光レシーバ装置
【課題】 高周波特性が改善された光レシーバ装置を提供する。
【解決手段】 光レシーバ装置は、出力端子となる第１電極と接地電位とは異なる電源が接続される第２電極とを有する受光素子と、アンプ素子を搭載するとともに上面に信号電極および接地電極からなる接続端子が設けられてなるアンプ回路と、信号電極に対し上面側から受光素子の第１電極の電位を接続する第１導体と、接地電極に対し上面側から受光素子の第２電極の電位を、第１コンデンサを介して接続する第２導体と、を備える。
【解決手段】 光レシーバ装置は、出力端子となる第１電極と接地電位とは異なる電源が接続される第２電極とを有する受光素子と、アンプ素子を搭載するとともに上面に信号電極および接地電極からなる接続端子が設けられてなるアンプ回路と、信号電極に対し上面側から受光素子の第１電極の電位を接続する第１導体と、接地電極に対し上面側から受光素子の第２電極の電位を、第１コンデンサを介して接続する第２導体と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光レシーバ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光レシーバ装置は、高周波特性の向上が求められている。図１は、光レシーバ装置の回路構成の一例を示す図である。図１に示すように、光レシーバ装置は、例えば、受光素子１０、ＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）２０等を備えている。受光素子１０には、信号光１が光結合されている。受光素子１０のアノードは、ＴＩＡ２０の入力端子に接続され、カソードは正電源（たとえば＋５Ｖ）に接続されている。ＴＩＡ２０は、アンプ素子２１および帰還抵抗Ｒ１により構成されている。受光素子１０によって光電変換された信号は、ＴＩＡ２０によって電圧情報に変換されて出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光レシーバ装置に求められる高周波特性は、年々高くなっている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高周波特性が改善された光レシーバ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光レシーバ装置は、出力端子となる第１電極と接地電位とは異なる電源が接続される第２電極とを有する受光素子と、アンプ素子を搭載するとともに上面に信号電極および接地電極からなる接続端子が設けられてなるアンプ回路と、信号電極に対し上面側から受光素子の第１電極の電位を接続する第１導体と、接地電極に対し上面側から受光素子の第２電極の電位を、第１コンデンサを介して接続する第２導体と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る光レシーバ装置においては、受光素子には、接地電位とは異なる電源が接続され、逆バイアスされる。しかしながら、受光素子の出力端子（第１電極）から見た場合、上記電源電位は、高周波的には基準電位として作用する。本発明者らは、この事項に着目し、逆バイアスを与える電源が接続される電極（第２電極）と、アンプ回路の接続端子を構成する接地電極との間をコンデンサを介してアンプ回路の上面側から接続するものである。これにより、受光素子とアンプ回路の間の伝送特性が向上する。したがって、光レシーバ装置の高周波特性を改善することができる。
【０００８】
また、本発明による光レシーバ装置において、接地電極は、前記信号電極の両側にそれぞれ設けることが可能である。
【０００９】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記受光素子は、２つの受光部を縦続接続した構成を備え、前記２つの受光部の共通接続点を前記第１電極とし、前記２つの受光部の前記共通接続される電極とは反対側の電極のうち、少なくとも一方を前記受光素子の第２電極とすることができる。
【００１０】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記受光素子は、前記受光素子の第１電極の電位を引き出す第１パターンと、前記受光素子の第２電極の電位を引き出す第２パターンを有する受光素子キャリアに搭載することができる。
【００１１】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記第２パターンを、前記第１パターンの両側に設け、前記第１コンデンサは、前記第２パターンの両方に設けることができる。
【００１２】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記第１導体を前記第１パターンと前記信号電極との間を接続するボンディングワイヤとし、前記第２導体を前記第２パターン上の前記第１コンデンサと前記接地電極との間を接続するボンディングワイヤとすることができる。
【００１３】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記各受光部のうち、前記共通接続される電極とは反対側の電極は、それぞれ、接地電位とは異なる電源に接続することができる。
【００１４】
また、本発明による光レシーバ装置において、各受光部の前記共通接続される電極とは反対側の電極それぞれの間は、直流阻止手段を介して共通に接続することができる。
【００１５】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記直流阻止手段として、前記第１コンデンサを採用することができる。
【００１６】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記第２電極の電位に対して前記第１コンデンサと並列に前記第１コンデンサよりも容量の大きな第２コンデンサを接続することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高周波特性が改善された光レシーバ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】光レシーバ装置の回路構成の一例を示す図である
【図２】（ａ）は光レシーバ装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の切断線Ａ−Ａ’における要部断面図である。
【図３】（ａ）は第１の実施形態に係る光レシーバ装置の上面図であり、（ｂ）は切断線Ｂ−Ｂ’における要部断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る光レシーバ装置の回路構成を説明する図である。
【図５】第２の実施形態に係る光レシーバ装置の上面図である。
【図６】第３の実施形態に係る光レシーバ装置の平面図である。
【図７】第３の実施形態に係る光レシーバ装置の光・電気変換利得の周波数特性を示す図である。
【図８】第４の実施形態に係る光レシーバ装置の平面図である。
【図９】第５の実施形態に係る光レシーバ装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
最初に、比較例１に係る光レシーバ装置について説明を行う。
（比較例１）
【００２０】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、比較例１に係る光レシーバ装置の実装構造を模式的に説明する図である。図２（ａ）は、比較例１に係る光レシーバ装置の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の切断線Ａ−Ａ’における要部断面図である。
【００２１】
受光素子１０は、半導体基板１０−１の主面に設けられた受光素子メサ（受光部）１０−２、受光素子メサ１０−２の両側に設けられたダミーメサ１０−３、および、半導体基板１０−１の裏面に設けられたレンズ１０−４によって構成されている。なお、図２（ａ）は、受光素子メサ１０−２および各ダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００２２】
受光素子メサ１０−２の上面は、p型半導体で構成されている。受光素子メサ１０−２の上面には、アノード電極に相当する出力電極１０−２１が設けられている。また、各ダミーメサ１０−３の上面には、受光素子メサ１０−２の下側のn型半導体の領域から導出された、カソード電極に相当する電源電極１０−３１が設けられている。レンズ１０−４に入射した信号光は、受光素子メサ１０−２に集光される。
【００２３】
受光素子１０は、受光素子キャリア３０に搭載されている。受光素子キャリア３０は、たとえばセラミックスなどの誘電体で構成されている。受光素子キャリア３０の表面には、信号パターン３０−１および電源パターン３０−２が設けられている。信号パターン３０−１は、受光素子メサ１０−２の出力電極１０−２１と接続されている。電源パターン３０−２は、各ダミーメサ１０−３の電源電極１０−３１と接続されている。電源パターン３０−２には正電源が接続されている。それにより、受光素子１０には、電源パターン３０−２を介して逆バイアスが印加される。
【００２４】
一方、図１におけるＴＩＡ２０は、半導体からなるＴＩＡチップ２０−１により構成されている。ＴＩＡチップ２０−１には、模式的に示すアンプ素子２１が設けられている。また、ＴＩＡチップ２０−１には、図示しない帰還抵抗、電源回路等が設けられている。アンプ素子２１の入力には信号導体２０−１１が接続されている。信号導体２０−１１には信号電極２０−１１１が設けられている。信号導体２０−１１および信号電極２０−１１１の両側には、接地電極２０−１２が配置されている。接地電極２０−１２はビアホール電極２０−１３を介して裏面の接地電位に接続される。信号電極２０−１１１および接地電極２０−１２は、所定の特性インピーダンスを有する入力端子として作用する。
【００２５】
受光素子キャリア３０およびＴＩＡチップ２０−１は、ベースキャリア５０に搭載されている。ベースキャリア５０は、たとえば導体で構成されており、接地電位に接続されている。この接地電位は、ＴＩＡチップ２０−１のビアホール電極２０−１３を介して接地電極２０−１２と接続される。受光素子キャリア３０に設けられた信号パターン３０−１と、ＴＩＡチップ２０−１に設けられた信号電極２０−１１１とは、ボンディングワイヤ４０によって接続されている。
【００２６】
光レシーバ装置に求められる高周波特性は、年々高くなっている。たとえば、受光素子メサ１０−２を小型化することで寄生容量を低減し、これによって受光素子１０の高周波特性を改善することが考えられる。しかしながら、受光素子メサ１０−２をさらに小型化しようとすると、受光素子メサ１０−２の受光領域における光結合が困難になってしまう。以下の各実施形態に係る光レシーバ装置は、高周波特性を改善するものである。
【００２７】
（第１の実施形態）
図３は、第１の実施形態に係る光レシーバ装置１００を説明するための図である。図３（ａ）は、光レシーバ装置１００の上面図であり、図３（ｂ）は切断線Ｂ−Ｂ’における要部断面図である。本実施形態は、図２に示した構成と同じ受光素子１０を採用した光レシーバ装置に対して、本発明を適用したものである。
【００２８】
図３（ａ）および図３（ｂ）において、受光素子１０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示したものと同じ構成を採用している。受光素子１０は、半導体基板１０−１の主面上に設けられた受光素子メサ１０−２およびダミーメサ１０−３を備えている。なお、図３（ａ）は、受光素子メサ１０−２および各ダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００２９】
受光素子メサ１０−２は、たとえばｐ−ｉ−ｎ構造の受光素子構造で構成されている。典型的には、半導体基板１０−１としてＩｎＰが利用され、受光素子メサ１０−２のｐ−ｉ−ｎ構造は、基板側から順にｎ型ＩｎＰ、ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ、およびｐ型ＩｎＧａＡｓで構成される。本実施形態では、受光素子メサ１０−２の上面はアノード端子に相当し、受光素子メサ１０−２の下面（基板側）はカソード端子に相当する。受光素子メサ１０−２の上面には、受光素子１０の出力端子に相当する出力電極１０−２１（第１電極に相当）が設けられている。
【００３０】
ダミーメサ１０−３は、受光素子メサ１０−２の両側の領域に設けられている。各ダミーメサ１０−３の上面には、電源電極１０−３１（第２電極に相当）が設けられている。ダミーメサ１０−３は電気的には利用されておらず、受光素子メサ１０−２と同じ高さに受光素子メサ１０−２のカソード端子の電位を引き出すためのものである。本実施形態では、電源電極１０−３１に正電位（たとえば＋５Ｖ）が接続され、これにより、受光素子１０に逆バイアスが印加される。
【００３１】
半導体基板１０−１の裏面にはレンズ１０−４が形成されている。このレンズ１０−４を介して、入射光が受光素子メサ１０−２に集光される。受光素子キャリア３０は、たとえばセラミックスからなる誘電体によって構成されている。この受光素子キャリア３０には、受光素子１０の受光素子メサ１０−２に設けられた出力電極１０−２１に対応して、信号パターン３０−１が設けられている。また、信号パターン３０−１の両側には、各ダミーメサ１０−３に設けられた電源電極１０−３１に対応して、電源パターン３０−２が設けられている。これら２つの電源パターン３０−２は、受光素子キャリア３０上の図示しない領域で共通に接続されており、正電源に接続される。信号パターン３０−１と電源パターン３０−２との間隔は、所定の特性インピーダンスを持つ伝送線路を構成するように定められている。
【００３２】
本実施形態に係る信号パターン３０−１および電源パターン３０−２は、受光素子キャリア３０の受光素子１０を搭載する面に対して直角な面に設けられている。受光素子キャリア３０の２つの電源パターン３０−２上には、それぞれ第１コンデンサとして機能するコンデンサ３１が設けられている。コンデンサ３１は、上面電極３１−１および下面電極３１−２を備えている。下面電極３１−２は、電源パターン３０−２と共通に接続されている。
【００３３】
一方、アンプ回路として機能するＴＩＡチップ２０−１は、典型的にはＩｎＰで構成されている。また、ＴＩＡチップ２０−１には、ＨＢＴ（Hetero Junction Bipolar Transistor）によって構成されたアンプ素子２１が設けられている。また、アンプ素子２１の入力には信号導体２０−１１が接続されている。信号導体２０−１１の先端には、信号電極２０−１１１が設けられている。信号導体２０−１１および信号電極２０−１１１の両側の領域には接地電極２０−１２が設けられている。
【００３４】
接地電極２０−１２には、ビアホール電極２０−１３が設けられており、ＴＩＡチップ２０−１の裏面に配置された裏面電極（図示せず）と接続されている。信号電極２０−１１および接地電極２０−１２は、所定の特性インピーダンスを有する入力端子として作用する。また、信号導体２０−１１および接地電極２０−１２は、上記入力端子（信号電極２０−１１１および接地電極２０−１２）とアンプ素子２１との間を接続し、所定の特性インピーダンスを有する伝送線路を構成している。
【００３５】
受光素子１０を搭載した受光素子キャリア３０と、ＴＩＡチップ２０−１は、たとえば銅タングステン(ＣｕＷ)、鉄ニッケルコバルト(ＦｅＮｉＣｏ)等の導体によって構成されたベースキャリア５０上に搭載されている。ベースキャリア５０は、接地電位と接続されており、ＴＩＡチップ２０−１の裏面電極に対して接地電位を与える。
【００３６】
受光素子キャリア３０に設けられた信号パターン３０−１と、ＴＩＡチップ２０−１の信号導体２０−１１に接続された信号電極２０−１１１とは、ボンディングワイヤ４０（第１接続導体）によって接続されている。また、各電源パターン３０−２に搭載されたコンデンサ３１の上面電極３１−１と、ＴＩＡチップ２０−１の各接地電極２０−１２とは、それぞれボンディングワイヤ４１（第２接続導体）によって接続されている。
【００３７】
以上説明した構成によれば、受光素子１０に逆バイアスを印加する電流源に接続される電極（本実施形態では受光素子１０の電源電極１０−３１）と、ＴＩＡチップ２０−１上の接地電極２０−１２との間が、高周波的に共通化されることになる。
【００３８】
本実施形態によれば、高周波的な観点において、受光素子１０における基準電位（すなわち受光素子１０の電源電極１０−３１）とＴＩＡチップ２０−１に設けられた接地電極２０−１２との共通性が高まる。これにより、受光素子１０からＴＩＡチップ２０−１に至る信号経路の伝送特性が向上する。また、この接続は、ボンディングワイヤ４０，４１によって、ＴＩＡチップ２０−１の信号導体２０−１１が設けられている側である上面側から行われるため、不要なインダクタンス成分を抑えることができる。
【００３９】
以上の構成により、光レシーバ装置１００の高周波特性を改善することができる。なお、本実施形態では、カソード端子に正電源を接続することによって受光素子１０に対して逆バイアスを印加したが、それに限られない。例えば、アノード端子に負バイアスを印加することによって、受光素子１０同様に逆バイアスの印加を行うことができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、バランスタイプの受光素子を利用した光レシーバ装置が採用されている。図４は、本実施形態に係る光レシーバ装置１０１の回路構成を説明する図である。
【００４１】
図４に示すように、光レシーバ装置１０１においては、受光素子１０ａと受光素子１０ｂとが、同じ方向に縦続接続されている。出力信号は、２つの受光素子１０ａ，１０ｂの共通接続点から取り出される。２つの受光素子１０ａ，１０ｂの他端は、それぞれの受光素子に逆バイアスを印加する電流源に接続されている。図４の例では、受光素子１０ａの他端側には正電流源、受光素子１０ｂの他端側には負電流源が接続されている。
【００４２】
共通接続点から取り出される出力信号は、ＴＩＡ２０に入力され、ＴＩＡ２０において電圧信号に変換される。２つの受光素子１０ａ，１０ｂには、互いに逆相の光信号１，２が光結合されている。これにより、受光素子１０ａ，１０ｂは、信号振幅を拡大して出力することができる。この態様は、位相変調されたデジタル光信号の電気変換において、特に好適な態様である。
【００４３】
図５は、光レシーバ装置１０１の上面図である。第１の実施形態において説明したものと同じ部位には、同じ符号を付しており、説明を省略する。本実施形態における受光素子１０は、半導体基板１０−１の主面上にバランスタイプの受光素子を構成する２つの受光素子１０ａ，１０ｂとして機能する受光素子メサ１０−２，１０−５が設けられている。また、受光素子メサ１０−２に隣接して、ダミーメサ１０−３が設けられている。受光素子メサ１０−２，１０−５とダミーメサ１０−３とは、受光素子メサ１０−２，１０−５が縦続接続されている。なお、図５は、受光素子メサ１０−２，１０−５およびダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００４４】
受光素子メサ１０−２の上面は、２つの受光部の共通接続点に相当する。また、受光素子メサ１０−２の上面には、バランスタイプの受光素子の出力端子に相当する出力電極１０−２１が設けられている。受光素子メサ１０−５の上面には、受光素子メサ１０−５に逆バイアスを印加するための負電流源に接続される負電源電極１０−５１が設けられている。また、ダミーメサ１０−３の上面には、受光素子メサ１０−２に逆バイアスを印加するための正電流源に接続される正電源電極１０−３１が設けられている。すなわち、正電源電極１０−３１および負電源電極１０−５１は、それぞれ電源を印加するための電極（第２電極）に相当する。これら正電源電極１０−３１および負電源電極１０−５１は、高周波的には、信号電極１０−２１に対する基準電位となる。半導体基板１０−１の裏面側には、受光素子メサ１０−２，１０−５のそれぞれに対応して、レンズ１０−４が設けられている。
【００４５】
受光素子キャリア３０には、信号パターン３０−１の両側に、電源パターン３０−２，３０−３が設けられている。電源パターン３０−２と電源パターン３０−３とは、電気的に分離されている。電源パターン３０−２は、ダミーメサ１０−３の正電源電極１０−３１に接続されており、外部の正電流源と接続されるものである。電源パターン３０−３は、受光素子メサ１０−５の負電源電極１０−５１に接続されており、外部の負電流源と接続されるものである。
【００４６】
また、電源パターン３０−２の上にはコンデンサ３１が搭載されており、電源パターン３０−３の上にはコンデンサ３２が搭載されている。コンデンサ３１，３２の下面電極は、それぞれ電源パターン３０−２および電源パターン３０−３と接続される。コンデンサ３１，３２の上面電極３１−１，３２−１は、それぞれボンディングワイヤ４１によって各接地電極２０−１２と接続されている。
【００４７】
本実施形態では、ＴＩＡチップ２０−１における２つの接地電極２０−１２のうち、一方には正電流源が接続された電源パターン３０−２がコンデンサ３１を介して接続され、他方には、負電流源が接続された電源パターン３０−３がコンデンサ３２を介して接続される。
【００４８】
本実施形態においても、第１実施形態と同様、受光素子１０からＴＩＡチップ２０−１に至る信号経路の伝送特性が向上する。なお、本実施形態におけるバランスタイプの受光素子は、正電流源と負電流源との間に接続されているが、正電流源と接地電源との間に接続することもできる。その場合、受光素子メサ１０−５の負電源電極１０−５１は、電源パターン３０−３を介して接地電源に接続される。また、コンデンサ３２は排除され、電源パターン３０−３がボンディングワイヤ４１を介して接地電極２０−１２と直接に接続されていればよい。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態においては、コンデンサ３１，３２の上面電極３１−１，３２−１を共通に接続するボンディングワイヤ４２が設けられている。その他の構成は、第２の実施形態と同じである。
【００５０】
図６は、本実施形態に係る光レシーバ装置１０２の平面図である。なお、図６は、受光素子メサ１０−２，１０−５およびダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。光レシーバ装置１０２においては、バランスタイプの受光素子１０にそれぞれ接続される電流源が、直流阻止手段を介して共通に接続される。本実施形態においては、この直流阻止手段として、コンデンサ３１，３２を利用している。なお、別のコンデンサを配置して、直流阻止を行った後、コンデンサ３１，３２の電位を共通に接続してもよい。
【００５１】
本実施形態によれば、バランスタイプの受光素子１０において、２つの電流源が、高周波的に共通に接続されることになる。また、その２つの電流源は、ＴＩＡチップ２０−１に設けられた伝送線路の接地電位と共通に接続されることになる。これらの構成により、本実施形態では、さらに良好な高周波特性を得ることができる。
【００５２】
図７は、本実施形態に係る光レシーバ装置１０２の光・電気変換利得の周波数特性を示す図である。図７においては、比較例２の周波数特性も併せて示されている。なお、比較例２は、図６において、コンデンサ３１，３２およびボンディングワイヤ４１，４２が排された構成を有する。図７から明らかなように、比較例２においては、３ｄＢ帯域が１６ＧＨｚ程度であるのに対し、本実施形態においては、２０ＧＨｚに近い３ｄＢ帯域を得ることができることが分かる。図７によれば、本実施形態において良好な高周波特性が得られていることがわかる。
【００５３】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図８は、第４の実施形態に係る光レシーバ装置１０３の平面図である。本実施形態においては、第３の実施形態に対して、さらに受光素子キャリア３０上に第２コンデンサとして機能するコンデンサ３３，３４を設けた態様が示されている。なお、図８は、受光素子メサ１０−２，１０−５およびダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００５４】
コンデンサ３３，３４は、第１コンデンサとして機能するコンデンサ３１，３２と同様、上面電極および下面電極を備えている。コンデンサ３３，３４の下面電極はそれぞれ、受光素子キャリア３０上の電源パターン３０−２，３０−３に接続されている。また、コンデンサ３３，３４の上面電極３３−１，３４−１は、それぞれ、ボンディングワイヤ４３，４４により、コンデンサ３１，３２の上面電極３１−１，３２−１に共通に接続されている。コンデンサ３３，３４は、コンデンサ３１，３２よりも大きな容量を備えており、コンデンサ３１，３２の通過周波数帯域よりも低い通過周波数帯域を有している。コンデンサ３３，３４を設けることにより、広い周波数帯域に渡って基準電位が接地電極２０−１２と共通化されるため、さらに高周波特性を向上させることができる。
【００５５】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。図９は、第５の実施形態に係る光レシーバ装置１０４の平面図である。光レシーバ装置１０４は、第４の実施形態におけるコンデンサ３３，３４をベースキャリア５０上に設けた構成を有する。なお、図９は、受光素子メサ１０−２，１０−５およびダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００５６】
コンデンサ３３，３４の下面電極は、ベースキャリア５０に接続されており、接地電位となる。コンデンサ３３，３４の上面電極３３−１，３４−１は、第４の実施形態と同様、コンデンサ３１，３２の上面電極と共通に接続されている。本実施形態においては、コンデンサ３１，３２の上面電極の電位が、コンデンサ３３，３４によって直流阻止されて、ベースキャリア５０の接地電位に高周波的に接続される。ベースキャリア５０の接地電位は、ビアホール電極２０−１３を介してＴＩＡチップ２０−１の接地電極２０−１２と接続される。このため、コンデンサ３１，３２の上面電極の電位は、ベースキャリア５０を介して接地電極２０−１２と共通に接続されることになる。
【００５７】
本実施形態においては、ベースキャリア５０上にコンデンサ３３，３４が搭載される。したがって、本実施形態に係る光レシーバ装置１０４は、第４の実施形態に係る光レシーバ装置１０３に比べ、実装が容易である。
【００５８】
本実施形態においては、コンデンサ３３，３４は、ベースキャリア５０上に搭載される。したがって、ボンディングワイヤ４３，４４は、第４の実施形態に比べて長くなる。しかしながら、コンデンサ３３，３４はコンデンサ３１，３２に比べて低い周波数帯域を通過させるものである。したがって、その低い周波数帯域において、長いボンディングワイヤ４３，４４のインダクタンスは、大きな影響を持たない。
【００５９】
以上説明したように、上記各実施形態によれば、良好な高周波特性を有する光レシーバ装置を提供することができる。また、本発明は、以上説明した各実施形態に限られるものではない。受光素子１０には、ｐｉｎ型受光素子のほか、アバランシェ増倍を利用したＡＰＤ（avalanche photodiode）を採用することもできる。また、受光素子１０は受光素子キャリア３０に搭載されているが、たとえば、ベースキャリア５０に搭載することもできる。その場合は、ベースキャリア５０を誘電体によって構成し、受光素子キャリア３０に配置されていた信号パターン３０−１および電源パターン３０−２，３０−３は、ベースキャリア５０上のパターンとして配置すればよい。コンデンサ３１，３２についてもベースキャリア５０に設けられた電源パターン３０−２，３０−３上に配置すればよい。
【００６０】
また、受光素子１０をＴＩＡチップ２０−１上に配置することもできる。その場合、受光素子キャリア３０に配置されていた信号パターン３０−１および電源パターン３０−２，３０−３は、ＴＩＡチップ２０−１上のパターンとして配置すればよい。コンデンサ３１，３２については、ＴＩＡチップ２０−１上に設けるか、あるいは、ＴＩＡチップ２０−１上にＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）キャパシタにより構成することができる。
【００６１】
なお、第１乃至第３の実施形態においては、ＴＩＡチップ２０−１の接地電極２０−１２には、ビアホール電極が設けられていたが、本発明を採用した場合、これは必ずしも必要ではない。すなわち、本発明によれば、信号伝送に必要な基準電位が、受光素子１０側からコンデンサ３１，３２を介して接地電極２０−１２に接続されている。このため、ＴＩＡチップ２０−１の接地電極２０−１２をＴＩＡチップ２０−１の接地電位に接続しない場合においても、この接地電極２０−１２には、基準電位、すなわち高周波的には接地電位が提供されることになる。
【００６２】
また、本発明はバランスタイプの受光素子を利用して、位相変調された光信号を電気信号に変換する方式に採用することができる。また、上記各実施形態に係る光レシーバ装置を複数用意し、たとえばＤＰ−ＱＰＳＫ(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying)光通信における各受光ユニットとして採用することもできる。
【００６３】
なお、第２乃至第５の実施形態では、バランスタイプの受光素子１０として、2つの受光部（受光素子メサ１０−２，１０−５）を共通の半導体基板に集積化した構造を採用していたが、それに限られない。例えば、バランスタイプの受光素子は、別個の受光素子チップを縦続接続した構造を有していてもよい。
【００６４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 受光素子
１０−２ 受光素子メサ
１０−３ ダミーメサ
２０ ＴＩＡ
２０−１ ＴＩＡチップ
３０ 受光素子キャリア
３１，３２，３３，３４ コンデンサ
４０，４１，４２，４３ ボンディングワイヤ
５０ ベースキャリア
１００ 光レシーバ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光レシーバ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光レシーバ装置は、高周波特性の向上が求められている。図１は、光レシーバ装置の回路構成の一例を示す図である。図１に示すように、光レシーバ装置は、例えば、受光素子１０、ＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）２０等を備えている。受光素子１０には、信号光１が光結合されている。受光素子１０のアノードは、ＴＩＡ２０の入力端子に接続され、カソードは正電源（たとえば＋５Ｖ）に接続されている。ＴＩＡ２０は、アンプ素子２１および帰還抵抗Ｒ１により構成されている。受光素子１０によって光電変換された信号は、ＴＩＡ２０によって電圧情報に変換されて出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光レシーバ装置に求められる高周波特性は、年々高くなっている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高周波特性が改善された光レシーバ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光レシーバ装置は、出力端子となる第１電極と接地電位とは異なる電源が接続される第２電極とを有する受光素子と、アンプ素子を搭載するとともに上面に信号電極および接地電極からなる接続端子が設けられてなるアンプ回路と、信号電極に対し上面側から受光素子の第１電極の電位を接続する第１導体と、接地電極に対し上面側から受光素子の第２電極の電位を、第１コンデンサを介して接続する第２導体と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る光レシーバ装置においては、受光素子には、接地電位とは異なる電源が接続され、逆バイアスされる。しかしながら、受光素子の出力端子（第１電極）から見た場合、上記電源電位は、高周波的には基準電位として作用する。本発明者らは、この事項に着目し、逆バイアスを与える電源が接続される電極（第２電極）と、アンプ回路の接続端子を構成する接地電極との間をコンデンサを介してアンプ回路の上面側から接続するものである。これにより、受光素子とアンプ回路の間の伝送特性が向上する。したがって、光レシーバ装置の高周波特性を改善することができる。
【０００８】
また、本発明による光レシーバ装置において、接地電極は、前記信号電極の両側にそれぞれ設けることが可能である。
【０００９】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記受光素子は、２つの受光部を縦続接続した構成を備え、前記２つの受光部の共通接続点を前記第１電極とし、前記２つの受光部の前記共通接続される電極とは反対側の電極のうち、少なくとも一方を前記受光素子の第２電極とすることができる。
【００１０】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記受光素子は、前記受光素子の第１電極の電位を引き出す第１パターンと、前記受光素子の第２電極の電位を引き出す第２パターンを有する受光素子キャリアに搭載することができる。
【００１１】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記第２パターンを、前記第１パターンの両側に設け、前記第１コンデンサは、前記第２パターンの両方に設けることができる。
【００１２】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記第１導体を前記第１パターンと前記信号電極との間を接続するボンディングワイヤとし、前記第２導体を前記第２パターン上の前記第１コンデンサと前記接地電極との間を接続するボンディングワイヤとすることができる。
【００１３】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記各受光部のうち、前記共通接続される電極とは反対側の電極は、それぞれ、接地電位とは異なる電源に接続することができる。
【００１４】
また、本発明による光レシーバ装置において、各受光部の前記共通接続される電極とは反対側の電極それぞれの間は、直流阻止手段を介して共通に接続することができる。
【００１５】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記直流阻止手段として、前記第１コンデンサを採用することができる。
【００１６】
また、本発明による光レシーバ装置において、前記第２電極の電位に対して前記第１コンデンサと並列に前記第１コンデンサよりも容量の大きな第２コンデンサを接続することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高周波特性が改善された光レシーバ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】光レシーバ装置の回路構成の一例を示す図である
【図２】（ａ）は光レシーバ装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の切断線Ａ−Ａ’における要部断面図である。
【図３】（ａ）は第１の実施形態に係る光レシーバ装置の上面図であり、（ｂ）は切断線Ｂ−Ｂ’における要部断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る光レシーバ装置の回路構成を説明する図である。
【図５】第２の実施形態に係る光レシーバ装置の上面図である。
【図６】第３の実施形態に係る光レシーバ装置の平面図である。
【図７】第３の実施形態に係る光レシーバ装置の光・電気変換利得の周波数特性を示す図である。
【図８】第４の実施形態に係る光レシーバ装置の平面図である。
【図９】第５の実施形態に係る光レシーバ装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
最初に、比較例１に係る光レシーバ装置について説明を行う。
（比較例１）
【００２０】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、比較例１に係る光レシーバ装置の実装構造を模式的に説明する図である。図２（ａ）は、比較例１に係る光レシーバ装置の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の切断線Ａ−Ａ’における要部断面図である。
【００２１】
受光素子１０は、半導体基板１０−１の主面に設けられた受光素子メサ（受光部）１０−２、受光素子メサ１０−２の両側に設けられたダミーメサ１０−３、および、半導体基板１０−１の裏面に設けられたレンズ１０−４によって構成されている。なお、図２（ａ）は、受光素子メサ１０−２および各ダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００２２】
受光素子メサ１０−２の上面は、p型半導体で構成されている。受光素子メサ１０−２の上面には、アノード電極に相当する出力電極１０−２１が設けられている。また、各ダミーメサ１０−３の上面には、受光素子メサ１０−２の下側のn型半導体の領域から導出された、カソード電極に相当する電源電極１０−３１が設けられている。レンズ１０−４に入射した信号光は、受光素子メサ１０−２に集光される。
【００２３】
受光素子１０は、受光素子キャリア３０に搭載されている。受光素子キャリア３０は、たとえばセラミックスなどの誘電体で構成されている。受光素子キャリア３０の表面には、信号パターン３０−１および電源パターン３０−２が設けられている。信号パターン３０−１は、受光素子メサ１０−２の出力電極１０−２１と接続されている。電源パターン３０−２は、各ダミーメサ１０−３の電源電極１０−３１と接続されている。電源パターン３０−２には正電源が接続されている。それにより、受光素子１０には、電源パターン３０−２を介して逆バイアスが印加される。
【００２４】
一方、図１におけるＴＩＡ２０は、半導体からなるＴＩＡチップ２０−１により構成されている。ＴＩＡチップ２０−１には、模式的に示すアンプ素子２１が設けられている。また、ＴＩＡチップ２０−１には、図示しない帰還抵抗、電源回路等が設けられている。アンプ素子２１の入力には信号導体２０−１１が接続されている。信号導体２０−１１には信号電極２０−１１１が設けられている。信号導体２０−１１および信号電極２０−１１１の両側には、接地電極２０−１２が配置されている。接地電極２０−１２はビアホール電極２０−１３を介して裏面の接地電位に接続される。信号電極２０−１１１および接地電極２０−１２は、所定の特性インピーダンスを有する入力端子として作用する。
【００２５】
受光素子キャリア３０およびＴＩＡチップ２０−１は、ベースキャリア５０に搭載されている。ベースキャリア５０は、たとえば導体で構成されており、接地電位に接続されている。この接地電位は、ＴＩＡチップ２０−１のビアホール電極２０−１３を介して接地電極２０−１２と接続される。受光素子キャリア３０に設けられた信号パターン３０−１と、ＴＩＡチップ２０−１に設けられた信号電極２０−１１１とは、ボンディングワイヤ４０によって接続されている。
【００２６】
光レシーバ装置に求められる高周波特性は、年々高くなっている。たとえば、受光素子メサ１０−２を小型化することで寄生容量を低減し、これによって受光素子１０の高周波特性を改善することが考えられる。しかしながら、受光素子メサ１０−２をさらに小型化しようとすると、受光素子メサ１０−２の受光領域における光結合が困難になってしまう。以下の各実施形態に係る光レシーバ装置は、高周波特性を改善するものである。
【００２７】
（第１の実施形態）
図３は、第１の実施形態に係る光レシーバ装置１００を説明するための図である。図３（ａ）は、光レシーバ装置１００の上面図であり、図３（ｂ）は切断線Ｂ−Ｂ’における要部断面図である。本実施形態は、図２に示した構成と同じ受光素子１０を採用した光レシーバ装置に対して、本発明を適用したものである。
【００２８】
図３（ａ）および図３（ｂ）において、受光素子１０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示したものと同じ構成を採用している。受光素子１０は、半導体基板１０−１の主面上に設けられた受光素子メサ１０−２およびダミーメサ１０−３を備えている。なお、図３（ａ）は、受光素子メサ１０−２および各ダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００２９】
受光素子メサ１０−２は、たとえばｐ−ｉ−ｎ構造の受光素子構造で構成されている。典型的には、半導体基板１０−１としてＩｎＰが利用され、受光素子メサ１０−２のｐ−ｉ−ｎ構造は、基板側から順にｎ型ＩｎＰ、ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ、およびｐ型ＩｎＧａＡｓで構成される。本実施形態では、受光素子メサ１０−２の上面はアノード端子に相当し、受光素子メサ１０−２の下面（基板側）はカソード端子に相当する。受光素子メサ１０−２の上面には、受光素子１０の出力端子に相当する出力電極１０−２１（第１電極に相当）が設けられている。
【００３０】
ダミーメサ１０−３は、受光素子メサ１０−２の両側の領域に設けられている。各ダミーメサ１０−３の上面には、電源電極１０−３１（第２電極に相当）が設けられている。ダミーメサ１０−３は電気的には利用されておらず、受光素子メサ１０−２と同じ高さに受光素子メサ１０−２のカソード端子の電位を引き出すためのものである。本実施形態では、電源電極１０−３１に正電位（たとえば＋５Ｖ）が接続され、これにより、受光素子１０に逆バイアスが印加される。
【００３１】
半導体基板１０−１の裏面にはレンズ１０−４が形成されている。このレンズ１０−４を介して、入射光が受光素子メサ１０−２に集光される。受光素子キャリア３０は、たとえばセラミックスからなる誘電体によって構成されている。この受光素子キャリア３０には、受光素子１０の受光素子メサ１０−２に設けられた出力電極１０−２１に対応して、信号パターン３０−１が設けられている。また、信号パターン３０−１の両側には、各ダミーメサ１０−３に設けられた電源電極１０−３１に対応して、電源パターン３０−２が設けられている。これら２つの電源パターン３０−２は、受光素子キャリア３０上の図示しない領域で共通に接続されており、正電源に接続される。信号パターン３０−１と電源パターン３０−２との間隔は、所定の特性インピーダンスを持つ伝送線路を構成するように定められている。
【００３２】
本実施形態に係る信号パターン３０−１および電源パターン３０−２は、受光素子キャリア３０の受光素子１０を搭載する面に対して直角な面に設けられている。受光素子キャリア３０の２つの電源パターン３０−２上には、それぞれ第１コンデンサとして機能するコンデンサ３１が設けられている。コンデンサ３１は、上面電極３１−１および下面電極３１−２を備えている。下面電極３１−２は、電源パターン３０−２と共通に接続されている。
【００３３】
一方、アンプ回路として機能するＴＩＡチップ２０−１は、典型的にはＩｎＰで構成されている。また、ＴＩＡチップ２０−１には、ＨＢＴ（Hetero Junction Bipolar Transistor）によって構成されたアンプ素子２１が設けられている。また、アンプ素子２１の入力には信号導体２０−１１が接続されている。信号導体２０−１１の先端には、信号電極２０−１１１が設けられている。信号導体２０−１１および信号電極２０−１１１の両側の領域には接地電極２０−１２が設けられている。
【００３４】
接地電極２０−１２には、ビアホール電極２０−１３が設けられており、ＴＩＡチップ２０−１の裏面に配置された裏面電極（図示せず）と接続されている。信号電極２０−１１および接地電極２０−１２は、所定の特性インピーダンスを有する入力端子として作用する。また、信号導体２０−１１および接地電極２０−１２は、上記入力端子（信号電極２０−１１１および接地電極２０−１２）とアンプ素子２１との間を接続し、所定の特性インピーダンスを有する伝送線路を構成している。
【００３５】
受光素子１０を搭載した受光素子キャリア３０と、ＴＩＡチップ２０−１は、たとえば銅タングステン(ＣｕＷ)、鉄ニッケルコバルト(ＦｅＮｉＣｏ)等の導体によって構成されたベースキャリア５０上に搭載されている。ベースキャリア５０は、接地電位と接続されており、ＴＩＡチップ２０−１の裏面電極に対して接地電位を与える。
【００３６】
受光素子キャリア３０に設けられた信号パターン３０−１と、ＴＩＡチップ２０−１の信号導体２０−１１に接続された信号電極２０−１１１とは、ボンディングワイヤ４０（第１接続導体）によって接続されている。また、各電源パターン３０−２に搭載されたコンデンサ３１の上面電極３１−１と、ＴＩＡチップ２０−１の各接地電極２０−１２とは、それぞれボンディングワイヤ４１（第２接続導体）によって接続されている。
【００３７】
以上説明した構成によれば、受光素子１０に逆バイアスを印加する電流源に接続される電極（本実施形態では受光素子１０の電源電極１０−３１）と、ＴＩＡチップ２０−１上の接地電極２０−１２との間が、高周波的に共通化されることになる。
【００３８】
本実施形態によれば、高周波的な観点において、受光素子１０における基準電位（すなわち受光素子１０の電源電極１０−３１）とＴＩＡチップ２０−１に設けられた接地電極２０−１２との共通性が高まる。これにより、受光素子１０からＴＩＡチップ２０−１に至る信号経路の伝送特性が向上する。また、この接続は、ボンディングワイヤ４０，４１によって、ＴＩＡチップ２０−１の信号導体２０−１１が設けられている側である上面側から行われるため、不要なインダクタンス成分を抑えることができる。
【００３９】
以上の構成により、光レシーバ装置１００の高周波特性を改善することができる。なお、本実施形態では、カソード端子に正電源を接続することによって受光素子１０に対して逆バイアスを印加したが、それに限られない。例えば、アノード端子に負バイアスを印加することによって、受光素子１０同様に逆バイアスの印加を行うことができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、バランスタイプの受光素子を利用した光レシーバ装置が採用されている。図４は、本実施形態に係る光レシーバ装置１０１の回路構成を説明する図である。
【００４１】
図４に示すように、光レシーバ装置１０１においては、受光素子１０ａと受光素子１０ｂとが、同じ方向に縦続接続されている。出力信号は、２つの受光素子１０ａ，１０ｂの共通接続点から取り出される。２つの受光素子１０ａ，１０ｂの他端は、それぞれの受光素子に逆バイアスを印加する電流源に接続されている。図４の例では、受光素子１０ａの他端側には正電流源、受光素子１０ｂの他端側には負電流源が接続されている。
【００４２】
共通接続点から取り出される出力信号は、ＴＩＡ２０に入力され、ＴＩＡ２０において電圧信号に変換される。２つの受光素子１０ａ，１０ｂには、互いに逆相の光信号１，２が光結合されている。これにより、受光素子１０ａ，１０ｂは、信号振幅を拡大して出力することができる。この態様は、位相変調されたデジタル光信号の電気変換において、特に好適な態様である。
【００４３】
図５は、光レシーバ装置１０１の上面図である。第１の実施形態において説明したものと同じ部位には、同じ符号を付しており、説明を省略する。本実施形態における受光素子１０は、半導体基板１０−１の主面上にバランスタイプの受光素子を構成する２つの受光素子１０ａ，１０ｂとして機能する受光素子メサ１０−２，１０−５が設けられている。また、受光素子メサ１０−２に隣接して、ダミーメサ１０−３が設けられている。受光素子メサ１０−２，１０−５とダミーメサ１０−３とは、受光素子メサ１０−２，１０−５が縦続接続されている。なお、図５は、受光素子メサ１０−２，１０−５およびダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００４４】
受光素子メサ１０−２の上面は、２つの受光部の共通接続点に相当する。また、受光素子メサ１０−２の上面には、バランスタイプの受光素子の出力端子に相当する出力電極１０−２１が設けられている。受光素子メサ１０−５の上面には、受光素子メサ１０−５に逆バイアスを印加するための負電流源に接続される負電源電極１０−５１が設けられている。また、ダミーメサ１０−３の上面には、受光素子メサ１０−２に逆バイアスを印加するための正電流源に接続される正電源電極１０−３１が設けられている。すなわち、正電源電極１０−３１および負電源電極１０−５１は、それぞれ電源を印加するための電極（第２電極）に相当する。これら正電源電極１０−３１および負電源電極１０−５１は、高周波的には、信号電極１０−２１に対する基準電位となる。半導体基板１０−１の裏面側には、受光素子メサ１０−２，１０−５のそれぞれに対応して、レンズ１０−４が設けられている。
【００４５】
受光素子キャリア３０には、信号パターン３０−１の両側に、電源パターン３０−２，３０−３が設けられている。電源パターン３０−２と電源パターン３０−３とは、電気的に分離されている。電源パターン３０−２は、ダミーメサ１０−３の正電源電極１０−３１に接続されており、外部の正電流源と接続されるものである。電源パターン３０−３は、受光素子メサ１０−５の負電源電極１０−５１に接続されており、外部の負電流源と接続されるものである。
【００４６】
また、電源パターン３０−２の上にはコンデンサ３１が搭載されており、電源パターン３０−３の上にはコンデンサ３２が搭載されている。コンデンサ３１，３２の下面電極は、それぞれ電源パターン３０−２および電源パターン３０−３と接続される。コンデンサ３１，３２の上面電極３１−１，３２−１は、それぞれボンディングワイヤ４１によって各接地電極２０−１２と接続されている。
【００４７】
本実施形態では、ＴＩＡチップ２０−１における２つの接地電極２０−１２のうち、一方には正電流源が接続された電源パターン３０−２がコンデンサ３１を介して接続され、他方には、負電流源が接続された電源パターン３０−３がコンデンサ３２を介して接続される。
【００４８】
本実施形態においても、第１実施形態と同様、受光素子１０からＴＩＡチップ２０−１に至る信号経路の伝送特性が向上する。なお、本実施形態におけるバランスタイプの受光素子は、正電流源と負電流源との間に接続されているが、正電流源と接地電源との間に接続することもできる。その場合、受光素子メサ１０−５の負電源電極１０−５１は、電源パターン３０−３を介して接地電源に接続される。また、コンデンサ３２は排除され、電源パターン３０−３がボンディングワイヤ４１を介して接地電極２０−１２と直接に接続されていればよい。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態においては、コンデンサ３１，３２の上面電極３１−１，３２−１を共通に接続するボンディングワイヤ４２が設けられている。その他の構成は、第２の実施形態と同じである。
【００５０】
図６は、本実施形態に係る光レシーバ装置１０２の平面図である。なお、図６は、受光素子メサ１０−２，１０−５およびダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。光レシーバ装置１０２においては、バランスタイプの受光素子１０にそれぞれ接続される電流源が、直流阻止手段を介して共通に接続される。本実施形態においては、この直流阻止手段として、コンデンサ３１，３２を利用している。なお、別のコンデンサを配置して、直流阻止を行った後、コンデンサ３１，３２の電位を共通に接続してもよい。
【００５１】
本実施形態によれば、バランスタイプの受光素子１０において、２つの電流源が、高周波的に共通に接続されることになる。また、その２つの電流源は、ＴＩＡチップ２０−１に設けられた伝送線路の接地電位と共通に接続されることになる。これらの構成により、本実施形態では、さらに良好な高周波特性を得ることができる。
【００５２】
図７は、本実施形態に係る光レシーバ装置１０２の光・電気変換利得の周波数特性を示す図である。図７においては、比較例２の周波数特性も併せて示されている。なお、比較例２は、図６において、コンデンサ３１，３２およびボンディングワイヤ４１，４２が排された構成を有する。図７から明らかなように、比較例２においては、３ｄＢ帯域が１６ＧＨｚ程度であるのに対し、本実施形態においては、２０ＧＨｚに近い３ｄＢ帯域を得ることができることが分かる。図７によれば、本実施形態において良好な高周波特性が得られていることがわかる。
【００５３】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図８は、第４の実施形態に係る光レシーバ装置１０３の平面図である。本実施形態においては、第３の実施形態に対して、さらに受光素子キャリア３０上に第２コンデンサとして機能するコンデンサ３３，３４を設けた態様が示されている。なお、図８は、受光素子メサ１０−２，１０−５およびダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００５４】
コンデンサ３３，３４は、第１コンデンサとして機能するコンデンサ３１，３２と同様、上面電極および下面電極を備えている。コンデンサ３３，３４の下面電極はそれぞれ、受光素子キャリア３０上の電源パターン３０−２，３０−３に接続されている。また、コンデンサ３３，３４の上面電極３３−１，３４−１は、それぞれ、ボンディングワイヤ４３，４４により、コンデンサ３１，３２の上面電極３１−１，３２−１に共通に接続されている。コンデンサ３３，３４は、コンデンサ３１，３２よりも大きな容量を備えており、コンデンサ３１，３２の通過周波数帯域よりも低い通過周波数帯域を有している。コンデンサ３３，３４を設けることにより、広い周波数帯域に渡って基準電位が接地電極２０−１２と共通化されるため、さらに高周波特性を向上させることができる。
【００５５】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。図９は、第５の実施形態に係る光レシーバ装置１０４の平面図である。光レシーバ装置１０４は、第４の実施形態におけるコンデンサ３３，３４をベースキャリア５０上に設けた構成を有する。なお、図９は、受光素子メサ１０−２，１０−５およびダミーメサ１０−３の回路図も併せて示している。
【００５６】
コンデンサ３３，３４の下面電極は、ベースキャリア５０に接続されており、接地電位となる。コンデンサ３３，３４の上面電極３３−１，３４−１は、第４の実施形態と同様、コンデンサ３１，３２の上面電極と共通に接続されている。本実施形態においては、コンデンサ３１，３２の上面電極の電位が、コンデンサ３３，３４によって直流阻止されて、ベースキャリア５０の接地電位に高周波的に接続される。ベースキャリア５０の接地電位は、ビアホール電極２０−１３を介してＴＩＡチップ２０−１の接地電極２０−１２と接続される。このため、コンデンサ３１，３２の上面電極の電位は、ベースキャリア５０を介して接地電極２０−１２と共通に接続されることになる。
【００５７】
本実施形態においては、ベースキャリア５０上にコンデンサ３３，３４が搭載される。したがって、本実施形態に係る光レシーバ装置１０４は、第４の実施形態に係る光レシーバ装置１０３に比べ、実装が容易である。
【００５８】
本実施形態においては、コンデンサ３３，３４は、ベースキャリア５０上に搭載される。したがって、ボンディングワイヤ４３，４４は、第４の実施形態に比べて長くなる。しかしながら、コンデンサ３３，３４はコンデンサ３１，３２に比べて低い周波数帯域を通過させるものである。したがって、その低い周波数帯域において、長いボンディングワイヤ４３，４４のインダクタンスは、大きな影響を持たない。
【００５９】
以上説明したように、上記各実施形態によれば、良好な高周波特性を有する光レシーバ装置を提供することができる。また、本発明は、以上説明した各実施形態に限られるものではない。受光素子１０には、ｐｉｎ型受光素子のほか、アバランシェ増倍を利用したＡＰＤ（avalanche photodiode）を採用することもできる。また、受光素子１０は受光素子キャリア３０に搭載されているが、たとえば、ベースキャリア５０に搭載することもできる。その場合は、ベースキャリア５０を誘電体によって構成し、受光素子キャリア３０に配置されていた信号パターン３０−１および電源パターン３０−２，３０−３は、ベースキャリア５０上のパターンとして配置すればよい。コンデンサ３１，３２についてもベースキャリア５０に設けられた電源パターン３０−２，３０−３上に配置すればよい。
【００６０】
また、受光素子１０をＴＩＡチップ２０−１上に配置することもできる。その場合、受光素子キャリア３０に配置されていた信号パターン３０−１および電源パターン３０−２，３０−３は、ＴＩＡチップ２０−１上のパターンとして配置すればよい。コンデンサ３１，３２については、ＴＩＡチップ２０−１上に設けるか、あるいは、ＴＩＡチップ２０−１上にＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）キャパシタにより構成することができる。
【００６１】
なお、第１乃至第３の実施形態においては、ＴＩＡチップ２０−１の接地電極２０−１２には、ビアホール電極が設けられていたが、本発明を採用した場合、これは必ずしも必要ではない。すなわち、本発明によれば、信号伝送に必要な基準電位が、受光素子１０側からコンデンサ３１，３２を介して接地電極２０−１２に接続されている。このため、ＴＩＡチップ２０−１の接地電極２０−１２をＴＩＡチップ２０−１の接地電位に接続しない場合においても、この接地電極２０−１２には、基準電位、すなわち高周波的には接地電位が提供されることになる。
【００６２】
また、本発明はバランスタイプの受光素子を利用して、位相変調された光信号を電気信号に変換する方式に採用することができる。また、上記各実施形態に係る光レシーバ装置を複数用意し、たとえばＤＰ−ＱＰＳＫ(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying)光通信における各受光ユニットとして採用することもできる。
【００６３】
なお、第２乃至第５の実施形態では、バランスタイプの受光素子１０として、2つの受光部（受光素子メサ１０−２，１０−５）を共通の半導体基板に集積化した構造を採用していたが、それに限られない。例えば、バランスタイプの受光素子は、別個の受光素子チップを縦続接続した構造を有していてもよい。
【００６４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 受光素子
１０−２ 受光素子メサ
１０−３ ダミーメサ
２０ ＴＩＡ
２０−１ ＴＩＡチップ
３０ 受光素子キャリア
３１，３２，３３，３４ コンデンサ
４０，４１，４２，４３ ボンディングワイヤ
５０ ベースキャリア
１００ 光レシーバ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端子となる第１電極と、接地電位とは異なる電源が接続される第２電極とを有する受光素子と、
アンプ素子を搭載するとともに、上面に信号電極および接地電極からなる接続端子が設けられてなるアンプ回路と、
前記信号電極に対し、前記上面側から前記受光素子の第１電極の電位を接続する第１導体と、
前記接地電極に対し、前記上面側から前記受光素子の第２電極の電位を、第１コンデンサを介して接続する第２導体と、を備えることを特徴とする光レシーバ装置。
【請求項２】
前記接地電極は、前記信号電極の両側にそれぞれ設けられてなることを特徴とする請求項１記載の光レシーバ装置。
【請求項３】
前記受光素子は、２つの受光部を縦続接続した構成を備え、
前記２つの受光部の共通接続点を前記第１電極とし、
前記２つの受光部の前記共通接続される電極とは反対側の電極のうち少なくとも一方を、前記受光素子の第２電極とすることを特徴とする請求項１または２記載の光レシーバ装置。
【請求項４】
前記受光素子は、前記受光素子の第１電極の電位を引き出す第１パターンと、前記受光素子の第２電極の電位を引き出す第２パターンと、を有する受光素子キャリアに搭載されてなることを特徴とする請求項１乃至３記載の光レシーバ装置。
【請求項５】
前記第２パターンは、前記第１パターンの両側に設けられ、
前記第１コンデンサは、前記第２パターンの両方に設けられてなることを特徴とする請求項４記載の光レシーバ装置。
【請求項６】
前記第１導体は、前記第１パターンと前記信号電極との間を接続するボンディングワイヤであり、
前記第２導体は、前記第２パターン上の前記第１コンデンサと前記接地電極との間を接続するボンディングワイヤであることを特徴とする請求項４または５記載の光レシーバ装置。
【請求項７】
前記各受光部のうち、前記共通接続される電極とは反対側の電極は、それぞれ、接地電位とは異なる電源に接続されてなることを特徴とする請求項３記載の光レシーバ装置。
【請求項８】
各受光部の前記共通接続される電極とは反対側の電極それぞれの間は、直流阻止手段を介して共通に接続されてなることを特徴とする請求項３または７記載の光レシーバ装置。
【請求項９】
前記直流阻止手段は、前記第１コンデンサであることを特徴とする請求項８記載の光レシーバ装置。
【請求項１０】
前記第２電極の電位に対して前記第１コンデンサと並列に前記第１コンデンサよりも容量の大きな第２コンデンサが接続されてなることを特徴とする請求項１記載の光レシーバ装置。
【請求項１】
出力端子となる第１電極と、接地電位とは異なる電源が接続される第２電極とを有する受光素子と、
アンプ素子を搭載するとともに、上面に信号電極および接地電極からなる接続端子が設けられてなるアンプ回路と、
前記信号電極に対し、前記上面側から前記受光素子の第１電極の電位を接続する第１導体と、
前記接地電極に対し、前記上面側から前記受光素子の第２電極の電位を、第１コンデンサを介して接続する第２導体と、を備えることを特徴とする光レシーバ装置。
【請求項２】
前記接地電極は、前記信号電極の両側にそれぞれ設けられてなることを特徴とする請求項１記載の光レシーバ装置。
【請求項３】
前記受光素子は、２つの受光部を縦続接続した構成を備え、
前記２つの受光部の共通接続点を前記第１電極とし、
前記２つの受光部の前記共通接続される電極とは反対側の電極のうち少なくとも一方を、前記受光素子の第２電極とすることを特徴とする請求項１または２記載の光レシーバ装置。
【請求項４】
前記受光素子は、前記受光素子の第１電極の電位を引き出す第１パターンと、前記受光素子の第２電極の電位を引き出す第２パターンと、を有する受光素子キャリアに搭載されてなることを特徴とする請求項１乃至３記載の光レシーバ装置。
【請求項５】
前記第２パターンは、前記第１パターンの両側に設けられ、
前記第１コンデンサは、前記第２パターンの両方に設けられてなることを特徴とする請求項４記載の光レシーバ装置。
【請求項６】
前記第１導体は、前記第１パターンと前記信号電極との間を接続するボンディングワイヤであり、
前記第２導体は、前記第２パターン上の前記第１コンデンサと前記接地電極との間を接続するボンディングワイヤであることを特徴とする請求項４または５記載の光レシーバ装置。
【請求項７】
前記各受光部のうち、前記共通接続される電極とは反対側の電極は、それぞれ、接地電位とは異なる電源に接続されてなることを特徴とする請求項３記載の光レシーバ装置。
【請求項８】
各受光部の前記共通接続される電極とは反対側の電極それぞれの間は、直流阻止手段を介して共通に接続されてなることを特徴とする請求項３または７記載の光レシーバ装置。
【請求項９】
前記直流阻止手段は、前記第１コンデンサであることを特徴とする請求項８記載の光レシーバ装置。
【請求項１０】
前記第２電極の電位に対して前記第１コンデンサと並列に前記第１コンデンサよりも容量の大きな第２コンデンサが接続されてなることを特徴とする請求項１記載の光レシーバ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１８７５０８（Ｐ２０１１−１８７５０８Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４８３８６（Ｐ２０１０−４８３８６）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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