JPH1168676A - 光/電気変換器 - Google Patents

光/電気変換器

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JPH1168676A
JPH1168676A JP9230654A JP23065497A JPH1168676A JP H1168676 A JPH1168676 A JP H1168676A JP 9230654 A JP9230654 A JP 9230654A JP 23065497 A JP23065497 A JP 23065497A JP H1168676 A JPH1168676 A JP H1168676A
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JP
Japan
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optical
output
input
signal
comparator
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JP9230654A
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Inventor
Naoki Nakase
直樹 中瀬
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NEC Engineering Ltd
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NEC Engineering Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーストデータの受信に適した光/電気変換
器を得る。 【解決手段】 初期状態で光スイッチ5は出力dを選択
しており、PD素子8,9の光電流が前置増幅器11に
入力されることで、出力端子10に所定の電圧をもつ電
気信号gが出力されている。光入力信号aのパワー増加
によりPD素子8,9への光入射量も増加し光電流も増
加する。前置増幅器11の出力振幅gも大きくなり比較
器14の閾値を横切る。光スイッチ5は出力pを選択
し、光分岐器3の出力信号qは無反射終端器6により終
端される。比較器14の出力はデータ列の先頭ビットで
閾値を横切り、比較器14からRSラッチ回路15にセ
ット入力hを入力するが、光スイッチ5が出力pを選択
したことによりPD素子8にのみ光が入射される様にな
り、出力端子10に得られる出力信号振幅gも減少す
る。比較器14の閾値以下となりセット入力hは途絶え
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/電気変換器に関
し、特に光加入者システムの光/電気変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】親局と子局が1対N構成で光カプラを介
して、接続されているPON(Passive Optical Networ
k )方式の光加入者システムの、子局及び親局で使用す
る光バースト受信器には、光/電気変換器が用いられ
る。
【0003】1局の親局と、光スターカプラを介して接
続されたN局とにより構成されたPON方式の光加入者
システムにおいては、伝送信号は一芯・双方向伝送方式
で送られるため、各子局は割り当てられた時間にデータ
を(時分割で、バースト状に)伝送する。親局と子局間
の距離には差異があり、各受信器(光/電気変換器)は
強度も位相も異なる信号を受信することになる。受信器
は、この親局と子局間で生じる信号レベル差に対して応
答できる様に、受信ダイナミックレンジが広くなる様に
設計されている。また、受信器は受光した光信号をPD
(フォトダイオード;光ダイオード)素子にて光信号か
ら電気信号に変換して増幅し、リタイミングした後、例
えば再び光信号に変換して次段に伝送する。
【0004】図3は従来の光/電気変換器の一例の構成
を示すブロック図である。光受信入力端子1と光分岐器
3の入力を接続し、光分岐器3の一方の出力bを光スイ
ッチ5の一方の選択端子に接続し、光分岐器3の他の一
方の出力を光減衰器17を介して、出力jとして光スイ
ッチ5の他の一方の選択端子に接続する。光スイッチ5
の接続は、光スイッチ5により選択した光信号kがPD
素子9に入射される様にする。PD素子9のカソード電
極は正電源7に接続し、アノード電極は前置増幅器11
の入力に接続する。
【0005】前置増幅器11の負出力は帰還抵抗素子R
1 を介して、自らの入力lとPD素子9のアノード電極
とに接続する。前置増幅器11の正出力mは出力端子1
0とピーク検出回路18の入力に接続し、ピーク検出回
路18の出力nを比較器14の正極入力に接続する。比
較器14の負極入力は、可変電圧源12を介して、負電
極(接地)13と接続し、比較器14の出力oは光スイ
ッチ5の制御入力に接続し、大入力保護型光/電気変換
器を構成している。
【0006】図4において、入力端子1にレベル差のあ
る光信号aが入力した場合を説明する。ここで例えば、
バーストデータ列#1〜#3の信号レベルの大小関係
を、#1と#3の信号レベルをP1 (dBm)、#2の
信号レベルをP2 (dBm)と設定し、P1 <P2 の関
係にあるものとする。
【0007】入力された光信号aは光分岐器3を通過す
ることによって信号レベルP1 ×1/2,P2 ×1/2
の信号に分岐される(分岐比を50%に設定してい
る)。光スイッチ5は、制御信号が”ハイ(H)”で出
力jを選択し、制御信号が”ロー(L)”で出力bを選
択するものとする。また、光スイッチ5で選択しない端
子は開放状態にあるため反射が生じて主信号に対して影
響するが、ここでは光分岐器3の反射光に対する振る舞
いは考慮しないで考えることとする。
【0008】まず、信号レベルが充分に低いバーストデ
ータ列#1が入力された場合を説明する。入力された信
号は光分岐器3によりP1 ×1/2(dBm)の信号に
分岐され、一方が光減衰器17により減衰されて光スイ
ッチ5に入力される。光スイッチ5の制御信号oは初期
状態で”L”であり、光スイッチ5は出力bを選択して
おり、PD素子9には、P1 ×1/2(dBm)の光が
入射されて光電流が流れる。
【0009】これを受け、前置増幅器11は帰還抵抗素
子R1 により定められた固定増幅率に基づいて電流/電
圧変換して増幅された電圧信号を出力端子10に出力す
る。得られた前置増幅器11の出力電圧mはピーク検出
回路18でピークを検出され、比較器14で予め設定し
た負入力の可変電圧源12の電位(閾値:Vc1 )と比
較される。ここで、バーストデータ列#1を受信した場
合、ピーク検出値hは設定した閾値以下になっており、
光スイッチ5の制御信号は”L”のまま変わらず出力b
を選択している。
【0010】閾値(Vc1 )の設定方法としては、出力
端子10の波形mを観測して大入力時に前置増幅器11
が飽和状態になって出力波形m形状が劣化(デューティ
比劣化等)しない様に設定される。
【0011】次に、信号レベルが充分に高いバーストデ
ータ列#2(大入力)が入力された場含を説明する。初
期状態で光スイッチ5は光分岐器3の出力bを選択して
おり、PD素子9に入射された光による光電流が、前置
増幅器11に入力されることで、出力端子10に所定の
電圧をもつ電気信号が出力mされている。光入力信号a
のパワー増加により、PD素子9への光入射量も増加し
て光電流も増加する。これを受けて、前置増幅器11の
出力振幅mも大きくなり、出力ピーク値が上昇し、比較
器14の負電極入力の設定電位を横切る。
【0012】これにより、比較器14の出力oは”L”
から”H”に移行する。これを受けて、光スイッチ5は
光減衰器17の出力j側を選択し、光減衰器17で減衰
された光信号jがPD素子9に入射されることになり、
光電流が減少して前置増幅器11の出力mの波形劣化は
抑えられる。ここで、減衰器17の減衰量をX(dB)
とすると、PD素子9に入射される光は、(P2 ×1/
2)−X(dBm)となる。
【0013】バーストデータ終了直後、光スイッチ5は
出力jを選択しているが、入力される光信号が無信号状
態に移行することと、ピーク検出回路18が自然放電す
ることで、出力ピーク値は下降し、比較器14の負電極
入力の設定電位を横切る。これにより、比較器14の出
力は”H”から”L”に移行し、光スイッチ5は再び光
分岐器3の出力bを選択することになる。
【0014】最後に、信号レベルが充分に低いバースト
データ列#3が入力された場合を説明する。ここで、前
提条件としてピーク検出回路18のピーク保持時間は1
パケット分保持できる様に設定されており、入力される
バーストデータ間の無信号間隔が充分に長いものとする
と、バーストデータ列#3が入力される前にピーク検出
回路18の出力は無光信号レベル付近まで収束してい
る。
【0015】バーストデータ列#1が入力された場合と
同様に、出力ピーク値が比較器14の負極入力に設定し
たレベル以下にあるため、光スイッチ5は光分岐器3の
出力bを選択し続ける。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】図3,4に示す光/電
気変換器は、充分にバーストデータ間の無信号領域がと
られていることを前提としているので、ピーク検出回路
18の放電時間は無視しているが、実際にはピーク検出
回路18の放電時定数の設定は難しい。また、高速バー
スト伝送下で、大入力から小入力に移行する場合、放電
時間が長くなり、充分に放電されないうちに、次のバー
ストデータのピーク検出を始めてしまうため、ホールド
誤差が生じ、光スイッチ5の制御が誤動作してしまう問
題がある。すなわち、バーストデータの受信に対する考
慮が充分でない。
【0017】また、光スイッチ5の選択されない開放端
子での反射に対する影響を無視しているが、実際には光
スイッチ5の選択されない開放端子で生じる反射戻り光
の主信号への影響を考慮する必要がある。
【0018】特開昭60−196631号公報、実開平
2−95823号公報、あるいは特開平4−14541
3号公報記載の光/電気変換器は、いずれも図3,4に
示した従来例同様にバーストデータの受信に対する考慮
が充分でない。
【0019】本発明の目的は、バーストデータの受信に
適した光/電気変換器を提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明による光/電気変
換器は、バースト状に発生する光入力信号を第一及び第
二の分岐入力に2分岐する光分岐手段と、前記第一の分
岐入力を遅延させ第一の光出力として出力する光遅延手
段と、前記第二の分岐入力を切り替えて第二及び第三の
光出力を出力する光切り替え手段と、前記第一の光出力
を光/電気変換する第一の光/電気変換手段と、前記第
二の光出力を光/電気変換する第二の光/電気変換手段
と、前記第一及び第二の光/電気変換手段の出力を混合
して増幅し出力信号を出力する出力手段と、閾値を発生
する可変電圧源と、前記出力信号と前記閾値とを比較す
る比較手段と、前記バースト状に発生する光入力信号の
バースト相互間に発生するリセット信号でリセットされ
前記比較手段の出力でセットされ前記光切り替え手段を
制御するラッチ制御手段とを含むことを特徴とする。
【0021】本発明の作用は次の通りである。バースト
データ相互間に、外部から光スイッチ制御信号をリセッ
トする機能を付加する。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
図面を参照して説明する。
【0023】図1は本発明による光/電気変換器の実施
例の構成を示すブロック図であり、図3と同等部分は同
一符号にて示している。図1において、本発明による光
/電気変換器は、光入力1を2分する光分岐器3、光ス
イッチ5における遅延量に相当する遅延量を与える光遅
延器4、光分岐器3の一方の出力を切り替える光スイッ
チ5、光スイッチ5の一方の出力pを終端する無反射終
端器6、カソード電極を正電源7に接続され、光遅延器
4の出力cと、光スイッチ5の出力dとを受光する光ダ
イオード(PD素子)8,9とを含む。
【0024】また、光ダイオード8,9の出力fを増幅
し出力端子10に出力gする前置増幅器11、比較器1
4の(−)端子と接地13間に閾値を与える可変電
(圧)源12、(+)端子に出力gを与え(−)端子の
閾値と比較する比較器14、リセット入力端子2のリセ
ット信号eでリセットされ比較器14の出力hでセット
(ラッチ)されるRS(リセット、セット)ラッチ回路
15を有する。
【0025】光受信入力端子1と光分岐器3の入力を接
続し、光分岐器3の一方の出力bを光遅延器4に接続
し、光分岐器3の他方の出力qを光スイッチ5の入力に
接続し、光遅延器4の出力cをPD素子8に対応させ、
光スイッチ5の一方の出力dをPD素子9に対応させ、
光スイッチ5の他方の出力pは無反射終端器6に接続す
る。ここで適用する光遅延器4の具体的な構成として
は、光ファイバ長を調整して伝送遅延量を調整する手段
を用いる。
【0026】PD素子8,9のカソード電極は正電極7
に接続し、各々のアノード電極を接続して、前置増幅器
11の入力fに接続する。前置増幅器11の負出力は自
らの入力fに帰還抵抗素子R1 を介して接続する。前置
増幅器11の正出力gは出力端子10と比較器14の正
極入力に接続し、比較器14の負極入力は可変電(圧)
源12を介して負電極(接地)13と接続する。
【0027】比較器14の出力hはRSラッチ回路15
のセット入力に接続する。RSラッチ回路15のリセッ
ト入力はリセット入力端子2に接続する。RSラッチ回
路15の出力iを、光スイッチ5の制御入力に接続し
て、光分岐器3からラッチ回路15等の制御系を含めた
前置増幅器11まで一体化した構成としている。
【0028】図4のタイムチャートにおいて、例えばバ
ーストデータ列#1〜#3の信号レベルの大小関係は、
#1と#3の信号レベルをP1 (dBm)、#2の信号
レベルをP2 (dBm)と設定し、P1<P2の関係に
あるものとする。入力された光信号aは光分岐器3を通
過することで、1/10と9/10に分ける様に設定す
る(分岐比を1:9とする)。光スイッチ5は、制御信
号が”ハイ(H)”で出力pを選択し制御信号が”ロー
(L)”で出力dを選択するものとする。
【0029】まず、信号レベルが充分に低いバーストデ
ータ列#1が入力された場合を説明する。光分岐器3は
出力pにP1 ×9/10(dBm)の信号を出力し、出
力qにP1 ×1/10(dBm)の信号を出力する。#
1信号が入力される前に、リセット入力端子2からリセ
ット信号eが入力されており、RSラッチ回路15はリ
セットされているため、光スイッチ5は出力dを選択し
ており、分岐器3の出力qの信号は光スイッチ5を介し
てPD素子9に入射される。同様に分岐器3の出力bの
信号も光遅延器4を介してPD素子8に入射される。
【0030】ここで、光遅延器4の遅延量は光スイッチ
5の絶対遅延量と等しくなる様に設定している。光信号
が入射されたことにより、PD素子8,9は受光電流を
それぞれ発生し、両者の和が前置増幅器11に入力fさ
れる。前置増幅器11は帰還抵抗素子R1 により定めら
れた固定増幅率に基づいて電流/電圧変換して増幅され
た電圧信号を出力端子10に出力する。
【0031】得られた前置増幅器11の出力電圧gは比
較器14で予め設定した負入力の可変電圧源12の電位
(閾値:Vc2 )と比較される。ここで、受信したバー
ストデータ列#1の信号振幅は設定した閾値以下になっ
ており、光スイッチ5の制御信号は”L”のまま変わら
ず、出力dを選択している。
【0032】閾値(Vc2 )の設定方法としては、出力
端子10の波形gを観測して大入力時に前置増幅器11
が飽和状態になって出力波形形状が劣化(デューティ比
劣化等)しないレベルに設定される。
【0033】次に、信号レベルが充分に高いバーストデ
ータ列#2(大入力)が入力された場合を説明する。初
期状態で光スイッチ5は出力dを選択しており、PD素
子8,9に入射された光による光電流が前置増幅器11
に入力されることで、出力端子10に所定の電圧をもつ
電気信号gが出力されている。
【0034】光入力信号aのパワー増加により、PD素
子8,9への光入射量も増加して光電流も増加する。こ
れを受けて、前置増幅器11の出力振幅gも大きくなり
比較器14の負電極入力の設定電位を横切る。これによ
り、光スイッチ5は出力pを選択し、光分岐器3の出力
信号qは無反射終端器6により終端される。これによ
り、光スイッチ5が開放状態となることで生じる反射戻
り光の主信号への悪影響は回避できる。
【0035】比較器14の出力はデータ列の先頭ビット
で負電極入力の設定電圧を横切り、比較器14からRS
ラッチ回路15にセット入力hを入力するが、光スイッ
チ5が出力pを選択したことにより、PD素子8にのみ
光が入射される様になり(受光光パワーが9/10に減
少する)、出力端子10に得られる出力信号振幅gも減
少する。これにより、比較器14の負電極入力の設定電
位以下となり、比較器14からのセット入力hは途絶え
る。
【0036】しかし、この状態でRSラッチ回路15は
リセット入力eも、セット入力hも受けない状態にあ
り、バーストデータ列#2が終了した後、次の外部リセ
ット入力e(入力端子2)を受けるまでセット状態を保
持し、光スイッチ5は出力pを継続して選択する。
【0037】最後に、信号レベルが充分に低いバースト
データ列#3が入力された場合を説明する。バーストデ
ータ列#3が入力される前に、外部からリセット信号e
が入力され、RSラッチ回路15をリセットする。これ
により、光スイッチ5は再び出力dを選択する。以降は
バーストデータ列#1が入力された場合と同様に、出力
ピーク値が比較器14の負極入力に設定したレベル以下
にあるため、光スイッチ5は光分岐器3の出力dを選択
し続ける。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、大入力保
護の切り替えを行う制御にバースト間でリセットする機
能を付加することで高速なバーストデータ入力に対応で
きる効果がある。また、光スイッチが選択していない開
放端子からの反射戻り光の影響を無反射終端することで
除去できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック図である。
【図2】本発明の実施例のタイミングチャートである。
【図3】従来の光電気変換器の一例のブロック図であ
る。
【図4】従来の光電気変換器の一例のタイミングチャー
トである。
【符号の説明】
1 光入力端子 2 リセット入力端子 3 光分岐器 4 光遅延器 5 光スイッチ 6 無反射終端器 7 正電源 8,9 光ダイオード 10 出力端子 11 前置増幅器 12 可変電(圧)源 13 接地 14 比較器 15 RSラッチ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // H01L 31/10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バースト状に発生する光入力信号を第一
    及び第二の分岐入力に2分岐する光分岐手段と、前記第
    一の分岐入力を遅延させ第一の光出力として出力する光
    遅延手段と、前記第二の分岐入力を切り替えて第二及び
    第三の光出力を出力する光切り替え手段と、前記第一の
    光出力を光/電気変換する第一の光/電気変換手段と、
    前記第二の光出力を光/電気変換する第二の光/電気変
    換手段と、前記第一及び第二の光/電気変換手段の出力
    を混合して増幅し出力信号を出力する出力手段と、閾値
    を発生する可変電圧源と、前記出力信号と前記閾値とを
    比較する比較手段と、前記バースト状に発生する光入力
    信号のバースト相互間に発生するリセット信号でリセッ
    トされ前記比較手段の出力でセットされ前記光切り替え
    手段を制御するラッチ制御手段とを含むことを特徴とす
    る光/電気変換器。
  2. 【請求項2】 前記光遅延手段の遅延量が、前記光切り
    替え手段の遅延量に等しいことを特徴とする請求項1記
    載の光/電気変換器。
  3. 【請求項3】 前記光遅延手段が、光ファイバで構成さ
    れることを特徴とする請求項1あるいは2記載の光/電
    気変換器。
  4. 【請求項4】 前記第三の光出力が、無反射終端器で終
    端されることを特徴とする請求項1,2あるいは3記載
    の光/電気変換器。
  5. 【請求項5】 前記第一及び第二の光/電気変換手段
    が、光ダイオード素子で構成されることを特徴とする請
    求項1,2,3あるいは4記載の光電気変換器。
JP9230654A 1997-08-27 1997-08-27 光/電気変換器 Withdrawn JPH1168676A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7548694B2 (en) 2006-10-13 2009-06-16 Hitachi Communication Technologies, Ltd. Apparatus of adjusting optical signal transmission timing

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7548694B2 (en) 2006-10-13 2009-06-16 Hitachi Communication Technologies, Ltd. Apparatus of adjusting optical signal transmission timing
US7936992B2 (en) 2006-10-13 2011-05-03 Hitachi, Ltd. Apparatus of adjusting optical signal transmission timing
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