DE102013218859B3

DE102013218859B3 - Vorrichtung mit einer Abschlussimpedanzschaltung und einem Elektroabsorptionsmodulator sowie Verfahren zum elektrischen Abschließen eines Elektroabsorptionsmodulators

Info

Publication number: DE102013218859B3
Application number: DE102013218859.5A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Gunter Bach; Martin Möhrle; Georges Przyrembel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: EP3025189A1; EP3025189B1; US9678369B2; US20160202501A1; WO2015039896A1

Abstract

Eine von einem Substrat thermisch entkoppelte Abschlussimpedanzschaltung (30) für einen Elektroabsorptionsmodulator (20), der eine Modulatorkapazität (CMod) aufweist, umfasst eine längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) mit über deren Länge verteilter Impedanz (Z'), wobei die örtlich verteilte Impedanz (Z') zumindest einen dominierenden Widerstandsbelag (R'), einen auf die Modulatorkapazität (CMod) abgestimmten Induktivitätsbelag (L'), und einen parasitären Kapazitätsbelag (C') aufweist, wobei der Widerstandsbelag die Rolle eines Abschlusswiderstands übernimmt, wobei weiterhin der Induktivitätsbelag (L') zusammen mit der Modulatorkapazität (CMod) einen stark gedämpften Schwingkreis bildet, der für eine kontrollierte Anhebung des Frequenzganges des Elektroabsorptionsmodulators zusammen mit der Abschlussimpedanzschaltung innerhalb eines Arbeitsfrequenzbereichs sorgt, und wobei zumindest für hochfrequente Signale der parasitäre Kapazitätsbelag (C') vernachlässigbar gegenüber der Modulatorkapazität (CMod) ist.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Abschlussimpedanzschaltung für einen Elektroabsorptionsmodulator. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum elektrischen Abschließen eines Elektroabsorptionsmodulators. Manche Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine frequenzerhöhende Ansteuerbeschaltung für Elektroabsorptionsmodulatoren in integrierter Ausführungsform.
In der optischen Nachrichtentechnik werden unter anderem optische Modulatoren eingesetzt, mit denen ein Lichtstrahl moduliert werden kann. Der Lichtstrahl kann durch den freien Raum oder durch einen Lichtleiter, beispielsweise eine Glasfaser, übertragen werden. Elektroabsorptionsmodulatoren sind optische Modulatoren, die dazu verwendet werden können, die Intensität eines Laserstrahls mittels einer elektrischen Spannung zu modulieren. Das innerhalb des Elektroabsorptionsmodulators herrschende elektrische Feld verursacht eine Änderung des Absorptionsspektrums, was wiederum die Bandlückenenergie ändert (und somit die Photonenenergie einer Absorptionskante).
Ein Elektroabsorptionsmodulator kann als ein elektro-optischer Wandler angesehen werden, der ein elektrisches Signal in eine entsprechende Modulation eines Lichtstrahls bzw. Laserstrahls umsetzt. Das elektrische Signal kann insbesondere ein Hochfrequenz-Signal (HF-Signal) sein, welches über eine geeignete Leitung und einen geeigneten Anschluss als Eingangssignal an den Elektroabsorptionsmodulator übermittelt wird. Da die Impedanz des Elektroabsorptionsmodulators in den meisten Fällen nicht identisch mit der Eigenimpedanz der Leitung ist, kann ein Abschlusswiderstand bzw. eine Abschlussimpedanz vorgesehen werden, der/die meist elektrisch parallel zu dem Elektroabsorptionsmodulator geschaltet wird, damit die Gesamtimpedanz der entsprechenden Parallelschaltung von Elektroabsorptionsmodulator und Abschlussimpedanzschaltung ähnlich der Eigenimpedanz der Leitung ist. Auf diese Weise können Reflexionen an der Schnittstelle zwischen Leitung und Elektroabsorptionsmodulator weitgehend vermieden werden.
Einige Ansätze zur Beschaltung von Elektroabsorptionsmodulatoren (EAM) nutzen mehrere und diskret realisierte elektrischen Komponenten (z. B. ohmscher Widerstand und idealisierte Verzögerungsleitung (L, C Anteile). Bei der technologischen Umsetzung ist in der Regel ein hybrider Aufbau beschrieben und erforderlich. Der Begriff „hybrider Aufbau” bezeichnet hierbei die räumlich eng benachbarte Anordnung eines Halbleiterchips mit dem EAM und einem dielektrischen Substrat mit einer Leitungsanordnung und ggfs. weiteren passiven Komponenten.
Bei einer Realisierung einer Hochfrequenzschaltung mit diskreten elektrischen Komponenten kann typischerweise nur eine begrenzte Genauigkeit der Impedanzwerte einer Schaltung erzielt werden, sofern die Schaltung nicht aufwändig manuell auf den gewünschten Impedanzwert abgestimmt wird. Ein möglicher Grund für die begrenzte Präzision mag darin liegen, dass die elektrischen Verbindungen (z. B. Lotverbindungen) zwischen den diskreten Komponenten und der Leiterplatte sowie die Bonddrahtverbindungen hinsichtlich ihrer Impedanzwerte einer relativ großen Schwankung unterliegen können.
Des Weiteren wird gerade bei diskreten ohmschen Widerständen die elektrische Leistung innerhalb eines relativ kleinen räumlichen Bereichs umgesetzt. Dies kann zu einer örtlich konzentrierten Erwärmung der Schaltung führen, nämlich in unmittelbarer Nähe des diskreten ohmschen Widerstands. Die von dem ohmschen Widerstand produzierte Wärme muss zum einen abgeführt werden und zum anderen kann die entsprechende Temperaturänderung wiederum die Impedanzwerte der diskreten Komponenten beeinflussen, was zu einer zusätzlichen Schwankung der Impedanzwerte der gesamten Schaltung führen kann.
ZHU, N. H. u. a.: Electrical and Optical Coupling in an Electroabsorption Modulator Integrated With a DFB Laser. In: IEEE Journal of Quantum Electronics. 2007, Vol. 43, No. 7, S. 535–544 beschreibt eine Abschlussimpedanzschaltung für einen Elektroabsorptionsmodulator, wobei der Abschlusswiderstand durch einen auf einem Substrat integrierten Widerstand gebildet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abschlussimpedanzschaltung bereitzustellen, die eine hohe Präzision und Konstanz hinsichtlich ihrer Impedanzwerte aufweist. Ein weiterer vorhandener Aspekt der Erfindung ist die Realisierung der beschriebenen elektrischen Schaltung unter Vermeidung einer thermischen Zusatzbelastung für den EML trotz aus HF-technischer Sicht gewünschter räumlicher Nähe zum EAM.
Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines geeigneten Dielektrikums in Kombination mit dem mäanderförmigen Verlauf der elektrischen Leitung erreicht werden. Ohne eine derartige thermische Entkopplung wäre eine solche Integration von EML und Abschlussimpedanzschaltung häufig nicht sinnvoll.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum elektrischen Abschließen eines Elektroabsorptionsmodulators gemäß Anspruch 17.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Abschlussimpedanzschaltung für einen Elektroabsorptionsmodulator. Der Elektroabsorptionsmodulator weist eine Modulatorkapazität auf. Die Abschlussimpedanzschaltung umfasst eine längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung mit über deren Länge verteilter Impedanz, wobei die örtlich verteilte Impedanz zumindest einen dominierenden Widerstandsbelag, einen auf die Modulatorkapazität abgestimmten Induktivitätsbelag, und einen parasitären Kapazitätsbelag aufweist. Der Widerstandsbelag übernimmt die Rolle eines Abschlusswiderstands. Der Induktivitätsbelag bildet zusammen mit der Modulatorkapazität ein stark gedämpftes Schwingkreissystem, das für eine kontrollierte Anhebung des Frequenzganges des Elektroabsorptionsmodulators zusammen mit der Abschlussimpedanzschaltung innerhalb eines Arbeitsfrequenzbereichs sorgt. Zumindest für hochfrequente Signale ist der parasitäre Leitungskapazitätsbelag vernachlässigbar gegenüber der Modulatorkapazität. Längswiderstandsbetont bedeutet, dass der Längswiderstand im Ersatzschaltbild der HF-Verzögerungsleitung einen nicht unmaßgeblichen Teil ihrer Leitungsimpedanz, die an ihrem Eingang gesehen wird, mit beeinflusst.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren zum elektrischen Abschließen eines Elektroabsorptionsmodulators. Gemäß dem Verfahren wird eine Abschlussimpedanzschaltung mit dem Elektroabsorptionsmodulator verbunden. Die Abschlussimpedanzschaltung umfasst eine längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung mit über deren Länge verteilter Impedanz. Die verteilte Impedanz weist zumindest einen dominierenden Widerstandsbelag, einen auf die Modulatorkapazität abgestimmten Induktivitätsbelag und einen parasitären Kapazitätsbelag auf. Der Widerstandsbelag übernimmt die Rolle eines Abschlusswiderstands. Der Induktivitätsbelag bildet zusammen mit der Kapazität des Elektroabsorptionsmodulators einen stark gedämpften Schwingkreis, der für eine kontrollierte Anhebung eines Frequenzganges des Elektroabsorptionsmodulators zusammen mit der Abschlussimpedanzschaltung innerhalb eines Arbeitsfrequenzbereichs sorgt. Zumindest für hochfrequente Signale ist der parasitäre Kapazitätsbelag vernachlässigbar gegenüber der Modulatorkapazität.
Die vorliegende Erfindung nutzt die Tatsache, dass eine HF-Verzögerungsleitung so dimensioniert werden kann, dass der räumlich verteilte Widerstandsbelag der HF-Verzögerungsleitung anstelle eines diskret realisierten ohmschen Abschlusswiderstands verwendet werden kann. Der diskrete ohmsche Abschlusswiderstand wird in vielen Fällen überflüssig. Der Widerstandsbelag der HF-Verzögerungsleitung kann während der Herstellung relativ präzise eingehalten werden, da die HF-Verzögerungsleitung beispielsweise mit lithografischen Techniken hergestellt werden kann. Eine Lotverbindung oder eine vergleichbare Verbindung zu einem herkömmlichen diskret realisierten ohmschen Abschlusswiderstand, welche hinsichtlich ihrer Impedanzwerte nur schwer mit ausreichender Präzision hergestellt werden können, ist nicht notwendig. Die Erfindung basiert auch auf einer speziellen Abstimmung der verschiedenen Anteile der verteilten Impedanz, insbesondere was den dominierenden Widerstandsbelag und Induktivitätsbelag betrifft.
Im Gegensatz zu bekannten Abschlusswiderständen beinhaltet die hier vorgestellte Lösung die Nutzung einer alle möglichen elektrischen Grundkomponenten (R, L, G, C) enthaltenden Verzögerungsleitung. Diese Grundkomponenten können gegebenenfalls auch bei einer Modellierung der Abschlussimpedanzschaltung erfasst werden. Mit der oben erwähnten längswiderstandbetonten HF-Verzögerungsleitung lassen sich die primär zur Optimierung erforderlichen R und L Komponenten gemeinsam in nur einer Struktur realisieren.
Die technologische Realisierung der Abschlussimpedanzschaltung kann bei manchen Ausführungsbeispielen direkt auf einem Modulatorchip erfolgen, auf welchem auch der Elektroabsorptionsmodulator mit einem Laser (bzw. einer Laserquelle) implementiert sind. Die Abschlussimpedanzschaltung ist in diesem Fall monolithisch integriert mit dem Elektroabsorptionsmodulator. Diese monolithische Realisierung kann kostengünstiger und zuverlässiger sein, als eine zusätzlich zu dem Modulatorchip erforderliche hybride Aufbauweise.
Weiterhin kann die monolithische Lösung zumindest bei manchen Ausführungsbeispielen präziser und elektrisch breitbandiger als eine externe hybride Ausführung sein. Durch ihre langgestreckte Form kann sie bei manchen Ausführungsbeispielen günstig die Wärmeableitung des verteilten Abschlusswiderstands bewirken.
Ein mehr oder weniger dickes Dielektrikum, das die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungsleitung elektrisch wie auch thermisch isoliert, kann bei manchen Ausführungsbeispielen den Temperaturanstieg im verteilten Abschlusswiderstand vom Laser und vom Modulator auf demselben Chip entkoppeln. Die Wärmeentwicklung kann aufgrund einer länglichen Erstreckung der HF-Verzögerungsleitung vorteilhaft auf einen größeren räumlichen Bereich verteilt werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 zeigt schematisch ein Kleinsignal-Ersatzschaltbild eines Elektroabsorptionsmodulators mit ansteuernder Quelle und Abschlussimpedanzschaltung;
2 zeigt schematisch eine Variante für die Abschlussimpedanzschaltung, wobei die Abschlussimpedanzschaltung einen ohmschen Widerstand umfasst, der als diskrete Komponente realisiert ist;
3 zeigt schematisch eine weitere Variante einer Abschlussimpedanzschaltung gemäß Ausführungsbeispielen, wobei die Abschlussimpedanzschaltung eine HF-Verzögerungsleitung mit abschließendem Kurzschluss umfasst;
4 zeigt schematisch eine weitere Variante einer Abschlussimpedanzschaltung gemäß Ausführungsbeispielen, wobei die Abschlussimpedanzschaltung eine HF-Verzögerungsleitung mit einer abschließenden, monolithisch integrierten Kapazität umfasst;
5 zeigt schematisch eine weitere Variante einer Abschlussimpedanzschaltung gemäß Ausführungsbeispielen, wobei die Abschlussimpedanzschaltung eine HF-Verzögerungsleitung mit einer abschließenden, monolithisch integrierten Kapazität sowie einer externen Kapazität umfasst;
6 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer Realisierungsmöglichkeit einer Gesamtschaltung, die einen Elektroabsorptionsmodulator, eine Abschlussimpedanzschaltung und einige Leitungen zur elektrischen Verbindung der einzelnen Komponenten umfasst;
7 zeigt ein Diagramm mit simulierten Frequenzverläufen bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Abschlussimpedanzschaltung bzw. eines 50 Ohm Abschlusswiderstands; wobei drei Werte für die Modulatorkapazität Cmod angenommen werden und jeweils die Frequenzgangsanhebung der erfindungsgemäßen Beschaltung mit einer Beschaltung nach dem Stand der Technik mit diskreten Komponenten (einfacher konzentrierter 50 Ohm-Widerstand) verglichen wird. Der jeweilige Bandbreitengewinn wird aus den pärchenweisen Schnittpunkten nebeneinanderliegender Kurven mit der –3dB-Linie ersichtlich.
8 zeigt eine schematische Draufsicht einer technologischen Realisierung einer Abschlussimpedanzschaltung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungsleitung; und
10 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer HF-Verzögerungsleitung.
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar ist.
1 zeigt schematisch ein vereinfachtes Kleinsignal-Ersatzschaltbild eines Elektroabsorptionsmodulators 20 (EAM) mit ansteuernder Quelle 10 und Abschlussimpedanzschaltung 30. Die ansteuernde Quelle 10 wurde bei dem dargestellten Beispiel durch eine ideale Spannungsquelle 11 und einen Innenwiderstand 12 mit 50 Ohm berücksichtigt. Der Elektroabsorptionsmodulator 20 kann vereinfacht durch eine Kapazität C_mod dargestellt werden. Die Abschlussimpedanzschaltung oder Zusatzbeschaltung 30 weist hauptsächlich ein ohmsches (R) und induktives (L) Verhalten auf und hat typischerweise die Aufgabe, Reflektionen vom Elektroabsorptionsmodulator 20 zurück zur Quelle 10 zu vermeiden. Eine weitere Aufgabe der Abschlussimpedanzschaltung kann eine Leistungsanpassung zwischen der Quelle 10 und dem Elektroabsorptionsmodulator 20 sein sowie im weiteren eine leichte und im Frequenzraum verteilte Frequenzgangsanhebung der Gesamtvorrichtung sein.
2 bis 5 zeigen schematische Ersatzschaltbilder für verschieden Varianten der Abschlussimpedanzschaltung.
2 zeigt einen Abschlusswiderstand 31 mit 50 Ohm, wie er gemäß dem Stand der Technik zum Einsatz kommt. Der Abschlusswiderstand ist wegen seiner Wärmeproduktion in der Regel als diskrete Komponente realisiert, so dass die gesamte Schaltung aus Elektroabsorptionsmodulator 20 und Abschlussimpedanzschaltung 30 als hybride Schaltung implementiert wird.
3 zeigt eine Abschlussimpedanzschaltung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die Abschlussimpedanzschaltung 30 umfasst eine HF-Verzögerungsleitung 35. Die HF-Verzögerungsleitung 35 kann in der Realität als Streifenleitung auf dem Chip ausgebildet sein, auf welchem auch der Elektroabsorptionsmodulator 20 implementiert ist. Für Simulationszwecke kann die HF-Verzögerungsleitung 35 beispielsweise durch eine Kettenschaltung mehrerer Zweitore 35a, 35b, 35c und 35d modelliert werden. Ausgangsseitig kann die HF-Verzögerungsleitung 35 wie bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Kurzschluss 36 kurzgeschlossen sein. Der Kurzschluss 36 kann ebenfalls direkt auf dem Chip des Elektroabsorptionsmodulators 20 ausgebildet sein. Die Zweitore 35a, 35b, 35c und 35d umfassen jeweils einen ohmschen Längswiderstand R, eine Leitungsinduktivität L, einen Isolationswert (Ableitungswert) G und eine Leitungskapazität C.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung 35 einen Eingangsanschluss umfassen, der mit dem Elektroabsorptionsmodulator 20 verbunden ist. Zumindest für hochfrequente Signale kann die HF-Verzögerungsleitung 35 einen ausgangsseitigen Kurzschluss umfassen. Die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung 35 und der ausgangsseitige Kurzschluss können monolithisch integriert sein oder gemeinsam als monolithischer Mikrowellenschaltkreis ausgeführt sein.
Die HF-Verzögerungsleitung kann eine längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung sein mit über deren Länge verteilter Impedanz Z'. Die örtlich verteilte Impedanz Z' weist zumindest einen dominierenden Widerstandsbelag R', einen auf die Modulatorkapazität C_Mod abgestimmten Induktivitätsbelag L' und einen parasitären Kapazitätsbelag C' auf. Der Widerstandsbelag R' übernimmt die Rolle eines Abschlusswiderstands. Der Induktivitätsbelag L' bildet zusammen mit der Modulatorkapazität C_Mod ein stark gedämpftes Schwingkreissystem, welches für eine kontrollierte Anhebung des Frequenzganges des Elektroabsorptionsmodulators zusammen mit der Abschlussimpedanzschaltung innerhalb eines Arbeitsfrequenzbereichs sorgt. Zumindest für hochfrequente Signale ist der parasitäre Kapazitätsbelag C' vernachlässigbar gegenüber der Modulatorkapazität C_Mod.
4 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Abschlussimpedanzschaltung 30 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Abschlussimpedanzschaltung 30 umfasst auch hier wieder die HF-Verzögerungsleitung 35, welche durch die Zweitor-Kettenschaltung näherungsweise repräsentiert wird. Ein ausgangsseitiger Kondensator 37 wirkt zumindest für hochfrequente Signale oder Signalanteile im Wesentlichen wie ein Kurzschluss. Der Kondensator 37 kann auf dem Chip des Elektroabsorptionsmodulators 20 ausgebildet sein, so dass der Elektroabsorptionsmodulator 20 und die Abschlussimpedanzschaltung 30 monolithisch integriert sind. In diesem Fall wird der Kondensator 37 eine relativ geringe Kapazität aufweisen, die jedoch oberhalb einer bestimmten Frequenz bereits im Wesentlichen wie ein Kurzschluss wirkt. Der gezielte Entwurf der Verzögerungsleitung nach der in 4 gezeigten Variante ergibt durch die induktiven Komponenten L typischerweise eine effektive Induktivität an der Stelle des Modulators 20 und bewirkt im Zusammenwirken mit dessen Kapazität C_mod eine Erhöhung des Frequenzganges gegenüber dem Standardfall gemäß 2. Der ausgangsseitige Kurzschluss kann einen vorzugsweise integrierten Kondensator oder abhängig von einer unteren cut-off-Frequenz mehrere parallele Kondensatoren (siehe 5) umfassen.
Die in 5 dargestellte Abschlussimpedanzschaltung 30 unterscheidet sich von 4 durch einen zusätzlichen ausgangsseitigen Kondensator 38, der beispielsweise als externes oder diskretes Bauteil ausgeführt sein kann. Somit zeigt 5 eine Variante mit einer on-Chip-Kapazität 37 parallel mit einer externen großen Kapazität nach Masse. Der zusätzliche Kondensator 38 kann größer dimensioniert sein als ein monolithisch integrierter Kondensator 37, so dass auf diese Weise ein Kurzschluss für Signale oder Signalanteile erzielt werden kann, deren Frequenz über einer relativ niedrigen Grenzfrequenz liegt. Der in der Regel kleiner dimensionierte, integrierte Kondensator 37 kann auch bei Vorhandensein des größer dimensionierten zusätzlichen Kondensators 38 nützlich sein, um ein möglichst präzises Verhalten der Abschlussimpedanzschaltung 30 gerade in dem relevanten hochfrequenten Frequenzbereich zu ermöglichen. Der zusätzliche Kondensator 38 ist im Gegensatz zu dem integrierten Kondensator 37 über eine weitere Leitung bzw. Verbindung (z. B. Bonddrahtverbindung) mit der HF-Verzögerungsleitung verbunden, wobei die Streuung von Bonddrahtinduktivitäten sich im hier bedeutsamen unteren Frequenzbereich nunmehr als unkritisch darstellt. Bei der Variante gemäß 5 können unter Umständen gleichstrommäßige Verluste im verteilten Leitungslängswiderstand vermieden werden, womit die Leitung kapazitätsärmer und breitbandiger ausgelegt werden kann.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen wird eine integrierte Ansteuerbeschaltung 30 für Elektroabsorptionsmodulatoren (EAM) vorgeschlagen. Diese soll zum einen die Funktion des üblichen ohmschen 50 Ohm Abschlusswiderstandes erfüllen, wobei dieser dann (in Form der vorgeschlagenen Abschlussimpedanzschaltung) auf dem Modulator-Chip selbst aufgebaut sein kann. Darüber hinaus kann diese Beschaltung für eine gezielt anhebende Funktion des Frequenzganges entworfen werden. Dazu kann die Beschaltung über die Leitungsgeometrien derart dimensioniert sein, dass zusätzlich eine effektive Induktivität am Ort der Modulator-Elektroden realisiert wird. Dieser Induktivitätsanteil kann zusammen mit der Modulator-eigenen Kapazität eine den Frequenzgang erhöhende Polstelle ausbilden.
Die erfindungsgemäße Beschaltung besteht auf der Ebene eines Ersatzschaltbildes aus einer an ihrem Ende mindestens HF-mäßig kurzgeschlossenen, verlustbehafteten HF-Verzögerungs-Leitung und ist in unterschiedlichen Varianten in den 3 bis 5 gezeigt. Die Bezeichnung ”verlustbehaftet” ist nicht abwertend zu verstehen, sondern bedeutet im Vergleich mit einer idealen verlustfreien Verzögerungsleitung das Vorhandensein der Komponenten R und G. Insbesondere die Komponente R wird dabei, zusammen mit dem HF-mäßigen Kurzschluss am Leitungsende, zur Bildung eines ohmschen Abschlusswiderstandes herangezogen, so dass man die Standardvariante gemäß 3 mit erfüllen kann.
Zumindest einige Ausführungsbeispiele beziehen sich darauf, dass eine frei dimensionierbare verlustbehaftete Verzögerungsleitung 35 als Eingangsbeschaltung (bzw. Abschlussimpedanzschaltung) für Elektroabsorptionsmodulatoren Anwendung findet.
Die gezielte Dimensionierung der elektrischen Grundkomponenten (R, L, G, C) der vorgesehenen Verzögerungsleitung erlaubt mehrere Optimierungsansätze gerade hinsichtlich des Frequenzganges der Modulator-Komponente.
Die verteilte Widerstandskomponente R der Leitung kann zur Bildung des üblichen ohmschen Abschlusswiderstandes von beispielsweise 50 Ohm genutzt werden (andere Werte sind auch möglich). Dabei kann es von Vorteil sein, dass die im Betrieb auftretende thermische Verlustleistung ebenfalls verteilt über dem Elektrodenpfad der HF-Verzögerungsleitung von etwa 1 mm Länge auftritt. Dies vermeidet lokale thermische Überhitzungen wie sie ansonsten bei gewöhnlich kleinen Hochfrequenz-Widerständen vorliegen können.
Die verteilte induktive Komponente der Leitung kann die Eigenkapazität des Modulators zum Teil kompensieren und somit eine weitere deutliche Optimierung und Erhöhung des Frequenzganges möglich machen (Erhöhung der 3 dB Grenzfrequenz von z. B. 24 GHz auf 33 GHz).
Die Verteilung insbesondere der induktiven Längskomponente in einer nach Masse kontrolliert kapazitätsbehafteten Leitung erlaubt, das bei Stand-der-Technik-Lösungen, z. B. gestaffelter Stichleitungsresonanzen, nachteilig beobachtete sichtbare schmalbandige Resonanzverhalten über einen breiten Frequenzbereich sanft anhebend zu verteilen und damit ein gutes Impulsverhalten mit geringem oder sogar sehr geringem Nachschwingen zu sichern.
Die hier vorgesehene Realisierung der Verzögerungsleitung ist vorteilhaft direkt auf dem Bauelementchip z. B. eines Elektroabsorptionsmodulators 20 möglich. Diese Realisierung ist jedoch nicht zwingend und kann auch in anderer Technik erfolgen.
Eine weitere Variante sieht in der geometrischen planaren Realisierung eine Breitenänderung resp. Taperung der Breite der Leitung 35 vor, um das Frequenzgangs- und elektro-optische Impuls-Verhalten noch vorteilhafter einzustellen. Insbesondere kann die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung 35 einen in Richtung des hinteren HF-Kurzschlusses leicht zunehmenden Querschnitt oder eine leicht zunehmende Breite aufweisen, um am Modulatoranschlussort besonders kapazitätsarm zu wirken. Die Möglichkeit einer Leitungsverjüngung in Stufen soll hier eingeschlossen sein.
Der Elektroabsorptionsmodulator 20 und die Abschlussimpedanzschaltung 30 können monolithisch integriert sein oder gemeinsam als monolithischer Mikrowellenschaltkreis ausgeführt sein. Dies kann sich günstig auf die Reproduzierbarkeit der Parameter einer gemeinsamen Schaltung aus Elektroabsorptionsmodulator 20 und Abschlussimpedanzschaltung 30 auswirken. Insbesondere können auf diese Weise längere Leitungen und/oder bestimmte Verbindungen (z. B. Lotstellen und Bondverbindungen) zwischen den einzelnen Komponenten vermieden werden, welche in der Regel relativ anfällig für Parameterschwankungen aufgrund einer Streuung bei der Herstellung sind.
Der Induktivitätsbelag L' kann eine effektive Induktivität an der Stelle des Elektroabsorptionsmodulators 20 bewirken. Auf diese Weise wirkt sich eine eventuelle Anhebung des Frequenzgangs in einem interessierenden Frequenzbereich günstig auf die Funktion des Elektroabsorptionsmodulators 20 aus.
Ein resonanzverteiltes System, das den Elektroabsorptionsmodulator 20 und die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung 35 umfasst, kann für Breitbandanwendungen vorzugsweise eine Güte Q < 1 haben, was mit einem relativ breitbandigen und im Frequenzraum verteilten Anheben des Frequenzgangs zusammenhängt. Insbesondere kann ein derartiges resonanzverteiltes System, das den Elektroabsorptionsmodulator und die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung umfasst, ein breitbandiges Resonanzverhalten zeigen. Durch das breitbandige Resonanzverhalten kann auch der Elektroabsorptionsmodulator 20 relativ breitbandig betrieben werden.
Die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung kann als Streifenleitung ausgebildet sein. Eine Streifenleitung kann direkt auf einem Chip implementiert werden oder auf einer Leiterplatte. Die Streifenleitung kann ein Dielektrikum mit einer Dicke zwischen 0,1 μm und 10 μm (weitere mögliche Bereiche beispielsweise [0,1 μm...5 μm]; [0,2 μm...5 μm]; [0,2 μm...3 μm]) und einer relativen Permittivität ε_r zwischen 1,8 und 13 (weitere mögliche Bereiche beispielsweise [1,8...10]; [2...9]; oder [3...8]) umfassen.
Die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung 35 kann mäanderförmig, serpentinenförmig oder spiralförmig ausgebildet sein.
Die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung 35 kann eine Länge von mindestens 1/10 der Wellenlänge an der Betriebsfrequenzgrenze des Modulators, z. B. für 40 GHz-Applikationen mindestens 400 μm haben.
Die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung kann folgende Parameter aufweisen

– Widerstandsbelag (R') zwischen 20 kOhm/m und 200 kOhm/m,
– Induktivitätsbelag (L') zwischen 100 nH/m und 1000 nH/m,
– Ableitungsbelag (G') kleiner 20 mS/mm,
– Kapazitätsbelag (C') zwischen 10 pF/m und 200 pF/m.

Die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung zumindest kann eines der folgenden Materialien umfassen: Gold, Titan, Platin, Silber, Nickel, Chrom, und/oder Wolfram.
Ein Dimensionieren der längswiderstandsbetonten HF-Verzögerungsleitung kann gemäß zumindest einer der folgenden Maßgaben erfolgen:

– Abstimmen von Widerstandsbelag und Leitungslänge auf die gewünschte Abschlussimpedanz, meist um 50 Ohm;
– Abstimmen von Induktivitätsbelag und Länge der Leitung nach Thomson'scher Schwingkreisgleichung gemeinsam mit der Modulatorkapazität C_mod knapp unterhalb der oberen Betriebsfrequenzgrenze;
– Abstimmen der Länge der Leitung gemäß ihrer Signalgeschwindigkeit auf 1/8..1/4 der oberen Betriebsgrenzfrequenz resp. dazugehöriger Wellenlänge, so dass der Leitungsabschluss-HF-Kurzschluss in einen Leerlauf am Modulatoranschluss transformiert wird;
– Induktivitäts- und Kapazitätsbeläge auf den Widerstandsbelag so abstimmen, dass ein bedämpftes, verteiltes Resonanzverhalten herauskommt, welches einen insgesamt erweiterten, jedoch flachen Frequenzverlauf der Gesamtvorrichtung ergibt. Die Abstimmung kann auch derart erfolgen, dass ein stark bedämpftes bzw. sehr stark bedämpftes Resonanzverhalten herauskommt;
– Kapazitätsbelag abgestimmt auf die Leitungslänge so gering halten, dass die Gesamtersatzkapazität der Leitung gegen die Modulatorkapazität noch vernachlässigt werden kann;
– Dimensionieren von Länge und Fläche der HF-Verzögerungsleitung 35 im Hinblick auf effektive Wärmeableitung der in der verteilten Abschlussleitung durch zumindest die Modulationssignalwechselstromleistung entstehenden Wärme, wobei das Dielektrikum die entstehende Wärme wirksam vom empfindlichen Laser fernhält.

Eine reale Parameteroptimierung gemäß den obigen Maßgaben geschieht vorteilhaft im Sinne eines Verfahrens im Schaltungssimulator, der den Frequenzverlauf maximiert und die Gruppenlaufzeitstreuung im Betriebsfrequenzbereich minimiert, so dass im Zeitbereichsverhalten ein gut geöffnetes Augendiagramm erhalten wird. Dies konnte bis 70 Gbit/s nachgewiesen werden, was über den Stand der Technik um 40 Gbit/s für diese Laser-integrierten Modulatoren deutlich hinausgeht.
Als nachvollziehbares Ausführungsbeispiel wird die Dimensionierung einer integrierten Ansteuerbeschaltung bzw. Abschlussimpedanzschaltung 30 auf einem Halbleiter Chip eines Elektroabsorptionsmodulators 20 aufgezeigt. Für das hier vorgeschlagene spezielle Ausführungsbeispiel ist eine aus einer Mikrostreifenleitung bestehende Ansteuerbeschaltung/Abschlussimpedanzschaltung für einen Elektroabsorptionsmodulator entworfen worden.
Die Realisierung der betreffenden Verzögerungsleitung erfolgt in Form einer ausgangsseitig HF-mäßig kurzgeschlossenen z. B. Mikrostreifenleitung. Ggfs. kann dort auch ein endlich niederohmiger Abschluss, passend zur Optimierung des Frequenz- und Impulsverhaltens, sowie der thermischen Belastbarkeit vorgesehen werden.
6 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild der Gesamtschaltung bestehend aus Elektroabsorptionsmodulator, Abschlussimpedanzschaltung und Verbindungsleitungen. Das elektrische Ersatzschaltbild von 6 kann beispielsweise im Rahmen einer Modellierung, Simulation und Dimensionierung verwendet werden. Die Quelle 10 ist nicht dargestellt, sondern wird an den linken Anschluss der dargestellten Schaltung angeschlossen.
Der Elektroabsorptionsmodulator 20 wird hierbei durch eine einen parallelen Widerstand Rp_Mod, einen zweiten Widerstand Rs_Mod und eine Kapazität CMod näherungsweise repräsentiert. Der zweite Widerstand Rs_Mod ist mit der Kapazität C_Mod in Reihe geschaltet. Die entsprechende Reihenschaltung ist mit dem parallelen Widerstand Rp parallel geschaltet. Der Elektroabsorptionsmodulator 20 ist sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig mit sogenannten Luftbrücken (engl. „airbridge”) 13, 23 verbunden, die für die Verbindung des Modulators 20 mit der Quelle 10 (in 6 nicht gezeigt) bzw. mit der Abschlussimpedanzschaltung 30 sorgen. Weiterhin sind ein Anschlusspad 11 und ein kurzes Leitungsstück 12 („Pad-Taper”) für die Verbindung zwischen Modulator 20 und Quelle als Beschreibung einer sehr kurzen getaperten HF-Koplanarleitung vorgesehen.
Das Anschlusspad 11 kann zum Beispiel folgende Parameter aufweisen:

Tau (bzw. τ) = Länge/(c₀ × 0,809)

Z₀ = 9,82 Ohm

T_D = 0,27 ps

BCB (eps: 2,7) : 3 μm Dicke

Breite W = 60 μm

eps, bzw. ε: = 2,53

C = 895 fF/mm

L = 86,3 pH/mm

v/c = 80,9%

wobei Tau und T_D die Signaldurchlaufverzögerung bezeichnet, c₀ die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum, Z₀ die charakteristische Impedanz des Anschlusspads 11, BCB die Abkürzung für Benzocyclobuten und eps die relative Dielektrizität des BCB bzw. des Dielektrikums angibt. Der Materialvolumenwert der relativen Dielektrizität von BCB beträgt 2,7. Die etwas kleineren Werte 2,53 und 2,45 (siehe unten für das kurze Leitungsstück 12) berücksichtigen, dass die Feldlinien in Mikrostreifenleitungen auf BCB auch anteilig in Luft verlaufen, mithin die relative Dielektrizität von BCB etwas absenken.

Das kurze Leitungsstück 12 (Pad-Taper) kann zum Beispiel folgende Parameter aufweisen:

Tau (bzw. τ)	= Länge/(c₀ × 0,831)
Z₀	= 16,3 Ohm
T_D	= 0,4 ps
BCB (eps: 2,7)	: 3 μm
Länge L	= 100 μm
Breite W	= 33 μm
eps	= 2,45
C	= 476,6 fF/mm
L	= 126,5 pH/mm
v/c	= 83,1%

Die Luftbrücke 13 kann zum Beispiel folgende Parameter aufweisen:

Tau (bzw. τ) = Länge/(c₀ × 0,831)

Z₀ = 22 Ohm

T_D = 0,3ps

L = 6 pH

C = 12 fF
Die Luftbrücken 13 und 23 können jeweils mit vier Anschlüssen als ”Leitungen” modelliert werden, wobei jeweils eingangsseitig und ausgangsseitig einer der Anschlüsse mit Masse verbunden ist.
Im Rahmen eines beispielhaften Ersatzschaltbilds des Elektroabsorptionsmodulators 20 kann der Parallelwiderstand Rp_Mod des Elektroabsorptionsmodulators 20 mit ungefähr 1 MOhm angenommen werden. Die Modulatorkapazität C_Mod kann mit ungefähr 0,2 pF angenommen werden. Der zweite Widerstand Rs_Mod, der in Reihe mit der Modulatorkapazität geschaltet ist, kann mit ungefähr 10 Ohm angenommen werden.
Zwischen der ausgangsseitigen Luftbrücke 23 und der Abschlussimpedanzschaltung 30 kann eine parallele Streukapazität Cp mit beispielsweise ungefähr 3 fF angeordnet sein.
Die Abschlussimpedanzschaltung 30 kann beispielsweise folgende Parameter aufweisen:

C = 0,0441 pF

Length = 1,3 mm

W = 3 μm

H = 3 μm

Laufzeit = 4,89 ps/mm

L = 0,219 nH

R = 38,6 Ohm

G = 1 μS

(Impedanzwerte der C, L, R, G-Elemente pro mm Leitungslänge, verlustbehaftet 50 Ohm CPW („coplanar waveguide”)).
Ausgangsseitig kann die HF-Verzögerungsleitung 35 an eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 33 (Rterm) und einem Kondensator 38 (C_Block) angeschlossen sein. Der Widerstand Rterm kann mit ca. 0,01 Ohm relativ klein angenommen werden. Der Kondensator C_Block kann zum Beispiel mit einer Kapazität von ca. 100 nF angenommen werden.
7 zeigt ein Diagramm mit den bei der Simulation optimierten Frequenzverläufen des Elektroabsorptionsmodulators, wenn dieser mit einer Abschlussimpedanzschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel verbunden ist. Im Vergleich sind paarweise simulierte Verläufe zu sehen, die sich bei einer Beschaltung mit nur einem 50 Ohm Abschlusswiderstand ergeben würden.
In 7 sind Kurven für unterschiedliche Modulatorkapazitäten C_Mod = 0,1 pF, C_Mod = 0,2 pF und C_Mod = 0,3 pF gezeigt. Der zweite Widerstand Rs_Mod des Modulators 20 wurde mit 10 Ohm angenommen. 7 zeigt deutlich, dass für eine Modulatorkapazität von 0,2 pF der Frequenzgang bei Verwendung der vorgeschlagenen Abschlussimpedanzschaltung eine Anhebung in dem relevanten Frequenzbereich von 35 GHz bis 40 GHz erfährt (mittleres Kurvenpaar mit Rauten- und Kreismarkern). Bei Verwendung eines üblichen 50 Ohm-Widerstands fällt der Frequenzgang dagegen mit steigender Frequenz jeweils stärker ab, jeweils die untere Kurve des Kurvenpaares. Die vorteilhafte Anhebungsauswirkung auf den Frequenzgang im Vergleich zu einer Lösung mit nur einem standardmäßigen 50 Ohm Abschluss-Widerstand wird erkennbar (siehe Pfeil am Beispiel von Cmod = 0.2 pF).
Als Referenzschaltung dient ein 50 Ohm Abschlusswiderstand R50 vor dem Chip (die jeweils unteren Kurven: Dreieck (Spitze unten), Raute, Quadrat).
Die Dimensionierung von Breite, Höhe und Länge der Mikrostreifenleitung wird in Abhängigkeit der vorhandenen Bauelement-Parameter angegeben.
8 zeigt schematisch als Draufsicht wie die gewünschte Mikrostreifenleitung 35 bei einer Dicke des Dielektrikums durch BCB von 3 μm durch eine 3.5 μm breite Metallisierung der Gesamtlänge L = 1300 μm (6 × 170 μm + 3 × 62.8 μm + 91.5 μm) realisierbar ist. Insbesondere zeigt 8 eine mäanderförmige Form der HF-Verzögerungsleitung 35.
Einige Ausführungsbeispiele können anstatt des Kurzschlusspads einen chip-internen kleinen Kondensator 37 nach Masse (siehe 4) enthalten, dem über ein Pad ein weiterer externer größerer Kondensator 38 parallelgeschaltet ist (siehe 5).
Einige Ausführungsbeispiele können eine laterale Taperung der Breite der Leitung enthalten, vorzugsweise von schmal nach breit, um das Frequenz- und Impulsverhalten weiter zu verbessern.
Mit Bezug auf 9 ist der Schichtenaufbau der endgültigen Mikrostreifenleitung zum Beispiel wie folgt:

Metallisierung (c) Au 167 nm

Pt 200 nm

Ti 20 nm

Dielektrikum (b) SiNx 150 nm

BCB 3470 nm

SiNx 200 nm

Substrat (a) InP
9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch eine längswiderstandbetonte HF-Verzögerungsleitung 35, um den Aufbau und die technologische Realisierung zu veranschaulichen. Die Realisierung der vorgestellten Verzögerungsleitung gemäß 3 ist für eine Chipintegration sehr gut geeignet.
Bei einer in der Regel vorliegenden elektrisch leitenden Schicht a, welche dem Masse-Potential entspricht, ist ein möglicher Aufbau als Mikrostreifenleitung gemäß 9 möglich. Hierbei kann die Schicht a durch entsprechend hohe Dotierung oder durch Metallisierung leitfähig vorliegen.
Die Schicht b ist ein Dielektrikum, z. B. ein BOB Material. Mit einer gezielten Dimensionierung der Mikrostreifenleitung in Breite, Höhe und Länge aus dem Material c können die gewünschten ohmschen und induktiven Komponenten realisiert werden, welche am Modulator wirken.
Eine beispielhafte Dimensionierung ist in dem untenstehenden Ausführungsbeispiel gegeben.
10 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Mikrostreifenleitung. Die darin dargestellten Dimensionen können gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielsweise wie folgt gewählt werden:

Breite W = 3,5 μm

Höhe H = 3 μm

Dicke T = 0,38 μm

Länge L = 1300 μm

Relative Dielektrizität = 2,7
Bei einer Frequenz von 1 GHz ergeben sich damit folgende Parameter für die Mikrostreifenleitung:

Z₀ = 82,46

elektrische Länge = 0,006 λ = 2,2 Grad

Wellenlänge = 210050,75 μm

v_p = 0,701·c (c: Lichtgeschwindigkeit)

ε_eff = 2,037

W/H = 1,009
Das Dielektrikum stellt außer dem gewünschten Kapazitätsbelag vorteilhaft auch eine thermische Entkopplung des verteilten Abschlusswiderstands von den aktiven Komponenten (Laser, Modulator) bereit.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Claims

Vorrichtung mit einer Abschlussimpedanzschaltung (30) und einem Elektroabsorptionsmodulator (20), der eine Modulatorkapazität (C_Mod) aufweist, wobei die Abschlussimpedanzschaltung (30) folgende Merkmale aufweist: eine längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) mit über deren Länge verteilter Impedanz, wobei die örtlich verteilte Impedanz zumindest einen dominierenden Widerstandsbelag, einen auf die Modulatorkapazität (C_Mod) abgestimmten Induktivitätsbelag, und einen parasitären Kapazitätsbelag aufweist, wobei der Widerstandsbelag die Rolle eines Abschlusswiderstands übernimmt, wobei der Induktivitätsbelag zusammen mit der Modulatorkapazität (C_Mod) ein stark gedämpftes Schwingkreissystem bildet, das für eine kontrollierte Anhebung des Frequenzganges des Elektroabsorptionsmodulators (20) zusammen mit der Abschlussimpedanzschaltung (30) innerhalb eines Arbeitsfrequenzbereichs sorgt, und wobei zumindest für hochfrequente Signale der parasitäre Leitungskapazitätsbelag vernachlässigbar gegenüber der Modulatorkapazität (C_Mod) ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine effektive Wärmeableitung einer in der längswiderstandsbetonten HF-Verzögerungs-Leitung (35) entstehenden Wärme, vorzugsweise über die Luft, erfolgt, isoliert durch ein darunterliegendes Dielektrikum, wobei das Dielektrikum die entstehende Wärme wirksam von dem Elektroabsorptionsmodulator (20) und/oder einer speisenden Laserquelle fernhält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) einen Eingangsanschluss umfasst, der mit dem Elektroabsorptionsmodulator (20) verbunden ist, und zumindest für hochfrequente Signale einen ausgangsseitigen Kurzschluss (36; 37; 38) umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) und der ausgangsseitige Kurzschluss (36; 37) monolithisch integriert sind oder gemeinsam als monolithischer Mikrowellenschaltkreis ausgeführt sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der ausgangsseitige Kurzschluss einen, vorzugsweise integrierten, Kondensator (37) oder mehrere parallele Kondensatoren (37, 38) umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektroabsorptionsmodulator (20) und die Abschlussimpedanzschaltung (30) monolithisch integriert sind oder gemeinsam als monolithischer Mikrowellenschaltkreis ausgeführt sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Induktivitätsbelag eine effektive Induktivität an der Stelle des Elektroabsorptionsmodulators (20) bewirkt.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein resonanzverteiltes System, das den Elektroabsorptionsmodulator (20) und die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) umfasst, eine Güte Q < 1 hat.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) als Streifenleitung ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Streifenleitung ein Dielektrikum mit einer Dicke zwischen 0,1 μm und 10 μm und einer relativen Permittivität ε_r zwischen 1,8 und 13 umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) mäanderförmig, serpentinenförmig oder spiralförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) einen sich verbreiternden oder verjüngenden Querschnitt oder Breite aufweist, oder eine Leitungsverjüngung in Stufen aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) eine Länge von mindestens 1/10 der Wellenlänge an der Betriebsfrequenzgrenze des Elektroabsorptionsmodulators (20) hat.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) folgende Parameter aufweist: – Widerstandsbelag zwischen 20 kOhm/m und 200 kOhm/m, – Induktivitätsbelag zwischen 100 nH/m und 1000 nH/m, – Ableitungsbelag kleiner 20 mS/mm, – Kapazitätsbelag zwischen 10 pF/m und 200 pF/m.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) zumindest eines der folgenden Materialien umfasst: Gold, Titan, Platin, Silber, Nickel, Chrom, Wolfram.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) über ihre Länge abschnittsweise auf Dielektrikum und abwechselnd in Form von Luftbrücken realisiert ist.
Verfahren zum elektrischen Abschließen eines Elektroabsorptionsmodulators (20), wobei das Verfahren umfasst: Verbinden einer Abschlussimpedanzschaltung (30) mit dem Elektroabsorptionsmodulator (20), wobei die Abschlussimpedanzschaltung (30) eine längswiderstandsbetonte HF-Verzögerungs-Leitung (35) mit über deren Länge verteilter Impedanz umfasst, wobei die verteilte Impedanz zumindest einen dominierenden Widerstandsbelag, einen auf die Modulatorkapazität (C_Mod) abgestimmten Induktivitätsbelag und einen parasitären Kapazitätsbelag aufweist, wobei der Widerstandsbelag die Rolle eines Abschlusswiderstands übernimmt, wobei der Induktivitätsbelag zusammen mit der Modulatorkapazität (C_Mod) des Elektroabsorptionsmodulators (20) einen stark gedämpften Schwingkreis bildet, der für eine kontrollierte Anhebung eines Frequenzganges des Elektroabsorptionsmodulators (20) zusammen mit der Abschlussimpedanzschaltung (30) innerhalb eines Arbeitsfrequenzbereichs sorgt, und wobei zumindest für hochfrequente Signale der parasitäre Kapazitätsbelag vernachlässigbar gegenüber der Modulatorkapazität (C_Mod) ist.