JP4659398B2 - 光受信器 - Google Patents

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Description

本発明は、光受信器に関するものであり、特に、光通信システムなどに使用される光受信器に関するものである。
近年、インターネットが産業・経済および社会生活を支えるインフラストラクチャーとなりつつあるなかで、CATV、ディジタル放送の普及などによって、情報量の増加や、アプリケーションの多様化が進展している。このような状況において、これらの通信を支える通信システムを迅速かつ効率的に整備することが急務であり、そのためには、大容量性と、低コスト性とを兼ね備えた光通信システムの適用が必要不可欠となる。
一方、大容量性と、低コスト性とを兼ね備えた光通信システムとして期待されているのが、時分割多重方式によって一台の局側装置で複数の加入者装置との通信を行うためのポンイト・マルチポイント伝送を実現できるPON(Passive Optical Network)形態のシステムである(以下「PONシステム」と呼称する)。なお、このPONシステムとしては、例えば、ATM−PONシステムや、B−PONシステムなどが代表的であるが、これらは、ITU−T勧告G983.1およびG983.3として、それぞれ国際標準化されている。
一方、このようなPONシステムに用いられる光受信器としては、下記特許文献1に開示された光受信回路などを一般的な構成として挙げることができる。具体的には、この光受信回路は、光信号を電流信号に変換するためのアバランシェフォトダイオード(APD:Avalanche Photo Diode)と、APDに高電圧を印加するための高電圧発生回路と、高電圧発生回路の出力電圧の雑音を除去するための抵抗およびコンデンサから構成されるローパスフィルタと、APDで変換された電流信号を電圧信号に変換・増幅するための前置増幅器とを備えている。
特開平11−275775号公報
しかしながら、上述のような加入者装置から局側装置への信号が時分割多重されているPONシステムでは、加入者装置と局側装置との間は、加入者ごとに異なる距離で接続されるので、局側装置の受信装置では、信号強度変化の大きいパケット信号の受信を余儀なくされることになる。したがって、上述のような従来の光受信器を、このようなPONシステムに適用した場合には、以下に示すような種々の問題点があった。
PONシステムに光強度の大きいパケットが入力すると、APDに大きな電流が流れることによりローパスフィルタを構成している抵抗での電圧降下が大きくなり、APDに印加される電圧が低下するとともに、APDの特性値である増倍率(M値)も減少する。一方、APDの印加電圧は、パケットの終了とともに低下した値が瞬時に上昇するようなことはなく、ローパスフィルタの時定数を経て徐々に戻るように動作する。したがって、光強度の大きいパケットの直後に、光強度の小さいパケットが入力された場合には、APDの印加電圧の低下に起因して、光強度が小さいパケットに対する十分なM値が得られないという問題点があった。
また、光強度が大きなパケットでは、信号対雑音比が良好なためM値が低下しても受信感度の劣化が生じないが、光強度が小さなパケットでは、信号対雑音比が低下しているため、M値の低下により受信感度の劣化が生ずることになる。したがって、この種の光受信器をPONシステムに適用すると、所望の受信感度を得るための入力光強度の範囲が狭小化されるという問題点があった。
上述のような問題点に対して、例えば、光強度の大きなパケットの入力によってローパスフィルタの抵抗で電圧降下が発生しても、光強度の小さなパケットが十分大きなM値を受けられるように、予め高電圧発生回路の出力電圧を抵抗で発生する電圧降下分だけ大きくしておくという手法をとることも考えられる。しかしながら、その手法では、大きな光強度のパケットが入力したときに、APDや、前置増幅器に過剰の電流が流れてしまい、光受信器が破損する可能性があるという問題点があった。
さらに、大きな光強度のパケットが入力したときには、抵抗の電圧降下でAPDに印加される電圧が低下するとともにM値も減少するが、そのM値の減少量が不十分なために、APDや、前置増幅器に過剰な電流が流れ、その結果、APD、あるいは前置増幅器が破損するという問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、入力される光信号の光強度に応じてAPDに印加する電圧を任意に、あるいは一定に制御する機能を有する光受信器を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる光受信器は、入力光強度に対応した電流を出力するAPD(アバランシェ・フォト・ダイオード)と、前記APDの出力電流を増幅・電圧変換する前置増幅手段と、前記APDに高電圧を印加する電圧発生手段と、前記電圧発生手段の出力電圧から雑音を除去するフィルタ手段と、前記APDに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段が検出した電流値に基づいて前記APDまたは前記前置増幅手段に流れる電流を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電流検出手段が検出した電流値に基づいて前記APDのカソード側から所定の電流を引き抜く電流引き抜き手段を備えたことを特徴とする。
本発明にかかる光受信器によれば、光強度の異なる信号が入力された場合であっても、入力される光信号の光強度に応じてAPDに印加する電圧を任意に、あるいは一定に制御することができ、光受信器の破損を防止することができるという効果を奏する。
以下に、本発明にかかる光受信器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる光受信器の構成を示すブロック図である。同図に示す光受信器は、光信号を電流信号に増幅・変換するためのAPD1と、APD1に高電圧を印加するための高電圧発生回路2と、高電圧発生回路2の出力電圧から雑音を除去するための抵抗3およびコンデンサ4を具備するローパスフィルタ5と、APD1に流れる電流の電流変化を検出するための電流検出回路7と、電流検出回路7で検出した電流値に基づいて高電圧発生回路2の出力電圧を制御する制御回路8と、APD1で生成された電流信号を電圧信号に変換・増幅する前置増幅器6とを備えるように構成している。なお、APD1には、光信号を電流信号に変換するだけではなく光信号を増倍させる特性も有している。また、APD1に印加される電圧が大きいほど増倍効果が大となり、このような増倍効果を表す指標である増倍率をM値と呼んでいる。
ところで、上記では、従来の光受信器をPONシステムに適用した場合に、光強度の大きいパケットに続いて、光強度の小さいパケットが入力されると、種々の問題点が生ずることについて説明した。つぎに、光強度の異なる信号が入力された場合に、APDに流れる電流の変化や、APDに印加される印加電圧の変化などについて説明する。
図2は、一般的なPONシステムの構成を示す図である。図2において、局101には従来技術にかかる光受信器102が備えられ、光受信器102は、光合波器106を介して複数の加入者103〜105と接続されている。PONシステムでは、加入者から局に対する通信方向である上り系では、アクセス方式が時分割多重方式と規定されているので、加入者103〜105から局101には、パケット107〜109が間欠的に送出される。また、加入者103〜105から送出されるタイミングは、各加入者のパケット107〜109が局側101の光受信器102で重ならないように調整されている。なお、局101から各加入者103〜105までの距離が異なるため、局101の光受信器102が受信する各パケット107〜109の光強度は異なるものとなる。
図3は、図2に示した光受信器102に光強度の異なる各パケットが入力された場合のAPDの電流特性や電圧特性を示すタイムチャートである。図3において、パケット1を、例えば加入者103から送出された加入者1のパケット107であるとし、パケット2を、例えば加入者105から送出された加入者3のパケット109であるとする。このとき、光受信器102内のAPD(図示省略)が受光する受光強度は、同図(a)に示すように、パケット1が大きく、パケット2が小さくなる。すると、パケット1によってAPDには大きな電流(Iapd)が流れる(同図(b))。ただし、この電流に伴う電圧降下は、所定の時定数(例えば、ローパスフィルタの時定数)に基づいて徐々に減少するように変化するので、APDのカソード端子電位であるAPDバイアス(Vapd)は、APD電流が殆ど流れないときのカソード端子電位から、パケット1によるAPD電流が流れたときのカソード端子電位に向かって、徐々に減少する同図(c)に示すような波形となる。その結果、増倍率(M値)は、APDバイアスと同様な変化特性を呈する同図(d)に示すような波形となる。
一方、パケット1に続いて、パケット1より光強度の小さなパケット2が入力されると(同図(a))、APD電流(Iapd)が小さくなるので、APD電流が流れない場合と同様な特性となり、APDバイアス(Vapd)は、パケット1によるAPD電流が流れたときのカソード端子電位から、パケット2によるAPD電流が流れたときのカソード端子電位に向かって、徐々に増加する同図(c)に示すような波形となる。その結果、増倍率(M値)は、パケット1のときと同様に、APDバイアスと同様な変化特性を呈する同図(d)に示すような波形となる。
つぎに、図1に示した実施の形態1の光受信器の回路動作について図4を用いて説明する。なお、図4は、図1に示した光受信器を構成する主要部の動作特性を示すタイムチャートである。図4において、パケットが入力される前では、高電圧発生回路2の出力電圧は所定値(比較的大きな値)に設定されている。いま、光強度が大きいパケットがAPD1に入力すると、電流検出回路7は、APD1に流れるAPD電流(Iapd)の増加を検出する。制御回路8は、電流検出回路7が検出した電流増加成分に基づいて高電圧発生回路2を制御する。例えば、電流検出回路7が電流増加を検出したときには、制御回路8は高電圧発生回路2の出力電圧を小さくするように制御するので、APD1のカソード端子電位は小さくなり、APD1のM値は低下する。一方、光強度の小さいパケットがAPD1に入力するときには、電流検出回路7は、APD1に流れるAPD電流(Iapd)の減少を検出する。制御回路8は、その検出結果に基づいて高電圧発生回路2の出力電圧を大きくするように制御するので、APD1のカソード端子電位は大きくなり、APD1のM値は増大する。
すなわち、図1に示す光受信器によれば、大きな光強度のパケットが入力したときには、APD1のM値が減少するのでAPD1、あるいは前置増幅器6に過剰な電流が流れることを防止することができる。一方、小さな光強度のパケットが入力したときには、APD1のM値が増大するので、小さな光強度のパケットはAPD1から十分大きな増倍効果を得ることができる。
図5は、図1に示した実施の形態1の光受信器における電流検出回路7の回路構成例(第1の回路構成)を示す図である。同図において、電流検出回路7は、抵抗3と、抵抗3の両端の電位差を検出・増幅するための差動増幅回路11と、を備えている。また、制御回路8には、所定の基準電圧を付与するための基準電圧源10を接続させている。なお、ローパスフィルタ5には、高電圧発生回路2とAPD1とを接続する抵抗3がすでに備えられているので、差動増幅回路11に入力させる電位差を検出するための抵抗を兼用させている。なお、その他の光受信器の各構成部ついては図1と同一であり、同一部分には同一符号を付して示している。
つぎに、図5に示した光受信器の回路動作について説明する。同図において、APD1に流れる電流は抵抗3の両端の電位差として現れるので、差動増幅回路11は、その電位差を検出・増幅する。APD1に流れる電流が大きくなると抵抗3の両端の電位差が大きくなるので、差動増幅回路11の出力電圧も大きくなる。このとき、差動増幅回路11の出力電圧が基準電圧源10の基準電圧よりも大きくなると、制御回路8は、高電圧発生回路2の出力電圧が小さくなるように高電圧発生回路2を制御する。一方、APD1に流れる電流が小さくなると、差動増幅回路11の出力電圧が基準電圧よりも小さくなるので、制御回路8は、高電圧発生回路2の出力電圧を大きくなるように高電圧発生回路2を制御する。
図6は、図1に示した光受信器における電流検出回路7の他の回路構成例(第2の回路構成)を示す図である。図1や、図5などに示した高電圧発生回路2から出力される電圧は、一般的に数10V程度の電圧に達する。このため、差動増幅回路11の入力端子にもこの数10Vの電圧が印加される。一方、差動増幅回路11としてオペアンプを使用した回路構成が採用される場合もある。ところが、オペアンプを使用した場合に、数10Vの電圧を入力させると、差動増幅回路11が破損する可能性がある。そこで、図6に示す電流検出回路7では、抵抗3と差動増幅回路11の間に減衰器24、25を挿入することにより、差動増幅回路11に入力される電圧を数Vまで低下させ、差動増幅回路11の破損を防止するように構成したものである。なお、基本的な動作は、図5に示した光受信器と同等であるため、その動作説明は省略する。
図7は、図1に示した光受信器における電流検出回路7の他の回路構成例(第3の回路構成)を示す図である。同図に示す電流検出回路7は、図5、あるいは図6に示した差動増幅回路の構成に代えて、カレントミラー回路で構成したところに特徴がある。すなわち、図7において、電流検出回路7は、抵抗3に流れる電流を検出するためのカレントミラー回路を構成する一対のトランジスタ14および15と、抵抗3に流れる電流値を電圧値に変換する抵抗17と、抵抗17に流れる電流を制限する抵抗16とを備えている。なお、その他の光受信器の各構成部ついては図5、6などと同一であり、同一部分には同一符号を付して示している。
つぎに、図7に示した光受信器の回路動作について説明する。上述しているように、電流検出回路7はカレントミラー構成になっているので、トランジスタ15には、トランジスタ14に流れる電流を抵抗3と抵抗16との比率で比率倍した電流(Imon)が流れる。いま、APD1に電流が流れ、抵抗17で変換された変換電圧が基準電圧よりも大きくなったときには、制御回路8は、高電圧発生回路2の出力電圧が小さくなるように高電圧発生回路2を制御する。一方、APD1に流れる電流の減少とともに、抵抗17の出力電圧が小さくなったときには、制御回路8は、高電圧発生回路2の出力電圧を大きくするように高電圧発生回路2を制御する。
このように、図5〜7に示す光受信器によれば、大きな光強度のパケットが入力したときには、高電圧発生回路2の出力電圧が低下してAPD1のカソード電位が降下し、APD1のM値が減少するので、APD1、あるいは前置増幅器6に過剰な電流が流れることを防止することができる。一方、小さな光強度のパケットが入力したときには、高電圧発生回路2の出力電圧が増大下してAPD1のカソード電位が上昇し、APD1のM値が増大するので、APD1から十分大きな増倍効果を得ることができる。
以上説明したように、この実施の形態の光受信器によれば、電流検出回路にて電圧変換された検出電圧が、所定の基準電圧と略同一になるように高電圧発生回路の出力電圧を制御するようにしているので、入力される光信号の光強度に応じてAPDに印加する電圧を任意に、あるいは一定に制御することができ、APD、あるいは前置増幅器の破損を防止することができる。
実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2にかかる光受信器の構成を示すブロック図である。同図に示す光受信器は、光信号を電流信号に増幅・変換するためのAPD1と、APD1に高電圧を印加するための高電圧発生回路2と、高電圧発生回路2の出力電圧から雑音を除去するための抵抗3およびコンデンサ4を具備するローパスフィルタ5と、APD1に流れる電流の電流変化を検出するための電流検出回路7と、APD1のカソード側から電流を引き抜くための電流引き抜き回路として機能する電流源9と、電流検出回路7が検出した電流値に基づいて電流源9の電流引き抜き量を制御するための制御回路8と、APD1で変換された電流信号を電圧信号に変換・増幅するための前置増幅器6とを備えるように構成している。
つぎに、図8に示した光受信器の回路動作について図9を用いて説明する。なお、図9は、図8に示した光受信器を構成する主要部の動作特性を示すタイムチャートである。同図において、APD1にパケットが入力されていないときには、電流検出回路7は、APD1に電流が流れていないことを検出し、制御回路8は、所定の電流が引き抜かれるように電流源9を制御する。
光強度の大きいパケットが入力すると、APD1に流れるAPD電流(Iapd)が増大し、電流検出回路7は、このAPD1の電流増加に基づく電流増加成分を検出する。制御回路8は、電流検出回路7が検出したAPD1の電流増加成分に基づいて電流源9を制御する。例えば、電流検出回路7が電流増加を検出したときには、電流引き抜き回路としての電流源9による引き抜き電流(Icont)が小さくなるように制御する。
一方、光強度の大きいパケットの入力後、光強度の小さなパケットが入力すると、APD1に流れるAPD電流(Iapd)が減少する。電流検出回路7は、このAPD1の電流減少に基づく電流減少成分を検出する。制御回路8は、電流検出回路7が検出したAPD1の電流減少成分に基づいて電流源9を制御する。例えば、電流検出回路7が電流減少を検出したときには、電流引き抜き回路としての電流源9による引き抜き電流(Icont)が大きくなるように制御する。
以上のような制御が行われる結果、パケットの光強度が大きい場合には、APD電流の増加による抵抗3における電圧降下分の増大を、引き抜き電流(Icont)を減少させることで引き抜き電流による抵抗3における電圧降下を減少させることができ、また、パケットの光強度が小さい場合には、APD電流の減少による抵抗3における電圧降下分の減少を、引き抜き電流(Icont)を増大させることで引き抜き電流による抵抗3における電圧降下分を増大させることができる。換言すれば、パケットの光強度に関わらず(すなわち、APD電流に依存することなく)、抵抗3に流れる電流を一定とすることができるので、APD1のカソード電位を一定に保持させることができる。
また、図10は、図9と異なる制御手法を用いて制御した場合の動作特性を示すタイムチャートである。図9に示す制御手法では、光強度の大きいパケットが入力したときには、電流源9による引き抜き電流が小さくなるように制御し、光強度の大きいパケットが入力したときには、電流源9による引き抜き電流が大きくなるように制御していた。一方、図10に示す制御手法では、光強度が大きいパケットが入力したときには、M値を小さくするために、電流源9の引き抜き電流を増加させ、APD1に印加される電圧を低下させるようにしてもよい。このような制御を行うことで、光強度が大きいパケットが入力したときであっても、APDのM値を十分小さくすることができ、APD1、あるいは前置増幅器6に過剰な電流が流れることを防止することができる。
図11は、図8に示した実施の形態2の光受信器における電流検出回路7および電流源9の回路構成例を示す図である。同図において、電流検出回路7は、ローパスフィルタに備えられた抵抗3を利用し、当該抵抗3の両端の電位差を検出・増幅するための差動増幅回路11を備えている。また、電流検出回路7には、抵抗12とトランジスタ13から成る電流源9が設けられており、電流検出回路7から電流を引き抜くことができるような構成としている。さらに、制御回路8には、実施の形態1と同様に、所定の基準電圧を付与するための基準電圧源10を接続させている。なお、その他の光受信器の各構成部ついては図8と同一であり、同一部分には同一符号を付して示している。
つぎに、図11に示した光受信器の回路動作について説明する。同図において、APD1および電流源9に流れる電流は抵抗3の両端の電位差として現れるので、差動増幅回路11は、その電位差を検出・増幅した検出出力を制御回路8に出力する。また、制御回路8は、基準電圧源10の基準電圧と、差動増幅回路11の検出出力に基づいて、電流源9が引き抜く引き抜き電流を制御する。なお、電流源9に使用されているトランジスタ13は、バイポーラ型でもFET型でもよい。また、電流検出回路7は、図7に示したような、カレントミラー回路であってもよい。
以上説明したように、この実施の形態の光受信器によれば、電流検出回路にて電圧変換された検出電圧が、所定の基準電圧と略同一になるように電流引き抜き回路の引き抜き電流を制御するようにしているので、入力される光信号の光強度に応じてAPDに印加する電圧を任意に、あるいは一定に制御することができ、APD、あるいは前置増幅器の破損を防止することができる。
実施の形態3.
図12は、本発明の実施の形態3にかかる光受信器の構成を示すブロック図である。同図に示す光受信器は、光信号を電流信号に増幅・変換するためのAPD1と、APD1に高電圧を印加するための高電圧発生回路2と、高電圧発生回路2の出力電圧から雑音を除去するための抵抗3およびコンデンサ4を具備するローパスフィルタ5と、APD1に流れる電流の電流変化を検出するための電流検出回路7と、電流検出回路7に電流を送り出すための電流送出回路として機能する電流源9と、電流検出回路7が検出した電流値に基づいて電流源9の電流送出量を制御するための制御回路8と、APD1で変換された電流信号を電圧信号に変換・増幅するための前置増幅器6とを備えるように構成している。
この実施の形態の光受信器の動作タイムチャートは図9と同一である。同図において、APD1にパケットが入力されていないときには、電流検出回路7は、APD1に電流が流れていないことを検出し、制御回路8は、所定の電流が送出されるように電流源9を制御する。
光強度の大きいパケットが入力すると、APD1に流れるAPD電流(Iapd)が増大し、電流検出回路7は、このAPD1の電流増加に基づく電流増加成分を検出する。制御回路8は、電流検出回路7が検出したAPD1の電流増加成分に基づいて電流源9を制御する。例えば、電流検出回路7が電流増加を検出したときには、電流送出回路としての電流源9が送出する電流を小さくするように制御する。
一方、光強度の大きいパケットの入力後、光強度の小さなパケットが入力すると、APD1に流れるAPD電流(Iapd)が減少する。電流検出回路7は、このAPD1の電流減少に基づく電流減少成分を検出する。制御回路8は、電流検出回路7が検出したAPD1の電流減少成分に基づいて電流源9を制御する。例えば、電流検出回路7が電流減少を検出したときには、電流送出回路としての電流源9が送出する電流を大きくするように制御する。
以上のような制御が行われる結果、パケットの光強度に関わらず(すなわち、APD電流に依存することなく)、抵抗3に流れる電流を一定とすることができるので、APD1のカソード電位を一定に保持させることができる。
図13は、図12に示した実施の形態3の光受信器における電流検出回路7および電流源9の回路構成例を示す図である。同図において、電流検出回路7は、ローパスフィルタに備えられた抵抗3を利用し、当該抵抗3の両端の電位差を検出・増幅するための差動増幅回路11を備えている。また、電流検出回路7には、抵抗18とトランジスタ19から成る電流源9が設けられており、電流検出回路7に電流を送出できるような構成としている。さらに、制御回路8には、実施の形態1,2と同様に、所定の基準電圧を付与するための基準電圧源10を接続させている。なお、その他の光受信器の各構成部ついては図12と同一であり、同一部分には同一符号を付して示している。
つぎに、図13に示した光受信器の回路動作について説明する。同図において、APD1および電流源9に流れる電流は抵抗3の両端の電位差として現れるので、差動増幅回路11は、その電位差を検出・増幅した検出出力を制御回路8に出力する。また、制御回路8は、基準電圧源10の基準電圧と、差動増幅回路11の検出出力に基づいて、電流源9が抵抗3に送出する電流を制御する。なお、電流源9に使用されているトランジスタ13は、バイポーラ型でもFET型でもよい。また、電流検出回路7は、図7に示したような、カレントミラー回路であってもよい。
以上説明したように、この実施の形態の光受信器によれば、電流検出手段にて電圧変換された検出電圧が、所定の基準電圧と略同一になるように前記電流送出手段の送出電流を制御するようにしているので、入力される光信号の光強度に応じてAPDに印加する電圧を任意に、あるいは一定に制御することができ、APD、あるいは前置増幅器の破損を防止することができる。
実施の形態4.
図14は、本発明の実施の形態4にかかる光受信器の構成を示すブロック図である。同図に示す光受信器は、光信号を電流信号に増幅・変換するためのAPD1と、APD1に高電圧を印加するための高電圧発生回路2と、高電圧発生回路2の出力電圧から雑音を除去するための抵抗3およびコンデンサ4を具備するローパスフィルタ5と、APD1に流れる電流の電流変化を検出するための電流検出回路7と、APD1の電流により抵抗3で発生した電圧降下を補償するための電圧源21と、ローパスフィルタ5の出力電圧と電圧源21の出力電圧を加算するための加算器22と、電流検出回路7が検出した電流値に基づいて電圧源21の出力電圧を制御するための制御回路8と、APD1で変換された電流信号を電圧信号に変換・増幅するための前置増幅器6とを備えるように構成している。なお、電圧源21および加算器22の両者は、上述のように電圧調整手段として機能する。
つぎに、図14に示した光受信器の回路動作について図15を用いて説明する。なお、図15は、図14に示した光受信器を構成する主要部の動作特性を示すタイムチャートである。同図において、光強度の大きいパケットが入力すると、APD1に流れるAPD電流(Iapd)が増大し、抵抗3で発生する電圧降下が増大する。電流検出回路7は、APD1の電流増加成分を検出する。制御回路8は、電流検出回路7が検出したAPD1の電流増加成分に基づいて電圧源21の出力電圧を大きくするように制御する。なお、電圧源21から出力される出力電圧の増加分は、APD1の電流により抵抗3で発生した電圧降下の増加分と同等のものでよい。加算器22は、例えば、同図(c)に示すようなローパスフィルタ5の出力電圧を補償するために、例えば、同図(d)に示すような電圧源21の出力電圧とを加算する。その結果、加算器22で加算された出力は、同図(e)に示すような一定電圧となり、APD1には一定のカソード電位が付与される。なお、光強度の小さいパケットが入力した場合も、上記と逆の制御が行われる。その結果、パケットの光強度に関わらず(すなわち、APD電流に依存することなく)、APD1のカソード電位を一定に保持させることができる。
以上説明したように、この実施の形態の光受信器によれば、電流検出手段にて電圧変換された検出電圧が、所定の基準電圧と略同一になるように前記電圧調整手段の出力電圧を制御するようにしているので、入力される光信号の光強度に応じてAPDに印加する電圧を任意に、あるいは一定に制御することができ、APD、あるいは前置増幅器の破損を防止することができる。
以上のように、本発明にかかる光受信器は、国際標準化されたATM−PONシステム、B−PONシステムなどに適用される光受信器として有用である。
本発明の実施の形態1にかかる光受信器の構成を示すブロック図である。 一般的なPONシステムの構成を示す図である。 図2に示した光受信器102に光強度の異なる各パケットが入力された場合のAPDの電流特性や電圧特性を示すタイムチャートである。 図1に示した光受信器を構成する主要部の動作特性を示すタイムチャートである。 図1に示した実施の形態1の光受信器における電流検出回路7の回路構成例(第1の回路構成)を示す図である。 図1に示した光受信器における電流検出回路7の他の回路構成例(第2の回路構成)を示す図である。 図1に示した光受信器における電流検出回路7の他の回路構成例(第3の回路構成)を示す図である。 本発明の実施の形態2にかかる光受信器の構成を示すブロック図である。 図8に示した光受信器を構成する主要部の動作特性を示すタイムチャートである。 図9と異なる制御手法を用いて制御した場合の動作特性を示すタイムチャートである。 図8に示した実施の形態2の光受信器における電流検出回路7および電流源9の回路構成例を示す図である。 本発明の実施の形態3にかかる光受信器の構成を示すブロック図である。 図12に示した実施の形態3の光受信器における電流検出回路7および電流源9の回路構成例を示す図である。 本発明の実施の形態4にかかる光受信器の構成を示すブロック図である。 図14に示した光受信器を構成する主要部の動作特性を示すタイムチャートである。
符号の説明
2 高電圧発生回路
3,12,16,17,18 抵抗
4 コンデンサ
5 ローパスフィルタ
6 前置増幅器
7 電流検出回路
8 制御回路
9 電流源
10 基準電圧源
11 差動増幅回路
12 抵抗
13,14,15,19 トランジスタ
21 電圧源
22 加算器
24,25 減衰器
101 局
102 光受信器
103,104,105 加入者
105 加入者
106 光合波器
107,108,109 パケット。

Claims (2)

  1. 入力光強度に対応した電流を出力するAPD(アバランシェ・フォト・ダイオード)と、
    前記APDの出力電流を増幅・電圧変換する前置増幅手段と、
    前記APDに高電圧を印加する電圧発生手段と、
    前記電圧発生手段の出力電圧から雑音を除去するフィルタ手段と、
    前記APDに流れる電流を検出する電流検出手段と、
    前記電流検出手段が検出した電流値に基づいて前記APDまたは前記前置増幅手段に流れる電流を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記電流検出手段が検出した電流値に基づいて前記APDのカソード側から所定の電流を引き抜く電流引き抜き手段を備えたことを特徴とする光受信器。
  2. 前記制御手段は、
    光強度の大きいパケットが入力したときには、前記電流引き抜き手段による引き抜き電流が大きくなるように制御し、
    光強度の小さいパケットが入力したときには、前記電流引き抜き手段による引き抜き電流が小さくなるように制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の光受信器。
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