JPH1013360A - 光受信回路 - Google Patents
光受信回路Info
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- JPH1013360A JPH1013360A JP8159574A JP15957496A JPH1013360A JP H1013360 A JPH1013360 A JP H1013360A JP 8159574 A JP8159574 A JP 8159574A JP 15957496 A JP15957496 A JP 15957496A JP H1013360 A JPH1013360 A JP H1013360A
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- frequency
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- 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
- H04B10/697—Arrangements for reducing noise and distortion
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- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
- H03F1/565—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
- H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
- H03F3/087—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with IC amplifier blocks
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- Optical Communication System (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 受光デバイスとこのバイアス電源との間に周
波数特性補償用のインダクタを挿入することで、信号源
インピーダンスの高周波側での低下による利得劣化を補
償する。 【解決手段】 受光デバイスをインダクタを介してバイ
アス電源に接続する。このインダクタとデバイスの寄生
容量、接合容量で決定される共振周波数を光受信器の帯
域の上限周波数付近に一致させることで、受光デバイス
の信号源インピーダンスを等価的に高めることが可能と
なり、受信器の利得低下が補償される。
波数特性補償用のインダクタを挿入することで、信号源
インピーダンスの高周波側での低下による利得劣化を補
償する。 【解決手段】 受光デバイスをインダクタを介してバイ
アス電源に接続する。このインダクタとデバイスの寄生
容量、接合容量で決定される共振周波数を光受信器の帯
域の上限周波数付近に一致させることで、受光デバイス
の信号源インピーダンスを等価的に高めることが可能と
なり、受信器の利得低下が補償される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光信号を受けこれを電気
信号に変換する光受信回路の関し、なかんずくＣＡＴＶ
（Ｃａｂｌｅ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）等におけるアナ
ログ高周波光信号を受信する光受信器に関する。
信号に変換する光受信回路の関し、なかんずくＣＡＴＶ
（Ｃａｂｌｅ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）等におけるアナ
ログ高周波光信号を受信する光受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光受信器は、光信号を受けこれに対応す
る微少な電流を発生するフォトダイオード（ＰＤ）等の
受光デバイスと、この微少電流を電流−電圧変換した上
で後段に接続されるテレビ受像器等に必要な受信感度に
までその信号を増幅する前置増幅により構成される。こ
のような光受信器の扱う信号の周波数帯域は、ＣＡＴＶ
等の場合にはチャネル数の増加につれて高周波側に伸
び、現在では１ＧＨｚにまで達しようとしている。
る微少な電流を発生するフォトダイオード（ＰＤ）等の
受光デバイスと、この微少電流を電流−電圧変換した上
で後段に接続されるテレビ受像器等に必要な受信感度に
までその信号を増幅する前置増幅により構成される。こ
のような光受信器の扱う信号の周波数帯域は、ＣＡＴＶ
等の場合にはチャネル数の増加につれて高周波側に伸
び、現在では１ＧＨｚにまで達しようとしている。
【０００３】この様な高周波信号を処理する際には信号
を伝える伝送系のインピーダンスマッチングが非常に重
要になってくる。特にインピーダンスマッチングのとれ
ていない伝送系の上で微少信号を伝えようとする時に
は、不整合点での信号の反射が生じ、これが雑音・信号
歪の原因となるため信頼性の高い伝送が不可能になって
しまう。
を伝える伝送系のインピーダンスマッチングが非常に重
要になってくる。特にインピーダンスマッチングのとれ
ていない伝送系の上で微少信号を伝えようとする時に
は、不整合点での信号の反射が生じ、これが雑音・信号
歪の原因となるため信頼性の高い伝送が不可能になって
しまう。
【０００４】光受信器の中で上記インピーダンスマッチ
ングを考えてみる。ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ：フォ
トダイオード）の出力インピーダンスは数十ＭＨｚから
１ＧＨｚの周波数帯域で数百Ωから数ｋΩある。一方ア
ナログ高周波信号の増幅に適する前置増幅器の入力イン
ピーダンスを、この様な高い値で設計することは困難
で、一般には５０Ωあるいは７５Ωの入力インピーダン
スの増幅器が使用される。そしてＰＤを５０Ωあるいは
７５Ωの抵抗で終端することでインピーダンスマッチン
グを擬似的に実現している。しかし、この方法では増幅
器の等価入力雑音を大きくさせることになり、雑音特性
の面で好ましくない。そこでＰＤと前置増幅器の間に一
次側数百Ω、二次側５０Ωあるいは７５Ωのインピーダ
ンスマッチングトランスを挿入することがしばしば行わ
れている。
ングを考えてみる。ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ：フォ
トダイオード）の出力インピーダンスは数十ＭＨｚから
１ＧＨｚの周波数帯域で数百Ωから数ｋΩある。一方ア
ナログ高周波信号の増幅に適する前置増幅器の入力イン
ピーダンスを、この様な高い値で設計することは困難
で、一般には５０Ωあるいは７５Ωの入力インピーダン
スの増幅器が使用される。そしてＰＤを５０Ωあるいは
７５Ωの抵抗で終端することでインピーダンスマッチン
グを擬似的に実現している。しかし、この方法では増幅
器の等価入力雑音を大きくさせることになり、雑音特性
の面で好ましくない。そこでＰＤと前置増幅器の間に一
次側数百Ω、二次側５０Ωあるいは７５Ωのインピーダ
ンスマッチングトランスを挿入することがしばしば行わ
れている。
【０００５】ここでマッチングトランスは高周波特性の
優れた磁性材料をドーナッツ状、あるいはめがね状に整
形したものをコアとし、二本の巻線を所定のインピーダ
ンス値に対応する回数だけこのコアに巻き付け、両巻線
の一端を相互に接続したものが使用される。一般に１Ｇ
Ｈｚもの高周波ではデバイス、回路素子の寄生容量、寄
生インダクタンスをも考慮しなければ、回路の正確な特
性は把握できない。
優れた磁性材料をドーナッツ状、あるいはめがね状に整
形したものをコアとし、二本の巻線を所定のインピーダ
ンス値に対応する回数だけこのコアに巻き付け、両巻線
の一端を相互に接続したものが使用される。一般に１Ｇ
Ｈｚもの高周波ではデバイス、回路素子の寄生容量、寄
生インダクタンスをも考慮しなければ、回路の正確な特
性は把握できない。
【０００６】ＰＤは図２に示されるように、入射光信号
に対応する電流源Ｉｓとこれに並列に接続された半導体
の接合容量Ｃｊ、およびこの並列回路と直列に接続され
た拡散抵抗Ｒｊとで表される。またＰＤチップとパッケ
ージのリードピンとを結ぶボンディングワイヤの寄生イ
ンダクタンスをＬｓ、リードピンとパッケージ外蓋との
間等に形成される寄生容量をＣｓで集中定数的に表すこ
とができる。ボンディングワイヤは径が数十μｍの細線
を使用するが、約１ｎＨ／ｍｍのインダクタンス成分が
ある。１ＧＨｚの周波数では数Ωから数十Ωになり、Ｐ
Ｄの拡散抵抗Ｒｊと同程度の値となって無視できなくな
る。
に対応する電流源Ｉｓとこれに並列に接続された半導体
の接合容量Ｃｊ、およびこの並列回路と直列に接続され
た拡散抵抗Ｒｊとで表される。またＰＤチップとパッケ
ージのリードピンとを結ぶボンディングワイヤの寄生イ
ンダクタンスをＬｓ、リードピンとパッケージ外蓋との
間等に形成される寄生容量をＣｓで集中定数的に表すこ
とができる。ボンディングワイヤは径が数十μｍの細線
を使用するが、約１ｎＨ／ｍｍのインダクタンス成分が
ある。１ＧＨｚの周波数では数Ωから数十Ωになり、Ｐ
Ｄの拡散抵抗Ｒｊと同程度の値となって無視できなくな
る。
【０００７】この等価回路における光信号の伝達特性Ｖ
ｏ／Ｉｓは、ＰＤの光−電気変換効率、前置増幅器の利
得Ａには周波数特性がないと仮定すると、低周波側は前
置増幅器の入力インピーダンスと段間結合コンデンサＣ
ｃとで決められる。一方高周波側はＰＤの寄生素子、マ
ッチングトランスのインダクタンス分、巻線間の寄生容
量、トランスコアの損失等が複雑に関係するが、おおよ
そ１００ＭＨｚ付近からしだいに減衰が始まり、１ＧＨ
ｚでは低周波側に比較し７〜８ｄＢも落ち込んでしま
う。
ｏ／Ｉｓは、ＰＤの光−電気変換効率、前置増幅器の利
得Ａには周波数特性がないと仮定すると、低周波側は前
置増幅器の入力インピーダンスと段間結合コンデンサＣ
ｃとで決められる。一方高周波側はＰＤの寄生素子、マ
ッチングトランスのインダクタンス分、巻線間の寄生容
量、トランスコアの損失等が複雑に関係するが、おおよ
そ１００ＭＨｚ付近からしだいに減衰が始まり、１ＧＨ
ｚでは低周波側に比較し７〜８ｄＢも落ち込んでしま
う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来この高周波側での
落ち込みを補償する目的で、例えば欧州特許出願第３７
２、７４２号に報告されているＰＤとマッチングトラン
スとの間に周波数特性補正用コイルＬｃを挿入する方法
があった。ＬｃはＰＤの回路素子Ｃｊ、Ｃｓあるいはマ
ッチングトランスの寄生容量との間で鈍い共振を引き起
こす。このことによって数百ＭＨｚ帯の利得を増加させ
るのには効果があった。しかし、この方法で１ＧＨｚ付
近の利得まで増加させて帯域特性を平坦化するには、Ｐ
Ｄの接合容量Ｃｊ、寄生容量Ｃｓ、マッチングトランス
の寄生容量等をきわめて小さい値にする必要があった。
落ち込みを補償する目的で、例えば欧州特許出願第３７
２、７４２号に報告されているＰＤとマッチングトラン
スとの間に周波数特性補正用コイルＬｃを挿入する方法
があった。ＬｃはＰＤの回路素子Ｃｊ、Ｃｓあるいはマ
ッチングトランスの寄生容量との間で鈍い共振を引き起
こす。このことによって数百ＭＨｚ帯の利得を増加させ
るのには効果があった。しかし、この方法で１ＧＨｚ付
近の利得まで増加させて帯域特性を平坦化するには、Ｐ
Ｄの接合容量Ｃｊ、寄生容量Ｃｓ、マッチングトランス
の寄生容量等をきわめて小さい値にする必要があった。
【０００９】このため、ＰＤチップをセラミックチップ
キャリア上に実装して寄生容量を減少させたり、周波数
特性補正用コイルＬｃに空芯コイル用いるなどのコスト
高の実装方法が必要であった。ＰＤのパッケージに光フ
ァイバとの調芯、固定が容易なもの、あるいは表面実装
可能なトランス、コイル等の一般的な部品を採用した場
合には、６００ＭＨｚの帯域を確保するのが限界であ
り、光ＣＡＴＶで使用する７００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ帯に
は対応できなかった。
キャリア上に実装して寄生容量を減少させたり、周波数
特性補正用コイルＬｃに空芯コイル用いるなどのコスト
高の実装方法が必要であった。ＰＤのパッケージに光フ
ァイバとの調芯、固定が容易なもの、あるいは表面実装
可能なトランス、コイル等の一般的な部品を採用した場
合には、６００ＭＨｚの帯域を確保するのが限界であ
り、光ＣＡＴＶで使用する７００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ帯に
は対応できなかった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光受信器で
は、上記の課題を克服するためにＰＤのバイアス電源に
接続される側の端子に、バイアス電源との間に周波数特
性補正用のコイルを挿入する。 ＰＤのバイアス電源側
の端子にも周波数特性補正素子を接続することで、中低
域の特性を損なうことなく帯域上限近傍の利得を高める
ことが可能となる。
は、上記の課題を克服するためにＰＤのバイアス電源に
接続される側の端子に、バイアス電源との間に周波数特
性補正用のコイルを挿入する。 ＰＤのバイアス電源側
の端子にも周波数特性補正素子を接続することで、中低
域の特性を損なうことなく帯域上限近傍の利得を高める
ことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の態様】以下実施例をもとに本発明の具体
例と原理を説明する。図１は本発明に係る光受信器の回
路図であり、図２はその等価回路である。ＰＤ１と電源
５との間には周波数特性補正用のコイルＬｄ７を挿入す
る。またＰＤ１と前置増幅器２との間にはマッチングト
ランス３が挿入され、さらにＰＤ１とマッチングトラン
ス３の間には第２の周波数特性補正用素子としてコイル
ＬＣを接続する。マッチングトランス３の出力は直流遮
断用の段間接続コンデンサＣＣを介して前置増幅器２に
導かれる。前置増幅器２は入力インピーダンスが７５Ω
で、帯域が５０ＭＨｚ〜８５０ＭＨｚの市販のビデオ増
幅器を用いた。
例と原理を説明する。図１は本発明に係る光受信器の回
路図であり、図２はその等価回路である。ＰＤ１と電源
５との間には周波数特性補正用のコイルＬｄ７を挿入す
る。またＰＤ１と前置増幅器２との間にはマッチングト
ランス３が挿入され、さらにＰＤ１とマッチングトラン
ス３の間には第２の周波数特性補正用素子としてコイル
ＬＣを接続する。マッチングトランス３の出力は直流遮
断用の段間接続コンデンサＣＣを介して前置増幅器２に
導かれる。前置増幅器２は入力インピーダンスが７５Ω
で、帯域が５０ＭＨｚ〜８５０ＭＨｚの市販のビデオ増
幅器を用いた。
【００１２】ＰＤ１は光ＣＡＴＶで使用される波長１．
３μｍあるいは１．５５μｍで感度を有し、かつ高速応
答に優れたＧａＩｎＡｓを主材料とするＰＩＮフォトダ
イオードを、一般のＴＯ型パッケージに封止したものを
用いた。この時の寄生容量をＣｓ、ボンディングワイヤ
等の寄生インダクタンスＬｓはそれぞれ、０．４ｐＦ、
２ｎＨ程度と見積もることができる。また拡散抵抗Ｒ
ｊ、接合容量Ｃｊはダイオードのバイアス条件にも左右
されるが、それぞれ約１０Ω、０．５ｐＦ程度である。
３μｍあるいは１．５５μｍで感度を有し、かつ高速応
答に優れたＧａＩｎＡｓを主材料とするＰＩＮフォトダ
イオードを、一般のＴＯ型パッケージに封止したものを
用いた。この時の寄生容量をＣｓ、ボンディングワイヤ
等の寄生インダクタンスＬｓはそれぞれ、０．４ｐＦ、
２ｎＨ程度と見積もることができる。また拡散抵抗Ｒ
ｊ、接合容量Ｃｊはダイオードのバイアス条件にも左右
されるが、それぞれ約１０Ω、０．５ｐＦ程度である。
【００１３】マッチングトランスはコア材をＮｉＺｎ
（ジルコニア）とし、これをめがね状に整形加工したも
のに、二本の導線を各々４回ずつ巻き付けたものを使用
した。このトランスの形状、巻数に対し一次側、二次側
のインピーダンスはそれぞれ３００Ω、７５Ωとなる。
（ジルコニア）とし、これをめがね状に整形加工したも
のに、二本の導線を各々４回ずつ巻き付けたものを使用
した。このトランスの形状、巻数に対し一次側、二次側
のインピーダンスはそれぞれ３００Ω、７５Ωとなる。
【００１４】ＰＤの一端は本発明に係るコイルＬｄを介
してバイアス電源Ｖｄｄに接続される。バイアス電源は
交流的には接地とみなされるため、本受信器の等価回路
は図２で表されるものとなる。図２でマッチングトラン
スは理想的なトランスと仮定し、一次側はＮ2×Ｒｉｎ
の純抵抗、二次側は電流源として表した。
してバイアス電源Ｖｄｄに接続される。バイアス電源は
交流的には接地とみなされるため、本受信器の等価回路
は図２で表されるものとなる。図２でマッチングトラン
スは理想的なトランスと仮定し、一次側はＮ2×Ｒｉｎ
の純抵抗、二次側は電流源として表した。
【００１５】以下本発明の原理について説明する。
【００１６】第２の周波数特性補正用コイル（Ｌｃ）か
らみた信号源インピーダンスをＺｓとして表すと、図２
の等価回路図はさらに簡略化されて図３のように表すこ
とができる。この回路の伝達関数Ｇ（ｓ）＝Ｖｏ／Ｉｓ
は前置増幅器の利得をＡとすれば、
らみた信号源インピーダンスをＺｓとして表すと、図２
の等価回路図はさらに簡略化されて図３のように表すこ
とができる。この回路の伝達関数Ｇ（ｓ）＝Ｖｏ／Ｉｓ
は前置増幅器の利得をＡとすれば、
【数１】 で表される。すなわち、Ｇ（ｓ）は信号源インピーダン
スＺｓの関数となり、ＰＤが理想的な信号源とみなせＺ
Ｓが大きい低周波では飽和値Ｇ0＝Ａ・Ｎ・Ｒｉｎに等
しく、Ｚｓが小さくなるのにつれて伝達関数Ｇ（ｓ）は
小さくなる。伝達関数の値を高域側でも低下させないた
めには、Ｚｓを高周波側でも小さくしない周波数特性の
補正が必要となる。
スＺｓの関数となり、ＰＤが理想的な信号源とみなせＺ
Ｓが大きい低周波では飽和値Ｇ0＝Ａ・Ｎ・Ｒｉｎに等
しく、Ｚｓが小さくなるのにつれて伝達関数Ｇ（ｓ）は
小さくなる。伝達関数の値を高域側でも低下させないた
めには、Ｚｓを高周波側でも小さくしない周波数特性の
補正が必要となる。
【００１７】ここで信号源インピーダンスについてさら
に検討する。図４は本発明に係る周波数特性補正用コイ
ルＬｄを備えている時の信号源の等価回路である。まず
補正コイルＬｄを備えていない従来の例はＬｄ＝０の場
合、すなわちＬｄが短絡された場合にについて検討す
る。信号源の出力電圧をＶｓとすると、信号源インピー
ダンスＺｓ＝Ｖｓ／Ｉｓは
に検討する。図４は本発明に係る周波数特性補正用コイ
ルＬｄを備えている時の信号源の等価回路である。まず
補正コイルＬｄを備えていない従来の例はＬｄ＝０の場
合、すなわちＬｄが短絡された場合にについて検討す
る。信号源の出力電圧をＶｓとすると、信号源インピー
ダンスＺｓ＝Ｖｓ／Ｉｓは
【数２】 で表される。ＰＤの寄生容量、接合容量、寄生インダク
タンス、拡散抵抗、をそれぞれ０．５ｐＦ、０．５ｐ
Ｆ、２ｎＨ、１０Ωとして、周波数１ＧＨｚでの各項の
寄与分を見積もると、２式の分母の第２括弧内の項は近
似的に１とみなせ、信号源インピーダンスは寄生容量と
接合容量のみにほぼ依存する関係、Ｚｓ＝１／ｓ／（Ｃ
ｓ＋Ｃｊ）となる。そしてこの時の伝達関数Ｇ（ｓ）は
タンス、拡散抵抗、をそれぞれ０．５ｐＦ、０．５ｐ
Ｆ、２ｎＨ、１０Ωとして、周波数１ＧＨｚでの各項の
寄与分を見積もると、２式の分母の第２括弧内の項は近
似的に１とみなせ、信号源インピーダンスは寄生容量と
接合容量のみにほぼ依存する関係、Ｚｓ＝１／ｓ／（Ｃ
ｓ＋Ｃｊ）となる。そしてこの時の伝達関数Ｇ（ｓ）は
【数３】 となる。周波数特性補正用コイルＬｃのない場合には
（第３式でＬｃ＝０の場合で周波数特性補正が一切なさ
れていない回路に相当する）、理想的なインピーダンス
マッチングトランスを使用しても
（第３式でＬｃ＝０の場合で周波数特性補正が一切なさ
れていない回路に相当する）、理想的なインピーダンス
マッチングトランスを使用しても
【数４】 の関係で決定される遮断周波数ｆcより高域側では伝達
特性、すなわち利得は低下してしまう。寄生容量Ｃｓ、
接合容量Ｃｊ、Ｒｉｎ、Ｎにそれぞれ実際の値を代入し
てこの時の遮断周波数ｆcを計算すると、ｆc＝５３０Ｍ
Ｈｚとなる。
特性、すなわち利得は低下してしまう。寄生容量Ｃｓ、
接合容量Ｃｊ、Ｒｉｎ、Ｎにそれぞれ実際の値を代入し
てこの時の遮断周波数ｆcを計算すると、ｆc＝５３０Ｍ
Ｈｚとなる。
【００１８】次に、周波数特性補正用コイルＬｃを挿入
した時には、３式の分母第１項と第２項の和が共振項と
して作用し、ｆ0＝１／２π√［Ｌｃ（Ｃｓ＋Ｃｊ）］
で共振現象が起こる。例えばＬｃとして７０ｎＨのコイ
ルを用いたとするとｆ０〜６００ＭＨｚとなり、この周
波数近傍の利得を増加させることが可能となる。但し、
共振が最も作用している周波数ｆ＝ｆ0での伝達関数の
値は
した時には、３式の分母第１項と第２項の和が共振項と
して作用し、ｆ0＝１／２π√［Ｌｃ（Ｃｓ＋Ｃｊ）］
で共振現象が起こる。例えばＬｃとして７０ｎＨのコイ
ルを用いたとするとｆ０〜６００ＭＨｚとなり、この周
波数近傍の利得を増加させることが可能となる。但し、
共振が最も作用している周波数ｆ＝ｆ0での伝達関数の
値は
【数５】 であり、Ｌｃの挿入されていない時のカットオフ周波数
ｆcより高い周波数（ｆ0＞ｆc）では、例えＬｃを挿入
して共振現象を起こし利得を増加させたとしても、その
時の利得は低周波での利得Ｇ0を上回ることはできな
い。すなわちＬｃの挿入をもってしても、ｆ0より高域
側の補償はできないことが示される。
ｆcより高い周波数（ｆ0＞ｆc）では、例えＬｃを挿入
して共振現象を起こし利得を増加させたとしても、その
時の利得は低周波での利得Ｇ0を上回ることはできな
い。すなわちＬｃの挿入をもってしても、ｆ0より高域
側の補償はできないことが示される。
【００１９】次に本発明に係る周波数特性補正用コイル
Ｌｄが接続された場合について検討する。すなわち図４
においてＬｄが有限の値を持つ場合について考える。こ
の時の信号源インピーダンスＺｓは近似的に
Ｌｄが接続された場合について検討する。すなわち図４
においてＬｄが有限の値を持つ場合について考える。こ
の時の信号源インピーダンスＺｓは近似的に
【数６】 となり、その時の伝達関数Ｇ（ｓ）は第６式を第１式に
代入することで与えられ、
代入することで与えられ、
【数７】 となる。この場合には式７の分母第２括弧内も共振項と
して作用し、この項に起因する共振周波数ｆ1は
して作用し、この項に起因する共振周波数ｆ1は
【数８】 となる。そして周波数ｆ1での伝達関数の値はＧ（ｆ＝
ｆ1）＝Ｇ0となり、Ｌｄの挿入によりｆcより高い周波
数で、少なくとも低周波側と同じ利得を得ることが可能
となる。
ｆ1）＝Ｇ0となり、Ｌｄの挿入によりｆcより高い周波
数で、少なくとも低周波側と同じ利得を得ることが可能
となる。
【００２０】図５は本発明による周波数特性補正効果を
表すグラフである。実線ａは補正用回路素子が一切挿入
されていない場合、ｂはＰＤとマッチングトランスとの
間にコイルＬｃのみ挿入した場合、そしてｃはＬｃに加
えてＰＤの電源バイアス端子側に本発明に係るＬｄを挿
入した時の様子を表す。ここで寄生容量、接合容量につ
いては各々０．５ｐＦ、寄生インダクタンスは２ｎＨ、
拡散抵抗は１０Ωを用い、周波数特性補正用コイルＬ
ｃ、Ｌｄはそれぞれ図に示された値を用いた。周波数特
性補正の一切ない場合の高域カットオフ周波数は低域側
の値を基準にこれより３ｄＢ低下した周波数として約５
５０ＭＨｚ、Ｌｃだけの補正の場合には第１の共振周波
数ｆ0として６１０ＭＨｚが求められる。しかし、上記
検討にもある様にｆ＝ｆ0の点では出力レベルは低周波
の値まで回復されるには至らず、出力レベルの低下を補
う程度にとどまっている。補正用コイルＬｄを追加した
時、このコイルによる共振周波数ｆ1は９８０ＭＨｚと
計算され、出力レベルは低周波での値を上回るまで補正
されることが示される。
表すグラフである。実線ａは補正用回路素子が一切挿入
されていない場合、ｂはＰＤとマッチングトランスとの
間にコイルＬｃのみ挿入した場合、そしてｃはＬｃに加
えてＰＤの電源バイアス端子側に本発明に係るＬｄを挿
入した時の様子を表す。ここで寄生容量、接合容量につ
いては各々０．５ｐＦ、寄生インダクタンスは２ｎＨ、
拡散抵抗は１０Ωを用い、周波数特性補正用コイルＬ
ｃ、Ｌｄはそれぞれ図に示された値を用いた。周波数特
性補正の一切ない場合の高域カットオフ周波数は低域側
の値を基準にこれより３ｄＢ低下した周波数として約５
５０ＭＨｚ、Ｌｃだけの補正の場合には第１の共振周波
数ｆ0として６１０ＭＨｚが求められる。しかし、上記
検討にもある様にｆ＝ｆ0の点では出力レベルは低周波
の値まで回復されるには至らず、出力レベルの低下を補
う程度にとどまっている。補正用コイルＬｄを追加した
時、このコイルによる共振周波数ｆ1は９８０ＭＨｚと
計算され、出力レベルは低周波での値を上回るまで補正
されることが示される。
【００２１】ＰＤの電源側に挿入する補正素子としては
本実施例ではに限るものではなく、例えば等価回路上で
Ｌｄに並列にインダクタとコンデンサの直列回路を接続
しても同様な効果が期待できる。実際には図６に示され
るように、ＰＤのバイアス電源側の一端と接地との間に
コイルＬｅとコンデンサＣeの直列回路を挿入する回路
がある。あるいは図７に示されるように、周波数特性補
正用コイルＬｄと並列にコイルＬｅとコンデンサＣｅの
直列接続で構成される回路を接続してもよい。また受光
デバイスとしてはＰＩＮフォトダイオードに限らずアバ
ランシェダイオード、金属−半導体−金属（Ｍｅｔａｌ
−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ：ＭＳＭ）
型のデバイスを用いても同様な効果が期待できる。前置
増幅器の入力インピーダンスも７５Ωに限らず５０Ω系
の回路を用いることももちろん可能である。
本実施例ではに限るものではなく、例えば等価回路上で
Ｌｄに並列にインダクタとコンデンサの直列回路を接続
しても同様な効果が期待できる。実際には図６に示され
るように、ＰＤのバイアス電源側の一端と接地との間に
コイルＬｅとコンデンサＣeの直列回路を挿入する回路
がある。あるいは図７に示されるように、周波数特性補
正用コイルＬｄと並列にコイルＬｅとコンデンサＣｅの
直列接続で構成される回路を接続してもよい。また受光
デバイスとしてはＰＩＮフォトダイオードに限らずアバ
ランシェダイオード、金属−半導体−金属（Ｍｅｔａｌ
−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ：ＭＳＭ）
型のデバイスを用いても同様な効果が期待できる。前置
増幅器の入力インピーダンスも７５Ωに限らず５０Ω系
の回路を用いることももちろん可能である。
【００２２】さらに、本実施例ではＰＤとマッチングト
ランスとの間にコイルＬｃが挿入され、かつＰＤの電源
側端子にもコイルＬｄが挿入される場合を説明したが、
前者のコイルが存在していない場合でも本発明の周波数
特性補正の効果が実現可能なのは上記検討より明らかで
ある。
ランスとの間にコイルＬｃが挿入され、かつＰＤの電源
側端子にもコイルＬｄが挿入される場合を説明したが、
前者のコイルが存在していない場合でも本発明の周波数
特性補正の効果が実現可能なのは上記検討より明らかで
ある。
【００２３】
【効果】本発明による周波数特性補正回路を光受信器の
受光デバイスのバイアス端子側に接続することで、中低
域の周波数特性に影響を及ぼすことなく高域側の遮断周
波数より高い周波数でも適切に補正を施すことが可能と
なる。その結果、従来は受光デバイス自身の高周波特性
の改善、あるいは特殊パッケージの採用等の手段に限ら
れていた光受信器の高域特性の改善に、回路技術で対応
することが可能となった。
受光デバイスのバイアス端子側に接続することで、中低
域の周波数特性に影響を及ぼすことなく高域側の遮断周
波数より高い周波数でも適切に補正を施すことが可能と
なる。その結果、従来は受光デバイス自身の高周波特性
の改善、あるいは特殊パッケージの採用等の手段に限ら
れていた光受信器の高域特性の改善に、回路技術で対応
することが可能となった。
【図１】 本発明に係る光受信器の回路接続を説明する
図。
図。
【図２】 寄生素子を考慮し、これを集中定数的に表し
た本発明の光受信器の等価回路。
た本発明の光受信器の等価回路。
【図３】 図２の等価回路でフォトダイオードを内部抵
抗Ｚｓと光入力に対応する電流源Ｉｓとで表した等価回
路図。
抗Ｚｓと光入力に対応する電流源Ｉｓとで表した等価回
路図。
【図４】 寄生素子も考慮した信号源の等価回路。
【図５】 周波数特性の補正効果を説明するグラフ。
【図６】 本発明に係る第２の実施の形態
【図７】 本発明に係る第３の実施の形態
１：受光デバイス ＰＤ ２：前置増幅器 ３：インピーダンスマッチングトランス ４：第２の周波数特性補償用インダクタ Ｌｃ ５：バイアス電源 Ｖｄｄ ６：段間結合コンデンサ Ｃｃ ７：第１の周波数特性補償用インダクタ Ｌｄ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｈ 7/38 // Ｈ０１Ｌ 31/10
Claims (5)
- 【請求項１】 一端がバイアス電源に接続され光入力信
号を電気信号に変換する受光デバイスと、この受光デバ
イスの他端に接続され前記電気信号を増幅する前置増幅
器と、該受光デバイスと該前置増幅器との間に挿入され
一次側は該受光デバイスの出力インピーダンスに、二次
側が該前置増幅器の入力インピーダンスに整合するイン
ピーダンスマッチングトランスとで構成される光受信器
において、該バイアス電源と該受光デバイスの一端との
間に第１の周波数特性補正回路を備えることを特徴とす
る光受信器。 - 【請求項２】 前記受光デバイスと前記インピーダンス
マッチングトランスとの間に第２の周波数特性補正回路
を備えることを特徴とする請求項１記載の光受信器。 - 【請求項３】 前記第１の周波数特性補正回路と前記受
光デバイスとの接続点が第３の周波数特性補正回路を介
して接地されていることを特徴とする請求項１および２
に記載の光受信器。 - 【請求項４】 前記第３の周波数特性補正回路はコイル
とコンデンサの直列回路により構成されていることを特
徴とする請求項３記載の光受信器。 - 【請求項５】 前記第１の周波数特性補正回路、および
前記第２の周波数特性補正回路はコイルにより構成され
ていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の光受
信器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15957496A JP3858304B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 光受信回路 |
| US09/214,405 US6410902B1 (en) | 1996-06-20 | 1997-06-20 | Optical receiver |
| PCT/JP1997/002134 WO1997049205A1 (fr) | 1996-06-20 | 1997-06-20 | Recepteur optique |
| EP97927408A EP0909044B1 (en) | 1996-06-20 | 1997-06-20 | Optical receiver |
| DE69736473T DE69736473T2 (de) | 1996-06-20 | 1997-06-20 | Optischer empfänger |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15957496A JP3858304B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 光受信回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1013360A true JPH1013360A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3858304B2 JP3858304B2 (ja) | 2006-12-13 |
Family
ID=15696694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP0909044B1 (ja) |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100682993B1 (ko) | 2004-12-13 | 2007-02-15 | 한국전자통신연구원 | 트랜스포머를 이용한 광수신 장치 |
| JP2008282922A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Hochiki Corp | 光電変換装置 |
| JP2011205140A (ja) * | 2011-07-11 | 2011-10-13 | Hochiki Corp | 光電変換装置 |
| JP2021044437A (ja) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | 住友電気工業株式会社 | 受光装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1560330A1 (en) * | 2004-02-02 | 2005-08-03 | Harman Becker Automotive Systems GmbH | Optical detector circuit |
| US7547872B2 (en) * | 2005-02-14 | 2009-06-16 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne | Integrated circuit comprising an array of single photon avalanche diodes |
| US20070023616A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Sauer Jeffrey L | Signal Detection System |
| CN100413078C (zh) * | 2005-09-21 | 2008-08-20 | 天津大学 | 带前均衡电路的cmos光电集成接收机 |
| JP2007201213A (ja) | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Opnext Japan Inc | 光受信モジュール |
| EP2312748A1 (fr) * | 2009-10-19 | 2011-04-20 | CSEM Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique SA | Système de détection de signaux haute fréquence à bande étroite |
| JP5983200B2 (ja) * | 2012-08-31 | 2016-08-31 | 富士通株式会社 | 光モジュール |
| CN115694660B (zh) * | 2022-09-13 | 2023-09-22 | 北京无线电测量研究所 | 一种t型匹配谐振增强型光电探测器接收网络 |
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|---|---|---|---|---|
| US5089787A (en) * | 1985-05-05 | 1992-02-18 | California Institute Of Technology | Optically-coupled high frequency amplifier |
| DE4036411A1 (de) * | 1990-11-15 | 1992-05-21 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Optischer empfaenger |
| US5194979A (en) * | 1991-06-07 | 1993-03-16 | Gte Laboratories Incorporated | Wideband optical amplifier-receiver system |
| JPH06164253A (ja) | 1992-11-16 | 1994-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光受信回路 |
| JPH06216663A (ja) | 1993-01-14 | 1994-08-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光受信器 |
| JPH06284090A (ja) | 1993-03-24 | 1994-10-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光受信器 |
| JPH06291293A (ja) | 1993-04-01 | 1994-10-18 | Hitachi Ltd | 光受信モジュール |
| BE1007216A3 (nl) * | 1993-06-11 | 1995-04-25 | Philips Electronics Nv | Optisch transmissiesysteem. |
| JP3200320B2 (ja) | 1994-09-27 | 2001-08-20 | 日本電信電話株式会社 | 受光回路 |
-
1996
- 1996-06-20 JP JP15957496A patent/JP3858304B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-20 WO PCT/JP1997/002134 patent/WO1997049205A1/ja active IP Right Grant
- 1997-06-20 US US09/214,405 patent/US6410902B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-20 EP EP97927408A patent/EP0909044B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-20 DE DE69736473T patent/DE69736473T2/de not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100682993B1 (ko) | 2004-12-13 | 2007-02-15 | 한국전자통신연구원 | 트랜스포머를 이용한 광수신 장치 |
| JP2008282922A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Hochiki Corp | 光電変換装置 |
| JP2011205140A (ja) * | 2011-07-11 | 2011-10-13 | Hochiki Corp | 光電変換装置 |
| JP2021044437A (ja) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | 住友電気工業株式会社 | 受光装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1997049205A1 (fr) | 1997-12-24 |
| DE69736473T2 (de) | 2007-03-15 |
| EP0909044A1 (en) | 1999-04-14 |
| EP0909044B1 (en) | 2006-08-09 |
| EP0909044A4 (en) | 2005-06-15 |
| JP3858304B2 (ja) | 2006-12-13 |
| DE69736473D1 (de) | 2006-09-21 |
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