JP2000266850A - レーザレーダ装置 - Google Patents
レーザレーダ装置Info
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- JP2000266850A JP2000266850A JP11076588A JP7658899A JP2000266850A JP 2000266850 A JP2000266850 A JP 2000266850A JP 11076588 A JP11076588 A JP 11076588A JP 7658899 A JP7658899 A JP 7658899A JP 2000266850 A JP2000266850 A JP 2000266850A
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- Japan
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- optical
- pulse
- optical pulse
- laser radar
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、小型軽量で電力消費量も少なく、
しかも、宇宙空間に存在するデブリの検出を正確に行な
うことができて、宇宙機器に搭載するのに好適するレー
ザレーダ装置を提供することを目的としている。 【解決手段】送信する光パルスにその波高値を低くしパ
ルス幅を広げるように変調を施し、この変調した光パル
スに対して共役な特性を有する光整合フィルタ１７によ
り、受信した光パルスのパルス幅を圧縮するようにして
いる。
しかも、宇宙空間に存在するデブリの検出を正確に行な
うことができて、宇宙機器に搭載するのに好適するレー
ザレーダ装置を提供することを目的としている。 【解決手段】送信する光パルスにその波高値を低くしパ
ルス幅を広げるように変調を施し、この変調した光パル
スに対して共役な特性を有する光整合フィルタ１７によ
り、受信した光パルスのパルス幅を圧縮するようにして
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、宇宙空間に存在
するデブリ（目標物）を検出するレーザレーダ装置の改
良に関する。
するデブリ（目標物）を検出するレーザレーダ装置の改
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、近年では、被検出空間に
レーザ光を照射し、その反射光のレベルに基づいて、空
間内のデブリを検出するレーザレーダ装置が開発されて
いる。そして、このレーザレーダ装置は、宇宙空間に存
在するデブリの検出にも使用されてきている。
レーザ光を照射し、その反射光のレベルに基づいて、空
間内のデブリを検出するレーザレーダ装置が開発されて
いる。そして、このレーザレーダ装置は、宇宙空間に存
在するデブリの検出にも使用されてきている。
【０００３】ところで、宇宙空間に存在するデブリによ
って反射されたレーザ光の受光レベルは、光通信におけ
る受光レベルよりも数１０ｄＢ程度低くなっている。こ
のため、従来では、照射するレーザ光のレベル、つま
り、レーザ光源に与える送信のためのピーク電力（パル
ス波高値）を非常に大きくし、かつ、受光アンテナの径
を大きくして受光する手段が用いられている。
って反射されたレーザ光の受光レベルは、光通信におけ
る受光レベルよりも数１０ｄＢ程度低くなっている。こ
のため、従来では、照射するレーザ光のレベル、つま
り、レーザ光源に与える送信のためのピーク電力（パル
ス波高値）を非常に大きくし、かつ、受光アンテナの径
を大きくして受光する手段が用いられている。
【０００４】しかしながら、このような手段を講じた従
来のレーザレーダ装置では、システムが単純であるにも
かかわらず、装置の大型化及び大重量化を招くととも
に、消費電力も大きくなるので、宇宙機器に搭載するの
に適さないという問題が生じている。
来のレーザレーダ装置では、システムが単純であるにも
かかわらず、装置の大型化及び大重量化を招くととも
に、消費電力も大きくなるので、宇宙機器に搭載するの
に適さないという問題が生じている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、宇宙空
間に存在するデブリを検出する従来のレーダレーザ装置
では、大型で重量が重くなり電力消費量も大きいので、
宇宙機器に搭載するには実用的でないという問題を有し
ている。
間に存在するデブリを検出する従来のレーダレーザ装置
では、大型で重量が重くなり電力消費量も大きいので、
宇宙機器に搭載するには実用的でないという問題を有し
ている。
【０００６】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、小型軽量で電力消費量が少なく、しか
も、宇宙空間に存在するデブリの検出を正確に行なうこ
とができて、宇宙機器に搭載するのに好適する極めて良
好なレーザレーダ装置を提供することを目的とする。
されたもので、小型軽量で電力消費量が少なく、しか
も、宇宙空間に存在するデブリの検出を正確に行なうこ
とができて、宇宙機器に搭載するのに好適する極めて良
好なレーザレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザレ
ーダ装置は、光パルスにその波高値を低くしパルス幅を
広げるように変調を施して送信する送信手段と、この送
信手段で変調した光パルスに対して共役な特性を有し、
受信した光パルスのパルス幅を圧縮する光整合フィルタ
と、この光整合フィルタの出力をベースバンド信号に変
換する変換手段とを有する受信手段とを備えるようにし
たものである。
ーダ装置は、光パルスにその波高値を低くしパルス幅を
広げるように変調を施して送信する送信手段と、この送
信手段で変調した光パルスに対して共役な特性を有し、
受信した光パルスのパルス幅を圧縮する光整合フィルタ
と、この光整合フィルタの出力をベースバンド信号に変
換する変換手段とを有する受信手段とを備えるようにし
たものである。
【０００８】上記のような構成によれば、送信する光パ
ルスにその波高値を低くしパルス幅を広げるように変調
を施し、この変調した光パルスに対して共役な特性を有
する光整合フィルタで、受信した光パルスのパルス幅を
圧縮するようにしたので、ピークパワーの小さなレーザ
光源でも好感度の受信が可能となり、消費電力を少なく
することができ、ひいては小型軽量化が促進され宇宙機
器に搭載するのに好適するものとなる。
ルスにその波高値を低くしパルス幅を広げるように変調
を施し、この変調した光パルスに対して共役な特性を有
する光整合フィルタで、受信した光パルスのパルス幅を
圧縮するようにしたので、ピークパワーの小さなレーザ
光源でも好感度の受信が可能となり、消費電力を少なく
することができ、ひいては小型軽量化が促進され宇宙機
器に搭載するのに好適するものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図１において、Ｍ
系列の光データは、変調器１１に供給され、所定周波数
のクロックＣＬＫに基づいて、パルス波高値が低くパル
ス幅が長い光パルスに変換される。この変調器１１から
出力される光パルスは、光増幅器１２で増幅され、サー
キュレータ１３を介した後、光アンテナ１４から送信さ
れる。
いて図面を参照して詳細に説明する。図１において、Ｍ
系列の光データは、変調器１１に供給され、所定周波数
のクロックＣＬＫに基づいて、パルス波高値が低くパル
ス幅が長い光パルスに変換される。この変調器１１から
出力される光パルスは、光増幅器１２で増幅され、サー
キュレータ１３を介した後、光アンテナ１４から送信さ
れる。
【００１０】宇宙空間に存在するデブリ１５により反射
された微弱な光パルスは、光アンテナ１４で受信され、
サーキュレータ１３を介して低雑音光増幅器１６により
増幅された後、光整合フィルタ１７に供給される。この
光整合フィルタ１７は、詳細は後述するが、上記変調器
１１で変調された光パルスと位相特性が共役関係に設定
されており、低雑音光増幅器１６から供給される光パル
スを圧縮する機能を有している。
された微弱な光パルスは、光アンテナ１４で受信され、
サーキュレータ１３を介して低雑音光増幅器１６により
増幅された後、光整合フィルタ１７に供給される。この
光整合フィルタ１７は、詳細は後述するが、上記変調器
１１で変調された光パルスと位相特性が共役関係に設定
されており、低雑音光増幅器１６から供給される光パル
スを圧縮する機能を有している。
【００１１】そして、この光整合フィルタ１７で圧縮さ
れた光パルスは、フロントエンド１８で検波されること
によりベースバンド信号に変換され、ベースバンド増幅
器１９に供給される。このベースバンド増幅器１９は、
入力されたベースバンド信号を、ベースバンド信号処理
回路１９ａにより、同期抽出回路１９ｂで抽出した同期
信号に基づいて信号処理することによって、デブリ１５
までの距離を示すランジデータを生成するとともに、同
期信号の位相誤差からデブリ１５の遠近移動を示すドッ
プラーデータを生成している。
れた光パルスは、フロントエンド１８で検波されること
によりベースバンド信号に変換され、ベースバンド増幅
器１９に供給される。このベースバンド増幅器１９は、
入力されたベースバンド信号を、ベースバンド信号処理
回路１９ａにより、同期抽出回路１９ｂで抽出した同期
信号に基づいて信号処理することによって、デブリ１５
までの距離を示すランジデータを生成するとともに、同
期信号の位相誤差からデブリ１５の遠近移動を示すドッ
プラーデータを生成している。
【００１２】ここで、Ｍ系列の光データを変調器１１で
変調した、パルス波高値が低くパルス幅が長い光パルス
のスペクトルは、広い周波数帯域に渡って分布してい
る。このため、この光パルスは、同じ波高値で同一パル
ス幅を持つ無変調光パルスに比べて、広い周波数帯域を
持った分だけ大きなエネルギーを有することになる。
変調した、パルス波高値が低くパルス幅が長い光パルス
のスペクトルは、広い周波数帯域に渡って分布してい
る。このため、この光パルスは、同じ波高値で同一パル
ス幅を持つ無変調光パルスに比べて、広い周波数帯域を
持った分だけ大きなエネルギーを有することになる。
【００１３】そして、この変調された光パルスは、その
振幅特性と位相特性とを保持したまま増幅され、光アン
テナ１４から放射される。その後、デブリ１５から反射
された光パルスは、低雑音光増幅器１６で増幅され、変
調器１１で変調された光パルスと位相特性が共役関係に
設定された光整合フィルタ１７に供給されて圧縮される
ことにより、そのレベルが高められる。
振幅特性と位相特性とを保持したまま増幅され、光アン
テナ１４から放射される。その後、デブリ１５から反射
された光パルスは、低雑音光増幅器１６で増幅され、変
調器１１で変調された光パルスと位相特性が共役関係に
設定された光整合フィルタ１７に供給されて圧縮される
ことにより、そのレベルが高められる。
【００１４】図２は、上記光整合フィルタ１７をタップ
ド遅延線で構成した一例を示している。すなわち、上記
低雑音光増幅器１７から出力された光パルスは、入力端
子１７ａを介して、３ｄＢカプラ１７ｂに供給され２分
される。
ド遅延線で構成した一例を示している。すなわち、上記
低雑音光増幅器１７から出力された光パルスは、入力端
子１７ａを介して、３ｄＢカプラ１７ｂに供給され２分
される。
【００１５】この２分された光パルスのうちの一方は、
移相器１７ｃによりπだけ移相された後、直列に接続さ
れた複数の１チップ遅延線１７ｄ１に供給されて順次遅
延される。この１チップ遅延線１７ｄ１の１つの遅延時
間τdは、１．３ｎｓｅｃである。
移相器１７ｃによりπだけ移相された後、直列に接続さ
れた複数の１チップ遅延線１７ｄ１に供給されて順次遅
延される。この１チップ遅延線１７ｄ１の１つの遅延時
間τdは、１．３ｎｓｅｃである。
【００１６】そして、移相器１７ｃから出力された光パ
ルス及び各１チップ遅延線１７ｄ１から出力される光パ
ルスは、それぞれカプラ１７ｅ１を介して取り出され、
スターカプラ１７ｆによって加算される。
ルス及び各１チップ遅延線１７ｄ１から出力される光パ
ルスは、それぞれカプラ１７ｅ１を介して取り出され、
スターカプラ１７ｆによって加算される。
【００１７】また、上記３ｄＢカプラ１７ｂによって２
分された他方の光パルスは、直列に接続された複数の１
チップ遅延線１７ｇ１に供給されて順次遅延される。こ
の１チップ遅延線１７ｇ１の１つの遅延時間τdも、
１．３ｎｓｅｃである。
分された他方の光パルスは、直列に接続された複数の１
チップ遅延線１７ｇ１に供給されて順次遅延される。こ
の１チップ遅延線１７ｇ１の１つの遅延時間τdも、
１．３ｎｓｅｃである。
【００１８】そして、各１チップ遅延線１７ｇ１から出
力される光パルスは、それぞれカプラ１７ｈ１を介して
取り出され、スターカプラ１７ｆによって加算される。
力される光パルスは、それぞれカプラ１７ｈ１を介して
取り出され、スターカプラ１７ｆによって加算される。
【００１９】これにより、スターカプラ１７ｆからは、
光整合フィルタ１７に入力された光パルスを圧縮したレ
ベルの高い光パルスが生成され、出力端子１７ｉを介し
て上記フロントエンド１８に送出される。
光整合フィルタ１７に入力された光パルスを圧縮したレ
ベルの高い光パルスが生成され、出力端子１７ｉを介し
て上記フロントエンド１８に送出される。
【００２０】すなわち、送信される光パルスのＭ系列
と、時間的に順序が逆の関係に設定されたタップド遅延
線は、デブリ１５によって反射された光パルスと相関が
とれると、タップの数だけ加算された高レベルの光パル
スを得ることができる。
と、時間的に順序が逆の関係に設定されたタップド遅延
線は、デブリ１５によって反射された光パルスと相関が
とれると、タップの数だけ加算された高レベルの光パル
スを得ることができる。
【００２１】このため、ピークパワーの小さなレーザ光
源を用いても、好感度の受信を達成することができるよ
うになるので、大きなピークパワーを持つレーザ抗原を
装備したことと等価になる。その結果、大きなピークパ
ワーを持つレーザ光源が不要になるので、消費電力を少
なくすることができるとともに、周辺の光処理回路素子
の処理容量も小さく、素子自体も小型化でき、軽量化を
図ることができる。
源を用いても、好感度の受信を達成することができるよ
うになるので、大きなピークパワーを持つレーザ抗原を
装備したことと等価になる。その結果、大きなピークパ
ワーを持つレーザ光源が不要になるので、消費電力を少
なくすることができるとともに、周辺の光処理回路素子
の処理容量も小さく、素子自体も小型化でき、軽量化を
図ることができる。
【００２２】ここで、送信する光パルスの変調は、Ｍ系
列に限ったものではなく、周波数変調でも可能である。
図３（ａ）は、このように周波数変調が用いられた場合
の、光整合フィルタ１７の構成を示している。
列に限ったものではなく、周波数変調でも可能である。
図３（ａ）は、このように周波数変調が用いられた場合
の、光整合フィルタ１７の構成を示している。
【００２３】すなわち、上記低雑音光増幅器１６から出
力された光パルスは、入力端子１７ｊを介して分波器１
７ｋに供給され、ｎ個の周波数ｆ１〜ｆｎの信号に分離
される。この分離されたｎ個の周波数ｆ１〜ｆｎの信号
は、それぞれ遅延時間が異なる遅延線１７ｌによって遅
延された後、合波器１７ｍにより合波され、出力端子１
７ｎを介して上記フロントエンド１８に供給される。
力された光パルスは、入力端子１７ｊを介して分波器１
７ｋに供給され、ｎ個の周波数ｆ１〜ｆｎの信号に分離
される。この分離されたｎ個の周波数ｆ１〜ｆｎの信号
は、それぞれ遅延時間が異なる遅延線１７ｌによって遅
延された後、合波器１７ｍにより合波され、出力端子１
７ｎを介して上記フロントエンド１８に供給される。
【００２４】図３（ｂ）は、各周波数ｆ１〜ｆｎの信号
の振幅特性を示し、図３（ｃ）は、遅延線１７ｌの遅延
特性を示している。周波数ｆ１の信号に対する遅延時間
τ１が最も短く、以後、上記した１チップ遅延線１７ｄ
１，１７ｇ１と同じ遅延時間τｄづつ長くなり、周波数
ｆｎの信号に対する遅延時間τｎが最も長くなってい
る。この遅延時間の分布は、送信される光パルスの遅延
時間の分布に対して、共役関係となるように設定されて
いる。
の振幅特性を示し、図３（ｃ）は、遅延線１７ｌの遅延
特性を示している。周波数ｆ１の信号に対する遅延時間
τ１が最も短く、以後、上記した１チップ遅延線１７ｄ
１，１７ｇ１と同じ遅延時間τｄづつ長くなり、周波数
ｆｎの信号に対する遅延時間τｎが最も長くなってい
る。この遅延時間の分布は、送信される光パルスの遅延
時間の分布に対して、共役関係となるように設定されて
いる。
【００２５】つまり、送信される光パルスは、その周波
数ｆ１の信号に対する遅延時間τｎが最も長く、周波数
ｆ１の信号に対する遅延時間τ１が最も短くなってい
る。このため、合波器１７ｍでは、全ての周波数ｆ１〜
ｆｎの信号が同時刻に重なり合う、つまり圧縮されるこ
とになり、出力端子１７ｎからは波高値の高い光パルス
を得ることができるようになる。
数ｆ１の信号に対する遅延時間τｎが最も長く、周波数
ｆ１の信号に対する遅延時間τ１が最も短くなってい
る。このため、合波器１７ｍでは、全ての周波数ｆ１〜
ｆｎの信号が同時刻に重なり合う、つまり圧縮されるこ
とになり、出力端子１７ｎからは波高値の高い光パルス
を得ることができるようになる。
【００２６】次に、図４は、この発明の他の実施の形態
を示すもので、図１と同一部分には同一符号を付してい
る。すなわち、デブリ１５で反射され、光アンテナ１４
で受信された光パルスは、サーキュレータ１３を介した
後、フロンドエンド１８に供給されて検波されることに
よりベースバンド信号に変換され、ベースバンド増幅器
２０に供給される。
を示すもので、図１と同一部分には同一符号を付してい
る。すなわち、デブリ１５で反射され、光アンテナ１４
で受信された光パルスは、サーキュレータ１３を介した
後、フロンドエンド１８に供給されて検波されることに
よりベースバンド信号に変換され、ベースバンド増幅器
２０に供給される。
【００２７】このベースバンド増幅器２０は、入力され
たベースバンド信号を、ベースバンド整合フィルタ２０
ａにより、同期抽出回路２０ｂで抽出した同期信号に基
づいて圧縮信号処理することによって、デブリ１５まで
の距離を示すランジデータを生成するとともに、同期信
号の位相誤差からデブリ１５の遠近移動を示すドップラ
ーデータを生成している。
たベースバンド信号を、ベースバンド整合フィルタ２０
ａにより、同期抽出回路２０ｂで抽出した同期信号に基
づいて圧縮信号処理することによって、デブリ１５まで
の距離を示すランジデータを生成するとともに、同期信
号の位相誤差からデブリ１５の遠近移動を示すドップラ
ーデータを生成している。
【００２８】このように、受信された光パルスをベース
バンド信号に変換してから整合フィルタ２０ａでパルス
圧縮することにより、上記した光整合フィルタ１７のよ
うに光の波長レベルでの位相の処理が必要ない分、整合
フィルタ２０ａが技術的に作り易くなる。また、整合フ
ィルタ２０ａには、弾性表面波による分散遅延線を用い
るようにしても良い。
バンド信号に変換してから整合フィルタ２０ａでパルス
圧縮することにより、上記した光整合フィルタ１７のよ
うに光の波長レベルでの位相の処理が必要ない分、整合
フィルタ２０ａが技術的に作り易くなる。また、整合フ
ィルタ２０ａには、弾性表面波による分散遅延線を用い
るようにしても良い。
【００２９】なお、この発明は上記した各実施の形態に
限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。
限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
小型軽量で電力消費量が少なく、しかも、宇宙空間に存
在するデブリの検出を正確に行なうことができ、宇宙機
器に搭載するのに好適する極めて良好なレーザレーダ装
置を提供することができる。
小型軽量で電力消費量が少なく、しかも、宇宙空間に存
在するデブリの検出を正確に行なうことができ、宇宙機
器に搭載するのに好適する極めて良好なレーザレーダ装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るレーザレーダ装置の実施の形態
を示すブロック構成図。
を示すブロック構成図。
【図２】同実施の形態における光整合フィルタの一例を
示すブロック構成図。
示すブロック構成図。
【図３】同実施の形態における光整合フィルタの他の例
を示す図。
を示す図。
【図４】この発明の他の実施の形態を示すブロック構成
図。
図。
１１…変調器、 １２…光増幅器、 １３…サーキュレータ、 １４…光アンテナ、 １５…デブリ、 １６…低雑音光増幅器、 １７…光整合フィルタ、 １８…フロントエンド、 １９，２０…ベースバンド増幅器。
【手続補正書】
【提出日】平成１１年４月１３日（１９９９．４．１
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 レーザレーダ装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、宇宙空間に存在
するデブリ等の目標物を検出するレーザレーダ装置の改
良に関する。
するデブリ等の目標物を検出するレーザレーダ装置の改
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、近年では、被検出空間に
レーザ光を照射し、その反射光のレベルに基づいて、空
間内のデブリ等の目標物を検出するレーザレーダ装置が
開発されている。そして、このレーザレーダ装置は、宇
宙空間に存在するデブリの検出にも使用されてきてい
る。
レーザ光を照射し、その反射光のレベルに基づいて、空
間内のデブリ等の目標物を検出するレーザレーダ装置が
開発されている。そして、このレーザレーダ装置は、宇
宙空間に存在するデブリの検出にも使用されてきてい
る。
【０００３】ところで、宇宙空間に存在するデブリによ
って反射されたレーザ光の受光レベルは、光通信におけ
る受光レベルよりも数１０ｄＢ程度低くなっている。こ
のため、従来では、照射するレーザ光のレベル、つま
り、レーザ光源に与える送信のためのピーク電力（パル
ス波高値）を非常に大きくし、かつ、受光アンテナの径
を大きくして受光する手段が用いられている。
って反射されたレーザ光の受光レベルは、光通信におけ
る受光レベルよりも数１０ｄＢ程度低くなっている。こ
のため、従来では、照射するレーザ光のレベル、つま
り、レーザ光源に与える送信のためのピーク電力（パル
ス波高値）を非常に大きくし、かつ、受光アンテナの径
を大きくして受光する手段が用いられている。
【０００４】しかしながら、このような手段を講じた従
来のレーザレーダ装置では、システムが単純であるにも
かかわらず、装置の大型化及び大重量化を招くととも
に、消費電力も大きくなるので、宇宙機器に搭載するの
に適さないという問題が生じている。
来のレーザレーダ装置では、システムが単純であるにも
かかわらず、装置の大型化及び大重量化を招くととも
に、消費電力も大きくなるので、宇宙機器に搭載するの
に適さないという問題が生じている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、宇宙空
間に存在するデブリ等の小さな目標物を検出する従来の
レーダレーザ装置では、大型で重量が重くなり電力消費
量も大きいので、宇宙機器に搭載するには実用的でない
という問題を有している。
間に存在するデブリ等の小さな目標物を検出する従来の
レーダレーザ装置では、大型で重量が重くなり電力消費
量も大きいので、宇宙機器に搭載するには実用的でない
という問題を有している。
【０００６】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、小型軽量で電力消費量が少なく、しか
も、宇宙空間に存在するデブリ等の小物体の検出を正確
に行なうことができて、宇宙機器に搭載するのに好適す
る極めて良好なレーザレーダ装置を提供することを目的
とする。
されたもので、小型軽量で電力消費量が少なく、しか
も、宇宙空間に存在するデブリ等の小物体の検出を正確
に行なうことができて、宇宙機器に搭載するのに好適す
る極めて良好なレーザレーダ装置を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザレ
ーダ装置は、光パルスにその波高値を低くしパルス幅を
広げるように変調及び増幅を施して送信する送信手段
と、この送信手段で変調した光パルスに対して共役な特
性を有し、受信した光パルスのパルス幅を圧縮する光整
合フィルタと、この光整合フィルタの出力をベースバン
ド信号に変換する変換手段とを有する受信手段とを備え
るようにしたものである。
ーダ装置は、光パルスにその波高値を低くしパルス幅を
広げるように変調及び増幅を施して送信する送信手段
と、この送信手段で変調した光パルスに対して共役な特
性を有し、受信した光パルスのパルス幅を圧縮する光整
合フィルタと、この光整合フィルタの出力をベースバン
ド信号に変換する変換手段とを有する受信手段とを備え
るようにしたものである。
【０００８】上記のような構成によれば、送信する光パ
ルスにその波高値を低くしパルス幅を広げるように変調
を施し、この変調した光パルスに対して共役な特性を有
する光整合フィルタで、受信した光パルスのパルス幅を
圧縮するようにしたので、ピークパワーの小さなレーザ
光源でも高感度の受信が可能となり、消費電力を少なく
することができ、ひいては小型軽量化が促進され宇宙機
器に搭載するのに好適するものとなる。
ルスにその波高値を低くしパルス幅を広げるように変調
を施し、この変調した光パルスに対して共役な特性を有
する光整合フィルタで、受信した光パルスのパルス幅を
圧縮するようにしたので、ピークパワーの小さなレーザ
光源でも高感度の受信が可能となり、消費電力を少なく
することができ、ひいては小型軽量化が促進され宇宙機
器に搭載するのに好適するものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図１において、Ｍ
系列の光データは、変調器１１に供給され、所定周波数
のクロックＣＬＫに基づいて、パルス波高値が低くパル
ス幅が広い光パルスに変換される。この変調器１１から
出力される光パルスは、光増幅器１２で増幅され、サー
キュレータ１３を介した後、光アンテナ１４から送信さ
れる。
いて図面を参照して詳細に説明する。図１において、Ｍ
系列の光データは、変調器１１に供給され、所定周波数
のクロックＣＬＫに基づいて、パルス波高値が低くパル
ス幅が広い光パルスに変換される。この変調器１１から
出力される光パルスは、光増幅器１２で増幅され、サー
キュレータ１３を介した後、光アンテナ１４から送信さ
れる。
【００１０】宇宙空間に存在するデブリ等の目標物１５
により反射された微弱な光パルスは、光アンテナ１４で
受信され、サーキュレータ１３を介して低雑音光増幅器
１６により増幅された後、光整合フィルタ１７に供給さ
れる。この光整合フィルタ１７は、詳細は後述するが、
上記変調器１１で変調された光パルスと位相特性が共役
関係に設定されており、低雑音光増幅器１６から供給さ
れる光パルスを圧縮する機能を有している。
により反射された微弱な光パルスは、光アンテナ１４で
受信され、サーキュレータ１３を介して低雑音光増幅器
１６により増幅された後、光整合フィルタ１７に供給さ
れる。この光整合フィルタ１７は、詳細は後述するが、
上記変調器１１で変調された光パルスと位相特性が共役
関係に設定されており、低雑音光増幅器１６から供給さ
れる光パルスを圧縮する機能を有している。
【００１１】そして、この光整合フィルタ１７で圧縮さ
れた光パルスは、フロントエンド１８で検波されること
によりベースバンド信号に変換され、ベースバンド増幅
器１９に供給される。このベースバンド増幅器１９は、
入力されたベースバンド信号を、ベースバンド信号処理
回路１９ａにより、同期抽出回路１９ｂで抽出した同期
信号に基づいて信号処理することによって、デブリ１５
までの距離を示すレンジデータを生成するとともに、同
期信号の位相誤差からデブリ１５の遠近移動を示すドッ
プラーデータを生成している。
れた光パルスは、フロントエンド１８で検波されること
によりベースバンド信号に変換され、ベースバンド増幅
器１９に供給される。このベースバンド増幅器１９は、
入力されたベースバンド信号を、ベースバンド信号処理
回路１９ａにより、同期抽出回路１９ｂで抽出した同期
信号に基づいて信号処理することによって、デブリ１５
までの距離を示すレンジデータを生成するとともに、同
期信号の位相誤差からデブリ１５の遠近移動を示すドッ
プラーデータを生成している。
【００１２】ここで、Ｍ系列の光データを変調器１１で
変調した、パルス波高値が低くパルス幅が広い光パルス
のスペクトルは、広い周波数帯域に渡って分布してい
る。このため、この光パルスは、同じ波高値で同一パル
ス幅を持つ無変調光パルスに比べて、広い周波数帯域を
持った分だけ大きなエネルギーを有することになる。
変調した、パルス波高値が低くパルス幅が広い光パルス
のスペクトルは、広い周波数帯域に渡って分布してい
る。このため、この光パルスは、同じ波高値で同一パル
ス幅を持つ無変調光パルスに比べて、広い周波数帯域を
持った分だけ大きなエネルギーを有することになる。
【００１３】そして、この変調された光パルスは、その
振幅特性と位相特性とを保持したまま増幅され、光アン
テナ１４から放射される。その後、デブリ１５から反射
された光パルスは、低雑音光増幅器１６で増幅され、変
調器１１で変調された光パルスと位相特性が共役関係に
設定された光整合フィルタ１７に供給されて圧縮される
ことにより、そのレベルが高められる。
振幅特性と位相特性とを保持したまま増幅され、光アン
テナ１４から放射される。その後、デブリ１５から反射
された光パルスは、低雑音光増幅器１６で増幅され、変
調器１１で変調された光パルスと位相特性が共役関係に
設定された光整合フィルタ１７に供給されて圧縮される
ことにより、そのレベルが高められる。
【００１４】図２は、上記光整合フィルタ１７をタップ
ド遅延線で構成した一例を示している。すなわち、上記
低雑音光増幅器１７から出力された光パルスは、入力端
子１７ａを介して、３ｄＢカプラ１７ｂに供給され２分
される。
ド遅延線で構成した一例を示している。すなわち、上記
低雑音光増幅器１７から出力された光パルスは、入力端
子１７ａを介して、３ｄＢカプラ１７ｂに供給され２分
される。
【００１５】この２分された光パルスのうちの一方は、
移相器１７ｃによりπだけ移相された後、直列に接続さ
れた複数の１チップ遅延線１７ｄ１に供給されて順次遅
延される。この１チップ遅延線１７ｄ１の１つの遅延時
間τdは、１．３ｎｓｅｃである。
移相器１７ｃによりπだけ移相された後、直列に接続さ
れた複数の１チップ遅延線１７ｄ１に供給されて順次遅
延される。この１チップ遅延線１７ｄ１の１つの遅延時
間τdは、１．３ｎｓｅｃである。
【００１６】そして、移相器１７ｃから出力された光パ
ルス及び各１チップ遅延線１７ｄ１から出力される光パ
ルスは、それぞれカプラ１７ｅ１を介して取り出され、
スターカプラ１７ｆによって加算される。
ルス及び各１チップ遅延線１７ｄ１から出力される光パ
ルスは、それぞれカプラ１７ｅ１を介して取り出され、
スターカプラ１７ｆによって加算される。
【００１７】また、上記３ｄＢカプラ１７ｂによって２
分された他方の光パルスは、直列に接続された複数の１
チップ遅延線１７ｇ１に供給されて順次遅延される。こ
の１チップ遅延線１７ｇ１の１つの遅延時間τdも、
１．３ｎｓｅｃである。
分された他方の光パルスは、直列に接続された複数の１
チップ遅延線１７ｇ１に供給されて順次遅延される。こ
の１チップ遅延線１７ｇ１の１つの遅延時間τdも、
１．３ｎｓｅｃである。
【００１８】そして、各１チップ遅延線１７ｇ１から出
力される光パルスは、それぞれカプラ１７ｈ１を介して
取り出され、スターカプラ１７ｆによって加算される。
力される光パルスは、それぞれカプラ１７ｈ１を介して
取り出され、スターカプラ１７ｆによって加算される。
【００１９】これにより、スターカプラ１７ｆからは、
光整合フィルタ１７に入力された光パルスを圧縮したレ
ベルの高い光パルスが生成され、出力端子１７ｉを介し
て上記フロントエンド１８に送出される。
光整合フィルタ１７に入力された光パルスを圧縮したレ
ベルの高い光パルスが生成され、出力端子１７ｉを介し
て上記フロントエンド１８に送出される。
【００２０】すなわち、送信される光パルスのＭ系列
と、時間的に順序が逆の関係に設定されたタップド遅延
線は、デブリ１５によって反射された光パルスと相関が
とれると、タップの数だけ加算された高レベルの光パル
スを得ることができる。
と、時間的に順序が逆の関係に設定されたタップド遅延
線は、デブリ１５によって反射された光パルスと相関が
とれると、タップの数だけ加算された高レベルの光パル
スを得ることができる。
【００２１】このため、ピークパワーの小さなレーザ光
源を用いても、高感度の受信を達成することができるよ
うになるので、大きなピークパワーを持つレーザ光源を
装備したことと等価になる。その結果、大きなピークパ
ワーを持つレーザ光源が不要になるので、消費電力を少
なくすることができるとともに、周辺の光処理回路素子
の処理容量も小さく、素子自体も小型化でき、軽量化を
図ることができる。
源を用いても、高感度の受信を達成することができるよ
うになるので、大きなピークパワーを持つレーザ光源を
装備したことと等価になる。その結果、大きなピークパ
ワーを持つレーザ光源が不要になるので、消費電力を少
なくすることができるとともに、周辺の光処理回路素子
の処理容量も小さく、素子自体も小型化でき、軽量化を
図ることができる。
【００２２】ここで、送信する光パルスの変調は、Ｍ系
列に限ったものではなく、周波数変調でも可能である。
図３（ａ）は、このように周波数変調が用いられた場合
の、光整合フィルタ１７の構成を示している。
列に限ったものではなく、周波数変調でも可能である。
図３（ａ）は、このように周波数変調が用いられた場合
の、光整合フィルタ１７の構成を示している。
【００２３】すなわち、上記低雑音光増幅器１６から出
力された光パルスは、入力端子１７ｊを介して分波器１
７ｋに供給され、ｎ個の周波数ｆ１〜ｆｎの信号に分波
される。この分波されたｎ個の周波数ｆ１〜ｆｎの信号
は、それぞれ遅延時間が異なる遅延線１７ｌによって遅
延された後、合波器１７ｍにより合波され、出力端子１
７ｎを介して上記フロントエンド１８に供給される。
力された光パルスは、入力端子１７ｊを介して分波器１
７ｋに供給され、ｎ個の周波数ｆ１〜ｆｎの信号に分波
される。この分波されたｎ個の周波数ｆ１〜ｆｎの信号
は、それぞれ遅延時間が異なる遅延線１７ｌによって遅
延された後、合波器１７ｍにより合波され、出力端子１
７ｎを介して上記フロントエンド１８に供給される。
【００２４】図３（ｂ）は、各周波数ｆ１〜ｆｎの信号
の振幅特性を示し、図３（ｃ）は、遅延線１７ｌの遅延
特性を示している。周波数ｆ１の信号に対する遅延時間
τ１が最も短く、以後、上記した１チップ遅延線１７ｄ
１，１７ｇ１と同じ遅延時間τｄづつ長くなり、周波数
ｆｎの信号に対する遅延時間τｎが最も長くなってい
る。この遅延時間の分布は、送信される光パルスの遅延
時間の分布に対して、共役関係となるように設定されて
いる。
の振幅特性を示し、図３（ｃ）は、遅延線１７ｌの遅延
特性を示している。周波数ｆ１の信号に対する遅延時間
τ１が最も短く、以後、上記した１チップ遅延線１７ｄ
１，１７ｇ１と同じ遅延時間τｄづつ長くなり、周波数
ｆｎの信号に対する遅延時間τｎが最も長くなってい
る。この遅延時間の分布は、送信される光パルスの遅延
時間の分布に対して、共役関係となるように設定されて
いる。
【００２５】つまり、送信される光パルスは、その周波
数ｆ１の信号に対する遅延時間τｎが最も長く、周波数
ｆ１の信号に対する遅延時間τ１が最も短くなってい
る。このため、合波器１７ｍでは、全ての周波数ｆ１〜
ｆｎの信号が同時刻に重なり合う、つまり圧縮されるこ
とになり、出力端子１７ｎからは波高値の高い光パルス
を得ることができるようになる。
数ｆ１の信号に対する遅延時間τｎが最も長く、周波数
ｆ１の信号に対する遅延時間τ１が最も短くなってい
る。このため、合波器１７ｍでは、全ての周波数ｆ１〜
ｆｎの信号が同時刻に重なり合う、つまり圧縮されるこ
とになり、出力端子１７ｎからは波高値の高い光パルス
を得ることができるようになる。
【００２６】次に、図４は、この発明の他の実施の形態
を示すもので、図１と同一部分には同一符号を付してい
る。すなわち、デブリ１５で反射され、光アンテナ１４
で受信された光パルスは、サーキュレータ１３を介した
後、フロンドエンド１８に供給されて検波されることに
よりベースバンド信号に変換され、ベースバンド増幅器
２０に供給される。
を示すもので、図１と同一部分には同一符号を付してい
る。すなわち、デブリ１５で反射され、光アンテナ１４
で受信された光パルスは、サーキュレータ１３を介した
後、フロンドエンド１８に供給されて検波されることに
よりベースバンド信号に変換され、ベースバンド増幅器
２０に供給される。
【００２７】このベースバンド増幅器２０は、入力され
たベースバンド信号を、ベースバンド整合フィルタ２０
ａにより、同期抽出回路２０ｂで抽出した同期信号に基
づいて圧縮信号処理することによって、デブリ１５まで
の距離を示すレンジデータを生成するとともに、同期信
号の位相誤差からデブリ１５の遠近移動を示すドップラ
ーデータを生成している。
たベースバンド信号を、ベースバンド整合フィルタ２０
ａにより、同期抽出回路２０ｂで抽出した同期信号に基
づいて圧縮信号処理することによって、デブリ１５まで
の距離を示すレンジデータを生成するとともに、同期信
号の位相誤差からデブリ１５の遠近移動を示すドップラ
ーデータを生成している。
【００２８】このように、受信された光パルスをベース
バンド信号に変換してから整合フィルタ２０ａでパルス
圧縮することにより、上記した光整合フィルタ１７のよ
うに光の波長レベルでの位相の処理が必要ない分、整合
フィルタ２０ａが技術的に作り易くなる。また、整合フ
ィルタ２０ａには、中心周波数が１００ＭＨｚ台の弾性
表面波による分散遅延線を用いるようにしても良い。
バンド信号に変換してから整合フィルタ２０ａでパルス
圧縮することにより、上記した光整合フィルタ１７のよ
うに光の波長レベルでの位相の処理が必要ない分、整合
フィルタ２０ａが技術的に作り易くなる。また、整合フ
ィルタ２０ａには、中心周波数が１００ＭＨｚ台の弾性
表面波による分散遅延線を用いるようにしても良い。
【００２９】なお、この発明は上記した各実施の形態に
限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。
限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
小型軽量で電力消費量が少なく、しかも、宇宙空間に存
在するデブリの検出を正確に行なうことができ、宇宙機
器に搭載するのに好適する極めて良好なレーザレーダ装
置を提供することができる。
小型軽量で電力消費量が少なく、しかも、宇宙空間に存
在するデブリの検出を正確に行なうことができ、宇宙機
器に搭載するのに好適する極めて良好なレーザレーダ装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るレーザレーダ装置の実施の形態
を示すブロック構成図。
を示すブロック構成図。
【図２】同実施の形態における光整合フィルタの一例を
示すブロック構成図。
示すブロック構成図。
【図３】同実施の形態における光整合フィルタの他の例
を示す図。
を示す図。
【図４】この発明の他の実施の形態を示すブロック構成
図。
図。
【符号の説明】 １１…変調器、 １２…光増幅器、 １３…サーキュレータ、 １４…光アンテナ、 １５…デブリ、 １６…低雑音光増幅器、 １７…光整合フィルタ、 １８…フロントエンド、 １９，２０…ベースバンド増幅器。
Claims (5)
- 【請求項１】 光パルスにその波高値を低くしパルス幅
を広げるように変調を施して送信する送信手段と、 この送信手段で変調した光パルスに対して共役な特性を
有し、受信した光パルスのパルス幅を圧縮する光整合フ
ィルタと、この光整合フィルタの出力をベースバンド信
号に変換する変換手段とを有する受信手段とを具備して
なることを特徴とするレーザレーダ装置。 - 【請求項２】 前記光整合フィルタは、それぞれが一定
の遅延量を有し、直列に接続された複数の光遅延線と、
この複数の光遅延線の所定の出力を取り出して加算する
光加算手段とを具備してなることを特徴とする請求項１
記載のレーザレーダ装置。 - 【請求項３】 前記光整合フィルタは、受信した光パル
スを複数の周波数成分の光信号に分波する分波手段と、
この分波手段で分波された各光信号をそれぞれ異なる遅
延量で遅延する遅延手段と、この遅延手段で遅延された
各光信号を合波する合波手段とを具備してなることを特
徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。 - 【請求項４】 光パルスにその波高値を低くしパルス幅
を広げるように変調を施して送信する送信手段と、 受信した光パルスをベースバンド信号に変換する変換手
段と、前記送信手段で変調した光パルスに対して共役な
特性を有し、前記変換手段から出力されるベースバンド
信号のパルス幅を圧縮する整合フィルタとを有する受信
手段とを具備してなることを特徴とするレーザレーダ装
置。 - 【請求項５】 前記整合フィルタに、弾性表面波による
分散遅延線を用いたことを特徴とする請求項４記載のレ
ーザレーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076588A JP2000266850A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | レーザレーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076588A JP2000266850A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | レーザレーダ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266850A true JP2000266850A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13609469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11076588A Pending JP2000266850A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | レーザレーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000266850A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004061476A1 (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | レーザーレーダ装置 |
| JP2011218834A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-11-04 | Ihi Corp | スペースデブリ観測方法 |
| WO2020178702A1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-10 | Beijing Voyager Technology Co., Ltd. | Constant false alarm rate detection in pulsed lidar systems |
| JP2022527889A (ja) * | 2019-03-18 | 2022-06-07 | エヴァ インコーポレイテッド | 戻り路に光増幅器を備えたｌｉｄａｒ装置 |
| CN114641705A (zh) * | 2019-11-07 | 2022-06-17 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于激光雷达系统的运行方法和控制单元、激光雷达系统和设备 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11076588A patent/JP2000266850A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004061476A1 (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | レーザーレーダ装置 |
| US7209222B2 (en) | 2002-12-27 | 2007-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser radar apparatus |
| JP2011218834A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-11-04 | Ihi Corp | スペースデブリ観測方法 |
| WO2020178702A1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-10 | Beijing Voyager Technology Co., Ltd. | Constant false alarm rate detection in pulsed lidar systems |
| JP2022527889A (ja) * | 2019-03-18 | 2022-06-07 | エヴァ インコーポレイテッド | 戻り路に光増幅器を備えたｌｉｄａｒ装置 |
| US11740340B2 (en) | 2019-03-18 | 2023-08-29 | Aeva, Inc. | Techniques for amplification of return signal in LIDAR system |
| JP7419395B2 (ja) | 2019-03-18 | 2024-01-22 | エヴァ インコーポレイテッド | 戻り路に光増幅器を備えたｌｉｄａｒ装置 |
| CN114641705A (zh) * | 2019-11-07 | 2022-06-17 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于激光雷达系统的运行方法和控制单元、激光雷达系统和设备 |
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