(57)【要約】【課題】フォトダイオードアレイの中での電流ループ距離を同等程度とすると共に、クロストークを低減させてＢＥＲを向上させる。【解決手段】フォトダイオードアレイ１５が形成されたフォトダイオードアレイ基板１３と、フォトダイオード１６からの出力信号を増幅する増幅回路を備えた出力基板とを備える。コモン電極１９からの各フォトダイオード１６への電流ループ距離と各フォトダイオード１６に接続されるシグナル電極１８の電流ループ距離とを略等しくする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードアレイが形成されたフォトダイオードアレイ基板と、フォトダイオードからの出力信号を増幅する増幅回路を備えた出力基板とを備えており、コモン電極からの各フォトダイオードへの電流ループ距離が各フォトダイオードに接続されるシグナル電極の電流ループ距離と略等しくなっていることを特徴とする受光素子の出力装置。
【請求項２】
前記コモン電極は、隣接しているシグナル電極の間に入り込む櫛歯状のコモンパターンを有していることを特徴とする請求項１記載の受光素子の出力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信などに使用されるフォトダイオードの信号を増幅して出力する受光素子の出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信においては、光ファイバアレイからの光を電気信号に変換した後、増幅して出力することがなされている。このために用いる出力装置は、光ファイバアレイに対応するフォトダイオードアレイを搭載したフォトダイオードアレイ基板と、フォトダイオードからの出力信号を増幅する出力基板とを有している。
【０００３】
図７及び図８は、従来より用いられているフォトダイオードアレイ基板１及びその等価回路を示す。フォトダイオードアレイ基板１はアルミナ基板が使用されており、光が入射する面にはフォトダイオードアレイ２が形成されている。フォトダイオードアレイ２には、光ファイバに対応した複数のフォトダイオード３が一列に並べられるように形成されるものである。
【０００４】
それぞれのフォトダイオード３には、図８に示すように負荷抵抗４が並列に接続されており、これらがシグナルパッド５を介してそれぞれのシグナル電極６に接続されている。シグナル電極６はフォトダイオードアレイ基板１にパターン形成されており、それぞれがシグナルパッド５とボンディングワイヤ７によって接続されている。
【０００５】
このようなフォトダイオードアレイ基板１には、コモン電極８がフォトダイオードアレイ２を囲むようにパターン形成されている。コモン電極８はフォトダイオード３に電流を供給するものであり、図８に示すように全てのフォトダイオード３に共通となっており、フォトダイオードアレイ２の両端に位置するようにフォトダイオードアレイ２に接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の出力装置では、コモン電極８がフォトダイオードアレイ２の両側に位置しているため、フォトダイオードアレイ２のアレイ長さの両側と中央側とでは、コモン電極８からの電流ループ距離が異なっている。すなわち、フォトダイオードアレイ２の両側ではコモン電極８からの電流ループ距離が短いのに対し、フォトダイオードアレイ２の中央側では電流ループ距離が相対的に長くなっている。このように電流ループ距離が異なる場合には、信号伝達の時間遅延が発生する問題がある。
【０００７】
また、フォトダイオード３の応答速度を速めるために、フォトダイオード３に逆バイアスを印加するが、上述したようにコモン電極８が共通の場合には、フォトダイオードアレイ２のアレイ長さ方向で並んでいるフォトダイオード３の間で電位差が発生する。この電位差によってノイズやクロストーク（干渉）が発生し、ジッタが増加し、ビット誤り率（ＢＥＲ）が低下する問題を有している。例えば、伝送スピードが２．５Ｇｂｐｓの高速伝送では、ＢＥＲが１０−８〜１０−９のレベルとなっており、１０−１２レベルにまでＢＥＲを向上させることができないものとなっている。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、フォトダイオードアレイの中での電流ループ距離を同等程度とすることができると共に、クロストークを低減させてＢＥＲを向上させることが可能な受光素子の出力装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の受光素子の出力装置は、フォトダイオードアレイが形成されたフォトダイオードアレイ基板と、フォトダイオードからの出力信号を増幅する増幅回路を備えた出力基板とを備えており、コモン電極からの各フォトダイオードへの電流ループ距離が各フォトダイオードに接続されるシグナル電極の電流ループ距離と略等しくなっていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、コモン電極からの各フォトダイオードへの電流ループ距離が各フォトダイオードに接続されるシグナル電極の電流ループ距離と略等しくなっていることにより、信号伝達の時間遅延が発生することがなくなる。これに加えて、並んでいるフォトダイオードの間での電位差が発生することがないため、ジッタ、ノイズやクロストークの発生を低減させることができ、高速伝送におけるＢＥＲを向上させることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の受光素子の出力装置であって、前記コモン電極は、隣接しているシグナル電極の間に入り込む櫛歯状のコモンパターンを有していることを特徴とする。
【００１２】
この発明では、コモン電極のコモンパターンをシグナル電極の間に入り込む櫛歯状とすることにより、コモン電極の電流ループ距離をシグナル電極の電流ループ距離と略等しくすることができ、請求項１と同様に、振動伝達の時間遅延を防止できると共に、ジッタ、ノイズやクロストークを低減させることができる。
【００１３】
また、この発明では、コモン電極やシグナル電極をパターン形成すると同時にコモンパターンを形成するだけで良いため、ボンディングワイヤ等による接続が不要となり、フォトダイオードアレイ基板を容易に作製することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図６は、本発明の一実施形態を示し、図１は全体の平面図、図２はフォトダイオードアレイ基板の正面図、図３はその等価回路図、図４及び図５は従来との比較を示す特性図、図６はビット誤り率の比較を示す特性図である。
【００１５】
図１における符号１１は、この実施形態の出力装置としての受光素子モジュールであり、光ファイバアレイ１２が接続されることにより光ファイバアレイ１２の各光ファイバに伝送される光信号を電気信号に変換した後、増幅して出力するように機能する。この受光素子モジュール１１上には、フォトダイオードアレイ基板１３及び出力基板１４が実装されている。
【００１６】
フォトダイオードアレイ基板１３はアルミナ基板からなり、この基板１３における受光側の側面には、フォトダイオードアレイ１５が形成されている。フォトダイオードアレイ１５は、光ファイバアレイ１２の各光ファイバに対応した複数のフォトダイオード１６がパターン形成されることにより構成される。複数のフォトダイオード１６は図２に示すように、一列で並べられるように形成されており、それぞれのフォトダイオード１６には、図３に示すように負荷抵抗１７が並列に接続されている。
【００１７】
フォトダイオードアレイ基板１３には、シグナル電極１８及びコモン電極１９がパターン形成されている。
【００１８】
シグナル電極１８は、それぞれのフォトダイオード１６と対応するように列状となるように形成されており、対応したフォトダイオード１６とは、ボンディングワイヤ２０を介して接続される（図２参照）。この接続は、それぞれのフォトダイオード１６との隣接位置にシグナルパッド２２を形成し、このシグナルパッド２２とシグナル電極１８とをワイヤボンディングすることにより行われる。これにより、光電変換されたフォトダイオード１６からの電流をシグナル電極１８に伝達することができる。
【００１９】
また、それぞれのシグナル電極１８は図１に示すように、出力用ボンディングワイヤ２１を介して出力基板１４に接続されている。出力基板１４には、図示を省略した増幅回路が形成されており、それぞれのシグナル電極１８は出力用ボンディングワイヤ２１を介して増幅回路に接続されている。従って、フォトダイオード１６からの電流はシグナル電極１８を介して出力基板１４に伝達され、出力基板１４で増幅された後、モジュール１１の外部に出力される。
【００２０】
図１及び図３において、符号２３はバイアス電極である。バイアス電極２３は出力基板１４からフォトダイオード１６に対して−５Ｖ程度の逆バイアス電圧を印加するものである。このようなバイアス電圧を印加することにより、フォトダイオード１６の応答速度を速めることが可能となる。なお、図１において、符号２７は出力基板１４とフォトダイオードアレイ基板１３とを接続するコモンワイヤである。
【００２１】
コモン電極１９は、フォトダイオードアレイ１５を囲むように形成されている。この実施形態におけるコモン電極１９では、列となっているシグナル電極１８の外側においてシグナル電極群との非接触状態で横断する横断パターン２５が形成されており、この横断パターン２５から複数のコモンパターン２６がシグナル電極１８側に延びている。
【００２２】
コモンパターン２６は、シグナル電極１８の間に入り込む櫛歯状となるように形成されるものである。このようにコモンパターン２６を形成することにより、図３に示すようにそれぞれのコモンパターン２６が個々のフォトダイオード１６と対となって接続された構造とすることができる。
【００２３】
このようなコモンパターン２６を形成することにより、コモン電極１９からそれぞれのフォトダイオード１６に向かう電流ループ距離と、それぞれのフォトダイオード１６からシグナル電極１８に向かう電流ループ距離とを略等しくすることができる。このように電流ループ距離が略等しくなることにより、信号伝達の時間遅延をなくすことができる。
【００２４】
また、シグナル電極１８のそれぞれにコモンパターン２６が並設されていることから、隣接しているフォトダイオード１６の間で電位差が発生することがなくなる。これにより、ジッタやノイズ、クロストークの発生を低減させることができる。従って、２．５Ｇｂｐｓの高速伝送においても、ＢＥＲを１０−１２レベルに向上させることが可能となる。
【００２５】
さらに、この実施形態では、コモンパターン２６をコモン電極１９やシグナル電極１８の形成と同時にパターン形成することができる。このため、ボンディングワイヤ等による接続が不要となり、フォトダイオードアレイ基板１３を容易に作製することが可能となる。
【００２６】
図４及び図５は、以上の実施形態と図７及び図８の従来構造とを比較して示すものであり、図４は光パワーとジッタとの関係を、図５は伝送波形を示す。
【００２７】
図４における特性曲線Ａはこの実施形態を、特性曲線Ｂは従来構造を示し、従来構造に比べ、この実施形態では光パワーが下がってもジッタの増加が見られず、より高い品質の伝送波形が得られるようになっている。
【００２８】
図５（ａ）は従来構造の伝送波形を、（ｂ）はこの実施形態の伝送波形を示し、従来構造に比べ、この実施の形態の伝送波形では、アイパターンが大きく開いており、ジッタの増加及びノイズの増加を抑えていることが判る。
【００２９】
図６は、ＢＥＲ（ビット誤り率）を比較して示すものであり、（ａ）は従来構造の特性図、（ｂ）はこの実施形態の特性図である。図６（ａ）、（ｂ）において、縦軸にＢＥＲを、横軸に入力パワーをプロットしてある。従来構造に比べ、この実施形態では、それぞれの特性曲線におけるＢＥＲ１０−１２と交差する点が左側にあり、しかも傾きが大きくなっている。従って、この実施形態では、入力パワーが小さくてもエラーが出ない特性を有している。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、コモン電極からフォトダイオードへの信号伝達と、フォトダイオードからシグナル電極への信号伝達との間における時間遅延が発生することがなくなり、しかもフォトダイオードの間での電位差が発生することがなく、ジッタやノイズ、クロストークの発生を低減させることができ、高速伝送におけるＢＥＲを向上させることができる。
【００３１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、コモンパターンをコモン電極やシグナル電極と同時に形成できるため、フォトダイオードアレイ基板を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の全体の平面図である。
【図２】一実施形態におけるフォトダイオードアレイ基板の正面図である。
【図３】図２の等価回路図である。
【図４】光パワーとジッタとの関係を比較して示す特性図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は伝送波形を比較して示す特性図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は入力パワーに対するＢＥＲの特性図である。
【図７】従来のフォトダイオードアレイ基板の正面図である。
【図８】図７の等価回路図である。
【符号の説明】
１３  フォトダイオードアレイ基板
１４  出力基板
１５  フォトダイオードアレイ
１６  フォトダイオード
１８  シグナル電極
１９  コモン電極
【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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