JPH04144321A - 光受信装置 - Google Patents

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］ 本発明は、光ＡＧＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ　　ｇａ　ｉ
　ｎ　　ｃ　ｏ　ｎ　ｔ　ｒ　ｏ　ｌ　）と電気ＡＧＣ
を併用した光受信装置に関する。

［従来の枝し１・ｊ］ 一般に、光通信システムに用いられる光受信機には、受
光素子としてアバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）が
よ（用いられる。ＡＰＤには僧侶作用があり、その増倍
率はＡＰＤに印加する逆バイアス電圧で変化することが
知られている。

その為、この様な光受信機においては、ＡＰＤの増倍率
を制御する光ＡＧＣと、ＡＰＤ出力信号を増幅しその増
倍率等を制御する電気ＡＧＣを併用していることが多い
。

第４図はＡ　Ｐ　Ｄを用いた光受信機の構成例を示すブ
ロック図である。同図において、４１はＡ　Ｉ）■〕、
４２は＋ｉｉ＋置増装２Ｗ、４３はへＧＣ増幅器、４４
は出力信号の平均電力検出回路、４５は電気ＡＧＣ回路
、４６は光ＡＧＣ回路、４７はバイアス電圧発生回路で
ある。この構成において、強度変調された光入力信号は
ＡＰＤ４１により光−電気変換され前置増幅器４２にお
いて増幅され、更にＡＧＣ増幅器４３により増幅されて
出力される。

平均電力検出回路４４は、ＡＧＣ増幅器４３から出力さ
れる増幅された出力信号の一部を分岐されて受け、この
検出回路４４からは光Ａ　Ｇ　Ｃ，回路４６と電気ＡＧ
Ｃ回路４５に信号が供給される。

この信号に応じて、光、ＡＧＣ回路４６はバイアス電圧
発生回路４７に出力を送り、これにより回路４７はＡＰ
Ｄ４１のバイアス電圧を変化させてＡＰＤ４１の増倍率
Ｍを制御する。同時に、電気ＡＧＣ回路４５はＡＧＣ増
幅器４３に出力を送り、これによりＡＧＣ増幅器４３の
利得Ｇが制御されて、出力信号の振幅（平均電力）は光
入力レベルの変化に拘らず略一定に保たれる。

第５図は、第４図の光受信機における先入力レベルとＡ
ＰＤ４１の増倍率Ｍ及びＡ　Ｇ　Ｃ増幅器４３の利得Ｇ
との関係の一例を示す。この例では、同図に示す様に、
光入力レベルが小さい範囲では、光入力レベルに逆比例
してＡＧＣ増幅器４３の利得Ｇを減少させる一方、ＡＰ
Ｄ４１の増倍率Ｍは略最適である値で一定とされる。ま
た、光入力レベルが大きい範囲では、ＡＰＤ４１の増倍
率Ｍを入力レベルの増加に従って上記一定値から減少さ
せ、Ａ、　Ｇ　Ｃ増幅器４３の利得Ｇは略一定とされる
。これにより、上記従来例では、出力信号振幅を略一定
に保つと共に、光入力信号に対し広いダイナミックレン
ジを確保している。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に、アバランシェホトダイオードの信号電流に対す
る増倍率Ｍとバイアス電圧■８の関係は第６図に示す様
になっており、逆バイアス電圧Ｖ３を増加するに従って
増倍率は増加するが、素子固有の逆降伏電圧■８３を越
えると逆に増倍率Ｍが減少し、且つＡＰＤで発生するシ
ョットノイズが急激に増加する。従って、信号を受信し
ている際に、誤って上記逆降伏電圧ＶＢＲを越えてＡＰ
Ｄにバイアス電圧を印加した場合、受信信号品質の急激
な劣化もしくは受信不能状態となり得る。

ここで、電気的な外乱もしくはアバランシェホトダイオ
ードの逆降伏電圧の大きな湯度依存性により、−瞬でも
バイアス電圧が逆降伏電圧を越えることがあると、前配
光ＡＧＣ回路４６からの出力電圧は、信号成分が減少し
たことによって、更にアバランシェホトダイオードのバ
イアス電圧を増加する様に出力され、光Ａ　Ｇ　Ｃ回路
４６は正規の動作が行なえな（なる。

また、光信号人力が大きいとき、光ＡＧＣ回路４６の働
きでアバランシェホトダイオードの電流増倍率Ｍを減少
させるようバイアス′な圧を減らす様に動作するが、ア
バランシェホトダイオードの特性としてバイアス電圧が
リーチスルー電圧以下になったときに、十分空乏層が広
がらず、周波数特性が劣化すると言う欠点があった。

従って、本発明の目的は、上記課題に鑑み、環境等の変
化に対して安定的に動作することと伝送する信号の周波
数特性を劣化させないこととの少なくとも一方を満たす
様に構成された光受信装置を提供することにある。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成する本発明では、アバランシェホトダイ
オードなどの受光素子の増倍率を制御する光ＡＧＣ系と
増幅手段の利得を制御する電気ＡＧＣ系とを有する光受
信装置において、受光素子の増倍率を可変する為に受光
素子に可変バイアス電圧を加える電圧可変バイアス手段
のこの可変バイアス電圧の可変範囲に制限を与える電圧
制限手段が設けられている。

より具体的には、上記電圧制限手段は少なくとも上限を
与えるもので、常に受光素子の逆降伏電圧を越えない様
にして安定なへＧＣ動作をする様に構成したり、また上
記電圧制限手段は少なくとも下限を与えるもので、光信
号人力の大きい時に周波数特性が劣化することを防止す
る様に構成したりする。

また、上限を与える場合、受光素子である典型的にはア
バランシェホトダイオードの周囲温度の変動に応じて、
この上限値を変化させる様にすると良い。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の光受信回路のブロック図で
ある。同図において、１〜７は、夫々、ＡＰＤ、前置増
幅器、ＡＧＣ増幅器、平均電力検出回路、電気ＡＧＣ回
路、光ＡＧＣ回路、電圧可変バイアス回路であり、８は
アバランシェホトダイオード１に印加されるバイアス電
圧を予め設定された電圧値で制限が掛かる様に動作する
上限電圧制限回路である。通常、上限電圧制限回路８で
設定される電圧制限値は、ＡＰＤ　１の最適僧侶率Ｍ　
（ｌ　ｐ　ｔを与える電圧付近が選ばれ、前記逆降伏電
圧Ｖ　ｎ　＋ｔから僅かに低い値をとる。

以上の構成により、常にＡＰＤＩの逆降伏電圧を越えな
い様にされ、受信信号品質の急激な劣化、受信不能状態
が起きない様になり、また常に光ＡＧＣ回路６が正規の
動作を行なうことになる。

面、Ａ　Ｐ　Ｌ’）　］の逆降伏電圧■。には大きな温
度依存性がある為、ＡＰＤ　］の周囲温度の変動に応じ
て上記電圧制限値を変化させてやる必要がある。実際の
アバランシェホトダイオード１を用いた光受信回路では
、そのバイアス電圧（高圧）の発生にＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコ
ンバーク】０がよ（用いられるが、その場合の実施例を
第２図に示す。９の温度検出回路はアバランシェホトダ
イオードｌの周囲温度に応じた直流電圧を出力する回路
で、その温度対出力電圧特性は使用するアバランシェホ
トダイオード］の温度対逆降伏電圧特性とほぼ同じ変化
率を持つものとする。温度検出回路９の出力電圧で上限
電圧制限回路８の制限電圧をアバランシェホトダイオー
ド１の周辺温度に応じて変化させることによって、温度
変化に対しても安定なＡＧＣ動作を行なう。また、何ら
かの外乱によってＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入出力に
異常な電圧が発生した場合でも、前記上限電圧制限回路
８によって逆降伏電圧を越えてアバランシェホトダイオ
ード１が動作することはない。

以上の実施例は上限電圧制限回路８で逆降伏電圧を越え
ないようバイアス電圧の上限値を制限するものであるが
、光に説明した様に光信号人力レベルが大きい時に周波
数特性の劣化を防ぐ目的でバイアス電圧の下限を設定す
る電圧制限回路を設けるのも良い。この両方の電圧制限
回路を併用した時の構成例を第３図に示す。図中、１１
は下限電圧制限回路でバイアス電圧の下限値を周波数特
性の劣化しない範囲に制限する。基本的動作は第１図、
第２図の実施例と同じである。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明の光受信装置によれば、光入
力レベル及び温度の変化及び外乱等があった場合でもＡ
ＧＣ回路が安定に動作し、また光入力レベルの大きい時
でも周波数特性を劣化させることなく、光受信機の安定
性改善に対して極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のブロック図、第２図は変
形例のブロック図、第３図は第３実施例のブロック間、
第４図は光受信機の従来例の構成を示すブロック図、第
５図は光入力レベルと増倍率Ｍ及び利得Ｇとの関係の一
例を示す図、第６図はアバランシェホトダイオードに印
加するバイアス電圧と電流増倍率Ｍとの関係図である。 １・・・・・アバランシェホトダイオード、２・・・・
・前置増幅器、３・・・・・ＡＧＣ増幅器、４・・・・
・平均電力検出回路、５・・・・・電気Ａ　Ｇ　Ｃ回路
、６・・・・・光ＡＧＣ回路、７・・・・・電圧可変バ
イアス回路、８・・・・・上限電圧制限回路、９・・・
・・温度検出回路、１０・・・・・Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコン
バータ、１１・・・・・下限電圧制限回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、受光素子の増倍率を制御する光ＡＧＣ系と増幅手段
   の利得を制御する電気ＡＧＣ系とを有する光受信装置に
   おいて、前記受光素子の増倍率を可変する為に受光素子
   に可変バイアス電圧を加える電圧可変バイアス手段のこ
   の可変バイアス電圧の可変範囲に制限を与える電圧制限
   手段を設けて、安定なＡＧＣ動作機能を持つ様に構成さ
   れたことを特徴とする光受信装置。 ２、前記電圧制限手段は上記可変範囲に少なくとも上限
   を与えるものである請求項１記載の光受信装置。 ３、前記電圧制限手段は上記可変範囲に少なくとも下限
   を与えるものである請求項１記載の光受信装置。 ４、前記電圧制限手段の可変範囲の上限は前記受光素子
   の周囲温度の変動に応じて変化させられる請求項２記載
   の光受信装置。 ５、前記受光素子はアバランシェホトダイオードである
   請求項１記載の光受信装置。