(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を２分岐する光分岐装置と、２分岐された上記光信号の一方を一定時間だけ遅らせる遅延装置と、２分岐された上記光信号を受光しかつ同じ向きに直列に接続された第１、第２の受光素子と、上記第１、第２の受光素子の結合部からの出力を入力しかつ非反転出力および反転出力を出力する反転装置と、上記反転装置の上記非反転出力、上記反転出力それぞれのあるレベル以上の出力のみ通過させる第１、第２の選別回路と、上記第１、第２の選別回路の出力に応じて上記光信号の波形を再現する波形再現回路とを具備し、上記第１、第２の受光素子として帯域が１０ＧＨｚ以上であり、１０ｍＷ以上の入力に対して線形応答し、かつオン／オフレベル差が３００ｍＶ以上であるものを用い、上記第１、第２の選別回路として入力識別レベルが３００ｍＶ以上であるものを用いたことを特徴とする波形等化回路。
【請求項２】
上記光分岐装置に入力する上記光信号を増幅する光増幅装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の波形等化回路。
【請求項３】
光信号を４分岐する光分岐手段と、４分岐された上記光信号のうちの２つの上記光信号を受光しかつ同じ向きに直列に接続された第３、第４の受光素子と、４分岐された上記光信号のうちの他の２つの上記光信号を受光しかつ同じ向きに直列に接続された第５、第６の受光素子と、上記第４、第５の受光素子に受光される上記光信号を同じ一定時間だけ遅らせる第１、第２の遅延装置と、上記第３、第４の受光素子の結合部からの出力のあるレベル以上の出力のみ通過させる第１の選別回路と、上記第５、第６の受光素子の結合部からの出力のあるレベル以上の出力のみ通過させる第２の選別回路と、上記第１、第２の選別回路の出力に応じて上記光信号の波形を再現する波形再現回路とを具備し、上記第３〜第６の受光素子として帯域が１０ＧＨｚ以上であり、１０ｍＷ以上の入力に対して線形応答し、かつオン／オフレベル差が３００ｍＶ以上であるものを用い、上記第１、第２の選別回路として入力識別レベルが３００ｍＶ以上であるものを用いたことを特徴とする波形等化回路。
【請求項４】
上記光分岐手段に入力する上記光信号を増幅する光増幅装置を設けたことを特徴とする請求項３に記載の波形等化回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主装置に１つまたは複数の従属装置が繋がった光信号伝送システムなどにおける波形等化回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は光信号伝送システムを示す図である。図に示すように、伝送速度（ビットレート；bit-rate）が同じである複数の従属装置２−１ａ〜２−１ｃと１つの主装置１−１との間が従属装置２−１ａ〜２−１ｃにそれぞれ繋がる光伝送路５ａ〜５ｃ、光分岐装置４、共通光伝送路３によって結ばれている。
【０００３】
このような光信号伝送システムにおいては、各従属装置２−１ａ〜２−１ｃは設置される場所、条件、光分岐装置４からの距離などが異なる。そのため、従属装置２−１ａ〜２−１ｃから主装置１−１へ光信号を送信する場合、主装置１−１が各従属装置２−１ａ〜２−１ｃから受信する光信号のパワーレベルに大きな差が生じることがあるから、たとえば図９に示すように、主装置１−１が受信する前信号（Pre-packet）のパワーレベルと次信号（Next-packet）のパワーレベルとが大きく相違する場合がある。この際、主装置１−１の受信装置で受信した光信号を正しく再生するために、光信号の各ビットのオン／オフを正しく識別できるようにする必要がある。これを実行する装置として光信号の各ビットのオン／オフの識別レベルを自動的に制御する自動識別レベル制御回路（ＡＴＣ）がある。
【０００４】
図１０は自動識別レベル制御回路を示す図である。図に示すように、この自動識別レベル制御回路においては、光伝送路６から入力される光信号を受光素子７で電気信号に変換し、その電気信号を増幅装置（プリアンプ）８１で増幅したのち、信号線９から抽出した信号をもとにレベル検出回路１０において入力信号の平均入力パワーやオン／オフのピーク検出を行ない、その識別レベルを回路の後段の増幅装置８２に与え、安定してビットのオン／オフの識別を行ない、信号線１１から波形等化された出力信号を得る。
【０００５】
また、図１１は他の自動識別レベル制御回路を示す図である。図に示すように、この自動識別レベル制御回路においては、識別レベルを回路の前段の増幅装置８１に与える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示すような光信号伝送システムでは、１つの主装置１−１に繋がる従属装置２−１ａ〜２−１ｃの伝送速度は同じであるから、１つの伝送速度に対して最適な応答特性を示す自動識別レベル制御回路を考えればよい。しかし、図１２に示すように、各従属装置２−２ａ〜２−２ｃの伝送速度が大きく異なる場合には様々な問題が生じる。例えば、伝送速度の遅い光信号に合わせて自動識別レベル制御回路をつくった場合には、伝送速度の遅い光信号は１つのビットの幅が大きいから、自動識別レベル制御回路の応答をある程度緩慢にする必要があるので、図１３に示すように、伝送速度の速い光信号に対しては応答が遅すぎて、識別レベルをパワーレベルの変化に追従することができず、次信号についての識別レベルを適切に設定することができない。逆に、伝送速度の速い光信号に合わせて自動識別レベル制御回路をつくった場合には、図１４に示すように、応答が鋭敏になりすぎてしまい、次信号についての識別レベルを適切に設定することができず、特に伝送速度の遅い光信号のオンビットをオフレベルとして見なしてしまう等の問題が生じる。したがって、主装置１−２の受信装置が受信する光信号のパワーレベル、伝送速度が変化すると、光信号の各ビットのオン／オフを正しく識別することができない。
【０００７】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、光信号のパワーレベル、伝送速度にかかわらず正確に波形等化を行なうことができる波形等化回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、光信号を２分岐する光分岐装置と、２分岐された上記光信号の一方を一定時間だけ遅らせる遅延装置と、２分岐された上記光信号を受光しかつ同じ向きに直列に接続された第１、第２の受光素子と、上記第１、第２の受光素子の結合部からの出力を入力しかつ非反転出力および反転出力を出力する反転装置と、上記反転装置の上記非反転出力、上記反転出力それぞれのあるレベル以上の出力のみ通過させる第１、第２の選別回路と、上記第１、第２の選別回路の出力に応じて上記光信号の波形を再現する波形再現回路とを設け、上記第１、第２の受光素子として帯域が１０ＧＨｚ以上であり、１０ｍＷ以上の入力に対して線形応答し、かつオン／オフレベル差が３００ｍＶ以上であるものを用い、上記第１、第２の選別回路として入力識別レベルが３００ｍＶ以上であるものを用いる。
【０００９】
この場合、上記光分岐装置に入力する上記光信号を増幅する光増幅装置を設けてもよい。
【００１０】
また、光信号を４分岐する光分岐手段と、４分岐された上記光信号のうちの２つの上記光信号を受光しかつ同じ向きに直列に接続された第３、第４の受光素子と、４分岐された上記光信号のうちの他の２つの上記光信号を受光しかつ同じ向きに直列に接続された第５、第６の受光素子と、上記第４、第５の受光素子に受光される上記光信号を同じ一定時間だけ遅らせる第１、第２の遅延装置と、上記第３、第４の受光素子の結合部からの出力のあるレベル以上の出力のみ通過させる第１の選別回路と、上記第５、第６の受光素子の結合部からの出力のあるレベル以上の出力のみ通過させる第２の選別回路と、上記第１、第２の選別回路の出力に応じて上記光信号の波形を再現する波形再現回路とを設け、上記第３〜第６の受光素子として帯域が１０ＧＨｚ以上であり、１０ｍＷ以上の入力に対して線形応答し、かつオン／オフレベル差が３００ｍＶ以上であるものを用い、上記第１、第２の選別回路として入力識別レベルが３００ｍＶ以上であるものを用いる。
【００１１】
この場合、上記光分岐手段に入力する上記光信号を増幅する光増幅装置を設けてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る波形等化回路を示す図である。図に示すように、光伝送路１２から入力された光信号を２分岐する光分岐装置１３が設けられ、２分岐された光信号を伝送する光伝送路１４ａ、１４ｂが設けられ、光伝送路１４ａ、１４ｂにより伝送された光信号を入力して電気信号に変換する単一走行キャリア・フォトダイオード（Uni-Traveling-Carrier Photodiode：ＵＴＣ−ＰＤ）からなる第１、第２の受光素子１６ａ、１６ｂが設けられ、受光素子１６ａ、１６ｂは同じ向きに直列に接続されている。そして、受光素子１６ａ、１６ｂの帯域は１０ＧＨｚ以上であり、１０ｍＷ以上の入力に対して線形応答し、かつオン／オフレベル差が３００ｍＶ以上である。また、光伝送路１４ｂの途中に光信号をそのビットの幅よりも充分に短い一定時間τだけ遅らせる遅延装置１５が設けられ、受光素子１６ａと受光素子１６ｂとを接続する接続線１６ｃに、すなわち受光素子１６ａ、１６ｂの結合部に信号線１７が接続され、信号線１７に受光素子１６ａ、１６ｂの結合部からの出力を入力し、一定の振幅に達するように増幅し、かつ非反転出力および反転出力を出力する増幅装置１８が接続され、増幅装置１８からの非反転出力、反転出力が出力される信号線１９ａ、１９ｂが設けられ、信号線１９ａ、１９ｂに第１、第２のクリッパ回路２０ａ、２０ｂが接続され、クリッパ回路２０ａ、２０ｂは正極の信号のみを出力する。そして、クリッパ回路２０ａ、２０ｂは入力識別レベルが３００ｍＶ以上である。また、クリッパ回路２０ａ、２０ｂは信号線２１ａ、２１ｂを介してＳＲ・フリップ・フロップ回路２２のＳ端子、Ｒ端子に接続され、ＳＲ・フリップ・フロップ回路２２の出力端子に信号線２３が接続されている。
【００１５】
つぎに、図２により図１に示した波形等化回路の動作について説明する。まず、光伝送路１２から入力された光信号は光分岐装置１３により２分岐される。そして、２分岐された光信号▲１▼、▲２▼は光伝送路１４ａ、１４ｂを介して受光素子１６ａ、１６ｂにそれぞれ入力される。なお、図２においてＰoffは光信号▲１▼、▲２▼がオフのレベルである。その際、光伝送路１４ｂの光信号▲２▼は遅延装置１５により一定時間τだけ遅れる。したがって、信号線１７の電気信号▲３▼は光信号▲１▼のビットの幅に対応する時間だけ離れた極性の異なる信号となる。そして、電気信号▲３▼は増幅装置１８に入力され、増幅装置１８は増幅された非反転出力▲４▼および増幅された反転出力▲５▼を出力し、非反転出力▲４▼、反転出力▲５▼はそれぞれクリッパ回路２０ａ、２０ｂに入力され、クリッパ回路２０ａ、２０ｂからは光信号のビットの幅に対応する時間差を有する正極信号（ビットの立ち上がり信号）▲６▼、正極信号（ビットの立ち下がり信号）▲７▼が出力され、正極信号▲６▼、▲７▼はそれぞれＳＲ・フリップ・フロップ回路２２のＳ端子、Ｒ端子に入力され、ＳＲ・フリップ・フロップ回路２２では正極信号▲６▼、▲７▼に基づいて光信号▲１▼に対応した波形等化信号▲８▼を出力する。
【００１６】
この波形等化回路においては、２分岐された光信号▲１▼、▲２▼を互いに一定時間τだけずらして２つの受光素子１６ａ、１６ｂに入力し、受光素子１６ａ、１６ｂの出力の差を取ることでオフセットのキャンセルを行なうから、光信号のパワーレベルが変化したとしても、正確に波形等化を行なうことができ、しかも光信号▲１▼、▲２▼を互いに一定時間τだけずらして２つの受光素子１６ａ、１６ｂに入力して、僅かに入力タイミングを変えることで生じるビットの立ち上がり信号（正極信号▲６▼）、立ち下がり信号（正極信号▲７▼）から光信号▲１▼（入力信号）に応じた信号を再生するから、光信号の伝送速度にかかわらず正確に波形等化を行なうことができる。したがって、様々なパワーレベル、伝送速度の光信号に対してアクティブ制御を行なうことなく波形等化を実現することができるから、図１２に示す主装置１−２に適用すれば、光信号のパワーレベルに応じて識別レベルを設定する必要がないので、光信号のパワーレベル、伝送速度が変化したとしても、光信号の各ビットのオン／オフの識別を正確に行なうことができる。また、受光素子１６ａ、１６ｂとして帯域が１０ＧＨｚ以上であり、１０ｍＷ以上の入力に対して線形応答し、かつオン／オフレベル差が３００ｍＶ以上である単一走行キャリア・フォトダイオードを用い、クリッパ回路２０ａ、２０ｂとして入力識別レベルが３００ｍＶ以上であるものを用いているから、伝送速度が高い信号に対してもより正確にかつ容易に波形等化を行なうことができる。
【００１７】
図３は本発明に係る他の波形等化回路を示す図である。図に示すように、光分岐装置１３に入力する光信号を増幅する光増幅装置２４が設けられている。
【００１８】
この波形等化回路においては、光増幅装置２４により光信号が分岐される前に増幅されるから、伝送速度が高い信号に対してもより正確にかつ容易に波形等化を行なうことができる。
【００１９】
図４は本発明に係る他の波形等化回路を示す図である。図に示すように、光伝送路３１から入力された光信号を２分岐する光分岐装置３２が設けられ、光分岐装置３２により２分岐された光信号を伝送する光伝送路３３、３４が設けられ、光伝送路３３から入力された光信号を２分岐する光分岐装置３５が設けられ、光分岐装置３５により２分岐された光信号を伝送する光伝送路３６、３７が設けられ、また光伝送路３４から入力された光信号を２分岐する光分岐装置３９が設けられ、光分岐装置３９により２分岐された光信号を伝送する光伝送路４０、４１が設けられ、光分岐装置３２、３５、３９により光信号を４分岐する光分岐手段が構成されている。また、光伝送路３６、３７により伝送された光信号を入力して電気信号に変換する単一走行キャリア・フォトダイオードからなる第３、第４の受光素子４３、４４が設けられ、受光素子４３、４４は同じ向きに直列に接続されている。また、光伝送路４０、４１により伝送された光信号を入力して電気信号に変換する単一走行キャリア・フォトダイオードからなる第５、第６の受光素子４５、４６が設けられ、受光素子４５、４６は同じ向きに直列に接続されている。そして、受光素子４３〜４６の帯域は１０ＧＨｚ以上であり、１０ｍＷ以上の入力に対して線形応答し、かつオン／オフレベル差が３００ｍＶ以上である。また、受光素子４３、４４を流れる電流の上流側の受光素子４４に光信号を入力させる光伝送路３７の途中に光信号をそのビットの幅よりも充分に短い一定時間τだけ遅らせる第１の遅延装置３８が設けられ、受光素子４５、４６を流れる電流の下流側の受光素子４５に光信号を入力させる光伝送路４０の途中に光信号をそのビットの幅よりも充分に短い一定時間τだけ遅らせる第２の遅延装置４２が設けられ、受光素子４３と受光素子４４とを接続する接続線４７に、すなわち受光素子４３、４４の結合部に信号線４９が接続され、受光素子４５と受光素子４６とを接続する接続線４８に、すなわち受光素子４５、４６の結合部に信号線５０が接続され、信号線４９、５０に第１、第２のクリッパ回路５１、５２が接続され、クリッパ回路５１、５２は正極の信号のみを出力する。そして、クリッパ回路５１、５２は入力識別レベルが３００ｍＶ以上である。また、クリッパ回路５１、５２は信号線５３、５４を介してＳＲ・フリップ・フロップ回路５５のＳ端子、Ｒ端子に接続され、ＳＲ・フリップ・フロップ回路２２の出力端子に信号線５６が接続されている。
【００２０】
つぎに、図５により図４に示した波形等化回路の動作について説明する。まず、光伝送路３１から入力された光信号は光分岐装置３２により２分岐され、光分岐装置３２により２分岐された光信号は光伝送路３３、３４を介して光分岐装置３５、３９にそれぞれ入力され、光分岐装置３５、３９により２分岐された光信号▲１▼、▲２▼は光伝送路３６、３７、４０、４１を介して受光素子４３〜４６にそれぞれ入力される。その際、光伝送路３７、４０の光信号▲２▼は遅延装置３８、４２により一定時間τだけ遅れる。したがって、信号線４９、５０の電気信号▲３▼、▲３▼′は光信号▲１▼のビットの幅に対応する時間だけ離れた極性の異なる信号となるとともに、電気信号▲３▼′は電気信号▲３▼に対して反転している。そして、電気信号▲３▼、▲３▼′はそれぞれクリッパ回路５１、５２に入力され、クリッパ回路５１、５２からは光信号のビットの幅に対応する時間差を有する正極信号（ビットの立ち上がり信号）▲４▼、正極信号（ビットの立ち下がり信号）▲５▼が出力され、正極信号▲４▼、▲５▼はそれぞれＳＲ・フリップ・フロップ回路５５のＳ端子、Ｒ端子に入力され、ＳＲ・フリップ・フロップ回路５５では正極信号▲４▼、▲５▼に基づいて光信号▲１▼に対応した波形等化信号▲６▼を出力する。
【００２１】
この波形等化回路においては、２分岐された光信号▲１▼、▲２▼を互いに一定時間τだけずらして２つの受光素子４３、４４、受光素子４５、４６に入力し、受光素子４３、４４、受光素子４５、４６の出力の差を取ることでオフセットのキャンセルを行なうから、光信号のパワーレベルが変化したとしても、正確に波形等化を行なうことができ、しかも光信号▲１▼、▲２▼を互いに一定時間τだけずらして２つの受光素子４３、４４、受光素子４５、４６に入力して、僅かに入力タイミングを変えることで生じるビットの立ち上がり信号（正極信号▲４▼）、立ち下がり信号（正極信号▲５▼）から光信号▲１▼（入力信号）に応じた信号を再生するから、光信号の伝送速度にかかわらず正確に波形等化を行なうことができる。したがって、様々なパワーレベル、伝送速度の光信号に対してアクティブ制御を行なうことなく波形等化を実現することができるから、図１２に示す主装置１−２に適用すれば、光信号のパワーレベルに応じて識別レベルを設定する必要がないので、光信号のパワーレベル、伝送速度が変化したとしても、光信号の各ビットのオン／オフの識別を正確に行なうことができる。また、受光素子４３〜４６として帯域が１０ＧＨｚ以上であり、１０ｍＷ以上の入力に対して線形応答し、かつオン／オフレベル差が３００ｍＶ以上である単一走行キャリア・フォトダイオードを用い、クリッパ回路５１、５２として入力識別レベルが３００ｍＶ以上であるものを用いているから、伝送速度が高い信号に対してもより正確にかつ容易に波形等化を行なうことができる。
【００２２】
図６は本発明に係る他の波形等化回路を示す図である。図に示すように、光分岐手段に入力する光信号すなわち光分岐装置３２に入力する光信号を増幅する光増幅装置５７が設けられている。
【００２３】
この波形等化回路においては、光増幅装置５７により光信号が分岐される前に増幅されるから、図７に示すように、電気信号▲３▼、▲３▼′を十分に大きくすることができる（たとえば３００ｍＶ以上にすることができる）ので、伝送速度が高い信号に対してもより正確にかつ容易に波形等化を行なうことができる。
【００２４】
なお、上述実施の形態においては、第１、第２の受光素子の結合部からの出力を入力しかつ非反転出力および反転出力を出力する反転装置として増幅装置１８を用いたが、他の反転装置を用いてもよい。また、上述実施の形態においては、第１、第２の選別回路としてクリッパ回路２０ａ、２０ｂ、クリッパ回路５１、５２を用いたが、他の第１、第２の選別回路を用いてもよい。また、上述実施の形態においては、第１、第２の選別回路の出力に応じて光信号の波形を再現する波形再現回路としてＳＲ・フリップ・フロップ回路２２、ＳＲ・フリップ・フロップ回路５５を用いたが、他の波形再現回路を用いてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る波形等化回路においては、２分岐しかつ一方を一定時間τだけ遅らせた光信号を入力した第１、第２の受光素子の出力の差を取り、または４分岐した光信号を第３〜第６の受光素子に入力し、第４、第５の受光素子に入力する光信号を遅延させ、第３、第４の受光素子の出力の差を取り、第５、第６の受光素子の出力の差を取り、ビットの立ち上がり信号、立ち下がり信号から光信号に応じた信号を再生するから、光信号のパワーレベル、伝送速度にかかわらず正確に波形等化を行なうことができる。
【００２６】
また、光分岐装置、光分岐手段に入力する光信号を増幅する光増幅装置を設けたときには、伝送速度が高い信号に対してもより正確にかつ容易に波形等化を行なうことができる。
【００２７】
また、第１〜第６の受光素子として帯域が１０ＧＨｚ以上であり、１０ｍＷ以上の入力に対して線形応答し、かつオン／オフレベル差が３００ｍＶ以上であるものを用い、第１、第２の選別回路として入力識別レベルが３００ｍＶ以上であるものを用いたときには、伝送速度が高い信号に対してもより正確にかつ容易に波形等化を行なうことができる。
【００２８】
また、第１〜第６の受光素子として単一走行キャリア・フォトダイオードを用いたときには、伝送速度が高い信号に対してもより正確にかつ容易に波形等化を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る波形等化回路を示す図である。
【図２】図１に示した波形等化回路の動作説明図である。
【図３】本発明に係る他の波形等化回路を示す図である。
【図４】本発明に係る他の波形等化回路を示す図である。
【図５】図４に示した波形等化回路の動作説明図である。
【図６】本発明に係る他の波形等化回路を示す図である。
【図７】図６に示した波形等化回路の動作説明図である。
【図８】光信号伝送システムを示す図である。
【図９】図８に示した光信号伝送システムの主装置が受信する光信号を示すグラフである。
【図１０】自動識別レベル制御回路を示す図である。
【図１１】他の自動識別レベル制御回路を示す図である。
【図１２】他の光信号伝送システムを示す図である。
【図１３】図１２に示した光信号伝送システムの主装置が受信する光信号を示すグラフである。
【図１４】図１２に示した光信号伝送システムの主装置が受信する光信号を示すグラフである。
【符号の説明】
１３…光分岐装置
１５…遅延装置
１６ａ…第１の受光素子
１６ｂ…第２の受光素子
１８…増幅装置
２０ａ…第１のクリッパ回路
２０ｂ…第２のクリッパ回路
２２…ＳＲ・フリップ・フロップ回路
２４…光増幅装置
３２…光分岐装置
３５…光分岐装置
３８…第１の遅延装置
３９…光分岐装置
４２…第２の遅延装置
４３…第３の受光素子
４４…第４の受光素子
４５…第５の受光素子
４６…第６の受光素子
５１…第１のクリッパ回路
５２…第２のクリッパ回路
５５…ＳＲ・フリップ・フロップ回路
５７…光増幅装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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