JPH1154786A - 光受信機 - Google Patents
光受信機Info
- Publication number
- JPH1154786A JPH1154786A JP9214251A JP21425197A JPH1154786A JP H1154786 A JPH1154786 A JP H1154786A JP 9214251 A JP9214251 A JP 9214251A JP 21425197 A JP21425197 A JP 21425197A JP H1154786 A JPH1154786 A JP H1154786A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistor
- apd
- avalanche photodiode
- bias power
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アバランシェ・フォト・ダイオードを用いた
光受信機のダイナミックレンジを拡大すること。 【解決手段】 ＡＰＤ１に流れる光電流が小さく、抵抗
Ｒ２の両端電圧がトランジスタ３のオン電圧より低い状
態では、トランジスタ３のコレクタエミッタ間には電流
が流れない。ＡＰＤ１に流れる光電流が増加し、抵抗Ｒ
２の両端電圧がトランジスタ３のオン電圧よりも大きく
なると、トランジスタ３が導通し、そのとき、コレクタ
エミッタ間電圧（Ｖce）は、Ｖce＝Ｖbe×（Ｒ１＋Ｒ
２）／Ｒ２であり、この値に制限される。したがって、
ＡＰＤ１に流れる光電流が増加してもトランジスタ３の
コレクタエミッタを介して電流が流れ、ＡＰＤ１にはア
バランシェ動作を確保できる電圧が印加された状態が確
保される。
光受信機のダイナミックレンジを拡大すること。 【解決手段】 ＡＰＤ１に流れる光電流が小さく、抵抗
Ｒ２の両端電圧がトランジスタ３のオン電圧より低い状
態では、トランジスタ３のコレクタエミッタ間には電流
が流れない。ＡＰＤ１に流れる光電流が増加し、抵抗Ｒ
２の両端電圧がトランジスタ３のオン電圧よりも大きく
なると、トランジスタ３が導通し、そのとき、コレクタ
エミッタ間電圧（Ｖce）は、Ｖce＝Ｖbe×（Ｒ１＋Ｒ
２）／Ｒ２であり、この値に制限される。したがって、
ＡＰＤ１に流れる光電流が増加してもトランジスタ３の
コレクタエミッタを介して電流が流れ、ＡＰＤ１にはア
バランシェ動作を確保できる電圧が印加された状態が確
保される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アバランシェ・フ
ォト・ダイオード（ＡＰＤ）を用いた光受信機に関す
る。
ォト・ダイオード（ＡＰＤ）を用いた光受信機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＡＰＤを用いた光受信機において、アバ
ランシェ動作がノイズなどの影響を受けないようにＡＰ
Ｄに直列に安定化抵抗を接続することが知られている。
ランシェ動作がノイズなどの影響を受けないようにＡＰ
Ｄに直列に安定化抵抗を接続することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記安定化抵抗の値を
大きくすると、温度、電源電圧変動に対してＡＰＤの動
作点が安定化され、受信感度の安定化に有利である。そ
の一方、抵抗値が大きいと、光電流が大きくなったとき
には、この安定化抵抗に流れる光電流による電圧降下量
が増大し、その結果、ＡＰＤに適正な逆バイアス電圧が
印加されなくなり、ＡＰＤのキャリア増倍係数も小さく
なってしまう。すなわち、最大入力レベルが制限されて
しまう。
大きくすると、温度、電源電圧変動に対してＡＰＤの動
作点が安定化され、受信感度の安定化に有利である。そ
の一方、抵抗値が大きいと、光電流が大きくなったとき
には、この安定化抵抗に流れる光電流による電圧降下量
が増大し、その結果、ＡＰＤに適正な逆バイアス電圧が
印加されなくなり、ＡＰＤのキャリア増倍係数も小さく
なってしまう。すなわち、最大入力レベルが制限されて
しまう。
【０００４】そこで本発明の目的は、以上のような問題
を解消した光受信機を提供することにある。
を解消した光受信機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる発明は、バイアス電源と、アバラ
ンシェ・フォト・ダイオードと、前記バイアス電源と前
記アバランシェ・フォト・ダイオードの一端とに接続さ
れた安定化抵抗と、前記アバランシェ・フォト・ダイオ
ードの他端に接続された増幅手段とを有する光受信機に
おいて、前記安定化抵抗に並列に電圧制限回路を設けた
ことを特徴とする。
め、請求項１にかかる発明は、バイアス電源と、アバラ
ンシェ・フォト・ダイオードと、前記バイアス電源と前
記アバランシェ・フォト・ダイオードの一端とに接続さ
れた安定化抵抗と、前記アバランシェ・フォト・ダイオ
ードの他端に接続された増幅手段とを有する光受信機に
おいて、前記安定化抵抗に並列に電圧制限回路を設けた
ことを特徴とする。
【０００６】また請求項２にかかる発明は、請求項１に
おいて、前記安定化抵抗は、直列接続された第１抵抗お
よび第２抵抗からなり、前記電圧制限回路は、前記アバ
ランシェ・フォト・ダイオードに光電流が流れて前記第
１抵抗または第２抵抗に生じた電圧降下によって導通し
て前記安定化抵抗の両端をバイパスして前記アバランシ
ェ・フォト・ダイオードに電流を供給するトランジスタ
からなることを特徴とする。
おいて、前記安定化抵抗は、直列接続された第１抵抗お
よび第２抵抗からなり、前記電圧制限回路は、前記アバ
ランシェ・フォト・ダイオードに光電流が流れて前記第
１抵抗または第２抵抗に生じた電圧降下によって導通し
て前記安定化抵抗の両端をバイパスして前記アバランシ
ェ・フォト・ダイオードに電流を供給するトランジスタ
からなることを特徴とする。
【０００７】さらに請求項３にかかる発明は、バイアス
電源と、アバランシェ・フォト・ダイオードと、前記バ
イアス電源と前記アバランシェ・フォト・ダイオードの
一端とに接続された安定化抵抗と、前記アバランシェ・
フォト・ダイオードの他端に接続された増幅手段とを有
する光受信機において、前記安定化抵抗と前記アバラン
シェ・フォト・ダイオードとの接続部に前記バイアス電
源とは別のバイアス電源の出力を接続したことを特徴と
する。
電源と、アバランシェ・フォト・ダイオードと、前記バ
イアス電源と前記アバランシェ・フォト・ダイオードの
一端とに接続された安定化抵抗と、前記アバランシェ・
フォト・ダイオードの他端に接続された増幅手段とを有
する光受信機において、前記安定化抵抗と前記アバラン
シェ・フォト・ダイオードとの接続部に前記バイアス電
源とは別のバイアス電源の出力を接続したことを特徴と
する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施形態を
示す。
示す。
【０００９】図１に示すように１はＡＰＤ、２は増幅器
であって、その入力端には、ＡＰＤ１のアノードを接続
する。ＡＰＤ１のカソードには、直列接続した２個の抵
抗Ｒ１およびＲ２を介してバイアス電源（不図示）から
の逆バイアス電圧Ｖinを印加する。３は電圧制限回路を
構成するｎｐｎ型のトランジスタであって、そのコレク
タは抵抗Ｒ１のＶin側、ベースは抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続
部、エミッタは抵抗Ｒ２とＡＰＤ１のカソードとの接続
部に各々接続されている。
であって、その入力端には、ＡＰＤ１のアノードを接続
する。ＡＰＤ１のカソードには、直列接続した２個の抵
抗Ｒ１およびＲ２を介してバイアス電源（不図示）から
の逆バイアス電圧Ｖinを印加する。３は電圧制限回路を
構成するｎｐｎ型のトランジスタであって、そのコレク
タは抵抗Ｒ１のＶin側、ベースは抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続
部、エミッタは抵抗Ｒ２とＡＰＤ１のカソードとの接続
部に各々接続されている。
【００１０】ＡＰＤ１に適切な逆バイアスが印加された
状態において、適当な手段（光ファイバー）４からの光
がＡＰＤ１に照射されると、アバランシェ動作によって
ＡＰＤ１に光電流が流れ、その光電流を増幅器２が増幅
し、光受信出力として出力する。
状態において、適当な手段（光ファイバー）４からの光
がＡＰＤ１に照射されると、アバランシェ動作によって
ＡＰＤ１に光電流が流れ、その光電流を増幅器２が増幅
し、光受信出力として出力する。
【００１１】ここで、電圧制限回路の動作を説明する。
【００１２】ＡＰＤ１に流れる光電流が小さく、抵抗Ｒ
２の両端電圧（すなわちトランジスタ３のベースエミッ
タ間電圧（Ｖbe））がトランジスタ３のオン電圧より低
い状態では、トランジスタ３のコレクタエミッタ間には
電流が流れない。すなわち、ＡＰＤ１に流れる電流は抵
抗Ｒ１、Ｒ２を流れる電流と同じである。
２の両端電圧（すなわちトランジスタ３のベースエミッ
タ間電圧（Ｖbe））がトランジスタ３のオン電圧より低
い状態では、トランジスタ３のコレクタエミッタ間には
電流が流れない。すなわち、ＡＰＤ１に流れる電流は抵
抗Ｒ１、Ｒ２を流れる電流と同じである。
【００１３】ＡＰＤ１に流れる光電流が増加し、抵抗Ｒ
２の両端電圧がトランジスタ３のオン電圧よりも大きく
なると、トランジスタ３が導通する。この時、ＡＰＤ１
に流れる電流は、抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れる電流とトラン
ジスタ３のコレクタエミッタ間を流れる電流との合計と
なる。トランジスタ３が導通状態のとき、抵抗Ｒ２の両
端電圧、すなわちトランジスタ３のＶbeはトランジスタ
３のオン電圧（０．６５〜０．７０Ｖ程度）と等しく、
抵抗Ｒ1 の両端電圧は抵抗Ｒ２との比に対応するから、
トランジスタ３のコレクタエミッタ間電圧（Ｖce）は、
Ｖce＝Ｖbe×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２であり、この値に制
限される。この制限電圧はＡＰＤ１の動作を確保できる
だけの値に設定する。したがって、ＡＰＤ１に流れる光
電流が増加してもトランジスタ３のコレクタエミッタを
介して電流が流れることになり、ＡＰＤ１にはアバラン
シェ動作を確保できる電圧が印加された状態が確保され
る。さらに、トランジスタ３の動作時のコレクタエミッ
タ間電圧（Ｖce）はＡＰＤ１が必要最小限以上の電圧が
確保できるよう抵抗Ｒ１としては抵抗Ｒ２の値の比率を
設定し、その大きさ（抵抗値）は、どの程度の光電流を
閾値としてトランジスタ３を導通させるかに応じて決定
する。
２の両端電圧がトランジスタ３のオン電圧よりも大きく
なると、トランジスタ３が導通する。この時、ＡＰＤ１
に流れる電流は、抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れる電流とトラン
ジスタ３のコレクタエミッタ間を流れる電流との合計と
なる。トランジスタ３が導通状態のとき、抵抗Ｒ２の両
端電圧、すなわちトランジスタ３のＶbeはトランジスタ
３のオン電圧（０．６５〜０．７０Ｖ程度）と等しく、
抵抗Ｒ1 の両端電圧は抵抗Ｒ２との比に対応するから、
トランジスタ３のコレクタエミッタ間電圧（Ｖce）は、
Ｖce＝Ｖbe×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２であり、この値に制
限される。この制限電圧はＡＰＤ１の動作を確保できる
だけの値に設定する。したがって、ＡＰＤ１に流れる光
電流が増加してもトランジスタ３のコレクタエミッタを
介して電流が流れることになり、ＡＰＤ１にはアバラン
シェ動作を確保できる電圧が印加された状態が確保され
る。さらに、トランジスタ３の動作時のコレクタエミッ
タ間電圧（Ｖce）はＡＰＤ１が必要最小限以上の電圧が
確保できるよう抵抗Ｒ１としては抵抗Ｒ２の値の比率を
設定し、その大きさ（抵抗値）は、どの程度の光電流を
閾値としてトランジスタ３を導通させるかに応じて決定
する。
【００１４】図２は最大入力レベルについての比較実験
結果を示す。本発明として図１の構成のものであって、
抵抗Ｒ１として８２０ＫΩ、抵抗Ｒ２として１５０Ｋ
Ω、トランジスタ３として２ＳＣ９４５、ＡＰＤ１とし
てφ３５μｍのＡＰＤを使用した。一方、比較のための
従来例としてＡＰＤ１と同じＡＰＤに１ＭΩの抵抗を直
列に接続したもの（トランジスタは不使用）を使用し、
ＡＰＤのアノードを図１の増幅器２と同じ増幅器の入力
端に接続した。そしてＡＰＤに印加する逆バイアス電圧
として６８. ０，７０. ０，７２. ０，および７４. ０
Ｖを用いて、６２２Ｍ b/sの光信号をレベルを変えてＡ
ＰＤに照射してＡＰＤの最大入力レベルを測定した。そ
の結果を図２に示した。図２から本発明の方が大きな入
力レベルが得られることが明らかである。
結果を示す。本発明として図１の構成のものであって、
抵抗Ｒ１として８２０ＫΩ、抵抗Ｒ２として１５０Ｋ
Ω、トランジスタ３として２ＳＣ９４５、ＡＰＤ１とし
てφ３５μｍのＡＰＤを使用した。一方、比較のための
従来例としてＡＰＤ１と同じＡＰＤに１ＭΩの抵抗を直
列に接続したもの（トランジスタは不使用）を使用し、
ＡＰＤのアノードを図１の増幅器２と同じ増幅器の入力
端に接続した。そしてＡＰＤに印加する逆バイアス電圧
として６８. ０，７０. ０，７２. ０，および７４. ０
Ｖを用いて、６２２Ｍ b/sの光信号をレベルを変えてＡ
ＰＤに照射してＡＰＤの最大入力レベルを測定した。そ
の結果を図２に示した。図２から本発明の方が大きな入
力レベルが得られることが明らかである。
【００１５】図３は本発明の第２の実施形態を示す。
【００１６】図３に示すようにＡＰＤ１のカソードには
１個の安定化抵抗Ｒ３を介してバイアス電源（不図示）
からの逆バイアス電圧Ｖinを印加する。５は上記不図示
のバイアス電源とは別のバイアス電源であって、その出
力をダイオード６を介してＡＰＤ１のカソードと抵抗Ｒ
３との接続部に供給する。ダイオード６はアノードをバ
イアス電源５側に接続する。バイアス電源５の出力電圧
Ｖout は不図示のバイアス電源からの逆バイアス電圧Ｖ
inより低く、かつＡＰＤ１のアバランシェ動作を確保で
きる電圧にする。
１個の安定化抵抗Ｒ３を介してバイアス電源（不図示）
からの逆バイアス電圧Ｖinを印加する。５は上記不図示
のバイアス電源とは別のバイアス電源であって、その出
力をダイオード６を介してＡＰＤ１のカソードと抵抗Ｒ
３との接続部に供給する。ダイオード６はアノードをバ
イアス電源５側に接続する。バイアス電源５の出力電圧
Ｖout は不図示のバイアス電源からの逆バイアス電圧Ｖ
inより低く、かつＡＰＤ１のアバランシェ動作を確保で
きる電圧にする。
【００１７】このような構成によれば、光電流が増加し
て安定化抵抗Ｒ３の電圧降下量が増加してもバイアス電
源５からＡＰＤ１に電流が供給されるので、ＡＰＤ１に
対してアバランシェ動作を確保することができる電圧を
与えることができる。
て安定化抵抗Ｒ３の電圧降下量が増加してもバイアス電
源５からＡＰＤ１に電流が供給されるので、ＡＰＤ１に
対してアバランシェ動作を確保することができる電圧を
与えることができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ａ
ＰＤを用いた光受信機のダイナミックレンジを拡大する
ことができる。
ＰＤを用いた光受信機のダイナミックレンジを拡大する
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるブロック図で
ある。
ある。
【図２】同実施形態における実験結果を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかるブロック図で
ある。
ある。
１ アバランシェ・フォト・ダイオード ２ 増幅器 ３ トランジスタ ４ 光ファイバー Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06
Claims (3)
- 【請求項１】 バイアス電源と、アバランシェ・フォト
・ダイオードと、前記バイアス電源と前記アバランシェ
・フォト・ダイオードの一端とに接続された安定化抵抗
と、前記アバランシェ・フォト・ダイオードの他端に接
続された増幅手段とを有する光受信機において、前記安
定化抵抗に並列に電圧制限回路を設けたことを特徴とす
る光受信機。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記安定化抵抗は、直列接続された第１抵抗および第２
抵抗からなり、前記電圧制限回路は、前記アバランシェ
・フォト・ダイオードに光電流が流れて前記第１抵抗ま
たは第２抵抗に生じた電圧降下によって導通して前記安
定化抵抗の両端をバイパスして前記アバランシェ・フォ
ト・ダイオードに電流を供給するトランジスタからなる
ことを特徴とする光受信機。 - 【請求項３】 バイアス電源と、アバランシェ・フォト
・ダイオードと、前記バイアス電源と前記アバランシェ
・フォト・ダイオードの一端とに接続された安定化抵抗
と、前記アバランシェ・フォト・ダイオードの他端に接
続された増幅手段とを有する光受信機において、前記安
定化抵抗と前記アバランシェ・フォト・ダイオードとの
接続部に前記バイアス電源とは別のバイアス電源の出力
を接続したことを特徴とする光受信機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9214251A JPH1154786A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 光受信機 |
| CA002245226A CA2245226A1 (en) | 1997-08-08 | 1998-08-06 | Optical receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9214251A JPH1154786A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 光受信機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154786A true JPH1154786A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16652675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9214251A Pending JPH1154786A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 光受信機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1154786A (ja) |
| CA (1) | CA2245226A1 (ja) |
-
1997
- 1997-08-08 JP JP9214251A patent/JPH1154786A/ja active Pending
-
1998
- 1998-08-06 CA CA002245226A patent/CA2245226A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2245226A1 (en) | 1999-02-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040412 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070222 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070302 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070501 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070501 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070525 |