JP5939032B2 - 光通信モジュールおよび宅側装置 - Google Patents

Description

本発明は、光通信モジュールおよび宅側装置に関し、特に、送信光信号をモニタする光通信モジュールおよび宅側装置に関する。

近年、インターネットが広く普及しており、利用者は世界各地で運営されているサイトの様々な情報にアクセスし、その情報を入手することが可能である。これに伴って、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）およびＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等のブロードバンドアクセスが可能な装置も急速に普及してきている。

ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．３ａｈ（登録商標）−２００４（非特許文献１）には、複数の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）が光通信回線を共有して局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）とのデータ伝送を行なう媒体共有形通信である受動的光ネットワーク（ＰＯＮ：Passive Optical Network）の１つの方式が開示されている。すなわち、ＰＯＮを通過するユーザ情報およびＰＯＮを管理運用するための制御情報を含め、すべての情報がイーサネット（登録商標）フレームの形式で通信されるＥＰＯＮ（Ethernet（登録商標） PON）と、ＥＰＯＮのアクセス制御プロトコル（ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol））およびＯＡＭ（Operations Administration and Maintenance）プロトコルとが規定されている。局側装置と宅側装置との間でＭＰＣＰフレームをやりとりすることによって、宅側装置の加入、離脱、および上りアクセス多重制御などが行なわれる。また、非特許文献１では、ＭＰＣＰメッセージによる、新規宅側装置の登録方法、帯域割り当て要求を示すレポート、および送信指示を示すゲートについて記載されている。

なお、１ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮであるＧＥ−ＰＯＮ（Giga Bit Ethernet（登録商標） Passive Optical Network）の次世代の技術として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ（登録商標）−２００９として標準化が行なわれた１０Ｇ−ＥＰＯＮすなわち通信速度が１０ギガビット／秒相当のＥＰＯＮにおいても、アクセス制御プロトコルはＭＰＣＰが前提となっている。

また、１０Ｇ−ＥＰＯＮのＯＮＵにおける光トランシーバの小型化が要求されており、特に、光トランシーバの業界標準であるＭＳＡ（Multi Source Agreement）で規定された、小型光トランシーバの１つであるＳＦＰ＋（Small Form factor Pluggable Plus）サイズの光トランシーバの開発が進められている。

ここで、１０Ｇ−ＥＰＯＮのＯＮＵにおけるＳＦＰ＋の外部コネクタには、送信光信号のイネーブル／ディスエーブルを検知するためのＴＸ−ＳＤ（Signal Detect）端子を設けるのが一般的である。

ＴＸ−ＳＤ機能は、光信号出力用レーザダイオードの前方光に比例した後方光をモニタ用フォトダイオードで受光し、送信光信号のイネーブル／ディスエーブルの各状態を、２値化した電圧信号に変換することにより実現するのが主流である。

ＴＸ−ＳＤ機能の目的は、１人の加入者すなわちＯＮＵの常時発光故障により、当該加入者が常時送信する光信号と他の加入者が送信した信号とが重畳し、システム全体の障害を引き起こすことを防ぐ、あるいは検知することである。

常時発光の原因としては、たとえば、送信光信号のイネーブル／ディスエーブルを制御する制御信号がディスエーブルに設定されているにも関わらず、レーザダイオードが短絡している、あるいは当該制御信号の伝達ラインが短絡してイネーブルになっている、等が挙げられる。

このようなＴＸ−ＳＤ機能を実現するための構成の一例が、特開平８―８４１１９号公報（特許文献１）に開示されている。すなわち、光信号出力レベルがモニタ用フォトダイオードにより検出され、抵抗にて電圧に変換されて常時発光検出回路へ出力される。常時発光検出回路の出力はトランジスタの制御端子に接続されている。レーザダイオードの出力が正常に発光／非発光動作を行なっている時、上記トランジスタはオンとなっているが、常時発光検出回路により、連続発光が検出されると上記トランジスタがオフとなり、光出力が停止する。

IEEE Std 802.3ah（登録商標）-2004

特開平８―８４１１９号公報

特許文献１に記載の構成では、モニタ用フォトダイオードのカソード端子と、レーザダイオードのアノード端子とがトランジスタを介して接続されている。

たとえば１０Ｇｂｐｓの広帯域が要求される通信においてレーザダイオードを動作させる場合、上記のようにモニタ用フォトダイオードとレーザダイオードとが接続されていると、モニタ用フォトダイオードがレーザダイオードに対する寄生容量となり、送信光信号の周波数帯域が狭くなる可能性がある。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、送信光信号の状態を適切にモニタするとともに、光信号を送信するための発光素子を良好に動作させることが可能な光通信モジュールおよび宅側装置を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる光通信モジュールは、固定電圧が供給される第１の固定電圧ノードに電気的に接続され、光信号を送信するための発光素子と、固定電圧が供給され、上記第１の固定電圧ノードと電気的に分離された第２の固定電圧ノードに電気的に接続され、上記発光素子から受けた光の強度に応じた電流を出力するためのモニタ用受光素子と、上記モニタ用受光素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路と、上記バイアス電圧印加回路および上記モニタ用受光素子間のノードに電気的に接続され、上記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、判定結果を示す判定信号を出力するための判定回路とを備え、上記光信号のビットレートは１０ギガビット／秒以上であり、上記発光素子の光出力に対する上記判定信号の応答時間は１９４０ナノ秒以下である。

このような構成により、光信号のモニタ回路を設けても、モニタ用受光素子と発光素子とを電気的に分離することができるため、モニタ用受光素子が発光素子に対する寄生容量となることを防ぐことができる。これにより、送信光信号の周波数帯域を向上させることができるため、１０Ｇｂｐｓ等の広帯域が要求される通信において、より好ましい条件で発光素子を動作させることができる。したがって、送信光信号の状態を適切にモニタするとともに、光信号を送信するための発光素子を良好に動作させることができる。

好ましくは、上記光通信モジュールは、さらに、上記バイアス電圧印加回路と、上記モニタ用受光素子および上記判定回路との間に接続され、上記バイアス電圧印加回路の出力電圧から上記モニタ用受光素子の出力電流に基づく受光電圧を生成するための受光電圧生成回路を備え、上記モニタ用受光素子は、上記受光電圧生成回路によって生成された上記受光電圧をバイアス電圧として受け、上記判定回路は、上記受光電圧生成回路によって生成された上記受光電圧を用いて上記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、上記受光電圧生成回路は、上記出力電流の大小による上記受光電圧の変動範囲を制限するための制限回路を含む。

このような構成により、受光電圧に対するモニタ用受光素子の出力電流のばらつきの影響を抑えることができる。すなわち、判定回路が用いる受光電圧のばらつきを抑えることにより、たとえば受光電圧と比較するための参照電圧の設定が容易となり、また、受光電圧の判定精度を高めることが可能となる。

より好ましくは、上記受光電圧生成回路は、各々が、上記バイアス電圧印加回路と電気的に接続された第１端と、上記モニタ用受光素子および上記判定回路と電気的に接続された第２端とを有し、互いに並列接続された抵抗およびダイオードを含む。

このような構成により、モニタ用受光素子の出力電流を、光信号のモニタ回路に対して依存性を有することなく、一定値に保つことができる。また、発光素子がオンしたときの出力電流値が比較的小さいモニタ用受光素子を使用する場合、ダイオードに並列に接続された抵抗を通してモニタ用受光素子の出力電流が流れることから、モニタ用受光素子に印加されるバイアス電圧の降下を抑制することができる。また、発光素子がオンしたときの出力電流値が比較的大きいモニタ用受光素子を使用する場合、ダイオードを通してモニタ用受光素子の出力電流が流れることから、モニタ用受光素子に印加されるバイアス電圧の降下をダイオードの順方向電圧に制限することができる。このように、モニタ用受光素子に印加されるバイアス電圧の降下を抑制または制限することにより、モニタ用受光素子の出力電流の帯域の低下を防ぎ、一定の範囲に保つことができる。また、モニタ用受光素子の出力電流の経路に対する受光電圧生成回路の容量成分が小さくなることから、モニタ用受光素子の出力電流の帯域をほとんど落とさずに、光信号のモニタ回路を実現することができる。

好ましくは、上記光通信モジュールは、さらに、上記バイアス電圧から上記モニタ用受光素子の出力電流に基づく受光電圧を生成するための受光電圧生成回路を備え、上記判定回路は、上記受光電圧生成回路によって生成された上記受光電圧を用いて上記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、上記受光電圧生成回路は、上記モニタ用受光素子の出力電流に対応する電流を生成するためのカレントミラー回路を含み、上記受光電圧生成回路は、上記カレントミラー回路によって生成された電流に基づいて上記受光電圧を生成する。

このような構成により、モニタ用受光素子の出力電流を、光信号のモニタ回路に対して依存性を有することなく、一定値に保つことができる。

より好ましくは、上記判定回路は、上記受光電圧と参照電圧とを比較するためのコンパレータを含む。

このような構成により、たとえばオペアンプを用いる構成と比べて、判定信号の応答速度を高めることができる。

好ましくは、上記光通信モジュールは、さらに、上記バイアス電圧から上記モニタ用受光素子の出力電流に基づく受光電圧を生成するための受光電圧生成回路を備え、上記判定回路は、上記受光電圧生成回路によって生成された上記受光電圧を用いて上記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、上記受光電圧生成回路および上記判定回路は、上記バイアス電圧印加回路と電気的に接続された第１端と、上記モニタ用受光素子と電気的に接続された第２端とを有する第１の抵抗と、上記第１の抵抗の第１端と電気的に接続された第１端と、第２端とを有する第２の抵抗と、上記第１の抵抗の第２端と電気的に接続された非反転入力端子と、上記第２の抵抗の第２端と電気的に接続された反転入力端子と、出力端子とを有するオペアンプと、上記オペアンプの反転入力端子と電気的に接続された第１端と、上記オペアンプの出力端子と電気的に接続された第２端とを有する第３の抵抗とを含む。

このような構成により、モニタ用受光素子の出力電流の経路に対する受光電圧生成回路および判定回路の容量成分が小さくなることから、モニタ用受光素子の出力電流の帯域をほとんど落とさずに、光信号のモニタ回路を実現することができる。

より好ましくは、上記受光電圧生成回路および上記判定回路は、さらに、上記オペアンプの出力を受ける制御電極と、第１の固定電圧の供給されるノードと抵抗を介して接続された第１導通電極と、第２の固定電圧の供給されるノードと電気的に接続された第２導通電極とを有するトランジスタとを含み、上記判定信号は、上記トランジスタの第１導通電極から出力される。

このように、オペアンプの出力およびトランジスタのオープン出力を組み合わせる構成により、時間的にバランスの良い応答が可能となり、判定信号の応答速度を高めることが可能となる。

より好ましくは、上記バイアス電圧印加回路は、上記モニタ用受光素子の出力電流の大小に応じて上記発光素子の動作を制御するための制御回路を含み、上記制御回路から上記受光電圧生成回路へオフセット電流が流れる。

このような構成により、当該制御回路におけるトランジスタに常にオン電流が流れることから、回路の応答性が向上し、モニタ用受光素子の出力電流の帯域を向上させることができる。

好ましくは、上記光通信モジュールは、局側装置と光信号を送受信するための宅側装置に対して脱着可能である。

このような構成により、光通信モジュールの常時発光故障あるいは不発光異常を適切に検知して光通信モジュールを速やかに交換することができるため、宅側装置の保守性を向上させることができる。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる宅側装置は、局側装置と光信号を送受信するための宅側装置であって、固定電圧が供給される第１の固定電圧ノードに電気的に接続され、光信号を送信するための発光素子と、固定電圧が供給され、上記第１の固定電圧ノードと電気的に分離された第２の固定電圧ノードに電気的に接続され、上記発光素子から受けた光の強度に応じた電流を出力するためのモニタ用受光素子と、上記モニタ用受光素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路と、上記バイアス電圧印加回路および上記モニタ用受光素子間のノードに電気的に接続され、上記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、判定結果を示す判定信号を出力するための判定回路と、上記発光素子および上記モニタ用受光素子を少なくとも含む光通信モジュールを制御するための制御部とを備え、上記光信号のビットレートは１０ギガビット／秒以上であり、上記発光素子の光出力に対する上記判定信号の応答時間は１９４０ナノ秒以下であり、上記制御部は、上記発光素子を制御するための制御信号を上記光通信モジュールへ出力し、上記制御信号の内容および上記判定回路から受けた上記判定信号に基づいて、上記光通信モジュールに関する異常を検知する。

このような構成により、光信号のモニタ回路を設けても、モニタ用受光素子と発光素子とを電気的に分離することができるため、モニタ用受光素子が発光素子に対する寄生容量となることを防ぐことができる。これにより、送信光信号の周波数帯域を向上させることができるため、１０Ｇｂｐｓ等の広帯域が要求される通信において、より好ましい条件で発光素子を動作させることができる。したがって、送信光信号の状態を適切にモニタするとともに、光信号を送信するための発光素子を良好に動作させることができる。また、発光素子の常時発光および不発光等の光通信モジュールに関する異常を適切に検知することができる。

本発明によれば、送信光信号の状態を適切にモニタするとともに、光信号を送信するための発光素子を良好に動作させることができる。

本発明の実施の形態に係るＰＯＮシステムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおける宅側装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る宅側装置における光通信モジュールの構成を詳細に示す図である。 本発明の実施の形態に係る宅側装置の光通信モジュールにおける受光電圧生成回路および判定回路の詳細構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る宅側装置の光通信モジュールにおける受光電圧生成回路および判定回路の詳細構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る宅側装置の光通信モジュールにおける受光電圧生成回路および判定回路の詳細構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る宅側装置におけるＴＸ−ＳＤ信号を用いた状態判断の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて要求されるＴＸ−ＳＤ信号の応答特性の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係るＰＯＮシステムの構成を示す図である。

図１を参照して、ＰＯＮシステム３０１は、たとえば１０Ｇ−ＥＰＯＮであり、宅側装置２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ，２０２Ｄと、局側装置２０１と、スプリッタＳＰ１，ＳＰ２とを備える。宅側装置２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃと局側装置２０１とは、スプリッタＳＰ１およびＳＰ２ならびに光ファイバＯＰＴＦを介して接続され、互いに光信号を送受信する。宅側装置２０２Ｄと局側装置２０１とは、スプリッタＳＰ２および光ファイバＯＰＴＦを介して接続され、互いに光信号を送受信する。ＰＯＮシステム３０１では、宅側装置２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ，２０２Ｄから局側装置２０１への光信号が時分割多重される。

図２は、本発明の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおける宅側装置の構成を示す図である。

図２を参照して、宅側装置２０２は、光通信モジュール２１と、ＰＯＮ受信処理部２２と、バッファメモリ２３と、ＵＮ送信処理部２４と、ＵＮＩ（User Network Interface）ポート２５と、ＵＮ受信処理部２６と、バッファメモリ２７と、ＰＯＮ送信処理部２８と、制御部２９とを備える。

光通信モジュール２１は、宅側装置２０２に対して脱着可能である。光通信モジュール２１は、局側装置２０１から送信される下り光信号を受信し、電気信号に変換して出力する。

ＰＯＮ受信処理部２２は、光通信モジュール２１から受けた電気信号からフレームを再構成するとともに、フレームの種別に応じて制御部２９またはＵＮ送信処理部２４にフレームを振り分ける。具体的には、ＰＯＮ受信処理部２２は、データフレームをバッファメモリ２３経由でＵＮ送信処理部２４へ出力し、制御フレームを制御部２９へ出力する。

制御部２９は、各種制御情報を含む制御フレームを生成し、ＵＮ送信処理部２４へ出力する。

ＵＮ送信処理部２４は、ＰＯＮ受信処理部２２から受けたデータフレームおよび制御部２９から受けた制御フレームをＵＮＩポート２５経由で図示しないパーソナルコンピュータ等のユーザ端末へ送信する。

ＵＮ受信処理部２６は、ＵＮＩポート２５経由でユーザ端末から受信したデータフレームをバッファメモリ２７経由でＰＯＮ送信処理部２８へ出力し、ＵＮＩポート２５経由でユーザ端末から受信した制御フレームを制御部２９へ出力する。

制御部２９は、ＭＰＣＰおよびＯＡＭ等、局側装置２０１および宅側装置２０２間のＰＯＮ回線の制御および管理に関する宅側処理を行なう。すなわち、ＰＯＮ回線に接続されている局側装置２０１とＭＰＣＰメッセージおよびＯＡＭメッセージをやりとりすることによって、アクセス制御等の各種制御を行なう。制御部２９は、各種制御情報を含む制御フレームを生成し、ＰＯＮ送信処理部２８へ出力する。また、制御部２９は、宅側装置２０２における各ユニットの各種設定処理を行なう。

ＰＯＮ送信処理部２８は、ＵＮ受信処理部２６から受けたデータフレームおよび制御部２９から受けた制御フレームを光通信モジュール２１へ出力する。

光通信モジュール２１は、ＰＯＮ送信処理部２８から受けたデータフレームおよび制御フレームを光信号に変換し、局側装置２０１へ送信する。

図３は、本発明の実施の形態に係る宅側装置における光通信モジュールの構成を詳細に示す図である。

図３を参照して、光通信モジュール２１は、プリバッファ回路６１と、イコライザ回路６２と、駆動回路５１と、光送信モニタ回路５２と、電源６４〜６６と、タイミング回路６７と、発光回路７５と、マスタＩ／Ｆ（インタフェース）６９と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０と、スレイブＩ／Ｆ７１と、ＡＰＣ（Auto Power Control）制御回路（バイアス電圧印加回路）７２と、キャパシタＣ１，Ｃ２とを含む。駆動回路５１は、出力バッファ回路（変調電流供給回路）６３と、バイアス電流供給回路６８とを含む。光送信モニタ回路５２は、受光電圧生成回路７６と、判定回路７７と、モニタ用受光素子ＰＤとを含む。プリバッファ回路６１は、終端抵抗Ｒ１１を含む。発光回路７５は、発光素子ＬＤと、インダクタ７８，７９とを含む。ＣＰＵ７０は、たとえばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）である記憶部７３を含む。

たとえば、プリバッファ回路６１と、イコライザ回路６２と、駆動回路５１と、電源６４〜６６と、タイミング回路６７と、インダクタ７８，７９と、マスタＩ／Ｆ（インタフェース）６９と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０と、スレイブＩ／Ｆ７１と、ＡＰＣ制御回路７２と、受光電圧生成回路７６と、判定回路７７と、キャパシタＣ１，Ｃ２とは、プリント基板（ＰＣＢ）に実装されている。また、たとえば、発光素子ＬＤおよびモニタ用受光素子ＰＤは、アセンブリされた発光モジュール（以下、ＴＯＳＡ：Transmitter Optical Sub-Assemblyとも称する。）に内蔵されている。これらプリント基板およびＴＯＳＡ間は、たとえばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を介して接続されている。すなわち、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールは、光信号の送信機能を有する光トランスミッタとして実施可能である。

なお、発光素子ＬＤおよびモニタ用受光素子ＰＤは、下り光信号を受信するための受光素子とともにアセンブリされたＢＯＳＡ（Bi-directional Optical Sub-Assembly）に内蔵される構成であってもよい。この場合、ＢＯＳＡの送信部分が図３に示すＴＯＳＡに相当し、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールは、光信号の送信機能および受信機能を有する光トランシーバとして実施可能である。

プリバッファ回路６１は、ＵＮ受信処理部２６からのデータフレームおよび制御部２９からの制御フレームである送信データを、キャパシタＣ１およびＣ２を介して終端抵抗Ｒ１１において受け、当該送信データを増幅して出力する。たとえば、プリバッファ回路６１は、当該送信データを、信号線ＩＮＰ，ＩＮＮからバランス信号として受ける。

イコライザ回路６２は、プリバッファ回路６１から受けた送信データの波形整形たとえば位相歪みの補正を行なって出力する。

駆動回路５１は、発光回路７５における発光素子ＬＤを駆動する。より詳細には、出力バッファ回路６３は、たとえば２つのトランジスタを有する差動駆動回路を含み、イコライザ回路６２から受けた送信データに基づいて、発光回路７５に差動変調電流を供給する。この変調電流は、局側装置２０１へ送信すべきデータの論理値に応じた大きさの電流である。差動駆動回路を用いる構成により、送信データの論理値の変化に対する変調電流の応答速度を向上させることができる。

発光回路７５は、上り光信号を局側装置２０１へ送信する。発光回路７５において、発光素子ＬＤは、固定電圧たとえば電源電圧Ｖｃｃ２が供給される電源ノードに電気的に接続され、光信号を送信する。具体的には、発光素子ＬＤは、電源電圧Ｖｃｃ２の供給される電源ノードにインダクタ７８を介して接続され、また、バイアス電流供給回路６８にインダクタ７９を介して接続されている。発光素子ＬＤは、バイアス電流供給回路６８から供給されたバイアス電流、および出力バッファ回路６３から供給された変調電流に基づいて発光し、かつ発光強度を変更する。

電源６４〜６６は、プリバッファ回路６１、イコライザ回路６２および出力バッファ回路６３にそれぞれ電力としてたとえば電流を供給し、電力供給の開始および停止を制御することが可能である。より詳細には、電源６４〜６６は、制御部２９から受けたバーストディスエーブル信号に基づいて、プリバッファ回路６１、イコライザ回路６２および出力バッファ回路６３に電力を供給するか否かをそれぞれ切り替える。

具体的には、電源６４〜６６は、バーストディスエーブル信号が非活性化されている場合にプリバッファ回路６１、イコライザ回路６２および出力バッファ回路６３への電力供給をそれぞれ行ない、バーストディスエーブル信号が活性化されている場合に当該電力供給を停止する。

また、タイミング回路６７は、出力バッファ回路６３から発光素子ＬＤへの変調電流の供給を強制的に停止する制御を行なう。

バイアス電流供給回路６８は、発光回路７５に電力としてバイアス電流を供給する。また、バイアス電流供給回路６８は、制御部２９から受けたバーストディスエーブル信号に基づいて、発光回路７５にバイアス電流を供給するか否かを切り替える。ここで、光通信モジュール２１では、発光素子ＬＤへの変調電流の大きさがゼロの状態において、バイアス電流が発光素子ＬＤに供給されると発光素子ＬＤが発光するように、バイアス電流の値が設定される。

発光回路７５において、インダクタ７８は、電源電圧Ｖｃｃ２の供給される電源ノードと電気的に接続された第１端と、第２端とを有する。発光素子ＬＤは、たとえばレーザダイオードであり、インダクタ７８の第２端と電気的に接続されたアノードと、インダクタ７９の第１端と電気的に接続されたカソードとを有する。出力バッファ回路６３から出力された変調電流は、発光素子ＬＤのアノードからカソードへ流れる。

電源電圧Ｖｃｃ２は、電源電圧Ｖｃｃ１よりもレベルが高い。電源電圧Ｖｃｃ１は、たとえばプリバッファ回路６１およびイコライザ回路６２に供給される。また、電源電圧Ｖｃｃ２は、たとえば出力バッファ回路６３に供給される。電源電圧Ｖｃｃ１および電源電圧Ｖｃｃ２は直流電圧である。

モニタ用受光素子ＰＤは、発光素子ＬＤから受けた光の強度に応じた電流を出力する。具体的には、モニタ用受光素子ＰＤは、たとえばフォトダイオードであり、発光素子ＬＤの前方光に比例した後方光を受光し、受けた光の強度に応じた電流、たとえば当該強度に比例した電流を出力する。

モニタ用受光素子ＰＤは、固定電圧たとえば接地電圧が供給される接地ノードに電気的に接続されている。この接地ノードは、電源電圧Ｖｃｃ２の供給される電源ノードと電気的に分離されている。具体的には、光通信モジュール２１では、モニタ用受光素子ＰＤのアノードを接地し、カソードのラインをＴＯＳＡの外部へ引き出し、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を経由してプリント基板（ＰＣＢ）側からバイアス電圧を印加する。これにより、モニタ用受光素子ＰＤと発光素子ＬＤとを電気的に分離することができる。

より詳細には、モニタ用受光素子ＰＤは、上記接地ノードと電気的に接続されたアノードと、ＴＯＳＡから引き出された接続ラインを介して受光電圧生成回路７６と電気的に接続されたカソードとを有する。なお、モニタ用受光素子ＰＤは、発光素子ＬＤと電気的に分離されていれば、接地電圧以外の固定電圧が供給される固定電圧ノードに接続されてもよい。たとえば、モニタ用受光素子ＰＤは、電源電圧Ｖｃｃ２と同じレベルの固定電圧が供給される固定電圧ノードに接続されてもよい。

ＡＰＣ制御回路７２は、受光電圧生成回路７６を介してモニタ用受光素子ＰＤにバイアス電圧を印加する。

受光電圧生成回路７６は、ＡＰＣ制御回路７２からバイアス電圧を受けて、当該バイアス電圧からモニタ用受光素子ＰＤの出力電流に基づく受光電圧を生成する。

モニタ用受光素子ＰＤは、受光電圧生成回路７６によって生成された受光電圧をバイアス電圧として受けるか、またはＡＰＣ制御回路７２の出力電圧をバイアス電圧として受ける。

判定回路７７は、ＡＰＣ制御回路７２およびモニタ用受光素子ＰＤ間のノードに電気的に接続され、受光電圧生成回路７６によって生成された受光電圧を用いてモニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小を判定し、判定結果を示す判定信号すなわちＴＸ−ＳＤ信号を出力する。

電源６６は、ＡＰＣ制御回路７２から受けた制御データＡＰＣ１に基づいて、出力バッファ回路６３への供給電流量を変更する。

ＡＰＣ制御回路７２は、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小に応じて発光素子ＬＤの動作を制御するための制御回路を含む。この制御回路は、バイアス電圧印加回路を兼ねる。具体的には、当該制御回路は、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流を電圧に変換し、変換した電圧と、たとえばＣＰＵ７０によって自己のレジスタに書き込まれた参照電圧とを比較し、比較結果に基づいて制御データＡＰＣ２を作成する。上記制御回路は、発光素子ＬＤから出力される光信号の強度が一定になるように制御データＡＰＣ２を作成する。

バイアス電流供給回路６８は、ＡＰＣ制御回路７２から受けた制御データＡＰＣ２に基づいて、発光回路７５への供給電流量を変更する。

ＣＰＵ７０は、たとえば、信号線ＳＣＬおよび信号線ＳＤＡからなるＩ２Ｃバス経由で制御部２９との間で各種データをやりとりする。

マスタＩ／Ｆ６９は、ＣＰＵ７０およびＩ２Ｃバス間のインタフェース機能を提供する。

スレイブＩ／Ｆ７１は、ＣＰＵ７０およびＡＰＣ制御回路７２間のインタフェース機能を提供する。

ＣＰＵ７０は、スレイブＩ／Ｆ７１を介して種々の制御データをＡＰＣ制御回路７２のレジスタに書き込む。

図４は、本発明の実施の形態に係る宅側装置の光通信モジュールにおける受光電圧生成回路および判定回路の詳細構成の一例を示す図である。

図４を参照して、受光電圧生成回路７６および判定回路７７は、オペアンプ３１と、抵抗３２〜３４と、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５とを含む。抵抗３６は、宅側装置２０２において、たとえば光通信モジュール２１の外部に設けられる。

抵抗３３は、ＡＰＣ制御回路７２と電気的に接続された第１端と、モニタ用受光素子ＰＤのカソードと電気的に接続された第２端とを有する。抵抗３２は、抵抗３３の第１端と電気的に接続された第１端と、第２端とを有する。オペアンプ３１は、抵抗３３の第２端と電気的に接続された非反転入力端子と、抵抗３２の第２端と電気的に接続された反転入力端子と、出力端子とを有する。抵抗３４は、オペアンプ３１の反転入力端子と電気的に接続された第１端と、オペアンプ３１の出力端子と電気的に接続された第２端とを有する。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５は、オペアンプ３１の出力端子と電気的に接続されたゲート、すなわちオペアンプ３１の出力を受けるゲートと、抵抗３６の第１端と電気的に接続されたドレインと、接地ノードと電気的に接続されたソースとを有する。抵抗３６の第２端は、固定電圧である電源電圧Ｖｃｃ３の供給される固定電圧ノードと電気的に接続されている。ＴＸ−ＳＤ信号は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５のドレインおよび抵抗３６の第１端の接続ノードから出力される。なお、電源電圧Ｖｃｃ３は、たとえば電源電圧Ｖｃｃ１と同じ電圧レベルを有する。

抵抗３２および抵抗３３の抵抗値が等しく、また、オペアンプ３１においてイマジナリ・ショートが成立している場合、抵抗３２および抵抗３３の抵抗値をＲ１とし、抵抗３４の抵抗値をＲ２とし、ＡＰＣ制御回路７２の出力電圧をＶｉとし、オペアンプ３１の入力電圧をＶｉｎとし、オペアンプ３１の出力電圧をＶｏｕｔとし、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流をＩｐｄとし、ＡＰＣ制御回路７２から抵抗３２を介してオペアンプ３１に供給される電流をＩｐｄｃとすると、以下の式で表される関係が成り立つ。
Ｉｐｄ＝Ｉｐｄｃ
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ−（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖｉ−Ｖｉｎ）
＝Ｖｉｎ−（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｉｐｄ×Ｒ１）
＝Ｖｉｎ−Ｒ２×Ｉｐｄ

モニタ用受光素子ＰＤの出力電流が大きい場合、オペアンプ３１から低ローレベルの電圧が出力され、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５がオフし、高レベルのＴＸ−ＳＤ信号が出力される。

一方、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流が小さい場合、オペアンプ３１から論理ハイレベルの電圧が出力され、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５がオンし、論理ローレベルのＴＸ−ＳＤ信号が出力される。

なお、オペアンプ３１に供給される電流Ｉｐｄｃを、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流Ｉｐｄと等しくする必要がない場合には、抵抗３２，３３は異なる抵抗値に設定してもよい。

図４に示す構成では、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の経路に対する受光電圧生成回路７６および判定回路７７の容量成分が小さくなることから、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域をほとんど落とさないＴＸ−ＳＤ信号の生成回路、すなわち光送信モニタ回路５２を実現することができる。

ただし、抵抗３４の抵抗値Ｒ２を大きく設定した場合には、オペアンプ３１の増倍率が大きくなり、オペアンプ３１の動作範囲を超えてしまう場合がある。この場合、オペアンプ３１によるモニタ用受光素子ＰＤの出力電流のコピーが正しく行われなくなる、すなわちＩｐｄ≠Ｉｐｄｃとなる。このとき、Ｉｐｄｃ＝Ｖｉ／（Ｒ１＋Ｒ２）となり、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流がＶｉ依存性を持ってしまう。たとえば、外乱によってＡＰＣ制御回路７２の出力電圧Ｖｉが変動すると、ＡＰＣ制御回路７２による発光素子ＬＤの制御が正しく動作しなくなる可能性がある。

図５は、本発明の実施の形態に係る宅側装置の光通信モジュールにおける受光電圧生成回路および判定回路の詳細構成の一例を示す図である。

図５を参照して、受光電圧生成回路７６は、カレントミラー回路９３と、抵抗９４とを含む。カレントミラー回路９３は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ９１，９２を含む。判定回路７７は、コンパレータ９５と、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９６とを含む。抵抗９７は、宅側装置２０２において、たとえば光通信モジュール２１の外部に設けられる。

ＰチャネルＭＯＳトランジスタ９１は、ＡＰＣ制御回路７２と電気的に接続されたソースと、抵抗９４の第１端およびコンパレータ９５の反転入力端子と電気的に接続されたドレインと、モニタ用受光素子ＰＤのカソードと電気的に接続されたゲートとを有する。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ９２は、ＡＰＣ制御回路７２と電気的に接続されたソースと、モニタ用受光素子ＰＤのカソードと電気的に接続されたドレインと、自己のドレインおよびＰチャネルＭＯＳトランジスタ９１のゲートと電気的に接続されたゲートとを有する。抵抗９４の第２端が接地ノードと電気的に接続されている。コンパレータ９５の非反転入力端子には、参照電圧Ｖｒｅｆが供給される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９６は、コンパレータ９５の出力端子と電気的に接続されたゲートと、抵抗９７の第１端と電気的に接続されたドレインと、接地ノードと電気的に接続されたソースとを有する。抵抗９７の第２端は、固定電圧である電源電圧Ｖｃｃ３の供給される固定電圧ノードと電気的に接続されている。ＴＸ−ＳＤ信号は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９６のドレインおよび抵抗９７の第１端の接続ノードから出力される。

カレントミラー回路９３は、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流に対応する電流を生成する。

受光電圧生成回路７６は、カレントミラー回路９３によって生成された電流に基づいて受光電圧を生成する。

コンパレータ９５は、受光電圧生成回路７６によって生成された受光電圧と参照電圧Ｖｒｅｆとを比較する。

具体的には、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流をＩｐｄとし、カレントミラー回路９３から抵抗９４およびコンパレータ９５に供給されるミラー電流をＩｐｄｃとすると、カレントミラー回路９３のミラー比が１：１の場合、Ｉｐｄ＝Ｉｐｄｃとなる。

モニタ用受光素子ＰＤの出力電流が大きい場合、コンパレータ９５から論理ローレベルの電圧が出力され、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９６がオフし、論理ハイレベルのＴＸ−ＳＤ信号が出力される。

一方、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流が小さい場合、コンパレータ９５から論理ハイレベルの電圧が出力され、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９６がオンし、論理ローレベルのＴＸ−ＳＤ信号が出力される。

なお、カレントミラー回路９３のミラー比は１：１でなくてもよい。しかしながら、ミラー電流が小さすぎるとコンパレータ９５における判定が困難となり、また、ミラー電流が大きすぎると消費電力が大きくなることから、カレントミラー回路９３におけるミラー比は１：１であることが好ましい。

図５に示す構成では、図４に示す構成と比べて、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流を、抵抗値等の回路パラメータに対して依存性を有することなく一定に保つことができる。

ただし、カレントミラー回路９３におけるＰチャネルＭＯＳトランジスタ９１，９２の寄生容量により、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域がある程度制限される。また、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小に関わらず一律に、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ９２におけるゲート−ソース間電圧分、モニタ用受光素子ＰＤに印加されるバイアス電圧が降下する。このため、使用するモニタ用受光素子ＰＤに必要なバイアス電圧が大きい場合には、モニタ用受光素子ＰＤに十分なバイアス電圧が印加されず、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域が制限される可能性がある。

図６は、本発明の実施の形態に係る宅側装置の光通信モジュールにおける受光電圧生成回路および判定回路の詳細構成の一例を示す図である。

図６を参照して、受光電圧生成回路７６は、ＡＰＣ制御回路７２と、モニタ用受光素子ＰＤおよび判定回路７７との間に接続され、ＡＰＣ制御回路７２の出力電圧からモニタ用受光素子ＰＤの出力電流に基づく受光電圧を生成する。

モニタ用受光素子ＰＤは、受光電圧生成回路７６によって生成された受光電圧をバイアス電圧として受ける。

コンパレータ１３は、受光電圧生成回路７６によって生成された受光電圧と参照電圧Ｖｒｅｆとを比較する。

受光電圧生成回路７６は、抵抗１１と、ダイオード１２とを含む。判定回路７７は、コンパレータ１３と、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ１４とを含む。抵抗１５は、宅側装置２０２において、たとえば光通信モジュール２１の外部に設けられる。

抵抗１１およびダイオード１２の各々は、ＡＰＣ制御回路７２と電気的に接続された第１端と、モニタ用受光素子ＰＤのカソードおよびコンパレータ１３の非反転入力端子と電気的に接続された第２端とを有し、互いに並列接続されている。コンパレータ１３の反転入力端子には、参照電圧Ｖｒｅｆが供給される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ１４は、コンパレータ１３の出力端子と電気的に接続されたゲートと、抵抗１５の第１端と電気的に接続されたドレインと、接地ノードと電気的に接続されたソースとを有する。抵抗１５の第２端は、固定電圧である電源電圧Ｖｃｃ３の供給される固定電圧ノードと電気的に接続されている。ＴＸ−ＳＤ信号は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ１４のドレインおよび抵抗１５の第１端の接続ノードから出力される。

ダイオード１２は、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流が一定値以上となった場合に、抵抗１１による電圧降下を制限するために設けられている。

具体的には、抵抗１１の抵抗値をＲとし、ダイオード１２の順方向電圧をＶｄｉｏｄｅとし、ＡＰＣ制御回路７２の出力電圧をＶｉとし、コンパレータ１３の入力電圧をＶｉｎとし、コンパレータ１３の出力電圧をＶｏｕｔとし、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流をＩｐｄとすると、以下の式で表される関係が成り立つ。Ｖｄｉｏｄｅは、たとえば０．７Ｖである。
Ｉｐｄ×Ｒ＞Ｖｄｉｏｄｅの場合、Ｖｐｄ≒Ｖｉ−Ｖｄｉｏｄｅ
Ｉｐｄ×Ｒ＜Ｖｄｉｏｄｅの場合、Ｖｐｄ≒Ｖｉ−Ｉｐｄ×Ｒ

図６に示す構成では、図４に示す構成と比べて、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流を、抵抗値等の回路パラメータに対して依存性を有することなく一定に保つことができる。

また、コンパレータを用いる構成により、オペアンプを用いる図４に示す構成と比べて、さらに、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の経路に対する受光電圧生成回路７６の容量成分が小さくなることから、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域低下をさらに抑制することができる。

また、図５に示す構成では、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小に関わらず一律に、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ９２におけるゲート−ソース間電圧分、モニタ用受光素子ＰＤに印加されるバイアス電圧が降下する。

これに対して、図６に示す構成では、受光電圧生成回路７６は、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小による受光電圧の変動範囲を制限するための制限回路を含む。

すなわち、発光素子ＬＤがオンしたときの出力電流Ｉｐｄが比較的小さいモニタ用受光素子ＰＤを使用する場合、ダイオード１２に並列に接続された抵抗１１を通してモニタ用受光素子ＰＤの出力電流が流れることから、モニタ用受光素子ＰＤに印加されるバイアス電圧の降下を抑制することができる。

また、発光素子ＬＤがオンしたときの出力電流Ｉｐｄが比較的大きいモニタ用受光素子ＰＤを使用する場合、ダイオード１２を通してモニタ用受光素子ＰＤの出力電流が流れることから、モニタ用受光素子ＰＤに印加されるバイアス電圧の降下を一定のＶｄｉｏｄｅに制限することができる。

このように、モニタ用受光素子ＰＤに印加されるバイアス電圧の降下を抑制または制限する構成により、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域の低下を防ぎ、一定の範囲に保つことができる。

ここで、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流は、後方光の強度検知結果によるものであるから、製造ばらつきが大きく、たとえば、１００ｕＡ〜１０００ｕＡの１０倍のばらつきが発生する。

図６に示す構成では、ＴＯＳＡにおけるモニタ用受光素子ＰＤの出力電流の個体差が大きい場合でも、ＴＸ−ＳＤ機能における送信光信号の出力判定の容易化を図ることができる。具体的には、上記制限回路すなわち抵抗１１およびダイオード１２が、モニタ用受光素子ＰＤに印加されるバイアス電圧の降下を抑制または制限する構成により、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流のばらつきの影響を、１０倍未満に抑えることができる。すなわち、コンパレータ１３の入力電圧のばらつきを抑えることにより、図６に示す参照電圧Ｖｒｅｆの設定マージンを大きくすることができる。

また、図４および図６に示す構成では、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小に応じて発光素子ＬＤの動作を制御するＡＰＣ制御回路７２の制御回路から受光電圧生成回路７６へオフセット電流が流れる。

すなわち、当該制御回路におけるトランジスタに常にオン電流が流れることから、回路の応答性が向上し、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域を向上させることができる。

図７は、本発明の実施の形態に係る宅側装置におけるＴＸ−ＳＤ信号を用いた状態判断の一例を示す図である。

図７を参照して、宅側装置２０２における制御部２９は、発光素子ＬＤを制御するための制御信号たとえばバーストディスエーブル信号を光通信モジュール２１へ出力する。そして、制御部２９は、制御信号の内容および判定回路７７から受けたＴＸ−ＳＤ信号に基づいて、光通信モジュール２１に関する異常を検知する。

より詳細には、制御部２９は、バースト光信号の送信期間においてバーストディスエーブル信号を非活性化させ、バースト光信号の送信停止期間においてバーストディスエーブル信号を活性化させる。また、制御部２９は、宅側装置２０２を起床させる期間においてバーストディスエーブル信号を非活性化させ、宅側装置２０２をスリープさせる期間においてバーストディスエーブル信号を活性化させる。

制御部２９は、バーストディスエーブル信号を非活性化している状態において光通信モジュール２１から受けたＴＸ−ＳＤ信号が送信光信号のオンを示す場合、またはバーストディスエーブル信号を活性化している状態において光通信モジュール２１から受けたＴＸ−ＳＤ信号が送信光信号のオフを示す場合には、正常な状態であると判断する。

一方、制御部２９は、バーストディスエーブル信号を活性化している状態において光通信モジュール２１から受けたＴＸ−ＳＤ信号が送信光信号のオンを示す場合には、発光素子ＬＤが常時発光しており、異常な状態であると判断する。

また、バーストディスエーブル信号を非活性化している状態において光通信モジュール２１から受けたＴＸ−ＳＤ信号が送信光信号のオフを示す場合には、発光素子ＬＤが発光すべきであるにも関わらず不発光であり、異常な状態であると判断する。

図８は、本発明の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて要求されるＴＸ−ＳＤ信号の応答特性の一例を示す図である。

１０Ｇ−ＥＰＯＮでは、ＧＥ−ＰＯＮと比べて、回線速度の高速化によって各宅側装置からのバースト光信号の送信時間が短くなり、局側装置に接続可能な宅側装置の数が多くなることから、各宅側装置からのバースト光信号の間隔を短くし、ＰＯＮシステムのスループットを向上させる必要がある。このため、要求されるＴＸ−ＳＤ信号の応答時間も短くなる。

具体的には、図８を参照して、たとえばＩＥＥＥ８０２．３ａｖ（登録商標）−２００９では、宅側装置２０２から送信される上り光信号のタイミングについて、以下のように規定されている。すなわち、同期パターンの長さＴｓｙｎｃが１．２ｕｓ（マイクロ秒）であり、データすなわちペイロードの長さＴｄａｔａが最小２０８ｎｓ（ナノ秒）であり、バーストの終了を示すＥＯＢ（End of Burst）の長さＴｅｂが２０ｎｓであり、発光回路７５の立ち上がり時間Ｔｏｎが５１２ｎｓ以下であり、発光回路７５の立ち下がり時間Ｔｏｆｆが５１２ｎｓ以下である。なお、Ｔｄａｔａの最大値は１．０５ｍｓ（ミリ秒）である。また、Ｔｓｙｎｃは、セトリングタイムの８００ｎｓと、局側装置２０１におけるロック時間の４００ｎｓとを含む。

また、バーストディスエーブル信号が非活性化されてから発光素子ＬＤが光を出力するまでの遅延時間は、たとえば２ｎｓ程度である。

したがって、発光素子ＬＤの送信する光信号のビットレートが１０ギガビット／秒以上である場合、ＴＸ−ＳＤ信号の応答速度、すなわち発光素子ＬＤの光出力に対するＴＸ−ＳＤ信号の応答時間は、上記遅延時間を考慮しない場合、１９４０ｎｓ以下となる。図８は、上記遅延時間を考慮して、ＴＸ−ＳＤ信号の応答時間が１９４２ｎｓ以下である場合を示している。

たとえば、図５および図６に示す構成では、コンパレータを用いてＴＸ−ＳＤ信号の応答速度を高める等により、ＴＸ−ＳＤ信号の応答時間を１９４０ｎｓ以下とすることができる。

また、図４に示す構成では、オペアンプ３１のゲインが所定値以上の状態において、オペアンプ３１の出力は、論理ローレベルから論理ハイレベルへの遷移における応答時間が長い一方で、論理ハイレベルから論理ローレベルへの遷移における応答時間が短い。

そして、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５により構成されるオープンドレイン出力は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５がオフである論理ハイレベルからＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５がオンである論理ローレベルへの遷移における応答時間が長い一方で、論理ローレベルから論理ハイレベルへの遷移における応答時間が短い。

これにより、時間的にバランスの良い応答が可能となり、ＴＸ−ＳＤ信号の応答速度を高め、ＴＸ−ＳＤ信号の応答時間を１９４０ｎｓ以下とすることができる。

また、図４〜図６に示す構成では、ＴＸ−ＳＤ信号の出力回路としてＮチャネルＭＯＳトランジスタのオープンドレイン出力を用いる構成により、後段回路との接続において、電圧選択等の柔軟性を高めることができる。

なお、図４〜図６に示す構成におけるトランジスタは、ＭＯＳトランジスタに限らず、バイポーラトランジスタ等、他の種類のトランジスタであってもよい。

ところで、特許文献１に記載の構成では、モニタ用フォトダイオードのカソード端子と、レーザダイオードのアノード端子とがトランジスタを介して接続されている。たとえば１０Ｇｂｐｓの広帯域が要求される通信においてレーザダイオードを動作させる場合、上記のようにモニタ用フォトダイオードとレーザダイオードとが接続されていると、モニタ用フォトダイオードがレーザダイオードに対する寄生容量となり、送信光信号の周波数帯域が狭くなる可能性がある。

また、前述のように、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、たとえば、ＡＰＣ制御回路７２において、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流値を基準値と比較し、比較結果に基づいて発光素子ＬＤを制御することにより、送信光信号のパワーを一定に保つためのフィードバックＡＰＣ（Automatic Power Control）を行なう。このため、光通信モジュール２１にＴＸ−ＳＤ機能を実現するための光送信モニタ回路を実装する場合には、フィードバックＡＰＣ用の回路と互いに影響しないように、光送信モニタ回路を設計する必要がある。

これに対して、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、発光素子ＬＤは、固定電圧たとえば電源電圧Ｖｃｃ２が供給される電源ノードに電気的に接続され、光信号を送信する。モニタ用受光素子ＰＤは、固定電圧たとえば接地電圧が供給され、上記電源ノードと電気的に分離された接地ノードに電気的に接続され、発光素子ＬＤから受けた光の強度に応じた電流を出力する。ＡＰＣ制御回路７２は、モニタ用受光素子ＰＤにバイアス電圧を印加する。そして、判定回路７７は、ＡＰＣ制御回路７２およびモニタ用受光素子ＰＤ間のノードに電気的に接続され、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小を判定し、判定結果を示す判定信号すなわちＴＸ−ＳＤ信号を出力する。

このような構成により、光送信モニタ回路を設けても、モニタ用受光素子ＰＤと発光素子ＬＤとを電気的に分離することができるため、モニタ用受光素子ＰＤが発光素子ＬＤに対する寄生容量となることを防ぐことができる。これにより、送信光信号の周波数帯域を向上させることができるため、１０Ｇｂｐｓ等の広帯域が要求される通信において、より好ましい条件で発光素子ＬＤを動作させることができる。

したがって、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、送信光信号の状態を適切にモニタするとともに、光信号を送信するための発光素子を良好に動作させることができる。

また、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、受光電圧生成回路７６は、ＡＰＣ制御回路７２と、モニタ用受光素子ＰＤおよび判定回路７７との間に接続され、ＡＰＣ制御回路７２の出力電圧からモニタ用受光素子ＰＤの出力電流に基づく受光電圧を生成する。モニタ用受光素子ＰＤは、受光電圧生成回路７６によって生成された受光電圧をバイアス電圧として受ける。判定回路７７は、受光電圧生成回路７６によって生成された受光電圧を用いてモニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小を判定する。そして、受光電圧生成回路７６は、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小による受光電圧の変動範囲を制限するための制限回路を含む。

このような構成により、受光電圧に対するモニタ用受光素子ＰＤの出力電流のばらつきの影響を抑えることができる。すなわち、判定回路が用いる受光電圧のばらつきを抑えることにより、たとえば受光電圧と比較するための参照電圧の設定が容易となり、また、受光電圧の判定精度を高めることが可能となる。

また、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、抵抗１１およびダイオード１２は、各々が、ＡＰＣ制御回路７２と電気的に接続された第１端と、モニタ用受光素子ＰＤおよび判定回路７７と電気的に接続された第２端とを有し、互いに並列接続されている。

このような構成により、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流を、光送信モニタ回路に対して依存性を有することなく、一定値に保つことができる。

また、発光素子ＬＤがオンしたときの出力電流値が比較的小さいモニタ用受光素子ＰＤを使用する場合、ダイオード１２に並列に接続された抵抗１１を通してモニタ用受光素子ＰＤの出力電流が流れることから、モニタ用受光素子ＰＤに印加されるバイアス電圧の降下を抑制することができる。

また、発光素子ＬＤがオンしたときの出力電流値が比較的大きいモニタ用受光素子ＰＤを使用する場合、ダイオード１２を通してモニタ用受光素子ＰＤの出力電流が流れることから、モニタ用受光素子ＰＤに印加されるバイアス電圧の降下をダイオードの順方向電圧に制限することができる。

このように、モニタ用受光素子ＰＤに印加されるバイアス電圧の降下を抑制または制限することにより、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域の低下を防ぎ、一定の範囲に保つことができる。

また、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の経路に対する受光電圧生成回路７６の容量成分が小さくなることから、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域をほとんど落とさずに、光送信モニタ回路を実現することができる。

また、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、受光電圧生成回路７６において、カレントミラー回路９３は、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流に対応する電流を生成する。そして、受光電圧生成回路７６は、カレントミラー回路９３によって生成された電流に基づいて受光電圧を生成する。

このような構成により、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流を、光送信モニタ回路に対して依存性を有することなく、一定値に保つことができる。

また、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、判定回路７７は、受光電圧生成回路７６によって生成された受光電圧と参照電圧とを比較するためのコンパレータ１３または９５を含む。

このような構成により、たとえばオペアンプを用いる構成と比べて、ＴＸ−ＳＤ信号の応答速度を高めることができる。

また、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、受光電圧生成回路７６および判定回路７７において、抵抗３３は、ＡＰＣ制御回路７２と電気的に接続された第１端と、モニタ用受光素子ＰＤと電気的に接続された第２端とを有する。抵抗３２は、抵抗３３の第１端と電気的に接続された第１端と、第２端とを有する。オペアンプ３１は、抵抗３３の第２端と電気的に接続された非反転入力端子と、抵抗３２の第２端と電気的に接続された反転入力端子と、出力端子とを有する。抵抗３４は、オペアンプ３１の反転入力端子と電気的に接続された第１端と、オペアンプ３１の出力端子と電気的に接続された第２端とを有する。

このような構成により、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の経路に対する受光電圧生成回路７６および判定回路７７の容量成分が小さくなることから、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域をほとんど落とさずに、光送信モニタ回路を実現することができる。

また、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、受光電圧生成回路７６および判定回路７７において、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５は、オペアンプ３１の出力を受けるゲートと、第１の固定電圧である電源電圧Ｖｃｃ３の供給されるノードと抵抗を介して接続されたドレインと、第２の固定電圧である接地電圧の供給されるノードと電気的に接続されたソースとを有する。ＴＸ−ＳＤ信号は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３５のドレインから出力される。

このように、オペアンプの出力およびトランジスタのオープン出力を組み合わせる構成により、時間的にバランスの良い応答が可能となり、ＴＸ−ＳＤ信号の応答速度を高めることが可能となる。

また、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、ＡＰＣ制御回路７２は、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の大小に応じて発光素子ＬＤの動作を制御するための制御回路を含む。そして、当該制御回路から受光電圧生成回路７６へオフセット電流が流れる。

このような構成により、当該制御回路におけるトランジスタに常にオン電流が流れることから、回路の応答性が向上し、モニタ用受光素子ＰＤの出力電流の帯域を向上させることができる。

また、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールは、局側装置２０１と光信号を送受信するための宅側装置２０２に対して脱着可能である。

このような構成により、光通信モジュールの常時発光故障あるいは不発光異常を適切に検知して光通信モジュールを速やかに交換することができるため、宅側装置の保守性を向上させることができる。

また、本発明の実施の形態に係る宅側装置では、制御部２９は、発光素子ＬＤを制御するための制御信号たとえばバーストディスエーブル信号を光通信モジュール２１へ出力し、制御信号の内容および判定回路７７から受けたＴＸ−ＳＤ信号に基づいて、光通信モジュール２１に関する異常を検知する。

このような構成により、発光素子ＬＤの常時発光および不発光等の光通信モジュール２１に関する異常を適切に検知することができる。

なお、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールでは、フィードバックＡＰＣを行なう構成であるとしたが、これに限定するものではない。フィードバックＡＰＣを行なわず、ＴＸ−ＳＤ機能を実装する構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る宅側装置では、ＡＰＣ制御回路７２、受光電圧生成回路７６および判定回路７７が光通信モジュール２１の内部に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。ＡＰＣ制御回路７２、受光電圧生成回路７６および判定回路７７が光通信モジュール２１の外部に設けられる構成であってもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１，１５，３２〜３４，３６，９４，９７ 抵抗
１２ ダイオード
１３ コンパレータ
１４，３５，９６ ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
２１ 光通信モジュール
２２ ＰＯＮ受信処理部
２３ バッファメモリ
２４ ＵＮ送信処理部
２５ ＵＮＩポート
２６ ＵＮ受信処理部
２７ バッファメモリ
２８ ＰＯＮ送信処理部
２９ 制御部
３１ オペアンプ
５１ 駆動回路
５２ 光送信モニタ回路
６１ プリバッファ回路
６２ イコライザ回路
６３ 出力バッファ回路（変調電流供給回路）
６４〜６６ 電源
６７ タイミング回路
６８ バイアス電流供給回路
６９ マスタＩ／Ｆ（インタフェース）
７０ ＣＰＵ
７１ スレイブＩ／Ｆ
７２ ＡＰＣ制御回路（バイアス電圧印加回路）
７３ 記憶部
７５ 発光回路
７６ 受光電圧生成回路
７７ 判定回路
７８，７９ インダクタ
９１，９２ ＰチャネルＭＯＳトランジスタ
９３ カレントミラー回路
９５ コンパレータ
２０１ 局側装置
２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ，２０２Ｄ 宅側装置
３０１ ＰＯＮシステム
Ｃ１，Ｃ２ キャパシタ
ＰＤ モニタ用受光素子
Ｒ１１ 終端抵抗
ＬＤ 発光素子
ＳＰ１，ＳＰ２ スプリッタ
ＯＰＴＦ 光ファイバ

Claims (7)

1. 固定電圧が供給される第１の固定電圧ノードに電気的に接続され、光信号を送信するための発光素子と、
   固定電圧が供給され、前記第１の固定電圧ノードと電気的に分離された第２の固定電圧ノードに電気的に接続され、前記発光素子から受けた光の強度に応じた電流を出力するためのモニタ用受光素子と、
   前記モニタ用受光素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路と、
   前記バイアス電圧印加回路および前記モニタ用受光素子間のノードに電気的に接続され、前記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、判定結果を示す判定信号を出力するための判定回路と、
   前記バイアス電圧印加回路と、前記モニタ用受光素子および前記判定回路との間に接続され、前記バイアス電圧印加回路の出力電圧から前記モニタ用受光素子の出力電流に基づく受光電圧を生成するための受光電圧生成回路とを備え、
   前記モニタ用受光素子は、前記受光電圧生成回路によって生成された前記受光電圧をバイアス電圧として受け、
   前記判定回路は、前記受光電圧生成回路によって生成された前記受光電圧を用いて前記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、
   前記受光電圧生成回路は、
   前記出力電流の大小による前記受光電圧の変動範囲を制限するための制限回路を含む、光通信モジュール。
2. 前記受光電圧生成回路は、
   各々が、前記バイアス電圧印加回路と電気的に接続された第１端と、前記モニタ用受光素子および前記判定回路と電気的に接続された第２端とを有し、互いに並列接続された抵抗およびダイオードを含む、請求項１に記載の光通信モジュール。
3. 固定電圧が供給される第１の固定電圧ノードに電気的に接続され、光信号を送信するための発光素子と、
   固定電圧が供給され、前記第１の固定電圧ノードと電気的に分離された第２の固定電圧ノードに電気的に接続され、前記発光素子から受けた光の強度に応じた電流を出力するためのモニタ用受光素子と、
   前記モニタ用受光素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路と、
   前記バイアス電圧印加回路および前記モニタ用受光素子間のノードに電気的に接続され、前記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、判定結果を示す判定信号を出力するための判定回路と、
   前記バイアス電圧から前記モニタ用受光素子の出力電流に基づく受光電圧を生成するための受光電圧生成回路とを備え、
   前記判定回路は、前記受光電圧生成回路によって生成された前記受光電圧を用いて前記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、
   前記受光電圧生成回路および前記判定回路は、
   前記バイアス電圧印加回路と電気的に接続された第１端と、前記モニタ用受光素子と電気的に接続された第２端とを有する第１の抵抗と、
   前記第１の抵抗の第１端と電気的に接続された第１端と、第２端とを有する第２の抵抗と、
   前記第１の抵抗の第２端と電気的に接続された非反転入力端子と、前記第２の抵抗の第２端と電気的に接続された反転入力端子と、出力端子とを有するオペアンプと、
   前記オペアンプの反転入力端子と電気的に接続された第１端と、前記オペアンプの出力端子と電気的に接続された第２端とを有する第３の抵抗とを含む、光通信モジュール。
4. 前記受光電圧生成回路および前記判定回路は、さらに、
   前記オペアンプの出力を受ける制御電極と、第１の固定電圧の供給されるノードと抵抗を介して接続された第１導通電極と、第２の固定電圧の供給されるノードと電気的に接続された第２導通電極とを有するトランジスタとを含み、
   前記判定信号は、前記トランジスタの第１導通電極から出力される、請求項３に記載の光通信モジュール。
5. 前記バイアス電圧印加回路は、前記モニタ用受光素子の出力電流の大小に応じて前記発光素子の動作を制御するための制御回路を含み、
   前記制御回路から前記受光電圧生成回路へオフセット電流が流れる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
6. 局側装置と光信号を送受信するための宅側装置であって、
   固定電圧が供給される第１の固定電圧ノードに電気的に接続され、光信号を送信するための発光素子と、
   固定電圧が供給され、前記第１の固定電圧ノードと電気的に分離された第２の固定電圧ノードに電気的に接続され、前記発光素子から受けた光の強度に応じた電流を出力するためのモニタ用受光素子と、
   前記モニタ用受光素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路と、
   前記バイアス電圧印加回路および前記モニタ用受光素子間のノードに電気的に接続され、前記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、判定結果を示す判定信号を出力するための判定回路と、
   前記発光素子および前記モニタ用受光素子を少なくとも含む光通信モジュールを制御するための制御部と、
   前記バイアス電圧印加回路と、前記モニタ用受光素子および前記判定回路との間に接続され、前記バイアス電圧印加回路の出力電圧から前記モニタ用受光素子の出力電流に基づく受光電圧を生成するための受光電圧生成回路とを備え、
   前記モニタ用受光素子は、前記受光電圧生成回路によって生成された前記受光電圧をバイアス電圧として受け、
   前記判定回路は、前記受光電圧生成回路によって生成された前記受光電圧を用いて前記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、
   前記受光電圧生成回路は、
   前記出力電流の大小による前記受光電圧の変動範囲を制限するための制限回路を含み、
   前記制御部は、前記発光素子を制御するための制御信号を前記光通信モジュールへ出力し、前記制御信号の内容および前記判定回路から受けた前記判定信号に基づいて、前記光通信モジュールに関する異常を検知する、宅側装置。
7. 局側装置と光信号を送受信するための宅側装置であって、
   固定電圧が供給される第１の固定電圧ノードに電気的に接続され、光信号を送信するための発光素子と、
   固定電圧が供給され、前記第１の固定電圧ノードと電気的に分離された第２の固定電圧ノードに電気的に接続され、前記発光素子から受けた光の強度に応じた電流を出力するためのモニタ用受光素子と、
   前記モニタ用受光素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路と、
   前記バイアス電圧印加回路および前記モニタ用受光素子間のノードに電気的に接続され、前記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、判定結果を示す判定信号を出力するための判定回路と、
   前記発光素子および前記モニタ用受光素子を少なくとも含む光通信モジュールを制御するための制御部と、
   前記バイアス電圧から前記モニタ用受光素子の出力電流に基づく受光電圧を生成するための受光電圧生成回路とを備え、
   前記判定回路は、前記受光電圧生成回路によって生成された前記受光電圧を用いて前記モニタ用受光素子の出力電流の大小を判定し、
   前記受光電圧生成回路および前記判定回路は、
   前記バイアス電圧印加回路と電気的に接続された第１端と、前記モニタ用受光素子と電気的に接続された第２端とを有する第１の抵抗と、
   前記第１の抵抗の第１端と電気的に接続された第１端と、第２端とを有する第２の抵抗と、
   前記第１の抵抗の第２端と電気的に接続された非反転入力端子と、前記第２の抵抗の第２端と電気的に接続された反転入力端子と、出力端子とを有するオペアンプと、
   前記オペアンプの反転入力端子と電気的に接続された第１端と、前記オペアンプの出力端子と電気的に接続された第２端とを有する第３の抵抗とを含み、
   前記制御部は、前記発光素子を制御するための制御信号を前記光通信モジュールへ出力し、前記制御信号の内容および前記判定回路から受けた前記判定信号に基づいて、前記光通信モジュールに関する異常を検知する、宅側装置。
   
   
   

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