JPH05235397A - 光受信器 - Google Patents

光受信器

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JPH05235397A
JPH05235397A JP4072619A JP7261992A JPH05235397A JP H05235397 A JPH05235397 A JP H05235397A JP 4072619 A JP4072619 A JP 4072619A JP 7261992 A JP7261992 A JP 7261992A JP H05235397 A JPH05235397 A JP H05235397A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
photodiode
circuit
optical
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP4072619A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ano
博司 阿野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP4072619A priority Critical patent/JPH05235397A/ja
Publication of JPH05235397A publication Critical patent/JPH05235397A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝送マージンが大きい光リンクに使用できる
光受信器を提供する。 【構成】 光受信器1は、受光面が同心円状の領域2
1,22,・・・,2nに分割された複数のフォトダイ
オード部PD1,PD2,・・・,PDnで構成されて
いる。入射光の強度分布は、(C)図に示すように、中
心部が大きく周辺部で小さいから、それぞれの端末にお
ける入射光強度に応じて、適当なフォトダイオード部を
選択することにより、広範囲の強度の入射光に対応でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信用の光
リンクの受光部に利用される光受信器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信における光リンクにおい
ては、発光部と受光部との距離など、伝送路の特性によ
って、受光部における受光量がばらついてしまうことが
ある。特に、送受間の許容伝送路損失(伝送マージン)
が大きい光リンクにおいては、受光量のばらつきが大き
い。このような光リンクで正常な通信を行なうために
は、受光量のばらつきを吸収し、広いダイナミックレン
ジをカバーできる受光部を開発することが必要である。
【0003】従来、受光量のばらつきを吸収する方法と
して、受光素子にAPD(アバランシフォトダイオー
ド)を用いる方法や、あるいは、通常のフォトダイオー
ドを用いて、後続の電気回路に利得を制御するAGC回
路や、閾値を制御するATC回路等を付加する方法など
が知られている。しかし、前者については、APDを使
用するために高電圧を制御する回路が必要であった。ま
た、後者においても、広いダイナミックレンジをカバー
するためには、複雑な回路が必要であり、フィードバッ
ク制御であるため、回路が制御されるまでにある程度の
時間(引き込み時間)が必要であり、その時間を考慮し
てデータ転送をしなければならないという問題があり、
また、転送されたデータの振幅を制御に用いるために、
データ転送の最初のデータから取り込むことができない
という問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、従来のようなA
PDで必要であった高電圧を制御する回路や、通常のフ
ォトダイオードを用いる際に付加するAGC回路やAT
C回路といった複雑な回路を用いることなく、受光量の
ばらつきを吸収でき、また、引き込み時間を考慮せずに
最初のデータからデータ転送を行なうことができる光受
信器を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、光受信器にお
いて、複数のフォトダイオード部の受光面により、同心
状の受光領域が形成され、それぞれの領域に応じた光電
流が取り出せるように構成されたことを特徴とするもの
である。
【0006】
【作用】本発明によれば、光受信器のフォトダイオード
を、複数のフォトダイオード部の受光面により、同心状
の受光領域が形成されるようにして、受光領域を分割し
て取り出すようにした。この光受信器への光入力は、中
央部から周辺部につれて低くなる照度分布であり、ま
た、フォトダイオード部は受光面の面積に応じた出力を
生じるから、入射光の強度に応じて適宜のフォトダイオ
ード部を選択することにより、広いダイナミックレンジ
の光入力に対応できる。フォトダイオード部の選択は、
択一的あるいは相加的等、適宜の取り出し方が可能であ
る。例えば、伝送路に損失が少なく受光強度が強い端末
においては、領域分割して構成した複数のフォトダイオ
ード部のうちの周辺部出力を利用することにより、ま
た、受光強度が弱い端末においては、フォトダイオード
部の中心部出力を用いることにより、光入力の強弱の差
が緩和された出力信号が得られ、総合して広いダイナミ
ックレンジを確保できる。
【0007】各フォトダイオード部には、それぞれ前置
増幅器等に接続し、その各々の出力をスイッチ等で選択
できるから、前置増幅器としては、単純で、引き込み時
間の早い回路を用いることができ、スムースなデータ転
送を行なうことができる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の光受信器の一実施例を説明
するためのものであり、図1(A)は上面図、図1
(B)は側面断面図、図1(C)は入力光の強度分布図
である。図中、1は光受信器、21,22,・・・,2
nは受光面、3は絶縁層、PD1,PD2,・・・,P
Dnはフォトダイオード部であり、この実施例では、n
が3の場合を図示した。図1(A)に示すように、光受
信器1の受光面21,22,・・・,2nは、同心円状
の領域に分割されており、各々のフォトダイオード部P
D1,PD2,・・・,PDnは絶縁層3によって分離
されている。
【0009】実施例の動作を説明する。光ファイバ通信
用の送信部において発光される光は、点光源とみなすこ
とができる。点光源から発せられた光の強度は、受信部
の受光面上では、図1(C)に示すように、光軸からの
距離にしたがって減衰する。図1(B)に示す光受信器
1の各フォトダイオード部PD1,PD2,・・・,P
Dnがほぼ同じ特性でほぼ同じ受光面積を有するものと
し、光軸からの距離にしたがって同心的に配置されてい
るとすれば、光軸に沿って到来した光の受光量は、PD
1>PD2>・・・>PDnとなる。このとき、受光出
力をほぼ一定にするためには、受信部へ届く光の強度が
強いときには、同心円の外周部のフォトダイオード部
(nが大きい側のフォトダイオード部)からの信号を、
光の強度が弱いときには、同心円の中心部に近いフォト
ダイオード部(nが小さい側のフォトダイオード部)か
らの信号を用いれば良いことがわかる。このようにすれ
ば、光の強度にばらつきがあっても、出力信号の大きさ
をある範囲内に収めることができる。
【0010】上述した実施例では、各フォトダイオード
部の受光面積を等しくしたが、必ずしも等しくする必要
はない。受光面積を変えた場合には、光の強度分布と受
光面積にしたがって、各フォトダイオード部の出力が定
まるから、光の強度分布を考慮して、受光面積を設定す
ることにより、各フォトダイオード部の出力の比率を所
望の値とすることができる。
【0011】フォトダイオード部の選択は、上述したよ
うに択一的に選択することに限られるものではない。受
光強度が最も強いときには、外周に配置されたフォトダ
イオード部PDnを選択し、受光強度が弱くなるにつれ
て、順次選択するフォトダイオード部の個数を増やし、
受光強度が最も弱いときには、PD1ないしPDnをす
べて選択することようにしてもよい。また、適宜のフォ
トダイオード部の出力を組み合わせるようにしてもよ
い。
【0012】光受信器1の受光面21,22,・・・,
2nの分割は、必ずしも円状でなくとも良く、方形に分
割したり、その他の形状でも良いことはもちろんであ
る。しかし、上述のとおり、受光しようとする光の強度
分布が光軸からの距離に関係するから、円状の方が望ま
しい。また、各フォトダイオード部PD1,PD2,・
・・,PDnのそれぞれは、1つのフォトダイオードと
して作製されなくともよく、複数のフォトダイオードに
分割されていてもよい。その場合には、複数のフォトダ
イオードの出力の和が一つのフォトダイオード部の出力
となるようにする必要がある。また、複数のフォトダイ
オードに分割されている場合、各フォトダイオードをス
イッチにより1つまたは複数選択して、一つのフォトダ
イオード部の出力としてもよい。
【0013】図2は、本発明の光受信器を使用した受信
回路の一実施例の等価回路図である。2は図1において
説明したフォトダイオード部であるが、ここでは回路記
号で示している。4は前置増幅器であって、各フォトダ
イオード部PD1,PD2,・・・,PDnに接続され
た各前置増幅器をA1,A2,・・・,Anで示す。5
はスイッチ、6は後段回路、7は光信号、Vccは電源
である。スイッチ5は、機械的なスイッチや、電子的な
スイッチを用いることができる。
【0014】図示しない送信部より発せられた光信号7
は、各フォトダイオード部PD1,PD2,・・・,P
Dnで受光され、電気信号に変換される。変換された各
電気信号は各々の前置増幅器A1,A2,・・・,An
に入力される。各前置増幅器A1,A2,・・・,An
は、簡単な増幅器でよく、各前置増幅器とも、引き込み
時間の早い、同程度の回路を用いることができる。スイ
ッチ5は、それぞれの端末に応じて適当な位置に選択さ
れており、選択された前置増幅器の出力信号が、後段回
路6において増幅、変換等の信号処理が行なわれ、出力
される。
【0015】したがって、各端末における受光強度にば
らつきがあっても、AGC回路やATC回路などを用い
なくとも、前置増幅器群のような簡単な回路の付加程度
で、スイッチ5等によってフォトダイオード部の出力を
選択するだけで、後段回路への出力を所定の範囲内に収
めることができ、伝送マージンの大きい光信号に対応す
ることができる。なお、スイッチ5の選択を信号レベル
を検知して自動的に行なうようにしてもよい。
【0016】各フォトダイオード部の出力について考察
する。フォトダイオード部の数nとして、3の場合を取
り上げる。各フォトダイオード部の受光強度分布まで含
めた変換効率をk1 ,k2 ,k3 、前置増幅器A1,A
2,A3の利得をG1 ,G2,G3 、光信号の強度をP
sとすると、各フォトダイオード部の出力Vo1 ,Vo
2 ,Vo3 はそれぞれ、 Vom =Ps・km ・Gm (m=1,2,3) と表される。このとき、 k1 ・G1 =10k2 ・G2 =100k3 ・G3 となるように、それぞれのフォトダイオード部の変換効
率k1 ,k2 ,k3 、前置増幅器の利得G1 ,G2 ,G
3 を設定すれば、出力をスイッチなどで選択するだけ
で、光入力信号に対して計20dBの広いダイナミック
レンジを確保できることとなる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光受信器によれば、受光面を同心状の領域に分割し、
分割されたそれぞれの領域より光電流が取り出せるよう
に複数のフォトダイオード部を構成したことにより、光
強度に応じてフォトダイオード部からの信号を選択する
という、比較的簡単な構成で伝送マージンの大きい光リ
ンクで使用できる光受信器が実現できる。
【0018】また、本発明の光受信器を用いる回路の構
成上からも、AGC回路やATC回路などのようなフィ
ードバック制御を用いず、入力から出力まで信号の流れ
を単純化しているので、データ伝送の際、引き込み時間
を考慮する必要がほとんどなく、最初の信号から受信す
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光受信器の一実施例の説明図である。
【図2】本発明の光受信器を使用した受信回路の一例の
回路図である。
【符号の説明】
1 光受信器 21,22,・・・,2n フォトダイオード部 3 絶縁層 4 前置増幅器 5 スイッチ 6 後段回路 7 光信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8426−5K H04B 9/00 Y

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のフォトダイオード部の受光面によ
    り、同心状の受光領域が形成され、それぞれの領域に応
    じた光電流が取り出せるように構成されたことを特徴と
    する光受信器。
JP4072619A 1992-02-21 1992-02-21 光受信器 Pending JPH05235397A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4072619A JPH05235397A (ja) 1992-02-21 1992-02-21 光受信器

Applications Claiming Priority (1)

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JP4072619A JPH05235397A (ja) 1992-02-21 1992-02-21 光受信器

Publications (1)

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JPH05235397A true JPH05235397A (ja) 1993-09-10

Family

ID=13494583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4072619A Pending JPH05235397A (ja) 1992-02-21 1992-02-21 光受信器

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JP (1) JPH05235397A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004273680A (ja) * 2003-03-07 2004-09-30 Sharp Corp 出力選択機能を有する受光増幅装置および光ディスク再生装置
JP2007116437A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Nikon Corp 撮像素子および撮像システム
US7696467B2 (en) 2004-09-17 2010-04-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor photosensor device with sensitivity region for wide dynamic range and information apparatus
WO2023058423A1 (ja) * 2021-10-04 2023-04-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子、測距装置、測距モジュール、電子機器、及び受光素子の製造方法

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WO2023058423A1 (ja) * 2021-10-04 2023-04-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子、測距装置、測距モジュール、電子機器、及び受光素子の製造方法

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