(57)【要約】【課題】入力光信号レベルが入力断状態から急激に増加した場合でも受光素子の損傷を防ぎ、受信電気回路の飽和を防止して再起動を可能とする。【解決手段】入力光信号を光ファイバ増幅器１により光増幅し、受光素子２により光電変換した後、増幅回路４で増幅することで受信信号を得る光受信回路１００において、ピーク検出回路７により増幅回路４の出力ピークレベルを検出し、誤差増幅回路９でピークレベルの誤差分を増幅して、利得制御回路１０を通じて光ファイバ増幅器１の利得を制御することで受信信号のレベルを一定にする構成の場合に、入力断検出回路８でピーク検出回路７の出力から入力断を検出し、その検出時に利得制御回路１０を通じて光ファイバ増幅器１の利得を最大利得より十分低くなるように制御するものである。【選択図】      図１
2005039860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光信号を増幅する光増幅器と、
この光増幅器が出力する光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光増幅器の利得を制御する第１の利得制御手段と、
前記光増幅器が出力する光信号の強度レベルを検出する光強度レベル検出手段と、
この光強度レベル検出手段で検出される光強度レベルが第１の基準レベルを超えたときに前記光増幅器の利得を最大利得より低くなるように制御する第２の利得制御手段とを具備する光受信回路。
【請求項２】
前記第１の利得制御手段は、前記光電変換手段が出力する電気信号のレベルを検出し、この検出された電気信号のレベルが所定レベルとなるように前記光増幅器の利得を制御することを特徴とする請求項１に記載の光受信回路。
【請求項３】
前記光強度レベル検出手段は、前記光強度レベルを前記光増幅器から出力される光出力信号から検出することを特徴とする請求項２に記載の光受信回路。
【請求項４】
前記光強度レベル検出手段は、前記光強度レベルを前記光増幅器に入力される光入力信号から検出することを特徴とする請求項２に記載の光受信回路。
【請求項５】
前記光強度レベル検出手段は、前記光強度レベルを前記光電変換手段に流れる光電流量から検出することを特徴とする請求項２に記載の光受信回路。
【請求項６】
前記第１の利得制御手段は、前記光増幅器から出力される光出力信号の強度レベルを検出し、この検出された光出力信号の強度レベルが所定レベルとなるように前記光増幅器の利得を制御することを特徴とする請求項１に記載の光受信回路。
【請求項７】
前記光強度レベル検出手段は、前記光強度レベルを前記光増幅器から出力される光出力信号から検出することを特徴とする請求項６に記載の光受信回路。
【請求項８】
前記光強度レベル検出手段は、前記光強度レベルを前記光増幅器に入力される光入力信号から検出することを特徴とする請求項６に記載の光受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光増幅器を前置増幅器として用いた光受信回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素がコア部分に添加された光ファイバを光増幅媒体として用いる光ファイバ増幅器は、低ノイズ、高利得であり、さらに、伝送用ファイバとの整合性がよいという特徴を有している。このため、伝送距離の長距離化等を可能とする有効な手段として、研究開発が活発に進められている。特に、光受信装置においては、この光ファイバ増幅器を入力光の初段に設置し、前置増幅器（プリアンプ）として用いることで、高感度化、広ダイナミックレンジ化という大幅な性能向上を実現している。
【０００３】
図１１は従来の光受信装置の構成を示すものである。この光受信装置は光受信回路６００とデータ再生回路７００とで構成される。  
光受信回路６００に入力された光信号は、まず前置増幅器としての利得制御型光ファイバ増幅器１に供給される。この光ファイバ増幅器１は、例えば励起用レーザの駆動電流を変化させることで任意の利得に設定可能となっており、その設定された利得で入力光信号を増幅し出力光信号として受光素子２に導出する。
【０００４】
受光素子２は、バイアス回路３により逆バイアス電圧が印加され、上記出力光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、増幅回路４で必要なレベルまで増幅される。この増幅回路４の出力信号は、受信信号としてデータ再生回路７００に供給されると共にピーク検出回路７に供給される。
【０００５】
ピーク検出回路７は、上記受信信号のピークレベルを検出するもので、ここで得られたピーク検出信号は誤差増幅回路９に送られる。この誤差増幅回路９は、予め設定された基準レベルに対するピーク検出信号の誤差を求め、この誤差を増幅して誤差信号として利得制御回路１０に出力する。
【０００６】
利得制御回路１０は、上記誤差信号がゼロとなるように、光ファイバ増幅器１の励起用レーザ駆動電流を増減して、利得を制御する。このように、光受信回路６００では、光ファイバ増幅器１の利得を受信信号のピークレベルの変化に応じて増減することで、受信信号のピークレベルを一定にしている。
【０００７】
光受信回路６００で安定化された受信信号は、データ再生回路７００を構成するクロック抽出回路５及び識別回路６に供給される。
【０００８】
クロック抽出回路５は、受信信号からデータ識別のためのクロック信号を抽出するもので、抽出されたクロック信号は識別回路６に送られる。この識別回路６は抽出されたクロック信号のタイミングで受信信号のレベルを識別することでデータ信号を再生するものである。
【０００９】
図１２を参照して、上記構成における光受信回路６００の利得制御動作を説明する。  
図１２中の実線はこの光受信回路６００の入力光電力レベル（ｄＢｍ）に対する光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化を示し、一点鎖線は出力光が光受信回路の最大受光レベルと等しくなる利得条件を表している。
【００１０】
この図から明らかなように、光ファイバ増幅器１は入力光電力レベルが増大すると利得が小さくなり、入力光電力レベルが減少すると利得が大きくなるように制御される。このため、光受信回路６００では入力光信号がレベル変動しても安定した受信信号が得られる。よって、データ再生回路７００で確実にデータを識別再生することができる。
【００１１】
しかしながら、上記構成による従来の光受信回路６００では、例えば光信号入力端コネクタが外れた場合のように、入力光信号があるレベルより小さくなる入力断状態が発生した場合、光ファイバ増幅器１の利得が最大となるように利得制御が働く。最大利得状態での光ファイバ増幅器１の入力対利得特性は、当該増幅器が持つ飽和特性により、図１２中破線で示すように入力光電力レベルに対して一定にはならず、図１２中一点鎖線で示す光受信回路６００の最大受光レベルに等しい利得条件を越えてしまう。
【００１２】
従って、図１３に示すように入力光電力レベルが入力断状態からＰ４のレベル以上に急激に増加すると、最大利得状態の光ファイバ増幅器１の利得が最大となっているため、光ファイバ増幅器１の出力が光受信回路６００の最大受光レベルを越えてしまい、例えば受光素子２に過大な光強度を有する光信号が入射され、受光素子２が損傷してしまう虞がある。
【００１３】
また、入力光信号の電力レベルが低くなると、光ファイバ増幅器１の利得の増加に伴い、出力光信号に光ノイズの占める割合が増加する。このため、利得制御回路１０により受信信号のピークレベルが一定になるように光ファイバ増幅器１の利得を制御すると、図１４に示すように、入力光信号の電力レベルが低くなるにつれて、出力光の電力レベルが上昇するようになる。従って、入力光信号の電力レベルが低下し続けた場合には、光ファイバ増幅器１の出力光電力レベルが上昇を続け、光受信回路６００の最大受光レベルを越えてしまい、当該回路に動作異常が生じたり、損傷を与えてしまう虞がある。
【００１４】
尚、図１１に示した従来例では、光ファイバ増幅器１の出力レベル検出方式として、電気信号変換後の受信信号を分岐して信号レベルを検出する場合について説明したが、電気信号変換前に光ファイバ増幅器１の出力光信号の一部を分岐し、その出力光電力レベルを検出する方式もある。この方式の場合でも、入力断状態から再度光信号が入力された場合に、光受信回路の損傷を招くおそれがあり、場合によっては再起動できないといった同様の問題を生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
以上述べたように、従来の光受信回路では、入力断状態の時に光増幅器が最大利得状態になっているため、レベルの高い光信号が入力されると光受信回路の最大受光レベルを越えてしまう虞がある。また、入力光信号の電力レベルが低下し光増幅器の利得が高くなると、光増幅器の出力する光信号にノイズの占める割合が高くなるにもかかわらず、受信信号のレベルが一定になるように制御しているため光増幅器の出力する光信号の電力レベルが大きくなり、光受信回路の最大受光レベルを越えてしまう虞がある。以上のように、光受信回路の最大受光レベルを越えることにより、光受信回路が損傷したり、受信電気回路の飽和によって再起動が不能になってしまうという問題が生じている。
【００１６】
この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、入力光信号電力レベルが入力断状態から急激に増加した場合や、入力光信号の電力レベルが低下した場合でも光受信回路の最大受光レベルを越えないようにして光受信回路の損傷を防ぎ、受信電気回路の飽和を防止して再起動を可能とする光受信回路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】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、入力光信号を増幅する光増幅器と、この光増幅器が出力する光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光増幅器の利得を制御する第１の利得制御手段と、前記光増幅器が出力する光信号の強度レベルを検出する光強度レベル検出手段と、この光強度レベル検出手段で検出される光強度レベルが第１の基準レベルを超えたときに前記光増幅器の利得を最大利得より低くなるように制御する第２の利得制御手段とを具備する光受信回路が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、入力光信号電力レベルが入力断状態から急激に増加した場合や、入力光信号の電力レベルが低下した場合でも光受信回路の最大受光レベルを越えないようにし、光受信回路の損傷を防ぎ、受信電気回路の飽和を防止して再起動を可能とする光受信回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、図１乃至図２を参照してこの発明の第１の実施例を説明する。  
図１は、この発明に係る光受信回路１００を備える光受信装置の構成を示すものである。前述の従来の光受信装置と同様に、この光受信装置は光受信回路１００とデータ再生回路７００で構成される。
【００２０】
光受信回路１００に入力された光信号は、まず前置増幅器としての利得制御型光ファイバ増幅器１に供給される。この光ファイバ増幅器１は、励起用レーザの駆動電流を変化させることで任意の利得に設定可能となっており、その設定された利得で入力光信号を増幅し、出力光信号として受光素子２に導出する。
【００２１】
受光素子２は、バイアス回路３により逆バイアス電圧が印加され、上記出力光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、増幅回路４で必要なレベルまで増幅される。この増幅回路４の出力信号は、受信信号としてデータ再生回路７００に供給されると共にピーク検出回路７に供給される。
【００２２】
ピーク検出回路７は、受信信号のピークレベルを検出するもので、ここで得られたピークレベルはピーク検出信号として誤差増幅回路９に送られると共に入力断検出回路８に送られる。
【００２３】
誤差増幅回路９は、予め設定された基準レベルに対するピーク検出信号の誤差を求め、この誤差信号を増幅して利得制御回路１０に送る。また、入力断検出回路８は、上記ピーク検出信号が予め設定された入力断検出レベル以下となったとき、入力断とみなして入力断検出信号を出力し、ピーク検出信号が上記入力断検出レベルより高く設定された入力断解除レベル以上となるまで入力断検出信号を出し続ける。この入力断検出回路８から出力される入力断検出信号は利得制御回路１０に送られる。
【００２４】
ここで、入力断検出レベルはデータ再生可能なピークレベルに設定しておき、入力断解除レベルは光ファイバ増幅器１に対する利得制御ループが再度光信号が入力された場合に、直ちに応答するレベルに設定しておく。
【００２５】
利得制御回路１０は、入力断検出信号が供給されない、すなわち通常動作状態の場合には誤差増幅回路９の出力がゼロになるように光ファイバ増幅器１の励起用レーザ駆動電流を増減して、その利得を制御する。また、入力断検出信号が供給される、すなわち入力断状態では上記駆動電流を光ファイバ増幅器１の利得が最大利得よりもある程度小さい値となるように固定する。
【００２６】
光受信回路１００で安定化された受信信号は、データ再生回路７００を構成するクロック抽出回路５及び識別回路６に供給される。
【００２７】
クロック抽出回路５は、受信信号からデータ識別のためのクロック信号を抽出するもので、抽出されたクロック信号は識別回路６に送られる。この識別回路６は、抽出されたクロック信号のタイミングで受信信号のレベルを識別することでデータ信号を再生するものである。
【００２８】
以上のように、上記構成による光受信装置では、光受信回路１００において、入力段の光ファイバ増幅器１の利得を、通常の光信号入力状態では受信信号のピークレベルが一定になるように制御し、また、入力断状態には最大利得よりも小さい所定の値に設定する。
【００２９】
図２を参照して、上記構成における光受信回路１００の利得制御動作を説明する。
【００３０】
図２中の実線はこの光受信回路１００の入力光電力レベル（ｄＢｍ）に対する光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化を示し、一点鎖線は図６の場合と同様に、光ファイバ増幅器１の出力光信号が光受信回路１００の最大受光レベルと等しくなる利得条件を表している。
【００３１】
入力光電力レベルが高入力状態から低入力状態に変化すると、従来の光受信回路６００と同様に光ファイバ増幅器１の利得は受信信号のレベルが一定になるように、図２中点Ａ、Ｂを結ぶ実線に沿って直線的に制御される。
【００３２】
しかし、入力光電力レベルが入力断検出レベルＰ１まで減少すると、入力断検出回路８から入力断検出信号が出力されるため、利得制御回路１０により、光ファイバ増幅器１の利得は図２中の最大利得状態の点Ｂより小さい値の点Ｃに設定される。
【００３３】
この入力断状態での入力対利得特性は、前述したように、光ファイバ増幅器１の飽和特性により一定にならず、通常の動作状態での利得特性より増大する。そこで、点Ｃでの利得を、受光素子２が必要とする入力光電力レベルの範囲内で、且つ、入力断状態の光ファイバ増幅器１の利得の特性が図２中破線で示されるように、同図中一点鎖線で示される光受信回路の最大受光電力と等しくなる条件を越えないような値に設定しておく。
【００３４】
上記設定のもとで、入力光電力レベルが入力断検出レベルＰ１より小さいレベルから増加する場合の光ファイバ増幅器１の利得制御特性について説明する。
【００３５】
まず、入力断検出信号の出力状態では、光ファイバ増幅器１の利得を最大利得から下げて励起用レーザの駆動電流を固定している。このため、図２において入力光電力レベルがゼロのときの利得は点Ｄのようになり、点Ｃとほぼ同じ利得となっている。
【００３６】
ここで、図２において、点Ｅは前述の破線と通常の動作状態を示す実線との交点で、このときの入力光電力レベルを入力断解除レベルＰ２とする。
【００３７】
すなわち、光ファイバ増幅器１の利得は、入力光電力レベルがゼロからＰ１までのときは点Ｄから点Ｃの間にあり、Ｐ１以上のレベルの再入力があると点Ｅまで破線に沿って変化する。入力光電力レベルが入力断解除レベルＰ２になると、利得は点Ｅに達し、入力断状態での制御が解除される。このとき受信信号のレベルを一定とするのに十分な利得が得られているので、確実に通常の制御動作に復帰する。
【００３８】
したがって、上記構成による光受信回路１００を用いれば、入力光電力レベルが入力断検出レベルＰ１よりも小さくなって入力断が検出されると、光ファイバ増幅器１の利得が光受信回路１００の最大受光レベルを越えない値に設定されるため、その後過大な光信号が光受信回路１００に入力されても、受光素子２が損傷することはない。また、受信電気回路の飽和も生じないので、入力断状態からの再起動が可能となる。
【００３９】
尚、この発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では受信信号のピークレベルから入力断状態を検出したが、光ファイバ増幅器１の入力光信号あるいは出力光信号の電力レベルから入力断状態を検出して利得制御を行なうようにしてもよい。
【００４０】
次に、図３乃至図４を参照してこの発明の第２の実施例を説明する。
【００４１】
図３は、この発明に係る光受信回路２００を備える光受信装置の構成を示すものである。この光受信装置は、光受信回路２００とデータ再生回路７００で構成される。但し、図３において図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。
【００４２】
光受信回路２００に入力された光信号は、まず、光分岐器１１で一部が分岐されて入力レベル検出回路１２に導出され、一方、光分岐器１１を通過した入力光信号は光ファイバ増幅器１に導出される。
【００４３】
入力レベル検出回路１２は、光分岐器１１によって分岐された入力光信号を光／電気変換して入力光信号の電力レベルを検出するものである。この検出した電力レベルは、入力光電力レベル信号として入力断検出回路１３に送られる。この入力断検出回路１３は、入力光電力レベルが予め設定された入力断検出レベルＰ３以下になると、入力断とみなして入力断検出信号を出力する。尚、ここでは入力断解除レベルを入力断検出レベルＰ３と同じに設定する。ここで得られた入力断検出信号は利得制御回路１７に送られる。
【００４４】
一方、光分岐器１１を通過した入力光信号は、光ファイバ増幅器１において後述する利得制御回路１７で設定された利得で増幅され、出力光信号として第２の光分岐器１４に供給される。この光分岐器１４は、上記出力光信号の一部を分岐して受光素子２に導出し、一方、通過した出力光信号を出力レベル検出回路１５に導出する。
【００４５】
出力レベル検出回路１５は、上記分岐された出力光信号を光／電気変換し、出力光信号の電力レベルを検出するものである。この出力光信号の電力レベルは、出力光電力レベル信号として誤差増幅回路１６に供給される。この誤差増幅回路１６は、上記出力光電力レベル信号と予め設定された基準レベルとの誤差を求め、この誤差信号を増幅して出力するものである。ここで得られた誤差信号は利得制御回路１７に送られる。
【００４６】
利得制御回路１７は、前述の入力断検出回路１３の入力断検出信号と誤差増幅回路１６の誤差信号が供給される。ここで、入力断検出信号が供給されない、すなわち通常動作状態（入力光の電力レベルが入力断検出レベルＰ３より大きい状態）には誤差増幅回路１６の出力がゼロになるように光ファイバ増幅器１の励起用レーザ駆動電流を増減してその利得を制御する。一方、入力断検出信号が供給される、すなわち入力断状態（入力光の電力レベルが入力断検出レベルＰ３以下の状態）では光ファイバ増幅器１の利得が最大利得よりも小さい所定の値になるように上記駆動電流を固定する。
【００４７】
一方、受光素子２は、バイアス回路３により逆バイアス電圧が印加され、光分岐器１４を通過した出力光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、増幅回路４で必要なレベルまで増幅され、データ再生回路７００に供給される。
【００４８】
図４を参照して、上記構成における光受信回路２００の利得制御動作を説明する。
【００４９】
図４中の実線は光受信回路２００の入力光電力レベル（ｄＢｍ）に対する光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化を示し、一点鎖線は図２、及び図６の場合と同様に、出力光電力レベルが光受信回路２００の最大受光レベルと等しくなる利得条件を表している。
【００５０】
入力光電力レベルが高入力状態から低入力状態に変化すると、光ファイバ増幅器１の利得は電気信号変換前の出力光電力レベルが一定になるように、点Ａから点Ｂに沿って直線的に制御される。
【００５１】
しかし、入力光電力レベルが入力断検出レベルＰ３まで減少すると、入力断検出回路１３により入力断状態とみなされ、光ファイバ増幅器１の利得は図４中の最大利得状態の点Ｂから小さい値の点Ｃに設定される。このとき、第１の実施例とは異なり、入力断状態か否かを光ファイバ増幅器１の入力側で判断しているので、入力断状態では光ファイバ増幅器１の利得をゼロに設定して、出力光信号を遮断しておき、再入力時には、入力断検出レベルと同じレベルで入力断状態における利得制御を解除して、直ちに通常の制御状態に復帰させることができる。
【００５２】
したがって、上記構成による光受信回路２００を用いれば、入力光電力レベルが入力断検出レベルＰ３よりも小さくなり入力断が検出されると、光ファイバ増幅器１の利得が光受信回路２００の最大受光レベルを越えない値に設定されるため、その後過大な光信号が光受信回路２００に入力されても、受光素子２を損傷することはない。また、受信電気回路の飽和も生じないので、入力断状態からの再起動が可能となる。
【００５３】
尚、この発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では光ファイバ増幅器１の入力光信号から入力断状態を検出したが、これに代わり出力レベル検出回路１５が検出する出力光信号の電力レベルから入力断状態を検出するか、あるいは増幅回路４の出力信号から入力断状態を検出して光ファイバ増幅器１の利得制御を行なうようにすれば上記第１の実施例と同様の効果が得ることが可能である。
【００５４】
さらに、第１の実施例に示したような増幅回路４の出力信号を安定させる制御ループを有する構成においても、第２の実施例と同様に光ファイバ増幅器１の入力光信号から入力断状態を検出して光ファイバ増幅器１の利得制御を行なうようにすれば、第２の実施例と同様の効果が得ることが可能であることはいうまでもない。
【００５５】
次に、図５乃至図７を参照してこの発明の第３の実施例を説明する。
【００５６】
図５は、この発明に係る光受信回路３００を備える光受信装置の構成を示すものである。この光受信装置は、光受信回路３００とデータ再生回路７００で構成される。但し、図５において上述した実施例と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。
【００５７】
光受信回路３００に入力された光信号は、光ファイバ増幅器１に供給される。この光ファイバ増幅器１は、後述する利得制御回路１８によって励起用レーザの駆動電流が制御され、任意の利得で入力光信号を増幅し、出力光信号として光分岐器１４に出力する。この光分岐器１４は、上記出力光信号の一部を分岐して出力レベル検出回路１５に導出し、一方、通過した出力光信号を受光素子２に導出する。
【００５８】
出力レベル検出回路１５は、光分岐器１４で分岐された出力光信号を光／電気変換し、出力光信号の電力レベルを検出し、出力光電力レベル信号として利得制御回路１８に出力する。
【００５９】
一方、受光素子２は、バイアス回路３により逆バイアス電圧が印加され、光分岐器１４を通過した入力光信号を電気信号に変換し、増幅回路４に供給する。この増幅回路４は、上記電気信号を必要なレベルまで増幅し、受信信号としてデータ再生回路７００およびピーク検出回路７に供給する。
【００６０】
ピーク検出回路７は、上記受信信号のピークレベルを検出し、ピーク検出信号として誤差増幅回路９に出力する。この誤差増幅回路９は、予め設定した第１の基準レベルに対する上記ピーク検出信号の誤差を求め、この誤差信号を増幅して利得制御回路１８に出力する。
【００６１】
利得制御回路１８は、上記誤差信号がゼロになるように光ファイバ増幅器１の利得を制御し、出力レベル検出回路１５からの出力光電力レベル信号が予め設定した第２の基準レベル以上になった時には、出力光電力レベルが第２の基準レベル以下になるように光ファイバ増幅器１の利得を制御する。
【００６２】
すなわち、光受信回路３００は、光ファイバ増幅器１、光分岐器１４、受光素子２、増幅回路４、ピーク検出回路７、誤差増幅回路９および利得制御回路１８からなり、受信信号のピークレベルが一定（第１の基準レベル）となるように光ファイバ増幅器１の利得を制御する第１のフィードバックループと、光ファイバ増幅器１、光分岐器１４、出力レベル検出回路１５および利得制御回路１８からなり、出力光電力レベルが第２の基準レベル以下になるように光ファイバ増幅器１の利得を制御する第２のフィードバックループとを備えている。尚、第２のフィードバックループの制御速度は、第１のフィードバックループの制御速度によらず、光ファイバ増幅器１の入力光信号に対する応答速度を考慮して極力速く設定しておくものとする。
【００６３】
図６および図７を参照して、上記構成における光受信回路３００の利得制御動作を説明する。
【００６４】
図６中の実線は光受信回路３００の入力光電力レベル（ｄＢｍ）に対する光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化を、一点鎖線は入力光電力レベルに対する光ファイバ増幅器１の出力光電力レベルの変化を、また二点鎖線は光受信回路３００の最大受光レベルをそれぞれ示している。
【００６５】
光受信回路３００に入力された光信号は、電力レベルが通常の運用レベルの時には、上記第１のフィードバックループにより、ピークレベルが一定（第１の基準レベル）の受信信号が得られる利得で増幅され、図６中の一点鎖線で示すように出力光電力レベルが略一定になる。
【００６６】
また、電力レベルが通常の運用レベルよりも多少低くなっても、上記第１のフィードバックループにより、ピークレベルが一定の受信信号が得られる利得で増幅されるが、さらに入力光電力レベルが低下するにしたがって光ノイズの占める割合が増加するため、図６中の一点鎖線で示すように出力光電力レベルが上昇する。
【００６７】
やがて、上記出力光電力レベルが第２の基準レベル以上になると、第２のフィードバックループがこの状態を検知して、図６に示すように出力光電力レベルが第２の基準レベル以下になるように光ファイバ増幅器１の利得を制御する。
【００６８】
また、入力光信号に光サージを生じるような急激な変動があった場合や、図７に示すような入力断状態から入力光信号が不用意に入力された場合についても、出力光電力レベルが第２の基準レベル以上になると、前述したように第２のフィードバックループの制御速度を高速に設定してあるため、第２のフィードバックループによりこの状態を検知して、第１のフィードバックループよりも十分速く出力光電力レベルが光受信回路３００の最大受光レベル以下になるように利得制御を行なう。
【００６９】
したがって、上記構成による光受信回路３００を用いれば、入力光信号の減少によりノイズが増加して出力光の電力レベルが上昇しても、光受信回路３００の最大受光レベルを越えることはない。また、何等かの理由により入力断状態から入力光信号が不用意に入力された場合や、入力光信号に光サージを生じる急激な変動があった場合でも、出力光電力レベルの上昇を光受信回路３００の最大受光レベルを越える前に検出して光ファイバ増幅器１の利得制御を行なうため、光受信回路３００の最大受光レベルを越えることはなく、従来に比べて短時間に出力光電力レベルの上昇を抑制をさせることが可能なため、光受信回路３００が損傷したり、受信電気回路の飽和によって再起動が不能になってしまうことはない。  尚、この発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では光ファイバ増幅器１の出力光信号の電力レベルを検出して光ファイバ増幅器１の利得を制限するようにしたが、光ファイバ増幅器１の入力光信号の電力レベルを検出して上記利得を制御するようにすれば、より早く入力光信号の急激な増加に追随することが可能となることはいうまでもない。
【００７０】
さらに、例えばバイアス回路３から受光素子２に流れる光電流は、受光素子２に供給される出力光信号の電力レベルに応じて変化する。このことを利用した光受信回路４００を図８に示す。
【００７１】
この光受信回路４００は、上記光受信回路３００における光分岐器１４および出力レベル検出回路１５に代わり、光電流検出回路１９をバイアス回路３と利得制御回路１８との間に設け、光電流検出回路１９が上記光電流から出力光電力レベルを検出し、出力光電力レベル信号として利得制御回路１８に出力するように構成したものである。このような構成によっても、第３の実施例の場合と同様の効果が得られる。
【００７２】
次に、図９乃至図１０を参照してこの発明の第４の実施例を説明する。  
図９は、この発明に係る光受信回路５００を備える光受信装置の構成を示すものである。この光受信装置は、光受信回路５００とデータ再生回路７００で構成される。但し、図９において上述した実施例と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。
【００７３】
光受信回路５００に入力された光信号は、光ファイバ増幅器１に供給される。この光ファイバ増幅器１は、後述する利得制御回路２０によって励起用レーザの駆動電流が制御され、任意の利得で入力光信号を増幅し、出力光信号として光分岐器１４に出力する。この光分岐器１４は、上記出力光信号の一部を分岐し出力レベル検出回路１５に導出し、一方、通過した出力光信号を受光素子２に導出する。
【００７４】
受光素子２は、バイアス回路３により逆バイアス電圧が印加され、光分岐器１４を通過した入力光信号を電気信号に変換し、増幅回路４に供給する。この増幅回路４は、上記電気信号を必要なレベルまで増幅し、受信信号としてデータ再生回路７００に供給する。
【００７５】
一方、出力レベル検出回路１５は、光分岐器１４で分岐された出力光信号を光／電気変換し、出力光信号の電力レベルを検出し、出力光電力レベル信号として誤差増幅回路１６および利得制御回路２０にそれぞれ出力する。
【００７６】
誤差増幅回路１６は、予め設定された第３の基準レベルに対する出力光電力レベル信号の誤差を求め、この誤差信号を増幅して利得制御回路２０に出力する。この利得制御回路２０は、上記誤差信号がゼロになるように光ファイバ増幅器１の利得を制御し、上記出力光電力レベル信号が予め設定した第４の基準レベル以上になった時には出力光電力レベルが第４の基準レベル以下になるように光ファイバ増幅器１の利得を制御する。
【００７７】
すなわち、光受信回路５００は、光ファイバ増幅器１、光分岐器１４、出力レベル検出回路１５、誤差増幅回路１６および利得制御回路２０からなり出力光の電力レベルが第３の基準レベルとなるように光ファイバ増幅器１の利得を制御する第３のフィードバックループと、光ファイバ増幅器１、光分岐器１４、出力レベル検出回路１５および利得制御回路２０からなり出力光の電力レベルが第４の基準レベルを越えると光ファイバ増幅器１の利得を制限する第４のフィードバックループとを備えている。また、第４のフィードバックループの制御速度は、少なくとも第３のフィードバックループの制御速度に比べ十分に早く設定しておき、さらに、光ファイバ増幅器１の入力光信号に対する応答速度を考慮して設定しておくものとする。
【００７８】
図１０を参照して、上記構成における光受信回路５００の利得制御動作を説明する。  
図１０中の実線は光受信回路５００の入力光電力レベル（ｄＢｍ）に対する光ファイバ増幅器１の利得（ｄＢ）変化を、一点鎖線は入力光電力レベルに対する光ファイバ増幅器１の出力光電力レベルの変化を、また二点鎖線は光受信回路５００の最大受光レベルをそれぞれ示している。
【００７９】
光受信回路５００に入力された光信号は、第３の上記フィードバックループにより、入力光電力レベルの大きさによらず、第３の基準レベルに基づいて、図１０中の一点鎖線で示すように出力光電力レベルが一定になるように増幅される。この場合、光ファイバ増幅器１の利得は図１０中実線で示すように、入力光電力レベルが低下するにつれて制限される。
【００８０】
また、入力光信号に光サージを生じるような急激な変動があった場合や、入力断状態から入力光信号が不用意に入力された場合についても、出力光電力レベルが第４の基準レベル以上に達すると、直ちに、第４のフィードバックループがこの状態を検知して、出力光電力レベルが光受信回路５００の最大受光レベル以下になるように利得制御を行なう。
【００８１】
したがって、上記構成による光受信回路５００を用いれば、入力光信号が減少しても出力光の電力レベルが一定なため、光受信回路５００の最大受光レベルを越えることはない。また、第３に実施例の光受信回路３００と同様に、何等かの理由により入力断状態から入力光信号が不用意に入力された場合や、入力光信号に光サージを生じる急激な変動があった場合でも、出力光電力レベルの上昇を光受信回路５００の最大受光レベルを越える前に検出して光ファイバ増幅器１の利得制御を行なうため、光受信回路５００の最大受光レベルを越えることはなく、従来に比べて短時間で出力光電力レベルの上昇を抑制させることが可能なため、光受信回路５００が損傷したり、受信電気回路の飽和によって再起動が不能になってしまうことはない。
【００８２】
尚、この発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では光ファイバ増幅器１の出力光信号の電力レベルを検出して光ファイバ増幅器１の利得を制限するようにしたが、光ファイバ増幅器１の入力光信号の電力レベルを検出して上記利得を制御するようにすれば、より早く入力光信号の急激な増加に追随することが可能となることはいうまでもない。
【００８３】
また、以上の実施例では光ファイバ増幅器１の励起用レーザの駆動電流を変化させることで利得制御を行う例を挙げて説明したが、他の方法で利得制御を行なう場合や、あるいは、増幅媒体として半導体を用いる半導体光ファイバ増幅器を使用しても本発明によって同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】この発明に係る第１の実施例の光受信回路を備える光受信装置の構成を示すブロック回路図である。
【図２】上記第１の実施例の利得制御動作を説明する入力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得の特性図である。
【図３】この発明に係る第２の実施例の光受信回路を備える光受信装置の構成を示すブロック回路図である。
【図４】上記第２の実施例の利得制御動作を説明する入力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得の特性図である。
【図５】この発明に係る第３の実施例の光受信回路を備える光受信装置の構成を示すブロック回路図である。
【図６】上記第３の実施例の利得制御動作を説明する入力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得および出力光電力レベルの特性図である。
【図７】上記第３の実施例の利得制御動作を説明する入力光および出力光の電力レベル波形図である。
【図８】上記第３の実施例の変形例の構成を示すブロック回路図である。
【図９】この発明に係る第４の実施例の光受信回路を備える光受信装置の構成を示すブロック回路図である。
【図１０】上記第４の実施例の利得制御動作を説明する入力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得および出力光電力レベルの特性図である。
【図１１】従来の光受信回路を備える光受信装置の構成を示すブロック回路図である。
【図１２】上記従来の光受信回路の利得制御動作を説明する入力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得の特性図である。
【図１３】上記従来の光受信回路の利得制御動作を説明する入力光および出力光の電力レベル波形図である。
【図１４】上記従来の光受信回路の利得制御動作を説明する入力光電力レベル対光ファイバ増幅器利得および出力光電力レベルの特性図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…光ファイバ増幅器、２…受光素子、３…バイアス回路、４…増幅回路、５…クロック抽出回路、６…識別回路、７…ピーク検出回路、８，１３…入力断検出回路、９，１６…誤差増幅回路、１０，１７，１８，２０…利得制御回路、１１，１４…光分岐器、１２…入力レベル検出回路、１５…出力レベル検出回路、１９…光電流検出回路
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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