JPH04192378A - 光受信回路 - Google Patents
光受信回路Info
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- JPH04192378A JPH04192378A JP2320098A JP32009890A JPH04192378A JP H04192378 A JPH04192378 A JP H04192378A JP 2320098 A JP2320098 A JP 2320098A JP 32009890 A JP32009890 A JP 32009890A JP H04192378 A JPH04192378 A JP H04192378A
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Landscapes
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- Amplifiers (AREA)
- Optical Communication System (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、光通信や光情報処理の分野において用いられ
る光受信回路に関するものである。
る光受信回路に関するものである。
（従来の技術）
光受信器は、高感度化、高速化の要求が高く、加えて、
小型、低消費電力化が望まれていることによって、集積
化される方向に向かっている。光受信器に用いられる受
光素子としては、高感度化、高速化の要求からアバラン
シェフォトダイオード（ＡＰＤ）が用いられるのが普通
である。ＡＰＤを用いた光受信器では、検出する光信号
を自動利得制御回路を用いて電気信号に変換している。
小型、低消費電力化が望まれていることによって、集積
化される方向に向かっている。光受信器に用いられる受
光素子としては、高感度化、高速化の要求からアバラン
シェフォトダイオード（ＡＰＤ）が用いられるのが普通
である。ＡＰＤを用いた光受信器では、検出する光信号
を自動利得制御回路を用いて電気信号に変換している。
第２図は、従来の光受信回路における自動利得制御回路
（ＡＧＣ回路）の概略を説明するためのブロック図であ
る。図中、２０は光信号、２１はアバランシェフォトダ
イオード（ＡＰＤ） 、２２は増幅器、２３は信号出力
端子、２４はピーク検出回路、２５は比較器、２６は基
準電圧、２７はバイアス回路、２８は可変利得増幅器、
２９はバイアス電圧、３０は定電流源である。
（ＡＧＣ回路）の概略を説明するためのブロック図であ
る。図中、２０は光信号、２１はアバランシェフォトダ
イオード（ＡＰＤ） 、２２は増幅器、２３は信号出力
端子、２４はピーク検出回路、２５は比較器、２６は基
準電圧、２７はバイアス回路、２８は可変利得増幅器、
２９はバイアス電圧、３０は定電流源である。
第２図（Ａ）に示した自動利得制御回路は、ＡＰＤのバ
イアス制御を行なうものである。ＡＰＤ２１に入射され
た光信号２０は、電気信号に変換され、増幅器２２で増
幅されて信号出力端子２３に取り出される。出力信号の
一部は、ピーク検出回路２４によって、ピークレベルが
検出され、比較器２５において、基準電圧２６と比較さ
れて、その差出力がバイアス回路２７に加えられて、Ａ
ＰＤ２１のバイアス電圧が制御される。ＡＰＤのバイア
ス電圧を制御することにより、その電流増幅率が制御さ
れて、自動利得制御を行なうことができる。この方式は
、光電変換素子自体を制御するものであり、光システム
に特有の自動利得制御方式と言うことができ、ＡＰＤ２
１の温度依存性をも補償することができるものである。
イアス制御を行なうものである。ＡＰＤ２１に入射され
た光信号２０は、電気信号に変換され、増幅器２２で増
幅されて信号出力端子２３に取り出される。出力信号の
一部は、ピーク検出回路２４によって、ピークレベルが
検出され、比較器２５において、基準電圧２６と比較さ
れて、その差出力がバイアス回路２７に加えられて、Ａ
ＰＤ２１のバイアス電圧が制御される。ＡＰＤのバイア
ス電圧を制御することにより、その電流増幅率が制御さ
れて、自動利得制御を行なうことができる。この方式は
、光電変換素子自体を制御するものであり、光システム
に特有の自動利得制御方式と言うことができ、ＡＰＤ２
１の温度依存性をも補償することができるものである。
同図（Ｂ）に示した自動利得制御回路は、増幅器に可変
利得増幅器を用いて、電気回路によって利得制御を行な
うものである。ピーク検出回路２４によって、検出した
ピークレベルを、比較器２５において、基準電圧２６と
比較して、その差出力により可変利得増幅器回路２８の
増幅度を制御するものである。この方式では、ＡＰＤ２
１のバイアスは、バイアス電圧２９よりの一定値の電圧
が用いられる。また、この方式は、光電変換素子である
ＡＰＤ２１は、制御ループの外におかれるから、ＡＰＤ
に限られるものではなく、ＰＩＮフォトダイオードを使
用した光受信回路にも適用できるものである。
利得増幅器を用いて、電気回路によって利得制御を行な
うものである。ピーク検出回路２４によって、検出した
ピークレベルを、比較器２５において、基準電圧２６と
比較して、その差出力により可変利得増幅器回路２８の
増幅度を制御するものである。この方式では、ＡＰＤ２
１のバイアスは、バイアス電圧２９よりの一定値の電圧
が用いられる。また、この方式は、光電変換素子である
ＡＰＤ２１は、制御ループの外におかれるから、ＡＰＤ
に限られるものではなく、ＰＩＮフォトダイオードを使
用した光受信回路にも適用できるものである。
同図（Ｃ）は、上述した同図（Ａ）の方式と、同図（Ｂ
）の方式とを組み合わせたものである。
）の方式とを組み合わせたものである。
この方式では、光入力に対して広いダイナミックレンジ
を得ることができる。
を得ることができる。
同図（Ｄ）は、ＡＰＤ２１のバイアスを定電流源３０に
よらて供給したものである。この方式では、受光レベル
にかかわらず、ＡＰＤ２１に流れる平均電流が一定値と
なるように、ＡＰＤ２１の電流増幅率が制御されること
によって、自動利得制御を行なうものである。
よらて供給したものである。この方式では、受光レベル
にかかわらず、ＡＰＤ２１に流れる平均電流が一定値と
なるように、ＡＰＤ２１の電流増幅率が制御されること
によって、自動利得制御を行なうものである。
これら従来の自動利得制御回路では、ＡＰＤのバイアス
に高電圧を必要とする。高電圧を得るために、例えば、
Ｄ Ｃ／Ｄ Ｃコンバータ等を用いるため、ＡＰＤを他
の電子回路とともに集積化することが困難であるという
問題がある。また、電子回路とともに集積化する場合に
、長波長帯では、ＩｎＰ系の半導体材料を使用する必要
があるが、ＡＰＤの作製には高品質の結晶が要求される
ため、歩留まりを高くすることが困難で、結果としてコ
スト高となる問題もある。
に高電圧を必要とする。高電圧を得るために、例えば、
Ｄ Ｃ／Ｄ Ｃコンバータ等を用いるため、ＡＰＤを他
の電子回路とともに集積化することが困難であるという
問題がある。また、電子回路とともに集積化する場合に
、長波長帯では、ＩｎＰ系の半導体材料を使用する必要
があるが、ＡＰＤの作製には高品質の結晶が要求される
ため、歩留まりを高くすることが困難で、結果としてコ
スト高となる問題もある。
第２図（Ｂ）で説明したように、Ｐ工Ｎフォトダイオー
ドを用いた自動利得制御回路も考えられるが、ＰＩＮダ
イオードが制御ループの外におかれるから、その温度特
性をも含めた利得制御を行なうことはできない。
ドを用いた自動利得制御回路も考えられるが、ＰＩＮダ
イオードが制御ループの外におかれるから、その温度特
性をも含めた利得制御を行なうことはできない。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、多重量子井戸層を光吸収層に持っＰＩＮフォトダ
イオードを用いて集積化に適した自動利得制御回路を有
する光受信回路を提供することを目的とするものである
。
ので、多重量子井戸層を光吸収層に持っＰＩＮフォトダ
イオードを用いて集積化に適した自動利得制御回路を有
する光受信回路を提供することを目的とするものである
。
（課題を解決するための手段）
本発明は、光受信回路において、多重量子井戸層を光吸
収層に有するＰＩＮフォトダイオードを光検出器に用い
、がっ、ＰＩＮフォトダイオードの印加電圧を信号出力
レベルに基づいて制御することを特徴とするものである
。
収層に有するＰＩＮフォトダイオードを光検出器に用い
、がっ、ＰＩＮフォトダイオードの印加電圧を信号出力
レベルに基づいて制御することを特徴とするものである
。
光導波路層として、多重量子井戸（ＭＱＷ）層を用いる
ことができる。
ことができる。
光導波路層として、ＩｎＧａＡｓＰなどのバルク半導体
光導波路層を用いることができる。
光導波路層を用いることができる。
（作 用）
先ず、多重量子井戸（ＭＱＷ）層を光吸収層としたＭＱ
Ｗ−ＰＩＮフォトダイオードについて説明する。
Ｗ−ＰＩＮフォトダイオードについて説明する。
第３図は、その−例の断面図である。図中、３１は入射
信号光、３２はｐ側電極、３３は表面保護膜、３４はｐ
中領域、３５はｎ型窓層、３６は多重量子井戸光吸収層
、３７はｎ型バッファ層、３８はｎ型基板、３９はｎ側
電極である。
信号光、３２はｐ側電極、３３は表面保護膜、３４はｐ
中領域、３５はｎ型窓層、３６は多重量子井戸光吸収層
、３７はｎ型バッファ層、３８はｎ型基板、３９はｎ側
電極である。
このように、ノンドープの多重量子井戸光吸収層３６を
ｐ型とｎ型の半導体で挟み、電極を設置して、逆バイア
ス電圧を印加すると、第４図の例に示すように、印加電
圧の増加に伴い、吸収スペクトルビークが長波長側にシ
フトする。これは、量子閉じ込めシュタルク効果による
ものである。
ｐ型とｎ型の半導体で挟み、電極を設置して、逆バイア
ス電圧を印加すると、第４図の例に示すように、印加電
圧の増加に伴い、吸収スペクトルビークが長波長側にシ
フトする。これは、量子閉じ込めシュタルク効果による
ものである。
ここで、ある波長の光に対してみれば、逆バイアス電圧
を変化させることにより、光の吸収量を変化させて、受
光感度を変化させることができるといえる。
を変化させることにより、光の吸収量を変化させて、受
光感度を変化させることができるといえる。
（実施例）
第１図は、本発明の光受信回路の一実施例を説明するた
めのブロック図である。図中、１０は光信号、１１は多
重量子井戸層を光吸収層に有するＰＩＮフォトダイオー
ド（ＭＱＷ−ＰＤ） 、１２は増幅器、１３は信号出力
端子、１４はピーク検出回路、１５は比較器、１６は基
準電圧、１７はバイアス回路である。この実施例では、
ＭＱＷ−ＰＤとして、第３図で説明した構造のものを用
いた。多−重量子井戸層は、量子井戸層としてＩ ｎ
ＧａＡｓ、バリア層としてＩｎＰまたはＩ ｎＧａＡｓ
Ｐを用い、この層を多重に積層し、ｎ型窓層にはＩｎＰ
、ｎ型バッファ層にＩｎＰ、ｎ型基板にＩｎＰを用いた
。
めのブロック図である。図中、１０は光信号、１１は多
重量子井戸層を光吸収層に有するＰＩＮフォトダイオー
ド（ＭＱＷ−ＰＤ） 、１２は増幅器、１３は信号出力
端子、１４はピーク検出回路、１５は比較器、１６は基
準電圧、１７はバイアス回路である。この実施例では、
ＭＱＷ−ＰＤとして、第３図で説明した構造のものを用
いた。多−重量子井戸層は、量子井戸層としてＩ ｎ
ＧａＡｓ、バリア層としてＩｎＰまたはＩ ｎＧａＡｓ
Ｐを用い、この層を多重に積層し、ｎ型窓層にはＩｎＰ
、ｎ型バッファ層にＩｎＰ、ｎ型基板にＩｎＰを用いた
。
動作について説明する。ＭＱＷ−ＰＤｌ １に入射され
た光信号１ｏは、電気信号に変換され、増幅器１２で増
幅されて信号出力端子１３に取り出される。出力信号の
一部は、ピーク検出回路１４によって、ピークレベルが
検出され、差動増幅器で構成される比較器１５において
、基準電圧１６と比較増幅されて、その出力がバイアス
回路１７に加えられる。バイアス回路１７よりのバイア
ス電圧が、ＭＱＷ−ＰＤの電極間に加えられ、受光感度
が調節される。基準電圧１６を最適受信状態になるよう
に設定しておけば、ＭＱＷ−ＰＤｌ １の感度を最適制
御して、信号出力レベルを一定値に保つことができる。
た光信号１ｏは、電気信号に変換され、増幅器１２で増
幅されて信号出力端子１３に取り出される。出力信号の
一部は、ピーク検出回路１４によって、ピークレベルが
検出され、差動増幅器で構成される比較器１５において
、基準電圧１６と比較増幅されて、その出力がバイアス
回路１７に加えられる。バイアス回路１７よりのバイア
ス電圧が、ＭＱＷ−ＰＤの電極間に加えられ、受光感度
が調節される。基準電圧１６を最適受信状態になるよう
に設定しておけば、ＭＱＷ−ＰＤｌ １の感度を最適制
御して、信号出力レベルを一定値に保つことができる。
（発明の効果）
以上の説明から明らがなように、本発明によれば、低電
圧の電圧制御で広範囲に受光素子の感度を調節すること
が可能であり、また、同一基板上にモノシリツクに集積
するのに適した光受信回路が構成でき、高感度、高速、
そして、小型、低消費電力化した光受信回路を提供でき
るという効果がある。
圧の電圧制御で広範囲に受光素子の感度を調節すること
が可能であり、また、同一基板上にモノシリツクに集積
するのに適した光受信回路が構成でき、高感度、高速、
そして、小型、低消費電力化した光受信回路を提供でき
るという効果がある。
第１図は、本発明の光受信回路の一実施例を説明するた
めのブロック図、第２図は、従来の光受信回路のブロッ
ク図、第３図は、多重量子井戸層を光吸収層としたＭＱ
Ｗ−Ｐ 工Ｎフォトダイオードの一例の断面図、第４図
は、その特性の一例を示す線図である。 １０・・・光信号、１１・・・多重量子井戸層を光吸収
層に有するＰＩＮフォトダイオード、１２・・・増幅器
、１．３・・・信号出力端子、１４・・・ピーク検出回
路、１５・・・比較器、１６・・・基準電圧、１７・・
・バイアス回路。 特許出願人 株式会社島津製作所
めのブロック図、第２図は、従来の光受信回路のブロッ
ク図、第３図は、多重量子井戸層を光吸収層としたＭＱ
Ｗ−Ｐ 工Ｎフォトダイオードの一例の断面図、第４図
は、その特性の一例を示す線図である。 １０・・・光信号、１１・・・多重量子井戸層を光吸収
層に有するＰＩＮフォトダイオード、１２・・・増幅器
、１．３・・・信号出力端子、１４・・・ピーク検出回
路、１５・・・比較器、１６・・・基準電圧、１７・・
・バイアス回路。 特許出願人 株式会社島津製作所
Claims (1)
- 多重量子井戸層を光吸収層に有するＰＩＮフォトダイ
オードを光検出器に用い、かつ、ＰＩＮフォトダイオー
ドの印加電圧を信号出力レベルに基づいて制御すること
を特徴とする光受信回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2320098A JPH04192378A (ja) | 1990-11-24 | 1990-11-24 | 光受信回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2320098A JPH04192378A (ja) | 1990-11-24 | 1990-11-24 | 光受信回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192378A true JPH04192378A (ja) | 1992-07-10 |
Family
ID=18117695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2320098A Pending JPH04192378A (ja) | 1990-11-24 | 1990-11-24 | 光受信回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04192378A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09282043A (ja) * | 1996-04-18 | 1997-10-31 | Nec Off Syst Ltd | 光学的クロック装置 |
| WO2020149276A1 (ja) * | 2019-01-16 | 2020-07-23 | 日本電信電話株式会社 | 光検出器 |
-
1990
- 1990-11-24 JP JP2320098A patent/JPH04192378A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09282043A (ja) * | 1996-04-18 | 1997-10-31 | Nec Off Syst Ltd | 光学的クロック装置 |
| WO2020149276A1 (ja) * | 2019-01-16 | 2020-07-23 | 日本電信電話株式会社 | 光検出器 |
| JP2020113715A (ja) * | 2019-01-16 | 2020-07-27 | 日本電信電話株式会社 | 光検出器 |
| US11543293B2 (en) | 2019-01-16 | 2023-01-03 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Photodetector |
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