JPH02151736A - 光測定装置 - Google Patents
光測定装置Info
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- JPH02151736A JPH02151736A JP1266089A JP26608989A JPH02151736A JP H02151736 A JPH02151736 A JP H02151736A JP 1266089 A JP1266089 A JP 1266089A JP 26608989 A JP26608989 A JP 26608989A JP H02151736 A JPH02151736 A JP H02151736A
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- photodiode
- current
- power meter
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- leakage current
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
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- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
- H04B10/697—Arrangements for reducing noise and distortion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Amplifiers (AREA)
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。
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、光パワー・メータ及び光レシーバの両機能を
有する光測定装置に関する。
有する光測定装置に関する。
[従来技術及び発明が解決しようとする課題]従来の殆
どの光パワー・メータは、1個のフォト・ダイオードと
積分型トランスインピーダンス増幅器(電流入力を電圧
出力に変換する増幅器)を用いて、入力する光パワーの
平均値を表す出力電圧を得ていた。このような従来の光
パワー・メータは、高感度であるが低帯域であるという
特徴があった。同様に、従来の殆どの光レシーバは、1
個のフォト・ダイオードと積分型トランスインピーダン
ス増幅器とを用い、フォト・ダイオードを流れる瞬時電
流値を表す出力電圧を得ていた。
どの光パワー・メータは、1個のフォト・ダイオードと
積分型トランスインピーダンス増幅器(電流入力を電圧
出力に変換する増幅器)を用いて、入力する光パワーの
平均値を表す出力電圧を得ていた。このような従来の光
パワー・メータは、高感度であるが低帯域であるという
特徴があった。同様に、従来の殆どの光レシーバは、1
個のフォト・ダイオードと積分型トランスインピーダン
ス増幅器とを用い、フォト・ダイオードを流れる瞬時電
流値を表す出力電圧を得ていた。
このような従来の光レシーバは、低感度だが広帯域であ
るという特徴があった。
るという特徴があった。
第2図は、従来の光パワー・メータの回路図である。こ
の光パワー・メータ(10)は、演算増幅器(18)を
含み、抵抗器(12)及び(24)が夫々接続された演
算増幅器(18)の反転及び非反転入力端は、電流加算
入力端となる。抵抗器(12)及び(24)は、実際に
は、複数の抵抗器を並列接続し、利得の切換えの為にス
イッチング出来るように構成することも多い。入力電流
は、フォト・ダイオード(16)が外部の光源に応じて
発生する。積分コンデンサ(14)及び(22)の積分
作用により、出力端(20)の出力電圧は、入力光パワ
ーの平均値を表している。第2図の従来の光パワー・メ
ータは、フォトダイオード(16)の両端にバイアス電
圧が印加されてない。
の光パワー・メータ(10)は、演算増幅器(18)を
含み、抵抗器(12)及び(24)が夫々接続された演
算増幅器(18)の反転及び非反転入力端は、電流加算
入力端となる。抵抗器(12)及び(24)は、実際に
は、複数の抵抗器を並列接続し、利得の切換えの為にス
イッチング出来るように構成することも多い。入力電流
は、フォト・ダイオード(16)が外部の光源に応じて
発生する。積分コンデンサ(14)及び(22)の積分
作用により、出力端(20)の出力電圧は、入力光パワ
ーの平均値を表している。第2図の従来の光パワー・メ
ータは、フォトダイオード(16)の両端にバイアス電
圧が印加されてない。
零バイアス状態ではフォトダイオード(16)は「暗電
流」として知られる漏れ電流が極めて少ないので感度は
最も高い。しかし、ゼロ・バイアス状態では、フォト・
ダイオード(16)の静電容量は、逆バイアス状態のと
きの静電容量に比較して太き(なる。この静電容量は積
分用コンデンサ(14)及び(22)と共に光パワー・
メータ(10)の有効帯域幅を制限してしまう。
流」として知られる漏れ電流が極めて少ないので感度は
最も高い。しかし、ゼロ・バイアス状態では、フォト・
ダイオード(16)の静電容量は、逆バイアス状態のと
きの静電容量に比較して太き(なる。この静電容量は積
分用コンデンサ(14)及び(22)と共に光パワー・
メータ(10)の有効帯域幅を制限してしまう。
第3図は、従来の光レシーバの回路図である。
この光レシーバ(26)は、演算増幅器(38)を含み
、抵抗器(34)が接続された演算増幅器(38)の反
転入力端が電流入力端になる。入力電流は、外部光源に
応じてフォト・ダイオード(32)が発生する。基準電
圧V REFは、フォト・ダイオード(32)の両端に
バイアス電圧を供給する。抵抗値の小さい抵抗器(2日
)及び容量の小さいコンデンサ(30)は、高周波トラ
ンジェントを抑制する為の微小周波数補償回路を構成し
ている。出力端(36)に発生する出力電圧は、フォト
・ダイオード(32)を流れる電流の瞬時値を表してい
る。第3図の従来の光レシーバ(26)では、フォト・
ダイオード(32)の両端のバイアス電圧は、略V R
EFに維持されている。
、抵抗器(34)が接続された演算増幅器(38)の反
転入力端が電流入力端になる。入力電流は、外部光源に
応じてフォト・ダイオード(32)が発生する。基準電
圧V REFは、フォト・ダイオード(32)の両端に
バイアス電圧を供給する。抵抗値の小さい抵抗器(2日
)及び容量の小さいコンデンサ(30)は、高周波トラ
ンジェントを抑制する為の微小周波数補償回路を構成し
ている。出力端(36)に発生する出力電圧は、フォト
・ダイオード(32)を流れる電流の瞬時値を表してい
る。第3図の従来の光レシーバ(26)では、フォト・
ダイオード(32)の両端のバイアス電圧は、略V R
EFに維持されている。
接合容量は電圧の関数なので、バイアス状態では、フォ
ト・ダイオード(32)の容量は減少している。しかし
、このバイアス状態では、第3図でILで示した漏れ電
流即ち暗電流が発生する。第3図の光レシーバ(26)
の周波数応答は、第2図の光パワー・メータ(10)よ
り改善されているが、感度は低下している。この感度の
低下の原因となるショット・ノイズ(散弾雑音)は、フ
ォト・ダイオードの漏れ電流IL、高速動作の為の抵抗
器(34)の抵抗値の低下、更に、感度を犠牲にしても
演算増幅器(38)の応答速度を最大にする為に入力バ
イアス電流を大きくする等の理由によって生じる。
ト・ダイオード(32)の容量は減少している。しかし
、このバイアス状態では、第3図でILで示した漏れ電
流即ち暗電流が発生する。第3図の光レシーバ(26)
の周波数応答は、第2図の光パワー・メータ(10)よ
り改善されているが、感度は低下している。この感度の
低下の原因となるショット・ノイズ(散弾雑音)は、フ
ォト・ダイオードの漏れ電流IL、高速動作の為の抵抗
器(34)の抵抗値の低下、更に、感度を犠牲にしても
演算増幅器(38)の応答速度を最大にする為に入力バ
イアス電流を大きくする等の理由によって生じる。
これら2つの従来の回路を組み合わせる試みは、従来の
回路でもあったが、光パワー・メータの感度を低下させ
てしまったり、光レシーバの帯域を狭くしてしまったり
、又はこれらを共に悪化させるという問題を生じた。
回路でもあったが、光パワー・メータの感度を低下させ
てしまったり、光レシーバの帯域を狭くしてしまったり
、又はこれらを共に悪化させるという問題を生じた。
従って、本発明の目的は、最小限の回路で光パワー・メ
ータ及び光レシーバの両機能を組み合わせ、光パワー・
メータの高感度特性と、光レシーバの広帯域特性の両方
を兼ね備えた光測定装置を提供することである。
ータ及び光レシーバの両機能を組み合わせ、光パワー・
メータの高感度特性と、光レシーバの広帯域特性の両方
を兼ね備えた光測定装置を提供することである。
[課題を解決する為の手段及び作用]
本発明は、高感度特性を維持した光パワー・メータと広
帯域特性を維持した光レシーバの両機能を有する光測定
装置を提供している。
帯域特性を維持した光レシーバの両機能を有する光測定
装置を提供している。
本発明の好適実施例では、1個のフォト・ダイオードが
光パワー・メータ及び光レシーバの両方へ電流を供給す
る。第1演算増幅器は、電流入力を有する積分(低速)
型トランスインピーダンス増幅器で構成され、この第1
演算増幅器は、フォト・ダイオードの一端からの電流を
受けると共に参照値として基準電圧を受ける。第2演算
増幅器は電流入力を有する高速型トランスインピーダン
ス増幅器で構成され、フォト・ダイオードの他端からの
電流を受けると共に参照値として接地電位を受ける。こ
の構成で、フォト・ダイオードの両端にバイアス電圧が
印加され、静電容量を低減し光レシーバの動作速度を増
大する。入力光源からシールドされた同じ特性を有する
第2のフォト・ダイオードが設けられており、この第2
のフォト・ダイオードは、第1の演算増幅器の電流入力
端に接続されている。この第2のフォト・ダイオードは
、第1のフォト・ダイオードの漏れ電流を流す電流路を
形成するように極性が決められる。これは、第1のフォ
ト・ダイオードの漏れ電流の熱的な変動により光パワー
・メータの感度が低減するのを防ぐ為である。
光パワー・メータ及び光レシーバの両方へ電流を供給す
る。第1演算増幅器は、電流入力を有する積分(低速)
型トランスインピーダンス増幅器で構成され、この第1
演算増幅器は、フォト・ダイオードの一端からの電流を
受けると共に参照値として基準電圧を受ける。第2演算
増幅器は電流入力を有する高速型トランスインピーダン
ス増幅器で構成され、フォト・ダイオードの他端からの
電流を受けると共に参照値として接地電位を受ける。こ
の構成で、フォト・ダイオードの両端にバイアス電圧が
印加され、静電容量を低減し光レシーバの動作速度を増
大する。入力光源からシールドされた同じ特性を有する
第2のフォト・ダイオードが設けられており、この第2
のフォト・ダイオードは、第1の演算増幅器の電流入力
端に接続されている。この第2のフォト・ダイオードは
、第1のフォト・ダイオードの漏れ電流を流す電流路を
形成するように極性が決められる。これは、第1のフォ
ト・ダイオードの漏れ電流の熱的な変動により光パワー
・メータの感度が低減するのを防ぐ為である。
[実施例コ
第1図は、光パワー・メータ及び光レシーバの両機能を
組み合わせた本発明に係る光パワー測定装置の回路図で
ある。光パワー・メータ部分は、演算増幅器(50)を
含み、抵抗器(44)が接続された演算増幅器(50)
の反転入力端は、電流加算入力端となる。抵抗器(44
)は、実際には複数の並列抵抗器で構成し、スイッチで
何れかを選択して利得を切換えるようにしても良い。入
力電流は、外部の光源に応じてフォト・ダイオード(5
6)のカソードを流れる電流により供給される。積分コ
ンデンサ(46)の積分作用により出力端(48)から
得られる出力電圧は、入力光パワーの平均値を表してい
る。即ち、演算増幅器(50)及び積分コンデンサ(4
6)により積分(低速)型トランスインピーダンス増幅
器が構成されている。演算増幅器(50)の非反転入力
端は、基準電圧源V REFに接続されている。この基
準電圧は、演算増幅器(50)の電流入力端に生じ、フ
ォト・ダイオード(56)の一端を強制的にV IIE
Fにバイアスする。
組み合わせた本発明に係る光パワー測定装置の回路図で
ある。光パワー・メータ部分は、演算増幅器(50)を
含み、抵抗器(44)が接続された演算増幅器(50)
の反転入力端は、電流加算入力端となる。抵抗器(44
)は、実際には複数の並列抵抗器で構成し、スイッチで
何れかを選択して利得を切換えるようにしても良い。入
力電流は、外部の光源に応じてフォト・ダイオード(5
6)のカソードを流れる電流により供給される。積分コ
ンデンサ(46)の積分作用により出力端(48)から
得られる出力電圧は、入力光パワーの平均値を表してい
る。即ち、演算増幅器(50)及び積分コンデンサ(4
6)により積分(低速)型トランスインピーダンス増幅
器が構成されている。演算増幅器(50)の非反転入力
端は、基準電圧源V REFに接続されている。この基
準電圧は、演算増幅器(50)の電流入力端に生じ、フ
ォト・ダイオード(56)の一端を強制的にV IIE
Fにバイアスする。
光レシーバ部分は、演算増幅器(60)を含み、抵抗器
(58)が接続された演算増幅器(60)の反転入力端
は、電流入力端となる。入力電流は、外部光源に応じて
フォト・ダイオード(56)のアノード電流によって供
給される。演算増幅器(60)の非反転入力端は接地さ
れている。この接地電位は、演算増幅器(60)の電流
入力端に生じるので、フォト・ダイオード(56)の両
端の電圧は、■□、となる。抵抗値の小さな抵抗器(5
2)及び静電容量の小さなコンデンサ(54)は、微小
周波数補償回路を構成し、高周波数のトランジェントを
抑制する。出力端子(62)に生じる出力電圧は、フォ
ト・ダイオード(56)を流れる電流の瞬時値を表して
いる。即ち、演算増幅器(60)及び抵抗器(58)は
、高速型トランスインピーダンス増幅器を構成している
。
(58)が接続された演算増幅器(60)の反転入力端
は、電流入力端となる。入力電流は、外部光源に応じて
フォト・ダイオード(56)のアノード電流によって供
給される。演算増幅器(60)の非反転入力端は接地さ
れている。この接地電位は、演算増幅器(60)の電流
入力端に生じるので、フォト・ダイオード(56)の両
端の電圧は、■□、となる。抵抗値の小さな抵抗器(5
2)及び静電容量の小さなコンデンサ(54)は、微小
周波数補償回路を構成し、高周波数のトランジェントを
抑制する。出力端子(62)に生じる出力電圧は、フォ
ト・ダイオード(56)を流れる電流の瞬時値を表して
いる。即ち、演算増幅器(60)及び抵抗器(58)は
、高速型トランスインピーダンス増幅器を構成している
。
略■□、の電圧がフォト・ダイオード(56)の両端に
印加されるので、フォト・ダイオード(56)の接合容
量は低減する。しかし、このバイアス状態では、漏れ電
流■ を打ち消さなければ、この漏れ電流■、が光パワ
ー・メータ部分の電流入力端に流れ込んでしまう。この
漏れ電流(暗電流)が流れ込むと、光パワー・メータの
オフセット及び熱的ドリフトの原因となる。従って、同
じ特性を有する第2のフォト・ダイオード(42)が設
けている。このフォトダイオード(42)は、入力光源
からシールドされ、演算増幅器(50)の電流入力端と
第2の基準電圧源の間に接続されている。第2の基準電
圧源の電圧は、第1の電圧源の基準電圧V IIEFの
2倍の値である。
印加されるので、フォト・ダイオード(56)の接合容
量は低減する。しかし、このバイアス状態では、漏れ電
流■ を打ち消さなければ、この漏れ電流■、が光パワ
ー・メータ部分の電流入力端に流れ込んでしまう。この
漏れ電流(暗電流)が流れ込むと、光パワー・メータの
オフセット及び熱的ドリフトの原因となる。従って、同
じ特性を有する第2のフォト・ダイオード(42)が設
けている。このフォトダイオード(42)は、入力光源
からシールドされ、演算増幅器(50)の電流入力端と
第2の基準電圧源の間に接続されている。第2の基準電
圧源の電圧は、第1の電圧源の基準電圧V IIEFの
2倍の値である。
この第2のフォト・ダイオード(42)の極性は、各フ
ォト・ダイオードの漏れ電流の方向によって決められる
。第1図に示すように、両方のフォト・ダイオードは、
同じ方向に流れる漏れ電流を発生する。従って、光パワ
ー・メータ部分の電流入力端で両方の漏れ電流は打ち消
し合い、暗電流(漏れ電流)は実質的に発生しないこと
となる。
ォト・ダイオードの漏れ電流の方向によって決められる
。第1図に示すように、両方のフォト・ダイオードは、
同じ方向に流れる漏れ電流を発生する。従って、光パワ
ー・メータ部分の電流入力端で両方の漏れ電流は打ち消
し合い、暗電流(漏れ電流)は実質的に発生しないこと
となる。
フォト・ダイオード(42)をV RlFの2倍の値の
基準電圧源に接続することにより、両フォト・ダイオー
ドの両端に同じバイアス電圧を印加し、各フォト・ダイ
オードの漏れ電流の値を同じにし、温度の変化の影響を
殆ど打ち消している。
基準電圧源に接続することにより、両フォト・ダイオー
ドの両端に同じバイアス電圧を印加し、各フォト・ダイ
オードの漏れ電流の値を同じにし、温度の変化の影響を
殆ど打ち消している。
本発明は、1個のフォト・ダイオードから光パワー・メ
ータ及び光レシーバの両方に電流を供給し、光パワー・
メータ及び光レシーバの両機能を有する光測定装置を開
示している。上述のようにフォト・ダイオードをバイア
スすることにより、光レシーバの動作速度を最大にし、
漏れ電流補償手段を設けることにより、光パワー・メー
タの温度の関数となる漏れ電流の影響を最少にして感度
を高めている。
ータ及び光レシーバの両方に電流を供給し、光パワー・
メータ及び光レシーバの両機能を有する光測定装置を開
示している。上述のようにフォト・ダイオードをバイア
スすることにより、光レシーバの動作速度を最大にし、
漏れ電流補償手段を設けることにより、光パワー・メー
タの温度の関数となる漏れ電流の影響を最少にして感度
を高めている。
以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかである
。例えば、抵抗器(44)及び演算増幅器(50)の組
合わせ、及び抵抗器(5日)及び演算増幅器(60)の
組合わせは、従来のどのようなトランスインピーダンス
増幅器と置換しても良い。更に、抵抗器(44)及び(
58)は、異なる値の複数の抵抗器を並列に組合わせ、
利得モードに応じて選択的に切換えても良い。
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかである
。例えば、抵抗器(44)及び演算増幅器(50)の組
合わせ、及び抵抗器(5日)及び演算増幅器(60)の
組合わせは、従来のどのようなトランスインピーダンス
増幅器と置換しても良い。更に、抵抗器(44)及び(
58)は、異なる値の複数の抵抗器を並列に組合わせ、
利得モードに応じて選択的に切換えても良い。
[発明の効果]
本発明によれば、第1及び第2トランスインピーダンス
増幅器の電流入力端間に第1フォト・ダイオードを設け
、第1及び第2基準電圧源を参照電圧とすることにより
、フォト・ダイオードに適切なバイアスを与え、静電容
量を低減することにより、応答速度の低減を防止してい
る。更に、フォト・ダイオードの漏れ電流の影響を打ち
消す補償用の第2フォト・ダイオードを設けることによ
り、光パワー・メータの高感度特性も維持している。こ
の結果、最小限の回路構成で、光パワー・メータと光レ
シーバの両機能を有し、両方の長所(高感度及び広帯域
)を兼ね備えた光測定装置を実現している。
増幅器の電流入力端間に第1フォト・ダイオードを設け
、第1及び第2基準電圧源を参照電圧とすることにより
、フォト・ダイオードに適切なバイアスを与え、静電容
量を低減することにより、応答速度の低減を防止してい
る。更に、フォト・ダイオードの漏れ電流の影響を打ち
消す補償用の第2フォト・ダイオードを設けることによ
り、光パワー・メータの高感度特性も維持している。こ
の結果、最小限の回路構成で、光パワー・メータと光レ
シーバの両機能を有し、両方の長所(高感度及び広帯域
)を兼ね備えた光測定装置を実現している。
第1図は、本発明に係る光測定装置の一実施例の回路図
、第2図は、従来の光パワー・メータの回路図、第3図
は、従来の光レシーバの回路図である。 (46)、(50)は第1トランスインピーダンス増幅
器、(5日)、(60)は第2トランスインピーダンス
増幅器、(56)は第1フォト・ダイオード、(42)
は第2フォト・ダイオード、V MEFは第1基準電圧
源、接地電位源は第2基準電圧源、2■1.は第3基準
電圧源である。
、第2図は、従来の光パワー・メータの回路図、第3図
は、従来の光レシーバの回路図である。 (46)、(50)は第1トランスインピーダンス増幅
器、(5日)、(60)は第2トランスインピーダンス
増幅器、(56)は第1フォト・ダイオード、(42)
は第2フォト・ダイオード、V MEFは第1基準電圧
源、接地電位源は第2基準電圧源、2■1.は第3基準
電圧源である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電流入力端を有し、第1基準電圧を基準電圧として
受ける低速型の第1トランスインピーダンス増幅器と、 電流入力端を有し、第2基準電圧を基準電圧として受け
る高速型の第2トランスインピーダンス増幅器と、 上記第1及び第2トランスインピーダンス増幅器の電流
入力端間に接続された第1フォト・ダイオードと を具えることを特徴とする光測定装置。 2、上記低速型の第1トランスインピーダンス増幅器の
電流入力端と第3の基準電圧源間に、上記フォト・ダイ
オードの漏れ電流を実質的に流すような極性で接続され
た第2フォト・ダイオードを具えることを特徴とする請
求項1に記載の光測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US262,759 | 1988-10-26 | ||
US07/262,759 US4889985A (en) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | Combined optical power meter and receiver |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02151736A true JPH02151736A (ja) | 1990-06-11 |
JPH0585850B2 JPH0585850B2 (ja) | 1993-12-09 |
Family
ID=22998907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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