JP2020036149A - Light receiving element protection device, light receiving element protection program, and light receiving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受光素子保護装置、受光素子保護プログラム及び光受信装置に関し、例えば、光通信ネットワークにおける光回線終端装置に搭載される光受信装置に適用し得るものである。 The present invention relates to a light receiving element protection device, a light receiving element protection program, and an optical receiving device, and can be applied to, for example, an optical receiving device mounted on an optical line terminal in an optical communication network.
例えば、PON(Passive Optical Network)システムでは、一般的に、BOSA(Bi−directional Optical Sub Assembly)と呼ばれる光部品が用いられる。 For example, in a PON (Passive Optical Network) system, an optical component called a BOSA (Bi-directional Optical Sub Assembly) is generally used.
BOSAとは、レーザダイオード(LD:Laser Diode)を用いた送信側の素子と、フォトダイオードを用いた受信側の素子とを接合したものである(図4参照)。 BOSA is a device in which a transmitting-side element using a laser diode (LD) is joined to a receiving-side element using a photodiode (see FIG. 4).
例えば、GE−PONシステムは、通信事業者の基地局側にOLT(Opitical Line Terminal)を配備し、主に一般加入者にONU(Optical Network Unit)を配備するシステムである。 For example, the GE-PON system is a system in which an OLT (Optical Line Terminal) is deployed on the base station side of a communication carrier, and an ONU (Optical Network Unit) is mainly deployed to general subscribers.
OLT側からの下り方向の光波長には1490nm帯の信号光を、ONU側からの上り方向の光波長には1310nm帯の信号光を出力するように規定されている。 It is stipulated that a signal light in the 1490 nm band is output for the light wavelength in the downstream direction from the OLT side, and a signal light in the 1310 nm band is output for the light wavelength in the upstream direction from the ONU side.
ONU側には、OLTからの1490nmの光信号を受信可能なフォトダイオードや、又は高感度素子であるアバランシェフォトダイオードを使用する。受信側の素子としてフォトダイオードが用いられるが、より受光感度の高いアバランシェフォトダイオード(APD)も用いられる。 On the ONU side, a photodiode capable of receiving an optical signal of 1490 nm from the OLT or an avalanche photodiode which is a high-sensitivity element is used. A photodiode is used as an element on the receiving side, but an avalanche photodiode (APD) having higher light receiving sensitivity is also used.
アバランシェフォトダイオードは、逆電圧が印加されることにより、倍増率の高い光電流が発生する。アバランシェフォトダイオードは、電流増幅率がフォトダイオードよりも高いので、微小の信号値の振幅を増倍することができる。このような受光感度の高いアバランシェフォトダイオードを用いることにより、光ファイバの距離を長距離化することが可能となる。 The avalanche photodiode generates a photocurrent with a high doubling rate when a reverse voltage is applied. Since the avalanche photodiode has a higher current amplification factor than the photodiode, the amplitude of a minute signal value can be increased. By using such an avalanche photodiode having high light-receiving sensitivity, the distance of the optical fiber can be increased.
しかし、受光感度の高いアバランシェフォトダイオードに光強度の高い光が入力すると、過大電流が発生し、高価なアバランシェフォトダイオードが破壊してしまうことが一般的に知られている。 However, it is generally known that when high-intensity light is input to an avalanche photodiode having high light-receiving sensitivity, an excessive current is generated and an expensive avalanche photodiode is destroyed.
例えば、特許文献1には、アバランシェフォトダイオードの破壊を保護するために、保護回路がアバランシェフォトダイオードの高電圧印加を検出し、バイアス制御回路が、アバランシェフォトダイオードに過剰な高電圧を印加しないように制御することが記載されている。
For example, in
しかしながら、従来技術は、高い電圧値の電圧が過剰にアバランシェフォトダイオードに印加しないように制御するものであり、光強度の高い光がアバランシェフォトダイオードに入力するときに、アバランシェフォトダイオードの破壊を保護するものではない。 However, the conventional technology controls so that a high voltage value is not excessively applied to the avalanche photodiode, and protects the avalanche photodiode from destruction when high-intensity light enters the avalanche photodiode. It does not do.
そのため、受光感度の高い受光素子(アバランシェフォトダイオード)に光強度の高い光が入力することにより、受光素子が破壊してしまうことを回避することができる受光素子保護装置、受光素子保護プログラム及び光受信装置が求められている。 Therefore, a light-receiving element protection device, a light-receiving element protection program, and a light-receiving element that can prevent the light-receiving element from being destroyed by inputting high-intensity light to a light-receiving element (avalanche photodiode) with high light-receiving sensitivity. There is a need for a receiving device.
かかる課題を解決するために、第1の本発明に係る受光素子保護装置は、受光素子を保護する受光素子保護装置において、(1)監視用受光素子と、(2)入力した信号光の光路を、信号光が受光素子へ進む第1の光路と、信号光が監視用受光素子へ進む第2の光路とのいずれかに切り替える光路切替部と、(3)監視用受光素子からの出力信号を増幅して出力する監視部と、(4)監視部からの信号の出力により光路切替部に対して光路の切替制御を行なう切替制御部と、(5)監視部からの出力信号の出力値に応じて、受光素子に印加する電圧値を制御する電圧制御部とを備えることを特徴とする。 In order to solve this problem, a light-receiving element protection device according to a first aspect of the present invention is a light-receiving element protection device for protecting a light-receiving element, comprising: (1) a monitoring light-receiving element; An optical path switching unit that switches between a first optical path in which the signal light travels to the light receiving element and a second optical path in which the signal light travels to the monitoring light receiving element; and (3) an output signal from the monitoring light receiving element. A monitoring unit that amplifies and outputs the signal, (4) a switching control unit that controls the optical path switching unit based on the output of the signal from the monitoring unit, and (5) an output value of an output signal from the monitoring unit. And a voltage control unit that controls a voltage value applied to the light receiving element according to
第2の本発明に係る受光素子保護プログラムは、監視用受光素子と、入力した信号光を、信号光が受光素子へ進む第1の光路と、信号光が監視用受光素子へ進む第2の光路とのいずれかに切り替える光路切替部とを備え、受光素子を保護する受光素子保護プログラムにおいて、コンピュータを、(1)監視用受光素子からの出力信号を増幅して出力する監視部と、(2)監視部からの信号の出力により光路切替部に対して光路の切替制御を行なう切替制御部と、(3)監視部からの出力信号の出力値に応じて、受光素子に印加する電圧値を制御する電圧制御部として機能させることを特徴とする。 A light-receiving element protection program according to a second aspect of the present invention includes a monitoring light-receiving element, a first light path through which the signal light travels to the light-receiving element, and a second light path through which the signal light travels to the monitoring light-receiving element. A light path switching unit for switching to one of an optical path and a light receiving element protection program for protecting the light receiving element, the computer comprising: (1) a monitoring unit that amplifies and outputs an output signal from the monitoring light receiving element; 2) a switching control unit that controls the optical path switching unit based on the output of a signal from the monitoring unit; and (3) a voltage value applied to the light receiving element according to the output value of the output signal from the monitoring unit. Characterized by functioning as a voltage control unit for controlling the voltage.
第3の本発明に係る光受信装置は、入力した信号光を受光する受光素子を有する光受信装置において、第1の本発明に係る受光素子保護装置を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical receiving apparatus having a light receiving element for receiving input signal light, the light receiving apparatus including the light receiving element protecting device according to the first present invention.
本発明によれば、受光感度の高い受光素子(アバランシェフォトダイオード)に光強度の高い光が入力することにより、受光素子が破壊してしまうことを回避することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can avoid that a light receiving element is destroyed by inputting the light with high light intensity to the light receiving element (avalanche photodiode) with a high light receiving sensitivity.
(A)主たる実施形態
以下では、本発明に係る受光素子保護装置、受光素子保護プログラム及び光受信装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A) Main Embodiment Hereinafter, embodiments of a light-receiving element protection device, a light-receiving element protection program, and an optical receiving device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態は、光通信システムを構成する光回線終端装置に搭載される光送受信装置に本発明を適用する場合を例示する。 This embodiment exemplifies a case in which the present invention is applied to an optical transmission / reception device mounted on an optical line terminal constituting an optical communication system.
(A−1)実施形態の構成
[光通信システム(光アクセスシステム)]
図2は、この実施形態に係る光通信システムの全体構成を例示する全体構成図である。
(A-1) Configuration of Embodiment [Optical Communication System (Optical Access System)]
FIG. 2 is an overall configuration diagram illustrating the overall configuration of the optical communication system according to this embodiment.
図2において、この実施形態に係る光通信システム5は、局側光回線終端装置(以下、「OLT」と呼ぶ。)1、複数の加入者側光回線終端装置(以下、「ONU」と呼ぶ。)2(2−1〜2−n;nは正の整数)、光スプリッタ3を有する。
In FIG. 2, an
例えば、光通信システム5は、ギガビットイーサネット(登録商標)PON(GE−PON)である場合を例示する。
For example, a case where the
なお、光通信システム5は、PONシステムであれば特に限定されるものではなく、ITU−T勧告準拠TWDM−PONシステム等のITU−T勧告に準拠する技術や、IEEE802.3ah等のIEEE標準規格化技術も適用することできる。
The
光スプリッタ3は、各ONU2−1〜2−nとOLT1との間で信号光の分配及び集約を行なう。つまり、光スプリッタ3は、OLT1から送信される下り方向の信号光(以下、「下り信号光」とも呼ぶ。)を各ONU2−1〜2−nに分配し、各ONU2−1〜2−nから送信される上り方向の信号光(以下、「上り信号光」とも呼ぶ。)を集約してOLT1に送信する。
The
OLT1は、局側の光回線終端装置である。OLT1は、各ONU2−1〜2−nから受信した上り信号光を電気信号に変換して、図示しない上位ネットワークに中継する。また、OLT1は、上位ネットワークから受信した下り方向の電気信号を信号光に変換して、下り信号光として各ONU2−1〜2−nに中継する。
The OLT 1 is an optical line terminal on the office side. The
各ONU2−1〜2−nは、加入者側の光回線終端装置である。各OLT2−1〜2−nは、OLT1から受信した下り信号光を電気信号に変換して、図示しない下位ネットワークに中継する。また、各ONU2−1〜2−nは、下位ネットワークから受信した上り方向の電気信号を信号光に変換して、上り信号光としてOLT1に中継する。
Each of the ONUs 2-1 to 2-n is a subscriber-side optical line terminal. Each of the OLTs 2-1 to 2-n converts a downstream signal light received from the
光通信システム5では、OLT1と光スプリッタ3までの1心の光ファイバ4を、複数のONU2−1〜2−nの間で共有することにより、OLT1と各ONU2−1〜2−nとの間で光ファイバ4を敷設する場合に比べて、経済的にメリットがある。光通信システム5は、最大32分岐を可能とするものであり、1台のOLT1に対して、32台のONU2を収容可能とする。なお、分岐数は、これに限定されるものではない。
In the
光通信システム5では、OLT1と各ONU2−1〜2−nとの間では時分割通信(TDM通信)を行なうが、一般的に、光スプリッタ3と各ONU2−1〜2−nとの間の距離は異なるので、OLT1と各ONU2−1〜2−nとの間の距離は異なる。
In the
例えば、各ONU2−1〜2−nは1310nmの波長を用いた信号光を送信するが、各ONU2−1〜2−nからの上り信号光の光強度(パワーレベル)が異なる。そのため、衝突の無い上り信号光を受信することになるので、OLT1の光送受信装置の受信側は、各々のパワーレベルに対して瞬時に追従して順番に通信を行なうようにしている。
For example, each of the ONUs 2-1 to 2-n transmits a signal light using a wavelength of 1310 nm, but the light intensity (power level) of the upstream signal light from each of the ONUs 2-1 to 2-n is different. For this reason, since the upstream signal light without collision is received, the receiving side of the optical transmission and reception device of the
一方、OLT1の光送受信装置の送信側は、下り信号光が各ONU2−1〜2−nに安定して到達するようにするため、所定の使用波長を用いた信号光を高出力(高い送信出力値)で送信するようにしている。具体的に、例えば、OLT1の光送受信装置の送信側は、発光素子としてLD(Laser Diode)を有しており、LDが1490nmの波長を用いて高出力で連続的に信号光を送信するようにしている。
On the other hand, the transmitting side of the optical transmitting and receiving apparatus of the
各ONU2−1〜2−nから見ると、OLT1との距離が比較的近い場合には、下り信号光のパワーレベル(光強度)は比較的大きな値となり、OLT1との距離が比較的遠い(離れている)場合には、下り信号光のパワーレベルは比較的小さい値となる。
When viewed from each of the ONUs 2-1 to 2-n, when the distance to the
そうすると、OLT1との距離が比較的近い位置に存在するONU2は、比較的高いパワーレベルの信号光を受信することになり、逆にOLT1との距離が遠い場合には、比較的低いパワーレベルの信号光を受信することになる。
Then, the ONU 2 existing at a position relatively short from the
そのため、例えば、OLT1との間の距離が近い位置にあるONU2には、高いパワーレベルの信号光が受信されることがある。また例えば、ONU2の電源投入時などにおいても、高いパワーレベルの信号光がONU2に受信されることもある。
Therefore, for example, the ONU 2 located at a position close to the
後述するように、ONU2の光送受信装置10(図1参照)の受光素子としてアバランシェフォトダイオード(APD)11が使用されている場合、高いパワーレベルの信号光を受光したAPD11には、過大電流が発生してしまい、APD11が破壊してしまうことがある。
As will be described later, when an avalanche photodiode (APD) 11 is used as a light receiving element of the optical transmission / reception device 10 (see FIG. 1) of the
そこで、この実施形態では、ONU2の光送受信装置10において、APD11の過電流による破壊を保護するための受光素子保護回路を備えることで、APD11の破壊を防止しようとするものである。
Therefore, in this embodiment, the optical transmission /
[ONU2の光送受信装置の内部構成]
図1は、この実施形態に係るONU2に搭載される光送受信装置10の内部構成を示す内部構成図である。
[Internal Configuration of Optical Transmission / Reception Device of ONU 2]
FIG. 1 is an internal configuration diagram showing an internal configuration of an
図1において、ONU2の光送受信装置10は、アバランシェフォトダイオード(APD)11、レーザダイオード(LD)12、光ファイバ13、波長フィルタ部14、受光素子保護回路部100を有する。
In FIG. 1, an optical transmission /
また、受光素子保護回路部100は、可動ミラー部101、フォトダイオード(PD)102、電流監視部103、切替制御部110、印加電圧制御部106を有する。さらに、切替制御部110は、タイミング検出部104、遅延回路部105を有する。
Further, the light receiving element
なお、受光素子保護回路部100のハードウェア構成は、光学部材や電子部品や処理プログラム(例えば受光素子保護プログラム)を実行する制御装置等を有する。また、受光素子保護プログラムがインストールされるようにしてもよい。
The hardware configuration of the light receiving element
光送受信装置10は、加入者宅のONU2に搭載される信号光の送信又は信号光の受信を行なう通信モジュールである。光送受信装置10は、例えば、BOSAと呼ばれる送信側の光部品と受信側の光部品とが接合されたものを適用することができる。
The optical transmission /
なお、図1の光送受信装置10は、1本の光ファイバ13を用いて信号光の送信と受信を行なう一心双方向機能を有する場合を例示している。しかし、光送受信装置10は、一心双方向機能に限定されるものではなく、信号光の送信と受信とを別々の光ファイバを用いて行なうモジュールであってもよい。
Note that the optical transmission /
APD11は、光送受信装置10の受信側光部品の受光素子である。APD11に印加電圧制御部106から逆方向の電圧(逆電圧)が印加され、光(信号光)が入射すると、光電流が発生する。APD11に信号光を入力する構成の詳細な説明は、受光素子保護回路部100の各構成要素の説明の際に行なう。
The APD 11 is a light receiving element of the optical component on the receiving side of the optical transmitting and receiving
レーザダイオード12は、光送受信装置10の送信側光部材の発光素子である。レーザダイオード12が発光した上り信号光が波長フィルタ部14を透過して、1310nm波長の光信号が光ファイバ13に入射する。
The laser diode 12 is a light emitting element of a transmitting optical member of the optical transmitting and receiving
光ファイバ13は、光通信システム5の構成要素である光ファイバ4の端部である。例えば、ONU2の光送受信装置10は光ファイバ4と接続するために、光ファイバ4に光ファイバピッグテールを取り付ける。そのような場合、光ファイバピッグテールの他方の端部から露出した状態の光ファイバ4を光ファイバ13として図示している。
The
波長フィルタ部14は、上り光信号と下り光信号の波長を分離するものであり、例えば、WDM(波長分割多重)フィルタを用いることができる。例えば、波長フィルタ部14はガラス基板等にフィルタ膜を成膜して形成されたものとすることができる。波長フィルタ部14は、光ファイバ13から出射する光の光軸に対して、波長フィルタ部14の反射面を45度傾けて実装したものとする。
The
波長フィルタ部14にレーザダイオード12からの上り信号光が入射すると、上り信号光は波長フィルタ部14を透過して、その透過した上り信号光(波長)が光ファイバ13に入射する。
When the upstream signal light from the laser diode 12 enters the
また、波長フィルタ部14に光ファイバ13からの下り信号光が入射すると、下り信号光の受信波長は、波長フィルタ部14の反射面に対して入射角45度で入射するので、反射角45度で光(信号光)は反射する。すなわち、波長フィルタ部14の反射面に反射した光(信号光)は、光ファイバ13から出射する光の光軸に対して垂直下向き90度の方向に折れ曲がって進行する。これにより、信号光(反射光)は可動ミラー部101に入射する。
When the downstream signal light from the
可動ミラー部101は、波長フィルタ部14からの信号光を反射する光路を光学的に変化させるものである。可動ミラー部101は、波長フィルタ部14に反射した下り信号光の光軸上に設けられている。
The movable mirror section 101 optically changes an optical path for reflecting the signal light from the
可動ミラー部101には、タイミング検出部104及び遅延回路部105からミラーの光学的な振り角を変動させる駆動信号が与えられる。駆動信号が与えられると、可動ミラー部101の光学的な振り角が変わる。
A drive signal for changing the optical swing angle of the mirror is supplied to the movable mirror unit 101 from the
具体的に、可動ミラー部101は、波長フィルタ部14からの信号光をフォトダイオード(PD)102に進ませる第1の光路と、波長フィルタ部14からの信号光をAPD11に進ませる第2の光路とに切り替えるように、可動ミラー部101は傾き角度を変化させる。信号光が可動ミラー部101に反射して第1の光路に進むときの反射角を第1の角度と呼び、信号光が可動ミラー部101に反射して第2の光路に進むときの反射角を第2の角度と呼ぶ。
Specifically, the movable mirror unit 101 includes a first optical path for transmitting the signal light from the
上述したように、駆動信号が与えられることにより、可動ミラー部101の光学的振り角が変わり、信号光の光路が変化することより、可動ミラー部101は、ミラーに反射した反射光の光路を切り替える光スイッチ(光路切替部)として機能するともいえる。 As described above, when the drive signal is given, the optical swing angle of the movable mirror unit 101 changes, and the optical path of the signal light changes, so that the movable mirror unit 101 changes the optical path of the light reflected by the mirror. It can also be said to function as an optical switch (optical path switching unit) for switching.
可動ミラー部101は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)光ミラーを適用することができる。可動ミラー部101の構成は、特に限定されるものではないが、例えば次のような構成のものを適用できる。 As the movable mirror unit 101, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) optical mirror can be applied. Although the configuration of the movable mirror unit 101 is not particularly limited, for example, the following configuration can be applied.
例えば、可動ミラー部101は、中央部の可動板にミラーを担持し、可動板の四辺のうち対向する2辺のそれぞれに回転軸(トーションバー)を設け、2本の回転軸に接続すると共に可動板の周囲に設けられたコイルを形成したミラーチップと、ミラーチップの周縁に設けた磁石とで構成したものを用いることができる。このような構成例の可動ミラー部101は、ミラーチップのコイルに電流が流れることにより、電流と磁界の強さにより(フレミングの左手の法則により)ローレンツ力が発生する。このローレンツ力が回転軸に支持される可動板を回転させるトルクとして働き、可動板に担持しているミラーが傾く。ローレンツ力は電流値に比例するため、電流値を調整することにより、ミラーの光学的振れ角を調整することができる。 For example, the movable mirror unit 101 supports a mirror on a movable plate at the center, provides a rotation axis (torsion bar) on each of two opposing sides of the four sides of the movable plate, and connects to two rotation axes. It is possible to use a mirror chip provided around the movable plate and having a coil formed thereon and a magnet provided on the periphery of the mirror chip. In the movable mirror unit 101 having such a configuration, when a current flows through the coil of the mirror chip, a Lorentz force is generated by the strength of the current and the magnetic field (according to Fleming's left-hand rule). This Lorentz force acts as a torque for rotating the movable plate supported on the rotating shaft, and the mirror carried on the movable plate tilts. Since the Lorentz force is proportional to the current value, the optical deflection angle of the mirror can be adjusted by adjusting the current value.
フォトダイオード(PD)102は、可動ミラー部101に反射した信号光が入射し、信号光を電気信号に変換するものである。フォトダイオード(PD)102は電流監視部103に接続されており、フォトダイオード(PD)102から出力した電流は電流監視部103に流れる。
The photodiode (PD) 102 receives the signal light reflected on the movable mirror unit 101 and converts the signal light into an electric signal. The photodiode (PD) 102 is connected to the
電流監視部103は、フォトダイオード(PD)102から出力された電流の電流値を監視するものであり、フォトダイオード(PD)102から出力された電流(電流値)を電圧(電圧値)に変換してタイミング検出部104及び印加電圧制御部106に出力する。例えば、電流監視部103は、抵抗や、オペアンプ等の増幅回路を有しており、フォトダイオード(PD)102からの電流を抵抗に流すことで電圧に変換し、増幅回路に電圧を印加することで出力値を得るものとしてもよい。
The
切替制御部110は、電流監視部103からの信号の出力に基づいて、可動ミラー部101の光路を切替制御するものである。つまり、切替制御部110は、可動ミラー部101に駆動信号を出力して、可動ミラー部101の傾き角度を制御する。切替制御部110は、タイミング検出部104と、遅延回路部105とを有する。
The switching control unit 110 controls switching of the optical path of the movable mirror unit 101 based on the output of a signal from the
タイミング検出部104は、電流監視部103から出力された電圧値に基づいて、可動ミラー部101の駆動信号を遅延回路部105に出力する。つまり、タイミング検出部104は、入力された電圧値をトリガとして駆動信号を出力する。タイミング検出部104は、間欠的(周期的を含む)に駆動信号を出力することにより、可動ミラー部101の角度も間欠的に変動する。
The
遅延回路部105は、タイミング検出部104から入力した駆動信号を所定時間だけ遅延させて可動ミラー部101に出力するものである。
The delay circuit section 105 delays the drive signal input from the
従って、タイミング検出部104が駆動信号を出力した後、所定時間経過後(遅延時間後)に、可動ミラー部101の光学的振り角が変化することになる。
Therefore, the optical swing angle of the movable mirror unit 101 changes after a lapse of a predetermined time (after a delay time) after the
ここで、遅延回路部105における遅延時間は、後述する印加電圧制御部106がAPD11に印加する電圧値を制御する時間を考慮した時間とすることができる。つまり、遅延時間は、印加電圧制御部106の制御時間と同程度に時間とすることができ、例えば遅延時間は1msec程度とすることができる。従って、可動ミラー部101に反射した信号光の反射角が第1の角度から第2の角度に変化するまでの時間内(すなわち遅延時間内)に、印加電圧制御部106は電圧値を設定してAPD11に電圧値を印加する。
Here, the delay time in the delay circuit unit 105 can be set to a time in consideration of a time in which an applied
印加電圧制御部106は、電流監視部103から出力された電圧値に応じて、APD11に印加する電圧値を設定し、その電圧値の電圧をAPD11に印加するものである。
The applied
印加電圧制御部106はAPD11の倍増率−逆電圧特性を利用して、APD1に印加する電圧値を調整する。これにより、フォトダイオード(PD)102が受光した信号光の光強度に基づく出力値に応じて、APD11の倍増率(増幅率)が制御され、APD11の受光感度を大きくしたり又は小さくしたりすることができる。
The applied
また、APD11の倍増率(増幅率)が制御された後に、可動ミラー部101の光学的振り角が変化し、反射角が第2の角度となり、信号光がAPD11に入射するので、APD1の過大電流による破壊を防止できる。
Further, after the doubling rate (amplification rate) of the APD 11 is controlled, the optical swing angle of the movable mirror unit 101 changes, the reflection angle becomes the second angle, and the signal light enters the APD 11, so that the
(A−2)実施形態の動作
図3は、この実施形態に係る受光素子保護処理の動作を示すフローチャートである。
(A-2) Operation of the Embodiment FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the light receiving element protection processing according to this embodiment.
OLT1は、1490nm波長を用いた下り信号光を、各ONU2に向けて送信する。OLT1からの下り信号光は光ファイバ4を通り、下り信号光がBOSAで構成された光送受信装置10に到達する。
The
光送受信装置10において、光ファイバからの下り信号光が波長フィルタ部14の反射面に入射すると、反射角45度で信号光は反射し、信号光が可動ミラー部101に入射する(S101)。
In the optical transmitting and receiving
このとき、受光素子保護回路部100では、可動ミラー部101に反射した信号光の反射角が第1の角度に設定されている(S102)。
At this time, in the light receiving element
従って、可動ミラー部101に反射した信号光は第1の光路を進み、信号光がフォトダイオード(PD)102に入射する。フォトダイオード(PD)102に信号光が入射すると、信号光は光電変換されて、電流(光電流)が発生する(S103)。そして、フォトダイオード(PD)102からの電流が電流監視部103に入力する。ここで、フォトダイオード(PD)102に入射する信号光は分岐されたものではない。つまり、減衰していない信号光がそのままフォトダイオード(PD)102に入射するので、フォトダイオード(PD)102から流れる電流は信号光の光強度に応じたものとなる。
Therefore, the signal light reflected by the movable mirror unit 101 travels along the first optical path, and the signal light enters the photodiode (PD) 102. When the signal light is incident on the photodiode (PD) 102, the signal light is photoelectrically converted to generate a current (photocurrent) (S103). Then, the current from the photodiode (PD) 102 is input to the
電流監視部103では、入力した電流が電圧に変換されて、その電圧の電圧値(すなわち、アナログ値)が、タイミング検出部104及び印加電圧制御部106に出力される(S104)。
In the
タイミング検出部104では、電流監視部103からの出力値(電圧値)をトリガとして駆動信号が遅延回路部105に出力される(S105)。遅延回路部105は、タイミング検出部104からの駆動信号を所定時間だけ遅延させた後、駆動信号を可動ミラー部101に出力する(S106)。
In the
可動ミラー部101に駆動信号が入力すると、可動ミラー部11の光学的振り角が変化し、可動ミラー部101に反射した信号光の反射角が第1の角度から第2の角度に変化する(S107)。つまり、遅延時間後に、可動ミラー部101の反射角は第2の角度に変化する。 When a drive signal is input to the movable mirror unit 101, the optical swing angle of the movable mirror unit 11 changes, and the reflection angle of the signal light reflected on the movable mirror unit 101 changes from the first angle to the second angle ( S107). That is, after the delay time, the reflection angle of the movable mirror unit 101 changes to the second angle.
一方、S104において、電流監視部103からの出力値(電圧値)が印加電圧制御部106に出力されると、印加電圧制御部106は、遅延回路部105による遅延時間内で、入力した電圧値に応じて印加電圧を設定し、設定した電圧値の電圧をAPD11に印加する(S108)。
On the other hand, in S104, when the output value (voltage value) from the
印加電圧制御部106は、電流監視部103からのアナログ電圧値に応じて印加電圧値を変化させて設定する。
The applied
つまり、フォトダイオード(PD)102の電流モニター値が大きいときには、印加電圧制御部106は印加電圧値を低く設定し、過剰な電圧がAPD11に掛からないように制御する。
That is, when the current monitor value of the photodiode (PD) 102 is large, the applied
逆に、フォトダイオード(PD)102の電流モニター値が小さいときには、印加電圧制御部106は印加電圧値を高く設定し、APD11の倍増率を高くし、発生する電流を増加させる。
Conversely, when the current monitor value of the photodiode (PD) 102 is small, the applied
APD11では、印加電圧制御部106から印加された電圧値(逆電圧値)により倍増率が制御された後(つまり、遅延時間後)、可動ミラー部101の反射角が第2の角度に変化し、第2の光路を進行した信号光がAPD11に入射する。 In the APD 11, after the doubling rate is controlled by the voltage value (reverse voltage value) applied from the applied voltage control unit 106 (that is, after the delay time), the reflection angle of the movable mirror unit 101 changes to the second angle. The signal light that has traveled along the second optical path enters the APD 11.
倍増率が制御されたAPD11では、信号光が入力するが、倍増率が制御されているので、過大電流による破壊を防ぐことができる。 In the APD 11 in which the doubling rate is controlled, signal light is input. However, since the doubling rate is controlled, destruction due to an excessive current can be prevented.
(A−3)実施形態の効果
以上のように、この実施形態によれば、可動ミラー部とフォトダイオード(PD)を設け、フォトダイオード(PD)からの電流値をモニター値として印加電圧制御部にフィードバックし、かつ、可動ミラー部の反射光の光路を変化させることにより、過大なパワーレベル(光強度)の信号光の入射による高価なAPDの破壊を保護することができる。
(A-3) Effects of the Embodiment As described above, according to the embodiment, the movable mirror unit and the photodiode (PD) are provided, and the current value from the photodiode (PD) is used as a monitor value to control the applied voltage control unit. And changing the optical path of the reflected light from the movable mirror section, it is possible to protect the expensive APD from being destroyed due to the incidence of signal light having an excessive power level (light intensity).
(B)他の実施形態
上述した実施形態においても種々の変形実施形態を言及したが、本発明は、以下の変形実施形態にも適用することができる。
(B) Other Embodiments Although various modified embodiments have been described in the above-described embodiments, the present invention can be applied to the following modified embodiments.
(B−1)上述した実施形態では、光送受信装置における受光素子を保護する受光素子保護回路について説明したが、光送信機能を有していない光受信装置における受光素子を保護する受光素子保護回路にも適用できる。 (B-1) In the above-described embodiment, the light receiving element protection circuit for protecting the light receiving element in the optical transmitting and receiving apparatus has been described. However, the light receiving element protection circuit for protecting the light receiving element in the optical receiving apparatus having no optical transmission function. Also applicable to
(B−2)受光素子の倍増率は、温度等の環境に応じて変わるので、印加電圧制御部106は、温度等の環境に応じた倍増率−逆電圧特性を利用するにしてもよい。つまり、ONUが置かれている環境に応じてAPDに印加する電圧値を制御するようにしてもよい。
(B-2) Since the doubling rate of the light receiving element changes according to the environment such as temperature, the applied
(B−3)上述した可動ミラー部の構成は一例であり、上述した可動ミラー部の構成に限定されるものではない。少なくとも、可動ミラー部は、光強度を減衰させた信号光ではなく、信号光の全光をフォトダイオード(PD)102とAPD11とに入射させるものであれば、広く適用することができる。 (B-3) The configuration of the movable mirror unit described above is an example, and is not limited to the configuration of the movable mirror unit described above. At least, the movable mirror section can be widely applied as long as the entire light of the signal light is incident on the photodiode (PD) 102 and the APD 11 instead of the signal light whose light intensity is attenuated.
10…光送受信装置、11…アバランシェフォトダイオード(APD)、12…レーザダイオード(LD)、13…光ファイバ、14…波長フィルタ部、100…受光素子保護回路部、101…可動ミラー部、102…フォトダイオード(PD)、103…電流監視部、104…タイミング検出部、105…遅延回路部、106…印加電圧制御部、110…切替制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
監視用受光素子と、
入力した信号光の光路を、上記信号光が上記受光素子へ進む第1の光路と、上記信号光が上記監視用受光素子へ進む第2の光路とのいずれかに切り替える光路切替部と、
上記監視用受光素子からの出力信号を増幅して出力する監視部と、
上記監視部からの信号の出力により上記光路切替部に対して光路の切替制御を行なう切替制御部と、
上記監視部からの出力信号の出力値に応じて、上記受光素子に印加する電圧値を制御する電圧制御部と
を備えることを特徴とする受光素子保護装置。 In the light receiving element protection device for protecting the light receiving element,
A monitoring light-receiving element,
An optical path switching unit that switches the optical path of the input signal light to one of a first optical path in which the signal light advances to the light receiving element and a second optical path in which the signal light advances to the monitoring light receiving element;
A monitoring unit that amplifies and outputs an output signal from the monitoring light receiving element,
A switching control unit that controls switching of an optical path to the optical path switching unit by outputting a signal from the monitoring unit;
A voltage control unit that controls a voltage value applied to the light receiving element according to an output value of an output signal from the monitoring unit.
上記電圧制御部が、上記切替制御部における上記遅延時間内で、上記受光素子に印加する電圧値を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の受光素子保護装置。 The switching control unit, using a signal output from the monitoring unit as a trigger, outputs a signal related to optical path switching to the optical path switching unit after a predetermined delay time,
The light-receiving element protection device according to claim 1, wherein the voltage control unit sets a voltage value to be applied to the light-receiving element within the delay time in the switching control unit.
入力した信号光の光路を、上記信号光が受光素子へ進む第1の光路と、上記信号光が上記監視用受光素子へ進む第2の光路とのいずれかに切り替える光路切替部と
を備え、上記受光素子を保護する受光素子保護プログラムにおいて、
コンピュータを、
上記監視用受光素子からの出力信号を増幅して出力する監視部と、
上記監視部からの信号の出力により上記光路切替部に対して光路の切替制御を行なう切替制御部と、
上記監視部からの出力信号の出力値に応じて、上記受光素子に印加する電圧値を制御する電圧制御部と
して機能させることを特徴とする受光素子保護プログラム。 A monitoring light-receiving element,
An optical path switching unit that switches an optical path of the input signal light to one of a first optical path in which the signal light travels to the light receiving element and a second optical path in which the signal light travels to the monitoring light receiving element. In the light receiving element protection program for protecting the light receiving element,
Computer
A monitoring unit that amplifies and outputs an output signal from the monitoring light receiving element,
A switching control unit that controls switching of an optical path to the optical path switching unit by outputting a signal from the monitoring unit;
A light-receiving element protection program that functions as a voltage control section that controls a voltage value applied to the light-receiving element according to an output value of an output signal from the monitoring section.
請求項1〜4のいずれかに記載の受光素子保護装置を有することを特徴とする光受信装置。 In an optical receiver having a light receiving element for receiving input signal light,
An optical receiver comprising the light-receiving element protection device according to claim 1.
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JP2018160205A JP2020036149A (en) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | Light receiving element protection device, light receiving element protection program, and light receiving device |
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