JP2003244074A - 光受信器 - Google Patents

光受信器

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JP2003244074A
JP2003244074A JP2002043762A JP2002043762A JP2003244074A JP 2003244074 A JP2003244074 A JP 2003244074A JP 2002043762 A JP2002043762 A JP 2002043762A JP 2002043762 A JP2002043762 A JP 2002043762A JP 2003244074 A JP2003244074 A JP 2003244074A
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terminal
resistor
optical receiver
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photodiode
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JP2002043762A
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Tadao Ishibashi
忠夫 石橋
Hiroshi Fushimi
浩 伏見
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NTT Electronics Corp
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NTT Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な回路構成により、周波数特性の優れた
光受信器を得る。 【解決手段】 光受信器は、アノード端子とグラウンド
とを接続する抵抗1−2と、カソード端子に一方の端子
が接続された抵抗1−3と、抵抗1−3の他方の端子と
グラウンドとを接続する容量1−4と、抵抗1−3の他
方の端子と電源端子Vccとを接続するインダクタンス
1−5とを備え、電源端子Vccに、電源から信号出力
の振幅電圧と等しいバイアス電圧を印加した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、差動出力型の光受
信器に関する。
【0002】
【従来の技術】光受信器は、入力された光信号を電気信
号に変換するためのデバイスであり、光通信、光計測な
どの分野で広く用いられている。近年、光通信システム
の発達により、光受信器の高速広帯域化、受信感度の向
上が求められている。光受信器の受信感度の向上は、雑
音の低減により達成することができるが、その一例が、
特開平6−37556号公報に開示されている。
【0003】図6に、従来の差動出力型光受信器の構成
を示す。雑音低減のための有効な方法として、フォトダ
イオードの出力を差動出力としたものである。フォトダ
イオード4−1のアノード端子及びカソード端子は、そ
れぞれ増幅器5−1,5−2を介して、出力端子Vou
t1,Vout2に接続されている。フォトダイオード
4−1のアノード端子は、抵抗4−2を介して、グラウ
ンド端子に接続され、カソード端子は、抵抗4−3を介
して、電源端子Vccに接続され、フォトダイオード4
−1に逆バイアスがかけられている。
【0004】このような構成により、光信号をフォトダ
イオード4−1に入力すると、光信号の強度に応じて逆
バイアス電流が変化する。抵抗4−2,4−3により生
ずる差動電圧の変化を、増幅器5−1,5−2を介し
て、出力端子Vout1,Vout2から取り出すこと
ができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
差動出力型光受信器は、一般的に、増幅器5−1,5−
2の周波数応答特性によって、光受信器の周波数帯域が
制限されるという問題があった。
【0006】また、出力端子Vout1,Vout2間
のレベルが等しくないので、直流をカットする容量を挿
入するか、または増幅器5−1,5−2で調整する必要
があり、回路構成が複雑になるとともに製造コストも高
くなる。
【0007】さらに、回路構成が複雑になると、部品間
を接続する配線の寄生インダクタンス、寄生容量の影響
が大きく、光受信器の周波数帯域が制限されるという問
題もあった。
【0008】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、簡易な回路構成に
より、周波数特性の優れた光受信器を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項1に記載の発明は、フォト
ダイオードのアノード端子およびカソード端子の各々か
ら信号出力を得る差動出力型の光受信器において、前記
アノード端子とグラウンドとを接続する第1の抵抗と、
前記カソード端子に一方の端子が接続された第2の抵抗
と、該第2の抵抗の他方の端子とグラウンドとを接続す
る容量と、前記第2の抵抗の前記他方の端子と電源とを
接続するインダクタンスとを備え、前記他方の端子は、
前記電源から前記信号出力の振幅電圧と等しいバイアス
電圧が印加されていることを特徴とする。
【0010】この構成によれば、光受信器の出力端子間
のレベルが等しいので、例えば、増幅器を介することな
く、後段に接続される回路を直接駆動することができ
る。また、増幅器を用いる場合でも、回路構成が簡略化
されるので、周波数帯域を高くすることができる。
【0011】請求項2に記載の発明は、フォトダイオー
ドのアノード端子およびカソード端子の各々から信号出
力を得る差動出力型の光受信器において、電気伝送線路
で形成され、前記アノード端子および前記カソード端子
の各々に接続された信号ラインと、前記アノード端子に
接続された前記信号ラインとグラウンドとを接続する第
1の抵抗と、前記カソード端子に接続された前記信号ラ
インと一方の端子が接続された第2の抵抗と、該第2の
抵抗の他方の端子とグラウンドとを接続する容量と、前
記第2の抵抗の前記他方の端子と電源とを接続するイン
ダクタンスとを備え、前記他方の端子は、前記電源から
前記信号出力の振幅電圧と等しいバイアス電圧が印加さ
れていることを特徴とする。
【0012】この構成によれば、信号ラインをコプレナ
線路またはマイクロストリップ線路などの電気伝送線路
で形成することにより、配線に付随する寄生インダクタ
ンスが減少し、周波数特性の優れた光受信器を構成する
ことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について詳細に説明する。
【0014】図1に、本発明の一実施形態にかかる光受
信器の回路構成を示す。フォトダイオード1−1のアノ
ード端子及びカソード端子は、それぞれ出力端子S+,
S−に接続されている。フォトダイオード1−1のアノ
ード端子は、抵抗1−2を介して、グラウンド端子に接
続され、カソード端子は、抵抗1−3とインダクタンス
1−5を介して、電源端子Vccに接続され、フォトダ
イオード1−1に逆バイアスがかけられている。抵抗1
−3とインダクタンス1−5の接続点は、容量1−4を
介して、グラウンド端子に接続されている。抵抗1−2
と抵抗1−3の抵抗値は等しい。
【0015】直流電源から電源端子Vccを介して供給
されるバイアス電圧Vbiasは、例えば、光受信器の
後段に接続される論理回路を駆動するために、差動出力
の振幅とレベルとが適正となる様に設定される。フォト
ダイオード1−1の出力電圧(VL)は、平均電流と、
抵抗1−2,1−3および論理回路の入力抵抗とにより
決定される。差動出力のレベルが合う条件は、VL=V
biasである。必要なVLと差動出力レベルとを得る
ためには、平均電流を調整してVLを変化させてVL=
Vbiasとなるようにすればよい。
【0016】このような構成により、光信号をフォトダ
イオード1−1に入力すると、光信号の強度に応じて逆
バイアス電流が変化する。抵抗1−2,1−3の両端に
は電圧降下が発生し、出力端子S+には+VLボルト、
出力端子S−にはVbias−VL=0ボルトが出力さ
れる。光信号を入力しない場合には、出力端子S+には
0ボルト、出力端子S−には+VLボルトが出力され
る。図2に、本発明の一実施形態にかかる光受信器の出
力端子の出力波形を示す。図2(a)は、光信号の入力
波形であり、図2(b)は、出力端子S+の出力波形で
あり、図2(c)は、出力端子S−の出力波形である。
【0017】図3に、フォトダイオードの出力I−V特
性を示す。フォトダイオードがオフ状態の場合は、+V
Lボルトのバイアス電圧に対して、抵抗の電圧降下がな
いため、フォトダイオードの動作点は、−VLボルトの
逆バイアスとなる。一方、フォトダイオードがオン状態
の場合は、+VLボルトのバイアス電圧に対して、2つ
の抵抗の電圧降下が2VLボルトになるため、フォトダ
イオードの動作点は、+VLボルトの順バイアスとな
る。
【0018】このようにして、0ボルトを中心として、
逆バイアス状態と順バイアス状態とが、交互に繰り返さ
れる。すなわち、逆バイアス状態のみで、フォトダイオ
ードを動作させる場合と異なり、順バイアス状態でも高
速動作が要求される。従って、フォトダイオードは、必
要な帯域に応じて選択する必要がある。例えば、低速動
作では、pin型フォトダイオードが適用可能であり、
高速動作では、単一走行キャリアフォトダイオードを適
用することができる。
【0019】図4は、本発明の第1の実施形態にかかる
光受信器の実装配置を示す。フォトダイオード1−1の
アノード端子は、信号ライン2−2を介して、出力端子
S+に接続され、カソード端子は、信号ライン2−3を
介して、出力端子S−に接続されている。信号ライン2
−2,2−3の両側には、グランド層2−4,2−5が
配置され、コプレナ線路を形成している。
【0020】抵抗1−2は、フォトダイオード1−1の
アノード端子とグランド層2−5に接続されている。抵
抗1−3は、フォトダイオード1−1のカソード端子と
スルーホールを介して電極2−1に接続されている。電
極2−1は、インダクタンス1−5を介して、電源端子
Vccに接続され、フォトダイオード1−1に逆バイア
スがかけられている。電極2−1とグランド層2−5と
の間に容量1−4が形成され、抵抗1−3とインダクタ
ンス1−5の接続点は、容量1−4を介して、グランド
層2−5に接続されている。
【0021】信号ライン2−2,2−3をコプレナ線路
で形成することにより、寄生インダクタンスの影響を排
除でき、超高速光受信器を実現することができる。ま
た、コプレナのグランド層2−4,2−5には、十分に
大きな容量が寄生インダクタンスの影響なく形成できる
ので、優れた接地条件を得ることができる。このように
して、簡易な回路構成により、周波数特性の優れた光受
信器を構成することができる。
【0022】図5は、本発明の第2の実施形態にかかる
光受信器の実装配置を示す。フォトダイオード1−1の
アノード端子は、信号ライン2−2を介して、出力端子
S+に接続され、カソード端子は、信号ライン2−3を
介して、出力端子S−に接続されている。光受信器を構
成する誘電体基板の裏面には、グランド層2−4が配置
され、マイクロストリップ線路を形成している。
【0023】抵抗1−2は、フォトダイオード1−1の
アノード端子とスルーホールを介してグランド層2−4
とに接続されている。抵抗1−3は、フォトダイオード
1−1のカソード端子と電極2−1に接続されている。
抵抗1−2,1−3は、グランド層の一部を除去した部
分に形成されている。電極2−1は、インダクタンス1
−5を介して、電源端子Vccに接続され、フォトダイ
オード1−1に逆バイアスがかけられている。電極2−
1とグランド層2−4との間に容量1−4が形成され、
抵抗1−3とインダクタンス1−5の接続点は、容量1
−4を介して、グランド層2−4に接続されている。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アノード端子とグラウンドとを接続する第1の抵抗と、
カソード端子に一方の端子が接続された第2の抵抗と、
第2の抵抗の他方の端子とグラウンドとを接続する容量
と、第2の抵抗の他方の端子と電源とを接続するインダ
クタンスとを備え、他方の端子は、電源から信号出力の
振幅電圧と等しいバイアス電圧が印加されているので、
光受信器の出力端子間のレベルが等しいので、例えば、
増幅器を介することなく、後段に接続される回路を直接
駆動することができる。
【0025】また、本発明によれば、論理振幅電圧が出
力端子に直接出力されるので増幅器が不要となり、簡易
な回路構成により、優れた周波数特性を得ることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる光受信器を示した
回路構成図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる光受信器の出力端
子の出力波形を示した図である。
【図3】フォトダイオードの出力I−V特性を示した図
である。
【図4】本発明の第1の実施形態にかかる光受信器を示
した実装配置図である。
【図5】本発明の第2の実施形態にかかる光受信器を示
した実装配置図である。
【図6】従来の差動出力型光受信器を示した回路構成図
である。
【符号の説明】
1−1,4−1 フォトダイオード 1−2,1−3,4−2,4−3 抵抗 1−4 容量 1−5 インダクタンス 2−1 電極 2−2,2−3 信号ライン 2−4,2−5 グラウンド層 5−1,5−2 増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/28

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトダイオードのアノード端子および
    カソード端子の各々から信号出力を得る差動出力型の光
    受信器において、 前記アノード端子とグラウンドとを接続する第1の抵抗
    と、 前記カソード端子に一方の端子が接続された第2の抵抗
    と、 該第2の抵抗の他方の端子とグラウンドとを接続する容
    量と、 前記第2の抵抗の前記他方の端子と電源とを接続するイ
    ンダクタンスとを備え、 前記他方の端子は、前記電源から前記信号出力の振幅電
    圧と等しいバイアス電圧が印加されていることを特徴と
    する光受信器。
  2. 【請求項2】 フォトダイオードのアノード端子および
    カソード端子の各々から信号出力を得る差動出力型の光
    受信器において、 電気伝送線路で形成され、前記アノード端子および前記
    カソード端子の各々に接続された信号ラインと、 前記アノード端子に接続された前記信号ラインとグラウ
    ンドとを接続する第1の抵抗と、 前記カソード端子に接続された前記信号ラインと一方の
    端子が接続された第2の抵抗と、 該第2の抵抗の他方の端子とグラウンドとを接続する容
    量と、 前記第2の抵抗の前記他方の端子と電源とを接続するイ
    ンダクタンスとを備え、 前記他方の端子は、前記電源から前記信号出力の振幅電
    圧と等しいバイアス電圧が印加されていることを特徴と
    する光受信器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014157946A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 光デバイス
JP2022528731A (ja) * 2019-04-17 2022-06-15 アクトライト エス.エー. フォトディテクタ
US11837669B2 (en) 2013-03-15 2023-12-05 ActLight SA Photo detector systems and methods of operating same

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