JP2012249047A - 光受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信感度特性を改善することができる光受信装置を得る。
【解決手段】受光素子１が電気信号を出力し、それを前置増幅器２が増幅する。前置増幅器２の出力に信号線路４，５が接続されている。信号線路４，５とＧＮＤとの間に抵抗６及びキャパシタ７が直列に接続されている。この抵抗６及びキャパシタ７の直列回路を追加することにより、ピーキングが抑えられた周波数応答特性を得ることができる。この結果、受信感度特性を改善することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信に用いられる光受信装置に関する。

光受信装置では、光信号を受信した受光素子が電気信号を出力し、それを前置増幅器が増幅する（例えば、特許文献１参照）。一般的に受光感度及び利得と通過帯域は二律背反の関係があるため、前置増幅器でピーキングをかけて通過帯域を延ばす手法が取られる。

特開平７−２８３７１１号公報

従来の光受信装置では、受光素子と前置増幅器の実装条件や回路設計、前置増幅器の製造ばらつき、前置増幅器と受光素子を接続するワイヤのインダクタなどによって、ピーキングがかかり過ぎた場合、周波数応答特性が劣化し、受信感度特性が劣化するという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は受信感度特性を改善することができる光受信装置を得るものである。

本発明は、受光素子と、前記受光素子が出力した電気信号を増幅する前置増幅器と、前記前置増幅器の出力に接続された信号線路と、前記信号線路とＧＮＤとの間に直列に接続された抵抗及びキャパシタとを備える。

本発明により、受信感度特性を改善することができる。

本発明の実施の形態１に係る光受信装置を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る出力基板の周波数応答特性を示す図である。 受光素子と前置増幅器だけの周波数応答特性を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る光受信装置の周波数応答特性を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る光受信装置を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る出力基板の周波数応答特性を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る光受信装置の周波数応答特性を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る光受信装置を示す上面図である。 図８のＩ−ＩＩに沿った断面図である。 比較例に係る光受信装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態４に係る光受信装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態４に係る出力基板の周波数応答特性を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る光受信装置の周波数応答特性を示す図である。

本発明の実施の形態に係る光受信装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光受信装置を示す図である。光信号を受信した受光素子１が電気信号を出力し、それを前置増幅器２が増幅する。出力基板３上に信号線路４，５、抵抗６及びキャパシタ７が設けられている。信号線路４，５は、インピーダンス整合が取れており、前置増幅器２の出力に接続されている。抵抗６及びキャパシタ７は、信号線路４，５とＧＮＤとの間に直列に接続されている。

図２は、本発明の実施の形態１に係る出力基板の周波数応答特性を示す図である。抵抗６及びキャパシタ７の直列回路は、周波数が低いとインピーダンスが高く、周波数が高くなるにつれてキャパシタ７のインピーダンスが下がり、高周波になるとキャパシタ７のインピーダンスは無視できて、抵抗６の抵抗値で飽和する。

図３は、受光素子１と前置増幅器２だけの周波数応答特性を示す図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る光受信装置の周波数応答特性を示す図である。図３の周波数特性を示す受光素子１及び前置増幅器２に図２の周波数応答特性を示す出力基板３を組み合わせることで、ピーキングが抑えられた周波数応答特性を得ることができる。この結果、受信感度特性を改善することができる。

なお、抵抗６及びキャパシタ７は、チップ部品でもよいし、セラミック基板上の配線パターンにより構成してもよい。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る光受信装置を示す図である。実施の形態１の構成に、信号線路４，５とＧＮＤとの間に抵抗６及びキャパシタ７と直列に接続されたインダクタ８が追加されている。

受光素子１と前置増幅器２だけの周波数応答特性が図３の場合、低周波から２０ＧＨｚ程度まではピーキングを落としたいが、２０ＧＨｚ以上の周波数帯も同様に利得が落ちると帯域が劣化してしまう。そこで、本実施の形態ではインダクタ８を追加している。

図６は、本発明の実施の形態２に係る出力基板３の周波数応答特性を示す図である。高周波になるとインダクタ８によって合成インピーダンスが高くなるため、利得が持ち上がる。

図７は、本発明の実施の形態２に係る光受信装置の周波数応答特性を示す図である。図３の周波数特性を示す受光素子１及び前置増幅器２に図６の周波数応答特性を示す出力基板３を組み合わせることで、ピーキングを抑えることができ、かつ帯域劣化も抑えることができる。また、前置増幅器２のピーキング量は個体バラツキが大きいが、その個体バラツキも出力基板３により補償できる。

なお、インダクタ８は、チップ部品でもよいし、セラミック基板上の配線パターンにより構成してもよい。

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る光受信装置を示す上面図である。図９は図８のＩ−ＩＩに沿った断面図である。導電性のキャリア９上に受光素子１、前置増幅器２、及び絶縁基板１０が実装されている。絶縁基板１０は受光素子１と前置増幅器２の間に配置されている。

受光素子１の上面に、コプレナ線路を構成するＧＮＤ電極１１と信号電極１２が設けられている。前置増幅器２の上面に、互いに電界結合された信号入力パッド１３とＧＮＤパッド１４が設けられている。絶縁基板１０の上面に電極１５，１６が設けられている。電極１５、キャリア９及び絶縁基板１０は第１のキャパシタを構成する。同様に、電極１６、キャリア９及び絶縁基板１０は第２のキャパシタを構成する。

信号電極１２は信号入力パッド１３にワイヤ１７により接続されている。ＧＮＤパッド１４は電極１５にワイヤ１８により接続されている。即ち、ＧＮＤパッド１４はワイヤ１８と第１のキャパシタを介してキャリア９に接続されている。ＧＮＤ電極１１は電極１６にワイヤ１９により接続されている。即ち、ＧＮＤ電極１１はワイヤ１９と第２のキャパシタを介してキャリア９に接続されている。

続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図１０は、比較例に係る光受信装置を示す上面図である。比較例では、前置増幅器２のＧＮＤパッド１４は、受光素子１と前置増幅器２の間においてキャリア９にワイヤ１８により接続されている。この場合、ワイヤ実装装置と受光素子１や前置増幅器２との干渉を避けるために、受光素子１と前置増幅器２の間隔を例えば７００μｍ程度まで大きくする必要がある。従って、信号電極１２と信号入力パッド１３を接続するワイヤ１７が長くなるため、受光素子１と前置増幅器２でピーキングが生じて特性が劣化する。

また、受光素子１のＧＮＤ電極１１には例えば３．０Ｖの電圧を印加する必要がある。一方、前置増幅器２のＧＮＤパッド１４の電圧は０Ｖである。従って、両者には電位差があるため、両者を直接接続することはできない。

これに対して、本実施の形態では、前置増幅器２のＧＮＤパッド１４は、絶縁基板１０上の電極１５にワイヤ接続されている。ＧＮＤパッド１４と電極１５の高さは同程度であるため、ワイヤ実装装置が受光素子１や前置増幅器２と干渉することはない。従って、受光素子１と前置増幅器２の間隔を小さくすることができるため、受信感度特性を改善することができる。また、受光素子１のＧＮＤ電極１１と前置増幅器２のＧＮＤパッド１４は電位差があるが、第１のキャパシタを介してなら両者を接続することができる。

なお、電極１５，１６は絶縁基板１０及びキャリア９と共にそれぞれキャパシタを構成しているが、これに限らず、電極１５と電極１６の間でキャパシタを構成してもよい。また、第２のキャパシタはバイパスコンデンサとして用いられる。第２のキャパシタを比較例のように個別で受光素子１の脇に設けても良いが、第１のキャパシタと第２のキャパシタを１つの絶縁基板１０に設けることにより部品点数を減らすことができる。

実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４に係る光受信装置を示す上面図である。前置増幅器２の出力に、インピーダンス整合の取れた信号線路２０が接続されている。信号線路２０と前置増幅器２の出力との間に信号線路２１が接続されている。この信号線路２１は、信号線路２０よりも高いインピーダンスを持つ。

図１２は、本発明の実施の形態４に係る出力基板３の周波数応答特性を示す図である。整合インピーダンスより高いインピーダンスを持つ信号線路２１を追加することにより、意図的に電気的多重反射を発生させる。これにより、２０ＧＨｚで半周期、振幅で１ｄＢ落ちる。なお、多重反射の周期と振幅は、信号線路２１の長さとインピーダンスの外れ量により決まる。

図１３は、本発明の実施の形態４に係る光受信装置の周波数応答特性を示す図である。図３の周波数特性を示す受光素子１及び前置増幅器２に図１２の周波数応答特性を示す出力基板３を組み合わせることで、周波数応答特性を改善することができる。この結果、受信感度特性を改善することができる。

１ 受光素子
２ 前置増幅器
４，５ 信号線路
６ 抵抗
７ キャパシタ
８ インダクタ
９ キャリア
１０ 絶縁基板
１１ ＧＮＤ電極
１２ 信号電極
１３ 信号入力パッド
１４ ＧＮＤパッド
１５ 電極
１７ ワイヤ（第１のワイヤ）
１８ ワイヤ（第２のワイヤ）
２０ 信号線路（第１の信号線路）
２１ 信号線路（第２の信号線路）

Claims (4)

1. 受光素子と、
   前記受光素子が出力した電気信号を増幅する前置増幅器と、
   前記前置増幅器の出力に接続された信号線路と、
   前記信号線路とＧＮＤとの間に直列に接続された抵抗及びキャパシタとを備えることを特徴とする光受信装置。
2. 前記信号線路とＧＮＤとの間に、前記抵抗及び前記キャパシタと直列に接続されたインダクタを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。
3. 導電性のキャリアと、
   前記キャリア上に実装された受光素子と、
   前記キャリア上に実装され、前記受光素子が出力した電気信号を増幅する前置増幅器と、
   前記キャリア上に実装され、前記受光素子と前記前置増幅器の間に配置された絶縁基板と、
   前記受光素子の上面に設けられ、前記キャリアに接続されたＧＮＤ電極と、
   前記受光素子の上面に設けられ、前記ＧＮＤ電極と共にコプレナ線路を構成する信号電極と、
   前記前置増幅器の上面に設けられ、互いに電界結合された信号入力パッドとＧＮＤパッドと、
   前記絶縁基板の上面に設けられ、前記キャリア及び前記絶縁基板と共にキャパシタを構成する電極と、
   前記信号電極と前記信号入力パッドを接続する第１のワイヤと、
   前記ＧＮＤパッドと前記電極を接続する第２のワイヤとを備えることを特徴とする光受信装置。
4. 受光素子と、
   前記受光素子が出力した電気信号を増幅する前置増幅器と、
   前記前置増幅器の出力に接続された第１の信号線路と、
   前記第１の信号線路と前記前置増幅器の出力との間に接続され、前記第１の信号線路よりも高いインピーダンスを持つ第２の信号線路とを備えることを特徴とする光受信装置。

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