JPH0537251A - 光電子集積回路 - Google Patents

光電子集積回路

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JPH0537251A
JPH0537251A JP3194527A JP19452791A JPH0537251A JP H0537251 A JPH0537251 A JP H0537251A JP 3194527 A JP3194527 A JP 3194527A JP 19452791 A JP19452791 A JP 19452791A JP H0537251 A JPH0537251 A JP H0537251A
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Goro Sasaki
吾朗 佐々木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、クロストークに起因した最小受信
感度の劣化を有効に防止することが可能なOEICアレ
イを提供することを目的とする。 【構成】 ホトダイオードPD1 および抵抗R11は光検
出段を構成し、また、FETQ11および抵抗R12は光検
出段で検出された入力信号を増幅する増幅段を構成して
いる。また、FETQ12,Q13およびダイオードD11
13はレベルシフト段を構成し、FETQ14,Q15はソ
ースホロワ段を構成している。各チャネルの各レベルシ
フト段および各ソースホロワ段に共通して電源VD1が供
給され、各チャネルの各増幅段に共通して電源VD2が供
給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ通信の受光部
分等に用いられる光電子集積回路(OEICアレイ)に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のOEICアレイとして
は、以下の文献の1833〜1834ページに開示されたものが
あり、その概略構成は図2の回路図に示される。
【0003】Electronics Letters,vol.26,No.22,25th
October 1990 「MONOLITHIC INTEGRATION OF AN InP/I
nGaAs FOUR-CHANNEL TRANSIMPEDANCE OPTICAL RECEIVER
ARRAY」 このOEICアレイにおいては光受信器を構成する4チ
ャネルの光入力チャネルがモノリシックに集積されてい
る。そのうちの1つである第1チャネルは、PINホト
ダイオードPD1 、入力抵抗Rf1、接合形トランジスタ
11〜Q19およびレベルシフトダイオードLSD1 から
構成されている。このうちのトランジスタQ11〜Q
13は、ホトダイオードPD1 で光電変換された電気信号
を増幅する増幅段を構成している。また、トランジスタ
14,Q15およびダイオードLSD1 は、増幅段から出
力された増幅信号の直流電圧レベルを変換するレベルシ
フト段を構成している。また、トランジスタQ16〜Q19
は、光受信出力O/P1 の出力インピーダンスを低下さ
せ、ファンアウトを確保するためのソースホロワ段を構
成している。他の第2,第3,第4チャネルもこの第1
チャネルと同様な回路構成になっている。なお、同図に
おいて第2,第3チャネルの図示は省略している。ま
た、レベルシフト段はトランスインピーダンス型回路に
固有な段であり、必ずしもプリアンプに必要とは限らな
いが、ソースホロワ段は、出力端に接続される外部回路
を駆動するために不可欠のものである。
【0004】また、以下の文献に開示されたOEICア
レイもあり、その概略構成は図3の回路図に示される。
【0005】Optical Fiber Communication Conferenc
e,Tuesday,Feburary 19,1991,Lecture No.TuB2 「High-
speed eight-channel optoelectronic integrated rece
iverarrays comprising GaInAs pin PDs and AlInAs/Ga
InAs HEMTs」 このOEICアレイにおいては8チャネルの光入力チャ
ネルがモノリシックに集積されている。そのうちの1つ
である第1チャネルは、PINホトダイオードPD1
抵抗R11〜R14および高電子移動度トランジスタ(HE
MT)Q11〜Q15から構成されている。このうちのトラ
ンジスタQ11および抵抗R12は増幅段を構成している。
また、トランジスタQ12〜Q15および抵抗R13, R14
2段構成のソースホロワ段を形成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の図2に示さ
れるOEICアレイにおける各プリアンプへの電源供給
は、増幅段およびレベルシフト段については、各チャネ
ルに共通した電源配線を介して電源VDD1 が供給される
ことにより行われている。また、ソースホロワ段につい
ては、各チャネルに共通した別の電源配線を介して電源
DD2 が供給されることにより行われている。一方、図
3に示されるOEICアレイにおける各プリアンプへの
電源供給は、各プリアンプを構成する全ての段につい
て、各チャネルに共通した電源配線を介して電源VDD
供給されることにより行われている。このように構成さ
れた上記従来の各OEICアレイにおいては、入力信号
に起因してレベルシフト段やソースホロワ段に後述する
ように大きな変調電流が生じる。このため、これら各段
に電源供給する電源にはこの変調電流に起因して大きな
変動が生じる。この電源電圧変動はこれら各段に共通に
接続されている各チャネルの電源に影響を与える。すな
わち、光入力信号によってあるチャネルに生じた電源電
圧変動の影響は他のチャネルの電源にも及び、他のチャ
ネルの出力端子に電圧変動が生じる。すなわち、各チャ
ネル間においてクロストークが発生する。この結果、こ
のクロストークに起因し、各チャネルに形成されている
各光受信回路の最小受信感度が劣化してしまう問題が発
生した。
【0007】このクロストークが発生する主要な原因は
次のように考えられる。
【0008】図3に示されるHEMTを用いたOEIC
アレイについては、このOEICアレイを簡略図示した
図4を用いて以下のように説明される。つまり、例え
ば、第1チャネルに入力された光信号がホトダイオード
PD1 で電気信号に変換され、増幅段およびソースホロ
ワ段から構成されるプリアンプで増幅される際に、光信
号入力に起因した大きな変調電流ΔIm1が発生したとす
る。この変調電流ΔIm1はソースホロワ段においてその
90%以上が発生する。そして、この変調電流ΔIm1
抵抗Rp の配線を流れることにより、電圧変動ΔVD
生じる。この配線抵抗Rp は、各プリアンプに共通に電
源供給するための電源端子VDD部に図示のように等価的
に表され、これに上記の変調電流ΔIm1が流れることに
よって電圧変動ΔVD (=ΔIm1×Rp )が生じる。こ
の電圧変動ΔVD はそのまま他のチャネルのプリアンプ
の電源電圧変動になる。一般に、電源電圧が変動すると
プリアンプの出力電圧は変動する。従って、あるチャネ
ルに光信号が入力されると、他のチャネルのプリアンプ
の電源電圧は変動し、これが他のチャネルの出力電圧を
変動させてクロストークが発生する。
【0009】また、図2に示される接合形トランジスタ
を用いたOEICアレイにおいても、光信号入力に起因
した変調電流が生じる。この変調電流は、レベルシフト
段やソースホロワ段においてその90%以上が発生す
る。各プリアンプの増幅段とレベルシフト段とには、共
通の電源配線を介して電源電圧VDD1が供給されてい
る。このため、ある1つのプリアンプのレベルシフト段
に変調電流が生じると、上記と同様に共通の電源配線に
電圧変動ΔVD が生じる。この電圧変動ΔVD はこの電
源配線を介して他のチャネルのプリアンプの電源電圧を
変化させ、出力電圧を変動させる。すなわち、あるチャ
ネルに入力された光信号によって他のチャネルの出力電
圧は変動し、クロストークが発生する。
【0010】プリアンプの電源電圧が変動すると出力電
圧が変動する理由は次の通りである。つまり、図4に示
したように、プリアンプは増幅段,レベルシフト段,ソ
ースホロワ段から構成される。このうち、レベルシフト
段とソースホロワ段の出力電圧は電源電圧が変化しても
ほとんど変化しない。しかしながら、増幅段の出力電圧
は、電源電圧変動の50%から100%の範囲で変動
し、電圧変動に対して敏感である。このため、ある1つ
のプリアンプの増幅段の出力に電源電圧変動に起因した
電圧変動が生じると、ソースホロワ段やレベルシフト段
にはこの電圧変動の影響がそのまま及んでしまう。すな
わち、プリアンプの電源電圧が変動すると出力電圧は変
動してしまう。
【0011】このような要因によって生じるクロストー
クにより、前述したように、各チャネルに形成されてい
る各光受信回路の最小受信感度は劣化してしまう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、プリアンプは、受光
素子の出力信号を増幅する増幅段と、出力インピーダン
スを低下させるソースホロワ段とから少なくとも構成さ
れ、各プリアンプの各増幅段に接続される電源配線は、
各ソースホロワ段を含む他の段に接続される電源配線か
ら電気的に分離されているものである。
【0013】
【作用】電圧変動に敏感な各プリアンプの増幅段への電
源供給は、変調電流が主として発生するソースホロワ段
等の各プリアンプの増幅段以外の他の段への電源供給と
は独立して行われる。従って、あるチャネルに入力され
た光信号によってソースホロワ段等に変調電流が発生
し、その結果、ソースホロワ段等に供給される電源に電
圧変動が発生しても、電圧変動に敏感な他チャネルの増
幅段の電源電圧は変動しない。このため、他チャネルの
出力電圧はあるチャネルに光信号が入力しても変動せ
ず、クロストークは発生しない。
【0014】
【実施例】図1は本発明の一実施例によるOEICアレ
イの概略構成を示す回路図である。
【0015】本実施例によるOEICアレイは、チャネ
ル数に特に制限はないが、用途に応じて4〜12チャネ
ルとするのが一般的である。同図においては、第1チャ
ネルと最後の第nチャネル(n=4〜12)とが図示さ
れており、第2〜第(n−1)チャネルは省略されてい
る。これら各チャネルは同一半導体基板上にモノリシッ
クに集積されている。この半導体基板材料には0.8μ
m波長帯の光通信においてはGaAsが採用される。ま
た、1.3μm,1.55μm波長帯の光通信において
はInPが採用される。これら各チャネルの構成は次の
第1チャネルと同一構成になっており、また、同様な回
路動作をする。
【0016】第1チャネルは、ホトダイオードPD1
抵抗R11,R12,電界効果トランジスタ(FET)Q11
〜Q15およびレベルシフトダイオードD11〜D13によっ
て構成されている。ホトダイオードPD1 にはMSM型
またはPIN型ホトダイオードが用いられる。また、F
ETQ11〜Q15には、接合型FET,HEMT,MIS
FET,MESFET等が用いられる。これらの組み合
わせの中で動作性能面において最も優れているのは、I
nP半導体基板上にPIN型ホトダイオードおよびHE
MTが形成される組み合わせである。
【0017】ホトダイオードPD1 および抵抗R11は光
検出段を構成し、また、FETQ11および抵抗R12は光
検出段で検出された入力信号を増幅する増幅段を構成し
ている。また、FETQ12,Q13およびダイオードD11
〜D13はレベルシフト段を構成している。また、FET
14,Q15はソースホロワ段を構成している。つまり、
ホトダイオードPD1 に検出された光信号は光電流に変
換され、この光電流は抵抗R11によって電圧信号に変換
される。この電圧信号は抵抗R12を負荷とするFETQ
11のゲートに与えられ、所定倍に増幅される。増幅され
た入力信号は次段のレベルシフト段によってその直流レ
ベルがシフトされる。そのシフト量はダイオードD11
13の順方向電圧によってほぼ決定される。最後に、ソ
ースホロワ段によってプリアンプの出力インピーダンス
が低減され、受信出力信号O/P1 のファンアウトが確
保される。
【0018】本実施例においては、各プリアンプの増幅
段以外のレベルシフト段およびソースホロワ段へは電源
D1が各チャネルに共通して供給され、また、各プリア
ンプの各増幅段へは電源VD2が各チャネルに共通して供
給される。つまり、増幅段へ電源VD2を供給するための
電源配線は、増幅段以外の他の段へ電源VD1を供給する
ための電源配線から電気的に分離されている。従って、
電圧変動に敏感な各プリアンプの増幅段への電源供給
は、変調電流が主として発生するレベルシフト段および
ソースホロワ段への電源供給とは独立して行われる。従
って、あるチャネルに入力された光信号によって他チャ
ネルの出力電圧が変動するといったことはない。
【0019】すなわち、ある1つのプリアンプのレベル
シフト段またはソースホロワ段に前述の変調電流ΔIm
が発生しても、この変調電流に起因する電圧変動ΔVD
の影響は他の全てのプリアンプの各増幅段には及ばな
い。従って、各増幅段への電源供給は安定して行われ、
また、各増幅段において雑音信号成分がいたずらに増幅
されることはなく、正確な光通信が行えるようになる。
【0020】このような本実施例による構成によれば、
従来、約−30dBあったクロストークを−40dB以
下に抑制することが出来、並列光ファイバ通信におい
て、クロストークによる最小受信感度の劣化を低減する
ことが可能になる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
圧変動に敏感な各プリアンプの増幅段への電源供給は、
変調電流が主として発生する各プリアンプの増幅段以外
の他の段への電源供給とは独立して行われる。従って、
あるチャネルに入力された光信号によって他チャネルの
出力電圧は変動せず、クロストークは発生しない。この
ため、クロストークに起因した最小受信感度の劣化を有
効に防止することが可能なOEICアレイが提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による光電子集積回路(OE
ICアレイ)の概略構成を示す回路図である。
【図2】従来の第1のOEICアレイの概略構成を示す
回路図である。
【図3】従来の第2のOEICアレイの概略構成を示す
回路図である。
【図4】従来の第2のOEICアレイにおいてクロスト
ークが発生する原理を説明するための回路図である。
【符号の説明】
PD1 …第1チャネルのホトダイオード R11,R12…第1チャネルの抵抗 Q11〜Q15…第1チャネルのFET D11〜D13…第1チャネルのレベルシフトダイオード O/P1 …第1チャネルの光受信出力信号 VD1…各チャネルのレベルシフト段およびソースホロワ
段に供給される電源 VD2…各チャネルの増幅段に供給される電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/10 // H01L 27/15 8934−4M

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 受信した光信号を電気信号に変換する受
    光素子と、この受光素子の出力信号を増幅する電界効果
    トランジスタから構成されるプリアンプと、この増幅出
    力が与えられる受信出力端子とから構成されるチャネル
    が同一半導体基板上に複数集積された光電子集積回路に
    おいて、 前記プリアンプは、前記受光素子の出力信号を増幅する
    増幅段と、出力インピーダンスを低下させるソースホロ
    ワ段とから少なくとも構成され、 前記各プリアンプの各増幅段に接続される電源配線は、
    前記各ソースホロワ段 を含む他の段に接続される電源配線から電気的に分離さ
    れていることを特徴とする光電子集積回路。
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