(57)【要約】  【課題】  トランスインピーダンスアンプに大電流又は入力許容電流を超える電流が入力される場合に、出力波形の劣化又はトランスインピーダンスアンプが破壊されるのを防ぐ。  【解決手段】  トランスインピーダンスアンプ１２に入力される電流が大電流の場合、又はトランスインピーダンスアンプの許容入力レベルを超え、トランスインピーダンスアンプを破壊するレベルの光信号が光電気変換増幅回路５に入力される場合に、光レベル検出部１０において生成される制御信号によりトランスインピーダンスアンプ内の帰還抵抗値を下げる。又は、トランスインピーダンスアンプ内の帰還抵抗に流れる電流を小さくする。これにより、光電気変換増幅回路の出力波形の劣化を防ぐ。また、トランスインピーダンスアンプのゲート・ソース間電圧を許容値以内にしてトランスインピーダンスアンプの破壊を防止する。【選択図】  図２
2005086376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子から出力された電気信号を増幅するトランスインピーダンスアンプと、前記受光素子に入力される光信号レベルを検出するための光レベル検出部とを備え、前記光レベル検出部は、光信号を分岐して前記受光素子に出力する光分岐部と、前記光分岐部により分岐された光信号に基づいて前記トランスインピーダンスアンプへの制御信号を生成する制御信号生成部を有する光電気変換増幅回路。
【請求項２】
前記光レベル検出部は、前記制御信号生成部により生成される制御信号に基づいて前記トランスインピーダンスアンプ内の帰還抵抗値を制御するよう構成されている請求項１に記載の光電気変換増幅回路。
【請求項３】
前記光レベル検出部は、前記制御信号生成部により生成される制御信号に基づいて前記トランスインピーダンスアンプ内の帰還抵抗に流れる電流を制御するよう構成されている請求項１に記載の光電気変換増幅回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の光電気変換増幅回路と、前記光電気変換増幅回路から出力された電気信号を増幅する増幅部と、前記増幅部から出力された電気信号に基づいてクロック信号を生成するクロック生成部と、前記増幅部から出力された電気信号を前記クロック生成部で生成されたクロック信号に基づいて識別再生する識別再生部とから構成される光受信装置。
【請求項５】
光信号を生成して送信する光送信装置と、前記光送信装置から送信された光信号を増幅する光増幅器と、前記光増幅器で増幅された光信号を伝送する伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバを介して伝送された光信号を受信する請求項４に記載の光受信装置とを備えた光伝送システム。
【請求項６】
光信号を生成して送信する光送信装置と、請求項４に記載の光受信装置と、前記光送信装置が出力する光信号を伝送用光ファイバに結合し、かつ伝送用光ファイバにより伝送されてきた光信号を前記光受信装置へ結合する光合分波素子とから構成される光伝送装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光伝送装置を２つ備え、当該２つの光伝送装置を、伝送用光ファイバと光増幅器とで接続して相対向させた一芯双方向光伝送システムを構成した光伝送システム。
【請求項８】
出力する光信号の波長が異なる複数の光送信装置と、複数の光送信装置から出力される光信号を波長多重する光合波素子と、波長多重された光信号を増幅する光増幅器と、増幅された光信号を伝送する単一の伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバにより伝送されてきた光信号を複数の光信号に波長分離して出力する光分波素子と、波長分離された光信号を受信する、請求項４に記載の複数の光受信装置とを備え、波長多重光を伝送するための光伝送システム。
【請求項９】
出力する光信号の波長が異なる複数の光送信装置と、波長分離された光信号を受信する、請求項４に記載の複数の光受信装置と、伝送用光ファイバに結合されて、複数の光送信装置から出力される光信号を波長多重して前記光ファイバに伝送するとともに、前記伝送用光ファイバにより伝送されてきた光信号を複数の光信号に波長分離して前記複数の光受信装置に出力する光合分波素子とを備え、波長多重光を伝送するための光伝送装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光伝送装置を２つ備え、当該２つの光伝送装置を、伝送用光ファイバと光増幅器とで接続して相対向させた一芯双方向で波長多重光を伝送するための光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用光電気変換増幅回路、光電気変換増幅回路を用いた光受信装置、光伝送装置並びに光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の光電気変換増幅回路の構成を示す図である（下記特許文献１参照）。従来の光電気変換増幅回路は、光受信器入力端子にトランスインピーダンスアンプと大入力保護回路とが接続され、トランスインピーダンスアンプの出力が大入力保護回路の制御系端子に接続される構成をしている。
【特許文献１】特開平１０−３２７０２７号公報（図６）
【０００３】
トランスインピーダンスアンプは、エミッタ接地増幅回路とその入出力端子間に接続された帰還抵抗で構成される。大入力保護回路は、第１のＮＰＮトランジスタＱ１、第２のＮＰＮトランジスタＱ２、定電流回路、定電圧回路からなり、第１のＮＰＮトランジスタＱ１は、コレクタが光受信器入力端子に、ベースが定電圧回路に接続され、エミッタが第２のＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタと共通エミッタで定電流回路にそれぞれ接続されている。第２のＮＰＮトランジスタＱ２は、コレクタが電源端子Ｖｃｃに、ベースがトランスインピーダンスアンプの出力にそれぞれ接続されている。
【０００４】
図７に示す光電気変換増幅回路において、光電気変換増幅回路への入力電流をＩｉｎ、トランスインピーダンスアンプへの入力電流をＩ１、トランスインピーダンスアンプの利得をＺｔ、無入力時の出力電圧をＶ０とすると、大入力保護回路が動作しない、小電流入力時の出力電圧Ｖｏは、
Ｖｏ＝Ｖ０−Ｉｉｎ×Ｚｔ          ・・・［式１］
となる。
【０００５】
この出力電圧は、大入力保護回路の第２のＮＰＮトランジスタＱ２のベース制御電圧となるが、小電流入力時には、この電圧レベルが定電圧回路からなる第１のＮＰＮトランジスタＱ１のベース電圧Ｖｂより高い値にあるために、第１のＮＰＮトランジスタＱ１はＯＦＦ状態となり、コレクタ電流は流れない。
【０００６】
一方、大入力動作時には、大電流が入力するハイレベル時のトランスインピーダンスアンプの出力電圧（ローレベル）が第１のＮＰＮトランジスタＱ１のベース電圧Ｖｂより低くなり、第１のＮＰＮトランジスタＱ１はＯＮし、大入力保護電流Ｉ２が光電気変換増幅回路入力から定電流源回路に流れる。よって、大入力時にトランスインピーダンスアンプに流れる電流Ｉ１は、
Ｉ１＝Ｉｉｎ−Ｉ２                ・・・［式２］
となる。
【０００７】
また、トランスインピーダンスアンプへの電流流入を抑えることができ、出力電圧も、
Ｖｏ＝Ｖ０−（Ｉｉｎ−Ｉ２）×Ｚｔ・・・［式３］
となり、大電流入力によるトランスインピーダンスアンプの飽和を防止することができる。このように、この光電気変換増幅回路は、入力ダイナミックレンジが広く、伝送損失の異なる様々な距離で適用が可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような光電気変換増幅回路の大入力保護方式は、トランスインピーダンスアンプの出力を入力に位置する大入力保護回路に帰還させる方式となっているため、光電気変換増幅回路の入力電流Ｉｉｎとトランスインピーダンスアンプ、大入力保護回路を介した大入力保護電流Ｉ２の間に位相差が生じると、波形劣化を及ぼすなど、帰還ループの安定動作に問題があり、高速化は困難といえる。さらに、トランスインピーダンスアンプの許容入力電流を超える電流が入力される場合には、大入力保護回路が動作する前にトランスインピーダンスアンプが破壊されてしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、光電気変換増幅回路に入力される光レベルをモニタする光レベル検出部により、光電気変換増幅回路内のトランスインピーダンスアンプの大入力保護をし、大電流入力時の波形劣化の防止を高速に行い、また、トランスインピーダンスアンプ許容入力電流を超えた電流がトランスインピーダンスアンプに入力される場合においても、トランスインピーダンスアンプを破壊することなくトランスインピーダンスアンプを保護できる技術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】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明に係る光電気変換増幅回路は、光信号を電気信号に変換する受光素子と、受光素子から出力された電気信号を増幅するトランスインピーダンスアンプと、受光素子に入力される光信号レベルを検出するための光レベル検出部とを備え、前記光レベル検出部は、光信号を分岐して前記受光素子に出力する光分岐部と、前記光分岐部により分岐された光信号に基づいて前記トランスインピーダンスアンプへの制御信号を生成する制御信号生成部を有する。この構成により、トランスインピーダンスアンプに大電流が入力される場合、又はトランスインピーダンスアンプの許容入力電流を超えた電流が入力される場合に、光電気変換増幅回路の出力波形の劣化を防ぐことができ、また、トランスインピーダンスアンプの破壊を防ぐことができる。
【００１１】
また、前記光レベル検出部は、前記制御信号生成部により生成される制御信号に基づいて前記トランスインピーダンスアンプ内の帰還抵抗値を制御するよう構成されている。この構成により、トランスインピーダンスアンプの利得を調整し、光電気変換増幅回路の出力波形の歪み防止とトランスインピーダンスアンプの破壊防止をすることができる。
【００１２】
また、前記光レベル検出部は、前記制御信号生成部により生成される制御信号に基づいて前記トランスインピーダンスアンプ内の帰還抵抗に流れる電流を制御するよう構成されている。この構成により、トランスインピーダンスアンプに大電流が入力される場合に、トランスインピーダンスアンプに入力される電流を逃がすことができ、光電気変換部の出力波形の歪み防止とトランスインピーダンスアンプの破壊防止をすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る光受信装置は、上述した光電気変換増幅回路と、前記光電気変換増幅回路から出力された電気信号を増幅する増幅部と、前記増幅部から出力された電気信号に基づいてクロック信号を生成するクロック生成部と、前記増幅部から出力された電気信号を前記クロック生成部で生成されたクロック信号に基づいて識別再生する識別再生部とから構成される。この構成により、光電気変換増幅回路内のトランスインピーダンスアンプに大電流が入力される場合に、光電気変換増幅回路の出力波形歪みを防ぐことができ、正確な電気信号の識別再生が可能な光受信装置を実現することができる。
【００１４】
また、本発明に係る光伝送システムは、光信号を生成して送信する光送信装置と、前記光送信装置から送信された光信号を増幅する光増幅器と、前記光増幅器で増幅された光信号を伝送する伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバを介して伝送された光信号を受信する前述した光受信装置とを備えた。この構成により、光送信装置から送出され、伝送用光ファイバを伝搬してきた高速な光信号を、光受信装置において光信号を電気信号に変換し、かつ、電気信号を正確に識別できる光伝送システムを実現することができる。
【００１５】
また、本発明に係る光伝送装置は、光信号を生成して送信する光送信装置と、前述した光受信装置と、前記光送信装置が出力する光信号を伝送用光ファイバに結合し、かつ伝送用光ファイバにより伝送されてきた光信号を前記光受信装置へ結合する光合分波素子とから構成される。この構成により、光送信装置から送出され、伝送用光ファイバを伝搬してきた高速な光信号を、光受信装置において光信号を電気信号に変換し、かつ、電気信号を正確に識別できる光伝送装置を実現することができる。
【００１６】
また、本発明に係る光伝送システムは、前述した光伝送装置を２つ備え、当該２つの光伝送装置を、伝送用光ファイバと光増幅器とで接続して相対向させた一芯双方向光伝送システムを構成した。この構成により、光送信装置から送出され、伝送用光ファイバを伝搬してきた高速な光信号を、光受信装置において光信号を電気信号に変換し、かつ、電気信号を正確に識別できる一芯双方向な光伝送システムを実現することができる。
【００１７】
また、本発明に係る光伝送システムは、出力する光信号の波長が異なる複数の光送信装置と、複数の光送信装置から出力される光信号を波長多重する光合波素子と、波長多重された光信号を増幅する光増幅器と、増幅された光信号を伝送する単一の伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバにより伝送されてきた光信号を複数の光信号に波長分離して出力する光分波素子と、波長分離された光信号を受信する、前述した複数の光受信装置とを備え、波長多重光を伝送するための光伝送システムを構成した。この構成により、光送信装置から送出され、伝送用光ファイバを伝搬してきた複数の高速な光信号を、光受信装置においてそれぞれの光信号を分離した後に光信号を電気信号に変換し、かつ、それぞれの電気信号を正確に識別できる波長多重光伝送システムを実現することができる。
【００１８】
また、本発明に係る光伝送装置は、出力する光信号の波長が異なる複数の光送信装置と、波長分離された光信号を受信する、前述した複数の光受信装置と、伝送用光ファイバに結合されて、複数の光送信装置から出力される光信号を波長多重して前記光ファイバに伝送するとともに、前記伝送用光ファイバにより伝送されてきた光信号を複数の光信号に波長分離して前記複数の光受信装置に出力する光合分波素子とを備え、波長多重光を伝送するための光伝送装置を構成した。この構成により、光送信装置から送出され、伝送用光ファイバを伝搬してきた複数の高速な光信号を、光受信装置においてそれぞれの光信号を分離した後に光信号を電気信号に変換し、かつ、それぞれの電気信号を正確に識別できる波長多重光伝送装置を実現することができる。
【００１９】
さらに、本発明に係る光伝送システムは、前述した光伝送装置を２つ備え、当該２つの光伝送装置を、伝送用光ファイバと光増幅器とで接続して相対向させた一芯双方向で波長多重光を伝送するための光伝送システムを構成した。この構成により、相対向する光伝送装置間の伝送を１本の伝送用光ファイバで実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、トランスインピーダンスアンプに入力される電流が大電流の場合に、光レベル検出部において生成される制御信号により、トランスインピーダンスアンプ内の帰還抵抗値を下げることで、又はトランスインピーダンスアンプ内の帰還抵抗に流れる電流を小さくすることで、光電気変換増幅回路の出力波形の劣化を防ぐことができる。また、トランスインピーダンスアンプの許容入力レベルを超え、トランスインピーダンスアンプを破壊するレベルの光信号が光電気変換増幅回路に入力される場合においても、トランスインピーダンスアンプの破壊を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１における光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１に示す光伝送システムは、光信号を生成して送信する光送信装置１と、光送信装置１からの光信号を増幅する光増幅器２と、光増幅器２で増幅された光信号を伝送する伝送用光ファイバ３と、伝送用光ファイバ３を介して伝送された光信号を受信する光受信装置４とを備えている。
【００２２】
光受信装置４は、受信された光信号を電気信号に変換して増幅する光電気変換増幅回路５と、光電気変換増幅回路５からの電気信号を増幅する増幅部６と、増幅部６で増幅された電気信号に基づいてクロック信号ＣＬＫを生成するクロック生成部７と、クロック生成部７からのクロック信号ＣＬＫに基づいて増幅部６からの電気信号を識別再生してＤＡＴＡ信号を出力する識別再生部８とを備えている。
【００２３】
ここで、光電気変換増幅回路５は、図２に示す構成を備えている。図２に示すように、光電気変換増幅回路５は、後述する受光素子１１に入力される光信号レベルを検出するための光レベル検出部１０と、光信号を電気信号に変換する受光素子１１と、受光素子１１から出力された電気信号を増幅するトランスインピーダンスアンプ１２とから構成されている。
【００２４】
また、光レベル検出部１０は、光電気変換増幅回路５に入力された光信号を所定の比率で分岐する光分岐部１３と、光分岐部１３により分岐された光信号に基づいてトランスインピーダンスアンプ１２への制御信号を生成する制御信号生成部１４とから構成される。
【００２５】
次に、図２に示す光電気変換増幅回路５の動作について説明する。光レベル検出部１０の光分岐部１３は、入力された光信号をある一定の比率で分岐し、分岐した光信号を受光素子１１と制御信号生成部１４にそれぞれ送出する。制御信号生成部１４は、入力された光信号を基に制御信号を生成し、トランスインピーダンスアンプ１２内のＦＥＴ１のゲート端子に送出する。
【００２６】
例えば、光分岐部１３に入力される光信号がトランスインピーダンスアンプ１２の許容入力レベルを超える場合、すなわちトランスインピーダンスアンプ１２内ＦＥＴ２のゲート・ソース間電圧（以降、Ｖｇｓと称す）が許容値を超える場合、トランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗値を下げてＦＥＴ２のＶｇｓを許容値まで下げる必要がある。
【００２７】
トランスインピーダンスアンプ１２内のＡ点の電圧をＶＡ、トランスインピーダンスアンプ１２に入力される電流値をＩｉｎとすると、トランスインピーダンスアンプ１２内のＢ点の電圧ＶＢは、
ＶＢ＝Ｉｉｎ×（トランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗値）
＋ＶＡ                                      ・・・［式４］
となる。ここで、本構成のトランスインピーダンスアンプ１２は、帰還抵抗はＲｆ１とＲｆ２の並列抵抗となるが、通常、ＦＥＴ１はＯＦＦの状態で、帰還抵抗値≒Ｒｆ１である。
【００２８】
光レベル検出部１０で生成された制御信号がＦＥＴ１のゲート端子に入力されることにより、ＦＥＴ１がＯＮし帰還抵抗Ｒｆ２に電流が流れる。これにより、トランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗値は、Ｒｆ１とＲｆ２の並列抵抗Ｒｆ'となり、Ｒｆ１＞Ｒｆ'となるため、帰還抵抗値は下がる。この光レベル検出部１０から送出される制御信号は、トランスインピーダンスアンプ１２内のＦＥＴ２のＶｇｓが許容値を超えないように帰還抵抗値をＲｆ１からＲｆ'に変更するものである。
【００２９】
このとき、受光素子１１に入力された光信号が電流として、トランスインピーダンスアンプ１２内のＦＥＴ２のゲート端子に入力される前に、光レベル検出部１０で生成された制御信号がトランスインピーダンスアンプ１２内ＦＥＴ１のゲート端子に入力される。
【００３０】
このような動作により、トランスインピーダンスアンプ１２に入力される電流が大電流の場合に、光レベル検出部１０において生成される制御信号により、トランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗値を下げることで、光電気変換増幅回路５の出力波形の劣化を防ぐことができる。また、トランスインピーダンスアンプ１２の許容入力レベルを超え、トランスインピーダンスアンプ１２を破壊するレベルの光信号が光電気変換増幅回路５に入力される場合においても、トランスインピーダンスアンプ１２の破壊を防止することができる。
【００３１】
また、正確に電気信号の識別再生が可能な光受信装置４を実現することができるとともに、光送信装置１から送出され、伝送用光ファイバ３を伝搬してきた高速な光信号を、光受信装置４において光信号を電気信号に変換し、かつ、電気信号を正確に識別できる光伝送システムを実現することができる。
【００３２】
さらに、光レベル検出部１０は、制御信号生成部１４により生成される制御信号に基づいてトランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗値を制御することで、トランスインピーダンスアンプ１２の利得を調整し、光電気変換増幅回路５の出力波形の波形歪み防止とトランスインピーダンスアンプ１２の破壊防止をすることができる。
【００３３】
なお、図１及び図２は、この実施の形態１が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、本発明を、図１及び図２の構成及び動作に限定するものではない。
【００３４】
また、本発明は、前述した光伝送システムのほかに、図３、図４及び図５に示す光伝送システムにも同様に適用できる。図３は、２つの光伝送装置を相対向させた一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図である。光伝送装置１８は、光送信装置１、光受信装置４、光合分波素子９から構成され、光伝送装置１９は、光送信装置１７、光受信装置４、光合分波素子９から構成される。ここで、光送信装置１と光送信装置１７から送出される光信号の波長は、それぞれλ１、λ１７であり、異なる波長である。以下、光送信装置１から送出される光信号を光信号λ１と称し、光送信装置１７から送出される光信号をλ１７と称す。
【００３５】
光送信装置１から送出された光信号λ１は、光合分波素子９、光増幅器２、伝送用光ファイバ３、光増幅器２０を通過し、光伝送装置１９内の光合分波素子９に入力される。光合分波素子９を通過した光信号λ１は、光伝送装置１９内の光受信装置４に入力される。光伝送装置１９内の光受信装置４では、入力された光信号を電気信号に変換し、識別再生した後、ＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号を出力する。
【００３６】
また、光送信装置１７から送出された光信号λ１７は、光合分波素子９、光増幅器２０、伝送用光ファイバ３、光増幅器２を通過し、光伝送装置１８内の光合分波素子９に入力される。光合分波素子９を通過した光信号λ１７は、光伝送装置１８内の光受信装置４に入力される。光伝送装置１８内の光受信装置４では、図１及び図２に示すのと同様にして、入力された光信号を電気信号に変換し、識別再生した後、ＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号を出力する。
【００３７】
上述した光伝送システムによれば、光伝送装置１８、１９を備え、２つの光伝送装置１８、１９を、伝送用光ファイバ３と光増幅器２、２０とで接続して相対向させた一芯双方向光伝送システムを構成することにより、光送信装置から送出され、伝送用光ファイバを伝搬してきた高速な光信号を、光受信装置において光信号を電気信号に変換し、かつ、電気信号を正確に識別できる一芯双方向な光伝送システムを実現することができる。
【００３８】
次に、図４は、波長多重光伝送システムの構成を示すブロック図である。図４に示す光伝送システムは、出力する光信号の波長が異なる複数の光送信装置１、２１、・・・、２２と、複数の光受信装置４、２５、・・・、２６との間に、複数の光信号を合波する光合波素子２３、合波された光信号を増幅する光増幅器２、増幅された光信号を伝送する伝送用光ファイバ３、伝送用光ファイバ３を介して伝送された光信号を分波する光分波素子２４を配置している。ここで、光送信装置１、２１、・・・、２２から送出される光信号の波長を、それぞれλ１、λ２１、λ２２とする。また、光信号λ１、λ２１、λ２２を受信する光受信装置を、それぞれ光受信装置４、光受信装置２５、光受信装置２６とする。
【００３９】
光送信装置１から送出された光信号λ１は、光信号λ２１、λ２２と光合波素子２３において波長多重され、光増幅器２、伝送用光ファイバ３を通過し、光分波素子２４に入力される。光分波素子２４は、光信号λ１を光受信装置４に、光信号λ２１を光受信装置２５に、光信号λ２２を光受信装置２６にそれぞれ入力するように波長分離する。光受信装置４は、図１及び図２に示すのと同様にして、入力された光信号λ１を電気信号に変換し、識別再生した後、ＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号を出力する。光受信装置２５、２６も光信号λ２１、λ２２を同様にして処理する。
【００４０】
上述した光伝送システムによれば、光送信装置から送出され、伝送用光ファイバを伝搬してきた複数の高速な光信号を、光受信装置においてそれぞれの光信号を分離した後に光信号を電気信号に変換し、かつ、それぞれの電気信号を正確に識別できる波長多重光伝送システムを実現することができる。
【００４１】
次に、図５は、２つの波長多重光伝送装置を相対向させた一芯双方向波長多重光伝送システムを示す構成図である。波長多重光伝送装置４４は、複数の光送信装置１、２１、２２と、複数の光受信装置３１、３２、３３と、光合分波素子２７とから構成され、波長多重光伝送装置４５は、複数の光送信装置４１、４２、４３と、複数の光受信装置４、２５、２６と、光合分波素子２８とから構成される。ここで、光送信装置１、２１、２２、４１、４２、４３から送出される光信号の波長は、それぞれλ１、λ２１、λ２２、λ４１、λ４２、λ４３であり、異なる波長である。また、光信号λ１、λ２１、λ２２、λ４１、λ４２、λ４３を受信する光受信装置は、それぞれ光受信装置４、２５、２６、３１、３２、３３である。
【００４２】
波長多重光伝送装置４４内の光送信装置１から送出された光信号λ１は、他の光信号λ２１、λ２２と光合分波素子２７において波長多重され、光増幅器２９、伝送用光ファイバ３、光増幅器３０を通過し、波長多重光伝送装置４５内の光合分波素子２８に入力される。光合分波素子２８は、光信号λ１を光受信装置４に、光信号λ２１を光受信装置２５に、光信号λ２２を光受信装置２６にそれぞれ入力するように波長分離する。光受信装置４は、図１及び図２に示すのと同様にして、入力された光信号λ１を電気信号に変換し、識別再生した後、ＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号を出力する。光受信装置２５、２６も光信号λ２１、λ２２を同様にして処理する。
【００４３】
また、波長多重光伝送装置４５内の光送信装置４１から送出された光信号λ４１は、他の光信号λ４２、λ４３と光合分波素子２８において波長多重され、光増幅器３０、伝送用光ファイバ３、光増幅器２９を通過し、波長多重光伝送装置４４内の光合分波素子２７に入力される。光合分波素子２７は、光信号λ４１を光受信装置３１に、光信号λ４２を光受信装置３２に、光信号λ４３を光受信装置３３にそれぞれ入力するように波長分離する。光受信装置３１は、図１及び図２に示すのと同様にして、入力された光信号λ４１を電気信号に変換し、識別再生した後、ＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号を出力する。光受信装置３２、３３も光信号λ４２、λ４３を同様にして処理する。
【００４４】
上述した光伝送装置によれば、光送信装置から送出され、伝送用光ファイバを伝搬してきた複数の高速な光信号を、光受信装置においてそれぞれの光信号を分離した後に光信号を電気信号に変換し、かつ、それぞれの電気信号を正確に識別できる波長多重光伝送装置を実現することができる。
【００４５】
また、上述した光伝送システムによれば、相対向する光伝送装置間の伝送を１本の伝送用光ファイバで実現することができる。
【００４６】
上述した図３、図４、図５のような構成の光伝送システムにおいて、トランスインピーダンスアンプに入力される電流が大電流の場合に、図１及び図２に示す構成と同様にして、光受信装置４、２５、２６に備えられる光電気変換増幅回路５内の光レベル検出部１０において、制御信号生成部１４により生成される制御信号により、トランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗値を下げることで、光電気変換増幅回路５の出力波形の劣化を防ぐことができる。また、トランスインピーダンスアンプ１２の許容入力レベルを超え、トランスインピーダンスアンプ１２を破壊するレベルの光信号が光電気変換増幅回路５に入力される場合においても、トランスインピーダンスアンプ１２の破壊を防止することができる。
【００４７】
＜実施の形態２＞
また、光電気変換増幅回路５の構成は、図２に示すもの以外に図６に示す構成を採用できる。図６は、本発明の実施の形態２における光電気変換増幅回路の構成を示すブロック図を含む回路図である。図６に示す光電気変換増幅回路５は、光レベル検出部１０と、受光素子１１と、トランスインピーダンスアンプ１２とから構成され、さらに、光レベル検出部１０は、光分岐部１３、制御信号生成部１４から構成される。
【００４８】
光電気変換増幅回路５に入力された光信号は、光分岐部１３に入力される。光分岐部１３は、入力された光信号をある一定の比率で分岐し、受光素子１１と制御信号生成部１４にそれぞれ送出する。制御信号生成部１４は、入力された光信号を基に制御信号を生成し、トランスインピーダンスアンプ１２内のＦＥＴ１のゲート端子に送出する。
【００４９】
例えば光分岐部１３に入力される光信号がトランスインピーダンスアンプ１２の許容入力レベルを超える場合、すなわちトランスインピーダンスアンプ１２内ＦＥＴ２のＶｇｓが許容値を超える場合、トランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗に流れる電流を小さくして、ＦＥＴ２のＶｇｓを許容値まで下げる必要がある。
【００５０】
トランスインピーダンスアンプ１２内のＡ点の電圧をＶＡ、トランスインピーダンスアンプ１２に入力される電流値をＩｉｎとすると、トランスインピーダンスアンプ１２内のＢ点の電圧ＶＢは、
ＶＢ＝Ｉｉｎ×（トランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗値）
＋ＶＡ                                      ・・・［式５］
となる。また、ＩｉｎとＦＥＴ１に流れる電流Ｉ２、ＦＥＴ２に流れる電流Ｉ１の関係は、
Ｉｉｎ＝Ｉ１＋Ｉ２                            ・・・［式６］
である。本構成のトランスインピーダンスアンプ１２は、通常ＦＥＴ１はＯＦＦの状態であり、Ｉｉｎ≒Ｉ１である。
【００５１】
光レベル検出部１０で生成された制御信号がＦＥＴ１のゲート端子に入力されることにより、ＦＥＴ１がＯＮしＦＥＴ１に電流Ｉ２が流れる。これにより、トランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗に流れる電流は減少する。この光レベル検出部１０から送出される制御信号は、トランスインピーダンスアンプ１２内ＦＥＴ２のＶｇｓが許容値を超えないように、ＦＥＴ１に流れる電流Ｉ２を変更するものである。
【００５２】
このとき、受光素子１１に入力された光信号が電流として、トランスインピーダンスアンプ１２内のＦＥＴ２のゲート端子に入力される前に、光レベル検出部１０で生成された制御信号がトランスインピーダンスアンプ１２内のＦＥＴ１のゲート端子に入力される。
【００５３】
このような動作により、トランスインピーダンスアンプに入力される電流が大電流の場合に、光レベル検出部１０において生成される制御信号によりトランスインピーダンスアンプ１２内の帰還抵抗に流れる電流を小さくすることで、トランスインピーダンスアンプ１２に入力される電流を逃がすことができ、光電気変換増幅回路５の出力波形の劣化を防ぐことができる。また、トランスインピーダンスアンプ１２の許容入力レベルを超え、トランスインピーダンスアンプ１２を破壊するレベルの光信号が光電気変換増幅回路５に入力される場合においても、トランスインピーダンスアンプ１２の破壊を防止することができる。
【００５４】
上述した図６に示す実施の形態２に係る光電気変換増幅回路５は、図１に示す光伝送システムに適用でき、図３から図５に示す光伝送システムにも実施の形態１と同様に適用できる。
【００５５】
なお、図６は、この実施の形態２が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、本発明を、図６の構成及び動作に限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明により、トランスインピーダンスアンプの破壊を防止可能であり、よって、本発明は光通信分野などにおいて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における光伝送システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における光電気変換増幅回路の構成を示すブロック図を含む回路図
【図３】本発明の実施の形態１における光伝送装置及び一芯双方向光伝送システムの構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における波長多重光伝送システムの構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における波長多重光伝送装置を有する一芯双方向波長多重光伝送システムの構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２における光電気変換増幅回路の構成を示すブロック図を含む回路図
【図７】従来の光電気変換増幅回路の構成を示す回路図
【符号の説明】
【００５８】
１、１７、２１、２２、４１、４２、４３  光送信装置
２、２０、２９、３０  光増幅器
３  伝送用光ファイバ
４、２５、２６、３１、３２、３３  光受信装置
５  光電気変換増幅回路
６  増幅部
７  クロック生成部
８  識別再生部
９、２７、２８  光合分波素子
１０  光レベル検出部
１１  受光素子
１２  トランスインピーダンスアンプ
１３  光分岐部
１４  制御信号生成部
１８、１９  光伝送装置
２３  光合波素子
２４  光分波素子
４４、４５  波長多重光伝送装置
【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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