JP6064620B2 - Optical transmitter - Google Patents

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Description

本発明は、電気信号を基に光信号を生成する光送信器に関する。   The present invention relates to an optical transmitter that generates an optical signal based on an electrical signal.

サーバ間通信の伝送容量のボトルネックを解消するために、光伝送網の規格としてIEEE 802.3ba、IEEE 802.3bgが定められている。これらの規格に対応して、光通信モジュールに対しては40Gbpsあるいは100Gbpsへの光伝送容量の拡張が求められている。通信速度が40Gbpsの高品質な光信号を生成するために、光送信モジュールには、光変調器としてEA(ElectronicAbsorption:電界吸収型)光変調器が用いられ、その駆動には光変調器駆動回路が用いられる。さらに、光送信モジュールには制御回路が設けられ、制御回路がホストからの設定情報を受けてモジュール内部の各部の制御を行うと共に、各部の監視を行いホストへアラーム等の各種情報の通知を行う。   IEEE 802.3ba and IEEE 802.3bg are defined as standards for optical transmission networks in order to eliminate bottlenecks in the transmission capacity of communication between servers. In response to these standards, optical communication modules are required to expand optical transmission capacity to 40 Gbps or 100 Gbps. In order to generate a high-quality optical signal with a communication speed of 40 Gbps, an EA (Electronic Absorption) optical modulator is used as an optical modulator in the optical transmission module, and an optical modulator driving circuit is used for driving the optical modulator. Is used. Further, the optical transmission module is provided with a control circuit. The control circuit receives setting information from the host and controls each part in the module, monitors each part and notifies the host of various information such as an alarm. .

光変調器駆動回路としては、例えば、下記特許文献1に光信号の波形のクロスポイントを調整するクロスポイント調整機能を有する回路が開示されている。また、下記特許文献2には、半導体レーザ駆動回路から出力される駆動信号におけるクロスポイントを調整可能な回路が開示されている。   As an optical modulator driving circuit, for example, Patent Document 1 below discloses a circuit having a cross point adjustment function for adjusting a cross point of a waveform of an optical signal. Patent Document 2 below discloses a circuit capable of adjusting a cross point in a drive signal output from a semiconductor laser drive circuit.

特開2000−59317号公報JP 2000-59317 A 特開2004−312396号公報JP 2004-31396 A 特開2001−257645号公報JP 2001-257645 A 特開2003−348021号公報JP 2003-348021 A

上述したような従来の光送信モジュールにおいては、ホスト装置から与えられる電気信号や参照クロック等が予め設定された周波数と異なっていたり十分な振幅を有さない場合は、光伝送網側に異常なランダムノイズが送信されてしまうのを防止するために、多重化電気信号の出力をオフする制御が実行される。このような出力オフ機能、及び上記特許文献1,2に記載されたようなクロスポイント調整機能を有する光送信モジュールにおいては、多重化電気信号出力がオフされた場合に、オン時の状態よりも異常に高い光パワーが出力(過発光)される場合があった。   In the conventional optical transmission module as described above, if the electrical signal or the reference clock given from the host device is different from the preset frequency or does not have sufficient amplitude, there is an abnormality on the optical transmission network side. In order to prevent random noise from being transmitted, control is performed to turn off the output of the multiplexed electrical signal. In the optical transmission module having such an output off function and the cross point adjustment function as described in Patent Documents 1 and 2 above, when the multiplexed electrical signal output is turned off, it is more than the on state. In some cases, abnormally high optical power was output (excessive light emission).

このような問題を解決するための方策としては、上記特許文献3記載のように光出力強度を基にフィードバック制御を行う方法や、上記特許文献4記載のように直接変調レーザダイオード素子を用いた光送信器で外部に光出力強度を調整するデバイスを設けて過発光を防止する方法が知られている。しかしながら、いずれの方策もEA光変調器の駆動に適用するには回路構成が複雑になり経済的でないという問題があった。   As a measure for solving such a problem, a method of performing feedback control based on the light output intensity as described in Patent Document 3 described above, or a directly modulated laser diode element as described in Patent Document 4 described above is used. There is known a method for preventing excessive light emission by providing an external device for adjusting the light output intensity with an optical transmitter. However, in order to apply any of these measures to driving the EA optical modulator, there is a problem that the circuit configuration becomes complicated and is not economical.

そこで、本発明の目的は、上記の事項を鑑みてなされたものであり、簡易な回路構成で外部から与えられるクロック信号が異常な場合の過発光を防止することが可能な光送信器を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above matters, and provides an optical transmitter capable of preventing over-light emission when a clock signal applied from the outside is abnormal with a simple circuit configuration. It is to be.

上記課題を解決するため、本発明に係る光送信器は、参照クロックが入力されて、該参照クロックのジッタ成分を除去する第1の位相同期回路と、第1の位相同期回路の出力を受けて、該出力と同期する逓倍クロックを生成して出力するとともに、該出力の周波数が所定範囲から外れて異常な場合にアラーム信号を出力する第2の位相同期回路と、逓倍クロックと、外部からの電気信号とを受けて、電気信号を基に変調された光信号を出力する光送信回路と、を備える。   In order to solve the above-described problems, an optical transmitter according to the present invention receives a reference clock and receives a first phase synchronization circuit for removing a jitter component of the reference clock and an output of the first phase synchronization circuit. Generating and outputting a multiplied clock synchronized with the output, and outputting an alarm signal when the frequency of the output is out of the predetermined range and abnormal, a multiplied clock, and an external And an optical transmission circuit that outputs an optical signal modulated based on the electrical signal.

本発明の光送信器によれば、参照クロックのジッタ成分が第1の位相同期回路によって除去された後に、第2の位相同期回路により、その参照クロックに同期した逓倍クロックの生成、及び参照クロックの周波数の異常検出が行われ、光送信回路により第2の位相同期回路から出力された逓倍クロック及び電気信号を基に光信号が出力される。これにより、参照クロックの周波数の異常検出がジッタ除去のために遅延するということが無くなり、この異常検出に応じて光出力を停止するように制御することで、簡易な回路構成でクロック信号が異常な場合の過発光を防止することができる。   According to the optical transmitter of the present invention, after the jitter component of the reference clock is removed by the first phase synchronization circuit, the second phase synchronization circuit generates the multiplied clock synchronized with the reference clock, and the reference clock Is detected, and an optical signal is output based on the multiplied clock and the electrical signal output from the second phase synchronization circuit by the optical transmission circuit. This eliminates the delay in detecting the frequency of the reference clock in order to eliminate jitter. By controlling the optical output to stop in response to this error detection, the clock signal can be detected with a simple circuit configuration. In such a case, excessive light emission can be prevented.

第1の位相同期回路のジッタ通過帯域は、第2の位相同期回路のジッタ通過帯域よりも狭い、ことが好適である。かかる構成を採れば、簡易な回路構成によって、クロックのジッタ除去処理と、迅速なクロックの異常検出処理とを両立させることができる。   The jitter pass band of the first phase locked loop is preferably narrower than the jitter pass band of the second phase locked loop. With this configuration, it is possible to achieve both clock jitter removal processing and rapid clock abnormality detection processing with a simple circuit configuration.

また、第2の位相同期回路のアラーム信号の出力応答時間は、該第2の位相同期回路のジッタ通過帯域の広帯域化に応じて短縮化されるように設定される、ことも好適である。この場合、クロックの異常検出処理の処理時間を適正化して過発光を確実に防止することができる。   It is also preferable that the output response time of the alarm signal of the second phase synchronization circuit is set to be shortened according to the widening of the jitter pass band of the second phase synchronization circuit. In this case, over-light emission can be reliably prevented by optimizing the processing time of the clock abnormality detection processing.

またさらに、光送信回路は、光信号の遮断を制御するための制御端子を有し、アラーム信号を制御端子に受けた際に光信号を遮断する、ことも好適である。こうすれば、クロックの異常検出に応じて光出力を確実に停止することができる。   Furthermore, it is also preferable that the optical transmission circuit has a control terminal for controlling the interruption of the optical signal, and interrupts the optical signal when an alarm signal is received by the control terminal. In this way, the optical output can be reliably stopped in response to the detection of the clock abnormality.

本発明によれば、簡易な回路構成で外部から与えられるクロック信号が異常な場合の過発光を防止することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent excessive light emission when a clock signal supplied from the outside is abnormal with a simple circuit configuration.

実施形態に係る光送信器の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the optical transmitter which concerns on embodiment. 図1の光送信器の制御部の接続構成を詳細に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating in detail a connection configuration of a control unit of the optical transmitter in FIG. 1. 図1の光送信部5の詳細構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of the optical transmission part 5 of FIG. 一般的なEA光変調器の入力電圧と光出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the input voltage and optical output of a common EA optical modulator. 図1の制御部7による制御動作の手順を示すフローチャートであるである。It is a flowchart which shows the procedure of the control operation | movement by the control part 7 of FIG. 図3の光送信部5におけるEA光変調器5bと光変調器駆動回路5cの接続構成を示す図である。It is a figure which shows the connection structure of the EA optical modulator 5b and the optical modulator drive circuit 5c in the optical transmission part 5 of FIG. (a)は、多重化電気信号のオン時の吸い込み電流Ioutと印加電圧Veaの波形を示す図、(b)は、多重化電気信号のオフ時の吸い込み電流Ioutと印加電圧Veaの波形を示す図である。(A) is a diagram showing the waveforms of the sink current Iout and applied voltage Vea when the multiplexed electrical signal is on, and (b) is the waveform of the sink current Iout and applied voltage Vea when the multiplexed electrical signal is off. FIG. 多重化信号オン時とオフ時のEA光変調器に対する印加電圧の直流成分Veadcを算出例を示す図表である。It is a graph which shows the example of calculation of the direct current component Veadc of the applied voltage with respect to the EA optical modulator at the time of multiplexing signal ON and OFF. 本発明の比較例にかかる光送信器の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the optical transmitter concerning the comparative example of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態に係る光送受信モジュール1は、外部装置であるホスト装置から入力される電気信号を受けて、この電気信号に応じて光信号を出力する光送信器を含む装置である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, if possible, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The optical transceiver module 1 according to the present embodiment is an apparatus including an optical transmitter that receives an electrical signal input from a host device that is an external device and outputs an optical signal in accordance with the electrical signal.

光送受信モジュール1の構成を、図1及び図2を参照して説明する。これらの図に示すように、光送受信モジュール1は、外部のホスト装置から参照クロック信号とそれに同期した例えば伝送速度が10Gbpsの4対の電気信号とが入力され、それらの電気信号を例えば伝送速度が40Gbpsの電気信号に多重化して出力する多重化部3と、多重化部3から受けた電気信号を基に光信号を生成し光伝送網に向けて出力する光送信部5と、制御部7とを含んで構成されている。   The configuration of the optical transceiver module 1 will be described with reference to FIGS. As shown in these figures, the optical transmission / reception module 1 receives a reference clock signal from an external host device and four pairs of electrical signals having a transmission rate of 10 Gbps, for example. A multiplexing unit 3 that multiplexes and outputs an electrical signal of 40 Gbps, an optical transmission unit 5 that generates an optical signal based on the electrical signal received from the multiplexing unit 3 and outputs the optical signal toward the optical transmission network, and a control unit 7.

多重化部3は、集積回路(IC: Integrated Circuit)によって構成され、位相同期回路3a,3b、フレーム処理部3d、及び多重化処理部3eを主に備える。位相同期回路3aは、外部から所定周波数の参照クロックCLを受けて、参照クロックCLのジッタ成分を除去して参照クロックCLを出力する。この位相同期回路3aは、参照クロックCLのジッタ成分を十分に除去できるように、PLL(位相ロックループ)の帯域幅が1KHz以下に狭帯域化された位相同期回路によって構成されている。さらに、位相同期回路3aは、外部からの参照クロックCLの周波数が所定の周波数から外れて異常な場合には、自走発振を行って所定周波数の参照クロックCLを出力する。位相同期回路3bは、位相同期回路3aから出力された参照クロックCLを受けて、参照クロックCLと同期する逓倍クロックCLを生成して出力する位相同期回路である。この位相同期回路3bは、位相同期回路3aに比較してPLLの帯域幅が数MHz程度以上に広帯域化されている。さらに、この位相同期回路3bは、入力された参照クロックCLの周波数が所定の周波数範囲から外れていた場合、或いは、参照クロックCLの振幅が規定値よりも小さい場合、参照クロックCLの異常を検出し、アラーム信号ALMを出力する。 The multiplexing unit 3 is configured by an integrated circuit (IC) and mainly includes phase synchronization circuits 3a and 3b, a frame processing unit 3d, and a multiplexing processing unit 3e. Phase synchronization circuit 3a receives the reference clock CL 1 of a predetermined frequency from the outside, the jitter components of the reference clock CL 1 is removed to output the reference clock CL 2. The phase synchronization circuit 3a, the jitter component of the reference clock CL 1 to be able to sufficiently removed, the bandwidth of the PLL (phase locked loop) is formed by a narrowed phase synchronizing circuit to 1KHz below. Further, the phase synchronization circuit 3a, when the frequency of the reference clock CL 1 from the outside is abnormal out of a predetermined frequency, and outputs the reference clock CL 2 of a predetermined frequency by performing a free-running oscillation. Phase synchronization circuit 3b receives the reference clock CL 2 output from the phase synchronization circuit 3a, a phase synchronization circuit for generating and outputting a multiplied clock CL 3 to be synchronized with the reference clock CL 2. In the phase synchronization circuit 3b, the bandwidth of the PLL is widened to about several MHz or more compared to the phase synchronization circuit 3a. Further, the phase synchronization circuit 3b, if the frequency of the reference clock CL 2 input is out of a predetermined frequency range, or if the amplitude of the reference clock CL 2 is smaller than the prescribed value, the reference clock CL 2 An abnormality is detected and an alarm signal ALM 1 is output.

多重化部3の位相同期回路3bは、位相同期回路3aから出力された参照クロックCLを受けて、参照クロックの周波数を逓倍して出力する。例えば、位相同期回路3bは、ホスト装置からの電気信号の伝送速度に対応するクロックと、多重化処理部3eによって多重化される電気信号の伝送速度に対応するクロックとを生成して、それぞれ、フレーム処理部3d及び多重化処理部3eに出力する。フレーム処理部3dは、ホスト装置から入力される4対の電気信号D,D,D,Dを受けて、位相同期回路3bによって生成されたクロックを利用してフレーム処理を実行する。フレーム処理により、4対の電気信号に含まれる時系列データが同期して順次多重化処理部3eに出力される。また、フレーム処理部3dは、電気信号D,D,D,Dの周波数或いは振幅の異常な状態を検出した場合には、アラーム信号ALMを生成して出力することも行う。多重化処理部3eは、フレーム処理部3dから4対の時系列データを受けて、位相同期回路3bによって生成されたクロックを利用して多重化処理を実行する。この多重化処理により、4対の時系列データが多重化された電気信号Dが生成されて光送信部5に出力される。 Phase locked loop 3b of the multiplexing unit 3 receives the reference clock CL 2 output from the phase synchronization circuit 3a, and outputs the frequency of the reference clock by multiplying. For example, the phase synchronization circuit 3b generates a clock corresponding to the transmission speed of the electrical signal from the host device and a clock corresponding to the transmission speed of the electrical signal multiplexed by the multiplexing processing unit 3e, respectively. The data is output to the frame processing unit 3d and the multiplexing processing unit 3e. The frame processing unit 3d receives four pairs of electric signals D 1 , D 2 , D 3 , and D 4 input from the host device, and executes frame processing using the clock generated by the phase synchronization circuit 3b. . By the frame processing, the time series data included in the four pairs of electrical signals are sequentially output to the multiplexing processing unit 3e in synchronization. The frame processing section 3d, when the electrical signal D 1, D 2, D 3 , and detects the frequency or abnormal state of the amplitude of the D 4 is carried out also generates and outputs an alarm signal ALM 1. The multiplexing processing unit 3e receives four pairs of time-series data from the frame processing unit 3d, and executes multiplexing processing using the clock generated by the phase synchronization circuit 3b. By this multiplexing processing, an electric signal D 0 in which four pairs of time-series data are multiplexed is generated and output to the optical transmitter 5.

ここで、光送受信モジュール1は、多重化部3から出力されるアラーム信号ALMが制御部7に通知可能なように構成されている。例えば、多重化部3を含むICのハードピン(制御端子)3fを経由して制御部7に通知されるように多重化部3と制御部7とが電気的に接続されていてもよいし、IC内部のレジスタにアラーム信号ALMを基にしたアラーム状態情報を記憶させることによって多重化部3から制御部7に情報が通知されてもよい。本実施形態では、光出力停止の制御の高速化のために、ハードピン3fを経由したアラーム信号ALMの通知のための構成が採用されることが好ましい。すなわち、後述するように、ハードピン3fは制御部7による光信号の遮断の制御のために設けられ、制御部7は、ハードピン3fを介してアラーム信号ALMを受けた際に光信号を遮断するように構成されている。 Here, the optical transceiver module 1 is configured so that the alarm signal ALM 1 output from the multiplexing unit 3 can be notified to the control unit 7. For example, the multiplexing unit 3 and the control unit 7 may be electrically connected so as to be notified to the control unit 7 via the hard pin (control terminal) 3f of the IC including the multiplexing unit 3, Information may be notified from the multiplexing unit 3 to the control unit 7 by storing alarm state information based on the alarm signal ALM 1 in a register in the IC. In the present embodiment, it is preferable to employ a configuration for notifying the alarm signal ALM 1 via the hard pin 3f in order to speed up the control of stopping optical output. That is, as will be described later, hard pin 3f is provided for controlling the interruption of the optical signal by the control unit 7, the control unit 7 blocks the light signal upon receipt of the alarm signal ALM 1 through hard pin 3f It is configured as follows.

光送信部5は、光信号を生成するレーザダイオード素子5aと、光信号を変調するEA光変調器5bと、EA光変調器5bを駆動する光変調器駆動回路5cとを含んで構成されている。光変調器駆動回路5cは、多重化部3から出力される電気信号Dを基にEA光変調器5bに印加する駆動電圧を増減させることにより、レーザダイオード素子5aから外部に送出される光信号を、電気信号Dに含まれるデータを基に変調させる。このような構成の光送信部5においては、レーザダイオード素子5aには、レーザダイオード素子5aにバイアス電流を供給する電流源9aがスイッチ9bを介して接続され、EA光変調器5bには、EA光変調器5bにバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧源9cが接続されている。 The optical transmitter 5 includes a laser diode element 5a that generates an optical signal, an EA optical modulator 5b that modulates the optical signal, and an optical modulator drive circuit 5c that drives the EA optical modulator 5b. Yes. Optical modulator driving circuit 5c, by increasing or decreasing the drive voltage applied to the EA modulator 5b based on an electrical signal D 0 output from the multiplexer 3, the light transmitted from the laser diode element 5a to the outside signal, to modulate the data contained in the electrical signal D 0 based. In the optical transmitter 5 having such a configuration, a current source 9a for supplying a bias current to the laser diode element 5a is connected to the laser diode element 5a via a switch 9b, and the EA optical modulator 5b has an EA A bias voltage source 9c for applying a bias voltage to the optical modulator 5b is connected.

制御部7は、マイクロプロセッサ、DAコンバータ、ADコンバータ等によって構成される演算回路であり、ホスト装置からの各種設定情報を受けて光送受信モジュール1の各部の制御を行うとともに、各部の状態及び外部からの信号の状態の監視を行い、その監視結果に応じてホスト装置に対してアラーム信号等の各種情報の通知を行う。具体的には、制御部7は、電流源9a、スイッチ9b、バイアス電圧源9c、ハードピン3f及び光変調器駆動回路5cと接続されている。制御部7は、電流源9aを制御することによりレーザダイオード素子5aの発光強度を設定するとともに、スイッチ9bを制御してレーザダイオード素子5aを流れる電流のオン/オフを制御することにより、光信号のオン/オフを切り替える。また、制御部7は、バイアス電圧源9cを制御することにより、EA光変調器5bに印加するバイアス電圧を調整する。さらに、制御部7は、光変調器駆動回路5cを制御することにより、光信号のクロスポイントを調整する。   The control unit 7 is an arithmetic circuit including a microprocessor, a DA converter, an AD converter, and the like. The control unit 7 receives various setting information from the host device and controls each unit of the optical transmission / reception module 1. The state of the signal is monitored, and various information such as an alarm signal is notified to the host device according to the monitoring result. Specifically, the control unit 7 is connected to a current source 9a, a switch 9b, a bias voltage source 9c, a hard pin 3f, and an optical modulator driving circuit 5c. The control unit 7 sets the light emission intensity of the laser diode element 5a by controlling the current source 9a, and controls on / off of the current flowing through the laser diode element 5a by controlling the switch 9b. Toggle on / off. The control unit 7 also adjusts the bias voltage applied to the EA optical modulator 5b by controlling the bias voltage source 9c. Further, the control unit 7 adjusts the cross point of the optical signal by controlling the optical modulator driving circuit 5c.

このとき、制御部7は、マイクロプロセッサがデジタル値で各種制御のための制御値を生成し、DAコンバータで制御値をアナログ値に変換して出力する。このため、制御部7での制御処理ではマイクロプロセッサの周期処理の時間分の遅延が発生するので、光信号のオン/オフの制御では高速で光信号をシャットダウンするためのスイッチ9bを設けている。制御部7は、多重化部3からのアラーム信号ALMを受けて参照クロックCL又は電気信号D,D,D,Dの異常の発生/回復を割り込み処理で認識した場合に、直接デジタルポートを介してスイッチ9bを制御することで光信号をオフ/オンする。 At this time, in the control unit 7, the microprocessor generates a control value for various controls with a digital value, converts the control value into an analog value with a DA converter, and outputs the analog value. For this reason, in the control processing in the control unit 7, a delay corresponding to the time of the periodic processing of the microprocessor occurs. Therefore, in the on / off control of the optical signal, a switch 9 b for shutting down the optical signal at high speed is provided. . When the control unit 7 receives the alarm signal ALM 1 from the multiplexing unit 3 and recognizes the occurrence / recovery of the abnormality of the reference clock CL 2 or the electric signals D 1 , D 2 , D 3 , and D 4 by the interrupt processing, The optical signal is turned off / on by directly controlling the switch 9b via the digital port.

図3は、図2の光送信部5の詳細構成を示す回路図である。同図に示すように、光送信部5は、電気信号Dから生成された2つの差動信号Din,DinBを受けて2つの差動出力Dout,DoutBを生成するバッファ回路11と、制御電圧源13からの電圧を受けて2つの差動出力Dout,DoutBのクロスポイントを調整するクロスポイント調整回路15と、バッファ回路11の2つの差動出力を終端する終端抵抗17a,17bと、終端抵抗17a,17bに直列に接続されて2つの差動出力Dout,DoutBの直流成分をカットするキャパシタ19と、2つの差動出力Dout,DoutBに終端抵抗17a,17bを介して接続されるバイアス電圧源9cとを含む。さらに、このバッファ回路11の差動出力Doutには、伝送線21を介してEA光変調器5bが出力され、このEA光変調器5bの両端には、終端抵抗23と直流成分カット用のキャパシタ25とが接続されている。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the optical transmitter 5 of FIG. As shown in the figure, the light transmission unit 5, two differential signal Din is generated from the electrical signals D 0, two differential output Dout undergoing DinB, a buffer circuit 11 which generates a DoutB, control voltage A cross-point adjusting circuit 15 that receives the voltage from the source 13 and adjusts the cross-point of the two differential outputs Dout and DoutB, termination resistors 17a and 17b that terminate the two differential outputs of the buffer circuit 11, and termination resistors A capacitor 19 connected in series to 17a and 17b to cut the DC component of the two differential outputs Dout and DoutB, and a bias voltage source connected to the two differential outputs Dout and DoutB via termination resistors 17a and 17b 9c. Further, the EA optical modulator 5b is output to the differential output Dout of the buffer circuit 11 through the transmission line 21, and a terminal resistor 23 and a DC component cutting capacitor are connected to both ends of the EA optical modulator 5b. 25 is connected.

図4には、一般的なEA光変調器の入力電圧と光出力との関係を示している。このように、EA光変調器においては、入力電圧と変調光出力との関係が非線形であり、光出力のクロスポイントを調整するためには、入力電圧のクロスポイントを調整する必要がある。そこで、上記構成の光送信部5においては、制御部7の制御により制御電圧源13の電圧が調整されることにより、バッファ回路11の差動間にオフセット電位を与えることにより、2つの差動出力Dout,DoutBのクロスポイントの調整が可能にされる。   FIG. 4 shows the relationship between the input voltage and the optical output of a general EA optical modulator. As described above, in the EA optical modulator, the relationship between the input voltage and the modulated light output is nonlinear, and in order to adjust the cross point of the optical output, it is necessary to adjust the cross point of the input voltage. Therefore, in the optical transmission unit 5 configured as described above, the voltage of the control voltage source 13 is adjusted by the control of the control unit 7, thereby providing an offset potential between the differentials of the buffer circuit 11, thereby providing two differentials. Adjustment of the cross points of the outputs Dout and DoutB is made possible.

次に、図5を参照しながら、光送受信モジュール1の制御部7による光信号のオン/オフ制御の動作手順について説明する。図5は、制御部7による制御動作の手順を示すフローチャートである。   Next, an operation procedure of optical signal on / off control by the control unit 7 of the optical transceiver module 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the control operation by the control unit 7.

制御部7による監視処理及び制御処理は、マイクロプロセッサによる周期処理によって実行される。まず、この周期処理が起動されると、多重化部3からのアラーム信号ALMが割り込み処理で受け付けられ、参照クロックCL又は電気信号D,D,D,Dの異常の発生(以下、単に「信号異常発生」という。)の有無が確認される(ステップS01、異常確認処理)。その結果、信号異常発生が確認されなかった場合は(ステップS02;NO)、次の周期で再度異常確認処理が繰り返される。一方、異常が確認された場合には(ステップS02;YES)、制御部7によってスイッチ9bが制御されることにより、光信号がシャットダウンされる(ステップS03)。 The monitoring process and the control process by the control unit 7 are executed by a periodic process by the microprocessor. First, when this periodic process is activated, the alarm signal ALM 1 from the multiplexing unit 3 is accepted by the interrupt process, and an abnormality occurs in the reference clock CL 2 or the electric signals D 1 , D 2 , D 3 , D 4. (Hereinafter, simply referred to as “signal abnormality occurrence”) is confirmed (step S01, abnormality confirmation processing). As a result, when the occurrence of signal abnormality is not confirmed (step S02; NO), the abnormality confirmation process is repeated again in the next cycle. On the other hand, if an abnormality is confirmed (step S02; YES), the optical signal is shut down by controlling the switch 9b by the controller 7 (step S03).

その後、再度、周期処理で異常確認処理が繰り返されて、N回(Nは、規定の整数)連続して参照クロックCL及び電気信号D,D,D,Dの異常の発生が無い状態(以下、単に「正常な状態」という。)が確認されたか否かが判定される(ステップS04)。判定の結果、N回連続して正常な状態が確認された場合は(ステップS04;YES)、制御部7内に記憶されたカウンタがリセットされた後(ステップS05)。レーザダイオード素子5aの駆動電流、バッファ回路11の出力におけるクロスポイント、EA光変調器5bのバイアス電圧が通常状態の値(通常設定値)に設定されて、光出力が通常状態に戻される(ステップS06)。そして、処理がステップS01に戻されて異常確認処理が繰り返される。このように、数回連続して異常からの回復が判定された場合に通常状態に戻されることで、参照クロックの高調波等で位相同期回路3bが誤ってアラーム信号を復帰させてしまった場合でも過発光を防止することができる。 Thereafter, the abnormality confirmation process is repeated again in the periodic process, and the occurrence of the abnormality of the reference clock CL 2 and the electric signals D 1 , D 2 , D 3 , and D 4 is continuously performed N times (N is a specified integer). It is determined whether or not a state in which there is no error (hereinafter simply referred to as “normal state”) has been confirmed (step S04). As a result of the determination, when a normal state is confirmed N times consecutively (step S04; YES), the counter stored in the control unit 7 is reset (step S05). The drive current of the laser diode element 5a, the cross point in the output of the buffer circuit 11, and the bias voltage of the EA optical modulator 5b are set to normal values (normal setting values), and the optical output is returned to the normal state (step). S06). Then, the process is returned to step S01, and the abnormality confirmation process is repeated. As described above, when the recovery from the abnormality is determined several times in succession, the normal state is restored, and thus the phase synchronization circuit 3b erroneously returns the alarm signal due to the harmonics of the reference clock or the like. However, excessive light emission can be prevented.

その一方で、信号異常発生が継続しているか、又は、正常な状態に回復したが未だN回連続して回復したことが確認されていない場合は(ステップS04;NO)、制御部7により、低光出力状態に設定される。すなわち、制御部7により、レーザダイオード素子5aの駆動電流、バッファ回路11の出力におけるクロスポイント、及びEA光変調器5bのバイアス電圧のいずれか又は全てが、予め設定した過発光が発生しない値(低光出力設定値)に制御される(ステップS07)。その後、ステップS03でシャットダウンされたレーザダイオード素子5aのバイアス電流が、スイッチ9bの制御によりオンされる(ステップS08)。   On the other hand, if the signal abnormality has continued, or if it has not been confirmed that it has recovered to a normal state but has been continuously recovered N times (step S04; NO), the control unit 7 Set to low light output state. That is, the control unit 7 sets any one or all of the drive current of the laser diode element 5a, the cross point in the output of the buffer circuit 11, and the bias voltage of the EA optical modulator 5b so that the preset over-emission does not occur ( (Low light output set value) (step S07). Thereafter, the bias current of the laser diode element 5a shut down in step S03 is turned on by the control of the switch 9b (step S08).

次に、制御部7の内部のカウンタが所定値に達しているか否かが判定される(ステップS09)。カウンタが所定値に達していない場合には(ステップS09;NO)、カウンタに1が加算されて(インクリメントされて)、処理がステップS04に戻される(ステップS10)。その一方で、カウンタが所定値に達した場合には(ステップS09;YES)、信号異常発生が長時間継続していると判断され、制御部7及び多重化部3の初期化処理が実行される。具体的には、制御部7のカウンタがリセットされた後(ステップS11)、レーザダイオード素子5aのバイアス電流がオンされ(ステップS12)、制御部7及び多重化部3の初期化処理が実行される(ステップS13)。その後、処理がステップS01に戻されて異常確認処理が繰り返される。これにより、参照クロック等が正常に復帰後に円滑に自動復帰を実行させることができる。ここで、ステップS09における判断において参照される所定値は、ノイズ等により初期化処理を繰り返して動作が不安定にならないような値、例えば、3秒程度の十分に長い時間に対応する値が設定される。   Next, it is determined whether or not the counter inside the control unit 7 has reached a predetermined value (step S09). If the counter has not reached the predetermined value (step S09; NO), 1 is added to the counter (incremented), and the process returns to step S04 (step S10). On the other hand, when the counter reaches a predetermined value (step S09; YES), it is determined that the signal abnormality has continued for a long time, and the initialization processing of the control unit 7 and the multiplexing unit 3 is executed. The Specifically, after the counter of the control unit 7 is reset (step S11), the bias current of the laser diode element 5a is turned on (step S12), and initialization processing of the control unit 7 and the multiplexing unit 3 is executed. (Step S13). Thereafter, the process returns to step S01, and the abnormality confirmation process is repeated. As a result, the automatic return can be smoothly executed after the reference clock or the like is normally returned. Here, the predetermined value that is referred to in the determination in step S09 is set to a value that does not make the operation unstable by repeating the initialization process due to noise or the like, for example, a value corresponding to a sufficiently long time of about 3 seconds. Is done.

上述した光送受信モジュール1によれば、外部からの参照クロックCLのジッタ成分が位相同期回路3aによって除去された後に、位相同期回路3bにより、位相同期回路3aから出力された参照クロックCLの再生、及び参照クロックCLの周波数の異常検出が行われ、フレーム処理部3d、多重化処理部3e、及び光送信部5により、位相同期回路3bから出力された参照クロックCL及び外部からの電気信号D,D,D,Dを基に光信号が出力される。さらに、制御部7により、位相同期回路3bからアラーム信号ALMを受けた際に光信号がシャットダウンされるように制御される。これにより、参照クロックの周波数の異常検出がジッタ除去機能のために遅延するということが無くなり、この異常検出に応じて光出力を停止するように制御することで、簡易な回路構成でクロック信号が異常な場合の過発光を防止することができる。 According to the optical transceiver module 1 described above, the jitter component of the reference clock CL 1 from the outside after being removed by the phase synchronization circuit 3a, the phase synchronization circuit 3b, the reference clock CL 2 output from the phase synchronization circuit 3a Reproduction and frequency abnormality detection of the reference clock CL 2 are performed, and the frame processor 3d, the multiplexing processor 3e, and the optical transmitter 5 receive the reference clock CL 3 output from the phase synchronization circuit 3b and an external signal. An optical signal is output based on the electric signals D 1 , D 2 , D 3 , D 4 . Further, the control unit 7 controls the optical signal to be shut down when the alarm signal ALM 1 is received from the phase synchronization circuit 3b. As a result, the abnormality detection of the frequency of the reference clock is not delayed due to the jitter removal function, and the clock signal can be generated with a simple circuit configuration by controlling the optical output to stop according to the abnormality detection. Excessive light emission in the case of an abnormality can be prevented.

ここで、位相同期回路3aのジッタ通過帯域は位相同期回路3bのジッタ通過帯域よりも狭いので、参照クロックのジッタ除去処理と、迅速な参照クロックの異常検出処理とを両立させることができる。   Here, since the jitter pass band of the phase synchronization circuit 3a is narrower than the jitter pass band of the phase synchronization circuit 3b, the jitter removal process of the reference clock and the rapid abnormality detection process of the reference clock can be made compatible.

また、位相同期回路3bのアラーム信号ALMの出力応答時間は、位相同期回路3bのジッタ通過帯域の広帯域化に応じて短縮化されるように設定されるので、参照クロックの異常検出処理の処理時間を適正化して過発光を確実に防止することができる。例えば、位相同期回路3bのPLL帯域が数MHzと広く設定されているので、アラーム信号ALMの出力応答時間を1μsec以下に短縮化することができる。 Further, the output response time of the alarm signal ALM 1 of the phase synchronization circuit 3b is set to be shortened in accordance with the widening of the jitter pass band of the phase synchronization circuit 3b. Over light emission can be reliably prevented by optimizing the time. For example, since the PLL band of the phase synchronization circuit 3b is set as wide as several MHz, the output response time of the alarm signal ALM1 can be shortened to 1 μsec or less.

さらに、位相同期回路3aは、参照クロックCLが異常な場合には、自走発振を行って所定周波数の参照クロックCLを出力する。これにより、参照クロック異常時でも多重化部3に規定周波数のクロックが供給されるので、多重化部3が多重化電気信号Dをオフしてしまい過発光となることを防止できる。 Further, the phase synchronization circuit 3a, when the reference clock CL 1 is abnormal, outputs the reference clock CL 2 of a predetermined frequency by performing a free-running oscillation. Thus, the clock of the reference clock abnormality prescribed frequency to multiplexing section 3 even when it is supplied, it is possible to prevent the multiplexing section 3 becomes excessive emission will be off the multiplexed electrical signal D 0.

本実施形態の光送受信モジュールの作用効果を、比較例と比較しつつさらに詳細に説明する。図9には、本発明の比較例にかかる光送受信モジュール901の構成を示している。同図に示す光送受信モジュール901の本実施形態にかかる光送受信モジュール1との相違点は、2段構成である位相同期回路3b,3aを1段構成である位相同期回路903aに変更した点である。光送受信モジュール901に備えられる位相同期回路903aは、40Gbpsの光伝送容量の公衆通信網における光送信信号に許容されるジッタ規格を満足するために、1KHz以下の狭いPLLの帯域幅を持つ回路が要求される。このような構成においては、多重化部903の出力するアラーム信号ALMの応答時間は、多重化部903内の位相同期回路903aの時定数に応じて変化し、1KHz以下程度の帯域幅の場合の応答時間は数msec程度になる。このような応答時間では、光信号のシャットダウンが遅延し、光送受信モジュール901に対向する受信回路に不具合を発生させる場合がある。これに対して、本実施形態では、2段構成である位相同期回路3a,3bを採用しているので、ジッタ抑圧の要求を満足させながら、アラーム信号ALMの応答時間が十分に短くされるため過発光を確実に防止できる。 The operation and effect of the optical transceiver module of this embodiment will be described in more detail in comparison with a comparative example. FIG. 9 shows a configuration of an optical transceiver module 901 according to a comparative example of the present invention. The optical transmission / reception module 901 shown in the figure is different from the optical transmission / reception module 1 according to this embodiment in that the phase synchronization circuits 3b and 3a having a two-stage configuration are changed to a phase synchronization circuit 903a having a one-stage configuration. is there. The phase synchronization circuit 903a provided in the optical transceiver module 901 is a circuit having a narrow PLL bandwidth of 1 KHz or less in order to satisfy a jitter standard allowed for an optical transmission signal in a public communication network having an optical transmission capacity of 40 Gbps. Required. In such a configuration, the response time is the alarm signal ALM 2 to the output of multiplexer 903 changes according to the time constant of the phase synchronization circuit 903a in the multiplexing unit 903, if the bandwidth of the degree 1KHz below The response time is about several milliseconds. In such a response time, the shutdown of the optical signal is delayed, and a failure may occur in the reception circuit facing the optical transmission / reception module 901. In contrast, in the present embodiment, two-stage and is phase synchronous circuit 3a, because it uses the 3b, while satisfying the requirements of jitter suppression, since the response time of the alarm signal ALM 1 is sufficiently short Excessive light emission can be reliably prevented.

また、本実施形態にかかる光送受信モジュール1では、アラーム信号ALMにより信号異常発生が検出された場合に、レーザダイオード素子5aのバイアス電流がオフされることにより、光信号がシャットダウンされる。これに対して、従来の一般的な光送受信モジュールでは、参照クロックや外部からの電気信号が異常な場合は、公衆通信網にランダムなノイズが送信されてしまうのを防止するために、多重化電気信号をオフすることが行われている。しかしながら、特開2000-059317号公報や特開2004-312396号公報に記載されたようなクロスポイント調整機能を有する光送受信モジュールでは、多重化電気信号がオフされてしまうとオンの状態よりも高い光パワーが出力されてしまう場合がある。 In the optical transceiver module 1 according to this embodiment, when a signal abnormality is detected by the alarm signal ALM 1, by the bias current of the laser diode element 5a is turned off, the optical signal is shut down. On the other hand, in the conventional general optical transceiver module, in order to prevent random noise from being transmitted to the public communication network when the reference clock or an external electric signal is abnormal, multiplexing is performed. The electrical signal is turned off. However, in an optical transmission / reception module having a cross-point adjustment function as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-059317 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-31396, when the multiplexed electric signal is turned off, it is higher than the on state. Optical power may be output.

このような従来の問題について、より具体的に説明する。図6には、光送信部5におけるEA光変調器5bと光変調器駆動回路5cの接続構成を示す。通常、EA光変調器を駆動する場合には、その入出力特性の非線形性を補償するために印加電圧Veaにおけるクロスポイントをハイレベル側にシフトさせる(図4)。このような状態において、多重化電気信号をオフにするとバッファ回路11の吸い込み電流Ioutが無くなるので、抵抗値Routの終端抵抗17aによる電圧降下分が減少し、バイアス電圧源9cによって印加されるバイアス電圧Vbiasそのものが印加電圧Veaとして現れる。このことは、印加電圧Veaが多重化電気信号オン時のクロスポイント電位より上昇することを意味する。従って、EA光変調器5bの光出力Poutは、多重化電気信号オフ時において、多重化電気信号オン時の平均出力レベルより上昇し過発光状態となる。   Such a conventional problem will be described more specifically. FIG. 6 shows a connection configuration of the EA optical modulator 5b and the optical modulator drive circuit 5c in the optical transmitter 5. Normally, when the EA optical modulator is driven, the cross point in the applied voltage Vea is shifted to the high level side in order to compensate for nonlinearity of the input / output characteristics (FIG. 4). In such a state, when the multiplexed electric signal is turned off, the sink current Iout of the buffer circuit 11 disappears, so that the voltage drop due to the termination resistor 17a of the resistance value Rout decreases, and the bias voltage applied by the bias voltage source 9c. Vbias itself appears as the applied voltage Vea. This means that the applied voltage Vea rises above the cross-point potential when the multiplexed electrical signal is on. Therefore, the optical output Pout of the EA optical modulator 5b rises from the average output level when the multiplexed electrical signal is on when the multiplexed electrical signal is off, and enters an over-light emission state.

図7には、多重化電気信号のオン/オフ時の吸い込み電流Ioutと印加電圧Veaの波形の変化を示している。印加電圧Veaの直流成分平均値は、下記式;
Veadc=−Ioutdc×Rout+Vbias
で計算できる(Ioutdcは、吸い込み電流Ioutの直流成分)。吸い込み電流の直流成分Ioutdcは、多重化電気信号のオフ時には、オン時のクロスポイントの電流値に収束する。これは、差動間にオフセット電位が与えられることによりクロスポイントが調整されているためである。また、多重化信号のオン時では、直流成分Ioutdcは吸い込み電流Ioutを時間軸に沿って積分し平均化した値になるが、クロスポイントをずらした状態であってもピーク電流の50%からは大きく変化しない。
FIG. 7 shows changes in the waveforms of the sink current Iout and the applied voltage Vea when the multiplexed electrical signal is turned on / off. The average DC component value of the applied voltage Vea is given by the following formula:
Veadc = −Ioutdc × Rout + Vbias
(Ioutdc is a direct current component of the sink current Iout). The DC component Ioutdc of the sink current converges to the current value at the cross point when the multiplexed electrical signal is off. This is because the cross point is adjusted by applying an offset potential between the differentials. Further, when the multiplexed signal is on, the DC component Ioutdc is a value obtained by integrating and averaging the suction current Iout along the time axis, but from 50% of the peak current even when the cross point is shifted. It does not change greatly.

図8には、上記式を用いて多重化信号オン時とオフ時の直流成分Veadcを具体的に算出した例である。ここでは、吸い込み電流Ioutのピーク値を80mA、多重化信号オン時のクロスポイントは印加電圧Veaにおいて85%、つまり、吸い込み電流Ioutにおいて15%に設定している。ピークに対する直流成分Ioutdcの割合は、オフ時は15%となる一方で、オン時は、立ち上がり時間、立ち下がり時間、或いは信号パターンにも依存するが、おおよそ45%である。直流成分Veadcを算出した結果、オン時は-2.3Vに対して、オフ時は-1.1Vとなった。印加電圧Veaが高い方が光出力Poutは大きくなるため、オフ時はオン時に比較して過発光となる。   FIG. 8 shows an example in which the DC component Veadc when the multiplexed signal is on and off is specifically calculated using the above formula. Here, the peak value of the sink current Iout is set to 80 mA, and the cross point when the multiplexed signal is turned on is set to 85% at the applied voltage Vea, that is, 15% at the sink current Iout. The ratio of the direct current component Ioutdc to the peak is 15% when off, but is approximately 45% when on, depending on the rise time, fall time, or signal pattern. As a result of calculating the direct current component Vedc, it was -2.3V when turned on and -1.1V when turned off. As the applied voltage Vea is higher, the light output Pout is larger, and therefore, the light emission is excessive when compared to when it is turned on.

本実施形態においては、アラーム信号ALMにより信号異常発生が検出された場合には光信号がシャットダウンされるために、クロスポイント調整機能を有する光変調器駆動回路を用いた場合であっても、確実に過発光を防止できる。 In the present embodiment, when the occurrence of a signal abnormality is detected by the alarm signal ALM 1 , the optical signal is shut down, so even if an optical modulator driving circuit having a crosspoint adjustment function is used, Excessive light emission can be reliably prevented.

以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。   While the principles of the invention have been illustrated and described in the preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment. We therefore claim all modifications and changes that come within the scope and spirit of the following claims.

例えば、本実施形態の光送受信モジュール1では、アラーム信号ALMにより信号異常発生が検出された場合にはレーザダイオード素子5aに供給される駆動電流がオフされるように制御されていたが、過発光を防止する制御方法としては他の方法を採用してもよい。具体的には、図8に示すように、制御部7により、直流成分Veadcが多重化電気信号のオフ時とオン時とで変化しないように、多重化電気信号のオフ時に、制御電圧源13の制御電圧値を吸い込み電流Ioutのクロスポイントをオン時と同じ45%にするような値に変更するように制御されてもよい。 For example, the optical transceiver module 1 of this embodiment, the drive current supplied to the laser diode element 5a has been controlled to be turned off when a signal abnormality is detected by the alarm signal ALM 1, over Other methods may be adopted as a control method for preventing light emission. Specifically, as shown in FIG. 8, the control unit 7 controls the control voltage source 13 when the multiplexed electrical signal is off so that the DC component Veadc does not change between when the multiplexed electrical signal is off and when it is on. The control voltage value may be changed to a value that causes the cross point of the current Iout to be 45%, which is the same as the ON time.

1…光送受信モジュール(光送信器)3…多重化部、3a,3b…位相同期回路、3d…フレーム処理部、3e…多重化処理部、3f…ハードピン(制御端子)、5…光送信部(光送信回路)、7…制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical transmission / reception module (optical transmitter) 3 ... Multiplexing part, 3a, 3b ... Phase synchronization circuit, 3d ... Frame processing part, 3e ... Multiplexing processing part, 3f ... Hard pin (control terminal), 5 ... Optical transmission part (Optical transmission circuit), 7... Control unit.

Claims (4)

参照クロックが入力されて、該参照クロックのジッタ成分を除去する第1の位相同期回路と、
前記第1の位相同期回路の出力を受けて、該出力と同期する逓倍クロックを生成して出力するとともに、該出力の周波数が所定範囲から外れて異常な場合にアラーム信号を出力する第2の位相同期回路と、
前記逓倍クロックと、外部からの電気信号とを受けて、前記電気信号を基に変調された光信号を出力する光送信回路と、
を備えることを特徴とする光送信器。
A first phase synchronization circuit that receives a reference clock and removes a jitter component of the reference clock;
A second clock that receives the output of the first phase synchronization circuit, generates and outputs a multiplied clock synchronized with the output, and outputs an alarm signal when the frequency of the output is out of a predetermined range and is abnormal. A phase synchronization circuit;
An optical transmission circuit that receives the multiplied clock and an external electric signal, and outputs an optical signal modulated based on the electric signal;
An optical transmitter comprising:
前記第1の位相同期回路のジッタ通過帯域は、前記第2の位相同期回路のジッタ通過帯域よりも狭い、
ことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。
A jitter pass band of the first phase locked loop is narrower than a jitter pass band of the second phase locked loop;
The optical transmitter according to claim 1.
前記第2の位相同期回路の前記アラーム信号の出力応答時間は、該第2の位相同期回路のジッタ通過帯域の広帯域化に応じて短縮化されるように設定される、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光送信器。
The output response time of the alarm signal of the second phase synchronization circuit is set to be shortened according to the widening of the jitter pass band of the second phase synchronization circuit.
The optical transmitter according to claim 1 or 2.
前記光送信回路は、前記光信号の遮断を制御するための制御端子を有し、前記アラーム信号を前記制御端子に受けた際に前記光信号を遮断する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光送信器。
The optical transmission circuit has a control terminal for controlling the interruption of the optical signal, and interrupts the optical signal when the alarm signal is received by the control terminal.
The optical transmitter according to any one of claims 1 to 3.
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