JPH0314244B2 - - Google Patents
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- JPH0314244B2 JPH0314244B2 JP59036753A JP3675384A JPH0314244B2 JP H0314244 B2 JPH0314244 B2 JP H0314244B2 JP 59036753 A JP59036753 A JP 59036753A JP 3675384 A JP3675384 A JP 3675384A JP H0314244 B2 JPH0314244 B2 JP H0314244B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 11
- 238000000098 azimuthal photoelectron diffraction Methods 0.000 description 6
- 101150098161 APD1 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000006903 response to temperature Effects 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
- H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
- H04B10/6911—Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明はAPD（アバランシエフオトダイオー
ド：Avalanche Photo Diode）の温度特性を補
償するアバランシエフオトダイオードの温度補償
回路に関する。
ド：Avalanche Photo Diode）の温度特性を補
償するアバランシエフオトダイオードの温度補償
回路に関する。
(b) 従来技術と問題点
受光素子としてAPDを用いた光受信回路にお
いては、温度変化によるAPDの増倍率の変動を
防止する必要がある。その一手段として、APD
からの信号を増幅する増幅器の出力電圧を一定と
するように帰還系を通して、APDのバイアス電
圧を制御して供給する方法がある。しかしこの方
法は、帰還系が在るため応答速度が遅い欠点を有
する。この他の手段としては、APDへの供給バ
イアス電圧を増幅する増幅器の入力電圧を、サー
ミスタを用いて調節し、温度特性を補償する方法
がある。これを図によつて説明する。第１図は従
来方式を説明する回路図である。第１図における
APD１が光Ｌを受光することにより検出信号Ｄ
が得られるが、そのバイアス電圧VBはバイアス
回路２を経て、アンプ３から供給される。ここで
絶対温度Ｔにおける第１図のAPD１の増倍率Ｍ
は近似的に次式で表わせる。
いては、温度変化によるAPDの増倍率の変動を
防止する必要がある。その一手段として、APD
からの信号を増幅する増幅器の出力電圧を一定と
するように帰還系を通して、APDのバイアス電
圧を制御して供給する方法がある。しかしこの方
法は、帰還系が在るため応答速度が遅い欠点を有
する。この他の手段としては、APDへの供給バ
イアス電圧を増幅する増幅器の入力電圧を、サー
ミスタを用いて調節し、温度特性を補償する方法
がある。これを図によつて説明する。第１図は従
来方式を説明する回路図である。第１図における
APD１が光Ｌを受光することにより検出信号Ｄ
が得られるが、そのバイアス電圧VBはバイアス
回路２を経て、アンプ３から供給される。ここで
絶対温度Ｔにおける第１図のAPD１の増倍率Ｍ
は近似的に次式で表わせる。
Ｍ(T)＝K1／１−｛VB(T)／VBD(T)｝n＋K2 (1)
ただし、K1，K2，ｎはAPDの特性から求めら
れる定数、またVBDはAPDのブレークダウン電圧
で、これは絶対温度Ｔにより変化し次式で示され
る。
れる定数、またVBDはAPDのブレークダウン電圧
で、これは絶対温度Ｔにより変化し次式で示され
る。
VBD(T)＝VBD（298）
｛１＋α／100（Ｔ−298）｝ (2)
但しαはAPDのブレークダウン電圧VBDの温度
係数である。(1)式より、APDの増倍率Ｍを温度
Ｔに対し一定とするには、VBD(T)∝VB(T)とすれば
よい。第１図の従来回路では、アンプ３の入力側
にサーミスタRSを設けて、温度変化に応じてア
ンプ３の出力電圧V2が変動し、これに伴いAPD
１に供給されるバイアス電圧VBが調節されて温
度変化に対する補償が行われる。然るに、APD
のブレークダウン電圧には固体差があり、(2)式の
VBD（298）には種々の値のものがある。この固体
差に対して、VBはそれぞれ調整してやらねばな
らない。第１図の従来回路では、アンプ３の入力
側のV1を調整することにより、VBの異なるAPD
に対して、増倍率Ｍが一定値となるようにしてい
る。すなわち、入力電圧V1によつて、VBD（298）
の異なるAPDに対してVB（298）／VBD（298）が
ある一定値になるように調整し、サーミスタRS
によつて入力側の電圧VSが温度変化に従つて変
化し、VBD(T)の変化に従つて、VB(T)がVB(T)／VBD
(T)が一定値を保つように変化することにしてい
る。しかしながら、VBD(T)の温度変化の傾きは、
第２図ａのようにVBD（298）の値によつて種々異
なるのに対して、VB(T)の温度変化の傾きは、サ
ーミスタRSによつて変化するアンプ３の入力側
の電圧VSの温度変化によつて定まる傾きとなり、
たとえば第２図ａのZ2のAPDの傾きθ2にあわせ
ると、第２図ｂのようになる。従つて、VBD
（298）の固体差によつて、VB(T)／VBD(T)が変化
し、増倍率Ｍの温度変化は、第２図ｃのようにな
り、ブレークダウン電圧の固体差の著しいAPD
に対しては、第１図に示す温度補償回路では、そ
の相異を補償しきれない欠点があつた。
係数である。(1)式より、APDの増倍率Ｍを温度
Ｔに対し一定とするには、VBD(T)∝VB(T)とすれば
よい。第１図の従来回路では、アンプ３の入力側
にサーミスタRSを設けて、温度変化に応じてア
ンプ３の出力電圧V2が変動し、これに伴いAPD
１に供給されるバイアス電圧VBが調節されて温
度変化に対する補償が行われる。然るに、APD
のブレークダウン電圧には固体差があり、(2)式の
VBD（298）には種々の値のものがある。この固体
差に対して、VBはそれぞれ調整してやらねばな
らない。第１図の従来回路では、アンプ３の入力
側のV1を調整することにより、VBの異なるAPD
に対して、増倍率Ｍが一定値となるようにしてい
る。すなわち、入力電圧V1によつて、VBD（298）
の異なるAPDに対してVB（298）／VBD（298）が
ある一定値になるように調整し、サーミスタRS
によつて入力側の電圧VSが温度変化に従つて変
化し、VBD(T)の変化に従つて、VB(T)がVB(T)／VBD
(T)が一定値を保つように変化することにしてい
る。しかしながら、VBD(T)の温度変化の傾きは、
第２図ａのようにVBD（298）の値によつて種々異
なるのに対して、VB(T)の温度変化の傾きは、サ
ーミスタRSによつて変化するアンプ３の入力側
の電圧VSの温度変化によつて定まる傾きとなり、
たとえば第２図ａのZ2のAPDの傾きθ2にあわせ
ると、第２図ｂのようになる。従つて、VBD
（298）の固体差によつて、VB(T)／VBD(T)が変化
し、増倍率Ｍの温度変化は、第２図ｃのようにな
り、ブレークダウン電圧の固体差の著しいAPD
に対しては、第１図に示す温度補償回路では、そ
の相異を補償しきれない欠点があつた。
(c) 発明の目的
本発明は上記の欠点を解決するためになされた
もので、APD固体差による温度特性の相異の補
償を容易とするアバランシエフオトダイオードバ
イアスの温度補償回路の提供を目的とする。
もので、APD固体差による温度特性の相異の補
償を容易とするアバランシエフオトダイオードバ
イアスの温度補償回路の提供を目的とする。
(d) 発明の構成
本発明は、電子増倍率が温度特性を呈するアバ
ランシエフオトダイオードと、該アバランシエフ
ダイオード用のバイアス電圧を供給する手段とを
有する回路において、ブレークダウン電圧VBDの
異なるAPDに対して、増倍率Ｍが一定値になる
ようにバイアス電圧VBを調整することにより、
同時にVBDの温度変化の傾きに対してバイアス電
圧VBの温度変化の傾きが調節されて、異なる特
性を呈するAPDを用いても、温度による電子増
倍率の変動を僅少とするように図つたものであ
る。
ランシエフオトダイオードと、該アバランシエフ
ダイオード用のバイアス電圧を供給する手段とを
有する回路において、ブレークダウン電圧VBDの
異なるAPDに対して、増倍率Ｍが一定値になる
ようにバイアス電圧VBを調整することにより、
同時にVBDの温度変化の傾きに対してバイアス電
圧VBの温度変化の傾きが調節されて、異なる特
性を呈するAPDを用いても、温度による電子増
倍率の変動を僅少とするように図つたものであ
る。
(e) 発明の実施例
以下、本発明を図面によつて説明する。第３図
は本発明の一実施例を説明する回路図である。第
３図におけるAPD１に対するバイアス電圧VBは
バイアス回路２から供給される。アンプ４の入力
側にサーミスタRSと、これに直列抵抗R1を設け、
更にこれらに並列に抵抗R3を設け、またアンプ
４に帰還用の抵抗R2を設けたものである。この
第３図の入力端子Ｐに電圧V1を与えたとき、出
力端子Ｑの電圧V2は、絶対温度Ｔに対して近似
的に次式の如き関数となる。
は本発明の一実施例を説明する回路図である。第
３図におけるAPD１に対するバイアス電圧VBは
バイアス回路２から供給される。アンプ４の入力
側にサーミスタRSと、これに直列抵抗R1を設け、
更にこれらに並列に抵抗R3を設け、またアンプ
４に帰還用の抵抗R2を設けたものである。この
第３図の入力端子Ｐに電圧V1を与えたとき、出
力端子Ｑの電圧V2は、絶対温度Ｔに対して近似
的に次式の如き関数となる。
V2(T)＝（AT＋Ｂ）V1 ……(3)
上記(3)式は以下のようにして求められる。先ず
第３図の回路におけるV2とV1の関係は次式で表
わせる。
第３図の回路におけるV2とV1の関係は次式で表
わせる。
V2＝Ｇ（１／R1＋RS(T)＋１／R3）R2V1……(4)
(4)式におけるＧはアンプ４の利得である。また
RS(T)は絶対温度ＴにおけるサーミスタRSの抵抗
値であり、これは次式で表わせる。
RS(T)は絶対温度ＴにおけるサーミスタRSの抵抗
値であり、これは次式で表わせる。
RS(T)＝RS（298）exp
｛Ｆ（１／Ｔ−１／298）｝ ……(5)
なおＦはサーミスタRSの温度係数である。(4)
式において、或温度範囲内では、１／R1＋RS(T)が温 度に対して直線的に変化するように抵抗R1の値
を決定すると、近似的に １／R1＋RS(T)≒aT＋ｂ ……(6) の如く表わせる。従つて電圧V2は、 V2≒｛aGR2T＋bG（R2＋１／R3）｝V1 ……(7) となり、この(7)式において aGR2＝Ａ bG（R2＋１／R3）＝Ｂ と置き換えると、前記(3)式が得られる。第３図に
おける出力端子Ｑの電圧V2はバイアス回路２に
より高電圧に変換されてバイアス電圧VBとなる
が、これは次式で表わせる。
式において、或温度範囲内では、１／R1＋RS(T)が温 度に対して直線的に変化するように抵抗R1の値
を決定すると、近似的に １／R1＋RS(T)≒aT＋ｂ ……(6) の如く表わせる。従つて電圧V2は、 V2≒｛aGR2T＋bG（R2＋１／R3）｝V1 ……(7) となり、この(7)式において aGR2＝Ａ bG（R2＋１／R3）＝Ｂ と置き換えると、前記(3)式が得られる。第３図に
おける出力端子Ｑの電圧V2はバイアス回路２に
より高電圧に変換されてバイアス電圧VBとなる
が、これは次式で表わせる。
VB(T)＝V2(T)×Ｃ
＝Ｃ（AT＋Ｂ）V1 ……(8)
なおＣは定数である。一方、前述のように
APD１の増倍率Ｍは前記(1)式で表わされ、この
増倍率Ｍを温度Ｔに対して一定とするためには
VBD(T)∝VB(T)とすればよいから、この条件と前記
(8)及び(2)式により、前記の定数Ａ、Ｂ、Ｃを決め
ることが出来る。但し、前記V1は個々のAPDの
絶対温度298゜におけるブレークダウン電圧VBD
（298）に比例させるものとする。このようにして
回路定数Ａ、Ｂ、Ｃを決めた場合のAPD１に印
加されるバイアス電圧VBの温度特性の例を第４
図に示す。同図のＨ，Ｉ，ＪはそれぞれVBD
（298）が130ボルト、160ボルト、180ボルト、の
場合の特性を示す。第４図において温度が５℃〜
35℃の範囲ではその特性は殆ど直線性が保たれ
る。しかもそれぞれのブレークダウン電圧VBD
（298）によつて、その温度特性を表す傾斜角θが
異なる。第５図は第４図の特性をやゝ強調したも
のである。即ちVBD（298）が異なるAPD、Z1，
Z2，Z3のバイアス電圧VBの温度特性の傾斜角が
それぞれθ1，θ2，θ3となつている。一方ブレーク
ダウン電圧VBDの温度特性は、前出の第２図(a)に
示したように、そのVBD（298）が異なるAPD、
Z1，Z2，Z3の傾斜角がそれぞれθ1，θ2，θ3であ
り、バイアス電圧VBの温度特性と同じである。
従つてブレークダウン電圧VBDの温度特性の傾斜
角がθ1のAPDには温度特性の傾斜角がθ1のバイ
アス電圧VBが供給され、θ2のAPDにはθ2のバイ
アス電圧VBが、θ3のAPDにはθ3のバイアス電圧
VBが、それぞれ供給される。
APD１の増倍率Ｍは前記(1)式で表わされ、この
増倍率Ｍを温度Ｔに対して一定とするためには
VBD(T)∝VB(T)とすればよいから、この条件と前記
(8)及び(2)式により、前記の定数Ａ、Ｂ、Ｃを決め
ることが出来る。但し、前記V1は個々のAPDの
絶対温度298゜におけるブレークダウン電圧VBD
（298）に比例させるものとする。このようにして
回路定数Ａ、Ｂ、Ｃを決めた場合のAPD１に印
加されるバイアス電圧VBの温度特性の例を第４
図に示す。同図のＨ，Ｉ，ＪはそれぞれVBD
（298）が130ボルト、160ボルト、180ボルト、の
場合の特性を示す。第４図において温度が５℃〜
35℃の範囲ではその特性は殆ど直線性が保たれ
る。しかもそれぞれのブレークダウン電圧VBD
（298）によつて、その温度特性を表す傾斜角θが
異なる。第５図は第４図の特性をやゝ強調したも
のである。即ちVBD（298）が異なるAPD、Z1，
Z2，Z3のバイアス電圧VBの温度特性の傾斜角が
それぞれθ1，θ2，θ3となつている。一方ブレーク
ダウン電圧VBDの温度特性は、前出の第２図(a)に
示したように、そのVBD（298）が異なるAPD、
Z1，Z2，Z3の傾斜角がそれぞれθ1，θ2，θ3であ
り、バイアス電圧VBの温度特性と同じである。
従つてブレークダウン電圧VBDの温度特性の傾斜
角がθ1のAPDには温度特性の傾斜角がθ1のバイ
アス電圧VBが供給され、θ2のAPDにはθ2のバイ
アス電圧VBが、θ3のAPDにはθ3のバイアス電圧
VBが、それぞれ供給される。
このように、本発明の温度補償回路を用いた光
受信回路では、使用するAPDの特性に固体差が
あつても、前記の回路定数Ａ、Ｂ、Ｃを変更する
ことなく単に入力電圧V1をVBD（298）に比例させ
て調整するだけで、その増倍率Ｍの温度特性を、
第６図に示す如く平坦化することが可能となつ
た。
受信回路では、使用するAPDの特性に固体差が
あつても、前記の回路定数Ａ、Ｂ、Ｃを変更する
ことなく単に入力電圧V1をVBD（298）に比例させ
て調整するだけで、その増倍率Ｍの温度特性を、
第６図に示す如く平坦化することが可能となつ
た。
(f) 発明の効果
以上のように本発明は、APDの特性のバラツ
キに対して容易に温度補償しうる利点を有する。
キに対して容易に温度補償しうる利点を有する。
第１図は従来方式を説明する回路図、第２図ａ
はAPDのブレークダウン電圧の温度特性図、ｂ
は従来方式によるバイアス電圧の温度特性図、ｃ
は従来方式による増倍率の温度特性図、第３図は
本発明の一実施例を説明する回路図、第４図は本
発明の場合のAPDのバイアス電圧VBの温度特性
図、第５図は第４図の簡略図、第６図はAPDの
増倍率Ｍの補償効果を説明する温度特性図であ
り、図中に用いた符号は次の通りである。 １はAPD（アバランシエ・フオトダイオード）、
２はバイアス回路、３，４はアンプ、Ｄは検出信
号、Ｈ，Ｉ，Ｊはバイアス電圧VBの温度特性
（計算値）、Ｇはアンプの利得、Ｌは光、Ｐは入力
端子、Ｑは出力端子、R1，R2，R3は抵抗、RSは
サーミスタ、ｔは温度、V1，V2，VSは電圧、VB
はバイアス電圧、θ1，θ2，θ3は温度特性を示す傾
斜角を示す。
はAPDのブレークダウン電圧の温度特性図、ｂ
は従来方式によるバイアス電圧の温度特性図、ｃ
は従来方式による増倍率の温度特性図、第３図は
本発明の一実施例を説明する回路図、第４図は本
発明の場合のAPDのバイアス電圧VBの温度特性
図、第５図は第４図の簡略図、第６図はAPDの
増倍率Ｍの補償効果を説明する温度特性図であ
り、図中に用いた符号は次の通りである。 １はAPD（アバランシエ・フオトダイオード）、
２はバイアス回路、３，４はアンプ、Ｄは検出信
号、Ｈ，Ｉ，Ｊはバイアス電圧VBの温度特性
（計算値）、Ｇはアンプの利得、Ｌは光、Ｐは入力
端子、Ｑは出力端子、R1，R2，R3は抵抗、RSは
サーミスタ、ｔは温度、V1，V2，VSは電圧、VB
はバイアス電圧、θ1，θ2，θ3は温度特性を示す傾
斜角を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子増倍率が温度に応じて変化するアバラン
シエフオトダイオードを受光素子として用いた光
受信回路の該アバランシエフオトダイオードに供
給するバイアス電圧を温度に応じて変化させて該
アバランシエフオトダイオードの増倍率を一定に
保つ温度補償回路であつて、 アンプと、一端が外部入力端子に接続され且つ
他端が該アンプの反転入力端に接続された第一の
抵抗回路と、該アンプの該反転入力端と出力端と
の間に挿入された第二の抵抗回路とを有し、 該第一の抵抗回路にサーミスタが含まれている
ことを特徴とするアバランシエフオトダイオード
の温度補償回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036753A JPS60180347A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | アバランシエフオトダイオ−ドの温度補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036753A JPS60180347A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | アバランシエフオトダイオ−ドの温度補償回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60180347A JPS60180347A (ja) | 1985-09-14 |
| JPH0314244B2 true JPH0314244B2 (ja) | 1991-02-26 |
Family
ID=12478494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59036753A Granted JPS60180347A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | アバランシエフオトダイオ−ドの温度補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60180347A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6422122A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-25 | Fujitsu Ltd | Light reception circuit |
| JP2686036B2 (ja) * | 1993-07-09 | 1997-12-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | アバランシェフォトダイオードのバイアス回路 |
| JP4679498B2 (ja) | 2006-12-11 | 2011-04-27 | 富士通株式会社 | アバランシェフォトダイオードのバイアス制御回路 |
| US11513002B2 (en) | 2018-12-12 | 2022-11-29 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light detection device having temperature compensated gain in avalanche photodiode |
| WO2020121852A1 (ja) | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
| JP7455520B2 (ja) | 2018-12-12 | 2024-03-26 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
-
1984
- 1984-02-28 JP JP59036753A patent/JPS60180347A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60180347A (ja) | 1985-09-14 |
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