JPS6041903B2 - 光受信増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アバランシエホトダイオード（以下「 ＡＰ
Ｄ」（ａｖａｌａｎｃｈｅｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）とい
う。

）のバイヤス電圧を制御することにより、出力振幅を一
定に保つ負帰還回路を有する光受信増幅器に関する。特
に、その出力に現われる無信号時に生ずるＡＰＤのマイ
クロプラズマ（以下「 ＭＰ」という。）雑音と信号と
を判別する無信号検出回路に関するものてある。従来、
光ファイバ伝送方式においては、光電気変換素子として
ＡＰＤを用いた光受信器に、負帰還回路を用いてＮＴの
バイアス電圧を制御し、Ｎ巾の増倍度を変化させて受信
光パワーの大小に依存することなく出力振幅を一定にす
る形式の回路が用いられている。

第１図に従来の光受信増幅器の要部ブロック図を示す。

第１図において、入力光信号ＩＮを電気信号に変換する
ＡＰＤＩは、バイアス抵抗２を介し高電圧を供給する高
圧発生回路３および変換された電気信号を増幅する増幅
器５に接続されている。検出器６は増幅器５の出力端子
に接続され、さらに上記高圧発生回路３に接続されて負
帰還回路を構成している。このような光受信増幅器にお
いて、一定レベル以下の入力光信号ＩＮを受信した場合
には、増幅５により増幅された出力は、検出器６により
参照信号Ｖｒｅｆ、と比較され出力振幅が一定振幅以下
であると判断され、検出器６からの制御信号により高圧
発生回路３の出力電圧が上昇しＡＰＤＩの増倍度が増加
することにより、出力振幅が一定に保たれる。

この負帰還動作により上記形式の光受信増幅器の出力振
幅は、入力光信号ＩＮの大きさおよびＡＰＤＩの増倍度
の温度変動等に依存することなく一定に保たれる。しか
し、入力光信号円が極端に小さい場合、もしくは入力光
信号ＩＮが存在しない場合には、・上記負帰還作用によ
りＡＰＤＩから発生するＭＰ雑音および暗電流に起因す
るショット雑音の出力振幅が入力光信号ＩＮが存在する
場合と同程度になるまで、ＡＰＤＩのバイアス電圧が上
昇する。

このため無信号時においても、増幅器５の出力端子・に
は一定振幅の雑音出力が現われる欠点がある。また、低
速信号を対象とする上記形式の光受信増幅器においては
、出力信号からタイミング成分を抽出しその振幅を一定
にするりミッタ回路から入力信号υα雑音とを判別して
いる。しかし、数百Ｍｂ／ｓ以上の高速信号を対象とす
る場合には、上記回路構成はタイミング成分に与える影
響が大きい欠点がある。本発明はこの点を改良するもの
で、簡単な回路構成により高速入力信号の有無を判断す
ることがてきる検出回路を提供することを目的とする。

本発明は、光電変換素子としてＡＰＤを用いかつこ（：
りＩＳＰＤのバイアス電圧を制御し、増幅器出力振幅を
一定に保つ負帰還回路を有する光受信増幅器において、
入力信号が存在するときの上記回路出力信号と無信号時
に発生するＡＰＤの雑音を分離する分離回路と、信号振
幅を検出する検出器および比較器からなる判別器を備え
たことを特徴とする。本発明の一実施例を図面に基づい
て説明する。

第２図は本発明の第一実施例の要部ブロック構成図であ
る。第１図に示した従来例と比較すると、増幅器５の出
力を高域通過形戸波器から構成される分離回路８および
信号路の断続を行う信号遮断回路９に接続するとともに
、上記分離回路８の出力を検出器１０を介して上記信号
遮断回路９を制御する判別回路１１に接続したところに
特徴がある。他の構成については第１図で示した従来例
と同様であるのて説明の繰返しを省く。

このように構成された装置では、端子７に現われる信号
の高周波成分を監視することにより、入力光信号１Ｎの
有無を判別することができ、判別回路１１の出力により
無信号時には信号遮断回路．９を開いて、無信号時には
出力にＭＰ雑音が送出されないように制御される。

第３図〜第５図を用いて、入力光信号の判別動作につい
て説明する。

第３図は、光受信増幅器の端子７に現われる周．波数ス
ペクトラムを示す図である。

第３図で１３および１４はスペクトラムの包絡線である
。１３は基本波周波数Ｆ。

が２００ＭＨｚ以上である高速のクロックＲＺ信号が入
力した場合を示す。１４は無信号時に．ＡＰＤｌで発生
した雑音を示す。

第４図は、分離回路８の周波数特性を示す図である。１
５は高域通過形■波器の周波数特性を示す。

第５図は、分離回路８の出力の周波数スペクトラムを示
す図である。

第５図で１６は分離回路出力の信号スペクトラムの包絡
線を示す。１７は分離回路出力の■雑音スペクトラムの
包絡線を示す。

すなわち、ＡＰＤｌの雑音スペクトラム成分の大部分は
数＋Ｍ圧以下であるから、第３図に示した１３および１
４の場合の増幅器５の端子７は第４図に示す周波数特性
１５をもつ分離回路８により、第５図に示したスペクト
ラム成分の包絡線゛を有する信号に変換される。

ここで、１６は入力光信号囚が存在する場合、１７は無
信号の場合である。この２つの場合の分離回路８の出力
は数十デシベル以上のレベル差があり、このレベル差は
検出器１０または１２により検出される。この検出信号
は参照信号■Ｒｅｆ２と比較する振幅比較器から構成さ
れる判別回路１１により、容易に判別され無信号時の検
出が可能となる。したがつて、判別回路１１の出力によ
り信号遮断回路９を制御し、出力端子に入力光信号に応
じた出力のみを与え、無信号時の増幅器５からの■雑音
出力を遮断することができる。

第６図は本発明の第二実施例の要部ブロック構成図であ
る。

第２図に示した第一実施例と比較すると、分離回路８の
出力を前記検出器６（第１図）および１０（第２図）の
機能を持たせた検出器１２に接続するとともに、この検
出器１２の出力を高圧発生回路３および判別回路１１に
それぞれ接続したところに特徴がある。他の構成につい
ては第２図で示した第一実施例と同様であるので説明の
繰返しを省く。

なお第６図の第二実施例において、ＡＰＤｌのバイアス
電圧を制御する負帰還系に分離回路８が挿入されている
ため、無信号時には高圧発生回路３の最大電圧まで電圧
が上昇し端子７に現われる雑音は増加すると考えられる
。

しかしこの現象はバイアス電圧を制限することにより、
雑音の増加による検出器１２の出力の雑音成分の増加を
数デシベルに抑えることができ影響はない。なお、上記
例は、無信号の検出信号を出力回路を遮断するための制
御信号として利用した例を述べたが、この検出信号は他
にも種々利用することができる。

本発明は以上説明したように、無信号時にＮ弔で発生す
るマイクロプラズマ雑音による光受信増幅器の出力と入
力信号による出力とを分離回路で分離し、この出力レベ
ルの差を検出回路で検出し、判別回路の参照信号と比較
して入力無信号を判定することとした。

この構成によれば回路も複雑とならずに、無信号である
ことが検出できる。しかも、無信号時には、出力回路を
断状態となるよう制御するときには、増幅回路出力に現
われるＭＰ雑音出力を遮断することができる効果がある
。図面の簡単な説明第１図は従来例の要部ブロック構成
図。

第２図は本発明の第一実施例の要部ブロック構成図。第
３図は端子７に現われる周波数スペクトラムを示す図。
第４図は分離回路の周波数特性図。第５図は分離回路の
出力の周波数スペクトラムを示す図。第６図は本発明の
第二実施例の要部ブロック構成図。１・・・Ｍ弔、２・
・・バイアス抵抗、３・・・高圧発生回路、５・・・増
幅器、６，１０，１２・・・検出器、７・・・端子、８
・・・分離回路、９・・・信号遮断回路、１１・・・判
別回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光電気変換素子としてアバランシエホトダイオード
   を用い、このアバランシエホトダイオードのバイアス電
   圧を制御することにより出力信号の振幅を一定に保つ負
   帰還回路を備えた光受信増幅器において、無信号時のア
   バランシエホトダイオードに生じる雑音と入力信号によ
   る出力とを周波数成分により分離する分離回路と、この
   分離回路の出力のレベル差を検出する検出回路と、この
   検出回路の出力から無信号を判別する判別回路とを備え
   たことを特徴とする光受信増幅器。