前置放大器、光接收器、光终端装置及光通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及前置放大器、光接收器、光终端装置及光通信系统。
【背景技术】
[0002]近年来，在为各个家庭提供多媒体服务(Multimedia Service)的接入网络(Access Network)中，以使用了光纤的公共线路网实现的被称为P0N(Passive OpticalNetwork:无源光网络)系统的点对多点(Point to Mult1-point)的接入系光通信系统得到广泛应用。
[0003]PON系统由I台作为站侧装置的0LT(0ptical Line Terminal:光加入者线路终端装置)和多台经由光星形耦合器(Star Coupler)连接的作为加入者侧终端装置的ONU (Optical Network Unit:光网络装置)构成。多个ONU能够共用OLT和作为传输路径的光纤的大部分，因而能够期待运用成本的降低，并且不需要对作为被动部件的光星形耦合器供电，因而容易在户外设置，也具有可靠性高的优点。基于这些优点，作为实现宽带网络的光通信系统而被广泛引进。
[0004]在这样的PON系统中，各个ONU位于距OLT不同距离的位置处，因而各个ONU发送的光信号在OLT中的受光电平，按照OLT从各个ONU接收的每个接收分组而不同。因此，对于OLT的光接收器要求稳定地再现不同受光电平的分组的较宽的动态范围特性(WideDynamic Range)。以实现较宽的动态范围特性为目的，通常在安装于光接收器的前置放大器中具备AGC(Automatic Gain Control:自动增益控制)电路。
[0005]例如，在专利文献I公开的光接收装置中，按照每个分组(Packet)主动地切换前置放大器的转换增益。但是，在这种方式中，需要对按照受光电平将转换增益设定为最佳值的反馈电阻进行选择的选择电路等，导致电路规模大型化。另外，由于按照每个分组进行切换，因而收敛于最佳的转换增益将花费时间。
[0006]与此相对，例如专利文献2公开的光接收器使前置放大器的转换增益按照受光电平被动地变化。即，按照通过受光元件被转换后的光电流的大小，使转换增益被动地变化。具体而言，光接收器的前置放大器具备将对应于受光电平的光电流转换为电压信号的电流电压转换电路，电流电压转换电路由放大器和反馈电阻构成。二极管等与电流电压转换电路的反馈电阻并联连接。
[0007]在这样的光接收器中，当受光元件由于受光电平升高而生成的光电流增大的情况下，反馈电阻中的压降增加，电流电压转换电路的输入输出电压差增大。并且，在电流电压转换电路的输入输出电压差超过二极管的阈值电压时，电流流向二极管，并联连接的反馈电阻和二极管整体的电阻减小。由此，电流电压转换电路的转换增益减小，所以能够使转换增益按照光电流而被动地变化。
[0008]S卩，在光电流较大的情况下，光电流几乎都流向压降大致固定的二极管，由此抑制在反馈电阻中产生的压降，即使是受光电平较高的输入光也能够输出作为电压信号的接收信号，从而实现较宽的动态范围特性。并且，专利文献2的前置放大器能够按照光数字信号的每Ibit (比特)进行AGC动作，因而能够实现高速动作。
[0009]在先技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2004 - 260396号公报
[0012]专利文献2:日本特开2007 - 274032号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]专利文献2所记载的光接收器的前置放大器在所输入的光电流较小的情况下，二极管处于截止状态，几乎所有的光电流流向电流电压转换电路的反馈电阻，因而输出电压相对于光电流的变化呈线性变化。在此，示出输出电压与光电流之间的关系的直线的斜率为负，在光电流为高电平时，输出电压为低电平。
[0015]另一方面，在所输入的光电流较大时，二极管处于导通状态，某个固定值以上的光电流流过二极管，因而电流电压转换电路的输出电压被钳位(Clip)于固定值。由此，光数字信号的光电流为高电平时的输出电压下降不足，因而信号的上升沿和下降沿的交叉点(Cross-Point)下降，存在接收信号的波形劣化、失真增大的问题。
[0016]本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种减小了对所输入的电流进行电流电压转换而输出的电压信号的波形失真的前置放大器等。
[0017]用于解决问题的手段
[0018]为了达到上述目的，本发明的前置放大器构成为具有:电流电压转换放大电路，其将信号电流的全部或者一部分转换为信号电压并对该信号电压进行放大并输出；增益可变单元，其使所述电流电压转换放大电路的转换增益变化，以使得所述电流电压转换放大电路的输入电流的大小为第I阈值时为转换增益的变化点；电流旁路电路，其根据所述信号电流的大小使所述信号电流的一部分旁路；以及电压电平转换电路，其向所述电流旁路电路输出按照规定的比例对所述信号电压进行电平转换后的电平转换电压，从所述电压电平转换电路输出的所述电平转换电压成为用于切换是否执行所述电流旁路电路的旁路的阈值电压时的所述电流电压转换放大电路的所述输入电流的大小即第2阈值小于所述第I阈值。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明，能够减小对所输入的电流进行电流电压转换而输出的电压信号的波形失真。
【附图说明】
[0021]图1是示出实施方式的光通信系统的结构的框图。
[0022]图2是示出实施方式I的光接收器的前置放大器的电路结构的图。
[0023]图3是示出以往的光接收器的前置放大器的电路结构的图。
[0024]图4是用于说明以往的前置放大器的输出电压相对于光电流的变化的图。
[0025]图5是用于说明实施方式I的前置放大器的输出电压相对于光电流的变化的图。
[0026]图6是示出实施方式2的光接收器的前置放大器的电路结构的图。
[0027]图7是示出实施方式3的光接收器的前置放大器的电路结构的图。
[0028]图8是示出实施方式4的光接收器的前置放大器的电路结构的图。
[0029]图9是示出实施方式5的光接收器的前置放大器的电路结构的图。
[0030]图10是示出输出电压的波形失真的评价结果的图。
【具体实施方式】
[0031]实施方式I
[0032]下面，参照附图详细说明本发明的实施方式I。
[0033]实施方式I的光通信系统I是采用了点对多点(Point to Mult1-point)形式的PON(Passive Optical Network:无源光网络)系统。如图1所示，光通信系统I具有I台作为站侧装置的OLT(Optical Line Terminal:光加入者线路终端装置)10、多台作为加入者侧终端装置的ONU (Optical Network Unit:光网络装置)20、和被动地将光信号分支/合流的光星形耦合器30。所有的ONU 20通过一个以上的光学星形耦合器30及光纤32与OLT10连接。
[0034]OLT 10由光接收器11、光发送器12、波长复用耦合器13和传输控制部14构成。波长复用耦合器13用于将光波长不同的上行信号和下行信号向规定的方向输出。将从ONU20输出并在光纤32中传输来的光信号向光接收器11侧输出，将从光发送器12输出的光信号向连接有ONU 20的光纤32侧输出。
[0035]传输控制部14根据从互联网等外部网络40输入的基带信号，生成调制信号并将其输入光发送器12。光发送器12根据从传输控制部14输入的调制信号对半导体激光器等发光元件发出的光进行调制。调制后的光信号作为下行信号经由波长复用耦合器13而输出，在光纤32中传输并被各个ONU 20接收。
[0036]从ONU 20发送并在光纤32中传输来的上行信号的光信号经由波长复用耦合器13输入光接收器11。光接收器11对所输入的光信号进行光电转换，解调为电压信号的接收信号并输出给传输控制部14。传输控制部14将接收到的接收信号转换为基带信号，并输出给外部网络40。
[0037]在此，从各个ONU 20发送的光信号是突发(burst)状的分组信号，将对这些分组信号进行时分复用而得到的光信号输入OLT 10。各个ONU 20经由任意长度的光纤32、任意个数的光星形耦合器30与OLT 10连接，OLT 10的光接收器11接收的光信号的强度根据每个分组而大不相同。即，为了从这样的光信号稳定地得到接收信号，光接收器11需要是能够应对较宽的动态范围的结构。
[0038]OLT 10的光接收器11由受光元件100、前置放大器(Pre-Amplifier:Pre-AMP)