JPH0644197Y2 - 光受信器 - Google Patents

光受信器

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JPH0644197Y2
JPH0644197Y2 JP1987121426U JP12142687U JPH0644197Y2 JP H0644197 Y2 JPH0644197 Y2 JP H0644197Y2 JP 1987121426 U JP1987121426 U JP 1987121426U JP 12142687 U JP12142687 U JP 12142687U JP H0644197 Y2 JPH0644197 Y2 JP H0644197Y2
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JP
Japan
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voltage
constant current
apd
current
diode
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JP1987121426U
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富次雄 林田
衛 菊池
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NEC Corp
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NEC Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は光信号を受信・復調する光受信器に関し、特
に受光素子であるアバランシエフオトダイオード(以下
APDと略す)にバイアス電圧を供給するAPDバイアス発生
回路の出力電圧が固定になるように構成した光受信器に
関する。
〔従来の技術〕
第4図は従来の光受信器を示すブロツク図である。同図
において、1は受光素子であるAPD2にバイアス電圧を供
給するAPDバイアス発生回路、3は前置増幅器、4は入
力信号レベルにかかわらず出力レベルを一定になるよう
に増幅するリミツト増幅器、5は出力端子である。次に
上記構成による光受信器の動作について説明する。ま
ず、デイジタル2値信号によつて直接強度変調された光
信号PがAPD2に入力すると、このAPD2はAPDバイアス発
光回路1によつてバイアスがかけられているため、この
バイアス電圧によつて決定される増幅率Mに比例した変
換比で前記光信号Pを光・電気変換し、前置増幅器3へ
送出する。この前置増幅器3はAPD2の出力電流を信号対
雑音比の劣化を少なく保つたまま増幅したのちリミツタ
増幅器4へ送出する。したがつて、リミツタ増幅器4は
この前置増幅器3の出力信号レベルにかかわらず出力レ
ベルを一定になるように増幅して出力端子5から出力す
る。つまり、光信号Pのレベルによらず出力端子5には
振幅が一定で光信号Pと波形が相似な信号が得られる。
〔考案が解決しようとする問題点〕
上述した従来の光受信器は光信号Pのレベルが低いと
き、すなわち、低受光パワー入力時に信号対雑音比を良
好にしてデイジタル信号の誤り率を小さくするために、
受光素子としてAPDを用い、APDにかけるバイアス電圧を
適当に設定して増幅率Mを低受光パワー入力時に最適
(信号対雑音比を最大)なるように構成されている。一
方、高受光パワー入力(光信号Pのレベルが大きい)時
でもAPDの増倍率Mは低受光パワー入力時と同じである
から前置増幅器3の出力レベルが大きくなりすぎ前置増
幅器3の内部のトランジスタが飽和またはカツトオフ状
態になりデユーテイ劣化あるいはリンギングなどの波形
歪を生じて高品質な信号の伝送が困難となり、結果的に
最大受光パワーがあまり高くできない。また、前置増幅
器3の構成を出力レベルが大きい場合でも、波形が歪ま
ないようにすると、消費電力の増加や雑音特性の劣化が
一般に生じ好ましくない。また、例え前置増幅器3の出
力波形を歪まないように構成したとしても、次にはリミ
ツタ増幅器の大振幅入力時の特性劣化のために同様に高
品質な信号伝達が困難になるなどの欠点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
この考案の光受信器は、アバランシエフオトダイオード
にバイアス電圧を供給するためのAPDバイアス発生回路
と、アノードがAPDバイアス発生回路に接続されカソー
ドがアバランシエフオトダイオードに接続された第1の
定電流ダイオードと、第1の定電流ダイオードに流れる
電流を差し引くように第1の定電流ダイオードのカソー
ドにアノードが接続された第2の定電流ダイオードとを
有している。
〔作用〕
この考案は低受光パワー入力時にアバランシエフオトダ
イオードの増倍率を最適に設定でき、しかも高受光パワ
ー入力時にアバランシエフオトダイオードの出力電流を
大きな自由度で制限することができる。
〔実施例〕
第1図はこの考案に係る光受信器の一実施例を示すブロ
ツク図である。同図において、6および7は定電流ダイ
オード、8は抵抗器、9はコンデンサである。なお、第
2図は定電流ダイオード6の端子間電圧VD1と通過電流I
1との関係を示し、端子間電圧VD1がVP1(例えば〜5V)
以下では通過電流I1は端子間電圧VD1の増加に伴い徐々
に増加し、端子間電圧VP1に達すると通過電流I1はIP1
達する。更に端子間電圧VD1を増加してもVB1(例えば〜
120V)までは通過電流I1はほぼIP1のままである。ま
た、定電流ダイオード7の端子間電圧VD2と通過電流I2
との関係も第2図に示すように動作する。そして、定電
流ダイオード6の端子間電圧VD1を電圧VB1(第2図参
照)以下で使用し、定電流ダイオード7の端子間電圧V
D2を電圧VP2以上で電圧VB2以下の範囲すなわち常に電流
IP2が流れる範囲で使用する。抵抗器8はAPD2に必要な
バイアス電圧VAおよび定電流ダイオード6の端子間電圧
VD1を考慮し、常に定電流ダイオード7の端子間電圧VD2
が電圧VP2から電圧VB2の範囲になるように選択する。す
なわち、APD2がGe−APDの場合にはバイアス電圧VAは通
常〜40V以下で使用されるから抵抗器8の値は0Ω(定
電流ダイオードのカソードを直接接地)にしても定電圧
ダイオード7の端子間電圧VD2は電圧(〜120V)を越え
ないので抵抗器8に必要ないが、APD2としてSi−APDを
使用した場合にはバイアス電圧VAは最大〜200V(VAmax
とする)程度で使用されることもあり、この場合には定
電流ダイオード7の端子間電圧VD2は VD2≒VAmax−〔抵抗器8の値〕×IP2<VB2 になるように抵抗器8を選べばよい。また、このとき抵
抗器8の値に対する別の条件はAPD2に最小のバイアス電
圧VAが印加されたとき(VAminとする)に、定電流ダイ
オード7の端子間電圧VD2が電圧VP2より大きくなること
により導かれ、 VD2≒VAmin−〔抵抗器8の値〕×IP2>VP2 となる。また、定電流ダイオード6の通過電流I1と定電
流ダイオード7の通過電流I2の関係はIP1>IP2であるよ
うに選ばれる。IP1−IP2=IPとすると、このIPは、APD2
をIPなる直流電流およびIPと一定のレベル関係にある信
号電流が流れ、前置増幅器3に入力されても前置増幅器
3の出力波形が歪まず、かつ同様に前置増幅器3の出力
波形を入力されたリミツタ増幅器4の出力波形にも歪が
生じないような値となるように定電流ダイオード6およ
び7が選ばれる。また、第3図は受光パワーをパラメー
タとしたAPDの特性曲線S1と定電流ダイオードの関係に
より決定されるAPDの端子間電圧VAと通過電流Iの特性
曲線S2とを示した図である。特に、パラメータである受
光パワーを低受光パワーPr1から高受光パワーPr3と変化
させた場合である。そして、この第3図において、横軸
の端子間電圧VAは定電流ダイオードの特性との関係で分
かりやすいように左側になる程大きくなるようにとつて
ある。曲線S1はVD1+VA=一定=Vの条件と定電流ダイ
オードの特性(第2図)とAPD2を流れる電流IのI=I1
−IP2なる関係から得られ、APD2の受光パワーPrをパラ
メータとした曲線S2群はAPD2の特性曲線(VA対I)その
ものである。VA軸上のVαは定電流ダイオード6にIP2
<IP1なる電流が流れるときの端子間電圧をVから差し
引いた電圧であり、VA=Vαのとき、APDを流れる直流
電流Iは0となる。なお、VB・APDはAPDのブレイクダウ
ン電圧を示す。したがつて、APD2の受光パワーPrによつ
て決まる曲線S2と曲線S1の交点により求まる端子間電圧
VAと通過電流IにてAPD2は動作することになる。
次に、上記構成による光受信器の動作について説明す
る。まず、デイジタル信号によつて直接強度変調された
光信号PがAPD2に入力すると、このAPD2はAPDバイアス
発生回路1によつて定電流ダイオード6を介してバイア
ス電圧VAがかけられており、このバイアス電圧VAによつ
て決まる増倍率Mに比例した変換比で光信号Pを光・電
気変換し前置増幅器3へ送出する。そして、APD2の出力
電流は定電流ダイオード6を流れる通過電流I1から定電
流ダイオード7を流れる通過電流I2を差し引いた値で表
わされる直流電流と一定のレベル関係にある信号電流で
あり、前置増幅器3はAPD2の出力電流を信号対雑音比の
劣化を少なく保つたまま増幅しリミツタ増幅器4へ送出
する。そして、リミツタ増幅器4は前置増幅器3より送
出される信号レベルにかかわらず、出力レベルを一定に
なるように増幅し出力端子5に送出する。つまり、光信
号Pのレベルによらず出力端子5には振幅が一定で光信
号Pと波形が相似な信号が得られる。一方、コンデンサ
9はAPD2を流れる信号電流によつてバイアス電圧VAが変
化しないようにするバイパスコンデンサであり、APD2を
流れる信号電流の最低周波数において充分インピーダン
スが小さくなるように値が選ばれる。そして、低受光パ
ワーの入力時には第4図で説明したと同様に、APD2のバ
イアス電圧VAは最適な増倍率Mを与えるように選ばれ
る。そして、受光パワーがPr1(第3図参照)のとき、A
PD2を流れる電流Iは小さく、定電流ダイオード6の端
子間電圧VD1は電圧VP1より小さくなつている。次に、受
光パワーが上がりPr2(第3図参照)の状態になると、A
PD2を流れる通過電流Iは増大してIP=IP1−IP2に達
し、定電流ダイオード6の端子間電圧VD1は電圧VP1に達
する。更に、受光パワーが増加しPr3(第3図参照)の
状態になると、APD2を流れる通過電流I2は電流IPより増
加せず、Pr2の状態と比較すると、電圧VAが小さく(す
なわち増倍率Mが小さく)なり、定電流ダイオード6の
端子間電圧VD1は電圧VAが小さくなつた電圧だけ増加す
る。さらに、受光パワーが上がつて最大受光パワーにな
つた時、定電流ダイオード6の端子間電圧VD1が電圧VB
以上に上がらないように、すなわちAPD2を流れる通過電
流I2が電流IP以上にならないようにAPDバイアス回路の
出力電圧Vを選択する。このように、考慮する受光パワ
ーの範囲において、APD2を流れる通過電流I2は常に電流
IP以下であり、従つて電流IPと一定のレベル関係にある
APD2を流れる信号電流も同様にある一定レベルを越えな
い。したがつて、前置増幅器3の出力波形も歪まず高品
質な信号伝送が可能である。また、定電流ダイオード6
の電流IP1と定電流ダイオードの電流IP2の値の組み合せ
により、IP1−IP2の値を任意に選択することができ、自
由度の大きいAPDの出力電流制限が可能になる。
〔考案の効果〕
以上詳細に説明したように、この考案に係る光受信器に
よれば、2つの定電流ダイオードの差の電流がアバラン
シエフオトダイオードに平均的に流れ、かつ2つの定電
流ダイオードのうち大きな電流が流れる定電流ダイオー
ドを介してアバランシエフオトダイオードにバイアス電
圧を印加するという構成をとることにより、低受光パワ
ー入力時にアバランシエフオトダイオードの増倍率を最
適に設定でき、かつ2つの定電流ダイオードの電流値の
組合せにより、高受光パワー入力時にアバランシエフオ
トダイオードの出力電流を大きな自由度を持つて制限す
ることができるため、前置増幅器の出力波形の歪が少な
いレベルに振幅制限ができ、高品質な信号伝送が可能
で、また、リミツタ増幅器のダイナミツクレンジも少な
くて済むという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案に係る光受信器の一実施例を示すブロ
ツク図、第2図は定電流ダイオードの端子間電圧と通過
電流との関係を示す図、第3図は受光パワーをパラメー
タとしたAPDの特性曲線と定電流ダイオードの関係によ
り決定されるAPDの端子間電圧と電流を合わせて示した
図、第4図は従来の光受信器を示すブロツク図である。 1……APDバイアス発生回路、2……アバランシエフオ
トダイオード(APD)、3……前置増幅器、4……リミ
ツタ増幅器、5……出力端子、6および7……定電流ダ
イオード、8……抵抗器、9……コンデンサ。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】アバランシエフオトダイオードと、このア
    バランシエフオトダイオードに接続された増幅器とによ
    つて構成される光受信器において、前記アバランシエフ
    オトダイオードにバイアス電圧を供給するためのAPDバ
    イアス発生回路と、アノードが前記APDバイアス発生回
    路に接続されカソードが前記アバランシエフオトダイオ
    ードに接続された第1の定電流ダイオードと、第1の定
    電流ダイオードに流れる電流を差し引くように第1の定
    電流ダイオードのカソードにアノードが接続された第2
    の定電流ダイオードとを備え、この差し引かれた電流が
    前記アバランシエフオトダイオードに流れる直流電流と
    なるように構成してなる光受信器。
JP1987121426U 1987-08-10 1987-08-10 光受信器 Expired - Lifetime JPH0644197Y2 (ja)

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JP1987121426U JPH0644197Y2 (ja) 1987-08-10 1987-08-10 光受信器

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JPS6428036U JPS6428036U (ja) 1989-02-17
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5838041A (ja) * 1981-08-31 1983-03-05 Asahi Optical Co Ltd Apdバイアス回路
JPS6286774A (ja) * 1985-10-11 1987-04-21 Canon Inc 発光回路

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JPS6428036U (ja) 1989-02-17

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