JPH0257740B2 - - Google Patents
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- JPH0257740B2 JPH0257740B2 JP58129050A JP12905083A JPH0257740B2 JP H0257740 B2 JPH0257740 B2 JP H0257740B2 JP 58129050 A JP58129050 A JP 58129050A JP 12905083 A JP12905083 A JP 12905083A JP H0257740 B2 JPH0257740 B2 JP H0257740B2
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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
- H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
- H04B10/6911—Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations
Landscapes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は光パワーメータ等に使用される光検出
回路に関し、更に詳細には、ホトダイオードの受
光最小測定レベルを改善して広いダイナミツクレ
ンジを得ることのできる光検出回路に関する。
回路に関し、更に詳細には、ホトダイオードの受
光最小測定レベルを改善して広いダイナミツクレ
ンジを得ることのできる光検出回路に関する。
従来技術
光通信技術を中心とした光応用技術の実用化に
よつて、光パワー（レベル又は光量）を測定する
装置（光パワーメータ）の重要性が高まつてき
た。光通信の分野で使用する光パワーメータの光
検出器には大別して熱変換型光検出器と光電変換
型光検出器とがある。前者の熱変換型光検出器と
してサーモパイル検出器があり、標準光パワーメ
ータに使用されている。しかし光検出感度が低
く、広いダイナミツクレンジがとれないという欠
点がある。一方、後者の光電変換型光検出器とし
てホトダイオードを使用した光検出器がある。こ
のホトダイオード光検出器は微弱な光パワーを測
定することが容易であり且つ比較的広いダイナミ
ツクレンジにわたつて直線性の優れた光検出を行
うことができる。
よつて、光パワー（レベル又は光量）を測定する
装置（光パワーメータ）の重要性が高まつてき
た。光通信の分野で使用する光パワーメータの光
検出器には大別して熱変換型光検出器と光電変換
型光検出器とがある。前者の熱変換型光検出器と
してサーモパイル検出器があり、標準光パワーメ
ータに使用されている。しかし光検出感度が低
く、広いダイナミツクレンジがとれないという欠
点がある。一方、後者の光電変換型光検出器とし
てホトダイオードを使用した光検出器がある。こ
のホトダイオード光検出器は微弱な光パワーを測
定することが容易であり且つ比較的広いダイナミ
ツクレンジにわたつて直線性の優れた光検出を行
うことができる。
第１図は微弱な光パワーを測定することが可能
な従来の光検出回路を示す。この光検出回路で
は、ホトダイオード１の一端がFET入力型の高
入力インピーダンスの演算増幅器２の一方の入力
端子（反転入力端子）に接続され、ホトダイオー
ド１の他端及び演算増幅器２の他方の入力端子
（非反転入力端子）がそれぞれ接地されている。
Rfは帰還抵抗であり、演算増幅器２の一方の入
力端子と出力端子との間に接続されている。３は
零点調整用可変抵抗であり、ホトダイオード１の
入射光を零にした時に出力電圧VOを零Ｖにする
ように調整する抵抗である。
な従来の光検出回路を示す。この光検出回路で
は、ホトダイオード１の一端がFET入力型の高
入力インピーダンスの演算増幅器２の一方の入力
端子（反転入力端子）に接続され、ホトダイオー
ド１の他端及び演算増幅器２の他方の入力端子
（非反転入力端子）がそれぞれ接地されている。
Rfは帰還抵抗であり、演算増幅器２の一方の入
力端子と出力端子との間に接続されている。３は
零点調整用可変抵抗であり、ホトダイオード１の
入射光を零にした時に出力電圧VOを零Ｖにする
ように調整する抵抗である。
この回路において、入射光に対応した光検出電
流IOがホトダイオード１から発生すると、演算増
幅器２は高入力インピーダンスであるので、ここ
には光検出電流IOが流れず、帰還抵抗Rfを通つて
流れる。一方、演算増幅器２は反転入力端子の電
位が非反転入力端子の電位（0V）と同一になる
ように動作するので、反転入力端子と非反転入力
端子との間が仮想短絡の状態となる。従つて、出
力端子にVO＝IORfの光検出電圧が得られる。
流IOがホトダイオード１から発生すると、演算増
幅器２は高入力インピーダンスであるので、ここ
には光検出電流IOが流れず、帰還抵抗Rfを通つて
流れる。一方、演算増幅器２は反転入力端子の電
位が非反転入力端子の電位（0V）と同一になる
ように動作するので、反転入力端子と非反転入力
端子との間が仮想短絡の状態となる。従つて、出
力端子にVO＝IORfの光検出電圧が得られる。
ところでホトダイオード光検出器の受光最大測
定レベルを決める要素は、ホトダイオードの材質
と受光面積によつて決定される直列抵抗である。
また受光最低測定レベルを決める要素は、ホトダ
イオードの並列抵抗である。従つて直列インピー
ダンスが小さく、並列インピーダンスが大きいホ
トダイオードを使用することが広にダイナミツク
レンジを得るための必要条件となる。この点を詳
細に説明するためにホトダイオードに負荷RLを
接続したときの等価回路を第２図に示す。ここで
IPは入射光による発生電流（光検出電流）、IDは
ダイオード電流、I′は並列抵抗電流、Cjは接合容
量、RSHは並列抵抗、RSは直列抵抗、IOは出力電
流、VOは出力電圧である。この等価回路からIO＝
０のときの出力電圧即ち開放電圧VOPを求めると
次式になる。
定レベルを決める要素は、ホトダイオードの材質
と受光面積によつて決定される直列抵抗である。
また受光最低測定レベルを決める要素は、ホトダ
イオードの並列抵抗である。従つて直列インピー
ダンスが小さく、並列インピーダンスが大きいホ
トダイオードを使用することが広にダイナミツク
レンジを得るための必要条件となる。この点を詳
細に説明するためにホトダイオードに負荷RLを
接続したときの等価回路を第２図に示す。ここで
IPは入射光による発生電流（光検出電流）、IDは
ダイオード電流、I′は並列抵抗電流、Cjは接合容
量、RSHは並列抵抗、RSは直列抵抗、IOは出力電
流、VOは出力電圧である。この等価回路からIO＝
０のときの出力電圧即ち開放電圧VOPを求めると
次式になる。
VOP＝KT／ｑ1o（IP−I′／IS＋１） ………(1)
ここでIS：ホトダイオードの飽和電流、ｑ：電
子の電荷、Ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：素子の絶対
温度である。またRL＝０、VO＝０のときの電流
即ち短絡電流ISHを求めると次式になる。
子の電荷、Ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：素子の絶対
温度である。またRL＝０、VO＝０のときの電流
即ち短絡電流ISHを求めると次式になる。
ISH＝IP−IS（expｑ・ISH・RS／KT
−１）−ISH・RS／RSH ………(2)
開放電圧VOPはIPが大きいときIPに比例するが、
一般的には(1)式からわかるようにVOPはIPに対し
て１次比例でなく温度の影響も受けるので、開放
電圧VOPに基づいて入射光のレベルを測定するこ
とは適当でない。このため、短絡電流ISHを利用
して光検出することが望ましい。短絡電流ISHの
直線性には(2)式の第２項と第３項が関係する。一
般的にはRSは数Ω〜数ｋΩであり、RSHは107Ω〜
1011Ωであり、第２項、第３項はかなり広い範囲
において無視できる。例えば可視光から近赤外光
に感度を有するシリコン（Si）のホトダイオード
は短絡電流ISHと光検出電流IPとの間には一次比例
の関係が成立する。しかし光通信で使用されるい
わゆる長波長（波長λ＝1.0μｍ〜1.7μｍ）の光に
感度を有するゲルマニウム（Ge）のホトダイオ
ード等においては光検出電流IPが大きくなつてく
ると(2)式の第２項が無視できなくなり、短絡電流
ISHは飽和してくる。
一般的には(1)式からわかるようにVOPはIPに対し
て１次比例でなく温度の影響も受けるので、開放
電圧VOPに基づいて入射光のレベルを測定するこ
とは適当でない。このため、短絡電流ISHを利用
して光検出することが望ましい。短絡電流ISHの
直線性には(2)式の第２項と第３項が関係する。一
般的にはRSは数Ω〜数ｋΩであり、RSHは107Ω〜
1011Ωであり、第２項、第３項はかなり広い範囲
において無視できる。例えば可視光から近赤外光
に感度を有するシリコン（Si）のホトダイオード
は短絡電流ISHと光検出電流IPとの間には一次比例
の関係が成立する。しかし光通信で使用されるい
わゆる長波長（波長λ＝1.0μｍ〜1.7μｍ）の光に
感度を有するゲルマニウム（Ge）のホトダイオ
ード等においては光検出電流IPが大きくなつてく
ると(2)式の第２項が無視できなくなり、短絡電流
ISHは飽和してくる。
短絡電流ISHの飽和に基づく非直線性はホトダ
イオードの直列抵抗RSの増大に応じて大きくな
る。短絡電流ISHの直線性を例えば偏差0.3％以下
に抑えるためには、直列抵抗RSを約50Ω以下に
する必要がある。しかし、現在市販されている一
般的なGeホトダイオードの直列抵抗RSは150Ω〜
数ｋΩの範囲であり、入射光のパワーの大きな領
域で十分な直線性を得ることが出来ない。ホトダ
イオードの基板の抵抗を下げて直列抵抗RSを下
げれば、短絡電流ISHの飽和に基づく非直線性は
改善される。しかし、並列抵抗RSHを大きく保つ
て直列抵抗RSのみを大幅に低減させることは困
難である。一般のホトダイオードは、むしろ基板
の抵抗を高めたり、PIN構造とすることによつて
接合容量Cjを減らし、応答速度を高めた設計にな
つている。
イオードの直列抵抗RSの増大に応じて大きくな
る。短絡電流ISHの直線性を例えば偏差0.3％以下
に抑えるためには、直列抵抗RSを約50Ω以下に
する必要がある。しかし、現在市販されている一
般的なGeホトダイオードの直列抵抗RSは150Ω〜
数ｋΩの範囲であり、入射光のパワーの大きな領
域で十分な直線性を得ることが出来ない。ホトダ
イオードの基板の抵抗を下げて直列抵抗RSを下
げれば、短絡電流ISHの飽和に基づく非直線性は
改善される。しかし、並列抵抗RSHを大きく保つ
て直列抵抗RSのみを大幅に低減させることは困
難である。一般のホトダイオードは、むしろ基板
の抵抗を高めたり、PIN構造とすることによつて
接合容量Cjを減らし、応答速度を高めた設計にな
つている。
上述の入射光パワーの大きい領域での短絡電流
ISHの飽和は、逆バイアス電圧をホトダイオード
に加えることによつて改善される。第３図は従来
の逆バイアス方式の光検出回路を示す。この回路
ではホトダイオード１に直列に負荷抵抗RLを接
続し、ホトダイオード１のカソードにV+の逆バ
イアスを印加し、負荷抵抗RLの両端に得られる
電圧VLに対応した光検出電圧VOを演算増幅器４
の出力端子に得るように構成されている。しかし
この方式には以下に示すような欠点がある。まず
第１に、ホトダイオード１を逆バイアスすること
によつて、ホトダイオード１の暗電流Idが増大す
るため、高感度化が困難である。特に一般のホト
ダイオードでは高温環境で暗電流の増加が著しく
測定誤差が大きくなる。また一般に光波長の長い
領域で使用されるGeホトダイオードの暗電流は
短光波長領域で使用されるSiホトダイオードの暗
電流に比べて約３〜４桁大きいので被測定光波長
が1μｍ以上の領域での実用的な測定は極めて困
難である。第２に、一定の逆バイアス電圧V+を
印加した場合に、光検出電流の増大に対応して負
荷抵抗RLの両端の電圧VLが増大すれば、実際に
ホトダイオード１にかかる逆バイアス電圧が低下
する。従つて、入射光パワーの変化で光検出感度
が変動するという欠点がある。この結果、第３図
の回路によつて微弱な入力光パワーを正確に測定
することは困難である。
ISHの飽和は、逆バイアス電圧をホトダイオード
に加えることによつて改善される。第３図は従来
の逆バイアス方式の光検出回路を示す。この回路
ではホトダイオード１に直列に負荷抵抗RLを接
続し、ホトダイオード１のカソードにV+の逆バ
イアスを印加し、負荷抵抗RLの両端に得られる
電圧VLに対応した光検出電圧VOを演算増幅器４
の出力端子に得るように構成されている。しかし
この方式には以下に示すような欠点がある。まず
第１に、ホトダイオード１を逆バイアスすること
によつて、ホトダイオード１の暗電流Idが増大す
るため、高感度化が困難である。特に一般のホト
ダイオードでは高温環境で暗電流の増加が著しく
測定誤差が大きくなる。また一般に光波長の長い
領域で使用されるGeホトダイオードの暗電流は
短光波長領域で使用されるSiホトダイオードの暗
電流に比べて約３〜４桁大きいので被測定光波長
が1μｍ以上の領域での実用的な測定は極めて困
難である。第２に、一定の逆バイアス電圧V+を
印加した場合に、光検出電流の増大に対応して負
荷抵抗RLの両端の電圧VLが増大すれば、実際に
ホトダイオード１にかかる逆バイアス電圧が低下
する。従つて、入射光パワーの変化で光検出感度
が変動するという欠点がある。この結果、第３図
の回路によつて微弱な入力光パワーを正確に測定
することは困難である。
発明の目的
そこで、本発明の目的は、入射光パワーの最小
測定レベルを改善して広いダイナミツクレンジを
得ることが可能なホトダイオード光検出回路を提
供することにある。
測定レベルを改善して広いダイナミツクレンジを
得ることが可能なホトダイオード光検出回路を提
供することにある。
発明の構成
上記目的を達成するための本発明は、入射光の
パワーの大きな領域で光検出電流が飽和に基づい
て非直線に変化する特性を有するホトダイオード
と、前記ホトダイオードの一端と接地レベル又は
一定電圧レベルを与える共通電位付与手段との間
に接続された電流検出用抵抗と、前記ホトダイオ
ードと前記電流検出用抵抗との間に接続された増
幅器と、前記ホトダイオードに逆バイアス電圧を
印加するために前記ホトダイオードの他端に直流
的に接続され、且つ前記入射光のパワーの変化に
対して非直線性を有して変化する逆バイアス電圧
を発生するように形成されている逆バイアス電圧
発生回路とを備え、前記光検出電圧が前記入射光
のパワーの小さい領域から大きな領域まで直線性
を有して変化するように前記逆バイアス電圧が設
定されていることを特徴とする光検出回路に係わ
るものである。
パワーの大きな領域で光検出電流が飽和に基づい
て非直線に変化する特性を有するホトダイオード
と、前記ホトダイオードの一端と接地レベル又は
一定電圧レベルを与える共通電位付与手段との間
に接続された電流検出用抵抗と、前記ホトダイオ
ードと前記電流検出用抵抗との間に接続された増
幅器と、前記ホトダイオードに逆バイアス電圧を
印加するために前記ホトダイオードの他端に直流
的に接続され、且つ前記入射光のパワーの変化に
対して非直線性を有して変化する逆バイアス電圧
を発生するように形成されている逆バイアス電圧
発生回路とを備え、前記光検出電圧が前記入射光
のパワーの小さい領域から大きな領域まで直線性
を有して変化するように前記逆バイアス電圧が設
定されていることを特徴とする光検出回路に係わ
るものである。
発明の作用効果
本発明によれば、逆バイアス電圧を非直線性を
有してホトダイオードに印加するので、ホトダイ
オードの飽和に基づく非直線性を改善することが
でき、広いダイナミツクレンジを得ることができ
る。
有してホトダイオードに印加するので、ホトダイ
オードの飽和に基づく非直線性を改善することが
でき、広いダイナミツクレンジを得ることができ
る。
第１の実施例
次に第４図を参照して本発明の第１の実施例に
係わる光検出回路について述べる。この光検出回
路の基本的部分は第３図と同一であり、Geホト
ダイオード１と、この一端（アノード）と共通電
位付与手段としてのグランドとの間に接続された
電流検出用負荷抵抗RLと、抵抗RLとホトダイオ
ード１との間にその非反転入力端子が接続された
FET入力型の演算増幅器４とから成る。なお、
演算増幅器４の反転入力端子はその出力端子に接
続され、またホトダイオード１の入射光が零の時
に出力電圧VOが零になるように零調整するため
の可変抵抗RZが設けられている。
係わる光検出回路について述べる。この光検出回
路の基本的部分は第３図と同一であり、Geホト
ダイオード１と、この一端（アノード）と共通電
位付与手段としてのグランドとの間に接続された
電流検出用負荷抵抗RLと、抵抗RLとホトダイオ
ード１との間にその非反転入力端子が接続された
FET入力型の演算増幅器４とから成る。なお、
演算増幅器４の反転入力端子はその出力端子に接
続され、またホトダイオード１の入射光が零の時
に出力電圧VOが零になるように零調整するため
の可変抵抗RZが設けられている。
５は逆バイアス用電圧発生回路であり、その非
反転入力端子が前段の演算増幅器４の出力端子に
接続された逆バイアス用演算増幅器６と、この演
算増幅器６の反転入力端子と出力端子との間に接
続された帰還抵抗Rfと、反転入力端子とグラン
ドとの間に接続された可変抵抗７と整流ダイオー
ド８との直列回路とから成り、演算増幅器６の出
力端子をホトダイオード１の他端（カソード）に
接続することによつて出力電圧V1でホトダイオ
ード１を逆バイアスするように構成されている。
反転入力端子が前段の演算増幅器４の出力端子に
接続された逆バイアス用演算増幅器６と、この演
算増幅器６の反転入力端子と出力端子との間に接
続された帰還抵抗Rfと、反転入力端子とグラン
ドとの間に接続された可変抵抗７と整流ダイオー
ド８との直列回路とから成り、演算増幅器６の出
力端子をホトダイオード１の他端（カソード）に
接続することによつて出力電圧V1でホトダイオ
ード１を逆バイアスするように構成されている。
次に第４図の光検出回路の動作を説明する。
ホトダイオード１の入射光パワーが零の場合に
は、オフセツト零調整された演算増幅器４の出力
電圧VOを零である。即ち、ホトダイオード１の
光検出電流IOがほぼ零となり、抵抗RLの両端電圧
VLもほぼ零となり、出力電圧VOが零になる。ま
た逆バイアス用演算増幅器６の出力電圧V1も零
となり、ホトダイオード１には逆バイアス電圧が
印加されない。
は、オフセツト零調整された演算増幅器４の出力
電圧VOを零である。即ち、ホトダイオード１の
光検出電流IOがほぼ零となり、抵抗RLの両端電圧
VLもほぼ零となり、出力電圧VOが零になる。ま
た逆バイアス用演算増幅器６の出力電圧V1も零
となり、ホトダイオード１には逆バイアス電圧が
印加されない。
ホトダイオード１に入射光が与えられると光検
出電流IOが流れ、負荷抵抗RLに電流IOに対応する
電圧VLが発生し、この電圧VLに対応した正の出
力電圧VOが得られる。そして、出力電圧VOは例
えばアナログ−デジタル変換器（図示さず）でデ
ジタル信号に変換される。出力電圧VOは逆バイ
アス用電圧発生回路５にも入力し、逆バイアス用
演算増幅器６の出力端子に、V1＝（１＋Rf／R1）VO の逆バイアス用出力電圧が得られ、これがホトダ
イオード１のカソードに印加される。但し、上記
式のR1は抵抗７の抵抗値とダイオード８の抵抗
値との和である。
出電流IOが流れ、負荷抵抗RLに電流IOに対応する
電圧VLが発生し、この電圧VLに対応した正の出
力電圧VOが得られる。そして、出力電圧VOは例
えばアナログ−デジタル変換器（図示さず）でデ
ジタル信号に変換される。出力電圧VOは逆バイ
アス用電圧発生回路５にも入力し、逆バイアス用
演算増幅器６の出力端子に、V1＝（１＋Rf／R1）VO の逆バイアス用出力電圧が得られ、これがホトダ
イオード１のカソードに印加される。但し、上記
式のR1は抵抗７の抵抗値とダイオード８の抵抗
値との和である。
ところで、ダイオード８は光検出出力電圧VO
が一定の値に上昇するまでオフに保たれ、しかる
後オンになる。このため、入射光パワーが低い領
域ではダイオード８の抵抗値が大であり、逆バイ
アス用演算増幅器６の出力電圧V1はほぼ零に保
たれる。従つて、ホトダイオード１の逆バイアス
電圧もほぼ零に保たれ、暗電流が流れない。この
結果、入射光パワーの最小測定レベルが小さくな
る。また低入射光パワーを正確に測定することが
可能になる。
が一定の値に上昇するまでオフに保たれ、しかる
後オンになる。このため、入射光パワーが低い領
域ではダイオード８の抵抗値が大であり、逆バイ
アス用演算増幅器６の出力電圧V1はほぼ零に保
たれる。従つて、ホトダイオード１の逆バイアス
電圧もほぼ零に保たれ、暗電流が流れない。この
結果、入射光パワーの最小測定レベルが小さくな
る。また低入射光パワーを正確に測定することが
可能になる。
入射光パワーの増大によつてダイオード８が導
通すれば、ダイオード８の順方向直列抵抗値が小
さくなり、出力電圧V1が高くなり、ホトダイオ
ード１の逆バイアスが深くなる。ホトダイオード
１の両端に加わる逆バイアス電圧VDは、逆バイ
アス電圧発生回路５の出力電圧V1から負荷抵抗
RLの電圧VLを引いた値（VD＝V1−VL＝Rf／R1VO） となる。この実施例では、入射光パワーの増大に
応じて逆バイアス用電圧発生回路５の出力電圧
V1が増大するので、ホトダイオード１が要求す
る逆バイアス電圧を確実に得ることが出来る。
通すれば、ダイオード８の順方向直列抵抗値が小
さくなり、出力電圧V1が高くなり、ホトダイオ
ード１の逆バイアスが深くなる。ホトダイオード
１の両端に加わる逆バイアス電圧VDは、逆バイ
アス電圧発生回路５の出力電圧V1から負荷抵抗
RLの電圧VLを引いた値（VD＝V1−VL＝Rf／R1VO） となる。この実施例では、入射光パワーの増大に
応じて逆バイアス用電圧発生回路５の出力電圧
V1が増大するので、ホトダイオード１が要求す
る逆バイアス電圧を確実に得ることが出来る。
ところで、Ge−PINホトダイオードの暗電流
について調べたところ、ホトダイオードの温度が
一定のとき、逆バイアス電圧が0.5V以上では暗
電流はほぼ一定であり、逆バイアス電圧が1.0〜
10.0ｍＶの範囲では暗電流は微小であり感度の変
化もほぼ無視できることがわかつた。従つて第４
図では入射光パワーが約400μWまでは逆バイア
ス電圧VDを0.0〜3.0ｍＶとし、ホトダイオード１
の光検出電流の飽和にもとずいて直線性が悪化す
る入射光パワーが600μWを越える前後から逆バ
イアス電圧VDを例えば540μWのとき11ｍＶ、
630μWのとき20ｍＶ、１ｍＷのとき71ｍＶ、２
ｍＷのとき155ｍＶというように深くかける。こ
のため逆バイアス電圧に起因する暗電流は可能な
限り軽減されている。
について調べたところ、ホトダイオードの温度が
一定のとき、逆バイアス電圧が0.5V以上では暗
電流はほぼ一定であり、逆バイアス電圧が1.0〜
10.0ｍＶの範囲では暗電流は微小であり感度の変
化もほぼ無視できることがわかつた。従つて第４
図では入射光パワーが約400μWまでは逆バイア
ス電圧VDを0.0〜3.0ｍＶとし、ホトダイオード１
の光検出電流の飽和にもとずいて直線性が悪化す
る入射光パワーが600μWを越える前後から逆バ
イアス電圧VDを例えば540μWのとき11ｍＶ、
630μWのとき20ｍＶ、１ｍＷのとき71ｍＶ、２
ｍＷのとき155ｍＶというように深くかける。こ
のため逆バイアス電圧に起因する暗電流は可能な
限り軽減されている。
上述から明らかな如く本実施例には次の効果が
ある。
ある。
(a) 入射光パワーの低い領域では逆バイアス電圧
を零又は微小に保つているので、暗電流による
測定密度の低下及び直線性の低下が実質的にな
くなり、最小測定レベルを改善することが出来
る。即ち、微小光パワーの測定が可能になり、
ダイナミツクレンジが拡大する。
を零又は微小に保つているので、暗電流による
測定密度の低下及び直線性の低下が実質的にな
くなり、最小測定レベルを改善することが出来
る。即ち、微小光パワーの測定が可能になり、
ダイナミツクレンジが拡大する。
(b) 入射光パワーの高い領域即ち逆バイアス電圧
を加えない場合に光検出電流が飽和するような
領域では入射光パワーの増大に応じて逆バイア
ス電圧が高くなるように、ホトダイオード１に
逆バイアス電圧が印加されるので、最大測定レ
ベルを高めること及び入射光パワーと光検出電
圧との直線性を改善することが出来る。従つ
て、極めて微小な光パワーから数ｍＷ以上にわ
たる広い範囲の光パワーの測定を行うことが出
来る。
を加えない場合に光検出電流が飽和するような
領域では入射光パワーの増大に応じて逆バイア
ス電圧が高くなるように、ホトダイオード１に
逆バイアス電圧が印加されるので、最大測定レ
ベルを高めること及び入射光パワーと光検出電
圧との直線性を改善することが出来る。従つ
て、極めて微小な光パワーから数ｍＷ以上にわ
たる広い範囲の光パワーの測定を行うことが出
来る。
(c) 逆バイアス用演算増幅器６の出力電圧V1を
整流ダイオード８の順方向特性を利用して制御
するように構成されているので、暗電流を可能
な限り軽減するような逆バイアス用電圧を容易
に発生させることが出来る。
整流ダイオード８の順方向特性を利用して制御
するように構成されているので、暗電流を可能
な限り軽減するような逆バイアス用電圧を容易
に発生させることが出来る。
変形例
本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次のような種々の変形例を含むもので
ある。
く、例えば次のような種々の変形例を含むもので
ある。
(A) 第５図に示す如く演算増幅器６の非反転入力
端子をホトダイオード１のアノードに直結して
も、第４図と同様の効果が得られる。
端子をホトダイオード１のアノードに直結して
も、第４図と同様の効果が得られる。
(B) 第４図、第５図においてホトダイオード１の
アノードとカソードを図と逆に接続してもよ
い。但し、この場合には電圧VO，V1も逆極性
となるので、ダイオード８も逆に接続する。
アノードとカソードを図と逆に接続してもよ
い。但し、この場合には電圧VO，V1も逆極性
となるので、ダイオード８も逆に接続する。
(C) ダイオード８の代りに、別の非直線素子を接
続してもよい。またダイオード８と抵抗又は別
の非直線素子との組み合せによつてホトダイオ
ード１の特性に適合する逆バイアス電圧を発生
させるようにしてもよい。また、低光パワー領
域から高光パワー領域の全部で光検出電流の増
大に追従して逆バイアス用電圧を増大させる場
合には、ダイオード８を省いてもよい。
続してもよい。またダイオード８と抵抗又は別
の非直線素子との組み合せによつてホトダイオ
ード１の特性に適合する逆バイアス電圧を発生
させるようにしてもよい。また、低光パワー領
域から高光パワー領域の全部で光検出電流の増
大に追従して逆バイアス用電圧を増大させる場
合には、ダイオード８を省いてもよい。
(D) ホトダイオード１の光検出電流IOが大きくな
つて演算増幅器６の飽和が悪影響を及ぼす場合
には第６図のように一対のトランジスタQ1，
Q2、一対のダイオードD1，D2、一対の抵抗
R11，R12から成るコンプリメンタリーエミツ
クホロワの出力回路を付加してもよい。
つて演算増幅器６の飽和が悪影響を及ぼす場合
には第６図のように一対のトランジスタQ1，
Q2、一対のダイオードD1，D2、一対の抵抗
R11，R12から成るコンプリメンタリーエミツ
クホロワの出力回路を付加してもよい。
(E) Geホトダイオード以外のSiホトダイオード、
InPホトダイオード等を使用する場合にも適用
可能である。
InPホトダイオード等を使用する場合にも適用
可能である。
(F) 光検出用ホトダイオード１と実質的に特性が
同一の制御用ホトダイオードを設け、このホト
ダイオードに光検出用ホトダイオード１と同一
の光を与え、この制御用ホトダイオードの電流
に基づいて逆バイアス用電圧V1を発生させて
もよい。
同一の制御用ホトダイオードを設け、このホト
ダイオードに光検出用ホトダイオード１と同一
の光を与え、この制御用ホトダイオードの電流
に基づいて逆バイアス用電圧V1を発生させて
もよい。
第１図は従来の光検出回路を示す回路図、第２
図はホトダイオードに負荷を接続した場合の等価
回路図、第３図は従来の逆バイアス印加方式の光
検出回路を示す回路図、第４図は本発明の実施例
に係わる光検出回路を示す回路図、第５図、第６
図は変形例の光検出回路を示す回路図である。 １……ホトダイオード、４……演算増幅器、５
……逆バイアス用電圧発生回路、６……逆バイア
ス用演算増幅器、８……ダイオード、RL……負
荷抵抗。
図はホトダイオードに負荷を接続した場合の等価
回路図、第３図は従来の逆バイアス印加方式の光
検出回路を示す回路図、第４図は本発明の実施例
に係わる光検出回路を示す回路図、第５図、第６
図は変形例の光検出回路を示す回路図である。 １……ホトダイオード、４……演算増幅器、５
……逆バイアス用電圧発生回路、６……逆バイア
ス用演算増幅器、８……ダイオード、RL……負
荷抵抗。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入射光のパワーの大きな領域で光検出電流が
飽和に基づいて非直線に変化する特性を有するホ
トダイオードと、 前記ホトダイオードの一端と接地レベル又は一
定電圧レベルを与える共通電位付与手段との間に
接続された電流検出用抵抗と、 前記ホトダイオードと前記電流検出用抵抗との
間に接続された増幅器と、 前記ホトダイオードに逆バイアス電圧を印加す
るために前記ホトダイオードの他端に直流的に接
続され、且つ前記入射光のパワーの変化に対して
非直線性を有して変化する逆バイアス電圧を発生
するように形成されている逆バイアス電圧発生回
路と、 を備え、前記光検出電圧が前記入射光のパワーの
小さい領域から大きな領域まで直線性を有して変
化するように前記逆バイアス電圧が設定されてい
ることを特徴とする光検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58129050A JPS6020655A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 光検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58129050A JPS6020655A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 光検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6020655A JPS6020655A (ja) | 1985-02-01 |
| JPH0257740B2 true JPH0257740B2 (ja) | 1990-12-05 |
Family
ID=14999843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58129050A Granted JPS6020655A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 光検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6020655A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0622080U (ja) * | 1992-07-10 | 1994-03-22 | 株式会社千代田製作所 | スポイラ用ランプアセンブリ |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6181677A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-25 | Fujitsu Ltd | 受光装置 |
| EP1128170A1 (en) * | 2000-02-25 | 2001-08-29 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Photodiode bias circuit |
| DE602006001686D1 (de) | 2005-05-23 | 2008-08-21 | Semiconductor Energy Lab | Photoelektrische Umwandleranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| KR101315282B1 (ko) | 2006-04-27 | 2013-10-08 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 이를 사용한 전자기기 |
| US7791012B2 (en) | 2006-09-29 | 2010-09-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising photoelectric conversion element and high-potential and low-potential electrodes |
| US8514165B2 (en) | 2006-12-28 | 2013-08-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP6470386B1 (ja) | 2017-11-24 | 2019-02-13 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出回路 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107654A (en) * | 1980-01-31 | 1981-08-26 | Nec Corp | Light receiving circuit |
| JPS5854744A (ja) * | 1981-09-28 | 1983-03-31 | Hitachi Ltd | 光線受信回路 |
-
1983
- 1983-07-15 JP JP58129050A patent/JPS6020655A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107654A (en) * | 1980-01-31 | 1981-08-26 | Nec Corp | Light receiving circuit |
| JPS5854744A (ja) * | 1981-09-28 | 1983-03-31 | Hitachi Ltd | 光線受信回路 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0622080U (ja) * | 1992-07-10 | 1994-03-22 | 株式会社千代田製作所 | スポイラ用ランプアセンブリ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6020655A (ja) | 1985-02-01 |
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