JP2006074214A - 光受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光受信系における受信特性を改善させる。
【解決手段】 光信号を受光するとともに光／電気変換を行なう光電変換素子１と、該光電変換素子１で受光した光信号について、識別レベルを用いることにより上記光信号に変調されたデータを検出するデータ検出部２をそなえるとともに、上記受光した光信号のレベルをもとに、該データ検出部２で用いる上記識別レベルをフィードフォワード制御する識別レベル制御部３をそなえるように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光受信装置に関し、特に、光通信システムにおける受信系において用いて好適の、光受信装置に関し、更には、連続伝送を行なう光通信システムにおける受信系において用いて好適の、光受信装置に関するものである。

一般的な光通信システムにおいては、伝送路である光ファイバを通じて伝送されてきた光信号を、例えば図１１に示すような光受信装置１００で受信する。光受信装置１００においては、伝送路を伝送されてきた光信号を光電変換素子１０１で受光するとともに電流信号に変換し、前置増幅器１０２で電圧信号に変換・増幅する。そして、主増幅器１０３で更に増幅してから、クロック信号およびデータ信号を再生するためのＣＤＲ（Clock and Data Recovery）１０４に出力するようになっている。

このとき、主増幅器１０３では前置増幅器１０２からの電圧信号を、所定の識別レベルＡと電圧信号との大小に応じた矩形波の電圧信号をＣＤＲ１０４に出力することができる。即ち、主増幅器１０３においては、変調データを実質的に矩形波の電圧信号として検出することができるようになっている。
ここで、データで変調された光信号が連続的に入力される連続伝送を行なう場合には、ＡＣ（Alternating Current）結合で光受信装置１００を構成する。具体的には、前置増幅器１０２内部や、前置増幅器１０２と主増幅器１０３との間に、直流除去用の容量素子を設けて、受信信号に含まれる直流成分を除去することができるようになっている。そして、ＣＤＲ１０４では、このように直流成分が除去された信号波形をもとにデータ信号およびクロック信号の再生が行なわれる。

なお、光電変換素子１０１で電気信号に変換された信号に関し、直流成分が除去された信号は、図１２に示すように０レベルがほぼ信号振幅の中心付近となる交流信号波形となるのに対し、直流成分が除去されていない信号は、図１３に示すように、０レベルがほぼ信号振幅の底付近となる、光の発光／消光に対応する信号波形となる。
一方、データで変調された光信号が断続的に入力されるバースト伝送を行なう場合には、大小様々なレベルの信号を受信することが求められることや、マーク率が１／２とならないことなどから、ＤＣ（Direct Current）結合で光受信装置１００を構成する。即ち、上述の光受信装置１００においては、前置増幅器１０２内部や、前置増幅器１０２と主増幅器１０３との間に、直流除去用の容量素子を設けずに、光電変換素子１０１で光信号が光電変換された電気信号について、上述の図１３に示すような光のオンオフに対応する信号波形をもとにデータ信号およびクロック信号の再生が行なわれるのである。

ところで、光受信装置の特性として重要な指標は、受信感度特性である。つまり、最小受信側では最小受信感度、最大受信側ではＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio）耐力である。最小受信感度は、例えば図１４に示すように、ＯＳＮＲを固定とした場合に、レベルの比較的小さい側の信号を受信する際に、ＢＥＲ（Bit Error Rate）が要求される仕様を満たす最小の受信パワーのことをいう。又、ＯＳＮＲ耐力は、例えば図１５に示すように、受信光パワーを固定とした場合に、レベルの比較的大きい側の信号を受信する際に、ＢＥＲ（Bit Error Rate）が要求される仕様を満たす最小のＯＳＮＲのことをいう。

なお、図１４に示す受信パワーに対するＢＥＲの直線Ｆとともに、図１５に示すＯＳＮＲに対するＢＥＲの直線Ｇのことを、エラー直線という。
ＤＣ結合を行うバースト伝送はアクセス系光ネットワークに用いられる伝送方式で、伝送距離が短く、ＯＳＮＲはほとんど劣化しないため、ＯＳＮＲ耐力を考慮する必要はなかった。しかし、ＡＣ結合を行う通常の連続伝送は基幹系ネットワークやメトロ系ネットワークなどの長距離伝送に用いられるため、ＯＳＮＲの劣化が大きな問題となり、ＯＳＮＲを考慮した最適な識別レベル制御が必要不可欠なっている。ＯＳＮＲの劣化による光ノイズは、一般的に信号のマーク側に多く現れることが多いことが知られている。

ところで、光通信システムにおける受信系に関する技術として、本願発明に関連する公知技術には、以下の特許文献１〜３に開示されたものがある。
特許文献１および２に記載された技術は、ＢＥＲを検出して識別レベルをフィードバック制御することを前提としたものであり、特許文献３に記載された技術は、ＤＣ結合の構成を持つ光受信器において、受信データの振幅が前置増幅器の非線形の範囲にある場合に、主増幅器の閾値電圧を受信データの振幅の中心よりも高い値に切り替えて、デューティ比を補正するようにしている。
特開昭６０−１９７０５１号公報 特開２００３−１８１４０号公報 特開平９−２７０７５５号公報

しかしながら、上述のごとき特許文献１および２に記載された技術においては、ＢＥＲを検出するためには大規模な回路が必要であるため、光受信装置に搭載することは現実的に困難である、という課題がある。
また、特許文献３に記載された光受信器は、ＡＣ結合の回路構成を有するものではないため、連続伝送を行なう際の光受信装置における受信特性を改善させるための構成を持つものではない。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、光受信系における受信特性を改善させることができることができるようにした、光受信装置を提供することを目的とする。

このため、本発明の光受信装置は、光信号を受光するとともに光／電気変換を行なう光電変換素子と、該光電変換素子で受光した光信号について、識別レベルを用いることにより上記光信号に含まれる変調データを検出するデータ検出部をそなえるとともに、上記受光した光信号のレベルをもとに、該データ検出部で用いる上記識別レベルをフィードフォワード制御する識別レベル制御部をそなえて構成されたことを特徴としている。

また、該識別レベル制御部を、上記光電変換素子で光／電気変換された電気信号のレベルをモニタするモニタ部と、該モニタ部からのモニタ結果をもとに上記識別レベルを求めて該データ検出部に出力する識別レベル出力部と、をそなえて構成することとしてもよい。
さらに、識別レベル出力部を、該モニタ部からのモニタ結果に対応する識別レベルを予め記憶しておく記憶部と、該モニタ部からのモニタ結果をもとに、該記憶部から対応する識別レベルを取り出して、該データ検出部に出力する識別レベル取出部と、をそなえて構成することもできる。

また、モニタ部を、上記光電変換素子から出力されたカソード電気信号のレベルを、上記光電変換素子で光／電気変換された電気信号のレベルとしてモニタすることとしてもよい。
また、該データ検出部を、該光電変換素子で上記光／電気変換の結果として出力される電流信号について、直流成分を除去するとともに、電圧信号に変換しうる電流／電圧変換部と、該電流／電圧変換部から出力された電圧信号について、該識別レベル制御部からの識別レベルとの大小をもとに上記データについての検出信号を出力しうる検出信号出力部と、をそなえて構成することもできる。

このように、本発明によれば、識別レベル制御部により、受光した光信号のレベルをもとに、データ検出部で用いる上記識別レベルをフィードフォワード制御することができるので、簡素な構成としながら、光受信系における受信特性を改善させることができることができる利点がある。

以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明は、光受信系における受信特性を改善させることができるようにした、光受信装置を提供することを目的とするものであるが、本明細書の記述によって開示される技術によって解決可能な技術的課題を発明が解決しようとする課題とし、この課題について解決する技術にかかる物または方法を提供することを本発明の目的とすることを妨げるものではない。

〔ａ〕本発明の一実施形態の説明
図１は本発明の一実施形態にかかる光受信装置を示すブロック図であり、この図１に示す光受信装置１は、伝送路である光ファイバを通じて伝送されてきた光信号について受信しうるとともに、受信した光信号について、データ信号およびクロック信号再生用の電気信号に変換しうるものである。
・「構成」
ここで、この図１に示す光受信装置１０は、光電変換素子１と、データ検出部２と、識別レベル制御部３と、をそなえて構成されている。光電変換素子１は、伝送路である光ファイバを通じて伝送されてきた光信号について受光するとともに光／電気変換を行なうものであって、例えば、ＰＩＮ−ＰＤ（PIN - Photo Diode）またはＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）により構成することができる。

また、データ検出部２は、光電変換素子１で受光した光信号について、識別レベルを用いることにより、受光した光信号に含まれる変調データ（光信号を変調するのに用いたデータ）を検出し、検出信号としてＣＤＲ１１に出力するものであって、後述する電流／電圧変換部２Ａ，容量２Ｂおよび検出信号出力部２Ｃをそなえて構成されている。そして、識別レベル制御部３は、光電変換素子１で受光した光信号のレベルをもとに、データ検出部２で用いる識別レベルをフィードフォワード制御するものであって、後述するモニタ部３Ａおよび識別レベル出力部３Ｂをそなえて構成されている。

さらに、データ検出部２の電流／電圧変換部２Ａは、光電変換素子１で光／電気変換の結果として出力される電流信号について、直流成分を除去するとともに電圧信号に変換しうるものであって、増幅器２ａおよび帰還抵抗２ｂからなる第１増幅部２ｃと、平均値検出回路２ｄおよび増幅器２ｅからなる第２増幅部２ｆと、をそなえて構成されている。
ここで、第１増幅部２ｃにおいては、光電変換素子１で光／電気変換の結果としての電流信号について、利得一定で増幅することにより、電流信号を電圧信号に変換して出力するものである。

さらに、第２増幅部２ｆの平均値検出回路２ｄは、増幅器２ａから出力された、第１増幅部２ｃ出力としての電圧信号の平均値を検出するものである。又、増幅器２ｅは、第１増幅部２ｃから出力された電圧信号を入力されるとともに、平均値検出回路２ｄにて検出された平均値を入力されて、その平均値を識別レベルとして、その差分について増幅し、第２増幅部２ｆの出力として出力するものである。平均値を中心として差動増幅するため、その出力信号は略0Vを中心とした信号となる。換言すれば、増幅器２ｅは、第１増幅部２ｃからの電圧信号について増幅する機能とともに、直流成分を除去する機能をもそなえている。尚、増幅器２ｅにおいては、増幅結果については互いに反転した２つの信号（Ｑ及びＱバー）として出力するようになっている。

これにより、上述の電流／電圧変換部２Ａは、光電変換素子１で光／電気変換の結果として出力される電流信号について増幅し、互いに反転した２つの信号として出力する前置増幅部として機能する。
また、容量２Ｂは、上述の電流／電圧変換部２Ａと検出信号出力部２Ｃとの間に介装されて、増幅器２ｅからの出力信号において残留する直流誤差成分（DCオフセット）を除去するためのものである。換言すれば、上述の増幅器２ｅおよび容量２Ｂが協働することにより、光電変換素子１で光／電気変換された信号に含まれている直流成分を除去するようになっている。

さらに、検出信号出力部２Ｃは、例えば増幅器により構成されて主増幅部として機能し、電流／電圧変換部２Ａから出力された電圧信号を容量２Ｂを介して入力されて、この電圧信号と識別レベル制御部３からの識別レベルとの大小関係に基づき、光電変換素子１で受光した光信号に含まれる変調データについての検出信号を出力しうるものである。
具体的には、増幅器により構成された検出信号出力部２Ｃは、電流／電圧変換部２Ａから出力された電圧信号が識別レベル制御部３からの識別レベルよりも大きい場合にはハイレベル信号を出力する一方、電流／電圧変換部２Ａから出力された電圧信号が上述の識別レベルよりも小さい場合にはローレベル信号を出力するようになっている。

これにより、データ検出部２においては、電流／電圧変換部２Ａおよび容量２Ｂで、光電変換素子１で光／電気変換の結果として出力される電流信号について直流成分を除去した交流電気信号としたのち、検出信号出力部２Ｃで、識別レベル制御部３で制御された識別レベルとの大小をもとに、光信号に含まれる変調データを検出することができるようになっている。

また、識別レベル制御部３のモニタ部３Ａは、光電変換素子１で光／電気変換された電気信号のレベルをモニタするものであり、本実施形態においては、光電変換素子１から出力されたカソード電気信号の平均値レベルを、光電変換素子１で光／電気変換された電気信号のレベルとしてモニタする電流モニタにより構成されている。
さらに、識別レベル制御部３の識別レベル出力部３Ｂは、モニタ部３Ａからのモニタ結果をもとに上述の識別レベルを求めて、データ検出部２をなす検出信号出力部２Ｃに出力するものであり、本実施形態においては、マイコン３Ｃおよびオペアンプ３Ｄをそなえて構成されている。

ここで、マイコン３Ｃは、Ａ／Ｄ（Analog / Digital）変換部３ａ，ＭＰＵ（Micro Processor Unit）３ｂ，メモリ部（記憶部）３ｃおよびＤ／Ａ（Digital / Analog）変換部３ｄをそなえている。Ａ／Ｄ変換部３ａは、モニタ部３Ａからのモニタ結果について、アナログ電気信号からディジタル電気信号に変換するものである。
また、メモリ部３ｃは、モニタ部３Ａからのモニタ結果に応じて設定すべき最適な識別レベルについて予め記憶しておくもので、ＭＰＵ３ｂは、Ａ／Ｄ変換部３ａを通じてモニタ部３Ａからのモニタ結果をディジタル信号で受けとると、このディジタル信号値に応じた識別レベル（ディジタル値）を、メモリ部３ｃを参照することにより取り出すことができるようになっている。

さらに、Ｄ／Ａ変換部３ｄにおいては、ＭＰＵ３ｂで取り出された識別レベルについて、ディジタル信号からアナログ信号に変換して、後段のオペアンプ３Ｄに出力するようになっている。そして、オペアンプ３Ｄにおいては、Ｄ／Ａ変換部３ｄからの識別レベル信号について増幅して、検出信号出力部２Ｃに供給するようになっている。
なお、上述のメモリ部３ｃにおいてモニタ結果に応じて記憶しておくべき識別レベルについては、装置運用前においてＢＥＲの試験を行なうことを通じて、モニタ結果に対するＢＥＲの値が最も良好な値となるような識別レベルを、当該モニタ結果の値に応じて書き込んでおく。
・「動作」
上述の構成により、本発明の一実施形態にかかる光受信装置１０では、伝送路である光ファイバを通じて伝送されてきた光信号を光電変換素子１で受光すると、光／電気変換処理を行なって、受光した光パワーに応じた振幅を有する電流信号に変換して、変換された電流信号（アノード信号）をレベル検出部２に出力する。

このとき、レベル検出部２の電流／電圧変換部２Ａでは、光電変換素子１からの電流信号について増幅し、電圧信号として容量２Ｂを介して検出データ出力部２Ｃへ出力する。そして、検出信号出力部２Ｃでは、電流／電圧変換部２Ａからの電圧信号と、識別レベル制御部３でフィードフォワード制御された識別レベルと、の大小に応じた信号を、受光した光信号に変調されたデータを検出する信号として出力する。

識別レベル制御部３のモニタ部３Ａでは、光電変換素子１のカソード電流の平均値により、受光した光信号のパワーをモニタするとともに、識別レベル出力部３Ｂにおいては、このモニタ結果に応じて最適な識別レベルを設定することで、以下に示すように、特に光増幅器２ｅにおいて利得飽和する原因となるような光レベルの光信号が入力された場合においても、ＯＳＮＲ耐力の劣化を抑制することができる。

以下、ＯＳＮＲ耐力の劣化抑制について説明する。
図２（ａ）に示すように、電流／電圧変換部２Ａをなす第１増幅部２ｃから出力される電圧信号が、比較的振幅値の大きい場合（大信号Ｓ１）は、図２（ｂ）に示す比較的振幅値の小さい場合（小信号Ｓ２）に比べて、平均値検出回路２ｄにおいて検出される平均値も大きくなる。つまり、大信号Ｓ１の平均値ＡＶ１は小信号Ｓ２の平均値ＡＶ２よりも大きくなる。そして、第１増幅部２ｃから出力される電圧信号と平均値検出回路２ｄからの平均値との差分の絶対値についても、大信号Ｓ１についての差分電圧が小信号Ｓ２についての差分の絶対値よりも大きくなる。

前述したように、増幅器２ｅは増幅器２ａからの電圧信号とその平均値とを入力されて、差分電圧を増幅するものである。小信号Ｓ２についての差分値は比較的小さいので、このような小信号入力時は、図４に示す増幅器２ｅの線形特性のパワー範囲に属し、差分電圧について線形増幅させることが可能である。図３の信号ＳＡ２は、増幅器２ｅで増幅された小信号を示すものである。

しかし、大信号Ｓ１についての差分値は比較的大きくなるので、このような大信号入力時は、図４に示す増幅器２ｅの非線形特性のパワー範囲となる場合がある。この場合においては、増幅器２ｅの利得が飽和し、図３に示す信号ＳＡ１のように、本来の線形特性の利得で増幅した場合に得られる振幅Ａ１よりも小さい振幅値Ａ２を有する信号が出力される。即ち、振幅Ａ１は、増幅器２ｅが回路的に有している出力振幅のリミットということができる。

また、増幅器２ｅに入力される電圧信号の振幅は、増幅器２ａが利得一定で動作しているので、光電変換素子１で受光する光信号の光パワーに比例する。即ち、光受信装置１０の仕様として求められる受信可能な光パワー範囲には、増幅器２ｅにおいて利得が飽和するような入力パワーが含まれる。
このような利得飽和する原因となるような振幅の信号が入力された場合、即ち受信可能レンジ中における最大受信レベル付近の光信号を受光した場合に、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、その振幅値によって増幅器２ｅから出力される信号のデューティ比が上下してしまう傾向にあることが分かった。

すなわち、受信レベルが大きい場合には、増幅器２ｅにおいては、図５（ａ）に示すように、デューティ比が５０パーセントよりも大きい信号ＳＡ１１を出力したり、図５（ｂ）に示すように、デューティ比がほぼ５０パーセント程度の信号ＳＡ１２を出力したり、図５（ｃ）に示すように、デューティ比が５０パーセントよりも小さい信号ＳＡ１３を出力したりするようにふらつく動作をすること観察される。

尚、理想的な利得によって増幅された場合の波形と、各信号ＳＡ１１〜ＳＡ１３の振幅との対比を、それぞれ、図５（ａ）〜図５（ｃ）における斜線部ＳＳ１１〜ＳＳ１３に示す。
このように受信可能レンジ中における最大受信レベル付近の信号が入力された場合に、増幅器２ｅからの出力信号のデューティ比が変動すると、後段の検出信号出力部２Ｃでの最適な識別レベルも変動するため、ＢＥＲが劣化し、特に最大受信レベル付近でのＯＳＮＲ耐力が大きく劣化する原因となる。このとき、従来技術のように、検出データ出力部２Ｃでの識別レベルを受信データの中心よりも高い第２の値に切り替えるのみでは、光受信装置の仕様として求められるＯＳＮＲ耐力を満たすことができない。

本実施形態においては、モニタ部３Ａでモニタされる受信光パワーに応じて、フィードフォワード制御により、ＢＥＲが最適となる識別レベルを検出データ出力部２Ｃに与えることができるように識別レベル制御部３を構成しているので、上述のごとき増幅器２ｅにおいて利得が飽和する原因となるような光信号を受光する場合においても、識別レベル制御部３による検出信号出力部２Ｃでの識別レベルを制御することによって、ＢＥＲを改善し、最大受信レベル付近でのＯＳＮＲ耐力を改善することを可能とするものである。

具体的には、図６に示すように、受信可能レンジ中における最小受信レベル付近の光信号Ｃ１を受光した場合、即ち、増幅器２ｅにおいて利得一定で増幅させることができるような振幅を有する信号が入力された場合には、電流／電圧変換部２Ａの出力信号Ｄ１はデューティ比を５０パーセント程度となるので、識別レベル制御部３においては、フィードフォワード制御によって、マーク側レベルおよびスペース側レベルのほぼ半分（５０パーセント程度）のレベルを識別レベルＬ１として検出信号出力部２Ｃに供給する。これにより、検出信号出力部２Ｃから出力される検出信号Ｅ１のデューティ比についても５０パーセント程度とすることができる。

また、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、受信可能レンジ中における最大受信レベル付近の光信号を受光した場合、即ち、増幅器２ｅにおいて利得飽和するような振幅を有する信号が入力された場合には、電流／電圧変換部２Ａの出力信号はデューティ比が安定化せず、５０パーセントより大きくなったり〔図７（ａ）に示す信号Ｄ２参照〕、５０パーセント程度となったり〔図７（ｂ）に示す信号Ｄ３参照〕、５０パーセントより小さくなったりする〔図７（ｃ）に示す信号Ｄ４参照〕。

この場合においては、識別レベル制御部３においては、フィードフォワード制御によって、モニタ部３Ａでのモニタ結果に応じた識別レベルを検出信号出力部２Ｃに供給する。即ち、図７（ａ）に示すようなデューディ比の信号Ｄ２が増幅器２ｅから出力されるようなモニタ結果の場合には、図８（ａ）に示すように、マーク側に分布するノイズの影響を考慮して、クロスポイントのあるマーク寄りの位置よりも下側〔図８（ａ）の場合にはマークおよびスペースの中間点付近〕に識別レベルＬ２が設定されるように、検出信号出力部２Ｃをフィードフォワード制御する。

また、図７（ｂ）に示すようなデューディ比の信号Ｄ３が増幅器２ｅから出力されるようなモニタ結果の場合には、図８（ｂ）に示すように、マーク側に分布するノイズの影響を考慮して、クロスポイントのあるマークおよびスペースの中間点よりも若干下側に識別レベルＬ３が設定されるように、検出信号出力部２Ｃをフィードフォワード制御する。
さらに、図７（ｃ）に示すようなデューディ比の信号Ｄ４が増幅器２ｅから出力されるようなモニタ結果の場合には、図８（ｃ）に示すように、マーク側に分布するノイズの影響を考慮して、クロスポイントのあるスペース寄りの位置よりも更に下側に識別レベルＬ４が設定されるように、検出信号出力部２Ｃをフィードフォワード制御する。

なお、好ましくは、図９に示すように、上述のごとく最大受信レベル付近の光信号を受信した場合に、検出信号出力部２Ｃで検出信号として出力される信号のデューティ比が５０パーセントを若干上回る程度となるように、識別レベル制御部３によるフィードフォワード制御によって供給すべき識別レベルをメモリ３ｃに記憶しておくことで、ノイズの影響を効率的に回避することができる。

このように、本発明の一実施形態にかかる光受信装置１０によれば、識別レベル制御部３により、受光した光信号のレベルをもとに、データ検出部２で用いる識別レベルをフィードフォワード制御することができるので、簡素な構成としながら、光受信系における受信特性を改善させることができることができる利点がある。
〔ｂ〕その他
上述した本実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することも可能である。

すなわち、上述の本実施形態においては、メモリ部３ｃにおいては、モニタ部３Ａからのモニタ結果に応じて設定すべき最適な識別レベルについて予め記憶しているが、この他に、例えば、モニタ結果としての値について最適な識別レベルを導出するための演算関数を記憶しておくこともできる。
この場合においては、ＭＰＵ３ｂで演算関数を読み取って、Ａ／Ｄ変換部３ａから入力されたモニタ結果について演算関数を演算して、演算結果を最適な識別レベルとしてＤ／Ａ変換部３ｄに出力するようにする。この場合においても、装置運用前におけるＢＥＲの試験を通じて演算関数を予め求めて、メモリ部３ｃに記憶しておくものとする。

さらに、上述のマイコン３Ｃの構成としては、ＭＰＵ３ｂおよびメモリ部３ｃとともに、Ａ／Ｄ変換部３ａおよびＤ／Ａ変換部３ｄを含む構成としているが、これらのＡ／Ｄ変換部３ａおよびＤ／Ａ変換部３ｄについては適宜マイコン３Ｃの構成から除外して構成することとしてもよい。例えば、ＭＰＵ３ｂおよびメモリ部３ｃとともに、Ａ／Ｄ変換部３ａ又はＤ／Ａ変換部３ｄのいずれかを含んでマイコンを構成したり、ＭＰＵ３ｂおよびメモリ部３ｃのみでマイコンを構成したりすることができる。

また、上述の本実施形態においては、識別レベル出力部３Ｂとしては、マイクロコンピュータ３Ｃおよびオペアンプ３Ｄにより構成しているが、本発明によれば、モニタ部３Ａからのモニタ結果としての電圧信号について、アナログ信号処理により最適な識別レベルの電気信号を出力しうるアナログ回路により構成することとしてもよい。
さらに、上述の本実施形態においては、識別レベル制御部３のモニタ部３Ａにおいては、光電変換素子１から出力されたカソード電気信号のレベルの平均値を、光電変換素子で光／電気変換された電気信号のレベルとしてモニタしているが、本発明によれば、例えば図１０に示すように、光電変換素子１からデータ検出部２に入力される電流信号のレベルをモニタするモニタ部をデータ検出部としての増幅器に内蔵させることで、データ検出部２と一体に構成することとしてもよい。

また、上述の本実施形態においては、データ検出部２の電流／電圧変換部２Ａおよび検出信号出力部２Ｃにおいて３つの増幅器を用いているが、本発明によれば、これら３つの増幅器としての機能を共用することにより、３つよりも少ない数の増幅器を用いて回路を構成することとしてもよい。そして、このように共用された増幅器に、上述のモニタ部としての機能をも内蔵することも可能である。

さらに、上述の本実施形態により、本発明の装置を製造することは可能である。
〔ｃ〕付記
（付記１） 光信号を受光するとともに光／電気変換を行なう光電変換素子と、
該光電変換素子で受光した光信号について、識別レベルを用いることにより上記光信号に含まれる変調データを検出するデータ検出部をそなえるとともに、
上記受光した光信号のレベルをもとに、該データ検出部で用いる上記識別レベルをフィードフォワード制御する識別レベル制御部をそなえて構成されたことを特徴とする、光受信装置。

（付記２） 該識別レベル制御部が、
上記光電変換素子で光／電気変換された電気信号のレベルをモニタするモニタ部と、
該モニタ部からのモニタ結果をもとに上記識別レベルを求めて該データ検出部に出力する識別レベル出力部と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、付記１記載の光受信装置。

（付記３） 該識別レベル出力部が、
該モニタ部からのモニタ結果に対応する識別レベルを予め記憶しておく記憶部と、
該モニタ部からのモニタ結果をもとに、該記憶部から対応する識別レベルを取り出して、該データ検出部に出力する識別レベル取出部と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、付記２記載の光受信装置。

（付記４） 該モニタ部が、上記光電変換素子から出力されたカソード電気信号のレベルを、上記光電変換素子で光／電気変換された電気信号のレベルとしてモニタすることを特徴とする、付記２記載の光受信装置。
（付記５） 該モニタ部が、該データ検出部と一体に構成されたことを特徴とする、付記２記載の光受信装置。

（付記６） 該データ検出部が、該光電変換素子で上記光／電気変換の結果として出力される電流信号について直流成分を除去した交流電気信号としたのち、該識別レベル制御部で制御された上記識別レベルとの大小をもとに、上記データを検出すべく構成されたことを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項記載の光受信装置。
（付記７） 該データ検出部が、
該光電変換素子で上記光／電気変換の結果として出力される電流信号について、直流成分を除去するとともに、電圧信号に変換しうる電流／電圧変換部と、
該電流／電圧変換部から出力された電圧信号について、該識別レベル制御部からの識別レベルとの大小をもとに上記データについての検出信号を出力しうる検出信号出力部と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項記載の光受信装置。

（付記８） 該検出信号出力部が、該電流／電圧変換部から出力された電圧信号が上記識別レベルよりも大きい場合にはハイレベル信号を出力する一方、該電流／電圧変換部から出力された電圧信号が上記識別レベルよりも小さい場合にはローレベル信号を出力する増幅器により構成されたことを特徴とする、付記７記載の光受信装置。
（付記９） 該電流／電圧変換部が、利得一定で電流信号を増幅する第１の増幅器により構成されるとともに、該検出信号出力部が第２の増幅器により構成されたことを特徴とする、付記７又は８記載の光受信装置。

（付記１０） 該光電変換素子が、該電流／電圧変換部としての第１の増幅器と一体化されたＰＩＮ（p-intrinsic-n）フォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオードにより構成されたことを特徴とする、付記９記載の光受信装置。
（付記１１） 上記の電流／電圧変換部および検出信号出力部が、一つの増幅器で共用に構成されたことを特徴とする、付記７又は８記載の光受信装置。

（付記１２） 該光電変換素子が、ＰＩＮ（p-intrinsic-n）フォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオードにより構成されたことを特徴とする、付記１〜９，１１のいずれか１項記載の光受信装置。

本発明の一実施形態にかかる光受信装置を示すブロック図である。 （ａ），（ｂ）はともに本実施形態の電流／電圧変換部の動作について説明するための図である。 本実施形態の電流／電圧変換部の動作について説明するための図である。 本実施形態の電流／電圧変換部の動作について説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）はいずれも本実施形態の電流／電圧変換部の動作について説明するための図である。 本実施形態における識別レベル制御部による識別レベルの制御について説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）はいずれも本実施形態における識別レベル制御部による識別レベルの制御について説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）はいずれも本実施形態における識別レベル制御部による識別レベルの制御について説明するための図である。 本実施形態における識別レベル制御部による識別レベルの制御について説明するための図である。 本実施形態の変形例としての光受信装置の要部構成を示すブロック図である。 一般的な光通信システムにおける光受信装置を示すブロック図である。 光電変換素子で電気信号に変換された信号に関し、直流成分が除去された信号を示す図である。 光電変換素子で電気信号に変換された信号に関し、直流成分が除去されていない信号を示す図である。 最小受信感度について説明するための図である。 ＯＳＮＲ耐力について説明するための図である。

符号の説明

１，１０１ 光電変換素子
２ データ検出部
２Ａ 電流／電圧変換部
２Ｂ 容量
２Ｃ 検出データ出力部
２ａ，２ｅ 増幅器
２ｂ 帰還抵抗
２ｃ 第１増幅部
２ｄ 平均値検出回路
２ｆ 第２増幅部
３ 識別レベル制御部
３Ａ モニタ部
３Ｂ 識別レベル出力部
３Ｃ マイコン
３Ｄ オペアンプ
３ａ Ａ／Ｄ変換部
３ｂ ＭＰＵ
３ｃ メモリ部
３ｄ Ｄ／Ａ変換部
１０，１００ 光受信装置
１１，１０４ ＣＤＲ
１０２ 前置増幅器
１０３ 主増幅器

Claims (5)

1. 光信号を受光するとともに光／電気変換を行なう光電変換素子と、
   該光電変換素子で受光した光信号について、識別レベルを用いることにより上記光信号に含まれる変調データを検出するデータ検出部をそなえるとともに、
   上記受光した光信号のレベルをもとに、該データ検出部で用いる上記識別レベルをフィードフォワード制御する識別レベル制御部をそなえて構成されたことを特徴とする、光受信装置。
2. 該識別レベル制御部が、
   上記光電変換素子で光／電気変換された電気信号のレベルをモニタするモニタ部と、
   該モニタ部からのモニタ結果をもとに上記識別レベルを求めて該データ検出部に出力する識別レベル出力部と、
   をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項１記載の光受信装置。
3. 該識別レベル出力部が、
   該モニタ部からのモニタ結果に対応する識別レベルを予め記憶しておく記憶部と、
   該モニタ部からのモニタ結果をもとに、該記憶部から対応する識別レベルを取り出して、該データ検出部に出力する識別レベル取出部と、
   をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項２記載の光受信装置。
4. 該モニタ部が、上記光電変換素子から出力されたカソード電気信号のレベルを、上記光電変換素子で光／電気変換された電気信号のレベルとしてモニタすることを特徴とする、請求項２記載の光受信装置。
5. 該データ検出部が、
   該光電変換素子で上記光／電気変換の結果として出力される電流信号について、直流成分を除去するとともに、電圧信号に変換しうる電流／電圧変換部と、
   該電流／電圧変換部から出力された電圧信号について、該識別レベル制御部からの識別レベルとの大小をもとに上記データについての検出信号を出力しうる検出信号出力部と、
   をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の光受信装置。

Images