JP6360771B2 - 光伝送システム、光伝送システムの制御方法、及びアクティブ光ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、外部から入力された電圧信号及び外部へ出力する電圧信号を伝送する光伝送システム、その光伝送システムの制御方法、及びアクティブ光ケーブルに関する。

近年、無線通信システムにおいて送受信されるＲＦ信号を、光伝送システムを用いて送受信する技術が注目されている。このような光伝送システムは、光ファイバの両端に一対の光送受信機を備えている。各光送受信機は、外部から入力されたＲＦ信号をＥ／Ｏ変換して他方の光送受信機に送信するための発光素子と、他方の光送受信機から送信された光信号をＯ／Ｅ変換して外部に出力するための受光素子とを備えている。一般的に、発光素子としては、ＬＤ（Laser Diode）が用いられ、受光素子としてはＰＤ（Photo Diode）が用いられる。

光伝送システムの信号品質を表す指標としては、キャリアノイズ比（ＣＮＲ： Carrir to Noize Ratio）と歪み特性とが重要である。ＣＮＲは、伝送する信号とシステムが発生するノイズとの比率を表す量である。光信号の強度が小さくなるほど、又は、ノイズの強度が大きくなるほど、ＣＮＲは悪化する。一方、歪み特性は、ＬＤで電流信号を光信号に変換する際に波形が歪む程度を表す量である。ＬＤに入力される電流信号の振幅が線形限界を超えると、歪み特性は急激に悪化する。

ＣＮＲの改善を図るための技術としては、例えば、特許文献１に記載の光伝送装置が知られている。特許文献１に記載の光伝送装置においては、一方の光送受信機のＰＤが検出する光量が低下したときに、他方の光送受信機のＬＤに供給するバイアス電流を増加させる構成が採用されている。ＬＤに供給するバイアス電流を増加させ、ＬＤから出力される光の光量を大きくすれば、ＬＤやＰＤなどで発生するノイズが（相対的に）小さくなるため、ＣＮＲを向上させることができる。

しかしながら、ＣＮＲを改善するためにＬＤに供給するバイアス電流を大きくすると、歪み特性が悪化する場合がある。バイアス電流を大きくした結果、ＬＤに供給される駆動電流（バイアス電流と変調電流との和）の大きさが線形領域を超えると、ＬＤから出力される光信号の波形に歪が生じるためである。

特許文献２には、ＣＮＲ及び歪み特性を両立させる技術が記載されている。特許文献２に記載の光伝送装置は、それぞれ送信部と受信部とを有する第１局と第２局との間で光伝送を行う光伝送装置である。特許文献２の図１に示されているように、少なくとも第１局は、送信部の電気光変換器のバイアスを検知して該電気光変換器の利得を制御するＯＭＩ値制御部を備えており、少なくとも第２局は光電気変換器の受光出力を検知して伝送区間の光ロスを検出し、前記第１局に光ロスを送信する光ロス制御部を備えている。ＯＭＩ値制御部は、送信された光ロスを加味して前記電気光変換器のバイアスを制御する。換言すれば、第２局は光電気変換器の受光出力を検知し光ロスを検出し、検出した光ロスを第１局へフィードバックすることによってＣＮＲ及び歪み特性を両立させている。

特開２００４−２２２０２２号公報（２００４年８月５日公開） 特開２００８−１４１４９８（２００８年６月１８日公開）

しかしながら、特許文献２に係る光伝送装置は、上述のフィードバック機能を双方向に実現するために、４本の光ファイバ、４個のＥ／Ｏ変換部（ＬＤ）、４個のＯ／Ｅ変換部（ＰＤ）を備えている。また、ＯＭＩ値制御部及び光ロス制御部のそれぞれを実現するために、第１局及び第２局は、それぞれ、ＣＰＵと記憶部とを備えている。以上のことから、特許文献２に係る光伝送装置は、上述のフィードバック機能を実現するために大がかりな装置とならざるを得ず、装置を小型化することが困難である。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、双方向通信が可能な光伝送システムにおいて、ＣＮＲと歪み特性とを両立させつつシステムの小型化を図ることが可能な光伝送システムを実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、１対の光送受信器を備えた光伝送システムであって、上記１対の光送受信器の各々は、外部から入力された第１電圧信号を第１電流信号に変換する可変ゲインアンプと、上記第１電流信号のＡＣ成分を変調電流として、バイアス電流に上記変調電流を加えた駆動電流を光に変換することによって、第１光ファイバを介して他方の光送受信器に送信する第１光信号を生成する発光素子と、第２光ファイバを介して他方の光送受信器から送信された第２光信号を第２電流信号に変換する受光素子と、上記第２電流信号のＡＣ成分を第２電圧信号に変換して外部に出力するトランスインピーダンスアンプと、を備えており、上記バイアス電流の大きさは、上記第２電流信号の振幅に応じた大きさに設定され、上記可変ゲインアンプのゲインは、上記第２電流信号のＤＣ成分に応じて変更される、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、一方の光送受信器が受信する光信号の振幅が予め定められた値に収束するように他方の光送受信器が送信する光信号の振幅を変更するフィードバック機能を実現することができる。しかも、このようなフィードバック機能を実現するために、上記第１光ファイバ及び上記第２光ファイバ以外の伝送路を用いる必要がない。すなわち、このようなフィードバック機能を、光信号の送受信に用いる２本の光ファイバのみを用いて実現することができる。

なお、上記バイアス電流の大きさは、例えば、上記第２電流信号の振幅に比例又は略比例した大きさに設定される。また、上記可変ゲインアンプのゲインは、例えば、上記第２電流信号のＤＣ成分が予め定められた値よりも大きいとき、現在の値よりも小さい値に変更され、上記第２電流信号のＤＣ成分が予め定められた値よりも小さいとき、現在の値よりも大きい値に変更される。

また、上記光伝送システムにおいて、上記１対の光送受信器の各々は、上記第２電流信号のＤＣ成分を検出するＤＣ成分検出部を更に備えており、上記ＤＣ成分検出部は、第１抵抗素子と、コイルと、第１オペアンプとを含んでおり、上記第１抵抗素子の一端は、当該ＤＣ成分検出部の入力端子に接続され、上記第１抵抗素子の他端は、接地されており、上記コイルの一端は、上記入力端子と上記第１抵抗素子との中間部に接続されており、上記コイルの他端は、上記入力端子に接続されており、上記第１オペアンプの非反転入力端子は、上記中間部に接続されており、上記第１オペアンプの反転入力端子と上記第１オペアンプの出力端子とは、当該ＤＣ成分検出部の出力端子に接続されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記第２電流信号のＤＣ成分の検出を、簡単な回路構成により実現することができる。

また、上記光伝送システムにおいて、上記１対の光送受信器の各々は、上記第２電流信号の振幅を検出する振幅検出部を更に備えており、上記振幅検出部は、ダイオードと、第２抵抗素子と、コンデンサとを含んでおり、上記ダイオードのアノードは、当該振幅検出部の入力端子に接続されており、上記ダイオードのカソードは、当該振幅検出部の出力端子に接続されており、上記第２抵抗素子の一端は、上記カソードと上記出力端子との中間部に接続されており、第２抵抗素子の他端は、接地されており、上記コンデンサの一方の電極は、上記中間部に接続されており、上記コンデンサの他方の電極は、接地されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記第２電流信号の振幅の検出を、簡単な回路構成により実現することができる。

また、上記光伝送システムにおいて、上記１対の光送受信器の各々は、上記バイアス電流を生成するバイアス生成部を更に備えており、上記バイアス生成部は、第３〜第５抵抗素子と、第２オペアンプと、トランジスタとを含んでおり、上記トランジスタのゲートは、上記第２オペアンプの出力端子に接続されており、上記トランジスタのソースは、当該バイアス生成部の出力端子に接続されており、上記トランジスタのドレインは、第１電源に接続されており、上記第２オペアンプの非反転入力端子は、当該バイアス生成部の入力端子に接続されており、上記第２オペアンプの反転入力端子は、上記ドレインと上記第１電源の中間部に接続されており、上記第３抵抗素子の一端は、上記第１電源に接続されており、上記第３抵抗素子の他端は、上記中間部に接続されており、上記第４抵抗素子の一端は、第２電源に接続されており、上記第４抵抗素子の他端は、上記第２オペアンプの上記反転入力端子と、上記入力端子との中間部に接続されており、上記第５抵抗素子の一端は、上記中間部に接続されており、上記第５抵抗素子の他端は、接地されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記バイアス電流の生成を、簡単な回路構成により実現することができる。

上記の課題を解決するために、本発明は、１対の光送受信器を備えた光伝送システムの制御方法であって、上記１対の光送受信器の各々は、外部から入力された第１電圧信号を第１電流信号に変換する可変ゲインアンプと、上記第１電流信号のＡＣ成分を変調電流として、バイアス電流に上記変調電流を加えた駆動電流を光に変換することによって、他方の光送受信器に送信する第１光信号を生成する発光素子と、他方の光送受信器から送信された第２光信号を第２電流信号に変換する受光素子と、上記第２電流信号のＡＣ成分を第２電圧信号に変換して外部に出力するトランスインピーダンスアンプと、を備えており、上記バイアス電流の大きさを、上記第２電流信号の振幅に応じた大きさに設定する工程と、上記可変ゲインアンプのゲインを、上記第２電流信号のＤＣ成分に応じて変更する工程とを含んでいる、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、光伝送システムと同様の効果を奏する。

上記の課題を解決するために、本発明は、光ファイバを収容した光ケーブルと、該光ケーブルの両端に設けられた１対のコネクタとを備えたアクティブ光ケーブルであって、上記１対のコネクタの各々は、外部から入力された第１電圧信号を第１電流信号に変換する可変ゲインアンプと、上記第１電流信号のＡＣ成分を変調電流として、バイアス電流に上記変調電流を加えた駆動電流を光に変換することによって、他方のコネクタに送信する第１光信号を生成する発光素子と、他方のコネクタから送信された第２光信号を第２電流信号に変換する受光素子と、上記第２電流信号のＡＣ成分を第２電圧信号に変換して外部に出力するトランスインピーダンスアンプと、を備えており、上記バイアス電流の大きさは、上記第２電流信号の振幅に応じた大きさに設定され、上記可変ゲインアンプのゲインは、上記第２電流信号のＤＣ成分に応じて変更される、ことが好ましい。

上記の構成によれば、光伝送システムと同様の効果を奏する。

本発明は、双方向通信が可能な光伝送システムにおいて、ＣＮＲと歪み特性とを両立させつつシステムの小型化を図ることが可能な光伝送システムを実現することができる。

本発明の一実施形態に係るアクティブ光ケーブルの構成例を示すブロック図である。 （ａ）は、図１に示すアクティブ光ケーブルにおいて、第２のコネクタのＰＤにて得られる光電流ＩＰＤ１の時間変化を示すグラフである。（ｂ）は、図１に示すアクティブ光ケーブルにおいて、第２のコネクタの振幅検出部にて生成される電圧ＶＡ２の時間変化を示すグラフである。（ｃ）は、図１に示すアクティブ光ケーブルにおいて、第２のコネクタのバイアス生成部にて生成されるバイアス電流ＩＢ２の時間変化を示すグラフである。（ｄ）は、第２のコネクタのアンプ及びコンデンサにて得られる変調電流ＩＭ２の時間変化を示すグラフであり、（ｅ）は、第２のコネクタのＬＤに入力される駆動電流ＩＬＤ２の時間変化を示すグラフであり、（ｆ）は、第１のコネクタのＰＤにて得られる光電流ＩＰＤ１の時間変化を示すグラフであり、（ｇ）は、第１のコネクタのＤＣ成分検出部にて生成される電圧ＶＡ１の時間変化を示すグラフであり、（ｈ）は、第１のコネクタのアンプ及びコンデンサにて得られる変調電流の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るアクティブ光ケーブルが備えているＤＣ成分検出部の構成例を示す回路図である。 本発明の実施形態に係るアクティブ光ケーブルが備えている振幅検出部の構成例を示す回路図である。 本発明の実施形態に係るアクティブ光ケーブルが備えているバイアス生成部の構成例を示す回路図である。

〔アクティブ光ケーブルの構成〕
本実施形態に係るアクティブ光ケーブル１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、アクティブ光ケーブル１の構成を示すブロック図である。

アクティブ光ケーブル１は、図１に示すように、ケーブル４（請求項における光ケーブル）と、ケーブル４の両端に設けられた１対のコネクタ２，３により構成されている。ケーブル４には、２本の光ファイバ４１，４２が収容されている。

第１のコネクタ２（請求項における光送受信器）は、外部（例えば、受信アンテナ）から入力されたアナログ電圧信号を光信号に変換して送信する光送信器として機能する。コネクタ２から送信された光信号は、光ファイバ４１（請求項における第１光ファイバ）を介してコネクタ３に伝送される。コネクタ３は、受信した光信号をアナログ電圧信号に変換して外部（例えば、無線装置）に出力する光受信器として機能する。

第２のコネクタ３（請求項における光送受信器）は、外部（例えば、無線装置）から入力されたアナログ電圧信号を光信号に変換して送信する光送信器としても機能する。コネクタ３から送信された光信号は、光ファイバ４２（請求項における第２光ファイバ）を介してコネクタ３に伝送される。コネクタ２は、受信した光信号をアナログ電圧信号に変換して外部（例えば、送信アンテナ）に出力する光受信器としても機能する。

第１のコネクタ２は、可変ゲインアンプ２１と、コンデンサ２２と、ＬＤ（Laser Diode、請求項における発光素子）２３と、ＰＤ（Photo Diode、請求項における受光素子）２４と、コンデンサ２５と、トランスインピーダンスアンプ２６と、ＤＣ成分検出部２７と、振幅検出部２８と、バイアス生成部２９とを備えている。

可変ゲインアンプ２１、コンデンサ２２、及びＬＤ２３は、コネクタ２を光送信器として機能させるための構成である。すなわち、可変ゲインアンプ２１は、アナログ電圧信号（請求項における第１電圧信号）を電流信号（請求項における第１電流信号）に変換する。可変ゲインアンプ２１のゲインは、ゲイン制御端子を介して外部から入力された電圧に応じた値となる。コンデンサ２２は、可変ゲインアンプ２１にて得られた電流信号から、そのＡＣ成分を抽出することによって、変調電流ＩＭ１を得る。ＬＤ２３に入力される駆動電流ＩＬＤ１は、後述するバイアス生成部２９にて生成されたバイアス電流ＩＢ１に、可変ゲインアンプ２１及びコンデンサ２２にて得られた変調電流ＩＭ１を加えたものとなる。ＬＤ２３は、この駆動電流ＩＬＤ１を光に変換することによって、光信号（請求項における第１光信号）を得る。

ＰＤ２４、コンデンサ２５、及びトランスインピーダンスアンプ２６は、コネクタ２を光受信器として機能させるための構成である。すなわち、ＰＤ２４は、コネクタ３から送信された光信号を電流信号に変換する。コンデンサ２５は、ＰＤ２４にて得られた電流信号から、そのＡＣ成分を抽出する。トランスインピーダンスアンプ２６は、ＰＤ２４にて得られた電流信号（請求項における第２電流信号）のＡＣ成分を電圧信号（請求項における第２電圧信号）に変換する。

ＤＣ成分検出部２７は、ＰＤ２４にて得られた電流信号のＤＣ成分を検出すると共に、検出したＤＣ成分の大きさに応じた電圧ＶＤＣ１を生成する。ＤＣ成分検出部２７にて生成された電圧ＶＤＣ１は、ゲイン制御端子を介して可変ゲインアンプ２１に入力される。これにより、可変ゲインアンプ２１及びコンデンサ２２にて得られる変調電流ＩＭ１の振幅は、ＰＤ２４にて得られる電流信号のＤＣ成分の大きさに応じた大きさとなる。

振幅検出部２８は、ＰＤ２４にて得られた電流信号の振幅を検出すると共に、検出した振幅の大きさに応じた電圧ＶＡ１を生成する。振幅検出部２８にて生成された電圧ＶＡ１は、バイアス生成部２９に入力される。バイアス生成部２９は、振幅検出部２８にて生成された電圧ＶＡ１に応じたバイアス電流ＩＢ１を生成する。これにより、バイアス生成部２９にて生成されるバイアス電流ＩＢ１の大きさは、ＰＤ２４にて得られる電流信号の振幅に応じた大きさとなる。

第２のコネクタ３は、可変ゲインアンプ３１と、コンデンサ３２と、ＬＤ３３と、ＰＤ３４と、コンデンサ３５と、トランスインピーダンスアンプ３６と、ＤＣ成分検出部３７と、振幅検出部３８と、バイアス生成部３９とを備えている。第２のコネクタ３が備える可変ゲインアンプ３１、コンデンサ３２、ＬＤ３３、ＰＤ３４、コンデンサ３５、トランスインピーダンスアンプ３６、ＤＣ成分検出部３７、振幅検出部３８、バイアス生成部３９の機能は、それぞれ、第１のコネクタ２が備える可変ゲインアンプ２１、コンデンサ２２、ＬＤ２３、ＰＤ２４、コンデンサ２５、トランスインピーダンスアンプ２６、ＤＣ成分検出部２７、振幅検出部２８、バイアス生成部２９の機能と同様なので、ここではその説明を割愛する。

〔アクティブ光ケーブルのフィードバック機能〕
アクティブ光ケーブル１は、第２のコネクタ３が受信する光信号の振幅が予め定められた値に収束するように第１のコネクタ２が送信する光信号の振幅を変更する第１のフィードバック機能を有している。第１のフィードバック機能は、主に、第２のコネクタ３の備える振幅検出部３８及びバイアス生成部３９並びに第１のコネクタ２の備えるＤＣ成分検出部２７により実現される。以下、第１のフィードバック機能の実現方法について、図２を参照して説明する。

まず、振幅検出部３８が、ＰＤ３４にて得られた電流信号の振幅を検出すると共に、検出した振幅に応じた電圧ＶＡ２を生成する。例えば、ＰＤ３４にて得られる電流信号の波形（ＰＤ３４を流れる光電流ＩＰＤ２の時間変化）が、図２（ａ）のようである場合、振幅検出部３８にて生成される電圧ＶＡ２の時間変化は、図２（ｂ）のようになる。図示したように、振幅検出部３８にて生成される電圧ＶＡ２の大きさは、ＰＤ３４にて得られる電流信号の振幅｜ＩＰＤ２｜に比例又は略比例する。

次に、バイアス生成部３９が、振幅検出部３８にて生成された電圧ＶＡ２の大きさに応じたバイアス電流ＩＢ２を生成する。例えば、振幅検出部３８にて生成される電圧ＶＡ２の時間変化が、図２（ｂ）のようである場合、バイアス生成部３９にて生成されるバイアス電流ＩＢ２の時間変化は、図２（ｃ）のようになる。図示したように、バイアス生成部３９にて生成されるバイアス電流ＩＢ２の大きさは、振幅検出部３８にて生成される電圧ＶＡ２の大きさに比例又は略比例する。すなわち、バイアス生成部３９にて生成されるバイアス電流ＩＢ２の大きさは、ＰＤ３４にて得られる電流信号の振幅｜ＩＰＤ２｜に比例又は略比例する。

次に、バイアス生成部３９にて生成されたバイアス電流ＩＢ２に可変ゲインアンプ２１にて得られた電流信号のＡＣ成分ＩＭ２を加えた駆動電流ＩＬＤ２が、ＬＤ３３に入力される。例えば、バイアス生成部３９にて生成されるバイアス電流ＩＢ２の時間変化が、図２（ｃ）のようであり、可変ゲインアンプ２１にて得られる電流信号のＡＣ成分ＩＭ２の時間変化が、図２（ｄ）のようである場合、ＬＤ３３に入力される駆動電流ＩＬＤ２の時間変化は、図２（ｅ）のようになる。図示したように、ＬＤ３３に入力される駆動電流ＩＬＤ２の大きさは、バイアス生成部３９から出力されるバイアス電流ＩＢ２の大きさと、可変ゲインアンプ２１にて得られる電流信号のＡＣ成分ＩＭ２の大きさとの和に一致又は略一致する。

以上により、第２のコネクタ３が送信する光信号のＤＣ成分（バイアス生成部３９にて生成されるバイアス電流ＩＢ２に比例又は略比例）の大きさを、第２のコネクタ３が受信する光信号の振幅（ＰＤ３４にて得られる電流信号の振幅に比例又は略比例）に応じた大きさにすることができる。より具体的には、第２のコネクタ３が送信する光信号のＤＣ成分を、第２のコネクタ３が受信する光信号のパワーに比例又は略比例させることができる。

続いて、ＤＣ成分検出部２７が、ＰＤ２４にて得られた電流信号のＤＣ成分を検出すると共に、検出したＤＣ成分に応じた電圧ＶＤＣを生成する。例えば、ＬＤ３３に入力される駆動電流ＩＬＤ１の時間変化が、図２（ｅ）のようである場合、ＰＤ２４にて得られる電流信号の波形（ＰＤ２４を流れる光電流ＩＰＤ１（請求項における第２光信号）の時間変化）は、図２（ｆ）のようになり、ＤＣ成分検出部２７にて生成される電圧ＶＤＣ１の時間変化は、図２（ｇ）のようになる。図示したように、ＤＣ成分検出部２７にて生成される電圧ＶＤＣ１の大きさは、ＰＤ２４にて得られる電流信号のＤＣ成分＜ＩＰＤ１＞に比例又は略比例する。

次に、可変ゲインアンプ２１が、そのゲインをＤＣ成分検出部２７にて生成される電圧ＶＤＣ１の大きさに応じて設定する。具体的には、（１）電圧ＶＤＣ１が予め定められた基準電圧ＶＲＥＦよりも大きい場合、そのゲインを現在の値よりも小さい値に変更し、（２）電圧ＶＤＣ１が基準電圧ＶＲＥＦよりも小さい場合、そのゲインを現在の値よりも大きい値に変更する。換言すれば、（１）ＰＤ２４にて得られる電流信号のＤＣ成分が予め定めれた閾値Ｔｈよりも大きい場合、そのゲインを現在の値よりも小さい値に変更し、（２）ＰＤ２４にて得られる電流信号のＤＣ成分が閾値Ｔｈよりも小さい場合、そのゲインを現在の値よりも大きい値に変更する。例えば、ＤＣ成分検出部２７にて生成される電圧ＶＤＣ１の大きさが、図２（ｇ）に示すように、基準電圧ＶＲＥＦよりも小さい場合、可変ゲインアンプ２１は、そのゲインを現在の値よりも大きい値に変更する。その結果、可変ゲインアンプ２１及びコンデンサ２２にて得られる変調電流ＩＭの振幅は、図２（ｈ）に示すように、現在の値よりも大きい値になる。

以上により、第１のコネクタ２が送信する光信号の振幅（すなわち、可変ゲインアンプ２１及びコンデンサ２２にて生成される変調電流ＩＭ１の振幅に比例又は略比例）を、第１のコネクタ２が受信する光信号のＤＣ成分（ＰＤ２４にて得られる電流信号のＤＣ成分に比例又は略比例）に応じて変更することができる。具体的には、（１）第１のコネクタ２が受信する光信号のＤＣ成分の大きさが予め定められた基準値よりも大きい場合、第１のコネクタ２が送信する光信号の振幅が小さくなり、（２）第１のコネクタ２が受信する光信号のＤＣ成分の大きさが上記基準値よりも小さい場合、第１のコネクタ２が送信する光信号の振幅が大きくなる。

ここで、第１のコネクタ２が受信する光信号のＤＣ成分は、損失分を除いて、第２のコネクタ３が送信する光信号のＤＣ成分に一致し、第２のコネクタ３が送信する光信号のＤＣ成分は、上述したように、第２のコネクタ３が受信する光信号の振幅に比例又は略比例する。したがって、第１のコネクタ２が送信する光信号の振幅は、第２のコネクタ３が受信する光信号の振幅に応じて変更されることになる。具体的には、（１）第２のコネクタ３が受信する光信号の振幅が予め定められた基準値よりも大きい場合、第１のコネクタ２が送信する光信号の振幅が小さくなり、（２）第２のコネクタ３が受信する光信号の振幅が上記基準値よりも小さい場合、第１のコネクタ２が送信する光信号の振幅が大きくなる。これにより、第２のコネクタ３が受信する光信号の振幅は、予め定められた値に収束する。

なお、アクティブ光ケーブル１は、上述した第１のフィードバック機能に加えて、第１のコネクタ２が受信する光信号の振幅が予め定められた値に収束するように、第２のコネクタ３が送信する光信号の振幅を変更する第２のフィードバック機能を有している。第２のフィードバック機能は、主に、第１のコネクタ２の備える振幅検出部２８及びバイアス生成部２９並びに第２のコネクタ３の備えるＤＣ成分検出部３７によって実現される。なお、第２のフィードバック機能の実現方法は、第１のフィードバック機能の実現方法と同様であるので、その説明を割愛する。

〔ＤＣ成分検出部の構成例〕
次に、ＤＣ成分検出部２７の構成例について、図３を参照して説明する。図３は、ＤＣ成分検出部２７の構成を示す回路図である。

ＤＣ成分検出部２７は、図３に示すように、入力端子ＩＮと、出力端子ＯＵＴと、抵抗素子２７１（請求項における第１抵抗素子）と、コイル２７２と、オペアンプ２７３（請求項における第１オペアンプ）とにより構成することができる。

抵抗素子２７１の一端は、コイル２７２を介して入力端子ＩＮに接続され、抵抗素子２７１の他端は、接地されている。

コイル２７２の一端は、入力端子ＩＮと抵抗素子２７１との中間部である第１中間部に接続されており、コイル２７２の他端は、上記入力端子に接続されている。

オペアンプ２７３の非反転入力端子は、上記第１中間部に接続されており、オペアンプ２７３の反転入力端子とオペアンプ２７３の出力端子とは、ＤＣ成分検出部２７の出力端子ＯＵＴに接続されている。

ここで、ＤＣ成分検出部２７の入力端子ＩＮには、ＰＤ２４にて得られる光電流ＩＰＤ１が供給される。

抵抗素子２７１は、請求項における第２電流信号である光電流ＩＰＤ１を電圧信号に変換する負荷抵抗として機能する。具体的には、抵抗素子２７１の両側の端部に生じる電圧を検出することによって、光電流ＩＰＤ１に対応する電圧値を得ることができる。

オペアンプ２７３の非反転入力端子は、抵抗素子２７１の一端に接続されており、反転入力端子は、出力端子に接続されている。したがって、オペアンプ２７３の非反転入力端子には、光電流ＩＰＤ１に対応する電圧信号が入力されていると表現できる。

また、抵抗素子２７１とコイル２７２とは、光電流ＩＰＤ１に対するローパスフィルタとしても機能する。したがって、オペアンプ２７３には、光電流ＩＰＤ１に対応する電圧信号であって、ローパスフィルタ処理が施された電圧信号が入力される。このローパスフィルタ処理が施された電圧信号は、光電流ＩＰＤ１のＤＣ成分とも表現できる。

オペアンプ２７３は、入力された上記電圧信号をそのまま電圧ＶＤＣ１として出力端子ＯＵＴに出力する。このときのオペアンプ２７３の役割は、出力端子ＯＵＴに接続される負荷に左右されることなく入力された電圧信号と同じレベルを出力することである。

以上のように、ＤＣ成分検出部２７は、ＰＤ２４にて得られた光電流ＩＰＤ１のＤＣ成分を検出すると共に、検出したＤＣ成分の大きさに比例する大きさの電圧ＶＤＣ１を出力する。

〔振幅検出部の構成例〕
次に、振幅検出部２８の構成例について、図４を参照して説明する。図４は、振幅検出部２８の構成を示す回路図である。

振幅検出部２８は、図４に示すように、入力端子ＩＮと、出力端子ＯＵＴと、ダイオード２８１と、抵抗素子２８２（請求項における第２抵抗素子）と、コンデンサ２８３とにより構成することができる。

ダイオード２８１のアノードは、入力端子ＩＮに接続されており、ダイオード２８１のカソードは、出力端子ＯＵＴに接続されている。

抵抗素子２８２の一端は、上記カソードと出力端子ＯＵＴとの中間部である第２中間部に接続されており、抵抗素子２８２の他端は、接地されている。

コンデンサ２８３の一方の電極は、上記第２中間部と出力端子ＯＵＴとの中間部である第３中間部に接続されており、コンデンサ２８３の他方の電極は、接地されている。振幅検出部２８の入力端子ＩＮには、ＰＤ２４にて得られる光電流ＩＰＤ１が入力される。

ダイオード２８１は、整流器として機能する。抵抗素子２８２は、請求項における第２電流信号である光電流ＩＰＤ１を電圧信号に変換する負荷抵抗として機能する。また、抵抗素子２８２と、コンデンサ２８３とは、ローパスフィルタとして機能する。したがって、振幅検出部２８は、光電流ＩＰＤ１を整流する。

更に、振幅検出部２８は、抵抗素子２８２の両側の端部に生じる光電流ＩＰＤ１に対応する電圧信号に対してローパスフィルタ処理を施すことによって、その電圧信号を電圧ＶＡ１として出力端子ＯＵＴに出力する。

以上のように、振幅検出部２８は、ＰＤ２４にて得られた光電流ＩＰＤ１の振幅を検出すると共に、検出した振幅の大きさに比例する大きさの電圧信号であって、直流の電圧ＶＡ１を出力する。

〔バイアス生成部の構成例〕
次に、バイアス生成部の構成例について、図５を参照して説明する。図５は、バイアス生成部２９の構成を示すブロック図である。

バイアス生成部２９は、図５に示すように、入力端子ＩＮと、出力端子ＯＵＴと、抵抗素子２９１（請求項における第４抵抗素子）と、抵抗素子２９２（請求項における第５抵抗素子）と、オペアンプ２９３（請求項における第２オペアンプ）と、抵抗素子２９４（請求項における第３抵抗素子）と、トランジスタ２９５と、第１電源と、第２電源とにより構成することができる。

トランジスタ２９５のゲートは、第２オペアンプの出力端子に接続されており、トランジスタ２９５のソースは、出力端子ＯＵＴに接続されており、トランジスタ２９５のドレインは、抵抗素子２９４を介して上記第１電源に接続されており、オペアンプ２９３の非反転入力端子は、入力端子ＩＮに接続されており、オペアンプ２９３の反転入力端子は、上記ドレインと上記第１電源の中間部である第４中間部に接続されている。

抵抗素子２９４の一端は、上記第１電源に接続されており、抵抗素子２９４の他端は、上記第４中間部に接続されている。

上記第２電源は、オペアンプ２９３の上記反転入力端子と、入力端子ＩＮとの中間部である第５中間部に接続されている。

抵抗素子２９１の一端は、上記第２電源に接続されており、抵抗素子２９１の他端は、上記第５中間部に接続されている。

抵抗素子２９２の一端は、上記第５中間部に接続されており、抵抗素子２９２の他端は、接地されている。バイアス生成部２９の入力端子ＩＮは、抵抗素子２９１の上記他方の端部と、抵抗素子２９２の上記一方の端部との中間部に接続されている。

オペアンプ２９３の正極入力端子は、抵抗素子２９１の上記他方の端部と、抵抗素子２９２の上記一方の端部との上記中間部に接続されている。負極入力端子は、後述する第３の抵抗素子２９４の他端と、トランジスタ２９５のドレインとの中間部に接続されている。オペアンプ２９３の出力は、トランジスタ２９５のゲートに接続されている。

第３の抵抗素子２９４の一端は、上記第１電源に接続されており、上記他方の端部は、トランジスタ２９５のドレインに接続されている。

上記第１電源は、ケーブル４に収容された電源ラインに接続されている。上記第１電源は、出力端子ＯＵＴから電流（バイアス電流）を出力するための電力をトランジスタ２９５のドレインに供給する。

バイアス生成部２９の入力端子ＩＮには、振幅検出部２８が出力する電圧ＶＡ１が入力される。上記のように構成されたバイアス生成部２９は、入力端子ＩＮに入力された電圧を参照電圧として、この参照電圧に応じた電流を出力端子ＯＵＴから出力する可変電流源として機能する。具体的には、バイアス生成部２９は、電圧ＶＡ１を参照電圧として参照し、電圧ＶＡ１に比例したバイアス電流ＩＢ１を出力する。

以上のように、バイアス生成部２９は、振幅検出部２８にて得られた電圧ＶＡ１の大きさに比例した大きさを有するバイアス電流ＩＢ１を出力する。

〔アクティブ光ケーブルの利用例〕
光伝送システムの一態様であるアクティブ光ケーブル１は、アナログ電圧信号を送受信可能なアンテナと、アナログ電圧信号を用いて双方向通信を行う無線装置とを接続するケーブルに適用可能である。より具体的には、アクティブ光ケーブル１は、車載用無線システムの一部をなすケーブルに適用可能である。以下に、車載用無線システムについて説明する。また、アクティブ光ケーブル１を車載用無線システムの一部に適用する場合の例を説明する。

現在、道路交通システムの新しい態様として、高度道路交通システム（Intelligent Traffic System：ITS）が注目されている。高度道路交通システムにおいて、道路上を通行する自動車（自動車Ａとする）と、道路上を通行する別の自動車（自動車Ｂ）との間で行われる無線通信を車車間通信と呼び、道路上を通行する自動車と、道路上に設置された路側器との間で行われる無線通信を路車間通信と呼ぶ。

アクティブ光ケーブル１を備えている車載用無線システムは、車車間通信及び路車間通信を行うために自動車に設置される無線システムである。車載用無線システムは、車載用アンテナと、車載用無線機と、アクティブ光ケーブル１とを備えており、アクティブ光ケーブル１は、車載用アンテナと、車載用無線機とを光伝送可能に接続する。

車車間通信においては、自動車Ａと自動車Ｂとの相対関係が刻々と変化する。また、自動車Ａと自動車Ｂとを隔てる空間の状況も刻々と変化する。これらの変化に伴って自動車Ａの車載アンテナが受信するアナログ電圧信号の振幅は、刻々と、そして広範囲に変化する。このアナログ電圧信号の振幅の変化は、路車間通信においても同様である。

これらの理由から、自動車Ａの車載アンテナが受信したアナログ電圧信号を車載無線機に伝送するケーブルには、振幅が大きく変動するアナログ電圧信号であっても、その信号特性の劣化を抑制しつつ伝送可能であること、換言すればＣＮＲと歪み特性とを両立させることが求められる。上述のように、アクティブ光ケーブル１は、（１）ＣＮＲと歪み特性と両立させることができること、（２）小型化可能であること、から車載用無線システムに用いるケーブルとして好適である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、外部から入力された電圧信号及び外部へ出力する電圧信号を伝送する光伝送システム、その光伝送システムの制御方法、及びアクティブ光ケーブルに利用することができる。

１ アクティブ光ケーブル
２ コネクタ（請求項における光送受信器）
２１ 可変ゲインアンプ
２２ コンデンサ
２３ ＬＤ（Laser Diode：請求項における発光素子）
２４ ＰＤ（受光素子）
２５ コンデンサ
２６ トランスインピーダンスアンプ
２７ ＤＣ成分検出部
２７１ 抵抗素子（請求項における第１抵抗素子）
２７２ コイル
２７３ オペアンプ（請求項における第１オペアンプ）
２８ 振幅検出部
２８１ ダイオード
２８２ 抵抗素子（請求項における第２抵抗素子）
２８３ コンデンサ
２９ バイアス生成部
２９１ 抵抗素子（請求項における第４抵抗素子）
２９２ 抵抗素子（請求項における第５抵抗素子）
２９３ オペアンプ（請求項における第２オペアンプ）
２９４ 抵抗素子（請求項における第３抵抗素子）
２９５ トランジスタ
３ コネクタ（請求項における他方の光送受信器）
３１ 可変ゲインアンプ
３２ コンデンサ
３３ ＬＤ（Laser Diode：請求項における発光素子）
３４ ＰＤ（Photo Diode：請求項における受光素子）
３５ コンデンサ
３６ トランスインピーダンスアンプ
３７ ＤＣ成分検出部
３８ 振幅検出部
３９ バイアス生成部
４ ケーブル（請求項における光ケーブル）
４１ 光ファイバ
４２ 光ファイバ

Claims (7)

1. １対の光送受信器を備えた光伝送システムであって、
   上記１対の光送受信器の各々は、
   外部から入力された第１電圧信号を第１電流信号に変換する可変ゲインアンプと、
   上記第１電流信号のＡＣ成分を変調電流として、バイアス電流に上記変調電流を加えた駆動電流を光に変換することによって、第１光ファイバを介して他方の光送受信器に送信する第１光信号を生成する発光素子と、
   第２光ファイバを介して他方の光送受信器から送信された第２光信号を第２電流信号に変換する受光素子と、
   上記第２電流信号のＡＣ成分を第２電圧信号に変換して外部に出力するトランスインピーダンスアンプと、を備えており、
   上記バイアス電流の大きさは、上記第２電流信号の振幅に応じた大きさに設定され、上記可変ゲインアンプのゲインは、上記第２電流信号のＤＣ成分に応じて変更される、
   ことを特徴とする光伝送システム。
2. 上記バイアス電流の大きさは、上記第２電流信号の振幅に比例又は略比例した大きさに設定され、上記可変ゲインアンプのゲインは、上記第２電流信号のＤＣ成分が予め定められた値よりも大きいとき、現在の値よりも小さい値に変更され、上記第２電流信号のＤＣ成分が予め定められた値よりも小さいとき、現在の値よりも大きい値に変更される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
3. 上記１対の光送受信器の各々は、上記第２電流信号のＤＣ成分を検出するＤＣ成分検出部を更に備えており、
   上記ＤＣ成分検出部は、第１抵抗素子と、コイルと、第１オペアンプとを含んでおり、
   上記第１抵抗素子の一端は、当該ＤＣ成分検出部の入力端子に接続され、上記第１抵抗素子の他端は、接地されており、
   上記コイルの一端は、上記入力端子と上記第１抵抗素子との中間部に接続されており、上記コイルの他端は、上記入力端子に接続されており、
   上記第１オペアンプの非反転入力端子は、上記中間部に接続されており、上記第１オペアンプの反転入力端子と上記第１オペアンプの出力端子とは、当該ＤＣ成分検出部の出力端子に接続されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の光伝送システム。
4. 上記１対の光送受信器の各々は、上記第２電流信号の振幅を検出する振幅検出部を更に備えており、
   上記振幅検出部は、ダイオードと、第２抵抗素子と、コンデンサとを含んでおり、
   上記ダイオードのアノードは、当該振幅検出部の入力端子に接続されており、上記ダイオードのカソードは、当該振幅検出部の出力端子に接続されており、
   上記第２抵抗素子の一端は、上記カソードと上記出力端子との中間部に接続されており、第２抵抗素子の他端は、接地されており、
   上記コンデンサの一方の電極は、上記中間部に接続されており、上記コンデンサの他方の電極は、接地されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光伝送システム。
5. 上記１対の光送受信器の各々は、上記バイアス電流を生成するバイアス生成部を更に備えており、
   上記バイアス生成部は、第３〜第５抵抗素子と、第２オペアンプと、トランジスタとを含んでおり、
   上記トランジスタのゲートは、上記第２オペアンプの出力端子に接続されており、上記トランジスタのソースは、当該バイアス生成部の出力端子に接続されており、上記トランジスタのドレインは、第１電源に接続されており、
   上記第２オペアンプの非反転入力端子は、当該バイアス生成部の入力端子に接続されており、上記第２オペアンプの反転入力端子は、上記ドレインと上記第１電源の中間部に接続されており、
   上記第３抵抗素子の一端は、上記第１電源に接続されており、上記第３抵抗素子の他端は、上記中間部に接続されており、
   上記第４抵抗素子の一端は、第２電源に接続されており、上記第４抵抗素子の他端は、上記第２オペアンプの上記反転入力端子と、上記入力端子との中間部に接続されており、
   上記第５抵抗素子の一端は、上記中間部に接続されており、上記第５抵抗素子の他端は、接地されている、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光伝送システム。
6. １対の光送受信器を備えた光伝送システムの制御方法であって、
   上記１対の光送受信器の各々は、
   外部から入力された第１電圧信号を第１電流信号に変換する可変ゲインアンプと、
   上記第１電流信号のＡＣ成分を変調電流として、バイアス電流に上記変調電流を加えた駆動電流を光に変換することによって、他方の光送受信器に送信する第１光信号を生成する発光素子と、
   他方の光送受信器から送信された第２光信号を第２電流信号に変換する受光素子と、
   上記第２電流信号のＡＣ成分を第２電圧信号に変換して外部に出力するトランスインピーダンスアンプと、を備えており、
   上記バイアス電流の大きさを、上記第２電流信号の振幅に応じた大きさに設定する工程と、上記可変ゲインアンプのゲインを、上記第２電流信号のＤＣ成分に応じて変更する工程とを含んでいる、
   ことを特徴とする光伝送システムの制御方法。
7. 光ファイバを収容した光ケーブルと、該光ケーブルの両端に設けられた１対のコネクタとを備えたアクティブ光ケーブルであって、
   上記１対のコネクタの各々は、
   外部から入力された第１電圧信号を第１電流信号に変換する可変ゲインアンプと、
   上記第１電流信号のＡＣ成分を変調電流として、バイアス電流に上記変調電流を加えた駆動電流を光に変換することによって、他方のコネクタに送信する第１光信号を生成する発光素子と、
   他方のコネクタから送信された第２光信号を第２電流信号に変換する受光素子と、
   上記第２電流信号のＡＣ成分を第２電圧信号に変換して外部に出力するトランスインピーダンスアンプと、を備えており、
   上記バイアス電流の大きさは、上記第２電流信号の振幅に応じた大きさに設定され、上記可変ゲインアンプのゲインは、上記第２電流信号のＤＣ成分に応じて変更される、
   ことを特徴とするアクティブ光ケーブル。

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