DE3223586A1

DE3223586A1 - Optischer empfaenger

Info

Publication number: DE3223586A1
Application number: DE19823223586
Authority: DE
Inventors: David Philip Martin Harlow Essex Chown
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1981-07-07
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1983-01-20
Also published as: GB2101827B; ES8305988A1; GB2101827A; US4498197A; ES513796A0

Description

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Optischer Empfänger

Die Erfindung betrifft einen optischen Empfänger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger optischer Empfänger ist bekannt aus dem Buch "Optoelektronik: Bauelemente der Halbleiter-Optoelektronik" von J . U.Fisehbach u.a., Kontakt und Studium Bd. 16, Lexika-Verlag, 7031 Grafenau 1/Württ., 1977, Seite 216.

Dieser bekannte optische Empfänger, der Licht von der optischen Nachrichtenübertragungsstrecke empfängt, erzeugt einen Fotostrom, der durch einen der PIN-Diode nachgeschalteten Lastwiderstand fließt. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode und dem Lastwiderstand ist mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden. Damit diese Anordnung eine hohe Empfindlichkeit für die optischen Eingangssigna I e hat, muß dieser Reihenwiderstand einen großen Wert haben. Jedoch wird der Dynamikbereich des optischen Empfängers verkleinert, wenn der Lastwiderstand tatsächlich einen soLch hohen Wert hat.

Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, wurde in der deutschen Patentanmeldung P 32 12 733 ein verbesserter optischer Empfänger vorgeschlagen. Dieser enthält eine in Sperrrichtung vorgespannte PIN-Diode, auf die das Licht vom Ende

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der optischen Faser gerichtet wird, so daß sie einen Fotostrom erzeugt, dessen Wert von der Größe der auftreffenden optischen Leistung abhängt. In Reihe mit dieser in Sperrrichtung vorgespannten PIN-Diode ist eine in Vorwärtsrichtung vorgespannte PIN-Diode geschaltet, die vom Fotostrom durchflossen wird. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Dioden ist mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden.

Eine solche Anordnung sorgt für einen sehr großen Dynamikbereich, aber mit steigender optischer EingangsLeistung eines solchen Empfängers vergrößert sich die Bandbreite des Empfängers, weil der Widerstand der in Durchlaßrichtung vorgespannten PIN-Diode abfällt. Dies ist unerwünscht, da es üblicherweise wünschenswert erscheint, einen flachen Frequenzgang innerhalb des Durchlaßbandes des Signals einhalten zu können.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen optischen Empfänger anzugeben, bei dem die genannten Schwierigkeiten verringert oder beseitigt sind.

Die Aufgabe wird wie im Patentanspruch 1 angegeben gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus dem Patentanspruch 2. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild des neuen optischen Empfängers, der auf dem in der obengenannten An

meldung vorgeschlagenen beruht, und

Fig. 2 den Verlauf des Frequenzganges zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1

In Fig. 1 befindet sich eine PIN-Fotodiode 2, die in Sperrrichtung vorgespannt ist, am Ende einer optischen Nach-

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richtenübertragungsstrecke, die durch ein Faserende 1 angedeutet ist. In Reihe mit dieser Diode 2 ist eine in Durchlaßrichtung vorgespannte PIN-Diode 3 geschaltet. Der Verbindungspunkt zwischen den Dioden ist mit dem Eingang eines FET-Vorverstärkers 4 verbunden, dessen Ausgangssignal über einen Kondensator 5 dem Eingang eines variablen Entzerrers zugeführt wird, der den Schwerpunkt der vorliegenden Erfindung bildet.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Verwendung einer PIN-Diode als variabler Entzerrer nicht auf einen optischen Empfänger nach der in der obigen Patentanmeldung vorgeschlagenen Art beschränkt ist.

Die Diode 3 begrenzt den Spannungshub am Verstarkereingang und hat bei Frequenzen, die größer als der Kehrwert der Lebensdauer der Minoritätsträger sind, einen Widerstand, der im wesentlichen linear und umgekehrt proportional zum durchschnittlich durchfließenden Strom ist. Daher verhält sie sich bei hohen Frequenzen, z.B. oberhalb von 10 Mbit/s, wie ein Lastwiderstand, dessen Widerstandswert automatisch abfällt, wenn die empfangene optische Leistung ansteigt. Eine solche Verwendung einer PIN-Diode ist möglich wegen ihrer sehr geringen Ei genkapazität bei der Vorspannung In vielen Fällen ist es möglich, den gleichen Diodentyp für die Dioden 2 und 3 zu verwenden.

Die obige Anordnung, die in der genannten Patentanmeldung beschrieben ist, hat gegenüber dem vorhergehenden Stand der Technik einen großen Vorteil, sie hat aber den Nachteil, daß infolge des Abfalls des Widerstandswertes der in Durchlaßrichtung vorgespannten PIN-Diode die Bandbreite des Empfängers vergrößert wird. In Anwendungsfällen, bei denen, wie es oft geschieht, ein Empfänger mit einem flachen Fre-

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quenzgang gefordert ist, ist dies unzureichend. Daher ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein variabler Entzerrer vorgesehen, der diese Schwierigkeit beseitigen soll.

Es sei betont, daß die in der obigen Patentanmeldung gezeigte variable Ausgleichschaltung einem völlig anderen Zweck dient wie der hier vorgesehene Entzerrer. Die variable Ausgleichsschaltung nach der obigen Patentanmeldung hat eine Rückkopplung und dient dazu, Schwankungen der Leitungsdämpfung zu kompensieren.

Bei der vorliegenden Anordnung nach Fig. 1 enthält der Entzerrer einen Emitterfolger-Verstärker 6, der eine in Durchlaßrichtung vorgespannte PIN-Diode 7 speist, deren Ausgangssignal über einen Kondensator 8 zu einem Ausgang und von dort beispielsweise zu einem Regenerator gelangt. Die Diode 7 ist, wie gezeigt, vorgespannt und die dazu notwendigen Bauteile einschließlich der Widerstände 9 und 10 sind in ihren Werten so gewählt, daß diese PIN-Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist und vom gleichen Durchschnittsstrom wie die beiden PIN-Dioden 2 und 3 am Eingang des opti- sehen Empfängers durchflossen wird. Die Widerstände der beiden in Durchlaßrichtung vorgespannten PIN-Dioden in der aus Empfänger und Entzerrer bestehenden Gesamtschaltung sind somit scheinbar gleich, so daß der Entzerrer Schwankungen der Bandbreite des Empfängers automatisch ausgleicht.

Die Frequenzgänge des EingangsteiIs des Empfängers und seines Entzerrers sind in der Fig. 2 mit A und B dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Kombinationswirkung der beiden Teile darin besteht, einen im wesentlichen flachen Frequenzgang über einen verhäLtnismäßig großen Bereich zu be-

·, Q wirken.

L eersei te

Claims

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC
CORPORATION, NEW YORK

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Pa tentansprüche

M.)Op ti scher Empfänger zum Empfang von optischen Signalen von einer optischen Nachrichtenübertragungssstreeke mit einer in Sperrichtung vorgespannten PIN-Diode, auf die die empfangenen optischen Signale auftreffen und die einen von den empfangenen optischen Signalen abhängigen Fotostrom erzeugt, mit einem der PIN-Diode nachgeschalteten Lastwiderstand und mit einem Verstärker, dessen Eingang am Verbindungspunkt zwischen der PIN-Diode und dem Lastwiderstand Liegt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärker (4, 6) eine PIN-Diode (7) nachgeschaltet ist, über deren Widerstand Schwankungen der Eingangsparameter des optischen Empfängers ausgeglichen werden.
2. Optischer Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verstärker (4, 6) nachgeschaltete PIN-Diode (7) in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, derart, daß der durchfließende Strom den gleichen Durchschnittswert wie der durch die PIN-Diode (2) und den Lastwiderstand (3) fließende St rom hat.
3. Optischer Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker aus einem Vorverstärker (4) und einem Hauptverstärker (6) besteht, wobei der Vorverstärker (4) ein Feldeffekttransistor-Verstärker und der Hauptverstärker (6) ein Emitterfolger-Verstärker ist.

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