JP6384285B2 - Optical receiver module - Google Patents
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Description
本発明は光受信モジュールに関する。 The present invention relates to an optical receiver module.
従来、光通信に用いられる光受信モジュールにおいて、コンデンサを用いてノイズを低減する技術が知られている(例えば特許文献1,2,3参照)。例えば特許文献1では、抵抗及びコンデンサを用いたRCフィルタにより、PD(Photo Diode)又はAPD(Avalanche Photo Diode)バイアスのノイズを除去している。
Conventionally, in an optical receiver module used for optical communication, a technique for reducing noise using a capacitor is known (see, for example,
ところで、近年、サーバ間通信の伝送容量のボトルネックを解決すべく、光伝送容量を40Gbpsあるいは100Gbps等に拡張した光トランシーバ(光送受信器)が普及している。このような光トランシーバにおいては、伝送密度の上昇に伴う高密度実装を図るために、各構成が集積化される。このような集積化が行われた光トランシーバでは、光受信モジュールに係る電気配線と、光送信モジュールに係る電気配線とが近接することとなる。このことにより、光受信モジュールに係る信号と光送信モジュールに係る信号との間でクロストークが発生しやすくなり、クロストークに起因した問題が発生するおそれがある。 By the way, in recent years, optical transceivers (optical transceivers) having an optical transmission capacity expanded to 40 Gbps or 100 Gbps have become widespread in order to solve the bottleneck of the transmission capacity of communication between servers. In such an optical transceiver, each component is integrated in order to achieve high-density mounting accompanying an increase in transmission density. In such an integrated optical transceiver, the electrical wiring related to the optical reception module and the electrical wiring related to the optical transmission module are close to each other. As a result, crosstalk is likely to occur between the signal related to the optical reception module and the signal related to the optical transmission module, which may cause a problem due to crosstalk.
具体的には、光送信モジュールに係る電気配線を伝わる信号から光受信モジュールに係る電気配線を伝わるバイアス電圧へノイズが印加されることによって、光受信モジュールの光受信感度が低下するおそれがある。このような光受信感度の低下は、単にコンデンサを用いたノイズの除去によっては十分に抑制することができていない。 Specifically, there is a possibility that the light reception sensitivity of the light reception module may be reduced by applying noise from a signal transmitted through the electrical wiring of the optical transmission module to a bias voltage transmitted through the electrical wiring of the optical reception module. Such a decrease in optical reception sensitivity cannot be sufficiently suppressed by simply removing noise using a capacitor.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ノイズを低減することにより、光受信感度の低下を抑制することができる光受信モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical reception module that can suppress a decrease in optical reception sensitivity by reducing noise.
本発明に係る光受信モジュールは、その一側面として、光送信モジュールに駆動信号を供給する信号配線とともに光送受信器の内部に実装される光受信モジュールであって、光送受信器内のバイアス電源からバイアス電圧を供給されて、受光強度に応じた電気信号を出力する第1の受光素子と、バイアス電源から第1の受光素子へバイアス電圧を供給するための第1の外部配線に接続される第1の接続端子と、第1の接続端子と第1の受光素子とを接続する第1の内部配線と、第1の外部配線よりも信号配線に近接して配置された第2の外部配線を介してバイアス電源に接続される第2の接続端子と、第2の接続端子と光受信モジュール内部の接地電位とを接続する第2の内部配線と、第1の内部配線に設けられた、第1の抵抗及び第1のコンデンサを有する第1のノイズ除去部と、第2の内部配線に設けられた、第2の抵抗及び第2のコンデンサを有する第2のノイズ除去部と、を有する。 An optical receiver module according to the present invention, as one aspect thereof, is an optical receiver module mounted inside an optical transceiver together with a signal wiring for supplying a drive signal to the optical transmitter module, from a bias power source in the optical transceiver. A first light receiving element that is supplied with a bias voltage and outputs an electrical signal corresponding to the received light intensity, and a first external wiring connected to a first external wiring for supplying the bias voltage from the bias power source to the first light receiving element. 1 connection terminal, a first internal wiring connecting the first connection terminal and the first light receiving element, and a second external wiring arranged closer to the signal wiring than the first external wiring. A second connection terminal connected to the bias power source via the second connection terminal, a second internal wiring for connecting the second connection terminal and the ground potential inside the optical receiver module, and a first internal wiring provided on the first internal wiring, 1 resistance and first co It has a first noise removing unit having a capacitor, disposed in the second internal wiring, and a second noise removing portion having a second resistor and a second capacitor, a.
本発明によれば、ノイズを低減することにより光受信感度の低下を抑制することができる光受信モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical receiver module which can suppress the fall of optical receiving sensitivity by reducing noise can be provided.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
本発明に係る光受信モジュールは、その一側面として、光送信モジュールに駆動信号を供給する信号配線とともに光送受信器の内部に実装される光受信モジュールであって、光送受信器内のバイアス電源からバイアス電圧を供給されて、受光強度に応じた電気信号を出力する第1の受光素子と、バイアス電源から第1の受光素子へバイアス電圧を供給するための第1の外部配線に接続される第1の接続端子と、第1の接続端子と第1の受光素子とを接続する第1の内部配線と、第1の外部配線よりも信号配線に近接して配置された第2の外部配線を介してバイアス電源に接続される第2の接続端子と、第2の接続端子と光受信モジュール内部の接地電位とを接続する第2の内部配線と、第1の内部配線に設けられた、第1の抵抗及び第1のコンデンサを有する第1のノイズ除去部と、第2の内部配線に設けられた、第2の抵抗及び第2のコンデンサを有する第2のノイズ除去部と、を有する。 An optical receiver module according to the present invention, as one aspect thereof, is an optical receiver module mounted inside an optical transceiver together with a signal wiring for supplying a drive signal to the optical transmitter module, from a bias power source in the optical transceiver. A first light receiving element that is supplied with a bias voltage and outputs an electrical signal corresponding to the received light intensity, and a first external wiring connected to a first external wiring for supplying the bias voltage from the bias power source to the first light receiving element. 1 connection terminal, a first internal wiring connecting the first connection terminal and the first light receiving element, and a second external wiring arranged closer to the signal wiring than the first external wiring. A second connection terminal connected to the bias power source via the second connection terminal, a second internal wiring for connecting the second connection terminal and the ground potential inside the optical receiver module, and a first internal wiring provided on the first internal wiring, 1 resistance and first co It has a first noise removing unit having a capacitor, disposed in the second internal wiring, and a second noise removing portion having a second resistor and a second capacitor, a.
この光受信モジュールでは、第2の接続端子において第2の内部配線に接続される第2の外部配線が、第1の接続端子において第1の内部配線に接続される第1の外部配線よりも、信号配線に近接して配置されている。すなわち、第2の外部配線は、第1の外部配線よりも光送信モジュールに駆動信号を供給する信号配線寄りの位置に配置されている。このため、信号配線を伝わる送信側の信号のノイズは、第1の外部配線よりも第2の外部配線に印加され易い。ここで、第2の外部配線に接続された第2の内部配線は接地電位に接続されている。言い換えれば、第2の外部配線及び第2の内部配線は、受光素子へバイアス電源を供給しない、ダミー配線である。このような第2の外部配線において送信側の信号のノイズの大部分を受けることができるので、第1の受光素子へバイアス電源を供給する第1の内部配線にノイズが伝わることを抑制することができる。これにより、受光素子におけるノイズの影響を低減し、光受信モジュールにおける光受信感度の低下を抑制することができる。 In this optical receiver module, the second external wiring connected to the second internal wiring at the second connection terminal is more than the first external wiring connected to the first internal wiring at the first connection terminal. , Are arranged close to the signal wiring. That is, the second external wiring is disposed at a position closer to the signal wiring for supplying the drive signal to the optical transmission module than the first external wiring. For this reason, the noise of the signal on the transmission side transmitted through the signal wiring is more easily applied to the second external wiring than the first external wiring. Here, the second internal wiring connected to the second external wiring is connected to the ground potential. In other words, the second external wiring and the second internal wiring are dummy wirings that do not supply bias power to the light receiving element. Since such second external wiring can receive most of the noise of the signal on the transmission side, it is possible to suppress the noise from being transmitted to the first internal wiring that supplies the bias power to the first light receiving element. Can do. Thereby, the influence of the noise in a light receiving element can be reduced, and the fall of the optical receiving sensitivity in an optical receiving module can be suppressed.
また、第2の内部配線における第2の接続端子から第2の抵抗までの長さは、第1の内部配線における第1の接続端子から第1の抵抗までの長さよりも短くてもよい。これにより、除去前のノイズが第2の内部配線から第1の内部配線に伝わる区間を短くすることができ、その結果、第2の内部配線から第1の内部配線へ伝わるノイズを低減することができる。 Further, the length from the second connection terminal to the second resistor in the second internal wiring may be shorter than the length from the first connection terminal to the first resistance in the first internal wiring. As a result, the section in which the noise before removal is transmitted from the second internal wiring to the first internal wiring can be shortened, and as a result, the noise transmitted from the second internal wiring to the first internal wiring is reduced. Can do.
また、バイアス電源からバイアス電圧を供給されて、受光強度に応じた電気信号を出力する第2の受光素子と、第2の外部配線との間に第1の外部配線を挟むように配置された第3の外部配線を介してバイアス電源に接続される第3の接続端子と、第3の接続端子と第2の受光素子とを接続する第3の内部配線と、第1の外部配線及び第3の外部配線の間に配置された第4の外部配線を介してバイアス電源に接続される第4の接続端子と、第4の接続端子と光受信モジュール内部の接地電位とを接続する第4の内部配線と、第3の内部配線に設けられた、第3の抵抗及び第3のコンデンサを有する第3のノイズ除去部と、第4の内部配線に設けられた、第4の抵抗及び第4のコンデンサを有する第4のノイズ除去部と、を更に有していてもよい。 Further, the first external wiring is disposed between the second light receiving element, which is supplied with a bias voltage from the bias power supply and outputs an electric signal corresponding to the light receiving intensity, and the second external wiring. A third connection terminal connected to the bias power supply via the third external wiring; a third internal wiring connecting the third connection terminal and the second light receiving element; a first external wiring; A fourth connection terminal connected to the bias power source via a fourth external wiring arranged between the three external wirings, and a fourth connection terminal for connecting the fourth connection terminal and the ground potential inside the optical receiver module. Internal wiring, a third noise removing unit having a third resistor and a third capacitor provided in the third internal wiring, and a fourth resistor and a second provided in the fourth internal wiring. And a fourth noise removing unit having four capacitors. .
第3の外部配線は第2の外部配線との間に第1の外部配線を挟むように配置されている。また、受光素子へバイアス電源を供給しないダミー配線である第4の外部配線は、第1の外部配線及び第3の外部配線の間に配置されている。すなわち、第2の外部配線、第1の外部配線、第4の外部配線、第3の外部配線の順で、信号配線に近い位置に配置されている。第2の外部配線が配置されていることにより、上述したように第1の外部配線にはノイズが伝わりにくい。そして、仮に第1の外部配線にノイズが伝わった場合であっても、第1の外部配線と第3の外部配線との間にはダミー配線である第4の外部配線が配置されているため、第3の外部配線にノイズが伝わることを抑制することができる。すなわち、第1の外部配線からのノイズを第4の外部配線が受けることにより、第2の受光素子へバイアス電源を供給する第3の内部配線にノイズが伝わることを抑制することができる。 The third external wiring is arranged so that the first external wiring is sandwiched between the third external wiring and the second external wiring. The fourth external wiring, which is a dummy wiring that does not supply bias power to the light receiving element, is disposed between the first external wiring and the third external wiring. That is, the second external wiring, the first external wiring, the fourth external wiring, and the third external wiring are arranged in the order close to the signal wiring. Since the second external wiring is arranged, noise is hardly transmitted to the first external wiring as described above. Even if noise is transmitted to the first external wiring, the fourth external wiring, which is a dummy wiring, is arranged between the first external wiring and the third external wiring. It is possible to suppress the noise from being transmitted to the third external wiring. That is, when the fourth external wiring receives the noise from the first external wiring, it is possible to suppress the noise from being transmitted to the third internal wiring that supplies the bias power to the second light receiving element.
また、第4の内部配線における第4の接続端子から第4の抵抗までの長さは、第3の内部配線における第3の接続端子から第3の抵抗までの長さよりも短くてもよい。このことにより、除去前のノイズが第4の内部配線から第3の内部配線に伝わる区間を短くすることができ、その結果、第4の内部配線から第3の内部配線へ伝わるノイズを低減することができる。これにより、受光素子におけるノイズの影響を低減し、光受信モジュールにおける光受信感度の低下を抑制することができる。 Further, the length from the fourth connection terminal to the fourth resistor in the fourth internal wiring may be shorter than the length from the third connection terminal to the third resistance in the third internal wiring. As a result, the interval in which the noise before removal is transmitted from the fourth internal wiring to the third internal wiring can be shortened, and as a result, the noise transmitted from the fourth internal wiring to the third internal wiring is reduced. be able to. Thereby, the influence of the noise in a light receiving element can be reduced, and the fall of the optical receiving sensitivity in an optical receiving module can be suppressed.
[本願発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態にかかる光送信器の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
A specific example of an optical transmitter according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to the claim are included.
図1は、本実施形態に係る光トランシーバの構成を示す図である。光トランシーバ1(光送受信器)は、例えば1300nm帯の互いに波長の異なる4つの光信号が多重化された多重化光信号を2芯双方向で送受信する40ギガビット光トランシーバであり、外部装置(上位レイヤ)に対して活線挿抜可能なモジュールである。なお、本実施形態では光トランシーバ1は40ギガビット光トランシーバとして説明するが、光トランシーバ1は100ギガビット光トランシーバであってもよい。このような光トランシーバの外形、端子配置、電気的特性、及び光学的特性に関する規格は、例えば、MSA(Multi-Source Agreement)規格のQSFP+(Quad SmallForm Factor Pluggable)やCFP(100G Form-factor Pluggable)あるいはCFP2,CFP4等によって規定されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical transceiver according to the present embodiment. The optical transceiver 1 (optical transceiver) is a 40 gigabit optical transceiver that transmits and receives a multiplexed optical signal in which, for example, four optical signals having different wavelengths in the 1300 nm band are multiplexed in a two-core bidirectional manner. This is a module that can be hot-swipped with respect to the layer. In the present embodiment, the
光トランシーバ1は、光受信モジュール10と、光送信モジュール20と、プリント基板30と、を備えている。
The
光受信モジュール10は、光送信モジュール20に駆動信号を供給する信号配線(詳細は後述)とともに光トランシーバ1の内部に実装されており、互いに波長の異なる4つの10Gbps光信号をそれぞれ電気信号に変換して出力する。光受信モジュール10から出力された電気信号は、CDR(Clock Data Recovery)(図示せず)に入力されてクロックとデータとが分離された後に、ホストコントローラ(外部装置)40に出力される。
The
光受信モジュール10は、光分波器11と、PD(Photo Diode)12と、TIA(Trans-Impedance Amplifier)13とを有している。光分波器11は、受信した多重化光信号を4つの波長(λ1,λ2,λ3,λ4)の光信号に分ける機能を有する。当該光分波器11としては、例えば誘電体多層膜フィルタ又は回析格子等の素子を用いることができる。
The
PD12は、光トランシーバ1内のバイアス電源33からバイアス電圧を供給されて、受光強度に応じた電気信号(電流信号)を出力する受光素子である。PD12は、集積された4つのPD12a〜12dを含んで構成されている。PD12a〜12dには、それぞれ、光分波器11によって分けられた4つの波長の光のうち、1つの波長の光が入力される。
The
TIA13は、PD12から入力された電流信号をインピーダンス変換するとともに増幅し、電圧信号として出力するICである。
The
光送信モジュール20は、互いに独立した4つの10Gbps電気信号をそれぞれ波長の異なる光信号に変換して出力する。光送信モジュール20は、LD(Laser Diode)21と、光合波器22とを有している。
The
LD21は、後述するLD変調増幅部34から信号配線37を介して供給される駆動信号に応じて駆動される発光素子である。LD21は、光送信モジュールの内部に集積された4つのLD21a〜21dを含んで構成されている。LD21a〜21dは、それぞれ波長の異なる光信号を光合波器22に出力する。光合波器22は、LD21a〜21dから出力された4つの光信号を1つの多重化光信号に合成し出力する。
The
プリント基板30には、カードエッジコネクタ31と、制御部32と、バイアス電源33と、LD変調増幅部34とが実装されている。カードエッジコネクタ31は、プリント基板30の端部に設けられ、ホストコントローラ40のソケットへ差し込まれる電極である。カードエッジコネクタ31がホストコントローラ40のソケットに差し込まれることにより、それぞれの複数の相対する電気端子同士が互いに電気的に接続されるとともにホストコントローラ40から光トランシーバ1へ電力が供給されて光トランシーバ1が起動し、光トランシーバ1とホストコントローラ40との通信が可能になる。
A
制御部32は、カードエッジコネクタ31を介してホストコントローラ40と通信を行うとともに、光トランシーバ1内部の各構成要素(TIA13、バイアス電源33、及びLD変調増幅部34)を制御する。制御部32は、ホストコントローラ40との間で、シリアル通信により光トランシーバ1の制御あるいは監視のためのデータの送受信を行う。制御部32は、LD変調増幅部34の任意のチャネルに対してLDドライバ回路ディスエイブル信号を送信することにより、当該チャネルのLD21の光出力を停止させることができる。また、制御部32は、光トランシーバ1内部の不具合を検知すると、ホストコントローラ40にアラーム信号を送信し、ホストコントローラ40からの制御信号に基づいて光トランシーバ1内部の各構成要素を制御する。制御部32は、いわゆるワンチップマイコンやFPGA(field-programmable gate array)、CPLD(ComplexProgrammable Logic Device)等である。また、制御部32はこれらの回路を複数組み合わせたものであってもよい。さらに、制御部32は、光送信モジュール20および光受信モジュールのそれぞれと所定の信号線によって電気的に接続され、その信号線を介して送受される電気信号によって、それぞれのモジュールの動作状態の監視や制御を行ってもよい。
The
バイアス電源33は、制御部32からの制御信号に応じて、PD12にバイアス電圧を供給する。バイアス電源33が供給するバイアス電圧は、バイアスライン35を介してPD12に供給される。バイアスライン35は、バイアス電源33から光受信モジュール10に向かって延びる、光受信モジュール10外部の配線である。バイアスライン35は、バイアスライン35a〜35d(複数の外部配線)を含んで構成されている。PD12a(第1の受光素子)にはバイアスライン35a(Ch3バイアスライン)を介してバイアス電圧が供給され、PD12b(第2の受光素子)にはバイアスライン35b(Ch2バイアスライン)を介してバイアス電圧が供給され、PD12cにはバイアスライン35c(Ch1バイアスライン)を介してバイアス電圧が供給され、PD12dにはバイアスライン35d(Ch0バイアスライン)を介してバイアス電圧が供給される。
The
LD変調増幅部34は、制御部32から入力される制御信号に応じて、LD21a〜21dの出力光を変調するための駆動信号を出力する。LD変調増幅部34により出力された駆動信号は、信号配線37を介してLD21a〜21dに入力される。LD変調増幅部34は、4つのLD21a〜21dをそれぞれ異なる駆動信号によって並列に駆動する4つの駆動回路を内蔵した4ch Driver ICであり、4つのLD21a〜21dと同数の駆動回路は、それぞれ異なるLD21a〜21dに接続されている。なお、LD21a〜21dは、それぞれ駆動信号の基準となるバイアス信号を必要とする場合があるが、それらのバイアス信号はバイアス回路(図示せず)から供給されても良いし、LD変調増幅部34から駆動信号と共に供給されてもよい。
The LD
ここで、光トランシーバ1では、各構成要素が高密度実装され集積化が図られているので、LD変調増幅部34から出力される駆動信号を伝送する信号配線37と、バイアス電源33から出力されるバイアス電圧を伝送するバイアスライン35とが近接している。このことにより、信号配線37を伝わる駆動信号によって放射された電磁波が、基板内及び空間を伝搬してバイアスライン35を伝わる信号に電磁界誘導によって影響を与え、バイアスライン35を伝わる信号にノイズ(以下、送信ノイズとして説明する場合がある)を生じさせるおそれがある。バイアスラインに送信ノイズが含まれることを抑制するための構成として、光トランシーバ1はダミーバイアスライン36を備えている。
Here, in the
ダミーバイアスライン36(第2の外部配線)は、バイアス電源33から光受信モジュール10に延びる、光受信モジュール10外部の配線であって、信号配線37及びバイアスライン35(より詳細にはバイアスライン35a)の間に配置されている。すなわち、ダミーバイアスライン36は、バイアスライン35よりも信号配線37に近接して配置されている。また、バイアスライン35b(第3の外部配線)はダミーバイアスライン36との間にバイアスライン35aを挟むように配置されており、バイアスライン35cはバイアスライン35aとの間にバイアスライン35bを挟むように配置されており、バイアスライン35dはバイアスライン35bとの間にバイアスライン35cを挟むように配置されている。すなわち、ダミーバイアスライン36、バイアスライン35a、バイアスライン35b、バイアスライン35c、バイアスライン35dの順で、信号配線37に近い位置に配置されている。このため、信号配線37の送信ノイズは、ダミーバイアスライン36を伝わる信号に最も含まれ易く、次いで、バイアスライン35aを伝わる信号に含まれ易い。以下では、図2も参照しながら、送信ノイズの除去に係る光受信モジュール10の詳細な構成について説明する。
The dummy bias line 36 (second external wiring) is a wiring outside the
図2は、図1に示す光トランシーバの光受信モジュールの回路図である。なお、図2においては、光受信モジュール10の各構成要素のうち光分波器11を省略している。図2に示されるように、光受信モジュール10は、ノイズ除去部14と、接続端子15と、バイアスライン16と、を有している。TIA13は、PD12が生成した電流信号を受け、それを電圧信号に変換するともに増幅して電圧信号を出力する。例えば、4つの電流信号が入力された場合、TIA13からはそれぞれの電流信号に応じた4つの電圧信号が出力される。TIA13から出力される電圧信号は、単相信号であっても差動信号であってもよい。
FIG. 2 is a circuit diagram of the optical receiver module of the optical transceiver shown in FIG. In FIG. 2, the
バイアスライン16は、接続端子15においてバイアスライン35に電気的に接続されるとともに、PD12に向かって延びる、光受信モジュール10内部の配線である。バイアスライン16は、4つのバイアスライン16a〜16dを含んで構成されている。また、接続端子15は、4つのバイアスライン35a〜35d、及び4つのバイアスライン16a〜16dに対応して、4つの接続端子15a〜15dを含んで構成されている。
The
バイアスライン16a(第1の内部配線)は、接続端子15a(第1の接続端子)においてバイアスライン35a(第1の外部配線)に接続され、接続端子15aとPD12aとを接続している。また、バイアスライン16b(第3の内部配線)は、接続端子15bにおいてバイアスライン35bに接続され、接続端子15bとPD12bとを接続している。また、バイアスライン16cは、接続端子15cにおいてバイアスライン35cに接続され、接続端子15cとPD12cとを接続している。また、バイアスライン16dは、接続端子15dにおいてバイアスライン35dに接続され、接続端子15dとPD12dとを接続している。
The
ノイズ除去部14は、バイアスライン16に設けられており、所定の周波数よりも高い周波数のノイズを低減するRCフィルタと、RCフィルタと比べてさらに高い周波数のノイズを低減するバイパスコンデンサとを有している。なお、RCフィルタが低減するノイズの周波数の下限値は、バイパスコンデンサが低減するノイズの周波数の下限値よりも相対的に低いため、以下では、RCフィルタによって低減されるノイズを低周波ノイズと言い、バイパスコンデンサによって低減されるノイズを高周波ノイズと呼ぶことにする。ノイズ除去部14は、4つのノイズ除去部14a〜14dを含んで構成されている。ノイズ除去部14a(第1のノイズ除去部)は、バイアスライン16aに設けられており、RCフィルタとして抵抗R3(第1の抵抗)及びコンデンサC32(第1のコンデンサ)を、バイパスコンデンサとしてコンデンサC31を有している。また、ノイズ除去部14b(第3のノイズ除去部)は、バイアスライン16bに設けられており、RCフィルタとして抵抗R2(第3の抵抗)及びコンデンサC22(第3のコンデンサ)を、バイパスコンデンサとしてコンデンサC21を有している。また、ノイズ除去部14cは、バイアスライン16cに設けられており、RCフィルタとして抵抗R1及びコンデンサC12を、バイパスコンデンサとしてコンデンサC11を有している。また、ノイズ除去部14dは、バイアスライン16dに設けられており、RCフィルタとして抵抗R0及びコンデンサC02を、バイパスコンデンサとしてコンデンサC01を有している。なお、上述したコンデンサは全てグランドに接続されている。
The
各ノイズ除去部14a〜14dにおける高周波ノイズを低減するコンデンサC31,C21,C11,C01は、例えば信号周波数100Gbpsに対応した数十pF〜数百pF(例えば、470pF)程度の容量とされ、バイアスライン16におけるPD12の直近(より詳細にはPD12のカソードの直近)に配置される。すなわち、コンデンサC31,C21,C11,C01は、低周波ノイズを低減するRCフィルタよりもPD12寄りの位置に配置される。これにより、高周波ノイズ源の近傍にコンデンサC31,C21,C11,C01を配置することができ、高周波ノイズを適切に低減することができる。高周波ノイズは、PD12が高速の光信号を受信して、それに応じた高速の電流信号を生成することによって生じる。
Capacitors C31, C21, C11, and C01 that reduce high-frequency noise in each of the
RCフィルタを構成する抵抗及びコンデンサとしては、数MHz〜数十MHzのカットオフ周波数を実現する抵抗及びコンデンサが用いられる。なお、カットオフ周波数は、抵抗値×コンデンサの値により定まるので、図3に示されるように、抵抗値とコンデンサの値が決まれば、カットオフ周波数の範囲が決まる。 As the resistor and the capacitor constituting the RC filter, a resistor and a capacitor that realize a cutoff frequency of several MHz to several tens of MHz are used. Since the cutoff frequency is determined by resistance value × capacitor value, as shown in FIG. 3, the range of the cutoff frequency is determined when the resistance value and the capacitor value are determined.
例えば、光通信のSDH・SONETFrame信号(SRM64)では、先頭のオーバーヘッド部分においてA1(11110110)のビットパターンが192バイト連続した後に、A2(00101000)の長ビットパターンが192バイト連続する。これにより、数MHzの低周波ノイズが発生するところ、上述したRCフィルタにより当該低周波ノイズを低減することができる。RCフィルタは、PD12からRCフィルタまでのバイアスライン16のライン長を短くすることによってバイアスライン16のインダクタンスを小さくしノイズを受けづらくする目的で、例えば、光受信モジュール内に1つのチャネルのみ含まれるような場合であれば、一般的にPD12のカソードに極力近づけて配置されることが行われる。しかし、光受信モジュール内に複数のチャネルが含まれる場合には、チャネル間の相対的な位置に応じてRCフィルタの配置を変えることが好ましい。
For example, in the SDH / SONETFrame signal (SRM64) of optical communication, the bit pattern of A1 (11110110) continues in 192 bytes in the head overhead portion, and then the long bit pattern of A2 (00101000) continues in 192 bytes. Thereby, when the low frequency noise of several MHz is generated, the low frequency noise can be reduced by the RC filter described above. The RC filter includes, for example, only one channel in the optical receiving module in order to reduce the inductance of the
更に、光受信モジュール10は、ダミーバイアスライン36に接続されるダミーバイアスライン17と、接続端子18(第2の接続端子)と、ノイズ除去部19とを有している。ダミーバイアスライン17(第2の内部配線)は、接続端子18においてダミーバイアスライン36に接続されるとともに、光受信モジュール10が有するいずれのPD12にも電気的に接続されない、光受信モジュール10内部の配線である。ダミーバイアスライン17は、バイアスライン16と異なりPD12に電気的に接続されていないので、PD12に電源を供給しないダミー配線である。
Further, the
ダミーバイアスライン17には、ノイズ除去部19が設けられている。ノイズ除去部19は、上述したノイズ除去部14と同様の構成とされており、低周波ノイズを低減するRCフィルタと、高周波ノイズを低減するバイパスコンデンサとを有している。ノイズ除去部19は、RCフィルタとして抵抗Rx(第2の抵抗)及びコンデンサCx2(第2のコンデンサ)を、バイパスコンデンサとしてコンデンサCx1を有している。抵抗Rx及びコンデンサCx2としては、ノイズ除去部14においてRCフィルタを構成する抵抗及びコンデンサと同様、数MHz〜数十MHzのカットオフ周波数を実現する抵抗及びコンデンサが用いられる。また、コンデンサCx1としては、ノイズ除去部14のバイパスコンデンサと同様、信号周波数100Gbpsに対応した数十pF〜数百pF程度の容量のコンデンサが用いられる。なお、コンデンサCx1及びCx2はいずれもグランドGNDに接続されている。
The dummy bias
ここで、上述したように、信号配線37の送信ノイズは、ダミーバイアスライン36を伝わる信号に最も含まれ易い。本実施形態では、接続端子18において当該ダミーバイアスライン36に接続されるダミーバイアスライン17の、接続端子18から抵抗Rxまでの長さが、接続端子15aにおいてバイアスライン35aに接続されるバイアスライン16aの、接続端子15aから抵抗R3までの長さよりも短い。以下、図4に示した光受信モジュール10のキャリア実装図も参照しながら、バイアスライン16及びダミーバイアスライン17の詳細な構成について説明する。図4は、図2に示す光受信モジュールのキャリア実装図である。
Here, as described above, the transmission noise of the signal wiring 37 is most easily included in the signal transmitted through the
図4に示されるように、各バイアスライン16a〜16d及びダミーバイアスライン17は、キャリア60のパターン形成面60xに実装されたパターン(接続端子)同士がワイヤボンディング又は抵抗により電気的に接続されることにより形成されている。各バイアスライン16a〜16dの基本的な回路構成は互いに共通である。すなわち、各バイアスライン16a〜16dは、キャリア60の端部に設けられた、バイアスライン35との接続端子である接続端子15と、一端が接続端子15に接続されたワイヤボンディング61と、一端がワイヤボンディング61の他端に接続された第1パターン62と、一端が第1パターン62の他端に接続された、RCフィルタの抵抗と、抵抗の他端に接続された第2パターン63と、第2パターン63及びRCフィルタのコンデンサを接続するワイヤボンディング64と、第2パターン63及びバイパスコンデンサを接続するワイヤボンディング65と、バイパスコンデンサ及びPD12が設けられる第3パターン67を接続するワイヤボンディング66と、を有している。なお、接続端子15から第3パターン67に至るバイアスライン16の形状は、バイアスライン16a及びバイアスライン16dで互いに同様であり、また、バイアスライン16b及びバイアスライン16cで互いに同様である。
As shown in FIG. 4, the patterns (connection terminals) mounted on the
また、ダミーバイアスライン17は、キャリア60の端部に設けられた、ダミーバイアスライン36との接続端子である接続端子18と、一端が接続端子18に接続されたワイヤボンディング71と、一端がワイヤボンディング71の他端に接続された第1パターン72と、一端が第1パターン72の他端に接続された、RCフィルタの抵抗と、抵抗の他端に接続された第2パターン73と、第2パターン73及びRCフィルタのコンデンサを接続するワイヤボンディング74と、第2パターン73及びバイパスコンデンサを接続するワイヤボンディング75と、を有している。上述したバイアスライン16はPD12に電源を供給するためにPD12が設けられたパターン(第3パターン67)に電気的に接続されていたのに対し、ダミー配線であるダミーバイアスライン17はPD12に電気的に接続されていない。
The dummy bias
ここで、バイアスライン16とダミーバイアスライン17とを比較すると、ダミーバイアスライン17の第1パターン72は、バイアスライン16の第1パターン62と比べて、パターン形成面60xの外側端部に設けられており、接続端子から第1パターンまでの距離が短い。すなわち、ダミーバイアスライン17のワイヤボンディング71はバイアスライン16のワイヤボンディング61よりも短い。更に、ダミーバイアスライン17の第1パターン72はバイアスライン16の第1パターン62よりも短い。このため、ダミーバイアスライン17における、接続端子18からワイヤボンディング71及び第1パターン72を介して抵抗Rxに至るまでの長さは、バイアスライン16における、接続端子15からワイヤボンディング61及び第1パターン62を介して抵抗に至るまでの長さよりも短い。
Here, when the
次に、本実施形態に係る光受信モジュール10の作用・効果を説明する。
Next, operations and effects of the
本実施形態に係る光受信モジュール10では、接続端子18においてダミーバイアスライン17に接続されるダミーバイアスライン36が、送信側の信号配線37と、接続端子15aにおいてバイアスライン16aに接続されるバイアスライン35aとの間に配置されている。すなわち、ダミーバイアスライン36は、バイアスライン35よりも送信側の信号配線37寄りの位置に配置されている。このため、信号配線37を伝わる送信側の信号のノイズは、バイアスライン35よりもダミーバイアスライン17に印加され易い。これは、送信側の信号によるノイズは高い周波数で電圧および電流が変化することに伴って生じる電磁波が他の電気回路に電磁界誘導によって作用することによって発生するためであり、電磁波の発生源となる信号配線37に空間的に近い電気回路(バイアスライン)ほど影響を受け易いことによる。
In the
ここで、ダミーバイアスライン36に接続されたダミーバイアスライン17はグランドGNDに向かって延び、いずれのPD12にも電気的に接続されていない。言い換えれば、ダミーバイアスライン36及びダミーバイアスライン17は、PD12へバイアス電源を供給しない、ダミー配線である。このようなダミーバイアスライン36において送信側の信号のノイズの大部分を受け、当該ノイズをダミーバイアスライン17を介してグランドGNDに逃がすことができるので、PD12へバイアス電源を供給するバイアスライン16にノイズが伝わることを抑制することができる。
Here, the
更に、ダミーバイアスライン17における、接続端子18からワイヤボンディング71及び第1パターン72を介して抵抗Rxに至るまでの長さは、バイアスライン16における、接続端子15からワイヤボンディング61及び第1パターン62を介して抵抗に至るまでの長さよりも短い。これにより、除去前のノイズがダミーバイアスライン17からバイアスライン16にクロストークによって伝わる区間を短くすることができ、その結果、ダミーバイアスライン17からバイアスライン16へ伝わるノイズを低減することができる。これにより、PD12におけるノイズの影響を低減し、光受信モジュール10における光受信感度の低下を抑制することができる。
Furthermore, the length from the
以上、本発明の好適な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ない。例えば、図5に示す光トランシーバ1Aのように、バイアスライン35a及びバイアスライン35bの間にダミーバイアスライン36x(第4の外部配線)が配置されていてもよい。すなわち、光トランシーバ1Aは、プリント基板30Aのバイアス電源33から光受信モジュール10Aに延びる光受信モジュール10A外部の配線として、バイアスライン35a及びバイアスライン35bの間に配置されたダミーバイアスライン36xを備えている。そして、光受信モジュール10Aは、ダミーバイアスライン17xと、接続端子18x(第4の接続端子)と、ノイズ除去部19xとを有している。ダミーバイアスライン17x(第4の内部配線)は、接続端子18xにおいてダミーバイアスライン36xに接続されるとともに、光受信モジュール10が有するいずれのPD12にも電気的に接続されない、光受信モジュール10A内部の配線である。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, a
ダミーバイアスライン17xには、ノイズ除去部19xが設けられている。ノイズ除去部19x(第4のノイズ除去部)は、上述したノイズ除去部19と同様の構成とされており、RCフィルタとして抵抗Ry(第4の抵抗)及びコンデンサCy2(第4のコンデンサ)を、バイパスコンデンサとしてコンデンサCy1を有している。コンデンサCy1及びCy2はいずれもグランドGNDに接続されている。そして、ダミーバイアスライン17xにおける接続端子18xから抵抗Ryまでの長さは、バイアスライン16bにおける接続端子15bから抵抗R2までの長さよりも短い。
The dummy bias
バイアスライン35bはダミーバイアスライン36との間にバイアスライン35aを挟むように配置されている。また、ダミーバイアスライン36xは、バイアスライン35a及びバイアスライン35bの間に配置されている。すなわち、ダミーバイアスライン36、バイアスライン35a、ダミーバイアスライン36x、バイアスライン35bの順で、信号配線37に近い位置に配置されている。
The
ダミーバイアスライン36が配置されていることにより、上述したように信号配線37から放射された電磁波がダミーバイアスライン36に吸収されるため、バイアスライン35aにはノイズが伝わりにくい。そして、仮にバイアスライン35aにノイズが伝わった場合であっても、バイアスライン35aとバイアスライン35bとの間にはダミー配線であるダミーバイアスライン36xが配置されているため、そのシールド(遮蔽)効果によって、バイアスライン35bにクロストークによってノイズが伝わることを抑制することができる。
Since the
すなわち、バイアスライン35aからのノイズをダミーバイアスライン36xが受け、当該ノイズをダミーバイアスライン17xを介してグランドGNDに逃がすことができるので、PD12bへバイアス電源を供給するバイアスライン16bにノイズが伝わることを抑制することができる。更に、接続端子からノイズ除去部の抵抗R2までの長さは、ダミーバイアスライン17xのほうがバイアスライン16bよりも短い。このことにより、除去前のノイズがダミーバイアスライン36xからバイアスライン35aに伝わる区間を短くすることができ、その結果、ダミーバイアスライン36xからバイアスライン35aへ伝わるノイズを低減することができる。これにより、PD12におけるノイズの影響を低減し、光受信感度の低下をより抑制することができる。
That is, the noise from the
また、PD12は4つであるとして説明したがこれに限定されず、1つであってもよいし、複数個であってもよい。同様に、バイアスライン16やノイズ除去部14の数も4つに限定されず、PD12の数に応じた数であればよい。また、受光素子はPDであるとしたがこれに限定されず、APD(Avalanche PhotoDiode)等の他の受光素子であってもよい。
In addition, although it has been described that there are four
1,1A…光トランシーバ、10,10A…光受信モジュール、12a,12b…PD、14a,14b,19,19x…ノイズ除去部、15a,15b,18,18x…接続端子、16a,16b…バイアスライン、17,17x…ダミーバイアスライン、20…光送信モジュール、21…LD、33…バイアス電源、35a,35b…バイアスライン、36,36x…ダミーバイアスライン、37…信号配線、C22,C32,Cx2,Cy2…コンデンサ、R2,R3,Rx,Ry…抵抗。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記光送受信器内のバイアス電源からバイアス電圧を供給されて、受光強度に応じた電気信号を出力する第1の受光素子と、
前記バイアス電源から前記第1の受光素子へ前記バイアス電圧を供給するための第1の外部配線に接続される第1の接続端子と、
前記第1の接続端子と前記第1の受光素子とを接続する第1の内部配線と、
前記第1の外部配線よりも前記信号配線に近接して配置された第2の外部配線を介して前記バイアス電源に接続される第2の接続端子と、
前記第2の接続端子と前記光受信モジュール内部の接地電位とを接続する第2の内部配線と、
前記第1の内部配線に設けられた、第1の抵抗及び第1のコンデンサを有する第1のノイズ除去部と、
前記第2の内部配線に設けられた、第2の抵抗及び第2のコンデンサを有する第2のノイズ除去部と、を有し、
前記第2の内部配線は、前記光受信モジュールが前記第1の受光素子を含む一以上の受光素子を有するとき、前記一以上の受光素子のいずれにも電気的に接続されていない、光受信モジュール。 An optical receiver module mounted inside an optical transceiver together with signal wiring for supplying a drive signal to the optical transmitter module,
A first light receiving element which is supplied with a bias voltage from a bias power source in the optical transceiver and outputs an electric signal corresponding to the received light intensity;
A first connection terminal connected to a first external wiring for supplying the bias voltage from the bias power source to the first light receiving element;
A first internal wiring for connecting the first connection terminal and the first light receiving element;
A second connection terminal connected to the bias power supply via a second external wiring disposed closer to the signal wiring than the first external wiring;
A second internal wiring for connecting the second connection terminal and a ground potential inside the optical receiver module;
A first noise removing unit having a first resistor and a first capacitor provided in the first internal wiring;
Have a, a second noise removing portion having the second provided inside the wiring, a second resistor and a second capacitor,
The second internal wiring is not electrically connected to any of the one or more light receiving elements when the light receiving module has one or more light receiving elements including the first light receiving element. module.
前記第2の外部配線との間に前記第1の外部配線を挟むように配置された第3の外部配線を介して前記バイアス電源に接続される第3の接続端子と、
前記第3の接続端子と前記第2の受光素子とを接続する第3の内部配線と、
前記第1の外部配線及び前記第3の外部配線の間に配置された第4の外部配線を介して前記バイアス電源に接続される第4の接続端子と、
前記第4の接続端子と前記光受信モジュール内部の接地電位とを接続する第4の内部配線と、
前記第3の内部配線に設けられた、第3の抵抗及び第3のコンデンサを有する第3のノイズ除去部と、
前記第4の内部配線に設けられた、第4の抵抗及び第4のコンデンサを有する第4のノイズ除去部と、を更に有し、
前記第4の内部配線は、前記一以上の受光素子が前記第2の受光素子を更に含むとき、前記一以上の受光素子のいずれにも電気的に接続されていない、請求項1又は2に記載の光受信モジュール。 A second light receiving element which is supplied with a bias voltage from the bias power source and outputs an electric signal corresponding to the light receiving intensity;
A third connection terminal connected to the bias power source via a third external wiring disposed so as to sandwich the first external wiring between the second external wiring;
A third internal wiring for connecting the third connection terminal and the second light receiving element;
A fourth connection terminal connected to the bias power source via a fourth external wiring disposed between the first external wiring and the third external wiring;
A fourth internal wiring connecting the fourth connection terminal and the ground potential inside the optical receiver module;
A third noise removing unit having a third resistor and a third capacitor provided in the third internal wiring;
Wherein provided on the fourth internal wiring, further possess a fourth noise removing section having a fourth resistor and a fourth capacitor, a,
3. The fourth internal wiring according to claim 1, wherein when the one or more light receiving elements further include the second light receiving element, the fourth internal wiring is not electrically connected to any of the one or more light receiving elements. The optical receiver module described.
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