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JP2018032918A - Underwater communication system and underwater communication device - Google Patents

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JP2018032918A JP2016162390A JP2016162390A JP2018032918A JP 2018032918 A JP2018032918 A JP 2018032918A JP 2016162390 A JP2016162390 A JP 2016162390A JP 2016162390 A JP2016162390 A JP 2016162390A JP 2018032918 A JP2018032918 A JP 2018032918A
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Abstract

【課題】受信側が送信側の通信機器の位置を容易に検出できる水中通信システム及び水中通信装置。【解決手段】第1通信装置1は、複数の第1レーザダイオード111a〜111eの複数のレーザを第1マルチモードファイバ113に結合して第2通信装置2に送信するレーザ送信器11、第2通信装置からレーザを受信するレーザ受信器12を備える。第2通信装置は、複数の第2レーザダイオードの複数のレーザを第2マルチモードファイバに結合して第1通信装置に送信するレーザ送信器21と、第1マルチモードファイバからのレーザを受信するレーザ受信器22と、レーザ受信器22で受信した第1マルチモードファイバからのレーザを解析してレーザ送信器11からのレーザの中心位置を求める解析部24と、解析部24で求められたレーザ送信器11からのレーザの中心位置に第2通信装置を移動させる装置移動部25とを備える。【選択図】図1[Problem] An underwater communication system and an underwater communication device that allow a receiving side to easily detect the position of a transmitting side communication device. [Solution] A first communication device (1) includes a laser transmitter (11) that couples multiple lasers from multiple first laser diodes (111a to 111e) to a first multimode fiber (113) and transmits the lasers to a second communication device (2), and a laser receiver (12) that receives the lasers from the second communication device. The second communication device includes a laser transmitter (21) that couples multiple lasers from multiple second laser diodes to a second multimode fiber and transmits the lasers to the first communication device, a laser receiver (22) that receives the lasers from the first multimode fiber, an analysis unit (24) that analyzes the lasers from the first multimode fiber received by the laser receiver (22) to determine the center position of the laser from the laser transmitter (11), and a device movement unit (25) that moves the second communication device to the center position of the laser from the laser transmitter (11) determined by the analysis unit (24). [Selected Figure] FIG.

Description

本発明は、水中でレーザ通信を行う水中通信システム及び水中通信装置に関する。   The present invention relates to an underwater communication system and an underwater communication apparatus that perform laser communication in water.

近年、水中において透過特性の良い450nm帯の青色レーザダイオ―ドを用いた水中通信が期待されている。特許文献1は、水中通信に青色レーザダイオードを用い、通信する2つの通信機器間において、互いに送信方向、受信方向をやり取りすることで、2つの通信機器の相互位置が変動しても、安定してデータを送受信することができる。   In recent years, underwater communication using a 450 nm band blue laser diode having good transmission characteristics in water is expected. Patent Document 1 uses a blue laser diode for underwater communication, and exchanges a transmission direction and a reception direction with each other between two communication devices that communicate with each other, even if the mutual position of the two communication devices fluctuates. Can send and receive data.

特開2009−55408号公報JP 2009-55408 A

しかしながら、信号の伝送距離を稼ぐために、一方の通信機器から指向性を持ったレーザを他方の通信機器に送信した場合には、他方の通信機器は、指向性を持ったレーザを容易に受信することができなかった。このため、受信側は送信側の通信機器の位置を容易に検出することができなかった。   However, when a directional laser is transmitted from one communication device to the other communication device in order to increase the signal transmission distance, the other communication device can easily receive the directional laser. I couldn't. For this reason, the receiving side cannot easily detect the position of the communication device on the transmitting side.

本発明の課題は、受信側が送信側の通信機器の位置を容易に検出することができる水中通信システム及び水中通信装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an underwater communication system and an underwater communication apparatus that allow a reception side to easily detect the position of a communication device on a transmission side.

本発明に係る水中通信システムは、上記課題を解決するために、第1通信装置と第2通信装置との間で通信を行う水中通信システムであって、前記第1通信装置は、複数の第1レーザダイオードの複数のレーザを第1マルチモードファイバに結合して前記第2通信装置に送信する第1レーザ送信器と、前記第2通信装置からレーザを受信する第1レーザ受信器とを備える。前記第2通信装置は、複数の第2レーザダイオードの複数のレーザを第2マルチモードファイバに結合して前記第1通信装置に送信する第2レーザ送信器と、前記第1マルチモードファイバからのレーザを受信する第2レーザ受信器と、前記第2レーザ受信器で受信した前記第1マルチモードファイバからのレーザを解析して前記第1レーザ送信器からのレーザの中心位置を求める第2解析部と、前記第2解析部で求められた前記第1レーザ送信器からのレーザの中心位置に前記第2通信装置を移動させる第2移動部とを備えることを特徴とする。   An underwater communication system according to the present invention is an underwater communication system that performs communication between a first communication device and a second communication device in order to solve the above-described problem, and the first communication device includes a plurality of first communication devices. A first laser transmitter for coupling a plurality of lasers of one laser diode to a first multimode fiber and transmitting the laser to the second communication device; and a first laser receiver for receiving a laser from the second communication device. . The second communication device includes a second laser transmitter that couples a plurality of lasers of a plurality of second laser diodes to a second multimode fiber and transmits the second laser to the first communication device; A second laser receiver for receiving a laser; and a second analysis for determining a center position of the laser from the first laser transmitter by analyzing the laser from the first multimode fiber received by the second laser receiver. And a second moving unit that moves the second communication device to the center position of the laser from the first laser transmitter determined by the second analyzing unit.

また、本発明の水中通信システムでは、前記第2レーザ送信器は、前記第1レーザ送信器からのレーザの中心位置への前記第2通信装置の移動が完了したときに、移動完了情報を前記第1通信装置に送信し、前記第1レーザ送信器は、前記第1レーザ受信器が前記移動完了情報を受信した後に、前記第1マルチモードファイバからのレーザをコリメートして前記第2通信装置に送信することを特徴とする。   Further, in the underwater communication system of the present invention, the second laser transmitter transmits the movement completion information when the movement of the second communication device from the first laser transmitter to the center position of the laser is completed. Transmitting to the first communication device, and the first laser transmitter collimates the laser from the first multimode fiber after the first laser receiver receives the movement completion information, and the second communication device. It is characterized by transmitting to.

また、本発明は、他の水中通信装置との間で通信を行う水中通信装置であって、前記他の水中通信装置が複数の第1レーザダイオードの複数のレーザを第1マルチモードファイバに結合して送信した場合に、前記第1マルチモードファイバからのレーザを受信するレーザ受信器と、複数の第2レーザダイオードの複数のレーザを第2マルチモードファイバに結合して前記他の水中通信装置に送信するレーザ送信器と、前記レーザ受信器で受信した前記第1マルチモードファイバからのレーザを解析し前記他の水中通信装置からのレーザの中心位置を求める解析部と、前記解析部で求められた前記他の水中通信装置からのレーザの中心位置に自己の水中通信装置を移動させる移動部とを備えることを特徴とする。   The present invention is also an underwater communication device that communicates with another underwater communication device, wherein the other underwater communication device couples a plurality of lasers of a plurality of first laser diodes to a first multimode fiber. A laser receiver for receiving a laser from the first multi-mode fiber and a plurality of lasers of a plurality of second laser diodes coupled to the second multi-mode fiber to transmit the other multi-mode communication device. A laser transmitter for transmitting to the laser, an analysis unit for analyzing the laser from the first multimode fiber received by the laser receiver and determining a center position of the laser from the other underwater communication device, And a moving unit for moving the own underwater communication device to the center position of the laser from the other underwater communication device.

本発明によれば、第1レーザ送信器が、所定間隔毎に配列された複数の第1レーザダイオードの複数のレーザを第1マルチモードファイバに結合して第2通信装置に送信すると、第2レーザ受信器は、第1マルチモードファイバからのレーザを受信する。第2解析部は、第1マルチモードファイバからのレーザを解析して第1レーザ送信器からのレーザの中心位置を求め、第2移動部は、第2解析部で求められた第1レーザ送信器からのレーザの中心位置に第2通信装置を移動させる。   According to the present invention, when the first laser transmitter couples the plurality of lasers of the plurality of first laser diodes arranged at predetermined intervals to the first multimode fiber and transmits it to the second communication device, The laser receiver receives a laser from the first multimode fiber. The second analysis unit analyzes the laser from the first multimode fiber to determine the center position of the laser from the first laser transmitter, and the second moving unit transmits the first laser transmission obtained by the second analysis unit. The second communication device is moved to the center position of the laser from the vessel.

従って、受信側が送信側の通信機器の位置を容易に検出することができ、位置検出後に安定した通信を行うことができる。   Therefore, the reception side can easily detect the position of the communication device on the transmission side, and stable communication can be performed after the position detection.

実施例1の水中通信システムの構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of an underwater communication system according to a first embodiment. 実施例1の水中通信システムのマルチモードファイバから出力されるモードを示した図であって、該モードが横方向位置に対する光強度分布を表した図である。It is the figure which showed the mode output from the multimode fiber of the underwater communication system of Example 1, Comprising: This mode represents the light intensity distribution with respect to a horizontal direction position. 実施例1の水中通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining the operation of the underwater communication system according to the first embodiment. 第1通信装置のマルチモードファイバから出力されるモードの光強度の最小値MN1を第2通信装置が受信した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the 2nd communication apparatus received the minimum value MN1 of the light intensity of the mode output from the multimode fiber of a 1st communication apparatus. 第1通信装置のマルチモードファイバから出力されるモードの光強度の最大値MXを示すレーザの中心位置に第2通信装置を移動させた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which moved the 2nd communication apparatus to the center position of the laser which shows the maximum value MX of the light intensity of the mode output from the multimode fiber of a 1st communication apparatus. 第1通信装置が第2通信装置の移動完了を受信した後にマルチモードファイバからのレーザをコリメートして第2通信装置に送信した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which collimated the laser from a multimode fiber, and transmitted to the 2nd communication apparatus after the 1st communication apparatus received the completion of movement of a 2nd communication apparatus. 実施例2の水中通信システムの主要部の構成ブロック図である。It is a block diagram of the main part of the underwater communication system according to the second embodiment. 実施例2の水中通信システムの変調速度と装置移動量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the modulation speed of the underwater communication system of Example 2, and apparatus movement amount. 実施例3の水中通信システムの主要部の構成ブロック図である。FIG. 6 is a configuration block diagram of a main part of an underwater communication system according to a third embodiment. 実施例3の水中通信システムの波長と装置移動量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the wavelength of the underwater communication system of Example 3, and apparatus movement amount.

以下、本発明の水中通信システム及び水中通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of an underwater communication system and an underwater communication apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施例1)
図1(a)は、実施例1の水中通信システムの構成ブロック図である。図1(b)は、レーザ送信器の詳細な構成図である。
Example 1
FIG. 1A is a configuration block diagram of the underwater communication system according to the first embodiment. FIG. 1B is a detailed configuration diagram of the laser transmitter.

実施例1の水中通信システムは、第1通信装置1と第2通信装置2との間でレーザ通信を行う。第1通信装置1は、レーザ送信器11、レーザ受信器12、制御部13、解析部14、装置移動部15を備える。   The underwater communication system according to the first embodiment performs laser communication between the first communication device 1 and the second communication device 2. The first communication device 1 includes a laser transmitter 11, a laser receiver 12, a control unit 13, an analysis unit 14, and a device moving unit 15.

レーザ送信器11は、本発明の第1レーザ送信器に対応し、図1(b)に示すように、所定間隔毎に配列された複数のレーザダイオード111a〜111eの複数のレーザを結合レンズ112でマルチモードファイバ113(本発明の第1マルチモードファイバ)に結合して第2通信装置2に送信する。   The laser transmitter 11 corresponds to the first laser transmitter of the present invention. As shown in FIG. 1B, the laser transmitter 11 combines a plurality of lasers of a plurality of laser diodes 111a to 111e arranged at predetermined intervals. And coupled to the multimode fiber 113 (the first multimode fiber of the present invention) and transmitted to the second communication device 2.

複数のレーザダイオード111a〜111eは、450nm帯の青色レーザダイオード又は緑色レーザダイオードからなる。   The plurality of laser diodes 111a to 111e are 450 nm band blue laser diodes or green laser diodes.

マルチモードファイバ113は、マルチモードを発生するために必要十分な大径のコア114と、コア114を取り囲むクラッド115とからなり、複数のレーザダイオード111a〜111eの配列パターンに応じたファイバ出力の光強度分布が生じる。   The multimode fiber 113 includes a core 114 having a large diameter necessary and sufficient for generating a multimode and a clad 115 surrounding the core 114, and has a fiber output light corresponding to the arrangement pattern of the plurality of laser diodes 111a to 111e. An intensity distribution occurs.

図2は、実施例1の水中通信システムのマルチモードファイバ113から出力される横方向位置に対する光強度分布を表すモードを示す図である。図2に示す例では、両端のレーザダイオード111a,111eの光強度が小さく、中央のレーザダイオード111cの光強度が大きく設定されているので、横方向位置に対してモードの両端が最小値MN1,MN2であり、モードの中央が最大値MXであり、モードは左右対称な光強度を持つ。   FIG. 2 is a diagram illustrating a mode representing a light intensity distribution with respect to a lateral position output from the multimode fiber 113 of the underwater communication system according to the first embodiment. In the example shown in FIG. 2, the light intensity of the laser diodes 111a and 111e at both ends is set low, and the light intensity of the center laser diode 111c is set high. MN2, the center of the mode is the maximum value MX, and the mode has symmetrical light intensity.

レーザ受信器12は、本発明の第1レーザ受信器に対応し、第2通信装置2からレーザを受信する。制御部13は、レーザ送信器11及びレーザ受信器12を制御する。   The laser receiver 12 corresponds to the first laser receiver of the present invention and receives a laser from the second communication device 2. The control unit 13 controls the laser transmitter 11 and the laser receiver 12.

解析部14は、本発明の第1解析部に対応し、レーザ受信器12で受信した第2マルチモードファイバ113からのモードを解析して解析されたモードに基づきレーザ送信器21からのレーザの中心位置を求める。装置移動部15は、本発明の第1移動部に対応し、解析部14で求められたレーザ送信器21からのレーザの中心位置に第1通信装置1を移動させる。   The analysis unit 14 corresponds to the first analysis unit of the present invention, and analyzes the mode from the second multimode fiber 113 received by the laser receiver 12 and analyzes the mode of the laser from the laser transmitter 21 based on the analyzed mode. Find the center position. The device moving unit 15 corresponds to the first moving unit of the present invention, and moves the first communication device 1 to the center position of the laser from the laser transmitter 21 obtained by the analyzing unit 14.

第2通信装置2は、レーザ送信器21、レーザ受信器22、制御部23、解析部24、装置移動部25を備える。   The second communication device 2 includes a laser transmitter 21, a laser receiver 22, a control unit 23, an analysis unit 24, and a device moving unit 25.

レーザ送信器21は、本発明の第2レーザ送信器に対応し、図1(b)に示すように、所定間隔毎に配列された複数の第1レーザダイオード111a〜111eの複数のレーザを結合レンズ112でマルチモードファイバ113(本発明の第2マルチモードファイバ)に結合して第1通信装置1に送信する。   The laser transmitter 21 corresponds to the second laser transmitter of the present invention, and combines a plurality of lasers of a plurality of first laser diodes 111a to 111e arranged at predetermined intervals as shown in FIG. The lens 112 is coupled to the multimode fiber 113 (the second multimode fiber of the present invention) and transmitted to the first communication device 1.

レーザ受信器22は、本発明の第2レーザ受信器に対応し、第1通信装置1のマルチモードファイバ113からのモードを受信する。制御部23は、レーザ送信器21及びレーザ受信器22を制御する。   The laser receiver 22 corresponds to the second laser receiver of the present invention, and receives a mode from the multimode fiber 113 of the first communication device 1. The control unit 23 controls the laser transmitter 21 and the laser receiver 22.

解析部24は、本発明の第2解析部に対応し、レーザ受信器22で受信した第1マルチモードファイバ113からのモードを解析して解析されたモードに基づきレーザ送信器11からのレーザの中心位置を求める。装置移動部25は、本発明の第2移動部に対応し、解析部24で求められたレーザ送信器11からのレーザの中心位置に第2通信装置2を移動させる。   The analysis unit 24 corresponds to the second analysis unit of the present invention and analyzes the mode from the first multimode fiber 113 received by the laser receiver 22 and analyzes the mode of the laser from the laser transmitter 11 based on the analyzed mode. Find the center position. The device moving unit 25 corresponds to the second moving unit of the present invention, and moves the second communication device 2 to the center position of the laser from the laser transmitter 11 obtained by the analyzing unit 24.

また、レーザ送信器21は、レーザ送信器11からのレーザの中心位置への第2通信装置2の移動が完了したときに、移動完了情報を第1通信装置1に送信する。レーザ送信器11は、レーザ受信器12が移動完了情報を受信した後に、マルチモードファイバ113からのレーザをコリメートして第2通信装置2に送信する。   The laser transmitter 21 transmits movement completion information to the first communication device 1 when the movement of the second communication device 2 from the laser transmitter 11 to the center position of the laser is completed. The laser transmitter 11 collimates the laser from the multimode fiber 113 and transmits it to the second communication device 2 after the laser receiver 12 receives the movement completion information.

また、レーザ送信器11は、レーザ送信器21からのレーザの中心位置への第1通信装置1の移動が完了したときに、移動完了情報を第2通信装置2に送信する。レーザ送信器21は、レーザ受信器22が移動完了情報を受信した後に、マルチモードファイバ113からのレーザをコリメートして第1通信装置1に送信する。   The laser transmitter 11 transmits movement completion information to the second communication device 2 when the movement of the first communication device 1 from the laser transmitter 21 to the center position of the laser is completed. The laser transmitter 21 collimates the laser from the multimode fiber 113 and transmits it to the first communication device 1 after the laser receiver 22 receives the movement completion information.

図3は、実施例1の水中通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。次に、図3乃至図6を参照しながら、水中通信システムの動作を説明する。ここでは、一例として、第1通信装置1が送信側で、第2通信装置2が受信側である場合の動作を説明する。なお、第2通信装置2が送信側で、第1通信装置1が受信側である場合も同様である。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the underwater communication system according to the first embodiment. Next, the operation of the underwater communication system will be described with reference to FIGS. Here, as an example, the operation when the first communication device 1 is the transmission side and the second communication device 2 is the reception side will be described. The same applies to the case where the second communication device 2 is the transmission side and the first communication device 1 is the reception side.

まず、第1通信装置1は、マルチモードファイバ113から、図2に示すような横方向位置の両端の光強度が最小値MN1,MN2で且つ横方向位置の中央の光強度が最大値MXとなるモードを、第2通信装置2に向けて送信する(ステップS11)。このモードは、図4に示すように、横方向位置に対して広がりを持つ横モードである。   First, from the multimode fiber 113, the first communication apparatus 1 has light intensity at both ends in the lateral direction as shown in FIG. 2 as the minimum values MN1 and MN2, and the light intensity at the center in the lateral direction as the maximum value MX. Is transmitted to the second communication device 2 (step S11). As shown in FIG. 4, this mode is a lateral mode having a spread with respect to the lateral position.

そして、図4に示すように、第2通信装置2のレーザ受信器22が第1通信装置1のマルチモードファイバ113からのモードの最小値MN1を受信し検出する(ステップS12)。解析部24は、検出したモードを解析する(ステップS13)。   Then, as shown in FIG. 4, the laser receiver 22 of the second communication device 2 receives and detects the mode minimum value MN1 from the multimode fiber 113 of the first communication device 1 (step S12). The analysis unit 24 analyzes the detected mode (step S13).

このモードのパターンは、第1通信装置1と第2通信装置2との間で予め取り決めされており、例えば、モードの横方向位置の端が最小値MN1であり、モードの横方向位置の中央が最大値MXとして予め取り決めされている。この場合には、最大値MXの横方向位置が第1通信装置1のマルチモードファイバ113からのレーザの中心位置である。   This mode pattern is determined in advance between the first communication device 1 and the second communication device 2, and for example, the end of the lateral position of the mode is the minimum value MN1, and the center of the lateral position of the mode is the center. Is predetermined as the maximum value MX. In this case, the horizontal position of the maximum value MX is the center position of the laser from the multimode fiber 113 of the first communication device 1.

このため、解析部24は、最小値MN1と図2に示す光強度の傾き、即ちtanθとに基づき、モードの値が最大値MXとなる自己の通信装置の移動量を算出することで、第1通信装置1のマルチモードファイバ113からのレーザの中心位置を求める(ステップS14)。この場合、解析部24は、図2に示す光強度の傾き、即ちtanθが大きい程、自己の通信装置2の移動量を小さくし、tanθが小さい程、自己の通信装置2の移動量を大きくする。また、最小値MN1から最大値MXの位置を予測する。   For this reason, the analysis unit 24 calculates the movement amount of its own communication device where the mode value becomes the maximum value MX based on the minimum value MN1 and the gradient of the light intensity shown in FIG. The center position of the laser from the multimode fiber 113 of one communication device 1 is obtained (step S14). In this case, the analysis unit 24 decreases the movement amount of the communication device 2 as the inclination of the light intensity shown in FIG. 2, that is, tan θ is larger, and increases the movement amount of the communication device 2 as the tan θ is smaller. To do. Further, the position of the maximum value MX is predicted from the minimum value MN1.

装置移動部25は、解析部24で算出された自己の通信装置2の移動量に基づき自己の通信装置2を移動させることで、第2通信装置2を第1通信装置1のレーザの中心位置に移動させる(ステップS15)。図5に、第1通信装置1のマルチモードファイバ113から出力されるレーザの中心位置に第2通信装置2を移動させた状態を示す。   The device moving unit 25 moves the own communication device 2 based on the movement amount of the own communication device 2 calculated by the analysis unit 24, thereby moving the second communication device 2 to the center position of the laser of the first communication device 1. (Step S15). FIG. 5 shows a state in which the second communication device 2 is moved to the center position of the laser output from the multimode fiber 113 of the first communication device 1.

次に、第2通信装置2は、移動完了した場合には、レディ状態であることを第1通信装置1に送信する(ステップS16)。第1通信装置1が第2通信装置2の移動完了を受信した後、第2通信装置2と第1通信装置1との通信状態を確立させる(ステップS17)。   Next, when the movement is completed, the second communication device 2 transmits a ready state to the first communication device 1 (step S16). After the first communication device 1 receives the completion of movement of the second communication device 2, the communication state between the second communication device 2 and the first communication device 1 is established (step S17).

次に、図6に示すように、第1通信装置1は、マルチモードファイバ113からのレーザをコリメートレンズ16によりコリメートして、第2通信装置2に送信する(ステップS18)。これにより、第1通信装置1と第2通信装置2との間で、安定した通信を行うことができる(ステップS19)。   Next, as shown in FIG. 6, the first communication device 1 collimates the laser from the multimode fiber 113 with the collimating lens 16 and transmits it to the second communication device 2 (step S <b> 18). Thereby, the stable communication can be performed between the 1st communication apparatus 1 and the 2nd communication apparatus 2 (step S19).

このように実施例1の水中通信システムによれば、レーザ送信器11が、所定間隔毎に配列された複数のレーザダイオード111a〜111eの複数のレーザをマルチモードファイバ113に結合して第2通信装置2に送信する。すると、レーザ受信器22は、マルチモードファイバ113からのモードを受信し、解析部24は、マルチモードファイバ113からのモードを解析してレーザ送信器11からのレーザの中心位置を求める。装置移動部25は、解析部24で求められたレーザ送信器11からのレーザの中心位置に第2通信装置2を移動させる。   Thus, according to the underwater communication system of the first embodiment, the laser transmitter 11 couples the plurality of lasers of the plurality of laser diodes 111a to 111e arranged at predetermined intervals to the multimode fiber 113 to perform the second communication. Transmit to device 2. Then, the laser receiver 22 receives the mode from the multimode fiber 113, and the analysis unit 24 analyzes the mode from the multimode fiber 113 and obtains the center position of the laser from the laser transmitter 11. The device moving unit 25 moves the second communication device 2 to the center position of the laser from the laser transmitter 11 obtained by the analyzing unit 24.

従って、受信側が送信側の通信装置の位置を容易に検出することができ、位置検出後に高いSN比を有して安定した通信を行うことができる水中通信システム及び水中通信装置を提供することができる。   Accordingly, it is possible to provide an underwater communication system and an underwater communication device that allow the receiving side to easily detect the position of the communication device on the transmitting side and perform stable communication with a high SN ratio after position detection. it can.

(実施例2)
図7は、実施例2の水中通信システムの主要部の構成ブロック図である。実施例2の水中通信システムは、実施例1の水中通信システムの構成に対して、制御部13に代えて、変調速度制御部13aを用いたことを特徴とする。
(Example 2)
FIG. 7 is a configuration block diagram of a main part of the underwater communication system according to the second embodiment. The underwater communication system according to the second embodiment is characterized in that a modulation rate control unit 13a is used instead of the control unit 13 with respect to the configuration of the underwater communication system according to the first embodiment.

複数のレーザダイオード111a〜111eは、実施例1で説明したように、予め個々に異なる光強度が設定されている。   As described in the first embodiment, different laser intensities are set in advance for the plurality of laser diodes 111a to 111e.

変調速度制御部13aは、複数のレーザダイオード111a〜111eに対して、個々に変調速度を制御するものであり、例えば、レーザダイオード111cに対して変調速度を最も速くし、レーザダイオード111a,111eに対して変調速度を最も遅くすることで、複数のレーザダイオード111a〜111eに対して、変調速度情報を付加する。変調速度は、レーザダイオードをオンオフさせる周期を短くしたり、あるいは長くしたりすることで変えることができる。   The modulation speed control unit 13a controls the modulation speed individually for the plurality of laser diodes 111a to 111e. For example, the modulation speed control unit 13a has the highest modulation speed for the laser diode 111c, and the laser diodes 111a and 111e On the other hand, modulation speed information is added to the plurality of laser diodes 111a to 111e by slowing down the modulation speed. The modulation speed can be changed by shortening or lengthening the period for turning on / off the laser diode.

このため、レーザ送信器11は、モードと変調速度情報を付加したレーザを第2通信装置2に送信する。レーザ受信器22は、第1通信装置1のマルチモードファイバ113からのモードと変調速度情報を受信し検出する。解析部24は、検出したモードと変調速度情報を解析する。モードの解析については、実施例1で説明した通りである。   For this reason, the laser transmitter 11 transmits a laser to which the mode and the modulation speed information are added to the second communication device 2. The laser receiver 22 receives and detects the mode and modulation speed information from the multimode fiber 113 of the first communication device 1. The analysis unit 24 analyzes the detected mode and modulation speed information. The mode analysis is as described in the first embodiment.

変調速度情報のパターンは、第1通信装置1と第2通信装置2との間で予め取り決めされている。この場合には、変調速度が最も速くなる位置が第1通信装置1のマルチモードファイバ113からのレーザの中心位置である。   The pattern of the modulation rate information is determined in advance between the first communication device 1 and the second communication device 2. In this case, the position where the modulation speed is the fastest is the center position of the laser from the multimode fiber 113 of the first communication device 1.

このため、解析部24は、変調速度情報に基づき、変調速度が最も速くなる自己の通信装置の移動量を算出することで、送信側のレーザの中心位置を求める。図8に、変調速度と装置移動量との関係を示す。   For this reason, the analysis unit 24 obtains the center position of the laser on the transmission side by calculating the amount of movement of its own communication device where the modulation speed is the fastest based on the modulation speed information. FIG. 8 shows the relationship between the modulation speed and the device movement amount.

装置移動部25は、解析部24で算出された自己の通信装置2の移動量に基づき自己の通信装置2を移動させることで、第2通信装置2を第1通信装置1のレーザの中心位置に移動させる。   The device moving unit 25 moves the own communication device 2 based on the movement amount of the own communication device 2 calculated by the analysis unit 24, thereby moving the second communication device 2 to the center position of the laser of the first communication device 1. Move to.

実施例2の水中通信システムによれば、モードと変調速度情報とを用いたので、実施例1の水中通信システムよりも、レーザの中心位置をより明確に解析することができる。   According to the underwater communication system of the second embodiment, since the mode and the modulation speed information are used, the center position of the laser can be analyzed more clearly than the underwater communication system of the first embodiment.

(実施例3)
図9は、実施例3の水中通信システムの主要部の構成ブロック図である。図9では、例えば第1通信装置1を送信側とし、第2通信装置2を受信側としている。なお、第2通信装置2を送信側とし、第1通信装置1を受信側としても良い。
(Example 3)
FIG. 9 is a configuration block diagram of a main part of the underwater communication system according to the third embodiment. In FIG. 9, for example, the first communication device 1 is a transmission side, and the second communication device 2 is a reception side. The second communication device 2 may be the transmission side and the first communication device 1 may be the reception side.

図9の送信側の複数のレーザダイオード111a〜111eは、予め個々に異なる波長が設定されている。図9に示す例では、レーザダイオード111cが最も短い波長λminで発振し、レーザダイオード111a,111eが最も長い波長λmaxで発振し、レーザダイオード111b,111dが中間の波長λmidで発振する。   In the plurality of laser diodes 111a to 111e on the transmission side in FIG. 9, different wavelengths are set in advance. In the example shown in FIG. 9, the laser diode 111c oscillates at the shortest wavelength λmin, the laser diodes 111a and 111e oscillate at the longest wavelength λmax, and the laser diodes 111b and 111d oscillate at the intermediate wavelength λmid.

このため、レーザ送信器11は、異なる波長を持つレーザを第2通信装置2に送信する。レーザ受信器からなるスペクトラムアナライザ22aは、第1通信装置1のマルチモードファイバ113からの異なる波長を持つレーザを受信し、異なる波長を検出する。解析部24は、検出された異なる波長を解析する。   For this reason, the laser transmitter 11 transmits lasers having different wavelengths to the second communication device 2. The spectrum analyzer 22a composed of a laser receiver receives lasers having different wavelengths from the multimode fiber 113 of the first communication apparatus 1 and detects different wavelengths. The analysis unit 24 analyzes the detected different wavelengths.

異なる波長のパターンは、第1通信装置1と第2通信装置2との間で予め取り決めされている。この場合には、波長が最も短くなる位置が第1通信装置1のマルチモードファイバ113からのレーザの中心位置である。   Different wavelength patterns are determined in advance between the first communication device 1 and the second communication device 2. In this case, the position where the wavelength is the shortest is the center position of the laser from the multimode fiber 113 of the first communication device 1.

このため、解析部24は、受信した異なる波長に基づき、波長が最も短くなる自己の通信装置の移動量を算出することで、送信側のレーザの中心位置を求める。図10に、波長と装置移動量との関係を示す。   For this reason, the analysis unit 24 obtains the center position of the laser on the transmitting side by calculating the amount of movement of its own communication device that has the shortest wavelength based on the received different wavelengths. FIG. 10 shows the relationship between the wavelength and the amount of device movement.

装置移動部25は、解析部24で算出された自己の通信装置2の移動量に基づき自己の通信装置2を移動させることで、第2通信装置2を第1通信装置1のレーザの中心位置に移動させる。   The device moving unit 25 moves the own communication device 2 based on the movement amount of the own communication device 2 calculated by the analysis unit 24, thereby moving the second communication device 2 to the center position of the laser of the first communication device 1. Move to.

実施例3の水中通信システムによれば、異なる波長を用いたので、実施例1の水中通信システムと同様な効果が得られる。   According to the underwater communication system of the third embodiment, since different wavelengths are used, the same effect as the underwater communication system of the first embodiment can be obtained.

なお、実施例1乃至3の水中通信システム及び水中通信装置では、第1通信装置1及び第2通信装置2の各々に、解析部と装置移動部とを設けたが、一方の通信装置、例えば、第2通信装置2のみに解析部24と装置移動部25とを設けてもよい。あるいは、第1通信装置1のみに解析部14と装置移動部15とを設けてもよい。   In the underwater communication system and the underwater communication device according to the first to third embodiments, each of the first communication device 1 and the second communication device 2 includes the analysis unit and the device moving unit. The analysis unit 24 and the device moving unit 25 may be provided only in the second communication device 2. Alternatively, the analysis unit 14 and the device moving unit 15 may be provided only in the first communication device 1.

また、実施例1,2の水中通信システム及び水中通信装置では、中央に配列されたレーザダイオード111cの光強度が、両端に配列されたレーザダイオード111a,111eの光強度よりも大きく設定した。例えば、中央に配列されたレーザダイオード111cの光強度が、両端に配列されたレーザダイオード111a,111eの光強度よりも小さく設定しても良い。   Further, in the underwater communication system and the underwater communication apparatus of Examples 1 and 2, the light intensity of the laser diode 111c arranged at the center was set larger than the light intensity of the laser diodes 111a and 111e arranged at both ends. For example, the light intensity of the laser diode 111c arranged at the center may be set smaller than the light intensity of the laser diodes 111a and 111e arranged at both ends.

本発明に係る水中通信システムは、レーザ通信装置に適用可能である。   The underwater communication system according to the present invention can be applied to a laser communication apparatus.

1 第1通信装置
2 第2通信装置
11,21 レーザ送信器
12,22 レーザ受信器
13,23 制御部
13a 変調速度制御部
14,24 解析部
15,25 装置移動部
16 コリメートレンズ
22a スペクトラムアナライザ
111a〜111e レーザダイオード
112 結合レンズ
113 マルチモードファイバ
114 コア
115 クラッド
MN1,MN2 最小値
MX 最大値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st communication apparatus 2 2nd communication apparatus 11,21 Laser transmitter 12,22 Laser receiver 13,23 Control part 13a Modulation speed control part 14,24 Analysis part 15,25 Apparatus moving part 16 Collimating lens 22a Spectrum analyzer 111a ~ 111e Laser diode 112 Coupled lens 113 Multimode fiber 114 Core 115 Clad MN1, MN2 Minimum value MX Maximum value

Claims (7)

第1通信装置と第2通信装置との間で通信を行う水中通信システムであって、
前記第1通信装置は、
複数の第1レーザダイオードの複数のレーザを第1マルチモードファイバに結合して前記第2通信装置に送信する第1レーザ送信器と、
前記第2通信装置からレーザを受信する第1レーザ受信器とを備え、
前記第2通信装置は、
複数の第2レーザダイオードの複数のレーザを第2マルチモードファイバに結合して前記第1通信装置に送信する第2レーザ送信器と、
前記第1マルチモードファイバからのレーザを受信する第2レーザ受信器と、
前記第2レーザ受信器で受信した前記第1マルチモードファイバからのレーザを解析して前記第1レーザ送信器からのレーザの中心位置を求める第2解析部と、
前記第2解析部で求められた前記第1レーザ送信器からのレーザの中心位置に前記第2通信装置を移動させる第2移動部と、
を備えることを特徴とする水中通信システム。
An underwater communication system that performs communication between a first communication device and a second communication device,
The first communication device is
A first laser transmitter for coupling a plurality of lasers of a plurality of first laser diodes to a first multimode fiber and transmitting to the second communication device;
A first laser receiver for receiving a laser from the second communication device,
The second communication device is
A second laser transmitter for coupling a plurality of lasers of a plurality of second laser diodes to a second multimode fiber and transmitting to the first communication device;
A second laser receiver for receiving a laser from the first multimode fiber;
A second analyzer for analyzing the laser from the first multimode fiber received by the second laser receiver to determine the center position of the laser from the first laser transmitter;
A second moving unit that moves the second communication device to the center position of the laser from the first laser transmitter determined by the second analyzing unit;
An underwater communication system comprising:
前記第2レーザ送信器は、前記第1レーザ送信器からのレーザの中心位置への前記第2通信装置の移動が完了したときに、移動完了情報を前記第1通信装置に送信し、
前記第1レーザ送信器は、前記第1レーザ受信器が前記移動完了情報を受信した後に、前記第1マルチモードファイバからのレーザをコリメートして前記第2通信装置に送信することを特徴とする請求項1記載の水中通信システム。
The second laser transmitter transmits movement completion information to the first communication device when the movement of the second communication device to the center position of the laser from the first laser transmitter is completed,
The first laser transmitter collimates a laser beam from the first multimode fiber and transmits the laser beam to the second communication device after the first laser receiver receives the movement completion information. The underwater communication system according to claim 1.
前記第1通信装置は、さらに、
前記第1レーザ受信器で受信した前記第2マルチモードファイバからのレーザを解析し前記第2レーザ送信器からのレーザの中心位置を求める第1解析部と、
前記第1解析部で求められた前記第2レーザ送信器からのレーザの中心位置に前記第1通信装置を移動させる第1移動部と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の水中通信システム。
The first communication device further includes:
A first analysis unit for analyzing a laser from the second multimode fiber received by the first laser receiver and obtaining a center position of the laser from the second laser transmitter;
A first moving unit that moves the first communication device to a center position of a laser from the second laser transmitter determined by the first analyzing unit;
The underwater communication system according to claim 1, further comprising:
前記第1マルチモードファイバは、前記複数の第1レーザダイオードの配列に応じた光強度が設定された光強度分布を示すモードを出力し、
前記第2レーザ受信器は、前記第1マルチモードファイバからの前記モードを受信し、
前記第2解析部は、前記第2レーザ受信器で受信した前記モードを解析し解析されたモードに基づき前記第1レーザ送信器からのレーザの中心位置を求めることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の水中通信システム。
The first multi-mode fiber outputs a mode indicating a light intensity distribution in which light intensity is set according to an arrangement of the plurality of first laser diodes;
The second laser receiver receives the mode from the first multimode fiber;
2. The second analysis unit analyzes the mode received by the second laser receiver and obtains the center position of the laser from the first laser transmitter based on the analyzed mode. The underwater communication system according to claim 3.
前記複数の第1レーザダイオードに対して、個々に変調速度を制御する変調速度制御部を備えることを特徴とする請求項4記載の水中通信システム。   The underwater communication system according to claim 4, further comprising a modulation speed control unit that individually controls a modulation speed for the plurality of first laser diodes. 前記複数の第1レーザダイオードは、予め個々に異なる波長が設定され、
前記第2レーザ受信器は、前記第1マルチモードファイバからの前記異なる波長を受信し、
前記第2解析部は、前記第2レーザ受信器で受信した前記異なる波長を解析し解析された波長に基づき前記第1レーザ送信器からのレーザの中心位置を求めることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の水中通信システム。
The plurality of first laser diodes are individually set with different wavelengths in advance,
The second laser receiver receives the different wavelengths from the first multimode fiber;
The said 2nd analysis part calculates | requires the center position of the laser from a said 1st laser transmitter based on the analyzed wavelength which analyzed the said different wavelength received with the said 2nd laser receiver. The underwater communication system according to any one of claims 3 to 3.
他の水中通信装置との間で通信を行う水中通信装置であって、
前記他の水中通信装置が複数の第1レーザダイオードの複数のレーザを第1マルチモードファイバに結合して送信した場合に、前記第1マルチモードファイバからのレーザを受信するレーザ受信器と、
複数の第2レーザダイオードの複数のレーザを第2マルチモードファイバに結合して前記他の水中通信装置に送信するレーザ送信器と、
前記レーザ受信器で受信した前記第1マルチモードファイバからのレーザを解析し前記他の水中通信装置からのレーザの中心位置を求める解析部と、
前記解析部で求められた前記他の水中通信装置からのレーザの中心位置に自己の水中通信装置を移動させる移動部と、
を備えることを特徴とする水中通信装置。
An underwater communication device that communicates with other underwater communication devices,
A laser receiver that receives a laser from the first multimode fiber when the other underwater communication device transmits a plurality of lasers of a plurality of first laser diodes coupled to the first multimode fiber;
A laser transmitter that couples a plurality of lasers of a plurality of second laser diodes to a second multimode fiber and transmits to the other underwater communication device;
Analyzing the laser from the first multimode fiber received by the laser receiver to determine the center position of the laser from the other underwater communication device;
A moving unit that moves the own underwater communication device to the center position of the laser from the other underwater communication device obtained by the analysis unit;
An underwater communication device comprising:
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