JPH08201519A

JPH08201519A - 光受信回路

Info

Publication number: JPH08201519A
Application number: JP7007283A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Kikuchi; 克利菊池; Masayuki Inoue; 雅之井上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-01-20
Filing date: 1995-01-20
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】一定の強度で発光する直流基準光源を用いる
ことにより、温度検出することなしに増倍率の温度補償
を行う。【構成】強度一定の直流基準光２７を入力し、周囲温
度が変動しても直流出力信号電圧２５の変化量が０とな
るようにバイアス制御回路１９でアバランシェ・フォト
ダイオード２に印加する直流逆バイアス電圧８を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ測距装置等の
光受信回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来の光受信回路の構成を示す
図であり、１は直流電源、２はアバランシェ・フォトダ
イオード、３は前置増幅器、４は増幅器、５は比較器、
６は基準電源、７は受信信号光、８は直流逆バイアス電
圧、９は電流信号、１０は電圧信号、１１は出力信号電
圧、１２は基準電圧、１３は二値化信号である。

【０００３】次に動作について説明する。受信信号光７
はアバランシェ・フォトダイオード２によって受光さ
れ、電流信号９に変換される。直流電源１はアバランシ
ェ・フォトダイオード２に直流逆バイアス電圧を印加す
る。電流信号９は前置増幅器３により電流電圧変換され
電圧信号１０となり増幅器４により増幅され出力信号電
圧１１となる。基準電源６は光受信回路のノイズを考慮
した所定のレベルの基準電圧１２を比較器５に出力す
る。比較器５は増幅器４からの出力信号電圧１１と、基
準電源６からの基準電圧１２とを比較して比較結果を二
値化信号１３にし、次段の処理回路（図略）に出力す
る。

【０００４】レーザ測距装置等に応用される光受信回路
では受光素子としてアバランシェ・フォトダイオードが
多く用いられる。この場合、アバランシェ・フォトダイ
オードの増倍率Ｍは直流逆バイアス電圧Ｖ_b に依存し、
次式で示される。

【０００５】

【数１】

【０００６】ブレークダウン電圧Ｖ_B は周囲温度に比例
するので、Ｖ_b 一定の場合、式（１）から増倍率は周囲
温度の上昇に対して減少する。また、光受信回路中アバ
ランシェ・フォトダイオード２とアバランシェ・フォト
ダイオード２から出力された信号電流を電圧に変換する
前置増幅器３による直流ノイズレベルをＮとし、信号レ
ベルをＳとすると信号対ノイズ比は次式で表される。

【０００７】

【数２】

【０００８】式（２）において、右辺分母の平方根中第
１項はショットノイズ、第２項は増幅器入力抵抗による
熱雑音を示す。この式から、アバランシェ・フォトダイ
オードを用いた光受信回路の信号対ノイズ比は増倍率の
関数となる。従って信号対ノイズ比を最大にする増倍率
が存在する。このようにアバランシェ・フォトダイオー
ドの増倍率は周囲温度によって変動し、それに伴い信号
対ノイズ比も変動する。周囲温度が変動しても増倍率が
一定となるようにアバランシェ・フォトダイオードの直
流逆バイアス電圧を制御する方法が考案されている。

【０００９】その方法としては温度検出用ダイオードを
用いる方法、アバランシェ・フォトダイオードからのノ
イズレベルを評価する方法、信号受信動作から信号対ノ
イズ比を求めてそれを最大値に近づける方法がある。前
記温度検出用ダイオードを用いる方法では、周囲温度に
よって変動するダイオードの端子電圧を利用して、アバ
ランシェ・フォトダイオードの直流逆バイアス電圧を制
御する。アバランシェ・フォトダイオードからのノイズ
レベルを評価する方法では、アバランシェ・フォトダイ
オードからのノイズレベルと、信号対ノイズ比が最大に
なるよう予め設定したノイズレベルとを比較して、この
設定したノイズレベルに検出したノイズレベルが近づく
ように直流逆バイアス電圧を制御する。

【００１０】信号受信動作から信号対ノイズ比を求めて
それを最大値に近づける方法では、信号対ノイズ比が増
倍率に対して極大点１点を有する関数であることを利用
している。受信した信号光を光電変換して信号成分とノ
イズ成分をそれぞれ抽出し、それらの値から信号対ノイ
ズ比を計算する。計算結果をマイクロプロセッサに記憶
させて増倍率をある値だけ上昇させる。次の信号受信動
作でも同じように信号対ノイズ比を計算して前回の計算
結果と比較する。比較した結果、前回よりも良い値が得
られたならばある値だけ増倍率を増加させ、悪い値であ
れば減少させる。この動作を繰り返して極大点である最
適増倍率に近づける。

【００１１】式（２）の分母で表されるノイズレベルを
Ｉ_N とする。Ｉ_N がある基準値Ｉ_tを越える確率を誤警
報率という。１秒間当たりの誤警報率をＦＡＲ￣とする
と、ＦＡＲ￣とＩ_N 、Ｉ_t との関係は次式（３）で表さ
れる。

【００１２】

【数３】

【００１３】光受信回路の増幅器中、アバランシェ・フ
ォトダイオードから出力された信号電流を電圧に変換す
る前置増幅器のインピーダンスをＲ_tia とすると、Ｉ_t
は次式（４）のように電圧Ｖ_t ’に変換される。

【００１４】

【数４】

【００１５】よって、増幅器の電圧増幅利得をＡ_V とす
ると設定すべき基準電圧Ｖ_t は次式（５）のようにな
る。

【００１６】

【数５】

【００１７】式（５）を変形すると式（３）と同じ形に
表現できる。

【００１８】

【数６】

【００１９】式（６）より増幅器出力側における電圧ノ
イズレベルＶ_N が増加するとＦＡＲ￣は増加する。Ｖ_N
が増加したときＦＡＲ￣を一定に保つには、式（６）左
辺が一定値となるようにＶ_N の増加に応じて基準電圧Ｖ
_t を増加させる必要がある。あるいは式（６）左辺が一
定値となるように増幅器の電圧増幅利得Ａ_V を減少させ
てＶ_N を減少させる必要がある。以下単にノイズレベル
と呼ぶときは電圧ノイズレベルＶ_N を指すこととする。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】前記アバランシェ・フ
ォトダイオードの増倍率温度補償方法には以下のような
問題点がある。温度検出用ダイオードを用いる方法で
は、温度検出用ダイオードがアバランシェ・フォトダイ
オードの温度を正確に検出する必要があり、温度検出用
ダイオードとアバランシェ・フォトダイオードとの熱的
結合を厳密にしなければならない。アバランシェ・フォ
トダイオードからのノイズレベルを評価する方法では、
使用するアバランシェ・フォトダイオードによって設定
すべき信号対ノイズ比を最大にするノイズレベルを調査
しなくてはならない。信号受信動作から信号対ノイズ比
を求めてそれを最大値に近づける方法では、信号受信動
作を繰り返すことによって最適な直流逆バイアス電圧に
到達するので、使用し始めの何回かの信号受信動作は最
適増倍率で行うことができない。また、従来の光受信回
路の技術ではノイズレベルが変動し比較器の基準電圧を
超える場合、誤ってノイズを検出するという誤警報率が
増大する問題点がある。

【００２１】この発明は、上記の問題点を解決するため
になされたものであり、常に一定の強度で発光する基準
光源をアバランシェ・フォトダイオードに入射してその
出力を制御することによって、温度検出をすることなし
にアバランシェ・フォトダイオードの増倍率の温度補償
を正確に行うことを目的としている。

【００２２】またこの発明は、検出した信号対ノイズ比
が所定の値以上になるよう直流逆バイアス電圧を設定す
ることにより、使用するアバランシェ・フォトダイオー
ドの特性のばらつきに関係なく、常に増倍率を最適な値
に保つことを目的としている。

【００２３】さらに、この発明は、ノイズ増大による誤
警報率の増大を防ぐことを目的としている。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明の実施例１に示
す光受信回路は、常に一定の強度で発光する直流基準光
源と、交流電流信号を電流電圧変換する交流前置増幅器
と、交流前置増幅器の出力を増幅する交流増幅器と、直
流電流信号を電流電圧変換する直流前置増幅器と、直流
前置増幅器の出力を増幅する直流増幅器と、アバランシ
ェ・フォトダイオードの直流逆バイアス電圧を制御する
バイアス制御回路とを設けたものである。

【００２５】この発明の実施例２に示す光受信回路は、
常に一定の強度で発光する直流基準光源と、信号受信動
作以外の期間に光受信回路に外部からの光が入らないよ
うにするシャッターと、アバランシェ・フォトダイオー
ドの直流逆バイアス電圧を制御するバイアス制御回路
と、直流基準光源とバイアス制御回路とシャッターの動
作タイミングを制御するタイミング制御器とを設けたも
のである。

【００２６】この発明の実施例３に示す光受信回路は、
常に一定の強度で発光する交流基準光源と、信号受信動
作以外の期間に光受信回路に外部からの光が入らないよ
うにするシャッターと、アバランシェ・フォトダイオー
ドの直流逆バイアス電圧を制御するバイアス制御回路
と、交流基準光源とバイアス制御回路とシャッターの動
作タイミングを制御するタイミング制御器とを設けたも
のである。

【００２７】この発明の実施例４に示す光受信回路は、
常に一定の強度で発光する交流基準光源と、増幅器の出
力信号電圧からノイズ成分を検出するノイズレベル検出
器と、増幅器の出力信号電圧から信号成分を検出する信
号レベル検出器と、ノイズレベル検出器と信号レベル検
出器の検出結果から信号対ノイズ比を計算して所定の値
より小さい間は直流電源に直流逆バイアス電圧の増加命
令を与え所定の値より大きくなった時点で直流電源に直
流逆バイアス電圧の増加停止命令を与えるバイアス設定
回路と、直流基準電源とバイアス設定回路の動作タイミ
ングを制御するタイミング制御器とを設けたものであ
る。

【００２８】この発明の実施例５に示す光受信回路は、
ノイズレベル検出器と、検出したノイズレベルに応じ
て、基準電源からの出力電圧を制御する基準電圧制御器
とを設けたものである。

【００２９】この発明の実施例６に示す光受信回路は、
ノイズレベル検出器と、検出したノイズレベルに応じ
て、増幅器の利得を制御する利得制御器とを設けたもの
である。

【００３０】

【作用】この発明の実施例１においては、常に強度が一
定である直流基準光の入射に対して直流増幅器からの直
流出力信号電圧を常にモニターし、直流出力信号電圧が
変動しないようにアバランシェ・フォトダイオードの直
流逆バイアス電圧を制御する。

【００３１】この発明の実施例２においては、信号受信
動作以外のタイミングで、常に強度が一定である直流基
準光を入射させ、それに対する増幅器からの直流出力信
号電圧をモニターし、直流出力信号電圧が変動しないよ
うにアバランシェ・フォトダイオードの直流逆バイアス
電圧を制御・設定する。

【００３２】この発明の実施例３においては、信号受信
動作以外のタイミングで、常に強度が一定である交流基
準光を入射させ、それに対する増幅器からの交流出力信
号電圧をモニターし、交流出力信号電圧が変動しないよ
うにアバランシェ・フォトダイオードの直流逆バイアス
電圧を制御・設定する。

【００３３】この発明の実施例４においては、信号受信
動作以外のタイミングで、アバランシェ・フォトダイオ
ードにかかる直流逆バイアス電圧の大きさを０（Ｖ）か
ら徐々に増大させ、信号レベルとノイズレベルを検出
し、検出結果から計算した信号対ノイズ比と所定の信号
対ノイズ比とを比較し後者の方が大きくなった時点で直
流逆バイアス電圧の増加を停止するようにして、アバラ
ンシェ・フォトダイオードの直流逆バイアス電圧を制御
・設定する。

【００３４】この発明の実施例５においては、増幅器出
力からのノイズを検出しノイズレベルに応じて基準電圧
を制御することにより、誤警率を一定値以下に保つ。

【００３５】この発明の実施例６においては、増幅器出
力からのノイズを検出しノイズレベルに応じて増幅器利
得を制御することにより、誤警率を一定値以下に保つ。

【００３６】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明による光受信回路の実施例１
の構成を示す図である。同図において、１８は直流基準
光源、１９はバイアス制御回路、２７は直流基準光、２
６はバイアス制御命令、３４は直流・交流信号分離フィ
ルタである。図１２と同一部分又は相当部分は同一符号
が付してある。アバランシェ・フォトダイオード２、比
較器５、基準電源６の動作は図７と同様である。交流前
置増幅器１４、交流増幅器１５の動作はそれぞれ図１２
の前置増幅器３、増幅器４と同様である。図２に基準光
が入射した場合のアバランシェ・フォトダイオード２の
出力電流−温度特性を示す。図２で直流逆バイアス電圧
８は一定とする。周囲温度の変化に対する増倍率の変化
を防ぐために、直流基準光源１８から常に一定の強度で
発光される直流基準光２７をアバランシェ・フォトダイ
オード２に入射する。尚、アバランシェ・フォトダイオ
ード２は直流基準光２７と受信信号光７を同時に受信す
るものである。

【００３７】図３にアバランシェ・フォトダイオード２
から出力される信号電流９を示す。直流基準光２７は受
信信号光７と同様に光電変換され、直流・交流信号分離
フィルタ３４により受信信号光７に相当する交流信号電
流２０と区別された後、直流前置増幅器１６により電流
電圧変換され、直流増幅器１７により増幅されて直流出
力信号電圧２５となる。バイアス制御回路１９はこの直
流出力信号電圧２５をモニターしながら、周囲温度が変
化しても直流出力信号電圧２５の変化量が０になるよう
に、直流電源１にバイアス制御命令２６を送り、アバラ
ンシェ・フォトダイオード２に印加する直流逆バイアス
電圧８を制御する。このようにしてアバランシェ・フォ
トダイオード２の周囲温度による出力変動を正確に検出
して制御することができる。この結果、周囲温度を検出
することなしに増倍率の正確な温度補償を行うことがで
きる。

【００３８】実施例２．図４はこの発明による光受信回
路の実施例２の構成を示す図である。同図において、２
８はタイミング制御器、２９は動作命令信号、３０はシ
ャッターである。図１と同一部分又は相当部分は同一符
号が付してある。アバランシェ・フォトダイオード２、
前置増幅器３、増幅器４、比較器５、基準電源６の動作
は図１２と同様である。実施例１と同様の方法でアバラ
ンシェ・フォトダイオード２の増倍率を周囲温度に対し
て一定に保つものであるが、信号の増幅経路を１本化す
ることにより回路を簡略化している。また、タイミング
制御器２８を用いて直流基準光源１８とバイアス制御回
路１９とシャッター３０の動作タイミングを制御するこ
とにより、信号受信動作期間を避けてバイアス設定を行
い直流基準光２７の重畳によって生ずるショットノイズ
によるノイズレベルの増大を防ぐことができる。

【００３９】シャッター３０はバイアス電圧設定期間
中、タイミング制御器２８の動作命令信号２９により閉
じ、光受信回路に外部からの光が入らないようにする。
図５にバイアス制御回路１９、直流基準光源１８、シャ
ッター３０の動作タイミングを示す。タイミング制御器
２８の動作命令信号２９により、信号受信動作以外のタ
イミングで直流基準光源１８を動作させ、直流基準光２
７をアバランシェ・フォトダイオード２に入射する。直
流基準光２７は受信信号光７と同様に光電変換、電流電
圧変換および増幅され出力信号電圧１１となる。同時に
タイミング制御器２８の動作命令信号２９によりバイア
ス制御回路１９は、この出力信号電圧１１をモニターし
ながら、周囲温度が変化しても出力信号電圧１１の変化
量が０になるように、直流電源１にバイアス制御命令２
６を送り、アバランシェ・フォトダイオード２に印加す
る直流逆バイアス電圧８を設定し、この直流逆バイアス
電圧８の値を信号受信動作期間中保持する。このように
してアバランシェ・フォトダイオード２の周囲温度によ
る出力変動を正確に検出・制御でき、更に信号受信動作
期間を避けてバイアス設定を行うことによりノイズレベ
ルの増大も防ぐことができる。この結果、周囲温度を検
出することなしに増倍率の正確な温度補償を行うことが
できる。

【００４０】実施例３．図６はこの発明による光受信回
路の実施例３の構成を示す図である。同図において、２
８はタイミング制御器、２９は動作命令信号、３０はシ
ャッター、３１は交流基準光源、３２は交流基準光であ
る。図４と同一部分又は相当部分は同一符号が付してあ
る。実施例２と同様の方法でアバランシェ・フォトダイ
オード２の増倍率を周囲温度に対して一定に保つもので
あるが、交流基準光源３１を用いても実現することがで
きる。タイミング制御器２８を用いて交流基準光源３１
とバイアス制御回路１９とシャッター３０の動作タイミ
ングを制御することにより、信号受信動作期間を避けて
バイアス設定を行い交流基準光３２の重畳によって生ず
るショットノイズによるノイズレベルの増大を防ぐこと
ができる。

【００４１】シャッター３０はバイアス電圧設定期間
中、タイミング制御器２８の動作命令信号２９により閉
じ、光受信回路に外部からの光が入らないようにする。
バイアス制御回路１９、交流基準光源１８、シャッター
３０の動作タイミングを図７に示す。タイミング制御器
２８の動作命令信号２９により、信号受信動作以外のタ
イミングで交流基準光源３１を動作させ、交流基準光３
２をアバランシェ・フォトダイオード２に入射する。交
流基準光３２は受信信号光７と同様に光電変換、電流電
圧変換および増幅され出力信号電圧１１となる。同時に
タイミング制御器２８の動作命令信号２９によりバイア
ス制御回路１９は、この出力信号電圧１１をモニターし
ながら、周囲温度が変化しても出力信号電圧１１の変化
量が０になるように、直流電源１にバイアス制御命令２
６を送り、アバランシェ・フォトダイオード２に印加す
る直流逆バイアス電圧８を設定し、この直流逆バイアス
電圧８の値を信号受信動作期間中保持する。このように
してアバランシェ・フォトダイオード２の周囲温度によ
る出力変動を正確に検出・制御でき、更に信号受信動作
期間を避けてバイアス設定を行うことによりノイズレベ
ルの増大も防ぐことができる。この結果、周囲温度を検
出することなしに増倍率の正確な温度補償を行うことが
できる。

【００４２】実施例４．図８はこの発明による光受信回
路の実施例４の構成を示す図である。この図において３
３はノイズレベル検出器、３５はノイズレベル検出結
果、４０はバイアス設定回路、４１はバイアス設定命
令、４２は信号レベル検出器、４３は信号レベル検出結
果である。図４と同一部分又は相当部分は同一符号が付
してある。前記ノイズレベル検出器３３はフィルタ回路
を有しており、これを用いて出力信号電圧１１から光受
信回路で受信を目的としている周波数成分（この場合は
交流基準光源３１の周波数）をカットすることにより、
ノイズで成分のみを検出してその電圧値を評価する。前
記信号レベル検出器４３もフィルタ回路を有しており、
出力信号電圧１１から光受信回路で受信を目的としてい
る周波数成分以外をカットすることにより、信号成分を
検出してその電圧値を評価する。この図において、タイ
ミング制御器２８は受信信号光７が受信されない時間に
交流基準光源３１とバイアス設定回路４０を動作させ
る。バイアス設定回路４０はタイミング制御器２８から
の動作命令信号２９により動作し、直流電源１にバイア
ス設定命令４１を送り、直流逆バイアス電圧８の大きさ
０（Ｖ）から徐々に上昇させる。またバイアス設定回路
４０は信号レベル検出器４２が検出した信号レベル検出
結果４３とノイズレベル検出器３３が検出したノイズレ
ベル検出結果３５を受信して信号対ノイズ比を計算す
る。この計算結果と所定の信号対ノイズ比を比較して、
後者の方が大きい間は直流逆バイアス電圧８を上昇させ
るバイアス設定命令４１を直流電源１に出力し、前者の
方が大きくなった瞬間に直流逆バイアス電圧８の上昇を
停止させるバイアス設定命令４１を直流電源１に出力す
る。これによって直流逆バイアス電圧８の値を設定す
る。信号受信動作期間中この設定値を保持する。図９に
バイアス設定回路４０、交流基準光源３１の動作タイミ
ングを示す。尚、実施例４の構成にシャッターを用いな
いのは、ノイズレベルの値も正しく評価する必要がある
ためである。この結果、周囲温度を検出することなしに
増倍率を常に最適値に設定することができる。

【００４３】実施例５．図１０はこの発明による光受信
回路の構成を示す図である。図１０において、３３はノ
イズレベル検出器、３６は基準電源制御器、３５はノイ
ズレベル検出結果、３７は基準電源制御信号である。図
１２と同一部分又は相当部分は同一符号が付してある。
この図において、増幅器４の出力からのノイズレベルが
ノイズレベル検出器３３によって検出される。式（６）
で示されるように、増幅器の出力信号電圧１１に含まれ
るノイズレベルが基準電圧より高くなると誤警報率が増
加する。基準電源制御器３６はノイズレベル検出結果３
５を受けてノイズレベルが基準電圧よりも高い場合、基
準電源６に基準電源制御信号３７を送り、ノイズレベル
の高さに応じて上述の式（６）左辺の比が一定値以上に
保つように基準電圧１２を引き上げる。これによって誤
警報率を一定値以下にすることができる。

【００４４】実施例６．図１１はこの発明による光受信
回路の構成を示す図である。図１１において、３８は利
得制御器、３９は利得制御信号である。図１２と同一部
分又は相当部分には同一符号が付してある。この図にお
いて、増幅器４の出力からのノイズレベルがノイズレベ
ル検出器３３によって検出される。式（６）で示される
ように、増幅器の出力信号電圧１１に含まれるノイズレ
ベルが基準電圧より高くなると誤警報率が増加する。利
得制御器３８は検出したノイズレベルが基準電圧よりも
高い場合、増幅器４に利得制御信号３９を送り、ノイズ
レベルの高さに応じて上述の式（６）左辺の比が一定値
以上に保つように増幅器利得を引き下げる。これによっ
て誤警報率を一定値以下にすることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように実施例１、実施例２、実施
例３の発明によれば、基準光に対する出力信号電圧の変
動を０にするように直流電源を制御するため、周囲温度
を測定することなしに増倍率の温度補償を行うことがで
きる。

【００４６】また実施例４の発明によれば、検出した信
号対ノイズ比を常に所定の値以上にするように直流逆バ
イアス電圧を設定するため、常に増倍率を最適な値に保
つことができる。

【００４７】また実施例２、実施例３、実施例４の発明
によれば、タイミング制御器によって光受信回路に受信
信号光が入射する時間を避けて直流電源を制御するた
め、信号受信期間中の基準光入射による雑音増大を防ぐ
ことができる。

【００４８】実施例５の発明によれば、ノイズレベルが
変動しても、それを検出し基準電圧を制御するため、ノ
イズレベルが基準電圧を超えるために起こる誤警報率を
一定値以下に保つことができる。

【００４９】実施例６の発明によれば、ノイズレベルが
変動しても、それを検出して増幅利得を制御するため、
ノイズレベルが基準電圧を超えるために起こる誤警報率
を一定値以下に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による実施例１の構成を示す図であ
る。

【図２】アバランシェ・フォトダイオードの出力電流
−温度特性を示す図である。

【図３】アバランシェ・フォトダイオードの信号電流
レベルを示す図である。

【図４】この発明による実施例２の構成を示す図であ
る。

【図５】直流基準光源とバイアス制御回路とシャッタ
ーの動作タイミングと信号受信動作期間の関係を示す図
である。

【図６】この発明による実施例３の構成を示す図であ
る。

【図７】交流基準光源とバイアス制御回路とシャッタ
ーの動作タイミングと信号受信動作期間の関係を示す図
である。

【図８】この発明による実施例４の構成を示す図であ
る。

【図９】交流基準光源とバイアス設定回路の動作タイ
ミングと信号受信動作期間の関係を示す図である。

【図１０】この発明による実施例５の構成を示す図で
ある。

【図１１】この発明による実施例６の構成を示す図で
ある。

【図１２】従来の光受信回路の構成を示す図である。

【符号の説明】

１直流電源、２アバランシェ・フォトダイオード、
３前置増幅器、４増幅器、５比較器、６基準電
源、７受信信号光、８直流逆バイアス電圧、９電
流信号、１０信号電圧、１１出力信号電圧、１２
基準電圧、１３二値化信号、１４交流前置増幅器、１
５交流増幅器、１６直流前置増幅器、１７直流増
幅器、１８直流基準光源、１９バイアス制御回路、
２０交流信号電流、２１交流信号電圧、２２交流出
力信号電圧、２３直流信号電流、２４直流信号電
圧、２５直流出力信号電圧、２６バイアス制御命
令、２７直流基準光源、２８タイミング制御器、２
９動作命令信号、３０シャッター、３１交流基準光
源、３２交流基準光、３３ノイズレベル検出器、３
４直流・交流信号分離フィルタ、３５ノイズレベル
検出結果、３６基準電圧制御器、３７基準電源制御信
号、３８利得制御器、３９利得制御信号、４０バ
イアス設定回路、４１バイアス設定命令、４２信号
レベル検出器、４３信号レベル検出結果。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信信号光を光電変換し増幅する光受信
回路において、受信信号光を光電変換するアバランシェ
・フォトダイオードと、前記アバランシェ・フォトダイ
オードに一定の強度の光を入力する直流基準光源と、前
記アバランシェ・フォトダイオードからの信号電流を交
流分と直流分に分離する直流・交流信号分離フィルタ
と、前記直流・交流信号分離フィルタからの交流出力電
流を電圧に変換する交流前置増幅器と、前記交流前置増
幅器からの交流出力電圧を増幅する交流増幅器と、前記
直流・交流信号分離フィルタからの直流出力電流を電圧
に変換する直流前置増幅器と、前記直流前置増幅器から
の直流出力電圧を増幅する直流増幅器と、基準電圧を発
生する基準電源と、前記基準電源の出力電圧と前記交流
増幅器からの交流出力信号電圧との比較結果を二値信号
に変換する比較器と、前記アバランシェ・フォトダイオ
ードにバイアス電圧を印加すると共にこのバイアス電圧
をバイアス制御命令により可変できる直流電源と、前記
直流増幅器からの直流出力信号電圧をモニターしアバラ
ンシェ・フォトダイオードに一定強度の光を入射したと
きの直流出力信号電圧が所定の値となるように前記直流
電源にバイアス制御命令を送るバイアス制御回路とを有
することを特徴とする光受信回路。
【請求項２】受信信号光を光電変換して増幅する光受
信回路において、受信信号光を光電変換するアバランシ
ェ・フォトダイオードと、前記アバランシェ・フォトダ
イオードに一定の強度の光を入力する直流基準光源と、
前記アバランシェ・フォトダイオードからの出力電流を
電圧に変換する前置増幅器と、前記前置増幅器からの出
力電圧を増幅する増幅器と、基準電圧を発生する基準電
源と、前記基準電源の出力電圧と前記増幅器からの出力
信号電圧との比較結果を二値信号に変換する比較器と、
前記アバランシェ・フォトダイオードにバイアス電圧を
印加すると共にこのバイアス電圧をバイアス制御命令に
より可変できる直流電源と、前記増幅器からの出力信号
電圧をモニターしアバランシェ・フォトダイオードに一
定強度の光を入射したときの出力信号電圧が所定の値と
なるように前記直流電源にバイアス制御命令を送るバイ
アス制御回路と、外部の光が光受信回路に入らないよう
にするシャッターと、前記直流基準光源と前記バイアス
制御回路と前記シャッターの動作タイミングを制御する
タイミング制御器とを有することを特徴とする光受信回
路。
【請求項３】受信信号光を光電変換して増幅する光受
信回路において、受信信号光を光電変換するアバランシ
ェ・フォトダイオードと、前記アバランシェ・フォトダ
イオードに一定の強度の光を入力する交流基準光源と、
前記アバランシェ・フォトダイオードからの出力電流を
電圧に変換する前置増幅器と、前記前置増幅器からの出
力電圧を増幅する増幅器と、基準電圧を発生する基準電
源と、前記基準電源の出力電圧と前記増幅器からの出力
信号電圧との比較結果を二値信号に変換する比較器と、
前記アバランシェ・フォトダイオードにバイアス電圧を
印加すると共にこのバイアス電圧をバイアス制御命令に
より可変できる直流電源と、前記増幅器からの出力信号
電圧をモニターしアバランシェ・フォトダイオードに一
定強度の光を入射したときの出力信号電圧が所定の値と
なるように前記直流電源にバイアス制御命令を送るバイ
アス制御回路と、外部の光が光受信回路に入らないよう
にするシャッターと、前記交流基準光源と前記バイアス
制御回路と前記シャッターの動作タイミングを制御する
タイミング制御器とを有することを特徴とする光受信回
路。
【請求項４】受信信号光を光電変換して増幅する光受
信回路において、受信信号光を光電変換するアバランシ
ェ・フォトダイオードと、前記アバランシェ・フォトダ
イオードに一定の強度の光を入力する交流基準光源と、
前記アバランシェ・フォトダイオードからの出力電流を
電圧に変換する前置増幅器と、前記前置増幅器からの出
力電圧を増幅する増幅器と、基準電圧を発生する基準電
源と、前記基準電源の出力電圧と前記増幅器からの出力
信号電圧との比較結果を二値信号に変換する比較器と、
前記増幅器の出力信号電圧に含まれるノイズ成分を検出
するノイズレベル検出器と、前記増幅器の出力信号電圧
から信号成分を検出する信号検出器と、前記アバランシ
ェ・フォトダイオードにバイアス電圧を印加すると共に
このバイアス電圧をバイアス設定命令により可変できる
直流電源と、前記ノイズレベル検出器の検出結果と信号
レベル検出器の検出結果から信号ノイズ比を計算して得
られた結果が所定の信号対ノイズ比よりも小さい場合に
は直流電源にバイアス電圧を増加させるバイアス電圧設
定命令を出力し、また前記ノイズレベル検出器の検出結
果と前記信号レベル検出器の検出結果から信号対ノイズ
比を計算して得られた結果が所定の信号対ノイズ比より
も大きい場合には直流電源にバイアス電圧の増加を停止
させるバイアス電圧設定命令を出力するバイアス設定回
路と、前記交流基準光源とバイアス設定回路の動作タイ
ミングを制御するタイミング制御器とを有することを特
徴とする光受信回路。
【請求項５】受信信号光を光電変換して増幅する光受
信回路において、受信信号光を光電変換するアバランシ
ェ・フォトダイオードと、前記アバランシェ・フォトダ
イオードからの出力電流を電圧に変換する前置増幅器
と、前記前置増幅器からの出力電圧を増幅する増幅器
と、基準電圧を発生する基準電源と、前記基準電源の出
力電圧と前記増幅器からの出力信号電圧との比較結果を
二値信号に変換する比較器と、前記増幅器出力からノイ
ズレベルを検出するノイズレベル検出器と、ノイズレベ
ルに応じて前記基準電圧を制御する基準電圧制御器と、
前記アバランシェ・フォトダイオードにバイアス電圧を
印加する直流電源とを有することを特徴とする光受信回
路。
【請求項６】受信信号光を光電変換して増幅する光受
信回路において、受信信号光を光電変換するアバランシ
ェ・フォトダイオードと、前記アバランシェ・フォトダ
イオードからの出力電流を電圧に変換する前置増幅器
と、前記前置増幅器からの出力電圧を増幅する増幅器
と、基準電圧を発生する基準電源と、前記基準電源の出
力電圧と前記増幅器からの出力信号電圧との比較結果を
二値信号に変換する比較器と、前記増幅器出力からノイ
ズレベルを検出するノイズレベル検出器と、ノイズレベ
ルが所定の値となるように前記増幅器の利得を制御する
利得制御器と、前記アバランシェ・フォトダイオードに
バイアス電圧を印加する直流電源とを有することを特徴
とする光受信回路。