JP2011004269A - 光受信モジュール、光受信機及び電子回路 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズが大きくなることをおさえつつ、受け付ける光信号の信号断を検出する機能を光受信モジュールの内部に実装することができる光受信モジュール、光送信機及び電子回路を提供する。
【解決手段】光受信モジュール２は、受け付ける光信号を電気信号に変換するフォトダイオード２０と、その電気信号に基づいて、光信号の信号断を検出するＬＯＳ検出回路２３と、その電気信号に対応する第１の信号と、ＬＯＳ検出回路２３による信号断の検出結果に対応する第２の信号と、を合成して出力する一対の差動出力端子２６−４（差動出力端子２６−４−１及び差動出力端子２６−４−２）を含んで構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光受信モジュール、光受信機及び電子回路に関する。

接続された光ファイバを経由して光信号を受け付けて、その光信号に応じた電気信号を出力する光受信モジュール（例えば、ＲＯＳＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ））が存在する。特許文献１には、ＲＯＳＡを含んで構成される光送受信モジュールが開示されている。

そして、光受信モジュールには、電源端子、受信信号強度インジケータ端子（ＲＳＳＩ端子）、接地端子、一対の差動出力端子の５つの端子を含むものや、電源端子、逆バイアス電圧端子（Ｖｐｄ端子）、接地端子、一対の差動出力端子の５つの端子を含むものが存在する。

特開２００９−０９４３９０号公報

従来の光受信モジュールでは、受け付ける光信号の信号断を、光受信モジュールの外部に設けた回路により検出していた。このことは、光受信モジュールを含んで構成される光受信機の部品点数の増加や、実装面積の増大を招いていた。

ここで、光信号の信号断を検出する回路についての設定を示す信号を受け付ける端子や、信号断の検出結果を示す信号を出力する端子を、光受信モジュールに新たに設けて、光受信モジュールの内部で受け付ける光信号の信号断を検出することが考えられるが、こうすると、光受信モジュールのサイズが大きくなってしまい、光受信モジュールの小型化が困難となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、サイズが大きくなることをおさえつつ、受け付ける光信号の信号断を検出する機能を光受信モジュールの内部に実装することができる光受信モジュール、光送信機及び電子回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光受信モジュールは、受け付ける光信号を電気信号に変換する受光素子と、前記電気信号に基づいて、前記光信号の信号断を検出する検出部と、前記電気信号に対応する第１の信号と、前記検出部による信号断の検出結果に対応する第２の信号と、を合成して出力する端子と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る光受信機は、受け付ける光信号を電気信号に変換する受光素子と、前記電気信号に基づいて、前記光信号の信号断を検出する検出部と、前記電気信号に対応する第１の信号と、前記検出部による信号断の検出結果に対応する第２の信号と、を合成して出力する端子と、を含む光受信モジュールと、前記光受信モジュールから出力される信号を受け付けて、前記第１の信号を出力する回路と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る電子回路は、閾値を示す閾値データを記憶する記憶部と、電気信号を受け付ける入力端子と、前記入力端子が受け付ける電気信号と、前記閾値と前記入力端子が受け付ける電気信号の強度に対応する値との比較結果に対応する電気信号と、を合成して出力する出力端子と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、閾値を設定する信号を受け付ける端子や、信号断の検出結果を示す信号を出力する端子を新たに設けることなく、光信号の信号断を検出する機能を光受信モジュールの内部に実装できる。このようにして、本発明によれば、サイズが大きくなることをおさえつつ、受け付ける光信号の信号断を検出する機能を光受信モジュールの内部に実装することができる。

本発明の一態様では、前記端子が、交流信号である前記第１の信号と、直流信号である前記第２の信号と、を合成して出力することを特徴とする。この態様によれば、第１の信号及び第２の信号のそれぞれを容易に取り出すことができる。

また、本発明の一態様では、閾値を示す閾値データを記憶する記憶部、をさらに含み、前記検出部が、前記閾値データが示す閾値と、前記光信号の強度に対応する値との比較結果に基づいて、前記信号断を検出することを特徴とする。この態様によれば、閾値データが示す閾値と光信号の強度に対応する値との比較結果に基づく、光信号の信号断の検出が可能となる。

この態様では、外部から受け付ける信号に応じて、前記閾値データが示す閾値を変更する閾値変更部、をさらに含んでもよい。こうすれば、光信号の信号断を検出する際の閾値を利用者が設定することができる。

この態様では、外部から受け付ける信号に応じて、前記端子から前記第１の信号と前記第２の信号とを合成して出力させるか、前記閾値を変更するかが切り替わってもよい。こうすれば、第１の信号と第２の信号とを合成して出力させるか、閾値を変更するかを利用者が切り替えることができる。

この態様では、電源端子から受け付ける電源電圧に応じて、前記端子から前記第１の信号と前記第２の信号とを合成して出力させるか、前記閾値を変更するかが切り替わってもよい。こうすれば、電源電圧を変化させることで、第１の信号と第２の信号とを合成して出力させるか、閾値を変更するかを切り替えることができる。

本発明の一実施形態における光受信機の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における光受信機に含まれる光受信モジュールの主要回路の一例を示す図である。 本発明の別の実施形態における光受信機に含まれる光受信モジュールの主要回路の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態における光受信機１の構成の一例を示す図である。図１に例示するように、本実施形態に係る光受信機１は、光受信モジュール２と、一対のコンデンサ３（３−１及び３−２）と、集積回路４（例えば、リミットアンプ）と、コンパレータ５と、を備えている。そして、光受信機１は、光ファイバ（図示せず）と光学的に接続されている。

図２は、本実施形態における光受信モジュール２の主要回路の一例を示す図である。本実施形態における光受信モジュール２は、受光素子（例えば、フォトダイオード２０）、抵抗２１、増幅器２２、ＬＯＳ検出回路２３、差動出力回路２４、カレントミラー回路２５、５つの端子２６（電源端子２６−１（電源電圧Ｖｃｃと接続される）、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）端子２６−２、接地端子２６−３（ＧＮＤと接続される）、一対の差動出力端子２６−４（２６−４−１及び２６−４−２）、を含んで構成されている。

フォトダイオード２０は、接続される光ファイバなどを経由して受け付ける光信号を電気信号に変換する。すなわち、フォトダイオード２０は、受け付ける光信号に応じた電気信号を出力する。フォトダイオード２０は、例えば、受け付ける光信号に応じた光電流を発生させる。そして、この光電流は、抵抗２１、カレントミラー回路２５を経由して、ＲＳＳＩ端子２６−２に出力される。ＲＳＳＩ端子２６−２から出力される電流や、この電流を変換した電圧を測定することにより、光電流の検出が可能となっている。また、フォトダイオード２０が発生させる光電流に応じた電圧が増幅器２２により増幅されて、ＬＯＳ検出回路２３に電気信号として入力される。

ＬＯＳ検出回路２３は、例えば、コンパレータ回路などを含んで構成されており、光受信モジュール２が受け付ける光信号の信号断（ＬＯＳ（Ｌｏｓｓ Ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ））を検出する。本実施形態では、ＬＯＳ検出回路２３は、電源端子２６−１を介して電源電圧Ｖｃｃと接続されている。本実施形態では、ＬＯＳ検出回路２３は、記憶部２３ａ（本実施形態では、例えば、不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ））を備えている。なお、記憶部２３ａがＬＯＳ検出回路２３の外部に設けられていてもよい。また、記憶部２３ａは、ＮＶＲＡＭには限定されない。そして、記憶部２３ａは、閾値となる閾値データを記憶する。

また、ＬＯＳ検出回路２３は、外部から受け付ける信号に応じて、記憶部２３ａに記憶されている閾値データが示す閾値を変更する閾値変更部（例えば、閾値変更回路２３ｂ）を含んでいる。なお、閾値変更回路２３ｂがＬＯＳ検出回路２３の外部に設けられていてもよい。

そして、ＬＯＳ検出回路２３は、外部から受け付ける信号に応じて、動作モードと調整モードとが切り替わるようになっている。ＬＯＳ検出回路２３は、具体的には、例えば、電源電圧Ｖｃｃに応じて、動作モードと調整モードとが切り替わる。ＬＯＳ検出回路２３は、具体的には、例えば、電源電圧Ｖｃｃが所与の電源電圧以上である場合には、調整モードで動作し、電源電圧Ｖｃｃが所与の電源電圧より低い場合には、動作モードで動作する。

ＬＯＳ検出回路２３が調整モードで動作する際には、閾値変更回路２３ｂが記憶部２３ａに記憶されている閾値データを書き換える。本実施形態では、図２に例示するように、ＲＳＳＩ端子２６−２と、ＬＯＳ検出回路２３と、が電気的に接続されている。そして、ＬＯＳ検出回路２３は、本実施形態では、例えば、ＲＳＳＩ端子２６−２に対して供給される電圧に対応する電圧を受け付ける。そして、閾値変更回路２３ｂが、受け付ける電圧に応じた閾値を示すよう閾値データを書き換える。このように、本実施形態における光受信モジュール２では、ＬＯＳ検出回路２３が調整モードとして動作する際に、ＲＳＳＩ端子２６−２を入力端子として用いている。

なお、閾値データを書き換える方法は、上述の方法には限定されない。例えば、閾値変更回路２３ｂがフォトダイオード２０に与える光信号の強度に応じた値を示すよう閾値データが示す閾値を書き換えてもよい。例えば、ＲＳＳＩ端子２６−２に所与の大きさの電圧を供給した上で、フォトダイオード２０に与える光信号の強度を変化させることで、ＬＯＳ検出回路２３が受け付ける信号電圧を変化させてもよい。また、閾値データがヒステリシス設定についての閾値を示していてもよい。

ＬＯＳ検出回路２３が動作モードで動作する際には、ＬＯＳ検出回路２３が、フォトダイオード２０が受け付ける光信号の信号断を検出する。そして、フォトダイオード２０が受け付ける光信号に対応する信号と、この光信号の信号断の検出結果に対応する信号、とを合成して出力する。そして、この信号が、差動出力回路２４を経由して、一対の差動出力端子２６−４から差動信号（Ｖｏｕｔ＋及びＶｏｕｔ−）として差動出力される。

ＬＯＳ検出回路２３は、具体的には、例えば、フォトダイオード２０が受け付ける光信号に応じた、増幅器２２により増幅された電気信号（例えば、信号電圧）を受け付ける。そして、ＬＯＳ検出回路２３は、この電気信号の振幅に対応する値と、閾値データが示す閾値と、の比較結果に基づいて、光信号の信号断が発生しているか否かを示す信号を出力する。ＬＯＳ検出回路２３は、例えば、電気信号の振幅に対応する値が、閾値データが示す閾値よりも小さい場合に、光信号の信号断が発生していることを示す信号を出力する。

ＬＯＳ検出回路２３は、平滑回路などを介して取得される受け付ける電気信号の平均的な強度に対応する値と、閾値データが示す閾値と、の比較結果に基づいて、光信号の信号断が発生しているか否かを示す信号を出力してもよい。ＬＯＳ検出回路２３は、例えば、電気信号の平均的な強度に対応する値が、閾値データが示す閾値よりも小さい場合に、光信号の信号断が発生していることを示す信号を出力してもよい。

ＬＯＳ検出回路２３は、具体的には、例えば、フォトダイオード２０が受け付ける光信号に応じた交流信号に、光信号の信号断が発生しているか否かを示す直流信号（例えば、信号断が発生していない際には＋Ｖ［Ｖ］の直流電圧、信号断が発生している際には−Ｖ［Ｖ］の直流電圧）を合成して、出力する。

図３は、別の実施形態における光受信モジュール２の主要回路の一例を示す図である。本実施形態における光受信モジュール２は、受光素子（例えば、フォトダイオード２０）、増幅器２２、ＬＯＳ検出回路２３、差動出力回路２４、５つの端子２６（電源端子２６−１（電源電圧Ｖｃｃと接続される）、逆バイアス電圧（Ｖｐｄ）端子２６−５、接地端子２６−３（ＧＮＤと接続される）、一対の差動出力端子２６−４（２６−４−１及び２６−４−２）、を含んで構成されている。

図３に例示する光受信モジュール２に含まれるフォトダイオード２０は、図２に例示する光受信モジュール２に含まれるフォトダイオード２０と同様、例えば、受け付ける光信号に応じた光電流を発生させる。ここで、フォトダイオード２０に対するバイアス電圧は、Ｖｐｄ端子２６−５に供給される。そして、この光電流の強度は、Ｖｐｄ端子２６−５に接続されている抵抗６の両端の電位差に対応する。この電位差を測定することにより、光電流の検出が可能となっている。また、フォトダイオード２０が発生させる光電流に応じた電圧が増幅器２２により増幅されて、ＬＯＳ検出回路２３に電気信号として入力される。

図３に例示する光受信モジュール２に含まれるＬＯＳ検出回路２３は、図２に例示する光受信モジュール２に含まれるＬＯＳ検出回路２３と同様の回路である。図３に例示する光受信モジュール２では、閾値変更回路２３ｂは、Ｖｐｄ端子２６−５に対して供給される電圧に応じた閾値を示すよう、記憶部２３ａに記憶されている閾値データを書き換える。なお、例えば、閾値変更回路２３ｂがフォトダイオード２０に与える光信号の強度に応じた値を示すよう閾値データが示す閾値を書き換えてもよい。例えば、Ｖｐｄ端子２６−５に所与の大きさの電圧を供給した上で、フォトダイオード２０に与える光信号の強度を変化させることで、ＬＯＳ検出回路２３が受け付ける信号電圧を変化させてもよい。また、閾値データがヒステリシス設定についての閾値を示していてもよい。

図３に例示する光受信モジュール２に含まれるＬＯＳ検出回路２３の動作モードでの動作は、図２に例示する光受信モジュール２に含まれるＬＯＳ検出回路２３の動作モードでの動作と同様である。

なお、上述の光受信モジュール２の回路構成は、あくまでも一例であり、例えば、光受信モジュール２は、例えば、等価回路により構成されていてもよい。また、ＬＯＳ検出回路２３は、アナログ回路、デジタル回路、ＩＣなどの集積回路、ＣＰＵ等のプログラム制御デバイス、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶素子、などにより構成されてもよい。

上述のように、光受信モジュール２は交流信号と直流信号とを含む電気信号を差動出力する。そして、この電気信号は、コンデンサ３を経由して集積回路４に入力される。また、この電気信号は、コンパレータ５にも入力される。そして、コンデンサ３によって、光受信モジュール２から出力される直流信号がカットされる。そのため、集積回路４は、光受信モジュール２から出力される交流信号を受け付ける。コンパレータ５は、例えば、光受信モジュール２から差動出力される信号電圧の差分が所定の大きさよりも小さい場合には、信号断が発生していることを示す信号を出力し、そうではない場合には、信号断が発生していないことを示す信号を出力する。このとき、コンパレータ５が、光受信モジュール２から出力される交流信号がカットされた信号を受け付けてもよい。

上述の各実施形態における光受信モジュール２は、受け付ける光信号に応じた信号とともに、光信号の信号断の検出信号を、一対の差動出力端子２６−４から差動出力する。そのため、差動出力端子から、光信号に応じた信号も、光信号の信号断の検出信号も取り出すことができる。また、光信号の信号断の検出に用いる閾値をＲＳＳＩ端子２６−２やＶｐｄ端子２６−５に供給する電圧の大きさや、フォトダイオード２０への光入力の強度により設定することができる。このようにして、上述の各実施形態に係る光受信モジュール２では、閾値を設定する信号を受け付ける端子や、信号断の検出結果を示す信号を出力する端子を新たに設けることなく、光信号の信号断を検出する機能を光受信モジュール２の内部に実装できる。このようにして、上述の核実施形態に係る光受信モジュール２では、サイズが大きくなることをおさえつつ、受け付ける光信号の信号断を検出する機能を光受信モジュール２の内部に実装することができる。

１ 光受信機、２ 光受信モジュール、３ コンデンサ、４ 集積回路、５ コンパレータ、６ 抵抗、２０ フォトダイオード、２１ 抵抗、２２ 増幅器、２３ ＬＯＳ検出回路、２３ａ 記憶部、２３ｂ 閾値変更回路、２４ 差動出力回路、２５ カレントミラー回路、２６ 端子、２６−１ 電源端子、２６−２ 受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）端子、２６−３ 接地端子、２６−４ 差動出力端子、２６−５ 逆バイアス電圧（Ｖｐｄ）端子。

Claims (8)

1. 受け付ける光信号を電気信号に変換する受光素子と、
   前記電気信号に基づいて、前記光信号の信号断を検出する検出部と、
   前記電気信号に対応する第１の信号と、前記検出部による信号断の検出結果に対応する第２の信号と、を合成して出力する端子と、
   を含むことを特徴とする光受信モジュール。
2. 前記端子が、交流信号である前記第１の信号と、直流信号である前記第２の信号と、を合成して出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光受信モジュール。
3. 閾値を示す閾値データを記憶する記憶部、をさらに含み、
   前記検出部が、前記閾値データが示す閾値と、前記光信号の強度に対応する値との比較結果に基づいて、前記信号断を検出する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光受信モジュール。
4. 外部から受け付ける信号に応じて、前記閾値データが示す閾値を変更する閾値変更部、をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光受信モジュール。
5. 外部から受け付ける信号に応じて、前記端子から前記第１の信号と前記第２の信号とを合成して出力させるか、前記閾値を変更するかが切り替わる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の光受信モジュール。
6. 電源端子から受け付ける電源電圧に応じて、前記端子から前記第１の信号と前記第２の信号とを合成して出力させるか、前記閾値を変更するかが切り替わる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の光受信モジュール。
7. 受け付ける光信号を電気信号に変換する受光素子と、前記電気信号に基づいて、前記光信号の信号断を検出する検出部と、前記電気信号に対応する第１の信号と、前記検出部による信号断の検出結果に対応する第２の信号と、を合成して出力する端子と、を含む光受信モジュールと、
   前記光受信モジュールから出力される信号を受け付けて、前記第１の信号を出力する回路と、
   を含むことを特徴とする光受信機。
8. 閾値を示す閾値データを記憶する記憶部と、
   電気信号を受け付ける入力端子と、
   前記入力端子が受け付ける電気信号と、前記閾値と前記入力端子が受け付ける電気信号の強度に対応する値との比較結果に対応する電気信号と、を合成して出力する出力端子と、
   を含むことを特徴とする電子回路。

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