(57)【要約】【課題】  高域においてゲインが低下しないと共に、ＰＤ保護カバー等を必要としない。【解決手段】  基板１０の所定位置に切欠部１０ａを形成し、この切欠部１０ａ内にフォトダイオード（ＰＤ）１１を配置する。ことにより、フォトダイオード１１を基板１０に沈めて取り付けることができ、フォトダイオード１１から導出されている光ファイバを、基板１０の一面とほぼ同じ高さで導出することができると共に、他端面から導出されたリード線１１ｂをほぼ最短距離で基板のハンダ付け部１０ｂにハンダ付けできる。これにより、高周波特性が改善される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバから入力された光信号に応じた電気信号を出力するフォトダイオードが基板上に設けられている光電変換器であって、
前記基板の所定位置に形成された切欠部内に前記フォトダイオードが配置されることにより、前記フォトダイオードの一端面に取り付けられて導出されている前記光ファイバが、前記基板の一面とほぼ同じ高さで導出可能とされると共に、他端面から導出されたリード線をほぼ最短の長さで前記基板のプリント配線にハンダ付けできるようにされていることを特徴とする光電変換器。
【請求項２】
前記フォトダイオードの一端面から導出された前記光ファイバの所定位置が、裏面に貼着層が形成されると共にスリットが形成されたスポンジ状の固定シールにより前記基板に固着されていることを特徴とする請求項１記載の光電変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を受信して電気信号を出力する光電変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のテレビ信号を周波数配列したサブキャリアにより光のキャリアを変調することでテレビ信号を伝送する光ＳＣＭ（Sub Carrier Multiplexing）によるＦＴＴＨ（Fiber To The Home）システムにおける受信側においては光受信器が備えられている。また、ＣＡＴＶ網のネットワーク構成方法の一つで、光ファイバーと同軸のケーブルを組み合わせたＨＦＣ（Hybrid Fiber Coax）システムやその他の光信号を伝送するシステムにおいても受信側に光受信器が備えられている。このような光受信器においては、光信号を電気信号に変換（Ｏ／Ｅ変換）する光電変換器が内蔵されており、光電変換用の素子としてフォトダイオードを用いるのが一般的とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の光電変換器の構成の一例を図５および図６に示す。図５は従来の光電変換器１００の構成を示す平面図であり、図６は従来の光電変換器１００の構成を示す側面図である。
これらの図に示す光電変換器１００は、プリント配線の基板１１０に組まれており、光ファイバ１１４を伝達された光信号がフォトダイオード（ＰＤ）１１１で受光されて電気信号に変換される。電気信号に変換された受信信号は、基板１１０に組まれた図示しない光電変換回路の増幅器により増幅されて出力される。ＰＤ１１１にはＰＤ取付金具１１２が一体に取り付けられており、ＰＤ取付金具１１２が一対のネジにより基板１１０に固着されることにより、ＰＤ１１１が基板１１０上に固着されている。光ファイバ１１４の出力端はＰＤ１１１の一端面に固着されているが、この部分を保護するためにＰＤ１１１には柔軟な材質で作成されたＰＤ保護カバー１１３が嵌着されて、ＰＤ１１１から導出されている光ファイバ１１４の部分が保護されている。さらに、光ファイバ１１４には破断に至らない最小の曲げ半径があり、この最小半径を保証するよう光ファイバ１１５の中途はファイバ保持具１１５により基板１１０に止着されている。ＰＤ１１１の他端面から導出されている一対のリード線は基板１１０に形成されているプリント配線にハンダ付けされている。
【０００４】
ＰＤ１１１の高周波特性には、ＰＤ１１１から導出されるリード線の長さが影響するが、図５および図６に示す光電変換器１００の水平方向の長さはＬ２とされ、基板１１０からの垂直方向の長さ（高さ）はｈ２とされる。長さｈ２は断面が円形とされているＰＤ１１１の少なくとも半径以上の長さとなる。ここで、ＰＤ１１１の周波数特性が反映される光電変換器１００におけるゲインの周波数特性を図７に示す。図７に示す周波数範囲は７００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚとされ、ゲインは光電変換器１００における光電変換回路が備える増幅器のゲインを含むゲインとされている。図７を参照すると約２３００ＭＨｚを超えた高域においてゲインが低下するようになる。これは、ＰＤ１１１におけるリード線の長さが長いこと、特に長さｈ２の長さをＰＤ１１１の半径以下の長さにできないことが影響していると考えられる。
【０００５】
ここで、ＰＤ１１１、ＰＤ取付金具１１２およびＰＤ保護カバー１１３を組み立てた構成を図８および図９に示す。図８はこれらの構成を示す平面図であり、図９はこれらの構成を示す正面図である。
これらの図に示すように、ＰＤ１１１の他端面からは３本のリード線１１１ａが導出されている。このリード線１１１ａはカソード、アノードおよびアースから導出され、図５に示す光電変換器１００ではカソード用およびアノード用の２本のみが使用されて基板１１０に形成されたプリント配線にハンダ付けされている。断面円形とされているＰＤ１１１には金属製のＰＤ取付金具１１２が一体に嵌着されている。このＰＤ取付金具１１２はＰＤ１１１に嵌着されるよう円形に折曲された部分と、基板１１０に取り付けるためのネジを挿通できる切溝が両側に形成された平板部とを有している。また、ネオプレン等の柔軟な材質で断面がほぼ円形に形成されているＰＤ保護カバー１１３の先端部がＰＤ１１１の一端に嵌着されており、ＰＤ保護カバー１１３は次第に径が細くなるようテーパ状に形成され、端部の内径は光ファイバ１１４の外径にほぼ等しい径とされている。ＰＤ保護カバー１１３をＰＤ１１１の一端に嵌着するのは、ＰＤ１１１からの光ファイバ１１４の導出部分が基板１１０に沿うよう曲げられた際に曲げ半径が最小曲げ半径以下となるおそれを防止するためである。
【０００６】
次に、ファイバ保持具１１５の構成を図１０ないし図１２に示す。図１０はファイバ保持具１１５の構成を示す平面図であり、図１１はファイバ保持具１１５の構成を示す正面図であり、図１２はファイバ保持具１１５の構成を示す側面図である。
これらの図に示すように、合成樹脂製のファイバ保持具１１５は矩形状の平板部１１５ａと、平板部１１５ａのおもて面から立設するよう形成されている一対の第１保持片１１５ｂと第２保持片１１５ｃとを有している。第１保持片１１５ｂと第２保持片１１５ｃの先端は互いに向き合うように斜め下方向に折曲されて、両先端部の間隔が狭く形成されている。これにより、第１保持片１１５ｂと第２保持片１１５ｃとで囲まれた空間が収納空間とされ、第１保持片１１５ｂと第２保持片１１５ｃにおいて若干重なって向き合っている先端部に光ファイバ１１４を当接して収納空間内に押し込むことにより、光ファイバ１１４が収納空間から抜け出ることなくファイバ保持具１１５により保持されるようになる。また、平板部１１５ａの裏面には両面接着テープ１１５ｄが貼着されており、両面接着テープの裏面には接着面を保護する剥離紙１１５ｅが貼着されている。そこで、剥離紙１１５ｅを剥がして基板１１０の所定位置にファイバ保持具１１５を貼着して光ファイバ１１４を保持することにより、光ファイバ１１４の曲げ半径が最小曲げ半径以下となるおそれを防止することができる。
【０００７】
以上説明したように、従来の光電変換器１００においては、約２３００ＭＨｚを超えた高域においてゲインが低下するという問題点があった。さらに、光ファイバ１１４を保護するＰＤ保護カバー１１３や複雑な構造のファイバ保持具１１５を必要とするという問題点があった。
そこで、本発明は高域においてゲインが低下しないと共に、ＰＤ保護カバー等を必要としない光電変換器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の光電変換器は、基板の所定位置に形成された切欠部内にフォトダイオードを配置することにより、フォトダイオードの一端面に取り付けられて導出されている光ファイバを、基板の一面とほぼ同じ高さで導出可能とされると共に、他端面から導出されたリード線をほぼ最短の長さで基板のプリント配線にハンダ付けできるようにされていることを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、基板の所定位置に形成された切欠部内にフォトダイオードを配置することにより、フォトダイオードの一端面に取り付けられて導出されている光ファイバを、基板の一面とほぼ同じ高さで導出可能とされると共に、他端面から導出されたリード線をほぼ最短距離で基板のプリント配線にハンダ付けできるようにされている。このようにリード線の長さを最短とすることができることから、高域においてゲインが低下することを防止することができる。また、フォトダイオードから導出されている光ファイバの部分を曲げることなく基板に沿わせることができることから、フォトダイオードからの光ファイバのが導出部分を保護する必要をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施例の光電変換器の構成を図１および図２に示す。図１は本発明にかかる光電変換器１の構成を示す平面図であり、図２は本発明にかかる光電変換器１の構成を示す側面図である。
これらの図に示す光電変換器１は、プリント配線の基板１０に組まれており、光ファイバ１３を伝達された光信号がフォトダイオード（ＰＤ）１１で受光されて電気信号に変換される。電気信号に変換された受信信号は、基板１０に組まれた後述する光電変換回路の増幅器により増幅されて出力される。ＰＤ１１は、ほぼ円柱状の本体部１１ａを有しており、本体部１１ａの一端からは２本のリード線１１ｂが導出されて、基板１０に形成されているプリント配線のハンダ付け部１０ｂにハンダ付けされている。導出されている２本のリード線１１ｂは、ＰＤ１１のカソードおよびアノードから導出されている。また、ＰＤ１１の他端には光ファイバ１３の出力端に設けられたファイバ接続部１３ａが接続される光コネクタインタフェースを有している。この光コネクタインタフェースにファイバ接続部１３ａが取り付けられることにより、光ファイバ１３を伝達してきた光信号がＰＤ１１により受光されることになる。
【００１１】
基板１０にはＰＤ１１を嵌挿することのできる大きさの切欠部１０ａが形成されており、この切欠部１０ａ内にＰＤ１１と、ＰＤ１１の光コネクタに取り付けられているファイバ接続部１３ａが嵌挿されている。これにより、光ファイバ１３は基板１０の上面とほぼ同じ高さでＰＤ１１から導出されるようになり、光ファイバ１３を下方へ曲げることなく光ファイバ１３を基板１０の上面に沿わせることができるようになる。したがって、ＰＤ１１から導出されている光ファイバ１３の部分を保護する必要がないことから、従来必要とされていたＰＤ保護カバー１１３を不要とすることができる。さらに、裏面に両面接着テープが貼着されている矩形状のスポンジからなる固定シール１２により、光ファイバ１３の所定位置を基板１０に止着することができる。この場合、固定シール１２にはほぼ中央から一辺までスリット１２ａが形成されており、このスリット１２ａで光ファイバ１３を挟持するようにして、固定シール１２を基板１０に貼着する。このように、簡単な構成のきわめて安価な固定シール１２により光ファイバ１３を基板１０上に止着することができ、従来の複雑な構成のファイバ保持具１１５を不要としてコストを安価とすることができる。なお、複数の固定シール１２により光ファイバ１３を基板１０上に止着するようにしても良い。
【００１２】
図１および図２に示す本発明にかかる光電変換器１においては、ＰＤ１１のリード線１１ｂの水平方向の長さがＬ１とされ、基板１０からのリード線１１ｂの垂直方向の長さ（高さ）がｈ１とされる。長さｈ１はＰＤ１１が切欠部１０ａ内に嵌挿されているため最短の長さとすることができる。ここで、ＰＤ１１の周波数特性が反映される本発明にかかる光電変換器１におけるゲインの周波数特性を図３に示す。図３に示す周波数範囲は７００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚとされ、ゲインは光電変換器１における光電変換回路が備える増幅器のゲインを含むゲインとされている。図３を参照すると、従来の光電変換器１００の周波数特性と異なり約２３００ＭＨｚを超えた高域においてもゲインが低下することはなくなる。これは、ＰＤ１１の高周波特性には、ＰＤ１１から導出されるリード線１１ｂの長さが影響し、本発明にかかる光電変換器１においては、ＰＤ１１におけるリード線１１ｂの長さｈ１を最短の長さとすることができるからである。
【００１３】
次に、本発明にかかる光電変換器１において基板１０に組まれている光電変換回路４０の構成例を示す回路図を図４に示す。
図４に示す光電変換回路４０においてフォトダイオード（ＰＤ）１１は破線で囲む等価回路で示されている。この光電変換回路４０において、電源Ｖｃｃとアースとの間に高周波の信号を阻止するコイルＬ１とフォトダイオード（ＰＤ）１１とが直列に接続されている。電源Ｖｃｃとアース間にはコンデンサＣ２が接続されている。また、コイルＬ１とＰＤ１２のカソードとの接続点は結合コンデンサＣ１を介して増幅器（ＡＭＰ）４１の入力側に接続されており、結合コンデンサC1とＡＭＰ４１との接続点とアース間にインピーダンス素子Ｚが接続されている。このＰＤ１１には光ファイバ１３により光信号が入力側（ＩＮ）から入力されており、ＰＤ１１には入力された光信号の強度に応じた逆方向電流が流れるようになる。これにより、ＰＤ１１の両端に光信号を電気信号に変換した高周波の受信信号が現れ、この受信信号が結合コンデンサＣ１を介してＡＭＰ４１に供給される。ＡＭＰ４１により増幅された受信信号は出力側（ＯＵＴ）から出力される。
なお、従来の光電変換器１００において基板１１０に組まれている光電変換回路の回路図も図４に示す光電変換回路４０と同様とされている。
【００１４】
この光電変換回路４０においてＰＤ１１には寄生インダクタンスおよび浮遊容量が生じしており、その等価回路は図４に示すようになる。すなわち、ＰＤ１１はリード線１１ｂによる寄生インダクタンスＬａ、ＬｂがＰＤ１１に直列に生じており、基板１０のアースとの間に浮遊容量Ｃｂ、Ｃｃが生じるようになる。ここで、本発明にかかる光電変換器１においては基板１０に形成された切欠部１０ａ内にＰＤ１１が嵌挿されてリード線１１ｂの長さを最短の長さとすることができるため、寄生インダクタンスＬａ，Ｌｂの値を従来の光電変換器１００に生じる寄生インダクタンスより小さくすることができる。また、切欠部１０ａ内にＰＤ１１が嵌挿されていることからＰＤ１１とアース間に生じる浮遊容量Ｃｂ、Ｃｃも小さくなる。なお、従来の光電変換器１００においては、ＰＤ取付金具１１２の影響によりアース間に生じる浮遊容量Ｃｂ、Ｃｃの値は本発明にかかる光電変換器１より大きくなる。このように、本発明にかかる光電変換器１におけるＰＤ１１では、寄生インダクタンスＬａ、Ｌｂおよび浮遊容量Ｃｂ、Ｃｃの値を従来の光電変換器１００より小さくすることができることから、図３に示すように高域のゲインが低下しないようになる。なお、容量ＣａはＰＤ１１に逆バイアスが印加されることに生じる容量である。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
以上の説明において、フォトダイオードの種類にはＰＮフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ショットキフォトダイオードがあり、いずれのフォトダイオードを用いても本発明を適用することができる。また、本発明の光電変換器におけるフォトダイオードは、受光用光ファイバ（ピグテールファイバ）付きのフォトダイオードであってもよいし、光ファイバに換えて光コネクタインタフェースを有する受信用フォトダイオード（ＲＯＳＡ：Receiver Optical Sub-Assembly）やレセプタクルを有する受信用フォトダイオードであってもよい。
また、以上の説明においては本発明にかかる光電変換器１の周波数範囲を７００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚとしたが、これに限ることはなく本発明にかかる光電変換器１はＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ）から動作可能とされている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例にかかる光電変換器の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例にかかる光電変換器の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の実施例にかかる光電変換器のゲインの周波数特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例にかかる光電変換器において基板に組まれている光電変換回路の構成例を示す回路図である。
【図５】従来の光電変換器の構成を示す平面図である。
【図６】従来の光電変換器の構成を示す側面図である。
【図７】従来の光電変換器のゲインの周波数特性を示す図である。
【図８】従来の光電変換器において、フォトダイオード、ＰＤ取付金具およびＰＤ保護カバーを組み立てた構成を示す平面図である。
【図９】従来の光電変換器において、フォトダイオード、ＰＤ取付金具およびＰＤ保護カバーを組み立てた構成を示す正面図である。
【図１０】従来の光電変換器におけるファイバ保持具の構成を示す平面図である。
【図１１】従来の光電変換器におけるファイバ保持具の構成を示す正面図である。
【図１２】従来の光電変換器におけるファイバ保持具の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  光電変換器、１０  基板、１０ａ  切欠部、１０ｂ  ハンダ付け部、１１  フォトダイオード、１１ａ  本体部、１１ｂ  リード線、１２  固定シール、１２ａ  スリット、１３  光ファイバ、１３ａ  ファイバ接続部、４０  光電変換回路、１００  光電変換器、１１０  基板、１１１  フォトダイオード、１１１ａ  リード線、１１２  ＰＤ取付金具、１１３  ＰＤ保護カバー、１１４  光ファイバ、１１５  ファイバ保持具、１１５  光ファイバ、１１５ａ  平板部、１１５ｂ  第１保持片、１１５ｃ  第２保持片、１１５ｄ  両面接着テープ、１１５ｅ  剥離紙
【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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