JP7290756B2 - 受信機光サブアセンブリ、双方向光サブアセンブリ、光モジュール、および光ネットワークデバイス - Google Patents

受信機光サブアセンブリ、双方向光サブアセンブリ、光モジュール、および光ネットワークデバイス Download PDF

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Description

本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2019年6月21日に中国国家知識産権局に出願された、「RECEIVER OPTICAL SUB-ASSEMBLY, BI-DIRECTIONAL OPTICAL SUB-ASSEMBLY, OPTICAL MODULE, AND OPTICAL NETWORK DEVICE」と題する中国特許出願第201910544063.6号の優先権を主張するものである。
本出願は、光通信分野に関し、特に、受信機光サブアセンブリ、双方向光サブアセンブリ、光モジュール、および光ネットワークデバイスに関する。
ビッグデータ時代の到来により、情報量は、爆発的に増加しており、ネットワークスループットに対する要件は、ますます高くなってきている。光通信ネットワークは、超高帯域幅および低電磁干渉などの利点により、最新の通信ソリューションの主流となっている。ファイバトゥザホームによって代表されるアクセスネットワークは、大規模に展開されている。光通信ネットワークは、主にパッシブ光ネットワーク(passive optical network、PON)の形態において存在する。PON内の光ネットワークデバイスは、光回線終端装置(optical line terminal、OLT)、光ネットワークユニット(optical network unit、ONU)などを含む。
受信機光サブアセンブリは、光ネットワークデバイスにおける必須の構成要素である。受信機光サブアセンブリは、光信号を受信し、光信号を電気信号に変換するように構成される。受信機光サブアセンブリは、通常、複雑な電磁放射環境内に配置されるので、受信機光サブアセンブリの通信信号に対する電磁放射の電磁クロストークを無視することはできない。受信機光サブアセンブリへの電磁クロストークをどのように低減するかは、産業において緊急に解決される必要がある問題である。
本出願は、受信機光サブアセンブリの耐電磁クロストーク性能を改善する受信機光サブアセンブリ、双方向光サブアセンブリ、光モジュール、および光ネットワークデバイスを提供する。
第1の態様によれば、受信機光サブアセンブリが提供される。受信機光サブアセンブリは、フォトダイオードと、トランスインピーダンス増幅器と、第1のフィルタ構成要素とを含む。フォトダイオードは、光信号を電気信号に変換するように構成され、フォトダイオードの正極は、トランスインピーダンス増幅器の入力端子に接続され、フォトダイオードの負極は、電源に接続するように構成される。トランスインピーダンス増幅器は、フォトダイオードによって出力された電気信号を増幅するように構成され、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子は、電源に接続するように構成され、トランスインピーダンス増幅器の第1のグランド端子は、外部グランドに接続するように構成される。第1のフィルタ構成要素の第1の端子は、トランスインピーダンス増幅器の第2のグランド端子に接続され、第1のフィルタ構成要素の第2の端子は、外部グランドに接続するように構成される。
本出願のこの実施形態では、トランスインピーダンス増幅器の第1のグランド端子は、直流接地を実装するために外部グランドに接続される。それに加えて、第1のフィルタ構成要素は、交流接地を実装するために、トランスインピーダンス増幅器の第2のグランド端子と外部グランドとの間に配置される。第1のフィルタ構成要素は、グランドからの電磁クロストーク信号をフィルタリングすることができ、それによって、受信機光サブアセンブリの電磁干渉対策性能を改善する。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、受信機光サブアセンブリは、ベースをさらに含み、ベースは、外部グランドに接続するように構成され、トランスインピーダンス増幅器の第1のグランド端子は、ベースを介して外部グランドに接続され、第1のフィルタ構成要素の第2の端子は、ベースを介して外部グランドに接続される。
本出願のこの実施形態では、受信機光サブアセンブリは、ベースを含み、ベースは、外部グランドに接続され得る。受信機光サブアセンブリの様々な構成要素または要素、たとえば、トランスインピーダンス増幅器または様々なフィルタ構成要素は、ベースを介して外部グランドに接続され得る。このようにして、受信機光サブアセンブリの内部要素の接地機能が実装され、受信機光サブアセンブリの構造が最適化される。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、受信機光サブアセンブリは、第2のフィルタ構成要素をさらに含み、第2のフィルタ構成要素の第1の端子は、フォトダイオードの負極に接続され、第2のフィルタ構成要素の第2の端子は、第1のフィルタ構成要素の第1の端子に接続される。
本出願のこの実施形態では、第2のフィルタ構成要素および第1のフィルタ構成要素は、フォトダイオードの電力用端子からのクロストーク信号をフィルタリングすることができる。それに加えて、第2のフィルタ構成要素、フォトダイオード、およびトランスインピーダンス増幅器は、高周波信号のループがベースを通過しないように、独立した信号ループをさらに形成し得る。電源からの電磁クロストークが抑制され、ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器からの電磁クロストークも絶縁および吸収され、それによって、電磁クロストークからの受信機光サブアセンブリのトランスインピーダンス増幅ループ全体のフルパス絶縁を実施し、耐電磁クロストーク性能を改善する。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、受信機光サブアセンブリは、第3のフィルタ構成要素をさらに含み、第3のフィルタ構成要素の第1の端子は、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子に接続され、第3のフィルタ構成要素の第2の端子は、トランスインピーダンス増幅器の第2のグランド端子に接続される。
本出願のこの実施形態では、第1のフィルタ構成要素および第3のフィルタ構成要素は、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子からのクロストーク信号をフィルタリングすることができる。それに加えて、第3のフィルタ構成要素およびトランスインピーダンス増幅器は、高周波信号のループがベースを通過しないように、独立した信号ループをさらに形成し得る。電源からの電磁クロストークが抑制され、ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器からの電磁クロストークも絶縁および吸収され、それによって、耐電磁クロストーク性能を改善する。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、受信機光サブアセンブリは、第4のフィルタ構成要素をさらに含み、第4のフィルタ構成要素の第1の端子は、第3のフィルタ構成要素の第2の端子に接続され、第4のフィルタ構成要素の第2の端子は、外部グランドに接続される。
本出願のこの実施形態では、第3のフィルタ構成要素および第4のフィルタ構成要素は、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子からのクロストーク信号をフィルタリングすることができる。それに加えて、第3のフィルタ構成要素およびトランスインピーダンス増幅器はまた、高周波信号のループがベースを通過しないように、独立した信号ループをさらに形成し得る。電源からの電磁クロストークが抑制され、ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器のグランド端子からの電磁クロストークも絶縁および吸収され、それによって、耐電磁クロストーク性能を改善する。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、受信機光サブアセンブリは、第5のフィルタ構成要素をさらに含み、第5のフィルタ構成要素の第1の端子は、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子に接続され、第5のフィルタ構成要素の第2の端子は、外部グランドに接続される。
本出願のこの実施形態では、第5のフィルタ構成要素は、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子からのクロストーク信号を抑制するように構成され得、それによって、受信機光サブアセンブリの耐電磁クロストーク性能を改善する。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、受信機光サブアセンブリは、第6のフィルタ構成要素をさらに含み、第6のフィルタ構成要素の第1の端子は、フォトダイオードの負極に接続され、第6のフィルタ構成要素の第2の端子は、外部グランドに接続される。
本出願のこの実施形態では、第6のフィルタ構成要素は、フォトダイオードの電力用端子からのクロストーク信号を抑制するように構成され得、それによって、受信機光サブアセンブリの耐電磁クロストーク性能を改善する。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、第1のフィルタ構成要素の静電容量は、100pFよりも大きい。
本出願のこの実施形態では、グランドからの電磁クロストークがフィルタリングされ得るように、ベースグランドおよびトランスインピーダンス増幅器のグランド端子からのクロストーク信号は、第1のフィルタ構成要素の大きい静電容量を使用することによって、吸収および絶縁され得る。
第1の態様によれば、可能な実装形態では、クロストーク信号周波数帯域における第1のフィルタ構成要素の散乱パラメータは、20dBよりも大きい。
本出願のこの実施形態では、第1のフィルタ構成要素がクロストーク信号に対してより強いフィルタリング機能を有するように、第1のフィルタ構成要素のより大きい散乱パラメータがクロストーク信号周波数帯域において設定され得る。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、第1のフィルタ構成要素は、キャパシタを含む。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、トランスインピーダンス増幅器の第2のグランド端子は、トランスインピーダンス増幅器の入力段グランド端子を含む。
本出願のこの実施形態では、グランドからの電磁クロストーク信号がトランスインピーダンス増幅器の入力段、すなわち、トランスインピーダンス増幅機能の前にフィルタリングされ得るように、トランスインピーダンス増幅器の入力段グランド端子は、第2のグランド端子として使用される。このようにして、トランスインピーダンス増幅器によって増幅されたクロストーク信号によって引き起こされる電磁クロストークのより強い影響が回避され得、耐電磁干渉性能が最適化される。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子およびフォトダイオードの負極は、同じ外部電源に接続するように構成される。
本出願のこの実施形態では、追加の外部電源が提供される必要がないように、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子およびフォトダイオードの負極は、同じ外部電源に接続される。これは、回路設計を簡略化するという利点を有する。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子およびフォトダイオードの負極は、異なる外部電源に接続するように構成される。
本出願のこの実施形態では、回路設計の柔軟性が改善されるように、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子およびフォトダイオードの負極は、異なる外部電源に接続される。
第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子は、外部電源に接続するように構成され、トランスインピーダンス増幅器は、電圧調整モジュールを含み、電圧調整モジュールは、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子に接続され、フォトダイオードの負極は、電圧調整モジュールに接続するように構成される。
本出願のこの実施形態では、トランスインピーダンス増幅器の電力用端子は、外部電源に接続され、追加の外部電源が提供される必要がないように、電力は、トランスインピーダンス増幅器内部の電圧調整モジュールを使用することによってフォトダイオードに供給される。これは、回路設計を簡略化するという利点を有する。
第1の態様の任意の2つ以上の可能な実装形態は、互いに組み合わされ得ることが理解され得る。
第2の態様によれば、双方向光サブアセンブリが提供される。双方向光サブアセンブリは、第1の態様または第1の態様の可能な実装形態のうちの任意の1つによる受信機光サブアセンブリを含む。
第3の態様によれば、光モジュールが提供される。光モジュールは、第2の態様による双方向光サブアセンブリを含む。
第4の態様によれば、光ネットワークデバイスが提供される。光ネットワークデバイスは、第3の態様による光モジュールを含む。
第4の態様によれば、可能な実装形態では、光ネットワークデバイスは、OLTまたはONUである。
本出願の実施形態によるアプリケーションシナリオの概略図である。 本出願の実施形態による、トランジスタアウトライン缶(transistor outline can、TO CAN)形態においてパッケージングされた受信機光サブアセンブリの構造の構造図である。 本出願の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 従来技術における受信機光サブアセンブリの信号ループの概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 本出願の実施形態によるトランスインピーダンス増幅器の概略図である。 本出願の別の実施形態によるトランスインピーダンス増幅器の概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 本出願の実施形態によるフィルタ構成要素の概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 図15における受信機光サブアセンブリの信号ループの概略図である。 図15における受信機光サブアセンブリの信号ループの概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 図17における受信機光サブアセンブリの信号ループの概略図である。 図17における受信機光サブアセンブリの信号ループの概略図である。 本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリの回路の概略図である。 図15におけるTO CAN形態においてパッケージングされた受信機光サブアセンブリの構造の概略図である。 図19におけるTO CAN形態においてパッケージングされた受信機光サブアセンブリの構造の概略図である。
以下は、添付図面を参照して本出願における技術的解決策について説明する。
本出願の実施形態における技術的解決策は、様々なパッシブ光ネットワーク(passive optical network、PON)システム、たとえば、次世代PON(next-generation PON、NG-PON)、NG-PON 1、NG-PON 2、ギガビット対応PON(gigabit-capable PON、GPON)、10ギガビット毎秒PON(10 gigabit per second PON、XG-PON)、10ギガビット対応対称パッシブ光ネットワーク(10-gigabit-capable symmetric passive optical network、XGS-PON)、イーサネットPON(Ethernet PON、EPON)、10ギガビット毎秒EPON(10 gigabit per second EPON、10G-EPON)、次世代EPON(next-generation EPON、NG-EPON)、波長分割多重(wavelength-division multiplexing、WDM)PON、時分割および波長分割多重(time and wavelength division multiplexing、TWDM)PON、ポイントツーポイント(point-to-point、P2P)WDM PON(P2P-WDM PON)、非同期転送モードPON(asynchronous transfer mode PON、APON)、広帯域PON(broadband PON、BPON)、25ギガビット毎秒PON(25 gigabit per second PON、25G-PON)、50ギガビット毎秒PON(50 gigabit per second PON、50G-PON)、100ギガビット毎秒PON(100 gigabit per second PON、100G-PON)、25ギガビット毎秒EPON(25 gigabit per second EPON、25G-EPON)、50ギガビット毎秒EPON(50 gigabit per second EPON、50G-EPON)、100ギガビット毎秒EPON(100 gigabit per second EPON、100G-EPON)、ならびに別のレートのGPONまたはEPONに適用され得、光伝送ネットワーク(Optical Transport Network、OTN)などの光ネットワークにさらに適用され得る。
図1は、本出願の実施形態によるパッシブ光ネットワーク(PON)のアプリケーションシナリオの概略図である。図1に示されているように、パッシブ光ネットワーク(PON)は、光回線終端装置(optical line terminal、OLT)と、光分配ネットワーク(optical distribution network、ODN)と、光ネットワークユニット(optical network unit、ONU)とを含む。OLTは、ODNを介して、ユーザ側に配置された複数のONUに接続される。OLTおよびONUは、各々、1つまたは複数の光モジュールを含む。光モジュールは、光サブアセンブリ(optical sub-assembly、OSA)を含む。OLTとONUとの間の高速光伝送が実現されるように、被送信アナログまたはデジタル信号は、送信するための光信号に変換され、光信号は、受信され、対応するアナログまたはデジタル信号に変換される。
光サブアセンブリは、通常、光ネットワークデバイス(たとえば、OLTまたはONU)内に配置される。光サブアセンブリは、光信号を受信および送信するように構成される。光サブアセンブリは、受信機光サブアセンブリ(receiver optical sub-assembly、ROSA)および送信機光サブアセンブリ(transmitting optical sub-assembly、TOSA)、または双方向光サブアセンブリ(bi-directional optical sub-assembly、BOSA)を含み得る。受信機光サブアセンブリは、光信号を受信し、光信号を電気信号に変換するように構成される。送信機光サブアセンブリは、電気信号を光信号に変換し、光信号を送信するように構成される。双方向光サブアセンブリは、受信機光サブアセンブリの機能を含むだけでなく、送信機光サブアセンブリの機能も含む。言い換えれば、双方向光サブアセンブリは、受信機光サブアセンブリと送信機光サブアセンブリとを含むものと理解され得る。本出願のこの実施形態では、受信機光サブアセンブリは、光受信機と呼ばれる場合もある。光サブアセンブリが適用される光モジュールおよび光ネットワークデバイスのタイプは、本明細書のこの実施形態では限定されないことが留意されるべきである。OLTおよびONUに加えて、本明細書のこの実施形態における光モジュールおよび光サブアセンブリは、別のタイプの光ネットワークデバイス、たとえば、光スイッチまたはルータにさらに適用され得る。
図2は、本出願の実施形態による、トランジスタアウトライン缶(transistor outline can、TO CAN)形式内にパッケージングされた受信機光サブアセンブリ10の構造の概略図である。図2に示されているように、受信機光サブアセンブリは、フォトダイオード(photodiode、PD)2と、トランスインピーダンス増幅器(trans-impedance amplifier、TIA)3と、受信機光サブアセンブリが正常に動作するように駆動するキャパシタ、抵抗器、およびインダクタなどの一般的に使用される電気要素とを含む。受信機光サブアセンブリは、前述の要素を担持するベース4、シーリングおよび光信号結合を実行するように構成されたチューブキャップ5、およびレンズなどの機能要素をさらに含み得る。ベース4は、ヘッダ(header)と呼ばれる場合もある。ベース4には、いくつかのピン6が設けられ、ピン6は、それぞれ、電源に接続し、グランドに接続し、光-電気変換後に取得された電気信号を出力するように構成される。ベース4上のピン6は、金線を使用することによって、フォトダイオード2およびトランスインピーダンス増幅器3上の信号電極に接続され得る。このようにして、光-電気変換後に取得された信号が出力され得る。フォトダイオードによって受け取られる光は、弱いので、フォトダイオード2によって生成された電気信号は、増幅のためにトランスインピーダンス増幅器3に出力される必要があり、次いで、増幅された電気信号が、ピン6を介して出力される。
通常、ピン6およびベース4の底部は、電気的に絶縁され、たとえば、ガラスセメントまたは別の絶縁材料を使用することによって絶縁され得る。底部全体は、グランド平面として使用され得、底部に接続された専用のピンを介して外部グランドに接続される。外部グランドは、アースまたはアースに接続された導体として理解され得る。ベース4上の要素は、代替的には、溶接によって接続され得る。
受信機光サブアセンブリがONU内に配置される例が使用される。ONUおよび端末デバイス(携帯電話またはルータなど)は、通常、ワイヤレスフィデリティ(Wireless Fidelity、Wi-Fi)などのワイヤレス通信技術を使用することによって伝送を実行する。したがって、受信機光サブアセンブリは、通常、複雑な電磁放射環境内に配置される。受信機光サブアセンブリの通信信号への電磁放射によって引き起こされる干渉は、電磁クロストークと呼ばれ、干渉信号は、クロストーク信号と呼ばれる場合もある。たとえば、特に10G PON高速時代では、10G PON信号および5G Wi-Fiキャリアの変調周波数が同じ周波数帯域(両方とも5GHz)であるので、従来のフィルタリング手段を使用することによって、5G Wi-Fi信号によって発生される電磁クロストークをフィルタリングすることは困難である。一例では、受信機光サブアセンブリ内で発生される電気信号は、0.1マイクロアンペア(μA)から10μAのオーダであるが、5G Wi-Fi信号の送信電力は、通常、500ミリワット(mW)であり、これは、受信機光サブアセンブリの信号よりも500万倍大きく、受信機光サブアセンブリの信号と非常に容易に干渉する。受信機光サブアセンブリに対する電磁クロストークの影響は、通常、クロストークありの感度とクロストークなしの感度との間の差によって定義される電力コストによって表される。通常の受信機光サブアセンブリがどのような干渉対策も持たない場合、その干渉度は、10bBを超える可能性がある。これは、システムの正常な動作に深刻な影響を与える。したがって、受信機光サブアセンブリへの電磁クロストークをどのように低減するかは、産業において緊急に解決される必要がある問題である。
高速(たとえば、10Gを超える伝送速度)のイーサネット伝送システムでは、受信機光サブアセンブリは、一般に、光スイッチまたはルータなどのデバイス上に配置され、受信機光サブアセンブリも、複雑な電磁放射環境内に配置される。たとえば、光サブアセンブリ内の送信機光サブアセンブリの高速駆動電流は、通常、少なくとも100mAに達する可能性があり、高速交流電流は、回路内の不連続インピーダンスに遭遇すると、電磁波を放射し、したがって、受信機光サブアセンブリに弱い電気信号(約0.1マイクロアンペア(μA)から10μAのオーダ)を発生し、干渉を引き起こす。そのような干渉は、通常、送信と受信との間のクロストークと呼ばれる。そのようなクロストークは、光サブアセンブリおよび光モジュールが設計されるときに、可能な限り排除および回避されるべきである。それに加えて、光スイッチまたはルータなどのデバイス内には、消費電力が大きく、大容量の多くのスイッチングチップが存在する。これらのチップが動作するとき、大きい電磁放射が発生する。それに加えて、通常、高速回路のインピーダンスを完全に連続にすることは困難であり、電磁放射は必ず外部に生成される。すべての電磁放射は、受信機光サブアセンブリに弱い電気信号を生成し、干渉を引き起こす。したがって、光ネットワークデバイス内の電磁放射によって受信機光サブアセンブリに対して引き起こされるクロストークをどのように低減するかは、光サブアセンブリを設計する上で常に大きな課題である。また、外部からの電磁クロストークによって影響も受ける。
前述の問題に対して、本出願は、耐電磁クロストーク受信機光サブアセンブリの解決策を提供する。受信機光サブアセンブリの感度に対する電磁クロストークの影響は、特別な耐干渉構造を使用することによって低減される。
図3は、本出願の実施形態による受信機光サブアセンブリ10の回路の概略図である。図3に示されているように、受信機光サブアセンブリ10は、フォトダイオード(PD)2と、トランスインピーダンス増幅器(TIA)3と、ベースとを含む。フォトダイオード2の負極は、電力用端子VPDに接続される。電力用端子VPDは、電源VPDに接続するように構成される。電源VPDは、フォトダイオード2の駆動電源である。フォトダイオード2の正極は、トランスインピーダンス増幅器3の入力端子に接続される。フォトダイオード2は、光-電気変換を実行し、電気信号を生成するように構成される。フォトダイオード2によって出力される電流は、弱いので、フォトダイオード2によって出力された電気信号は、トランスインピーダンス増幅器3によって増幅される。トランスインピーダンス増幅器3は、増幅された電気信号を出力する。
図3に示されているトランスインピーダンス増幅器3の構造は、トランスインピーダンス増幅器3の例である。トランスインピーダンス増幅器3は、たとえば、等価トランスインピーダンス32と出力バッファ34とを含み得る。トランスインピーダンス増幅器3の増幅率は、通常、等価トランスインピーダンス32を使用することによって表され、入力された弱い電気信号電流に対するトランスインピーダンス増幅器3によって出力された信号の電圧振幅の比に数値的に等しい。出力バッファ34は、トランスインピーダンス増幅器3の出力段であり、トランスインピーダンス増幅器3によって増幅された信号をある方式において出力するように、たとえば、信号を差動増幅方式または単純な単一端子方式において出力するように構成される。トランスインピーダンス増幅器3は、入力端子と、出力端子(TIA OUT+およびTIA OUT-)と、電力用端子VCCと、グランド端子(GND 1およびGND 2)とをさらに含み得る。トランスインピーダンス増幅器3の入力端子は、フォトダイオード2によって出力された電気信号を受信するように構成され、トランスインピーダンス増幅器3の出力端子は、増幅された電気信号を出力するように構成される。たとえば、トランスインピーダンス増幅器3の出力端子は、差動信号出力端子TIA OUT+およびTIA OUT-を含み得る。トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCは、電源VCCに接続するように構成される。電源VCCは、トランスインピーダンス増幅器3の電源である。トランスインピーダンス増幅器3のグランド端子は、接地され得る。図3に示されているように、トランスインピーダンス増幅器3のグランド端子は、ベースグランド(ベースGND)に接続することによって外部グランドに接続され得る。上記で説明されているように、グランド端子がベースに接続されることは、グランド端子がベースの底部に接続され、底部が専用のピンを介して外部グランドに接続されることを意味する場合がある。
図3は、クロストーク信号および正常な信号のループをさらに示す。図3に示されているように、電磁クロストークは、受信機光サブアセンブリ10に入るクロストーク信号の異なるソースに基づく3つのタイプのクロストーク信号を含む場合がある。第1のタイプは、フォトダイオード2の電力用端子VPDを介して信号ループに入るクロストーク信号である。第2のタイプは、トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCを介して信号ループに入るクロストーク信号である。第3のタイプは、グランド(GND)を介して信号ループに入るクロストーク信号であり、これは、たとえば、ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器3のグランド端子を介して信号ループに入るクロストーク信号として理解され得る。前述の3つのタイプのクロストーク信号は、正常な信号に対して干渉を引き起こす。したがって、これらのクロストーク信号は、回路が設計されるときに、可能な限りフィルタリングされる必要がある。
一例では、図4は、耐電磁クロストークソリューションを示す。図4に示されているように、受信機光サブアセンブリ10は、第5のフィルタ構成要素15と第6のフィルタ構成要素16とを含む。第5のフィルタ構成要素15の第1の端子は、電力用端子VCCに接続され、第5のフィルタ構成要素15の第2の端子は、ベースグランドに接続される。第5のフィルタ構成要素15は、電力用端子VCCからのクロストーク信号をフィルタリングするように構成され得る。第6のフィルタ構成要素16の第1の端子は、電力用端子VPDに接続され、第6のフィルタ構成要素16の第2の端子は、ベースに接続される。第6のフィルタ構成要素16は、電力用端子VPDからのクライアント信号をフィルタリングするように構成され得る。
しかしながら、図4における回路は、ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器3のグランド端子を介して信号ループに入るクロストーク信号を処理することができない。たとえば、クロストーク信号は、第5のフィルタ構成要素15の下面を介して信号ループに入る場合があり、第6のフィルタ構成要素16の下面を介して信号ループに入る場合があり、またはベースグランド(ベースGND)およびトランスインピーダンス増幅器3のグランド端子を介して信号ループに入る場合がある。クロストーク信号は、トランスインピーダンス増幅器3によって増幅され、正常な信号と一緒に出力される。これは、正常な信号伝送に影響を及ぼし、特に10G PONシステムについて、5G Wi-Fiのクロストークに関する信号の周波数は、システムの正常な信号の周波数と一致し、後続の回路におけるクロストーク信号をフィルタリングすることは困難である。
可能な解決策では、電力コストをさらに低減し、システムの正常な動作を確実にするために、電磁シールドカバーが受信機光サブアセンブリ10の外側に追加され得る。しかしながら、これは、コストを増加させる。さらに、シールドカバーの構造のサイズが大きいので、受信機光サブアセンブリ10全体のサイズが増加され、コンパクトなシナリオにおける要件を満たすことが困難である。
前述の問題を解決するために、本出願は、グランドからのクロストーク信号を低減する耐電磁クロストークソリューションをさらに提供する。図5は、本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリ10の回路の概略図である。
図5に示されているように、受信機光サブアセンブリ10は、フォトダイオード2と、トランスインピーダンス増幅器3と、第1のフィルタ構成要素11とを含む。フォトダイオード2とトランスインピーダンス増幅器3との間の接続関係は、図3に示されているものと同じである。簡略化のため、詳細についてここでは再び説明されない。図5において、トランスインピーダンス増幅器3の第1のグランド端子(GND 1)は、外部グランドに接続するように構成され、トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)は、第1のフィルタ構成要素11の第1の端子に接続され、第1のフィルタ構成要素11の第2の端子は、外部グランドに接続される。言い換えれば、第1のフィルタ構成要素11は、外部グランドとトランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)との間に配置される。そのような構造を使用することによって、グランドからのクロストーク信号が効果的にフィルタリングされ得る。
本出願のこの実施形態では、トランスインピーダンス増幅器3の第1のグランド端子(GND 1)は、直流接地を実装するために外部グランドに接続される。それに加えて、第1のフィルタ構成要素11は、交流接地を実装するために、トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)と外部グランドとの間に配置される。第1のフィルタ構成要素11は、グランドからの電磁クロストーク信号をフィルタリングすることができ、それによって、受信機光サブアセンブリ10の耐電磁干渉性能を改善する。
トランスインピーダンス増幅器3は、1つまたは複数のグランド端子を含むことが留意されるべきである。1つのグランド端子のみを含むトランスインピーダンス増幅器3はまた、拡張方式(たとえば、1つのグランド点上の複数のワイヤをグランドに溶接する方式)において複数のグランド端子の効果を達成し得る。トランスインピーダンス増幅器3の複数のグランド端子は、複数の第1のグランド端子(GND 1)と複数の第2のグランド端子(GND 2)とに分割され得る。たとえば、トランスインピーダンス増幅器は、1つまたは複数の入力段グランド端子と1つまたは複数の出力段グランド端子とを含み得、1つまたは複数の中間段グランド端子をさらに含み得る。1つまたは複数の中間段グランド端子は、入力段と出力段との間に機能的に配置された1つまたは複数のグランド端子であり得る。トランスインピーダンス増幅器チップの性能および内部レイアウト要件により、異なるグランド端子は、通常、それぞれ、トランスインピーダンス増幅器3上の異なる物理的位置において配置される。異なるグランド端子間には、インダクタンス、静電容量、抵抗などの回路パラメータが存在する。したがって、グランド端子は、まとめて1つのものとして説明することはできない。本出願では、第1のグランド端子および第2のグランド端子は、トランスインピーダンス増幅器3上の物理的位置の任意の2つまたは2つのグループにおける異なるグランド端子を表し、トランスインピーダンス増幅器は、1つまたは複数の第1のグランド端子と1つまたは複数の第2のグランド端子とを含み得る。
たとえば、図6に示されているトランスインピーダンス増幅器は、1つの入力グランド端子301と2つの出力段グランド端子302および303とを含む。グランド端子を第1のグランド端子と第2のグランド端子とに分割する解決策は、以下の通りである。
(1)301は、第1のグランド端子であり、302および303は、第2のグランド端子に結合される。
(2)301および302は、第1のグランド端子に結合され、303は、第2のグランド端子である。
(3)301は、第1のグランド端子であり、302は、第1のグランド端子であり、303は、第2のグランド端子である。この解決策では、301および302は、独立した第1のグランド端子として使用され、すなわち、301および302は、両方とも第1のグランド端子である。
(4)301は、第1のグランド端子であり、302は、第2のグランド端子であり、303は、第2のグランド端子である。この解決策では、302および303は、独立した第2のグランド端子であり、すなわち、302および303は、両方とも本出願で説明されている第2のグランド端子である。
(5)301は、第2のグランド端子であり、302および303は、第1のグランド端子に結合される。
(6)301および302は、第2のグランド端子に結合され、303は、第1のグランド端子である。
(7)301は、第2のグランド端子であり、302は、第2のグランド端子であり、303は、第1のグランド端子である。この解決策では、301および302は、独立した第2のグランド端子として使用され、すなわち、301および302は、両方とも第2のグランド端子である。
(8)301は、第2のグランド端子であり、302は、第1のグランド端子であり、303は、第1のグランド端子である。この解決策では、302および303は、独立した第1のグランド端子として使用され、すなわち、302および303は、両方とも本明細書で説明されている第1のグランド端子である。
学習され得るように、トランスインピーダンス増幅器3は、第1のグランド端子(GND 1)に関する複数の分割方式と第2のグランド端子(GND 2)に関する複数の分割方式とを有する。トランスインピーダンス増幅器3の1つまたは複数の第1のグランド端子(GND 1)は、直流グランド(外部グランド)に接続するように個別に構成される。トランスインピーダンス増幅器3の1つまたは複数の第2のグランド端子(GND 2)は、交流グランドに接続するように個別に構成される(フィルタ構成要素(たとえば、第1のフィルタ構成要素11)を介してグランドに個別に接続される)。第1のフィルタ構成要素11は、複数の独立したフィルタを含み得、各フィルタは、第2のグランド端子(GND 2)に接続されることが留意されるべきである。
さらに、図7は、本出願におけるトランスインピーダンス増幅器3の第1のグランド端子(GND 1)および第2のグランド端子(GND 2)のための分割解決策の例である。同じ機能を有する入力段グランド端子401および402が第2のグランド端子(GND 2)に結合され、同じ機能を有する中間段グランド端子403および404が第2のグランド端子(GND 2)に結合され、同じ機能を有する出力段グランド端子405および406が第1のグランド端子(GND 1)に結合される。第2のグランド端子(GND 2)は、第1のフィルタ構成要素111に接続される。第2のグランド端子(GND 2)は、別の第1のフィルタ構成要素112に接続される。グランド端子401および402は、トランスインピーダンス増幅器3において同じ機能を有し、互いに物理的に近接しており、共に第1のフィルタ構成要素111に接続される。このようにして、第1のフィルタ構成要素を使用しながら、グランド端子401および402の電磁干渉ノイズがフィルタリングされ得、コストが低減される。したがって、グランド端子401および402は、最適化された耐電磁干渉性能を有する。同様に、グランド端子403および404は、トランスインピーダンス増幅器3において同じ機能を有し、互いに物理的に近接しており、共に第1のフィルタ構成要素112に接続され、最適化された耐電磁干渉性能も有する。図7に示されているように、トランスインピーダンス増幅器3の入力段グランド端子および中間段グランド端子は、両方とも、第1のフィルタ構成要素(111および112)に接続する第2のグランド端子(GND 2)として使用される。このようにして、入力段グランド端子および中間段グランド端子の電磁干渉ノイズは、フィルタリングされ得、それによって、耐電磁干渉性能を改善する。トランスインピーダンス増幅器3の出力段グランド端子が第1のフィルタ構成要素111に接続する第2のグランド端子(GND 2)として使用される場合、出力段グランド端子の電磁干渉ノイズもフィルタリングされ得、それによって、耐電磁干渉性能を改善することが留意されるべきである。したがって、トランスインピーダンス増幅器3の第1のグランド端子(GND 1)は、直流グランド(外部グランド)に接続するように構成され、トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)は、(フィルタ構成要素を介してグランドに接続された)交流グランドに接続するように構成されるものとして理解され得る。トランスインピーダンス増幅器3の直流グランドが性能要件を満たすことができることが保証される限り、トランスインピーダンス増幅器3のすべての他のグランド端子は、対応するグランド端子の電磁干渉ノイズをフィルタリングし、それによって耐電磁干渉性能を改善するために、第1のフィルタ構成要素(11、111、112)に接続され得る。さらに、グランド(ベースグランドまたはトランスインピーダンス増幅器3のグランド端子)からの電磁クロストーク信号がトランスインピーダンス増幅器3の入力段において、すなわちトランスインピーダンス増幅機能の前にフィルタリングされ得るように、トランスインピーダンス増幅器3の入力段グランド端子は、第2のグランド端子(GND 2)として使用される。このようにして、トランスインピーダンス増幅器によって増幅されたクロストーク信号によって引き起こされる電磁クロストークのより強い影響が回避され得、耐電磁干渉性能が最適化される。
オプションで、受信機光サブアセンブリ10は、ベースを含み、ベースは、外部グランドに接続され得る。受信機光サブアセンブリ10内の関連要素は、ベースを介して外部グランドに接続され得る。たとえば、トランスインピーダンス増幅器3の第1のグランド端子(GND 1)は、受信機光サブアセンブリ10のベースを介して外部グランドに接続され、第1のフィルタ構成要素11の第2の端子は、受信機光サブアセンブリ10のベースを介して外部グランドに接続される。代替的には、受信機光サブアセンブリ10内の関連要素は、外部グランドに直接接続され得る。
オプションで、第1のフィルタ構成要素11は、大きい静電容量を有するフィルタ構成要素であり得る。一例では、第1のフィルタ構成要素11の静電容量は、100ピコファラッド(pF)であり得、または100pFよりも大きくてもよい。ベースに接続された外部グランドは、ボードのアースであり得る。ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器3のグランド端子上に収集されるクロストーク信号の寄生パラメータが小さく、漏れが早い。クロストーク信号は、短期間に収集され、パルス型の特性を有する。ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器3のグランド端子からのクロストーク信号は、グランドからの電磁クロストークがフィルタリングされ得るように、第1のフィルタ構成要素11の大きい静電容量を使用することによって吸収および絶縁され得る。
オプションで、第1のフィルタ構成要素11がクロストーク信号に対してより強いフィルタリング機能を有するように、第1のフィルタ構成要素11のより大きい散乱パラメータがクロストーク信号周波数帯域において設定され得る。たとえば、第1のフィルタ構成要素11の散乱パラメータは、クロストーク信号周波数帯域において20dBよりも大きく設定され得る。
オプションで、図5に基づいて、本出願の実施形態における受信機光サブアセンブリ10は、様々な変形例をさらに有し、すべての変形は、本出願の実施形態の保護範囲内に入る。たとえば、いくつかの変形例では、受信機光サブアセンブリ10は、電力用端子VPDからのクロストーク信号もしくは電力用端子VCCからのクロストーク信号をさらにフィルタリングすることができ、または別の機能を実装することができる。以下は、添付図面を参照して、本出願の実施形態における受信機光サブアセンブリ10について引き続き説明する。
オプションで、本出願の様々な実施形態では、トランスインピーダンス増幅器3の電源VCCおよびフォトダイオード2の電源VPDは、同じ外部電源であり得、または異なる外部電源であり得る。たとえば、図8に示されているように、トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCおよびフォトダイオード2の負極は、同じ外部電源VCCに接続され得る。この場合、受信機光サブアセンブリ10は、1つの外部電源に接続され得、外部電源は、トランスインピーダンス増幅器3とフォトダイオード2の両方に電力を供給する。
代替的には、本出願の様々な実施形態では、図9に示されているように、トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCは、外部電源VCCに接続され得る。トランスインピーダンス増幅器3は、電圧調整モジュール(図には示されていない)を含み得る。電圧調整モジュールは、トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCに接続される。フォトダイオード2の負極は、電圧調整モジュールに接続される。電圧調整モジュールは、入力電圧を変換し、変換後に取得される出力電圧を生成し得る。電圧調整モジュールは、フォトダイオードの電源VPDに相当する。この場合、トランスインピーダンス増幅器3の電源は、外部電源であり、フォトダイオードは、トランスインピーダンス増幅器3内に配置された電圧調整モジュールを使用して電力を供給される。オプションで、電圧調整モジュールは、内蔵電力モジュール、電圧レギュレータ、電圧変換器などと呼ばれる場合もある。
オプションで、本出願の様々な実施形態におけるフィルタ構成要素、たとえば、以下で説明されている第1のフィルタ構成要素11および第2のフィルタ構成要素12から第6のフィルタ構成要素16は、特定の電磁クロストーク周波数帯域に対するフィルタリング機能を実装することができる構成要素であり得る。フィルタ構成要素は、アクティブフィルタ構成要素および/またはパッシブフィルタ構成要素を含み得る。図10は、本出願の実施形態によるフィルタ構成要素の概略図である。図10における(a)に示されているように、フィルタ構成要素は、キャパシタを含み得る。図10における(b)に示されているように、フィルタ構成要素は、キャパシタと抵抗器とを含み得、または別の集積構成要素をさらに含み得る。図10における(c)に示されているように、フィルタ構成要素は、キャパシタとインダクタとを含み得る、または別の集積構成要素をさらに含み得る。図10における(d)に示されているように、フィルタ構成要素は、直列に接続された複数のキャパシタを含み得る。図10における(e)に示されているように、フィルタ構成要素は、並列に接続された複数のキャパシタを含み得る。図10におけるキャパシタまたはインダクタは、ワイヤシーティング(wire seating)によって形成された構造であり得る。本出願の様々な実施形態におけるフィルタ構成要素は、前述の例における構成要素に限定されず、他の形態であり得ることが理解され得る。特定の電磁クロストーク周波数帯域におけるフィルタリング機能を実装することができる任意の構成要素は、本出願の様々な実施形態におけるフィルタ構成要素として理解され得る。
図11は、本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリ10の回路の概略図である。図11に示されているように、第1のフィルタ構成要素11に加えて、受信機光サブアセンブリ10は、第2のフィルタ構成要素12をさらに含み得る。第2のフィルタ構成要素12の第1の端子は、フォトダイオード2の負極に接続され、第2のフィルタ構成要素12の第2の端子は、第1のフィルタ構成要素11の第1の端子に接続される。言い換えれば、第2のフィルタ構成要素12は、フォトダイオード2の負極と第1のフィルタ構成要素11との間に配置される。フォトダイオード2の負極は、電源VPDに接続するように構成されているので、第2のフィルタ構成要素12が電力用端子VPDと第1のフィルタ構成要素11との間に配置されているとも考えられ得る。第2のフィルタ構成要素12および第1のフィルタ構成要素11は、フォトダイオード2の電力用端子VPDからのクロストーク信号をフィルタリングすることができる。
それに加えて、高周波信号のループがベースを通過しないように、第2のフィルタ構成要素12、フォトダイオード2、およびトランスインピーダンス増幅器3は、インピーダンス信号ループをさらに形成し得る。電源からの電磁クロストークが抑制され、ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器3のグランド端子からの電磁クロストークも絶縁および吸収され、それによって、電磁クロストークからの受信機光サブアセンブリ10のトランスインピーダンス増幅ループ全体のフルパス絶縁を実施し、耐電磁クロストーク性能を改善する。
一例では、第2のフィルタ構成要素12がクロストーク信号に対してより強いフィルタリング機能を有するように、クロストーク信号周波数帯域における第2のフィルタ構成要素12の散乱パラメータは、可能な限り大きく設定され得る。たとえば、第2のフィルタ構成要素12の散乱パラメータは、クロストーク信号周波数帯域において20dBよりも大きくてもよい。
図12は、本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリ10の回路の概略図である。図12に示されているように、受信機光サブアセンブリ10は、第1のフィルタ構成要素11と第3のフィルタ構成要素13とを含む。第3のフィルタ構成要素13の第1の端子は、トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCに接続され、第3のフィルタ構成要素13の第2の端子は、トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)に接続される。言い換えれば、第3のフィルタ構成要素13は、トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCとトランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)との間に配置される。トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCは、電源VCCに接続するように構成され、トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)は、第1のフィルタ構成要素11の第1の端子に接続されるので、第3のフィルタ構成要素13が電源VCCと第1のフィルタ構成要素11との間に配置されているとも考えられ得る。第1のフィルタ構成要素11および第3のフィルタ構成要素13は、電力用端子VCCからのクロストーク信号をフィルタリングすることができる。
それに加えて、第3のフィルタ構成要素13およびトランスインピーダンス増幅器3は、高周波信号のループがベースを通過しないように、独立した信号ループをさらに形成し得る。電源からの電磁クロストークが抑制され、ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器3のグランド端子からの電磁クロストークも絶縁および吸収され、それによって、耐電磁クロストーク性能を改善する。
オプションで、第3のフィルタ構成要素13は、大きい静電容量を有するフィルタ構成要素であり得る。一例では、第3のフィルタ構成要素13の静電容量は、100ピコファラッド(pF)であり得、または100pFよりも大きくてもよい。グランドからの電磁クロストークがより迅速にフィルタリングされ得るように、大きい静電容量を有する構成要素が第3のフィルタ構成要素13として使用される。
オプションで、第3のフィルタ構成要素13がクロストーク信号に対してより強いフィルタリング機能を有するように、第3のフィルタ構成要素13のより大きい散乱パラメータがクロストーク信号周波数帯域において設定され得る。たとえば、第3のフィルタ構成要素13の散乱パラメータは、クロストーク信号周波数帯域において20dBよりも大きく設定され得る。
オプションで、図13に示されているように、図12における受信機光サブアセンブリ10は、第2のフィルタ構成要素12をさらに含み得る。第2のフィルタ構成要素12の接続関係および機能は、上記で説明されているものと同じであり、詳細についてここでは再び説明されない。
図14は、本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリ10の回路の概略図である。図14に示されているように、受信機光サブアセンブリ10は、第1のフィルタ構成要素11と、第2のフィルタ構成要素12と、第3のフィルタ構成要素13と、第4のフィルタ構成要素14とを含む。第4のフィルタ構成要素14の第1の端子は、第3のフィルタ構成要素13の第2の端子に接続される。第4のフィルタ構成要素14の第2の端子は、外部グランドに接続される。言い換えれば、第4のフィルタ構成要素14は、第3のフィルタ構成要素13と外部グランドとの間に配置される。第4のフィルタ構成要素14は、グランドからの電磁クロストークをフィルタリングするように構成され得る。本出願のこの実施形態では、第1のフィルタ構成要素11から第3のフィルタ構成要素13の機能は、上記で説明されているものと同じまたは同様であり、詳細についてここでは再び説明されない。
オプションで、第3のフィルタ構成要素13の第2の端子は、トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)に接続されるので、第4のフィルタ構成要素14の2つの端子の接続関係は、第1のフィルタ構成要素11のものと同じであり得る。具体的には、トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)は、1つまたは複数のグランド端子を含み得るので、第1のフィルタ構成要素11および第4のフィルタ構成要素14は、トランスインピーダンス増幅器3の同じグランド端子に接続され得、またはトランスインピーダンス増幅器3の異なるグランド端子に接続され得る。第1のフィルタ構成要素11および第4のフィルタ構成要素14に接続された第2のグランド端子(GND 2)がトランスインピーダンス増幅器3の異なるグランド端子である場合、第1のフィルタ構成要素11および第4のフィルタ構成要素14は、異なるフィルタ構成要素を使用することによって実装され得る。第1のフィルタ構成要素11および第4のフィルタ構成要素14に接続された第2のグランド端子(GND 2)がトランスインピーダンス増幅器3の同じグランド端子である場合、第1のフィルタ構成要素11および第4のフィルタ構成要素14は、(たとえば、図13に示されているように)同じフィルタ構成要素であり得る。たとえば、第1のフィルタ構成要素11および第4のフィルタ構成要素14は、同じキャパシタを使用することによって実装され得、または複数のキャパシタを使用することによって実装され得る。たとえば、第1のフィルタ構成要素11の静電容量が100pFであり、第4のフィルタ構成要素14の静電容量が100pFである場合、200pFのキャパシタが、トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)と外部グランドとの間に配置され得、または2つの100pFのキャパシタが、トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)と外部グランドとの間に並列に接続され得、または別の方式が実装のために使用され得る。
本出願のこの実施形態では、第1のフィルタ構成要素11および第2のフィルタ構成要素12は、フォトダイオード2の電力用端子VPDからのクロストーク信号をフィルタリングすることができる。第3のフィルタ構成要素13および第4のフィルタ構成要素14は、電力用端子VCCからのクロストーク信号をフィルタリングすることができる。それに加えて、第2のフィルタ構成要素12、フォトダイオード2、およびトランスインピーダンス増幅器3は、独立した信号ループを形成し得る。第3のフィルタ構成要素13およびトランスインピーダンス増幅器3も、独立した信号ループを形成し得る。2つの独立した信号ループは、高周波信号のループがベースを通過しないようにすることができる。電源からの電磁クロストークが抑制され、ベースグランド(ベースGND)またはトランスインピーダンス増幅器3のグランド端子からの電磁クロストークも絶縁および吸収され、それによって耐電磁クロストーク性能を改善する。
図15は、本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリ10の回路の概略図である。図15に示されているように、受信機光サブアセンブリ10は、第1のフィルタ構成要素11と、第2のフィルタ構成要素12と、第5のフィルタ構成要素15とを含む。第5のフィルタ構成要素15の第1の端子は、トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCに接続され、第5のフィルタ構成要素15の第2の端子は、外部グランドに接続される。言い換えれば、第5のフィルタ構成要素15は、トランスインピーダンス増幅器3の電力用端子VCCと外部グランドとの間に配置される。第5のフィルタ構成要素15は、電力用端子VCCからのクロストーク信号を抑制するように構成され得る。
オプションで、図15に示されているように、受信機光サブアセンブリ10は、第6のフィルタ構成要素16をさらに含む。第6のフィルタ構成要素16の第1の端子は、フォトダイオード2の負極に接続され、第6のフィルタ構成要素16の第2の端子は、外部グランドに接続される。言い換えれば、第6のフィルタ構成要素16は、フォトダイオード2の負極と外部グランドとの間に配置される。フォトダイオード2の負極は、電力用端子VPDに接続されているので、第6のフィルタ構成要素16は、フォトダイオード2の電力用端子VPDと外部グランドとの間に配置されていると考えられ得る。第6のフィルタ構成要素16は、フォトダイオード2の電力用端子VPDからのクロストーク信号をフィルタリングするように構成され得る。
オプションで、図5から図14に示されている任意の受信機光サブアセンブリ10は、第5のフィルタ構成要素15および/または第6のフィルタ構成要素16を含み得る。
図16(a)および図16(b)は、図15における受信機光サブアセンブリ10の信号ループの概略図である。図16(a)は、電力用端子VCCまたは電力用端子VPDからのクロストーク信号を示す。図16(b)は、ベースグランド(ベースGND)からのクロストーク信号を示す。図16(a)および図16(b)に示されているように、電力用端子VCCからのクロストーク信号は、第5のフィルタ構成要素15によってフィルタリングされ得、電力用端子VPDからのクロストーク信号は、第6のフィルタ構成要素16によってフィルタリングされ得る。代替的には、電力用端子VPDからのクロストーク信号は、第1のフィルタ構成要素11および第2のフィルタ構成要素12によってフィルタリングされ得る。第2のフィルタ構成要素12、フォトダイオード2、およびトランスインピーダンス増幅器3は、独立した信号ループを形成する。第1のフィルタ構成要素11は、グランドからのクロストーク信号を絶縁しており、クロストーク信号は、前述の信号ループに入らないので、グランドからの電磁干渉は、良好に抑制される。
グランドからの大部分のクロストーク信号は、第1のフィルタ構成要素11によってフィルタリングされ得る。グランドからのクロストーク信号のごく一部は、第5のフィルタ構成要素15によってフィルタリングされ得る。トランスインピーダンス増幅器3内部のVCC電源線は、高周波クロストークに対して良好なフィルタリング効果を有するので、トランスインピーダンス増幅器3内部のVCC電源線は、クロストーク信号のこの部分がトランスインピーダンス増幅器3に入った後、クロストーク信号のこの部分をフィルタリングすることができる。グランドからのクロストーク信号のごく一部が第6のフィルタ構成要素16を通ってVPD電力ループに入り、クロストーク信号のこの部分は、第1のフィルタ構成要素11および第2のフィルタ構成要素12によってフィルタリングされ得る。
図15、図16(a)、および図16(b)に示されている受信機光サブアセンブリ10は、電力用端子VPD、電力用端子VCC、およびグランドからのクロストーク信号に対して良好なフィルタリング能力を有し、それによって、受信機光サブアセンブリ10の耐電磁干渉能力を改善する。
図17は、本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリ10の回路の概略図である。図17における受信機光サブアセンブリ10は、第1のフィルタ構成要素11から第6のフィルタ構成要素16を含む。図17における様々なフィルタ構成要素の接続方式は、前述の実施形態におけるものと同じである。簡略化のために、詳細についてここでは再び説明されない。
図18(a)および図18(b)は、図17における受信機光サブアセンブリ10の信号ループの概略図である。図18(a)は、電力用端子VCCおよび電力用端子VPDからのクロストーク信号を示す。図18(b)は、グランド(ベースGND)からのクロストーク信号を示す。図18(a)および図18(b)に示されているように、電力用端子VCCからのクロストーク信号は、第5のフィルタ構成要素15によってフィルタリングされ得、電力用端子VPDからのクロストーク信号は、第6のフィルタ構成要素16によってフィルタリングされ得る。代替的に、電力用端子VPDからのクロストーク信号は、第1のフィルタ構成要素11および第2のフィルタ構成要素12によってフィルタリングされ得る。第2のフィルタ構成要素12、フォトダイオード2、トランスインピーダンス増幅器3は、独立した信号ループを形成する。それに加えて、第3のフィルタ構成要素13およびトランスインピーダンス増幅器3も、独立した信号ループを形成する。第1のフィルタ構成要素11および第4のフィルタ構成要素14は、グランドからのクロストーク信号を絶縁しており、クロストーク信号は、前述の2つの信号ループに入らないので、グランドからの電磁干渉は、良好に抑制され、それによって、電磁クロストークに対するフィルタリング能力を改善する。
グランドからのクロストーク信号のごく一部は、第5のフィルタ構成要素15を介して電源VCC電力ループにさらに入る場合があり、クロストーク信号のこの部分は、第3のフィルタ構成要素13および第4のフィルタ構成要素14によってフィルタリングされ得る。グランドからのクロストーク信号のごく一部は、第6のフィルタ構成要素16を介してVPD電力ループに入り、クロストーク信号のこの部分は、第1のフィルタ構成要素11および第2のフィルタ構成要素12によってフィルタリングされ得る。
図19は、本出願の別の実施形態による受信機光サブアセンブリ10の回路の概略図である。図19における受信機光サブアセンブリ10は、図17におけるものと同様である。違いは、図19における受信機光サブアセンブリ10が第4のフィルタ構成要素14を含まないことであり、または第1のフィルタ構成要素11および第4のフィルタ構成要素14が1つのフィルタ構成要素に結合されていると理解され得る。
図20および図21を参照して、以下は、本出願に対応する、TO CAN形態においてパッケージングされた受信機光サブアセンブリ10の実施形態について引き続き説明する。
図20は、図15におけるTO CAN形態においてパッケージングされた受信機光サブアセンブリ10の構造の概略図である。図20に示されているように、受信機光サブアセンブリ10は、電源VCCピンと、電源VPDピンと、トランスインピーダンス増幅器3の差動出力端子TIA OUT+ピンおよびTIA OUT-ピンとを含む。それに加えて、ベースの底部全体が、グランドケーブルとしてグランドピン(図には示されていない)に接続される。具体的には、電源VCCピン、第5のフィルタ構成要素15の上面、およびトランスインピーダンス増幅器3の電力用端子は、ボンディングワイヤを使用することによって接続され得る。図20における実線(すなわち、ボンディングワイヤ)は、様々な構成要素間の接続関係を表し、破線は、様々な要素の参照番号を識別するために使用される。第5のフィルタ構成要素15の下面は、導電性接着剤または溶接によってベースグランドGNDに接続される。電源VPDピン、第6のフィルタ構成要素16の上面、および第2のフィルタ構成要素12の上面は、ボンディングワイヤを使用することによって接続される。第2のフィルタ構成要素12の上面は、導電性接着剤または溶接によってフォトダイオード2の負極(下面)に接続される。フォトダイオード2の正極は、ボンディングワイヤを使用することによってトランスインピーダンス増幅器3の入力端子INに接続される。第1のフィルタ構成要素11の上面は、導電性接着剤または溶接によって第2のフィルタ構成要素12の下面に接続され得る。第1のフィルタ構成要素11の下面は、導電性接着剤または溶接によってベースグランド(ベースGND)に接続され得る。トランスインピーダンス増幅器3の第1のグランド端子(GND 1)は、ベースグランド(ベースGND)に接続される。トランスインピーダンス増幅器3の第2のグランド端子(GND 2)は、ボンディングワイヤを使用することによって第1のフィルタ構成要素11の上面に接続され得る。
図21は、図19におけるTO CAN形態においてパッケージングされた受信機光サブアセンブリ10の構造の概略図である。図20と比較して、図21における受信機光サブアセンブリ10は、第3のフィルタ構成要素13をさらに含む。簡略化のために、図20におけるものと同じまたは同様の構造を有する図21における部分について、ここでは再び説明されない。図21における実線(すなわち、ボンディングワイヤ)は、様々な構成要素間の接続関係を表し、破線は、様々な要素の参照番号を識別するために使用される。オプションで、導電性材料の層がトランスインピーダンス増幅器3の上面を覆い得、導電性材料は、トランスインピーダンス増幅器3のグランド端子に接続される。グランド端子は、トランスインピーダンス増幅器の第1のグランド端子(GND 1)および/または第2のグランド端子(GND 2)を含み得る。したがって、様々な前述の構成要素は、トランスインピーダンス増幅器3の上面に接続された導電性材料を介して、トランスインピーダンス増幅器3のグランド端子に接続され得る。導電性材料は、接地コーティングと呼ばれる場合もある。VCCピンは、ボンディングワイヤを使用することによって、第1のフィルタ構成要素11の上面、第3のフィルタ構成要素13の上面、およびトランスインピーダンス増幅器3の電力用端子に接続される。第3のフィルタ構成要素13の下面は、導電性接着剤または溶接によって、トランスインピーダンス増幅器3の上面の接地コーティングに接続される。
図20および図21を参照して、以上は、本出願の実施形態におけるCO CAN形態においてパッケージングされた2つのタイプの受信機光サブアセンブリの構造について説明している。当業者は、本出願の実施形態における別の受信機光サブアセンブリも同様の構造を使用することによって実装され得ることを理解することができる。簡略化のために、詳細についてここでは説明されない。
当業者は、本明細書で開示されている実施形態で説明されている例と組み合わせて、ユニットおよびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、またはコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアとの組合せによって実装され得ることを認識し得る。機能がハードウェアによって実行されるか、またはソフトウェアによって実行されるかは、特定のアプリケーションと、技術的解決策の設計制約条件とに依存する。当業者は、特定のアプリケーションごとに、説明されている機能を実装するために異なる方法を使用し得るが、実装が本出願の範囲を超えると考えられるべきではない。
便利で簡潔な説明の目的のために、説明されているシステム、装置、およびユニットの詳細な作業プロセスについて、前述の方法の実施形態における対応するプロセスを参照することが、当業者によって明確に理解され得る。詳細について、ここでは再び説明されない。
本明細書で提供されているいくつかの実施形態では、開示されているシステム、装置、および方法は、他の方式で実装され得ることが理解されるべきである。たとえば、上記で説明されている装置の実施形態は、単なる例である。たとえば、ユニットへの分割は、単なる論理的な機能分割であり、実際の実装中は他の分割であり得る。たとえば、複数のユニットまたは構成要素が別のシステムに組み合わされるかもしくは統合されてもよく、またはいくつかの特徴が無視されてもよく、もしくは実行されなくてもよい。それに加えて、表示または論じられている相互結合または直接結合または通信接続は、いくつかのインターフェースを介して実装され得る。装置間またはユニット間の間接的な結合または通信接続は、電気的、機械的、または他の形態において実装され得る。
別個の構成要素として説明されているユニットは、物理的に別個であってもなくてもよく、ユニットとして表示されている構成要素は、物理的ユニットであってもなくてもよく、1つの位置に配置され得、または複数のネットワークユニット上に分散され得る。ユニットのうちのいくつかまたはすべては、実施形態の解決策の目的を達成するための実際の要件に従って選択され得る。
それに加えて、本出願の実施形態における機能ユニットが1つの処理ユニットに統合され得、またはユニットの各々が物理的に単独で存在し得、または2つ以上のユニットが1つのユニットに統合される。
機能がソフトウェア機能ユニットの形態において実装され、独立した製品として販売または使用される場合、機能は、コンピュータ可読記憶媒体内に記憶され得る。そのような理解に基づいて、本出願の技術的解決策は本質的に、または従来技術に寄与する部分、もしくは技術的解決策の一部は、ソフトウェア製品の形態において実装され得る。コンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体内に記憶され、コンピュータデバイス(パーソナルコンピュータ、サーバ、またはネットワークデバイスであり得る)が本出願の実施形態において説明されている方法のステップのすべてまたはいくつかを実行することを可能にするためのいくつかの命令を含む。前述の記憶媒体は、USBフラッシュドライブ、リムーバブルハードディスク、読み取り専用メモリ(Read-Only Memory、ROM)、ランダムアクセスメモリ(Random Access Memory、RAM)、磁気ディスク、または光ディスクなどの、プログラムコードを記憶することができる任意の媒体を含む。
前述の説明は、本出願の単なる特定の実装形態であり、本出願の保護範囲を限定することを意図するものではない。本出願で開示されている技術的範囲内の当業者によって容易に理解されるいかなる変形または置換も、本出願の保護範囲内に入るものとする。したがって、本出願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。
2 フォトダイオード(photodiode、PD)、フォトダイオード、フォトダイオード(PD)
3 トランスインピーダンス増幅器(trans-impedance amplifier、TIA)、トランスインピーダンス増幅器、トランスインピーダンス増幅器(TIA)
4 ベース
5 チューブキャップ
6 ピン
10 受信機光サブアセンブリ
11 第1のフィルタ構成要素
12 第2のフィルタ構成要素
13 第3のフィルタ構成要素
14 第4のフィルタ構成要素
15 第5のフィルタ構成要素
16 第6のフィルタ構成要素
32 等価トランスインピーダンス
34 出力バッファ
111 第1のフィルタ構成要素
112 第1のフィルタ構成要素
301 入力グランド端子
302 出力段グランド端子
303 出力段グランド端子
401 入力段グランド端子、グランド端子
402 入力段グランド端子、グランド端子
403 中間段グランド端子
404 中間段グランド端子
405 出力段グランド端子
406 出力段グランド端子

Claims (18)

  1. フォトダイオードと、トランスインピーダンス増幅器と、第1のフィルタ構成要素とを備える受信機光サブアセンブリであって、
    前記フォトダイオードが、光信号を電気信号に変換するように構成され、前記フォトダイオードの正極が、前記トランスインピーダンス増幅器の入力端子に接続され、前記フォトダイオードの負極が、電源に接続するように構成され、
    前記トランスインピーダンス増幅器が、前記フォトダイオードによって出力された前記電気信号を増幅するように構成され、前記トランスインピーダンス増幅器の電力用端子が、電源に接続するように構成され、前記トランスインピーダンス増幅器の出力バッファに接続された第1のグランド端子が、外部グランドに接続するように構成され、
    前記第1のフィルタ構成要素の第1の端子が、前記トランスインピーダンス増幅器の等価トランスインピーダンスに接続された第2のグランド端子に接続され、前記第1のフィルタ構成要素の第2の端子が、前記外部グランドに接続するように構成される、受信機光サブアセンブリ。
  2. ベースをさらに備え、前記ベースが、前記外部グランドに接続するように構成され、前記トランスインピーダンス増幅器の前記第1のグランド端子が、前記ベースを介して前記外部グランドに接続され、前記第1のフィルタ構成要素の前記第2の端子が、前記ベースを介して前記外部グランドに接続される、請求項1に記載の受信機光サブアセンブリ。
  3. 第2のフィルタ構成要素をさらに備え、前記第2のフィルタ構成要素の第1の端子が、前記フォトダイオードの前記負極に接続され、前記第2のフィルタ構成要素の第2の端子が、前記第1のフィルタ構成要素の前記第1の端子に接続される、請求項1または2に記載の受信機光サブアセンブリ。
  4. 第3のフィルタ構成要素をさらに備え、前記第3のフィルタ構成要素の第1の端子が、前記トランスインピーダンス増幅器の前記電力用端子に接続され、前記第3のフィルタ構成要素の第2の端子が、前記トランスインピーダンス増幅器の前記第2のグランド端子に接続される、請求項1から3のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  5. 第4のフィルタ構成要素をさらに備え、前記第4のフィルタ構成要素の第1の端子が、前記第3のフィルタ構成要素の前記第2の端子に接続され、前記第4のフィルタ構成要素の第2の端子が、前記外部グランドに接続される、請求項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  6. 第5のフィルタ構成要素をさらに備え、前記第5のフィルタ構成要素の第1の端子が、前記トランスインピーダンス増幅器の前記電力用端子に接続され、前記第5のフィルタ構成要素の第2の端子が、前記外部グランドに接続される、請求項1から5のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  7. 第6のフィルタ構成要素をさらに備え、前記第6のフィルタ構成要素の第1の端子が、前記フォトダイオードの前記負極に接続され、前記第6のフィルタ構成要素の第2の端子が、前記外部グランドに接続される、請求項1から6のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  8. 前記第1のフィルタ構成要素の静電容量が、100ピコファラッド(pF)よりも大きい、請求項1から7のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  9. クロストーク信号周波数帯域における前記第1のフィルタ構成要素の散乱パラメータが、20デシベル(dB)よりも大きい、請求項1から8のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  10. 前記第1のフィルタ構成要素が、キャパシタを含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  11. 前記トランスインピーダンス増幅器の前記第2のグランド端子が、前記トランスインピーダンス増幅器の入力段グランド端子を備える、請求項1から10のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  12. 前記トランスインピーダンス増幅器の前記電力用端子および前記フォトダイオードの前記負極が、同じ外部電源に接続するように構成される、請求項1から11のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  13. 前記トランスインピーダンス増幅器の前記電力用端子および前記フォトダイオードの前記負極が、異なる外部電源に接続するように構成される、請求項1から11のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  14. 前記トランスインピーダンス増幅器の前記電力用端子が、外部電源に接続するように構成され、前記トランスインピーダンス増幅器が、電圧調整モジュールを備え、前記電圧調整モジュールが、前記トランスインピーダンス増幅器の前記電力用端子に接続され、前記フォトダイオードの前記負極が、前記電圧調整モジュールに接続するように構成される、請求項1から11のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリ。
  15. 請求項1から14のいずれか一項に記載の受信機光サブアセンブリを備える双方向光サブアセンブリ。
  16. 請求項15に記載の双方向光サブアセンブリを備える光モジュール。
  17. 請求項16に記載の光モジュールを備える光ネットワークデバイス。
  18. 前記光ネットワークデバイスが、光回線終端装置(OLT)または光ネットワークユニット(ONU)である、請求項17に記載の光ネットワークデバイス。
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