JPS62242416A - 光増幅器 - Google Patents

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】 （技術分ＩＪＦ） 本発明は、光通信における先導波路内の光信号を外部電
力を用いて増幅するための光増幅器に関するものである
。

（背景技術） 従来、光ファイバーのような先導波路を用いた光通信が
広く行なわれている。このような光通信の分野において
は、長距離の伝送を行うと、先導波路内の光信号が減衰
するので１Ｍ当な通信距層毎に光増幅器を配置する必要
があった。このような光増幅器は、入力光を受光素子に
て電気信号に変換し、この電気信号を増幅用の能動素子
にて増幅し、その増幅出力を発光素子にて再び光信号に
変換することにより構成することができるが、光通信に
用いられる光信号は、高遠度のデジタル信号であること
が多いので、増幅器の線形性は余り問題にはならないが
、高速応答性が必要とされる。

したがって、増幅用の能動素子としては、ＭＯＳＦＥＴ
が好適であると考えられる。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、光′８素子とパワーＭＯＳと
を用いた無接点リレーの技術を応用することにより、安
価で信顆性が高く、高遠度で応答できる光増幅器を提供
するにある。

（発明の開示） 本発明に係る光増幅器は、第１図に示されるように、先
導波路から光信号を受光して起電圧を発生する第１及び
第２のフォトダイオードアレイＤ１、Ｄ２と、第１のフ
ォトダイオードアレイＤ、の前記起電圧をゲート電極と
基板電極間に印加されてオフ状態となるエンハンスメン
トモードの出力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタＱ２と
、ドレイン・ソース間を第１のフォトダイオードアレイ
Ｄ１の両端に並列的に接続され、第２のフォトダイオー
ドアレイＤ２の前記起電圧をゲート・ソース間に印加さ
れてオフ状態となるデプリーションモードの電界効果ト
ランジスタＱ１と、第２のフォトダイオードアレイ「）
２の両端に並列的に接続された抵抗２：Ｒと、ＭＯ８形
電界効果トランジスタＱ２のドレイン電極とソース電極
とを介して駆動電源Ｂに接続され、ＭＯＳ形電界効果１
〜ランジスタＱ２がオン状態であるときに、他の先導波
路に出力される光信号を発生する発光素子Ｄ３とを有す
るものである。

本発明にあっては、このように構成されているので、入
力側の先導波路からの光信号が微弱で、フ４−トダイオ
ードアレイＤ１における発生電力が微弱な乙のであって
も、ＭＯＳ形の電界効果１−ランジスタＱ２は入力イン
ピーダンスが高いので、充分にオン・オフ駆動が可能で
あり、この電界効果トランジスタＱ２のオン・オフに応
じて、発光素子り、が駆動電源Ｂにより発光・消光され
るから、入力された微弱な光信号が増幅されて出力され
るものである。ここで、電界効果トランジスタＱ２のゲ
ート・基板間のインピーダンス要素となる電テを効果ト
ランジスタＱ１は、入力光信号が有るときには高インピ
ーダンス状態となり、入力光信号が無いときには低イン
ピーダンス状態となるので、電界効果トランジスタＱ２
のゲート・基板間電圧の立上り並びに立下りは共に２峻
であり、したがって、出力光信号は入力光信号に対して
高速度で応答する乙のである。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面と共に説明す
る。第１図は本発明の一実施例に係る光増幅器の回路図
である。入力側の光ファイバーから導入された光は、第
１及び第２のフォトダイオードアレイＤ、、Ｄ、に照射
される。各フォトダイオードアレイＤ、、Ｄ２は光の照
射を受けて、光起電力を発生するものであり、高い起電
力を得るために、複Ｒ１１ｌのフォトダイオードを直列
に接続してあり、誘電体分離基板などを用いて構成され
るものである。フォトダイオードアレイＤ、のアノード
及びカソードは、出力用のＭＯＳ形電界効果トランジス
タＱ２のゲート電極及び基板電極に接続されている。こ
こで、出力用のＭＯＳ形Ｔ、Ｗ効果トランジスタＱ２の
基板電極はソース電極と共通に接続されている。デプリ
ーション形の接合形電界効果トランジスタＱ、のドレイ
ン電極及びソースｔｕ＆は、それぞれ、出力用のＭＯＳ
形電界効果トランジスタＱ２のゲート電極と基板電極と
に接続されている。第２のフォトダイオードアレイＤ２
のアノード及びカソードは、デプリーション形の電界効
果トランジスタＱ、のソース電極及びゲー１．Ｃｔ［に
接続されている。第２の）ｔ　ｌ−ダイオードアレイＤ
２の両端には、抵抗器Ｒが並列的に接続されている。こ
の抵抗器Ｒは、第２のフォトダイオードアレイＤ２が光
起電力の発生を停止したときに、第２のフォトダイオー
ドアレイＤ２の蓄積電荷及び電界効果トランジスタＱ１
のゲート・ソース間の蓄積電荷を放電させるためのもの
である。出力用のＭＯＳ形電界効果トランジスタＱ２の
ドレイン電極には、レーザーダイオードよりなる発光素
子り、のカソードが接続されている。

出力用のＭ　ＯＳ　Ｊｒｊ電界効果トランジスタＱ２の
ソース電極と、発光素子り、のアノードとの間には、駆
動電源Ｂの出力電圧が印加されている０発光素子り、に
よって発生された光信号は、出力側の光ファイバーを介
して出力される。

以下、第１図回路の動１％について説明する。今、入力
側の光ファイバーから光信号が入力されたときには、フ
ォトダイオードアレイＤ１が光起電力を発生し、この光
起電力が出力用のＭＯＳ形電界効果トランジスタＱ２の
ゲート・ソース間に印加される。また、このとき、第２
のフォトダイオードアレイＤ２に発生する電圧により、
デプリーション形の接合形電界効果トランジスタＱ、の
ゲート電位はソース電位よりも低い電位となる。これに
よって、デプリーション形の接合形電界効果トランジス
タＱ１のドレイン・ソース間は高インピーダンス状態と
なる。したがって、前記フォトダイオードアレイＤ１の
光起電力により出力用のＭＯｓ　７Ｅ５　Ｔ、界効果ト
ランジスタＱ２のゲート電位が上界し、エンハンスメン
トモードの出力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタＱ２の
ドレイン・ソース間は低インピーダンス状態となる。こ
のため、駆動；源Ｂの出力電圧により、発光素子り、に
駆動電流が供給され、発光素子り、が光信号を発生する
。

この光信号は、出力側の光ファイバーを介して出力され
る。

次に、入力側の光ファイバーの光信号が遮断されると、
第１及び第２の７４トダイオードアレイＤ、、Ｄ２が光
起電力の発生を停止する。第２のフォトダイオードアレ
イＤ２の残留電荷及び接ぎ形の電界効果トランジスタＱ
１のゲート・ソース間の残留電荷は、放電用の抵抗器Ｒ
を介して速やかに放電される。したがって、デプリーシ
ョン形の接合形電界効果トランジスタＱ、のゲート電位
は低下する。これによって、デプリーション形の電界効
果トランジスタＱ１のドレイン・ソース間は低インピー
ダンス状態となり、第１のフォトダイオードアレイＤ、
の残留電荷並びに出力用のＭＯＳ形電界効果トランジス
タＱ２のゲーＩ・・ソース間に蓄積された蓄積電荷は、
接合形電界効果トランジスタＱ１のドレイン・ソース間
を介して放電される。これによ−）て、出力用のＭＯＳ
形電界効果トランジスタＱ２のゲート電位が低下する。

このため、エンハンスメントモードのＭＯ８形電界効果
トランジスタＱ２のドレイン・ソース間は高インピーダ
ンス状態となる。したがって、駆動電源Ｂから発光素子
り、に供給されていた電流が遮断され、発光素子り、が
光信号の発生を停止するので、出力側の光ファイバーに
は、光信号は出力されない０以上の動作によって、微弱
な入力光信号の有無に応じて強力な出力光信号が発光・
消光されるようになっており、光増幅が可能となってい
る。

なお、実施例の説明においては、発光素子り。

として、レーザーダイオードを用いる場合について説明
したが、コヒーレンＩ−光ではない通常の光信号を発生
する発光ダイオードを用いても椹わない、また、光信号
は可視光であっても赤外光であっても構わない。

（発明の効果） 本発明にあっては、上述のように、発光素子を駆動する
ための素子として、Ｍ　ＯＳ形の電界効果Ｉ・ランジス
タを使用しているので、入力側の光導波路からの光信号
が微弱で、第１のフォトダイオードアレイにおける発生
電力が微弱なものであっても、ＭＯＳ形の電界効果トラ
ンジスタは入力インピーダンスが高いので、充分にオン
・オフ駆動が可能であり、この電界効果トランジスタの
オン・オフに応じて、発光素子が駆動電源がらの電力に
より発光・消光されるがら、入力された微弱な光信号の
有無に応じて、強力な出力光信号が発光・消光され、こ
れによって光増幅を行うことができるものであり、また
、ＭＯＳ形の電界効果トランジスタのゲート・基板間の
インピーダンス要素となるデプリーションモードの電界
効果トランジスタが、入力光信号の有無に応じて、高・
低のインピーダンスに切替わるので、出力用のＭＯ９Ｏ
９形効果トランジスタのゲート・基板間電圧の立上り並
びに立下りは共に急峻となり、したがって、出力光１３
号は入力光信号に対して極めて高速度で応答するという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光増幅器の回路図であ
る。 Ｂは駆動電源、Ｄ、、Ｄ２はフォトダイオードアレイ、
Ｄ３は発光素子、Ｑ、は接合形電界効果トランジスタ、
Ｑ２はＭＯＳ形電界効果トランジスタ、Ｒは抵抗器であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光導波路から光信号を受光して起電圧を発生する
   第１及び第２のフォトダイオードアレイと、第１のフォ
   トダイオードアレイの前記起電圧をゲート電極と基板電
   極間に印加されてオン状態となるエンハンスメントモー
   ドの出力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタと、ドレイン
   ・ソース間を第１のフォトダイオードアレイの両端に並
   列的に接続され、第２のフォトダイオードアレイの前記
   起電圧をゲート・ソース間に印加されてオフ状態となる
   デプリーションモードの電界効果トランジスタと、第２
   のフォトダイオードアレイの両端に並列的に接続された
   抵抗器と、ＭＯＳ形電界効果トランジスタのドレイン電
   極とソース電極とを介して駆動電源に接続され、ＭＯＳ
   形電界効果トランジスタがオン状態であるときに、他の
   光導波路に出力される光信号を発生する発光素子とを有
   して成ることを特徴とする光増幅器。