JP2726889B2 - 光信号受信機 - Google Patents

光信号受信機

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JP2726889B2 JP4135208A JP13520892A JP2726889B2 JP 2726889 B2 JP2726889 B2 JP 2726889B2 JP 4135208 A JP4135208 A JP 4135208A JP 13520892 A JP13520892 A JP 13520892A JP 2726889 B2 JP2726889 B2 JP 2726889B2
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典男 大川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信装置に利用する。
特に、光信号受信装置の信号光待機時のコールドスター
ト制御技術に関する。コールドスタートとは待機時に主
要電源を断にしておき、受信信号が到来すると自動的に
起動する方式をいう。
【0002】
【従来の技術】光信号受信装置において、入力された信
号光を光ヘテロダイン方式では、中間信号に、光ホモダ
イン方式ではベースバンド信号に変換する。そのため、
入力信号の周波数に対応したローカル光源の周波数制御
が必要となる。ローカル光源は一般的にレーザダイオー
ド(以下、LDと呼ぶ)が用いられ、周波数を変化させ
るパラメータとしてLDバイアス電流および温度があ
る。
【0003】この周波数制御はAFCと呼ばれ、応答速
度は一般的に数十Hzから数百Hz程度に設定され、周
波数弁別部とAFC制御部およびローカル光源の電流バ
イアス可変部から構成される。AFCの周波数弁別範囲
は数GHz程度であり、光源の波長ばらつきは通常これ
よりも大きく、電源投入時などに自動周波数引込みを必
要とする場合は、より広範囲なローカル光源の波長掃引
機能を持ったコールドスタート制御が行われる。
【0004】図6を参照して従来例を説明する。図6は
従来例のコールドスタート制御のアルゴリズムを説明す
るフローチャートである。コールドスタート制御回路に
電源が投入されると、LDバイアス電流および温度は初
期値に設定される(S1)。このとき、IF信号がすで
に検出されていれば掃引を停止し、AFCをONにする
(S2→S8)。さらに、IF信号が検出され続けてい
れば、AFCの動作をIF信号が非検出となるまで、す
なわち、受信が終了するまで続行させる(S9)。ま
た、受信が終了したか、あるいは掃引過程でIF信号を
見失えばAFCをOFFにし(S10)、処理をS3に
移す。
【0005】IF信号が初めから非検出の場合は、LD
バイアス電流を1周期掃引させたか否か判断し(S
3)、1周期掃引させていれば、LD温度を1ステップ
変化させ(S4)、1周期掃引させていなければ1周期
掃引する(S5)。次に、LD温度を1ステップ変化さ
せたか否か判断し、1ステップ変化させていなければ処
理をS2以降に戻す(S6)。1ステップ変化させてい
ればその処理が予め設定されていた規定回数繰り返され
たか否かを判断し、規定回数に満たなければ処理をS1
以降にもどし、規定回数に達していればコールドスター
ト制御を停止させる(S7)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようにコールドス
タート制御回路が動作を開始すると、ローカルLDのバ
イアス電流と温度を掃引させて中間周波(以下、IFと
呼ぶ)信号を検出し、その後にAFCを開始する。ここ
で送信装置の停止等で信号光が来ないにも関わらず、受
信装置に設けられているコールドスタート制御回路が動
作している場合は、ローカルLDのバイアス電流および
温度を繰り返しIF信号が検出されるまで掃引するた
め、ローカルLD素子の劣化を早める恐れがある。これ
を防止するために、繰り返し掃引の回数を予め設定して
おき、予定の回数を掃引してもIF信号が検出されない
ときコールドスタート制御を停止する。ただし、この場
合は、信号光の送出を確認して手動でコールドスタート
制御の再起動をかけてやる必要がある。なぜなら信号光
の送出を受信装置で検出し自動で再起動をかけようとし
た場合は、受光素子は信号光に比べてはるかに強いロー
カル光源からの光を常時受けているため、そのままでは
受光素子の電流変化から信号光の有無を識別するのは困
難であり、新たに信号光の検出回路を付加すると信号光
分岐による受信感度の劣化や実装規模の増大を招く恐れ
があった。
【0007】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、コールドスタート制御における信号光の検出を
受信感度の劣化や装置規模を増大させることのない簡易
な回路で実現できるコールドスタート制御装置を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、コヒーレント
光を発生するローカル光源と、このローカル光源の電源
回路と、このコヒーレント光と受信信号光を混合する手
段と、この手段の出力光を電気信号に変換する受光素子
と、この受光素子を動作状態にバイアスするバイアス電
流供給回路とを備えた光信号受信機である。
【0009】ここで、本発明の特徴は、前記電源回路に
は、受信待機状態で前記ローカル光源を滅灯状態に制御
する制御回路が接続され、この制御回路は、前記バイア
ス電流供給回路の出力電流が所定値を越えたときに自動
的に前記ローカル光源を点灯させる制御手段を含むこと
である。
【0010】また、前記受光素子の出力電気信号に受信
信号光の中間周波信号が含まれていることを検出する手
段と、この手段の検出出力がないときに前記電源回路を
制御して前記ローカル光源を滅灯させる制御手段とを備
えることが望ましい。
【0011】
【作用】受光素子と、この受光素子にバイアスを供給す
る端子との間に電流電圧変換素子を介挿し、ローカル光
源の発光を停止させて待機する。ここで信号光が到来す
ると、受光素子のバイアス電流が変化する。この電流電
圧変換素子の電位変化をコールドスタート制御回路は起
動信号としてコールドスタート制御を開始する。このよ
うに信号光が検出された場合には、コールドスタート制
御回路は受信経路をコヒーレント受信用に切り替えてロ
ーカル光源を点灯させ、到来した信号光の復調を行う。
【0012】その間、信号光中のIF信号をコールドス
タート制御回路の周波数弁別部は検出し続けており、こ
のIF信号が非検出となったときには、コールドスター
ト制御回路はローカル光源を滅灯させ光信号受信機を待
機状態に復帰させる。
【0013】
【実施例】本発明第一実施例の構成を図1および図2を
参照して説明する。図1は本発明第一実施例の全体構成
図である。図2は本発明第一実施例装置の構成図であ
る。
【0014】本発明は、コヒーレント光を発生するロー
カル光源であるローカルLD12と、このローカルLD
12の電源回路であるLD電源回路27と、このコヒー
レント光と受信信号光を混合する手段である光フロント
エンド回路3と、この光フロントエンド回路3の出力光
を電気信号に変換する受光素子5および6と、この受光
素子5および6を動作状態にバイアスするバイアス電流
供給回路17とを備えた光信号受信機である。
【0015】ここで、本発明の特徴は、LD電源回路2
7には、受信待機状態でローカルLD12を滅灯状態に
制御する制御回路であるコールドスタート制御回路11
が接続され、このコールドスタート制御回路11は、バ
イアス電流供給回路17の出力電流が所定値を越えたと
きに自動的にローカルLD12を点灯させる制御手段で
あるコールドスタート制御部23を含むことである。
【0016】また、受光素子5および6の出力電気信号
に受信信号光の中間周波信号が含まれていることを検出
する手段である周波数弁別部21と、この周波数弁別部
21の検出出力がないときにLD電源回路27を制御し
てローカルLD12を滅灯させる制御手段とを備えてい
る。
【0017】次に、本発明第一実施例装置の動作を図3
を参照して説明する。図3は本発明第一実施例の動作を
示すフローチャートである。本発明第一実施例装置は、
光ヘテロダイン受信方式の受信装置にコールドスタート
制御回路11を含むコールドスタート制御機能を設けた
構成である。光入力端子1から入力された信号光の偏波
状態は、偏波制御器2で最適な状態に調整される。ロー
カルLD12の強度雑音を避けるために、二つの受光素
子5および6を用いて同じパワーかつ互いに逆相で受信
する。
【0018】この受信装置の電源が投入されると、切替
スイッチ4は受光素子5と電流電圧変換素子7を接続す
る経路に設定される。このとき、ローカルLD12のロ
ーカル光はOFFである(S11)。本発明第一実施例
では、この電流電圧変換素子7に抵抗を用いた。信号光
が非検出のときは、電流電圧変換素子7の切替スイッチ
4側に接続されている端子16の電位は、受光素子5に
電流がほとんど流れていないため、受光素子バイアス端
子152 の電位にほぼ等しい。信号光が検出されると、
受光素子5に電流が流れ、電流電圧変換素子7の切替ス
イッチ4側に接続されている端子16の電位が変化す
る。
【0019】コヒーレント光受信方式の一つである光ヘ
テロダイン受信方式は、高受信感度特性を有するため受
信レベルが非常に低い場合も考慮する必要がある。ここ
では、受信レベルを−50dBmまで考え、受光素子5
の量子効率1では約10nAの電流が流れ、電流電圧変
換素子7の抵抗値を100MΩとして約1Vの電圧が変
化する。逆に、受信レベルが非常に高い場合は、受光素
子バイアス端子152の電位と電流電圧変換素子7の値
によって電流の飽和が起こり、切替スイッチ4側に接続
されている端子16の電位はほぼ0Vになる。この場合
は、受光素子6にも受光素子5と同様な光パワーを受け
ているため電流が流れるが、受光素子6に流れる電流が
受光素子5に流れる電流と異なる場合でも、受光素子用
負荷抵抗8が電流電圧変換素子7の抵抗値と比較しては
るかに小さいため、受光素子5および6の接続点の電位
変化は無視でき、ほぼ0Vと考えてよい。
【0020】このように電流電圧変換素子7の切替スイ
ッチ4側に接続されている端子16の電位の範囲は受光
素子バイアス端子152 の電位から0Vまでであり、適
当な電流電圧変換素子7の抵抗値および受光素子バイア
ス端子152 の電位を選択することにより制御信号とし
て直接コールドスタート制御回路11に取り込むことが
可能である。この制御信号をもとに、信号光の識別がな
され、信号光があると判断された場合は(S12)、受
光素子バイアス端子151 と受光素子5を接続する経路
に切替スイッチ4は切替られ、ローカルLD12がON
となって、コールドスタート制御が開始される(S1
3)。他の動作は、従来例と同様なので説明は省略す
る。ただし、S6で“YES”と判断したときおよびS
10でAFCがOFFとなったときに本発明第一実施例
では、フローの始めに戻り、ローカルLD12を滅灯さ
せてS11以降の処理を繰り返す。
【0021】図2に示すように、コールドスタート制御
回路11では、コールドスタート制御部23が、信号光
検出信号を電流電圧変換素子7から切替スイッチ4を介
して受け、LDバイアス電流および温度を初期値に設定
した後に、主信号分岐10からのIF信号を周波数弁別
部21で弁別し、IF信号が検出されない場合は切替ス
イッチ4″をコールドスタート制御部23の側とし、L
Dバイアス電流可変部25およびLD温度可変部26を
制御する。
【0022】コールドスタート制御部23は、周波数弁
別部21よりIF信号が検出された場合は、切替スイッ
チ4″をAFC制御部24の側とし、LDバイアス電流
可変部25を制御してAFC動作を行う。受信が終了し
た場合またはノイズを信号光と誤認した場合など、IF
信号が途中で非検出となったときは、ローカルLD12
を滅灯させて待機状態に復帰する。
【0023】また、本発明第一実施例装置では、切替ス
イッチ4、電流電圧変換素子7、受光素子バイアス端子
152 を受光素子5の側に設けたが、受光素子6の側に
設ける構成とすることもできる。
【0024】次に、本発明第二実施例を図4および図5
を参照して説明する。図4は本発明第二実施例の全体構
成図である。図5は本発明第二実施例装置の構成図であ
る。本発明第二実施例は、偏波ダイバーシティ形コヒー
レント光受信方式の受信装置にコールドスタート制御回
路11′を含むコールドスタート制御機能を設けた構成
である。偏波ダイバーシティ形コヒーレント光受信方式
では、信号光がいかなる偏波状態であっても安定して信
号を受信できるように、偏波ダイバーシティ光フロント
エンド回路51において、信号光を直交した二つの偏波
に分離し、それぞれの信号光と二つに分けたローカル光
をそれぞれ混合し、2組の受光素子5、6および5′、
6′による光電気変換から復調までそれぞれ独立して行
われる。
【0025】コールドスタート制御のアルゴリズムは、
基本的には本発明第一実施例と同様である。受信装置の
電源が投入されると、切替スイッチ4および4′はそれ
ぞれ受光素子5および5′と電流電圧変換素子7および
7′を接続する経路に設定される。このとき、ローカル
光はOFFである。信号光が非検出のときは、電流電圧
変換素子7の切替スイッチ4側に接続されている端子1
6の電位および電流電圧変換素子7′の切替スイッチ
4′側に接続されている端子16′の電位は、それぞれ
受光素子バイアス端子152 および152 ′の電位にほ
ぼ等しい。信号光が検出されると、どのような偏波状態
においても少なくとも受光素子5または5′に電流が流
れ、端子16または16′の電位が変化する。これらの
端子16または16′からの電位変化をOR回路61に
入力して論理和を取ることによりOR回路61の出力側
から制御信号が得られる。
【0026】受光素子バイアス端子152 、152 ′お
よび電流電圧変換素子7、7′の電位および抵抗値の設
定は本発明第一実施例と同様であるが、直交する二つの
偏波に分離された信号パワー比が1:1のときは、偏波
が片方だけによった場合に比較して、受光素子5または
5′に流れる電流は半分となるので、この場合でもOR
回路61を駆動できるような抵抗値に設定する。OR回
路61からの制御信号により図3に示したアルゴリズム
に従って、受光素子バイアス端子151 と受光素子5を
接続する経路および受光素子バイアス端子151 ′と受
光素子5′を接続する経路に切替られ、ローカルLD1
2がONとなって、コールドスタート制御が開始され
る。
【0027】図5に示すように、コールドスタート制御
回路11′では、コールドスタート制御部23は、信号
光検出信号を受けてLDバイアス電流および温度を初期
値に設定した後に、二つの主信号分岐10および10′
からのIF信号をそれぞれのパワー検出部65および6
5′で検出し、比較部67で大きい方を切替スイッチ6
8により選択する。選択されたIF信号を周波数弁別部
21で弁別し、IF信号が検出されない場合は、切替ス
イッチ4″をコールドスタート制御部23の側とし、L
Dバイアス電流可変部25およびLD温度可変部26を
制御する。周波数弁別部21よりIF信号が検出された
場合は、切替スイッチ4″をAFC制御部24の側と
し、LDバイアス電流可変部25を制御してAFC動作
を行う。また、切替スイッチ4および4′、電流電圧変
換素子7および7′、受光素子バイアス端子152 およ
び152 ′をそれぞれ受光素子5および5′の側に設け
たが、それぞれ受光素子6および6′の側に設けても同
様である。
【0028】本発明第二実施例は、偏波ダイバーシティ
形コヒーレント光受信方式として説明したが、光ホモダ
イン受信方式についても同様に実施できる。
【0029】本発明第一および第二実施例では、電流電
圧変換素子7には抵抗を用いたが、トランジスタや演算
増幅器を用いる構成とすることもできる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コールドスタート制御における信号光の検出を受信感度
の劣化や装置規模を増大させることのない簡易な回路で
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第一実施例の全体構成図。
【図2】本発明第一実施例装置の構成図。
【図3】本発明第一実施例の動作を示すフローチャー
ト。
【図4】本発明第二実施例の全体構成図。
【図5】本発明第二実施例装置の構成図。
【図6】従来例の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 光入力端子 2 偏波制御器 3 光フロントエンド回路 4、4′、4″、68 切替スイッチ 5、5′、6、6′受光素子 7、7′電流電圧変換素子 8、8′受光素子用負荷抵抗 9、9′プリアンプ 10、10′主信号分岐 11、11′コールドスタート制御回路 12 ローカルLD 13、13′復調回路 14 出力端子 151 〜153 、151 ′〜153 ′受光素子バイアス
端子 16、16′ 端子 17 バイアス電流供給回路 19 識別回路 20 タイミング抽出回路 21 周波数弁別部 23 コールドスタート制御部 24 AFC制御部 25 LDバイアス電流可変部 26 LD温度可変部 27 LD電源回路 51 偏波ダイバーシティ光フロントエンド回路 61 OR回路 64 合成回路 65、65′パワー検出部 67 比較部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−276114(JP,A) 特開 平1−211737(JP,A) 特開 平2−165739(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コヒーレント光を発生するローカル光源
    と、このローカル光源の電源回路と、受信信号光を二つ
    の偏波に分離し前記ローカル光源からのコヒーレント光
    と受信信号光とを混合して直交する二つの出力光として
    出力する手段と、この手段の二つ出力光を電気信号に変
    換する2組の受光素子と、この二組の受光素子をそれぞ
    れ動作状態にバイアスする二組のバイアス電流供給回路
    とを備えた光信号受信機において、 前記電源回路には、受信待機状態で前記ローカル光源を
    滅灯状態に制御する制御回路が接続され、 この制御回路は、前記二組のバイアス電流供給回路のい
    ずれかの出力電流が所定値を越えたときに自動的に前記
    ローカル光源を点灯させる制御手段を含むことを特徴と
    する光信号受信機。
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