JP2017034583A - 光モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】光の入射の有無に依存せず安定的なサージ耐性を実現することができる光モジュールを得る。
【解決手段】APD(Avalanche Photodiode)のカソードと電源端子Tv1の間に自己バイアス抵抗R1が接続されている。サージ対策用のツェナーダイオードD1のカソードが電源端子Tv1と自己バイアス抵抗R1の接続点に接続され、アノードが接地端子TGNDに直接的に接続されている。接地端子TGNDは電気的に接地される。ツェナーダイオードD1の降伏電圧Vは電源端子Tv1に印加される電源電圧Vapdより大きい。
【選択図】図1

Description

本発明は、APD(Avalanche Photodiode)を備えた光通信用の光モジュールに関する。
従来の光モジュールでは、電源端子とAPDのカソードの間に抵抗が接続され、抵抗とAPDのカソードの接続点にサージ対策用のツェナーダイオードのカソードが接続されていた(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−70750号公報
サージが入力された場合にAPDのカソード電圧がツェナーダイオードの降伏電圧未満であると、ツェナーダイオードではなくAPDにサージ電流が流れる。そして、強い光がAPDに入射された場合は抵抗の電圧降下によりAPDのカソード電圧が低下するため、ツェナーダイオードの降伏電圧との差が拡大してAPDにサージ電流が流れやすくな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、その目的は光の入射の有無に依存せず安定的なサージ耐性を実現することができる光モジュールを得るものである。
本発明に係る光モジュールは、APD(Avalanche Photodiode)と、電源端子と、前記APDのカソードと前記電源端子の間に接続された自己バイアス抵抗と、接地端子と、カソードが前記電源端子と前記自己バイアス抵抗の接続点に接続され、アノードが前記接地端子に直接的に接続されたサージ対策用のツェナーダイオードとを備えることを特徴とする。
本発明ではツェナーダイオードが電源端子に直接的に接続されており、自己バイアス抵抗の影響を受けないため、光の入射の有無に依存せず安定的なサージ耐性を実現することができる。
本発明の実施の形態1に係る光モジュールを示す図である。 本発明の実施の形態2に係る光モジュールを示す図である。 本発明の実施の形態3に係る光モジュールを示す図である。 本発明の実施の形態4に係る光モジュールを示す図である。
本発明の実施の形態に係る光モジュール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に係る光モジュールを示す図である。アバランシェフォトダイオードAPD(Avalanche Photodiode)のカソードと電源端子Tv1の間に自己バイアス抵抗R1が接続されている。従って、APDと自己バイアス抵抗R1が直列に接続され、電源端子Tv1から自己バイアス抵抗R1を介してAPDに電圧が供給される。
APDのアノードにトランスインピーダンスアンプTIAが接続されている。APDに光が入射されるとAPDに光電流が流れる。それをTIAが増幅して差動出力を出力端子TOUTP,TOUTNから出力する。
ノイズ除去用のコンデンサC1の一端がAPDと自己バイアス抵抗R1の接続点に接続され、他端が接地端子TGNDに接続されている。コンデンサC2の一端がTIAと電源端子Tv2の接続点に接続され、他端が接地端子TGNDに接続されている。
サージ対策用のツェナーダイオードD1のカソードが電源端子Tv1と自己バイアス抵抗R1の接続点に接続され、アノードが接地端子TGNDに直接的に接続されている。即ち、ツェナーダイオードD1のアノードと接地端子TGNDの間にはスイッチなどの他の回路素子が接続されておらず、両者は配線のみにより電気的に接続されている。
接地端子TGNDは光モジュール外部の配線を介して接地される。電源端子Tv1には光モジュール外部の電源により電源電圧Vapd(85V)が印加される。電源端子Tv2には光モジュール外部の電源により電源電圧Vccが印加される。ツェナーダイオードD1の降伏電圧Vが電源電圧Vapdより大きくなるように降伏電圧Vと電源電圧Vapdが設定されている(V>Vapd)。
これにより、本実施の形態では、光モジュールにツェナーダイオードD1の降伏電圧Vを超えるサージが加わった場合に、電源端子Tv1からツェナーダイオードD1側にサージ電流が流れてAPDを保護することができる。また、ツェナーダイオードD1が電源端子Tv1に直接的に接続されているため、自己バイアス抵抗R1の影響を受けず、APDに光電流が流れてもVapd−Vが一定に保たれる。従って、APDに光電流が流れた場合でも流れていない場合と同等のサージ耐性を実現できる。即ち、光の入射の有無に依存せず安定的なサージ耐性を実現することができる。また、自己バイアス抵抗R1を光モジュールに内蔵するため、光送受信機側の回路を小型化できる。
なお、光モジュール外部からのサージ電圧がVapd以上V未満の場合、ツェナーダイオードD1側に電流が流れずにAPDにサージ電流が流れるため、VapdとVはできるだけ近い値にするのが望ましい。
実施の形態2.
図2は、本発明の実施の形態2に係る光モジュールを示す図である。本実施の形態ではノイズ除去用のコンデンサC1は、一端が電源端子Tv1と自己バイアス抵抗R1の接続点に接続され、他端が接地端子TGNDに接続され、ツェナーダイオードD1に並列に接続されている。その他の構成は実施の形態1と同様であり、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
ここで、実施の形態1では立ち上がり時間の短い光が入力した際に光電流が急激に変動し自己バイアス抵抗R1における電圧降下量も急激に変動する。これにより、コンデンサC1と自己バイアス抵抗R1の接続部の電圧が変動することによりコンデンサC1に蓄えられた電荷がAPDに向かって急激に流れ、APDが故障する可能性がある。
一方、本実施の形態ではコンデンサC1を電源端子Tv1に直接的に接続することにより、自己バイアス抵抗R1における電圧降下量の変動の影響を受けない。従って、APDに光が入射されてもAPDに向かう過渡的な電流が発生しないため、APDの故障を防ぐことができる。
実施の形態3.
図3は、本発明の実施の形態3に係る光モジュールを示す図である。本実施の形態ではツェナーダイオードD1の代わりに、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードD_1〜D_n(nは2以上の任意の整数)を用いている。その他の構成は実施の形態1と同様である。複数のツェナーダイオードD_1〜D_nの降伏電圧を合計した値Vz_1+Vz_2…+Vz_nは電源電圧Vapdより大きいが、電源電圧Vapdに可能な限り近づけることで安定的なサージ耐性を得る。
実施の形態4.
図4は、本発明の実施の形態4に係る光モジュールを示す図である。本実施の形態ではツェナーダイオードD1の代わりに、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードD_1〜D_n(nは2以上の任意の整数)を用いている。その他の構成は実施の形態2と同様である。複数のツェナーダイオードD_1〜D_nの降伏電圧を合計した値Vz_1+Vz_2…+Vz_nは電源電圧Vapdより大きいが、電源電圧Vapdに可能な限り近づけることで安定的なサージ耐性を得る。
APD アバランシェフォトダイオード、C1 コンデンサ、D1,D_1〜D_n ツェナーダイオード、R1 自己バイアス抵抗、TGND 接地端子、Tv1 電源端子

Claims (5)

  1. APD(Avalanche Photodiode)と、
    電源端子と、
    前記APDのカソードと前記電源端子の間に接続された自己バイアス抵抗と、
    接地端子と、
    カソードが前記電源端子と前記自己バイアス抵抗の接続点に接続され、アノードが前記接地端子に直接的に接続されたサージ対策用のツェナーダイオードとを備えることを特徴とする光モジュール。
  2. 前記接地端子は接地され、
    前記ツェナーダイオードの降伏電圧は前記電源端子に印加される電源電圧より大きいことを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。
  3. 一端が前記APDと前記自己バイアス抵抗の接続点に接続され、他端が前記接地端子に接続されたノイズ除去用のコンデンサを更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の光モジュール。
  4. 一端が前記電源端子と前記自己バイアス抵抗の接続点に接続され、他端が前記接地端子に接続され、前記ツェナーダイオードに並列に接続されたノイズ除去用のコンデンサを更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の光モジュール。
  5. 前記ツェナーダイオードは互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードを有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の光モジュール。
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