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JP5855553B2 - Optical trigger type serial-parallel conversion circuit - Google Patents
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JP5855553B2 - Optical trigger type serial-parallel conversion circuit - Google Patents

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Description

本発明は、高速なシリアル電気信号を低速なパラレル電気信号に変換する光トリガ型シリアル−パラレル変換回路に関するものである。   The present invention relates to an optical trigger type serial-parallel conversion circuit that converts a high-speed serial electric signal into a low-speed parallel electric signal.

近年、インターネットに代表されるデータ通信の爆発的増加に伴い、光通信の高速化と大容量化の要求が高まっている。さらに、今後の光通信ネットワークは、様々なネットワークサービスに対応可能な柔軟性、及びサービスの種類とユーザーの増大に対応可能な拡張性が必要となってくる。   In recent years, with the explosive increase in data communication represented by the Internet, there has been an increasing demand for high speed and large capacity optical communication. Furthermore, future optical communication networks will need to be flexible enough to handle various network services and expandable to handle the types of services and the number of users.

上記の課題に対して、光パケットを用いた通信は、細かなデータ粒度により、帯域利用効率、柔軟性、拡張性が高いネットワークを実現することができる。このような光パケットスイッチネットワークの実現には、高速なバーストモードの光パケットのスイッチングが可能な光パケットルータ(スイッチ)が必要である。   In response to the above problems, communication using optical packets can realize a network with high bandwidth utilization efficiency, flexibility, and expandability with fine data granularity. In order to realize such an optical packet switch network, an optical packet router (switch) capable of switching optical packets in high-speed burst mode is required.

ルータ等においては、光パケットのラベルに含有される転送アドレス情報を解読して出力ポートを判別するためのラベル認識処理機能や、光パケット同士の衝突回避のためにそのパケット信号を任意の時間だけ遅延させたりするようなバッファメモリ処理機能が必要である。それらラベル認識処理やバッファメモリ処理はシリコン系のCMOS-RAM(Random Access Memory)にデータを保持した後に実行されるため、それらRAMが受信可能なインターフェイス速度(1G程度が限界)まで、高速なシリアル信号を低速なパラレル信号に変換する必要がある。   In routers, etc., the label recognition processing function to determine the output port by decoding the forwarding address information contained in the label of the optical packet, or the packet signal for an arbitrary time to avoid collision between optical packets A buffer memory processing function that can be delayed is necessary. Since these label recognition processing and buffer memory processing are executed after data is stored in a silicon-based CMOS-RAM (Random Access Memory), high-speed serial communication is possible up to the interface speed (about 1G is the limit) that these RAMs can receive. It is necessary to convert the signal into a low-speed parallel signal.

現状の光通信では、ストリーム系の光信号(バーストモードではなく、光信号が途切れることなく常に連続で流れる信号)が用いられるため、CDR(Clock Data Recovery)によりクロック抽出を行い、InP系高速電子回路またはGaAs系高速電子回路で構成されたDEMUX(Demultiplexer)回路により、高速シリアル信号をパラレル信号に変換することが可能である。   In current optical communications, stream-type optical signals (not burst mode, but signals that flow continuously without interruption) are used, clock extraction is performed by CDR (Clock Data Recovery), and InP high-speed electronics A high-speed serial signal can be converted into a parallel signal by a DEMUX (Demultiplexer) circuit configured by a circuit or a GaAs high-speed electronic circuit.

しかし、このような方法では、クロック発生およびシリアル―パラレル変換をすべて電子回路に依存しているため、変換速度が電子回路の動作速度で制限される上、全体の消費電力が相当大きくなる問題が生じる。
さらに、電子回路を用いた従来のクロック抽出では、PLL(Phase Locked Loop)によるフィードバックをかけ、VCO(Voltage Control Oscillator)の発振周波数をロックする必要があるため、無信号状態から突然バースト的に入力するパケット信号に対しては、瞬時にクロックを抽出することが極めて困難である。
However, in this method, since clock generation and serial-parallel conversion all depend on the electronic circuit, the conversion speed is limited by the operation speed of the electronic circuit, and the overall power consumption is considerably increased. Arise.
Furthermore, in conventional clock extraction using electronic circuits, it is necessary to apply feedback by PLL (Phase Locked Loop) and lock the oscillation frequency of VCO (Voltage Control Oscillator). It is extremely difficult to extract a clock instantly for a packet signal to be transmitted.

これらの問題を解決する方法として、光クロック型トランジスタアレイ(OCTA:Optically Clocked Transistor Array)光電子回路が開発され、電光シリアル−パラレル変換器が実現されている(下記非特許文献1参照)。   As a method for solving these problems, an optical clock transistor array (OCTA) optoelectronic circuit has been developed to realize an electro-optical serial-parallel converter (see Non-Patent Document 1 below).

図4は、従来の光クロック型トランジスタアレイ(OCTA)、即ち光トリガ型シリアル−パラレル変換回路1の構成を示した模式図である。
なお、図4において、1−1,1−2・・・1−Nは光トリガ型トランジスタ回路、M1,M2,・・・MNはMSM−PD(MSMフォトダイオード:Metal−Semiconductor−Metal Photo Detector)、m1,m2,・・・mNは充放電型のMSM−PD回路(MSMフォトダイオード回路)、VM1,VM2・・・VMNはMSM−PD用のバイアス電圧、RM1,RM2・・・RMNは入力抵抗、CM1,CM2・・・CMNは充電用キャパシタ、Tr1,Tr2・・・TrNはトランジスタ、P1,P2・・・PNは光パルス、Vb1,Vb2・・・VbNはゲート側のバイアス電圧、Rb1,Rb2・・・RbNは並列接続されたバイアス抵抗、CH1,CH2・・・CHNはホールド用キャパシタ、B1,B2・・・BNはバッファ回路、SON1,SON2・・・SONNはゲートに入力される正の電気パルス、SSはNビットの入力されるシリアル電気信号、SP1,SP2・・・SPNは出力されるパラレル電気信号を示す。
なお以降の説明では、添え字を付した部材を総称するときには、添え字を付していない符号を用いる。例えばM1,M2,・・・MNを総称するときには、Mを用いる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional optical clock type transistor array (OCTA), that is, an optical trigger type serial-parallel conversion circuit 1.
In FIG. 4, 1-1, 1-2... 1-N are optical trigger transistor circuits, M 1 , M 2 ,... MN are MSM-PDs (MSM photodiodes: Metal-Semiconductor- Metal photo Detector), m 1, m 2, ··· m N charge and discharge MSM-PD circuit (MSM photodiode circuit), V M1, V M2 ··· V MN bias voltage for MSM-PD , R M1 , R M2 ... R MN are input resistances, C M1 , C M2 ... C MN are charging capacitors, Tr 1 , Tr 2 ... Tr N are transistors, P 1 , P 2.・ P N is an optical pulse, V b1 , V b2 ... V bN is a gate side bias voltage, R b1 , R b2 ... R bN is a bias resistor connected in parallel, C H1 , C H2. C HN the hold capacitor, B 1, B 2 ··· B N is buffer Circuit, S ON1, S ON2 ··· S ONN positive electrical pulses input to the gates, the S S serial electric signal input of N bits, S P1, S P2 ··· S PN output A parallel electric signal is shown.
In the following description, when a member with a suffix is generically referred to, a symbol without the suffix is used. For example M 1, M 2, when collectively · · · M N uses M.

図4に示すように、従来のOCTA、即ち従来の光トリガ型シリアルパラレル変換回路1では、N個(但し、Nは正の整数)の光トリガ型トランジスタ回路1−1〜1−Nが一つの伝送線路Lに並列に取り付けられている。それぞれの光トリガ型トランジスタ回路1−1〜1−Nは、トランジスタTr1〜TrNと、ホールド用キャパシタCH1〜CHNと、バッファ回路B1〜BNと、トランジスタTr1〜TrNのゲート端子に取り付けられた充放電型のMSM−PD回路m1〜mNから構成されている。 As shown in FIG. 4, in the conventional OCTA, that is, the conventional optical trigger serial / parallel conversion circuit 1, N (where N is a positive integer) optical trigger transistor circuits 1-1 to 1-N are one. Two transmission lines L are attached in parallel. Each of the optical trigger transistor circuits 1-1 to 1-N includes transistors Tr 1 to Tr N , holding capacitors C H1 to C HN , buffer circuits B 1 to B N , and transistors Tr 1 to Tr N. It comprises charge / discharge type MSM-PD circuits m 1 to m N attached to the gate terminal.

充放電型のMSM−PD回路m1〜mNは、出力側がトランジスタTr1〜TrNのゲート端子に接続されたMSM−PD M1〜MNと、MSM−PD M1〜MNの入力側に接続された入力抵抗RM1〜RMN及び充電用キャパシタCM1〜CMNと、MSM−PD M1〜MNの出力側すなわちゲート端子側に並列接続されたバイアス抵抗Rb1〜RbNにより構成されている。 MSM-PD circuit m 1 ~m N charge and discharge type, the MSM-PD M 1 ~M N output side connected to the gate terminal of the transistor Tr 1 to Tr N, the input of the MSM-PD M 1 ~M N connected to the side input resistor R M1 to R MN and the charging capacitor C M1 ~C MN, MSM-PD M 1 ~M N bias resistor R b1 connected in parallel to the output side, that is, the gate terminal side of the to R bN It is comprised by.

トランジスタTr1〜TrNのゲート端子には、負のバイアス電圧Vb1〜VbNを与える
ことでノーマリオフの状態に設定されており、各光トリガ型トランジスタ回路1−1〜1−Nに入力されるシリアル電気信号Ssは、ホールド用キャパシタCH1〜CHNに流れ込まないように設定されている。
The gate terminals of the transistors Tr 1 to Tr N are set to a normally-off state by applying negative bias voltages V b1 to V bN to the gate terminals of the transistors Tr 1 to Tr N and input to the respective optical trigger transistor circuits 1-1 to 1-N. The serial electric signal Ss is set so as not to flow into the holding capacitors C H1 to C HN .

次に、MSM−PD M1に光パルスP1を照射すると、そこで発生した正の電気パルスSON1がゲート電圧の閾値を超えるまで上昇し、トランジスタTr1をONとする。このため、電気パルスSON1が、ゲート電圧の閾値を超えてから消滅するまでの間(すなわち、トランジスタTr1がONである間)は、入力されたシリアル電気信号Ssの先頭ビットが、伝送線路LからホールドキャパシタCH1に充電される。 Next, when the MSM-PD M 1 is irradiated with the light pulse P 1 , the positive electric pulse S ON1 generated there rises until it exceeds the threshold of the gate voltage, and the transistor Tr 1 is turned on. Therefore, during the period from when the electric pulse S ON1 exceeds the threshold value of the gate voltage until it disappears (that is, while the transistor Tr 1 is ON), the first bit of the input serial electric signal Ss is From L, the hold capacitor C H1 is charged.

したがって、N個のMSM−PD M1〜MNに、一定の時間差τ(シリアル電気信号SSのビット間隔に対応)を与えて光パルスP1〜PNを順次照射することにより、入力されたNビットのシリアル電気信号Ssのk番目(但し、kは1〜Nの間の任意の正の整数)のビット情報が、k番目の光トリガ型トランジスタ回路mkのホールド用キャパシタCHkへサンプルホールドされることとなる。その後、各ホールド用キャパシタCH1〜CHNにホールドされた各ビット情報は、低速なバッファ回路B1〜BNを介してパラレル電気信号SP1〜SPNとして出力される。 Therefore, the N MSM-PD M 1 to M N are input by sequentially irradiating the optical pulses P 1 to P N with a certain time difference τ (corresponding to the bit interval of the serial electrical signal S S ). The k-th bit information (where k is an arbitrary positive integer between 1 and N) of the N-bit serial electric signal Ss is transferred to the holding capacitor C Hk of the k-th phototrigger transistor circuit m k . The sample will be held. Thereafter, the bit information held in the holding capacitors C H1 to C HN is output as parallel electric signals S P1 to S PN through the low-speed buffer circuits B 1 to B N.

ここで、図4に示す従来技術において充放電型のMSM−PD回路mが用いられている理由を説明すると、以下の通りである。   Here, the reason why the charge / discharge type MSM-PD circuit m is used in the prior art shown in FIG. 4 will be described as follows.

一般に、MSM−PD M1〜MNを動作させる場合、一方の電極に(入力抵抗RMと充電用キャパシタCMを用いないで)直接直流電圧を印加して光パルスP1〜PNを照射することにより、電気パルスを発生させる。この場合、MSM−PD M1〜MN自身が持つキャパシタンスが極めて小さいため、電気パルスの立ち上がりは急峻なものの、正孔移動度が極めて遅いため極めて遅いテール(100ps以上)が発生してしまうため、トランジスタTr1〜TrNを高速に閉じることが困難である。 In general, when MSM-PD M 1 to MN are operated, a direct current voltage is directly applied to one electrode (without using the input resistance R M and the charging capacitor C M ) to generate the light pulses P 1 to P N. Irradiation generates electrical pulses. In this case, since the capacitance possessed by the MSM-PD M 1 ~M N itself is extremely small, although the rise of the electrical pulses steep, very slow tail (or 100 ps) for the hole mobility is very slow because it occurs It is difficult to close the transistors Tr 1 to Tr N at high speed.

一方、充放電型のMSM−PD回路m1〜mNでは、MSM−PD M1〜MNと、バイアス電圧VM1〜VMNの印加用端子との間に、大きな入力抵抗RM1〜RMNと小さな充電用キャパシタCM1〜CMNを挿入することにより、以下のようにこの問題を克服している(下記非特許文献2参照)。 On the other hand, the charge and discharge of the MSM-PD circuit m 1 ~m N, and MSM-PD M 1 ~M N, between the application terminal of the bias voltage V M1 ~V MN, large input resistance R M1 to R By inserting MN and small charging capacitors C M1 to C MN , this problem is overcome as follows (see Non-Patent Document 2 below).

まず、MSM−PD M1〜MNにバイアス電圧VM1〜VMNが印加されると、大きな入力抵抗RM1〜RMNを介してゆっくりと充電用キャパシタCM1〜CMNに電荷が充電される。
次に、MSM−PD M1〜MNに光パルスP1〜PNが照射されると、光伝導効果によりMSM−PD M1〜MNの抵抗が急激に減少するため、充電用キャパシタCM1〜CMNに蓄積されていた電荷は、MSM−PD M1〜MNを通って高速に放電され、バイアス抵抗Rb1〜RbNに流れるため、正の電気パルスSON1〜SONNが発生する。
つまり充電用キャパシタCM1〜CMNに着目すると、光パルスP1〜PNの照射前において低速充電がされ、光パルスP1〜PNの照射直後に高速放電が行われる。
First, when the bias voltages V M1 to V MN are applied to the MSM-PD M 1 to M N , the charging capacitors C M1 to C MN are slowly charged through the large input resistances R M1 to R MN. The
Next, when the light pulse P 1 to P N are irradiated to the MSM-PD M 1 ~M N, since the waveguide effect the resistance of the MSM-PD M 1 ~M N rapidly decreases, charging capacitor C M1 -C MN charges accumulated in is discharged at high speed through the MSM-PD M 1 ~M N, to flow to the bias resistor R b1 to R bN, positive electric pulse S ON1 to S ONN occurs To do.
That Focusing on charging capacitor C M1 -C MN, before the irradiation of the light pulse P 1 to P N are slow charging, high-rate discharge is performed immediately after the irradiation of the light pulse P 1 to P N.

この時、入力抵抗RMの値を十分に大きく設定することにより、電気パルスSONが発生している間にバイアス電圧VMから流れ込む電流はほとんど無視することが可能である。このため、電気パルスSONの発生は主として充電用キャパシタCMに蓄積されていた電荷によってのみ発生される。よってその応答速度は、「キャパシタ(CM)×バイアス抵抗(Rb)」のCR時定数で決まるため、遅い正孔の影響を受けることなく極めて高速な電気パルスを発生することができるようになる。 At this time, by setting a sufficiently large value of the input resistor R M, the current flowing from the bias voltage V M while the electric pulses S ON has occurred can be almost ignored. Therefore, generation of electric pulses S ON is generated only by the charges that were accumulated mainly in the charging capacitor C M. Therefore, since the response speed is determined by the CR time constant of “capacitor (C M ) × bias resistance (R b )”, an extremely high-speed electric pulse can be generated without being affected by slow holes. Become.

しかし、図4に示す従来の光トリガ型シリアル−パラレル変換回路1には、未だ、以下のような問題が残っている。   However, the conventional optical trigger type serial-parallel conversion circuit 1 shown in FIG. 4 still has the following problems.

第1に、より高速な入力信号に対応するためには、トランジスタをONするためにトランジスタに入力する電気パルスSONをより高速(短パルス化)にする必要があり、そのためには充電用キャパシタCM及びバイアス抵抗Rbを小さく設定する必要がある。そうすると、MSM−PD M1〜MNから出力される電気パルスSONの振幅が小さくなり、ホールド用キャパシタCHにサンプルホールドされる電荷量が小さくなるため、出力されるパラレル電気信号SP1〜SPNは小さくなってしまう。 First, in order to cope with higher-speed input signals, it is necessary to electrical pulses S ON to input to the transistor to turn ON the transistor faster (short pulses), the charging capacitor in order that It is necessary to set C M and the bias resistance R b small. Then, MSM-PD M 1 the amplitude of the electrical pulses S ON output from ~M N is reduced, since the amount of charge that is sampled and held by the hold capacitor C H is small, the parallel electric signal S P1 ~ output SP N becomes small.

第2に、図4の方法では、照射される光パルスPの強度や回路パラメータ(CM、RM、Rbなど)のばらつきが発生すると、充放電型のMSM−PD回路mから出力される電気パルスSONの振幅やパルス幅に変動が生じるため、チャネルごとの出力信号にばらつきが発生してしまう。 Secondly, in the method of FIG. 4, when variations in the intensity of the irradiated light pulse P or circuit parameters (C M , R M , R b, etc.) occur, the charge / discharge type MSM-PD circuit m outputs it. As a result, fluctuations occur in the amplitude and pulse width of the electrical pulse SON , resulting in variations in the output signal for each channel.

Ryohei Urata、外4名、“An Optically Clocked Transistor Array FOR High-Speed Asynchronous Label Swapping: 40 Gb/s AND Beyond”、IEEE、JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY、VOL.26、NO.6、2008年3月15日、p.692−703Ryohei Urata, 4 others, “An Optically Clocked Transistor Array FOR High-Speed Asynchronous Label Swapping: 40 Gb / s AND BE L OJ J 26, NO. 6, March 15, 2008, p. 692-703 K.Takahata、外4名、”3.3ps electrical pulse generation from a discharge−Based metal−semiconductormetal photodetector”、Electronics LETTERS、IEEE、VOL.41、No.1、2005年1月6日、p.38,39K. Takahata, 4 others, “3.3 ps electrical pulse generation from a discharge-Based metal-electronic photodetector”, Electronics LETTERS, VOL. 41, no. 1, January 6, 2005, p. 38,39

上述したように、高速なシリアル電気信号をシリコン系のCMOSメモリ等に書き込み、ラベル認識処理やバッファメモリ処理を行うには、インターフェイスとしてシリアル−パラレル変換器が必要である。しかし、従来のInP系高速電子回路やGaAs系高速電子回路を用いると、極めて消費電力が大きくなる上、非同期バーストパケットへの対応が困難となる。
また、これらの問題を解決するために、光トリガ型トランジスタアレイを用いた超低消費電力の光トリガ型シリアル−パラレル変換器が研究開発されているものの、上述したいくつかの問題が残されていた。
As described above, a serial-parallel converter is required as an interface in order to write a high-speed serial electric signal to a silicon-based CMOS memory and perform label recognition processing and buffer memory processing. However, if conventional InP high-speed electronic circuits or GaAs high-speed electronic circuits are used, the power consumption becomes extremely high and it is difficult to cope with asynchronous burst packets.
In order to solve these problems, an ultra-low power consumption optical trigger serial-parallel converter using an optical trigger transistor array has been researched and developed, but some of the problems described above remain. It was.

以上のことから、本発明は、より高速な入力シリアル電気信号に対し、より大きなパラレル電気信号を出力するとともに、回路パラメータのばらつき(作製誤差)や、光パルスエネルギーの変動に影響されにくい一定な振幅を有するパラレル電気信号を出力する光トリガ型シリアル−パラレル変換回路を提供することを目的とする。   From the above, the present invention outputs a larger parallel electric signal to a higher-speed input serial electric signal, and is not easily affected by variations in circuit parameters (manufacturing error) and fluctuations in optical pulse energy. An object of the present invention is to provide an optical trigger type serial-parallel conversion circuit that outputs a parallel electric signal having an amplitude.

上記課題を解決する本発明は、
Nビットのシリアル電気信号を伝播する伝送線路と、
前記伝送線路に並列に接続されており、前記Nビットのシリアル電気信号を構成する互いに異なる特定の1ビットの電気信号を取り込んで、パラレル電気信号として出力するN個の光トリガ型トランジスタ回路と、
を備えており、
前記N個の光トリガ型トランジスタ回路は、
前記伝送線路にドレイン端子が接続されたトランジスタと、
前記トランジスタのソース端子に接続されたホールド用キャパシタと、
前記ホールド用キャパシタの端子のうち前記トランジスタ側の端子に接続されたバッファ回路と、
MSM−PDを有しており、正のバイアス電圧を前記トランジスタのゲート端子に入力して前記トランジスタの初期状態をノーマリオンにする一方、前記MSM−PDに光パルスが照射されたときに、前記トランジスタの閾値を下回る負の電気パルスを前記ゲート端子に入力して前記トランジスタをオフにするMSM−PD回路とで構成されていることを特徴とする。
The present invention for solving the above problems
A transmission line that propagates an N-bit serial electrical signal;
N photo-trigger type transistor circuits connected in parallel to the transmission line, taking in specific 1-bit electrical signals that constitute the N-bit serial electrical signal, and outputting them as parallel electrical signals;
With
The N photo-trigger transistor circuits are:
A transistor having a drain terminal connected to the transmission line;
A holding capacitor connected to the source terminal of the transistor;
A buffer circuit connected to a terminal on the transistor side among terminals of the holding capacitor;
An MSM-PD, and a positive bias voltage is input to the gate terminal of the transistor to make the initial state of the transistor normally on, while when the MSM-PD is irradiated with a light pulse, And an MSM-PD circuit that turns off the transistor by inputting a negative electric pulse below a threshold value of the transistor to the gate terminal.

また本発明は、
前記MSM−PD回路は、
入力側に負のバイアス電圧が直接に印加されると共に、光パルスが照射されると前記負の電気パルスを出力する前記MSM−PDと、
前記MSM−PDの出力側及び前記ゲート端子に対して並列接続されており、前記ゲート端子に前記正のバイアス電圧を入力するバイアス抵抗とで構成されていることを特徴とする。
The present invention also provides
The MSM-PD circuit is
The MSM-PD that outputs a negative electric pulse when a negative bias voltage is directly applied to the input side and a light pulse is irradiated;
The MSM-PD is connected in parallel to the output side of the MSM-PD and the gate terminal, and includes a bias resistor that inputs the positive bias voltage to the gate terminal.

また本発明は、
前記N個の光トリガ型トランジスタ回路の前記MSM−PDには、N個の前記光パルスが各々照射されると共に、
前記MSM−PDに各々照射される前記光パルスには、前記シリアル電気信号のビット間隔に相当する時間差が互いに設けられると共に、前記MSM−PDに各々照射される前記光パルスは、前記シリアル電気信号のビット間隔よりも僅かに短い予め決めた時間だけ前記シリアル電気信号に対して位相が遅れていることを特徴とする。
The present invention also provides
The MSM-PD of the N optical trigger transistor circuits is irradiated with each of the N optical pulses,
The optical pulses irradiated to the MSM-PD are provided with a time difference corresponding to the bit interval of the serial electric signal, and the optical pulses irradiated to the MSM-PD are The phase is delayed with respect to the serial electric signal by a predetermined time slightly shorter than the bit interval.

また本発明は、
前記シリアル電気信号の先頭ビット及び前記光パルスの先頭ビットは、常に1に規定されていることを特徴とする。
The present invention also provides
The first bit of the serial electrical signal and the first bit of the optical pulse are always defined as 1.

ここで、従来技術と本発明の原理を、図5を参照して説明する。図5(a)は従来技術の原理、図5(b)は本発明の原理を示している。
ここでは、両者のバイアス電圧の設定や、信号状態や、構成の違いを先に説明し、その後に、両者の動作原理を説明する。
Here, the prior art and the principle of the present invention will be described with reference to FIG. 5A shows the principle of the prior art, and FIG. 5B shows the principle of the present invention.
Here, the setting of the bias voltage, the signal state, and the difference in configuration are described first, and then the operation principle of both is described.

(1)MSM−PD用のバイアス電圧VMについて。
・従来では、「正」の電気パルスSONが発生するように、「正」のバイアス電圧VM
与えている。
・本発明では、「負」の電気パルスSOFFが発生するように、「負」のバイアス電圧V
Mを与えている。
(1) the bias voltage V M for the MSM-PD.
- In the past, as electrical pulses S ON "positive" occurs, giving a bias voltage V M of the "positive".
In the present invention, a “negative” bias voltage V so that a “negative” electrical pulse S OFF is generated.
M is given.

(2)ゲート側のバイアス電圧Vbについて。
・従来では、トランジスタTrが十分に「OFF」になり「ノーマリオフ」になるように、「負」のバイアス電圧Vbをゲート端子に与えている。
・本発明では、トランジスタTrが十分に「ON」になり「ノーマリオン」になるように、「正」のバイアス電圧Vbをゲート端子に与えている。
(2) Regarding the bias voltage V b on the gate side.
Conventionally, a “negative” bias voltage V b is applied to the gate terminal so that the transistor Tr is sufficiently “OFF” and “normally off”.
In the present invention, a “positive” bias voltage V b is applied to the gate terminal so that the transistor Tr is sufficiently “ON” and “normally on”.

(3)電気パルスSON,SOFFについて。
・従来では、ON信号である正の電気パルスSONの値がトランジスタTrの閾値を「越えたとき」に、トランジスタTrは「ON」となる。
・本発明では、OFF信号である負の電気パルスSOFFの値がトランジスタTrの閾値を「下回ったとき」に、トランジスタTrは「OFF」となる。
(3) Electric pulses S ON and S OFF .
Conventionally, the transistor Tr is turned “ON” when the value of the positive electric pulse S ON as the ON signal “exceeds” the threshold value of the transistor Tr.
In the present invention, the transistor Tr is turned “OFF” when the value of the negative electric pulse S OFF that is an OFF signal “below the threshold value of the transistor Tr”.

(4)ホールド用キャパシタCHに充電される電荷について。
・従来では、伝送線路L上のシリアル電気信号はサンプリングされ、図5(a)に灰色で塗りつぶした「面積A1に対応する電荷」が、ホールド用キャパシタCHに蓄積される。
・本発明では、トランジスタTrはノーマリオンであるため、伝送線路L上のシリアル電気信号はホールド用キャパシタCHに流れ込み、信号ビットが終了する直前にトランジスタTrをOFFにするため、図5(b)に灰色で塗りつぶした「面積A2に対応する電荷」が、ホールド用キャパシタCHに蓄積される。
(4) The charge charged in the hold capacitor C H.
· In the conventional serial electrical signals on the transmission line L is sampled, filled in gray in FIGS. 5 (a) "electric charge corresponding to the area A1" is stored in the hold capacitor C H.
- In the present invention, since the transistor Tr is normally, the serial electrical signals on the transmission line L flows into the hold capacitor C H, to the transistor Tr is turned OFF immediately before the signal bits is completed, FIG. 5 (b ) the painted in gray "charge corresponding to the area A2" is stored in the hold capacitor C H.

(5)構成の相違。
・従来では、MSM−PD Mの入力側に、入力抵抗RM及び充電用キャパシタCMを備えている。
・本発明では、MSM−PD Mの入力側に、入力抵抗RM及び充電用キャパシタCMを備えていない。
(5) Difference in configuration.
Conventionally, an input resistor RM and a charging capacitor CM are provided on the input side of the MSM-PDM.
In the present invention, the input resistance R M and the charging capacitor C M are not provided on the input side of the MSM-PDM.

前述の通り、従来の方法では、充放電型MSM−PD回路を用い高速な正の電気パルスを発生させ、その電気パルスでトランジスタを短時間だけONにすることにより、シリアル電気信号の一つのビット信号をサンプリングしている。このとき、ゲート側のバイアス電圧Vbには、トランジスタTrが十分にOFFとなるように、負のバイアスが与えられており、充放電型MSM−PD回路から出力されたON信号(正の電気パルス)により、閾値電圧を超えた時間領域だけ、トランジスタTrはONとなるため、図5(a)に示すように、ホールド用キャパシタCHに蓄積される電荷の量は小さくなる。 As described above, in the conventional method, a high-speed positive electric pulse is generated using a charge / discharge type MSM-PD circuit, and the transistor is turned on only for a short time by the electric pulse, so that one bit of the serial electric signal is generated. Sampling signal. At this time, a negative bias is applied to the bias voltage Vb on the gate side so that the transistor Tr is sufficiently turned off, and an ON signal (positive electric power) output from the charge / discharge MSM-PD circuit is applied. the pulse), only the time domain exceeding the threshold voltage, the transistor Tr becomes oN, as shown in FIG. 5 (a), the amount of charge accumulated in the hold capacitor C H is reduced.

一方、本発明では、MSM−PD回路から負の電気パルスが発生するように、MSM−PDの入力側には負のバイアスが直接に印加されており、トランジスタTrがノーマリオンとなるように、MSM−PDの出力側すなわちゲート側には、正のバイアスがかけられている。
この時、MSM−PD回路からの電気出力が十分に長いテールを引くように入力抵抗RMおよび充電用キャパシタCMは用いられていない。
On the other hand, in the present invention, a negative bias is directly applied to the input side of the MSM-PD so that a negative electrical pulse is generated from the MSM-PD circuit, so that the transistor Tr is normally on. A positive bias is applied to the output side of the MSM-PD, that is, the gate side.
At this time, the input resistor R M and the charging capacitor C M are not used so that the electrical output from the MSM-PD circuit has a sufficiently long tail.

本発明では、トランジスタTrは、ノーマリオンであるため、伝送線路に入力された電気信号の一つのビット信号が「1」である場合、多くの電荷がホールド用キャパシタCHに流れ込み蓄積される。次のビット信号が「0」であれば、ホールド用キャパシタCHに蓄積された電荷は再びトランジスタTrを介して放電されることとなる。しかし、この放電の前(次のビット信号が入力される前)に蓄積電荷が最大になった時点で、MSM−PDに光パルスを照射させると、MSM−PD回路からは負の電気パルスが発生し、トランジスタTrのゲートを閉じるため、ホールド用キャパシタCHに蓄積された電荷は逃げ場を失いホールド用キャパシタCHにホールドされることとなる。この時、MSM−PD回路からの負の電気パルスは長いテールを有するため、テールが存在する一定時間はトランジスタTrはOFFとなり、ホールド用キャパシタCHにホールドされたホールド信号は一定時間持続され、低速なパラレル電気信号としてバッファ回路Bから出力される。 In the present invention, the transistor Tr are the normally, when one bit signal of the electrical signal input to the transmission line is "1", the more charge is accumulated flows into the hold capacitor C H. If the next bit signal is "0", the charge accumulated in the hold capacitor C H will be be discharged through the transistor Tr again. However, when the accumulated charge reaches the maximum before this discharge (before the next bit signal is input), when the MSM-PD is irradiated with a light pulse, a negative electric pulse is generated from the MSM-PD circuit. occurs, to close the gate of the transistor Tr, the charge accumulated in the hold capacitor C H will be be held in the hold capacitor C H loses escape. At this time, since it has a negative electrical pulses long tails from MSM-PD circuit, a certain time the tail is present, the transistor Tr OFF, and the hold signal which is held in the hold capacitor C H is sustained period of time, It is output from the buffer circuit B as a low-speed parallel electric signal.

このように本発明では、ノーマリオン型のトランジスタを用い、入力されるシリアル電気信号をホールド用キャパシタCHでトラッキングしながら、所望のタイミングでMSM−PDに光パルスを照射させることにより、トランジスタのゲートをOFFとして、所望のビット情報を一定時間ホールドするものである。 In this way the present invention, a transistor of the normally-while tracking the serial electric signal input by the hold capacitor C H, by irradiating a light pulse to the MSM-PD at a desired timing, the transistor The gate information is turned off and desired bit information is held for a certain time.

従来の技術では、短い電気パルスでサンプリングするため、トランジスタを介してホールド用キャパシタにホールドされる電荷の量は少ない。さらに、入力されるシリアル電気信号が高速になると、MSM−PD回路から発生する電気パルスを短パルス化するために、充電用キャパシタおよびバイアス抵抗の値を小さくする必要があるため、電気パルスの振幅は小さくなり、ホールド用キャパシタにホールドされる電荷量は益々小さくなる。
その上、MSM−PDに照射する光パルスエネルギーや回路パラメータ(バイアス抵抗の抵抗値やトランジスタの閾値など)がチャネルごとにばらつくこととなれば、電気パルスの振幅がばらつき、出力パラレル電気信号の振幅がチャネルごとにばらつく結果を引き起こす。
In the conventional technique, since sampling is performed with a short electric pulse, the amount of electric charge held in the holding capacitor via the transistor is small. Further, when the input serial electric signal becomes high speed, it is necessary to reduce the values of the charging capacitor and the bias resistor in order to shorten the electric pulse generated from the MSM-PD circuit. Becomes smaller, and the amount of charge held in the holding capacitor becomes smaller.
In addition, if the optical pulse energy and circuit parameters (such as the resistance value of the bias resistor and the threshold value of the transistor) irradiated to the MSM-PD vary from channel to channel, the amplitude of the electrical pulse varies, and the amplitude of the output parallel electrical signal Cause the results to vary from channel to channel.

これに対して、本発明によれば、入力されるシリアル電気信号がホールド用キャパシタに最大限充電された後に、負の電気パルスにより、電荷をホールドするため、大きな出力のパラレル電気信号を得ることが可能となる。
さらに、MSM−PDのテールを高速化する必要がないため、バイアス抵抗の値を(入力信号の速度に関係なく)大きく設定することが可能であるため、より小さな光パルスエネルギーで大きなOFF信号(負の電気パルス)を得ることが可能となる。
その上、回路パラメータのばらつきや光パルスエネルギーの変動により、電気パルス(OFF信号)の振幅が変動しても、トランジスタが一旦OFFした後であれば、電気パルス(OFF信号)の振幅変動は、出力信号振幅に影響を与えることはなく、一定な振幅の出力パラレル電気信号を得ることが可能となる。
On the other hand, according to the present invention, after the input serial electric signal is fully charged in the holding capacitor, the electric charge is held by the negative electric pulse, so that a large output parallel electric signal can be obtained. Is possible.
Furthermore, since there is no need to increase the tail of the MSM-PD, the bias resistance value can be set large (regardless of the speed of the input signal), so that a large OFF signal (with a smaller optical pulse energy) Negative electric pulse) can be obtained.
In addition, even if the amplitude of the electric pulse (OFF signal) fluctuates due to variations in circuit parameters or fluctuations in the light pulse energy, the amplitude fluctuation of the electric pulse (OFF signal) is once after the transistor is turned off. An output parallel electric signal having a constant amplitude can be obtained without affecting the output signal amplitude.

このように、本発明の効果は、光トリガ型シリアル−パラレル変換回路において、さらなる高速化・低パワー化・出力安定化を実現する。   As described above, the effect of the present invention realizes further increase in speed, reduction in power, and stabilization of output in the optical trigger type serial-parallel conversion circuit.

本発明の実施例に係る光トリガ型シリアル−パラレル変換回路の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the optical trigger type | mold serial-parallel conversion circuit based on the Example of this invention. 本発明の実施例における、負の電気パルス(OFF信号)を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows the negative electric pulse (OFF signal) in the Example of this invention. 本発明の利用形態を説明するための、光パケットスイッチの構成例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structural example of the optical packet switch for demonstrating the utilization form of this invention. 従来の光トリガ型シリアル−パラレル変換回路の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the conventional optical trigger type | mold serial-parallel conversion circuit. 従来方法と本発明の動作原理を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the operation principle of the conventional method and this invention.

以下、本発明に係る光トリガ型パラレル−シリアル変換回路を、実施例に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the optical trigger type parallel-serial conversion circuit according to the present invention will be described in detail based on embodiments.

図1は、本発明の実施例に係る、1:N光トリガ型パラレル−シリアル変換回路10を実施するための構成例を示す。   FIG. 1 shows a configuration example for implementing a 1: N optical trigger type parallel-serial conversion circuit 10 according to an embodiment of the present invention.

この光トリガ型パラレル−シリアル変換回路10は、N個の光トリガ型トランジスタ回路10−1〜10−Nが、伝送線路Lに並列に接続されて構成されている。伝送線路Lには、Nビットのシリアル電気信号SSが伝播され、このシリアル電気信号SSが、各光トリガ型トランジスタ回路10−1〜10−Nに入力される。シリアル電気信号SSは、例えばラベル信号であり、先頭ビットは常に「1」で規定されている。
光トリガ型トランジスタ回路10−1〜10−Nは、Nビットのシリアル電気信号SSを構成する互いに異なる特定の1ビットの電気信号を取り込んで、パラレル電気信号SPとして出力するものである。
The optical trigger type parallel-serial conversion circuit 10 is configured by connecting N optical trigger type transistor circuits 10-1 to 10 -N in parallel to the transmission line L. An N-bit serial electric signal S S is propagated to the transmission line L, and this serial electric signal S S is input to each of the optical trigger transistor circuits 10-1 to 10-N. The serial electric signal S S is, for example, a label signal, and the first bit is always defined as “1”.
Light trigger type transistor circuits 10-1 to 10-N takes in particular 1 bit of the electrical signal different from each other to constitute a serial electrical signal S S N-bit is output as a parallel electric signal S P.

各光トリガ型トランジスタ回路10−1〜10−Nは、トランジスタTr1〜TrNと、ホールド用キャパシタCH1〜CHNと、バッファ回路B1〜BNと、MSM−PD回路m10-1〜m10-Nとから構成されている。詳細構造は後述するが、MSM−PD回路m10-1〜m10-Nは、従来のものとは異なり、充放電型ではない。 Each light trigger type transistor circuits 10-1 to 10-N, the transistor Tr 1 and to Tr N, and hold capacitor C H1 -C HN, a buffer circuit B 1 ~B N, MSM-PD circuit m 10-1 ~ M 10-N . Although the detailed structure will be described later, the MSM-PD circuits m 10-1 to m 10-N are not charge / discharge types, unlike the conventional ones.

トランジスタTr1〜TrNは、ドレイン端子が伝送線路Lに接続されている。ホールド用キャパシタCH1〜CHNは、トランジスタTr1〜TrNのソース端子に接続されている。バッファ回路B1〜BNは、トランジスタTr1〜TrNのソース端子とホールド用キャパシタCH1〜CHNとを接続する接続ラインに接続されている。換言すると、バッファ回路B1〜BNは、ホールド用キャパシタCH1〜CHNの端子のうちトランジスタTr1〜TrN側の端子に電気的に接続されている。 The drain terminals of the transistors Tr 1 to Tr N are connected to the transmission line L. The holding capacitors C H1 to C HN are connected to the source terminals of the transistors Tr 1 to Tr N. The buffer circuits B 1 to B N are connected to a connection line that connects the source terminals of the transistors Tr 1 to Tr N and the holding capacitors C H1 to C HN . In other words, the buffer circuits B 1 to B N are electrically connected to terminals on the transistor Tr 1 to Tr N side among the terminals of the holding capacitors C H1 to C HN .

MSM−PD回路m10-1〜m10-Nは、MSM−PD M1〜MNと、バイアス抵抗Rb1〜RbNにより構成されている。
MSM−PD M1〜MNの出力側は、トランジスタTr1〜TrNのゲート端子に接続されている。バイアス抵抗Rb1〜RbNは、MSM−PD M1〜MNの出力側及びトランジスタTr1〜TrNのゲート端子に対して、並列に接続されている。
The MSM-PD circuits m 10-1 to m 10-N are configured by MSM-PD M 1 to MN and bias resistors R b1 to R bN .
The output sides of the MSM-PD M 1 to MN are connected to the gate terminals of the transistors Tr 1 to Tr N. Bias resistor R b1 to R bN is the gate terminal of the MSM-PD M 1 ~M N output side and transistors Tr 1 to Tr N, are connected in parallel.

MSM−PD M1〜MNの入力側には、負のバイアス電圧VM1〜VMNが直接に印加さ
れている。
またバイアス抵抗Rb1〜RbNを介して正のバイアス電圧Vb1,Vb2・・・VbNが、トラ
ンジスタTr1〜TrNのゲート端子に入力されている。このように正のバイアス電圧Vb1,Vb2・・・VbNをゲート端子に入力しているため、トランジスタTr1〜TrNはノ
ーマリオンに設定される。
なお、正のバイアス電圧Vb1,Vb2・・・VbNの値は、トランジスタTr1〜TrN
十分にON状態にすることができる電圧値に設定している。
Negative bias voltages V M1 to V MN are directly applied to the input sides of the MSM-PD M 1 to M N.
Further, positive bias voltages V b1 , V b2 ... V bN are input to the gate terminals of the transistors Tr 1 to Tr N via the bias resistors R b1 to R bN . Thus, since the positive bias voltages V b1 , V b2 ... V bN are input to the gate terminals, the transistors Tr 1 to Tr N are set to normally-on.
The values of the positive bias voltages V b1 , V b2 ... V bN are set to voltage values that can sufficiently turn on the transistors Tr 1 to Tr N.

MSM−PD M1〜MNには、光パルスP1〜PNが順次照射されるようになっている。つまり、MSM−PD M1には光パルスP1が照射され、MSM−PD M2には光パルスP2が照射され、MSM−PD Mkには光パルスPkが照射され、MSM−PD MNには光パルスPNが照射されるようになっている。 The MSM-PD M 1 ~M N, the light pulse P 1 to P N are adapted to be sequentially illuminated. That is, the light pulse P 1 is irradiated to the MSM-PD M 1, the optical pulse P 2 is radiated to the MSM-PD M 2, the light pulse P k is irradiated to the MSM-PD M k, MSM- PD M N is irradiated with a light pulse P N.

個々の光パルスP1〜PN相互には、シリアル電気信号SSのビット間隔に相当する時間差が順次設定されている。つまり、光パルスP1の先頭ビットに対して光パルスP2の先頭ビットがビット間隔に相当する時間だけ遅れ、光パルスP2の先頭ビットに対して光パルスP3の先頭ビットがビット間隔に相当する時間だけ遅れ、光パルスPN-1の先頭ビットに対して光パルスPNの先頭ビットがビット間隔に相当する時間だけ遅れている。
なお、光パルスP1〜PNの先頭ビットは常に「1」で規定されている。
A time difference corresponding to the bit interval of the serial electrical signal S S is sequentially set between the individual light pulses P 1 to P N. That is, the first bit of the optical pulse P 2 is delayed from the first bit of the optical pulse P 1 by a time corresponding to the bit interval, and the first bit of the optical pulse P 3 is set to the bit interval with respect to the first bit of the optical pulse P 2. The first bit of the optical pulse P N is delayed by a time corresponding to the bit interval with respect to the first bit of the optical pulse P N−1 .
The first bit of the optical pulses P 1 to P N is always defined as “1”.

しかも、光パルスP1〜PNはシリアル電気信号SSに対して位相がズレている。このズレ量は、シリアル電気信号SSのビット間隔よりも僅かに短い予め決めた時間であり、光パルスP1〜PNの位相はシリアル電気信号SSの位相に対して上記のズレ量(時間)だけ遅れている。
更に説明すると、シリアル電気信号SSに対する光パルスP1〜PNの遅れ位相のズレ量(時間)は、シリアル電気信号SSの1ビットのビット信号がトランジスタTrに入力された時点から、この1ビットの信号がトランジスタTrを介してホールド用キャパシタCHに充電されて蓄電電荷が最大になる時点(次のビット信号が入力される前)までの時間間隔である。
Moreover, the optical pulses P 1 to P N are out of phase with the serial electrical signal S S. The shift amount is slightly shorter predetermined time than the bit interval of the serial electric signal S S, the above shift amount to the phase of the phase of the optical pulse P 1 to P N a serial electrical signal S S ( Time).
More specifically, the amount of shift (time) of the delayed phase of the optical pulses P 1 to P N with respect to the serial electrical signal S S is determined from the time when the 1-bit bit signal of the serial electrical signal S S is input to the transistor Tr power storage charge 1-bit signal is charged in the hold capacitor C H through the transistor Tr is the time interval up to the point of maximum (before the next bit signal is input).

MSM−PD M1〜MNは、光パルスP1〜PNが照射されていないときには、その抵抗値が大きいが、光パルスP1〜PNが照射されると、光伝導効果により、その抵抗値が急激に減少する特性を有している。 MSM-PD M 1 ~M N, when the light pulse P 1 to P N is not irradiated, is large and the resistance value, the optical pulse P 1 to P N are irradiated by waveguide effect, the The resistance value has a characteristic of rapidly decreasing.

Nビットのシリアル電気信号(ラベル信号)SSの先頭ビットが伝送線路Lに入力されると、その電荷は1番目の光トリガ型トランジスタ回路10−1のトランジスタTr1を通ってホールドキャパシタCH1に充電される。 When the first bit of the N-bit serial electric signal (label signal) S S is input to the transmission line L, the charge passes through the transistor Tr 1 of the first phototrigger transistor circuit 10-1 and is held by the hold capacitor C H1. Is charged.

充電が最大に達した時に(第2ビットに切り替わる直前)、MSM−PD M1に光パルスP1(光ラベル信号:先頭ビットは常に「1」で規定されている)を照射すると、図2に示すような、光ラベルの先頭ビットに起因した負の電気パルスSOFF1がMSM−PD M1から出力される。出力された電気パルスSOFF1即ちゲート電圧は、トランジスタTr1の閾値を下回るため、トランジスタTr1はOFFとなり、ホールド用キャパシタCH1に蓄積された電荷はホールドされることとなる。 When charging reaches the maximum (immediately before switching to the second bit), when the optical pulse P 1 (optical label signal: the first bit is always defined by “1”) is irradiated to the MSM-PD M 1 , FIG. The negative electric pulse S OFF1 due to the first bit of the optical label as shown in FIG. 6 is output from the MSM-PD M 1 . Electric pulses S OFF1 that is, the gate voltage is output, since below the threshold of the transistor Tr 1, the transistor Tr 1 is turned OFF, the charge accumulated in the hold capacitor C H1 becomes to be held.

MSM−PD M1の応答信号(電気パルスSOFF1)は、長いテールを有するため、光パルス(光ラベル信号)P1の後続ビットが照射されるたびに、階段状に電位が低下し、光ラベルの最終ビットの照射後もしばらく継続してトランジスタTr1をOFF状態に保持することが可能となる。したがってホールド用キャパシタCH1にホールドされた信号(電荷)は、バッファ回路B1を介して、低速なパラレル電気信号SP1として外部に出力される。 Since the response signal (electric pulse S OFF1 ) of MSM-PD M 1 has a long tail, the potential decreases stepwise each time the subsequent bit of the optical pulse (optical label signal) P 1 is irradiated. it is possible to hold the transistor Tr 1 in the OFF state also continues for some time after irradiation of the last bit labels. Therefore, the signal (charge) held in the holding capacitor C H1 is output to the outside as a low-speed parallel electric signal SP 1 through the buffer circuit B 1 .

次に、シリアル電気信号(ラベル信号)SSの第2ビットが伝送線路Lに入力されると、同様に2番目の光トリガ型トランジスタ回路10−2に、光パルスP2が照射されることにより、その第2ビットがパラレル電気信号SP2として取り出される。 Next, when the second bit of the serial electric signal (label signal) S S is input to the transmission line L, similarly to the second optical trigger type transistor circuit 10-2, the optical pulse P 2 is irradiated Accordingly, the second bit is taken out as a parallel electric signal S P2.

その後、順次、シリアル電気信号(ラベル信号)SSのk番目のビットは、k番目の光トリガトランジスタ回路10−kから、パラレル電気信号SPkとして取り出すことが可能となる。 Thereafter, the k-th bit of the serial electric signal (label signal) S S can be sequentially extracted as the parallel electric signal S Pk from the k-th optical trigger transistor circuit 10-k.

最終的には、各光トリガ型トランジスタ回路10−1〜10−Nから、パラレル電気信号SP1〜SPNが取り出される。
このようにして、高速なシリアル電気信号SSを、低速なパラレル電気信号SP1〜SPNに変換することができる。
Finally, the parallel electric signals S P1 to S PN are taken out from the respective optical trigger type transistor circuits 10-1 to 10-N.
In this way, the high-speed serial electric signal SS can be converted into the low-speed parallel electric signals S P1 to S PN .

図3は、本発明をどのように利用するかを説明するための使用例として、光パケットスイッチの構成例を示す。   FIG. 3 shows a configuration example of an optical packet switch as a usage example for explaining how to use the present invention.

入力光パケット信号は、データが格納されたペイロードと転送情報が格納されたNビットの光ラベルから構成され、その一部はタップされラベル処理器100へと送られる。   The input optical packet signal includes a payload in which data is stored and an N-bit optical label in which transfer information is stored. A part of the input optical packet signal is tapped and sent to the label processor 100.

ラベル処理器100内では、まずラベル分離器110により、ペイロード部分は削除され、光ラベルのみがPD(フォトダイオード)120および光分岐遅延回路130へと送られる。PD120で電気信号へ変換されたNビットのラベル信号(シリアル電気信号)は、前述したとおり、本発明であるシリアル−パラレル変換回路10の伝送線路Lへ入力される。   In the label processor 100, the payload part is first deleted by the label separator 110, and only the optical label is sent to the PD (photodiode) 120 and the optical branch delay circuit 130. The N-bit label signal (serial electric signal) converted into an electric signal by the PD 120 is input to the transmission line L of the serial-parallel conversion circuit 10 according to the present invention as described above.

光分岐遅延回路130へ送られた他方の光ラベル(光パルス)は、N個に分岐され、入力光ラベルのビット間隔に相当する時間差τが与えられると共に、N個の光ラベル(光パルス)にはシリアル電気信号に対する上記の遅れ位相のズレ量(時間)が与えられる。このように相互にビット間隔に相当する時間差が与えられ、しかも、シリアル電気信号に対して遅れ位相のズレ量が与えられた光ラベル(光パルス)が、順次N個のMSM−PD M1〜MNに照射される。前述したとおり、PD(フォトダイオード)120から出力されたNビットのラベル信号(シリアル電気信号)は、本発明のシリアル−パラレル変換回路10により、N個の低速なパラレル電気信号SP1〜SPNとして出力され、CMOS電子回路で構成されるラベル認識回路140へ送られる。 The other optical label (optical pulse) sent to the optical branch delay circuit 130 is branched into N pieces, giving a time difference τ corresponding to the bit interval of the input optical label, and N optical labels (optical pulses). Is given the above-mentioned delay phase shift amount (time) with respect to the serial electric signal. In this way, optical labels (optical pulses) that are given a time difference corresponding to the bit interval and are given a phase shift amount with respect to the serial electrical signal are successively N MSM-PD M 1 to M N is irradiated. As described above, the N-bit label signal (serial electric signal) output from the PD (photodiode) 120 is converted into N low-speed parallel electric signals S P1 to S PN by the serial-parallel conversion circuit 10 of the present invention. And sent to the label recognition circuit 140 formed of a CMOS electronic circuit.

ラベル認識回路140内では、入力したラベル情報(転送先情報)と内部に保有するアドレステーブルを照合し、出力ポートを決定するとともに、光スイッチ150の制御信号を生成する。   In the label recognition circuit 140, the input label information (transfer destination information) is collated with an address table held therein to determine an output port and a control signal for the optical switch 150 is generated.

このように、本発明の光トリガ型シリアル−パラレル変換回路10は、光パケットルータ内のラベル処理器100における、バーストモードの高速ラベル信号をCMOS回路で処理するための低電力インターフェイスデバイスとして用いることができる。   Thus, the optical trigger type serial-parallel conversion circuit 10 of the present invention is used as a low-power interface device for processing burst mode high-speed label signals with a CMOS circuit in the label processor 100 in the optical packet router. Can do.

本発明は、例えば前述したとおり、光パケットスイッチネットワークを実現するために不可欠な光ルータ内で用いられる光ラベル処理器において、高速ラベル情報をCMOS電子回路で認識可能とするためのインターフェイスデバイス(高速非同期バーストシリアル光信号に対するシリアル−パラレル変換器)として利用することが可能である。   For example, as described above, the present invention is an interface device (high-speed label device) for enabling high-speed label information to be recognized by a CMOS electronic circuit in an optical label processor used in an optical router indispensable for realizing an optical packet switch network. It can be used as a serial-parallel converter for an asynchronous burst serial optical signal.

1、10 光トリガ型シリアル−パラレル変換回路
1−1〜1−N、10−1〜10−N 光トリガ型トランジスタ回路
1〜mN、m10-1〜m10-N MSM−PD回路(MSMフォトダイオード回路)、
1,M2,・・・MN MSM−PD(MSMフォトダイオード)
Tr1〜TrN トランジスタ
b1〜RbN バイアス抵抗
H1〜CHN ホールド用キャパシタ
1〜BN バッファ回路
1, 10 Optical trigger type serial-parallel conversion circuit 1-1 to 1-N, 10-1 to 10-N Optical trigger type transistor circuit m 1 to m N , m 10-1 to m 10-N MSM-PD circuit (MSM photodiode circuit),
M 1 , M 2 ,... M N MSM-PD (MSM photodiode)
Tr 1 to Tr N transistors R b1 to R bN Bias resistors C H1 to C HN Hold capacitors B 1 to B N Buffer circuits

Claims (4)

Nビットのシリアル電気信号を伝播する伝送線路と、
前記伝送線路に並列に接続されており、前記Nビットのシリアル電気信号を構成する互いに異なる特定の1ビットの電気信号を取り込んで、パラレル電気信号として出力するN個の光トリガ型トランジスタ回路と、
を備えており、
前記光トリガ型トランジスタ回路は、
前記伝送線路にドレイン端子が接続されたトランジスタと、
前記トランジスタのソース端子に接続されたホールド用キャパシタと、
前記ホールド用キャパシタの端子のうち前記トランジスタ側の端子に接続されたバッファ回路と、
MSM−PDを有しており、正のバイアス電圧を前記トランジスタのゲート端子に入力して前記トランジスタの初期状態をノーマリオンにする一方、前記MSM−PDに光パルスが照射されたときに、前記トランジスタの閾値を下回る負の電気パルスを前記ゲート端子に入力して前記トランジスタをオフにするMSM−PD回路と、
で構成されていることを特徴とする光トリガ型パラレル−シリアル変換回路。
A transmission line that propagates an N-bit serial electrical signal;
N photo-trigger type transistor circuits connected in parallel to the transmission line, taking in specific 1-bit electrical signals that constitute the N-bit serial electrical signal, and outputting them as parallel electrical signals;
With
The photo-trigger transistor circuit is
A transistor having a drain terminal connected to the transmission line;
A holding capacitor connected to the source terminal of the transistor;
A buffer circuit connected to a terminal on the transistor side among terminals of the holding capacitor;
An MSM-PD, and a positive bias voltage is input to the gate terminal of the transistor to make the initial state of the transistor normally on, while when the MSM-PD is irradiated with a light pulse, An MSM-PD circuit that inputs a negative electrical pulse below a transistor threshold to the gate terminal to turn the transistor off;
An optical trigger type parallel-serial conversion circuit comprising:
請求項1において、
前記MSM−PD回路は、
入力側に負のバイアス電圧が直接に印加されると共に、光パルスが照射されると前記負の電気パルスを出力する前記MSM−PDと、
前記MSM−PDの出力側及び前記ゲート端子に対して並列接続されており、前記ゲート端子に前記正のバイアス電圧を入力するバイアス抵抗と、
で構成されていることを特徴とする光トリガ型パラレル−シリアル変換回路。
In claim 1,
The MSM-PD circuit is
The MSM-PD that outputs a negative electric pulse when a negative bias voltage is directly applied to the input side and a light pulse is irradiated;
A bias resistor connected in parallel to the output side of the MSM-PD and the gate terminal, and for inputting the positive bias voltage to the gate terminal;
An optical trigger type parallel-serial conversion circuit comprising:
請求項1または請求項2において、
前記N個の光トリガ型トランジスタ回路の前記MSM−PDには、N個の前記光パルスが各々照射されると共に、
前記MSM−PDに各々照射される前記光パルスには、前記シリアル電気信号のビット間隔に相当する時間差が互いに設けられると共に、前記MSM−PDに各々照射される前記光パルスは、前記シリアル電気信号のビット間隔よりも僅かに短い予め決めた時間だけ前記シリアル電気信号に対して位相が遅れていることを特徴とする光トリガ型パラレル−シリアル変換回路。
In claim 1 or claim 2,
The MSM-PD of the N optical trigger transistor circuits is irradiated with each of the N optical pulses,
The optical pulses irradiated to the MSM-PD are provided with a time difference corresponding to the bit interval of the serial electric signal, and the optical pulses irradiated to the MSM-PD are An optical trigger type parallel-serial conversion circuit characterized in that the phase is delayed with respect to the serial electric signal by a predetermined time slightly shorter than the bit interval of.
請求項1乃至請求項3の何れか一項において、
前記シリアル電気信号の先頭ビット及び前記光パルスの先頭ビットは、常に1に規定されていることを特徴とする光トリガ型パラレル−シリアル変換回路。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The optical trigger type parallel-serial conversion circuit, wherein the first bit of the serial electrical signal and the first bit of the optical pulse are always defined as 1.
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