JPH1127210A

JPH1127210A - 光出力断検出回路

Info

Publication number: JPH1127210A
Application number: JP9177023A
Authority: JP
Inventors: Munetoshi Suzuki; 宗俊鈴木; Masaaki Furukawa; 雅昭古川; 光広 ▲高▼野; Mitsuhiro Takano; Takateru Arai; 貴輝荒井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】バースト信号の光伝送において、光送信回路
における発光素子光出力の劣化に対して瞬時に光出力断
検出を行う。【解決手段】バースト状の送信信号８が入力される発
光素子駆動回路１により駆動される発光素子２からの光
出力信号９は、発光素子光出力モニタ検出器３に受光さ
れる。その出力信号１０は、モニタ信号瞬時ピーク検出
回路４により、送信期間と非送信期間とで極性が反転さ
れた出力信号１１として出力される。増幅識別回路５
は、前記出力信号１１と基準電圧源６の設定値とを比較
し、出力信号１１のレベルが基準電圧源６の設定値より
大きい場合に、一定振幅の出力信号１２を出力する。こ
の出力信号１２と、送信期間をローレベル、非送信期間
をハイレベルと出力するバーストゲート信号１３とは、
ナンド（ＮＡＮＤ）回路７に入力されて論理判定され、
その出力が光出力断検出信号１４となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光送信回路におけ
る光出力断検出回路に係り、特に、光送信回路のデータ
入力が信号を送信する送信期間と信号を送信しない非送
信期間とに分けられ、非送信期間でローレベルとなり、
送信期間でハイレベルとなるバースト信号である入力信
号を光信号に変換して送信する光送信回路において、発
光素子の光出力量の劣化を検出し警報を発出する光出力
断検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】光送信回路から出力されるバースト信号
の光出力量の低減を検出する光出力断検出回路に関する
従来技術として、例えば、電子情報通信学会技術報告資
料ＣＳ９６−４１，ＯＣＳ９６−１８(平成８年６月)
として発表されている技術が知られている。

【０００３】図７は従来技術による光出力断検出回路を
含む光送信回路の回路構成を示すブロック図、図８は従
来技術の動作を説明する信号波形図であり、以下、図
７、図８を参照して従来技術による光出力断検出回路に
ついて説明する。図７において、３１は発光素子駆動回
路、３２はレーザダイオード（ＬＤ）、３３はモニタフ
ォトダイオード（モニタＰＤ）、３４は前置増幅器、３
５はピーク検出回路、３６は光出力断検出回路、３７は
ＬＤ変調電流制御回路である。

【０００４】図７に示す従来技術による光出力断検出回
路を含む光送信回路は、発光素子駆動回路３１と、駆動
回路３１により駆動される発光素子であるＬＤ３２と、
ＬＤ３２からの送信光出力４２をモニタするモニタＰＤ
３３と、モニタＰＤ３３の電流を電圧信号へ変換する前
置増幅器３４と、前置増幅器３４の出力のピーク値を検
出するピーク検出回路３５と、ピーク検出回路３５の出
力から光出力量の劣化を検出する光出力断検出回路３６
と、ピーク検出回路３６の出力によりＬＤ３２の光出力
を制御するＬＤ変調電流制御回路３７とを備えて構成さ
れている。

【０００５】次に、図７に示す従来技術による光出力断
検出回路の動作を、図８に示す信号波形図を参照しなが
ら説明する。

【０００６】発光素子駆動回路３１は、図８に示すよう
なバースト状の入力信号４１を受けて、ＬＤ３２を駆動
する。ＬＤ３２からの光出力４２は、モニタＰＤ３３に
入力されその光電流信号４３が前置増幅器３４に入力さ
れて電圧信号に変換される。図８に示す例では、ＬＤ３
２からの光出力４２が、最初の送信期間で正常のレベル
を持つが、次の送信期間からＬＤ３２等の障害により正
常レベルの半分以下になったとして示している。そし
て、前置増幅器３４の出力信号は、モニタＰＤ３３の出
力である光電流信号４３がそのままの波形で電圧信号に
変換されたものとなる。この前置増幅器３４の出力信号
は、ピーク検出回路３５入力され、モニタ信号のピーク
値が検出される。検出されたモニタ信号のピーク値信号
４５は、ＬＤ変調電流制御回路３７に与えられ、ＬＤ変
調電流制御回路３７は、モニタ信号のピーク値を一定に
保持するように発光素子駆動回路を制御する。

【０００７】前述において、ピーク値検出回路３５は、
バースト信号のピーク値を検出するため、充放電時間に
大きなコントラストをつけており、充電時間に対して、
放電時間が例えば１０万倍に設定され、かつ、放電時間
は送信期間と非送信期間とを合わせたバースト周期の１
０倍以上に設定されている。これにより、ピーク検出回
路３５の出力であるピーク値信号４５は、図８に示すよ
うに連続化された波形となる。図８に示す例では、最初
の送信期間でＬＤ３２が正常なレベルを持った光信号４
２を出力しているとしているので、ピーク検出回路３５
からのピーク値信号４５は、モニタＰＤ３３の出力レベ
ルに対応する値を示す。

【０００８】しかし、前述したように、ピーク値検出回
路３５は、放電時間が大きく設定されているので、その
出力４５は、その後の送信期間においてモニタＰＤ３３
の出力レベルが低下しても、直ちにそのレベルに対応す
るものとはならず、図８に示すようになだらかに低下し
ていく波形となる。このピーク検出回路３５の出力信号
４５は、前述したように、ＬＤ変調電流制御回路３７へ
入力され帰還ループを形成することにより、ＬＤの光出
力を一定に保持し、バースト送信期間先頭での光出力波
形歪を抑制することができる。

【０００９】また、ピーク検出回路３５の出力信号４５
は、光出力断検出回路３６へも入力され、光出力断検出
回路３６は、出力信号４５の電圧値が予め設定されてい
る任意の設定値信号４４以下になったとき、光出力断検
出信号４６を発出する。ピーク検出回路３５は、入力信
号４１の非送信期間でも、次の送信期間までその出力信
号４５の放電時間を十分に長く設定されているため、非
送信期間に出力信号４５のレベルが急激に下がることが
ない。このため、光出力断検出回路３６は、入力信号４
１の非送信期間に光出力断検出信号を発出することはな
い。

【００１０】前述した従来技術による光出力断検出回路
は、前述したような構成を備えることにより、バースト
信号入力により、光出力を検出すると光出力断検出信号
を解除し、バースト非送信期間でも規定のバースト周期
内で、かつ、発光素子に劣化がなければ、次の送信期間
がくるまで、光出力断検出信号を発出しないという利点
を有している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
技術は、モニタ信号のピーク検出回路３５の出力信号
を、光出力断検出回路３６の入力信号と、ＬＤ変調電流
制御回路３７へ帰還を掛けている信号とに併用している
ため、バースト信号の非送信期間でも一旦ピーク値を検
出すると、モニタ信号ピーク検出回路の時定数の分だけ
放電時間を要してしまうので、瞬時に光出力断を検出で
きないという問題点を有している。すなわち、かりに、
任意の設定値が正常動作時のピーク値の半分に設定して
あるとし、ＬＤ３２の光出力が瞬時に半分未満になった
とする。この場合、ピーク検出回路３５の出力信号４５
は、ピーク検出回路の放電能力により、光出力断検出回
路３６が光出力断を検出できるレベルにまで下がるまで
に、放電時間の約半分要することとなり、光出力断検出
回路３６は、瞬時に光出力断を検出することができな
い。

【００１２】一般に、前述したような光送信回路を具備
した光伝送装置は、運用系と保守系と（正常動作時は、
運用系のみ使用）の２重系の伝送系により伝送網を構築
しており、運用系が故障した際に保守系へ切り換える機
能を有している。その故障を知らせる警報の１つとし
て、光出力断検出信号も用いるため、安定した伝送網を
提供するためには、ＬＤが劣化したと同時に伝送系を保
守系へ切り換える動作が要求される。従来技術の場合、
ＬＤ劣化等の障害時に、瞬時に光出力断の検出を行うこ
とができないために、故障した状態のままで通信を行
い、光出力断検出を行うまでの間、通信不良のまま通信
を行う可能性があるという問題点を有している。

【００１３】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、バースト伝送用光送信回路における発光素
子の光出力の劣化に対して瞬時に光出力断の検出ができ
るようにし、かつ、伝送品質を一定に保つことが可能な
光出力断検出回路を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、信号を送信する送信期間と信号を送信しない非送信
期間とに分けられる光通信系の光送信回路に使用される
光出力断検出回路において、光送信回路のバースト信号
送信期間における発光素子からの光出力バースト信号を
モニタするモニタ手段と、送信期間におけるモニタ信号
が任意の設定値以下となったときに光出力劣化を判定す
る光出力劣化判定手段とを備えることにより達成され
る。

【００１５】また、前記目的は、前記光出力劣化判定手
段からの出力信号とバースト信号入力領域を示すバース
トゲート信号とのレベルを論理判定する論理回路をさら
に備え、前記論理回路が、前記モニタ手段の出力信号が
光出力断検出条件になったとき、その出力信号の極性を
反転させて、光出力劣化を発出することにより達成され
る。

【００１６】さらに、前記目的は、バースト信号領域生
成回路をさらに備え、該バースト信号領域生成回路が、
バースト信号を入力源とするバースト信号領域を示す信
号を前記バーストゲート信号として生成することによ
り、また、前記論理回路の出力側に、論理回路の出力を
保持するピークホールド回路を備えることにより、さら
にまた、前記モニタ手段を、ピーク値検出方式、また
は、瞬時平均値検出方式を使用して構成することにより
達成される。

【００１７】本発明による光出力断検出回路は、前述し
た構成を具備することにより、光送信回路に入力される
バースト信号の送信期間毎に光出力の劣化を判定するこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による光出力断検出
回路の実施形態を図面により詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明の第１の実施形態による光出
力断検出回路の構成を示すブロック図、図２は本発明の
第１の実施形態の動作を説明する信号波形図である。図
１において、１は発光素子駆動回路、２は発光素子、３
は発光素子光出力モニタ検出器、４はモニタ信号瞬時ピ
ーク検出回路、５は増幅識別回路、６はモニタ信号瞬時
ピーク検出回路出力を識別する基準電圧発生源、７はナ
ンド（ＮＡＮＤ）回路である。

【００２０】本発明の第１の実施形態による光出力断検
出回路は、図１に示すように、バースト状の送信信号８
が入力される発光素子駆動回路１と、発光素子駆動回路
１の出力が入力されて発光するレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）等による発光素子２と、発光素子２の光出力をモニ
タするフォトダイオード（ＰＤ）等による発光素子光出
力モニタ検出器３と、発光素子光出力モニタ検出器３の
出力を入力とするモニタ信号の瞬時ピーク検出回路４
と、モニタ信号の瞬時ピーク検出回路４の出力信号が入
力された場合に、この入力信号と、任意の識別レベルに
設定された基準電圧発生源６の基準電圧とを比較し、入
力信号が基準電圧を越えている場合に一定の出力振幅の
出力信号１２を出力する増幅率を持つ増幅識別回路（例
えば、トランジスタ−トランジスタ−ロジック；ＴＴＬ
やエミッタ−カップルド−ロジック；ＥＣＬ等により構
成される）５と、増幅識別回路５の出力１２と、送信期
間と非送信期間とを区別するバーストゲート信号１３と
が入力され、論理判定するＮＡＮＤ回路７とを備え構成
されている。

【００２１】図１に示す本発明の第１の実施形態による
光出力断検出回路において、バースト状の送信信号８が
入力される発光素子駆動回路１により駆動される発光素
子２からの光出力信号９は、発光素子光出力モニタ検出
器３に受光される。発光素子光出力モニタ検出器３の出
力信号１０は、モニタ信号瞬時ピーク検出回路４に入力
され、該回路４は、送信期間が非送信期間とは極性が反
転された出力信号１１を生成する。

【００２２】そして、モニタ信号瞬時ピーク検出回路４
からの出力信号１１と、識別レベルを設定する基準電圧
発生源６の出力との比較により識別を行う増幅識別回路
５は、識別した出力信号１２を出力する。ＮＡＮＤ回路
７は、増幅識別回路５の出力信号１２と、送信期間をロ
ーレベル、非送信期間をハイレベルとして出力するバー
ストゲート信号１３とを入力として、これらの信号を論
理判定する。そして、ＮＡＮＤ回路７の出力１４が光出
力断検出信号となる。

【００２３】次に、図１の各構成回路における入力信号
及び出力信号の波形により示す図２のタイミングチャー
トを参照して、各回路の動作を説明する。

【００２４】図２において、送信信号８が発光素子駆動
回路１に入力されると、発光素子２からの光出力９が出
力され、この光出力９が発光素子光出力モニタ検出器３
に受光されて、発光素子光出力モニタ検出器３は、出力
信号１０を出力する。モニタ信号瞬時ピーク検出回路４
は、信号が入力されると高速で充電を行ってピーク検出
を行い、送信期間が終了すると直ちに放電して、送信期
間と非送信期間との極性が反転する出力信号１１を生成
する。

【００２５】そして、モニタ信号瞬時ピーク検出回路４
からの出力信号１１と、基準電圧源６の設定値とは増幅
識別回路５へ入力され、増幅識別回路５は、光出力が正
常あるいは異常と判定した結果を増幅識別回路出力１２
として出力する。説明している実施形態の場合、増幅識
別回路出力１２は、送信期間における光出力バースト信
号のレベルが正常なレベルを有する場合にはハイレベル
出力、送信期間における光出力バースト信号のレベルが
低下して異常なレベルとなっている場合にはローレベル
出力となる。この増幅識別回路出力１２と、送信期間を
ローレベル、非送信期間をハイレベルとした信号である
外部制御のバーストゲート信号１３は、それぞれＮＡＮ
Ｄ回路７に入力され、ＮＡＮＤ回路７は、各バースト信
号の入力毎に増幅識別回路の出力１２とバーストゲート
信号１３との論理条件により、発光素子の光出力劣化を
判定する。ＮＡＮＤ回路７は、発光素子の光出力が劣化
していると、各バースト信号入力時に光出力断検出信号
１４を出力することができる。

【００２６】前述した本発明の第１の実施形態によれ
ば、モニタ信号瞬時ピーク検出回路４が、モニタ信号の
レベルにほとんど追従する信号を出力し、また、光信号
の送信回路へ入力される制御信号を、送信信号とバース
トゲート信号との２信号により、各バースト送信信号入
力毎に光出力の劣化の判定を行うことができるので、光
出力が劣化している場合に、瞬時に光出力断検出信号を
発出することができる。

【００２７】図３は本発明の第２の実施形態による光出
力断検出回路の構成を示すブロック図である。図３にお
いて、１５はモニタ信号瞬時平均値検出回路であり、他
の符号は図１の場合と同一である。

【００２８】図３に示す本発明の第２の実施形態は、第
１の実施形態におけるモニタ信号瞬時ピーク検出回路４
が、モニタ信号瞬時平均値検出回路１５に変更となった
以外、図１により説明した第１の実施形態と同一に構成
されている。そして、発光素子光出力モニタ検出器出力
１０は、ローパスフィルタにより構成することができ、
平均値を検出している。

【００２９】前述したような本発明の第２の実施形態の
場合にも、前述の第１の実施形態と同様に動作し、同様
な効果を得ることができる。

【００３０】図４は本発明の第３の実施形態による光出
力断検出回路の構成を示すブロック図である。図４にお
いて、１７は送信信号用瞬時ピーク検出回路、１９は送
信信号用基準電圧源、２０は送信信号用増幅識別器であ
り、他の符号は図１の場合と同一である。

【００３１】図４に示す本発明の第３の実施形態は、バ
ーストゲート信号を回路外部から入手するのではなく、
自己回路内で疑似バーストゲート信号を生成するように
構成されている点で、前述した本発明の第１の実施形態
と相違している。

【００３２】図４において、図１におけるバーストゲー
ト信号１３の代わりに追加となる回路ブロックは、送信
信号用瞬時ピーク検出回路１７、送信信号用基準電圧源
１９、送信信号用増幅識別器２０である。そして、送信
信号入力８から、増幅識別回路出力１１を得るまでの動
作は、前述した本発明の第１の実施形態の場合と同様に
行われる。従って、ここでは、疑似バーストゲート信号
の生成についてのみ説明する。

【００３３】バースト状の送信信号８は、送信信号用瞬
時ピーク検出回路１７に入力され、該送信信号用瞬時ピ
ーク検出回路１７は、出力信号１８を出力する。送信信
号用増幅識別回路２０は、前述の出力信号１８と、任意
の識別レベルを設定する送信信号用基準電圧源１９から
の基準値とを入力として、これらの入力信号から、疑似
バーストゲート信号２１を生成する。このとき、増幅識
別回路５の出力１２と送信信号用増幅識別回路２０の出
力２１とは、同一の出力振幅（例えば、識別回路がＴＴ
Ｌ等による出力段を持つ）が得られるものとする。ＮＡ
ＮＤ回路７は、増幅識別回路出力１２と送信信号用増幅
識別回路出力２１とを入力として、図１により説明した
と同様に光出力断検出信号１４を出力することができ
る。

【００３４】前述した本発明の第３の実施形態によれ
ば、光信号の送信回路へ入力される制御信号の送信信号
のみにより、各バースト送信信号入力毎に光出力の劣化
の判定を行うことができ、光出力が劣化していると、瞬
時に光出力断検出信号を発出することができる。

【００３５】図５は本発明の第４の実施形態による光出
力断検出回路の構成を示すブロック図である。図５にお
いて、２２はＮＡＮＤ回路出力用ピークホールド回路で
あり、他の符号は図１の場合と同一である。

【００３６】図５に示す本発明の第４の実施形態は、Ｎ
ＡＮＤ回路７の出力をピークホールドするＮＡＮＤ回路
出力用ピークホールド回路２２が設けられている点での
み、図１により説明した第１の実施形態と相違し、その
他は第１の実施形態と同一に構成されている。

【００３７】図５に示す本発明の第４の実施形態におい
て、ＮＡＮＤ回路７出力が光出力断検出信号を出力する
と、このＮＡＮＤ回路７出力がピークホールド回路２２
の時定数の設定により、非送信期間となっても光出力断
検出信号を保持し続ける。これにより、確実に光出力断
検出を出力することができる。

【００３８】前述したような本発明の第４の実施形態の
場合にも、基本動作は前述した本発明の第１の実施形態
と同様に動作し、同様な効果を得ることができる。そし
て、本発明の第４の実施形態によれば、光信号の送信回
路へ入力する制御信号を送信信号とバーストゲート信号
の２信号により、各バースト送信信号入力毎に光出力の
劣化を判定を行うことができ、光出力の劣化が生じてい
れば、瞬時に光出力断検出信号を発出し、非送信期間で
も光出力断検出信号を保持させておくことができる。

【００３９】図６は本発明の第５の実施形態による光出
力断検出回路の構成を示すブロック図であり、図の符号
は図４、図５の場合と同一である。

【００４０】図６に示す本発明の第５の実施形態は、前
述した本発明の第４の実施形態で使用したＮＡＮＤ回路
出力用ピークホールド回路２２を、前述した本発明の第
３の実施形態に組み合わせて使用して構成したものであ
る。このような本発明の第５の実施形態の場合も、基本
動作は前述の本発明の第３の実施形態と同様であり、同
様の効果を得ることができる。

【００４１】前述した本発明の第５の実施形態によれ
ば、光信号の送信回路へ入力される制御信号の送信信号
のみにより、各バースト送信信号入力毎に光出力の劣化
の判定を行うことができ、光出力が劣化していると、瞬
時に光出力断検出信号を発出することができ、しかも、
非送信期間でも光出力断検出信号を保持することができ
る。

【００４２】なお、前述した本発明の実施形態のそれぞ
れは、発光素子駆動回路を制御する帰還ループを備えな
いものとして説明したが、本発明は、従来技術の場合と
同様に、発光素子の僅かの劣化に対してその光出力の補
正を行う帰還ループを設けて構成してもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ースト信号の光伝送において、送信回路での光出力断検
出を行うために、送信信号とバーストゲート信号との２
つの信号により、送信期間、非送信期間を問わずに、各
バースト送信信号入力毎に光出力の劣化した時点で瞬時
に光出力断検出信号を発出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による光出力断検出回
路の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施形態の動作を説明する信号
波形図である。

【図３】本発明の第２の実施形態による光出力断検出回
路の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第３の実施形態による光出力断検出回
路の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の第４の実施形態による光出力断検出回
路の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第５の実施形態による光出力断検出回
路の構成を示すブロック図である。

【図７】従来技術による光出力断検出回路を含む光送信
回路の回路構成を示すブロック図である。

【図８】従来技術の動作を説明する信号波形図である。

【符号の説明】

１発光素子駆動回路２発光素子３発光素子光出力モニタ検出器４モニタ信号瞬時ピーク検出回路５増幅識別器６基準電圧発生源７ナンド（ＮＡＮＤ）回路１５モニタ信号瞬時平均値検出回路１７送信信号用瞬時ピーク検出回路１９送信信号用基準電圧発生源２０送信信号用増幅識別回路２２ＮＡＮＤ回路出力用ピークホールド回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｂ 10/14 10/04 10/06 (72)発明者荒井貴輝神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号を送信する送信期間と信号を送信し
ない非送信期間とに分けられる光通信系の光送信回路に
使用される光出力断検出回路において、光送信回路のバ
ースト信号送信期間における発光素子からの光出力バー
スト信号をモニタするモニタ手段と、送信期間における
モニタ信号が任意の設定値以下となったときに光出力劣
化を判定する光出力劣化判定手段とを備えることを特徴
とする光出力断検出回路。
【請求項２】前記光出力劣化判定手段からの出力信号
とバースト信号入力領域を示すバーストゲート信号との
レベルを論理判定する論理回路をさらに備え、前記論理
回路は、前記モニタ手段の出力信号が光出力断検出条件
になったとき、その出力信号の極性を反転させて、光出
力劣化を発出することを特徴とする請求項１記載の光出
力断検出回路。
【請求項３】バースト信号領域生成回路をさらに備
え、該バースト信号領域生成回路は、バースト信号を入
力源とするバースト信号領域を示す信号を前記バースト
ゲート信号として生成することを特徴とする請求項２記
載の光出力断検出回路。
【請求項４】前記論理回路の出力側に、論理回路の出
力を保持するピークホールド回路を備えることを特徴と
する請求項２または３記載の光出力断検出回路。
【請求項５】前記モニタ手段は、ピーク値検出方式、
または、瞬時平均値検出方式を使用して構成されること
を特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１記載の
光出力断検出回路。