JPS6218136A - 光受信回路 - Google Patents

光受信回路

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JPS6218136A
JPS6218136A JP60155966A JP15596685A JPS6218136A JP S6218136 A JPS6218136 A JP S6218136A JP 60155966 A JP60155966 A JP 60155966A JP 15596685 A JP15596685 A JP 15596685A JP S6218136 A JPS6218136 A JP S6218136A
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JP
Japan
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circuit
amplifier
resistor
band
load
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Pending
Application number
JP60155966A
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English (en)
Inventor
Sadao Fujita
定男 藤田
Isamu Takano
高野 勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6218136A publication Critical patent/JPS6218136A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/697Arrangements for reducing noise and distortion
    • H04B10/6972Arrangements for reducing noise and distortion using passive filtering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信システム、特に高速光通信システム等に
用いられる光受信回路に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
光通信システムにおいて、大容量の情報を長距離に渡っ
て伝送するためには、広帯域かつ高い受信感度を有する
光受信回路が必要となる。
光受信感度の向上のためには、増幅機能を有する低雑音
な光検出器と広帯域な電気的増幅素子の利用が有効であ
り、主に、アハランンエ・フォトダイオード(APD>
と電界効果トランジスタ(FET)とを組み合わせた光
受信回路が従来用いられている(例えば、小林、鳥羽ら
による”1.5μm帯伝送方式用受光系の検討″昭和5
9年度電子通信学会通信部門全国大会論文集734)。
このAPDとFETを組み合わせた光受信回路のフロン
トエンドアンプでは、APDの負荷抵抗に大きな値の抵
抗を用いて、負荷抵抗による雑音を低減し、高受信感度
化を図っている。
第5図にAPDとFETを組み合わせた従来のフロント
エンドアンプを示す。このフロントエンドアンプは、八
PDI及び負荷抵抗Rinと、FET2を用いたハイイ
ンピーダンス形の初段の増幅回路3と、FET4を有し
帰還抵抗Rf2により負帰還を施したトランスインピー
ダンス形であって出力インピーダンスを整合するための
増幅回路5と、抵抗R8とキャパシタンスC8の並列回
路からなる等化回路6とから構成されている。
このフロントエンドアンプでは、光検出器として用いた
APDIとFET2に存在するキャパシタンスと、AP
DIの負荷抵抗R1,、とで決まる08時定数による帯
域劣化、及び八PDIで生じたキャリアの増倍時間の影
響等による帯域劣化が生じる。そのためフロントエンド
アンプの出力段に抵抗R8とキャパシタンスC,,の並
列回路からなる等化回路6を用いて、帯域の補償を行っ
ている。
しかし、この等化回路6は増幅回路5の出力信号7の低
周波数成分を減衰させて、伝送速度に見合った帯域の確
保を行うために、増幅回路3および5で増幅された出力
信号7は等化回路6において大幅に減衰される。
このため、APD lの負荷抵抗RIr+に大きな抵抗
値のものを用いても、等化回路6を含んだフロントエン
ドアンプでは十分な利得が得られないためにフロントエ
ンドアンプの次段の増幅回路の雑音の影響が大きく生じ
、S/N比の劣化、さらには受信感度の劣化が生じると
いう欠点があった。
また、等化回路6を含んだフロントエンドアンプでは十
分な増幅が行われないため、フロントエンドアンプの次
段に多段の増幅回路が必要となる欠点もあった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、高い受信感度を有し、等化回路で出力
信号を大幅に減衰させることなく、十分な利得及び帯域
を有するとともに、高受信感度の受信回路を実現するこ
とにある。
〔発明の構成〕
本発明は、光検出器とこの光検出器に結合される増幅素
子とを有する光受信回路に於いて、この光受信回路の帯
域特性を広帯域化するように、前記増幅素子の負荷とし
て、抵抗とインダクタンスの直列回路を備えることを特
徴としている。
〔発明の作用・原理〕
以下、本発明の作用・原理について述べる。
前述したように、一般にFETのゲートにAPDと負荷
抵抗を設けた構成のフロントエンドアンプの場合、FE
TとA P 、D等によるキャパシタンスと負荷抵抗と
により決まる08時定数によりフロントエンドアンプの
帯域が劣化する。
また、APDを増倍して用いる場合にも、APDで発生
したキャリアの増倍時間の影響等により帯域劣化が生じ
る。
本発明ではこれらの帯域劣化の特性を補償するた必に、
増幅素子の負荷に抵抗とインダクタンスの直列回路から
成る共振回路を用いた増幅回路を使用する。増幅素子の
負荷インピーダンスは周波数が上昇するにつれ増加する
ため、増幅回路としての利得は周波数が上昇するにつれ
、増大する。
また負荷には抵抗を用いているため、前記増幅回路は低
周波領域でも十分な利得を1尋ることができる。
よって前記増幅回路をフロントエンドアンプ内に用いる
ことにより、APD、FETのキャパシタ〉′スとAP
Dの負荷抵抗で決まる帯域劣化、及びAPDで発生した
キャリアの増倍時間による帯域劣化を補償するとともに
、フロントエンドアンプの利得を十分確保することがで
きる。
またフロントエンドアンプで十分な利得が得られるため
、フロントエンドアンプの次段の増幅回路の雑音の影響
によるS/N比劣化は殆ど生じない。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を説明するためのフロン
トエンドアンプの初段の回路図であり、第2図は第1“
図の回路各部の帯域特性を示す図である。
本実施例において、フロントエンドアンプ+i 例えば
2Gb/s、 NRZ (Non Return to
 Zero)符号の光信号の検出を行うものであり、ハ
イブリッド構成にて実現されている。
光検出器1としてはInGaAs−APDを用い、この
APDに結合される増幅素子8としてはC,aAs−F
ETを用いた。C,aAs−FETを用いた増幅回路9
は、抵抗10とインダクタンス11の直列回路を負荷と
し、帰還抵抗R4により負帰還を施したトランスインピ
ーダンス形の増幅回路である。
以上の構成に於いて、フロントエンドアンプの入力段で
は、フロントエンドアンプの人力容量の影響及びInG
aAs−APDIの増倍時の帯域劣化のため帯域劣化を
生じ、APD 1と負荷抵抗Rinとの接続点12での
周波数応答特性は、第2図(a)に示すように、カット
オフ周波数f1が800MHz程度で、高周波になる程
出力は低下する。
一方、2c+b/s、NRZ符号の光信号の受信を行う
ためには、光受信回路において2GHz程度まで平坦な
周波数特性が必要となる。
そこで、増幅回路9としては、その利得特性が、第2図
(b)に示すようにカットオフ周波数f1から徐々に増
加するように設定した増幅回路を用いた。そのため、増
幅回路9では帰還抵抗Rrを430Ω、負荷インピーダ
ンスは抵抗10を70Ω、インダクタンス11を14n
Hと設定した。その結果、増幅回路9の端子13の周波
数特性は、第2図(C)に示すように、約2GHzまで
平坦な特性が得られる。
実際に、フロントエンドアンプの終段°にインピーダン
ス整合のとれたメインアンプを接続して、光受信回路を
構成し、2Gb/s、NRZ符号に対する平均光受信感
度を測定したところ、符号誤り率10−9で光受信感度
は一34dBmという値が得られた。この値は従来のト
ランスインピーダンス形の受信感度を2dB程度上まわ
る値である。以上述べた。ごとく、このフロントエンド
アンプでは増幅回路9において帯域補償を行うため、光
検出器1で検出した信号を減衰させることなく、波形等
化でき、S/N比の劣化を避けることができる。
さらにフロントエンドアンプで十分な利得が得られるた
め、フロントエンドアンプの次段に用いる増幅回路の段
数も少なくすることができた。
第3図は本発明の第2の実施例を説明するための、フロ
ントエンドアンプの回路図、第4図は第3図のフロント
エンドアンプの各部での帯域特性を示す図である。
本実施例では、ハイブリッド構成にょるハイインピーダ
ンス形のフロントエンドアンプを用いて、2Gb/s、
NRZ符号の検出を行う。
本実施例のフロントエンドアンプは3段の増幅回路及び
等化回路を用いた構成であり、第1の増幅回路14はF
ET15を用いたハイインピーダンス形の増幅回路、第
2の増幅回路16はFET17とその負荷として抵抗1
8及びインダクタンス19の直列回路とを有し、帯域補
償を行う増幅回路、第3の増幅回路20はF E T2
1を有し帰還抵抗Rflにより負帰還を施したトランス
インピーダンス形であって、出力インピーダンスを50
Ωに整合するための増幅回路、等化回路22は前段の出
力をさらに帯域補償するための等化回路である。増幅回
路16のFET17は増幅回路14を介してAPDIに
結合されている。
本実施例のフロントエンドアンプでは、光検出器1にA
PDを用い、APDの増倍率を10倍に設定した。
又、高受信感度化のために、APDの負荷抵抗R1,、
としては10にΩの高抵抗を用いた。ここで、フロント
エンドアンプの人力容量は、APDI。
FET15の人力容量及び浮遊容量を含め0.8pFで
ある。よって、フロントエンドアンプの人力段での帯域
は、主にAPDIの負荷抵抗R1,、とフロントエンド
アンプの人力容量によって決定される時定数に制限され
、その帯域特性は第4図(a)に示すようにカットオフ
周波数fclが20MHz程度となる。
このように帯域制限された信号を、第1の増幅回路14
で増幅した後、第2の増幅回路16で増幅とともに帯域
補償を行った。この第2の増幅回路16においては、第
4図(b)に示すように、カットオフ周波数fc2が4
00MHz程度の帯域特性となるように補償した。さら
に、この第2の増幅回路16の出力、を第3の増幅回路
20で増幅し、抵抗R8とキャパシタンスC8とからな
る等化回路22で第4図(C)に示すように、カットオ
フ周波数fc3が1.8GHzとなるように帯域補償を
行った。
第5図に示した従来のフロントエンドアンプでは、第3
図に示す等化回路22のみを用いて、帯域が20MHz
程度に制限された2Gb/s、NRZ符号の波形を帯域
補償するため、等化回路に於いて、約50dBの減衰が
生じるとともに、等化回路での反射及び雑音の増加が生
じるため、S/N比の劣化を招き受信感度が低下してい
た。
これに対し、本実施例では、第2の増幅回路16に於い
て、増幅と帯域補償を同時に行い、20MH2程度の帯
域を400 M Hz程度の帯域としているため、等化
回路22に於ける減衰は75dB程度と少なくできると
ともに、反射及び雑音の影響も低減でき、S/N比の劣
力を防ぐことができる。
実際にこのフロントエンドアンプを用いて、光受信感度
を測定したところ、等化回路による反射及び雑音の発生
が抑えられ、2Gb/s、NRZ符号に対する光受信感
度は一36dBmという高受信感度を実現することがで
きた。
また、感度測定に用いた増幅回路の段数も、等化回路の
みによる受信回路系に比べ少なくできた。
本発明には、以上の実施例の他にも様々な態様が実現で
きる。例えば、光検出器としては、APDの他にPIN
フォトダイオード、光導電検出器。
光電子増倍管等の利用が可能である。また増幅素子とし
てはFETの他にバイポーラトランジスタ等の利用が可
能である。さらに、負荷インピーダンスに抵抗とインダ
クタンスの直列回路を用いた増幅回路を多段接続するこ
とにより光受信回路の帯域補償を行うことも可能である
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、帯域補償を行う増幅回路
を用いることにより、等化回路で出力信号を大幅に減衰
させることなく、十分な利得及び帯域が得られると共に
、高S/N比を有する光受信回路を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を説明するためのフロン
トエンドアンプの回路図、 第2図は第1の実施例の帯域特性を示した図、第3図は
本発明の第2の実施例を説明するためのフロントエンド
アンプの回路図、 第4図は第2の実施例の帯域特性を示した図、第5図は
従来のフロントエンドアンプの回路図である。 1・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・光検出
器8 、15.17.21・・・FET 9 、14.16.20・・・増幅回路10.18・・
・・・・・・・・・・・・・抵抗11.19・・・・・
・・・・・・・・・・インダクタンスRin・・・・・
・・・・・・・・・・・・・負荷抵抗R8・・・・・・
・・・・・・・・・・・・抵抗C,,・・・・・・・・
・・・・・・・・・・コンデンサ代理人 弁理士 岩 
佐 義 幸 第1図 第3図 (a) (b) (C) 第2図 f (Hz ) (a) (b) f(Hz) (C) 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光検出器とこの光検出器に結合される増幅素子と
    を有する光受信回路に於いて、この光受信回路の帯域特
    性を広帯域化するように、前記増幅素子の負荷として、
    抵抗とインダクタンスの直列回路を備えることを特徴と
    する光受信回路。
JP60155966A 1985-07-17 1985-07-17 光受信回路 Pending JPS6218136A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60155966A JPS6218136A (ja) 1985-07-17 1985-07-17 光受信回路

Applications Claiming Priority (1)

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JP60155966A JPS6218136A (ja) 1985-07-17 1985-07-17 光受信回路

Publications (1)

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JPS6218136A true JPS6218136A (ja) 1987-01-27

Family

ID=15617430

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JP60155966A Pending JPS6218136A (ja) 1985-07-17 1985-07-17 光受信回路

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2291709A1 (en) * 2008-06-24 2011-03-09 General instrument Corporation High sensitivity optical receiver employing a high gain amplifier and an equalizing circuit
JP2011124711A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Yokogawa Electric Corp 光受信器

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