JP5636219B2 - 光受信器 - Google Patents

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Description

本発明は、光通信に用いられる光受信器に関する。
従来、光通信に用いられる光受信器では、受光素子が搭載されるサブマウント上にダンピング抵抗が設けられることがある(特許文献1を参照)。ダンピング抵抗は、周波数帯域を狭めることで、ノイズ耐性を向上させる。
特開2005−108935号公報
ところで、従来の光受信器では、一般に、高温になるほど周波数特性が劣化し、周波数帯域が狭まることが知られている。このため、ダンピング抵抗によって低温時に最適となるように周波数帯域を調整した場合、高温時には周波数帯域が狭まり過ぎるおそれがある。
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、温度による周波数特性の変化を抑制することが可能な光受信器を提供することを主な目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の光受信器は、電源から電圧が印加される、光信号を電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅器と、前記電源から前記受光素子に至る伝送路上及び前記受光素子から前記増幅器に至る伝送路上の少なくとも一方に設けられる、抵抗の温度係数が負の感温素子と、を備える。
上記本発明によると、抵抗の温度係数が負の感温素子を用いることで、温度による周波数特性の変化を抑制することが可能である。
本発明の第1実施形態に係る光受信器の回路図である。 本発明の第1実施形態に係る光受信器の概略図である。 本発明の第1実施形態に係る光受信器に含まれる感温素子の温度特性を表す図である。 本発明の第1実施形態に係る光受信器の周波数特性を表す図である。 本発明の第2実施形態に係る光受信器の回路図である。 本発明の第2実施形態に係る光受信器の概略図である。 感温素子の温度特性を表す図である。 感温素子の温度特性を表す図である。
本発明の光受信器の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
[第1実施形態]
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係る光受信器の回路図及び概略図である。光受信器は、CAN型の金属パッケージ筐体8を備えており、その内部に、サブマウント6と、増幅器としてのTIA(トランスインピーダンスアンプ)7と、が配置されている。サブマウント6上には、フォトダイオードからなる受光素子5と、感温素子としてのサーミスタ4と、が実装されている。
受光素子5のカソード端子には、不図示の電源に繋がる電源電圧端子9からサーミスタ4を介して電圧が供給される。すなわち、サーミスタ4は、電源電圧端子9と受光素子5の間に直列に配置されている。また、電源電圧端子9とサーミスタ4の間には、金属パッケージ筐体8に接地されたRF(radio frequency:高周波)接地用コンデンサ1が接続されている。
サブマウント6上には、3つの端子3a〜3cが並んで配置されている。このうち、上流側の端子3a,3bの間にはサーミスタ4が配置されており、下流側の端子3b,3cの間には受光素子5が配置されている。なお、サーミスタ4は、サブマウント6上に薄膜蒸着によって形成されてもよい。
サーミスタ4は、ダンピング抵抗として機能する。このサーミスタ4は、抵抗の温度係数が負の、いわゆるNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタである。サーミスタ4の材料としては、例えば、Ge(ゲルマニウム)及びSiC(炭化珪素)などが挙げられる。サーミスタ4については、後に詳しく述べる。
受光素子5は、光変調信号13を電気信号に変換する。受光素子5のアノード端子から出力された電気信号は、TIA7により増幅され、正相側出力端子11及び逆相側出力端子12から出力される。また、TIA7は、電源電圧端子10と、金属パッケージ筐体8と、に接続されている。
図3は、サーミスタ4の温度特性を表す図である。同図において、横軸は温度を表し、縦軸は抵抗を表す。サーミスタ4としては、抵抗の温度係数が負の材料が用いられる。温度係数とは、同図における曲線の傾きを指す。抵抗の温度係数が負であるとき、曲線は右肩下がりとなる。すなわち、サーミスタ4の抵抗は、温度の上昇に伴って下降する。
また、サーミスタ4の抵抗の下降割合は、B定数によって表される。25℃を基準とするサーミスタ4のB定数は、下記数式1で表される。図7A及び図7Bには、B定数に応じた温度と抵抗の関係の例が表される。B定数は、例えば2000K以上2400K以下であることが好ましい。また、25℃でのサーミスタ4の抵抗は、例えば40Ωである。
Figure 0005636219
この数式1において、Tは温度を表す。また、RTは温度Tのときの抵抗値を表す。
図4は、本実施形態に係る光受信器の周波数特性を表す図である。同図において、横軸は周波数を表し、縦軸は小信号利得を表す。また、同図中の実線I,Iは実施例の周波数特性を表し、同図中の破線C,Cは比較例の周波数特性を表す。
比較例は、従来のようにダンピング抵抗が固定値の場合である。高温時には、Cのように、周波数特性が劣化し、周波数帯域が狭くなり、その結果、受信感度特性が劣化する。他方、低温時には、Cのように、周波数帯域が広がりすぎ、ノイズの影響を受け易くなる。
実施例は、上記図3に示されるサーミスタ4を用いた場合である。サーミスタ4の高温時(例えば90℃)の抵抗は例えば10Ω程度であり、低温時(例えば−5℃)の抵抗は例えば90Ω程度である。このため、高温時には、サーミスタ4によるダンピング効果が比較的弱く、Iのように十分な周波数帯域を確保することが可能である。他方、低温時には、サーミスタ4によるダンピング効果が比較的強く、Iのように周波数帯域の過度の広がりを抑制することが可能である。
このように、本実施例では、抵抗の温度係数が負のサーミスタ4を用いることで、温度による周波数特性の変化を抑制することが可能である。
[第2実施形態]
図5及び図6は、本発明の第2実施形態に係る光受信器の回路図及び概略図である。上記実施形態と重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略する。
サブマウント6上に形成された3つの端子3a〜3cのうち、上流側の端子3a,3bの間には受光素子5が配置されており、下流側の端子3b,3cの間にはサーミスタ4が配置されている。すなわち、サーミスタ4は、受光素子5とTIA7の間に直列に配置されている。なお、サーミスタ4は、受光素子5の上流と下流の両方にあってもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が当業者にとって可能であるのはもちろんである。
上記実施形態では、感温素子の例としてサーミスタ4を用いていたが、これに限られず、抵抗の温度係数が負であれば、絶対値が比較的小さい材料であってもよい。
1 RF接地用コンデンサ、3a〜3c 電極、4 サーミスタ(感温素子の例)、5 受光素子、6 サブマウント、7 TIA(トランスインピーダンスアンプ:増幅器の例)、8 金属パッケージ筐体、9 電源電圧端子、10 電源電圧端子、11 正相側出力端子、12 逆相側出力端子、13 光変調信号。

Claims (4)

  1. 電源から電圧が印加される、光信号を電気信号に変換する受光素子と、
    前記電源と前記受光素子の間に設けられるRF接地用コンデンサと、
    前記受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅器と、
    前記RF接地用コンデンサから前記受光素子に至る伝送路上及び前記受光素子から前記増幅器に至る伝送路上の少なくとも一方に設けられる、抵抗の温度係数が負の感温素子と、
    を備えることを特徴とする光受信器。
  2. 前記感温素子は、前記受光素子と共にサブマウント上に実装される、
    請求項1に記載の光受信器。
  3. 前記感温素子は、前記受光素子が実装されるサブマウント上に薄膜蒸着によって形成される、
    請求項1に記載の光受信器。
  4. 前記感温素子のB定数は、2000K以上2400K以下である、
    請求項1に記載の光受信器。
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