JP2570127B2 - 光受信器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光受信器に係わり、た
とえば、時分割伝送を行なうような、光信号が途切れる
ことがある光通信システムで用いる光受信器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムでは、伝送を行う情報に
応じて変調された光信号を、たとえば、光ファイバを用
いて伝送し、その光信号を光受信器において復調するこ
とにより、情報伝送が行なわれる。この復調は、光信号
を電気信号に変換した後に行なわれる。光受信器で、光
・電気変換に用いられる、たとえば、ＰＩＮフォトダイ
オードやアバランシェフォトダイオード等の受光素子の
光・電気変換特性は、周囲の温度や、素子自体の劣化な
どにより変化する。このため、光受信器では、光信号を
変換した電気信号のレベルが、復調に適当なレベルとな
るように、受光素子の光・電気変換特性や、受光素子の
出力を増幅するための増幅器の増幅度の制御が行なわれ
る。

【０００３】図２に、電気信号レベルを一定に維持する
ために、増幅器の増幅度の制御を行なう従来の光受信器
の基本的な構成を示す。従来の光受信器は、基本的な構
成要素として、受光素子２１とプリアンプ２２と増幅器
２３と振幅検出器２４を備える。増幅器２３は、制御信
号により、その増幅度が変更できる増幅器であり、ＡＧ
Ｃ（Automatic Gain Controll)回路などど呼ばれる増幅
回路が使用されている。以下に、この光受信器の動作を
簡単に説明する。

【０００４】光受信器に、入力された光信号３１は、受
光素子２１によりその光信号に応じた電気信号に変換さ
れ、その電気信号は、プリアンプ２２により所定の増幅
度で増幅され、増幅器２３に出力される。増幅器２３の
出力は、振幅検出器２４に入力され、振幅検出器２４
は、出力電気信号３２の振幅の大きさに応じた電気信号
を出力し、増幅器２３は、その電気信号が所定の値とな
るように増幅度の制御をおこなう。このようなフィード
バック制御により、従来の光受信器では、出力される電
気信号のレベルが一定の範囲内になるようにしていた。

【０００５】このような動作を基本とする光受信器とし
ては、たとえば、特開昭６３−１５１２０５公報に記載
のものがある。この光受信器は、図２の基本構成に、プ
リアンプに入力される電気信号のレベルがある一定値を
越えないようにする回路を付加したものである。

【０００６】上述のような動作による出力電気信号レベ
ルの制御は、定常的に光信号が入力されている限りにお
いては、正常に機能するが、光信号が一旦、中断し、そ
の後再開されると、不安定な動作を示すことになる。

【０００７】図３を用いて、図２の光送信器において、
光信号の受信が再開されたときの動作の説明を簡単に行
なう。（ａ）に示したような光信号３１が、時間ｔ₁ 後
に、光受信器に入力され、それ以前には、光信号の入力
はなされていないものとする。なお、（ａ）の縦軸は、
光信号のレベルを示し、横軸は、時間を示す。時間ｔ ₁
以前では、光信号が受信されていない状態で、増幅度に
対するフィードバック制御がなされることにより、増幅
度は、増幅器の上限の値となる。このため、光信号３１
の受信直後では、その上限値から、増幅度のフィードバ
ック制御が開始されることになる。すなわち、（ｂ）に
示したように、時間ｔ₁ における出力電気信号３２は、
点線で示した好ましい出力レベルより大きなものとな
り、その後、フィードバックループの時定数に応じて、
振動しつつ、所定のレベルに制御されていく。このよう
に、従来の光受信器では、光信号の再受信が開始された
ときに、異常な初期増幅度から、フィードバック制御が
開始されることになり、所定のレベルの電気信号が得ら
れるまでには、有限ではあるが、ある時間が必要とされ
るという問題があった。

【０００８】この問題を解決するものとして提案されて
いる光受信器に、特開昭６３−１７８６１３号公報のも
のがある。この光受信器では、増幅度が制御できる増幅
器を用いたフイードバックループを２系統設け、光受信
器が出力する電気信号の出力レベルに応じて、用いるル
ープを切り換えて、出力レベルが早く一定値に制御され
るようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６３−１７８６
１３号公報に記載の、２系統のフィードバックループを
用いた装置では、１系統のフィードバックループで構成
される光受信器に比べ、早く、光信号の急激な変化に追
従することができる。しかし、この装置においても、光
信号が再受信された際の、初期増幅度は、増幅器の増幅
度の上限値であり、光信号の再受信時に、所定のレベル
の電気信号が得られるまでには、ある程度の時間が必要
とされる。この安定するまでに必要とする時間は、たと
えば、光信号がブロック単位で送られてくる、時分割伝
送を用いた光通信システムにおいては、重要な問題とな
るほど長いものである。

【００１０】そこで本発明の目的は、光信号の受信が中
断後、再開されても、その光信号の電気信号への変換が
安定して行なえる光受信器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）光信号のブロックを受信して、その光信号ブ
ロックに応じた電気信号を出力する受光手段と、（ロ）
この受光手段の出力する電気信号を増幅する増幅手段
と、（ハ）この増幅手段が出力した電気信号のレベルを
検出するレベル検出手段と、（ニ）このレベル検出手段
が検出したレベルを監視して、光信号ブロックが受信さ
れているか否かを判定する受信判定手段と、（ホ）この
受信判定手段が光信号ブロックの受信を判定している
間、レベル検出手段が検出したレベルを基に、そのレベ
ルを所定のレベルとするために増幅手段に供給すること
が必要な制御情報を時間間隔で作成する制御情報作成手
段と、（ヘ）この制御情報作成手段によって作成された
それぞれの制御情報の古いものから順に新しいものに置
き換えながら複数個記憶する制御情報記憶手段と、
（ト）受信判定手段が光信号ブロックの受信の完了を判
定したときこの制御情報記憶手段に記憶されている最新
の制御情報が残りの制御情報に比べて著しく異なったレ
ベルに相当する情報であるかどうかを判定する制御情報
判定手段と、（チ）この制御情報判定手段が最新の制御
情報を残りの制御情報に比べて著しく異なったレベルに
相当する情報であると判定したときにはこの最新の制御
情報を残りの制御情報を基にして算出し直す制御情報算
出手段と、（リ）この制御情報算出手段で算出し直され
た制御情報あるいは制御情報判定手段が最新の制御情報
を残りの制御情報に比べて著しく異なったレベルに相当
するものではないと判定したときのその最新の制御情報
に応じた信号を増幅手段に供給して次の光信号ブロック
の受信の完了が受信判定手段によって判定されるまでそ
の増幅度に設定する増幅度設定手段とを光受信器に具備
させる。

【００１２】すなわち請求項１記載の発明では、たとえ
ば、ＰＩＮフォトダイオードと前置増幅器で構成される
受光手段を用いて、受信した光信号を電気信号に変換し
て、その電気信号を増幅度の可変な増幅器を用いた増幅
手段により増幅する。レベル検出手段は、増幅手段の出
力する電気信号のレベルを検出し、受信判定手段は、そ
のレベルを監視して、光信号ブロックが受信されている
か否かの判定を行う。制御情報作成手段は、受信判定手
段が光信号ブロックの受信を判定している間、レベル検
出手段が検出したレベルを基に、そのレベルを所定のレ
ベルとするために増幅手段に供給することが必要な制御
情報を時間間隔で作成する。このようにして順次作成さ
れた制御情報は、制御情報記憶手段に複数個記憶される
が、一杯になるような場合には古いものから順に新しい
制御情報に置き換えられる。受信判定手段が光信号ブロ
ックの受信の完了を判定したときには、次の光信号ブロ
ックの受信のためのレベルを設定するための最新の制御
情報が制御情報記憶手段から読み出されることになる
が、このとき制御情報判定手段は最新の制御情報を残り
の制御情報に比べて著しく異なったレベルに相当する情
報であるかどうかを判定する。そして、例えばノイズの
発生に起因する等の理由で、著しく異なったレベルに相
当する情報であると判定されたような場合には、残りの
制御情報を基にしてこれを算出し直す。この算出された
制御情報あるいは算出が行われなかった場合における最
新の制御情報に応じた信号は、増幅手段に供給されて次
の光信号ブロックの受信の完了が受信判定手段によって
判定されるまでその増幅度に設定されることになる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。

【００１８】図１に、本発明の一実施例における光受信
器の構成を示す。この光受信器は、情報が時分割して送
られてくる場合に、用いられる。以下に、その動作の説
明を行なう。なお、この光受信器では、受光素子１１と
して、ＰＩＮフォトダイオードを使用している。

【００１９】受光素子１１に入力された光信号３１は、
ここで、電気信号に変換され、受光素子１１の出力する
電気信号は、プリアンプ１２により、所定の増幅度で増
幅される。プリアンプの出力は、増幅度が可変な増幅器
１３により増幅され、出力電気信号３２となる。

【００２０】出力電気信号３２の一部は、振幅検出器１
４に入力され、振幅検出器１４は、出力電気信号の振幅
の大きさに応じた信号を、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換器１５に出力する。Ａ／Ｄ変換器１５は、ＣＰ
Ｕ（中央処理装置）１６に接続され、また、ＣＰＵ１６
は、メモリ１７とＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器
１８にも接続されている。ＣＰＵ１６は、Ａ／Ｄ変換器
１５によりデジタル信号に変換された、出力電気信号３
２のレベルを読み取り、このレベルを所定のレベルにす
るために、増幅器１３に供給することが必要な制御信号
の大きさを算出する。算出された制御情報は、一旦、メ
モリ１７内に書き込まれる。

【００２１】ＣＰＵ１６が、制御情報の算出に用いるレ
ベルは、光信号ブロックが受信されているときのレベル
であり、光信号ブロックが受信されているか否かの判断
も、この制御情報の算出に用いられるレベルを基に行な
われる。ここでは、光ブロックの受信後、一定時間経過
したときのレベルを、制御情報の算出に用いている。

【００２２】メモリ１７に書き込まれた制御情報は、Ｃ
ＰＵ１６が光信号ブロックの受信が完了したと判断した
ときに、Ｄ／Ａ変換器１８を介して、増幅器１３に制御
信号として出力される。増幅器１３は、入力された制御
信号に応じて、その増幅度の変更を行なう。変更された
増幅度は、次回の光信号ブロックの受信が完了するまで
維持される（Ｄ／Ａ変換器１８が制御信号を出し続け
る）。

【００２３】実施例の光受信器では、受信素子として、
ＰＩＮフォトダイオードを用いたが、アバランシェフォ
トダイオード等の他の受光素子を用いてもよい。また、
光信号ブロックが受信されているか否かを判断するため
に、受光素子１１の出力レベルをモニタするようにして
もよいことは当然である。

【００２４】変形例

【００２５】実施例では、時分割して情報伝送を行なう
光通信システムで用いる光送信器の説明を行なったが、
時分割伝送を行なわないシステムに応用する場合には、
長時間にわたって光信号が受信されつづけるので、光信
号の受信中に増幅度の制御を行なう機能をもたすことが
必要となる。このことは、以下に示すように装置を構成
することにより達成される。

【００２６】変形例の光送信器の構成は、図１に示した
実施例の光送信器と同一であるので、この図を用いて動
作の説明を行なうことにする。

【００２７】受信された光信号のレベルがＣＰＵ１６が
取り扱えるデジタル信号に変換されるまでの動作は、実
施例に示した光受信器と同じであり、説明は省略する。
ＣＰＵ１６は、Ａ／Ｄ変換器１５がデジタル信号に変換
した出力電気信号のレベル情報から制御情報を、所定の
時間間隔で算出し、その制御情報をメモリ１８の内容を
書き換えることにより保存するとともに、その制御情報
をＤ／Ａ変換器１７を介して制御信号として出力するこ
とにより増幅器１３の増幅度を制御する。メモリ１８に
は、複数回分の制御情報が格納できるようになってお
り、内容の書き換えは、最も古い制御情報が書き換えら
れるように装置は構成されている。

【００２８】ＣＰＵ１６は、光信号の受信が途切れたと
きには、メモリ１８の内容の書き換え、および、増幅器
の増幅度の制御を中止し、増幅器の増幅度を受信が途切
れる直前の増幅度に維持する。そして、光信号の受信が
再開されたときには、上述のフォードバックループを再
開する。このように、受信再開時の増幅度が、受信が途
切れる直前の増幅度となっているので、従来の装置のよ
うに、光信号の受信が再開されたときに、フィードバッ
クループが不安定な動作をすることがない。

【００２９】なお、メモリ１８内に制御情報を複数記憶
するように構成してあるのは、受信再開時の増幅度が初
期増幅度として、不適当な値とならないようにするため
であり、ＣＰＵ１６は、光信号の中断を判定した後、こ
れらの値の変化を調べ、たとえば、最後に算出した制御
情報（この制御情報に応じた増幅度が、光信号再受信時
の初期増幅度となる。）が、他の制御情報に比べて著し
く異なっている場合には、他の制御情報を基に、初期増
幅度とする制御情報を算出しなおす。

【００３０】実施例と変形例の光受信器は、ＣＰＵによ
り、その動作が制御されるように構成したが、同様の動
作が行なわれるものであれば、比較器等の回路を用いて
構成してもよいことは当然である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、光信号ブロックの受信中には増幅度の制御を
行なわず、過去に受信した光ブロックのレベルに応じ
て、次回から用いる増幅度を設定するようにしているの
で、光信号ブロックの受信開始時に回路の応答が不安定
になることがないばかりでなく、受信中の光信号ブロッ
クで一定した利得を得ることができ、受信が安定する。
しかも本発明では、制御情報記憶手段に比較的最新の複
数個の制御情報を蓄えると共に、受信が完了した時点で
選ばれた最新の制御情報が的確なものかを残りの制御情
報によって判別し、必要な場合には適切な制御情報を算
出して使用することにしたので、ノイズの受信等を原因
として増幅度が不適当な値に設定される事態を防止する
ことができる。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光受信器の構成を示
すブロック図である。

【図２】従来例による光受信器の構成を示すブロック図
である。

【図３】従来例の光受信器の問題点を示すための説明図
である。

【符号の説明】

１１、２１ 受光素子 １２、２２ プリアンプ １３、２３ 増幅器 １４、２４ 振幅検出回路 １５ Ａ／Ｄ変換器 １６ ＣＰＵ １７ Ｄ／Ａ変換器 １８ メモリ ３１ 光信号 ３２ 出力電気信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/26 Ｈ０４Ｌ 25/02 25/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光信号のブロックを受信して、その光信
   号ブロックに応じた電気信号を出力する受光手段と、 この受光手段の出力する電気信号を増幅する増幅手段
   と、 この増幅手段が出力した電気信号のレベルを検出するレ
   ベル検出手段と、 このレベル検出手段が検出したレベルを監視して、光信
   号ブロックが受信されているか否かを判定する受信判定
   手段と、この受信判定手段が光信号ブロックの受信を判定してい
   る間、前記レベル検出手段が検出したレベルを基に、そ
   のレベルを所定のレベルとするために前記増幅手段に供
   給することが必要な制御情報を時間間隔で作成する制御
   情報作成手段と、 この制御情報作成手段によって作成されたそれぞれの制
   御情報の古いものから順に新しいものに置き換えながら
   複数個記憶する制御情報記憶手段と、 前記受信判定手段が光信号ブロックの受信の完了を判定
   したときこの制御情報記憶手段に記憶されている最新の
   制御情報が残りの制御情報に比べて著しく異なったレベ
   ルに相当する情報であるかどうかを判定する制御情報判
   定手段と、 この制御情報判定手段が最新の制御情報を残りの制御情
   報に比べて著しく異なったレベルに相当する情報である
   と判定したときにはこの最新の制御情報を残りの制御情
   報を基にして算出し直す制御情報算出手段と、 この制御情報算出手段で算出し直された制御情報あるい
   は前記制御情報判定手段が最新の制御情報を残りの制御
   情報に比べて著しく異なったレベルに相当するものでは
   ないと判定したときのその最新の制御情報に応じた信号
   を前記増幅手段に供給して次の光信号ブロックの受信の
   完了が前記受信判定手段によって判定されるまでその増
   幅度に設定する増幅度設定手段 とを具備することを特徴
   とする光受信器。