(57)【要約】【課題】伝送すべきデータ信号を簡易にＡＣ化でき、かつ伝送レイテンシを小さくできる光送信回路を提供する。【解決手段】光送信回路１は、入力した電気信号のデータ信号Ｓ１００の反転信号Ｓ１０２を出力する信号反転部（インバータ）１０と、データ信号Ｓ１００と反転信号Ｓ１０２のうち１つを選択して出力する信号選択部（セレクタ）１１と、セレクタ１１の出力信号Ｓ１０３により直接駆動され光信号のデータ信号Ｓ２００を出力する発光素子２０と、電気信号のクロック信号Ｓ１０１により直接駆動され光信号のクロック信号Ｓ２０１を出力する発光素子２１とを備える。光受信回路３は、光伝送路２を介して光信号のデータ信号Ｓ２００を受信して電気信号に変換しラッチ回路６０によりデータ信号を復元する。【選択図】      図１
2004240601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力したデータ信号の反転信号を出力する信号反転部と、前記データ信号と前記反転信号のうち１つを選択して出力する信号選択部と、前記信号選択部の出力信号を光信号に変換する発光素子とを含むことを特徴とする光送信回路。
【請求項２】
前記信号選択部がクロック信号に基づいて前記データ信号または前記反転信号の選択を行うことを特徴とする請求項１に記載の光送信回路。
【請求項３】
前記信号選択部が前記データ信号と前記反転信号を交互に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の光送信回路。
【請求項４】
前記信号反転部がクロック信号に同期して前記データ信号の反転信号を出力するフリップフロップにより構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光送信回路。
【請求項５】
入力したデータ信号とその反転信号をクロック信号に基づいて交互に選択し順次光信号に変換して伝送し、受信した前記光信号を電気信号に変換して前記データ信号を復元することを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光送信回路に係り、特にＣＰＵメモリバスのような高速かつ低レイテンシを要求される伝送路に用いられる光送信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体技術の進歩によるＣＰＵの動作周波数の向上に伴い、ＣＰＵメモリ間の信号伝送における伝送周波数も向上している。この結果ＣＰＵメモリバスにおいては、（１）信号ファンアウトを増やすことができないためメモリの増設が困難である、（２）電磁ノイズ（ＥＭＩ）による誤動作が生じやすい、といった問題が顕著になっている。そこで、このようなＣＰＵメモリバスを光信号により実現する方法が提案されている。例えば特許文献１には、上位ＣＰＵと外部記憶制御装置間を光ファイバケーブルにより接続する場合のデータ転送制御方式が開示されている。また特許文献２には、プロセッサを有する演算モジュールと複数のメモリモジュールの相互間のデータ伝送を光信号で行うバスモジュールが開示されている。さらに特許文献３には、メインマイクロプロセッサ、メモリおよび演算ユニット等をバス接続した情報処理システムが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１２４２５８号公報
【特許文献２】
特開平１１−３９０６９号公報
【特許文献３】
ＷＯ９９／３０２５０号公報
【０００４】
ところで、特に近年は発光技術として、数ｍＡといった低閾値での変調を可能とする面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が実用化されている。これに対して端面発光レーザにおいては数十ｍＡの駆動電流が必要であり、これを出力する専用の駆動回路が必要であった。しかしＶＣＳＥＬを用いることによって、ＴＴＬ信号を出力するＩＣにより直接発光素子を駆動する方法が可能となった。
【０００５】
図３は、発光素子としてＶＣＳＥＬを用いた場合の光伝送システムの一例を示す図である。本例では、図示のように、光送信回路１が光伝送路２を介して光受信回路３に接続されている。光送信回路１は、電気信号のデータ信号Ｓ１００により直接駆動され光信号のデータ信号Ｓ２００を出力する発光素子２０と、電気信号のクロック信号Ｓ１００により直接駆動され光信号のクロック信号Ｓ２０１を出力する発光素子２１とを備える。また、光受信回路３は、光信号のデータ信号Ｓ２００を受信して電気信号のデータ信号Ｓ４００に変換する受光素子４０と、電気信号のデータ信号Ｓ４００を増幅してデータ信号Ｓ５００を出力する増幅回路５０と、光信号のクロック信号Ｓ２０１を受信して電気信号のクロック信号Ｓ４０１に変換する受光素子４１と、電気信号のクロック信号Ｓ４０１を増幅してクロック信号Ｓ５０１を出力する増幅回路５１とを備える。
【０００６】
図４は、図３における各部の信号波形図である。図示のように、クロック信号Ｓ１０１，Ｓ２０１，Ｓ４０１，Ｓ５０１に対応して、データＤ１，Ｄ２，Ｄ３・・・を有するデータ信号Ｓ１００，Ｓ２００，Ｓ４００，Ｓ５００が伝送される。これらのデータ信号は信号自体の特性および光伝送路における影響等により、受信側での信号の帯域はＤＣから高周波までの広帯域に渡る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このため、この種のシステムでは、受信側に広帯域の増幅回路が必要となる。特にＤＣ信号を増幅する際、信号レベルのＬ（低）とＨ（高）を識別する絶対閾値レベル信号を増幅回路に持たせる必要があり、装置の電圧・温度変化、伝送路上の信号減衰、回路製造バラツキといった変動要因に対してＬ／Ｈ識別を安定化することが困難であった。
この問題を解決するため、通常の光伝送においては８Ｂ１０Ｂ符号等の伝送符号化を伴うシリアル伝送により伝送信号をＡＣ化し、一定時間内に必ずＬとＨの信号を含む条件下でＬ／Ｈ識別を行っていた。しかし一般にＣＰＵメモリ間の伝送においては伝送レイテンシの要求仕様が厳しく、８Ｂ１０Ｂ符号回路を設けることができないという問題があった。
【０００８】
従って本発明の目的は、伝送すべきデータ信号を簡易にＡＣ化でき、かつ伝送レイテンシを小さくできる光送信回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、入力したデータ信号の反転信号を出力する信号反転部と、前記データ信号と前記反転信号のうち１つを選択して出力する信号選択部と、前記信号選択部の出力信号を光信号に変換する発光素子とを含む光送信回路により、達成される。ここで、前記信号選択部はクロック信号に基づいて前記データ信号または前記反転信号の選択を行うことができ、また前記データ信号と前記反転信号を交互に出力することができる。また、前記信号反転部はクロック信号に同期して前記データ信号の反転信号を出力するフリップフロップにより構成することができる。
【００１０】
また、本発明に係る光伝送システムは、入力したデータ信号とその反転信号をクロック信号に基づいて交互に選択し順次光信号に変換して伝送し、受信した前記光信号を電気信号に変換して前記データ信号を復元するものである。
このように構成することにより、伝送すべきデータ信号を簡易にＡＣ化することができ、かつ伝送レイテンシを小さくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示す図である。図示のように、本発明に係る光送信回路１は光伝送路２を介して光受信回路３に接続される。このような光伝送システムにおける光伝送路２としては、光ファイバ、光導波路、光シートバスなど種々のものを用いることができる。
【００１２】
光送信回路１は、入力した電気信号のデータ信号Ｓ１００の反転信号Ｓ１０２を出力する信号反転部としてのインバータ１０と、データ信号Ｓ１００と反転信号Ｓ１０２のうち１つを選択して出力する信号選択部としてのセレクタ１１と、セレクタ１１の出力信号Ｓ１０３により直接駆動され光信号のデータ信号Ｓ２００を出力する発光素子２０と、電気信号のクロック信号Ｓ１０１により直接駆動され光信号のクロック信号Ｓ２０１を出力する発光素子２１とを備える。ここで、発光素子２０，２１としては、例えば面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のように、閾値電流が数ｍＡであり通常のＴＴＬのＩＣで駆動できる素子を用いることができる。セレクタ１１は、クロック信号Ｓ１０１に基づいて、データ信号Ｓ１００と反転信号Ｓ１０２のうち１つを選択する。
【００１３】
光受信回路３は、光信号のデータ信号Ｓ２００を受信して電気信号のデータ信号Ｓ４００に変換する受光素子４０と、このデータ信号Ｓ４００を増幅してデータ信号Ｓ５００を出力する増幅回路５０と、データ信号Ｓ５００をラッチするラッチ回路６０と、光信号のクロック信号Ｓ２０１を受信して電気信号のクロック信号Ｓ４０１に変換する受光素子４１と、このクロック信号Ｓ４０１を増幅してクロック信号Ｓ５０１を出力する増幅回路５１と、クロック信号Ｓ５０１に基づいてラッチ回路６０に所定のタイミング信号を付与するための位相調整回路６１とを備える。位相調整回路６１は例えば遅延素子で構成することができる。
【００１４】
図５は、図１における各部の信号波形図である。本図を用いて図１のシステムの動作を説明する。まず、光送信回路１において、インバータ１０は、図示のようなデータ信号Ｓ１００（Ｄ１，Ｄ２・・・）を入力し、その反転信号Ｓ１０２（Ｄ１，Ｄ２・・・）を出力する。次に、セレクタ１１は、クロック信号Ｓ１０１に基づいて、データ信号Ｓ１００と反転信号Ｓ１０２のうち１つを選択する。本例ではデータ信号と反転信号が交互に選択されて出力される。セレクタ１１の出力信号Ｓ１０３は、データ信号Ｓ１００とその反転信号Ｓ１０２を、クロック信号Ｓ１０１の半位相毎に切り替えて得られる信号（Ｄ１，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ２，・・・）であるため、クロック信号Ｓ１０１の一周期内に必ずＬとＨの両値をとるＡＣ信号となる。発光素子２０は、このセレクタ１１の出力信号Ｓ１０３により直接駆動され、光信号のデータ信号Ｓ２００を出力する。もう一つの発光素子２１は、電気信号のクロック信号Ｓ１０１により直接駆動され、光信号のクロック信号Ｓ２０１を出力する。なお本例では、クロック信号の一周期内での反転回数は１回であるが、この反転回数を複数とすることもできる。
【００１５】
光受信回路３では、受光素子４０が光信号のデータ信号Ｓ２００を受信し、これを電気信号のデータ信号Ｓ４００に変換する。増幅回路５０は、データ信号Ｓ４００を増幅しデータ信号Ｓ５００を得る。同様に、受光素子４１は光信号のクロック信号Ｓ２０１を受信し、これを電気信号のクロック信号Ｓ４０１に変換する。増幅回路５１は、クロック信号Ｓ４０１を増幅しクロック信号Ｓ５０１を得る。クロック信号Ｓ５０１は位相調整回路６１で位相調整される。ラッチ回路６０は、この位相調整されたクロック信号を用いて、データ信号Ｓ５００のＤ１，Ｄ２・・・をラッチし、データ信号を復元する。
【００１６】
図５の各部の波形を図４の従来のものと比較すると分かるとおり、本実施例では、データ信号Ｓ１００を入力してから光信号のデータ信号Ｓ２００を得るまでのレイテンシは、セレクタ１１の遅延時間分長くなるのみである。しかも本実施例では、伝送される光信号Ｓ２００がＡＣ化されているので、たとえ元のデータ信号Ｓ１０１がＬまたはＨの連続するＤＣ状態の信号であっても、受信側においてはデータ信号のＬ／Ｈ識別を安定化することができる。このため、受信側における伝送帯域が狭められ、広帯域の増幅回路は必要とされない。
【００１７】
図２は本発明の第２の実施例を示す図である。本実施例では、光送信回路１のみを示す。これに接続される光伝送路２および光受信回路３は第１の実施例と同様である。本実施例の光送信回路１は、反転信号Ｓ１０２を出力する信号反転部として、インバータ１０ではなく、フリップフロップ３０を有する点で第１の実施例と異なるが、その他の点については第１の実施例と同様である。図示のように、フリップフロップ３０は、データ信号Ｓ１００を、クロック信号Ｓ１０１に同期して保持し、その反転信号を信号Ｓ１０２として出力する。この場合の反転信号Ｓ１０２の波形も第１の実施例と同様に図５のようになる。フリップフロップ３０による反転信号により、ＡＣ化されたデータ信号Ｓ１０３およびその光信号Ｓ２００はＤＣバランス値として、クロック信号Ｓ１０１のデューティ比に近い値を得ることができる。レイテンシに関しては第１の実施例と同様であり、セレクタ１１の遅延時間分長くなるのみである。
【００１８】
以上のとおり、本発明では、電気信号であるデータ信号とその反転信号をクロック信号に基づいて選択し順次光信号に変換して伝送し、受信した前記光信号を電気信号に変換して前記データ信号を復元する。このように構成することにより、送信側でデータ信号を簡易な回路でＡＣ化することができ、受信側でデータ信号のＬ／Ｈ識別を安定に行うことができる。また伝送レイテンシは従来方法に比べ、セレクタ回路の遅延時間分の増加だけで済む。仮に伝送速度が５０ＭＨｚであるとすると、従来方式での遅延時間は約８０ｎｓとなる。これは８Ｂ１０Ｂ符号化処理、復号化処理に各１クロック、並列直列変換に１クロック、直列並列変換に１クロックの合計４クロック費す場合の例である。一方本発明での遅延時間は、ＴＴＬのセレクタＩＣ回路の遅延時間として、わずか約３ｎｓである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、伝送すべきデータ信号を簡易にＡＣ化でき、かつ伝送レイテンシを小さくできる光送信回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図３】光伝送システムの一例を示す図である。
【図４】図３における各部の信号波形図である。
【図５】図１における各部の信号波形図である。
【符号の説明】
１  光送信回路
２  光伝送路
３  光受信回路
１０  インバータ
１１  セレクタ
２０、２１  発光素子
４０、４１  受光素子
５０、５１  増幅回路
６０  ラッチ回路
６１  位相調整回路
【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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