JP2010178257A - 複数速度対応増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送速度の異なる複数の光信号を、誤り無く光受信器により受信可能とする。
【解決手段】光信号をフォトダイオード１により光電変換した電流信号が増幅器１０に入力される。増幅器１０のインピーダンス変換増幅器１１は電流信号を電圧信号に変換し、振幅制限増幅器１２は電圧信号を一定振幅の電圧信号に増幅し、電圧信号は、透過帯域可変の低域フィルタ１３を透過する。伝送速度検出・透過帯域制御回路１４は、低域フィルタ１３を透過した電圧信号を検出することにより入力された光信号の伝送速度を検出し、この検出した伝送速度に対応する電圧信号のみを通過させるように、低域フィルタ１３の透過帯域を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信方式におけるディジタル信号伝送を行う光受信技術に係り、詳しくは受光素子により光信号を電気信号（電流信号）に変換した後、その電流信号を電圧信号に変換し、波形整形・増幅する技術に関するものである。特に本発明は複数の異なる伝送速度でバースト的なデータ信号の入力に対して高速に応答し、また、微小信号から大信号まで受信できる、高感度かつ広ダイナミックレンジな光受信技術に関するものである。

光アクセスシステムには加入者側装置（Optical network unit：ＯＮＵ）と局側装置（Optical line terminal：ＯＬＴ）とが１対１で接続されるシングルスター構成（Single star：ＳＳ）と、複数のＯＮＵが受動光分岐素子を介して１つのＯＬＴに接続される受動光ネットワーク（Passive optical network：ＰＯＮ）構成とがある。

ＳＳ方式においてはＯＮＵがＯＬＴを占有出来るので高速通信が可能であるが、装置コストが高いという欠点がある。
一方、ＰＯＮ方式においては複数のＯＮＵが１つのＯＬＴや光ファイバ設備を共有するために経済性に優れるという理由から、多くの光アクセスシテムではＰＯＮ方式が採用されている。

ＰＯＮ方式の下り伝送は連続モードで、各ＯＮＵへの信号は時分割多重（Time division multiplexing：ＴＤＭ）されて伝送される。下り信号は全てのＯＮＵにブロードキャストされ、各ＯＮＵは自分宛の信号のみ選択受信する。
一方、上り伝送では、時分割多元接続（Time division multiple access：ＴＤＭＡ）によって、信号の衝突を避けるために各ＯＮＵはＯＬＴから指定されたタイミングで信号を伝送する。ＯＮＵとＯＬＴ間の伝送距離がＯＮＵ毎に異なるために、各ＯＮＵからの上り信号は互いに強度と位相の異なる間欠的な信号であるという特徴があり、上り信号はバーストモードと呼ばれる。

光受信器は一般に、フォトダイオード（Photodiode：ＰＤ）、等化増幅器（Equalizing amplifier:ＥＱＡ）、クロックデータ再生器（Clock and date recovery：ＣＤＲ）によって構成される。
ＥＱＡはインピーダンス変換増幅器（Transimpedance amplifiert：ＴＩＡ）と振幅制限増幅器（Limiting amplifier：ＬＩＡ）により構成され、ＣＤＲはクロック再生回路（Clock recovery circuit：ＣＲＣ）と識別再生回路（Decision circuit：ＤＥＣ）により構成される。

光受信器への入力光信号はＰＤによって電流信号に、電流信号はＴＩＡにおいて電圧信号にそれぞれ変換される。ＬＩＡにおいては後段のＣＤＲで識別再生可能なレベルに振幅制限されて増幅される。

ＣＤＲにおいてはＣＲＣが入力信号からクロック信号を抽出・再生し、その再生クロックによって与えられる識別タイミングでＤＥＣが入力信号を識別再生する。

ＰＯＮ方式においては、上り信号はバーストモードであるため、ＯＬＴ光受信器を構成するＴＩＡ、ＬＩＡは強度の著しく異なるバースト信号を歪み無く増幅し、ＣＲＣは互いに異なる位相のバースト信号からクロック信号を抽出する必要がある。その際にはバースト信号毎に各々の受信回路は最適化される必要があるが、各回路はある一定の応答時間を必要とする。

上り通信サービスを提供するという観点からは、広域収容のために大きな伝送路損失をサポートする必要があるため、等化増幅器（ＥＱＡ）には高感度かつ広ダイナミックレンジな受信性能が求められる。
また、高い上り伝送効率の実現という観点から、上りバースト信号間のガードタイムやプリアンブル長等の物理的オーバーヘッドを短くする必要があるため、ＴＩＡ、ＬＩＡ、ＣＲＣに対しては瞬時応答性能が要求される。

高速なＰＯＮシステムを実現するためには、上記のような高速バースト信号受信技術の確立が極めて重要な役割を担う。また、より高速なシステムを導入する際には経済性の観点から、従来から使用してきた既存の光ファイバ設備・装置を有効利用し、かつ既存の低速なサービスの加入者に対しても変わることなく通信サービスを提供する必要がある。

従って、ＯＬＴの光受信器に対してはバーストモードの信号だけでなく、複数の異なる伝送速度の信号に対しても高い受信性能が求められるが、従来の受信器では複数の異なる伝送速度の信号に対して、特に、バースト信号に対して高速、高感度かつ広ダイナミックレンジな受信性能を担保することが困難であるという問題があった。

西原他、A burst-mode 3R receiver for 10-Gbit/s PON systems with high sensitivity, wide dynamic range, and fast response(IEEE J. Lightwave technology, vol.26, no.1, January 1, 2008)

非特許文献１において、従来技術の光受信器に関しての、高速なバースト信号に対する高感度・広ダイナミックレンジな受信性能と高速応答性能が報告されている。しかし、互いに伝送速度が異なる複数の信号が光受信器に対して入力された場合に関する動作については未解決のままであった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、伝送速度が異なる複数の信号が光受信器に対して入力されたときであっても、光受信器において信号誤りなく正確に信号を受信することができるようにする、複数速度対応増幅器を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、
光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅する増幅器において、
前記電圧信号が入力される透過帯域が可変の低域フィルタと、この低域フィルタの透過帯域を制御する制御回路とを有し、
前記制御回路は、前記低域フィルタを透過した電圧信号を信号処理することにより前記光信号の伝送速度を検出し、この伝送速度に対応する値の制御電圧を前記低域フィルタに送り、
前記低域フィルタは、前記制御電圧が入力されると、当該低域フィルタの透過帯域を、前記制御電圧の値に対応する伝送速度となっている電圧信号を透過させる透過帯域に変更することを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記の複数速度対応増幅器において、
前記制御回路は、前記低域フィルタから電圧信号が予め決めた一定時間以上経過して出力されないときには、電圧信号が出力されていないことを示す値の制御電圧を前記低域フィルタに送り、
前記低域フィルタは、電圧信号が出力されていないことを示す値の制御電圧が入力されると、当該低域フィルタの透過帯域を、当該低域フィルタの最大透過周波数に変更することを特徴とする。

また本発明の構成は、
光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅する増幅器において、
前記電圧信号が入力される低域フィルタ部と、この低域フィルタ部の透過帯域を制御する制御回路とを有し、
前記制御回路は、前記低域フィルタ部を透過した電圧信号を信号処理することにより前記光信号の伝送速度を検出し、この伝送速度に対応する値の制御電圧を前記低域フィルタ部に送り、
前記低域フィルタ部は、並列接続された透過帯域が異なる複数の低域フィルタと、前記複数の低域フィルタを透過してきた電圧信号を選択して出力するスイッチとを有し、
前記スイッチは、前記制御電圧が入力されると、前記制御電圧の値に対応する伝送速度となっている電圧信号を透過させる透過帯域となっている低域フィルタを透過してきた電圧信号のみを出力するようにスイッチング動作することを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記の複数速度対応増幅器において、
前記制御回路は、前記低域フィルタ部から電圧信号が予め決めた一定時間以上経過して出力されないときには、電圧信号が出力されていないことを示す値の制御電圧を前記低域フィルタ部に送り、
前記低域フィルタ部の前記スイッチは、電圧信号が出力されていないことを示す値の制御電圧が入力されると、各低域フィルタを透過してきた全ての電圧信号を出力するようにスイッチング動作することを特徴とする。

また本発明の構成は、
光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅する増幅器において、
それぞれ電圧信号が入力されると共にフィルタリングした電圧信号を個別に出力するように、並列接続された透過帯域が異なる複数の低域フィルタからなる低域フィルタアレイが備えられていることを特徴とする。

また本発明の構成は、
光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅すると共に、前記光信号の伝送速度を示す制御電圧が入力される増幅器において、
前記電圧信号が入力される透過帯域が可変の低域フィルタが備えられており、
前記低域フィルタは、前記制御電圧が入力されると、当該低域フィルタの透過帯域を、前記制御電圧の値に対応する伝送速度の電圧信号を透過させる透過帯域に変更することを特徴とする。

また本発明の構成は、
光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅すると共に、前記光信号の伝送速度を示す制御電圧が入力される増幅器において、
並列接続された透過帯域が異なる複数の低域フィルタと、前記複数の低域フィルタを透過してきた電圧信号を選択して出力するスイッチとを有する低域フィルタ部が備えられており、
前記低域フィルタ部の前記スイッチは、前記制御電圧が入力されると、前記制御電圧の値に対応する伝送速度の電圧信号を透過させる低域フィルタを透過してきた電圧信号を選択し、選択した電圧信号のみを出力するようにスイッチング動作することを特徴とする。

光受信器に搭載される本発明の増幅器によれば、受信する光信号の伝送速度に応じてフィルタの透過帯域を変更するようにしたので、伝送速度が異なる複数の光信号が光受信器に入力された時に誤り無く受信することが可能となる。

本発明の実施例１に係る増幅器が搭載された光受信器を示す機能ブロック図。 実施例１の増幅器の動作を示す特性図。 実施例１の低域フィルタの透過特性を示す特性図。 実施例１の変形例を示す機能ブロック図。 本発明の実施例２に係る増幅器が搭載された光受信器を示す機能ブロック図。 実施例２の低域フィルタを示す機能ブロック図。 実施例２の低域フィルタの透過特性を示す特性図。 実施例２の増幅器の動作を示す特性図。 本発明の実施例３に係る増幅器が搭載された光受信器を示す機能ブロック図。 実施例３の低域フィルタの透過特性を示す特性図。 実施例３の増幅器の動作を示す特性図。 実施例３の変形例を示す機能ブロック図。 実施例３の変形例に係る増幅器の動作を示す特性図。 本発明の実施例４に係る増幅器が搭載された光受信装置を示す機能ブロック図。 実施例４の増幅器の動作を示す特性図。 実施例４の低域フィルタの透過特性を示す特性図。 本発明の実施例５に係る増幅器が搭載された光受信装置を示す機能ブロック図。 実施例５の低域フィルタを示す機能ブロック図。 実施例５の低域フィルタの透過特性を示す特性図。 実施例５の増幅器の動作を示す特性図。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例における増幅器１０が搭載された光受信器の機能ブロック図を示すものである。
この光受信器は、受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）１と、増幅器１０とで構成されている。
増幅器１０は、インピーダンス変換増幅器（ＴＩＡ：Transimpedance amplifier）１１と、振幅制限増幅器（ＬＩＡ：Limiting amplifier）１２と、透過帯域可変の低域フィルタ（ｔ−ＬＰＦ：tunable-LPF）１３と、伝送速度検出・透過帯域制御回路１４を有する。

ＰＤ１は、受光した光信号を光電変換して電流信号を出力する。増幅器１０のＴＩＡ１１には、ＰＤ１から出力された電流信号が入力され、この電流信号を電圧信号に変換する。ＬＩＡ１２は、電圧信号を一定振幅の電圧信号に増幅する。

ｔ−ＬＰＦ１３は、詳細は後述するが、伝送速度検出・透過帯域制御回路１４の制御により透過帯域が変化するフィルタであり、ｔ−ＬＰＦ１３を透過した電圧信号は、増幅器１０の出力信号として外部に出力される他、伝送速度検出・透過帯域制御回路１４にも入力される。

伝送速度検出・透過帯域制御回路１４は、ｔ−ＬＰＦ１３を透過した電圧信号を信号処理することにより、光受信器に入力されている光信号の伝送速度を検出する。
光信号の伝送速度の検出手法としては、各種の手法があるが、例えば次のような手法を採用している。
（１）ｔ−ＬＰＦ１３を透過した電圧信号の信号レベルの平均値を求めて、光信号の伝送速度を求める。
（２）ｔ−ＬＰＦ１３を透過した電圧信号の、一定時間中の信号パルスをカウントして、光信号の伝送速度を求める。
（３）ｔ−ＬＰＦ１３を透過した電圧信号の、信号パルスをサンプリングしてパルス幅を検出して、光信号の伝送速度を求める。
勿論、他の手法も採用することができる。

更に、伝送速度検出・透過帯域制御回路１４は、上述した手法により光信号の伝送速度を検出したら、伝送速度に応じた値の透過帯域制御電圧Ｖを出力する。
例えば、
（１）光信号の伝送速度が１０Ｇｂ／ｓである場合には、透過帯域制御電圧Ｖ₁を出力し、
（２）光信号の伝送速度が２．５Ｇｂ／ｓである場合には、透過帯域制御電圧Ｖ₂を出力し、
（３）光信号の伝送速度が１Ｇｂ／ｓである場合には、透過帯域制御電圧Ｖ₃を出力し、
（４）光信号の伝送速度が６００Ｍｂ／ｓである場合には、透過帯域制御電圧Ｖ₄を出力する。
更に、伝送速度検出・透過帯域制御回路１４は、ｔ−ＬＰＦ１３から電圧信号が予め決めた一定時間継続して出力されていないとき、つまり、光受信器が光信号を受信していないとき（無信号時）や、ｔ−ＬＰＦ１３の透過帯域が低く設定されているときに高速伝送速度の光信号を受信してｔ−ＬＰＦ１３から電圧信号が出力されないときには、透過帯域制御電圧Ｖ_mを出力するようになっている。
なお、この例では、Ｖ₄＜Ｖ₃＜Ｖ₂＜Ｖ₁＜Ｖ_mとしている。

ｔ−ＬＰＦ１３は、伝送速度検出・透過帯域制御回路１４から透過帯域制御電圧Ｖ（Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃，Ｖ₄，Ｖ_m）が入力されると、透過帯域を例えば次のように変化させる。
（１）透過帯域制御電圧Ｖ₁が入力されると、透過帯域を７．５ＧＨｚにし、
（２）透過帯域制御電圧Ｖ₂が入力されると、透過帯域を１．８７５ＧＨｚにし、
（３）透過帯域制御電圧Ｖ₃が入力されると、透過帯域を７５０ＭＨｚにし、
（４）透過帯域制御電圧Ｖ₄が入力されると、透過帯域を４５０ＭＨｚにし、
（５）透過帯域制御電圧Ｖ_mが入力されると、透過帯域を７．５ＧＨｚより高い、このフィルタの最大透過周波数にする。

なお上述した一例に示すように、ｔ−ＬＰＦの透過帯域は伝送速度の７５％程が望ましい。なぜなら、受信器はその透過帯域が低すぎると入力信号を正しく増幅・再生できず、また、透過帯域が高すぎても信号だけでなく高周波の雑音をも増幅してしまってＳ／Ｎ比が劣化し、受信特性が低下してしまうからである。

次に図２を用いて本発明の増幅器１０の動作に関して、光受信器に対して時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₃から時刻ｔ₄の間に伝送速度１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₅から時刻ｔ₆の間に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力される場合を例に説明する。

時刻ｔ₁に１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されると光信号はＰＤ１によって電流信号へ変換され、ＴＩＡ１１に出力される。ＴＩＡ１１では電流信号を電圧信号に変換して増幅し、後段のＬＩＡ１２に出力する。ＬＩＡ１２はＴＩＡ１１からの電圧信号を一定振幅の電圧信号に増幅し、後段のｔ−ＬＰＦ１３に出力する。ｔ−ＬＰＦ１３の出力は該光受信器出力端と伝送速度検出・透過帯域制御回路１４とに出力される。

伝送速度検出・透過帯域制御回路１４は入力信号の伝送速度（１０Ｇｂ／ｓ）を検出し、その伝送速度（１０Ｇｂ／ｓ）に応じた透過帯域制御電圧Ｖ₁をｔ−ＬＰＦ１３に出力する。ｔ−ＬＰＦ１３は透過帯域制御電圧Ｖ₁が入力されることにより、その透過帯域を７．５ＧＨｚにする。

本実施例におけるｔ−ＬＰＦ１３の透過特性を図３に示すが、これは業界標準として広く用いられている米国Cadence社のＩＣ設計ツール“Vurtuso composer”を用いて設計した回路におけるシミュレーション結果である。またｔ−ＬＰＦ１３の透過帯域を設定する時には、所定の応答時間（ｔ_preamble）以内に伝送速度の検出と透過帯域の設定を済ませる。なお、図面では応答時間（ｔ_preamble）をｔ_preと簡略化して表記している。

一般にイーサネット（登録商標）やＡＴＭなどの伝送方式においてパケット信号を送受信する際には、パケットの先頭部にはプリアンブルと呼ばれる特殊な符号が付加され、信号の始まりの通知や同期に用いられる。プリアンブルの後にペイロードと呼ばれる正味のデータ部分が伝送される。
プリアンブル時間は光受信器が用いられるシステムによって定められる。プリアンブル区間は実データ部分ではない、余剰のオーバーヘッド成分なので、ｔ_preambleが長すぎるとシステムの伝送効率を低下させてしまうので好ましくない。

時刻ｔ₁に光受信器に対して１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されてから、時刻ｔ_set1までのｔ_preamble以内に透過帯域を７．５ＧＨｚ程度に制御した後に実データ部分を時刻ｔ₂まで受信する。

時刻ｔ₂を過ぎると光受信器に光信号が入力されなくなり、ｔ−ＬＰＦ１３から電圧信号が出力されなくなる。
伝送速度検出・透過帯域制御回路１４は、ｔ−ＬＰＦ１３からの電圧信号が、時刻ｔ₂から一定時間ｔｃ継続して出力されていないと、透過帯域制御電圧Ｖ_mを出力する。
このように透過帯域制御電圧Ｖ_mが出力されるので、ｔ−ＬＰＦ１３の透過帯域は高くなり時刻ｔ₃では最大透過周波数になる。

次に、時刻ｔ₃になると伝送速度が１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器に入力される。１０Ｇｂｉｔ／ｓの時と同様に、伝送速度検出・透過帯域制御回路１４は入力信号の伝送速度（１Ｇｂｉｔ／ｓ）を検出し、その伝送速度（１Ｇｂｉｔ／ｓ）に応じた透過帯域制御電圧Ｖ₃をｔ−ＬＰＦ１３に出力し、ｔ−ＬＰＦ１３の透過帯域を７５０ＭＨｚ程度に設定する。

時刻ｔ₃に光受信器に対して光信号が入力されてから、時刻ｔ_set2までのｔ_preamble以内に透過帯域を７５０ＭＨｚ程度に制御した後に実データ部分を時刻ｔ₄まで受信する。

時刻ｔ₄を過ぎると光受信器に光信号が入力されなくなり、ｔ−ＬＰＦ１３から電圧信号が出力されなくなる。
伝送速度検出・透過帯域制御回路１４は、ｔ−ＬＰＦ１３からの電圧信号が、時刻ｔ₄から一定時間ｔｃ継続して出力されていないと、透過帯域制御電圧Ｖ_mを出力する。
このように透過帯域制御電圧Ｖ_mが出力されるので、ｔ−ＬＰＦ１３の透過帯域は高くなり時刻ｔ₅では最大透過周波数になる。

次に、時刻ｔ₅になると伝送速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器に入力される。そうすると伝送速度検出・透過帯域制御回路１４は入力信号の伝送速度（１０Ｇｂｉｔ／ｓ）を検出し、その伝送速度（１０Ｇｂｉｔ／ｓ）に応じた透過帯域制御電圧Ｖ₁をｔ−ＬＰＦ１３に出力し、ｔ−ＬＰＦ１３の透過帯域を７．５ＧＨｚ程度に設定する。

時刻ｔ₅に光受信器に対して光信号が入力されてから、時刻ｔ_set3までのｔ_preamble以内に透過帯域を７．５ＧＨｚ程度に制御した後に実データ部分を時刻ｔ₆まで受信する。

以上のように、入力信号に応じてｔ−ＬＰＦ１３の透過帯域を適切な値に設定することによって、異なる伝送速度の光信号を１つの光受信器で誤り無く受信することが可能となる。

なお、本実施例においては２つの異なる伝送速度の光信号が光受信器に入力された時の動作を説明したが、２つ以上でも適用可能である。例えばＮ種類の互いに異なる伝送速度の光信号が入力される場合に、伝送速度検出・透過帯域制御回路１４からｔ−ＬＰＦ１３に出力される透過帯域制御電圧もまたＮ種類で、それらは互いに異なる。ここで、Ｎは自然数である。

また、本実施例においてはｔ−ＬＰＦ１３をＬＩＡ１２の後段に配備したが、図４に示すように、ＬＩＡ１２の前段にｔ−ＬＰＦ１３を配置しても良い。
図４に示す増幅器１０ａは、図１に示す増幅器１０に対して、ＬＩＡ１２とｔ−ＬＰＦ１３の配置位置を交換した構成となっていが、各構成要素の動作特性及び増幅器全体の動作特性は、図１に示す増幅器と同様である。

本発明の第２の実施例について、図５を用いて説明する。
図５は、本発明の第２の実施例における増幅器２０が搭載された光受信器の機能ブロック図を示すものである。
この光受信器は、受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）１と、増幅器２０とで構成されている。
増幅器２０は、インピーダンス変換増幅器（ＴＩＡ：Transimpedance amplifier）２１と、振幅制限増幅器（ＬＩＡ：Limiting amplifier）２２と、低域フィルタ部となる透過帯域可変の低域フィルタ（ｔ−ＬＰＦ：tunable-LPF）２３と、伝送速度検出・透過帯域制御回路２４を有する。

増幅器２０の回路構成のうち、ＴＩＡ２１，ＬＩＡ２２，伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は、図１に示す、ＴＩＡ１１，ＬＩＡ１２，伝送速度検出・透過帯域制御回路１４と同じ動作機能を果たすものである。

ｔ−ＬＰＦ２３は、図６に示すように、４つの低域フィルタ（ＬＰＦ）２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと４×１スイッチ２３ｅを有している。
ＬＰＦ２３ａの透過帯域ｆ₁は７．５ＧＨｚであり、ＬＰＦ２３ｂの透過帯域ｆ₂は１．８７５ＧＨｚであり、ＬＰＦ２３ｃの透過帯域ｆ₃は７５０ＭＨｚであり、ＬＰＦ２３ｄの透過帯域ｆ₄は４５０ＭＨｚである。
ＬＰＦ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは並列接続されており、ＬＩＡ２２からの電圧信号が入力端子２３_inを介して入力されると、この電圧信号は４分岐して各ＬＰＦ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに入力される。
またＬＰＦ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの出力側は、スイッチ２３ｅを介して出力端子２３_outに結合されている。

スイッチ２３ｅは、伝送速度検出・透過帯域制御回路２４からの透過帯域制御電圧Ｖが制御端子２３ｓから入力されることによりスイッチング動作する。
具体的には、
（１）透過帯域制御電圧Ｖ₁が入力されると、透過帯域が７．５ＧＨｚのＬＰＦ２３ａを透過した電圧信号のみを選択して出力し、
（２）透過帯域制御電圧Ｖ₂入力されると、透過帯域が１．８７５ＧＨｚのＬＰＦ２３ｂを透過した電圧信号のみを選択して出力し、
（３）透過帯域制御電圧Ｖ₃が入力されると、透過帯域が７５０ＭＨｚのＬＰＦ２３ｃを透過した電圧信号のみを選択して出力し、
（４）透過帯域制御電圧Ｖ₄が入力されると、透過帯域が４５０ＭＨｚのＬＰＦ２３ｄを透過した電圧信号のみを選択して出力し、
（５）透過帯域制御電圧Ｖ_mが入力されると、各ＬＰＦ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを透過した電圧信号を全て出力する。
したがって、このｔ−ＬＰＦ２３の透過特性は、図７に示すようになる。

次に図８を用いて本発明の増幅器２０の動作に関して、光受信器に対して時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₃から時刻ｔ₄の間に伝送速度２．５Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₅から時刻ｔ₆の間に伝送速度１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₇から時刻ｔ₈の間に伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₉から時刻ｔ₁₀の間に伝送速度１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₁₁から時刻ｔ₁₂の間に伝送速度２．５Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₁₃から時刻ｔ₁₄の間に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力される場合を例に説明する。

時刻ｔ₁に１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されると実施例１と同様に、光信号はＰＤ１によって電流信号へ変換され、電流信号はＴＩＡ２１により電圧信号に変換され、ＬＩＡ２２によって電圧信号が一定振幅の電圧信号に増幅される。この電圧信号が該光受信器出力端と伝送速度検出・透過帯域制御回路２４とに出力される。

伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は入力信号の伝送速度（１０Ｇｂ／ｓ）を検出し、その伝送速度（１０Ｇｂ／ｓ）に応じた透過帯域制御電圧Ｖ₁をｔ−ＬＰＦ２３に出力する。

ｔ−ＬＰＦ２３に透過帯域制御電圧Ｖ₁が入力されると、ｔ−ＬＰＦ２３のスイッチ２３ｅは、透過帯域が７．５ＧＨｚのＬＰＦ２３ａを透過してきた電圧信号のみを出力するように切替動作をする。
実施例１と同様に透過帯域の切替動作を時刻ｔ₁から時刻ｔ_set1までのｔ_preamble以内に完了し、実データ部分を時刻ｔ₂まで受信する。
以上によって本発明の増幅器２０が搭載された光受信器は１０Ｇｂｉｔ／ｓの入力信号を誤り無く受信することが可能となる。

時刻ｔ₂を過ぎると光受信器に光信号が入力されなくなり、ｔ−ＬＰＦ２３から電圧信号が出力されなくなる。
伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は、ｔ−ＬＰＦ２３からの電圧信号が、時刻ｔ₂から一定時間ｔｃ継続して出力されていないと、透過帯域制御電圧Ｖ_mを出力する。
このように透過帯域制御電圧Ｖ_mが出力されるので、ｔ−ＬＰＦ２３のスイッチ２３ｅは、各ＬＰＦ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを透過してきた電圧信号を全て出力するように切替動作をする。

次に、時刻ｔ₃から時刻ｔ₄の間に２．５Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器に入力される場合の動作を説明する。

時刻ｔ₃になると伝送速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器に入力される。伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は入力信号の伝送速度（２．５Ｇｂ／ｓ）を検出し、その伝送速度（２．５Ｇｂ／ｓ）に応じた透過帯域制御電圧Ｖ₂をｔ−ＬＰＦ２３に出力する。

ｔ−ＬＰＦ２３に透過帯域制御電圧Ｖ₂が入力されると、ｔ−ＬＰＦ２３のスイッチ２３ｅは、透過帯域が１．８７５ＧＨｚのＬＰＦ２３ｂを透過してきた電圧信号のみを出力するように切替動作をする。
この透過帯域の切替動作を時刻ｔ₃から時刻ｔ_set2までのｔ_preamble以内に完了し、実データ部分を時刻ｔ₄まで受信する。
以上によって本発明の増幅器２０が搭載された光受信器は２．５Ｇｂｉｔ／ｓの入力信号を誤り無く受信することが可能となる。

時刻ｔ₄を過ぎると光受信器に光信号が入力されなくなり、ｔ−ＬＰＦ２３から電圧信号が出力されなくなる。
伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は、ｔ−ＬＰＦ２３からの電圧信号が、時刻ｔ₄から一定時間ｔｃ継続して出力されていないと、透過帯域制御電圧Ｖ_mを出力する。
このように透過帯域制御電圧Ｖ_mが出力されるので、ｔ−ＬＰＦ２３のスイッチ２３ｅは、各ＬＰＦ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを透過してきた電圧信号を全て出力するように切替動作をする。

時刻ｔ₅から時刻ｔ₆の間には１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器に入力されるが、伝送速度検出・透過帯域制御回路２４とｔ−ＬＰＦ２３の動作以外は、受信器に対する入力信号の伝送速度によらず変わらないので、以降は伝送速度検出・透過帯域制御回路２４とｔ−ＬＰＦ２３の動作のみを説明する。

伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は、光信号の伝送速度が１Ｇｂｉｔ／ｓであることを検出すると、ｔ−ＬＰＦ２３に対し透過帯域制御電圧Ｖ₃を出力する。するとｔ−ＬＰＦ２３が有するスイッチ２３ｅは、透過帯域が７５０ＭＨｚのＬＰＦ２３ｃを透過してきた電圧信号のみを出力するように切替動作をする。

時刻ｔ₇から時刻ｔ₈の間には６００Ｍｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器に入力される。伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は光信号の伝送速度が６００Ｍｂｉｔ／ｓであることを検出すると、ｔ−ＬＰＦ２３に対して透過帯域制御電圧Ｖ₄を出力する。するとｔ−ＬＰＦ２３が有するスイッチ２３ｅは、透過帯域４５０ＭＨｚのＬＰＦ２３ｄを透過してきた電圧信号のみを出力するように切替動作をする。

時刻ｔ₉から時刻ｔ₁₀の間には１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器に入力される。伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は、光信号の伝送速度が１Ｇｂｉｔ／ｓであることを検出すると、ｔ−ＬＰＦ２３に対し透過帯域制御電圧Ｖ₃を出力する。するとｔ−ＬＰＦ２３が有するスイッチ２３ｅは、透過帯域が７５０ＭＨｚのＬＰＦ２３ｃを透過してきた電圧信号のみを出力するように切替動作をする。

時刻ｔ₁₁から時刻ｔ₁₂の間には２．５Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器に入力される。伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は、光信号の伝送速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓであることを検出すると、ｔ−ＬＰＦ２３に対し透過帯域制御電圧Ｖ₂を出力する。するとｔ−ＬＰＦ２３が有するスイッチ２３ｅは、透過帯域が１．８７５ＧＭＨｚのＬＰＦ２３ｂを透過してきた電圧信号のみを出力するように切替動作をする。

時刻ｔ₁₃から時刻ｔ₁₄の間には１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器に入力される。伝送速度検出・透過帯域制御回路２４は、光信号の伝送速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓであることを検出すると、ｔ−ＬＰＦ２３に対し透過帯域制御電圧Ｖ₁を出力する。するとｔ−ＬＰＦ２３が有するスイッチ２３ｅは、透過帯域が７．５ＧＭＨｚのＬＰＦ２３ａを透過してきた電圧信号のみを出力するように切替動作をする。

以上のようにして、本技術を適用することによって、互いに異なる複数の伝送速度の光信号を１つの光受信器で誤り無く受信することが可能となる。

また、本実施例では、例として光受信器に対する入力信号の伝送速度が４種類、ｔ−ＬＰＦ２３が有する互いに透過帯域の異なるＬＰＦの数が４個の場合について説明したが、本技術は特に伝送速度の数に依らない。

例えばＮ種類の互いに異なる伝送速度の光信号が入力される場合に、伝送速度検出・透過帯域制御回路からｔ−ＬＰＦに出力される透過帯域制御電圧もまたＮ種類で、それらは互いに異なる。ここで、Ｎは自然数である。また、本実施例においてはｔ−ＬＰＦ２３をＬＩＡ２２の後段に配備したが、ＬＩＡ２２の前段に配備しても良い。

本発明の第３の実施例について、図９を用いて説明する。
図９は、本発明の第３の実施例における増幅器３０が搭載された光受信器の機能ブロック図を示すものである。
この光受信器は、受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）１と、増幅器３０とで構成されている。
増幅器３０は、インピーダンス変換増幅器（ＴＩＡ：Transimpedance amplifier）３１と、振幅制限増幅器（ＬＩＡ：Limiting amplifier）３２と、低域フィルタアレイ（ＬＰＦアレイ）３３を有する。

ＬＰＦアレイ３３は、４つの低域フィルタ（ＬＰＦ）３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを有する４チャネルＬＰＦである。
ＬＰＦ３３ａの透過帯域ｆ₁は７．５ＧＨｚであり、ＬＰＦ３３ｂの透過帯域ｆ₂は１．８７５ＧＨｚであり、ＬＰＦ３３ｃの透過帯域ｆ₃は７５０ＭＨｚであり、ＬＰＦ３３ｄの透過帯域ｆ₄は４５０ＭＨｚである。
ＬＰＦ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは並列接続されており、ＬＩＡ３２からの電圧信号は４分岐して各ＬＰＦ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに入力される。
またＬＰＦ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの出力側は、それぞれ個別に、増幅器３０の出力端子であるノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに接続されている。したがって、ＬＰＦ２３ａを透過した電圧信号はノードＡから出力され、ＬＰＦ２３ｂを透過した電圧信号はノードＢから出力され、ＬＰＦ２３ｃを透過した電圧信号はノードＣから出力され、ＬＰＦ２３ｄを透過した電圧信号はノードＤから出力される。
図１０に、このＬＰＦアレイ３３の透過特性を示す。

次に図１１を用いて本実施例の増幅器３０の動作に関して、光受信器に対して時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₃から時刻ｔ₄の間に２．５Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₅から時刻ｔ₆の間に１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₇から時刻ｔ₈の間に６００Ｍｂｉｔ／ｓの光信号が入力される場合を例に説明する。
なお図１１において、点線で示す光信号波形は、ＬＰＦアレイ３３の各ＬＰＦによりカットされ、当該ＬＰＦから出力されなくなった光信号を表すものである。

時刻ｔ₁に１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されると実施例１と同様に光信号はＰＤ１によって電流信号に変換され、電流信号はＴＩＡ３１により電圧信号に変換され、ＬＩＡ３２によって電圧信号が一定振幅の電圧信号に増幅され、電圧信号としてＬＰＦアレイ３３に出力される。

ＬＰＦアレイ３３に入力された１０Ｇｂｉｔ／ｓの電圧信号は分岐されて４つのＬＰＦ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに入力され、各ＬＰＦ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの透過帯域に応じて帯域制限されて出力される。
したがって、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの電圧信号は、ＬＰＦ３３ａを通過しノードＡから出力されるが、ＬＰＦ３３ｂ，３３ｃ，３３ｄでは帯域制限されてカットされる。この結果、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間において、ノードＡから伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの電圧信号が増幅器３０の出力として外部に取り出される。

以降、順に、時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までの間に２．５Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が、時刻ｔ₅から時刻ｔ₆までの間に１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が、時刻ｔ₇から時刻ｔ₈までの間に６００Ｍｂｉｔ／ｓの信号が光受信器に入力される。

時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までの間に２．５Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されたときには、伝送速度２．５Ｇｂｉｔ／ｓの電圧信号は、ＬＰＦ３３ａ，３３ｂを通過しノードＡ，Ｂから出力されるが、ＬＰＦ３３ｃ，３３ｄでは帯域制限されてカットされる。

時刻ｔ₅から時刻ｔ₆までの間に１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されたときには、伝送速度１Ｇｂｉｔ／ｓの電圧信号は、ＬＰＦ３３ａ，３３ｂ，３３ｃを通過しノードＡ，Ｂ，Ｃから出力されるが、ＬＰＦ３３ｄでは帯域制限されてカットされる。

時刻ｔ₇から時刻ｔ₈までの間に６００Ｍｂｉｔ／ｓの光信号が入力されたときには、伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの電圧信号は、ＬＰＦ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを通過しノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから出力される。

各ＬＰＦ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、その透過帯域を必要とする伝送速度より高速な信号が入力された場合はその信号に対して帯域不足であるために、誤り無く受信することが困難となる可能性がある。例えば、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号は１．８７５ＧＨｚのＬＰＦ３３ｂを透過した後、良好なアイ開口がえられていない可能性が高い。
しかし、７．５ＧＨｚのＬＰＦ３３ａを透過した信号は良好なアイ開口を有しているので、７．５ＧＨｚのＬＰＦ３３ａを透過した信号を用いれば良い。
他の透過帯域のＬＰＦにおける、その透過帯域を必要とする伝送速度より高速な信号が入力された場合の動作についても同様である。

従って、１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号は透過帯域が７．５ＧＨｚのＬＰＦ３３ａの出力を、２．５Ｇｂｉｔ／ｓの信号は透過帯域が１．８７５ＧＨｚのＬＰＦ３３ｂの出力を、１Ｇｂｉｔ／ｓの信号は透過帯域が７５０ＭＨｚのＬＰＦ３３ｃの出力を、６００Ｍｂｉｔ／ｓの信号は透過帯域が４５０ＭＨｚのＬＰＦ３３ｃの出力を、それぞれ後段に配備される可能性のあるＣＤＲなどの回路で用いることが好ましい。

本技術を用いることによって、互いに異なる複数の伝送速度の信号が光受信器に入力された時、伝送速度毎に適切に帯域制限された信号を、後段に配備される可能性のあるＣＤＲなどに出力することが出来る。

実施例１および実施例２のように、本発明に係る増幅器が内蔵された受信器の出力が１つしかない場合は、後段に接続される回路も本発明の増幅器と同様に複数の互いに異なる複数の伝送速度の信号に対して動作することが求められるが、実施例３のように、ＬＰＦアレイ３３を用いて伝送速度毎に適切に帯域制限された信号を出力することによって、後段に接続される回路も速度毎に最適設計された回路を用意すればよい。本発明は上記のように、回路間での相互接続性を担保するものである。

本実施例３においては、ＬＩＡ３２の後段に複数のＬＰＦ３３ａ〜３３ｄを用意したが、ＴＩＡ−ＬＩＡ間に互いに透過帯域が異なる４つのＬＰＦを用意しても良い。構成を図１２に示す。

図１２に示す増幅器３０ａでは、ＴＩＡ３１の出力が４分岐され、ＬＰＦアレイ３３のＬＰＦ３３ａ、ＬＰＦ３３ｂ、ＬＰＦ３３ｃ、ＬＰＦ３３ｄに入力される。各ＬＰＦ３３ａ〜３３ｄの後段には伝送速度ごとに最適設計されたＬＩＡ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが配置され、順に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓ、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１Ｇｂｉｔ／ｓ、６００Ｍｂｉｔ／ｓの信号に対して最適設計されている。

このような増幅器３０ａを用いた場合における、光受信器の動作を図１３に示す。光信号が光受信器に対して入力される伝送速度や時間的関係は最初の説明と変わらず、光受信器に対して時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓ、時刻ｔ₃から時刻ｔ₄の間に２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、時刻ｔ₅から時刻ｔ₆の間に１Ｇｂｉｔ／ｓ、時刻ｔ₇から時刻ｔ₈の間に６００Ｍｂｉｔ／ｓの光信号が入力されるとする。

時刻ｔ₁に１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されると実施例３と同様に光信号はＰＤ１によって電流信号に変換され、ＴＩＡ３１によって増幅され、電圧信号として前記４つのＬＰＦ３３ａ〜３３ｄに分岐して出力される。各ＬＰＦ３３ａ〜３３ｄに入力された１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号はＬＰＦの透過帯域に応じて帯域制限されてＬＩＡ３２ａ〜３２ｄに出力される。以降、順に２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１Ｇｂｉｔ／ｓ、６００Ｍｂｉｔ／ｓの信号が光受信器に入力されるが、１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号同様に４つのＬＰＦ３３ａ〜３３ｄとＬＩＡ３２ａ〜３２ｄで帯域制限および振幅制限・増幅され光受信器から出力される。

従って、１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号は透過帯域が７．５ＧＨｚのＬＰＦ３３ａの出力を、２．５Ｇｂｉｔ／ｓの信号は透過帯域が１．８７５ＧＨｚのＬＰＦ３３ｂの出力を、１Ｇｂｉｔ／ｓの信号は透過帯域が７５０ＭＨｚのＬＰＦ３３ｃの出力を、６００Ｍｂｉｔ／ｓの信号は透過帯域が４５０ＭＨｚのＬＰＦ３３ｄの出力を、それぞれ後段に配備される可能性のあるＣＤＲなどの回路で用いることが好ましい。

各ＬＰＦ３３ａ〜３３ｄは、その透過帯域を必要とする伝送速度より高速な信号が入力された場合はその信号に対して帯域不足であるために、誤り無く受信することが困難となる可能性がある。例えば、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号は１．８７５ＧＨｚのＬＰＦ３３ｂを透過した後、良好なアイ開口が得られていない可能性が高い。
しかし、７．５ＧＨｚのＬＰＦ３３ａを透過した信号は良好なアイ開口を有しているので、７．５ＧＨｚのＬＰＦ３３ａを透過した信号を用いれば良い。他の透過帯域のＬＰＦにおける、その透過帯域を必要とする伝送速度より高速な信号が入力された場合の動作についても同様である。

また、本実施例においては、４つのＬＩＡ３２ａ〜３２ｄはそれぞれ伝送速度ごとに最適設計されたものを用いたが、ＬＩＡ３２ａ〜３２ｄの透過帯域が光受信器に入力される信号の伝送速度をカバーしていれば、単一の品種でも問題ない。

本技術を用いることによって、互いに異なる複数の伝送速度の光信号が光受信器に入力された時、伝送速度毎に適切に帯域制限された信号を、後段に配備される可能性のあるＣＤＲなどに出力することが出来る。

実施例１および実施例２のように、本発明の増幅器が内蔵された受信器の出力が１つしかない場合は、後段に接続される回路も本発明の増幅器同様に複数の互いに異なる複数の伝送速度の信号に対して動作することが求められる。
しかしながら本実施例のように、ＬＰＦ−ＬＩＡアレイを用いて伝送速度毎に適切に帯域制限された信号を出力することによって、後段に接続される回路も速度毎に最適設計された回路を用意すればよい。本発明は上記のように、回路間での相互接続性を担保するものである。

本実施例では、例として光受信器に対する入力信号の伝送速度が４種類の場合について説明したが、入力信号の伝送速度が４以外で異なる信号が入力されてもよく、その際もＬＰＦ−ＬＩＡを信号の数だけ用意すれば良い。
例えばＮ種類の互いに異なる伝送速度の光信号が入力される場合には、Ｎ対のＬＰＦおよびＬＩＡを用意すれば良い。その際、ＬＰＦは入力される信号の伝送速度に適した透過特性を有する必要がある。但し、Ｎは自然数である。

本発明の第４の実施例について、図面を用いて説明する。
図１４は本発明の第４の実施例における増幅器４０が搭載された光受信装置２４０の機能ブロック図を示すものである。

光受信装置２４０は、光受信器１４０の他に、この光受信器１４０を制御する光受信装置制御部２４１とで構成されている。

光受信器１４０は、増幅器４０の他に、増幅器４０の前段に配置された受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）１４１と、増幅器４０の後段に配置された複数の伝送速度の信号に対応したクロックデータ再生器（ＭＲ−ＣＤＲ：Multi-rate-CDR）１４２と、伝送速度通知器１４３とで構成されている。

フォトダイオード（ＰＤ）１４１は、受光した入力光信号に応じた電流信号を出力する。
ＭＲ−ＣＤＲ１４２には、増幅器４０から出力された複数の伝送速度の信号が入力される。ＭＲ−ＣＤＲ１４２は、伝送速度が異なる複数の信号からクロック信号を抽出・再生し、再生クロックによって与えられるタイミングでデータを識別再生する。
伝送速度通知器１４３は、光受信装置制御部２４１から送られてくる速度通知制御電圧（Ｖ₁₁，Ｖ₁₂）を、増幅器４０に送る。

増幅器４０は、インピーダンス変換増幅器（Transimpedance amplifier：ＴＩＡ）４１と、振幅制限増幅器（Limiting amplifier：ＬＩＡ）４２と、透過帯域可変の低域フィルタ（tunable-LPF：ｔ−ＬＰＦ）４３を有する。
ｔ−ＬＰＦ４３はＬＩＡ４２の後段に接続され、光受信器１４０に入力される光信号の伝送速度に応じて透過帯域を適切に制御する。具体的には、ｔ−ＬＰＦ４３の透過帯域は、伝送速度通知器１４３から与えられる速度通知制御電圧Ｖ₁₁，Ｖ₁₂の値に対応して制御される。例えば、ｔ−ＬＰＦ４３に速度通知制御電圧Ｖ₁₁が入力されると、ｔ−ＬＰＦ４３の透過帯域は７．５ＧＨｚとなり、ｔ−ＬＰＦ４３に速度通知制御電圧Ｖ₁₂が入力されると、ｔ−ＬＰＦ４３の透過帯域は７５０ＭＨｚとなる。

光通信ネットワークにおいては、物理的に離れた複数の光伝送装置が光ファイバを介して互いに接続されて通信データの送受信を行っている。その際には実データを送受信する前に、正しく通信を行うための手続きのプロセスが存在する。例えばＩＥＥＥ８０２．３ａｈにおいてはイーサネット技術を用いて高速光アクセスシステムを実現するための標準規格が定められており、物理的に離れた装置間が通信を正しく行うためのプロトコルとしてMultipoint control protocol（ＭＰＣＰ）というものが規定されている。

一般に光伝送装置は、光ファイバを介して接続された他の光伝送装置との間で通信する際に、互いに信号を送受信する際のタイミングや伝送速度に関する情報等を事前にやり取りし合う。

本発明においてはその点に着目し、光受信装置１４０の内部に伝送速度通知器１４３を設けた。伝送速度通知器１４３は光受信装置制御部２４１と通信し、光受信器１４０に対する入力光信号の伝送速度を示す速度通知制御電圧（Ｖ₁₁，Ｖ₁₂）を該制御部２４１から受け取って、この速度通知制御電圧（Ｖ₁₁，Ｖ₁₂）をｔ−ＬＰＦ４３に対して適切なタイミングで発出する。

次に図１５を用いて本発明の増幅器４０の動作に関して、光受信器１４０に対して時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₄から時刻ｔ₅の間に伝送速度１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力される場合を例に説明する。この時、ＭＲ−ＣＤＲ１４２は１Ｇｂｉｔ／ｓおよび１０Ｇｂｉｔ／ｓ両方の異なる伝送速度の信号に対して動作可能であるとする。

時刻ｔ₁に１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されると光信号はＰＤ１４１で光電変換され、ＴＩＡ４１で電流電圧変換され、さらにＬＩＡ４２において振幅制限・増幅されてｔ−ＬＰＦ４３に出力される。

伝送速度通知器１４３は随時光受信装置２４０内部の光受信装置制御部２４１と通信し、該装置に入力される信号の伝送速度とそのタイミングに関する情報をやり取りし合う。

時刻ｔ₀に光受信装置制御部２４１から伝送速度通知器１４３に対して速度通知御電圧Ｖ₁₁が発出される。すると伝送速度通知器１４３は時刻ｔ₁に速度通知制御電圧Ｖ₁₁をｔ−ＬＰＦ４３に対して発出し、ｔ−ＬＰＦ４３の透過帯域ｆ₁を７．５ＧＨｚ程度に制御する。後段のＭＲ−ＣＤＲ１４２は、１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号からクロック抽出・データの再生を行う。それによって、光受信器１４０は１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を誤り無く受信することが可能となる。

次に、時刻ｔ₃になると光受信装置制御部２４１から伝送速度通知器１４３に対して速度通知制御電圧Ｖ₁₂が発出される。時刻ｔ₄になると伝送速度が１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器１４０に入力される。すると伝送速度通知器１４３は時刻ｔ₄に速度通知制御電圧Ｖ₁₂をｔ−ＬＰＦ４３に対して発出し、ｔ−ＬＰＦ４３の透過帯域ｆ₁を７５０ＭＨｚ程度に制御する。本実施例におけるｔ−ＬＰＦ４３の透過特性を図１６に示す。

後段のＭＲ−ＣＤＲ１４２は、１Ｇｂｉｔ／ｓの信号からクロック抽出・データの再生を行う。それによって、光受信器１４０は１Ｇｂｉｔ／ｓの信号を誤り無く受信することが可能となる。

以上のように、入力信号に応じてｔ−ＬＰＦ４３の透過帯域を適切な値に設定することによって、異なる伝送速度の複数の信号を１つの光受信器１４０で誤り無く受信することが可能となる。

なお、本実施例においては２つの異なる伝送速度の光信号が光受信器１４０に入力された時の動作を説明したが、２つ以上でも適用可能である。例えばＮ種類の異なる伝送速度の光信号が入力される時には、伝送速度通知器１４３がｔ−ＬＰＦ４３に対して発出する速度通知制御電圧もＮ通りの値を取る。ただし、Ｎは自然数とする。

また、ｔ−ＬＰＦ４３をＬＩＡ４２の後段に配備したが、ＬＩＡ４２の前段に配置しても良い。
また、ＭＲ−ＣＤＲ１４２も、Ｎ種類の異なる伝送速度の信号に対して動作可能であるものを用意すれば良い。ＭＲ−ＣＤＲ１４２を実現する手段には、単一のＣＤＲで複数の速度に対して動作可能なものを用意しても良いし、互いに異なる伝送速度で動作するＣＤＲを複数並列に並べ、使用するポートをスイッチなどで選択する構成でも良く、本発明の増幅器は、ＭＲ−ＣＤＲの構成に依存するものではない。

本発明の第５の実施例について、図面を用いて説明する。
図１７は本発明の第５の実施例における増幅器５０が搭載された光受信装置２５０の機能ブロック図を示すものである。

光受信装置２５０は、光受信器１５０の他に、この光受信器１５０を制御する光受信装置制御部２５１とで構成されている。

光受信器１５０は、増幅器５０の他に、増幅器５０の前段に配置された受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）１５１と、増幅器５０の後段に配置された複数の伝送速度の信号に対応したクロックデータ再生器（ＭＲ−ＣＤＲ：Multi-rate-CDR）１５２と、伝送速度通知器１５３とで構成されている。

フォトダイオード（ＰＤ）１５１は、受光した入力光信号に応じた電流信号を出力する。
ＭＲ−ＣＤＲ１５２には、増幅器５０から出力された複数の伝送速度の信号が入力される。ＭＲ−ＣＤＲ１５２は、伝送速度が異なる複数の信号からクロック信号を抽出・再生し、再生クロックによって与えられるタイミングでデータを識別再生する。
伝送速度通知器１５３は、光受信装置制御部２５１から送られてくる速度通知制御電圧（Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃，Ｖ₂₄）を、増幅器５０に送る。

増幅器５０は、インピーダンス変換増幅器（Transimpedance amplifier：ＴＩＡ）５１と、振幅制限増幅器（Limiting amplifier：ＬＩＡ）５２と、低域フィルタ部となる透過帯域可変の低域フィルタ（tunable-LPF：ｔ−ＬＰＦ）５３を有する。
ｔ−ＬＰＦ５３はＬＩＡ５２の後段に接続され、光受信器に入力される光信号の伝送速度に応じて透過帯域を適切に制御する。

ｔ−ＬＰＦ５３は、図１８に示すように、４つの低域フィルタ（ＬＰＦ）５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄと４×１スイッチ５３ｅを有している。
ＬＰＦ５３ａの透過帯域ｆ₁は７．５ＧＨｚであり、ＬＰＦ５３ｂの透過帯域ｆ₂は１．８７５ＧＨｚであり、ＬＰＦ５３ｃの透過帯域ｆ₃は７５０ＭＨｚであり、ＬＰＦ５３ｄの透過帯域ｆ₄は４５０ＭＨｚである。
ＬＰＦ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄは並列接続されており、ＬＩＡ５２からの電圧信号が入力端子５３_inを介して入力されると、この電圧信号は４分岐して各ＬＰＦ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄに入力される。
またＬＰＦ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄの出力側は、スイッチ５３ｅを介して出力端子５３_outに結合されている。

スイッチ５３ｅは、伝送速度検出通知器１５３からの速度通知制御電圧Ｖが制御端子５３ｓから入力されると、速度通知制御電圧Ｖの値に対応してスイッチング動作する。
具体的には、
（１）速度通知制御電圧Ｖ₂₁が入力されると、透過帯域が７．５ＧＨｚのＬＰＦ５３ａを透過した電圧信号のみを選択して出力し、
（２）速度通知制御電圧Ｖ₂₂入力されると、透過帯域が１．８７５ＧＨｚのＬＰＦ５３ｂを透過した電圧信号のみを選択して出力し、
（３）速度通知御電圧Ｖ₂₃が入力されると、透過帯域が７５０ＭＨｚのＬＰＦ５３ｃを透過した電圧信号のみを選択して出力し、
（４）速度通知制御電圧Ｖ₂₄が入力されると、透過帯域が４５０ＭＨｚのＬＰＦ５３ｄを透過した電圧信号のみを選択して出力する。
したがって、このｔ−ＬＰＦ２３の透過特性は、図１９に示すようになる。

伝送速度通知器１５３は光受信装置制御部２５１と通信し、光受信器１５０に対する入力光信号の伝送速度を示す速度通知制御電圧（Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃，Ｖ₂₄）を該制御部２５１から受け取って、この速度通知制御電圧（Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃，Ｖ₂₄Ｖ₁₁，Ｖ₁₂）をｔ−ＬＰＦ５３に対して適切なタイミングで発出する。

次に図２０を用いて本発明の増幅器５０の動作に関して、光受信器１５０に対して時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₄から時刻ｔ₅の間に伝送速度２．５Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₇から時刻ｔ₈の間に伝送速度１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力され、時刻ｔ₁₀から時刻ｔ₁₁の間に伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの光信号が入力される場合を例に説明する。

まず、時刻ｔ₀に光受信装置制御部２５１から伝送速度通知器１５３に対して速度通知制御電圧Ｖ₂₁が発出される。時刻ｔ₁に１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されると光信号はＰＤ１５１で光電変換、ＴＩＡ５１で電流電圧変換され、さらにＬＩＡ５２において振幅制限・増幅されてｔ−ＬＰＦ５３に出力される。伝送速度通知器１５３はその伝送速度に応じた透過帯域制御電圧Ｖ₂₁を時刻ｔ₁にｔ−ＬＰＦ５３に出力し、ｔ−ＬＰＦ５３の透過帯域を適切に設定する。時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間、光受信器は１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を受信するので、ｔ−ＬＰＦ５３は７．５ＧＨｚで動作する必要がある。

ｔ−ＬＰＦ５３に伝送速度通知器１５３から速度通知制御電圧Ｖ₂₁が入力されるとｔ−ＬＰＦ５３が有するスイッチ５２ｅは透過帯域ｆ₁＝７．５ＧＨｚのＬＰＦ５３ａが接続されている経路をｔ−ＬＰＦ５３から出力するように切り替える。透過帯域の切替動作を時刻ｔ₁から時刻ｔ_set1までのｔ_preamble以内に完了し、実データ部分を時刻ｔ₂まで受信する。

該光受信器１５０が有するＭＲ−ＣＤＲ１５２は、ｔ−ＬＰＦ５３の出力信号から１０ＧＨｚのクロック信号の抽出および再生、データ再生を行い、１０Ｇｂｉｔ／ｓのデータを識別再生する。以上によって本発明の増幅器が搭載された光受信器１５０は１０Ｇｂｉｔ／ｓの入力信号を誤り無く受信することが可能となる。

次に、時刻ｔ₄から時刻ｔ₅の間に２．５Ｇｂｉｔ／ｓの信号が光受信器１５０に入力される場合の動作を説明する。それに先んじて、時刻ｔ₃に光受信装置制御部２５１から伝送速度通知器１５３に対して速度通知制御電圧Ｖ₂₂が発出される。この時、光信号の伝送速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓなので、ｔ−ＬＰＦ５３はｆ₂＝１．８７５ＧＨｚの透過帯域を有する必要がある。

伝送速度通知器１５３は光受信装置制御部２５１から速度通知制御電圧Ｖ₂₂を受け取ると、時刻ｔ₄にｔ−ＬＰＦ５３に対して速度通知制御電圧Ｖ₂₂を出力し、ｔ−ＬＰＦ５３が有するスイッチ５３ｅは透過帯域１．８７５ＧＨｚのＬＰＦ５３ｂが接続されている経路をｔ−ＬＰＦ５３から出力するように切り替える。

透過帯域の切替動作を時刻ｔ₄から時刻ｔ_set2までのｔ_preamble以内に完了し、実データ部分を時刻ｔ₅まで受信する。該光受信器１５０が有するＭＲ−ＣＤＲ１５２は、ｔ−ＬＰＦ５３の出力信号から２．５ＧＨｚのクロック信号の抽信および再生、データ再生を行い、２．５Ｇｂｉｔ／ｓのデータを識別再生する。

時刻ｔ₇から時刻ｔ₈の間には１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器１５０に入力される。伝送速度１Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が入力されるのに先んじて、光受信装置制御部２５１から伝送速度通知器１５３に対して速度通知制御電圧Ｖ₂₃が時刻ｔ₆に発出される。伝送速度通知器１５３は光受信装置制御部２５１から速度通知制御電圧Ｖ₂₃を受け取ると、ｔ−ＬＰＦ５３に対し時刻ｔ₇に速度通知制御電圧Ｖ₂₃を出力する。

するとｔ−ＬＰＦ５３が有するスイッチ５３ｅは透過帯域ｆ₃＝７５０ＭＨｚのＬＰＦ５３ｃが接続されている経路をｔ−ＬＰＦ５３から出力するように切り替える。透過帯域の切替動作を時刻ｔ₇から時刻ｔ_set3までのｔ_preamble以内に完了し、実データ部分を時刻ｔ₈まで受信する。

時刻ｔ₁₀から時刻ｔ₁₁の間には６００Ｍｂｉｔ／ｓの光信号が光受信器１５０に入力される。伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの光信号が入力されるのに先んじて、光受信装置制御部２５１から伝送速度通知器１５３に対して速度通知制御電圧Ｖ₂₄が時刻ｔ₉に発出される。伝送速度通知器１５３は光受信装置制御部２５１から速度通知制御電圧Ｖ₂₄を受け取ると、ｔ−ＬＰＦ５３に対し時刻ｔ₁₀に速度通知制御電圧Ｖ₂₄を出力する。

するとｔ−ＬＰＦ５３が有するスイッチ５３ｅは透過帯域ｆ₄＝４５０ＭＨｚのＬＰＦ５３ｄが接続されている経路をｔ−ＬＰＦ５３から出力するように切り替える。透過帯域の切替動作を時刻ｔ₁₀から時刻ｔ_set4までのｔ_preamble以内に完了し、実データ部分を時刻ｔ₁₁まで受信する。ここで、各透過帯域制御電圧Ｖ₂₁、Ｖ₂₂、Ｖ₂₃、Ｖ₂₄は互いに異なる。

以上のように、入力信号に応じてｔ−ＬＰＦ５３の透過帯域を適切な値に設定することによって、異なる伝送速度の信号を１つの光受信器で誤り無く受信することが可能となる。

なお、本実施例においては４つの異なる伝送速度の光信号が光受信器１５０に入力された時の動作を説明したが、４つ以上でも適用可能である。例えばＮ種類の異なる伝送速度の光信号が入力される時には、伝送速度通知器１５３がｔ−ＬＰＦ５３に対して発出する速度通知制御電圧もＮ通りの値を取る。ただし、Ｎは自然数とする。

また、ｔ−ＬＰＦ５３をＬＩＡ５２の後段に配備したが、ＬＩＡ５２の前段に配置しても良い。また、ＭＲ−ＣＤＲ１５２も、Ｎ種類の異なる伝送速度の信号に対して動作可能であるものを用意すれば良い。ＭＲ−ＣＤＲ１５２を実現する手段には、単一のＣＤＲで複数の速度に対して動作可能なものを用意しても良いし、互いに異なる伝送速度で動作するＣＤＲを複数並列に並べ、使用するポートをスイッチなどで選択する構成でも良く、本発明の増幅器は、ＭＲ−ＣＤＲの構成に依存するものではない。

１，１４１，１５１ フォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）
１０，１０ａ，２０，３０，３０ａ，４０，５０ 増幅器
１１，２１，３１，４１，５１ インピーダンス変換増幅器（ＴＩＡ：Transimpedance amplifier）
１２，２２，３２，４２，５２ 振幅制限増幅器（ＬＩＡ：Limiting amplifier）
１３，２３，３３，４３，５３ 透過帯域可変の低域フィルタ（ｔ−ＬＰＦ：tunable-LPF）
１４，２４ 伝送速度検出、透過帯域制御回路
１４０，１５０ 光受信器
２４０，２５０ 光受信装置

Claims (7)

1. 光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅する増幅器において、
   前記電圧信号が入力される透過帯域が可変の低域フィルタと、この低域フィルタの透過帯域を制御する制御回路とを有し、
   前記制御回路は、前記低域フィルタを透過した電圧信号を信号処理することにより前記光信号の伝送速度を検出し、この伝送速度に対応する値の制御電圧を前記低域フィルタに送り、
   前記低域フィルタは、前記制御電圧が入力されると、当該低域フィルタの透過帯域を、前記制御電圧の値に対応する伝送速度となっている電圧信号を透過させる透過帯域に変更することを特徴とする複数速度対応増幅器。
2. 請求項１の複数速度対応増幅器において、
   前記制御回路は、前記低域フィルタから電圧信号が予め決めた一定時間以上経過して出力されないときには、電圧信号が出力されていないことを示す値の制御電圧を前記低域フィルタに送り、
   前記低域フィルタは、電圧信号が出力されていないことを示す値の制御電圧が入力されると、当該低域フィルタの透過帯域を、当該低域フィルタの最大透過周波数に変更することを特徴とする複数速度対応増幅器。
3. 光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅する増幅器において、
   前記電圧信号が入力される低域フィルタ部と、この低域フィルタ部の透過帯域を制御する制御回路とを有し、
   前記制御回路は、前記低域フィルタ部を透過した電圧信号を信号処理することにより前記光信号の伝送速度を検出し、この伝送速度に対応する値の制御電圧を前記低域フィルタ部に送り、
   前記低域フィルタ部は、並列接続された透過帯域が異なる複数の低域フィルタと、前記複数の低域フィルタを透過してきた電圧信号を選択して出力するスイッチとを有し、
   前記スイッチは、前記制御電圧が入力されると、前記制御電圧の値に対応する伝送速度となっている電圧信号を透過させる透過帯域となっている低域フィルタを透過してきた電圧信号のみを出力するようにスイッチング動作することを特徴とする複数速度対応増幅器。
4. 請求項３の複数速度対応増幅器において、
   前記制御回路は、前記低域フィルタ部から電圧信号が予め決めた一定時間以上経過して出力されないときには、電圧信号が出力されていないことを示す値の制御電圧を前記低域フィルタ部に送り、
   前記低域フィルタ部の前記スイッチは、電圧信号が出力されていないことを示す値の制御電圧が入力されると、各低域フィルタを透過してきた全ての電圧信号を出力するようにスイッチング動作することを特徴とする複数速度対応増幅器。
5. 光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅する増幅器において、
   それぞれ電圧信号が入力されると共にフィルタリングした電圧信号を個別に出力するように、並列接続された透過帯域が異なる複数の低域フィルタからなる低域フィルタアレイが備えられていることを特徴とする複数速度対応増幅器。
6. 光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅すると共に、前記光信号の伝送速度を示す制御電圧が入力される増幅器において、
   前記電圧信号が入力される透過帯域が可変の低域フィルタが備えられており、
   前記低域フィルタは、前記制御電圧が入力されると、当該低域フィルタの透過帯域を、前記制御電圧の値に対応する伝送速度の電圧信号を透過させる透過帯域に変更することを特徴とする複数速度対応増幅器。
7. 光信号を光電変換する受光素子から出力された電流信号が入力され、前記電流信号を電圧信号に変換してから増幅すると共に、前記光信号の伝送速度を示す制御電圧が入力される増幅器において、
   並列接続された透過帯域が異なる複数の低域フィルタと、前記複数の低域フィルタを透過してきた電圧信号を選択して出力するスイッチとを有する低域フィルタ部が備えられており、
   前記低域フィルタ部の前記スイッチは、前記制御電圧が入力されると、前記制御電圧の値に対応する伝送速度の電圧信号を透過させる低域フィルタを透過してきた電圧信号を選択し、選択した電圧信号のみを出力するようにスイッチング動作することを特徴とする複数速度対応増幅器。

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