JP6528587B2 - 光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）を備えた光通信用の光モジュールに関する。
従来の光モジュールでは、電源端子とＡＰＤのカソードの間に抵抗が接続され、抵抗とＡＰＤのカソードの接続点にサージ対策用のツェナーダイオードのカソードが接続されていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２７５７５５号公報
サージが入力された場合にＡＰＤのカソード電圧がツェナーダイオードの降伏電圧未満であると、ツェナーダイオードではなくＡＰＤにサージ電流が流れる。そして、強い光がＡＰＤに入射された場合は抵抗の電圧降下によりＡＰＤのカソード電圧が低下するため、ツェナーダイオードの降伏電圧との差が拡大してＡＰＤにサージ電流が流れやすくなるという問題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は光の入射の有無に依存せず安定的なサージ耐性を実現することができる光モジュールを得るものである。
本発明に係る光モジュールは、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）と、電源端子と、前記ＡＰＤのカソードと前記電源端子の間に接続された自己バイアス抵抗と、接地端子と、カソードが前記電源端子と前記自己バイアス抵抗の接続点に接続され、アノードが前記接地端子に直接的に接続されたサージ対策用のツェナーダイオードとを備え、前記ツェナーダイオードの前記カソードは前記電源端子に直接的に接続されていることを特徴とする。
本発明ではツェナーダイオードが電源端子に直接的に接続されており、自己バイアス抵抗の影響を受けないため、光の入射の有無に依存せず安定的なサージ耐性を実現することができる。
本発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る光モジュールを示す図である。 本発明の実施の形態３に係る光モジュールを示す図である。 本発明の実施の形態４に係る光モジュールを示す図である。
本発明の実施の形態に係る光モジュールについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す図である。アバランシェフォトダイオードＡＰＤ（Avalanche Photodiode）のカソードと電源端子Ｔｖ１の間に自己バイアス抵抗Ｒ１が接続されている。従って、ＡＰＤと自己バイアス抵抗Ｒ１が直列に接続され、電源端子Ｔｖ１から自己バイアス抵抗Ｒ１を介してＡＰＤに電圧が供給される。
ＡＰＤのアノードにトランスインピーダンスアンプＴＩＡが接続されている。ＡＰＤに光が入射されるとＡＰＤに光電流が流れる。それをＴＩＡが増幅して差動出力を出力端子ＴＯＵＴＰ，ＴＯＵＴＮから出力する。
ノイズ除去用のコンデンサＣ１の一端がＡＰＤと自己バイアス抵抗Ｒ１の接続点に接続され、他端が接地端子ＴＧＮＤに接続されている。コンデンサＣ２の一端がＴＩＡと電源端子Ｔｖ２の接続点に接続され、他端が接地端子ＴＧＮＤに接続されている。
サージ対策用のツェナーダイオードＤ１のカソードが電源端子Ｔｖ１と自己バイアス抵抗Ｒ１の接続点に接続され、アノードが接地端子ＴＧＮＤに直接的に接続されている。即ち、ツェナーダイオードＤ１のアノードと接地端子ＴＧＮＤの間にはスイッチなどの他の回路素子が接続されておらず、両者は配線のみにより電気的に接続されている。
接地端子ＴＧＮＤは光モジュール外部の配線を介して接地される。電源端子Ｔｖ１には光モジュール外部の電源により電源電圧Ｖａｐｄ（８５Ｖ）が印加される。電源端子Ｔｖ２には光モジュール外部の電源により電源電圧Ｖｃｃが印加される。ツェナーダイオードＤ１の降伏電圧Ｖｚが電源電圧Ｖａｐｄより大きくなるように降伏電圧Ｖｚと電源電圧Ｖａｐｄが設定されている（Ｖｚ＞Ｖａｐｄ）。
これにより、本実施の形態では、光モジュールにツェナーダイオードＤ１の降伏電圧Ｖｚを超えるサージが加わった場合に、電源端子Ｔｖ１からツェナーダイオードＤ１側にサージ電流が流れてＡＰＤを保護することができる。また、ツェナーダイオードＤ１が電源端子Ｔｖ１に直接的に接続されているため、自己バイアス抵抗Ｒ１の影響を受けず、ＡＰＤに光電流が流れてもＶａｐｄ−Ｖｚが一定に保たれる。従って、ＡＰＤに光電流が流れた場合でも流れていない場合と同等のサージ耐性を実現できる。即ち、光の入射の有無に依存せず安定的なサージ耐性を実現することができる。また、自己バイアス抵抗Ｒ１を光モジュールに内蔵するため、光送受信機側の回路を小型化できる。
なお、光モジュール外部からのサージ電圧がＶａｐｄ以上Ｖｚ未満の場合、ツェナーダイオードＤ１側に電流が流れずにＡＰＤにサージ電流が流れるため、ＶａｐｄとＶｚはできるだけ近い値にするのが望ましい。
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る光モジュールを示す図である。本実施の形態ではノイズ除去用のコンデンサＣ１は、一端が電源端子Ｔｖ１と自己バイアス抵抗Ｒ１の接続点に接続され、他端が接地端子ＴＧＮＤに接続され、ツェナーダイオードＤ１に並列に接続されている。その他の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
ここで、実施の形態１では立ち上がり時間の短い光が入力した際に光電流が急激に変動し自己バイアス抵抗Ｒ１における電圧降下量も急激に変動する。これにより、コンデンサＣ１と自己バイアス抵抗Ｒ１の接続部の電圧が変動することによりコンデンサＣ１に蓄えられた電荷がＡＰＤに向かって急激に流れ、ＡＰＤが故障する可能性がある。
一方、本実施の形態ではコンデンサＣ１を電源端子Ｔｖ１に直接的に接続することにより、自己バイアス抵抗Ｒ１における電圧降下量の変動の影響を受けない。従って、ＡＰＤに光が入射されてもＡＰＤに向かう過渡的な電流が発生しないため、ＡＰＤの故障を防ぐことができる。
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る光モジュールを示す図である。本実施の形態ではツェナーダイオードＤ１の代わりに、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードＤ＿１〜Ｄ＿ｎ（ｎは２以上の任意の整数）を用いている。その他の構成は実施の形態１と同様である。複数のツェナーダイオードＤ＿１〜Ｄ＿ｎの降伏電圧を合計した値Ｖｚ＿１＋Ｖｚ＿２…＋Ｖｚ＿ｎは電源電圧Ｖａｐｄより大きいが、電源電圧Ｖａｐｄに可能な限り近づけることで安定的なサージ耐性を得る。
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４に係る光モジュールを示す図である。本実施の形態ではツェナーダイオードＤ１の代わりに、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードＤ＿１〜Ｄ＿ｎ（ｎは２以上の任意の整数）を用いている。その他の構成は実施の形態２と同様である。複数のツェナーダイオードＤ＿１〜Ｄ＿ｎの降伏電圧を合計した値Ｖｚ＿１＋Ｖｚ＿２…＋Ｖｚ＿ｎは電源電圧Ｖａｐｄより大きいが、電源電圧Ｖａｐｄに可能な限り近づけることで安定的なサージ耐性を得る。
ＡＰＤ アバランシェフォトダイオード、Ｃ１ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ＿１〜Ｄ＿ｎ ツェナーダイオード、Ｒ１ 自己バイアス抵抗、ＴＧＮＤ 接地端子、Ｔｖ１ 電源端子

Claims (5)

  1. ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）と、
    電源端子と、
    前記ＡＰＤのカソードと前記電源端子の間に接続された自己バイアス抵抗と、
    接地端子と、
    カソードが前記電源端子と前記自己バイアス抵抗の接続点に接続され、アノードが前記接地端子に直接的に接続されたサージ対策用のツェナーダイオードとを備え、
    前記ツェナーダイオードの前記カソードは前記電源端子に直接的に接続されていることを特徴とする光モジュール。
  2. 前記接地端子は接地され、
    前記ツェナーダイオードの降伏電圧は前記電源端子に印加される電源電圧より大きいことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  3. 一端が前記ＡＰＤと前記自己バイアス抵抗の接続点に接続され、他端が前記接地端子に接続されたノイズ除去用のコンデンサを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
  4. 一端が前記電源端子と前記自己バイアス抵抗の接続点に接続され、他端が前記接地端子に接続され、前記ツェナーダイオードに並列に接続されたノイズ除去用のコンデンサを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
  5. 前記ツェナーダイオードは互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードを有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光モジュール。
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