JP2008196875A - 光パワー計測装置及び該装置を備えた光信号受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイナミックレンジを大きくする。
【解決手段】電圧検出回路４及び増幅回路５は、受光素子（ＰＤ）１に流れる電流に比例する電圧である第１の信号Ｅ-mon1を演算装置９に供給し、ＤＣ検波回路６及び増幅回路７は、ＰＤ１に流れる電流に比例するＴＩＡ３からの電圧をエンベロープ検波して得られた第２の信号Ｅ-mon2を、演算装置９に供給する。演算装置９は、第１の信号のレベルと所定の設定値とを対比して、第１の信号レベルが設定値以上の場合に、第１の信号に基づいて得られた光パワー値を選択し、未満の場合に第２の信号に基づいて得られた光パワー値を選択して、計測光パワー値Poutとして出力する。ＴＩＡ３の信号出力ＯＵＴを外部装置に供給することができ、したがって、光信号受信装置として機能しつつ光パワー値を計測することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光パワー計測装置及び該装置を備えた光信号受信装置に関し、より詳細には、入力ポートで受信した光強度変調信号からなる光信号のパワーを高精度に計測することができる光パワー計測装置及び該装置を備えた光信号受信装置に関する。

光信号のパワーを計測する従来例の装置においては、該光信号をフォトダイオード（ＰＤ）で受信し該ＰＤに流れる電流値を検出することにより、該電流値に対応する値として、光パワー計測値を得ている。以下の特許文献１及び２には、このような光パワー計測装置が開示されている。
２００３−３２２５６４号公報 特開平７−１４０００１号公報

従来のＰＤに流れる電流を電流検出抵抗の両端の電圧を検出することにより検出する手法では、ダイナミックレンジが比較的小さい、という問題がある。すなわち、光パワーＰinとＰＤ電流（Ｉ）との関係は、図７に示すように、入力光パワーPinが比較的大きい領域においては、変化分ΔＩ／ΔＰinが大きくかつほぼ線形特性を有しているため比較的高精度で測定することができるが、光パワーが小さい領域においては、光パワーが変化したとしてもＰＤ電流の変化が極めて小さい。したがって、光パワーが相対的に小さい領域では、誤差が大きくなるため測定精度が低下してしまい、結局、光パワーの測定のダイナミックレンジを大きくとることができない。

ところで、特許文献１に記載された光パワーメータは、ダイナミックレンジの拡大を意図して、受光した光パワーのレベルに応じて増幅器の利得を選択するようにしたパワーレンジ切替機能を備えている。しかしながら、このパワーメータは、光分岐器を設けて受光光を分岐し、該分岐光を副測定系でモニタして光パワーのレベルを取得し、これにより、増幅器の利得を選択するように構成されているため、光分岐器が必要であるとともに、副測定系にも受光部及び光パワー計測機能を備える必要がある。
また、特許文献２の光パワー測定装置は、フォトダイオードに流れる電流を、レンジ切替機能を備えたトランス・インピーダンス増幅器により電圧に変換するよう構成されている。したがって、測定のダイナミックレンジの拡大は、トランス・インピーダンス増幅器の利得を制御することにより行われるものであり、よって、特許文献１の従来例と同様な問題がある。

また、従来の光パワー計測装置は、計測装置単体として存在しているものであり、光信号受信装置、すなわち、光信号を受信して該光信号に対応する電気信号を生成して他の装置に通信する装置とは別体の装置として存在している。そのため、光信号受信装置で光信号を受信中に該光信号のパワーを計測しようとする場合、光分岐器等により光信号の一部を取り出し、該分岐された一部の光信号のパワー強度を計測する必要があるため、より小さい光パワーに基づいてその値を測定することになり、結局、測定精度が低下するという問題がある。さらには、光分岐器等が必要となるため、装置の小型化及び低価格化が困難である。
特に、光信号が光強度変調信号である場合、受信環境によって信号のダイナミックレンジが大幅に変動する可能性があるが、従来、光強度変調信号のパワーを、高精度で、しかも小型及び低価格の装置で計測できるようにしたものが存在していない。

本発明は、このような従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、光強度変調信号の光パワーを計測する光パワー計測装置において、ダイナミックレンジが大きい光パワー計測装置を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、ダイナミックレンジの大きい光パワー計測装置を備えた光信号受信装置であって、小型及び低価格の光信号受信装置を提供することである。

上記した目的を達成するために、本発明においては、光強度変調信号である光信号のパワーが大きい領域においてはＰＤ電流検出方式を採用するが、光パワーが小さい領域においては波形ＤＣ検波方式を採用することを主観点としている。
また、本発明においては、トランス・インピーダンス増幅器の出力を光信号受信装置の外部出力及びパワー計測用の信号として用いることにより、光強度変調信号を受信しつつそのパワーも計測することができるようにしたものである。
そして、第１の本発明に係る、受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号のパワーのレベルを計測する光パワー計測装置は、
受光素子に流れる電流に比例する電圧からなる第１の信号を出力する第１の出力手段と、
受光素子に流れる電流をトランス・インピーダンス型増幅器により電圧に変換して第２の信号として出力する第２の出力手段と、
第１の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第１の演算手段と、
第２の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第２の演算手段と、
第１の信号を受け取り、第１の信号のレベルと所定の設定値とを対比して、第１の信号レベルが設定値以上の場合に第１の演算手段の出力を選択し、未満の場合に第２の演算手段の出力を選択して、光パワー計測値として出力する選択手段と
からなることを特徴としている。
上記した第１の本発明に係る光パワー計測装置において、選択手段は更に、第１信号のレベルが設定値以上の場合に第１の演算手段のみを動作させ、第１の信号レベルが設定値未満の場合に第２の演算装置のみを動作させるよう構成されていることが好ましい。

また、第２の本発明に係る、受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号のパワーのレベルを計測する光パワー計測装置は、
受光素子に流れる電流に比例する電圧からなる第１の信号を出力する第１の出力手段と、
受光素子に流れる電流をトランス・インピーダンス型増幅器により電圧に変換して第２の信号として出力する第２の出力手段と、
第１の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第１の演算手段と、
第２の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第２の演算手段と、
第２の信号を受け取り、第２の信号のレベルと所定の設定値とを対比して、第２の信号レベルが設定値以上の場合に第１の演算手段の出力を選択し、未満の場合に第２の演算手段の出力を選択して、光パワー計測値として出力する選択手段と
からなることを特徴としている。
上記した第２の本発明に係る光パワー計測装置において、選択手段は更に、第２信号のレベルが設定値以上の場合に第１の演算手段のみを動作させ、未満の場合に第２の演算装置のみを動作させるよう構成されていることが好ましい。

さらに、第３の本発明に係る、受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号のパワーを計測する光パワー計測装置は、
受光素子に流れる電流に比例する電圧からなる第１の信号を出力する第１の出力手段と、
受光素子に流れる電流をトランス・インピーダンス型増幅器により電圧に変換して第２の信号として出力する第２の出力手段と、
第１の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第１の演算手段と、
第２の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第２の演算手段と、
第１の演算手段によって演算された光パワーのレベルが所定の設定値以上の場合に該光パワーのレベルを選択し、未満の場合に第２の演算手段によって演算された光パワーのレベルを選択して、光パワー計測値として出力する選択手段と
からなることを特徴としている。

さらにまた、第４の本発明に係る、受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号のパワーを計測する光パワー計測装置は、
受光素子に流れる電流に比例する電圧からなる第１の信号を出力する第１の出力手段と、
受光素子に流れる電流をトランス・インピーダンス型増幅器により電圧に変換して第２の信号として出力する第２の出力手段と、
第１の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第１の演算手段と、
第２の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第２の演算手段と、
第２の演算手段によって演算された光パワーのレベルが所定の設定値未満の場合に該光パワーのレベルを選択し、以上の場合に第１の演算手段によって演算された光パワーのレベルを選択して、光パワー計測値として出力する選択手段と
からなることを特徴としている。

上記した第１〜第４の本発明に係る光パワー計測装置において、該装置はさらに、光パワー計測装置の温度を測定する温度検出手段と、検出された温度に基づき、選択手段により出力される光パワー計測値の温度補償を行う温度補償手段とを備えていることが好ましい。また、さらに、第１及び第２の演算手段はそれぞれ、第１及び第２の信号を光パワーのレベルに変換する第１及び第２のテーブルを備え、温度補償手段は、温度に依存して光パワー計測値を較正する第３のテーブルを備えていることが好ましい。また、受光素子で受光する光信号は、デジタル・ビデオ伝送規格の光強度変調信号、又はアナログ・ビデオ信号であることが好ましい。

上記した第１〜数第４の本発明に係るパワー計測装置において、第１の出力手段は平滑回路を備え、光パワー計測装置はさらに、第２の出力手段と第２の演算手段との間に接続され、エンベロープ成分を含む検波を行うＤＣ検波回路を備え、平滑回路及びＤＣ検波回路により、第１及び第２の信号がＤＣ信号として第１及び第２の演算手段にそれぞれ供給されることが好ましい。さらに、第１の出力手段と第１の演算手段との間に接続された第１のアナログ／デジタル変換器と、第２の出力手段と第２の演算手段との間に接続された第２のアナログ／デジタル変換器とを備え、これら変換器により、第１及び第２の信号がデジタル信号として第１及び第２の演算手段にそれぞれ供給されるようにすることが好ましい。

さらに、第５の本発明は、受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号を受信して、該信号に対応する電気信号を出力する光信号受信装置を提供し、該装置は、上記した光パワー計測装置を備え、光信号に対応する電気信号を、第２の出力手段に具備されるトランス・インピーダンス増幅器の出力又はその反転出力として出力することを特徴としている。
第５の本発明に係る光信号受信装置はさらに、トランス・インピーダンス増幅器から出力される、光信号に対応する電気信号を受け取って、その波形を表示する表示手段であって、光パワー計測装置で得られた光パワー計測値も表示できるようにした表示手段を備えていることが好ましい。該表示手段は、ウエーブフォーム・モニタ又はリードアウト・オシロスコープであることが好ましい。

本発明は、上記したように構成されているので、光強度変調信号のパワー測定のダイナミックレンジを大きくすることができ、よって、光パワーが大きい領域から小さい領域まで、誤差を低減して光パワーと線形関係にある検出電圧を得ることが可能となる。
また、本発明によれば、光信号受信装置として機能しつつ、受信した光信号のパワーを計測することができる装置を小型化及び低価格化することができる。

図１は、本発明に係る光パワー計測装置の一実施形態を示す全体ブロック図である。図１において、１は、フォトカプラーの光受信部を構成するフォトダイオード（ＰＤ）であり、光強度変調信号を受信する。光強度変調信号は、例えば、ＳＤ−ＳＤＩ（Standard Definition Serial Digital Interface）、ＨＤ−ＳＤＩ（High Definition Serial Digital Interface）、ＤＶＢ−ＡＳＩ（Digital Video Broadcasting-Asynchronous Serial Interface）信号等のデジタル・ビデオ伝送規格に基づいた信号である。２は電源ＶＣＣとＰＤ１との間に接続され、ＰＤ１に流れる電流に比例する電圧を取り出すための電流検出抵抗（抵抗値が既知）、３は電源ＶＣＣからＰＤ１に流れる電流に対応する電圧を出力するためのトランス・インピーダンス増幅器（ＴＩＡ）であり、非反転出力端子である信号出力端子OUT、及び反転出力端子OUT＊を備えている。ＴＩＡ３の信号出力端子OUTは、ＰＤ１で受信した光信号に対応する電圧信号を他の外部回路装置へ出力するために用いられる。外部回路装置として任意の装置が接続可能であるが、例えばウエーブフォーム・モニタ、リードアウト・オシロスコープ等の波形観測装置であってもよい。そして、外部装置として波形観測装置を接続し、該装置上に、以降で説明する演算装置から得られる光パワー値を表示するようにしてもよい。

４は電流検出抵抗２の両端の電圧を受け取り、結果としてＰＤ１に流れる電流に対応するＤＣ電圧を出力する平滑回路からなる電圧検出回路、５は電圧検出回路４の出力を増幅する増幅回路である。なお、電圧検出回路４の代わりに、電流検出抵抗２による電圧降下に基づいて、該抵抗２に流れる電流と同一の（又は該電流に比例する）電流を再生する電流検出（再生）回路として構成し、増幅回路５を電流に対応する電圧を出力する回路を用いてもよい。
また、６はＴＩＡ３の反転出力端子OUT＊の出力をＤＣ検波するＤＣ検波回路、７はＤＣ検波回路６の出力を増幅する増幅回路である。なお、必要に応じて、反転出力端子OUT＊を外部の回路装置への信号出力用とし、非反転出力端子OUTの出力をＤＣ検波回路６に供給するようにしてもよい。ＤＣ検波回路６は、ＴＩＡ３の出力の平均値又はピーク値を検出して平滑化することにより、入力した光信号のパワー・レベルに対応するＤＣ電圧を出力する。なお、ＤＣ検波回路６は、Peak to Peak 検波よりも、エンベロープ検波を行うよう構成されていることが好ましい。これは、前者の場合、変調度の相違により出力ＤＣ電圧に誤差が生じるからである。
８は光信号受信装置の温度に対応する電圧を出力する温度検出回路である。

９はＣＰＵ等の演算装置であり、増幅回路５及び７からの信号E-mon1及びE-mon2、並びに温度検出回路８からの信号Tempが入力され、これら信号に基づいて演算処理を行うことにより、計測光パワー値Poutを出力する。
なお、演算装置９はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換機能を備えており、それにより、増幅回路５、７及び温度検出回路８から入力される電圧信号がデジタル信号に変換される。演算装置９にＡ／Ｄ変換機能を持たせずに、適宜の箇所にＡ／Ｄ変換器を配置して、演算装置９にデジタル形態で信号が入力されるようにしてもよい。
また、電圧検出回路（平滑回路）４及びＤＣ検波回路６を具備させずに、電流検出抵抗２の両端の電圧及びＴＩＡ３の反転出力OUT＊の電圧出力をＡ／Ｄ変換器によりサンプリングしてデジタル信号とし、これらデジタル信号を演算装置９に入力させるようにしてもよい。

図２−Ａは、PＤ１に入力される光信号のパワーPinと電流検出抵抗２及び電圧検出回路４を介して増幅回路５から出力される電圧信号E-mon1との関係を示すグラフである。なお、上記したように、増幅回路５の出力はＰＤ１を流れる電流値と比例関係にあるから、この図２−Ａのグラフは、図７の光パワーPinとＰＤ１の電流値との関係を示したグラフと実質的に同一である。
図２−Ｂは、図２−Ａのグラフに示した入力光パワーPinと信号E-mon1との関係の温度特性（温度依存性）を示すものであり、太実線は温度Tcが常温２５℃（Tc＝Ta＝２５℃）の場合、細実線は温度Tcが２５℃より高い温度（Tc＞Ta）の場合、点線は温度Tcが２５℃より低い（Tc＜Ta）の場合をそれぞれ示している。

図３−Ａは、ＰＤ１に入力される光信号のパワーPinとＴＩＡ３及びＤＣ検波回路６を介して増幅回路７から得られる電圧信号E-mon2との関係を模式的に示すグラフである。
図３−Ｂは、図３−Ａのグラフに示した入力光パワーPinと信号E-mon2との関係の温度特性を示すものであり、太実線は温度Tcが常温２５℃の場合、細実線はTcが２５℃より高い温度（Tc＞Ta）の場合、点線は温度Tcが２５℃より低い（Tc＜Ta）の場合をそれぞれ示している。

演算装置９は、図１に示すように、初期設定情報記憶ユニット９１及びプログラムユニット９２を備えている。
初期設定情報記憶ユニット９１には、適宜の入力手段を介して必要な初期設定情報が予め入力される。初期設定情報には、第１及び第２のデータテーブル、切替ポイント、温度補償用テーブルが含まれ、それぞれ以下の構成を備え、かつ以下のように使用される。

第１のデータテーブル（E-mon1用）：
信号E-mon1のレベルに対応する光パワーのレベルを検索するための検索テーブルであり、図２−Ａのグラフで表される関数に基づいて光パワー値を出力するように使用される。
第２のデータテーブル（E-mon2用）：
信号E-mon2のレベルに対応する光パワーのレベルを検索するための検索テーブルであり、図３−Ａのグラフで表される関数に基づいて光パワー値を出力するように使用される。

切替ポイント：
第１のデータテーブル及び第２のデータテーブルのいずれからの光パワー値を出力するかを切り替えるために使用される、所定の設定電圧値又は設定光パワー値である。切替ポイントを設定電圧値とする場合、該電圧値は図２−ＡのE-set１（図３−ＡのE-set2）であり、信号E-mon1（信号E-mon2）が該電圧値以上（未満）の場合に第１のデータテーブル（第２のデータテーブル）からの検索値を使用し、該電圧値未満（以上）の場合に第２のデータテーブル（第１のデータテーブル）からの検索値を使用することになる。また、設定光パワー値を使用する場合、該パワー値Power-setは、図２−ＡのPower-set１及び図３−ＡのPower-set2と等しく（Power-set＝Power-set1＝Power-set2）、得られたパワー値Power-mon1（及び信号Power-mon2）が該設定パワー値Power-set以上の場合に第１のデータテーブル（第２のデータテーブル）の検索出力を使用し、該設定パワー値未満の場合に第２のデータテーブル（第１のデータテーブル）の検索出力を使用することになる。

温度補償用テーブル：
図１に示した光信号受信装置の温度（モジュール温度）に対する光パワー値の変化を補償するための検索テーブルであり、図２−Ｂ及び図３−Ｂに示される温度特性、並びに温度検出回路８からの信号Tempに基づき、第１又は第２のデータテーブルを参照して得られた光パワー値を補正するために使用される。
以下の表は、図２−Ｂ及び図３−Ｂに示されるような実測の温度特性に基づいて作成された温度補償テーブルの一例を示している。この表においては、常温２５℃を基準として０℃及び５０℃における補償すべき光パワー値を示しており、信号Tempがこれら以外の温度を表している場合、補間処理により、補償すべき光パワー値を設定すればよい。また、必要に応じて０℃及び５０℃を含んだ又はそれ以外の温度における補償値を温度補償テーブルに記憶してもよい。

上記した初期設定情報は、図１に示した光信号受信装置を予め実機テストすることにより得られ、演算装置９の初期設定情報記憶ユニット９１に予め記憶される。実機テストにおいて、例えば、光信号のパワーを変化させつつ増幅回路５及び７から出力される信号E-mon1及びE-mon2を取得して、図２−Ａ及び図３−Ａに示すような相関関係を得る。そして、これら相関関係に対応する第１及び第２のデータテーブルを作成し、また、これらの相関関係の傾きを演算し、前者の傾きと後者の傾きとの大小関係が反転する点を、切替ポイントとして設定する。温度補償テーブルについても、使用環境での温度範囲を想定し、温度を該範囲で変更させて実機テストを行うことにより、補償のためのテーブルを作成する。
実機テスト及び初期設定情報の格納は、光信号受信装置の工場出荷時等に行ってもよく、また、光信号受信装置の使用時等に適宜行ってもよい。後者の場合、初期設定情報、すなわち、第１のデータテーブル、第２のデータテーブル、切替ポイント、温度補償テーブルのそれぞれを複数、初期設定情報記憶ユニット９１に記憶しておき、使用時等の実機テストのときに得られた適宜のデータサンプルに基づいて、どれを選択すべきかをオペレータが決定するようにしてもよい。

演算装置９のプログラムユニット９２により実行される処理を、図４のフロー図を参照して以下に説明する。なお、上記した初期設定情報は初期設定情報記憶ユニット９１に予め記憶されているものとする。
光信号が入力されてＰＤ１が該光信号で照射されると、上記したように、増幅回路５及び７から、光信号のパワー・レベルに応じて、図２−Ａ及び図３−Ａのグラフで表される信号E-mon1及びE-mon2が出力され、演算装置９に入力される。また、温度検出回路８からの温度信号Tempも演算装置９に入力される。
演算装置９は、ステップＳ１において、これらの信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号とする。以下においては、デジタル信号もアナログ信号と同一の符号で表すことにする。

次いで、ステップＳ２において、信号E-mon1が初期設定情報記憶ユニット９１に格納された切替ポイントである設定電圧E-set1以上であるかどうかを判定する。信号E-mon2を使用する場合には、E-mon2が設定電圧E-set2以上であるかどうかを判定する。判定の結果がYESである場合、ステップＳ３に移行して、第１のデータテーブルを参照し信号E-mon1に対応する光パワー値を得る。一方、ステップＳ２における判定結果がNOである場合はステップＳ４に進み、第２のデータテーブルを参照して信号E-mon2に対応する光パワー値を得る。切替ポイントとして設定電圧E-set2が初期設定情報記憶ユニット９１に格納されている場合、ステップＳ２における判定は、信号E-mon2が設定電圧E-set2以上であるかどうかの判定となり、YESである場合にステップＳ３に、NOである場合にステップＳ４に進むことになる。
その後、ステップＳ５において、温度補償用テーブルを参照して、ステップＳ３又はＳ４で得られた光パワー値と温度を表す信号Tempとにより、該光パワー値を温度補償する。そして、ステップＳ６において、デジタル値のまま又は必要に応じて光パワー値をＤ／Ａ変換してアナログ値として、計測光パワー値Poutとしてモニタ等に出力する。

上記した例においては、切替ポイントを信号E-mon1又はE-mon2と対比するための所定の設定電圧値としたが、上記したように、切替ポイントを第１のデータテーブル又は第２のデータテーブルを参照して得られた光パワーと対比するための所定の設定光パワー値としてもよい。その場合の演算装置９における処理は、図５のフロー図に示すように実行される。
すなわち、ステップＳ１１において入力された信号をＡ／Ｄ変換してから、ステップＳ１からステップＳ１２及びＳ１３の双方を実行して、第１のデータテーブルからE-mon1に対応する光パワー値を検索するとともに、第２のデータテーブルからE-mon２に対応する光パワー値を検索する。次いで、ステップＳ１４において、第１のデータテーブルから得られた光パワー値を設定光パワー値Poｗer-setと対比し、設定光パワー値以上の場合に、ステップＳ１５において、第１のデータテーブルから得られた光パワー値を温度補償し、設定光パワー未満の場合に、ステップＳ１６において、第２のデータテーブルから得られた光パワー値を温度補償する。そして、温度補償された光パワー値を、ステップＳ１７において、計測光パワー値Poutとして出力する。

図６は、本発明に係る光パワー測定装置で実機テストを行い、既知の種々のレベルの光パワーをＰＤ１に照射したときの計測結果を示している。図６において、横軸は入力光パワーPinを示し、縦軸は、演算装置９から出力された光パワー値をＤ／Ａ変換して得られた電圧値すなわち計測パワー値Poutを示している。図６に示すように、広範囲にわたって光パワーと線形関係にある出力電圧を得ることができ、したがって、本発明によれば、光パワー計測のダイナミックレンジを大きくすることができる。
また、本発明によれば、光信号を受信装置で受信しつつ、そのパワー・レベルを計測することができ、しかもその場合に光分岐器等を使用する必要がない。特に、外部回路装置としてウエーブフォーム・モニタ、リードアウト・オシロスコープ等の波形観測装置をＴＩＡ３の出力OUTに接続し、該波形観測装置上に、光信号の波形を表示するとともに、演算装置９から出力される光パワー値を表示するようにした場合、受信した光信号の波形及びパワー値を１つの装置上で観測することが可能となる。当然ながら、波形観測装置等の外部装置に本発明の光パワー計測装置を組み入れてもよい。

本発明に係る、光パワー計測装置を備えた光信号受信装置の全体ブロック図である。 は、図１に示した装置において、ＰＤ１で受光する光信号のパワー・レベルと増幅回路５から演算装置９に入力される電圧信号E-mon1との関係を表すグラフであり、等価的に、ＰＤに入力される光信号のパワー・レベルとＰＤに流れる電流との関係を示している。 図２−Ａのグラフに温度特性を追加したグラフである。 図１に示した装置において、ＰＤ１で受光する光信号のパワー・レベルと増幅回路７から演算装置９に入力される電圧信号E-mon2との関係を表すグラフである。 図２−Ａのグラフに温度特性を追加したグラフである。 図１に示した装置の演算装置９において実行される動作の一形態を示すフロー図である。 図１に示した装置の演算装置９において実行される動作の別の形態を示すフロー図である。 図１に示した装置を用いて実機テストにより光パワーを測定した場合のグラフである。 ＰＤに入力される光信号のパワー・レベルとＰＤに流れる電流との関係を示すグラフである。

Claims (15)

1. 受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号のパワーのレベルを計測する光パワー計測装置において、
   受光素子に流れる電流に比例する電圧からなる第１の信号を出力する第１の出力手段と、
   受光素子に流れる電流をトランス・インピーダンス型増幅器により電圧に変換して第２の信号として出力する第２の出力手段と、
   第１の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第１の演算手段と、
   第２の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第２の演算手段と、
   第１の信号を受け取り、第１の信号のレベルと所定の設定値とを対比して、第１の信号レベルが設定値以上の場合に第１の演算手段の出力を選択し、未満の場合に第２の演算手段の出力を選択して、光パワー計測値として出力する選択手段と
   からなることを特徴とする光パワー計測装置。
2. 請求項１記載の光パワー計測装置において、選択手段は更に、第１信号のレベルが設定値以上の場合に第１の演算手段のみを動作させ、第１の信号レベルが設定値未満の場合に第２の演算装置のみを動作させるよう構成されていることを特徴とする光パワー計測装置。
3. 受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号のパワーのレベルを計測する光パワー計測装置において、
   受光素子に流れる電流に比例する電圧からなる第１の信号を出力する第１の出力手段と、
   受光素子に流れる電流をトランス・インピーダンス型増幅器により電圧に変換して第２の信号として出力する第２の出力手段と、
   第１の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第１の演算手段と、
   第２の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第２の演算手段と、
   第２の信号を受け取り、第２の信号のレベルと所定の設定値とを対比して、第２の信号レベルが設定値以上の場合に第１の演算手段の出力を選択し、未満の場合に第２の演算手段の出力を選択して、光パワー計測値として出力する選択手段と
   からなることを特徴とする光パワー計測装置。
4. 請求項３記載の光パワー計測装置において、選択手段は更に、第２信号のレベルが設定値以上の場合に第１の演算手段のみを動作させ、未満の場合に第２の演算装置のみを動作させるよう構成されていることを特徴とする光パワー計測装置。
5. 受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号のパワーを計測する光パワー計測装置において、
   受光素子に流れる電流に比例する電圧からなる第１の信号を出力する第１の出力手段と、
   受光素子に流れる電流をトランス・インピーダンス型増幅器により電圧に変換して第２の信号として出力する第２の出力手段と、
   第１の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第１の演算手段と、
   第２の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第２の演算手段と、
   第１の演算手段によって演算された光パワーのレベルが所定の設定値以上の場合に該光パワーのレベルを選択し、未満の場合に第２の演算手段によって演算された光パワーのレベルを選択して、光パワー計測値として出力する選択手段と
   からなることを特徴とする光パワー計測装置。
6. 受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号のパワーを計測する光パワー計測装置において、
   受光素子に流れる電流に比例する電圧からなる第１の信号を出力する第１の出力手段と、
   受光素子に流れる電流をトランス・インピーダンス型増幅器により電圧に変換して第２の信号として出力する第２の出力手段と、
   第１の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第１の演算手段と、
   第２の信号を受け取り、該信号に対応する光パワーのレベルを演算する第２の演算手段と、
   第２の演算手段によって演算された光パワーのレベルが所定の設定値未満の場合に該光パワーのレベルを選択し、以上の場合に第１の演算手段によって演算された光パワーのレベルを選択して、光パワー計測値として出力する選択手段と
   からなることを特徴とする光パワー計測装置。
7. 請求項１〜６いずれかに記載の光パワー計測装置において、該装置はさらに、
   光パワー計測装置の温度を測定する温度検出手段と、
   検出された温度に基づき、選択手段により出力される光パワー計測値の温度補償を行う温度補償手段と
   を備えていることを特徴とする光パワー計測装置。
8. 請求項１〜７いずれかの光パワー計測装置において、
   第１及び第２の演算手段はそれぞれ、第１及び第２の信号を光パワーのレベルに変換する第１及び第２のテーブルを備え、
   温度補償手段は、温度に依存して光パワー計測値を較正する第３のテーブルを備えている
   ことを特徴とする光パワー計測装置。
9. 請求項１〜８いずれかに記載の光パワー計測装置において、受光素子で受光する光信号は、デジタル・ビデオ伝送規格の光強度変調信号であることを特徴とする光パワー計測装置。
10. 請求項１〜８いずれかに記載の光パワー計測装置において、受光素子で受光する光信号は、アナログ・ビデオ信号であることを特徴とする光パワー計測装置。
11. 請求項１〜１０いずれかに記載の光パワー計測装置において、
    第１の出力手段は平滑回路を備え、
    光パワー計測装置はさらに、第２の出力手段と第２の演算手段との間に接続され、エンベロープ成分を含む検波を行うＤＣ検波回路を備え、
    平滑回路及びＤＣ検波回路により、第１及び第２の信号がＤＣ信号として第１及び第２の演算手段にそれぞれ供給されることを特徴とする光パワー計測装置。
12. 請求項１〜１０いずれかに記載の光パワー計測装置において、該装置はさらに、
    第１の出力手段と第１の演算手段との間に接続された第１のアナログ／デジタル変換器と、
    第２の出力手段と第２の演算手段との間に接続された第２のアナログ／デジタル変換器と
    を備え、これら変換器により、第１及び第２の信号がデジタル信号として第１及び第２の演算手段にそれぞれ供給されることを特徴とする光パワー計測装置。
13. 受光素子で受光した光強度変調信号からなる光信号を受信して、該信号に対応する電気信号を出力する光信号受信装置において、請求項１〜１２いずれかの光パワー計測装置を備え、光信号に対応する電気信号を、第２の出力手段に具備されるトランス・インピーダンス増幅器の出力又はその反転出力として出力することを特徴とする光信号受信装置。
14. 請求項１３記載の光信号受信装置において、該装置はさらに、
    トランス・インピーダンス増幅器から出力される、光信号に対応する電気信号を受け取って、その波形を表示する表示手段であって、光パワー計測装置で得られた光パワー計測値も表示できるようにした表示手段
    を備えていることを特徴とする光信号受信装置。
15. 請求項１４記載の光信号受信装置において、表示手段は、ウエーブフォーム・モニタ又はリードアウト・オシロスコープであることを特徴とする光信号受信装置。

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