コヒーレント宇宙光通信入門 光でつなぐ次世代宇宙ネットワーク/高山佳久/安藤俊行

高山佳久安藤俊行
コロナ社
ISBN：4339015032/9784339015034
発売日:2026年06月

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【内容紹介】
本書では、宇宙光通信の基礎からシステム構成、装置技術、大気影響、運用、標準化までを実例を交えて体系的に解説した。重要項目を丁寧に説明し、数式の導出過程も追跡できる構成としている。著者陣の実務経験に基づいた知見を反映した入門書。

第1章「宇宙光通信への期待」では、世界的規模で進められている宇宙開発や宇宙利用の活動の事例を挙げ、これらの活動を支える宇宙光通信の必要性および課題について述べる。
第2章「電磁波の伝搬と回折」では、電磁波の空間伝搬に関する基礎事項として、偏波、干渉および回折について述べる。また、波動方程式の解となる平面波と球面波、およびガウスビームの基本モードを説明する。
第3章「宇宙光通信システム」では、宇宙光通信システムの概要、主要な構成部位である捕捉追尾系と通信系の機能・性能、ならびに基本的な設計手法について述べる。
第4章「宇宙光通信送受信器」では、コヒーレント方式の光通信を実現するうえで重要な光デバイスについて紹介した後、宇宙環境での運用で必要となる放射線の影響、および衛星運用に用いられるコマンド送受信機について紹介する。
第5章「アンテナ・捕捉追尾系」では、通信装置の構成に不可欠な光アンテナと、信号光と受信光学系の光軸間に生じた角度差を補正するための捕捉追尾機能について述べる。まず、地球を周回しながら通信相手を互いに見込む角度を算出し、光アンテナに求められる指向範囲を例示する。つぎに、光の通信回線を形成する最初の手順となる初期捕捉について説明する。また、受光した信号光の伝搬方向を補正し、高精度な捕捉追尾を実現する機能について紹介する。
第6章「大気の影響」では、大気中の光の減衰、シンチレーション現象、波面歪みといった現象の物理的メカニズムを解析し、これらが通信性能に与える影響について考察する。さらに、これらの影響を定量的にモデル化し、対策技術の基礎を探ることで、空間光通信機器の設計指針を提供することを目指す。
第7章「宇宙光通信の運用」では、宇宙機の運用について述べ、一般的な衛星運用と、光通信の運用に特有の事項について説明する。
第8章「宇宙光通信の技術標準化と研究開発動向」では、宇宙光通信の相互に接続された運用の実現に必要となるその技術標準化と研究開発動向について、光通信技術がどのような経緯を経て標準化が必要となり、どのように標準化が進められてきているのかを述べ、その技術が宇宙通信で実際に使用されている、あるいは、将来、使用されようとしているいくつかの事例を示す。なお、ここでは各宇宙機関が参加する宇宙データシステム諮問委員会における光通信に関する技術標準化に焦点を当てて解説する。