JP3170588B2 - 光受信器の試験方法 - Google Patents
光受信器の試験方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
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- Signal Processing (AREA)
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は情報処理装置で用いられ
る光リンクあるいは光インタコネクト用の直流結合回路
で構成された受信器に関わり、特に直流結合受信器の情
報処理装置適用を可能にするために、受信器の特性試験
方法およびその試験項目の仕様化に関する。
る光リンクあるいは光インタコネクト用の直流結合回路
で構成された受信器に関わり、特に直流結合受信器の情
報処理装置適用を可能にするために、受信器の特性試験
方法およびその試験項目の仕様化に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光通信では、長距離伝送されてき
た微弱な信号を増幅するので回路の安定化のためにアナ
ログ増幅部は直流遮断されている。このためとクロック
抽出時のジッタを低減するため、平均直流レベルが振幅
の一定レベル（通常は振幅の中央、所謂マーク率０．
５）の受信光信号となるようコード化やスクランブリン
グ等の工夫がされている。そして、受信回路はこの平均
直流レベルを基準とする。また、識別レベルも平均直流
レベル（通常は振幅の中央）を基準に設定している。こ
のために、振幅検出、利得制御により一定振幅を得る自
動利得制御回路等の複雑な回路構成となっていた。
た微弱な信号を増幅するので回路の安定化のためにアナ
ログ増幅部は直流遮断されている。このためとクロック
抽出時のジッタを低減するため、平均直流レベルが振幅
の一定レベル（通常は振幅の中央、所謂マーク率０．
５）の受信光信号となるようコード化やスクランブリン
グ等の工夫がされている。そして、受信回路はこの平均
直流レベルを基準とする。また、識別レベルも平均直流
レベル（通常は振幅の中央）を基準に設定している。こ
のために、振幅検出、利得制御により一定振幅を得る自
動利得制御回路等の複雑な回路構成となっていた。
【０００３】これに対し、コンピュータや交換機等の情
報処理装置において装置間等のデータ転送に使用される
光リンクではコード化等を行わないそのままのデータ、
所謂アンフォーマットデータ、を転送する必要がある。
また、小型、低消費電力化が要求され回路の簡単化が必
要である。特に、文献「超波長レーザ／シングルモード
ファイバアレイを用いた装置間光インタコネクト」電子
情報通信学会技術研究報告ＯＣＳ９２−３０に記載され
た様な光インタコネクトでは必須である。
報処理装置において装置間等のデータ転送に使用される
光リンクではコード化等を行わないそのままのデータ、
所謂アンフォーマットデータ、を転送する必要がある。
また、小型、低消費電力化が要求され回路の簡単化が必
要である。特に、文献「超波長レーザ／シングルモード
ファイバアレイを用いた装置間光インタコネクト」電子
情報通信学会技術研究報告ＯＣＳ９２−３０に記載され
た様な光インタコネクトでは必須である。
【０００４】文献にも記載されているように、この様な
光リンクでは直流結合回路が用いられる。本適用領域は
数１００ｍから１ｋｍ程度なので伝送路損失は無視でき
大振幅の光信号を入力できるので、直流動作点マージン
が確保できる。また、増幅回路段数も少なくなる。この
場合、送信器の光出力バラツキ、コネクタの損失バラツ
キ等で入力光パワー偏差が大きいので、この直流結合で
は消光レベルを基準とするのが回路的に容易である。
光リンクでは直流結合回路が用いられる。本適用領域は
数１００ｍから１ｋｍ程度なので伝送路損失は無視でき
大振幅の光信号を入力できるので、直流動作点マージン
が確保できる。また、増幅回路段数も少なくなる。この
場合、送信器の光出力バラツキ、コネクタの損失バラツ
キ等で入力光パワー偏差が大きいので、この直流結合で
は消光レベルを基準とするのが回路的に容易である。
【０００５】さらに、文献に記載されているようにこの
様なアンフォーマットデータ受信器では消光レベルを基
準として識別レベルを決める所謂固定識別レベル方式が
回路が簡単であり小型、低消費電力化が可能である。
様なアンフォーマットデータ受信器では消光レベルを基
準として識別レベルを決める所謂固定識別レベル方式が
回路が簡単であり小型、低消費電力化が可能である。
【０００６】もちろん、この受信器はコード化されたり
スクランブルが掛けられたデータの転送にも適用可能で
ある。但し、適用可能距離は従来の受信器に比較し短距
離である。
スクランブルが掛けられたデータの転送にも適用可能で
ある。但し、適用可能距離は従来の受信器に比較し短距
離である。
【０００７】誤り率特性は従来は入力光信号を光アッテ
ネータで減衰させ、その振幅と誤り率から受信器の誤り
率特性を測定していた。これは、回路および識別点が振
幅の一定レベル（通常は中央）を基準にしていること
と、誤り率に影響する受信器内波形劣化等も振幅にほぼ
比例するからである。
ネータで減衰させ、その振幅と誤り率から受信器の誤り
率特性を測定していた。これは、回路および識別点が振
幅の一定レベル（通常は中央）を基準にしていること
と、誤り率に影響する受信器内波形劣化等も振幅にほぼ
比例するからである。
【０００８】これに対し、直流結合受信器では、消光レ
ベルを基準とするので誤り率特性を測定する新しい方式
を考案する必要が有った。また消光レベルの受信器内波
形劣化を直接測定する必要がある。
ベルを基準とするので誤り率特性を測定する新しい方式
を考案する必要が有った。また消光レベルの受信器内波
形劣化を直接測定する必要がある。
【０００９】また、光インタコネクトの様に多チャンネ
ル受信機ではクロストークによる影響は着目しているチ
ャンネルと他のチャンネルのデータの位相差がパラメー
タとして入るため、消光レベルのクロストークを直接測
定する必要がある。
ル受信機ではクロストークによる影響は着目しているチ
ャンネルと他のチャンネルのデータの位相差がパラメー
タとして入るため、消光レベルのクロストークを直接測
定する必要がある。
【００１０】これら、直流結合受信器固有の消光レベル
に関する特性検査法がなかったことが情報処理装置適用
への障壁となっていた。
に関する特性検査法がなかったことが情報処理装置適用
への障壁となっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は直流結
合受信器の情報処理装置適用を可能にするために、この
直流結合受信器の特性測定、特に基準となる消光レベル
に関連した特性の試験を可能にすることである。特に、
固定識別レベル方式での誤り率特性試験を可能にするこ
とである。また、波形劣化等を直接観測することにより
他の特性、例えば誤り率特性の最悪値を測定することで
ある。さらに、この試験方法による特性を仕様とするこ
とにより受信器の特性を保証することである。
合受信器の情報処理装置適用を可能にするために、この
直流結合受信器の特性測定、特に基準となる消光レベル
に関連した特性の試験を可能にすることである。特に、
固定識別レベル方式での誤り率特性試験を可能にするこ
とである。また、波形劣化等を直接観測することにより
他の特性、例えば誤り率特性の最悪値を測定することで
ある。さらに、この試験方法による特性を仕様とするこ
とにより受信器の特性を保証することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
以下の手段を用いた。
以下の手段を用いた。
【００１３】（１）直流光を信号光に重畳し入力し特性
を試験する。
を試験する。
【００１４】（２）さらに、直流光量を変化させ特性を
試験する。
試験する。
【００１５】（３）さらに、ある条件を満たす直流光量
を特性とする。
を特性とする。
【００１６】（４）多チャンネルの場合は被測定チャン
ネルのみに直流光を重畳する。
ネルのみに直流光を重畳する。
【００１７】
【作用】図１に原理を示す。直流結合受信器は入力光量
に対し電気出力をプロットできる。フリップフロップが
内蔵されている場合はクロック入力レベル調整や制御入
力を設ける等でプロットできる。光の発光と消光をデー
タに対応させる。消光をローレベルとするかハイレベル
とするかは本質ではない。図ではローレベルとした。あ
る光量ＰＩＬ以下でローレベル、光量ＰＩＨ以上でハイ
レベルとなる。識別レベルはその中間に有る。
に対し電気出力をプロットできる。フリップフロップが
内蔵されている場合はクロック入力レベル調整や制御入
力を設ける等でプロットできる。光の発光と消光をデー
タに対応させる。消光をローレベルとするかハイレベル
とするかは本質ではない。図ではローレベルとした。あ
る光量ＰＩＬ以下でローレベル、光量ＰＩＨ以上でハイ
レベルとなる。識別レベルはその中間に有る。
【００１８】図に示すように、直流光を重畳することに
より、消光レベルを受信器の入出力特性の非飽和あるい
は線形領域（ＰＩＬとＰＩＨの間）に設定することがで
き消光レベルの波形観測が可能となる。
より、消光レベルを受信器の入出力特性の非飽和あるい
は線形領域（ＰＩＬとＰＩＨの間）に設定することがで
き消光レベルの波形観測が可能となる。
【００１９】また、図に示すように、直流光を重畳する
ことにより消光レベルを識別レベル付近に設定でき誤り
率が短時間で測定可能となる。この直流光量を変化させ
ることにより直流光の無いすなわち使用状態の誤り率を
予測可能になる。また、特定の誤り率に対する直流光量
を誤り率特性に対するマージンを特性とすることができ
る。
ことにより消光レベルを識別レベル付近に設定でき誤り
率が短時間で測定可能となる。この直流光量を変化させ
ることにより直流光の無いすなわち使用状態の誤り率を
予測可能になる。また、特定の誤り率に対する直流光量
を誤り率特性に対するマージンを特性とすることができ
る。
【００２０】多チャンネル受信器においては１チャンネ
ルに直流光を重畳することにより他チャンネルの影響を
測定可能となる。これにより、最大クロストーク量が測
定可能となり、誤り特性に対するクロストークのマージ
ン劣化を予測できる。
ルに直流光を重畳することにより他チャンネルの影響を
測定可能となる。これにより、最大クロストーク量が測
定可能となり、誤り特性に対するクロストークのマージ
ン劣化を予測できる。
【００２１】さらに、これら試験方法により受信器の特
性保証や選別が可能となる。つまり、試験項目を仕様項
目とすることが可能である。
性保証や選別が可能となる。つまり、試験項目を仕様項
目とすることが可能である。
【００２２】これら、仕様を満たせば、直流結合受信機
の情報処理装置への適用が可能となる。
の情報処理装置への適用が可能となる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図２〜図１１を用い
て説明する。
て説明する。
【００２４】本実施例で使用したのは２００Ｍｂｉｔ／
ｓ／ｃｈ、９ｃｈチャンネルの並列伝送用受信器であ
る。
ｓ／ｃｈ、９ｃｈチャンネルの並列伝送用受信器であ
る。
【００２５】図２に実施例で用いた光受信器の構成を示
す。本光受信モジュールは、多芯光コネクタ６、ファイ
バ１０〜１８からなる９心のピッグテイルファイバアレ
イ１、サブマウント５３に固定されたホトダイオード２
０〜２８からなるホトダイオードアレイ２、光受信ＩＣ
８を搭載したＩＣ基板５４、９本の電気信号出力９０〜
９８および２本の電源供給用ピン５９ａと５９ｂ、該Ｉ
Ｃ基板５４と該ホトダイオードアレイサブマウント５３
を半田固定した第１の金属ブロック５１ａ、ピッグテイ
ルファイバアレイ１のファイバー心線を所定位置に固定
するＶ溝を有するシリコン片５２ａと該ファイバ心線を
押さえはんだ固定するシリコン片５２ｂ、該シリコン片
５２ａを半田固定した第２の金属ブロック５１ｂとこれ
ら部品を収容する金属パッケージ５で構成される。ファ
イバアレイ１からの光信号はホトダイオードと受信ＩＣ
で電気信号を再生しピン９０〜９８に出力する。
す。本光受信モジュールは、多芯光コネクタ６、ファイ
バ１０〜１８からなる９心のピッグテイルファイバアレ
イ１、サブマウント５３に固定されたホトダイオード２
０〜２８からなるホトダイオードアレイ２、光受信ＩＣ
８を搭載したＩＣ基板５４、９本の電気信号出力９０〜
９８および２本の電源供給用ピン５９ａと５９ｂ、該Ｉ
Ｃ基板５４と該ホトダイオードアレイサブマウント５３
を半田固定した第１の金属ブロック５１ａ、ピッグテイ
ルファイバアレイ１のファイバー心線を所定位置に固定
するＶ溝を有するシリコン片５２ａと該ファイバ心線を
押さえはんだ固定するシリコン片５２ｂ、該シリコン片
５２ａを半田固定した第２の金属ブロック５１ｂとこれ
ら部品を収容する金属パッケージ５で構成される。ファ
イバアレイ１からの光信号はホトダイオードと受信ＩＣ
で電気信号を再生しピン９０〜９８に出力する。
【００２６】ＩＣの回路を図３に示す。９個の同じ受信
回路８０〜８８と必要な制御電圧発生回路３６１で構成
される。受信回路８０は受光電流入力端子Ｉｉｎ０、信
号出力Ｖｏｕｔ０、前置増幅回路ＰＲＥ０、ポストアン
プＰＯＳＴ０、識別機能を有するコンパレータＣＯＭＰ
０と出力バッファＯＢ０で構成される。
回路８０〜８８と必要な制御電圧発生回路３６１で構成
される。受信回路８０は受光電流入力端子Ｉｉｎ０、信
号出力Ｖｏｕｔ０、前置増幅回路ＰＲＥ０、ポストアン
プＰＯＳＴ０、識別機能を有するコンパレータＣＯＭＰ
０と出力バッファＯＢ０で構成される。
【００２７】本受信モジュールはコンピュータ等のデー
タの転送を目的とし、コード化しない所謂アンフォーマ
ットデータを転送可能としている。このため受信回路８
０は直流結合であり、データの識別点は消光レベルから
固定レベルとなっている。
タの転送を目的とし、コード化しない所謂アンフォーマ
ットデータを転送可能としている。このため受信回路８
０は直流結合であり、データの識別点は消光レベルから
固定レベルとなっている。
【００２８】さらに、誤り率の無視できるほど小さな所
謂エラーフリー転送可能としている。本実施例では誤り
率Ｐｅは１０の−２０乗以下を仕様とした。２００Ｍｂ
ｉｔ／ｓに対し１６０００年に１回の誤る確率となる。
謂エラーフリー転送可能としている。本実施例では誤り
率Ｐｅは１０の−２０乗以下を仕様とした。２００Ｍｂ
ｉｔ／ｓに対し１６０００年に１回の誤る確率となる。
【００２９】本実施例の受信器の等価入力光パワー雑音
分散Ｐｎは０．２μＷである。１０の−２０乗以下の誤
り確率は分散の９．３倍以上の光入力パワーが有れば良
い。これをＰｎ（−２０）と表す。本実施例ではＰｎ
（−２０）＝２μＷである。これに対し、入力光信号パ
ワーの最小値は８０μＷ、最大値は４００μＷである。
また、上記入力換算固定識別点は標準状態で２５μＷに
設定されている。この様に大きなマージンを有している
のは上記の固定識別点の直流マージンと後述のクロスト
ークに対するマージンを取っているからである。
分散Ｐｎは０．２μＷである。１０の−２０乗以下の誤
り確率は分散の９．３倍以上の光入力パワーが有れば良
い。これをＰｎ（−２０）と表す。本実施例ではＰｎ
（−２０）＝２μＷである。これに対し、入力光信号パ
ワーの最小値は８０μＷ、最大値は４００μＷである。
また、上記入力換算固定識別点は標準状態で２５μＷに
設定されている。この様に大きなマージンを有している
のは上記の固定識別点の直流マージンと後述のクロスト
ークに対するマージンを取っているからである。
【００３０】図５に本実施例の特性測定系を示す。９チ
ャンネルの光信号発生器１００、光合波器１３０〜１３
８、安定直流光発生器１４０、光アッテネータ１５０、
光カプラ１２０、光量モニタ２４０、光切り替え装置１
１０、多心コネクタ１６０、被測定受信器７、電気信号
選択装置２２０、電圧計２３０、波形観測装置２１０、
誤り率測定器２００とこれらを接続するファイバで構成
される。２５０は恒温槽出あある。９チャンネルの光信
号発生器１００で発生した光信号はそれぞれ光合波器１
３０〜１３８で光切り替え装置１１０からの直流光と合
波され多心コネクタ６，１６０により受信器７に入力さ
れる。安定直流光発生器１４０と光アッテネータ１５０
で調整された直流光は、光切り替え装置１１０により選
択された１チャンネルに合波される。合波される直流光
は光カプラ１２０と光量モニタ２４０によりモニタされ
る。受信再生された９信号は電気信号選択装置２２０で
選択され、電圧計２３０、波形観測装置２１０と誤り率
測定器２００に接続される。
ャンネルの光信号発生器１００、光合波器１３０〜１３
８、安定直流光発生器１４０、光アッテネータ１５０、
光カプラ１２０、光量モニタ２４０、光切り替え装置１
１０、多心コネクタ１６０、被測定受信器７、電気信号
選択装置２２０、電圧計２３０、波形観測装置２１０、
誤り率測定器２００とこれらを接続するファイバで構成
される。２５０は恒温槽出あある。９チャンネルの光信
号発生器１００で発生した光信号はそれぞれ光合波器１
３０〜１３８で光切り替え装置１１０からの直流光と合
波され多心コネクタ６，１６０により受信器７に入力さ
れる。安定直流光発生器１４０と光アッテネータ１５０
で調整された直流光は、光切り替え装置１１０により選
択された１チャンネルに合波される。合波される直流光
は光カプラ１２０と光量モニタ２４０によりモニタされ
る。受信再生された９信号は電気信号選択装置２２０で
選択され、電圧計２３０、波形観測装置２１０と誤り率
測定器２００に接続される。
【００３１】図４に本光受信器の各チャンネルの入力直
流光量に対する出力電圧を示す。本測定は光信号無しの
状態で直流光量を変化させて行った。この時、出力電圧
がＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉ
ｃ）ハイレベルの最小値である−１．０２５Ｖになる入
力光量ＰＩＨをハイレベル入力光量、ローレベルの最大
値である−１．６２Ｖになる入力光量ＰＩＬをローレベ
ル入力光量と定義する。図４では、ＰＩＨは３５μＷ、
ＰＩＬは１７μＷである。
流光量に対する出力電圧を示す。本測定は光信号無しの
状態で直流光量を変化させて行った。この時、出力電圧
がＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉ
ｃ）ハイレベルの最小値である−１．０２５Ｖになる入
力光量ＰＩＨをハイレベル入力光量、ローレベルの最大
値である−１．６２Ｖになる入力光量ＰＩＬをローレベ
ル入力光量と定義する。図４では、ＰＩＨは３５μＷ、
ＰＩＬは１７μＷである。
【００３２】図６に本受信器のクロストーク特性を示
す。本測定は、観測する１チャンネルに出力電圧が飽和
していない入力直流光量を入力し（信号は無し）、他の
８チャンネルが無信号時と信号入力時の出力波形を観測
した。図６では入力光量を２５μＷとし、他の８チャン
ネルが無信号時と信号入力時の観測された出力波形を示
した。他の８チャンネルに信号入力時にこれらの影響が
観測される。また、光信号振幅は最大許容入力光量の４
００μＷとした。これは、最大入力時に最大クロストー
クが観測されたからである。図６によれば最大クロスト
ークは入力光量に換算して８μＷとなる。これを、入力
換算クロストークＰｉｘと呼ぶ。
す。本測定は、観測する１チャンネルに出力電圧が飽和
していない入力直流光量を入力し（信号は無し）、他の
８チャンネルが無信号時と信号入力時の出力波形を観測
した。図６では入力光量を２５μＷとし、他の８チャン
ネルが無信号時と信号入力時の観測された出力波形を示
した。他の８チャンネルに信号入力時にこれらの影響が
観測される。また、光信号振幅は最大許容入力光量の４
００μＷとした。これは、最大入力時に最大クロストー
クが観測されたからである。図６によれば最大クロスト
ークは入力光量に換算して８μＷとなる。これを、入力
換算クロストークＰｉｘと呼ぶ。
【００３３】Ｐｉｘ＋Ｐｎ（−２０）＜ＰＩＨで有れば
誤り率１０の−２０乗を補償できる。逆に、ＰＩＨ−Ｐ
ｉｘ−Ｐｎ（−２０）を第１のマージンとして定義でき
る。図７〜図１０に伝送誤り率を示す。本測定は誤り率
を測定するチャンネルに直流光を合波し、図７は全チャ
ンネル無信号時、図８は誤り率を測定するチャンネルの
み光信号を入力した時、図９は誤り率を測定するチャン
ネルは無信号で他の８チャンネル全てに光信号を入力し
た時、図１０は全チャンネルに光信号を入力した時の伝
送誤り率特性である。
誤り率１０の−２０乗を補償できる。逆に、ＰＩＨ−Ｐ
ｉｘ−Ｐｎ（−２０）を第１のマージンとして定義でき
る。図７〜図１０に伝送誤り率を示す。本測定は誤り率
を測定するチャンネルに直流光を合波し、図７は全チャ
ンネル無信号時、図８は誤り率を測定するチャンネルの
み光信号を入力した時、図９は誤り率を測定するチャン
ネルは無信号で他の８チャンネル全てに光信号を入力し
た時、図１０は全チャンネルに光信号を入力した時の伝
送誤り率特性である。
【００３４】消光から固定識別点方式の理論的には誤り
率特性は
率特性は
【００３５】
【数１】
【００３６】で表される。本受信器の様に入力換算識別
点が入力換算雑音パワーに比較し十分大きいときは消光
すなわちスペースの時のみを考慮すれば良い。数１は、
点が入力換算雑音パワーに比較し十分大きいときは消光
すなわちスペースの時のみを考慮すれば良い。数１は、
【００３７】
【数２】
【００３８】と表せるので、横軸に直流光量、縦軸に、
【００３９】
【数３】
【００４０】を取れば、測定点は直線になるはずであ
る。また、１０の−４乗以下の誤り率では
る。また、１０の−４乗以下の誤り率では
【００４１】
【数４】
【００４２】と近似できるので、縦軸を、
【００４３】
【数５】
【００４４】としても良い。図７〜図１０の測定結果は
これを用いてプロットした。その結果、直線でフィッテ
ィングできた。
これを用いてプロットした。その結果、直線でフィッテ
ィングできた。
【００４５】光信号は誤り率測定ではマーク率０．５の
擬似ランダムパタンを用いた。式２よりアンフォーマッ
トでの最悪誤り率を示すのはマーク率０（ｂ（１）＝
０、ｂ（０）＝１、または全データ０）の時である。こ
の時の誤り率は擬似ランダムパタン時の２倍となる。し
かし、本実施例のように入力光パワーが入力換算雑音パ
ワーに比較し十分大きいことを仮定している系では、誤
り率特性は識別回路への入力波形の影響が最も大きい。
マーク率０の時に比べ、マーク率０．５の擬似ランダム
パタンの時は受信回路のリンギングやクロストーク等の
波形劣化の影響が加算されて測定される。
擬似ランダムパタンを用いた。式２よりアンフォーマッ
トでの最悪誤り率を示すのはマーク率０（ｂ（１）＝
０、ｂ（０）＝１、または全データ０）の時である。こ
の時の誤り率は擬似ランダムパタン時の２倍となる。し
かし、本実施例のように入力光パワーが入力換算雑音パ
ワーに比較し十分大きいことを仮定している系では、誤
り率特性は識別回路への入力波形の影響が最も大きい。
マーク率０の時に比べ、マーク率０．５の擬似ランダム
パタンの時は受信回路のリンギングやクロストーク等の
波形劣化の影響が加算されて測定される。
【００４６】また、光信号振幅は被測定チャンネルに入
力する時、他の８チャンネルに入力する時とも最大入力
光量の４００μＷとした。これは、リンギングやクロス
トークによる誤り率特性の劣化が最も大きかったからで
ある。
力する時、他の８チャンネルに入力する時とも最大入力
光量の４００μＷとした。これは、リンギングやクロス
トークによる誤り率特性の劣化が最も大きかったからで
ある。
【００４７】光信号発生器１００から誤り率測定器２０
０へクロックを供給しているが、その位相は直流光量０
の時の誤り率１０の−３乗〜５乗を示す立上り立ち下が
りに対応した位相の中央とした。すなわち、誤り率１０
の−３乗〜５乗を示す第１の位相から、エラーフリーに
なる方向に位相を変化させ再度誤り率１０の−３乗〜５
乗を示す第２の位相を測定し、第１と第２の位相の中央
を誤り率観測の位相とした。この第１と第２の位相差を
位相マージンと言う。
０へクロックを供給しているが、その位相は直流光量０
の時の誤り率１０の−３乗〜５乗を示す立上り立ち下が
りに対応した位相の中央とした。すなわち、誤り率１０
の−３乗〜５乗を示す第１の位相から、エラーフリーに
なる方向に位相を変化させ再度誤り率１０の−３乗〜５
乗を示す第２の位相を測定し、第１と第２の位相の中央
を誤り率観測の位相とした。この第１と第２の位相差を
位相マージンと言う。
【００４８】実際の使用状態では直流光は無いので、図
７〜１０で近似直線を外挿し直流光量０の時の誤り率が
受信器の誤り率と予測される。これを信号の（１−マー
ク率）で割った値を、受信器の誤り率と定義しても良
い。
７〜１０で近似直線を外挿し直流光量０の時の誤り率が
受信器の誤り率と予測される。これを信号の（１−マー
ク率）で割った値を、受信器の誤り率と定義しても良
い。
【００４９】しかし、本受信器のように入力換算識別点
が入力換算雑音パワーに比較し十分大きいときは誤り率
は１０の−８０乗以下になりあまり実用的な尺度とは言
えない。
が入力換算雑音パワーに比較し十分大きいときは誤り率
は１０の−８０乗以下になりあまり実用的な尺度とは言
えない。
【００５０】図７〜図１０で被測定チャンネルにマーク
率ｘのランダムパタンを入力したときは仕様の誤り率Ｐ
ｅに（１−ｘ）を乗じた誤り率と、近似直線との交点の
直流光量を光入力パワーマージンと呼ぶ。つまり、光信
号が無い、すなわち、マーク率０の図７と図９では１０
の−２０乗、マーク率０．５のランダムパタンの光信号
を入力する図８と図１０では０．５掛け１０の−２０乗
の誤り率と直線との交点の直流光量を図７〜図１０それ
ぞれの光入力パワーマージンＰＭ０〜３とする。
率ｘのランダムパタンを入力したときは仕様の誤り率Ｐ
ｅに（１−ｘ）を乗じた誤り率と、近似直線との交点の
直流光量を光入力パワーマージンと呼ぶ。つまり、光信
号が無い、すなわち、マーク率０の図７と図９では１０
の−２０乗、マーク率０．５のランダムパタンの光信号
を入力する図８と図１０では０．５掛け１０の−２０乗
の誤り率と直線との交点の直流光量を図７〜図１０それ
ぞれの光入力パワーマージンＰＭ０〜３とする。
【００５１】当然、誤り率の仕様を満たすには光入力パ
ワーマージン＞０でなければならない。光入力パワーマ
ージンＰＭ０は識別不確定幅（識別が曖昧な入力レベル
の幅）と入力換算雑音パワーによって決まる。
ワーマージン＞０でなければならない。光入力パワーマ
ージンＰＭ０は識別不確定幅（識別が曖昧な入力レベル
の幅）と入力換算雑音パワーによって決まる。
【００５２】光入力パワーマージンＰＭ１はＰＭ０に入
力光消光レベル波形と受信回路で発生するリンギングの
影響が加算される。入力光消光レベル波形は発光素子に
レーザを用いてしきい電流以下で駆動することによりリ
ンギング等は起こらないように設計されている。問題と
なる受信回路で発生するリンギングはマーク（発光）か
らスペース（消光）に変化するときに発生するが、識別
している時点ではほとんど収まっている。
力光消光レベル波形と受信回路で発生するリンギングの
影響が加算される。入力光消光レベル波形は発光素子に
レーザを用いてしきい電流以下で駆動することによりリ
ンギング等は起こらないように設計されている。問題と
なる受信回路で発生するリンギングはマーク（発光）か
らスペース（消光）に変化するときに発生するが、識別
している時点ではほとんど収まっている。
【００５３】光入力パワーマージンＰＭ２はＰＭ０に受
信回路で発生するクロストークの影響が加算される。こ
の影響は先のクロストークレベルより小さいがこれは、
最大クロストーク時点と識別時点の位相関係がずれてい
るためである。
信回路で発生するクロストークの影響が加算される。こ
の影響は先のクロストークレベルより小さいがこれは、
最大クロストーク時点と識別時点の位相関係がずれてい
るためである。
【００５４】光入力パワーマージンＰＭ３はＰＭ０に受
信回路で発生するリンギングとクロストークの影響が加
算される。
信回路で発生するリンギングとクロストークの影響が加
算される。
【００５５】また、図７から図１０の誤り率が１−ｘと
なる直流光量と識別レベルとの差はリンギングやクロス
トーク等の波形劣化と識別不確定幅の和となる。
なる直流光量と識別レベルとの差はリンギングやクロス
トーク等の波形劣化と識別不確定幅の和となる。
【００５６】図１１に、電源に１００ｍＶ、１ｋＨｚの
雑音を重畳させた時の図８に対応した誤り率特性を示
す。この時の光入力パワーマージンＰＭ１（ｐｎ）と前
記ＰＭ１との差を電源雑音光入力パワーマージン劣化Ｐ
ｐｎとよぶ。この量は、電源雑音耐力を表わす。本受信
器ではＰｐｎ＝２μＷであった。
雑音を重畳させた時の図８に対応した誤り率特性を示
す。この時の光入力パワーマージンＰＭ１（ｐｎ）と前
記ＰＭ１との差を電源雑音光入力パワーマージン劣化Ｐ
ｐｎとよぶ。この量は、電源雑音耐力を表わす。本受信
器ではＰｐｎ＝２μＷであった。
【００５７】本実施例では受信器の特性仕様として、ロ
ーレベル入力光量ＰＩＬ、光入力パワーマージンＰＭ１
と入力換算クロストークＰｉｘ、電源雑音光入力パワー
マージン劣化Ｐｐｎを用いた。上記ではある標準条件で
の測定例を示したが、実際には、使用温度と電源電圧の
範囲での最悪値をとる。本実施例では並列に入力される
データの位相差がデータ幅に対し４０％と大きく、最大
劣化となる位相が問題となるため、クロストークによる
誤り率特性は用いなかった。
ーレベル入力光量ＰＩＬ、光入力パワーマージンＰＭ１
と入力換算クロストークＰｉｘ、電源雑音光入力パワー
マージン劣化Ｐｐｎを用いた。上記ではある標準条件で
の測定例を示したが、実際には、使用温度と電源電圧の
範囲での最悪値をとる。本実施例では並列に入力される
データの位相差がデータ幅に対し４０％と大きく、最大
劣化となる位相が問題となるため、クロストークによる
誤り率特性は用いなかった。
【００５８】本実施例で示した様に、消光レベルのクロ
ストークとその誤り率への影響の測定が可能となった。
また、上記クロストークと同様にしてリンギングも測定
可能である。
ストークとその誤り率への影響の測定が可能となった。
また、上記クロストークと同様にしてリンギングも測定
可能である。
【００５９】さらに、これら測定法により上記受信器の
仕様を定義することにより受信器の特性保証が可能であ
る。
仕様を定義することにより受信器の特性保証が可能であ
る。
【００６０】本実施例では、ＰＩＬ＞１５μＷ、ＰＭ１
＞１５μＷ、Ｐｉｘ＜１０μＷ、Ｐｐｎ＜３μＷを仕様
とした。更に、入力を光アッテネータにより減衰させて
誤り率測定する従来方式の受信感度を１０の−２０乗へ
の外挿で−１５ｄＢｍ以下という仕様を加え、誤り率１
０の−２０乗を保証している。
＞１５μＷ、Ｐｉｘ＜１０μＷ、Ｐｐｎ＜３μＷを仕様
とした。更に、入力を光アッテネータにより減衰させて
誤り率測定する従来方式の受信感度を１０の−２０乗へ
の外挿で−１５ｄＢｍ以下という仕様を加え、誤り率１
０の−２０乗を保証している。
【００６１】この検査方法により、受信器の誤りが起こ
る確率が１６００年に１回であることが保証されるの
で、誤り率に関しては従来の同軸配線と同等に扱える。
このため、情報処理装置の同軸配線を置き換えることが
可能となる。これにより、光を利用した高速・高密度配
線が実現できる。実際、本受信器を電子交換機の架間配
線に適用した。これ以外にも、コンピュータ間、コンピ
ュータ内やコンピュータ−記憶装置間等の配線にも適用
可能である。
る確率が１６００年に１回であることが保証されるの
で、誤り率に関しては従来の同軸配線と同等に扱える。
このため、情報処理装置の同軸配線を置き換えることが
可能となる。これにより、光を利用した高速・高密度配
線が実現できる。実際、本受信器を電子交換機の架間配
線に適用した。これ以外にも、コンピュータ間、コンピ
ュータ内やコンピュータ−記憶装置間等の配線にも適用
可能である。
【００６２】なお、本実施例では再生したデータのラッ
チは受信器内では行わなかったが、フリップフロップが
内蔵されている場合は必要に応じてクロック入力の電圧
調整や制御端子を設ける等により本試験法を適用するこ
ともできる。論理内蔵の時は制御端子を設け、論理処理
を行なわずに誤り率を測定することもできる。クロック
が１つのチャンネルで送られてくる時は、外部端子を制
御して本試験方法を適用することもできる。
チは受信器内では行わなかったが、フリップフロップが
内蔵されている場合は必要に応じてクロック入力の電圧
調整や制御端子を設ける等により本試験法を適用するこ
ともできる。論理内蔵の時は制御端子を設け、論理処理
を行なわずに誤り率を測定することもできる。クロック
が１つのチャンネルで送られてくる時は、外部端子を制
御して本試験方法を適用することもできる。
【００６３】また、実施例では固定識別レベル方式とし
たが、試験方法はこれに限定されず直流結合回路で構成
された受信器であれば適用できる。また出力電圧が飽和
していない、例えばハイレベル入力光量ＰＩＨとローレ
ベル入力光量ＰＩＬの中間の直流光量を入力し、その雑
音電力、電圧分布スペクトルを観測することにより誤り
率を予測あるいは規定することも可能である。
たが、試験方法はこれに限定されず直流結合回路で構成
された受信器であれば適用できる。また出力電圧が飽和
していない、例えばハイレベル入力光量ＰＩＨとローレ
ベル入力光量ＰＩＬの中間の直流光量を入力し、その雑
音電力、電圧分布スペクトルを観測することにより誤り
率を予測あるいは規定することも可能である。
【００６４】
【発明の効果】消光レベルが基準となる直流結合回路の
受信器において、直流光を加算して測定することによ
り、消光レベルの波形劣化や誤り率特性が測定が可能に
なった。特に、並列伝送用受信器の場合、消光レベルの
クロストークとその誤り率への影響を測定できる。さら
に、消光レベルを基準として識別レベルを決定する、固
定識別レベル方式の受信器の特性評価が可能となった。
受信器において、直流光を加算して測定することによ
り、消光レベルの波形劣化や誤り率特性が測定が可能に
なった。特に、並列伝送用受信器の場合、消光レベルの
クロストークとその誤り率への影響を測定できる。さら
に、消光レベルを基準として識別レベルを決定する、固
定識別レベル方式の受信器の特性評価が可能となった。
【００６５】更に、これら測定法により上記受信器の仕
様を定義することにより受信器の特性保証が可能となっ
た。これにより、直流結合受信器の情報処理装置適用が
可能となった。
様を定義することにより受信器の特性保証が可能となっ
た。これにより、直流結合受信器の情報処理装置適用が
可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作用の原理を示す図。
【図２】実施例で用いた光受信器の構成。
【図３】実施例で用いた光受信器搭載のＩＣ回路図。
【図４】実施例光受信器の入出力特性。
【図５】実施例の特性測定系。
【図６】実施例を適用したのクロストーク特性評価結
果。
果。
【図７】実施例を適用した伝送誤り率評価結果。
【図８】実施例を適用した伝送誤り率評価結果。
【図９】実施例を適用した伝送誤り率評価結果。
【図１０】実施例を適用した伝送誤り率評価結果。
【図１１】実施例を適用した伝送誤り率評価結果。
１…ピッグテイルファイバアレイ、２…ホトダイオード
アレイ、５…パッケージ、７…光受信モジュール、８…
光受信ＩＣ、１０〜１８…ファイバ、２０〜２８…ホト
ダイオード、５１ａ、５１ｂ…金属ブロック、５２ａ…
Ｖ溝を有するシリコン片、５２ｂ…固定用シリコン片、
５３…サブマウント、５４…ＩＣ基板、５９ａ、５９ｂ
…電源供給用ピン、９０〜９８…電気信号出力、８０〜
８８…受信回路、３６１…制御電圧発生回路、Ｉｉｎ０
…受光電流入力端子、Ｖｏｕｔ０…信号出力、ＰＲＥ０
…前置増幅回路、ＰＯＳＴ０…ポストアンプ、ＣＯＭＰ
０…コンパレータ、ＯＢ０…出力バッファ、１００…多
チャンネル光信号発生器、１１０…光切り替え装置、１
２０…光カプラ、１３０〜１３８…光合波器、１４０…
安定直流光発生器、１５０…光アッテネータ、１６０…
多心コネクタ、２００…誤り率測定器、２１０…波形観
測装置、２２０…電気信号選択装置、２３０…電圧計、
２４０…光量モニタ。
アレイ、５…パッケージ、７…光受信モジュール、８…
光受信ＩＣ、１０〜１８…ファイバ、２０〜２８…ホト
ダイオード、５１ａ、５１ｂ…金属ブロック、５２ａ…
Ｖ溝を有するシリコン片、５２ｂ…固定用シリコン片、
５３…サブマウント、５４…ＩＣ基板、５９ａ、５９ｂ
…電源供給用ピン、９０〜９８…電気信号出力、８０〜
８８…受信回路、３６１…制御電圧発生回路、Ｉｉｎ０
…受光電流入力端子、Ｖｏｕｔ０…信号出力、ＰＲＥ０
…前置増幅回路、ＰＯＳＴ０…ポストアンプ、ＣＯＭＰ
０…コンパレータ、ＯＢ０…出力バッファ、１００…多
チャンネル光信号発生器、１１０…光切り替え装置、１
２０…光カプラ、１３０〜１３８…光合波器、１４０…
安定直流光発生器、１５０…光アッテネータ、１６０…
多心コネクタ、２００…誤り率測定器、２１０…波形観
測装置、２２０…電気信号選択装置、２３０…電圧計、
２４０…光量モニタ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 11/00 G01J 1/00 G08C 25/00 H04B 10/08
Claims (6)
- 【請求項１】その入出力特性に非線形領域と線形領域と
を有する光受信器の動作領域が前記非線形領域から前記
線形領域へシフトするように前記光受信器に対する光信
号入力に直流光を重畳し、前記光受信器の出力電源電圧
を測定し、消光レベルを受信器の入出力特性の線形領域
に設定して消光レベルの波形を観測することを特徴とす
る光受信器の試験方法。 - 【請求項２】請求項１の光受信器の試験方法は、さらに
直流光の強度を変化させるステップを有することを特徴
とする。 - 【請求項３】請求項２の光受信器の試験方法は、さらに
入力光信号と出力電圧信号とを比較し、それに基づいて
ビット誤り率を計算するステップを有することを特徴と
する。 - 【請求項４】請求項１の光受信器の試験方法は、さらに
出力電圧波形を観察するステップを有することを特徴と
する。 - 【請求項５】次のステップを有することを特徴とする直
流結合回路を有する光受信器のビット誤り率の試験方
法。 (1)その入出力特性に非線形領域と線形領域とを有する
光受信器の動作領域が前記非線形領域から前記線形領域
へシフトするように前記光受信器に対する光信号入力に
直流光を重畳するステップ、 (2)前記光受信器の出力電源電圧を測定し、それに基づ
いて出力電圧信号を生成するステップ、 (3)入力光信号と出力電圧信号とを比較し、それに基づ
いてビット誤り率を計算するステップ、 (4)直流光の強度を変化させ、複数の直流光レベルの各
々についてのビット誤り率を得るステップ、および (5)複数の直流光レベルと前記測定により得られた個々
のビット誤り率との関係から、直流光がないときのビッ
ト誤り率を予測するステップ。 - 【請求項６】次のステップを有することを特徴とする各
々が直流結合回路を有する光受信器を複数個集積化した
ものを含むマルチチャネル受信器の試験方法。 (1)その入出力特性に非線形領域と線形領域とを有する
複数個のうちの一の光受信器の入出力特性を前記非線形
領域から前記線形領域へシフトするように測定すべき選
択されたチャネルだけに直流光を供給するステップ、 (2)測定されるべき前記選択されたチャネルの出力を測
定するステップ、 (3)測定すべき前記選択されたチャネル以外の複数のチ
ャネル各々へ信号を入力するステップ、および (4)選択されたチャネル以外のチャネルへ入力されたそ
れらの前記信号の、クロストーク特性を得るために測定
されるべく選択されたチャネルでの影響を測定するステ
ップ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26997792A JP3170588B2 (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | 光受信器の試験方法 |
| US08/131,826 US5548399A (en) | 1992-10-08 | 1993-10-05 | Method and apparatus for testing a DC coupled optical receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26997792A JP3170588B2 (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | 光受信器の試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120898A JPH06120898A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3170588B2 true JP3170588B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=17479862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26997792A Expired - Lifetime JP3170588B2 (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | 光受信器の試験方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5548399A (ja) |
| JP (1) | JP3170588B2 (ja) |
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| US6501518B2 (en) * | 1998-07-28 | 2002-12-31 | Intel Corporation | Method and apparatus for reducing flicker effects from discharge lamps during pipelined digital video capture |
| US6342947B1 (en) * | 2000-04-10 | 2002-01-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Optical power high accuracy standard enhancement (OPHASE) system |
| US6587530B1 (en) * | 2000-10-05 | 2003-07-01 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for signal integrity verification |
| US6590644B1 (en) * | 2001-01-12 | 2003-07-08 | Ciena Corporation | Optical module calibration system |
| WO2002071221A1 (en) | 2001-03-05 | 2002-09-12 | Circadiant Systems, Inc. | Unitary testing apparatus for performing bit error rate measurements on optical components |
| WO2002079759A1 (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-10 | Circadiant Systems, Inc. | Error function analysis of optical components |
| WO2002079758A1 (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-10 | Circadiant Systems, Inc. | Error function analysis of optical components with uncertainty ranges |
| US6950972B2 (en) * | 2001-11-16 | 2005-09-27 | Oplink Communications, Inc. | Multi-purpose BER tester (MPBERT) for very high RZ and NRZ signals |
| US20040091231A1 (en) * | 2002-11-08 | 2004-05-13 | Hofmeister Rudolf J. | Optical subassembly tester and testing method |
| US20050141842A1 (en) * | 2003-05-12 | 2005-06-30 | Lockheed Martin Corporation | System and method for providing fiber optic link assurance |
| US7129689B2 (en) * | 2004-08-04 | 2006-10-31 | Finisar Corporation | True RMS converter board |
| US8103164B2 (en) * | 2004-08-31 | 2012-01-24 | Finisar Corporation | High frequency noise measurement board |
| US7469196B2 (en) * | 2005-12-14 | 2008-12-23 | Advantest Corporation | Measuring a characteristic of a transfer circuit |
| US20090263513A1 (en) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | Jan Marini | Cosmetic skin lightening formulation |
| US8351338B2 (en) * | 2009-03-23 | 2013-01-08 | Jds Uniphase Corporation | Sharing single tester among plurality of active communication links |
| US9824464B2 (en) * | 2014-08-11 | 2017-11-21 | Corel Corporation | Methods and systems for generating graphical content through physical system modelling |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02159855A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-20 | Toshiba Corp | 信号レベル識別回路 |
| JP2556910B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1996-11-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光強度変化検出装置 |
-
1992
- 1992-10-08 JP JP26997792A patent/JP3170588B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-10-05 US US08/131,826 patent/US5548399A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06120898A (ja) | 1994-04-28 |
| US5548399A (en) | 1996-08-20 |
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