(57)【要約】【課題】太陽光に無関係に光信号を無線伝送する光無線通信システムを提供することにある。【解決手段】本発明は自由空間をレーザ光を用いて通信を行う光無線通信システムにおいて、光無線送信機側で、偏波方向が互いに直交関係にある２つの半導体レーザに、入力データ信号に応じて相補的に強度変調を行い、光無線受信機側において、偏光分離プリズムにより偏波分離プリズムにより偏波分離し、直列に配置した２つのフォトダイオードの中間点を電流電圧変換することにより、偏波分離した光信号電流の差信号のみ電圧に変換して、データ信号を得るものである。【選択図】　図１
2004032461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光無線送信機と光無線受信機との間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムにおいて、
前記光無線送信機は、
第１の半導体レーザと、
この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、
前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備し、
前記光無線受信機は、前記光無線送信機から入射した光の偏波を互いに直交した第１の偏波光と第２の偏波光に分離する分波器と、
これら第１の偏波光と第２の偏波光が入力され、偏波の方向に応じてマークとスペースが識別される出力データ信号を得るデータ信号再生部とを具備することを特徴とする光無線通信システム。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記入力データ信号のマークとスペースに対応して電流源の電流を切り替えるようにしたトランジスタ差動電流スイッチ回路の正論理出力と負論路出力により、前記第１の半導体レーザ及び前記第２の半導体レーザのそれぞれを駆動するようにしたことを特徴とする請求項１記載の光無線通信システム。
【請求項３】
前記データ信号再生部は、
前記第１の偏波光を受光し、そのカソードに正の電源が接続した第１のフォトダイオードと、
前記第２の偏波光を受光し、そのアノードに負の電源が接続した第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードのアノードと第２のフォトダイオードのカソードが、その入力部に接続された電流電圧変換器とを具備し、
第１のフォトダイオードのアノードの出力と第２のフォトダイオードのカソードの出力との差を検出することを特徴とする請求項１記載の光無線通信システム。
【請求項４】
光無線送信機と光無線受信機との間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられる前記光無線送信機の送信部が、
第１の半導体レーザと、
この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、
前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備することを特徴とする光無線送信機。
【請求項５】
光無線送受信機間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられる前記光前記光無線送受信機の送信部が、
第１の半導体レーザと、
この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、
前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備し、
光無線送受信機の受信部が、
前記他の光無線送受信機から入射した光の偏波を互いに直交した第１の偏波光と第２の偏波光に分離する分波器と、
これら第１の偏波光と第２の偏波光が入力され、偏波の方向に応じてマークとスペースが識別される出力テータ信号を得るデータ信号再生部とを具備することを特徴とする光無線送受信機。
【請求項６】
第１の光無線送受信機と第２の光無線送受信機との間で光を用いて無線通信を行うとともに、前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に送信するときに前記第２の光送受信機に設けられた反射板による反射波を用いて前記第１の光送受信機が前記第２の光送受信機に対する方向調整を行う光無線通信システムにおいて、
前記第１の光無線送受信機は
第１の半導体レーザと、
この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、前記入力データ信号のマークとスペースに対応して可変電流源の電流を切り替えるようにしたトランジスタ差動電流スイッチ回路の正論理出力又は負論路出力により、前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させるとともに、所定の周波数の信号で前記可変電流源の電流量を変調し、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、
前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とからなる送信部と、
前記第２の光送受信機から反射した反射光及び前記第２の光送受信機からの受信光をそれぞれその偏波を互いに直交した第１の偏波光と第２の偏波光に分離する分波器と
前記第１の偏波光を受光し、そのカソードに正の電源が接続した第１のフォトダイオードと、
前記第２の偏波光を受光し、そのアノードに負の電源が接続した第２のフォトダイオードと、
前記第２のフォトダイオードのアノードに接続され、一端が設置されたコンデンサと、
前記第２のフォトダイオードのアノードに接続された第２の電流電圧変換器と、この第２の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号が入力され、これら第２の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号とを同期検波する同期検波器とを具備し、
前記同期検波器の検波出力が最大となるように前記第１の光無線送受信機の前記第２の光無線送受信機に対する方向調整を行うことを特徴とする光無線通信システム。
【請求項７】
前記特定の低周波信号の角周波数とコンデンサの容量との積が０．０２以下であることを特徴とする請求項６記載の光無線通信システム。
【請求項８】
前記第１の光無線送受信機の前記所定の周波数は、対向する前記第２の光無線送受信機の所定の周波数と異なることを特徴とする請求項６記載の光無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を自由空間で送受信する際に太陽光などの背景光雑音の影響を受けにくいポイントトゥポイント光無線通信システム、光無線送受信機、光無線送信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自由空間を介して光信号の送受信を行う光無線通信システムは、光ファイバなどの敷設が困難で、かつ、電波が使用できない領域での通信システムとして有望視されている。例えば、病院など無線機器の使用が制限されている領域において、光ファイバ敷設などの大規模な工事を行わずにビル間で簡単にデータ通信を行うことができる。また、電波を利用する場合には無線免許が必要であり、通信事業者以外の企業や個人が自由にデータ通信することができなかった。しかし、光無線通信システムでは、個人や企業が自由にデータ通信ができると言う利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、光無線送受信機１対を設置することにより、簡単に相互のデータ通信ができる。しかしながら、光無線送受信機の設置位置では１対の光無線送受信機リンクの延長線上に太陽が入ってしまうことにより、データ通信ができない時間帯が生ずる可能性があった。そのため、従来、太陽光が光無線送受信機に入らないような設置方向を選んで光無線送受信機を設置しなければならないという制約があった。あるいは、特開平１０−１０７５５６号公報に示すように光信号用の受光素子とバイアス回路用の受光素子と抵抗を並列した回路を直列接続することにより、太陽光などの直射日光時に受光素子にかかるバイアス電圧を高くすることにより太陽光の影響軽減するものがあるが、回路構成が複雑になる欠点があった。
【０００４】
本発明は、光無線送受信機の設置方向の制約を無くすという点を考慮してなされたもので、簡単な構成により太陽光による背景光雑音があっても正常にデータ通信が行える光無線通信システム、光無線送受信機及び光無線送信機を提案しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光無線通信システムは、光無線送信機と光無線受信機との間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムにおいて、前記光無線送信機は、第１の半導体レーザと、この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備し、前記光無線受信機は、前記光無線送信機から入射した光の偏波を互いに直交した第１の偏波光と第２の偏波光に分離する分波器と、これら第１の偏波光と第２の偏波光が入力され、偏波の方向に応じてマークとスペースが識別される出力データ信号を得るデータ信号再生部とを具備することを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の光無線通信システムは、第１の光無線送受信機と第２の光無線送受信機との間で光を用いて無線通信を行うとともに、前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に送信するときに前記第２の光送受信機に設けられた反射板による反射波を用いて前記第１の光送受信機が前記第２の光送受信機に対する方向調整を行う光無線通信システムにおいて、前記第１の光無線送受信機は第１の半導体レーザと、この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、前記入力データ信号のマークとスペースに対応して可変電流源の電流を切り替えるようにしたトランジスタ差動電流スイッチ回路の正論理出力又は負論路出力により、前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させるとともに、所定の周波数の信号で前記可変電流源の電流量を変調し、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とからなる送信部と、前記第２の光送受信機から反射した反射光及び前記第２の光送受信機からの受信光をそれぞれその偏波を互いに直交した第１の偏波光と第２の偏波光に分離する分波器と、前記第１の偏波光を受光し、そのカソードに正の電源が接続した第１のフォトダイオードと、前記第２の偏波光を受光し、そのアノードに負の電源が接続した第２のフォトダイオードと、前記第２のフォトダイオードのアノードに接続され、一端が設置されたコンデンサと、前記第２のフォトダイオードのアノードに接続された第２の電流電圧変換器と、この第２の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号が入力され、これら第２の電流電圧変換器の出力と前記所定の周波数の信号とを同期検波する同期検波器とを具備し、前記同期検波器の検波出力が最大となるように前記第１の光無線送受信機の前記第２の光無線送受信機に対する方向調整を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の光無線送信機は光無線送信機と光無線受信機との間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられるものであり、その送信部が、第１の半導体レーザと、この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の光無線送受信機は光無線送受信機間で光を用いて無線通信を行う光無線通信システムに用いられるものであり、その送信部が、第１の半導体レーザと、この第１の半導体レーザの偏波と直交する偏波を有する第２の半導体レーザと、入力データ信号のマークとスペースに対応して前記前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザを駆動させ、互いに偏波の直交した光を前記第１の半導体レーザ又は第２の半導体レーザから発生させる駆動手段と、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザからそれぞれ出力する光を結合する合波器とを具備し、その受信部が、前記他の光無線送受信機から入射した光の偏波を互いに直交した第１の偏波光と第２の偏波光に分離する分波器と、これら第１の偏波光と第２の偏波光が入力され、偏波の方向に応じてマークとスペースが識別される出力テータ信号を得るデータ信号再生部とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る第１の実施の形態を図を用いて説明する。図１は本発明の光無線通信システムの第１の実施の形態を示す。
【００１０】
図１において第１の光無線送受信機１００及び第２の光無線送受信機２００はそれぞれ送信部（１０１，２０１）と受信部（１０２，２０２）とから構成され、第１の光無線送受信機１００と第２の光無線送受信機２００は同様な構成である。さらに、第１の光無線送受信機１００と第２の光無線送受信機２００とは光無線通信が行える対向した位置に配置され、第１の光無線送受信機１００と第２の送受信機２００とは相互に通信を行っており、ここでは第１の光無線送受信機１００から第２の光無線送受信機２００に対する光無線通信を行っているとして説明する。
【００１１】
第１の光無線送受信機１０１の送信部１０１に入力するデータ信号をバッファアンプ１−１により増幅する。増幅されたデータ信号にしたがって電流源２−１の電流Ｉｐを第１のバイポーラトランジスタ３−１と第２のバイポーラトランジスタ４−１で構成する差動スイッチ回路で切り替える。すなわち、第１のバイポーラトランジスタ３−１のベースに入力するデータ信号が‘Ｈ’の場合には第１のバイポーラトランジスタ３−１は’ＯＮ’となり、第２のバイポーラトランジスタ４−１は’ＯＦＦ’となる。
【００１２】
第１のバイポーラトランジスタ３−１のコレクタには、第１の半導体レーザ５−１のカソードと第１の半導体レーザ５−１にバイアス電流を供給する第１のバイアス電流源７−１が接続されている。
【００１３】
また、第２のバイポーラトランジスタ４−１のコレクタには、第２の半導体レーザ６−１のカソードと第２の半導体レーザ６−１にバイアス電流を供給する第２のバイアス電流源８−１が接続されている。
【００１４】
第１の半導体レーザから出力する偏波は図１に示すように紙面に平行であるものとし、第２の半導体レーザから出力する偏波は図１に示すように紙面に垂直であるとする。すなわち、第１の半導体レーザから出力する偏波と第２の半導体レーザから出力する偏波は直交関係にある。直交する２つの半導体レーザの出力光を偏光プリズム９−１により合波し、第１の光無線送受信機１００の出力として、第２の光無線送受信機２００に送出する。
【００１５】
直交する偏波で出力する第１の半導体レーザ３−１と第２の半導体レーザ４−１は、第１の光無線送受信機に入力するデータ信号により互いに相補的に光を出力する。すなわち、入力データ信号が’Ｈ’の場合、第１のバイポーラトランジスタ３−１が’ＯＮ’となり、電流源２−１の電流Ｉｐは、第１の半導体レーザに流れ光が出力される。この時、第２のバイポーラトランジスタ４−１は‘ＯＦＦ’となり、第２の半導体レーザ６−１には第２のバイアス電流源８−１の電流Ｉｂ２のみ印加され、バイアス発光のみとなる。
【００１６】
次に、入力データが’Ｌ’の場合、第１のバイポーラトランジスタ３−１が’ＯＦＦ’となり、第１の半導体レーザ５−１には、第１のバイアス電流源７−１の電流Ｉｂ１のみとなり、バイアス発光のみとなる。一方、第２のバイポーラトランジスタ４−１が’ＯＮ’となり、電流源２−１の電流Ｉｐは、第２の半導体レーザ６−１に流れ光が出力される。
【００１７】
その結果、偏光プリズム９−１の出力は第１の光送信機１００に入力されるデータが、’Ｈ’の場合には、紙面に平行の偏波の光が出力され、’Ｌ’の場合には、紙面に垂直の偏波の光が出力され直交関係を保つ。
【００１８】
偏光プリズム９−１から出力された信号光は、図示しないレンズを介して空間に出力され、第１の光送信機１００と対向する位置に設けられた第２の光無線送受信機２００の図示しないレンズにより集光され受信部２０２に入力される。
【００１９】
第２の光受信機２００の受信部２０２は、第１の光送信機１００からの信号光を偏波分離プリズム１０−２により直交する偏波に分離する。紙面に水平の偏波の光は直進して、第１のフォトダイオード１１−２に入力される。一方、紙面に垂直の偏波の光は、反射して第２のフォトダイオード１２−２に入力される。
【００２０】
第１のフォトダイオード１１−２のカソードは正の電源１３−２に接続される。また、第２のフォトダイオード１２−２のアノードは負の電源１４−２に接続される。さらに、第１のフォトダイオード１１−２のアノードと第２のフォトダイオード１２−２のカソードとは電流電圧変換器１５−２の入力に接続されている。
【００２１】
第２の光無線送受信機２００の受信部２２−１に紙面に垂直な偏波の光電力に比較し、紙面に平行な偏波の光電力が大きい光が入力すると、第１のフォトダイオード１１−２の光電流は第２のフォトダイオード１２−２の光電流より大きくなる。この光電流は電流電圧変換器１５−２の入力側に流れ込み、電流電圧変換器１５−２の出力側に電圧が出力される。
【００２２】
逆に、第２の光無線送受信機２００の受信部２２−１に紙面に水平な偏波の光電力に比較し、紙面に垂直な偏波の光電力の方が大きい光が入力すると、第２のフォトダイオード１２−２の光電流は、第１のフォトダイオード１１−２の光電流より大きくなる。この光電流は、電流電圧変換器１５−２の入力側から流れ出し、電流電圧変換器の出力には、前述とは逆の極性の電圧が出力される。
【００２３】
第１の光無線送受信機１００から出力される信号光は第１の光無線送受信機１００に入力するデータ信号が’Ｈ’の場合は紙面に平行した偏波となり、‘Ｌ’の場合は紙面に垂直な偏波となる。出力された信号光は空間を伝送されるため、光ファイバ中の伝播のように偏波状態が変化することはない。したがって、第１の光無線送受信機１００に’Ｈ’のデータが入力されると、第２の光無線送受信機２００では紙面に平行な偏波の信号光が入力される。第２の光無線送受信機では第１のフォトダイオード１１−２からの光電流が支配的となり、電流電圧変換器１５−２の入力側に光電流が流れ込み、電流電圧変換器１５−２の出力が’Ｈ’となる。
【００２４】
一方、第１の光無線送受信機１００に’Ｌ’のデータが入力されると、第１の光無線送受信機１００から紙面に垂直な偏波の信号光が出力される。第２の光無線送受信機２００には、紙面に垂直な偏波の信号光が入力される、第２のフォトダイオード１２−２からの光電流が支配的となり、電流電圧変換器１５−２の入力側から光電流が流れ出し、電流電圧変換器１５−２の出力が’Ｌ’となる。
【００２５】
以上に示したように、第２の光無線送受信機２００では第１の光無線送受信機１００の入力データに対応したデータ信号が出力されることになる。
【００２６】
ここで、第２の光無線送受信機２００には第１の光送信機１００から出力される信号光以外の種々の背景光が入力される。背景光の中で、もっとも電力密度が高く問題となる太陽光が対向の第１の光無線送受信機の出力信号光と同時に第２の光無線送受信機２００に入力される場合を考える。
【００２７】
第２の光無線送受信機２００に入力される信号光は、偏波分離プリズム１０−２によって紙面に平行な偏波の信号光と、紙面に垂直な偏波の信号光に分離される。対向する第１の光無線送受信機１００からの信号光は、上述したように、第１の光無線送受信機１００に入力されるデータ信号に依存して偏波が水平と垂直に変化する。一方、太陽光などの背景光は偏波方向がランダムである。
【００２８】
したがって、偏波分離プリズム１０−２で分離される２つの偏波の背景光電力は２つに分離される。２つに分離された太陽光などの背景光は、第１のフォトダイオード１１−２と第２のフォトダイオード１２−２にそれぞれ入力される。２つに分離された背景光の電力がほぼ等しい場合には、第１のフォトダイオード１１−２に流れる背景光による光電流と第２のフォトダイオード１２−２に流れる背景光による光電流がほぼ等しくなる。その結果、電流電圧変換器１５−２の入力側に流入する光電流が打ち消しあい、背景光による電圧が出力されない。
【００２９】
したがって、第２の光無線送受信機２００は信号光に背景光が含まれている場合にも、背景光の影響を受けずに信号光に従う電圧を出力することが可能となる。
【００３０】
また、第１の光無線送受信機１００に入力するデータ信号が’Ｈ’の場合と’Ｌ’の場合に、第２の光無線送受信機２００の電流電圧変換器１５−２の入力電流の方向が互いに逆方向となる。すなわち、電流電圧変換器１５−２の出力を逆極性電圧を出力するようにできる。このため、第２の光無線送受信機２００の受信部２０２からの出力を交流結合で構成することが可能となる。第２の光無線送受信機２００を交流結合で構成することにより、広ダイナミックレンジな光無線送受信機を実現することができる。
【００３１】
ここで、第１の光無線送受信機１００に入力するデータが’Ｈ’の場合に、第１の光無線送受信機１００は紙面に平行な偏波光を出力し、第２の光受信機２００では、紙面に平行な偏波光を受けた場合に、’Ｈ’を出力する例を示した。データと偏波の関係は、単なる一例であり、’Ｌ’の場合に平行な偏波というように、変形例は種々考えられる。また、偏波に関して、紙面に平行と垂直という例を示した。しかし、第１の光無線送受信機１００から出力される偏波は、直交関係にあれば何れでも良い。
【００３２】
また、第１の光無線送受信機１００の送信部１０１の出力に４分の１波長板などを挿入することにより右回り円偏波と左回り円偏波の組み合わせでも良い。この場合、対向する第２の光無線送受信機２００の受信部２０２の入力に４分の１波長板を挿入して、直線偏波に戻してから偏波分離プリズムにて偏波を分離することが考えられる。
【００３３】
また、第１の光送信機１００はバイポーラトランジスタの差動電流スイッチにより、２つの半導体レーザに流す電流をスイッチする例を示した。差動電流スイッチは、電界効果トランジスタのペアで構成しても良い。
【００３４】
また、図１に示す実施の形態では、電流源２−１の電流を差動電流スイッチで切り替える例を示した。しかし、２つの半導体レーザを相補的に動作させられる構成であれば、どのような回路構成であっても良い。
【００３５】
以上は、第１の光無線送受信機１００から第２の光無線送受信機２００に対する光無線通信を行っていることについて説明したが、第２の光無線送受信機２００から第１の光無線送受信機１００に対する光無線通信も同様におこなわれ、第１の光無線送受信機１００と第２の送受信機２００とは相互に相互に通信を行うことができる。
【００３６】
すなわち、第２の光無線送受信機２００の送信部２２−１に入力データを入力すると送信部２２−１を構成するバッファアンプ１−２、電流源２−２、第１のバイポーラトランジスタ３−２、第２のバイポーラトランジスタ４−２、第１の半導体レーザ５−２、第２の半導体レーザ６−２、第１のバイアス電流源７−２、第２のバイアス電流源８−２、偏光プリズム９−２により直交した偏波をもった信号光として送出し、この信号光を第１の光無線送受信機１００の受信部１０１で受光して受信部１０１を構成する偏光分離プリズム１２−１、第１のフォトダイオード１１−１、第２のフォトダイオード１２−１、正の電源１３−１、負の電源１４−１、電流電圧変換器１５−１により受信データを得ることができる。
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態に係る光無線通信システムについて説明する。図２は、第２の実施の形態に係る光無線送受信機の構成を示す図である。
【００３７】
図２において第１の光無線送受信機３００及び第２の光無線送受信機４００はそれぞれ送信部（３０１，４０１）と受信部（３０２，４０２）とから構成され、第１の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００は同様な構成である。さらに、第１の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００とは光無線通信が行える対向した位置に配置され、第１の光無線送受信機３００と第２の送受信機４００とは相互に相互に通信を行っている。
【００３８】
また、第１の光無線送受信機３００と第２の送受信機４００は図３に示すような反射板５１を有しており、反射板５１の近傍には信号光を送出する出光部５２と信号光を受信する受光部５３を設け、第１の光無線送受信機３００が第２の送受信機４００へ出光部５２から信号光を送出すると、信号光の一部は受光部５３により受信され、一部は反射板５１に反射して反射光として第１の光無線送受信機３００に戻り、この戻り光により第１の光受信機３００と第２の光受信機４００とはトラッキングをとっている。
【００３９】
図２では第１の送受信機３００から第２の光無線送受信機４００に対する光無線通信を行っている場合について述べる。
【００４０】
図２に示した第１の光無線送受信機３００及び第２の光無線送受信機は、バッファアンプ（２１−１，２１−２）、第１のバイポーラトランジスタ（２３−１，２３−２）、第２のバイポーラトランジスタ（２４−１，２４−２）、第１の半導体レーザ（２５−１，２５−２）、第２の半導体レーザ（２６−１，２６−２）、第１のバイアス電流源（２７−１，２７−２）、第２のバイアス電流源（２８−１，２８−２）、偏光プリズム（２９−１，２９−２）、偏光分離プリズム（３０−１，３０−２）、第１のフォトダイオード（３１−１，３１−２）、第２のフォトダイオード（３２−１，３２−２）、正の電源（３３−１，３３−２）、第１の電流電圧変換器（３５−１，３５−２）は、図１に示した第１の実施の形態の第１の光無線送受信機１００及び第２の光無線送受信機２００のバッファアンプ（１−１，１−２）、第１のバイポーラトランジスタ（３−１，３−２）、第２のバイポーラトランジスタ（４−１，４−２）、第１の半導体レーザ（５−１，５−２）、第２の半導体レーザ（６−１，６−２）、第１のバイアス電流源（７−１，７−２）、第２のバイアス電流源（８−１，８−２）、偏光プリズム（９−１，９−２）、偏光分離プリズム（１０−１，１０−２）、第１のフォトダイオード（１１−１，１１−２）、第２のフォトダイオード（１２−１，１２−２）、正の電源（１３−１，１３−２）、電流電圧変換器（１５−１，１５−２）と実質的に同様であるため、ここでは動作の詳細な説明を省略する。
【００４１】
第２の実施の形態の光無線送受信機と第１の実施の形態の光無線送受信機との相違点は、第１のバイポーラトランジスタ（２３−１，２３−２）と第２のバイポーラトランジスタ（２４−１，２４−２）で構成する差動電流スイッチの可変電流源（２２−１，２２−２）の電流値Ｉｐが、低周波信号源（２７−１，２７−２）によって正弦状に変化させ得る点と第２のフォトダイオード（３２−１，３２−２）のアノード側に第２の電流電圧変換器（３６−１，３６−２）とコンデンサ（３９−１，３９−２）が接続され、低周波信号源（２７−１，２７−２）及び第２の電流電圧変換器（３６−１，３６−２）の出力信号が同期検波器（３８−１，３８−２）に供給されている点である。
【００４２】
第１の光無線送受信機３００の送信部３０１では、低周波信号源３７−１から出力する振幅と周波数で可変電流源２２−１の出力電流値が変調を受ける。この可変電流源２２−１の電流値Ｉｐの変化により、第１の半導体レーザ２５−１と第２の半導体レーザ２６−１は図４に示すように低周波の強度変調がなされる。
【００４３】
偏光プリズム２９−１により直交する２つの半導体レーザ光が合波され、第１の光無線送受信機３００の送信部３０１から信号光として図示していないレンズを介して、大気中に出力される。
【００４４】
大気中に出力された信号光は対向する第２の光無線送受信機４００に到達する。
【００４５】
送出された信号光は、第２の光無線送受信機４００に設けられた反射板５０１により、一部が反射され、再度、第１の光無線送受信機３００に戻ってくる。なお、この反射光は上述したように第１の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００とのトラッキングに用いられる。
【００４６】
次に、第１の光無線送受信機３００の受信部３０２の動作について示す。受信部３０２では上述した第２の光無線送受信機４００からの反射光と第２の光無線送受信機４００の送出部４０１から送出された信号光が同時に受信される。なお、この第２の光無線送受信機４００の送出部４０１から送出される信号光は、上述した第１の光無線送受信機３００の送出部３０１と同様に送出部４０１に入力されるテータ信号を直交した偏波をもった信号光として送出している。
【００４７】
第１の光無線送受信機３００の受信部３０１では、第２の光無線送受信機４００で反射した反射光は微弱光として受信され、一方、第２の光無線送受信機３００から送出された信号光は強く入射する。
【００４８】
第１の光無線送受信機３００の受信部３０２に到達した反射光は偏波分離プリズム３０−１を介して直交偏波に分離される。分離された紙面に平行な偏波の光は第１のフォトダイオード３１−１で光電流に変換される。また、分離された紙面に垂直な偏波の光は第２のフォトダイオード３２−１で光電流に変換される。
【００４９】
図４に示すように、第１の光無線送受信機３００から送信した両偏波の光は低周波信号により強度変調を受けており、反射光も同様に低周波信号により強度変調を受けている。
【００５０】
したがって、低周波で強度変調を受けた信号電流は同相電流として第２の電流電圧変換器３６−１に入力される。このとき、第２のフォトダイオード３２−１で電流に変換された光電流は高周波成分を多く含むため、コンデンサ３９−１により接地側に流れる。
【００５１】
このとき、低周波信号の角周波数とコンデンサ３９−１の容量との積が０．０２以下に設定するとよい。これは第２の直流変換器３６−１の入力インピーダンスが５０Ωと考えた場合に、低周波で変調を受けた信号電流及び光電流の半分以上が第２の電流変換器３６−１に流れ込むようにするためである。
【００５２】
第１の光無線送受信機３００の受信部３０２に入力する第２の光無線送受信機４００が送出した信号光は、上記と同様に偏波分離プリズム３０−１を介して直交偏波に分離される。
【００５３】
第２の光無線送受信機４００が送出したデータ信号については第１の実施の形態と同様に第１のフォトダイオード３１−１、第２のフォトダイオード３２−１、第１の電流電圧変換器３５−１により信号光の偏波に応じて正負の信号が出力されデータ信号として取り出せる。
【００５４】
また、第２の光無線送受信機４００が送出した同相低周波信号については、反射光の同相低周波信号と同時に第２の電流電圧変換器３６−１に入力する。すなわち、第２の電流電圧変換器３６−１の出力電圧信号には第２の光無線送受信機４００による反射波の低周波信号と第２の光無線送受信機４００の発する低周波信号の２つのスペクトル成分が存在する。
【００５５】
ここで、あらかじめ自局の第１の光無線送受信機３００の低周波信号周波数と第２の光無線送受信機４００の低周波信号周波数を異ならせておくことにより、同期検波器３８−１で第２の電流電圧変換器３６−１の出力信号と低周波信号源３７−１の出力信号とを同期検波し、第１の光無線送受信機３００の反射波の低周波信号周波数成分のみを選択的に抽出し、トラッキング信号を得ることが可能となる。
【００５６】
したがって、反射波の周波数成分が最大となるように、第１の光無線送受信機３００の第２の光無線送受信機４００に対する方向を制御することにより、自動的なトラッキングが可能となる。
【００５７】
ここで、反射板５１は例えば道路に設置されている通称キャッツアイと呼ばれる反射板などを用いることができる。
【００５８】
また、同期検波器３８−１により、第１の光無線送受信機３００の低周波信号周波数成分を選択的に抽出するが、第２の電流電圧変換器３６−１内部にバンドパスフィルタを設けて、予め第１の光無線送受信機３００の低周波成分を抽出するようにしても良い。
【００５９】
さらに、低周波信号の周波数は第１の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００とで異ならせるが、高調波成分が互いにもれこまないように、第１の光無線送受信機３００と第２の光無線送受信機４００の周波数を互いに素の関係としてもよい。
【００６０】
また、低周波信号周波数は太陽光が持っている周波数成分（２Ｍｚ付近、特開平７−１８３８４９の図５参照）よりも高い周波数として、トラッキング制御に太陽光の影響を受け難いようにすることも重要である。
【００６１】
なお、上記実施の形態では送信部と受信部の両方をもち送信及び受信の両方が可能な光無線送受信装置の例を説明したが、上記実施の形態の送信部又は受信部何れか一方をもち、送信又は受信の何れかの動作を行う光無線送信機及び光無線受信機を構成することも可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればデータ信号に偏波方向が互いに直交関係させた変調を行い送信することにより、太陽光などの強い背景光の影響を受けない光無線通信システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光無線送受信機を示す図
【図２】本発明の他の実施の形態に係る光無線送受信機を示す図
【図３】本発明の他の実施の形態に係る反射板を示す図
【図４】本発明の他の実施の形態に係る光無線送受信機から送出される光信号を説明する図
【符号の説明】
１−１、１−２、２１−１、２１−２・・・・バッファアンプ
２−１、２−２、２２−１、２２−２・・・・電流源
３−１、３−２、２３−１、２３−２・・・・第１のバイポーラトランジスタ
４−１、４−２、２４−１、２４−２・・・・第２のバイポーラトランジスタ
５−１、５−２、２５−１、２５−２・・・・第１の半導体レーザ
６−１、６−２、２６−１、２６−２・・・・第２の半導体レーザ
７−１、７−２、２７−１、２７−２・・・・第１のバイアス電流源
８−１、８−２、２８−１、２８−２・・・・第２のバイアス電流源、
９−１、９−２、２９−１、２９−２・・・・偏光プリズム
１０−１、１０−２、３０−１、３０−２・・偏光分離プリズム
１１−１、１１−２、３１−１、３１−２・・第１のフォトダイオード
１２−１、１２−２、３２−１、３２−２・・第２のフォトダイオード
１３−１、１３−２、３３−１、３３−２・・正の電源
１４−１、１４−２、３４−１、３４−２・・負の電源
１５−１、１５−２、３５−１、３５−２・・電流電圧変換器
３６−１、３６−２・・・・・・・・・・・第２の電流電圧変換器
３７−１、３７−２・・・・・・・・・・・低周波信号源
３８−１、３８−２・・・・・・・・・・・位相比較器
３９−１、３９−２・・・・・・・・・・・コンデンサ
５１・・・・・・・・・・・・・・・・・反射板
１００、３００・・・・・・・・・・・・第１の光無線送受信機
１０１、２０１、３０１、４０１・・・・送出部
１０２、２０２、３０２、４０２・・・・受信部
２００、４００・・・・・・・・・・・・第２の光無線送受信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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