JP2009004840A

JP2009004840A - 発光素子駆動回路、及び光送信装置

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Publication number: JP2009004840A
Application number: JP2007161071A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Hase; 和俊長谷; Hiroyuki Sasai; 裕之笹井
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2009-01-08

Abstract

【課題】多値変復調方式を用いて比較的遅い発光素子を駆動する際、光出力波形の符号間干渉の影響を軽減する光送信装置を提供すること。
【解決手段】増幅部３と、入力信号のレベルを識別する信号レベル識別部４と、信号レベル識別部４からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部５と、信号レベル識別部４からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部６と、レベル遷移量検出部５の第１検出結果と、レベル遷移時間検出部６の第２検出結果に基づいて、増幅部３の利得を制御する利得制御部７とを備える。レベル遷移量が大きく、レベル遷移時間が短い場合、増幅部の利得が大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さく、レベル遷移時間が長い場合、増幅部の利得が小さくなるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信分野で用いられる、発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路、及びこれを用いた光送信装置に関し、より特定的には比較的応答速度の遅い発光素子を高速に変調動作させる際、発光素子から出力される光信号の符号間干渉の影響を軽減する発光素子駆動回路、及びこれを用いた光送信装置に関する。

応答速度の遅い発光素子を高速変調する場合、周波数帯域が狭い発光素子を用いるため、変調波形の立ち上がり、及び立ち下がり部分がなまり、光出力波形が劣化する。このとき、隣り合うシンボル間の符号間干渉が発生し、伝送品質を劣化させる問題がある。さらに、多値変復調方式を用いる場合には、複数の信号レベルが存在するため、符号間干渉の影響が顕著に現れる。

この符号間干渉を低減する技術として、従来、線路等価器を用いるものがあった（例えば、特許文献１参照）。図１０は、前記特許文献１に記載された従来の線路等価器を示すものである。

図１０において、線路等価器は、増幅部１０１と、符号変換部１０２と、信号電力演算部１０３と、符号間干渉検出部１０４と、第一の利得制御部１０５と、第二の利得制御部１０６とで構成されている。

第一の利得制御部１０５は、信号電力演算部１０３の出力に従って、増幅部１０１内の広帯域に亘って平坦な利得を有する平坦増幅器と、高周波で利得が大きい第一の傾斜増幅器を制御する。

符号間干渉検出部１０４は、整流回路、高域ろ波器を用いて、符号間干渉の量に対応する振幅を有する高周波成分を抽出し、この高周波成分の振幅から符号間干渉の大小を判別し、符号間干渉が少ないときはＨｉレベルを出力し、符号間干渉が多いときはＬｏｗレベルを出力する。

また、第二の利得制御部１０６は、符号間干渉検出部１０４からの出力であるＨｉレベルが印加された時には、増幅部１０１の利得を変更する信号を出力せず、Ｌｏｗレベルが印加された時に、増幅部１０１内の第二の傾斜増幅器の傾斜利得を制御することで、符号間干渉の影響を軽減している。
特開平６−１７７６７９号公報（第１図）

しかしながら、前記従来の構成では、変調信号として２値信号を用いた場合には、２つの信号レベル（０レベルと１レベル）から同一振幅の高周波成分を抽出することが可能であるため、符号間干渉の有無を検出することが容易であるが、多値信号を用いた場合、２値信号に比べ、複数の信号レベルが存在するため、異なる振幅の高周波成分が発生し、符号間干渉の量を特定することが困難であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、多値変復調方式を用いて比較的遅い発光素子を駆動する際、光出力波形の符号間干渉の影響を軽減する光送信装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の発光素子駆動回路は、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際のレベル遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、レベル遷移量検出部の検出結果に基づいて、増幅部の利得を制御する利得制御部とを備え、レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、利得制御部にて増幅部の利得が大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、利得制御部にて増幅部の利得が小さくなるように制御する構成を有している。

この構成により、信号レベルの遷移量を検出して、レベル遷移量に基づいて利得制御を行うので、複数の信号レベルが存在する場合においても、符号間干渉の影響を軽減することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路は、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、レベル遷移時間検出部の検出結果に基づいて、増幅部の利得を制御する利得制御部とを備え、レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、利得制御部にて増幅部の利得が小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、利得制御部にて増幅部の利得が大きくなるように制御する構成を有している。

この構成により、信号レベルの遷移時間を検出して、レベル遷移時間に基づいて、利得制御を行うので、入力信号の時間的に連続するビット数が異なる場合においても、符号間干渉の影響を軽減することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路は、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、レベル遷移量検出部の第１検出結果と、レベル遷移時間検出部の第２検出結果に基づいて、増幅部の利得を制御する利得制御部とを備え、レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、利得制御部にて増幅部の利得が大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、利得制御部にて増幅部の利得が小さくなるように制御し、レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、利得制御部にて増幅部の利得が小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、利得制御部にて増幅部の利得が大きくなるように制御する構成を有している。

この構成により、信号レベルの遷移量、及び信号レベルの遷移時間を検出して、両者の検出結果に基づいて、利得制御を行うので、符号間干渉の影響をさらに軽減することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路は、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号をモニタするモニタ用発光素子と、モニタ用発光素子の光信号を受光する受光素子と、受光素子からの出力信号が入力され、この入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、レベル遷移量検出部の第１検出結果と、レベル遷移時間検出部の第２検出結果に基づいて、増幅部の利得を制御する利得制御部とを備え、レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、利得制御部にて増幅部の利得が大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、利得制御部にて増幅部の利得が小さくなるように制御し、レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、利得制御部にて増幅部の利得が小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、利得制御部にて増幅部の利得が大きくなるように制御する構成を有している。

この構成により、実際に受光素子で受光した波形により利得制御ができるため、より高精度な制御が可能であり、光出力波形の符号間干渉の影響を軽減することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路の増幅部の利得は、レベル遷移量検出部、かつ／またはレベル遷移時間検出部からの検出結果に基づき、利得制御部にて段階的に制御される構成を有している。

また、本発明の発光素子駆動回路は、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号の振幅レベルを増減される振幅レベル可変部と、入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際のレベル遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、レベル遷移量検出部の検出結果に基づいて、振幅レベル可変部の振幅レベルを制御する振幅レベル制御部とを備え、レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御する構成を有している。

この構成により、信号レベルの遷移量を検出して、レベル遷移量に基づいて振幅レベル制御を行うので、複数の信号レベルが存在する場合においても、符号間干渉の影響を軽減することができる。することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路は、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号の振幅レベルを増減される振幅レベル可変部と、入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、レベル遷移時間検出部の検出結果に基づいて、振幅レベル可変部の振幅レベルを制御する振幅レベル制御部とを備え、レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御する構成を有している。

この構成により、信号レベルの遷移時間を検出して、レベル遷移時間に基づいて、振幅レベル制御を行うので、入力信号の時間的に連続するビット数が異なる場合においても、符号間干渉の影響を軽減することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路は、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号の振幅レベルを増減される振幅レベル可変部と、入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、レベル遷移量検出部の第１検出結果と、レベル遷移時間検出部の第２検出結果に基づいて、振幅レベル可変部の振幅レベルを制御する振幅レベル制御部とを備え、レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、前記レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御する構成を有している。

この構成により、信号レベルの遷移量、及び信号レベルの遷移時間を検出して、両者の検出結果に基づいて、振幅レベル制御を行うので、符号間干渉の影響をさらに軽減することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路は、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号の振幅レベルを増減される振幅レベル可変部と、入力信号をモニタするモニタ用発光素子と、モニタ用発光素子の光信号を受光する受光素子と、受光素子からの出力信号が入力され、この入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、レベル遷移量検出部の第１検出結果と、レベル遷移時間検出部の第２検出結果に基づいて、振幅レベル可変部の振幅レベルを制御する振幅レベル制御部とを備え、レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、振幅レベル制御部にて振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御する構成を有している。

また、本発明の発光素子駆動回路の振幅レベル可変部の振幅レベルは、レベル遷移量検出部、かつ／またはレベル遷移時間検出部からの検出結果に基づき、振幅レベル制御部にて段階的に制御される構成を有している。

また、本発明の発光素子駆動回路に入力されるデジタル信号は、少なくとも３つ以上の異なる信号レベルを有する多値デジタル信号である。

この構成により、多値変復調方式における光出力波形の符号間干渉の影響を軽減することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路の信号レベル識別部は、多値数をＭとすると、（Ｍ−１）個の基準電圧を有し、複数の異なる信号レベルに対して、それぞれＨｉレベル電圧、あるいはＬｏｗレベル電圧を出力する（Ｍ−１）個の比較器で構成されている。

この構成により、多値変復調方式における複数の振幅値を簡易に識別することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路のレベル遷移量検出部は、信号レベル識別部からの複数の出力電圧のＨｉレベル電圧とＬｏｗレベル電圧の変化を検出し、この変化からレベル遷移量を決定し、この結果を利得制御部に出力する構成を有している。

この構成により、簡易にレベル遷移量を検出することができる。

また、本発明の発光素子駆動回路のレベル遷移量検出部は、信号レベル識別部からの複数の出力電圧を加算し、この加算電圧からレベル遷移量を決定し、この結果を利得制御部に出力する構成を有している。

この構成により、レベル遷移量を別の方法にて検出することができる。

また、本発明の前記信号レベル識別部からの複数の出力電圧に関して、Ｈｉレベル電圧とＬｏｗレベル電圧の振幅レベルがそれぞれ異なる構成を有している。

また、本発明の発光素子駆動回路のレベル遷移時間検出部は、信号レベル識別部からの複数の出力電圧のパルス幅を検出し、パルス幅の中で、一番短いパルス幅をレベル遷移時間として決定し、この結果を利得制御部に出力する構成を有している。

この構成により、簡易にレベル遷移時間を検出することができる。

また、信号レベル識別部からの複数の出力電圧のＬｏｗレベル電圧からＨｉレベル電圧、またはＨｉレベル電圧からＬｏｗレベル電圧への変化時間を開始時間と設定し、複数の出力電圧のうち、次の変化が最初に起こる出力電圧の変化時間を終了時間と設定すると、レベル遷移時間は、終了時間から開始時間までとして決定される。

また、本発明の発光素子駆動回路のレベル遷移時間と利得制御部で制御する利得の関係について、開始時間から、デジタル信号の１ビット時間の利得を最大とし、１ビット毎に複数の出力電圧の変化の有無を検出し、変化が検出されなければ１ビット毎に徐々に利得を小さく設定していき、変化が検出された時点でレベル遷移時間と決定され、再度、開始時間として利得を最大に設定する構成を有している。

この構成により、レベル遷移時間に対する利得を決定することができる。

また、本発明の光送信装置は、発光素子を含んでもよいし、この発光素子はＬＥＤであることが望ましい。

本発明の光送信装置によれば、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、増幅部の利得を制御する利得制御部とを設け、レベル遷移量検出部の第１検出結果と、レベル遷移時間検出部の第２検出結果に基づき、増幅部の利得制御を行うことにより、多値変復調方式における符号間干渉の影響を軽減することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光送信装置の構成を示すブロック図である。

図１において、本発明の光送信装置１は、発光素子２と、増幅部３と、信号レベル識別部４と、レベル遷移量検出部５と、レベル遷移時間検出部６と、利得制御部７とで構成されている。

この構成による光送信装置の動作を、図２から図７を用いて詳細に説明する。

図２は、本発明の光送信装置の動作を説明するための波形図である。

図２（ａ）に示すような多値信号（例として、多値数：Ｍ＝４）を入力した場合、実際の多値入力信号は、伝送線路の線路長や信号パターン等により図２（ｂ）に示すようなリンギングが発生した多値信号となる。

ここで、信号レベル識別部４は、この入力された多値信号を（Ｍ−１）個の基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３で各信号レベル（０レベル、１レベル、２レベル、３レベル）を識別し、図２（ｃ）に示すように各基準電圧での識別結果として、ＬｏｗレベルとＨｉレベルの２値で構成される出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３を得る。一例として、この信号レベル識別部４は、図３に示すように基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３を設定した３個の比較器８ａ、８ｂ、８ｃを用いて構成することができる。

レベル遷移量検出部５は、信号レベル識別部４からの３つの出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３において、設定時間内（例えば、図２（ａ）に示す１ビット周期ｔ１の半分）でのＬｏｗレベルからＨｉレベル、あるいはＨｉレベルからＬｏｗレベルの変化を検知する。そして、図４に示すように、信号レベル識別部４からの出力電圧の変化とレベル遷移量を予めメモリ等で設定しておき、レベル遷移量を決定する。例えば、Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３ともに変化がなければ、レベル遷移量は０と決定され、Ｖｒｅｆ１、及びＶｒｅｆ２がＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化した場合、信号レベルが０レベルから２レベルに遷移したと判定され、レベル遷移量は２と決定される。なお、レベル遷移の変化を検知する方法としては、この方法の他に、例えば、各出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３のＬｏｗレベルとＨｉレベルの振幅を異なる値に設定し、この出力電圧を加算して、加算電圧から変化量として検出する方法も考えられ、その他の同一動作を有する方法であれば構わない。

一方、レベル遷移時間検出部６は、信号レベル識別部４からの出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３の中で、パルス幅（ここでは、ＬｏｗレベルからＨｉレベル、ＨｉレベルからＬｏｗレベルへの変化時間、あるいはＨｉレベルからＬｏｗレベル、ＬｏｗレベルからＨｉレベルへの変化時間）が一番短い出力電圧を検出し、このパルス幅をレベル遷移時間として検出する。例えば、図２（ｃ）では、丸で囲まれたパルス幅がレベル遷移時間として検出される。

利得制御部７は、レベル遷移量検出部５からの第１検出結果、及びレベル遷移時間検出部６からの第２検出結果に基づき、増幅部３の利得を制御する。ここで、図５に、レベル遷移量と増幅部３の利得の関係、及びレベル遷移時間と増幅部３の利得の関係を示す。

応答速度の遅い発光素子を用いる場合、変調波形の立ち上がり時間、及び立ち下がり時間が長くなるため、レベル遷移量に関しては、レベル遷移量が大きい時、レベル遷移量が小さい時に比べ、所望の振幅より大きな振幅が得られるように増幅部３の利得を増加させる制御を行い、レベル遷移時間に関しては、レベル遷移時間が短い時に、所望の振幅より大きな振幅が得られるように増幅部３の利得を増加させる制御を行う。この制御により、強制的に立ち上がり時間、及び立ち下がり時間を短縮し、符号間干渉の影響を軽減する。

したがって、レベル遷移量は、レベル遷移量が大きくなるに従い、増幅部３の利得が大きくなるように設定し、レベル遷移時間は、レベル遷移時間が短くなるに従い、増幅部３の利得が大きくなるように設定する。

図６に、この両者の関係を基に、レベル遷移量、及びレベル遷移時間と増幅部３の利得の関係を示す。また、横軸のレベル遷移時間については、１ビット毎に同一の振幅レベルが連続して続く連続ビット数も併せて表記する。

レベル遷移量が小さく、レベル遷移時間が長い場合に利得を小さく設定し、逆にレベル遷移量が大きく、レベル遷移時間が短い場合に利得を大きく設定する。この関係を基に、利得制御部７は、増幅部３の利得を制御する。

この結果、図７に示す発光素子２からの光出力波形は、利得制御を行わない場合（本発明適用なしの場合）、破線で示す波形が出力されるのに対し、利得制御を行った場合（本発明適用ありの場合）、実線で示すようにレベル遷移量、およびレベル遷移時間により設定された利得で各信号レベルを増幅し、入力された多値信号により近く、符号間干渉の影響が軽減された光出力波形を得ることができる。

以上のように、本発明の実施の形態１における光送信装置によれば、信号レベル識別部と、レベル遷移量検出部と、レベル遷移時間検出部と、利得制御部とを設け、レベル遷移量とレベル遷移時間に基づき、増幅部の利得を制御することにより、比較的応答速度の遅い発光素子を用いて多値変復調動作を行った場合において、符号間干渉の影響を軽減した光出力波形を得ることができる。

なお、上記実施の形態１では、レベル遷移時間と利得の決定方法について、レベル遷移時間を決定後、利得を決定する方法について説明したが、レベル遷移が検出された時点（レベル遷移時間における開始時間）で利得を最大に設定し、同一振幅レベルの連続ビットが続く限り、１ビット毎に利得を段階的に小さく設定し、次のレベル遷移が検出された時点（レベル遷移時間における終了時間、および次のレベル遷移時間における開始時間）で、再度、利得を最大に設定し、これを繰り返す方法においても同様に実施可能である。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２の光送信装置の構成を示すブロック図である。図８において、実施の形態１に比べ、モニタ用発光素子９と、受光素子１０を設け、受光素子１０からの出力信号を信号レベル識別部４の入力信号とした点以外は、図１と同一構成であり、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

モニタ用発光素子９は、入力信号を光信号に変換し、受光素子１０は、このモニタ用発光素子９からの光信号を受光し、受光信号に対応した電気信号に変換する。この電気信号が信号レベル識別部４に出力される。この出力信号に基づき、実施の形態１と同様な動作が行われ、増幅部３の利得を制御することで、発光素子２から符号間干渉の影響を軽減した光出力波形を得ることができる。本構成の場合、実際に受光素子１０で受光した波形により利得制御ができるため、より高精度な制御が可能となる。

以上のように、本発明の実施の形態２における光送信装置によれば、モニタ用発光素子と、受光素子を設け、入力信号をモニタ用発光素子で光信号に変換し、この光信号を受光素子からの出力信号として信号レベル識別部に入力することにより、より高精度な利得制御が可能であり、比較的応答速度の遅い発光素子を用いて多値変復調動作を行った場合において、符号間干渉の影響を軽減した光出力波形を得ることができる。

なお、受光素子１０から出力される電気信号が小さい場合には、受光素子１０と信号レベル識別部４の間に信号を増幅する増幅器等を追加した構成であっても構わない。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３の光送信装置の要部を光受信装置に適用した場合の構成を示すブロック図である。図９において、入力信号として受光素子１１の出力信号を用い、発光素子１を除いた以外は、図１と同一構成であり、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

受光素子１１は、受光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、増幅部３を介して、出力されると同時に、信号レベル識別部４に入力される。この入力信号に基づき、実施の形態１と同様な動作が行われ、増幅部３の利得を制御することで、符号間干渉の影響を軽減した出力信号を得ることができる。

以上のように、本発明の実施の形態３によれば、入力信号として受光素子の出力信号を用い、受光素子から出力される電気信号が信号レベル識別部に入力されることにより、光受信装置での高精度な利得制御が可能であり、多値変復調動作を行った場合において、符号間干渉の影響を軽減した出力信号を得ることができる。

なお、上記実施の形態１から３では、利得制御部７からの出力信号を用いて増幅部３の利得を制御する構成について説明したが、増幅部３の前段に入力信号の振幅レベルを可変させる振幅レベル可変部と、利得制御部の代わりに振幅レベル制御部を設け、振幅レベル制御部からの出力信号を用いて振幅レベル可変部の振幅レベルを増減させる制御を行う構成においても同様に実施可能である。

本発明にかかる光送信装置は、光通信分野で用いられる発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路、及びこれを用いた光送信装置に利用可能であり、特に比較的応答速度の遅い発光素子を高速に変調動作させる際、発光素子から出力される光信号の符号間干渉の軽減に有用である。また光受信装置等の用途にも応用できる。

本発明の実施の形態１における光送信装置の概略構成を示す機能ブロック図本発明の実施の形態１における光送信装置の動作を説明するための波形図本発明の実施の形態１における光送信装置の信号レベル識別部の構成例を示すブロック図本発明の実施の形態１における光送信装置のレベル遷移量検出部のレベル遷移量の検出方法を示すマトリクス図本発明の実施の形態１における光送信装置のレベル遷移量と利得の関係、及びレベル遷移時間と利得の関係を示す関係図本発明の実施の形態１における光送信装置の利得制御部における利得決定方法を示すマトリクス図本発明の実施の形態１における光送信装置の光出力波形を示す波形図本発明の実施の形態２における光送信装置の概略構成を示す機能ブロック図本発明の実施の形態３における光送信装置の要部を光受信装置に適用した場合の概略構成を示す機能ブロック図従来の符号間干渉を軽減する線形等価器の機能ブロック図

符号の説明

１光送信装置
２発光素子
３増幅部
４信号レベル識別部
５レベル遷移量検出部
６レベル遷移時間検出部
７利得制御部
８ａ，８ｂ，８ｃ比較器
９モニタ用発光素子
１０，１１受光素子

Claims

入力するデジタル信号に従って発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路において、
入力信号を増幅する増幅部と、
入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際のレベル遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、
前記レベル遷移量検出部の検出結果に基づいて、前記増幅部の利得を制御する利得制御部とを備え、
前記レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が小さくなるように制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
入力するデジタル信号に従って発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路において、
入力信号を増幅する増幅部と、
入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、
前記レベル遷移時間検出部の検出結果に基づいて、前記増幅部の利得を制御する利得制御部とを備え、
前記レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が大きくなるように制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
入力するデジタル信号に従って発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路において、
入力信号を増幅する増幅部と、
入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、
前記レベル遷移量検出部の第１検出結果と、前記レベル遷移時間検出部の第２検出結果に基づいて、前記増幅部の利得を制御する利得制御部とを備え、
前記レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が小さくなるように制御し、前記レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が大きくなるように制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
入力するデジタル信号に従って発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路において、
入力信号を増幅する増幅部と、
入力信号をモニタするモニタ用発光素子と、
前記モニタ用発光素子の光信号を受光する受光素子と、
前記受光素子からの出力信号が入力され、この入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、
前記レベル遷移量検出部の第１検出結果と、前記レベル遷移時間検出部の第２検出結果に基づいて、前記増幅部の利得を制御する利得制御部とを備え、
前記レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が小さくなるように制御し、前記レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、前記利得制御部にて前記増幅部の利得が大きくなるように制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
前記増幅部の利得は、前記レベル遷移量検出部、かつ／または前記レベル遷移時間検出部からの検出結果に基づき、前記利得制御部にて段階的に制御されることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の発光素子駆動回路。
入力するデジタル信号に従って発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路において、
入力信号を増幅する増幅部と、
入力信号の振幅レベルを増減される振幅レベル可変部と、
入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際のレベル遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、
前記レベル遷移量検出部の検出結果に基づいて、前記振幅レベル可変部の振幅レベルを制御する振幅レベル制御部とを備え、
前記レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
入力するデジタル信号に従って発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路において、
入力信号を増幅する増幅部と、
入力信号の振幅レベルを増減される振幅レベル可変部と、
入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、
前記レベル遷移時間検出部の検出結果に基づいて、前記振幅レベル可変部の振幅レベルを制御する振幅レベル制御部とを備え、
前記レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
入力するデジタル信号に従って発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路において、
入力信号を増幅する増幅部と、
入力信号の振幅レベルを増減される振幅レベル可変部と、
入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、
前記レベル遷移量検出部の第１検出結果と、前記レベル遷移時間検出部の第２検出結果に基づいて、前記振幅レベル可変部の振幅レベルを制御する振幅レベル制御部とを備え、
前記レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、前記レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
入力するデジタル信号に従って発光素子を駆動し、光信号を出力する発光素子駆動回路において、
入力信号を増幅する増幅部と、
入力信号の振幅レベルを増減される振幅レベル可変部と、
入力信号をモニタするモニタ用発光素子と、
前記モニタ用発光素子の光信号を受光する受光素子と、
前記受光素子からの出力信号が入力され、この入力信号の信号レベルを識別する信号レベル識別部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが異なる信号レベルに遷移する際の遷移量を検出するレベル遷移量検出部と、
前記信号レベル識別部からの出力信号を基に、信号レベルが次ビット以降でレベル遷移により、異なる信号レベルに移行するまでの時間を検出するレベル遷移時間検出部と、
前記レベル遷移量検出部の第１検出結果と、前記レベル遷移時間検出部の第２検出結果に基づいて、前記振幅レベル可変部の振幅レベルを制御する振幅レベル制御部とを備え、
前記レベル遷移量検出部にて検出したレベル遷移量が大きい場合、振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御し、レベル遷移量が小さい場合、振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、前記レベル遷移時間検出部にて検出したレベル遷移時間が長い場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが小さくなるように制御し、レベル遷移時間が短い場合、前記振幅レベル制御部にて前記振幅レベル可変部の振幅レベルが大きくなるように制御することを特徴とする発光素子駆動回路。
前記振幅レベル可変部の振幅レベルは、前記レベル遷移量検出部、かつ／または前記レベル遷移時間検出部からの検出結果に基づき、前記振幅レベル制御部にて段階的に制御されることを特徴とする請求項６から９のいずれか記載の発光素子駆動回路。
前記デジタル信号は、少なくとも３つ以上の異なる信号レベルを有する多値デジタル信号であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか記載の発光素子駆動回路。
前記信号レベル識別部は、多値数をＭとすると、（Ｍ−１）個の基準電圧を有し、前記複数の異なる信号レベルに対して、それぞれＨｉレベル電圧、あるいはＬｏｗレベル電圧を出力する（Ｍ−１）個の比較器で構成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか記載の発光素子駆動回路。
前記レベル遷移量検出部は、前記信号レベル識別部からの複数の出力電圧のＨｉレベル電圧とＬｏｗレベル電圧の変化を検出し、この変化からレベル遷移量を決定し、この結果を前記利得制御部に出力することを特徴とする請求項１から１２のいずれか記載の発光素子駆動回路。
前記レベル遷移量検出部は、前記信号レベル識別部からの複数の出力電圧を加算し、この加算電圧からレベル遷移量を決定し、この結果を前記利得制御部に出力することを特徴とする請求項１から１２のいずれか記載の発光素子駆動回路。
前記信号レベル識別部からの複数の出力電圧に関して、Ｈｉレベル電圧とＬｏｗレベル電圧の振幅レベルがそれぞれ異なることを特徴とする請求項１４記載の発光素子駆動回路。
前記レベル遷移時間検出部は、前記信号レベル識別部からの複数の出力電圧のパルス幅を検出し、前記パルス幅の中で、一番短いパルス幅をレベル遷移時間として決定し、この結果を前記利得制御部に出力することを特徴とする請求項１から１２のいずれか記載の発光素子駆動回路。
前記信号レベル識別部からの複数の出力電圧のＬｏｗレベル電圧からＨｉレベル電圧、またはＨｉレベル電圧からＬｏｗレベル電圧への変化時間を開始時間と設定し、前記複数の出力電圧のうち、次の変化が最初に起こる出力電圧の変化時間を終了時間と設定すると、前記レベル遷移時間は、前記終了時間から前記開始時間までとすることを特徴とする請求項１６記載の発光素子駆動回路。
前記レベル遷移時間と前記利得制御部で制御する利得の関係について、前記開始時間から、前記デジタル信号の１ビット時間の利得を最大とし、１ビット毎に複数の出力電圧の変化の有無を検出し、変化が検出されなければ１ビット毎に段階的に利得を小さく設定していき、変化が検出された時点でレベル遷移時間と決定され、再度、前記開始時間として利得を最大に設定することを特徴とする請求項１７記載の発光素子駆動回路。
前記発光素子駆動回路と発光素子を含む、請求項１から１８のいずれか記載の光送信装置。
前記発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１９記載の光送信装置。