[发明专利]执行增益控制的放大器和光学模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种放大器和光学模块，更具体而言，涉及用于执行增益控制的放大器和光学模块。

背景技术

在通过使用光纤的公共通信线网络实现1千兆比特/秒的通信速度的GE-PON(千兆比特Ethernet(注册商标，以太网)无源光学网络)中，光接收元件从房屋装置检测光信号，并且在站侧装置中提供了TIA(跨阻放大器)，即，用于放大从这个光接收元件输出的检测电流的前置放大器。

例如，日本专利特开No.63-151205(专利文献1)公开了作为传统放大器的下面的配置，其中，光接收电路通过前置放大器来输出雪崩光电二极管的输出电流作为依赖于光输入而改变的输出电压，并且通过AGC(自动增益控制)电路来控制这个输出电压。光接收元件包括：饱和电压检测电路，所述饱和电压检测电路用于检测前置放大器的输出电压的饱和；以及，分流电路，所述分流电路用于响应于饱和电压检测电路的输出而分流雪崩光电二极管的输出电流。

此外，日本专利特开No.09-008563(专利文献2)公开了具有光接收前置放大器的配置，该光接收前置放大器用于放大来自光接收元件的电流信号。所述光接收放大器包括：反馈放大器电路，其被配置成根据电流信号的幅值、通过第一控制信号来改变增益相位特性；以及，大输入控制电路，其被配置成将所述反馈放大器电路的输出与所述基准电压进行比较，以向所述反馈放大器电路输出第一控制信号。所述反馈放大器电路由下述部分构成：放大器，所述放大器用于放大电流信号；缓冲器电路，所述缓冲器电路用于缓冲所述放大器的输出；第一和第二反馈电阻，所述第一和第二反馈电阻用于切换所述放大器的增益；相位补偿电容器，所述相位补偿电容器用于执行所述放大器的相位补偿；以及，所述第一和第二开关元件，所述所述第一和第二开关元件用于执行所述增益和相位补偿的切换操作。

此外，日本专利特开No.2006-101223(专利文献3)公开了如下配置，所述配置包括：输入突发信号的反相放大器电路；第一反馈电路，其被设置在反相放大器电路的输入节点和输出节点之间；第二反馈电路，其被设置成与所述第一反馈电路并联；突发部分确定单元，其用于基于所述反相放大器电路的输出来确定所述突发信号的持续时间时期，并且输出用于指示突发信号的关闭时间时期的第一信号；以及，增益切换信号产生单元，其用于基于所述反相放大器的输出来确定所述突发信号的幅值，并且输出第二信号，所述第二信号用于指示所述幅值已经超过预定阈值。第二反馈电路包括相位补偿电容器和开关，所述开关被控制成基于第一和第二信号来断开或闭合，其中，通过断开和闭合所述开关来控制所述增益。

专利文献1：日本专利特开No.63-151205

专利文献2：日本专利特开No.09-008563

专利文献3：日本专利特开No.2006-101223

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文献1中公开的前置放大器被配置成使得通过饱和电压检测电路来检测输出电压的饱和，并且根据饱和电压检测电路的输出来分流雪崩光电二极管的输出电流，由此从雪崩光电二极管到前置放大器(放大器电路)的电流减少预定数量。然而，这种配置使得难以调整电流的分流数量。换句话说，当分流数量被设置得太小时，在光输入信号的电平较高时不能防止前置放大器的饱和，这引起前置放大器的动态范围变窄的问题。另一方面，分流的数量被设置得太大，这也引起S/N(信噪比)变差的问题。

在专利文献1的实施例中，将执行反相放大的前置放大器的输出电压与基准电压Vref进行比较。当向前置放大器输入的电流信号的电平高时，前置放大器的输出电压降低得低于基准电压Vref，并且雪崩光电二极管的输出电流被分流。难以设置基准电压Vref。当基准电压Vref被设置得太低时，分流数量降低，结果是前置放大器的动态范围变窄。同时，仅在其中向前置放大器的输入电流信号在逻辑高电平的部分中，雪崩光电二极管的输出电流被分流。因此，当基准电压Vref被设置得太高时，分流的数量被提高，导致信噪比变差。

图13是示意地示出在专利文献2和3中公开的前置放大器的配置的示意图。

参见图13，在专利文献2和3中公开的前置放大器被配置成通过切换反馈电阻RF的电阻值来改变增益。

假定放大器电路51的增益是A，则反馈电阻RF的电阻值是RF，并且诸如光接收元件PD的寄生电容的输入电容是Cin，通过下面的等式来表示这个前置放大器的DC增益ZT和-3dB频带f-3dB。

[等式1]