JPH0993203A

JPH0993203A - 光受信器

Info

Publication number: JPH0993203A
Application number: JP7244122A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Sato; 雄一佐藤; Katsumi Masaki; 克実正木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本来の性能を劣化させることなく、光増幅器
の過渡的な応答に起因して発生する瞬時的な過大電流を
制限し、当該過大電流から受光素子や前置増幅器を保護
する。【解決手段】受光素子１１はバイアス供給回路１４か
らバイアス電圧を受け、入力光強度に対応する電流を発
生する。この電流値は電流検出部１３によって検出され
てバイアス制御部１５に送られる。このバイアス制御部
１５は、バイアス供給回路１４に対し、検出電流値が通
常運用範囲にあるときはバイアス電圧を通常運用レベル
にし、通常運用範囲より低い閾値レベルより下がった時
点でバイアス電圧を下げるように制御して、受光素子１
１で発生可能な電流の上限値を制限する。また、検出電
流値が再度通常運用範囲内に入った場合には、受光素子
１１へのバイアス電圧を通常値まで上げていくように制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光増幅方式を利用し
た光伝送システムの光受信器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムの発展に伴い、光増幅器
も広帯域、高利得、低雑音といった性能の向上が達成さ
れてきた。ところが、一般的に光増幅器は信号光が入力
されていないときにはその最大利得で待機しているの
で、このような状態のときにステップ状の信号光が入力
されると、瞬間的に《入力光＋最大利得》なる非常に大
きな出力光を発する。この様子を図８にて説明する。

【０００３】図８において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は
それぞれ入力光（信号光）の光強度、レーザー媒質中の
反転分布密度、出力光の様子を示している。入力光は、
図８（ａ）に示すように、時刻ｔ1 までは通常の運用レ
ベルよりずっと低い待機レベルにあるものとする。この
とき、レーザー媒質中の反転分布密度は、図８（ｂ）に
示すように、所定の利得（通常は最大利得）が出力でき
るような状態に励起されている。また、出力光は入力光
がほとんど無いので、図８（ｃ）に示すように待機レベ
ルにあり、光増幅器の出す自然放出光がほとんどであ
る。

【０００４】ここで、入力光が、図８（ａ）に示すよう
に、時刻ｔ1 において瞬間的にステップ状に増加した場
合、光増幅器においては励起状態にある原子が誘導放出
され、図８（ｂ）に示すように、時間τをかけて飽和状
態になる。ところが、このときの光増幅器は瞬間的に非
常に大きな利得を持つために、出力光は、図８（ｃ）に
示すように、光増幅器が定常状態となるまでのτの間、
通常の運用レベルよりも大きなレベルとなる。

【０００５】このように、光増幅器で過大に増幅された
信号光は最終的には光受信器への入力光となる。そこ
で、次に光受信器の動作について簡単に説明し、このよ
うに強い光を受けた受信器への影響について考えてみ
る。

【０００６】図９にー般的なハイインピーダンス型の光
受信器の簡単な構成例を示し、以後この図を参照しなが
ら説明する。同図において、光受信器は受光素子１、前
置増幅器２、負荷抵抗器３より構成され、Ｖは受光素子
１のバイアス電圧、Ｉは受光素子１が光を受けたときに
負荷抵抗器３を流れる電流である。

【０００７】いま、受光素子１の両端にかかる電圧をＶ
PD、負荷抵抗器３の定数をＲとすると、（Ｖ−ＶPD）／Ｒ＝Ｉ …（１）なる関係がある。ここで、電流Ｉは入力される光の強度
Ρによって決まり、通常ＩとＰは受光素子１の光電気変
換効率ηを係数とする比例関係にある。図１０に電流Ｉ
と光強度Ｐの関係を示す。同図から、入力光強度Ｐの増
大に伴って電流Ｉの値も増加していく様子が分かる。ま
た、受光素子１の通常動作点は、上述の（１）式と図１
０に示す関係によって決まる。図１０ではＰinとして示
されている。

【０００８】いま、受光素子１に上述の光増幅器から出
力される瞬時的な過大光が入射された場合、受光素子１
では電流Ｉがその光の強度に応じて発生する。このと
き、受光素子１にて発生される電流は、図１０に示され
るＶ／Ｒを超えて、受光素子１が太陽電池として動作す
る範囲まで増加する可能性がある。

【０００９】ところが、この様な場合には、電流値が受
光素子１の絶対最大定格を超えてしまい、受光素子１を
破壊してしまうおそれがある。また、受光素子１の破壊
に至らなくても、受光素子１の後段にある前置増幅器２
の絶対最大定格を超えた場合には、やはり前置増幅器２
を破壊してしまうおそれがある。

【００１０】これを防ぐためには、過大電流の発生を何
らかの手段で防ぐことが必要である。その一例として
は、電流Ｉの最大値を制限すればよいことが挙げられ
る。（１）式及び図１０に示す関係より、電流Ｉの最大
値を制限するためには受光素子１へのバイアス電圧Ｖを
下げるか、負荷抵抗器３の定数を大きくすればよいこと
がわかる。

【００１１】図１１に受光素子１へのバイアス電圧Ｖを
下げたときのバイアス電圧Ｖと電流Ｉの関係を示す。ま
た、図１２に負荷抵抗器３の定数を大きくしたときのバ
イアス電圧Ｖと電流Ｉの関係を示す。いずれの場合で
も、電流値の上限が下げられている様子が分かる。

【００１２】しかしながら、受光素子１として半導体受
光素子を用いた場合には、前者のバイアス電圧を下げる
方法では接合容量を下げるのに十分なバイアス電圧を受
光素子１に印加できなくなるので、光受信器の帯域を制
限してしまう欠点がある。

【００１３】また、後者の負荷抵抗器３の定数を大きく
する方法では、受光素子１自身で発生される電流量は変
わらず、前置増幅器２の入力インピーダンスが負荷抵抗
器３に比して低くなった場合はより多くの過大電流を前
置増幅器２へ流してしまうので、上述の問題点に対する
解決策にはならない。

【００１４】さらに、受信器の帯域は受光素子１の接合
容量ｃと負荷抵抗器３の定数Ｒによって定まる時定数ｃ
Ｒにより制限を受けるので、負荷抵抗器３の定数を大き
くしていくと光受信器の帯域を制限してしまうという欠
点もある。

【００１５】以上は一般的なハイインピーダンス型光受
信器について述べてきたが、トランスインピーダンス型
光受信器についても全く同様の問題があり、光受信器の
構成方法に関わらず、光受信器の性能を劣化させずに、
光増幅器の出す瞬時過大光に起因して光受信器にて発生
する過大電流に対する保護が必要である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
の光受信器においては、光増幅器の過渡的な応答に起因
して受光素子が発生する瞬時的な過大電流が、受光素子
及び前置増幅器を破壊するおそれがあった。また、この
問題を解決する従来の手法では、光受信器の性能を劣化
させてしまうという問題があった。

【００１７】本発明の課題は、上記の問題を解決し、本
来の性能を劣化させることなく、光増幅器の過渡的な応
答に起因して発生する瞬時的な過大電流を制限し、当該
過大電流から受光素子や前置増幅器を保護することので
きる光受信器を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の発明は、光増幅方式を利用した光伝送システム
の光受信器において、入力光の光強度に応じた電流を発
生する受光素子と、この受光素子にバイアス電圧を印加
するバイアス供給回路と、前記受光素子に流れる電流を
検出する電流検出手段と、この手段で検出された電流値
が許容範囲外になるとき前記受光素子に印加されるバイ
アス電圧を低下させ、許容範囲に戻ったとき元のバイア
ス電圧に戻すバイアス制御手段とを具備して構成され
る。

【００１９】この構成では、受光素子により発生した電
流を検出し、検出された電流量に応じて受光素子に印加
するバイアス電圧を制御することで、受光素子で発生で
きる最大電流を制限し、これにより受光素子及び前置増
幅器を過大電流より保護する。

【００２０】第２の発明は、光増幅方式を利用した光伝
送システムの光受信器において、入力光の光強度に応じ
た電流を発生する受光素子と、この受光素子にバイアス
電圧を印加するバイアス供給回路と、前記受光素子に流
れる電流を検出する電流検出手段と、この手段で検出さ
れた電流値が許容範囲外になるとき前記受光素子に流れ
る電流を制限し、許容範囲に戻ったとき元に戻す電流制
限手段とを具備して構成される。

【００２１】この構成では、受光素子により発生した電
流を検出し、検出された電流量に応じて受光素子と前置
増幅器との導通量を制御することで、受光素子で発生で
きる最大電流を制限し、これにより受光素子及び前置増
幅器を過大電流より保護する。

【００２２】第３の発明は、光増幅方式を利用した光伝
送システムの光受信器において、入力光信号を一方が
大、他方が小の比率で分岐する光分岐器と、この光分岐
器で分岐される比率が大の光信号を受信する光信号受信
回路と、前記光分岐器で分岐される比率が小の光信号の
光強度を検出する光強度検出回路とを具備し、前記光信
号受信回路は、入力光の光強度に応じた電流を発生する
第１の受光素子と、この第１の受光素子にバイアス電圧
を印加するバイアス供給回路と、前記第１の受光素子に
流れる電流を遮断するスイッチとを備え、前記光強度検
出回路は、入力光の光強度に応じた電流を発生する第２
の受光素子と、この第２の受光素子に流れる電流から光
強度が許容範囲か否かを判定する光強度判定手段とを備
え、前記光強度検出回路の光強度判定結果に応じて前記
光信号検出回路のスイッチをオン／オフ制御するように
したことを特徴とする。

【００２３】上記構成では、入力光信号を所定の比率で
分岐し、一方の分岐光信号を光信号受信回路に送り、他
方の分岐光信号を光強度検出回路に送り、光強度検出回
路で光強度が許容範囲外となるとき、光信号受信回路の
受光素子に流れる電流を遮断することで、受光素子及び
前置増幅器を過大電流より保護する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図７を参照して本
発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、第１の実
施形態として、第１の発明に係る光受信器の基本構成を
示すブロック回路図である。この光受信器は、光増幅器
（図示せず）からの光を光電変換する受光素子１１と、
この受光素子１１の出力信号を増幅する前置増幅器１２
と、受光素子１１に流れる電流を検出する電流検出部１
３と、受光素子１１へバイアス電圧を供給するバイアス
供給回路１４と、電流検出部１３で検出された電流を基
にバイアス供給回路１４を制御するバイアス制御部１５
より成る。

【００２５】上記構成において、基本的な動作原理につ
いて、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明す
る。尚、図２（ａ）は受光素子１１への入力光強度、
（ｂ）は電流検出部１４にて検出される電流量、（ｃ）
は受光素子１１へのバイアス電圧を示している。また、
図２（ｂ）には本発明を適用していない場合（無制御）
の電流変動の様子も一点鎖線で示してある。

【００２６】まず、受光素子１１はバイアス供給回路１
４からバイアス電圧を受けており、光増幅器からの光を
受けると、その光強度に対応する電流を発生する。この
電流は電流検出部１３によって検出され、その検出値は
バイアス制御部１５に送られる。

【００２７】このバイアス制御部１５は、バイアス供給
回路１４に対し、電流検出部１３により検出された電流
が通常運用範囲にあるときは、受光素子１１に印加する
バイアス電圧を通常運用レベルにしておく。そして、通
常運用範囲より低く設定されたバイアス制御閾値レベル
より下がった時点、または通常運用レベルより高く設定
された最大定格レベルを超えた時点で、受光素子１１に
印加するバイアス電圧を下げるように制御して、受光素
子１１で発生可能な電流の上限値を制限する。また、検
出されたレベルが再度通常運用範囲内にあると判断され
た場合には、受光素子１１へのバイアス電圧を通常値ま
で上げていくようにバイアス供給回路１４を制御する。

【００２８】いま、受光素子１１の入力光強度が図２
（ａ）に示すようにｔ１の時点で通常レベルから待機レ
ベルに下がり、受光素子１１の出力電流がｔ２の時点で
バイアス制御閾値より下がると、バイアス制御部１５は
受光素子１１にかかるバイアス電圧を通常レベルから待
機レベルに下げる。このため、受光素子１１の出力電流
は、図２（ｂ）に示すように、ｔ２の時点で無制御時よ
りも急俊に待機レベルまで低下するようになる。

【００２９】また、受光素子１１の入力光強度が図２
（ａ）に示すようにｔ３の時点で送信側光増幅器の過渡
応答により待機レベルから通常レベルを越えて急激に増
大すると、バイアス電圧無制御の場合、図２（ｂ）中一
点鎖線で示すように、受光素子１１の出力電流は入力光
強度に比例して増大し、最大定格レベルを越えてしま
う。

【００３０】ところが、バイアス制御部１５では、図２
（ｃ）に示すように、電流検出部１３の検出電流がバイ
アス制御閾値を越えるまでバイアス電圧を待機レベルに
保持し、閾値を越えたｔ４の時点からバイアス電圧を通
常状態に戻すように作用する。このため、受光素子１１
の出力電流は、図２（ｂ）中実線で示すように、入力光
強度の変化に追随せずに徐々に通常レベルに戻ってい
く。

【００３１】このような制御を行うことにより、光増幅
器が過渡応答によって強い光を出したときでも、受光素
子１１に印加されているバイアス電圧が低いので、受光
素子１１で発生できる電流が制限される。その結果、受
光素子１１や前置増幅器１２を過大電流から保護するこ
とが可能となる。

【００３２】また、電圧制御の方法を変え、通常運用値
よりも多くの電流が検出されるレベルを超えたら、受光
素子１へのバイアス電圧を下げる方法もある。この方法
でも前述の制御方法と同等の効果が得られる。この方法
を適用した場合の電流量及びバイアス電圧の様子をそれ
ぞれ図３（ａ）、（ｂ）に示す。尚、このときの入力光
の様子は図２（ａ）と同じである。

【００３３】この場合、ｔ１の時点で入力光強度が待機
レベルに下がって受光素子１１の出力電流が図３（ａ）
に示すように待機レベルに下がっても、バイアス制御部
１５は図３（ｂ）に示すようにバイアス電圧を通常レベ
ルに維持する。次に、ｔ３の時点から入力光強度が増大
し、通常レベルを越えるようになると、無制御の場合、
図３（ａ）中一点鎖線で示すようにその光強度変化に追
随して最大定格レベルを越えるようになる。

【００３４】そこで、バイアス制御部１５において、バ
イアス制御閾値を通常レベルよりやや上に設定してお
く。これにより、受光素子１１の出力電流がバイアス制
御閾値を越えたｔ５の時点で、バイアス制御部１５がバ
イアス電圧を下げるようになり、受光素子１１の出力電
流の増大は抑制され、最大定格に至らない。ｔ６の時点
で電流値が閾値より下がると、バイアス制御部１５はバ
イアス電圧を通常レベルに戻す。よって、電流レベルも
通常レベルに戻るようになる。

【００３５】一般的なハイインピーダンス型の光受信器
に第１の発明を適用した場合の構成を図４に示す。尚、
図４において、図１の各部に相当する部分には同一符号
を付して示す。

【００３６】図４において、前述の前置増幅器１２は、
受光素子１１及び接地間の負荷抵抗器１２１及び負荷抵
抗器１２１の電圧降下分を検出して増幅出力する増幅器
１２２で構成される。また、前述の電流検出部１３は、
受光素子１１とバイアス電圧源Ｖとの間に接続される負
荷抵抗器１３１及びその電圧降下分を検出する差動増幅
器１３２で構成される。

【００３７】さらに、前述のバイアス制御部１５は、基
準電圧源１５１、この基準電圧源１５１の出力電圧（バ
イアス制御閾値）と電流検出部１３の出力電圧とを比較
する電圧比較器１５２、この電圧比較器１５２の出力に
応じて受光素子１１へのバイアス電圧を制御する演算増
幅器（引き算器）１５３で構成される。

【００３８】上記構成において、受光素子１１によって
発生した電流は、電流検出部１３の負荷抵抗器１３１を
流れて電圧に変換され、差動増幅器１３２の両入力端に
電位差を生じる。通常、受光素子１１にて発生される電
流量はあまり大きくないので差動増幅器１３２により、
所定の電圧Ｖａに増幅され、検出電流値として後段のバ
イアス制御部１５に供給される。

【００３９】バイアス制御部１５に入力された電流検出
部１３の出力電圧Ｖａは、電圧比較器１５２により、基
準電圧源１５１で発生される基準電圧Ｖｃと比較され
る。ここで、入力電圧Ｖａの方が基準電圧Ｖｃより低け
れば（Ｖａ＜Ｖｃ）、電圧比較器１５２は所定の電圧Ｖ
ｈを出力する。電圧比較器１５２より出力された電圧Ｖ
ｈは演算増幅器１５３に供給され、バイアス電圧Ｖより
引かれる。よって、演算増幅器１５３から出力されるバ
イアス電圧ＶｂはＶｂ＝Ｖ−Ｖｈとなって受光素子１１
に与えられる。また、電流検出部４の出力電圧Ｖａが基
準電圧Ｖｃよりも大きい場合は（Ｖａ≧Ｖｃ）、電圧比
較器１５２は電圧を出力しない（Ｖｈ＝０）。よって、
このときのバイアス電圧ＶｂはＶｂ＝Ｖ（Ｖｂ＝Ｖ−Ｖ
ｈ＝Ｖ−０＝Ｖ）となる。

【００４０】ここで図１１を見れば明らかなように、電
圧比較器１５２の出力電圧ＶｈをＶに近い適当な値に設
定しておけば、Ｖ−Ｖｈ→０となり、受光素子１１にて
発生される電流量の最大値が下がる。このため、待機中
から瞬時の過大光が入射されたときでも受光素子１１で
はあまり大きな電流を発生することができなくなり、結
果的に受光素子１１や前置増幅器１２を破壊することは
なくなる。

【００４１】また、上述の例とは逆に、電流検出部１３
の出力電圧Ｖａが基準電圧Ｖｃより大きいとき（Ｖａ≧
Ｖｃ）に電圧Ｖｈ（ほぼＶに等しくする）を演算増幅器
１５３への入力とし、出力電圧Ｖａが基準電圧Ｖｃより
低いとき（Ｖａ＜Ｖｃ）にはＶｈ（＝０）を演算増幅器
１５３への入力とするように制御した場合も同様の効果
が得られる。

【００４２】図５は、第２の実施形態として、第２の発
明に係る光受信器の基本構成を示すブロック回路図であ
る。尚、図５において、図１と同一部分には同一符号を
付して示し、ここでは異なる部分について説明する。

【００４３】この光受信器は、前述の受光素子１１、前
置増幅器１２、電流検出部１３、バイアス供給回路１４
に加え、受光素子１１と前置増幅器１２との間に可変イ
ンピーダンス回路１６を設けるようにしたものである。

【００４４】すなわち、この構成では、受光素子１１に
て発生した電流量を電流検出部１３で検出し、検出され
た電流量に応じて可変インピーダンス回路１６の定数を
変えるように制御するようにしている。

【００４５】動作原理を説明すると、電流検出部１３に
より検出された電流レベルが当該光受信器の動作範囲よ
り低いとき、または通常動作範囲を大きく超えていた場
合には、可変インピーダンス回路１６を高インピーダン
スとして電流を制限し、再び通常動作範囲内の電流が検
出されたならば、この可変インピーダンス回路１６を通
常のインピーダンスに戻す。

【００４６】その結果、光増幅器が過渡応答によって強
い光を出したときには、可変インピーダンス回路１６は
既に高インピーダンスとなっているので、受光素子１１
に流れる電流量が制限される。このため、受光素子１１
や前置増幅器１２を過大電流より保護することが可能と
なる。この様子も第１の発明の場合と同様に図２
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）によって示すことができる。

【００４７】一般的なハイインピーダンス型の光受信器
に第２の発明を適用した場合の構成を図６に示す。尚、
図６において、図５の各部に相当する部分には同一符号
を付して示し、重複部分の説明は省略する。

【００４８】図６において、前述の可変インピーダンス
回路１６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１６１に
より構成され、電流検出部１３で検出される電流値に応
じて電界効果トランジスタ１６のゲート電圧を制御する
ことにより、ドレイン・ソース間のインピーダンスを増
減することができる。

【００４９】すなわち、この構成では、電界効果トラン
ジスタＦＥＴが電圧制御電流源として動作することを利
用して、等価的に可変インピーダンス回路として使用し
ている。

【００５０】いま、受光素子１１に通常運用範囲の光が
入射しているときには、電流検出部１３からの出力電圧
によって電界効果トランジスタ１６のドレイン・ソース
間のインピーダンス値は下げられているので導通状態と
なるが、入射される光の強度が下がって受光素子１１に
て発生する電流値が減ってくると、電流検出部１３の検
出出力電圧も下がっていく。このため、電界効果トラン
ジスタ１６のドレイン・ソース間のインピーダンスが増
して解放状態となる。

【００５１】このとき、瞬時的な過大光が入射されたと
きには、ドレイン・ソース間におけるインピーダンス値
が非常に大きい状態なので、スイッチが解放されている
とみなせる。よって、図１２に示したように受光素子１
１に発生する電流の最大値が制限され、受光素子１１や
前置増幅器１２を過大電流から保護することが可能とな
る。

【００５２】尚、第２の実施形態では、可変インピーダ
ンス回路を用いる構成としたが、電子スイッチあるいは
リレーなどのメカニカルスイッチを用いることもでき
る。但し、この場合には、スイッチのオフ設定後は電流
検出ができなくなるので、復帰動作が必要となる。

【００５３】また、第１、第２の実施形態においては電
流検出部１３が受光素子１１とバイアス供給回路１４と
の間に介挿されているが、受光素子１１と前置増幅器２
の間に介挿しても同様の効果が得られる。

【００５４】図７は、第３の実施形態として、第３の発
明に係る光受信器の構成を示すもので、伝送用光ケーブ
ル２１により送られてくる光は光分岐器２２によって適
当な比率で２系統に分岐され、比率の大きい方の分岐光
は光ケーブル２３を介して光信号受信回路２４に送ら
れ、比率の小さい方の分岐光は光ケーブル２５を介して
光強度検出回路２６に送られる。

【００５５】光信号受信回路２４は、ハイインピーダン
ス型のもので、受光素子２４１にスイッチ２４２を介し
てバイアス電圧Ｖを印加し、光ケーブル２３からの光を
受光素子２４１に照射することによって発生する受光電
流を負荷抵抗器２４３に流して電圧に変換し、この電圧
変化を前置増幅器２４４で増幅出力する構成となってい
る。

【００５６】また、光強度検出回路２６は、受光素子２
６１にバイアス電圧Ｖを印加し、光ケーブル２５からの
光を受光素子２６１に照射することによって発生する受
光電流を負荷抵抗器２６２に流して電圧に変換し、電圧
比較器２６３で基準電圧源２６４からの基準電圧と比較
し、その比較結果に応じて光信号受信回路２４のスイッ
チ２４２をオン／オフ制御する構成となっている。

【００５７】すなわち、上記構成において、光強度検出
回路２６では、受光素子２６１が発生した電流は負荷抵
抗器２６２で電圧Ｖｒに変換される。この電圧Ｖｒが電
圧比較器２６４にて基準電圧源２６３の発生する電圧Ｖ
ｃと比較される。比較された結果、光強度が待機状態に
あると判定されれば、光信号処理回路２４のスイッチ２
４２をオープンにして、受光素子２４１に電圧が印加さ
れないようにする。

【００５８】また、電圧比較器２６４で比較された結果
が通常運用状態にあると判定された場合には、再びスイ
ッチ２４２を導通させ、受光素子２４１に電圧を印加す
る。これによって、瞬時過大光が入力されたときには、
光信号受信回路２４の受光素子２４１にバイアス電圧が
印加されていないので、電流が発生しなくなり、受光素
子２４１や前置増幅器２４４が破壊されることはない。

【００５９】特に、光強度検出回路２６で使用される受
光素子２６１は、平均信号強度のみを検出すればよいの
で、信号光強度をあまり多くする必要はない。よって、
光分岐器２２からの分岐比を十分小さくすれば、上述の
問題点により受光素子２６１が破壊されることはない。

【００６０】したがって、上記構成による光受信器は、
入力される信号光強度を検出し、検出された光強度に応
じて受光素子において電流発生を制限するようにしてい
るので、光増幅器の過渡応答時において出される瞬時的
な過大光に起因して受光素子が発生する過大電流より、
受光素子および前置増幅器を保護することができる。ま
た、入力光強度に応じて制御を行うようにしているの
で、光受信器の本来の性能を損なうこともない。

【００６１】尚、プリアンプを用いた受信系の場合に
は、光分岐器２２及び光強度検出回路２６の機能をプリ
アンプ側に持たせることも可能である。以上述べた第１
乃至第３の実施形態では、ハイインピーダンス型光受信
器を例にとって説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、他の型の光受信器（例えばトランスイン
ピーダンス型）についても適用可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、本来の性
能を劣化させることなく、光増幅器の過渡的な応答に起
因して発生する瞬時的な過大電流を制限し、当該過大電
流から受光素子や前置増幅器を保護する光受信器を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態として、第１の発明に係る光受
信器の基本構成を示すブロック回路図。

【図２】第１の実施形態の動作原理を説明するための波
形図で、（ａ）は受光素子への入力光強度、（ｂ）は電
流検出部にて検出される電流量、（ｃ）は受光素子への
バイアス電圧を示す。

【図３】第１の実施形態の他の動作原理を説明するため
の波形図で、（ａ）は電流検出部にて検出される電流
量、（ｂ）は受光素子へのバイアス電圧を示す。

【図４】第１の発明を適用したハイインピーダンス型の
光増幅器の具体的な構成を示す回路図。

【図５】第２の実施形態として、第２の発明に係る光受
信器の基本構成を示すブロック回路図。

【図６】第２の発明を適用したハイインピーダンス型の
光増幅器の具体的な構成を示す回路図。

【図７】第３の実施形態として、第３の発明に係る光増
幅器の構成を示す回路図。

【図８】一般的な光増幅器の動作を説明するための波形
図で、（ａ）は入力光（信号光）の光強度、（ｂ）はレ
ーザー媒質中の反転分布密度、（ｃ）は出力光強度を示
す。

【図９】従来のー般的なハイインピーダンス型の光受
信器の構成を示す回路図。

【図１０】図９の光受信器における受光素子の発生電流
と光強度との関係を示す特性図。

【図１１】図９の光受信器における受光素子へのバイア
ス電圧を変化させたときのバイアス電圧と受光素子の発
生電流との関係を示す特性図。

【図１２】図９の光受信器における負荷抵抗器の定数を
変化させたときのバイアス電圧と受光素子の発生電流の
関係を示す特性図。

【符号の説明】

１，１１…受光素子２，１２…前置増幅器３，１２１…負荷抵抗器１２２…増幅器１３…電流検出部１３１…負荷抵抗器１３２…差動増幅器１４…バイアス供給回路１５…バイアス制御部１５１…基準電圧源１５２…電圧比較器１５３…演算増幅器（引き算器）１６…可変インピーダンス回路１６１…電界効果トランジスタ２１…伝送用光ケーブル２２…光分岐器２３，２５…光ケーブル２４…光信号受信回路２４１…受光素子２４２…スイッチ２４３…負荷抵抗器２４４…前置増幅器２６…光強度検出回路２６１…受光素子２６２…負荷抵抗器２６３…基準電圧源２６４…電圧比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｊ 1/02 Ｈ０４Ｌ 25/03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光増幅方式を利用した光伝送システムの光
受信器において、入力光の光強度に応じた電流を発生する受光素子と、この受光素子にバイアス電圧を印加するバイアス供給回
路と、前記受光素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、この手段で検出された電流値が許容範囲外になるとき前
記受光素子に印加されるバイアス電圧を低下させ、許容
範囲に戻ったとき元のバイアス電圧に戻すバイアス制御
手段とを具備することを特徴とする光受信器。
【請求項２】光増幅方式を利用した光伝送システムの光
受信器において、入力光の光強度に応じた電流を発生する受光素子と、この受光素子にバイアス電圧を印加するバイアス供給回
路と、前記受光素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、この手段で検出された電流値が許容範囲外になるとき前
記受光素子に流れる電流を制限し、許容範囲に戻ったと
き元に戻す電流制限手段とを具備することを特徴とする
光受信器。
【請求項３】前記電流制限手段として、可変インピーダ
ンス回路を用いることを特徴とする請求項２記載の光受
信器。
【請求項４】前記電流制限手段としてスイッチを用い、
許容範囲に戻ったときにスイッチをオン状態に復帰する
リセット機能を有することを特徴とする請求項２記載の
光受信器。
【請求項５】光増幅方式を利用した光伝送システムの光
受信器において、入力光信号を一方が大、他方が小の比率で分岐する光分
岐器と、この光分岐器で分岐される比率が大の光信号を受信する
光信号受信回路と、前記光分岐器で分岐される比率が小の光信号の光強度を
検出する光強度検出回路とを具備し、前記光信号受信回路は、入力光の光強度に応じた電流を発生する第１の受光素子
と、この第１の受光素子にバイアス電圧を印加するバイアス
供給回路と、前記第１の受光素子に流れる電流を遮断するスイッチと
を備え、前記光強度検出回路は、入力光の光強度に応じた電流を発生する第２の受光素子
と、この第２の受光素子に流れる電流から光強度が許容範囲
か否かを判定する光強度判定手段とを備え、前記光強度検出回路の光強度判定結果に応じて前記光信
号検出回路のスイッチをオン／オフ制御するようにした
ことを特徴とする光受信器。