(57)【要約】【課題】通信品質を維持しつつ、光信号受信回路の消費電力を低減する。【解決手段】光信号受信回路は、制御手段により印加されたバイアス電圧に応じた受信感度で、受信した光信号を電気信号に変換して出力する光検出手段と、前記光検出手段により出力された前記電気信号と周期が同一で、該電気信号の遷移のタイミングにおいて電圧増減過程にある信号を、該電気信号と比較するための比較用信号として生成する比較用信号生成手段と、前記光検出手段により出力された前記電気信号の電圧と、前記比較用信号生成手段により生成された前記比較用信号の電圧とを比較した結果が変化した時点における、該比較用信号の電圧の変動量を該電気信号のジッタ量として算出し、該ジッタ量が上限値以上で且つ下限値以下となるように、前記光検出手段へのバイアス電圧を制御する制御手段と、を有する。【選択図】図１
2011082743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御手段により印加されたバイアス電圧に応じた受信感度で、受信した光信号を電気信号に変換して出力する光検出手段と、
前記光検出手段により出力された前記電気信号と周期が同一で、該電気信号の遷移のタイミングにおいて電圧が増減過程にある信号を、該電気信号と比較するための比較用信号として生成する比較用信号生成手段と、
前記光検出手段により出力された前記電気信号の電圧と、前記比較用信号生成手段により生成された前記比較用信号の電圧とを比較した結果が変化した時点における、該比較用信号の電圧の変動量を該電気信号のジッタ量として算出し、該ジッタ量が上限値以上で且つ下限値以下となるように、前記光検出手段へのバイアス電圧を制御する制御手段と、
を有する光信号受信回路。
【請求項２】
前記電気信号にはクロック信号が重畳されており、
前記比較用信号生成手段は、
前記光検出手段により出力された前記電気信号に重畳された前記クロック信号を抽出するクロック信号抽出回路と、
前記クロック信号抽出回路により抽出された前記クロック信号と周期が同一で、該クロック信号の遷移のタイミングにおいて電圧が増減過程にある信号を、前記比較用信号として生成する比較用信号生成回路と、
を有する請求項１に記載の光信号受信回路。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記光検出手段により出力された前記電気信号の電圧と、前記比較用信号生成手段により生成された前記比較用信号の電圧とを比較し、該比較の結果を示すコンパレータ出力信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータにより出力された前記コンパレータ出力信号が遷移した時点における、前記比較用信号の電圧の変動量を前記電気信号のジッタ量として算出し、該ジッタ量が下限値以上で、且つ該ジッタ量が上限値以下となるように前記光検出手段にバイアス電圧を印加する制御回路と、
を有する、請求項１又は２に記載の光信号受信回路。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記コンパレータにより前記コンパレータ出力信号が出力されたとき、前記比較用信号を保持し、該比較用信号をホールド信号として出力するサンプルホールド回路を更に有し、
前記制御回路は、前記サンプルホールド回路により出力された前記ホールド信号の電圧の変動量を算出する、請求項３に記載の光信号受信回路。
【請求項５】
前記バイアス電圧が上昇するほど前記変動量が低下し、該バイアス電圧が上昇するほど該変動量は増加する関係にあり、
前記制御手段は、前記ジッタ量が前記下限値未満である場合、前記バイアス電圧を所定値だけ低下させ、該ジッタ量が上限値より大きい場合、該バイアス電圧を所定値だけ上昇させる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光信号受信回路。
【請求項６】
前記比較用信号は、ランプ信号である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光信号受信回路。
【請求項７】
前記光検出手段は、ＡＰＤを有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光信号受信回路。
【請求項８】
光検出手段が、印加されたバイアス電圧に応じた受信感度で、受信した光信号を電気信号に変換して出力し、
前記電気信号と周期が同一で、該電気信号の遷移のタイミングにおいて電圧が増減過程にある信号を、該電気信号と比較するための比較用信号として生成し、
前記電気信号の電圧と、前記比較用信号の電圧とを比較した結果が変化した時点における、該比較用信号の電圧の変動量を該電気信号のジッタ量として算出し、該ジッタ量が上限値以上で且つ下限値以下となるように、前記光検出手段へのバイアス電圧を制御する、光信号受信回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号受信回路において光信号を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、地球温暖化やエネルギー問題への対応として、電子機器の低消費電力化が望まれている。また、世の中のIT（Information Technology）化が進み光ファイバ通信の需要が高まっており、光ファイバが通信網に使用されることが多い。この光通信網に設けられる光受信器においても、消費電力が低減されることが望ましい。
【０００３】
光受信器では、受信感度が高いＡＰＤ（avalanche photo diode）がよく使用される。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載された光受信器は、図１１に示すように、ＡＰＤのバイアスと信号誤り率の関係を予め測定して記憶装置に格納しておき、周囲温度に対して信号誤り率が最小になるバイアス電圧をＡＰＤに印加する。この方式によれば、光受信器は、周囲温度に関わらず、常に受信感度を最大に保つことができる。
【０００５】
また、特許文献２に記載された光受信器は、図１２に示すように、バイアス電圧発生回路とＡＰＤとの間に抵抗器を設け、抵抗器に発生する電圧降下を利用してＡＰＤに印加されるバイアス電圧を制御する。受信光信号の電力が高い場合には抵抗器による電圧降下が大きくなり、ＡＰＤに印加されるバイアス電圧が低下する。この方式によれば、光受信器は、受信光信号電力に応じてＡＰＤに印加されるバイアス電圧を調整するので、所望の受信感度を確保しつつ、ＡＰＤに流れる負荷電流を制限し、消費電力を低減することができる。
【０００６】
特許文献３に記載された光受信器はＤ−ＦＦ(Delay Flip Flop)を内蔵し、２値化等化データ信号と、その信号に対して９０度位相をずらしたクロック信号とをＤ−ＦＦに入力する。２値化等化データ信号のジッタの幅がクロック信号のパルス幅を超えると、Ｄ−ＦＦの出力が１から０に変化する。このため、光受信器は、Ｄ−ＦＦの出力から、所定値以上の量のジッタを検出することができる。光受信器は、検出したジッタが最小となるように、ＡＰＤのバイアス電圧を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１４８０６８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７１２９５号公報
【特許文献３】特開２００３−２５８９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１〜３に記載された光受信器（光信号受信回路）では、通信品質を維持しつつ、消費電力を低減させることが困難であった。
【０００９】
特許文献１に記載された光受信器は、受信感度が常に最大となるように、バイアス電圧を制御している。受信感度を上げるにはバイアス電圧を上昇させる必要があるので、光受信器は、バイアス電圧を高く設定することとなる。ところが、通信距離が比較的短い場合、光受信器の受信感度は必ずしも高くなくてよい。ある程度の受信感度があれば、十分な通信品質を維持できるからである。そして、必要以上にバイアス電圧を上げれば電力が無駄に消費されることになる。
【００１０】
特許文献２に記載された光受信器は、抵抗器による損失をバイアス電圧制御に利用しているため、その分の電力が無駄に消費されるという問題があった。
【００１１】
特許文献３に記載された光受信器は、常にジッタ量が最小となるようにバイアス電圧を制御している。ジッタ量を小さくするにはバイアス電圧を高くしなければならない。ところが、必要とされる通信品質が低い回線では、それほどジッタ量を小さくしなくてもよい場合がある。そのような場合であっても、この光受信器は、ジッタ量を最小にするように、高いバイアス電圧を印加するので、必要以上に大きなバイアス電圧の印加により、電力が無駄に消費されてしまうことがあった。
【００１２】
消費電力を低減するには、バイアス電圧を下げればよいが、それでは通信品質を維持できなくなることがあった。
【００１３】
このように、特許文献１〜３に記載された光信号受信回路では、通信品質を維持しつつ、消費電力を低減することが困難であった。
【００１４】
本発明は、通信品質を維持しつつ、光信号受信回路の消費電力を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の光信号受信回路は、光信号受信回路は、制御手段により印加されたバイアス電圧に応じた受信感度で、受信した光信号を電気信号に変換して出力する光検出手段と、前記光検出手段により出力された前記電気信号と周期が同一で、該電気信号の遷移のタイミングにおいて電圧が増減過程にある信号を、該電気信号と比較するための比較用信号として生成する比較用信号生成手段と、前記光検出手段により出力された前記電気信号の電圧と、前記比較用信号生成手段により生成された前記比較用信号の電圧とを比較した結果が変化した時点における、該比較用信号の電圧の変動量を該電気信号のジッタ量として算出し、該ジッタ量が上限値以上で且つ下限値以下となるように、前記光検出手段へのバイアス電圧を制御する制御手段と、を有する。
【００１６】
本発明の光信号受信回路の制御方法は、光検出手段が、印加されたバイアス電圧に応じた受信感度で、受信した光信号を電気信号に変換して出力し、前記電気信号と周期が同一で、該電気信号の遷移のタイミングにおいて電圧が増減過程にある信号を、該電気信号と比較するための比較用信号として生成し、前記電気信号の電圧と、前記比較用信号の電圧とを比較した結果が変化した時点における、該比較用信号の電圧の変動量を該電気信号のジッタ量として算出し、該ジッタ量が上限値以上で且つ下限値以下となるように、前記光検出手段へのバイアス電圧を制御する、光信号受信回路の制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光信号受信回路は、受信電圧信号と周期が同一で遷移タイミングにおいて電圧が増減過程にある比較用信号を生成し、受信電圧信号の電圧と比較用信号の電圧との比較結果が変化した時点の、該比較用信号の電圧の変動量、すなわちジッタ量が下限値以上、上限値以下となるように、バイアス電圧を印加する。ジッタ量に下限値を設けるので、必要以上に高いバイアス電圧が印加されることがなくなる。また、ジッタ量に上限値を設けるので通信品質が維持される。この結果、光信号受信回路は、通信品質を維持しつつ、消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の光信号受信回路の一構成例を示す回路図である。
【図２】本発明のジッタ検出回路の一構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の増倍率とバイアス電圧との関係を示すグラフの一例である。
【図４】本発明のＳＮＲと増倍率との関係を示すグラフの一例である。
【図５】本発明のジッタ量とＳＮＲとの関係を示すグラフの一例である。
【図６】（ａ）本発明の出力ジッタ波形の一例を示す図である。（ｂ）本発明の出力ジッタ波形の一例を示す図である。
【図７】本発明の信号誤り率とＳＮＲとの関係を示すグラフの一例である。
【図８】（ａ）本発明の受信データ信号の波形を示す図である。（ｂ）本発明のクロック信号の波形を示す図である。（ｃ）本発明の受信データ信号の波形の一例を示す図である。（ｄ）本発明のランプ信号の波形の一例を示す図である。（ｅ）本発明のホールド信号の波形の一例を示す図である。
【図９】（ａ）本発明の受信データ信号の波形を示す図である。（ｂ）本発明のクロック信号の波形を示す図である。（ｃ）本発明の受信データ信号の波形の一例を示す図である。（ｄ）本発明のランプ信号の波形の一例を示す図である。（ｅ）本発明のホールド信号の波形の一例を示す図である。
【図１０】本発明の演算回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】一般的な光信号受信回路の一構成例を示す回路図である。
【図１２】一般的な光信号受信回路の一構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の光信号受信回路１の一構成例を示す回路図である。光信号受信回路１は、光信号を受信し、その光信号を電気信号に変換して処理する回路である。同図を参照すると、光信号受信回路１は、バイアス電圧発生回路１０と、ＡＰＤ１１と、前置増幅器１２と、リミットアンプ１３と、クロック検出回路１４と、ジッタ検出回路１５と、バイアス電圧制御回路１６とを有する。
【００２０】
バイアス電圧発生回路１０は、低電圧電源から電源供給を受けて生成したバイアス電圧をＡＰＤ１１に印加する。バイアス電圧発生回路１０は、バイアス電圧制御回路１６の制御に従って、印加するバイアス電圧を変化させる。例えば、バイアス電圧発生回路１０としてスイッチングレギュレータが使用される。
【００２１】
ＡＰＤ１１は光信号を受信して電気信号に変換する。ＡＰＤ１１は、受信した光信号の光パワーに対応する受信電流信号を前置増幅器１２へ出力する。また、ＡＰＤ１１は、ブレークダウン電圧以上のバイアス電圧が印加されたとき、アバランシェ効果により、バイアス電圧に応じた増倍率で受信電流信号を内部で増幅する。バイアス電圧が大きくなるほど、増倍率は高い値となる。
【００２２】
バイアス電圧を高くするほど、増倍率が高くなり、受光感度が上昇するが、光信号受信回路１の消費電力が増加してしまう。逆に、バイアス電圧を低くするほど、消費電力は低下する。例えば、バイアス電圧発生回路１０の電力変換効率が５０％、低電圧電源の電圧が３．３Ｖであった場合について考える。
【００２３】
バイアス電圧発生回路１０が５０Ｖのバイアス電圧を印加し、ＡＰＤ１１が１ｍＡの電流を生成したとき、バイアス電圧発生回路１０のニ次側、すなわち低電圧電源側の消費電流は、約３０ｍＡとなる。バイアス電圧発生回路１０がバイアス電圧を２５Ｖに低減すると、前述したように増倍率が低下するので、ＡＰＤ１１が生成する電流は１００μＡとなる。このとき、バイアス電圧発生回路１０のニ次側の消費電流は、約１．５ｍＡとなる。このように、バイアス電圧を下げることにより、消費電力が低減する。
【００２４】
前置増幅器１２は、ＡＰＤ１１からの受信電流信号を受信電圧信号に変換してリミットアンプ１３へ出力する。光信号受信回路１の信号誤り率は、この受信電圧信号のＳＮＲによって決まる。
【００２５】
リミットアンプ１３は、前置増幅器１２からの受信電圧信号を増幅し、所定の電圧値でリミットすることにより、２値デジタル信号に変換する。このとき、２値デジタル信号には、受信電圧信号のＳＮＲに対応したジッタが重畳される。リミットアンプ１３は、その２値デジタル信号をクロック検出回路１４、ジッタ検出回路１５、および光信号受信回路１の外部へ出力する。
【００２６】
クロック検出回路１４は、２値デジタル信号からクロック信号を抽出し、ジッタ検出回路１５へ出力する。
【００２７】
ジッタ検出回路１５は、クロック検出回路１４からのクロック信号を使用して、２値データ信号のジッタを検出する。そして、ジッタ検出回路１５は、検出したジッタのジッタ量に応じて、バイアス電圧を制御するための制御信号をバイアス電圧制御回路１６へ出力する。ジッタの検出方法の詳細については、後で図２を参照して説明する。
【００２８】
バイアス電圧制御回路１６は、バイアス電圧発生回路１０に印加するバイアス電圧を、ジッタ検出回路１５からの制御信号に基づいて変化させる。
【００２９】
ジッタ検出回路１５の構成について、詳細に説明する。図２は、ジッタ検出回路１５の一構成例を示すブロック図である。同図を参照すると、ジッタ検出回路１５は、ランプ波形発生回路１５１、コンパレータ１５２、サンプルホールド回路１５３、および演算回路１５４を有する。
【００３０】
ランプ波形発生回路１５１には、クロック検出回路１４からのクロック信号が入力される。ランプ波形発生回路１５１は、クロック信号に同期した、鋸波状のランプ信号を生成し、コンパレータ１５２およびサンプルホールド回路１５３へ出力する。
【００３１】
コンパレータ１５２の一方の入力端子には、リミットアンプ１３からの２値デジタル信号が入力され、他方の入力端子には、ランプ波形発生回路１５１からのランプ信号が入力される。コンパレータ１５２は、２値デジタル信号の電圧と、ランプ信号の電圧とを比較し、比較結果を示すコンパレータ出力信号をサンプルホールド回路１５３へ出力する。
【００３２】
サンプルホールド回路１５３は、コンパレータ１５２からのコンパレータ出力信号の立ち上がり、または立下り、もしくはその両方のタイミングで、ランプ信号をサンプリングし、一定時間保持する。そして、サンプルホールド回路１５３は、保持した信号をホールド信号として演算回路１５４へ出力する。
【００３３】
演算回路１５４は、ホールド信号の電圧の変動を統計処理して、２値デジタル信号のジッタ量を測定する。
【００３４】
２値デジタル信号においてジッタ量が大きいと、２値デジタル信号の立ち上がり等の遷移のタイミングと、クロック信号の遷移のタイミングとの間のずれが統計上、大きくなる。このため、２値デジタル信号およびランプ信号の比較結果を示すコンパレータ出力信号の遷移のタイミングと、クロック信号の遷移のタイミングとの間のずれも統計上、大きくなる。
【００３５】
この結果、コンパレータ出力信号の遷移のタイミングでサンプリングされたランプ信号の電圧、すなわちホールド信号の電圧の変動が大きくなる。逆に、ジッタ量が少なければ、ホールド信号の電圧のばらつきは小さくなる。
【００３６】
従って、演算回路１５４は、ホールド信号の電圧の統計量から、２値デジタル信号のジッタ量を計測することができる。統計量は、例えば、分散値である。
【００３７】
演算回路１５４は、ジッタ量が所定の範囲内になるように、バイアス電圧を制御するための制御信号をバイアス電圧制御回路１６へ出力する。例えば、演算回路１５４には、通信回線に必要とされる信号誤り率に応じて、ジッタ量の下限値、上限値が予め設定されている。そして、演算回路１５４は、ジッタ量が下限値以上、且つ上限値以内になるようにバイアス電圧を制御する。
【００３８】
より、具体的には、ジッタ量が上限値より大きい場合、ジッタ量が下限値未満になるまで演算回路１５４は、バイアス電圧を所定値ずつ徐々に上げてゆく。また、ジッタ量が下限値より小さい場合、演算回路１５４は、ジッタ量が上限値より大きくなるまでバイアス電圧を所定値ずつ徐々に下げてゆく。
【００３９】
ここで、上述したようにバイアス電圧を増減する根拠について、図３〜図６を参照して説明する。
【００４０】
図３は、バイアス電圧と増倍率との間の関係を示すグラフの一例である。同図における縦軸は、ＡＰＤ１１の増倍率Ｍである。横軸は、ＡＰＤ１１に印加されるバイアス電圧Ｖｈ（Ｖ）である。同図を参照すると、バイアス電圧Ｖｈが５０Ｖの場合、増倍率Ｍは２０であり、バイアス電圧Ｖｈが２５Ｖの場合、増倍率Ｍは２である。このように、バイアス電圧が大きくなるほど、ＡＰＤ１１の増倍率は高くなる。
【００４１】
例えば、バイアス電圧Ｖｈが５０Ｖのときに、ＡＰＤ１１が１ｍＡの電流を生じた場合について考える。バイアス電圧を２５Ｖに低下させると、増倍率Ｍは、２０から２へ１／１０に減少する。この結果、ＡＰＤ１１に生じる電流は、１／１０の１００μＡとなる。
【００４２】
図４は、受信電圧信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）とＡＰＤ１１の増倍率Ｍとの間の関係を示すグラフの一例である。同図における「○」は、１ｍＷを基準とする光パワーＰｒが−３５（ｄＢ）の場合に、算出された値をプロットしたものである。「△」は、１ｍＷを基準とする光パワーＰｒが−３２（ｄＢ）の場合に、算出された値をプロットしたものである。「□」は、１ｍＷを基準とする光パワーＰｒがー２９（ｄＢ）の場合に、算出された値をプロットしたものである。
【００４３】
このグラフは、下記の式により、各Ｍについて算出されたＳＮＲをプロットしたものである。
【００４４】
【数１】
2011082743.tif 000003
上記（式１）において、「受信信号電力」は、ＡＰＤ１１が受信した光信号の光パワーである。「Ｍ」は、ＡＰＤ１１の増倍率、「Ｉｐ」は、ＡＰＤ１１の受信電流信号のピーク値[Ａ]である。「Ｉｒ」は、ＡＰＤ１１の受信電流信号の平均値[Ａ]である。「Ｉｄ」は、ＡＰＤ１１に光信号の入力がない場合に流れる暗電流[Ａ]である。「ｅ」は、電気素量[Ｃ]である。「Ｂ」は、光信号受信回路１の周波数帯域[Ｈｚ]である。「ｘ」は過剰雑音指数である。「Ｋ」はボルツマン定数[Ｊ／Ｋ]である。「Ｔ」は温度[Ｋ]である。「Ｎ」は、前置増幅器１２の雑音指数である。「Ｒ」は、前置増幅器１２の帰還抵抗値[Ω]である。
【００４５】
上記（式１）より、増倍率Ｍを大きくするほど、受信信号電力が大きくなり、ＳＮＲは増加する。しかし、増倍率Ｍを、ある値より大きくすると、ショット雑音電力が増加するためＳＮＲは低下する。また、受信信号電力が大きくなるほど、同じ増倍率ＭでもＳＮＲが高くなる。
【００４６】
例えば、受信信号電力、すなわち光パワーが−３５ｄＢの場合、ＳＮＲは、Ｍが２０のときに最大値、２３（ｄＢ）となる。受信信号電力がー２９ｄＢの場合、Ｍが２０のときのＳＮＲは２６（ｄＢ）となる。受信信号電力がー２９ｄＢの場合に、２３（ｄＢ）以上のＳＮＲを得るには、Ｍは２以上であればよい。
【００４７】
つまり、受信信号電力が大きい場合は、低い場合と比較して、増倍率Ｍの値はそれほど高くなくてよい。
【００４８】
図５は、２値デジタル信号のジッタ量とＳＮＲとの関係を示すグラフの一例である。同図に示すように、ＳＮＲが大きいほど、ジッタ量は小さくなる。
【００４９】
図６（ａ）は、ＳＮＲが２３（ｄＢ）の場合の、２値デジタル信号の波形の一例である。このときのジッタ量は、１５０（Ｕｌｐｐ）である。図６（ｂ）は、ＳＮＲが２０（ｄＢ）の場合の、２値デジタル信号の波形の一例である。このときのジッタ量は、２００（Ｕｌｐｐ）である。同図（ａ）、（ｂ）における矢印の幅は、波形の変動量、すなわちジッタ量の大きさに相当する。同図（ａ）、（ｂ）に示すように、ＳＮＲを大きくするほど、ジッタ量は低減する。
【００５０】
まとめると、図３から、バイアス電圧を大きくするほど増倍率Ｍは高くなる。図４から、増倍率Ｍを高くするほど、ＳＮＲは大きくなる。図５、図６から、ＳＮＲを大きくするほど、ジッタ量は小さくなる。
【００５１】
従って、バイアス電圧を大きくするほど、増倍率Ｍは高く、ＳＮＲは大きくなり、ジッタ量が低減する。逆に、バイアス電圧を小さくするほど、増倍率Ｍは低く、ＳＮＲは小さくなり、ジッタ量が増大する。
【００５２】
このため、演算回路１５４は、ジッタ量を低減したい場合、バイアス電圧を上げ、ジッタ量を増大したい場合、バイアス電圧を下げればよい。
【００５３】
次に、ジッタ量の上限値、下限値の決め方について、図７等を参照して説明する。
【００５４】
図７は、信号誤り率と２値デジタル信号のＳＮＲとの関係を示すグラフの一例である。同図における縦軸が信号誤り率、横軸がＳＮＲである。同図に示すように、信号誤り率と、ＳＮＲとの間には、一意の関係があり、ＳＮＲを大きくするほど、信号誤り率は低下する。
【００５５】
例えば、信号誤り率をe-12以下にするには、ＳＮＲを２５（ｄＢ）以上に保つ必要がある。
【００５６】
図７から、通信回線に必要な信号誤り率を維持するために必要なＳＮＲの下限値が求められる。そして図５から、そのＳＮＲの下限値に対応するジッタ量の上限値が求められる。
【００５７】
ジッタ量の下限値について説明する。図４から、受信信号電力に応じたＳＮＲの最大値が求められる。図５から、ＳＮＲの最大値に対応するジッタ量の値を求め、求めた値以上で、且つジッタ量の上限値未満の値をジッタ量の下限値とすればよい。
【００５８】
続いて、図８、図９を参照してホールド信号の電圧の変動と、ジッタ量との関係について説明する。
【００５９】
ジッタ量が少ない場合について説明する。図８（ａ）は、ジッタ量が少ない場合における、２値デジタル信号Ｓの波形図である。同図（ｂ）は、２値デジタル信号から抽出されたクロック信号の波形図である。同図（ｃ）は、同図（ａ）の２値デジタル信号の、ある時期における波形図の一例である。同図（ｄ）は、クロック信号と同期したランプ信号の波形図である。同図（ｅ）は、同図（ｃ）の２値デジタル信号と、同図（ｄ）のランプ信号との比較結果を示すコンパレータ出力信号の波形図の一例である。同図（ａ）〜（ｅ）において、縦軸は信号の電圧であり、横軸は時間である。
【００６０】
図８（ｃ）に示すように、クロック信号の立ち上がりのタイミングで、ハイレベルになる２値デジタル信号が入力された場合について考える。
【００６１】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ジッタ量が少ない場合、２値デジタル信号の立ち上がり、または立下りのタイミングと、クロック信号の立ち上がりのタイミングとの間のずれは、統計的上、少ない。
【００６２】
このため、コンパレータ出力信号は、図８（ｅ）に示すように、ほぼクロック信号の立ち上がりのタイミングで、ハイレベルになる。同図（ｄ）に示すように、このコンパレータ出力信号の立ち上がりのタイミングにおけるランプ信号の電圧Ｒａが保持され、ホールド信号として出力される。このように、ジッタ量が少ない場合、クロック信号の遷移のタイミングと、２値デジタル信号の遷移のタイミングと間のずれが少ないので、ホールド信号の電圧（Ｒａなど）は、ばらつきが少なくなる。
【００６３】
ジッタ量が多い場合について説明する。図９（ａ）は、ジッタ量が多い場合における、２値デジタル信号Ｓの波形図である。同図（ｂ）は、２値デジタル信号から抽出されたクロック信号の波形図である。同図（ｃ）は、同図（ａ）の２値デジタル信号の、ある時期における波形図の一例である。同図（ｄ）は、クロック信号と同期したランプ信号の波形図である。同図（ｅ）は、同図（ｃ）の２値デジタル信号と、同図（ｄ）のランプ信号との比較結果を示すコンパレータ出力信号の波形図の一例である。同図（ａ）〜（ｅ）において、縦軸は信号の電圧であり、横軸は時間である。
【００６４】
図９（ｃ）に示すように、クロック信号の立ち上がりのタイミングで、ハイレベルにすべき２値デジタル信号が何度か入力された場合について考える。
【００６５】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ジッタ量が多い場合、２値デジタル信号の立ち上がり、または立下りのタイミングと、クロック信号の立ち上がりのタイミングとの間のずれは、統計的上、多くなる。
【００６６】
このため、コンパレータ出力信号は、図９（ｅ）に示すように、クロック信号の立ち上がりのタイミングで、ハイレベルになるとは限らない。同図（ｄ）に示すように、このコンパレータ出力信号の立ち上がりにおけるランプ信号の電圧は、サンプリングのタイミングが異なるため、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃのようにばらつきが多くなる。
【００６７】
図８に示すように、ジッタ量が少ないほど、ホールド信号の電圧のばらつきは小さくなり、図９に示すように、ホールド信号の電圧のばらつきはジッタ量に比例する。このため、演算回路１５４は、ホールド信号の電圧の分散などの統計量を算出することにより、ジッタ量を推定できる。
【００６８】
図１０を参照して、演算回路１５４の動作について説明する。同図は、演算回路１５４の動作を示すフローチャートである。この動作は、光信号受信回路１に電源が投入されたときに開始する。
【００６９】
演算回路１５４は、バイアス電圧を所定値ΔＶだけ上昇させるための制御信号を出力する（ステップＳ１）。この結果、増倍率Ｍは高く、ＳＮＲは大きくなり、ジッタ量が低減する。
【００７０】
演算回路１５４は、ホールド信号の電圧の変動から、ジッタ量を計測する（ステップＳ２）。演算回路１５４は、ジッタ量が下限値より小さいか否かを判断する（ステップＳ３）。
【００７１】
ジッタ量が下限値以上であれば（ステップＳ３：ＮＯ）、演算回路１５４はステップＳ１に戻る。
【００７２】
ジッタ量が下限値より小さければ（ステップＳ３：ＹＥＳ）、演算回路１５４は、バイアス電圧を所定値ΔＶだけ低下させるための制御信号を出力する（ステップＳ４）。この結果、増倍率Ｍは低く、ＳＮＲは小さくなり、ジッタ量が増加する。
【００７３】
演算回路１５４は、ホールド信号の電圧の変動から、ジッタ量を計測する（ステップＳ５）。演算回路１５４は、ジッタ量が上限値より大きいか否かを判断する（ステップＳ６）。
【００７４】
ジッタ量が上限値以下であれば（ステップＳ６：ＮＯ）、演算回路１５４はステップＳ４に戻る。ジッタ量が上限値より大きければ（ステップＳ６：ＹＥＳ）、演算回路１５４はステップＳ１に戻る。
【００７５】
なお、本実施形態では、光信号受信回路はＡＰＤで光信号を受信しているが、光信号の受信感度を制御できるデバイスであれば、ＡＰＤ以外のデバイスを光信号の受信に使用することもできる。
【００７６】
例えば、光信号受信回路は、ＡＰＤの代わりに光電子増倍管で光信号を受信してもよい。また、ＡＰＤの代わりに、光アンプなどの増幅デバイスを前段に、ＰＩＮフォトダイオードなどの増倍効果を持たないフォトダイオードを後段に配置し、光信号受信回路が、この光アンプの増倍率を変更する構成としてもよい。
【００７７】
また、本実施形態では、コンパレータ１５２、およびサンプルホールド回路１５３で、２値デジタル信号、およびランプ信号の比較結果に変化が生じたタイミングにおけるランプ信号の電圧を求めている。しかし、そのタイミングにおけるランプ信号の電圧を検出できるのであれば、コンパレータ１５２、およびサンプルホールド回路１５３以外の回路を用いてもよいのは勿論である。
【００７８】
本実施形態では、光信号受信回路１がランプ信号を生成して、２値電圧信号と電圧を比較しているが、２値電圧信号と比較する信号は、ランプ信号に限らない。２値デジタル信号と周期が同一であり、２値デジタル信号の立ち上がりまたは立下りの遷移タイミングにおいて、電圧が増加中または減少中の増減過程にある信号であればよい。例えば、ランプ信号の代わりに、三角波や正弦波の波形の信号を比較対象としてもよい。
【００７９】
本実施形態のＡＰＤ１１、前置増幅器１２、リミットアンプ１３が、本発明の光検出手段に該当する。本実施形態の受信電圧信号は、本発明の電気信号に相当する。本実施形態のランプ信号は、本発明の比較用信号の一例である。本実施形態のクロック検出回路１４およびランプ波形発生回路１５１が、本発明の比較用信号発生手段に相当する。本実施形態のコンパレータ１５２、サンプルホールド回路１５３、演算回路１５４、バイアス電圧制御回路１６、およびバイアス電圧発生回路１０が本発明の制御手段に相当する。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態によれば、光信号受信回路１は、受信電圧信号と周期が同一で遷移タイミングにおける電圧が異なる比較用信号を生成し、受信電圧信号の電圧と比較用信号の電圧との比較結果が変化した時点の、該比較用信号の電圧の変動量、すなわちジッタ量が下限値以上、上限値以下となるように、バイアス電圧を印加する。ジッタ量に下限値を設けるので、必要以上に高いバイアス電圧が印加されることがなくなる。また、ジッタ量に上限値を設けるので通信品質が維持される。この結果、光信号受信回路１は、通信品質を維持しつつ、消費電力を低減できる。
【００８１】
また、実際の光通信回線に求められる通信品質に応じてバイアス電圧が自動的に調整されるため、人手に頼ったバイアス電圧の調整が不要となる。
【符号の説明】
【００８２】
１    光信号受信回路
１０    バイアス電圧発生回路
１１    ＡＰＤ
１２    前値増幅器
１３    リミットアンプ
１４    クロック検出回路
１５    ジッタ検出回路
１６    バイアス電圧制御回路
１５１    ランプ波形発生回路
１５２    コンパレータ
１５３    サンプルホールド回路
１５４    演算回路
【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６】
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