JPH11308181A - 光信号受信装置の入力保護回路 - Google Patents

光信号受信装置の入力保護回路

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JPH11308181A
JPH11308181A JP10109851A JP10985198A JPH11308181A JP H11308181 A JPH11308181 A JP H11308181A JP 10109851 A JP10109851 A JP 10109851A JP 10985198 A JP10985198 A JP 10985198A JP H11308181 A JPH11308181 A JP H11308181A
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signal
optical
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Katsutoshi Arata
勝利 荒田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光強度が異なるバースト信号を受信すること
ができる光信号受信装置の入力保護回路を提供する。 【解決手段】 強度検出回路17は、プリアンプ15の
出力電圧振幅から光伝送路から11から入光したバース
ト信号の強度検出と検出結果である2値信号の保持によ
り切替回路18を介して光減衰器12を制御し、フォト
ダイオード13に入光する光強度を適正化させる。強度
検出回路17は、バースト信号毎に外部リセット信号を
入力して初期状態にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バースト状の光信
号(以下、バースト信号)を正常に受信することができ
る光信号受信装置の入力保護技術に関する。
【0002】
【従来の技術】光伝送路から過大な振幅の光信号が入光
した場合の光信号受信装置の保護手段として、例えば図
8に示す構成の入力保護回路が知られている。この入力
保護回路8は、光伝送路51から入光する光信号を減衰
するための光減衰器52と、この光減衰器52から出力
される光信号を受光するフォトダイオード53とを有し
ている。フォトダイオード53には、電源VDDが逆バイ
アスで印加されており、受光した光信号が、この電源V
DDによって電流振幅信号に変換されるようになってい
る。電流振幅信号は、プリアンプ55及び帰還抵抗54
から成る増幅回路で所定の増幅率で増幅された電圧振幅
信号に変換され、出力端子56から後段回路へ出力され
る。
【0003】増幅回路(プリアンプ55)の出力側に
は、光信号の強度を検出する強度検出回路57が設けら
れており、この強度検出回路57の検出結果によって光
減衰器52の減衰量が制御されるようになっている。強
度検出回路57は、光信号のピークを検出するもので、
具体的には、図9に示すように構成される。すなわち、
トランジスタ63のベースが入力端子61に接続され、
コレクタが抵抗62を介して電源VDDに接続され、エミ
ッタには、出力端子66とそれぞれ一端がGND電位の
抵抗64及びコンデンサ65とが接続され、エミッタホ
ロワ回路として機能するようになっている。入力端子6
1に光信号が入力された場合は、このエミッタホロワ回
路によって、その光信号のピークレベルに対応する電圧
信号が出力端子66から光減衰器52に出力される。
【0004】上記のように構成される入力保護回路8の
動作は、下記のとおりである。光伝送路51から入力さ
れた光信号は、光減衰器52を通じてフォトダイオード
53に導かれ、ここで電流振幅信号として増幅回路に入
力される。増幅回路は、この電流振幅信号を増幅された
電圧振幅信号に変換する。この電圧振幅信号は出力端子
56から出力される。ここで過大な振幅の光信号が入力
された場合は、強度検出回路57からそのピークレベル
に応じた電圧信号が光減衰器52にフィードバックされ
る。光減衰器52は、この電圧信号に応じた減衰量で光
信号を減衰させる。これにより、電圧振幅信号のピーク
値が一定になるようにフォトダイオード53の受光量が
制限され、プリアンプ55の飽和等による受信特性の劣
化を防止することができる。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】従来の入力保護回
路では、例えば光強度が異なるバースト信号が連続して
入光した場合に、下記のような問題が生じていた。例え
ば、伝送路長が異なる複数の加入者装置からのバースト
信号が入光した場合を考える。いま、抵抗64とコンデ
ンサ65によって定まる時定数で動作する強度検出回路
57において、光強度が高いバースト信号の直後(つま
り、時定数の満了前)に光強度の低いバースト信号が入
光すると、光強度の高いバースト信号のピーク値がホー
ルドされた状態のまま、光強度の低いバースト信号を入
光することになる。そのため、光強度が低いバースト信
号が過度に減衰されるため、正常レベルの電圧振幅信号
に変換することができない。このように、従来の入力保
護回路8では光強度が異なるバースト信号が時定数以下
の間隔で連続する場合に、これを光信号受信装置の側で
正常に受信することができない場合があった。
【0006】また、信号レベルが0となる0信号が連続
するデータ部分ではピークレベルが低下するため、従来
の強度検出回路57では、0信号が連続するデータを含
むバースト信号から正常に受信することができないとい
う問題もあった。
【0007】そこで本発明の課題は、バースト信号を正
常に受信することができる、光信号受信装置の入力保護
回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の入力保護回路は、光伝送路から入光された光信号を
電気信号に変換する光電変換素子と、変換された電気信
号を増幅する増幅回路とを備えた光信号受信装置に設け
られる入力保護回路であって、前記光伝送路と前記光電
変換素子との間に配置され、前記入光された光信号を減
衰後またはそのままの強度で通過させる光減衰手段と、
前記増幅回路の出力信号と所定の信号レベルの基準信号
とを比較し、比較結果に応じて2値信号の一方を出力す
る信号比較手段と、前記出力された2値信号の信号レベ
ルに基づいて前記光減衰手段による前記光信号の通過制
御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】前記光減衰手段は、例えば、外部制御信号
に基づいて減衰量が可変な減衰器である。また、前記制
御手段は、例えば、前記信号比較手段から出力される2
値信号の信号レベルに応じて第1の制御信号または第2
の制御信号を出力する切替手段を含んで構成され、前記
光減衰手段は、前記切替手段が第1の制御信号を出力し
たときは前記光信号を減衰させ、第2の制御信号を出力
したときは前記光信号をそのまま通過させるように構成
される。
【0010】前記信号比較手段は、前記出力する2値信
号の一方の信号レベルを所定期間、例えば信号レベルの
検出時から所定のリセット信号で解除されるまで保持す
るように構成される。前記光信号がバースト信号の場
合、前記リセット信号はバースト信号毎に出力される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。本実施形態の入力保護回路1
は、図1に示すように、光伝送路11から入光した光信
号を電流振幅信号に変換する光電素子、例えばフォトダ
イオード13と、このフォトダイオード13からの電流
振幅信号を所定の増幅率で増幅して電圧振幅信号に変換
する増幅回路(プリアンプ15及び帰還抵抗14)と、
プリアンプ15の出力する電圧振幅信号を監視して予め
設定された定電圧との比較により切替回路18に対して
2値信号、例えばON信号/OFF信号を出力する強度
検出回路17と、強度検出回路17からの2値信号に応
じて光減衰器12へ出力する2種類の信号(0電圧信号
/定電圧信号)を切り替える切替回路18と、切替回路
18からの信号に応じて光信号の強度を、減衰させずに
通過させたり一定量減衰させた後に通過させたりする光
減衰器12とを含んで構成される。
【0012】強度検出回路17は、入光した光信号のう
ち、1つのバースト信号を受信している間、比較結果で
ある2値信号を保持している。すなわち、バースト信号
の受信タイミングで2値信号を生成し、その2値信号の
信号レベルを外部リセット入力端子19から外部リセッ
ト信号が入力されるまで保持する。外部リセット信号が
入力されたときは、その2値信号の信号レベルが初期状
態に戻るようになっている。なお、外部リセット信号の
入力タイミングは、バースト信号の受信終了タイミング
により求める。
【0013】図2は、強度検出回路17の構成を、より
詳細に示した図である。この強度検出回路17は、プリ
アンプ15の分岐出力(電圧振幅信号)が入力端子24
を通じて比較器23の正端子に入力され、一方、可変抵
抗26によって調整可能な定電圧25がその比較器23
の負端子に入力されるようになっている。比較器23の
出力は、F/F(ラッチ回路)22のクロック端子Ck
に入力される。F/F22には、そのデータ入力端子D
に電源VDDが接続され、リセット入力端子Rに、入力端
子27を通じて外部リセット信号が入力されるようにな
っている。F/F22の出力(2値信号)Qは、出力端
子21を通じて切替回路18へ出力される。
【0014】この強度検出回路17から出力される2値
信号は、以下のようなものである。プリアンプ15から
出力される電圧振幅信号のレベルが、定電圧源、すなわ
ち可変抵抗26で調整された電源25の電圧より大きい
場合、比較器23は、正レベルの信号をF/F22に出
力する。F/F22は、この正レベルの信号によって、
論理“1”の信号(以下、1信号)を出力する。一方、
電圧振幅信号のレベルが定電圧源より小さい場合は論理
“0”の信号(以下、0信号)を出力する。これらの1
信号及び0信号は、上述の外部リセット信号の入力があ
るまで、その信号レベルが保持された状態になってい
る。
【0015】図3は、本実施形態による光減衰器12の
構造説明図、図4は、この光減衰器12の特性図であ
る。図3に示す光減衰器12は、例えば方向性結合器型
の光減衰器であり、強電体結晶の光導波管31,32
に、電源が接続された制御電極33,34を取り付けた
構造を有している。この光減衰器12は、電極33,3
4に電圧が印加されていない場合は、入力光Piがその
ままの光強度で出力光Pxとして出力される。一方、電
極33,34に所定電圧が印加されると、出力光Pxを
光強度が低減した出力光Poに移行させる。つまり、電
極33,34に電圧を印加することにより、出力光の光
強度を減衰させることができるものである。
【0016】図4に示す特性は、電極33,34に印加
する電圧に対応した出力光Pxの減衰量を示した実測図
である。この図から明らかなように、電極33,34に
印加する電圧により、0dB〜60dBまで光信号の減
衰量を任意に設定できる。これにより、一定の減衰量を
有する光減衰器として用いることができるようになる。
この電圧を出力するための電源が図1の符号10で示し
たものである。
【0017】次に、上記のように構成される本実施形態
の入力保護回路1の動作について説明する。まず、外部
リセット信号の入力により、強度検出回路17は、0信
号を出力し、切替回路18は、GNDを選択する。従っ
て、光減衰器12は減衰動作を行わない。従って、光伝
送路11から入光した光信号は、光減衰器12をそのま
ま通過してフォトダイオード13で電流振幅信号に変換
され、さらにプリアンプ15で、帰還抵抗14に対応し
た増幅率で増幅された電圧振幅信号として、後段回路に
出力される。
【0018】強度検出回路17は、この電圧振幅信号を
監視しており、その信号レベルが可変抵抗26で調整さ
れた電圧以上になったことを検出した場合は、切替回路
18に対して、上述の1信号を出力する。切替回路18
は、電圧回路をGNDから低電圧側に切り替え、光減衰
器12に対して定電圧を印加する。光減衰器12は、光
伝送路11から入光された光信号を減衰してフォトダイ
オード13へ出力する。これにより、プリアンプ15か
ら出力される電圧振幅信号が小さくなり、後段回路へ出
力する電圧振幅信号をダイナミックレンジ内にすること
ができる。
【0019】図5は、入力保護回路1において、信号レ
ベルが異なる2つのバースト信号が連続して入力された
場合において、各バースト信号の光強度が−30dBm
と−17dBmのときのフォトダイオード13から出力
される電流振幅信号を示した図である。また、図6は、
この場合に、増幅回路から出力される電圧振幅信号を示
した図である。以下、図5及び図6を参照して、バース
ト信号が入力された場合の入力保護回路1の動作を説明
する。
【0020】強度検出回路17が検出する電圧振幅信号
の設定を600mVpp(約−18dBmの光信号)、
増幅回路の帰還抵抗14を20kΩとする。また、光減
衰器12は、切替回路18からの定電圧入力により、1
0dBの減衰量を有しているものとする。さらに、バー
スト信号を受信する前に、外部リセット信号入力により
強度検出回路17が初期状態に戻されているものとす
る。
【0021】まず、光伝送路11から−30dBm(光
強度が低い)の第1のバースト信号が入光したとする。
このとき、強度検出回路17は初期状態となっているた
め、光減衰器12の減衰動作は無く、そのバースト信号
は、フォトダイオード13によって図5のバースト1に
示すように、2μAppの電流振幅信号に変換される。
なお、フォトダイオード13によるバースト信号の光強
度Pr(dBm)に対する電流振幅Ip(App)への
変換は、(1)式により求められる。
【0022】
【数1】 Ip(App)=10の(Pr(dBm)/10)乗×2の-3乗 ・・・(1)
【0023】なお、プリアンプ13と帰還抵抗Rf
(Ω)による増幅回路の電流振幅信号Ip(App)に
対する電圧振幅信号Vo(Vpp)の関係は、(2)式
より求められる。
【0024】
【数2】Vo(Vpp)=Ip(App)×Rf(Ω) ・・・(2)
【0025】従って、第1のバースト信号を変換した電
流振幅信号は、プリアンプ13と帰還抵抗14(20K
Ω)の増幅回路により、約40mVppの電圧振幅信号
に変換される。この電圧振幅信号は、強度検出回路17
で検出されないため(600mVpp以下のため)、そ
の電圧振幅のまま後段回路へ出力される。
【0026】次に、光伝送路11から−17dBm(光
強度が高い)第2のバースト信号が連続して入光された
とする。この第2のバースト信号は、フォトダイオード
13によって図5のバースト2に示すように4μApp
の電流振幅信号に変換され、さらに、増幅回路により、
図6のバースト2に示すように、約80mVppの電圧
振幅信号に変換される。この場合、電圧振幅信号は、強
度検出回路17で検出されるため(600Vpp以上の
ため)、強度検出回路17は、切替回路18に、1信号
を出力する。
【0027】切替回路18は、この1信号によって電圧
回路を定電圧側に切り替え、光減衰器12に対して定電
圧を印加する。これにより、第2のバースト信号が光減
衰器12で10dB減衰され、−27dBmとなる。従
って、フォトダイオード13により約2μAppの電流
振幅に変換され、また増幅回路により約80mVppに
変換されて後段回路に出力される。なお、入力保護回路
17の1信号の出力は、外部リセット信号が入力される
までその値を保持している。
【0028】図7は、入力保護回路1において、バース
ト信号の光強度に対する増幅回路に対する電圧振幅の関
係を示した図である。図7の例では、光伝送路11より
−18dBm以上のバースト信号が入力された場合、光
減衰器12によって10dBの減衰量を挿入し、後段回
路のダイナミックレンジ内としている。
【0029】このように、本実施形態の入力保護回路1
では、強度検出回路17がバースト信号を受信する直前
に外部リセット信号によって初期状態となるため、プリ
アンプ15が飽和して受信特性を劣化させることがなく
なる。また、フォトダイオード13へ入光する光強度を
1バースト信号の間固定にするようにしたので、0信号
が連続するデータを含むバースト信号の受信が可能とな
り、バースト信号毎に初期状態にすることにより、光強
度が異なる複数のバースト信号の連続受信時も適切な信
号レベルの電圧振幅信号を後段回路に送出できるように
なる。
【0030】なお、本実施形態では、光減衰手段として
方向性結合器型の光減衰器について説明したが、これに
限定されるものではなく、光強度変調器あるいはファイ
バ可変型減衰器等の従来公知の光減衰手段を用いること
ができる。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、バースト信号を正常に受信することができ
る、光信号受信装置の入力保護回路を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態である入力保護回路の回
路図である。
【図2】本実施形態による強度検出回路の回路図であ
る。
【図3】本実施形態による光減衰器の構造説明図であ
る。
【図4】本実施形態による光減衰器の特性説明図であ
り、縦軸方向はPx光強度減衰量の値、横軸方向は電極
印加電圧の値を示している。
【図5】本実施形態の入力保護回路において、光伝送路
から入光する2つのバースト信号の光強度がそれぞれ−
30dBmと−17dBmの場合に、フォトダイオード
14から出力される電流振幅を示す図である。
【図6】本実施形態の入力保護回路において、光伝送路
から入光する2つのバースト信号の光強度がそれぞれ−
30dBmと−17dBmの場合に、増幅回路から出力
される電圧振幅を示す図である。
【図7】本実施形態による増幅回路の電圧振幅とバース
ト信号の光強度との関係を示した図である。
【図8】従来の入力保護回路の回路図である。
【図9】従来の強度検出回路の構成をより詳細に示す回
路図である。
【符号の説明】
11、51 光伝送路 22、52 光減衰器 13、53 フォトダイオード 14、54 帰還抵抗 15、55 プリアンプ 17 強度検出回路 18 切替回路 23 比較器 22 ラッチ回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01S 3/10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光伝送路から入光された光信号を電気信
    号に変換する光電変換素子と、変換された電気信号を増
    幅する増幅回路とを備えた光信号受信装置に設けられる
    入力保護回路であって、 前記光伝送路と前記光電変換素子との間に配置され、前
    記入光された光信号を減衰後またはそのままの強度で通
    過させる光減衰手段と、 前記増幅回路の出力信号と所定の信号レベルの基準信号
    とを比較し、比較結果に応じて2値信号の一方を出力す
    る信号比較手段と、 前記出力された2値信号の信号レベルに基づいて前記光
    減衰手段による前記光信号の通過制御を行う制御手段と
    を備えたことを特徴とする入力保護回路。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記信号比較手段から
    出力される2値信号の信号レベルに応じて第1の制御信
    号または第2の制御信号を出力する切替手段を含んで構
    成され、前記光減衰手段は、前記切替手段が第1の制御
    信号を出力したときは前記光信号を減衰させ、第2の制
    御信号を出力したときは前記光信号をそのまま通過させ
    るように構成されていることを特徴とする請求項1記載
    の入力保護回路。
  3. 【請求項3】 前記信号比較手段は、前記出力する2値
    信号の一方の信号レベルを所定期間保持するように構成
    されていることを特徴とする請求項1または2記載の入
    力保護回路。
  4. 【請求項4】 前記保持されている2値信号の信号レベ
    ルが所定のリセット信号によって解除されるように構成
    されていることを特徴とする請求項3記載の入力保護回
    路。
  5. 【請求項5】 前記光信号がバースト信号であり、前記
    リセット信号がバースト信号毎に出力されるように構成
    されていることを特徴とする請求項4記載の入力保護回
    路。
  6. 【請求項6】 前記光減衰手段は、外部制御信号に基づ
    いて減衰量が可変な減衰器であることを特徴とする請求
    項1乃至5のいずれかの項記載の入力保護回路。
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