(57)【要約】【課題】可変光減衰器と受光素子を有する光受信器において、簡易な回路構成で入力光レベルモニタのダイナミックレンジを拡大すること。【解決手段】減衰量制御値に基づいて入力光を減衰する可変光減衰器７と、可変光減衰器７の出力光を受光する受光素子８と、受光素子への入力光レベルをモニタするモニタ手段としての電流電圧変換回路９と、前記モニタ出力に応じた減衰量制御値を求めて可変光減衰器７に出力する可変光減衰器制御回路１０と、可変光減衰器制御回路１０から入力される減衰量制御値を対応する減衰量に変換する減衰量算出回路１１と、変換された減衰量と前記モニタ出力とを加算し、この加算結果を光受信器への入力光レベルモニタ信号として出力する加算回路１２とを備える。【選択図】        図１
2005269194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減衰量制御値に基づいて入力光を減衰する可変光減衰器と、
可変光減衰器の出力光を受光する受光素子と、
受光素子への入力光レベルをモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段のモニタ出力に応じた減衰量制御値を求めて前記可変光減衰器に出力する可変光減衰器制御手段と、
を備える光受信器において、
前記可変光減衰器制御手段から入力される減衰量制御値を対応する減衰量に変換し、該変換した減衰量と前記モニタ手段のモニタ出力とを加算し、この加算結果を光受信器への入力光レベルモニタ信号として出力する入力光レベルモニタ信号生成手段を備えることを特徴とする光受信器。
【請求項２】
前記入力光レベルモニタ信号生成手段は、前記減衰量制御値を対応する減衰量に変換する減衰量算出手段と、
変換された減衰量と前記モニタ手段のモニタ出力とを加算する加算手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
【請求項３】
前記減衰量算出手段は、
減衰量制御値と減衰量とが記憶されたメモリと、
前記可変光減衰器制御手段から入力される減衰量制御値に対応する減衰量を前記メモリから読み出す手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の光受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変光減衰器と受光素子を有する光受信器に関し、さらに詳しくは光受信器への入力光レベルをモニタする機能を有する光受信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムではシステムのダイナミックレンジを確保するために可変光減衰器が使用されている。特に近年システムの大容量化/長距離化に伴い適用されている、波長分割多重（ＷＤＭ）通信やエルビウムドープ光ファイバ増幅器などの光増幅器を適用したシステムでは、光増幅器の各波長間の増幅利得帯域特性や送信器出力レベルのばらつきにより各波長毎にレベル差が発生するので、ダイナミックレンジを確保するために可変光減衰器を挿入する必要がある。
【０００３】
可変光減衰器を挿入した場合、その減衰量を各波長毎に調整する必要がある点や、波長の増減設時や波長間隔の変更時に再調整が必要になる点などが問題となる。そのため可変光減衰器と受光素子を一体化した光受信器では、入力光信号レベルに応じて可変光減衰器の減衰量を調整するフィードバック制御を行う場合がある。
【０００４】
また光受信器の機能として、システムの伝送路状態を監視するため入力光レベルをモニタする必要がある。この入力光レベルをモニタする方法としては、受光素子に流れる電流をモニタすることが一般的である。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の発明においては、入力光信号レベルに応じて可変光減衰器の減衰量を調整するフィードバック制御を行い、入力光レベルをモニタするため、受光素子に流れる電流をモニタしている。
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−７９２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
可変光減衰器と受光素子を一体化した光受信器において、入力光レベルをモニタする場合、特許文献１に記載の従来技術では、入力光レベルが高くなると可変光減衰器が動作し、その減衰量分だけ光受信器への入力光レベルと受光素子への入力光レベルが異なるため、光入力レベルモニタのダイナミックレンジが狭くなるという問題がある。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、簡易な回路構成で入力光レベルをモニタし、入力光レベルモニタも入力光レベルと同じダイナミックレンジを得ることができる光受信器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明にかかる光受信器は、減衰量制御値に基づいて入力光を減衰する可変光減衰器と、可変光減衰器の出力光を受光する受光素子と、受光素子への入力光レベルをモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段のモニタ出力に応じた減衰量制御値を求めて前記可変光減衰器に出力する可変光減衰器制御手段とを備える光受信器において、前記可変光減衰器制御手段から入力される減衰量制御値を対応する減衰量に変換し、該変換した減衰量と前記モニタ手段のモニタ出力とを加算し、この加算結果を光受信器への入力光レベルモニタ信号として出力する入力光レベルモニタ信号生成手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、光受信器への入力光レベルを、受光素子への入力光レベルと可変光減衰器の減衰量との加算結果としてモニタすることができ、これにより簡易な回路構成で入力光レベルモニタのダイナミックレンジを拡大することができ、システムの伝送路状態をより高精度に監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる光受信器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明にかかる光受信器が適用される一例としての波長分割多重（ＷＤＭ）光ファイバ通信システムの構成を示すものである。図１において、複数の光送信器１（１−１〜１−ｎ）は合波器２の入力端に接続される。合波器２の出力端が光伝送路としての１本の光ファイバ５の入力端に接続され、中継間隔毎に光増幅器６に接続される。光ファイバ５の出力端は分波器３と接続され、分波器３の出力端が複数の光受信器４（４−１〜４−ｎ）と接続されている。
【００１３】
複数の光送信器１−１〜１−ｎはそれぞれ伝送路、通信方式に応じた所定の光出力波長λ１〜λｎを持つ光変調信号を出力する。合波器２は１本の光ファイバ５で複数の光変調信号の伝送を可能とするため、光送信器１−１〜１−ｎからの複数の光変調信号を多重化する。光ファイバ５は多重化された光変調信号を伝送する。各光増幅器６は光ファイバ５で減衰した光変調信号を増幅する。分波器３は光ファイバ５を介して受信した多重化された光変調信号をそれぞれの波長毎に分離する。光受信器４−１〜４−ｎは各波長毎の入力光変調信号を復調する。
【００１４】
図２は、図１に示した光受信器４（４−１〜４−ｎ）の内部構成を示すものである。光受信器４は、可変光減衰器７、受光素子８、電流電圧変換回路９、可変光減衰器制御回路１０、減衰量算出回路１１、加算回路１２を具備している。
【００１５】
可変光減衰器７は、可変光減衰器制御回路１０からの可変光減衰器制御値により減衰量を可変することができるものであり、例えば機械式、磁気光学方式、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）方式等がある。なかでもＭＥＭＳ方式は小型化が容易であることから、小型の光受信器を実現できる。
【００１６】
受光素子８は、フォトダイオード（ＰＤ）またはアバランシュドフォトダイオード（ＡＰＤ）で構成され、入力光レベルに比例した電流が流れる。受光素子８は入力光レベルが増加すると電流が増加し、入力光レベルが減少すると電流が減少する特性をもつ。
【００１７】
電流電圧変換回路９は、例えば抵抗で構成される。受光素子８に流れる電流を電流電圧変換回路９で電圧に変換し、入力光レベルに比例した電圧を出力し、受光素子８への入力光レベルをモニタする。以下、電流電圧変換回路９の出力を受光素子入力光レベルモニタ信号という。
【００１８】
可変光減衰器制御回路１０は、電流電圧変換回路９から出力される受光素子入力光レベルモニタ信号を用いて、受光素子８への入力光レベルが受光素子８の動作範囲内となるよう、可変光減衰器制御値を決定する回路であり、例えば演算増幅器を用いた誤差増幅回路で実現される。基準電圧と受光素子入力光レベルモニタ信号との誤差信号が０になるよう可変光減衰器制御値を決定するため、受光素子８への入力光レベルが大きくなった場合は可変光減衰器の減衰量を大きくし、受光素子８への入力光レベルが小さくなった場合は可変光減衰器の減衰量を小さくすることで、受光素子８への入力光レベルが受光素子８の動作範囲内となるよう制御している。
【００１９】
減衰量算出回路１１は、可変光減衰器制御回路１０から出力される可変光減衰器制御値を用いて、可変光減衰器７の減衰量を算出する回路であり、例えば演算増幅器を用いた電圧レベル変換回路で実現される。この減衰量算出回路１１の出力電圧から、可変光減衰器７の減衰量をモニタする。以下、減衰量算出回路１１の出力を可変光減衰器減衰量モニタ信号という。例えば、可変光減衰器制御値が大きくなった場合に減衰量が大きくなるような特性を持つ可変光減衰器７の場合は、可変光減衰器制御値が大きくなるにつれ減衰量算出回路１１の出力電圧を大きくし、可変光減衰器７の特性が可変光減衰器制御値が大きくなった場合に減衰量が小さくなるような場合は、可変光減衰器制御値が大きくなるにつれ減衰量算出回路１１の出力電圧を小さくする。
【００２０】
加算回路１２は、電流電圧変換回路９から出力される受光素子入力光レベルモニタ信号と、減衰量算出回路１１から出力される可変光減衰器減衰量モニタ信号を加算する回路であり、例えば演算増幅器を用いた加算回路で実現される。
【００２１】
この実施の形態１における動作例を図３−１〜図３−３を用いて説明する。図３−１では、受光素子８への入力光レベルを実線で示し、可変光減衰器７の減衰量を破線で示しており、横軸は光受信器４への入力光レベルを示している。図３−２では、受光素子入力光レベルモニタ信号を実線で示し、可変光減衰器減衰量モニタ信号を破線で示し、横軸は光受信器４への入力光レベルを示している。図３−３では、縦軸は入力光レベルモニタ信号を示し、横軸は光受信器４への入力光レベルを示しており、実線が本発明によるモニタ値を示し、破線が従来技術によるモニタ値を示している。
【００２２】
光受信器４への入力光レベルが低い側の領域では、図３−１、図３−２の破線で示すように、可変光減衰器７の減衰量は０となり、この領域では、光受信器４への入力光レベルと受光素子８への入力光レベルは同じとなる。
【００２３】
光受信器４への入力光レベルが高い側の領域では、光受信器４への入力光レベルが高くなるにつれ、可変光減衰器７の減衰量も増加していくため、図３−１、図３−２の実線で示すように、受光素子８への入力光レベルは一定となる。すなわち、この領域では、光受信器４への光入力光レベルと受光素子８への入力光レベルは可変光減衰器７の減衰量分だけ異なっていることになる。したがって、従来の入力光レベルモニタ信号では、図３−３の破線で示すように、光受信器４への入力光レベルが高い側の領域では、一定となる。
【００２４】
これに対し、実施の形態１では、加算回路１２により、電流電圧変換回路９から出力される受光素子入力光レベルモニタ信号と、減衰量算出回路１１から出力される可変光減衰器減衰量モニタ信号とを加算するようにしているので、図３−３の実線で示すように、入力光レベルモニタ信号は、光受信器４への入力光レベルが高くなるにつれてそのモニタ値も高くなっていく。したがって、実施の形態１では、加算回路１２の出力である入力光レベルモニタ信号によって光受信器４への入力光レベルを高精度にモニタすることができる。
【００２５】
このようにこの実施の形態１においては、電流電圧変換回路９から出力される受光素子入力光レベルモニタ信号と、減衰量算出回路１１から出力される可変光減衰器減衰量モニタ信号を加算した結果を入力光レベルモニタ信号として用いるようにしているので、入力光レベルが高く可変光減衰器７で入力光レベルが減衰した場合でも、受信器への入力光レベルを確実にモニタすることが可能であり、これにより簡易な回路構成で入力光レベルモニタのダイナミックレンジを拡大することができる。
【００２６】
実施の形態２．
次にこの発明の実施の形態２を図４〜図６を用いて説明する。図４は実施の形態２の光受信器４の内部構成を示す図である。
【００２７】
図４においては、先の図２に示した実施の形態１の構成における減衰量算出回路１１及び加算回路１２の代りに、マイコン１３を具備している。図４に示した各構成要素において、図２の構成要素と基本的に同じ動作を実行するものに関しては同じ符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００２８】
マイコン１３は、情報を記憶保持するメモリと各種制御や計算を行うＣＰＵを具備する。メモリは、図５に示すように、可変光減衰器制御値と可変光減衰器７の減衰量との関係を予め記憶保持している。ＣＰＵは、入力された可変光減衰器制御値に対応する減衰量をメモリから読み出し、該読み出した減衰量と受光素子入力光レベルモニタ信号との加算を行う。
【００２９】
すなわち、マイコン１３では、可変光減衰器制御回路１０から出力される可変光減衰器制御値を読込み、マイコン１３内のメモリを参照し該当する可変光減衰器制御値に対応する可変光減衰器７の減衰量つまり可変光減衰器減衰量モニタ信号を導出し、該導出した可変光減衰器減衰量モニタ信号と電流電圧変換回路９から出力される受光素子入力光レベルモニタ信号とを加算し、該加算結果を入力光レベルモニタ信号として出力する。
【００３０】
図５にメモリに予め記憶保持しておく、可変光減衰器制御値と可変光減衰器７の減衰量との関係の一例を示す。また図６には可変光減衰器制御値と可変光減衰器７の減衰量の一例を示す。
【００３１】
図６に示すように一般的には可変光減衰器制御値と可変光減衰器７の減衰量との関係は線形でないため、実施の形態１に示した演算増幅器を用いた電圧レベル変換回路で減衰量算出回路１１を構成した場合に、入力光レベルを高精度にモニタするためには、さらに補償回路が必要となる。また、可変光減衰器制御値と可変光減衰器７の減衰量との関係には部品ばらつきもあるため、量産時にはこのばらつきにも対応する必要がある。
【００３２】
実施の形態２では、マイコン１３のメモリ内データ１４を書換えることで、前記のように可変光減衰器制御値と可変光減衰器７の減衰量との関係が線形でない場合やばらついた場合でも、容易に高精度な入力光レベルモニタを得ることができる。
【００３３】
このようにこの実施の形態２においては、電流電圧変換回路９から出力される受光素子入力光レベルモニタ信号と、可変光減衰器制御回路１０から出力される可変光減衰器制御値を用いて、マイコン１３内で入力光レベルモニタ信号を形成するようにしたので、入力光レベルが高く可変光減衰器７で入力光レベルが減衰した場合でも、入力光レベルを正確にモニタすることが可能であり、簡易な回路構成で入力光レベルモニタのダイナミックレンジを拡大することができると共に、高精度な入力光レベルモニタを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる光受信器は、波長分割多重（ＷＤＭ）通信や、エルビウムドープ光ファイバ増幅器などの光増幅器を適用したシステムにおいて、可変光減衰器と受光素子を有する光受信器に用いて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明を適用する一例としてのＷＤＭ光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の光受信器の実施の形態１の内部構成を示すブロック図である。
【図３−１】受光素子への入力光レベルと、可変光減衰器の減衰量と、光受信器への入力光レベルとの関係を示す図である。
【図３−２】受光素子入力光レベルモニタ信号と、可変光減衰器減衰量モニタ信号と、光受信器への入力光レベルとの関係を示す図である。
【図３−３】本発明による入力光レベルモニタ信号と光受信器４の入力光レベルとの関係を示す図である。
【図４】この発明の光受信器の実施の形態２の内部構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態２におけるメモリ内データの一例を示す図である。
【図６】可変光減衰器制御値と可変光減衰器の減衰量の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  光送信器、
２  合波器、
３  分波器、
４  光受信器、
５  光ファイバ、
６  光増幅器、
７  可変光減衰器、
８  受光素子、
９  電流電圧変換回路、
１０  可変光減衰器制御回路、
１１  減衰量算出回路、
１２  加算回路、
１３  マイコン（マイクロコンピュータ）、
１４  メモリ内データ。
【図１】
2005269194.tif 000003
【図２】
2005269194.tif 000004
【図３−１】
2005269194.tif 000005
【図３−２】
2005269194.tif 000006
【図３−３】
2005269194.tif 000007
【図４】
2005269194.tif 000008
【図５】
2005269194.tif 000009
【図６】
2005269194.tif 000010