JP2008245263A - 光伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置の小型化と低コスト化を達成でき、安定して通信することが可能な光伝送装置の提供。
【解決手段】機器間、ボード間、ボード内等、比較的短距離を光通信によって情報伝達する光伝送装置において、少なくとも光送信部と、光受信部と、光伝送媒体と、受信光強度の変動量を検知する手段と、前記変動量を光送信部にフィードバックする手段とを有することを特徴とする光伝送装置。
【選択図】図5
【解決手段】機器間、ボード間、ボード内等、比較的短距離を光通信によって情報伝達する光伝送装置において、少なくとも光送信部と、光受信部と、光伝送媒体と、受信光強度の変動量を検知する手段と、前記変動量を光送信部にフィードバックする手段とを有することを特徴とする光伝送装置。
【選択図】図5
Description
本発明は、機器内や機器間といった比較的短い距離を、光通信によって情報伝送するための光半導体と伝送素子を備えた光伝送装置に関する。このような短距離の光通信は、サーバ・ルータなど高速伝送装置、自動車等の車両内の映像伝送、携帯電話、業務用複写機、次世代ゲーム機といった分野に適用される。
光伝送装置は、光送信部と、光受信部と、これらを光学的に結合している光伝送路とを備えて構成されている。光送信部は、レーザダイオード(以下、LDと略記する場合がある。)などの発光素子や、その発光を制御するレーザ駆動ICなどの駆動回路等を備え、光受信部は、フォトダイオード(以下、PDと略記する場合がある。)などの受光素子、プリアンプIC、リミッティングアンプIC等を備えている。また光伝送路としては、高分子導波路や石英ガラス系光ファイバが用いられている。
光伝送装置の典型的な動作は、外部からの信号入力に対し、レーザ駆動ICはレーザダイオードへの供給電流を変化させ、レーザダイオードはそれに応じて変化する光を出力する。フォトダイオードは、光を受信して、その受光レベルに応じた電流を発生し、プリアンプICはその入力信号を電圧に変換し、受信信号として出力する。
光伝送装置の典型的な動作は、外部からの信号入力に対し、レーザ駆動ICはレーザダイオードへの供給電流を変化させ、レーザダイオードはそれに応じて変化する光を出力する。フォトダイオードは、光を受信して、その受光レベルに応じた電流を発生し、プリアンプICはその入力信号を電圧に変換し、受信信号として出力する。
光伝送装置において、レーザダイオードは、光出力が経年劣化するほか、温度に対する出力変動が大きいので、安定な通信を可能にするため、様々な手段が採られていた。
図1に示す光送信部11は、入力信号に応じて発光素子14を駆動させる駆動回路13と、レーザダイオードなどの発光素子14と、発光素子14からの光を伝送する光伝送路12と、発光素子14の近傍に設けられ、発光の一部を受光するモニター用のフォトダイオードなどの受光素子17と、受光素子17に接続されたI−V変換回路16及び差分回路15とを備えている。この光送信部11は、発光素子14近傍の受光素子17で発光光量の変動を検知し、レーザ駆動を制御するようになっている。このような構造は、例えば、特許文献1に開示されている。
図2に示す光送信部21は、駆動回路23と、発光素子24と、光伝送路22と、発光素子24の温度を検知する温度検知手段25とを備えている。この光送信部21は、発光素子24の温度変動を検知し、レーザ駆動を制御するようになっている。このような構造は、例えば、特許文献2に開示されている。
図3に示す光受信部31は、光伝送路32と、受光素子33と、該受光素子33からの出力信号を変換するI−V変換回路34と、該I−V変換回路34からの出力信号の変動を検出するレベル検出器35及び差分回路36とを備えている。この光受信部31は、受信信号の変動に応じて増幅するAGC回路(Auto Gain Control)を備え、安定した信号レベルを維持するようになっている。このような構造は、例えば、特許文献3に開示されている。
図4に示す光受信部41は、光伝送路42と、受光素子43と、I−V変換回路44と、リミットアンプ45とを備えている。この光受信部41は、出力信号を増幅するリミットアンプ45を備え、受光レベルの変動によらず、信号を大きく増幅してある規定値に飽和させることで安定な信号レベルを維持するようになっている。このような構造は、例えば、非特許文献1に開示されている。
特開平5−206547号公報
特開平10−41575号公報
特開2003−318681号公報
http://www.sigma-links.com/ 2.125Gbps Multi-rate LC SFF Transceiver
図1に示す光送信部11は、入力信号に応じて発光素子14を駆動させる駆動回路13と、レーザダイオードなどの発光素子14と、発光素子14からの光を伝送する光伝送路12と、発光素子14の近傍に設けられ、発光の一部を受光するモニター用のフォトダイオードなどの受光素子17と、受光素子17に接続されたI−V変換回路16及び差分回路15とを備えている。この光送信部11は、発光素子14近傍の受光素子17で発光光量の変動を検知し、レーザ駆動を制御するようになっている。このような構造は、例えば、特許文献1に開示されている。
図2に示す光送信部21は、駆動回路23と、発光素子24と、光伝送路22と、発光素子24の温度を検知する温度検知手段25とを備えている。この光送信部21は、発光素子24の温度変動を検知し、レーザ駆動を制御するようになっている。このような構造は、例えば、特許文献2に開示されている。
図3に示す光受信部31は、光伝送路32と、受光素子33と、該受光素子33からの出力信号を変換するI−V変換回路34と、該I−V変換回路34からの出力信号の変動を検出するレベル検出器35及び差分回路36とを備えている。この光受信部31は、受信信号の変動に応じて増幅するAGC回路(Auto Gain Control)を備え、安定した信号レベルを維持するようになっている。このような構造は、例えば、特許文献3に開示されている。
図4に示す光受信部41は、光伝送路42と、受光素子43と、I−V変換回路44と、リミットアンプ45とを備えている。この光受信部41は、出力信号を増幅するリミットアンプ45を備え、受光レベルの変動によらず、信号を大きく増幅してある規定値に飽和させることで安定な信号レベルを維持するようになっている。このような構造は、例えば、非特許文献1に開示されている。
しかしながら、前述した従来技術には、次のような問題がある。
特許文献1に開示されたように、高分子光導波路にLDが搭載されたような光電気複合回路では、モニターPDを実装するエリアが通常は得られない上に、モニターPDの出力に対してプリアンプICが必要となり、コスト高になる問題がある。
特許文献2に開示された装置では、温度検知手段を別途用意する必要があり、コスト高になる。また、LDの経年劣化に対しては効果がない。
特許文献3に開示された装置に用いられているアンプ回路は、広いダイナミックレンジを有する必要があり、常に過剰なゲインを準備するため電力を多く消費する問題がある。
非特許文献1に開示された装置では、最小信号レベルに合わせた過剰な増幅率を有しているので、通常使用時には電力を多く消費する問題がある。
特許文献1に開示されたように、高分子光導波路にLDが搭載されたような光電気複合回路では、モニターPDを実装するエリアが通常は得られない上に、モニターPDの出力に対してプリアンプICが必要となり、コスト高になる問題がある。
特許文献2に開示された装置では、温度検知手段を別途用意する必要があり、コスト高になる。また、LDの経年劣化に対しては効果がない。
特許文献3に開示された装置に用いられているアンプ回路は、広いダイナミックレンジを有する必要があり、常に過剰なゲインを準備するため電力を多く消費する問題がある。
非特許文献1に開示された装置では、最小信号レベルに合わせた過剰な増幅率を有しているので、通常使用時には電力を多く消費する問題がある。
以上のような例を挙げたが、機器内や機器間といった比較的短い距離に適用される光伝送装置には、小型化、低コスト化の他に、形状にも様々な制約があるのが普通であり、実際には殆ど前述したような対策は講じられていない。
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、装置の小型化と低コスト化を達成でき、安定して通信することが可能な光伝送装置の提供を目的とする。
前記目的を達成するため、本発明は、機器間、ボード間、ボード内等、比較的短距離を光通信によって情報伝達する光伝送装置において、少なくとも光送信部と、光受信部と、光伝送媒体と、受信光強度の変動量を検知する手段と、前記変動量を光送信部にフィードバックする手段とを有することを特徴とする光伝送装置を提供する。
本発明の光伝送装置において、光受信部における受信光強度の変動量を、その光を発した光送信部に対してフィードバックすることが好ましい。
本発明の光伝送装置において、受信光強度の変動量を検知する手段が、光受信部の信号電圧と予め定めた電圧との誤差を算出する回路であることが好ましい。
本発明の光伝送装置において、受信光強度の変動量をフィードバックする手段が、電気有線信号、電気無線信号のいずれか一方又は両方の信号伝送手段であることが好ましい。
本発明の光伝送装置において、光送信部が、少なくとも発光素子と素子駆動回路とを含み、対応する光受信部からのフィードバックを受けて発光素子を駆動するものであることが好ましい。
本発明の光伝送装置において、光受信部が、少なくとも受光素子と、電流−電圧変換回路とを含み、信号電圧を差分回路に伝達する手段を含むことが好ましい。
本発明の光伝送装置において、光伝送媒体が、光ファイバ、光導波路、空気のいずれかであることが好ましい。
本発明の光伝送装置において、前記光伝送媒体として光ファイバを用い、該光ファイバの外周に被覆してなる金属を、前記受信光強度の変動量をフィードバックする手段とすることが好ましい。
本発明の光伝送装置において、前記光伝送媒体として高分子光導波路を用い、該高分子光導波路の表面及び/又は内部に形成してなる金属膜を、前記受信光強度の変動量をフィードバックする手段とすることが好ましい。
本発明の光伝送装置において、前記光伝送媒体として基板上に形成してなる光導波路を用い、さらに該基板上に形成してなる電気伝送媒体を、前記受信光強度の変動量をフィードバックする手段とすることが好ましい。
本発明の光伝送装置において、前記光伝送媒体である光ファイバと、前記受信光強度の変動量をフィードバックする手段である電線とが複合化された光電気複合ケーブルを用いることが好ましい。
本発明によれば、装置の小型化と低コスト化を達成でき、安定して通信することが可能な光伝送装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図5は、本発明の光伝送装置の一実施形態を示す構成図である。本実施形態の光伝送装置は、比較的近距離の光インタコネクトシステム等に用いられ、光送信部51と、光受信部53と、これらを光学的に接続している光伝送路52と、受信光強度の変動量を検知する光強度変動検知部54を有するフィードバック手段とを備えて構成されている。
図5は、本発明の光伝送装置の一実施形態を示す構成図である。本実施形態の光伝送装置は、比較的近距離の光インタコネクトシステム等に用いられ、光送信部51と、光受信部53と、これらを光学的に接続している光伝送路52と、受信光強度の変動量を検知する光強度変動検知部54を有するフィードバック手段とを備えて構成されている。
光送信部51は、LD等の発光素子51Bと、入力信号に基づいて発光素子51Bの駆動電力を調整する駆動回路51Aとを備えている。
光受信部53は、PD等の受光素子53Aと、該受光素子53Aの受信信号を変換する電流−電圧変換回路(以下、I−V変換回路と記す。)53Bとを備えている。
光伝送路52は、光ファイバ、光導波路、空気のいずれかである。この光伝送路52を予め規定しておくことで光損失が事前に予測され、送受信部に過剰なダイナミックレンジを持たせる必要が無く、コストが低減される。
光受信部53は、PD等の受光素子53Aと、該受光素子53Aの受信信号を変換する電流−電圧変換回路(以下、I−V変換回路と記す。)53Bとを備えている。
光伝送路52は、光ファイバ、光導波路、空気のいずれかである。この光伝送路52を予め規定しておくことで光損失が事前に予測され、送受信部に過剰なダイナミックレンジを持たせる必要が無く、コストが低減される。
前記フィードバック手段の光強度変動検知部54は、レベル検出器54Bと差分回路54Aとを有し、光強度変動検知部54によって受信光強度の変動量を検知し、その変動量を光送信部51にフィードバックするように構成されている。本実施形態の光伝送装置は、このフィードバック手段を設けたことにより、構成要素(特に発光素子)の経年変化や、周囲環境変化に対しても、設計時の光出力を維持させることが可能となり、長期にわたり安定した伝送が可能になる。
また、本実施形態の光伝送装置では、光受信部53における受信光強度の変動量を、フィードバック手段の光強度変動検知部54により検知し、このデータを直接の送受信関係にある光送信部51に対してフィードバックする構成としたので、光送信部51と光受信部53とが連携した出力制御が可能になり、従来の余分な回路が省かれ、低コスト化を達成できると共に、低消費電力化も達成できる。
本実施形態の光伝送装置において、受信光強度の変動量を検知する手段である光強度変動検知部54が、光受信部53の信号電圧を検出するレベル検出器54Bと、光受信部53の信号電圧と予め定めた電圧との誤差を算出する差分回路54Aとを有することが好ましい。この種の回路は、構成が簡単で消費電力が少なく、誤差電圧を負帰還する用途に適している。
本実施形態の光伝送装置において、受信光強度の変動量をフィードバックする手段が、電気有線信号、電気無線信号のいずれか一方又は両方の信号伝送手段であることが好ましい。
電気有線信号を用いる場合は、構成が簡便で低コスト化に有利である。電気無線信号を用いる場合は、配線を省略することが可能となり、取り扱い上のメリットが多い。
電気有線信号を用いる場合は、構成が簡便で低コスト化に有利である。電気無線信号を用いる場合は、配線を省略することが可能となり、取り扱い上のメリットが多い。
本実施形態の光伝送装置において、光送信部51は、少なくとも発光素子51Bと駆動回路51Aとを含み、対応する光受信部53からのフィードバックを受けて発光素子51Bを駆動する構造になっている。このように、駆動回路51Aが、光受信部53からの光量に応じたフィードバックを受けて発光素子51Bを駆動するので、送受信の系の中で安定した送受信が可能になる。
本実施形態の光伝送装置において、光受信部53は、少なくとも受光素子53Aと、I−V変換回路53Bとを含み、受信した信号電圧を差分回路54Aに伝達する手段を含む構成になっている。このように、I−V変換回路53Bから出力される信号電圧を、外部出力部だけでなく差分回路54Aにも送ることで、直接の受信信号強度をフィードバックに用いることができ、光量制御を精密に行うことができる。
本実施形態の光伝送装置において、光伝送媒体52は、光ファイバ、光導波路、空気のいずれかを用いることができる。光ファイバは、石英ガラス系光ファイバ、多成分ガラス光ファイバ、プラスチック光ファイバなどのいずれを用いても良い。光ファイバは、一般に長い距離を低損失で光伝送可能な媒体なので、これを用いることで光送信部51・光受信部53のダイナミックレンジを狭く抑えることが可能となり、低コスト化を達成できる。光導波路は、高分子光導波路、石英ガラス系光導波路、誘電体光導波路など、いずれを用いても良い。光導波路は、高密度に配線を実装できるほか、光スイッチ、光合分岐といった機能を持たせることが可能なので、光伝送装置を高機能化するのに好適である。更には、空気を光伝送媒体にしても良い。光伝送媒体が空気であれば、光伝送媒体にかかるコストを無くすことができ、光伝送媒体の取り扱いに気をつかうこともなく、便利である。
図6を参照して本発明に係る光伝送装置の実施例1を説明する。
光送信部61は、発光素子61Bと駆動回路61Aとを備え、この光送信部61は外部からの信号入力を得て、発光素子61Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部63は、受光素子63AとI−V変換回路63Bとを備え、受光信号を得て受光素子63Aは受光電流を発生し、I−V変換回路はそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部63には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器63Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路63Dとを含む。
発光素子61Bと受光素子63Aとは、石英系光ファイバ62を用いて光学的に接続され、光受信部63の差分回路63Dと光送信部61の駆動回路61Aとは、被覆付電線(フィードバック手段)により電気的に接続されている。
光送信部61は、発光素子61Bと駆動回路61Aとを備え、この光送信部61は外部からの信号入力を得て、発光素子61Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部63は、受光素子63AとI−V変換回路63Bとを備え、受光信号を得て受光素子63Aは受光電流を発生し、I−V変換回路はそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部63には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器63Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路63Dとを含む。
発光素子61Bと受光素子63Aとは、石英系光ファイバ62を用いて光学的に接続され、光受信部63の差分回路63Dと光送信部61の駆動回路61Aとは、被覆付電線(フィードバック手段)により電気的に接続されている。
本実施例1では、光送信部61に光出力を検知するモニター受光素子を搭載する必要はなく、素子コストの低減と設計上の自由度が確保される。受光素子63Aから発生しI−V変換された受光電圧は、差分回路63Dにより参照電圧と比較され、被覆付電線により差分情報が駆動回路に送られる。よって、受信光の強度変化を発光素子61Bの駆動に直接反映できるので、光素子劣化や温度変化に対しても、安定した送受信を行うことができる。
図7を参照して本発明に係る光伝送装置の実施例2を説明する。
光送信部71は、発光素子71Bと駆動回路71Aとを備え、この光送信部71は外部からの信号入力を得て、発光素子71Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また光送信部71には、光受信部73より入力された受光電圧のレベルを検知するレベル検出器71Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路71Dとを含む。
光受信部73は、受光素子73AとI−V変換回路73Bとを備え、受光信号を得て受光素子73Aは受光電流を発生し、I−V変換回路73Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
本実施例では、発光素子71Bと受光素子73Aとが高分子光導波路72を用いて光学的に接続されている。この高分子光導波路72としては、具体的に、高分子導波路型の1×4光スプリッタを用いており、該スプリッタの入射端及び1箇所の出射端とに発光素子71Bと受光素子73Aとが光学的に接続されている(図示せず)。
光受信部73のI−V変換回路73Bと光送信部71のレベル検出器71C及び差分回路71Dとは、被覆付電線74により電気的に接続されている。
光送信部71は、発光素子71Bと駆動回路71Aとを備え、この光送信部71は外部からの信号入力を得て、発光素子71Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また光送信部71には、光受信部73より入力された受光電圧のレベルを検知するレベル検出器71Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路71Dとを含む。
光受信部73は、受光素子73AとI−V変換回路73Bとを備え、受光信号を得て受光素子73Aは受光電流を発生し、I−V変換回路73Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
本実施例では、発光素子71Bと受光素子73Aとが高分子光導波路72を用いて光学的に接続されている。この高分子光導波路72としては、具体的に、高分子導波路型の1×4光スプリッタを用いており、該スプリッタの入射端及び1箇所の出射端とに発光素子71Bと受光素子73Aとが光学的に接続されている(図示せず)。
光受信部73のI−V変換回路73Bと光送信部71のレベル検出器71C及び差分回路71Dとは、被覆付電線74により電気的に接続されている。
本実施例2では、光受信部71に光出力を増幅するアンプICを搭載する必要はなく、素子コストの低減と設計上の自由度が確保される。受光素子73Aから発生しI−V変換された受光電圧は、被覆付電線74により差分回路71Dに送られ、差分回路71Dにより参照電圧と比較され、差分情報が駆動回路71Aに送られる。よって、光分岐により最高でも元の信号光の1/4に受光パワーが低下している1×4光スプリッターにおいても、受信光の強度変化を発光素子の駆動に直接反映できるので、光量低下を防ぐことができ、光素子劣化や温度変化に対しても、安定した送受信を行うことができる。
図8を参照して本発明に係る光伝送装置の実施例3を説明する。
光送信部81は、発光素子81Bと駆動回路81Aとを備え、この光送信部81は外部からの信号入力を得て、発光素子81Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。更に、フィードバック信号を受けるアンテナと復調回路81Cを含んでいる。
光受信部83は、受光素子83AとI−V変換回路83Bとを備え、受光信号を得て受光素子83Aは受光電流を発生し、I−V変換回路83Bはそれを受光電圧に変換する。
電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部83には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器83Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路83Dと、その差分電圧を電波として発振するための変調機83Eとアンテナとを含む。
発光素子81Bと受光素子83Aとは、石英系光ファイバ82を用いて光学的に接続され、光受信部83の差分回路83Dと光送信部81の駆動回路81Aとは、物理的には接続されていないが、アンテナを通して電気無線で送受信が可能である。
光送信部81は、発光素子81Bと駆動回路81Aとを備え、この光送信部81は外部からの信号入力を得て、発光素子81Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。更に、フィードバック信号を受けるアンテナと復調回路81Cを含んでいる。
光受信部83は、受光素子83AとI−V変換回路83Bとを備え、受光信号を得て受光素子83Aは受光電流を発生し、I−V変換回路83Bはそれを受光電圧に変換する。
電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部83には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器83Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路83Dと、その差分電圧を電波として発振するための変調機83Eとアンテナとを含む。
発光素子81Bと受光素子83Aとは、石英系光ファイバ82を用いて光学的に接続され、光受信部83の差分回路83Dと光送信部81の駆動回路81Aとは、物理的には接続されていないが、アンテナを通して電気無線で送受信が可能である。
本実施例3では、光送信部81に光出力を検知するモニター受光素子を搭載する必要はなく、素子コストの低減と設計上の自由度が確保される。受光素子83Aから発生しI−V変換された受光電圧は、差分回路83Dにより参照電圧と比較され、電波により該差分情報が駆動回路81Aに送られる。よって、受信光の強度変化を発光素子の駆動に直接反映できるので、光素子劣化や温度変化に対しても、安定した送受信を行うことができる上に、配線を省略できるので、機器に組み込まれる際の配置に自由度を与えることができ、低コスト化に寄与する。
図9を参照して本発明に係る光伝送装置の実施例4を説明する。
光送信部91は、発光素子91Bと駆動回路91Aとを備え、この光送信部91は外部からの信号入力を得て、発光素子91Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。更に、フィードバック信号を受けるアンテナと復調回路91Cを含んでいる。
光受信部92は、受光素子92AとI−V変換回路92Bとを備え、受光信号を得て受光素子92Aは受光電流を発生し、I−V変換回路92Bはそれを受光電圧に変換する。
電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部92には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器92Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路92Dと、その差分電圧を電波として発振するための変調機92Eとアンテナとを含む。
発光素子91Bと受光素子92Aとは、集光する手段を備えたパッケージ内に配置され、互いに空間を通し(空気を光伝送媒体として)光学的に接続されている。光受信部92の差分回路92Dと光送信部91の駆動回路91Aとは、物理的には接続されていないが、アンテナを通して電気無線で送受信が可能である。
光送信部91は、発光素子91Bと駆動回路91Aとを備え、この光送信部91は外部からの信号入力を得て、発光素子91Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。更に、フィードバック信号を受けるアンテナと復調回路91Cを含んでいる。
光受信部92は、受光素子92AとI−V変換回路92Bとを備え、受光信号を得て受光素子92Aは受光電流を発生し、I−V変換回路92Bはそれを受光電圧に変換する。
電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部92には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器92Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路92Dと、その差分電圧を電波として発振するための変調機92Eとアンテナとを含む。
発光素子91Bと受光素子92Aとは、集光する手段を備えたパッケージ内に配置され、互いに空間を通し(空気を光伝送媒体として)光学的に接続されている。光受信部92の差分回路92Dと光送信部91の駆動回路91Aとは、物理的には接続されていないが、アンテナを通して電気無線で送受信が可能である。
本実施例4では、光送信部91に光出力を検知するモニター受光素子を搭載する必要はなく、素子コストの低減と設計上の自由度が確保される。受光素子92Aから発生しI−V変換された受光電圧は、差分回路92Dにより参照電圧と比較され、電波により該差分情報が駆動回路91Aに送られる。よって、受信光の強度変化を発光素子の駆動に直接反映できるので、光素子劣化や温度変化に対しても、安定した送受信を行うことができる上に、配線を省略できるので、機器に組み込まれる際の配置に自由度を与えることができ、低コスト化に寄与する。
図10を参照して本発明に係る光伝送装置の実施例5を説明する。
光送信部101は、発光素子101Bと駆動回路101Aとを備え、この光送信部101は外部からの信号入力を得て、発光素子101Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部103は、受光素子103AとI−V変換回路103Bとを備え、受光信号を得て受光素子103Aは受光電流を発生し、I−V変換回路103Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部103には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器103Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路103Dとを含む。
発光素子101Bと受光素子103Aとは、外周に金属が被覆された光ファイバ102の光ファイバ部102Aを用いて光学的に接続され、光受信部103の差分回路103Dと光送信部101の駆動回路101Aとは、前記光ファイバ102の金属被覆部102Bにより電気的に接続されている。
光送信部101は、発光素子101Bと駆動回路101Aとを備え、この光送信部101は外部からの信号入力を得て、発光素子101Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部103は、受光素子103AとI−V変換回路103Bとを備え、受光信号を得て受光素子103Aは受光電流を発生し、I−V変換回路103Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部103には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器103Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路103Dとを含む。
発光素子101Bと受光素子103Aとは、外周に金属が被覆された光ファイバ102の光ファイバ部102Aを用いて光学的に接続され、光受信部103の差分回路103Dと光送信部101の駆動回路101Aとは、前記光ファイバ102の金属被覆部102Bにより電気的に接続されている。
本実施例5では、光送信部101に光出力を検知するモニター受光素子を搭載する必要はなく、素子コストの低減と設計上の自由度が確保される。受光素子103Aから発生しI−V変換された受光電圧は、差分回路103Dにより参照電圧と比較され、金属被覆部102Bにより差分情報が駆動回路101Aに送られる。よって、受信光の強度変化を発光素子101Bの駆動に直接反映できるので、光素子劣化や温度変化に対しても、安定した送受信を行うことができる上に、光伝送と受信信号強度のフィードバックを前記光ファイバ102だけで行うので、必要な配線数が削減され、低価格化が実現できる。
図11を参照して本発明に係る光伝送装置の実施例6を説明する。
光送信部111は、発光素子111Bと駆動回路111Aとを備え、この光送信部111は外部からの信号入力を得て、発光素子111Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部113は、受光素子113AとI−V変換回路113Bとを備え、受光信号を得て受光素子113Aは受光電流を発生し、I−V変換回路113Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部113には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器113Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路113Dとを含む。
発光素子111Bと受光素子113Aとは、金属膜が形成された高分子光導波路112の光導波路部112Aを用いて光学的に接続され、光受信部113の差分回路113Dと光送信部111の駆動回路111Aとは、前記高分子光導波路112の金属膜部112Bにより電気的に接続されている。なお、ここでは、光伝送媒体及び受信光強度の変動量をフィードバックする手段として、平板状である高分子光導波路の表面上に金属膜が形成されたものを例示しているが、金属膜は、高分子光導波路の内部に形成されていても良く、高分子光導波路の表面及び内部の双方に形成されていても良い。
光送信部111は、発光素子111Bと駆動回路111Aとを備え、この光送信部111は外部からの信号入力を得て、発光素子111Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部113は、受光素子113AとI−V変換回路113Bとを備え、受光信号を得て受光素子113Aは受光電流を発生し、I−V変換回路113Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部113には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器113Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路113Dとを含む。
発光素子111Bと受光素子113Aとは、金属膜が形成された高分子光導波路112の光導波路部112Aを用いて光学的に接続され、光受信部113の差分回路113Dと光送信部111の駆動回路111Aとは、前記高分子光導波路112の金属膜部112Bにより電気的に接続されている。なお、ここでは、光伝送媒体及び受信光強度の変動量をフィードバックする手段として、平板状である高分子光導波路の表面上に金属膜が形成されたものを例示しているが、金属膜は、高分子光導波路の内部に形成されていても良く、高分子光導波路の表面及び内部の双方に形成されていても良い。
本実施例6では、光送信部111に光出力を検知するモニター受光素子を搭載する必要はなく、素子コストの低減と設計上の自由度が確保される。受光素子113Aから発生しI−V変換された受光電圧は、差分回路113Dにより参照電圧と比較され、金属膜部112Bにより差分情報が駆動回路111Aに送られる。よって、受信光の強度変化を発光素子111Bの駆動に直接反映できるので、光素子劣化や温度変化に対しても、安定した送受信を行うことができる上に、光伝送と受信信号強度のフィードバックを前記高分子光導波路112だけで行うので、必要な配線数が削減され、低価格化が実現できる。更に、実施例5では、細い光ファイバの取り回しが必要なので、光伝送装置の取り扱いに細心の注意を要するが、本実施例では、金属膜が形成された高分子光導波路112が平板状の部材のため、取り扱いが容易であるという利点がある。
図12を参照して本発明に係る光伝送装置の実施例7を説明する。
光送信部121は、発光素子121Bと駆動回路121Aとを備え、この光送信部121は外部からの信号入力を得て、発光素子121Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部123は、受光素子123AとI−V変換回路123Bとを備え、受光信号を得て受光素子123Aは受光電流を発生し、I−V変換回路123Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部123には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器123Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路123Dとを含む。
発光素子121Bと受光素子123Aとは、高分子光導波路が形成された電気伝送基板122の光導波路部122Aを用いて光学的に接続され、光受信部123の差分回路123Dと光送信部121の駆動回路121Aとは、前記電気伝送基板122の電気伝送基板部122Bにより電気的に接続されている。なお、ここでは、光伝送媒体及び受信光強度の変動量をフィードバックする手段として、高分子光導波路が形成された電気伝送基板を示しているが、本発明ではこれに限定されず、基板上に光導波路及び電気伝送媒体が形成された複合基板であれば、如何なるものでも良い。
光送信部121は、発光素子121Bと駆動回路121Aとを備え、この光送信部121は外部からの信号入力を得て、発光素子121Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部123は、受光素子123AとI−V変換回路123Bとを備え、受光信号を得て受光素子123Aは受光電流を発生し、I−V変換回路123Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部123には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器123Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路123Dとを含む。
発光素子121Bと受光素子123Aとは、高分子光導波路が形成された電気伝送基板122の光導波路部122Aを用いて光学的に接続され、光受信部123の差分回路123Dと光送信部121の駆動回路121Aとは、前記電気伝送基板122の電気伝送基板部122Bにより電気的に接続されている。なお、ここでは、光伝送媒体及び受信光強度の変動量をフィードバックする手段として、高分子光導波路が形成された電気伝送基板を示しているが、本発明ではこれに限定されず、基板上に光導波路及び電気伝送媒体が形成された複合基板であれば、如何なるものでも良い。
本実施例7では、光送信部121に光出力を検知するモニター受光素子を搭載する必要はなく、素子コストの低減と設計上の自由度が確保される。受光素子123Aから発生しI−V変換された受光電圧は、差分回路123Dにより参照電圧と比較され、電気伝送基板部122Bにより差分情報が駆動回路121Aに送られる。よって、受信光の強度変化を発光素子121Bの駆動に直接反映できるので、光素子劣化や温度変化に対しても、安定した送受信を行うことができる上に、光伝送と受信信号強度のフィードバックを前記電気伝送基板122だけで行うので、必要な配線数が削減され、低価格化が実現できる。更に、本実施例では、光伝送媒体及び受信光強度の変動量をフィードバックする手段として、高分子光導波路が形成された電気伝送基板122を用いているが、電気伝送基板部122Bとしてフレキシブルプリント基板(FPC)を用いることができ、該FPCは一般的に高分子光導波路の半分以下の肉厚とすることができる。したがって、このような前記電気伝送基板122は、実施例6における金属膜が形成された高分子光導波路112よりも、小さな径で曲げることができ、光伝送装置内で高密度に配置できるという利点がある。また、本実施例では、光伝送媒体として高分子光導波路を用いた例を示しているが、その他の光導波路を用いても良い。
図13を参照して本発明に係る光伝送装置の実施例8を説明する。
光送信部131は、発光素子131Bと駆動回路131Aとを備え、この光送信部131は外部からの信号入力を得て、発光素子131Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部133は、受光素子133AとI−V変換回路133Bとを備え、受光信号を得て受光素子133Aは受光電流を発生し、I−V変換回路133Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部133には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器133Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路133Dとを含む。
発光素子131Bと受光素子133Aとは、光ファイバと電線の複合ケーブル132の光ファイバ部132Aを用いて光学的に接続され、光受信部133の差分回路133Dと光送信部131の駆動回路131Aとは、前記複合ケーブル132の電線部132Bにより電気的に接続されている。
光送信部131は、発光素子131Bと駆動回路131Aとを備え、この光送信部131は外部からの信号入力を得て、発光素子131Bを駆動する。電力は外部より供給されている(図示せず)。
光受信部133は、受光素子133AとI−V変換回路133Bとを備え、受光信号を得て受光素子133Aは受光電流を発生し、I−V変換回路133Bはそれを受光電圧に変換する。電力は外部より供給されている(図示せず)。また、光受信部133には、受光電圧のレベルを検知するレベル検出器133Cと、予め決められた参照電圧(図示せず)と前者を比較し、差分を出力する差分回路133Dとを含む。
発光素子131Bと受光素子133Aとは、光ファイバと電線の複合ケーブル132の光ファイバ部132Aを用いて光学的に接続され、光受信部133の差分回路133Dと光送信部131の駆動回路131Aとは、前記複合ケーブル132の電線部132Bにより電気的に接続されている。
本実施例8では、光送信部131に光出力を検知するモニター受光素子を搭載する必要はなく、素子コストの低減と設計上の自由度が確保される。受光素子133Aから発生しI−V変換された受光電圧は、差分回路133Dにより参照電圧と比較され、電線部132Bにより差分情報が駆動回路131Aに送られる。よって、受信光の強度変化を発光素子131Bの駆動に直接反映できるので、光素子劣化や温度変化に対しても、安定した送受信を行うことができる上に、光伝送と受信信号強度のフィードバックを前記複合ケーブル132だけで行うので、複数の配線を一括で取り回すことができ、作業が容易となる。更に、例えば実施例5では、光伝送媒体及び受信光強度の変動量をフィードバックする手段として、外周に金属が被覆された光ファイバ102を用いているが、金属を被覆する装置のために新たな設備投資が必要になるなど、コストアップを招く恐れがある。これに対し、本実施例における光ファイバと電線の複合ケーブル132は、従来の光ファイバ製造技術、電線製造技術を応用して作製可能であり、コストを低減できるという利点がある。
51,61,71,81,91,101,111,121,131…光送信部、 51A,61A,71A,81A,91A,101A,111A,121A,131A…駆動回路、 51B,61B,71B,81B,91B,101B,111B,121B,131B…発光素子、 52…光伝送路、 53,63,73,83,92,103,113,123,133…光受信部、 53A,63A,73A,83A,92A,103A,113A,123A,133A…受光素子、 53B,63B,73B,83B,92B,103B,113B,123B,133B…I−V変換回路、 54…光強度変動検知部、 54A,63D,71D,83D,92D,103D,113D,123D,133D…差分回路、 54B,63C,71C,83C,92C,103C,113C,123C,133C…レベル検出器、 62,82…石英系光ファイバ、 72…高分子光導波路、 74…被覆付電線、 81C,91C…復調回路、 83E,92E…変調器、 102…金属が被覆された光ファイバ、 102A…光ファイバ部、 102B…金属被覆部、 112…金属膜が形成された高分子光導波路、 112A…光導波路部、 112B…金属膜部、 122…高分子光導波路が形成された電気伝送基板、 122A…光導波路部、 122B…電気伝送基板部、 132…光ファイバと電線の複合ケーブル、 132A…光ファイバ部、 132B…電線部。
Claims (11)
- 機器間、ボード間、ボード内等、比較的短距離を光通信によって情報伝達する光伝送装置において、
少なくとも光送信部と、光受信部と、光伝送媒体と、受信光強度の変動量を検知する手段と、前記変動量を光送信部にフィードバックする手段とを有することを特徴とする光伝送装置。 - 光受信部における受信光強度の変動量を、その光を発した光送信部に対してフィードバックすることを特徴とする請求項1に記載の光伝送装置。
- 受信光強度の変動量を検知する手段が、光受信部の信号電圧と予め定めた電圧との誤差を算出する回路であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光伝送装置。
- 受信光強度の変動量をフィードバックする手段が、電気有線信号、電気無線信号のいずれか一方又は両方の信号伝送手段であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光伝送装置。
- 光送信部が、少なくとも発光素子と素子駆動回路とを含み、対応する光受信部からのフィードバックを受けて発光素子を駆動することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光伝送装置。
- 光受信部が、少なくとも受光素子と、電流−電圧変換回路とを含み、信号電圧を差分回路に伝達する手段を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光伝送装置。
- 光伝送媒体が、光ファイバ、光導波路、空気のいずれかであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光伝送装置。
- 前記光伝送媒体として光ファイバを用い、該光ファイバの外周に被覆してなる金属を、前記受信光強度の変動量をフィードバックする手段とすることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光伝送装置。
- 前記光伝送媒体として高分子光導波路を用い、該高分子光導波路の表面及び/又は内部に形成してなる金属膜を、前記受信光強度の変動量をフィードバックする手段とすることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光伝送装置。
- 前記光伝送媒体として基板上に形成してなる光導波路を用い、さらに該基板上に形成してなる電気伝送媒体を、前記受信光強度の変動量をフィードバックする手段とすることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光伝送装置。
- 前記光伝送媒体である光ファイバと、前記受信光強度の変動量をフィードバックする手段である電線とが複合化された光電気複合ケーブルを用いることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光伝送装置。
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