JPS6268334A - 光pfm信号復調回路 - Google Patents

光pfm信号復調回路

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JPS6268334A
JPS6268334A JP60206676A JP20667685A JPS6268334A JP S6268334 A JPS6268334 A JP S6268334A JP 60206676 A JP60206676 A JP 60206676A JP 20667685 A JP20667685 A JP 20667685A JP S6268334 A JPS6268334 A JP S6268334A
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capacitor
circuit
optical
pfm
resistor
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Takashi Ushikubo
牛窪 孝
Ryozo Furukawa
古川 量三
Yorio Iio
飯尾 順生
Nozomi Watanabe
望 渡辺
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    • 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
    • H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

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) この発明はPFM変調された光信号を復調し、電気信号
に変換するだめの光PFM信号復調回路に関するもので
ある。
(従来の技術) 従来、この種の光PFM信号復調回路として文献:(「
光通信システム」、重井芳治監修、テレビジョン学会偏
、昭晃堂、P243〜253)に開示されるものがある
。第2図は、従来の光PFM信号復調回路の一構成例を
示すブロック線図である。図中11は光ファイバ、12
は光ファイバと光学的に結合された受光ダイオード、1
3は前置増幅器、14はパルス整形回路、15は低域F
波器、16は出力端子である。
光PFM変調信号は振幅およびパルス幅が一定なパルス
信号より構成され、パルス間隔が変調信号の振幅に比例
する光パルス信号である。この光PFM信号は、主とし
て光ファイバによる帯域制限と受信低域P波器の組み合
わせで復調を行い得るという理由で、一般に、光通信用
の変調方式に用いられている。
次に、従来の光PFM復調回路の動作方法を簡単に説明
する。
光PFN信号は光ファイバ11により伝送され、受光ダ
イオード12を照射する。受光ダイオード12により光
PFM信号に対応する電気的なPFM信号17に変換さ
れる。電気的PFM信号17は前置増幅器13により十
分に増幅された後、パルス整チバイブレータ、シュミッ
トトリガ−回路等を以って構成されている。振幅及びパ
ルス幅のととのったPFM信号18は低域戸波器15に
より低周波成分のみ取り出され、出力端子16から変調
信号19が取り出される。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述したような構成の従来の復調回路で
は、光PFM信号を電気的PFM信号に変換しかつ増幅
、波形整形及び低域戸波を行う必要があるため、回路構
成が複雑となり、それゆえに、回路の小形化が図れない
という問題点があった。
また、これら回路構成中には能動素子が設けられている
ため、電力消費が大であり大型の電源が必要であり、ま
た、九−電気集積化(0KIC化)に不適当であった。
この発明の目的は上述した従来の復調回路の複雑化の欠
点を除去し、回路構成が簡単でかつ小型化出来る光PF
M復調回路を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明の光PFM復調回
路によれば、光信号の入射光量により変化するS字型負
性特性を有する光信号変換素子を含む共振回路と、コン
デンサ充電回路と、この直列共振回路に生じた電圧信号
から出力信号を取り出すための積分回路とを具え、これ
ら直列共振回路、コンデンサ充電回路及び積分回路を受
動素子のみで構成したことを特徴とする。
この発明の実施に当り、共振回路を光電変換素子と、コ
イルと第一コンデンサとを直列に接続して構成し、さら
にコンデンサ充電回路を第一コ/デ/すの両端子間に接
続した第一抵抗及び電源の直列回路を以って構成し、さ
らに積分回路をコイル及び第一コンデンサの接続点か又
は光信号変換素子及びコイルの接続点と、この第一コン
デンサ及び電源の接続点との間に第二抵抗及び第二コン
デンサを順次に接続して構成し、この第二抵抗と第二コ
ンデンサとの接続点から出力信号を取り出すように構成
するのが好適である。
(作用) このように構成すれば、この発明の光PFM復調回路を
光信号変換素子と、複数の受動素子とのみによって構成
しているので、従来と同程度の22M復調特性を有する
にもかかわらず、回路構成が従来よりも著しく簡単とな
り、従って回路の小型化を図れる。
またこの発明の光PFM復調回路は能動素子を含んでい
ないので、電力消費は極めて少なく、従って、電源とし
て電池を使用でき、回路の小型化が図れると共に、0E
I(3化に好適な回路構成となる。
(実施例) 以下、図面によりこの発明の実施例につき説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図であリ、光P
FM信号は光ファイバー1を通じて直列共振回路20の
一部分を構成する光信号変換素子D(図中、ダイオード
として示す)を照射する。この直列共振回路20は光信
号変換素子りのアノード及びカソード間に順次にコイル
L及び第一コンデンサC0を接続して構成したものであ
る。
さらに、この直列共振回路20にコンデンサ充電回路2
1を接続する。コンデンサ充電回路21を第一コンデン
サC工の両端子間に接続し、この第一コンデンサC工を
例えば電池のような電源E。
から第一抵抗R工を介して充電出来るように構成する。
さらに、図示の実施例では、第一コンデンサC工の両端
子間に第二抵抗R2及び第二コンデンサCをコイルLと
第一コンデンサC工との接続点側から順次に接続し、こ
れら第二抵抗R2及び第二コンデンサC2を以って積分
回路22を構成する。
尚、この積分回路22の出力端子16を第二抵抗R2と
第二コンデンサC2との接続点に形成する。
従って、直列共振回路20の第一コンデンサCよの端子
間に生じた電圧信号は第二抵抗R2と第二コンデンサC
2とにより構成される低域P減作用を有する積分回路2
2の出力端子16からPFM復調された出力信号として
取り出されろ。
次に、この発明に用いる光信号変換素子りにつき説明す
る。
光信号変換素子りは電気的にS字型負性抵抗をもち、負
性抵抗特性が入射光量により変化する特性を示す半導体
素子であり、その構造及び電気的光学的特性を次に示す
。
第3図は光信号変換素子(以下、光素子という)の構造
の一例を示す断面図であり、n形GaAs基板30上に
N−Al!σaaSクラッド層31、p形G、A8治性
層32、n形GaA、活性層33、P形AAG、A8ク
ラッド層34、p IEJ caAf3コンタクト層3
5より構成され、p形GaA3コンタクト層35上にp
形オーミック電極(陽極)36、n形GaAs基板30
上にn形オーミック電極(陰極)37を付けた構造とな
っている。光PFM信号は光ファイバ11によってp形
コンタクト層35にあけた受光窓38より照射される。
−この光素子は、陰極37に対して陽極36が正分 になるように電圧を印加すると、第4図に示すようなS
字型負性抵抗特性を示す。これにつき以下簡単に説明す
る。第4図は横軸に印加電圧(V)及び縦軸に光素子を
流れる電流(mA)を取って示しである。最初は、印加
電圧をOvより増加させても、電流がほとんど流れない
高抵抗状態となる。
しかし電圧がターン電圧vtに等しくなると、この光素
子の抵抗は急激に減少して導通状態となる。
さらに、ターン電圧vtは、光素子に入射する光信号の
光量により減少する。その特性の一例を第5図に示す。
第5図は横軸に入射光量(μW)及び縦軸にターン電圧
(V)を取って示してあり、この場合の光信号の波長λ
を例えば818nmとする。
図に示すように、ターン電圧V、は入射光量の増大にと
もなって、単調に減衰する特性を示す。
次に、第1図に示したこの発明の回路の動作原理につき
説明する。
最初に、光素子D1コイルL、第一抵抗Ro及び電源E
。で構成される閉回路を考える。
第6図は光素子りの電圧−電流特性曲線Iと11.との
交点における電圧値はE。である。ここで、!、:lr
Dは光素子りの内部抵抗とし、コイルLの内部抵抗は無
視するものとする。この回路における負曹線■は、第6
図に示すように、光素子りの電圧−電流特性曲線Iと負
荷線■との交点a工の電圧vFがO<< VF < V
、の条件を満たすようになっている。この条件において
は、光素子りの端子電圧はV、となり、光素子りは遮断
状態となっている。
次に、光素子りに光が入射した場合を考える。
前述のように、光素子りのターン電圧V、は入射光量に
比例して減少する特性を示すため、光素子りの動作状態
は入射光量により制御される。すなわち入射光量が小さ
く、このためV、の減少量が小さくてVt> V、の状
態では、光素子りは遮断状態である。しかし、入射光量
が増してV、 ” VFの状態になると光素子りは導通
状態となり、光素子りの電圧−電流特性は第6図の点a
2となる。この点a2に対応する電圧をvF′とする。
次に、前述の閉回路に第一コンデンサC□を加えた回路
、すなわち光素子D、コイルL、第一コより決定される
。この場合、光素子りの端子電圧ハ第一抵抗R工、第一
コンデンサC工により決定される時定数τ、=C□・R
工によって第6図の零点a よりVF (点aよ)まで
上昇する。光素子aへの入射量カー少なくてV7 < 
Vtの状態では、光素子りは端子電圧がvFまで上昇し
、遮断状態になっているが、入射光量が十分にあってV
F、Z V、の状態では、光素子りの端子電圧が零から
V、まで上昇した時点で光素子りが導通状態となり、第
6図の点a9に動作点が移る。このことから、入射光量
によりV、の値が減少することにより光素子りが導通状
態となり、さらに遮断状態から導通状態になるまでの時
間が制御できることがわかる。
次に、光素子りが導通状態となると第一コンデンサC0
の電荷はコイルLを通して光素子りに流れ放電される。
さらに光素子りとコイルL、第一コンデンサC□は直列
共振回路20を形成しているため、第一コンデンサC工
の電荷がなくなった次の瞬間に光素子りからコイルL及
び第一コンデンサC□の方向に電流が流れる。この逆向
きの電流値を示す。
次に、第7図(A)に示すような光パルス信号が光素子
りに入射した場合を考える。第7図(A)は光素子りへ
の入射光量の時間的変化を示した図であり、第7図(B
)は光素子りの端子電圧の時間的変化を示した図である
。第7図(A)において横軸に時間及び縦軸に光量を取
って示し、第71iU(Blにおいて横軸に時間及び縦
軸に光素子りの端子電圧を取って示しである。また、P
 は光素子りのターン電圧vt力″−V、 = V、に
なる条件を満す光量値である。光量値がP よりも小さ
い場合は光素子りの端子電圧は前述のように時定数τ□
=R□・C0で上昇する。
光量値がP。に達すると、光素子りが導通状態となり、
第一コンデンサC□の放電により再び遮断状態となる。
ここで光素子りの端子電圧に注目すると、第7図(薊及
び(B)からも明らかなように、例えば、端子電圧は例
えばVl、 V2で示すように、入射の光量値P。に達
するまでの時間間隔上〇、t2により制御されることが
わかる。すなわち、入射光の間隔が増すと(tl−+t
2)、光素子りの端子電圧のがわかる。さらに、時定数
τ□=C□・R工に比べて入射光の間隔及びその変化量
を十分に小さくとることによって、この端子電圧の積分
量を入射光のDに入力したPFM変調光信号を、この光
素子りで電圧信号に変換し、これを第一コンデンサC□
の両端子間から取り出して積分回路z2で積分し、出力
端子16からPFM復調信号として出力させている。
第1図に示す第二抵抗R2及び第二コンデンサC2は光
素子りの端子電圧を積分する積分回路22を構成してい
る。回路条件は第二抵抗R2と第二コンデンサC2によ
る時定数τ2=C2・R2がt□<<1.2でR□<<
R2の柔性を満たすようにする。
また、第1図の回路では第二コンデンサC2と第二抵抗
R2とに友って構成される積分回路22は第一コンデン
サC0に接続されているが、光素子りのアノードに接続
しても前述と同様な動作を行う。
この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
い。例えば、光信号変換素子はS字型負性抵抗特性を有
しかつ入射光量に応じて特性が変化する素子であれば、
上述した構造以外の構造のものを使用出来る。さらに、
直列共振回路、コンデンサ充電回路及び積分回路も受動
素子のみで構成出来れば他の構造であってもよい。
(発明の効果) 上述した説明から明らかなように、この本発明によれば
、光信号変換素子と複数の受動素子を組合せることによ
り光PFM信号復調回路を構成したものであり、次に示
す効果が期待できる。
■ 光信号変換素子と複数の受動素子とを組合せるだけ
で、受光、増幅、パルス整形、低域F波の機能を持つ光
PFM信号復調回路を構成できるので、従来と同程度の
PFM復調特性を有すると共に、従来よりも回路構成が
非常に簡単となり、従って小型化出来る。さらに、使用
部品数が著しく低減するため、製造価格、装置の信頼性
において従来の場合よりも優位となる。
■ この発明の回路は能動素子を用いずに受動素子のみ
で構成出来るので、使用電力が少なくて済み、小形の電
源、又は小形の電池で十分となり、従って設置場所の制
限が排除される。
■ さらに、光信号変換素子以外の回路部品が受動素子
であるため、光−電気集積回路(OEIO)化に好適な
回路構成となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の光PFM復調回路の一実施例を示す
回路図、 第2図は従来の光PFM復調回路を説明するためのブロ
ック線図、 第3図はこの発明に使用する光信号変換素子の構造の一
実施例を示す断面図、 第を図は光信号変換素子の電圧−電流特性を示す曲線図
、 第5図は光信号変換素子のターン電圧と入射光量の関係
を説明するための特性曲線図、第6図はこの発明の光信
号変換素子の動作点を説明するための電圧−電流特性及
び負荷線を示す曲線図、 第7図(加及び(B)は入射光量と光信号変換素子の端
子電圧のそれぞれの時間的変化を示す曲線図である。 11・・・光ファイバ    −6・・・出力端子20
・・・直列共振回路 21・・・コンデンサ充電回路 22・・・積分回路 D・・・光信号変換素子  L・・・コイルC・・・第
一コンデンサ  R工・・・第一抵抗E。・・・電源 
     R2・・・第二抵抗C2・・・第二コンデン
サ 特許出願人  工業技術院長 等々力 達この、418
月の光PFHAS号イ亀調■1シ)第1図 従来の見PFM棉号復調団路 第2図 先建−!棗砿専子0精遭の一分1 第3図 5享型−性像抗竹惺 第4図 (A) (B) 第7図 人s ft−量(1t w ’)ス’///nm第5図 ノ17:ルー〈lシ=し1り一:ト1右りと、負4iI
*宇し第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光信号の入射光量により変化するS字型負性抵抗
    特性を有する光信号変換素子を含む直列共振回路と、コ
    ンデンサ充電回路と、前記直列共振回路に生じた電圧信
    号から出力信号を取り出すための積分回路とを具え、こ
    れら直列共振回路、コンデンサ充電回路及び積分回路を
    受動素子のみで構成したことを特徴とする光PFM復調
    回路。
  2. (2)直列共振回路は光信号変換素子と、コイルと第一
    コンデンサとを直列に接続して構成し、コンデンサ充電
    回路は前記第一コンデンサ の両端子間に接続した第一抵抗及び電源の直列回路を以
    つて構成し、 前記積分回路は前記コイル及び第一コンデ ンサの接続点と、該第一コンデンサ及び前記電源の接続
    点との間に第二抵抗及び第二コンデンサを順次に接続し
    て構成し、該第二抵抗及び第二コンデンサとの接続点か
    ら出力信号を取り出すことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の光PFM信号復調回路。
  3. (3)直列共振回路は光信号変換素子と、コイルと第一
    コンデンサとを直列に接続して構成し、コンデンサ充電
    回路は前記第一コンデンサ の両端子間に接続した第一抵抗及び電源の直列回路を以
    つて構成し、 前記積分回路は前記光信号変換素子及び前 記コイルの接続点と、該第一コンデンサ及び前記電源の
    接続点との間に第二抵抗及び第二コンデンサを順次に接
    続して構成し、該第二抵抗及び第二コンデンサとの接続
    点から出力信号を取り出すことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の光PFM信号復調回路。
JP60206676A 1985-09-20 1985-09-20 光pfm信号復調回路 Granted JPS6268334A (ja)

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