JP3882375B2 - 光受信回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，光通信システム，特に波長多重システム及び超高速伝送システムにおける光受信回路に関するものである．
【０００２】
【従来の技術】
光増幅器を受信器で光プリアンプとして適用することにより，高利得でしかも入力信号レベルに対して広いダイナミックレンジがとれ，量子雑音限界に近い高感度な受信が可能となった．
【０００３】
一般に受信器で光プリアンプとして用いられる光増幅器は，信号光入力値の多少の変動に対して光出力値を変動させず，光出力が一定となるように制御されている．
【０００４】
従来の技術としては，例えば特開平９−１８５０９２に示されたものがある．図１０において，１は利得可変光増幅器，３は光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【０００５】
動作について説明する．
光増幅器１の出力光信号は，光電気変換手段３に入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．この検出値を用いて利得制御手段１３で光増幅器１の出力を制御する．このためリニア増幅手段４の出力信号の振幅は一定になる．
【０００６】
また第２の従来の技術例として特開平１０−８４３２３に示されたものがある．図１１において，１は利得可変光増幅器，２は光分岐手段，３ａ，３ｂは光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【０００７】
動作について説明する．
光増幅器１で増幅された光信号は，光分岐手段２にてデータチャネルポート２ａとクロックチャネルポート２ｂに分岐される．データチャネルは光電気変換手段３ａに入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．一方，クロックチャネルは光電気変換手段３ｂに入射されて光信号から電気信号に変換され，クロック抽出手段５でクロック抽出される．データレベル検出手段６の検出値を用いて，利得制御手段１３で利得可変光増幅器１の出力を制御する．このためリニア増幅手段４の出力信号の振幅は一定になる．
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら，上記２つの従来例では，データレベル検出手段６のレベルは信号レベルと雑音レベルの和に相当するため，雑音が多い状態では，データレベル検出手段６のレベルが一定となるような条件では信号が小さくなってしまうという問題が生ずる．
【０００９】
またクロックレベルを検出して検出値を用いて利得制御する方法では，ＲＺデータ信号の場合，パルスのデューティが変化するとクロック抽出レベルも変化する．
【００１０】
その結果，クロック抽出レベル一定となるように利得を制御するため，ＰＤに過大な光信号が入力され破損することがあった。．
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の問題を解決するためになされたものであり、第１の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１２】
第２の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力とを比較するレベル比較手段と、前記レベル比較手段が比較した出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１３】
第３の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を２分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段が分岐した第１の光信号を電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、前記光分岐手段が分岐した第２の光信号を電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、前記第１の光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記第２の光電気変換手段が変換した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力とを比較するレベル比較手段と、前記レベル比較手段が比較した出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１４】
第４の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を２分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段が分岐した第１の光信号を電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、前記光分岐手段が分岐した第２の光信号を電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、前記第１の光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記第２の光電気変換手段が変換した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力とを比較するレベル比較手段と、前記レベル比較手段が比較した出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１５】
第５の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号のデュ−テイを検出するデュ−テイ検出手段と、前記デュ−テイ検出手段が検出したデュ−テイに基づいて、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１６】
第６の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号のデュ−テイの変動を検出するデュ−テイ変動検出手段と、前記デュ−テイ変動検出手段が検出したデュ−テイの変動に基づいて、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１７】
第７の発明に係わる光受信回路は、ＲＺ形式のデジタルパルスを受信するものである。
【００１９】
第８の発明に係わる光受信回路は、前記利得可変光増幅器が希土類ドープ光ファイバを用いて構成するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下，この発明の実施の一形態を説明する．
実施の形態１．
本実施の形態１による構成を図１に示す．
図１において，１は利得可変光増幅器，３は光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，７はクロックレベル検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００２１】
利得可変光増幅器１は例えば図２に示すようにエルビウムドープ光ファイバ増幅器を用いることができる．１８はＷＤＭカプラ，１９は光増幅ファイバ，２０はアイソレータ，２１は励起光源である．エルビウムドープ光ファイバ増幅器の励起光源２１の光強度を変化させることによって利得を可変することができる．また，利得可変光増幅器１としては半導体光増幅器を用いることもできる．利得の可変手段としては，増幅器駆動電流を変化させる方法，可変減衰器を用いる方法などが広く知られている．
【００２２】
光電気変換手段３としてはフォトダイオード，アバランシェフォトダイオード，フォトカウンタなどを用いることができる．クロック抽出手段５としては受信信号がＲＺ信号である場合にはバンドパスフィルタを，ＮＲＺ信号である場合には例えば，ダブラおよびバンドパスフィルタを用いて容易に構成できる．データレベル検出手段６，クロックレベル検出手段７は例えばダイオードを用いた製品を市場より調達することができる．
【００２３】
次に動作について説明する．
図３は利得可変光増幅器の動作を示している．ｘ軸は利得制御電圧，ｙ軸は利得を示している．
光入力端子１５に図４（ａ）に示すＲＺ光信号が入力された場合，リニア増幅手段４の出力信号は図４（ｂ），クロック抽出手段５の出力信号は図４（ｃ）となる．クロック抽出手段５に出力されるクロック信号振幅は光入力端子１５に入力されるＲＺ信号のデューティの関数となることが知られている．図５にＲＺ信号のデューティとクロック抽出手段５の出力振幅の関係を示す．このように，ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なった場合には，クロック抽出手段５の出力振幅は著しく低下することがわかる．
【００２４】
しかしながら，ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なった場合にクロック抽出手段５の出力振幅が所定の値となるように利得可変光増幅器１の利得を上昇させた場合には，光電気変換手段３を破損する恐れがあり，またリニア増幅手段４の出力が大きくなりすぎるために識別手段１４が正常に動作できなくなるという問題がある．
【００２５】
ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なった場合には，データレベル検出手段６の信号が一定となるように利得可変光増幅器１の利得を制御することにより，上述の問題が回避される．
【００２６】
しかしながら，データレベル検出手段６のレベルは信号レベルと雑音レベルの和に相当するため，雑音が多い状態では，データレベル検出手段６のレベルが一定となるような条件では信号が小さくなってしまうという問題が生ずる．
【００２７】
一般的な動作状態では，ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なることは無いため，ＲＺ信号のデューティが５０％付近にある場合にはクロック抽出手段５の出力振幅が所定の値となるように利得可変光増幅器１の利得を制御する．
【００２８】
すなわち，選択手段１２ではクロック抽出レベル検出手段７の出力とデータレベル検出手段６の出力を比較し，どちらが大きな値であるかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て，利得可変光増幅器１に与える．
【００２９】
以上のようにして，利得可変光増幅器１はデータレベル検出手段６の出力とクロック抽出レベル検出手段７の出力のいずれか高い値を示す信号がある一定値となるように制御されるため，ＲＺ信号のデューティが５０％付近にある場合にはクロック抽出手段７の出力振幅が所定の値となるように，ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なった場合には，データレベル検出手段６の信号が一定となるように制御される．
【００３０】
実施の形態２．
本実施の形態は，光増幅後の光信号を光分岐手段でデータチャネルとクロックチャネルに分岐し，それぞれ光電気変換し，データレベルとクロックレベルを検出することにより，実施の形態１と同様な効果が得られるものである．
図６には本実施の形態による構成を示すものであり，１は利得可変光増幅器，２は光分岐手段（たとえば１０ｄＢカプラ），３ａ，３ｂは光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，７はクロックレベル検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００３１】
動作について説明する．
光増幅器１で増幅された光信号は，光分岐手段２にてデータチャネルポート２ａとクロックチャネルポート２ｂに分岐される．データチャネルは光電気変換手段３ａに入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．一方，クロックチャネルは光電気変換手段３ｂに入射されて光信号から電気信号に変換され，クロック抽出手段５でクロック抽出し，クロックレベル検出手段７でクロックレベルを検出される．選択手段１２ではデータレベル検出手段６の出力とクロック抽出レベル検出手段７の出力を比較し，どちらが大きな値であるかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て利得可変光増幅器１に与える．
【００３２】
実施の形態３．
本実施の形態は，光増幅後の光信号を光分岐手段でデータチャネルと光入力レベル検出チャネルに分岐し，それぞれのレベルを検出することにより，実施の形態１と同様な効果が得られるものである．
図７には本実施の形態による構成を示すものであり，１は利得可変光増幅器，２は光分岐手段，３ａ，３ｃは光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，７はクロックレベル検出手段，８は光入力レベル検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００３３】
動作について説明する．
光増幅器１で光増幅された光信号は，光分岐手段２にて光信号はデータチャネル２ａと光入力レベル検出チャネル２ｃに分岐される．データチャネルは光電気変換手段３ａに入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．またクロック抽出手段５でクロック抽出し，クロックレベル検出手段７でクロックレベルを検出される．一方，光入力レベル検出チャネルは光電気変換手段３ｃに入射されて光信号から電気信号に変換され，光入力レベル検出手段８で光入力レベルを検出される．選択手段１２ではクロック抽出レベル検出手段７の出力と光入力レベル検出手段８の出力を比較し，どちらが大きな値であるかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て利得可変光増幅器１に与える．
【００３４】
実施の形態４．
本実施の形態は，リニア増幅回路後のデータ信号のデューティを検出することにより，実施の形態１と同様な効果が得られるものである．
図８には本実施の形態による構成を示すものであり，１は利得可変光増幅器，３は光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，７はクロックレベル検出手段，９はデューティ検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００３５】
動作について説明する．
光増幅器１で光増幅された光信号は，光電気変換手段３に入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．またクロック抽出手段５でクロック抽出し，クロックレベル検出手段７でクロックレベルを検出される．またリニア増幅手段４の出力信号からデューティ検出手段９においてデータ信号のデューティを検出する．選択手段１２ではデューティ検出手段９の出力からデータレベルとクロックレベルのどちらを選択するかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て，利得可変光増幅器１に与える．
【００３６】
実施の形態５．
本実施の形態は，リニア増幅手段後のデータ信号のデューティ変動を検出することにより，実施の形態１と同様な効果が得られるものである．
図９には本実施の形態による構成を示すものであり，１は利得可変光増幅器，３は光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，７はクロックレベル検出手段，１０はデューティ変動検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００３７】
光増幅器１で光増幅された光信号は，光電気変換手段３に入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．またクロック抽出手段５でクロック抽出し，クロックレベル検出手段７でクロックレベルを検出される．またリニア増幅手段４の出力信号からデューティ変動検出手段１０においてデータ信号のデューティ変動を検出する．選択手段１２ではデューティ変動検出手段１０の出力からデータレベルとクロックレベルのどちらを選択するかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て，利得可変光増幅器１に与える．
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示すブロック図である．
【図２】 エルビウムドープ光ファイバ増幅器を示す図である．
【図３】 利得可変光増幅器の動作を示す図である．
【図４】 ＲＺ光信号が入力されたときのリニア増幅手段の出力とクロック抽出手段の出力を示す図である。
【図５】 ＲＺ信号のデューティとクロック抽出レベルの関係の図である．
【図６】 実施の形態２を示すブロック図である．
【図７】 実施の形態３を示すブロック図である．
【図８】 実施の形態４を示すブロック図である．
【図９】 実施の形態５を示すブロック図である．
【図１０】 従来例を示すブロック図である．
【図１１】 第２の従来例を示すブロック図である．
【符号の説明】
１ 利得可変光増幅器
２ 光分岐手段（１０ｄＢカプラ）
２ａ データチャネル
２ｂ クロックチャネル
２ｃ 光入力レベル検出チャネル
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 光電気変換手段
４ リニア増幅手段
５ クロック抽出手段
６ データレベル検出手段
７ クロックレベル検出手段
８ 光入力レベル検出手段
９ デューティ検出手段
１０ デューティ変動検出手段
１１ レベル比較手段
１２ 選択手段
１３ 利得制御手段
１４ 識別手段
１５ 光入力端子
１６ 再生データ出力端子
１７ 再生クロック出力端子
１８ ＷＤＭカプラ
１９ 光増幅ファイバ
２０ アイソレータ
２１ 励起光源
【発明の属する技術分野】
本発明は，光通信システム，特に波長多重システム及び超高速伝送システムにおける光受信回路に関するものである．
【０００２】
【従来の技術】
光増幅器を受信器で光プリアンプとして適用することにより，高利得でしかも入力信号レベルに対して広いダイナミックレンジがとれ，量子雑音限界に近い高感度な受信が可能となった．
【０００３】
一般に受信器で光プリアンプとして用いられる光増幅器は，信号光入力値の多少の変動に対して光出力値を変動させず，光出力が一定となるように制御されている．
【０００４】
従来の技術としては，例えば特開平９−１８５０９２に示されたものがある．図１０において，１は利得可変光増幅器，３は光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【０００５】
動作について説明する．
光増幅器１の出力光信号は，光電気変換手段３に入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．この検出値を用いて利得制御手段１３で光増幅器１の出力を制御する．このためリニア増幅手段４の出力信号の振幅は一定になる．
【０００６】
また第２の従来の技術例として特開平１０−８４３２３に示されたものがある．図１１において，１は利得可変光増幅器，２は光分岐手段，３ａ，３ｂは光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【０００７】
動作について説明する．
光増幅器１で増幅された光信号は，光分岐手段２にてデータチャネルポート２ａとクロックチャネルポート２ｂに分岐される．データチャネルは光電気変換手段３ａに入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．一方，クロックチャネルは光電気変換手段３ｂに入射されて光信号から電気信号に変換され，クロック抽出手段５でクロック抽出される．データレベル検出手段６の検出値を用いて，利得制御手段１３で利得可変光増幅器１の出力を制御する．このためリニア増幅手段４の出力信号の振幅は一定になる．
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら，上記２つの従来例では，データレベル検出手段６のレベルは信号レベルと雑音レベルの和に相当するため，雑音が多い状態では，データレベル検出手段６のレベルが一定となるような条件では信号が小さくなってしまうという問題が生ずる．
【０００９】
またクロックレベルを検出して検出値を用いて利得制御する方法では，ＲＺデータ信号の場合，パルスのデューティが変化するとクロック抽出レベルも変化する．
【００１０】
その結果，クロック抽出レベル一定となるように利得を制御するため，ＰＤに過大な光信号が入力され破損することがあった。．
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の問題を解決するためになされたものであり、第１の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１２】
第２の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力とを比較するレベル比較手段と、前記レベル比較手段が比較した出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１３】
第３の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を２分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段が分岐した第１の光信号を電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、前記光分岐手段が分岐した第２の光信号を電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、前記第１の光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記第２の光電気変換手段が変換した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力とを比較するレベル比較手段と、前記レベル比較手段が比較した出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１４】
第４の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を２分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段が分岐した第１の光信号を電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、前記光分岐手段が分岐した第２の光信号を電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、前記第１の光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記第２の光電気変換手段が変換した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力とを比較するレベル比較手段と、前記レベル比較手段が比較した出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１５】
第５の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号のデュ−テイを検出するデュ−テイ検出手段と、前記デュ−テイ検出手段が検出したデュ−テイに基づいて、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１６】
第６の発明に係わる光受信回路は、光信号が入力される入力端子と、前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、前記リニア増幅手段が増幅した電気信号のデュ−テイの変動を検出するデュ−テイ変動検出手段と、前記デュ−テイ変動検出手段が検出したデュ−テイの変動に基づいて、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、を備えたものである。
【００１７】
第７の発明に係わる光受信回路は、ＲＺ形式のデジタルパルスを受信するものである。
【００１９】
第８の発明に係わる光受信回路は、前記利得可変光増幅器が希土類ドープ光ファイバを用いて構成するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下，この発明の実施の一形態を説明する．
実施の形態１．
本実施の形態１による構成を図１に示す．
図１において，１は利得可変光増幅器，３は光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，７はクロックレベル検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００２１】
利得可変光増幅器１は例えば図２に示すようにエルビウムドープ光ファイバ増幅器を用いることができる．１８はＷＤＭカプラ，１９は光増幅ファイバ，２０はアイソレータ，２１は励起光源である．エルビウムドープ光ファイバ増幅器の励起光源２１の光強度を変化させることによって利得を可変することができる．また，利得可変光増幅器１としては半導体光増幅器を用いることもできる．利得の可変手段としては，増幅器駆動電流を変化させる方法，可変減衰器を用いる方法などが広く知られている．
【００２２】
光電気変換手段３としてはフォトダイオード，アバランシェフォトダイオード，フォトカウンタなどを用いることができる．クロック抽出手段５としては受信信号がＲＺ信号である場合にはバンドパスフィルタを，ＮＲＺ信号である場合には例えば，ダブラおよびバンドパスフィルタを用いて容易に構成できる．データレベル検出手段６，クロックレベル検出手段７は例えばダイオードを用いた製品を市場より調達することができる．
【００２３】
次に動作について説明する．
図３は利得可変光増幅器の動作を示している．ｘ軸は利得制御電圧，ｙ軸は利得を示している．
光入力端子１５に図４（ａ）に示すＲＺ光信号が入力された場合，リニア増幅手段４の出力信号は図４（ｂ），クロック抽出手段５の出力信号は図４（ｃ）となる．クロック抽出手段５に出力されるクロック信号振幅は光入力端子１５に入力されるＲＺ信号のデューティの関数となることが知られている．図５にＲＺ信号のデューティとクロック抽出手段５の出力振幅の関係を示す．このように，ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なった場合には，クロック抽出手段５の出力振幅は著しく低下することがわかる．
【００２４】
しかしながら，ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なった場合にクロック抽出手段５の出力振幅が所定の値となるように利得可変光増幅器１の利得を上昇させた場合には，光電気変換手段３を破損する恐れがあり，またリニア増幅手段４の出力が大きくなりすぎるために識別手段１４が正常に動作できなくなるという問題がある．
【００２５】
ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なった場合には，データレベル検出手段６の信号が一定となるように利得可変光増幅器１の利得を制御することにより，上述の問題が回避される．
【００２６】
しかしながら，データレベル検出手段６のレベルは信号レベルと雑音レベルの和に相当するため，雑音が多い状態では，データレベル検出手段６のレベルが一定となるような条件では信号が小さくなってしまうという問題が生ずる．
【００２７】
一般的な動作状態では，ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なることは無いため，ＲＺ信号のデューティが５０％付近にある場合にはクロック抽出手段５の出力振幅が所定の値となるように利得可変光増幅器１の利得を制御する．
【００２８】
すなわち，選択手段１２ではクロック抽出レベル検出手段７の出力とデータレベル検出手段６の出力を比較し，どちらが大きな値であるかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て，利得可変光増幅器１に与える．
【００２９】
以上のようにして，利得可変光増幅器１はデータレベル検出手段６の出力とクロック抽出レベル検出手段７の出力のいずれか高い値を示す信号がある一定値となるように制御されるため，ＲＺ信号のデューティが５０％付近にある場合にはクロック抽出手段７の出力振幅が所定の値となるように，ＲＺ信号のデューティが５０％から大きく異なった場合には，データレベル検出手段６の信号が一定となるように制御される．
【００３０】
実施の形態２．
本実施の形態は，光増幅後の光信号を光分岐手段でデータチャネルとクロックチャネルに分岐し，それぞれ光電気変換し，データレベルとクロックレベルを検出することにより，実施の形態１と同様な効果が得られるものである．
図６には本実施の形態による構成を示すものであり，１は利得可変光増幅器，２は光分岐手段（たとえば１０ｄＢカプラ），３ａ，３ｂは光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，７はクロックレベル検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００３１】
動作について説明する．
光増幅器１で増幅された光信号は，光分岐手段２にてデータチャネルポート２ａとクロックチャネルポート２ｂに分岐される．データチャネルは光電気変換手段３ａに入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．一方，クロックチャネルは光電気変換手段３ｂに入射されて光信号から電気信号に変換され，クロック抽出手段５でクロック抽出し，クロックレベル検出手段７でクロックレベルを検出される．選択手段１２ではデータレベル検出手段６の出力とクロック抽出レベル検出手段７の出力を比較し，どちらが大きな値であるかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て利得可変光増幅器１に与える．
【００３２】
実施の形態３．
本実施の形態は，光増幅後の光信号を光分岐手段でデータチャネルと光入力レベル検出チャネルに分岐し，それぞれのレベルを検出することにより，実施の形態１と同様な効果が得られるものである．
図７には本実施の形態による構成を示すものであり，１は利得可変光増幅器，２は光分岐手段，３ａ，３ｃは光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，７はクロックレベル検出手段，８は光入力レベル検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００３３】
動作について説明する．
光増幅器１で光増幅された光信号は，光分岐手段２にて光信号はデータチャネル２ａと光入力レベル検出チャネル２ｃに分岐される．データチャネルは光電気変換手段３ａに入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．またクロック抽出手段５でクロック抽出し，クロックレベル検出手段７でクロックレベルを検出される．一方，光入力レベル検出チャネルは光電気変換手段３ｃに入射されて光信号から電気信号に変換され，光入力レベル検出手段８で光入力レベルを検出される．選択手段１２ではクロック抽出レベル検出手段７の出力と光入力レベル検出手段８の出力を比較し，どちらが大きな値であるかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て利得可変光増幅器１に与える．
【００３４】
実施の形態４．
本実施の形態は，リニア増幅回路後のデータ信号のデューティを検出することにより，実施の形態１と同様な効果が得られるものである．
図８には本実施の形態による構成を示すものであり，１は利得可変光増幅器，３は光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，７はクロックレベル検出手段，９はデューティ検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００３５】
動作について説明する．
光増幅器１で光増幅された光信号は，光電気変換手段３に入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．またクロック抽出手段５でクロック抽出し，クロックレベル検出手段７でクロックレベルを検出される．またリニア増幅手段４の出力信号からデューティ検出手段９においてデータ信号のデューティを検出する．選択手段１２ではデューティ検出手段９の出力からデータレベルとクロックレベルのどちらを選択するかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て，利得可変光増幅器１に与える．
【００３６】
実施の形態５．
本実施の形態は，リニア増幅手段後のデータ信号のデューティ変動を検出することにより，実施の形態１と同様な効果が得られるものである．
図９には本実施の形態による構成を示すものであり，１は利得可変光増幅器，３は光電気変換手段，４はリニア増幅手段，５はクロック抽出手段，６はデータレベル検出手段，７はクロックレベル検出手段，１０はデューティ変動検出手段，１１はレベル比較手段，１２は選択手段，１３は利得制御手段，１４は識別手段，１５は光入力端子，１６は再生データ出力端子，１７は再生クロック出力端子である．
【００３７】
光増幅器１で光増幅された光信号は，光電気変換手段３に入射されて光信号から電気信号に変換され，リニア増幅手段４で増幅される．次にリニア増幅手段４の出力信号の振幅がデータレベル検出手段６で検出される．またクロック抽出手段５でクロック抽出し，クロックレベル検出手段７でクロックレベルを検出される．またリニア増幅手段４の出力信号からデューティ変動検出手段１０においてデータ信号のデューティ変動を検出する．選択手段１２ではデューティ変動検出手段１０の出力からデータレベルとクロックレベルのどちらを選択するかを判定する．上記判定結果を元に，選択手段１２は大きな値を示した信号を選択し，利得制御手段１３を経て，利得可変光増幅器１に与える．
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示すブロック図である．
【図２】 エルビウムドープ光ファイバ増幅器を示す図である．
【図３】 利得可変光増幅器の動作を示す図である．
【図４】 ＲＺ光信号が入力されたときのリニア増幅手段の出力とクロック抽出手段の出力を示す図である。
【図５】 ＲＺ信号のデューティとクロック抽出レベルの関係の図である．
【図６】 実施の形態２を示すブロック図である．
【図７】 実施の形態３を示すブロック図である．
【図８】 実施の形態４を示すブロック図である．
【図９】 実施の形態５を示すブロック図である．
【図１０】 従来例を示すブロック図である．
【図１１】 第２の従来例を示すブロック図である．
【符号の説明】
１ 利得可変光増幅器
２ 光分岐手段（１０ｄＢカプラ）
２ａ データチャネル
２ｂ クロックチャネル
２ｃ 光入力レベル検出チャネル
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 光電気変換手段
４ リニア増幅手段
５ クロック抽出手段
６ データレベル検出手段
７ クロックレベル検出手段
８ 光入力レベル検出手段
９ デューティ検出手段
１０ デューティ変動検出手段
１１ レベル比較手段
１２ 選択手段
１３ 利得制御手段
１４ 識別手段
１５ 光入力端子
１６ 再生データ出力端子
１７ 再生クロック出力端子
１８ ＷＤＭカプラ
１９ 光増幅ファイバ
２０ アイソレータ
２１ 励起光源
Claims (8)
- 光信号が入力される入力端子と、
前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、
前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
前記光電気変換手段が変換した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、
前記光電気変換手段が変換した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、
前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、
を備えたことを特徴とする光受信回路。 - 光信号が入力される入力端子と、
前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、
前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
前記光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、
前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力とを比較するレベル比較手段と、
前記レベル比較手段が比較した出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、
を備えたことを特徴とする光受信回路。 - 光信号が入力される入力端子と、
前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、
前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を２分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段が分岐した第１の光信号を電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、
前記光分岐手段が分岐した第２の光信号を電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、
前記第１の光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、
前記第２の光電気変換手段が変換した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、
前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力とを比較するレベル比較手段と、
前記レベル比較手段が比較した出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、
を備えたことを特徴とする光受信回路。 - 光信号が入力される入力端子と、
前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、
前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を２分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段が分岐した第１の光信号を電気信号に変換する第１の光電気変換手段と、
前記光分岐手段が分岐した第２の光信号を電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、
前記第１の光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、
前記第２の光電気変換手段が変換した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、
前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力とを比較するレベル比較手段と、
前記レベル比較手段が比較した出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、
を備えたことを特徴とする光受信回路。 - 光信号が入力される入力端子と、
前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、
前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
前記光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号のデュ−テイを検出するデュ−テイ検出手段と、
前記デュ−テイ検出手段が検出したデュ−テイに基づいて、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、
を備えたことを特徴とする光受信回路。 - 光信号が入力される入力端子と、
前記入力端子からの光信号を増幅する利得可変光増幅器と、
前記利得可変光増幅器が増幅した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
前記光電気変換手段が変換した電気信号をリニアに増幅するリニア増幅手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号の振幅を検出して出力するデータレベル検出手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号からクロック信号を抽出し、この抽出したクロック信号の振幅を検出して出力するクロックレベル検出手段と、
前記リニア増幅手段が増幅した電気信号のデュ−テイの変動を検出するデュ−テイ変動検出手段と、
前記デュ−テイ変動検出手段が検出したデュ−テイの変動に基づいて、前記データレベル検出手段の出力と前記クロックレベル検出手段の出力のいずれか大きい出力を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された出力が所定の値となるように前記利得可変光増幅器の利得制御を行う利得制御手段と、
を備えたことを特徴とする光受信回路。 - ＲＺ形式のデジタルパルスを受信するものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光受信回路。
- 前記利得可変光増幅器は希土類ドープ光ファイバを用いて構成することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光受信回路。
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