JPS61214809A

JPS61214809A - ハイブリツドｉｃ形光受信機

Info

Publication number: JPS61214809A
Application number: JP60057486A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Nishie; 光昭西江
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1985-03-20
Publication date: 1986-09-24

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、光通信などにおいて光信号を受けて電気信号
に変換する際に使用される光受信機、特にハイブリッド
ＩＣ形光受信機に関するものである。

従来の技術光通信などでの光受信機には、様々な回路構成が採用さ
れているが、高速、高感度光受信機では、第４図に示す
ような、トランスインピーダンス形受光回路を使うこと
が多い。

第４図において、レーザ光などの光を受ける受光素子１
が、反転型の増幅器２の人力に接続され、その増幅器２
０入力と出力との間には、帰還抵抗３が接続されている
。その受光素子１としては、ホトダイオード、ＰＩＮホ
トダイオード、アバランシェホトダイオードなどが使用
できる。そして、その増幅器２の入力端子を八とし、帰
還抵抗３′の抵抗値をＲ４とすると、出力電圧Ｖｏは次
のように表される。

Ｖｏ＝−ｉｓ−Ｒｔ　　・・・（１）このような受信回路において高速化を実現するためには
、受光素子自体がその速度に対応できる高速性を有して
いるだけでなく、受信回路の帯域を広くしなければなら
ない。現在、受光素子は、その高速性に対応できる非常
に高速な素子が開発されている。また、受信回路を構成
する素子自体もその高速性に十分対応できるものが開発
されている。従って、素子自体の問題としては、その高
速性に対応可能である。

例えば１００Ｍｂ／ｓのＮＲＺ信号を受信するためには
、光受信回路が約７０ＭＨｚの帯域（３ｄＢ降下範囲）
が必要となる。但し、この値は、組合せて使用する光源
、光ファイバなどとの兼ね合いで増減する。

しかしながら、実際に光受信回路を構成すると、様々な
容量が寄生し、それらのために帯域が制限さてしまう。

その帯域を制限する要因を挙げるとすると、■ホトダイ
オードの接合容量、■増幅器の入力容量、増幅率、帯域
、■帰還抵抗に並列に入る容量などがある。これらを総
合的に勘案して等価回路で表わすと、第５図のようにな
る。第５図に右いて、Ｃｉ、、は、受光素子の接合容量
と増幅器の入力容量との和であり、ＣＬは帰還抵抗３と
並列に寄生する浮遊容量であり、−Ａ　（ｓ）は、増幅
器の増幅率の周波数特性である。

また、その周波数特性は、（１）式の様になる。

この（２）式より、次のことがわかる。ＲＬを小さくす
れば、ＣＩ、、、ＣＬとの時定数が小さくなり、帯域が
広がる。ところが、ＲＬを小さくすると、（１）式から
れかるように、出力電圧が小さくなり、受信感度が落ち
る。そのため、ＲＬを大きく保ったまま、帯域を広げた
い。

次に、Ｃ１ｎに関しては、Ａ　（ｓ）の絶対値を大きく
とることにより、Ｃ１ｈが大きくなっても、帯域を広げ
ることは可能である。但し、実際には、無制限に広げる
ことはできない。

これに対して、ＣＬに関しては、ＣｔとＲＬの時定数に
より、帯域が制限を受ける。つまり、ＲＬを大きく保つ
ためにはＣｔは可能な限り小さくする必要がある。

例えば、Ｃｉ　ｎは５ｐＦ、Ａ（Ｓ）として、利得１０
０倍、帯域５　ＭＨｚ、　Ｒｔ　＝５０にΩ、ＣＬ＝０
とすると、２０ＭＨｚ程度の帯域がとれる。ここで、Ｃ
ｔ　ｎが１０ｐＦとなってもＡ　（ｓ）　として利得２
００倍とすることにより、はぼ２０ＭＨｚの帯域が確保
できる。

ところが、ＣＬを０．５ｐＦとすると、それだけで６　
ＭＨｚ程度の帯域となり、しかもこれは、Ｃ１ｎ　ｓ。

Ａ　（ｓ）等によっては改善できず、２０Ｍ）Ｉｚの帯
域を劣化させないためには０．１５９　Ｆ以下の容量で
なくてはならず非常に厳しい条件となる。

発Ｉが　゛しようとする問題点以上のように、従来のハイブリッドＩＣ形光受信機にお
いては、その周波数帯域を十分に広くするだめには、帰
還抵抗に寄生する浮遊容量を０．１５ｐＦ以下にすると
いう非常に厳しい条件が要求されていた。

そのため、従来、増幅器の入力側と出力側すなわち帰還
抵抗の両端に浮遊容量が入らないよう工夫をしてきた。

しかしながら、そのような条件を満足することは大変で
あり、非常に厳格な精度が要求され、そのため、多量製
造に適していなかった。

そこで、本発明は、要求される十分な帯域幅を有し且つ
簡単な構成で、厳しい製造条件を要求されずに製造する
ことが可能なハイブリッドＩＣ形光受信機を提供せんと
するものである。

問題点を解決するための手段すなわち、本発明によるならば、受光素子と、該受光素
子に入力が接続されてトランスインピーダンス形回路方
式に構成され且つ絶縁性基板に設けられた増幅器とを有
するハイブリッドＩＣ形光受信機にふいて、増幅器に付
属する帰還抵抗の両端間に寄生する浮遊容量を分割して
アースするように構成する。

庇月以上のような構成のハイブリッドＩＣ形光受信機におい
ては、増幅器の入出力間の帰還抵抗の両端間に寄生する
浮遊容量は分割してアースされている。換言するならば
、その浮遊容量の分割された一方は、増幅器の入力容量
に付加され、他方は出力容量に付加される。従って、増
幅器の帰還抵抗に並列な容量成分が等価的には減少する
。すなわち、上記したＣＬが小さいハイブリッドＩＣ形
光受信機が実現でき、十分な帯域幅を有することができ
る。

実施例以下、添付図面を参照して本発明によるハイブリッドＩ
Ｃ形光受信機の実施例を説明する。

第１図は、本発明によるハイブリッドＩＣ形光受信機の
第１実施例の概略構成図である。

図示のハイブリッドＩＣ形光受信機は、ケース１０を有
しており、そのケース１０の一方の端には、光コネクタ
を受けるコネクタ１２が設けられ、そのコネクタ１２に
はホトダイオード１４が整合して配置されている。また
、ケース１０の中には、アルミナのようなセラミックの
基板１６が収容されて固定されており、そのセラミック
基板１６上に配線パターン及び印刷素子などが形成され
ているが、図面の簡略化のために本発明に直接関係しな
い部分は省略しである。

そのようなセラミック基板１６上には、ＩＣパッケージ
化された増幅器１８が取り付けられている。

その増幅器１８の入力は、セラミック基板１６上に形成
された導体パターン２０を介して、ホトダイオード１４
の一方の端子に接続されている。なお、そのホトダイオ
ード１４の他方の端子の接続は、図面の簡略化のために
図示を省略しである。

その導体パターン２０からは別の導体パターン２２が分
岐してふり、その端に、帰還抵抗として働く印刷抵抗２
６の一端が接続している。その印刷抵抗２６の他端から
は、更に別の導体パターン２８が増幅器１８の出力まで
延びている。なお、増幅器１８の出力をケース１０の外
に導く配線も図面の簡略化のために図示を省略しである
。

そのようなハイブリッドＩＣ形光受信機のケース１０を
、第１図に点線で輪郭を示す金属製の蓋３０で密封する
一方、その金属製の蓋３０をアースする。

かくして構成されるハイブリッドＩＣ形光受信機の等価
回路を図示すると、第２図に示すようになる。すなわち
、帰還抵抗２６すなわちＲＬと金属性の蓋３０との間に
コンデンサが形成され、そのコンデンサは、帰還抵抗Ｒ
Ｌ全全体分布し且つ一方の極がアースされている。従っ
て、その状態を等価的に示すと、第２図に示すように、
寄生容量ＣＬが帰還抵抗ＲＬに並列に入らず、入力側Ｃ
ＬＩと出力側ＣＬ２とに容量が分割される。その結果、
上記した浮遊容量ＣＬは、極めて小さくなり、帯域への
影響が著しく低減される。

以上の実施例では、帰還抵抗ＲＬに並列な浮遊容量ＣＬ
の分割アースは、ケース１０の蓋を金属製とすることに
よって実現しているが、他の方法によっても実現できる
。

例えば、第３図に示すように、導体パターン２４及び２
８の間のセラミック基板１６上に、別の導体パターン３
２を設け、それをアースしておく。そして、その導体パ
ターン３２上に点線で示すように絶縁膜３４を形成し、
その上に印刷抵抗２６を形成する。また、絶縁膜を設け
ずに、その導体パターン３２から浮かしてチップ抵抗の
両端を導体パターン２４及び２８に接続する。なお、第
３図において、その他の部分は第１図と同様であるので
、ケース１０他の図示は省略しである。

このように構成すると、帰還抵抗２６と導体パターン３
２との間にコンデンサが形成され、且つそのコンデンサ
の一方の極をアースすることができ、第２図に示す等価
回路と同様な回路がつくられる。

発明の効果以上の説明から明らかなように、ホトダイオードによる
ハイブリッドＩＣ形光受信機では、増幅器の人出方間の
帰還抵抗の周囲に生じる浮遊容量を入力側と出力側とに
分割してアースしているので、帰還抵抗に並列な浮遊容
量成分を著しく低減できる。従って、光受信機の帯域が
、その帰還抵抗に並列な浮遊容量により制限されず、広
い周波数帯域を持つことができる。それ故、応答速度が
極めて高い光受信機が得れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるハイブリッドＩＣ形光受信機の
第１実施例の概略構成図、第２図は、第１図のハイブリッドＩＣ形光受信機の等価
回路図、第３図は、本発明によるハイブリッドＩＣ形光受信機の
第２実施例の要部の概略構成図、第４図は、従来のハイ
ブリッドＩＣ形光受信機の受信回路の回路図、第５図は、従来の実際ハイブリッドＩＣ形光受信機の等
価回路図である。〔主な参照番号〕１・・受光素子、２・・増幅器、３・・帰還抵抗、１０・・ケース、１２・・コネクタ、１４・・ホトダイオード、１６・・
セラミック基板、１８・・増幅器、２０．２４．２８．
３２・・導体パターン、２６・・印刷抵抗、３０・・金
属製の蓋、３２・・絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受光素子と、該受光素子に入力が接続されてトラ
ンスインピーダンス形回路方式に構成され且つ絶縁性基
板に設けられた増幅器とを有するハイブリッドＩＣ形光
受信機において、増幅器に付属する帰還抵抗の両端間に
寄生する浮遊容量を分割してアースするように構成した
ことを特徴とするハイブリッドＩＣ形光受信機。
（２）前記帰還抵抗は、前記絶縁性基板上に形成された
印刷抵抗であり、該印刷抵抗から離隔され且つ該印刷抵
抗を少なくともほぼ覆う大きさの導電性領域があり、該
導電性領域がアースされていることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載のハイブリッドＩＣ形光受信機
。
（３）前記導電性領域は、ハイブリッドＩＣ形光受信機
を収容しているパッケージの金属製の蓋であることを特
徴とする特許請求の範囲第（２）項記載のハイブリッド
ＩＣ形光受信機。
（４）前記帰還抵抗の下の絶縁製基板上に導電性パター
ンが設けられ、該導電性パターンがアースされており、
前記帰還抵抗と前記導電性パターンとは電気的に絶縁さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載のハイブリッドＩＣ形光受信機。
（５）前記帰還抵抗は、前記導電性パターン上に絶縁膜
を介して形成された印刷抵抗であることを特徴とする特
許請求の範囲第（４）項記載のハイブリッドＩＣ形光受
信機。
（６）前記帰還抵抗は、前記導電性パターン上に接触し
ないようになされた抵抗チップであることを特徴とする
特許請求の範囲第（４）項記載のハイブリッドＩＣ形光
受信機。