(57)【要約】【課題】ＶＯＡ及びフォトディテクタを有する光受信装置において、ＶＯＡの駆動電流と主信号用のフォトディテクタを流れる光電流とに基づいてＶＯＡに入力する光レベルを検出することが可能な光レベル検出回路を提供すること。【解決手段】光受信装置において、ＶＯＡ１０１は、駆動回路１０４と電気的に接続され、フォトディテクタ１０２は、バイアス印加回路１０５と電気的に接続されている。ＶＯＡ１０１とフォトディテクタ１０２とに電流検出回路１０６、１０７が接続され、電流検出回路１０６、１０７は、演算回路１０８と接続されている。電流検出回路１０６、１０７の出力は、ＡＤコンバータ１０９ａ、１０９ｂでアナログ信号からディジタル信号に変換され、ディジタル演算を行うマイクロプロセッサ１１０に入力される。マイクロプロセッサ１１０は、ＶＯＡ１０１の駆動電流値及びフォトディテクタ１０２の光電流値から光入力レベル値の算出を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光信号のレベルを調整可能な可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力される光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記入力する光信号のレベルを検出することが可能な光入力レベル検出手段と、
を備えた光受信装置において、
前記光入力レベル検出手段が、前記可変光減衰手段の減衰量と、前記光電変換手段に入力される光レベルから、前記入力光信号のレベルを検出する機能を有することを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
前記光入力レベル検出手段が、
前記可変光減衰手段の駆動電流値もしくは駆動電圧値をモニタする第１のモニタ手段と、
前記光電変換手段のバイアス電流値、光電流値もしくはそれらに対応する電圧値をモニタする第２のモニタ手段と、
前記第１のモニタ手段の出力と、前記第２のモニタ手段の出力と、を用いて少なくとも光入力レベル値を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。
【請求項３】
前記第１のモニタ手段が前記可変光減衰器の減衰量を対数（ｄＢ）表示した値に比例するもしくは比例するとみなせる値を出力し、前記第２のモニタ手段が前記光電変換手段に入射される光レベルを対数（ｄＢｍ）表示した値に比例するもしくは比例するとみなせる値を出力することを特徴とする請求項２に記載の光受信装置。
【請求項４】
前記第１のモニタ手段と第２のモニタ手段の少なくとも一方がログアンプを備えたことを特徴とする請求項３に記載の光受信装置。
【請求項５】
前記演算手段が、加算手段もしくは減算手段を備えたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の光受信装置。
【請求項６】
前記演算手段が、レベル比較手段を備えたことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の光受信装置。
【請求項７】
前記演算手段が、
前記第１のモニタ手段の出力と前記第２のモニタ手段の出力とをそれぞれアナログ信号からディジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、
前記ＡＤ変換手段から出力されるディジタル信号を入力してディジタル演算を行うディジタル演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の光受信装置。
【請求項８】
前記演算手段が、前記第１のモニタ手段の出力と前記第２のモニタ手段の出力の少なくとも一方の値を補正するための補正テーブルもしくは補正関数機能を備え、
前記ディジタル演算手段が、前記第１のモニタ手段の出力と前記第２のモニタ手段の出力の少なくとも一方の値を、前記補正テーブルもしくは前記補正関数によって補正することを特徴とする請求項７に記載の光受信装置。
【請求項９】
前記演算手段が、
前記ディジタル演算手段の出力をディジタル信号からアナログ信号に変換するＤＡ変換手段と、
前記ＤＡ変換手段の出力で与えられた基準電圧レベルと前記第２のモニタ手段の出力との電圧レベルの比較を行う電圧レベル比較手段と、
を備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載の光受信装置。
【請求項１０】
温度検出手段を備え、前記温度検出手段によって検出された温度の値に応じて、前記光入力レベル検出手段で検出される光入力レベルを補正することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光受信装置。
【請求項１１】
光波長設定手段を備え、前記光波長設定手段によって設定された波長の値に応じて、前記光入力レベル検出手段で検出される光入力レベルを補正することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光受信装置。
【請求項１２】
光波長検出手段を備え、前記光波長検出手段によって検出された波長の値に応じて、前記光入力レベル検出手段で検出される光入力レベルを補正することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力光レベル検出回路有する光受信装置に関し、より詳細には、可変光減衰器の減衰量と受光素子の光電流値を用いた光入力レベル検出回路を有する光受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光受信装置は一般に、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）やＰＩＮ−ＰＤ（Ｐ−Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−Ｎ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）などの受光素子、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）、クロックデータ再生（ＣＤＲ）回路などによって構成される。また、光入力レベルのダイナミックレンジを拡大するなどの目的で、入力段に可変光減衰器（ＶＯＡ）を搭載するものもある。光受信装置は一般に、光入力が遮断されたことなどを検出して警報を挙げるなどの機能を実現するために、光入力レベルを検出する必要がある。光入力レベル検出方法は、入力光の一部を分岐して主信号用フォトディテクタとは別のモニタ用フォトディテクタで検出する方法や、主信号検出用フォトディテクタの光電流により検出する方法などが使われている。（非特許文献１）
【０００３】
【非特許文献１】高木、堀尾、原田、梅澤：“多重・分離機能集積化１０Ｇｂ／ｓ光トランシーバ”、沖テクニカルレビュー、第１９０号  Ｖｏｌ．６９  Ｎｏ．２、２００２年４月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、入力光の一部を分岐して主信号用フォトディテクタとは別のモニタ用フォトディテクタで検出する方法は、光レベル検出だけのために光分岐回路とフォトディテクタがさらに必要であり、受信機の複雑化・大型化・高コスト化及び主信号のレベル低下による性能劣化を招くという課題があった。また、主信号検出用フォトディテクタの光電流により検出する方法は、ＶＯＡ機能を搭載した光受信装置ではフォトディテクタで検出される光電流が光入力レベルのみで決まらず、ＶＯＡの光減衰量にも大きく依存するため、光入力レベル検出には事実上適用できないという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＶＯＡ及びフォトディテクタを有する光受信装置において、ＶＯＡの駆動状態と主信号用のフォトディテクタに流れる光電流とに基づいて光受信装置に入力する光レベルを検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、光受信装置において、入力光信号のレベルを調整可能な可変光減衰手段と、前記可変光減衰手段から出力される光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、前記入力する光信号のレベルを検出することが可能な光入力レベル検出手段と、を備えた光受信装置において、前記光入力レベル検出手段が、前記可変光減衰手段の減衰量と、前記光電変換手段に入力される光レベルから、前記入力光信号のレベルを検出する機能を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光受信装置において、前記光入力レベル検出手段が、前記可変光減衰手段の駆動電流値もしくは駆動電圧値をモニタする第１のモニタ手段と、前記光電変換手段のバイアス電流値、光電流値もしくはそれらに対応する電圧値をモニタする第２のモニタ手段と、前記第１のモニタ手段の出力と、前記第２のモニタ手段の出力と、を用いて少なくとも光入力レベル値を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光受信装置において、前記第１のモニタ手段が前記可変光減衰器の減衰量を対数（ｄＢ）表示した値に比例するもしくは比例するとみなせる値を出力し、前記第２のモニタ手段が前記光電変換手段に入射される光レベルを対数（ｄＢｍ）表示した値に比例するもしくは比例するとみなせる値を出力すること、を特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光受信装置において、前記第１のモニタ手段と第２のモニタ手段の少なくとも一方がログアンプを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載の光受信装置において、前記演算手段が、加算手段もしくは減算手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項２乃至５のいずれかに記載の光受信装置において、前記演算手段が、レベル比較手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項２乃至６のいずれかに記載の光受信装置において、前記演算手段が、前記第１のモニタ手段の出力と前記第２のモニタ手段の出力とをそれぞれアナログ信号からディジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、前記ＡＤ変換手段から出力されるディジタル信号を入力してディジタル演算を行うディジタル演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光受信装置において、前記演算手段が、前記第１のモニタ手段の出力と前記第２のモニタ手段の出力の少なくとも一方の値を補正するための補正テーブルもしくは補正関数機能を備え、前記ディジタル演算手段が、前記第１のモニタ手段の出力と前記第２のモニタ手段の出力の少なくとも一方の値を、前記補正テーブルもしくは前記補正関数によって補正することを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の光受信装置において、前記演算手段が、前記ディジタル演算手段の出力をディジタル信号からアナログ信号に変換するＤＡ変換手段と、前記ＤＡ変換手段の出力で与えられた基準電圧レベルと前記第２のモニタ手段の出力との電圧レベルの比較を行う電圧レベル比較手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の光受信装置において、温度検出手段を備え、前記温度検出手段によって検出された温度の値に応じて、前記光入力レベル検出手段で検出される光入力レベルを補正することを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の光受信装置において、光波長設定手段を備え、前記光波長設定手段によって設定された波長の値に応じて、前記光入力レベル検出手段で検出される光入力レベルを補正することを特徴とする。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の光受信装置において、光波長検出手段を備え、前記光波長検出手段によって検出された波長の値に応じて、前記光入力レベル検出手段で検出される光入力レベルを補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＶＯＡ及びフォトディテクタを有する光受信装置において、ＶＯＡの駆動状態と主信号用のフォトディテクタに流れる光電流とに基づいて光受信装置に入力する光レベルを検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１（ａ）に従来の光受信装置における光レベル検出方法を示し、図１（ｂ）に本発明の実施形態に係る光受信装置における光レベル検出方法を示す。ＶＯＡ１０１とフォトディテクタ１０２が光学的に接続され、フォトディテクタ１０２とＣＤＲ１０３が電気的に接続されている。ＶＯＡ１０１は、駆動回路１０４と電気的に接続され、駆動回路１０４により入力光信号の減衰量を制御されている。フォトディテクタ１０２は、バイアス印加回路１０５と電気的に接続され、バイアス印加回路１０５から逆バイアス電圧を印加されている。
【００２１】
従来の光受信装置は、ＶＯＡ１０１の手前で入力光信号を分岐し、その分岐光の光レベルをモニタする構成をとる（図１（ａ））。一方、本発明は、光レベル検出回路１００が、ＶＯＡ１０１の駆動電流（又は駆動電圧）とフォトディテクタ１０２に流れるＡＰＤ電流をモニタできるように接続されており（図１（ｂ））、ＶＯＡ１０１を制御する駆動電流又は駆動電圧とフォトディテクタ１０２を流れるバイアス電流とから光レベルを検出する構成をとる。すなわち、本発明では、入力光信号の分岐光を用いずに光レベルの測定を行うことができる。
【００２２】
図２に、本発明の実施形態に係る光レベル検出回路の構成例を示す。ＶＯＡ１０１とフォトディテクタ１０２が光学的に接続され、フォトディテクタ１０２とＣＤＲ１０３が電気的に接続されている。ＶＯＡ１０１は、駆動回路１０４と電気的に接続され、駆動回路１０４により入力光信号の減衰量を制御されている。フォトディテクタ１０２は、バイアス印加回路１０５と電気的に接続され、バイアス印加回路１０５から逆バイアス電圧を印加されている。
【００２３】
ＶＯＡ１０１と駆動回路１０４との間に電流検出回路１０６が挿入され、フォトディテクタ１０２とバイアス印加回路１０５との間に電流検出回路１０７が挿入され、電流検出回路１０６、１０７は、演算回路１０８と接続されている。尚、電流検出回路１０６、１０７は電圧検出回路としてもよく、その場合には電流検出回路１０６、１０７が検出した電流値を電圧値と読み替えるものとする。
【００２４】
電流検出回路１０６、１０７の出力は、ＡＤコンバータ１０９ａ、１０９ｂでアナログ信号からディジタル信号に変換され、ディジタル演算を行うマイクロプロセッサ１１０に入力される。マイクロプロセッサ１１０では、電流検出回路１０６、１０７の出力からＶＯＡ１０１の減衰量及びフォトディテクタ１０２に入射される光レベルを対数表示した値として扱う。
【００２５】
マイクロプロセッサ１１０は、記憶装置１１１に格納された補正テーブル又は補正関数に基づいて、ＶＯＡ１０１の駆動電流値及びフォトディテクタ１０２の光電流値の少なくともいずれか一方に対して演算を行うことによって対数表示した値に変換する。そして、マイクロプロセッサ１１０は、単位をそろえられた駆動電流値及び光電流値から光入力レベル値を算出する。尚、補正テーブル又は補正関数によって、個体差によるばらつきの補正を行うこともできる。
【００２６】
また、本実施形態では、コンパレータ１１３が電流検出器１０７とＡＤコンバータ１０９ｂを介さずに接続され、マイクロプロセッサ１１０とＤＡコンバータ１１２を介して接続されている。コンパレータ１１３は、電流検出器１０７からの電流値信号とマイクロプロセッサ１１０が電流検出器１０６の電流値に基づいて生成した基準レベル信号とを比較し、入力光信号の強度が所定の基準を満たすか否かを速やかに判定する。光入力断による警報発出や、入力回復による警報解除など判定に速度が求められる場合には、アナログ回路を併用する構成の方が望ましい。
【００２７】
また、このような入力光信号レベルの判定はマイクロプロセッサ１１０においても可能である。マイクロプロセッサに入力光レベルの判定機能をもたせた、本発明の実施形態に係る光レベル検出回路の構成例を図５に示す。本実施形態ではＤＡコンバータを用いず、マイクロプロセッサからのディジタル出力で、光入力レベルモニタ、警報発出、警報解除などの機能を実現する。
【００２８】
また、電流検出回路１０６によって検出されるＶＯＡ１０１の減衰量と、電流検出回路１０７によって検出されるフォトディテクタ１０２への入力レベルのうち少なくとも一方が線形表示された値である場合、線形表示された値を出力する電流検出回路１０６と電流検出回路１０７の少なくとも一方の出力にログアンプを接続することによって、ＡＤ変換を行う前に対数表示の値に変換することができる。本実施形態の一構成例を図６に示す。フォトディテクタ１０２の光電流値は一般に入力光レベルに対して線形な値となるため、電流検出回路１０７の出力にログアンプ１１６を挿入することは有効である。電流検出回路１０６によって検出されるＶＯＡ１０１の減衰量は対数表示の値であると仮定しているため、電流検出回路１０６の出力にはログアンプ１１６を挿入していない。本実施形態では、ディジタル演算回路での対数変換は不要となり、ディジタル演算回路の負荷を低減することができる。
【００２９】
図３に、本発明の実施形態に係る光受信装置が温度検出器を備えた構成を示す。演算回路１０８に温度検出器１１４をさらに備えれば、予め調べておいた光受信装置の温度特性に基づいて、検出された温度に応じた光入力レベル値の補正を行うことができ、光入力レベル値の検出精度を高めることができる。
【００３０】
また、温度検出器１１４に加えて波長設定手段１１７を備えれば、入力光信号の波長が分かっていれば、波長の値に応じて光入力レベル値の補正を行うことによって、光入力レベル値の検出精度をさらに高めることができる。本実施形態の構成例を図７に示す。温度検出手段を用いず、波長設定手段だけを用いてもよい。
【００３１】
図４に、本発明の実施形態に係る光受信装置が波長検出器１１５を備えた構成を示す。波長設定手段を備えた波長検出器１１５を備えれば、入力光信号の波長が予め分からなくても、検出された波長の値に応じて補正を行うことができる。本実施形態は、図７に示す実施形態のように温度検出手段を備えてもよい。
【００３２】
また、別の構成例を図８に示す。これまでの本実施形態では、演算回路１０８において光入力レベル値を算出する回路としてディジタル回路を用いたが、これを加算回路又は減算回路などを含むアナログ回路１１８で組んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）は従来の光受信装置の構成を示す図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る受信装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光受信装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光受信装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光受信装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光受信装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る光受信装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光受信装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る光受信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  光入力レベル検出手段
１０１  ＶＯＡ
１０２  フォトディテクタ
１０３  ＣＤＲ
１０４  駆動回路
１０５  バイアス電圧印加回路
１０６、１０７  電流検出回路
１０８  演算手段
１０９ａ、１０９ｂ  ＡＤコンバータ
１１０  マイクロプロセッサ
１１１  記憶装置
１１２  ＤＡコンバータ
１１３  コンパレータ
１１４  温度検出器
１１５  波長検出器
１１６  ログアンプ
１１７  波長設定手段
１１８  加算器又は減算回路などを含むアナログ回路
【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６】
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【図７】
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【図８】
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