アバランシェ・フォト・ダイオード調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法
【課題】有効な電流増倍率に最適化することが容易にかつ確実に可能なアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムを提供する。
【解決手段】ＡＰＤ電源電圧発生器１にて電源電圧を生成し、自己バイアス抵抗２を介してＡＰＤ３のＡＰＤバイアス電圧を設定した状態で、入力した光信号をＡＰＤ３により変換した電流信号をＴＩＡ／ＣＤＲ回路４にて電圧信号に変換増幅して主電気信号として出力する。ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４からの主電気信号に関する誤り率を誤り検出器５にて検出してＭＰＵ６に出力すると、ＭＰＵ６の誤り情報比較部６１は、該誤り率をあらかじめ設定登録した基準値と比較し、基準値と不一致であった場合、ＭＰＵ６のＡＰＤ制御部６２にて、ＡＰＤ３に設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対してフィードバックすることにより、ＡＰＤ３のＡＰＤバイアス電圧を制御する。
【解決手段】ＡＰＤ電源電圧発生器１にて電源電圧を生成し、自己バイアス抵抗２を介してＡＰＤ３のＡＰＤバイアス電圧を設定した状態で、入力した光信号をＡＰＤ３により変換した電流信号をＴＩＡ／ＣＤＲ回路４にて電圧信号に変換増幅して主電気信号として出力する。ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４からの主電気信号に関する誤り率を誤り検出器５にて検出してＭＰＵ６に出力すると、ＭＰＵ６の誤り情報比較部６１は、該誤り率をあらかじめ設定登録した基準値と比較し、基準値と不一致であった場合、ＭＰＵ６のＡＰＤ制御部６２にて、ＡＰＤ３に設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対してフィードバックすることにより、ＡＰＤ３のＡＰＤバイアス電圧を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アバランシェ・フォト・ダイオード調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法に関し、特に、アバランシェ・フォト・ダイオード(Avalanche Photo−Diode、以下、'ＡＰＤ'と略称する)の電流増倍率を最適化することが容易にかつ確実に可能なアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法に関する。ＡＰＤを用いるＸＦＰ（１０Gigabit Small Form Factor Pluggable）、ＣＦＰ（１０Gigabit Form Factor Pluggable）、３００ＰＩＮ、ＳＦＰ＋（Small Form Factor Pluggable Plus）、ＱＳＦＰ（Quad Small Form Factor Pluggable）等の光トランシーバや光通信システム全般に好適に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
アバランシェ・フォト・ダイオード(Avalanche Photo‐Diode、以下、'ＡＰＤ'と略称する)を受光系に用いた光トランシーバにおいては、最適な受光特性を得るために、個体ごとに、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)の調整を実施し、電流増倍率（Ｍ）の最適化を行っている。
【０００３】
ＡＰＤの電流増倍率（Ｍ）は、以下の式（１）により決定される。
電流増倍率：Ｍ ＝ １／（１−VＡＰＤ／Vｂｒ)ｎ …（１）
ここで、VＡＰＤ：ＡＰＤバイアス電圧、Vｂｒ：ＡＰＤブレイクダウン電圧
ｎ：ＡＰＤ素子の固有の値
【０００４】
式（１）より、ＡＰＤの電流増倍率（Ｍ）は、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)とＡＰＤのブレイクダウン電圧（Ｖｂｒ)とによって決まることが分かる。
【０００５】
しかし、ＡＰＤのブレイクダウン電圧（Ｖｂｒ)は、ＡＰＤ素子によってバラつきがあり、各ＡＰＤ素子の個体ごとの電流増倍率（Ｍ）を最適化するためには、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)を調整することが必要である。さらに、ＡＰＤのブレイクダウン電圧（Ｖｂｒ)は、温度によっても変動するため、ＡＰＤ素子温度に応じてＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)の制御を行い、如何なる温度であっても安定した特性が得られるように電流増倍率（Ｍ）の制御を行うことが必要である。
【０００６】
これらの変動する要因を補正するために、現状においては、特許文献１の特開２００９−１０５４８９号公報「光トランシーバおよび光トランシーバの制御方法」等にも記載されているように、光トランシーバ内部にＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)のルックアップテーブルを備え、動作温度範囲内にてフォトカレントが一定となるように、フィードフォワード制御を逐一実施するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０５４８９号公報（第４−６頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、現状の技術においては、前述したように、フィードフォワード制御を適用するような特性試験を実施しながら、フォトカレントが一定となるようなＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)に調整することが必要であり、ＡＰＤの出荷前の出荷調整・試験に多くの時間がかかってしまうという問題点があった。
【０００９】
また、ＡＰＤ変換効率の個体差により、同じフォトカレントであっても、電流増倍率が異なることになり、誤り率(ビットエラーレート)特性にバラつきを生じ、製品特性が安定しないという問題点があった。
【００１０】
（本発明の目的）
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、誤り検出機能を利用することにより、有効な電流増倍率に最適化することが容易にかつ確実に可能なアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の課題を解決するため、本発明によるアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１２】
（１）本発明によるアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整システムは、光トランシーバに実装したアバランシェ・フォト・ダイオード（Avalanche Photo-Diode：以下'ＡＰＤ'と略称）の電流増倍率を最適な状態に調整するアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムであって、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を設定するための電源電圧を生成するＡＰＤ電源電圧発生器と、該ＡＰＤ電源電圧発生器により生成した電源電圧を供給することにより前記ＡＰＤに設定されたＡＰＤバイアス電圧下において、入力した光信号を前記ＡＰＤにより変換した電流信号を、電圧信号に変換増幅して主電気信号として出力するトランスインピーダンス増幅器と、該トランスインピーダンス増幅器から出力される前記主電気信号に関する誤り率を検出する誤り検出器と、該誤り検出器によって検出された前記誤り率をあらかじめ設定登録した基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較部と、前記誤り検出器によって検出された前記誤り率が前記基準値と不一致であった場合、該誤り情報比較部が出力する前記誤り情報比較判定結果に基づいて、前記ＡＰＤに設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として前記ＡＰＤ電源電圧発生器に対してフィードバックすることにより、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を制御するＡＰＤ制御部とを、少なくとも備えていることを特徴とする。
【００１３】
（２）本発明によるアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整方法は、光トランシーバに実装したアバランシェ・フォト・ダイオード（Avalanche Photo-Diode：以下'ＡＰＤ'と略称）の電流増倍率を最適な状態に調整するアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法であって、ＡＰＤ電源電圧発生器によって生成した電源電圧を供給することにより前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を設定して、入力した光信号を前記ＡＰＤにより電流信号に変換し、変換した該電流信号を電圧信号に変換増幅して得られる主電気信号に関する誤り率を検出した結果をあらかじめ設定登録した基準値と比較した際に、該基準値と不一致であった場合、該比較結果に基づいて、前記ＡＰＤに設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として前記ＡＰＤ電源電圧発生器に対してフィードバックすることにより、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整方法によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００１５】
すなわち、光トランシーバ内の誤り検出器またはホスト装置内の誤り検出器の誤り率の検出結果に基づいて、ＡＰＤの電流増倍率の最適値を光トランシーバ内のＭＰＵまたはホスト装置内のＣＰＵにおいて自動的に判定することができるようになることから、ＡＰＤの調整時間を大幅に短縮することができるようになる。
【００１６】
また、光トランシーバすべてについてＡＰＤの誤り率が同一の基準値と等しくなるように調整することによって、ＡＰＤの誤り率特性の個体差がなくなることから、通信特性のバラつきを最小限に抑えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるＡＰＤ調整システムのシステム構成の一例を示すシステム構成図である。
【図２】図１に示すＡＰＤ調整システムの概略を説明するための説明図である。
【図３】ＡＰＤの電流増倍率を最適化するＡＰＤ調整システムの図１とは異なる構成例を示す説明図である。
【図４】図１に示したＡＰＤ調整システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明によるアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。
【００１９】
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、アバランシェ・フォト・ダイオード(Avalanche Photo‐Diode、以下、'ＡＰＤ'と略称する)を利用した光トランシーバに関して、受光特性のバラつき要因となる電流増倍率を、誤り検出機能を用いて、容易にかつ確実に最適化するＡＰＤの電流増倍率最適化の仕組みを備えていることを、主要な特徴としている。
【００２０】
より具体的には、本発明は、誤り検出機能として例えば前方誤り訂正機能(Forward Error Correction、以下、必要に応じて'ＦＥＣ'と略称する)を利用して、例えばＤＣコンバータ回路等からなるＡＰＤ用の電源電圧発生器が生成するＡＰＤ用電源電圧の値を調整して、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)のフィードバック制御を行うことにより、ＡＰＤの電流増倍率を最適化することを特徴としている。
【００２１】
（実施形態の構成例）
次に、本発明によるＡＰＤ調整システムのシステム構成の一例について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本発明によるＡＰＤ調整システムのシステム構成の一例を示すシステム構成図であり、図２は、図１に示すＡＰＤ調整システムの概略を説明するための説明図である。ここで、図１および図２に示すＡＰＤ調整システムは、調整対象のＡＰＤを実装した光トランシーバ内にＡＰＤ電流増倍率最適化機能として必要とするすべての機能が搭載されている例を示している。
【００２２】
図１に示すＡＰＤ調整システム１０は、ＡＰＤ３の電流増倍率調整用として、ＡＰＤ電源電圧発生器１、自己バイアス抵抗２、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４、誤り検出器５、および、ＭＰＵ６、を少なくとも備えて構成されている。
【００２３】
ＡＰＤ電源電圧発生器１は、例えば、ＤＣコンバータ回路等から構成されていて、ＭＰＵ６からの電圧設定指示に基づいて、調整対象のＡＰＤ３に供給すべき電源電圧を生成する。自己バイアス抵抗２は、調整対象のＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ)設定用として挿入されている抵抗である。
【００２４】
また、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４は、入力した光信号に応じてＡＰＤ３から出力される電流信号を電圧信号に変換増幅するトランスインピーダンス増幅器（Trans-Impedance Amplifier）の機能を実施する。また、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４は、３Ｒ（波形整形-reshaping、タイミング再生-retiming、識別再生-regenerating）用のバースト光受信機能を有する光トランシーバの場合については、さらに、３Ｒバースト光受信用のＣＤＲ（Clock Data Recovery）機能も実施することができる。
【００２５】
また、誤り検出器５は、例えば、前方誤り訂正回路すなわちＦＥＣ回路として構成されていて、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４からの電圧信号（主電気信号）に含まれている前方誤り訂正符号により誤り率の検出を行う。ＭＰＵ６は、誤り検出器５によって検出された誤り率をあらかじめ設定登録した基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較部６１と、誤り検出器５によって検出された誤り率が前記基準値と不一致であった場合、該誤り情報比較部６１が出力する誤り情報比較判定結果に基づいて、ＡＰＤ３に設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示としてＡＰＤ電源電圧発生器１に対してフィードバックすることにより、ＡＰＤ３のＡＰＤバイアス電圧を制御するＡＰＤ制御部６２と、を少なくとも備えており、誤り検出器５が出力する誤り率検出結果をあらかじめ定めた基準値と比較した結果に基づいて、調整対象のＡＰＤ３に設定すべきＡＰＤバイアス電圧の電圧値をフィードバック制御することを可能にするために、発生した誤り率と基準値との差分を勘案して、ＡＰＤ３に供給すべき電源電圧の電圧値を算出し、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して指示するようにしている。
【００２６】
すなわち、図２の説明図に示すように、図１に示すＡＰＤ調整システム１０は、次のように動作する。図２の説明図において、まず、光トランシーバ内に例えばＤＣコンバータ回路として実装されているＡＰＤ電源電圧発生器１において、ＭＰＵ６からの電圧設定指示に基づいて、ＡＰＤ３に供給すべきバイアス電源電圧を生成する。ＡＰＤ電源電圧発生器１にて生成されたバイアス電源電圧は、ＡＰＤ３自身のフォトカレントおよび自己バイアス抵抗２によって電圧降下し、実際に供給されるＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ）が決定される。ＡＰＤ３においては、供給されたバイアス電源電圧の条件下において、入力されてくる光信号を電流信号に変換して出力する。
【００２７】
しかる後、ＡＰＤ３にて出力された電流信号は、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４におけるＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）機能により、電圧信号に変換増幅されて、主電気信号として出力される。さらに、３Ｒ機能を実装する光トランシーバの場合には、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４におけるＣＤＲ（クロックデータリカバリ）機能によって、３Ｒ機能を実施するために、クロックとデータとを分離する機能を備えている。
【００２８】
さらに、例えばＦＥＣ回路等からなる誤り検出器５によって、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力された主電気信号に関する誤り率の検出を行い、検出結果である誤り情報は、光トランシーバ内部の制御を行うために実装されているＭＰＵ６に供給される。ＭＰＵ６は、まず、誤り情報比較部６１において、誤り検出器５からＧＰＩＯ（General Purpose Input／Output：汎用入出力）インタフェースを介して入力されてくる誤り情報をあらかじめ定めた基準値と比較して、比較結果を、誤り情報比較判定結果として出力し、次いで、ＡＰＤ制御部６２において、出力された誤り情報比較判定結果に基づいて、ＡＰＤ３に供給すべきバイアス電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＧＰＩＯインタフェースを介して、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して出力する。ＡＰＤ制御部６２においては、誤り情報比較判定結果として、誤り情報が基準値と一致したという結果が得られない限り、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して、ＡＰＤ３に供給するバイアス電源電圧の電圧値の調整を行うフィードバック制御を繰り返す。
【００２９】
かくのごとく、ＡＰＤ調整システム１０においては、ＡＰＤ３の出力を変換した主電気信号の誤り率の検出結果を利用して、ＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ)のフィードバック制御を行うことによって、ＡＰＤ３の電流増倍率を容易にかつ確実に最適化することができる仕組みを採用している。
【００３０】
なお、誤り検出器５としては、例えばＦＥＣ回路として前方誤り訂正機能（ＦＥＣ機能）による誤り率検出機能を用いる場合について示しているが、本発明は、同様の誤り率検出機能を有する構成であれば、かかるＦＥＣ回路のみに限るものではない。
【００３１】
また、誤り検出器５の誤り率検出結果を、光トランシーバ内のＭＰＵ６に通知する代わりに、当該光トランシーバのホストとして外部に接続したホスト装置側に通知するようにしても良い。かかる場合には、外部に接続したホスト装置において、誤り率に関してあらかじめ定めた基準値と比較を行い、誤り情報比較判定結果として、光トランシーバ内のＭＰＵ６に通知するようにし、光トランシーバ内のＭＰＵ６は、ホスト装置からの誤り率比較判定結果を受け取ることによって、調整対象のＡＰＤ３に対して供給すべき電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して出力するようにすれば良い。なお、ホスト装置側における誤り情報比較判定結果として、調整対象のＡＰＤ３に対して供給すべき電源電圧そのものを算出して、光トランシーバ内のＭＰＵ６に通知するようにし、ＭＰＵ６は、受け取った電源電圧そのものを、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に出力するようにしても良い。
【００３２】
さらには、誤り検出器５を光トランシーバ内に搭載していない構成とし、当該光トランシーバのホストとして外部に接続したホスト装置側に誤り検出器を備えるようにしても良い。かかる場合には、光トランシーバ内のＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力される主電気信号を、当該光トランシーバのホストとして外部に接続したホスト装置側に送信するようにし、ホスト装置内に備えられている誤り検出器において、主電気信号の誤り率を検出して、誤り率に関する基準値と比較を行い、誤り情報比較判定結果として、光トランシーバ内のＭＰＵ６に通知するようにすれば良い。
【００３３】
図３は、ＡＰＤ３の電流増倍率を最適化するＡＰＤ調整システムの図１とは異なる構成例を示す説明図であり、ＡＰＤ電流増倍率最適化機能として必要とする機能のうち、一部の機能が、調整対象のＡＰＤを実装した光トランシーバのホストとして外部に接続されたホスト装置側に搭載されている例を示している。つまり、図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａは、調整対象のＡＰＤ３を実装した光トランシーバ２０と、該光トランシーバ２０を外部接続したホスト装置３０とから構成されており、ＡＰＤ電流増倍率最適化機能として必要とする機能のうち、主電気信号の誤り率を検出する誤り検出機能、検出した誤り率をあらかじめ定めた基準値と比較する誤り情報比較判定機能を、誤り検出器３５、ＣＰＵ３６内の誤り情報比較部３６１として、ホスト装置３０側にも搭載している場合を示している。
【００３４】
図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａにおいては、調整対象のＡＰＤ３を実装した光トランシーバ２０側には、図１の場合と同様、ＡＰＤ電源電圧発生器１、自己バイアス抵抗２、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４、誤り検出器５、ＭＰＵ６が搭載されているとともに、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力される主電気信号の誤り率を検出するための誤り検出器５が、当該光トランシーバ２０内に実装されているか否かを判定する誤り率検出機能判定部５ａ、および、誤り検出器５が検出した誤り情報を、当該光トランシーバ２０内のＭＰＵ６に対して直接送信するか否かを判定するＭＰＵ直接通信判定部６ａ、をさらに備えている。
【００３５】
図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａの光トランシーバ２０内の誤り率検出機能判定部５ａにおいて、光トランシーバ２０内に誤り検出器５が搭載されていると判定した場合には（誤り率検出機能判定部５ａのＹｅｓ側）、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力される主電気信号を、図１の場合と同様、光トランシーバ２０内の誤り検出器５に出力するが、誤り検出器５が搭載されていないと判定した場合には（誤り率検出機能判定部５ａのＮｏ側）、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力される主電気信号を、外部に接続したホスト装置３０内の誤り検出器３５に対して出力する。
【００３６】
かかる場合には、ホスト装置３０内において、主電気信号の誤り率を検出した結果を、誤り情報として、ホスト装置３０側のＣＰＵ３６に対して出力する。ホスト装置３０側のＣＰＵ３６は、誤り情報として入力されてくる誤り率をあらかじめ定めた基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較機能として誤り情報比較部３６１を備えている。なお、かかる場合には、光トランシーバ２０内に、誤り検出器５のみならず、ＭＰＵ６内の誤り情報比較部６１も搭載する必要はない。
【００３７】
また、図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａの光トランシーバ２０内のＭＰＵ直接通信判定部６ａにおいて、誤り検出器５が検出した誤り情報をＭＰＵ６に対して直接送信すると判定した場合には（ＭＰＵ直接通信判定部６ａのＹｅｓ側）、誤り情報を、図１の場合と同様、光トランシーバ２０内のＭＰＵ６に出力するが、誤り検出器５が検出した誤り情報をＭＰＵ６には送信しないと判定した場合には（ＭＰＵ直接通信判定部６ａのＮｏ側）、誤り検出器５が検出した誤り情報を、外部に接続したホスト装置３０内のＣＰＵ３６に対して出力する。ホスト装置３０側のＣＰＵ３６は、前述のように、誤り情報として入力されてくる誤り率をあらかじめ定めた基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較機能として誤り情報比較部３６１を備えている。なお、かかる場合には、光トランシーバ２０内に、ＭＰＵ６内の誤り情報比較部６１を搭載する必要はない。
【００３８】
ホスト装置３０側のＣＰＵ３６は、誤り情報比較部３６１において作成した誤り情報比較判定結果を、光トランシーバ２０側のＭＰＵ６に対して出力する。光トランシーバ内のＭＰＵ６は、ＡＰＤ制御部６２において、ホスト装置３０からの誤り率比較判定結果を受け取ると、調整対象のＡＰＤ３に対して供給すべき電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して出力する。かくのごとく、図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａにおいても、ＡＰＤ３の出力を変換した主電気信号の誤り率の検出結果を利用して、ＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ)のフィードバック制御を行うことによって、ＡＰＤ３の電流増倍率を容易にかつ確実に最適化することができる。
【００３９】
（実施形態の動作の説明）
次に、図１に示したＡＰＤ調整システム１０の動作の一例について、図４に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。図４は、図１に示したＡＰＤ調整システム１０の動作の一例を説明するためのフローチャートであるが、図３に示したＡＰＤ調整システム１０Ａの場合も全く同様であるので、図３のＡＰＤ調整システム１０Ａに関するここでの重複する説明は省略する。
【００４０】
図４のフローチャートにおいて、まず、光トランシーバに実装されているＡＰＤ３の電流増倍率の調整前の値として、任意のＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）に設定された状態で、該ＡＰＤ３を実装した光トランシーバに対して試験用の光信号を入力する（ステップＳ１）。ＡＰＤ３においては、入力された光信号を電流信号に変換して、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４に対して出力する。ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４は、入力されてくる電流信号を電圧信号に変換して、主電気信号として、誤り検出器５に対して出力する。
【００４１】
誤り検出器５は、主電気信号として入力されてくる電圧信号の誤り率を検出して誤り情報として光トランシーバ内のＭＰＵ６に対して通知する（ステップＳ２）。
【００４２】
誤り検出器５からの誤り情報を受け取ったＭＰＵ６は、誤り情報比較部６１において、該誤り情報に含まれている誤り率を、当該ＭＰＵ６内にあらかじめ設定登録している誤り率に関する基準値と比較する（ステップＳ３）。なお、このとき、光トランシーバの特性のバラつきを無くすため、ＭＰＵ６内にあらかじめ設定登録する誤り率に関する基準値はすべての光トランシーバに対して同じ値を設定するようにしている。
【００４３】
ＭＰＵ６のＡＰＤ制御部６２においては、誤り情報比較部６１における比較結果として、誤り率が該基準値と異なる場合には（ステップＳ３の'≠'の場合）、該比較結果に基づいて、変更すべきＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）を供給するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して出力する（ステップＳ５）。
【００４４】
この結果、ＡＰＤ電源電圧発生器１は、ＭＰＵ６のＡＰＤ制御部６２からの電圧設定指示に該当する電源電圧を出力することになる。該電源電圧を自己バイアス抵抗２を介してＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）として供給されたＡＰＤ３においては、該ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）下において、入力された光信号を電流信号に変換して、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４に対して出力することになる。
【００４５】
しかる後、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４は、入力されてくる電流信号を電圧信号に変換して、主電気信号として、誤り検出器５に対して出力する。誤り検出器５は、主電気信号の誤り率を検出して、誤り情報として、ＭＰＵ６の誤り情報比較部６１に対して通知するというステップＳ２の動作を実施する。かくのごときステップＳ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ２→・・・というＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ）の調整に関するフィードバック動作は、ステップＳ３において、ＭＰＵ６の誤り情報比較部６１にて、主電気信号の誤り率が前記基準値と相等しいという結果が得られるまで繰り返される。
【００４６】
ステップＳ３において、主電気信号の誤り率が前記基準値と相等しいという結果が得られた場合には（ステップＳ３の'＝'の場合）、ＡＰＤ３は、最適の電流増倍率に調整することができたものと看做して、該ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）の設定値をＭＰＵ６内部に保存する（ステップＳ４）。ここで、かくのごとき主電気信号の誤り率とあらかじめ定めた基準値との比較動作を、常に実施し、誤り率が基準値と常に等しくなるように、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）をフィードバック制御することによって、ＡＰＤ３の電流増倍率の温度変動による特性変動を容易にかつ確実に補償することができる。
【００４７】
なお、本発明は、ＡＰＤ３素子および誤り検出機能を有する光トランシーバや該光トランシーバと外部接続するホスト装置のみならず、ＡＰＤ３素子を搭載した光受信器を構成要素とする光通信システム全体に対しても、全く同様に適用することができる。
【００４８】
（実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本発明の実施形態においては、次のような効果を得ることができる。
【００４９】
すなわち、光トランシーバ内の誤り検出器５またはホスト装置内の誤り検出器３５の誤り率の検出結果に基づいて、ＡＰＤ３の電流増倍率の最適値を光トランシーバ内のＭＰＵ６またはホスト装置内のＣＰＵ３６において自動的に判定することができるようになることから、ＡＰＤ３の調整時間を大幅に短縮することができるようになる。
【００５０】
また、光トランシーバすべてについてＡＰＤ３の誤り率が同一の基準値と等しくなるように調整することによって、ＡＰＤ３の誤り率特性の個体差がなくなることから、通信特性のバラつきを最小限に抑えることができるようになる。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
【符号の説明】
【００５２】
１ ＡＰＤ電源電圧発生器（ＤＣコンバータ回路）
２ 自己バイアス抵抗
３ ＡＰＤ
４ ＴＩＡ／ＣＤＲ回路
５ 誤り検出器（ＦＥＣ回路）
５ａ 誤り率検出機能判定部
６ ＭＰＵ
６ａ ＭＰＵ直接通信判定部
１０ ＡＰＤ調整システム
１０Ａ ＡＰＤ調整システム
２０ 光トランシーバ
３０ ホスト装置
３５ 誤り検出器
３６ ＣＰＵ
６１ 誤り情報比較部
６２ ＡＰＤ制御部
３６１ 誤り情報比較部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アバランシェ・フォト・ダイオード調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法に関し、特に、アバランシェ・フォト・ダイオード(Avalanche Photo−Diode、以下、'ＡＰＤ'と略称する)の電流増倍率を最適化することが容易にかつ確実に可能なアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法に関する。ＡＰＤを用いるＸＦＰ（１０Gigabit Small Form Factor Pluggable）、ＣＦＰ（１０Gigabit Form Factor Pluggable）、３００ＰＩＮ、ＳＦＰ＋（Small Form Factor Pluggable Plus）、ＱＳＦＰ（Quad Small Form Factor Pluggable）等の光トランシーバや光通信システム全般に好適に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
アバランシェ・フォト・ダイオード(Avalanche Photo‐Diode、以下、'ＡＰＤ'と略称する)を受光系に用いた光トランシーバにおいては、最適な受光特性を得るために、個体ごとに、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)の調整を実施し、電流増倍率（Ｍ）の最適化を行っている。
【０００３】
ＡＰＤの電流増倍率（Ｍ）は、以下の式（１）により決定される。
電流増倍率：Ｍ ＝ １／（１−VＡＰＤ／Vｂｒ)ｎ …（１）
ここで、VＡＰＤ：ＡＰＤバイアス電圧、Vｂｒ：ＡＰＤブレイクダウン電圧
ｎ：ＡＰＤ素子の固有の値
【０００４】
式（１）より、ＡＰＤの電流増倍率（Ｍ）は、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)とＡＰＤのブレイクダウン電圧（Ｖｂｒ)とによって決まることが分かる。
【０００５】
しかし、ＡＰＤのブレイクダウン電圧（Ｖｂｒ)は、ＡＰＤ素子によってバラつきがあり、各ＡＰＤ素子の個体ごとの電流増倍率（Ｍ）を最適化するためには、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)を調整することが必要である。さらに、ＡＰＤのブレイクダウン電圧（Ｖｂｒ)は、温度によっても変動するため、ＡＰＤ素子温度に応じてＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)の制御を行い、如何なる温度であっても安定した特性が得られるように電流増倍率（Ｍ）の制御を行うことが必要である。
【０００６】
これらの変動する要因を補正するために、現状においては、特許文献１の特開２００９−１０５４８９号公報「光トランシーバおよび光トランシーバの制御方法」等にも記載されているように、光トランシーバ内部にＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)のルックアップテーブルを備え、動作温度範囲内にてフォトカレントが一定となるように、フィードフォワード制御を逐一実施するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０５４８９号公報（第４−６頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、現状の技術においては、前述したように、フィードフォワード制御を適用するような特性試験を実施しながら、フォトカレントが一定となるようなＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)に調整することが必要であり、ＡＰＤの出荷前の出荷調整・試験に多くの時間がかかってしまうという問題点があった。
【０００９】
また、ＡＰＤ変換効率の個体差により、同じフォトカレントであっても、電流増倍率が異なることになり、誤り率(ビットエラーレート)特性にバラつきを生じ、製品特性が安定しないという問題点があった。
【００１０】
（本発明の目的）
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、誤り検出機能を利用することにより、有効な電流増倍率に最適化することが容易にかつ確実に可能なアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の課題を解決するため、本発明によるアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１２】
（１）本発明によるアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整システムは、光トランシーバに実装したアバランシェ・フォト・ダイオード（Avalanche Photo-Diode：以下'ＡＰＤ'と略称）の電流増倍率を最適な状態に調整するアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムであって、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を設定するための電源電圧を生成するＡＰＤ電源電圧発生器と、該ＡＰＤ電源電圧発生器により生成した電源電圧を供給することにより前記ＡＰＤに設定されたＡＰＤバイアス電圧下において、入力した光信号を前記ＡＰＤにより変換した電流信号を、電圧信号に変換増幅して主電気信号として出力するトランスインピーダンス増幅器と、該トランスインピーダンス増幅器から出力される前記主電気信号に関する誤り率を検出する誤り検出器と、該誤り検出器によって検出された前記誤り率をあらかじめ設定登録した基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較部と、前記誤り検出器によって検出された前記誤り率が前記基準値と不一致であった場合、該誤り情報比較部が出力する前記誤り情報比較判定結果に基づいて、前記ＡＰＤに設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として前記ＡＰＤ電源電圧発生器に対してフィードバックすることにより、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を制御するＡＰＤ制御部とを、少なくとも備えていることを特徴とする。
【００１３】
（２）本発明によるアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整方法は、光トランシーバに実装したアバランシェ・フォト・ダイオード（Avalanche Photo-Diode：以下'ＡＰＤ'と略称）の電流増倍率を最適な状態に調整するアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法であって、ＡＰＤ電源電圧発生器によって生成した電源電圧を供給することにより前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を設定して、入力した光信号を前記ＡＰＤにより電流信号に変換し、変換した該電流信号を電圧信号に変換増幅して得られる主電気信号に関する誤り率を検出した結果をあらかじめ設定登録した基準値と比較した際に、該基準値と不一致であった場合、該比較結果に基づいて、前記ＡＰＤに設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として前記ＡＰＤ電源電圧発生器に対してフィードバックすることにより、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）調整方法によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００１５】
すなわち、光トランシーバ内の誤り検出器またはホスト装置内の誤り検出器の誤り率の検出結果に基づいて、ＡＰＤの電流増倍率の最適値を光トランシーバ内のＭＰＵまたはホスト装置内のＣＰＵにおいて自動的に判定することができるようになることから、ＡＰＤの調整時間を大幅に短縮することができるようになる。
【００１６】
また、光トランシーバすべてについてＡＰＤの誤り率が同一の基準値と等しくなるように調整することによって、ＡＰＤの誤り率特性の個体差がなくなることから、通信特性のバラつきを最小限に抑えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるＡＰＤ調整システムのシステム構成の一例を示すシステム構成図である。
【図２】図１に示すＡＰＤ調整システムの概略を説明するための説明図である。
【図３】ＡＰＤの電流増倍率を最適化するＡＰＤ調整システムの図１とは異なる構成例を示す説明図である。
【図４】図１に示したＡＰＤ調整システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明によるアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムおよびアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。
【００１９】
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、アバランシェ・フォト・ダイオード(Avalanche Photo‐Diode、以下、'ＡＰＤ'と略称する)を利用した光トランシーバに関して、受光特性のバラつき要因となる電流増倍率を、誤り検出機能を用いて、容易にかつ確実に最適化するＡＰＤの電流増倍率最適化の仕組みを備えていることを、主要な特徴としている。
【００２０】
より具体的には、本発明は、誤り検出機能として例えば前方誤り訂正機能(Forward Error Correction、以下、必要に応じて'ＦＥＣ'と略称する)を利用して、例えばＤＣコンバータ回路等からなるＡＰＤ用の電源電圧発生器が生成するＡＰＤ用電源電圧の値を調整して、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ)のフィードバック制御を行うことにより、ＡＰＤの電流増倍率を最適化することを特徴としている。
【００２１】
（実施形態の構成例）
次に、本発明によるＡＰＤ調整システムのシステム構成の一例について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本発明によるＡＰＤ調整システムのシステム構成の一例を示すシステム構成図であり、図２は、図１に示すＡＰＤ調整システムの概略を説明するための説明図である。ここで、図１および図２に示すＡＰＤ調整システムは、調整対象のＡＰＤを実装した光トランシーバ内にＡＰＤ電流増倍率最適化機能として必要とするすべての機能が搭載されている例を示している。
【００２２】
図１に示すＡＰＤ調整システム１０は、ＡＰＤ３の電流増倍率調整用として、ＡＰＤ電源電圧発生器１、自己バイアス抵抗２、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４、誤り検出器５、および、ＭＰＵ６、を少なくとも備えて構成されている。
【００２３】
ＡＰＤ電源電圧発生器１は、例えば、ＤＣコンバータ回路等から構成されていて、ＭＰＵ６からの電圧設定指示に基づいて、調整対象のＡＰＤ３に供給すべき電源電圧を生成する。自己バイアス抵抗２は、調整対象のＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ)設定用として挿入されている抵抗である。
【００２４】
また、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４は、入力した光信号に応じてＡＰＤ３から出力される電流信号を電圧信号に変換増幅するトランスインピーダンス増幅器（Trans-Impedance Amplifier）の機能を実施する。また、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４は、３Ｒ（波形整形-reshaping、タイミング再生-retiming、識別再生-regenerating）用のバースト光受信機能を有する光トランシーバの場合については、さらに、３Ｒバースト光受信用のＣＤＲ（Clock Data Recovery）機能も実施することができる。
【００２５】
また、誤り検出器５は、例えば、前方誤り訂正回路すなわちＦＥＣ回路として構成されていて、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４からの電圧信号（主電気信号）に含まれている前方誤り訂正符号により誤り率の検出を行う。ＭＰＵ６は、誤り検出器５によって検出された誤り率をあらかじめ設定登録した基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較部６１と、誤り検出器５によって検出された誤り率が前記基準値と不一致であった場合、該誤り情報比較部６１が出力する誤り情報比較判定結果に基づいて、ＡＰＤ３に設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示としてＡＰＤ電源電圧発生器１に対してフィードバックすることにより、ＡＰＤ３のＡＰＤバイアス電圧を制御するＡＰＤ制御部６２と、を少なくとも備えており、誤り検出器５が出力する誤り率検出結果をあらかじめ定めた基準値と比較した結果に基づいて、調整対象のＡＰＤ３に設定すべきＡＰＤバイアス電圧の電圧値をフィードバック制御することを可能にするために、発生した誤り率と基準値との差分を勘案して、ＡＰＤ３に供給すべき電源電圧の電圧値を算出し、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して指示するようにしている。
【００２６】
すなわち、図２の説明図に示すように、図１に示すＡＰＤ調整システム１０は、次のように動作する。図２の説明図において、まず、光トランシーバ内に例えばＤＣコンバータ回路として実装されているＡＰＤ電源電圧発生器１において、ＭＰＵ６からの電圧設定指示に基づいて、ＡＰＤ３に供給すべきバイアス電源電圧を生成する。ＡＰＤ電源電圧発生器１にて生成されたバイアス電源電圧は、ＡＰＤ３自身のフォトカレントおよび自己バイアス抵抗２によって電圧降下し、実際に供給されるＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ）が決定される。ＡＰＤ３においては、供給されたバイアス電源電圧の条件下において、入力されてくる光信号を電流信号に変換して出力する。
【００２７】
しかる後、ＡＰＤ３にて出力された電流信号は、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４におけるＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）機能により、電圧信号に変換増幅されて、主電気信号として出力される。さらに、３Ｒ機能を実装する光トランシーバの場合には、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４におけるＣＤＲ（クロックデータリカバリ）機能によって、３Ｒ機能を実施するために、クロックとデータとを分離する機能を備えている。
【００２８】
さらに、例えばＦＥＣ回路等からなる誤り検出器５によって、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力された主電気信号に関する誤り率の検出を行い、検出結果である誤り情報は、光トランシーバ内部の制御を行うために実装されているＭＰＵ６に供給される。ＭＰＵ６は、まず、誤り情報比較部６１において、誤り検出器５からＧＰＩＯ（General Purpose Input／Output：汎用入出力）インタフェースを介して入力されてくる誤り情報をあらかじめ定めた基準値と比較して、比較結果を、誤り情報比較判定結果として出力し、次いで、ＡＰＤ制御部６２において、出力された誤り情報比較判定結果に基づいて、ＡＰＤ３に供給すべきバイアス電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＧＰＩＯインタフェースを介して、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して出力する。ＡＰＤ制御部６２においては、誤り情報比較判定結果として、誤り情報が基準値と一致したという結果が得られない限り、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して、ＡＰＤ３に供給するバイアス電源電圧の電圧値の調整を行うフィードバック制御を繰り返す。
【００２９】
かくのごとく、ＡＰＤ調整システム１０においては、ＡＰＤ３の出力を変換した主電気信号の誤り率の検出結果を利用して、ＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ)のフィードバック制御を行うことによって、ＡＰＤ３の電流増倍率を容易にかつ確実に最適化することができる仕組みを採用している。
【００３０】
なお、誤り検出器５としては、例えばＦＥＣ回路として前方誤り訂正機能（ＦＥＣ機能）による誤り率検出機能を用いる場合について示しているが、本発明は、同様の誤り率検出機能を有する構成であれば、かかるＦＥＣ回路のみに限るものではない。
【００３１】
また、誤り検出器５の誤り率検出結果を、光トランシーバ内のＭＰＵ６に通知する代わりに、当該光トランシーバのホストとして外部に接続したホスト装置側に通知するようにしても良い。かかる場合には、外部に接続したホスト装置において、誤り率に関してあらかじめ定めた基準値と比較を行い、誤り情報比較判定結果として、光トランシーバ内のＭＰＵ６に通知するようにし、光トランシーバ内のＭＰＵ６は、ホスト装置からの誤り率比較判定結果を受け取ることによって、調整対象のＡＰＤ３に対して供給すべき電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して出力するようにすれば良い。なお、ホスト装置側における誤り情報比較判定結果として、調整対象のＡＰＤ３に対して供給すべき電源電圧そのものを算出して、光トランシーバ内のＭＰＵ６に通知するようにし、ＭＰＵ６は、受け取った電源電圧そのものを、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に出力するようにしても良い。
【００３２】
さらには、誤り検出器５を光トランシーバ内に搭載していない構成とし、当該光トランシーバのホストとして外部に接続したホスト装置側に誤り検出器を備えるようにしても良い。かかる場合には、光トランシーバ内のＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力される主電気信号を、当該光トランシーバのホストとして外部に接続したホスト装置側に送信するようにし、ホスト装置内に備えられている誤り検出器において、主電気信号の誤り率を検出して、誤り率に関する基準値と比較を行い、誤り情報比較判定結果として、光トランシーバ内のＭＰＵ６に通知するようにすれば良い。
【００３３】
図３は、ＡＰＤ３の電流増倍率を最適化するＡＰＤ調整システムの図１とは異なる構成例を示す説明図であり、ＡＰＤ電流増倍率最適化機能として必要とする機能のうち、一部の機能が、調整対象のＡＰＤを実装した光トランシーバのホストとして外部に接続されたホスト装置側に搭載されている例を示している。つまり、図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａは、調整対象のＡＰＤ３を実装した光トランシーバ２０と、該光トランシーバ２０を外部接続したホスト装置３０とから構成されており、ＡＰＤ電流増倍率最適化機能として必要とする機能のうち、主電気信号の誤り率を検出する誤り検出機能、検出した誤り率をあらかじめ定めた基準値と比較する誤り情報比較判定機能を、誤り検出器３５、ＣＰＵ３６内の誤り情報比較部３６１として、ホスト装置３０側にも搭載している場合を示している。
【００３４】
図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａにおいては、調整対象のＡＰＤ３を実装した光トランシーバ２０側には、図１の場合と同様、ＡＰＤ電源電圧発生器１、自己バイアス抵抗２、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４、誤り検出器５、ＭＰＵ６が搭載されているとともに、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力される主電気信号の誤り率を検出するための誤り検出器５が、当該光トランシーバ２０内に実装されているか否かを判定する誤り率検出機能判定部５ａ、および、誤り検出器５が検出した誤り情報を、当該光トランシーバ２０内のＭＰＵ６に対して直接送信するか否かを判定するＭＰＵ直接通信判定部６ａ、をさらに備えている。
【００３５】
図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａの光トランシーバ２０内の誤り率検出機能判定部５ａにおいて、光トランシーバ２０内に誤り検出器５が搭載されていると判定した場合には（誤り率検出機能判定部５ａのＹｅｓ側）、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力される主電気信号を、図１の場合と同様、光トランシーバ２０内の誤り検出器５に出力するが、誤り検出器５が搭載されていないと判定した場合には（誤り率検出機能判定部５ａのＮｏ側）、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４から出力される主電気信号を、外部に接続したホスト装置３０内の誤り検出器３５に対して出力する。
【００３６】
かかる場合には、ホスト装置３０内において、主電気信号の誤り率を検出した結果を、誤り情報として、ホスト装置３０側のＣＰＵ３６に対して出力する。ホスト装置３０側のＣＰＵ３６は、誤り情報として入力されてくる誤り率をあらかじめ定めた基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較機能として誤り情報比較部３６１を備えている。なお、かかる場合には、光トランシーバ２０内に、誤り検出器５のみならず、ＭＰＵ６内の誤り情報比較部６１も搭載する必要はない。
【００３７】
また、図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａの光トランシーバ２０内のＭＰＵ直接通信判定部６ａにおいて、誤り検出器５が検出した誤り情報をＭＰＵ６に対して直接送信すると判定した場合には（ＭＰＵ直接通信判定部６ａのＹｅｓ側）、誤り情報を、図１の場合と同様、光トランシーバ２０内のＭＰＵ６に出力するが、誤り検出器５が検出した誤り情報をＭＰＵ６には送信しないと判定した場合には（ＭＰＵ直接通信判定部６ａのＮｏ側）、誤り検出器５が検出した誤り情報を、外部に接続したホスト装置３０内のＣＰＵ３６に対して出力する。ホスト装置３０側のＣＰＵ３６は、前述のように、誤り情報として入力されてくる誤り率をあらかじめ定めた基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較機能として誤り情報比較部３６１を備えている。なお、かかる場合には、光トランシーバ２０内に、ＭＰＵ６内の誤り情報比較部６１を搭載する必要はない。
【００３８】
ホスト装置３０側のＣＰＵ３６は、誤り情報比較部３６１において作成した誤り情報比較判定結果を、光トランシーバ２０側のＭＰＵ６に対して出力する。光トランシーバ内のＭＰＵ６は、ＡＰＤ制御部６２において、ホスト装置３０からの誤り率比較判定結果を受け取ると、調整対象のＡＰＤ３に対して供給すべき電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して出力する。かくのごとく、図３に示すＡＰＤ調整システム１０Ａにおいても、ＡＰＤ３の出力を変換した主電気信号の誤り率の検出結果を利用して、ＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ)のフィードバック制御を行うことによって、ＡＰＤ３の電流増倍率を容易にかつ確実に最適化することができる。
【００３９】
（実施形態の動作の説明）
次に、図１に示したＡＰＤ調整システム１０の動作の一例について、図４に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。図４は、図１に示したＡＰＤ調整システム１０の動作の一例を説明するためのフローチャートであるが、図３に示したＡＰＤ調整システム１０Ａの場合も全く同様であるので、図３のＡＰＤ調整システム１０Ａに関するここでの重複する説明は省略する。
【００４０】
図４のフローチャートにおいて、まず、光トランシーバに実装されているＡＰＤ３の電流増倍率の調整前の値として、任意のＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）に設定された状態で、該ＡＰＤ３を実装した光トランシーバに対して試験用の光信号を入力する（ステップＳ１）。ＡＰＤ３においては、入力された光信号を電流信号に変換して、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４に対して出力する。ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４は、入力されてくる電流信号を電圧信号に変換して、主電気信号として、誤り検出器５に対して出力する。
【００４１】
誤り検出器５は、主電気信号として入力されてくる電圧信号の誤り率を検出して誤り情報として光トランシーバ内のＭＰＵ６に対して通知する（ステップＳ２）。
【００４２】
誤り検出器５からの誤り情報を受け取ったＭＰＵ６は、誤り情報比較部６１において、該誤り情報に含まれている誤り率を、当該ＭＰＵ６内にあらかじめ設定登録している誤り率に関する基準値と比較する（ステップＳ３）。なお、このとき、光トランシーバの特性のバラつきを無くすため、ＭＰＵ６内にあらかじめ設定登録する誤り率に関する基準値はすべての光トランシーバに対して同じ値を設定するようにしている。
【００４３】
ＭＰＵ６のＡＰＤ制御部６２においては、誤り情報比較部６１における比較結果として、誤り率が該基準値と異なる場合には（ステップＳ３の'≠'の場合）、該比較結果に基づいて、変更すべきＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）を供給するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として、ＡＰＤ電源電圧発生器１に対して出力する（ステップＳ５）。
【００４４】
この結果、ＡＰＤ電源電圧発生器１は、ＭＰＵ６のＡＰＤ制御部６２からの電圧設定指示に該当する電源電圧を出力することになる。該電源電圧を自己バイアス抵抗２を介してＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）として供給されたＡＰＤ３においては、該ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）下において、入力された光信号を電流信号に変換して、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４に対して出力することになる。
【００４５】
しかる後、ＴＩＡ／ＣＤＲ回路４は、入力されてくる電流信号を電圧信号に変換して、主電気信号として、誤り検出器５に対して出力する。誤り検出器５は、主電気信号の誤り率を検出して、誤り情報として、ＭＰＵ６の誤り情報比較部６１に対して通知するというステップＳ２の動作を実施する。かくのごときステップＳ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ２→・・・というＡＰＤ３のバイアス電圧（ＶＡＰＤ）の調整に関するフィードバック動作は、ステップＳ３において、ＭＰＵ６の誤り情報比較部６１にて、主電気信号の誤り率が前記基準値と相等しいという結果が得られるまで繰り返される。
【００４６】
ステップＳ３において、主電気信号の誤り率が前記基準値と相等しいという結果が得られた場合には（ステップＳ３の'＝'の場合）、ＡＰＤ３は、最適の電流増倍率に調整することができたものと看做して、該ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）の設定値をＭＰＵ６内部に保存する（ステップＳ４）。ここで、かくのごとき主電気信号の誤り率とあらかじめ定めた基準値との比較動作を、常に実施し、誤り率が基準値と常に等しくなるように、ＡＰＤバイアス電圧（ＶＡＰＤ）をフィードバック制御することによって、ＡＰＤ３の電流増倍率の温度変動による特性変動を容易にかつ確実に補償することができる。
【００４７】
なお、本発明は、ＡＰＤ３素子および誤り検出機能を有する光トランシーバや該光トランシーバと外部接続するホスト装置のみならず、ＡＰＤ３素子を搭載した光受信器を構成要素とする光通信システム全体に対しても、全く同様に適用することができる。
【００４８】
（実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本発明の実施形態においては、次のような効果を得ることができる。
【００４９】
すなわち、光トランシーバ内の誤り検出器５またはホスト装置内の誤り検出器３５の誤り率の検出結果に基づいて、ＡＰＤ３の電流増倍率の最適値を光トランシーバ内のＭＰＵ６またはホスト装置内のＣＰＵ３６において自動的に判定することができるようになることから、ＡＰＤ３の調整時間を大幅に短縮することができるようになる。
【００５０】
また、光トランシーバすべてについてＡＰＤ３の誤り率が同一の基準値と等しくなるように調整することによって、ＡＰＤ３の誤り率特性の個体差がなくなることから、通信特性のバラつきを最小限に抑えることができるようになる。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
【符号の説明】
【００５２】
１ ＡＰＤ電源電圧発生器（ＤＣコンバータ回路）
２ 自己バイアス抵抗
３ ＡＰＤ
４ ＴＩＡ／ＣＤＲ回路
５ 誤り検出器（ＦＥＣ回路）
５ａ 誤り率検出機能判定部
６ ＭＰＵ
６ａ ＭＰＵ直接通信判定部
１０ ＡＰＤ調整システム
１０Ａ ＡＰＤ調整システム
２０ 光トランシーバ
３０ ホスト装置
３５ 誤り検出器
３６ ＣＰＵ
６１ 誤り情報比較部
６２ ＡＰＤ制御部
３６１ 誤り情報比較部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光トランシーバに実装したアバランシェ・フォト・ダイオード（Avalanche Photo-Diode：以下'ＡＰＤ'と略称）の電流増倍率を最適な状態に調整するアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムであって、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を設定するための電源電圧を生成するＡＰＤ電源電圧発生器と、該ＡＰＤ電源電圧発生器により生成した電源電圧を供給することにより前記ＡＰＤに設定されたＡＰＤバイアス電圧下において、入力した光信号を前記ＡＰＤにより変換した電流信号を、電圧信号に変換増幅して主電気信号として出力するトランスインピーダンス増幅器と、該トランスインピーダンス増幅器から出力される前記主電気信号に関する誤り率を検出する誤り検出器と、該誤り検出器によって検出された前記誤り率をあらかじめ設定登録した基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較部と、前記誤り検出器によって検出された前記誤り率が前記基準値と不一致であった場合、該誤り情報比較部が出力する前記誤り情報比較判定結果に基づいて、前記ＡＰＤに設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として前記ＡＰＤ電源電圧発生器に対してフィードバックすることにより、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を制御するＡＰＤ制御部とを、少なくとも備えていることを特徴とするアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項２】
前記誤り情報比較判定結果として、前記誤り検出器によって検出された前記誤り率が前記基準値と相等しい結果が得られた場合、前記ＡＰＤ制御部は、現在の前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧が当該ＡＰＤの電流増倍率を最適な状態に設定するための電圧値であるものとして、該ＡＰＤバイアス電圧を保存することを特徴とする請求項１に記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項３】
前記ＡＰＤ電源電圧発生器は、ＤＣコンバータ回路からなっていることを特徴とする請求項１または２に記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項４】
前記誤り検出器は、前方誤り訂正機能を用いて誤り率を検出する前方誤り訂正回路からなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項５】
前記ＡＰＤ電源電圧発生器、前記トランスインピーダンス増幅器、前記誤り検出器、前記誤り情報比較部、および、前記ＡＰＤ制御部、のいずれも、前記ＡＰＤを実装した前記光トランシーバ内に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項６】
前記光トランシーバにホストとして外部接続されたホスト装置が備えられている場合、前記ＡＰＤ電源電圧発生器、前記トランスインピーダンス増幅器、前記誤り検出器、および、前記ＡＰＤ制御部は、前記ＡＰＤを実装した前記光トランシーバ内に搭載される一方、前記誤り情報比較部は、前記ホスト装置側に搭載され、前記光トランシーバ内に搭載した前記誤り検出器によって検出された前記誤り率は、前記ホスト装置側の前記誤り情報比較部に送信され、該ホスト装置側の前記誤り情報比較部から出力される前記誤り情報比較判定結果は、前記光トランシーバ内に搭載した前記ＡＰＤ制御部に送信されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項７】
前記光トランシーバにホストとして外部接続されたホスト装置が備えられている場合、前記ＡＰＤ電源電圧発生器、前記トランスインピーダンス増幅器、および、前記ＡＰＤ制御部は、前記ＡＰＤを実装した前記光トランシーバ内に搭載される一方、前記誤り検出器および前記誤り情報比較部は、前記ホスト装置側に搭載され、前記光トランシーバ内に搭載した前記トランスインピーダンス増幅器から出力された前記主電気信号は、前記ホスト装置側の前記誤り検出器に送信され、前記ホスト装置側の前記誤り検出器によって検出された前記誤り率は、前記ホスト装置側の前記誤り情報比較部に入力され、該ホスト装置側の前記誤り情報比較部から出力される前記誤り情報比較判定結果は、前記光トランシーバ内に搭載した前記ＡＰＤ制御部に送信されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項８】
光トランシーバに実装したアバランシェ・フォト・ダイオード（Avalanche Photo-Diode：以下'ＡＰＤ'と略称）の電流増倍率を最適な状態に調整するアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法であって、ＡＰＤ電源電圧発生器によって生成した電源電圧を供給することにより前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を設定して、入力した光信号を前記ＡＰＤにより電流信号に変換し、変換した該電流信号を電圧信号に変換増幅して得られる主電気信号に関する誤り率を検出した結果をあらかじめ設定登録した基準値と比較した際に、該基準値と不一致であった場合、該比較結果に基づいて、前記ＡＰＤに設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として前記ＡＰＤ電源電圧発生器に対してフィードバックすることにより、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を制御することを特徴とするアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法。
【請求項９】
前記主電気信号に関する誤り率を検出した結果が前記基準値と相等しい場合、現在の前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧が当該ＡＰＤの電流増倍率を最適な状態に設定するための電圧値であるものとして、該ＡＰＤバイアス電圧を保存することを特徴とする請求項８に記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法。
【請求項１０】
前記主電気信号に関する誤り率を検出する際に、前方誤り訂正機能を用いて誤り率を検出することを特徴とする請求項８または９に記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法。
【請求項１】
光トランシーバに実装したアバランシェ・フォト・ダイオード（Avalanche Photo-Diode：以下'ＡＰＤ'と略称）の電流増倍率を最適な状態に調整するアバランシェ・フォト・ダイオード調整システムであって、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を設定するための電源電圧を生成するＡＰＤ電源電圧発生器と、該ＡＰＤ電源電圧発生器により生成した電源電圧を供給することにより前記ＡＰＤに設定されたＡＰＤバイアス電圧下において、入力した光信号を前記ＡＰＤにより変換した電流信号を、電圧信号に変換増幅して主電気信号として出力するトランスインピーダンス増幅器と、該トランスインピーダンス増幅器から出力される前記主電気信号に関する誤り率を検出する誤り検出器と、該誤り検出器によって検出された前記誤り率をあらかじめ設定登録した基準値と比較して得られる比較結果を誤り情報比較判定結果として出力する誤り情報比較部と、前記誤り検出器によって検出された前記誤り率が前記基準値と不一致であった場合、該誤り情報比較部が出力する前記誤り情報比較判定結果に基づいて、前記ＡＰＤに設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として前記ＡＰＤ電源電圧発生器に対してフィードバックすることにより、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を制御するＡＰＤ制御部とを、少なくとも備えていることを特徴とするアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項２】
前記誤り情報比較判定結果として、前記誤り検出器によって検出された前記誤り率が前記基準値と相等しい結果が得られた場合、前記ＡＰＤ制御部は、現在の前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧が当該ＡＰＤの電流増倍率を最適な状態に設定するための電圧値であるものとして、該ＡＰＤバイアス電圧を保存することを特徴とする請求項１に記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項３】
前記ＡＰＤ電源電圧発生器は、ＤＣコンバータ回路からなっていることを特徴とする請求項１または２に記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項４】
前記誤り検出器は、前方誤り訂正機能を用いて誤り率を検出する前方誤り訂正回路からなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項５】
前記ＡＰＤ電源電圧発生器、前記トランスインピーダンス増幅器、前記誤り検出器、前記誤り情報比較部、および、前記ＡＰＤ制御部、のいずれも、前記ＡＰＤを実装した前記光トランシーバ内に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項６】
前記光トランシーバにホストとして外部接続されたホスト装置が備えられている場合、前記ＡＰＤ電源電圧発生器、前記トランスインピーダンス増幅器、前記誤り検出器、および、前記ＡＰＤ制御部は、前記ＡＰＤを実装した前記光トランシーバ内に搭載される一方、前記誤り情報比較部は、前記ホスト装置側に搭載され、前記光トランシーバ内に搭載した前記誤り検出器によって検出された前記誤り率は、前記ホスト装置側の前記誤り情報比較部に送信され、該ホスト装置側の前記誤り情報比較部から出力される前記誤り情報比較判定結果は、前記光トランシーバ内に搭載した前記ＡＰＤ制御部に送信されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項７】
前記光トランシーバにホストとして外部接続されたホスト装置が備えられている場合、前記ＡＰＤ電源電圧発生器、前記トランスインピーダンス増幅器、および、前記ＡＰＤ制御部は、前記ＡＰＤを実装した前記光トランシーバ内に搭載される一方、前記誤り検出器および前記誤り情報比較部は、前記ホスト装置側に搭載され、前記光トランシーバ内に搭載した前記トランスインピーダンス増幅器から出力された前記主電気信号は、前記ホスト装置側の前記誤り検出器に送信され、前記ホスト装置側の前記誤り検出器によって検出された前記誤り率は、前記ホスト装置側の前記誤り情報比較部に入力され、該ホスト装置側の前記誤り情報比較部から出力される前記誤り情報比較判定結果は、前記光トランシーバ内に搭載した前記ＡＰＤ制御部に送信されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整システム。
【請求項８】
光トランシーバに実装したアバランシェ・フォト・ダイオード（Avalanche Photo-Diode：以下'ＡＰＤ'と略称）の電流増倍率を最適な状態に調整するアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法であって、ＡＰＤ電源電圧発生器によって生成した電源電圧を供給することにより前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を設定して、入力した光信号を前記ＡＰＤにより電流信号に変換し、変換した該電流信号を電圧信号に変換増幅して得られる主電気信号に関する誤り率を検出した結果をあらかじめ設定登録した基準値と比較した際に、該基準値と不一致であった場合、該比較結果に基づいて、前記ＡＰＤに設定すべきＡＰＤバイアス電圧を生成するための電源電圧を算出して、電圧設定指示として前記ＡＰＤ電源電圧発生器に対してフィードバックすることにより、前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧を制御することを特徴とするアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法。
【請求項９】
前記主電気信号に関する誤り率を検出した結果が前記基準値と相等しい場合、現在の前記ＡＰＤのＡＰＤバイアス電圧が当該ＡＰＤの電流増倍率を最適な状態に設定するための電圧値であるものとして、該ＡＰＤバイアス電圧を保存することを特徴とする請求項８に記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法。
【請求項１０】
前記主電気信号に関する誤り率を検出する際に、前方誤り訂正機能を用いて誤り率を検出することを特徴とする請求項８または９に記載のアバランシェ・フォト・ダイオード調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４２３６５（Ｐ２０１３−４２３６５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７９２６（Ｐ２０１１−１７７９２６）
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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