JP7376559B2

JP7376559B2 - 光電気変換モジュールおよびそれを用いた光サンプリングオシロスコープ

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Publication number: JP7376559B2
Application number: JP2021191786A
Authority: JP
Inventors: 隆司神園; 真樹上野; 崇村上
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2023-11-08
Anticipated expiration: 2041-11-26
Also published as: JP2023078591A

Description

本発明は、光信号を受信して電気信号に変換する光電気変換モジュール、および光電気変換モジュールを用いた光サンプリングオシロスコープに関する。

従来、光信号を受信して電気信号に変換するために、フォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとを備えて構成された光電気変換モジュールが用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。フォトダイオードは、受光した光のパワーに応じて電流信号を生成するようになっている。トランスインピーダンスアンプは、フォトダイオードにより生成された電流信号を電圧信号に変換し増幅するようになっている。

光電気変換モジュールは、例えば、光信号の特性を測定する測定装置の受信部に用いられる。具体的には、例えば、通信において送信側で生成された高周波デジタル光信号の特性を測定する場合に用いられる。このようなデジタル光信号では、ロジック１（オン状態）とロジック０（オフ状態）の光パワーレベルの比である「消光比」が主要な特性値の１つである。測定装置の受信部に光電気変換モジュールを用いてデジタル光信号の消光比を測定するためには、オフ状態およびオン状態での光パワーレベルをそれぞれ正確に測定する必要がある。そのためには、高周波信号だけでなく直流信号についても、良好に受信しパワーを正確に測定できる必要がある。

図７は、従来の光電気変換モジュール１００の構成を示す。従来の光電気変換モジュール１００は、フォトダイオード１２０のアノード端子１２２がワイヤ１１を介してトランスインピーダンスアンプ１３０の入力端子１３１に接続されている。トランスインピーダンスアンプ１３０には、電源端子１３３に正電源から例えば＋４．０Ｖの正電圧Ｖ_ＣＣが印加されるようになっている。フォトダイオード１２０のアノード端子１２２には、ワイヤ１１を介して、トランスインピーダンスアンプ１３０の入力端子１３１での電圧（例えば、＋１．０Ｖ）が直接印加される。一般的なフォトダイオード１２０では、アノード端子１２２の電位を基準としたときカソード電圧Ｖ_ＣＡは３Ｖ程度にしておく必要がある。すなわち、フォトダイオード１２０には３Ｖ程度の逆バイアス電圧を印加しておく。図７に示す例では、フォトダイオード１２０のアノード端子１２２の電位が＋１Ｖの場合、カソード電圧Ｖ_ＣＡを３Ｖに設定するために、カソード端子１２１には、正電源から＋４Ｖの正電圧Ｖ_ｂを印加する必要がある。

図８は、図７に示す従来の光電気変換モジュール１００の主要部の配置図である。フォトダイオード１２０とトランスインピーダンスアンプ１３０は、金属製の筐体２に収容され、フォトダイオードのアノード端子１２２とトランスインピーダンスアンプ１３０の入力端子１３１が、金属製のワイヤ１１により接続されている。電源ノイズの影響を抑制するために、フォトダイオード１２０のカソード端子１２１は、ワイヤ１２および１３を介してそれぞれバイパスコンデンサ３および４の一端側に接続され、バイパスコンデンサ３および４の他端側は、それぞれグランドに接続されている。また、電源ノイズの影響を抑制するために、トランスインピーダンスアンプ１３０の電源端子１３３は、ワイヤ１４、１５および１６、１７を介してそれぞれバイパスコンデンサ５および６の一端側に接続され、バイパスコンデンサ５および６の他端側は、それぞれグランドに接続されている。トランスインピーダンスアンプ１３０はまた、出力端子１３２が伝送線路７に接続されている。

特開２００６－１２６２７４号公報

図７および図８に示す従来の光電気変換モジュール１００では、フォトダイオード１２０のカソード端子１２１がワイヤ１２および１３を介してそれぞれバイパスコンデンサ３および４に接続され、バイパスコンデンサ３および４を介してグランドに接続されていたので、ワイヤ１２および１３のインダクタンス成分が無視できず、フォトダイオード１２０の高周波特性の劣化が生じるという問題があった。

詳しくは、例えば、従来の光電気変換モジュールを用いたサンプリングオシロスコープ等の測定装置では、消光比の測定を含め広帯域のデジタル光信号の特性を測定するためには、直流成分や低い周波数成分からトランスインピーダンスアンプが動作する必要があり、フォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとをＤＣ結合するか、大きな容量のコンデンサで結合する必要がある。また、このように広帯域の光電気変換モジュールを実現するためには、図８に示すように、フォトダイオード１２０とトランスインピーダンスアンプ１３０の距離を近づけてワイヤ１１を短くし、伝送線路７も短くする必要がある。

一方、低い周波数まで良好な周波数特性を得るためには、バイパスコンデンサ３、４、５、６は、低周波数域まで電源ノイズを低減できるように大きな容量が必要であり（例えば１００ｐＦ）、一定以上の大きさの面積が必要になる。

フォトダイオード１２０とトランスインピーダンスアンプ１３０を近づけ、伝送線路７を短くした上記構成では、バイパスコンデンサ３、４とバイパスコンデンサ５、６とが干渉しないように筐体２内に配置すると、バイパスコンデンサ３および４がフォトダイオード１２０から離れた位置となり、ワイヤ１２および１３が長くなっていた。これにより、フォトダイオード１２０のバイパスラインに大きなインダクタンス成分が付加され、フォトダイオード１２０の高周波特性が劣化するという問題があった。

また、筐体２内でバイパスコンデンサの置けるスペースが狭いので実装が難しく、作業性が悪く、製造性が低下するという問題があり、これに対しても解決が求められていた。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、フォトダイオードの高周波特性の劣化を抑制することができる光電気変換モジュールおよび該光電気変換モジュールを用いた光サンプリングオシロスコープを提供することを目的とする。

本発明に係る光電気変換モジュールは、光信号を電流信号に変換するフォトダイオード（２０）と、前記フォトダイオードにより得られた前記電流信号を入力端子（３１）で受け電圧信号に変換し増幅して出力端子（３２）から出力するトランスインピーダンスアンプ（３０）と、を備え、前記フォトダイオードのカソード端子（２１）は、グランドに接続され、前記フォトダイオードのアノード端子（２２）は、ＤＣ結合部（１１）により前記トランスインピーダンスアンプの前記入力端子に電気的に接続され、前記トランスインピーダンスアンプの電源端子（３３）は、前記ＤＣ結合部を介して前記フォトダイオードに逆バイアス電圧が印加されるように、負の電源電圧（ＶＥＥ）が印加され、前記フォトダイオードと前記トランスインピーダンスアンプとを収容する金属製の筐体（２）をさらに備え、前記フォトダイオードの前記カソード端子は、グランド電位にある前記筐体に金属製のワイヤ（１２，１３）による空中配線を介して電気的に接続され、前記フォトダイオードの前記アノード端子は、該フォトダイオードに隣接して配置された前記トランスインピーダンスアンプの前記入力端子に金属製のワイヤ（１１）による空中配線を介して電気的に接続され、前記トランスインピーダンスアンプは、前記フォトダイオードにより得られた前記電流信号を第１電圧信号（Ｖ２）に変換するコア回路（４０）と、前記変換した第１電圧信号を増幅する出力回路（７０）とを備え、前記コア回路は、ベースまたはゲートが前記入力端子に接続された第３トランジスタ（４４）を有する増幅回路（３７）を備え、前記増幅回路の中間出力ノード（６２）が帰還抵抗（５８）を介して前記第３トランジスタの前記ベースまたはゲートに接続されて帰還回路（３５）を構成しており、前記第３トランジスタのエミッタまたはソースは、第１抵抗（５７）を介して前記負の電源電圧（ＶＥＥ）に接続され、前記出力回路は、カスコード接続された一対の第１および第２トランジスタ（７１，７２）を有するとともに前記出力端子に接続されたカスコード回路（３９）を備え、前記カスコード回路は、低電位側が第２の電源端子（８５）に接続され、高電位側が第３の電源端子（８６）に接続されており、前記入力端子への入力信号が無いとき前記出力端子での出力レベルがグランドレベルとなるように、前記第２の電源端子が負の電源電圧（ＶＥＥ２）に接続され、第３の電源端子（８６）が正の電源電圧（ＶＣＣ）に接続され、前記コア回路は、前記増幅回路のバイアス調整を行う第１調整回路（３６）を備え、前記第１調整回路は、前記増幅回路のＤＣを含む広帯域での動作に必要な最適なバイアスを設定し、前記グランドと前記電源端子（３３）との間に、第１バイパスコンデンサ（５０）および第１端子抵抗（６１）がこの順で直列に接続されて電源ノイズを低減し、前記グランドと前記電源端子（３３）との間に、第２抵抗（５１）、ダイオード接続された第４トランジスタ（４１）、第３抵抗（５２）、および前記第１端子抵抗（６１）がこの順で直列に接続され、前記グランドと前記電源端子（３３）との間に、コレクタ接地の第５トランジスタ（４２）、エミッタ抵抗（５３）、および前記第１端子抵抗（６１）がこの順で直列に接続され、前記第５トランジスタ（４２）のベースは前記第４トランジスタ（４１）のコレクタ側に接続され、前記第５トランジスタ（４２）のエミッタは、第４抵抗（５４）を介して第６トランジスタ（４３）のベースに接続され、前記第６トランジスタ（４３）のベースは、第１コンデンサ（５５）を介して前記グランドに接続され、前記トランスインピーダンスアンプ（３０）の前記出力回路（７０）は、前記カスコード回路（３９）のバイアス調整を行う第２調整回路（３８）を備え、前記第２調整回路は、前記カスコード回路（３９）の前記第２トランジスタ（７２）に必要な最適なバイアス電圧を供給し、正側の前記第３の電源端子（８６）は、第２端子抵抗（８２）、第２コンデンサ（７４）、第５抵抗（７５）、および第６抵抗（７８）をこの順で介して前記第２トランジスタ（７２）のベースに接続され、前記第２コンデンサ（７４）の前記第５抵抗（７５）側は前記グランドに接続され、前記第５抵抗（７５）の前記第６抵抗（７８）側の端部は、負の電源電圧を供給する負側電源端子（８７）に第７抵抗（７６）を介して接続されるとともに第３コンデンサ（７７）を介して前記グランドに接続され、正側の前記第３の電源端子（８６）と前記グランドの間に、第２バイパスコンデンサ（７３）および第３バイパスコンデンサ（８３）がこの順で直列に接続されて電源ノイズを低減するようになっており、第４バイパスコンデンサ（５）および第５バイパスコンデンサ（６）が、前記トランスインピーダンスアンプ（３０）に隣接して配置されており、前記トランスインピーダンスアンプ（３０）の前記電源端子（３３）と前記第４バイパスコンデンサ（５）の一端側とは、ワイヤ（１４，１５）を介して接続され、前記電源端子（３３）と前記第５バイパスコンデンサ（６）の一端側とはワイヤ（１６，１７）を介して接続され、前記第４および第５バイパスコンデンサ（５，６）の他端側は前記グランドに接続され、前記増幅回路（３７）において、前記入力端子（３１）に入力された前記電流信号は、前記帰還抵抗（５８）の抵抗値により定まるゲインで電圧信号に変換・増幅され前記中間出力ノード（６２）にて前記帰還抵抗（５８）での電圧降下に応じた第２電圧信号（Ｖ１）が得られ、前記第２電圧信号が増幅されて前記コア回路の出力である前記第１電圧信号（Ｖ２）として出力されることを特徴とする。

上記のように、本発明では、フォトダイオードのカソード端子は、グランドに接続され、フォトダイオードのアノード端子は、ＤＣ結合部によりトランスインピーダンスアンプの入力端子に電気的に接続され、トランスインピーダンスアンプの電源端子は、前記ＤＣ結合部を介してフォトダイオードに逆バイアス電圧が印加されるように、負の電源電圧Ｖ_ＥＥが印加されるようになっている。この構成により、高周波特性を確保するために従来必要であった図８に示すバイパスコンデンサ３および４が不要となり、フォトダイオードのカソード端子に接続される配線（ワイヤ）の長さを短縮できる。これにより、カソード端子に接続されるワイヤの寄生インダクタンス成分が低減され、フォトダイオードの高周波特性の劣化を抑制することができる。これにより、ＤＣから高周波数までの広帯域で周波数特性の良好な光電気変換モジュールを実現できる。また、本発明では、従来必要であった図８に示すバイパスコンデンサ３および４を削減できるので、実装が容易になり、部品点数も減るためコストの低減が可能となる。しかも、フォトダイオードに逆バイアス電圧をかけるためのフォトダイオード専用の電源が不要となる。

また、上述のように、本発明に係る光電気変換モジュールにおいて、前記フォトダイオードと前記トランスインピーダンスアンプとを収容する金属製の筐体（２）をさらに備え、前記フォトダイオードの前記カソード端子は、グランド電位にある前記筐体に金属製のワイヤ（１２，１３）による空中配線を介して電気的に接続され、前記フォトダイオードの前記アノード端子は、該フォトダイオードに隣接して配置された前記トランスインピーダンスアンプの前記入力端子に金属製のワイヤ（１１）による空中配線を介して電気的に接続される構成である。

この構成により、本発明の光電気変換モジュールは、フォトダイオードのカソード端子に接続されるワイヤを従来のように引き回す必要がなく、フォトダイオード直近のグランド電位となっている筐体の部分に接続すればよいので、短い距離で接続することができる。これにより、カソード端子に接続されるワイヤのインダクタンス成分を低減することができる。

また、本発明に係る光電気変換モジュールにおいて、前記トランスインピーダンスアンプが実装された基板（３５）の一面（３５ａ）に、前記入力端子としての入力パッド（３１ｂ）と、該入力パッドの両隣に位置しグランドに接続されたグランドパッド（３１ａ，３１ａ）とが形成されており、前記フォトダイオードは、前記基板の前記一面に対向する該フォトダイオードの表面（２０ａ）に形成された前記カソード端子としてのカソードパッド（２１Ａ）がバンプを介して前記グランドパッドに接続され、かつ、前記表面に形成された前記アノード端子としてのアノードパッド（２２Ａ）がバンプを介して前記入力パッドに接続されるように、前記基板の前記一面にフリップチップ実装された構成であってもよい。

上述のように、本発明の光電気変換モジュールでは、フォトダイオード側のカソードパッドが基板側のグランドパッドに接続され、フォトダイオード側のアノードパッドが基板側の入力パッドに接続されるように、フォトダイオードが基板にフリップチップ実装されている。この構成により、フォトダイオードのアノードパッドとトランスインピーダンスアンプの入力パッドとの間の配線における寄生インダクタンス成分をさらに低減することができ、ＤＣから高周波数まで更に広帯域で良好な周波数特性を得ることができる。また、フォトダイオードに逆バイアス電圧を供給するフォトダイオード専用の電源が不要な上に、フリップチップ実装を行っているので、コンパクトな光電気変換モジュールを実現できる。

また、上述のように、本発明に係る光電気変換モジュールにおいて、前記トランスインピーダンスアンプは、前記フォトダイオードにより得られた前記電流信号を第１電圧信号（Ｖ２）に変換するコア回路（４０）と、前記変換した第１電圧信号を増幅する出力回路（７０）とを備え、前記コア回路は、ベースまたはゲートが前記入力端子に接続された第３トランジスタ（４４）を有する増幅回路（３７）を備え、前記増幅回路の中間出力ノード（６２）が帰還抵抗（５８）を介して前記第３トランジスタの前記ベースまたはゲートに接続されて帰還回路（３５）を構成しており、前記第３トランジスタのエミッタまたはソースは、第１抵抗（５７）を介して前記負の電源電圧（ＶＥＥ）に接続された構成である。

この構成により、本発明の光電気変換モジュールは、コア回路において帰還抵抗の抵抗値により定まるゲインで電流信号を電圧信号に変換することができるとともに、コア回路の上記トランジスタを介してフォロダイオードのアノード端子に負の電圧を印加することができる。

また、上述のように、本発明に係る光電気変換モジュールにおいて、前記出力回路は、カスコード接続された一対の第１および第２トランジスタ（７１，７２）を有するとともに前記出力端子に接続されたカスコード回路（３９）を備え、前記カスコード回路は、低電位側が第２の電源端子（８５）に接続され、高電位側が第３の電源端子（８６）に接続されており、前記入力端子への入力信号が無いとき前記出力端子での出力レベルがグランドレベルとなるように、前記第２の電源端子が負の電源電圧（ＶＥＥ２）に接続され、第３の電源端子（８６）が正の電源電圧（ＶＣＣ）に接続された構成である。

この構成により、本発明の光電気変換モジュールは、例えば５０Ω系の負荷に対してＤＣカットコンデンサを入れずに直接接続できるので、周波数がＤＣから動作する光電気変換モジュールを備えた測定装置を実現することができる。

また、本発明に係る光サンプリングオシロスコープは、上記いずれかに記載の光電気変換モジュールを受信部に備えたことを特徴とする。

この構成により、本発明の光サンプリングオシロスコープは、高周波特性に優れた受信部を備えることができる。

本発明によると、フォトダイオードの高周波特性の劣化を抑制することができる光電気変換モジュールおよび光電気変換モジュールを用いた光サンプリングオシロスコープを提供することができる。

本発明の実施形態に係る光電気変換モジュールの概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る光電気変換モジュールの主要部の配置図である。本発明の別の実施形態に係る光電気変換モジュールの概略構成を示す平面図である。図３の側面図である。本発明の実施形態に係る光電気変換モジュールに用いられるトランスインピーダンスアンプの回路図である。本発明の実施形態に係る光サンプリングオシロスコープの構成図である。従来の光電気変換モジュールの概略構成を示す図である。従来の光電気変換モジュールの主要部の配置図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
以下の説明では、トランジスタは、バイポーラ型トランジスタとして説明するが、これに限定されず、例えば、電界効果トランジスタであってもよい。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光電気変換モジュール１の概略構成を示す図である。図１に示すように、光電気変換モジュール１は、光信号を電流信号Ｉ_ｐｄに変換するフォトダイオード２０と、フォトダイオード２０により得られた微弱な電流信号Ｉ_ｉｎを入力端子３１で受け、電圧信号に変換し増幅して出力端子３２から電圧信号Ｖ_ｏｕｔとして出力するトランスインピーダンスアンプ３０とを備えている。

フォトダイオード２０のカソード端子２１は、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。フォトダイオード２０のアノード端子２２は、例えば金属製のワイヤ１１より成るＤＣ結合部によってトランスインピーダンスアンプ３０の入力端子３１に電気的に接続されている。

トランスインピーダンスアンプ３０の電源端子３３は、ワイヤ１１より成るＤＣ結合部を介してフォトダイオード２０に逆バイアス電圧が印加されるように、負の電源電圧Ｖ_ＥＥが印加されるようになっている。

トランスインピーダンスアンプ３０の入力端子３１に入力された電流信号Ｉ_ｉｎは、トランスインピーダンスアンプ３０により電圧信号に変換され増幅されて出力端子３２から電圧信号Ｖ_ｏｕｔとして取り出せるようになっている。出力端子３２から取り出された電圧信号Ｖ_ｏｕｔは、例えばサンプリングオシロスコープなどの測定装置で用いることができる。

トランスインピーダンスアンプ３０の電源端子３３は、負電源に接続されるとともに、電源ノイズの影響を抑えるためにバイパスコンデンサ５、６を介してグランドに接続されている。

例えば、トランスインピーダンスアンプ３０は、負の電源電圧Ｖ_ＥＥ（例えば、Ｖ_ＥＥ＝－４Ｖ）で動作する構成となっている。フォトダイオード２０のアノード端子２２には、トランスインピーダンスアンプ３０の入力端子３１の電圧（例えば、－３．０Ｖ）が、金属製のワイヤ１１によるＤＣ結合部を介して印加される。フォトダイオード２０は、アノード端子２２とカソード端子２１との間の電圧Ｖ_ＣＡが例えば３Ｖとなるように、逆バイアス電圧が掛けられた状態で動作するようになっている。フォトダイオード２０のカソード端子２１は、ＧＮＤに接続されているので、フォトダイオード２０は、フォトダイオード専用の駆動電源を必要とせず、トランスインピーダンスアンプ３０側から自動的に逆バイアス電圧が印加される構成となっている。

図２は、光電気変換モジュール１の主要部の配置図である。図１および図２に示すように、光電気変換モジュール１は、金属製の筐体２にフォトダイオード２０とトランスインピーダンスアンプ３０とが収容されている。フォトダイオード２０のカソード端子２１は、金属製のワイヤ１２、１３による空中配線を介して、グランド電位にある筐体２に接続されている。ワイヤ１２、１３の端部は、筐体２に例えばワイヤボンディングによって直接接続されている。フォトダイオード２０のアノード端子２２は、フォトダイオード２０に隣接して配置されたトランスインピーダンスアンプ３０の入力端子３１に金属製のワイヤ１１（ＤＣ結合部）による空中配線を介して電気的に接続されている。

バイパスコンデンサ５、６は、トランスインピーダンスアンプ３０に隣接して配置されており、トランスインピーダンスアンプ３０の電源端子３３とバイパスコンデンサ５の一端側とは、ワイヤ１４、１５を介して接続され、電源端子３３とバイパスコンデンサ６の一端側とはワイヤ１６、１７を介して接続されている。バイアスコンデンサ５、６の他端側はグランドに接続されている。

トランスインピーダンスアンプ３０の出力端子３２は、トランスインピーダンスアンプ３０に隣接して配置された伝送線路７の一端にＤＣ結合により電気的に接続され、伝送線路７の他端には外部に信号を取り出すための同軸コネクタが接続されている。この同軸コネクタは、筐体２のパネル面に取り付けられている。

（フォトダイオード）
本実施形態に用いられるフォトダイオード２０は、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Avalanche photodiode）、ＰＮ型フォトダイオード、ＰＩＮ型フォトダイオードなど任意のものが採用できる。

フォトダイオード２０は、例えば光通信で使用される特定の波長、例えば波長８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍなどの光に対して感度を有し、電流信号を発生するものであってもよい。

フォトダイオード２０は、裏面または表面側に、対象の光を透過する窓２５が設けられている。光ファイバーにより導かれた対象の光は、光ファイバーの一端から送出され、例えばレンズなどの光学系を介して窓２５からフォトダイオード２０に入射できるようになっている。この光ファイバーの他端は、筐体２に設けられた光コネクタに接続され、該光コネクタを介して外部から対象の光を取り込めるようになっている。

上述のように、フォトダイオード２０のカソード端子２１は、グランドとして機能する筐体２に接続されるので、図８に示す従来の光電気変換モジュール１００で電源ノイズを抑制するために必要であったバイパスコンデンサ３および４が不要となる。

（トランスインピーダンスアンプ）
図５は、本実施形態に係る光電気変換モジュール１に用いられるトランスインピーダンスアンプ３０の回路図である。図５に示すように、トランスインピーダンスアンプ３０は、フォトダイオード２０により得られた電流信号Ｉ_ｉｎを電圧信号Ｖ２に変換するコア回路４０と、変換した電圧信号Ｖ２を増幅して電圧信号Ｖ_ｏｕｔとして出力端子３２から出力する出力回路７０とを備えている。

＜コア回路＞
コア回路４０は、入力された電流信号Ｉ_ｉｎを電圧信号に変換し増幅する増幅回路３７と、増幅回路３７のバイアス調整等を行う調整回路３６とを備えている。

増幅回路３７は、フォトダイオード２０から電流信号Ｉ_ｉｎを受けることができるように、ベースが入力端子３１に接続されたトランジスタ４４を含んで構成されている。増幅回路３７は、増幅回路３７の出力ノード６２が帰還抵抗５８を介してトランジスタ４４のベースに接続されて構成される帰還回路３５を有している。これにより、増幅回路３７において、帰還抵抗５８の抵抗値により定まるゲインで電流信号Ｉ_ｉｎが電圧信号に変換・増幅されて、出力ノード６２にて電圧信号Ｖ１が得られるようになっている。

増幅回路３７のトランジスタ４４のエミッタは、エミッタ抵抗５７を介して負の電源電圧Ｖ_ＥＥ１（例えば、－４．５Ｖ）に接続されている。これにより、トランジスタ４４を介して入力端子３１に負電圧が印加され、ワイヤ１１などのＤＣ結合部を介してフォトダイオード２０に逆バイアス電圧が印加されるようになる。

コア回路４０は、高電位側がＧＮＤに接続され、低電位側が負の電源電圧Ｖ_ＥＥ１を供給する電源端子３３に接続されて動作するようになっている。

具体的には、ＧＮＤと電源端子３３との間に、負荷抵抗５６、トランジスタ４３、トランジスタ４４、エミッタ抵抗５７、および端子抵抗６１がこの順に接続され、これらは増幅器として機能している。トランジスタ４３のベースは、バイアス電圧を与える調整回路３６に接続されている。

また、ＧＮＤと電源端子３３との間に、コレクタ接地のトランジスタ４５、ダイオード接続されたトランジスタ４６、ダイオード接続されたトランジスタ４７、エミッタ抵抗５９、および端子抵抗６１がこの順に接続され、バッファとして機能している。コレクタ接地のトランジスタ４５のベースは、トランジスタ４３のコレクタ側に接続されている。トランジスタ４６、４７は、それぞれベースがコレクタに接続されている（ダイオード接続）。

また、ＧＮＤと電源端子３３との間に、ダイオード接続されたトランジスタ４８、コレクタ接地のトランジスタ４９、エミッタ抵抗６０、および端子抵抗６１がこの順に接続され、これらはバッファとして機能している。トランジスタ４８のベースはコレクタに接続されている。トランジスタ４９のベースは、トランジスタ４５のエミッタ側に接続されている。トランジスタ４９のエミッタ側から電圧信号Ｖ２が取り出されるようになっている。

調整回路３６は、増幅回路３７のＤＣを含む広帯域での動作に必要な最適なバイアスを設定し、広帯域で電流電圧変換および増幅動作を安定して実行できるように調整するものである。

具体的には、ＧＮＤと電源端子３３との間に、バイパスコンデンサ５０および端子抵抗６１がこの順で直列に接続され、電源ノイズを低減している。また、ＧＮＤと電源端子３３との間に、抵抗５１、ダイオード接続されたトランジスタ４１、抵抗５２、および端子抵抗６１がこの順で直列に接続されている。また、ＧＮＤと電源端子３３との間に、コレクタ接地のトランジスタ４２、エミッタ抵抗５３、および端子抵抗６１がこの順で直列に接続されており、トランジスタ４２のベースはトランジスタ４１のコレクタ側に接続されている。トランジスタ４２のエミッタは、抵抗５４を介してトランジスタ４３のベースに接続されている。また、トランジスタ４３のベースは、コンデンサ５５を介してＧＮＤに接続されている。

＜出力回路＞
トランスインピーダンスアンプ３０の出力回路７０は、コア回路４０から出力される電圧信号Ｖ２を増幅するカスコード回路３９と、カスコード回路３９のバイアス調整等を行う調整回路３８とを備えている。

カスコード回路３９は、電圧信号Ｖ２がベースに入力されるエミッタ接地の第１トランジスタ７１と、バイアス電圧がベースに入力されるベース接地の第２トランジスタ７２とが２段にカスコード接続されて構成されている。第１トランジスタ７１のエミッタは、エミッタ抵抗８１と端子抵抗８４を介して、負の電源電圧Ｖ_ＥＥ２（例えば、－４．５Ｖ）を供給する負側電源端子８５に接続されている。第２トランジスタ１７２のコレクタは、第１の負荷抵抗７９と端子抵抗８２を介して、正の電源電圧Ｖ_ＣＣ（例えば、＋２Ｖ）を供給する正側電源端子８６に接続されている。第２トランジスタ１７２のコレクタ側には、出力端子３４が接続されている。コア回路３７からカスコード回路３９に入力された電圧信号Ｖ２は、カスコード回路１３９により増幅され、第２トランジスタ１７２のコレクタ側に接続された出力端子３４から電圧信号Ｖ_ｏｕｔとして出力される。

カスコード回路３９は、低電位側が負側電源端子８５に接続され、高電位側が正側電源端子８６に接続されており、入力端子３１への入力信号が無いとき出力端子３２での出力レベルがグランドレベルとなるように調整されている。

調整回路３８は、カスコード回路３９の第２トランジスタ７２に必要な最適なバイアス電圧Ｖ_ｂｂを供給し、カスコード回路３９が広帯域で増幅動作を安定して実行できるように調整するものである。

具体的には、正側電源端子８６は、端子抵抗８２、コンデンサ７４、抵抗７５、および抵抗７８をこの順で介して第２トランジスタ７２のベースに接続されている。コンデンサ７４の抵抗７５側はＧＮＤに接続されている。抵抗７５の抵抗７８側の端部は、負の電源電圧Ｖ_ＥＥ２を供給する負側電源端子８７に抵抗７６を介して接続されているとともに、コンデンサ７７を介してＧＮＤに接続されている。また、正側電源端子８６とＧＮＤの間に、バイパスコンデンサ７３およびバイパスコンデンサ８３がこの順で直列に接続され、電源ノイズを低減するようになっている。

（動作説明）
対象の光が、光ファイバーを通って外部から筐体２内に導かれ、トランスインピーダンスアンプ３０から逆バイアス電圧が印加された状態のフォトダイオード２０に照射される。フォトダイオード２０では、光信号のパワー（または強度）に応じて電流信号Ｉ_ｐｄが発生し、アノード端子２２からワイヤ１１等のＤＣ結合部を介してトランスインピーダンスアンプ３０の入力端子３１に送られる。

トランスインピーダンスアンプ３０の入力端子３１に送られた電流信号Ｉ_ｉｎは、コア回路４０の増幅回路３７を構成する入力段のトランジスタ４４のベースに入力される。増幅回路３７は、出力ノード６２が帰還抵抗５８を介してトランジスタ４４のベースに接続されており、帰還回路３５を備えている。この構成により、入力端子３１に入力された電流信号Ｉ_ｉｎは、帰還抵抗５８での電圧降下に応じた電圧信号に変換され増幅されて出力される。

コア回路４０のトランジスタ４９のエミッタ側から取り出された電圧信号Ｖ２は、出力回路７０のカスコード回路３９を構成する第１トランジスタ７１のベースに入力され、カスコード回路３９にて増幅されて出力端子３２から電圧信号Ｖ_ｏｕｔとして出力される。

（光サンプリングオシロスコープ）
図６は、本実施形態に係る光サンプリングオシロスコープ９０の構成図である。図６に示すように、本実施形態の光サンプリングオシロスコープ９０は、被測定信号である光信号の波形を観測するために、光電気変換モジュール１とサンプリングオシロスコープ本体９１を備えている。

サンプリングオシロスコープ本体９１は、サンプラ９２、Ａ／Ｄ変換部９３、制御・信号処理部９５、記憶部９５、操作部９６、および表示部９７を備えている。

サンプラ９２は、光電気変換モジュール１から出力された電圧信号Ｖ_ｏｕｔを所定のトリガ信号によりサンプリングするようになっている。サンプリング方式としては、例えば、ランダムサンプリングやシーケンシャルサンプリングなどの等価時間サンプリングを採用することができる。

Ａ／Ｄ変換部９３は、サンプラ９２にてサンプリングされた電気信号を、制御・信号処理部９４にて処理可能なデジタル信号に変換する。

制御・信号処理部９４は、被測定信号である光信号の波形表示を行うべく各種の信号処理やシステム全体の統括制御を行うようになっている。また、制御・信号処理部９４は、操作部９６から光信号の観測開始の指示を受け付ける。また、制御・信号処理部９４は、サンプラ９２によるサンプリングおよびＡ／Ｄ変換部９３によるＡ／Ｄ変換によって得られたデータから、観測対象の光信号の波形画像を生成して表示するように、表示部９７での表示制御を行う。

記憶部９５は、操作部９６にて設定された測定波長や波形観測に必要な各種パラメータを記憶するとともに、サンプラ９２によるサンプリングおよびＡ／Ｄ変換部９３でのＡ／Ｄ変換によって得られたデータ（波形画像に展開する前のデータ）などを記憶する。

操作部９６は、例えば、表示部９７の表示画面上のポインタやアイコンを操作するマウスやタッチスクリーンなどのポインティングデバイス、装置本体に設けられるキー、スイッチ、ボタンなどを備える。操作部９６は、観測対象となる光信号の観測開始や停止の指示、観測対象となる光信号の測定波長の設定、その他波形観測に必要な各種パラメータの設定などを行う際に操作される。

表示部９７は、例えば装置本体の前面に装備された液晶表示器などで構成される。表示部９７は、操作部９６の設定や操作に基づく制御・信号処理部９４の制御下で、サンプラ９２によるサンプリングおよびＡ／Ｄ変換部９３でのＡ／Ｄ変換によって得られたデータから生成される観測対象の光信号の波形画像を表示画面上に表示する。

上記構成の光サンプリングオシロスコープ９０は、被測定信号である光信号の波形観測を行うため、光電気変換モジュール１にて光信号を電気信号に変換し、変換した電気信号をサンプラ９２にてサンプリングし、Ａ／Ｄ変換部９３にてデジタル信号に変換して得られたデータに基づいて、光信号の波形をグラフ（例えば、横軸に時間、縦軸に光電力）にて表示するものである。

対応波長がそれぞれ異なるフォトダイオードを有する複数の光電気変換モジュールと、複数の光電気変換モジュールから１つの光電気変換モジュールを選択する高周波切替スイッチとを設けるようにしてもよい。

例えば、光通信で使用される波長８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍの何れかを測定波長に設定して光信号の波形を観測する場合、複数の光電気変換モジュールは、対応波長８５０ｎｍのフォトダイオードを有する光電気変換モジュール、対応波長１３１０ｎｍのフォトダイオードを有する光電気変換モジュール、対応波長１５５０ｎｍのフォトダイオードを有する光電気変換モジュールまたは全波長に対応したフォトダイオードを有する光電気変換モジュールで構成されるようにしてもよい。

高周波切替スイッチは、操作部９６にて設定された測定波長に対応する対応波長（測定波長と同一波長）のフォトダイオードを有する光電気変換モジュールを選択するように制御・信号処理部９４によって切替制御されるようにしてもよい。

光電気変換モジュール１は、サンプリングオシロスコープ本体９１の外部に設けてもよいし、サンプリングオシロスコープ本体９１に内蔵するように構成してもよい。

（作用効果）

上記のように、本実施形態に係る光電気変換モジュール１では、フォトダイオード２０のカソード端子２１は、グランドに接続され、フォトダイオード２０のアノード端子２２は、ワイヤ１１等のＤＣ結合部によりトランスインピーダンスアンプ３０の入力端子３１に電気的に接続され、トランスインピーダンスアンプ３０の電源端子３３は、該ＤＣ結合部を介してフォトダイオード２０に逆バイアス電圧が印加されるように、負の電源電圧Ｖ_ＥＥが印加されるようになっている。この構成により、高周波特性を確保するために従来必要であった図８に示すバイパスコンデンサ３および４が不要となり、フォトダイオード２０のカソード端子２１に接続される、グランド接続用のワイヤ１２および１３を、従来のように引き回す必要がなく、フォトダイオード２０直下のグランド電位となっている筐体２に接続すればよい。これにより、カソード端子２１に接続されるワイヤ１２および１３の長さを短縮でき、ワイヤ１２および１３のインダクタンス成分が低減され、フォトダイオード２０の高周波特性の劣化を抑制することができる。これにより、ＤＣから高周波数までの広帯域で周波数特性の良好な光電気変換モジュールを実現できる。また、本実施形態では、従来必要であった図８に示すバイパスコンデンサ３および４を削減できるので、実装が容易になり、部品点数も減るためコストの低減が可能となる。しかも、フォトダイオードに逆バイアス電圧をかけるためのフォトダイオード専用の電源が不要となるため、さらにコストの削減が可能となる。

また、本実施形態に係る光電気変換モジュール１は、トランスインピーダンスアンプ３０は、フォトダイオード２０により得られた電流信号を電圧信号に変換するコア回路４０と、変換した電圧信号を増幅する出力回路７０とを備えている。このコア回路４０は、ベースが入力端子３１に接続されたトランジスタ４４を有する増幅回路３７を備え、増幅回路３７の出力ノード６２が帰還抵抗５８を介してトランジスタ４４のベースに接続されて帰還回路３５を構成しており、トランジスタ４４のエミッタは、エミッタ抵抗５７を介して負の電源電圧Ｖ_ＥＥに接続されている。この構成により、コア回路４０において帰還抵抗５８の抵抗値により定まるゲインで電流信号を電圧信号に変換することができるとともに、コア回路４０のトランジスタ４４を介してフォトダイオード２０のアノード端子２２に負の電圧を印加することができる。

また、本実施形態に係る光電気変換モジュール１は、出力回路７０が、カスコード接続された第１トランジスタ７１および第２トランジスタ７２を有するとともに出力端子３２に接続されたカスコード回路３９を備えている。このカスコード回路３９は、低電位側が負側電源端子８５に接続され、高電位側が正側電源端子８６に接続されており、入力端子３１への入力信号が無いとき出力端子３２での出力レベルがグランドレベルとなるように調整されている。この構成により、例えば５０Ω系の負荷に対してＤＣカットコンデンサを入れずに直接接続できるので、周波数がＤＣから動作する光電気変換モジュール１を実現することができる。

また、本実施形態に係る光サンプリングオシロスコープ９０は、光電気変換モジュール１を受信部に備えて構成されている。この構成により、ＤＣから高周波数までの広帯域で良好に動作し、高周波特性に優れた受信部を備えた光サンプリングオシロスコープを実現することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る光電気変換モジュール１Ａの概略構成を示す平面図であり、図４は、図３の側面図である。図３および図４に示すように、本実施形態に係る光電気変換モジュール１Ａは、トランスインピーダンスアンプ３０が実装された基板３５の一面３５ａに、裏面入射型のフォトダイオード２０がフリップチップ実装されている。

具体的には、トランスインピーダンスアンプ３０の基板３５の一面３５ａには、入力用パッド３１Ａ、出力用パッド３２Ａ、およびＤＣパッド３３Ａが設けられている。入力用パッド３１Ａは、入力端子としてのＲＦ入力パッド３１ｂと、ＲＦ入力パッド３１ｂの両隣に位置し、グランドに接続されたＧＮＤパッド３１ａ、３１ａとを有している。出力用パッド３２Ａは、出力端子としてのＲＦ出力パッド３２ｂと、その両隣に配置されたＧＮＤパッド３２ａ、３２ａとを有している。また、基板３５の一面３５ａには、４個のＤＣパッド３３Ａが設けられ、ＤＣパッド３３Ａを介して電源あるいはグランドに接続されている。なお、本実施形態のＲＦ入力パッド３１ｂおよびＧＮＤパッド３１ａは、本発明の入力パッドおよびグランドパッドにそれぞれ対応している。

フォトダイオード２０は、基板３５の一面３５ａに対向する側の表面２０ａに、アノード端子としてのアノードパッド２２Ａと、その両隣に配置されたカソード端子としてのカソードパッド２１Ａ、２１Ａとを有している。また、フォトダイオード２０の表面２０ａには、該表面２０ａのコーナー部付近に２つのサポートパッド２３、２３が形成されている。フォトダイオード２０の裏面２０ｂには、入射光をフォトダイオード２０に導入するための窓２５が設けられている。

フォトダイオード２０は、フォトダイオード２０の表面２０ａに形成されたアノードパッド２２Ａおよびカソードパッド２１Ａ、２１Ａが、ハンダまたは金製のバンプ２７を介してトランスインピーダンス３０側のＲＦ入力パッド３１ｂおよびＧＮＤパッド３１ａ、３１ａにそれぞれ電気的に接続されるように、トランスインピーダンスアンプ３０の基板３５の一面３５ａにフリップチップ実装されている。

この構成により、フォトダイオード２０のアノードパッド２２Ａとトランスインピーダンスアンプ３０の入力パッド３１ｂとの間の配線における寄生インダクタンス成分をさらに低減することができ、ＤＣから高周波数まで更に広帯域の周波数特性を得ることができる。また、フォトダイオード２０に逆バイアス電圧を供給するフォトダイオード専用の電源が不要な上に、フリップチップ実装を行っているので、コンパクトな光電気変換モジュール１Ａを実現することができる。

また、本実施形態において、裏面入射型のフォトダイオードを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば表面入射型のフォトダイオードであっても光の入射構造を変更すれば同様の効果が得られる。

また、上記実施形態では、トランスインピーダンスアンプ３０にバイポーラ型トランジスタが用いられているが、これに限定されず、電界効果型トランジスタを用いてトランスインピーダンスアンプを構成してもよい。

以上のように、本発明に係る光電気変換モジュールは、フォトダイオードの高周波特性の劣化を抑制することができるという効果を有し、光信号を受信して電気信号に変換する光電気変換モジュールおよび光電気変換モジュールを受信部に用いる光サンプリングオシロスコープとして有用である。

１、１００光電気変換モジュール
２筐体
３、４、５、６バイパスコンデンサ
７伝送線路
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７ワイヤ
２０、１２０フォトダイオード
２０ａ表面
２０ｂ裏面
２１カソード端子
２１Ａカソードパッド
２２アノード端子
２２Ａアノードパッド
２３サポートパッド
２５窓
２７バンプ
２９入射光
３０、１３０トランスインピーダンスアンプ
３１入力端子
３１Ａ入力用パッド
３１ａＧＮＤパッド（グランドパッド）
３１ｂＲＦ入力パッド（入力パッド）
３２出力端子
３２Ａ出力用パッド
３２ａＧＮＤパッド
３２ｂＲＦ出力パッド
３３電源端子
３３ＡＤＣパッド
３５帰還回路
３６、３８調整回路
３７増幅回路
３９カスコード回路
４０コア回路
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９トランジスタ
５１、５２、５４、５８、７５、７６、７８抵抗
５０、５５、７３、７４、７７、８３コンデンサ
５３、５７、５９、６０、８１エミッタ抵抗
５６、７９負荷抵抗
６１、８２、８４端子抵抗
７０出力回路
７１第１トランジスタ
７２第２トランジスタ
９０光サンプリングオシロスコープ
９１サンプリングオシロスコープ本体
９２サンプラ
９３Ａ／Ｄ変換部
９４制御・信号処理部
９５記憶部
９６操作部
９７表示部

Claims

光信号を電流信号に変換するフォトダイオード（２０）と、
前記フォトダイオードにより得られた前記電流信号を入力端子（３１）で受け電圧信号に変換し増幅して出力端子（３２）から出力するトランスインピーダンスアンプ（３０）と、を備え、
前記フォトダイオードのカソード端子（２１）は、グランドに接続され、前記フォトダイオードのアノード端子（２２）は、ＤＣ結合部（１１）により前記トランスインピーダンスアンプの前記入力端子に電気的に接続され、
前記トランスインピーダンスアンプの電源端子（３３）は、前記ＤＣ結合部を介して前記フォトダイオードに逆バイアス電圧が印加されるように、負の電源電圧（ＶＥＥ）が印加され、
前記フォトダイオードと前記トランスインピーダンスアンプとを収容する金属製の筐体（２）をさらに備え、前記フォトダイオードの前記カソード端子は、グランド電位にある前記筐体に金属製のワイヤ（１２，１３）による空中配線を介して電気的に接続され、前記フォトダイオードの前記アノード端子は、該フォトダイオードに隣接して配置された前記トランスインピーダンスアンプの前記入力端子に金属製のワイヤ（１１）による空中配線を介して電気的に接続され、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記フォトダイオードにより得られた前記電流信号を第１電圧信号（Ｖ２）に変換するコア回路（４０）と、前記変換した第１電圧信号を増幅する出力回路（７０）とを備え、
前記コア回路は、ベースまたはゲートが前記入力端子に接続された第３トランジスタ（４４）を有する増幅回路（３７）を備え、前記増幅回路の中間出力ノード（６２）が帰還抵抗（５８）を介して前記第３トランジスタの前記ベースまたはゲートに接続されて帰還回路（３５）を構成しており、前記第３トランジスタのエミッタまたはソースは、第１抵抗（５７）を介して前記負の電源電圧（ＶＥＥ）に接続され、
前記出力回路は、カスコード接続された一対の第１および第２トランジスタ（７１，７２）を有するとともに前記出力端子に接続されたカスコード回路（３９）を備え、前記カスコード回路は、低電位側が第２の電源端子（８５）に接続され、高電位側が第３の電源端子（８６）に接続されており、前記入力端子への入力信号が無いとき前記出力端子での出力レベルがグランドレベルとなるように、前記第２の電源端子が負の電源電圧（ＶＥＥ２）に接続され、第３の電源端子（８６）が正の電源電圧（ＶＣＣ）に接続され、
前記コア回路は、前記増幅回路のバイアス調整を行う第１調整回路（３６）を備え、前記第１調整回路は、前記増幅回路のＤＣを含む広帯域での動作に必要な最適なバイアスを設定し、前記グランドと前記電源端子（３３）との間に、第１バイパスコンデンサ（５０）および第１端子抵抗（６１）がこの順で直列に接続されて電源ノイズを低減し、前記グランドと前記電源端子（３３）との間に、第２抵抗（５１）、ダイオード接続された第４トランジスタ（４１）、第３抵抗（５２）、および前記第１端子抵抗（６１）がこの順で直列に接続され、前記グランドと前記電源端子（３３）との間に、コレクタ接地の第５トランジスタ（４２）、エミッタ抵抗（５３）、および前記第１端子抵抗（６１）がこの順で直列に接続され、前記第５トランジスタ（４２）のベースは前記第４トランジスタ（４１）のコレクタ側に接続され、前記第５トランジスタ（４２）のエミッタは、第４抵抗（５４）を介して第６トランジスタ（４３）のベースに接続され、前記第６トランジスタ（４３）のベースは、第１コンデンサ（５５）を介して前記グランドに接続され、
前記トランスインピーダンスアンプ（３０）の前記出力回路（７０）は、前記カスコード回路（３９）のバイアス調整を行う第２調整回路（３８）を備え、前記第２調整回路は、前記カスコード回路（３９）の前記第２トランジスタ（７２）に必要な最適なバイアス電圧を供給し、正側の前記第３の電源端子（８６）は、第２端子抵抗（８２）、第２コンデンサ（７４）、第５抵抗（７５）、および第６抵抗（７８）をこの順で介して前記第２トランジスタ（７２）のベースに接続され、前記第２コンデンサ（７４）の前記第５抵抗（７５）側は前記グランドに接続され、前記第５抵抗（７５）の前記第６抵抗（７８）側の端部は、負の電源電圧を供給する負側電源端子（８７）に第７抵抗（７６）を介して接続されるとともに第３コンデンサ（７７）を介して前記グランドに接続され、正側の前記第３の電源端子（８６）と前記グランドの間に、第２バイパスコンデンサ（７３）および第３バイパスコンデンサ（８３）がこの順で直列に接続されて電源ノイズを低減するようになっており、
第４バイパスコンデンサ（５）および第５バイパスコンデンサ（６）が、前記トランスインピーダンスアンプ（３０）に隣接して配置されており、前記トランスインピーダンスアンプ（３０）の前記電源端子（３３）と前記第４バイパスコンデンサ（５）の一端側とは、ワイヤ（１４，１５）を介して接続され、前記電源端子（３３）と前記第５バイパスコンデンサ（６）の一端側とはワイヤ（１６，１７）を介して接続され、前記第４および第５バイパスコンデンサ（５，６）の他端側は前記グランドに接続され、
前記増幅回路（３７）において、前記入力端子（３１）に入力された前記電流信号は、前記帰還抵抗（５８）の抵抗値により定まるゲインで電圧信号に変換・増幅され前記中間出力ノード（６２）にて前記帰還抵抗（５８）での電圧降下に応じた第２電圧信号（Ｖ１）が得られ、前記第２電圧信号が増幅されて前記コア回路の出力である前記第１電圧信号（Ｖ２）として出力される
ことを特徴とする光電気変換モジュール。
光信号を電流信号に変換するフォトダイオード（２０）と、
前記フォトダイオードにより得られた前記電流信号を入力端子（３１）で受け電圧信号に変換し増幅して出力端子（３２）から出力するトランスインピーダンスアンプ（３０）と、を備え、
前記フォトダイオードのカソード端子（２１）は、グランドに接続され、前記フォトダイオードのアノード端子（２２）は、ＤＣ結合部（１１）により前記トランスインピーダンスアンプの前記入力端子に電気的に接続され、
前記トランスインピーダンスアンプの電源端子（３３）は、前記ＤＣ結合部を介して前記フォトダイオードに逆バイアス電圧が印加されるように、負の電源電圧（ＶＥＥ）が印加され、
前記トランスインピーダンスアンプが実装された基板（３５）の一面（３５ａ）に、前記入力端子としての入力パッド（３１ｂ）と、該入力パッドの両隣に位置しグランドに接続されたグランドパッド（３１ａ，３１ａ）とが形成されており、前記フォトダイオードは、前記基板の前記一面に対向する該フォトダイオードの表面（２０ａ）に形成された前記カソード端子としてのカソードパッド（２１Ａ）がバンプを介して前記グランドパッドに接続され、かつ、前記表面に形成された前記アノード端子としてのアノードパッド（２２Ａ）がバンプを介して前記入力パッドに接続されるように、前記基板の前記一面にフリップチップ実装され、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記フォトダイオードにより得られた前記電流信号を第１電圧信号（Ｖ２）に変換するコア回路（４０）と、前記変換した第１電圧信号を増幅する出力回路（７０）とを備え、
前記コア回路は、ベースまたはゲートが前記入力端子に接続された第３トランジスタ（４４）を有する増幅回路（３７）を備え、前記増幅回路の中間出力ノード（６２）が帰還抵抗（５８）を介して前記第３トランジスタの前記ベースまたはゲートに接続されて帰還回路（３５）を構成しており、前記第３トランジスタのエミッタまたはソースは、第１抵抗（５７）を介して前記負の電源電圧（ＶＥＥ）に接続され、
前記出力回路は、カスコード接続された一対の第１および第２トランジスタ（７１，７２）を有するとともに前記出力端子に接続されたカスコード回路（３９）を備え、前記カスコード回路は、低電位側が第２の電源端子（８５）に接続され、高電位側が第３の電源端子（８６）に接続されており、前記入力端子への入力信号が無いとき前記出力端子での出力レベルがグランドレベルとなるように、前記第２の電源端子が負の電源電圧（ＶＥＥ２）に接続され、第３の電源端子（８６）が正の電源電圧（ＶＣＣ）に接続され、
前記コア回路は、前記増幅回路のバイアス調整を行う第１調整回路（３６）を備え、前記第１調整回路は、前記増幅回路のＤＣを含む広帯域での動作に必要な最適なバイアスを設定し、前記グランドと前記電源端子（３３）との間に、第１バイパスコンデンサ（５０）および第１端子抵抗（６１）がこの順で直列に接続されて電源ノイズを低減し、前記グランドと前記電源端子（３３）との間に、第２抵抗（５１）、ダイオード接続された第４トランジスタ（４１）、第３抵抗（５２）、および前記第１端子抵抗（６１）がこの順で直列に接続され、前記グランドと前記電源端子（３３）との間に、コレクタ接地の第５トランジスタ（４２）、エミッタ抵抗（５３）、および前記第１端子抵抗（６１）がこの順で直列に接続され、前記第５トランジスタ（４２）のベースは前記第４トランジスタ（４１）のコレクタ側に接続され、前記第５トランジスタ（４２）のエミッタは、第４抵抗（５４）を介して第６トランジスタ（４３）のベースに接続され、前記第６トランジスタ（４３）のベースは、第１コンデンサ（５５）を介して前記グランドに接続され、
前記トランスインピーダンスアンプ（３０）の前記出力回路（７０）は、前記カスコード回路（３９）のバイアス調整を行う第２調整回路（３８）を備え、前記第２調整回路は、前記カスコード回路（３９）の前記第２トランジスタ（７２）に必要な最適なバイアス電圧を供給し、正側の前記第３の電源端子（８６）は、第２端子抵抗（８２）、第２コンデンサ（７４）、第５抵抗（７５）、および第６抵抗（７８）をこの順で介して前記第２トランジスタ（７２）のベースに接続され、前記第２コンデンサ（７４）の前記第５抵抗（７５）側は前記グランドに接続され、前記第５抵抗（７５）の前記第６抵抗（７８）側の端部は、負の電源電圧を供給する負側電源端子（８７）に第７抵抗（７６）を介して接続されるとともに第３コンデンサ（７７）を介して前記グランドに接続され、正側の前記第３の電源端子（８６）と前記グランドの間に、第２バイパスコンデンサ（７３）および第３バイパスコンデンサ（８３）がこの順で直列に接続されて電源ノイズを低減するようになっており、
第４バイパスコンデンサ（５）および第５バイパスコンデンサ（６）が、前記トランスインピーダンスアンプ（３０）に隣接して配置されており、前記トランスインピーダンスアンプ（３０）の前記電源端子（３３）と前記第４バイパスコンデンサ（５）の一端側とは、ワイヤ（１４，１５）を介して接続され、前記電源端子（３３）と前記第５バイパスコンデンサ（６）の一端側とはワイヤ（１６，１７）を介して接続され、前記第４および第５バイパスコンデンサ（５，６）の他端側は前記グランドに接続され、
前記増幅回路（３７）において、前記入力端子（３１）に入力された前記電流信号は、前記帰還抵抗（５８）の抵抗値により定まるゲインで電圧信号に変換・増幅され前記中間出力ノード（６２）にて前記帰還抵抗（５８）での電圧降下に応じた第２電圧信号（Ｖ１）が得られ、前記第２電圧信号が増幅されて前記コア回路の出力である前記第１電圧信号（Ｖ２）として出力される
ことを特徴とする光電気変換モジュール。
請求項１または２に記載の光電気変換モジュールを受信部に備えたことを特徴とする光サンプリングオシロスコープ。