【線路主任技術者】過去問準拠 予想演習 問010 解説｜思考ルート
アバランシェフォトダイオード（APD）を用いた光受信器の設計において、電子なだれ増倍に伴う過剰雑音やショット雑音の影響を抑制・定量評価するための数値基準および特性に関する記述として、最も適切なものはどれか。
※本問は、過去の出題傾向・頻出論点をAI分析して作成した「過去問準拠の予想演習問題」です。
予想演習 No.010
アバランシェフォトダイオード（APD）を用いた光受信器の設計において、電子なだれ増倍に伴う過剰雑音やショット雑音の影響を抑制・定量評価するための数値基準および特性に関する記述として、最も適切なものはどれか。
選択肢
APDの増倍率を過度に大きく設定すると、キャリアの衝突電離過程における統計的ゆらぎに起因する過剰雑音指数が増大し、かえって光信号対雑音比（OSNR）が劣化するため、システム設計においては最適な増倍率の閾値が存在する。
APDの逆バイアス電圧は、製造誤差を考慮して定格値の200%以上の高電圧を常に連続印加することが安全基準の数値としてガイドラインで義務付けられている。
理想的なAPDの雑音指数（NF）の理論限界値は約3 dBであり、この値はエルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFA）の理論限界値と完全に一致するように法律で一律に固定されている。
APDの受光面における量子効率は、入射光の波長に関わらず全ての周波数帯において常に100%（1.0）の数値を示すことが工業規格の定量判定基準として定められている。
正解と解説（思考ルート）
【正解】 選択肢 1
■【設問の意図と背景】
APDの増倍作用に伴う過剰雑音の発生メカニズムと、利得設定におけるトレードオフ関係（数値・定量的な最適化）に関する正確な知識を問う。
■【正解の根拠とメカニズム】
APDでは増倍率（ゲイン）を高くしすぎると、衝突電離の統計的なばらつきに起因する「過剰雑音（excess noise）」が急激に増加する。信号光とともに雑音も増幅されるため、感度が最大となる最適な増倍率のスイートスポット（閾値）が存在する。
■【各選択肢の徹底検証】
・選択肢1：過剰雑音の増大によるSN比の劣化と、最適な増倍率の存在を述べた記述であり、最も適切。
・選択肢2：定格値の200%という過大な電圧を常に連続印加することは素子破壊を招くため数値として完全に誤り。
・選択肢3：APDとEDFAの物理的性質は異なり、NFの理論限界値が一律に一致するという規定はないため誤り。
・選択肢4：量子効率が波長に関わらず常に100%になることは物理的にあり得ないため誤り。
■【本番での即断ポイント】
「増倍率を上げすぎると過剰雑音が増えてかえって劣化する（最適な最適値が存在する）」という物理的トレードオフに関する記述が正解の目安となる。
スマホで全100問をランダム演習・弱点管理しませんか？
「思考ルート」のWeb演習アプリなら、線路主任技術者をはじめとする難関資格の過去問準拠・予想演習を、スマホやPCで100問まで完全無料でお試し演習できます。