(57)【要約】【課題】受光素子の破壊を防ぐ受光制御回路を提供する。【解決手段】光入力を電流に変換するための受光素子１と、該受光素子１にバイアス電圧を印加する電圧発生回路２と、上記受光素子１に流れる光電流を監視する電流監視回路４と、上記光電流が所定の下限基準値を下回るか所定の上限電流値を上回るかしたとき警告信号を発する警告信号発生回路１６とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入力を電流に変換するための受光素子と、該受光素子にバイアス電圧を印加する電圧発生回路と、上記受光素子に流れる光電流を監視する電流監視回路と、上記光電流が所定の下限基準値を下回るか所定の上限電流値を上回るかしたとき警告信号を発する警告信号発生回路とを備えたことを特徴とする受光制御回路。
【請求項２】
上記下限基準値は、通信が可能な光電流の下限値よりも低いことを特徴とする請求項１記載の受光制御回路。
【請求項３】
電源投入から所定の時間は、光電流によらずバイアス電圧を低くすることを特徴とする請求項１又は２記載の受光制御回路。
【請求項４】
警告信号発生回路は、上記光電流と下限・上限電流値との大小判定にヒステリシスを有することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の受光制御回路。
【請求項５】
上記受光素子は、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の受光制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子の破壊を防ぐ受光制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
光トランシーバなどの光通信機器の受信（受光）器としてＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）が用いられる。ＡＰＤは、高電圧の逆方向電圧をバイアスとして印加しておくことで、光入力に比例した光電流を流すことができる。バイアス電圧を高くすると、同じ光入力に対してより大きい電流を流すことができ、バイアス電圧を低くすると、同じ光入力に対して電流をより小さくすることができる。
【０００３】
バイアス電圧が高いときに、ＡＰＤに対する光入力が非常に大きいと、光電流が流れすぎてＡＰＤを破壊してしまう。そこで、従来より、光電流を監視し、その光電流が所定値より大きいと、バイアス電圧の発生回路をシャットダウンしたり、バイアス電圧を下げたりすることが行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３６３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光電流が大きいときにバイアス電圧を下げるということは、光電流が小さいときはバイアス電圧を上げるということである。
【０００６】
ここで、光通信機器において光コネクタを抜いた状態だとする。光コネクタが抜かれているので光通信機器ではＡＰＤに光入力が全くない。よって、ＡＰＤには光電流が流れない。このとき、バイアス電圧は上げることになる。
【０００７】
ところが、ここで急に光コネクタを光通信機器に差し込んだとする。光コネクタには、相手の光通信機器からの光信号が既に来ているとする。この光信号が強い光であるとすると、高いバイアス電圧を印加されているＡＰＤには、急に大きな光電流が流れることになる。
【０００８】
従来は、このようなケースでのＡＰＤの破壊を防ぐことができない。
【０００９】
また、当該光通信機器が電源オフの状態で相手の光通信機器からの強い光信号が既に当該光通信機器のＡＰＤに来ているものとする。当該光通信機器の電源を投入したとき、ＡＰＤに印加するバイアス電圧が高いと、ＡＰＤに急に大きな光電流が流れることになる。
【００１０】
従来は、このようなケースでのＡＰＤの破壊も防ぐことができない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、受光素子の破壊を防ぐ受光制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、光入力を電流に変換するための受光素子と、該受光素子にバイアス電圧を印加する電圧発生回路と、上記受光素子に流れる光電流を監視する電流監視回路と、上記光電流が所定の下限基準値を下回るか所定の上限電流値を上回るかしたとき警告信号を発する警告信号発生回路とを備えたものである。
【００１３】
上記下限基準値は、通信が可能な光電流の下限値よりも低くてもよい。
【００１４】
電源投入から所定の時間は、光電流によらずバイアス電圧を低くしてもよい。  警告信号発生回路は、上記光電流と下限・上限電流値との大小判定にヒステリシスを有してもよい。
【００１５】
上記受光素子は、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１７】
（１）受光素子の破壊を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明の受光制御回路であるＡＰＤ制御回路は、ＡＰＤ１と、そのＡＰＤ１に印加するための電圧を出力する電圧発生回路２と、電圧発生回路２からの電圧をＡＰＤ１のカソードに印加する抵抗器３と、光電流を監視する電流監視回路４と、上記抵抗器３及びＡＰＤ１に流れる光電流をＡＰＤ１のアノードから取り出して通信用に増幅する受信回路５と、電流監視回路４が検知した電流監視電圧を下限基準電圧と比較する下限比較器６と、電流監視回路４が検知した電圧を上限基準電圧と比較する上限比較器７と、下限比較器６及び上限比較器７の警告信号を論理和するＯＲゲート８と、ＯＲゲート８で論理和された警告信号を電圧制御要素として読み込んで電圧発生回路２の発生電圧を設定するマイクロプロセッサ９とを備える。
【００２０】
電流監視回路４は、抵抗器３の両端間の電圧を検出することで光電流を監視するものである。
【００２１】
下限比較器６は、電流監視回路４が出力する電流監視電圧が可変電圧発生器１０により与えられる下限基準電圧より低くなると出力電圧をＨレベルとして警告信号を発生し、電流監視電圧が下限基準電圧より高くなると出力電圧をＬレベルとして正常信号に戻す。つまり、ＡＰＤ１の光電流が下限基準値を下回ったらＨレベルの警告信号を出すものである。
【００２２】
上限比較器７は、電流監視回路４が出力する電流監視電圧が可変電圧発生器１１により与えられる上限基準電圧より高くなると出力電圧をＨレベルとして警告信号を発生し、電流監視電圧が上限基準電圧より低くなると出力電圧をＬレベルとして正常信号に戻す。つまり、ＡＰＤ１の光電流が上限基準値を上回ったらＨレベルの警告信号を出すものである。
【００２３】
下限比較器６での比較に用いる下限基準値は、光通信が可能な光電流の下限値よりもさらに低い値としてある。よって、下限比較器６による警告信号は、ＡＰＤ１に光が来てない、あるいはＡＰＤ１に来ている光が通信ができないほど弱すぎるという意味合いである。
【００２４】
下限比較器６及び上限比較器７は、いずれか一方のみで、あるいは両方でもって警告信号発生回路１６を構成する。
【００２５】
一方、上限比較器７での比較に用いる上限基準値は、光通信に適正な光電流の上限値そのものとしてある。よって、上限比較器７の警告信号は、ＡＰＤ１に来ている光が強すぎるという意味合いである。
【００２６】
両者の警告信号をＯＲゲート８で論理和した理由は、どちらの警告信号でも電圧発生回路２を制御する方向が同じなので、マイクロプロセッサ９の入力端子と内部処理を簡素化するためである。それぞれの警告信号をマイクロプロセッサ９に入力し、マイクロプロセッサ９の内部処理で論理和をするようにしてもよい。
【００２７】
マイクロプロセッサ９は、ＯＲゲート８で論理和された警告信号がＨレベルになると、電圧発生回路２をバイアス電圧が低くなる方向に制御するようになっている。すなわち、ＡＰＤ１の光電流が下限基準値を下回ったら電圧出力を低くし、ＡＰＤ１の光電流が下限基準値を上回ったら電圧出力を高くする。また、ＡＰＤ１の光電流が上限基準値を上回ったら電圧出力を低くし、ＡＰＤ１の光電流が上限基準値を下回ったら電圧出力を高くする。
【００２８】
また、マイクロプロセッサ９は、電源投入から所定の時間は、光電流によらず電圧発生回路２をバイアス電圧が低くなる方向に制御するようになっている。すなわち、電源投入から所定時間は無条件にバイアス電圧を低くし、所定時間が経過したら上記のようなＡＰＤ１の光電流に基づくバイアス電圧とする。
【００２９】
次に、図１のＡＰＤ制御回路におけるバイアス電圧制御の状態遷移について説明する。
【００３０】
図２は、光電流の大きさに対する電圧出力の遷移を示す。また、図３は、光入力の大きさに対する電圧出力の遷移を示す。ここで、下限比較器６の出力レベルは光電流Ｉ１〜Ｉ２、光入力Ｐ１〜Ｐ２で遷移し、上限比較器７の出力レベルは光電流Ｉ３〜Ｉ４、光入力Ｐ３〜Ｐ４で遷移する。Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３＜Ｉ４、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４である。Ｉ１とＩ２（Ｐ１とＰ２）の差、Ｉ３とＩ４（Ｐ３とＰ４）の差はヒステリシスであり、図１の下限比較器６、上限比較器７をヒステリシス付きの比較器とすることにより実現できる。また、電圧出力Ｖ１は電圧出力Ｖ２より低い。
【００３１】
ステリシスは、下限比較器６、上限比較器７にヒステリシス調整機能付きコンパレータを使用するか、コンパレータの出力をフィードバックさせて実現するとよい。図１のＡＰＤ制御回路に示した可変抵抗１２，１３，１４，１５は、いずれもヒステリシス調整抵抗である。
【００３２】
図２に示されるように、光電流が低い値からＩ２になると電圧出力はＶ１からＶ２に遷移し、光電流が高い値からＩ１になると電圧出力はＶ２からＶ１に遷移する。光電流が高い値からＩ３になると電圧出力はＶ１からＶ２に遷移し、光電流が低い値からＩ４になると電圧出力はＶ２からＶ１に遷移する。
【００３３】
図３に示されるように、光入力が低い値からＰ２になると電圧出力はＶ１からＶ２に遷移し、光入力が高い値からＰ１になると電圧出力はＶ２からＶ１に遷移する。光入力が高い値からＰ３になると電圧出力はＶ１からＶ２に遷移し、光入力が低い値からＰ４になると電圧出力はＶ２からＶ１に遷移する。
【００３４】
図４は、光入力対光電流の関係を平面上での遷移軌跡で示す。ここで、Ｉ４はＡＰＤ１が破壊されない最大許容電流よりも小さく設定してある。光入力がＰ２〜Ｐ３となる範囲が通信可能領域として認められている定格の範囲である。実線で示した特性は本発明によるものであり、破線で示した特性（一部実線に重複）は参考のために示した従来技術（電圧出力一定）によるものである。
【００３５】
図４に示されるように、光入力が低い値からＰ２になると、それまでＩ２であった光電流が増大する。これは、光電流がＩ２に達してバイアス電圧が高くなったからである。そのまま、光入力が大きくなるものとすると、光電流もこれに伴って増大し、光入力がＰ４になると光電流がＩ４から減少する。これは、光電流がＩ４に達してバイアス電圧が低くなったからである。ここから更に光入力が大きくなると光電流もこれに伴って増大する。光電流が最大許容電流に達したときの光入力が本実施形態における光入力の最大定格である。
【００３６】
光入力がＰ４から減少していくと、光電流もこれに伴って減少し、光入力がＰ３になると、それまでＩ３であった光電流が増大する。これは、光電流がＩ３まで減少してバイアス電圧が高くなったからである。そのまま、光入力が小さくなるものとすると、光電流もこれに伴って減少し、光入力がＰ１まで減少すると光電流がＩ１から減少する。これは、光電流がＩ１に達してバイアス電圧が低くなったからである。
【００３７】
従来技術の場合、バイアス電圧が高いままで推移するので、光電流が最大許容電流に達したときの光入力、つまり従来技術の光入力の最大定格は本実施形態に比べて小さい。
【００３８】
また、従来技術の場合、光入力が通信可能領域Ｐ２〜Ｐ３の下限よりも小さい場合は、バイアス電圧を高くしたままである。しかし、本実施形態では、光電流が通信可能領域Ｐ２〜Ｐ３の下限よりも小さい下限基準値以下になると、バイアス電圧を低くしている。したがって、光コネクタが抜かれている場合には光通信機器のＡＰＤ１に印加するバイアス電圧が低くなるので、急に光コネクタを光通信機器に差し込んで強い光信号が入力されたとしても、ＡＰＤ１には急に大きな光電流が流れることがない。よって、ＡＰＤ１の破壊を防ぐことができる。
【００３９】
次に、図５を用いて本発明のＡＰＤ制御回路における諸元の時間的変化を説明する。
【００４０】
まず、＃１のように、電源投入時は電圧出力を低い電圧Ｖ１に制御する。この例では、電源投入以前から強い光入力があるが、電圧出力がＶ１であるために、光電流はＩ４よりやや大きい程度であり、最大許容電流（図示せず）より小さくなる。よって、ＡＰＤ１の破壊を防ぐことができる。
【００４１】
電源投入から所定時間（図示せず）を経過すると光電流に基づくバイアス制御が開始されるが、光電流がＩ４より大きいので電圧出力はＶ１のままである。その後、光入力が徐々に低下するものとする。
【００４２】
＃２のように、光入力がＰ３まで下がり、光電流がＩ３まで減少すると、電圧出力を高い電圧Ｖ２に制御する。この結果、光電流がＩ３より大きくなるが、Ｉ４を超えることがないように電圧Ｖ２が設定してある。
【００４３】
＃３のように、光入力がＰ３まで下がり、光電流がＩ１まで減少すると、電圧出力を低い電圧Ｖ１に制御する。光電流はＩ１よりさらに低くなる。その後、光入力が徐々に増大するものとする。
【００４４】
＃４のように、光入力がＰ２まで上がり、光電流がＩ２に達すると、電圧出力を高い電圧Ｖ２に制御する。この結果、光電流がＩ２より大きくなるが、Ｉ３を超えることがないように電圧Ｖ２が設定してある。
【００４５】
＃５のように、光入力がＰ４まで上がり、光電流がＩ４に達すると、電圧出力を低い電圧Ｖ１に制御する。この結果、光電流がＩ４より小さくなるが、Ｉ３より小さくなることがないように電圧Ｖ１が設定してある。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態を示すＡＰＤ制御回路の回路図である。
【図２】本発明における光電流に対する電圧出力の遷移図である。
【図３】本発明における光入力に対する電圧出力の遷移図である。
【図４】本発明における光入力対光電流平面上での遷移軌跡図である。
【図５】本発明における光入力、光電流、電圧出力の時間的変化の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ＡＰＤ
２  電圧発生回路
３  抵抗器
４  電流監視回路
５  受信回路
６  下限比較器
７  上限比較器
８  ＯＲゲート
９  マイクロプロセッサ
１６  警告信号発生回路
【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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