JP2008160734A - 光受信器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る光受信器は、入力した光信号を電気信号に変換する光電気変換回路と、光電気変換回路から出力された電気信号を増幅する電気増幅器と、光信号の信号情報に応じた閾値を出力する閾値調整回路と、電気増幅器から出力された電気信号の電気振幅と閾値調整回路から出力された閾値とを比較した結果を出力する光信号断検出回路とを有する。
【選択図】図1
Description
ディジタル通信方式を用いた光通信では、”1”のレベル(マーク)が発生する確率(マーク率)が1/2の変調信号において、マークと”0”のレベル(スペース)の雑音分布がそれぞれガウンシアン分布で得られる場合、光受信器の受信感度BERは(1)式で表される。ここで、IDは光受信器の識別レベル、I1はマーク側光強度、I0はスペース側光強度、σ1はマーク側光強度の雑音、σ0はスペース側光強度の雑音を表す。
ここで、ショット雑音σsは(7)式、熱雑音σTは(8)式で表される。qは電子1個当たりの電荷量[C]、Idは受光素子の暗電流[A]、Δfは雑音に寄与する帯域、kBはボルツマン定数、Tは絶対温度、RLは光電気変換回路の帰還抵抗値に相当する負荷抵抗値である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る光受信器を示す構成図である。図示のように、光受信器は、光ファイバ1に接続され、光電気変換回路2と、電気増幅器3と、光信号断検出回路4と、閾値調整回路5とを有する。即ち、実施の形態1に係る光受信器は、閾値調整回路5を有する点が従来の光受信器と異なる。
図2は、本発明の実施の形態2に係る光受信器を示す構成図である。本実施の形態に係る光受信器は、閾値調整回路5が複数のハードウェアスイッチ51から構成される。その他の構成は実施の形態1と同様である。
図3は、本発明の実施の形態3に係る光受信器を示す構成図である。本実施の形態に係る光受信器は、閾値調整回路5が演算回路52と、メモリ53と、DAコンバータ54とから構成される。その他の構成は実施の形態1と同様である。
図4は、本発明の実施の形態4に係る光受信器を示す構成図である。本実施の形態において、光電気変換回路2は、光電気変換素子(受光素子,PD:Photo Diode)の印加電圧端子21と、受光素子22と、電流電圧変換回路23(TIA: Trans-impedance Amplifier)とを有する。ただし、受光素子の印加電圧端子21、受光素子22、TIA23は、一般的な光電気変換回路2を構成する基本ブロックであり、図1から図3に記述される光電気変換回路2に含まれる。また、本実施の形態に係る光受信器は、受光素子に流れる光電流(Photo Current)をモニタする光電力検出回路として、閾値調整回路の入力端子55と、抵抗素子24と、抵抗素子24の両端電圧を増幅する電圧増幅器25と、ADコンバータ26(Analog to Digital converter)とを更に有する。この抵抗素子24、電圧増幅器25及びADコンバータ26にて入力光電力回路を形成する。その他の構成は、実施の形態1,3と同様である。
(1)予め、閾値と光電力調整値とを2次元のマトリクスとした調整閾値テーブルを作成してメモリ53に保存しておく。これにより、演算回路52は入力した信号情報と入力光電力により一意的に調整閾値を抽出する。
(2)調整閾値を出力とする数式を形成し、光電力調整値及び閾値を変数及び/又は係数として前記数式に代入して調整閾値を算出する。
等が考えられる。
これにより、入力光電力を加味した調整閾値の設定が可能になる。入力光電力は、入力信号の直流成分であり、平均受信光電力Pin[W]、変換効率R[A/W]と抵抗素子24の直流抵抗値Re[ohm]と電圧増幅器25の利得A24を用いて(10)式の通りに表せる。
Pin×R×Re×A24・・・・・(10)
図5は、本発明の実施の形態5に係る光受信器を示す構成図である。本実施の形態に係る光受信器は、閾値調整回路の入力端子56と、温度検出素子57(Thermometer)と、ADコンバータ58とを更に有する。その他の構成は実施の形態1,3と同様である。
図6は、本発明の実施の形態6に係る光受信器を示す構成図である。本実施の形態に係る光受信器では、光信号断検出回路4から出力された出力情報を、入力端子59を介して演算回路52に入力する。その他の構成は、実施の形態1,3と同様である。
図8は、本発明の実施の形態7に係る光受信器を示す構成図である。本実施の形態に係る光受信器は、実施の形態4と同様に、抵抗素子24と、電圧増幅器25と、ADコンバータ26と入力端子55とを有し、実施の形態5と同様に、入力端子56と、温度検出素子57と、ADコンバータ58とを有し、実施の形態6と同様に、光信号断検出回路4から出力された出力情報を、入力端子59を介して演算回路52に入力する。その他の構成は、実施の形態1,3と同様である。本実施の形態により、実施の形態1,3〜6と同様の効果を奏する。
(1)予め、閾値、光電力調整値、温度調整値及び出力信号調整値を4次元のマトリクスとした調整閾値テーブルを作成してメモリ53に保存しておく。これにより、演算回路52は入力した信号情報、入力光電力、環境温度及び出力信号により一意的に調整閾値を抽出する。
(2)調整閾値を出力とする数式を形成し、光電力調整値、環境温度、出力信号及び、閾値を変数及び/又は係数として前記数式に代入して調整閾値を算出する。
(3)上記(1)及び(2)の方法を組み合わせる。例えば、調整閾値を出力とする数式を形成し、閾値と光電力調整値からなる2次元マトリクスより出力した1次調整閾値、環境温度及び出力信号を変数及び/又は係数として前記数式に代入して調整閾値を算出する。
等が考えられる。
これにより、同一の光受信器においても、複数の通信プロトコルに対して、環境温度/入力光電力を考慮すると共に、受信感度にも追従した安定した光信号断の検出動作を実現できる。更に、通信プロトコルにより光受信器を交換する必要が無くなり、光通信装置に対する投資コストを抑える事ができる。
2 光電気変換回路
3 電気増幅器
4 光信号断検出回路
5 閾値調整回路
21 受光素子の印加電圧端子(光電気変換回路)
22 受光素子(光電気変換回路)
23 電流電圧変換回路(光電気変換回路)
24 抵抗素子(入力光電力検出回路)
25 電圧増幅器(入力光電力検出回路)
26 ADコンバータ(入力光電力検出回路)
51 ハードウェアスイッチ(閾値調整回路)
52 演算回路(閾値調整回路)
53 メモリ(閾値調整回路)
54 DAコンバータ(閾値調整回路)
55 入力光電力検出回路からの入力端子(閾値調整回路)
56 温度検出回路からの入力端子(閾値調整回路)
57 温度検出素子(温度検出回路)
58 ADコンバータ(温度検出回路)
59 光信号断検出回路からの入力端子(閾値調整回路)
Claims (7)
- 入力した光信号を電気信号に変換する光電気変換回路と、
前記光電気変換回路から出力された電気信号を増幅する電気増幅器と、
前記光信号の信号情報に応じた閾値を出力する閾値調整回路と、
前記電気増幅器から出力された電気信号の電気振幅と前記閾値調整回路から出力された前記閾値とを比較した結果を出力する光信号断検出回路とを有することを特徴とする光受信器。 - 前記閾値調整回路は、入力した前記光信号の信号情報に応じて、予め設定された複数の閾値をそれぞれ切り替えて光信号断検出回路に出力する複数のスイッチを有することを特徴とする請求項1に記載の光受信器。
- 前記閾値調整回路は、
入力した前記光信号の信号情報により一意に決まる複数の閾値を有するメモリと、
前記信号情報に対応する閾値を前記メモリから読み出し、ディジタル値として出力する演算回路と、
前記演算回路から出力されたディジタル値をアナログ値に変換し、前記光信号断検出回路に出力するDAコンバータ(Digital to Analog Converter)とを有することを特徴とする請求項1に記載の光受信器。 - 入力した前記光信号の入力光電力を検出する入力光電力検出回路を更に有し、
前記閾値調整回路は、
入力した前記光信号の信号情報により一意に決まる複数の閾値を有するメモリと、
前記入力光電力に対応して前記閾値を調整する光電力調整値を有するメモリと、
入力した前記信号情報及び前記入力光電力に対応する閾値及び光電力調整値を前記各々のメモリから読み出し、前記光電力調整値による調整閾値をディジタル値として出力する演算回路と、
前記演算回路から出力されたディジタル値をアナログ値に変換し、前記光信号断検出回路に出力するDAコンバータとを有することを特徴とする請求項1に記載の光受信器。 - 前記光電気変換回路の環境温度を検出する温度検出回路を更に有し、
前記閾値調整回路は、
入力した前記光信号の信号情報により一意に決まる複数の閾値を有するメモリと、
前記環境温度に対応して前記閾値を調整する温度調整値を有するメモリと、
入力された前記信号情報及び前記環境温度に対応する閾値及び温度調整値を前記各々のメモリから読み出し、前記温度調整値による調整閾値をディジタル値として出力する演算回路と、
前記演算回路から出力されたディジタル値をアナログ値に変換し、前記光信号断検出回路に出力するDAコンバータとを有することを特徴とする請求項1に記載の光受信器。 - 前記閾値調整回路は光信号断検出回路の出力信号を入力するとともに、
入力した前記光信号の信号情報により一意に決まる複数の閾値を有するメモリと、
前記出力信号に対応して前記閾値を調整する出力信号調整値を有するメモリと、
入力した前記信号情報及び出力信号に対応する閾値及び出力信号調整値を前記各々のメモリから読み出し、前記出力信号調整値による調整閾値をディジタル値として出力する演算回路と、
前記演算回路から出力されたディジタル値をアナログ値に変換し、前記光信号断検出回路に出力するDAコンバータとを有することを特徴とする請求項1に記載の光受信器。 - 入力した前記光信号の入力光電力を検出する入力光電力検出回路と、
前記光電気変換回路の環境温度を検出する温度検出回路とを更に有し、
前記閾値調整回路は光信号断検出回路の出力信号を入力するとともに、
入力した前記光信号の信号情報により一意に決まる複数の閾値を有するメモリと、
前記入力光電力に対応して前記閾値を調整する光電力調整値を有するメモリと、
前記環境温度に対応して前記閾値を調整する温度調整値を有するメモリと、
前記出力信号に対応して前記閾値を調整する出力信号調整値を有するメモリと、
入力された前記信号情報、前記入力光電力、前記環境温度及び前記出力信号に対応する閾値、光電力調整値、温度調整値及び出力信号調整値を前記各々のメモリから読み出し、前記各々の調整値を加味した調整閾値をディジタル値として出力する演算回路と、
前記演算回路から出力されたディジタル値をアナログ値に変換し、前記光信号断検出回路に出力するDAコンバータとを有することを特徴とする請求項1に記載の光受信器。
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