JP2001237778A - 光受信回路 - Google Patents
光受信回路Info
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3084—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in receivers or transmitters for electromagnetic waves other than radiowaves, e.g. lightwaves
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/67—Optical arrangements in the receiver
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光受信回路を高周波数領域で使用しようとし
た場合、入力保護回路を組み込んだ際の入力容量の増加
が無視できないため、実現が困難である。また、ＥＡを
レベル減衰素子及び受光素子として計２つ用いた光受信
回路は、コスト及び小型化が十分ではない。 【解決手段】 受光素子としてＰＩＮホトダイオード１
３を使用し、その光−電気変換出力信号がある一定レベ
ルを越えたことを検出回路１４で検出したときは、ＥＡ
制御回路１２を介してＥＡ素子１１の透過率を低下さ
せ、ＥＡ素子１１を通してＰＩＮホトダイオード１３に
入力する。これにより、ＰＩＮホトダイオード１３に入
射される光信号のレベルを、入力保護回路を組み込むこ
となく、また、ＥＡ素子を２つ用いることなく、常にあ
る一定レベル以下にすることができる。
た場合、入力保護回路を組み込んだ際の入力容量の増加
が無視できないため、実現が困難である。また、ＥＡを
レベル減衰素子及び受光素子として計２つ用いた光受信
回路は、コスト及び小型化が十分ではない。 【解決手段】 受光素子としてＰＩＮホトダイオード１
３を使用し、その光−電気変換出力信号がある一定レベ
ルを越えたことを検出回路１４で検出したときは、ＥＡ
制御回路１２を介してＥＡ素子１１の透過率を低下さ
せ、ＥＡ素子１１を通してＰＩＮホトダイオード１３に
入力する。これにより、ＰＩＮホトダイオード１３に入
射される光信号のレベルを、入力保護回路を組み込むこ
となく、また、ＥＡ素子を２つ用いることなく、常にあ
る一定レベル以下にすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光受信回路に係り、
特に高周波数領域で使用される基幹系光伝送における入
力光の光受信回路に関する。
特に高周波数領域で使用される基幹系光伝送における入
力光の光受信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波数領域で使用される基幹系光伝送
においては、局内伝送、局間伝送、又は光アンプを用い
た線形中継伝送、長距離伝送と種類が多岐にわたる。よ
って、光信号は光送信回路の光出力レベル、伝送媒体で
ある光ファイバのロス、線形中継による光アンプの出力
レベル等により光受信回路に到達する際にはおおよそ、
０ｄＢｍ程度から−３０ｄＢｍ程度と１０００倍以上の
レベル差を生じる。このため、光受信回路には従来よ
り、大きなダイナミックレンジが要求されている。
においては、局内伝送、局間伝送、又は光アンプを用い
た線形中継伝送、長距離伝送と種類が多岐にわたる。よ
って、光信号は光送信回路の光出力レベル、伝送媒体で
ある光ファイバのロス、線形中継による光アンプの出力
レベル等により光受信回路に到達する際にはおおよそ、
０ｄＢｍ程度から−３０ｄＢｍ程度と１０００倍以上の
レベル差を生じる。このため、光受信回路には従来よ
り、大きなダイナミックレンジが要求されている。
【０００３】そこで、光受信回路の前段に光減衰素子を
付加して最大受信入力レベルを調整することにより、ダ
イナミックレンジを拡大した回路も従来提案されている
が、このものは光減衰素子が機械的に光透過率を変化さ
せる構造のものであるので、大型となってしまう。
付加して最大受信入力レベルを調整することにより、ダ
イナミックレンジを拡大した回路も従来提案されている
が、このものは光減衰素子が機械的に光透過率を変化さ
せる構造のものであるので、大型となってしまう。
【０００４】そのため、図３に示すように、光入力信号１
を電界吸収型変調器（ＥＡ）２で一定の減衰を与え、光
信号３としてＥＡ４に供給して、その印加電圧５を調整
することにより、受光感度の調整を行い、ＥＡ４の電流が
出力レベル６の基準値に対応する値に一致するまで制御
増幅器７がＥＡ２の電圧を調整する。これにより、光出
力信号６のレベルを、設定した一定の値に保持するよう
にした光受信回路が従来より知られている（特開平６−
９７８８８号公報）。
を電界吸収型変調器（ＥＡ）２で一定の減衰を与え、光
信号３としてＥＡ４に供給して、その印加電圧５を調整
することにより、受光感度の調整を行い、ＥＡ４の電流が
出力レベル６の基準値に対応する値に一致するまで制御
増幅器７がＥＡ２の電圧を調整する。これにより、光出
力信号６のレベルを、設定した一定の値に保持するよう
にした光受信回路が従来より知られている（特開平６−
９７８８８号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、光受信回路
は、小型化、低消費電力化の要望により電気回路に給電
される電源電圧は、低くなっている。微小となった光信号
に対しては、光プリアンプ、雑音指数（ＮＦ）の十分に
低い増幅回路によって対応しているが、０ｄＢｍを越え
るような光入力を受信する光受信回路の実現は、数Ｖ以
下の電源電圧では、大入力保護の回路無しでは困難であ
る。しかし、光受信回路を高周波数領域で使用しようとし
た場合、入力保護回路を組み込んだ際の入力容量の増加
が無視できないため、現実的には高周波数領域で使用す
る小型、低消費電力の光受信回路の実現は困難である。
は、小型化、低消費電力化の要望により電気回路に給電
される電源電圧は、低くなっている。微小となった光信号
に対しては、光プリアンプ、雑音指数（ＮＦ）の十分に
低い増幅回路によって対応しているが、０ｄＢｍを越え
るような光入力を受信する光受信回路の実現は、数Ｖ以
下の電源電圧では、大入力保護の回路無しでは困難であ
る。しかし、光受信回路を高周波数領域で使用しようとし
た場合、入力保護回路を組み込んだ際の入力容量の増加
が無視できないため、現実的には高周波数領域で使用す
る小型、低消費電力の光受信回路の実現は困難である。
【０００６】また、特開平６−９７８８８号公報記載の
従来の光受信回路は、ＥＡ２を光可変減衰器として、ま
たもう一つのＥＡ４を受光素子として用いているため、
２つのＥＡが必要であり、小型化、低コスト化が不十分
であるという問題がある。
従来の光受信回路は、ＥＡ２を光可変減衰器として、ま
たもう一つのＥＡ４を受光素子として用いているため、
２つのＥＡが必要であり、小型化、低コスト化が不十分
であるという問題がある。
【０００７】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
入力保護回路を有し、しかも高周波数領域で使用し得る
光受信回路を提供することを目的とする。
入力保護回路を有し、しかも高周波数領域で使用し得る
光受信回路を提供することを目的とする。
【０００８】また、本発明の他の目的は、より小型で低コ
ストな構成の光受信回路を提供することにある。
ストな構成の光受信回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、光入力信号のレベルを外部制御信号に基
づいて減衰させるか、そのままのレベルで透過させるレ
ベル可変素子と、レベル可変素子を透過した光入力信号
を光−電気変換する受光素子と、受光素子の出力信号が
設定した一定レベルを越えたかどうかを検出する検出回
路と、検出回路により出力信号が一定レベルを越えたこ
とが検出されたときには、レベル可変素子の透過率を低
下させ、一定レベル以下であることが検出されたときに
は、レベル可変素子の透過率の低下を禁止する信号を生
成し、外部制御信号としてレベル可変素子に印加する制
御手段とを有する構成としたものである。
め、本発明は、光入力信号のレベルを外部制御信号に基
づいて減衰させるか、そのままのレベルで透過させるレ
ベル可変素子と、レベル可変素子を透過した光入力信号
を光−電気変換する受光素子と、受光素子の出力信号が
設定した一定レベルを越えたかどうかを検出する検出回
路と、検出回路により出力信号が一定レベルを越えたこ
とが検出されたときには、レベル可変素子の透過率を低
下させ、一定レベル以下であることが検出されたときに
は、レベル可変素子の透過率の低下を禁止する信号を生
成し、外部制御信号としてレベル可変素子に印加する制
御手段とを有する構成としたものである。
【００１０】この発明では、受光素子の出力信号が設定
した一定レベルを越えたときには、レベル可変素子の透
過率を低下させることにより、受光素子に入射される光
信号のレベルを低下させるようにしたため、受光素子に
入射される光信号のレベルを常にある一定レベル以下に
することができる。
した一定レベルを越えたときには、レベル可変素子の透
過率を低下させることにより、受光素子に入射される光
信号のレベルを低下させるようにしたため、受光素子に
入射される光信号のレベルを常にある一定レベル以下に
することができる。
【００１１】ここで、上記の受光素子としてＰＩＮホト
ダイオード又はＡＰＤホトダイオードを使用することに
より、ＥＡ素子を受光素子として用いるよりも安価で小
型な構成とすることができる。
ダイオード又はＡＰＤホトダイオードを使用することに
より、ＥＡ素子を受光素子として用いるよりも安価で小
型な構成とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面と共に説明する。図１は本発明になる光受信回
路の一実施の形態の回路系統図を示す。同図に示すよう
に、本実施の形態の光受信回路１０は、光入力信号が入
力されるＥＡ（Electro Absorption）素子１１と、ＥＡ
素子１１へ制御電圧を印加するＥＡ制御回路１２と、受
光素子であるＰＩＮホトダイオード１３と、ＰＩＮホト
ダイオード１３の光入力レベルがある一定のレベルを越
えたかどうか検出する入力レベル検出回路１４と、ＰＩ
Ｎホトダイオード１３の出力信号を前置増幅するプリア
ンプ１５とより構成されている。
て、図面と共に説明する。図１は本発明になる光受信回
路の一実施の形態の回路系統図を示す。同図に示すよう
に、本実施の形態の光受信回路１０は、光入力信号が入
力されるＥＡ（Electro Absorption）素子１１と、ＥＡ
素子１１へ制御電圧を印加するＥＡ制御回路１２と、受
光素子であるＰＩＮホトダイオード１３と、ＰＩＮホト
ダイオード１３の光入力レベルがある一定のレベルを越
えたかどうか検出する入力レベル検出回路１４と、ＰＩ
Ｎホトダイオード１３の出力信号を前置増幅するプリア
ンプ１５とより構成されている。
【００１３】ＥＡ素子１１は外部からの印加電圧により
光の透過率が変化する特性をもつ光信号レベル可変素子
である。ＰＩＮホトダイオード１３は、半導体のＰＮ接
合の間に低濃度のＩ層を設けた周知の構成のホトダイオ
ードである。ＥＡ素子１１とＰＩＮホトダイオード１３
とは、ファイバによる結合、又は導波路を用いた結合、
又は一括成長した素子構造のいずれかの構造とされてい
る。
光の透過率が変化する特性をもつ光信号レベル可変素子
である。ＰＩＮホトダイオード１３は、半導体のＰＮ接
合の間に低濃度のＩ層を設けた周知の構成のホトダイオ
ードである。ＥＡ素子１１とＰＩＮホトダイオード１３
とは、ファイバによる結合、又は導波路を用いた結合、
又は一括成長した素子構造のいずれかの構造とされてい
る。
【００１４】次に、図１の実施の形態の動作について、
図２のタイムチャートを併せ参照して説明する。高周波
数領域の光入力信号は、ＥＡ素子１１に入射され、通常
はそのままのレベルで通過してＰＩＮホトダイオード１
３に入射され、ここで光−電気変換により光電流とされ
てプリアンプ１５に供給され、電流−電圧変換されて出
力信号として取り出される。
図２のタイムチャートを併せ参照して説明する。高周波
数領域の光入力信号は、ＥＡ素子１１に入射され、通常
はそのままのレベルで通過してＰＩＮホトダイオード１
３に入射され、ここで光−電気変換により光電流とされ
てプリアンプ１５に供給され、電流−電圧変換されて出
力信号として取り出される。
【００１５】また、上記のＰＩＮホトダイオード１３に
より得られた光電流は、入力レベル検出回路１４に供給
され、ここで予め設定されている、ある一定レベルを光
電流レベルが越えたかどうか検出される。上記の光電流
レベルは、光入力信号の光レベルに対応しており、入力
レベル検出回路１４は光入力信号の光レベルが、設定入
力レベルを越えたかどうか検出していることと等価の動
作を行う。
より得られた光電流は、入力レベル検出回路１４に供給
され、ここで予め設定されている、ある一定レベルを光
電流レベルが越えたかどうか検出される。上記の光電流
レベルは、光入力信号の光レベルに対応しており、入力
レベル検出回路１４は光入力信号の光レベルが、設定入
力レベルを越えたかどうか検出していることと等価の動
作を行う。
【００１６】光電流レベルがある一定レベル以下である
ときには、図２（Ａ）に示すように、光入力信号ａ１
は、そのままのレベルでＥＡ素子１１を透過して光入力
信号ｂ１としてＰＩＮホトダイオード１３に入射され
る。これに対し、光電流レベルがある一定レベルを越え
たときは、光レベル検出回路１４からの検出電圧によ
り、ＥＡ制御回路１２が電圧信号である制御電圧をＥＡ
素子１１の所定の端子へ印加することにより、ＥＡ素子
１１の透過率を下げる。
ときには、図２（Ａ）に示すように、光入力信号ａ１
は、そのままのレベルでＥＡ素子１１を透過して光入力
信号ｂ１としてＰＩＮホトダイオード１３に入射され
る。これに対し、光電流レベルがある一定レベルを越え
たときは、光レベル検出回路１４からの検出電圧によ
り、ＥＡ制御回路１２が電圧信号である制御電圧をＥＡ
素子１１の所定の端子へ印加することにより、ＥＡ素子
１１の透過率を下げる。
【００１７】これにより、光入力信号が図２（Ｂ）に示
すように、その光レベルが、設定入力レベルを越えるよ
うな大レベルのときには、ＰＩＮホトダイオード１３へ
の入力光信号レベルが、同図（Ｂ）にｂ２で示すように
ＥＡ素子１１の透過率の低下制御により低下されるた
め、ＰＩＮホトダイオード１３への入射光信号は常に設
定レベルを越えないように制御されることとなる。
すように、その光レベルが、設定入力レベルを越えるよ
うな大レベルのときには、ＰＩＮホトダイオード１３へ
の入力光信号レベルが、同図（Ｂ）にｂ２で示すように
ＥＡ素子１１の透過率の低下制御により低下されるた
め、ＰＩＮホトダイオード１３への入射光信号は常に設
定レベルを越えないように制御されることとなる。
【００１８】これにより、大レベルの光入力信号が入力
された場合でも、ＰＩＮホトダイオード１３へは常に設
定レベルを越えない光入力信号が入射されるため、ＰＩ
Ｎホトダイオード１３のオーバーロードに対する低減を
実現でき、また、プリアンプ１５の電源電圧が低電圧で
あっても、入力保護回路無しに光受信回路１０を構成す
ることができる。更に、微小光信号入力時は、ＥＡ素子
１１をそのまま透過してＰＩＮホトダイオード１３に入
射されるため、信号劣化がない。
された場合でも、ＰＩＮホトダイオード１３へは常に設
定レベルを越えない光入力信号が入射されるため、ＰＩ
Ｎホトダイオード１３のオーバーロードに対する低減を
実現でき、また、プリアンプ１５の電源電圧が低電圧で
あっても、入力保護回路無しに光受信回路１０を構成す
ることができる。更に、微小光信号入力時は、ＥＡ素子
１１をそのまま透過してＰＩＮホトダイオード１３に入
射されるため、信号劣化がない。
【００１９】なお、上記の実施の形態では受光素子とし
て、ＥＡ素子よりも安価な（例えば、約１／２程度）Ｐ
ＩＮホトダイオード１３を用いたが、ＥＡ素子よりも安
価な他のホトダイオード、例えばアバランシェホトダイ
オード（ＡＰＤ）を使用するようにしてもよい。
て、ＥＡ素子よりも安価な（例えば、約１／２程度）Ｐ
ＩＮホトダイオード１３を用いたが、ＥＡ素子よりも安
価な他のホトダイオード、例えばアバランシェホトダイ
オード（ＡＰＤ）を使用するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受光素子の出力信号が設定した一定レベルを越えたとき
には、レベル可変素子の透過率を低下させて、受光素子
に入射される光信号のレベルを低下させることにより、
受光素子に入射される光信号のレベルを常にある一定レ
ベル以下にするようにしたため、大レベルの光入力信号
が入力された場合でも、受光素子のオーバーロードに対
する低減ができ、また、微小光信号入力時は、レベル可
変素子をそのまま透過して受光素子に入射されるため、
信号劣化がなく、よって電気回路で大レベル光信号入力
に対する入力保護をかけるよりも回路の雑音指数（Ｎ
Ｆ）を向上できる。
受光素子の出力信号が設定した一定レベルを越えたとき
には、レベル可変素子の透過率を低下させて、受光素子
に入射される光信号のレベルを低下させることにより、
受光素子に入射される光信号のレベルを常にある一定レ
ベル以下にするようにしたため、大レベルの光入力信号
が入力された場合でも、受光素子のオーバーロードに対
する低減ができ、また、微小光信号入力時は、レベル可
変素子をそのまま透過して受光素子に入射されるため、
信号劣化がなく、よって電気回路で大レベル光信号入力
に対する入力保護をかけるよりも回路の雑音指数（Ｎ
Ｆ）を向上できる。
【００２１】また、本発明によれば、上記の受光素子と
してＰＩＮホトダイオード又はＡＰＤホトダイオードを
使用することにより、ＥＡ素子を受光素子として用いる
よりも安価で小型な構成とすることができるため、受信
回路全体のコスト低減及び小型化を実現できる。
してＰＩＮホトダイオード又はＡＰＤホトダイオードを
使用することにより、ＥＡ素子を受光素子として用いる
よりも安価で小型な構成とすることができるため、受信
回路全体のコスト低減及び小型化を実現できる。
【００２２】更に、本発明によれば、受光素子が大レベ
ル光信号入力時でもオーバーロードしないようにできる
ため、受光素子の出力側に設けられるプリアンプの電源
電圧が低電圧であっても、入力保護回路無しに光受信回
路を構成することができる。
ル光信号入力時でもオーバーロードしないようにできる
ため、受光素子の出力側に設けられるプリアンプの電源
電圧が低電圧であっても、入力保護回路無しに光受信回
路を構成することができる。
【図１】本発明の一実施の形態の回路系統図である。
【図２】図１の動作説明用タイミングチャートである。
【図３】従来回路の一例のブロック図である。
１０ 光受信回路 １１ ＥＡ素子 １２ ＥＡ制御回路 １３ ＰＩＮホトダイオード １４ 入力レベル検出回路 １５ プリアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｌ 31/10
Claims (6)
- 【請求項１】 光入力信号のレベルを外部制御信号に基
づいて減衰させるか、そのままのレベルで透過させるレ
ベル可変素子と、 前記レベル可変素子を透過した光入力信号を光−電気変
換する受光素子と、 前記受光素子の出力信号が設定した一定レベルを越えた
かどうかを検出する検出回路と、 前記検出回路により前記出力信号が前記一定レベルを越
えたことが検出されたときには、前記レベル可変素子の
透過率を低下させ、前記一定レベル以下であることが検
出されたときには、前記レベル可変素子の透過率の低下
を禁止する信号を生成し、前記外部制御信号としてレベ
ル可変素子に印加する制御手段とを有することを特徴と
する光受信回路。 - 【請求項２】 前記レベル可変素子はＥＡ素子であり、
前記受光素子はＰＩＮホトダイオードであることを特徴
とする請求項１記載の光受信回路。 - 【請求項３】 前記レベル可変素子はＥＡ素子であり、
前記受光素子はＡＰＤホトダイオードであることを特徴
とする請求項１記載の光受信回路。 - 【請求項４】 前記受光素子の出力信号を、前置増幅す
る低電源電圧のプリアンプを更に有することを特徴とす
る請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の光受信回
路。 - 【請求項５】 前記レベル可変素子と前記受光素子は、
光ファイバ又は導波路で結合されていることを特徴とす
る請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の光受信回
路。 - 【請求項６】 前記レベル可変素子と前記受光素子は、
一括成長した素子構造であることを特徴とする請求項１
乃至３のうちいずれか一項記載の光受信回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043848A JP2001237778A (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 光受信回路 |
| US09/788,686 US20010019102A1 (en) | 2000-02-22 | 2001-02-21 | Light reception circuit capable of receiving large level optical signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000043848A JP2001237778A (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 光受信回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001237778A true JP2001237778A (ja) | 2001-08-31 |
Family
ID=18566697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000043848A Pending JP2001237778A (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 光受信回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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