專利名稱：光接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于采用了不同的通信協(xié)議的光通信系統(tǒng)中的光接 收器，特別是涉及可追隨接收靈敏度而檢測出光信號的信號損失的光接 收器。
背景技術(shù)：
在光通信系統(tǒng)中，以聲音、電子郵件或因特網(wǎng)為代表的包含字符、 圖像信息的電子數(shù)據(jù)等信,t、按照在特定的通信協(xié)議內(nèi)所決定的幀方 式，編碼成光信號，在光纖中進(jìn)行傳輸。而且，光接收器具有使編碼后 的光信號轉(zhuǎn)換為電信號的功能。圖9是表示現(xiàn)有的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，光接收器與光纖 1連接，具有光電轉(zhuǎn)換電路2、電放大器(electric amplifier) 3和光信號 損失檢測電路4。而且，光信號損失檢測電路4具有比較器41和信號檢 測電路(峰值檢波電路)42。信號檢測電路42是檢測電放大器3中的 信號分量的電路。具體地說，使用信號分量的峰值檢波輸出。比較器41 輸出對由信號檢測電路測得的信號分量與從外部給予的固定閾值進(jìn)行 了比較后的結(jié)果?，F(xiàn)說明現(xiàn)有的光接收器的工作。首先，光電轉(zhuǎn)換電路2將經(jīng)光纖1 傳輸來的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。接著，電放大器3將轉(zhuǎn)換后的電信號進(jìn) 行放大，使之在光接收器的后級變成可識別的信號振幅。另外，光信號 損失檢測電路4通過將電放大器3的輸出信號的電振幅(electrical amplitude)與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，進(jìn)行輸入到光接收器的光信號電平 是否大于規(guī)定的閾值的判定。然后，從光信號損失檢測電路4輸出基于 對閾值的符合與否的判定的數(shù)字信號。光信號損失檢測電路4被用于光信號的光信號損失檢測。而且，在 光接收器的后級的電信號處理塊中，可應(yīng)用該光信號損失檢測的結(jié)果， 檢測在成為光通信系統(tǒng)的主線路的光纖傳輸線路中有無因斷線等造.成 的線路異常、檢測有無因光發(fā)送器的光輸出降低等造成的發(fā)送側(cè)的異常 工作。由此，例如即使因光纖傳輸線路中的斷線等而發(fā)生線路異常，在
光接收器的后級的電信號處理塊中，通過執(zhí)行線路切換工作，也可在比 較短的時間內(nèi)避免通信異常。這樣，光接收器的光信號損失檢測功能在 光通信系統(tǒng)的維護(hù)管理中是有用的。但是，在從光海底電纜和城市與城市間的千線網(wǎng)到大廈等建筑物中 的用戶網(wǎng)的光通信系統(tǒng)中，不同的通信協(xié)議混在一起。具體地說，在以干線系統(tǒng)為代表的線路中，作為通信協(xié)議，釆用了稱之為ITU-T (International Telecommunication Union-Telecommunication sector:國際 電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)局)、根據(jù)Bellcore國際標(biāo)準(zhǔn)的SDH (Synchronous Digital Hierarchy:同步數(shù)字體系)、SONET ( Synchronous Optical Network:同步光纖網(wǎng)絡(luò))的編碼方式。在SDH和SONET中，不僅確 定了按照獨特的編碼方式的幀形式，而且傳輸速度根據(jù)線路容量按照4 的倍數(shù)確定為155.52Mbps (bit per second:比特/秒)、622.08Mbps、 2.48832Gbps、 9.95328Gbps。另外，在以成為用戶系統(tǒng)的區(qū)域內(nèi)LAN ( Local Area Network:局 域網(wǎng))為代表的線路中，有稱之為根據(jù)IEEE802.3國際標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet (以太網(wǎng)，注冊商標(biāo))的幀方式。該Ethernet (注冊商標(biāo))幀方式不Y又 被確定為按照獨特的編碼方式的幀方式，而且還根據(jù)線路容量分為Fast Ethernet(注冊商標(biāo))、Giga Bit Ethernet(注冊商標(biāo))和10 Giga Bit Ethernet (注冊商標(biāo))，其傳輸速度按照10的倍數(shù)分別被確定為100Mbps、 lGbps 和10Gbps。此外，還存在FDDI ( Fibre Distributer Data Interface:光纖 分布數(shù)據(jù)4姿口 ) 、 ESCON (Enterprise System Connection:企業(yè)級系統(tǒng) 連接)、FC (Fibre Channel:光纖通道)等各種通信協(xié)議。而且，如果 通信協(xié)議不同，則不僅信號編碼方式不同，傳輸速度也不同。圖10是表示使用了不同的通信協(xié)議的光通信系統(tǒng)的概念圖。在稱 之為城市間通信網(wǎng)的連接建筑物(大廈)彼此的線路網(wǎng)中雖然使用了 SDH/SONET網(wǎng)，但對于大廈中所使用的區(qū)域內(nèi)LAN網(wǎng)而言，則使用 Ethernet (注冊商標(biāo))網(wǎng)或FDDI、 ESCON、 FC等通信協(xié)議。因此，配 置于大廈入口的光傳輸裝置需要與各協(xié)議相適應(yīng)。而且，為了將對光通 信裝置的投資成本抑制到最小限度，應(yīng)尋求一種使用同一物理層，并可 兼顧現(xiàn)有的通信協(xié)議和新的通信協(xié)議的光傳輸裝置。如以上說明過的那樣，正在尋求 一 種可與多協(xié)議相適應(yīng)的光/傳輸裝 置。在同一光傳輸裝置中，為了與不同的通信協(xié)議、不同的傳輸速度相 適應(yīng)，必須確保較寬頻帶的主信號特性，以便從低傳輸速度到較高傳輸 速度能夠適應(yīng)主信號線路的通頻帶?，F(xiàn)狀是，由于頻帶受到裝置能力限制，故從100Mbps到2.5Gbps為可用同一物理層實現(xiàn)的傳輸速度的范 圍，可應(yīng)用的通信協(xié)議也由此決定。接著，記述可與多協(xié)議相適應(yīng)的光傳輸裝置的光接收器中要求的性 能。 一般來說，光接收器的性能指標(biāo)用接收靈敏度(Bit Error Ratio: BER,誤碼率)表示。接收靈敏度可從被稱之為Q值的信號分量與噪聲 分量之比求得(例如，參照非專利文獻(xiàn)1 )。圖11是接收靈敏度的概念 圖，是表示信號分量的時間軸波形(左側(cè))和概率分布(右側(cè))的圖。 另外，所謂最小接收靈敏度，表示每1比特的出錯率增大至某恒定值以 上的情形的平均光輸入功率，表示可正確判定信號電平的界限值。在使用了數(shù)字通信方式的光通信中，在發(fā)生"1"的電平(傳號 (mark))的概率(傳號率)為l"的調(diào)制信號中，在分別用高斯分布 得到傳號和"0"的電平(空號(space))的噪聲分布的情況下，光接 收器的接收靈敏度BER用(l)式表示。在此處，Io表示光接收器的識 別電平，h表示傳號側(cè)光強(qiáng)，Io表示空號側(cè)光強(qiáng)，cn表示傳號側(cè)光強(qiáng)的 噪聲，cjo表示空號側(cè)光強(qiáng)的噪聲。另外，如(2)式所示，傳號側(cè)與空號側(cè)的出錯率一致，是指光接 收器的識別電平被設(shè)定為與接收光功率無關(guān)、編碼出錯率變?yōu)樽钚〉淖?佳電平。此時，光接收器的接收靈敏度BER用(3)式表示。另外，從(2)式可知，光接收器的識別電平Io用(4)式表示。 <formula>formula see original document page 8</formula>(4)然后，如將(4)式代入(2)式，則Q值用(5)式表示。<formula>formula see original document page 8</formula>(5)如考慮到接收光波形的消光比為無限大，則Ig-0。此外，傳號側(cè) 光強(qiáng)I!可從平均接收光功率Pm[W]和轉(zhuǎn)換效率R[A/W]求得。另外，傳號側(cè)光強(qiáng)的噪聲CJl用光接收元件的散粒噪聲(Js、與光接收元件的后級 連接的電放大級的熱噪聲CJT表示?？仗杺?cè)光強(qiáng)的噪聲(J0用電放大級的熱噪聲cjt表示。其結(jié)果是導(dǎo)出(6)式。<formula>formula see original document page 8</formula>(6)在此處，散粒噪聲os用(7)式表示，熱噪聲ot用(8)式表示。q 為每1個電子的電荷量[C], Id為光接收元件的暗電流[A]， Af為對 噪聲有貢獻(xiàn)的帶寬，kB為玻耳茲曼常數(shù)，T為絕對溫度，RL為相當(dāng)于光 電轉(zhuǎn)換電路的反饋電阻值的負(fù)載電阻值。<formula>formula see original document page 8</formula>.....(7)<formula>formula see original document page 8</formula>^.....(8)圖12是表示對各傳輸速度155.52Mbps、 622.08Mbps、 2.48832Gbps 用(3) 、 (6) ~ (8)式算出的BER與平均光接收功率的關(guān)系的圖。 從該圖可知，BER隨傳輸速度而異。在此處，前提是使用同一光接收器、 相對于各傳輸速度限制對噪聲有貢獻(xiàn)的通頻帶。因此，圖12的BER的 不同與分別切斷相對于各傳輸速度對主信號頻帶外的噪聲有貢獻(xiàn)的頻 帶有關(guān)。另外，雖然使用于光接收器的電子裝置的通頻帶足夠?qū)?，但?頻帶通過光接收器所具有的濾波功能而相對于各傳輸速度為最佳。油 此，對確定用(6)式定義的散粒噪聲as、熱噪聲ciT的噪聲有貢獻(xiàn)的帶 寬Af是不同的。 另外，由圖12可知，如果傳輸速度約為1/4，則得到同一BER的 平均輸入光接收功率電平改善約3dB。 一般來說，在使用了迄今最普及 的通常分散纖維的光纖傳輸線路中，光接收器的最小接收靈敏度越低， 就可使光傳輸裝置彼此的間隔越長。據(jù)認(rèn)為是傳輸速度越慢，可傳輸越 長的距離，隨著傳輸速度變快，長距離傳輸變得困難。但是，在光信號損失檢測電路4中所確定的閾值是對用(6)式的 分子定義的輸入信號強(qiáng)度Ii-I^Pm而決定的值。即，閾值用下面的(9) 式表示，與確定接收靈敏度BER的值的噪聲的項無關(guān)地決定。在此處， A為特定的常數(shù)。因此，即使傳輸速度不同、對噪聲有貢獻(xiàn)的頻帶不同， 閾值也不受影響。<formula>formula see original document page 9</formula>.....(9)[非專利文獻(xiàn)1] GovindP.Agrawal著，書名"Fiber-Optic Communication Systems (光纖通信系統(tǒng))"，Wiley-Interscience出片反;Mi出版。在現(xiàn)有的光接收器中，閾值相對于初始調(diào)整時所用的傳輸速度是固 定的。因此，在使用與初始調(diào)整時所用的傳輸速度不同的傳輸速度的情 況下，接收靈敏度BER發(fā)生變化，但閾值不變。例如，在圖12中，如 果在傳輸速度為2.48832Gbps時，將閾值設(shè)定為相當(dāng)于BERlxl(T5的平 均光接收功率電平的約-25.0dBm ，則在將傳輸速度變更為 622.08Mbps、 155.52Mbps的情況下，得到BERlxl(T15以下的無差錯工 作，但閾值不隨傳輸速度變化。因此，即使將閾值初始設(shè)定為在B E R1 x 10 -5下可進(jìn)行光信號損失檢測，當(dāng)傳輸速度從初始設(shè)定時的值發(fā)生了變化 時，則也不能繼續(xù)檢測光信號的信號損失。由此，存在如下的問題光 信號損失檢測電路的檢測精度劣化，即使在可進(jìn)行出錯少的通信的接收 靈敏度下也被看作是不可能通信和線路故障的狀態(tài)，傳輸裝置的運行效 率降低，不能充分地發(fā)揮性能。這樣，現(xiàn)有的光接收器在應(yīng)用于多協(xié)議用途的光傳輸裝置的情況 下，存在傳輸裝置的運行效率降低的問題。即，在不同的通信協(xié)議中， 因編碼方式不同從而信號幀圖形和傳輸速度不同，所以存在不能魂隨接 收靈敏度而檢測出光信號的信號損失(signal loss; signal break)的'問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決上述那樣的問題而進(jìn)行的，其目的在于，得到一 種能夠追隨接收靈敏度而檢測出光信號的信號損失的光接收器。本發(fā)明的光接收器具有光電轉(zhuǎn)換電路，將所輸入的光信號轉(zhuǎn)換為 電信號；電放大器，對從光電轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號進(jìn)行放大；閾值調(diào) 整電路，輸出與光信號的信號信息對應(yīng)的閾值；以及光信號損失檢測電 路，輸出將從電放大器輸出的電信號的電振幅與從閾值調(diào)整電路輸出的 閾值進(jìn)行比較后的結(jié)果。本發(fā)明的其它特征將在以下闡明。按照本發(fā)明，可追隨接收靈敏度而檢測出光信號的信號損失。
圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。 圖2是表示本發(fā)明的實施方式2的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。 圖3是表示本發(fā)明的實施方式3的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。 圖4是表示本發(fā)明的實施方式4的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。 圖5是表示本發(fā)明的實施方式5的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。 圖6是表示本發(fā)明的實施方式6的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。 圖7是用于說明閾值調(diào)整電路中的闊值的滯后(hysteresis)調(diào)整原 理的圖。圖8是表示本發(fā)明的實施方式7的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。 圖9是表示現(xiàn)有的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。圖IO是表示使用了不同的通信協(xié)議的光通信系統(tǒng)的概念圖。圖11是接收靈敏度的概念圖，是表示信號分量的時間軸波形(左側(cè))和概率分布(右側(cè))的圖。圖12是對各個傳輸速度表示所算出的BER與平均光接收功率的關(guān)系的圖。
具體實施方式
實施方式1圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示， 光接收器與光纖1連接，具有光電轉(zhuǎn)換電路2、電放大器3、光信號損 失檢測電路4和閾值調(diào)整電路5。即，實施方式1的光接收器在具有閾 值調(diào)整電路5這一點上與現(xiàn)有的光接收器不同?，F(xiàn)說明實施方式1的光接收器的工作。首先，光電轉(zhuǎn)換電路2將在 光纖1中傳輸來的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。接著，電放大器3將轉(zhuǎn)換后的 電信號的信號振幅放大成為在光接收器的后級可識別的信號振幅。至 此，是與現(xiàn)有的光接收器同樣的工作。接著，閾值調(diào)整電路5根據(jù)光信號的信號信息，將追隨光接收器的 接收靈敏度的閾值輸出給光信號損失檢測電路4 。然后，光信號損失檢 測電路4輸出基于對電放大器3的輸出信號的電振幅與該閾值進(jìn)行比較 后的結(jié)果的數(shù)字信號。在此處，閾值調(diào)整電路5根據(jù)光信號所具有的通信協(xié)議或數(shù)字信號 編碼方式等信號信息來調(diào)整閾值。例如，如果輸入到光接收器中的光信 號是根據(jù)ITU-T國際標(biāo)準(zhǔn)SDH/STM-16的信號信息，則將算出閾值的 (9)式的常數(shù)確定為A = X。另外，如果輸入到光接收器中的光信號是 根據(jù)IEEE802.3國際標(biāo)準(zhǔn)FastEthernet (注冊商標(biāo))的信號信息，則將算 出閾值的(9)式的常數(shù)確定為A = Y。這樣，依據(jù)每個不同的通信協(xié)議 來確定不同的閾值。另外，信號信息有H/W控制和S/W控制這2種控制例。H/W控制 中，在光接收器的電連接器I/F上設(shè)置協(xié)議選擇用的2個端子，1個腳被 看作1比特，由此可選擇2比特/4種協(xié)議。在S/W控制中，從光接收器 外部將預(yù)先定義的對各協(xié)議的二進(jìn)制信號寫入到光接收器內(nèi)部的存儲 區(qū)，以此檢測在光接收器內(nèi)部設(shè)定了哪一協(xié)議，從而可選擇多個協(xié)議。 關(guān)于協(xié)議設(shè)定的記述是一般化的記述，作為SFP的標(biāo)準(zhǔn)化組的 SFFCommittee、 SFF - 8079/8089成為參考資料。通過對現(xiàn)有的光接收器添加閾值調(diào)整電路5,在同一光接收器中， 不僅兼顧現(xiàn)有的通信協(xié)議和新的通信協(xié)議成為可能，而且可實現(xiàn)與通信 協(xié)議對應(yīng)的最佳的線路設(shè)計。特別是，像光通信系統(tǒng)的需要較多的城市 間的通信網(wǎng)那樣，在使用從SDH/SONET網(wǎng)至Ethernet (注冊商標(biāo))網(wǎng)、 FDDI、 ESCON、 FC等的多個通信協(xié)議的光通信用的傳輸裝置中是有用 的。因此，無需利用通信協(xié)議來交換光接收器，可抑制對光通信裝置的 投資成本。 ^由于可根據(jù)與信號信息對應(yīng)的閾值來檢測追隨接收靈敏度的^光信 號的信號損失，故即使在光通信系統(tǒng)的維護(hù)運行中，也可與通信協(xié)議無
關(guān)地實現(xiàn)高精度的光信號損失檢測功能。因此，例如在特定的通信協(xié)議 中，即使得到出錯少的可通信的接收靈敏度，也可消除錯誤地檢測為不 可通信和線路故障的情況，可提高傳輸裝置的運行效率。另外，不僅是通信協(xié)議不同的情形，即便是同一通信協(xié)議，也往往 會增減光信號的代碼圖形的同代碼連續(xù)比特，使數(shù)字信號代碼的1、 o電平的發(fā)生概率(傳號率)發(fā)生變動，使電放大器3的信號電平發(fā)生變 動。此時，光信號損失檢測電路4的輸入電平變動，導(dǎo)致產(chǎn)生光信號損 失檢測的誤檢測。即使在該情況下，只要在閾值調(diào)整電路5中根據(jù)與光 信號的編碼方式對應(yīng)的信號信息來設(shè)定閾值，則即使在同 一 通信協(xié)議 中，也可高精度地進(jìn)行追隨接收靈敏度的光信號的光信號損失檢測。再有，還考慮得到信號信息，例如與光信號重疊的信號信息。此時， 將信號檢測電路添加到光電轉(zhuǎn)換電路2中，從光信號中分出信號信息， 通過對頻率進(jìn)行濾波來識別通信協(xié)議等的信號信息。實施方式2圖2是表示本發(fā)明的實施方式2的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。在本實施方 式的光接收器中，閾值調(diào)整電路5由多個硬件開關(guān)51構(gòu)成。其它的結(jié) 構(gòu)與實施方式1相同。本實施方式的閾值調(diào)整電路5具有根據(jù)所輸入的光信號的信號信息 分別切換輸出預(yù)先設(shè)定的多個閾值的多個硬件開關(guān)51 。通過該硬件開關(guān) 51的切換動作，根據(jù)通信協(xié)議來調(diào)整閾值。各硬件開關(guān)51在開關(guān)為導(dǎo) 通狀態(tài)的情況下，其一端與預(yù)定的閾值連接，另一端與閾值輸出端連 接。另外，準(zhǔn)備與欲設(shè)定的通信協(xié)議的種類同個數(shù)的硬件開關(guān)51。然后， 根據(jù)光信號的信號信息，選擇與通信協(xié)議對應(yīng)的硬件開關(guān)51。閾值調(diào)整電路5根據(jù)光信號所具有的通信協(xié)議和數(shù)字信號編碼方式 等信號信息，調(diào)整閾值，以便追隨接收靈敏度。由此，收到了與實施方 式l同樣的效果。另外，通過使用硬件開關(guān)51，可實現(xiàn)比較高速的切換 動作，盡管速度與器件的響應(yīng)極限有關(guān)。實施方式3圖3是表示本發(fā)明的實施方式3的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。在本實施方 式的光接收器中，閾值調(diào)整電路5包括運算電路52、存儲器53 , DA 轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog converter:數(shù)-模轉(zhuǎn)換器)54。其它的結(jié)構(gòu)與 實施方式1相同。
在本實施方式的閾值調(diào)整電路5中，通過與光信號的信號信息對應(yīng) 的軟件所進(jìn)行的數(shù)字處理，對各通信協(xié)議調(diào)整其閾值。在存儲器53中， 保存由光信號的信號信息唯一決定的多個閾值。然后，在對應(yīng)的信號信 息增加了的情況下，與實施方式2中的硬件開關(guān)相比，像本實施方式3 那樣，當(dāng)使用存儲器53時，由于可通過僅添加與存儲器53中所增加的 信號信息對應(yīng)的閾值來應(yīng)對，故可對電路規(guī)模實現(xiàn)節(jié)省空間。
另外，運算電路52從存儲器53讀出與所輸入的信號信息對應(yīng)的閾 值，作為數(shù)字值輸出。然后，DA轉(zhuǎn)換器54將從運算電路S2所輸出的 數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值，輸出到下一級的光信號損失檢測電路4。這樣， 通過采用由軟件進(jìn)行的數(shù)字處理，與模擬電路相比，也使對外部干擾的 電路噪聲的噪聲耐受力得到提高。此外，基本的效果與實施方式1相同。另外，運算電路52、存儲器53和DA轉(zhuǎn)換器54也可使用被集成在 1個芯片上的MCU ( micro controller unit:微控制單元)。運算電路5厶 存儲器53和DA轉(zhuǎn)換器54相互間的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的收發(fā)也可用2線串行通 信和I2C、 SPI等中的任一種通信方式進(jìn)行。
實施方式4
圖4是表示本發(fā)明的實施方式4的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。在本實施方 式中，光電轉(zhuǎn)換電路2具有光電轉(zhuǎn)換元件(光接收元件，PD: Photo Diode (光電二極管))的施加電壓端子21、光接收元件22和電流電壓轉(zhuǎn)換 電路23 (TIA: Trans-impedance Amplifier (互阻抗放大器))。但是， 光接收元件的施加電壓端子21、光接收元件22和TIA23是構(gòu)成一般的 光電轉(zhuǎn)換電路2的基本塊，被包含在圖1至圖3所述的光電轉(zhuǎn)換電路2 中。另外，本實施方式的光接收器還具有閾值調(diào)整電路的輸入端子55、 電阻元件24、對電阻元件24的兩端電壓進(jìn)行放大的電壓放大器25和 AD轉(zhuǎn)換器26 ( Analog to Digital converter:模-數(shù)轉(zhuǎn)換器)，來作為監(jiān) 牙見流過光<1矣收元件的光電流(Photo Current)的光功率^r測電5^。用該 電阻元件24、電壓放大器25和AD轉(zhuǎn)換器26形成輸入光功率電路。其 它的結(jié)構(gòu)與實施方式l、 3相同。
在本實施方式4中，用電壓放大器25使與光接收元件22串聯(lián)連接 的電阻元件24的兩端的差值電壓倍增，并將其輸入到AD轉(zhuǎn)換器26中。 AD轉(zhuǎn)換器26將電壓放大器25的輸出電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，作為輸入光 功率輸出到運算電路52。在存儲器53中，保存由信號信息唯一決定的
多個閾值。另外，在存儲器53中保存與輸入光功率對應(yīng)地調(diào)整閾值的 光功率調(diào)整值。運算電路52從存儲器53中讀出與信號信息對應(yīng)的閾值 和與輸入光功率對應(yīng)的光功率調(diào)整值并進(jìn)行運算，作為數(shù)字值輸出由光 功率調(diào)整值得到的調(diào)整閾值。作為上述運算電路52的運算方法，考慮有下述方法等(1) 預(yù)先制作以閾值和光功率調(diào)整值為2維矩陣的調(diào)整閾值表并 保存在存儲器53中。由此，運算電路52由所輸入的信號信息和輸入光 功率唯 一 地抽出調(diào)整閾值。(2) 形成以調(diào)整闞值為輸出的數(shù)學(xué)式，將光功率調(diào)整值和閾值作 為參數(shù)和/或系數(shù)代入上述數(shù)學(xué)式，算出調(diào)整闞值。DA轉(zhuǎn)換器54將從運算電路52所輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值，輸 出到下一級的光信號損失檢測電路4。由此，可進(jìn)行加進(jìn)了輸入光功率的調(diào)整閾值的設(shè)定。輸入光功率是 輸入信號的直流分量，用平均接收光功率Pin[W]、轉(zhuǎn)換效率R[A/W]、 電阻元件24的直流電阻值Re[歐姆]和電壓放大器25的增益A24表示如 (10)式。P i nXRXR e XA2 4.....(10)由于該輸入光功率檢測電路位于光接收器的初級，故可確保輸入光 功率的動態(tài)范圍比電放大器3的輸出信號的動態(tài)范圍大。實際上，由于 電放大器3的動態(tài)范圍受限制的情形居多，故在使用了電放大器3的信 號檢測中，不能準(zhǔn)確地檢測可輸入到光接收元件22的最大接收靈敏度 附近的輸入信息。在本實施方式中，通過采用從電放大器3輸出的電信號的電振幅來 檢測最小接收靈敏度附近的信號信息，能夠檢測可輸入到光接收元件22 中的最大接收靈敏度附近的信號信息作為光輸入光功率。由此，能夠準(zhǔn) 確地掌握光接收元件22可正確地接收信號的輸入光功率的動態(tài)范圍的 臨界點。由此，在輸入了接近于使光接收元件22受到損傷那樣的臨界 點的大的輸入光功率的情況下，運算電路52將基于該臨界點的調(diào)整閾 值輸出到光信號損失檢測電路4。 」由此，光信號損失檢測電路4在來自電放大器3的電信號超過調(diào)整 閾值的情況下發(fā)送光信號損失的檢測結(jié)果，如果接收了該檢測結(jié)果的主
機(jī)(未圖示)使光信號1的發(fā)送停止，則該過程有助于進(jìn)行控制，以避免光接收元件22受到損傷。這樣，對各信號信息，可檢測較寬范圍的 動態(tài)范圍中的光信號的信號損失。因而，在本實施方式中，不僅可追隨接收靈敏度BER,而且可追隨 輸入光功率，以檢測出光信號的信號損失。由此，除了收到與實施方式 1、 3同樣的效果外，在光通信系統(tǒng)的維護(hù)運行中，在設(shè)定基于信號信息 的閾值的基礎(chǔ)上，更高精度的調(diào)整閾值的設(shè)定成為可能，由于可使光信 號損失檢測功能得到提高，所以提高了傳輸裝置的運行效率。另外，在此處，雖然記述了用電阻元件24將輸入光功率作為電壓 值檢測，但在光接收元件22與施加電壓端子21之間，也可用Tr和電 阻元件構(gòu)成的電流鏡電路，檢測流過光4矣收元件22的電流值，作為輸 入光功率。而且，光接收元件22不限于PD( Photo Diode:光電二極管)， 也可以是APD (Avalanche Photo Diode:雪崩光電二極管)。實施方式5圖5是表示本發(fā)明的實施方式5的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。在本實施方 式的光接收器中，還具有閾值調(diào)整電路的輸入端子56、溫度檢測元件57 (Thermometer:溫度計)和AD轉(zhuǎn)換器58。其它的結(jié)構(gòu)與實施方式l、 3相同。在本實施方式5中，用溫度檢測元件57來檢測光電轉(zhuǎn)換電路2的 環(huán)境溫度。然后，在用AD轉(zhuǎn)換器58將溫度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字值后，輸入 到運算電路52中。在此處，如(6) ~ (8)式所示，決定接收靈敏度BER的熱噪聲 ai隨絕對溫度T變化。因此，接收靈敏度BER因環(huán)境溫度而異。在存 儲器53中，保存由光信號的信號信息唯一決定的多個閾值。另外，在 存儲器53中保存與環(huán)境溫度對應(yīng)地調(diào)整閾值的溫度調(diào)整值。然后，運 算電路52從存儲器53中讀出與所輸入的信號信息對應(yīng)的閾值和與環(huán)境 溫度對應(yīng)的溫度調(diào)整值并與實施方式4同樣地進(jìn)行運算，作為數(shù)字值輸 出由溫度調(diào)整值得到的調(diào)整閾值。DA轉(zhuǎn)換器54將從運算電路52輸出 的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值，輸出到下一級的光信號損失檢測電路4中。如上所述，運算電路52可得到不僅追隨通信協(xié)議和數(shù)字#號編碼 方式等信號信息而且還追隨光電轉(zhuǎn)換電路2的環(huán)境溫度的調(diào)整閾值。因 此，在本實施方式中，不僅可追隨接收靈敏度BER，而且還可追隨環(huán)境 溫度變化，以檢測出光信號的信號損失。由此，除了收到與實施方式l、 3同樣的效果外，在設(shè)定基于信號信息的閾值的基礎(chǔ)上，更高精度的調(diào) 整閾值的設(shè)定成為可能，由于可實現(xiàn)光信號損失檢測功能，所以提高了 傳輸裝置的運行效率。再有，作為溫度檢測元件57，也可用熱敏電阻、二極管或晶體管。 實施方式6圖6是表示本發(fā)明的實施方式6的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。在本實施方 式的光接收器中，將從光信號損失檢測電路4輸出的輸出信息經(jīng)輸入端 子59輸入到運算電路52中。其它的結(jié)構(gòu)與實施方式l、 3相同。圖7是用于說明閾值調(diào)整電路中的閾值的滯后調(diào)整原理的圖。始終 監(jiān)視光信號損失檢測電路4的輸出信號，例如在輸出信號為初始電平(低 電平)的情況下，運算電路52選擇闞值1。另外，在反過來輸出信號為 返回電平(高電平)的情況下，運算電路52選擇閾值2。例如，如果光信號損失檢測電路4的判定輸出為高電平，則算出閾 值2的(9)式的常數(shù)被確定為A-X。另一方面，如果判定輸出為低電 平，則算出閾值1的(9)式的常數(shù)被確定為A = Y。這樣，即使在相同 的判定條件下，也可通過區(qū)分從高電平轉(zhuǎn)移到低電平的情形的闞值與從 低電平轉(zhuǎn)移到高電平的情形的閾值，從而在光信號損失檢測電路4的判 定輸出中設(shè)置滯后差。另外，存儲器53存儲欲預(yù)先設(shè)定的滯后量作為輸出信號調(diào)整值。 因此，通過使光信號損失檢測電路4的輸出信號輸入到運算電路52中， 從而運算電路52從存儲器53中讀出與所輸入的信號信息對應(yīng)的闊值和 與光信號損失檢測電路4的輸出信號對應(yīng)的輸出信號調(diào)整值，并與實施 方式4同樣地進(jìn)行運算，作為數(shù)字值輸出由輸出信號得到的調(diào)整閾值。 然后，DA轉(zhuǎn)換器54將從運算電路52輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值，輸 出到下一級的光信號損失檢測電路4中。也就是說，由于可將任意的 滯后量預(yù)先保存在存儲器內(nèi)，故即使在因不同的通信協(xié)議而使光電轉(zhuǎn) 換電路23和電放大器3中的信號增益以及光信號損失檢測電路4中 的信號檢波增益發(fā)生變動的情況下，也可與通信協(xié)議無關(guān)地實現(xiàn)穩(wěn)定 的滯后特性。如上所述，在閾值調(diào)整電路5內(nèi)的運算中，可加進(jìn)任意的滯后差作 為輸出信號調(diào)整值，運算電路52可得到不僅追隨通信協(xié)議和數(shù)字信號
編碼方式等信號信息而且還追隨光信號損失檢測電路4的輸出信號的調(diào) 整閾值。因此，在本實施方式中，不僅可追隨接收靈敏度BER,而且可 追隨判定輸出，以檢測出光信號的信號損失。此外，基本的效果與實施 方式1、 3相同。 實施方式7圖8是表示本發(fā)明的實施方式7的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。本實施方式 的光接收器與實施方式4同樣地，具有電阻元件24、電壓放大器25、 AD轉(zhuǎn)換器26和輸入端子55,與實施方式5同樣地，具有輸入端子56、 溫度檢測元件57和AD轉(zhuǎn)換器58,與實施方式6同樣地，將從光信號 損失檢測電路4輸出的輸出信息經(jīng)輸入端子59輸入到運算電路52中。 其它的結(jié)構(gòu)與實施方式1、 3相同。按照本實施方式，收到與實施方式1、 3 ~6同樣的效果。另外，在實施方式7的存儲器53中，存儲由光信號的信號信息唯 一決定的多個閾值、與輸入光功率對應(yīng)地調(diào)整闞值的光功率調(diào)整值、與 環(huán)境溫度對應(yīng)地調(diào)整閾值的溫度調(diào)整值和與光信號損失檢測電路4的輸 出信號對應(yīng)的輸出信號調(diào)整值。運算電路52加入這些調(diào)整值，算出調(diào) 整閾值。作為運算方法，考慮有下述方法等(1) 預(yù)先制作以閾值、光功率調(diào)整值、溫度調(diào)整值和輸出信號調(diào) 整值為4維矩陣的調(diào)整閾值表并保存在存儲器53中。由此，運算電路 52由所輸入的信號信息、輸入光功率、環(huán)境溫度和輸出信號唯一地抽出 調(diào)整閾值。(2) 形成以調(diào)整閾值為輸出的數(shù)學(xué)式，將光功率調(diào)整值、環(huán)境溫 度、輸出信號和閾值作為參數(shù)和/或系數(shù)代入上述數(shù)學(xué)式，算出調(diào)整閾 值。(3) 將上述(1)和(2)的方法組合在一起。例如，形成以調(diào)整 閾值為輸出的數(shù)學(xué)式，將從由閾值和光功率調(diào)整值構(gòu)成的2維矩陣輸出 的1次調(diào)整閾值、環(huán)境溫度和輸出信號作為參數(shù)和/或系數(shù)代入上述數(shù)學(xué) 式，算出調(diào)整閾值。通過基于涉及光信號的信號信息/環(huán)境溫度/輸入光功率/光信f損失 檢測電路的輸出信號的全部信息來設(shè)定調(diào)整閾值，由此可設(shè)置4艮fe通信 協(xié)議/環(huán)境溫度/輸入光功率來決定的調(diào)整閾值和滯后。由此，即使在同一光接收器中，對多個通信協(xié)議而言，在考慮到環(huán) 境溫度/輸入光功率的同時，可實現(xiàn)也追隨接收靈敏度的穩(wěn)定的光信號損 失的檢測工作。進(jìn)而，無需根據(jù)通信協(xié)議交換光接收器，可抑制對光通 信裝置的投資成本。
權(quán)利要求
1.一種光接收器，其特征在于，具有光電轉(zhuǎn)換電路，將所輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；電放大器，對從上述光電轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號進(jìn)行放大；閾值調(diào)整電路，輸出與上述光信號的信號信息對應(yīng)的閾值；以及光信號損失檢測電路，輸出將從上述電放大器輸出的電信號的電振幅與從上述閾值調(diào)整電路輸出的上述閾值進(jìn)行比較后的結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求1所述的光接收器，其特征在于， 上述閾值調(diào)整電路具有多個開關(guān)，根據(jù)所輸入的上述光信號的信號信息，分別切換預(yù)先設(shè)定的多個閾值并將其輸出到光信號損失檢測電 路。
3. 如權(quán)利要求1所述的光接收器，其特征在于， 上述閾值調(diào)整電路具有存儲器，具有由所輸入的上述光信號的信號信息唯 一 決定的多個闞值；運算電路，從上述存儲器讀出與上述信號信息對應(yīng)的閾值，作為數(shù) 字值輸出；以及DA轉(zhuǎn)換器，將從上述運算電路輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值，輸出 到上述光信號損失檢測電路。
4. 如權(quán)利要求1所述的光接收器，其特征在于，還具有輸入光功率檢測電路，檢測所輸入的上述光信號的輸入光 功率，上述閾值調(diào)整電路具有具有多個閾值的存儲器，該多個閾值由所輸入的上述光信號的信號 信息唯一決定；具有光功率調(diào)整值的存儲器，該光功率調(diào)整值與上述輸入光功率對應(yīng):l也調(diào)整上述閾值；運算電路，從上述各存儲器中讀出與所輸入的上述信號信息和上述 輸入光功率對應(yīng)的閾值和光功率調(diào)整值，將由上述光功率調(diào)整值得到的 調(diào)整閾值作為數(shù)字值輸出；以及DA轉(zhuǎn)換器，將從上述運算電路輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值，并輸 出到上述光信號損失檢測電路。
5. 如權(quán)利要求1所述的光接收器，其特征在于，還具有溫度檢測電路，檢測上述光電轉(zhuǎn)換電路的環(huán)境溫度， 上述閾值調(diào)整電路具有具有多個閾值的存儲器，該多個閾值由所輸入的上述光信號的信號 信息唯一決定；具有溫度調(diào)整值的存儲器，該溫度調(diào)整值與上述環(huán)境溫度對應(yīng)地調(diào) 整上述閾值；運算電路，從上述各存儲器中讀出與所輸入的上述信號信息和上述 環(huán)境溫度對應(yīng)的閾值和溫度調(diào)整值，將由上述溫度調(diào)整值得到的調(diào)整閾 值作為數(shù)字值輸出；以及DA轉(zhuǎn)換器，將從上述運算電路輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值，并輸 出到上述光信號損失檢測電路。
6. 如權(quán)利要求1所述的光接收器，其特征在于，上述閾值調(diào)整電路輸入光信號損失檢測電路的輸出信號，并且具有具有多個閾值的存儲器，該多個閾值由所輸入的上述光信號的信號 信息唯一決定；具有輸出信號調(diào)整值的存儲器，該輸出信號調(diào)整值與上述輸出信號 對應(yīng)地調(diào)整上述閾值；運算電路，從上述各存儲器中讀出與所輸入的上述信號信息和輸出 信號對應(yīng)的閾值和輸出信號調(diào)整值，將由上述輸出信號調(diào)整值得到的調(diào) 整閾值作為數(shù)字值輸出；以及DA轉(zhuǎn)換器，將從上述運算電路輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值，并輸 出到上述光信號損失檢測電路。
7. 如權(quán)利要求1所述的光接收器，其特征在于，還具有輸入光功率檢測電路，檢測所輸入的上述光信號的輸入光 功率；以及溫度檢測電路，檢測上述光電轉(zhuǎn)換電路的環(huán)境溫度，上述閾值調(diào)整電路輸入光信號損失檢測電路的輸出信號，并且具有具有多個閾值的存儲器，該多個閾值由所輸入的上述光信號的信號 信息唯一決定；具有光功率調(diào)整值的存儲器，該光功率調(diào)整值與上述輸入光功率對應(yīng)地調(diào)整上述閾值；具有溫度調(diào)整值的存儲器，該溫度調(diào)整值與上述環(huán)境溫度對應(yīng)地調(diào)整上述閾值；具有輸出信號調(diào)整值的存儲器，該輸出信號調(diào)整值與上述輸出信號 對應(yīng)地調(diào)整上述閾值；運算電路，從上述各存儲器中讀出與所輸入的上述信號信息、上述 輸入光功率、上述環(huán)境溫度和上述輸出信號對應(yīng)的閾值、光功率調(diào)整 值、溫度調(diào)整值和輸出信號調(diào)整值，將加進(jìn)了上述各調(diào)整值的調(diào)整閾值 作為數(shù)字值輸出；以及DA轉(zhuǎn)換器，將從上述運算電路輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值，并輸 出到上述光信號損失檢測電路。
全文摘要
本發(fā)明得到一種可追隨接收靈敏度而檢測出光信號的信號損失的光接收器。本發(fā)明的光接收器具有光電轉(zhuǎn)換電路，將所輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；電放大器，對從光電轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號進(jìn)行放大；閾值調(diào)整電路，輸出與光信號的信號信息對應(yīng)的閾值；以及光信號損失檢測電路，輸出將從電放大器輸出的電信號的電振幅與從閾值調(diào)整電路輸出的閾值進(jìn)行比較后的結(jié)果。
文檔編號H04B10/158GK101212258SQ200710159890
公開日2008年7月2日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者宇藤健一 申請人:三菱電機(jī)株式會社