(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードとカソードを持ち、受信した信号光に対応する光電流を生成する受光素子と、
上記受光素子のアノードに接続され、上記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
第１電極および第２電極を持つ容量受動素子と、を有し、
上記受光素子のカソードと上記容量受動素子の第１電極が接続され、
上記容量受動素子の第２電極が端子を介して上記電流電圧変換回路の基準電位に接続され、
上記電流電圧変換回路は、
上記受光素子のアノードが接続される第１端子と、
上記容量受動素子の第２電極が接続される第２端子と、
電源電位に接続される電源端子と、
基準電位に接続される基準電位端子と、を含み、
上記第２端子と上記基準電位端子が接続され、
上記第１端子、上記電源端子、および上記基準電位端子に接続され、上記第１端子から供給される電流を差動電圧に変換するフロントエンド部を含み、
上記受光素子と上記電流電圧変換回路の上記第１端子の間に第１伝送路を有し、
上記容量受動素子の第２電極と前記電流電圧変換回路の基準電位に接続する上記第２端子の間に第２伝送路が形成され、
上記第１伝送路は第１層の信号ラインにより形成され、
上記第２伝送路は第２層であるフローティングプレーンにより形成され、
上記基準電位端子から上記フロントエンド部、上記第１端子、上記第１伝送路を経由して上記受光素子のアノード側に至るリターンパスと、上記基準電位端子から上記第２端子、上記第２伝送路を経由して上記受光素子のカソード側に至るリターンパスが形成されている
光受信機。
【請求項２】
上記電流電圧変換回路の上記第１端子が第１層の信号ラインである上記第１伝送路と接続され、
上記容量受動素子の第２電極と上記電流電圧変換回路の上記第２端子がパッドにより第２層であるフローティングプレーンに接続されている。
請求項１記載の光受信機。
【請求項３】
基板上に、フローティングプレーンと理想グランドが並列に配置され、
上記フローティングプレーンに上記受光素子、上記容量受動素子、上記第２伝送路が形成され、かつ、チップである上記電流電圧変換回路の上記第１端子および上記第２端子が形成されている端部が配置されている
請求項１または２記載の光受信機。
【請求項４】
上記電流電圧変換回路は、
上記フロントエンド部の出力差動電圧のレベルを制限する制限回路を有し、
上記フロントエンド部と上記制限回路は、上記電源端子および上記基準電位端子を共用している
請求項１から３のいずれか一に記載の光受信機。
【請求項５】
上記電流電圧変換回路は、
上記フロントエンド部の出力差動電圧のレベルを制限する制限回路を有し、
上記フロントエンド部と上記制限回路は、上記電源端子および上記基準電位端子がそれぞれ個別に形成されている
請求項１から３のいずれか一に記載の光受信機。
【請求項６】
光信号を伝送する光伝送路と、
光信号を上記光伝送路に送信する光信号送信装置と、
上記光伝送路を伝送された光信号を受信して電気信号に変換する光受信機を含む光信号受信装置と、を有し、
上記光受信機は、
アノードとカソードを持ち、受信した信号光に対応する光電流を生成する受光素子と、
上記受光素子のアノードに接続され、上記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
第１電極および第２電極を持つ容量受動素子と、を有し、
上記受光素子のカソードと上記容量受動素子の第１電極が接続され、
上記容量受動素子の第２電極が端子を介して上記電流電圧変換回路の基準電位に接続され、
上記電流電圧変換回路は、
上記受光素子のアノードが接続される第１端子と、
上記容量受動素子の第２電極が接続される第２端子と、
電源電位に接続される電源端子と、
基準電位に接続される基準電位端子と、を含み、
上記第２端子と上記基準電位端子が接続され、
上記第１端子、上記電源端子、および上記基準電位端子に接続され、上記第１端子から供給される電流を差動電圧に変換するフロントエンド部を含み、
上記受光素子と上記電流電圧変換回路の上記第１端子の間に第１伝送路を有し、
上記容量受動素子の第２電極と前記電流電圧変換回路の基準電位に接続する上記第２端子の間に第２伝送路が形成され、
上記第１伝送路は第１層の信号ラインにより形成され、
上記第２伝送路は第２層であるフローティングプレーンにより形成され、
上記基準電位端子から上記フロントエンド部、上記第１端子、上記第１伝送路を経由して上記受光素子のアノード側に至るリターンパスと、上記基準電位端子から上記第２端子、上記第２伝送路を経由して上記受光素子のカソード側に至るリターンパスが形成されている
光伝送システム。
【請求項７】
上記電流電圧変換回路の上記第１端子が第１層の信号ラインである上記第１伝送路と接続され、
上記容量受動素子の第２電極と上記電流電圧変換回路の上記第２端子がパッドにより第２層であるフローティングプレーンに接続されている。
請求項６記載の光伝送システム。
【請求項８】
基板上に、フローティングプレーンと理想グランドが並列に配置され、
上記フローティングプレーンに上記受光素子、上記容量受動素子、上記第２伝送路が形成され、かつ、チップである上記電流電圧変換回路の上記第１端子および上記第２端子が形成されている端部が配置されている
請求項６または７記載の光伝送システム。
【請求項９】
上記電流電圧変換回路は、
上記フロントエンド部の出力差動電圧のレベルを制限する制限回路を有し、
上記フロントエンド部と上記制限回路は、上記電源端子および上記基準電位端子を共用している
請求項６から８のいずれか一に記載の光伝送システム。
【請求項１０】
上記電流電圧変換回路は、
上記フロントエンド部の出力差動電圧のレベルを制限する制限回路を有し、
上記フロントエンド部と上記制限回路は、上記電源端子および上記基準電位端子がそれぞれ個別に形成されている
請求項６から８のいずれか一に記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムに適用される光受信機および光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電流を電圧に変換するトランスインピーダンスアンプ（Transimpedance Amplifier：ＴＩＡ)は光伝送システムの中で使われる。
光伝送システムとは、電気信号を光変換したデータを光送信機(ＴＸ)から送信し、光受信機(ＲＸ)で受信した光データを電気信号に変換するシステムである。
【０００３】
光送信機(ＴＸ)から送られた光データをフォトダイオード（Photo Diode：ＰＤ)が電流変換し、その電流を差動電圧変換するためにＴＩＡが使われる。
光送信機（ＴＸ）のドライバ（Driver）から出力された電気信号は電気光変換素子、レーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ)や垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER ：VCSEL）で光信号に変換される。この光信号は、光ファイバを通り、光受信機（ＲＸ）のＰＤで光電気変換される。
光送信機（ＴＸ）から光受信機（ＲＸ）に通信する際、光ファイバの接続部や電気/光変換・光/電気変換時のパワーロスが大きく、ＰＤの出力電流が微小振幅になる場合がある。よってＴＩＡには高い信号対雑音比(ＳＮＲ)が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は光受信機の第１の構成例を示す図であって、一般的に使われるＰＤとＴＩＡの接続方法を示す図である。
図２は、光受信機の第２の構成例を示す図である。
図３は、光受信機の第３の構成例を示す図である。
【０００５】
図１の光受信機１は、受光素子としてのＰＤ（フォトダイオード）２、容量受動素子としてのキャパシタ（Ｃ）３、電流電圧変換回路としてのＴＩＡ４、およびフィルタ５を有する。
また、図１において、Ｌ１〜Ｌ５は寄生インダクタ、ＮＤ１はノードを示している。
【０００６】
図１のＴＩＡ４は、入力端子ｉｎ、電源電位ＶＤＤに接続される電源端子ＶＤＦＥ、基準電位ＶＳＳに接続される基準電位端子ＶＳＦＥ、入力端子ｉｎ、電源端子ＶＤＦＥ、ＶＳＦＥに接続されるフロントエンド（Front End：ＦＥ)部４１を含んで構成されている。
図２のＴＩＡ４Ａおよび図３のＴＩＡ４Ｂは、図１の構成に加えて、ＦＥ部４１の出力段にリミッティングアンプ（Limiting Amplifier：ＬＡ)４２が配置されている。
【０００７】
ＰＤ２のカソードがフィルタ５を介して電源電位ＶＤＤおよびキャパシタ３の第１電極３１に接続され、キャパシタ３の第２電極３２は基準電位ＶＳＳに接続され、それらの接続点によりノードＮＤ１が形成されている。
ＰＤ２のカソードとノードＮＤ１間に寄生インダクタＬ１が存在している。
ＰＤ２のアノードがＴＩＡ４の入力端子ｉｎに接続されている。このＰＤ２のアノードとＴＩＡ４の入力端子ｉｎ間には寄生インダクタＬ２，Ｌ３が存在している。
ＴＩＡ４の電源端子ＶＤＦＥと電源電位ＶＤＤ間には寄生インダクタＬ４が存在し、基準電位端子ＶＳＦＥと基準電位ＶＳＳ間には寄生インダクタＬ５が存在している。
【０００８】
図１の光受信機１においては、光信号をＰＤ２が受信し、電気変換して得られた電流をＴＩＡ４のＦＥ部４１が受け、差動電圧変換する。
ＰＤ２の出力の変調電流は、パワーが弱い場合数十マイクロアンペア（μＡ）程度しかないため、仮に２０μＡをＦＥ部４１の入力インピーダンス５０Ωが受けるとすると端子ｉｎの変調電圧は１ｍＶ程度しかなく、容易にノイズに埋もれてしまう。
【０００９】
ＴＩＡ４は小振幅を増幅するため、図２に示すように、ＦＥ部４１のほかにＬＡ４２を設ける場合が多い。
このＬＡ４２やＴＩＡチップ上の様々な回路が自己発生ノイズを生み出し、基準電位端子ＶＳＦＥＬＡに印加される。
一方、端子ｉｎにはＰＤ２やＦＥ部４１の寄生容量等で基準電位端子ＶＳＦＥＬＡのノイズが正しく伝わらず、基準電位端子ＶＳＦＥＬＡを基準でみて端子ｉｎにノイズが加わり、ＳＮＲが劣化する。
そのため、図３に示すように、一般的にＦＥ部４１のみ電源、基準電位を分離する構成が好まれる。
【００１０】
しかし、チップ上の素子は基板や配線で実際は繋がっているため、基準電位端子ＶＳＦＥに伝播するノイズを完全には除去しきれない。高いＳＮＲを要求されるＴＩＡにとって、この除去しきれないノイズが問題になる。
また、チャネル数が増えるほど基準電位端子ＶＳＦＥに伝播するノイズ量が増えるため、多チャネルアプリケーションほどノイズの影響が増大し深刻な問題となる。
【００１１】
図４は、光受信機の第４の構成例を示す図であって、ＰＤとＴＩＡチップ間を伝送路で繋ぐ構成を示す図である。
【００１２】
図４の光受信機１Ｃにおいて、ＰＤ２のアノードとＴＩＡ４Ｂの入力端子ｉｎ間が伝送路ＴＬ１により接続されている。
この場合、上記と同様、基準電位端子ＶＳＦＥにノイズが印加された場合、入力端子ｉｎに正しく伝播しなかった成分が基準電位端子ＶＳＦＥからみた端子ｉｎのノイズになる。
伝送路ＴＬ１があると、ＰＤ２へ伝播したノイズの反射成分が増幅して端子ｉｎに乗り、ＳＮＲの劣化が増大するおそれがある。
【００１３】
本発明は、回路の基準電位からみた入力端子のノイズを削減することが可能で、信号に重畳するノイズ成分を減少でき、信号対雑音比(ＳＮＲ)の精度の向上を図ることが可能な光受信機および光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点の光受信機は、アノードとカソードを持ち、受信した信号光に対応する光電流を生成する受光素子と、上記受光素子のアノードに接続され、上記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、第１電極および第２電極を持つ容量受動素子と、を有し、上記受光素子のカソードと上記容量受動素子の第１電極が接続され、上記容量受動素子の第２電極が端子を介して上記電流電圧変換回路の基準電位に接続され、上記電流電圧変換回路は、上記受光素子のアノードが接続される第１端子と、上記容量受動素子の第２電極が接続される第２端子と、電源電位に接続される電源端子と、基準電位に接続される基準電位端子と、を含み、上記第２端子と上記基準電位端子が接続され、上記第１端子、上記電源端子、および上記基準電位端子に接続され、上記第１端子から供給される電流を差動電圧に変換するフロントエンド部を含み、上記受光素子と上記電流電圧変換回路の上記第１端子の間に第１伝送路を有し、上記容量受動素子の第２電極と前記電流電圧変換回路の基準電位に接続する上記第２端子の間に第２伝送路が形成され、上記第１伝送路は第１層の信号ラインにより形成され、上記第２伝送路は第２層であるフローティングプレーンにより形成され、上記基準電位端子から上記フロントエンド部、上記第１端子、上記第１伝送路を経由して上記受光素子のアノード側に至るリターンパスと、上記基準電位端子から上記第２端子、上記第２伝送路を経由して上記受光素子のカソード側に至るリターンパスが形成されている。
【００１５】
本発明の第２の観点の光伝送システムは、光信号を伝送する光伝送路と、光信号を上記光伝送路に送信する光信号送信装置と、上記光伝送路を伝送された光信号を受信して電気信号に変換する光受信機を含む光信号受信装置と、を有し、上記光受信機は、アノードとカソードを持ち、受信した信号光に対応する光電流を生成する受光素子と、上記受光素子のアノードに接続され、上記光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、第１電極および第２電極を持つ容量受動素子と、を有し、上記受光素子のカソードと上記容量受動素子の第１電極が接続され、上記容量受動素子の第２電極が端子を介して上記電流電圧変換回路の基準電位に接続され、上記電流電圧変換回路は、上記受光素子のアノードが接続される第１端子と、上記容量受動素子の第２電極が接続される第２端子と、電源電位に接続される電源端子と、基準電位に接続される基準電位端子と、を含み、上記第２端子と上記基準電位端子が接続され、上記第１端子、上記電源端子、および上記基準電位端子に接続され、上記第１端子から供給される電流を差動電圧に変換するフロントエンド部を含み、上記受光素子と上記電流電圧変換回路の上記第１端子の間に第１伝送路を有し、上記容量受動素子の第２電極と前記電流電圧変換回路の基準電位に接続する上記第２端子の間に第２伝送路が形成され、上記第１伝送路は第１層の信号ラインにより形成され、上記第２伝送路は第２層であるフローティングプレーンにより形成され、上記基準電位端子から上記フロントエンド部、上記第１端子、上記第１伝送路を経由して上記受光素子のアノード側に至るリターンパスと、上記基準電位端子から上記第２端子、上記第２伝送路を経由して上記受光素子のカソード側に至るリターンパスが形成されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回路の基準電位からみた入力端子のノイズを削減することが可能で、信号に重畳するノイズ成分を減少でき、信号対雑音比(ＳＮＲ)の精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】光受信機の第１の構成例を示す図であって、一般的に使われるＰＤとＴＩＡの接続方法を示す図である。
【図２】光受信機の第２の構成例を示す図である。
【図３】光受信機の第３の構成例を示す図である。
【図４】光受信機の第４の構成例を示す図であって、ＰＤとＴＩＡチップ間を伝送路で繋ぐ構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光伝送システムの基本的な構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る光受信機の構成を示す図である。
【図７】比較例として図１の光受信機のＴＩＡにおける基準電位端子のノイズの影響について説明するための図である。
【図８】本第１の実施形態に係る光受信機のＴＩＡにおける基準電位端子のノイズの影響について説明するための図である。
【図９】比較例として図１の光受信機のＴＩＡにおける基準電位端子のノイズの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】本第１の実施形態に係る光受信機のＴＩＡにおける基準電位端子のノイズの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る光受信機の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る光受信機の構成を示す図である。
【図１３】比較例として図４の光受信機のＴＩＡにおける基準電位端子のノイズの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】本第３の実施形態に係る光受信機のＴＩＡにおける基準電位端子のノイズの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る光受信機の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（光受信機の第１の構成例）
２．第２の実施形態（光受信機の第２の構成例）
３．第３の実施形態（光受信機の第３の構成例）
４．第４の実施形態（光受信機の第４の構成例）
【００１９】
図５は、本発明の実施形態に係る光伝送システムの基本的な構成を示す図である。
【００２０】
本通信システム１００は、光信号送信装置２００と光信号受信装置３００と光伝送路４００により構成されている。
光信号送信装置２００は、光送信機２１０を含み、その光送信機２１０から出力された電気信号は電気光変換素子、ＬＤやＶＣＳＥＬで光信号に変換される。
この光信号は、光ファイバにより形成される光伝送路４００を伝送されて光信号受信装置３００の光受信機（ＲＸ）３１０のＰＤで光電気変換される。
【００２１】
以下、本実施形態の特徴的な構成を有する光信号受信装置３００の光受信機３１０の構成および機能について具体的に説明する。
【００２２】
＜１．第１の実施形態＞
図６は、本発明の第１の実施形態に係る光受信機の構成を示す図である。
【００２３】
本光受信機３１０は、図６に示すように、受光素子としてのＰＤ（フォトダイオード）３１１、容量受動素子としてのキャパシタ（Ｃ）３１２、電流電圧変換回路としてのＴＩＡ３１３、およびフィルタ３１４を有する。
また、図６において、Ｌ３１１〜Ｌ３１６は寄生インダクタ、ＮＤ３１１はノードを示している。
【００２４】
図６のＴＩＡ３１３は、入力端子ｉｎ１（第１端子）、ｉｎ２（第２端子）、電源電位ＶＤＤに接続される電源端子ＶＤＦＥ１、基準電位ＶＳＳに接続される基準電位端子ＶＳＦＥ１を有する。
そして、ＴＩＡ３１３は、入力端子ｉｎ１，ｉｎ２、電源端子ＶＤＦＥ１、ＶＳＦＥ１に接続されるＦＥ（フロントエンド)部３１３１を含んで構成されている。
ＴＩＡ３１３は、チップ内で第２端子ｉｎ２と基準電位端子ＶＳＦＥ１が接続されている。
【００２５】
ＰＤ３１１のカソードがフィルタ３１４を介して電源電位ＶＤＤおよびキャパシタ３１２の第１電極３１２１に接続され、それらの接続点によりノードＮＤ３１１が形成されている。
キャパシタ３１２の第２電極３１２２はＴＩＡ３１３の端子ｉｎ２を介して基準電位端子ＶＳＦＥ１にのみに接続されている。
ＰＤ３１１のカソードとノードＮＤ３１１間に寄生インダクタＬ３１１が存在している。
ＰＤ３１１のアノードがＴＩＡ３１３の入力端子ｉｎ１に接続されている。このＰＤ３１１のアノードとＴＩＡ３１３の入力端子ｉｎ１間には寄生インダクタＬ３１２，Ｌ３１３が存在している。
キャパシタ３１２の第２電極３１２２とＴＩＡ３１３の端子ｉｎ２間には寄生ダイオードＬ３１４が存在している。
ＴＩＡ３１３の電源端子ＶＤＦＥ１と電源電位ＶＤＤ間には寄生インダクタＬ３１５が存在し、基準電位端子ＶＳＦＥ１と基準電位ＶＳＳ（たとえば接地電位ＧＮＤ）間には寄生インダクタＬ３１６が存在している。
【００２６】
本実施形態の光受信機３１０は、ＰＤ３１１の基準電位をチップであるＴＩＡ３１３の基準電位端子ＶＳＦＥから供給することが特徴である。
比較例としての図１の光受信機１はＰＤ２とＴＩＡ４のＦＥ部４１間のリターンパスが共通ＧＮＤを通して繋がっている。
これに対して、本発明の実施形態に係る光受信機はＰＤ３１１とＦＥ部３１３１間のリターンパスが基準電位端子ＶＳＦＥ１を基準で閉じている。
【００２７】
ここで、本実施形態に係る光受信機３１０と比較例として図１の光受信機１のＴＩＡ３１３，４における基準電位端子ＶＳＦＥのノイズの影響について図７および図８に関連付けて考察する。
【００２８】
図７は、比較例として図１の光受信機１のＴＩＡ４における基準電位端子ＶＳＦＥのノイズの影響について説明するための図である。
図８は、本実施形態に係る光受信機３１０のＴＩＡ３１３における基準電位端子ＶＳＦＥのノイズの影響について説明するための図である。
【００２９】
図７および図８において、ＦＥ部４１，３１３１は、ともに信号ラインと基準電位端子ＶＳＦＥとの間に抵抗素子Ｒｉｎが形成されており、出力段にシングルの信号から差動信号ｏｕｔ，ｏｕｔｂに変換するコンバータＣＮＶ（Ｘ）を有している。
図７および図８において、Ｃ１はＰＤ２，３１１の寄生容量を、Ｃ２はＦＥ部４１，３１３１の寄生容量を、それぞれ示している。
【００３０】
比較例としての図１の光受信機１はＰＤ２とＴＩＡ４のＦＥ部４１間のリターンパスが共通ＧＮＤを通して繋がっている。
その結果、比較例として図１の光受信機１のＴＩＡ４においては、信号波形ＳＷに高周波ノイズＨＮＺが重畳する。
ここでＰＤ２の寄生容量Ｃ１のインピーダンスをＺ１、ＦＥ部４１のインピーダンスをＺ２、基準電位端子ＶＳＦＥのノイズをＶＮとすると、基準電位端子ＶＳＦＥ側から入力端子ｉｎに伝わるノイズ量ＮＺは次式で与えられる。
【００３１】
［数１］
ＮＺ＝｛Ｚ１／（Ｚ１＋Ｚ２）｝×ＶＮ
【００３２】
このように、比較例としての図１の光受信機１は、端子ｉｎ−ＶＳＦＥ間において、［
Ｚ１／（Ｚ１＋Ｚ２）×ＶＮ］だけＶＳＦＥノイズＶＮの影響を受ける。
【００３３】
これに対して、本発明の実施形態に係る光受信機３１０はＰＤ３１１とＦＥ部３１３１間のリターンパスが基準電位端子ＶＳＦＥを基準で閉じている。
その結果、本実施形態に係る光受信機３１０のＴＩＡ３１３においてはＶＳＦＥノイズＶＮに入力端子ｉｎ側が追従し、端子ｉｎ−ＶＳＦＥ間はノイズの影響を受けない。
図８に示すように、高周波ノイズＨＮＺがないように見え、信号波形ＳＷに重畳することが回避される。
【００３４】
ここで、本第１の実施形態に係る光受信機３１０と比較例として図１の光受信機１のＴＩＡ３１３，４における基準電位端子ＶＳＦＥのノイズの影響についてのシミュレーション結果を、図９および図１０に示す。
【００３５】
図９（Ａ）〜（Ｄ）は、比較例として図１の光受信機１のＴＩＡ４における基準電位端子ＶＳＦＥのノイズの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
図１０（Ａ）〜（Ｄ）は、本第１の実施形態に係る光受信機３１０のＴＩＡ３１３における基準電位端子ＶＳＦＥのノイズの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
図９および図１０は、それぞれ図１および図６の構成において、基準電位端子ＶＳＦＥ，ＶＳＦＥ１にノイズを印加したときのシミュレーション結果を示している。
印加ノイズは、波形ｓｉｎ波、振幅１ｍＡｐｐ、周波数７６１ＭＨｚであり、入力データは、波形ＰＲＢＳ７、振幅１０μＡｐｐ、周波数５Ｇｂｐｓであり、寄生インダクタンスは１ｎＨである。
【００３６】
図９および図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の波形は上から基準電位端子ＶＳＦＥ、入力端子と基準電位端子間ｉｎ-ＶＳＦＥ、差動出力ｏｕｔ-ｏｕｔｂを示している。
図９および図１０の（Ｄ）は、差動出力ｏｕｔ-ｏｕｔｂの波形パターンであるいわゆるアイパターン（eye pattern）を示している。
ＰＤとＦＥ部は図１、図６ともに同じ回路を用いている。
【００３７】
比較例としての図１の光受信機１においては、図９（Ｄ）に示すように、基準電位端子ＶＳＦＥの変動の影響を受けて、アイパターンが完全に閉じたようになっており、データが劣化している。
これに対して、本発明の第１の実施形態に係る図６の光受信機３１０は、図１０（Ｄ）に示すように、基準電位端子ＶＳＦＥの変動量が図１の光受信機１と同じにもかかわらずデータが劣化していない。
【００３８】
以上説明したように、本第１の実施形態によれば、光受信機はＰＤ３１１とＦＥ部３１３１間のリターンパスが基準電位端子ＶＳＦＥ１を基準で閉じている。
これにより、ＶＳＦＥノイズＶＮに入力端子ｉｎ側が追従し、端子ｉｎ−ＶＳＦＥ間はノイズの影響を受けない。その結果、信号に重畳する雑音成分が減るため、信号対雑音比(ＳＮＲ)の精度が向上する。
【００３９】
本第１の実施形態の構成は多チャネルにも適用できる。多チャネルの基準電位端子ＶＳＦＥ１が共通でも分離でも、ＰＤ３１１の基準電位が基準電位端子ＶＳＦＥ１と同じであれば成立する。
多チャネルの基準電位端子ＶＳＦＥ１が１チャネル毎に分離されている場合は、上述と同じく基準電位端子ＶＳＦＥ１からみた端子ｉｎにはノイズが乗らない。
多チャネルの基準電位端子ＶＳＦＥ１が共通の場合でも、基準電位端子ＶＳＦＥ１に印加されたノイズが各チャネルのＰＤ３１１に等しく伝わる。
その結果、各チャネルの端子ｉｎも等しく変動するため、基準電位端子ＶＳＦＥ１からみた各端子ｉｎにノイズは重畳されない（乗らない）。
【００４０】
＜２．第２の実施形態＞
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る光受信機の構成を示す図である。
【００４１】
本第２の実施形態に係る光受信機３１０Ａが上述した第１の実施形態に係る光受信機３１０と異なる点は、ＴＩＡ３１３ＡにおいてＦＥ部３１３１の出力段に制限回路としてのＬＡ（リミッティングアンプ)３１３２が配置されていることにある。
ＬＡ３１３２は、ＦＥ部３１３１と電源端子ＶＤＦＥ１Ａおよび基準電位端子ＶＳＦＥ１Ａを共用している。
【００４２】
本第２の実施形態に係る光受信機３１０Ａにおいては、ＬＡ３１３２等の自己発生ノイズが基準電位端子ＶＳＦＥ１Ａに印加されても、基準電位端子ＶＳＦＥ１Ａの変動と同量だけＰＤ３１１のカソード電位も変動し、同じく端子ｉｎの電位も同量だけ変動する。
基準電位端子ＶＳＦＥ１Ａに印加されたノイズが端子ｉｎに劣化無く伝わるため、基準電位端子ＶＳＦＥ１Ａからみた端子ｉｎの電位はノイズの影響を受けない。
【００４３】
本第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
＜３．第３の実施形態＞
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る光受信機の構成を示す図である。
【００４５】
本第３の実施形態に係る光受信機３１０Ｂが上述した第２の実施形態に係る光受信機３１０Ａと異なる点は、以下の通りである。
光受信機３１０Ｂは、ＰＤ３１１とＴＩＡ３１３ＢのＦＥ部３１３１の間に伝送路ＴＬ３１１が形成され、ＰＤ３１１の基準電位をチップであるＴＩＡ３１３Ｂの基準電位端子ＶＳＦＥ１から供給することにある。
また、光受信機３１０Ｂにおいては、ＦＥ部３１３１とＬＡ３１３２で電源端子と基準電位端子とを別々に有している。
ＦＥ部３１３１は、電源端子ＶＤＦＥ１を介して電源電位ＶＤＤに接続され、基準電位端子ＶＳＦＥ１を介して基準電位ＶＳＳに接続されている。
ＬＡ３１３２は、電源端子ＶＤＬＡ１を介して電源電位ＶＤＤに接続され、基準電位端子ＶＳＬＡ１を介して基準電位ＶＳＳに接続されている。
ＴＩＡ３１３Ｂの電源端子ＶＤＦＥ１と電源電位ＶＤＤ間には寄生インダクタＬ３１５が存在し、基準電位端子ＶＳＦＥ１と基準電位ＶＳＳ（たとえば接地電位ＧＮＤ）間には寄生インダクタＬ３１６が存在している。
ＴＩＡ３１３Ｂの電源端子ＶＤＬＡ１と電源電位ＶＤＤ間には寄生インダクタＬ３１７が存在し、基準電位端子ＶＳＬＡ１と基準電位ＶＳＳ（たとえば接地電位ＧＮＤ）間には寄生インダクタＬ３１８が存在している。
【００４６】
本実施形態の光受信機３１０Ｂは、ＰＤ３１１とＦＥ部３１３１の間に伝送路ＴＬ３１１があり、ＰＤ３１１の基準電位をチップであるＴＩＡ３１３Ｂの基準電位端子ＶＳＦＥ１から供給することが特徴である。
比較例としての図４の光受信機１ＣはＰＤ２とＴＩＡ４のＦＥ部４１間のリターンパスが伝送路ＴＬ１を含め共通ＧＮＤを通して繋がっている。
これに対して、本発明の実施形態に係る光受信機３１０ＢはＰＤ３１１とＦＥ部３１３１間のリターンパスが伝送路ＴＬ３１１を含めた基準電位端子ＶＳＦＥ１を基準で閉じている。
【００４７】
本第３の実施形態に係る光受信機３１０Ｂにおいては、ＬＡ３１３２等の自己発生ノイズが基準電位端子ＶＳＦＥ１に印加された場合、ノイズは基準電位端子ＶＳＦＥ１と端子ｉｎの両方から伝送路ＴＬ３１１を経由してＰＤ３１１へ伝播する。そして、ＰＤ３１１のアノードとカソードに同量のノイズが乗ることでノイズがキャンセルされる。
その結果、基準電位端子ＶＳＦＥ１からみた端子ｉｎはノイズの影響を受けない。
【００４８】
ここで、本実施形態に係る光受信機３１０Ｂと比較例として図４の光受信機１ＣのＴＩＡ３１３Ｂ，４Ｂにおける基準電位端子ＶＳＦＥのノイズの影響についてのシミュレーション結果を、図１３および図１４に示す。
【００４９】
図１３（Ａ）〜（Ｄ）は、比較例として図４の光受信機１のＴＩＡ４Ｂにおける基準電位端子ＶＳＦＥのノイズの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、本第３の実施形態に係る光受信機３１０ＢのＴＩＡ３１３Ｂにおける基準電位端子ＶＳＦＥ１のノイズの影響についてのシミュレーション結果を示す図である。
図１３および図１４は、それぞれ図４および図１２の構成において、基準電位端子ＶＳＦＥ，ＶＳＦＥ１にノイズを印加したときのシミュレーション結果を示している。
印加ノイズは、波形ｓｉｎ波、振幅１ｍＡｐｐ、周波数７６１ＭＨｚであり、入力データは、波形ＰＲＢＳ７、振幅１０μＡｐｐ、周波数５Ｇｂｐｓであり、寄生インダクタンスは１ｎＨである。
【００５０】
図１３および図１４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の波形は上から基準電位端子ＶＳＦＥ、入力端子と基準電位端子間ｉｎ-ＶＳＦＥ、差動出力ｏｕｔ-ｏｕｔｂを示している。
図１３および図１４の（Ｄ）は、差動出力ｏｕｔ-ｏｕｔｂの波形パターンであるいわゆるアイパターン（eye pattern）を示している。
ＰＤとＦＥ部は図４、図１２ともに同じ回路を用いている。
【００５１】
比較例としての図４の光受信機１Ｃにおいては、図１３（Ｄ）に示すように、基準電位端子ＶＳＦＥの変動の影響を受けて、アイパターンが完全に閉じたようになっており、データが劣化している。
これに対して、本発明の第３の実施形態に係る図１２の光受信機３１０Ｂは、図１４（Ｄ）に示すように、基準電位端子ＶＳＦＥ１の変動量が図４の光受信機１Ｃと同じにもかかわらずデータが劣化していない。
【００５２】
以上説明したように、本第３の実施形態によれば、ＰＤ３１１とＦＥ部３１３１の間に伝送路ＴＬ３１１があり、光受信機はＰＤ３１１とＦＥ部３１３１間のリターンパスが伝送路ＴＬ３１１を含めた基準電位端子ＶＳＦＥ１を基準で閉じている。
その結果、ノイズは基準電位端子ＶＳＦＥ１と端子ｉｎの両方から伝送路ＴＬ３１１を経由してＰＤ３１１へ伝播する。そして、ＰＤ３１１のアノードとカソードに同量のノイズが乗ることでノイズがキャンセルされる。
そのため、基準電位端子ＶＳＦＥ１からみた端子ｉｎはノイズの影響を受けない。
その結果、信号に重畳する雑音成分が減るため、信号対雑音比(ＳＮＲ)の精度が向上する。
【００５３】
本第３の実施形態の構成は多チャネルにも適用できる。多チャネルの基準電位端子ＶＳＦＥ１が共通でも分離でも、ＰＤ３１１の基準電位が伝送路を含め基準電位端子ＶＳＦＥ１と同じであれば成立する。
多チャネルの基準電位端子ＶＳＦＥ１が１チャネル毎に分離されている場合は、上述と同じく基準電位端子ＶＳＦＥ１からみた端子ｉｎにはノイズが乗らない。
多チャネルの基準電位端子ＶＳＦＥ１が共通の場合でも、基準電位端子ＶＳＦＥ１に印加されたノイズが基準電位端子ＶＳＦＥ１と端子ｉｎの両方から伝送路を経由してＰＤ３１１へ伝播する。
その結果、ＰＤ３１１のアノードとカソードに同量のノイズが乗ることでノイズがキャンセルされるため、基準電位端子ＶＳＦＥ１からみた端子ｉｎはノイズの影響を受けない。
【００５４】
＜４．第４の実施形態＞
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る光受信機の構成を示す図である。
【００５５】
本第４の実施形態に係る光受信機３１０Ｃが上述した第３の実施形態に係る光受信機３１０Ｂと異なる点は、以下の通りである。
図１５の光受信機３１０Ｃは、等価回路としては図１２の光受信機３１０Ｂと同じであるが、伝送路を第１層である信号ラインＳＧＬと第２層であるフローティングプレーン(Floating Plane)３１５により形成されている。
基板３１６上に、フローティングプレーン３１５と理想グランド３１７が並列に配置されている。
そして、フローティングプレーン３１５にＰＤ３１１、キャパシタ３１２、伝送路ＴＬ３１２が形成され、かつ、チップであるＴＩＡ３１３Ｂの端子ｉｎ１，ｉｎ２が形成されている端部が配置されている。
端子ｉｎ１は第１層の信号ラインＳＧＬである伝送路ＴＬ３１１が接続されている。
そして、キャパシタ３１２の第２電極３１２２と端子ｉｎ２がパッドにより第２層であるフローティングプレーン３１５に接続されている。
【００５６】
本第４の実施形態によれば、上述した第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００・・・光伝送システム、２００・・・光信号送信装置、２１０・・・光送信機、３００・・・光信号受信装置、３１０，３１０Ａ〜３１０Ｃ・・・光受信機、３１１・・・ＰＤ、３１２・・・キャパシタ、３１３・・・ＴＩＡ、３１３１・・・ＦＥ（フロントエンド）部、３１３２・・・ＬＡ（リミッティングアンプ）、３１４・・・フィルタ、３１５・・・フローティングプレーン、３１６・・・基板、３１７・・・理想グランド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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