JPH08331062A - 光受信回路 - Google Patents

光受信回路

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JPH08331062A
JPH08331062A JP7135226A JP13522695A JPH08331062A JP H08331062 A JPH08331062 A JP H08331062A JP 7135226 A JP7135226 A JP 7135226A JP 13522695 A JP13522695 A JP 13522695A JP H08331062 A JPH08331062 A JP H08331062A
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optical
level
input
gain
circuit
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Mitsuru Sugawara
満 菅原
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】入力光信号レベルが入力断状態から急激に増加
した場合でも受光素子の損傷を防ぎ、受信電気回路の飽
和を防止して再起動を可能とする。 【構成】入力光信号を光ファイバ増幅器１により光増幅
し、受光素子２により光電変換した後、増幅回路４で増
幅することで受信信号を得る光受信回路１００におい
て、ピーク検出回路７により増幅回路４の出力ピークレ
ベルを検出し、誤差増幅回路９でピークレベルの誤差分
を増幅して、利得制御回路１０を通じて光ファイバ増幅
器１の利得を制御することで受信信号のレベルを一定に
する構成の場合に、入力断検出回路８でピーク検出回路
７の出力から入力断を検出し、その検出時に利得制御回
路１０を通じて光ファイバ増幅器１の利得を最大利得よ
り十分低くなるように制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光増幅器を前置増幅器
として用いた光受信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、エルビウム（Ｅｒ）等の
希土類元素がコア部分に添加された光ファイバを光増幅
媒体として用いる光ファイバ増幅器は、低ノイズ、高利
得であり、さらに、伝送用ファイバとの整合性がよいと
いう特徴を有している。このため、伝送距離の長距離化
等を可能とする有効な手段として、研究開発が活発に進
められている。特に、光受信装置においては、この光フ
ァイバ増幅器を入力光の初段に設置し、前置増幅器（プ
リアンプ）として用いることで、高感度化、広ダイナミ
ックレンジ化という大幅な性能向上を実現している。
【０００３】図１１は従来の光受信装置の構成を示すも
のである。この光受信装置は光受信回路６００とデータ
再生回路７００とで構成される。光受信回路６００に入
力された光信号は、まず前置増幅器としての利得制御型
光ファイバ増幅器１に供給される。この光ファイバ増幅
器１は、例えば励起用レーザの駆動電流を変化させるこ
とで任意の利得に設定可能となっており、その設定され
た利得で入力光信号を増幅し出力光信号として受光素子
２に導出する。
【０００４】受光素子２は、バイアス回路３により逆バ
イアス電圧が印加され、上記出力光信号を電気信号に変
換する。この電気信号は、増幅回路４で必要なレベルま
で増幅される。この増幅回路４の出力信号は、受信信号
としてデータ再生回路７００に供給されると共にピーク
検出回路７に供給される。
【０００５】ピーク検出回路７は、上記受信信号のピー
クレベルを検出するもので、ここで得られたピーク検出
信号は誤差増幅回路９に送られる。この誤差増幅回路９
は、予め設定された基準レベルに対するピーク検出信号
の誤差を求め、この誤差を増幅して誤差信号として利得
制御回路１０に出力する。
【０００６】利得制御回路１０は、上記誤差信号がゼロ
となるように、光ファイバ増幅器１の励起用レーザ駆動
電流を増減して、利得を制御する。このように、光受信
回路６００では、光ファイバ増幅器１の利得を受信信号
のピークレベルの変化に応じて増減することで、受信信
号のピークレベルを一定にしている。
【０００７】光受信回路６００で安定化された受信信号
は、データ再生回路７００を構成するクロック抽出回路
５及び識別回路６に供給される。クロック抽出回路５
は、受信信号からデータ識別のためのクロック信号を抽
出するもので、抽出されたクロック信号は識別回路６に
送られる。この識別回路６は抽出されたクロック信号の
タイミングで受信信号のレベルを識別することでデータ
信号を再生するものである。
【０００８】図１２を参照して、上記構成における光受
信回路６００の利得制御動作を説明する。図１２中の実
線はこの光受信回路６００の入力光電力レベル（ｄＢ
ｍ）に対する光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化を
示し、一点鎖線は出力光が光受信回路の最大受光レベル
と等しくなる利得条件を表している。
【０００９】この図から明らかなように、光ファイバ増
幅器１は入力光電力レベルが増大すると利得が小さくな
り、入力光電力レベルが減少すると利得が大きくなるよ
うに制御される。このため、光受信回路６００では入力
光信号がレベル変動しても安定した受信信号が得られ
る。よって、データ再生回路７００で確実にデータを識
別再生することができる。
【００１０】しかしながら、上記構成による従来の光受
信回路６００では、例えば光信号入力端コネクタが外れ
た場合のように、入力光信号があるレベルより小さくな
る入力断状態が発生した場合、光ファイバ増幅器１の利
得が最大となるように利得制御が働く。最大利得状態で
の光ファイバ増幅器１の入力対利得特性は、当該増幅器
が持つ飽和特性により、図１２中破線で示すように入力
光電力レベルに対して一定にはならず、図１２中一点鎖
線で示す光受信回路６００の最大受光レベルに等しい利
得条件を越えてしまう。
【００１１】従って、図１３に示すように入力光電力レ
ベルが入力断状態からＰ４のレベル以上に急激に増加す
ると、最大利得状態の光ファイバ増幅器１の利得が最大
となっているため、光ファイバ増幅器１の出力が光受信
回路６００の最大受光レベルを越えてしまい、例えば受
光素子２に過大な光強度を有する光信号が入射され、受
光素子２が損傷してしまう虞がある。
【００１２】また、入力光信号の電力レベルが低くなる
と、光ファイバ増幅器１の利得の増加に伴い、出力光信
号に光ノイズの占める割合が増加する。このため、利得
制御回路１０により受信信号のピークレベルが一定にな
るように光ファイバ増幅器１の利得を制御すると、図１
４に示すように、入力光信号の電力レベルが低くなるに
つれて、出力光の電力レベルが上昇するようになる。従
って、入力光信号の電力レベルが低下し続けた場合に
は、光ファイバ増幅器１の出力光電力レベルが上昇を続
け、光受信回路６００の最大受光レベルを越えてしま
い、当該回路に動作異常が生じたり、損傷を与えてしま
う虞がある。
【００１３】尚、図１１に示した従来例では、光ファイ
バ増幅器１の出力レベル検出方式として、電気信号変換
後の受信信号を分岐して信号レベルを検出する場合につ
いて説明したが、電気信号変換前に光ファイバ増幅器１
の出力光信号の一部を分岐し、その出力光電力レベルを
検出する方式もある。この方式の場合でも、入力断状態
から再度光信号が入力された場合に、光受信回路の損傷
を招くおそれがあり、場合によっては再起動できないと
いった同様の問題を生じる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の光受信回路では、入力断状態の時に光増幅器が最大
利得状態になっているため、レベルの高い光信号が入力
されると光受信回路の最大受光レベルを越えてしまう虞
がある。また、入力光信号の電力レベルが低下し光増幅
器の利得が高くなると、光増幅器の出力する光信号にノ
イズの占める割合が高くなるにもかかわらず、受信信号
のレベルが一定になるように制御しているため光増幅器
の出力する光信号の電力レベルが大きくなり、光受信回
路の最大受光レベルを越えてしまう虞がある。以上のよ
うに、光受信回路の最大受光レベルを越えることによ
り、光受信回路が損傷したり、受信電気回路の飽和によ
って再起動が不能になってしまうという問題が生じてい
る。
【００１５】この発明は上記の問題を解決すべくなされ
たもので、入力光信号電力レベルが入力断状態から急激
に増加した場合や、入力光信号の電力レベルが低下した
場合でも光受信回路の最大受光レベルを越えないように
して光受信回路の損傷を防ぎ、受信電気回路の飽和を防
止して再起動を可能とする光受信回路を提供することを
目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
にこの発明に係る光受信回路は、入力光信号を増幅する
光増幅器と、この光増幅器の利得を制御する利得制御回
路と、光増幅器の出力する光信号を電気信号に変換する
光電変換手段と、この光電変換手段が出力する電気信号
のレベルが規定レベルとなるように利得制御回路を通じ
て光増幅器の利得を制御する第１の利得制御手段と、入
力光信号の入力断を検出する光入力断検出手段と、この
手段が入力断を検出したとき利得制御回路を通じて光増
幅器の利得を最大利得より低くなるように制御する第２
の利得制御手段とを具備して構成するようにした。
【００１７】また、この発明に係る光受信回路は、入力
光信号を増幅する光増幅器と、この光増幅器の利得を制
御する利得制御回路と、光増幅器の出力する光信号を電
気信号に変換する光電変換手段と、光電変換手段の前段
に設置され光増幅器の出力する光信号の強度レベルを検
出する出力光強度検出手段と、強度レベルが規定レベル
となるように利得制御回路を通じて光増幅器の利得を制
御する第１の利得制御手段と、入力光信号の入力断を検
出する光入力断検出手段と、この手段が入力断を検出し
たとき利得制御回路を通じて光増幅器の利得を最大利得
より低くなるように制御する第２の利得制御手段とを具
備して構成するようにした。
【００１８】また、この発明に係る光受信回路は、入力
光信号を増幅する光増幅器と、この光増幅器の利得を制
御する利得制御回路と、光増幅器が出力する光信号を電
気信号に変換する光電変換手段と、この光電変換手段が
出力する電気信号のレベルが規定レベルとなるように利
得制御回路を通じて光増幅器の利得を制御する第１の利
得制御手段と、光電変換手段の前段に設置され光増幅器
が出力する光信号の強度レベルを検出する出力光強度検
出手段と、強度レベルが第８の基準レベルを越えたとき
利得制御回路を通じて光増幅器の利得を制限する第２の
利得制御手段とを具備して構成するようにした。
【００１９】また、この発明に係る光受信回路は、入力
光信号を増幅する光増幅器と、この光増幅器の利得を制
御する利得制御回路と、光増幅器が出力する光信号を電
気信号に変換する光電変換手段と、光電変換手段にバイ
アス電圧を印加するバイアス回路と、この光電変換手段
が出力する電気信号のレベルが規定レベルとなるように
利得制御回路を通じて光増幅器の利得を制御する第１の
利得制御手段と、光増幅器が出力する光信号の強度レベ
ルをバイアス回路の光電変換手段に対するバイアス供給
量から検出する出力光強度検出手段と、強度レベルが第
９の基準レベルを越えたとき利得制御回路を通じて光増
幅器の利得を制限する第２の利得制御手段とを具備して
構成するようにした。
【００２０】また、この発明に係る光受信回路は、入力
光信号を増幅する光増幅器と、この光増幅器の利得を制
御する利得制御回路と、光増幅器が出力する光信号を電
気信号に変換する光電変換手段と、光電変換手段の前段
に設置され光増幅器が出力する光信号の強度レベルを検
出する出力光強度検出手段と、強度レベルが規定レベル
となるように利得制御回路を通じて光増幅器の利得を制
御する第１の利得制御手段と、強度レベルが第１０の基
準レベルを越えたとき利得制御回路を通じて光増幅器の
利得を制限する第２の利得制御手段とを具備して構成す
るようにした。
【００２１】
【作用】上記構成による光受信回路では、第１の利得制
御手段により光電変換手段の出力する電気信号のレベル
が規定レベルとなるように光増幅器の利得を制御し、入
力光信号の入力断を検出すると、第２の利得制御手段に
より光増幅器の利得を最大利得より低くなるように制御
して光受信回路の最大受光レベルを越えないようにする
ことを可能にしている。
【００２２】また、この発明では、第１の利得制御手段
により光増幅器の出力する光信号の強度レベルが規定レ
ベルとなるように光増幅器の利得を制御し、入力光信号
の入力断を検出すると、第２の利得制御手段により光増
幅器の利得を最大利得より低くなるように制御して光受
信回路の最大受光レベルを越えないようにすることを可
能にしている。
【００２３】また、この発明では、第１の利得制御手段
により光電変換手段が出力する電気信号のレベルが規定
レベルとなるように光増幅器の利得を制御し、光増幅器
が出力する光信号の強度レベルが基準レベルを越えたと
き第２の利得制御手段により光増幅器の利得を制限して
光受信回路の最大受光レベルを越えないようにすること
を可能にしている。
【００２４】また、この発明では、第１の利得制御手段
により光電変換手段が出力する電気信号のレベルが規定
レベルとなるように光増幅器の利得を制御し、光増幅器
が出力する光信号の強度レベルをバイアス回路から上記
光電変換手段に流れる光電流量から検出し、上記強度レ
ベルが基準レベルを越えたとき第２の利得制御手段によ
り光増幅器の利得を制御して光受信回路の最大受光レベ
ルを越えないようにすることを可能にしている。
【００２５】また、この発明では、第１の利得制御手段
により光増幅器が出力する光信号の強度レベルが規定レ
ベルとなるように光増幅器の利得を制御し、上記強度レ
ベルが基準レベルを越えたとき第２の利得制御手段によ
り光増幅器の利得を制限して光受信回路の最大受光レベ
ルを越えないようにすることを可能にしている。
【００２６】
【実施例】まず、図１乃至図２を参照してこの発明の第
１の実施例を説明する。図１は、この発明に係る光受信
回路１００を備える光受信装置の構成を示すものであ
る。前述の従来の光受信装置と同様に、この光受信装置
は光受信回路１００とデータ再生回路７００で構成され
る。
【００２７】光受信回路１００に入力された光信号は、
まず前置増幅器としての利得制御型光ファイバ増幅器１
に供給される。この光ファイバ増幅器１は、励起用レー
ザの駆動電流を変化させることで任意の利得に設定可能
となっており、その設定された利得で入力光信号を増幅
し、出力光信号として受光素子２に導出する。
【００２８】受光素子２は、バイアス回路３により逆バ
イアス電圧が印加され、上記出力光信号を電気信号に変
換する。この電気信号は、増幅回路４で必要なレベルま
で増幅される。この増幅回路４の出力信号は、受信信号
としてデータ再生回路７００に供給されると共にピーク
検出回路７に供給される。
【００２９】ピーク検出回路７は、受信信号のピークレ
ベルを検出するもので、ここで得られたピークレベルは
ピーク検出信号として誤差増幅回路９に送られると共に
入力断検出回路８に送られる。
【００３０】誤差増幅回路９は、予め設定された基準レ
ベルに対するピーク検出信号の誤差を求め、この誤差信
号を増幅して利得制御回路１０に送る。また、入力断検
出回路８は、上記ピーク検出信号が予め設定された入力
断検出レベル以下となったとき、入力断とみなして入力
断検出信号を出力し、ピーク検出信号が上記入力断検出
レベルより高く設定された入力断解除レベル以上となる
まで入力断検出信号を出し続ける。この入力断検出回路
８から出力される入力断検出信号は利得制御回路１０に
送られる。
【００３１】ここで、入力断検出レベルはデータ再生可
能なピークレベルに設定しておき、入力断解除レベルは
光ファイバ増幅器１に対する利得制御ループが再度光信
号が入力された場合に、直ちに応答するレベルに設定し
ておく。
【００３２】利得制御回路１０は、入力断検出信号が供
給されない、すなわち通常動作状態の場合には誤差増幅
回路９の出力がゼロになるように光ファイバ増幅器１の
励起用レーザ駆動電流を増減して、その利得を制御す
る。また、入力断検出信号が供給される、すなわち入力
断状態では上記駆動電流を光ファイバ増幅器１の利得が
最大利得よりもある程度小さい値となるように固定す
る。
【００３３】光受信回路１００で安定化された受信信号
は、データ再生回路７００を構成するクロック抽出回路
５及び識別回路６に供給される。クロック抽出回路５
は、受信信号からデータ識別のためのクロック信号を抽
出するもので、抽出されたクロック信号は識別回路６に
送られる。この識別回路６は、抽出されたクロック信号
のタイミングで受信信号のレベルを識別することでデー
タ信号を再生するものである。
【００３４】以上のように、上記構成による光受信装置
では、光受信回路１００において、入力段の光ファイバ
増幅器１の利得を、通常の光信号入力状態では受信信号
のピークレベルが一定になるように制御し、また、入力
断状態には最大利得よりも小さい所定の値に設定する。
【００３５】図２を参照して、上記構成における光受信
回路１００の利得制御動作を説明する。図２中の実線は
この光受信回路１００の入力光電力レベル（ｄＢｍ）に
対する光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化を示し、
一点鎖線は図６の場合と同様に、光ファイバ増幅器１の
出力光信号が光受信回路１００の最大受光レベルと等し
くなる利得条件を表している。
【００３６】入力光電力レベルが高入力状態から低入力
状態に変化すると、従来の光受信回路６００と同様に光
ファイバ増幅器１の利得は受信信号のレベルが一定にな
るように、図２中点Ａ、Ｂを結ぶ実線に沿って直線的に
制御される。
【００３７】しかし、入力光電力レベルが入力断検出レ
ベルＰ１まで減少すると、入力断検出回路８から入力断
検出信号が出力されるため、利得制御回路１０により、
光ファイバ増幅器１の利得は図２中の最大利得状態の点
Ｂより小さい値の点Ｃに設定される。
【００３８】この入力断状態での入力対利得特性は、前
述したように、光ファイバ増幅器１の飽和特性により一
定にならず、通常の動作状態での利得特性より増大す
る。そこで、点Ｃでの利得を、受光素子２が必要とする
入力光電力レベルの範囲内で、且つ、入力断状態の光フ
ァイバ増幅器１の利得の特性が図２中破線で示されるよ
うに、同図中一点鎖線で示される光受信回路の最大受光
電力と等しくなる条件を越えないような値に設定してお
く。
【００３９】上記設定のもとで、入力光電力レベルが入
力断検出レベルＰ１より小さいレベルから増加する場合
の光ファイバ増幅器１の利得制御特性について説明す
る。まず、入力断検出信号の出力状態では、光ファイバ
増幅器１の利得を最大利得から下げて励起用レーザの駆
動電流を固定している。このため、図２において入力光
電力レベルがゼロのときの利得は点Ｄのようになり、点
Ｃとほぼ同じ利得となっている。
【００４０】ここで、図２において、点Ｅは前述の破線
と通常の動作状態を示す実線との交点で、このときの入
力光電力レベルを入力断解除レベルＰ２とする。すなわ
ち、光ファイバ増幅器１の利得は、入力光電力レベルが
ゼロからＰ１までのときは点Ｄから点Ｃの間にあり、Ｐ
１以上のレベルの再入力があると点Ｅまで破線に沿って
変化する。入力光電力レベルが入力断解除レベルＰ２に
なると、利得は点Ｅに達し、入力断状態での制御が解除
される。このとき受信信号のレベルを一定とするのに十
分な利得が得られているので、確実に通常の制御動作に
復帰する。
【００４１】したがって、上記構成による光受信回路１
００を用いれば、入力光電力レベルが入力断検出レベル
Ｐ１よりも小さくなって入力断が検出されると、光ファ
イバ増幅器１の利得が光受信回路１００の最大受光レベ
ルを越えない値に設定されるため、その後過大な光信号
が光受信回路１００に入力されても、受光素子２が損傷
することはない。また、受信電気回路の飽和も生じない
ので、入力断状態からの再起動が可能となる。
【００４２】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例では受信信号のピーク
レベルから入力断状態を検出したが、光ファイバ増幅器
１の入力光信号あるいは出力光信号の電力レベルから入
力断状態を検出して利得制御を行なうようにしてもよ
い。
【００４３】次に、図３乃至図４を参照してこの発明の
第２の実施例を説明する。図３は、この発明に係る光受
信回路２００を備える光受信装置の構成を示すものであ
る。この光受信装置は、光受信回路２００とデータ再生
回路７００で構成される。但し、図３において図１と同
一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分
について説明する。
【００４４】光受信回路２００に入力された光信号は、
まず、光分岐器１１で一部が分岐されて入力レベル検出
回路１２に導出され、一方、光分岐器１１を通過した入
力光信号は光ファイバ増幅器１に導出される。
【００４５】入力レベル検出回路１２は、光分岐器１１
によって分岐された入力光信号を光／電気変換して入力
光信号の電力レベルを検出するものである。この検出し
た電力レベルは、入力光電力レベル信号として入力断検
出回路１３に送られる。この入力断検出回路１３は、入
力光電力レベルが予め設定された入力断検出レベルＰ３
以下になると、入力断とみなして入力断検出信号を出力
する。尚、ここでは入力断解除レベルを入力断検出レベ
ルＰ３と同じに設定する。ここで得られた入力断検出信
号は利得制御回路１７に送られる。
【００４６】一方、光分岐器１１を通過した入力光信号
は、光ファイバ増幅器１において後述する利得制御回路
１７で設定された利得で増幅され、出力光信号として第
２の光分岐器１４に供給される。この光分岐器１４は、
上記出力光信号の一部を分岐して受光素子２に導出し、
一方、通過した出力光信号を出力レベル検出回路１５に
導出する。
【００４７】出力レベル検出回路１５は、上記分岐され
た出力光信号を光／電気変換し、出力光信号の電力レベ
ルを検出するものである。この出力光信号の電力レベル
は、出力光電力レベル信号として誤差増幅回路１６に供
給される。この誤差増幅回路１６は、上記出力光電力レ
ベル信号と予め設定された基準レベルとの誤差を求め、
この誤差信号を増幅して出力するものである。ここで得
られた誤差信号は利得制御回路１７に送られる。
【００４８】利得制御回路１７は、前述の入力断検出回
路１３の入力断検出信号と誤差増幅回路１６の誤差信号
が供給される。ここで、入力断検出信号が供給されな
い、すなわち通常動作状態（入力光の電力レベルが入力
断検出レベルＰ３より大きい状態）には誤差増幅回路１
６の出力がゼロになるように光ファイバ増幅器１の励起
用レーザ駆動電流を増減してその利得を制御する。一
方、入力断検出信号が供給される、すなわち入力断状態
（入力光の電力レベルが入力断検出レベルＰ３以下の状
態）では光ファイバ増幅器１の利得が最大利得よりも小
さい所定の値になるように上記駆動電流を固定する。
【００４９】一方、受光素子２は、バイアス回路３によ
り逆バイアス電圧が印加され、光分岐器１４を通過した
出力光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、増
幅回路４で必要なレベルまで増幅され、データ再生回路
７００に供給される。
【００５０】図４を参照して、上記構成における光受信
回路２００の利得制御動作を説明する。図４中の実線は
光受信回路２００の入力光電力レベル（ｄＢｍ）に対す
る光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化を示し、一点
鎖線は図２、及び図６の場合と同様に、出力光電力レベ
ルが光受信回路２００の最大受光レベルと等しくなる利
得条件を表している。
【００５１】入力光電力レベルが高入力状態から低入力
状態に変化すると、光ファイバ増幅器１の利得は電気信
号変換前の出力光電力レベルが一定になるように、点Ａ
から点Ｂに沿って直線的に制御される。
【００５２】しかし、入力光電力レベルが入力断検出レ
ベルＰ３まで減少すると、入力断検出回路１３により入
力断状態とみなされ、光ファイバ増幅器１の利得は図４
中の最大利得状態の点Ｂから小さい値の点Ｃに設定され
る。このとき、第１の実施例とは異なり、入力断状態か
否かを光ファイバ増幅器１の入力側で判断しているの
で、入力断状態では光ファイバ増幅器１の利得をゼロに
設定して、出力光信号を遮断しておき、再入力時には、
入力断検出レベルと同じレベルで入力断状態における利
得制御を解除して、直ちに通常の制御状態に復帰させる
ことができる。
【００５３】したがって、上記構成による光受信回路２
００を用いれば、入力光電力レベルが入力断検出レベル
Ｐ３よりも小さくなり入力断が検出されると、光ファイ
バ増幅器１の利得が光受信回路２００の最大受光レベル
を越えない値に設定されるため、その後過大な光信号が
光受信回路２００に入力されても、受光素子２を損傷す
ることはない。また、受信電気回路の飽和も生じないの
で、入力断状態からの再起動が可能となる。
【００５４】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例では光ファイバ増幅器
１の入力光信号から入力断状態を検出したが、これに代
わり出力レベル検出回路１５が検出する出力光信号の電
力レベルから入力断状態を検出するか、あるいは増幅回
路４の出力信号から入力断状態を検出して光ファイバ増
幅器１の利得制御を行なうようにすれば上記第１の実施
例と同様の効果が得ることが可能である。
【００５５】さらに、第１の実施例に示したような増幅
回路４の出力信号を安定させる制御ループを有する構成
においても、第２の実施例と同様に光ファイバ増幅器１
の入力光信号から入力断状態を検出して光ファイバ増幅
器１の利得制御を行なうようにすれば、第２の実施例と
同様の効果が得ることが可能であることはいうまでもな
い。
【００５６】次に、図５乃至図７を参照してこの発明の
第３の実施例を説明する。図５は、この発明に係る光受
信回路３００を備える光受信装置の構成を示すものであ
る。この光受信装置は、光受信回路３００とデータ再生
回路７００で構成される。但し、図５において上述した
実施例と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは
異なる部分について説明する。
【００５７】光受信回路３００に入力された光信号は、
光ファイバ増幅器１に供給される。この光ファイバ増幅
器１は、後述する利得制御回路１８によって励起用レー
ザの駆動電流が制御され、任意の利得で入力光信号を増
幅し、出力光信号として光分岐器１４に出力する。この
光分岐器１４は、上記出力光信号の一部を分岐して出力
レベル検出回路１５に導出し、一方、通過した出力光信
号を受光素子２に導出する。
【００５８】出力レベル検出回路１５は、光分岐器１４
で分岐された出力光信号を光／電気変換し、出力光信号
の電力レベルを検出し、出力光電力レベル信号として利
得制御回路１８に出力する。
【００５９】一方、受光素子２は、バイアス回路３によ
り逆バイアス電圧が印加され、光分岐器１４を通過した
入力光信号を電気信号に変換し、増幅回路４に供給す
る。この増幅回路４は、上記電気信号を必要なレベルま
で増幅し、受信信号としてデータ再生回路７００および
ピーク検出回路７に供給する。
【００６０】ピーク検出回路７は、上記受信信号のピー
クレベルを検出し、ピーク検出信号として誤差増幅回路
９に出力する。この誤差増幅回路９は、予め設定した第
１の基準レベルに対する上記ピーク検出信号の誤差を求
め、この誤差信号を増幅して利得制御回路１８に出力す
る。
【００６１】利得制御回路１８は、上記誤差信号がゼロ
になるように光ファイバ増幅器１の利得を制御し、出力
レベル検出回路１５からの出力光電力レベル信号が予め
設定した第２の基準レベル以上になった時には、出力光
電力レベルが第２の基準レベル以下になるように光ファ
イバ増幅器１の利得を制御する。
【００６２】すなわち、光受信回路３００は、光ファイ
バ増幅器１、光分岐器１４、受光素子２、増幅回路４、
ピーク検出回路７、誤差増幅回路９および利得制御回路
１８からなり、受信信号のピークレベルが一定（第１の
基準レベル）となるように光ファイバ増幅器１の利得を
制御する第１のフィードバックループと、光ファイバ増
幅器１、光分岐器１４、出力レベル検出回路１５および
利得制御回路１８からなり、出力光電力レベルが第２の
基準レベル以下になるように光ファイバ増幅器１の利得
を制御する第２のフィードバックループとを備えてい
る。尚、第２のフィードバックループの制御速度は、第
１のフィードバックループの制御速度によらず、光ファ
イバ増幅器１の入力光信号に対する応答速度を考慮して
極力速く設定しておくものとする。
【００６３】図６および図７を参照して、上記構成にお
ける光受信回路３００の利得制御動作を説明する。図６
中の実線は光受信回路３００の入力光電力レベル（ｄＢ
ｍ）に対する光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化
を、一点鎖線は入力光電力レベルに対する光ファイバ増
幅器１の出力光電力レベルの変化を、また二点鎖線は光
受信回路３００の最大受光レベルをそれぞれ示してい
る。
【００６４】光受信回路３００に入力された光信号は、
電力レベルが通常の運用レベルの時には、上記第１のフ
ィードバックループにより、ピークレベルが一定（第１
の基準レベル）の受信信号が得られる利得で増幅され、
図６中の一点鎖線で示すように出力光電力レベルが略一
定になる。
【００６５】また、電力レベルが通常の運用レベルより
も多少低くなっても、上記第１のフィードバックループ
により、ピークレベルが一定の受信信号が得られる利得
で増幅されるが、さらに入力光電力レベルが低下するに
したがって光ノイズの占める割合が増加するため、図６
中の一点鎖線で示すように出力光電力レベルが上昇す
る。
【００６６】やがて、上記出力光電力レベルが第２の基
準レベル以上になると、第２のフィードバックループが
この状態を検知して、図６に示すように出力光電力レベ
ルが第２の基準レベル以下になるように光ファイバ増幅
器１の利得を制御する。
【００６７】また、入力光信号に光サージを生じるよう
な急激な変動があった場合や、図７に示すような入力断
状態から入力光信号が不用意に入力された場合について
も、出力光電力レベルが第２の基準レベル以上になる
と、前述したように第２のフィードバックループの制御
速度を高速に設定してあるため、第２のフィードバック
ループによりこの状態を検知して、第１のフィードバッ
クループよりも十分速く出力光電力レベルが光受信回路
３００の最大受光レベル以下になるように利得制御を行
なう。
【００６８】したがって、上記構成による光受信回路３
００を用いれば、入力光信号の減少によりノイズが増加
して出力光の電力レベルが上昇しても、光受信回路３０
０の最大受光レベルを越えることはない。また、何等か
の理由により入力断状態から入力光信号が不用意に入力
された場合や、入力光信号に光サージを生じる急激な変
動があった場合でも、出力光電力レベルの上昇を光受信
回路３００の最大受光レベルを越える前に検出して光フ
ァイバ増幅器１の利得制御を行なうため、光受信回路３
００の最大受光レベルを越えることはなく、従来に比べ
て短時間に出力光電力レベルの上昇を抑制をさせること
が可能なため、光受信回路３００が損傷したり、受信電
気回路の飽和によって再起動が不能になってしまうこと
はない。
【００６９】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例では光ファイバ増幅器
１の出力光信号の電力レベルを検出して光ファイバ増幅
器１の利得を制限するようにしたが、光ファイバ増幅器
１の入力光信号の電力レベルを検出して上記利得を制御
するようにすれば、より早く入力光信号の急激な増加に
追随することが可能となることはいうまでもない。
【００７０】さらに、例えばバイアス回路３から受光素
子２に流れる光電流は、受光素子２に供給される出力光
信号の電力レベルに応じて変化する。このことを利用し
た光受信回路４００を図８に示す。
【００７１】この光受信回路４００は、上記光受信回路
３００における光分岐器１４および出力レベル検出回路
１５に代わり、光電流検出回路１９をバイアス回路３と
利得制御回路１８との間に設け、光電流検出回路１９が
上記光電流から出力光電力レベルを検出し、出力光電力
レベル信号として利得制御回路１８に出力するように構
成したものである。このような構成によっても、第３の
実施例の場合と同様の効果が得られる。
【００７２】次に、図９乃至図１０を参照してこの発明
の第４の実施例を説明する。図９は、この発明に係る光
受信回路５００を備える光受信装置の構成を示すもので
ある。この光受信装置は、光受信回路５００とデータ再
生回路７００で構成される。但し、図９において上述し
た実施例と同一部分には同一符号を付して示し、ここで
は異なる部分について説明する。
【００７３】光受信回路５００に入力された光信号は、
光ファイバ増幅器１に供給される。この光ファイバ増幅
器１は、後述する利得制御回路２０によって励起用レー
ザの駆動電流が制御され、任意の利得で入力光信号を増
幅し、出力光信号として光分岐器１４に出力する。この
光分岐器１４は、上記出力光信号の一部を分岐し出力レ
ベル検出回路１５に導出し、一方、通過した出力光信号
を受光素子２に導出する。
【００７４】受光素子２は、バイアス回路３により逆バ
イアス電圧が印加され、光分岐器１４を通過した入力光
信号を電気信号に変換し、増幅回路４に供給する。この
増幅回路４は、上記電気信号を必要なレベルまで増幅
し、受信信号としてデータ再生回路７００に供給する。
【００７５】一方、出力レベル検出回路１５は、光分岐
器１４で分岐された出力光信号を光／電気変換し、出力
光信号の電力レベルを検出し、出力光電力レベル信号と
して誤差増幅回路１６および利得制御回路２０にそれぞ
れ出力する。
【００７６】誤差増幅回路１６は、予め設定された第３
の基準レベルに対する出力光電力レベル信号の誤差を求
め、この誤差信号を増幅して利得制御回路２０に出力す
る。この利得制御回路２０は、上記誤差信号がゼロにな
るように光ファイバ増幅器１の利得を制御し、上記出力
光電力レベル信号が予め設定した第４の基準レベル以上
になった時には出力光電力レベルが第４の基準レベル以
下になるように光ファイバ増幅器１の利得を制御する。
【００７７】すなわち、光受信回路５００は、光ファイ
バ増幅器１、光分岐器１４、出力レベル検出回路１５、
誤差増幅回路１６および利得制御回路２０からなり出力
光の電力レベルが第３の基準レベルとなるように光ファ
イバ増幅器１の利得を制御する第３のフィードバックル
ープと、光ファイバ増幅器１、光分岐器１４、出力レベ
ル検出回路１５および利得制御回路２０からなり出力光
の電力レベルが第４の基準レベルを越えると光ファイバ
増幅器１の利得を制限する第４のフィードバックループ
とを備えている。また、第４のフィードバックループの
制御速度は、少なくとも第３のフィードバックループの
制御速度に比べ十分に早く設定しておき、さらに、光フ
ァイバ増幅器１の入力光信号に対する応答速度を考慮し
て設定しておくものとする。
【００７８】図１０を参照して、上記構成における光受
信回路５００の利得制御動作を説明する。図１０中の実
線は光受信回路５００の入力光電力レベル（ｄＢｍ）に
対する光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化を、一点
鎖線は入力光電力レベルに対する光ファイバ増幅器１の
出力光電力レベルの変化を、また二点鎖線は光受信回路
５００の最大受光レベルをそれぞれ示している。
【００７９】光受信回路５００に入力された光信号は、
第３の上記フィードバックループにより、入力光電力レ
ベルの大きさによらず、第３の基準レベルに基づいて、
図１０中の一点鎖線で示すように出力光電力レベルが一
定になるように増幅される。この場合、光ファイバ増幅
器１の利得は図１０中実線で示すように、入力光電力レ
ベルが低下するにつれて制限される。
【００８０】また、入力光信号に光サージを生じるよう
な急激な変動があった場合や、入力断状態から入力光信
号が不用意に入力された場合についても、出力光電力レ
ベルが第４の基準レベル以上に達すると、直ちに、第４
のフィードバックループがこの状態を検知して、出力光
電力レベルが光受信回路５００の最大受光レベル以下に
なるように利得制御を行なう。
【００８１】したがって、上記構成による光受信回路５
００を用いれば、入力光信号が減少しても出力光の電力
レベルが一定なため、光受信回路５００の最大受光レベ
ルを越えることはない。また、第３に実施例の光受信回
路３００と同様に、何等かの理由により入力断状態から
入力光信号が不用意に入力された場合や、入力光信号に
光サージを生じる急激な変動があった場合でも、出力光
電力レベルの上昇を光受信回路５００の最大受光レベル
を越える前に検出して光ファイバ増幅器１の利得制御を
行なうため、光受信回路５００の最大受光レベルを越え
ることはなく、従来に比べて短時間で出力光電力レベル
の上昇を抑制させることが可能なため、光受信回路５０
０が損傷したり、受信電気回路の飽和によって再起動が
不能になってしまうことはない。
【００８２】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例では光ファイバ増幅器
１の出力光信号の電力レベルを検出して光ファイバ増幅
器１の利得を制限するようにしたが、光ファイバ増幅器
１の入力光信号の電力レベルを検出して上記利得を制御
するようにすれば、より早く入力光信号の急激な増加に
追随することが可能となることはいうまでもない。
【００８３】また、以上の実施例では光ファイバ増幅器
１の励起用レーザの駆動電流を変化させることで利得制
御を行う例を挙げて説明したが、他の方法で利得制御を
行なう場合や、あるいは、増幅媒体として半導体を用い
る半導体光ファイバ増幅器を使用しても本発明によって
同様の効果が得られる。
【００８４】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
入力光信号電力レベルが入力断状態から急激に増加した
場合や、入力光信号の電力レベルが低下した場合でも光
受信回路の最大受光レベルを越えないようにし、光受信
回路の損傷を防ぎ、受信電気回路の飽和を防止して再起
動を可能とする光受信回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る第１の実施例の光受信回路を備
える光受信装置の構成を示すブロック回路図である。
【図２】上記第１の実施例の利得制御動作を説明する入
力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得の特性図であ
る。
【図３】この発明に係る第２の実施例の光受信回路を備
える光受信装置の構成を示すブロック回路図である。
【図４】上記第２の実施例の利得制御動作を説明する入
力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得の特性図であ
る。
【図５】この発明に係る第３の実施例の光受信回路を備
える光受信装置の構成を示すブロック回路図である。
【図６】上記第３の実施例の利得制御動作を説明する入
力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得および出力光電
力レベルの特性図である。
【図７】上記第３の実施例の利得制御動作を説明する入
力光および出力光の電力レベル波形図である。
【図８】上記第３の実施例の変形例の構成を示すブロッ
ク回路図である。
【図９】この発明に係る第４の実施例の光受信回路を備
える光受信装置の構成を示すブロック回路図である。
【図１０】上記第４の実施例の利得制御動作を説明する
入力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得および出力光
電力レベルの特性図である。
【図１１】従来の光受信回路を備える光受信装置の構成
を示すブロック回路図である。
【図１２】上記従来の光受信回路の利得制御動作を説明
する入力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得の特性図
である。
【図１３】上記従来の光受信回路の利得制御動作を説明
する入力光および出力光の電力レベル波形図である。
【図１４】上記従来の光受信回路の利得制御動作を説明
する入力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得および出
力光電力レベルの特性図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ増幅器 ２…受光素子 ３…バイアス回路 ４…増幅回路 ５…クロック抽出回路 ６…識別回路 ７…ピーク検出回路 ８、１３…入力断検出回路 ９、１６…誤差増幅回路 １０、１７、１８、２０…利得制御回路 １１、１４…光分岐器 １２…入力レベル検出回路 １５…出力レベル検出回路 １９…光電流検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｇ 3/00

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力光信号を増幅する光増幅器と、 この光増幅器の利得を制御する利得制御回路と、 前記光増幅器の出力する光信号を電気信号に変換する光
    電変換手段と、 この光電変換手段が出力する電気信号のレベルが規定レ
    ベルとなるように前記利得制御回路を通じて前記光増幅
    器の利得を制御する第１の利得制御手段と、 前記入力光信号の入力断を検出する光入力断検出手段
    と、 この手段が入力断を検出したとき前記利得制御回路を通
    じて光増幅器の利得を最大利得より低くなるように制御
    する第２の利得制御手段とを具備する光受信回路。
  2. 【請求項２】 入力光信号を増幅する光増幅器と、 この光増幅器の利得を制御する利得制御回路と、 前記光増幅器の出力する光信号を電気信号に変換する光
    電変換手段と、 前記光電変換手段の前段に設置され前記光増幅器の出力
    する光信号の強度レベルを検出する出力光強度検出手段
    と、 前記強度レベルが規定レベルとなるように前記利得制御
    回路を通じて前記光増幅器の利得を制御する第１の利得
    制御手段と、 前記入力光信号の入力断を検出する光入力断検出手段
    と、 この手段が入力断を検出したとき前記利得制御回路を通
    じて光増幅器の利得を最大利得より低くなるように制御
    する第２の利得制御手段とを具備する光受信回路。
  3. 【請求項３】 前記光入力断検出手段は、前記光電変換
    手段が出力する電気信号のレベルが第１の基準レベル以
    下になることを入力断として検出するようにしたことを
    特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の光受信回
    路。
  4. 【請求項４】 前記光入力断検出手段は、前記光電変換
    手段が出力する電気信号のレベルが前記第１の基準レベ
    ルより高い第２の基準レベル以上になるまで入力断とし
    て検出するようにしたことを特徴とする請求項３に記載
    の光受信回路。
  5. 【請求項５】 前記光電変換手段が出力する電気信号の
    ピークレベルを検出するピークレベル検出手段を備え、 前記光入力断検出手段は、前記ピークレベルが第３の基
    準レベル以下になることを入力断として検出するように
    したことを特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の
    光受信回路。
  6. 【請求項６】 前記光入力断検出手段は、前記光電変換
    手段が出力する電気信号のレベルが前記第３の基準レベ
    ルより高い第４の基準レベル以上になるまで入力断とし
    て検出するようにしたことを特徴とする請求項５に記載
    の光受信回路。
  7. 【請求項７】 前記光入力断検出手段は、前記光増幅器
    が出力する光信号の光強度レベルが第５の基準レベル以
    下になることを光入力断として検出するようにしたこと
    を特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の光受信回
    路。
  8. 【請求項８】 前記光入力断検出手段は、前記光増幅器
    が出力する光信号の光強度レベルが前記第５の基準レベ
    ルより高い第６の基準レベル以上になるまで入力断とし
    て検出するようにしたことを特徴とする請求項７に記載
    の光受信回路。
  9. 【請求項９】 前記光入力断検出手段は、前記光増幅器
    の入力光信号の光強度レベルが第７の基準レベル以下に
    なることを入力断として検出するようにしたことを特徴
    とする請求項１，２のいずれかに記載の光受信回路。
  10. 【請求項１０】 前記光入力断検出手段は、前記光増幅
    器の入力光信号の光強度レベルが前記第７の基準レベル
    より高い第８の基準レベル以上になるまで入力断として
    検出するようにしたことを特徴とする請求項９に記載の
    光受信回路。
  11. 【請求項１１】 前記第２の利得制御手段は、前記光入
    力断検出手段が光入力断検出状態のとき、前記光増幅器
    の利得をゼロに制御するようにしたことを特徴とする請
    求項９に記載の光受信回路。
  12. 【請求項１２】 入力光信号を増幅する光増幅器と、 この光増幅器の利得を制御する利得制御回路と、 前記光増幅器が出力する光信号を電気信号に変換する光
    電変換手段と、 この光電変換手段が出力する電気信号のレベルが規定レ
    ベルとなるように前記利得制御回路を通じて前記光増幅
    器の利得を制御する第１の利得制御手段と、 前記光電変換手段の前段に設置され前記光増幅器が出力
    する光信号の強度レベルを検出する出力光強度検出手段
    と、 前記強度レベルが第１の基準レベルを越えたとき前記利
    得制御回路を通じて光増幅器の利得を制限する第２の利
    得制御手段とを具備する光受信回路。
  13. 【請求項１３】 入力光信号を増幅する光増幅器と、 この光増幅器の利得を制御する利得制御回路と、 前記光増幅器が出力する光信号を電気信号に変換する光
    電変換手段と、 前記光電変換手段にバイアス電圧を印加するバイアス回
    路と、 この光電変換手段が出力する電気信号のレベルが規定レ
    ベルとなるように前記利得制御回路を通じて前記光増幅
    器の利得を制御する第１の利得制御手段と、 前記光増幅器が出力する光信号の強度レベルを前記バイ
    アス回路から前記光電変換手段に流れる光電流量から検
    出する出力光強度検出手段と、 前記強度レベルが第２の基準レベルを越えたとき前記利
    得制御回路を通じて光増幅器の利得を制限する第２の利
    得制御手段とを具備する光受信回路。
  14. 【請求項１４】 入力光信号を増幅する光増幅器と、 この光増幅器の利得を制御する利得制御回路と、 前記光増幅器が出力する光信号を電気信号に変換する光
    電変換手段と、 前記光電変換手段の前段に設置され前記光増幅器が出力
    する光信号の強度レベルを検出する出力光強度検出手段
    と、 前記強度レベルが規定レベルとなるように前記利得制御
    回路を通じて前記光増幅器の利得を制御する第１の利得
    制御手段と、 前記強度レベルが第３の基準レベルを越えたとき前記利
    得制御回路を通じて光増幅器の利得を制限する第２の利
    得制御手段とを具備する光受信回路。
  15. 【請求項１５】 前記出力光強度検出手段に代わり、前
    記光増幅器への入力光信号の強度レベルを検出する入力
    光強度検出手段を備え、 前記第２の利得制御手段は、前記入力光強度検出手段が
    検出する強度レベルが第４の基準レベルを越えたとき前
    記利得制御回路を通じて光増幅器の利得を制限すること
    を特徴とする請求項１２，１４のいずれかに記載の光受
    信回路。
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