(57)【要約】【課題】所望のデータ識別レベルを正確に設定することができる光受信器を提供する。【解決手段】光受信器２０の制御端子２０３に電圧を印加しない状態として、制御端子２０３より出力される基準レベルＶｒｅｆが測定され、所望のデータ識別レベルＶｔｈを設定するために必要なデータ識別レベル調整信号の値（調整信号レベルΔＶｔｈ）が求められ、制御端子２０３に入力させるべき制御信号の値（制御信号レベルＶＤＴ）が求められる。この制御信号が制御端子２０３へ入力される。制御部２７０では、この制御信号の値と基準レベルＶｒｅｆとに基づいてデータ識別レベル調整信号が生成され出力される。データ識別部であるアンプ２３４では、入力したデータ識別レベル調整信号に基づいて、データ識別レベルＶｔｈが設定される。【選択図】　図２
2004040223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受光して、その受光強度に応じた値の電流信号を出力する光電変換部と、
前記光電変換部より出力された電流信号を入力し、この電流信号の値に応じた値の電圧信号を出力する電流電圧変換部と、
前記電流電圧変換部より出力された電圧信号とデータ識別レベル調整信号とを入力し、前記データ識別レベル調整信号に基づいて設定されるデータ識別レベルと前記電圧信号の値とを大小比較して、その比較結果を示すデータ信号を出力するデータ識別部と、
前記データ識別レベルの調整を指示する制御信号を外部より入力する制御端子を有し、この制御端子より入力した制御信号の値と基準レベルとに基づいて前記データ識別レベル調整信号を生成して前記データ識別部へ出力するとともに、前記制御端子に外部より前記制御信号が入力していないときに前記基準レベルを前記制御端子より外部へ出力する制御部と、
を備えることを特徴とする光受信器。
【請求項２】
信号光を出力する光送信器と、
前記光送信器より出力された信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、
前記光ファイバ伝送路により伝送された信号光を受信する請求項１記載の光受信器と、
を備えることを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号光を伝送することで情報の送受信をすることができる光通信システム、および、この光通信システムにおいて用いられる光受信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムは、光送信器より信号光を光ファイバ伝送路へ送出し、その光ファイバ伝送路により伝送されてきた信号光を光受信器により受信するものであって、大容量の情報を高速に送受信することができる。光通信システムでは、光送信器においてデータ信号に基づいて強度変調された信号光は、光送信器より送出され光ファイバ伝送路により伝送されて光受信器に到達し、この光受信器により受信される。
【０００３】
信号光を受信する光受信器では、その信号光が光電変換部により受光され、その受光強度に応じた値の電流信号が光電変換部より出力され、その電流信号が電流電圧変換部により電圧信号に変換される。そして、光受信器のデータ識別部において、電流電圧変換部より出力された電圧信号の値とデータ識別レベルとが大小比較され、その比較結果を示すデータ信号が出力される。この光受信器のデータ識別部より出力されるデータ信号は、光送信器において信号光の強度変調の際に用いられたデータ信号が再現されたものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ファイバ伝送路を経て光受信器に到達する信号光は、光ファイバ伝送路により伝送する間に損失を被り、また、光ファイバ伝送路の累積波長分散に因り波形が歪んだものとなっている。その損失の程度や波形歪みの程度は、光伝送の際の諸条件により変動する。また、電流電圧変換部より出力されデータ識別部に入力する電圧信号も、諸条件によりレベルや波形歪みの程度が変動する。
【０００５】
したがって、光受信器においてデータ信号を正確に再現する為には、データ識別部において用いられるデータ識別レベルは、データ識別部に入力する電圧信号のレベルや波形歪みの程度に応じて適切に設定されることが重要である。それ故、データ識別部において用いられるデータ識別レベルは、外部よりデータ識別部に入力する制御信号に基づいて設定されるようになっている。
【０００６】
しかしながら、データ識別部の動作条件や製造ばらつき等に因り、制御信号に基づいてデータ識別部の内部で実際に設定されるデータ識別レベルは、意図した所望値でない場合があり得る。実際のデータ識別レベルが所望値と異なる場合には、光受信器においてデータ信号を正確に再現することができない事態が生じ得る。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、所望のデータ識別レベルを正確に設定することができる光受信器、および、この光受信器を含み高品質の信号光伝送をすることができる光通信システム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】
本発明に係る光受信器は、（１）　光を受光して、その受光強度に応じた値の電流信号を出力する光電変換部と、（２）　光電変換部より出力された電流信号を入力し、この電流信号の値に応じた値の電圧信号を出力する電流電圧変換部と、（３）　電流電圧変換部より出力された電圧信号とデータ識別レベル調整信号とを入力し、データ識別レベル調整信号に基づいて設定されるデータ識別レベルと電圧信号の値とを大小比較して、その比較結果を示すデータ信号を出力するデータ識別部と、（４）　データ識別レベルの調整を指示する制御信号を外部より入力する制御端子を有し、この制御端子より入力した制御信号の値と基準レベルとに基づいてデータ識別レベル調整信号を生成してデータ識別部へ出力するとともに、制御端子に外部より制御信号が入力していないときに基準レベルを制御端子より外部へ出力する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る光通信システムは、信号光を出力する光送信器と、光送信器より出力された信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、光ファイバ伝送路により伝送された信号光を受信する請求項１記載の光受信器と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、光受信器の制御部の制御端子に外部より制御信号が入力していないときに、制御部内の基準レベルが制御端子より外部へ出力されるので、この基準レベルが求められ得る。そして、所望のデータ識別レベルと上記の求められた基準レベルとに基づいて、制御端子に入力されるべき制御信号のレベルが設定され、この制御信号が制御部の制御端子に入力される。この制御信号を入力した制御部では、この入力した制御信号の値と基準レベルとに基づいてデータ識別レベル調整信号が生成され、このデータ識別レベル調整信号がデータ識別部へ出力される。データ識別レベル調整信号を入力したデータ識別部では、このデータ識別レベル調整信号に基づいてデータ識別レベルが設定される。
【００１１】
光送信器より強度変調されて送出された信号光は、光ファイバ伝送路により伝送されて光受信器に到達し、この光受信器により受信される。信号光を受信した光受信器では、その信号光が光電変換部により受光され、その受光強度に応じた値の電流信号が光電変換部より出力され、その電流信号が電流電圧変換部により電圧信号に変換される。この電流電圧変換部より出力された電圧信号は、必要に応じて増幅された後に、データ識別部に入力する。データ識別部では、入力した電圧信号の値とデータ識別レベルとが大小比較され、その比較結果を示すデータ信号が出力される。
【００１２】
この光受信器のデータ識別部より出力されるデータ信号は、光送信器において信号光の強度変調の際に用いられたデータ信号が再現されたものとなる。データ識別部を含む光受信器の動作条件や製造ばらつき等があったとしても、上記のようにして設定された制御信号に基づいてデータ識別レベルが設定されるので、その設定されたデータ識別レベルは意図した所望値となる。このように、本発明に係る光受信器は、所望のデータ識別レベルを正確に設定することができるので、データ信号を正確に再現することができる。また、この光受信器を含む光通信システムは、高品質の信号光伝送をすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
先ず、本実施形態に係る光通信システムおよび光受信器の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。この図に示される光通信システム１は、光送信器１０、光受信部２０および光ファイバ伝送路３０を備えて構成される。この光通信システム１では、光送信器１０より強度変調されて送出された信号光は、光ファイバ伝送路３０により伝送されて光受信器２０に到達し、この光受信器２０により受信される。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る光受信器２０の構成図である。この図に示される光受信器２０は、定電圧源２１０、光電変換部２２０、アンプ２３１〜２３４、抵抗素子２４０、容量素子２５１〜２５６、定電圧源２６０および制御部２７０を備えて構成される。また、この光受信器２０は、データ信号出力端子２０１，２０２および制御端子２０３を有している。
【００１６】
定電圧源２１０は一定の電圧を出力する、光電変換部２２０は、例えばアバランシュフォトダイオードであり、定電圧源２１０より出力された電圧を逆バイアス電圧として入力する。そして、この光電変換部２２０は、光ファイバ伝送路３０により伝送されて到達した信号光を受光して、その受光強度に応じた値の電流信号を出力する。
【００１７】
アンプ２３１は、帰還抵抗素子２４０とともに電流電圧変換部を構成しており、光電変換部２２０より出力された電流信号を入力し、この電流信号の値に応じた値の電圧信号を出力する。アンプ２３２は、その前段にあるアンプ２３１より出力された電圧信号を入力し、その電圧信号を増幅して、その増幅した電圧信号を非反転出力端子より出力するとともに、その増幅した電圧信号に対して相補的な電圧信号を反転出力端子より出力する。アンプ２３１，２３２および帰還抵抗素子２４０は、トランスインピーダンスアンプを構成している。
【００１８】
アンプ２３３の非反転入力端子は、その前段にあるアンプ２３２の非反転出力端子と、直流成分遮断用の容量素子２５１を介して接続されている。また、アンプ２３３の反転入力端子は、その前段にあるアンプ２３２の反転出力端子と、直流成分遮断用の容量素子２５２を介して接続されている。このアンプ２３３は、アンプ２３２より出力された電圧信号を入力し、その電圧信号を増幅して、その増幅した電圧信号を非反転出力端子より出力するとともに、その増幅した電圧信号に対して相補的な電圧信号を反転出力端子より出力する。また、アンプ２３３は、入力信号振幅が変化したときに、入力信号振幅に応じて利得が変化して、一定の振幅の出力信号を発生させる機能を有する。
【００１９】
アンプ２３４の非反転入力端子は、その前段にあるアンプ２３３の非反転出力端子と、直流成分遮断用の容量素子２５３を介して接続されている。アンプ２３４の反転入力端子は、その前段にあるアンプ２３３の反転出力端子と、直流成分遮断用の容量素子２５４を介して接続されている。また、アンプ２３４は、制御部２７０より出力されたデータ識別レベル調整信号を入力する。このアンプ２３４はデータ識別部として作用する。すなわち、アンプ２３４は、アンプ２３２より出力された電圧信号の値と、データ識別レベル調整信号の値（調整信号レベルΔＶｔｈ）に基づいて設定されるデータ識別レベルＶｔｈと、を大小比較して、その比較結果を示すデータ信号を非反転出力端子より出力するとともに、そのデータ信号に対して相補的なデータ信号を反転出力端子より出力する。
【００２０】
データ信号出力端子２０１は、その前段にあるアンプ２３４の非反転出力端子と、直流成分遮断用の容量素子２５５を介して接続されている。また、データ信号出力端子２０２は、その前段にあるアンプ２３４の反転出力端子と、直流成分遮断用の容量素子２５６を介して接続されている。データ信号出力端子２０１，２０３は、アンプ２３４より出力されたデータ信号を外部へ出力する。
【００２１】
定電圧源２６０は一定の電圧（基準レベルＶｒｅｆ）を出力する。制御部２７０は、定電圧源２６０より出力された基準レベルＶｒｅｆを入力し、また、外部より制御端子２０３に入力した制御信号を入力する。この制御信号は、データ識別レベルＶｔｈの調整を指示する信号である。そして、制御部２７０は、この制御信号の値（制御信号レベルＶＤＴ）と基準レベルＶｒｅｆとに基づいてデータ識別レベル調整信号を生成し、このデータ識別レベル調整信号をアンプ２３４へ出力する。また、制御部２７０は、制御端子２０３に外部より制御信号が入力していないときには、基準レベルＶｒｅｆを制御端子２０３より外部へ出力する。
【００２２】
なお、データ識別レベルＶｔｈ、基準レベルＶｒｅｆ、データ識別レベル調整信号の値（調整信号レベルΔＶｔｈ）および制御信号の値（制御信号レベルＶＤＴ）の間には
Ｖｔｈ＝ΔＶｔｈ＋Ｖ０　　　　　…（１ａ）
ΔＶｔｈ＝Ａ（ＶＤＴ−Ｖｒｅｆ）　　…（１ｂ）
なる関係式がある。ここで、Ａは定数である。また、図３に示されるように、Ｖ０は、アンプ２３４に入力する電圧信号の最大値と最小値との間の中央レベルである。図３は、光受信器２０のアンプ２３４に入力する電圧信号のアイパターンを示す図である。この図中には、中央レベルＶ０およびデータ識別レベルＶｔｈそれぞれも示されている。
【００２３】
図４は、本実施形態に係る光受信器２０に含まれる制御部２７０の構成図である。この図に示される制御部２７０は、差動アンプＡ１，Ａ２、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６および容量素子Ｃを含む。また、この制御部２７０は端子Ｐ１〜Ｐ４を有する。端子Ｐ１は定電圧源２６０に接続されている。端子Ｐ２は制御端子２０３に接続されている。また、端子Ｐ３および端子Ｐ４それぞれはアンプ２３４に接続されている。
【００２４】
抵抗素子Ｒ１は端子Ｐ１と端子Ｐ２との間に設けられている。抵抗素子Ｒ２および抵抗素子Ｒ３は直列に接続されていて、抵抗素子Ｒ２が端子Ｐ１に接続され、抵抗素子Ｒ３が端子Ｐ３に接続されている。アンプＡ１の第１入力端子は端子Ｐ２に接続され、アンプＡ１の第２入力端子はアンプＡ２の出力端子に接続され、アンプＡ１の出力端子は抵抗素子Ｒ４を介して端子Ｐ３に接続されている。アンプＡ２の第１入力端子は抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３との接続点に接続され、アンプＡ２の第２入力端子は抵抗素子Ｒ５を介して端子Ｐ４に接続されている。また、アンプＡ２の第２入力端子と出力端子との間に、互いに並列的に設けられた抵抗素子Ｒ６および容量素子Ｃが接続されている。例えば、抵抗素子Ｒ１の抵抗値は１００ｋΩであり、抵抗素子Ｒ２の抵抗値は５１０ｋΩであり、抵抗素子Ｒ３の抵抗値は４３ｋΩであり、抵抗素子Ｒ４の抵抗値は１０ｋΩであり、抵抗素子Ｒ５の抵抗値は４３ｋΩであり、抵抗素子Ｒ６の抵抗値は５１０ｋΩであり、容量素子Ｃの容量値は０．１μＦである。
【００２５】
このように構成される制御部２７０は、定電圧源２６０より出力された基準レベルＶｒｅｆを端子Ｐ１より入力し、また、外部より制御端子２０３に入力した制御信号を端子Ｐ２より入力して、この制御信号の値（制御信号レベルＶＤＴ）と基準レベルＶｒｅｆとに基づいてデータ識別レベル調整信号を生成し、このデータ識別レベル調整信号を端子Ｐ３，Ｐ４よりアンプ２３４へ出力する。データ識別レベル調整信号の値（調整信号レベルΔＶｔｈ）は、端子Ｐ３，Ｐ４間の電位差として出力される。一方、制御部２７０は、端子Ｐ２に制御信号が入力していないときには、端子Ｐ１より入力した基準レベルＶｒｅｆを端子Ｐ２より制御端子２０３を経て外部へ出力する。
【００２６】
なお、上記（１）式中の定数Ａは、抵抗素子Ｒ５および抵抗素子Ｒ６それぞれの抵抗値の比（Ｒ５／Ｒ６）で表され、上記数値例に従えば定数Ａの値は０．０８４３である。抵抗素子Ｒ５および抵抗素子Ｒ６それぞれの抵抗値を予め測定しておくことで、定数Ａの値を得ることができる。この定数Ａの値は、光受信器２０の動作条件によらず一定である。
【００２７】
本実施形態に係る光通信システム１および光受信器２０は例えば以下のように動作する。初めに、光受信器２０の制御端子２０３に電圧を印加しない状態として、その制御端子２０３より出力される基準レベルＶｒｅｆが測定される。また、予め定数Ａの値が取得される。そして、上記（１ａ）式にしたがって、所望のデータ識別レベルＶｔｈを設定するために必要なデータ識別レベル調整信号の値（調整信号レベルΔＶｔｈ）が求められる。さらに、上記（１ｂ）式にしたがって、基準レベルＶｒｅｆおよび定数Ａに基づいて、制御端子２０３に入力させるべき制御信号の値（制御信号レベルＶＤＴ）が求められる。
【００２８】
以後、この制御信号が制御端子２０３へ入力される。制御信号が入力された制御部２７０では、この制御信号の値（制御信号レベルＶＤＴ）と基準レベルＶｒｅｆとに基づいてデータ識別レベル調整信号（調整信号レベルΔＶｔｈ）が生成され、このデータ識別レベル調整信号が制御部２７０より出力されてアンプ２３４へ入力される。そして、データ識別部であるアンプ２３４では、入力したデータ識別レベル調整信号（調整信号レベルΔＶｔｈ）に基づいて、データ識別レベルＶｔｈが設定される。
【００２９】
光送信器１０より強度変調されて送出された信号光は、光ファイバ伝送路３０により伝送されて光受信器２０に到達し、この光受信器２０により受信される。信号光を受信した光受信器２０では、その信号光が光電変換部２２０により受光され、その受光強度に応じた値の電流信号が光電変換部２２０より出力され、その電流信号がアンプ２３１により電圧信号に変換される。このアンプ２３１より出力された電圧信号は、アンプ２３２，２３３により増幅された後に、データ識別部であるアンプ２３４に入力する。アンプ２３４では、入力した電圧信号の値とデータ識別レベルとが大小比較され、その比較結果を示すデータ信号が出力される。アンプ２３４より出力されたデータ信号は、データ信号出力端子２０１，２０２より出力される。
【００３０】
この光受信器２０のデータ信号出力端子２０１，２０２より出力されるデータ信号は、光送信器１０において信号光の強度変調の際に用いられたデータ信号が再現されたものとなる。特に本実施形態では、アンプ２３４を含む光受信器２０の動作条件や製造ばらつき等があったとしても、上記のようにして設定された制御信号レベルＶＤＴを有する制御信号に基づいてデータ識別レベルＶｔｈが設定されるので、その設定されたデータ識別レベルは意図した所望値となる。このように、本実施形態に係る光受信器２０は、所望のデータ識別レベルＶｔｈを正確に設定することができるので、データ信号を正確に再現することができる。また、この光受信器２０を含む光通信システム１は、高品質の信号光伝送をすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る光受信器は、所望のデータ識別レベルを正確に設定することができるので、データ信号を正確に再現することができる。また、この光受信器を含む光通信システムは、高品質の信号光伝送をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。
【図２】本実施形態に係る光受信器２０の構成図である。
【図３】光受信器２０のアンプ２３４に入力する電圧信号のアイパターンを示す図である。
【図４】本実施形態に係る光受信器２０に含まれる制御部２７０の構成図である。
【符号の説明】
１…光通信システム、１０…光送信器、２０…光受信器、３０…光ファイバ伝送路、２０１，２０２…データ信号出力端子、２０３…制御端子、２１０…定電圧源、２２０…光電変換部、２３１〜２３４…アンプ、２４０…帰還抵抗素子、２５１〜２５６…容量素子、２６０…定電圧源、２７０…制御部。
【図１】
2004040223.tif 000003
【図２】
2004040223.tif 000004
【図３】
2004040223.tif 000005
【図４】
2004040223.tif 000006