JP3647966B2

JP3647966B2 - Light intensity control device

Info

Publication number: JP3647966B2
Application number: JP7278796A
Authority: JP
Inventors: 英二前川; 晋佐藤; 邦明本島; 忠善北山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2016-03-27
Also published as: JPH0918054A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続あるいはバースト状に入力される、ディジタル電気信号を光信号に変換する際の、光強度を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置としては、例えば図１３に示した光出力装置があげられる。この装置は、電子通信学会技報ＯＣＳ−９３−５３ｖｏ１．１１．ｐｐ．５５−６０１９９３に記載された装置である。図において、１はバッファ回路、２は電流切替回路、３は発光素子、４は光ファイバ、５は受光回路、６は、第１のピーク検波回路、７は差動増幅回路、８は第２のピーク検波回路、ピーク検波回路、９は制御回路、１０は光信号断検出回路である。
【０００３】
次に、動作について説明する。
まず、光出力制御動作（以下、ＡＰＣ動作と略す）について説明する。ここで、入力電気信号は、２値化されたディジタル信号であると仮定する。
入力された電気信号は、バッファ回路１によって波形整形された後２分岐され、一方は電流切替回路２へ出力される。電流切替回路２では、入力信号のＯＮ／ＯＦＦに対応してＯＮ／ＯＦＦが切り替わる電流信号が発生する。この電流信号により発光素子３が駆動され、光信号として光ファイバ４より出力される。
発光素子３の光出力の一部は受光回路５によって電気信号に変換され、第２のピーク検波回路８へ入力される。第２のピーク検波回路８では、受光回路５出力のピーク値が検出され、差動増幅回路７へ出力される。
【０００４】
一方、２分岐された入力電気信号の他方は、第１のピーク検波回路６へ入力されてピーク値が検出され、差動増幅回路７へ出力される。差動増幅回路７では、上記２つのピーク検波回路６、８の差分を検出して増幅し、制御回路９へ入力する。制御回路９では、差動増幅回路７の出力が常に一定となるように電流切替回路２の電流振幅を増減する。
入力信号が２値化されたディジタル信号の場合、第２のピーク検波回路８の出力は第２のピーク検波回路８に信号が入力されている間は常に一定となるため、上記の操作により、発光素子３の光出力は常に一定に制御される。
【０００５】
次に、アラーム発生動作について説明する。
上記の説明において、発光素子３の光信号出力のピーク検出を行う、第２のピーク検波回路８の出力は、ＡＰＣ動作のために差動増幅回路７へ入力される以外に、２分岐されて、他方は光信号断検出回路１０へ入力される。光出力断検出回路１０では、第２のピーク検波回路８の検出レベルをある基準レベルと比較し、規定レベル以下に低下した場合に光信号断アラームを発生する。
上記でデータ入力がない状態でデータ比較がされる不具合を避けるために、特開平２−１９３４２６号公報では、データ入力がある場合に、しかもそのデータのマークが全体に占める比率であるマーク率を検出し、このマーク率で警報基準を可変にすることが開示されている。しかし、マーク・レベルはマーク率で変化はしない。
また従来例２として、特開平４−２４９７２１号公報では、データ入力と、発光出力のモニタとのそれぞれを別のピーク検出回路で行い、その結果の論理演算で不具合部分を切り分けている例が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光出力装置は上記のように構成されており、第１、第２のピーク検波回路６、８は、バースト間隔が変動した場合にも安定にピーク値をホールドするため、ピークホールドの時定数が最大バースト間隔以上となるように設計されている。このため、長時間無信号状態が続き、ピーク検波回路が放電し切った後に、次の入力の最初のバースト立ち上がりに対して、第１、第２のピーク検波回路の収束に時間がかかり、光出力の安定に時間を要するという課題があった。
また、従来例によれば、第２のピーク検波回路８の出力レベル変化によってアラームの発生を制御しているため、本来アラームが発生すべきでない、データが入力されていない状態においてもアラームが発生するという課題があった。
また、従来例２の入力と出力の両方の状態を比較して故障部位を特定する場合に、検出用のピーク値検出回路の特性が明確でないが、一般的にはピーク値検出時定数が大きくて追従特性がよくなくて数バースト後に検出されるのが普通で、即応性に欠けるという課題があった。
【０００７】
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、入力の立ち上がりに直ちに追従して動作し、しかも入力データのマーク率が大きく変動しても長時間正確に出力レベルを保持する光出力強度制御装置を得ることを目的とする。
また、入力データのスペースのレベルを調整して正確なマークとスペースの両方のレベルを再現する光出力強度制御装置を得ることを目的とする。
また、データのマークの状態で直ちに光装置の不具合を検出する光出力強度制御装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光強度制御装置は、マークとスペースのレベルがある入力信号に従って発光する発光素子と、発光素子の出力をモニタする受光回路とを備えて、光強度を監視、制御する光制御装置において、入力信号が有意の場合はサンプル・モードになって上記モニタする受光回路の出力に追従し、該入力信号が有意でない場合はホールド・モードになってその値を保持するサンプル・ホールド回路と、このサンプル・ホールド回路の出力を受け、上記発光素子の、入力のマークまたはスペースに対応する発光レベルを制御する増幅器と、入力信号がマークの場合にサンプル・モードになって入力信号のレベルに追従し、スペースの場合にホールド・モードになって直前の入力信号値を所定期間保持するバースト検出回路と、このバースト検出回路の出力と上記制御された発光レベルの発光素子の出力とを比較して、光出力動作の異常を検出する光出力断検出回路と、を備えた。
【００２０】
この発明に係る光強度制御装置は、マークとスペースのレベルがある入力信号に従って発光する発光素子と、発光素子の出力をモニタする受光回路とを備えて、光強度を監視、制御する光制御装置において、
入力信号が有意の場合はサンプル・モードになって上記モニタする受光回路の出力に追従し、この入力信号が有意でない場合はホールド・モードになってその値を保持するサンプル・ホールド回路と、上記サンプル・ホールド回路の出力を受け、上記発光素子の、入力のマークまたはスペースに対応する発光レベルを制御する増幅器と、上記モニタする受光回路の出力または入力信号によりサンプル・ホールド回路を制御するサンプル・ホールド制御回路と、を備えて、
このサンプル・ホールド制御回路を電流制御スイッチで構成し、上記制御する入力で駆動される差動回路を設けて、上記電流制御スイッチとして上記差動回路の両出力の中点電位を基準電位として動作する、差動の電流制御スイッチとした。
【００２１】
または、マークとスペースのレベルがある入力信号に従って発光する発光素子と、発光素子の出力をモニタする受光回路とを備えて、光強度を監視、制御する光制御装置において、
入力信号が有意の場合はサンプル・モードになって上記モニタする受光回路の出力に追従し、この入力信号が有意でない場合はホールド・モードになってその値を保持するサンプル・ホールド回路と、上記サンプル・ホールド回路の出力を受け、上記発光素子の、入力のマークまたはスペースに対応する発光レベルを制御する増幅器と、サンプル・モードの場合は上記入力信号のレベルに追従し、ホールド・モードの場合は直前の入力信号値を保持し、その時定数が入力の２ビットないし２０ビット分である第２のサンプル・ホールド回路と、を備えて、
上記第２のサンプル・ホールド回路の出力を上記増幅器の一方の入力である基準電圧とした。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
次に、本発明の実施の形態１の光強度制御装置を図を用いて説明する。
実施の形態１の装置の構成を図１に示す。図において、図１３と同様の機能を果たす箇所は、同一番号を付し、説明を省略する。図１において、１１は電流／電圧変換回路、１２は第１のサンプル・ホールド回路、１３は基準電圧発生回路、１４は第１の誤差増幅回路、１５は第１のサンプル・ホールド制御回路である。
【００２３】
次に、動作について説明する。
ここでは、サンプル・ホールド制御信号として、発光素子の受光回路出力を２値論理レベルに変換した信号を用いる場合のＡＰＣ動作について説明する。
入力されたディジタルの電気信号は電流切替回路２へ入力され、入力信号のＯＮ／ＯＦＦに対応してＯＮ／ＯＦＦする電流信号に変換される。電流切替回路２の出力電流は発光素子３を駆動し、発光素子３から光信号のＯＮ／ＯＦＦとして光ファイバ４へ出力される。
ここで、発光素子３出力の一部はモニタ用の受光回路５によって電流信号に変換され、電流／電圧変換回路１１において電圧信号に変換される。電流／電圧変換回路１１出力は２分岐され、一方は第１のサンプル・ホールド回路１２に入力されてピーク値が検出される。このピーク値と、基準電圧発生回路１３からの基準電圧との差分を、第１の誤差増幅回路１４において検出し、第１の誤差増幅回路１４は、この差分を打ち消すよう電流切替回路２の電流振幅を調整し、光出力を一定値に保つ。
【００２４】
一方、上記で２分岐された電流／電圧変換回路１１出力の他方は、サンプル・ホールド制御信号として第１のサンプル・ホールド制御回路１５へ入力される。第１のサンプル・ホールド制御回路１５では、例えば、基準電圧と比較することにより、サンプル・ホールド制御信号が有意の場合、つまり光出力がマークで“１”の場合、第１のサンプル・ホールド回路１２から電流を引き込み、第１のサンプル・ホールド回路１２をサンプル・モードとする。つまり、第１のサンプル・ホールド回路１２は急激に入力に追従する。
また、光出力がスペースで“０”の場合は第１のサンプル・ホールド回路１２からの電流引き込みを停止し、第１のサンプル・ホールド回路１２をホールド・モードとする。ホールド・モードでの時定数は任意に選定できるが、一般的には大きな時定数とし、従って長期間第１のサンプル・ホールド回路１２の出力を一定とする。以上の動作により、入力データの各ビット毎にサンプル・ホールド制御が行われ、第１のサンプル・ホールド回路１２が効率良く高速に収束し、ＡＰＣ動作が高速に行われる。
【００２５】
実施の形態２．
次に、サンプル・ホールド制御信号として入力電気信号を用いた場合のＡＰＣ動作について図２を用いて説明する。図２において、１６は分岐回路、１７は第１の遅延回路である。
動作について説明する。
サンプル・ホールドの制御信号が入力側から得られること以外は、上記実施の形態と同様である。即ち、入力電気信号は分岐回路１６によって２分岐され、一方は電流切替回路２へ入力され、入力信号のＯＮ／ＯＦＦに対応してＯＮ／ＯＦＦする電流信号に変換される。電流切替回路２の出力電流は発光素子３を駆動し、発光素子３から光信号のＯＮ／ＯＦＦとして光ファイバ４へ出力される。
ここで、発光素子３出力の一部はモニタ用の受光回路５によって電流信号に変換され、電流／電圧変換回路１１において電圧信号に変換される。電流／電圧変換回路１１出力は第１のサンプル・ホールド回路１２に入力されてピーク値が検出される。このピーク値と、基準電圧発生回路１３からの基準電圧との差分を第１の誤差増幅回路１４において検出し、第１の誤差増幅回路１４は、この差分を打ち消すよう電流切替回路２の電流振幅を調整し、光出力を一定値に保つ。
【００２６】
一方、分岐回路１６出力の他方の出力は、サンプル・ホールド制御信号として第１のサンプル・ホールド制御回路１５へ入力される。第１のサンプル・ホールド制御回路１５では、入力電気信号が有意の場合、つまり光出力が“１”の場合、第１のサンプル・ホールド回路１２をサンプル・モードとし、光出力が“０”の場合は第１のサンプル・ホールド回路１２をホールド・モードとする。
このとき、第１のサンプル・ホールド回路１２入力は発光素子３の発光から、受光回路５の光／電気変換までに遅延を生じるため、サンプル・ホールド制御信号と同位相となるよう、第１の遅延回路１７において、サンプル・ホールド制御信号の遅延調整が行われる。以上の動作により、入力データの各ビット毎にサンプル・ホールド制御が行われ、第１のサンプル・ホールド回路１２が急速に受光信号に追従する。
【００２７】
実施の形態３．
上記実施の形態ではマークのレベルを制御する例を説明した。
本実施の形態ではスペースのレベルを制御して、スペースのレベルを正しく再現する場合を説明する。
本発明の実施の形態３の構成の装置を図３を用いて説明する。図において、１８は第２のサンプル・ホールド回路、１９は第２の誤差増幅回路、２０はバイアス電流発生回路、２１は反転回路、２２は第２のサンプル・ホールド制御回路である。
【００２８】
次に、動作について説明する。サンプル・ホールド制御信号として発光素子の受光回路出力を用いる。
受光信号のサンプル・ホールド動作と帰還動作については実施の形態１と略同様である。但し、サンプル・ホールドの期間が異なる。即ち、入力された電気信号は電流切替回路２へ入力され、入力信号に対応してＯＮ／ＯＦＦの電流信号に変換される。電流切替回路２の出力電流は発光素子３を駆動し、光信号は光ファイバ４へ出力される。
ここで、発光素子３出力の一部は受光回路５で検出され、更に電流／電圧変換回路１１で電圧信号に変換され、第２のサンプル・ホールド回路１８に入力されて、後述するようにスペース・レベルのピーク値が検出される。このスペース・レベルのピーク値と、基準電圧発生回路１３からの基準電圧とを第２の誤差増幅回路１９において比較し、第２の誤差増幅回路１９は、この差分を打ち消すようバイアス電流発生回路２０のバイアス電流を調整し、非発光時のバイアスレベルを一定値に保つ。
一方、上記で２分岐された電流／電圧変換回路１１出力の他方は、反転回路２１にて反転された後、サンプル・ホールド制御信号として第２のサンプル・ホールド制御回路２２へ入力される。第２のサンプル・ホールド制御回路２２では、サンプル・ホールド制御信号が有意の場合、つまり光出力がスペースで“０”の場合、第２のサンプル・ホールド回路１８をサンプル・モードとし、光出力がマークで“１”の場合は第２のサンプル・ホールド回路１８をホールド・モードとする。
以上の動作により、データが“０”の場合のピーク検出が行われ、非発光時のバイアスレベルが一定に保たれる。このようにスペース対応のレベルを調整することでも後段に対する光出力の信頼性を高めることができる。
【００２９】
実施の形態４．
次に、サンプル・ホールド制御信号として入力電気信号を用いた場合のバイアス電流制御動作について図４を用いて説明する。つまりスペース・レベルの制御を、実施の形態２の入力によるサンプル・ホールドで行う。図４において、２３は反転出力を備えた分岐回路、２４は第２の遅延回路である。
【００３０】
動作について説明する。
入力電気信号は反転出力を備えた分岐回路２３によって２分岐され、一方は正相のまま電流切替回路２へ入力され、入力信号に対応して電流信号に変換される。電流切替回路２の出力電流は発光素子３を駆動し、発光素子３から光信号のＯＮ／ＯＦＦとして光ファイバ４へ出力される。
発光素子３出力の一部は受光回路５で検出され、電流／電圧変換回路１１において電圧信号に変換され、第２のサンプル・ホールド回路１８に入力されて、スペース・レベルのピーク値が検出される。このスペース・レベルのピーク値と、基準電圧発生回路１３からの基準電圧とが第２の誤差増幅回路１９で比較され、この差分を打ち消すようバイアス電流発生回路２０のバイアス電流が調整され、非発光時のバイアスレベルを一定値に保つ。
一方、２分岐された入力信号の他方の反転出力は、その後実施の形態２と同様、第２の遅延回路２４において、サンプル・ホールド制御信号の遅延調整が行われ、サンプル・ホールド制御信号として第２のサンプル・ホールド制御回路２２へ入力される。第２のサンプル・ホールド制御回路２２では、サンプル・ホールド制御信号が有意の場合、つまり光出力が“０”の場合、第２のサンプル・ホールド回路１８をサンプル・モードとし、光出力が“１”の場合は第２のサンプル・ホールド回路１８をホールド・モードとする。
以上の動作により、データが“０”の場合のピーク検出が行われ、非発光時のバイアスレベルが一定に保たれる。
【００３１】
実施の形態５．
実施の形態１と実施の形態３を組み合わせた構成を説明する。こうすることでマークとスペースの両方のレベルが制御され、信頼性の優れた光出力が得られる。
本発明の実施の形態５の構成の装置を図５を用いて説明する。サンプル・ホールド制御信号として発光素子の受光回路出力を用いる。
動作は上記実施の形態と同様である。即ち、入力の電気信号は電流切替回路２へ入力され、電流信号に変換される。その出力電流は発光素子３を駆動し、光信号として光ファイバ４へ出力される。
バイアス電流制御動作について説明する。
発光素子３出力の一部は受光回路５で検出され、電流／電圧変換回路１１で電圧信号に変換される。その出力は分岐回路２３によって４分岐され、一方は正相のまま第２のサンプル・ホールド回路１８に入力されて、後述するようにスペース・レベルのピーク値が検出される。このスペース・レベルのピーク値と、基準電圧発生回路１３からの基準電圧とを第２の誤差増幅回路１９において比較し、第２の誤差増幅回路１９は、この差分を打ち消すようバイアス電流発生回路２０のバイアス電流を調整し、これが加算器２０ａで加算されて、非発光時のバイアスレベルを一定値に保つ。
一方、分岐回路２３出力の他の一方の反転出力は、サンプル・ホールド制御信号として第２のサンプル・ホールド制御回路２２へ入力される。第２のサンプル・ホールド制御回路２２では、サンプル・ホールド制御信号が有意の場合、つまり光出力が“０”の場合、第２のサンプル・ホールド回路１８をサンプル・モードとし、光出力が“１”の場合は第２のサンプル・ホールド回路１８をホールド・モードとする。以上の動作により、データが“０”の場合のピーク検出が行われ、非発光時のバイアスレベルが一定に保たれる。
【００３２】
次に、ＡＰＣ動作について説明する。
上述の分岐回路２３の別の１出力は正相で第１のサンプル・ホールド回路１２に入力されてピーク値が検出される。このピーク値と、基準電圧発生回路１３からの基準電圧との差分を、第１の誤差増幅回路１４において検出し、第１の誤差増幅回路１４は、この差分を打ち消すよう電流切替回路２の電流振幅を調整し、光出力を一定値に保つ。
一方、分岐回路２３出力の最後の１出力はサンプル・ホールド制御信号として第１のサンプル・ホールド制御回路１５へ入力される。第１のサンプル・ホールド制御回路１５では、サンプル・ホールド制御信号が有意の場合、つまり光出力が“１”の場合、第１のサンプル・ホールド回路１２をサンプル・モードとし、光出力が“０”の場合は第１のサンプル・ホールド回路１２をホールド・モードとする。
以上の動作により、入力データの各ビット毎にサンプル・ホールド制御が行われ、第１のサンプル・ホールド回路１２が急速に受光信号に追従する。また、非発光時にバイアス電流が安定に制御される。
【００３３】
実施の形態６．
次に、バイアス電流制御と、ＡＰＣの複合動作の別の実施の形態について、図６を用いて説明する。ここでは、実施の形態５との相違についてのみ説明する。即ち、サンプル・ホールド制御信号として入力信号を用いる。
図６において、入力信号は分岐回路２３にて３分岐され、一方は正相のまま電流切替回路２へ、他の一方は正相で、遅延調整された後に第１のサンプル・ホールド制御回路１５へ、最後の１出力は反転して、遅延調整された後に第２のサンプル・ホールド制御回路２２へそれぞれ入力される。
また、受光回路５の出力は電流／電圧変換された後に２分岐され、それぞれ第１、第２のサンプル・ホールド回路１２、１８へ入力される。そして、ピークレベル及びスペース・レベル検出が行われる。その他の動作は実施の形態５と同様で、ＡＰＣ動作及び、バイアス電流制御動作が行われる。
【００３４】
実施の形態７．
サンプル・ホールドの制御期間を入力信号が継続するバースト信号期間に限定した場合を説明する。このことによりバイアス電流制御動作の他の実施の形態を、図７を用いて説明する。図において、２５はバースト信号検出回路、２６は入力信号識別回路である。
バースト信号検出回路２５は、第１のサンプル・ホールド回路１２、または第２のサンプル・ホールド回路１８の回路構成と同様であるが、そのホールド動作時の時定数が少し小さく、従ってある期間以上スペース状態が続くと、”０”レベルとなる。この時定数は任意の数値に設定できるが、例えば１５スペース期間が続くと０になるよう設定すると、これ以内の期間にマーク入力がある間は、バースト信号がある、つまり入力信号があると検出してくれる。
動作について説明する。ここでは、第２のサンプル・ホールド回路制御信号として入力信号を用いる場合についてのみ説明し、発光素子の受光回路出力を用いる場合についての説明は他の実施の形態での説明があるので、ここでは説明を省略する。
入力信号は分岐回路２３にて３分岐され、１正相出力は電流切替回路２へ、１反転出力は第２のサンプル・ホールド回路１８へ入力され、実施の形態４で説明したようにバイアス電流制御が行われる。
一方、入力信号の他の１正相出力は、バースト信号回路２５でピーク値が検出された後、基準電圧と比較されて信号入力識別回路２６にて信号入力の有無が識別される。上記のように、ある期間以上スペースが続くと、入力信号がないと判断する。信号入力識別回路２６出力はバイアス電流発生回路２０へ入力され、長時間無信号の場合にＬＤのバイアス電流をカットする。
【００３５】
実施の形態８．
次に、入力信号があるのに光出力がなくなる不具合を検出する回路を説明する。
本発明の光出力断検出動作の一実施の形態について、図８を用いて説明する。図８において、２７は光出力監視回路、２８は光出力断検出回路である。
第１のサンプル・ホールド回路１２出力は２分岐され、誤差増幅回路１４へ入力されるとともに、光出力監視回路２７へ入力される。光出力監視回路２７では第１のサンプル・ホールド回路１２出力と基準電圧が比較され、ある基準値を以って光出力の有無を判別する。光出力監視回路２７で光出力なしと判別された場合、光出力断検出回路２８は、信号入力識別回路２６によって光送信装置に信号が入力されていると判別された場合に、光出力断アラーム信号を発生する。
【００３６】
以上の動作により、光送信装置の不具合の場合にのみ、光出力断アラームが発生する。逆に言うならば、光送信装置の不具合以外の場合はアラームを発しないため、この発明を用いた光送信装置を搭載したシステムがエラーを検出した場合、従来例２のような、ゲート回路の組み合わせによる複雑なアラーム部位特定を行わずに、不具合箇所を特定することが可能となる。
【００３７】
実施の形態９．
サンプル・ホールド回路は、サンプル・ホールドの制御回路も含めて構成がやや複雑であるが、その入力インピーダンスが高くて元の系に影響を与えないこと、及びその出力特性がサンプル時には内部インピーダンスが高くて追従性がよく、ホールド時には接続される負荷インピーダンスにもよるがサンプル時の電圧を保持する特性がある。サンプル・ホールド回路には種々の形式があるが、本実施例では以下の構成を用いて説明する。
次に、サンプル・ホールド制御信号として、発光素子のモニタ出力を２値論理レベルに変換した信号を用いた場合の、第１のサンプル・ホールド回路１２及び第１のサンプル・ホールド制御回路１５の具体的な回路構成を図９を用いて説明する。図９において、２９はスイッチ回路である。また、回路中のＴｒＸＸ（ＸＸは数字）はトランジスタ、ＣＸＸはコンデンサ、ＲＸＸは抵抗である。
【００３８】
動作について説明する。
本回路の入力となる電流／電圧変換回路１１の出力は２分岐され、一方は第１のサンプル・ホールド回路１２へ入力される。第１のサンプル・ホールド回路１２は、Ｔr1、Ｒ１、Ｃ１によって図のように構成される。ここでＴr1は第１のエミッタフォロワである。電流／電圧変換回路１１の出力の他方は第１のサンプル・ホールド制御回路１５へ入力される。第１のサンプル・ホールド制御回路１５はスイッチ回路２９、基準電圧発生回路１３から構成される。電流／電圧変換回路１１の出力の他方は、レベル変換された後、スイッチ回路２９へ制御入力として入力される。スイッチ回路２９では、この制御入力と、基準電圧を比較し、制御入力（Ｔr3入力）が有意の場合、つまり光出力がマークの場合にＴr3をＯＮにしてサンプル・ホールド回路をサンプル状態にし、Ｃ１の電荷が少ない場合は、Ｃ１をチャージアップする。充電時定数ＴｃはＲ１とＣ１で決定される。
Ｔｃ＝Ｒ１・Ｃ１
Ｃ１の電荷が多く、Ｔr1のエミッタ電位がベース電位より大きい場合は、Ｔr1がＯＦＦ状態のため、Ｔr3はＣ１から電荷を吸い取り、放電させる。放電時定数Ｔd1はＣ１に溜まった電荷Ｑ１とＴr3のコレクタ電流Ｉcollector で決定される。
Ｔd1＝Ｑ１／Ｉcollector
【００３９】
光出力がスペースの場合、Ｔr2がＯＮとなるためＴr3はＯＦＦとなり、サンプル・ホールド回路はホールド・モードになる。このとき、Ｃ１の放電時定数Ｔd2は、Ｃ１に蓄積された電荷Ｑ２と第１のサンプル・ホールド回路１２の出力側に流れる電流Ｉout で決定される。
ｔd2＝Ｑ２／Ｉout
ここで、図９のようにＴｒ１１、Ｔｒ１２でダーリントン回路を構成し、またこのＴｒ１１、Ｔｒ１２とＲ１０でエミッタフォロワを構成してＣ１に接続することによって、Ｉout を通常のエミッタフォロワを接続する場合と比較して１／１００程度に抑えることができる。このとき、Ｉout は数１０ｎＡ程度とすることが可能であり、Ｃ１＝１０００ _PＦで０．５Ｖの振幅で充電された場合、Ｃ１の放電時定数は５０ｍｓと大きな値を得ることが可能である。
以上のように、サンプル・モードでの充・放電時定数は伝送する信号の速度に応じて変化させることが可能で、ＡＰＣ動作を高速に収束させることが可能である。また、ホールド・モードでの放電時定数はダーリントン回路によって大きな値に設定できるため、短いバーストが長周期で入力された場合に、一度ＡＰＣが収束すればアイドル時間が長くとも次のバースト先頭での光出力変動を抑圧することが可能である。
【００４０】
実施の形態１０．
次に、データがスペースの場合の光出力のピーク検出を行うための具体的な回路構成の実施の形態について、図１０を用いて説明する。
ここでは、第２のサンプル・ホールド回路１８の入力に反転回路を内蔵し、データのスペース・レベルを検出しやすいよう、マーク・レベルとスペース・レベルを入れ替えている。
基準電圧発生回路１３は内部に固定電圧源３０と、Ｔｒ１０１、Ｔｒ１０２から構成される第２の差動回路を備えている。差動回路によって入力電気信号を反転し、サンプル・ホールド制御信号として第２のサンプル・ホールド制御回路２２へ出力する。また、基準電圧発生回路１３において、入力電気信号の差動出力の中点を基準電圧として、第２のサンプル・ホールド制御回路へ出力する。基準電圧を差動回路出力の中点から取ることにより、温度変動等によって差動出力レベルが変動した場合、基準電圧も常にデータのＨＩＧＨレベルとＬＯＷレベルの中間をとらえ、追従する。
【００４１】
上記サンプル・ホールド制御信号と基準電圧は第２のサンプル・ホールド制御回路２２へ入力される。第２のサンプル・ホールド制御回路２２では、制御信号が反転されているため、データがスペースの場合にトランジスタＴｒ３がＯＮとなるため、第２のサンプル・ホールド回路１８がサンプル・モードとなり、コンデンサＣ１がチャージアップされ、スペース・レベルのピーク検出が行われる。データがマークの場合はＴｒ２がＯＮとなるため、Ｔｒ１およびＴｒ３はＯＦＦとなって、ホールド・モードとなり、検出したスペース・レベルのピーク値を保持する。
上記により、発光素子のバイアス電流を、光出力のスペース・レベル（信号が入力されない状態での発光レベル）を検出することによって制御しているため、理想的な送信波形が得られるという効果がある。
以上の動作により、光出力のスペース・レベルのピーク検出が可能となる。
また、マーク・レベルの検出の場合にも、温度変動等による影響を避けるため、Ｔｒ１０１ないしＴｒ１０４で構成される基準電圧発生回路を用いてもよい。その場合には、制御入力はＴｒ１０１側のコレクタ側の出力を用いて同相信号出力をマーク検出信号としてＴr3の入力とする。
【００４２】
実施の形態１１．
次に、データがスペースの場合の光出力のピーク検出を行うための具体的な別の回路構成について、図１１を用いて説明する。
ここでは、基準電圧発生回路１３の入力信号として、光出力のモニタ信号である電流／電圧変換回路１１出力を用いる場合について説明する。
基準電圧発生回路１３内において、電流／電圧変換回路１１出力は第２の差動回路に入力されて信号が反転され、第２のサンプル・ホールド回路１８と、また同時にエミッタフォロワを介して第２のサンプル・ホールド制御回路２２へ入力される。また、前記差動回路の第１と第２の２つの出力の中点は、基準電圧として、他のエミッタフォロワを介して第２の誤差増幅回路へと、またレベル変換して第２のサンプル・ホールド制御回路２２に入力される。
電流電圧変換回路１１出力は、基準電圧発生回路１３でマークとスペースが反転されるために第２のサンプル・ホールド制御回路２２では、データがスペースの場合にトランジスタＴｒ３がＯＮとなるため、第２のサンプル・ホールド回路１８がサンプル・モードとなり、コンデンサＣ１がチャージアップされ、スペース・レベルのピーク検出が行われる。データがマークの場合はＴｒ２がＯＮとなるため、Ｔｒ１およびＴｒ３はＯＦＦとなって、ホールド・モードとなり、検出したスペース・レベルのピーク値を保持する。
以上の動作により、光出力のスペース・レベルのピーク検出が可能となる。
【００４３】
実施の形態１２．
無信号状態が続いた後、最初に入力信号が到達すると、速応性の高い光強度制御装置とすると、かえって過大な利得に設定されて光出力が大きくなり過ぎる。これを改善して新規な入力信号に対してＡＰＣ利得を抑えた構成を説明する。
上記構成の装置を図１２に示す。図において、３２は第３のサンプル・ホールド回路、３３は第３のサンプル・ホールド制御回路である。
本実施の形態では、バースト先頭において、光出力の設定値よりも大きく光出力が立ち上がるのを抑制したＡＰＣ動作をする。
ここでは、サンプル・ホールド制御信号として、入力電気信号を用いる場合について説明する。第１のサンプル・ホールド回路１２と第１のサンプル・ホールド制御回路１５の動作については前述しているため、説明を省略する。また、第３のサンプル・ホールド回路３２自体の動作についても、第１のサンプル・ホールド回路１２と同様のため、説明を略す。
【００４４】
ＡＰＣ動作について説明する。
入力電気信号は分岐され、一方は第３のサンプル・ホールド回路３２へ入力される。第３のサンプル・ホールド回路３２では、第３のサンプル・ホールド制御回路３３からの制御信号によって、入力電気信号のピーク検出を行う。第１のサンプル・ホールド回路１２では、第１のサンプル・ホールド制御回路１５からの制御信号によって、光出力のピーク検出を行う。
信号が入力されない状態では、第３のサンプル・ホールド回路３２のピーク検出値は零である。光出力が零であることから第１のサンプル・ホールド回路１２のピーク検出値も零であり第１の誤差増幅回路１４の検出結果は０である。このとき、電流切替回路２の電流ゲインは０となる。
【００４５】
信号が入力されると、分岐されて電流切替回路２、第３のサンプル・ホールド回路３２へそれぞれ入力される。ここで、第３のサンプル・ホールド回路３２の充電時定数を入力信号の２ないし２０ビット程度に設定する。こうすることで、第３のサンプル・ホールド回路３２のピーク検出値は徐々に上昇する。このピーク検出値を第１の誤差増幅回路１４に参照電圧として入力することで、電流切替回路２のゲインが徐々に増加し、光出力はバースト先頭から、徐々に立ち上がる。参照電圧が一定値の基準電圧の場合、信号が入力されない状態においては、０ではない基準電圧設定値と０の光出力ピーク値が第１の誤差増幅回路１４で比較されるため、電流切替回路２のゲインは最大となっており、信号が入力された瞬間のバースト先頭では、発光素子３は最大レベルで発光してしまう。本実施の形態はこのバースト先頭での光出力を効果的に抑制している。
【００４６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、入力に対するサンプル・ホールド回路とモニタ受光のバースト信号検出回路と光断検出回路を備えたので、入力に即応してしかも長期間、マーク・レベルまたはスペース・レベルが正しく保たれ、更に、実際に信号入力のあるマーク期間に即応性高く不具合部分の検出ができる効果がある。
【００５３】
以上のように、本発明によれば、サンプル・ホールド回路のサンプル時定数とホールド時定数のコントラストが大きくとることが可能で、高速でピーク検出を行うことができ、しかも検出したピーク値を長時間保持するため、周期の大きなバースト信号に対しても安定にＡＰＣ回路が動作する効果がある。
【００５４】
また、入力信号に対して時定数を大きくして検出し、制御するようにしたので、入力信号の最初の期間での過大な速応制御を抑える効果が付加される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の光強度制御装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２の光強度制御装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態３の光強度制御装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態４の光強度制御装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態５の光強度制御装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態６の光強度制御装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態７の光強度制御装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態８の光強度制御装置の構成を示す図である。
【図９】本発明のサンプル・ホールド回路、サンプル・ホールド制御回路の具体的な構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第２のサンプル・ホールド回路と第２のサンプル・ホールド制御回路の具体的な構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第２のサンプル・ホールド回路と第２のサンプル・ホールド制御回路の具体的な他の構成を示す図である。
【図１２】本発明のＡＰＣ動作をする光強度制御回路の構成図である。
【図１３】従来例の光増幅装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１バッファ回路、２電流切替回路、３発光素子、４光ファイバ、５受光素子、６ピーク検波回路、７差動増幅回路、８ピーク検波回路、９制御回路、１０光信号断検出回路、１１電流／電圧変換回路、１２第１のサンプル・ホールド回路、１３基準電圧発生回路、１４第１の誤差増幅回路、１５第１のサンプル・ホールド制御回路、１６分岐回路、１７第１の遅延回路、１８第２のサンプル・ホールド回路、１９第２の誤差増幅回路、２０バイアス電流発生回路、２０ａ加算器、２１反転回路、２２第２のサンプル・ホールド制御回路、２３反転回路を備えた分岐回路、２４第２の遅延回路、２５バースト信号検出回路、２６入力信号識別回路、２７光出力監視回路、２８光出力断検出回路、２９スイッチ回路、３１反転回路、３２第３のサンプル・ホールド回路、３３第３のサンプル・ホールド制御回路、Ｔｒ１エミッタフォロワ、Ｔｒ１１，Ｔｒ１２ダーリントン接続エミッタフォロワ、Ｒ１抵抗、Ｃ１コンデンサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for controlling light intensity when converting a digital electric signal input continuously or in burst form into an optical signal.
[0002]
[Prior art]
An example of this type of device is the light output device shown in FIG. This device is an electronic communication society technical report OCS-93-53 vo1.11. pp. 55-60 1993. In the figure, 1 is a buffer circuit, 2 is a current switching circuit, 3 is a light emitting element, 4 is an optical fiber, 5 is a light receiving circuit, 6 is a first peak detection circuit, 7 is a differential amplifier circuit, and 8 is a second circuit. , A peak detection circuit, 9 is a control circuit, and 10 is an optical signal break detection circuit.
[0003]
Next, the operation will be described.
First, the light output control operation (hereinafter abbreviated as APC operation) will be described. Here, it is assumed that the input electric signal is a binarized digital signal.
The input electric signal is waveform-shaped by the buffer circuit 1 and then branched into two, and one is output to the current switching circuit 2. The current switching circuit 2 generates a current signal that switches ON / OFF in response to ON / OFF of the input signal. The light emitting element 3 is driven by this current signal, and is output from the optical fiber 4 as an optical signal.
A part of the light output of the light emitting element 3 is converted into an electric signal by the light receiving circuit 5 and input to the second peak detection circuit 8. In the second peak detection circuit 8, the peak value of the light receiving circuit 5 output is detected and output to the differential amplifier circuit 7.
[0004]
On the other hand, the other one of the two branched input electric signals is input to the first peak detection circuit 6 to detect the peak value, and is output to the differential amplifier circuit 7. In the differential amplifier circuit 7, the difference between the two peak detection circuits 6 and 8 is detected and amplified and input to the control circuit 9. In the control circuit 9, the current amplitude of the current switching circuit 2 is increased or decreased so that the output of the differential amplifier circuit 7 is always constant.
When the input signal is a binarized digital signal, the output of the second peak detection circuit 8 is always constant while the signal is being input to the second peak detection circuit 8. The light output of the light emitting element 3 is always controlled to be constant.
[0005]
Next, an alarm generation operation will be described.
In the above description, the output of the second peak detection circuit 8 that performs peak detection of the optical signal output of the light emitting element 3 is branched into two in addition to being input to the differential amplifier circuit 7 for the APC operation. The other is input to the optical signal break detection circuit 10. The optical output interruption detection circuit 10 compares the detection level of the second peak detection circuit 8 with a certain reference level, and generates an optical signal interruption alarm when it falls below a specified level.
In order to avoid the problem of data comparison in the absence of data input as described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-193426 discloses a mark ratio that is the ratio of the mark of the data to the whole when there is data input. It is disclosed to detect and make the alarm reference variable with this mark rate. However, the mark level does not change with the mark rate.
Further, as conventional example 2, Japanese Patent Laid-Open No. 4-249721 discloses an example in which data input and light emission output monitoring are performed by separate peak detection circuits, and the defective portion is isolated by the logical operation of the result. Has been.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional optical output device is configured as described above, and the first and second peak detection circuits 6 and 8 hold the peak value stably even when the burst interval fluctuates. The constant is designed to be greater than the maximum burst interval. For this reason, after the no-signal state continues for a long time and the peak detection circuit is completely discharged, it takes time for the first and second peak detection circuits to converge for the first burst rising of the next input. There was a problem that it took time to stabilize the output.
Further, according to the conventional example, since the generation of the alarm is controlled by the change in the output level of the second peak detection circuit 8, the alarm should be generated even when no data should be generated. There was a problem to do.
In addition, when the failure part is specified by comparing both the input and output states of Conventional Example 2, the characteristics of the detection peak value detection circuit are not clear, but generally the peak value detection time constant is large. Therefore, the tracking characteristic is not good, and it is usually detected after several bursts.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and operates immediately following the rise of the input, and the optical output that maintains the output level accurately for a long time even if the mark rate of the input data fluctuates greatly. An object is to obtain an intensity control device.
It is another object of the present invention to obtain a light output intensity control device that adjusts the space level of input data and reproduces both accurate mark and space levels.
It is another object of the present invention to obtain a light output intensity control device that immediately detects a failure of an optical device in a data mark state.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The light intensity control device according to the present invention includes a light emitting element that emits light according to an input signal having mark and space levels, and a light receiving circuit that monitors the output of the light emitting element.In the light control device for monitoring and controlling the light intensity,When the input signal is significant, the sample mode is set to follow the output of the light receiving circuit to be monitored, and when the input signal is not significant, the hold mode is set to hold the value. An amplifier that receives the output of the sample and hold circuit and controls the light emission level of the light emitting element corresponding to the mark or space of the input;A burst detection circuit that follows the input signal level when the input signal is a mark and follows the level of the input signal, and enters a hold mode when the input signal is a space and holds the previous input signal value for a predetermined period, and this burst detection circuit A light output interruption detection circuit for detecting an abnormality in the light output operation by comparing the output of the light emitting element and the output of the light emitting element of the controlled light emission level,Prepared.
[0020]
  The light intensity control apparatus according to the present invention includes a light emitting element that emits light according to an input signal having a mark and space level, and a light receiving circuit that monitors the output of the light emitting element, and monitors and controls the light intensity. In
  When the input signal is significant, the sample mode is set to follow the output of the light receiving circuit to be monitored, and when the input signal is not significant, the hold mode is set to hold the value, An amplifier that controls the light emission level of the light emitting element corresponding to the input mark or space, and the sample and hold circuit that controls the sample hold circuit based on the output or input signal of the light receiving circuit to be monitored. A hold control circuit,
  This sample-and-hold control circuit consists of a current control switch, and is driven by the input to be controlled.MovementProvide the above-mentioned difference as the current control switch.MovementA differential current control switch that operates using the midpoint potential of both outputs of the path as a reference potential.
[0021]
  OrIn a light control device for monitoring and controlling light intensity, comprising a light emitting element that emits light according to an input signal having a mark and space level, and a light receiving circuit that monitors the output of the light emitting element,
  When the input signal is significant, the sample mode is set to follow the output of the light receiving circuit to be monitored, and when the input signal is not significant, the hold mode is set to hold the value, An amplifier that receives the output of the sample and hold circuit and controls the light emission level corresponding to the input mark or space of the light emitting element, and in the sample mode, it follows the level of the input signal, and in the hold mode. Comprises a second sample-and-hold circuit that holds the previous input signal value and whose time constant is 2 to 20 bits of the input,
  The output of the second sample and hold circuit is used as a reference voltage which is one input of the amplifier..
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Next, the light intensity control apparatus of Embodiment 1 of this invention is demonstrated using figures.
FIG. 1 shows the configuration of the apparatus according to the first embodiment. In the figure, parts that perform the same functions as those in FIG. In FIG. 1, 11 is a current / voltage conversion circuit, 12 is a first sample and hold circuit, 13 is a reference voltage generation circuit, 14 is a first error amplification circuit, and 15 is a first sample and hold control circuit. .
[0023]
Next, the operation will be described.
Here, an APC operation in the case where a signal obtained by converting the light receiving circuit output of the light emitting element into a binary logic level is used as the sample and hold control signal will be described.
The input digital electrical signal is input to the current switching circuit 2 and converted into a current signal that is turned ON / OFF in response to ON / OFF of the input signal. The output current of the current switching circuit 2 drives the light emitting element 3 and is output from the light emitting element 3 to the optical fiber 4 as ON / OFF of an optical signal.
Here, a part of the output of the light emitting element 3 is converted into a current signal by the monitoring light receiving circuit 5 and converted into a voltage signal by the current / voltage conversion circuit 11. The output of the current / voltage conversion circuit 11 is branched into two, and one is input to the first sample and hold circuit 12 to detect the peak value. A difference between the peak value and the reference voltage from the reference voltage generation circuit 13 is detected by the first error amplification circuit 14, and the first error amplification circuit 14 detects the current of the current switching circuit 2 so as to cancel the difference. Adjust the amplitude to keep the light output constant.
[0024]
On the other hand, the other output of the current / voltage conversion circuit 11 branched in two is input to the first sample / hold control circuit 15 as a sample / hold control signal. In the first sample and hold control circuit 15, for example, when the sample and hold control signal is significant by comparing with a reference voltage, that is, when the optical output is “1” at the mark, the first sample and hold circuit 15 The current is drawn from 12 and the first sample and hold circuit 12 is set to the sample mode. That is, the first sample and hold circuit 12 rapidly follows the input.
Further, when the optical output is “0” in space, current drawing from the first sample and hold circuit 12 is stopped, and the first sample and hold circuit 12 is set to the hold mode. Although the time constant in the hold mode can be arbitrarily selected, it is generally set to a large time constant, so that the output of the first sample and hold circuit 12 is kept constant for a long time. With the above operation, sample / hold control is performed for each bit of the input data, the first sample / hold circuit 12 converges efficiently and at high speed, and the APC operation is performed at high speed.
[0025]
Embodiment 2. FIG.
Next, an APC operation when an input electric signal is used as the sample and hold control signal will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 16 is a branch circuit, and 17 is a first delay circuit.
The operation will be described.
Except that the sample and hold control signal is obtained from the input side, it is the same as the above embodiment. In other words, the input electric signal is branched into two by the branch circuit 16, and one is input to the current switching circuit 2 and converted into a current signal that is turned on / off in response to the ON / OFF of the input signal. The output current of the current switching circuit 2 drives the light emitting element 3 and is output from the light emitting element 3 to the optical fiber 4 as ON / OFF of an optical signal.
Here, a part of the output of the light emitting element 3 is converted into a current signal by the monitoring light receiving circuit 5 and converted into a voltage signal by the current / voltage conversion circuit 11. The output of the current / voltage conversion circuit 11 is input to the first sample and hold circuit 12, and the peak value is detected. A difference between the peak value and the reference voltage from the reference voltage generation circuit 13 is detected by the first error amplification circuit 14, and the first error amplification circuit 14 detects the current amplitude of the current switching circuit 2 so as to cancel the difference. To keep the light output constant.
[0026]
On the other hand, the other output of the branch circuit 16 is input to the first sample and hold control circuit 15 as a sample and hold control signal. In the first sample and hold control circuit 15, when the input electrical signal is significant, that is, when the optical output is “1”, the first sample and hold circuit 12 is set to the sample mode, and the optical output is “0”. In this case, the first sample / hold circuit 12 is set to the hold mode.
At this time, the input of the first sample and hold circuit 12 is delayed from the light emission of the light emitting element 3 to the optical / electrical conversion of the light receiving circuit 5, so that the first sample and hold circuit 12 has the same phase as the sample and hold control signal. The delay circuit 17 adjusts the delay of the sample / hold control signal. With the above operation, the sample / hold control is performed for each bit of the input data, and the first sample / hold circuit 12 rapidly follows the received light signal.
[0027]
Embodiment 3 FIG.
In the above embodiment, the example of controlling the mark level has been described.
In the present embodiment, a case will be described in which the space level is controlled to correctly reproduce the space level.
An apparatus having the configuration of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 18 is a second sample and hold circuit, 19 is a second error amplifier circuit, 20 is a bias current generating circuit, 21 is an inverting circuit, and 22 is a second sample and hold control circuit.
[0028]
Next, the operation will be described. The light receiving circuit output of the light emitting element is used as the sample and hold control signal.
The sample / hold operation and feedback operation of the received light signal are substantially the same as those in the first embodiment. However, the sample and hold period is different. That is, the input electric signal is input to the current switching circuit 2 and converted into an ON / OFF current signal corresponding to the input signal. The output current of the current switching circuit 2 drives the light emitting element 3 and the optical signal is output to the optical fiber 4.
Here, a part of the output of the light emitting element 3 is detected by the light receiving circuit 5, further converted into a voltage signal by the current / voltage conversion circuit 11, and input to the second sample / hold circuit 18, and a space as will be described later. -The peak value of the level is detected. The peak value of the space level and the reference voltage from the reference voltage generation circuit 13 are compared in the second error amplification circuit 19, and the second error amplification circuit 19 cancels this difference. The bias current is adjusted to maintain a constant bias level when no light is emitted.
On the other hand, the other of the outputs of the current / voltage conversion circuit 11 branched into two is inverted by the inverting circuit 21 and then input to the second sample / hold control circuit 22 as a sample / hold control signal. In the second sample and hold control circuit 22, when the sample and hold control signal is significant, that is, when the optical output is “0” in space, the second sample and hold circuit 18 is set to the sample mode, and the optical output is If the mark is “1”, the second sample and hold circuit 18 is set to the hold mode.
With the above operation, peak detection is performed when the data is “0”, and the bias level during non-light emission is kept constant. Thus, the reliability of the light output for the subsequent stage can also be improved by adjusting the level corresponding to the space.
[0029]
Embodiment 4 FIG.
Next, a bias current control operation when an input electric signal is used as the sample and hold control signal will be described with reference to FIG. That is, the space level control is performed by the sample and hold according to the input of the second embodiment. In FIG. 4, 23 is a branch circuit having an inverted output, and 24 is a second delay circuit.
[0030]
The operation will be described.
The input electric signal is branched into two by a branch circuit 23 having an inverted output, one of which is input to the current switching circuit 2 in the positive phase and converted into a current signal corresponding to the input signal. The output current of the current switching circuit 2 drives the light emitting element 3 and is output from the light emitting element 3 to the optical fiber 4 as ON / OFF of an optical signal.
A part of the output of the light emitting element 3 is detected by the light receiving circuit 5, converted into a voltage signal by the current / voltage conversion circuit 11, and input to the second sample / hold circuit 18 to detect the peak value of the space level. The The peak value of the space level and the reference voltage from the reference voltage generation circuit 13 are compared by the second error amplification circuit 19, and the bias current of the bias current generation circuit 20 is adjusted so as to cancel out the difference, so that no light emission occurs. Keep the bias level at a constant value.
On the other hand, the other inverted output of the two-branched input signal is then subjected to delay adjustment of the sample / hold control signal in the second delay circuit 24, as in the second embodiment, and the second sample is used as the sample / hold control signal. 2 to the sample and hold control circuit 22. In the second sample and hold control circuit 22, when the sample and hold control signal is significant, that is, when the optical output is “0”, the second sample and hold circuit 18 is set to the sample mode, and the optical output is “1”. In the case of "," the second sample and hold circuit 18 is set to the hold mode.
With the above operation, peak detection is performed when the data is “0”, and the bias level during non-light emission is kept constant.
[0031]
Embodiment 5. FIG.
A configuration combining the first embodiment and the third embodiment will be described. In this way, both the mark and space levels are controlled, and a highly reliable light output can be obtained.
An apparatus having the configuration of the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The light receiving circuit output of the light emitting element is used as the sample and hold control signal.
The operation is the same as in the above embodiment. That is, the input electrical signal is input to the current switching circuit 2 and converted into a current signal. The output current drives the light emitting element 3 and is output to the optical fiber 4 as an optical signal.
The bias current control operation will be described.
A part of the output of the light emitting element 3 is detected by the light receiving circuit 5 and converted into a voltage signal by the current / voltage conversion circuit 11. The output is branched into four by the branch circuit 23, and one of the outputs is input to the second sample and hold circuit 18 in the positive phase, and the peak value of the space level is detected as will be described later. The peak value of the space level is compared with the reference voltage from the reference voltage generation circuit 13 in the second error amplification circuit 19, and the second error amplification circuit 19 cancels the difference. The bias current is adjusted by the adder 20a, and the bias level during non-light emission is kept constant.
On the other hand, the other inverted output of the branch circuit 23 is input to the second sample / hold control circuit 22 as a sample / hold control signal. In the second sample and hold control circuit 22, when the sample and hold control signal is significant, that is, when the optical output is “0”, the second sample and hold circuit 18 is set to the sample mode, and the optical output is “1”. In the case of "," the second sample and hold circuit 18 is set to the hold mode. With the above operation, peak detection is performed when the data is “0”, and the bias level during non-light emission is kept constant.
[0032]
Next, the APC operation will be described.
Another output of the branch circuit 23 described above is input to the first sample and hold circuit 12 in the positive phase, and the peak value is detected. A difference between the peak value and the reference voltage from the reference voltage generation circuit 13 is detected by the first error amplification circuit 14, and the first error amplification circuit 14 detects the current of the current switching circuit 2 so as to cancel the difference. Adjust the amplitude to keep the light output constant.
On the other hand, the last one output of the branch circuit 23 is input to the first sample and hold control circuit 15 as a sample and hold control signal. In the first sample and hold control circuit 15, when the sample and hold control signal is significant, that is, when the optical output is “1”, the first sample and hold circuit 12 is set to the sample mode, and the optical output is “0”. In the case of "," the first sample and hold circuit 12 is set to the hold mode.
With the above operation, the sample / hold control is performed for each bit of the input data, and the first sample / hold circuit 12 rapidly follows the received light signal. Further, the bias current is stably controlled when no light is emitted.
[0033]
Embodiment 6 FIG.
Next, another embodiment of the combined bias current control and APC operation will be described with reference to FIG. Here, only differences from the fifth embodiment will be described. That is, an input signal is used as a sample and hold control signal.
In FIG. 6, the input signal is branched into three by the branch circuit 23, one of which is in the positive phase to the current switching circuit 2, and the other one is in the positive phase, and after delay adjustment, the first sample and hold control circuit 15. The last one output is inverted, and after delay adjustment, is input to the second sample and hold control circuit 22, respectively.
The output of the light receiving circuit 5 is branched into two after current / voltage conversion and is input to the first and second sample and hold circuits 12 and 18, respectively. Then, peak level and space level detection is performed. Other operations are the same as those in the fifth embodiment, and the APC operation and the bias current control operation are performed.
[0034]
Embodiment 7 FIG.
A case where the sample and hold control period is limited to a burst signal period in which the input signal continues will be described. Thus, another embodiment of the bias current control operation will be described with reference to FIG. In the figure, 25 is a burst signal detection circuit, and 26 is an input signal identification circuit.
The burst signal detection circuit 25 has the same circuit configuration as that of the first sample / hold circuit 12 or the second sample / hold circuit 18, but the time constant during the hold operation is slightly small, and therefore the space is longer than a certain period. If the state continues, it becomes “0” level. This time constant can be set to an arbitrary value. For example, if it is set to 0 when a 15-space period continues, it is detected that there is a burst signal, that is, there is an input signal, as long as there is a mark input within this period. Willing to.
The operation will be described. Here, only the case where an input signal is used as the second sample and hold circuit control signal will be described, and the case where the light receiving circuit output of the light emitting element is used will be described in other embodiments. Description is omitted.
The input signal is branched into three by the branch circuit 23, one positive phase output is input to the current switching circuit 2, and one inverted output is input to the second sample and hold circuit 18, and as described in the fourth embodiment, the bias current is supplied. Control is performed.
On the other hand, the other positive phase output of the input signal is compared with a reference voltage after the peak value is detected by the burst signal circuit 25, and the presence or absence of signal input is identified by the signal input identification circuit 26. As described above, if a space continues for a certain period, it is determined that there is no input signal. The output of the signal input identification circuit 26 is input to the bias current generation circuit 20 and cuts the bias current of the LD when there is no signal for a long time.
[0035]
Embodiment 8 FIG.
Next, a circuit for detecting a problem in which there is no optical output when there is an input signal will be described.
One embodiment of the light output interruption detection operation of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 8, 27 is a light output monitoring circuit, and 28 is a light output break detection circuit.
The output of the first sample and hold circuit 12 is branched into two and input to the error amplifier circuit 14 and also input to the optical output monitoring circuit 27. In the optical output monitoring circuit 27, the output of the first sample and hold circuit 12 and the reference voltage are compared, and the presence or absence of the optical output is determined using a certain reference value. When the optical output monitoring circuit 27 determines that there is no optical output, the optical output disconnection detection circuit 28 determines that the signal is input to the optical transmission device by the signal input identification circuit 26, and outputs an optical output disconnection alarm. Generate a signal.
[0036]
With the above operation, an optical output interruption alarm is generated only in the case of a malfunction of the optical transmission apparatus. In other words, since an alarm is not issued except in the case of a malfunction of the optical transmitter, when a system equipped with the optical transmitter using the present invention detects an error, the gate circuit as in Conventional Example 2 It is possible to specify a defective part without specifying a complicated alarm part by combination.
[0037]
Embodiment 9 FIG.
The sample-and-hold circuit, including the sample-and-hold control circuit, has a slightly complicated structure, but its input impedance is high and does not affect the original system, and its output characteristics are high when sampling. Therefore, there is a characteristic that holds the voltage at the time of sampling, depending on the load impedance connected at the time of holding. There are various types of sample-and-hold circuits. In the present embodiment, description will be made using the following configuration.
Next, specific examples of the first sample-and-hold circuit 12 and the first sample-and-hold control circuit 15 when a signal obtained by converting the monitor output of the light emitting element into a binary logic level is used as the sample-and-hold control signal. A typical circuit configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 9, 29 is a switch circuit. In the circuit, TrXX (XX is a number) is a transistor, CXX is a capacitor, and RXX is a resistor.
[0038]
The operation will be described.
The output of the current / voltage conversion circuit 11 serving as an input of this circuit is branched into two, and one is input to the first sample and hold circuit 12. The first sample and hold circuit 12 is constituted by Tr1, R1, and C1 as shown in the figure. Here, Tr1 is a first emitter follower. The other output of the current / voltage conversion circuit 11 is input to the first sample and hold control circuit 15. The first sample / hold control circuit 15 includes a switch circuit 29 and a reference voltage generation circuit 13. The other of the outputs of the current / voltage conversion circuit 11 is level-converted and then input to the switch circuit 29 as a control input. In the switch circuit 29, the control input is compared with the reference voltage, and when the control input (Tr3 input) is significant, that is, when the optical output is a mark, Tr3 is turned on to set the sample and hold circuit to the sample state, and C1 When there is little charge, C1 is charged up. The charging time constant Tc is determined by R1 and C1.
Tc = R1 ・ C1
When the charge of C1 is large and the emitter potential of Tr1 is larger than the base potential, Tr1 is in the OFF state, so Tr3 absorbs the charge from C1 and discharges it. The discharge time constant Td1 is determined by the charge Q1 accumulated in C1 and the collector current Icollector of Tr3.
Td1 = Q1 / Icollector
[0039]
When the optical output is space, Tr2 is turned on, so Tr3 is turned off, and the sample-and-hold circuit enters the hold mode. At this time, the discharge time constant Td2 of C1 is determined by the charge Q2 accumulated in C1 and the current Iout flowing to the output side of the first sample and hold circuit 12.
td2 = Q2 / Iout
Here, as shown in FIG. 9, Tr11 and Tr12 constitute a Darlington circuit, and Tr11, Tr12 and R10 constitute an emitter follower and is connected to C1, whereby Iout is connected to a normal emitter follower. In comparison, it can be suppressed to about 1/100. At this time, Iout can be set to several tens of nA, and C1 = 1000._PWhen F is charged with an amplitude of 0.5 V, the discharge time constant of C1 can be as large as 50 ms.
As described above, the charge / discharge time constant in the sample mode can be changed according to the speed of the transmitted signal, and the APC operation can be converged at high speed. Also, since the discharge time constant in the hold mode can be set to a large value by the Darlington circuit, once a short burst is input with a long period, once the APC converges, the idle time is long even if the idle time is long. It is possible to suppress fluctuations in light output.
[0040]
Embodiment 10 FIG.
Next, an embodiment of a specific circuit configuration for performing light output peak detection when data is a space will be described with reference to FIG.
Here, an inverting circuit is built in the input of the second sample and hold circuit 18, and the mark level and the space level are switched so that the data space level can be easily detected.
The reference voltage generation circuit 13 includes a fixed voltage source 30 and a second differential circuit composed of Tr101 and Tr102. The input electric signal is inverted by the differential circuit and output to the second sample and hold control circuit 22 as a sample and hold control signal. Further, the reference voltage generation circuit 13 outputs the midpoint of the differential output of the input electric signal as a reference voltage to the second sample and hold control circuit. By taking the reference voltage from the midpoint of the differential circuit output, when the differential output level fluctuates due to temperature fluctuation or the like, the reference voltage always captures and follows the middle between the HIGH level and LOW level of the data.
[0041]
The sample and hold control signal and the reference voltage are input to the second sample and hold control circuit 22. In the second sample and hold control circuit 22, since the control signal is inverted, the transistor Tr3 is turned on when the data is space, so that the second sample and hold circuit 18 enters the sample mode and the capacitor C1. Are charged up and space level peak detection is performed. When the data is a mark, Tr2 is turned on, so Tr1 and Tr3 are turned off, the hold mode is set, and the detected space level peak value is held.
As described above, since the bias current of the light emitting element is controlled by detecting the space level of light output (light emission level when no signal is input), there is an effect that an ideal transmission waveform can be obtained. .
With the above operation, it is possible to detect the peak of the space level of the optical output.
Also in the case of detection of the mark level, a reference voltage generation circuit constituted by Tr101 to Tr104 may be used in order to avoid the influence due to temperature fluctuation or the like. In that case, the control input uses the output on the collector side on the Tr 101 side and uses the in-phase signal output as the mark detection signal as the input of Tr3.
[0042]
Embodiment 11 FIG.
Next, another specific circuit configuration for detecting the peak of the optical output when the data is space will be described with reference to FIG.
Here, the case where the output of the current / voltage conversion circuit 11 that is a monitor signal of the optical output is used as the input signal of the reference voltage generation circuit 13 will be described.
In the reference voltage generation circuit 13, the output of the current / voltage conversion circuit 11 is input to the second differential circuit, the signal is inverted, and the second sample / hold circuit 18 and at the same time the second follower via the emitter follower. Are input to the sample and hold control circuit 22. The midpoint between the first and second outputs of the differential circuit is used as a reference voltage to the second error amplifier circuit via another emitter follower, and the second sample after level conversion. Input to the hold control circuit 22
Since the mark and space are inverted by the reference voltage generation circuit 13 in the output of the current-voltage conversion circuit 11, the second sample and hold control circuit 22 turns on the transistor Tr3 when the data is space. The sample and hold circuit 18 enters the sample mode, the capacitor C1 is charged up, and the space level peak is detected. When the data is a mark, Tr2 is turned on, so Tr1 and Tr3 are turned off, the hold mode is set, and the detected space level peak value is held.
With the above operation, it is possible to detect the peak of the space level of the optical output.
[0043]
Embodiment 12 FIG.
When the input signal first arrives after the no-signal state continues, if the light intensity control device has a high response speed, the light output is set too large and the light output becomes too large. A configuration in which this is improved and the APC gain is suppressed for a new input signal will be described.
An apparatus having the above-described configuration is shown in FIG. In the figure, 32 is a third sample and hold circuit, and 33 is a third sample and hold control circuit.
In the present embodiment, an APC operation is performed in which the optical output is prevented from rising higher than the set value of the optical output at the beginning of the burst.
Here, a case where an input electric signal is used as the sample and hold control signal will be described. Since the operations of the first sample and hold circuit 12 and the first sample and hold control circuit 15 have been described above, description thereof will be omitted. Since the operation of the third sample and hold circuit 32 itself is the same as that of the first sample and hold circuit 12, the description thereof is omitted.
[0044]
APC operation will be described.
The input electrical signal is branched and one is input to the third sample and hold circuit 32. In the third sample and hold circuit 32, the peak of the input electric signal is detected by the control signal from the third sample and hold control circuit 33. In the first sample and hold circuit 12, the peak of the optical output is detected by the control signal from the first sample and hold control circuit 15.
When no signal is input, the peak detection value of the third sample and hold circuit 32 is zero. Since the optical output is zero, the peak detection value of the first sample and hold circuit 12 is also zero, and the detection result of the first error amplification circuit 14 is zero. At this time, the current gain of the current switching circuit 2 becomes zero.
[0045]
When a signal is input, the signal is branched and input to the current switching circuit 2 and the third sample and hold circuit 32, respectively. Here, the charging time constant of the third sample and hold circuit 32 is set to about 2 to 20 bits of the input signal. By doing so, the peak detection value of the third sample and hold circuit 32 gradually increases. By inputting this peak detection value as a reference voltage to the first error amplification circuit 14, the gain of the current switching circuit 2 gradually increases, and the optical output gradually rises from the beginning of the burst. When the reference voltage is a constant reference voltage, in a state where no signal is input, a reference voltage set value that is not 0 and the light output peak value of 0 are compared by the first error amplification circuit 14, so that the current switching circuit The gain of 2 is the maximum, and the light emitting element 3 emits light at the maximum level at the beginning of the burst at the moment when the signal is input. In this embodiment, the optical output at the head of the burst is effectively suppressed.
[0046]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention,Because it has a sample and hold circuit for input, a burst signal detection circuit for monitor light reception, and a light break detection circuit,The mark level or space level is kept correct in response to input and for a long time.There is an effect that a defective portion can be detected with high responsiveness in a mark period in which a signal is actually input.
[0053]
As described above, according to the present invention, the contrast between the sample time constant and the hold time constant of the sample and hold circuit can be increased, peak detection can be performed at high speed, and the detected peak value can be long. Since the time is maintained, there is an effect that the APC circuit operates stably even for a burst signal having a long period.
[0054]
In addition, since the input signal is detected and controlled by increasing the time constant, an effect of suppressing excessive rapid response control in the first period of the input signal is added.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a light intensity control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a light intensity control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a light intensity control device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a light intensity control device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a light intensity control device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a light intensity control device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a light intensity control device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a light intensity control device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a specific configuration example of a sample and hold circuit and a sample and hold control circuit according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a specific configuration example of a second sample and hold circuit and a second sample and hold control circuit of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing another specific configuration of the second sample and hold circuit and the second sample and hold control circuit of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of a light intensity control circuit performing APC operation according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a conventional optical amplification device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Buffer circuit, 2 Current switching circuit, 3 Light emitting element, 4 Optical fiber, 5 Light receiving element, 6 Peak detection circuit, 7 Differential amplifier circuit, 8 Peak detection circuit, 9 Control circuit, 10 Optical signal break detection circuit, 11 Current / Voltage conversion circuit, 12 first sample and hold circuit, 13 reference voltage generation circuit, 14 first error amplification circuit, 15 first sample and hold control circuit, 16 branch circuit, 17 first delay circuit, 18 Second sample and hold circuit, 19 Second error amplification circuit, 20 Bias current generation circuit, 20a Adder, 21 Inversion circuit, 22 Second sample and hold control circuit, 23 Branch circuit with inversion circuit, 24 Second delay circuit, 25 burst signal detection circuit, 26 input signal identification circuit, 27 optical output monitoring circuit, 28 optical output disconnection detection circuit, 29 Switch circuit, 31 inverting circuit, 32 a third sample-and-hold circuit, 33 a third sample and hold control circuit, Tr1 emitter follower, Tr11, Tr12 Darlington connection emitter follower, R1 resistor, C1 a capacitor.

Claims

In a light control device for monitoring and controlling light intensity, comprising a light emitting element that emits light according to an input signal having a mark and space level, and a light receiving circuit that monitors the output of the light emitting element ,
If the input signal is significant, the sample mode follows the output of the light receiving circuit to be monitored, and if the input signal is not significant, the sample hold circuit enters the hold mode and holds the value;
An amplifier that receives the output of the sample and hold circuit and controls a light emission level of the light emitting element corresponding to an input mark or space;
A burst detection circuit that follows the level of the input signal when the input signal is a mark and follows the level of the input signal, and enters a hold mode when the space is present and holds the previous input signal value for a predetermined period;
A light intensity control comprising: a light output interruption detection circuit for detecting an abnormality in a light output operation by comparing an output of the burst detection circuit and an output of the light emitting element having the controlled light emission level. apparatus.

In a light control device for monitoring and controlling light intensity, comprising a light emitting element that emits light according to an input signal having a mark and space level, and a light receiving circuit that monitors the output of the light emitting element,
If the input signal is significant, the sample mode follows the output of the light receiving circuit to be monitored, and if the input signal is not significant, the sample hold circuit enters the hold mode and holds the value;
An amplifier that receives the output of the sample and hold circuit and controls a light emission level of the light emitting element corresponding to an input mark or space;
A sample-and-hold control circuit that controls the sample-and-hold circuit according to the output or input signal of the light-receiving circuit to be monitored,
The sample and hold control circuit constituted by current control switch, provided the difference Dokai path driven by the input of the control midpoint potential reference potential between the output of the difference Dokai path as the current control switch A light intensity control device that operates as a differential current control switch.

In a light control device for monitoring and controlling light intensity, comprising a light emitting element that emits light according to an input signal having a mark and space level, and a light receiving circuit that monitors the output of the light emitting element,
If the input signal is significant, the sample mode follows the output of the light receiving circuit to be monitored, and if the input signal is not significant, the sample hold circuit enters the hold mode and holds the value;
An amplifier that receives the output of the sample and hold circuit and controls a light emission level of the light emitting element corresponding to an input mark or space;
A second sample and hold circuit that follows the level of the input signal in the sample mode, holds the previous input signal value in the hold mode, and has a time constant of 2 bits to 20 bits of the input. And comprising
A light intensity control device characterized in that the output of the second sample and hold circuit is a reference voltage which is one input of the amplifier .