CN103516437A - 光发送机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光发送机。本发明的目的在于提供一种能够抑制起因于光调制器驱动器的频率响应特性的峰化的波形抖动的光发送机。具备：均衡器（14a，14b），被输入数据信号；光调制器驱动器（16），放大该均衡器的输出；以及光调制器（18），将该光调制器驱动器的输出变换为光信号并输出。特征在于，该均衡器（14a，14b）具有：信号线路（20，30），传输该数据信号；耦合线路（22，32），与该信号线路电磁耦合；电阻部（24，34），与该耦合线路连接；以及接地通路（28，30），与该电阻部连接，该均衡器（14a，14b）使该光调制器驱动器（16）的频率响应特性发生峰化的频带中的该数据信号的功率降低，抑制向该光调制器（18）输入的该数据信号的波形抖动。

Description

光发送机

技术领域

本发明涉及用于光通信等的光发送机。

背景技术

在专利文献1中公开了利用半导体激光元件将由光调制器驱动器放大后的数据信号变换为光信号的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-252783号公报。

发明要解决的课题

光调制器驱动器存在如下情况：具有在某频带中频率响应特性变得特别高的被称为峰化（peaking）的特性。由于该峰化导致存在以下问题：输入到光调制器驱动器的数据信号的品质劣化，产生波形抖动。而且，当波形抖动变得显著时，有时会发生数据错误。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够对起因于光调制器驱动器的频率响应特性的峰化的波形抖动进行抑制的光发送机。

用于解决课题的手段

本申请发明提供了一种光发送机，其特征在于，具备：均衡器，被输入数据信号；光调制器驱动器，放大该均衡器的输出；以及光调制器，将该光调制器驱动器的输出变换为光信号并输出，该均衡器具有：信号线路，传输该数据信号；耦合线路，与该信号线路电磁耦合；电阻部，与该耦合线路连接；以及接地通路，与该电阻部连接，该均衡器使该光调制器驱动器的频率响应特性发生峰化的频带中的该数据信号的功率降低，抑制向该光调制器输入的该数据信号的波形抖动。

发明效果

根据本发明，由于利用均衡器降低光调制器驱动器的频率响应特性发生峰化的频带中的数据信号的功率，所以能够抑制波形抖动。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的光发送机的框图。

图2是表示正相均衡器和反相均衡器的平面图。

图3是正相均衡器的等效电路图。

图4是表示本发明实施方式1的光调制器驱动器的频率响应特性的图。

图5是表示正相均衡器的频率响应特性的图。

图6是表示发生波形抖动的眼图（eye pattern）的图。

图7是表示本发明实施方式2的光发送机的正相均衡器和反相均衡器的图。

图8是表示本发明实施方式2的正相均衡器和反相均衡器的频率响应特性的图。

图9是表示本发明实施方式2的正相均衡器和反相均衡器的反射特性的图。

图10是表示本发明实施方式3的正相均衡器和反相均衡器的图。

图11是表示比较例的正相均衡器和反相均衡器的图。

图12是表示DC耦合型均衡器和AC耦合型均衡器的频率响应特性的图。

图13是表示DC耦合型均衡器和AC耦合型均衡器的反射特性的图。

图14是表示本发明实施方式4的光发送机的图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是表示本发明实施方式1的光发送机的框图。光发送机10具备被输入数据信号的正相信号的正相信号输入端子12a和被输入数据信号的反相信号的反相信号输入端子12b。正相信号输入端子12a连接于正相均衡器14a。反相信号输入端子12b连接于反相均衡器14b。

正相均衡器14a的输出端和反相均衡器14b的输出端连接于光调制器驱动器16。光调制器驱动器16对正相均衡器14a的输出和反相均衡器14b的输出进行放大，并将它们加在一起进行输出。光调制器驱动器16的输出端连接于光调制器18。光调制器18将光调制器驱动器16的输出变换为光信号进行输出。光调制器18整体式（monolithic）地集成电场吸收型调制器和半导体激光元件而小型化及低功耗化。用封装件19对正相均衡器14a、反相均衡器14b、光调制器驱动器16以及光调制器18进行气密密封。

图2是表示正相均衡器和反相均衡器的平面图。正相均衡器14a具有传输正相信号的正相信号线路20。在正相信号线路20电磁耦合有正相耦合线路22。在正相耦合线路22连接有正相电阻部24。在正相电阻部24经由金属膜26连接有接地通路（ground via）28。

反相均衡器14b具有传输反相信号的反相信号线路30。在反相信号线路30电磁耦合有反相耦合线路32。在反相耦合线路32连接有反相电阻部34。在反相电阻部34经由金属膜36连接有接地通路38。正相均衡器14a和反相均衡器14b形成在电介质基板40上。电介质基板40是对氧化铝陶瓷材料进行烧结而被形成的。

通过金属蒸镀将正相信号线路20、正相耦合线路22、正相电阻部24、反相信号线路30、反相耦合线路32和反相电阻部34形成在电介质基板40上。正相信号线路20和反相信号线路30分别在与电介质基板40之间形成特性阻抗为50Ω的微带线路，能够降低损失。图3是正相均衡器的等效电路图。反相均衡器14b也是同样的等效电路图。正相均衡器14a和反相均衡器14b作为使规定频带中的数据信号的功率降低的陷波滤波器来发挥作用。

图4是表示本发明实施方式1的光调制器驱动器的频率响应特性的图。光调制器驱动器16的频率响应特性大约以24GHz为中心发生峰化。而且，正相均衡器14a和反相均衡器14b构成为使光调制器驱动器16的频率响应特性发生峰化的频带中的数据信号的功率降低。图5是表示正相均衡器的频率响应特性的图。反相均衡器也具有图5所示的频率特性。正相均衡器14a和反相均衡器14b降低将中心频率设为24GHz的频带中的数据信号的功率。

针对本发明实施方式1的光发送机10的工作进行说明。数据信号的比特速率例如是40Gbit/s。作为数据信号的传输方式，采用在分开的传输线路中传输正相信号和反相信号的差动传输方式。图1的实线箭头表示作为电信号的数据信号的流，虚线箭头表示光信号。例如从多路复用器等高速IC向光发送机10传输数据信号。首先，经由正相信号输入端子12a将正相信号输入至正相均衡器14a。同时，经由反相信号输入端子12b将反相信号输入至反相均衡器14b。

在正相均衡器14a和反相均衡器14b中，降低光调制器驱动器16的频率响应特性发生峰化的频带中的数据信号的功率。正相均衡器14a的输出和反相均衡器14b的输出被输入至光调制器驱动器16。在光调制器驱动器16中放大数据信号，并将其输入（供电）至光调制器18。在光调制器18中将数据信号变换为光信号向外部输出。这样，光发送机10在将电数据信号放大到期望的振幅之后将其变换为光信号。

当使用在频率响应特性中具有峰化的光调制器驱动器16时，数据信号的品质劣化，产生波形抖动。图6是表示发生波形抖动的眼图的图。由于波形抖动为数据错误的原因，所以优选将其抑制。因此，在本发明实施方式1的光发送机10中，利用正相均衡器14a和反相均衡器14b使光调制器驱动器16的频率响应特性发生峰化的频带中的数据信号的功率降低。由此，能够抑制输入至光调制器18的数据信号的劣化，并且能够抑制波形抖动。

这样，利用作为陷波滤波器来发挥作用的正相均衡器14a和反相均衡器14b调整向光调制器驱动器16输入的数据信号，以使光调制器18不受由于光调制器驱动器16的峰化造成的影响。即，正相均衡器14a和反相均衡器14b降低数据信号的功率，以便使由光调制器驱动器16得到的放大特性平坦化。

仅通过变更正相耦合线路22和反相耦合线路32的尺寸、正相电阻部24或反相电阻部34的电阻值就能够容易地调整正相均衡器14a和反相均衡器14b的作为陷波滤波器的功能。此外，由于用电容器和电阻形成正相均衡器14a和反相均衡器14b，所以能够使温度依赖性、随时间变化变小。因此，能够实现长期使用。此外，由于通过金属蒸镀形成正相信号线路20、正相耦合线路22、正相电阻部24、反相信号线路30、反相耦合线路32和反相电阻部34，所以能够无尺寸偏差地精度良好地形成均衡器。

正相均衡器和反相均衡器只要能够降低光调制器驱动器16的频率响应特性发生峰化的频带中的数据信号的功率，则以什么样的方式构成都可以。此外，在本发明的实施方式1中，使正相均衡器14a和反相均衡器14b作为陷波滤波器来发挥作用，以阻止特别窄的频率范围的数据信号。这是为了不阻止与波形抖动的抑制无关的频率的数据信号。因此，如果光调制器驱动器16的峰化宽广，则也可以使正相均衡器和反相均衡器作为阻止频率范围比陷波滤波器宽的带阻滤波器来发挥作用。

数据信号的传输方式不限定于差动传输方式。例如在不需要高传输速率的情况下，也可以采用LVDS信号。此外，在不将数据信号分成正相和反相而以1根传输线路传输的情况下，1个均衡器就足够了。也可以对光调制器18采用马赫曾德尔型光调制器。当使用马赫曾德尔型光调制器时，获得高消光比且低色散代价的光波形。

实施方式2.

针对本发明的实施方式2的光发送机，以与实施方式1的光发送机的不同点为中心进行说明。本发明实施方式2的光发送机的特征在于，正相电阻部的电阻值与反相电阻部的电阻值不同。

本发明实施方式2的光调制器驱动器的对正相信号的频率响应特性与对反相信号的频率响应特性不同。具体而言，光调制器驱动器的对正相信号的频率响应特性具有第一峰化，对反相信号的频率响应特性具有第二峰化。第一峰化与第二峰化相比，峰化强度更高。

图7是表示本发明实施方式2的光发送机的正相均衡器和反相均衡器的图。正相均衡器14c的正相电阻部24a为了降低正相信号的功率以便抑制起因于第一峰化的波形抖动而具有最佳电阻值（8Ω）。另一方面，反相均衡器14d的反相电阻部34a为了降低反相信号的功率以便抑制起因于第二峰化的波形抖动而具有最佳电阻值（10Ω）。

图8是表示本发明实施方式2的正相均衡器和反相均衡器的频率响应特性（传输特性S21）的图。根据图8可知，通过将正相电阻部24a和反相电阻部34a的电阻值设为不同的值，从而滤波器的滤波特性不同。正相均衡器14c较大地降低了发生第一峰化的频带中的正相信号的功率，并且抑制由于第一峰化造成的波形抖动。此外，反相均衡器14d略微地降低了发生第二峰化的频带中的反相信号的功率，并且抑制由于第二峰化造成的波形抖动。这样，根据本发明实施方式2的光发送机，在光调制器驱动器的对正相信号的频率响应特性与对反相信号的频率响应特性不同的情况下，能够抑制波形抖动。

再有，通过将正相电阻部24a和反相电阻部34a的电阻值设为不同的值，从而正相均衡器14c和反相均衡器14d的反射特性也不同。图9是表示本发明实施方式2的正相均衡器和反相均衡器的反射特性S11的图。

然而，本发明实施方式2的光发送机在第一峰化与第二峰化的强度不同的情况下，对正相信号和反相信号分别进行最佳滤波（功率降低），抑制波形抖动。因此，也能够改变正相均衡器和反相均衡器的电阻值以外的参数来获得同样的效果。

例如，也可以将正相耦合线路22的沿正相信号线路20的长度和反相耦合线路32的沿反相信号线路30的长度设为不同的值。此外，也可以将正相耦合线路22的宽度和反相耦合线路32的宽度设为不同的值。此外，也可以将从正相耦合线路22到正相信号线路20的距离和从反相耦合线路32到反相信号线路30的距离设为不同的值。此外，也可以将从正相耦合线路22到光调制器驱动器的距离和从反相耦合线路32到光调制器驱动器的距离设为不同的值。

实施方式3.

针对本发明实施方式3的光发送机，以与实施方式1的光发送机的不同点为中心进行说明。本发明实施方式3的光发送机的特征在于，在正相均衡器和反相均衡器的信号线路上分别电磁耦合有多个耦合线路。

图10是表示本发明实施方式3的正相均衡器和反相均衡器的图。在正相信号线路20电磁耦合有追加正相耦合线路52。在追加正相耦合线路52连接有追加正相电阻部54。在追加正相电阻部54经由金属部56连接有追加接地通路58。这样，对正相信号设置有正相均衡器14a和追加正相均衡器50这两个均衡器。

在反相信号线路30电磁耦合有追加反相耦合线路62。在追加反相耦合线路62连接有追加反相电阻部64。在追加反相电阻部64经由金属部66连接有追加接地通路68。这样，对反相信号设置有反相均衡器14b和追加反相均衡器60这两个均衡器。再有，正相电阻部24、追加正相电阻部54、反相电阻部34以及追加反相电阻部64的电阻值分别为9Ω。

在此，针对比较例进行说明。图11是表示比较例的正相均衡器和反相均衡器的图。比较例的正相均衡器100具备与正相信号线路102直接连接的电阻部104。而且，在电阻部104连接有金属部106。另一方面，比较例的反相均衡器110具备与反相信号线路112直接连接的电阻部114。而且，在电阻部114连接有金属部116。电阻部104和电阻部114的电阻值分别为20Ω。比较例的正相均衡器和反相均衡器统称为DC耦合型均衡器。与此相对地，将本发明实施方式3的正相均衡器14a、追加正相均衡器50、反相均衡器14b和追加反相均衡器60统称为AC耦合型均衡器。

图12是表示DC耦合型均衡器和AC耦合型均衡器的频率响应特性的图。可知，AC耦合型均衡器在低频区域中具有更良好的传输特性。图13是表示DC耦合型均衡器和AC耦合型均衡器的反射特性的图。可知，AC耦合型均衡器在宽频带上为更良好的反射特性。

根据本发明实施方式3的光发送机，与使用DC耦合型均衡器的情况相比，能够实现良好的传输特性和反射特性。此外，由于对正相信号和反相信号分别设置有2个均衡器，所以能够提高在规定频带中降低功率的效果。因此，作为在峰化强度高的情况下的对策特别有效。

实施方式4.

针对本发明的实施方式4的光发送机，以与实施方式1的光发送机的不同点为中心进行说明。本发明实施方式4的光发送机的特征在于，将均衡器配置在光调制器驱动器的输出侧。

图14是表示本发明实施方式4的光发送机的图。光发送机120具备光调制器驱动器16。而且，将光调制器驱动器16的输出经由端子122输入至均衡器124。用光调制器18将均衡器124的输出变换为光信号并向外部输出。

均衡器124作为使光调制器驱动器16的频率响应特性发生峰化的频带中的光调制器驱动器16的输出功率降低的陷波滤波器来发挥作用。作为均衡器124，使用在此之前说明的正相均衡器或反相均衡器的任一个。均衡器124和光调制器18被封装件130气密密封。

根据本发明实施方式4的光发送机，由于在用光调制器驱动器耦合了正相信号和反相信号之后用均衡器降低规定频带的功率，所以通过使用实施方式1-3的任一个中所说明的正相均衡器和反相均衡器的一方的均衡器，从而能够获得本发明的效果。因此，能够使均衡器小型化。

附图标记的说明：

10 光发送机、12a 正相信号输入端子、12b 反相信号输入端子、14a 正相均衡器、14b 反相均衡器、14c 正相均衡器、14d 反相均衡器、16 光调制器驱动器、18 光调制器、19 封装件、20 正相信号线路、22 正相耦合线路、24 正相电阻部、26 金属膜、28 接地通路、30 反相信号线路、32 反相耦合线路、34 反相电阻部、36 金属膜、38 接地通路、40 电介质基板、50 追加正相均衡器、60 追加反相均衡器。

Claims (12)

1.一种光发送机，其特征在于，具备：

均衡器，被输入数据信号；

光调制器驱动器，放大所述均衡器的输出；以及

光调制器，将所述光调制器驱动器的输出变换为光信号并输出，

所述均衡器具有：

信号线路，传输所述数据信号；

耦合线路，与所述信号线路电磁耦合；

电阻部，与所述耦合线路连接；以及

接地通路，与所述电阻部连接，

所述均衡器使所述光调制器驱动器的频率响应特性发生峰化的频带中的所述数据信号的功率降低，抑制向所述光调制器输入的所述数据信号的波形抖动。

2.根据权利要求1所述的光发送机，其特征在于，

所述均衡器具有：

正相均衡器，被输入所述数据信号的正相信号；以及

反相均衡器，被输入所述数据信号的反相信号，

所述光调制器驱动器放大所述正相均衡器的输出和所述反相均衡器的输出，并将它们加在一起进行输出，

所述光调制器驱动器的对所述正相信号的频率响应特性具有第一峰化，

所述光调制器驱动器的对所述反相信号的频率响应特性具有第二峰化，

所述正相均衡器降低所述正相信号的功率，以便抑制被输入至所述光调制器的所述数据信号的起因于所述第一峰化的波形抖动，

所述反相均衡器降低所述反相信号的功率，以便抑制被输入至所述光调制器的所述数据信号的起因于所述第二峰化的波形抖动。

3.根据权利要求2所述的光发送机，其特征在于，

所述正相均衡器具有：

正相信号线路，传输所述正相信号；

正相耦合线路，与所述正相信号线路电磁耦合；

正相电阻部，与所述正相耦合线路连接；以及

接地通路，与所述正相电阻部连接，

所述反相均衡器具有：

反相信号线路，传输所述反相信号；

反相耦合线路，与所述反相信号线路电磁耦合；

反相电阻部，与所述反相耦合线路连接；以及

接地通路，与所述反相电阻部连接。

4.根据权利要求3所述的光发送机，其特征在于，

所述第一峰化与所述第二峰化的强度不同，

所述正相耦合线路的沿所述正相信号线路的长度与所述反相耦合线路的沿所述反相信号线路的长度不同。

5.根据权利要求3所述的光发送机，其特征在于，

所述第一峰化与所述第二峰化的强度不同，

所述正相耦合线路的宽度与所述反相耦合线路的宽度不同。

6.根据权利要求3所述的光发送机，其特征在于，

所述第一峰化与所述第二峰化的强度不同，

所述正相电阻部的电阻值与所述反相电阻部的电阻值不同。

7.根据权利要求3所述的光发送机，其特征在于，

所述第一峰化与所述第二峰化的强度不同，

从所述正相耦合线路到所述正相信号线路的距离与从所述反相耦合线路到所述反相信号线路的距离不同。

8.根据权利要求3所述的光发送机，其特征在于，

所述第一峰化与所述第二峰化的强度不同，

从所述正相耦合线路到所述光调制器驱动器的距离与从所述反相耦合线路到所述光调制器驱动器的距离不同。

9.根据权利要求1所述的光发送机，其特征在于，

所述均衡器具备：

追加耦合线路，与所述信号线路电磁耦合；

追加电阻部，与所述追加耦合线路连接；以及

追加接地通路，与所述追加电阻部连接。

10.一种光发送机，其特征在于，具备：

光调制器驱动器，放大数据信号；

均衡器，被输入所述光调制器驱动器的输出；以及

光调制器，将所述均衡器的输出变换为光信号并输出，

所述均衡器具有：

信号线路，传输所述数据信号；

耦合线路，与所述信号线路电磁耦合；

电阻部，与所述耦合线路连接；以及

接地通路，与所述电阻部连接，

所述均衡器使所述光调制器驱动器的频率响应特性发生峰化的频带中的所述光调制器驱动器的输出功率降低。

11.根据权利要求1至10的任一项所述的光发送机，其特征在于，

所述光调制器具备：

电场吸收型调制器；以及

半导体激光元件，

所述电场吸收型调制器和所述半导体激光元件被整体式地集成。

12.根据权利要求1至10的任一项所述的光发送机，其特征在于，

所述光调制器是马赫曾德尔型光调制器。

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