JP4321214B2 - 受光素子及び光受信器 - Google Patents

Description

本発明は、受光素子及び光受信器に関するものである。

従来より、光通信システムにおいては、受光素子としてアバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤという）を用いた光受信器が用いられる。ＡＰＤは、信号光電流の増幅作用を有しており、微弱な光信号を用いる光ファイバ通信システムの受光素子として好適である。

ところで、ＡＰＤは、温度変動などによってそのアバランシェ増倍率が変化するという特性を有している。この特性は、アバランシェ増倍作用を生じさせる際に、比較的高い逆バイアス電圧がＡＰＤへ印加されることに由来する。すなわち、ＡＰＤは、ＰＮ接合のブレークダウン電圧付近で動作することとなるので、その動作特性が環境温度などの変化に対して非常に敏感になる。従って、温度変動などが生じても一定の増倍率が得られるように、ＡＰＤのアバランシェ増倍率を制御することが好ましい。

特許文献１には、増倍率を制御する構成を備える受光素子が記載されている。この光受信器の構成を図９に示す。この受光素子は、同一基板上に信号受光用領域１０１及び受光用モニター領域１０２を有しており、光ファイバ１０３からの信号光をこれらの領域において受光する。なお、信号受光用領域１０１には、ＡＰＤが構成されている。そして、受光用モニター領域１０２における出力電流値に基づいて、信号受光用領域１０１における増倍率が制御される。

特開昭６３−７７１７１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された光受信器では、信号受光用領域１０１及び受光用モニター領域１０２が同一基板の同一面上に設けられている。このため、信号受光用領域１０１と受光用モニター領域１０２との間でクロストークが発生する可能性が高い。クロストークが発生すると、受光用モニター領域１０２における信号光の検出精度が悪化するので、信号受光用領域１０１における増倍率を適切に制御することが困難となる。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ＡＰＤのアバランシェ増倍率を適切に制御することが可能な受光素子及び光受信器を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するため、第１の面及び第２の面を有する基板と、基板に接触して設けられた電極と、基板の第１の面上に設けられた受光層及び拡散領域を有するＰＩＮフォトダイオード部と、基板の第２の面上に設けられた受光層、増倍層及び拡散領域を有するアバランシェフォトダイオード部と、を備え、基板は、受けた信号光を透過させ、ＰＩＮフォトダイオード部には、基板の第１の面を露出させるように貫通した開口が設けられており、電極はＰＩＮフォトダイオード部及びアバランシェフォトダイオード部へ電圧を印加するための電極として機能し、信号光は、ＰＩＮフォトダイオード部に入射して一部が出力電流に変換され、残りの一部がＰＩＮフォトダイオード部と基板とを透過してアバランシェフォトダイオード部に入射され、アバランシェフォトダイオード部は、入射された信号光の光量に応じて発生する光電流を所定のアバランシェ増倍率で増倍し、アバランシェ増倍率は、ＰＩＮフォトダイオード部の出力電流に基づいて制御されることを特徴とする。

上記受光素子は、基板の第１の面に形成されたＰＩＮフォトダイオード部（以下、ＰＩＮ−ＰＤ部という）と、第２の面に形成されたアバランシェフォトダイオード部（以下、ＡＰＤ部という）とを備えている。受光素子のＰＩＮ−ＰＤ部に入射した信号光は、一部がＰＩＮ−ＰＤ部で検出される。基板は信号光を透過させるので、入射した信号光の一部はＡＰＤ部へ透過し、ＡＰＤ部で検出される。上記受光素子によれば、ＰＩＮ−ＰＤ部で検出された光の光量に対応する電気信号を用いてＡＰＤ部のアバランシェ増倍率が制御される。ＰＩＮ−ＰＤ部とＡＰＤ部とは基板によって隔てられているので、ＰＩＮ−ＰＤ部とＡＰＤ部との間のクロストークの発生を抑制することができる。よって、ＰＩＮ−ＰＤ部及びＡＰＤ部での信号光の検出が適切になされ、アバランシェ増倍率の制御を適切に行うことができる。

本発明の受光素子は、ＰＩＮフォトダイオード部には、基板の第１の面を露出させるように貫通した開口が設けられている。

上記受光素子に第１の面の方向から入射した信号光の一部はＰＩＮ−ＰＤ部で検出される。ＰＩＮ−ＰＤ部には開口が設けられているので、信号光の別の一部は開口を通過して基板へ入射する。開口を通過した信号光は基板を透過してＡＰＤ部で検出される。上記受光素子によれば、第１の面の方向から入射した信号光の一部をＰＩＮ−ＰＤ部で、別の一部をＡＰＤ部で検出することができ、ＰＩＮ−ＰＤ部で検出された光の光量を用いてＡＰＤ部のアバランシェ増倍率を制御することができる。

本発明の受光素子は、基板に接触して設けられた電極を更に有し、電極はＰＩＮフォトダイオード部及びアバランシェフォトダイオード部へ電圧を印加するための電極として機能する。上記受光素子では、ＰＩＮ−ＰＤ部の電流とＡＰＤ部の電流とを分離することができるので、ＰＩＮ−ＰＤ部とＡＰＤ部との間のクロストークの発生をより抑制することができる。

本発明の光受信器は、上記何れかの受光素子と、受光素子を搭載するステムと、受光素子に光学的に結合されたレンズを保持し、受光素子を覆うようにステム上に搭載されたレンズ保持部材とを備えたことを特徴とする。

本発明の光受信器は、上記何れかの受光素子と、受光素子を搭載する主面と、主面に設けられた溝と、溝の一端に設けられた反射面とを有する台座と、溝内に設けられた光伝送媒体と、を備え、受光素子は、反射面を介して光伝送媒体からの信号光を受けることを特徴とする。

上記光受信器では、受光素子が反射面を介して光伝送媒体からの光を受けるように構成されており、反射面が台座の溝内に設けられている。よって、光受信器の小型化が容易になる。

本発明の光受信器は、アバランシェフォトダイオード部が所定のアバランシェ増倍率を維持するように、アバランシェフォトダイオード部への電源電圧をＰＩＮフォトダイオード部からの出力電流値に基づいて制御する制御手段をさらに備えることを特徴としてもよい。これによって、ＡＰＤ部のアバランシェ増倍率を良好に制御することができる。

本発明の光受信器は、或る光量の光が入射したときのアバランシェフォトダイオード部のＰＩＮモードにおける出力電流値及びそのときのＰＩＮフォトダイオード部の出力電流値をそれぞれＩava₂及びＩpin₂として、信号光が入射したときのアバランシェフォトダイオード部の平均出力電流値が以下の値
ｍ・Ｉpin₁・（Ｉava₂／Ｉpin₂）
（ｍ：所望のアバランシェ増倍率、Ｉpin₁：ＰＩＮフォトダイオード部からの出力電流値）に近づくように、制御手段が、アバランシェフォトダイオード部への電源電圧を制御することを特徴としてもよい。

本発明の光受信器は、制御手段が、ＰＩＮフォトダイオード部からの出力電流値を電圧信号に変換する変換回路と、入力、第１の出力、及び第２の出力を有し、第２の出力における電流量と第１の出力における電流量との比が所定の比になるよう構成され、第１の出力がアバランシェフォトダイオード部に接続されたカレントミラー回路と、カレントミラー回路の入力に電源電圧を供給する電源回路と、変換回路からの電圧信号とカレントミラー回路の第２の出力における電流量とに基づいて、電源電圧を制御する電圧制御回路と を備えることを特徴としてもよい。これによって、ＡＰＤ部のアバランシェ増倍率をさらに良好に制御することができる。

上記光受信器では、カレントミラー回路の第２の出力における電流量が第１の出力からＡＰＤ部に供給される電流量に略等しくなることを利用して、第１の出力における電流量を制御し、第２の出力からＡＰＤ部に供給される電流量を制御している。

本発明の光受信器によれば、ＰＩＮ−ＰＤ部の出力電流に基づいてＡＰＤ部のアバランシェ増倍率を適切に制御することが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の光受信器の実施の形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の光受信器１の実施形態を示すブロック図である。図１を参照すると、本実施形態の光受信器１は、光モジュール３、制御部５、及び増幅器９を備えている。光モジュール３は、受光素子１０を備えている。受光素子１０は、ＡＰＤ部１１、及びＰＩＮ−ＰＤ部１３、基板部１２を備えている。

受光素子１０はＰＩＮ−ＰＤ部１３、基板部１２及びＡＰＤ部１１を有している。光モジュール３において、光受信器１の外部から光伝送媒体５３を介して入射した信号光Ｌ１は受光素子１０のＰＩＮ−ＰＤ部１３へ入射する。受光素子１０において、ＰＩＮ−ＰＤ部１３、基板部１２及びＡＰＤ部１１は信号光Ｌ１の光路上に配列されている。ＰＩＮ−ＰＤ部１３に信号光Ｌ１が入射した場合、信号光Ｌ１のうち一部（信号光Ｌ３とする）はＰＩＮ−ＰＤ部１３で出力電流Ｉ２へと変換される。信号光Ｌ１のうち一部（信号光Ｌ２とする）はＰＩＮ−ＰＤ部１３及び基板部１２を透過し、ＡＰＤ部１１へ入射する。このとき、例えば信号光Ｌ１の光量のうちの９０〜９９％が透過して信号光Ｌ２となるようにするとよい。

ＰＩＮ−ＰＤ部１３は、信号光Ｌ３を出力電流Ｉ２に変換する部分である。ＰＩＮ−ＰＤ部１３は信号光Ｌ２を透過させる。ＰＩＮ−ＰＤ部１３は、生成した出力電流Ｉ２を制御部５へ提供する。ＰＩＮ−ＰＤ部１３を透過した信号光Ｌ２は基板部１２へ入射する。基板部１２は入射した信号光Ｌ２を透過させる。基板部１２を透過した信号光Ｌ２はＡＰＤ部１１に入射する。

ＡＰＤ部１１は、信号光Ｌ２を出力電流Ｉ１に変換するための部分である。ＡＰＤ部１１は、制御部５から電源電圧Ｐ１を受けることによって作動し、入射面１１ａに信号光Ｌ２が入射すると出力電流Ｉ１を生成する。このとき、ＡＰＤ部１１では、信号光Ｌ２の入射によって発生した光電流がアバランシェ増倍作用により所定の増倍率で増倍されることにより、出力電流Ｉ１が生成される。ＡＰＤ部１１は、生成した出力電流Ｉ１を増幅器９へ提供する。増幅器９は、ＡＰＤ部１１からの出力電流Ｉ１を電圧信号に変換及び増幅することにより受信信号Ｓ１を生成する。該受信信号Ｓ１は光受信器１の外部へ提供される。

制御部５は、制御手段として用いることができる。制御部５は、ＡＰＤ部１１が所定のアバランシェ増倍率を維持するように、ＡＰＤ部１１への電源電圧Ｐ１をＰＩＮ−ＰＤ部１３からの出力電流値に基づいて制御する。制御部５は、ＰＩＮ−ＰＤ部１３からの出力電流Ｉ２によって、信号光Ｌ３の光量を検出する。制御部５は、ＡＰＤ部１１が信号光Ｌ２の光量に応じて発生する光電流を所望の増倍率でアバランシェ増倍するように、信号光Ｌ３の光量に基づいてＡＰＤ部１１への電源電圧Ｐ１を生成する。制御部５は、例えばＣＰＵ等を搭載した演算装置や電気回路などによって構成されることができる。

ここで、制御部５の上記した機能について、さらに詳細に説明する。図２は、ＡＰＤ部１１の電源電圧に対する出力電流の特性を示すグラフである。なお、図２に示すグラフでは、ＡＰＤ部１１の入射面１１ａに入射する光の光量を一定としている。図２を参照すると、ＡＰＤ部１１に或る電圧Ｖ_Ｂよりも小さい電源電圧が印加されている場合には、ＡＰＤ部１１は入射光量に応じた光電流Ｉ_０を発生する（この状態を、ＡＰＤ部１１におけるＰＩＮモードと称する）。また、ＡＰＤ部１１に電圧Ｖ_Ｂよりも大きな電源電圧が印加されている場合には、ＡＰＤ部１１においてアバランシェ増倍作用が生じ、ＡＰＤ部１１からの出力電流値は光電流Ｉ_０に所定の増倍率を掛けた値となる。

アバランシェ増倍作用は、比較的高い逆バイアス電圧がＡＰＤ部１１に印加されることにより生じる。このとき、ＡＰＤ部１１は、ｐｎ接合のブレークダウン電圧付近で動作することとなるので、その動作特性はＡＰＤ部１１の温度に依存する。例えば、図２のグラフにおいて、曲線Ａ、Ｂ、ＣはそれぞれＡＰＤ部１１の温度Ｔ_Ｍ、Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｈ（Ｔ_Ｌ＜Ｔ_Ｍ＜Ｔ_Ｈ）における動作特性を示している。このように、一定の光量下で且つＡＰＤ部１１への電源電圧が同じ値（例えばＶ_Ｍ）であっても、温度に応じてＡＰＤ部１１からの出力電流値がＩ_Ｈ、Ｉ_Ｍ、Ｉ_Ｌと変化することとなる。

図２に示したグラフにおいて、例えば所定の入射光量に対して出力電流Ｉ_Ｍ（＝ｍ・Ｉ_０、ｍ：所望のアバランシェ増倍率）を得ようとすれば、ＡＰＤ部１１の特性の変動に応じて電源電圧値をＶ_Ｌ、Ｖ_Ｍ、Ｖ_Ｈなどのように変化させるとよい。従来、サーミスタ等を用いてＡＰＤ部の温度を測定し、ＡＰＤ部の温度に基づいて電源電圧を変化させる方法が主に用いられているが、ＡＰＤ部の温度特性にも個体差があるため、この方法では所望のアバランシェ増倍率ｍを精度良く得ることが難しい。

これに対し、本実施形態の制御部５では、ＰＩＮ−ＰＤ部１３からの出力電流Ｉ２に基づいてＡＰＤ部１１のアバランシェ増倍率を制御する。光受信器１に或る光量の光を入射させ、このときのＡＰＤ部１１のＰＩＮモードにおける出力電流Ｉ１の値及びＰＩＮ−ＰＤ部１３の出力電流Ｉ２の値をそれぞれＩava₂（Ａ）及びＩpin₂（Ａ）とする。制御部５は、ＡＰＤ部１１に信号光Ｌ２が入射したときのＡＰＤ部１１の出力電流Ｉ１の平均値が以下の式
ｍ・Ｉpin₁・（Ｉava₂／Ｉpin₂）
（ｍ：所望のアバランシェ増倍率、Ｉpin₁：信号光Ｌ３に対するＰＩＮ−ＰＤ部１３からの出力電流Ｉ２の電流値（Ａ））に近づくように、電源電圧Ｐ１を制御する。これにより、温度変化などの影響を受けることなくＡＰＤ部１１において所望のアバランシェ増倍率ｍが得られる。なお、出力電流Ｉ２の平均値とは、パルス化されている信号光Ｌ１（Ｌ２）に応じた出力電流Ｉ２における、複数のパルスにわたる充分な時間の時間平均値を意味する。出力電流Ｉ２の平均値は、例えば積分回路などによって生成されることができる。

次に、光モジュール３について詳細に説明する。図３は、本実施形態の光モジュール３を示す断面図である。光モジュール３は、いわゆる同軸型ＣＡＮパッケージの構成を有しており、ステム４１、キャップ４３、レンズ４５、受光素子１０を備えている。光モジュール３は、スリーブ７１に保持されている。スリーブ７１はスリーブ７３を保持し、スリーブ７３はフェルール５４を保持し、フェルール５４は光伝送媒体５３を保持している。光モジュール３は光伝送媒体５３を介して外部から入射する信号光を受光する。光伝送媒体５３、レンズ４５、受光素子１０は、所定の軸に沿って配置されている。受光素子１０の入射面１０ａは当該所定の軸にほぼ垂直に交差している。光伝送媒体５３からレンズ４５へ向けて信号光Ｌ１が出射され、レンズ４５を通過した信号光Ｌ１は入射面１０ａにほぼ垂直に入射する。

ステム４１は、例えば直径５．６ｍｍといった大きさの円盤状の部材である。ステム４１は、複数のリードピン４７を有し、リードピン４７はステム４１を貫通している。ステム４１は例えばステンレス、銅、鉄等の金属材料から成る。

キャップ４３は、上記した受光素子１０を覆うための部材である。キャップ４３は、一端が塞がれた円筒形状をしており、例えばステンレス、鉄、鉄ニッケル合金、真鍮等の金属材料からなる。キャップ４３は、その他端がステム４１の主面４１ａに接するようにステム４１に固定されている。キャップ４３の一端には、受光素子１０の入射面１０ａと光学的に結合されたレンズ４５が設けられている。信号光Ｌ１は、レンズ４５によって集光され、入射面１０ａへ入射する。

受光素子１０は、前述のとおり、ＰＩＮ−ＰＤ部１３、基板部１２及びＡＰＤ部１１を備えている。ＰＩＮ−ＰＤ部１３、基板部１２及びＡＰＤ部１１は、上記所定の軸に沿ってこの順に配列されている。

基板部１２は例えば厚さ１００〜３００マイクロメートルのｎ⁺−ＩｎＰからなる。基板部１２はＰＩＮ−ＰＤ部１３（後述）が形成された第１の面１２ａ及びＡＰＤ部１１（後述）が形成された第２の面１２ｂを有している。基板部１２は第１の面１２ａから入射した信号光を第２の面１２ｂへ透過させ、第２の面１２ｂから入射した信号光を第１の面１２ａへ透過させるように、信号光に対して所定の透過率を有している。

ＰＩＮ−ＰＤ部１３は、バッファ層１３ｕ、受光層１３ｖ、窓層１３ｗ及び拡散領域１３ｐを有している。バッファ層１３ｕ、受光層１３ｖ、窓層１３ｗは基板部１２の第１の面１２ａ上にこの順に積層されている。拡散領域１３ｐは窓層１３ｗ及び受光層１３ｖに不純物が拡散されて形成されている。バッファ層１３ｕは例えば厚さ１〜２マイクロメートルのｎ−ＩｎＰからなり、基板部１２の欠陥を遮断することができる。受光層１３ｖは例えばｎ−ＩｎＧａＡｓからなる。窓層１３ｗは受光層１３ｖよりもバンドギャップが広くなるように、例えば厚さ１．０〜３．０マイクロメートルのｎ−ＩｎＰからなる。拡散領域１３ｐは例えば窓層１３ｗを介して受光層１３ｖにＺｎの不純物を拡散させ、窓層１３ｗの表面より１．５〜４．５マイクロメートルの厚さに形成されている。ＰＩＮ−ＰＤ部１３の透過率は、受光層１３ｖの厚さに依存するので、受光層１３ｖの厚さを調製することによってＰＩＮ−ＰＤ部１３の透過率を所望の値に設定することができる。ここで、ＰＩＮ−ＰＤ部１３の透過率とは、信号光Ｌ１に対する信号光Ｌ２の光量比をいう。

拡散領域１３ｐの表面には拡散領域１３ｐに接触するようにＰＩＮ−ＰＤ部のアノード電極１３ｃが設けられており、ＰＩＮ−ＰＤ部のアノード電極１３ｃは導線Ｗ１を介してリードピン４７ｃに電気的に接続されている。

受光層１３ｖがｎ−ＩｎＧａＡｓからなる場合を例に、受光層１３ｖの厚さｄの設定について説明する。ｎ−ＩｎＧａＡｓの吸収係数をαとすれば、ＰＩＮ−ＰＤ部１３の透過率Ｔと厚さｄとの関係は式（１）で表される。
ｄ＝−ｌｎＴ／α …（１）
ここでｎ−ＩｎＧａＡｓの吸収係数αはα＝１．３・１０^４ｃｍ^−１であるので、
ｄ（マイクロメートル）＝−ｌｎＴ／１．３ …（２）
である。例えばＰＩＮ−ＰＤ部１３の透過率Ｔを９０％に設定したい場合には、式（２）より、ｄが０．０８１マイクロメートルになるように受光層１３ｖを調製すればよい。また、ＰＩＮ−ＰＤ部１３の透過率Ｔを９９％に設定したい場合には、式（２）より、ｄが０．００７７マイクロメートルになるように受光層１３ｖを調製すればよい。

ＡＰＤ部１１は、バッファ層１１ｕ、受光層１１ｖ、増倍層１１ｙ及び拡散領域１１ｐを有している。バッファ層１１ｕ、受光層１１ｖ、増倍層１１ｙは基板部１２の第２の面１２ｂ上にこの順に積層されている。拡散領域１１ｐは増倍層１１ｙに不純物が拡散されて形成されている。バッファ層１１ｕは例えば厚さ１．０〜２．０マイクロメートルのｎ−ＩｎＰからなる。受光層１１ｖは例えば厚さ２．０〜３．０マイクロメートルのｎ−ＩｎＧａＡｓからなる。増幅層１１ｙは例えば厚さ２．０〜４．０マイクロメートルのｎ−ＩｎＰからなる。拡散領域１１ｐは例えば受光層１１ｖにＺｎの不純物を拡散させ、１．０〜２．０マイクロメートルの厚さに形成されている。

拡散領域１１ｐの表面には拡散領域１１ｐに接触するようにＡＰＤ部のアノード電極１１ｃが設けられており、ＡＰＤ部のアノード電極１１ｃはステム４１と電気的に接続されている。ステム４１はリードピン４７ｂと電気的に接続されている。ＡＰＤ部のアノード電極１１ｃと増倍層１１ｙとの間にはパッシベーション層１１ｑが設けられており、ＡＰＤ部のアノード電極１１ｃと増倍層１１ｙとは電気的に絶縁されている。

受光素子１０は、共通電極１０ｅを有している。共通電極１０ｅはＰＩＮ−ＰＤ部１３の窓層１３ｗに接触するように窓層１３ｗ上に設けられており、窓層１３ｗと電気的に接続されている。共通電極１０ｅと拡散領域１３ｐとの間にはパッシベーション層１３ｑが設けられており、共通電極１０ｅと拡散領域１３ｐとは電気的に絶縁されている。共通電極１０ｅは導線Ｗ２を介してリードピン４７ａに接続されている。共通電極１０ｅとＰＩＮ−ＰＤ部のアノード電極１３ｃとの間に電位差を生じせしめることによってＰＩＮ−ＰＤ部１３にバイアス電圧を印加することができる。共通電極１０ｅとＡＰＤ部のアノード電極１１ｃとの間に電位差を生じせしめることによってＡＰＤ部１１にバイアス電圧を印加することができる。また、信号光Ｌ３の作用でＰＩＮ−ＰＤ部１３に電流が発生したときには共通電極１０ｅとＰＩＮ−ＰＤ部のアノード電極１３ｃとの間に電流Ｉ２が流れ、信号光Ｌ２の作用でＡＰＤ部１１に電流が発生したときには共通電極１０ｅとＡＰＤ部のアノード電極１１ｃとの間に電流Ｉ１が流れる。

図４に受光素子１０の平面図を示す。ＰＩＮ−ＰＤ部１３の拡散領域１３ｐ及びＡＰＤ部１１の拡散領域１１ｐは、平面図上での形状が互いに同心円であるように配置されている。すなわちＰＩＮ−ＰＤ部１３の拡散領域１３ｐ及びＡＰＤ部１１の拡散領域１１ｐの平面図上における形状は、双方ともに点１０ｚを中心とする円形になるように形成されている。点１０ｚはＰＩＮ−ＰＤ部１３全体の平面図における中心であり、信号光Ｌ１の光軸とＰＩＮ−ＰＤ部１３とが交差する点である。このように配置することにより、信号光Ｌ１が拡散領域１３ｐにほぼ垂直に入射した場合に、ＰＩＮ−ＰＤ部１３を透過した光が適切に拡散領域１１ｐに入射することとなる。

次に、制御部５について詳細に説明する。図５は、制御部５の内部回路を示す回路図である。制御部５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ７と、変換回路１７と、カレントミラー回路２１と、電圧制御回路１９とを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ７は、電源回路として使用される。ＤＣ−ＤＣコンバータ７は入力７ａ及び７ｂ、並びに出力７ｃを有している。入力７ａは、所定電圧（例えば３．３Ｖ）の電源端に電気的に接続されている。出力７ｃは、カレントミラー回路２１に電気的に接続されている。入力７ｂは電圧制御回路１９に電気的に接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ７は制御信号Ｓ３（後述）を電圧制御回路１９から受ける。ＤＣ−ＤＣコンバータ７は、電源端からの電源電圧を制御信号Ｓ３に基づいて変圧し、電源電圧Ｐ１を生成する。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ７は、出力７ｃからカレントミラー回路２１へ電源電圧Ｐ１を供給する。

カレントミラー回路２１は、抵抗素子２１１及び２１３、並びにｐｎｐ型のトランジスタ２１５及び２１７を含んでいる。また、カレントミラー回路２１は、入力２１ａ、出力２１ｂ（第２の出力）、出力２１ｃ（第１の出力）及び出力２１ｄを有している。そして、カレントミラー回路２１は、出力２１ｂにおける電流量が出力２１ｃにおける電流量と所定の電流比になるように構成されている。本実施形態での電流比は１である。トランジスタ２１５のエミッタ端子は、抵抗素子２１１を介して入力２１ａに電気的に接続されている。トランジスタ２１７のエミッタ端子は、抵抗素子２１３を介して入力２１ａに電気的に接続されている。カレントミラー回路２１の入力２１ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ７の出力７ｃに電気的に接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ７から電源電圧Ｐ１が供給される。トランジスタ２１５のベース端子とトランジスタ２１７のベース端子とは、ノード２１９を介して互いに電気的に接続されている。ノード２１９は、トランジスタ２１７のコレクタ端子に電気的に接続されている。トランジスタ２１５のコレクタ端子は、カレントミラー回路２１の出力２１ｂに電気的に接続されている。トランジスタ２１７のコレクタ端子は、カレントミラー回路２１の出力２１ｃを介して受光素子１０の共通電極１０ｅに電気的に接続されている。ＡＰＤ部のアノード電極１１ｃは、前述したように増幅器９に電気的に接続されている。ＰＩＮ−ＰＤ部のアノード電極１３ｃは後述する変換回路１７の入力１７ａに電気的に接続されている。

変換回路１７は、バッファアンプ１７１を含んでいる。また、変換回路１７は、入力１７ａ、出力１７ｂ及び１７ｄを有している。また、変換回路１７は、カレントミラー回路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を有している。カレントミラー回路Ｃ１は、抵抗素子３１１及び３１３、並びにｐｎｐ型のトランジスタ３１５及び３１７を含んでおり、出力Ｃ１ｂにおける電流量が出力Ｃ１ｃにおける電流量と所定の電流比になるように構成されている。本実施形態での電流比は１である。カレントミラー回路Ｃ２は、抵抗素子３５１、３５３及び３５５、並びにｎｐｎ型のトランジスタ３５７、３５９及び３６１を含んでおり、入力Ｃ２ａ、入力Ｃ２ｂ、入力Ｃ２ｃにおける電流量が所定の電流比になるように構成されている。入力Ｃ２ｃは抵抗素子３６３を解して所定電圧（例えば、２．５Ｖ）の電源端に電気的に接続されている。本実施形態では入力Ｃ２ａ、入力Ｃ２ｂ、入力Ｃ２ｃにおける電流量がすべて等しくなるように構成されている。カレントミラー回路Ｃ３は、抵抗素子３７１及び１７３、並びにｎｐｎ型のトランジスタ３７５及び３７７を含んでおり、入力Ｃ３ａにおける電流量が入力Ｃ３ｂにおける電流量と所定の電流比になるように構成されている。本実施形態での電流比は１である。

カレントミラー回路Ｃ３の抵抗素子１７３の一端は、基準電位線に電気的に接続されている。抵抗素子１７３の他端はノード１７５に電気的に接続されている。バッファアンプ１７１の＋側入力端子はノード１７５に電気的に接続されており、バッファアンプ１７１の−側入力端子はバッファアンプ１７１の出力端子に電気的に接続されている。バッファアンプ１７１の出力端子はモニタ用端子に電気的に接続されるとともに、出力１７ｂを介して抵抗素子２５の一端に電気的に接続されている。抵抗素子２５の他端は、ノード２７及びダイオード２３を介して基準電位線に電気的に接続されている。

電圧制御回路１９は、ＯＰアンプ１９１、抵抗素子１９３及び１９５を含んでいる。また、電圧制御回路１９は、入力１９ａ、１９ｃ及び１９ｄ、並びに出力１９ｂを有している。ＯＰアンプ１９１の−側入力端子は、入力１９ａを介してノード２７に電気的に接続されているとともに、抵抗素子１９５を介してＯＰアンプ１９１の出力端子に電気的に接続されている。ＯＰアンプ１９１の出力端子は、電圧制御回路１９の出力１９ｂを介してＤＣ−ＤＣコンバータ７の入力７ｂに電気的に接続されている。ＯＰアンプ１９１の＋側入力端子は、ノード１９７に電気的に接続されている。ノード１９７は、抵抗素子１９３を介して基準電位線に電気的に接続されている。また、ノード１９７は、電圧制御回路１９の入力１９ｃを介してカレントミラー回路２１の出力２１ｂに電気的に接続されている。また、ノード１９７は、電圧制御回路１９の入力１９ｄを介して変換回路１７の出力１７ｄに電気的に接続されている。

光受信器１の動作を説明する。再び図３を参照すると、レンズ４５で集光された信号光Ｌ１が、入射面１０ａに入射する。信号光Ｌ３は、ＰＩＮ−ＰＤ部１３で出力電流Ｉ２へ変換される。また、信号光Ｌ２は、ＰＩＮ−ＰＤ部１３及び基板部１２を透過する。透過した信号光Ｌ２は、ＡＰＤ部１１の受光層１１ｖに入射する。受光層１１ｖに入射した信号光Ｌ２は受光層１１ｖ及び増倍層１１ｙにおいてアバランシェ増倍作用により出力電流Ｉ２へ変換される。

図５を参照する。共通電極１０ｅとＰＩＮ−ＰＤ部のアノード電極１３ｃとの間には逆バイアス電圧が印加されており、ＰＩＮ−ＰＤ部１３に信号光Ｌ３が入射することによって該信号光Ｌ３の光量に応じた出力電流Ｉ２が発生し、ＰＩＮ−ＰＤ部のアノード電極１３ｃと共通電極１０ｅとの間に電流Ｉ２が流れる。この電流は、入力１７ａを介して変換回路１７に入力される。

抵抗素子３６３は、一端が電源端に電気的に接続され、他端は入力Ｃ２ｃを介してカレントミラー回路Ｃ２に電気的に接続されている。抵抗素子３６３に流れる電流の電流量をｉとすると、カレントミラー回路Ｃ２の作用により、入力Ｃ２ａ、Ｃ２ｂに流れる電流の電流量もｉとなる。入力Ｃ２ｂはカレントミラー回路Ｃ１の出力Ｃ１ｃに電気的に接続されているので、出力Ｃ１ｃを流れる電流の電流量はｉとなる。さらに、カレントミラー回路Ｃ１の作用によりＣ１ｂを流れる電流の電流量もまたｉとなる。

出力Ｃ１ｂから出力された電流ｉと、入力１７ａを介して変換回路１７へ入力された電流Ｉ２とはノード３１９で合流する。よって、抵抗素子３２１には電流量Ｉ２＋ｉの電流が流れる。また、ノード３２３から入力Ｃ２ａへ電流ｉが流れるので、ノード３２３から入力Ｃ３ｂへ流れる電流はＩ２となる。カレントミラー回路Ｃ３の作用により、入力Ｃ３ａからカレントミラー回路Ｃ３に入力される電流もＩ２となる。このとき、抵抗素子１７３に電流Ｉ２が流れることよってノード１７５の電位及びバッファアンプ１７１の＋側入力端子の電位がＶ１となる。そして、バッファアンプ１７１の出力端子から電圧信号Ｓ２が出力される。

変換回路１７から出力された電圧信号Ｓ２は、変換回路１７の出力１７ｂから出力され、抵抗素子２５、ノード２７及び入力１９ａを介して電圧制御回路１９に入力される。なお、この回路においては、ＰＩＮ−ＰＤ部１３に過大な光量の光が入力されて電圧信号Ｓ２の電圧値が規定値を超えると、ダイオード２３が作動してＯＰアンプ１９１に過大な電流が流れない。

一方、共通電極１０ｅとＡＰＤ部のアノード電極１１ｃとの間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ７からカレントミラー回路２１を介して電源電圧Ｐ１が逆バイアス電圧として印加されている。そして、ＡＰＤ部１１に信号光Ｌ２が入射すると、ＡＰＤ部１１において該信号光Ｌ２の光量に応じた出力電流Ｉ１が発生し、ＡＰＤ部のアノード電極１１ｃと共通電極１０ｅとの間に電流Ｉ１が流れる。出力電流Ｉ１は、増幅器９によって電圧信号に変換されて受信信号Ｓ１となり、該受信信号Ｓ１が光受信器１の外部へ提供される。

結局、共通電極１０ｅに流れる電流の電流量はＡＰＤ部１１に流れる電流Ｉ１とＰＩＮ−ＰＤ部１３に流れる電流Ｉ２との和、Ｉ１＋Ｉ２となる。そして、カレントミラー回路２１の作用により、抵抗素子２１１及びトランジスタ２１５を流れる電流量は、抵抗素子２１３及びトランジスタ２１７を流れる電流の電流量、すなわち共通電極１０ｅに流れる電流量Ｉ１＋Ｉ２とほぼ等しくなる。よって、カレントミラー回路２１の出力２１ｂから出力される電流量はＩ１＋Ｉ２であり、この電流は電圧制御回路１９の入力１９ｃへ入力される。ノード１９７から入力１７ｄを介して変換回路１７へ入力される電流量は、上述したようにＩ２であるので、ノード１９７、及び抵抗素子１９３を順に通って基準電位線へ流れる電流量はＩ１である。電圧制御回路１９の抵抗素子１９３に電流Ｉ１が流れることよってノード１９７の電位及びＯＰアンプ１９１の＋側入力端子の電位がＶ２となる。

また、電圧制御回路１９へ入力された電圧信号Ｓ２は、ＯＰアンプ１９１の−側端子に入力される。そして、ＯＰアンプ１９１の出力端子は抵抗素子１９５を介して負帰還されているので、電圧信号Ｓ２と電位Ｖ２との差が所定倍率で増幅され、制御信号Ｓ３が生成される。すなわち、制御信号Ｓ３の値は、ＡＰＤ部１１の出力電流Ｉ１の電流値と、ＰＩＮ−ＰＤ部１３の出力電流Ｉ２の電流値とが所定の比率から乖離したときに大きくなる。ＤＣ−ＤＣコンバータ７は、電圧制御回路１９から制御信号Ｓ３を受けると、この制御信号Ｓ３の値が所定値に近づくように電源電圧Ｐ１の電圧値を調整する。

以上に説明した動作によって、ＡＰＤ部１１への電源電圧Ｐ１が制御され、ＡＰＤ部１１は所望のアバランシェ増倍率ｍを維持することができる。なお、本実施形態においては、或る光量の光が入射したときのＡＰＤ部１１のＰＩＮモードにおける出力電流Ｉ１の電流値（＝Ｉava₂）及びＰＩＮ−ＰＤ部１３の出力電流Ｉ２の電流値（＝Ｉpin₂）をまず測定し、それらの比と所望のアバランシェ増倍率ｍとの積ｍ（Ｉava₂／Ｉpin₂）に基づいて、抵抗素子１９３の抵抗値を定めるとよい。また、アバランシェ増倍率ｍを変更する場合は、抵抗素子１９３の抵抗値を変更するとよい。抵抗素子１９３をデジタルポテンショメータとすれば、外部信号によってアバランシェ増倍率ｍを変化させることが可能になる。以下に、図５に示した回路図における数値例を記しておく。
出力電流Ｉ１：１０μＡ（信号光Ｌ２の光量：０．９５μＷ）
出力電流Ｉ２：５０ｎＡ（信号光Ｌ３の光量：０．０５μＷ）
抵抗素子１７３：１００ｋΩ
抵抗素子１９３：２ｋΩ
抵抗素子１９５：ＯＰアンプ１９１に関する閉ループが発振しない程度に大きいことが好ましい
抵抗素子２１１：１ｋΩ
抵抗素子２１３：１ｋΩ
抵抗素子３１１：１ｋΩ
抵抗素子３１３：１ｋΩ
抵抗素子３５１：１ｋΩ
抵抗素子３５３：１ｋΩ
抵抗素子３５５：１ｋΩ
抵抗素子３７１：１００ｋΩ
電源電圧Ｐ１：５０Ｖ
電位Ｖ１：５ｍＶ
電位Ｖ２：５ｍＶ

上記光受信器１は、以下の効果を有する。すなわち、光受信器１では、受光素子１０が受けた信号光Ｌ１の一部である信号光Ｌ３がＰＩＮ−ＰＤ部１３で検出され、ＰＩＮ−ＰＤ部１３及び基板部１２を透過した信号光Ｌ２がＡＰＤ部１１で検出される。ＰＩＮ−ＰＤ部１３とＡＰＤ部１１とは基板部１２を挟んで設けられているので、ＰＩＮ−ＰＤ部１３とＡＰＤ部１１との間のクロストークが発生する可能性が小さい。従って、本実施形態の光受信器１によれば、ＰＩＮ−ＰＤ部１３の出力電流Ｉ２に基づいてＡＰＤ部１１のアバランシェ増倍率を適切に制御することが可能となる。また、温度センサによる補償回路等も不要であるので、光モジュール３の特性が安定し、また、製造工程を単純化することができる。

また、上記光受信器１では、ＡＰＤ部１１が所定のアバランシェ増倍率ｍを維持するように、ＡＰＤ部１１への電源電圧Ｐ１をＰＩＮ−ＰＤ部１３からの出力電流Ｉ２の電流値に基づいて制御する制御部５を備えている。光受信器１はこのような制御部５を備えることが好ましく、これによって、ＡＰＤ部１１のアバランシェ増倍率ｍを適切に制御することができる。

また、上記光受信器１では、受光素子１０のＰＩＮ−ＰＤ部１３が窓層１３ｗ、バッファ層１３ｕによって受光素子の特性が安定し、ＡＰＤ部１１のアバランシェ増倍率ｍを適切に制御することができる。

（第１の変形例）
上記光受信器１の第１の変形例について説明する。図６は、上記光受信器１の第１変形例として、光モジュール３Ａを示す断面図、図７はその平面図である。光モジュール３Ａは、台座５２、光伝送媒体５３及び受光素子１０Ａを備えている。また、本変形例の光受信器１は上記実施形態と同様の制御部５を備えている。

例えばシリコンベンチといった台座５２は、主面５２ａに形成された溝５２ｂを有している。溝５２ｂ内に例えば光ファイバといった光伝送媒体５３が配置されている。溝５２ｂの端部には反射面５２ｃが形成されている。光伝送媒体５３は端面５３ａから反射面５２ｃの方向へ信号光Ｌ０を出射する。反射面５２ｃは、信号光Ｌ０を反射する。反射面５２ｃは主面５２ａに対して傾けて設けられており、信号光Ｌ０を受光素子１０Ａの方向に反射する。反射面５２ｃは例えば溝５２ｂの端部にＡｕメッキすることによって形成される。

受光素子１０Ａは台座５２上に入射面１０ａを接するように設置されている。受光素子１０は、入射面１０ａが反射面５２ｃに対向するように位置合わせされており、入射面１０ａは反射面５２ｃからの信号光Ｌ１を受ける。

受光素子１０Ａは、ＡＰＤ部１１、基板部１２及びＰＩＮ−ＰＤ部１３を有している。基板部１２の第１の面１２ａ上にＰＩＮ−ＰＤ部１３が設けられ、第２の面１２ｂ上にＡＰＤ部１１が設けられている。基板部１２上に接触するように共通電極１０ｅが設けられている。基板部１２は第１の面１２ａ又は第２の面１２ｂのうち一方の面が縁部において露出しており、共通電極１０ｅは、露出した領域に設けられる。本変形例の場合、受光素子１０Ａの基板部１２の第２の面１２ｂの縁部に、共通電極１０ｅがＡＰＤ部１１を囲むように基板部１２に接して設けられている。共通電極１０ｅは、ＡＰＤ部１１の縁部を基板部１２に達する深さまでエッチングして基板部１２の第２の面１２ｂを露出させ、露出した領域にＡｕをメタライズすることにより形成されている。共通電極１０ｅはＰＩＮ−ＰＤ部１３のカソード電極として機能し、また、ＡＰＤ部１１のカソード電極としても機能する。共通電極１０ｅはＰＩＮ−ＰＤ部１３を囲むように基板部１２の第１の面１２ａの縁部に設けてもよい。その場合は、共通電極１０ｅは、ＰＩＮ−ＰＤ部１３の縁部を基板部１２に達する深さまでエッチングして基板部１２の第１の面１２ａを露出させ、露出した領域にＡｕをメタライズすることにより形成する。

共通電極１０ｅは導線Ｗ４３を介して電極５６ａに電気的に接続されている。ＡＰＤ部１１に設けられたＡＰＤ部のアノード電極１１ｃは導線Ｗ４１を介して電極５６ｃに電気的に接続されている。ＰＩＮ−ＰＤ部１３に設けられたＰＩＮ−ＰＤ部１３のアノード電極１３ｃは台座５２の主面５２ａ上に設けられたパターン電極５２ｅに接触しており、パターン電極５２ｅは導線Ｗ４４を介して電極５６ｂに電気的に接続されている。

受光素子１０Ａにおいては、入射面１０ａから入射した信号光Ｌ１の一部である信号光Ｌ３がＰＩＮ−ＰＤ部１３で電流Ｉ２へ変換され、ＰＩＮ−ＰＤ部のアノード電極１３ｃと共通電極１０ｅとの間に電流Ｉ２が流れる。また、信号光Ｌ１の一部である信号光Ｌ２は基板部１２を透過しＡＰＤ部１１へ入射し、電流Ｉ１へ変換される。この時、ＡＰＤ部のアノード電極１１ｃと共通電極１０ｅとの間に電流Ｉ１が流れる。

上記のように接続されることによってＰＩＮ−ＰＤ部１３は電極５６ａ及び電極５６ｂを介して光モジュール３の外部へ出力電流Ｉ２を提供する。電極５６ａ及び電極５６ｂは制御部５及び所定の電源に電気的に接続されている。電極５６ｃは増幅器９（図１参照）に電気的に接続されている。本変形例の光受信器１は上記実施例と同様の制御部５を備えており、実施例と同様にＡＰＤ部１１のアバランシェ増倍率を制御することができる。

光受信器１は、図３に示した光モジュール３に代えて、本変形例による光モジュール３Ａを備えることによっても、上記した実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。また、本変形例では、受光素子１０Ａの入射面１３ａが反射面５２ｃに対向するように設置され、反射面５２ｃからの光を受ける。よって、信号光を入力するための反射面５２ｃを主面５２ａに設けることができるので、樹脂モールド化することも可能となり、光モジュール３Ａの小型化が可能になる。また、反射面５２ｃは主面５２ａに形成されているので、入射面１３ａに近接させることが可能である。よって、信号光Ｌ１を集光する必要がなく、信号光Ｌ１を直接入射面１３ａに入射させることができる。

また、受光素子１０Ａは、基板部１２の入射面と反対側の面上に共通電極１０ｅが設けられているので、ＡＰＤ部１１側からの実装が可能である。また、ＰＩＮ−ＰＤ部１３の電流とＡＰＤ部１１の電流とを分離することができるので、ＰＩＮ−ＰＤ部とＡＰＤ部との間のクロストークの発生をより抑制することができる。

（第２の変形例）
上記光受信器１の第１の変形例について説明する。図８（ａ）は、上記光受信器１の第２変形例として、受光素子１０Ｂを示す断面図、図８（ｂ）はその平面図である。受光素子１０ＢはＰＩＮ−ＰＤ部１３、基板部１２及びＡＰＤ部１１を有している。受光素子１０Ｂと受光素子１０との相違点はＰＩＮ−ＰＤ部１３にある。

受光素子１０ＢのＰＩＮ−ＰＤ部１３には開口１３ｈが設けられており、ＰＩＮ−ＰＤ部１３の平面図における形状は円環状をなしている。開口１３ｈはＰＩＮ−ＰＤ部１３を厚み方向に貫通しており、基板部１２の第１の面１２ａが露出している。ＰＩＮ−ＰＤ部１３は円環状の受光層１３ｖ及び円環状の拡散領域１３ｐを有している。拡散領域１３ｐは受光層１３ｖに不純物を拡散することにより形成されている。拡散領域１３ｐに接触するようにＰＩＮ−ＰＤ部のアノード電極１３ｃが設けられている。

受光素子１０Ｂに入射した信号光Ｌ１の一部である信号光Ｌ３はＰＩＮ−ＰＤ部１３で検出される。ＰＩＮ−ＰＤ部１３には開口１３ｈが設けられているので、信号光Ｌ１の一部である信号光Ｌ２は開口１３ｈを通過して露出した基板部１２へ入射する。開口１３ｈを通過した信号光Ｌ２は基板部１２を透過してＡＰＤ部１１で検出される。受光素子１０Ｂに入射した信号光Ｌ１の一部Ｌ３をＰＩＮ−ＰＤ部１３で、信号光Ｌ１の一部である信号光Ｌ２をＡＰＤ部１１で検出することができ、ＰＩＮ−ＰＤ部１３で検出された信号光Ｌ２の光量を用いてＡＰＤ部１１のアバランシェ増倍率を制御することができる。

光受信器１は、図３に示した受光素子１０に代えて、本変形例による受光素子１０Ｂを備えることによっても、上記した実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。また、ＰＩＮ−ＰＤ部１３の開口１３ｈの大きさを適当に調製することによって信号光Ｌ３とＬ２との光量比を所望の値とすることができる。

本発明の光受信器は、上記した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例えば、上記した実施形態及び各変形例では、ＡＰＤ部１１への信号光の光量とＰＩＮ−ＰＤ部１３への信号光の光量との比が９：１〜９９：１となるようにＰＩＮ−ＰＤ部１３の受光層１３ｖの透過率を設定しているが、これらの光量の比を他の所望の比率とすることも可能である。また、上記した実施形態では制御部がＡＰＤ部１１への電源電圧を制御しているが、制御手段がＡＰＤ部１１を流れる電流量を制御してもよく、電源電圧及び電流の双方を同時に制御してもよい。

また、上記した実施形態及び変形例においては、受光素子のＰＩＮ−ＰＤ部側から信号光が入射し、ＰＩＮ−ＰＤ部及びＡＰＤ部でそれぞれ信号光の一部を検出しているが、本発明においては、受光素子のＡＰＤ部側から信号光が入射するようにしてもよい。この場合、ＡＰＤ部側から入射した信号光Ｌ１の一部である信号光Ｌ２がＡＰＤ部で検出され、ＡＰＤ部及び基板部を透過した信号光Ｌ３がＰＩＮ−ＰＤ部で検出される。

光受信器の実施形態を示すブロック図である。 ＡＰＤの電源電圧に対する出力電流の特性を示すグラフである。 受光モジュールを示す断面図である。 受光素子の平面図である。 制御部の内部回路を示す回路図である。 光モジュールの変形例を示す断面図である。 光モジュールの変形例を示す平面図である。 （ａ）は受光素子の変形例を示す断面図、（ｂ）はその平面図である。 従来の光受信器を示す図である。

符号の説明

１…光受信器、３…光モジュール、３Ａ…光モジュール、５…制御部、１０ｅ…共通電極、１０、１０Ａ、１０Ｂ…受光素子、１１…ＡＰＤ部、１１ｃ…アノード電極、１１ｐ…拡散領域、１１ｖ…受光層、１１ｙ…増倍層、１２…基板部、１３…ＰＩＮ−ＰＤ部、１３ｃ…アノード電極、１３ｕ…バッファ層、１３ｖ…受光層、１３ｐ…拡散領域、１３ｗ…窓層、１３ｈ…開口、１７…変換回路、１９…電圧制御回路、２１…カレントミラー回路、４１…ステム、４３…キャップ、４５…レンズ、５２ａ…主面、５２ｃ…反射面、５２…台座、５２ｂ…溝、５３…光伝送媒体、１０１…信号受光用領域、１０２…受光用モニター領域、１０３…光ファイバ。

Claims (6)

1. 第１の面及び第２の面を有する基板と、
   前記基板に接触して設けられた電極と、
   前記基板の前記第１の面上に設けられた受光層及び拡散領域を有するＰＩＮフォトダイオード部と、
   前記基板の前記第２の面上に設けられた受光層、増倍層及び拡散領域を有するアバランシェフォトダイオード部と、
   を備え、
   前記基板は、受けた信号光を透過させ、
   前記ＰＩＮフォトダイオード部には、前記基板の前記第１の面を露出させるように貫通した開口が設けられており、
   前記電極は前記ＰＩＮフォトダイオード部及び前記アバランシェフォトダイオード部へ電圧を印加するための電極として機能し、
   前記信号光は、前記ＰＩＮフォトダイオード部に入射して一部が出力電流に変換され、残りの一部が前記ＰＩＮフォトダイオード部と前記基板とを透過して前記アバランシェフォトダイオード部に入射され、
   前記アバランシェフォトダイオード部は、入射された前記信号光の光量に応じて発生する光電流を所定のアバランシェ増倍率で増倍し、
   前記アバランシェ増倍率は、前記ＰＩＮフォトダイオード部の前記出力電流に基づいて制御される
   ことを特徴とする受光素子。
2. 請求項１に記載の受光素子と、
   前記受光素子を搭載するステムと、
   前記受光素子に光学的に結合されたレンズを保持し、前記受光素子を覆うように前記ステム上に搭載されたレンズ保持部材と、
   を備えたことを特徴とする光受信器。
3. 請求項１に記載の受光素子と、
   前記受光素子を搭載する主面と、前記主面に設けられた溝と、前記溝の一端に設けられた反射面とを有する台座と、
   前記溝内に設けられた光伝送媒体と、
   を備え、
   前記受光素子は、前記反射面を介して前記光伝送媒体からの信号光を受けることを特徴とする光受信器。
4. 前記アバランシェフォトダイオード部が所定のアバランシェ増倍率を維持するように、前記アバランシェフォトダイオード部への電源電圧を前記ＰＩＮフォトダイオード部からの出力電流値に基づいて制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項２〜３の何れか１項に記載の光受信器。
5. 或る光量の光が入射したときのアバランシェフォトダイオード部のＰＩＮモードにおける出力電流値及びそのときのＰＩＮフォトダイオード部の出力電流値をそれぞれＩava₂及びＩpin₂として、前記信号光が入射したときの前記アバランシェフォトダイオード部の平均出力電流値が以下の値
   ｍ・Ｉpin₁・（Ｉava₂／Ｉpin₂）
   （ｍ：所望のアバランシェ増倍率、Ｉpin₁：ＰＩＮフォトダイオード部からの出力電流値）に近づくように、前記制御手段が、前記アバランシェフォトダイオード部への電源電圧を制御することを特徴とする請求項４に記載の光受信器。
6. 前記制御手段が、
   前記ＰＩＮフォトダイオード部からの出力電流値を電圧信号に変換する変換回路と、
   入力、第１の出力、及び第２の出力を有し、前記第２の出力における電流量と前記第１の出力における電流量との比が所定の比になるよう構成され、前記第１の出力が前記アバランシェフォトダイオード部に接続されたカレントミラー回路と、
   前記カレントミラー回路の前記入力に前記電源電圧を供給する電源回路と、
   前記変換回路からの前記電圧信号と前記カレントミラー回路の前記第２の出力における電流量とに基づいて、前記電源電圧を制御する電圧制御回路と、
   を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の光受信器。

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