JPH08223121A - Optical reception equipment - Google Patents

Optical reception equipment

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Publication number
JPH08223121A
JPH08223121A JP7024159A JP2415995A JPH08223121A JP H08223121 A JPH08223121 A JP H08223121A JP 7024159 A JP7024159 A JP 7024159A JP 2415995 A JP2415995 A JP 2415995A JP H08223121 A JPH08223121 A JP H08223121A
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JP
Japan
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output
comparator
amplifier
slice level
waveform
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Application number
JP7024159A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuyoshi Yoshimoto
強 吉本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE: To receive an errorless high-speed digital optical signal by outputting the voltage value based on the division ratio of plural slice levels as a slice level and taking the output or a comparator as a digital electric signal output. CONSTITUTION: A photo diode 11 converts light to electricity, and an amplifier 12 converts the current to a voltage. Since frequency bands of the diode 11 and the amplifier 12 are sufficiently high, an output waveform 44a of the amplifier 12 exhibit the pulsation approximately equal to that or the light waveform. The output of the amplifier 12 is inputted to three comparators 13, 14, and 15 different by slice levels to output digital waveformes 45a, 46a, and 47a. Then, the output of the comparator 13 has the AC component cut through a filter circuit 18, and a voltage corresponding to the duty ratio of the output waveform 45a is detected ana is inputted to the positive input terminal of a differential amplifier 16. The voltage set by a variable resistance 20 is inputted to the negative input terminal, and the output is used as the slice level of the comparator 13 as it is.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを用いたデ
ジタル情報伝送に用いる光受信装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical receiver used for digital information transmission using an optical fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバによる情報伝送においては一
般に送信素子として高速デジタル変調が可能なレーザダ
イオードが、また受光素子としてフォトダイオードが用
いられ、電気信号によって変調された光の伝送が行われ
ている。
2. Description of the Related Art In information transmission through an optical fiber, a laser diode capable of high-speed digital modulation is generally used as a transmitting element, and a photodiode is used as a light receiving element to transmit light modulated by an electric signal. .

【0003】以下に従来の光送信および受信装置につい
て説明する。図6は従来の光送信および受信装置の構成
を示すブロック図である。図6において1はレーザ駆動
回路、2はレーザダイオード、3はレンズであり、これ
らの要素により光送信装置を構成している。4は光ファ
イバ、5はフォトダイオード、6はアンプ、7はスライ
スレベルを出力するフィルタ回路、8はアンプ6とスラ
イスレベルを比較して2値化信号を出力するコンパレー
タ、9は出力バッファであり、これらの要素により光受
信装置を構成している。
A conventional optical transmission and reception device will be described below. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a conventional optical transmission and reception device. In FIG. 6, 1 is a laser drive circuit, 2 is a laser diode, and 3 is a lens, and these elements constitute an optical transmitter. 4 is an optical fiber, 5 is a photodiode, 6 is an amplifier, 7 is a filter circuit that outputs a slice level, 8 is a comparator that compares the slice level with the amplifier 6 and outputs a binarized signal, and 9 is an output buffer. , These elements constitute an optical receiver.

【0004】図7は従来の光装置および受信装置の各部
の動作波形を示す波形図である。図7において34は光
送信装置に入力される入力信号波形、35はレーザ駆動
回路1が出力する電流波形、36はレーザダイオード2
が出力する光波形、37aおよび37bは光ファイバ4
を通って光受信装置に出力される光波形、38aおよび
38bはアンプ6の出力波形、39aおよび39bはス
ライスレベル、40aおよび40bはコンパレータ8の
出力波形である。
FIG. 7 is a waveform diagram showing operation waveforms of respective parts of the conventional optical device and receiving device. In FIG. 7, 34 is an input signal waveform input to the optical transmitter, 35 is a current waveform output from the laser drive circuit 1, and 36 is a laser diode 2.
Is the optical waveform output by the optical fiber 4 and 37a and 37b.
Is an optical waveform output to the optical receiving device through the optical path, 38a and 38b are output waveforms of the amplifier 6, 39a and 39b are slice levels, and 40a and 40b are output waveforms of the comparator 8.

【0005】従来の装置の動作について図6および図7
を用いて説明する。送信されるべきデジタル電気信号は
シリアル化されて光送信装置に入力される。レーザ駆動
回路1はレーザダイオード2に流す電流に対して入力さ
れた入力信号波形34とほぼ同形状の変調をかけ、電流
は35に示す波形となる。レーザダイオード2は入力デ
ジタル電気信号が“0”の時流れる電流がしきい値近傍
にありほとんど発光せず、入力デジタル電気信号が
“1”の時発光する。デジタル変調された光波形36は
レンズ3によって集光されて光ファイバ4に入力され
る。
Operation of the conventional device is shown in FIGS. 6 and 7.
Will be explained. The digital electric signal to be transmitted is serialized and input to the optical transmitter. The laser drive circuit 1 modulates the current flowing through the laser diode 2 in substantially the same shape as the input signal waveform 34, and the current has a waveform 35. The laser diode 2 emits little light when the input digital electric signal is "0" because the current flowing therethrough is near the threshold value when the input digital electric signal is "0". The digitally modulated optical waveform 36 is condensed by the lens 3 and input to the optical fiber 4.

【0006】デジタル変調された光波形36にはレーザ
ダイオード2特有の脈動が発生し、この脈動が除々に収
束するものは緩和振動、脈動が持続するものはセルフパ
ルセーションと呼ばれている。これらの脈動は振幅が本
来のデータの振幅よりも高くなることがあるが、脈動の
周波数は一般にデジタル伝送信号のデータレートよりも
十分に高いために、伝送経路の周波数帯域制限効果によ
って実用上問題にならなくなることが多い。つまり、使
用する光ファイバ4は分散と呼ばれる高周波制限効果が
あり、しかも長距離になる程伝送可能な周波数帯域が低
下してくる。そのため長距離の光ファイバ4を通過した
後の光波形37aは脈動が小さくなり本来の入力信号波
形34に近い波形が得られる。光ファイバ4を通った光
は光受信装置の受光部へと導かれる。フォトダイオード
5は受信光に比例した電流を発生し、トランスインピー
ダンス型のアンプ6にて電流電圧変換され、増幅され
る。アンプ6の出力波形は図7の38aにみられるよう
に入力光波形とほぼ同一の形状を示す。
Pulsations peculiar to the laser diode 2 occur in the digitally modulated optical waveform 36, and those in which the pulsations gradually converge are called relaxation oscillations, and those in which the pulsations last are called self-pulsation. The amplitude of these pulsations may be higher than the original amplitude of the data, but since the frequency of the pulsations is generally sufficiently higher than the data rate of the digital transmission signal, it is a practical problem due to the frequency band limitation effect of the transmission path. Often does not become. That is, the optical fiber 4 to be used has a high frequency limiting effect called dispersion, and the longer the distance, the lower the transmittable frequency band. Therefore, the pulsation of the optical waveform 37a after passing through the long-distance optical fiber 4 is reduced, and a waveform close to the original input signal waveform 34 is obtained. The light passing through the optical fiber 4 is guided to the light receiving section of the optical receiving device. The photodiode 5 generates a current proportional to the received light, which is current-voltage converted and amplified by the transimpedance type amplifier 6. The output waveform of the amplifier 6 has almost the same shape as the input light waveform as seen at 38a in FIG.

【0007】コンパレータ8はアンプ6の出力波形38
aとスライスレベル39aとを比較して2値化する。2
値化する際のスライスレベル39aがアンプ6の出力波
形38aをフィルタ回路7によって平均化したものを用
いている。伝送されるデジタル信号はデータ“0”と
“1”の発生確立が等しくなるように予め設定されてい
るため、平均値を用いたスライスレベルはアンプ6の出
力波形38aのほぼ中央付近い自動的に設定される。コ
ンパレータ8の出力40aはバッファ9を通して光受信
装置の外部に出力され、波形は光送信装置への入力デジ
タル電気信号とほぼ等しくなり、エラーなく情報伝送が
できることがわかる。
The comparator 8 outputs the output waveform 38 of the amplifier 6.
a and the slice level 39a are compared and binarized. Two
A slice level 39a used for quantification is obtained by averaging the output waveform 38a of the amplifier 6 by the filter circuit 7. Since the transmitted digital signal is preset so that the data “0” and the data “1” are generated at the same probability, the slice level using the average value is automatically set near the center of the output waveform 38a of the amplifier 6. Is set to. It can be seen that the output 40a of the comparator 8 is output to the outside of the optical receiving device through the buffer 9 and the waveform is almost equal to the input digital electric signal to the optical transmitting device, and information can be transmitted without error.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光受信装置の構成においては、レーザダイオード2の出
力する光波形36の脈動を長い光ファイバ4の分散によ
る周波数帯域制限効果によって減衰させており、短い光
ファイバ4による伝送行った場合、光ファイバ4の周波
数帯域制限効果がないために脈動をもつ光波形37bが
そのまま光受信装置に入力され、アンプ6の出力波形は
38bに示すとおりになる。このときスライスレベル3
9はアンプ6の出力波形38bの脈動部分の最下部より
も上にくるためコンパレータ8の出力波形は40bに示
すように脈動部分に反応したパルスが発生し、重大なデ
ータエラーを生じていた。
However, in the configuration of the conventional optical receiving apparatus, the pulsation of the optical waveform 36 output from the laser diode 2 is attenuated by the frequency band limiting effect due to the dispersion of the long optical fiber 4, When transmission is performed using the short optical fiber 4, the optical waveform 37b having pulsation is directly input to the optical receiving device because the frequency band limiting effect of the optical fiber 4 is not present, and the output waveform of the amplifier 6 becomes as shown in 38b. Slice level 3 at this time
Since 9 is higher than the bottom of the pulsating portion of the output waveform 38b of the amplifier 6, the output waveform of the comparator 8 has a pulse in response to the pulsating portion as shown at 40b, which causes a serious data error.

【0009】エラーを除去するにはコンパレータ8への
入力前の段階で入力波形の脈動成分を除去する必要があ
り、光受信装置のアンプ6の周波数特性を低下させる
か、もしくはアンプ6の出力とコンパレータ8の入力と
の間にローパスフィルタを挿入して脈動を除去する方法
が取られている。しかしながらいずれの場合も本来の信
号成分をも劣化させる可能性が大であり、特に短距離伝
送のために帯域制限したものは長距離伝送ではますます
伝送帯域が低下するため、伝送する情報のデータレート
を下げて使用しなければならないなど性能の低下を招い
ていた。あるいは使用する光ファイバ4の長さが長い場
合には高い周波数特性のものを、光ファイバ4の長さが
短い場合には低い周波数特性のものを使うなどというよ
うに光ファイバ4の長さや受信波形にあわせて光受信装
置を用意する必要があった。
In order to remove the error, it is necessary to remove the pulsating component of the input waveform before the input to the comparator 8, and the frequency characteristic of the amplifier 6 of the optical receiver is lowered or the output of the amplifier 6 is reduced. A method of inserting a low-pass filter between the input of the comparator 8 and the pulsation is adopted. However, in either case, there is a great possibility of degrading the original signal component as well, especially those that have been band-limited for short-distance transmission will further reduce the transmission band in long-distance transmission, so the data of the information to be transmitted will decrease. The performance was deteriorated, for example, the rate had to be reduced and used. Alternatively, when the length of the optical fiber 4 to be used is long, one having a high frequency characteristic is used, and when the length of the optical fiber 4 is short, one having a low frequency characteristic is used. It was necessary to prepare an optical receiver according to the waveform.

【0010】そこで本発明は上記従来の課題を解決する
もので、光ファイバの長さや受信光波形に依存せずエラ
ーのない高速デジタル光信号の受信が可能な光受信装置
を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical receiving apparatus capable of receiving a high-speed digital optical signal without error regardless of the length of the optical fiber or the received optical waveform. I am trying.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
するために、伝送光信号を電流に変換するフォトダイオ
ードと、このフォトダイオードの出力を増幅するアンプ
と、このアンプ出力と第1、第2、第3のスライスレベ
ルとそれぞれ比較して2値化信号を出力する第1、第
2、第3のコンパレータと、第1のコンパレータの出力
のデューティ比が所定の第1の値になるように第1のス
ライスレベルを制御する第1のスライスレベル制御回路
と、第2のコンパレータの出力のデューティ比が所定の
第2の値になるように第2のスライスレベルを制御する
第2のスライスレベル制御回路と、第1のおよび第2の
スライスレベルの中間値を第3のスライスレベルとして
出力する第3のスライスレベル制御回路とを備え、第3
のコンパレータの出力をデジタル電気信号出力とする。
In order to achieve the above object of the present invention, a photodiode for converting a transmission optical signal into a current, an amplifier for amplifying an output of the photodiode, an output of the amplifier and a first amplifier, The duty ratios of the outputs of the first, second, and third comparators and the first comparator, which output the binarized signal by comparing with the second and third slice levels, respectively, become the predetermined first value. As described above, the first slice level control circuit for controlling the first slice level and the second slice level for controlling the second slice level so that the duty ratio of the output of the second comparator becomes a predetermined second value. A slice level control circuit; and a third slice level control circuit for outputting an intermediate value between the first and second slice levels as a third slice level.
The output of the comparator is used as a digital electric signal output.

【0012】[0012]

【作用】本発明は上記した構成により、光ファイバが短
いなどの要因により受信波形にレーザダイオード特有の
脈動が現れている場合にもエラーなくデジタル受信信号
を出力することができる。そして光ファイバの長さに依
存せずエラーのない高速デジタル信号伝送ができる。
With the above-described structure, the present invention can output a digital reception signal without error even when the pulsation peculiar to the laser diode appears in the reception waveform due to a factor such as a short optical fiber. In addition, error-free high-speed digital signal transmission can be performed without depending on the length of the optical fiber.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は本発明の第一実施例の光受信装置の構成を示すブロ
ック図である。図1において11はフォトダイオード、
12はトランスインピーダンス型のアンプである。1
3,14,15はコンパレータ、16,17は差動アン
プ、18,19はフィルタ回路、20,21は可変抵
抗、22は分圧器、23は出力バッファである。フィル
タ回路18,可変抵抗20および差動アンプ16は第1
のスライスレベル制御回路を構成し、フィルタ回路1
9,可変抵抗21および差動アンプ17は第2のスライ
スレベル制御回路を構成し、分圧器22は第3のスライ
スレベル制御回路を構成する。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical receiving apparatus of the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a photodiode,
Reference numeral 12 is a transimpedance type amplifier. 1
Reference numerals 3, 14 and 15 are comparators, 16 and 17 are differential amplifiers, 18 and 19 are filter circuits, 20 and 21 are variable resistors, 22 is a voltage divider, and 23 is an output buffer. The filter circuit 18, the variable resistor 20 and the differential amplifier 16 are the first
Of the slice level control circuit of the filter circuit 1
9, the variable resistor 21, and the differential amplifier 17 constitute a second slice level control circuit, and the voltage divider 22 constitutes a third slice level control circuit.

【0014】図2は本発明の第一実施例の光受信装置の
動作を示す波形図である。図2において、44aおよび
44bはアンプ12の出力波形、45aおよび45bは
コンパレータ13の出力波形、46aおよび46bはコ
ンパレータ14の出力波形、47aおよび47bはコン
パレータ15の出力波形、48aおよび48bは差動ア
ンプ16の出力波形であってコンパレータ13に入力さ
れるスライスレベル、49aおよび49bは差動アンプ
17の出力波形であってコンパレータ14に入力される
スライスレベル、50aおよび50bは分圧器22の出
力波形であってコンパレータ15に入力されるスライス
レベルである。図2の符号中、44a,45a,46
a,47a,48a,49a,50aで示す波形は光フ
ァイバが短いときの波形を示し、44b,45b,46
b,47b,48b,49b,50bで示す波形は光フ
ァイバが長いときの波形を示す。
FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the optical receiving apparatus of the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, 44a and 44b are output waveforms of the amplifier 12, 45a and 45b are output waveforms of the comparator 13, 46a and 46b are output waveforms of the comparator 14, 47a and 47b are output waveforms of the comparator 15, and 48a and 48b are differential. An output waveform of the amplifier 16 and a slice level input to the comparator 13, 49a and 49b are output waveforms of the differential amplifier 17 and a slice level input to the comparator 14, and 50a and 50b are output waveforms of the voltage divider 22. Which is the slice level input to the comparator 15. In the reference numerals of FIG. 2, 44a, 45a, 46
The waveforms denoted by a, 47a, 48a, 49a, and 50a are waveforms when the optical fiber is short, and 44b, 45b, and 46a.
The waveforms indicated by b, 47b, 48b, 49b, and 50b are waveforms when the optical fiber is long.

【0015】以下、動作について説明する。はじめに光
ファイバが比較的短い場合において受信光の脈動が大き
い場合を説明する。フォトダイオード11は光を電流に
変換し、トランスインピーダンス型のアンプ12は電流
電圧変換を行う。フォトダイオード11およびアンプ1
2の周波数帯域は十分高いためにアンプ12の出力波形
44aは光波形とはほぼ等しい脈動を示す。アンプ12
の出力はそれぞれスライスレベルの異なる3つのコンパ
レータ13,14,15に入力され、それぞれ45a,
46a,47aに示すデジタル波形を出力する。コンパ
レータ13の出力はフィルタ回路18を通して交流成分
がカットされ、コンパレータ13の出力波形45aのデ
ューティ比に相当する電圧が検出される。検出されたデ
ューティ比は差動アンプ16の正入力端子へ入力され、
一方差動アンプ16の負入力端子へは可変抵抗20によ
って設定された電圧が入力される。差動アンプ16の出
力はそのままコンパレータ13のスライスレベルとして
用いられる。仮にフィルタ回路18の出力電圧が可変抵
抗20の設定電圧よりも低かったとすると、差動アンプ
16の出力は下がり、コンパレータ13のスライスレベ
ル48aが下がる。するとコンパレータ13の出力波形
のデューティ比が下がり、フィルタ回路18の出力が上
がる。このようにコンパレータ13、フィルタ回路1
8、差動アンプ16によってフィードバック回路が構成
され、可変抵抗20の調整によってコンパレータ13の
出力波形45aのデューティ比を所定の値に制御するこ
とができる。一方、コンパレータ14、フィルタ回路1
9、差動アンプ17、可変抵抗21によっても同様にフ
ィードバック回路が構成され、可変抵抗21の調整によ
ってコンパレータ14の出力波形46aのデューティ比
を所定の値に制御することができる。
The operation will be described below. First, a case where the pulsation of received light is large when the optical fiber is relatively short will be described. The photodiode 11 converts light into a current, and the transimpedance type amplifier 12 performs current-voltage conversion. Photodiode 11 and amplifier 1
Since the frequency band of 2 is sufficiently high, the output waveform 44a of the amplifier 12 exhibits pulsation almost equal to the optical waveform. Amplifier 12
Output is input to three comparators 13, 14 and 15 having different slice levels, and 45a,
The digital waveforms shown at 46a and 47a are output. The AC component of the output of the comparator 13 is cut through the filter circuit 18, and the voltage corresponding to the duty ratio of the output waveform 45a of the comparator 13 is detected. The detected duty ratio is input to the positive input terminal of the differential amplifier 16,
On the other hand, the voltage set by the variable resistor 20 is input to the negative input terminal of the differential amplifier 16. The output of the differential amplifier 16 is used as it is as the slice level of the comparator 13. If the output voltage of the filter circuit 18 is lower than the set voltage of the variable resistor 20, the output of the differential amplifier 16 decreases and the slice level 48a of the comparator 13 decreases. Then, the duty ratio of the output waveform of the comparator 13 decreases and the output of the filter circuit 18 increases. In this way, the comparator 13 and the filter circuit 1
8. The feedback circuit is constituted by the differential amplifier 16, and the duty ratio of the output waveform 45a of the comparator 13 can be controlled to a predetermined value by adjusting the variable resistor 20. On the other hand, the comparator 14 and the filter circuit 1
Similarly, a feedback circuit is configured by 9, the differential amplifier 17, and the variable resistor 21, and the duty ratio of the output waveform 46a of the comparator 14 can be controlled to a predetermined value by adjusting the variable resistor 21.

【0016】デューティ比を所定の値に制御することの
効果を図3を用いて説明する。図3は本発明の第一実施
例の光受信装置のスライスレベルとデューティ比との関
係を示すグラフである。図3において横軸にスライスレ
ベル、縦軸にデューティ比をとっている。スライスレベ
ルの上下を横軸に示したことに対応してアンプ12の出
力波形を横向きにしてグラフの上方に示してある。
The effect of controlling the duty ratio to a predetermined value will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the slice level and the duty ratio of the optical receiver according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the horizontal axis represents the slice level and the vertical axis represents the duty ratio. The output waveform of the amplifier 12 is shown in the horizontal direction at the top of the graph corresponding to the fact that the upper and lower sides of the slice level are shown on the horizontal axis.

【0017】図3によって、光ファイバが短く受信波形
に脈動が現れている場合の光受信装置の動作を説明す
る。44aはアンプ12の出力波形であり、このときの
スライスレベル対デューティ比を表す曲線が51aであ
る。スライスレベルがアンプ12の出力波形よりも低い
とき、つまり曲線51aの左方に動作ポイントがあると
き、デューティ比は100%である。逆にスライスレベ
ルがアンプ12の出力波形よりも十分高いとき、つまり
曲線51aの右方に動作ポイントがあるとき、デューテ
ィ比は0%である。スライスレベルがアンプ12の出力
波形の脈動がない部分にかかっているとき、デューティ
比は50%の近傍であり、傾斜も小さい。このときコン
パレータの出力はエラーのない2値化データを出力する
ことができる。
The operation of the optical receiver when the optical fiber is short and the pulsation appears in the received waveform will be described with reference to FIG. Reference numeral 44a is an output waveform of the amplifier 12, and a curve representing the slice level versus duty ratio at this time is 51a. When the slice level is lower than the output waveform of the amplifier 12, that is, when the operating point is on the left side of the curve 51a, the duty ratio is 100%. Conversely, when the slice level is sufficiently higher than the output waveform of the amplifier 12, that is, when the operating point is on the right side of the curve 51a, the duty ratio is 0%. When the slice level is applied to a portion of the output waveform of the amplifier 12 where there is no pulsation, the duty ratio is in the vicinity of 50% and the inclination is small. At this time, the output of the comparator can output binary data having no error.

【0018】ここで可変抵抗20によってコンパレータ
13の出力デューティ比を30%に設定する。図3にお
いて52aはコンパレータ13の動作ポイントであり、
スライスレベルはアンプ12の出力波形44aの脈動部
分にかかっている。可変抵抗21はコンパレータ14の
出力のデューティ比が70%になるように設定する。図
3において53aはコンパレータ14の動作ポイントで
あり、スライスレベルはアンプ12の出力波形44aの
底辺部分にかかっている。ここでコンパレータ15に入
力されるスライスレベルは分圧器22によってコンパレ
ータ13のスライスレベルとコンパレータ14のスライ
スレベルから等間隔の位置54aに設定され、アンプ1
2の出力波形の脈動がない部分にかかるためにコンパレ
ータの出力はエラーのない2値化データを出力すること
ができる。3つのコンパレータのうちエラーのないコン
パレータ15の出力だけが出力バッファ23を通して外
部に出力される。
Here, the output duty ratio of the comparator 13 is set to 30% by the variable resistor 20. In FIG. 3, 52a is an operating point of the comparator 13,
The slice level is applied to the pulsating portion of the output waveform 44a of the amplifier 12. The variable resistor 21 is set so that the duty ratio of the output of the comparator 14 is 70%. In FIG. 3, 53a is an operating point of the comparator 14, and the slice level is applied to the bottom portion of the output waveform 44a of the amplifier 12. Here, the slice level input to the comparator 15 is set by the voltage divider 22 to positions 54a at equal intervals from the slice level of the comparator 13 and the slice level of the comparator 14, and the amplifier 1
The output of the comparator can output binarized data without error because it is applied to a portion of the output waveform of No. 2 where there is no pulsation. Only the output of the error-free comparator 15 out of the three comparators is output to the outside through the output buffer 23.

【0019】つぎに光ファイバが長いときの動作を図3
を用いて説明する。44bはアンプ12の出力波形であ
り、光ファイバが短いときに現れていた脈動部分が消
え、立ち上がり、立ち下がりがゆるやかになり、波形振
幅も小さくなっている。このときのスライスレベル対デ
ューティ比を表す曲線が51bである。可変抵抗20お
よび21の設定はそれぞれ30%と70%であるが、コ
ンパレータ13および14の動作ポイントはそれぞれ5
2bと53bになる。コンパレータ15に入力されるス
ライスレベルは分圧器22によってコンパレータ13の
スライスレベルとコンパレータ14のスライスレベルか
ら等間隔の位置54bに設定され、アンプ12の出力波
形のほぼ中央に位置するため、最もノイズの影響を受け
にくくエラーのない2値化信号を出力することができ
る。
Next, the operation when the optical fiber is long is shown in FIG.
Will be explained. Reference numeral 44b denotes an output waveform of the amplifier 12, in which the pulsating portion that appeared when the optical fiber is short disappears, the rising and falling edges become gentle, and the waveform amplitude becomes small. A curve representing the slice level versus duty ratio at this time is 51b. The setting of the variable resistors 20 and 21 is 30% and 70%, respectively, but the operating points of the comparators 13 and 14 are 5 and 5, respectively.
2b and 53b. The slice level input to the comparator 15 is set by the voltage divider 22 at positions 54b that are equidistant from the slice level of the comparator 13 and the slice level of the comparator 14, and is located at approximately the center of the output waveform of the amplifier 12. It is possible to output a binarized signal that is hardly affected and has no error.

【0020】このように光ファイバの長さが大きく異な
る場合でも回路の設定に一切変更を加えることなく高速
のデジタル光信号の受信を行うことができる。
As described above, even when the lengths of the optical fibers greatly differ, it is possible to receive a high-speed digital optical signal without changing the circuit settings.

【0021】図4は本発明の第二実施例の光受信装置の
構成を示すブロック図、図5は同動作を示す波形図であ
る。図4において11はフォトダイオード、12はトラ
ンスインピーダンス型のアンプ、14および15はコン
パレータ、17は差動アンプ、19はフィルタ回路、2
1は可変抵抗、22は分圧器、23は出力バッファであ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the optical receiving apparatus of the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a waveform diagram showing the same operation. In FIG. 4, 11 is a photodiode, 12 is a transimpedance type amplifier, 14 and 15 are comparators, 17 is a differential amplifier, 19 is a filter circuit, 2
Reference numeral 1 is a variable resistor, 22 is a voltage divider, and 23 is an output buffer.

【0022】図5において44aおよび44bはアンプ
12の出力波形、55aおよび55bはコンパレータ1
4の出力波形、56aおよび56bはコンパレータ15
の出力波形、57aおよび57bは差動アンプ17の出
力波形であってコンパレータ14に入力されるスライス
レベル、58aおよび58bは分圧器22の出力であっ
てコンパレータ15に入力されるスライスレベルであ
る。図5中、44a,45a,56a,57a,58a
は光ファイバが短いために光受信波形に大きい脈動があ
る場合の波形であり、44b,45b,56b,57
b,58bは光ファイバが長いために光受信波形はほと
んど脈動がない場合の波形である。
In FIG. 5, 44a and 44b are output waveforms of the amplifier 12, 55a and 55b are comparators 1.
4 output waveforms, 56a and 56b are comparators 15
, 57a and 57b are output waveforms of the differential amplifier 17 and are slice levels input to the comparator 14, and 58a and 58b are outputs of the voltage divider 22 and are slice levels input to the comparator 15. In FIG. 5, 44a, 45a, 56a, 57a, 58a
Is a waveform when there is a large pulsation in the optical reception waveform due to the short optical fiber, and 44b, 45b, 56b, 57
b and 58b are waveforms when the optical reception waveform has almost no pulsation because the optical fiber is long.

【0023】以下、動作について説明する。図4に示し
たフォトダイオード11およびアンプ12の働きはの第
一実施例とまったく同一であり、アンプ12の出力波形
44aは第一実施例におけるものと等しい。アンプ12
の出力はそれぞれスライスレベルの異なる2つのコンパ
レータ14および15に入力され、それぞれ55a,5
6aに示すデジタル波形を出力する。コンパレータ14
の出力はフィルタ回路19を通して交流成分がカットさ
れ、コンパレータ14の出力波形55aのデューティ比
に相当する電圧が検出される。検出されたデューティ比
は差動アンプ17の正入力端子へ入力され、一方差動ア
ンプ17の負入力端子へは可変抵抗21によって設定さ
れた電圧が入力される。差動アンプ17の出力はそのま
まコンパレータ14のスライスレベル57aとして用い
られる。コンパレータ14、フィルタ回路19、差動ア
ンプ17によってフィードバック回路が構成され、コン
パレータ14の出力波形のデューティ比が可変抵抗21
によって設定された値に制御されることは第一実施例に
述べた同名の構成要素の働きとほぼ同様である。
The operation will be described below. The operations of the photodiode 11 and the amplifier 12 shown in FIG. 4 are exactly the same as those in the first embodiment, and the output waveform 44a of the amplifier 12 is the same as that in the first embodiment. Amplifier 12
The output of is input to two comparators 14 and 15 having different slice levels, and 55a and 5a, respectively.
The digital waveform shown in 6a is output. Comparator 14
The AC component of the output is cut through the filter circuit 19, and the voltage corresponding to the duty ratio of the output waveform 55a of the comparator 14 is detected. The detected duty ratio is input to the positive input terminal of the differential amplifier 17, while the voltage set by the variable resistor 21 is input to the negative input terminal of the differential amplifier 17. The output of the differential amplifier 17 is directly used as the slice level 57a of the comparator 14. A feedback circuit is configured by the comparator 14, the filter circuit 19, and the differential amplifier 17, and the duty ratio of the output waveform of the comparator 14 is variable resistor 21.
Controlling to the value set by is almost the same as that of the component of the same name described in the first embodiment.

【0024】スライスレベルと出力波形のデューティ比
との関係は図3に示したものとまったく同一である。可
変抵抗21によって設定されるコンパレータ14の出力
波形のデューティ比を60%〜90%に設定すればコン
パレータ14のスライスレベル57aはアンプ12の出
力波形44aのほぼ底辺部分に追従することができる。
本実施例ではコンパレータ14のデューティ比を約70
%に設定している。
The relationship between the slice level and the duty ratio of the output waveform is exactly the same as that shown in FIG. If the duty ratio of the output waveform of the comparator 14 set by the variable resistor 21 is set to 60% to 90%, the slice level 57a of the comparator 14 can follow almost the bottom portion of the output waveform 44a of the amplifier 12.
In this embodiment, the duty ratio of the comparator 14 is about 70.
It is set to%.

【0025】分圧器22の第1の入力端子は差動アンプ
17の出力に、第2の入力端子は正電源電圧に接続さ
れ、分圧器の出力端子はコンパレータ15のスライスレ
ベルを出力する。分圧器22の第1の入力端子と出力端
子の電圧差は第2の入力端子と出力端子の電圧差に比べ
て十分小さいため、分圧器22の働きは第1の入力電圧
である差動アンプ17の出力に一定量のオフセットを加
えたことにほぼ等しい。つまりコンパレータ15のスラ
イスレベル58aはアンプ12の出力波形44aの底辺
よりもわずかに上方にオフセットしており、脈動部分に
かかることがないため、コンパレータ15はエラーのな
い出力波形56aを出力する。コンパレータ15の出力
波形56aは出力バッファ23を通して十分な電圧レベ
ルと電流供給能力を与えられて光受信装置の外部にデジ
タルデータとして出力される。
The first input terminal of the voltage divider 22 is connected to the output of the differential amplifier 17, the second input terminal is connected to the positive power supply voltage, and the output terminal of the voltage divider outputs the slice level of the comparator 15. Since the voltage difference between the first input terminal and the output terminal of the voltage divider 22 is sufficiently smaller than the voltage difference between the second input terminal and the output terminal, the operation of the voltage divider 22 is the first input voltage of the differential amplifier. It is approximately equal to the output of 17 plus a certain amount of offset. That is, the slice level 58a of the comparator 15 is offset slightly above the bottom of the output waveform 44a of the amplifier 12 and does not affect the pulsating portion, so the comparator 15 outputs the output waveform 56a without error. The output waveform 56a of the comparator 15 is provided with sufficient voltage level and current supply capability through the output buffer 23 and is output as digital data to the outside of the optical receiving device.

【0026】一方光ファイバが長い場合もコンパレータ
14のスライスレベル57bはアンプ12の出力波形4
4bのほぼ底辺部分に追従し、コンパレータ15のスラ
イスレベル58bはアンプ12の出力波形44bの底辺
部分より上方にオフセットをもって配置され、光受信レ
ベルが極端に低下しないかぎりコンパレータ15のスラ
イスレベル58bがアンプ12の出力波形44bのピー
クを越えることはないためにエラーのない出力波形56
bを出力することができる。
On the other hand, even when the optical fiber is long, the slice level 57b of the comparator 14 is the output waveform 4 of the amplifier 12.
4b, the slice level 58b of the comparator 15 is arranged above the bottom portion of the output waveform 44b of the amplifier 12 with an offset. 12 does not exceed the peak of the output waveform 44b.
b can be output.

【0027】このように本実施例では一定量のオフセッ
トを底辺部に加えてスライスレベルとするために入力光
のパワーレベルの変動に制限が必要であり、使用する光
送信器の出力光パワーに対する制約等が発生するが、光
ファイバの長さの変化によって生じる波形の変動には十
分対応できることは第1の実施例と同様である。
As described above, in the present embodiment, the fluctuation of the power level of the input light needs to be limited in order to add a certain amount of offset to the bottom portion to make the slice level, and it is necessary to limit the output light power of the optical transmitter to be used. Although there are restrictions and the like, it is similar to the first embodiment that it is possible to sufficiently cope with the fluctuation of the waveform caused by the change of the length of the optical fiber.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ファイバが短いなどの要因により光受信波形に脈動が現
れている場合にも高速なデジタルデータをエラーなく出
力できる。さらに本体に一切変更なく光ファイバの長短
に対応できる光受信装置を構成できる。
As described above, according to the present invention, high-speed digital data can be output without error even when pulsation appears in the optical reception waveform due to factors such as a short optical fiber. Further, it is possible to configure an optical receiving device that can cope with the length of the optical fiber without changing the main body.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一実施例の光受信装置の構成を示す
ブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical receiving device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一実施例の光受信装置の動作を示す
波形図
FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the optical receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第一実施例の光受信装置のスライスレ
ベルとデューティ比との関係を示すグラフ
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the slice level and the duty ratio of the optical receiver according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第二実施例の光受信装置の構成を示す
ブロック図
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an optical receiving device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第二実施例の光受信装置の動作を示す
波形図
FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the optical receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図6】従来の光送信および受信装置の構成を示すブロ
ック図
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical transmission and reception device.

【図7】従来の光送信および受信装置の各部の動作波形
を示す波形図
FIG. 7 is a waveform diagram showing operation waveforms of respective parts of a conventional optical transmission and reception device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 フォトダイオード 12 アンプ 13,14,15 コンパレータ 16,17 差動アンプ 18,19 フィルタ回路 20,21 可変抵抗 22 分圧器 23 出力バッファ 11 Photodiode 12 Amplifier 13, 14, 15 Comparator 16, 17 Differential Amplifier 18, 19 Filter Circuit 20, 21 Variable Resistor 22 Voltage Divider 23 Output Buffer

───────────────────────────────────────────────────── 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 G02B 6/42 H01L 31/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G02B 6/42 H01L 31/10

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】デジタル伝送光信号をデジタル電気信号に
変換して出力する光受信装置であって、前記デジタル伝
送光信号を電流に変換するフォトダイオードと、このフ
ォトダイオードの出力を増幅するアンプと、このアンプ
出力と第1、第2、第3のスライスレベルとをそれぞれ
比較して2値化信号を出力する第1、第2、第3のコン
パレータと、この第1のコンパレータの出力のデューテ
ィ比が所定の第1の値になるように前記第1のスライス
レベルを制御する第1のスライスレベル制御回路と、前
記第2のコンパレータの出力のデューティ比が所定の第
2の値になるように前記第2のスライスレベルを制御す
る第2のスライスレベル制御回路と、前記第1のスライ
スレベルと第2のスライスレベルとの所定の分割比によ
る電圧値を前記第3のスライスレベルとして出力する第
3のスライスレベル制御回路とを備え、前記第3のコン
パレータの出力をデジタル電気信号出力とすることを特
徴とする光受信装置。
1. An optical receiver for converting a digital transmission optical signal into a digital electric signal and outputting the digital electric signal, the photodiode converting the digital transmission optical signal into a current, and an amplifier for amplifying the output of the photodiode. , A first, a second and a third comparator which respectively compare the amplifier output with the first, second and third slice levels and output a binarized signal, and a duty of the output of the first comparator. A first slice level control circuit that controls the first slice level so that the ratio becomes a predetermined first value, and a duty ratio of the output of the second comparator becomes a predetermined second value. A second slice level control circuit for controlling the second slice level, and a voltage value according to a predetermined division ratio between the first slice level and the second slice level. And a third slice level control circuit for outputting a slice level, the light receiving device characterized by the output of the third comparator to the digital electrical signal output.
【請求項2】デジタル伝送光信号をデジタル電気信号に
変換して出力する光受信装置であって、前記デジタル伝
送光信号を電流に変換するフォトダイオードと、このフ
ォトダイオードの出力を増幅するアンプと、このアンプ
の出力波形の低発光レベルに相当する底辺を検出する底
辺検出回路と、この底辺検出回路の出力に一定量のオフ
セットを加えるオフセット回路と、前記アンプ出力と前
記オフセット回路の出力とを比較し2値化信号を出力す
るコンパレータとを備え、前記コンパレータの出力をデ
ジタル電気信号出力とすることを特徴とする光受信装
置。
2. An optical receiving device for converting a digital transmission optical signal into a digital electric signal and outputting the digital electric signal, the photodiode converting the digital transmission optical signal into a current, and an amplifier for amplifying the output of the photodiode. , A bottom detection circuit that detects the bottom of the output waveform of this amplifier corresponding to a low light emission level, an offset circuit that adds a fixed amount of offset to the output of this bottom detection circuit, and the output of the amplifier and the output of the offset circuit. An optical receiving device comprising: a comparator for comparing and outputting a binarized signal, wherein an output of the comparator is a digital electric signal output.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353786A (en) * 2004-06-10 2005-12-22 Nichia Chem Ind Ltd Semiconductor laser drive circuit

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