JPH0214605A - 光受信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コヒーレント光通信において光ヘテロゲイン
検波を行なう時に用いる低雑音・広帯域の光受信回路に
関するものである。

〔従来の技術〕

近年、光伝送方式の高感度化を狙ってコヒーレント光通
信方式の研究が優んに行なわれている。これと同時にコ
ヒーレント光通信の高速化も進められている。

直接検波方式では、受光素子の２ＪＩＦ！特性により入
力光電力の２乗に比例して光電変換後の電気回路におけ
る電力が増加するため高速になるほど電気回路の雑音特
性に関する要求が緩和される。

しかし、光ヘテロゲイン検波では、入力光電力に比例し
て光電変換後の電気回路における電力が増加するため、
高速になっても電気回路の雑音特性に関する要求は変わ
らない。

一般に、光中継器の受信感度は受光素子と接続しである
初段の増幅器の雑音特性によって決まる。初段の増幅器
は広帯域になるほど低雑音化は困難となるため、ベース
バンドの２倍の帯域を必要とする光ヘテロゲイン検波で
は受信感度を上げることが困難である。これを解決する
ため受光素子と並列にインダクタンスを挿入した同調型
受光回路が提案された。

この回路を第５図に示す。

同図において、Ｒ，は受光素子５０のパイアス抵抗％Ｒ
（はＦＥＴ５１のデートバイアス抵抗、ＲｄはＦＥＴ５
１のドレインバイアス抵抗である。ＲＦはＦＥＴ５１の
出力端子５２における出力信号の一部をデートに戻す帰
還抵抗である。

また、ＣＩ、Ｃ２，Ｃ１，Ｃ１は直流阻止用のキャパシ
タである。信号光は図で示した受光素子５０によって光
から電気信号電流Ｉ　　ｉｎに変換される。

さらに、この信号電流はＲｉ、によって電圧信号Ｖ　　
ｉｎに変換されＦＥＴ５１のデートに加わる。

この電圧信号はＦＥＴ５１で増幅され、次段の増幅器５
３で増幅された後、出力端子５４に出力電圧Ｖ　ｏｕｔ
　となって現われる。

光ヘテロゲイン検波では、受光素子で受光した入射光は
、信号光とわずかに信号光の周波数の異なる局部発振光
を合波したビート信号である。このビー１周波数は、一
般にビットレートの２倍程度である。

受光素子と並列にインダクタンスＬ１を挿入したことに
よって、Ｉ　　ｉｎの周波数の中で受光素子の容量とイ
ンダクタンスＬ、が並列共振するようになり、入力イン
ピーダンスが中心周波数で無限大になるため雑音を低減
できる８〔発明が解決しようとする課題〕 上述したような、従来の方法は、ビットレートが数百Ｍ
ｂ／ｓぐらいでは十分有効であるが、共振周波数の中心
からずれた周波数領域での雑音は低減できないため、Ｇ
ｂ／ｓ以上の高速になると効果がなくなり、雑音に弱く
なる。

また、Ｉ　　ｉｎの周波数で共振するような特性のため
周波数帯域幅が狭くなる。さらに、高周波領域では、理
想的な特性を有するインダクタンスはなく、かつ受光素
子の容量が増加するためＧｂ／ｓ以上の伝送に使用でき
ないという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、同調型光受
信回路において同調の帯域を十分にとることが可能で、
また、同調周波数を高く設定できる光受信回路を提供す
ることを目的としでいる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば上述の目的は、前記特許請求の範囲に記
載した手段により達成される。

すなわち、本発明は、受光素子と並列にインダクタンス
を挿入したトランスインピーダンス型光受信回路におい
て、帰還抵抗と直列にインダクタンスを挿入した光受信
回路である。

〔作　用〕

本発明は、同調光受信回路をトランスインピーダンス型
で構成し、トランスインピーダンス型の帰還抵抗と直列
にピーキング用のインダクタンスを挿入したものである
。

このように、帰還抵抗と直列にピーキング用のインダク
タンスを挿入することにより、入力インピーダンスが高
周波領域で高くなるため高周波雑音が低減でき、また帰
還量が高周波側で減少するため利得があがるから、周波
数帯域が広くなり、さらに、ピーキング用インダクタン
スにより共振周波数を高周波側に移動することが可能と
なるため、Ｇｂ／ｓ以上の高速伝送への適用が可能とな
る。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例を示す図である。

同図において、１は受光素子、２はＦＥＴ。

３は増幅器、４は出力端子を表わしている。また、Ｃ，
−Ｃ，はそれぞれ直流阻止用のキャパシタである。

本実施例の回路は、同図に示すように、通常の光受信回
路に同調用のインダクタンスしＩ　とＦＥＴ２の帰還抵
抗ＲＦと直列にピーキング用インダクタンスＬ２を挿入
しである。

ここでいうピーキングとは、ある狭い周波数範囲におい
て増幅器等の電圧利得あるいはトランスインビーグンス
Ｚｒを増加させる効果をいう、また、Ｚｒとは、１１図
あるいは第５図における（Ｖ　ｏｕｔ／　Ｉ　　ｉｎ　
）のことをいう。

このような、インダクタンスピーキングにより帰還量が
高周波になるほど小さくなり、増幅器の利得が増加する
。このピーキングの効果が同調周波数より高周波側で顕
著になるようにインダクタンスを調整すると全体的に平
坦な周波数特性が得られる。

トランスインピーダンスの計算値を第２図に示す。

同図に示すように、本実施例では従来に比してピーキン
グの効果により、帯域幅は　２．２ＧＨｚから６．４Ｇ
Ｈｚに増加している。この回路は広帯域だけでなく同時
に低雑音化が可能である。入力換算雑音電流の計算値に
ついても、同図に示している。

ｇｉ図に示した実施例の回路の等価回路は、第３図のよ
うになる。

この回路の入力換算雑音電流密度〈１２〉は次式となる
。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）ここで、
ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、Ｂはピットレート
、Ｒｉｎは入力の全抵抗成分である。また、１１および
ｅｌは増幅器の並列雑音電流源および直列−雑音電圧源
であり、周波数に対して定数である。

従って、入力アドミタンスＹの周波数特性により高周波
領域での雑音特性が支配される。

この回路の入力アドミタンスＹは次式となる。

Ｒｉｎ　（Ｒｐ”、＋ａ＋”Ｌ２”　）第４図にωに対
する各項の計算結果を示す。

Ｌ２＝０の場合（すなわちインダクタンスピーキングを
用いない場合）、入力アドミタンスＹは、ωｒ＝１／／
”Ｉ−でで最低となる。

共振は、ωｒだけで起こるため低雑音の帯域は広くない
。

これにり、を加えると０１以上の周波数においてＹの虚
数部が小さくなり、かつ帰還インピーダンスが大きくな
るため帰還抵抗より発生する雑音の入力換算雑音電流密
度への影響が小さくなる。

従って、雑音の最低周波数は高周波側になり、その雑音
レベルも小さくなる。

以上の説明では、実施例としてＦＥＴを用いた回路につ
いて述べているが、この回路形式は、バイボーラトラン
クスタを用いる回路についても同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光受信回路によれば、受
光素子と並列にインダクタンスを挿入したトランスイン
ピーダンス型受信回路において、帰還抵抗と直列にピー
キング用のインダクタンスを挿入するという簡潔な構成
によって、容易に光受信回路の低雑音化、広帯域化を図
ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図はトランス
インピーダンスと入力換算雑音電流の計算値を示す図、
第３図は実施例の回路の等価回路を示す図、第４図は光
受信回路のアドミタンスの周波数特性を示す図、第５図
は従来の同調型光受信回路の例を示す図である。 １　・・・・・・受光素子、　　　２　・・・・・・Ｆ
ＥＴ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 受光素子と並列にインダクタンスを挿入したトランスイ
   ンピーダンス型光受信回路において、帰還抵抗と直列に
   インダクタンスを挿入したことを特徴とする光受信回路
   。