JP5657148B2

JP5657148B2 - 光受信器、局側光終端装置および受光レベルモニタ方法

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Publication number: JP5657148B2
Application number: JP2013555048A
Authority: JP
Inventors: 正道野上; 聡吉間; 雅樹野田; 中川　潤一; 潤一中川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2015-01-21
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Description

本発明は、光通信システムにおける光受信器、局側光終端装置および受光レベルモニタ方法に関する。

従来、光ファイバを用いた公衆回線網を実現する方式として、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムと呼ばれるポイント・トゥ・マルチポイントのアクセス系光通信システムが広く用いられている。

ＰＯＮシステムは、局側装置である１台のＯＬＴ（Optical Line Terminal）と、光スターカプラを介してＯＬＴに接続される複数の加入者端末装置であるＯＮＵ（Optical Network Unit）と、により構成される。ＰＯＮシステムは、多数のＯＮＵに対して、ＯＬＴと伝送路である光ファイバの大部分を共有できるため運用コストの経済化が期待できることや、受動部品である光スターカプラには給電が必要なく屋外設置が容易であり、信頼性も高いという利点があることから、ブロードバンドネットワークを実現する切り札として近年活発に導入が進められている。

例えば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．３ａｖで規格化されている１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度の通信が可能な１０Ｇ−ＥＰＯＮ（１０Gigabit−Ethernet（登録商標） Passive Optical Network）においては、ＰＬＴからＯＮＵへの下り通信では、１．５８μｍ帯による同報通信方式を用いている。各ＯＮＵは波長分割多重を行うＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタにより伝送速度を分割すると共に、割り当てられたタイムスロットの自局宛データのみ取り出す。一方、各ＯＮＵからＯＬＴへの上り通信は、光波長１．２７μｍ帯を用い、各ＯＮＵからのデータが衝突しないように送出タイミングを制御する時分割多重通信方式を用いている。

上記のようなＰＯＮシステムの上り通信においては、ＯＬＴの光受信部は、バースト光信号を受信している。ＯＬＴでは、各バースト光信号の受光レベルを検出する事により、例えば通信状態監視やバースト光信号の有無などＰＯＮの上り通信の品質を向上できる効果があることから、各バースト光信号の受光レベルを検出する必要がある。例えば特許文献１および特許文献２では、ポイントツーポイントシステムにおける受光レベルを検出する技術が提案されている。

特開平１１−４０８４０号公報特開２００４−２８９２０６号公報

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に示された技術では、カレントミラー回路が各バースト光信号によって受光素子より発生する電流の変化に高速に追従できないため、正確な受光レベル（入力信号強度）をモニタできないという問題があった。

具体的には、特許文献１では、受光素子には、各ＯＮＵからのバースト光信号が衝突しないように入力され、電流電圧変換増幅器およびデータ・クロック再生回路により、バースト光信号から瞬時にバースト電気信号のデータとクロックを生成する。また、カレントミラー回路はベース同士を接続した１対のトランジスタを有し、この１対のトランジスタのうちの一方のトランジスタ（基準電流側トランジスタ）のコレクタを受光素子のカソードに接続する。これにより、カレントミラー回路の他方のトランジスタ（ミラー電流側トランジスタ）のコレクタから、受光素子に流れる電流に比例した入力電流Ｉｐｄｍを出力する。そして入力電流Ｉｐｄｍは電圧に変換され入力光信号強度モニタ出力Ｖｍ２としてマイコンに入力される。入力光信号強度モニタ出力Ｖｍ２はマイコンより出力される。特許文献１では、入力光信号強度モニタ出力Ｖｍ２により受光レベルをモニタしている。

特許文献１では、受光素子にバースト的な光信号が入力されると、カレントミラー回路の基準電流側トランジスタから電流Ｉｐｄが流れる。しかし、基準電流側トランジスタに流れる電流は０Ａから流れ始めるため、ミラー電流側トランジスタから出力される電流Ｉｐｄｍの応答は遅くなる。従って、入力光信号強度モニタ出力Ｖｍ２もＩｐｄｍと同様な波形となり、正確に入力光信号強度を測定することができない。

また、特許文献２では、電圧変換後の入力光信号強度モニタ出力をアナログデジタル変換する際のサンプルタイミングにより入力光信号強度が異なるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、入力光信号強度を正確に測定することができる光受信器、局側光終端装置および受光レベルモニタ方法を得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に、本発明は、入力光信号を電流に変換する受光素子と、基準電流側トランジスタとミラー電流側トランジスタとを有し、前記基準電流側トランジスタが前記受光素子と接続されるカレントミラー回路と、前記ミラー電流側トランジスタからの出力電流を電圧に変換して前記受光素子の受光レベルモニタ電圧として出力する電流電圧変換回路と、前記基準電流側トランジスタと接続され、前記基準電流側トランジスタに所定の電流を流す電流吸い込み回路と、前記受光素子に印加される印加電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路が検出した前記印加電圧をデジタル信号に変換する第１のアナログデジタル変換回路と、前記受光レベルモニタ電圧に対して制御信号に基づいてサンプリングおよびホールドを行うサンプルホールド回路と、前記サンプルホールド回路からの出力をデジタル信号へ変換する第２のアナログデジタル変換回路と、前記カレントミラー回路へ電圧を供給する電圧発生器と、前記受光素子の環境温度を検出する温度検出器と、前記第１のアナログデジタル変換回路から出力されるデジタル信号と前記温度検出器が検出した前記環境温度とに基づいて前記電圧発生器により供給される電圧を指示する指示信号を生成し、前記第２のアナログデジタル変換回路から出力されるデジタル信号に対して所定の演算を実施して受光レベルモニタ信号として出力する演算回路と、前記指示信号をアナログ信号に変換して前記電圧発生器へ入力する第１のデジタルアナログ変換回路と、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して前記電流吸い込み回路へ入力する第２のデジタルアナログ変換回路と、を備え、前記演算回路は、前記制御信号のサンプリングタイミングに応じて前記所定の電流を決定し、決定した前記所定の電流を示す信号をデジタル信号として前記第２のデジタルアナログ変換回路へ入力し、前記電流吸い込み回路は、前記第２のデジタルアナログ変換回路から入力される前記アナログ信号により示された前記所定の電流を前記基準電流側トランジスタに流すことを特徴とする。

本発明にかかる光受信器、局側光終端装置および受光レベルモニタ方法は、入力光信号強度を正確に測定することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１の光受信器の構成例を示す図である。図２は、光受信器を備えるＯＬＴを含むＰＯＮシステムの構成例を示す図である。図３は、従来の受光レベルモニタ方法における各出力の一例を示す図である。図４は、実施の形態１の受光レベルモニタ方法における各出力の一例を示す図である。図５は、実施の形態２の光受信器の構成例を示す図である。図６は、実施の形態２の受光レベルモニタ方法における各出力の一例を示す図である。図７は、実施の形態３の光受信器の構成例を示す図である。図８は、実施の形態３の受光レベルモニタ方法における各出力の一例を示す図である。図９は、実施の形態４の光受信器の構成例を示す図である。図１０は、実施の形態４の受光レベルモニタ方法における各出力の一例を示す図である。図１１は、実施の形態５の光受信器の構成例を示す図である。図１２は、実施の形態６の光受信器の構成例を示す図である。図１３は、実施の形態７の光受信器の構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる光受信器、局側光終端装置および受光レベルモニタ方法は、入力光信号強度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、本発明にかかる光受信器の実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態の光受信器は、例えば、ＰＯＮシステムにおけるＯＬＴ（局側光終端装置）に搭載される。なお、本実施の形態の光受信器は、ＯＬＴに限らず受光レベルのモニタを要求される装置であればどのような装置に適用してもよい。ここでは、ＰＯＮシステムのＯＬＴに搭載される例を説明する。

図２は、本実施の形態の光受信器を備えるＯＬＴを含むＰＯＮシステムの構成例を示す図である。図２に示すように、このＰＯＮシステムは、ＯＬＴ１００と、ＯＮＵ２００−１〜２００−ｎ（ｎは１以上の整数）と、で構成される。ＯＬＴ１とＯＮＵ２００−１〜２００−ｎは、スターカプラを介して光ファイバにより接続される。

ＰＯＮシステムにおいては、下り通信（ＯＬＴ１００からＯＮＵ２００−１〜２００−ｎへの方向の通信））と上り通信（ＯＮＵ２００−１〜２００−ｎからＯＬＴ１００への方向の通信）では異なる光波長を用い、下り通信は同報通信方式を用い、上り通信では時分割多重通信方式を用いている。上り通信では、各ＯＮＵ２００−１〜２００−ｎから送信された信号が衝突しないよう、ＯＬＴ１００が各ＯＮＵ２００−１〜２００−ｎに対して送信許可時間帯を割当てる。これにより、各ＯＮＵ２００−１〜２００−ｎから送信されるデータは、互いに異なる時間帯でバースト光信号としてＯＬＴ１００で受信される。図２では、ＯＮＵ＃ｉ（ｉ＝１，２，…ｎ）からの送信データをＯＮＵ＃ｉと模式的に示している。

本実施の形態の光受信器は、例えば図２のＯＬＴ１００において光信号を受信する光受信器であり、各ＯＮＵ２００−１〜２００−ｎから送信されたバースト光信号を受信する。図１に示すように本実施の形態の光受信器は、ＰＤ（Photodiode）やＡＰＤ（Avalanche Photodiode）等である受光素子１と、カレントミラー回路２と、電流電圧変換回路３と、電流電圧変換増幅器（ＴＩＡ）４と、データ・クロック再生回路５と、電流吸い込み回路６と、を備える。カレントミラー回路２は、トランジスタ２１と、トランジスタ２２と、を備え、トランジスタ２１とトランジスタ２２はベース同士が接続されている。また、トランジスタ２２のコレクタは受光素子１のカソードに接続されている。

入力されたバースト光信号は受光素子１により電流に変換される。電流電圧変換増幅器４およびデータ・クロック再生回路５は、受光素子１に流れる電流に基づいてデータとクロックを生成する。

受光素子１にバースト光信号が入力されると、バースト光信号の強度（入力信号強度、すなわち受光レベル）に応じて受光素子１からカレントミラー回路２のトランジスタ２１へ電流Ｉｐｄが流れる。トランジスタ２２のコレクタからは受光素子１に流れる電流に比例した電流Ｉｐｄｍが出力される。電流電圧変換回路３は、電流Ｉｐｄｍを電圧Ｖｍ２に変換し、受光素子１の受光レベルモニタ電圧（入力信号強度）として出力する。

ここで、従来の光受信器の受光レベルモニタ方法について説明する。従来の光受信器の受光レベルモニタ方法では、例えば、図１の光受信器から電流吸い込み回路６を除いた構成により受光レベルをモニタしている。

図３は、従来の受光レベルモニタ方法における各出力の一例を示す図である。従来の受光レベルモニタ方法では、受光素子１に図３の１段目に示すようなバースト的な光信号が入力されると、受光素子１から図３の２段目に示す様な波形の電流Ｉｐｄが、カレントミラー回路２のトランジスタ２１から流れる。トランジスタ２２のコレクタからは受光素子１に流れる電流に比例した電流Ｉｐｄｍが出力される。しかし、トランジスタ２１に流れる電流は０Ａから流れ始めるため、トランジスタ２１から出力される電流Ｉｐｄｍの応答は遅くなり、図３の３段目に示す電流波形となる。図３の３段目の横に、実際に動作させた場合の電流Ｉｐｄｍの応答波形も示す。４段目に示す電流電圧変換回路３の出力Ｖｍ２も電流Ｉｐｄｍと同様な波形となり、正確に入力光信号強度を測定することができない。

これに対し、本実施の形態では、電流吸い込み回路６により定常的に定電流をトランジスタ２１に流すことにより、バースト光信号を受信するとトランジスタ２１は動作状態から光信号電流Ｉｐｄを流し始める。

図４は、本実施の形態の受光レベルモニタ方法における各出力の一例を示す図である。本実施の形態では、従来例と同様に受光素子１にバースト的な光信号が入力されると、受光素子１から図に示す様な電流波形が流れ、カレントミラー回路２の基準電流側トランジスタであるトランジスタ２１から電流Ｉｐｄが流れる。図４の１段目のバースト的な光信号と、２段目の電流Ｉｐｄは図３の１段目、２段目と同様である。しかし、本実施の形態では、電流吸い込み回路６により定常的に定電流をトランジスタ２１に流すことにより、トランジスタ２１は動作状態から電流Ｉｐｄを流し始めるため、ミラー電流側トランジスタであるトランジスタ２２から流れ出す電流Ｉｐｄｍは図４の３段目に示すように、従来例より応答が速くなる。図４の３段目の左側に実際に動作させた場合の応答波形を示している。

従って、電流電圧変換回路３が十分な周波数応答を有していれば、電流電圧変換回路３から出力される電圧Ｖｍ２は電流Ｉｐｄｍに定数を乗算した値となり、すなわち電流Ｉｐｄｍと同様な波形となり、従来に比べ電流Ｉｐｄの波形に近い正確な入力光信号強度を出力することができる。

このように、本実施の形態では、電流吸い込み回路６により定常的に定電流をトランジスタ２１に流すことにより、バースト光信号を受信するとトランジスタ２１は動作状態から光信号電流Ｉｐｄを流し始めるようにした。このため、トランジスタ２２から流れ出す電流Ｉｐｄｍの応答が速くなり、従来に比べ正確な入力光信号強度を出力することができる。

実施の形態２．
図５は、本発明にかかる光受信器の実施の形態２の構成例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態１の光受信器に第２の電流吸い込み回路（ミラー側電流吸い込み回路）７を追加する以外は、実施の形態１の光受信器と同様である。本実施の形態では、実施の形態１の電流吸い込み回路を第１の電流吸い込み回路６としている。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図６は、本実施の形態の受光レベルモニタ方法における各出力の一例を示す図である。図６を用いて本実施の形態の動作を説明する。図６の１段目、２段目は、入力されるバースト光信号、電流Ｉｐｄを示しており、実施の形態１の図３、４の１段目、２段目と同様である。本実施の形態１では、図４に示すように、電流Ｉｐｄｍには、電流吸い込み回路６により吸い込む電流に対応したオフセットＩｂが生じ、電圧Ｖｍ２にはこれに応じてオフセットＩｂ＊Ｋ（Ｋは定数）が生じる。これに対し、本実施の形態では、図６の３段目および４段目に示すように、第２の電流吸い込み回路７によってトランジスタ２２からの出力電流に対してＩｂ１と略同値の電流Ｉｂ２を吸い込む事により、ＩｐｄｍおよびＶｍ２に発生する第１の電流吸い込み回路６によるオフセットをキャンセルする事が可能となる。以上述べた以外の本実施の形態の動作は実施の形態１と同様である。

このように、本実施の形態では、第２の電流吸い込み回路７により第１の電流吸い込み回路６による吸い込み電流により生じるオフセットをキャンセルするようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、実施の形態１で生じたオフセットをキャンセルすることができる。

実施の形態３．
図７は、本発明にかかる光受信器の実施の形態３の構成例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態１の光受信器に、電圧検出回路８、サンプル＆ホールド回路（Ｓ／Ｈ）９、演算回路（マイコン）１０、アナログデジタル変換回路（ＡＤＣ）１１，１２は、温度検出器１３、デジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）１４（第１のデジタルアナログ変換回路）、および高電圧発生器（電圧発生器）１５を追加している。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施の形態では、入力光信号強度として電圧Ｖｍ２を出力するまでの動作は、実施の形態１と同様であるが、サンプル＆ホールド回路９によりＳ／Ｈ信号（制御信号）に同期したＶｍ２の値をサンプルして、ＡＤＣ１２（第２のアナログデジタル変換回路）によりデジタルデータに変換してマイコン１０に取り込むことができる。高電圧発生器１５は、受光素子１に適切な増倍率を与えるようカレントミラー回路２に対して電圧を印加する。電圧検出回路８は、受光素子１に印加される印加電圧Ｖａｐｄを検出し、ＡＤＣ１１（第１のアナログデジタル変換回路）は、検出された印加電圧Ｖａｐｄをデジタル信号に変換してマイコン１０に入力する。これにより、マイコン１０に電圧Ｖｍ２および受光素子１の印加電圧Ｖａｐｄを取り込むことができ、マイコン１０により電圧Ｖｍ２に対して演算を行うことができる。

例えば、受光素子１としてＡＰＤを用いる場合等には、印加電圧Ｖａｐｄは温度に依存して変化する。また、電圧Ｖｍ２は実際の入力信号強度に対して線形に変化せず、電圧Ｖｍ２と入力信号強度との関係を表す特性は受光素子１の温度に依存する。このため、温度検出器１３により受光素子１の環境温度を検出し、高電圧発生器１５により印加する電圧を制御する。また、マイコン１０は、電圧検出回路８からの出力電圧と検出器１３が検出した温度とに基づいて、マイコン１０が電圧Ｖｍ２に対して受光素子１の温度を用いた補正等の演算を行って入力光信号強度（受光レベルモニタ信号）として出力することにより、特性が温度に依存する場合等でも、正確な入力光信号強度を出力することができる。

図８は、本実施の形態の受光レベルモニタ方法によるモニタ結果の一例を示す図である。図８の１段目、２段目、３段目、４段目は、入力されるバースト光信号、受光素子１を流れる電流Ｉａｐｄ、トランジスタ２２から流れ出す電流Ｉａｐｄｍ、電圧Ｖｍ２をそれぞれ示しており、図３、４の１段目のバースト光信号、２段目電流Ｉｐｄ、３段目のＩｐｄｍ、４段目の電圧Ｖｍ２とそれぞれ同様である。図８の５段目には、Ｓ／Ｈ信号を示し、６段目にはマイコン１０からの出力を示している。

以上のように、本実施の形態では、実施の形態１と同様に電流吸い込み回路６を備え、電圧Ｖｍ２をサンプル＆ホールド回路９によりＳ／Ｈ信号に同期したＶｍ２の値をサンプルして、ＡＤＣ１２によりディタルデータに変換するようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、Ｖｍ２をマイコン１０に取り込むことができＶｍ２に対する演算を行うことができる。

実施の形態４．
図９は、本発明にかかる光受信器の実施の形態４の構成例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態３の光受信器にＤＡＣ１６（第２のデジタルアナログ変換回路）を追加する以外は実施の形態３の光受信器と同様である。実施の形態３と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施の形態では、マイコン１０が、電流吸い込み回路６が吸い込む電流量を変化させて、Ｓ／Ｈ信号のサンプリングタイミングに対して最適な電流量を設定する。ＤＡＣ１６は、マイコン１０から出力される電流吸い込み回路６の電流吸い込み量をアナログ信号に変換して電流吸い込み回路６へ入力する。電流吸い込み回路６の吸い込み量が多くなるとバースト光信号に対する応答速度が速くなる。一方、電流吸い込み回路６の吸い込み量が多くなりすぎるとオフセット量が増えるため、マイコン１０は、サンプリングタイミングに対して最適な電流量を電流吸い込み回路６に対して設定する。

図１０は、本実施の形態の受光レベルモニタ方法によるモニタ結果の一例を示す図である。図１０の１段目には、入力されるバースト光信号の一例を示しており、２段目は実施の形態３と同様にして得られる電圧Ｖｍ２を示している。電圧Ｖｍ２は、応答速度の異なる（電流吸い込み回路６の電流吸い込み量の異なる）３種類のパターンが示されている。３段目は、Ｓ／Ｈ信号の一例を示している。４段目は、３種類のＶｍ２に対応するマイコン１０からの出力が３種類示されている。このように、サンプリングタイミングと応答速度に依存してマイコン１０から出力される値は異なってしまう。このため、このサンプリングタイミングでは、電圧Ｖｍ２のうち応答速度の速いＶｍ２となるよう電流吸い込み量を設定する。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態３と同様である。

このように、本実施の形態では、マイコン１０が電流吸い込み回路６に対してＳ／Ｈ信号のサンプリングタイミングに応じて最適な電流量を設定するようにした。このため、実施の形態３と同様の効果が得られるとともに、より正確な入力光信号強度モニタを可能とする。

実施の形態５．
図１１は、本発明にかかる光受信器の実施の形態５の構成例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態４の光受信器に、実施の形態２と同様に第２の電流吸い込み回路７を追加している。実施の形態２または４と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態２または４と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施の形態では、マイコン１０が、実施の形態４と同様に第１の吸い込み電流回路６に対してＳ／Ｈ信号のサンプリングタイミングに対して最適な吸い込み電流を設定するとともに、第２の吸い込み電流回路７に対しても同様に最適な吸い込み電流を設定する。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態２、実施の形態４と同様である。本実施の形態では、実施の形態４と同様の効果が得られるとともに、電圧Ｖｍ２に生じるオフセットをキャンセルすることができる。

実施の形態６．
図１２は、本発明にかかる光受信器の実施の形態６の構成例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態５の光受信器の第１の電流吸い込み回路６および電圧検出回路８の構成の一例を示している。実施の形態５と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態５と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

第１の電流吸い込み回路６は、トランジスタ６１、抵抗６２およびオペアンプ６３で構成される。第２の電流吸い込み回路７も第１の電流吸い込み回路６と同様の構成である。また、電圧検出回路８は、抵抗８１、８２で構成される。

本実施の形態では、第１の電流吸い込み回路６および電圧検出回路８の回路構成例を示した。本実施の形態の効果は実施の形態５の効果と同様である。

実施の形態７．
図１３は、本発明にかかる光受信器の実施の形態７の構成例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態５の光受信器の第１の電流吸い込み回路６を電圧検出回路８ａ内に設ける例を示している。実施の形態５と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態５と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施の形態の電圧検出回路８ａ（一体回路）は、実施の形態５の第１の電流吸い込み回路６と電圧検出回路８を一体化したものであり、抵抗８１と第１の電流吸い込み回路６とを備える。電圧検出回路８ａ内の第１の電流吸い込み回路６は、トランジスタ８３を備える。抵抗８１は、カレントミラー回路２の基準電流側と受光素子１との接続点と接続し、抵抗８１の他方は、ＮＰＮトランジスタであるトランジスタ８３のコレクタと接続する。そして、トランジスタ８３のコレクタの出力をＡＤＣ１１へ入力し、トランジスタ８３のエミッタをＧＮＤとし（接地し）、トランジスタ８３のベースをＤＡＣ１６の出力へ接続する。

受光素子１としてＡＰＤを用いる場合、受光素子１の特性は環境温度に依存して変化するため、環境温度（温度検出器１３の測定値）に応じて増倍率Ｍを一定に制御するために、以下の式（１）に示すように各温度でＶａｐｄを変化させる必要がある。なお、Ｔは環境温度、Ｖａｐｄは受光素子１の印加電圧、Ｖｂｒは受光素子１のブレークダウン電圧、ｎは受光素子１のデバイスにより決まる係数である。

実施の形態６の構成の場合、抵抗８１、８２の両端の電位差がＶｍ１＝Ｖａｐｄであるので、抵抗８１を流れる電流は温度によって変化する。このため、入力信号強度のオフセットが温度により変動する問題がある。

これに対し、本実施の形態では、電圧検出回路８ａ内の第１の電流吸い込み回路６に対してマイコン１０から電流吸い込み量を設定することによりＳ／Ｈ信号タイミングに最適な電流を流すとともに、温度による入力信号強度のオフセットの変動を発生させずに電圧検出回路８ａの出力電圧を得ることが可能となる。

このように、本実施の形態では、電圧検出回路８ａ内に第１の電流吸い込み回路６を設けるようにした。このため、実施の形態６と同様の効果が得られるとともに、温度による入力信号強度のオフセットの変動を低減することができる。

以上のように、本発明にかかる光受信器、局側光終端装置および受光レベルモニタ方法は、ＰＯＮシステムに有用であり、特に、受光レベルを正確に測定するシステムに適している。

１受光素子
２カレントミラー回路
３電流電圧変換回路
４電流電圧変換増幅器（ＴＩＡ）
５データ・クロック再生回路
６電流吸い込み回路，第１の電流吸い込み回路
７第２の電流吸い込み回路
８，８ａ電圧検出回路
９サンプル＆ホールド回路（Ｓ／Ｈ）
１０演算回路（マイコン）
１１，１２アナログデジタル変換回路（ＡＤＣ）
１３温度検出器
１４，１６デジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）
１５高電圧発生器
２１，２２，６１，８３トランジスタ
６２，８１，８２抵抗
６３オペアンプ
１００ＯＬＴ
２００−１〜２００−ｎＯＮＵ

Claims

入力光信号を電流に変換する受光素子と、
基準電流側トランジスタとミラー電流側トランジスタとを有し、前記基準電流側トランジスタが前記受光素子と接続されるカレントミラー回路と、
前記ミラー電流側トランジスタからの出力電流を電圧に変換して前記受光素子の受光レベルモニタ電圧として出力する電流電圧変換回路と、
前記基準電流側トランジスタと接続され、前記基準電流側トランジスタに所定の電流を流す電流吸い込み回路と、
前記受光素子に印加される印加電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が検出した前記印加電圧をデジタル信号に変換する第１のアナログデジタル変換回路と、
前記受光レベルモニタ電圧に対して制御信号に基づいてサンプリングおよびホールドを行うサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路からの出力をデジタル信号へ変換する第２のアナログデジタル変換回路と、
前記カレントミラー回路へ電圧を供給する電圧発生器と、
前記受光素子の環境温度を検出する温度検出器と、
前記第１のアナログデジタル変換回路から出力されるデジタル信号と前記温度検出器が検出した前記環境温度とに基づいて前記電圧発生器により供給される電圧を指示する指示信号を生成し、前記第２のアナログデジタル変換回路から出力されるデジタル信号に対して所定の演算を実施して受光レベルモニタ信号として出力する演算回路と、
前記指示信号をアナログ信号に変換して前記電圧発生器へ入力する第１のデジタルアナログ変換回路と、
入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して前記電流吸い込み回路へ入力する第２のデジタルアナログ変換回路と、
を備え、
前記演算回路は、前記制御信号のサンプリングタイミングに応じて前記所定の電流を決定し、決定した前記所定の電流を示す信号をデジタル信号として前記第２のデジタルアナログ変換回路へ入力し、
前記電流吸い込み回路は、前記第２のデジタルアナログ変換回路から入力される前記アナログ信号により示された前記所定の電流を前記基準電流側トランジスタに流すことを特徴とする光受信器。
前記電流吸い込み回路は、
トランジスタと、
前記トランジスタのベースに接続されたオペアンプと、
一端が前記トランジスタのエミッタに接続され、他端が接地された抵抗と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
前記電流吸い込み回路と前記電圧検出回路とを一体化して一体回路とし、
前記一体回路は、トランジスタと抵抗とを備え、
前記抵抗は、一端がカレントミラー回路の基準電流側と前記受光素子との接続点に接続され、他端が前記トランジスタのコレクタに接続され、
前記トランジスタのコレクタを前記第１のアナログデジタル変換回路への入力とし、前記トランジスタのエミッタを接地し、前記トランジスタのベースを前記第２のデジタルアナログ変換回路の出力に接続することを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
入力光信号を電流に変換する受光素子と、
基準電流側トランジスタとミラー電流側トランジスタとを有し、前記基準電流側トランジスタが前記受光素子と接続されるカレントミラー回路と、
前記ミラー電流側トランジスタからの出力電流を電圧に変換して前記受光素子の受光レベルモニタ電圧として出力する電流電圧変換回路と、
前記基準電流側トランジスタと接続され、前記基準電流側トランジスタに所定の電流を流す電流吸い込み回路と、
前記受光素子に印加される印加電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が検出した前記印加電圧をデジタル信号に変換する第１のアナログデジタル変換回路と、
前記受光レベルモニタ電圧に対して制御信号に基づいてサンプリングおよびホールドを行うサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路からの出力をデジタル信号へ変換する第２のアナログデジタル変換回路と、
前記カレントミラー回路へ電圧を供給する電圧発生器と、
前記受光素子の環境温度を検出する温度検出器と、
前記第１のアナログデジタル変換回路から出力されるデジタル信号と前記温度検出器が検出した前記環境温度とに基づいて前記電圧発生器により供給される電圧を指示する指示信号を生成し、前記第２のアナログデジタル変換回路から出力されるデジタル信号に対して所定の演算を実施して受光レベルモニタ信号として出力する演算回路と、
前記指示信号をアナログ信号に変換して前記電圧発生器へ入力するデジタルアナログ変換回路と、
を備え、
前記電流吸い込み回路と前記電圧検出回路とを一体化して一体回路とし、
前記一体回路は、トランジスタと抵抗とを備え、
前記抵抗は、一端がカレントミラー回路の基準電流側と前記受光素子との接続点に接続され、他端が前記トランジスタのコレクタに接続され、
前記トランジスタのコレクタを前記第１のアナログデジタル変換回路への入力とし、前記トランジスタのエミッタを接地し、前記トランジスタのベースを前記第２のデジタルアナログ変換回路の出力に接続することを特徴とする光受信器。
加入者側光終端装置と接続され、前記加入者側光終端装置とＰＯＮシステムを構成する局側光終端装置であって、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光受信器を備えることを特徴とする局側光終端装置。
入力光信号を電流に変換する受光素子と、基準電流側トランジスタとミラー電流側トランジスタとを有し、前記基準電流側トランジスタが前記受光素子と接続されるカレントミラー回路と、を備える光受信器の受光レベルをモニタする受光レベルモニタ方法であって、
前記基準電流側トランジスタに所定の電流を流す電流吸い込みステップと、
前記ミラー電流側トランジスタからの出力電流を電圧に変換して前記受光素子の受光レベルモニタ電圧として出力する電流電圧変換ステップと、
前記受光素子に印加される印加電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記電圧検出ステップで検出した前記印加電圧をデジタル信号に変換する第１のアナログデジタル変換ステップと、
前記受光レベルモニタ電圧に対して制御信号に基づいてサンプリングおよびホールドを行うサンプルホールドステップと、
前記サンプルホールドステップの出力をデジタル信号へ変換する第２のアナログデジタル変換ステップと、
前記カレントミラー回路へ電圧を供給する電圧発生ステップと、
前記受光素子の環境温度を検出する温度検出ステップと、
前記第１のアナログデジタル変換ステップから出力されるデジタル信号と前記温度検出ステップで検出した前記環境温度とに基づいて前記電圧発生ステップにより供給される電圧を指示する指示信号を生成し、前記第２のアナログデジタル変換ステップから出力されるデジタル信号に対して所定の演算を実施して受光レベルモニタ信号として出力する演算ステップと、
前記指示信号をアナログ信号に変換して前記電圧発生ステップの入力とする第１のデジタルアナログ変換ステップと、
入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して前記電流吸い込みステップの入力とする第２のデジタルアナログ変換ステップと、
を含み、
前記演算ステップでは、前記制御信号のサンプリングタイミングに応じて前記所定の電流を決定し、決定した前記所定の電流をデジタル信号として前記第２のデジタルアナログ変換ステップの入力とし、
前記電流吸い込みステップでは、前記第２のデジタルアナログ変換ステップで変換された前記アナログ信号により示された前記所定の電流を前記基準電流側トランジスタに流す
ことを特徴とする受光レベルモニタ方法。