JP4139594B2 - 光信号受信モジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信システムにおいて使用する光信号受信モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図11は、従来の光信号受信モジュールの要部を示す概念図である。図11において、1はPD(PhotoDiode)素子、11はPD素子1の受光部、12はPD素子1のP電極、13はPD素子1のN電極、2はプリアンプIC(Integrated Circuits)、21はプリアンプIC2の信号入力電極、22,23はそれぞれプリアンプIC2のグランド電極である。PD素子1のN電極13は、PD素子1の裏面全面に設けられている。また同図11において、3はチップコンデンサ、41,42,43,44はそれぞれワイヤである。
【0003】
プリアンプIC2およびチップコンデンサ3は、それぞれチップキャリア(図示せず)上に実装されている。PD素子1は、N電極13を介してチップコンデンサ3上に実装される一方、P電極12がワイヤ41によってプリアンプIC2の信号入力電極21に電気的に接続されている。プリアンプIC2のグランド電極22,23は、それぞれワイヤ42,43によってチップキャリア(図示せず)に電気的に接続されている。また、チップコンデンサ3の上側電極にワイヤ44が接続されており、該ワイヤ44を通じてPD素子1のN電極13にバイアス電圧を印加できるよう構成されている。
【0004】
上記のように構成された光信号受信モジュールは、光通信システムの受信側で用いられるものであり、入力された光信号を効率良く電気信号に変換する機能を有するものである。すなわち、入力された光信号は、PD素子1の受光部11で受光され、電流信号に変換される。変換された電流信号は、ワイヤ41を介してプリアンプIC2の信号入力電極21に入力される。プリアンプIC2では、入力された電流信号が電圧信号に変換され、さらにこの電圧信号が増幅されて出力されることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された従来の光信号受信モジュールにおいては、図12の等価回路に示すように、PD素子1とプリアンプIC2内の初段のトランジスタとの間で電流ループを形成する。この電流ループは、チップコンデンサ3のキャパシタンスや、ワイヤ41,42,43のインダクタンスや、チップキャリアが含まれるために、非常に長いものとなる。特に、10Gbit/sや40Gbit/s用などの高速の光信号受信モジュールにおいては、上記電流ループの電気長が波長に対して長くなるために、プリアンプIC2内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合に、ワイヤ41,42,43にノイズが結合し、発振し易いという問題があった。
【0006】
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、発振することがなく、高周波特性に優れた光信号受信モジュールを得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる光信号受信モジュールは、入射された光信号を光電変換して出力する受光素子と、この受光素子の出力信号を増幅する増幅回路とを備えた光信号受信モジュールにおいて、前記増幅回路のグランド電極を前記受光素子のバイアス電圧入力端子に接続し、チップキャリヤが経路に含まれないようにして、前記受光素子と前記増幅回路の初段のトランジスタとの間で電流ループを形成させることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができる。
【0009】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、入射された光信号を光電変換して出力する受光素子と、この受光素子の出力信号を増幅する増幅回路とを備えた光信号受信モジュールにおいて、所定容量のキャパシタを介して前記グランド電極に接続したサブグランド電極を前記増幅回路に設け、このサブグランド電極を前記受光素子のバイアス電圧入力端子に接続したことを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができる。
【0011】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、前記バイアス電圧入力端子を介して前記受光素子を絶縁性基板の配線パターン上に実装するとともに、この絶縁性基板の配線パターンと前記増幅回路のグランド電極との間をワイヤによって接続したことを特徴とする。
【0012】
この発明によれば、絶縁性基板の配線パターンおよびワイヤを介して増幅回路のグランド電極が受光素子のバイアス電圧入力端子に接続される。
【0013】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、前記バイアス電圧入力端子を介して前記受光素子を絶縁性基板の配線パターン上に実装するとともに、この絶縁性基板の配線パターンと前記増幅回路のサブグランド電極との間をワイヤによって接続したことを特徴とする。
【0014】
この発明によれば、絶縁性基板の配線パターンおよびワイヤを介して増幅回路のサブグランド電極が受光素子のバイアス電圧入力端子に接続される。
【0015】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、チップキャリヤ上に平行平板のチップコンデンサを実装し、かつこのチップコンデンサの上面に前記受光素子を実装したことを特徴とする。
【0016】
この発明によれば、チップコンデンサの実装領域に受光素子を実装するようにしている。
【0017】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、前記増幅回路をチップ状に構成し、かつ前記受光素子をこの増幅回路にフリップチップ実装したことを特徴とする。
【0018】
この発明によれば、受光素子と増幅回路との間を接続するためのワイヤが不要となる。
【0019】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、前記受光素子が、一端面に受光部を有した面入射型のものであることを特徴とする。
【0020】
この発明によれば、面入射型の受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができる。
【0021】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、チップキャリヤ上に平行平板のチップコンデンサを実装し、かつこのチップコンデンサの上面電極に前記バイアス電圧入力端子を介して前記受光素子を実装した場合には、当該チップコンデンサの上面電極を介して前記増幅回路のグランド電極を前記受光素子のバイアス電圧入力端子に接続することを特徴とする。
【0022】
この発明によれば、面入射型の受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができる。
【0023】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、前記受光素子が、一端面に受光部を有し、かつ当該受光部を有する面に前記バイアス電圧入力端子および信号出力端子を有した面入射型のものであることを特徴とする。
【0024】
この発明によれば、バイアス電圧入力端子と増幅回路のグランド電極との間を接続するワイヤの全長を短くすることができる。
【0025】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、前記受光素子が、一側面に受光部を有した導波路型のものであることを特徴とする。
【0026】
この発明によれば、導波路型の受光素子に接続されるワイヤが光信号の入射光路を遮る虞れがないばかりか、一般的に面入射型の受光素子と比較して高速性に優れる。
【0027】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、前記受光素子が、一側面に受光部を有し、かつ一端面に前記バイアス電圧入力端子および信号出力端子を有した導波路型のものであることを特徴とする。
【0028】
この発明によれば、バイアス電圧入力端子と増幅回路のグランド電極との間を接続するワイヤの全長を短くすることができる。
【0029】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、前記受光素子が、前記バイアス電圧入力端子および前記信号出力端子がコプレナ線路を構成したものであることを特徴とする。
【0030】
この発明によれば、受光素子のバイアス電圧入力端子と信号出力端子とがコプレナ線路を構成している。
【0031】
つぎの発明にかかる光信号受信モジュールは、上記の発明において、前記コプレナ線路を構成する前記バイアス電圧入力端子および前記信号出力端子をそれぞれ前記受光素子の一側面から他側面に亘って延在させたことを特徴とする。
【0032】
この発明によれば、受光素子の信号出力端子と増幅器の信号入力電極との間のワイヤの長さを極力短くすることが可能である。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光信号受信モジュールの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0034】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1である光信号受信モジュールの構成を示す図である。ここで例示する光信号受信モジュールは、図11に示した従来のものと同様に、光通信システムの受信側で用いられ、入力された光信号を効率良く電気信号に変換する機能を有するものである。
【0035】
図1において、1は面入射型のPD(PhotoDiode)素子、11はPD素子1の受光部、12はPD素子1の信号出力端子であるP電極、13はPD素子1のバイアス電圧入力端子であるN電極、2はプリアンプIC(Integrated Circuits)チップ、21はプリアンプICチップ2の信号入力電極、22,23はプリアンプICチップ2の上面に設けたグランド電極である。PD素子1のN電極13は、PD素子1の裏面全面に設けてある。3はチップコンデンサ、41,42,43,44,45はワイヤである。5は絶縁性基板、具体的にはセラミック基板であり、その上面に配線パターン51が形成されている。
【0036】
プリアンプICチップ2、チップコンデンサ3およびセラミック基板5は、それぞれ図示せぬチップキャリア上に実装してある。PD素子1は、セラミック基板5の配線パターン51上に実装してあり、そのP電極12がワイヤ41によってプリアンプICチップ2の信号入力電極21に電気的に接続してある。プリアンプICチップ2のグランド電極22,23は、それぞれワイヤ42,43によってセラミック基板5の配線パターン51に電気的に接続してある。
【0037】
また、チップコンデンサ3の上側電極には、ワイヤ45の一端部およびワイヤ44の一端部をそれぞれ接続してある。ワイヤ45は、その他端部をセラミック基板5の配線パターン51に接続したもので、これらチップコンデンサ3の上側電極およびセラミック基板5の配線パターン51の間を電気的に接続する。ワイヤ44は、その他端部を図示せぬPDバイアス回路に接続してあり、該PDバイアス回路から与えられるバイアス電圧を、セラミック基板5の配線パターン51を通じてPD素子1のN電極13に印加できるように構成してある。
【0038】
上記のように構成した光信号受信モジュールでは、入力された光信号がPD素子1の受光部11で受光され、電流信号に変換される。変換された電流信号は、ワイヤ41を介してプリアンプICチップ2の信号入力電極21に入力される。プリアンプICチップ2では、入力された電流信号が電圧信号に変換され、さらにこの電圧信号が増幅されて出力されることになる。
【0039】
ここで、図2の等価回路に示すように、この実施の形態1の光信号受信モジュールにおいても、PD素子1とプリアンプICチップ2内の初段のトランジスタとの間で電流ループを形成することになる。しかしながら、この電流ループは、ワイヤ41,42,43のインダクタンスを含むが、チップコンデンサ3のキャパシタンスやチップキャリアを含まない構成となる。従って、図11に示した従来の光信号受信モジュールと比較して電流ループを短くすることができ、プリアンプICチップ2内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなる。こうした実施の形態1による作用効果は、10Gbit/sや40Gbit/s用などの高速の光信号受信モジュールにおいて特に有効である。
【0040】
なお、上述した実施の形態1では、受光素子として面入射型のフォトダイオードを例示しているが、例えば後述する導波路型のフォトダイオードを用いるようにしても、同様の作用効果を期待することが可能である。
【0041】
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2である光信号受信モジュールの構成を示す図である。ここで例示する光信号受信モジュールは、図1に示した実施の形態1と同様に、光通信システムの受信側で用いられ、入力された光信号を効率良く電気信号に変換する機能を有するものであるが、以下の構成において実施の形態1と相違している。すなわち、PD素子1は、チップコンデンサ3上に実装してあり、そのN電極13がチップコンデンサ3の上側電極に電気的に接続してある。また、プリアンプICチップ2のグランド電極22,23は、それぞれワイヤ42,43を通じてチップコンデンサ3の上側電極に電気的に接続してある。なお、その他、実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【0042】
上記のように構成した光信号受信モジュールでは、実施の形態1と同様、入力された光信号がPD素子1の受光部11で受光され、電流信号に変換される。変換された電流信号は、ワイヤ41を介してプリアンプICチップ2の信号入力電極21に入力される。プリアンプICチップ2では、入力された電流信号が電圧信号に変換され、さらにこの電圧信号が増幅されて出力されることになる。
【0043】
ここで、この実施の形態2の光信号受信モジュールにおいても、PD素子1とプリアンプICチップ2内の初段のトランジスタとの間の電流ループが形成されることになる。しかしながら、この電流ループは、ワイヤ41,42,43のインダクタンスを含むことになるが、チップコンデンサ3のキャパシタンスやチップキャリアを含まない構成となる。従って、図11に示した従来の光信号受信モジュールと比較して電流ループを短くすることができ、プリアンプICチップ2内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなり、10Gbit/sや40Gbit/s用などの高速の光信号受信モジュールにおいて特に有効となる。
【0044】
しかも、この実施の形態2の光信号受信モジュールによれば、PD素子1をチップコンデンサ3上に実装し、かつプリアンプICチップ2のグランド電極22,23をそれぞれワイヤ42,43によってチップコンデンサ3の上側電極に電気的に接続してあるため、セラミック基板などの部材を用いることなく実施の形態1と同等の構成を実現できる。従って、部品点数の削減や、組立工程数の削減が可能となる。また、実装面積を小さくすることができるため、モジュールの小型化を図ることも可能となる。これらの結果、安価で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを具現化することができるようになる。
【0045】
なお、上述した実施の形態2では、受光素子として面入射型のフォトダイオードを例示しているが、例えば後述する導波路型のフォトダイオードを用いるようにしても、同様の作用効果を期待することが可能である。
【0046】
実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3である光信号受信モジュールの構成を示す図である。ここで例示する光信号受信モジュールは、図1に示した実施の形態1と同様に、光通信システムの受信側で用いられ、入力された光信号を効率良く電気信号に変換する機能を有するものであるが、以下の構成において実施の形態1と相違している。
【0047】
すなわち、この実施の形態3で適用するPD素子100には、受光部11およびP電極12を設けた上面に、一対のN電極13a,13bを設けてある。一方のN電極13aは、ワイヤ42を介してプリアンプICチップ2のグランド電極22に接続してある一方、他方のN電極13bは、ワイヤ45を介してチップコンデンサ3の上側電極に接続してある。なお、その他、実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【0048】
上記のように構成した光信号受信モジュールでは、実施の形態1と同様、入力された光信号がPD素子100の受光部11で受光され、電流信号に変換される。変換された電流信号は、ワイヤ41を介してプリアンプICチップ2の信号入力電極21に入力される。プリアンプICチップ2では、入力された電流信号が電圧信号に変換され、さらにこの電圧信号が増幅されて出力されることになる。
【0049】
ここで、この実施の形態3の光信号受信モジュールにおいても、PD素子100とプリアンプICチップ2内の初段のトランジスタとの間に電流ループが形成されることになる。しかしながら、この電流ループは、ワイヤ41,42のインダクタンスを含むことになるが、チップコンデンサ3のキャパシタンスやチップキャリアを含まない構成となる。従って、図11に示した従来の光信号受信モジュールと比較して電流ループを短くすることができ、プリアンプICチップ2内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなり、10Gbit/sや40Gbit/s用などの高速の光信号受信モジュールにおいて特に有効となる。
【0050】
しかも、この実施の形態3の光信号受信モジュールによれば、PD素子100の上面にN電極13a,13bを設けるようにしているため、実施の形態1および2に比べて、N電極13aとプリアンプICチップ2のグランド電極22との間を接続するワイヤ42の全長を短くすることができる。従って、実施の形態1および2に対して電流ループを更に短くすることが可能となり、より一層発振し難く、高周波特性に優れた光信号受信モジュールを得ることができるようになる。
【0051】
なお、上述した実施の形態3では、受光素子として面入射型のフォトダイオードを例示しているが、例えば後述する導波路型のフォトダイオードを用いるようにしても、同様の作用効果を期待することが可能である。
【0052】
実施の形態4.
図5は、この発明の実施の形態4である光信号受信モジュールの構成を示す図である。ここで例示する光信号受信モジュールは、図1に示した実施の形態1と同様に、光通信システムの受信側で用いられ、入力された光信号を効率良く電気信号に変換する機能を有するものであるが、以下の構成において実施の形態1と相違している。
【0053】
すなわち、この実施の形態4では、PD素子100として、受光部11およびP電極12を設けた上面に一対のN電極13a,13bを備えるものを適用し、このPD素子100をチップコンデンサ3上に実装してある。PD素子100の一方のN電極13aは、ワイヤ42を介してプリアンプICチップ2のグランド電極22に接続してある一方、他方のN電極13bは、ワイヤ45を介してチップコンデンサ3の上側電極に接続してある。なお、その他、実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【0054】
上記のように構成した光信号受信モジュールでは、実施の形態1と同様、入力された光信号がPD素子100の受光部11で受光され、電流信号に変換される。変換された電流信号は、ワイヤ41を介してプリアンプICチップ2の信号入力電極21に入力される。プリアンプICチップ2では、入力された電流信号が電圧信号に変換され、さらにこの電圧信号が増幅されて出力されることになる。
【0055】
ここで、この実施の形態4の光信号受信モジュールにおいても、PD素子100とプリアンプICチップ2内の初段のトランジスタとの間に電流ループが形成されることになる。しかしながら、この電流ループは、ワイヤ41,42のインダクタンスを含むことになるが、チップコンデンサ3のキャパシタンスやチップキャリアを含まない構成となる。従って、図11に示した従来の光信号受信モジュールと比較して電流ループを短くすることができ、プリアンプICチップ2内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなり、10Gbit/sや40Gbit/s用などの高速の光信号受信モジュールにおいて特に有効となる。
【0056】
しかも、この実施の形態4の光信号受信モジュールによれば、PD素子100の上面にN電極13a,13bを設けるようにしているため、実施の形態1および2に比べて、N電極13aとプリアンプICチップ2のグランド電極22との間を接続するワイヤ42の全長を短くすることができる。従って、実施の形態1および2に対して電流ループを更に短くすることが可能となり、より一層発振し難く、高周波特性に優れた光信号受信モジュールを得ることができるようになる。
【0057】
さらに、この実施の形態4の光信号受信モジュールによれば、PD素子100をチップコンデンサ3上に実装しているため、部品点数の削減や、組立工程数の削減が可能となる。また、実装面積を小さくすることができるため、モジュールの小型化を図ることも可能となる。これらの結果、安価で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを具現化することができるようになる。
【0058】
なお、上述した実施の形態4では、受光素子として面入射型のフォトダイオードを例示しているが、例えば後述する導波路型のフォトダイオードを用いるようにしても、同様の作用効果を期待することが可能である。
【0059】
実施の形態5.
図6は、この発明の実施の形態5である光信号受信モジュールの構成を示す図である。ここで例示する光信号受信モジュールは、図1に示した実施の形態1と同様に、光通信システムの受信側で用いられ、入力された光信号を効率良く電気信号に変換する機能を有するものであるが、以下の構成において実施の形態1と相違している。
【0060】
すなわち、この実施の形態5では、PD素子110として導波路型のものを適用し、これをチップコンデンサ3上に実装してある。この導波路型PD素子110の受光部111は、LD(LASER Diode)素子と同様に、その一側面に設けてある。また、PD素子110には、P電極12を設けた上面に一対のN電極13a,13bを設けてある。これら一対のN電極13a,13bは、それぞれPD素子110の上面両側に沿って延設したものである。一方のN電極13aは、ワイヤ43を介してプリアンプICチップ2のグランド電極23に接続してあるとともに、ワイヤ45aを介してチップコンデンサ3の上側電極に接続してある。他方のN電極13bは、ワイヤ42を介してプリアンプICチップ2のグランド電極22に接続してあるとともに、ワイヤ45bを介してチップコンデンサ3の上側電極に接続してある。なお、その他、実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【0061】
上記のように構成した光信号受信モジュールでは、実施の形態1と同様、入力された光信号がPD素子110の受光部111で受光され、電流信号に変換される。変換された電流信号は、ワイヤ41を介してプリアンプICチップ2の信号入力電極21に入力される。プリアンプICチップ2では、入力された電流信号が電圧信号に変換され、さらにこの電圧信号が増幅されて出力されることになる。
【0062】
ここで、この実施の形態5の光信号受信モジュールにおいても、PD素子110とプリアンプICチップ2内の初段のトランジスタとの間に電流ループが形成されることになる。しかしながら、この電流ループは、ワイヤ41,42,43のインダクタンスを含むことになるが、チップコンデンサ3のキャパシタンスやチップキャリアを含まない構成となる。従って、図11に示した従来の光信号受信モジュールと比較して電流ループを短くすることができ、プリアンプICチップ2内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなり、10Gbit/sや40Gbit/s用などの高速の光信号受信モジュールにおいて特に有効となる。
【0063】
しかも、この実施の形態5の光信号受信モジュールによれば、PD素子110の上面にN電極13a,13bを設けるようにしているため、実施の形態1および2に比べて、N電極13a,13bとプリアンプICチップ2のグランド電極22,23との間を接続するワイヤ42,43の全長を短くすることができる。従って、実施の形態1および2に対して電流ループを更に短くすることが可能となり、より一層発振し難く、高周波特性に優れた光信号受信モジュールを得ることができるようになる。
【0064】
さらに、この実施の形態5の光信号受信モジュールによれば、PD素子110をチップコンデンサ3上に実装しているため、部品点数の削減や、組立工程数の削減が可能となる。また、実装面積を小さくすることができるため、モジュールの小型化を図ることも可能となる。これらの結果、安価で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを具現化することができるようになる。
【0065】
またさらに、この実施の形態5の光信号受信モジュールにおいては、PD素子110として導波路型のものを適用しているため、つまり受光部111がPD素子110の上面以外に形成されたものを適用しているため、PD素子110に接続されるワイヤ41,42,43,45a,45bが光信号の入射光路を遮る虞れがない。また、導波路型PD素子110は、一般的に面入射型のPD素子1と比較して高速性に優れている。従って、組立が容易で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを得ることができる。
【0066】
なお、上述した実施の形態5では、受光素子として導波路型のフォトダイオードを例示しているが、例えば上述した面入射型のフォトダイオードを用いるようにしてもよい。
【0067】
実施の形態6.
図7は、この発明の実施の形態6である光信号受信モジュールの構成を示す図である。ここで例示する光信号受信モジュールは、図1に示した実施の形態1と同様に、光通信システムの受信側で用いられ、入力された光信号を効率良く電気信号に変換する機能を有するものであるが、以下の構成において実施の形態1と相違している。
【0068】
すなわち、この実施の形態6では、PD素子120として導波路型のものを適用し、これをチップコンデンサ3上に実装してある。この導波路型PD素子120の受光部111は、LD素子と同様に、その一側面に設けてある。また、PD素子120には、その上面にP電極12および一対のN電極13a,13bを設けてある。P電極12は、PD素子120の上面において一対のN電極13a,13bとともに、プリアンプICチップ2の入力インピーダンスと等しいインピーダンスを有するコプレナ線路を形成している。一対のN電極13a,13bは、それぞれPD素子120の上面両側に沿って延設してある。一方のN電極13aは、ワイヤ43を介してプリアンプICチップ2のグランド電極23に接続してあるとともに、ワイヤ45aを介してチップコンデンサ3の上側電極に接続してある。他方のN電極13bは、ワイヤ42を介してプリアンプICチップ2のグランド電極22に接続してあるとともに、ワイヤ45bを介してチップコンデンサ3の上側電極に接続してある。なお、その他、実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【0069】
上記のように構成した光信号受信モジュールでは、実施の形態1と同様、入力された光信号がPD素子120の受光部111で受光され、電流信号に変換される。変換された電流信号は、ワイヤ41を介してプリアンプICチップ2の信号入力電極21に入力される。プリアンプICチップ2では、入力された電流信号が電圧信号に変換され、さらにこの電圧信号が増幅されて出力されることになる。
【0070】
ここで、この実施の形態6の光信号受信モジュールにおいても、PD素子120とプリアンプICチップ2内の初段のトランジスタとの間に電流ループが形成されることになる。しかしながら、この電流ループは、ワイヤ41,42,43のインダクタンスを含むことになるが、チップコンデンサ3のキャパシタンスやチップキャリアを含まない構成となる。従って、図11に示した従来の光信号受信モジュールと比較して電流ループを短くすることができ、プリアンプICチップ2内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなり、10Gbit/sや40Gbit/s用などの高速の光信号受信モジュールにおいて特に有効となる。
【0071】
しかも、この実施の形態6の光信号受信モジュールによれば、PD素子120の上面にN電極13a,13bを設けるようにしているため、実施の形態1および2に比べて、N電極13a,13bとプリアンプICチップ2のグランド電極22,23との間を接続するワイヤ42,43の全長を短くすることができる。従って、実施の形態1および2に対して電流ループを更に短くすることが可能となり、より一層発振し難く、高周波特性に優れた光信号受信モジュールを得ることができるようになる。
【0072】
さらに、この実施の形態6の光信号受信モジュールによれば、PD素子120をチップコンデンサ3上に実装しているため、部品点数の削減や、組立工程数の削減が可能となる。また、実装面積を小さくすることができるため、モジュールの小型化を図ることも可能となる。これらの結果、安価で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを具現化することができるようになる。
【0073】
またさらに、この実施の形態6の光信号受信モジュールにおいては、PD素子120として導波路型のものを適用しているため、つまり受光部111がPD素子120の上面以外に形成されたものを適用しているため、PD素子120に接続されるワイヤ41,42,43,45a,45bが光信号の入射光路を遮る虞れがない。また、導波路型PD素子120は、一般的に面入射型のPD素子1と比較して高速性に優れている。さらに、PD素子120のP電極12とN電極13a,13bとでコプレナ線路を形成し、素子の他側面までP電極12を引き伸ばしているため、P電極12とプリアンプICチップ2の信号入力電極21との間のワイヤ41の長さを極力短くすることが可能であり、より一層電流ループを短くすることができる。従って、組立が容易で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを得ることができる。
【0074】
実施の形態7.
図8は、この発明の実施の形態7である光信号受信モジュールの構成を示す図である。ここで例示する光信号受信モジュールは、図1に示した実施の形態1と同様に、光通信システムの受信側で用いられ、入力された光信号を効率良く電気信号に変換する機能を有するものであるが、以下の構成において実施の形態1と相違している。
【0075】
すなわち、この実施の形態7では、PD素子120として導波路型のものを適用し、これをチップコンデンサ3上に実装してある。この導波路型PD素子120の受光部111は、LD素子と同様に、その一側面に設けてある。また、PD素子120には、その上面にP電極12および一対のN電極13a,13bを設けてある。P電極12は、PD素子120の上面において一対のN電極13a,13bとともに、プリアンプICチップ200の入力インピーダンスと等しいインピーダンスを有するコプレナ線路を形成している。一対のN電極13a,13bは、それぞれPD素子120の上面両側に沿って延設してある。一方のN電極13aは、ワイヤ45aを介してチップコンデンサ3の上側電極に接続してある一方、他方のN電極13bは、ワイヤ45bを介してチップコンデンサ3の上側電極に接続してある。
【0076】
一方、プリアンプICチップ200には、その上面にサブグランド電極24,25を設けてある。プリアンプICチップ200において、サブグランド電極24とグランド電極22との間には、キャパシタ6bが作り込んである一方、サブグランド電極25とグランド電極23との間には、キャパシタ6aが作り込んである。サブグランド電極24は、ワイヤ42を介してN電極13bに接続し、またグランド電極22は、ワイヤ46を介してチップキャリア(図示せず)に接続してある。同様に、サブグランド電極25は、ワイヤ43を介してN電極13aに接続し、またグランド電極23は、ワイヤ47を介してチップキャリア(図示せず)に接続してある。
【0077】
なお、その他、実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【0078】
上記のように構成した光信号受信モジュールでは、実施の形態1と同様、入力された光信号がPD素子120の受光部111で受光され、電流信号に変換される。変換された電流信号は、ワイヤ41を介してプリアンプICチップ200の信号入力電極21に入力される。プリアンプICチップ200では、入力された電流信号が電圧信号に変換され、さらにこの電圧信号が増幅されて出力されることになる。
【0079】
ここで、この実施の形態7の光信号受信モジュールにおいても、PD素子120とプリアンプICチップ200内の初段のトランジスタとの間に電流ループが形成されることになる。しかしながら、この電流ループは、ワイヤ41,42,43のインダクタンスを含むことになるが、チップコンデンサ3のキャパシタンスやチップキャリアを含まない構成となる。従って、図11に示した従来の光信号受信モジュールと比較して電流ループを短くすることができ、プリアンプICチップ200内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなり、10Gbit/sや40Gbit/s用などの高速の光信号受信モジュールにおいて特に有効となる。
【0080】
しかも、この実施の形態7の光信号受信モジュールによれば、PD素子120の上面にN電極13a,13bを設けるようにしているため、実施の形態1および2に比べて、N電極13a,13bとプリアンプICチップ200のサブグランド電極25,24との間を接続するワイヤ43,42の全長を短くすることができる。従って、実施の形態1および2に対して電流ループを更に短くすることが可能となり、より一層発振し難く、高周波特性に優れた光信号受信モジュールを得ることができるようになる。
【0081】
さらに、この実施の形態7の光信号受信モジュールによれば、PD素子120をチップコンデンサ3上に実装しているため、部品点数の削減や、組立工程数の削減が可能となる。また、実装面積を小さくすることができるため、モジュールの小型化を図ることも可能となる。これらの結果、安価で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを具現化することができるようになる。
【0082】
またさらに、この実施の形態7の光信号受信モジュールにおいては、PD素子120として導波路型のものを適用しているため、つまり受光部111がPD素子120の上面以外に形成されたものを適用しているため、PD素子120に接続されるワイヤ41,42,43,45a,45bが光信号の入射光路を遮る虞れがない。また、導波路型PD素子120は、一般的に面入射型のPD素子1と比較して高速性に優れている。さらに、PD素子120のP電極12とN電極13a,13bとでコプレナ線路を形成し、素子の他側面までP電極12を引き伸ばしているため、P電極12とプリアンプICチップ200の信号入力電極21との間のワイヤ41の長さを極力短くすることが可能であり、さらに電流ループを短くすることができる。従って、組立が容易で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを得ることができる。
【0083】
さらにまた、この実施の形態7の光信号受信モジュールによれば、プリアンプICチップ200において、サブグランド電極24とグランド電極22との間、並びにサブグランド電極25とグランド電極23との間にそれぞれキャパシタ6b,6aを作り込むようにしている。従って、図示せぬPDバイアス回路からワイヤ44を通じてPD素子120のN電極13a,13bにバイアス電圧を与えた場合であっても、プリアンプICチップ200のグランド電極22,23に影響を及ぼす虞れがない。つまり、バイアス電圧によらず、常にプリアンプICチップ200におけるグランド電極22,23の電位をグランド電位とすることができる。この結果、プリアンプICチップ200の設計が容易になるとともに、安定した駆動が可能となり、安定駆動が可能で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを得ることができる。
【0084】
なお、上記のようにプリアンプICチップ200にサブグランド電極24,25を設け、グランド電極22,23に代えて、このサブグランド電極24,25をPD素子のN電極に接続する構成は、上述した実施の形態1〜6に適用することも可能である。
【0085】
実施の形態8.
図9(a)および図9(b)は、この発明の実施の形態8である光信号受信モジュールの構成を示すもので、図9(a)はPD素子を取り外した状態を示す斜視図、図9(b)はPD素子を取り付けた状態を示す斜視図である。ここで例示する光信号受信モジュールは、図1に示した実施の形態1と同様に、光通信システムの受信側で用いられ、入力された光信号を効率良く電気信号に変換する機能を有するものであるが、以下の構成において実施の形態1と相違している。
【0086】
すなわち、この実施の形態8では、PD素子130として導波路型で、しかもフリップチップ実装するものを適用している。この導波路型PD素子130の受光部111は、LD素子と同様に、その一側面に設けてある。また、PD素子130には、その上面(図9(a)において上面)にP電極12および一対のN電極13a,13bを設けてある。一対のN電極13a,13bは、それぞれPD素子130の上面両側に沿って延設してあり、個々の両端部にそれぞれバンプ8a,8bを設けてある。P電極12は、これら一対のN電極13a,13bの間となる位置に配設してあり、その中央部にバンプ7を設けてある。
【0087】
一方、プリアンプICチップ210には、その上面にサブグランド電極24,25を設けてある。プリアンプICチップ210において、サブグランド電極24とグランド電極22との間には、キャパシタ6bが作り込んである一方、サブグランド電極25とグランド電極23との間には、キャパシタ6aが作り込んである。サブグランド電極24は、ワイヤ42を介してチップコンデンサ3の上面電極に接続し、またグランド電極22は、ワイヤ46を介してチップキャリア(図示せず)に接続してある。同様に、サブグランド電極25は、ワイヤ43を介してチップコンデンサ3の上面電極に接続し、またグランド電極23は、ワイヤ47を介してチップキャリア(図示せず)に接続してある。
【0088】
さらに、上述したPD素子130は、プリアンプICチップ210に対してフリップチップ実装し、バンプ7を介してP電極12が信号入力電極21に接続してあるとともに、N電極13aがバンプ8aを介してサブグランド電極25に接続してあり、さらにN電極13bがバンプ8bを介してサブグランド電極24に接続してある。
【0089】
なお、その他、実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【0090】
上記のように構成した光信号受信モジュールでは、実施の形態1と同様、入力された光信号がPD素子130の受光部111で受光され、電流信号に変換される。変換された電流信号は、バンプ7を介してプリアンプICチップ210の信号入力電極21に入力される。プリアンプICチップ210では、入力された電流信号が電圧信号に変換され、さらにこの電圧信号が増幅されて出力されることになる。
【0091】
ここで、この実施の形態8の光信号受信モジュールによれば、PD素子130とプリアンプICチップ210とをフリップチップ実装するようにしているため、これらPD素子130およびプリアンプICチップ210の間を接続するためのワイヤが全く不要となる。このため、図10の等価回路からも明らかなように、その電流ループが、上述した実施の形態1〜7に比べて一層短いものとなる。従って、プリアンプICチップ210内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなり、10Gbit/sや40Gbit/s用などの高速の光信号受信モジュールにおいて特に有効となる。
【0092】
しかも、この実施の形態8の光信号受信モジュールによれば、PD素子130をプリアンプICチップ210上に実装しているため、実装面積を小さくすることができ、モジュールの小型化を図ることも可能となる。この結果、安価で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを具現化することができるようになる。
【0093】
さらに、この実施の形態8の光信号受信モジュールにおいては、PD素子130として導波路型のものを適用しているため、面入射型のPD素子1を適用したものに比べて高速性に優れる。
【0094】
またさらに、この実施の形態8の光信号受信モジュールによれば、プリアンプICチップ210において、サブグランド電極24とグランド電極22との間、並びにサブグランド電極25とグランド電極23との間にそれぞれキャパシタ6b,6aを作り込むようにしている。従って、図示せぬPDバイアス回路からワイヤ44を通じてPD素子130のN電極13a,13bにバイアス電圧を与えた場合であっても、プリアンプICチップ210のグランド電極22,23に影響を及ぼす虞れがない。つまり、バイアス電圧によらず、常にプリアンプICチップ210におけるグランド電極22,23の電位をグランド電位とすることができる。この結果、プリアンプICチップ210の設計が容易になるとともに、安定した駆動が可能となり、安定駆動が可能で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを得ることができる。
【0095】
なお、上述した実施の形態8においては、プリアンプICチップ210に作り込んだキャパシタ6a,6bの容量を十分大きくすれば、チップコンデンサ3を不要とすることも可能となり、更なる小型化を図ることができるようになる。
【0096】
また、上述した実施の形態8では、受光素子として導波路型のフォトダイオードを例示しているが、例えば上述した面入射型のフォトダイオードを用いるようにしてもよい。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができるため、増幅回路内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなる。
【0098】
つぎの発明によれば、受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができ、増幅回路内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなる。しかも、増幅回路においてサブグランド電極とグランド電極との間にキャパシタを介在させるようにしているため、受光素子のバイアス電圧入力端子にバイアス電圧を与えた場合であっても、受光素子のグランド電極に影響を及ぼす虞れがなく、常に増幅回路におけるグランド電極の電位をグランド電位とすることができる。この結果、増幅回路の設計が容易になるとともに、安定した駆動が可能となり、安定駆動が可能で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを得ることができる。
【0099】
つぎの発明によれば、絶縁性基板の配線パターンおよびワイヤを介して増幅回路のグランド電極が受光素子のバイアス電圧入力端子に接続されるため、受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができ、増幅回路内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなる。
【0100】
つぎの発明によれば、絶縁性基板の配線パターンおよびワイヤを介して増幅回路のサブグランド電極が受光素子のバイアス電圧入力端子に接続されるため、受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができ、増幅回路内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなる。
【0101】
つぎの発明によれば、チップコンデンサの実装領域に受光素子を実装するようにしているため、実装面積を小さくすることができ、モジュールの小型化を図ることが可能となる。
【0102】
つぎの発明によれば、受光素子と増幅回路との間を接続するためのワイヤが不要となるため、その電流ループが一層短いものとなる。
【0103】
つぎの発明によれば、面入射型の受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができ、増幅回路内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなる。
【0104】
つぎの発明によれば、面入射型の受光素子と増幅回路との間で形成される電流ループを短くすることができ、増幅回路内やモジュール内でコモンモードノイズが生じた場合であっても、発振し難く、高周波特性に優れたものとなる。
【0105】
つぎの発明によれば、バイアス電圧入力端子と増幅回路のグランド電極との間を接続するワイヤの全長を短くすることができる。従って、電流ループを更に短くすることが可能となり、より一層発振し難く、高周波特性に優れた光信号受信モジュールを得ることができるようになる。
【0106】
つぎの発明によれば、受光素子に接続されるワイヤが光信号の入射光路を遮る虞れがないばかりか、一般的に面入射型の受光素子と比較して高速性に優れる。従って、高速で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを得ることができる。
【0107】
つぎの発明によれば、バイアス電圧入力端子と増幅回路のグランド電極との間を接続するワイヤの全長を短くすることができる。従って、電流ループを更に短くすることが可能となり、より一層発振し難く、高周波特性に優れた光信号受信モジュールを得ることができるようになる。
【0108】
つぎの発明によれば、受光素子のバイアス電圧入力端子と信号出力端子とがコプレナ線路を構成しているため、高周波特性に優れた光信号受信モジュールを得ることができるようになる。
【0109】
つぎの発明によれば、受光素子の信号出力端子と増幅器の信号入力電極との間のワイヤの長さを極力短くすることが可能であり、より一層電流ループを短くすることができる。従って、組立が容易で、発振し難く、高周波特性に優れた小型の光信号受信モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1である光信号受信モジュールの構成を示す図である。
【図2】 図1に示した光信号受信モジュールの等価回路図である。
【図3】 この発明の実施の形態2である光信号受信モジュールの構成を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態3である光信号受信モジュールの構成を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態4である光信号受信モジュールの構成を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態5である光信号受信モジュールの構成を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態6である光信号受信モジュールの構成を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態7である光信号受信モジュールの構成を示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態8である光信号受信モジュールの構成を示すもので、(a)は受光素子を取り外した状態を示す斜視図、(b)は受光素子を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図10】 図9に示した光信号受信モジュールの等価回路図である。
【図11】 従来の光信号受信モジュールを示した図である。
【図12】 図11に示した光信号受信モジュールの等価回路図である。
【符号の説明】
1 PD素子、2 プリアンプICチップ、3 チップコンデンサ、5 セラミック基板、6b,6a キャパシタ、7 バンプ、8a,8b バンプ、11受光部、12 P電極、13 N電極、13a,13b N電極、21 信号入力電極、22,23 グランド電極、24,25 サブグランド電極、41,42,43,44,45a,45b,46,47 ワイヤ、51 配線パターン、100 PD素子、110 PD素子、111 受光部、120 PD素子、130 PD素子、200 プリアンプICチップ、210 プリアンプICチップ。
Claims (13)
- 入射された光信号を光電変換して出力する受光素子と、この受光素子の出力信号を増幅する増幅回路とを備えた光信号受信モジュールにおいて、
前記増幅回路のグランド電極を前記受光素子のバイアス電圧入力端子に接続し、チップキャリヤが経路に含まれないようにして、前記受光素子と前記増幅回路の初段のトランジスタとの間で電流ループを形成させることを特徴とする光信号受信モジュール。 - 入射された光信号を光電変換して出力する受光素子と、この受光素子の出力信号を増幅する増幅回路とを備えた光信号受信モジュールにおいて、
所定容量のキャパシタを介してグランド電極に接続したサブグランド電極を前記増幅回路に設け、このサブグランド電極を前記受光素子のバイアス電圧入力端子に接続したことを特徴とする光信号受信モジュール。 - 前記バイアス電圧入力端子を介して前記受光素子を絶縁性基板の配線パターン上に実装するとともに、この絶縁性基板の配線パターンと前記増幅回路のグランド電極との間をワイヤによって接続したことを特徴とする請求項1に記載の光信号受信モジュール。
- 前記バイアス電圧入力端子を介して前記受光素子を絶縁性基板の配線パターン上に実装するとともに、この絶縁性基板の配線パターンと前記増幅回路のサブグランド電極との間をワイヤによって接続したことを特徴とする請求項2に記載の光信号受信モジュール。
- チップキャリヤ上に平行平板のチップコンデンサを実装し、かつこのチップコンデンサの上面に前記受光素子を実装したことを特徴とする請求項1または2に記載の光信号受信モジュール。
- 前記増幅回路をチップ状に構成し、かつ前記受光素子をこの増幅回路にフリップチップ実装したことを特徴とする請求項1または2に記載の光信号受信モジュール。
- 前記受光素子は、一端面に受光部を有した面入射型のものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の光信号受信モジュール。
- チップキャリヤ上に平行平板のチップコンデンサを実装し、かつこのチップコンデンサの上面電極に前記バイアス電圧入力端子を介して前記受光素子を実装した場合には、当該チップコンデンサの上面電極を介して前記増幅回路のグランド電極を前記受光素子のバイアス電圧入力端子に接続することを特徴とする請求項7に記載の光信号受信モジュール。
- 前記受光素子は、一端面に受光部を有し、かつ当該受光部を有する面に前記バイアス電圧入力端子および信号出力端子を有した面入射型のものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の光信号受信モジュール。
- 前記受光素子は、一側面に受光部を有した導波路型のものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の光信号受信モジュール。
- 前記受光素子は、一側面に受光部を有し、かつ一端面に前記バイアス電圧入力端子および信号出力端子を有した導波路型のものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の光信号受信モジュール。
- 前記受光素子は、前記バイアス電圧入力端子および前記信号出力端子がコプレナ線路を構成したものであることを特徴とする請求項11に記載の光信号受信モジュール。
- 前記コプレナ線路を構成する前記バイアス電圧入力端子および前記信号出力端子をそれぞれ前記受光素子の一側面から他側面に亘って延在させたことを特徴とする請求項12に記載の光信号受信モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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