JPH0854587A - 線形の光増幅器 - Google Patents
線形の光増幅器Info
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光信号を線形に増幅し、増幅器の間で実質的
に同一である利得係数を提供することのできる光増幅器
を提供する。 【構成】 光増幅器は、増幅すべき光入力信号を受信す
るためにフォトダイオードのような光検出器を含む。電
子吸収変調装置は光検出器によって生成された光電流に
応答して、光電流の増幅された複製に比例した量で、そ
こを通して伝送される光ビームの一部を変調装置が吸収
するようにする。変調装置を通して伝送されるビームの
残りの部分は、入力信号の逆の増幅された複製である信
号を形成する。
に同一である利得係数を提供することのできる光増幅器
を提供する。 【構成】 光増幅器は、増幅すべき光入力信号を受信す
るためにフォトダイオードのような光検出器を含む。電
子吸収変調装置は光検出器によって生成された光電流に
応答して、光電流の増幅された複製に比例した量で、そ
こを通して伝送される光ビームの一部を変調装置が吸収
するようにする。変調装置を通して伝送されるビームの
残りの部分は、入力信号の逆の増幅された複製である信
号を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は概ね光増幅器に関し、さ
らに詳細には線形増幅を提供する光増幅器に関する。
らに詳細には線形増幅を提供する光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光信号を線形増幅するための既知の装置
には数多くの難点がある。光ビームのアレイが増幅され
ることになっているとき、あるいは多くの鮮明な画素を
持つイメージが増幅されることになっているときに発生
するように、多数の異なる光信号が同じ利得係数により
増幅されなければならないとき、これらの問題を解決す
るのは特に困難である。
には数多くの難点がある。光ビームのアレイが増幅され
ることになっているとき、あるいは多くの鮮明な画素を
持つイメージが増幅されることになっているときに発生
するように、多数の異なる光信号が同じ利得係数により
増幅されなければならないとき、これらの問題を解決す
るのは特に困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この問題が発生するの
は、すべてが実質的に同一の利得係数を持つ多数の別々
の増幅要素を製作することが困難なためである。
は、すべてが実質的に同一の利得係数を持つ多数の別々
の増幅要素を製作することが困難なためである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明に従うと光増幅
器は、増幅される光入力信号を受信するためのフォトダ
イオードのような光検出器を含む。電子吸収変調装置は
光検出器によって生成される光電流に応答して、変調装
置がそこを通して伝送された光ビームの一部分を光電流
の増幅された複製に比例した量で吸収するようにする。
変調装置を通して伝送されるビームの残りの部分は、入
力信号の逆の、増幅された複製である信号を形成する。
本発明の特別の一実施例では、光電流は光検出器に電気
的に接続された増幅電流ミラーのような電流増幅器によ
って増幅される。この構成の結果として、光信号を線形
に増幅できるとともに、増幅器の間で実質的に同一であ
る利得係数を提供することのできる光増幅器を本発明は
提供する。
器は、増幅される光入力信号を受信するためのフォトダ
イオードのような光検出器を含む。電子吸収変調装置は
光検出器によって生成される光電流に応答して、変調装
置がそこを通して伝送された光ビームの一部分を光電流
の増幅された複製に比例した量で吸収するようにする。
変調装置を通して伝送されるビームの残りの部分は、入
力信号の逆の、増幅された複製である信号を形成する。
本発明の特別の一実施例では、光電流は光検出器に電気
的に接続された増幅電流ミラーのような電流増幅器によ
って増幅される。この構成の結果として、光信号を線形
に増幅できるとともに、増幅器の間で実質的に同一であ
る利得係数を提供することのできる光増幅器を本発明は
提供する。
【０００５】本発明の別の実施例では、電子吸収変調装
置は、それが吸収する各々の光子に対して光電流の電子
１個を生成するための自己線形化された変調装置であ
る。さらにフォトダイオードは、そこに入射する各々の
光子に対して光電流の電子１個を生成するタイプであっ
てよい。
置は、それが吸収する各々の光子に対して光電流の電子
１個を生成するための自己線形化された変調装置であ
る。さらにフォトダイオードは、そこに入射する各々の
光子に対して光電流の電子１個を生成するタイプであっ
てよい。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明の光増幅器２０の一実施例を
図示する。増幅器２０は、例えば、増幅電流ミラーのよ
うな電流増幅器４に接続された光検出器２を含む。図１
で示される例示的な光検出器２は、逆バイアスされたフ
ォトダイオードである。電流増幅器４は次には電子吸収
変調装置６に接続されている。電子吸収変調装置６は、
そこに入射した光ビームからそこを通過する電流に比例
した量で光エネルギーを吸収する。
図示する。増幅器２０は、例えば、増幅電流ミラーのよ
うな電流増幅器４に接続された光検出器２を含む。図１
で示される例示的な光検出器２は、逆バイアスされたフ
ォトダイオードである。電流増幅器４は次には電子吸収
変調装置６に接続されている。電子吸収変調装置６は、
そこに入射した光ビームからそこを通過する電流に比例
した量で光エネルギーを吸収する。
【０００７】動作時は、増幅される光信号はフォトダイ
オード２に入射している。良く知られているように、典
型的な逆バイアスされたフォトダイオードによって生成
される光電流は、入射する光信号の電力に線形に比例し
ている。多くのフォトダイオードにとって、光電流と入
力電力の間の比例性は、各々の入射する光子に対して電
流の電子１個が生成されるようになっている。すなわ
ち、 Ｉｐｃ＝（ｅ／ｈω）Ｐｉｎ （１） ここで、Ｉｐｃはフォトダイオードによって生成される
電流であり、ｈωは入射する光子エネルギーであり、ｅ
は電荷である。明確化するため、以下の説明で本発明の
光増幅器はこの特性を有するフォトダイオードを使用し
ていると仮定する。しかし、技術に通常の熟練を有する
者には、入射する電力と生成された電流の間に別の関係
を持つフォトダイオードをその代わりとしてこの発明が
使用しても良いことが認識されるだろう。
オード２に入射している。良く知られているように、典
型的な逆バイアスされたフォトダイオードによって生成
される光電流は、入射する光信号の電力に線形に比例し
ている。多くのフォトダイオードにとって、光電流と入
力電力の間の比例性は、各々の入射する光子に対して電
流の電子１個が生成されるようになっている。すなわ
ち、 Ｉｐｃ＝（ｅ／ｈω）Ｐｉｎ （１） ここで、Ｉｐｃはフォトダイオードによって生成される
電流であり、ｈωは入射する光子エネルギーであり、ｅ
は電荷である。明確化するため、以下の説明で本発明の
光増幅器はこの特性を有するフォトダイオードを使用し
ていると仮定する。しかし、技術に通常の熟練を有する
者には、入射する電力と生成された電流の間に別の関係
を持つフォトダイオードをその代わりとしてこの発明が
使用しても良いことが認識されるだろう。
【０００８】フォトダイオード２で生成された光電流
は、電流増幅器４に対する入力電流として役割を果た
す。以下にさらに詳細に検討される電流増幅器の一つの
形式は電流ミラーである。利得１の電流ミラーは良く知
られており、１個の場所から１個または２個以上の他の
場所へ電流を複製する役割を果たす。これらの既知の電
流ミラーは、入力電流の増幅された複製を提供する電流
ミラーを形成するために、以下に示すように改造するこ
とができる。本発明では、電流ミラー４は、フォトダイ
オード２によって生成された入力電流Ｉｉｎに応答した
出力電流Ｉｏｕｔを生成する。出力電流Ｉｏｕｔは、入
力電流Ｉｉｎと利得係数ｇによって乗じられたものに等
しい。すなわち、 Ｉｏｕｔ＝ｇＩｉｎ （２）
は、電流増幅器４に対する入力電流として役割を果た
す。以下にさらに詳細に検討される電流増幅器の一つの
形式は電流ミラーである。利得１の電流ミラーは良く知
られており、１個の場所から１個または２個以上の他の
場所へ電流を複製する役割を果たす。これらの既知の電
流ミラーは、入力電流の増幅された複製を提供する電流
ミラーを形成するために、以下に示すように改造するこ
とができる。本発明では、電流ミラー４は、フォトダイ
オード２によって生成された入力電流Ｉｉｎに応答した
出力電流Ｉｏｕｔを生成する。出力電流Ｉｏｕｔは、入
力電流Ｉｉｎと利得係数ｇによって乗じられたものに等
しい。すなわち、 Ｉｏｕｔ＝ｇＩｉｎ （２）
【０００９】電流ミラー４によって生成された出力電流
Ｉｏｕｔは、電子吸収変調装置６に方向付けられる。上
記したように、電子吸収変調装置６は入射する光ビーム
からそこを通過する電流に比例した量で光エネルギーを
吸収する。ある種の電子吸収変調装置は、そこを通過す
る電流の各々の電子に対して光子１個を吸収することが
良く知られている。この動作モードは「自己線形化され
た変調装置」モードとして知られており、このモードで
動作している変調装置は自己線形化された変調装置とし
て参照される。本発明で使用されることがある自己線形
化された変調装置の一例は、Ｄ．Ａ．Ｂ．Ｍｉｌｌｅｒ
他による参考資料、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＶＯＬ．Ｑ
Ｅ−２１、Ｎｏ．９、１９８５年９月、ページ１４６２
〜１４７６の中で開示されている。図１で示される電子
吸収変調装置はそこを通して光を伝送するが、一方、変
調装置を通して光を逆に反射する反射面を変調装置が含
むような他の変調装置が使用されてもよい。さらに、た
とえばフランツ・ケルディッシュ効果を利用するバルク
半導体ダイオードのような、自己線形化された動作モー
ドを有する他の電子吸収変調装置が使用されてもよい。
その上、本発明は自己線形化された変調装置を使用する
として下記に記述される一方で、技術に通常の熟練を有
する者は、吸収される光エネルギーが変調装置を通り抜
ける電流に比例するという点に対してどのような電子吸
収変調装置を使用しても良いということを認識するだろ
う。
Ｉｏｕｔは、電子吸収変調装置６に方向付けられる。上
記したように、電子吸収変調装置６は入射する光ビーム
からそこを通過する電流に比例した量で光エネルギーを
吸収する。ある種の電子吸収変調装置は、そこを通過す
る電流の各々の電子に対して光子１個を吸収することが
良く知られている。この動作モードは「自己線形化され
た変調装置」モードとして知られており、このモードで
動作している変調装置は自己線形化された変調装置とし
て参照される。本発明で使用されることがある自己線形
化された変調装置の一例は、Ｄ．Ａ．Ｂ．Ｍｉｌｌｅｒ
他による参考資料、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＶＯＬ．Ｑ
Ｅ−２１、Ｎｏ．９、１９８５年９月、ページ１４６２
〜１４７６の中で開示されている。図１で示される電子
吸収変調装置はそこを通して光を伝送するが、一方、変
調装置を通して光を逆に反射する反射面を変調装置が含
むような他の変調装置が使用されてもよい。さらに、た
とえばフランツ・ケルディッシュ効果を利用するバルク
半導体ダイオードのような、自己線形化された動作モー
ドを有する他の電子吸収変調装置が使用されてもよい。
その上、本発明は自己線形化された変調装置を使用する
として下記に記述される一方で、技術に通常の熟練を有
する者は、吸収される光エネルギーが変調装置を通り抜
ける電流に比例するという点に対してどのような電子吸
収変調装置を使用しても良いということを認識するだろ
う。
【００１０】図１に示されるように、実質的に電力一定
の供給ビームＰｓが電子吸収変調装置６に入射してい
る。変調装置６は変調装置６を通過している電流Ｉｏｕ
ｔに応答して供給ビームＰｓの一部を吸収する。供給ビ
ームＰｓの残りは変調装置を通して伝送され、光出力ビ
ームＰｏｕｔを形成する。変調装置６が自己線形化され
たモードで動作する場合、出力ビームＰｏｕｔは、変調
装置を通り抜ける電流の各々の電子に対し光子１個を対
応させる量だけ供給ビームＰｓより小さい。すなわち、 Ｐｏｕｔ＝Ｐｓ−（ｈω／ｅ）Ｉｏｕｔ （３） したがって、各々の入射する光子に対して電流の電子１
個を生成するフォトダイオード２のような特別な場合に
は、 Ｐｏｕｔ＝Ｐｓ−ｇＰｉｎ （４）
の供給ビームＰｓが電子吸収変調装置６に入射してい
る。変調装置６は変調装置６を通過している電流Ｉｏｕ
ｔに応答して供給ビームＰｓの一部を吸収する。供給ビ
ームＰｓの残りは変調装置を通して伝送され、光出力ビ
ームＰｏｕｔを形成する。変調装置６が自己線形化され
たモードで動作する場合、出力ビームＰｏｕｔは、変調
装置を通り抜ける電流の各々の電子に対し光子１個を対
応させる量だけ供給ビームＰｓより小さい。すなわち、 Ｐｏｕｔ＝Ｐｓ−（ｈω／ｅ）Ｉｏｕｔ （３） したがって、各々の入射する光子に対して電流の電子１
個を生成するフォトダイオード２のような特別な場合に
は、 Ｐｏｕｔ＝Ｐｓ−ｇＰｉｎ （４）
【００１１】方程式（４）が示すように、光増幅器２０
の光出力電力は、光入力電力へ利得係数ｇを乗じたもの
に逆比例して減少する。したがって、本発明の光増幅器
２０は線形の反転増幅器として役割を果たす。
の光出力電力は、光入力電力へ利得係数ｇを乗じたもの
に逆比例して減少する。したがって、本発明の光増幅器
２０は線形の反転増幅器として役割を果たす。
【００１２】上述したように、本発明は電流増幅器を使
用する。使用して良い電流増幅器の一形式は増幅電流ミ
ラーである。図２〜３は、それぞれバイポーラ・トラン
ジスターとエンハンスメント形ＦＥＴを使用する利得１
の電流ミラーの例を示す。種々の電流ミラーの例が、米
国特許第５，１３４，３５８号、第５，１６６，５５３
号、第４，８９６，１２１号に開示されている。本発明
に使用して良いもう一つの電流ミラーが、米国特許庁に
１９９４年７月７日に出願された、Ｄ．Ａ．Ｂ．Ｍｉｌ
ｌｅｒによる「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｉｒｒｏｒ ｉｎ
Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ−Ｍｏｄｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅ
ｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ Ｗｉｔｈ Ｌｅｖｅｌ
Ｓｈｉｆｔｉｎｇ」という題名の同時係属出願の中で
開示されており、参考のためここに組み込まれた。使用
されるトランジスターの形式に関係なく、図２〜３に示
される各々の電流ミラーは入力トランジスターＴｉｎと
出力トランジスターＴｏｕｔを持ち、そのゲート（また
は図２で示したバイポーラ・トランジスターの場合はベ
ース）が相互に接続されている。入出力トランジスター
Ｔｉｎ、Ｔｏｕｔのソース（またはエミッター）もまた
相互に接続されており、図に示した例示的な電流ミラー
の中ではソース（またはエミッター）はグラウンドに接
続されている。入力トランジスターＴｉｎのドレイン
（またはコレクター）は、入出力トランジスターＴｉ
ｎ、Ｔｏｕｔの両者のゲート（またはベースの）に接続
されている。動作時に、入力トランジスターのドレイン
（またはコレクター）に供給される電流Ｉｉｎは、出力
トランジスターＴｏｕｔのドレイン（またはコレクタ
ー）で複製される。
用する。使用して良い電流増幅器の一形式は増幅電流ミ
ラーである。図２〜３は、それぞれバイポーラ・トラン
ジスターとエンハンスメント形ＦＥＴを使用する利得１
の電流ミラーの例を示す。種々の電流ミラーの例が、米
国特許第５，１３４，３５８号、第５，１６６，５５３
号、第４，８９６，１２１号に開示されている。本発明
に使用して良いもう一つの電流ミラーが、米国特許庁に
１９９４年７月７日に出願された、Ｄ．Ａ．Ｂ．Ｍｉｌ
ｌｅｒによる「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｉｒｒｏｒ ｉｎ
Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ−Ｍｏｄｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅ
ｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ Ｗｉｔｈ Ｌｅｖｅｌ
Ｓｈｉｆｔｉｎｇ」という題名の同時係属出願の中で
開示されており、参考のためここに組み込まれた。使用
されるトランジスターの形式に関係なく、図２〜３に示
される各々の電流ミラーは入力トランジスターＴｉｎと
出力トランジスターＴｏｕｔを持ち、そのゲート（また
は図２で示したバイポーラ・トランジスターの場合はベ
ース）が相互に接続されている。入出力トランジスター
Ｔｉｎ、Ｔｏｕｔのソース（またはエミッター）もまた
相互に接続されており、図に示した例示的な電流ミラー
の中ではソース（またはエミッター）はグラウンドに接
続されている。入力トランジスターＴｉｎのドレイン
（またはコレクター）は、入出力トランジスターＴｉ
ｎ、Ｔｏｕｔの両者のゲート（またはベースの）に接続
されている。動作時に、入力トランジスターのドレイン
（またはコレクター）に供給される電流Ｉｉｎは、出力
トランジスターＴｏｕｔのドレイン（またはコレクタ
ー）で複製される。
【００１３】入出力トランジスターが同一であると仮定
すると、図２〜３で示される電流ミラーはすべて利得１
を提供する。これらの回路は、本発明で使用することの
できる増幅電流ミラーを提供するためにいかなる適当な
方法で改造してもよい。たとえば単純な変更は、一つ以
上の付加的な出力トランジスターを図２〜３で示される
単一出力トランジスターに並列に追加することを含む。
図４は、エンハンスメント形電界効果トランジスターと
３個の出力トランジスターＴｏｕｔ１、Ｔｏｕｔ２、Ｔ
ｏｕｔ３を使用するそのような増幅電流ミラーの一例を
示す。３個の出力トランジスターは各々同一のゲート・
ソース電圧を有するので、それゆえに、所定の動作範囲
上で、各々のトランジスターは同一のドレイン電流を持
つ。したがって、入力トランジスターＴｉｎと各々の出
力トランジスターＴｏｕｔ１、Ｔｏｕｔ２、Ｔｏｕｔ３
とは実質的に同一であると仮定すると、図４の回路に対
する総合出力電流ＩｏｕｔＭは実質的に入力電流Ｉｉｎ
の３倍に等しい。
すると、図２〜３で示される電流ミラーはすべて利得１
を提供する。これらの回路は、本発明で使用することの
できる増幅電流ミラーを提供するためにいかなる適当な
方法で改造してもよい。たとえば単純な変更は、一つ以
上の付加的な出力トランジスターを図２〜３で示される
単一出力トランジスターに並列に追加することを含む。
図４は、エンハンスメント形電界効果トランジスターと
３個の出力トランジスターＴｏｕｔ１、Ｔｏｕｔ２、Ｔ
ｏｕｔ３を使用するそのような増幅電流ミラーの一例を
示す。３個の出力トランジスターは各々同一のゲート・
ソース電圧を有するので、それゆえに、所定の動作範囲
上で、各々のトランジスターは同一のドレイン電流を持
つ。したがって、入力トランジスターＴｉｎと各々の出
力トランジスターＴｏｕｔ１、Ｔｏｕｔ２、Ｔｏｕｔ３
とは実質的に同一であると仮定すると、図４の回路に対
する総合出力電流ＩｏｕｔＭは実質的に入力電流Ｉｉｎ
の３倍に等しい。
【００１４】一般に、すべての入出力トランジスターが
実質的に同一であると再び仮定すると、並列に接続され
る複数の出力トランジスターを使用する増幅電流ミラー
の利得は、出力トランジスターの数に等しい。したがっ
て、利得はどのトランジスターの特性の精密な細部にも
依存していない。たとえ、その精密な特性（すなわち電
界効果トランジスターのしきい値電圧または、バイポー
ラ・トランジスターの電流利得）を容易に制御すること
ができないとしても、実質的に同一のトランジスターを
多数製造することは比較的簡単であるので、図４で示さ
れる増幅電流ミラーのこの特徴は特に有利である。結果
として、図４で示される形式の電流ミラーは、精密に制
御されるあらかじめ決められた利得で製造することがで
きる。さらに利得は、たとえば温度を始めとするトラン
ジスターの諸特性に影響を及ぼすことのありえる外部パ
ラメーターに依存しない。したがって、個々の増幅要素
がすべて実質的に同一の利得を持つように設計された光
増幅器アレイにこの増幅電流ミラーを使用することは有
利である。
実質的に同一であると再び仮定すると、並列に接続され
る複数の出力トランジスターを使用する増幅電流ミラー
の利得は、出力トランジスターの数に等しい。したがっ
て、利得はどのトランジスターの特性の精密な細部にも
依存していない。たとえ、その精密な特性（すなわち電
界効果トランジスターのしきい値電圧または、バイポー
ラ・トランジスターの電流利得）を容易に制御すること
ができないとしても、実質的に同一のトランジスターを
多数製造することは比較的簡単であるので、図４で示さ
れる増幅電流ミラーのこの特徴は特に有利である。結果
として、図４で示される形式の電流ミラーは、精密に制
御されるあらかじめ決められた利得で製造することがで
きる。さらに利得は、たとえば温度を始めとするトラン
ジスターの諸特性に影響を及ぼすことのありえる外部パ
ラメーターに依存しない。したがって、個々の増幅要素
がすべて実質的に同一の利得を持つように設計された光
増幅器アレイにこの増幅電流ミラーを使用することは有
利である。
【００１５】図４で示される増幅電流ミラーに代わるも
のは、図２〜３に示されたように出力トランジスターを
１個だけ使用することである。しかし、この場合出力ト
ランジスターは入力トランジスターより大きい。たとえ
ば、バイポーラ・トランジスターの領域が増加するにつ
れて（例えば、エミッター・ベースおよびコレクター・
ベース領域）、所定のエミッター・ベース電圧に対して
電流は、少なくとも一定の動作範囲上で増加する。典型
的には、バイポーラ・トランジスターの寸法が増加して
も、ドーピング・レベルおよび、エミッター、ベース、
コレクターや他の適当な層の厚みのような他の設計パラ
メータは、その初期値から変化しない。同様に、電界効
果トランジスターについても、トランジスターの幅が増
加すると、少くとも一定の動作範囲上で、またドーピン
グ・レベル、ゲート長、およびドレイン、ゲート、ソー
スの間の間隔がすべて一定値に保持されたと仮定して、
所定のゲート電圧に対してドレイン電流が増加する。そ
のような増幅電流ミラーが図２で示される回路から形成
される場合、利得は出力トランジスター面積の入力トラ
ンジスター面積に対する比率によって決定される。増幅
電流ミラーが図３で示される回路から構成される場合、
利得は出力電界効果トランジスターＴｏｕｔの幅Ｗｏｕ
ｔの、入力電界効果トランジスターＴｉｎの幅Ｗｉｎに
対する比率によって決定される。エンハンスメント形電
界効果トランジスターを使用するそのような回路の一例
は、技術に精通した人々には良く知られた技法によって
リソグラフィック製法用に配置されるように、図５に示
されている。この場合、増幅電流ミラー回路の利得はお
よそＷｏｕｔ／ｗｉｎである。
のは、図２〜３に示されたように出力トランジスターを
１個だけ使用することである。しかし、この場合出力ト
ランジスターは入力トランジスターより大きい。たとえ
ば、バイポーラ・トランジスターの領域が増加するにつ
れて（例えば、エミッター・ベースおよびコレクター・
ベース領域）、所定のエミッター・ベース電圧に対して
電流は、少なくとも一定の動作範囲上で増加する。典型
的には、バイポーラ・トランジスターの寸法が増加して
も、ドーピング・レベルおよび、エミッター、ベース、
コレクターや他の適当な層の厚みのような他の設計パラ
メータは、その初期値から変化しない。同様に、電界効
果トランジスターについても、トランジスターの幅が増
加すると、少くとも一定の動作範囲上で、またドーピン
グ・レベル、ゲート長、およびドレイン、ゲート、ソー
スの間の間隔がすべて一定値に保持されたと仮定して、
所定のゲート電圧に対してドレイン電流が増加する。そ
のような増幅電流ミラーが図２で示される回路から形成
される場合、利得は出力トランジスター面積の入力トラ
ンジスター面積に対する比率によって決定される。増幅
電流ミラーが図３で示される回路から構成される場合、
利得は出力電界効果トランジスターＴｏｕｔの幅Ｗｏｕ
ｔの、入力電界効果トランジスターＴｉｎの幅Ｗｉｎに
対する比率によって決定される。エンハンスメント形電
界効果トランジスターを使用するそのような回路の一例
は、技術に精通した人々には良く知られた技法によって
リソグラフィック製法用に配置されるように、図５に示
されている。この場合、増幅電流ミラー回路の利得はお
よそＷｏｕｔ／ｗｉｎである。
【００１６】本発明の光増幅器は個別部品から製作して
もよいし、または半導体のウェーハ上にモノリシックに
集積された単一部品として製作してもよい。エンハンス
メント形ＦＥＴを使用したモノリシック集積は、Ｓ．
Ｍ．ＳｚｅがＰｈｙｓｉｃｓｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｗｉｌｅｙ、Ｎｅｗ Ｙｏ
ｒｋ、第２版、１９８１年、ページ３２２で記述したよ
うな、従来のガリウム砒素製作技術を使用することによ
って実現することができる。デプレッション形ＦＥＴ、
量子井戸変調装置、および光検出器を使用したモノリシ
ック集積は、たとえば、Ｌ．Ａ．Ｄ´Ａｒａｒｏ他のＩ
ＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．２、１９９
３年２月、ページ６７０〜６７７、で開示された方法に
よって実現することができる。
もよいし、または半導体のウェーハ上にモノリシックに
集積された単一部品として製作してもよい。エンハンス
メント形ＦＥＴを使用したモノリシック集積は、Ｓ．
Ｍ．ＳｚｅがＰｈｙｓｉｃｓｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｗｉｌｅｙ、Ｎｅｗ Ｙｏ
ｒｋ、第２版、１９８１年、ページ３２２で記述したよ
うな、従来のガリウム砒素製作技術を使用することによ
って実現することができる。デプレッション形ＦＥＴ、
量子井戸変調装置、および光検出器を使用したモノリシ
ック集積は、たとえば、Ｌ．Ａ．Ｄ´Ａｒａｒｏ他のＩ
ＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．２、１９９
３年２月、ページ６７０〜６７７、で開示された方法に
よって実現することができる。
【図１】この発明に従う光増幅器の一実施例を示す。
【図２】既知の電流ミラー回路の例を示す。
【図３】既知の電流ミラー回路の例を示す。
【図４】本発明の光増幅器で使用される増幅電流ミラー
を示す。
を示す。
【図５】入力ＦＥＴの寸法が出力ＦＥＴの寸法と異な
る、エンハンスメント形ＦＥＴを使用した増幅電流ミラ
ーを示す。
る、エンハンスメント形ＦＥＴを使用した増幅電流ミラ
ーを示す。
２ 光検出器 ４ 電流増幅器 ６ 電子吸収変調装置 ２０ 光増幅器
Claims (18)
- 【請求項１】 光入力信号を受信するための光検出器
と、 前記光検出器によって生成された光電流を受信するため
に前記光検出器に電気的に接続された電流増幅器と、そ
して、 前記電流増幅器から電流を受信するために前記電流増幅
器に電気的に接続された電子吸収変調装置と、から構成
されることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】 前記光検出器がフォトダイオードである
ことを特徴とする、請求項１記載の増幅器。 - 【請求項３】 前記電流増幅器が増幅電流ミラーである
ことを特徴とする、請求項１記載の増幅器。 - 【請求項４】 前記電子吸収変調装置が自己線形化され
た変調装置であることを特徴とする、請求項１記載の増
幅器。 - 【請求項５】 前記電子吸収変調装置が自己線形化され
た変調装置であり、前記フォトダイオードが、そこに入
射する光エネルギーの各々の光子に対して光電流の電子
１個を生成するように構成されたことを特徴とする、請
求項２記載の増幅器。 - 【請求項６】 光入力信号を受信するための光検出器
と、 前記光検出器に応答して、前記光検出器によって生成さ
れた光電流を増幅するための手段と、そして、 前記増幅手段から受信した電流に比例した量で、光ビー
ムの一部を吸収するための手段と、 から構成されることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項７】 前記吸収手段が前記増幅手段に電気的に
接続された電子吸収変調装置から構成されることを特徴
とする、請求項６記載の増幅器。 - 【請求項８】 前記光検出器がフォトダイオードである
ことを特徴とする、請求項６記載の増幅器。 - 【請求項９】 前記増幅手段が増幅電流ミラーであるこ
とを特徴とする、請求項６記載の増幅器。 - 【請求項１０】 前記電子吸収変調装置が自己線形化さ
れた変調装置であることを特徴とする、請求項７記載の
増幅器。 - 【請求項１１】 前記電子吸収変調装置が自己線形化さ
れた変調装置であって、前記フォトダイオードが、そこ
に入射する光エネルギーの各々の光子に対して光電流の
電子１個を生成するように構成されることを特徴とす
る、請求項８記載の増幅器。 - 【請求項１２】 光入力信号を受信するための光検出器
と、そして、 光電流の増幅された複製に比例した量でそこを通して伝
送される光ビームの一部を前記変調装置が吸収するよう
に、光検出器によって生成される光電流に応答する電子
吸収変調装置と、から構成されることを特徴とする光増
幅器。 - 【請求項１３】 さらに、光検出器によって生成される
光電流の増幅された複製を提供するための電流増幅器か
ら構成されることを特徴とする、請求項１２記載の増幅
器。 - 【請求項１４】 前記光検出器がフォトダイオードであ
ることを特徴とする、請求項１２記載の増幅器。 - 【請求項１５】 前記電流増幅器が増幅電流ミラーであ
ることを特徴とする、請求項１３記載の増幅器。 - 【請求項１６】 前記電子吸収変調装置が自己線形化さ
れた変調装置であることを特徴とする、請求項１２記載
の増幅器。 - 【請求項１７】 前記電子吸収変調装置が自己線形化さ
れた変調装置であって、前記フォトダイオードがそこに
入射する光エネルギーの各々の光子に対して光電流の電
子１個を生成するように構成されたことを特徴とする、
請求項１４記載の増幅器。 - 【請求項１８】 光入力信号を受信するための光検出器
と、 前記光検出器によって生成された光電流に利得を提供す
るために、前記光検出器に電気的に接続された電流源
と、そして、 前記電流源から電流を受信するために、前記電流源に電
気的に接続された電子吸収変調装置と、から構成される
ことを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/273042 | 1994-07-08 | ||
| US08/273,042 US5473467A (en) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | Linear optical amplifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0854587A true JPH0854587A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=23042301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7171253A Withdrawn JPH0854587A (ja) | 1994-07-08 | 1995-07-07 | 線形の光増幅器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5473467A (ja) |
| EP (1) | EP0692868A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0854587A (ja) |
| CA (1) | CA2145912A1 (ja) |
| TW (1) | TW293203B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009014155A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and electronic device having the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5929434A (en) * | 1997-08-13 | 1999-07-27 | Rockwell Science Center, Llc | Ultra-low noise high bandwidth interface circuit for single-photon readout of photodetectors |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8331298D0 (en) * | 1983-11-23 | 1983-12-29 | British Telecomm | Optical devices |
| JPS61201222A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Hitachi Ltd | 光パルス増幅整形装置 |
| US5047822A (en) * | 1988-03-24 | 1991-09-10 | Martin Marietta Corporation | Electro-optic quantum well device |
| JP2753266B2 (ja) * | 1988-06-20 | 1998-05-18 | 株式会社日立製作所 | 半導体回路 |
| US4896121A (en) * | 1988-10-31 | 1990-01-23 | Hughes Aircraft Company | Current mirror for depletion-mode field effect transistor technology |
| JP2734778B2 (ja) * | 1991-01-16 | 1998-04-02 | 日本電気株式会社 | 光増幅装置 |
| US5134358A (en) * | 1991-01-31 | 1992-07-28 | Texas Instruments Incorporated | Improved current mirror for sensing current |
| EP0555063B1 (en) * | 1992-02-03 | 1999-04-14 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Optical waveform shaping device |
| JPH05297331A (ja) * | 1992-04-17 | 1993-11-12 | Nec Corp | 光可変減衰装置 |
| JPH05300099A (ja) * | 1992-04-17 | 1993-11-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光中継器 |
| JPH107329A (ja) * | 1996-06-25 | 1998-01-13 | Suzaki Chuko Kk | リールの初期巻取トルク調節装置 |
-
1994
- 1994-07-08 US US08/273,042 patent/US5473467A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-10 TW TW083111521A patent/TW293203B/zh active
-
1995
- 1995-03-30 CA CA002145912A patent/CA2145912A1/en not_active Abandoned
- 1995-06-28 EP EP95304539A patent/EP0692868A1/en not_active Withdrawn
- 1995-07-07 JP JP7171253A patent/JPH0854587A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009014155A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and electronic device having the same |
| US8154480B2 (en) | 2007-07-25 | 2012-04-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and electronic device having the same |
| US8913050B2 (en) | 2007-07-25 | 2014-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and electronic device having the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0692868A1 (en) | 1996-01-17 |
| US5473467A (en) | 1995-12-05 |
| TW293203B (ja) | 1996-12-11 |
| CA2145912A1 (en) | 1996-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |