一种光学接收机电路，具有将差分光学信号转换成差分电流信号的功能。光学接收机电路具有一对光接收元件和一对信号线，该一对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够操作用于将光学信号转换成电流信号。第一光接收元件的阳极和第二光接收元件的阴极分别通过第一和第二AC耦合电容器连接到一对信号线中的第一信号线。第一光接收元件的阴极和第二光接收元件的阳极分别通过第三和第四AC耦合电容器连接到一对信号线中的第二信号线。响应于向第一和第二光接收元件输入的差分光学信号的接收，在第一和第二信号线中生成差分信号电流。
1.一种光学接收机电路，所述光学接收机电路具有将差分光学信号转换成差分电流信号的功能，所述光学接收机电路包括：一对光接收元件和一对信号线，所述一对光接收元件包括第一和第二光接收元件，所述第一和第二光接收元件被配置为将光学信号转换为电流信号；其特征在于，其中，所述第一光接收元件的阳极和所述第二光接收元件的阴极分别通过第一和第二AC耦合电容器连接到所述一对信号线中的第一信号线；
其中，所述第一光接收元件的阴极和所述第二光接收元件的阳极分别通过第三和第四AC耦合电容器连接到所述一对信号线中的第二信号线；
其中，响应于向所述第一和第二光接收元件中输入的差分光学信号的接收，在所述第一和第二信号线中生成差分电流信号；以及其中，所述第一AC耦合电容器和所述第二AC耦合电容器由具有在叠层方向的三个电极的第一三层电容器形成，所述第三AC耦合电容器和所述第四AC耦合电容器由具有在叠层方向的三个电极的第二三层电容器形成，并且所述第一三层电容器和第二三层电容器的中间电极分别连接到所述第一信号线和所述第二信号线。
2.根据权利要求1所述的光学接收机电路，其中：将所述一对光接收元件、包括所述第一三层电容器和第二三层电容器的一对三层电容器、以及包括所述第一信号线和所述第二信号线的所述一对信号线对称地布置，使得在所述一对信号线中获得对称的差分电流信号，并且以垂直于光学波导的方向引出连接到所述第一三层电容器和第二三层电容器的所述中间电极层的信号线。
3.根据权利要求1所述的光学接收机电路，包括：多对光接收元件，所述多对光接收元件包括所述一对光接收元件，所述多对光接收元件具有不同波长范围中的灵敏性；以及包括：被配置为基于输入光的波长来切换光学输入路径并且选择所述多对光接收元件中的一对光接收元件的开关，向所选择的一对光接收元件输入所述差分光学信号。
4.根据权利要求1所述的光学接收机电路，包括能够操作用于所述差分电流信号的放大器电路。
5.根据权利要求1所述的光学接收机电路，包括：放大器电路，所述放大器电路能够操作用于响应于所述差分电流信号来累积电荷，从而对所述差分电流进行积分以检测信号；
并且包括：被配置为使用用于反馈所述放大器电路的输出的控制电路的信号或光学时钟信号来汲取所述放大器电路的积分电荷以进行复位操作的电路。
由马赫-曾德尔干涉仪和光学延迟电路形成的差分光学信号生成器；
被配置为通过使用所述一对光接收元件来接收从所述差分光学信号生成器提供的差分光学信号、并且监视所生成的光电流的直流电平衡的接收机；以及被配置为使用反馈控制来控制所述光学延迟电路的延迟时间的控制器，其中，将相位调制的光学信号转换成所述差分电流信号。
7.根据权利要求1所述的光学接收机电路，其中：在用于传输具有相同相位的光学信号的两个光传输线中的一个光传输线上设置光学延迟电路，并且所述光学接收机电路具有以下功能：对所述一对光接收元件中的信号电流波形进行增强处理。
8.根据权利要求1所述的光学接收机电路，还包括：控制光接收元件，所述控制光接收元件通过AC耦合电容器分别连接到所述第一信号线和所述第二信号线，其中，所述光学接收机电路具有以下功能：对所述一对光接收元件接收的数据信号波形进行整形，以及/或者当控制光学信号输入到所述控制光接收元件中时调节直流电平衡。
9.根据权利要求1所述的光学接收机电路，其中：所述第一光接收元件和所述第二光接收元件的阳极分别通过电阻元件接地，并且所述第一光接收元件和所述第二光接收元件的阴极分别通过电阻元件连接到偏置电源。
10.根据权利要求1所述的光学接收机电路，其中：所述第一光接收元件和所述第二光接收元件的阳极分别通过可变电阻元件接地，并且所述第一光接收元件和所述第二光接收元件的阴极分别通过可变电阻元件连接到偏置电源。
11.根据权利要求1所述的光学接收机电路，其中：所述第一、第二、第三和第四AC耦合电容器以及所述一对光接收元件在同一个半导体衬底上形成，并且所述第一、第二、第三和第四AC耦合电容器具有减小光学和电学串扰的功能。
12.一种光学接收机电路，所述光学接收机电路具有将差分光学信号转换成差分电流信号的功能，所述光学接收机电路包括一对光接收元件和一对信号线，所述一对光接收元件包括第一和第二光接收元件，所述第一和第二光接收元件能够操作用于将光学信号转换成电流信号；其特征在于，其中，所述第一光接收元件的阴极和所述第二光接收元件的阳极通过第一AC耦合电容器相互连接；
其中，所述第一光接收元件的阴极连接到所述一对信号线中的第一信号线；
其中，所述第一光接收元件的阳极和所述第二光接收元件的阴极通过第二AC耦合电容器相互连接；
其中，所述第二光接收元件的阴极连接到所述一对信号线中的第二信号线，并且，响应于向所述第一和第二光接收元件输入的差分光学信号的接收，在所述第一和第二信号线中生成差分电流信号；
其中，所述光学接收机电路还包括：多对光接收元件，所述多对光接收元件包扩所述一对光接收元件，所述多对光接收元件具有在不同波长范围内的灵敏性；以及包括：被配置为基于输入光的波长来切换光学输入路径并且选择所述多对光接收元件中的一对光接收元件的开关，向所选择的一对光接收元件输入所述差分光学信号。
13.根据权利要求12所述的光学接收机电路，包括：放大器电路，所述放大器电路能够操作用于响应于所述差分电流信号来积累电荷，从而对所述差分电流信号进行积分以检测信号；并且包括：被配置为使用用于反馈所述放大器电路的输出的控制电路的信号或光学时钟信号来汲取所述放大器电路的积分电荷以进行复位操作的电路。
14.根据权利要求12所述的光学接收机电路，包括：
由马赫-曾德尔干涉仪和光学延迟电路形成的差分光学信号生成器；
被配置为通过使用所述一对光接收元件来接收从所述差分光学信号生成器提供的差分光学信号、并且监视所生成的光电流的直流电平衡的接收机；以及被配置为使用反馈控制来控制所述光学延迟电路的延迟时间的控制器，其中，将相位调制的光学信号转换成所述差分电流信号。
15.根据权利要求12所述的光学接收机电路，其中：在用于传输具有相同相位的光学信号的两个光传输线中的一个光传输线上设置光学延迟电路，并且所述光学接收机电路具有以下功能：对所述一对光接收元件中的信号电流波形进行增强处理。
16.根据权利要求12所述的光学接收机电路，包括：控制光接收元件，所述控制光接收元件通过AC耦合电容器分别连接到所述第一信号线和所述第二信号线，其中，所述光学接收机电路具有以下功能：对所述一对光接收元件接收的数据信号波形进行整形，以及/或者当向所述控制光接收元件输入控制光学信号时调节直流电平衡。
17.根据权利要求12所述的光学接收机电路，其中：所述第一光接收元件和所述第二光接收元件的阳极分别通过电阻元件接地，并且所述第一光接收元件和所述第二光接收元件的阴极分别通过电阻元件连接到偏置电源。
18.根据权利要求12所述的光学接收机电路，其中：所述第一光接收元件和所述第二光接收元件的阳极分别通过可变电阻元件接地，并且所述第一光接收元件和所述第二光接收元件的阴极分别通过可变电阻元件连接到偏置电源。
光接收电路
技术领域
[0001] 本发明涉及在光学通信系统或光学信息处理系统中使用的高灵敏性光学接收机电路。
背景技术
[0002] 随着因特网等等的普及，由例如服务器或路由器处理的信息量迅速增加。人们期望在这些设备中的半导体部分(例如LSI)之间通信的信号传输能力能够继续快速增长。在另一方面，在传统电子布线技术中，例如增加的功率消耗、延迟的信号传输、降低的信号线可靠性以及信号干扰的问题正在变得严峻起来。为了解决这些问题，正在针对芯片之间或芯片中的从长距离传输到短距离传输的各种传输距离来进行光学布线应用的检验。
[0003] 灵敏性高、尺寸小、耗电量低的光学接收机电路在光学信息传输中是重要的。如专利文献1和专利文献2中公开的，已经提出了光学接收机电路，其中，用于AC(交流电)耦合的电容器连接到一个光接收元件的阳极和阴极，以在两个信号线中生成一组信号电流，并将其向后面的TIA(跨阻抗放大器)电路输出。通过AC耦合，可以确定光接收元件的偏置电压独立于TIA电流。此外，可以去除DC分量以仅提取信号分量。非专利文献1公开了光接收机电路，其中两个光接收元件通过相应的AC耦合电容器连接到后面的TIA电路。
[0004] 现有技术文献：
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：JP H06-224652 A
[0007] 专利文献2：JP 2011-119855 A
[0008] 非专利文献
[0009] 非专利文献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(图1)。
发明内容
[0010] 本发明解决的问题
[0011] 专利文献1或专利文献2中公开的配置不能接收差分光学信号，因为由一个光接收元件来接收受到通断键控(on-off keying)的信号。因此，不能消除在光学发送部分或光学传输部分中生成的噪声。由此，存在降低接收灵敏性的问题。非专利文献1的光学接收机电路使用两个光接收元件来接收差分光学信号，以便消除噪声。然而，并没有提高信号电流的差分幅度。因此，非专利文献1的光学接收机电路具有增强灵敏性的困难。
[0012] 图1中示出的光学接收机电路将在专利文献1或专利文献2中描述，并将称作现有技术1。图1的光学接收机电路使用一个光接收元件来接收受到通断键控的信号。因此，光接收机电路不能接收差分光学信号。因此，不能消除在光学发送部分或光学传输部分中生成的噪声的影响，使得接收灵敏性降低。图2示出了当具有100μA的幅度光电流在光接收元件1中生成时信号电流的波形的示例。信号电流I1流过第一信号线。此时，差分信号(Idiff＝I1–I2)具有200μA的幅度。
[0013] 将描述非专利文献1的光学接收机电路和图3中示出的光学接收机电路的使用。图3的光学接收机电路使用两个光接收元件来接收差分光学信号。因此可以消除噪声。然而，如图4的波形示例所示，当具有100μA的幅度的光电流在光接收元件1中生成时，在现有技术
1的情况下，信号电流具有200μA的差分幅度。因此，与现有技术1相比没有呈现出进步。因此，已经发现了获得高灵敏性的困难。
[0014] 解决问题的手段
[0015] 根据本发明的实施例，提供了光学接收机电路，该光学接收机电路具有将差分光学信号转换成差分电流信号的功能，其特征在于：该光学接收机电路包括一对光接收元件和一对信号线，该一对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够操作用于将光学信号转换为电流信号，其中第一光接收元件的阳极和第二光接收元件的阴极分别通过第一和第二AC耦合电容器连接到一对信号线中的第一信号线，第一光接收元件的阴极和第二光接收元件的阳极分别通过第三和第四AC耦合电容器连接到一对信号线中的第二信号线，并且，响应于向第一和第二光接收元件输入的差分光学信号的接收，在第一和第二信号线中生成差分信号电流。
[0016] 根据本发明的另一个实施例，提供了光学接收机电路，该光学接收机电路具有将差分光学信号转换成差分电流信号的功能，其特征在于：该光学接收机电路包括一对光接收元件和一对信号线，该一对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够操作用于将光学信号转换成电流信号，其中第一光接收元件的阴极和第二光接收元件的阳极通过第一AC耦合电容器相互连接，第一光接收元件的阴极连接到一对信号线中的第一信号线，第一光接收元件的阳极和第二光接收元件的阴极通过第二AC耦合电容器相互连接，第二光接收元件的阴极连接到一对信号线中的第二信号线，并且，响应于向第一和第二光接收元件输入的差分光学信号的接收，在第一和第二信号线中生成差分信号电流。
[0017] 本发明的有益效果
[0018] 根据本发明的实施例，可以获得大的差分幅度，并且可以实现高灵敏性的光学接收机电路。
附图说明
[0019] 图1示出了现有技术1的光学接收机电路。
[0020] 图2是示出了图1中示出的光学接收机电路的波形示例的示意图。
[0021] 图3示出了非专利文献1的光学接收机电路。
[0022] 图4是示出了图3中示出的光学接收机电路的波形示例的示意图。
[0023] 图5是根据本发明第一实施例的光学接收机电路示意图。
[0024] 图6是本发明第一实施例中的光学接收机电路的波形示例的示意图。
[0025] 图7是根据本发明第二实施例的光学接收机电路示意图。
[0026] 图8示出了本发明第二实施例的光学接收机电路中的设备结构示意图。在图8中，(a)是俯视图，(b)是沿(a)的线AA’的剖视图，(c)是沿线BB’的剖视图，并且(d)是沿线CC’的剖视图。
[0027] 图9是根据本发明第三实施例的光学接收机电路示意图。
[0028] 图10是根据本发明第四实施例的光学接收机电路示意图。
[0029] 图11是根据本发明第五实施例的光学接收机电路示意图。
[0030] 图12是根据本发明第六实施例的光学接收机电路示意图。
[0031] 图13涉及本发明的第七实施例，(a)是光学接收机电路示意图，(b)是波形图。
[0032] 图14是根据本发明第八实施例的光学接收机电路示意图。
具体实施方式
[0033] 接下来，下文将参照附图描述本发明的实施例。在实施例的描述中，具有相同功能的组件由相同的附图标记来表示，并且可以忽略这样的组件的描述。
[0034] (实施例1)
[0035] 图5示出了根据本发明第一实施例的光学集成电路。第一光接收元件8和第二光接收元件9(光电二极管或光电导体，例如PIN二极管、雪崩PD、或MSM(金属-半导体-金属)二极管、光电晶体管等等)中的每一个具有通过电阻元件10接地的阳极。第一光接收元件8和第二光接收元件9中的每一个的阴极通过电阻元件10连接到光接收元件偏置电源2。反向偏置电压施加到第一光接收元件8和第二光接收元件9。第一光接收元件8的阳极和第二光接收元件9的阴极通过第一AC耦合电容3和第二AC耦合电容4相互连接，并且然后连接到第一信号线5。此外，第一光接收元件8的阴极和第二光接收元件9的阳极通过第三AC耦合电容11和第四AC耦合电容12相互连接，并且然后连接到第二信号线6。差分光学信号输入到第一光接收元件8和第二光接收元件9。这里，差分光学信号由具有彼此相反的相位的第一光学信号和第二光学信号形成。具体地，差分光学信号指示这样的信号：当第一光学信号位于高电平时，第二光学信号采取低电平；并且当第一光学信号处于低电平时，第二光学信号采取高电平。生成差分光学信号的方法并不限于具体一个。例如，可以通过使用包括具有两个输出端口的马赫-曾德尔干涉仪的光学调制器来生成差分光学信号。第一光学信号输入到第一光接收元件中，而第二光学信号输入到第二光接收元件中。因此，在相应的光接收元件处生成具有相反相位的差分电流信号。
[0036] 当差分光学信号输入到第一光接收元件8和第二光接收元件9中时，生成差分光电流。因此，已经去除了DC分量的差分信号电流通过相应的AC耦合电容流过第一信号线5和第二信号线6。更具体地，当光电流I流过第一光接收元件8时，流过第一信号线5的信号电流I1等于I，并且流过第二信号线6的信号电流I2等于–I。当光电流I流过第二光接收元件9时，I1＝–I并且I2＝I。由于差分光学信号输入到相应的光接收元件中，所以生成了差分信号电流I1和I2。差分信号电流输入到放大器电路7中，在其中放大，并向后续的逻辑电路等输出。例如，放大器电路7由能够操作用来将电流转换为电压并执行放大的跨阻抗放大器电路形成。放大器电路7的配置并不限于具体一个。还可以使用除跨阻抗放大器电路以外的各种放大器电路。例如，可以使用CMOS反相器来形成放大器电路7。图6示出了在具有100μA的幅度的光电流在本实施例中的第一光接收元件8和第二光接收元件9处生成的情况下的波形示例。
此时，I1和I2的幅度是200μA。因此，差分信号(Idiff＝I1–I2)的幅度变为400μA。换句话说，因此获得的信号具有在现有技术1和非专利文献1的情况下获得的两倍的幅度，使得可以实现高灵敏性的光学接收机电路。
[0037] 差分操作可以去除在光学发射机部分生成的噪声、光学串扰噪声、或生成的与两个光传输线上的相位相同的散杂光分量。由此，有利地提高了接收灵敏性。此外，电源、电路构成或布线结构的对称布置使得能够以对称形式保持两个信号线上生成的差分信号电流。更具体地，第一到第四AC耦合电容布置为具有几乎相同的电容。连接到第一和第二光接收元件的电阻元件10还布置为具有几乎相同的电阻值。因此可以保持对称。然而，本发明并不限于该示例。
[0038] 图5示出了具有使用两个光接收元件的布置的光学接收机电路。然而，光接收元件的数量并不限于两个。光学接收机电路可以被配置有大量的光接收元件。例如，可以形成具有不同波形灵敏性的多对光接收元件，并且向其中输入差分光学信号的多对光接收元件可以根据输入波长来切换。因此，可以提供可以处理更广范围波长的光学接收机电路。
[0039] 可以基于使用的波长或应用来适当地选择用于形成根据本发明的光接收机电路的半导体衬底的最佳半导体材料或布置。例如，可以使用Si衬底或SOI(绝缘体上硅)衬底，或者化合物半导体衬底，例如InP衬底或GaAs衬底。当使用Si衬底或SOI衬底时，通过差分光学信号的传输可以形成小尺寸的光学通道，该传输是通过使用具有Si核心的Si波导实现的。信号光的波长范围并不限于具体一个。考虑到衬底材料、制造过程等等可以使用最佳范围。可以基于使用的波长或应用来设计光接收元件的设备结构和布置材料。例如，当在SOI衬底上形成光学接收机电路时，通过外延生长在Si上形成的SixGe1–x(0≤x≤1)可以用作吸收层以产生光接收元件。表面入射类型或波导入射类型可以用作耦合输入波束的结构。在使用光学波导的波导入射类型的情况下，可以简单地调节歪斜并使得可以减小耦合效率中的变化的影响。
[0040] 可以考虑差分光电流值或传输协议将AC耦合电容器的电容适当地设计为最佳值。使用保证了标记率并且低频率分量相对较小的传输协议(例如8B10B或64B66B)，使得可以减少耦合电容，以便接收机电路可以减小尺寸。此外，AC耦合电容可以设置有光学或电子串扰减小功能。由此，可以提供具有更高灵敏性的光学接收机电路。
[0041] 可以考虑AC耦合电容的电抗来设计电阻元件10的电阻值，使得期望的信号电流流过每个信号线。此外，在图5中，相同的偏置电压分别施加到第一光接收元件8和第二光接收元件9。然而，考虑到元件的变化的特性，可以独立地施加最优偏置电压。
[0042] 此外，放大器电路7的配置并不限于具体一个。可以适当地使用最优电路配置来放大差分信号。具体地，放大器电路7可以由跨阻抗放大器电路、限幅放大器电路、具有自动调节增益功能的缓冲器电路等等来形成。例如，可以使用CMOS(互补金属氧化物半导体)反相器用来形成跨阻抗放大器电路。在根据本发明的光学接收机电路中，可以获得正和负的对称差分电流。获得具有作为中心的反相器阈值的输入幅度，并且该输入幅度有效的实现好的线性和增益。由此，可以获得对称的上升/下降的波形，以便产生好的眼图张开形状。
[0043] 向第一光接收元件8和第二光接收元件9输入的差分光学信号可以由例如使用2*2马赫-曾德尔干涉仪的光学调制器来生成。优选地，使向两个光接收元件输入的差分光学信号的功率相等，以便执行对称的操作。在伴随着具有不同引线长度的光学波导的使用来执行差分光学信号传输的情况下，可以调节光学波导的材料和尺寸以使向光接收元件输入的光学功率相等。
[0044] 将每个光接收元件连接到放大器电路7的方法并不限于具体一个。光接收元件和放大器电路7可以单片地集成在同一个半导体衬底上。光接收元件和放大器电路7可以通过倒装芯片安装来相互连接。此外，光接收元件和放大器电路7可以通过引线接合等等来相互连接。可以安装芯片冷凝器来形成相应的AC耦合电容。光接收元件和放大器电路可以在由不同半导体材料制成并相互连接的衬底上形成。优选单片地集成光接收元件和放大器电路7，因为可以减小电布线部分等等的寄生分量(例如寄生电容和寄生电感)，并且，特别地，因为通过减小的变化可以轻易地保持对称。此外，可以布置根据本发明的光学接收机电路以在同一个半导体衬底上形成多个沟道。
[0045] 图7示出了根据本发明第二实施例的光学接收机电路。第一光接收元件8和第二光接收元件9通过第一三层电容器13和第二三层电容器14耦合。三层电容器的中间电极分别连接到第一信号线5和第二信号线6。尽管实施例1的光学接收机电路应当具有四个AC耦合电容器，但是实施例2的光学接收机电路通过使用三层电容器来有效地减少设备的平面占用空间。
[0046] 图8示出了根据本实施例的光学接收电路示例的设备配置示意图。在具有嵌入到半导体衬底18的氧化层19的半导体衬底18上形成包括P-类型半导体20、i-类型光学吸收层24、和N-类型半导体22的两个光接收元件。第一三层电容器13和第二三层电容器14中的每一个包括P-类型电极21、电容器中间电极层25、以及N-类型电极23。通过第一三层电容器13在第一光接收元件8的P类型电极与第二光接收元件9的N-类型电极之间建立AC耦合。类似地，通过第二三层电容器14在第一光接收元件8的N-类型电极与第二光接收元件9的P-类型电极之间建立AC耦合。通过第一差分光学信号16和第二差分光学信号17在电容器中间电极层25中生成差分信号电流，该第一差分光学信号16和第二差分光学信号17是通过光学波导
15给出，并且该第一差分光学信号16和第二差分光学信号17分别入射到第一光接收元件8和第二光接收元件9上。
[0047] 如图8所示，该设备配置的优点在于，可以生成保持对称的差分信号电流，因为对称地布置了两个光接收元件、两个三层电容器、以及两个电极。更具体地，通过将第一和第二光接收元件配置为具有相同的层布置、大小和形状，通过将第一和第二三层电容器配置为具有相同层布置、大小和形状，并且通过将第一光接收元件与第一三层电容器之间的布线距离和位置关系配置为等于第二光接收元件与第二三层电容器之间的布线距离和位置关系配置，可以保持对称。此外，光接收元件/三层电容器中的一个的P类型电极可以与另一个的N-类型电极布置得相互接近。因此，减少了寄生电容。三层电容器和光接收元件的配置并不限于该示例。考虑到由集成电路布局强加的限制，可以布置三层电容器和光接收元件使得可以保持对称。此外，当电容器中间电极层25以垂直于光学波导15的方向对称地延伸时，在可以减小布局干扰和光学布线的同时保持对称。
[0048] 在图8中省略了光接收元件偏置电源2和电阻元件10。如图7所示，P-类型电极21通过电阻元件10部分地接地，并且N-类型电极23连接到光接收元件偏置电源2。
[0049] (实施例3)
[0050] 图9示出了根据本发明第三实施例的光学接收机电路。该实施例在一对光接收元件之间的连接的配置上与第一实施例在某种程度上有些不同。在图9中，该一对光接收元件包括第一光接收元件8和第二光接收元件9。多个AC耦合电容器包括第一AC耦合电容器3和第二AC耦合电容器4。第一光接收元件的阳极与第二光接收元件的阴极在第二AC耦合电容器4处相互连接。第二光接收元件的阴极连接到第二信号线6。此外，第一光接收元件的阴极与第二光接收元件的阳极在第一AC耦合电容器3处相互连接。第一光接收元件的阴极连接到第一信号线5。当差分光学信号向第一和第二光接收元件中输入时，在第一和第二信号线中生成差分信号电流。在某种程度上，该实施例和第一实施例在该一对光接收元件之间的连接的配置上是不同的。然而，与第一实施例相比，本实施例可以获得两倍于通过现有技术1和非专利文献1的接收机电路获得的输入电流。因此，可以实现更高的灵敏性检测。
[0051] 在第一信号线5和第二信号线6中生成的差分电流向电流积分放大电路27提供。电流积分放大电路27是图5中示出的除跨阻抗放大器电路以外的放大器电路7的示例。电流积分放大电路27可以对在第一信号线5和第二信号线6中生成的差分电流执行信号放大。例如，可以通过在CMOS反相器的栅极中积累电荷来实现高灵敏性监测。可以监视来自电流积分放大电路27的输出电压，使得控制电路28执行反馈控制。通过使用电荷汲取元件26来汲取输入的积分电荷以进行复位操作。因此，可以针对每个比特来执行0/1确定。根据本发明的光学接收机电路可以获得两倍于通过现有技术1和非专利文献1的接收机电路获得的输入电流。因此，可以实现更高的灵敏性检测。通过在相对短的比特序列中保证了50％标记率的传输协议的使用，可以去掉电荷汲取元件26。
[0052] 在该实施例中，可以使用参照实施例1的图5中使用的相同配置来替代该一对光接收元件之间的连接。
[0053] (实施例4)
[0054] 图10示出了根据本发明第四实施例的光学接收机电路。在该实施例中，在一对光接收元件之间使用与实施例3中描述的相同的连接。此外，如同实施例3，使用了电流积分放大电路27。在该实施例中，与数据信号同步的光学时钟信号29通过另一个光传输线来传输。使用时钟提取电路30用来在适当时间进行积分电荷的复位操作。即使使用多个信道执行信号传输，光学时钟信号也仅需一个传输线。因此，可以在不需要明显增加的区域的情况下配置高灵敏性的光学接收机电路。
[0055] 在该实施例中，可以使用参照实施例1的图5中使用的相同配置来替代该一对光接收元件之间的连接。
[0056] (实施例5)
[0057] 图11示出了根据本发明第五实施例的光学接收机电路。在该实施例中，偏置电压通过可变电阻元件31的使用来施加到第一光接收元件8和第二光接收元件9上。MOSFET可以用作可变电阻元件31，使得可以通过控制栅极电压来将电阻设置在最优值。此外，在进行数据传输之前，在根据本发明的光学接收机电路与光学发射机电路之间进行协商以设置可变电阻元件31的电阻值，以消除光接收元件的特性中的变化。因此，能够获得对称的差分操作。
[0058] (实施例6)
[0059] 图12示出了根据本发明第六实施例的光学接收机电路。在该实施例中，通过使用DPSK(差分相移键控)方法，相位调制信号通过一个光传输线来传输。差分光学信号通过接收机电路上的马赫-曾德尔干涉仪32和延迟电路33生成，并且信号通过两个光接收元件接收。此时，由监视器电路34在两个光接收元件之间检测DC电平。因此，通过反馈控制可以调节延迟时间，以使DC电平的差别最小化。
[0060] (实施例7)
[0061] 图13示出了根据本发明第七实施例的光学接收机电路。在该实施例中，在两个光学波导15中的一个上设置延迟电路33，用来传输具有相同相位的光学信号。抑制信号波形的低频分量，并增强高频分量。例如，当施加了对应于0.5比特的延迟时间时，可以有利地获得与通过电子信号增强处理获得的相同的效果。
[0062] (实施例8)
[0063] 图14示出了根据本发明第八实施例的光学接收机电路。在该实施例中，通过AC耦合电容器来添加控制光接收元件35。当光学信号向控制光接收元件35输入时，该光学接收机电路的优点在于可以针对连续的0/1信号来增强波形的上升/下降部分或边沿或者可以动态调节DC电平。
[0064] 如上所述，根据本发明实施例的光学接收机通过AC耦合电容器将极性相反的第一光接收元件和第二光接收元件的端子相互耦合。当向第一光接收元件和第二光接收元件输入差分光学信号时，在第一信号线和第二信号线中生成差分信号电流。因此，本实施例可以获得两倍于通过现有技术1和非专利文献1获得的差分幅度。因此，可以有利地实现高灵敏性的光学接收机电路。
[0065] 尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是本发明并不限于上述实施例。因此，自然而然的，本发明包括本领域技术人员可以在本发明的范围内实现的各种变化和修改。
[0066] 虽然已经结合一些实施例描述了本发明，但是本发明并不限于上述实施例。例如，图3中示出的第一信号线和第二信号线可以耦合到图9或10中示出的电流积分放大电路27，而不是耦合到放大器电路7。类似地，图1中示出的第一信号线和第二信号线可以耦合到放大器电路7。因此，无需赘言，本发明包括本领域技术人员能够在本发明的范围内实现的各种变化和修改。
[0067] 本申请要求2013年3月27日提交的日本专利申请No.2013-065997的优先权，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。
[0068] 附图标记和符号的描述：
[0069] 1 光接收元件
[0070] 2 光接收元件偏置电源
[0071] 3 第一AC耦合电容器
[0072] 4 第二AC耦合电容器
[0073] 5 第一信号线
[0074] 6 第二信号线
[0075] 7 放大器电路
[0076] 8 第一光接收元件
[0077] 9 第二光接收元件
[0078] 10 电阻元件
[0079] 11 第三AC耦合电容器
[0080] 12 第四AC耦合电容器
[0081] 13 第一三层电容器
[0082] 14 第二三层电容器
[0083] 15 光学波导
[0084] 16 第一差分光学信号
[0085] 17 第二差分光学信号
[0086] 18 半导体衬底
[0087] 19 嵌入氧化层
[0088] 20 P-类型半导体
[0089] 21 P-类型电极
[0090] 22 N-类型半导体
[0091] 23 N-类型电极
[0092] 24 i-类型光学吸收层
[0093] 25 电容器中间电极层
[0094] 26 电荷汲取元件
[0095] 27 电流积分放大电路
[0096] 28 控制电路
[0097] 29 光学时钟信号
[0098] 30 时钟提取电路
[0099] 31 可变电阻元件
[0100] 32 马赫-曾德尔干涉仪
[0101] 33 延迟电路
[0102] 34 监视器电路
[0103] 35 控制光接收元件
