(57)【要約】【課題】多値光信号の生成を低電流で実現すること。【解決手段】スイッチ１４０ａ〜１４０ｄと第１の光源１２０ａは直列に接続されており、スイッチ１４０ｅはスイッチ１４０ａ、ｂ、ｆと、スイッチ１４０ｆはスイッチ１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅと接続されている。また、スイッチ１４０ａと１４０ｂの間には光源１２０ａを１個、スイッチ１４０ｂと１４０ｃの間には光源１２０ａを２個、スイッチ１４０ｃと１４０ｄの間には光源１２０ａを４個接続している。制御部１１０は、第１の光源１２０ａと直列接続されたスイッチ１４０ａ〜１４０ｆを入力されたデータ信号に応じて制御することにより、多値光信号を光源１個を駆動する場合と同等の低電流で生成する。【選択図】図１
2007096434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の第１の光源と、
前記直列に接続された第１の光源間に挿入された２以上のスイッチと、
伝送すべきデータ信号に応じて、前記スイッチを制御する制御部と、
前記データ信号に応じて、前記光源を駆動する駆動部と、
からなり、データ信号を多値光信号に変換する多値光信号生成回路。
【請求項２】
前記スイッチ間に接続された第１の光源と同等の負荷を、前記スイッチ間に接続された第１の光源と並列に接続したことを特徴とする請求項１記載の多値光信号生成回路。
【請求項３】
前記並列に接続された負荷として、第２の光源としたことを特徴とする請求項２記載の多値光信号生成回路。
【請求項４】
前記第１の光源と前記第２の光源の波長が異なる請求項３記載の多値光信号生成回路。
【請求項５】
前記第１の光源と前記第２の光源の偏波が直交する請求項３記載の多値光信号生成回路。
【請求項６】
前記第１の光源から出力される第１の光信号と前記第２の光源から出力される第２の光信号が空間的に多重されている請求項３記載の多値光信号生成回路。
【請求項７】
前記多値光信号生成回路における前記第１の光源から出力される第１の光信号と前記第２の光源から出力される第２の光信号を共に受光する受光部と、
前記第１の光信号のみを受光する第１の受光部と、
前記第１の受光部から出力される第１の電気信号を可変利得で増幅する第１の可変増幅部と、
前記第２の光信号のみを受光する第２の受光部と、
前記第２の受光部から出力される第２の電気信号を可変利得で増幅する第２の可変増幅部と、
前記受光部での受光電力を基に、前記第１の可変増幅部と前記第２の可変増幅部の可変利得を決定する多値光信号受信回路。
【請求項８】
多値光信号生成回路における第１の光源から出力される第１の光信号と第２の光源から出力される第２の光信号に対して、
前記第１の光信号のみを受光する第１の受光部と、
前記第１の受光部から出力される第１の電気信号の多値数を検出する第１の多値数検出部と、
前記第２の光信号のみを受光する第２の受光部と、
前記第２の受光部から出力される第２の電気信号の多値数を検出する第２の多値数検出部と、
前記第１の多値数検出部が検出した多値数と、前記第２の多値数検出部が検出した多値数の合計を基に誤り検出を行う多値光信号受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ信号を多値化して光伝送するための多値光信号生成、及び受信に関するものであり、特に、多値光信号を低電流で生成する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
光デバイスの周波数帯域を拡大することなく、光伝送速度の高速化の手段の１つとして多値化がある。従来の多値の光信号を生成する方法として、複数の光源を発光量が異なるように各光源を駆動する方法があった（例えば、特許文献１参照）。図６は、前記特許文献１に記載された従来の多値光信号生成方法を示すものである。
【０００３】
図６において、４チャネル（４多重）の２値入力信号から多値の光信号を生成して伝送する。図６のように光送信回路２１を有し、独立に駆動可能な４つの光源＃１〜＃４と、各光源を駆動する駆動回路２０とを備える。４つの光源＃１〜＃４は、互いに近接して配列されており、１つの光源とみなせるように配置されている。駆動回路２０は、４チャネルの２値信号１２を入力し、これに応じて４つの光源＃１〜＃４の発光量が異なるように各光源を駆動する。これにより、光送信回路１１からは多値光信号１３が出力され、例えば光ファイバを介して伝送される。
【０００４】
図７は、光源の駆動回路の一構成例を示す図であり、駆動回路２０は、各光源＃１〜＃４に供給する電流値をそれぞれ制御可能な複数のレーザダイオード・ドライバ（ＬＤＤ）３１〜３４を有する。各ＬＤＤ３１〜３４はそれぞれ、制御信号３５に基づいて互いに異なる所望の電流値を出力する。駆動回路２０は、好適には各光源の発光量が１：２：４：８になるように独立した４つの電流で各光源を駆動する構成とされていた。
【特許文献１】特開２００４−１１２２３５号公報（第４頁、図１、３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記図７に示される従来の構成では、独立に駆動可能な４つの光源＃１〜＃４に供給する電流値を、複数のレーザダイオード・ドライバ（ＬＤＤ）で供給しており、回路全体に必要な最大電流値は、４つの光源を駆動する電流値の和となる。従って、多値数が増加するにつれて、必要な電流量は急激増大するという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、多値光信号を低電流で生成する多値光信号生成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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第１の多値光信号生成回路は、直列に接続された複数の第１の光源と、前記直列に接続された第１の光源間に挿入された２以上のスイッチと、伝送すべきデータ信号に応じて、前記スイッチを制御する制御部と、前記データ信号に応じて、前記光源を駆動する駆動部とからなり、データ信号を多値光信号に変換することを特徴としている。
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第２の多値光信号生成回路は、本発明の第１の多値光信号生成回路において、前記スイッチ間に接続された第１の光源と同等の負荷を、前記スイッチ間に接続された第１の光源と並列に接続したことを特徴としている。
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第３の多値光信号生成回路は、本発明の第２の多値光信号生成回路において、前記並列に接続された負荷として、第２の光源としたことを特徴としている。
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第４の多値光信号生成回路は、本発明の第３の多値光信号生成回路において、前記第１の光源と前記第２の光源の波長が異なることを特徴としている。
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第５の多値光信号生成回路は、本発明の第３の多値光信号生成回路において、前記第１の光源と前記第２の光源の偏波が直交することを特徴としている。
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第６の多値光信号生成回路は、本発明の第３の多値光信号生成回路において、前記第１の光源から出力される第１の光信号と前記第２の光源から出力される第２の光信号が空間的に多重されていることを特徴としている。
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第７の多値光信号生成回路は、前記多値光信号生成回路における前記第１の光源から出力される第１の光信号と前記第２の光源から出力される第２の光信号を共に受光する受光部と、前記第１の光信号のみを受光する第１の受光部と、前記第１の受光部から出力される第１の電気信号を可変利得で増幅する第１の可変増幅部と、前記第２の光信号のみを受光する第２の受光部と、前記第２の受光部から出力される第２の電気信号を可変利得で増幅する第２の可変増幅部と、前記受光部での受光電力を基に、前記第１の可変増幅部と前記第２の可変増幅部の可変利得を決定することを特徴としている。
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の第８の多値光信号生成回路は、多値光信号生成回路における第１の光源から出力される第１の光信号と第２の光源から出力される第２の光信号に対して、前記第１の光信号のみを受光する第１の受光部と、前記第１の受光部から出力される第１の電気信号の多値数を検出する第１の多値数検出部と、前記第２の光信号のみを受光する第２の受光部と、前記第２の受光部から出力される第２の電気信号の多値数を検出する第２の多値数検出部と、前記第１の多値数検出部が検出した多値数と、前記第２の多値数検出部が検出した多値数の合計を基に誤り検出を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の多値光信号生成回路によれば、多値光信号を低電流で生成することができるとともに、波長多重等の多重方式により、多値レベルに関わらず合計の光電力を一定にすることにより、受光部での可変増幅率を容易に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における第１の多値光信号生成回路のブロック図である。
【００１８】
図１において、１０はデータ入力端子、１１はバイアス電圧入力端子、１１０は制御部、１２０ａは第１の光源、１３０は駆動回路、１４０ａ〜１４０ｆはスイッチである。
【００１９】
次に、図１を用いて多値光信号生成回路の動作について説明する。
【００２０】
まず、データ入力端子１０から伝送すべきデータ信号が、制御部１１０に入力される。制御部１１０は、入力されたデータ信号に応じて、スイッチ１４０ａ〜１４０ｆを制御する。スイッチ１４０ａ〜１４０ｄと第１の光源１２０ａは直列に接続されており、直列接続の一端はバイアス電圧入力端子１１であり、他端は駆動回路１３０を介してグランドに接続されている。また、図１に示すように、スイッチ１４０ｅはスイッチ１４０ａ、ｂ、ｆと、スイッチ１４０ｆはスイッチ１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅと接続されている。また、スイッチ１４０ａと１４０ｂの間には光源１２０ａを１個、スイッチ１４０ｂと１４０ｃの間には光源１２０ａを２個、スイッチ１４０ｃと１４０ｄの間には光源１２０ａを４個接続している。
【００２１】
上記の構成で、バイアス電圧入力端子１１に十分なバイアス電圧がかかっている状態であれば、入力されるデータ信号の系列（例えば１１１）に応じて、制御部１１０がスイッチ１４０ａ〜１４０ｆを制御し、図１に示すような接続（点線部分が接続されていないとする）にすれば、７つの光源１２０ａ全てに同一の電流が流れ、光源１２０ａ１個が発光する電力の７倍の発光電力が得られる。この場合、必要な電流量は、発光する光源１２０ａを直列に接続しているため、その個数に関係なく、光源１２０ａを１個発光させるだけの電流量であればよいことが分かる。
【００２２】
また、光源１２０ａは、１、２、４個毎に発光するようにスイッチを接続しており、光源１２０ａが発光する組み合わせとしては、光源１２０ａの１個の発光電力を基準に考えると、０〜７（７個分の発光電力）まで８値をとることができる。従って３ビット分の情報を一度に伝送することができる。
【００２３】
具体的に３ビットの信号を多値する場合、例えば、他の符号として１００が入力される場合は、１個の光源１２０ａが発光するようにスイッチ１４０ａ〜１４０ｆを制御し、０１０の場合は２個の光源１２０ａが、００１の場合は４個の光源１２０ａが発光するように割り当てることができる。この場合、３ビットのデータ信号系列の「１」が何ビット目あるかによって、光源１２０ａを発光させる個数を選択すれば、０〜７の８値レベルの多値光信号を生成することができる。
【００２４】
以上のように、光源とスイッチを直列に接続し、入力されるデータ信号系列に基づいてスイッチを制御することにより、低電流量で多数の光源を駆動して、多値光信号を生成することが可能となる。
【００２５】
一方、データ信号の伝送速度がより高速になる場合、光源の周波数応答が十分確保できるかどうかが課題となってくる場合がある。データ信号系列によって、電流が流れる光源１２０ａとスイッチ１４０ａ〜１４０ｆの組み合わせが変化するため、駆動回路から見た光源１２０ａ側のインピーダンスが時間的に変化してしまう。高速応答を実現するためには、インピーダンスマッチングを図ったり、入力波形をオーバードライブする方法があるが、インピーダンスが変化すると、適切な高速応答回路を構成することが困難になる場合がある。もし、このような問題が生じる場合に対して、時間的にインピーダンスが変化しないような回路を、図２に示す。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１における第２の多値光信号生成回路のブロック図である。
【００２７】
図２に示すように、第２の多値光信号生成回路は、図１に示す第１の多値光信号生成回路に対して、スイッチ１４０ａと１４０ｅの間に負荷２１０ａを、スイッチ１４０ｅと１４０ｆの間に負荷２１０ｂを、スイッチ１４０ｆと１４０ｄの間に負荷２１０ｃを加えただけの構成である。
【００２８】
この回路構成において、負荷２１０ａのインピーダンスを光源１２０ａ１個分のインピーダンスと同等に、負荷２１０ｂのインピーダンスを光源１２０ａ２個分のインピーダンスと同等に、負荷２１０ｃのインピーダンスを光源１２０ａ４個分のインピーダンスと同等に設定しておく。このような回路設計にしておくことにより、スイッチ１４０ａ〜１４０ｆをどのように切り替えても、時間的にインピーダンスが変化することがないため、高速応答を実現する駆動部の回路設計が大幅に容易になる。
【００２９】
なお、光源部１２０ａは７個、スイッチ１４０ａ〜ｆの数は６個で説明していたが、必ずしもこの数に限定されるものではない。数を増やすことにより、さらに多値数を増大することが可能である。また、スイッチ間の光源の数も１、２、４個としていたが、特にこの配分に限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における多値光信号生成回路のブロック図である。
【００３１】
図３において、図２の負荷２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃとして、第２の光源１２０ｂを使用している点が異なっているのみである。その他については同一の符号を付与し、その説明を省略する。
【００３２】
図２に示すように、負荷２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃとして、第１の光源１２０ａと同数の第２の光源１２０ｂを使用することにより、第１の光源１２０ａと第２の光源１２０ｂは、その電気的特性はほぼ同一のものを使用できることから、インピーダンスがほぼ同等のものを容易に実現できる。
【００３３】
また、第１の光源１２０ａと第２の光源１２０ｂの波長を異なる波長（例えば、λ１とλ２）と設定しておくことにより、受光器側での利得制御が簡易にすることもできる。例えば、入力データ信号系列が１０１の場合について、その電流の流れる状態を図４に示す。図４に示すように、第１の光源１２０ａは、５個の光源に電流が流れ、５レベルの光電力が発光する。一方、第２の光源１２０ｂは、２個の光源に電流が流れ、２レベルの光電力が発光する。受光側では（図示せず）、第１の光源１２０ａ（波長λ１）または、第２の光源１２０ｂ（波長λ２）のいずれかの波長だけを選択して受光すれば、多値光信号を受信することができる。例えば、データ信号系列が１０１、１１１、１００となる場合の受光側での受光電力を、図５に示した。第１の光源１２０ａ（波長λ１）の波長だけ受光する場合、多値レベルは５、７、１となり、送信データ信号系列に対応した多値光信号を受信することができる。また、第２の光源１２０ｂ（波長λ２）の波長だけを受光する場合も同様に多値光信号を受信できる。
【００３４】
しかしながら、図５からも分かるように、受光する光信号は多値であることから、時間的に受光電力が変化することになる。この場合、多値信号レベルを判定するための閾値設定が困難となる。一方で、第１の光源１２０ａ（波長λ１）及び第２の光源１２０ｂ（波長λ２）の両方の多値光信号を加算すると、図５からも分かるように、時間によらず常に一定値になることが分かる。従って、受光側で、多値光信号を受光する受光部以外に、第１の光源１２０ａ（波長λ１）及び第２の光源１２０ｂ（波長λ２）の両方を受光する受光部を設けることにより、多値光信号の最大値が常に受信できるため、この値を基に閾値設定をすることによって、容易に閾値設定が可能となる。
【００３５】
また、第１の光源１２０ａ（波長λ１）及び第２の光源１２０ｂ（波長λ２）をそれぞれ受光し、多値レベルを判定した場合、その合計値は常に７になる。従って、波長λ１、λ２それぞれの多値レベルを判定し、その合計が７にならない場合は、判定誤りが発生していることが認識できる。つまり、閾値設定が容易になるだけでなく、誤り検出に利用することもできる。
【００３６】
以上のように、光源とスイッチを直列に接続した回路部分が常にほぼ一定のインピーダンスを保つ方法として、別の光源を接続する構成し、この別の光源から出力される光信号を利用して、受光側で受信することによって、多値レベルを判定する閾値設定を容易に行うことが可能となる。また、誤り検出に利用することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる多値光信号生成回路は、光源とスイッチを直列に接続し、入力されるデータ信号系列に基づいてスイッチを制御することにより、低電流量で多数の光源を駆動して、多値光信号を生成することが可能となる。これにより、高速で低消費電流の光無線通信システム等への適用として有用である。また映像信号や音声信号の伝送等の用途や、赤外線や可視光などの光源を使用することができるため、ＩｒＤＡ等さまざまな用途に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１における第１の多値光信号生成回路のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における第２の多値光信号生成回路のブロック図
【図３】本発明の実施の形態２における多値光信号生成回路のブロック図
【図４】本発明の実施の形態２において入力データ信号系列が１０１の場合の概念図
【図５】データ信号系列が１０１、１１１、１００となる場合の受光側での受光電力の概念図
【図６】従来の多値光信号生成方法における光源の駆動回路の一構成例を示す図
【図７】従来の多値光信号生成方法の概念図
【符号の説明】
【００３９】
１０    データ入力端子
１１    バイアス電圧入力端子
１１０    制御部
１２０ａ    第１の光源
１２０ｂ    第２の光源
１３０    駆動回路
１４０ａ〜１４０ｆ    スイッチ
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ    負荷
＃１〜＃４    光源
１２    ２値信号
１３    多値光信号
２０    駆動回路
３１〜３４    レーザダイオード・ドライバ
３５    制御信号
【図１】
2007096434.tif 000003
【図２】
2007096434.tif 000004
【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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