[發明專利]光接收電路

有效

• 申請號: 201480018222.4
• 申請日: 2014-02-04
• 公開（公告）號: CN105075116B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 岡本大典;藤方潤一;臼杵達哉
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社;富士通株式會社
• 主分類號: H03F3/08
• 分類號: H03F3/08;H04B10/69
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 閆曄

技術領域

本發明涉及在光學通信系統或光學信息處理系統中使用的高靈敏性光學接收機電路。

背景技術

隨著因特網等等的普及，由例如服務器或路由器處理的信息量迅速增加。人們期望在這些設備中的半導體部分(例如LSI)之間通信的信號傳輸能力能夠繼續快速增長。在另一方面，在傳統電子布線技術中，例如增加的功率消耗、延遲的信號傳輸、降低的信號線可靠性以及信號干擾的問題正在變得嚴峻起來。為了解決這些問題，正在針對芯片之間或芯片中的從長距離傳輸到短距離傳輸的各種傳輸距離來進行光學布線應用的檢驗。

靈敏性高、尺寸小、耗電量低的光學接收機電路在光學信息傳輸中是重要的。如專利文獻1和專利文獻2中公開的，已經提出了光學接收機電路，其中，用于AC(交流電)耦合的電容器連接到一個光接收元件的陽極和陰極，以在兩個信號線中生成一組信號電流，并將其向后面的TIA(跨阻抗放大器)電路輸出。通過AC耦合，可以確定光接收元件的偏置電壓獨立于TIA電流。此外，可以去除DC分量以僅提取信號分量。非專利文獻1公開了光接收機電路，其中兩個光接收元件通過相應的AC耦合電容器連接到后面的TIA電路。

現有技術文獻：

專利文獻

專利文獻1：JP H06-224652 A

專利文獻2：JP 2011-119855 A

非專利文獻

非專利文獻1：F.Tavernier和M.Steyaert,A 5.5Gbit/s Optical Receiver in 130nm CMOS with Speed-Enhanced Integrated Photodiode,2010Proceedings of the ESSCIRC,pp.542-545(圖1)。

發明內容

本發明解決的問題

專利文獻1或專利文獻2中公開的配置不能接收差分光學信號，因為由一個光接收元件來接收受到通斷鍵控(on-off keying)的信號。因此，不能消除在光學發送部分或光學傳輸部分中生成的噪聲。由此，存在降低接收靈敏性的問題。非專利文獻1的光學接收機電路使用兩個光接收元件來接收差分光學信號，以便消除噪聲。然而，并沒有提高信號電流的差分幅度。因此，非專利文獻1的光學接收機電路具有增強靈敏性的困難。

圖1中示出的光學接收機電路將在專利文獻1或專利文獻2中描述，并將稱作現有技術1。圖1的光學接收機電路使用一個光接收元件來接收受到通斷鍵控的信號。因此，光接收機電路不能接收差分光學信號。因此，不能消除在光學發送部分或光學傳輸部分中生成的噪聲的影響，使得接收靈敏性降低。圖2示出了當具有100μA的幅度光電流在光接收元件1中生成時信號電流的波形的示例。信號電流I₁流過第一信號線。此時，差分信號(I_diff＝I₁–I₂)具有200μA的幅度。

將描述非專利文獻1的光學接收機電路和圖3中示出的光學接收機電路的使用。圖3的光學接收機電路使用兩個光接收元件來接收差分光學信號。因此可以消除噪聲。然而，如圖4的波形示例所示，當具有100μA的幅度的光電流在光接收元件1中生成時，在現有技術1的情況下，信號電流具有200μA的差分幅度。因此，與現有技術1相比沒有呈現出進步。因此，已經發現了獲得高靈敏性的困難。

解決問題的手段

根據本發明的實施例，提供了光學接收機電路，該光學接收機電路具有將差分光學信號轉換成差分電流信號的功能，其特征在于：該光學接收機電路包括一對光接收元件和一對信號線，該一對光接收元件包括第一和第二光接收元件，第一和第二光接收元件能夠操作用于將光學信號轉換為電流信號，其中第一光接收元件的陽極和第二光接收元件的陰極分別通過第一和第二AC耦合電容器連接到一對信號線中的第一信號線，第一光接收元件的陰極和第二光接收元件的陽極分別通過第三和第四AC耦合電容器連接到一對信號線中的第二信號線，并且，響應于向第一和第二光接收元件輸入的差分光學信號的接收，在第一和第二信號線中生成差分信號電流。