JP2003069500A - 受光素子の増倍率調整機能を有する光受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 増倍作用を有する受光素子の増倍率の変化に
よる受信波形の劣化を防止できる光受信装置を提供する
ことである。 【解決手段】 ＡＰＤ等の受光素子の増倍率の変化によ
って、エラー数が変化することを利用して、増幅器或い
はＣＤＲから出力されるデータ信号中のエラー数を増倍
率制御回路で監視する。増倍率制御回路では、データ信
号中のエラーを検出、計測し、直前に計測されたエラー
数と比較して、エラー数の増減に応じて、受光素子のバ
イアス電圧を段階的に制御し、最適増倍率を求める。最
適増倍率を求める際、増倍率を単位変化量だけ単調に変
化させていき、最適増倍率を越えると、増倍率を単位変
化量の倍数だけ変化させるか、或いは、単位変化量の極
性を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光アンプ、ＷＤＭ
（wavelength division multiplex、即ち、波長多重
伝送）等を含む光伝送系に使用される光受信装置、及
び、その制御方法に関し、特に、増倍作用を有する受光
素子を使用した光受信装置及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、高速且つ多量のデータを伝送する
ために、光ファイバアンプ及びＷＤＭ技術を用いた光伝
送系が注目を集めている。このような光伝送系では、通
常の光伝送系に比べて、光受信波形を劣化させる要因が
増加する。この種、波形劣化要因としては、例えば、光
ファイバアンプが発生するＡＳＥ （amplified spontan
eous emission）に起因する雑音の累積、光ファイバ内
の光信号パワーの増大により顕著になる光ファイバの分
散や非線形効果、波長多重伝送における隣接チャネルか
らのクロストーク等が上げられる。

【０００３】一方、ＷＤＭ技術等を使用した光伝送系等
において、光信号を受信する光受信装置には、光信号を
電気信号に変換する受光素子が用いられている。この種
の受光素子には、光信号を電気信号に変換する際に電気
信号を増倍する作用を有するアバランシェフォトダイオ
ード（ＡＰＤ）と、増倍作用のないフォトダイオード
（ＰＤ）とがあり、このうち、ＰＤは、ＷＤＭ技術等を
使用した光伝送系のように受光レベルが低くなる光伝送
系には不向きである。

【０００４】他方、ＡＰＤは、その素子自身に増倍作用
があるので受光レベルの低い信号を受信するのに有利で
あるが、受光した信号の信号成分のみならず受光した信
号に重畳した雑音や、自分自身が発するショット雑音も
増幅することになるので、増倍作用をあらわす増倍率
（Ｍ）を徒に大きくすることは適切とは言えない。この
ため、Ｓ／Ｎの最適値を与える最適増倍率（Ｍopt）
に、ＡＰＤを設定することが必要となる。

【０００５】ここで、図１２を参照して、ＡＰＤを受光
素子として用いた従来の光受信装置を説明する。図１２
に示された従来の光受信装置は、受光素子として設けら
れたＡＰＤ１０を備え、更に、増幅器１１、クロックデ
ータ再生器（ＣＤＲ）２０、信号レベル検出回路１３、
誤差増幅回路１４、及び、高電圧発生回路１２とを有し
ている。図示されているように、高電圧発生回路１２で
発生する逆バイアス電圧は、ＡＰＤ１０に与えられてい
る。

【０００６】この構成において、受光素子（ＡＰＤ）１
０に与えられた光信号は、電気信号に変換され、データ
信号として増幅器１１に供給される。増幅器１１は、デ
ータ信号を所定の振幅まで増幅し、ＣＤＲ(clock and d
ata recovery circuit)２０に出力する。ＣＤＲ２０
は、クロックを抽出し、そのクロックでデータ信号の
「１」、「０」を識別している。

【０００７】一方、受光素子（ＡＰＤ）１０の増倍率は
以下のように制御される。増幅器１１の出力から分岐さ
れたデータ信号は、信号レベル検出回路１３でデータ信
号の振幅や平均値を検出し、誤差増幅器１４により、予
め設定された信号レベルを満足するように高電圧発生回
路１２を制御して受光素子（ＡＰＤ）１０に加える逆バ
イアス電圧を制御している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した制御方法で
は、ＣＤＲ２０に入力されるデータ信号の振幅を一定に
保つことができる。しかしながら、最適増倍率となるの
はある特定の受光レベルの時だけで、その他の受光レベ
ルでは最適増倍率からずれることになる。

【０００９】このような制御方法を使用しても、従来の
光伝送系では、製品出荷時に適切に調整されていれば実
用上十分であった。しかしながら、昨今の光アンプやＷ
ＤＭ（波長多重伝送）を含む光伝送系においては、上述
のように光受信波形を劣化させる要因が増えてきている
ので、所定の伝送路品質を確保するためには受信した波
形を常に最適にする必要がある。

【００１０】このことをより詳細に説明すると、ＡＰＤ
１０の増倍率（Ｍ）と受光レベルとの関係は、増倍率
（Ｍ）が大きくなるにしたがって受光レベルも高くなる
関係にあるが、受光レベルの増加と共に光受信装置にお
ける雑音も増大する。したがって、ＡＰＤ１０を使用し
た光受信装置では、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比が問題とな
る。

【００１１】ここで、この種、光受信装置において発生
する雑音は、増幅器１１等で発生する熱雑音と、ＡＰＤ
１０によって発生するショット雑音とに大別される。こ
のうち、熱雑音は、ＡＰＤ１０の増倍率（Ｍ）の変化に
対して略一定であり、他方、ショット雑音は、ＡＰＤ１
０の増加と共に大きくなる。したがって、光受信装置全
体の雑音は、熱雑音とショット雑音とを重畳したものと
なるから、ＡＰＤ１０の増倍率（Ｍ）の増加に応じて、
増大する傾向を持っている。

【００１２】このように、光受信装置の雑音自体は、Ａ
ＰＤ１０の増倍率（Ｍ）の増加と共に大きくなるから、
ＡＰＤ１０における受光レベルが大きくなっても、光受
信装置のＳ／Ｎ比が改善されるとは限らない。このた
め、従来、前述したように、Ｓ／Ｎ比が良く、且つ、最
適増倍率が得られる特定の受光レベルを選定する制御方
法が採用されている。しかし、この制御方法には、問題
があることは先に述べた通りである。

【００１３】本発明の目的は、増倍作用を有する受光素
子を受光レベルに依存することなく、最適な増倍率に制
御し、これによって、受信波形の劣化を防止できる制御
方法を提供することである。

【００１４】本発明の他の目的は、最適な増倍率に制御
できる制御回路、並びに、当該制御回路を含む光受信装
置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、データ
信号のエラー数を検出し、データ信号のエラー数が常に
最小になるように受光素子の増倍率を制御する制御回路
及びその制御方法が得られる。

【００１６】より具体的に言えば、本発明の一態様によ
れば、光信号を電気信号に変換する機能を備え、且つ、
増倍率を有する受光素子を含み、前記電気信号に変換さ
れたデータ信号を受信する光受信装置において、前記受
光素子の増倍率と、前記データ信号のエラーとの関係を
利用して、前記受光素子の増倍率を制御する制御回路を
有し、前記制御回路には、前記データ信号に対応した信
号が入力信号として与えられていることを特徴とする受
光素子の増倍率を制御する機能を有する光受信装置が得
られる。ここで、光受信装置が前記受光素子からの電気
信号を増幅する増幅器を備えている場合、前記制御回路
には、前記入力信号として、前記増幅器の出力信号が与
えられても良いし、或いは、光受信装置が前記データ信
号を識別、再生し、再生データ信号を出力するクロック
データ再生器を備えている場合、前記制御回路には、前
記入力信号として、前記再生データ信号が与えられても
良い。

【００１７】上記制御回路は、前記入力信号中のエラー
を検出するエラー検出部と、エラー数を計測するカウン
タと、エラー数を直前のエラー数と比較して、比較結果
に応じた処理を予め定められたアルゴリズムにしたがっ
て行う処理部とを含んでいる。予め定められたアルゴリ
ズムは、前記受光素子の増倍率を初期値から単位変化量
だけ変化させるステップと、エラー数を直前に計測した
エラー数と比較するステップを備え、且つ、比較の結果
に応じて次の動作を指示する指示ステップを有している
ことが望ましい。

【００１８】ここで、前記次の動作を指示する指示ステ
ップは、前記比較するステップにおいて、エラー数が直
前のエラー数より少なくなったことが検出された場合、
前記増倍率を単位変化量だけ変化させ、他方、エラー数
が直前のエラー数より多くなったことが検出された場
合、前記増倍率の単位変化量を複数の単位変化量に変化
させた後、単位変化量だけ変化させるステップに戻るよ
うにしても良いし、或いは、前記比較するステップにお
いて、エラー数が直前のエラー数より多くなったことが
検出された場合、前記単位変化量の極性を変化させた
後、単位変化量だけ変化させるステップに戻るようにし
ても良い。

【００１９】本発明の別の態様によれば、光信号を電気
信号に変換する機能を備え、且つ、増倍率を有する受光
素子の増倍率を制御する方法において、前記受光素子の
増倍率と、前記データ信号のエラーとの関係を利用し
て、前記受光素子の増倍率を制御する制御ステップを有
していることを特徴とする受光素子の制御方法が得られ
る。

【００２０】更に、本発明の別の態様によれば、光信号
を電気信号に変換する機能を備え、且つ、増倍率を有す
る受光素子の検査方法において、前記受光素子の増倍率
と、前記データ信号のエラーとの関係を利用して、前記
受光素子の増倍率を監視するステップと、前記監視する
ステップの監視結果に基づいて、前記受光素子の良否を
判定するステップとを有していることを特徴とする受光
素子の検査方法が得られる。

【００２１】本発明の更に他の態様によれば、入力信号
を受け、制御された制御出力信号を出力する制御回路に
おいて、前記入力信号中のエラーを検出してカウント
し、エラー数を出力する手段と、該エラー数を直前のエ
ラー数と比較して、エラー数の増減を判定し、判定結果
にしたがって、演算出力信号を段階的に変化させる演算
を行う演算手段と、前記演算出力信号を前記制御出力信
号として出力する出力手段を備えていることを特徴とす
る制御回路が得られる。

【００２２】本発明の他の態様によれば、光信号を電気
信号に変換する機能を備え、且つ、増倍率を有する受光
素子を含み、前記電気信号に変換されたデータ信号を受
信する光受信装置において、前記受光素子の増倍率と、
前記データ信号のエラーとの関係を利用して、前記受光
素子の増倍率を制御する制御回路と、識別点を参照し
て、前記電気信号に変換されたデータ信号を識別、再生
するデータ再生部とを有し、前記制御回路は、前記デー
タ信号に対応した信号を入力信号と、前記データ再生部
からの前記識別点をあらわす信号を受け、前記受光素子
の増倍率を最適に制御することを特徴とする光受信装置
が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】＜第１の実施の形態＞図１を参照
して、本発明の第１の実施の形態に係る光受信装置を説
明する。まず、本発明に係る光受信装置は、受光素子１
０の増倍率が最適値からずれてＳ／Ｎが劣化すると、デ
ータ信号のＨレベルおよびＬレベルの雑音が増えてエラ
ーパルスが増えることを利用して、エラーパルスを検出
して、検出結果に応じて、受光素子１０の増倍率を最適
値に制御する動作を行う。

【００２４】具体的に説明すると、本発明に係る光受信
装置は、光信号を電気信号に変換する増倍作用を有する
受光素子（例えば、ＡＰＤ）１０、受光素子１０で電気
信号に変化されたデータ信号を所定の振幅まで増幅する
増幅器１１、増幅器１１の出力からクロックを抽出し、
そのクロックで増幅器１１の出力を読み込み、１又は０
を識別するクロックデータ再生器（ＣＤＲ）２０、増幅
器１１の出力からエラーを検出し、エラーが最小になる
ように高電圧発生回路１２を制御する増倍率制御回路３
０、及び、受光素子１０に高電圧を与える高電圧発生回
路１２とを備えている。

【００２５】図１に示された増倍率制御回路３０は、更
に、増幅器１１の出力からエラーを検出するエラー検出
部３１、エラー検出部３１で検出したエラーを計数する
エラーパルスカウンタ３２、計数したエラーの数に応じ
て、高電圧発生回路１２の制御電圧を決定する演算処理
部３３、及び、演算処理部３３の電圧をアナログ電圧に
変換するＤ／Ａ変換部３４とによって構成されている。

【００２６】次に、図１、図２、図３、図４、図５を用
いて、本発明に係る光受信装置の動作の説明をする。ま
ず、図１を参照すると、光信号は受光素子１０により電
気信号に変換され、増幅器１１に与えられる。増幅器１
１では、所定の振幅に増幅された信号が、入力信号とし
てＣＤＲ(clock and data recovery circuit)２０に与
えられ、当該ＣＤＲ２０で１又は０のデータとして識
別、再生される。ここで、前述したように、受光素子１
０として増倍作用を有する素子（ＡＰＤ）が使用されて
いるものとし、高電圧発生回路１２で所定の増倍率
（Ｍ）になるよう逆バイアス電圧が加えられているもの
とする。増幅器１１で所定の振幅に増幅された信号の一
部は、分岐されて増倍率制御回路３０に入力信号して与
えられている。上記したことから、増倍率制御回路３０
に与えられる入力信号は、データ信号に対応しているこ
とが分かる。

【００２７】図示された増倍率制御回路３０に設けられ
たエラー検出部３１は、データ入力信号のエラーを検出
して、エラーパルスとしてエラーパルスカウンタ３２に
出力する。

【００２８】図２を参照して、エラー検出部３１の具体
例について説明すると、図示されたエラー検出部３１
は、Ｈレベル識別回路３１１、中央レベル識別回路３１
２、及びＬレベル識別回路３１３を備えると共に、２つ
の排他的論理和回路３１４、３１５、及び、論理和回路
３１６によって構成されている。上記した３つの識別回
路３１１、３１２、３１３には、データ入力信号及びク
ロック（ＣＬＫ）が与えられている。また、Ｈレベル識
別回路３１１には、Ｈレベル識別電圧Ｖｍが与えられて
おり、中央レベル識別回路３１２には、中央レベル識別
電圧Ｖth、及び、Ｌレベル識別回路３１３には、Ｌレベ
ル識別電圧Ｖｓが与えられている。図示されたＨレベル
識別電圧Ｖｍ、中央レベル識別電圧Ｖth、及び、Ｌレベ
ル識別電圧Ｖｓは、一定電圧であり、Ｖｍ＞Ｖth＞Ｖｓ
の関係にあるものとする。

【００２９】各識別回路３１１、３１２、３１３では、
データ入力信号と各識別電圧との比較を行い、識別結果
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を排他的論理和回路３１４、３１５に
出力する。図からも明らかな通り、識別回路３１２の識
別結果Ｑ２は、排他的論理和回路３１４、３１５の双方
に与えられており、他方、識別回路３１１、３１３の識
別結果Ｑ１、Ｑ３は、それぞれ排他的論理和回路３１
４、３１５にだけ与えられている。

【００３０】この構成では、レベルにおいて、相隣り合
う２つの識別点の不一致が各排他的論理和回路３１４、
３１５で検出され、検出結果がエラーパルスとして図１
のエラーパルスカウンタ３２に出力される。具体的に
は、排他的論理和回路３１４では、Ｈレベルエラーが検
出され、排他的論理和回路３１５では、Ｌレベルエラー
が検出される。ここで、受光素子１０の増倍率（Ｍ）が
最適値からずれてＳ／Ｎ比が劣化すると、データ信号の
ＨレベルおよびＬレベルの雑音が増えてエラーパルスが
増加し、他方、Ｓ／Ｎ比が改善すると、エラーパルスは
減少する。 エラーパルスカウンタ３２は、エラー検出
部３１で検出したエラーを計数して演算処理部３３に出
力する。

【００３１】演算処理部３３では、計数したエラーの数
に応じて、高電圧発生回路１２の制御電圧を決定する。
即ち、演算処理部３３は、エラー数を直前のエラー数と
比較して、エラー数を減少させるような信号を演算出力
信号として出力する。演算出力信号は、Ｄ／Ａ変換部３
４でアナログ電圧に変換され、高電圧発生回路１２に制
御出力信号として与えられる。

【００３２】高電圧発生回路１２は、Ｄ／Ａ変換部３４
からのアナログ電圧に応じた電圧を逆バイアス電圧とし
て発生する。この結果、受光素子１０に加えられる逆バ
イアス電圧によって受光素子１０の増倍率（Ｍ）が制御
される。

【００３３】次に、図３を参照して、増倍率制御回路３
０の制御アルゴリズムについて説明する。

【００３４】増倍率制御回路３０は、増倍率Ｍを初期
値から単位変化量（ΔＭ）づつ増加または減少させる段
階、即ち、ステップ（Ｓ１）と、エラーを計数する段
階（ステップ）（Ｓ２）と、直前に計測したエラー数
と比較して次の動作を指示する段階（ステップ）（Ｓ
３）とによって構成される。尚、ステップＳ３は、実際
には、増倍率制御回路３０の演算処理部３３で実行され
る。このことからも明らかな通り、演算処理部３３は、
増倍率Ｍの単位変化量（ΔＭ）に対応したレベルだけ変
化する演算出力信号をＤ／Ａ変換器部３４に出力するこ
とが分かる。

【００３５】図４を参照して、次の動作を指示するステ
ップＳ３の一例を具体的に説明する。このステップＳ３
は直前に測定したエラーの数と現在のエラーの数を比較
してエラーが減少（改善）していれば、ステップＳ１へ
戻り、増倍率Ｍを単位変化量（ΔＭ）だけ増加して同じ
操作を繰り返す。換言すれば、本発明では、Ｓ／Ｎ比が
最適になるように、増倍率（Ｍ）を制御していることに
なる。

【００３６】また、逆に直前に測定したエラーの数と現
在のエラーの数を比較してエラーが増加（悪化）してい
れば、ｎΔＭ（ｎ≧２）（即ち、複数単位変化量）だ
け、増倍率（Ｍ）を減少させてエラー数を計測した後、
ステップＳ１へ戻って同じ動作を繰り返す。このように
エラーが悪化した時に、１回あたりのＭの単位変化量
（ΔＭ）よりも多い量（ｎΔＭ（ｎ≧２））だけ減少さ
せて後戻りさせるのが、図４に示されたアルゴリズムの
特徴である。このアルゴリズムを使用することにより、
ステップＳ１では単位変化量（ΔＭ）づつ単調増加させ
る動作だけですむという効果がある。

【００３７】上記した例では、Ｍの最小値からＭを増加
させる方向の場合で説明したが、逆にＭの大きい値から
Ｍを減少させる方向に制御してもよい。この場合は、エ
ラーが減少（改善）するごとにΔＭづつ減少させ、エラ
ーが増加（悪化）すればｎΔＭ（ｎ≧２）だけ増倍率を
増加させることになる。更に、上記した処理は、Ｍのど
の値からスタートさせても同じ結果になることは明らか
である。

【００３８】図５及び図６を参照して、図４に示したア
ルゴリズムを使用した場合に、増倍率制御回路３０で実
行される動作を説明する。演算処理部３３では、まず、
初期値設定でＭの初期増倍率ＭＯと１ステップ毎の増加
ΔＭを決める（ステップＳａ１）。次に、初期増倍率Ｍ
０におけるエラー数の初期値Ｐ０（図６：Ｐ０）を測定
する（ステップＳａ２）。続いて、ステップＳａ３にお
いて、増倍率ＭをΔＭだけ増加（図６：Ｍ1）させてエ
ラー数Ｐ１を測定する（ステップＳａ４）。このエラー
数の測定は、図１のエラー検出部３１及びエラーパルス
カウンタ３２で行われる。ステップＳａ５では、Ｐ0と
Ｐ1とを演算処理部３３で比較される。図６の例の場
合、Ｐ0とＰ１を比較するとＰ１の方がエラー数が少な
いので、ステップＳａ３の戻り、Ｍ2＝Ｍ1＋ΔＭとし
て、エラー数Ｐ2を測定する（ステップＳａ４）。

【００３９】図６の例の場合、Ｐ1とＰ2を比較するとＰ
2の方がエラー数が少ないので、再度、ステップＳａ３
に戻り、Ｍ3＝Ｍ2＋ΔＭとしてエラー数Ｐ3を測定す
る。これを繰り返し実行し、増倍率（Ｍ）を最適位置に
近づけていく。図６では、Ｍ4においてエラー数Ｐ４
が、エラー数Ｐ３より増え、最適位置よりも遠のいたこ
とがわかる。このとき、演算処理部３３の処理は、ステ
ップＳａ５からステップＳａ６に移行する。図６の例の
場合、ステップＳａ６で、Ｍ＝Ｍ４−２ΔＭだけ増倍率
Ｍの位置が前に戻され、Ｍ２に戻る。増倍率Ｍ２におい
て、エラー数Ｐ２が計測された後（ステップＳａ７）、
ステップＳａ３に戻る。ステップＳａ３では、ＭをΔＭ
だけ増加させて、続いて、ステップＳａ４でＭ３におけ
るエラー数Ｐ３を計測して、ステップＳａ５でＰ２と比
較する。

【００４０】この結果、Ｍ０→Ｍ１→Ｍ２→Ｍ３（最適
位置）→Ｍ４→Ｍ２→Ｍ３（最適位置）→Ｍ４→Ｍ２…
の処理を繰り返すことにより、常に、増倍率Ｍは、その
最適位置近傍Ｍ３に制御される。勿論、Ｍの初期値をＭ
の大きい値Ｍ６からエラーが減少（改善）ごとにΔＭづ
つ減少させ、エラーが増加（悪化）すれば２ΔＭだけ増
倍率を増加させる制御をおこなってもよく、Ｍのどの値
からスタートさせても同じ結果になる。

【００４１】＜第２の実施の形態＞図７、図８、図９を
参照して、本発明の第２の実施の形態に係る光受信装置
を説明する。図７はアルゴリズムの説明、図８はそのフ
ローチャート、図９はＭとエラー数Ｐの関係を示してい
る。第２の実施の形態は、Ｍの最小値Ｍ0からΔＭづつ
増加させていき（ステップＳａ１）、エラー数を計測し
（ステップＳａ２）、エラー数の減少（改善）ごとにΔ
Ｍづつ増加させる点では、第１の実施の形態と共通して
いる。

【００４２】しかしながら、図７にステップＳ３’で示
すように、ΔＭずつ増加させた結果、エラーが増加（悪
化）した時は、増減の向きを変え、次にエラー数が増加
するところまで、ΔＭだけ増倍率を減少させるように制
御する点で、図４の処理とは異なっている。

【００４３】次に、図８及び図９を参照して、第２の実
施の形態に係る増倍率制御回路３０の動作を説明する。
第１の実施の形態と同様にＭの最小値Ｍ０からスタート
させることにする。

【００４４】初期値設定でＭの初期値もＭ０と１ステッ
プ毎の増加量ΔMを決める（ステップＳｂ１）。次に、
増倍率Ｍ０におけるエラー数の初期値Ｐ０（図９：Ｐ
０）を測定する（ステップＳｂ２）。続いて、ＭをΔＭ
だけ増加（図９：Ｍ1）させて（ステップＳｂ３）、エ
ラー数Ｐ１を測定する（ステップＳｂ４）。次に、ステ
ップＳｂ５では、Ｐ０とＰ1を比較する。図９の例で
は、Ｐ１の方がエラー数が少ないので、ステップＳｂ３
に戻り、Ｍ２＝Ｍ1＋ΔＭとして、ステップＳｂ４でエ
ラー数Ｐ２を測定する。更に、ステップＳｂ５でＰ1と
Ｐ２を比較すると、Ｐ２の方がエラー数が少ないので、
再度、ステップＳｂ３に戻り、Ｍ３＝Ｍ２＋ΔＭとして
エラー数Ｐ３を測定する（ステップＳｂ４）。この動作
を繰り返すと、図９の例では、Ｍ４におけるＰ４はＰ３
に比べて大きく、エラー数が増加している。

【００４５】このため、これ以降は、図８のステップＳ
ｂ５は、ステップＳｂ６に移行し、ステップＳｂ６で
は、Ｍ４をＭ３―ΔＭ（即ち、Ｍ２）に減少させ、ステ
ップＳｂ７でエラー数Ｐ２を計測する。Ｍ２におけるエ
ラー数Ｐ２はP３に比べて増加しているので、再び、ス
テップＳｂ３に移り、ＭをＭ２→Ｍ３→Ｍ４と増加させ
る制御を行う。結果として、増倍率Ｍは、最適Ｍである
Ｍ３の近傍に制御されることになる。

【００４６】本例でもＭの最小値から制御をスタートさ
せたが、逆にＭ６等、Ｍの大きい値からスタートさせて
もよいことはもちろん、どこからスタートさせても同じ
結果になる。

【００４７】＜第３の実施の形態＞図１０を参照して、
本発明の第３の実施の形態に係る光受信装置を説明す
る。図１０からも明らかな通り、この実施の形態では、
ＣＤＲ２０において識別したデータ信号を用いてエラー
を検出している。このため、増倍率制御回路３０には、
ＣＤＲ２０の出力である再生データが与えられている。
この例の場合、エラー検出部３１では、エラーを検出す
るために、データの符号則のチェックを行っても良い
し、或いは、ＦＥＣ（forward error correction）に
基づくエラー検出機能を利用しても良い。尚、ＦＥＣに
基づくエラー検出自体は、公知の技術であるから、ここ
では、詳述しない。

【００４８】<第４の実施の形態>図１１を参照すると、
本発明の第４の実施の形態に係る光受信装置が示されて
いる。図１１に示された光受信装置は、増倍率制御回路
３０のエラー検出部３１に対して、増幅器１１からの入
力信号のほかに、ＣＤＲ２０’から、最適識別点をあら
わす最適識別点信号も与えられている点で、図１に示さ
れた光受信装置とは異なっている。図示されたＣＤＲ２
０’としては、データの識別点を最適に調整することが
できるＣＤＲ、例えば、特願２００１−０７６４５５号
明細書に記載されたＣＤＲを使用することができる。即
ち、図１１に示されたＣＤＲ２０’は、データを識別す
る識別点をアイパターン中の中央レベル位置と、当該中
央レベルの上及び下のレベル位置に設定しておき、上お
よび下レベル位置の識別点を用いて、アイパターンの開
口部を検出し、中央レベルの識別点を最適に調整する機
能を備えている。

【００４９】図１１に示されたエラー検出部３１には、
上記したＣＤＲ２０’から最適レベル位置に調整された
上下レベル及び中央レベルが、最適識別点信号としてエ
ラー検出部３１に与えられている。この最適識別点信号
は、図２に示されたエラー検出部３１に示されたＨレベ
ル識別回路３１１、中央レベル識別回路３１２、及び、
Ｌレベル識別回路３１３に対して、識別電圧Ｖｍ、Ｖt
h、及びＶｓとしてそれぞれ与えられる。識別電圧以外
の増倍率制御回路３０の構成は、図１と同様であるの
で、説明を省略する。

【００５０】このように、最適識別点信号をエラー検出
部３１に与えることにより、エラー検出部３１は、高精
度でエラーを検出でき、結果として、増倍率制御回路３
０は、受光素子１０の増倍率Ｍを高精度で制御できる。

【００５１】以上説明したように、本発明に使用される
演算処理部３３は、エラー数が常に減少するような演算
を行うことにより、増倍率Ｍが最適になるような演算出
力信号を出力していることが分かる。また、エラー数が
減少から増加へと変化した場合、単位変化量の倍数だけ
変化させることにより、受光素子の増倍率Ｍを単調増加
又は単調減少させるだけで、増倍率Ｍを最適に保つこと
ができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受光素子の増倍率が最適になるように、制御するので受
光レベル等の変化等に対して最良の状態で光信号を受信
することができる。また、本発明では、受光素子の増倍
率の変化とエラー数とを関連付けているため、受光素子
の動作を試験するためにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光受信装置を
示すブロック図である。

【図２】図１に示された光受信装置の増倍率制御回路に
使用できるエラー検出部の一例を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る増倍率制御回
路のアルゴリズムの概略を示す図である。

【図４】図３に示したアルゴリズムをより具体的に説明
するための図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る増倍率制御回
路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図６】図５の動作をより具体的に説明するための図で
ある。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る増倍率制御回
路で使用されるアルゴリズムを説明するための図であ
る。

【図８】図７に示したアルゴリズムを使用した増倍率制
御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図９】図８の動作をより具体的に説明するための図で
ある。

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る光受信装置
を説明するためのブロック図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る光受信装置
を説明するためのブロック図である。

【図１２】従来の光受信装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 受光素子（ＡＰＤ） １１ 増幅器 １２ 高電圧発生回路 ２０ ＣＤＲ ３０ 増倍率制御回路 ３１ エラー検出部 ３２ エラーパルスカウンタ ３３ 演算処理部 ３４ Ｄ／Ａ変換器部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/26 10/28

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光信号を電気信号に変換する機能を備
   え、且つ、増倍率を有する受光素子を含み、前記電気信
   号に変換されたデータ信号を受信する光受信装置におい
   て、前記受光素子の増倍率と、前記データ信号のエラー
   との関係を利用して、前記受光素子の増倍率を制御する
   制御回路を有し、前記制御回路は、前記データ信号に対
   応した信号が入力信号として受け、前記受光素子の増倍
   率を最適に制御することを特徴とする光受信装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記光受信装置は、
   前記受光素子からの電気信号を増幅する増幅器を備えて
   おり、前記制御回路には、前記入力信号として、前記増
   幅器の出力信号が与えられることを特徴とする光受信装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記光受信装置は、
   前記データ信号を識別、再生し、再生データ信号を出力
   するクロックデータ再生器を備えており、前記制御回路
   には、前記入力信号として、前記再生データ信号が与え
   られていることを特徴とする光受信装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
   制御回路は、前記入力信号中のエラーを検出するエラー
   検出部と、エラー数を計測するカウンタと、エラー数を
   直前のエラー数と比較して、比較結果に応じた処理を予
   め定められたアルゴリズムにしたがって行う処理部とを
   含んでいることを特徴とする光受信装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記処理部における
   予め定められたアルゴリズムは、前記受光素子の増倍率
   を初期値から単位変化量だけ変化させるステップと、エ
   ラー数を直前に計測したエラー数と比較するステップを
   含んでいることを特徴とする光受信装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記予め定められた
   アルゴリズムは、比較の結果に応じて次の動作を指示す
   る指示ステップを有していることを特徴とする光受信装
   置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記次の動作を指示
   する指示ステップは、前記比較するステップにおいて、
   エラー数が直前のエラー数より少なくなったことが検出
   された場合、前記増倍率を単位変化量だけ変化させ、他
   方、エラー数が直前のエラー数より多くなったことが検
   出された場合、前記増倍率の単位変化量を複数の単位変
   化量に変化させた後、単位変化量だけ変化させるステッ
   プに戻ることを特徴とする光受信装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、前記次の動作を指示
   する指示ステップは、前記比較するステップにおいて、
   エラー数が直前のエラー数より少なくなったことが検出
   された場合、前記増倍率を単位変化量だけ変化させ、他
   方、エラー数が直前のエラー数より多くなったことが検
   出された場合、前記単位変化量の極性を変化させた後、
   単位変化量だけ変化させるステップに戻ることを特徴と
   する光受信装置。
9. 【請求項９】 光信号を電気信号に変換する機能を備
   え、且つ、増倍率を有する受光素子の増倍率を制御する
   方法において、前記受光素子の増倍率と、前記電気信号
   から得られたデータ信号のエラーとの関係を利用して、
   前記受光素子の増倍率を制御する制御ステップを有して
   いることを特徴とする受光素子の制御方法。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記受光素子の増
    倍率と前記エラーとの関係は、前記増倍率の変化によっ
    て、前記エラー数も変化する関係にあることを特徴とす
    る受光素子の制御方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、前記電気信号か
    ら再生データ信号を生成するクロックデータ再生器を用
    意しておき、前記制御ステップは、前記クロックデータ
    再生器からの再生データ信号を前記データ信号として使
    用することを特徴とする受光素子の制御方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０〜１１のいずれかにおい
    て、前記制御ステップは、前記データ信号中のエラーを
    検出するステップと、エラー数を計測するステップと、
    エラー数を直前のエラー数と比較して、比較結果に応じ
    た処理を予め定められたアルゴリズムにしたがって行う
    ステップとを有していることを特徴とする受光素子の制
    御方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、前記アルゴリズ
    ムは、比較の結果に応じて次の動作を指示する指示ステ
    ップを有していることを特徴とする受光素子の制御方
    法。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、前記次の動作を
    指示する指示ステップは、前記比較するステップにおい
    て、エラー数が直前のエラー数より少なくなったことが
    検出された場合、前記増倍率を単位変化量だけ変化さ
    せ、他方、エラー数が直前のエラー数より多くなったこ
    とが検出された場合、前記増倍率の単位変化量を複数の
    単位変化量に変化させた後、単位変化量だけ変化させる
    ステップに戻ることを特徴とする受光素子の制御方法。
15. 【請求項１５】 請求項１３において、前記次の動作を
    指示する指示ステップは、前記比較するステップにおい
    て、エラー数が直前のエラー数より少なくなったことが
    検出された場合、前記増倍率を単位変化量だけ変化さ
    せ、他方、エラー数が直前のエラー数より多くなったこ
    とが検出された場合、前記単位変化量の極性を変化させ
    た後、単位変化量だけ変化させるステップに戻ることを
    特徴とする受光素子の制御方法。
16. 【請求項１６】 光信号を電気信号に変換する機能を備
    え、且つ、増倍率を有する受光素子の検査方法におい
    て、前記受光素子の増倍率と、前記データ信号のエラー
    との関係を利用して、前記受光素子の増倍率を監視する
    ステップと、前記監視するステップの監視結果に基づい
    て、前記受光素子の良否を判定するステップとを有して
    いることを特徴とする受光素子の検査方法。
17. 【請求項１７】 入力信号を受け、制御された制御出力
    信号を出力する制御回路において、前記入力信号中のエ
    ラーを検出してカウントし、エラー数を出力する手段
    と、該エラー数を直前のエラー数と比較して、エラー数
    の増減を判定し、判定結果にしたがって、演算出力信号
    を段階的に変化させる演算を行う演算手段と、前記演算
    出力信号を前記制御出力信号として出力する出力手段を
    備えていることを特徴とする制御回路。
18. 【請求項１８】 請求項１７において、前記演算手段
    は、エラー数との比較結果に応じて、単位変化量だけ前
    記演算出力信号を変化させる処理を行うことを特徴とす
    る制御回路。
19. 【請求項１９】 請求項１８において、前記演算手段
    は、エラー数が減少するような単位変化量だけ前記演算
    出力信号を変化させることを特徴とする制御回路。
20. 【請求項２０】 請求項１９において、前記演算手段
    は、エラー数の比較の結果、エラー数が減少から増加に
    変化した場合、複数の単位変化量だけ、前記演算出力信
    号を変化させることを特徴とする制御回路。
21. 【請求項２１】 請求項１７乃至２０のいずれかにおい
    て、増倍率を有し、光信号を電気信号に変換する機能を
    備えた受光素子の制御に使用されることを特徴とする制
    御回路。
22. 【請求項２２】 光信号を電気信号に変換する機能を備
    え、且つ、増倍率を有する受光素子を含み、前記電気信
    号に変換されたデータ信号を受信する光受信装置におい
    て、前記受光素子の増倍率と、前記データ信号のエラー
    との関係を利用して、前記受光素子の増倍率を制御する
    制御回路と、識別点を参照して、前記電気信号に変換さ
    れたデータ信号を識別、再生するデータ再生部とを有
    し、前記制御回路は、前記データ信号に対応した信号を
    入力信号と、前記データ再生部からの前記識別点をあら
    わす信号を受け、前記受光素子の増倍率を最適に制御す
    ることを特徴とする光受信装置。