JP6315950B2 - Optical power monitoring circuit, optical module, station side device, optical power monitoring method and program - Google Patents

Optical power monitoring circuit, optical module, station side device, optical power monitoring method and program Download PDF

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Description

本発明は、受信する光信号の光パワーをモニタするための光パワーモニタ用回路、光モジュール、局側装置、光パワーモニタ方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to an optical power monitoring circuit, an optical module, a station side device, an optical power monitoring method, and a program for monitoring the optical power of a received optical signal.

近年、マルチメディアサービス（Multimedia Service）を各家庭に提供するためのアクセス系ネットワーク（Access Network）では、光ファイバを用いた公衆回路網で実現するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムと呼ばれる光通信システムが広く用いられている。   2. Description of the Related Art In recent years, in an access network (Access Network) for providing a multimedia service to each home, an optical communication system called a PON (Passive Optical Network) system realized by a public circuit network using an optical fiber is used. Widely used.

ＰＯＮシステムは、局側装置である１台のＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線終端装置）と、光スターカプラ（Star Coupler）を介して接続される複数の加入者側端末装置であるＯＮＵ（Optical Network Unit：光ネットワーク装置）により構成される。ＯＬＴは、全ＯＮＵに対して連続信号を送信する。一方、各ＯＮＵから送信する光パケット信号は、時分割多重伝送されてＯＬＴで受信される。このため、ＯＬＴに備える光受信器は、光パケット信号を瞬時に電気再生するバースト受信機能を必要とする。   The PON system is an ONU that is a plurality of subscriber-side terminal devices connected to one OLT (Optical Line Terminal: optical subscriber line terminator), which is a station side device, via an optical star coupler (Star Coupler). (Optical Network Unit). The OLT transmits a continuous signal to all ONUs. On the other hand, the optical packet signal transmitted from each ONU is time-division multiplexed and received by the OLT. For this reason, the optical receiver provided in the OLT requires a burst reception function for instantaneously electrically regenerating the optical packet signal.

ＯＬＴで使用される光送受信器は仕様が標準化されつつあり、ＸＦＰ（10 Gigabit Small Form Factor Pluggable）、ＳＦＰ＋（Small Form Factor Pluggable Plus）等の仕様で定められた機能や外形を有する光モジュールが普及している。ＸＦＰやＳＦＰ＋の光モジュールは、受信しているパケットの光強度を監視するためのモニタ用の信号を出力することが要求されている。例えば、ＭＡＣ−ＩＣ（Media Access Control - Integrated Circuit：メディアアクセス制御集積回路)からのＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indication：受信信号強度指標）トリガ信号が入力されてから数１００ｎｓ後にモニタ用の信号を出力する。   The specifications of optical transceivers used in OLT are being standardized, and optical modules having the functions and outlines defined by specifications such as XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) and SFP + (Small Form Factor Pluggable Plus) have become widespread. doing. An XFP or SFP + optical module is required to output a monitoring signal for monitoring the optical intensity of a received packet. For example, a monitoring signal is output several hundred ns after an RSSI (Received Signal Strength Indication) trigger signal is input from a MAC-IC (Media Access Control Integrated Circuit). .

モニタ用の信号を出力する方法として、光を電流に変換するデバイスであるＰＤ（Photodiode：フォトダイオード）の電源電圧供給部にカレントミラー回路を設ける方法が一般的である。カレントミラー回路は、２以上のバイポーラトランジスタが並列に接続された構成を有しており、ＰＤを接続する入力部に流れる電流に比例した電流を出力部から出力することができる。この電流を電圧に変換して受光パワーを示すモニタ用の信号を出力することができる。   As a method of outputting a monitor signal, a method of providing a current mirror circuit in a power supply voltage supply unit of a PD (Photodiode) that is a device that converts light into a current is generally used. The current mirror circuit has a configuration in which two or more bipolar transistors are connected in parallel. The current mirror circuit can output a current proportional to the current flowing through the input unit connecting the PD from the output unit. This current can be converted into a voltage to output a monitoring signal indicating the received light power.

このようなカレントミラー回路は電流が流れていない状態から電流を流そうとしたとき、応答が遅くなることが知られている。ＯＬＴの光受信器は、時分割多重された光パケット信号を受信するため、光パケット信号が全く入力されないガードタイムと呼ばれる区間が存在する。この区間では全く光入力が無いため、ＰＤに電流がほとんど流れないが、この区間の後に光パケット信号が入力したとき、ＰＤに流れる電流より遅れて、カレントミラー回路の出力電流が流れ始める。パケット入力のタイミングに対して数１００ｎｓ程度の遅れが生じる場合もある。ＯＬＴの光受信器が、数１００ｎｓ程度のパケット長を有する光パケット信号を受信する際には、カレントミラー回路の応答の遅れにより正確なパワーモニタができないという問題がある。   It is known that such a current mirror circuit has a slow response when an attempt is made to flow current from a state where no current flows. Since an OLT optical receiver receives time-division multiplexed optical packet signals, there is a section called guard time in which no optical packet signal is input. Since there is no optical input during this period, almost no current flows through the PD. However, when an optical packet signal is input after this period, the output current of the current mirror circuit begins to flow behind the current flowing through the PD. There may be a delay of several hundred ns with respect to the packet input timing. When an OLT optical receiver receives an optical packet signal having a packet length of about several hundred ns, there is a problem that accurate power monitoring cannot be performed due to a delay in response of the current mirror circuit.

これに対して、カレントミラー回路のＰＤを接続する入力部にオフセット電流を常時流しておくことにより、カレントミラー回路の応答を改善させる方法が知られている（例えば、特許文献１）。この方法において、オフセット電流を流すために入力部に負荷抵抗等を接続するが、温度による抵抗値の変動の影響を受けないようにする必要がある。また、ＰＤがＡＰＤ（Avalanche Photodiode）であった場合、ＡＰＤに印可する電源電圧を温度によって変化させているため、電源電圧の変化による影響も抑制する必要がある。また、オフセット電流自身も電流を制御するオペアンプや抵抗等の熱雑音の影響により、電流値自体が時間的に揺らいでしまうことがある。   On the other hand, there is known a method for improving the response of the current mirror circuit by causing an offset current to always flow through the input unit connected to the PD of the current mirror circuit (for example, Patent Document 1). In this method, a load resistor or the like is connected to the input unit in order to cause an offset current to flow, but it is necessary to avoid being affected by a change in resistance value due to temperature. Further, when the PD is an APD (Avalanche Photodiode), the power supply voltage applied to the APD is changed depending on the temperature, and therefore it is necessary to suppress the influence of the change in the power supply voltage. Also, the offset current itself may fluctuate in time due to the influence of thermal noise such as an operational amplifier or a resistor that controls the current.

特許文献１に記載の光受信器は、カレントミラー回路の入力部に、ＰＤと並列に負荷抵抗を接続し、負荷抵抗を流れるオフセット電流を入力部に流すように構成している。また、カレントミラー回路の出力部におけるモニタ電流に比例したモニタ電位と、オフセット電流に比例したオフセット電位との電位差をモニタ信号として出力する。これにより、光パケット信号が入力される際のカレントミラー回路の出力応答を改善することができると共に、抵抗値の温度変動等によるオフセット電流の変動を差し引くことが可能となると説明されている。   The optical receiver described in Patent Document 1 is configured such that a load resistor is connected in parallel with the PD to the input portion of the current mirror circuit, and an offset current flowing through the load resistor is caused to flow to the input portion. Further, a potential difference between the monitor potential proportional to the monitor current at the output portion of the current mirror circuit and the offset potential proportional to the offset current is output as a monitor signal. Thus, it is described that the output response of the current mirror circuit when an optical packet signal is input can be improved, and the offset current fluctuation due to the temperature fluctuation of the resistance value can be subtracted.

特開２０１０−２７３２２１号公報JP 2010-273221 A

ＯＬＴに光ファイバやスターカプラを介して接続される各ＯＮＵはＯＬＴから異なる距離に位置するため、各ＯＮＵが送信した光信号のＯＬＴの光受信器における受光レベルは受信パケット毎に大きく異なる。受光レベルが小さい場合には、数ｕＡ程度のＰＤの出力電流をモニタする必要がある。   Since each ONU connected to the OLT via an optical fiber or a star coupler is located at a different distance from the OLT, the light reception level of the optical signal transmitted from each ONU in the optical receiver of the OLT is greatly different for each received packet. When the light reception level is small, it is necessary to monitor the output current of the PD of about several uA.

特許文献１に記載の光受信器は、オフセット電圧を差し引いた電圧をモニタ信号として出力するため、ＰＤの出力電流が数ｕＡ程度である場合には、オフセット電圧を非常に小さく、かつ、オフセット電圧の変動を非常に小さくする必要がある。このため、温度や電源電圧に対して性能の変化が非常に小さい部品等が必要となる。   Since the optical receiver described in Patent Document 1 outputs a voltage obtained by subtracting the offset voltage as a monitor signal, when the output current of the PD is about several uA, the offset voltage is very small and the offset voltage It is necessary to make the fluctuation of the very small. For this reason, components with extremely small changes in performance with respect to temperature and power supply voltage are required.

また、オフセット電流を流す負荷抵抗とモニタ電流を流す負荷抵抗は、抵抗値や温度変動が高い精度で等しいものを使用する必要がある。これらの要求から部品の選択肢が限られ、低コスト化の阻害要因となるという問題があった。   In addition, it is necessary to use a load resistor for supplying an offset current and a load resistor for supplying a monitor current that are equal in resistance value and temperature fluctuation with high accuracy. Due to these requirements, there are problems in that the choice of parts is limited, which is an impediment to cost reduction.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な回路構成からなる、光パワーを高精度で表すモニタ信号を出力することが可能な光パワーモニタ用回路等を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an optical power monitor circuit or the like that is capable of outputting a monitor signal that expresses optical power with high accuracy, and that has a simple circuit configuration. And

上記目的を達成するため、本発明の光パワーモニタ用回路は、受光パワーに応じた電流を出力するアバランシェフォトダイオードを入力部に接続し、入力部を流れる入力電流に比例するモニタ電流を出力するカレントミラー回路と、アバランシェフォトダイオードの電源電圧を温度に応じて変化させる電源電圧制御部と、カレントミラー回路の入力部に、アバランシェフォトダイオードと並列に接続した第１負荷抵抗と、電源電圧制御部が温度に応じて電源電圧を変化させることによる第１負荷抵抗を流れる電流の変化分を補償する情報であって、電源電圧制御部に対して出力電圧を指示する指示値に対するモニタ値の補償関数である補償情報を記憶する記憶部と、カレントミラー回路の出力部に接続され、モニタ電流をモニタ電圧に変換するための第２負荷抵抗と、モニタ電圧をサンプルしホールドするサンプルアンドホールド部と、電源電圧制御部に対して指示値を出力する指示値出力部を備えた処理部と、を備え、処理部は、サンプルアンドホールド部でサンプルされホールドされたモニタ電圧をアナログ／デジタル変換し、変換されたモニタ電圧と、記憶部に記憶した補償情報である、指示値に対する補償関数と、を用いて補償したモニタ値を算出し出力する。 In order to achieve the above object, an optical power monitoring circuit of the present invention connects an avalanche photodiode that outputs a current according to received light power to an input unit, and outputs a monitor current proportional to the input current flowing through the input unit. a current mirror circuit, and a power supply voltage control unit for changing according to the temperature of the power supply voltage of the avalanche photodiode, to the input of the current mirror circuit, a first load resistor connected in parallel with the avalanche photodiode, the power supply voltage control unit Is information for compensating for a change in the current flowing through the first load resistor due to a change in the power supply voltage in accordance with the temperature, and a monitor value compensation function for the indicated value for instructing the output voltage to the power supply voltage control unit a storage unit for storing compensation information is connected to the output of the current mirror circuit, converts the monitor current into the monitor voltage A second load resistor for, including a sample-and-hold unit which samples and holds the monitor voltage, a power supply voltage processing unit having an instruction value output section that outputs an instruction value to the control unit, the processing unit The monitor voltage sampled and held by the sample-and-hold unit is converted from analog to digital, and the monitor voltage compensated using the converted monitor voltage and the compensation function for the indicated value which is compensation information stored in the storage unit Calculate and output the value.

本発明によれば、簡易な回路構成で、光パワーを高精度で表すモニタ信号を出力することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to output a monitor signal representing optical power with high accuracy with a simple circuit configuration.

実施の形態に係る光通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical communication system which concerns on embodiment. 実施の形態１に係る光受信器の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an optical receiver according to a first embodiment. 実施の形態１に係るモニタ信号出力処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing monitor signal output processing according to the first embodiment. （ａ）は温度とＡＤＣ値から求めた補正値の例を示す表であり、（ｂ）は温度補償関数を示す図である。(A) is a table | surface which shows the example of the correction value calculated | required from temperature and ADC value, (b) is a figure which shows a temperature compensation function. 実施の形態２に係る光受信器の構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of an optical receiver according to a second embodiment. FIG. 実施の形態２に係るモニタ信号出力処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing monitor signal output processing according to the second embodiment. （ａ）はＤＡＣ値とＡＤＣ値から求めた補正値の例を示す表であり、（ｂ）はＤＡＣ値補償関数を示す図である。(A) is a table | surface which shows the example of the correction value calculated | required from DAC value and ADC value, (b) is a figure which shows a DAC value compensation function. モニタ値と光入力パワーの差についてのシミュレーション結果を示した図である。（ａ）は本発明の構成に基づくシミュレーション結果であり、（ｂ）は従来の構成に基づくシミュレーション結果である。It is the figure which showed the simulation result about the difference of a monitor value and optical input power. (A) is a simulation result based on the configuration of the present invention, and (b) is a simulation result based on the conventional configuration. シミュレーションに用いたパケット構成を示す図である。It is a figure which shows the packet structure used for simulation.

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態１に係る光通信システム１は、ポイント・トゥ・マルチポイント（Point to Multi-point）の形式を採ったＰＯＮ（Passive Optical Network）システムである。   The optical communication system 1 according to Embodiment 1 is a PON (Passive Optical Network) system adopting a point-to-multi-point format.

光通信システム１は、図１に示すように、局側装置である１台のＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線終端装置）１０と、複数の加入者側端末装置であるＯＮＵ（Optical Network Unit：光ネットワーク装置）２０と、光信号を受動的に分岐・合流する光スターカプラ３０と、を備えている。全てのＯＮＵ２０は、１以上の光スターカプラ３０と、光ファイバ３２を介して、ＯＬＴ１０に接続されている。   As shown in FIG. 1, the optical communication system 1 includes one OLT (Optical Line Terminal) 10 as a station side device and an ONU (Optical Network) as a plurality of subscriber side terminal devices. Unit: optical network device) 20 and an optical star coupler 30 that passively branches and joins optical signals. All the ONUs 20 are connected to the OLT 10 via one or more optical star couplers 30 and optical fibers 32.

ＯＬＴ１０は、光受信器１１、光送信器１２、波長多重カプラ１３、信号処理部１４を備える。図１に示すように、１つの光モジュール１００内に少なくとも光受信器１１、光送信機１２、波長多重カプラ１３を含むように構成しても良い。波長多重カプラ１３は、光波長の異なる上り信号と下り信号を所定の方向に出力するためのものである。ＯＮＵ２０から出力され光ファイバ３２を伝送してきた光信号を光受信器１１側に出力し、光送信器１２から出力される光信号を、ＯＮＵ２０が接続されている光ファイバ３２側に出力している。   The OLT 10 includes an optical receiver 11, an optical transmitter 12, a wavelength multiplexing coupler 13, and a signal processing unit 14. As shown in FIG. 1, one optical module 100 may include at least an optical receiver 11, an optical transmitter 12, and a wavelength multiplexing coupler 13. The wavelength multiplexing coupler 13 is for outputting upstream signals and downstream signals having different optical wavelengths in a predetermined direction. The optical signal output from the ONU 20 and transmitted through the optical fiber 32 is output to the optical receiver 11 side, and the optical signal output from the optical transmitter 12 is output to the optical fiber 32 side to which the ONU 20 is connected. .

信号処理部１４は、送受信信号の処理を行うＭＡＣ−ＩＣ（Media Access Control - Integrated Circuit：メディアアクセス制御集積回路)を備える。信号処理部１４のＭＡＣ−ＩＣは、インターネットなどの外部ネットワーク４０から入力されたベースバンド信号に基づいて送信信号を生成して光送信器１２に対して出力する。また、光受信器１１から入力された受信信号をベースバンド信号に変換し、外部ネットワーク４０に出力する。   The signal processing unit 14 includes a MAC-IC (Media Access Control Integrated Circuit) that processes transmission / reception signals. The MAC-IC of the signal processing unit 14 generates a transmission signal based on a baseband signal input from an external network 40 such as the Internet and outputs the transmission signal to the optical transmitter 12. Further, the reception signal input from the optical receiver 11 is converted into a baseband signal and output to the external network 40.

光送信器１２は、半導体レーザなどの発光素子が発光する光を、信号処理部１４から入力される送信信号で変調する。変調された光信号は下り信号として波長多重カプラ１３を介して出力され、光ファイバ３２を伝送し、各ＯＮＵ２０で受光される。   The optical transmitter 12 modulates light emitted from a light emitting element such as a semiconductor laser with a transmission signal input from the signal processing unit 14. The modulated optical signal is output as a downstream signal via the wavelength multiplexing coupler 13, transmitted through the optical fiber 32, and received by each ONU 20.

ＯＮＵ２０から送信されて光ファイバ３２を伝送してきた上り信号の光信号は、波長多重カプラ１３を介して光受信器１１に入力される。光受信器１１は、入力された光信号をＡＰＤ１１０で光電変換し、後段回路で電圧信号の受信信号に復調し、信号処理部１４に出力する。   The upstream optical signal transmitted from the ONU 20 and transmitted through the optical fiber 32 is input to the optical receiver 11 via the wavelength multiplexing coupler 13. The optical receiver 11 performs photoelectric conversion on the input optical signal by the APD 110, demodulates the received optical signal into a voltage signal reception signal, and outputs it to the signal processing unit 14.

ここで、各ＯＮＵ２０から送信される光信号は、バースト（burst）状の光パケット信号であり、それらを時分割多重した光信号がＯＬＴ１０に入力される。   Here, the optical signal transmitted from each ONU 20 is a burst-shaped optical packet signal, and an optical signal obtained by time-division multiplexing the signals is input to the OLT 10.

各ＯＮＵ２０は、任意の長さの光ファイバ３２と、任意の個数の光スターカプラ３０を介してＯＬＴ１０に接続されているため、ＯＬＴ１０の光受信器１１が受光する光信号の強度は光パケット信号毎に大きく異なる。光受信器１１が安定して光パケット信号を受信するためには、広幅なダイナミックレンジの光信号の光入力パワーを高速に取得可能なパワーモニタ機能を備える必要がある。   Since each ONU 20 is connected to the OLT 10 via an optical fiber 32 of an arbitrary length and an arbitrary number of optical star couplers 30, the intensity of the optical signal received by the optical receiver 11 of the OLT 10 is an optical packet signal. Everything is very different. In order for the optical receiver 11 to stably receive an optical packet signal, it is necessary to have a power monitor function capable of acquiring the optical input power of an optical signal having a wide dynamic range at high speed.

ＯＬＴ１０の光受信器１１は、図２に示すように、受信した光信号を電流信号に変換するＡＰＤ（Avalanche Photodiode：アバランシェフォトダイオード）１１０と、ＡＰＤ１１０の電源であるＡＰＤ電源１１１と、ＡＰＤ電源１１１の電源電圧を制御する電源電圧制御部１１１１と、ＡＰＤ１１０を接続した入力部１１２１を流れる入力電流に比例するモニタ電流を出力するカレントミラー回路１１２を備える。   As shown in FIG. 2, the optical receiver 11 of the OLT 10 includes an APD (Avalanche Photodiode) 110 that converts a received optical signal into a current signal, an APD power source 111 that is a power source of the APD 110, and an APD power source 111. And a current mirror circuit 112 that outputs a monitor current proportional to the input current flowing through the input unit 1121 connected to the APD 110.

さらに、光受信器１１は、カレントミラー回路１１２の入力部１１２１にＡＰＤ１１０と並列に接続された第１負荷抵抗（Ｒ１）１１３と、カレントミラー回路１１２の出力部１１２２に接続された第２負荷抵抗（Ｒ２）１１４と、カレントミラー回路１１２の出力部１１２２の電圧であるモニタ電圧をサンプルしホールドするサンプルアンドホールド回路（Sample and Hold Integrated Circuit：図中Ｓ／Ｈ ＩＣと表示する）１１５と、サンプルアンドホールド回路１１５の出力電圧に基づいてモニタ信号を生成するＭＣＵ（Micro Controller Unit）１１６と、ＡＰＤ１１０の周辺温度を測定する温度センサ１１７と、を備える。ＭＣＵ１１６の入力部には、ＡＤコンバータ１１６１を備えている。   Further, the optical receiver 11 includes a first load resistor (R1) 113 connected in parallel to the APD 110 to the input unit 1121 of the current mirror circuit 112 and a second load resistor connected to the output unit 1122 of the current mirror circuit 112. (R2) 114, a sample and hold integrated circuit (sample and hold integrated circuit: indicated as S / HIC in the figure) 115 that samples and holds the monitor voltage, which is the voltage of the output unit 1122 of the current mirror circuit 112, and a sample An MCU (Micro Controller Unit) 116 that generates a monitor signal based on the output voltage of the AND hold circuit 115 and a temperature sensor 117 that measures the ambient temperature of the APD 110 are provided. An AD converter 1161 is provided at the input unit of the MCU 116.

より詳細には、光受信器１１のＡＰＤ１１０は、光入力パワーに応じた電流を出力する受光素子である。電源電圧制御部１１１１は、ＡＰＤ１１０が一定の増倍率で動作するように、温度によってＡＰＤ電源１１１の電源電圧を変化させている。   More specifically, the APD 110 of the optical receiver 11 is a light receiving element that outputs a current corresponding to the optical input power. The power supply voltage control unit 1111 changes the power supply voltage of the APD power supply 111 according to the temperature so that the APD 110 operates at a constant multiplication factor.

カレントミラー回路１１２は、２つのバイポーラトランジスタが並列に接続され、それぞれのベースとエミッタが接続されて等電位になっている。ＡＰＤ１１０を接続する入力側のバイポーラトランジスタのベースとコレクタが接続されていることで、２つのバイポーラトランジスタのコレクタ電流は同一になる。これにより、ＡＰＤ１１０を接続する入力部１１２１に流れる電流に比例したモニタ電流を出力部１１２２に流すことができる。   In the current mirror circuit 112, two bipolar transistors are connected in parallel, and their bases and emitters are connected to be equipotential. By connecting the base and collector of the bipolar transistor on the input side to which the APD 110 is connected, the collector current of the two bipolar transistors becomes the same. Accordingly, a monitor current proportional to the current flowing through the input unit 1121 connected to the APD 110 can be supplied to the output unit 1122.

第１負荷抵抗１１３は、カレントミラー回路１１２の入力部１１２１に、ＡＰＤ１１０と並列して接続されている。第１負荷抵抗１１３には常に電流が流れるため、ＡＰＤ１１０にパケット入力がなく電流が流れないときでも、カレントミラー回路１１２の入力部１１２１にオフセット電流Ｉｏｆｆｓｅｔが常に流れることになる。これにより、光パケット信号が入力されたときのカレントミラー回路１１２の出力応答の遅れを解消している。 The first load resistor 113 is connected to the input unit 1121 of the current mirror circuit 112 in parallel with the APD 110. Since current always flows through the first load resistor 113, the offset current I offset always flows through the input unit 1121 of the current mirror circuit 112 even when there is no packet input to the APD 110 and no current flows. This eliminates the delay in the output response of the current mirror circuit 112 when the optical packet signal is input.

第２負荷抵抗１１４は、カレントミラー回路１１２の出力部１１２２とグランドの間に接続されている。第２負荷抵抗１１４には、カレントミラー回路１１２の入力部１１２１を流れる電流に比例した電流が流れることになる。つまり、ＡＰＤ１１０と第１負荷抵抗１１３を流れる電流の和に比例したモニタ電流が流れる。このモニタ電流が第２負荷抵抗１１４を流れることにより電流電圧変換され、カレントミラー回路１１２の出力部１１２２の電圧をモニタ電圧として出力する。   The second load resistor 114 is connected between the output unit 1122 of the current mirror circuit 112 and the ground. A current proportional to the current flowing through the input portion 1121 of the current mirror circuit 112 flows through the second load resistor 114. That is, a monitor current proportional to the sum of the currents flowing through the APD 110 and the first load resistor 113 flows. The monitor current flows through the second load resistor 114 to be converted into current and voltage, and the voltage of the output unit 1122 of the current mirror circuit 112 is output as the monitor voltage.

サンプルアンドホールド回路１１５は、カレントミラー回路１１２の出力部１１２２に接続される。サンプルアンドホールド回路１１５は、所定の周波数のサンプルアンドホールド信号（Sample and Hold Input signal：図中Ｓ／Ｈ Ｉｎｐｕｔと表示する）に同期して、モニタ電圧をサンプルしてホールドする。   The sample and hold circuit 115 is connected to the output unit 1122 of the current mirror circuit 112. The sample and hold circuit 115 samples and holds the monitor voltage in synchronization with a sample and hold input signal (Sample and Hold Input signal: indicated as S / H Input in the figure) of a predetermined frequency.

ＭＣＵ１１６は、ＣＰＵ、メモリ等を備えたマイクロプロセッサである。ＭＣＵ１１６は、サンプルアンドホールド回路１１５でホールドされているモニタ電圧を、ＡＤコンバータ１１６１でデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号に基づいてモニタ信号を生成して出力する。   The MCU 116 is a microprocessor including a CPU, a memory, and the like. The MCU 116 converts the monitor voltage held by the sample and hold circuit 115 into a digital signal by the AD converter 1161, generates a monitor signal based on the converted digital signal, and outputs the monitor signal.

ここで、カレントミラー回路１１２の出力部１１２２をＭＣＵ１１６のＡＤコンバータ１１６１に直接接続した場合、光受信器１１が受信するパケット長が短く、ＡＤコンバータ１１６１におけるサンプリング時間が十分でない可能性がある。これに対して、本実施形態のように、カレントミラー回路１１２の出力をサンプルアンドホールド回路に入力させてモニタ電圧をホールドすることで、ＡＤコンバータ１１６１でサンプリングを行うのに十分な時間を確保することができる。   Here, when the output unit 1122 of the current mirror circuit 112 is directly connected to the AD converter 1161 of the MCU 116, the packet length received by the optical receiver 11 may be short, and the sampling time in the AD converter 1161 may not be sufficient. On the other hand, as in the present embodiment, by holding the monitor voltage by inputting the output of the current mirror circuit 112 to the sample and hold circuit, a sufficient time for sampling by the AD converter 1161 is secured. be able to.

ＭＣＵ１１６は、ＡＰＤ１１０の受光レベルに対する光電変換効率の非線形性を考慮して、ＡＤコンバータ１１６１の出力信号からモニタ信号を生成する。具体的には、光トランシーバの規格の一つであるＳＦＦ−８８７２に規定されている式（１）に示す４次関数を用いてモニタ値を計算する。   The MCU 116 generates a monitor signal from the output signal of the AD converter 1161 in consideration of nonlinearity of photoelectric conversion efficiency with respect to the light receiving level of the APD 110. Specifically, the monitor value is calculated using a quartic function shown in Expression (1) defined in SFF-8872, which is one of the standards for optical transceivers.

Rx_PWR (uW) = Rx_PWR(4) * Rx_PWRAD4 +
Rx_PWR(3) * Rx_PWRAD3 +
Rx_PWR(2) * Rx_PWRAD2 +
Rx_PWR(1) * Rx_PWRAD + Rx_PWR(0) （１） Rx_PWR (uW) = Rx_PWR (4) * Rx_PWRAD 4 +
Rx_PWR (3) * Rx_PWRAD 3 +
Rx_PWR (2) * Rx_PWRAD 2 +
Rx_PWR (1) * Rx_PWRAD + Rx_PWR (0) (1)

ここでＲｘ＿ＰＷＲ（４〜０）は４次関数の係数であり、Ｒｘ＿ＰＷＲＡＤはＡＤコンバータ１１６１の出力値に対して補償を行った値（以下、補償ＡＤＣ値と呼ぶ）である。係数Ｒｘ＿ＰＷＲ（４〜０）は標準の評価条件（例えば、Ｔｃ＝２５℃、Ｖｃｃ＝３．３Ｖ）で評価された各光入力パワーでのＡＤコンバータ１１６１の出力値を元に算出される。   Here, Rx_PWR (4 to 0) is a coefficient of a quartic function, and Rx_PWRAD is a value obtained by compensating the output value of the AD converter 1161 (hereinafter referred to as a compensation ADC value). The coefficient Rx_PWR (4 to 0) is calculated based on the output value of the AD converter 1161 at each optical input power evaluated under standard evaluation conditions (for example, Tc = 25 ° C., Vcc = 3.3 V).

また、ＡＰＤ１１０が一定の増倍率になるようにＡＰＤ電源１１１の電源電圧を温度によって変えているため、第１負荷抵抗１１３を流れるオフセット電流Ｉｏｆｆｓｅｔも温度によって変動する。また、第１負荷抵抗１１３等の熱雑音の影響によってもオフセット電流Ｉｏｆｆｓｅｔの電流値自体が時間的に変動することもある。ＭＣＵ１１６は、オフセット電流Ｉｏｆｆｓｅｔの変動の影響も考慮してモニタ値を計算する。 Further, since the power supply voltage of the APD power supply 111 is changed depending on the temperature so that the APD 110 has a constant multiplication factor, the offset current I offset flowing through the first load resistor 113 also varies depending on the temperature. Further, the current value of the offset current I offset itself may fluctuate with time due to the influence of thermal noise such as the first load resistor 113. The MCU 116 calculates the monitor value in consideration of the influence of the fluctuation of the offset current I offset .

温度センサ１１７は、ＡＰＤ１１０の近傍の温度を測るセンサであり、サーミスタ等から構成される。温度センサ１１７の出力はＭＣＵ１１６に入力され、モニタ値の算出に利用する。   The temperature sensor 117 is a sensor that measures the temperature in the vicinity of the APD 110, and includes a thermistor or the like. The output of the temperature sensor 117 is input to the MCU 116 and used for calculating the monitor value.

以上のように構成された光受信器１１においてＭＣＵ１１６が実行するモニタ信号出力処理について図３のフローチャートに沿って詳細に説明する。   The monitor signal output process executed by the MCU 116 in the optical receiver 11 configured as described above will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

まず、光受信器１１が通常運転中であるか否かを判定し（ステップＳ１０１）、通常運転中でなく調整中である場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１０２以下の温度補償関数を取得する処理を行う。調整中においては、光パケット信号はＡＰＤ１１０に入力させない。   First, it is determined whether or not the optical receiver 11 is in normal operation (step S101). If the optical receiver 11 is in adjustment instead of normal operation (step S101: No), the temperature compensation function after step S102 is calculated. Perform the acquisition process. During the adjustment, the optical packet signal is not input to the APD 110.

まず、ＡＰＤ１１０の周囲温度を変化させる。例えば、調整中である光受信器１１を、環境温度を変化することが可能な恒温槽に格納し、光受信器１１の温度を変化させる。温度を変化させながら、光受信器１１の温度センサ１１７の出力値及びＡＤコンバータ１１６１の出力値を取得する（ステップＳ１０２）。この時、ＡＰＤ１１０には電流が流れないため、第１負荷抵抗１１３に流れるオフセット電流のみを流したときのＡＤコンバータ１１６１の出力値（以下、ＡＤＣ値と呼ぶ）を取得することができる。   First, the ambient temperature of the APD 110 is changed. For example, the optical receiver 11 being adjusted is stored in a thermostatic chamber capable of changing the environmental temperature, and the temperature of the optical receiver 11 is changed. While changing the temperature, the output value of the temperature sensor 117 of the optical receiver 11 and the output value of the AD converter 1161 are acquired (step S102). At this time, since no current flows through the APD 110, an output value of the AD converter 1161 (hereinafter referred to as an ADC value) when only the offset current flowing through the first load resistor 113 is passed can be obtained.

温度センサ１１７の出力値が示す温度とＡＤＣ値の関係から温度補償関数を取得する（ステップＳ１０３）。具体的には、予め決めた温度におけるＡＤＣ値を基準値として、各温度のＡＤＣ値と基準値との差を補正値として算出する。図４（ａ）に、光パケット信号を入力させずに温度を０〜７０℃の範囲内で変化させたときの温度センサ１１７が示す温度とＡＤＣ値を例示する。ここでは、４０℃のときのＡＤＣ値１００を基準値として、各温度のＡＤＣ値と基準値との差を補正値として算出する。   A temperature compensation function is acquired from the relationship between the temperature indicated by the output value of the temperature sensor 117 and the ADC value (step S103). Specifically, an ADC value at a predetermined temperature is used as a reference value, and a difference between the ADC value at each temperature and the reference value is calculated as a correction value. FIG. 4A illustrates the temperature and ADC value indicated by the temperature sensor 117 when the temperature is changed within the range of 0 to 70 ° C. without inputting the optical packet signal. Here, the ADC value 100 at 40 ° C. is used as a reference value, and the difference between the ADC value at each temperature and the reference value is calculated as a correction value.

温度補償関数は、各温度の補正値に対してフィッティングして求める。温度補償関数は、ｎ次関数やＬｏｇ関数等、任意の関数を用いて良い。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した各温度の補正値をプロットしており、これに対して１次関数でフィッティングして温度補償関数を求めた結果（実線）を示している。算出した温度補償関数は、ＭＣＵ１１６のメモリに保存する（ステップＳ１０４）。ここまでを調整時に実施する。   The temperature compensation function is obtained by fitting the correction value for each temperature. As the temperature compensation function, an arbitrary function such as an n-order function or a Log function may be used. FIG. 4 (b) plots the correction values for each temperature shown in FIG. 4 (a), and shows the result (solid line) obtained by fitting a linear function to the temperature compensation function. Yes. The calculated temperature compensation function is stored in the memory of the MCU 116 (step S104). This is what is done during adjustment.

ＭＣＵ１１６は、通常動作時である場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＡＤＣ値、温度補償関数に基づいてモニタ値を算出して出力する。通常動作時（光信号受信時）においては、カレントミラー回路１１２の入力部１１２１には、ＡＰＤ１１０で受光した光を光電変換した電流と、第１負荷抵抗１１３に流れるオフセット電流の和が流れる。カレントミラー回路１１２の出力部１１２２には、入力部１１２１に流れる電流に比例するモニタ電流が流れ、第２負荷抵抗１１４により電流電圧変換され、モニタ電圧がサンプルアンドホールド回路１１５に入力される。   If the MCU 116 is in normal operation (step S101: Yes), the MCU 116 calculates and outputs a monitor value based on the ADC value and the temperature compensation function. During normal operation (when receiving an optical signal), the sum of the current obtained by photoelectrically converting the light received by the APD 110 and the offset current flowing through the first load resistor 113 flows through the input unit 1121 of the current mirror circuit 112. A monitor current proportional to the current flowing through the input unit 1121 flows through the output unit 1122 of the current mirror circuit 112, current-voltage conversion is performed by the second load resistor 114, and the monitor voltage is input to the sample and hold circuit 115.

サンプルアンドホールド回路１１５では、所定の周波数のサンプルアンドホールド信号に同期して、モニタ電圧をサンプルしてホールドする。ＭＣＵ１１６は、ホールドされたモニタ電圧をＡＤコンバータ１１６１でデジタル信号に変換してＡＤＣ値を取得する（ステップＳ１０５）。ＭＣＵ１１６は、温度センサ１１７が示す温度に対する補正値をメモリから呼出した温度補償関数を用いて算出する。そして、ＡＤＣ値に補正値を加算して補償ＡＤＣ値をもとめる（ステップＳ１０６）。そして、式（１）を用いて補償ＡＤＣ値からモニタ値を算出し、モニタ値を含むモニタ信号を出力する（ステップＳ１０７）。ＭＣＵ１１６はモニタ信号出力処理の終了操作がない限り（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻って処理を継続する。   The sample and hold circuit 115 samples and holds the monitor voltage in synchronization with a sample and hold signal having a predetermined frequency. The MCU 116 converts the held monitor voltage into a digital signal by the AD converter 1161, and acquires an ADC value (step S105). The MCU 116 calculates a correction value for the temperature indicated by the temperature sensor 117 using a temperature compensation function called from the memory. Then, a compensation value is obtained by adding a correction value to the ADC value (step S106). Then, the monitor value is calculated from the compensated ADC value using equation (1), and a monitor signal including the monitor value is output (step S107). The MCU 116 returns to step S101 and continues the process unless there is an operation for ending the monitor signal output process (step S108: No).

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＡＰＤ１１０をカレントミラー回路１１２の入力部１１２１に接続し、ＡＰＤ１１０と並列に第１負荷抵抗１１３を接続し、カレントミラー回路１１２の出力部１１２２に第２負荷抵抗１１４を接続し、出力部１１２２から出力してサンプルアンドホールド回路１１５でホールドしたモニタ電圧をＡＤコンバータ１１６１でデジタル信号に変換して、そのデジタル信号に基づいてＭＣＵ１１６がモニタ値を算出する。ＭＣＵ１１６のメモリには予め求めておいた温度補償関数を記憶しておき、ＭＣＵ１１６は、ＡＤコンバータ１１６１が出力するデジタル信号の値に対して、温度センサ１１７が示す温度に対応する補正値で補償したモニタ値を算出し、出力する。   As described above, according to the present embodiment, the APD 110 is connected to the input unit 1121 of the current mirror circuit 112, the first load resistor 113 is connected in parallel with the APD 110, and the output unit 1122 of the current mirror circuit 112 is connected. Connected to the second load resistor 114, the monitor voltage output from the output unit 1122 and held by the sample and hold circuit 115 is converted into a digital signal by the AD converter 1161, and the MCU 116 calculates the monitor value based on the digital signal. To do. The memory of the MCU 116 stores a temperature compensation function obtained in advance, and the MCU 116 compensates the value of the digital signal output from the AD converter 1161 with a correction value corresponding to the temperature indicated by the temperature sensor 117. Calculate and output the monitor value.

これにより、電源電圧の温度変動やオフセット電流自身の変動分を補償した正確なモニタ値を出力することができる。   As a result, it is possible to output an accurate monitor value that compensates for temperature fluctuation of the power supply voltage and fluctuation of the offset current itself.

実施の形態２．
本発明の実施の形態２について、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiment 2. FIG.
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の実施の形態２における光通信システム１、ＯＬＴ１０の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１に係るＯＬＴ１０内の光受信器１１に代えて光受信器１５を備える。光受信器１５の内部構成について、図５を用いて説明する。   The configurations of the optical communication system 1 and the OLT 10 in the second embodiment of the present invention are the same as those in the first embodiment. An optical receiver 15 is provided instead of the optical receiver 11 in the OLT 10 according to the first embodiment. The internal configuration of the optical receiver 15 will be described with reference to FIG.

図５に示すように、ＯＬＴ１０の光受信器１５は、実施の形態１の光受信器１１と同様の、ＡＰＤ１１０と、カレントミラー回路１１２と、第１負荷抵抗（Ｒ１）１１３と、第２負荷抵抗（Ｒ２）１１４と、サンプルアンドホールド回路１１５と、ＭＣＵ１１６と、温度センサ１１７と、を備える。ＭＣＵ１１６の入力部にはＡＤコンバータ１１６１を備え、出力部にはＤＡコンバータ１１６２を備えている。   As shown in FIG. 5, the optical receiver 15 of the OLT 10 includes an APD 110, a current mirror circuit 112, a first load resistor (R1) 113, and a second load, similar to the optical receiver 11 of the first embodiment. A resistor (R2) 114, a sample and hold circuit 115, an MCU 116, and a temperature sensor 117 are provided. The input portion of the MCU 116 includes an AD converter 1161, and the output portion includes a DA converter 1162.

ＯＬＴ１０の光受信器１５は、さらに、ＭＣＵ１１６のＤＡコンバータ１１６２から出力される電圧信号に基づいて直流高電圧を発生させ、ＡＰＤ１１０に電源電圧を供給する高電圧発生回路１１８を備えている。   The optical receiver 15 of the OLT 10 further includes a high voltage generation circuit 118 that generates a DC high voltage based on a voltage signal output from the DA converter 1162 of the MCU 116 and supplies a power supply voltage to the APD 110.

より詳細には、高電圧発生回路１１８は、ＭＣＵ１１６のＤＡコンバータ１１６２から入力される電圧信号に基づいて、出力電圧を変化させる。つまり、ＤＡコンバータ１１６２が出力する電圧信号は、高電圧発生回路１１８に対する指示値に相当する。高電圧発生回路１１８は、ＡＰＤ１１０が一定の増倍率になるように温度によってＡＰＤ１１０に供給する電圧を変化させる必要がある。よって、ＭＣＵ１１６は、高電圧発生回路１１８が温度によって適切な電源電圧をＡＰＤ１１０に供給できるように、温度センサ１１７が示す温度に対応してＤＡコンバータ１１６２の出力電圧を変化させる。   More specifically, the high voltage generation circuit 118 changes the output voltage based on the voltage signal input from the DA converter 1162 of the MCU 116. That is, the voltage signal output from the DA converter 1162 corresponds to an instruction value for the high voltage generation circuit 118. The high voltage generation circuit 118 needs to change the voltage supplied to the APD 110 according to the temperature so that the APD 110 has a constant multiplication factor. Therefore, the MCU 116 changes the output voltage of the DA converter 1162 corresponding to the temperature indicated by the temperature sensor 117 so that the high voltage generation circuit 118 can supply an appropriate power supply voltage to the APD 110 according to the temperature.

また、ＭＣＵ１１６は、実施の形態１と同様に、ＡＤコンバータ１１６１の出力信号に対してＭＣＵ１１６のメモリに記憶する補償関数で補償を行った値に基づいて、モニタ信号を生成して出力する。   Similarly to the first embodiment, the MCU 116 generates and outputs a monitor signal based on a value obtained by compensating the output signal of the AD converter 1161 with a compensation function stored in the memory of the MCU 116.

以上のように構成された光受信器１５においてＭＣＵ１１６が実行するモニタ信号出力処理について図６のフローチャートに沿って詳細に説明する。   The monitor signal output processing executed by the MCU 116 in the optical receiver 15 configured as described above will be described in detail along the flowchart of FIG.

まず、光受信器１１が通常運転中であるか否かを判定し（ステップＳ２０１）、通常運転中でなく調整中である場合には（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、ステップＳ２０２以下のＤＡＣ値補償関数を取得する処理を行う。調整中においては、光パケット信号はＡＰＤ１１０に入力させない。   First, it is determined whether or not the optical receiver 11 is in normal operation (step S201). If the optical receiver 11 is in adjustment instead of normal operation (step S201: No), the DAC value compensation function in step S202 and subsequent steps is performed. Process to get. During the adjustment, the optical packet signal is not input to the APD 110.

まず、ＭＣＵ１１６は、ＤＡコンバータ１１６２の出力電圧（以下、ＤＡＣ値と呼ぶ）を変化させつつ、ＡＤコンバータ１１６１の出力値を取得する（ステップＳ２０２）。この時、ＡＰＤ１１０には電流が流れないため、第１負荷抵抗１１３に流れるオフセット電流のみを流したときのＡＤコンバータ１１６１の出力値（以下、ＡＤＣ値と呼ぶ）を取得することができる。   First, the MCU 116 acquires the output value of the AD converter 1161 while changing the output voltage of the DA converter 1162 (hereinafter referred to as a DAC value) (step S202). At this time, since no current flows through the APD 110, an output value of the AD converter 1161 (hereinafter referred to as an ADC value) when only the offset current flowing through the first load resistor 113 is passed can be obtained.

ＤＡＣ値とＡＤＣ値の関係からＤＡＣ値補償関数を取得する（ステップＳ２０３）。具体的には、予め決めたＤＡＣ値におけるＡＤＣ値を基準値として、各ＤＡＣ値に対するＡＤＣ値と基準値との差を補正値として算出する。ここで、ＤＡＣ値の基準値は実施の形態１で基準とした温度（例えば図４の例において４０℃）でのＤＡＣ値を用いる。図７（ａ）に、光パケット信号を入力させずにＤＡＣ値を１２００〜１９００の範囲内で変化させたときのＡＤＣ値を例示する。ここでは、ＤＡＣ値が１５００のときのＡＤＣ値１００を基準値として、各ＤＡＣ値に対してＡＤＣ値と基準値との差を補正値として算出する。   A DAC value compensation function is acquired from the relationship between the DAC value and the ADC value (step S203). Specifically, the ADC value at a predetermined DAC value is used as a reference value, and the difference between the ADC value for each DAC value and the reference value is calculated as a correction value. Here, as the reference value of the DAC value, the DAC value at the temperature (for example, 40 ° C. in the example of FIG. 4) used in the first embodiment is used. FIG. 7A illustrates an ADC value when the DAC value is changed within the range of 1200 to 1900 without inputting the optical packet signal. Here, the ADC value 100 when the DAC value is 1500 is used as a reference value, and the difference between the ADC value and the reference value is calculated as a correction value for each DAC value.

ＤＡＣ値補償関数は、ＤＡＣ値に対する補正値に対してフィッティングして求める。ＤＡＣ値補償関数は、ｎ次関数やＬｏｇ関数等、任意の関数を用いて良い。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示したＤＡＣ値と補正値の関係をプロットしており、これに対して１次関数でフィッティングしてＤＡＣ値補償関数を求めた結果（実線）を示している。算出したＤＡＣ値補償関数は、ＭＣＵ１１６のメモリに保存する（ステップＳ２０４）。ここまでを調整時に実施する。   The DAC value compensation function is obtained by fitting the correction value for the DAC value. As the DAC value compensation function, an arbitrary function such as an n-order function or a Log function may be used. FIG. 7 (b) plots the relationship between the DAC value and the correction value shown in FIG. 7 (a), and a result obtained by fitting a linear function to the DAC value to obtain a DAC value compensation function (solid line). Is shown. The calculated DAC value compensation function is stored in the memory of the MCU 116 (step S204). This is what is done during adjustment.

ＭＣＵ１１６は、通常動作時である場合には（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ＡＤＣ値、ＤＡＣ値補償関数に基づいてモニタ値を算出して出力する。通常動作時（光信号受信時）においては、カレントミラー回路１１２の入力部１１２１には、ＡＰＤ１１０で受光した光を光電変換した電流と、第１負荷抵抗１１３に流れるオフセット電流の和が流れる。カレントミラー回路１１２の出力部１１２２には、入力部１１２１に流れる電流に比例するモニタ電流が流れ、第２負荷抵抗１１４により電流電圧変換され、モニタ電圧がサンプルアンドホールド回路１１５に入力される。   If the MCU 116 is in normal operation (step S201: Yes), the MCU 116 calculates and outputs a monitor value based on the ADC value and the DAC value compensation function. During normal operation (when receiving an optical signal), the sum of the current obtained by photoelectrically converting the light received by the APD 110 and the offset current flowing through the first load resistor 113 flows through the input unit 1121 of the current mirror circuit 112. A monitor current proportional to the current flowing through the input unit 1121 flows through the output unit 1122 of the current mirror circuit 112, current-voltage conversion is performed by the second load resistor 114, and the monitor voltage is input to the sample and hold circuit 115.

サンプルアンドホールド回路１１５では、所定の周波数のサンプルアンドホールド信号に同期して、モニタ電圧をサンプルしてホールドする。ＭＣＵ１１６は、ホールドされたモニタ電圧をＡＤコンバータ１１６１でデジタル信号に変換したＡＤＣ値を取得する（ステップＳ２０５）。ＭＣＵ１１６は、ＤＡコンバータ１１６２が出力しているＤＡＣ値に対する補正値をメモリから呼出した補償関数を用いて算出する。そして、ＡＤＣ値に補正値を加算して補償ＡＤＣ値をもとめる（ステップＳ２０６）。そして、式（１）を用いて補償ＡＤＣ値からモニタ値を算出し、モニタ値を含むモニタ信号を出力する（ステップＳ２０７）。   The sample and hold circuit 115 samples and holds the monitor voltage in synchronization with a sample and hold signal having a predetermined frequency. The MCU 116 acquires an ADC value obtained by converting the held monitor voltage into a digital signal by the AD converter 1161 (step S205). The MCU 116 calculates a correction value for the DAC value output from the DA converter 1162 using a compensation function called from the memory. Then, a compensation value is obtained by adding a correction value to the ADC value (step S206). Then, the monitor value is calculated from the compensated ADC value using Expression (1), and a monitor signal including the monitor value is output (step S207).

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＡＰＤ１１０をカレントミラー回路１１２の入力部１１２１に接続し、ＡＰＤ１１０と並列に第１負荷抵抗１１３を接続し、カレントミラー回路１１２の出力部１１２２には第２負荷抵抗１１４を接続し、出力部１１２２から出力しサンプルアンドホールド回路１１５でホールドしたモニタ電圧をＡＤコンバータ１１６１でデジタル信号に変換して、そのデジタル信号に基づいてＭＣＵ１１６がモニタ値を算出する。ＭＣＵ１１６のメモリには予め求めておいたＤＡＣ値に対する補償関数を記憶しておき、ＭＣＵ１１６は、ＡＤコンバータ１１６１が出力するデジタル信号の値に対して、ＤＡコンバータ１１６２の出力値に対応する補正値で補償したモニタ値を算出し、出力する。   As described above, according to the present embodiment, the APD 110 is connected to the input unit 1121 of the current mirror circuit 112, the first load resistor 113 is connected in parallel with the APD 110, and the output unit 1122 of the current mirror circuit 112 is connected. Is connected to the second load resistor 114, the monitor voltage output from the output unit 1122 and held by the sample and hold circuit 115 is converted into a digital signal by the AD converter 1161, and the MCU 116 calculates the monitor value based on the digital signal. To do. The memory of the MCU 116 stores a compensation function for the DAC value obtained in advance, and the MCU 116 uses a correction value corresponding to the output value of the DA converter 1162 with respect to the value of the digital signal output from the AD converter 1161. Calculate and output the compensated monitor value.

これにより、温度に応じてＡＰＤ１１０の電源電圧を変動させることによるオフセット電流の変動やオフセット電流自身の変動を補償した正確なモニタ値を出力することができる。   As a result, it is possible to output an accurate monitor value that compensates for fluctuations in the offset current and fluctuations in the offset current itself due to fluctuations in the power supply voltage of the APD 110 in accordance with the temperature.

＜実施例＞
本発明の構成と従来構成について、モニタ電圧のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果を図８に示す。図８の黒丸のデータはモニタ値の複数回測定時の平均値、その他のデータ（白の菱形）はそれぞれの測定回のモニタ値である。本発明の構成（ａ）は、実施の形態１の構成を用いた。また、従来構成（ｂ）は、カレントミラー回路１１２の出力に対して温度補償を行わない構成を用いた。ＡＰＤ１１０に入力する光信号は、図９に示すように、光入力パワーが−７ｄＢｍの光パケット信号の後に、−７ｄＢｍ〜−２８ｄＢｍの光パケット信号が入力するようにした。 <Example>
The monitor voltage was simulated for the configuration of the present invention and the conventional configuration. The result of the simulation is shown in FIG. The black circle data in FIG. 8 is the average value of the monitor values measured a plurality of times, and the other data (white diamonds) are the monitor values of each measurement time. The configuration (a) of the present invention uses the configuration of the first embodiment. In the conventional configuration (b), a configuration in which temperature compensation is not performed on the output of the current mirror circuit 112 is used. As shown in FIG. 9, the optical signal input to the APD 110 is input with an optical packet signal of −7 dBm to −28 dBm after an optical packet signal of optical input power of −7 dBm.

図８から明らかなように、補償関数を適用しなかった従来構成（ｂ）では、オフセット電流変動の影響により、入力光パワーが低い範囲において実際の光入力パワー（実測値）とモニタ値の差が大きく、また個々の測定での測定ばらつきが大きいため、モニタ精度が悪かった。一方、本発明の構成（ａ）はオフセット電流の変動分をＭＣＵ１１６で補償しているため、実際の光入力パワー（実測値）とモニタ値の差が小さくなりモニタ精度が改善した。   As is clear from FIG. 8, in the conventional configuration (b) in which the compensation function is not applied, the difference between the actual optical input power (measured value) and the monitor value in the range where the input optical power is low due to the influence of offset current fluctuation. The monitor accuracy was poor because of the large and large measurement variability in individual measurements. On the other hand, since the configuration (a) of the present invention compensates for the fluctuation of the offset current by the MCU 116, the difference between the actual optical input power (measured value) and the monitor value is reduced, and the monitor accuracy is improved.

このように本発明は、カレントミラー回路の入力部にＡＰＤと第１負荷抵抗を互いに並列に接続し、ＡＰＤの電源電圧を温度に応じて変化させることによる第１負荷抵抗を流れるオフセット電流の変化分を補償する補償情報を予め記憶させておき、ＡＰＤに光入力する際には、カレントミラー回路の出力部を流れるモニタ電流と補償情報に基づいてモニタ値を算出し出力することとした。これにより、簡易な回路構成で、光パワーを高精度で表すモニタ信号を出力することが可能となる。   As described above, the present invention connects the APD and the first load resistor in parallel to the input part of the current mirror circuit, and changes the offset current flowing through the first load resistor by changing the power supply voltage of the APD according to the temperature. Compensation information for compensating for the minute is stored in advance, and when the light is input to the APD, the monitor value is calculated and output based on the monitor current flowing through the output part of the current mirror circuit and the compensation information. As a result, it is possible to output a monitor signal representing the optical power with high accuracy with a simple circuit configuration.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, the various change in the range which does not deviate from the summary of this invention is possible.

例えば、上記実施の形態において、温度又はＤＡＣ値に対する補償関数を求めてＭＣＵ１１６のメモリに記憶し、補償時には、補償関数から補正値を算出してモニタ値に加算するとしたが、各温度又はＤＡＣ値に対する補正値をメモリに記憶しておき、補償時には、各温度又はＤＡＣ値の補正値を読み出してモニタ値に加算するようにしてもよい。   For example, in the above embodiment, the compensation function for the temperature or the DAC value is obtained and stored in the memory of the MCU 116. At the time of compensation, the correction value is calculated from the compensation function and added to the monitor value. It is also possible to store a correction value for the above in a memory and read out the correction value of each temperature or DAC value and add it to the monitor value at the time of compensation.

また、モニタ信号出力処理を光受信器１１内のＭＣＵ１１６が実行するとしたが、信号処理部１４内の演算処理部で実行するようにしてもよい。   Further, although the monitor signal output process is executed by the MCU 116 in the optical receiver 11, it may be executed by an arithmetic processing unit in the signal processing unit 14.

また、実施の形態１において、ＭＣＵ１１６がＡＰＤ１１０の周囲の温度を変動させて、温度に対するＡＤＣ値を取得してそれに基づいて温度補償関数を求めるとしたが、調整時に恒温槽等の温度変化装置を用いて、光受信器１１全体の温度を変化させ、それぞれの温度においてＡＤＣ値を取得した結果に基づいて温度補償関数を調整用のコンピュータで求め、得られた温度補償関数をＭＣＵ１１６のメモリに保存するようにしてもよい。   In the first embodiment, the MCU 116 fluctuates the temperature around the APD 110, acquires the ADC value with respect to the temperature, and obtains the temperature compensation function based on the ADC value. The temperature of the entire optical receiver 11 is changed, the temperature compensation function is obtained by an adjustment computer based on the result of acquiring the ADC value at each temperature, and the obtained temperature compensation function is stored in the memory of the MCU 116. You may make it do.

また、上記実施の形態のＭＣＵ１１６が実行したモニタ信号出力処理のプログラムを、既存の情報端末に適用することで、当該情報端末を本発明に係るＭＣＵ１１６に代替して機能させることも可能である。   Further, by applying the monitor signal output processing program executed by the MCU 116 of the above embodiment to an existing information terminal, the information terminal can be made to function instead of the MCU 116 according to the present invention.

このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto Optical Disc）、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、携帯電話網やインターネット等の通信ネットワークを介して配布してもよい。   Such a program distribution method is arbitrary, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disc), an MO (Magneto Optical Disc), or a memory card. It may be stored and distributed in the network, or distributed via a communication network such as a mobile phone network or the Internet.

１ 光通信システム、１０ ＯＬＴ、２０ ＯＮＵ、３０ 光スターカプラ、３２ 光ファイバ、４０ 外部ネットワーク、１１，１５ 光受信器、１００ 光モジュール、１１０ ＡＰＤ、１１１ ＡＰＤ電源、１１１１ 電源電圧制御部、１１２ カレントミラー回路、１１２１ 入力部、１１２２ 出力部、１１３ 第１負荷抵抗、１１４ 第２負荷抵抗、１１５ サンプルアンドホールド回路、１１６ ＭＣＵ、１１６１ ＡＤコンバータ、１１６２ ＤＡコンバータ、１１７ 温度センサ、１１８ 高電圧発生回路、１２ 光送信器、１３ 波長多重カプラ、１４ 信号処理部   1 optical communication system, 10 OLT, 20 ONU, 30 optical star coupler, 32 optical fiber, 40 external network, 11, 15 optical receiver, 100 optical module, 110 APD, 111 APD power supply, 1111 power supply voltage control unit, 112 current Mirror circuit, 1121 input section, 1122 output section, 113 first load resistance, 114 second load resistance, 115 sample and hold circuit, 116 MCU, 1161 AD converter, 1162 DA converter, 117 temperature sensor, 118 high voltage generation circuit, 12 optical transmitters, 13 wavelength multiplexing couplers, 14 signal processing units

Claims (6)

受光パワーに応じた電流を出力するアバランシェフォトダイオードを入力部に接続し、前記入力部を流れる入力電流に比例するモニタ電流を出力するカレントミラー回路と、
前記アバランシェフォトダイオードの電源電圧を温度に応じて変化させる電源電圧制御部と、
前記カレントミラー回路の入力部に、前記アバランシェフォトダイオードと並列に接続した第１負荷抵抗と、
前記電源電圧制御部が温度に応じて前記電源電圧を変化させることによる前記第１負荷抵抗を流れる電流の変化分を補償する情報であって、前記電源電圧制御部に対して出力電圧を指示する指示値に対するモニタ値の補償関数である補償情報を記憶する記憶部と、
前記カレントミラー回路の出力部に接続され、前記モニタ電流をモニタ電圧に変換するための第２負荷抵抗と、
前記モニタ電圧をサンプルしホールドするサンプルアンドホールド部と、
前記電源電圧制御部に対して前記指示値を出力する指示値出力部を備えた処理部と、を備え、
前記処理部は、前記サンプルアンドホールド部でサンプルされホールドされたモニタ電圧をアナログ／デジタル変換し、前記変換されたモニタ電圧と、前記記憶部に記憶した前記補償情報である、前記指示値に対する前記補償関数と、を用いて補償したモニタ値を算出し出力する、
光パワーモニタ用回路。 An avalanche photodiode that outputs a current according to the received light power is connected to the input unit, and a current mirror circuit that outputs a monitor current proportional to the input current flowing through the input unit;
A power supply voltage control section for changing the power supply voltage of the avalanche photodiode according to the temperature;
A first load resistor connected in parallel with the avalanche photodiode at the input of the current mirror circuit;
The power supply voltage control unit compensates for a change in the current flowing through the first load resistor caused by changing the power supply voltage according to temperature, and instructs the power supply voltage control unit to output voltage. A storage unit that stores compensation information that is a compensation function of a monitor value with respect to the indicated value ;
A second load resistor connected to the output of the current mirror circuit for converting the monitor current into a monitor voltage;
A sample and hold unit for sampling and holding the monitor voltage;
E Bei and a processing unit having an instruction value output section for outputting the instruction value to said power supply voltage control unit,
The processing unit performs analog / digital conversion on the monitor voltage sampled and held by the sample and hold unit, the converted monitor voltage, and the compensation information stored in the storage unit, the instruction value corresponding to the indication value Calculate and output the compensated monitor value using the compensation function,
Optical power monitor circuit. 前記補償関数は、前記指示値に対するｎ次関数又は対数関数である、
請求項１に記載の光パワーモニタ用回路。 The compensation function is an n-order function or a logarithmic function for the indicated value.
The optical power monitoring circuit according to claim 1 . 請求項１又は２に記載の光パワーモニタ用回路を備える、
光モジュール。 The circuit for optical power monitoring according to claim 1 or 2 ,
Optical module. 請求項１又は２に記載の光パワーモニタ用回路を備える、
局側装置。 The circuit for optical power monitoring according to claim 1 or 2 ,
Station side device. 受光パワーに応じた電流を出力するアバランシェフォトダイオードを入力部に接続し、前記入力部を流れる入力電流に比例するモニタ電流を出力するカレントミラー回路と、前記アバランシェフォトダイオードの電源電圧を温度に応じて変化させる電源電圧制御部と、前記カレントミラー回路の入力部に、前記アバランシェフォトダイオードと並列に接続した第１負荷抵抗と、を備える光パワーモニタ用回路において、
前記電源電圧制御部が温度に応じて前記電源電圧を変化させることによる前記第１負荷抵抗を流れる電流の変化分を補償する情報であって、前記電源電圧制御部に対して出力電圧を指示する指示値に対するモニタ値の補償関数である補償情報を予め取得する補償情報取得ステップと、
前記電源電圧制御部に対して前記指示値を出力する指示値出力ステップと、
前記モニタ電流をモニタ電圧に変換する電流電圧変換ステップと、
前記モニタ電圧をサンプルしホールドするサンプルアンドホールドステップと、
前記サンプルされホールドされたモニタ電圧をアナログ／デジタル変換するアナログデジタル変換ステップと、
前記変換されたモニタ電圧と、前記予め取得された補償情報である、前記指示値に対するモニタ値の補償関数と、を用いて補償したモニタ値を算出し出力する処理ステップと、を有する、
光パワーモニタ方法。 An avalanche photodiode that outputs a current according to the received light power is connected to the input unit, a current mirror circuit that outputs a monitor current proportional to the input current flowing through the input unit, and a power supply voltage of the avalanche photodiode according to the temperature An optical power monitor circuit comprising: a power supply voltage control unit to be changed; and a first load resistor connected in parallel with the avalanche photodiode at an input unit of the current mirror circuit;
The power supply voltage control unit compensates for a change in the current flowing through the first load resistor caused by changing the power supply voltage according to temperature, and instructs the power supply voltage control unit to output voltage. A compensation information acquisition step for acquiring in advance compensation information that is a compensation function of the monitor value with respect to the indicated value ;
An instruction value output step of outputting the instruction value to the power supply voltage control unit;
A current-voltage conversion step for converting the monitor current into a monitor voltage;
A sample and hold step for sampling and holding the monitor voltage;
An analog-to-digital conversion step for analog-to-digital conversion of the sampled and held monitor voltage;
A process step of calculating and outputting a monitor value compensated using the converted monitor voltage and a compensation function of the monitor value with respect to the indicated value, which is the compensation information acquired in advance .
Optical power monitoring method. 受光パワーに応じた電流を出力するアバランシェフォトダイオードを入力部に接続し、前記入力部を流れる入力電流に比例するモニタ電流を出力するカレントミラー回路と、前記アバランシェフォトダイオードの電源電圧を温度に応じて変化させる電源電圧制御部と、前記カレントミラー回路の入力部に、前記アバランシェフォトダイオードと並列に接続した第１負荷抵抗と、前記カレントミラー回路の出力部に接続され、前記モニタ電流をモニタ電圧に変換するための第２負荷抵抗と、前記モニタ電圧をサンプルしホールドするサンプルアンドホールド部と、を備える光パワーモニタ用回路を制御するコンピュータであって、前記サンプルアンドホールド部でサンプルされホールドされたモニタ電圧をアナログ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換器を備える前記コンピュータを、
前記電源電圧制御部が温度に応じて前記電源電圧を変化させることによる前記第１負荷抵抗を流れる電流の変化分を補償する情報であって、前記電源電圧制御部に対して出力電圧を指示する指示値に対するモニタ値の補償関数である補償情報を予め取得する補償情報取得部、
前記電源電圧制御部に対して前記指示値を出力する指示値出力部、
前記変換されたモニタ電圧と、前記予め取得された補償情報である、前記指示値に対するモニタ値の補償関数と、を用いて補償したモニタ値を算出し出力するモニタ値算出部、として機能させる、
プログラム。 An avalanche photodiode that outputs a current according to the received light power is connected to the input unit, a current mirror circuit that outputs a monitor current proportional to the input current flowing through the input unit, and a power supply voltage of the avalanche photodiode according to the temperature A power supply voltage control unit to be changed, a first load resistor connected in parallel with the avalanche photodiode to an input unit of the current mirror circuit, and an output unit of the current mirror circuit, and the monitor current is monitored voltage a second load resistor for converting the monitor voltage to a computer for controlling the circuit for optical power monitor and a sample-and-hold unit which samples and holds the is held is sampled by the sample and hold unit Analog to digital conversion of the monitored voltage Said computer having a digital converter,
The power supply voltage control unit compensates for a change in the current flowing through the first load resistor caused by changing the power supply voltage according to temperature, and instructs the power supply voltage control unit to output voltage. A compensation information acquisition unit that acquires in advance compensation information that is a compensation function of the monitor value with respect to the indicated value ;
An instruction value output unit for outputting the instruction value to the power supply voltage control unit;
And the converted monitor voltage, wherein a pre-acquired compensation information, monitoring value calculating section calculates and outputs a monitored value compensation using the compensating function of the monitor value, the for said instruction value, to function as,
program.
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