JP2003315754A - Light modulator - Google Patents

Light modulator

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JP2003315754A
JP2003315754A JP2002117171A JP2002117171A JP2003315754A JP 2003315754 A JP2003315754 A JP 2003315754A JP 2002117171 A JP2002117171 A JP 2002117171A JP 2002117171 A JP2002117171 A JP 2002117171A JP 2003315754 A JP2003315754 A JP 2003315754A
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航太 浅香
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light modulator of an arrayed EA modulator module which presents a favorable high frequency characteristic in a wide-band area, and does not make its package process complex with increase in the number of channels, and further eliminates the need for an optical circulator causing cost increase. <P>SOLUTION: In the light modulator, the light incident plane and the light emitting plane are formed on the side faces of an EA modulator array facing each other, and the light modulator has parallel electric wiring films wired with GCPW on a linear IPF carrier, and is electrically connected to the EA modulator array where the optical modulation elements are arranged at positions with different distances from the light incident plane on the optical axes. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報通信等で用
いられる光変調装置に関するものであり、特に多重通信
用の多チャンネル光変調装置に関する。。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulator used in optical information communication and the like, and more particularly to a multi-channel optical modulator for multiplex communication. .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、伝送容量拡大のために波長分割多
重(WDM)伝送方式を用いた光ファイバ通信について
盛んに研究開発が進められている。モノリシック集積型
の光半導体デバイスは、異なった機能を有する素子を同
一半導体基板上に形成できるため、このようなWDMネ
ットワークにおいて光信号処理機能を実現する光コンポ
ーネントとして非常に有効である。電界吸収型光変調器
(以下、EA変調器と略記)は低駆動電圧で高速信号光
を得ることができるだけでなく、高速ゲートスイッチや
波長変換機能としての機能を有するためWDMネットワ
ークには必須の光半導体素子であると考えられている。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development have been actively conducted on optical fiber communication using a wavelength division multiplexing (WDM) transmission system for expanding transmission capacity. Since the monolithic integrated optical semiconductor device can form elements having different functions on the same semiconductor substrate, it is very effective as an optical component that realizes an optical signal processing function in such a WDM network. The electro-absorption optical modulator (hereinafter abbreviated as EA modulator) can obtain high-speed signal light at a low driving voltage and also has a function as a high-speed gate switch and a wavelength conversion function, which is essential for a WDM network. It is considered to be an optical semiconductor device.

【0003】一方、波長多重数の増加に対応するため
に、同一の機能を持った複数の光半導体素子を、同一基
板上に配置したアレイ化素子の需要が高まっている。例
えばEA変調器をアレイ化すると、ワンチップで多波長
光変調器アレイ、または高速光ゲートスイッチアレイを
実現できるため、デバイスの小型化と低コスト化に有利
である。さらに、光半導体素子と光ファイバとでは、光
のスポットサイズが大きく異なるため、光学接続点での
結合損失が増大することが問題となっていた。そのた
め、光半導体素子と受動導波路型のスポットサイズ変換
器を同一基板上に集積し、光ファイバとの結合損失の低
減を図ることが行われている。また、ハイメサ構造を有
する受動導波路は、アレイ導波路回折格子(AWG)や
多モード干渉計(MMI)といった合分波機能を有する
受動導波路型機能デバイスと同じ構造を有している。こ
のように、能動素子(例えば、レーザダイオードや光半
導体増幅器)と受動導波路との集積化は、光半導体集積
回路の高機能化を図ることができるため、WDMネット
ワーク用の光コンポーネントを実現する上で非常に有望
である。
On the other hand, in order to cope with an increase in the number of wavelength division multiplexes, there is an increasing demand for an arrayed element in which a plurality of optical semiconductor elements having the same function are arranged on the same substrate. For example, when the EA modulator is formed into an array, a multi-wavelength optical modulator array or a high-speed optical gate switch array can be realized with one chip, which is advantageous for device miniaturization and cost reduction. Furthermore, since the optical semiconductor element and the optical fiber have greatly different light spot sizes, there has been a problem that the coupling loss at the optical connection point increases. Therefore, an optical semiconductor element and a passive waveguide type spot size converter are integrated on the same substrate to reduce the coupling loss with the optical fiber. Further, the passive waveguide having a high-mesa structure has the same structure as a passive waveguide functional device having a multiplexing / demultiplexing function such as an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) and a multimode interferometer (MMI). In this way, the integration of the active element (for example, a laser diode or an optical semiconductor amplifier) and the passive waveguide can improve the functionality of the optical semiconductor integrated circuit, and thus realizes an optical component for a WDM network. Very promising above.

【0004】ところでEA変調器は、電圧を印加すると
吸収端波長が長波長側にシフトするという物理現象を利
用して、連続光を断続した信号光に変換することが出来
る。高速な信号光を生成するためには高周波電気信号を
EA変調器に給電する必要がある。よって、EA変調器
モジュールヘは同軸ケーブルにより高周波電圧の供給を
行い、モジュール内部ではマイクロストリップライン
(MSL)により素子の直近まで接続し、MSLからは
ワイヤボンディングにより素子上面の電極パッドと接続
する。このときワイヤ長が長くなると、ボンディングワ
イヤの寄生インダクタンスの増加を招き、高周波特性が
劣化する。そのため、EA変調器へのワイヤ長は、でき
るだけ短くする必要がある。
By the way, the EA modulator can convert continuous light into intermittent signal light by utilizing the physical phenomenon that the absorption edge wavelength shifts to the long wavelength side when a voltage is applied. In order to generate a high-speed signal light, it is necessary to feed a high frequency electric signal to the EA modulator. Therefore, a high-frequency voltage is supplied to the EA modulator module by a coaxial cable, and the microstrip line (MSL) is connected to the immediate vicinity of the element inside the module, and the MSL is connected to the electrode pad on the upper surface of the element by wire bonding. At this time, if the wire length is increased, the parasitic inductance of the bonding wire is increased and the high frequency characteristics are deteriorated. Therefore, the wire length to the EA modulator needs to be as short as possible.

【0005】そこで、ワイヤボンディングに替わる電気
的な接続法として、冨室らが開発したIPF(Impe
dance−matched Fi1m)キャリアが非
常に有効であると考えられている(冨室他、特開平2−
34948号公報)。IPFキャリアとはインピーダン
ス整合型の電気配線膜(フィルムキャリア)のことで、
絶縁性フレキシブル基板の両面に、金属導体のコプレー
ナ(CPW)配線パターンとグランド面が形成されたグ
ランドコプレーナ(GCPW)構造となっており、半導
体素子の直上に配置して用いる。IPFキャリアの配線
パターン端部には端子接続用の開口部にAuバンプを形
成した短いリードを配置しており、熱超音波ボンディン
グによって、半導体素子の電極パッドと接続する。その
ため、半導体素子の直近までインピーダンス整合のとれ
た電気配線を行うことが可能なため、非常に広い帯域に
おいて良好な周波数特性を得ることができる。恒次ら
は、IPFキャリアの周波数帯域特性としてSパラメー
タを評価した(恒次他、電子情報通信学会誌、Vol.
84,No.6,pp.390−398,June20
01)。その結果、直線状の配線パターンの場合、DC
〜50GHzまでの広帯域な領域でS21<−0.8d
B、S11<−20dBと優れた高周波特性を達成して
いる。
Therefore, as an electrical connection method instead of wire bonding, the IPF (Impe) developed by Tomomi et al.
Dance-matched Fi1m) carriers are considered to be very effective (Fujimuro et al., JP-A-2-
34948). The IPF carrier is an impedance matching type electrical wiring film (film carrier).
It has a ground coplanar (GCPW) structure in which a coplanar (CPW) wiring pattern of a metal conductor and a ground surface are formed on both surfaces of an insulating flexible substrate, and is used immediately above a semiconductor element. At the end of the wiring pattern of the IPF carrier, a short lead having an Au bump formed in an opening for terminal connection is arranged, and is connected to an electrode pad of a semiconductor element by thermosonic bonding. Therefore, since it is possible to perform electrical wiring with impedance matching up to the immediate vicinity of the semiconductor element, it is possible to obtain good frequency characteristics in a very wide band. Tsuneji et al. Evaluated the S parameter as the frequency band characteristic of the IPF carrier (Kenji et al., The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol.
84, No. 6, pp. 390-398, June 20
01). As a result, in the case of a linear wiring pattern, DC
S 21 <-0.8d in a wide band range up to 50 GHz
Excellent high frequency characteristics of B and S 11 <−20 dB are achieved.

【0006】一方、アレイ化した多チャンネルEA変調
素子の構造を図5に示す。図5は4チャンネルのEA変
調器アレイ素子の例であるが、EA変調器アレイ素子3
には受動導波路4が4本形成されており、この光の入射
面および出射面には反射防止膜13が形成されている。
それぞれの受動導波路4に対しては光ファイバアレイ5
が光学的に結合されており、各受動導波路4においては
配線用のボンディングワイヤ8を接続するためのEA変
調器用の電極パッド6が形成されており、EA変調器ア
レイ素子3の各チャンネルに信号電圧を印加する構造と
なっている。この電極パッド6と回路部分を形成してい
るMSL14あるいは終端抵抗7とは熱超音波ボンディ
ング等によりボンディングワイヤ8で配線されている。
このため、素子中央部に配置されたEA変調素子(図5
で受動導波路b、c)へのワイヤ長を、素子端部(図5
で受動導波路a、d)に配置された場合よりも長くして
おく必要がある。素子端部に配置された場合は、従来の
EA変調器単体における場合のワイヤ長とほぼ同等に接
続できるが、中央部に配置された場合はワイヤ長が長く
なるため寄生インダクタンスの増加を招き、高周波特性
が劣化してしまうことが重要な問題となっていた。ま
た、ワイヤ同士が接触すると短絡して、各チャンネルを
独立な電気信号で変調することができなくなる。よっ
て、ワイヤの引き回し工程には細心の注意を払う必要が
生じるため、チャンネル数の増加に伴い実装工程が煩雑
化し、歩留まりの低下を招くことが問題となっていた。
On the other hand, the structure of an arrayed multi-channel EA modulator is shown in FIG. FIG. 5 shows an example of a 4-channel EA modulator array element.
Four passive waveguides 4 are formed in the optical waveguide, and an antireflection film 13 is formed on the light incident surface and the light emitting surface.
An optical fiber array 5 for each passive waveguide 4.
Are optically coupled to each other, and in each passive waveguide 4, an electrode pad 6 for an EA modulator for connecting a bonding wire 8 for wiring is formed, and in each channel of the EA modulator array element 3. It has a structure for applying a signal voltage. The electrode pad 6 and the MSL 14 or the terminating resistor 7 forming the circuit portion are wired by a bonding wire 8 by thermosonic bonding or the like.
Therefore, the EA modulation element (FIG.
The wire length to the passive waveguides b, c) at the device end (Fig.
Therefore, it is necessary to make the length longer than that in the case where the passive waveguides a and d) are arranged. When arranged at the end of the element, the wire length can be almost equal to that in the case of the conventional EA modulator alone, but when arranged at the center, the wire length becomes long, which causes an increase in parasitic inductance. Degradation of high frequency characteristics has been an important issue. Further, when the wires come into contact with each other, a short circuit occurs, and it becomes impossible to modulate each channel with an independent electric signal. Therefore, since it is necessary to pay close attention to the wire routing process, the mounting process becomes complicated as the number of channels increases, and the yield is reduced.

【0007】以上述べた問題を解決するために山田ら
は、図6に示した反射型の多チャンネル変調装置を開発
した(K.Yamada et al.,IEICE
Trans. Electron., vol.E81
−C,No.8,August1998,pp.124
5−1250)。この構造の光変調装置においては、回
路との接続点を全て半導体基板の同一端面に寄せ、すな
わち、電極パッド6を変調器アレイ素子3の高反射膜1
5側に配置し、この高反射膜15側に回路部分16を配
置している。これにより回路部分16とEA変調器アレ
イ素子3とは全てのチャンネルが同じ最短距離でボンデ
ィング出来ることになる。この場合、光の入力および出
力は同じ反射防止膜13が形成されている側から行なわ
れるため、チャンネル毎に入力光と出力光とを分離する
ための光サーキュレータ17が必要となる。このため、
EA変調素子の位置によらず、どのチャンネルに対して
も従来のEA変調器単体における場合のワイヤ長とほぼ
等しく接続できるため、アレイ化を行っても良好な高周
波特性を得ることができ、また、ワイヤの引き回し工程
においてもMSL14から各EA変調素子の電極パッド
6までが近いので、他チャンネルのワイヤと接触する可
能性が低く、よって、チャンネル数が増加しても、実装
工程が煩雑化することがない、と言うメリットがある。
しかしながら、この構造による光変調装置は同一の光フ
ァイバにより光の入出力を行うため、チャンネル数分の
光サーキュレータ17を用いる必要がある。そのため、
低コスト化が困難になるという重大な問題があった。
In order to solve the above-mentioned problems, Yamada et al. Developed the reflection type multi-channel modulator shown in FIG. 6 (K. Yamada et al., IEICE).
Trans. Electron. , Vol. E81
-C, No. 8, August 1998, pp. 124
5-1250). In the optical modulator having this structure, all connection points with the circuit are brought close to the same end face of the semiconductor substrate, that is, the electrode pads 6 are arranged on the high reflection film 1 of the modulator array element 3.
5 is arranged, and the circuit portion 16 is arranged on the high reflection film 15 side. As a result, all the channels of the circuit portion 16 and the EA modulator array element 3 can be bonded at the same shortest distance. In this case, since light is input and output from the side where the same antireflection film 13 is formed, the optical circulator 17 for separating the input light and the output light for each channel is required. For this reason,
Regardless of the position of the EA modulator, since it is possible to connect to any channel almost the same as the wire length in the case of the conventional EA modulator alone, good high frequency characteristics can be obtained even when arrayed. Also, in the wire routing process, since the MSL 14 is close to the electrode pad 6 of each EA modulation element, the possibility of contact with the wires of other channels is low, so that the mounting process becomes complicated even if the number of channels increases. There is a merit that there is no such thing.
However, since the optical modulator having this structure inputs and outputs light through the same optical fiber, it is necessary to use the optical circulators 17 for the number of channels. for that reason,
There was a serious problem that cost reduction would be difficult.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来提案されてきた各種のアレイ型光変調器においては周
波数特性上、製造工程上あるいはコスト上の問題が何れ
も十分に解決されたものとはなっておらず、実用上の問
題点となっていた。本発明は、上記状況に鑑みてなされ
たもので、アレイ化されたEA変調器モジュールにおい
て、広帯域な領域で良好な高周波特性を示し、かつチャ
ンネル数の増加に伴い実装工程が煩雑化することなく、
さらに、コスト増加を招く光サーキュレータ11を必要
としない光変調装置を提供することを目的としている。
As described above, in the various array type optical modulators that have been proposed hitherto, the problems in frequency characteristics, manufacturing process, and cost have been sufficiently solved. However, it was a problem in practical use. The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an arrayed EA modulator module, shows good high-frequency characteristics in a wide band region and does not complicate the mounting process as the number of channels increases. ,
Another object is to provide an optical modulator that does not require the optical circulator 11 which causes an increase in cost.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においてはインピーダンス整合型線路で構成
された電気配線と、複数の光変調器とこれら光変調器の
両側に受動導波路が集積されている光半導体素子とを電
気的に接続してなるアレイ型光変調装置において、光入
力端および光出力端にそれぞれ光導波路が接続され、こ
れら各光導波路の光入力端および光出力端が相対向する
端面に設置されており、かつ、各光変調素子となる部分
が光の伝搬方向に沿って上記の光入力端からの距離が、
チャンネル毎に互いに異なった位置に配置されており、
駆動電気信号を入力するための電気配線ポートがこれら
光導波路の光入出力端と異なる端面に形成されているこ
とを特徴とする光変調装置について規定している。
In order to achieve the above object, in the present invention, an electrical wiring constituted by an impedance matching type line, a plurality of optical modulators and passive waveguides on both sides of these optical modulators are provided. In an array type optical modulation device which is electrically connected to an integrated optical semiconductor element, optical waveguides are respectively connected to an optical input end and an optical output end, and an optical input end and an optical output end of each optical waveguide are connected. Are installed on the end faces facing each other, and the distance from the above-mentioned light input end along the propagation direction of light is a portion that becomes each light modulation element,
They are arranged in different positions for each channel,
It defines an optical modulation device characterized in that an electric wiring port for inputting a drive electric signal is formed on an end face different from the light input / output end of these optical waveguides.

【0010】また、請求項2においては、請求項1記載
の光変調装置のインピーダンス整合型線路で構成された
電気配線に高周波信号を給電する入力ポートを、隣接す
るチャンネル毎に交互に反対側の端面に設置したことを
特徴とする光変調装置の構造について規定している。
According to a second aspect of the present invention, an input port for feeding a high frequency signal to the electric wiring formed by the impedance matching type line of the optical modulator according to the first aspect is provided on the opposite side alternately for each adjacent channel. It stipulates the structure of the optical modulator characterized by being installed on the end face.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1に、本発明における第1の実
施の形態例に係わる光半導体素子の構成を表す上面図を
示す。半導体素子は、EA変調器アレイ素子3とその両
端に光入出力端を有する受動導波路4を有する素子を4
つ集積したモノリシック集積型の多チャンネル変調器ア
レイ素子3となっている。図示はしないが、この受動導
波路4の光入出力端には、水平方向のテーパー構造を用
いることでスポットサイズを広げ、光ファイバとの結合
損失低減を図った。多チャンネル光変調器アレイ素子3
と光ファイバアレイ5を直接光結合するためと、チャン
ネル間ピッチを500μmにして多チャンネル変調器ア
レイ素子3サイズの小型化を図るために、多チャンネル
変調器アレイ素子3との光結合には先球ファイバを用い
た。素子のサイズは、2.5mm×2.5mmであり、
非常に小型なデバイスとなっている。
FIG. 1 is a top view showing the structure of an optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor element is an element having an EA modulator array element 3 and a passive waveguide 4 having optical input / output terminals at both ends thereof.
It is a monolithic integrated multi-channel modulator array element 3 that is integrated. Although not shown, a horizontal taper structure is used at the light input / output end of the passive waveguide 4 to widen the spot size and reduce the coupling loss with the optical fiber. Multi-channel optical modulator array element 3
In order to directly optically couple the optical fiber array 5 with the optical fiber array 5 and to reduce the size of the multi-channel modulator array element 3 by setting the pitch between the channels to 500 μm, the optical coupling with the multi-channel modulator array element 3 is performed first. A spherical fiber was used. The element size is 2.5 mm x 2.5 mm,
It is a very small device.

【0012】入力側の光ファイバアレイ5から入射した
連続光は、受動導波路4の入力側を経てEA変調器アレ
イ素子3に入射する。EA変調器アレイ素子3で変換さ
れた信号光は、受動導波路4の出力端より出力側に配置
された光ファイバアレイ5ヘ出射する。このように、光
の入出力端を別個に構成した導波路を用いるため、光サ
ーキュレータが不要な構成となっている。
Continuous light incident from the optical fiber array 5 on the input side enters the EA modulator array element 3 via the input side of the passive waveguide 4. The signal light converted by the EA modulator array element 3 is emitted to the optical fiber array 5 arranged on the output side from the output end of the passive waveguide 4. As described above, since the waveguide having the light input / output terminals separately configured is used, the optical circulator is not required.

【0013】ところで、高周波電気配線パターンにおけ
る曲げ部は、反射点や共振点の原因となるため、高周波
特性を劣化させることが知られている。よって、本実施
の形態例においては4つある各EA変調器を、光の入射
面からの距離がチャンネル毎に導波路上で異なった位置
に配置することにより、IPFキャリア21の上にGC
PWによる配線パターン9は全てのチャンネルで曲げ部
のない直線で構成し、50Ω抵抗7で終端している。こ
れにより、図5における長さの異なるボンディングワイ
ア8を空間的に配置して結線することがないため、広帯
域において良好な高周波特性を得ることができる。
By the way, it is known that the bent portion of the high-frequency electric wiring pattern causes reflection points and resonance points and therefore deteriorates high-frequency characteristics. Therefore, by disposing the four EA modulators in this embodiment at different positions on the waveguide for each channel from the light incident surface, the GC is arranged on the IPF carrier 21.
The wiring pattern 9 of PW is formed by a straight line having no bent portion in all channels, and is terminated by a 50Ω resistor 7. Thereby, since the bonding wires 8 having different lengths in FIG. 5 are not spatially arranged and connected, a good high frequency characteristic can be obtained in a wide band.

【0014】また配線パターンのチャンネル間ピッチは
500μmと充分離すことで、チャンネル間電気クロス
トークの低減を図った。IPFキャリア21上のGCP
W配線パターン9ヘの駆動信号の入力は、4チャンネル
全て同一方向から行うと、図示はしないがモジュールの
片側のみに同軸コネクタ等の高周波用コネクタが配置さ
れるため、モジュールが大型化してしまう。そのため、
図1に示すように1チャンネルずつ交互に両側から駆動
電気信号を入力する。
Further, the inter-channel electrical crosstalk is reduced by filling and separating the inter-channel pitch of the wiring pattern with 500 μm. GCP on the IPF carrier 21
If drive signals are input to the W wiring pattern 9 from all four channels in the same direction, a high-frequency connector such as a coaxial connector is arranged on only one side of the module, which is not shown, but the module becomes large. for that reason,
As shown in FIG. 1, drive electric signals are input alternately from both sides for each channel.

【0015】本実施の形態では4チャンネル変調装置に
ついて示したが、チャンネル数が4つ以上になっても、
熱超音波ボンディングによる接続点数が増加するだけ
で、1枚のIPFキャリア21により電気的に配線する
ことができる。そのため、チャンネル数の増加による実
装工程の煩雑化、あるいは歩留まりの低下が生じること
はない。
In this embodiment, the 4-channel modulator is shown, but even if the number of channels is 4 or more,
Only by increasing the number of connection points by thermosonic bonding, one IPF carrier 21 can be electrically wired. Therefore, the number of channels does not increase the complexity of the mounting process and the yield does not decrease.

【0016】図1に示した、直線状のGCPW配線パタ
ーン9の高周波特性を解析するために、シミュレーショ
ンを行った。図2にシミュレーションに用いた解析モデ
ルを示す。図2は1チャンネルあたりの上面図を示すも
ので、図2におけるA−A’間の断面図を図3に示す。
図2において1が高周波駆動電圧の入力ポートで、2は
50Ω終端抵抗7に接続された出力ポートである。信号
線10の線路長は、素子の横幅と同じ2.5mmとし、
この信号線10の両側に図3に示すようにグランド線1
1が配線されており、この配線面と反対側の面、すなわ
ち、図2に示す上面の反対側の裏面はグランド12の面
としている。
A simulation was conducted to analyze the high frequency characteristics of the linear GCPW wiring pattern 9 shown in FIG. The analytical model used for the simulation is shown in FIG. 2 shows a top view of one channel, and FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
In FIG. 2, 1 is an input port for the high frequency drive voltage, and 2 is an output port connected to the 50Ω termination resistor 7. The line length of the signal line 10 is 2.5 mm, which is the same as the lateral width of the element,
As shown in FIG. 3, ground lines 1 are provided on both sides of the signal line 10.
1 is wired, and the surface opposite to the wiring surface, that is, the back surface opposite to the upper surface shown in FIG.

【0017】また図3においてCu配線パターン19の
厚みを無視し、無損失線路として解析を行った。実際に
は、表面の配線パターンの信号線10およびグランド線
11と裏面のグランド12はヴィアにより導通してグラ
ンド強化を図ったが、簡単のため本シミュレーションで
はヴィアを考慮に入れていない。また、EA変調素子と
IPFキャリア21の絶縁を図るために、IPFキャリ
ア21の両面は絶縁性のポリイミド20でコーティング
されているが、簡単のため本シミュレーションでは考慮
に入れていない。図4には、その解析結果(S11)を
示す。図4より、1〜40GHzまでの広い周波数領域
において、S11<−20dBの良好な特性を達成して
いることが分かる。
Further, in FIG. 3, the thickness of the Cu wiring pattern 19 was ignored, and the analysis was performed as a lossless line. Actually, the signal line 10 and the ground line 11 of the wiring pattern on the front surface and the ground 12 on the back surface are electrically connected by vias to strengthen the ground, but for simplicity, vias are not taken into consideration in this simulation. Further, in order to insulate the EA modulator and the IPF carrier 21, both surfaces of the IPF carrier 21 are coated with an insulating polyimide 20, but this is not taken into consideration in this simulation for simplicity. FIG. 4 shows the analysis result (S 11 ). It can be seen from FIG. 4 that good characteristics of S 11 <−20 dB are achieved in a wide frequency range of 1 to 40 GHz.

【0018】なお、上述した実施の形態例では、4つの
素子を集積したEA変調器アレイを例に挙げて説明した
が、4つ未満、あるいは5つ以上の素子を集積した光半
導体アレイに適用できるのは無論のことである。
Although the EA modulator array in which four elements are integrated has been described as an example in the above-described embodiment, it is applied to an optical semiconductor array in which less than four elements or five or more elements are integrated. Of course, you can do it.

【0019】また、上述した実施の形態例では、電圧駆
動型のEA変調器を例に挙げて説明したが、電流駆動に
より直接変調を行うレーザダイオードなど、他の光半導
体素子にも適用できる。また、上述した実施の形態例で
は、絶縁性のフレキシブル配線を例に挙げて説明した
が、セラミック基板上に形成されたCPW配線板と光半
導体素子をはんだバンプにより接続してなるフリップチ
ップ実装型の光半導体モジュールに組み込まれる光半導
体素子にも適用できる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the voltage-driven EA modulator has been described as an example, but the present invention can be applied to other optical semiconductor elements such as a laser diode which directly modulates by current driving. Further, in the above-described embodiment, the insulating flexible wiring has been described as an example. However, a flip-chip mounting type in which a CPW wiring board formed on a ceramic substrate and an optical semiconductor element are connected by solder bumps It can also be applied to an optical semiconductor element incorporated in the optical semiconductor module of.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によるアレイ型光変調装置は、イ
ンピーダンス整合型線路で構成された並列高周波電気配
線膜による電気配線と、複数の電界吸収型光変調器とこ
の光変調器の両端に受動導波路が集積されている光半導
体素子とを電気的に接続してなる光変調装置において、
この変調器を光の伝搬方向に沿って互いに異なった位置
に配置することにより、本発明による変調器に駆動電気
信号を供給する電気配線膜において、曲げ部のない直線
状の配線パターンを得ることができるようにしたため、
広い帯域に渉って良好な高周波特性を得ることができ、
かつチャンネル数の増加に伴い実装工程が煩雑化するこ
ともなく、WDMネットワークに必須の高速アレイ化デ
バイスが実現される。
The array type optical modulator according to the present invention is provided with an electric wiring formed by a parallel high frequency electric wiring film composed of impedance matching type lines, a plurality of electroabsorption type optical modulators, and passive elements at both ends of the optical modulator. In an optical modulator that electrically connects an optical semiconductor element in which a waveguide is integrated,
By arranging the modulators at different positions along the light propagation direction, it is possible to obtain a linear wiring pattern having no bending portion in the electric wiring film for supplying a driving electric signal to the modulator according to the present invention. So that you can
Good high frequency characteristics can be obtained over a wide band,
In addition, the high-speed array device required for the WDM network is realized without complicating the mounting process as the number of channels increases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による光変調装置の構成図。FIG. 1 is a block diagram of an optical modulator according to the present invention.

【図2】GCPW配線パターンの高周波特性シミュレー
ション用モデルの上面図。
FIG. 2 is a top view of a model for high frequency characteristic simulation of a GCPW wiring pattern.

【図3】上記モデルにおける配線パターンの断面図。FIG. 3 is a sectional view of a wiring pattern in the model.

【図4】上記シミュレーション結果の特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram of the simulation result.

【図5】従来の多チャンネルEA変調素子の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional multi-channel EA modulator.

【図6】従来の反射型多チャンネルEA変調素子の構成
図。
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional reflective multi-channel EA modulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:入力ポート 2:出力ポ
ート 3:EA変調器アレイ素子 4:受動導
波路 5:光ファイバアレイ 6:EA変
調器電極パッド 7:終端抵抗 8:ボンデ
ィングワイア 9:GCPW配線パターン 10:信号線 11:グランド線 12:グラ
ンド 13:反射防止膜 14:マク
ロストリップライン 15:高反射膜 16:回路
部分 17:光サーキュレータ 19:Cu
配線パターン 20:ポリイミド 21:IP
Fキャリア
1: Input port 2: Output port 3: EA modulator array element 4: Passive waveguide 5: Optical fiber array 6: EA modulator electrode pad 7: Termination resistor 8: Bonding wire 9: GCPW wiring pattern 10: Signal line 11 : Ground line 12: Ground 13: Antireflection film 14: Macro strip line 15: Highly reflective film 16: Circuit part 17: Optical circulator 19: Cu
Wiring pattern 20: Polyimide 21: IP
F carrier

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】インピーダンス整合型線路で構成された電
気配線と、複数の光変調器と該光変調器の両側に受動導
波路が集積されている光半導体素子とを電気的に接続し
てなる光変調装置において、光入力端および光出力端に
それぞれ受動導波路が接続され、該各受動導波路の光入
力端および光出力端が相対向する端面に設置されてお
り、かつ、該各光変調器となる部分が光の伝搬方向に沿
って該光入力端からの距離が、チャンネル毎に互いに異
なった位置に配置されており、駆動電気信号を入力する
ための電気配線ポートが該受動導波路の該光入出力端と
異なる端面に形成されていることを特徴とする光変調装
置。
1. An electrical wiring comprising an impedance matching type line, a plurality of optical modulators, and an optical semiconductor element in which passive waveguides are integrated on both sides of the optical modulators are electrically connected. In the optical modulator, a passive waveguide is connected to each of the optical input end and the optical output end, and the optical input end and the optical output end of each passive waveguide are installed on the end faces facing each other, and The modulator portion is arranged along the light propagation direction at different distances from the optical input end for each channel, and an electric wiring port for inputting a drive electric signal is provided in the passive conductor. An optical modulator, wherein the optical modulator is formed on an end face different from the light input / output end of the waveguide.
【請求項2】請求項1記載の光変調装置において、イン
ピーダンス整合型線路で構成された電気配線に高周波信
号を給電する入力ポートを、隣接するチャンネル毎に反
対側の端面に設置したことを特徴とする光変調装置。
2. The optical modulator according to claim 1, wherein an input port for feeding a high-frequency signal to an electric wiring formed of an impedance matching type line is installed on the opposite end face for each adjacent channel. And a light modulator.
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