JPH07193544A - 光通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光素子の劣化を軽減し、Ｓ／Ｎ比の劣化の
ない高寿命な光通信装置を得る。 【構成】 送信部１の信号入力端２に入力されたＮＲＺ
信号は、発光素子を発光させる一続きの部分が光信号伝
送路選択回路３によって交互に２つの光信号伝送路に分
配される。分配された信号は発光素子４ａ,４ｂの駆動
回路５ａ,５ｂに入力される。発光素子駆動回路５ａ,５
ｂは、入力された信号に応じて発光素子４ａ,４ｂを発
光させて光信号を受信側に伝送する。伝送された光信号
は受信部６の受光素子７ａ又は受光素子７ｂで受信さ
れ、電気信号に変換された後信号抽出部８によって１つ
の電気信号として信号出力端９に取り出されて通信が行
われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信装置に関し、よ
り詳細には、発光素子と受光素子と光伝送媒体を用いて
信号を伝送する光通信技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信装置における発光素子の劣化、つ
まり電気光変換効率の低下は、通信装置の性能を劣化さ
せるものである。それは発光素子の劣化により受光素子
で検出される信号レベルが低下し、受信側で識別するの
に十分な信号レベルを確保できなくなるからである。ま
た、電気光変換を行う発光素子の劣化は、通算発光時間
と発光時における光出力の強度を変数とする関数であ
り、いずれの増加に対しても電気光変換効率の低下が起
こり、素子を劣化させる。つまり光通信装置の高寿命化
には、発光素子の劣化を軽減する技術が必要である。

【０００３】図７は、従来の光通信装置の構成図で、図
中、５１は信号入力端、５２ａ，５２ｂは発光素子、５
３ａ，５３ｂは信号伝送路、５４ａ，５４ｂは受光素
子、５５はコンデンサ、５６は信号出力端である。図８
(a)〜(d)は、図７における各部の信号波形を示す図であ
る。図７及び図８は光通信装置において、発光素子の劣
化を軽減させるもので「低消費電力光配線方式の提案」
（古山英人 外１名、1990年、電子情報通信学会春季全
国大会、C-168)に記載されているものである。

【０００４】この方式は、パルス信号の伝送を２組の光
信号伝送路を用いて行う通信装置である。例えば、信号
入力端５１の信号を伝送する場合、信号入力端５１に入
力された信号（図８（ａ））に対して、信号が立上りの
ときには信号の微分波形となる。図８（ｂ）に示す電流
信号の立下がりの時には、極性を反転した信号の微分波
形の電流信号（図８（ｃ））を発生させ、それぞれ２つ
の光信号伝送路５３ａ，５３ｂに別々に伝送する。受信
側では各々の光信号伝送路５３ａ，５３ｂに伝送された
光信号に対して、１つのコンデンサ５５を信号の立上り
の微分波形が伝送されたときに充電し、立ち下がりの微
分波形が伝送されたときに放電するように、受光素子５
４ａ，５４ｂに接続してあるので出力端５６では、再生
された信号波形（図８（ｄ））が得られて通信が可能に
なるものである。この方式は、信号値が変化しないとき
には発光素子は発光しないので、もとの電気信号波形を
そのまま電気光変換して伝送する場合にくらべ、発光素
子の発光時間が少なくなるので素子の劣化を軽減でき
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、光通信
装置の発光素子の劣化を軽減させて装置の高寿命化を計
るために提案された従来の方式では、伝送しようとする
信号の微分信号を光信号に変換し、受信側では伝送され
た光信号を電気信号に変換し、コンデンサにより積分処
理を行い、もとの信号に再生するため、受信側に伝送さ
れる微分信号に雑音が重畳した場合、雑音も積分され
る。そのため、もとの信号を微分せずにそのまま光信号
として伝送するときに比べると、同じように光信号に雑
音が重畳してもＳ／Ｎ比が悪いという問題点があった。

【０００６】また、２つ以上ある光信号伝送路に設けら
れた個々の発光素子の通算発光時間に違いがあると、発
光素子の劣化に偏りが生じることが考えられる。受信側
では信号を識別できなくなるまで劣化した発光素子があ
ると、その光信号伝送路は光信号の伝送が不可能にな
る、この時、他の光信号伝送路の発光素子の劣化が光信
号伝送可能なレベルでも光通信装置全体としては機能し
なくなるという問題点があった。

【０００７】さらに、発光素子の劣化は、使用環境や通
算発光時間が同じでも全く一致するとは限らない。２つ
以上ある光信号伝送路で使用される発光素子個々の劣化
にばらつきがあり、他の発光素子に比べて著しく劣化し
た素子が生じ、光信号の伝送が不可能な伝送路と光信号
の伝送が可能な伝送路を生じた場合、光通信装置として
は機能しなくなる。

【０００８】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、光通信装置における発光素子の劣化を軽減
し、さらに従来方式に比べてＳ／Ｎ比の劣化がない高寿
命な光通信装置を提供すること、また、発光素子の通算
発光時間を均一化し、著しく劣化した素子を生じない通
信装置を提供すること、また、２つ以上ある光信号伝送
路において発光素子の著しい劣化により信号伝送不可能
な光信号伝送路を生じた場合にも通信可能となる光通信
装置を提供すること、さらに、発光素子の著しい劣化を
生じないように個々の発光素子の劣化の度合いが均一化
される光通信装置を提供することを目的としてなされた
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）電気信号を光信号に変換する発光
素子と、光信号を伝送する光伝送媒体と、光信号を電気
信号に変換する受光素子とからなる少なくとも２つ以上
の光信号伝送路と、１つの信号を該光信号伝送路の任意
の１つに選択して伝送できる伝送手段と、前記光信号伝
送路の１つに伝送された信号を１つの電気信号として出
力できる出力手段とを備えたこと、更には、（２）前記
１つの信号を少なくとも２つ以上ある光信号伝送路を使
用して伝送する伝送手段において、前記光信号伝送路に
設けられた個々の発光素子の通算発光時間を均一化する
手段を備えたこと、更には、（３）前記光信号伝送路に
設けられた個々の発光素子に発光出力を検出する検出手
段を備え、２つ以上ある光信号伝送路の１つに信号を伝
送する伝送手段において、ある決められた劣化のレベル
に発光素子が達したとき、該発光素子が設けられた光信
号伝送路を選択しないで、劣化が決められたレベルに達
していない発光素子が設けられた光信号伝送路を選択し
て通信を可能にすること、更には、（４）前記２つ以上
ある光信号伝送路に設けられた個々の発光素子に発光出
力を検出する検出手段を備え、前記光信号伝送路を選択
して１つの信号を伝送する伝送手段において、各発光素
子の劣化の度合いが均一化されるように光信号伝送路を
選択することを特徴としたものである。

【００１０】

【作用】本発明による光通信装置において、１つの信号
を伝送するために、発光素子と光伝送媒体と受光素子と
によって構成される電気信号を光信号に変換して伝送
し、再び電気信号に変換する光信号伝送路が少なくとも
２つ以上あり、送信側には伝送しようとする信号を２つ
以上ある光信号伝送路のうちの１つを選択して光信号と
して伝送させる。受信側には２つ以上ある光信号伝送路
のどれかに伝送された光信号を電気信号として１つに出
力できる。また、少なくとも２つ以上ある光信号伝送路
のどれか１つを選択して１つの信号を伝送する送信側の
装置において、各々の光信号伝送路に設けられた発光素
子の通信による通算発光時間を均一化しながら通信す
る。

【００１１】さらに、少なくとも２つ以上ある光信号伝
送路に設けられた個々の発光素子に発光出力を検出する
検出手段を設け、発光素子の劣化の度合いがあらかじめ
設定されたレベルに達したとき、それ以後その発光素子
の設けられた光信号伝送路を選択しないで、劣化が設定
されたレベルに達していない発光素子を持つ光信号伝送
路を選択して信号の伝送を行い、通信可能にする。ま
た、発光素子の劣化のレベルが均一化されるように光信
号伝送路を選択して通信を行う。

【００１２】

【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図１は、本発明による光通信装置の一実施例を説
明するための構成図で、図中、１は送信部、２は信号入
力端、３は光信号伝送路選択回路、４ａ，４ｂは発光素
子、５ａ，５ｂは発光素子駆動回路、６は受信部、７
ａ，７ｂは受光素子、８は信号抽出部、９は信号出力
端、１０ａ，１０ｂは光伝送媒体である。

【００１３】２つの光信号伝送路によってＮＲＺ（ノン
リターンゼロ）信号を伝送する場合の光通信装置を表し
ている。発光素子は駆動回路へ入力される信号がハイレ
ベルの時に発光して信号を伝送する。送信部１の信号入
力端２に入力されたＮＲＺ信号は、発光素子を発光させ
る一続きの部分が光信号伝送路選択回路３によって交互
に２つの光信号伝送路に分配される。分配された信号は
発光素子４ａ，４ｂの駆動回路５ａ，５ｂに入力され
る。発光素子駆動回路５ａ，５ｂは入力された信号に応
じて発光素子４ａ，４ｂを発光させて光信号を受信側に
伝送する。伝送された光信号は受信部６の受光素子７
ａ，又は受光素子７ｂで受信され、電気信号に変換され
た後、信号抽出部８によって１つの電気信号として信号
出力端９に取り出されて通信が行われる。

【００１４】図２（ａ）〜（ｄ）は、図１における各部
の信号波形を示す図で、図２に基づいて本発明による光
通信装置の動作について説明する。信号入力端２に入力
されたＮＲＺ信号(図２(a))は、光信号伝送路選択回路
３に入力された２つの信号（図２（ｂ）,図２(ｃ））と
なり、発光素子駆動回路５ａ,５ｂに入力される。各々
の光信号伝送路は、図２（ｂ）,図２(ｃ）に示す信号を
伝送し、受信側の信号抽出部８によって信号出力端９に
入力信号（図２（ａ））と同じ信号（図２（ｄ））が出
力されて通信が行われる。

【００１５】図３は、本発明による光通信装置の他の実
施例を示す図で、図１における光信号伝送路選択回路の
他の例を示す図である、図中、１１は信号入力端、１２
ａ，１２ｂは信号出力端である。図４（ａ）〜（ｄ）
は、図３における各部の信号波形を示す図である。

【００１６】図３の同期信号は、ＮＲＺ信号の最小パル
ス幅が１周期となるような図４（ａ）に示される信号で
ある。図４（ｂ）に示す信号が伝送される場合について
説明する。信号入力端１１に入力された信号（図４
（ｂ））はハイレベル、すなわち、発光素子を発光させ
るレベルにある部分が、最小パルス幅ごとに交互に２つ
の信号（図４（ｃ），（ｄ））に振り分けられて出力端
１２ａ，１２ｂに出力され、発光素子駆動回路への入力
信号となる。このように発光素子を発光させるレベルに
ある信号は、ＮＲＺ信号の最小パルス幅単位で２つの信
号伝送路に交互に分割されるので、発光素子の通信にお
ける通算発光時間は均一化される。

【００１７】図５は、本発明による光通信装置の更に他
の実施例を示す図で、図１における送信部の他の例を示
す図である。図中、２１は送信部、２２は信号入力端、
２３は光信号伝送路選択回路、２４ａ,２４ｂは発光素
子、２５ａ,２５ｂは発光素子駆動回路、２６ａ,２６ｂ
はコンバータ、２７ａ,２７ｂはサンプルホールド回
路、２８ａ,２８ｂはレベル検出回路、２９ａ,２９ｂは
受光素子（モニタフォトダイオード）、３０ａ,３０ｂ
は光伝送媒体である。

【００１８】送信部２１は、発光素子２４ａ,２４ｂの
発光出力を検出するモニタフォトダイオード２９ａ,２
９ｂを設け、どちらかの発光出力が受信側で識別可能と
なる最低レベルを検知したときに、その発光素子の設け
られた光信号伝送路を選択しないように、制御信号をコ
ンパレータ２６ａ,２６ｂから光信号選択回路２３に送
られるように設定すれば、信号伝送可能な光信号伝送路
が常に選択されて通信可能となるものである。

【００１９】図６は、本発明による光通信装置の更に他
の実施例を示す図で、図１における送信部の更に他の例
を示す図である。図中、３１は送信部、３２は信号入力
端、３３は光信号伝送路選択回路、３４ａ,３４ｂは発
光素子、３５ａ,３５ｂは発光素子駆動回路、３６はコ
ンバータ、３７ａ,３７ｂはサンプルホールド回路、３
８ａ,３８ｂはレベル検出回路、３９ａ,３９ｂはモニタ
フォトダイオード（受光素子）、４０ａ,４０ｂは光伝
送媒体である。

【００２０】送信部３１は、発光素子３４ａ,３４ｂの
発光出力をモニタフォトダイオード３９ａ,３９ｂで検
出して発光出力をコンパレータ３６で比較することによ
り、発光出力の大きい方、すなわち劣化の少ない方が常
に選択されることになり、各発光素子の劣化レベルは均
一化されることになる。以上に示した各実施例は、各発
明の１例にすぎず、他にも様々な例が考えられることは
もちろんである。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果：１つの信号を伝送する
のに対して複数の光信号伝送路、すなわち複数の発光素
子を使用して信号を分割しているので従来の発光素子１
つで通信する方式に比べて発光素子の劣化が軽減され装
置が高寿命となる。従来の微分信号を伝送する方式に比
べてノイズの影響を受けにくい。 （２）請求項２に対応する効果：複数の光信号伝送路の
各発光素子の通信での通算発光時間が均一化されるの
で、通算発光時間の違いによる劣化のばらつきがなくな
り装置が高寿命となる。 （３）請求項３に対応する効果：発光素子の劣化にばら
つきが生じ、信号伝送不可能な光信号伝送路が生じて
も、常に信号伝送可能な光信号伝送路が選択されて通信
可能となるので通信装置として更に高寿命である。 （４）請求項４に対応する効果：各光信号伝送路の発光
素子の劣化が均一化されるので光通信装置としてさらに
高寿命である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光通信装置の一実施例を説明する
ための構成図である。

【図２】図１における各部の信号波形を示す図である。

【図３】本発明による光通信装置の他の実施例を示す図
である。

【図４】図３における各部の信号波形を示す図である。

【図５】本発明による光通信装置の更に他の実施例を示
す図である。

【図６】本発明による光通信装置の更に他の実施例を示
す図である。

【図７】従来の光通信装置の構成図である。

【図８】図７における各部の信号波形を示す図である。

【符号の説明】

１…送信部、２…信号入力端、３…光信号伝送路選択回
路、４ａ，４ｂ…発光素子、５ａ，５ｂ…発光素子駆動
回路、６…受信部、７ａ，７ｂ…受光素子、８…信号抽
出部、９…信号出力端、１０ａ，１０ｂ…光伝送媒体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06 10/02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気信号を光信号に変換する発光素子
   と、光信号を伝送する光伝送媒体と、光信号を電気信号
   に変換する受光素子とからなる少なくとも２つ以上の光
   信号伝送路と、１つの信号を該光信号伝送路の任意の１
   つに選択して伝送できる伝送手段と、前記光信号伝送路
   の１つに伝送された信号を１つの電気信号として出力で
   きる出力手段とを備えたことを特徴とする光通信装置。
2. 【請求項２】 前記１つの信号を少なくとも２つ以上あ
   る光信号伝送路を使用して伝送する伝送手段において、
   前記光信号伝送路に設けられた個々の発光素子の通算発
   光時間を均一化する手段を備えたことを特徴とする請求
   項１記載の光通信装置。
3. 【請求項３】 前記光信号伝送路に設けられた個々の発
   光素子に発光出力を検出する検出手段を備え、２つ以上
   ある光信号伝送路の１つに信号を伝送する伝送手段にお
   いて、ある決められた劣化のレベルに発光素子が達した
   とき、該発光素子が設けられた光信号伝送路を選択しな
   いで、劣化が決められたレベルに達していない発光素子
   が設けられた光信号伝送路を選択して通信を可能にする
   ことを特徴とする請求項１記載の光通信装置。
4. 【請求項４】 前記２つ以上ある光信号伝送路に設けら
   れた個々の発光素子に発光出力を検出する検出手段を備
   え、前記光信号伝送路を選択して１つの信号を伝送する
   伝送手段において、各発光素子の劣化の度合いが均一化
   されるように光信号伝送路を選択することを特徴とする
   請求項１記載の光通信装置。