(57)【要約】  光通信端末装置が、光学式望遠鏡（例えば、デュアルミラー型リッチェイ・シュレンチェン望遠鏡）と、光信号の源に結合された少なくとも１つの送信機を含む送信機ユニットと、光信号を受け取る受信機ユニットと、前記光学式望遠鏡と前記送信機ユニットとの間の送信光経路を定めると共に前記光学式望遠鏡と前記受信機ユニットとの間の受信光経路を定める光学システムと、前記光学式望遠鏡のところで受け取ったビーコン光信号を検出するビーコン検出器とを有する光通信端末装置において、前記光学式望遠鏡と前記ビーコン検出器との間のビーコン光経路が、前記送信光経路及び（又は）前記受信光経路の少なくとも一部を含むことを特徴とする光通信端末装置。一実施形態では、送信機ユニット、受信機ユニット及びビーコン検出器は、光学式望遠鏡の焦点面のところ又はその近くに設けられていて、多様な環境（例えば、航空機搭載環境、衛星搭載環境及び陸上環境）において利用するのに適したコンパクトな構造を提供する。本発明の別の特徴では、送信機ユニットが複数個の送信機から成る光通信端末装置が開示され、各送信機は、それぞれの光信号源に結合されている。２つのかかる結合された端末装置を有する光空間通信システムも開示される。【選択図】図３（ａ）
2007511968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信端末装置であって、
光学式望遠鏡と、
光信号の源に結合された少なくとも１つの送信機を含む送信機ユニットと、
光信号を受け取る受信機ユニットと、
前記光学式望遠鏡と前記送信機ユニットとの間の送信光経路を定めると共に前記光学式望遠鏡と前記受信機ユニットとの間の受信光経路を定める光学システムと、
前記光学式望遠鏡のところで受け取ったビーコン光信号を検出するビーコン検出器とを有する光通信端末装置において、
前記光学式望遠鏡と前記ビーコン検出器との間のビーコン光経路が、前記送信光経路及び（又は）前記受信光経路の少なくとも一部を含む、光通信端末装置。
【請求項２】
前記送信機ユニット、前記受信機ユニット及び前記ビーコン検出器は、光学式望遠鏡の焦点面のところ又はその近くに設けられている、請求項１記載の光通信端末装置。
【請求項３】
前記光学システムは、リレーレンズ及び第１のミラーを有し、前記第１のミラーと前記光学式顕微鏡との間の光経路は、前記送信光経路、前記受信光経路及び前記ビーコン光経路と共通である、請求項１又は２記載の端末装置。
【請求項４】
前記光学システムは、前記第１のミラーと前記受信機ユニットとの間に位置するビームスプリッタを有し、該ビームスプリッタは、使用に当たり、受信機光信号を前記送信機光経路に沿って前記受信機ユニットに送り、ビーコン光信号を反射してこれを前記ビーコン光経路に沿って前記ビーコンに送る、請求項３記載の端末装置。
【請求項５】
前記送信機ユニットは、複数個の送信機を有する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項６】
前記送信機又は各前記送信機に関し、前記第１のミラーにアパーチュアが設けられており、それにより、別個の送信機光経路が、それぞれのアパーチュアを経由して前記送信機又は各前記送信機から前記光学式顕微鏡まで形成されている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項７】
前記送信機又は各前記送信機は、シングルモード光ファイバの成端部分を有し、コリメーティングレンズが好ましくは、それぞれの送信光経路中で前記成端部分のところに設けられている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項８】
各前記送信機には、同一の光信号が送られる、請求項５及び請求項５の従属項のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項９】
各前記送信機には、互いに異なる光信号が送られる、請求項５及び請求項５の従属項のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項１０】
３つの送信機が設けられている、請求項５及び請求項５の従属項のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項１１】
前記ビーコン光経路は、前記ビームスプリッタと前記ビーコン検出器との間に位置する第２の合焦レンズを含む、請求項４〜１０のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項１２】
前記ビーコン光経路は、前記第２の合焦レンズと前記ビーム検出器との間に位置するフィルタシステムを含み、該フィルタシステムは好ましくは、第１の所定の周波数を通すフィルタと、ニュートラルデンシティフィルタとをこの順序で有する、請求項１１記載の端末装置。
【請求項１３】
前記第１の所定の周波数は、８３０ｎｍである、請求項１１記載の端末装置。
【請求項１４】
前記受信機ユニットは、前記第１の所定の周波数とは異なる第２の所定の周波数の光信号を受け取る１つの受信機を含み、前記第２の所定の周波数は好ましくは、１５５０ｎｍである、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項１５】
前記受信機は、マルチモード光ファイバの成端部分を有する、請求項１４記載の端末装置。
【請求項１６】
光通信端末装置であって、
光学式望遠鏡と、
光信号の源に結合された少なくとも１つの送信機を含む送信機ユニットと、
光信号を受け取る受信機ユニットと、
前記光学式望遠鏡と前記送信機ユニットとの間の送信光経路を定めると共に前記光学式望遠鏡と前記受信機ユニットとの間の受信光経路を定める光学システムとを有する光通信端末装置において、
前記送信機ユニットは、複数個の送信機から成り、各前記送信機は、それぞれの光信号源に結合されている、光通信端末装置。
【請求項１７】
前記送信機又は各前記送信機に関し、前記第１のミラーにアパーチュアが設けられており、それにより、別個の送信機光経路が、それぞれのアパーチュアを経由して前記送信機又は各前記送信機から前記光学式顕微鏡まで形成されている、請求項１６記載の端末装置。
【請求項１８】
前記送信機又は各前記送信機は、シングルモード光ファイバの成端部分を有し、コリメーティングレンズが好ましくは、それぞれの送信光経路中で前記成端部分のところに設けられている、請求項１６又は１７記載の端末装置。
【請求項１９】
各前記送信機には、同一の光信号が送られる、請求項１６〜１８のうちいずれか一又はその従属項に記載の端末装置。
【請求項２０】
各前記送信機には、互いに異なる光信号が送られる、請求項１６〜１９のうちいずれか一又はその従属項に記載の端末装置。
【請求項２１】
３つの送信機が設けられている、請求項１６〜１９のうちいずれか一又はその従属項に記載の端末装置。
【請求項２２】
前記光学式望遠鏡のところで受け取ったビーコン光信号を検出するビーコン検出器を更に有する、請求項１６〜２１のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項２３】
前記送信機ユニット、前記受信機ユニット及び前記ビーコン検出器は、光学式望遠鏡の焦点面のところ又はその近くに設けられている、請求項２２記載の光通信端末装置。
【請求項２４】
前記光学システムは、リレーレンズ及び第１のミラーを有し、前記第１のミラーと前記光学式顕微鏡との間の光経路は、前記送信光経路、前記受信光経路及び前記ビーコン光経路と共通である、請求項２２又は２３記載の端末装置。
【請求項２５】
前記光学システムは、前記第１のミラーと前記受信機ユニットとの間に位置するビームスプリッタを有し、該ビームスプリッタは、使用に当たり、受信機光信号を前記送信機光経路に沿って前記受信機ユニットに送り、ビーコン光信号を反射してこれを前記ビーコン光経路に沿って前記ビーコンに送る、請求項２４記載の端末装置。
【請求項２６】
前記ビーコン光経路は、前記ビームスプリッタと前記ビーコン検出器との間に位置する第２の合焦レンズを含む、請求項２２〜２５のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項２７】
前記ビーコン光経路は、前記第２の合焦レンズと前記ビーム検出器との間に位置するフィルタシステムを含み、該フィルタシステムは好ましくは、第１の所定の周波数を通すフィルタと、ニュートラルデンシティフィルタとをこの順序で有する、請求項２２〜２６のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項２８】
前記第１の所定の周波数は、８３０ｎｍである、請求項２２〜２７のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項２９】
前記受信機ユニットは、前記第１の所定の周波数とは異なる第２の所定の周波数の光信号を受け取る１つの受信機を含み、前記第２の所定の周波数は好ましくは、１５５０ｎｍである、請求項２２〜２８のうちいずれか一に記載の端末装置。
【請求項３０】
前記受信機は、マルチモード光ファイバの成端部分を有する、請求項２９記載の端末装置。
【請求項３１】
光空間通信システムであって、
第１の光通信端末装置を有し、該第１の光通信端末装置は、請求項１〜３０のうちいずれか一に記載された端末装置であり、
第２の光通信端末装置を有し、前記第２の光通信端末装置は、請求項１〜３０のうちいずれか一に記載の端末装置であり、
前記第１の光通信端末装置及び前記第２の光通信端末装置は、使用に当たり、前記第１の光通信端末装置の前記送信機ユニットが、前記光信号を前記第２の光通信端末装置の前記受信機ユニットに送り、前記第２の光通信端末装置の前記送信機ユニットが、前記光信号を前記第１の光通信端末装置の前記受信機ユニットに送ることができるよう構成されている、光空間通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に関し、特に高帯域光空間通信（high bandwidth free space optical communications）に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットや移動通信の最近における進展により引き起こされた高帯域（高データ（転送）率）通信リンクに対する要望の高まりにより、光空間通信（なお、空間伝搬光通信又は自由空間光通信と呼ばれる場合がある）における関心が新たになっている（ウイップル（Whipple）著，「フリー・スペース・コミニュケーションズ・コネクツ（Free space communications connects）」，フォトニックス・アット・ワーク（Photonics at work），１９９９年１０月）。光空間通信方式では、データは、通信リンクを介して送信ステーションと受信ステーションとの間で好ましくは波長が約１５５０ｎｍのレーザビームによって伝送され、この場合、物理的媒体、例えば光ファイバ等は用いられない。天候条件に応じて、毎秒最高２．５ギガビットの帯域で数キロメートルの距離にわたる通信リンクが実証された（ピー・エフ・ツァウォウスキー（P. F. Szajowski）等著，「キー・エレメンツ・オブ・ハイ・スピード・ダブリュティーエム・テレストリアル・フリー・スペース・オプティカル・コミニュケーション・システムズ（Key elements of high speed WTM terrestrial free space optical communication systems），第３９３２−０１，スピー・ペーパー（SPIE paper））。かかる光空間電気通信リンクは、高いデータ伝送要望を持つ施設、例えば大都市圏における銀行や大学相互間を接続するのに特に有用である。別の考えられる用途は、スポーツイベントの高帯域放送であり、この場合、光空間通信リンクは、安価で一時的にセットアップできる。
【０００３】
レーザ照射と関連した健康上の危害を回避するために、レーザ出力は、低くなくてはならず（数ミリワット）、ビーム直径は大きくなければならない（約数十センチメートル）。したがって光空間通信リンクを確立するため、光信号は、光ファイバネットワークから結合解除されて所定の距離にわたり送信望遠鏡を用いて受信望遠鏡に差し向けられなければならず、ここで、受信されたビームを集中させて別の光ネットワーク内に結合する必要がある。
【０００４】
光空間通信システムの種々の特徴が説明されている。例えば、欧州特許出願公開第１，１５２，５５５号明細書は、高帯域光空間通信用の光学式ミラー要素の製作のための電気形成複製法を開示している。加うるに、欧州特許出願公開第１，１７２，９４９号明細書は、光空間通信システムであって、第１の送信機及び第１の受信機を有する第１のユニットと、第１の送信機に対応した第２の受信機及び第１の受信機に対応した第２の送信機を有する第２のユニットとから成り、第１及び第２の送信機並びに第１及び第２の受信機は、反射光学式望遠鏡、反射光学式望遠鏡の焦点領域内に位置決めされた光ファイバと、望遠鏡の光軸の方向に且つこれに垂直な平面内で光ファイバを動かすための位置決めユニットとを有する光空間通信システムを開示している。このユニットは、電気的に制御される先端傾動式位置決めシステム（ジンバル）に取り付けられる。このシステムは、安定性があり確実な高帯域光通信リンクを実現可能にする光追従機能を提供する。
【０００５】
米国特許第６，４１１，４１４号明細書は、波長分割多重方式（ＷＤＭ）を利用した光ワイヤレスリンクを開示している。また、欧州特許出願公開第０，９７７，０７０号明細書は、光通信端末装置内に共有（Ｔｘ／Ｒｘ）光経路が設けられた光学式望遠鏡を開示しているが、補助（ダイクロイック）ミラーからのビーコン信号を受け取る別個のリンクが設けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さらに、利用可能な光空間通信システムに関する問題は、通信を待機条件の影響を受けやすくするシグナル伝達における出力又は冗長度が欠けていることである。また、これまでに技術的に進歩したシステムも又、信号を取り扱う上で複雑な光学的構造を必要とする傾向がある。
【０００７】
上述の問題を解決し、向上した性能をもたらす光通信端末装置及び通信システムが要望されている。複雑さが少なく、コンポーネントが軽量化されて様々な環境（例えば、航空機搭載環境又は衛星搭載環境並びに陸上環境）における使用を一段と容易にする端末装置が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光通信端末装置であって、光学式望遠鏡と、光信号の源に結合された少なくとも１つの送信機を含む送信機ユニットと、光信号を受け取る受信機ユニットと、前記光学式望遠鏡と前記送信機ユニットとの間の送信光経路を定めると共に前記光学式望遠鏡と前記受信機ユニットとの間の受信光経路を定める光学システムと、前記光学式望遠鏡のところで受け取ったビーコン光信号を検出するビーコン検出器とを有する光通信端末装置において、前記光学式望遠鏡と前記ビーコン検出器との間のビーコン光経路が、前記送信光経路及び（又は）前記受信光経路の少なくとも一部を含む光通信端末装置を提供する。
【０００９】
好ましくは、前記送信機ユニット、前記受信機ユニット及び前記ビーコン検出器は、光学式望遠鏡の焦点面のところ又はその近くに設けられている。
【００１０】
一実施形態では、前記光学システムは、リレーレンズ及び第１のミラーを有し、前記第１のミラーと前記光学式顕微鏡との間の光経路は、前記送信光経路、前記受信光経路及び前記ビーコン光経路と共通である。前記光学システムは、前記第１のミラーと前記受信機ユニットとの間に位置するビームスプリッタを有し、該ビームスプリッタは、使用に当たり、受信機光信号を前記送信機光経路に沿って前記受信機ユニットに送り、ビーコン光信号を反射してこれを前記ビーコン光経路に沿って前記ビーコンに送る。
【００１１】
好ましくは、前記送信機ユニットは、複数個の送信機を有する。
【００１２】
好ましくは、前記送信機又は各前記送信機に関し、前記第１のミラーにアパーチュアが設けられており、それにより、別個の送信機光経路が、それぞれのアパーチュアを経由して前記送信機又は各前記送信機から前記光学式顕微鏡まで形成されている。好ましくは、前記送信機又は各前記送信機は、シングルモード光ファイバの成端部分を有し、コリメーティングレンズが好ましくは、それぞれの送信光経路中で前記成端部分のところに設けられている。複数個の送信器の場合、各前記送信機には、同一の光信号が送られてもよく、或いは、互いに異なる光信号が送られてもよい。一実施形態では、３つの送信機が設けられる。
【００１３】
好ましくは、前記ビーコン光経路は、前記ビームスプリッタと前記ビーコン検出器との間に位置する第２の合焦レンズを含む。好ましくは、前記ビーコン光経路は、前記第２の合焦レンズと前記ビーム検出器との間に位置するフィルタシステムを含み、該フィルタシステムは好ましくは、第１の所定の周波数を通すフィルタと、ニュートラルデンシティフィルタとをこの順序で有する。前記第１の所定の周波数は、例えば８３０ｎｍである。
好ましくは、前記受信機ユニットは、前記第１の所定の周波数とは異なる第２の所定の周波数の光信号を受け取る１つの受信機を含み、前記第２の所定の周波数は好ましくは、１５５０ｎｍである。前記受信機は、マルチモード光ファイバの成端部分を有するのがよい。
【００１４】
本発明の別の特徴によれば、光通信端末装置であって、光学式望遠鏡と、光信号の源に結合された少なくとも１つの送信機を含む送信機ユニットと、光信号を受け取る受信機ユニットと、前記光学式望遠鏡と前記送信機ユニットとの間の送信光経路を定めると共に前記光学式望遠鏡と前記受信機ユニットとの間の受信光経路を定める光学システムとを有する光通信端末装置において、前記送信機ユニットは、複数個の送信機から成り、各前記送信機は、それぞれの光信号源に結合されている光通信端末装置が提供される。
【００１５】
本発明の別の特徴によれば、光空間通信システムであって、第１の光通信端末装置を有し、該第１の光通信端末装置は、請求項１〜３０のうちいずれか一に記載された端末装置であり、前記光空間通信システムは、第２の光通信端末装置を更に有し、前記第２の光通信端末装置は、請求項１〜３０のうちいずれか一に記載の端末装置であり、前記第１の光通信端末装置及び前記第２の光通信端末装置は、使用に当たり、前記第１の光通信端末装置の前記送信機ユニットが、前記光信号を前記第２の光通信端末装置の前記受信機ユニットに送り、前記第２の光通信端末装置の前記送信機ユニットが、前記光信号を前記第１の光通信端末装置の前記受信機ユニットに送ることができるよう構成されている光空間通信システムが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の利点は、高データ率光信号を送信したり受信するために用いられる同一の光学システムがこれまた、照準、捕捉、追従目的のためのビーコン光信号によって同時に使用されるということにある。
【００１７】
別の目的は、ハードウェアの大部分を焦点面内又はその近くに設けることにより、Ｔｘ及びＲｘビームの良好な光学的アラインメントを達成でき、これを維持できるということにある。
【００１８】
もう１つの利点は、多数の送信機及び多数の空気経路を用いることにより、使用する信号の全出力を大きくすることができるということにある。数個の同一の信号ビームを送る場合、誤差に対する感受性が低く、数個の互いに異なる信号ビームを送る場合、全データ率が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態を例示として図面を参照して説明する。以下において、種々の実施形態を説明するが、かかる実施形態は、本発明の一特徴に従って構成されていて、地上（以下、「地上デモンストレータ」という）上に設置されるようになった光通信端末装置を含む。図面の簡単な説明は本明細書の最後に記載されている。
【００２０】
本明細書全体を通じ、同一の符号は、同一の要素を示すために用いられている。
【００２１】
１．導入
例えば静止軌道内において作業場所に集結した宇宙船相互間での光空間又は空間伝搬光学系（ＦＳＯ）通信用に設計された低コスト軽量端末装置が開発された。メディア・ラリオ・エス・アール・エル（Media Lario s.r.l.）の所有権付き電気形成複製法により製造された軽量ミラーの使用に基づいて、端末装置は、以下の利点を有している。
【００２２】
・最小数のコンポーネントによる単純な設計であること。
・ニッケル複製ミラーの利点に基づいてコンパクト且つ軽量のシステムであること。
・望遠鏡の焦点面での視野が大きいこと。
・追従性及び通信目的で合焦面への接近が容易なこと。
・伝送（Ｔｘ）ビーム内部の出力分布が一様であり、損失が最小限であること。
・Ｒｘマルチモード光ファイバ中におけるＲｘビームの受け取りの際の結合が高いこと。
・迅速追従装置を有する必要無く、照準、捕捉及び追従のためにジンバルシステムを使用できること。
・所与の星座位置の任意の２、３の端末装置相互間のリンクを可能にするシンメトリカルシステムであること。
【００２３】
本明細書において説明する光通信端末装置又は地上デモンストレータは、適宜光学ヘッドのアーキテクチャの機能を安価に且つ従って危険を少なくして具体化する目的で商用コンポーネントを用いるアーキテクチャ上の設計に基づいている。これは、低コストで軽量の衛星内リンク（ＩＳＬ）端末装置の開発において必要なステップである。
【００２４】
以下の説明は、１．１ｋｍの相対距離で地上ステーション相互間の２．５ギガビット／秒で通信可能に設計された地上実証端末装置についてのものである。ＩＳＬシナリオ用に設計された端末装置と比較して小規模な改造、単純化及び改良が必要なだけである。地上デモンストレータ用の端末装置の構成は、大気シンチレーションの補償のための「マルチビーム伝送」（３つのＴｘビーム）を用いている。加うるに、望遠鏡の焦点領域内の幾つかの光学ベンチコンポーネントが、メディア・ラリオ社から入手できるリッチェイ・シュレンチェン望遠鏡に使用できるよう改造されており、この目的のため、３つの追加のレンズが、焦点を引き出し、これを接近可能にしてＲｘ光ファイバ、Ｔｘ光ファイバ及びＣＣＤカメラに対応するよう用いられる。標準的な大気環境及び通常の動作条件（地上用途）の元で光学コンポーネントに対すると共に衛星内リンクシナリオに関する電気通信機器に対して同一の主要な技術的解決策及び技術的思想を有する地上デモンストレータの利用に関し、追従システムを単純化することができ、これは、光学的検証中、短期間にのみ正確な照準及び追従を保証する単純な手動式ポジショナによって構成できる。
【００２５】
２．システムアーキテクチャ
【００２６】
２．１  全体構成
図１を参照すると、２つの端末装置、１つの送信機１０２及び１つの受信機１０４は、各々それぞれ、以下に更に説明するように、２つのサブシステム、即ち、アウトドアユニット１０６，１０８（光学ヘッド１１４，１１６及びペデスタルによって構成されている）及び屋内ユニット１１０，１１２（送信機端末装置用の送信機屋内ユニット及び受信機端末装置用の受信機屋内ユニット）から成っている。光学ヘッド１１４，１１６は、両方共、送信機端末装置１０２及び受信機端末装置１０４について同一であり、この光学ヘッドは、対向した端末装置へのアラインメント又は位置合わせを可能にするために手動のジンバル運動を可能にするペデスタルに取り付けられた望遠鏡を有する。光学ベンチは、Ｒ−Ｃ望遠鏡の焦点面内に位置する全てのコンポーネントを有する。光学ヘッド１１４，１１６は、コンパクトな組立体であり、これは、妨害無く遠隔の端末装置に必要な視野を与える露出された現場上に適切に設置される。
【００２７】
送信機屋内ユニット１１０及び受信機屋内ユニット１１２はそれぞれ、送信機光学ヘッド１１４及び受信機光学ヘッド１１６に接続されている。
【００２８】
屋内ユニット１１０，１１２は、所要の電力を供給し、ＲＦ信号を光学信号に変換し、又その逆の関係に変換し、レーザを駆動するのに必要なエレクトロニクス及びオプトエレクトロニクス回路及び装置の全てを含んでいる。
【００２９】
２．２  機能の説明
図２は、本発明の一特徴に従って構成された地上デモンストレータのハードウェアツリー図である。
【００３０】
光学ヘッド（１１４，１１６）は、２つの端末装置１０２，１０４相互間の空間伝搬接続の核心をなしている。これは主として、光信号Ｔｘ光ファイバからＲｘ光ファイバに送信したりこれを受信するリッチェイ・シュレンチェン望遠鏡及び光学−機械式コンポーネントによって構成されている。
【００３１】
送信機屋内ユニット（１１０）及び受信機屋内ユニット（１１２）は、端末装置の動作を監督し、制御通信を管理する。屋内ユニット１１０，１１２は、専用通信バスを介して電子サブシステム全てをインターフェイスする。
【００３２】
屋内ユニット（１１０，１１２）の主サブシステムは、受信機制御エレクトロニクス及び送信機制御エレクトロニクスであり、これらは、所要の電力、使用可能（イネーブリング）及び制御信号を管理し、欠陥及び故障を検出するためにこれらの動作パラメータをモニタすることによりＴｘモジュール及びＲｘモジュールの動作をそれぞれ監督する。送信機制御エレクトロニクスも又、光学増幅器の動作を監督する。
【００３３】
照準及び捕捉は、ＣＣＤ検出器／カメラ２０６（光学ヘッド１１４，１１６内に設けられている）及びその動作に必要なエレクトロニクス（受信機屋内ユニットに含まれている）によってモニタされ、その目的は、信号出力及びＣＣＤカメラの決定及びＣＣＤカメラ２０６により収集された信号のセントロイド座標の決定である。
【００３４】
照準は、実験室条件下において設定された基準位置上のＣＣＤカメラ２０６により受信された信号のメンテナンスに基づいて光学ヘッド１１４，１１６が取り付けられているペデスタル１１８，１２０のジンバル手動機構（図示せず）を介して行われる。
【００３５】
捕捉は、照準がいったん行われると自動的に行われ、実験室条件下では、端末装置の送信機光軸と受信機光軸は、互いに平行に設定される。
【００３６】
上述の標準端末装置機能的動作とは別に、必要ならば、光学コンポーネントをこれらの位置から動かして、端末装置の光学性能及び特性、その安定性並びにその最適化度を試験する目的で代表的な実験を設定するようにすることができる。
【００３７】
２．３インターフェイス
端末装置（１０２，１０４）は、以下のインターフェイスを備えている。
・光学インターフェイス
・ＲＦインターフェイス
・電力供給及び接地
・機械的取付け
【００３８】
これらのうち最初のものだけについて簡潔に説明する。
【００３９】
光学インターフェイス
端末装置１０２，１０４の光学設計は、端末装置の前には保護用光学ガラスが存在しないものと仮定して行われている。
【００４０】
光学的制約は、２つの互いに接続された端末装置相互間の視線（１５５０ｎｍ放射線については直径が２００ｍｍであり、８３０ｎｍビーコン放射線については直径が９ｍｍであり、これに発散度がプラスされる）を機械的障害物が無いように維持されなければならないということである。
【００４１】
３．光学ヘッド（１０２，１０４）
【００４２】
３．１  光学ヘッド構成についての概観
図３ａは、地上デモンストレータの光学的構造の略図である。光学ヘッド構造（送信機端末装置１０２及び受信機端末装置１０４については同じ）が示されている。
【００４３】
光学ヘッド１１４，１１６は、入射ビーム及び出射ビームが一次ミラー３０２及び二次ミラー３０４によって反射される全体が符号３００で示された望遠鏡を含む。
【００４４】
送信されたビームは、３つの視準レンズ３０８によって成端された３本のＳＭ光ファイバケーブル３０６によって送られる。３つのビームは、３つのそれぞれの穴（図示せず）を備えたホールミラー３１０を通り、そしてリレーレンズ３１２を通って二次ミラー３０４に至る。ビームは、光学ヘッドからの出射送信経路上の一次ミラー３０２を介して反射される。
【００４５】
一次ミラー３０２及び二次ミラー３０６を経た入射ビームは、リレーレンズ３１２を通ってホールミラー３１０に至る。ホールミラー３１２は、ビームを横方向に反射してビームスプリッタ３１４に向け、このビームスプリッタは、８３０ｎｍ光放射線と１５５０ｎｍ光放射線を分離する。ビームスプリッタ３１４のところで、１５５０ｎｍ光ビームは、合焦レンズ３１６を直接通過し、この合焦レンズによって受信機マルチモード光ファイバ又はファイバ光学系３１８上に合焦され、このファイバ光学系は、ｘ−ｙ−ｚポジショナ（図示せず）上に取り付けられている。
【００４６】
また、ビームスプリッタ３１４のところで、８３０ｎｍ光ビームは、直角に反射されて１５５０ｎｍビームの状態になり、第２の合焦レンズ３２０による合焦後、連続して８３０ｎｍフィルタ３２２及びニュートラルデンシティフィルタ３２４を通過し、受信機ＣＣＤ２０６で受け取られる。
【００４７】
アイテム３２８は、Ｔｘシングルモード光ファイバ又はファイバ光学系（８３０ｎｍのビーコンの場合）を示し、アイテム３３０は、ビーコンレーザビームを合焦させる単一の対物レンズを示している。
【００４８】
以下の事項が当てはまる。
・各望遠鏡３００は、送信機及び受信機として同時に使用される。
・望遠鏡の合焦面内では、一連の光学コンポーネントは、２．５ギガビット／秒のデータ率でλ＝１５５０ｎｍの同一波長の光信号の送信と受信を同時に可能にする。
・波長が８３０ｎｍの１つのビーコン（光ビーム）は、照準及び捕捉目的で用いられる。その発散度は常時、３．０ミリラジアンという大きな値に維持される。これは、有効光学直径が９ｍｍの別個の単体レンズを通って送信される。
・Ｒ−Ｃ望遠鏡３００の焦点面内では、８３０ｎｍのＲｘ信号と１５５０ｎｍのＲｘ信号は、ビームスプリッタ３１４によって分離され、それぞれＣＣＤ２０６及びＲｘマルチモード光ファイバ３１８に差し向けられる。３つの小さな穴を備えた追加のミラー３１０が、Ｒｘ部分（ＣＣＤ及びＲｘマルチモードファイブ光学系５０／１２５μｍ）をＴｘレーザビーム（全ビーム発散度＝１９０マイクロラッド＠１／ｅ２出力角度、波長＝１５５０ｎｍ、３つのＴｘシングルモード光ファイバの各々から１ｍＷの出力）から機械的に分離、光学的隔離を保証する。
・３つの送信機を利用することにより、大気の乱流により引き起こされるＲｘビームの強度の摂動が大幅に減少する。
・３つのアクロマチックダブレット３１２，３１６，３２０（直径２５．４ｍｍ）が、焦点を一次ミラー３０２の頂点から光学コンポーネントを受け入れることができる望遠鏡３００の後方部分内の領域に引き出すために用いられている。
・光学コンポーネントは、これらの正確な固定及び位置合わせを可能にするために並進及び回転ステージ（図示せず）に取り付けられている。
【００４９】
３．２  光学設計
これについては種々の光学部品を参照して以下に説明する。図３ｂ〜図３ｉでは、一実施形態の望遠鏡３００について種々の（Ｔｘ及びＲｘ）光線ペイ及びスポット図が示されている。
【００５０】
図３ｂは、地上デモンストレータにおける１５５０ｎｍの送信状態の光学的レイアウト（３つのビームのうち１つしか示さず）が示されている。図３ｃは、Ｒｘ望遠鏡のところでのビームの形状（１５５０ｎｍ）を示している（３つのビームのうち１つしか示されていない）。図３ｄは、１５５０ｎｍでの受信状態の光学的レイアウトを示している（３つのビームのうち１つしか示さず）。図３ｅは、１５５０ｎｍでの受信状態のスポット図である（３つのビームのうち１つしか示さず）。
【００５１】
図３ｆは、８３０ｎｍでのビーコンの送信状態の光学的レイアウトを示している。図３ｇは、Ｒｘ望遠鏡のところのビーム形状（８３０ｎｍのビーコン）を示している。図３ｈは、８３０ｎｍのビーコンの受信状態の光学的レイアウトを示している。図３ｉは、８３０ｎｍのビーコンの受信状態のスポット図である。
【００５２】
３．３  望遠鏡焦点面
【００５３】
３．３．１  光学コンポーネント
【００５４】
３．３．１．１  光学コンポーネント（光部品）の位置
光学コンポーネントの位置は、図４に示されている。
【００５５】
以下の事項が注目されるべきである。
・８３０ｎｍビーコンの焦点は、ＣＣＤの中心に対して焦点ずれしている（Δｘ＝＋５５μｍ、Δｙ＝＋５５μｍ）。これは、Ｔｘビーコンの光軸がＴｘリッチェイ・シュレンチェン望遠鏡３００の光軸に対してずれている（Δｘ＝＋１２３．７ｍｍ、Δｙ＝＋１２３．７ｍｍ）ことに起因している。
・Ｔｘビーコンのファイバ光学系は、Ｔｘビームの発散度を増大させるよう焦点内位置が０．８４１ｍｍであり、ビーコンレンズの背面焦点距離は、８３０ｎｍの基準波長では４６．６４１ｍｍである。
・Ｒｘファイバ光学系が配置されている焦点面（フィルタから１８．０ｍｍ）は、視準ビームがＲｘ望遠鏡によって集められる平面である。
・スパイダの３本のアームは、ビームに対して６０°に配置された３つのＴｘビームの放射を遮らない。
【００５６】
図５は、Ｒ−Ｃの望遠鏡の光学的レイアウトを示している。
【００５７】
３．３．１．２  Ｒ−Ｃ望遠鏡
望遠鏡は、減少した寸法形状、広い視野及び必要な光学コンポーネントを焦点面内に収容する可能性を有するように設計されたリッチェイ・シュレンチェン反射器（図２及び図３を比較参照）である。この望遠鏡の光学的性質及び寸法上の性質が以下に与えられている。
【００５８】
・光学的形態：リッチェイ・シュレンチェン
一次ミラー：直径＝２００ｍｍ（穴直径＝２０ｍｍ）
曲率半径＝３１５．８ｍｍ凹
コニック定数＝１．０６６７（双曲線）
・二次ミラー：直径＝５０ｍｍ
曲率半径＝１１０．８ｍｍ凸
コニック定数＝−４．５７３（双曲線）
・ミラー相互間の距離＝１２０ｍｍ
・二次ミラーと合焦面との間の距離＝１２０ｍｍ（焦点面内には追加の光学部品は存在しない）
・望遠鏡の有効焦点距離＝５００ｍｍ
・有効開口数＝０．２
・有効焦点比＝ｆ／２．５
・一次及び二次ミラーの被膜＝金
・金層の反射率（λ＝１５５０ｎｍ、λ＝８３０ｎｍでは）〜９８％
【００５９】
図６は、望遠鏡組立体を示しており、（ａ）は、縦断面図、（ｂ）は、正面図である。望遠鏡組立体は、それほど大きな危険を生じさせることなく容易に取り扱うことができるコンパクトなユニットである。機械的インターフェイス及び環境条件の影響を最小限に抑えるために、望遠鏡は、望遠鏡（３００）の外縁部周りに１２０°の距離を置いて分布して設けられた３つのステンレス鋼羽根６０２によって光学ベンチ６００に取り付けられている。羽根は、スパイダ６０４の一方の側に取り付けられている。羽根は、ミラー３０２の接線方向及び長手方向の剛性が高い一方で半径方向の剛性が低いように構成されており、かくして、ほぼ拘束されない熱膨張が可能になる。
【００６０】
図３ａ及び図４に戻ってこれらを参照すると、図示の実施形態の光学コンポーネントの各々の細部が記載されている。
【００６１】
３．３．１．３  リレーレンズ及び合焦レンズ
リレーレンズ３１２及び合焦レンズ３１６，３２０は、合焦面のコンポーネントを収容するためにリッチェイ・シュレンチェン望遠鏡３００の焦点をその内側位置から外側位置に抽出するよう光学ヘッド内に導入されたアクロマチックダブレットである。これらのレンズは、互いに同一である。これらは、この特別な目的のために設計されており、更に、リレーレンズ３１２から出射したビームは、その集積及びビームスプリッタ３１４を通るその伝搬のために有利には視準される。
【００６２】
入手可能性：リレーレンズ３１２及び合焦レンズ３１６，３２０は、チャイナ・ダーヘン・コーポレイション（中国）から入手できる。この特定の製品の技術的特性は、以下の通りである。
【００６３】
・タイプ：接合型アクロマチックダブレット
・材質：ＬＡＫＮ２２及びＳＦＬ６
・直径：２５．４ｍｍ＋０．０／−０．２ｍｍ
・有効口径：２３ｍｍ
・半径：２５ｍｍ，１８ｍｍ，８１．６６ｍｍ
・中央の厚み：９ｍｍ及び３ｍｍ±０．１ｍｍ
・表面品質：６０〜４０
・焦点距離：４８ｍｍ±２％
・表面フィギュア（surface figure）：１．５λ（ビス（vis ））
・被膜：１５５０ｎｍのＡＲ
・背面焦点距離＠λ＝４５５０ｎｍ＝３１ｍｍ
【００６４】
３．３．１．４  ホールミラー
ホールミラー３１０は、８３０ｎｍ及び１５５０ｎｍのＲｘ放射線をそれぞれＣＣＤ２０６及びＲｘマルチモードファイバ光学系３１８に反射する目的を有し、他方、Ｔｘ放射線は、ミラー３００それ自体の直径が３ｍｍの３つの穴を通って送られる。穴によって阻止されたＲｘ出力の量は、約０．６デシベルである。ホールミラー３１０の光学的及び寸法上の特性が以下に記載されている。
【００６５】
・被膜：金
・直径：５０ｍｍ
・穴の数：３
・穴直径：３ｍｍ
【００６６】
入手可能性：ホールミラーは、ジェスティオーネ・シロ・エス・アール・エル（伊国）から入手できる。
【００６７】
３．３．１．５  ビームスプリッタ８３０／１５５０ｎｍ
ビームスプリッタ３１４は、受け取った８３０ｎｍの信号をＣＣＤ２０６に反射し、１５５０ｎｍの信号をＲｘファイバ光学系３１８に送るよう４５°のフェーセットに施された被膜を有している。ビームスプリッタ３１４は、オプタリウス社（英国）から入手できる（部品番号：４７−７４３７）。
【００６８】
３．３．１．６  Ｔｘ視準レンズ
Ｔｘ視準レンズ３０８は、信号をより収束した状態にする（全ビーム発散度＝１９０マイクロラッド＠１／ｅ2出力角度）３つのＴｘファイバ光学系の各々のすぐ前のところ（３．６４４ｍｍ）に配置された小型レンズである。このように、発散度が主として回折効果に起因しているＴｘビームは、非常に良好に補正されたガウスプロフィールを有している。この構成の利点は、リッチェイ・シュレンチェン望遠鏡３００のほんの僅かな領域（各々φ〜１２ｍｍ）がＴｘビーム（望遠鏡は、φ＝２０ｍｍの任意の円形領域においてウェーブフロントエラーＷＦＥ＜λ／４Ｐ−Ｖを有する）によって用いられ、二次ミラー３０４のオブスキレーションが回避されるということにある。
【００６９】
入手の可能性：Ｔｘ視準レンズ３０８は、エドムンド・サイエンティフィック社（米国）から入手できる（コード：Ａ４５−９７６）。
【００７０】
３．３．１．７  ＲｘＭＭファイバ光学系
ＲｘＭＭファイバ光学系３１８は、電気通信に用いられる標準型マルチモードファイバ光学系（Corning（登録商標）５０／１２５）である。
【００７１】
入手可能性：このファイバ光学系は、コーニング社（米国）により製造され、ライトテック（LIGHTECH）社（伊国）から入手できる。
【００７２】
３．３．１．８  １５５０ｎｍ用のＴｘＳＭファイバ光学系
１５５０ｎｍ信号の伝送のためのＴｘＳＭファイバ光学系３０６は、電気通信に用いられる標準型シングルモードファイバ光学系（Corning（登録商標）ＳＭＦ−１８（登録商標））である。
【００７３】
入手可能性：このファイバ光学系３０６は、コーニング社（米国）により製造され、ライトテック社（伊国）から入手できる。
【００７４】
３．３．１．９  Ｔｘビーコン単体レンズ
ビーコンは、Ｒ−Ｃ端末装置の外部に配置された単体対物レンズを通って送られる。３．０ミリラジアンのビーコンの発散度（全ビーム発散度＠１／ｅ2出力角度）は、ビーコンを焦点内位置で放出させるファイバ光学系の位置決めによって得られる。
【００７５】
入手可能性：Ｔｘビーコン単体レンズは、エドムンド・サイエンティフィック社（米国）から入手できる（コード：Ａ４５−４８６）。この特定の製品の技術的特性は、次の通りである。
【００７６】
３．３．１．１０  ８３０ｎｍのビーコン用のＴｘＳＭファイバ光学系
ビーコンを放出させるＴｘファイバ光学系は、電気通信に用いられる標準型シングルモードファイバ光学系（Ｍ（登録商標）ＦＳ−ＳＮ−４２２４）である。
【００７７】
入手可能性：このファイバ光学系は、３Ｍ（米国）によって製造され、LIGHTECH社（伊国）から入手できる。
【００７８】
３．３．１．１１  フィルタ８３０ｎｍ
ＣＣＤカメラ２０６の高い感度（８３０ｎｍにおいて、≒−９５ｄＢｍ／ｐｘ）では、背景放射線の存在をできるだけ多く回避する必要がある。したがってＩＲバンドパス除波フィルタ３２２が、ＣＣＤの前に配置されるよう選択されている。以下のことを考慮する。
【００７９】
・選択した８３０ｎｍＴｘレーザの波長の安定性は、±１０ｎｍである。
・この種のフィルタの中心波長の代表的な許容誤差は、約±１０ｎｍである。
・この種のフィルタのバンドパス（ＦＷＨＭ）の代表的な許容誤差は、約±１０ｎｍである。
【００８０】
フィルタのバンドパスは、上述の許容誤差をカバーするのに十分な帯域幅（ＦＷＨＭ＝５０ｎｍ）を備えるが、背景（バックグラウンド）からの放射線を回避するほど大きくてはならないように選択されている。
【００８１】
入手可能性：フィルタ８３０ｎｍは、オプタリウス社（英国）から入手できる（部品番号：４７−７４３６）。
【００８２】
３．３．１．１２  ニュートラルデンシティフィルタ
ＣＣＤカメラ２０６の高い感度（８３０ｎｍにおいて、≒−９５ｄＢｍ／ｐｘ）、空の背景放射線及びビーコンの放射線の高い強度は、ＣＣＤカメラにより集められる放射線の強度を減少させるフィルタの利用を必要とする。したがって、ニュートラルデンシティ３２４（８３０ｎｍでのバンドパスフィルタ３２２に加えて）は、ＣＣＤ２０６の前に配置される。
【００８３】
入手可能性：ニュートラルデンシティフィルタは、ニューポート社（米国）から入手できる（部品番号：ＦＳＲ−ＯＤ３００）。
【００８４】
３．３．１．１３  ＣＣＤカメラ
選択したＣＣＤ２０６は、８３０ｎｍ波長で感度が高い状態で（内部ＩＲカットフィルタの取り外し後）在庫品として入手できるものとして選択されている。
【００８５】
入手可能性：ＣＣＤカメラ２０６（モデル：ＸＣ−７５ＣＥ（内部ＩＲカットフィルタ除去））は、ソニー社（米国）から入手できる。
【００８６】
３．３．２  機械的支持体
【００８７】
３．３．２．１  リレーレンズ用の支持体
リレーレンズ３１２は次のものに取り付けられる。
【００８８】
・ｘ軸方向及びｙ軸方向において±１ｍｍの並進調整を可能にするトールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＬＭ１ＸＹ／Ｍ、カタログ２００３、１１７頁参照）１インチ光学系用の並進レンズマウント
・ｚ軸方向に±３ｍｍの並進を可能にするメルズ・グリオット社（米国）により製造された（コード０７ＴＥＳ５０２サイドドライブ、カタログ２００３、２８．６頁参照）１軸鋼製並進ステージ
【００８９】
３．３．２．２  ホールミラー用の支持体
ホールミラー３１９は、次のものに取り付けられる。
・トールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＬＭＲ２／Ｍ、カタログ２００３、１１７頁参照）２インチ光学系用のレンズマウント
・ｘ軸方向及びｙ軸方向に±３ｍｍの並進を可能にするメルズ・グリオット社（米国）により製造された（コード０７ＴＥＳ５０２サイドドライブ、カタログ２００３、２８．６頁参照）２軸鋼製並進ステージ
【００９０】
３．３．２．３  １５５０ｎｍ用のＴｘＳＭファイバ光学系及び視準レンズ用支持体
３つの視準レンズ３０８は各々、対応のＴｘファイバ光学系３０６に結合された円筒形管の内部に設けられている。次に、これら３つのシステムは、約２５逆セカントの解像度で先端部／傾動を可能にするトールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＧＭ１００／Ｍ、カタログ２００３、８４頁参照）１インチ光学系用のジンバルマウントに取り付けられている大径の管の内部に挿入される。
【００９１】
３．３．２．４  ビームスプリッタ８３０／１５５０ｎｍ用の支持体
ビームスプリッタ３１４は、トールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＬＭＲ２／Ｍ、カタログ２００３、９７頁参照）２インチ光学系用レンズマウントに取り付けられる。
【００９２】
３．３．２．５  ＣＣＤの合焦レンズ用の支持体
ＣＣＤ２０６の合焦レンズ３２０は、ｘ軸方向及びｙ軸方向において±１ｍｍの並進調整を可能にするトールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＬＭ１ＸＹ／Ｍ、カタログ２００３、１１７頁参照）１インチ光学系用レンズマウントに取り付けられる。
【００９３】
３．３．２．６  Ｒｘファイバ光学系の合焦レンズ用の支持体
Ｒｘファイバ光学系３１８の合焦レンズ３１６は、ｘ軸方向及びｙ軸方向において±１ｍｍの並進調整を可能にするトールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＬＭ１ＸＹ／Ｍ、カタログ２００３、１１７頁参照）１インチ光学系用レンズマウントに取り付けられる。
【００９４】
３．３．２．７  ８３０ｎｍフィルタ及びニュートラルデンシティフィルタ用の支持体
フィルタ３２２，３２４は、ＣＣＤカメラ２０６に結合されたフォルダに取り付けられる。
【００９５】
３．３．２．８  ＣＣＤカメラ用の支持体
ＣＣＤカメラ２０６は、ｚ軸方向に±３ｍｍの並進を可能にするメルズ・グリオット社（米国）により製造された（コード０７ＴＥＳ５０２サイドドライブ、カタログ２００３、２８．６頁参照）１軸鋼製並進ステージ
【００９６】
３．３．２．９  Ｒｘファイバ光学系用の支持体
Ｒｘファイバ光学系３１８は、次のものに取り付けられる。
【００９７】
・トールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＳＭ１ＦＣ、カタログ２００３、１１６頁参照）ファイバアダプタ
・ｘ軸方向及びｙ軸方向において±３．２５ｍｍの並進調整を可能にするトールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＳＴ１ＸＹ−Ｓ／Ｍ、カタログ２００３、１２３頁参照）並進ステージ
・ｚ軸方向に±３ｍｍの並進を可能にするメルズ・グリオット社（米国）により製造された（コード０７ＴＥＳ５０２サイドドライブ、カタログ２００３、２８．６頁参照）１軸鋼製並進ステージ
【００９８】
３．３．２．１０  Ｔｘビーコン単体レンズ用支持体
ビーコンレンズ３２０は、光学ヘッド１１４，１１６の垂直平面に取り付けられた円筒形管の内部に設けられる。
【００９９】
３．３．２．１１  ８３０ｎｍのビーコンのＴｘＳＭファイバ光学系用の支持体
ビーコンのＴｘファイバ光学系は、次にものに取り付けられる。
【０１００】
・トールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＳＭ１ＦＣ、カタログ２００３、１１６頁参照）ファイバアダプタ
・ｘ軸方向及びｙ軸方向において±３．２５ｍｍの並進調整を可能にするトールラブス・インコーポレイテッド（米国）により製造された（コードＳＴ１ＸＹ−Ｓ／Ｍ、カタログ２００３、１２３頁参照）並進ステージ
・ｚ軸方向に±３ｍｍの並進を可能にするメルズ・グリオット社（米国）により製造された（コード０７ＴＥＳ５０２サイドドライブ、カタログ２００３、２８．６頁参照）１軸鋼製並進ステージ
【０１０１】
３．３．２．１２  追加のフィルタ用の支持体
合焦レンズの前及びＴｘファイバ光学系の前に位置する空間（自由空間）は、必要ならば、システムの正確な性能を阻止する場合のある本実施形態においては考慮されない外部源からの過剰の放射線の場合、必要ならば追加のフィルタを挿入されたままである。
【０１０２】
４．ペデスタル
ペデスタル１１８，１２０は、光学ヘッド１１４，１１６がそれぞれ取り付けられた支持体である。これは、非常に剛性が高く且つ重量があり、したがって、光学ヘッドの安定性のある支持体となる。
【０１０３】
ペデスタル１１８、１２０は、端末装置１０２，１０４を対向した端末装置１０４，１０２に対して位置合わせできるように方位角及び仰角の手動調整機能を備えており、仰角及び方位角範囲は、約±２００ミリラジアンであり、これは、操作上のフィールドテスト用の現場において端末装置の初期の据え付け中、考えられる位置合わせ不良を補償するのにも極めて大きい。
【０１０４】
ペデスタルと光学ヘッドとの間のインターフェイスは、ペデスタル１１８，１２０の水平アルミニウム板（８．５ｍｍ当たり６個の穴を備えている）及び光学ヘッド１１４，１１６のベースプレート（８ミリメートル当たり６個の穴を備えている）である。
【０１０５】
５．屋内ユニット
この項は、地上デモンストレータの光学光電子機器の設計を説明している。この設計は、できるだけ在庫品コンポーネントを利用している。光電子機器のハードウェアツリー図が、図７に示されている。これは主として、次の３つの部分から成っている。
【０１０６】
・送信機ユニット７０２は、入力クロック及びデータを２つの対をなす３つの同一の信号に分割する２つのＲＦスプリッタ７０４から成っており、これら信号は、３つの送信機レーザ７０６に印加される。このユニットは、ビーコンレーザ７０８を更に有している。
・受信機ユニット７１０は、入力光信号をＲＦクロック及びデータ信号に変換する受信機７１２を有している。
・ＣＣＤカメラ及びフレームグラバー。
【０１０７】
５．１送信機ユニット
送信機ユニット７０２のブロック図が、図８に示されている。入力クロック及びデータＲＦ信号は、２つの受動装置８０２，８０４によって２つの対をなす３つの同一信号の状態に分割され、これら信号は、３つの送信機レーザに印可される。
【０１０８】
送信機ユニット７０２は、ビーコンレーザを更に有している。オプションとして、外部在庫品光学増幅器を一チャネルに用いるのがよい。この場合、他の２つのチャネルは、オフに切り換えられる。光増幅器は、光電子機器の一部ではなく、１つの器具であると考えられる。
【０１０９】
５．１．１  高周波スプリッタ
２つの受動式同一ＲＦ１：４スプリッタ（図示せず）は、当該技術分野において周知であるように、クロック及びデータ信号を４つのチャネルに分割するために用いられる。チャネルのうちの１つは用いられず、５０Ωインピーダンスにより成端されている。
【０１１０】
このスプリッタに関する１つの大きな設計上の課題は、互いに異なるスプリッタアーム内の信号の相対的位相ずれを最小限に減少させなければならないということである。
【０１１１】
５．１．２．  光学送信機
３つの光学送信機８０６，８０８，８１０の各々は、はんだ付けにより特注のボードに取り付けられた在庫品受信機レーザにより作られる。
【０１１２】
５．１．２．１  送信機レーザ
用いたレーザ送信機８０６，８０８，８１０は、フォトン・テクノロジー社のＰＴ９５５２−６−１０−ＡＡ−ＦＣである。これは、入力ＲＦクロック及びデータ信号をシングルモードファイバ光学系ピグテール中へ発射される変調１５５０ｎｍレーザビームの状態に変換する２４ピン型送信機一式である。
【０１１３】
５．１．２．２  送信機レーザボード
送信機ボード上には、２つのスイッチをピン＃５及び＃６上に用いるのがよく、これに対し、ピン＃２及び＃３上の２つの出力バッファは、レーザバイアス及びレーザ電流の読み出しを可能にする。
【０１１４】
５．１．３  ビーコンレーザ組立て部品
ビーコンレーザの組立て部品は、在庫品駆動ボード上に取り付けられた在庫品レーザによって作られる。
【０１１５】
５．１．３．１  ビーコンレーザ
用いたビーコンレーザ７０８は、ＰＤ−ＬＤインコーポレイテッドのＰＬ８３シリーズである。
【０１１６】
５．１．３．２  ビーコンレーザドライバ
ビーコンレーザの駆動及びその出力光出力の制御は、在庫品ドライバ７０９（図７参照）でありロイスナー・レーザーテックニック社により製造されたモデルＣＣＡにより達成される。ドライバは、取付け型プリント回路として入手できる。
【０１１７】
５．１．３．３  ビーコンレーザ組立て部品の一体化
ビーコンレーザダイオードは、ドライバボード上へのそのピンの直接ハンダ付けによりドライバ上に一体化される。送信機ユニットの内部のツインケーブルは、ドライバ電力供給ピン貫通穴にはんだ付けされ、電源ユニットの５ボルト電源コネクタに接続されている（項目５．１．４参照）。
【０１１８】
５．１．４  電源
電源７１１は、入力として２２０ＶＡＣ又は１２ＶＤＣのいずれかを受け取る。出力電源は、５ＶＤＣで１０Ｗである。
【０１１９】
５．１．５  ケース及びハーネス
受信機電気通信機器は、１９インチラック用の標準型ケース１Ｕ内に収納されている。送信機屋内ユニットの内部ケーブル結線が、図９に示されている。
【０１２０】
５．１．６  外部インターフェイス
送信機ユニットインターフェイスの概要が、表５．５に一覧表示されている。
【０１２１】
〔表１〕
インターフェイス  タイプ  番号＃  説明                                      
光学式
送信データ        出力      ４    シングルモードファイバ、ＦＣコネクタ
ビーコン          出力      １    シングルモードファイバ、ＦＣコネクタ
スペア            出力      １    シングルモードファイバ、ＦＣコネクタ
電気式
クロック          入力      １    不均衡、５０Ω、ＳＭＡコネクタ
データ            入力      １    不均衡、５０Ω、ＳＭＡコネクタ
制御              出力      １    Ｄ９コネクタ
電源              入力      １    ２３０ＶAC又は１２ＶDC
機械式
ケースタイプ      −        −    ラック１９インチ、１Ｕ
表５．５  送信機ユニットのインターフェイス                  
【０１２２】
５．２  光増幅器
オプションとして、外部在庫品ベンチトップ光増幅器（即ち、光ＥＤＦＡ、ＩＰＧフォトニックスＥＡＤ−１−Ｃ）を出力光チャネルのうちの１つに用いるのがよい（図８参照）。この場合、他の２つのチャネルは、オフに切り換えられる。送信機のピーク出力は３ｄＢｍなので、この増幅器のピーク出力は、３３ｄＢｍでは２Ｗに等しい。
【０１２３】
５．３  受信機ユニット
受信機ユニット７１０のブロック図が、図１０に示されている。入力出力信号１００２は、復調され、クロック１００４及びデータＲＦ１００６信号が、出力として、光受信機７１２によって出力される。ビーコンレーザ組立て部品の説明については項目５．１．３を参照されたい。
【０１２４】
５．３．１  光受信機
光受信機７１２は、はんだ付けにより特注ボードに取り付けられた在庫品受信機によって作られる。
【０１２５】
５．３．１．１  受信機
用いた光受信機７１２は、フォトン・テクノロジー社のＰＴ０２３６−６ＦＣである。これは、ＩｎＧａＡｓＡＰＤ及び５０μｍコアマルチモードファイバ光学系付きのサプライを利用するデータリタイミング及びクロック信号復元回路を備えた受信機一式である。図１１は、地上デモンストレータ内の受信機にとって−２５ｄＢピーク受信出力における消光比の関数としてのビット誤り率（ＢＥＲ）を示している。図１２は、地上デモンストレータ内の受信機にとって８．２消光比におけるピーク受信パワーの関数としてのＢＥＲを示している。
【０１２６】
５．３．１．３  受信機ボード
受信機ボード上では、ピン＃２３上の出力バッファは、平均入力光出力の可能な読み出しを可能にする。
【０１２７】
５．３．２．  電源
電源１００８は、入力として２２０ＶＡＣ又は１２ＶＤＣのいずれかを受け取る。出力電源は、５ＶＤＣで１０Ｗである。
【０１２８】
５．３．３  ケース及びハーネス
受信機電気通信機器は、１９インチラック用の標準型ケース１Ｕ内に収納されている。受信機屋内ユニットの内部ケーブル結線が、図１３に示されている。
【０１２９】
５．３．４  外部インターフェイス
受信機ユニットインターフェイスの概要が、表５．９に一覧表示されている。
【０１３０】
〔表２〕
インターフェイス  タイプ  番号＃  説明                                      
光学式
受信データ        入力    ４    ５０μｍコアマルチモードファイバ、ＦＣコネクタ
ビーコン          出力    １    シングルモードファイバ、ＦＣコネクタ
スペア            出力    １    シングルモードファイバ、ＦＣコネクタ
電気式
クロック          出力    １    不均衡、５０Ω、ＳＭＡコネクタ
データ            出力    １    不均衡、５０Ω、ＳＭＡコネクタ
制御              出力    １    Ｄ９コネクタ
電源              入力    １    ２３０ＶAC又は１２ＶDC
機械式
ケースタイプ      −      −    ラック１９インチ、１Ｕ
表５．９  受信機ユニットのインターフェイス                  
【０１３１】
５．４  ＣＣＤカメラ及びフレームグラバー
ＣＣＤカメラ及びフレームグラバーは、ビーコン信号の検出に用いられている。これらは、両方共、在庫品装置から選択されている。
【０１３２】
５．４．１  ＣＣＤカメラ
適当に用いたＣＣＤカメラは、ソニー社のＸＣ−７５ＣＥである。走査は、２：１インターレースモード及び非インターレースモードの両方で動作する６２５ライン方式である。
【０１３３】
５．４．２  フレームグラバー
フレームグラバー７１４（図７参照）は、イメージング・テクノロジー・インコーポレイテッド社によって製造されたモデルＩＣ−ＰＣＩ−２．０に同社により製造されたＡＭ−ＶＳ捕捉モジュールを加えたものが適当である。
【０１３４】
６．  結論
例示の通信端末装置は、以下の特徴を有している。
【０１３５】
・全部で３つの送信機ビームが、大気のシンチレーションの効果を減少させるために用いられる。
・リレーレンズが、所望のＲ−Ｃ望遠鏡設計の利用を可能にするために導入された。電気及び電子装置のために適宜市販の在庫品コンポーネントが用いられる。当業者には理解されるように、宇宙用途には他のこれらに均等なコンポーネントを使用できる。
・説明した実施形態では、説明の目的上、２．５ギガビット／秒での光通信試験を実施するために単純な手動照準及び追従システムが用いられている。但し、非手動式のシステムも又使用できることは理解されよう。
【０１３６】
これらの特徴は基本的には、ＩＳＬ実施形態と比較して、アーキテクチャ及び端末装置の機能性を改変していない。これらの特徴は、地上環境条件下におけるリンクの利用可能性を向上させている。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の一特徴による光空間通信システムの略図である。
【図２】本発明の一実施形態としての地上デモンストレータ用のハードウェアツリー図である。
【図３（ａ）】地上デモンストレータの光学的構成の略図である。
【図３（ｂ）】地上デモンストレータにおける１５５０ｎｍの送信状態を示す光学的レイアウト図である（３つのビームのうち１つしか示さず）。
【図３（ｃ）】Ｒｘ望遠鏡のところでのビーム形状（１５５０ｎｍ）を示す図（３つのビームのうち１つしか示さず）である。
【図３（ｄ）】１５５０ｎｍのところにおける受信状態を示す光学的レイアウト図（３つのビームのうち１つしか示さず）である。
【図３（ｅ）】１５５０ｎｍでの受信状態を示すスポット図（３つのビームのうち１つしか示さず）である。
【図３（ｆ）】８３０ｎｍでのビーコンの送信状態を示す光学的レイアウト図である。
【図３（ｇ）】Ｒｘ望遠鏡のところでのビーム形状（８３０ｎｍでのビーコン）を示す図である。
【図３（ｈ）】８３０ｎｍでのビーコンの受信状態を示す光学的レイアウト図である。
【図３（ｉ）】８３０ｎｍのビーコンの受信状態を示すスポット図である。
【図４】光学コンポーネントの位置を示す図（Ｔｘだけが示されている）であり、（ａ）は、縦断面図、（ｂ）は、背面図である。
【図５】Ｒ−Ｃ望遠鏡の光学的レイアウト図である。
【図６】望遠鏡組立体を示す図であり、（ａ）は、縦断面図、（ｂ）は、正面図である。
【図７】地上デモンストレータ用の屋内ユニットのハードウェアツリー図である。
【図８】地上デモンストレータ用の送信機の機能ブロック図である。
【図９】地上デモンストレータ用の送信機ユニット屋内布線を示す図である。
【図１０】地上デモンストレータ用の受信機の機能ブロック図である。
【図１１】地上デモンストレータの−２５ｄＢピーク受信出力における消光比の関数としてのビット誤り率（ＢＥＲ）を示す図である。
【図１２】地上デモンストレータ用の８．２消光比におけるピーク受信出力の関数としてのＢＥＲを示す図である。
【図１３】受信機屋内ユニットの内部ケーブル結線を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図３（ｄ）】
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【図３（ｅ）】
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【図３（ｆ）】
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【図３（ｇ）】
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【図３（ｈ）】
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【図３（ｉ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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