JPH08139342A - 光電変換モジュール - Google Patents
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- Y10S367/901—Noise or unwanted signal reduction in nonseismic receiving system
Abstract
モジュールを安価に提供すること。 【構成】 本発明の光電変換モジュールは、光信号を電
気信号に変換する受光素子1と、この受光素子1の出力
信号を増幅するプリアンプ(ICチップ50に搭載され
ている)と、このプリアンプと同一構成のダミープリア
ンプ(ICチップ50に搭載されている)と、このダミ
ープリアンプの入力端子に一方の端子が接続され、受光
素子1の容量と同じ容量値を有する等価容量コンデンサ
5と、受光素子1、プリアンプ、ダミープリアンプおよ
び等価容量コンデンサ5を搭載するTOパッケージ10
とを備えた光電変換モジュール。
Description
換する光電変換モジュールに関するものであり、特に、
光通信システムの送受信デバイスである光モジュール等
に搭載される光電変換モジュールに関するものである。
来から、受光素子であるフォトダイオード(PD)と、
このフォトダイオードの電気出力を増幅するプリアンプ
とをTOパッケージに搭載したものがある。この光電変
換モジュールの出力、すなわち、プリアンプの出力は、
外部に設けられたコンパレータにより固定バイアスと比
較され、信号成分のみが電気的に抽出される。
ジュールに搭載されたプリアンプの出力には、温度や電
源変動に基づくノイズが乗りやすい。このノイズの影響
を除去するには、このノイズと同じ成分を含む補償出力
を同時に得て、コンパレータの前段に配置された差動入
力アンプにおいて、ノイズを相殺すればよい。これによ
り、ノイズの除去された信号成分を抽出することができ
る。しかし、これはあくまでも理論上の議論であり、現
実には、このようなノイズ補償出力を伴う光電変換モジ
ュールは、コストや品質の点で実用に供し得るものは存
在しなかった。
することにある。
るために、本発明の光電変換モジュールは、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
を増幅するプリアンプと、このプリアンプと同一構成の
ダミープリアンプと、このダミープリアンプの入力端子
に一方の端子が接続され、受光素子の容量と同じ容量値
を有する等価容量コンデンサと、受光素子、プリアン
プ、ダミープリアンプおよび等価容量コンデンサを搭載
するTOパッケージとを備えている。
ードピンが設けられており、第1リードピンはプリアン
プの出力端子に、第2リードピンはダミープリアンプの
出力端子に、第3リードピンはプリアンプおよびダミー
プリアンプの電源入力端子に、第4リードピンは受光素
子の電源入力端子にそれぞれ接続され、第5リードピン
は接地端子として用いられることが望ましい。
け、このバイアス回路をRCネットワークフィルタで構
成することが望ましい。
コンデンサが入力端子に接続されたダミープリアンプの
出力(ノイズ補償出力)には、受光素子が接続されたプ
リアンプの出力と同一のノイズが重畳している。したが
って、外部に用意されたコンパレータ前段の差動入力ア
ンプによって、完全にノイズが除去された信号を得るこ
とができる。
例を示す斜視図であり、図2は各要素の接続関係を示す
回路図である。初めに、図2に示す回路の構成を説明す
る。受光素子であるフォトダイオード1のカソードはバ
イアス回路2を介してフォトダイオード用電源VPDの入
力端子3に接続されている。バイアス回路2は抵抗とコ
ンデンサからなるRCネットワークフィルタで構成され
ている。フォトダイオード1のアノードはプリアンプ4
の入力端子に接続されている。コンデンサ5は、フォト
ダイオード1の容量と同一の容量値を有する等価容量コ
ンデンサであり、一方の電極がフォトダイオード1のカ
ソードに接続され、他方の電極がプリアンプ6の入力端
子に接続されている。プリアンプ6はプリアンプ5と同
一に構成されているが、信号成分の増幅を行うことがな
いのでダミープリアンプと呼ぶことにする。プリアンプ
4およびダミープリアンプ6の出力端子はそれぞれ第1
出力端子7および第2出力端子8に接続されている。ま
た、プリアンプ4およびダミープリアンプ6はフォトダ
イオード用電源とは異なる電源VCCによって駆動するよ
うになっている。電源端子9は電源VCC用の入力端子で
ある。
うに1つのTOパッケージ10にすべて搭載され、光電
変換モジュールを構成している。このTOパッケージ1
0はTOパッケージ規格のTO18構造を有するもので
あり、図3に示すように、円盤上の導電性基体31の台
地状に盛り上がった素子搭載部には4つの開口32〜3
5が形成さており、各開口32〜35にはそれぞれリー
ドピン36〜39が基板31と絶縁されて嵌挿固定され
ている。素子搭載部の裏側にはガラス41が充填されて
おり、リードピン36〜39はこのガラス41で固定さ
れ、基体31と絶縁されている。素子搭載部の裏面中央
部には5本目のリードピン40が溶接により固着されて
いる。リードピン36〜40のアウターリード長Lは
1.5mmであり、中央のリードピン40とその他のリ
ードピン36〜39とのピッチPは1.27mmであ
る。リードピンをこのように構成すると、基板実装が容
易となるだけでなく、市販のコネクタソケットを利用す
ることができるので駆動試験も簡便にできる。
は、フォトダイオード1および等価容量コンデンサ5が
搭載された機能性基板52と、プリアンプ4およびダミ
ープリアンプ6を有するICチップ50とがはんだ付け
されている。機能性基板52は絶縁性基板であり、裏面
全体に厚膜または薄膜の金属膜が形成されている。ま
た、表面には同じく厚膜または薄膜の金属膜53、5
4、55が3つの領域に分離されて形成されている。
ダ状の抵抗体56が印刷等により形成されている。この
抵抗体56と、金属膜53、54および裏面金属膜によ
り形成されるコンデンサとにより、図2に示すRCネッ
トワークフィルタ2が構成されている。
1のカソードおよび等価容量コンデンサ5の一方の電極
がはんだ付けされている。等価容量コンデンサ5は補償
容量選択型のMIS(メタル・インシュレータ・セミコ
ンダクタ)コンデンサチップであり、図4にその断面構
造を示す。この図から判るように、不純物が高濃度に添
加されたn型またはp型半導体基板61上に、例えばS
iO2 の絶縁膜62を形成し、その上に、4つの金属電
極63a〜63d(ただし、図4では63aおよび63
bのみ図示)を形成したものである。4つの金属電極6
3a〜63dは互いに異なる面積を有し、いずれかを択
一的に選択することにより、異なる容量値を選択できる
ようになっている。
相当し、ICチップ50上のプリアンプ4の出力端子に
ワイヤ接続されている。リードピン37は図2の第2出
力端子8に相当し、ICチップ50上のダミープリアン
プ6の出力端子にワイヤ接続されている。リードピン3
8は図2のVCC電源端子9に相当し、ICチップ50の
電源入力端子にワイヤ接続されている。リードピン39
は図2のフォトダイオード用電源端子3に相当し、基板
52のパッド53にワイヤ接続されている。なお、リー
ドピン40(図3参照)は接地ピンであり、基体31を
介して各要素の接地端子に接続されている。
光レンズを備えたカバーを被せて本実施例の光電変換モ
ジュールが完成する。不図示の集光レンズに外部から入
射された信号光は、フォトダイオード1の受光面に集光
される。ここで、光信号は電気信号に変換され、ICチ
ップ50上のプリアンプ4に入力される。プリアンプ4
からの出力信号はリードピン36から取り出される。等
価容量コンデンサ5にはフォトダイオード1と同じVPD
電源電圧がバイアス回路2を介して印加されている。そ
して、ダミープリアンプ6はプリアンプ4と同一チップ
上に同一の構成で形成されているので、ダミープリアン
プ6の出力端子であるリードピン37からは、プリアン
プ4の出力信号と同じ直流成分およびノイズ成分を有す
る補償信号が取り出される。したがって、次段に設けら
れた不図示の差動入力アンプで、リードピン36からの
出力信号をリードピン37からの補償信号と相殺すれ
ば、プリアンプ4でのノイズを完全除去することができ
る。
ォトダイオード1と同一構造のダミーフォトダイオード
を用いることも考えられるが、コスト的に高価となる。
また、等価容量コンデンサ5を用いずに、ダミープリア
ンプ6の入力端子を解放状態にしておくことも考えられ
るが、その場合には高周波領域でバランスが崩れる虞が
ある。
したように4種類の容量値を選択できる容量選択型MI
Sコンデンサである。このコンデンサによれば、フォト
ダイオード1に製造バラツキがあっても、実装の段階で
フォトダイオード1の容量に最も近い値の容量を選択で
きて便利である。しかし、容量選択性のMISコンデン
サに代えて通常のMISコンデンサを用いてもよいこと
は言うまでもない。また、MISコンデンサに代えてM
IM(メタル・インシュレーション・メタル)コンデン
サでもよい。さらに、ICチップ50にオンチップコン
デンサを設け、これを等価容量コンデンサ5として用い
てもよい。
形状を示し、図6にその等価回路を示すように、ミアン
ダ状の膜抵抗56と、金属膜53、54をそれぞれ一方
の電極とするMIMコンデンサ65、66とによるRC
ネットワークフィルタで構成されている。しかし、バイ
アス回路2は、この形態に限定されるものではなく、図
7に示すような分布容量型低域通過RCネットワークフ
ィルタを用いることも可能である。図8は、この分布容
量型低域通過フィルタの等価回路を示している。同図に
おいて、符号71は膜抵抗であり、その他の要素は図5
と同じである。図5および図7のいずれのタイプも、ダ
イキャップとワイヤリング抵抗を用いたバイアス回路と
比較すると、小型に構成することができる。
ば、TOパッケージに、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プリアン
プと、このプリアンプと同一構成のダミープリアンプ
と、このダミープリアンプの入力端子に一方の端子が接
続され、受光素子の容量と同じ容量値を有する等価容量
コンデンサとを搭載した構造を有するので、信号出力と
共にノイズ補償出力を得ることができる光電変換モジュ
ールを安価に供給することができる。
示す斜視図。
の構造を示す図。
5の構造を示す断面図。
造を示す平面図。
低域通過型RCネットワークフィルタを示す平面図。
ダイオード用電源入力端子、4…プリアンプ、5…等価
容量コンデンサ、6…ダミープリアンプ、7…信号出力
端子、8…補償信号出力端子、9…VCC電源入力端子、
10…TOパッケージ。
Claims (11)
- 【請求項1】 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プリアンプと、 このプリアンプと同一構成のダミープリアンプと、 このダミープリアンプの入力端子に一方の端子が接続さ
れ、前記受光素子の容量と同じ容量値を有する等価容量
コンデンサと、 前記受光素子、プリアンプ、ダミープリアンプおよび等
価容量コンデンサを搭載するTOパッケージと、を備え
た光電変換モジュール。 - 【請求項2】 前記等価容量コンデンサは、絶縁膜の一
方の面に形成された共通電極と、この絶縁膜の他方の面
に形成された互いに面積の異なる複数の電極とを備えた
ものであることを特徴とする請求項1に記載の光電変換
モジュール。 - 【請求項3】 前記等価容量コンデンサがMISコンデ
ンサであることを特徴とする請求項1に記載の光電変換
モジュール。 - 【請求項4】 前記プリアンプが形成されたチップ上
に、前記等価容量コンデンサがオンチップコンデンサと
して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
光電変換モジュール。 - 【請求項5】 前記TOパッケージは5本のリードピン
を有することを特徴とする請求項1に記載の光電変換モ
ジュール。 - 【請求項6】 前記5本のリードピンの第1リードピン
は前記プリアンプの出力端子に、第2リードピンは前記
ダミープリアンプの出力端子に、第3リードピンは前記
プリアンプおよびダミープリアンプの電源入力端子に、
第4リードピンは前記受光素子の電源入力端子にそれぞ
れ接続され、第5リードピンは接地端子として用いられ
ることを特徴とする請求項5に記載の光電変換モジュー
ル。 - 【請求項7】 前記5本のリードピンは、1本が前記T
Oパッケージの中央に配置され、このリードピンを中心
とする一つの円上に残りの4本が互いに等間隔に配置さ
れていることを特徴とする請求項5に記載の光電変換モ
ジュール。 - 【請求項8】 前記中央に配置されたリードピンと、前
記残りの4本のリードピンとの間隔がそれぞれ1.27
mmであることを特徴とする請求項7に記載の光電変換
モジュール。 - 【請求項9】 前記TOパッケージはTO18構造であ
ることを特徴とする請求項1に記載の光電変換モジュー
ル。 - 【請求項10】 前記受光素子に対するバイアス回路を
備え、このバイアス回路をRCネットワークフィルタで
構成したことを特徴とする請求項1に記載の光電変換モ
ジュール。 - 【請求項11】 前記RCネットワークフィルタが、絶
縁基板の両面に金属膜を形成してなるMIMコンデンサ
と、この絶縁基板上に薄膜または厚膜で形成された抵抗
とで構成されていることを特徴とする請求項10に記載
の光電変換モジュール。
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