(57)【要約】      （修正有）【課題】ＡＰＤを用いた光受信装置において、Ｐｉｎ大時のＯＳＮＲ耐力を改善し、さらに「１ｄＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｅｎａｌｔｙ  Ｍｅｔｈｏｄ」により測定されるジッタトレランスを改善する。【解決手段】光電変換素子としてＡＰＤを使用し、当該ＡＰＤに与えるＡＰＤバイアス電圧を制御する光受信装置であって、光電流の大きさをモニタする電流モニタ手段と、電流モニタ手段によってモニタされた光電流の大きさが、所定の閾値より大きいか否かを判定する判定手段と、判定手段によって光電流の大きさが所定の閾値より大きいと判定された場合には、ＡＰＤバイアス電圧が低下するように制御し、判定手段によって光電流の大きさが所定の閾値以下であると判定された場合には、ＡＰＤバイアス電圧を高く一定にするように制御する制御手段とを備える。【選択図】図１
2009260300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子としてＡＰＤを使用し、当該ＡＰＤに与えるＡＰＤバイアス電圧を制御する光受信装置であって、
前記光電流の大きさをモニタする電流モニタ手段と、
前記電流モニタ手段によってモニタされた前記光電流の大きさが、所定の閾値より大きいか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記光電流の大きさが所定の閾値より大きいと判定された場合には、前記ＡＰＤバイアス電圧が低下するように制御し、前記判定手段によって前記光電流の大きさが所定の閾値以下であると判定された場合には、前記ＡＰＤバイアス電圧を高く一定にするように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記所定の閾値として、プリアンプのダイナミックレンジよりも僅かに低く設定された値より、前記電流モニタ手段によってモニタされた前記光電流の大きさが大きいか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。
【請求項３】
前記ＡＰＤバイアス電圧をモニタする電圧モニタ手段と、
前記光電流の大きさが所定の閾値より大きい場合には、前記電圧モニタ手段によってモニタされた前記ＡＰＤバイアス電圧を基に、光入力パワーモニタを演算し、前記光電流の大きさが所定の閾値以下であると判定された場合には、前記電流モニタ手段によってモニタされた前記光電流を基に、光入力パワーモニタを演算するパワーモニタ演算手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光受信装置。
【請求項４】
ＡＰＤを使用した光受信装置において、当該ＡＰＤに与えるＡＰＤバイアス電圧を制御するＡＰＤバイアス制御方法であって、
前記光電流の大きさをモニタする電流モニタ工程と、
前記電流モニタ工程によってモニタされた前記光電流の大きさが、所定の閾値より大きいか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程によって前記光電流の大きさが所定の閾値より大きいと判定された場合には、前記ＡＰＤバイアス電圧が低下するように制御し、前記判定工程によって前記光電流の大きさが所定の閾値以下であると判定された場合には、前記ＡＰＤバイアス電圧を高く一定にするように制御する制御工程と、
を含んだことを特徴とするＡＰＤバイアス制御方法。
【請求項５】
ＡＰＤを使用した光受信装置において、当該ＡＰＤに与えるＡＰＤバイアス電圧を制御するＡＰＤバイアス制御方法をＣＰＵに実行させるＡＰＤバイアス制御プログラムであって、
前記光電流の大きさをモニタする電流モニタ手順と、
前記電流モニタ工程によってモニタされた前記光電流の大きさが、所定の閾値より大きいか否かを判定する判定手順と、
前記判定手順によって前記光電流の大きさが所定の閾値より大きいと判定された場合には、前記ＡＰＤバイアス電圧が低下するように制御し、前記判定手順によって前記光電流の大きさが所定の閾値以下であると判定された場合には、前記ＡＰＤバイアス電圧を高く一定にするように制御する制御手順と、
をＣＰＵに実行させることを特徴とするＡＰＤバイアス制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＡＰＤバイアス制御に関し、光電変換素子としてＡＰＤを使用し、ＡＰＤに与える電圧を制御する光受信装置や、ＡＰＤのバイアス制御方法、およびＡＰＤバイアス制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信用モジュールの受信機において、光電変換素子としてＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）を含む光受信回路を備えた装置が広く利用されている（特許文献１参照）。ＡＰＤを用いた受信方式では、プリアンプにおいて、光電流を電圧変換し、電圧増幅を行う。プリアンプのダイナミックレンジの問題からＡＰＤへの入力光強度（Ｐｉｎ）が大きいとき、光電流（Ｉａｐｄ）を抑える必要がある（特許文献２および特許文献３参照）。
【０００３】
図１４は、従来技術によるＡＰＤを用いた光受信回路を示す図であり、ＡＰＤ２０、自己バイアス抵抗３０、モニタ部１００、電圧制御部１４０、プリアンプ１５０、識別・再生部１６０を備える。また、モニタ部１００は、電流モニタ部１１０および演算部１３０を備える。図１４に示された光受信器において、ＡＰＤ２０には、自己バイアス抵抗３０が直列接続され、自己バイアス抵抗３０の一端の電圧Ｖ０は、電圧制御部１４０により電圧一定制御される。ＡＰＤ２０を流れる光電流は、プリアンプ１５０により電圧変換および電圧増幅され、識別・再生部１６０によりデータとして識別・再生される。また、自己バイアス抵抗３０を流れる電流は、電流モニタ部１１０によりモニタされ、演算部１３０により光入力パワーがモニタされる。図１４に示された構成は、例えば、特許文献４に記載されている。
【０００４】
図１５（Ａ）は、ＡＰＤ２０への入力光強度（Ｐｉｎ）と自己バイアス抵抗３０の一端の電圧（Ｖ０）およびＡＰＤ２０のバイアス電圧（Ｖａｐｄ）の関係を示す図である。図１５（Ｂ）は、入力光強度（Ｐｉｎ）とＡＰＤ２０の増倍率（Ｍ）の関係を示す図である。図１５（Ｃ）は、入力光強度（Ｐｉｎ）とＡＰＤ２０を流れる光電流（Ｉａｐｄ）との関係を示す図であり、縦軸のＩａｐｄはｌｏｇスケールである。
【０００５】
図１４において、Ｐｉｎが大きく、ＡＰＤに流れる電流が増加したとき、図１５（Ａ）に示されるように、自己バイアス抵抗３０による電圧降下が増加することにより、ＡＰＤ２０のバイアス電圧（Ｖａｐｄ）が低下する。これにより、図１５（Ｂ）に示されるように、ＡＰＤ２０の増倍率（Ｍ）は減少し、ＡＰＤ２０を流れる光電流（Ｉａｐｄ）は、プリアンプ１５０のダイナミックレンジにより規定される電流上限値２２０以下に抑えられる。
【特許文献１】特開２０００−２４４４１９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５４５４８号公報
【特許文献３】特開２００６−７４２１４号公報
【特許文献４】特開２００６−５４５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１６は、図１４に示された光受信回路における、ＡＰＤ２０への入力光強度（Ｐｉｎ）に対するビットエラーレート（ＢＥＲ）の関係（ＢＥＲカーブ）を示した図である。図１５（Ｂ）に示されたように、ＡＰＤ２０への入力光強度（Ｐｉｎ）が増加するのに伴い、ＡＰＤ２０の増倍率（Ｍ）が徐々に減少するから、図１５（Ｃ）に示されるように、ＡＰＤ２０を流れる光電流（Ｉａｐｄ）のＰｉｎに対する増加傾向は減少する。これに伴い、図１６に示されるように、ＢＥＲカーブの傾斜が小さくなる。この結果、入力される信号光に、光増幅器の自然放出光（ＡＳＥ）が多く含まれることによる信号対雑音比（ＳＮ；Signal to Noise ratio）の劣化がある場合、Ｐｉｎが大となったときのＢＥＲ悪化が大きくなり、所望のＢＥＲを満足するＰｉｎの範囲であるダイナミックレンジが狭くなり、光受信回路の特性が劣化する。
【０００７】
また、Ｐｉｎが小さいときにおいてもＰｉｎ増加に伴ってＭが徐々に減少しているので、ＡＰＤ２０の高域遮断周波数が増大し、これによりＡＳＥビート雑音分散が増加してノイズ成分が多くなる。受信可能なＢＥＲの極小値は、ＯＳＮＲによる雑音限界から定まるから、光受信回路のＯＳＮＲ劣化に対する耐力がＰｉｎ大時に劣化する。
【０００８】
なお、ＳＯＮＥＴ系の標準規格であるＴｅｌｃｏｒｄｉａ  ＧＲ２５３において、Ｃａｔｅｇｏｒｙ２受信機のジッタトレランスは、「あるＢＥＲでエラーするＰｉｎから１ｄＢ  Ｐｉｎを緩めた状態でＪｉｔｔｅｒを付加し、Ｐｉｎ増加前のＢＥＲを越えない最大のＪｉｉｔｅｒ振幅量」として測定する方法である「１ｄＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｅｎａｌｔｙ  Ｍｅｔｈｏｄ」が知られている。
【０００９】
図１６に示されるように、図１４に示される光受信回路では、ＢＥＲカーブの傾斜が小さいので、「１ｄＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｅｎａｌｔｙ  Ｍｅｔｈｏｄ」により測定されるジッタトレランスが劣化するという課題があった。
【００１０】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、Ｐｉｎ大時のＯＳＮＲ耐力を改善し、さらに「１ｄＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｅｎａｌｔｙ  Ｍｅｔｈｏｄ」により測定されるジッタトレランスを改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明は上記課題を解決するものであって、光電変換素子としてＡＰＤを使用し、当該ＡＰＤに与えるＡＰＤバイアス電圧を制御する光受信装置であって、前記光電流の大きさをモニタする電流モニタ手段と、前記電流モニタ手段によってモニタされた前記光電流の大きさが、所定の閾値より大きいか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記光電流の大きさが所定の閾値より大きいと判定された場合には、前記ＡＰＤバイアス電圧が低下するように制御し、前記判定手段によって前記光電流の大きさが所定の閾値以下であると判定された場合には、前記ＡＰＤバイアス電圧を高く一定にするように制御する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
開示の装置は、ＡＰＤにモニタ手段を接続した受光モジュールにおいて、光電流が小さいときはＡＰＤバイアス電圧を高く保持し、光電流が大きいときはＡＰＤバイアス電圧を低下させることにより、Ｐｉｎ大時のＯＳＮＲ耐力を改善し、さらに「１ｄＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｅｎａｌｔｙ  Ｍｅｔｈｏｄ」により測定されるジッタトレランスを改善する効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る光受信装置、ＡＰＤバイアス制御方法およびＡＰＤバイアス制御プログラムの実施例を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、実施例に係る光受信装置を示す図である。図１において、光受信装置１０は、モニタ部１、ＡＰＤ２、モニタ抵抗３、電圧制御部１４、プリアンプ１５、識別再生部１６を備える。また、モニタ部１は、電流モニタ部１１、電圧モニタ部１２、演算部１３を備える。
図１において、ＡＰＤ２には、モニタ抵抗３が直列接続され、モニタ抵抗３の一端の電圧Ｖ０は、電圧制御部１４により制御される。ＡＰＤ２を流れる光電流は、プリアンプ１５に入力され、電圧信号変換および電圧増幅されて、識別再生部１６に出力される。プリアンプ１５は、許容される電流上限値としてダイナミックレンジを有し、この電流上限値を越えると、飽和しエラーを生じる。識別再生部１６は、プリアンプ１５により増幅された電圧信号の波形整形、リタイミング、再識別を行った後に、電気信号を出力する。
【００１５】
電流モニタ部１１は、ＡＰＤ２に流れる電流であるＩａｐｄをモニタし、モニタ結果としてＩａｐｄモニタ値を演算部１３に通知する。電圧モニタ部１２は、ＡＰＤ２のバイアス電圧であるＶａｐｄをモニタし、モニタ結果としてＶａｐｄモニタ値を演算部１３に通知する。
【００１６】
演算部１３は、モニタされたＩａｐｄの大きさが、所定の閾値より大きいか否かを判定する。具体的には、演算部１３は、電流モニタ部１１から通知されたＩａｐｄモニタ値が、予め設定されたＩａｐｄ上限値より大きいか否かを判定する。そして、演算部１３は、Ｉａｐｄモニタ値が、Ｉａｐｄ上限値より大きいと判定された場合には、Ｖａｐｄを低下させて、Ｉａｐｄがダイナミックレンジを越えないように一定となるようにＶ０を制御するように電圧制御部１４に通知する。一方、Ｉａｐｄの大きさが所定の閾値以下であると判定された場合には、Ｖａｐｄを高い状態で一定にするようにＶ０を制御するように電圧制御部１４に通知する。
【００１７】
図２は、モニタ部１の動作を示す図である。図２に示すように、演算部１３は、電流モニタ部１１および電圧モニタ部１２から、それぞれ、Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）およびＶａｐｄモニタ値（Ｖａｐｄ＿ｍｏｎ）を読み込む。次に、演算部１３は、Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）が、プリアンプ１５のダイナミックレンジにより許される上限値（以下、ダイナミックレンジという）より僅かに低く設定されたＩａｐｄ上限値（Ｉｌｉｍ）より大きいか否かを判定する。
【００１８】
Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）が、ダイナミックレンジより僅かに低く設定されたＩａｐｄ目標値（Ｉｌｉｍ）を超えている場合には、演算部１３は、Ｉａｐｄを一定にする制御を行うために、演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））と演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））との差分（「ΔＣａｌ＿ｏｕｔ（１）」）を算出する。
【００１９】
具体的には、APD２のブレークダウン電圧をVB（V）としたとき、ＩａｐｄがＩａｐｄ目標値（Ｉｌｉｍ）となるときの、ＡＰＤ２の増倍率をＭｒｅｆ（１）、ＡＰＤ２のバイアス電圧をＶａｐｄ＿ｒｅｆ（１）とすると、ｎをフィッティング係数として、目標となるＡＰＤ２の増倍率（Ｍｒｅｆ（１））およびバイアス電圧（Ｖａｐｄ＿ｒｅｆ（１））を、以下の式により求める。
電圧制御部１４がＧ倍の増幅を行っているとき、モニタ抵抗３の抵抗値をＲｒｅｆｂｉａｓとすると、ΔＣａｌ＿ｏｕｔ（１）は、以下の式で求められる。
これにより、算出された差分ΔＣａｌ＿ｏｕｔ（１）と演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））とを加算した演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））が電圧制御部１４に通知され、Ｖ０が制御される。
次に、Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）が、Ｉａｐｄ目標値（Ｉｌｉｍ）を超えていない場合、演算部１３は、Ｖａｐｄを一定にする制御を行う。具体的には、Ｖａｐｄモニタ値（Ｖａｐｄ＿ｍｏｎ）からＶａｐｄ一定制御時のＶａｐｄ制御目標値（Ｖａｐｄ＿ｒｅｆ（２））を減算した値が「０」であるか否かを判定する。
【００２０】
Ｖａｐｄモニタ値（Ｖａｐｄ＿ｍｏｎ）よりＶａｐｄ制御目標値（Ｖａｐｄ＿ｒｅｆ（２））を減算した値が「０」である場合には、演算部１３は、演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））と演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））との差分（「ΔＣａｌ＿ｏｕｔ」）を「０」として算出する。すなわち、演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））として、演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））と等しい値が出力される。
【００２１】
また、Ｖａｐｄモニタ値（Ｖａｐｄ＿ｍｏｎ）よりＶａｐｄ制御目標値（Ｖａｐｄ＿ｒｅｆ（２））を減算した値が「０」でない場合には、演算部１３は、演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））と演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））との差分（「ΔＣａｌ＿ｏｕｔ（２）」）を算出する。
【００２２】
具体的には、演算前のＡＰＤ２の増倍率（Ｍ（ｔ０））を、以下の式により求める。
Ｖａｐｄ制御目標値（Ｖａｐｄ＿ｒｅｆ（２））におけるＡＰＤ２の増倍率（Ｍｒｅｆ（２））を用いて、ΔＣａｌ＿ｏｕｔ（２）は、以下の式で求められる。
Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）が、Ｉａｐｄ上限値（Ｉｌｉｍ）を超える場合、および、下回る場合のいずれにおいても、演算部１３は、算出された差分ΔＣａｌ＿ｏｕｔと演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））とを加算して、演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））を求める。
【００２３】
電圧制御部１４は、演算部１３の出力に基づき、Ｖ０を制御する。すなわち、Ｉａｐｄの大きさが所定の閾値より大きいと判定された場合には、Ｖａｐｄが低下するようにＶ０を制御し、Ｉａｐｄの大きさが所定の閾値以下であると判定された場合には、Ｖａｐｄを高く一定にするようにＶ０を制御する。具体的には、電圧制御部１４は、演算部１３からＶａｐｄが低下するようにＶ０を制御する旨の通知を受信した場合は、Ｖａｐｄを低下させて、Ｉａｐｄが一定でダイナミックレンジに収まるようにＶ０を制御する。一方、電圧制御部１４は、Ｖａｐｄを高く一定にするようにＶ０を制御する旨の通知を受信した場合は、Ｖａｐｄを高く一定にするようにＶ０を制御する。
【００２４】
演算部１３は、Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）が、Ｉａｐｄ上限値（Ｉｌｉｍ）を超える場合と下回る場合で、制御方法を変化させているから、全てのＰｉｎのＩａｐｄの値より直接、入力光強度（Ｐｉｎ）を求めることはできない。図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、演算部１３において、ＩａｐｄおよびＶａｐｄより入力光強度（Ｐｉｎ）のモニタ値を演算する過程を示す図である。図３（Ａ）はＰｉｎに対するＩａｐｄの変化を示す図、図３（Ｂ）はＰｉｎに対するＶａｐｄの変化を示す図、図３（Ｃ）はＩａｐｄが上限値以下であるときのＰｉｎモニタ結果を示す図、図３（Ｄ）はＩａｐｄが上限値を超えたときのＰｉｎモニタ結果を示す図、図３（Ｅ）は、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）の演算結果を合わせた図である。
【００２５】
ＩａｐｄがＩａｐｄ上限値以下である場合、演算部１３は、図３（Ｂ）に示されるようにＶａｐｄを一定とするよう制御を行うから、Ｐｉｎのモニタは、Ｉａｐｄモニタ値に対して演算を施すことにより求められる。一方、ＩａｐｄがＩａｐｄ上限値より大きい場合には、図３（Ａ）に示されるように、Ｉａｐｄが一定となるよう制御されるので、Ｐｉｎのモニタは、Ｖａｐｄモニタ値に対して演算を施すことにより求められる。
【００２６】
具体的に、ＩａｐｄがＩａｐｄ上限値以下である場合、ＩａｐｄとＰｉｎは次式のように比例関係にある。
したがって、Ｐｉｎのモニタ出力は、Ｍ一定として、下記の式で表される。
ただし、ｋは、傾斜やインターフェースをフィッティングする係数である。
【００２７】
また、ＩａｐｄがＩａｐｄ上限値より大きい場合には、上述したように、Ｉａｐｄが一定となるよう制御されるので、Ｐｉｎのモニタは、Ｖａｐｄモニタ値に対して演算を施すことにより求められる。まず、Ｍはフィッティング係数ｎに対し、下記の式で求められる。
Ｉａｐｄは上限値（Ｉｌｉｍ）により制御されるから、下記の式で表される。ただし、ｋは、傾斜やインターフェースをフィッティングする係数である。
つまり、ＩａｐｄがＩａｐｄ上限値より大きいＰｉｎでは、Ｉａｐｄを一定に制御するため、このＰｉｎ領域ではＩａｐｄをＰｉｎモニタに利用できないので、Ｉａｐｄが一定の領域においてはＶａｐｄをモニタし、Ｖａｐｄモニタ値に対して演算を施し結果を出力する。
【００２８】
図４（Ａ）は、ＡＰＤ２への入力光強度（Ｐｉｎ）とモニタ抵抗３の一端の電圧（Ｖ０）およびＡＰＤ２のバイアス電圧（Ｖａｐｄ）の関係を示す図である。図４（Ｂ）は、入力光強度（Ｐｉｎ）とＡＰＤ２の増倍率（Ｍ）の関係を示す図である。図４（Ｃ）は、入力光強度（Ｐｉｎ）とＡＰＤ２を流れる光電流（Ｉａｐｄ）との関係を示す図であり、縦軸のＩａｐｄはｌｏｇスケールである。図４（Ａ）に示すように、電圧制御部１４は、Ｉａｐｄの大きさが所定の閾値以下であると判定された場合には、Ｖａｐｄを高く一定にするようにＶ０を制御し、Ｐｉｎ大時には、Ｖａｐｄが低下するようにＶ０を制御する。また、こうしたＶａｐｄの変化にともなって、図４（Ｂ）に示すように、ＰｉｎがＩａｐｄ上限値の範囲内のときにはＭも高めで一定に保たれ、Ｐｉｎ大時には、Ｍも低下する。そして、図４（Ｃ）に示すように、Ｉａｐｄは、Ｍが低下されて、プリアンプのダイナミックレンジ（許容される電流上限値）を満足している。
【００２９】
図５は、Ｐｉｎの変化に対するＭの変化を、本実施例の受信装置（図４（Ｂ））と従来例の受信装置（図１５（Ｂ））とで対比した図である。実線は本実施例の受信装置、点線は従来例の受信装置におけるＭの変化を示す。図５に示すように、最小受信感度のためにＭを最適化したＰｉｎであるＰ（ａ）よりもＰｉｎが大の場合において、常に図１４および図１５で示された従来構成よりも高く、且つ、広い範囲で一定のＭに設定することが可能となる。なお、上記の電流モニタ部１１および演算部１３は、従来構成でも有する光入力パワーモニタ機能内の構成を流用することにより、回路規模の増加を抑えることが出来る。
【００３０】
図6は、実施例に係る光受信装置１０の処理動作を示すフローチャートである。図6に示すように、光受信装置１０の演算部１３は、電流モニタ部１１および電圧モニタ部１２から、Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）およびＶａｐｄモニタ値（Ｖａｐｄ＿ｍｏｎ）を読み込む（ステップＳ１０１）。そして、演算部１３は、Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）が、ダイナミックレンジより低く設定されたＩａｐｄ上限値（Ｉｌｉｍ）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００３１】
その結果、演算部１３は、Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）が、ダイナミックレンジより低く設定されたＩａｐｄ目標値（Ｉｌｉｍ）を超えている場合には（ステップＳ１０２肯定）、Ｉａｐｄを一定にする制御を行うために、演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））と演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））との差分（「ΔＣａｌ＿ｏｕｔ（１）」）を算出する（ステップＳ１０６）。
【００３２】
また、演算部１３は、Ｉａｐｄモニタ値（Ｉａｐｄ＿ｍｏｎ）が、Ｉａｐｄ目標値（Ｉｌｉｍ）を超えている場合には（ステップＳ１０２否定）、Ｖａｐｄを一定にする制御を行うために、Ｖａｐｄモニタ値（Ｖａｐｄ＿ｍｏｎ）からＶａｐｄ一定制御時のＶａｐｄ制御目標値（Ｖａｐｄ＿ｒｅｆ（２））を減算した値が「０」であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００３３】
その結果、演算部１３は、減算した値が「０」である場合には（ステップＳ１０３肯定）、演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））と演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））との差分（「ΔＣａｌ＿ｏｕｔ」）を「０」として算出する（ステップＳ１０４）。また、演算部１３は、減算した値が「０」でない場合には（ステップＳ１０３否定）、演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））と演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））との差分（「ΔＣａｌ＿ｏｕｔ（２）」）を算出する（ステップＳ１０５）。
【００３４】
そして、演算部１３は、算出された差分ΔＣａｌ＿ｏｕｔと演算前の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ０））とを加算して、演算結果として演算後の出力（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））を求め（ステップＳ１０７）、電圧制御部１４に通知する。その後、制御部１４は、演算結果（Ｃａｌ＿ｏｕｔ（ｔ１））を基に、Ｖ０を制御する。
【００３５】
上述してきたように、光受信装置１０は、ＡＰＤ２に抵抗３を直列接続した受光モジュールにおいて、光電流が小さいときはＡＰＤバイアス電圧を高く一定に保持し、光電流が大きいときはＡＰＤバイアス電圧を低下させる結果、Ｐｉｎ大時のＯＳＮＲ耐力が改善し、さらに、「１ｄＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｅｎａｌｔｙ  Ｍｅｔｈｏｄ」により測定されるジッタトレランスを改善することが可能である。
【００３６】
図７は、Ｐｉｎの変化に対するＩａｐｄの変化を、本実施例の受信装置（図４（Ｃ））と従来例の受信装置（図１５（Ｃ））とで対比した図である。実線は本実施例の受信装置、点線は従来例の受信装置におけるＩａｐｄの変化を示す。受信信号の振幅（Ｉｐｐ）は、直流成分であるＩａｐｄに対し、
Ｉｐｐ  ≒  ２  ×  ｋ  ×  Ｉａｐｄ
と表すことができる。図７に示すように、従来構成（点線）では、Ｐｉｎ増加に伴う振幅増加はMが徐々に減少することに相殺されて傾きが小さくなる。これに対し、本実施例による光受信装置１０（実線）では、図４（Ｂ）および図５に示されるように、Ｐｉｎ小時はＭ固定のため、従来構成に比べ傾きが大きくなる。
【００３７】
図８は、ＯＳＮＲ無付加時におけるＰｉｎに対するＢＥＲをプロットしたグラフ（以下、ＢＥＲカーブ）を、従来構成（点線）および本実施例による構成（実線）に対し示した図である。従来構成においては、ＩａｐｄのＰｉｎに対する増加傾斜が小さいため、ＢＥＲカーブの傾斜も小さくなる。これに対し、本発明の構成では、図７に示されるように、ＩａｐｄのＰｉｎに対する増加傾斜が大きいため、従来構成に比べＢＥＲカーブの傾斜も大きくなる。なお、一般的にＭが規格のＢＥＲレベルで最適となるよう調整されており、最小受信感度（規格のＢＥＲを満足するＰｉｎ最小値のことで、比較的一般的な仕様）においては、従来構成と本発明構成の間で特性上の優位差は現れない。
【００３８】
図９は、ＯＳＮＲが小さい場合におけるＢＥＲカーブを、従来構成（点線）および本実施例による構成（実線）に対し示した図である。ＡＳＥによる入力信号のＳＮ劣化により、図８に示したＯＳＮＲ無付加時と比較してＢＥＲカーブは高い方向にシフトする。この時、ＯＳＮＲ無付加時の最小受信感度とＯＳＮＲ付加時のダイナミックレンジ（所望のＢＥＲを満足するＰｉｎレンジ）の２つの仕様が併設され、Ｍが最小受信規格のＢＥＲレベルで調整されている場合、本発明の構成と従来の構成では、ＢＥＲカーブ傾斜の差によりＭを最適化したＰｉｎ以上においてＢＥＲの逆転が起こる。この結果、従来構成に比べ本発明のＢＥＲが良くなり、図９のΔ１に示すように、本実施例の構成の方がダイナミックレンジが広くなる。
【００３９】
図１０は、ＯＳＮＲが小さい場合における信号振幅および雑音分散をＰｉｎに対して示した図である。図１０において、実線は信号振幅を、一点鎖線はＯＳＮＲの雑音分散を、二点鎖線はその他の雑音分散を、点線は全雑音分散を示す。入力パワーの高い領域ではＯＳＮＲ以外の雑音成分によるＳＮ比が信号振幅の増大により改善されるため、ＯＳＮＲによる雑音成分が支配的となり、ＢＥＲの極小値はＯＳＮＲによる雑音成分とのＳＮ比によって決まってくる。
【００４０】
ＡＳＥビート雑音分散（σｂ）、および、ＡＰＤ素子の高域遮断周波数（Ｂ）は、Ｉｂを雑音電流の周波数微分成分として、以下の式で表される。
ＯＳＮＲによる雑音限界から決まるＢＥＲの極小値について、従来構成では図５および図１５（Ｂ）に示されるようにＭが低下しているため、ＡＰＤ素子の高域遮断周波数（Ｂ）が増大し、これによりＡＳＥビート雑音分散（σｂ）が増加する。一方、本実施例の構成では、図５および図４（Ｂ）に示されるように、Ｍが一定のためＢの増大によるσｂの増加がなく、結果として、図９のΔ２に示すように、本実施例の構成の方がＢＥＲの極小値が良くなる。このように、Ｐｉｎ大時のＯＳＮＲ耐力が改善される。
【００４１】
また、標準規格であるTelcordia  GR253において、Category  II受信機のジッタトレランスは、「あるＢＥＲでエラーするＰｉｎから１ｄＢ  Ｐｉｎを緩めた状態でＪｉｔｔｅｒを付加し、Ｐｉｎ増加前のＢＥＲを越えない最大のＪｉｉｔｅｒ振幅量」として測定される。
【００４２】
図１１は、ジッタトレランス測定に関連した、本実施例（実線）および従来例（点線）のＢＥＲカーブを示す図である。図１１に示すように、最小受信付近のＢＥＲ＝１ｅ−１０を基準に測定する場合に、従来構成では、ＢＥＲ＝１ｅ−１０となるＣ点（Ｐｉｎ＝Ｐ（ｃ））から１ｄＢ  Ｐｉｎを増加したＰ（ｃ‘）にて、ジッタトレランスは測定される。これに対し、本実施例の構成では、同様にＰ（ｄ’）にて、ジッタトレランスは測定される。この結果、本発明構成でのジッタトレランス測定時のＢＥＲ（Ｄ点）は、従来構成でのジッタトレランス測定時のＢＥＲ（Ｃ点）よりも小さくなる。
【００４３】
図１２はジッタトレランス測定時のアイ開口を示す図であり、横軸は識別位相を、縦軸は識別閾値電圧を示す。また、点線は従来構成によるアイ開口を、実線は本実施例の構成によるアイ開口を示す。図１２において、Ｃ’点、Ｄ’点のＢＥＲの差より、従来構成でのジッタトレランス測定時のアイ開口は比較的小さく、逆に、本実施例の構成でのジッタトレランス測定時のアイ開口は比較的大きくなる。この結果、本実施例の構成の方が、位相方向の開口幅が広がる。（差分：Δ）
図１３は、高周波におけるジッタトレランスを示す図であり、横軸は周波数を、縦軸はジッタの振幅を示す。また、点線は従来構成によるトレランス特性を、実線は本実施例の構成によるトレランス特性を示す。図２０に示すように、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ）の追従しない高周波の領域において、ジッタトレランスはアイの位相方向開口幅に依存する。図１２に示されるように、従来の構成でのジッタトレランス測定時のアイ開口では、位相方向の開口幅が比較的小さいため、PLLの追従しない周波数領域でのジッタトレランスは小さくなる。逆に、本発明構成でのジッタトレランス測定時では、位相方向の開口幅が比較的大きいため、PLLの追従しない周波数領域でのジッタトレランスは大きくなる。図１３に示すように、ジッタトレランスの差は、図１２で示すΔの２倍とほぼ一致する。このようなことから、「１ｄＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｅｎａｌｔｙ  Ｍｅｔｈｏｄ」により測定されるジッタトレランスを改善することが可能である。
【００４４】
また、所定の閾値として、プリアンプのダイナミックレンジよりも僅かに低く設定された値より、モニタされたＩａｐｄの大きさが大きいか否かを判定するので、プリアンプのダイナミックレンジを越えないようにしつつ、かつ、プリアンプのダイナミックレンジ近くまでＩａｐｄを大きくしてから、Ｉａｐｄの一定制御行うことが可能である。
【００４５】
ＩａｐｄがＩａｐｄ上限値以下である場合には、Ｉａｐｄをモニタし、Ｉａｐｄモニタ値に基づいて、Ｐｉｎモニタを結果として出力し、ＩａｐｄがＩａｐｄ上限値より大きい場合には、Ｖａｐｄに基づいて、Ｐｉｎモニタを結果として出力するので、Ｉａｐｄが一定になった後も、適切にＰｉｎモニタ出力が行える。
【００４６】
本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。      
【００４７】
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００４８】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【００４９】
なお、本実施例で説明したＡＰＤバイアス制御方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係る光受信装置、ＡＰＤバイアス制御方法およびＡＰＤバイアス制御プログラムは、ＡＰＤに自己バイアス抵抗が直接接続され、入力された光信号に対応する光電流を電圧変換し、自己バイアス抵抗に与える電圧を制御する場合に有用であり、特に、Ｐｉｎ大時のＯＳＮＲ耐力を改善し、さらに「１ｄＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｅｎａｌｔｙ  Ｍｅｔｈｏｄ」により測定されるジッタトレランスを改善することに適する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例に係る光受信装置を示す図である。
【図２】モニタ部１の動作を示す図である。
【図３】（Ａ）はＰｉｎに対するＩａｐｄの変化を示す図、（Ｂ）はＰｉｎに対するＶａｐｄの変化を示す図、（Ｃ）はＩａｐｄが上限値以下であるときのＰｉｎモニタ結果を示す図、（Ｄ）はＩａｐｄが上限値を超えたときのＰｉｎモニタ結果を示す図、（Ｅ）は図３（Ｃ）および図３（Ｄ）の演算結果を合わせた図である。
【図４】（Ａ）はＡＰＤ２への入力光強度（Ｐｉｎ）とモニタ抵抗３の一端の電圧（Ｖ０）およびＡＰＤ２のバイアス電圧（Ｖａｐｄ）の関係を示す図、（Ｂ）は入力光強度（Ｐｉｎ）とＡＰＤ２の増倍率（Ｍ）の関係を示す図、（Ｃ）は入力光強度（Ｐｉｎ）とＡＰＤ２を流れる光電流（Ｉａｐｄ）との関係を示す図である。
【図５】Ｐｉｎの変化に対するＭの変化を、本実施例の受信装置（図４（Ｂ））と従来例の受信装置（図１５（Ｂ））とで対比した図である。
【図６】実施例に係る光受信装置１０の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】Ｐｉｎの変化に対するＩａｐｄの変化を、本実施例の受信装置（図４（Ｃ））と従来例の受信装置（図１５（Ｃ））とで対比した図である。
【図８】ＯＳＮＲ無付加時におけるＰｉｎに対するＢＥＲをプロットしたグラフ（以下、ＢＥＲカーブ）を、従来構成（点線）および本実施例による構成（実線）に対し示した図である。
【図９】ＯＳＮＲが小さい場合におけるＢＥＲカーブを、従来構成（点線）および本実施例による構成（実線）に対し示した図である。
【図１０】ＯＳＮＲが小さい場合における信号振幅および雑音分散をＰｉｎに対して示した図である。
【図１１】ジッタトレランス測定に関連した、本実施例（実線）および従来例（点線）のＢＥＲカーブを示す図である。
【図１２】ジッタトレランス測定時のアイ開口を示す図である。
【図１３】高周波におけるジッタトレランスを示す図である。
【図１４】従来技術によるＡＰＤを用いた光受信回路を示す図である
【図１５】（Ａ）は従来技術において、ＡＰＤ２０への入力光強度（Ｐｉｎ）と自己バイアス抵抗３０の一端の電圧（Ｖ０）およびＡＰＤ２０のバイアス電圧（Ｖａｐｄ）の関係を示す図、（Ｂ）は従来技術において、入力光強度（Ｐｉｎ）とＡＰＤ２０の増倍率（Ｍ）の関係を示す図、（Ｃ）は従来技術において、入力光強度（Ｐｉｎ）とＡＰＤ２０を流れる光電流（Ｉａｐｄ）との関係を示す図である。
【図１６】従来技術において、図１４に示された光受信回路における、ＡＰＤ２０への入力光強度（Ｐｉｎ）に対するビットエラーレート（ＢＥＲ）の関係（ＢＥＲカーブ）を示した図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  光受信装置
１  モニタ部
２  ＡＰＤ
３  モニタ抵抗
１１  電流モニタ部
１２  電圧モニタ部
１３  演算部
１４  電圧制御部
１５  プリアンプ
１６  識別再生部
２０  ＡＰＤ
３０  自己バイアス抵抗
１００  モニタ部
１１０  電流モニタ部
１３０  演算部
１４０  電圧制御部
１５０  プリアンプ
１６０  識別・再生部
【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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【図１５】
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【図１６】
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