JPH05183240A - 光受信回路 - Google Patents

光受信回路

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JPH05183240A
JPH05183240A JP4000409A JP40992A JPH05183240A JP H05183240 A JPH05183240 A JP H05183240A JP 4000409 A JP4000409 A JP 4000409A JP 40992 A JP40992 A JP 40992A JP H05183240 A JPH05183240 A JP H05183240A
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JP
Japan
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signal
transmission
optical
circuit
semiconductor laser
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JP4000409A
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English (en)
Inventor
Riyuuma Kakinuma
隆馬 柿沼
Kenji Okada
賢治 岡田
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光素子の後段におかれるプリアンプやAG
Cアンプなどの電気回路部に必要なダイナミックレンジ
を削減し、同等の回路でより広いダイナミックレンジを
実現する。 【構成】半導体レーザ1-1 ,2-1 を光信号の受光素子と
して用いる光受信回路において、受信時に半導体レーザ
に流れる電流の調節により半導体レーザの受光感度を制
御する手段1-5 ,2-5 を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ(以下、
LDという)を受光素子として用いる光伝送システムに
おいて受信光信号を電気信号に変換する光受信回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、LDを受光素子として用いた従
来の光送受信回路の構成例を示す図で、図中、1は第1
の伝送装置、2は第2の伝送装置、3は伝送路である。
第1の伝送装置1は、LD1-1 と、LDドライブ回路1-
2 と、プリアンプ1-3 と、AGCアンプ1-4 とから構成
されている。同様に、第2の伝送装置2は、LD2-1
と、LDドライブ回路2-2 と、プリアンプ2-3 と、AG
Cアンプ2-4 とから構成され、第1の伝送装置1のLD
1-1 と第2の伝送装置2のLD2-1 間に伝送路3を配設
して、光送受信回路が構成されている。また、S-1 は第
1の伝送装置1の送信信号、R-1 は第1の伝送装置1の
受信信号、S-2 は第2の伝送装置2の送信信号、R-2 は
第2の伝送装置2の受信信号である。
【0003】このような構成において、伝送装置1の送
信信号S-1 は、LDドライブ回路1-2 に入力し、LD1-
1 で光信号に変換され、伝送路3に送出される。伝送装
置2では、伝送路3を介して受信した光信号がLD2-1
で電気信号に変換され、プリアンプ2-3 で増幅された
後、さらにAGCアンプ2-4 で利得制御が行われ、受信
信号R-2 が得られる。また、伝送装置2の送信信号S-2
も上記同様の動作により伝送装置1に送出され、受信信
号R-1 が得られる。
【0004】また、LD1-1 および2-1 は、同時刻に送
受信を行うことができないので、図3のタイムチャート
に示すように、伝送装置1が光信号を送出するときには
伝送装置2は受信状態にあり、伝送装置2が光信号を送
出するときには伝送装置1は受信状態にあるようにして
光信号の伝送を行う時間軸圧縮双方向伝送方式が用いら
れる。
【0005】このような光伝送方式では、最小伝送距離
と最大伝送距離の差分、すなわち伝送距離差に相当する
伝送損失差が光受信回路に必要なダイナミックレンジと
なる。また、通常の光伝送には強度変調が用いられるの
で、光受信回路の電気回路部分には伝送損失差の2倍の
ダイナミックレンジが必要になる。例えば、最小伝送距
離0km、最大伝送距離20kmで光ファイバの伝送損
失が1dB/kmと仮定すると伝送損失差が20dBと
なり、この値が受信回路に必要なダイナミックレンジで
あり、光受信回路の電気回路であるプリアンプ1-3 およ
び2-3 とAGCアンプ1-4 および2-4 には40dBのダ
イナミックレンジが必要となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では受光素子
による利得制御が行われておらず、プリアンプやAGC
アンプのダイナミックレンジによって伝送距離差が制限
されたり、所要の伝送距離差を実現するためには高価な
部品が必要となるという欠点があった。
【0007】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、受光素子の後段におかれるプリ
アンプやAGCアンプなどの電気回路部に必要なダイナ
ミックレンジを削減でき、同等の回路でより広いダイナ
ミックレンジを実現できる経済的な光受信回路を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1では、半導体レーザを光信号の受光素子と
して用いる光受信回路において、受信時に半導体レーザ
に流れる電流の調節により半導体レーザの受光感度を制
御する手段を備えた。
【0009】また、請求項2では、半導体レーザを光信
号の受光素子として用いる光受信回路において、半導体
レーザの受信レベルを検出する手段と、前記レベル検出
手段の検出結果に応じて半導体レーザに流れる電流を調
節することにより半導体レーザの受光感度を制御する手
段とを備えた。
【0010】また、請求項3では、半導体レーザによる
受信電気信号を増幅する自動利得制御アンプを設けた。
【0011】
【作用】請求項1によれば、受信時に半導体レーザに流
れる電流が調節され、LDの受光感度が所望のレベルに
制御される。
【0012】また、請求項2によれば、LDによる受光
後の電気信号レベルの負帰還によって、半導体レーザに
流れる電流の調節が行われ、LDの受光感度が自動制御
される。
【0013】また、請求項3によれば、LDによる受光
後の電気信号が自動利得制御アンプで所定の増幅作用を
受ける。
【0014】
【実施例】図1は、本発明に係る光受信回路の第1の実
施例を示す構成図であって、従来例を示す図2と同一構
成部分は同一符号をもって表す。すなわち、1aは第1
の伝送装置、2aは第2の伝送装置、3は伝送路、S-1
は第1の伝送装置1の送信信号、R-1 は第1の伝送装置
1の受信信号、S-2 は第2の伝送装置2の送信信号、R-
2 は第2の伝送装置2の受信信号である。
【0015】第1の伝送装置1aは、光信号を伝送路3
に出射し、伝送路3からの光信号を受光し受光レベルに
応じた電気信号とするLD1-1 と、送信時にLD1-1 を
駆動するLDドライブ回路1-2 と、受信電気信号を増幅
するプリアンプ1-3 およびAGCアンプ1-4 と、外部か
らの制御信号CTL の入力に応じてLD1-1 に流れるLD
電流を調節するバイアス回路1-5 とから構成されてい
る。
【0016】同様に、第2の伝送装置2aは、光信号を
伝送路3に出射し、伝送路3からの光信号を受光し受光
レベルに応じた電気信号とするLD2-1 と、送信時にL
D2-1 を駆動するLDドライブ回路2-2 と、受信電気信
号を増幅するプリアンプ2-3およびAGCアンプ2-4
と、外部からの制御信号CTL の入力に応じてLD2-1 に
流れるLD電流を調節するバイアス回路2-5 とから構成
されている。
【0017】これら伝送装置1a,2aのバイアス回路
1-5 ,2-5 は、上記したように、制御信号CTL に基づい
てLD1-1 ,2-1 のLD電流を調節するが、制御信号CT
L は、LD1-1 ,2-1 に受信された光信号のレベルが低
い場合にはLD電流をほぼ零付近にしておき、光信号の
レベルが高い場合にはLD電流が多く流れるように発生
される。
【0018】図4は、LD電流と受信した光信号がLD
の端子間に発生する電圧の関係の一例を示しており、横
軸はLD電流を、縦軸はLDの端子間に発生する電圧を
それぞれ表している。図4から明らかなように、LD電
流が0.5[mA]までは端子間に発生する電圧はほぼ
一定であるが、0.5[mA]を越えると急激に端子間
電圧が減少し、2[mA]付近では再び一定値になる。
この傾向は電流値に多少の違いはあるものの様々なLD
に共通の現象である。したがって、受信される光信号の
レベルが低い場合にはLD電流をほぼ零付近におき、光
信号のレベルが高い場合にはLD電流を2[mA]近傍
におけば受信される光信号のレベルにかかわらず一定の
電気信号が得られる。すなわち、LD電流を調節するこ
とで、LDが受信された光信号を電気信号に変換する際
の受光感度を制御できるため、プリアンプやAGCアン
プによらないLDによる利得制御が可能となる。
【0019】次に、上記構成による動作を説明する。
【0020】例えば伝送装置1aの送信信号S-1 は、L
Dドライブ回路1-2 に入力し、LD1-1 で光信号に変換
され、伝送路3に送出される。
【0021】伝送装置2aでは、受信した光信号がLD
2-1 で電気信号に変換される。このときバイアス回路2-
5 により制御信号CTL に基づいてLD2-1 のLD電流が
調節される。具体的には、受信された光信号のレベルが
低い場合には零付近の電流がLD2-1 に流れるように調
節され、光信号のレベルが高い場合には多くの電流がL
D2-1 に流れるように調節される。これにより、LD2-
1 が受信された光信号を電気信号に変換する際の受光感
度が制御される。
【0022】このようにして受信された光信号は、LD
2-1 で電気信号に変換され、プリアンプ2-3 で増幅され
た後、さらにAGCアンプ2-4 で利得制御が行われ、受
信信号R-2 が得られる。
【0023】また、伝送装置2aの送信信号S-2 も上記
と同様の動作により伝送装置1aに送出され、受信信号
R-1 が得られる。
【0024】以上説明したように、本実施例によれば、
LDを用いた利得制御が行えるため、電気回路に必要な
ダイナミックレンジが削減でき、プリアンプやAGCア
ンプを安価な部品で構成でき、ひいては光受信回路のコ
スト低減を図ることができる。 また、プリアンプやA
GCアンプが従来と同等のダイナミックレンジを有する
場合には、LDによる利得制御を併用することで光受信
回路全体としてのダイナミックレンジを広げることがで
きるため、より大きな伝送距離差にも対応可能となる。
【0025】図5は、本発明に係る光受信回路の第2の
実施例を示す構成図である。本実施例が前記第1の実施
例と異なる点は、バイアス回路1-5 および2-5 を外部か
らの制御信号CTL の入力に応じてLD1-1 ,2-1 のLD
電流を調節するように構成する代わりに、LD1-1 ,2-
1 の受光後の受信電気信号レベルの負帰還によってLD
電流の調節を行い、LD1-1 ,2-1 の受光感度を制御す
るように構成したことにある。
【0026】具体的には、図6に示すように、LD1-1
,2-1 の出力側(プリアンプの入力側)にプリアンプ
入力をAC結合してピーク電圧値を検出するレベル検出
回路1-6 ,2-6 を設け、レベル検出回路1-6 ,2-6 のピ
ーク電圧値検出回路61の出力をバイアス回路1-5 ,2-
5 に入力させ、電圧−電流変換回路51により電圧−電
流変換させて、LD電流を調節するように構成してい
る。
【0027】また、本構成では、電気回路のAGCアン
プで行っていた自動利得制御を、上記した負帰還による
自動制御により行っているので、電気回路のAGCアン
プを特に設ける必要がない。そこで、本実施例では、図
1のAGCアンプ1-4 ,2-4の代わりに固定利得のアン
プ1-7 ,2-7 を配置している。
【0028】次に、上記構成による動作を説明する。
【0029】例えば伝送装置1aの送信信号S-1 は、L
Dドライブ回路1-2 に入力し、LD1-1 で光信号に変換
され、伝送路3に送出される。
【0030】伝送装置2aでは、受信した光信号がLD
2-1 で電気信号に変換される。この電気信号はレベル検
出回路2-6 において、変換された電気信号のレベル検出
が行われる。この検出結果はバイアス回路2-5 に入力さ
れ、これによりLD2-1 のLD電流が調節される。具体
的には、検出したレベルが大きければLD電流を大きく
し、検出したレベルが小さければLD電流を小さくす
る。すなわち、検出したレベルが大きければLDの受光
感度が低くなり、検出したレベルが小さければLDの受
光感度が高くなるように負帰還による自動制御が行われ
る。
【0031】このようにして受信された光信号は、LD
2-1 で電気信号に変換され、プリアンプ2-3 およびアン
プ2-7 により増幅されて、受信信号R-2 が得られる。
【0032】また、伝送装置2aの送信信号S-2 も上記
と同様の動作により伝送装置1aに送出され、受信信号
R-1 が得られる。
【0033】以上説明したように、本実施例によれば、
LDを用いた自動利得制御が行えるため、プリアンプに
必要なダイナミックレンジが削減でき、さらに従来必須
の構成要素であったAGCアンプが固定利得のアンプで
済む。したがって、電気回路を安価な部品で構成でき、
光受信回路のコスト低減を図れる。
【0034】図7は、本発明に係る光受信回路の第3の
実施例を示す構成図である。本実施例が前記第2の実施
例と異なる点は、プリアンプ1-3 ,2-3 の出力側に固定
利得のアンプ1-7 ,2-7 の代わりに、図1と同様に、A
GCアンプを配置したことにある。
【0035】このような構成とすることにより、従来の
AGCアンプによる自動利得制御に加え、LDを用いた
自動利得制御が行えるため、光受信回路全体としてのダ
イナミックレンジを広げることができ、より大きな伝送
距離差にも対応可能となる。
【0036】なお、上記第2および第3の実施例におい
ては、レベル検出回路1-6 ,2-6 をプリアンプ1-3 ,2-
3 の入力側に接続したが、これに限定されるものではな
く、プリアンプ1-3 ,2-3 の出力側に接続しても勿論よ
い。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1によれ
ば、LDのバイアス電圧を調節することによりLD受光
感度を制御できるため、受光の際に利得制御ができる。
このため、電気回路に必要なダイナミックレンジが削減
でき、プリアンプやAGCアンプを安価な部品で構成で
き、光受信回路にコスト低減を図ることができる。ま
た、プリアンプやAGCアンプが従来と同等のダイナミ
ックレンジを有する場合にはLDによる利得制御を併用
することで光受信回路全体としてのダイナミックレンジ
を広げることができるため、より大きな伝送距離差にも
対応可能となる。
【0038】また、請求項2によれば、受光後の電気信
号の負帰還を用いてLDに流れる電流を調節することに
よりLD受光感度を制御できるため、受光の際に自動利
得制御ができる。このため、プリアンプに必要なダイナ
ミックレンジを削減でき、さらに従来必要であったAG
Cアンプが固定利得のアンプで済む。したがって、電気
回路を安価な部品で構成でき、光受信回路のコスト低減
を図ることができる。
【0039】また、請求項3によれば、従来のAGCア
ンプによる自動利得制御に加え、LDに流れる電流を調
節することによる受光の際に自動利得制御により、光受
信回路全体としてのダイナミックレンジを広げることが
できるため、より大きな伝送距離差にも対応可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光受信回路の第1の実施例を示す
構成図
【図2】従来のLDを受光素子に用いた光受信回路の構
成例を示す図
【図3】時間軸圧縮双方向伝送方式を説明するためのタ
イムチャート
【図4】LDに流れる電流と受信した光信号がLDの端
子間に発生する電圧の関係の一例を示す図
【図5】本発明に係る光受信回路の第2の実施例を示す
構成図
【図6】本発明に係るレベル検出回路およびバイアス回
路の構成例を示す図
【図7】本発明に係る光受信回路の第3の実施例を示す
構成図
【符号の説明】
1a…第1の伝送装置、1-1 …LD、1-2 …LDドライ
ブ回路、1-3 …プリアンプ、1-4 …AGCアンプ、1-5
…バイアス回路、1-6 …レベル検出回路、1-7…固定利
得のアンプ、2a…第2の伝送装置、2-1 …LD、2-2
…LDドライブ回路、2-3 …プリアンプ、2-4 …AGC
アンプ、2-5 …バイアス回路、2-6 …レベル検出回路、
2-7 …固定利得のアンプ、3…伝送路、s-1 …第1の伝
送装置の送信信号、R-1 …第1の伝送装置の受信信号、
S-2 …第2の伝送装置の送信信号、R-2 …第2の伝送装
置の受信信号。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザを光信号の受光素子として
    用いる光受信回路において、 受信時に半導体レーザに流れる電流の調節により半導体
    レーザの受光感度を制御する手段を備えたことを特徴と
    する光受信回路。
  2. 【請求項2】 半導体レーザを光信号の受光素子として
    用いる光受信回路において、 半導体レーザの受信レベルを検出する手段と、 前記レベル検出手段の検出結果に応じて半導体レーザに
    流れる電流を調節することにより半導体レーザの受光感
    度を制御する手段とを備えたことを特徴とする光受信回
    路。
  3. 【請求項3】 半導体レーザによる受信電気信号を増幅
    する自動利得制御アンプを設けた請求項2記載の光受信
    回路。
JP4000409A 1992-01-06 1992-01-06 光受信回路 Pending JPH05183240A (ja)

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