(57)【要約】【課題】受信信号強度の測定において、測定精度を確保しながら測定時間を短くすること。【解決手段】光受信部５０は、集積光受信モジュール１０と、ＲＳＳＩ回路２０と、ＭＣＵ３０とを備える。集積光受信モジュール１０は、選択信号に基づき複数のＰＤ１１それぞれから順次電流信号を出力し、ＲＳＳＩ回路２０は、電流信号を電圧信号に変換し、該電圧信号を第１の利得で増幅した第１の増幅信号として出力するとともに、該電圧信号を該第１の利得よりも大きい第２の利得で増幅した第２の増幅信号として出力し、ＭＣＵ３０は、第１の選択信号を所定の順番で集積光受信モジュール１０に入力し、第１の増幅信号の電位を取得した後に第１の増幅信号の電位が小さい順に、ＰＤ１１を選択する第２の選択信号を集積光受信モジュール１０に入力し、第２の増幅信号の電位を取得し、第１あるいは第２の増幅信号を基に受信信号強度を導出する。【選択図】図２
2015159414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子を有する光受信モジュールと、
前記複数の受光素子それぞれが出力した電流信号を電圧信号に変換するとともに所定の増幅回路で増幅し、増幅信号として出力する受信信号強度検出回路と、
前記光受信モジュールに対して一の受光素子を選択する選択信号を入力するとともに、前記受信信号強度検出回路が出力した増幅信号に基づいて信号の受信信号強度を導出する演算処理回路と、を備え、
前記光受信モジュールは、前記選択信号に基づき、複数の前記受光素子それぞれから順次、前記電流信号を出力し、
前記受信信号強度検出回路は、前記電流信号を電圧信号に変換し、該電圧信号を第１の利得で増幅した第１の増幅信号を出力するとともに、該電圧信号を該第１の利得よりも大きい第２の利得で増幅した第２の増幅信号を出力し、
前記演算処理回路は、
前記選択信号である第１の選択信号を前記受光素子の数だけ所定の順番で前記光受信モジュールに入力して各受光素子における前記第１の増幅信号の電位を取得した後に、
前記第１の選択信号に対する前記第１の増幅信号の電位が小さい順に、前記受光素子を選択する前記選択信号である第２の選択信号を前記光受信モジュールに入力して各受光素子における前記第２の増幅信号の電位を取得し、取得した前記第１あるいは第２の増幅信号を基に前記受信信号強度を導出する、光受信器。
【請求項２】
前記演算処理回路は、前記第１の選択信号に対する前記第１の増幅信号の受信信号強度が所定値よりも小さい場合に、前記第２の増幅信号の電位を取得する、請求項１記載の光受信器。
【請求項３】
前記受信信号強度検出回路は、前記所定の増幅回路として、前記第１の増幅信号を出力する第１の増幅回路と、前記第２の増幅信号を出力する第２の増幅回路とを有する、請求項１又は２記載の光受信器。
【請求項４】
前記第１の増幅回路の応答時間は、前記第２の増幅回路の応答時間よりも短い、請求項３記載の光受信器。
【請求項５】
前記第２の増幅回路は、出力段にコンデンサを有し、該コンデンサの容量値を変えることによって信号通過帯域を調整できる、請求項３又は４記載の光受信器。
【請求項６】
前記第１の増幅回路と前記第２の増幅回路とは直列又は並列に接続されている、請求項３〜５のいずれか一項記載の光受信器。
【請求項７】
前記第１の増幅回路と前記第２の増幅回路とは直列に接続されている、請求項６記載の光受信器。
【請求項８】
複数の受光素子を所定の順番にて一つずつ選択し、各々の前記受光素子が受信信号に応じて出力する電流信号を電圧信号に変換するとともに前記電圧信号を増幅し、増幅された信号に基づいて受信信号強度を導出する光受信器が行う受信信号強度検出方法であって、
前記電圧信号を第１の利得で増幅して得た第１の増幅信号の電位を、前記受光素子の数だけ導出する工程と、
前記第１の増幅信号の電位が小さい順番に前記受光素子を一つずつ選択し、前記電圧信号を第１の利得よりも大きい第２の利得で増幅して得た第２の増幅信号の電位を、前記受光素子の数だけ導出する工程と、
前記第１あるいは第２の増幅信号を基に前記受信信号強度を導出する工程と、を含む受信信号強度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信器及び受信信号強度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光トランシーバの外形、端子配置、電気的特性、及び光学的特性に関する規格等を規定したＭＳＡ（Ｍｕｌｔｉ-Ｓｏｕｒｃｅ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）において、光通信の状態及び光トランシーバの内部の動作状態に関してリアルタイムで監視・診断を行い当該診断結果を所定のディジタル通信インターフェースを介して外部装置（上位レイヤー）に通知するディジタル診断モニター機能（ＤＤＭ：Digital Diagnostic Monitoring）が要求されている。このＤＤＭにより通知される光通信の状態を示す情報の１つとして、光トランシーバに入力される光信号の受信信号強度がある。従来の受信信号強度のモニタ回路では、帯域を制限することでノイズの影響を抑制しながら必要な測定精度でモニタ値が取得されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２３５８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、昨今、通信ネットワークの高速化や大容量化のために、小型化及び低消費電力化が図られたＣＦＰ（１００Ｇ Ｆｏｒｍ-ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）等の光トランシーバの製品開発が進められている。ＣＦＰ等では、互いに異なる４つの波長の光信号が多重化された４波長多重信号が光分波器で分離され、分離された各波長毎の受信信号について上述した受信信号強度が測定される。ここで、従来技術をそのまま４つの受信信号に適応すると、回路規模や配線数が４倍に増えてしまい小型化の観点から好ましくない。
【０００５】
そこで、受信信号強度を測定するモニタ回路の構成は１つとしながら各受信信号を順次切り替えて行い、時分割にて受信信号強度を測定することが考えられる。しかしながら、例えば帯域を制限して測定精度を向上するためにモニタ回路内に設けられたコンデンサの容量を大きくするとモニタ回路の出力波形の立上り及び立下りのエッジが鈍ることがあり、受信信号を連続して測定する場合に、受信信号強度に相当する出力波形の振幅を必要な測定精度で取得できなくなるおそれがある。この場合には、連続する受信信号の切り替え時間を長くすることが必要となり、このことで、受信信号強度の測定時間が長くなり、ＭＳＡによって規定された時間内に上位レイヤーに測定結果を通知出来なくなったり、単位時間あたりの受信信号強度の測定頻度が少なくなってしまう。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、受信信号強度の測定において、測定精度を確保しながら測定時間を短くすることができる光受信器及び受信信号強度検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はその一側面として光受信器に関する。この光受信器は、複数の受光素子を有する光受信モジュールと、複数の受光素子それぞれが出力した電流信号を電圧信号に変換するとともに所定の増幅回路で増幅し、増幅信号として出力する受信信号強度検出回路と、光受信モジュールに対して一の受光素子を選択する選択信号を入力するとともに、受信信号強度検出回路が出力した増幅信号に基づいて信号の受信信号強度を導出する演算処理回路と、を備え、光受信モジュールは、選択信号に基づき、複数の受光素子それぞれから順次、電流信号を出力し、受信信号強度検出回路は、電流信号を電圧信号に変換し、該電圧信号を第１の利得で増幅した第１の増幅信号を出力するとともに、該電圧信号を該第１の利得よりも大きい第２の利得で増幅した第２の増幅信号を出力し、演算処理回路は、選択信号である第１の選択信号を受光素子の数だけ所定の順番で光受信モジュールに入力して各受光素子における第１の増幅信号の電位を取得した後に、第１の選択信号に対する第１の増幅信号の電位が小さい順に、受光素子を選択する選択信号である第２の選択信号を光受信モジュールに入力して各受光素子における第２の増幅信号の電位を取得し、取得した第１あるいは第２の増幅信号を基に受信信号強度を導出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受信信号強度の測定において、測定精度を確保しながら測定時間を短くすることができる光受信器及び受信信号強度検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る光トランシーバの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光受信部における各構成の電気的な接続状態を説明するための図である。
【図３】図２のＲＳＳＩ回路２０の回路構成図である。
【図４】図２の強度導出部３４が導出する受信信号強度と入力強度との関係を示す図である。
【図５】図２の低利得増幅回路２２及び高利得増幅回路２３の出力波形を示す図である。
【図６】図２のＭＣＵにおける受信信号強度の導出処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】図３の高利得増幅回路における時定数と出力波形の立上り及び立下りのエッジとの関係を示す図である。
【図８】従来技術において出力波形が埋もれた状態を説明するための図である。
【図９】従来技術において出力波形が埋もれた状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１１】
本発明はその一側面として光受信器に関する。この光受信器は、複数の受光素子を有する光受信モジュールと、複数の受光素子それぞれが出力した電流信号を電圧信号に変換するとともに所定の増幅回路で増幅し、増幅信号として出力する受信信号強度検出回路と、光受信モジュールに対して一の受光素子を選択する選択信号を入力するとともに、受信信号強度検出回路が出力した増幅信号に基づいて信号の受信信号強度を導出する演算処理回路と、を備え、光受信モジュールは、選択信号に基づき、複数の受光素子それぞれから順次、電流信号を出力し、受信信号強度検出回路は、電流信号を電圧信号に変換し、該電圧信号を第１の利得で増幅した第１の増幅信号を出力するとともに、該電圧信号を該第１の利得よりも大きい第２の利得で増幅した第２の増幅信号を出力し、演算処理回路は、選択信号である第１の選択信号を受光素子の数だけ所定の順番で光受信モジュールに入力して各受光素子における第１の増幅信号の電位を取得した後に、第１の選択信号に対する第１の増幅信号の電位が小さい順に、受光素子を選択する選択信号である第２の選択信号を光受信モジュールに入力して各受光素子における第２の増幅信号の電位を取得し、取得した第１あるいは第２の増幅信号を基に受信信号強度を導出する。
【００１２】
この光受信器では、各受光素子それぞれが出力した電流信号に基づいて、第１の利得で増幅された第１の増幅信号の電位が取得されている。そして、第１の増幅信号の電位が小さい順に各受光素子を選択する第２の選択信号に基づいて、第２の増幅信号の電位が取得されている。第２の増幅信号は第１の増幅信号よりも大きな利得で増幅された信号であるところ、第２の増幅信号のような高利得な増幅信号を得るためには、増幅時のノイズを除去するために測定する信号の帯域を絞ることが必要となる。帯域を絞った場合には、増幅信号の出力波形の立上り及び立下りのエッジが鈍る場合があり、例えば先に出力された受信信号の電位が大きく、後に出力された受信信号の電位が小さいと、後に測定された受信信号の出力波形が、先に出力された受信信号の出力波形のすそに埋もれてしまうことがある。そのため、従来は、連続した測定において、鈍った出力波形により後の受信信号の出力波形が埋もれてしまわない程度に、受信信号の切り替え時間を長くする必要があった。この点、本発明に係る光受信器では、先に取得した各波長毎の第１の増幅信号の電位に基づいて、電位が小さい順に第２の増幅信号が取得されるため、後に出力される受信信号の出力波形が先に出力された受信信号の出力波形に埋もれるということが起らない。そのため、出力波形の鈍りを考慮して受信信号の切り替え時間を長くすることなく、受信信号強度を測定することができる。これにより、受信信号強度の測定において、測定精度を確保しながら測定時間を短くすることができる。
【００１３】
また、上記の光送信器において、演算処理回路は、第１の選択信号に対する第１の増幅信号の受信信号強度が所定値よりも小さい場合に、第２の増幅信号の電位を取得する。受信信号強度が小さく、高利得で増幅された第２の増幅信号の取得が必要なものに限って第２の増幅信号を取得することで、測定時間のさらなる短縮を実現することができる。
【００１４】
また、上記の光送信器において、受信信号強度検出回路は、所定の増幅回路として、第１の増幅信号を出力する第１の増幅回路と、第２の増幅信号を出力する第２の増幅回路とを有する。第１の増幅回路及び第２の増幅回路を有することにより、利得の異なる増幅信号を確実に出力することができる。
【００１５】
また、上記の光送信器において、第１の増幅回路の応答時間例えば出力信号の時定数は、前記第２の増幅回路の応答時間例えば出力信号の時定数よりも短い。増幅回路は利得が高くなるほど、例えば、ローパスフィルタ回路等によって信号通過帯域を低くすることが、ノイズ除去のためには有効であるが、通過帯域を低くすることによって、出力信号の時定数は大きくなる。そのため、第１の増幅回路の出力信号の時定数を第２の増幅回路の出力信号の時定数よりも短くする、すなわち、第１の増幅回路を出力波形の鈍りが小さい低利得増幅回路とし、第２の増幅回路を出力波形の鈍りが大きい高利得増幅回路とすることで、第1の増幅回路の出力信号において、受光素子の選択の順序に関係なく、出力波形のすそによって信号が埋もれてしまう現象を回避する。
【００１６】
また、上記の光送信器において、第２の増幅回路は、出力段にコンデンサを有し、該コンデンサの容量値を変えることによって信号通過帯域を調整できる。コンデンサにより信号通過帯域を調整することで、第２の増幅信号出力時におけるノイズ除去を確実に行うことができるとともに、信号通過帯域の調整を容易に行うことができる。
【００１７】
また、上記の光送信器において、第１の増幅回路と第２の増幅回路とは直列又は並列に接続されている。光受信器毎の特性に応じて直接又は並列接続を選択することが可能であり、いずれの構成とした場合であっても各々の増幅回路の出力は演算処理回路に入力され、測定精度を確保しながら測定時間を短くすることができる。
【００１８】
また、上記の光送信器において、第１の増幅回路と第２の増幅回路とは直列に接続されている。直列接続とすることで、増幅回路の前段から見た負荷容量を低減することができる。
【００１９】
本発明はその一側面として受信信号強度検出方法に関する。この受信信号強度検出方法は、複数の受光素子を所定の順番にて一つずつ選択し、各々の受光素子が受信信号に応じて出力する電流信号を電圧信号に変換するとともに電圧信号を増幅し、増幅された信号に基づいて受信信号強度を導出する光受信器が行う受信信号強度検出方法であって、電圧信号を第１の利得で増幅して得た第１の増幅信号の電位を、受光素子の数だけ導出する工程と、第１の増幅信号の電位が小さい順番に受光素子を一つずつ選択し、電圧信号を第１の利得よりも大きい第２の利得で増幅して得た第２の増幅信号の電位を、受光素子の数だけ導出する工程と、第１あるいは第２の増幅信号を基に受信信号強度を導出する工程と、を含む。
【００２０】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態にかかる光受信器の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る光トランシーバの構成を示すブロック図である。光トランシーバ１は、例えば互いに波長の異なる４つの光信号を使用して２芯双方向で光ファイバを経由して光信号を送受信する４０ギガビット光トランシーバであり、外部装置６１（上位レイヤ）に対して活線挿抜可能なモジュールとなっている。このような光トランシーバに係る外形、端子配置、電気的特性、及び光学的特性に関する規格は、例えば、ＭＳＡ（Ｍｕｌｔｉ-Ｓｏｕｒｃｅ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）規格のＱＳＦＰ＋（Quad SmallForm-Factor Pluggable）によって規定されている。以下では、光トランシーバ１を４０ギガビット光トランシーバであるとして説明するが、本発明に係る光トランシーバは、例えば、１３００ｎｍ帯の４波長を使用して２芯双方向で光信号を送受信する１００ギガビット光トランシーバ、具体的には、例えば、ＭＳＡ規格のＣＦＰ（１００ＧＦｏｒｍ-ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）２またはＣＦＰ４等によって規定されるものであってもよい。
【００２２】
光トランシーバ１は、集積光受信モジュール（光受信モジュール）１０と、受信信号強度検出回路（ＲＳＳＩ回路）２０と、演算処理回路（ＭＣＵ）３０と、ＬＤドライバ回路４１と、集積光送信モジュール４２と、を備えている。
【００２３】
集積光受信モジュール１０は、１つの波長多重信号として４０Ｇｂｐｓ光信号を受信して、それを互いに波長の異なる４つの光信号に分波し、各光信号を１０Ｇｂｐｓ電気信号に変換して出力する。集積光受信モジュール１０が出力した４つの１０Ｇｂｐｓ電気信号は、そのまま光トランシーバ１から外部装置に出力されるが、光トランシーバの種類によっては、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）（図示せず）に入力されてクロックデータリカバリが行われた後に、信号処理集積回路（図示せず）により電気信号に変換されて出力されるような構成を採用することができる。
【００２４】
集積光送信モジュール４２は、互いに独立した４つの１０Ｇｂｐｓ電気信号をそれぞれ波長の異なる４つの光信号に変換した後に、各光信号を合波して波長多重信号として４０Ｇｂｐｓ光信号を出力する。なお、光トランシーバ１の種類によっては、集積光送信モジュール４２に入力される電気信号は、信号処理集積回路（図示せず）により４本の１０Ｇｂｐｓの電気信号に変換された後に、ＣＤＲ（図示せず）においてクロックデータリカバリが行われるような構成を採用する場合もある。集積光送信モジュール４２には、互いに発振波長の異なる４個のＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）、ＬＤから出力された出力光を合波する光合波器等が収容されている。また、ＬＤの冷却を行う必要がある場合にはＴＥＣ（ＴｈｅｒｍｏＥｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｏｌｅｒ）が収容されている（いずれも図示せず）。
【００２５】
ＬＤドライバ回路４１は、集積光送信モジュール４２内のＬＤ（図示せず）に対して駆動信号を入力し、互いに発振波長の異なる４個のＬＤを並列に駆動させる。そのため、ＬＤドライバ回路４１が出力する４本の駆動信号は、それぞれ異なる４個のＬＤ（図示せず）に入力されている。
【００２６】
上述した光トランシーバ１の各構成のうち、集積光受信モジュール１０、ＲＳＳＩ（ReceivedSignal Strength Indication）２０、及びＭＣＵ（Micro ControllerUnit）３０により、光受信部５０（光受信器）が構成されている（図２参照）。光受信部５０は、外部から入力された異なる４つの波長の光信号（４波長多重信号）について、各波長毎に受信信号強度を測定する。以下、光受信部５０の各構成要素について、図２を参照しながら詳細に説明する。図２は、光受信部５０における各構成の電気的な接続状態を説明するための図である。なお、上述した通り、集積光受信モジュールは、例えば、４本の１０Ｇｂｐｓの電気信号を出力するが、図２は、その通信のための機能に係る構成部分は図示しておらず、受信信号強度の検出に係る部分のみを示している。
【００２７】
集積光受信モジュール１０は、受光素子（ＰＤ：PhotoDetector）１１と、デコーダ１２と、アナログスイッチ１３と、を有し、電源１４により給電されている。ＰＤ１１は、４個のＰＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを含んでおり、各ＰＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのカソードはカレントミラー回路を介して電源１４と電気的に接続されている。集積光受信モジュール１０では、光分波器（図示せず）によって波長毎に分離された４つの光信号それぞれが、ＰＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに入力される。ＰＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、入力された光信号を電気信号に変換し電流信号として出力する。
【００２８】
デコーダ１２及びアナログスイッチ１３は、ＭＣＵ３０により入力された選択信号に基づいて、ＰＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから出力される電流信号のうちＲＳＳＩ回路２０に入力される一の電流信号を選択する選択手段である。アナログスイッチ１３は、各ＰＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対応して設けられたアナログスイッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを含んでいる。アナログスイッチ１３は、対応するＰＤ１１から出力された電流信号を通過又は遮断することが可能である。具体的には、アナログスイッチ１３は、通常時はＰＤ１１からの電流信号を遮断するように設定されており、デコーダ１２から通過信号が入力された場合に限りＰＤ１１からの電流信号を通過させる。なお、この電流信号の選択は受信信号強度の検出のために行われるのであって、集積光受信モジュール１０は、所定のデータレートで通信を行うために受光素子ＰＤ１１から出力される４つの電流信号をそれぞれ独立に並行して電圧信号に変換する回路を有している（図示せず）。ここで、受光素子ＰＤ１１から出力される電流信号とは、例えば、受光素子ＰＤ１１が出力した電流信号を入力として、上述したカレントミラー回路から出力された電流信号である。
【００２９】
デコーダ１２は、ＭＣＵ３０からの選択信号が入力される一の入力端子１２ｘと、各アナログスイッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに電気的に接続された４つの出力端子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとを含んでいる。デコーダ１２は、入力端子１２ｘにＭＣＵ３０から選択信号が入力されると、当該選択信号に応じて、一の出力端子、例えば出力端子１２ａから通過信号を出力する。出力端子１２ａから通過信号が出力された場合には、アナログスイッチ１３ａにデコーダ１２からの通過信号が入力されるため、ＰＤ１１ａから出力された電流信号がＲＳＳＩ回路２０に入力される。
【００３０】
ＲＳＳＩ回路２０は、複数のＰＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち選択された１つのＰＤ１１が出力した電流信号を電圧信号に変換するとともに所定の増幅回路で増幅し、増幅信号として出力する受信信号強度検出回路である。ＲＳＳＩ回路２０は、電流電圧変換回路２１と、低利得増幅回路２２（第１の増幅回路）と、低利得増幅回路と比較して利得が大きい高利得増幅回路２３（第２の増幅回路）とを有している。以下、ＲＳＳＩ回路２０の説明においては図３も参照しながら説明する。図３は、ＲＳＳＩ回路２０の回路構成図である。
【００３１】
電流電圧変換回路２１は、集積光受信モジュール１０のＰＤ１１から出力された電流信号を電圧信号に変換するための抵抗Ｒ２を有している。抵抗Ｒ２は、集積光受信モジュール１０と１本の配線で接続されており、選択されたＰＤ１１の電流が抵抗Ｒ２に流れることで、電流信号が電圧信号に変換される。抵抗Ｒ２には、低利得増幅回路２２及び高利得増幅回路２３が並列に接続されており、電流電圧変換回路２１から出力された電圧信号は低利得増幅回路２２及び高利得増幅回路２３に入力される。
【００３２】
低利得増幅回路２２は、電流電圧変換回路２１に入力された電圧信号を例えば１倍の利得で増幅し、第１の増幅信号として出力する増幅回路である。一方、高利得増幅回路２３は、電流電圧変換回路２１に入力された電圧信号を例えば２０倍の利得で増幅し、第２の増幅信号として出力する増幅回路である。高利得増幅回路２３の出力段には、抵抗Ｒ５、及び抵抗Ｒ５と並列したコンデンサＣ１が設けられている。高利得の増幅回路では、信号の入力パワーが小さくＳ／Ｎ比が悪い場合には抵抗の電圧を増幅回路で増幅した際にノイズも一緒に増幅されることがあるところ、コンデンサＣ１により第２の増幅信号の出力帯域を狭める（絞る）ことによって、増幅信号に含まれ得るノイズを除去することができる（帯域制限によるノイズ除去）。高利得増幅回路２３は、コンデンサＣ１の容量値を変えることによって、通過させる信号の帯域を調整することが可能である。
【００３３】
ここで、高利得増幅回路２３から出力される第２の増幅信号の出力波形について図７を用いて説明する。図７は、時定数と出力波形の立上り及び立下りのエッジとの関係を示す図である。高利得増幅回路２３では、時定数Ｔは、Ｔ＝Ｃ１×Ｒ５で示されるところ、図７に示されるように、時定数Ｔの値が大きく（すなわちＣ１の値が大きく）なると、出力波形は立ち上がり、立ち下がりともに遅くなり、出力波形が長く裾を引いたような形状になる。信号遷移時を起点としてこのような裾を引いた部分が継続される時間、例えば第２の増幅信号の出力波形の立ち下がりにおいて電位、すなわち受信信号強度が所定の値以下になるまでに要する時間を応答時間と定義すると、当然に、コンデンサが設けられていない低利得増幅回路２２の応答時間は、高利得増幅回路２３の応答時間よりも短くなる。
【００３４】
ＭＣＵ３０は、集積光受信モジュール１０に対して一のＰＤ１１を選択する選択信号を入力するとともに、低利得増幅回路２２及び高利得増幅回路２３が出力した増幅信号に基づいて信号の受信信号強度を導出する。ＭＣＵ３０は、ＰＤ選択部３１と、ＡＤＣ（Analog-to-digital converter）３２，３３と、強度導出部３４とを有している。なお、ＭＣＵ３０と集積光受信モジュール１０とは、例えばＩ２Ｃ（I-squared-C）あるいはＳＰＩ（SerialPeripheral Interface）シリアル通信バスを介して接続されており、集積光受信モジュール１０に対するＰＤ１１の選択はシリアル通信によって指示される。
【００３５】
ＡＤＣ３２，３３は、ＲＳＳＩ回路２０から出力された増幅信号をアナログ／ディジタル（ＡＤ）変換する。ＡＤＣ３２は、独立した配線を介して低利得増幅回路２２と電気的に接続されており、ＡＤ変換後の第１の増幅信号（第１のディジタル信号）を出力する。また、ＡＤＣ３３は、独立した配線を介して高利得増幅回路２３と電気的に接続されており、ＡＤ変換後の第２の増幅信号（第２のディジタル信号）を出力する。以下では、ＡＤ変換後の第１のディジタル信号についても第１の増幅信号と記載し、変換後の第２のディジタル信号についても第２の増幅信号と記載する。
【００３６】
ＡＤＣ３２，３３は、それぞれ分解能が、例えば１０ビットである。光トランシーバにおいて各波長の信号の受信信号強度を測定するためには、ＡＤＣには１４ビット程度の分解能が求められるところ、本実施形態では、分解能が１０ビットのＡＤＣ３２，３３を組み合わせることによって、識別可能な信号の最小値と最大値の比率であるダイナミックレンジを広げ、１４ビットのＡＤＣを設けることなく、所望の範囲の受信信号強度測定を実現している。このことで、コスト低減に有利な構成となっている。
【００３７】
ＰＤ選択部３１は、集積光受信モジュール１０のデコーダ１２に対して、一のＰＤ１１を選択する選択信号を入力する。ＰＤ選択部３１は、選択信号として第１の選択信号と第２の選択信号とを用いる。第１の選択信号及び第２の選択信号はともに、ＰＤ１１の数だけ入力される。すなわち、本実施形態では、第１の選択信号及び第２の選択信号はともに４つずつ入力される。第１の選択信号は、各ＰＤ１１を選択する順番が予め定められた選択信号である。例えば、第１の選択信号の選択順序として、予め、ＰＤ１１ａ、ＰＤ１１ｂ、ＰＤ１１ｃ、ＰＤ１１ｄの順番が定められている場合には、ＰＤ選択部３１は、デコーダ１２に対して、常に、ＰＤ１１ａ、ＰＤ１１ｂ、ＰＤ１１ｃ、ＰＤ１１ｄの順番で第１の選択信号を入力する。
【００３８】
また、第２の選択信号は、第１の選択信号に対応してＡＤＣ３２が出力した第１の増幅信号に基づいて、各ＰＤ１１を選択する順番が定められた選択信号である。具体的には、第２の選択信号は、第１の選択信号に対応する第１の増幅信号の電位（受信信号強度）が小さい順に各ＰＤ１１を選択する選択信号である。例えば、第１の選択信号に対する第１の増幅信号の受信信号強度が、ＰＤ１１ｂ、ＰＤ１１ｄ、ＰＤ１１ａ、ＰＤ１１ｃの順に小さかった場合には、ＰＤ選択部３１は、ＰＤ１１ｂ、ＰＤ１１ｄ、ＰＤ１１ａ、ＰＤ１１ｃの順番で第２の選択信号を入力する。
【００３９】
強度導出部３４は、ＡＤＣ３２が出力した第１の増幅信号、及び、ＡＤＣ３３が出力した第２の増幅信号に基づいて受信信号強度を導出する。強度導出部３４は、ＰＤ選択部３１から入力されている選択信号が、第１の選択信号である場合と第２の選択信号である場合とで異なる処理を行う。
【００４０】
ここで、図４に示されるように、ＰＤ１１に入力される光信号の強度である入力強度（図４の横軸に示す）と、強度導出部３４が導出する受信信号強度とは対応関係にある。入力される光信号が比較的低入力である場合（入力強度が図４に示す低入力範囲３３ｘである場合）には、強度導出部３４によって、ＡＤＣ３３が出力した第２の増幅信号に基づいて受信信号強度が導出される。なお、低入力範囲３３ｘの受信信号強度は、高利得増幅回路２３による増幅後の受信信号強度であるため、強度導出部３４は、受信信号強度の１／２０を最終的な受信信号強度とする。また、入力される光信号が比較的高入力である場合（入力強度が図４に示す高入力範囲３２ｘである場合）には、強度導出部３４によって、ＡＤＣ３２が出力した第１の増幅信号に基づいて受信信号強度が導出される。
【００４１】
ＰＤ選択部３１から第１の選択信号が入力されている場合には、強度導出部３４は、ＡＤＣ３２が出力した第１の増幅信号を取得し、ＰＤ１１毎の第１の増幅信号の受信信号強度を導出する。導出したＰＤ１１毎の第１の増幅信号の受信信号強度はＰＤ選択部３１に入力され、第２の選択信号におけるＰＤ１１の選択順序の決定に用いられる。また、導出したＰＤ１１毎の第１の増幅信号の受信信号強度は強度導出部３４によって記憶装置（図示せず）に格納される。ここで、記憶装置に格納される情報は、導出した受信信号強度ではなく、その導出の基データである増幅信号の電位でもよい。
【００４２】
一方、ＰＤ選択部３１から第２の選択信号が入力されている場合には、強度導出部３４は、第１の選択信号入力時に記憶したＰＤ１１毎の第１の増幅信号の受信信号強度が所定値（例えば０．０５ｍＷ）より大きいか否かを判定する。そして、所定値より大きい場合には、強度導出部３４は、当該第１の増幅信号の受信信号強度を最終的な受信信号強度として導出する。また、所定値より大きくない場合には、強度導出部３４は、ＡＤＣ３３が出力した、当該ＰＤ１１に対応する第２の増幅信号を取得し、第２の増幅信号の受信信号強度を導出する。第２の増幅信号は２０倍に増幅された電圧信号であるため、強度導出部３４は、当該第２の増幅信号の受信信号強度の１／２０を、最終的な受信信号信号強度として導出する。強度導出部３４は、当該処理により、全てのＰＤ１１に対応する増幅信号の受信信号強度を導出する。
【００４３】
上記説明においては、強度導出部３４は、第１の選択信号入力時に記憶したＰＤ１１毎の第１の増幅信号の受信信号強度が０．０５ｍＷより大きいか否かにより、どちらのＡＤＣの出力値を利用するかを決めたが、以下のようにして出力値を利用するＡＤＣを決めてもよい。すなわち、強度導出部３４は、例えば第１の増幅信号の受信信号強度が０．０２５ｍＷ〜６．５５３５ｍＷの範囲内であればＡＤＣ３２の出力値を利用し、０ｍＷ〜０．１ｍＷの範囲内であればＡＤＣ３３の出力値を利用する、とし、利用する範囲として重複している０．０２５ｍＷ〜０．１ｍＷにおいてどちらのＡＤＣ出力値を利用するかについては、直前に出力値が利用されたＡＤＣに応じて決めてもよい。例えば、直前にＡＤＣ３２の出力値を利用していた場合には、受信信号強度が０．０２５ｍＷ以上であればＡＤＣ３２の出力値を利用し、０．０２５ｍＷ未満であればＡＤＣ３３の出力値を利用する。また、例えば、直前にＡＤＣ３３の出力値を利用していた場合には、受信信号強度が０．１ｍＷ以下であればＡＤＣ３３の出力値を利用し、０．１ｍＷより大きければＡＤＣ３２の出力値を利用する。このような判定を行うことで、いずれのＡＤＣの出力値を利用するかについてヒステリシスを持たせることができる。このようなヒステリシス特性は、例えば第１の増幅信号の受信信号強度が０．０５ｍＷ付近であった時に、測定誤差の影響によってＡＤＣ３２とＡＤＣ３３とを頻繁に切替えることを抑制し、測定の安定化および測定精度のの確保に好ましい。
【００４４】
ここで、ＭＣＵ３０による受信信号強度の導出例について図２及び図５を参照しながら説明する。図５は、低利得増幅回路２２及び高利得増幅回路２３の出力波形を示す図である。図２及び図５において、「Ｌａｎｅ０  ＲＳＳＩ」とはＰＤ１１ａを選択する選択信号が入力され、ＰＤ１１ａが出力した電流信号がＲＳＳＩ回路２０に入力される場合を示している。同様に、「Ｌａｎｅ１  ＲＳＳＩ」はＰＤ１１ｂが出力した電流信号がＲＳＳＩ回路２０に入力される場合を、「Ｌａｎｅ２  ＲＳＳＩ」はＰＤ１１ｃが出力した電流信号がＲＳＳＩ回路２０に入力される場合を、「Ｌａｎｅ３  ＲＳＳＩ」はＰＤ１１ｄが出力した電流信号がＲＳＳＩ回路２０に入力される場合を示している。
【００４５】
最初に、ＰＤ選択部３１によって、予め定められたＰＤ１１ａ、ＰＤ１１ｂ、ＰＤ１１ｃ、ＰＤ１１ｄの順番で第１の選択信号が入力される。この場合、強度導出部３４によって、第１の増幅信号が取得され、各ＰＤ１１に係る第１の増幅信号の受信信号強度が導出される。第１の増幅信号の受信信号強度が出力波形Ｗ１に示すようにＰＤ１１ｂが最も小さく、つづいて、ＰＤ１１ｄ、ＰＤ１１ａ、ＰＤ１１ｃの順番に大きくなっているとすると、ＰＤ選択部３１は、時間の経過とともにＰＤ１１ｂ、ＰＤ１１ｄ、ＰＤ１１ａ、ＰＤ１１ｃの順で選択されるよう第２の選択信号を入力する。そして、例えば第１の選択信号入力時に取得した各ＰＤ１１の第１の増幅信号の受信信号強度が全て所定値より低かった場合には、強度導出部３４によって、各ＰＤ１１に係る第２の増幅信号の受信信号強度が導出される。第２の増幅信号の出力波形Ｗ２は、時間の経過とともにＰＤ１１ｂ、ＰＤ１１ｄ、ＰＤ１１ａ、ＰＤ１１ｃの順で受信信号強度が小さいものから大きくものへと並ぶようになっている。
【００４６】
次に強度導出部３４による受信信号強度の導出処理について、図６を用いて説明する。図６は、受信信号強度の導出処理を説明するためのフローチャートである。いま、ＰＤ選択部３１において、第１の選択信号の選択順序として、ＰＤ１１ａ，ＰＤ１１ｂ，ＰＤ１１ｃ，ＰＤ１１ｄの順序が記憶されているとする。この場合、まず、ＰＤ選択部３１により、集積光受信モジュール１０のデコーダ１２に対してＰＤ１１ａを選択する第１の選択信号が入力される（ステップＳ１）。
【００４７】
第１の選択信号に応じて、ＰＤ１１ａが出力した電流信号が電流電圧変換回路２１に入力され、電流電圧変換回路２１から出力された電圧信号が低利得増幅回路２２及び高利得増幅回路２３に入力され、低利得増幅回路２２から出力された第１の増幅信号がＭＣＵ３０のＡＤＣ３２に入力される。そして、ＡＤＣ３２によりＡＤ変換された後に出力された第１の増幅信号が、強度導出部３４に取得される（ステップＳ２）。そして、強度導出部３４により、ＰＤ１１ａが出力した電流信号に基づく第１の増幅信号の受信信号強度が導出される（ステップＳ３）。
【００４８】
このようなＳ１〜Ｓ３の処理が、ＰＤ１１ｂ，ＰＤ１１ｃ，ＰＤ１１ｄに対しても行われる（ステップＳ４）。これにより、ＰＤ１１ｂ，ＰＤ１１ｃ，ＰＤ１１ｄが出力した電流信号に基づく第１の増幅信号の受信信号強度が導出される。強度導出部３４は、各ＰＤ１１に関する第１の増幅信号の受信信号強度をＰＤ選択部３１に入力するとともに、記憶装置に格納しておく。
【００４９】
つづいて、ＰＤ選択部３１により、第２の選択信号の入力順序が決定される（ステップＳ５）。具体的には、第１の選択信号に対応する第１の増幅信号の受信信号強度に基づいて、当該受信信号強度が小さい順にＰＤ１１が選択されるように、第２の選択信号の入力順序が決定される。なお、全ての信号の強度が小さく、受信信号強度の大小を判定できない場合には、第２の選択信号の入力順序を任意の順序としてもよい。この場合には、第２の選択信号に応じた第２の増幅信号の出力波形のうち、埋もれている信号があれば、その情報に基づいて、再度、第２の選択信号の入力順序を決定してもよい。
【００５０】
そして、ＰＤ選択部３１により、入力順序が１番目のＰＤ１１を選択する第２の選択信号が入力される（ステップＳ６）。第２の選択信号に応じて、当該ＰＤ１１が出力した電流信号が電流電圧変換回路２１に入力され、電流電圧変換回路２１から出力された電圧信号が低利得増幅回路２２及び高利得増幅回路２３に入力され、高利得増幅回路２３から出力された第２の増幅信号がＭＣＵ３０のＡＤＣ３３に入力される。
【００５１】
ここで、強度導出部３４により、第１の選択信号入力時に記憶した当該ＰＤ１１の第１の増幅信号の受信信号強度が所定値（ここでは０．０５ｍＷ）より大きいか否かが判定される（ステップＳ７）。なお、予め、受信信号強度が所定値よりも小さいものだけを、順序決定の対象としてもよい。この場合には、Ｓ７の処理は不要となる。所定値より大きくない場合には、強度導出部３４により、第２の選択信号に対する第２の増幅信号がＡＤＣ３３より取得され（ステップＳ８）、第２の増幅信号の受信信号強度が導出される（ステップＳ９）。第２の増幅信号は２０倍に増幅された電圧信号であるため、当該第２の増幅信号の受信信号強度を１／２０された値が、最終的な受信信号信号強度として導出される（ステップＳ１０）。一方、Ｓ７において、第１の選択信号入力時の第１の増幅信号の受信信号強度が所定値より大きいと判断された場合には、強度導出部３４により、当該第１の増幅信号の受信信号強度が最終的な受信信号強度として導出される（ステップＳ１０）。
【００５２】
このようなＳ６〜Ｓ１０の処理が、入力順序が２番目〜４番目のＰＤ１１に対しても行われる（Ｓ１１）。なお、Ｓ８及びＳ９の処理についてはＳ７の判断において、第１の増幅信号の受信信号強度が所定値より大きいと判断された場合には行われない。以上のＳ１〜Ｓ１１の処理が４度行われると、受信信号強度の導出処理が完了する。なお、第1の増幅信号の受信信号強度が所定値より大きいか否かよって第２の増幅信号を取得する場合であっても取得しない場合であっても、それらに関係なく、第２の選択信号によって第２の増幅信号の電圧波形は、図５の下側に示すように、山（電位）の大きさが小さいものから順番に並ぶようになっている。従って、電圧波形にて小さい山が大きい山のすそによって隠れてしまうという状態を常に回避することができる。従って、その効果は前述の所定値の決め方に依存せずに得ることができる。また、各増幅信号とそれぞれから送出される受信信号強度とは互いに単調増加関数の関係にあるため、第２選択信号を生成するために第1の増幅信号を記憶装置（図示せず）に格納しておいてもよい。
【００５３】
次に、本実施形態に係る光受信部５０の作用効果について説明する。
【００５４】
この光受信部５０では、各ＰＤ１１それぞれが出力した電流信号に基づいて第１の増幅信号の受信信号強度が取得される。そして、第１の増幅信号の受信信号強度が小さい順に各ＰＤ１１を選択する第２の選択信号に基づいて、第１の増幅信号よりも高利得である第２の増幅信号の受信信号強度が取得されている。
【００５５】
ＰＤ１１が出力した電流信号の受信信号強度を取得する際、信号の強度が弱い場合には、高利得増幅回路により信号を増幅し受信信号強度を取得することが行われている。このような高利得増幅回路においては、信号増幅時のノイズを除去するために測定する信号の帯域を絞る必要があり、帯域を絞った場合には、増幅信号の出力波形の立上り及び立下りのエッジが鈍る場合がある（図７参照）。そのため、例えば、先に出力された受信信号の受信信号強度が大きく、後に出力された受信信号の受信信号強度が小さいと、後に測定された受信信号の出力波形が、先に出力された受信信号の出力波形のすそに埋もれてしまうことがある。
【００５６】
先に出力された受信信号の受信信号強度が強く、後に出力された受信信号の受信信号強度が弱い場合であっても、図８（ａ）に示すように、信号通過帯域が十分に広い増幅回路において増幅された際には、出力波形が鈍らないため、先に測定される出力波形Ｗ１０及び後に測定される出力波形Ｗ２０の双方が問題なく観測できる。しかしながら、図８（ｂ）に示すように、信号通過帯域が制限された回路において増幅された際には、受信信号の切り替え時間ｈを低利得増幅回路における増幅時と同様とすると、先に測定される出力波形Ｗ１０ａのエッジが鈍ることによって、後に測定される出力波形Ｗ２０ａが埋もれてしまう場合がある（図８のＺを拡大した図である図９参照）。そのため、従来は、信号帯域が制限された増幅回路を利用して受信信号を測定する場合においては、鈍った出力波形により後の受信信号の出力波形が埋もれてしまわない程度に、受信信号の切り替え時間を長くする必要があった。
【００５７】
この点、光受信部５０では、先に取得した各波長毎の第１の増幅信号の受信信号強度に基づいて、受信信号強度が小さい順に第２の選択信号が入力され、第２の増幅信号が取得されるため、後に出力される受信信号の出力波形が先に出力された受信信号の出力波形に埋もれるということが起らない。そのため、出力波形の鈍りを考慮して受信信号の切り替え時間を長くすることなく、受信信号強度を測定することができる。これにより、本発明によれば、受信信号強度の測定において、測定精度を確保しながら測定時間を短くすることができる。
【００５８】
また、ＭＣＵ３０の強度導出部３４は、第１の選択信号に対する第１の増幅信号の受信信号強度が所定値よりも小さい場合に、第２の増幅信号の受信信号強度を取得する。このように、高利得で増幅された第２の増幅信号の取得が必要なものに限って第２の増幅信号を取得することで、測定時間のさらなる短縮を実現することができる。例えば、４つの受信信号すべてについて第1の増幅信号が所定値よりも大きい場合には、第２の増幅信号の取得は完全に省くことができる。
【００５９】
また、ＲＳＳＩ回路２０が、増幅回路として、第１の増幅信号を出力する低利得増幅回路２２と、第２の増幅信号を出力する高利得増幅回路２３とを有することで、利得の異なる増幅信号を確実に出力することができる。
【００６０】
また、低利得増幅回路２２の応答時間例えば出力信号の時定数は、高利得増幅回路２３の応答時間例えば出力信号の時定数よりも短い。増幅回路の応答時間は、出力帯域を狭めることによって出力波形の立上り及び立下りに鈍りが生じる高利得の増幅回路方が低利得の増幅回路より長くなる。従って、低利得増幅回路２２の応答時間を高利得増幅回路２３の応答時間よりも短くし、各増幅回路の利得を確実に異なるものとすることで、受信信号強度のより広い範囲（ダイナミックレンジ）について、受信信号強度を確実に測定することができる。
【００６１】
また、高利得増幅回路２３にはコンデンサＣ１が設けられており、当該コンデンサＣ１の容量値を変えることによって信号通過帯域を調整することで、高利得増幅回路２３におけるノイズ除去を確実に行うとともに、信号通過帯域の調整を容易に行うことができる。
【００６２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、低利得増幅回路と高利得増幅回路とは並列に接続されている、として説明したが、並列又は直列に接続されているものであってもよい。ただし、直列に接続される場合でも、各々の増幅回路の出力が演算処理回路に入力されるように配線する。並列、直列を光受信部毎の特性に応じて選択することで、様々な構成において測定精度を確保しながら測定時間を短くすることができる。なお、低利得増幅回路と高利得増幅とが直列に接続されている場合には増幅回路の前段から見た負荷容量を低減することができる。
【００６３】
また、増幅回路は低利得増幅回路及び高利得増幅回路の２回路により構成されるとして説明したが、例えば、低利得増幅回路、中利得増幅回路、高利得増幅回路の３回路により構成されることとしてもよい。また、４回路以上によって増幅回路を構成してもよい。増幅回路の数や各々の増幅回路の電圧利得を増やすことにより測定可能な受信信号強度の最小値と最大値の比率であるダイナミックレンジを広げることができる。
【００６４】
また、ＰＤは４個であるとして説明したが、複数であれば３個以下であってもよいし、５個以上であってもよい。また、複数のＰＤには必ずしも互いに異なる波長の光信号が入力されなくてもよく、同じ波長の光信号が入力されてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１…光トランシーバ、１０…集積光受信モジュール、２０…ＲＳＳＩ回路、２１…電流電圧変換回路、２２…低利得増幅回路、２３…高利得増幅回路、３０…ＭＣＵ、３１…ＰＤ選択部、３２，３３…ＡＤＣ、３４…強度導出部、５０…光受信部。
【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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