JPH05259752A

JPH05259752A - 光受信機

Info

Publication number: JPH05259752A
Application number: JP4057922A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Mori; 和行森; Akira Ikeuchi; 公池内; Nobuhiro Fujimoto; 暢宏藤本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は光受信機に関し、構成が簡単で光受信
電力のダイナミックレンジが広い光受信機の提供を目的
とする。【構成】受光器１と、この受光器の光電流に応じた２値
の論理レベルの信号を出力するプリアンプ２と、このプ
リアンプの出力信号の論理レベルに対応した２値の電位
をそれぞれ保持する電位保持回路３と、この２値の電位
の平均値を検出する平均値検出回路４と、この平均値を
参照電位としてプリアンプ２の出力信号を識別する識別
器５とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光受信機に関する。実用
化されている一般的な光通信システムにおいては、送信
側で伝送情報に基づきレーザダイオードの注入電流を直
接変調し、これにより得られた強度変調光を光ファイバ
により受信側に伝送し、受信側では、受けた強度変調光
をフォトダイオード等からなる光検波器により直接検波
して伝送情報を再生するようにしている。近年、この種
の光通信システムの適用分野は広範囲にわたり、中でも
ビットレートが１Ｇｂ／ｓ以下の簡易なシステムにおい
ては、システムの構成要素（光送信機、光受信機等）の
回路構成の簡略化が要望されている。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムに使用される光受信機
は、そのシステムの要求性能により必要な機能が異な
り、一般的には、符号形式、伝送速度、タイミング出力
の要否、最小光受信電力、光受信電力のダイナミックレ
ンジ等を考慮して光受信機の構成が決定される。

【０００３】最も簡単な光受信機の例は、受けた信号光
を電気信号に変換する受光器と、受光器の出力を必要な
レベルにまで増幅する増幅器と、この増幅器の出力レベ
ルを判定して２値のデジタルデータを再生するための識
別器とを含んだものである。そして、前述の要求特性
（伝送速度等）に応じて自動利得調整回路（ＡＧＣ回
路）やタイミング抽出回路が追加される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した最
も構成が簡単な光受信機においては、識別器におけるデ
ジタル信号の判定の基準となる参照電位が固定されてい
るのが通例である。このため、光受信電力のダイナミッ
クレンジが狭いという問題があった。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みて創作され
たもので、構成が簡単で且つ光受信電力のダイナミック
レンジが広い光受信機の提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１はクレーム対応図で
ある。本発明の光受信機は、受けた信号光の強度に応じ
た光電流を生じさせる受光器１と、受光器１に接続さ
れ、上記光電流に応じた２値の論理レベルの信号を出力
するプリアンプ２と、プリアンプ２の出力信号の論理レ
ベルに対応した２値の電位をそれぞれ保持する電位保持
回路３と、電位保持回路３により保持された２値の電位
の平均値を検出する平均値検出回路４と、平均値検出回
路４により検出された平均値を参照電位として、プリア
ンプ２の出力信号を識別する識別器５とを備えている。

【０００７】

【作用】本発明の構成によると、プリアンプ２の出力信
号の論理レベルに対応した２値の電位の平均値を検出
し、この平均値を識別器５における参照電位としている
ので、光受信電力の大小にかかわらず安定に識別を行う
ことができるようになり、光受信電力のダイナミックレ
ンジが拡大する。また、回路規模も小さく各回路におけ
る煩雑な調整作業も不要であるので、構成が簡単になる
とともに製造が容易になる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図２は本発
明の実施例を示す光受信機のブロック図である。符号１
１は受光器としてのフォトダイオードを表し、このフォ
トダイオード１１には負荷抵抗１２を介して逆バイアス
がかけられている。図示しない光伝送路から送られてき
た信号光がフォトダイオード１１に入射すると、フォト
ダイオード１１には光電流が生じ、この光電流は入射光
強度にほぼ比例する。この光電流の大きさは、フォトダ
イオード１１と負荷抵抗１２の節点の電位変化として取
り出され、この電位変化はプリアンプ１３により増幅さ
れる。

【０００９】プリアンプ１３の出力信号は、一方でリフ
ァレンス回路１４に入力し他方で識別器１５に入力す
る。リファレンス回路１４は図１の電位保持回路３及び
平均値検出回路４に相当し、その具体的回路構成につい
ては後述する。リファレンス回路１４の出力信号は、識
別器１５における判定基準となる参照電位として識別器
１５に入力する。

【００１０】この実施例では、識別器１５の出力側にさ
らにリミッタ回路１６が設けられている。リミッタ回路
１６の動作については後述する。図３はリファレンス回
路１４の構成例を示す回路図である。この回路は、ＦＥ
Ｔ２１及び２２からなる入力バッファに接続されたダイ
オードＤ₁及びＤ₂によりそれぞれ入力信号のローレベ
ル及びハイレベルを捉え、各レベルの電位を電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）を用いてなるソースフォロワを介
した後、抵抗Ｒ₁及びＲ₂により平均化処理し、この平
均値を出力するように構成される。具体的には次の通り
である。

【００１１】入力信号はＦＥＴ２１のゲートに入力し、
このＦＥＴ２１のソースは、ダイオードＤ₁のカソー
ド、ダイオードＤ₂のアノード及びＦＥＴ２２のドレイ
ンに接続される。ダイオードＤ₁のアノードは、ＦＥＴ
２３のゲートに接続されるとともに、キャパシタＣ₁を
介してＶＤＤ端子に接続される。ダイオードＤ₂のカソ
ードは、ＦＥＴ２５のゲートに接続されるとともに、キ
ャパシタＣ₂を介してＶＳＳ端子に接続される。

【００１２】ＦＥＴ２３のソースは、ＦＥＴ２４のドレ
インと比較的高抵抗な抵抗Ｒ₁の第１端に接続される。
ＦＥＴ２５のソースは、ＦＥＴ２６のドレインと抵抗Ｒ
₂の第１端に接続される。抵抗Ｒ₁及びＲ₂はほぼ同抵
抗であり、これらの第２端は出力端子に接続される。

【００１３】ＦＥＴ２１，２３及び２５のそれぞれのド
レインはＶＤＤ端子に接続され、ＦＥＴ２２，２４及び
２６のそれぞれのゲート及びソースはＶＳＳ端子に接続
される。ＶＤＤ端子、ＶＳＳ端子のいずれか一方が接地
端子であってもよい。

【００１４】符号Ｃ₃は出力端子とＶＤＤ端子の間に設
けられたキャパシタであり、このキャパシタＣ₃は抵抗
Ｒ₁及びＲ₂とともに積分器を構成する。このような積
分器を構成することによって、ハイレベル及びローレベ
ルの平均値の検出を安定に行うことができる。尚、キャ
パシタＣ₃を削除したとしてもこのリファレンス回路は
機能する。

【００１５】以下の説明では、ＦＥＴ２１のソース電位
を表す場合にはこの点をＡ点と称し、ダイオードＤ₁の
アノード電位を示す場合にはこの点をＢ点とし、ダイオ
ードＤ₂のカソード電位を示す場合にはこの点をＣ点と
する。

【００１６】いま、入力信号がハイレベルの状態でこの
リファレンス回路が動作を開始すると、Ｂ点及びＣ点の
電位は一旦Ａ点の電位に集束する。この電位をＶＨとす
る。入力信号がハイレベルからローレベルに変化する
と、これに伴いＡ点の電位も低下する。この電位をＶＬ
（ＶＬ＜ＶＨ）とする。このとき、ハイレベル検出側の
ダイオードＤ₂には逆バイアスがかかり、ダイオードの
逆方向の抵抗値は数十ＧΩと大きいので、キャパシタＣ
₂は殆ど放電せず、Ｃ点の電位はＶＨに保持されること
になる。

【００１７】一方、Ａ点の電位がＶＨからＶＬに低下し
たとき、ローレベル検出側のダイオードＤ₁には順バイ
アスがかかる。ダイオードの順方向の抵抗は、ダイオー
ドがオンしていない状態で数ＭΩであるので、μＡオー
ダの電流が流れＢ点の電位は徐々にＶＬに近づく。尚、
入力信号の振幅が、ダイオードがオンする値よりも大き
い場合には、ダイオードの順方向の抵抗が数十Ωである
ことからキャパシタＣ ₁が急激に充電して、Ｂ点の電位
がダイオード一つ分の電圧効果だけレベルシフトした後
に、前述と同様にやはりＶＬに集束する。

【００１８】ダイオードＤ₁のアノード（Ｂ点）及びダ
イオードＤ₂のカソード（Ｃ点）はそれぞれ次段のソー
スフォロワに接続されているが、一般にＦＥＴの入力抵
抗も数ＧΩと大きいので、ソースフォロワにおけるＦＥ
Ｔのゲートを介して電流が流れることはなく、Ｂ点及び
Ｃ点は、それぞれ、プリアンプの出力信号の論理レベル
に対応した２値の電位を保持することができるのであ
る。

【００１９】これら２値の電位は、比較的高抵抗な抵抗
Ｒ₁及びＲ₂により平均化処理され、この平均電位が識
別器における参照電位となる。本実施例においては、ダ
イオードの順バイアス時の抵抗と逆バイアス時の抵抗の
違いにより２値の電位を保持するようにしているので、
入力振幅が小さい場合（例えば数十ｍＶ）であっても動
作可能である。

【００２０】図４は図３のリファレンス回路の動作を実
証するためのグラフである。縦軸はＢ点、Ｃ点の電位を
表し、横軸は入力信号の電位を表す。横軸に沿って表示
された３種類のパルス状波形を有する入力信号を入力し
たときに、それぞれのローレベル、ハイレベルの電位が
Ｂ点、Ｃ点にほぼ正確に保持されていることがグラフか
ら明らかである。

【００２１】本実施例においては、このようにして得ら
れたハイレベル及びローレベルに対応した２値の電位の
平均値を、図２の識別器１５の参照電位として用いてい
るので、光信号の入力振幅の大小にかかわらず安定した
識別動作を行うことができる。従って、従来技術で例示
した光受信機と比べて光受信電力のダイナミックレンジ
が著しく拡大される。

【００２２】図５は図２のリミッタ回路１６の入出力特
性を示すグラフである。このリミッタ回路１６は、しき
い値ＴＨ以下の入力レベルに対しては入力レベルに応じ
た（例えば入力レベルに比例した）出力レベルを有し、
しきい値ＴＨを超える入力レベルに対しては一定の出力
レベルを有する。リミッタ回路１６としては、しきい値
以下の入力レベルに対して比例増幅を行うようなリミッ
タアンプを用いることができる。

【００２３】このようなリミッタ回路を設けておくこと
によって、この光受信機の出力振幅を一定の範囲に抑え
ることができ、次段以降の処理が容易になる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
構成が簡単で且つ光受信電力ダイナミックレンジの広い
光受信機の提供が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図である。

【図２】本発明の実施例を示す光受信機のブロック図で
ある。

【図３】図２のリファレンス回路の構成例を示す回路図
である。

【図４】同リファレンス回路の動作を実証するためのグ
ラフである。

【図５】図２のリミッタ回路の入出力特性を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１受光器２，１３プリアンプ３電位保持回路４平均値検出回路５，１５識別器１１フォトダイオード１４リファレンス回路１６リミッタ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受けた信号光の強度に応じた光電流を生
じさせる受光器(1)と、該受光器に接続され、上記光電流に応じた２値の論理レ
ベルの信号を出力するプリアンプ(2) と、該プリアンプの出力信号の論理レベルに対応した２値の
電位をそれぞれ保持する電位保持回路(3) と、該電位保持回路により保持された２値の電位の平均値を
検出する平均値検出回路(4) と、該平均値検出回路により検出された平均値を参照電位と
して上記プリアンプ(2) の出力信号を識別する識別器
(5) とを備えたことを特徴とする光受信機。
【請求項２】上記識別器の出力信号が入力するリミッ
タ回路(16)をさらに備え、該リミッタ回路は、しきい値以下の入力レベルに対して
は入力レベルに応じた出力レベルを有し、しきい値を超
える入力レベルに対しては一定の出力レベルを有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
【請求項３】上記電位保持回路は、入力バッファ用の
第１及び第２の電界効果トランジスタ(21,22) と、第１
及び第２のダイオード(D₁,D₂) と、第１及び第２のキャ
パシタ(C₁,C₂) とを含み、該第１の電界効果トランジスタ(21)のゲートには上記プ
リアンプの出力信号が入力し、該第１の電界効果トラン
ジスタのソースは該第１のダイオード(D₁)のカソードと
該第２のダイオード(D₂)のアノードと該第２の電界効果
トランジスタ(22)のドレインに接続され、該第２の電界
効果トランジスタのゲートはそのソースに接続され、該
第１のキャパシタ(C₁)は該第１の電界効果トランジスタ
(21)のドレイン及び該第１のダイオード(D₁)のアノード
間に接続され、該第２のキャパシタ(C₂)は該第２の電界
効果トランジスタ(22)のソース及び該第２のダイオード
(D ₂)のカソード間に接続され、上記平均値検出回路は、第１端同士が接続された比較的
高インピーダンスで且つ同等インピーダンスの第１及び
第２の抵抗(R₁,R₂) を含み、該第１及び第２の抵抗器の第２端の電位はそれぞれ上記
第１のダイオード(D₁)のアノード及び上記第２のダイオ
ード(D₂)のカソードの電位に追随するようにされている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光受信機。