JPH1051394A - 光信号測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続光と変調光とが重畳された光信号であっ
ても正確に測定することが可能である光信号測定器を提
供する。 【解決手段】 光検出器１は入射する光信号を電気信号
に変換し、電流／電圧変換回路５にはインダクタ２を介
して電気信号を供給し、電流／電圧変換回路１５にはコ
ンデンサ１２を介して電気信号を供給することで、連続
光成分と変調光成分とを分離して測定する。また、包絡
線検波手段が電流／電圧変換回路１５が出力する交流信
号を包絡線検波し、除算手段が包絡線検波手段の出力信
号を電流／電圧変換回路５の出力信号によって除するこ
とにより、光信号の変調度を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば光通信に
おいて使用される光信号測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の光信号測定器の構成を示
すブロック図である。図５に示す構成において５１は光
検出器であり、入射する光に応じた強度の電流（光電
流）を出力する。

【０００３】光検出器５１が出力する光電流は、抵抗器
５３とオペアンプ５４とから構成される増幅回路によっ
て増幅されるとともに、電圧信号に変換される。また、
オペアンプ５４が出力する電圧信号は、Ａ／Ｄ（アナロ
グ−ディジタル）変換回路６１によってディジタル信号
に変換される。

【０００４】このＡ／Ｄ変換回路６１が出力するディジ
タル信号は、次の演算回路６２によって所定の演算がな
され、この演算結果が、表示回路６３によって測定デー
タとして表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
従来例の回路では、連続光に変調光が重畳した光信号の
測定をする場合、測定結果が不正確になる場合がある。
以下に、これについて説明する。

【０００６】図６は、オペアンプ５４による電流−電圧
変換特性を示す図であり、１０１は光検出器５１が出力
する光電流Ｉ_inの時間的変化の様子を表し、１０２は抵
抗器５３とオペアンプ５４とから構成される増幅回路の
入出力特性、１０３はオペアンプ５４が出力する電圧信
号Ｖ_outの時間的変化の様子を表している。

【０００７】図６に示す特性１０１中、Ｉ_DCは連続光信
号に起因する光電流、Ｉ_ACは変調光信号に起因する光電
流を示している。この特性からわかるように、オペアン
プ５４に入力される光電流Ｉ_inのレベルは、変調光のデ
ューティ比が５０％の場合、Ｉ_DC±Ｉ_ACで示される。

【０００８】一方、特性１０２からわかるように、光電
流Ｉ_inが増加するとオペアンプ５４の電圧信号Ｖ_outも
増加する。しかし、入力である光電流Ｉ_inがオペアンプ
５４の非線形領域に近づくと、電圧信号Ｖ_outは飽和す
る。

【０００９】この例においては、光電流Ｉ_DC、Ｉ_AC／２
に相当するオペアンプ５４の電圧信号をＶ_DC、Ｖ_ACとす
ると、次に示す条件の時にＶoutは飽和する。 飽和電圧レベル≦Ｖ_DC＋Ｖ_AC ・・・（１）

【００１０】即ち、特性１０１に示すような波形の光電
力が光検出器１に入力されると、特性１０３中の斜線の
部分の光電流はオペアンプ５４で飽和し、正確な測定が
できなくなる。

【００１１】特に、低レベルの変調光信号を測定する場
合には、時間経過とともに変化する室内光等が光検出器
１に入射され、これとともにオペアンプ５４の出力電圧
が飽和するか否かが繰り返されることになり、測定上大
きな不具合を生じる。

【００１２】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、連続光と変調光とが重畳された光信号であっ
ても正確に測定することが可能である光信号測定器を提
供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、入射する光
信号を電気信号に変換する光検出手段と、前記光検出手
段の出力端子に接続されたインダクタとコンデンサと、
前記インダクタを介して前記電気信号が供給され、当該
電気信号を増幅する第１の増幅手段と、前記コンデンサ
を介して前記電気信号が供給され、当該電気信号を増幅
する第２の増幅手段とを具備することを特徴とする。ま
た、請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載
の光信号測定器では、前記第２の増幅手段が出力する交
流信号を包絡線検波する包絡線検波手段と、前記包絡線
検波手段の出力信号を前記第１の増幅手段の出力信号に
よって除することにより前記光信号の変調度を算出する
除算手段とを有することを特徴とする。

【００１４】この発明によれば、光検出手段は入射する
光信号を電気信号に変換し、第１の増幅手段にはインダ
クタを介して電気信号を供給し、第２の増幅手段にはコ
ンデンサを介して電気信号を供給することで、連続光成
分と変調光成分とを分離して測定する。また、包絡線検
波手段が第２の増幅手段が出力する交流信号を包絡線検
波し、除算手段が包絡線検波手段の出力信号を第１の増
幅手段の出力信号によって除することにより光信号の変
調度を算出する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明について説明す
る。図１は、本発明の一実施の形態にかかる光信号測定
器の構成を示す回路図である。図１において、１は入力
光に比例した光電流Ｉ_inを出力する光検出器である。光
検出器１が出力する光電流Ｉ_inは、インダクタ２あるい
はコンデンサ１２を介して、それぞれオペアンプ４ある
いはオペアンプ１４の各々反転入力端子に供給される。

【００１６】上述のオペアンプ４は抵抗器３と、またオ
ペアンプ１４は抵抗器１３とともに、各々電流／電圧変
換回路５あるいは電流／電圧変換回路１５を構成してい
る。これら電流／電圧変換回路５および１５は、入力さ
れた光電流Ｉ_inを増幅するとともに、電圧信号に変換す
る。

【００１７】図１に示す構成において、連続光に変調光
が重畳された光信号が光検出器１に入射すると、光検出
器１は直流成分に交流成分が重畳された光電流Ｉ_inを出
力する。この光電流Ｉ_inは電流／電圧変換回路５と電流
／電圧変換回路１５とに供給される。

【００１８】このとき、インダクタ２は光電流Ｉ_inの直
流成分は通過させるが、交流成分は遮断する。一方コン
デンサ１２は交流成分を通過させて直流成分を遮断す
る。このため、オペアンプ４は入射した光信号の直流成
分に比例する電圧信号を出力し、一方オペアンプ１４は
光信号の交流成分に比例した交流電圧信号を出力する。

【００１９】図２は、本実施の形態による電流−電圧変
換特性を示す図である。図２中、３１は光検出器１が出
力する光電流Ｉ_inの時間的変化の様子を表している。こ
こで、Ｉ_DCは連続光信号のレベル、Ｉ_ACは変調光信号の
振幅を示している。また、３２は電流／電圧変換回路１
５の入出力特性、３３は電流／電圧変換回路１５が出力
する電圧信号Ｖ_outの時間的変化の様子を表している。

【００２０】本実施の形態において、光検出器１に連続
光と変調光とが重畳された光信号が入射し、図２に示す
ような光電流Ｉ_inが得られた場合、電流／電圧変換回路
１５に供給される電流は、コンデンサ１２によって直流
成分が遮断され、０±Ｉ_ACの値となる。

【００２１】このとき、電流／電圧変換回路１５が出力
する電圧信号Ｖ_outは、図２に示すように、飽和電圧レベ
ルＶ_Aから飽和電圧レベルＶ_Bまでの範囲の値となる。

【００２２】このように本実施の形態によれば、光検出
器に変調光信号と連続光信号とが重畳された光信号が入
射した場合に、連続光信号測定用のオペアンプ４と変調
光信号測定用のオペアンプ１４を独立にすることによ
り、測定を正確におこなうことができる。

【００２３】なお実施の形態においては、オペアンプ４
には直流成分のみ印加されるため、交流に対する電気的
特性についてはさほど考慮しなくてよい。即ち、直流特
性にのみ重点をおいたオペアンプが選択できるため、よ
り高精度の測定が可能となる。

【００２４】また、オペアンプ１４には交流成分のみ印
加されるため、交流特性さえ良ければ、直流特性の良し
悪しは問わない。即ち、交流特性のみに着目してオペア
ンプが選択できるので、より広い周波数帯域を有する光
信号測定器が実現できる。

【００２５】図３は、図１に示した回路の詳細な適用例
を示した図であり、光変調度測定器の構成を示すブロッ
ク図である。なお図３において、図１に示す各部と対応
する部分には同一の符号を付し、説明は省略する。

【００２６】図３において、オペアンプ１４の出力はコ
ンデンサ１８を介してピーク検波回路１９に供給され
る。即ち、オペアンプ１４が出力する電圧信号から、こ
のオペアンプ１４のオフセットに起因する直流成分が除
去され、ピーク検波回路１９によって交流成分のピーク
値に比例した直流電圧に変換される。

【００２７】このピーク検波回路１９の出力である電圧
信号Ｖ_ACとオペアンプ４の出力である電圧信号Ｖ_DCと
は、除算回路２０に供給される。ここで除算回路２０
は、電圧信号Ｖ_ACを電圧信号Ｖ_DCで除することによって
入力された光信号の変調度を算出する。

【００２８】図４は、図１に示した回路の別の適用例を
示した図であり、光パワーメータの構成を示すブロック
図である。なお図４においても、図１に示す各部と対応
する部部には同一の符号を付し、説明は省略する。

【００２９】図４に示す構成においては、オペアンプ４
の出力端子と反転入力端子との間が、スイッチ６によっ
て何れか１つが選択される各々抵抗器３_-1、３_-2・・・
３_-nで接続されている。また、オペアンプ１４の出力端
子と反転入力端子との間も、スイッチ１６によって何れ
か１つが選択される各々抵抗器１３_-1、１３_-2・・・１
３_-nで接続されている。

【００３０】これらスイッチ６あるいはスイッチ１６に
よって抵抗器３_-1、３_-2・・・３_-nの何れか１つ、ある
いは抵抗器１３_-1、１３_-2・・・１３_-nの何れか１つを
選択することによって、各々オペアンプ４あるいはオペ
アンプ１４の利得を切り換え、入力ダイナミックレンジ
を広げることができる。

【００３１】これらオペアンプ４の出力は直流増幅回路
７に入力され、オペアンプ１４の出力はコンデンサ１８
によって直流成分が除去された後に交流増幅回路２１に
入力される。

【００３２】交流増幅回路２１の出力はカップリングコ
ンデンサ１８ａを介してＢＰＦ（Ｂand Ｐass Ｆilter:
帯域通過濾波器）２２に入力されて、特定の周波数成分
のみが取り出される。

【００３３】さらにＢＰＦ２２の出力は、カップリング
コンデンサ１８ｂを介して全波整流回路２３に入力さ
れ、交流信号のピーク値に比例した電圧の直流信号に変
換される。

【００３４】前述の直流増幅回路７の出力側はスイッチ
２４の端子２４ａに接続され、全波整流回路２３の出力
側はスイッチ２４の端子２４ｂに接続されている。こう
して、光検出器１に入射した光信号の連続光成分（端子
２４ａ側）か変調光成分（端子２４ｂ側）の何れかを選
択することができる。

【００３５】スイッチ２４の端子２４ｃはＡ／Ｄ変換回
路２５に接続され、スイッチ２４によって選択された電
圧信号の何れかはディジタル変換される。このＡ／Ｄ変
換回路２５の出力は演算回路２６によって所定の演算処
理が施された後、表示回路２７によって表示される。

【００３６】上述の構成によれば、例えばスイッチ２４
の端子２４ａと端子２４ｃとの間をオンに設定すると、
Ａ／Ｄ変換回路２５に入力される信号が交流に限定され
るため、飽和した信号が供給されることなく、被測定変
調光を測定することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光検出手段は入射する光信号を電気信号に変換し、
第１の増幅手段にはインダクタを介して電気信号を供給
し、第２の増幅手段にはコンデンサを介して電気信号を
供給することで、連続光成分と変調光成分とを分離して
測定するので、連続光と変調光とが重畳された光信号で
あっても、ダイナミックレンジを拡大し正確に測定する
ことが可能となる。また、包絡線検波手段が第２の増幅
手段が出力する交流信号を包絡線検波し、除算手段が包
絡線検波手段の出力信号を第１の増幅手段の出力信号に
よって除することにより、光信号の変調度がリアルタイ
ムに算出できる光信号測定器が実現可能であるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態にかかる光信号測定器
の構成を示す回路図である。

【図２】 同実施の形態による電流−電圧変換特性を示
す図である。

【図３】 図１に示す回路を適用した光変調度測定器の
構成を示すブロック図である。

【図４】 図１に示す回路を適用した光パワーメータの
構成を示すブロック図である。

【図５】 従来の光信号測定器の構成を示すブロック図
である。

【図６】 図５に示す構成においてオペアンプ５４によ
る電流−電圧変換特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 光検出器（光検出手段） ２ インダクタ ５ 電流／電圧変換回路（第１の増幅手段） １２ コンデンサ １５ 電流／電圧変換回路（第２の増幅手段） １９ ピーク検波回路（包絡線検波手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/44

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射する光信号を電気信号に変換する光
   検出手段(１)と、 前記光検出手段の出力端子に接続されたインダクタ(２)
   とコンデンサ(１２)と、 前記インダクタを介して前記電気信号が供給され、当該
   電気信号を増幅する第１の増幅手段(５)と、 前記コンデンサを介して前記電気信号が供給され、当該
   電気信号を増幅する第２の増幅手段(１５)とを具備する
   ことを特徴とする光信号測定器。
2. 【請求項２】 前記第２の増幅手段が出力する交流信号
   を包絡線検波する包絡線検波手段(１９)と、 前記包絡線検波手段の出力信号を前記第１の増幅手段の
   出力信号によって除することにより前記光信号の変調度
   を算出する除算手段(２０)とを有することを特徴とする
   請求項１に記載の光信号測定器。