(57)【要約】【課題】半導体光増幅器を光プリアンプとして使用し、パターン効果が小さく、入力光レベルによって特性の変化が少なく、入力ダイナミックレンジの広い光受信系を構成する。【解決手段】可変光減衰器１１と利得クランプ型半導体光増幅器１３とを組み合わせ、光プリアンプとして使用する。可変光減衰器１１は、所望の光パワーが利得クランプ型半導体光増幅器１３に入力されるように、または所望の光パワーが電気／光変換段に入力されるように制御される。光パワー検出部１７を設け検出値と目標値を比較し、目標値からの偏差が０となるように可変光減衰器１１を可変光減衰器制御回路１８で制御する。【選択図】　図１
2004120669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変減衰器と、可変減衰器制御回路と、利得クランプ型半導体光増幅器とを含み、
前記利得クランプ型半導体光増幅器の前段または後段でモニタする光信号の強度に基づいて、前記可変減衰器制御回路が、前記可変減衰器の減衰量を制御することを特徴とする光受信器。
【請求項２】
受信光信号に可変な減衰量を与える可変減衰器と、該可変減衰器の出力光強度をモニタする光強度検出部と、前記可変減衰器の出力信号光を増幅する利得クランプ型半導体型光増幅器と、からなる光プリアンプを含み、
前記光プリアンプはその出力レベルが予め定められた範囲となるよう前記可変減衰器を制御することを特徴とする光受信器。
【請求項３】
受信光信号に可変な減衰量を与える可変減衰器と、前記可変減衰器の出力信号光を増幅する利得クランプ型半導体型光増幅器と、該利得クランプ型半導体型光増幅器の出力光強度をモニタする光強度検出部と、からなる光プリアンプを含み、
前記光強度検出部の光強度が予め定められた範囲となるよう前記可変減衰器を制御することを特徴とする光受信器。
【請求項４】
受信光信号に可変な減衰量を与える可変減衰器と、前記可変減衰器の出力信号光を増幅する利得クランプ型半導体型光増幅器と、光／信号変換部と、該光／信号変換部の信号振幅検出部と、を含み、
前記信号振幅検出部の信号振幅が予め定められた範囲となるよう前記可変減衰器を制御することを特徴とする光受信器。
【請求項５】
受信光信号を増幅する利得クランプ型半導体光増幅器と、増幅された光信号に可変な減衰量を与える可変減衰器と、該可変減衰器の出力光強度をモニタする光強度検出部と、からなる光プリアンプを含み、
前記光プリアンプはその出力レベルが予め定められた範囲となるよう前記可変減衰器を制御することを特徴とする光受信器。
【請求項６】
請求項１に記載の光受信器であって、
前記利得クランプ型光増幅器の後段に光フィルタを設けたことを特徴とする光受信器。
【請求項７】
請求項１に記載の光受信器であって、
前記可変減衰器制御回路と、前記利得クランプ型半導体光増幅器とを一の筐体に収容し、モジュール化された光受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光受信器にかかわり、さらに詳しくは光／電気変換デバイスの前段に光プリアンプとして半導体光増幅器を置いた光受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光受信器の最小受信感度を改善するために、光／電気変換素子の前段に光プリアンプを置き、入力光信号をいったん光増幅してから光／電気変換する方法は広く行われている。この場合、光受信系の入力ダイナミックレンジを拡大する目的で光プリアンプを出力レベル一定制御いわゆるＡＬＣ制御で使用し、後段の光／電気変換素子に一定の光パワーを入力する方式を採用することが通例である。このような光受信系を構成する目的に使用される光プリアンプとして、従来は希土類ドープトファイバ増幅器が一般に使われてきた。特に１５５０ｎｍ帯で用いられるエルビウムドープトファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は著名である。しかし、ファイバ増幅器は折り曲げ半径に制約のあるファイバの束を励起するため、一般に光／電気変換素子とは別の筐体が必要であり、両者を組み合わせて小型化することは困難である。
【０００３】
ファイバ増幅器に加え、近年では半導体光増幅器（ＳＯＡ）が注目されている。半導体光増幅器は、半導体レーザーと同様の設備、工程で製造でき、小型、低消費電力、低コストを実現する光増幅器として精力的に開発が進められている。さらに半導体光増幅器は、他の半導体デバイスとのモノリシック集積や、他の光部品とのハイブリッド集積によって、システム小型化が可能と期待されている。
【０００４】
半導体光増幅器は、組成を変化させることにより、光ファイバ通信に使用されうる１２００ｎｍ付近から１６００ｎｍ付近までの幅広い波長範囲に応じた設計が可能である。原子の準位構造によって動作波長が規定される希土類ドープトファイバ増幅器と対比して、化合物半導体の組成を連続的に変えることによって動作波長の設計自由度を享受することができる。
【０００５】
現在、半導体光増幅器を光プリアンプとして用い、高感度の光受信系を構成する技術として、非特許文献１が挙げられる。この文献には光プリアンプの出力光信号を分岐してその光信号パワーの平均値を検出し、その値が基準電圧と一致するように半導体光増幅器のバイアス電流を制御することによって半導体光増幅器の光出力を一定値に制御、すなわちいわゆるＡＬＣ制御を行う方法である。非特許文献１で開示されている方法では、光受信系への入力が半導体光増幅器に直接入力され、半導体光増幅器の注入電流を制御することにより利得を変え出力を一定に保つＡＬＣ制御を行う構成をとっている。この構成に用いられる半導体光増幅器は、駆動電流および入力光信号パワー等の条件による特性変化が大きく、特に時間的に先行する信号の１（ＯＮ）／０（ＯＦＦ）のパターンによって利得が動的に変化するいわゆるパターン効果が大きいとされている。このため、１連続、０連続などを含む実際の信号を入力した場合には、広い入力レベル範囲にわたって良好な光信号増幅特性を確保することが難しい。
【０００６】
このパターン効果を抑制するため、近年、光フィードバック機構を備えてレーザー発振を発生させることにより、活性層内キャリア密度を安定化させ、一定の利得が得られると共にパターン効果が減少する半導体光増幅器（以下、利得クランプ型半導体光増幅器と呼ぶ）が、開発されてきている。この利得クランプ型半導体光増幅器の一例が、非特許文献２に記載されている。
【０００７】
また、特許文献１には、半導体光増幅器を用いた光増幅器モジュールが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許公報６３１０７２０号公報
【非特許文献１】
“ＳＯＡの自動利得／損失制御による広入力ダイナミックレンジ光プリアンプ”、２００１年電子情報通信学会総合大会予稿Ｂ−１０−１２８
【非特許文献２】
Ｆｒａｎｃｉｓ，　Ｄ．　Ａ．　ｅｔ　ａｌ．　，　“Ａ　ｓｉｎｇｌｅ−ｃｈｉｐ　ｌｉｎｅａｒ　ｏｐｔｉｃａｌ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，　ＰＤ１３−Ｐ１−３　ｖｏｌ．４，　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｘｉｂｉｔ，　２００１
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
利得クランプ型半導体光増幅器は従来の半導体光増幅器と比較して、パターン効果が少ないことによって、良好な符号誤り率特性を示す。また注入電流の変動に対しても利得の変化は小さい。しかしながらこれは、一面では信号利得調整手段が減ることを意味し、信号利得の制御が困難である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では利得クランプ型半導体光増幅器と可変光減衰器（ＶＯＡ）とを組み合わせて光レベルの制御を行う。両者を組み合わせて使うことで、全体として光利得を有しながら利得／減衰量の制御が可能な光プリアンプを構成する。
【００１１】
ＶＯＡは、他の光部品とのハイブリッド集積することが可能で、ＶＯＡと利得クランプ型半導体光増幅器とを組み合わせた光プリアンプと光／電気変換素子とを直列に接続して、従来の希土類ドープトファイバ増幅器をプリアンプとして用いたのでは達成することが出来ない小型光受信器を得ることが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を実施例を用いて説明する。なお、以下の実施例ではブロック間をつなぐ太線は光信号が流れていることを示し、細線は電気信号が流れていることを示す。
＜第１の実施例＞　本発明の光受信器の第１の実施例を、図１および図２を用いて説明する。ここで、図１は光受信器のブロック図である。また、図２は光パワー検出部と可変光減衰器制御回路のブロック図である。
【００１３】
図１において光受信器への光入力信号は、まず可変光減衰器（ＶＯＡ）１１に入力される。可変光減衰器１１は後述する方法により制御され、適当なレベルに制御された光が光カプラ１２に入力される。光カプラ１２では光信号を分岐し、その大部分は利得クランプ型半導体光増幅器（ＧＣ−ＳＯＡ）１３に入力される。光カプラ１２で分岐された一部の光信号は、光パワー検出部１７に入力される。利得クランプ型半導体光増幅器１３に入力された光信号は増幅され、フォトダイオード集積トランスインピーダンス型増幅器（ＰＤ−ＴＩＡ）モジュール１４で光／電気変換される。
【００１４】
前述のように利得クランプ型半導体光増幅器１３の信号利得はほぼ一定値となるため、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４への入力光レベルを最適値付近に固定するためには利得クランプ型光増幅器１３への入力光レベルを制御する必要がある。前記光カプラ１２から分岐した光信号を光パワー検出部１７でモニタし、その時間平均値が一定値となるように制御回路１８を通じて可変光減衰器１１を制御する。つまり利得クランプ型半導体光増幅器１３の前段でフィードバックループを形成することになる。
【００１５】
本構成では光受信系に大入力が印加された場合には可変光減衰器１１が大きな損失を発生させ、後段に出力する光レベルを一定に維持するので、大入力に耐える、すなわち最大受信感度の大きな光受信系を構成することができる。また光増幅器１３によって最小受信感度も改善するので広い入力ダイナミックレンジを有する光受信系を構成できる。
【００１６】
なお、受信系の受信感度の点から可変光減衰器１１の最小挿入損失は極力小さいことが望ましい。また、同じ理由で光カプラ１２の入力ポートと光増幅器１３側出力ポートとの間の挿入損失も小さくすべきである。このため光カプラ１２には、光増幅器１３側出力ポートと光パワー検出部１７側出力ポートへの分岐比の大きなものを使うことを想定している。９０：１０、９５：５、９７：３等、大きな分岐比を有する光カプラが市販されており、光パワー検出部１７の受光感度ならびに制御回路１８の制御誤差等を勘案して適切な分岐比の光カプラを選択する。
【００１７】
光パワー検出部１７と制御回路１８を図２で詳細に説明する。光パワー検出部１７はフォトダイオード１７１と積分器１７２とからなる。フォトダイオード１７１は光カプラ１２で分岐した信号光を受けて電流に変換する。これを積分器１７２において、電流／電圧変換した上で時間積分値を得る。この時間積分値は積分器１７２の時定数の時間にわたった光信号パワーの時間平均値に対応する。積分器１７２の出力は制御回路１８内の比較器１８１に入力され、基準電圧と比較される。比較器１８１は入力電圧の基準電圧からの偏差を可変光減衰器（ＶＯＡ）駆動回路１８２に出力する。駆動回路１８２は偏差が０となるように、可変光減衰器１１を駆動する。すなわち光信号パワー時間平均値が基準に比較して大きい場合には可変光減衰器１１の損失を大きくするように、逆に小さい場合には可変光減衰器１１の損失を小さくするように可変光減衰器１１を制御する。
【００１８】
制御回路１８の制御方法としては、前述のように検出された値の基準電圧からの偏差によって制御するいわゆるＰ制御以外に、偏差の時間積分値、時間微分値をも利用したＰＩ制御、ＰＩＤ制御が知られており、これらの制御方式を採用することもできる。また、さらに他の制御方式を採用してもよい。
【００１９】
いずれの制御方式を採用するにせよ、前述のフィードバックループによって可変光減衰器１１が制御される結果、利得クランプ型半導体光増幅器１３への光入力レベルが一定値となる。利得クランプ型光増幅器１３はほぼ一定の利得を有するので、受信系への光入力レベルが変化しても利得クランプ型半導体光増幅器１３の出力レベルはほぼ一定となる。
【００２０】
電気／光変換器であるフォトダイオード集積トランスインピーダンス型増幅器（ＰＤ−ＴＩＡ）モジュール１４は、利得クランプ型半導体光増幅器１３が出力した光信号を、光を電流に変換するフォトダイオード（ＰＤ）および電流を電圧に変換するトランスインピーダンス型増幅器（ＴＩＡ）によって、電気信号に変換するものである。
【００２１】
ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４の出力はポストアンプ１５で増幅される。ポストアンプとしては、出力信号振幅が一定値で制限されるリミットアンプ、あるいは出力信号振幅が一定値となるように利得が自動的に変化する自動利得制御増幅器（ＡＧＣアンプ）を用いると、受信器入力光信号の消光比の変化や前記光レベル制御ループで吸収しきれない高速の光レベル変動が存在した場合にも識別器１６への入力信号振幅を一定に保つことができ、誤り率特性上良好な結果が得られる。しかしながらリミットアンプやＡＧＣアンプの機能をもたない単純な線形増幅器をポストアンプとして用いること、さらにはポストアンプを用いずＰＤ−ＴＩＡの出力を識別器に直接入力する構成も可能である。
【００２２】
識別器１６はポストアンプ１５からの入力信号のＯＮ／ＯＦＦ判定すなわち符号判定を行い、光受信系の出力とする。なお、識別器１６は必ずしも単体のデバイスとして実装する必要はなく、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）等光受信系後段に連なるデバイスの入力感度が十分高い場合には、そのデバイスのフロントエンド部が識別器１６の機能を果たす。
【００２３】
以上、および以下の実施例においても、光／電気変換素子としてＰＤとＴＩＡとを一個のモジュールに集積したＰＤ−ＴＩＡモジュール１４を用いる構成を例にとって説明したが、ＰＤとＴＩＡは各々別個のモジュールで構成してもよい。またＴＩＡに代えて別の形態の増幅器、一例としてはハイインピーダンス型増幅器を用いることも可能である。
【００２４】
本実施例の光受信器では、光入力レベルが低いときには、可変減衰器の減衰量を最小にして光利得を得ることにより最小受信感度が改善させる。一方光入力レベルが高いときには、可変光減衰器が大きな損失を発生させ、後段に出力する光レベルを一定に維持するので、最大受信感度の大きな光受信器を構成することができた。
【００２５】
＜第２の実施例＞　本発明の光受信器の第２の実施例を、図３を用いて説明する。ここで、図３は光受信器のブロック図である。
図３で、光受信器への光入力信号は、可変光減衰器（ＶＯＡ）１１に入力される。可変光減衰器１１は後述の方法により制御され、適当なレベルに制御された光は利得クランプ型半導体光増幅器（ＧＣ−ＳＯＡ）１３に入力される。利得クランプ型半導体光増幅器１３で増幅された光出力を光カプラ１２で分岐し、フォトダイオード集積トランスインピーダンス型増幅器（ＰＤ−ＴＩＡ）モジュール１４で光／電気変換する。分岐された一部の光信号は光パワー検出部１７に入力される。
【００２６】
フォトダイオード集積トランスインピーダンス型増幅器（ＰＤ−ＴＩＡ）モジュール１４への入力光レベルを最適値付近に固定するために、光カプラ１２で分岐した光信号を光パワー検出部１７でモニタし、その時間平均値が一定値となるように制御回路１８を通じて可変光減衰器１１を制御する。なお、光パワー検出部１７と制御回路１８は、第１の実施例で図２を用いて説明した。また、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４以降の構成は、第１の実施例と同様に、ポストアンプ１５および識別器１６を用いればよい。
【００２７】
なお、受信系の受信感度の点から可変光減衰器１１の最小挿入損失は極力小さいことが望ましい。一方第一の実施形態とは異なり本実施形態では、利得クランプ型半導体光増幅器１３の利得に余裕を持たせることにより、光カプラ１２の挿入損失は受信感度に影響を及ぼさないように設計することが可能なので、光カプラ１２の分岐比は必ずしも大きなものであることを要しない。
【００２８】
本実施例では利得クランプ型光増幅器１３の出力レベルが一定値となるように光可変減衰器１１が制御される結果、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４への入力が一定値となる。第１の実施例と比較して本実施例では利得クランプ型半導体光増幅器１３がフィードバックループの内部にあるため、光増幅器１３の利得の波長依存および偏波依存性を補償することが可能になる。
【００２９】
＜第３の実施例＞　本発明の光受信器の第３の実施例を、図４を用いて説明する。ここで、図４は光受信器のブロック図である。
【００３０】
第２の実施例では、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４への入力パワーを検出するために光カプラ１２をＰＤ−ＴＩＡモジュール１４の前段に設けている。しかし、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４が光パワー検出機能を備える場合、これを入力モニタに利用することができる。すなわち図４に示すように、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４が入力レベルモニタ端子を備える場合には光入力レベル信号を取り出し、光パワー検出回路１７’に入力することができる。この場合光入力レベルを示す信号は既に電気信号に変換されているので、光パワー検出回路１７’に図２のようなフォトダイオード１７１を備える必要はなく、平均値検出のための積分器１７２を備えるだけでよい。
【００３１】
また、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４が光パワー検出機能を備えない場合には、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４の出力を分岐し、一方をポストアンプ１５の入力に，もう一方を光パワー検出回路１７に入力すればよい。ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４が二分岐出力や正相逆相の差動出力を持つ場合には，外部に分岐手段を設けるまでもなく、出力の一方をポストアンプ１５に、もう一方を光パワー検出回路１７に入力することができる。
図４の実施例を用いれば、光分岐のための光カプラ、光パワー検出用フォトダイオードもまた不要であるため、より小型安価な光受信器を得ることができる。
【００３２】
＜第４の実施例＞　本発明の光受信器の第４の実施例を、図５および図６を用いて説明する。ここで、図５は光受信器のブロック図であり、図６は信号振幅検出部と可変減衰器制御回路のブロック図である。
【００３３】
図５において光受信器への光入力信号は、可変光減衰器（ＶＯＡ）１１に入力される。可変光減衰器１１は後述の方法により制御され、適当なレベルに制御された光は利得クランプ型光増幅器（ＧＣ−ＳＯＡ）１３に入力される。利得クランプ型光増幅器１３で増幅する。以降の構成は、第一および第二の実施形態と同様に、フォトダイオード（ＰＤ）とトランスインピーダンス型増幅器（ＴＩＡ）とを一個のモジュールに集積したＰＤ−ＴＩＡモジュール１４、ポストアンプ１５、識別器１６を用いる。ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４の出力はポストアンプ１５で増幅される。ここでポストアンプの出力を二つに分岐し、一方は識別器１６に入力するとともに、他方を信号振幅検出手段１９に入力する。信号振幅検出手段１９は、ポストアンプ１５出力信号の振幅に比例した信号を出力するものであり、この出力が一定値となるように制御回路１８は可変光減衰器１１を制御する。
【００３４】
具体的には、図６に示すように、信号振幅検出手段１９においてまずＤＣブロック１９１で直流成分を遮断する。ＤＣブロック１９１は静電容量を介した交流結合で実現できる。交流成分は全波整流器１９２によって、全波整流をおこない積分器１９３で平滑化する。これによってポストアンプ１５の出力信号の振幅に比例した信号を得ることができる。
信号振幅検出手段１９の出力は制御回路１８に入力される。制御回路１８ではこれを基準電圧と比較し、基準電圧からの偏差に応じて可変光減衰器１１を制御する。すなわち入力が基準電圧に比較して大きい場合には可変光減衰器１１の損失を大きくするように、小さい場合には可変光減衰器１１の損失を小さくするように制御する。この機能を実現するためには、制御回路１８は比較器１８１と可変光減衰器駆動回路１８２で構成すればよい。
【００３５】
図６の信号振幅検出手段１９と制御回路１８の内部構成は一例であり、ポストアンプ出力信号振幅を検出し、その振幅が一定となるように可変光減衰器１１を制御する機能を有する回路であれば他の回路形式と制御方式をとってもよい。
【００３６】
本実施例の特徴として、リミットアンプやＡＧＣアンプの機能をもたない単純な線形増幅器をポストアンプ１５として用いた場合、さらにはポストアンプを用いずＰＤ−ＴＩＡモジュール１４の出力を識別器１６に直接入力する構成をとった場合であっても、可変光減衰器１１へのフィードバック制御によって、自動的に識別器１６への入力信号振幅が一定となることが挙げられる。
【００３７】
すなわち、本実施例ではリミットアンプに比較して一般に特性の優れる線形アンプをポストアンプとして使用したときに、線形アンプに利得可変機構を備えることなく可変光減衰器１１を通じてＡＧＣ動作が実現される。単純な線形アンプをポストアンプとして使用しても、識別器に供給される信号の振幅が安定であるという利点を有する。
【００３８】
また、本実施例では第２の実施例に加えて、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４およびポストアンプ１５がフィードバックループの中に入るため、これらのデバイスが温度変化等によって特性変化を起こした場合にも信号振幅の変化を抑圧する効果が得られる。
【００３９】
＜第５の実施例＞　本発明の光受信器の第５の実施例を、図７を用いて説明する。ここで、図７は光受信器のブロック図である。
図７で、光受信系への光入力信号は、まず利得クランプ型光増幅器（ＧＣ−ＳＯＡ）１３に入力される。増幅された光出力を可変光減衰器（ＶＯＡ）１１に入力する。光減衰器１１は後述する方法により制御され、適当なレベルに制御された出力光を光カプラ１２で一部分岐し、フォトダイオード集積トランスインピーダンス型増幅器（ＰＤ−ＴＩＡ）モジュール１４で光／電気変換する。光カプラ１２で一部分岐された部分は光パワー検出部１７に入力される。
【００４０】
ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４への入力光レベルを最適値付近に固定するために、光カプラ１２で分岐した光信号を光パワー検出部１７でモニタし、その時間平均値が一定値となるように制御回路１８を通じて可変光減衰器１１を制御する。なお、光パワー検出部１７と制御回路１８は、第１の実施例の図２のブロック構成を適用できる。
【００４１】
本実施例では出力レベルが一定値となるように光可変減衰器１１が制御される結果、電気／光変換器への入力が一定値となる。
ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４以降の構成は、第一の実施形態と同様に、ポストアンプ１５、識別器１６を用いればよい。
【００４２】
ここではＰＤ−ＴＩＡモジュール１４の前段に光カプラ１２を挿入し、光パワーを検出する構成例を説明したが、第３の実施例で述べたように光パワー検出にはＰＤ−ＴＩＡモジュール１４の光パワーモニタを使用することもできる。また第４の実施例で述べたように光／電気変換された後の電気信号振幅が一定となるようにフィードバック制御することも可能である。
【００４３】
本実施例では、光増幅段である利得クランプ型光増幅器１３の前に可変光減衰器がないため、実施例１ないし４に比較して可変光減衰器の挿入損失分だけ光プリアンプとしての雑音指数（ＮＦ）が低い。このため可変光減衰器の挿入損失分だけ他の構成よりも最小受信感度が良いのが利点である。一方、光受信系への入力がレベル調整されないまま利得クランプ半導体光増幅器１３に入力されるため、大入力時には利得クランプ半導体光増幅器１３の飽和が発生し符号誤り率（ＢＥＲ）の劣化を招くことがある。このため本発明の他の実施形態と比較すると入力ダイナミックレンジは狭くなることがある。
【００４４】
＜第６の実施例＞　本発明の光受信器の第６の実施例を、図８を用いて説明する。ここで、図８は光受信器のブロック図である。
図８は機能ブロックの構成および制御方法は基本的には第１の実施例と同様である。このため、図１と対比して説明すると、図１では利得クランプ型半導体光増幅器１３の出力を、光／電気変換段であるフォトダイオード集積トランスインピーダンス型増幅器（ＰＤ−ＴＩＡ）モジュール１４に直接入力していた。本実施例では、利得クランプ型半導体光増幅器１３と、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４との間に光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０を設け、光増幅器１３の光雑音であるＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ　Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）をフィルタする。
【００４５】
ここで使用する光バンドパスフィルタ２０としては、薄膜の干渉により透過波長以外を急峻に遮断する誘電体多層膜フィルタ等が市販されている。光バンドパスフィルタ２０の透過中心波長と透過帯域は、仕様としてあらかじめ決定しておく光信号波長範囲を通すように、そしてそれ以外の波長は遮断するように選択する。これにより、光信号はＰＤ−ＴＩＡモジュール１４に入力されるが、光雑音であるＡＳＥはＰＤ−ＴＩＡモジュール１４に入力されなくなり、図１の構成に比較して最小受信感度が改善することが本実施例の利点である。しかし、光バンドパスフィルタ２０の透過波長は固定されているため、光受信器は製造時に受光すべき信号波長を決定しておかなくてはならない。
【００４６】
＜第７の実施例＞　本発明の光受信器の第７の実施例を、図９を用いて説明する。ここで、図９は光受信器のブロック図である。
【００４７】
図９は、図８で説明した光バンドパスフィルタによるＡＳＥ遮断のメリットを享受しながら、広い範囲の入力信号波長に対応する実施例である。図９は機能ブロックの構成および制御方式は第３の実施例と同様である。第３の実施例ではフォトダイオード集積トランスインピーダンス型増幅器（ＰＤ−ＴＩＡ）モジュール１４から光パワー検出部１７と通じて検出した光パワーは制御回路１８を通じて可変光減衰器１１にフィードバックされるが、本実施例では、それに加えて波長可変バンドパスフィルタ制御回路２１を通して、ＰＤ−ＴＩＡモジュール１４に前置された波長可変バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０にもフィードバックされる。この波長可変ＢＰＦ２０はＡＳＥを遮断する目的で設けられている。
【００４８】
波長可変ＢＰＦ２０は、制御回路２１によって透過波長を変化させられる光ＢＰＦである。例えば前述した薄膜干渉フィルタは、光の入射方向に対してフィルタを傾けることによって透過中心波長を変化させることができる。もちろんファブリ−ペロー型干渉計の共振器長をピエゾ素子により変化させるもの等、他の方式の波長可変ＢＰＦを使用してもよい。
【００４９】
波長可変ＢＰＦ２０を透過してＰＤ−ＴＩＡモジュール１４に入射したパワーは、光パワー検出部１７でモニタされる。光パワー検出部１７は第１の実施例で説明した図２のブロック構成を適用できる。光パワー検出部１７で検出した光パワーが最大となるように、まず制御回路２１を制御する。光パワーが最大となるのは可変ＢＰＦ２０の透過波長が光信号の波長に一致するときであるから、この制御によって可変ＢＰＦ２０は光信号波長に同調する。
【００５０】
次に、以上の制御の結果得られた光パワーが一定値となるように、ＶＯＡ制御回路１８を通じて可変光減衰器（ＶＯＡ）１１を制御する。この制御方法について、第３の実施例で詳しく説明したが、本実施例では波長可変ＢＰＦを信号波長に同調させる制御が安定した状態で、そのフィードバックループよりも遅い時定数で可変光減衰器１１を制御する。この方法により、光受信系への光信号入力レベルや光信号波長が変動しても、波長可変ＢＰＦの信号波長への同調を維持しながらＰＤ−ＴＩＡモジュール１４への光入力レベルを一定に保つことが可能となる。
【００５１】
以上、本実施例では可変光減衰器１１と、波長可変ＢＰＦ２０とを制御するための信号は、第３の実施例と同様にＰＤ−ＴＩＡモジュール１４でモニタした光パワーであった。しかし本発明は特にこの形態に限定されるものではなく、他の実施例で説明したように、他の検出点でモニタした光信号パワーや、ポストアンプ出力等における電気信号の振幅等を利用して、それらが最大になるように波長可変ＢＰＦ２０を、それらが一定値になるように可変光減衰器１１を制御することにより、同様の効果が得ることができる。
【００５２】
＜第８の実施例＞　本発明の光受信器の第８の実施例を、図１０を用いて説明する。ここで、図１０は光受信器のブロック図である。
図１０は機能ブロックの構成は第３の実施例と同様であり、その動作も第３の実施例と同様である。したがって、第３の実施例と対比して説明する。第３の実施例では、フォトダイオード１４１とトランスインピーダンス型増幅器１４２がフォトダイオード集積トランスインピーダンス型増幅器（ＰＤ−ＴＩＡ）モジュール１４に集積化されていた。本実施例では、さらに可変光減衰器１１と利得クランプ型半導体光増幅器１３を光プリアンプ集積ＰＤ−ＴＩＡモジュール２３に集積化した。このように集積化できるのは、ＶＯＡが他の光部品とのハイブリッド集積することが可能で、ＶＯＡと利得クランプ型半導体光増幅器と光／電気変換素子とを直列に接続することで一つの筐体に収めモジュール化することが可能だからである。図１０で機能ブロック間の太線は光信号であるのは、これまでの実施例と同様である。この光信号の伝送媒体は光ファイバであっても良いし、空間即ちレンズ光学系であっても良い。
【００５３】
なお、ブロック構成／動作については第３の実施例と同様であるので省略する。
また、ここでは第３の実施例に相当する構成をモジュール集積化する例を説明したが、前述した他の実施例において可変光増幅器１１と利得クランプ型半導体光増幅器１３との一方または双方を、フォトダイオードを搭載するＰＤ−ＴＩＡモジュール１４に集積化することが可能である。また、可変光増幅器１１と利得クランプ型半導体光増幅器１３をＰＤ−ＴＩＡモジュール１４とは別に一つのモジュールに集積し、光増幅モジュールとして使用することもできる。
本実施例によれば、さらに小型の光受信器を得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パターン効果による感度劣化が少なく、入力ダイナミックレンジが広く、小型で、高感度の光受信系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光受信器の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の光受信器の実施例の光パワー検出部と可変光減衰器制御回路を示すブロック図である。
【図３】本発明の光受信器の第２の実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明の光受信器の第３の実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明の光受信器の第４の実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明の光受信器の第４の実施例の信号振幅検出部と可変光減衰器制御回路を示すブロック図である。
【図７】本発明の光受信器の第５の実施例を示すブロック図である。
【図８】本発明の光受信器の第６の実施例を示すブロック図である。
【図９】本発明の光受信器の第７の実施例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の光受信器の第８の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１…可変光減衰器（ＶＯＡ）、１２…光カプラ、１３…利得クランプ型半導体光増幅器、１４…フォトダイオード集積トランスインピーダンス型増幅器（ＰＤ−ＴＩＡ）モジュール、１５…ポストアンプ、１６…識別器、１７…光パワー検出部、１７１…フォトダイオード、１７２…積分器、１８…可変光減衰器制御回路、１８１…比較器、１８２…可変光減衰器駆動回路、１９…信号振幅検出手段、１９１…ＤＣブロック、１９２…全波整流器、１９３…積分器、２０…光バンドパスフィルタ、２１…波長可変光バンドパスフィルタ制御回路、２３…光プリアンプ集積ＰＤ−ＴＩＡモジュール。
【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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【図１０】
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