JPH02281849A - 光信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は強度変調による光信号の送信装置及び受信装置
に関する。

［従来の技術］ 近年、大容量ディジタル情報伝送を実現する手段として
光通信が実用化され、種々の改良がなされつつある。光
通信方式においてもディジタル入力信号は変調した形式
で送られ、変調形態としては直接強度変調が広く用いら
れている。

直接強度変調は、簡単に言えば、ディジタル情報、すな
わち２値の入力信号のレベルを光信号の有無に対応させ
て送信する方式であり、例えば、入力信号の「ハイレベ
ル“１“」を「光信号オン」「ローレベル“０”」を「
光信号オフ」にそれぞれ対応させて置き換え送信する。

一方、受信に際しては、上記と逆の動作、すなわち「光
信号オン」の場合には「ハイレベル」、「光信号オフの
場合には「ローレベル」の信号をそれぞれ出力すること
で電気信号に復調する。

第６図は上述した光通信方式を実現する装置の概略図で
ある。

送信装置の発光部６０においては、駆動回路６１はディ
ジタル入力信号（第７図ａ）に応じて発光素子６２をオ
ン、オフして直接強度変調された光信号（第７図ｂ）を
送信する。一方、受信装置の受光部７０においては、受
光素子７１で得られた電気信号を増幅器７２で増幅する
。増幅された信号を受けてコンパレータ７３はレベル判
定を行い、ハイレベル、ローレベルに応じたディジタル
出力信号（第７図Ｃ）を出力する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した直接強度変調による光信号の送受信装置には次
のような問題点がある。

■低消量電力化の実現が困難である。

光通信の送信装置では発光部において最も多（電力消費
を必要とする。通常、発光部に供給する電流は、伝送距
離にもよるが、ＬＥＤの場合、最大１００ｍＡ程度が要
求される。この数値は小さいとは言えず、しかも直接強
度変調方式において入力信号の「ハイレベル」が連続す
ると、発光部では常に１００ｍＡの電流を消費して発光
素子を駆動する必要があり、電力消費が大きくなる。

■伝送路の異常や送信装置の異常を検出することが難し
い。

一般的な直接強度変調を用いた場合、入力信号の「ロー
レベル」が連続すると、「光信号オフ」の状態が続く。

これに対して、受信装置側では、「光信号オフ」の継続
状態が入力信号の「ローレベル」継続によるものなのか
、伝送路異常（光ファイバ等の断線等）あるいは送信装
置異常（電源断等）によるものなのかどうかの判別が難
しい。

以上のような欠点に鑑み、本発明の主たる技術的課題は
、消費電力の低減化に寄与する光通信用の送信装置を提
供することにある。

本発明はまた、伝送路異常や送信装置異常を容品に判別
できる機能を有する光通信用の受信装置を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段〕 本発明によれば、直接強度変調の変調信号である２値の
入力信号の立上がりを検出する手段と、該入力信号の立
下がりを検出する手段と、前記立上がり検出手段の出力
で第１の幅のパルスを１つ発生する第１のパルス発生手
段と、前記立下がり検出手段の出力で第２の幅のパルス
を１つ発生する第２のパルス発生手段と、前記入力信号
がその一方の値をとる時間が所定時間Ｔ、続いたことを
検出するとその一方の値に対応した前記第１、第２のパ
ルス発生手段からパルスを出力せしめる手段と、前記入
力信号の立上がりあるいは立下がり検出と前記所定時間
Ｔ、検出のタイミングが重なった時は該所定時間Ｔ１の
検出を無効とする手段とを備えた光信号送信装置が得ら
れる。

本発明によればまた、前記光信号送信装置からの受光信
号を光電変換して得られる電気信号を入力して前記第１
あるいは第２の幅のパルスを判別する手段と、該判別手
段の判別結果に応じて前記第１の幅のパルスである時ハ
イレベル、前記第２の幅のパルスである時は同一レベル
の信号をそれぞれ出力する手段と、前記電気信号のロー
レベル状態が所定時間Ｔ２（但し、Ｔ２＞Ｔ、）続いた
時エラー検出信号を出力する手段とを備えた光信号受信
装置が得られる。

［作用］ 本発明による送信装置では、入力信号の立上がり時に第
１の幅のパルスが、立下がり時には第２の幅のパルスが
それぞれ出力されることで入力信号の立上がり、立下が
りがこれらのパルスで規定される。これら第１、第２の
幅の継続時間は、入力信号の１つの情報を表わす値の継
続時間に比べて非常に狭い。光信号はこれら第１、第２
の幅のパルスが出力された時のみオンとなる。また、入
力信号の一方の値が所定時間Ｔ、継続した場合には、そ
の一方の値に対応した第１あるいは第２の幅のパルスを
出力することで、入力信号の一方の値が長く続いても異
常ではないことを示すようにする。更に、第１あるいは
第２の幅のパルス発生と前記所定時間Ｔ１の検出タイミ
ングとが重なった場合には、所定時間Ｔ１の検出を無効
として入力信号の立上がりあるいは立下がりによる第１
あるいは第２の幅のパルス出力を優先させる。

一方、受信装置では、光電変換して得られた電気信号が
第１の幅のパルスに対応している時ハイレベル、を出力
し、第２の幅のパルスに対応している時にはローレベル
を出力することで送信装置における入力信号に同期した
信号を再生する。また、動作中にローレベル状態が所定
時間Ｔ２続いた時には、送信装置異常あるいは伝送路異
常と判別してエラー検出信号を出力する。

［実施例］ 第１図は本発明による光信号の送信装置、受信装置の概
略構成を示す。

送信装置は、ディジタル入力信号にもとづいて第１、第
２の幅のパルスを出力する変調回路１１と、この変調回
路１１からの第１、第２の幅のパルスにもとづいて光信
号をオン、オフするための駆動凹路１２及び発光素子１
３を含む。

受信装置は、光ファイバ１４を通して送信装置１０から
送られてくる光信号を電気信号に変換する受光素子２１
、この電気信号を増幅する増幅器２２、この増幅器２２
の出力信号にもとづいて送信装置におけるディジタル入
力信号に対応した信号を再生する復調回路２３、及び送
信装置や光ファイバの異常を検出するための異常検出回
路２４を含む。

次に、第２図、第３図を参照して送信装置側について説
明する。

変調回路１１に”ついて言えば、２値の入力信号！＋（
１３図（ａ））の立上がりを検出する立上がり検出回路
１１１、入力信号１１の立下がりを検出する立下がり検
出回路１１２、立上がり検出回路１１］２の出力（第３
図（ｂ））で第１の幅Ｗ、のパルス（第３図（Ｃ））を
１つ出力する第１のパルス発生回路１１３、立下がり検
出回路１１２の出力（第３図（Ｃ））で第２の幅Ｗ２（
但し、Ｗ、＞Ｗ２）のパルス（第３図（ｇ））を１つ出
力する第２のパルス発生回路１１４を含む。

クロック発生回路１１５は第１、第２のパルス発生回路
１１３．１１４の出力パルスのパルス幅を限定するため
の基準クロックパルスを発生する。

タイマ回路１１６は、立上がり検出回路１１１、立下が
り検出回路１１２の出力をオアゲート　ＯＲ３を介して
受けると一定時間Ｔ１後にタイミング信号を出力する。

レベル判定回路１１７は、入力信号１．のレベルが立上
がった後、タイマ回路１１６からタイミング信号を受け
た時には第１のパルス信号（第３図（ｄ））を出力し、
入力信号Ｉ、のレベルが立下かってからタイマ回路１１
６からのタイミング信号を受けた時には第２のパルス信
号（第３図（ｅ））を出力する。

条件判別回路１１８は、レベル判定回路１１７からの第
１のパルス信号はオアゲートＯＲ，を通して第１のパル
ス発生回路１１３へ出力し、第２のパルス信号はオアゲ
ートＯＲ２を通して第２のパルス発生回路１１４へ出力
する。条件判別回路１１８はまた、入力信号１１の立上
がり検出あるいは立下がり検出と、レベル判定回路１１
７からの第１あるいは第２のパルス信号出力のタイミン
グとが重なった時、入力信号■１の立上がりあるいは立
下がりを優先するために、レベル判定回路１１７からの
第１あるいは第２のパルス信号を無効とする機能をも有
する。

以下に動作を説明する。

入力信号■、が立上がると、立上がり検出回路１１１の
出力で第１のパルス発生回路１１３が幅Ｗ１の第１のパ
ルスを出力する。次に、入力信号ｌ、が立下がると、立
下がり検出回路１１２の出力で第２のパルス発生回路１
１４が幅Ｗ２の第２のパルスを出力する。このようにし
て、入力信号Ｉ、のハイレベル、ローレベルのレベル変
化に応じて第１、第２のパルスがオアゲー）ＯＲ４を通
して出力される。また、タイマ回路１１６、レベル判定
回路１１７により入力信号１．のレベルが立上がってか
ら一定時間Ｔ１、あるいはレベルが立下がってから一定
時間Ｔ１が経過すると、第１あるいは第２のパルス信号
が出力されることにより幅Ｗ、の第１のパルス、あるい
は幅Ｗ２の第２のパルスが出力される。このようにして
、入力信号■、のレベル無変化状態が続いても、変調回
路１１からは少なくとも時間Ｔ、毎に第１あるいは第２
のパルスが出力されるので、受信装置側でこのパルス間
隔を監視することで送信装置異常あるいは伝送路異常を
判別できる。

駆動回路１２は変調回路１１からのパルスにもとづいて
発光素子１３をオン、オフする。このようにして、受信
装置へ送信される光信号は、第３図（ｈ）に示すように
、入力信号！、のハイレベル時間に比して非常に短かい
オン時間で表わされる。

但し、レベル判定回路１１７からの第１、第２のパルス
信号の出力タイミングは入力信号１１のレベル変化のタ
イミングとは無関係であり、これらの発生タイミングが
重なることも予想される。

この場合には、入力信号Ｉ、のレベル変化のタイミング
を優先し、第１、第２のパルス信号は無効にする必要が
ある。条件判別回路１１８は、立上がり検出回路１１１
、立下がり検出回路１１２からの検出信号とレベル判定
回路１１７からの第１、第２のパルス信号とを入力し、
これが重なった時は第１、第２のパルス信号をオアゲー
トＯＲ。

ＯＲ２に出力させないようにする。

以上のように、送信装置からは入力信号■１を非常に短
かいオン時間の光信号で表わして出力することができ、
発光部における消費電力を大幅に低減化できる。また、
発光素子としてＬＥＤを用いた場合、より大きな光量を
得ることができ、伝送距離を延ばすことができる。その
理由は、ＬＥＤに流すことのできる最大電流は、連続（
直流）電流で規定されるが、極めて短時間であれば、規
定された最大電流を上回る電流で駆動でき、結果として
大きな光量を得ることができる。

−例として、最大定路電流１００ｍＡのＬＥＤの場合、
数μｓのパルス信号で駆動するようにすると、数百ｍＡ
での駆動が可能となる。

次に、第４図、第５図を参照して復調回路２３、異常検
出回路２４について説明する。

復調回路２３は、増幅器２２からのパルス状の電気信号
（第５図（ａ））を受けて第１の幅ＷＩ。

第２の幅Ｗ２のパルスを識別し、第１、第２のトリガパ
ルス第５図（ｂ）、第５図（Ｃ）を出力するパルス幅識
別回路２３１、このパルス幅識別のための基準クロック
を発生する基準クロック発生回路２３２、パルス幅識別
回路２３１からの第１、第２のトリガパルスに応じてハ
イレベル、ローレベルの出力切換えを行うフリップフロ
ップ２３３とを含む。

一方、異常検出回路２４は、キャリア検出回路２４１と
エラー検出用タイマ回路２４２とを含む。

パルス幅識別回路２３１は、入力する信号の第１の幅Ｗ
１であるか第２の幅Ｗ２であるかの識別動作を行い、第
５図（ｅ）に示すように、第１の幅Ｗ１である時はフリ
ップフロップ２３３のプリセット端子ＰＲに出力を送っ
てハイレベルにする。

一方、第２の幅Ｗ２である時は、フリップフロップ２３
３のクリア端子ＣＬＲに出力を送ってローレベルにする
。なお、送信装置において同じレベル状態が一定時間Ｔ
１続いた時に付加されたパルスはフリップフロップ２３
３のレベル変化に影響しない。これは、フリップフロッ
プ２３３はプリセット端子ＰＲ，クリア端子ＣＬＲにそ
れぞれ続けて入力があってもレベル変化しないからであ
る。

一方、異常検出回路２４においては、受信動作中、エラ
ー検出用タイマ回路２４２が増幅器出力信号を監視して
いる。すなわち、エラー検出用タイマ回路２４２は、増
幅器出力信号に含まれるパルス状信号（第５図（ａ））
が一定時間Ｔ２（Ｔ２〉Ｔ、）途絶えると、送信装置異
常あるいは伝送路異常と判定してエラー検出信号（第５
図（ｄ））を出力する。これは、前述したように、送信
装置から送られてくるパルス状信号の間隔は長くても時
間Ｔ、であり、それ故、パルス状信号が時間Ｔ、より長
い時間Ｔ２途絶えた場合には送信側に異常があったこと
を意味することによる。

以上のようにして、送信装置から出力された非常に短か
いオン時間の光信号にもとづいて入力信号１１に同期し
た出力信号を再生できる。

［発明の効果］ 以上説明してきたにように、本発明によれば２値の入力
信号のレベル変化に同期した極めて幅の狭いパルスによ
って光信号をオンとすることにより、発光素子に電流を
供給する時間が大幅に減少するので、低消費電力化を実
現できる。逆に、発光素子への電流供給時間を短かくす
ることで、供給電流を大きくした場合には長距離伝送が
可能となる。また、伝送路を含む送信側の異常を容易に
識別することもできる。

は下依日

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光通信を実現するための送信側と
受信側の概略構成図、第２図は第１図に示された変調回
路の概略構成を示すブロック図、第３図は第２図に示さ
れた変調回路の動作を説明するための信号波形図、ＴＳ
４図は第１図に示された復調回路、異常検出回路の概略
構成を示すブロック図、第５図は第４図に示された回路
の動作を説明するための信号波形図、第６図は従来の光
通信方式を説明するための概略構成図、第７図は第６図
に示された構成の動作を説明するための信号波形図。 図中、１１は変調回路、２３は復調回路、２４は異常検
出回路、２３１は立上がり検出回路、２３２は立下がり
検出回路、１１３．１１４は第１、第２のパルス発生回
路、１１７はレベル判定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強度変調による光信号を送信する装置において、変
   調信号である２値の入力信号の立上がりを検出する手段
   と、前記入力信号の立下がりを検出する手段と、前記立
   上がり検出手段の出力で第１の幅のパルスを１つ発生す
   る第１のパルス発生手段と、前記立下がり検出手段の出
   力で第２の幅のパルスを１つ発生する第２のパルス発生
   手段と、前記入力信号がその一方の値をとる時間が所定
   時間Ｔ＿１続いたことを検出するとその一方の値に対応
   した前記第１、第２のパルス発生手段からパルスを出力
   せしめる手段と、前記入力信号の立上がりあるいは立下
   がり検出と前記所定時間Ｔ＿１検出のタイミングが重な
   った時は該所定時間Ｔ＿１の検出を無効とする手段とを
   備えたことを特徴とする光信号送信装置。 ２、請求項１記載の送信装置からの光信号を受信する装
   置において、受光信号を光電変換して得られる電気信号
   を入力して前記第１あるいは第２の幅のパルスを判別す
   る手段と、該判別手段の判別結果に応じて前記第１の幅
   のパルスである時ハイレベル、前記第２の幅のパルスで
   ある時はローレベルの信号をそれぞれ出力する手段と、
   前記電気信号の同一レベル状態が所定時間Ｔ＿２（但し
   Ｔ＿２＞Ｔ＿１）続いた時エラー検出信号を出力する手
   段とを備えたことを特徴とする光信号受信装置。