JP2012090284A - 光受信装置,光局側装置および光ネットワークシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バースト光信号を受光し、バースト光信号の受光レベルに応じた信号を出力する受光部2と、受光部2から出力された信号について増幅出力する増幅部3と、バースト光信号のプリアンブル領域において、増幅部3から出力される増幅後の信号の平均値相当の成分を受光部から出力された信号の直流成分として取り出し、取り出した直流成分を受光部から出力された信号から除去する応答時定数可変の直流成分除去部4a,4bと、前記バースト光信号の立ち上がりを示す信号に基づいて応答時定数を増加させる制御を行なう応答時定数制御部5と、をそなえる。
【選択図】図1
Description
光ファイバ網を共有するG-PON(Gigabit−Passive Optical Network)の普及が進展して
いるが、将来のさらなる高速伝送化に向けて、例えば10Gbpsの大容量伝送を実現する、10G-PONシステムの開発が加速している。
ードタイム:数10nsという非常に短い間隔で、バースト的な光信号が伝送されることとなる。OLTにおいては、このようにONU毎に大きくレベルの異なる光パケットを瞬時に判定する、バースト光受信器の実現が求められる。
また、特許文献2においては、出力レベルのピーク検出をフィードバックすることにより、単極性/双極性信号変換を実現している。
そこで、本発明は、ピーク検出回路を用いることなく、立ち上がり時間短縮と同符号連続耐力の確保とを両立することを目的の一つとしている。
(3)さらに、第3の案として、上記の光受信装置が適用された光局側装置をそなえた光ネットワークシステムを用いることができる。
なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。又、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題,その技術的課題を解決する手段及び作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなる。
〔A〕第1実施形態の説明
図1は本発明の第1実施形態にかかる光受信装置1を示す図である。この図1に示す光受信装置1は、例えば図4に示すような10ギガビットのパッシブ・オプティカル・ネットワーク(10G−PON)のネットワークシステム10における光局側装置(OLT:Optical Line Terminal)11において、各ONU12からの上りバースト光信号を受信
する光受信装置として適用することができるものである。尚、この図4に示すネットワークシステム10は、OLT11と複数のONU12とがそれぞれパワースプリッタ13および光伝送路14を介して接続されてなるものである。
ここで、PD2は、バースト光信号を受光し受光レベルに応じた信号(電流信号)を出力する受光部であり、TIA3は、PD2での受光レベルに応じた電気信号(PD2のカソード側からの電気信号)を増幅して出力するものであり、換言すれば、PD2からの信号について増幅出力する前置増幅部(プリアンプ)である。又、LIA9は、前置増幅部をなすTIA3からの信号について増幅して、送信側(ONU12)での変調ディジタル信号(二値化信号)に対応した二値化信号とすることができるようになっている。
また、ラッチ回路5は、PD2で受光するバースト光信号の立ち上がりを示す信号および立ち下がりを示す信号に基づいて、上述のDCFB4aにおける応答時定数を制御する応答時定数制御部である。即ち、ラッチ回路5においては、上述の判定部7cから遅延部8を介して入力される信号、即ちバースト光信号の立ち上がりを示す信号をセット入力とする一方、外部からバースト光信号の立ち下がりを示す信号をリセット入力として、それぞれ入力されて、ホールド信号を生成し出力するホールド信号出力回路として構成される。換言すれば、ホールド信号出力回路としてのラッチ回路5においては、バースト信号の立ち上がりを示すセット信号の入力によりホールド信号を出力する一方、外部からのバースト光信号の立ち下がりを示すリセット信号の入力により、ホールド信号を解除するようになっている。
第1実施形態における光受信装置1が適用される光局側装置11においては、各ONU
12からの光パケットをバースト光信号として受信するタイミングを管理する機能をそなえている。従って、この受信タイミングを管理する機能からバースト光信号の立ち下がりを示す信号を受け取ることとすれば、受け取った立ち下がりを示す信号をリセット入力として適用することができる。
すなわち、上述の直流成分除去回路により、TIA3から出力される信号においては、PD2を通じて受信する光パケットの符号パターンに対応した波形の電気信号を、直流成分が除去された双極性信号とすることができるようになる。LIA9においては、このような双極性信号を受けることにより、受信する光パケットの光強度やガードタイム等にかかわらず、受信パケットにおける光オンオフの符号に応じたディジタル電気信号とすることができる。
〔A1〕第1実施形態の変形例の説明
図7は本発明の第1実施形態の第1変形例にかかる光受信装置1Aを示す図である。この図7に示す光受信装置1Aは、前述の第1実施形態における光受信装置1に比して、PD2からの受光信号のモニタ結果からラッチ回路5へのリセット信号を生成する構成を更にそなえている点が異なっている。尚、図7中、図1と同一の符号はほぼ同様の部分を示している。
遅延部18は、立ち下がり検出部をなす判定部17cにおける検出結果を示す信号に遅延を与えて、ラッチ回路5へのリセット信号として出力する第2遅延部である。換言すれば、上述のパワーモニタ7a,アンプ17b,判定部17cおよび遅延部18により、バースト光信号の立ち下がりを検出するとラッチ回路5へのリセット入力とするリセット信号を出力するリセット信号出力部を構成する。
なお、図7に示す構成においては、ラッチ回路5へのリセット信号を生成する構成を図1の構成に追加しているが、本発明によれば、例えば図9に示す光受信装置1Bのように、バースト光信号の立ち上がりを示す信号を外部から受け取って、これをラッチ回路5へのセット入力とする一方、ラッチ回路5へのリセット信号を生成する構成として、図7に示すものと同様の構成(符号7a,17b,17cおよび18)をそなえることとしてもよい。
または、図10に示す光受信装置1Cのように、上述の受信タイミング管理機能から、バースト光信号の立ち上がりを示す信号とともに立ち下がりを示す信号を受け取って、立ち上がりを示す信号をラッチ回路5へのセット入力(Set信号)とする一方、立ち下がりを示す信号をラッチ回路5へのリセット入力(Reset信号)とすることもできる。このようにすれば、パワーモニタ7aその他アンプ7b,17b,判定部7c,17cおよび遅延部8,18としての回路構成について省略することが可能となる。
図11は本発明の第2実施形態にかかる光受信装置20を示す図である。この図11に示す光受信装置20についても、前述の第1実施形態の場合と同様に、例えば図4に示す10G−PONのネットワークシステム10の光局側装置11に適用され、ラッチ回路5がDCFB4aの応答時定数を切り替えることにより、ピーク検出を適用せずに立ち上がり時間短縮と同符号連続耐力の確保とを両立するものである。しかし、ラッチ回路5へのセット信号を生成するための立ち上がり検出部27の構成が前述の第1実施形態の場合と相違する。尚、図11中、図1と同一の符号はほぼ同様の部分を示すものである。
判定部(立ち上がり判定部)27cは、第1,第2モニタでのモニタ結果、即ち、アンプ27b−1,27b−2からのモニタ電気信号に基づいて、バースト光信号の立ち上がりを検出し、検出結果をラッチ回路5へのセット入力として出力する。具体的には、アンプ27b−1からのモニタ電気信号M1と、アンプ27b−2からのモニタ電気信号M2と、が重なったタイミングでバースト光信号の立ち上がりと判定して、その旨をラッチ回路5へのセット入力として出力するようになっている。
図12は上述のごとく構成された光受信装置20の動作について説明するための図である。この図12に示すように、プリアンブル領域(時点t1〜t4)に続いてペイロード領域(t4〜t5)からなる光パケットを受信する場合を想定して説明する。ラッチ回路5では、先行する光パケットの受信が完了した段階で外部からのリセット信号を入力されて((e)の時点t0)、DCFB4aの応答時定数を小さい値となるように制御信号をDCFB4aに出力する。これにより、DCFB4aにおいては、後続の光パケットの入力にそなえ、直流成分除去用の信号を比較的高速な応答で生成できる状態としておく((g)の時点t0〜t3)。
すなわち、モニタ電気信号M1は、モニタ電気信号M2よりも立ち上がりが急峻となる一方で、レベル自体はモニタ電気信号M2よりも相対的に小さい値で安定する。従って、2つのモニタ電気信号M1,M2は、光パケットの入力が開始すると一点で交わることが想定できる。判定部27cにおいては、この交差点のタイミングを示す信号を、バースト光信号の立ち上がりの検出信号として出力している。
なお、上述の第2実施形態においては、判定部27cにおいてアンプ27b−1,27b−2からのモニタ電気信号M1,M2に基づいて、バースト光信号の立ち上がりの検出を行なうことにより立ち上がり検出部およびセット信号出力部を構成しているが、本発明によれば、これらのモニタ電気信号M1,M2に基づいてバースト光信号の立ち下がりを検出するようにしてもよく、これにより立ち下がり判定部およびリセット信号出力部を構成することとしてもよい。即ち、このように検出された立ち下がりについては、前述の第1実施形態の変形例の場合と同様に、ラッチ回路5のリセット入力として適用することができる。
〔C〕第3実施形態の説明
図13は本発明の第3実施形態にかかる光受信装置30を示す図である。この図13に示す光受信装置30は、前述の第1,第2実施形態とは異なる直流成分除去回路31をそなえている。尚、図13中、図1と同一の符号はほぼ同様の部分を示しており、その詳細な説明については省略する。又、直流成分除去回路31は、TIA3からの出力信号についてAC[Alternating Current]成分のみを結合させるものであり、例えばコンデンサ、または図14〜図17に例示するような直流成分除去回路31A〜31D等により構成される。
このように構成された直流成分除去回路31A〜31Dにおいては、スイッチをオンとして応答時定数を小さくすることで、RC回路としての応答を比較的高速とし、バースト光信号が立ち下がり時において次なるバースト信号の検出を可能とする。一方、スイッチをオフとして応答時定数を大きくすることで、RC回路としての応答を比較的低速とし、同符号連続に対する耐力を高めることを可能としている。
一方、バースト光信号が立ち上がったことを立ち上がり検出部7で検出すると、セット信号出力部をなす遅延部8からのセット信号がラッチ回路5に入力される。ラッチ回路5においては、上述のセット信号の入力により直流成分除去回路31にホールド信号を出力する。これにより、直流成分除去回路31では、応答時定数の相対的に大きい値にする。これにより、光パケットが入力されている段階における同符号連続に対する精度高い応答信号の出力を確保している。
なお、上述の第3実施形態においては、第1実施形態の場合(図1参照)と同様のセット信号出力部を構成しているが、本発明によれば、ラッチ回路5へのセット信号およびリセット信号を生成する態様として、上述の第1実施形態の変形例や第2実施形態における構成を適用することも可能である。
図18は本発明の第3実施形態の第1変形例にかかる光受信装置30Aを示す図である。この図18に示す光受信装置30Aは、前述の図13に示すものと異なり、バースト光信号の立ち上がりの検出のために、前置増幅部をなすTIA3への入力パワーをモニタするパワーモニタ37aをそなえている。又、アンプ37bは、パワーモニタ37aからのモニタ結果としての電気信号レベルを増幅により調整するものである。更に、判定部37cは、アンプ37bを介して入力された光モニタ結果、即ちPD2で受光してTIA3に入力される電気信号レベルのモニタ結果に基づいて、光パケットからなるバースト光信号の先頭を検出、即ちバースト光信号の立ち上がりを検出する。
図19は本発明の第3実施形態の第2変形例にかかる光受信装置30Bを示す図である。この図19に示す光受信装置30Bは、前述の図13,12に示すものとは異なり、TIA3から出力される出力信号を用いてラッチ回路5へのセット信号を生成するようになっている。このため、光受信装置30Bは、ラッチ回路5へのセット信号を生成するための構成として、アンプ37dおよび判定部37eをそなえている。
したがって、上述のアンプ37dおよび判定部37eにより、バースト光信号の立ち上がりを検出する立ち上がり検出部37を構成する。そして、上述の立ち上がり検出部37とともに、図13に示すものと同様の遅延部8により、バースト光信号の立ち上がりを検出すると、ラッチ回路5へのセット入力とするセット信号を出力するセット信号出力部を構成する。
図20は本発明の第4実施形態にかかる光受信装置40を示す図である。この図20に示す光受信装置40は、前述の第1実施形態における光受信装置1としての構成に、第3実施形態における直流成分除去回路31を新たに追加したものである。尚、図20中、図1および図13に示すものと同一の符号はほぼ同様の部分を示している。このように構成された光受信装置40においては、ラッチ回路5およびDCFB4a,電流源4bおよび直流成分除去回路31により、ピーク検出回路を用いることなく、立ち上がり時間短縮と同符号連続耐力の確保との両立を確実ならしめることができる。
上述の実施形態の開示にかかわらず、請求項記載の本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
その他、上述した実施形態の開示により、当業者であれば本発明の装置を製造することは可能である。
(付記1)
バースト光信号を受光し受光レベルに応じた信号を出力する受光部と、
該受光部からの信号について増幅出力する前置増幅部と、
該前置増幅部から出力される信号値の直流成分を除去する、応答時定数可変の直流成分除去部と、
前記バースト光信号の立ち上がりを示す信号および前記バースト光信号の立ち下がりを示す信号に基づいて該直流成分除去部における前記応答時定数を制御する応答時定数制御部と、をそなえたことを特徴とする、光受信装置。
該応答時定数制御部は、前記バースト光信号の立ち上がりを示す信号をセット入力とする一方、前記バースト光信号の立ち下がりを示す信号をリセット入力として、ホールド信号を生成し出力するホールド信号出力部として構成され、
該ホールド信号出力部は、前記ホールド信号をセットしている場合には前記応答時定数を相対的に大きくする一方、前記ホールド信号をリセットしている場合には前記応答時定数を相対的に小さくすべく、該直流成分除去部での前記応答時定数を制御することを特徴とする、付記1記載の光受信装置。
該直流成分除去部は、該前置増幅部から出力される信号の直流成分を、該受光部から該前置増幅部に出力される信号に負帰還させる負帰還回路により構成されたことを特徴とする、付記1記載の光受信装置。
(付記4)
該直流成分除去部は、該前置増幅部から出力される信号から直流成分が除去された信号を出力することを特徴とする、付記1記載の光受信装置。
該ホールド信号出力部は、ラッチ回路により構成されたことを特徴とする、付記2記載の光受信装置。
(付記6)
前記バースト光信号の立ち上がりを検出すると、該ホールド信号出力部への前記セット入力とするセット信号を出力するセット信号出力部をそなえ、
該ホールド信号出力部は、該セット信号出力部からの前記セット信号による前記セット入力とともに、外部からの前記リセット入力に基づいて、前記ホールド信号を出力することを特徴とする、付記2記載の光受信装置。
前記バースト光信号の立ち上がりを検出すると、該ホールド信号出力部への前記セット入力とするセット信号を出力するセット信号出力部と、
前記バースト光信号の立ち下がりを検出すると、該ホールド信号出力部への前記リセット入力とするリセット信号を出力するリセット信号出力部と、をそなえ、
該ホールド信号出力部は、該セット信号出力部からの前記セット信号による前記セット入力とともに、該リセット信号出力部からの前記リセット信号による前記リセット入力に基づいて、前記ホールド信号を出力することを特徴とする、付記2記載の光受信装置。
前記バースト光信号の立ち下がりを検出すると、該ホールド信号出力部への前記リセット入力とするリセット信号を出力するリセット信号出力部をそなえ、
該ホールド信号出力部は、外部からの前記セット入力とともに、該リセット信号出力部からの前記リセット信号による前記リセット入力に基づいて、前記ホールド信号を出力することを特徴とする、付記2記載の光受信装置。
該セット信号出力部は、
前記バースト信号の立ち上がりを検出する立ち上がり検出部と、
該立ち上がり検出部における検出結果を示す信号に遅延を与えて、該ホールド信号出力部への前記セット信号として出力する第1遅延部と、そなえたことを特徴とする、付記6又は7記載の光受信装置。
該リセット信号出力部は、
前記バースト信号の立ち下がりを検出する立ち下がり検出部と、
該立ち下がり検出部における検出結果を示す信号に遅延を与えて、該ホールド信号出力部への前記リセット信号として出力する第2遅延部と、をそなえたことを特徴とする、付記7又は8記載の光受信装置。
該ホールド信号出力部は、外部からの前記セット入力および前記リセット入力に基づいて、前記ホールド信号を出力することを特徴とする、付記2記載の光受信装置。
(付記12)
該受光部はフォトダイオードにより構成されるとともに、該フォトダイオードの電気信号が該前置増幅部に出力されるように構成されたことを特徴とする、付記1記載の光受信装置。
該立ち上がり検出部は、
該受光部で受光した信号のパワーをモニタする、時定数の相対的に小さい第1モニタと、
該受光部で受光した信号のパワーをモニタする、時定数の相対的に大きい第2モニタと、
該第1および第2モニタでのモニタ結果に基づいて前記バースト光信号の立ち上がりを検出し、検出結果を該ホールド信号出力部の前記セット入力として出力する立ち上がり判定部と、をそなえたことを特徴とする、付記9記載の光受信装置。
付記1記載の光受信装置が適用されたことを特徴とする、光ネットワークシステムにおける光局側装置。
(付記15)
付記1記載の光受信装置が適用された光局側装置をそなえたことを特徴とする、光ネットワークシステム。
2 フォトダイオード(受光部)
3 TIA(前置増幅部)
4a,4a−1,4a−2 DCFB
4b 電流源
5 ラッチ回路(応答時定数制御部、ホールド信号出力部)
7,27,37 立ち上がり検出部
7a,37a パワーモニタ
7b,17b,27b−1,27b−2,37b,37d アンプ
7c,17c,27c,37c,37e 判定部
8,18,28 遅延部
9 LIA
10 光ネットワークシステム
11 OLT
12 ONU
13 パワースプリッタ
14 光伝送路
31,31A〜31D 直流成分除去回路
41,51,53 増幅器
42−1,42−2,52−1,52−3,52−4 RC回路
43,44,63,66 スイッチ
45a,45b,46a,46b,61a,61b,64a,64b 抵抗
47,62,65 容量
54,54−1,54−2 加算器
Claims (11)
- バースト光信号を受光し、該バースト光信号の受光レベルに応じた信号を出力する受光部と、
該受光部から出力された信号について増幅出力する増幅部と、
該バースト光信号のプリアンブル領域において、該増幅部から出力される増幅後の信号の平均値相当の成分を該受光部から出力された信号の直流成分として取り出し、取り出した該直流成分を該受光部から出力された信号から除去する、応答時定数可変の直流成分除去部と、
前記バースト光信号の立ち上がりを示す信号に基づいて該応答時定数を増加させる制御を行なう応答時定数制御部と、をそなえたことを特徴とする、光受信装置。 - 該応答時定数制御部は、前記バースト光信号の立ち下がりを示す信号に基づいて該応答時定数を減少させる制御を行なうことを特徴とする、請求項1記載の光受信装置。
- 該応答時定数制御部は、前記バースト光信号の立ち上がりを示す信号を遅延させた信号をセット入力とする一方、前記バースト光信号の立ち下がりを示す信号をリセット入力として、ホールド信号を生成し出力するホールド信号出力部として構成され、
該ホールド信号出力部は、前記ホールド信号をセットしている場合には前記応答時定数を相対的に大きくする一方、前記ホールド信号をリセットしている場合には前記応答時定数を相対的に小さくすべく、該直流成分除去部での前記応答時定数を制御することを特徴とする、請求項1記載の光受信装置。 - 該直流成分除去部は、該増幅部からの出力に含まれる直流成分を、該受光部から該増幅部に出力される信号に負帰還させる負帰還回路により構成されたことを特徴とする、請求項1記載の光受信装置。
- 該直流成分除去部は、該直流成分が除去された信号を該増幅部から出力させることを特徴とする、請求項1記載の光受信装置。
- 前記バースト光信号の立ち上がりを検出すると、当該検出を示す信号を遅延させて該ホールド信号出力部への前記セット入力とするセット信号として出力するセット信号出力部をそなえ、
該ホールド信号出力部は、該セット信号出力部からの前記セット信号による前記セット入力とともに、外部からの前記リセット入力に基づいて、前記ホールド信号を出力することを特徴とする、請求項3記載の光受信装置。 - 前記バースト光信号の立ち上がりを検出すると、当該検出を示す信号を遅延させて該ホールド信号出力部への前記セット入力とするセット信号として出力するセット信号出力部と、
前記バースト光信号の立ち下がりを検出すると、該ホールド信号出力部への前記リセット入力とするリセット信号を出力するリセット信号出力部と、をそなえ、
該ホールド信号出力部は、該セット信号出力部からの前記セット信号による前記セット入力とともに、該リセット信号出力部からの前記リセット信号による前記リセット入力に基づいて、前記ホールド信号を出力することを特徴とする、請求項3記載の光受信装置。 - 前記バースト光信号の立ち下がりを検出すると、該ホールド信号出力部への前記リセット入力とするリセット信号を出力するリセット信号出力部をそなえ、
該ホールド信号出力部は、外部からの前記セット入力とともに、該リセット信号出力部からの前記リセット信号による前記リセット入力に基づいて、前記ホールド信号を出力することを特徴とする、請求項3記載の光受信装置。 - 該ホールド信号出力部は、外部からの前記セット入力および前記リセット入力に基づいて、前記ホールド信号を出力することを特徴とする、請求項3記載の光受信装置。
- 請求項1記載の光受信装置が適用されたことを特徴とする、光ネットワークシステムにおける光局側装置。
- 請求項1記載の光受信装置が適用された光局側装置をそなえたことを特徴とする、光ネットワークシステム。
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