专利名称：宽带光检波器的制作方法
光纤通信系统中，在接收端常常用光电转换器(即光检波器)，它把信号的载体由“光”转换成“电”，在光电转换器中使用了光电二极管(以下简称PD)。PD在检波电路中呈现很高的输出阻抗，通常表征为一个电流源，然而，光转换成电后，电信号的放大、传输均为低阻抗系统，在HFC(光纤同轴混合网络)系统中为75Ω。为了提高PD的检波效率，通常需在PD与电路之间加入电流变换器。
图1-b所示为目前一般使用的光检波器电路，其中匹配电感L连接在PD与电流变换器T之间。在此电路中，除了电流变换器T限制带宽以外，匹配电路也限制了响应带宽。
图2-b为图1-b的交流等效电路，其中I0-PD在光激下产生的电流；r-PD在光激下的内阻(通常可忽略，视为开路)；C1-为PD的结电容(一般为0.3～1.0PF)；C2-PD电极与管壳之间的分布电容；L-Γ型匹配电路的电感；当电流变换器T为4:1时，图2-b的RL＝300Ω。
图3-b为图2-b中匹配电路的等效电路，显而易见，此电路的高端截止频率为fc b＝1/πCRL＝1/(C1+C2)RL①如果(C1+C2)＝1PF，计算得fc b＝1061MHz显然，难以获得750MHz以上的平坦响应。
本发明的目的在于提高光检波器的平坦响应带宽，其特点在于光检波器的匹配电路采用平衡结构O型匹配电路。
图1-a为本发明光检波器的电原理图。图2-a为图1-a之交流等效电路，其中C1-PD的结电容；C2-PD各电极与管壳之间的分布电容；C-平衡O型匹配电路的电路电容；RL-端接负载；75Ω的端接负载，经4:1变换器变换后的端接负载为RL＝300I0-PD的光激下的电流；r-PD的光激下的内阻；L-平衡O型匹配电路的电感。
图3-a为图2-a的匹配电路的等效电路，它可看成两个π型低通滤波器对称于水平中线的对接。其中，C＝2C1+C2，RL＝150Ω，而截止频率为fc b＝1/πCRL＝1/π(2C1+C2)150＝1/π(C1+C2/2)300②比较公式①与②可知，PD电极与管壳之间的分布电容C2对截止频率的影响被减小一半，变为C2/2，而C1和C2是同一数量级的。所以，PD检波器采用了平衡O型匹配电路后，可提高匹配电路的频率响应。
采用本发明的PD检波器平衡O型匹配电路，后面接目前一般用的4:1传输线变换器，可获得1000MHz的平坦响应带宽。当PD管的结电容C1愈小，(例如，C1＜0.5PF)，带宽的改善效果愈明显。当C1＝C2时，本发明的平衡O型匹配电路可将带宽扩展30％以上。
另一方面，由于平衡O型匹配电路的采用，展宽了PD检波器的带宽，因此，后接的电流变换器的带宽限制就较为突出了。当采用具有较小的分布电容的PD管，同时精心制作电流变换器，本发明电路在860MHz带宽时，可获得大于6dB的电流增益。
图4为本发明光电检波器的一个实际电路，其电流增益达7.4dB。
图5为图4电路的频率特性。
目前，尚未见到有如此高的电流增益的光电检波器报导。
不言而喻，本发明的O型匹配电路，同样适用于HFC网络中的回传光检波器电路中。本发明的匹配电路用于回传光检波器中，容易获得10dB以上的电流增益，而且可达5～200MHz的频带宽度。
权利要求
本发明的光检波器，采用了宽带匹配技术及简单的单端电流变换变压器，具有4∶1的电流增益的同时有更宽的频率响应。其特点在于在光电二极管与单端电流变换器之间的匹配电路采用了平衡结构的O型匹配电路。这种匹配电路使光电二极管的电极分布电容对匹配电路带宽的制约减小，而使响应带宽扩展30％以上。
全文摘要
本发明宽带光检波器是用于通信及HFC(光纤同轴混合网络)等领域的光检波器的一种改进电路。其特点在于光电二极管的匹配电路采用平衡结构O型匹配电路，以吸收光电二极管的分布电容，通过此平衡结构O型匹配电路再与常用的4∶1电流变换器相连，以获得更大的频带宽度。
文档编号G02F1/00GK1610278SQ20031010424
公开日2005年4月27日 申请日期2003年10月26日 优先权日2003年10月26日
发明者张九愚 申请人:张九愚