JP5386760B2 - 光受信モジュール及び入力断信号出力方法 - Google Patents

Description

光通信、光モジュール全般に用いられる光受信モジュール及び入力断信号出力方法に関する。

光受信モジュールのＬｏｓｓ Ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ（ＬＯＳ）機能には、動作の安定性だけでなく、短時間での応答も要求される。例えば光通信の標準規格であるＳＤＨ／ＳＯＮＥＴでは１００μｓ以内と規定されている。しかし、近年、光受信モジュールには、標準規格以上の性能、例えば１５５．５２Ｍｂｐｓ〜２４８８．３２Ｍｂｐｓ範囲内でのマルチレート動作、高受信感度なども求められており、ＬＯＳを高速に且つ確実に発生できることが難しくなってきている。マルチレートに対応した光受信モジュールは、例えば下記の特許文献１に記載されている。

特許文献１には、直流判定回路と振幅判定回路とを備える光受信器２０が開示されている。具体的には、直流判定回路は、受光素子からの光入力パワーに応じた電流を受けてその電流値に対応する電流値を出力するカレントミラー回路と、カレントミラー回路の出力電流値を電圧値に変換する第１の電流電圧変換回路と、その第１の電流電圧変換回路の出力電圧を所定の第１の基準電圧と比較する第１の比較回路とを備えている。また、振幅判定回路は、受光素子からの光入力パワーに応じた電流値を受けて正相と逆相の２相に電圧信号を発生する第２の電流電圧変換回路と、第２の電流電圧変換回路からの正逆相の電圧信号を受けて差電圧を検出する差電圧検出回路と、検出された差電圧信号を受けてそのピークの包絡線信号を発生する包絡線信号発生回路と、包絡線信号発生回路の出力信号を所定の第２の基準電圧と比較する第２の比較回路とを備えている。光受信器２０は、第１と第２の比較回路の比較結果の論理和により光入力断を示すＬＯＳを発出する。

特開２００３−１５２４６０号公報

しかし、特許文献１の光受信器においては、直流判定回路によりＬＯＳを発出する光入力信号の強度及び振幅判定回路によりＬＯＳを発出する光入力信号の強度が、光送信器の消光比に対応されていない。光受信器において検出される光入力強度と光振幅の関係は、光を送信する光送信器の消光比によって異なる。従って、対向する光送信器の消光比によっては、所望の光入力強度と異なる強度でＬＯＳを発出してしまう場合がある。

そこで、本発明は、かかる課題を鑑みて為されたものであり、光入力信号の消光比に依存して、所望の光入力信号の強度でＬＯＳを発出することができる。

本発明に係る光受信モジュールは、受信した光信号を電流信号に変換して出力する受光素子と、電流信号を電圧信号に変換する第１の電流電圧変換回路と、第１の電流電圧変換回路によって変換された電圧信号の平均電圧を検出する平均電圧検出回路と、電流信号を正相の電圧信号及び逆相の電圧信号に変換する第２の電流電圧変換回路と、第２の電流電圧変換回路によって変換された正相の電圧信号及び逆相の電圧信号の電圧振幅を検出する電圧振幅検出回路と、平均電圧及び所定の第１の参照電圧に基づいて光信号の入力の切断を表す第１の信号を出力する第１の比較回路と、電圧振幅及び所定の第２の参照電圧に基づいて光信号の入力の切断を表す第２の信号を出力する第２の比較回路と、を備え、光信号の消光比に応じて第１の参照電圧及び第２の参照電圧を補正する。

本発明に係る光受信モジュールでは、光信号の消光比に応じて第１の参照電圧及び第２の参照電圧を補正する。これにより、入力された光信号の消光比に対応して、所望の光信号の強度で光信号の入力の切断を表す信号を発出することができる。

第２の電流電圧変換回路は、光入力強度に依存して変化する変換係数を有し、平均電圧検出回路の出力により光入力強度を検知して変換係数を算出する。変換係数と電圧振幅検出回路の出力により、合理的な基準に基づいて容易且つ迅速に光入力強度を検出することができる。それ故、光入力強度が既知となり、光送信器の消光比を知ることができる。

また、本発明に係る入力断信号出力方法は、光信号を受信する受光素子からの電流信号を電圧信号に変換して電圧信号の平均電圧及び電圧振幅を検出し、平均電圧及び所定の第１の参照電圧に基づいて光信号の入力の切断を表す第１の信号を出力し、電圧振幅及び所定の第２の参照電圧に基づいて光信号の入力の切断を表す第２の信号を出力する入力断信号出力方法において、初期の光信号の第１の消光比に基づいて第１の参照電圧の初期値及び第２の参照電圧の初期値を設定する初期値設定ステップと、現在の光信号における平均電圧及び電圧振幅を検出する検出ステップと、現在の光信号における平均電圧及び電圧振幅から現在の光信号の第２の消光比を算出する消光比算出ステップと、第１の消光比及び第２の消光比に応じて第１の参照電圧の初期値及び第２の参照電圧の初期値を補正する補正ステップと、を備える。

本発明に係る入力断信号出力方法では、消光比算出ステップにおいて現在の光信号における平均電圧及び電圧振幅から現在の光信号の第２の消光比を算出して、補正ステップにおいて第１の消光比及び第２の消光比に応じて第１の参照電圧の初期値及び第２の参照電圧の初期値を補正する。これにより、入力された光信号の消光比に対応して、所望の光信号の強度で光信号の入力の切断を表す信号を発出することができる。

本発明によれば、光入力信号の消光比に対応して、所望の光入力信号の強度でＬＯＳを発出することが可能な光受信モジュール及び入力断信号出力方法が提供される。

本実施形態に係る光受信モジュールの構成を概略的に示す図である。 図１に示されている光受信モジュールのＣＰＵにおける処理を説明するための流れ図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る光受信モジュール１の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の好適な一実施形態に係る光受信モジュール１を示す概略図である。図１に示されているように、光受信モジュール１は、フォトダイオード３、カレントミラー５、電流電圧変換部（電流電圧変換回路）７、平均電圧検知部１１、ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）２１、ポストアンプ２３、電圧振幅検知部３１、ＣＰＵ４１、及びオアゲート４３を備える。なお、フォトダイオード３は、所定の光／電流変換効率ａ[Ａ／Ｗ]で光送信モジュールの光源からの光信号の強度Ｐ[Ｗ]に応じた電流（＝ａ×Ｐ）を生成し、その生成された電流をカレントミラー５へ出力する。

カレントミラー５は、ベースが互いに接続されている２つのＰＮＰ型のトランジスタ５ａ，５ｂを有する。トランジスタ５ａ及び５ｂのそれぞれのエミッタには、電圧Ｖ１が抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して印加されている。トランジスタ５ａのコレクタはフォトダイオード３のアノードに接続されており、トランジスタ５ｂのコレクタは、電流電圧変換部７に接続されている。カレントミラー５は、フォトダイオード３から生成された電流をトランジスタ５ａのコレクタに入力してモニタし、そのモニタされた電流をトランジスタ５ｂのコレクタを介して電流電圧変換部７へ出力する。

電流電圧変換部７は、ベースが互いに接続されている２つのＮＰＮ型のトランジスタ７ａ，７ｂを有するカレントミラーを有しており、カレントミラー５によりモニタされて出力された電流の電流電圧変換が行われる。トランジスタ７ａ及び７ｂのエミッタはそれぞれ、抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して接地されている。抵抗Ｒ３は、電流電圧変換用の抵抗として機能するものであり、その抵抗値はＲ_ｍｏｎである。トランジスタ７ａのコレクタはトランジスタ５ｂのコレクタに接続されており、トランジスタ７ｂのコレクタには、電流計を介して電圧Ｖ２が印加されている。

平均電圧検知部１１は、平均電圧検出回路１３、閾値設定回路１５及び比較回路１７を有する。平均電圧検出回路１３は、トランジスタ７ａのエミッタ及び抵抗Ｒ３の接続点、ＣＰＵ４１及び比較回路１７の負（−）入力側に接続されている。平均電圧検出回路１３は、電流電圧変換部７から出力された電圧（＝ａ×Ｐ×Ｒ_ｍｏn）を入力して、入力された電圧から、平均電圧Ｖ_ａｖｅを検出する。検出された平均電圧Ｖ_ａｖｅは、以下のように表わされる。
Ｖ_ａｖｅ=（Ｐ_ｈ+Ｐ_ｌ）×ａ×Ｒ_ｍｏｎ／２・・・(１）
ここで、Ｐ_ｈはフォトダイオード３に入射される光信号の強度のうちのＨｉｇｈレベルの光強度を示し、Ｐ_ｌはその光信号のレベルのうちのＬｏｗレベルの光強度を示す。

その後、平均電圧検出回路１３は、検出された平均電圧Ｖ_ａｖｅを比較回路１７の負入力側及びＣＰＵ４１に出力する。

閾値設定回路１５は、ＣＰＵ４１及び比較回路１７の正（＋）入力側に接続されており、ＣＰＵ４１から出力された参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１に相当する電圧値を比較回路１７の正入力側に入力させる。

比較回路１７は、閾値設定回路１５から入力された参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１に相当する電圧値と平均電圧検出回路１３から入力された平均電圧Ｖ_ａｖｅとを比較して、平均電圧Ｖ_ａｖｅが参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１未満である場合には、検出信号Ａ１として光信号の切断を示すＨｉｇｈレベルの信号をオアゲート４３へ出力する。一方、比較回路１７は、閾値設定回路１５から入力された参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１に相当する電圧値と平均電圧検出回路１３から入力された平均電圧Ｖ_ａｖｅとを比較して、平均電圧Ｖ_ａｖｅが参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１以上である場合には、検出信号Ａ１として光信号が切断されていないことを示すＬｏｗレベルの信号をオアゲート４３へ出力する。

ＴＩＡ２１は、フォトダイオード３のカソードに接続されて、フォトダイオード３に流れる電流を電圧信号である受信信号に変換するための電流電圧変換回路である。具体的には、所定の電流電圧変換係数Ｚ_ｔ［Ｖ／Ａ］でフォトダイオード３からの電流を電圧に変換し、正相及び逆相の２相の電圧信号を発生する。ＴＩＡ２１は、生成された正相及び逆相の電圧信号を、直流電圧成分を除去するためのコンデンサ２５,２７を介してポストアンプ２３の各入力端子に入力させる。

ポストアンプ２３は、ＴＩＡ２１から受けた振幅を持つ電圧信号を一定振幅の電圧信号に整形する。ポストアンプ２３は、その波形整形された電圧信号を例えばデータパス系回路（図示せず）に出力する。

電圧振幅検知部３１は、電圧振幅検出回路３３、閾値設定回路３５及び比較回路３７を備える。電圧振幅検出回路３３は、コンデンサ２５とポストアンプ２３との接点、及びコンデンサ２７とポストアンプ２３との接点に接続されている。電圧振幅検出回路３３は、ＴＩＡ２１から出力された２相の電圧信号から、電圧振幅Ｖ_ｐｐを検出する。検出された電圧振幅Ｖ_ｐｐは、以下のように表わされる。
Ｖ_ｐｐ=ａ×｛Ｐ_ｈ×Ｚ_ｔ(ａ×Ｐ_ｈ)−Ｐ_ｌ×Ｚ_ｔ(ａ×Ｐ_ｌ)｝・・・(２）
ここで、Ｚ_ｔ(ａ×Ｐ_ｈ)及びＺ_ｔ(ａ×Ｐ_ｌ)はそれぞれ、フォトダイオード３において生成された電流がａ×Ｐ_ｈのとき及びａ×Ｐ_ｌのときにおけるＴＩＡ２１の電流電圧変換係数を示す。

式（２）の電圧振幅Ｖ_ｐｐは以下のように近似することができる。
Ｖ_ｐｐ〜ａ×｛Ｚ_{ｔ|ａ×Ｐａｖｅ}×(Ｐ_ｈ−Ｐ_ｌ)｝・・・(３）
ここで、Ｚ_{ｔ|ａ×Ｐａｖｅ}は、電流値がａ×Ｐ_ａｖｅであるときのＴＩＡ２１のインピーダンスであり、フォトダイオード３の電流値が平均電圧Ｖ_ａｖｅに対応する時のＴＩＡ２１の電流電圧変換係数を示す。

その後、電圧振幅検出回路３３は、検出された式（３）の電圧振幅Ｖ_ｐｐを比較回路３７の負入力側及びＣＰＵ４１に出力する。

閾値設定回路３５は、ＣＰＵ４１及び比較回路３７の正入力側に接続されており、ＣＰＵ４１から出力された参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２に相当する電圧値を比較回路３７の正入力側に入力させる。

比較回路３７は、閾値設定回路３５から入力された参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２に相当する電圧値と電圧振幅検出回路３３から入力された電圧振幅Ｖ_ｐｐとを比較して電圧振幅Ｖ_ｐｐが参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２未満である場合には、検出信号Ａ２として光信号の切断を示すＨｉｇｈレベルの信号をオアゲート４３へ出力する。一方、比較回路３７は、閾値設定回路３５から入力された参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２に相当する電圧値と電圧振幅検出回路３３から入力された電圧振幅Ｖ_ｐｐとを比較して平均電圧Ｖ_ａｖｅが参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２以上である場合には、検出信号Ａ２として光信号が切断されていないことを示すＬｏｗレベルの信号をオアゲート４３へ出力する。

ＣＰＵ４１は、平均電圧検出回路１３が検出し出力する式（１）の平均電圧Ｖ_ａｖｅ、電圧振幅検出回路３３が検出し出力する式（３）の電圧振幅Ｖ_ｐｐに基づいて、平均電圧検知部１１において光信号の入力断を表すＬＯＳを生成するための参照信号Ｖ_ｒｅｆ１、あるいは電圧振幅検知部３１において光信号の入力断を表すＬＯＳを生成するための参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２を設定し、それぞれの設定値を閾値設定回路１５または３５に出力する。

オアゲート４３は、検出信号Ａ１と検出信号Ａ２との論理和により、光入力断のＬＯＳを発生する。

次に、図２を参照して、光受信モジュール１のＣＵＰ４１における処理を説明する。図２は、光受信モジュール１のＣＵＰ４１における処理を説明するための流れ図である。まず、ＣＰＵ４１は、参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１,Ｖ_ｒｅｆ２及び消光比Ｒの初期値を設定する（ステップＳ０１）。具体的に説明すると、光受信モジュール１の製造時に使用した対向する光送信モジュールの光源の消光比Ｒの値“Ｘ”を消光比Ｒの初期値として設定する。

また、平均電圧検出回路１３から検出されて出力された式（１）の平均電圧Ｖ_ａｖｅから平均電圧検知部１１においてＬＯＳを発出するための参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１を例えば以下のように仮定して設定する。
Ｖ_ｒｅｆ１＝Ｖ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}={Ｐ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}+Ｐ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}}×ａ×Ｒ_ｍｏｎ／２
ここで、Ｐ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}及びＰ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}はそれぞれ、消光比Ｒが“Ｘ”である場合においてＬＯＳが発出されるときのＨｉｇｈレベル及びＬｏｗレベルの光信号の強度Ｐを表す。
（Ｐ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}+Ｐ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}）／２＝Ｐ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}・・・(４）
とすると、上記Ｖ_ｒｅｆ１に関する式は以下のように表すことができる。
Ｖ_ｒｅｆ１＝Ｐ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}×ａ×Ｒ_ｍｏｎ・・・(５）

また、電圧振幅検出回路３３から検出された式（３）の電圧振幅Ｖ_ｐｐに基づいて電圧振幅検知部３１においてＬＯＳを発出するための参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２を例えば以下のように仮定して設定する。
Ｖ_ｒｅｆ２＝ΔＶ^{（ＸＬＯＳ）}〜ａ×｛Ｚ_{ｔ|ａ×Ｐａｖｅ（ＸＬＯＳ）}×（Ｐ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}−Ｐ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}）｝
Ｖ_ｒｅｆ２〜ａ×Ｚ_{ｔ|ａ×Ｐａｖｅ（ＸＬＯＳ）}×ΔＰ^{（ＸＬＯＳ）}・・・(６）
ここで、Ｚ_{ｔ|ａ×Ｐａｖｅ（ＸＬＯＳ）}は、消光比Ｒが“Ｘ”である場合における電流値がａ×Ｐ_ａｖｅであるときのＴＩＡ２１のトランスインピーダンスであり、フォトダイオード３の電流値が平均電圧Ｖ_ａｖｅに対応する時のＴＩＡ２１の電流電圧変換係数を示す。

ＣＰＵ４１は、設定された参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１及びＶ_ｒｅｆ２をそれぞれ比較回路１７及び３５へ出力すると共に、消光比Ｒの初期値として値“Ｘ”を記憶する。また、ＣＰＵ４１は、以下のステップＳ０２からステップＳ０４までの処理を一定時間間隔で繰り返し実行する。具体的には、ステップＳ０１の処理後、入射される光信号の強度Ｐ_ｈ及びＰ_ｌを用いてその光信号を出力する光源の消光比Ｒを算出する（ステップＳ０２）。

式（１）、式（２）及び電流電圧変換係数Ｚ_ｔ（ａ×Ｐ_ｈ）及びＺ_ｔ（ａ×Ｐ_ｌ）が平均電圧Ｖ_ａｖｅでの電流電圧変換効率の傾きＺ_{ｔ｜Ｖａｖｅ}（Ｐ_ｈ、Ｐ_ｌの中点での値）であるとして
Ｐ_ｈ=（Ｖ_ａｖｅ+Ｖ_ｐｐ／２）／（ａ×Ｚ_{ｔ｜Ｖａｖｅ}）・・・(７）
Ｐ_ｌ=（Ｖ_ａｖｅ−Ｖ_ｐｐ／２）／（ａ×Ｚ_{ｔ｜Ｖａｖｅ}）・・・(８）
が得られる。

消光比Ｒは、式（７）及び式（８）からの強度Ｐ_ｈ及び強度Ｐ_ｌを以下の式に代入することで算出される。
Ｒ＝１０×ｌｏｇ（Ｐ_ｈ／Ｐ_ｌ）・・・(９）

次に、その消光比Ｒ＝初期値“Ｘ”であるか否かを判断する（ステップＳ０３）。ステップＳ０３において、消光比Ｒ＝Ｘであると判断された場合にはステップＳ０２に戻り、定期的に消光比Ｒを確認する。一方、ステップＳ０３において消光比Ｒ＝Ｙ（≠Ｘ）と判断された場合には、式（５）及び式（６）の参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１及びＶ_ｒｅｆ２を再設定する（ステップＳ０４）。一例としてＬＯＳの発出レベルを光信号の振幅で規定する場合を具体的に説明すると、まず、ＣＰＵ４１では、再設定される参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１と初期状態の参照電圧_ｒｅｆ１とを関係付けるため、
ΔＰ^{（ＸＬＯＳ）}＝Ｐ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}‐Ｐ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}＝ΔＰ^{（ＹＬＯＳ）}＝Ｐ_ｈ ^{（ＹＬＯＳ）}‐Ｐ_ｌ ^{（ＹＬＯＳ）}・・・(１０）
に設定する。ここで、Ｐ_ｈ ^{（ＹＬＯＳ）}及びＰ_ｌ ^{（ＹＬＯＳ）}は、消光比Ｒ＝Ｙの場合におけるＬＯＳが発出されるときのＨｉｇｈレベル及びＬｏｗレベルの光信号の強度Ｐを表す。

その後、式（９）及び式（４）に基づく以下の式（１１）〜式（１４）を導く。
Ｘ＝１０×ｌｏｇ（Ｐ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}／Ｐ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}）・・・(１１）
Ｐ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}＝（Ｐ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}＋Ｐ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}）／２・・・(１２）
Ｙ＝１０×ｌｏｇ（Ｐ_ｈ ^{（ＹＬＯＳ）}／Ｐ_ｌ ^{（ＹＬＯＳ）}）・・・(１３）
Ｐ_ａｖｅ ^{（ＹＬＯＳ）}＝（Ｐ_ｈ ^{（ＹＬＯＳ）}＋Ｐ_ｌ ^{（ＹＬＯＳ）}）／２・・・(１４）

その後に、式（１１）及び式（１２）からＰ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}及びＰ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}を下記の式（１５）及び式（１６）のようにＰ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}及び消光比Ｒの初期値“Ｘ”の関数として得られると共に、式（１３）及び式（１４）からＰ_ｌ ^{（ＹＬＯＳ）}及びＰ_ｈ ^{（ＹＬＯＳ）}を下記の式（１７）及び式（１８）のようにＰ_ａｖｅ ^{（ＹＬＯＳ）}及び消光比Ｒの新たな値“Ｙ”の関数として得られる。
Ｐ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}=２×Ｐ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}／（１+１０^{（Ｘ／１０）}）・・・(１５）
Ｐ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}=２×Ｐ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}×１０^{（Ｘ／１０）}／（１+１０^{（Ｘ／１０）}）・・・(１６）
Ｐ_ｌ ^{（ＹＬＯＳ）}=２×Ｐ_ａｖｅ ^{（ＹＬＯＳ）}／（１+１０^{（Ｙ／１０）}）・・・(１７）
Ｐ_ｈ ^{（ＹＬＯＳ）}=２×Ｐ_ａｖｅ ^{（ＹＬＯＳ）}×１０^{（Ｙ／１０）}／（１+１０^{（Ｙ／１０）}）・・・(１８）

その後、式（１９）〜式（２２）から得られたＰ_ｌ ^{（ＸＬＯＳ）}、Ｐ_ｈ ^{（ＸＬＯＳ）}、Ｐ_ｌ ^{（ＹＬＯＳ）}及びＰ_ｈ ^{（ＹＬＯＳ）}を上記の式（１４）に代入すると、
ΔＰ^{（ＸＬＯＳ）}＝ΔＰ^{（ＹＬＯＳ）}＝２×Ｐ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}×｛１０^{（Ｘ／１０）}−１｝／｛１０^{（Ｘ／１０）}＋１｝
＝２×Ｐ_ａｖｅ ^{（ＹＬＯＳ）}×｛１０^{（Ｙ／１０）}−１｝／｛１０^{（Ｙ／１０）}＋１｝・・・(１９）
となる。その後、式（２３）によりＰ_ａｖｅ ^{（ＹＬＯＳ）}を下記の式（２４）のように導く。
Ｐ_ａｖｅ ^{（ＹＬＯＳ）}=Ｐ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}×｛（１０^{（Ｘ／１０）}−１）×（１０^{（Ｙ／１０）}＋１）｝／｛（１０^{（Ｘ／１０）}＋１）×（１０^{（Ｙ／１０）}−１）｝・・・(２０）

式（５）のＰ_ａｖｅ ^{（ＸＬＯＳ）}の代わりに式（２０）のＰ_ａｖｅ ^{（ＹＬＯＳ）}を代入して求められる値をＶ_ｒｅｆ１に設定すれば、消光比がＸからＹに変化しても、比較回路１７及び３７から出力される検出信号Ａ１及びＡ２に基づき、同じ光入力強度でＬＯＳを発出することになる。また、Ｚ_{ｔ|ａ×Ｐａｖｅ（ＹＬＯＳ）}は、消光比Ｒが“Ｙ”である場合における電流値がａ×Ｐ_ａｖｅであるときのＴＩＡ２１のインピーダンスであり、消光比Ｒが“Ｙ”である場合におけるフォトダイオード３の電流値が平均電圧Ｖ_ａｖｅに対応する時のＴＩＡ２１の電流電圧変換係数を示すとすると、
Ｖ_ｒｅｆ２ ^（Ｙ）〜ａ×Ｚ_{ｔ|ａ×Ｐａｖｅ（ＹＬＯＳ）}×ΔＰ^{（ＹＬＯＳ）}・・・(２１）
の関係が成立し、ＬＯＳの発出レベルを平均化入力強度で規定する場合も、Ｖ_ｒｅｆ２を再設定することによって、消光比がＸからＹに変化しても、比較回路１７及び３７から出力される検出信号Ａ１及びＡ２に基づき、同じ光入力強度でＬＯＳを発出することになる。

なお、上記の例は比較回路１７及び３７からの検出信号Ａ１及びＡ２に基づき、同じ光入力強度でＬＯＳを発出する場合を想定しているが、比較回路１７及び３７からの検出信号Ａ１及びＡ２に基づき、それぞれ異なる光入力強度でＬＯＳを発出させたい場合も同様の手法を用いてＶ_ｒｅｆ１あるいはＶ_ｒｅｆ２を再設定することによって、光源の消光比に依存しない所望の光入力強度でＬＯＳを発出することが可能となる。

以上のように、本発明の光受信モジュール１によれば、光源の消光比Ｒに対応させて、参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１及び参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２を変動させることができる。その結果、所望の光入力信号の強度でＬＯＳを発出することができる。また、対向する光送信モジュールの光源の消光比Ｒが分からなくても、光入力信号の消光比Ｒを算出し、消光比Ｒに応じて適切に参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１及びＶ_ｒｅｆ２を補正することができる。

以下、本発明に係る光受信モジュール１の効果を詳細に説明する。通信システムにおいてＬＯＳ発出によって通信エラーを確認する場合も多く、その様な場合はＬＯＳ発出レベル＜最小受信感度（例えば、最小の平均入力レベルＰ_ａｖｅ）を満たすことが求められる。しかし、強度振幅（Ｐ_ｈ−Ｐ_ｌ）が同じであっても、最小の平均入力レベルＰ_ａｖｅが消光比Ｒによって変わるので、光受信モジュール１の製造時に使用した光源の消光比Ｒと実際にシステム内に使用される光源の消光比Ｒが異なる場合にはＬＯＳ発出レベル＞最小の平均入力レベルＰ_ａｖｅとなってしまう場合も生じ、光受信モジュール１の製造時に使用した光源と実際にシステム内に使用される光源との消光比Ｒの差によっては予想とは異なる光信号の強度でＬＯＳを出力してしまう場合が生じる。例えば、Ｈｉｇｈレベルの強度Ｐ_ｈとＬｏｗレベルの強度Ｐ_ｌのマーク率が５０％で最小の平均入力レベルＰ_ａｖｅを、Ｐ_ａｖｅ＝（Ｐ_ｈ＋Ｐ_ｌ）／２＝−２０ｄＢｍ（０．０１ｍＷ）とする。その時、消光比Ｒが８．５ｄＢ（Ｐ_ｈがＰ_ｌの７倍）である場合には、Ｒ＝１０×ｌｏｇ（Ｐ_ｈ／Ｐ_ｌ）＝８．５ｄＢとなり、Ｐ_ｌ＝０．０１×２／｛１＋１０^{（８．５／１０）}｝＝０．００２４７５ｍＷ＝−２６．０６ｄＢｍ、及びＰ_ｈ＝Ｐ_ｌ×１０／１０^{（８．５／１０）}＝０．０１７５２５ｍＷ＝−１７．５６ｄＢｍとなる。つまり平均入力レベルＰ_ａｖｅ＝０．０１ｍＷ（＝−２０ｄＢｍ）、消光比Ｒ＝８．５ｄＢの場合には、強度振幅（Ｐ_ｈ−Ｐ_ｌ）＝０．０１５０５ｍＷとなる。

一方、強度振幅（Ｐ_ｈ−Ｐ_ｌ）＝０．０１５０５ｍＷであっても、消光比Ｒが１８ｄＢ（Ｐ_ｈがＰ_ｌの６３倍）である場合、すなわちＲ＝１０×ｌｏｇ（Ｐ_ｈ／Ｐ_ｌ）＝１８ｄＢの場合には、Ｐ_ｌ＝０．０１５０５／｛１０^{（１８／１０）}‐１｝＝０．００２４２３ｍＷ＝−３６．１５５３ｄＢｍ、及びＰ_ｈ＝Ｐ_ｌ×１０／１０^{（１８／１０）}＝０．０１５２９２ｍＷ＝−１８．１５５３ｄＢｍから平均入力レベルＰ_ａｖｅ＝（Ｐ_ｈ＋Ｐ_ｌ）／２＝０．０７７６７ｍＷ＝−２１．０９７３ｄＢｍとなる。

このように、強度振幅（Ｐ_ｈ−Ｐ_ｌ）が０．０１５０５ｍＷで同じであっても、消光比Ｒ（８．５ｄＢ又は１８ｄＢ）によって最小の平均入力レベルＰ_ａｖｅ（−２０ｄＢｍ又は−２１．０９７３ｄＢｍ）が変わってしまい、予想していない光信号の強度でＬＯＳが出力される場合もある。しかし、本実施形態に係る光受信モジュール１によれば、消光比Ｒに対応して参照電圧Ｖ_ｒｅｆ１及び参照電圧Ｖ_ｒｅｆ２が補正されるので、消光比Ｒの変化後においても、所望の光入力強度でＬＯＳを発出することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、本実施形態において、電流電圧変換部７は、２つのＮＰＮ型のトランジスタ７ａ，７ｂを有するカレントミラーを有しており、トランジスタ７ａに接続されている抵抗Ｒ３が電流電圧変換用の抵抗として機能する。しかし、電流電圧変換部７は、接地された抵抗Ｒ３からなるものであってもよい。

１３…平均電圧検出回路、３３…電圧振幅検出回路、１７，３７…比較回路、１…光受信モジュール。

Claims (4)

1. 受信した光信号を電流信号に変換して出力する受光素子と、
   前記電流信号を電圧信号に変換する第１の電流電圧変換回路と、
   前記第１の電流電圧変換回路によって変換された前記電圧信号の平均電圧を検出する平均電圧検出回路と、
   前記電流信号を正相の電圧信号及び逆相の電圧信号に変換する第２の電流電圧変換回路と、
   前記第２の電流電圧変換回路によって変換された前記正相の電圧信号及び前記逆相の電圧信号の電圧振幅を検出する電圧振幅検出回路と、
   前記平均電圧及び所定の第１の参照電圧に基づいて前記光信号の入力の切断を表す第１の信号を出力する第１の比較回路と、
   前記電圧振幅及び所定の第２の参照電圧に基づいて前記光信号の入力の切断を表す第２の信号を出力する第２の比較回路と、
   前記光信号の消光比に応じて前記第１の参照電圧及び前記第２の参照電圧を補正する制御部と、
   を備える光受信モジュール。
2. 前記第２の電流電圧変換回路は、前記光信号の強度に従って変化する変換係数を有し、前記平均電圧検出回路が検出する前記平均電圧により算出された前記光信号の強度に基づき当該変換係数を決定し、前記電圧振幅を出力する請求項１に記載の光モジュール。
3. 光信号を受信する受光素子からの電流信号を電圧信号に変換して前記電圧信号の平均電圧及び電圧振幅を検出し、前記平均電圧及び所定の第１の参照電圧に基づいて前記光信号の入力の切断を表す第１の信号を出力し、前記電圧振幅及び所定の第２の参照電圧に基づいて前記光信号の入力の切断を表す第２の信号を出力する入力断信号出力方法において、
   初期の前記光信号の第１の消光比に基づいて前記第１の参照電圧の初期値及び前記第２の参照電圧の初期値を設定する初期値設定ステップと、
   現在の前記光信号における前記平均電圧及び前記電圧振幅を検出する検出ステップと、
   前記現在の光信号における前記平均電圧及び前記電圧振幅から前記現在の光信号の第２の消光比を算出する消光比算出ステップと、
   前記第１の消光比及び前記第２消光比に応じて前記第１の参照電圧の初期値及び前記第２の参照電圧の初期値を補正する補正ステップと、
   を備える入力断信号出力方法。
4. 前記検出ステップにおいて、前記光信号の強度に依存して変化する変換係数を有する電流電圧変換回路を用い、前記平均電圧に基づき前記現在の光信号の強度を算出し当該変換係数を決定し、前記電圧振幅を検出する請求項３に記載の入力断信号出力方法。

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