(57)【要約】【課題】電源電圧に制限を受けることなく、高速通信に対応した光受信機を提供する。【解決手段】光受信機１００は、光信号を電気信号へ変換し該電気信号を一端から出力する第１の受光素子２０と、互いに直列に接続された複数の第２の受光素子９からなり、前記第１の受光素子の他端に接続され、前記第１の受光素子へ電力を供給する受光素子列１０とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を電気信号へ変換し該電気信号を一端から出力する第１の受光素子と、
前記第１の受光素子へ電力を供給するように前記第１の受光素子の他端に接続され、互いに直列に接続された複数の第２の受光素子からなる受光素子列とを備えた光受信機。
【請求項２】
前記第１の受光素子の他端に接続され、前記第１の受光素子から出力された電気信号を増幅して出力する増幅回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
【請求項３】
前記受光素子列は、前記増幅回路に電力を供給する電力源よりも高い電力を前記第１の受光素子に供給することを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
【請求項４】
前記受光素子列に光を照射する発光部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
【請求項５】
前記発光部は、発光ダイオードまたはレーザダイオードであることを特徴とする請求項４に記載の光受信機。
【請求項６】
前記受光素子列に対して並列に接続されたコンデンサをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
【請求項７】
前記受光素子列および前記第１の受光素子は同一の基板上に形成されており、
前記受光素子列は、前記第１の受光素子が受信する光信号の照射を受けて電力を発生することを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
【請求項８】
前記受光素子列、前記第１の受光素子および前記増幅回路が同一の基板上に形成されており、
前記受光素子列は、前記第１の受光素子が受信する光信号の照射を受けて電力を発生することを特徴とする請求項２に記載の光受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来における光受信機の回路図である。従来の光受信機は、受光素子２、増幅回路４およびコンデンサ８を備えている。受光素子２は光信号を受信し、光電流を発生させる。増幅回路４は、受光素子２において発生した光電流を増幅して出力する。コンデンサ８は、増幅回路４に電圧を供給する電源Ｖｃｃからのノイズを除去するために設けられている。
【０００３】
従来においては、増幅回路４に電圧を供給する電源Ｖｃｃが、受光素子２にも接続されていた。従って、電源Ｖｃｃは、増幅回路４に電圧を供給するとともに、受光素子２にも逆バイアス電圧を印加していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２１６７３８号公報
【特許文献２】
特開平４−１１３７１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
受光素子２に印加される逆バイアス電圧が大きいほど、受光素子２の容量と抵抗は高周波信号に関して小さくなる。よって、この逆バイアス電圧が大きいほど、光受信機は高速通信に適する。
【０００６】
しかし、従来の光受信機においては、増幅回路に供給される電源電圧Ｖｃｃ以上の電圧を受光素子２に印加することは不可能であった。即ち、光受信機の伝送速度は、電源電圧Ｖｃｃの値によって制限されてしまうという問題点があった。
【０００７】
受光素子２の面積を小さくすることによって、受光素子２の容量を小さくすることができる。しかし、受光素子２の面積を小さくすると、受光素子２からの光電流が小さくなり、また、光信号を伝送する光ファイバとの結合が困難になるという問題点が生じる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電源電圧に制限されることなく、高速通信することができる光受信機を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に従った実施の形態による光受信機は、光信号を電気信号へ変換し該電気信号を一端から出力する第１の受光素子と、前記第１の受光素子へ電力を供給するように前記第１の受光素子の他端に接続され、互いに直列に接続された複数の第２の受光素子からなる受光素子列とを備えている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明による実施の形態を説明する。これらの実施の形態は本発明を限定するものではない。
【００１１】
本発明による実施の形態は、互いに直列に接続された複数の受光素子から成る受光素子列を備えている。受光素子列は、光の照射を受けることによって電源電圧よりも大きな光電圧を発生する。この光電圧を受光素子に印可することにより、光受信機は高速通信に対応することができる。
【００１２】
図１（Ａ）は、本発明に係る第１の実施の形態に従った光受信機１００の回路図である。光受信機１００は、受光素子９、受光素子２０および増幅回路４０を備えている。受光素子９は、複数個互いに直列に接続されており、光Ｐを受けて電力を発生する。ここで、互いに直列に接続された複数の受光素子９を受光素子列１０という。受光素子列１０のカソード側がグランドに接続され、そのアノード側が受光素子２０のカソードに接続されている。受光素子２０のアノードは、増幅回路４０の入力端子に接続されている。受光素子２０は、光ファイバ（図示せず）から光信号Ｓを受信して、この光信号Ｓを光電流（以下、電気信号ともいう）へ変換する。増幅回路４０は、電源Ｖｃｃから電力供給を受け、それによって受光素子２０から出力された電気信号を増幅する。さらに、増幅回路４０は、増幅された電気信号を出力端子ＯＵＴから出力する。
【００１３】
図１（Ｂ）は、本発明に係る第２の実施形態に従った光受信機１０１を示す。光受信機１０１は、受光素子列１０のアノード側がグランドＧＮＤに接続され、そのカソード側が受光素子２０に接続されている点で光受信機１００と異なる。また、光受信機１０１は、受光素子２０のアノード側が受光素子列１０に接続され、そのカソード側が増幅回路４０の入力端子に接続されている点で光受信機１００と異なる。光受信機１０１は、光受信機１００と同様の効果を有する。
【００１４】
受光素子９および受光素子２０は、例えば、フォトダイオードなどである。複数の受光素子９はそれぞれ異なる特性を有するものでもよいが、好ましくは、複数の受光素子９は互いに同一の特性を有する。それによって、この受光素子列１０が生じる電力は、直列に接続された受光素子９の個数によって制御され得る。また、複数の受光素子９が互いに同一の特性を有することによって、光受信機１００の製造が比較的容易になる。ここでいう、受光素子の特性とは、素子サイズ、光信号から光電流または光電圧への変換効率、寄生容量等である。
【００１５】
光受信機１００が容易に製造され得るという観点においては、受光素子９の特性は受光素子２０のそれと同じでもよい。しかし、受光素子９の特性は受光素子２０のそれと異ならせてもよい。例えば、同じ逆バイアス電圧を受光素子９および２０に印加している場合に、受光素子９の高周波信号に関する容量および抵抗は、受光素子２０のそれよりも大きくてよい。それによって、図３に示す形態のように受光素子９および２０の両方へ光信号Ｓを照射した場合に、受光素子２０は光信号Ｓを信号として受信することができ、一方で、受光素子９は光信号Ｓを連続した光として電力を発生し続けることができる。
【００１６】
本実施の形態によれば、受光素子列１０に照射される光Ｐの強度に従って受光素子９の個数を調節する。それによって、受光素子列１０の出力電圧は電源電圧Ｖｃｃよりも大きくなり得る。受光素子列１０の出力電圧が電源電圧Ｖｃｃを超えることによって、受光素子２０に印加される逆バイアス電圧が電源電圧Ｖｃｃを超えるので、受光素子２０の高周波信号に関する容量と抵抗は従来技術のそれよりも小さくなる。これにより、光受信機１００は、電源電圧Ｖｃｃに依存することなく高速通信に対応することができる。
【００１７】
図２は、光受信機１００の第１の変形例として光受信機１００ａを示す概略図である。光受信機１００ａにおいて、受光素子列１０と受光素子２０とはそれぞれ独立したデバイスとして構成されている。受光素子列１０は、発光素子３０とともに起電力デバイス５０に形成されている。発光素子３０は、外部から電力供給を受け、それによって光を放射する。受光素子列１０は、発光素子３０からの光の照射を受けて電力を発生する。発光素子３０は、例えば、ＬＥＤやレーザダイオードなどである。電源電圧Ｖｃｃから電力供給を受けてもよい。発光素子３０は送信用のデバイスである必要はない。
【００１８】
受光素子２０は、増幅回路４０とともに受信デバイス６０に形成されている。
【００１９】
光受信機１００ａは光受信機１００と同様の効果を有する。さらに、本形態によれば、受光素子列１０と受光素子２０とがそれぞれ独立しているので、受光素子列１０は、光信号Ｓとは関係なく電力を発生することができる。
【００２０】
図３は、光受信機１００の第２の変形例として光受信機１００ｂを示す概略図である。光受信機１００ｂは、受光素子列１０と受光素子２０とが同一のチップに集積化されている点で光受信機１００ａと異なる。従って、受光素子列１０は、受光素子２０とともに光信号Ｓの照射を受け、それによって電力を発生する。図３に示す光受信機１００ｂにおいて、受光素子列１０は、光信号Ｓの照射が最も強い光受信機１００ｂの中心部に配置され、かつ、受光素子２０は、その周辺部に配置されている。これにより、受光素子列１０は、受光素子２０に充分大きな電力を供給することができる。一方で、受光素子２０が信号を正確に受信するために、受光素子２０を光受信機１００ｂの中心部に配置し、かつ、受光素子列１０をその周辺部に配置してもよい。
【００２１】
光受信機１００ｂは、光受信機１００と同様の効果を有する。さらに、本形態によれば、受光素子列１０は光信号Ｓによって電力を発生するので、受光素子列１０専用の発光素子が不要である。また、受光素子列１０および受光素子２０が同一のチップとして構成されているので、本形態は光受信機１００ａよりも小型化され得る。
【００２２】
光受信機１００ｂは、さらに、受光素子列１０および受光素子２０が形成されたチップに増幅回路４０をさらに組み込んでもよい。それによって、光受信機１００ｂは、さらに小型化され得る。
【００２３】
図４は、本発明に係る第３の実施の形態に従った光受信機２００の回路図である。光受信機２００は、受光素子列１０に対して並列に接続されたコンデンサ７０をさらに備えている点で第１の実施の形態と異なる。コンデンサ７０は、受光素子列１０からの電力が一時的に変化したときに、この電力変化を補填することができる。例えば、光Ｐの照射強度が一時的に弱くなった場合、または、これが一時的に強くなった場合に、コンデンサ７０が、受光素子列１０に代わって受光素子２０へ電荷をある程度供給することができる。換言すると、コンデンサ７０は、受光素子列１０から受光素子２０への電力に生じたノイズを平滑化することができる。この電力をより安定化させるためには、コンデンサ７０の容量をより大きくすればよい。
【００２４】
図４において、受光素子列１０は光Ｐによって電力を発生しているが、受光素子列１０は光信号Ｓによって電力を発生してもよい。この場合、光信号Ｓは、高電圧（ハイ）および低電圧（ロウ）から構成されているので、受光素子列１０が発生する電力は、通常、安定しない。しかし、コンデンサ７０が受光素子列１０から発生する光起電力を平滑化するので、受光素子２０にはほぼ一定の電圧が供給される。
【００２５】
さらに、本実施の形態は、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。コンデンサ７０は、受光素子列１０および受光素子２０とは異なるデバイスとして構成されてもよい。また、コンデンサ７０は、小型化のために受光素子列１０または受光素子２０のいずれかと同一のデバイスとして構成されてもよい。さらに、コンデンサ７０は、受光素子列１０および受光素子２０と同一のデバイスとして構成されてもよい。それによって、光受信機２００はさらに小型化される。さらに、コンデンサ７０は、受光素子列１０、受光素子２０および増幅回路４０と同一のデバイスとして構成されてもよい。それによって、光受信機２００はさらに小型化される。
【００２６】
尚、図２から図４に示した実施形態において、受光素子列１０および受光素子２０のそれぞれの接続関係は、図１（Ａ）に示す光受信機１００のそれと同様であった。しかし、図２から図４に示した実施形態の受光素子列１０および受光素子２０のそれぞれの接続関係は、図１（Ｂ）に示す光受信機１０１のそれと同様であってもよい。即ち、図２から図４に示した実施形態において、受光素子列１０および受光素子２０の向きはそれぞれ逆方向であっても良い。この場合においても、図２から図４に示した実施形態はそれぞれの効果を有する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による光受信機は、電源電圧に制限を受けることなく、高速通信に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１および第２の実施の形態に従った光受信機の回路図。
【図２】光受信機１００の第１の変形例として光受信機１００ａを示す概略図。
【図３】光受信機１００の第２の変形例として光受信機１００ｂを示す概略図。
【図４】本発明に係る第３の実施の形態に従った光受信機２００の回路図。
【図５】従来における光受信機の回路図。
【符号の説明】
１００、１０１、２００  光受信機
９  受光素子
１０  受光素子列
２０  受光素子
４０  増幅回路
７０  コンデンサ
Ｖｃｃ  電源電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004357158.tif 000005
【図４】
2004357158.tif 000006
【図５】
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