JP2009219013A - 光受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低速ビットレートから高速ビットレートにわたって高感度で信号を受信することができる光受信装置を提供する。
【解決手段】入力された光信号を電気信号に変換する受光素子と、変換された該電気信号を所定のレベルに増幅する前置増幅器と、前置増幅器の出力信号を所定の論理レベルまで増幅するリミッティング増幅器とを有する光受信装置において、前記前置増幅器と前記リミッティング増幅器との間に前記前置増幅器に入力される前記電気信号（データ）のビットレートに応じて補充が必要なゲインを有する増幅手段を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信システムに使用するに好適な超高感度の光受信装置に関する。

従来のこの種の光受信装置の構成を図７に示す。（例えば、特許文献１参照）。同図において、光受信装置は、光ファイバ伝送路２０１から送信された光信号を受光する受光部を含む前置増幅器２１０と、前置増幅器２１０の出力信号を所定のレベルまで増幅するリミッティング増幅器２２０とから構成されている。
前置増幅器２１０は、受光素子としてのフォトダイオード２１１と、帰還抵抗Ｒｔ及び増幅器２００からなるトランスインピーダンスアンプ２１２と、差動増幅器２１３とを有している。

また、リミッティング増幅器２２０は、差動増幅器２２１、２２２と、入力信号の有無を検出するレベル検出器２２３と、レベル検出器２２３の検出出力を外部に出力するバッファアンプ２２４とを有している。
前置増幅器２１０に出力は、カップリングコンデンサＣ１０、Ｃ１１を介してリミッティング増幅器２２０に入力されるようになっている。２２５は、レベル検出器２２３の検出レベルを外部から設定する設定入力端子、２３０、２３１は、データ出力端子（ＤＯＵＴ，ＤＯＵＴＢ）、２３２は、アラーム出力用端子（ＡＬＭ）である。

上記構成において、光ファイバ伝送路２０１から入射された光信号は、受光素子２１１により電流Ｉ０に変換され、この電流Ｉ０はトランスインピーダンスアンプ２１２により電圧に変換され、差動増幅器２１３に入力される。
差動増幅器２１３により差動増幅された電気信号（データ）リミッティング増幅器２２０により必要な論理レベルまで増幅され、データ出力端子ＤＯＵＴ，ＤＯＵＴＢより出力される。
特開平１０−３１３２２２号公報

しかしながら、特許文献１に示す光受信装置にあっては、最小受光感度は、前置増幅器２１０のゲインＺtとリミッティング増幅器２２０の最小入力振幅Ｖinおよび、Ｓ／Ｎ比で決定される。光ファイバ伝送路２０１より入射された光信号は、フォトダイオード２１１で電流Ｉ０に光電変換され、その電流Ｉ０は、前置増幅器２１０でそのゲインＺtで電圧ＶOUTに変換される。
ＶOUT（Ｖ_Ｐ−Ｐ）＝Ｉ０（Ａ_Ｐ−Ｐ）×Ｚt（Ω）…（１）

前置増幅器２１０の出力電圧ＶOUTがリミッティング増幅器２２０の最小入力振幅Ｖinより大きく、かつ前置増幅器２１０のＳ／Ｎ比が良い場合には、光受信装置において受信エラーは発生しない。
しかし、前置増幅器２１０の出力電圧ＶOUTの信号レベルが、リミッティング増幅器２２０の最小入力振幅Ｖinより低い場合には、例え前置増幅器２１０のＳ／Ｎ比が良くても、リミッティング増幅器２２０の増幅性能の限界により光受信装置において受信エラーが発生してしまうという問題が有る。

また、上記光受信装置全体のゲインは、前置増幅器２１０のゲインＺtと、リミッティング増幅器２２０のゲインＡvとで決まり、これらのゲインは固定されており、その設定に自由度がない。
すなわち、図８に示すように、前置増幅器２１０とリミッティング増幅器２２０との間に減衰器２４０を挿入することにより、ゲインを下げることはできるが、上げることはできない。

図８において、減衰器２４０は、抵抗２４１、２４２、２４３、２４４からなり、抵抗２４１、２４１の抵抗値はＲ１、抵抗２４３、２４４の抵抗値はＲ２であり、減衰器２４０により、前置増幅器２１０の出力信号ＶOUTは、ＶOUT×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））だけ減衰させることができるが、出力信号ＶOUTより信号レベルを高くすることはできない。

上記光受信装置において、前置増幅器２１０のゲインＺtを得るためには、帰還抵抗Ｒtが重要なファクタであるが、帰還抵抗Ｒtは次式により、前置増幅器２１０の増幅帯域が制限される。すなわち、前置増幅器２１０の増幅帯域ＢＷは、実質的にトランスインピーダンスアンプ２１２の帯域幅にほぼ等しく、その帯域幅はトランスインピーダンスアンプ２１２の周波数特性の平坦な領域から３ｄＢだけ下がった点における帯域幅である。

ここで、帯域幅ＢＷは、
ＢＷ∝（１／√（Ｒt））×（その他のファクタ）…（２）
となる。したがって、図９に示すように前置増幅器２１０の帯域幅ＢＷが帰還抵抗Ｒtの抵抗値の平方根に反比例するために帰還抵抗Ｒtの値を大きくすると、必然的に帯域幅ＢＷも狭くなる。このことから、帯域幅ＢＷの大きい前置増幅器を使用すると、必然的に帰還抵抗Ｒtも小さくなり、結果的に前置増幅器２１０のゲインＺtも小さくなる。そのため、このゲインＺtで、低速ビットレートで動作させると、最小受光感度が悪化する。

したがって、低速ビットレートの信号を受信するには、低速用の、すなわち抵抗値が大きい帰還抵抗Ｒtを有する前置増幅器が、また高速ビットレートの信号を受信するには、高速用の、すなわち抵抗値が小さい帰還抵抗Ｒtを有する前置増幅器が必要となり、製品種別によって仕様の異なる前置増幅器を生産する必要があり、量産による部材費用削減の効果が得られないという問題もある。

さらに、図７に示した光信号受信装置におけるリミッティング増幅器２２０には、入力信号の有無を検出する信号検出機能が備わっているのが一般的である。
具体的には、図１０に示すように、差動増幅器２２１、２２２間の信号伝送路における信号レベルを検出するレベル検出器２２３を有し、このレベル検出器２２３が信号レベルの検出結果に基づいてバッファ２２４を介してアラームをアラーム出力用端子２３２に出力するようになっている。

レベル検出器２２３の検出レベルの設定は、設定入力端子２２５より外部から抵抗値により設定できるようになっており、その抵抗値と検出レベルとの関係、すなわち検出レベル範囲の一例を図１１に示す。同図に示すように、検出レベルの限界となる検出レベル閾値（下限値と上限値）は、数十ｍＶ_Ｐ−Ｐ程度の範囲しかないのが一般的であり、その下限値を下回ると、その信号は検出できない。したがって、そのような場合レベル検出器２２３では、信号が存在するにもかかわらず、信号成分を検出できず、信号が入力されていないと誤判定し、アラームをアラーム出力用端子２３２より出力してしまうという問題が有った。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低速ビットレートから高速ビットレートにわたって高感度で信号を受信することができる光受信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光受信装置は、入力された光信号を電気信号に変換する受光素子と、変換された該電気信号を所定のレベルに増幅する前置増幅器と、前置増幅器の出力信号を所定の論理レベルまで増幅するリミッティング増幅器とを有する光受信装置において、前記前置増幅器と前記リミッティング増幅器との間に前記前置増幅器に入力される前記電気信号（データ）のビットレートに応じて補充が必要なゲインを有する増幅手段を有することを特徴とする。

上記構成の本発明の光受信装置では、前置増幅器により入力された光信号が電気信号に変換され、変換された該電気信号が所定のレベルに増幅され、前置増幅器の出力信号は、リミッティング増幅器により所定の論理レベルまで増幅される。ここで、前置増幅器とリミッティング増幅器との間に設けられた前置増幅器に入力される電気信号（データ）のビットレートに応じて光受信装置全体で補充が必要なゲインを有する増幅手段は、前置増幅器の出力信号をリミッティング増幅器の最小受信振幅を十分超える、レベルまで増幅する。

これにより、本発明の光受信装置によれば、低速ビットレートから高速ビットレートにわたって高感度で信号を受信することができる。

また、本発明の光受信装置は、前記増幅手段は、前記前置増幅器から出力される正相、逆相の出力信号をそれぞれ、増幅するゲインの等しい第１、第２の増幅器を含んで構成されることを特徴とする。

上記構成の本発明の光受信装置では、前置増幅器から出力される正相、逆相の出力信号が、前記増幅手段を構成するゲインの等しい第１、第２の増幅器によりそれぞれ、増幅される。これら第１、第２の増幅器は、オペアンプを使用した反転増幅器により構成され、入力抵抗と帰還抵抗の比を設定することにより自由にゲインを設定できる。
これにより、最小受光感度仕様に合致するように光受信装置のゲインを補充することができる。

また、本発明の光受信装置は、必要帯域外のノイズ成分を除去するローパスフィルタを少なくとも前記前置増幅器と前記増幅手段との間に有することを特徴とする。

上記構成の本発明の光受信装置では、必要帯域外のノイズ成分を除去するローパスフィルタを少なくとも前記前置増幅器と前記増幅手段との間に有している。
したがって、前置増幅器として、高速ビットレート用の前置増幅器を使用し、かつノイズ帯域を削減するローパスフィルタを使用することにより、低速ビットレートから高速ビットレートにわたって、高感度で信号を受信することができる。

また、本発明の光受信装置は、前記リミッティング増幅器は、信号の有無を検出するレベル検出部と、該レベル検出部の検出レベルを設定するレベル設定手段とを有することを特徴とする。

上記構成の本発明の光受信装置では、前記リミッティング増幅器は、レベル検出部により入力される信号の有無を検出し、レベル検出部の該検出レベルは、外部よりレベル設定手段により設定される。
リミッティング増幅器のレベル検出部の検出レベルの設定範囲は設計段階で制限され、数十ｍＶの範囲内であるが、前記増幅手段によりゲインを適宜設定することにより、上記検出レベルの設定範囲の下限以下のレベルの信号が入力されても、リミッティング増幅器の最小受信振幅を十分超える、レベルまで増幅することができる。
これにより、上記レベル検出部の検出レベル設定範囲内で入力信号の有無を検出することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、光受信装置を構成する前置増幅器とリミッティング増幅器との間に前置増幅器に入力される電気信号（データ）のビットレートに応じて光受信装置全体で補充が必要なゲインを有する増幅手段を有するので、該増幅手段により前置増幅器の出力信号をリミッティング増幅器の最小受信振幅を十分超える、レベルまで増幅することができる。

これにより、本発明の光受信装置によれば、低速ビットレートから高速ビットレートにわたって高感度で信号を受信することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。本発明の実施形態に係る光受信装置の構成を図１に示す。同図において、本発明の実施形態に係る光受信装置１は、光ファイバ伝送路２から送出された光信号を光電変換する受光素子３と、前置増幅器４と、ローパスフィルタ５と、ローパスフィルタ５の出力を増幅する反転増幅器６、７と、ローパスフィルタ８と、リミッティング増幅器９とを有している。

受光素子３は、例えば、ＰＩＮフォトダイオード、またはアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）である。
前置増幅器４は、受光素子により電気信号に変換された電流を電圧に変換する、帰還抵抗Ｒt及び増幅器４１からなるトランスインピーダンスアンプと、トランスインピーダンスアンプの出力を差動増幅する差動増幅器４２とを有している。
ローパスフィルタ５、８はノイズ成分を除去するように帯域制限をする機能を有している。

前置増幅器４の正相出力を出力する出力端は、カップリングコンデンサＣ１、ローパスフィルタ５を介して反転増幅器６の入力端に接続され、前置増幅器４の逆相出力を出力する出力端は、カップリングコンデンサＣ２、ローパスフィルタ５を介して反転増幅器７の入力端に接続されている。
反転増幅器６、７は同一のゲインを有しており、反転増幅器６は、オペアンプＯＰ１と、入力抵抗Ｒｉと、帰還抵抗Ｒ０とからなり、反転増幅器７は、ＯＰ２と、入力抵抗Ｒｉと、帰還抵抗Ｒ０とからなる。オペアンプＯＰ１、ＯＰ２の非反転入力端子には基準電圧Ｖｒが印加されている。

反転増幅器６、７のゲインＧは、入力抵抗Ｒｉと帰還抵抗Ｒ０との抵抗値の比で定まり、Ｇ＝−Ｒ０／Ｒｉである。
このゲインは、前置増幅器４に入力される電気信号（データ）のビットレートに応じて光受信装置１全体で補充が必要な値に設定される。すなわち、このゲインは、最小受光感度の仕様に合致するように入力抵抗Ｒｉと帰還抵抗Ｒ０の抵抗値が選択される。

反転増幅器６は、差動増幅器４２から出力される正相の信号を増幅し、反転増幅器７は、差動増幅器４２から出力される逆相の信号を増幅する。反転増幅器６は本発明の第１の増幅器に、反転増幅器７は本発明の第２の増幅器に、それぞれ相当する。
反転増幅器６の出力端は、カップリングコンデンサＣ３、ローパスフィルタ５を介してリミッティング増幅器９の一方の入力端に、また、反転増幅器７の出力端は、カップリングコンデンサＣ４、ローパスフィルタ５を介してリミッティング増幅器９の他方の入力端に、それぞれ接続されている。

リミッティング増幅器９は、差動増幅器９１、９２と、入力信号の有無を検出するレベル検出器９３と、レベル検出器９３の検出出力を外部に出力するバッファアンプ９４と、レベル設定部９５とを有している。
９６は、レベル検出器９３の検出レベルを外部から設定する設定入力端子、９７、９８は、データ出力端子（ＤＯＵＴ，ＤＯＵＴＢ）、９９は、アラーム出力用端子（ＡＬＭ）である。

レベル検出器９３の検出レベルは、設定入力端子９６を介して外部より設定入力端子９６を介してレベル設定部９５を構成する可変抵抗器の抵抗値を設定することにより設定されるようになっている。

上記構成において、光伝送路２から送出された光信号は、受光素子３により受光され、上記光信号を光電変換する。この光電変換された電流信号Ｉ０は、前置増幅器４に入力される。
前置増幅器４では、上記電流信号Ｉ０は、帰還抵抗Ｒt及び増幅器４１からなるトランスインピーダンスアンプにより電圧信号に変換され、該電圧信号は、差動増幅器４２により差動増幅され、正相、逆相の２つの電圧信号を出力する。

前置増幅器４の差動増幅器４２から出力された正相の電圧信号はカップリングコンデンサＣ１、ローパスフィルタ５を介して反転増幅器６に入力され、差動増幅器４２から出力された逆相の電圧信号はカップリングコンデンサＣ２、ローパスフィルタ５を介して反転増幅器７に入力される。
反転増幅器６、７のゲインをＧとすると、前置増幅器４の出力ＶOUTは、反転増幅器６、７によりそれぞれ、極性が反転され、かつＧ×ＶOUTに増幅された電圧信号がリミッティング増幅器９に入力される。

リミッティング増幅器９では、反転増幅器６、７の出力を、差動増幅器９１、９２により所定の論理レベルまで差動増幅し、データ出力端子（ＤＯＵＴ，ＤＯＵＴＢ）に出力する。
また、レベル検出器９３は、差動増幅器９１の出力を検出し、該出力がレベル設定部９５により設定された検出レベルの範囲内に無い場合に、光受信装置に入力信号が存在しないと判定し、バッファ９４を介してアラーム出力用端子９９（ＡＬＭ）にアラームを出力する。

上記構成の光受信装置において、前置増幅器の出力ＶOUTが、の最小受信入力振幅Ｖinより小さい場合は、例え受信機全体のＳ／Ｎ比が良くてもエラーが発生するが、反転増幅器６、７のゲインＧを、反転増幅器６、７の出力がリミッティング増幅器９の最小受信入力振幅Ｖinより大きくなるように設定することにより、受信機全体のＳ／Ｎ比は変わらないので、受信エラーは発生しない。

図２に前置増幅器４、反転増幅器６、７及びリミッティング増幅器９のゲインの関係について示す。前置増幅器４のゲインをＺt、リミッティング増幅器９のゲイＡｖとすると、従来の光受信装置全体のゲインは、前置増幅器のゲインＺtとリミッティング増幅器のゲインＡｖとで決定され、大きくすることはできない。
本発明の実施形態では、反転増幅器６、７のゲインを、光受信装置全体のゲインに付加することができる。

すなわち、光受信装置全体のゲインをＸとすると、
Ｘ＝Ｚt＋Ａｖ＋Ｇ…（３）
となる。ここで、反転増幅器６、７のゲインを入力抵抗Ｒｉと帰還抵抗Ｒ０を選択することにより自由に設定できる。これにより最小受光感度の仕様に合致させるように光受信装置のゲインを補充することができる。

また、従来の光受信装置では、入力される信号（データ）が低速ビットレートである場合には、低速用の前置増幅器が、すなわち抵抗値の大きい帰還抵抗Ｒtを備えたトランスインピーダンスアンプを有する前置増幅器が必要となり、入力される信号（データ）が高速ビットレートである場合には、高速用の前置増幅器が、すなわち抵抗値の小さい帰還抵抗Ｒtを備えたトランスインピーダンスアンプを有する前置増幅器が必要となり、光受信装置の製品種別により異なる前置増幅器が必要となり、量産による部材費削減効果が得られなかった。

これに対し、本発明の実施形態に係る光受信装置では、従来装置と同じゲインＺtを有する高速ビットレート用の前置増幅器４を使用しても、既述したように新たに設けたゲインＧを有する反転増幅器６、７を設けることにより、リミッティング増幅器９にとって信号検出が可能な入力信号レベルまで増幅することが可能となる。

ここで、高速ビットレート用の前置増幅器を使用することにより、ノイズ帯域も増加するが、ローパスフィルタ５、８によりノイズ帯域を除去することができる。本発明の実施形態に係る光受信装置の周波数特性を図３に示す。同図において、曲線Ｐ１は従来の光受信装置の周波数特性を示し、曲線Ｐ２は、本発明の実施形態に係る光受信装置の周波数特性を示している。

同図に示すように、曲線Ｐ１に示す周波数特性に対し、本発明の実施形態に係る光受信装置の周波数特性は、ローパスフィルタ５、７により、矢印Ａで示すように光受信装置全体の周波数帯域が制限されることによりノイズ帯域が除去される。
また、矢印Ｂで示すように、反転増幅器６、７を設けたことにより、光受信装置全体のゲインが向上している。

このように、本発明の実施形態に 係る光受信装置によれば、高速ビットレート用の前置増幅器を使用し、ノイズ帯域を除去するローパスフィルタを使用することにより、入力される信号の伝送速度が低速ビットレートから高速ビットレートにわたって対応することができ、従来装置のように、低速ビットレートの信号を扱う場合には、低速用の前置増幅器を使用し、高速ビットレートの信号を扱う場合には高速用の前置増幅器を使用するといった、制約がなくなり、単一の前置増幅器を使用できるため、量産による部材費削減効果が期待できる。

また、リミッティング増幅器９の信号検出レベルのレベル設定は抵抗値により設定するが、図４に示すように数十ｍＶ程度の範囲しかないのが一般的であり、そのレベル設定範囲をリミッティング増幅器９の入力信号のレベルが下回ると、従来装置では、その信号を検出することができなかった。

これに対して本発明の実施形態に係る光受信装置では、本来設計段階で可変範囲が制限されているリミッティング増幅器９の信号検出レベルを、新たに設けた、前置増幅器４に入力される信号（データ）のビットレートに応じて補充が必要なゲインを有する増幅手段としての反転増幅器６、７で前置増幅器の出力を増幅することにより、リミッティング増幅器９の入力信号がリミッティング増幅器９の信号検出レベルの設定範囲内に入るようにすることができる。

例えば、リミッティング増幅器９の最小検出レベルが２ｍＶ_Ｐ−Ｐであるとすると、それより信号レベルの低い５００μＶ_Ｐ−Ｐの信号が入力されても、従来の光受信装置では、リミッティング増幅器では信号検出ができない。
しかし、本発明の実施形態に係る光受信装置では、反転増幅器６，７のゲインＧを例えば、Ｇ＝１００に設定することにより、５００μＶ_Ｐ−Ｐ×１００（倍）＝５０ｍＶ_Ｐ−Ｐとなり、信号検出が可能となる。

本発明の実施形態に係る光受信装置によれば、光受信装置を構成する前置増幅器とリミッティング増幅器との間に前置増幅器に入力される電気信号（データ）のビットレートに応じて光受信装置全体で補充が必要なゲインを有する増幅手段を有するので、該増幅手段により前置増幅器の出力信号をリミッティング増幅器の最小受信振幅を十分超える、レベルまで増幅することができる。
これにより、本発明の光受信装置によれば、低速ビットレートから高速ビットレートにわたって高感度で信号を受信することができる。

また、本発明の実施形態に係る光受信装置によれば、前置増幅器から出力される正相、逆相の出力信号が、新たに追加した増幅手段を構成するゲインの等しい第１、第２の増幅器によりそれぞれ、増幅される。これら第１、第２の増幅器は、オペアンプを使用した反転増幅器により構成され、入力抵抗と帰還抵抗の比を設定することにより自由にゲインを設定できる。
これにより、最小受光感度仕様に合致するように光受信装置のゲインを補充することができる。

また、本発明の実施形態に係る光受信装置では、必要帯域外のノイズ成分を除去するローパスフィルタを少なくとも前記前置増幅器と前記増幅手段との間に有している。
したがって、前置増幅器として、高速ビットレート用の前置増幅器を使用し、かつノイズ帯域を削減するローパスフィルタを使用することにより、低速ビットレートから高速ビットレートにわたって、高感度で信号を受信することができる。

また、本発明の実施形態に係る光受信装置は、リミッティング増幅器９は、信号の有無を検出するレベル検出器９３と、該レベル検出器９３の検出レベルを設定するレベル設定部９５とを有している。
上記構成の本発明の実施形態に係る光受信装置では、リミッティング増幅器９のレベル検出器９３の検出レベルの設定範囲は設計段階で制限され、数十ｍＶの範囲内であるが、前記増幅手段によりゲインを適宜設定することにより、上記検出レベルの設定範囲の下限以下のレベルの信号が入力されても、リミッティング増幅器の最小受信振幅を十分超える、レベルまで増幅することができる。
これにより、上記レベル検出器の検出レベル設定範囲内で入力信号の有無を検出することが可能となる

本発明の実施形態に係る光受信装置が適用される光通信システムの構成例を図５に示す。同図において、この光通信システムは、光ファイバ伝送路により長距離の光信号伝送を行う幹線系のシステムであり、送信局１００と、中継曲１１０と、受信局１２０とを有している。送信局１００から受信局１１２０までは、例えば、１６０〜１８０ｋｍである。

送信局１００は、ＷＤＭ合波器１０１と、監視信号送信部１０２と、合波器１０３とを有している。
また、中継局１１０は、分波器１１１と、光増幅器１１２と、合波器１１３とを有している。
さらに、受信局１２０は、分波器１２１と、ＷＤＭ分波器１２２と、監視信号受信部１２３とを有している。

上記構成において、送信局１００では、変調された異なる波長λ1,λ２、…、λｎの光信号はＷＤＭ合波器１０１により合波され、幹線となる光ファイバ伝送路１３０に出力される。
一方、監視信号送信部１０２からは、監視用の光信号（以下、監視信号と記す。）が光ファイバ伝送路１３１に出力され、合波器１０３でＷＤＭ合波器１０１の波長多重された光信号と、監視信号とが合波され、光ファイバ伝送路１３０に出力される。

中継局１１０では、送信局１００から送信された光信号を受信し、分波器１１１で、波長多重された波長λ1,λ２、…、λｎの光信号と、監視信号に分波し、波長多重された波長λ1,λ２、…、λｎの光信号を光ファイバ伝送路１３０に出力し、監視信号を分波器１１１と合波器１１３とを結ぶ光ファイバ伝送路１３２に出力する。

分波器１１１から出力された波長多重された波長λ1,λ２、…、λｎの光信号は、光増幅器１１２で増幅され、合波器１１３に出力される。
合波器１１３では、増幅され波長多重された波長λ1,λ２、…、λｎの光信号と、監視信号を合波し、光ファイバ伝送路１３０に受信局１２０に向けて出力する。

受信局１２０では、分波器１２１により波長多重された波長λ1,λ２、…、λｎの光信号と、監視信号に分波し、波長多重された波長λ1,λ２、…、λｎの光信号を、光ファイバ伝送路１３０を介してＷＤＭ分波器１２２に出力し、監視信号を、光ファイバ伝送路１３３を介して監視信号受信部１２３に出力する。

ＷＤＭ分波器１２２では、波長多重された波長λ1,λ２、…、λｎの光信号を、変調された異なる波長λ1,λ２、…、λｎの各光信号に分波する。
監視信号受信部１２３は、監視信号を受信する。
ここで、この光通信システムでは、波長多重された波長λ1,λ２、…、λｎの光信号については、光増幅器１１２により増幅しているが、監視信号受信部１２３に本発明の実施形態に係る光受信装置を適用することにより、監視信号については光増幅器を用いずに長距離伝送することができる。
このように、従来の長距離伝送を行う光通信システムでは、制御用光信号の伝送に光増幅器が必要であったが、本発明により不要となる。

次に、本発明の実施形態に係る光受信装置が適用される光ディスク記録再生システムの要部の構成を図６に示す。同図において、光ディスク記録再生システムは、ＤＶＤ等の記録媒体１５０と、記録媒体１５０に映像データを記録し、あるいは、記録媒体１５０に記録された映像データを再生するための光信号を出射するレーザダイオード（ＬＤ）１５１と、レーザダイオード（ＬＤ）１５を駆動するＬＤドライバ１５２と、記録媒体１５０から再生された光信号を受信する光受信機１５３と、制御部１５４と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１５５とを有している。

上記構成において、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１５５の制御下に、制御部１５４は、記録媒体１５０に映像データを記録し、または記録媒体１５０に記録された映像データを再生するように、ＬＤドライバ１５２及び光受信機１５３を制御する。
光受信器１５３に、本発明の実施形態に係る高感度の光受信装置を適用することにより、レーザダイオード１５１として安価な低出力のレーザダイオードを使用することが可能となり、光ディスク記録再生システムのコストの削減が図れる。

本発明の実施形態に係る光受信装置の構成を示すブロック図。 図１に示した本発明の実施形態に係る光受信装置における各増幅器のゲインについて説明するための図。 図１に示した本発明の実施形態に係る光受信装置の周波数特性における帯域幅とゲインとの関係を示す特性図。 図１に示した本発明の実施形態に係る光受信装置におけるリミッティング増幅器のレベル検出器の検出レベルの設定範囲を示す説明図。 本発明の実施形態に係る光受信装置が適用される光通信システムの構成例を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る光受信装置が適用される光ディスク記録再生システムの構成例を概念的に示すブロック図。 従来の光受信装置の構成を示すブロック図。 図７に示した従来の光受信装置に減衰器を設けた例を示す説明図。 図７に示した従来の光受信装置における前置増幅器の周波数帯域幅と帰還抵抗の値との関係を示す図。 図７に示した従来の光受信装置のリミッティング増幅器における信号検出機能を示す説明図。 図７に示した従来の光受信装置のリミッティング増幅器におけるレベル検出器の検出レベルの設定範囲について示す説明図。

符号の説明

１…光受信装置、２…光ファイバ伝送路、３…受光素子、４…前置増幅器、５、８…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、６、７…反転増幅器、９…リミッティング増幅器、１００…送信局、１０１…ＷＤＭ合波器、１０２…監視信号送信部、１０３、１１３…合波器、１１０…中継局、１１１、１２１…分波器、１１２…光増幅器、１２２…ＷＤＭ分波器、１２３…監視信号受信部、１２０…受信局、１３０、１３１、１３２…光ファイバ伝送路、１５０…記録媒体、１５１…レーザダイオード、１５２…ＬＤドライバ、１５３…光受信機、１５４…制御部、１５５…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）

Claims (4)

1. 入力された光信号を電気信号に変換する受光素子と、変換された該電気信号を所定のレベルに増幅する前置増幅器と、前置増幅器の出力信号を所定の論理レベルまで増幅するリミッティング増幅器とを有する光受信装置において、
   前記前置増幅器と前記リミッティング増幅器との間に前記前置増幅器に入力される前記電気信号（データ）のビットレートに応じて補充が必要なゲインを有する増幅手段を有することを特徴とする光受信装置。
2. 前記増幅手段は、前記前置増幅器から出力される正相、逆相の出力信号をそれぞれ、増幅するゲインの等しい第１、第２の増幅器を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。
3. 必要帯域外のノイズ成分を除去するローパスフィルタを少なくとも前記前置増幅器と前記増幅手段との間に有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の光受信装置。
4. 前記リミッティング増幅器は、
   信号の有無を検出するレベル検出部と、該レベル検出部の検出レベルを設定するレベル設定手段とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光受信装置。

Images