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。
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。
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。
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ＩＬ，ＩＨは実施例の周波数特性を表し、同図中の破線ＣＬ，ＣＨ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、ＣＨ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、ＣＬ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、ＩＨ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、ＩＬ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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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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