WO2017208310A1 - 光受信器および光信号受信方法 - Google Patents

光受信器および光信号受信方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017208310A1
WO2017208310A1 PCT/JP2016/065933 JP2016065933W WO2017208310A1 WO 2017208310 A1 WO2017208310 A1 WO 2017208310A1 JP 2016065933 W JP2016065933 W JP 2016065933W WO 2017208310 A1 WO2017208310 A1 WO 2017208310A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
signal
reception
optical
multiplication factor
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/065933
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
啓敬 川中
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2016566304A priority Critical patent/JPWO2017208310A1/ja
Priority to PCT/JP2016/065933 priority patent/WO2017208310A1/ja
Publication of WO2017208310A1 publication Critical patent/WO2017208310A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver

Definitions

  • the present invention relates to an optical receiver and an optical signal receiving method for receiving an optical signal.
  • the PON system consists of one OLT (Optical Line Terminal), which is a station side device, and ONUs (multiple subscriber side terminal devices connected via optical star couplers, which are passive elements that do not require a power source). It consists of Optical Network Unit). Since the PON system can share most of the optical fiber that is a transmission path between a plurality of ONUs and the OLT, the operation cost can be kept low. In the PON system, the optical star coupler, which is a passive element, does not require power supply and is easy to install. For these reasons, PON systems are popular.
  • the optical receiver included in the OLT needs a burst reception function that receives time-division multiplexed optical signals from a plurality of ONUs and instantly regenerates them into electrical signals. Further, in order to increase the number of ONUs accommodated, the PON system is required to increase the distance between the OLT and the ONU and increase the number of ONU branches. As a result, a difference occurs in the distance between the OLT and the plurality of ONUs, and the OLT must receive an optical signal having a large signal strength change.
  • the sensitivity of the optical receiver must be increased in order to receive an optical signal with a low light intensity, and (2) the element is damaged by a current flowing through the light receiving element when receiving an optical signal with a high light intensity. It is necessary to solve the problem of having to avoid it.
  • an avalanche photodiode (hereinafter referred to as APD (Avalanche Photo Diode)) is generally used as a light receiving element in order to increase reception sensitivity.
  • the APD can realize a high multiplication effect by applying a reverse bias voltage, and can realize a higher reception sensitivity than a light receiving element such as a PIN photodiode.
  • a light receiving element such as a PIN photodiode.
  • An OLT optical receiver is required to receive an optical signal having a high light intensity without problems while increasing the minimum receiving sensitivity.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for controlling the multiplication factor of APD based on the light intensity of a received optical signal.
  • the optical receiver described in Patent Document 1 includes an APD as a light receiving element, and includes a means for detecting by converting the output current of the APD into a voltage value. Since a current flows in the APD corresponding to the light intensity of the input optical signal, the optical receiver can estimate the light intensity of the received optical signal by detecting the current flowing in the APD.
  • the optical receiver described in Patent Document 1 includes a control circuit that controls a reverse bias voltage generation circuit of the APD. If it is determined that the light intensity of the received optical signal is high, the control circuit reduces the reverse bias voltage applied to the APD to lower the multiplication factor of the APD. Thereby, the optical receiver described in Patent Document 1 can prevent overcurrent from continuing to flow through the APD.
  • the control circuit increases the reverse bias voltage applied to the APD to increase the multiplication factor of the APD.
  • the optical receiver described in Patent Document 1 can realize high reception sensitivity, which is an original function of APD.
  • the optical receiver described in Patent Document 2 includes an APD as a light receiving element and a circuit that determines the light intensity of the received optical signal, and controls the multiplication factor of the APD according to the determined light intensity of the optical signal.
  • the reverse bias voltage is set to a low value at the time of optical signal reception standby where there is no optical signal.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain an optical receiver capable of improving the detection accuracy of an optical signal while avoiding damage to a light receiving element.
  • an optical receiver of the present invention includes an avalanche photodiode that outputs a current corresponding to the light intensity of a received optical signal, and a current output from the avalanche photodiode.
  • the optical receiver includes a voltage generation unit that applies a voltage to the avalanche photodiode, and a current detection unit that detects a current flowing through the avalanche photodiode, converts the current into a voltage value, and outputs the voltage value.
  • the optical receiver also includes a reception well-known signal generation unit that generates a reception well-known signal that is a signal for notifying the start of reception of an optical signal, and an end well-known signal that is a signal for notifying the end of reception of an optical signal.
  • An end known signal generation unit for generating is configured such that the voltage generator generates the avalanche photo based on the voltage value output from the current detector, the received well-known signal, the end well-known signal, and the multiplication factor switching threshold used for controlling the multiplication factor of the avalanche photodiode.
  • a control unit for controlling a voltage applied to the diode is provided.
  • the optical receiver according to the present invention has an effect that the detection accuracy of the optical signal can be improved while avoiding the damage of the light receiving element.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an optical receiver according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of each component when receiving an optical signal having a high light intensity in the optical receiver according to the first embodiment;
  • FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of each component when receiving an optical signal with low light intensity in the optical receiver according to the first embodiment;
  • 1 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of an optical receiver according to a first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a result of an operation simulation in the optical receiver according to the first embodiment when the circuit configuration in FIG. 1 is a flowchart showing optical signal reception processing of the optical receiver according to the first embodiment;
  • FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of each component when receiving an optical signal having a high light intensity in the optical receiver according to the first embodiment;
  • FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of each component when receiving an optical signal with low light intensity in the optical receiver according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the processing circuit of the optical receiver according to the first embodiment is configured by a CPU and a memory.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example when the processing circuit of the optical receiver according to the first embodiment is configured by dedicated hardware.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical receiver according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical receiver according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of an optical receiver according to the third embodiment.
  • 6 is a timing chart for explaining the operation of each component when receiving an optical signal having a high light intensity in the optical receiver according to the third embodiment
  • 9 is a timing chart for explaining the operation of each component when receiving an optical signal with low light intensity in the optical receiver according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical receiver 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical receiver 10 shown in FIG. include.
  • the optical receiver 10 includes an APD 1, a preamplifier 2, a voltage generation unit 3, a current detection unit 4, a reception known signal generation unit 5, a termination known signal generation unit 6, and a control unit 7.
  • the APD 1 is a photoelectric conversion element that converts an optical signal that is a received packet into an electric signal and outputs a current corresponding to the light intensity of the received optical signal.
  • the preamplifier 2 multiplies the current output from the APD 1, further performs current-voltage conversion, and outputs a voltage signal as an output signal.
  • the voltage generation unit 3 switches the magnitude of the reverse bias voltage applied to the APD 1 under the control of the control unit 7 and applies the reverse bias voltage to the APD 1 via the current detection unit 4.
  • the voltage generator 3 applies a reverse bias voltage to the APD 1 via the current detector 4, “via the current detector 4” may be omitted.
  • the current detector 4 detects the current flowing through the APD 1, converts it into a voltage value, and outputs it.
  • the reception well-known signal generation unit 5 generates a reception well-known signal that is a signal for notifying the reception start of the optical signal and outputs it to the control unit 7.
  • the reception well-known signal generation unit 5 may output the reception well-known signal to a configuration other than the control unit 7 in the optical receiver 10 or may output to a configuration in the above-described optical reception device (not shown).
  • the optical reception device may be used as long as the reception device is provided.
  • the end known signal generation unit 6 generates an end known signal that is a signal for notifying the end of reception of the optical signal and outputs it to the control unit 7.
  • the end known signal generation unit 6 may output the end known signal to a configuration other than the control unit 7 in the optical receiver 10 or may output to a configuration in the above-described optical receiving apparatus (not shown).
  • the optical reception device may be used as long as the optical reception device is provided.
  • the control unit 7 determines the voltage value output from the current detection unit 4, the reception known signal generated by the reception known signal generation unit 5, the termination known signal generated by the termination known signal generation unit 6, and the multiplication factor of the APD 1.
  • the magnitude of the reverse bias voltage applied to the APD 1 by the voltage generator 3 is compared by comparing the voltage value output from the current detection unit 4 with the multiplication factor switching threshold based on the four signals of the multiplication factor switching threshold used for control. Control.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of each component at the time of receiving an optical signal having a high light intensity in the optical receiver 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of each component at the time of receiving an optical signal with low light intensity in the optical receiver 10 according to the first embodiment.
  • the multiplication factor of the APD 1 at the time of waiting for optical signal reception is set so that the APD 1 is not damaged even if an optical signal having a high light intensity in a burst is received.
  • the multiplication factor at this time is defined as a multiplication factor M 0 .
  • the multiplication factor M 0 and the first multiplication factor are set to a value that does not damage the APD 1 due to the current that flows when the optical signal having the maximum light intensity defined by the optical receiver 10 is received. Although a value that can be set as the multiplication factor M 0 can be selected from a certain range, it is desirable that the value be large in the selectable range.
  • the timing chart of FIG. 2 explains the operation of the optical receiver 10 when the voltage value output from the current detection unit 4 receives an optical signal that is equal to or greater than the multiplication factor switching threshold, that is, the light intensity is high.
  • the APD 1 receives an optical signal having a high light intensity.
  • the voltage value output from the current detection unit 4 changes corresponding to the light intensity of the optical signal.
  • the control unit 7 compares the multiplication factor switching threshold with the voltage value that is the output signal of the current detection unit 4.
  • control unit 7 performs comparison at the timing of the rising transition of the received well-known signal output from the received well-known signal generating unit 5 shown in time (b) after a while after receiving the optical signal.
  • the control unit 7 holds the comparison result until the optical signal which is the next packet is received and the multiplication factor switching threshold is compared with the voltage value which is the output signal of the current detection unit 4.
  • the control unit 7 outputs to the voltage generation unit 3 a control signal instructing to maintain the multiplication factor of the APD 1 at the same multiplication factor M 0 as when waiting for optical signal reception.
  • the voltage generator 3 applies a low value APD bias voltage, which is a first voltage for setting the multiplication factor of the APD 1 to the same multiplication factor M 0 as when waiting for optical signal reception, to the APD 1.
  • the control unit 7 ends the reception of the optical signal, and after a while, the end notification output from the end known signal generation unit 6 shown at time (d).
  • a control signal is output to the voltage generation unit 3 instructing that the multiplication factor of the APD 1 is set to the multiplication factor M 0 during standby for optical signal reception.
  • the control unit 7 may detect the received well-known signal and the end well-known signal at the falling transition timing of each signal.
  • the voltage generator 3 applies a low value APD bias voltage, which is a first voltage for setting the multiplication factor of the APD 1 to the multiplication factor M 0 at the time of optical signal reception standby, to the APD 1 in accordance with the control signal.
  • the control unit 7 when the voltage value output from the current detection unit 4 is equal to or greater than the multiplication factor switching threshold, the control unit 7 applies the same first voltage as the voltage applied to the APD 1 when waiting for optical signal reception. A control signal instructing this is output to the voltage generator 3.
  • the voltage generator 3 applies the first voltage to the APD 1 while waiting for optical signal reception and while receiving a control signal instructing application of the first voltage.
  • the control unit 7 When waiting for optical signal reception, the control unit 7 outputs a control signal instructing to apply the first voltage to the voltage generating unit 3, and instructs the voltage generating unit 3 to apply the first voltage.
  • the first voltage may be applied to the APD 1 while receiving the control signal.
  • the control unit 7 may not output the control signal to the voltage generation unit 3 and may apply the first voltage to the APD 1 while the voltage generation unit 3 is not receiving the control signal. .
  • the timing chart of FIG. 3 explains the operation of the optical receiver 10 when the voltage value output from the current detection unit 4 is less than the multiplication factor switching threshold, that is, when an optical signal with low light intensity is received.
  • the APD 1 receives an optical signal having a low light intensity.
  • the voltage value output from the current detection unit 4 changes corresponding to the light intensity of the optical signal.
  • the control unit 7 compares the multiplication factor switching threshold with the voltage value that is the output signal of the current detection unit 4. In actuality, the control unit 7 performs comparison at the timing of the rising transition of the received well-known signal output from the received well-known signal generating unit 5 indicated at time (f) after a while after receiving the optical signal.
  • the control unit 7 holds the comparison result until the optical signal which is the next packet is received and the multiplication factor switching threshold is compared with the voltage value which is the output signal of the current detection unit 4. Based on the comparison result, the control unit 7 outputs to the voltage generation unit 3 a control signal instructing to increase the multiplication factor of the APD 1 to a multiplication factor M 1 that is larger than the multiplication factor M 0 during standby for optical signal reception.
  • the multiplication factor M 1 is set as the second multiplication factor.
  • the multiplication factor M 1 is set to a value that satisfies a required specification of reception quality, for example, BER (Bit Error Rate) when receiving an optical signal having a minimum optical intensity defined by the above-described OLT or optical communication device (not shown).
  • a value that can be set as the multiplication factor M 1 can be selected from a certain range, but it is desirable to make the value small in the selectable range. Note that the multiplication factor M 0 and the multiplication factor M 1 can be set according to the actual system by a manager of the PON system in which the OLT on which the optical receiver 10 is mounted is used.
  • the voltage generator 3 instantaneously changes the magnitude of the APD bias voltage applied to the APD 1 in order to set the multiplication factor of the APD 1 to the multiplication factor M 1 in accordance with the control signal. While receiving the control signal instructing to increase the multiplication factor M 1 from the control unit 7, the voltage generation unit 3 has a high value which is a second voltage for setting the multiplication factor of the APD 1 to the multiplication factor M 1 . An APD bias voltage is applied to APD1.
  • the control unit 7 ends the reception of the optical signal, and after a while, the end notification output from the end known signal generation unit 6 shown in time (h).
  • a control signal is output to the voltage generation unit 3 instructing that the multiplication factor of the APD 1 is set to the multiplication factor M 0 during standby for optical signal reception.
  • the control unit 7 may detect the received well-known signal and the end well-known signal at the falling transition timing of each signal.
  • the voltage generator 3 instantaneously changes the magnitude of the APD bias voltage applied to the APD 1 in order to set the multiplication factor of the APD 1 to the multiplication factor M 0 according to the control signal.
  • the voltage generator 3 applies a low value APD bias voltage, which is a first voltage for setting the multiplication factor of the APD 1 to the multiplication factor M 0 , to the APD 1.
  • the control unit 7 receives an optical signal from the reception of the reception known signal to the reception of the termination known signal.
  • a control signal instructing to apply a second voltage higher than the first voltage applied to the APD 1 during standby is output to the voltage generator 3.
  • the voltage generator 3 applies the second voltage to the APD 1 while receiving a control signal instructing application of the second voltage.
  • the APD 1 applies the multiplication factor M 0 that is not damaged by the current that flows when receiving the optical signal having the specified maximum light intensity.
  • the APD 1 The multiplication factor M 1 is applied to ensure the reception quality required when receiving the optical signal having the minimum light intensity.
  • the optical receiver 10 can determine the light intensity of the optical signal regardless of the light intensity of the received optical signal. That is, the optical receiver 10 can detect an optical signal having a low light intensity even when the APD 1 is operated at a low gain so as to avoid damage to the APD 1 when receiving an optical signal having a high light intensity. Therefore, the minimum reception sensitivity can be improved.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the optical receiver 10 according to the first embodiment.
  • the voltage generator 3 includes a multiplication factor M 0 voltage circuit 31, a multiplication factor M 1 voltage circuit 32, and a switch 33.
  • the multiplication factor M 0 voltage circuit 31 generates an APD bias voltage for setting the multiplication factor of the APD 1 to the multiplication factor M 0 .
  • the multiplication factor M 1 voltage circuit 32 generates an APD bias voltage for setting the multiplication factor of the APD 1 to the multiplication factor M 1 .
  • the switch 33 switches the outputs of the multiplication factor M 0 voltage circuit 31 and the multiplication factor M 1 voltage circuit 32 according to the control signal Vg received from the control unit 7, and applies the APD bias voltage to the APD 1 via the current detection unit 4. Vh is applied.
  • the switch 33 receives the optical signal with the gain M 0 when waiting for the optical signal reception and when receiving an optical signal with a large light intensity that has a voltage value output from the current detection unit 4 larger than the gain switching threshold.
  • the APD bias voltage generated by the circuit 31 is applied to the APD1.
  • the switch 33 receives an optical signal with a small light intensity whose voltage value output from the current detection unit 4 is smaller than the multiplication factor switching threshold, and generates an APD bias generated by the multiplication factor M 1 voltage circuit 32. A voltage is applied to APD1.
  • the current detection unit 4 includes a current mirror circuit 41 using two bipolar transistors, and a resistor 42 for current / voltage conversion.
  • the current mirror circuit 41 may be configured to have a resistance element in series with the emitter terminal, collector terminal, or both of the emitter terminal and the collector terminal of the bipolar transistor.
  • the current mirror circuit 41 may have a configuration in which a capacitor is connected in parallel on a connection path to the cathode terminal of the APD 1.
  • the current detection unit 4 may add a capacitor in parallel with the resistor 42.
  • the current detection unit 4 converts the current detected by the current mirror circuit 41 into a voltage by the resistor 42 and outputs the voltage value Va to the control unit 7.
  • the reception well-known signal generation unit 5 is supplied from an unillustrated OLT or an optical communication device or the like, and when receiving an optical signal that is a packet, a reset signal that is a pulse signal input to the optical receiver 10 at the head of the optical signal A reset signal generation circuit 51 that generates Vd can be used.
  • the reset signal Vd can be generated by notification from the OLT or the optical communication device. .
  • the end known signal generator 6 generates a LOS (Loss Of Signal) signal Vf supplied from an OLT (not shown) or an optical communication device, or a LOS signal Vf that is a signal generated in the optical receiver 10.
  • the generation circuit 61 can be used.
  • the end known signal generation unit 6 can generate the LOS signal Vf by notification from the OLT or the optical communication device. .
  • the control unit 7 holds the output level Vc of the comparator 71 at the rising timing of the reset signal Vd and the comparator 71 for comparing the voltage value Va output from the current detection unit 4 with the multiplication factor switching threshold value Vb.
  • the control unit 7 outputs the result of the logical product of the AND gate 73 as the control signal Vg.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a result of an operation simulation when the optical receiver 10 according to the first embodiment is configured as shown in FIG.
  • the voltage value of each voltage shown in FIG. 5 shows the voltage value of each voltage point shown in FIG.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the voltage value of each voltage.
  • the output level Vc of the comparator 71 of the control unit 7 is high when the voltage value Va output from the current detection unit 4 ⁇ the multiplication factor switching threshold Vb, and the voltage value Va output from the current detection unit 4 ⁇ multiplication factor switching. It is low when the threshold value is Vb.
  • the optical receiver 10 sets the APD bias voltage Vh low in order to operate the APD 1 with a low multiplication factor M 0 when waiting for optical signal reception and when receiving an optical signal with high optical intensity.
  • the optical receiver 10 determines the optical intensity of the optical signal at the rising timing of the reset signal Vd when receiving an optical signal with a low optical intensity, and switches the multiplication factor of the APD 1 to the multiplication factor M 1. Vh can be switched without delay.
  • FIG. 6 is a flowchart of the optical signal reception process of the optical receiver 10 according to the first embodiment.
  • the APD 1 receives an optical signal, it outputs a current corresponding to the optical intensity of the received optical signal (step S1).
  • the current detector 4 detects the current flowing through the APD 1, converts it into a voltage value, and outputs it (step S2).
  • the control unit 7 compares the voltage value output from the current detection unit 4 with the multiplication factor switching threshold (step S3). When the voltage value is equal to or greater than the multiplication factor switching threshold (step S4: Yes), the control unit 7 outputs a control signal instructing to apply the first low voltage to the APD 1 (step S5). While receiving the control signal instructing to apply the first voltage from the control unit 7, the voltage generating unit 3 applies the low first voltage as the APD bias voltage to the APD 1 (step S6).
  • step S4 when the voltage value is less than the multiplication factor switching threshold (step S4: No), the control unit 7 outputs a control signal instructing to apply to the APD 1 a second voltage that is higher than the first voltage. (Step S7). While receiving the control signal instructing to apply the second voltage from the control unit 7, the voltage generation unit 3 applies the second voltage having a high value as the APD bias voltage to the APD 1 (step S8).
  • the configuration of each part of the optical receiver 10 is realized by the circuit shown in FIG.
  • the voltage generation unit 3 and the control unit 7 may be realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a CPU (Central Processing Unit) and a memory that execute a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which the processing circuit of the optical receiver 10 according to the first embodiment is configured by a CPU and a memory.
  • the processing circuit includes the CPU 91 and the memory 92
  • the functions of the voltage generation unit 3 and the control unit 7 are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software or firmware is described as a program and stored in the memory 92.
  • each function is realized by the CPU 91 reading and executing the program stored in the memory 92. That is, the optical receiver 10 compares the voltage value of the current detection unit 4 with the multiplication factor switching threshold when the voltage generation unit 3 and the control unit 7 are executed by the processing circuit.
  • a memory 92 is provided for storing a program whose application step is to be executed as a result. These programs can also be said to cause a computer to execute the procedure and method of the optical receiver 10.
  • the CPU 91 may be a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, a processor, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the memory 92 is, for example, a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically EPROM), Magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, mini disks, DVDs (Digital Versatile Discs), etc. are applicable.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically EPROM), Magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, mini disks, DVDs (Digital Versatile Discs), etc. are applicable.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which the processing circuit of the optical receiver 10 according to the first embodiment is configured by dedicated hardware.
  • the processing circuit 93 shown in FIG. 8 includes, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (FPGA). Field Programmable Gate Array) or a combination of these.
  • Each function of the voltage generation unit 3 and the control unit 7 may be realized by the processing circuit 93 for each function, or each function may be realized by the processing circuit 93 collectively.
  • a part may be implement
  • the processing circuit can realize the above-described functions by dedicated hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the optical receiver 10 performs the operation of the APD 1 with a small multiplication factor M 0 during standby for optical signal reception, and when receiving an optical signal, the optical receiver 10 generates a current flowing through the APD 1.
  • the voltage value output from the current detection unit 4 to be detected is compared with the multiplication factor switching threshold value.
  • the optical receiver 10 sets the multiplication factor of the APD 1 as the multiplication factor M 0 when the voltage value is equal to or higher than the multiplication factor switching threshold, and sets the multiplication factor of the APD 1 larger than the multiplication factor M 0 when the voltage value is less than the multiplication factor switching threshold value. the multiplication factor M 1.
  • the optical receiver 10 can detect the optical signal while avoiding the damage of the APD 1 as the light receiving element, regardless of the light intensity of the optical signal.
  • the optical receiver 10 can detect an optical signal having a low light intensity even when the APD 1 is operated at a low multiplication factor so as to avoid damage to the APD 1 when receiving an optical signal having a high light intensity. Can improve the minimum detection sensitivity.
  • Embodiment 2 As a specific configuration of the optical receiver, a reception known signal generation unit and a termination known signal generation unit are connected to the current detection unit 4. A different part from Embodiment 1 is demonstrated.
  • FIG. 9 is a block diagram of a configuration example of the optical receiver 10a according to the second embodiment.
  • the optical receiver 10a is obtained by replacing the reception known signal generation unit 5 and the end known signal generation unit 6 of the optical receiver 10 with a reception known signal generation unit 5a and an end known signal generation unit 6a.
  • the reception known signal generation unit 5 a and the end known signal generation unit 6 a are connected to the current detection unit 4.
  • the reception well-known signal generation unit 5a detects the reception start of the optical signal based on the voltage value output from the current detection unit 4, and generates a reception well-known signal that is a signal for notifying the reception start of the optical signal. Output to the control unit 7. For example, when the voltage value output from the current detection unit 4 exceeds a specified voltage value, the reception well-known signal generation unit 5a determines that the reception start of the optical signal has been detected.
  • the reception well-known signal generation unit 5a may output the reception well-known signal to a configuration other than the control unit 7 in the optical receiver 10a, or may output it to a configuration in the above-described optical reception device (not shown).
  • the end known signal generation unit 6a detects the end of reception of the optical signal based on the voltage value output from the current detection unit 4, and generates an end known signal that is a signal for notifying the end of reception of the optical signal. Output to the control unit 7. For example, when the voltage value output from the current detection unit 4 becomes lower than the specified voltage value after exceeding the specified voltage value, the end known signal generation unit 6a detects the end of reception of the optical signal. Judge that The end well-known signal generation unit 6a may output the end well-known signal to a configuration other than the control unit 7 in the optical receiver 10a, or may output to a configuration in the above-described optical receiving apparatus (not shown).
  • the operations of the other components of the optical receiver 10a are the same as the operations of the components of the optical receiver 10.
  • the reception known signal generator 5a and the end known signal generator 6a are connected to the current detector 4.
  • the optical receiver 10a can self-detect the reception start and reception end of the optical signal, and can obtain the same effects as those of the first embodiment.
  • Embodiment 3 FIG. In the third embodiment, the functions of the reception known signal generation unit 5a and the termination known signal generation unit 6a of the optical receiver 10a are performed with one configuration. A different part from Embodiment 1, 2 is demonstrated.
  • FIG. 10 is a block diagram of a configuration example of the optical receiver 10b according to the third embodiment.
  • the current detection unit 4 is replaced with the current detection unit 4b
  • the control unit 7 is replaced with the control unit 7b
  • the reception known signal generation unit 5a and the termination known signal generation unit 6a of the optical receiver 10a are continuously received.
  • the signal generator 8 is replaced.
  • the reception continuation well-known signal generation unit 8 is connected to the current detection unit 4b.
  • the current detector 4b detects the current flowing through the APD 1, converts it into a voltage value, and outputs it to the controller 7b. Further, the current detection unit 4b realizes a current mirror circuit by using a part of the configuration of the reception continuation well-known signal generation unit 8.
  • the reception continuation well-known signal generation unit 8 implements a current mirror circuit by using a part of the configuration of the current detection unit 4b, acquires information on the current flowing from the current detection unit 4b to the APD1, and receives an optical signal at the APD1. Detect start and end of reception.
  • the current mirror circuit described here is the same as the current mirror circuit described in the current detector 4b.
  • the reception continuation well-known signal generation unit 8 generates and controls a reception continuation well-known signal that is a signal for notifying that the reception of the optical signal is being continued during the period from the start to the end of reception of the optical signal. To the unit 7b.
  • the reception continuation well-known signal generation unit 8 may output the reception continuation well-known signal to a configuration other than the control unit 7b in the optical receiver 10b, or may output it to a configuration in the above-described optical reception device (not shown). .
  • the optical reception device may be used as long as the optical reception device is provided.
  • the control unit 7b is based on the voltage value output from the current detection unit 4, the reception continuation known signal generated by the reception continuation known signal generation unit 8, and the three signals of the multiplication factor switching threshold used for controlling the multiplication factor of the APD 1.
  • the reverse bias voltage applied to the APD 1 by the voltage generator 3 is controlled by comparing the voltage value output from the current detector 4 with the multiplication factor switching threshold.
  • FIG. 11 is a diagram of an example of a circuit configuration of the optical receiver 10b according to the third embodiment.
  • the configuration of voltage generation unit 3 is the same as the configuration of voltage generation unit 3 of the first embodiment shown in FIG.
  • the configuration of the current detection unit 4b is the same as the configuration of the current detection unit 4 of the first embodiment shown in FIG. 4, but the base terminal of the current mirror circuit 41b and the reception continuation well-known signal generation unit 8 are connected. .
  • the reception continuation well-known signal generation circuit 8 includes a bipolar transistor 81 for detecting the current of the APD 1, a current / voltage conversion resistor 82, a signal value that is a current / voltage converted voltage value and a signal detection threshold value.
  • a comparator 83 that compares the threshold value and a delay element 84 that delays the output of the comparator 83.
  • a bipolar transistor connected to the APD 1 and the bipolar transistor 81 constitute a current mirror circuit.
  • the control unit 7b includes a comparator 71, a D-FF 72b for holding the output level of the comparator 71 at the rising timing of the reception continuation known signal output from the reception continuation known signal generation circuit 8, and the D-FF 72b. And an AND gate 73b for taking the logical product of the output and the reception continuation known signal.
  • FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of each component at the time of receiving an optical signal having a high light intensity in the optical receiver 10b according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a timing chart for explaining the operation of each component at the time of receiving an optical signal with low light intensity in the optical receiver 10b according to the third embodiment.
  • the multiplication factor M 1 and multiplication factor M 0 of the APD 1 used in the optical receiver 10b are the same as those in the first embodiment.
  • the control unit 7b starts the reception of the optical signal from the reception continuation well-known signal generation unit 8 as shown at time (b) in FIG. 12 and time (f) in FIG. Detection is performed at the rising transition timing of the output continuous reception known signal. Further, as shown at time (d) in FIG. 12 and time (h) in FIG. 13, the control unit 7 b detects the end of reception of the optical signal at the timing of the falling transition of the reception continuation known signal.
  • the reception continuation well-known signal generation unit 8 outputs a high-level reception continuation well-known signal when receiving an optical signal.
  • the reception continuation well-known signal transitions at a high level. Therefore, the reception continuation well-known signal can be treated like the logical negation signal of the LOS signal in the first embodiment.
  • the control unit 7b increases the multiplication factor of the APD 1 at the falling transition timing of the reception continuation well-known signal output from the reception continuation well-known signal generation unit 8 shown at time (d) in FIG.
  • a control signal instructing to set the multiplication factor M 0 is output to the voltage generator 3. Even in this case, the voltage generator 3 can instantaneously change the APD bias voltage based on the control signal from the controller 7b.
  • the control unit 7 b applies the first voltage that is the same as the voltage applied to the APD 1 when waiting for optical signal reception.
  • a control signal instructing this is output to the voltage generator 3.
  • the voltage generator 3 applies the first voltage to the APD 1 while waiting for optical signal reception and while receiving a control signal instructing application of the first voltage.
  • the control unit 7b sets the APD 1 in the optical signal reception standby while receiving the reception continuation known signal.
  • a control signal instructing to apply a second voltage higher than the first voltage to be applied is output to the voltage generator 3.
  • the voltage generator 3 applies the second voltage to the APD 1 while receiving a control signal instructing application of the second voltage.
  • the APD 1 applies the multiplication factor M 0 that is not damaged by the current that flows when receiving the optical signal having the specified maximum light intensity.
  • the APD 1 The multiplication factor M 1 is applied to ensure the reception quality required when receiving the optical signal having the minimum light intensity.
  • the optical receiver 10b detects the start and end of reception of an optical signal by the reception continuation known signal generated by the reception continuation known signal generation unit 8. did. Even in this case, the same effect as in the first and second embodiments can be obtained.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

受信した光信号の光強度に対応した電流を出力するＡＰＤ（１）と、ＡＰＤ（１）から出力された電流を増倍し、さらに電流電圧変換を行うプリアンプ（２）と、ＡＰＤ（１）に電圧を印加する電圧発生部（３）と、ＡＰＤ（１）に流れる電流を検出し、電圧値に変換して出力する電流検出部（４）と、光信号の受信開始を周知するための信号である受信周知信号を生成する受信周知信号生成部（５）と、光信号の受信終了を周知するための信号である終了周知信号を生成する終了周知信号生成部（６）と、電流検出部（４）から出力された電圧値、受信周知信号、終了周知信号、およびＡＰＤ（１）の増倍率の制御に用いる増倍率切り替え閾値に基づいて、電圧発生部（３）がＡＰＤ（１）に印加する電圧を制御する制御部（７）と、を備える。

Description

光受信器および光信号受信方法
　本発明は、光信号を受信する光受信器および光信号受信方法に関する。
　近年、一本の光ファイバを複数の利用者で共有できるＰＯＮ（Passive　Optical　Network）システムと呼ばれる一対多数のアクセス系光通信システムが広く用いられている。ＰＯＮシステムは、局側装置である１台のＯＬＴ（Optical　Line　Terminal）、および、電源を必要としない受動素子である光スターカプラを介して接続される複数の加入者側端末装置であるＯＮＵ（Optical　Network　Unit）により構成される。ＰＯＮシステムは、複数のＯＮＵとＯＬＴとの間の伝送路である光ファイバの大部分を共有できるため、運用コストが低く抑えられる。また、ＰＯＮシステムでは、受動素子である光スターカプラは給電を必要とせず設置が容易である。これらの理由からＰＯＮシステムが普及している。
　ＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴが備える光受信器は、複数のＯＮＵから時分割多重された光信号を受信して、瞬時に電気信号に再生するバースト受信機能が必要とされる。また、ＯＮＵの収容数増加のため、ＰＯＮシステムには、ＯＬＴとＯＮＵとの間の距離の長延化、およびＯＮＵ分岐数の増加が要求される。この結果、ＯＬＴと複数のＯＮＵとの間の距離に差異が発生し、ＯＬＴでは、信号強度変化の大きい光信号を受信しなければならない。ＯＬＴでは、（１）光強度の小さい光信号を受信するために光受信器の感度を高めなければならない、および（２）光強度の大きい光信号受信時に、受光素子に流れる電流による素子破損を回避しなければならない、という課題の解決が必要となる。
　（１）の課題に対して、光受信器では、受信感度を高めるため、受光素子としてアバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ（Avalanche　Photo　Diode）とする）が一般的に用いられる。ＡＰＤは、逆バイアス電圧を印加することで高い増倍作用が実現でき、ＰＩＮフォトダイオードなどの受光素子と比較して、高い受信感度を実現できる。しかしながら、光受信器では、ＡＰＤを高い増倍率で運用した場合、光強度の大きい光信号受信時にＡＰＤに過電流が流れ、（２）の課題のようにＡＰＤが破損する可能性がある。ＯＬＴの光受信器には、最小受信感度を高めつつ、光強度の大きい光信号受信時に問題無く受信することが要求される。このような要求に対して、特許文献１および特許文献２には、受信した光信号の光強度によってＡＰＤの増倍率を制御する技術が開示されている。
　特許文献１に記載の光受信器は、受光素子としてＡＰＤを備え、ＡＰＤの出力電流を電圧値に変換して検出する手段を備える。ＡＰＤには入力された光信号の光強度に対応して電流が流れるため、光受信器は、ＡＰＤに流れる電流を検出することで受信した光信号の光強度を推定できる。また、特許文献１に記載の光受信器は、ＡＰＤの逆バイアス電圧発生回路を制御する制御回路を備える。受信した光信号の光強度が大きいと判定すると、制御回路は、ＡＰＤにかける逆バイアス電圧を低下させてＡＰＤの増倍率を低くする。これにより、特許文献１に記載の光受信器は、ＡＰＤに過電流が流れ続けることを防ぐことができる。受信した光信号の光強度が小さいと判定すると、制御回路は、ＡＰＤにかける逆バイアス電圧を増加させてＡＰＤの増倍率を高くする。特許文献１に記載の光受信器は、ＡＰＤ本来の機能である高い受信感度を実現できる。
　特許文献２に記載の光受信器は、受光素子としてＡＰＤと、受信した光信号の光強度を判定する回路と、を備え、判定した光信号の光強度によってＡＰＤの増倍率を制御する。特許文献２に記載の光受信器は、光信号が無い区間である光信号受信待機時では、逆バイアス電圧を低い値に設定している。
特許第５３６８３７０号公報 特許第４８０９８１１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、ＡＰＤの増倍率の切り替えが必要になるほど光強度の大きい光信号をバースト的に受光した場合、光信号を受光してから実際にＡＰＤの増倍率が切り替わるまでに時間がかかる。そのため、ＡＰＤの増倍率が切り替わるまではＡＰＤに過電流が流れてしまう、という問題があった。
　また、特許文献２に記載の技術によれば、ＡＰＤの増倍率を低くした状態で光信号を受信しているため、バースト的に光強度の大きい光信号を受信してもＡＰＤに過電流が流れず、ＡＰＤの破損を回避できる。しかしながら、特許文献２に記載の光受信器では、受信した光信号の光強度をプリアンプの後段で判定している。本来、ＡＰＤの増倍率を高くし、かつ、プリアンプの持つ高利得を掛け合わせることで、光強度の小さい光信号が受光可能である。そのため、特許文献２に記載の光受信器では、低いＡＰＤの増倍率で光信号を受信した場合、高いＡＰＤの増倍率で辛うじて受信可能な光強度の小さい光信号を検知することが困難である、という問題があった。検知可能な光信号の光強度が制限されることは、結果として最小受信感度が劣化するため、ＡＰＤの特長を十分に活用できないことを意味する。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、受光素子の破損を回避しつつ光信号の検出精度を向上可能な光受信器を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光受信器は、受信した光信号の光強度に対応した電流を出力するアバランシェフォトダイオードと、アバランシェフォトダイオードから出力された電流を増倍し、さらに電流電圧変換を行うプリアンプとを備える。また、光受信器は、アバランシェフォトダイオードに電圧を印加する電圧発生部と、アバランシェフォトダイオードに流れる電流を検出し、電圧値に変換して出力する電流検出部とを備える。また、光受信器は、光信号の受信開始を周知するための信号である受信周知信号を生成する受信周知信号生成部と、光信号の受信終了を周知するための信号である終了周知信号を生成する終了周知信号生成部とを備える。また、光受信器は、電流検出部から出力された電圧値、受信周知信号、終了周知信号、およびアバランシェフォトダイオードの増倍率の制御に用いる増倍率切り替え閾値に基づいて、電圧発生部がアバランシェフォトダイオードに印加する電圧を制御する制御部を備えることを特徴とする。
　本発明にかかる光受信器は、受光素子の破損を回避しつつ光信号の検出精度を向上できる、という効果を奏する。
実施の形態１にかかる光受信器の構成例を示すブロック図 実施の形態１にかかる光受信器において光強度の大きい光信号受信時の各構成の動作を説明するためのタイミングチャート 実施の形態１にかかる光受信器において光強度の小さい光信号受信時の各構成の動作を説明するためのタイミングチャート 実施の形態１にかかる光受信器の回路構成の例を示す図 実施の形態１にかかる光受信器において図４の回路構成時における動作シミュレーションの結果を示す図 実施の形態１にかかる光受信器の光信号受信処理を示すフローチャート 実施の形態１にかかる光受信器の処理回路をＣＰＵおよびメモリで構成する場合の例を示す図 実施の形態１にかかる光受信器の処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図 実施の形態２にかかる光受信器の構成例を示すブロック図 実施の形態３にかかる光受信器の構成例を示すブロック図 実施の形態３にかかる光受信器の回路構成の例を示す図 実施の形態３にかかる光受信器において光強度の大きい光信号受信時の各構成の動作を説明するためのタイミングチャート 実施の形態３にかかる光受信器において光強度の小さい光信号受信時の各構成の動作を説明するためのタイミングチャート
　以下に、本発明の実施の形態にかかる光受信器および光信号受信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる光受信器１０の構成例を示すブロック図である。光信号を受信する光受信装置および光信号を送信する光送信装置を備える光通信装置がＰＯＮシステムのＯＬＴに搭載されているとすると、図１に示す光受信器１０は、前述の光受信装置に含まれる。光受信器１０は、ＡＰＤ１と、プリアンプ２と、電圧発生部３と、電流検出部４と、受信周知信号生成部５と、終了周知信号生成部６と、制御部７と、を備える。
　ＡＰＤ１は、受信したパケットである光信号を電気信号に変換し、受信した光信号の光強度に対応した電流を出力する光電変換素子である。
　プリアンプ２は、ＡＰＤ１から出力された電流を増倍し、さらに電流電圧変換し、出力信号として電圧信号を出力する。
　電圧発生部３は、制御部７の制御によりＡＰＤ１に印加する逆バイアス電圧の大きさを切り替えて、電流検出部４を介してＡＰＤ１に逆バイアス電圧を印加する。なお、以降の説明において、電圧発生部３が電流検出部４を介してＡＰＤ１に逆バイアス電圧を印加する場合に、「電流検出部４を介して」を省略することがある。
　電流検出部４は、ＡＰＤ１に流れる電流を検出し、電圧値に変換して出力する。
　受信周知信号生成部５は、光信号の受信開始を周知するための信号である受信周知信号を生成して制御部７に出力する。受信周知信号生成部５は、受信周知信号を光受信器１０内の制御部７以外の構成に出力してもよいし、図示しない前述の光受信装置内の構成に出力してもよい。受信周知信号生成部５については、光受信装置が備えていれば、光受信装置のものを使用してもよい。
　終了周知信号生成部６は、光信号の受信終了を周知するための信号である終了周知信号を生成して制御部７に出力する。終了周知信号生成部６は、終了周知信号を光受信器１０内の制御部７以外の構成に出力してもよいし、図示しない前述の光受信装置内の構成に出力してもよい。終了周知信号生成部６については、光受信装置が備えていれば、光受信装置のものを使用してもよい。
　制御部７は、電流検出部４から出力された電圧値、受信周知信号生成部５で生成された受信周知信号、終了周知信号生成部６で生成された終了周知信号、およびＡＰＤ１の増倍率の制御に用いる増倍率切り替え閾値の４信号に基づいて、電流検出部４から出力された電圧値と増倍率切り替え閾値との比較によって、電圧発生部３がＡＰＤ１に印加する逆バイアス電圧の大きさを制御する。
　つづいて、光受信器１０において、ＡＰＤ１にかける逆バイアス電圧を制御して、ＡＰＤ１の倍増率を制御する動作について説明する。図２は、実施の形態１にかかる光受信器１０において光強度の大きい光信号受信時の各構成の動作を説明するためのタイミングチャートである。また、図３は、実施の形態１にかかる光受信器１０において光強度の小さい光信号受信時の各構成の動作を説明するためのタイミングチャートである。光受信器１０では、バースト的に光強度の大きい光信号を受光してもＡＰＤ１が破損することがないように、光信号受信待機時のＡＰＤ１の増倍率を設定する。この時の増倍率を増倍率Ｍ0とする。増倍率Ｍ0を第１の増倍率とする。増倍率Ｍ0は、光受信器１０で規定される最大光強度の光信号受信時に流れる電流によりＡＰＤ１が破損しない値とする。増倍率Ｍ0として設定可能な値はある程度の範囲から選択できるが、選択可能な範囲において大きい値にすることが望ましい。
　図２のタイミングチャートは、電流検出部４から出力された電圧値が増倍率切り替え閾値以上、すなわち光強度の大きい光信号を受光した時の光受信器１０の動作を説明するものである。光受信器１０は、図２に示すように、時間（ａ）において、ＡＰＤ１が、光強度の大きい光信号を受光する。この時、電流検出部４から出力される電圧値は、光信号の光強度に対応して変化する。制御部７は、増倍率切り替え閾値と、電流検出部４の出力信号である電圧値とを比較する。制御部７は、実際には、光信号を受光してからしばらくした後、時間（ｂ）に示す受信周知信号生成部５から出力される受信周知信号の立ち上がり遷移のタイミングで比較を行う。制御部７は、次のパケットである光信号が受光されて、増倍率切り替え閾値と、電流検出部４の出力信号である電圧値とを比較するまで、比較結果を保持する。制御部７は、比較結果に基づいて、ＡＰＤ１の増倍率を光信号受信待機時と同じ増倍率Ｍ0で維持することを指示する制御信号を電圧発生部３に出力する。
　電圧発生部３は、制御信号に従って、ＡＰＤ１の増倍率を光信号受信待機時と同じ増倍率Ｍ0にするための第１の電圧である低値のＡＰＤバイアス電圧をＡＰＤ１に印加する。
　制御部７は、ＡＰＤ１で受光する光信号が時間（ｃ）で終了すると、光信号の受光が終了してしばらくした後、時間（ｄ）に示す終了周知信号生成部６から出力される終了周知信号の立ち上がり遷移のタイミングで、ＡＰＤ１の増倍率を光信号受信待機時の増倍率Ｍ0にすることを指示する制御信号を電圧発生部３に出力する。なお、制御部７は、受信周知信号および終了周知信号の検出については、各信号の立ち下がり遷移のタイミングで行ってもよい。
　電圧発生部３は、制御信号に従って、ＡＰＤ１の増倍率を光信号受信待機時の増倍率Ｍ0にするための第１の電圧である低値のＡＰＤバイアス電圧をＡＰＤ１に印加する。
　図２に示すように、制御部７は、電流検出部４から出力された電圧値が増倍率切り替え閾値以上の場合、光信号受信待機時にＡＰＤ１に印加する電圧と同じ第１の電圧を印加することを指示する制御信号を電圧発生部３に出力する。電圧発生部３は、光信号受信待機時および第１の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、ＡＰＤ１に第１の電圧を印加する。なお、光信号受信待機時について、制御部７が第１の電圧を印加することを指示する制御信号を電圧発生部３に出力し、電圧発生部３が第１の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、ＡＰＤ１に第１の電圧を印加してもよい。または、光信号受信待機時について、制御部７が制御信号を電圧発生部３に出力せず、電圧発生部３が制御信号を受けていない間、ＡＰＤ１に第１の電圧を印加してもよい。
　図３のタイミングチャートは、電流検出部４から出力された電圧値が増倍率切り替え閾値未満、すなわち光強度の小さい光信号を受光した時の光受信器１０の動作を説明するものである。光受信器１０は、図３に示すように、時間（ｅ）において、ＡＰＤ１が、光強度の小さい光信号を受光する。この時、電流検出部４から出力される電圧値は、光信号の光強度に対応して変化する。制御部７は、増倍率切り替え閾値と、電流検出部４の出力信号である電圧値とを比較する。制御部７は、実際には、光信号を受光してからしばらくした後、時間（ｆ）に示す受信周知信号生成部５から出力される受信周知信号の立ち上がり遷移のタイミングで比較を行う。制御部７は、次のパケットである光信号が受光されて、増倍率切り替え閾値と、電流検出部４の出力信号である電圧値とを比較するまで、比較結果を保持する。制御部７は、比較結果に基づいて、ＡＰＤ１の増倍率を光信号受信待機時の増倍率Ｍ0より大きい増倍率Ｍ1に増大させることを指示する制御信号を電圧発生部３に出力する。増倍率Ｍ1を第２の増倍率とする。増倍率Ｍ1は、図示しない前述のＯＬＴまたは光通信装置などで規定される最小光強度の光信号受信時に受信品質、例えば、ＢＥＲ（Bit　Error　Rate）の要求仕様を満足する値に設定する。増倍率Ｍ1として設定可能な値はある程度の範囲から選択できるが、選択可能な範囲において小さい値にすることが望ましい。なお、増倍率Ｍ0および増倍率Ｍ1については、光受信器１０が搭載されたＯＬＴが使用されるＰＯＮシステムの管理者などが、実際のシステムにあわせて設定することができる。
　電圧発生部３は、制御信号に従って、ＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ1にするため、ＡＰＤ１に印加するＡＰＤバイアス電圧の大きさを瞬時に変更する。電圧発生部３は、制御部７から増倍率Ｍ1に増大させることを指示する制御信号を受けている間、ＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ1にするための第２の電圧である高値のＡＰＤバイアス電圧をＡＰＤ１に印加する。
　制御部７は、ＡＰＤ１で受光する光信号が時間（ｇ）で終了すると、光信号の受光が終了してしばらくした後、時間（ｈ）に示す終了周知信号生成部６から出力される終了周知信号の立ち上がり遷移のタイミングで、ＡＰＤ１の増倍率を光信号受信待機時の増倍率Ｍ0にすることを指示する制御信号を電圧発生部３に出力する。なお、制御部７は、受信周知信号および終了周知信号の検出については、各信号の立ち下がり遷移のタイミングで行ってもよい。
　電圧発生部３は、制御信号に従って、ＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ0にするため、ＡＰＤ１に印加するＡＰＤバイアス電圧の大きさを瞬時に変更する。電圧発生部３は、ＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ0にするための第１の電圧である低値のＡＰＤバイアス電圧をＡＰＤ１に印加する。
　図３に示すように、制御部７は、電流検出部４から出力された電圧値が増倍率切り替え閾値未満の場合、受信周知信号を受けてから終了周知信号を受けるまでの間、光信号受信待機時にＡＰＤ１に印加する第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加することを指示する制御信号を電圧発生部３に出力する。電圧発生部３は、第２の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、ＡＰＤ１に第２の電圧を印加する。
　ＡＰＤ１は、第１の電圧が印加されている場合、規定された最大光強度の光信号受信時に流れる電流によって破損しない増倍率Ｍ0を適用し、第２の電圧が印加されている場合、規定された最小光強度の光信号受信時に要求される受信品質を確保する増倍率Ｍ1を適用する。
　このように、光受信器１０は、受光する光信号の光強度によらず、光信号の光強度を判定することができる。すなわち、光受信器１０は、光強度の大きい光信号受信時にＡＰＤ１の破損を回避するようにＡＰＤ１の増倍率を低増倍率で運用した場合でも、光強度の小さい光信号の検知が可能となるため、最小受信感度を改善できる。
　つぎに、光受信器１０の具体的な回路構成について説明する。図４は、実施の形態１にかかる光受信器１０の回路構成の例を示す図である。
　電圧発生部３は、増倍率Ｍ0用電圧回路３１と、増倍率Ｍ1用電圧回路３２と、スイッチ３３と、を備える。増倍率Ｍ0用電圧回路３１は、ＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ0にするためのＡＰＤバイアス電圧を生成する。増倍率Ｍ1用電圧回路３２は、ＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ1にするためのＡＰＤバイアス電圧を生成する。スイッチ３３は、制御部７から受けた制御信号Ｖｇによって、増倍率Ｍ0用電圧回路３１および増倍率Ｍ1用電圧回路３２の出力を切り替えて、電流検出部４を介してＡＰＤ１にＡＰＤバイアス電圧Ｖｈを印加する。具体的に、スイッチ３３は、光信号受信待機時および増倍率切り替え閾値よりも電流検出部４から出力される電圧値が大きくなる光強度の大きい光信号を受光した時に、増倍率Ｍ0用電圧回路３１で生成されたＡＰＤバイアス電圧をＡＰＤ１に印加する。また、スイッチ３３は、増倍率切り替え閾値よりも電流検出部４から出力される電圧値が小さくなる光強度の小さい光信号を受光した時に、増倍率Ｍ1用電圧回路３２で生成されたＡＰＤバイアス電圧をＡＰＤ１に印加する。
　電流検出部４は、バイポーラトランジスタ２つを用いたカレントミラー回路４１と、電流電圧変換用の抵抗４２と、を備える。カレントミラー回路４１は、バイポーラトランジスタのエミッタ端子、コレクタ端子、またはエミッタ端子およびコレクタ端子の両方の端子に直列に抵抗素子を持つ構成でもよい。また、カレントミラー回路４１は、ＡＰＤ１のカソード端子との接続経路上にコンデンサが並列に接続される構成でもよい。また、電流検出部４は、抵抗４２と並列にコンデンサを追加してもよい。電流検出部４は、カレントミラー回路４１で検出された電流を抵抗４２で電圧に変換し、電圧値Ｖａを制御部７に出力する。
　受信周知信号生成部５は、図示しないＯＬＴまたは光通信装置などから供給される、パケットである光信号の受信時において光信号の先頭部において光受信器１０に入力されるパルス信号であるリセット信号Ｖｄを生成するリセット信号生成回路５１を用いることができる。受信周知信号生成部５では、例えば、あらかじめ光信号の受信時刻および受信期間が決まっているような運用形態の場合、ＯＬＴまたは光通信装置などからの通知によって、リセット信号Ｖｄを生成することができる。
　終了周知信号生成部６は、図示しないＯＬＴまたは光通信装置などから供給されるＬＯＳ（Loss　Of　Signal）信号Ｖｆ、または光受信器１０内で生成される信号であるＬＯＳ信号Ｖｆを生成するＬＯＳ信号生成回路６１を用いることができる。終了周知信号生成部６では、例えば、あらかじめ光信号の受信時刻および受信期間が決まっているような運用形態の場合、ＯＬＴまたは光通信装置などからの通知によって、ＬＯＳ信号Ｖｆを生成することができる。
　制御部７は、電流検出部４から出力される電圧値Ｖａと増倍率切り替え閾値Ｖｂとを比較するための比較器７１と、リセット信号Ｖｄの立ち上がりタイミングで比較器７１の出力レベルＶｃを保持するためのＤ－ＦＦ（Delay－Flip　Flop）７２と、Ｄ－ＦＦ７２の出力ＶｅとＬＯＳ信号Ｖｆの論理否定信号の論理積を取るためのＡＮＤゲート７３と、を備える。制御部７は、ＡＮＤゲート７３の論理積の結果を制御信号Ｖｇとして出力する。
　図５は、実施の形態１にかかる光受信器１０において図４の回路構成時における動作シミュレーションの結果を示す図である。図５に示す各電圧の電圧値は、図４に記載の各電圧点の電圧値を示す。図５において、横軸は時間を示し、縦軸は各電圧の電圧値を示す。制御部７の比較器７１の出力レベルＶｃは、電流検出部４から出力される電圧値Ｖａ＜増倍率切り替え閾値Ｖｂのときはハイ、電流検出部４から出力される電圧値Ｖａ≧増倍率切り替え閾値Ｖｂのときはローとなる。シミュレーション結果が示すように、光受信器１０は、光信号受信待機時および光強度の大きい光信号受信時、低い増倍率Ｍ0でＡＰＤ１を運用するため、ＡＰＤバイアス電圧Ｖｈを低く設定する。一方、光受信器１０は、光強度の小さい光信号受信時、リセット信号Ｖｄの立ち上がりのタイミングで光信号の光強度を判定し、ＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ1に切り替えるため、ＡＰＤバイアス電圧Ｖｈの切り替えを遅延することなくできる。
　図６は、実施の形態１にかかる光受信器１０の光信号受信処理を示すフローチャートである。まず、光受信器１０において、ＡＰＤ１が、光信号を受信すると、受信した光信号の光強度に対応した電流を出力する（ステップＳ１）。電流検出部４は、ＡＰＤ１に流れる電流を検出し、電圧値に変換して出力する（ステップＳ２）。
　制御部７は、電流検出部４から出力された電圧値と、増倍率切り替え閾値とを比較する（ステップＳ３）。電圧値が増倍率切り替え閾値以上の場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御部７は、低値の第１の電圧をＡＰＤ１に印加することを指示する制御信号を出力する（ステップＳ５）。電圧発生部３は、制御部７から第１の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、ＡＰＤバイアス電圧として低値の第１の電圧をＡＰＤ１に印加する（ステップＳ６）。
　一方、電圧値が増倍率切り替え閾値未満の場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、制御部７は、第１の電圧よりも高い高値の第２の電圧をＡＰＤ１に印加することを指示する制御信号を出力する（ステップＳ７）。電圧発生部３は、制御部７から第２の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、ＡＰＤバイアス電圧として高値の第２の電圧をＡＰＤ１に印加する（ステップＳ８）。
　つづいて、光受信器１０のハードウェア構成について説明する。光受信器１０の各部の構成は図４に示す回路によって実現される。ここで、電圧発生部３および制御部７については、処理回路により実現してもよい。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）およびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
　図７は、実施の形態１にかかる光受信器１０の処理回路をＣＰＵおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がＣＰＵ９１およびメモリ９２で構成される場合、電圧発生部３および制御部７の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路では、メモリ９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、光受信器１０は、電圧発生部３および制御部７が処理回路により実行されるときに、電流検出部４の電圧値と増倍率切り替え閾値とを比較するステップ、電圧値が増倍率切り替え閾値未満の場合に光信号受信待機時にＡＰＤ１に印加する第１の電圧よりも高い第２の電圧をＡＰＤ１に印加するステップ、電圧値が増倍率切り替え閾値以上の場合に第１の電圧をＡＰＤ１に印加するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。また、これらのプログラムは、光受信器１０の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、ＣＰＵ９１は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などであってもよい。また、メモリ９２とは、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically　ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）などが該当する。
　図８は、実施の形態１にかかる光受信器１０の処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアである場合、図８に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。電圧発生部３および制御部７の各機能を機能別に処理回路９３で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路９３で実現してもよい。
　なお、電圧発生部３および制御部７の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、光受信器１０は、光信号受信待機時は小さい増倍率Ｍ0でＡＰＤ１の動作を行い、光信号を受信した場合、ＡＰＤ１に流れる電流を検出する電流検出部４から出力される電圧値と、増倍率切り替え閾値とを比較する。光受信器１０は、電圧値が増倍率切り替え閾値以上の場合はＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ0とし、電圧値が増倍率切り替え閾値未満の場合はＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ0より大きい増倍率Ｍ1とする。これにより、光受信器１０は、光信号の光強度によらず、受光素子であるＡＰＤ１の破損を回避しつつ光信号を検知することができる。光受信器１０は、光強度の大きい光信号受信時にＡＰＤ１の破損を回避するようにＡＰＤ１の増倍率を低増倍率で運用した場合でも、光強度の小さい光信号の検知が可能となり、光信号の検出精度を向上できることから最小受信感度を改善できる。
実施の形態２．
　実施の形態２では、具体的な光受信器の構成として、受信周知信号生成部および終了周知信号生成部が電流検出部４と接続する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
　図９は、実施の形態２にかかる光受信器１０ａの構成例を示すブロック図である。光受信器１０ａは、光受信器１０の受信周知信号生成部５および終了周知信号生成部６を、受信周知信号生成部５ａおよび終了周知信号生成部６ａに置き換えたものである。受信周知信号生成部５ａおよび終了周知信号生成部６ａは、電流検出部４と接続している。
　受信周知信号生成部５ａは、電流検出部４から出力される電圧値に基づいて光信号の受信開始を検知し、光信号の受信開始を周知するための信号である受信周知信号を生成して制御部７に出力する。受信周知信号生成部５ａは、例えば、電流検出部４から出力される電圧値が規定された電圧値を超えた場合に、光信号の受信開始を検知したと判断する。受信周知信号生成部５ａは、受信周知信号を光受信器１０ａ内の制御部７以外の構成にも出力してよいし、図示しない前述の光受信装置内の構成にも出力してよい。
　終了周知信号生成部６ａは、電流検出部４から出力される電圧値に基づいて光信号の受信終了を検知し、光信号の受信終了を周知するための信号である終了周知信号を生成して制御部７に出力する。終了周知信号生成部６ａは、例えば、電流検出部４から出力される電圧値が、規定された電圧値を超えた後に規定された電圧値より低くなった場合に、光信号の受信終了を検知したと判断する。終了周知信号生成部６ａは、終了周知信号を光受信器１０ａ内の制御部７以外の構成にも出力してよいし、図示しない前述の光受信装置内の構成にも出力してよい。
　光受信器１０ａのその他の各構成の動作は光受信器１０の各構成の動作と同様である。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、光受信器１０ａでは、受信周知信号生成部５ａおよび終了周知信号生成部６ａが電流検出部４と接続する構成とした。これにより、光受信器１０ａは、光信号の受信開始および受信終了を自己検知できるとともに、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
実施の形態３．
　実施の形態３では、光受信器１０ａの受信周知信号生成部５ａおよび終了周知信号生成部６ａの機能を１つの構成で行う。実施の形態１，２と異なる部分について説明する。
　図１０は、実施の形態３にかかる光受信器１０ｂの構成例を示すブロック図である。光受信器１０ｂは、電流検出部４を電流検出部４ｂに置き換え、制御部７を制御部７ｂに置き換え、光受信器１０ａの受信周知信号生成部５ａおよび終了周知信号生成部６ａを受信継続周知信号生成部８に置き換えたものである。受信継続周知信号生成部８は、電流検出部４ｂと接続している。
　電流検出部４ｂは、ＡＰＤ１に流れる電流を検出し、電圧値に変換して制御部７ｂに出力する。また、電流検出部４ｂは、受信継続周知信号生成部８の一部の構成を用いてカレントミラー回路を実現する。
　受信継続周知信号生成部８は、電流検出部４ｂの一部の構成を用いてカレントミラー回路を実現して電流検出部４ｂからＡＰＤ１に流れる電流の情報を取得し、ＡＰＤ１での光信号の受信開始および受信終了を検知する。ここで説明したカレントミラー回路と、電流検出部４ｂのところで説明したカレントミラー回路は同一のものである。受信継続周知信号生成部８は、光信号の受信を開始してから終了するまでの期間において光信号を受信継続中であることを周知するための信号である受信継続周知信号を生成して制御部７ｂに出力する。受信継続周知信号生成部８は、受信継続周知信号を光受信器１０ｂ内の制御部７ｂ以外の構成にも出力してよいし、図示しない前述の光受信装置内の構成にも出力してよい。受信継続周知信号生成部８については、光受信装置が備えていれば、光受信装置のものを使用してもよい。
　制御部７ｂは、電流検出部４から出力された電圧値、受信継続周知信号生成部８で生成された受信継続周知信号、およびＡＰＤ１の増倍率の制御に用いる増倍率切り替え閾値の３信号に基づいて、電流検出部４から出力された電圧値と増倍率切り替え閾値との比較によって、電圧発生部３がＡＰＤ１に印加する逆バイアス電圧を制御する。
　つぎに、光受信器１０ｂの具体的な回路構成について説明する。図１１は、実施の形態３にかかる光受信器１０ｂの回路構成の例を示す図である。電圧発生部３の構成は、図４に示す実施の形態１の電圧発生部３の構成と同様である。電流検出部４ｂの構成は、図４に示す実施の形態１の電流検出部４の構成と同様であるが、カレントミラー回路４１ｂのベース端子と受信継続周知信号生成部８とが接続している。
　受信継続周知信号生成回路８は、ＡＰＤ１の電流を検出するためのバイポーラトランジスタ８１と、電流電圧変換用の抵抗８２と、電流電圧変換された電圧値と信号検知用のための閾値である信号検知用閾値とを比較する比較器８３と、比較器８３の出力を遅延させる遅延素子８４と、を備える。電流検出部４ｂにおいてＡＰＤ１と接続するバイポーラトランジスタとバイポーラトランジスタ８１によってカレントミラー回路を構成する。
　制御部７ｂは、比較器７１と、受信継続周知信号生成回路８から出力される受信継続周知信号の立ち上がりのタイミングで比較器７１の出力レベルを保持するためのＤ－ＦＦ７２ｂと、Ｄ－ＦＦ７２ｂの出力および受信継続周知信号の論理積を取るためのＡＮＤゲート７３ｂと、を備える。
　つづいて、光受信器１０ｂにおいて、ＡＰＤ１にかける逆バイアス電圧を制御して、ＡＰＤ１の倍増率を制御する動作について説明する。図１２は、実施の形態３にかかる光受信器１０ｂにおいて光強度の大きい光信号受信時の各構成の動作を説明するためのタイミングチャートである。また、図１３は、実施の形態３にかかる光受信器１０ｂにおいて光強度の小さい光信号受信時の各構成の動作を説明するためのタイミングチャートである。光受信器１０ｂで使用するＡＰＤ１の増倍率Ｍ1および増倍率Ｍ0は、実施の形態１と同様である。
　基本的な動作は実施の形態１の光受信器１０と同様である。実施の形態３の光受信器１０ｂにおいて、制御部７ｂは、図１２の時間（ｂ）および図１３の時間（ｆ）に示すように、光信号の受信開始を受信継続周知信号生成部８から出力される受信継続周知信号の立ち上がり遷移のタイミングで検知する。また、制御部７ｂは、図１２の時間（ｄ）および図１３の時間（ｈ）に示すように、光信号の受信終了を受信継続周知信号の立ち下がり遷移のタイミングで検知する。受信継続周知信号生成部８は、光信号受信時はハイレベルの受信継続周知信号を出力する。光信号受信時では受信継続周知信号はハイレベルで遷移するため、受信継続周知信号を実施の形態１のＬＯＳ信号の論理否定信号のように扱うことができる。制御部７ｂは、図１２の時間（ｄ）および図１３の時間（ｈ）に示す、受信継続周知信号生成部８から出力される受信継続周知信号の立ち下がり遷移のタイミングで、ＡＰＤ１の増倍率を増倍率Ｍ0にすることを指示する制御信号を電圧発生部３に出力する。この場合においても、電圧発生部３は、制御部７ｂからの制御信号に基づいて、ＡＰＤバイアス電圧を瞬時に変更することができる。
　図１２に示すように、制御部７ｂは、電流検出部４ｂから出力された電圧値が増倍率切り替え閾値以上の場合、光信号受信待機時にＡＰＤ１に印加する電圧と同じ第１の電圧を印加することを指示する制御信号を電圧発生部３に出力する。電圧発生部３は、光信号受信待機時および第１の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、ＡＰＤ１に第１の電圧を印加する。
　また、図１３に示すように、制御部７ｂは、電流検出部４ｂから出力された電圧値が増倍率切り替え閾値未満の場合、受信継続周知信号を受けている間、光信号受信待機時にＡＰＤ１に印加する第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加することを指示する制御信号を電圧発生部３に出力する。電圧発生部３は、第２の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、ＡＰＤ１に第２の電圧を印加する。
　ＡＰＤ１は、第１の電圧が印加されている場合、規定された最大光強度の光信号受信時に流れる電流によって破損しない増倍率Ｍ0を適用し、第２の電圧が印加されている場合、規定された最小光強度の光信号受信時に要求される受信品質を確保する増倍率Ｍ1を適用する。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、光受信器１０ｂでは、受信継続周知信号生成部８で生成される受信継続周知信号により、光信号の受信開始および受信終了を検知することとした。この場合においても、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　ＡＰＤ、２　プリアンプ、３　電圧発生部、４，４ｂ　電流検出部、５，５ａ　受信周知信号生成部、６，６ａ　終了周知信号生成部、７，７ｂ　制御部、８　受信継続周知信号生成部、１０，１０ａ，１０ｂ　光受信器、３１　増倍率Ｍ0用電圧回路、３２　増倍率Ｍ1用電圧回路、３３　スイッチ、４１，４１ｂ　カレントミラー回路、４２，８２　抵抗、７１，８３　比較器、７２，７２ｂ　Ｄ－ＦＦ、７３，７３ｂ　ＡＮＤゲート、８１　バイポーラトランジスタ、８４　遅延素子。

Claims (11)

  1. 　受信した光信号の光強度に対応した電流を出力するアバランシェフォトダイオードと、
    　前記アバランシェフォトダイオードから出力された電流を増倍し、さらに電流電圧変換を行うプリアンプと、
    　前記アバランシェフォトダイオードに電圧を印加する電圧発生部と、
    　前記アバランシェフォトダイオードに流れる電流を検出し、電圧値に変換して出力する電流検出部と、
    　前記光信号の受信開始を周知するための信号である受信周知信号を生成する受信周知信号生成部と、
    　前記光信号の受信終了を周知するための信号である終了周知信号を生成する終了周知信号生成部と、
    　前記電流検出部から出力された電圧値、前記受信周知信号、前記終了周知信号、および前記アバランシェフォトダイオードの増倍率の制御に用いる増倍率切り替え閾値に基づいて、前記電圧発生部が前記アバランシェフォトダイオードに印加する電圧を制御する制御部と、
    　を備えることを特徴とする光受信器。
  2. 　前記制御部は、前記電流検出部から出力された電圧値が前記増倍率切り替え閾値未満の場合、前記受信周知信号を受けてから前記終了周知信号を受けるまでの間、光信号受信待機時に前記アバランシェフォトダイオードに印加する第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加することを指示する制御信号を前記電圧発生部に出力し、
    　前記電圧発生部は、前記第２の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、前記アバランシェフォトダイオードに前記第２の電圧を印加する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
  3. 　前記制御部は、前記電流検出部から出力された電圧値が前記増倍率切り替え閾値以上の場合、前記第１の電圧を印加することを指示する制御信号を前記電圧発生部に出力し、
    　前記電圧発生部は、前記第１の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、前記アバランシェフォトダイオードに前記第１の電圧を印加する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の光受信器。
  4. 　前記アバランシェフォトダイオードは、前記第１の電圧が印加されている場合、規定された最大光強度の光信号受信時に流れる電流によって破損しない第１の増倍率を適用し、前記第２の電圧が印加されている場合、前記第１の増倍率より大きく、規定された最小光強度の光信号受信時に要求される受信品質を確保する第２の増倍率を適用する、
    　ことを特徴とする請求項２または３に記載の光受信器。
  5. 　前記受信周知信号生成部は、前記電流検出部から出力される前記電圧値に基づいて、前記光信号の受信開始を検知し、
    　前記終了周知信号生成部は、前記電流検出部から出力される前記電圧値に基づいて、前記光信号の受信終了を検知する、
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光受信器。
  6. 　受信した光信号の光強度に対応した電流を出力するアバランシェフォトダイオードと、
    　前記アバランシェフォトダイオードから出力された電流を増倍し、さらに電流電圧変換を行うプリアンプと、
    　前記アバランシェフォトダイオードに電圧を印加する電圧発生部と、
    　前記アバランシェフォトダイオードに流れる電流を検出し、電圧値に変換して出力する電流検出部と、
    　前記光信号の受信を継続中であることを周知するための信号である受信継続周知信号を生成する受信継続周知信号生成部と、
    　前記電流検出部から出力された電圧値、前記受信継続周知信号、および前記アバランシェフォトダイオードの増倍率の制御に用いる増倍率切り替え閾値に基づいて、前記電圧発生部が前記アバランシェフォトダイオードに印加する電圧を制御する制御部と、
    　を備えることを特徴とする光受信器。
  7. 　前記制御部は、前記電流検出部から出力された電圧値が前記増倍率切り替え閾値未満の場合、前記受信継続周知信号を受けている間、光信号受信待機時に前記アバランシェフォトダイオードに印加する第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加することを指示する制御信号を前記電圧発生部に出力し、
    　前記電圧発生部は、前記第２の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、前記アバランシェフォトダイオードに前記第２の電圧を印加する、
    　ことを特徴とする請求項６に記載の光受信器。
  8. 　前記制御部は、前記電流検出部から出力された電圧値が前記増倍率切り替え閾値以上の場合、前記第１の電圧を印加することを指示する制御信号を前記電圧発生部に出力し、
    　前記電圧発生部は、前記第１の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間、前記アバランシェフォトダイオードに前記第１の電圧を印加する、
    　ことを特徴とする請求項７に記載の光受信器。
  9. 　前記アバランシェフォトダイオードは、前記第１の電圧が印加されている場合、規定された最大光強度の光信号受信時に流れる電流によって破損しない第１の増倍率を適用し、前記第２の電圧が印加されている場合、前記第１の増倍率より大きく、規定された最小光強度の光信号受信時に要求される受信品質を確保する第２の増倍率を適用する、
    　ことを特徴とする請求項７または８に記載の光受信器。
  10. 　前記受信継続周知信号生成部は、前記電流検出部から前記アバランシェフォトダイオードに流れる電流の情報を取得し、前記光信号の受信開始および受信終了を検知する、
    　ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１つに記載の光受信器。
  11. 　光受信器における光信号受信方法であって、
    　アバランシェフォトダイオードが、受信した光信号の光強度に対応した電流を出力する受信ステップと、
    　電流検出部が、前記アバランシェフォトダイオードに流れる電流を検出し、電圧値に変換して出力する電流検出ステップと、
    　制御部が、前記電圧値と、前記アバランシェフォトダイオードの増倍率の制御に用いる増倍率切り替え閾値とに基づいて、前記電圧値が前記増倍率切り替え閾値未満の場合、光信号受信待機時に前記アバランシェフォトダイオードに印加する第１の電圧よりも高い第２の電圧を前記アバランシェフォトダイオードに印加することを指示する制御信号を出力し、前記電圧値が前記増倍率切り替え閾値以上の場合、前記第１の電圧を前記アバランシェフォトダイオードに印加することを指示する制御信号を出力する制御ステップと、
    　電圧発生部が、前記第１の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間は前記アバランシェフォトダイオードに前記第１の電圧を印加し、前記第２の電圧を印加することを指示する制御信号を受けている間は前記アバランシェフォトダイオードに前記第２の電圧を印加する電圧印加ステップと、
    　を含むことを特徴とする光信号受信方法。
PCT/JP2016/065933 2016-05-30 2016-05-30 光受信器および光信号受信方法 WO2017208310A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016566304A JPWO2017208310A1 (ja) 2016-05-30 2016-05-30 光受信器および光信号受信方法
PCT/JP2016/065933 WO2017208310A1 (ja) 2016-05-30 2016-05-30 光受信器および光信号受信方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/065933 WO2017208310A1 (ja) 2016-05-30 2016-05-30 光受信器および光信号受信方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017208310A1 true WO2017208310A1 (ja) 2017-12-07

Family

ID=60479196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/065933 WO2017208310A1 (ja) 2016-05-30 2016-05-30 光受信器および光信号受信方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2017208310A1 (ja)
WO (1) WO2017208310A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113646663A (zh) * 2019-03-27 2021-11-12 松下知识产权经营株式会社 距离测量设备、距离测量系统、距离测量方法和程序
RU2791438C1 (ru) * 2021-11-30 2023-03-07 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Способ выделения оптических импульсов

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008306250A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> バースト光受信方法および装置
JP2010178383A (ja) * 2010-05-06 2010-08-12 Mitsubishi Electric Corp 光受信器
WO2014128986A1 (ja) * 2013-02-19 2014-08-28 三菱電機株式会社 バースト光受信器、バースト光受信器のａｐｄのバイアス電圧制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008306250A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> バースト光受信方法および装置
JP2010178383A (ja) * 2010-05-06 2010-08-12 Mitsubishi Electric Corp 光受信器
WO2014128986A1 (ja) * 2013-02-19 2014-08-28 三菱電機株式会社 バースト光受信器、バースト光受信器のａｐｄのバイアス電圧制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113646663A (zh) * 2019-03-27 2021-11-12 松下知识产权经营株式会社 距离测量设备、距离测量系统、距离测量方法和程序
RU2791438C1 (ru) * 2021-11-30 2023-03-07 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Способ выделения оптических импульсов
RU2810708C1 (ru) * 2023-10-11 2023-12-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Способ обнаружения импульсных оптических сигналов

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017208310A1 (ja) 2018-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6838165B2 (ja) 線形バーストモードトランスインピーダンス増幅器における閉ループ自動利得制御
JP5864025B2 (ja) バースト光受信器、バースト光受信器のａｐｄのバイアス電圧制御方法
US20100272448A1 (en) Optical burst signal receiving device
US6909082B2 (en) Automatic threshold control device for burst mode optical receiver
JP6058140B2 (ja) 電流電圧変換回路、光受信器及び光終端装置
US6982689B2 (en) Light-emitting element drive apparatus
KR101544077B1 (ko) 친국측 장치
US20220109508A1 (en) Optical receiver and station-side device
KR101519443B1 (ko) 광 수신기
US9638725B2 (en) Optical receiver and light reception current monitoring method
JP6415785B2 (ja) バースト光受信器
US20060285563A1 (en) Optical apparatus
JP2019525684A5 (ja)
KR20030082074A (ko) 버스트모드 광 수신기
WO2017208310A1 (ja) 光受信器および光信号受信方法
KR100703428B1 (ko) 버스트모드 광 수신기 및 그의 신호 크기 검출 장치
JP2008160082A (ja) 縮小されたパルス幅歪みを有する光カプラ
EP1935091B1 (en) Systems and methods for transferring single-ended burst signal onto differential lines, especially for use in burst-mode receiver
JP6075547B2 (ja) 光パワーモニタ用回路、光モジュール、局側装置及び光パワーモニタ方法
JPH0575544A (ja) 自動利得調整回路
JP5588814B2 (ja) バースト受信機，バースト受信制御方法、およびシステム
TW200524233A (en) Laser driver circuit for burst mode and making method thereof
US20230412156A1 (en) Fast signal response circuit with hysteresis control
WO2018177763A1 (en) Methods and apparatus for transmitting and receiving burst data
CN114977138A (zh) 一种保护电路、保护方法以及光网络设备

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016566304

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16903938

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16903938

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1