JP2006060640A

JP2006060640A - 光受信回路およびその識別閾値制御方法

Info

Publication number: JP2006060640A
Application number: JP2004241896A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Koga; 正古賀; Kenichi Nomura; 健一野村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】長距離伝送によりＡＳＥ雑音は累積によるＳ／Ｎ比の劣化があって良好な信号検出および再生を可能にする光受信回路およびその識別閾値制御方法を提供する。
【解決手段】光ファイバー１５の出力端に光カプラ１０を介して直流光源２０を付加し、この付加される直流光源２０を最適値に調整する。そして、長距離伝送された光信号に直流光源２０の光を重畳した後、光受信器３０の受光素子３００に入力される。この直流光源２０は、誤り訂正回路４０の出力に応じて自動的に制御可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は光受信回路およびその識別閾値制御方法に関し、特に光ファイバーを介して伝送される信号（データ）を電気信号に変換して出力する光受信回路およびその識別閾値制御方法に関する。

光ファイバーは、大容量のデータを高速且つ電磁干渉を受けることなく低ノイズで伝送可能であるので、従来の電気ケーブルを使用する電気伝送に代わる通信手段として光通信が急速に普及しつつある。斯かる光ファイバーを介して
光パルスの有無を「１」「０」に対応させて信号を伝送する光デジタル伝送方式では、光パルスが伝送途中で減衰あるいは雑音による影響を受けても、パルスの有無を識別できれば元の信号を正しく再生できるため、伝送された信号は、受信端において信号処理の利便性等の理由で電気信号に変換される。その目的で使用されるのが光受信回路である。

そこで、光受信器は、光ファイバーからの光入力信号を電気信号に変換した後、増幅器に増幅され、識別再生回路に識別電圧（以下、識別閾値という）を与え、電気信号が「１」であるか「０」であるかを識別して再び元の符号パルスを再生するか、入力信号の大きさ（振幅）に応じてこの識別閾値を調整していた。この識別閾値は、電気信号に変換された波形の形状や振幅の検出や、誤り訂正回路等により受信信号の品質のモニタにより、最適位置に制御されていた。

斯かる光受信回路に関する従来技術は、種々の文献に開示されている。入力するバースト信号間にリセット信号を入力させ、このリセット信号の直後にオフセット信号を入力させることにより、ＡＴＣ回路の識別レベルにオフセットを持たせないことにより最小受信感度を劣化させず且つ無信号時に雑音信号を出力させない光受信方法および装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。１ビット誤りが最小になるように識別レベルを制御する光信号受信制御回路が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１０−８４３１６号公報（第２−３頁、第１図）特開平１０−１４５２９４号公報（第３−４頁、第１図）

図４は、一般的な従来の光受信回路の構成を示すブロック図である。この光受信回路は、光ファイバー１５の出力端に配置された光受信器３０により構成される。光受信器３０は、光ファイバー１５の出力端と位置合わせして配置された受光素子３００、この受光素子３００の受信出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に識別閾値電圧が入力された増幅器３０１、この増幅器３０１の出力が入力され、それぞれデータ出力およびクロック出力を出力する識別回路３０２およびタイミング回路３０３を含んでいる。

光通信では、伝送距離の拡大のために、伝送路中に光増幅器を適当な間隔で挿入している。しかし、光増幅器で発生するＡＳＥ雑音の累積のため、光受信器３０では、精密な識別閾値電圧調整が求められる。ＡＳＥ雑音は、光信号の「１」に重畳されるため、識別閾値電圧を受信直後の最適識別閾値電圧よりも「０」側にずれたところが最適識別閾値電圧となる。図５は、図４に示す光受信器３０の雑音と最適識別閾値電圧の関係を示す説明図（動作波形図）である。図５において、（ａ）は送信波形、（ｂ）は受信波形（送信直後）および（ｃ）は受信波形（長距離伝送後）である。

しかし、従来技術では、電気信号に変換された入力光信号を用いて識別閾値電圧を制御するので、伝送速度が２．５Ｇｂ／ｓを超えるような超高速伝送になるに従い、実現が困難である。また、バランス信号では、増幅器に与える電圧を変えることによる識別閾値を制御することは困難であるという課題を有する。
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、斯かる課題を解消又は軽減する光受信回路およびその閾値制御方法を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため本発明による光受信回路およびその識別閾値制御方法は次のような特徴的な構成を採用している。

（１）光ファイバーから出力される光信号を受信して電気信号に変換し、前記光信号から検出再生したデータおよびクロックを出力する光受信器を含む光受信回路の識別閾値を制御する光受信回路の識別閾値制御方法において、
前記光ファイバーの出力信号に直流光をオフセットして、最適識別閾値を得る光受信回路の識別閾値制御方法。

（２）前記直流光は、前記光ファイバーを介して伝送される光信号と実質的に同じ波長の光である上記（１）の光受信回路の識別閾値制御方法。

（３）前記直流光は、前記光ファイバーの出力端に光カプラを介して挿入される上記（１）又は（２）の光受信回路の識別閾値制御方法。

（４）前記直流光は、誤り訂正回路の出力にて最適値に自動的に制御される上記（１）、（２）又は（３）の光受信回路の識別閾値制御方法。

（５）光ファイバーを介して長距離伝送された光信号を受光素子、増幅器、識別回路およびタイミング回路を含む光受信器にて電気信号に変換してデータおよびクロックを出力する光受信回路において、
直流光を出力する直流光源および光カプラを設け、該光カプラにより前記光ファイバーの出力信号および前記直流光源からの直流光を重畳して前記光受信器に入力される光受信回路。

（６）前記光受信器の出力側に誤り訂正回路を設け、該誤り訂正回路により検出した前記データ出力の誤り率に応じて前記直流光源からの直流光の大きさを制御する上記（５）の光受信回路。

（７）前記直流光源としてＬＤ又はＬＥＤを使用する上記（５）又は（６）の光受信回路。

本発明の光受信回路およびその識別閾値制御方法によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。バランス信号等の電気信号領域で、識別閾値電圧制御が困難な場合でも、識別閾値電圧を最適位置に制御することが可能である。また、入力光信号に直流光源を挿入するものであるために、伝送速度に依存しない（高速伝送の場合でも適応可能である）。また、光ファイバーの出力端近傍に設けられた光カプラと直流光源を付加するのみであるので構成が簡単であり、安価に実現可能である。更に、直流光源は、高価なレーザダイオード（ＬＤ）ではなく、安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することも可能である。

以下、本発明による光受信回路およびその識別閾値制御方法の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。

先ず、図１は、本発明による光受信回路の好適実施例の構成を示すブロック図である。この光受信回路は、光信号を伝送する光ファイバーである伝送路（又は伝送媒体）１５の出力端に接続された光カプラ１０を介して長距離伝送された光入力信号が入力され、データ出力をクロック信号と共に出力するよう構成されている。尚、光カプラ１０には、直流光源２０が接続されている。

図1中に示す光受信器３０は、受光素子３００、増幅器３０１、識別回路３０２およびタイミング回路３０３により構成されている。ここで、光カプラ１０の出力は、受光素子３００に結合されている。受光素子３００の出力は、例えば差動型増幅器（又は比較器）３０１の一方の入力端子に接続され、他方の入力端子には、識別閾値電圧が入力されている。増幅器３０１の出力は、識別回路３０２およびタイミング回路３０３に入力されている。そして、識別回路３０２およびタイミング回路３０３から、それぞれ上述したデータ出力およびクロック出力が得られる。

次に、上述した各構成要素の主要機能を説明する。光カプラ１０は、直流光源２０の光出力と伝送路（又は光ファイバー）１５からの光信号を合波する。直流光源２０は、伝送路からの光信号と略同じ波長の直流光源であって、ＬＤ（半導体レーザー）又はＬＥＤ（発光ダイオード）により構成され、伝送路１５からの光信号にオフセットを与える。

光受信器３０は、伝送路１５からの光信号を電気信号に変換して、データおよびクロックを出力する。受光素子３００は、光信号を電気信号に変換する。増幅器３０１は、受光素子３００の電気信号を識別閾値電圧と比較して「１」又は「０」を出力する。識別回路３０２は、タイミング回路３０３から与えられるタイミングで増幅器３０１の出力を読み込みデータ信号として出力する。タイミング回路３０３は、増幅器３０１の出力からクロックを抽出し、識別回路３０２の読み込みタイミングを与えると共にクロック信号を出力する。

次に、図１に示す光受信回路の動作を、図２の動作波形図を参照して説明する。図１に示す光受信器３０において、光信号は、直流光源２０の光出力と光カプラ１０で合波され、オフセットが与えられる。直流光源２０の光出力は可変であるが、動作説明のために仮に光出力はなしとする。また、識別電圧は、図２（ｂ）に示す如く、送信直後の受信波形における最適識別閾値電圧が与えられているとする。

図２（ｃ）に示す如く、長距離伝送後の受信波形は、「０」よりも「１」により多くの雑音が重畳されるため、送信直後の受信波形における最適識別閾値電圧よりも「０」寄りに設定されなければならない。図１の直流光源２０の光出力を制御して、光信号にオフセットを与えることにより、図２（ｄ）に示す如く、識別閾値電圧を送信直後の受信波形における最適識別閾値電圧よりも「０」寄りに調整することができる。

次に、図３を参照して、本発明による光受信回路の第２実施例について説明する。図３は、本発明の第２実施例による光受信回路の構成を示すブロック図である。

光受信器３０の後段に、誤り訂正回路４０を接続し、誤り訂正回路４０からの誤り検出信号を使用して、制御回路５０により、直流光源２０の光出力を制御すれば、識別閾値電圧を自動的に最適位置に制御することが可能である。

以上、本発明の好適実施例を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変更変形が可能であること、当業者には容易に理解できよう。

本発明による光受信回路の第１実施例の構成を示すブロック図である。図１に示す光受信回路の動作を説明する動作波形図である。本発明による光受信回路の第２実施例の構成を示すブロック図である。従来の一般的な光受信回路の構成を示すブロック図である。図４に示す光受信回路の動作を説明する動作波形図である。

符号の説明

１０光カプラ
１５伝送路（光ファイバー）
２０直流光源
３０光受信器
４０誤り訂正回路
５０制御回路
３００受光素子
３０１増幅器
３０２識別回路
３０３タイミング回路

Claims

光ファイバーから出力される光信号を受信して電気信号に変換し、前記光信号から検出再生したデータおよびクロックを出力する光受信器を含む光受信回路の識別閾値を制御する光受信回路の閾値制御方法において、
前記光ファイバーの出力信号に直流光をオフセットして、最適閾値を得ることを特徴とする光受信回路の閾値制御方法。
前記直流光は、前記光ファイバーを介して伝送される光信号と実質的に同じ波長の光であることを特徴とする請求項１に記載の光受信回路の識別閾値制御方法。
前記直流光は、前記光ファイバーの出力端に光カプラを介して挿入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光受信回路の識別閾値制御方法。
前記直流光は、誤り訂正回路の出力にて最適値に自動的に制御されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光受信回路の識別閾値制御方法。
光ファイバーを介して長距離伝送された光信号を受光素子、増幅器、識別回路およびタイミング回路を含む光受信器にて電気信号に変換してデータおよびクロックを出力する光受信回路において、
直流光を出力する直流光源および光カプラを設け、該光カプラにより前記光ファイバーの出力信号および前記直流光源からの直流光を重畳して前記光受信器に入力されることを特徴とする光受信回路。
前記光受信器の出力側に誤り訂正回路を設け、該誤り訂正回路により検出した前記データ出力の誤り率に応じて前記直流光源からの直流光の大きさを制御することを特徴とする請求項５に記載の光受信回路。
前記直流光源としてＬＤ又はＬＥＤを使用することを特徴とする請求項５又は６に記載の光受信回路。