｃに接続されており、他方では照射／受光光学系１１Ｃに接続されており、さらに他方では受信センサ１３に接続されている。
【０１５３】
第１通信局１０が第２通信局２０から照射されるレーザ光について考える場合、照射／受光光学系１１Ｃは、送受分離装置１２Ｂの前段に配置されており、かつ、送受分離装置１２Ｂは受信センサ１３の前段に配置されている。第１通信局１０から第２通信局２０に照射されるレーザ光について考える場合、高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆは変調装置１６Ｃの前段に配置されており、変調装置１６Ｃは反射鏡１７を介して送受分離装置１２Ｂの前段に配置されており、かつ、送受分離装置１２Ｂは照射／受光光学系１１Ｃの前段に配置されている。
【０１５４】
また、電気的な接続関係に注目すると、高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆ、変調装置１６Ｃ、送受分離装置１２Ｂおよび照射／受光光学系１１Ｃのそれぞれは、制御装置１４に接続されている。
【０１５５】
高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆ、変調装置１６Ｃ、送受分離装置１２Ｂおよび照射／受光光学系１１Ｃに関連する第１通信局１０の各構成要素の動作について説明する。
【０１５６】
本実施形態による高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆおよび変調装置１６Ｃの動作については、図１４に示した第１０実施形態による高出力／パルス／通信用レーザ発振器１５Ｆおよび変調装置１６Ｃの場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１５７】
本実施形態による送受分離装置１２Ｂの動作は、図１０に示した第６実施形態による送受分離装置１２Ａの場合と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１に加えて、パルスレーザ光１５Ｄ１も、照射／受光光学系１１Ｃに向けて出射する。本実施形態による送受分離装置１２Ｂのその他の動作は、第６実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１５８】
本実施形態による照射／受光光学系１１Ｃの動作は、図１０に示した第６実施形態による照射／受光同軸光学系１１Ｂの場合と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、高出力レーザ光１５Ａ１および通信用レーザ光１５Ｂ１に加えて、パルスレーザ光１５Ｄ１も照射する。本実施形態による照射／受光光学系１１Ｃのその他の動作は、第６実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１５９】
本実施形態によるレーザ光通信システム１のその他の構成と、本実施形態によるレーザ光通信方法の各ステップについては、第１実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【０１６０】
本実施形態の作用効果について説明する。上述したとおり、本実施形態では、固体状の障害物２に空けるべき穴２Ｂの面積を小さく保ちつつ、パルスレーザ光１５Ｄ１の照射により水滴状の障害物３の除去にも適性を得る。
【０１６１】
（第１２実施形態）
ここまで、図３および図６〜図１５に示した第１〜第１１実施形態のレーザ光通信システム１を用いるレーザ光通信方法の各ステップを、図４に示したフローチャートで説明した。以下、第１〜第１１実施形態のレーザ光通信システム１を用いたレーザ光通信方法の別のバリエーションを、第１２実施形態として、図１６および図１７Ａ〜図１７Ｄを参照して説明する。
【０１６２】
本実施形態によるレーザ光通信方法は、図４に示した第１実施形態などの場合と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、第１実施形態の第６ステップＳ１０６では、障害物２を除去する高出力レベルから、通信用の低出力レベルまで、一気に切り替えた。しかし、本実施形態では、第１通信局１０は高出力レーザ光１５Ａ１の強度を段階的に下げ、第２通信局２０は減光フィルタ２３の透過率を段階的に上げる。これらの段階的な調整は、後述する第４ステップＳ２０４〜第７ステップＳ２０７を繰り返すことによって実現される。
【０１６３】
図１６は、第１２実施形態によるレーザ光通信方法の一構成例を示すフローチャートである。図１６のフローチャートは、第０ステップＳ２００〜第９ステップＳ２０９の、合計１０のステップを含む。図１６のフローチャートは、第０ステップＳ２００から開始する。第０ステップＳ２００の次には、第１ステップＳ２０１が実行される。
【０１６４】
第１ステップＳ２０１において、第２通信局２０は、受信センサ２４を減光フィルタ２３で保護する。本実施形態による第１ステップＳ２０１は、図４に示した第１実施形態などの第１ステップＳ１０１と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。第１ステップＳ２０１の次には、第２ステップＳ２０２が実行される。
【０１６５】
第２ステップＳ２０２において、第１通信局１０が高出力レーザ光１５Ａ１を照射して、障害物２を除去する。本実施形態による第２ステップＳ２０２は、図４に示した第１実施形態などの第２ステップＳ１０２と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。図１７Ａは、第１２実施形態によるレーザ光通信システム１が高出力レーザ光１５Ａ１で障害物２を除去する状態の一例を示す図である。第２ステップＳ２０２の次には、第３ステップＳ２０３が実行される。
【０１６６】
第３ステップＳ２０３において、第２通信局２０が、高出力レーザ光１５Ａ１を検出する。本実施形態による第３ステップＳ２０３は、図４に示した第１実施形態などの第３ステップＳ１０３と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。第３ステップＳ２０３の次には、第４ステップＳ２０４が実行される。
【０１６７】
第４ステップＳ２０４において、第２通信局２０が第１通信局１０に向けて検出信号を送信する。本実施形態による第４ステップＳ２０４は、図４に示した第１実施形態などの第４ステップＳ１０４と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。図１７Ｂは、第１２実施形態によるレーザ光通信システム１の第２通信局２０が高出力レーザ光１５Ａ１を検出して検出信号を含む通信用レーザ光２６Ａを送信する状態の一例を示す図である。第４ステップＳ２０４の次には、第５ステップＳ２０５が実行される。
【０１６８】
第５ステップＳ２０５において、第１通信局１０が検出信号を受信する。本実施形態による第５ステップＳ２０５は、図４に示した第１実施形態などの第５ステップＳ１０５と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。第５ステップＳ２０５に次には、第６ステップＳ２０６が実行される。
【０１６９】
第６ステップＳ２０６において、第１通信局１０が高出力レーザ光１５Ａ１の出力レベルを段階的に下げる。第２通信局２０は、受信センサ２４で受光する高出力レーザ光１５Ａ１の強度が低下したことを検出すると、その強度低下に合わせて、減光フィルタ２３の透過率を段階的に上げる。減光フィルタ２３の透過率を段階的に上げる具体的な方法としては、例えば、透過率がそれぞれ異なる複数の減光フィルタ２３を予め用意しておき、次々に交換しても良い。または、減光フィルタ２３として偏光フィルタを用い、偏光フィルタの偏光方向と、高出力レーザ光１５Ａ１の偏光方向との間の角度を段階的に変更しても良い。図１７Ｃは、第１２実施形態によるレーザ光通信システム１の第１通信局が高出力レーザ光の出力レベルを段階的に下げ、第２通信局が減光フィルタの透過率を段階的に上げる状態の一例を示す図である。第６ステップＳ２０６の次には、第７ステップＳ２０７が実行される。
【０１７０】
第７ステップＳ２０７において、高出力レーザ光１５Ａ１の強度が通信用レーザ光１５Ｂ１の強度まで下がったかどうかを判定する。この判定は、高出力レーザ光１５Ａ１の強度を調整する第１通信局１０が行っても良いし、高出力レーザ光１５Ａ１を受光する第２通信局２０が行っても良い。判定の結果、高出力レーザ光１５Ａ１の強度が通信用レーザ光１５Ｂ１の強度まで下がっていれば（ＹＥＳ）、第７ステップＳ２０７の次には第８ステップＳ２０８が実行される。その他の場合は（ＮＯ）、第７ステップＳ２０７の次には第４ステップＳ２０４が実行される。
【０１７１】
第８ステップＳ２０８において、第１通信局１０および第２通信局２０が、通信用レーザ光１５Ｂ１による高速通信を開始する。図１７Ｄは、第１２実施形態によるレーザ光通信システム１の第２通信局が通信用出力レベルのレーザ光を検出して高速通信を開始する状態の一例を示す図である。第８ステップＳ２０８の次には、第９ステップＳ２０９が実行されて、図１６のフローチャートが終了する。
【０１７２】
以上に説明したように、本実施形態によるレーザ光通信システム１およびレーザ光通信方法では、通信局間の伝送路を確保するための確認を、以下の方法で行う。
（１）伝送路が確立されるまでは、受信センサ２４を減光フィルタ２３で保護する（第１ステップＳ２０１）。
（２）障害物２を貫通（第２ステップＳ２０２）した後、第２通信局２０が高出力レーザ光１５Ａ１を受信（第３ステップＳ２０３）したら、第１通信局１０に向けて検出信号を発信する（第４ステップＳ２０４）。
（３）第１通信局１０は、第２通信局２０から検出信号を受信（第５ステップＳ２０５）したら、出力するレーザ光の強度を一定程度ずつ、段階的に低下させる（第６ステップＳ２０６）。
（４）第２通信局２０は、受光するレーザ光の強度の低下に合わせて、減光フィルタ２３の透過率を一定程度ずつ、段階的に上げる（第６ステップＳ２０６）。
（５）第１通信局１０が照射するレーザ光の強度が通信用の出力レベルまで低下したら（第７ステップＳ２０７）、高速通信を開始する（第８ステップＳ２０８）。
【０１７３】
このように、本実施形態では、減光フィルタ２３の透過率を段階的に変更することによって、第２通信局２０の受信センサ２４が高出力レーザ光１５Ａ１によって損傷することを、より確実に防ぐことが出来る。
【０１７４】
このような保護は、第１通信局１０および第２通信局２０の間でレーザ光空間通信を行う伝送路が障害物２によって塞がれたことが原因の受光レベルの低下と、第１通信局１０の調整によるレーザ光の出力レベルの低下とを、第２通信局２０が区別出来ない場合に、特に有効である。すなわち、段階的な変更を行わない場合は、第２通信局２０が受信するレーザ光の強度が障害物２などの阻害要因によって低下した後、この阻害要因が取り除かれたときに、高出力レーザ光１５Ａ１が受信センサ２４に直接入射して、受信センサ２４が損傷する危険がある。本実施形態のように、段階的な変更を行う場合は、受信信号発信後に受信レベルが急激に低下した場合は高出力レーザ光１５Ａ１が阻害されたとの判断が可能となる。したがって、減光フィルタ２３によって受信センサ２４が保護されている状態を維持し、阻害要因が取り除かれたときにも高出力レーザ光１５Ａ１から受信センサ２４を保護することが出来る。
【０１７５】
（第１３実施形態）
第１〜第１１実施形態のレーザ光通信システム１を用いたレーザ光通信方法のさらに別のバリエーションを、第１３実施形態として、図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１９Ａ〜図１９Ｄを参照して説明する。
【０１７６】
本実施形態によるレーザ光通信方法は、図１６に示した第１２実施形態の場合と比較して、以下の相違点を有する。すなわち、第１２実施形態では、第４ステップＳ２０４で第２通信局２０が検出信号を送信し、この検出信号を第５ステップＳ２０５で第１通信局１０が受信すると、第６ステップＳ２０６で第１通信局１０は高出力レーザ光１５Ａ１の出力レベルを段階的に下げ、第２通信局２０は減光フィルタ２３の透過率を段階的に上げる。しかし、本実施形態では、第４ステップＳ３０４で第２通信局２０が検出信号を送信し、この検出信号を第５ステップＳ３０５で第１通信局１０が受信した後、第１通信局１０および第２通信局２０の間でさらなる通信を行い、その後に高出力レーザ光１５Ａ１の出力レベルおよび減光フィルタ２３の透過率の段階的な変更が行われる。このさらなる通信は、後述する第６ステップＳ３０６〜第９ステップＳ３０９において実行される。
【０１７７】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、第１３実施形態によるレーザ光通信方法の一構成例を示すフローチャートの、前半部分および後半部分である。図１８Ａおよび図１８Ｂのフローチャートは、第０ステップＳ３００〜第１３ステップＳ３１３の、合計１４のステップを含む。図１８Ａおよび図１８Ｂのフローチャートは、第０ステップＳ３００から開始する。第０ステップＳ３００の次には、第１ステップＳ３０１が実行される。
【０１７８】
第１ステップＳ３０１において、第２通信局２０は、受信センサ２４を減光フィルタ２３で保護する。本実施形態による第１ステップＳ３０１は、図１６に示した第１２実施形態の第１ステップＳ２０１と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。第１ステップＳ３０１の次には、第２ステップＳ３０２が実行される。
【０１７９】
第２ステップＳ３０２において、第１通信局１０が高出力レーザ光１５Ａ１を照射して、障害物２を除去する。本実施形態による第２ステップＳ３０２は、図１６に示した第１２実施形態の第２ステップＳ２０２と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。図１９Ａは、第１３実施形態によるレーザ光通信システム１が高出力レーザ光１５Ａ１で障害物２を除去する状態の一例を示す図である。第２ステップＳ３０２の次には、第３ステップＳ３０３が実行される。
【０１８０】
第３ステップＳ３０３において、第２通信局２０が、高出力レーザ光１５Ａ１を検出する。本実施形態による第３ステップＳ３０３は、図１６に示した第１２実施形態の第３ステップＳ２０３と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。第３ステップＳ３０３の次には、第４ステップＳ３０４が実行される。
【０１８１】
第４ステップＳ３０４において、第２通信局２０が第１通信局１０に向けて第１検出信号を送信する。本実施形態による第４ステップＳ３０４は、図１６に示した第１２実施形態の第４ステップＳ２０４と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。図１７Ｂは、第１３実施形態によるレーザ光通信システム１の第２通信局２０が高出力レーザ光１５Ａ１を検出して第１検出信号を含む通信用レーザ光２６Ａを送信する状態の一例を示す図である。第４ステップＳ３０４の次には、第５ステップＳ３０５が実行される。
【０１８２】
第５ステップＳ３０５において、第１通信局１０が第１検出信号を受信する。本実施形態による第５ステップＳ３０５は、図１６に示した第１２実施形態の第５ステップＳ２０５と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。第５ステップＳ３０５に次には、第６ステップＳ３０６が実行される。
【０１８３】
第６ステップＳ３０６において、第１通信局１０は、高出力レーザ光１５Ａ１の出力レベルを特定のパターンで変化させる。この特定のパターンは、例えば、所定の出力レベルによる点灯状態と、消灯状態とを、所定の間隔で繰り返すパターンであっても良いし、出力レベルを複数の強度の間で段階的にまたは連続的に変動させるパターンであっても良い。いずれの場合も、第２通信局２０が高出力レーザ光１５Ａ１の出力レベルの変化を検出出来るように、この特定のパターンを示す情報が、制御装置２５や、図示しない記憶装置などに予め格納されていることが望ましい。第６ステップＳ３０６の次には、第７ステップＳ３０７が実行される。
【０１８４】
第７ステップＳ３０７において、第２通信局２０は、高出力レーザ光１５Ａ１の出力レベルの特定のパターンによる変化を検出する。第７ステップＳ３０７の次には、第８ステップＳ３０８が実行される。
【０１８５】
第８ステップＳ３０８において、第２通信局２０は、第１通信局１０に向けて、第２検出信号を送信する。この第２検出信号は、第４ステップＳ３０４で送信される第１検出信号と同様に、通信用レーザ光２６Ａとして送信される。第８ステップＳ３０８の次には、第９ステップＳ３０９が実行される。
【０１８６】
第９ステップＳ３０９において、第１通信局１０が第２検出信号を受信する。第９ステップＳ３０９の次には、第１０ステップＳ３１０が実行される。
【０１８７】
第１０ステップＳ３１０において、第１通信局１０が高出力レーザ光１５Ａ１の出力レベルを段階的に下げ、第２通信局２０が減光フィルタ２３の透過率を段階的に上げる。減光フィルタ２３の透過率を段階的に上げる方法は、図１６に示した第６ステップＳ２０６の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。図１９Ｃは、第１３実施形態によるレーザ光通信システム１の第１通信局が高出力レーザ光の出力レベルを段階的に下げ、第２通信局が減光フィルタの透過率を段階的に上げる状態の一例を示す図である。第１０ステップＳ３１０の次には、第１１ステップＳ３１１が実行される。
【０１８８】
第１１ステップＳ３１１において、高出力レーザ光１５Ａ１の強度が通信用レーザ光１５Ｂ１の強度まで下がったかどうかを判定する。本実施形態による第１１ステップＳ３１１は、図１６に示した第１２実施形態による第７ステップＳ２０７と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。判定の結果、高出力レーザ光１５Ａ１の強度が通信用レーザ光１５Ｂ１の強度まで下がっていれば（ＹＥＳ）、第１１ステップＳ３１１の次には第１２ステップＳ３１２が実行される。その他の場合は（ＮＯ）、第１１ステップＳ３１１の次には第４ステップＳ３０４が実行される。
【０１８９】
第１２ステップＳ３１２において、第１通信局１０および第２通信局２０が、通信用レーザ光１５Ｂ１による高速通信を開始する。図１９Ｄは、第１３実施形態によるレーザ光通信システム１の第１通信局１０および第２通信局２０が高速通信を開始する状態の一例を示す図である。第１２ステップＳ３１２の次には、第１３ステップＳ３１３が実行されて、図１８のフローチャートが終了する。
【０１９０】
以上に説明したように、本実施形態によるレーザ光通信システム１およびレーザ光通信方法では、通信局間の伝送路を確保するための確認を、以下の方法で行う。
（１）伝送路が確立されるまでは、受信センサ２４を減光フィルタ２３で保護する（第１ステップＳ３０１）。
（２）障害物２を貫通（第２ステップＳ３０２）した後、第２通信局２０が高出力レーザ光１５Ａ１を受信（第３ステップＳ３０３）したら、第１通信局１０に向けて第１検出信号を発信する（第４ステップＳ３０４）。
（３）第１通信局１０は、第２通信局２０から検出信号を受信（第５ステップＳ２０５）したら、出力するレーザ光の強度を特定のパターンで変化させる（第６ステップＳ３０６）。
（４）第２通信局２０は、受信するレーザ光の、特定のパターンによる変化を検出したら（第７ステップＳ３０７）、第１通信局１０に向けて第２検出信号を送信する（第８ステップＳ３０８）。
（５）第１通信局１０は、第２検出信号を受信したら（第９ステップＳ３０９）、出力するレーザ光の出力レベルを一定程度ずつ、段階的に低下させる（第１０ステップＳ３１０）。
（６）第２通信局２０は、受光するレーザ光の受光強度の低下に合わせて、減光フィルタ２３の透過率を、一定程度ずつ、段階的に上げる（第１０ステップＳ３１０）。
（７）上記の（３）〜（６）を繰り返し、第１通信局１０が照射するレーザ光の強度が通信用の出力レベルまで低下したら（第１１ステップＳ３１１）、高速通信を開始する（第１２ステップＳ３１２）。
【０１９１】
このように、本実施形態では、減光フィルタ２３の透過率を段階的に変更するタイミングを、通信によって明確に設定することによって、受信センサ２４の保護をより確実に行うことが出来る。
【０１９２】
以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１９３】
１  レーザ光通信システム
１０  第１通信局
１１Ａ  受光光学系
１１Ｂ  照射／受光同軸光学系
１１Ｃ  照射／受光同軸光学系
１２Ａ  送受分離装置
１２Ｂ  送受分離装置
１３  受信センサ
１３１  受信信号
１４  制御装置
１４１Ａ  受光方向制御信号
１４１Ｂ  照射／受光方向制御信号
１４１Ｃ  照射／受光方向制御信号
１４２Ａ  送受分離制御信号
１４２Ｂ  送受分離制御信号
１４３Ａ  発振制御信号
１４３Ｂ  発振制御信号
１４３Ｃ  発振制御信号
１４３Ｄ  発振制御信号
１４３Ｅ  発振制御信号
１４３Ｆ  発振制御信号
１４４Ａ  変調制御信号
１４４Ｂ  変調制御信号
１４４Ｃ  変調制御信号
１４５Ａ  同軸化制御信号
１４５Ｂ  同軸化制御信号
１４６Ａ  照射方向制御信号
１４６Ｂ  照射方向制御信号
１４６Ｃ  照射方向制御信号
１４６Ｄ  照射方向制御信号
１４６Ｅ  照射方向制御信号
１４６Ｆ  照射方向制御信号
１５Ａ  高出力レーザ発振器
１５Ａ１  高出力レーザ光
１５Ａ２  通信用レーザ光
１５Ｂ  通信用レーザ発振器
１５Ｂ１  通信用レーザ光
１５Ｃ  高出力／通信用レーザ発振器
１５Ｄ  パルスレーザ発振器
１５Ｄ１  パルスレーザ光
１５Ｅ  高出力／パルスレーザ発振器
１５Ｆ  高出力／パルス／通信用レーザ発振器
１６Ａ  変調装置
１６Ｂ  変調装置
１６Ｃ  変調装置
１７  反射鏡
１８Ａ  同軸化装置
１８Ｂ  同軸化装置
１９Ａ  高出力レーザ用照射光学系
１９Ｂ  通信用レーザ用照射光学系
１９Ｃ  同軸照射光学系
１９Ｄ  パルスレーザ用照射光学系
１９Ｅ  同軸照射光学系
１９Ｆ  同軸照射光学系
２０  第２通信局
２１Ａ  受光光学系
２１Ｂ  照射／受光同軸光学系
２２  送受分離装置
２３  減光フィルタ
２４  受信センサ
２４１  受信信号
２５  制御装置
２５１Ａ  受光方向制御信号
２５１Ｂ  照射／受光方向制御信号
２５２  送受信分離制御信号
２５３  透過率制御信号
２５４  発振制御信号
２５５  変調制御信号
２５６  照射方向制御信号
２６  通信用レーザ発振器
２６Ａ  通信用レーザ光
２７  変調装置
２８  通信用レーザ用照射光学系
２  障害物
２Ａ  被照射部分
２Ｂ  穴
３  障害物
１００  第１通信局
２００  第２通信局
３００  通信用レーザ光
４００  高出力レーザ照射装置
４１０  高出力レーザ発振器
４２０  照射光学系
４３０  高出力レーザ光
５００  目標
５１０  被照射部分
【図１Ａ】
2018078453.tif 000003
【図１Ｂ】
2018078453.tif 000004
【図１Ｃ】
2018078453.tif 000005
【図２】
2018078453.tif 000006
【図３】
2018078453.tif 000007
【図４】
2018078453.tif 000008
【図５Ａ】
2018078453.tif 000009
【図５Ｂ】
2018078453.tif 000010
【図５Ｃ】
2018078453.tif 000011
【図５Ｄ】
2018078453.tif 000012
【図６】
2018078453.tif 000013
【図７】
2018078453.tif 000014
【図８】
2018078453.tif 000015
【図９】
2018078453.tif 000016
【図１０】
2018078453.tif 000017
【図１１】
2018078453.tif 000018
【図１２】
2018078453.tif 000019
【図１３】
2018078453.tif 000020
【図１４】
2018078453.tif 000021
【図１５】
2018078453.tif 000022
【図１６】
2018078453.tif 000023
【図１７Ａ】
2018078453.tif 000024
【図１７Ｂ】
2018078453.tif 000025
【図１７Ｃ】
2018078453.tif 000026
【図１７Ｄ】
2018078453.tif 000027
【図１８Ａ】
2018078453.tif 000028
【図１８Ｂ】
2018078453.tif 000029
【図１９Ａ】
2018078453.tif 000030
【図１９Ｂ】
2018078453.tif 000031
【図１９Ｃ】
2018078453.tif 000032
【図１９Ｄ】
2018078453.tif 000033