あらまし 衛星通信において，将来の大容量伝送のための技術候補である光通信について述べる．これまでに 衛星を用いて行われた実験の成功例を整理し，世界初を冠する三つの実験成果が日本の技術によって得られてい ることを示す．この中で特に，2005 年に打ち上げられた宇宙航空研究開発機構（JAXA）の光衛星間通信実験衛 星（OICETS）と情報通信研究機構（NICT）の協力で実施した低軌道衛星と地上局間の双方向光通信実験に着 目し，その成果を述べる．大気の影響を被る光通信の実施結果とともに，地上局に備えた大気の影響を低減する 手法の効果を示す．また，世界的にも検討が加速されている宇宙光通信技術について，現在進行中の計画と宇宙 機関の会合で最近始まった標準化の議論について紹介する． キーワード 宇宙光通信，衛星間光通信，衛星–地上局間光通信，OICETS（きらり）
1.
ま え が き
衛星通信システムは，広域性や同報性に優れ，災害
時の緊急回線の提供を可能とするなど，情報通信ネッ
トワークにおける重要な役割を果たしている．また最
近では，衛星によるデータ中継や地球の観測，国際宇
宙ステーションにおける滞在や深宇宙領域の探査など，
宇宙を利用する範囲も広がっている．こうした活動の
進展に伴い，宇宙で取り扱われるデータ量も増加し，
例えば衛星による高解像度の撮像データや高分解能な
観測データを迅速に地上へ伝えるといった要求が高ま
りつつある．このため，衛星と地上及び衛星間を結ぶ
通信ネットワークの高速化が求められている．
高速な衛星通信ネットワークの実現に重要となる
技術要素として，衛星交換技術及び高速データ通信
技術が挙げられる．衛星交換技術については，これ
までに
ACTS
や
iPStar
などの衛星が打ち上げられ，
ベントパイプ型と再生中継型の交換がそれぞれ実証
された
[1], [2]
．また最近になって，情報通信研究機構
（
NICT
）が，衛星交換機能と高速データ通信機能とを合
わせもった超高速インターネット衛星（
Wideband
In-†情報通信研究機構，小金井市National Institute of Information and Communications Technology, 4–2–1 Nukui-kita, Koganei-shi, 184–8795 Japan a) E-mail: [email protected]
terNetworking engineering test and Demonstation
Satellite
，
WINDS
）を宇宙航空研究開発機構（
JAXA
）
と共同開発し，その軌道上実証に成功している
[3]
．
WINDS
をはじめ現在の高速データ通信機能は，主
に
Ka
バンドの周波数帯を利用しているが，将来のよ
り大容量のデータ伝送を行う技術としては，レーザ
光の利用が考えられる．現在，宇宙で実証された光通
信の成果として
5.6 Gbit/s
でのデータ伝送がある
[4]
．
よって，将来は数
10 Gbit/s
への向上も視野に入るも
のと期待される．電波と比べて波長が短いレーザ光は，
小さな口径のアンテナで指向性の鋭いビームを射出で
きる．よって，光の広帯域性も合わせて利用すること
で，アンテナ径が小さく空間伝搬損やシステム間の干
渉を抑えた大容量の回線を提供することができる．ま
た光の周波数帯は，現在の国際的な周波数調整の対象
に含まれていないことも魅力の一つである．
本論文では，超高速衛星通信ネットワークにおけ
る重要な技術のうち，高速データ伝送を行う技術候
補である宇宙光通信について述べる．まず，これま
での宇宙光通信に関する軌道上実証例を整理し，日
本が
1994
年，
2005
年及び
2006
年にそれぞれ世界初
の成果を得た実験を示す
[5]
∼
[8]
．これらの成果から
特に，
2006
年に
JAXA
の低軌道衛星である光衛星間
通信実験衛星（
Optical Inter-orbit Communications
Engineering Test Satellite
：
OICETS
，和名きらり）
図 1 衛星を用いた光通信の軌道上実施例 Fig. 1 Demonstrations of space laser communications.
と
NICT
の光地上局の間で行われた衛星
–
地上局間光
通信に着目し，その成果を述べる
[6]
．最後に，欧州，
米国及び日本の計画と，最近に宇宙機関の会合におい
て始まった宇宙光通信に関する検討について紹介する．
2.
軌道上実証例
図
1
に，衛星を用いた光通信の軌道上実施例を整
理する．同図中，
GEO
は静止軌道（
Geostationary
Earth Orbit
），
LEO
は低軌道（
Low Earth Orbit
），
及び
GND
は地上（
Ground
）を示す．
GEO
及び
LEO
と記された枠内には，衛星名とともにその打上げ年を
示している．また
GND
と記された枠内には，光地上
局（
Optical Ground Station
，
OGS
）を保有する機
関の略称を記している．ここで，
CRL
は通信総合研
究所（現
情報通信研究機構，
NICT
），
JPL
は米国
のジェット推進研究所（
Jet Propulsion Laboratory
）
，
DLR
はドイツ航空宇宙センター（
German Aerospace
Center
）及び
ESA
は欧州宇宙機関（
European Space
Agency
）である．なお図中の実線は，光通信実験の組
合せであり，それぞれの組合せで初めて実験を行った
年を付記している．
衛星を用いた光通信は，日本が初めて実験に成功し
た．
1994
年に打ち上げられた
NASDA
（現
宇宙航
空研究開発機構，
JAXA
）の衛星
ETS-VI
（和名，き
く
6
号）には，
CRL
が開発した光通信機器が搭載さ
れており，
CRL
は東京都小金井市に保有する光地上
局と
ETS-VI
の間での双方向光通信を行った
[8]
．ま
た
1995
年には，日米の協力により，同衛星と
JPL
の
地上局との間で光通信を実施した
[9]
．この実験におい
ては，地上から衛星へは波長
0.515
μm
，衛星から地
上へは波長
0.83
μm
のレーザ光を照射し，強度変調直
接検波（
IMDD
）方式を採用した
1 Mbit/s
でデータ
を伝送した．
2001
年には米国が静止衛星
GeoLite
を打ち上げ，
地上との光通信実験に成功したという報告がある
[10]
．
しかし米国軍に関する情報であり，詳細は不明である．
このため同図では，光地上局を表すために
Optical
Ground Station
の略として
OGS
の表記を用いた．同
年には，
ESA
の静止衛星
ARTEMIS
とカナリー諸島
テネリフェ島に設置された光地上局との間で光通信
実験が行われた
[11]
．また，
ARTEMIS
はフランス国
立宇宙研究センター（
CNES
）の低軌道衛星
SPOT4
から光通信によるデータ受信に成功し，これが
LEO
から
GEO
への初の片方向光通信となった
[12]
．
2003
年には，
JAXA
の
OICETS
に搭載された光通信機
器のエンジニアリングモデルをテネリフェ島に運び，
ARTEMIS
との間で光通信試験が行われた
[13]
．これ
らの実験では波長
0.8
μm
帯の
IMDD
方式が採用され，
ARTEMIS
の光通信の仕様に沿ったデータ伝送速度
として，
ARTEMIS
からのダウンリンクは
2 Mbit/s
，
ク光の受信に成功した
[15]
．
その後，
OICETS
は
ARTEMIS
との衛星間光通信
を繰り返し，
2006
年
9
月に実験期間を終了した．一
方，
ARTEMIS
は
2006
年
12
月にフランスの航空機
との間で双方向光通信を実施した
[16]
．
2007
年には米国のミサイル防衛局（
the Missile
De-fense Agency
，
MDA
）の低軌道衛星
NFIRE
と
DLR
の低軌道衛星
TerraSAR-X
が相次いで打ち上げられた．
両衛星には波長
1
μm
，データ伝送レート
5.6 Gbit/s
のコヒーレント二値位相変調（
BPSK
）方式で通信す
る装置が搭載され，
2008
年
3
月に低軌道衛星間での初
の光通信を行った．また
TerraSAR-X
は，光地上局を
相手とした実験にも成功した
[17]
．この期間，
DLR
，
ESA
及び
NICT
は，
TerraSAR-X
とそれぞれの光地
上局を用いた国際的な共同実験を企画した．複数の光
地上局が，共通の衛星を相手として光を送受すること
により，レーザ光への大気の影響を測定することが目
的である．この共同実験の中で，
NICT
は
2008
年
12
月に
TerraSAR-X
とのレーザ光伝送実験に成功した．
2006
年
9
月の
OICETS
の定常運用終了に伴い，
JAXA
の地上設備から一部の実験運用機能が取り除か
れた．しかし，その後
NICT
は，実験に必要な機能の
再構築と衛星の実験運用に要する作業を担うことで，
実験再開を
JAXA
と合意した．地上設備の再構築及
び衛星の機能確認が
2008
年
10
月に完了し，
OICETS
と
NICT
光地上局とによる通信実験が
JAXA
との協
力に基づいて再開された．
2009
年
4
月からは，
OICETS
と
JPL
，
DLR
，
ESA
及び
NICT
がそれぞれ保有する光地上局を用いた国
際共同実験が始まり，同年
9
月末までに全ての機関が
衛星との光通信実験に成功した．同じ衛星を相手とし
て異なる環境に置かれた複数の光地上局が実験を行
うことで，大気が伝搬光に与える影響を評価する貴重
なデータを取得できた．
2010
年
5
月には，
OICETS
との実験にかかわった機関が会する国際ワークショッ
プ（
Ground-to-OICETS Laser Communication
Ex-宇宙光通信の特徴の一つに，射出するレーザ光の
鋭い指向性が挙げられる．
OICETS
に搭載した光
通信機器（
Laser Utilizing Communication
Equip-ment
：
LUCE
）を例にすると，射出光の広がり角度は
約
5.5
μrad
と非常に小さい
[14]
．この高指向性に光の
広帯域性を利用することで，高速なデータ伝送が可能
となる．しかし一方で，この非常に鋭い指向性は，光
の射出方向に高精度な制御を必要とする．
LUCE
の場
合，光の射出方向へ約
1
μrad
の制御精度を要求して
いる
[14]
．このため，光アンテナの駆動に加えて，装
置内部の光学系に光の伝搬角度を補正する高速な駆動
鏡を備え，必要とされる精度を達成している．
もう一つの特徴としては，通信相手の高速な移動
が挙げられる．衛星が地球を周回する速度は，低軌
道衛星の場合は約
7 km/s
，静止軌道衛星の場合は約
3 km/s
である．このような移動体と通信を行う場合，
一方から射出された光が到達するまでの，相手の移動
距離を無視できない．この様子を図
2
に示す．同図で
は，
Obj1
に対して
Obj2
が接線方向に速度
v
tで移動
している．
Obj2
からの光が
Obj1
へ届き，
Obj1
の射
出光が
Obj2
に届く間に
Obj1
から
Obj2
の移動前後
の位置を見込む角度
θ
が光行差補正角（
point-ahead
angle
）となる．
指向の鋭い光を用いると，光行差補正角が光の広が
り角よりも大きくなる場合がある．低軌道を周回する
OICETS
と地上との光通信の例では，光行差補正角が
約
50
μrad
，
LUCE
の射出光は広がり角が約
5.5
μrad
である
[14]
．よって，光の射出方向へは角度補正を与え
図 2 光行差補正角
図 3 光通信装置の例
Fig. 3 Sample diagram of a laser communication equipment.
図 4 初期捕そくの手順
Fig. 4 Procedures for the first acquisition.
る必要が生じる．このため，光通信装置の機能として
は図
3
に示すように，光の伝搬方向を制御する三つの
駆動系を組み合わせている．一つ目は，光アンテナの指
向方向を制御する粗追尾（
Coarse pointing
）機構，二
つ目は，内部光学系に導かれた光の微小な角度変化を
補正する精追尾（
Fine pointing
）機構，三つ目は射出
光へ光行差補正角を与える光行差補正（
Point-ahead
）
機構である．
3. 2 OICETS
実験
図
4
に，光回線を形成する手順を示す．
OICETS
と
の光通信では，同図における
Obj2
が
OICETS
に相
当する．まず図
4
の
(1)
のように，
Obj1
は，軌道情報
から推定した
Obj2
の方向へ広がり角の大きいビーコ
ン光を照射する．次いで
(2)
のように，
Obj2
は，ビー
コン光を検出するとその到来方向に基づき，
Obj1
へ
向けて通信光を射出する．
Obj1
が
Obj2
からの通信
光を検出すると，
Obj1
からも
Obj2
へ向けて通信光
を返す．その後
(3)
のように，光回線が安定すると，
ビーコン光の照射を止め，通信光のみの送受を行う．
なお実際には，図
2
に示した光行差補正角を加えて光
図 5 衛星–地上局間光通信の様子．2006 年 3 月 30 日， NICT光地上局にて撮像Fig. 5 OICETS-ground laser communication on March 30, 2006.
を射出する．
NICT
の光地上局で
2006
年
3
月
30
日に撮像した
OICETS
との光通信実験の様子を図
5
に示す．同図は
図
4
中の
(2)
の状態であり，地上局からの線状のビー
コン光と，衛星からの通信光が中央部に見える．図
6
は，実験の最中に測定した光の受信電力である
[19]
．
同図
(a)
は衛星側で測定した地上局からのアップリン
ク光，同図
(b)
は地上局側で測定した衛星からのダウ
ンリンク光である．大気の影響による受信電力の瞬時
的な変動が測定データに現れている．また同図には周
期的な瞬断が見られるが，これは
LUCE
の望遠鏡の駆
動特性が原因である
[20]
．地上局と光通信を行う場合，
衛星間光通信の場合と比べて，
LUCE
は望遠鏡を速く
駆動する．その結果，衛星間光通信を対象に設計され
た
LUCE
では，内部光学系に備える精追尾機構が補
正できる角度範囲を超えた誤差が発生したために，光
回線の瞬断が起きたものと考えられる．衛星間光通信
において，
LUCE
の粗追尾による角度誤差は
0.01 deg
以下であり，精追尾機構の視野範囲は
±500 μrad
（約
±0.03 deg
）である
[14]
．従って衛星間光通信において
図 6 2006年 3 月 30 日に測定した受信電力．(a) 衛星で 測定した地上からのアップリンク光，(b) 地上局で 測定したダウンリンク光
Fig. 6 Received power of (a) the uplink from OGS and (b) the downlink from satellite measured on March 30, 2006.
は，粗追尾の角度誤差を精追尾機構が補正できる．し
かし，粗追尾の角度誤差が約
±0.03 deg
の範囲よりも
大きくなると，精追尾機構の視野範囲を超え，図
6
の
ような瞬断が観測される
[20]
．
なお図
6 (a)
と
6 (b)
では，受信のダイナミックレ
ンジの制限から上限値の飽和が現れているが，飽和し
ていない箇所では，検出値の変動幅に差異が認められ
る．この理由として，衛星からのダウンリンクが
1
本
のビームであるに対して，地上からのアップリンクは
4
本のビームの同時照射を行っていることが挙げられ
る．これは，後述する大気影響による強度変動の低減
手法の一つであり，その効果が得られたものと考えら
れる．詳細な解析は文献
[21]
にて行われ，アップリン
クに
4
本のビームを用いた場合，
1
本のビーム照射に
比べて，変動幅が
2
∼
3
分の
1
程度に抑制されること
が示されている．
衛星と地上局では，それぞれ疑似ランダム符号を用
いて通信光を変調しており，符号の誤り数の計測を行っ
ている．例として
2008
年
11
月
13
日の実験について，
1
秒間当りの符号誤り率を算出した結果を図
7 (a)
及び
図
7 (b)
に示す
[22]
．図
7 (a)
は地上から衛星へのアッ
プリンクの場合である．算出値は
0.1
∼
10
−3の範囲に
集中しているが，最小値としては
10
−6に至っている．
図
7 (b)
は，範囲衛星から地上へのダウンリンクであ
り，算出値は
10
−4∼
10
−5辺りに集まっている．なお
図 7 2008年 11 月 13 日に計測した 1 秒間あたりの符号 誤り率．(a) アップリンク光，(b) ダウンリンク光 Fig. 7 Bit error counts measured on Nov. 13, 2008. (a) for the uplink, and (b) for the downlink.同図には，受信装置の試験として大気影響を受けずに
測定した符号誤り率の曲線を
back-to-back
として示
している．
3. 3
大気影響による強度変動の低減
衛星
–
地上局間光通信においてデータ伝送の品質を向
上するには，伝搬する光への大気の影響を低減する必
要がある．この方法は二つに大別され，一つは大気の
影響を被る光の波面を補正する方法
[23], [24]
，もう一
つは大気の影響を受けた複数の光を重ね合わせること
により，平均化の効果を利用する方法である
[21], [25]
．
OICETS
を相手とした実験では，
NICT
光地上局
の送信系に平均化の手法を導入し，その効果を検討し
た
[21], [26], [27]
．図
8
は，
2006
年
9
月
19
日に複数の
レーザ光を地上局から
OICETS
へ向けて照射し，衛
星で検出された受信強度の確率密度分布である．
1
∼
4
本のレーザ光を互いに大気のコヒーレンス長よりも空
図 8 複数のレーザ光を伝送した場合に検出される確率密 度分布
Fig. 8 Probability density of received laser power.
間的に離して平行に射出し，得られた受信電力を平均
値で規格化している．記号による点は実験による測定
結果，曲線は文献
[26]
に示す理論式に基づく数値計算
結果を示している．
実測値に基づく結果と理論に基づく計算とはよく一
致しており，同時に照射するビーム数の増加に伴い確
率密度の分布幅が小さくなることが確認できる．よっ
て，この方法の適用により，大気中を伝搬することに
よる受信電力の変動を抑制し，データ伝送の品質を向
上させることができると考えられる．なお同時に照射
するビーム数について，文献
[26]
では，ビーム数
16
まで用いた検討が行われ，ビーム数の増加に伴い平均
化の効果が高まる傾向が確認されている．しかし，光
学系の構築などについて実用性を考慮すると，図
8
に
おいても効果が確認できたビーム数
4
本が妥当な重ね
合わせの数と考えている．
3. 4
大気影響により変動する到来角の補正
衛星
–
地上局間光通信におけるデータ伝送の品質を
向上するには，大気の影響によって生じる光の到来角
の変動を抑制する必要がある．この変動は数
kHz
に
達するため，光の伝搬角度の補正に用いる駆動鏡にも
高速な動作が求められる．
図
9
は，地上局で受けた
OICETS
からの光をシン
グルモードファイバへ結合し，高速駆動鏡による角度
補正の効果を確認する実験の構成である
[28]
．衛星か
らの光を駆動鏡で反射し，四分割光検出器（
QD
）の
中心を照射し続けるように閉ループが組まれている．
QD
の中心部は，駆動鏡と
QD
の間で分岐された光路
上に配置した光ファイバの中心位置に対応しており，
光ファイバを通過した光は光センサで検出される．
衛星からの光を受けている間に，駆動鏡の動作と停
図 9 到来角変動の抑制Fig. 9 Compensation of arriving angle.
止を繰り返したところ，光センサからの出力には，駆
動鏡の動作により
11 dB
以上の増加が得られた
[28]
．
これにより，駆動鏡を採用する効果を確認した．しか
し，大気の影響を被った波面はひずみ，光学系の集光
面上においても光焦点が散在している．これをシング
ルモードファイバへ効率的に結合するには，例えば，
可変形鏡などの波面の補正機構を導入し，高速駆動鏡
との併用が考えられるが，これは今後の課題である．
なお，可変形鏡の適用に向けた検討は多数報告されて
おり，理論と実験による測定結果との比較が行われて
いる
[29], [30]
．
4.
現状と展望
宇宙光通信に関する国内外の動向として，
ESA
で
は，
1
μm
帯の光通信機器を次期の静止軌道衛星へ搭
載する検討を進めており，数
Gbit/s
での衛星間光通
信を予定している
[31], [32]
．また深宇宙通信について
は
NASA
による火星と地球を結ぶ光通信が挙げられ
る
[33]
．火星を周回する衛星に搭載する光通信機器を
作製した後，プログラムは中断している．しかし，こ
の技術は，月を対象とした宇宙利用において，有効
な技術候補として継承されている
[34]
．欧州において
も深宇宙通信のための光通信の検討が進んでいるほ
か
[35]
，衛星から地上への量子鍵配信の実験も計画さ
れている
[36]
．
日本の活動としては，
JAXA
が低軌道衛星とデータ
中継衛星との衛星間通信に用いる光通信装置の開発が
挙げられる
[37]
．
JAXA
は使用する波長として
1
μm
帯に着目し，欧州のデータ中継衛星に搭載される光通
信機器との相互運用性を確保することを目指している．
また，
NICT
では，波長
1.5
μm
帯による光通信及び
波長
0.8
μm
を用いた量子鍵配信に着目している．現
在，これらの光源を用いて，小型衛星に搭載可能な光
図 10 衛星通信ネットワークにおける光通信の利用例 Fig. 10 Conceptual drawing of the use of satellite
laser communications.
通信装置の開発を進めており，衛星
–
地上局間光通信
の実施を計画している
[38]
．図
10
に，衛星通信への
光通信の適用例を示す．大気の影響を被ることのない
衛星間は，大容量データをレーザ光で送受する．一方，
衛星と地上を結ぶ場合は，雲による回線遮断を避ける
必要が生じる．そこで，雲による影響が少ない
RF
リ
ンクの併用，及び地上ネットワークで接続した複数の
光地上局を分散配置する．これにより，実効的に雲を
避ける手法などを検討している．
また，宇宙光通信の相互運用を目指し，
2009
年
10
月には宇宙機関の会合の一つである
The Consultative
Committee for Space Data Systems
（
CCSDS
）にお
いて，技術検討を行うグループとして
The Optical
Channel Coding and Modulations Special Interest
Group under the Space Link Services Areas
（
SLS-OCM
）が設立された．ここでは，衛星間，衛星
–
地上
局間及び深宇宙
–
地上局間をレーザ光で結ぶ三つのシ
ナリオを想定し，そこで用いられる通信方式や符号技
術などの議論を行う予定である．
1
年間に
2
回開かれ
るもので，第
4
回目の会合が
2011
年
5
月に予定され
ている．
5.
む す び
本論文では，超高速衛星通信ネットワークにおける
重要な技術のうち，高速データ伝送技術の採用候補で
ある宇宙光通信技術について述べた．これまでの衛星
を用いた光通信に関する軌道上実証例を整理し，その
中から特に世界初の成果となった
OICETS
と地上局
間による光通信実験について述べた．光の非常に鋭い
の更なる発展を期待するものである．なお，本論文で
示した
OICETS
を用いた実験における測定データは，
JAXA
と
NICT
が実施した次世代の宇宙光通信技術
に関する共同研究の成果である．
文
献
[1] R.J. Krawczyk and L.R. Ignaczak, “The advanced communications technology satellite - Performance, relaiability and lessons learned,” Proc. 6th Ka Band Utilization Conference, pp.3–11, Cleveland, June 2000.
[2] W. Thesling, M. Vanderaar, M. Thompson, P. Hamilton, P. Panuwattanawong, and R. Gedney, “Two-way Internet over iPSTAR using advanced er-ror correction and dynamic links,” AIAA-202-2944, 20th ICSSC, Montreal, May 2002.
[3] 門脇直人，吉村直子，高橋 卓，鈴木龍太郎，“超高速イ
ンターネット衛星（WINDS）における衛星搭載交換技術 の開発，”信学論（B），vol.J93-B, no.8, pp.1035–1042, Aug. 2010.
[4] B. Smutny, H. Kaempfner, G. M¨uhlnikel, U. Sterr, B. Wandernoth, F. Heine, U. Hildebrand, D. Dallmann, M. Reinhardt, A. Freier, R. Lange, K. Boehmer, T. Feldhaus, J. Mueller, A. Weichert, P. Greulich, S. Seel, R. Meyer, and R. Czichy, “5.6 Gbps optical in-tersatellite communication link,” Proc. SPIE, 7199, pp.719906-1–719906-8, 2009.
[5] 城野 隆，“光衛星間通信実験衛星「きらり」と「アル
テミス」による双方向光通信実験，”光学，vol.35, no.9, pp.481–483, 2006.
[6] T. Jono, Y. Takayama, K. Shiratama, I. Mase, B. Demelenne, Z. Sodnik, A. Bird, M. Toyoshima, H. Kunimori, D. Giggenbach, N. Perlot, M. Knapek, and K. Arai, “Overview of the inter-orbit and the orbit-to-ground lasercom demonstration by OICETS,” Proc. SPIE, 6457, pp.645702-1–645702-10, 2007. [7] M. Toyoshima, K. Takizawa, T. Kuri, W. Klaus,
M. Toyoda, H. Kunimori, T. Jono, Y. Takayama, N. Kura, K. Ohinata, K. Arai, and K. Shiratama, “Ground-to-OICETS laser communication experi-ments,” Proc. SPIE 6304, 63040B01–63040B01-08, 2006.
[8] M. Toyoda, M. Toyoshima, T. Takahashi, M. Shikatani, Y. Arimoto, K. Araki, and T. Aruga, “Ground to ETS-VI narrow laser beam
transmis-sion,” Proc. SPIE 2699, pp.71–80, 1996.
[9] K.E. Wilson, J.R. Lesh，K. Araki, and Y. Arimoto, “Overview of the ground-to-orbit lasercom demon-stration,” Proc. SPIE, vol.2990, pp.23–30, 1997. [10] Hamid Hemmati, ed., Deep space optical
communi-cations, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2006.
[11] M. Reyesa, Z. Sodnik, P. Lopez, A. Alonso, T. Viera, and G. Oppenhauser, “Preliminary results of the in-orbit test of ARTEMIS with the Optical Ground Sta-tion,” Proc. SPIE, vol.4635, pp.38–49, 2002. [12] T. TolkerNielsen and G. Oppenhaeuser, “In-orbit test
result of an operational optical intersatellite link be-tween ARTEMIS and SPOT4, SILEX,” Proc. SPIE, vol.4635, pp.1–15, 2002.
[13] M. Toyoshima, S. Yamakawa, T. Yamawaki, K. Arai, M. Reyes, Garc´ıa-Talavera, A. Alonso, Z. Sodnik, and B. Demelenne, “Long-term statistics of laser beam propagation in an optical ground-to-geostationary satellite communications link,” IEEE Trans. Anten-nas Propag., vol.53, no.2, pp.842–850, 2005. [14] T. Jono, Y. Takayama, N. Kura, K. Ohinata, Y.
Koyama, K. Shiratama, Z. Sodnik, B. Demelenne, A. Bird, and K. Arai, “OICETS on-orbit laser com-munication experiments,” Proc. SPIE, vol.6105, pp.610503-1–610503-11, 2006.
[15] N. Perlot, M. Knapek, D. Giggenbach, J. Horwath, M. Brechtelsbauer, Y. Takayama, and T. Jono, “Re-sults of the optical downlink experiment KIODO from OICETS satellite to optical ground station oberpfaffenhofen (OGS-OP),” Proc. SPIE, vol.6457, pp.645704-1–645704-8, 2007.
[16] V. Cazaubiel, G. Planche, V. Chorvalli, L.L. Hors, B. Roy, E. Giraud, L. Vaillon, F. Carr´e, and E. Decourbey, “LOLA: A 40.000 km optical link be-tween an aircraft and a geostationary satellite,” Proc. 6th International Conf. on Space Optics, ESTEC, SP-621, pp.27–30, Noordwijk, The Netherlands, 2006. [17] B. Smutny, R. Lange, H. K¨ampfner, D. Dallmann, M.
Gregory, and G. M¨uhlnikel, “High data rate optical inter-satellite links,” Proc. ICSOS, 1, ICSOS2009-2, pp.1–5, 2009.
[18] 豊嶋守生，高山佳久，“宇宙光通信の動向—国際ワークショッ
プ GOLCE2010 を中心に，” 信学技報，OPE2010-26, 2010-27, 2010.
[19] M. Toyoshima, T. Takahashi, K. Suzuki, S. Kimura, K. Takizawa, T. Kuri, W. Klaus, M. Toyoda, H. Kunimori, T. Jono, Y. Takayama, and K. Arai, “Ground-to-satellite laser communication ex-periments,” IEEE Aerosp. Electron. Syst. Mag., vol.23, no.8, pp.10–18, 2008.
[20] Y. Takayama, T. Jono, M. Toyoshima, H. Kunimori, D. Giggenbach, N. Perlot, M. Knapek, K. Shiratama, J. Abe, and K. Arai, “Tracking and pointing char-acteristics of OICETS optical terminal in
communi-cation demonstrations with ground stations,” Proc. SPIE, vol.6457, pp.645707-1–645707-9, 2007.
[21] 豊嶋守生， 山佳久，国森裕生，山川史郎，城野 隆，“地
上–低軌道衛星間光通信回線におけるレーザビーム大気 伝搬特性，”信学論（B），vol.J94-B, no.3, pp.409–418, March 2011.
[22] M. Toyoshima, H. Takenaka, C. Schaefer, N. Miyashita, Y. Shoji, Y. Takayama, Y. Koyama, H. Kunimori, S. Yamakawa, and E. Okamoto, “Results from phase-4 Kirari optical communication demon-stration experiments with the nict optical ground sta-tion (KODEN),” 26th Internasta-tional Communicasta-tions Satellite Systems Conference of AIAA, AIAA-2009-3.4.2, 2009.
[23] R.K. Tyson, Principles of Adaptive Optics, Academic Press, New York, 1997.
[24] G.A. Tyler, “Turbulence-induced adaptive-optics performance degradation: evaluation in the time do-main,” J. Opt. Soc. Am. A, vol.1, no.3, pp.251–262, 1984.
[25] N. Perlot and D. Fritzsche, “ApertureAveraging -Theory and Measurements,” Proc. SPIE, vol.5338, pp.233–242, 2004.
[26] M. Toyoshima, Y. Takayama, T. Takahashi, K. Suzuki, S. Kimura, K. Takizawa, T. Kuri, W. Klaus, M. Toyoda, H. Kunimori, and T. Jono, “Laser beam propagation in ground-to-OICETS laser communica-tion links,” J. Space Technology and Science, vol.23, pp.30–45, 2007.
[27] 豊嶋守生，荒木賢一，“光分岐方法，”特許第 3069703 号， 1999.
[28] H. Takenaka and M. Toyoshima, “Study on the fiber coupling efficiency for ground-to-satellite laser com-munication links,” Proc. SPIE, vol.7587, pp.75870U-1–75870U-12, 2010.
[29] L.B. Stotts, P. Kolodzy, A. Pike, B. Graves, D. Dougherty, and J. Douglass, “Free-space optical com-munications link budget estimation,” Appl. Opt., vol.49, pp.5333–5343, 2010.
[30] T. Weyrauch and M.A. Vorontsov, “Free-space laser communications with adaptive optics: Atmospheric compensation experiments,” J. Opt. Fiber. Commun. Rep., vol.1, pp.355–379, 2004.
[31] Z. Sodnik, B. Furch, and H. Lutz, “Free-Space Laser Communication Activities in Europe: SILEX and be-yond,” IEEE LEOS 2006, MH1, pp.78–79, 2006. [32] B. Chene, C. Michel, and B. Laurent, “A proposed
data relay infrastructure in Europe after Artemis in orbit validation,” 23rd AIAA ICSSC, I000153, pp.1– 11, 2005.
[33] D.M. Boroson, A. Biswas, and B.L. Edwards, “MLCD: overview of NASA’s mars laser communica-tions demonstration system,” Proc. SPIE, vol.5338, pp.16–28, 2004.
[37] 山川史郎，花田達之，高畑博樹，藤原勇一，“JAXA にお ける次世代光衛星間通信技術への取組み，” 2010信学総大， BI-1-4, March 2010. [38] 豊嶋守生，高山佳久，荘司洋三，“超小型光トランスポンダ の開発 I—開発コンセプトと超小型衛星への適用，” 2010 信学総大，BI-1-5, March 2010. （平成 23 年 2 月 22 日受付，4 月 15 日再受付）
