专利名称：光接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光接收机，特别涉及在前置放大器和后置放大器之间的传输路径上使用了柔性(flexible)印刷基板的光接收机。
背景技术：
将半导体光电二极管用作接收元件的光接收模块是光纤传输用收发器(transceiver)的关键器件之一。光收发器随着近年来的宽带网络的普及而被谋求高速化，从而比特率为直到10Gbit/s为止的光收发器被广泛应用。作为适于上述用途的光接收模块，要求其小型和低成本。
在特开2005-217284号公报中记载了通过将半导体光电二极管和前置放大器搭载在CAN型的封装中来谋求光接收子组件(subassembly)的小型化、低成本化的光收发器。该光收发器通过利用柔性基板连接光接收子组件和主基板，来吸收由于安装时的尺寸偏差或伴随热变化的变形而引起的应力，从而谋求避免应力引起的不良后果。
然而，在特开2005-217284号公报的光接收机中，在从光接收子组件输出的电信号到达主基板上的后置放大器之间产生频带内增益降低。其结果，存在作为10Gbit/sEther用光收发器的接收灵敏度评估指标之一的SRS(Stressed Receiver Sensitivity)恶化的问题。在此，所谓SRS是将噪声预先重叠在发送用电信号上，并评估即使在该条件下是否也能正常接收传输后的光信号的指标。为了提高SRS，优选使5GHz附近的小信号增益比DC的小信号增益大0.5dB左右。
另外，在Eudyna公司的“10Gbps用ROSA”中记载了具有主基板连接用的柔性基板的10Gbit/s用光接收子组件。
在背景技术中所使用的柔性基板，为了得到柔软性而使用薄的材料。柔性基板通常使用在厚度为50μm左右的聚酰亚胺(ポリイミド)膜的两面上粘贴厚度为30μm左右的铜箔的材料。当在此柔性基板上形成特性阻抗为50Ω的微波传输带(micro strip)线路形式的传输线路时，需要使线路宽度非常细到80μm左右。因此，柔性基板中的传输损耗成为不能忽略的量。当计算出该传输线路的传输损耗量时，估计出频率为10GHz的介电损耗大小为0.12dB/cm、导体损耗大小为0.28dB/cm，总计0.4dB/cm的传输损耗。该传输损耗基本上相对于频率成比例地增加。例如，将长度为2cm的柔性基板连接到光接收子组件时，在柔性基板的前后，从DC到5GHz的频带内增益降低增加了0.4dB。除此之外，在柔性基板和主基板的连接部、柔性基板和光接收子组件的连接部中的不连续部分上还加剧了频带恶化。
通常，内置于以光接收子组件为首的光接收模块中的前置放大器IC被设计为到IC输出部为止的频带内特性变为平坦。其结果，在主基板上的后置放大器的输入部中，从DC到5GHz，通常产生至少0.4dB的频带内增益降低。
作为补偿该增益降低的一种方法，考虑了通过定制(customize)光接收子组件内部的安装条件，使直到前置放大器IC的输出部为止的频率特性从平坦的特性改变为增益随频率而增加的频率特性的方法。根据我们的研究，通过使前置放大器的输入电路部的接地导线加长，或者使前置放大器和光接收元件(APD或者PIN-PD)之间或光接收元件和RF接地用电容器之间的连接导线加长，可提高频率特性，从而可以在从DC到频率5GHz中得到所希望的特性。
然而，由于背离通常的前置放大器动作，而设定为在高频进行增益峰化(peaking)的动作，因此电路的不稳定性增加了。其结果，在动作保证在所需要的电压、温度范围的条件下变化时，在电源电压高且动作温度低的条件下，存在产生光接收子组件的振荡不良的情况。另外，即使在不足以振荡的情况下，也多次发生在高频中不需要的增益峰值变大、光收发器的接收特性中产生不适宜的情况。
这样，为了光收发器的稳定生产，希望在光接收子组件内部不进行过分峰化的状态下使前置放大器动作，以及在光接收子组件的输出后，补偿柔性基板中的频带内增益降低。
发明内容
本发明提出了可以实现良好的接收特性的光接收机结构，提供兼有小型化和低成本化的光接收机。
上述的问题可以利用下述这样的光接收机来解决，即该光接收机包含将光信号变换为电信号的感光元件、放大该感光元件的输出信号的第一放大器、进一步放大该第一放大器的输出的第二放大器，其特征在于在上述第一放大器和上述第二放大器之间具有由多个无源元件构成的频率特性补偿电路。
另外，可以利用下述这样的光接收机来解决，即该光接收机包含具有将光信号变换为电信号的感光元件和放大该感光元件的输出信号的第一放大器的光接收子组件、搭载用以进一步放大第一放大器的输出的第二放大器的主基板，其特征在于光接收子组件和主基板通过用以传输由第一放大器放大后的电信号的柔性基板而连接；在主基板上的柔性基板连接部和第二放大器之间具有由多个无源元件构成的频率特性补偿电路。
图1是表示光接收机的主要部分的斜视图。
图2是说明光接收机的从光电二极管到后置放大器的电路图。
图3是表示频率特性补偿电路的特性的曲线图。
图4是表示用于说明效果的频率特性的曲线图。
图5是说明光接收机的从光电二极管到后置放大器的电路图。
具体实施例方式
下面利用实施例参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，对实质相同的部位标以相同的参照符号，不重复进行说明。
(实施例1)利用图1至图4说明实施例1。在此，图1是说明传输速度为10Gbit/s的光接收机的主要部分的斜视图。图2是说明光接收机的从光电二极管到后置放大器的电路图。图3是表示频率特性补偿电路的特性的曲线图。图4是表示用于说明效果的频率特性的曲线图。
在图1中，光接收机的主要部分由光接收子组件1、主基板5及连接在光接收组件1和主基板5之间且具有可挠性的柔性基板2构成。
光接收子组件1将从左侧入射的光调制信号变换为电信号，并输出差动信号。该差动输出信号通过两根输出引线端子(lead pin)而输出到柔性基板2上的传输线路3和4中。该输出信号利用主基板5上的布线图形，通过了直流分离用电容7、8、构成平衡型衰减器电路的电阻9、10、11、12以及与平衡型衰减器电路并联连接的电容13、14后，被输入到后置放大器6中。
作为光接收子组件1的框体，采用CAN型的金属封装框体。金属封装框体在电气上作为接地电位而使用。使用例如5.3mm的TO-CAN型框体等作为CAN型的封装框体。作为其材料，使用廉价的铁，对于低成本化来说是优选的。
柔性基板2使用在厚度50μm的聚酰亚胺膜的两面上粘贴厚度30μm的铜箔的材料。进而作为保护膜，在其两面上粘贴厚度40μm的覆盖层。传输线路3和4是将表面的铜箔当作传输带(ストリツプ)导体、将背面的铜箔当作作为接地导体的微波传输带(マイクロストリツプ)线路，并设线路宽度为80μm，以使得其特性阻抗为50Ω。在图1中，为避免变得复杂而进行了省略，但在柔性基板2上，分别设置有与前置放大器的电源端子、光电二极管的电压端子、以及热敏电阻用端子相连接的布线。
主基板5使用FR4等印刷基板。电容元件7、8、13、14以及电阻元件9～12使用1005尺寸的芯片部件。
后置放大器6使用可变增益(AGC)放大器IC或放大器内置CDR(Crock and Data Recovery)IC等。此外，对后置放大器6的输出省略了图示。
在图2中，光接收子组件1由光电二极管元件101以及前置放大器102构成，并从外部对光电二极管元件101的阴极端子提供电压。作为光电二极管元件101采用雪崩光电二极管。雪崩光电二极管由于能够得到高的接收灵敏度，因此尤其适用于实现长距离用途的接收模块。
从前置放大器102的差动输出到后置放大器6的输入是由平衡型电路构成。传输线路3和4虽然分别独立地作为特性阻抗为50Ω的线路，但也可以通过使两者的距离靠近而耦合，使它们成为差动阻抗为100Ω的耦合线路。直流分离用电容元件7、8的电容值只要充分大即可，在此设为0.1μF(微法)。频率特性补偿电路103由平衡型衰减器电路和并联连接电容构成。构成平衡型衰减器电路的电阻元件9、10、11、12的电阻值选择可以实现所希望的衰减量的值，在此分别设为390Ω(欧姆)、33Ω、33Ω、390Ω。并联连接电容元件(电容器)13、14的电容值，调整为得到所希望的补偿特性的值，在此设为1.2pF。
此外，对上述的各电阻值、各电容值首先求出频率特性补偿电路的特性(图3)，以变为后述的图4(b)的小信号增益(S21)特性。接着，为了变为图3的特性，通过模拟算出各电阻值和各电容值。
使用图3说明频率特性补偿电路103的特性。图3(a)、(b)分别是小信号增益特性(S21)和输出反射特性(S22)。通过使用电容值为1.2pF的并联连接电容元件13、14，得到在图3(a)的小信号增益特性中从DC到6GHz使增益增加约3dB的特性。进而，作为图3(b)的输出反射特性，得到在从DC到10GHz的频率范围中小于等于-13dB的良好特性。
利用图4说明本实施例1的效果。图4(a)是从光接收子组件的光输入部到紧临频率特性补偿电路103之前的小信号增益(S21)特性。另一方面，图4(b)是从光接收子组件的光输入部到频率特性补偿电路103之后的后置放大器输入部的小信号增益(S21)特性。通过具有频率特性补偿电路103，将从DC到5GHz变化了-2dB的S21特性改善为+0.3dB。并且得到3dB频带特性大于等于11GHz的良好特性。另外，在图4(b)的小信号增益特性中，4～8GHz的增益比DC的增益高0.5dB左右。通过设为此特性，抑制SRS的恶化。
根据这些特性，可以实现适用于比特率约为10Gbit/s的光收发器的优选接收机。在此，所谓比特率约为10Gbit/s的光收发器，包含比特率为9.95Gbit/s、10.7Gbit/s、11.1Gbit/s的SONET规格以及比特率为10.3Gbit/s、11.3Gbit/s的10Gbit Eather规格，但并不限于这些。
根据上述实施例1，即使是在光接收子组件1的频带内增益降低量变化了时，通过改变主基板5上的并联连接电容元件13、14的电容值，也能够容易地调整频率特性补偿电路103的特性，可以得到大致相同的光接收特性。由此，在光接收机中可不用改变主基板的布局，就可利用特性不同的多种光接收子组件，对由于光接收子组件的多供应商(vendor)化而导致的接收机的生产稳定化、制造成本降低是有效的。
在上述的实施例中，光接收子组件1的框体为CAN型的金属封装框体，但并不限于此，例如也可以是采用陶瓷的箱形封装框体。另外，代替光接收子组件1，也可以是带有尾纤(pigtail fiber)的光接收模块。进而，代替雪崩光电二极管，也可以是PIN光电二极管。这些变形例在实施例2中也是同样的。
另外，虽然是由芯片部件电阻元件9、10、11、12构成了平衡型衰减器电路，但也可以将它作为通过厚膜形成或者薄膜形成将电阻元件9、10、11、12集成在陶瓷基板上所形成的电路模块，进一步小型化。或者也可以将平衡型衰减器电路由两个市场上销售的芯片型不平衡π型衰减器来构成。
(实施例2)通过图5说明实施例2。图5是说明光接收机的从光电二极管到后置放大器的电路图。
在实施例2中，与实施例1的不同之处在于，是由平衡H型衰减电路和并联连接电容元件113、114来构成频率特性补偿电路104。构成平衡H型衰减电路的电阻元件108、109、110、111、112的电阻值选择可以实现所希望的衰减量的值，在此分别设为15Ω、15Ω、15Ω、15Ω、180Ω。并联连接电容元件113、114的电容值调整为可以得到所希望的补偿特性的值，在此设为1.2pF。
此外，平衡型衰减电路和平衡H型衰减电路可以互相变换。上述电阻值的平衡H型衰减电路赋予与实施例1的各电阻值的平衡型衰减电路相同的衰减。因此，实施例2的频率特性补偿电路104具有与图3所示的频率特性补偿电路103相同的特性。其结果，实施例2的效果按照如图4所示那样。
在上述实施例2中，平衡H型衰减电路可以由芯片部件电阻构成，也可以将它作为通过厚膜形成或者薄膜形成而将电阻元件集成在陶瓷基板上所形成的电路模块，或者也可以由两个芯片型不平衡T型衰减器构成。
根据本发明，可以得到能够实现良好的接收特性的光接收机。
权利要求
1.一种光接收机，该光接收机包含将光信号变换为电信号的感光元件、放大该感光元件的输出信号的第一放大器、进一步放大该第一放大器的输出的第二放大器，其特征在于在上述第一放大器和上述第二放大器之间具有由多个无源元件构成的频率特性补偿电路。
2.一种光接收机，该光接收机包含具有将光信号变换为电信号的感光元件和放大该感光元件的输出信号的第一放大器的光接收子组件、搭载用以进一步放大上述第一放大器的输出的第二放大器的主基板，其特征在于上述光接收子组件和上述主基板通过用以传输由上述第一放大器放大后的电信号的柔性基板而连接；在上述主基板上的柔性基板连接部和上述第二放大器之间具有由多个无源元件构成的频率特性补偿电路。
3.根据权利要求1或者2所述的光接收机，其特征在于，上述频率特性补偿电路包括由四个电阻元件构成的平衡型衰减器电路；以及与该平衡型衰减器电路并联连接的两个电容元件。
4.根据权利要求1或者2所述的光接收机，其特征在于，上述频率特性补偿电路具有由五个电阻元件构成的平衡H型衰减器电路；以及与该平衡H型衰减器电路并联连接的两个电容元件。
5.根据权利要求2所述的光接收机，其特征在于上述柔性基板设置有两根差动信号用微波传输带线路。
全文摘要
本发明提供一种光接收机，其在光接收子组件(1)和主基板上的后置放大器(6)之间设置在连接光接收模块和主基板的柔性基板上的两个传输路(3、4)；由四个电阻元件(9～12)构成的平衡型衰减器电路；以及与该平衡型衰减器电路并联连接的两个电容元件(13、14)。
文档编号H04B10/06GK101013918SQ200610101549
公开日2007年8月8日 申请日期2006年7月10日 优先权日2006年2月2日
发明者加贺谷修, 笹田道秀 申请人:日本光进株式会社