JP2713224B2 - 光受信器 - Google Patents
光受信器Info
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- JP2713224B2 JP2713224B2 JP7107640A JP10764095A JP2713224B2 JP 2713224 B2 JP2713224 B2 JP 2713224B2 JP 7107640 A JP7107640 A JP 7107640A JP 10764095 A JP10764095 A JP 10764095A JP 2713224 B2 JP2713224 B2 JP 2713224B2
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- preamplifier
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
- H04B10/693—Arrangements for optimizing the preamplifier in the receiver
- H04B10/6931—Automatic gain control of the preamplifier
-
- H—ELECTRICITY
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- H04B10/6911—Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations
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- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光受信器に係わり、特
に、受光素子としてアバランシェホトダイオードを用い
た光受信器に関する。
に、受光素子としてアバランシェホトダイオードを用い
た光受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】アバランシェホトダイオード（以下、Ａ
ＰＤと記す。）を用いた光受信器では、通常、ＡＰＤの
出力を増幅する増幅器の利得制御によって、受信レベル
（増幅器の出力信号レベル）が一定に保てる場合には、
増幅器の利得制御を行い、増幅器の利得が最大利得とな
った場合には、ＡＰＤの増倍率の変更（すなわち、ＡＰ
Ｄに印可するバイアス電圧を変更）によって、受信レベ
ルを一定に維持することが行われている。
ＰＤと記す。）を用いた光受信器では、通常、ＡＰＤの
出力を増幅する増幅器の利得制御によって、受信レベル
（増幅器の出力信号レベル）が一定に保てる場合には、
増幅器の利得制御を行い、増幅器の利得が最大利得とな
った場合には、ＡＰＤの増倍率の変更（すなわち、ＡＰ
Ｄに印可するバイアス電圧を変更）によって、受信レベ
ルを一定に維持することが行われている。
【０００３】このような光受信器では、ＡＰＤの光電流
が過大となり、ＡＰＤや、ＡＰＤの後段に設けられる前
置増幅器が破壊されてしまうことがあった。この問題を
解決するために、特開平３−１２６３３５号公報に記載
の光受信器では、ＡＰＤの光電流をモニタし、過大な光
電流が検出された際に、ＡＰＤのバイアス電圧制御を停
止させる機構を付加している。
が過大となり、ＡＰＤや、ＡＰＤの後段に設けられる前
置増幅器が破壊されてしまうことがあった。この問題を
解決するために、特開平３−１２６３３５号公報に記載
の光受信器では、ＡＰＤの光電流をモニタし、過大な光
電流が検出された際に、ＡＰＤのバイアス電圧制御を停
止させる機構を付加している。
【０００４】図３および図４を用いて、特開平３−１２
６３３５号公報に記載されている光受信器の構成・動作
の概要を説明する。なお、これらの図のうち、図３は、
光受信器の全体構成を示した図であり、図４は、光電流
制限回路の詳細と、その周辺の構成を示した図である。
６３３５号公報に記載されている光受信器の構成・動作
の概要を説明する。なお、これらの図のうち、図３は、
光受信器の全体構成を示した図であり、図４は、光電流
制限回路の詳細と、その周辺の構成を示した図である。
【０００５】図３に示してあるように、この光受信器
は、アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）３１と、前
置増幅器３２とＡＧＣ(Automatic Gain control)増幅器
３３とＡＧＣ制御回路３４と制御信号選択回路３６とＡ
ＰＤバイアス回路３７と光電流制限回路３８によって構
成されている。
は、アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）３１と、前
置増幅器３２とＡＧＣ(Automatic Gain control)増幅器
３３とＡＧＣ制御回路３４と制御信号選択回路３６とＡ
ＰＤバイアス回路３７と光電流制限回路３８によって構
成されている。
【０００６】光信号は、入力端子２０を介して入力さ
れ、ＡＰＤ３１は、入力された光信号を、光電流制限回
路３８を介して入力される、ＡＰＤバイアス回路３７か
らのバイアス電圧に応じた増倍率で光電変換する。そし
て、ＡＰＤ３１が出力する信号は、前置増幅器３２およ
びＡＧＣ増幅器３３によって増幅が施されて出力され
る。
れ、ＡＰＤ３１は、入力された光信号を、光電流制限回
路３８を介して入力される、ＡＰＤバイアス回路３７か
らのバイアス電圧に応じた増倍率で光電変換する。そし
て、ＡＰＤ３１が出力する信号は、前置増幅器３２およ
びＡＧＣ増幅器３３によって増幅が施されて出力され
る。
【０００７】ＡＧＣ制御回路３４は、ＡＧＣ増幅器３３
から出力される信号の振幅が、一定の値となるように、
ＡＧＣ増幅器３３の利得を制御するとともに、制御信号
選択回路３６に対して、所定レベルの制御信号を出力す
る。また、ＡＧＣ増幅器３３の利得が最大となった場合
には、その利得を最大値に維持するとともに、制御信号
選択回路３６に対して出力する制御信号のレベルを変更
する。
から出力される信号の振幅が、一定の値となるように、
ＡＧＣ増幅器３３の利得を制御するとともに、制御信号
選択回路３６に対して、所定レベルの制御信号を出力す
る。また、ＡＧＣ増幅器３３の利得が最大となった場合
には、その利得を最大値に維持するとともに、制御信号
選択回路３６に対して出力する制御信号のレベルを変更
する。
【０００８】制御信号選択回路３６は、ＡＧＣ制御回路
３４からの制御信号、あるいは、光電流制限回路３８か
らの制御信号を、選択的に、ＡＰＤバイアス回路３７に
供給する回路である。そして、ＡＰＤバイアス回路３７
は、制御信号選択回路３６からの制御信号レベルに応じ
て変化させた電圧を、光電流制限回路３８を介して、Ａ
ＰＤ３１にバイアス電圧として供給する。
３４からの制御信号、あるいは、光電流制限回路３８か
らの制御信号を、選択的に、ＡＰＤバイアス回路３７に
供給する回路である。そして、ＡＰＤバイアス回路３７
は、制御信号選択回路３６からの制御信号レベルに応じ
て変化させた電圧を、光電流制限回路３８を介して、Ａ
ＰＤ３１にバイアス電圧として供給する。
【０００９】光電流制限回路３８は、ＡＰＤ３１の光電
流をモニタするための回路であり、図４に示したよう
に、この光受信器では、光電流制限回路３８として、ホ
トカプラ４５と抵抗４６とオペアンプ４７を組み合わせ
たものを用いている。図から明らかなように、光電流制
限回路３８からは、光電流のモニタ値と所定値との差に
応じた制御信号が、制御信号選択回路３６に対して供給
されており、過大な光電流が流れたときには、その制御
信号によって、ＡＰＤ３１の増倍率が制御されるように
なっている。
流をモニタするための回路であり、図４に示したよう
に、この光受信器では、光電流制限回路３８として、ホ
トカプラ４５と抵抗４６とオペアンプ４７を組み合わせ
たものを用いている。図から明らかなように、光電流制
限回路３８からは、光電流のモニタ値と所定値との差に
応じた制御信号が、制御信号選択回路３６に対して供給
されており、過大な光電流が流れたときには、その制御
信号によって、ＡＰＤ３１の増倍率が制御されるように
なっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、この
技術では、特開平３−１２６３３５号公報に記載されて
いる光受信器では、ホトカプラを用いて光電流のレベル
をモニタすることによって、過大な光電流が流れないよ
うにしていた。
技術では、特開平３−１２６３３５号公報に記載されて
いる光受信器では、ホトカプラを用いて光電流のレベル
をモニタすることによって、過大な光電流が流れないよ
うにしていた。
【００１１】このため、ホトカプラによる電流値のモニ
タが困難な電流領域の光電流によって、各部に悪影響が
発生してしまうような構成の光受信器では、この技術を
適用することができない。さらに、ホトダイオード（ホ
トカプラの構成部品）の電流伝達率ＣＴＲは、温度変動
が大きく、経時劣化等もあるため、長期に渡って安定的
に動作させることもできない。
タが困難な電流領域の光電流によって、各部に悪影響が
発生してしまうような構成の光受信器では、この技術を
適用することができない。さらに、ホトダイオード（ホ
トカプラの構成部品）の電流伝達率ＣＴＲは、温度変動
が大きく、経時劣化等もあるため、長期に渡って安定的
に動作させることもできない。
【００１２】また、ホトカプラ以外の電子素子を用い
て、上記光電流制限回路と同機能の回路を構成する場合
には、ＡＰＤのバイアス電圧が高電圧であるため、その
高電圧に耐える部品を用いなければならなくなる。
て、上記光電流制限回路と同機能の回路を構成する場合
には、ＡＰＤのバイアス電圧が高電圧であるため、その
高電圧に耐える部品を用いなければならなくなる。
【００１３】そこで、本発明の目的は、アバランシェホ
トダイオードの光電流の増大による各部の破損を防ぐこ
とができ、しかも、簡単な構成を有する光受信器を提供
することにある。
トダイオードの光電流の増大による各部の破損を防ぐこ
とができ、しかも、簡単な構成を有する光受信器を提供
することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
（イ）光信号を受信するためのアバランシェホトダイオ
ードと、（ロ）このアバランシェホトダイオードが出力
する光信号に応じた電気信号を増幅するための前置増幅
器と、（ハ）この前置増幅器の出力を増幅する増幅器
と、（ニ）この増幅器の利得を調整することによって増
幅器が出力する信号レベルを一定に維持し、増幅器の利
得が最大利得になったときには、アバランシェホトダイ
オードの増倍率を調整することによって増幅器が出力す
る信号レベルを一定値に制御する第１制御手段と、
（ホ）前置増幅器の動作点を検出することによって、ア
バランシェホトダイオードの光電流のレベルを検出する
光電流レベル検出手段と、（ヘ）この光電流レベル検出
手段によって検出された光電流のレベルに応じて、光電
流による破損に至らないように、この光電流のレベルが
光電流による破損に至らない予め定められたレベルとな
るようにアバランシェホトダイオードの増倍率を制御す
る第２制御手段とを具備する。
（イ）光信号を受信するためのアバランシェホトダイオ
ードと、（ロ）このアバランシェホトダイオードが出力
する光信号に応じた電気信号を増幅するための前置増幅
器と、（ハ）この前置増幅器の出力を増幅する増幅器
と、（ニ）この増幅器の利得を調整することによって増
幅器が出力する信号レベルを一定に維持し、増幅器の利
得が最大利得になったときには、アバランシェホトダイ
オードの増倍率を調整することによって増幅器が出力す
る信号レベルを一定値に制御する第１制御手段と、
（ホ）前置増幅器の動作点を検出することによって、ア
バランシェホトダイオードの光電流のレベルを検出する
光電流レベル検出手段と、（ヘ）この光電流レベル検出
手段によって検出された光電流のレベルに応じて、光電
流による破損に至らないように、この光電流のレベルが
光電流による破損に至らない予め定められたレベルとな
るようにアバランシェホトダイオードの増倍率を制御す
る第２制御手段とを具備する。
【００１５】すなわち、請求項１記載の発明による光受
信器では、前置増幅器の動作点を検出することによって
アバランシェホトダイオードの光電流のレベルが検出さ
れ、その検出レベルによって、光電流が過大なものとな
らないように各部が制御される。なお、アバランシェホ
トダイオードの光電流のレベルを検出するための光電流
レベル検出手段としては、前置増幅器を構成するトラン
ジスタのドレイン電流を検出するものを用いることがで
きる。
信器では、前置増幅器の動作点を検出することによって
アバランシェホトダイオードの光電流のレベルが検出さ
れ、その検出レベルによって、光電流が過大なものとな
らないように各部が制御される。なお、アバランシェホ
トダイオードの光電流のレベルを検出するための光電流
レベル検出手段としては、前置増幅器を構成するトラン
ジスタのドレイン電流を検出するものを用いることがで
きる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００１７】図１に、本発明の一実施例による光受信器
の概略構成を示す。図示してあるように、実施例の光受
信器は、アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）１１
と、前置増幅器１２とＡＧＣ(Automatic Gain control)
増幅器１３とＡＧＣ制御回路１４とモニタ回路１５とバ
イアス制御回路１６とＡＰＤバイアス回路１７によって
構成されている。
の概略構成を示す。図示してあるように、実施例の光受
信器は、アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）１１
と、前置増幅器１２とＡＧＣ(Automatic Gain control)
増幅器１３とＡＧＣ制御回路１４とモニタ回路１５とバ
イアス制御回路１６とＡＰＤバイアス回路１７によって
構成されている。
【００１８】光信号は、入力端子２０を介して入力さ
れ、ＡＰＤ１１は、入力された光信号を、ＡＰＤバイア
ス回路１７からのバイアス電圧に応じた増倍率で光電変
換する。そして、ＡＰＤ１１が出力する信号は、前置増
幅器１２およびＡＧＣ増幅器１３によって増幅が施され
て出力される。
れ、ＡＰＤ１１は、入力された光信号を、ＡＰＤバイア
ス回路１７からのバイアス電圧に応じた増倍率で光電変
換する。そして、ＡＰＤ１１が出力する信号は、前置増
幅器１２およびＡＧＣ増幅器１３によって増幅が施され
て出力される。
【００１９】ＡＧＣ制御回路１４は、ＡＧＣ増幅器１３
から出力される信号の振幅がある一定の値となるよう
に、ＡＧＣ増幅器１３の利得あるいはＡＰＤ１１の増倍
率を制御する回路である。ＡＧＣ制御回路１４は、ＡＧ
Ｃ増幅器１３の利得制御によって出力振幅を一定値にで
きる場合には、ＡＰＤ１１の増倍率が所定の増倍率とな
るような制御信号をバイアス制御回路１６に対して出力
するとともに、ＡＧＣ増幅器１３の利得制御を行う。ま
た、ＡＧＣ増幅器１３の利得が最大となった場合には、
ＡＧＣ増幅器１３の利得を最大利得に維持し、出力する
制御信号のレベルを変更することによって、ＡＰＤ１１
の増倍率を調整し、ＡＧＣ増幅器１３からの出力信号の
振幅の一定化を図る。
から出力される信号の振幅がある一定の値となるよう
に、ＡＧＣ増幅器１３の利得あるいはＡＰＤ１１の増倍
率を制御する回路である。ＡＧＣ制御回路１４は、ＡＧ
Ｃ増幅器１３の利得制御によって出力振幅を一定値にで
きる場合には、ＡＰＤ１１の増倍率が所定の増倍率とな
るような制御信号をバイアス制御回路１６に対して出力
するとともに、ＡＧＣ増幅器１３の利得制御を行う。ま
た、ＡＧＣ増幅器１３の利得が最大となった場合には、
ＡＧＣ増幅器１３の利得を最大利得に維持し、出力する
制御信号のレベルを変更することによって、ＡＰＤ１１
の増倍率を調整し、ＡＧＣ増幅器１３からの出力信号の
振幅の一定化を図る。
【００２０】モニタ回路１５は、前置増幅器１２の動作
点をモニタする回路であり、ＡＰＤ１１の光電流に応じ
た電圧信号を、バイアス制御回路１６に対して出力す
る。バイアス制御回路１６は、モニタ回路１５からの信
号のレベルが所定レベル以下であるか否かを判断し、所
定レベル以下であった場合には、ＡＧＣ制御回路１４か
らの制御信号を、ＡＰＤバイアス回路１７に供給する。
また、モニタ回路１５からの信号のレベルが所定レベル
以上であった場合には、ＡＧＣ制御回路１４からの制御
信号のＡＰＤバイアス回路１７への供給を停止し、モニ
タ回路１５からの信号のレベルが所定レベルとなるよう
に、制御信号を供給する。
点をモニタする回路であり、ＡＰＤ１１の光電流に応じ
た電圧信号を、バイアス制御回路１６に対して出力す
る。バイアス制御回路１６は、モニタ回路１５からの信
号のレベルが所定レベル以下であるか否かを判断し、所
定レベル以下であった場合には、ＡＧＣ制御回路１４か
らの制御信号を、ＡＰＤバイアス回路１７に供給する。
また、モニタ回路１５からの信号のレベルが所定レベル
以上であった場合には、ＡＧＣ制御回路１４からの制御
信号のＡＰＤバイアス回路１７への供給を停止し、モニ
タ回路１５からの信号のレベルが所定レベルとなるよう
に、制御信号を供給する。
【００２１】図２を参照して、実施例の光受信器で用い
た、モニタ回路１５の詳細を説明する。なお、この図
は、実施例の光受信器の一部を示したものであり、図
中、制御信号選択回路１６に入力されている信号２５
と、前置増幅器１２から出力されている信号２６は、そ
れぞれ、図１のＡＧＣ制御回路１４からの信号と、ＡＧ
Ｃ増幅器１３に入力されている信号に相当している。
た、モニタ回路１５の詳細を説明する。なお、この図
は、実施例の光受信器の一部を示したものであり、図
中、制御信号選択回路１６に入力されている信号２５
と、前置増幅器１２から出力されている信号２６は、そ
れぞれ、図１のＡＧＣ制御回路１４からの信号と、ＡＧ
Ｃ増幅器１３に入力されている信号に相当している。
【００２２】図示したように、モニタ回路１５は、抵抗
２１とオペアンプ２２とからなっており、前置増幅器１
２内のトランジスタのドレイン電流値に応じた電圧信号
を、バイアス制御回路１６に供給するように構成されて
いる。すなわち、ＡＰＤ１１の光電流が増大した場合、
前置増幅器１２の入力部のトランジスタのゲート電位の
上昇により、ドレイン電流が増大するが、モニタ回路１
５は、このドレイン電流の変化を、前置増幅器１２の動
作点として検出し、バイアス制御回路１６に出力してい
る。
２１とオペアンプ２２とからなっており、前置増幅器１
２内のトランジスタのドレイン電流値に応じた電圧信号
を、バイアス制御回路１６に供給するように構成されて
いる。すなわち、ＡＰＤ１１の光電流が増大した場合、
前置増幅器１２の入力部のトランジスタのゲート電位の
上昇により、ドレイン電流が増大するが、モニタ回路１
５は、このドレイン電流の変化を、前置増幅器１２の動
作点として検出し、バイアス制御回路１６に出力してい
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、光受信器に入力される光信号のパワーを検出
するための前置増幅器の動作点を検出することによって
光電流レベルを検出することにしたので、この光電流レ
ベルの検出結果に応じてアバランシェホトダイオードの
増倍率と増幅器の出力レベルの制御を行うことによっ
て、アバランシェホトダイオードの出力する光電流を制
御することができる。従って、過大な光信号が入力され
てもアバランシェホトダイオードが出力する光電流を制
限することができるため、アバランシェホトダイオード
や前置増幅器の破損を防ぐことができる。 また請求項２
記載の発明によれば、前置増幅器を構成する入力部トラ
ンジスタのドレイン電流の変化を前置増幅器の動作点を
検出することによって光電流レベルを検出するようにし
たため、過大な光電流による各部の破損を防ぐことがで
きる光受信器を、特殊な素子を使用することなく、簡単
な構成で実現できる。
によれば、光受信器に入力される光信号のパワーを検出
するための前置増幅器の動作点を検出することによって
光電流レベルを検出することにしたので、この光電流レ
ベルの検出結果に応じてアバランシェホトダイオードの
増倍率と増幅器の出力レベルの制御を行うことによっ
て、アバランシェホトダイオードの出力する光電流を制
御することができる。従って、過大な光信号が入力され
てもアバランシェホトダイオードが出力する光電流を制
限することができるため、アバランシェホトダイオード
や前置増幅器の破損を防ぐことができる。 また請求項２
記載の発明によれば、前置増幅器を構成する入力部トラ
ンジスタのドレイン電流の変化を前置増幅器の動作点を
検出することによって光電流レベルを検出するようにし
たため、過大な光電流による各部の破損を防ぐことがで
きる光受信器を、特殊な素子を使用することなく、簡単
な構成で実現できる。
【図１】本発明の一実施例による光受信器の全体構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】実施例の光受信器内に設けられているモニタ回
路の構成を示す回路図である。
路の構成を示す回路図である。
【図３】従来の光受信器の全体構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図４】従来の光受信器内に設けられている光電流制限
回路の構成を示す回路図である。
回路の構成を示す回路図である。
１１、３１ アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ） １２、３２ 前置増幅器 １３、３３ ＡＧＣ増幅器 １４、３４ ＡＧＣ制御回路 １５ モニタ回路 １６ バイアス制御回路 １７、３７ ＡＰＤバイアス回路 ２０ 入力端子 ２１、４６ 抵抗 ２２、４７ オペアンプ ３６ 制御信号選択回路 ４５ ホトカプラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/14 10/26
Claims (2)
- 【請求項１】 光信号を受信するためのアバランシェホ
トダイオードと、 このアバランシェホトダイオードが出力する前記光信号
に応じた電気信号を増幅するための前置増幅器と、 この前置増幅器の出力を増幅する増幅器と、 この増幅器の利得を調整することによって増幅器が出力
する信号レベルを一定に維持し、増幅器の利得が最大利
得になったときには、前記アバランシェホトダイオード
の増倍率を調整することによって増幅器が出力する信号
レベルを一定値に制御する第１制御手段と、 前記前置増幅器の動作点を検出することによって、前記
アバランシェホトダイオードの光電流のレベルを検出す
る光電流レベル検出手段と、この光電流レベル検出手段によって検出された光電流の
レベルに応じて、光電流による破損に至らないように、
この光電流のレベルが光電流による破損に至らない予め
定められた レベルとなるように前記アバランシェホトダ
イオードの増倍率を制御する第２制御手段とを具備する
ことを特徴とする光受信器。 - 【請求項２】 前記光電流レベル検出手段が、前置増幅
器を構成するトランジスタのドレイン電流を検出するも
のであることを特徴とする請求項１記載の光受信器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107640A JP2713224B2 (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 光受信器 |
| US08/639,447 US5917639A (en) | 1995-05-01 | 1996-04-29 | Optical receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107640A JP2713224B2 (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 光受信器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08307362A JPH08307362A (ja) | 1996-11-22 |
| JP2713224B2 true JP2713224B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=14464324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7107640A Expired - Fee Related JP2713224B2 (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 光受信器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5917639A (ja) |
| JP (1) | JP2713224B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6304357B1 (en) | 1997-03-13 | 2001-10-16 | Hitachi, Ltd. | Optical receiver |
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