JP2006054507A - 光受信回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この発明に係る光受信回路は、高電圧電源(10)と、高電圧電源(10)に接続された第1端子と、それぞれに流れる電流間で所定の関係が満たされている第2及び第3端子を有するカレントミラー回路(20)と、カレントミラー回路(20)の第2端子にその一端が接続されたAPD(40)と、カレントミラー回路(20)の第3端子に接続された電流設定回路(30)とを備える。電流設定回路(30)がAPD(40)に流れる電流量が動的に調節することにより、急峻な光の過入力に対してAPD(40)の破壊が回避される。
【選択図】 図1
Description
図1は、この発明に係る光受信回路の第1実施形態の構成を示す回路図である。この第1実施形態に係る光受信回路は、図1(a)に示されたように、基本的な構成として、高電圧電源(以下、DC/DC電源という)10と、DC/DC電源10に接続された第1端子と、それぞれに所定の関係を満たす電流が流れる第2及び第3端子を有するカレントミラー回路20と、カレントミラー回路20の第2端子にその一端が接続された光電変換素子としてのAPD40と、カレントミラー回路20の第3端子に接続され、APD40に流れる電流量を動的に調節するた電流設定回路30とを備える。なお、図1(a)において、TIA(Trans-Impedance Amplifier)は、APD40で発生した電流を電圧に変換し、信号処理回路に出力する増幅器である。
APD電流の制御には、上述のような制御以外にも上記式(1)で示されたように、入力光の波長が既知とし、APDへの光信号の入力レベルをモニタできれば、APD電流を制御することで増倍率Mを制御できる。図3は、このような別の制御を可能にする、この発明に係る光受信回路の第2実施形態の構成を示す回路図である。この第2実施形態に係る光受信回路では、入力光信号を分離し、APD40へ入射される光の強度をモニタしながら、該モニタされた光強度に応じてAPD40に流れる平均電流を帰還制御する。すなわち、入力光強度が大きい場合には、APD40の平均電流を下げるようにAPD40へのバイアス電圧VAPDを下げ、光強度が弱い場合にはその逆を行う。
次に、上述の第2実施形態に係り光受信回路の具体例として、図4にこの発明に係る光受信回路の第3実施形態の構成を示す。この第3実施形態に係る光受信回路では、可変抵抗R5によってPD電流が電圧信号に変換される。すなわち、PIN−PDは負荷として可変抵抗R5(半固定抵抗)が直列に接続され、分岐光強度はモニタ信号(電圧)として、PIN−PDと抵抗R5との接続点から出力される。このとき、電流設定回路30を構成するオペアンプ、抵抗R1及びトランジスタによって、その変換電圧になるべく抵抗R1に電流が流れる。そして、カレントミラー回路20によって制御された電流と同等な電流がAPD40に流されることで、増倍率Mが決定される。結果として、抵抗R1の電圧がAPD電流のモニタとなり、当該光受信回路全体としてはAPD電流をモニタするための回路は不要になる。仮に、光カプラ50として3dBカプラが適用された場合、APD40とPIN−PDは同等の光入力レベルであるため(なお、分割比は1:1に限定されない)、それぞれの量子効率が等しいとすると増倍率MはR2/R1となる。また、異なった分光比においても算出することが可能である。
次に、上述の第3実施形態の応用例を図5に示す。この図5は、この発明に係る光受信回路の第4実施形態の構成を示す回路図である。この第4実施形態に係る光受信回路は、APD電流を制御する点において上述の第3実施形態と同様であるが、PD電流をモニタ回路で電圧信号に変換せず、電流のまま直接APD電流を制御する点で第3実施形態と異なる。
次に、図6は、この発明に係る光受信回路の第5実施形態の構成を示す回路図である。
次に、この発明に係る光受信回路の第6及び第7実施形態を図8及び図9を用いて説明する。
20…カレントミラー回路
30…電流設定回路
40…アバランシェホトダイオード(APD)
50…光カプラ
60…増倍率リミッタ回路
70…電圧帰還制御回路
Claims (6)
- 高電圧電源と、
カレントミラー回路であって、第1、第2、第3端子を有し、該第1端子は前記高電圧電源に接続され、該第2及び第3端子に流れる電流が所定の関係を有するカレントミラー回路と、
前記カレントミラー回路の前記第2端子にその一端が接続された、光電変換素子としてのアバランシェホトダイオードと、
前記カレントミラー回路の前記第3端子に接続され、前記アバランシェホトダイオードに流れる電流量を調節するための電流設定回路とを備えた光受信回路。 - 前記電流設定回路は、前記アバランシェホトダイオードのバイアス電圧を反映した電圧値が所定の参照電圧値に等しくなるよう、該アバランシェホトダイオードに流れる電流量を設定することを特徴とする請求項1記載の光受信回路。
- 前記アバランシェホトダイオードへの光信号の入力レベルをモニタするためのピンホトダイオードをさらに備え、
前記電流設定回路は、前記ピンホトダイオードが生成する電流量から計算された値と同じになるように、前記アバランシェホトダイオードに流れる電流量を調節することを特徴とする請求項1記載の光受信回路。 - 前記ピンホトダイオードの一端に接続された、当該光受信回路の増倍率変化を制限するための増倍率リミッタ回路をさらに備えたことを特徴とする請求項3記載の光受信回路。
- 電圧帰還制御回路をさらに備え、該電圧帰還制御回路は、前記アバランシェホトダイオードのバイアス電圧と前記カレントミラー回路における前記第1及び第2端子間の電位差の和に等しくなるよう、前記高電圧電源の出力電圧を制御することを特長とする請求項1記載の光受信回路。
- 前記電圧帰還制御回路は、前記カレントミラー回路における前記第2及び第3端子の各電位が等しくするよう、前記高電圧電源を制御することを特徴とする請求項5記載の光受信回路。
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