ＭＥＭＳ光スキャナ型画像ディスプレイを応用した自由空間光通信に関する研究

利用MEMS光学扫描仪型图像显示的自由空间光通信研究

• 批准号: 16J07506
• 负责人: 全 晟豪
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07506/
• 关键词: Closed-loop control; MEMS scanner; Optical MEMS; Embedded system

研究者たちはIoT（Internet of Things）やTrillion sensorsなどの言葉で示されたように、膨大な数のデバイスがお互い情報を送りあう世界を予想している。このような環境で従来の通信システム、すなわちRF（Radio frequency）通信はデバイスの密度が高くなるにつれ転送速度が悪くなるとの問題が深刻化されていくと思われる。このような問題を解決するために追跡機能を持った自遊空間光通信（FSO : Free space optics）を提案されている。レーザ光を変調し自遊空間で飛ばすことで情報を送る技術であるFSOは従来のRF通信に比べて伝送速度、信頼性、集積性の面で優れているがデバイスが動いたり、伝送経路に障害物があった場合には通信が不可能になるとの問題を持っている。本研究ではMEMSスキャナを用いてFSOシステムに探索・追跡機能を乗せることで端末のモビリティを向上させている。本研究で考案したシステムは探索、追跡の二つのモードを持っている。探索モードではAOT（Active optical terminal)と名付けた端末からMEMSスキャナを用いてレーザをスキャンしパターンを表示することで通信可能な領域を表示する。その際にPOT（Passive optical terminal）と名付けた端末が通信可能領域に入ってきたらPOTに付けられたCCR（Corner cube reflector）から光をAOTに戻しその光をAOTのQPD（Quadrant photodiode）で検知し、POTの上にレーザビームを止め、PID（Proportional integral derivative）制御によって追跡を行う。本研究では考案したシステムを光学テーブルの上に構築し、そのシステムを制御するための回路をブレッドボードとFPGA上に実装している。そのあと構築されたシステムを用いてデモンストレーションを行い、測定可能な範囲、追跡の速度、安定性などを測定している。

The Internet of Things (IoT) and Trillions of sensors are used to send information to the world. The problem of high transmission speed and high density of RF (Radio frequency) communication in this environment has deepened. This problem is solved by tracking the function of Free space optics (FSO). The technology of transmitting information by changing light and allowing it to travel freely in space enables FSOs to compare favorably with incoming RF communications in terms of transmission speed, reliability, and integration. However, there are problems such as the lack of mobile devices and the inability to communicate when there are obstacles in the transmission path. In this study, we explore the application of MEMS in FSO system and trace function. This study aims to explore and trace the relationship between the two factors. Explore AOT (Active Optical Terminal), MEMS, and other communication possibilities. POT (Passive optical terminal) and POT (Corner cube reflector) are used to detect, POT (Passive optical terminal) and PID (Proportional integral derivative) control. In this paper, we study the design of the optical circuit, the control of the optical circuit and the implementation of the FPGA. The construction of the system can be used to determine the possible range, tracking speed and stability.

项目成果

A Bi-directional Free-space Optical Communication System with MEMS Spatial light Modulator for Agile Data Link.

用于敏捷数据链路的具有 MEMS 空间光调制器的双向自由空间光通信系统。

• 发表时间: 2017
• 作者: K. Watanabe;H. Takaragawa;Mma Nakabaru;E. Taira;M. Ueno;Y. Kawamitsu;中原麻衣・冨永淳・薮田伸・D. T. Hoang・川満芳信;川満芳信・上野正実・中原麻衣・冨永淳・薮田伸;中原麻衣・寳川拓生・渡邊健太・D. T. Hoang・川満芳信;川満芳信・上野正実 ・中原麻衣・後藤秀樹;中原麻衣・藪田伸・冨永淳 ・マリア R・上野正実・川満芳信;渡邉健太・寳川拓生・中原麻衣・川満芳信;Sungho Jeon and Hiroshi toshiyoshi
• 通讯作者: Sungho Jeon and Hiroshi toshiyoshi

An Optical System for Bi-directional Free Space Optical Communication with Acquisition and Tracking Capabilities

具有捕获和跟踪能力的双向自由空间光通信光学系统

• 发表时间: 2016
• 作者: K. Watanabe;H. Takaragawa;Mma Nakabaru;E. Taira;M. Ueno;Y. Kawamitsu;中原麻衣・冨永淳・薮田伸・D. T. Hoang・川満芳信;川満芳信・上野正実・中原麻衣・冨永淳・薮田伸;中原麻衣・寳川拓生・渡邊健太・D. T. Hoang・川満芳信;川満芳信・上野正実 ・中原麻衣・後藤秀樹;中原麻衣・藪田伸・冨永淳 ・マリア R・上野正実・川満芳信;渡邉健太・寳川拓生・中原麻衣・川満芳信;Sungho Jeon and Hiroshi toshiyoshi;Sungho Jeon and Hiroshi Toshiyoshi
• 通讯作者: Sungho Jeon and Hiroshi Toshiyoshi