ITTO20070738A1

ITTO20070738A1 - INTEGRATED TERMINATION FOR AN ELECTRO-OPTICAL MODULATOR WITH RADIOFREE SIGNAL MONITORING FUNCTIONALITY

Info

Publication number: ITTO20070738A1
Authority: IT
Inventors: Joseph P Farina; Wenyan Jiang; Gregory Mcbrien
Original assignee: Jds Uniphase Corp
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2008-04-20
Also published as: CN101166063B; CN101166063A

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Del brevetto per invenzione industriale Patent for industrial invention

RIFERIMENTO INCROCIATO A DOMANDE CORRELATE CROSS REFERENCE TO RELATED QUESTIONS

La presente invenzione rivendica la priorità della Domanda di Brevetto Provvisoria Statunitense No. 60/862.062 depositata il 19 Ottobre 2006 che è qui allegata per riferimento. The present invention claims the priority of US Provisional Patent Application No. 60 / 862.062 filed October 19, 2006 which is attached herein by reference.

CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD

La presente invenzione è relativa ad una terminazione in RF integrata per un modulatore elettro-ottico (EO) che agisce sia come terminazione in RF sia come divisore di potenza in RF per il monitoraggio di segnali in RF. The present invention relates to an integrated RF termination for an electro-optical modulator (EO) which acts both as an RF termination and as an RF power divider for monitoring RF signals.

SFONDO DELL'INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

Per attivare in modo appropriato un modulatore elettro-ottico (EO), la riflessione in RF minima nella porta di ingresso (nella maggior parte dei casi è il connettore di ingresso) è una delle specifiche più importanti dato che la riflessione in RF potrebbe destabilizzare il funzionamento della sorgente di segnale; in RF se il livello di riflessione in RF è troppo elevato, o corrompere la fedeltà del segnale aggiungendo artefatti riflessi fuori fase al percorso di segnale. Esistono molte sorgenti di riflessione in un modulatore EO impaccato, tuttavia, quelli principali sono causati da tre posizioni, cioè la terminazione in RF, le interfacce tra connettore di ingresso e piastra di ingresso e quella tra piastra di ingresso e piastrina di modulatore. To properly activate an electro-optical modulator (EO), the minimum RF reflection in the input port (in most cases it is the input connector) is one of the most important specifications since the RF reflection could destabilize the operation of the signal source; in RF if the RF reflection level is too high, or corrupt signal fidelity by adding out-of-phase reflected artifacts to the signal path. There are many sources of reflection in a packaged EO modulator, however, the main ones are caused by three locations, namely the RF termination, the interfaces between the input connector and the input plate and the one between the input plate and the modulator plate.

La funzione principale della terminazione in RF è quella di accoppiare in modo elettrico l'impedenza dell 'elettrodo di modulatore in EO attraverso la banda di frequenza di funzionamento per garantire una riflessione in RF minima sulla porta di ingresso del modulatore EO. Il connettore di ingresso è 1 'interfaccia del modulatore EO impaccato con il mondo esterno. La piastra di ingresso è l'interfaccia tra la piastrina di modulatore e il connettore di ingresso. La terminazione in RF assorbe la potenza in RF rimanente con perturbazione minima per il funzionamento del modulatore EO. The main function of the RF termination is to electrically couple the impedance of the modulator electrode into EO across the operating frequency band to ensure minimal RF reflection on the EO modulator input port. The input connector is the interface of the packaged EO modulator with the outside world. The input plate is the interface between the modulator board and the input connector. The RF termination absorbs the remaining RF power with minimal disturbance for the operation of the EO modulator.

Se 1'impedenza della terminazione in RF si accoppia perfettamente all'impedenza dell'elettrodo di modulatore EO, attraverso la banda di frequenza operativa, non ci sarà alcuna riflessione di potenza in RF nuovamente nella porta di ingresso in RF. Di conseguenza, una caratteristica di impedenza adeguata sulla banda di frequenza operativa è probabilmente la caratteristica più importante della terminazione in RF. Per servire come buona terminazione in RF per applicazioni di modulatore EO, occorre tenere in considerazione altre caratteristiche importanti quali la capacità di trattamento (o dissipazione) di potenza in RF, la stabilità di temperatura, la facilità di fabbricabilità, la piccola dimensione, il basso costo e i bassi parametri parassiti, ecc. If the impedance of the RF termination matches the impedance of the modulator electrode EO perfectly across the operating frequency band, there will be no reflection of RF power back into the RF input port. Consequently, an adequate impedance characteristic on the operating frequency band is probably the most important characteristic of RF termination. To serve as a good RF termination for EO modulator applications, other important characteristics such as RF power handling (or dissipation) capability, temperature stability, ease of fabrication, small size, low cost and low parasitic parameters, etc.

Un segnale elettrico tipicamente nella banda in RF è alimentato nel connettore di ingresso. La piastra di ingresso fornisce una transizione elettrica tra il connettore di ingresso e la piastrina di modulatore EO, mentre l'onda ottica che si propaga nella guida d'onda ottica è modulata dall'onda elettrica o in RF che si propaga negli elettrodi attraverso l'effetto elettro-ottico. La potenza elettrica o in RF inutilizzata o rimanente viene scaricata nel terminale in RF all'estremità dell 'elettrodo. An electrical signal typically in the RF band is fed into the input connector. The input plate provides an electrical transition between the input connector and the EO modulator plate, while the optical wave propagating in the optical waveguide is modulated by the electrical or RF wave propagating in the electrodes through the electro-optical effect. Unused or remaining electrical or RF power is discharged into the RF terminal at the end of the electrode.

Con riferimento alla Figura 1, è illustrato un esempio di un sistema di comunicazione ottica 100 della tecnica anteriore semplificato, che utilizza un modulatore EO 107 della presente invenzione. Il sistema di comunicazione ottica 100 comprende un trasmettitore 110, un ricevitore 109 e un supporto di trasmissione 108, che connette il trasmettitore 110 al ricevitore 109. Il supporto di trasmissione 108 è tipicamente una fibra ottica. With reference to Figure 1, there is shown an example of a simplified prior art optical communication system 100, which uses an EO 107 modulator of the present invention. The optical communication system 100 comprises a transmitter 110, a receiver 109 and a transmission support 108, which connects the transmitter 110 to the receiver 109. The transmission support 108 is typically an optical fiber.

Il trasmettitore 110 comprende un laser 104, che opera secondo segnali di controllo di laser ricevuti da un controllore laser 103. The transmitter 110 comprises a laser 104, which operates according to laser control signals received from a laser controller 103.

Una fibra ottica con lente, o ricciolo in fibra, 113 riceve i segnali ottici 112. La fibra ottica con lente 113 è accoppiata all'isolatore 105, che riduce le riflessioni ottiche dirette verso il laser 104. In una forma di realizzazione, l'isolatore ottico 105 si combina con un polarizzatore (non illustrato) per ridurre ulteriormente le riflessioni sul laser 104. In un'altra forma di realizzazione, la fibra ottica con lente 113 è accoppiata direttamente al modulatore EO 107, piuttosto che attraverso l'isolatore 105. An optical fiber with lens, or fiber curl, 113 receives the optical signals 112. The optical fiber with lens 113 is coupled to the isolator 105, which reduces the optical reflections directed towards the laser 104. In one embodiment, the optical isolator 105 combines with a polarizer (not shown) to further reduce reflections on the laser 104. In another embodiment, the optical fiber with lens 113 is coupled directly to the EO modulator 107, rather than through the isolator 105 .

Il modulatore EO 107 riceve i segnali ottici 112 dal laser 104 attraverso una fibra di ingresso 106. Il modulatore EO 107 comprende due guide d'onda 114 e 115. Il controllore 102 controlla ogni guida d'onda 114, 115 in modo indipendente dall'altra o con un segnale di controllo. I segnali ottici 112 sono ricevuti in un ingresso 116 del modulatore EO 107 e sono modulati in ciascuna delle guide d'onda ottiche 114 e 115. I segnali ottici modulati da ciascuna delle guide d'onda ottiche 114 e 115 si combinano in un segnale ottico modulato in un'uscita 117 del modulatore EO 107. Il modulatore EO 117 può eseguire la modulazione di ampiezza o la modulazione di fase o una qualche combinazione per sottoporre a "pigolio" la luce dei segnali ottici ricevuti 112. Il segnale ottico modulato combinato è trasmesso attraverso la fibra 108 verso il ricevitore 109. The modulator EO 107 receives the optical signals 112 from the laser 104 through an input fiber 106. The modulator EO 107 comprises two waveguides 114 and 115. The controller 102 controls each waveguide 114, 115 independently of the other or with a control signal. The optical signals 112 are received in an input 116 of the EO 107 modulator and are modulated in each of the optical waveguides 114 and 115. The optical signals modulated by each of the optical waveguides 114 and 115 combine into an optical signal modulated in an output 117 of modulator EO 107. Modulator EO 117 can perform amplitude modulation or phase modulation or some combination to "chirp" the light of received optical signals 112. The combined modulated optical signal is transmitted through the fiber 108 to the receiver 109.

Il controllore 102 riceve segnali di dati digitali da una sorgente di dati 101 attraverso una linea di trasmissione 118, e genera segnali di controllo di modulazione in risposta ai segnali ricevuti . I segnali di controllo di modulazione sono introdotti nel modulatore EO 107 attraverso conduttori 119 e 120. I segnali di controllo di modulazione sono indicativi di una predeterminata modulazione dei segnali ottici 112 e dei parametri di pigolio di modulazione desiderati. Per esempio, i segnali di controllo di modulazione sono ricevuti dal modulatore EO 107, e in risposta, le velocità di propagazione relative di ciascuna delle guide d'onda 114 e 115 cambiano per generare un valore di parametro di pigolio di modulazione desiderato. Un singolo segnale di controllo può interagire in modo asimmetrico con le guide d'onda 114 e 115 per produrre una quantità di pigolio fissa. The controller 102 receives digital data signals from a data source 101 via a transmission line 118, and generates modulation control signals in response to the received signals. The modulation control signals are introduced into the EO modulator 107 through leads 119 and 120. The modulation control signals are indicative of a predetermined modulation of the optical signals 112 and of the desired modulation chirp parameters. For example, the modulation control signals are received by the EO modulator 107, and in response, the relative propagation speeds of each of the waveguides 114 and 115 change to generate a desired modulation chirp parameter value. A single control signal can interact asymmetrically with waveguides 114 and 115 to produce a fixed amount of chirp.

Il controllore 102 introduce anche un segnale di polarizzazione attraverso il conduttore 121 nel modulatore EO 107 che imposta il suo punto operativo. Il segnale di polarizzazione può essere prestabilito o generato in risposta a condizioni ambientali variabili quali temperatura, deriva di polarizzazione o accumulo di carica nelle vicinanze delle guide d'onda elettro-ottiche. Controller 102 also introduces a bias signal through lead 121 into the EO modulator 107 which sets its operating point. The bias signal can be predetermined or generated in response to varying environmental conditions such as temperature, bias drift or charge accumulation in the vicinity of the electro-optical waveguides.

Il sistema della tecnica anteriore sopra descritto potrebbe incorporare vantaggiosamente una terminazione in RF secondo l'invenzione qui descritta all'interno del modulatore EO 107, da cui una linea di monitoraggio di uscita in RF 122 aggiuntiva si connetterebbe alla circuiteria di rilevamento o monitoraggio in RF 123. The prior art system described above could advantageously incorporate an RF termination according to the invention described herein within the EO 107 modulator, from which an additional RF output monitoring line 122 would connect to the RF sensing or monitoring circuitry. 123.

La Figura 2 illustra una vista planare dall'alto di un modulatore di Mach-Zehnder EO impaccato della tecnica anteriore del sistema di comunicazione ottica 100 di Figura 1. Un cavo in fibra ottica 206 è in comunicazione ottica con un ingresso ottico 216 della piastrina di modulatore 207. Il cavo in fibra ottica 206 presenta un segnale ottico da una sorgente di luce o laser (non illustrata) all'ingresso 216. Il segnale ottico è suddiviso in due segnali uguali da una prima connessione Y ottica 225. Elettrodi in RF 226 e 227 formano una linea di trasmissione elettrica per trasmettere segnali in RF da una porta di ingresso elettrica 201 ad una porta di uscita elettrica 202. I segnali in RF sono alimentati da una sorgente esterna attraverso una piastra di interconnessione in RF 228 connessa alla porta di ingresso elettrica 201. Dato che i segnali ottici suddivisi si propagano lungo le guide d'onda ottiche 229 e 230, essi sono modulati dal campo elettrico del segnale in RF. La distanza in cui i segnali in RF interagiscono con o modulano i segnali ottici suddivisi è nota come distanza di interazione, ed è determinata principalmente dal progetto del modulatore . Figure 2 illustrates a top planar view of a packaged prior art Mach-Zehnder EO modulator of the optical communication system 100 of Figure 1. A fiber optic cable 206 is in optical communication with an optical input 216 of the chip. modulator 207. The fiber optic cable 206 presents an optical signal from a light or laser source (not shown) to input 216. The optical signal is split into two equal signals by a first optical Y connection 225. RF electrodes 226 and 227 form an electrical transmission line for transmitting RF signals from an electrical input port 201 to an electrical output port 202. The RF signals are fed from an external source through an RF interconnect plate 228 connected to the input port. electrical input 201. Since the split optical signals propagate along the optical waveguides 229 and 230, they are modulated by the electric field of the RF signal. The distance in which the RF signals interact with or modulate the split optical signals is known as the interaction distance, and is primarily determined by the design of the modulator.

Esistono principalmente due tipi di modulatori di Mach-Zehnder (MZ) di EO al niobato di litio (LiNOb3) che vengono utilizzati, i tipi a taglio X e taglio Z. La Figura 2 illustra soltanto il tipo a taglio X. There are mainly two types of lithium niobate (LiNOb3) EO Mach-Zehnder (MZ) modulators that are used, the X-cut and Z-cut types. Figure 2 illustrates the X-cut type only.

Una seconda connessione a Y ottica 231 combina i due segnali ottici suddivisi in un singolo segnale ottico modulato. Un cavo in fibra ottica 208 che è accoppiato ad un'uscita ottica 217 della piastrina di modulatore 207, presenta il segnale ottico combinato a stadi successivi (non illustrati) di un sistema di comunicazione ottica. A second optical Y connection 231 combines the two split optical signals into a single modulated optical signal. A fiber optic cable 208 which is coupled to an optical output 217 of the modulator chip 207 presents the combined optical signal to successive stages (not shown) of an optical communication system.

La piastrina di modulatore 207 comprende un substrato 234 che in una forma di realizzazione è fatto da niobato di litio (LiNbCh) a taglio X, ed è all'incirca di 1000 micron (μιη) di spessore. In un'altra forma di realizzazione, la piastrina di modulatore 207 è fatta di LiNb03a taglio Z. The modulator plate 207 comprises a substrate 234 which in one embodiment is made from X-cut lithium niobate (LiNbCh), and is approximately 1000 microns (μιη) in thickness. In another embodiment, the modulator die 207 is made of Z-cut LiNb03a.

Le guide d'onda ottiche 229 e 230 possono essere create diffondendo titanio nel substrato 234. In una forma di realizzazione, le guide d'onda ottiche 229 e 230 sono formate creando una striscia o canale (non illustrato) nel substrato 234, depositando titanio nel canale, e quindi aumentandone la temperatura in modo tale che il titanio si diffonda nel substrato 234. Le guide d'onda ottiche 229 e 230 sono larghe circa Sette micron e profonde circa tre micron. Optical waveguides 229 and 230 can be created by diffusing titanium into substrate 234. In one embodiment, optical waveguides 229 and 230 are formed by creating a strip or channel (not shown) in substrate 234, depositing titanium in the channel, and then increasing its temperature so that the titanium diffuses into the substrate 234. The optical waveguides 229 and 230 are about seven microns wide and about three microns deep.

Riepilogando, la piastra di terminazione in RF 235 della tecnica anteriore è collocata nella porta di uscita elettrica 202 degli elettrodi 226 e 227 per assorbire qualsiasi potenza in RF inutilizzata o residua . In summary, the prior art RF termination plate 235 is located in the electrical output port 202 of electrodes 226 and 227 to absorb any unused or residual RF power.

Una piastra di terminazione in RF 235 secondo l'invenzione qui descritta comprenderebbe inoltre una porta di uscita di monitoraggio in RF integrata 236 per fornire vantaggiosamente segnali di monitor di RF da utilizzare nella circuiteria di rilevamento, monitoraggio o retroazione fabbricata facilmente e in maniera compatta. An RF termination plate 235 according to the invention disclosed herein would further comprise an integrated RF monitor output port 236 for advantageously providing RF monitor signals for use in easily and compactly manufactured sensing, monitoring or feedback circuitry.

Le terminazioni in RF utilizzate comunemente per applicazioni di modulatore di EO sono resistor! a elementi raggruppati e a film spesso o sottile. I resistor! a elementi raggruppati utilizzati per i modulatori EO sono tipicamente a montaggio superficiale, come illustrato in Figura 3. Un resistere a film spesso o sottile come la terminazione in RF, come illustrato in Figura 4, è fatto tramite una tecnologia a circuiti ibridi. The RF terminations commonly used for EO modulator applications are resistor! with grouped elements and thick or thin film. The resistors! The clustered elements used for EO modulators are typically surface mount, as shown in Figure 3. A thick or thin film resistor such as RF termination, as shown in Figure 4, is done via hybrid circuit technology.

Le Figure 3a e 3b illustrano una vista planare dall'alto e una sezione trasversale lungo la linea A-A' rispettivamente, di un esempio della tecnica anteriore di una piastra di terminazione in RF 335 corrispondente alla piastra di terminazione in RF 235 in Figura 2. La piastra di terminazione in RF 335 è formata comunemente su un substrato ceramico 236. Si potrebbero utilizzare anche altri materiali con proprietà fisiche ed elettriche simili. Una sezione breve di linea di trasmissione in RF 337, una guida d 'onda coplanare (CPW) o una linea a microstriscia, si estende dalla porta di ingresso di terminazione 302 sul bordo della piastra di terminazione in RF 335 alla terminazione in RF 339. La terminazione in RF 339 può essere un resistore o una circuiteria complessa di componenti passivi resistivi e reattivi. Un resistore a montaggio superficiale sotto forma di elemento raggruppato è illustrato in questo esempio. L'elettrodo di massa 338 è connesso attraverso le direttrici 340 alla piastra di massa elettrica 341. La connessione elettrica tra la porta di uscita elettrica 202 della piastrina di modulatore 207 di Figura 2 e la porta di ingresso di terminazione 302 è tipicamente tramite legame a fili d'oro. Figures 3a and 3b illustrate a planar top view and a cross section along line A-A 'respectively of a prior art example of an RF 335 termination plate corresponding to the RF 235 termination plate in Figure 2. The RF termination plate 335 is commonly formed on a ceramic substrate 236. Other materials with similar physical and electrical properties could also be used. A short section of RF 337 transmission line, a coplanar waveguide (CPW) or a microstrip line, extends from the termination input port 302 on the edge of the RF 335 termination plate to the RF 339 termination. The termination in RF 339 can be a resistor or a complex circuitry of passive resistive and reactive components. A surface mount resistor in the form of a clustered element is shown in this example. The ground electrode 338 is connected across the lines 340 to the electrical ground plate 341. The electrical connection between the electrical output port 202 of the modulator chip 207 of Figure 2 and the termination input port 302 is typically via bonding. gold threads.

Il problema principale del resistore a elementi raggruppati è la sua necessità di un processo di saldatura extra e la possibilità di parametri a microonde parassiti elevati. The main problem with the clustered element resistor is its need for an extra soldering process and the possibility of high parasitic microwave parameters.

Le Figure 4a e 4b sono una vista dall'alto e una sezione trasversale rispettivamente di una forma alternativa della piastra di terminazione in RF 235 in Figura 2. Questa piastra di terminazione in RF 435 ha componenti simili alla piastra illustrata in Figura 3a tranne per la terminazione in RF 339. La terminazione in RF 439 è un resistore a film sottile o spesso connesso tra la linea di trasmissione in RF 437 e 1,'elettrodo di massa 438. La terminazione in RF può essere anche formata da una circuiteria complessa di componenti a film sottile o film spesso resistivi e reattivi. L'elettrodo di massa 438 è connesso attraverso le direttrici 440 alla piastra di massa elettrica 441. La connessione elettrica tra la porta di uscita elettrica 202 della piastrina di modulatore 207 di Figura 2 e la porta di ingresso di terminazione 402 è tipicamente tramite legame a fili d'oro. Figures 4a and 4b are a top view and cross section respectively of an alternate form of the RF 235 termination plate in Figure 2. This RF 435 termination plate has similar components to the plate illustrated in Figure 3a except for the termination in RF 339. The termination in RF 439 is a thin or thick film resistor connected between the transmission line in RF 437 and 1, ground electrode 438. The termination in RF can also be formed by a complex circuitry of components thin-film or thick-film resistive and reactive. The ground electrode 438 is connected across the lines 440 to the electrical ground plate 441. The electrical connection between the electrical output port 202 of the modulator chip 207 of Figure 2 and the termination input port 402 is typically via a gold threads.

Un resistore a film sottile o spesso come terminazione in RF, quale quello illustrato in Figura 4, può essere realizzato tramite tecnologia a circuiti ibridi, che è di costo molto inferiore e di fabbricabil ita più semplice per la produzione di volumi elevati, una miglior ripetibilità, e una dimensione inferiore a confronto con resistor! a elementi raggruppati. Tuttavia, è difficile ottenere un buon accoppiamento di impedenza su una ampiezza di banda elettrica apprezzabile. A thin or thick film resistor as an RF termination, such as the one shown in Figure 4, can be made by hybrid circuit technology, which is much lower cost and easier to manufacture for high volume production, improved repeatability , and a smaller size compared with resistor! to grouped elements. However, it is difficult to achieve good impedance matching over an appreciable electrical bandwidth.

La forma della terminazione in RF a film sottile o spesso influenza in modo critico le sue caratteristiche di frequenza e le capacità parassite inerenti . Una terminazione in RF non solo è un elemento di assorbimento di potenza in RF ma è anche una sezione di transizione tra l'elettrodo di modulatore EO e la massa elettrica. Varie forme geometriche hanno effetti desiderabili sull'accoppiamento di impedenza di terminazione, specialmente quando la lunghezza e la dimensione del componente di terminazione sono abbastanza grandi da impattare sulla impedenza in RF a frequenze più elevate. Una forma rastremata può essere una forma desiderata per la transizione di onde elettromagnetiche. Nell'esempio di Figura 5 si usa una rastrematura nel progetto della transizione elettrica/RF tra due linee di trasmissione con caratteristiche elettriche/RF del tutto diverse. The shape of the thin or thick film RF termination critically affects its frequency characteristics and inherent parasitic capacitances. An RF termination is not only an RF power absorption element but is also a transition section between the EO modulator electrode and the electrical ground. Various geometric shapes have desirable effects on termination impedance coupling, especially when the length and size of the termination component are large enough to impact RF impedance at higher frequencies. A tapered shape can be a desired shape for the transition of electromagnetic waves. In the example of Figure 5 a taper is used in the design of the electrical / RF transition between two transmission lines with completely different electrical / RF characteristics.

La Figura 5 illustra una vista dall'alto di un’altra forma della tecnica anteriore della piastra di terminazione in RF 435 in Figura 4a. La linea di trasmissione in RF 537 si estende dalla porta di ingresso di terminazione 502 alla terminazione in RF 539, che è un resistore a film sottile o spesso con resistenza distribuita. La terminazione in RF 439 è rastremata da una estremità ristretta in una estremità della linea di trasmissione in RF 437 a una estremità più ampia sulla sua connessione con l'elettrodo di massa 438. I lati rastremati della terminazione in RF 439 di forma trapezoidale possono essere descritti come lineari, quadratici, esponenziali o qualsiasi altra curva a variazione graduale per garantire una dissipazione uniforme della potenza in RF con riflessione in RF minima. Figure 5 illustrates a top view of another prior art form of the RF 435 termination plate in Figure 4a. The transmission line in RF 537 extends from the termination input port 502 to the termination in RF 539, which is a thin or thick film resistor with distributed resistance. The RF 439 termination is tapered from a narrow end in one end of the RF 437 transmission line to a wider end on its connection with the 438 ground electrode. The tapered sides of the trapezoidal shaped RF 439 termination may be described as linear, quadratic, exponential or any other smoothly varying curve to ensure uniform RF power dissipation with minimal RF reflection.

Configurazioni tipiche di uno schema di rilevamento di segnali in RF di front-end per modulatori EO in sistemi di comunicazione in fibra ottica comprendono uno sdoppiatore/accoppiatore di potenza in RF disponibile in commercio collocato di fronte al connettore di ingresso nel modulatore EO. In questa applicazione, l'accoppiatore di solito ha un elevato rapporto di accoppiamento, cioè una elevata percentuale di potenza in RF si porta attraverso il canale principale al modulatore EO, mentre soltanto una piccola percentuale di potenza in RF, ad esempio l'l%, è accoppiata al canale di accoppiamento per monitorare il segnale in RF. La piccola porzione di potenza in RF raccolta dal canale di accoppiamento si porta attraverso un connettore in RF sullo sdoppiatore/accoppiatore in RF, ed è alimentata alla porta di ingresso della circuiteria di rilevamento o monitoraggio di segnali in RF. Quindi il segnale in RF con prese è rilevato da uno (singolo) o due (bilanciati) diodi in RF. Il segnale rilevato può essere utilizzato come segnale di ingresso per un circuito di rilevamento di segnali in RF. Typical configurations of a front-end RF signal detection scheme for EO modulators in fiber optic communication systems include a commercially available RF power splitter / coupler located in front of the input connector in the EO modulator. In this application, the coupler usually has a high coupling ratio, i.e. a high percentage of RF power goes through the main channel to the EO modulator, while only a small percentage of RF power, e.g. 1% , is coupled to the coupling channel to monitor the RF signal. The small portion of RF power collected by the coupling channel is carried through an RF connector on the RF splitter / coupler, and is fed to the input port of the RF signal detection or monitoring circuitry. Hence the sockets RF signal is detected by one (single) or two (balanced) RF diodes. The detected signal can be used as an input signal for an RF signal detection circuit.

I problemi principali di tale soluzione sono la perdita di potenza in RF extra e la dimensione ingombrante. Una certa potenza in RF si perde a causa delle prese prima che il segnale di ingresso sia passato al modulatore EO. L'accoppiatore/sdoppiatore aggiuntivo richiede più spazio e rende anche più elevato il costo di fabbricazione. The main problems with this solution are the extra RF power loss and bulky size. Some RF power is lost due to the jacks before the input signal is passed to the EO modulator. The additional coupler / splitter requires more space and also makes the manufacturing cost higher.

Una configurazione che tenta di risolvere la perdita di potenza è uno schema di rilevamento di segnali in RF di estremità posteriore per modulatori EO in sistemi di comunicazione in fibra ottica. Uno sdoppiatore/accoppiatore di potenza in RF è collocato nella porta di uscita di un modulatore EO. In questa applicazione, l'accoppiatore di solido ha anche un elevato rapporto di accoppiamento, cioè una elevata percentuale di potenza in RF si porta attraverso il canale principale, con solo una piccola percentuale di potenza in RF, quale l'l%, che è accoppiata al canale di accoppiamento. Quando si alimenta il segnale in RF inutilizzato dal modulatore EO nel terminale di ingresso dello sdoppiatore/accoppiatore in RF, la maggior parte della potenza in RF si porta attraverso il canale principale nella terminazione di resistore in RF di massa, tipicamente 50 ohm. La piccola porzione di potenza in RF raccolta dal canale di accoppiamento è alimentata alla porta di ingresso della circuiteria di rilevamento o monitoraggio di segnali in RF, dove può essere rilevata da uno (singolo) o due (bilanciati) diodi in RF. One configuration that attempts to solve the power loss is a rear-end RF signal detection scheme for EO modulators in fiber optic communication systems. An RF power splitter / coupler is placed in the output port of an EO modulator. In this application, the solid coupler also has a high coupling ratio, i.e. a high percentage of RF power is carried through the main channel, with only a small percentage of RF power, such as 1%, which is coupled to the coupling channel. When you feed the unused RF signal from the EO modulator into the RF splitter / coupler input terminal, most of the RF power goes through the main channel into the ground RF resistor termination, typically 50 ohms. The small portion of RF power collected by the coupling channel is fed to the input port of the RF signal detection or monitoring circuitry, where it can be detected by one (single) or two (balanced) RF diodes.

La circuiteria di rilevamento di segnali in RF, comprendente i diodi in RF e i componenti passivi, può essere anche integrata nella piastra di terminazione in RF su un substrato ceramico utilizzando la tecnologia PCB ibrida. The RF signal sensing circuitry, including the RF diodes and passive components, can also be integrated into the RF termination plate on a ceramic substrate using hybrid PCB technology.

Nei suddetti esempi, il monitoraggio delle condizioni in RF vicino al modulatore EO comporta componenti ingombranti eventualmente costosi quali uno sdòppiatore/accoppiatore di potenza in RF e i connettori relativi, che di per sè possono essere sorgenti di impedenze parassite e riflessioni. In the above examples, the monitoring of RF conditions near the EO modulator involves bulky and possibly expensive components such as an RF power splitter / coupler and related connectors, which in themselves can be sources of parasitic impedances and reflections.

Uno scopo della presente domanda è quello di prevedere una terminazione con una presa in RF per monitorare integrata sulla stessa piastrina in modo tale che si possano ottenere prestazioni migliori in una gamma di frequenza di modulazione più ampia. An object of the present application is to provide a termination with an RF socket for monitoring integrated on the same chip in such a way that better performances can be obtained in a wider modulation frequency range.

RIEPILOGO DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

Di conseguenza, la presente invenzione è relativa ad una terminazione in RF con porta di monitoraggio incorporata che può essere utilizzata per ottimizzare le prestazioni del modulatore EO o un dispositivo simile in una configurazione compatta e parassita bassa. Accordingly, the present invention relates to an RF termination with a built-in monitoring port which can be used to optimize the performance of the EO modulator or similar device in a compact and low parasitic configuration.

Un altro aspetto della presente invenzione è relativo ad una terminazione in RF che si basa su una resistenza distribuita o una forma specifica in modo tale che 1'impedenza di ingresso della terminazione in RF e l'impedenza di uscita della porta di monitoraggio possano essere adattate a particolari requisiti . Another aspect of the present invention relates to an RF termination which is based on a distributed resistance or a specific shape so that the input impedance of the RF termination and the output impedance of the monitoring port can be matched. to particular requirements.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

L'invenzione sarà descritta in maggiore dettaglio con riferimento ai disegni allegati che rappresentano sue forme di realizzazione preferite, in cui: The invention will be described in greater detail with reference to the accompanying drawings which represent preferred embodiments thereof, in which:

la Figura 1 illustra un diagramma a blocchi di un sistema di telecomunicazioni in fibra ottica della tecnica anteriore esemplificativo comprendente un diodo laser, un modulatore esterno e un diodo fotorilevatore, come è ben noto nel campo per trasmettere segnali ottici su una fibra ottica o una guida d'onda ottica o simile; Figure 1 illustrates a block diagram of an exemplary prior art fiber optic telecommunications system comprising a laser diode, an external modulator, and a photodetector diode, as is well known in the art for transmitting optical signals over an optical fiber or guide optical wave or similar;

la Figura 2 illustra una vista schematica di un tipico modulatore elettro-ottico (EO) impaccato della tecnica anteriore con piastrina di modulatore, in interconnessione di ingresso e terminazione in radiofrequenza (RF); Figure 2 illustrates a schematic view of a typical prior art packaged electro-optical (EO) modulator with modulator chip, in radio frequency (RF) input and termination interconnection;

le Figure 3a e 3b sono una vista in pianta e una in sezione trasversale della tecnica anteriore, rispettivamente, di resistor! ad elementi raggruppati, tipicamente a montaggio superficiale, utilizzati per modulatori EO; Figures 3a and 3b are a plan view and a cross-sectional view of the prior art, respectively, of resistor; with grouped elements, typically surface mounted, used for EO modulators;

nelle Figure 4a e 4b sono illustrate una vista in pianta e una in sezione trasversale della tecnica anteriore, rispettivamente, di un resistore a film spesso o sottile come la terminazione in RF; Figures 4a and 4b show a plan view and a cross-sectional view of the prior art, respectively, of a thick or thin film resistor such as the RF termination;

la Figura 5 presenta una vista in pianta della tecnica anteriore di una rastrematura utilizzata nel progetto della transizione elettrica/RF tra due linee di trasmissione con caratteristiche elettriche/RF assai diverse; Figure 5 presents a plan view of the prior art of a taper used in the design of the electrical / RF transition between two transmission lines with very different electrical / RF characteristics;

la Figura 6 è una vista schematica di circuito equivalente di uno schema di monitoraggio di segnali in RF in applicazioni di modulatore EO secondo la presente invenzione; Figure 6 is an equivalent circuit schematic view of an RF signal monitoring scheme in EO modulator applications according to the present invention;

la Figura 7 è una vista in pianta di una terminazione in RF e un divisore di potenza in RF combinati in un elemento secondo la presente invenzione; e Figure 7 is a plan view of an RF termination and RF power divider combined in one element according to the present invention; And

la Figura 8 fornisce una vista in pianta che illustra le dimensioni di progetto per un resistore distribuito di forma trapezoidale. Figure 8 provides a plan view illustrating the design dimensions for a trapezoidal shaped distributed resistor.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION

L'invenzione qui descritta combina i resistor! di terminazioni in RF e i divisori di potenza in RF in un elemento. L'obiettivo principale è quello di rendere 1'elemento integrato in una terminazione in RF che ha caratteristiche RF eccellenti con bassa riflessione RF e bassi parametri parassiti sulla banda operativa di frequenza. Come resistore di terminazione integrato, esso agisce anche come divisore di potenza/tensione in RF. A parte prestazioni elettriche e in RF superiori, i vantaggi aggiuntivi di tale configurazione sono facilità di progetto, piccola dimensione, facile fabbricabilita, buona stabilità di temperatura e basso costo. The invention described here combines resistors! of RF terminations and RF power dividers in one element. The main goal is to make the element integrated into an RF termination which has excellent RF characteristics with low RF reflection and low parasitic parameters on the operating frequency band. As an integrated termination resistor, it also acts as a power / voltage divider in RF. Apart from superior electrical and RF performance, the additional advantages of such a configuration are ease of design, small size, easy fabrication, good temperature stability and low cost.

Uno schema perfezionato per la terminazione in RF e il monitoraggio di segnale in RF contemporanei è illustrato come circuito equivalente in Figura 6. La potenza in RF residua da un modulatore EO entra nella piastrina in RF 651 attraverso la porta di ingresso 652, da cui viene condotta verso il divisore di potenza/tensione ■ in RF 655. Il divisore di potenza/tensione in RF 655 in tale soluzione è formato comunemente da due resistori 656, 657 con un certo rapporto tra di loro secondo il valore di presa o rapporto di sdoppiamento desiderato. La potenza in RF residua con prese è portata fuori in una porta di uscita di monitoraggio 658. Un resistore di terminazione in RF 653 è connesso tra la porta di ingresso 652 e la connessione di massa 654. An improved scheme for RF termination and simultaneous RF signal monitoring is illustrated as an equivalent circuit in Figure 6. The residual RF power from an EO modulator enters the RF chip 651 through the input port 652, from which it is conducted towards the power / voltage divider ■ in RF 655. The power / voltage divider in RF 655 in this solution is commonly formed by two resistors 656, 657 with a certain ratio between them according to the tap value or doubling ratio desired. The residual RF power with taps is carried out into a monitoring output port 658. A terminating resistor in RF 653 is connected between the input port 652 and ground connection 654.

Dato che la piastrina in RF 651 deve essere connessa a un elettrodo di uscita di linea di trasmissione elettrica del modulatore EO, la potenza in RF residua dal modulatore EO non contribuisce a una perdita di potenza RF aggiuntiva per il modulatore EO. I resistori 656, 657 del divisore di potenza/tensione in RF 655 per il monitoraggio di potenza in RF possono essere costruiti sotto forma di resistori o elementi raggruppati o film spesso/sottile, integrati con un resistore di terminazione in RF 653 insieme alla circuiteria di rilevamento di segnali in RF sulla stessa PCB. Pertanto questo tipo di soluzione può ridurre notevolmente la dimensione dei componenti e il costo di fabbricazione. Since the RF 651 chip must be connected to an electrical transmission line output electrode of the EO modulator, the residual RF power from the EO modulator does not contribute to additional RF power loss for the EO modulator. The resistors 656, 657 of the power / voltage divider in RF 655 for RF power monitoring can be constructed in the form of resistors or grouped elements or thick / thin film, integrated with a termination resistor in RF 653 together with the circuitry of detection of RF signals on the same PCB. Therefore this type of solution can significantly reduce the size of the components and the manufacturing cost.

Tuttavia, in questo schema, il resistore di terminazione in RF 653 e il divisore di potenza/tensione in RF 655 comprendente i resistor! 656, 657 sono elementi separati ma connessi elettricamente in parallelo, come illustrato in Figura 6. Questi due elementi hanno requisiti assai diversi in termini di prestazioni elettriche/RF. Il resistore di terminazione in RF 653 è di solito progettato per eseguire un buon accoppiamento sulla porta di ingresso 652 sulla base di funzionamento in frequenza, mentre il requisito per il divisore di potenza/tensione in RF 655 comprendente i resistor! 656, 657 ha i propri requisiti, quali un rapporto di pickoff stabile, facilità di taglio o impostazione dei valori di resistore e fornitura di una impedenza di sorgente adeguata sulla porta di uscita di monitoraggio 658 ai diodi di monitoraggio o altra elettronica. E' molto difficile progettare una terminazione in RF a prestazioni in banda larga in un circuito parallelo con una buona qualità per quanto riguarda il divisore di potenza/tensione in RF. However, in this diagram, the terminating resistor in RF 653 and the power / voltage divider in RF 655 comprising the resistors! 656, 657 are separate elements but electrically connected in parallel, as shown in Figure 6. These two elements have very different requirements in terms of electrical / RF performance. The termination resistor in RF 653 is usually designed to perform good coupling on the input port 652 based on frequency operation, while the requirement for the power / voltage divider in RF 655 including the resistors! 656, 657 has its own requirements, such as a stable pickoff ratio, ease of cutting or setting resistor values, and providing adequate source impedance on the 658 monitoring output port to monitoring diodes or other electronics. It is very difficult to design a broadband performance RF termination in a parallel circuit with good quality regarding the RF power / voltage divider.

La Figura 7 illustra la vista planare dall'alto di una piastra di terminazione in RF integrata 735. La potenza in RF residua che proviene da un modulatore EO (non illustrato nella figura) è applicata alla porta di ingresso 702 che è connessa ad una linea di trasmissione in RF 737. Tipicamente si utilizza un legame a fili multipli per connettere un elettrodo di uscita elettrico di un modulatore EO alla linea di trasmissione in RF o CPW 737, così come ad un elettrodo di massa elettrica del modulatore EO alla piastra di massa di terminazione 748. La piastra di massa di terminazione 748 si connette ad una massa elettrica di terminazione attraverso direttrici 750. Figure 7 illustrates the planar top view of an integrated RF termination plate 735. The residual RF power coming from an EO modulator (not shown in the figure) is applied to the input port 702 which is connected to a line transmission line in RF 737. Typically, a multi-wire bond is used to connect an electrical output electrode of an EO modulator to the transmission line in RF or CPW 737, as well as an electrical ground electrode of the EO modulator to the ground plate termination ground 748. The termination ground plate 748 connects to an electrical termination ground through conductors 750.

La struttura del resistore in RF integrato 739 è conformata in maniera da rastremarsi gradatamente in fuori in una rastrematura che si allarga e all'inverso in maniera da rastremarsi gradatamente all 'indietro con una rastrematura in restringimento. Dato che la resistenza di propagazione di una fetta longitudinale di materiale resistivo è inversamente proporzionale alla larghezza della struttura, la larghezza gradualmente crescente o decrescente fornisce una resistenza sempre decrescente quando l'impedenza caratteristica della rastrematura aumenta gradualmente. La struttura rastremata fornisce una variazione di impedenza in RF a onda in movimento, molto simile al modo in cui si utilizza una rastrematura di impedenza per accoppiare una impedenza in RF ad un'altra. Un esempio sarebbe la conversione da un cavo coassiale di impedenza caratteristica a 50 ohm ad un cavo coassiale da 75 ohm attraverso l'utilizzo di una linea di trasmissione rastremata. Come risultato, la potenza si dissipa lentamente lungo la lunghezza della struttura, quando l'impedenza diminuisce lentamente. Nel caso della struttura che si rastrema in giù, l'impedenza aumenta lungo la sua lunghezza, continuando ancora a dissipare potenza in RF. La struttura a rastrematura in fuori - rastrematura in dentro fornisce la combinazione di contributo di impedenza privo di perdite insieme al contributo di impedenza con perdite, che produce dissipazione di potenza in RF, e un accoppiamento di impedenza in RF ottimizzato . The structure of the integrated RF resistor 739 is shaped to gradually taper outward into a widening taper and inversely to gradually taper backward with a shrinking taper. Since the propagation resistance of a longitudinal slice of resistive material is inversely proportional to the width of the structure, the gradually increasing or decreasing width provides an ever decreasing resistance as the characteristic impedance of the taper gradually increases. The tapered structure provides an impedance change in moving wave RF, much like the way an impedance taper is used to couple one RF impedance to another. An example would be the conversion from a 50 ohm characteristic impedance coaxial cable to a 75 ohm coaxial cable through the use of a tapered transmission line. As a result, the power slowly dissipates along the length of the structure as the impedance slowly decreases. In the case of the structure tapering down, the impedance increases along its length, still continuing to dissipate RF power. The taper out - taper in design provides the combination of lossless impedance contribution along with lossy impedance contribution, which produces RF power dissipation, and optimized RF impedance matching.

Il resistore in RF 739 che si avvicina alla forma di un aquilone con vertici troncati può essere considerato come linea di trasmissione elettrica con larghezza variabile dato che si estende dalla linea di trasmissione in RF 737 a una seconda piastra di massa 738. La larghezza aumenta in modo monotono in uno stadio intermedio 760, dove la sua larghezza è costante, dopo ciò diminuendo in modo monotono a dove essa si connetta alla seconda piastra di massa 738, che è sua volta è connessa alla massa elettrica di terminazione attraverso direttrici 740. The resistor in RF 739 that approaches the shape of a kite with truncated vertices can be considered as an electrical transmission line with varying width since it extends from the transmission line in RF 737 to a second ground plate 738. The width increases in monotonous mode in an intermediate stage 760, where its width is constant, thereafter decreasing monotonously to where it connects to the second ground plate 738, which is in turn connected to the electrical termination ground through lines 740.

Una porta di uscita di presa in RF è fornita da elettrodi di presa in RF 762, preferibilmente a forma di barre metalliche, che sono connessi a entrambi i lati del resistore in RF 793 nello stadio intermedio 760. I bordi rastremati 761, 763 del resistore in RF 739 possono essere adattati per ottenere caratteristiche desiderate quali una dissipazione di forme di potenza in RF con riflessione in RF minima. Il profilo dei bordi rastremati 761, 763 può essere descritto da funzioni lineari, quadratiche, esponenziali e qualsiasi altra funzione in graduale variazione della distanza lungo la linea di trasmissione. An RF gripping output port is provided by RF 762 gripping electrodes, preferably in the form of metal rods, which are connected to both sides of the RF 793 resistor in the intermediate stage 760. The tapered edges 761, 763 of the resistor in RF 739 can be adapted to achieve desired characteristics such as dissipation of RF power forms with minimal RF reflection. The profile of the tapered edges 761, 763 can be described by linear, quadratic, exponential and any other function gradually varying the distance along the transmission line.

Il resistore in RF 739 può essere formato da un polimero caricato di carbonio con un certo valore di resistenza di foglio. Il valore di resistenza obiettivo preciso del resistore può essere realizzato tramite taglio laser. The resistor in RF 739 can be formed from a carbon-charged polymer with a certain sheet resistance value. The precise target resistance value of the resistor can be realized by laser cutting.

Il rapporto di divisione o rapporto di sdoppiamento di potenza in RF può essere realizzato regolando la dimensione delle porzioni trapezoidali superiore e inferiore del resistore in RF 739. La potenza in RF compresa dagli elettrodi di presa in RF 762 è alimentata all'ingresso della circuiteria di rilevamento di segnali in RF (non illustrata nella figura). La circuiteria di rilevamento di segnale in RF, compresi i diodi in RF e i componenti passivi, può essere anche integrata nella piastra di terminazione in RF 735 su un substrato ceramico 734 utilizzando la tecnologia PCB ibrida. The division ratio or splitting ratio of RF power can be achieved by adjusting the size of the upper and lower trapezoidal portions of the resistor in RF 739. The RF power included by the pick-up electrodes in RF 762 is fed to the input of the detection of RF signals (not shown in the figure). RF signal sensing circuitry, including RF diodes and passive components, can also be integrated into the 735 RF termination plate on a 734 ceramic substrate using hybrid PCB technology.

I valori per rapporto di sdoppiamento possono trovarsi generalmente nel campo da -6 dB a -20 dB, ma è preferito di circa -10 dB per la maggior parte delle applicazioni pratiche. The values for split ratio can generally be in the range of -6 dB to -20 dB, but about -10 dB is preferred for most practical applications.

Per la porta di ingresso 702, il valore di indipendenza di ingresso è progettato in modo da fornire un accoppiamento in RF ottimale con impedenza di elettrodo di linea di trasmissione su un modulatore ottico elettro-ottico (EO). Mentre i valori di impedenza variano con un particolare progetto di modulatore EO, variando comunemente da circa 30 ohm a circa 75 ohm, circa 40 ohm è tipico sulla maggior parte dei modulatori EO al LiNb03. Gli elettrodi di presa in RF 762 d'altra parte operano generalmente in circuiti in RF standard a 50 ohm, cosicché la loro impedenza di sorgente è progettata per accoppiarsi a questo valore. For the input port 702, the input independence value is designed to provide optimal RF coupling with transmission line electrode impedance on an electro-optical (EO) optical modulator. While impedance values vary with a particular EO modulator design, commonly ranging from about 30 ohms to about 75 ohms, about 40 ohms is typical on most LiNb03 EO modulators. The 762 RF pick electrodes on the other hand generally operate in standard 50 ohm RF circuits, so that their source impedance is designed to match this value.

La resistenza in CC/bassa frequenza del resistore in RF 839, conformata all'incirca come rombo asimmetrico con lati eventualmente incurvati, come illustrato in Figura 8,.può essere valutata utilizzando 1'equazione integrale o somma di piccole fette nella direzione orizzontale tramite 1 'equazione: The DC / low frequency resistance of the RF 839 resistor, roughly shaped as an asymmetrical diamond with possibly curved sides, as shown in Figure 8, can be evaluated using the integral equation or sum of small slices in the horizontal direction by 1 'equation:

Ri = ∑ Rs* 3⁄4 / [t*f(XÌ)], Ri = ∑ Rs * 3⁄4 / [t * f (XÌ)],

dove Rsè la resistenza in foglio del materiale resistivo, 5h è l'altezza della fetta, t è lo spessore del materiale resistivo ed f(xi) è la funzione delle curve per la i-esima fetta. where Rs is the sheet resistance of the resistive material, 5h is the height of the wafer, t is the thickness of the resistive material and f (xi) is the function of the curves for the i-th wafer.

un'estremità di ingresso 827 forma la parte superiore, mentre un'estremità di massa 828 forma le estremità inferiore e di presa 829 che sono su entrambi i lati della struttura del resistore in RF 829. I bordi rastremati 860, 870 possono essere rettilinei, o incurvati verso l'interno come illustrato dalle linee tratteggiate 861, 871, secondo la funzione f(Xi). an input end 827 forms the top, while a ground end 828 forms the bottom and socket ends 829 which are on either side of the resistor structure in RF 829. The tapered edges 860, 870 may be straight, or curved inwards as illustrated by the dashed lines 861, 871, according to the function f (Xi).

Si consideri il resistore in RF 839 come comprendente tre porzioni: due strutture all'incirca trapezoidali e una struttura rettangolare centrale, come illustrato in Figura 8. Utilizzando la suddetta equazione, la resistenza in CC/bassa frequenza Ri e R2può essere calcolata per le porzioni superiore e inferiore, rispettivamente. Analogamente, si può anche calcolare la resistenza della porzione rettangolare, Rr.. Così, la resistenza in CC/bassa frequenza totale è la somma di Ri, R2e Rr. Consider the resistor in RF 839 as comprising three portions: two roughly trapezoidal structures and a central rectangular structure, as shown in Figure 8. Using the above equation, the DC / low frequency resistance Ri and R2 can be calculated for the portions upper and lower, respectively. Similarly, one can also calculate the resistance of the rectangular portion, Rr .. Thus, the total DC / low frequency resistance is the sum of Ri, R2, and Rr.

Il rapporto di divisione di tensione richiesto per il funzionamento appropriato di un circuito di rilevamento di segnali in RF è RI/(RI+R2). Nella struttura, l'altezza totale, H, è la somma delle altezze delle due porzioni trapezoidali, hi e h2, e il foglio rettangolare h3. Altri parametri della terminazione in RF sono larghezza, W, e resistività di foglio, Rs. The voltage division ratio required for proper operation of an RF signal detection circuit is RI / (RI + R2). In the structure, the total height, H, is the sum of the heights of the two trapezoidal portions, hi and h2, and the rectangular sheet h3. Other parameters of the RF termination are width, W, and sheet resistivity, Rs.

Con la regolazione della larghezza, W, le altezze delle tre sezioni, hi, h2e h3, e la resistività di foglio, Rs, il valore di resistenza totale per la terminazione in RF desiderata e il rapporto di divisione di tensione/potenza per il rilevamento di segnale in RF possono essere ottimizzati singolarmente. With the adjustment of the width, W, the heights of the three sections, hi, h2 and h3, and the sheet resistivity, Rs, the total resistance value for the desired RF termination and the voltage / power division ratio for the detection RF signals can be individually optimized.

E' stata descritta la terminazione in RF integrata per applicazioni di modulatore EO con la funzionalità della terminazione in RF e il divisore di potenza/tensione in RF per il rilevamento di segnali in RF. I valori della resistenza di terminazione e il rapporto di divisore di potenza possono essere regolati separatamente e ottimizzati simultaneamente. Il componente a singolo elemento presenta caratteristiche in RF/elettriche eccellenti, cioè una ampiezza di banda a frequenza operativa ampia è bassi parametri parassiti. La terminazione in RF integrata con doppia rastrematura o forma simile consente una transizione uniforme dall'impedenza dell'elettrodo di modulatore EO alla massa elettrica con riflessione minima. The integrated RF termination for EO modulator applications has been described with the RF termination functionality and the RF power / voltage divider for detecting RF signals. The values of the termination resistor and the power divider ratio can be adjusted separately and optimized simultaneously. The single element component has excellent RF / electrical characteristics, i.e. a wide operating frequency bandwidth and low parasitic parameters. Integrated RF termination with double taper or similar shape allows for a smooth transition from the impedance of the EO modulator electrode to electrical ground with minimal reflection.

La terminazione in RF integrata qui descritta può essere anche utilizzata come componente autonomo o in altri tipi di modulatori ottici integrati, quali modulatori MZ a elettro-assorbimento (EA) ed EO su materiale semiconduttore così come in qualsiasi dispositivo elettro-ottico o optoelettronico, che richiede una sola terminazione in RF oppure una combinazione di terminazioni in RF e divisore di potenza/tensione in RF. The integrated RF termination described here can also be used as a standalone component or in other types of integrated optical modulators, such as MZ electro-absorption (EA) and EO modulators on semiconductor material as well as in any electro-optical or optoelectronic device, which requires a single RF termination or a combination of RF terminations and RF power / voltage divider.

Riepilogando, è descritta una terminazione in RF per un modulatore ottico comprendente una piastrina di substrato avente una porta di ingresso per ricevere un segnale di modulazione in RF residuo dal modulatore ottico; una connessione di massa sulla piastrina di substrato per fornire un percorso di ritorno in CC o RF elettrico; una linea di trasmissione resistiva sulla piastrina di substrato avente una larghezza e una lunghezza che si estendono da una estremità di ingresso a una estremità a massa per assorbire il segnale di modulazione in RF residuo, in cui l'estremità di ingresso è connessa alla porta di ingresso e l'estremità a massa è connessa alla connessione di massa; ed una porta di uscita di presa in RF sulla piastrina di substrato, connessa alla linea di trasmissione resistiva in uno stadio intermedio, per accoppiare in fuori un segnale di monitoraggio in RF a un rapporto suddiviso di un segnale di modulazione in RF residuo. Il rapporto suddiviso è tipicamente nel campo da circa -6 dB a circa -20 dB. In summary, an RF termination is described for an optical modulator comprising a substrate chip having an input port for receiving a residual RF modulation signal from the optical modulator; a ground connection on the substrate chip to provide an electrical DC or RF return path; a resistive transmission line on the substrate chip having a width and length extending from an input end to a grounded end to absorb the residual RF modulation signal, where the input end is connected to the input port input and the grounded end is connected to the ground connection; and an RF pickup output port on the substrate chip, connected to the resistive transmission line in an intermediate stage, for out-coupling an RF monitoring signal to a split ratio of a residual RF modulation signal. The split ratio is typically in the range of about -6 dB to about -20 dB.

La larghezza della linea di trasmissione resistiva può avere una rastrematura e un allargamento dall'estremità a massa allo stadio intermedio e una rastrematura in restringimento dallo stadio intermedio alla porta di ingresso in RF. The width of the resistive transmission line can have a taper and a widening from the grounded end to the intermediate stage and a narrowing taper from the intermediate stage to the RF input port.

La rastrematura in allargamento o la rastrematura in restringimento può seguire la funzione di profilo che è una tra lineare, quadratica ed esponenziale. Le dimensioni della rastrematura in allargamento o della rastrematura in restringimento possono essere regolate tramite taglio laser. The widening taper or the shrinkage taper can follow the profile function which is one of linear, quadratic and exponential. The size of the widening taper or shrinking taper can be adjusted by laser cutting.

La linea di trasmissione resistiva può essere fatta di un materiale resistivo a film sottile o film spesso. Un polimero caricato di carbonio è un materiale adatto per la linea di trasmissione resistiva . The resistive transmission line can be made of a thin film or thick film resistive material. A carbon filled polymer is a suitable material for the resistive transmission line.

La linea di trasmissione resistiva può essere una guida d'onda coplanare o una linea a microstriscia. The resistive transmission line can be a coplanar waveguide or a microstrip line.

La porta di uscita di presa in RF ha una impedenza nel campo da circa 30 ohm a circa 75 ohm. The RF jack output port has an impedance in the range of about 30 ohms to about 75 ohms.

La piastrina di substrato comprende una tra ceramica e semiconduttore. Si può utilizzare una tecnologia PCB ibrida per fabbricare la piastrina di substrato. The substrate die comprises a ceramic and a semiconductor. Hybrid PCB technology can be used to fabricate the substrate die.

Claims

CLAIMS 1. RF termination for an optical modulator comprising: a substrate chip having an input port for receiving a residual RF modulation signal from the optical modulator; a ground connection on the substrate chip to provide an electrical RF return path; a resistive transmission line on the substrate chip having a width and length extending from an input end to a grounded end for absorbing the residual RF modulation signal, where the input end is connected to the input port input and the grounded end is connected to the ground connection; And an RF socket output port on the substrate chip, connected to an intermediate stage of the resistive transmission line, for coupling out an RF monitoring signal to a split ratio of the residual RF modulation signal.

2 . RF termination according to claim 1, wherein the width of the resistive transmission line has a widening taper from the grounded end to the intermediate stage and a narrowing taper from the intermediate stage to the RF input port.

RF termination according to claim 2, wherein the widening taper or shrinking taper follows a profile function which is one of linear, quadratic and exponential.

RF termination according to claim 2, wherein the resistive transmission line comprises a resistive material selected from one of the thin film and thick film types.

The RF termination according to claim 4, wherein the resist material comprises a carbon-filled polymer.

6. RF termination according to claim 2, wherein the widening taper or shrinking taper is laser cut.

The RF termination according to claim 2, wherein the resistive transmission line is one of a coplanar waveguide and a microstrip line.

8. RF termination according to claim 2, wherein the split ratio is in the range from about -6 dB to -20 dB.

The RF termination according to claim 2, wherein the RF tap output port has an impedance in the range of from about 30 ohms to 75 ohms.

The RF termination according to claim 2, wherein the substrate die comprises one of ceramic and semiconductor material.

The RF termination according to claim 2, wherein the substrate die is fabricated from hybrid PCB technology.