JPH07239490A - 光受信器を参照するための装置と方法 - Google Patents
光受信器を参照するための装置と方法Info
- Publication number
- JPH07239490A JPH07239490A JP30453294A JP30453294A JPH07239490A JP H07239490 A JPH07239490 A JP H07239490A JP 30453294 A JP30453294 A JP 30453294A JP 30453294 A JP30453294 A JP 30453294A JP H07239490 A JPH07239490 A JP H07239490A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical receiver
- photoconductor
- input
- signal
- receiver according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
- H03K17/785—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/14—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
- H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ダイオードクランプ受信器が有す
る光受信器における電圧の振れと許容電圧の問題を解決
し、一の半導体チップ内で、そして複数のチップ相互間
でより一様な動作を可能とすることを目的とする。 【構成】 光伝導体は、入力ＦＥＴをリセットするため
に入力ビームが検出器に入射される前にプリセットビー
ムが照射される。光受信器は入力段で電圧の振れと許容
電圧を制御する。光受信器は、半導体チップ上で、ある
いは異なるチップの回路間で一様な動作をすることがで
きるようにモノリシックに集積化されている。
る光受信器における電圧の振れと許容電圧の問題を解決
し、一の半導体チップ内で、そして複数のチップ相互間
でより一様な動作を可能とすることを目的とする。 【構成】 光伝導体は、入力ＦＥＴをリセットするため
に入力ビームが検出器に入射される前にプリセットビー
ムが照射される。光受信器は入力段で電圧の振れと許容
電圧を制御する。光受信器は、半導体チップ上で、ある
いは異なるチップの回路間で一様な動作をすることがで
きるようにモノリシックに集積化されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光信号を受信するため
の光エレクトロニクス装置と方法に関する。特に、本発
明は、光入力ビームが受信される前に入力段の電界効果
トランジスタをリセットするために光伝導体を利用する
光受信器に関する。
の光エレクトロニクス装置と方法に関する。特に、本発
明は、光入力ビームが受信される前に入力段の電界効果
トランジスタをリセットするために光伝導体を利用する
光受信器に関する。
【０００２】
【発明の背景】光受信器は、光入力ビームが照射され、
それに応答して光あるいは電気出力信号を発生する。こ
れらの受信器は通信機器で使用される半導体チップ上の
超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）の入力段として製造され
ている。このため、それらの性能特性の改善が必要であ
る。
それに応答して光あるいは電気出力信号を発生する。こ
れらの受信器は通信機器で使用される半導体チップ上の
超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）の入力段として製造され
ている。このため、それらの性能特性の改善が必要であ
る。
【０００３】典型的な従来の光受信器回路は、直列に接
続され、それらの間に第１の電気的ノードを有する２つ
のフォトダイオードを具備する検出器段と、直列に接続
された２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、即ち負
荷ＦＥＴと入力ＦＥＴとを具備する入力段とからなる。
入力ＦＥＴのゲート入力は第１の電気的ノードに接続さ
れている。受信器回路の出力はＦＥＴ間の第２の電気的
ノードから取られる。第１のフォトダイオードに入射さ
れる第１の光入力ビームにより第１の論理レベルの出力
が発生され、第２のフォトダイオードに交互に入射され
る相補光入力ビームにより第２の論理レベルの出力が発
生される。
続され、それらの間に第１の電気的ノードを有する２つ
のフォトダイオードを具備する検出器段と、直列に接続
された２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、即ち負
荷ＦＥＴと入力ＦＥＴとを具備する入力段とからなる。
入力ＦＥＴのゲート入力は第１の電気的ノードに接続さ
れている。受信器回路の出力はＦＥＴ間の第２の電気的
ノードから取られる。第１のフォトダイオードに入射さ
れる第１の光入力ビームにより第１の論理レベルの出力
が発生され、第２のフォトダイオードに交互に入射され
る相補光入力ビームにより第２の論理レベルの出力が発
生される。
【０００４】ＶＬＳＩ回路内で生じる問題の１つは、そ
のような光受信器で存在する許容電圧と電圧の振れを制
御することである。これらの電圧が制御されないとき
は、入力光ビームは入力ＦＥＴを望ましい状態に切り換
えるための十分な電圧の振れを確保するために大きな光
エネルギを持たねばならない。電圧の振れを制御するた
めの方法の１つは、検出器段にクランプダイオードを使
用することである。しかしながら、クランプダイオード
の更なる電圧が必要であり、それは、各受信器回路に対
する２つの更なる電圧源を必要とするのでシステム設計
が複雑になる。
のような光受信器で存在する許容電圧と電圧の振れを制
御することである。これらの電圧が制御されないとき
は、入力光ビームは入力ＦＥＴを望ましい状態に切り換
えるための十分な電圧の振れを確保するために大きな光
エネルギを持たねばならない。電圧の振れを制御するた
めの方法の１つは、検出器段にクランプダイオードを使
用することである。しかしながら、クランプダイオード
の更なる電圧が必要であり、それは、各受信器回路に対
する２つの更なる電圧源を必要とするのでシステム設計
が複雑になる。
【０００５】更に、クランプダイオードの電圧を回路の
ローカル電圧レベルに注意して設定しなければならな
い。これらのローカル電圧は半導体チップの場所ごとに
異なる。従って、チップ全体に渡ってクランプ条件を最
適に維持することは難しい。また更に、クランプダイオ
ードの電圧を設定する際に入力ＦＥＴのしきい値を考慮
しなければならない。しきい値の変化が一のチップ全体
に、あるいはチップ相互間に存在するので、チップ毎に
異なる電圧が必要であり、システム設計が更に複雑にな
る。
ローカル電圧レベルに注意して設定しなければならな
い。これらのローカル電圧は半導体チップの場所ごとに
異なる。従って、チップ全体に渡ってクランプ条件を最
適に維持することは難しい。また更に、クランプダイオ
ードの電圧を設定する際に入力ＦＥＴのしきい値を考慮
しなければならない。しきい値の変化が一のチップ全体
に、あるいはチップ相互間に存在するので、チップ毎に
異なる電圧が必要であり、システム設計が更に複雑にな
る。
【０００６】
【本件発明の概要】本発明は、ダイオードクランプ受信
器における欠点を有することなく光受信器における電圧
の振れと許容電圧の問題を解決し、半導体チップ上で、
そして異なるチップ上の回路相互間でより一様な動作を
可能とする。特に本発明による光受信器は、直列に接続
され、それらの間に第１の電気的ノードを有する第１と
第２の検出器を含む。負荷ＦＥＴと入力ＦＥＴは直列に
接続され、それらの間に出力ノードを有する。光伝導体
と入力ＦＥＴのゲートは第１のノードに接続されてい
る。
器における欠点を有することなく光受信器における電圧
の振れと許容電圧の問題を解決し、半導体チップ上で、
そして異なるチップ上の回路相互間でより一様な動作を
可能とする。特に本発明による光受信器は、直列に接続
され、それらの間に第１の電気的ノードを有する第１と
第２の検出器を含む。負荷ＦＥＴと入力ＦＥＴは直列に
接続され、それらの間に出力ノードを有する。光伝導体
と入力ＦＥＴのゲートは第１のノードに接続されてい
る。
【０００７】動作間に、パルス化光ビームあるいはパル
スビームが、２つのデータ入力ビームが検出器に入射さ
れる前に光伝導体に入射される。プリセットビームは光
伝導体を一時的に導電性にし、それにより入力ＦＥＴの
ゲート入力は平衡電圧状態に変化する。このようにし
て、第１のデータビームが第１の検出器に入射されると
き、第１の電圧が第１の電気的ノードに生成され、入力
ＦＥＴは第１の電圧に依存する出力を生成する。パルス
ビームは再び光伝導体に入射され、入力ＦＥＴをリセッ
トする。その後、相補入力ビームが第２の検出器に入射
されると、第２の電圧が生成され、入力ＦＥＴは第２の
電圧に依存する出力を生成する。このようにして、入力
ＦＥＴは、クランプダイオードを使用することなく、供
給電圧に独立に、光伝導体により同じように常にリセッ
トされ、準備される。
スビームが、２つのデータ入力ビームが検出器に入射さ
れる前に光伝導体に入射される。プリセットビームは光
伝導体を一時的に導電性にし、それにより入力ＦＥＴの
ゲート入力は平衡電圧状態に変化する。このようにし
て、第１のデータビームが第１の検出器に入射されると
き、第１の電圧が第１の電気的ノードに生成され、入力
ＦＥＴは第１の電圧に依存する出力を生成する。パルス
ビームは再び光伝導体に入射され、入力ＦＥＴをリセッ
トする。その後、相補入力ビームが第２の検出器に入射
されると、第２の電圧が生成され、入力ＦＥＴは第２の
電圧に依存する出力を生成する。このようにして、入力
ＦＥＴは、クランプダイオードを使用することなく、供
給電圧に独立に、光伝導体により同じように常にリセッ
トされ、準備される。
【０００８】本発明の他の実施例では、光伝導体とし
て、バックツウバックに接続された２つのフォトダイオ
ードが使用される。その２つのフォトダイオードは第１
の電気的ノードに接続され、前述と同様に動作する。本
発明の光受信器は、モノリシック集積回路として製造で
きる。特に光受信器はＦＥＴ−ＳＥＥＤ技術を用いて製
造できる。本発明の他の特徴及び長所は、以下の添付図
面と関連して以下の実施例の観点から、当業者には容易
に明らかとなるであろう。
て、バックツウバックに接続された２つのフォトダイオ
ードが使用される。その２つのフォトダイオードは第１
の電気的ノードに接続され、前述と同様に動作する。本
発明の光受信器は、モノリシック集積回路として製造で
きる。特に光受信器はＦＥＴ−ＳＥＥＤ技術を用いて製
造できる。本発明の他の特徴及び長所は、以下の添付図
面と関連して以下の実施例の観点から、当業者には容易
に明らかとなるであろう。
【０００９】
【詳細な記述】図１は本発明による光受信器１０の構成
を示すブロック図である。光受信器１０は、検出器部１
２、光伝導体１５、及び入力部１６からなる。検出器部
１２は２つの直列接続されたフォトダイオード１３と１
４からなる。フォトダイオードはそれらの間に電気的ノ
ードＸをもつ。入力部１６は２つの直列接続された電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）、即ち負荷ＦＥＴ１７と入
力ＦＥＴ１８からなる。光伝導体１５はノードＸと入力
ＦＥＴ１８のゲート入力に接続されている。光受信器回
路１０の電圧出力ＶｏｕｔはＦＥＴ１７と１８の間の第
２の電気的ノードＹから取られる。
を示すブロック図である。光受信器１０は、検出器部１
２、光伝導体１５、及び入力部１６からなる。検出器部
１２は２つの直列接続されたフォトダイオード１３と１
４からなる。フォトダイオードはそれらの間に電気的ノ
ードＸをもつ。入力部１６は２つの直列接続された電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）、即ち負荷ＦＥＴ１７と入
力ＦＥＴ１８からなる。光伝導体１５はノードＸと入力
ＦＥＴ１８のゲート入力に接続されている。光受信器回
路１０の電圧出力ＶｏｕｔはＦＥＴ１７と１８の間の第
２の電気的ノードＹから取られる。
【００１０】
【外字１】
【００１１】
【外字２】
【００１２】従来の光受信器は、許容電圧範囲を制限す
るためにクランプダイオードを利用したが、付加的な電
圧源が必要であり、そのためシステム設計が複雑となっ
ていた。本発明は光伝導体を使用して、入力ビームが検
出器に入射される前に電圧Ｖｇをリセットする。このよ
うにして、光エネルギーを増やす必要性とクランプダイ
オードのための電源の必要性とを避けることができる。
るためにクランプダイオードを利用したが、付加的な電
圧源が必要であり、そのためシステム設計が複雑となっ
ていた。本発明は光伝導体を使用して、入力ビームが検
出器に入射される前に電圧Ｖｇをリセットする。このよ
うにして、光エネルギーを増やす必要性とクランプダイ
オードのための電源の必要性とを避けることができる。
【００１３】図１を参照すると、本発明による動作の間
に、入力信号ビームＡがフォトダイオード１３上に入射
される前に、パルス化プリセットビームＰが短時間光伝
導体１５を照射されている。プリセットビームＰは入力
ビームより持続期間が短い。プリセットビームＰにより
光伝導体１５は、図１に示されるように、瞬間的に入力
ＦＥＴ１８のゲートの入力電圧Ｖｇを電源電圧あるいは
グランド電圧に等しいようにする。
に、入力信号ビームＡがフォトダイオード１３上に入射
される前に、パルス化プリセットビームＰが短時間光伝
導体１５を照射されている。プリセットビームＰは入力
ビームより持続期間が短い。プリセットビームＰにより
光伝導体１５は、図１に示されるように、瞬間的に入力
ＦＥＴ１８のゲートの入力電圧Ｖｇを電源電圧あるいは
グランド電圧に等しいようにする。
【００１４】
【外字３】
【００１５】
【外字４】
【００１６】光受信器１０は、多くの光受信器と論理装
置とからなる光システムで使用でき、ＦＥＴベースの技
術を利用して製造できる。加えて、負荷ＦＥＴ１７は、
必要であれば抵抗に置き換えることができる。しかしな
がら、光受信器回路は、多くの受信器を使用する装置配
列の一部として使用するためにモノリシック集積回路と
して実現されることにメリットがある。
置とからなる光システムで使用でき、ＦＥＴベースの技
術を利用して製造できる。加えて、負荷ＦＥＴ１７は、
必要であれば抵抗に置き換えることができる。しかしな
がら、光受信器回路は、多くの受信器を使用する装置配
列の一部として使用するためにモノリシック集積回路と
して実現されることにメリットがある。
【００１７】制御可能光要素と半導体微細エレクトロニ
クス要素とからなるモノリシック光指向回路が実現され
た。例えば、８５０ナノメーターの光の検出器と光変調
器の両方として通常の一致動作のために設計されたｐ−
ｉ−ｎ多重量子井戸（ＭＱＷ）装置は、ＧａＡｓＦＥＴ
で集積化されている。そのような要素の組み合わせはＦ
ＥＴ−ＳＥＥＤ回路と呼ばれる。
クス要素とからなるモノリシック光指向回路が実現され
た。例えば、８５０ナノメーターの光の検出器と光変調
器の両方として通常の一致動作のために設計されたｐ−
ｉ−ｎ多重量子井戸（ＭＱＷ）装置は、ＧａＡｓＦＥＴ
で集積化されている。そのような要素の組み合わせはＦ
ＥＴ−ＳＥＥＤ回路と呼ばれる。
【００１８】ＦＥＴとＭＱＷ変調器の集積化により、高
い製造歩留まりと、光入力と光出力の間でデジタルの電
気的処理を提供することにより強化された機能性とを有
するコンパクトな増幅回路配列が提供された。ＦＥＴ−
ＳＥＥＤ装置の製造に適するプロセス技術は、Ｄ’ａｓ
ａｒｏ等による論文、”集積化ＧａＡｓ−ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ電界効果トランジスタ自己電気光効果装置の一
括製造と構造”（ＩＥＥＥ、エレクトロニックデバイス
レター、Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．１０１９９２年１０月、
ｐｐ．５２８−５３１）に開示されている。それは引用
によりここに組み込まれる。
い製造歩留まりと、光入力と光出力の間でデジタルの電
気的処理を提供することにより強化された機能性とを有
するコンパクトな増幅回路配列が提供された。ＦＥＴ−
ＳＥＥＤ装置の製造に適するプロセス技術は、Ｄ’ａｓ
ａｒｏ等による論文、”集積化ＧａＡｓ−ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ電界効果トランジスタ自己電気光効果装置の一
括製造と構造”（ＩＥＥＥ、エレクトロニックデバイス
レター、Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．１０１９９２年１０月、
ｐｐ．５２８−５３１）に開示されている。それは引用
によりここに組み込まれる。
【００１９】図３は、図１の受信器回路を実現するため
に使用されるの適するＦＥＴ−ＳＥＥＤ構成物のウエハ
ー構造３０の簡略化された断面図である。金属コンタク
ト３３、金属コンタクト３５を有する光伝導体３４とし
て構成された２つの背中合わせ（BACK-TO-BACK）に接続
されたダイオード、及び金属コンタクト３７を有するデ
プレッションモード電界効果トランジスタ（ＤＭＴ）３
６とを有するＭＱＷ変調器３２が示されている。構成物
３２、３４、及び３６は、反絶縁ＧａＡｓ基板上に製造
され、ミラースタック層３８、Ｐ型層３９、及び多重量
子井戸３１とを有する。ＭＱＷ変調器３２は、光変調器
あるいはフォトダイオードとして使用でき、光伝導体３
４は図１の光伝導体１５に対応し、上記のように利用さ
れ、ＤＭＴ３６はＭＱＷ変調器からの信号を処理するた
めの入力回路の一部として使用できる。目下の光受信器
を実現するためのＦＥＴ−ＳＥＥＤ回路の製造は公知の
内部接続製造技術を適用することで成される。
に使用されるの適するＦＥＴ−ＳＥＥＤ構成物のウエハ
ー構造３０の簡略化された断面図である。金属コンタク
ト３３、金属コンタクト３５を有する光伝導体３４とし
て構成された２つの背中合わせ（BACK-TO-BACK）に接続
されたダイオード、及び金属コンタクト３７を有するデ
プレッションモード電界効果トランジスタ（ＤＭＴ）３
６とを有するＭＱＷ変調器３２が示されている。構成物
３２、３４、及び３６は、反絶縁ＧａＡｓ基板上に製造
され、ミラースタック層３８、Ｐ型層３９、及び多重量
子井戸３１とを有する。ＭＱＷ変調器３２は、光変調器
あるいはフォトダイオードとして使用でき、光伝導体３
４は図１の光伝導体１５に対応し、上記のように利用さ
れ、ＤＭＴ３６はＭＱＷ変調器からの信号を処理するた
めの入力回路の一部として使用できる。目下の光受信器
を実現するためのＦＥＴ−ＳＥＥＤ回路の製造は公知の
内部接続製造技術を適用することで成される。
【００２０】図４は、本発明による光受信器１１の他の
実施例を利用する完全な光回路４０を簡略化して示して
いる。図１で使用されたのと同じ参照番号が同様な構成
物を識別するために使用されている。従って、２つの検
出器１３と１４は、直列に接続され、それらの間にノー
ドＸを有する。負荷ＦＥＴ１７と入力ＦＥＴ１８はノー
ドＹで直列に接続されている。入力ＦＥＴ１８のゲート
入力と光伝導体手段１５はノードＸで接続されている。
この実施例では、光伝導体手段１５は、バックツウバッ
ク（背中合わせ）に接続された２つのフォトダイオード
４１と４２を具備する。それは図３に光伝導体３４とし
て示されている。光伝導体の他の形は、金属−半導体−
金属（ＭＳＭ）構造であり、例えば、Ｊ−Ｗ Ｓｅｏ等
による論文”インジウム−錫酸化物とチタン／金電極を
有するＧａＡｓ上の金属−半導体−金属構造の光伝導体
の比較研究”（ＩＥＥＥフォトニクステクノロジレタ
ー、Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．８，１９９２年８月、ｐｐ．８
８８−８９０）、Ｄ．Ｌ．ロジャーによる”ＭＳＭ検出
器を使用する集積化光受信器”（ジャーナルオブライト
ウエーブテクノロジー、Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．１２、１９
９１年１２月、ｐｐ．1635-1638）に述べられている。
これらは引用によりここに組み込まれる。
実施例を利用する完全な光回路４０を簡略化して示して
いる。図１で使用されたのと同じ参照番号が同様な構成
物を識別するために使用されている。従って、２つの検
出器１３と１４は、直列に接続され、それらの間にノー
ドＸを有する。負荷ＦＥＴ１７と入力ＦＥＴ１８はノー
ドＹで直列に接続されている。入力ＦＥＴ１８のゲート
入力と光伝導体手段１５はノードＸで接続されている。
この実施例では、光伝導体手段１５は、バックツウバッ
ク（背中合わせ）に接続された２つのフォトダイオード
４１と４２を具備する。それは図３に光伝導体３４とし
て示されている。光伝導体の他の形は、金属−半導体−
金属（ＭＳＭ）構造であり、例えば、Ｊ−Ｗ Ｓｅｏ等
による論文”インジウム−錫酸化物とチタン／金電極を
有するＧａＡｓ上の金属−半導体−金属構造の光伝導体
の比較研究”（ＩＥＥＥフォトニクステクノロジレタ
ー、Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．８，１９９２年８月、ｐｐ．８
８８−８９０）、Ｄ．Ｌ．ロジャーによる”ＭＳＭ検出
器を使用する集積化光受信器”（ジャーナルオブライト
ウエーブテクノロジー、Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．１２、１９
９１年１２月、ｐｐ．1635-1638）に述べられている。
これらは引用によりここに組み込まれる。
【００２１】図４を参照して、光受信器１１の出力ノー
ドＹは、図示のように、２つのＦＥＴ１４１と１４２、
及び電源Ｖｄｄと−Ｖｓｓの間に一緒に接続されたダイ
オード１４３を具備するレベルシフタ段４３に接続され
ている。付加的な論理回路４５がレベルシフタ段４３と
光出力部４７に接続されてもよい。光出力部４７は、そ
れらの間のノードＺで示されるように直列に接続された
２つのＦＥＴと、ノードＺに接続された２つの出力フォ
トダイオード４８と４９とを具備する変調器ドライバを
具備する。
ドＹは、図示のように、２つのＦＥＴ１４１と１４２、
及び電源Ｖｄｄと−Ｖｓｓの間に一緒に接続されたダイ
オード１４３を具備するレベルシフタ段４３に接続され
ている。付加的な論理回路４５がレベルシフタ段４３と
光出力部４７に接続されてもよい。光出力部４７は、そ
れらの間のノードＺで示されるように直列に接続された
２つのＦＥＴと、ノードＺに接続された２つの出力フォ
トダイオード４８と４９とを具備する変調器ドライバを
具備する。
【００２２】図５は、図４の光回路４０により生成され
る光信号シーケンスと電圧を示すタイミング図である。
電圧Ｖｇ、Ｖｏｕｔ、及びＶｏｕｔ２に対する図示の電
圧範囲とピコ秒範囲のビームパルス幅が、スケールには
示されていないが、モノリシック集積化受信器回路内に
見つけられるものの典型的なものである。図４の光受信
器１１の動作は、図１の受信器１０に関しての上記の説
明のように正確である。しかしながら、受信器１１の正
確な動作を確保するために、パルスビームＰは光伝導体
１５のフォトダイオード４１と４２の両方に同時に入射
されなければならない。
る光信号シーケンスと電圧を示すタイミング図である。
電圧Ｖｇ、Ｖｏｕｔ、及びＶｏｕｔ２に対する図示の電
圧範囲とピコ秒範囲のビームパルス幅が、スケールには
示されていないが、モノリシック集積化受信器回路内に
見つけられるものの典型的なものである。図４の光受信
器１１の動作は、図１の受信器１０に関しての上記の説
明のように正確である。しかしながら、受信器１１の正
確な動作を確保するために、パルスビームＰは光伝導体
１５のフォトダイオード４１と４２の両方に同時に入射
されなければならない。
【００２３】光伝導体１５のフォトダイオード４１と４
２は以下のように動作する。電圧Ｖｇが初めに０．２Ｖ
でならば、フォトダイオード４１は順方向にバイアスさ
れている。プリセットビームはフォトダイオード４２を
順方向バイアスとなるように駆動してＶｇを０とする。
同様に、Ｖｇが始めに−０．２Ｖならば、フォトダイオ
ード４２は順方向にバイアスされ、プリセットビームは
はフォトダイオード４１を順方向バイアスとなるように
駆動してＶｇを０とする。このように、両方のフォトダ
イオード４１と４２が順方向にバイアスされるとき、そ
れらの電圧はキャンセルされ、Ｖｇは０となる。
２は以下のように動作する。電圧Ｖｇが初めに０．２Ｖ
でならば、フォトダイオード４１は順方向にバイアスさ
れている。プリセットビームはフォトダイオード４２を
順方向バイアスとなるように駆動してＶｇを０とする。
同様に、Ｖｇが始めに−０．２Ｖならば、フォトダイオ
ード４２は順方向にバイアスされ、プリセットビームは
はフォトダイオード４１を順方向バイアスとなるように
駆動してＶｇを０とする。このように、両方のフォトダ
イオード４１と４２が順方向にバイアスされるとき、そ
れらの電圧はキャンセルされ、Ｖｇは０となる。
【００２４】
【外字５】
【００２５】
【外字６】
【００２６】図５に示されるように、Ｖｏｕｔは２．０
から０．５Ｖの範囲に制限され、Ｖｏｕｔ２の２つの電
圧論理レベルは７．５Ｖと０．５Ｖである。上記の電圧
とパルス幅は単に示されたにすぎず、選択により異なる
値を取ることも可能なことは理解できよう。更に、電気
的出力が、図示の光出力に加えて、あるいはそれ無しで
生成されてもよい。
から０．５Ｖの範囲に制限され、Ｖｏｕｔ２の２つの電
圧論理レベルは７．５Ｖと０．５Ｖである。上記の電圧
とパルス幅は単に示されたにすぎず、選択により異なる
値を取ることも可能なことは理解できよう。更に、電気
的出力が、図示の光出力に加えて、あるいはそれ無しで
生成されてもよい。
【００２７】図１と４を参照すると、受信器１０と１１
のＦＥＴ１７と１８が必然的に同一に製造されるとき、
即ち、同じ物理的サイズで製造されるとき、ＦＥＴ１７
と１８のソース電圧とゲート電圧は等しいので、電圧Ｖ
ｏｕｔはＶｄｄ／２に設定される。この場合、光受信器
は入力電圧Ｖｇの後続の変化に対して光学的に感度がよ
い。
のＦＥＴ１７と１８が必然的に同一に製造されるとき、
即ち、同じ物理的サイズで製造されるとき、ＦＥＴ１７
と１８のソース電圧とゲート電圧は等しいので、電圧Ｖ
ｏｕｔはＶｄｄ／２に設定される。この場合、光受信器
は入力電圧Ｖｇの後続の変化に対して光学的に感度がよ
い。
【００２８】モノリシックに集積化された光システムで
は、出力変調器を読み出すために使用される電源ビーム
が存在する。これらのビームのいくつかは、本発明の光
受信器の光伝導体１５により使用するための形で提供可
能である。配列内のいくつかの装置にプリセットパルス
を結像するために自由空間光学を使用することのような
プリセットビームを提供する方法は、ステイブルによる
論文”光配列発生器でのビーム整形”（ジャーナルオブ
モダンオプティックス、Ｖｏｌ．３６，ｐｐ１５５９−
１５７３（１９８９））に開示されていて、それは引用
によりここに取り込む。
は、出力変調器を読み出すために使用される電源ビーム
が存在する。これらのビームのいくつかは、本発明の光
受信器の光伝導体１５により使用するための形で提供可
能である。配列内のいくつかの装置にプリセットパルス
を結像するために自由空間光学を使用することのような
プリセットビームを提供する方法は、ステイブルによる
論文”光配列発生器でのビーム整形”（ジャーナルオブ
モダンオプティックス、Ｖｏｌ．３６，ｐｐ１５５９−
１５７３（１９８９））に開示されていて、それは引用
によりここに取り込む。
【００２９】プリセットビームが５０ｐｓのオーダーか
それ以下で十分に短ければ、読み出し時間の間プリセッ
トビームによるノードＹで生じる電圧変化は無視でき
る。信号パルスＡあるいはＡ＊は、図４に光伝導体１５
の応答時間より長いがＦＥＴ１８の出力ノードＹの応答
時間より短い１００ｐｓとして示されている時間量だけ
プリセットビームＰに続くのでこれは正しい。
それ以下で十分に短ければ、読み出し時間の間プリセッ
トビームによるノードＹで生じる電圧変化は無視でき
る。信号パルスＡあるいはＡ＊は、図４に光伝導体１５
の応答時間より長いがＦＥＴ１８の出力ノードＹの応答
時間より短い１００ｐｓとして示されている時間量だけ
プリセットビームＰに続くのでこれは正しい。
【００３０】本発明による光受信器は、ＦＥＴに対する
バイアス電圧が同様なので、従来の光受信器と実質的に
同じ電力を消費する。しかしながら、本発明の受信器は
従来のダイオードクランプ受信器より平均して光エネル
ギーを消費しない。これは、制限されたレーザーパワー
がそのようなシステムで使用できるので、ＦＥＴ−ＳＥ
ＥＤ光受信器にとって長所である。
バイアス電圧が同様なので、従来の光受信器と実質的に
同じ電力を消費する。しかしながら、本発明の受信器は
従来のダイオードクランプ受信器より平均して光エネル
ギーを消費しない。これは、制限されたレーザーパワー
がそのようなシステムで使用できるので、ＦＥＴ−ＳＥ
ＥＤ光受信器にとって長所である。
【００３１】上記の実施例は本発明の単なる説明のため
のものであり、本発明の範囲から離れることなく当業者
には種々の変形例が考えられるであろうと言うことが理
解されよう。
のものであり、本発明の範囲から離れることなく当業者
には種々の変形例が考えられるであろうと言うことが理
解されよう。
【図１】本発明による光受信器のブロック図である。
【図２】図１の受信器のための一連の光信号と生成され
る電圧を示すタイミング図である。
る電圧を示すタイミング図である。
【図３】本発明を実現するために適切に使用できるＦＥ
Ｔ−ＳＥＥＤ構成物のウエハー構造を示す簡略化された
断面図である。
Ｔ−ＳＥＥＤ構成物のウエハー構造を示す簡略化された
断面図である。
【図４】本発明による光受信器の他の実施例を利用する
光回路の簡略化されたブロック図である。
光回路の簡略化されたブロック図である。
【図５】図４の光回路に対する一連の光信号と生成され
る電圧を示すタイミング図である。
る電圧を示すタイミング図である。
１３ フォトダイオード １４ フォトダイオード １５ 光伝導体 １７ 負荷ＦＥＴ １８ 入力ＦＥＴ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ａ Ｈ０３Ｋ 19/14 9383−5Ｊ Ｈ０４Ｂ 10/28 10/26 10/14 10/04 10/06 7739−5Ｋ Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｙ (72)発明者 ディヴィッド エー．ビー．ミラー アメリカ合衆国 07704 ニュージャーシ ィ，フェア ハヴン，ハンス ロード 64
Claims (19)
- 【請求項１】 直列に接続され、それらの間に第１の電
気的ノードを有する第１と第２の検出器であって、該第
１の検出器は入力信号ビームに応動して第１の電圧を発
生し、該第２の検出器は相補入力信号ビームに応動して
第２の電圧を発生する該第１及び第２の検出器と、 該第１の電気的ノードに接続され、該入力信号ビームの
いずれかより予め決められた時間だけ前に到着するプリ
セットビームが入射されたときに電気的パルス信号を発
生する光伝導体手段と、 該第１の電気的ノードに接続された出力手段であって、
該電気的パルス信号によりリセットされ、該第１の電圧
に応動して第１の電気的出力信号を発生し、該第２の電
圧に応動して相補出力信号を発生する該出力手段とから
なることを特徴とする光受信器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光受信器において、該
出力手段は、該第１の電気的ノードに接続された制御入
力端子を有するトランジスタ手段と、第２の電気的ノー
ドに該トランジスタ手段と直列に接続された電気的負荷
手段とからなることを特徴とする光受信器。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光受信器において、該
トランジスタ手段と該負荷手段とは電界効果トランジス
タであることを特徴とする光受信器。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光受信器において、該
光伝導体手段は、背中合わせに接続された２つのフォト
ダイオードからなることを特徴とする光受信器。 - 【請求項５】 請求項１に記載の光受信器において、該
第１と第２の検出器、該光伝導体手段、及び該出力手段
はモノリシック集積回路からなることを特徴とする光受
信器。 - 【請求項６】 請求項５に記載の光受信器において、該
光伝導体手段は、金属−半導体−金属光伝導性検出器で
ある請求項５記載の光受信器。 - 【請求項７】 請求項５に記載の光受信器において、該
第１と第２の検出器は、多重量子井戸ｐ−ｉ−ｎダイオ
ードであることを特徴とする光受信器。 - 【請求項８】 直列に接続され、第１の入力信号ビーム
と第２の入力信号ビームにそれぞれ応動する第１と第２
の検出器と、 該第１と第２の検出器に接続され、第１と第２の出力を
発生するための出力手段と、 該出力手段に接続され、プリセットビームに応動して該
出力手段をリセットするための光伝導体手段とからなる
ことを特徴とする光受信器。 - 【請求項９】 請求項８に記載の光受信器において、該
出力手段は、該光伝導体手段に接続された制御入力端子
を有するトランジスタ手段と、該トランジスタ手段に接
続された電気的負荷からなることを特徴とする光受信
器。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の光受信器において、
該トランジスタ手段と該負荷は、電界効果トランジスタ
であることを特徴とする光受信器。 - 【請求項１１】 請求項８に記載の光受信器において、
該光伝導体手段は、背中合わせに接続された２つのフォ
トダイオードからなることを特徴とする光受信器。 - 【請求項１２】 請求項８に記載の光受信器において、
該第１と第２の検出器、該光伝導体手段、及び該出力手
段はモノリシック集積回路からなることを特徴とする光
受信器。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の光受信器におい
て、該光伝導体手段は、金属−半導体−金属光伝導検出
器であることを特徴とする光受信器。 - 【請求項１４】 請求項８に記載の光受信器において、
該第１と第２の検出器は、多重量子井戸ｐ−ｉ−ｎダイ
オードであることを特徴とする光受信器。 - 【請求項１５】 パルスビームで光伝導体を照射してプ
リセット信号を生成し、 出力手段を該プリセット信号でリセットし、 該パルスビームの予め決められた時間後に入力ビームで
第１の検出器を照射して第１の電気的入力信号を生成
し、そして該第１の電気的入力信号に基づいて該出力手
段で第１の出力信号を生成する段階からなることを特徴
とする光受信器を参照する方法。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の方法において、 該パルスビームで該光伝導体を照射して他のプリセット
信号を生成し、 出力手段を該プリセット信号でリセットし、 相補入力ビームで第２の検出器を照射して相補入力信号
を生成し、 該相補入力信号に基づいて該出力手段で第２の出力信号
を生成する段階を更に含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 請求項１５記載の方法において、該パ
ルスビームは該入力ビームより短いことを特徴とする方
法。 - 【請求項１８】 請求項１５記載の方法において、該パ
ルスビームと該入力ビームは実質的に同じ持続期間を有
することを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 請求項１５記載の方法において、該光
伝導体は、該パルスビームと該入力ビームの間の時間間
隔でもはや実質的に導電性でなくなることを特徴とする
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/164,589 US5448393A (en) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Apparatus and method for referencing an optical receiver |
| US164589 | 1993-12-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07239490A true JPH07239490A (ja) | 1995-09-12 |
| JP2738656B2 JP2738656B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=22595170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30453294A Expired - Lifetime JP2738656B2 (ja) | 1993-12-09 | 1994-12-08 | 光受信器及び光受信器を初期化する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5448393A (ja) |
| EP (1) | EP0658003A1 (ja) |
| JP (1) | JP2738656B2 (ja) |
| CA (1) | CA2134256C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102087192B1 (ko) * | 2019-04-30 | 2020-03-10 | 한국과학기술원 | 펄스 레이저를 이용한 저-지터 디지털 클럭 신호 생성 시스템, 그리고 마이크로파 생성 시스템 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2954127B2 (ja) * | 1998-01-30 | 1999-09-27 | 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 | 赤外線信号受信装置 |
| JP2000147021A (ja) * | 1998-11-11 | 2000-05-26 | Ando Electric Co Ltd | 電気光学サンプリングオシロスコープ用受光回路 |
| US7335871B2 (en) * | 2005-10-18 | 2008-02-26 | Honeywell International Inc. | Low power switching for antenna reconfiguration |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4066973A (en) * | 1976-09-15 | 1978-01-03 | Contraves-Goerz Corporation | Analog signal isolator |
| JPS5860828A (ja) * | 1981-10-06 | 1983-04-11 | Toshiba Corp | Ｍｏｓ−ｆｅｔ駆動回路 |
| US4447746A (en) * | 1981-12-31 | 1984-05-08 | International Business Machines Corporation | Digital photodetectors |
| US4467191A (en) * | 1982-01-13 | 1984-08-21 | Sprague Electric Company | Photo diode with auxiliary photo diode regulator |
| US5093565A (en) * | 1990-07-18 | 1992-03-03 | At&T Bell Laboratories | Apparatus for sequential optical systems where an independently controllable transmission gate is interposed between successive optoelectronic gates |
| JP3058922B2 (ja) * | 1990-12-26 | 2000-07-04 | 株式会社東芝 | 広ダイナミックレンジ光受信器 |
| US5198656A (en) * | 1991-06-06 | 1993-03-30 | At&T Bell Laboratories | Dynamic optical logic using voltage pull up |
| JP2584167B2 (ja) * | 1992-01-17 | 1997-02-19 | 松下電器産業株式会社 | 光演算記憶装置 |
-
1993
- 1993-12-09 US US08/164,589 patent/US5448393A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-25 CA CA002134256A patent/CA2134256C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-30 EP EP94308883A patent/EP0658003A1/en not_active Withdrawn
- 1994-12-08 JP JP30453294A patent/JP2738656B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102087192B1 (ko) * | 2019-04-30 | 2020-03-10 | 한국과학기술원 | 펄스 레이저를 이용한 저-지터 디지털 클럭 신호 생성 시스템, 그리고 마이크로파 생성 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0658003A1 (en) | 1995-06-14 |
| US5448393A (en) | 1995-09-05 |
| JP2738656B2 (ja) | 1998-04-08 |
| CA2134256A1 (en) | 1995-06-10 |
| CA2134256C (en) | 1999-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6720830B2 (en) | Low-power, differential optical receiver in silicon on insulator | |
| CA2149928C (en) | Optical receiver with a high impedance preamplifier | |
| EP0654905B1 (en) | Fet-based optical receiver | |
| KR920010005B1 (ko) | 대칭 집적 증폭기 | |
| US5146078A (en) | Articles and systems comprising optically communicating logic elements including an electro-optical logic element | |
| EP0501904A2 (en) | Opto-photo-electric switch | |
| US4761060A (en) | Optical delay type flipflop and shift register using it | |
| US4967068A (en) | Single-ended optical logic arrangement | |
| JP2738656B2 (ja) | 光受信器及び光受信器を初期化する方法 | |
| US4999688A (en) | Optical logic element with short switching time | |
| US4314858A (en) | Method of making a fully integrated monolithic optical receiver | |
| EP0437740B1 (en) | Integrated circuit optoelectronic toggle flip-flop | |
| US5777318A (en) | Smart pixel array using single diode for detection and modulation | |
| US6219166B1 (en) | Optical receiver suitable for optical interconnects | |
| US4959534A (en) | Differential optical logic arrangement | |
| EP0692873B1 (en) | Apparatus for converting optical bipolar signals to optical unipolir signals | |
| Hinton et al. | Multiple quantum-well technology takes SEED | |
| Wu et al. | Optical addressing techniques for a CMOS RAM | |
| Lentine et al. | Integrated self electro-optic effect device photonic switching nodes | |
| Chirovsky | Providing Optical I/O to Electronic Logic Circuits with Multiple Quantum-Well (MQW) Diodes | |
| Lentine | Self electro-optic effect devices for optical switching and computing | |
| Zanetto et al. | Monolithically integrated CMOS electronics in zero-change silicon photonics | |
| EP0692868A1 (en) | Linear optical amplifier | |
| Takano et al. | Optical Receiver and Laser Driver Circuits Implemented with 0.35 µm GaAs JFETs | |
| JP2991959B2 (ja) | 光比増幅器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971217 |