JP2807651B2 - Semiconductor electro-absorption optical modulator - Google Patents

Semiconductor electro-absorption optical modulator

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JP2807651B2
JP2807651B2 JP8005634A JP563496A JP2807651B2 JP 2807651 B2 JP2807651 B2 JP 2807651B2 JP 8005634 A JP8005634 A JP 8005634A JP 563496 A JP563496 A JP 563496A JP 2807651 B2 JP2807651 B2 JP 2807651B2
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伸明 今井
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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0121Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass

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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、レーザーダイオー
ドなどの光源からの光信号を入力される信号に従って変
調する半導体電界吸収型光変調装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor electroabsorption type optical modulator which modulates an optical signal from a light source such as a laser diode according to an input signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光通信システムでは、ディジタル
信号のベースバンド伝送が一般的であり、光変調器もベ
ースバンド信号伝送用に開発されてきた。特に、高い搬
送波周波数における光信号の変調のために外部光変調器
が用いられている。外部光変調器には、大きく2つの種
類が存在し、1つがマッハ・ツェンダー型光変調器と他
方が半導体電界吸収型光変調器である。
2. Description of the Related Art In conventional optical communication systems, baseband transmission of digital signals is common, and optical modulators have also been developed for baseband signal transmission. In particular, external optical modulators have been used for modulating optical signals at high carrier frequencies. There are roughly two types of external optical modulators, one of which is a Mach-Zehnder optical modulator and the other is a semiconductor electroabsorption optical modulator.

【0003】マッハ・ツェンダー型光変調器は、電界強
度により光に対する屈折率が変化する物質、つまり電気
光学効果のある物質に導波路を形成して作成される。電
気光学効果を有する材料として、一般的にLiNbO3
が用いられる。動作原理は入力された光信号が2分配さ
れて第1と第2の光導波路に入射されて伝送される。一
方の光路である第1の光導波路には電界が印加されて屈
折率変化が生じる。屈折率が変化することにより、光の
伝送速度が変化されることになる。当該変調器の出力部
で再び上記分配された2つの光信号が合成される。この
ときに2つの光信号に見掛け上の光路差が生じない場合
には、入力された光信号がそのまま放出されるが、光路
差が波長の1/2の場合には互いに光信号が打ち消しあ
うため光信号は出力されない。この作用により強度変調
をかけるものである。このマッハ・ツェンダー型光変調
器は、例えば、従来技術文献1「G.E.Betts
et al.,“High−Sensitivity
Lumped−Element Bandpass M
odulators in LiNbO3”,Jour
nal of Lightwave Technolo
gy,Vol.7,No.12,pp.2078−20
82,1989年12月」において開示されている。
[0003] A Mach-Zehnder optical modulator is formed by forming a waveguide on a substance whose refractive index to light changes according to the electric field strength, that is, a substance having an electro-optic effect. As a material having an electro-optical effect, LiNbO 3 is generally used.
Is used. The principle of operation is that an input optical signal is split into two, input to the first and second optical waveguides, and transmitted. An electric field is applied to the first optical waveguide, which is one of the optical paths, to cause a change in the refractive index. By changing the refractive index, the light transmission speed is changed. At the output of the modulator, the two divided optical signals are combined again. At this time, if no apparent optical path difference occurs between the two optical signals, the input optical signal is emitted as it is, but if the optical path difference is 1 / of the wavelength, the optical signals cancel each other. Therefore, no optical signal is output. The intensity modulation is performed by this action. This Mach-Zehnder type optical modulator is disclosed in, for example, prior art document 1 “GE Betts”.
et al. , “High-Sensitivity”
Lumped-Element Bandpass M
odulators in LiNbO 3 ", Jour
nal of Lightwave Technology
gy, Vol. 7, No. 12, pp. 2078-20
82, December 1989 ".

【0004】当該マッハ・ツェンダー型光変調器におい
て、電界は、第1の光導波路上の形成された第1の電極
と、それに対向するように当該第1の光導波路の外側に
設けられた第2の電極との間に印加されることになる
が、各電極の長さが比較的長いため、高い周波数では、
電極を伝送線路として第1の電極の一端から高周波信号
を入力し、第1の電極の他端に50Ωの終端抵抗を接続
することにより終端している。この方法により光の進行
方向と電気信号の進行方向が一致し、より高い周波数ま
で強度変調をかけることができる。これは、進行波型マ
ッハ・ツェンダー型光変調器と呼ばれる。
In the Mach-Zehnder type optical modulator, an electric field is applied to a first electrode formed on the first optical waveguide and a first electrode provided outside the first optical waveguide so as to face the first electrode. Between the two electrodes, but at a high frequency, because the length of each electrode is relatively long,
A high-frequency signal is input from one end of the first electrode using the electrode as a transmission line, and the terminal is terminated by connecting a 50Ω terminating resistor to the other end of the first electrode. According to this method, the traveling direction of the light and the traveling direction of the electric signal coincide with each other, and the intensity can be modulated to a higher frequency. This is called a traveling-wave Mach-Zehnder optical modulator.

【0005】一方、半導体電界吸収型の光変調器は、半
導体の光の吸収率が半導体にかける電界により変化する
ことを利用したものである。半導体電界吸収型光変調器
は大きさが200μm程度と小さいため、マッハ・ツェ
ンダー型光変調器に見られたような進行波型にする必要
性がないという特徴を有する。また、高周波的には単体
の容量に見えるため、一般的には、半導体を挟設する2
つの電極間に50Ωの抵抗を付加して反射係数を小さく
保持している。当該半導体電界吸収型の光変調器は、例
えば、従来技術文献2「K.Wakita et a
l.,“High−Speed InGaAlAs/I
nAlAs Multiple Quantum We
ll Optical Modulator”,Jou
rnalof Lightwave Technolo
gy,Vol.8,No.7,pp.1027−103
1,1990年7月」において開示されている。
On the other hand, a semiconductor electro-absorption type optical modulator utilizes the fact that the light absorptivity of a semiconductor changes according to an electric field applied to the semiconductor. The semiconductor electroabsorption type optical modulator has a feature that it is not necessary to use a traveling wave type as seen in a Mach-Zehnder type optical modulator because its size is as small as about 200 μm. In addition, since it looks like a single capacitor in terms of high frequency, generally, a semiconductor is sandwiched between the two.
A resistance of 50Ω is added between the two electrodes to keep the reflection coefficient small. The semiconductor electro-absorption type optical modulator is disclosed in, for example, prior art document 2 “K. Wakita et a.
l. , "High-Speed InGaAlAs / I
nAlAs Multiple Quantum We
II Optical Modulator ", Jou
rnalof Lightwave Technology
gy, Vol. 8, No. 7, pp. 1027-103
1, July 1990 ".

【0006】いずれの光変調器もこのような構成をとる
ことにより直流から数10GHz程度の伝送帯域を有し
ている。
All of the optical modulators have a transmission band from DC to several tens GHz by adopting such a configuration.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】近年、30GHz以上
の周波数であるミリ波以上の周波数を用いた通信が盛ん
に研究されるようになってきた、この中で、ミリ波信号
を光ファイバケーブルを通して伝送するシステムが提案
されている。しかしながら、現状の光変調器では高周波
の信号によりどれくらい光信号が変調されるかを示す変
調効率が不十分であるため、システム全体の特性が良く
ならない。また、低い変調効率を補うために導入されて
いる増幅器などにより全体の小型化を行うことが困難で
ある。さらに、多数の増幅器が必要になることにより消
費電力も小さくすることが困難であるという問題点があ
った。
In recent years, communication using a millimeter wave or higher frequency, which is a frequency of 30 GHz or higher, has been actively studied. Among them, a millimeter wave signal is transmitted through an optical fiber cable. Transmission systems have been proposed. However, the current optical modulator has insufficient modulation efficiency indicating how much an optical signal is modulated by a high-frequency signal, so that the characteristics of the entire system are not improved. In addition, it is difficult to reduce the size of the entire device due to an amplifier introduced to compensate for low modulation efficiency. Further, there is a problem that it is difficult to reduce power consumption because a large number of amplifiers are required.

【0008】本発明の目的は以上の問題点を解決し、従
来例に比較して改善された変調効率を有し、より小さい
消費電力で光変調することができる半導体電界吸収型光
変調装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a semiconductor electro-absorption type optical modulator having improved modulation efficiency as compared with the conventional example and capable of performing optical modulation with lower power consumption. To provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載の半導体電界吸収型光変調装置は、光源からの光信号
を入力される高周波信号に従って変調する半導体電界吸
収型光変調器を備えた半導体電界吸収型光変調装置にお
いて、上記入力される高周波信号を、上記高周波信号を
伝送する伝送線路の特性インピーダンスから、上記特性
インピーダンスよりも高い所定の終端インピーダンスに
インピーダンス変換して上記半導体電界吸収型光変調器
の入力端に出力するインピーダンス変換回路と、上記半
導体電界吸収型光変調器の入力端に接続され、上記終端
インピーダンスを有する終端抵抗とを備えたことを特徴
とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor electro-absorption type optical modulator comprising a semiconductor electro-absorption type optical modulator for modulating an optical signal from a light source in accordance with an input high frequency signal. In the semiconductor electro-absorption type optical modulator, the input high-frequency signal is impedance-converted from the characteristic impedance of the transmission line transmitting the high-frequency signal to a predetermined terminal impedance higher than the characteristic impedance. And a terminating resistor connected to the input terminal of the semiconductor electro-absorption type optical modulator and having a terminating impedance.

【0010】また、請求項2記載の半導体電界吸収型光
変調装置は、請求項1記載の半導体電界吸収型光変調装
置において、上記インピーダンス変換回路は、上記イン
ピーダンス変換回路の入力端子と出力端子との間に接続
され、所定の電気長を有する伝送線路と、上記インピー
ダンス変換回路の入力端子と接地との間に接続されたシ
ャントキャパシタンスとを備えたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor electroabsorption type optical modulator according to the first aspect, wherein the impedance conversion circuit includes an input terminal and an output terminal of the impedance conversion circuit. And a transmission line having a predetermined electrical length and a shunt capacitance connected between an input terminal of the impedance conversion circuit and ground.

【0011】さらに、請求項3記載の半導体電界吸収型
光変調装置は、請求項1又は2記載の半導体電界吸収型
光変調装置において、上記半導体電界吸収型光変調装置
は、半導体製造プロセスによりモノリシック化された半
導体装置であることを特徴とする。
Further, the semiconductor electro-absorption type optical modulator according to claim 3 is a semiconductor electro-absorption type optical modulator according to claim 1 or 2, wherein the semiconductor electro-absorption type optical modulator is monolithic by a semiconductor manufacturing process. Characterized in that the semiconductor device is an integrated semiconductor device.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。 <本実施形態の特徴>図1は、本発明に係る一実施形態
である半導体電界吸収型光変調装置のブロック図であ
る。この半導体電界吸収型光変調装置は、レーザダイオ
ードなどの光源からの光信号を入力される高周波信号に
従って変調する半導体電界吸収型光変調器20を備えた
半導体電界吸収型光変調装置において、入力される高周
波信号を、上記高周波信号を伝送する伝送線路の特性イ
ンピーダンスZ0=Zinから所定の終端インピーダンス
out=RLにインピーダンス変換して上記半導体電界吸
収型光変調器20の入力端に出力するインピーダンス変
換回路10と、上記半導体電界吸収型光変調器20の入
力端に接続され、終端インピーダンスRLを有する終端
抵抗RLとを備えたことを特徴とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <Characteristics of this Embodiment> FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor electro-absorption type optical modulator according to an embodiment of the present invention. This semiconductor electro-absorption type optical modulator is provided in a semiconductor electro-absorption type optical modulator having a semiconductor electro-absorption type optical modulator 20 for modulating an optical signal from a light source such as a laser diode in accordance with an input high-frequency signal. From the characteristic impedance Z 0 = Z in of the transmission line for transmitting the high frequency signal to a predetermined termination impedance Z out = RL , and outputs the converted signal to the input terminal of the semiconductor electro-absorption optical modulator 20. And a terminating resistor RL having a terminating impedance RL connected to an input terminal of the semiconductor electroabsorption optical modulator 20.

【0013】<発明の経緯>従来までの光変調器はベー
スバンド伝送を中心に開発されてきたために、直流から
の帯域が重視された設計が行われていた。従って、第1
の従来例の図3に示すように、一般には光変調器16と
並列に50Ωの終端抵抗RLを接続して、それを50Ω
の出力インピーダンスを有する高周波増幅器3により駆
動していた。しかしながら、ミリ波を光ファイバケーブ
ルを用いて伝送するサブキャリア通信システムの場合に
は、特定のミリ波の周波数で数GHzの帯域で高い特性
を得ることができればよい。基本的には、光変調器は電
圧で駆動されるため、現状の接続方法では高周波増幅器
3からの高周波電力は大部分が50Ωの終端抵抗RL
消費されており、そこで、インピーダンス変換を行って
駆動インピーダンスを高くする。すなわち電圧振幅を大
きくすることにより変調効率を改善することができる。
サブキャリア伝送を用いているために実現できることで
あり、従来はこのような方法はほとんど考えられていな
かった。
<Background of the Invention> Since conventional optical modulators have been developed mainly for baseband transmission, designs have been made with emphasis on the band from direct current. Therefore, the first
As shown in FIG. 3 of the prior art, a terminating resistor R L of 50Ω is generally connected in parallel with the
Is driven by the high-frequency amplifier 3 having the output impedance of However, in the case of a subcarrier communication system for transmitting a millimeter wave using an optical fiber cable, it is sufficient that a high characteristic can be obtained in a band of several GHz at a specific millimeter wave frequency. Basically, since the optical modulator is driven by a voltage, most of the high-frequency power from the high-frequency amplifier 3 is consumed by the termination resistor RL of 50Ω in the current connection method. To increase the driving impedance. That is, the modulation efficiency can be improved by increasing the voltage amplitude.
This can be realized by using subcarrier transmission, and such a method has hardly been considered in the past.

【0014】100MHz程度の低い周波数で図9に示
す第2の従来例のマッハ・ツェンダー型光変調器17を
用いてこのようなインピーダンス変換の考え方を利用し
た従来技術文献1が存在するが、マッハ・ツェンダー型
光変調器を用いた場合には数GHz以上では進行波型に
する必要性がある。図9において、伝送線路18は、マ
ッハ・ツェンダー型光変調器17に内部の伝送線路であ
る。その場合において、以下の2通りの改善方法が考え
られる。
A prior art document 1 using such a concept of impedance conversion using the Mach-Zehnder type optical modulator 17 of the second conventional example shown in FIG. 9 at a low frequency of about 100 MHz exists. When a zender type optical modulator is used, it is necessary to use a traveling wave type at several GHz or more. In FIG. 9, a transmission line 18 is a transmission line inside the Mach-Zehnder type optical modulator 17. In that case, the following two improvement methods can be considered.

【0015】1つは、内部の伝送線路18の特性インピ
ーダンスZ0と終端抵抗RLを高くして、その光変調器1
7の入力インピーダンスに一致するようにインピーダン
ス変換を行うことである。しかしながら、実際には伝送
線路18の損失の観点より、特性インピーダンスZ0
200Ω程度が限界であり、その場合の伝送する信号の
入出力電力比の改善量は6dB程度である。2つ目は伝
送線路18の特性インピーダンスZ0は50Ωにしたま
ま終端抵抗RLと高周波増幅器3の駆動インピーダンス
を高くする方法である。しかしながら、この方法でも電
極の抵抗損失により数GHz以上ではあまり大きな改善
を得ることは困難であり、5GHz程度で実験を行った
場合でも2dB程度の改善しか得ることができなかっ
た。
One is to increase the characteristic impedance Z 0 and the terminating resistance RL of the internal transmission line 18 so that the optical modulator 1
That is, impedance conversion is performed so as to match the input impedance of No. 7. However, in practice, the characteristic impedance Z 0 is limited to about 200Ω from the viewpoint of the loss of the transmission line 18, and the improvement of the input / output power ratio of the signal to be transmitted in that case is about 6 dB. The second method is to increase the driving impedance of the terminating resistor RL and the high-frequency amplifier 3 while keeping the characteristic impedance Z 0 of the transmission line 18 at 50Ω. However, even with this method, it is difficult to obtain a significant improvement at a frequency of several GHz or more due to the resistance loss of the electrodes. Even when an experiment is performed at about 5 GHz, only an improvement of about 2 dB can be obtained.

【0016】本発明では、近年盛んに研究されている半
導体電界吸収型光変調器20にこのようなインピーダン
ス整合回路10を付加することにより非常に高い改善を
行うことが可能であることが詳細後述するシミュレーシ
ョンより判明した。
According to the present invention, it is possible to make a very high improvement by adding such an impedance matching circuit 10 to the semiconductor electroabsorption type optical modulator 20 which has been actively studied in recent years. It turns out from simulation.

【0017】<半導体電界吸収型光変調装置>図1を参
照して、本発明に係る一実施形態である半導体電界吸収
型光変調装置の構成及び動作について説明する。
<Semiconductor Electroabsorption Optical Modulator> The configuration and operation of a semiconductor electroabsorption optical modulator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0018】図1において、ディジタルデータ信号に従
って変調された高周波信号は、特性インピーダンスZ0
を有する伝送線路を介して高周波増幅器3に入力され
る。高周波増幅器3は、互いに等しくかつ接続される伝
送線路の特性インピーダンスと等しい入力インピーダン
スZ0と出力インピーダンスZ0を有し、入力される高周
波信号を増幅した後、入力端子T1を介してインピーダ
ンス整合回路10に出力する。インピーダンス変換回路
10は、入力インピーダンスZinと出力インピーダンス
outを有し、上記インピーダンス変換回路10の入力
端子と出力端子との間に接続されかつ好ましくは特性イ
ンピーダンスZ0=21.3Ωと所定の電気長を有する
伝送線路15と、インピーダンス変換回路10の入力端
子と接地との間に接続されたシャントキャパシタンス
(分路キャパシタンスともいう。)Csとから構成さ
れ、入力される高周波信号を、上記高周波信号を伝送す
る伝送線路の特性インピーダンスZ0=Zin(好ましく
は、50Ω)から、Zinよりも高い所定の終端インピー
ダンスZout=RL(好ましくは、5000Ω)にインピ
ーダンス変換して半導体電界吸収型光変調器20の入力
端に出力する。
In FIG. 1, a high-frequency signal modulated according to a digital data signal has a characteristic impedance Z 0.
Is input to the high-frequency amplifier 3 via a transmission line having The high-frequency amplifier 3 has an input impedance Z 0 and an output impedance Z 0 that are equal to each other and equal to the characteristic impedance of the connected transmission line, and after amplifying an input high-frequency signal, an impedance matching circuit is input via an input terminal T1. Output to 10 Impedance conversion circuit 10 has an input impedance Z in the output impedance Z out, is connected between the input terminal and the output terminal of the impedance conversion circuit 10 and preferably characteristic impedance Z 0 = 21.3Ω and predetermined The transmission line 15 has an electrical length and a shunt capacitance (also referred to as a shunt capacitance) Cs connected between the input terminal of the impedance conversion circuit 10 and the ground. Impedance conversion from a characteristic impedance Z 0 = Z in (preferably 50Ω) of a transmission line for transmitting a signal to a predetermined terminal impedance Z out = RL (preferably 5000Ω) higher than Z in and semiconductor electric absorption. To the input end of the optical modulator 20.

【0019】特性インピーダンスZ0=Zin(好ましく
は、50Ω)に比較して、終端インピーダンスZout
L(好ましくは、5000Ω)を高くすることによ
り、電圧振幅が大きくなり、電界で駆動される光変調器
20の変調効率を高くすることができる。この効果によ
り、詳細後述する光ファイバリンクシステムの光ファイ
バケーブル5を通って光電変換器6における出力電力は
(Z0/Zout2となる。
Compared to the characteristic impedance Z 0 = Z in (preferably 50Ω), the termination impedance Z out =
By increasing R L (preferably 5000Ω), the voltage amplitude increases, and the modulation efficiency of the optical modulator 20 driven by an electric field can be increased. Due to this effect, the output power of the photoelectric converter 6 through the optical fiber cable 5 of the optical fiber link system, which will be described in detail later, becomes (Z 0 / Z out ) 2 .

【0020】ここで、半導体電界吸収型光変調器20の
入力端は、終端抵抗RLを介して直流バイアス印加端子
T2に接続され、当該端子T2は、高周波バイパス用キ
ャパシタンスCbを介して接地される。ここで、終端抵
抗RLは、高周波的には、光変調器20の入力端子と接
地との間に接続されていることになる。また、半導体電
界吸収型光変調器20の等価回路は、図1に示すよう
に、ボンディングワイヤの等価インダクタンスLwと接
合容量Cjとの直列回路で構成される。
Here, the input terminal of the semiconductor electro-absorption optical modulator 20 is connected to a DC bias application terminal T2 via a terminating resistor RL, and the terminal T2 is grounded via a high-frequency bypass capacitance Cb. You. Here, the terminating resistor RL is connected between the input terminal of the optical modulator 20 and the ground in terms of high frequency. Further, as shown in FIG. 1, the equivalent circuit of the semiconductor electro-absorption type optical modulator 20 is configured by a series circuit of an equivalent inductance Lw of a bonding wire and a junction capacitance Cj.

【0021】以上のように構成された光変調装置におい
て、高周波増幅器3の出力端において、高周波増幅器3
の出力インピーダンスZ0とインピーダンス整合回路1
0の入力インピーダンスZinは等しく設定されるととも
に、インピーダンス整合回路10の出力インピーダンス
outと、光変調器20の入力端の入力インピーダンス
inaとは等しく設定される。従って、高周波信号を高
周波増幅器3から光変調器20に、最大効率で伝送する
ことができ、浪費される電力を最小することができる。
In the optical modulation device configured as described above, the high-frequency amplifier 3
Output impedance Z 0 and impedance matching circuit 1
The input impedance Z in of 0 is set equal, and the output impedance Z out of the impedance matching circuit 10 and the input impedance Z ina of the input terminal of the optical modulator 20 are set equal. Therefore, a high-frequency signal can be transmitted from the high-frequency amplifier 3 to the optical modulator 20 with the maximum efficiency, and the wasted power can be minimized.

【0022】以上の実施形態において、インピーダンス
整合回路10は、伝送線路15とシャントキャパシタン
スCsとから構成されているが、本発明はこれに限ら
ず、図示してしないが、以下に示すような種々のインピ
ーダンス整合回路を用いてもよい。 (a)第1の入力端子と第1の出力端子との間に、キャ
パシタンスと伝送線路との直列回路を接続した回路、
(b)第1の入力端子と第1の出力端子との間に、イン
ダクタンスと伝送線路との直列回路を接続した回路、
(c)図1のシャントキャパシタンスCsに代えてイン
ダクタンスを用いた回路、(d)第1の入力端子と第1
の出力端子との間に、例えば特性インダクタンスZ0
200Ωの伝送線路のみを接続した回路。
[0022] In the above embodiment, the impedance matching circuit 10 is constituted by a transmission line 15 and the shunt capacitance C s, the present invention is not limited to this, although not shown, as shown below Various impedance matching circuits may be used. (A) a circuit in which a series circuit of a capacitance and a transmission line is connected between a first input terminal and a first output terminal;
(B) a circuit in which a series circuit of an inductance and a transmission line is connected between a first input terminal and a first output terminal;
(C) a circuit using an inductance in place of the shunt capacitance Cs in FIG. 1, (d) a first input terminal and a first
, For example, the characteristic inductance Z 0 =
Circuit connecting only 200Ω transmission lines.

【0023】図2は図1の半導体電界吸収型光変調装置
の斜視図であり、図3はその平面図であり、図4は図3
のA−A’線についての縦断面図であり、図5は図3の
B−B’線についての縦断面図である。以下、図2乃至
図5を参照して実際の構成及び製造方法について説明す
る。なお、図2乃至図5において、高周波増幅器3は図
示していない。
FIG. 2 is a perspective view of the semiconductor electro-absorption type optical modulator of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view thereof, and FIG.
5 is a longitudinal sectional view taken along line AA 'of FIG. 3, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line BB' of FIG. Hereinafter, an actual configuration and a manufacturing method will be described with reference to FIGS. 2 to 5, the high-frequency amplifier 3 is not shown.

【0024】図2乃至図5において、裏面全面に接地導
体31が形成されたInP半絶縁性半導体基板30上
に、インピーダンス変換回路10と終端抵抗RLと半導
体電界吸収型光変調器20とが形成される。インピーダ
ンス変換回路10において、伝送線路15は所定の幅と
長さを有するマイクロストリップ導体の電極72で形成
され、シャントキャパシタンスCsは例えばSiO2
てなる絶縁膜81を挟設する電極71と72とで構成さ
れたMIMキャパシタにてなる。ここで、電極71は、
半導体基板30を厚さ方向に貫通するスルーホール91
の内周面に形成されたスルーホール導体91aを介して
接地導体31に接続されて接地される。
2 to 5, an impedance conversion circuit 10, a terminating resistor RL, and a semiconductor electroabsorption optical modulator 20 are provided on an InP semi-insulating semiconductor substrate 30 having a ground conductor 31 formed on the entire back surface. It is formed. In the impedance conversion circuit 10, the transmission line 15 is formed by a microstrip conductor electrode 72 having a predetermined width and length, and the shunt capacitance Cs is determined by the electrodes 71 and 72 sandwiching an insulating film 81 made of, for example, SiO 2 . And a MIM capacitor composed of Here, the electrode 71 is
Through hole 91 penetrating semiconductor substrate 30 in the thickness direction
Is connected to the grounding conductor 31 via a through-hole conductor 91a formed on the inner peripheral surface of the base and grounded.

【0025】高周波バイパス用キャパシタンスCbは、
例えばSiO2にてなる絶縁膜82を挟設する電極73
と74とで構成されたMIMキャパシタにてなり、電極
74は、スルーホール導体91aを介して接地導体31
に接続されて接地される。また、半導体基板30上に、
端子T2と電極72との間に接続される終端抵抗R
形成される。
The high frequency bypass capacitance Cb is
Electrode 73 sandwiching insulating film 82 made of, for example, SiO 2
The electrode 74 is connected to the ground conductor 31 via a through-hole conductor 91a.
And grounded. Further, on the semiconductor substrate 30,
A terminating resistor RL connected between the terminal T2 and the electrode 72 is formed.

【0026】半導体電界吸収型光変調器20において
は、半導体基板30上に、Siが不純物として例えば2
×1018乃至5×1018/cm3で注入されたn+型
InAlAsにてなり厚さ100乃至500Åのn型半
導体層32が分子線エピタキシャル法で形成された後、
厚さ86Åのi型InGaAlAs層と厚さ50Åのi
型InAlAs層が交互に30周期だけ繰り返し積層さ
れてなる超格子層33が分子線エピタキシャル法で形成
される。次いで、Beが不純物として例えば2×1018
乃至5×1018/cm3で注入されたp+型InAlA
sにてなり厚さ100乃至500Åのn型半導体層34
が分子線エピタキシャル法で形成され、さらに、Au/
AuMn合金にてなるオーミック電極35が形成された
後、電極75が形成される。一方、電極72側では、n
型半導体層32上にAu/Ni/AuGe合金にてなる
オーミック電極37が形成された後、電極72が形成さ
れる。また、電極73側では、n型半導体層32上にA
u/Ni/AuGe合金にてなるオーミック電極36が
形成された後、電極73が形成される。さらに、電極7
5は、半導体基板30を厚さ方向に貫通するスルーホー
ル92の内周面に形成されたスルーホール導体92aを
介して接地導体31に接続されて接地される。
In the semiconductor electro-absorption optical modulator 20, Si is used as an impurity on the semiconductor substrate 30.
After × 10 18 to 5 × 10 18 / cm 3 in the implanted n + -type becomes at InAlAs thickness 100 to 500 Å n-type semiconductor layer 32 is formed by molecular beam epitaxy,
86 ° thick i-type InGaAlAs layer and 50 ° thick i
A superlattice layer 33 formed by alternately repeating the type InAlAs layers for 30 periods is formed by a molecular beam epitaxy method. Next, Be is used as an impurity, for example, 2 × 10 18.
P + type InAlA implanted at a concentration of about 5 × 10 18 / cm 3
n-type semiconductor layer 34 having a thickness of 100 to 500 °
Is formed by molecular beam epitaxy, and further, Au /
After the ohmic electrode 35 made of the AuMn alloy is formed, the electrode 75 is formed. On the other hand, on the electrode 72 side, n
After the ohmic electrode 37 made of an Au / Ni / AuGe alloy is formed on the mold semiconductor layer 32, the electrode 72 is formed. On the electrode 73 side, A is formed on the n-type semiconductor layer 32.
After the ohmic electrode 36 made of the u / Ni / AuGe alloy is formed, the electrode 73 is formed. Further, the electrode 7
5 is connected to the ground conductor 31 via a through-hole conductor 92a formed on the inner peripheral surface of a through-hole 92 penetrating the semiconductor substrate 30 in the thickness direction, and is grounded.

【0027】レーザダイオードなどの光源からの光信号
は一方の側の超格子層33から入射して、対向する他方
の側の超格子層33から出射して光ファイバケーブルに
入力される。一方、高周波信号は入力端子T1を介して
入力され、インダクタンス変換回路10の伝送線路15
の電極72及び、半導体電界吸収型光変調器20のオー
ミック電極37を介してn型半導体層32と電極75間
に印加される。
An optical signal from a light source such as a laser diode enters the superlattice layer 33 on one side, exits from the opposing superlattice layer 33 and enters the optical fiber cable. On the other hand, the high-frequency signal is input via the input terminal T1 and is transmitted to the transmission line 15 of the inductance conversion circuit 10.
Is applied between the n-type semiconductor layer 32 and the electrode 75 via the electrode 72 and the ohmic electrode 37 of the semiconductor electro-absorption optical modulator 20.

【0028】以上のように構成された半導体電界吸収型
光変調装置においては、入射する光信号が入力される高
周波信号に従って強度変調されて出力される。この例で
は容量としてMIMキャパシタを用い、伝送線路は基板
裏面にグランド面を形成して伝送線路としている。接地
への接続にはスルーホール(バイアホールともいう。)
91,92を用いている。また、終端抵抗RLはn型半
導体層32のメサにより形成している。
In the semiconductor electro-absorption type optical modulator having the above-described configuration, an incident optical signal is intensity-modulated according to an input high-frequency signal and output. In this example, an MIM capacitor is used as the capacitance, and the transmission line is formed as a transmission line by forming a ground plane on the back surface of the substrate. Through-hole (also called via-hole) for connection to ground
91 and 92 are used. The terminating resistor RL is formed by a mesa of the n-type semiconductor layer 32.

【0029】このように、当該装置をモノリシックで製
造することにより、光変調器20とインピーダンス整合
回路10が最短距離で接続できるため、伝送線路15の
抵抗による損失が低減でき、また、インピーダンス整合
回路10の形状が半導体プロセスで形成されるため非常
に高い精度で作成することが可能となり、歩留り等を大
幅に向上することができる。さらに、半導体基板30上
に、モノリシックの半導体製造プロセスにより、インピ
ーダンス整合回路10と、半導体電界吸収型光変調器2
0とを備えた半導体電界吸収型光変調装置を製造するこ
とができるので、小型・軽量である。このような光変調
装置を用いることにより、次に示すようなミリ波の光フ
ァイバリンクシステムを低コストで形成することができ
る。
As described above, by manufacturing the device in a monolithic manner, the optical modulator 20 and the impedance matching circuit 10 can be connected in the shortest distance, so that the loss due to the resistance of the transmission line 15 can be reduced, and the impedance matching circuit can be reduced. Since the ten shapes are formed by a semiconductor process, they can be formed with very high accuracy, and the yield and the like can be greatly improved. Further, the impedance matching circuit 10 and the semiconductor electroabsorption optical modulator 2 are formed on the semiconductor substrate 30 by a monolithic semiconductor manufacturing process.
Since the semiconductor electro-absorption type optical modulation device having the value of 0 can be manufactured, the device is small and lightweight. By using such an optical modulator, a millimeter-wave optical fiber link system as described below can be formed at low cost.

【0030】当該装置を公知の半導体製造プロセスによ
りモノリシック化された半導体装置として製造すること
ができ、以下の特有の利点を有する。 (a)モノリシック化することにより、ボンディングワ
イヤーを使用しないので、ボンディングワイヤーの影響
がなくなり、パターンの大きさの精度を改善して量産で
きる。 (b)精度の高い半導体製造プロセスを用いることによ
り、インピーダンス整合回路10を小型化することがで
きる。インピーダンス整合回路10の小型化は、インピ
ーダンス整合回路の損失の低減につながり、変換効率の
高い特性を得ることができる。 (c)半導体製造プロセスにより、特にミリ波などで必
要となる非常に小さい容量を容易に形成できる。 (d)モノリシック化により、光変調器20とインピー
ダンス整合回路10とを例えばコネクタ接続した場合
は、コネクタ部のインピーダンスは50Ωであるので、
特殊なコネクタを用いることはない。
The device can be manufactured as a monolithic semiconductor device by a known semiconductor manufacturing process, and has the following specific advantages. (A) Since the bonding wire is not used by making it monolithic, the influence of the bonding wire is eliminated, and the pattern size accuracy can be improved and mass production can be performed. (B) The size of the impedance matching circuit 10 can be reduced by using a highly accurate semiconductor manufacturing process. The downsizing of the impedance matching circuit 10 leads to a reduction in the loss of the impedance matching circuit, and high conversion efficiency characteristics can be obtained. (C) By the semiconductor manufacturing process, it is possible to easily form a very small capacitance required particularly for a millimeter wave or the like. (D) When the optical modulator 20 and the impedance matching circuit 10 are connected by a connector, for example, due to the monolithic structure, the impedance of the connector is 50Ω.
No special connectors are used.

【0031】<光ファイバリンクシステム>図7は、図
1の半導体電界吸収型光変調装置を用いた光ファイバリ
ンクシステムの構成を示すブロック図であって、(a)
その送信部を示し、(b)は受信部を示す。
<Optical Fiber Link System> FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an optical fiber link system using the semiconductor electro-absorption type optical modulator of FIG.
The transmitting part is shown, and (b) shows the receiving part.

【0032】図7(a)の送信部において、ディジタル
データ信号は変調器1に入力され、変調器1は所定の中
間周波数を有する中間周波信号をディジタルデータ信号
に従って、例えばPSK変調方式などのディジタル変調
方式で変調し、中間周波変調信号を周波数変換器2に出
力する。周波数変換器2は、入力される中間周波変調信
号を、例えばミリ波のより高い無線周波数に周波数変換
し、変換後の高周波信号を高周波増幅器3及びインピー
ダンス整合回路10を介して光変調器20に出力する。
一方、光源されるレーザダイオード4からの所定の波長
を有する無変調の光信号が光変調器20に入射される。
光変調器20は、入射される光信号を入力される高周波
信号に従って強度変調して、変調後の光信号を、光ファ
イバケーブル5を介して、光変調器20とは離れた無線
基地局に設けられる光電変換器6に入射される。光電変
換器6は、入力される光信号をミリ波の無線信号に光電
変換し、当該無線信号は、高周波電力増幅器7を介して
アンテナ8から放射される。
In the transmission section shown in FIG. 7A, a digital data signal is inputted to a modulator 1, and the modulator 1 converts an intermediate frequency signal having a predetermined intermediate frequency into a digital signal such as a PSK modulation method according to the digital data signal. The signal is modulated by the modulation method, and an intermediate frequency modulation signal is output to the frequency converter 2. The frequency converter 2 converts the input intermediate frequency modulation signal into a higher radio frequency such as a millimeter wave, and converts the converted high frequency signal to the optical modulator 20 via the high frequency amplifier 3 and the impedance matching circuit 10. Output.
On the other hand, an unmodulated optical signal having a predetermined wavelength from the laser diode 4 that is a light source enters the optical modulator 20.
The optical modulator 20 modulates the intensity of the incident optical signal in accordance with the input high-frequency signal, and transmits the modulated optical signal to a wireless base station remote from the optical modulator 20 via the optical fiber cable 5. The light enters the photoelectric converter 6 provided. The photoelectric converter 6 photoelectrically converts the input optical signal into a millimeter-wave wireless signal, and the wireless signal is radiated from the antenna 8 via the high-frequency power amplifier 7.

【0033】図7(b)の受信部において、送信部のア
ンテナ8から放射された無線信号は、アンテナ11で受
信された後、受信用高周波増幅器12と、入力信号をよ
り低い中間周波信号に変換する周波数変換器13とを介
して復調器14に出力する。復調器14は入力される信
号を元のディジタルデータ信号に復調して出力する。
In the receiving section shown in FIG. 7B, the radio signal radiated from the antenna 8 of the transmitting section is received by the antenna 11, and thereafter, the receiving high-frequency amplifier 12 and the input signal are converted into a lower intermediate frequency signal. The signal is output to the demodulator 14 via the frequency converter 13 for conversion. The demodulator 14 demodulates the input signal into an original digital data signal and outputs it.

【0034】[0034]

【実施例】本発明者によるシミュレーションにおいて
は、ハイブリッドで作成することを考え、やや太くて長
い伝送線路をインピーダンス整合回路10に用いたが、
実際には1mm以下の長さで数10μm程度の幅で作成
することが可能である。このように製造することによ
り、半導体電界吸収型光変調器装置の半導体基板30上
にインピーダンス整合回路10を作成することが可能で
あり、モノリシック化することによりミリ波のサブキャ
リア伝送に適した非常に小型で高性能な光変調器20を
形成することが可能である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the simulation by the present inventor, a thick and long transmission line was used for the impedance matching circuit 10 in consideration of a hybrid production,
Actually, it can be formed with a length of 1 mm or less and a width of about several tens of μm. By manufacturing as described above, it is possible to form the impedance matching circuit 10 on the semiconductor substrate 30 of the semiconductor electro-absorption type optical modulator device. It is possible to form a small and high-performance optical modulator 20.

【0035】当該シミュレーションにおいては、半導体
電界吸収型光変調器20は、接合容量Cjとボンディン
グワイヤのインダクタンスLwとが直列に接続された等
価回路を有すると仮定した。接合容量Cjは従来技術文
献などより400fFとし、インダクタンスLwは0.
5nHとした。終端抵抗RLは、光変調器20の入力端
の反射係数を小さくするために導入されており、シミュ
レーションでは5000Ωとした。この抵抗値は高くす
ることにより変換効率を高くすることができるが帯域が
小さくなるためそのトレードオフで決定される。インピ
ーダンス整合回路10はシャントキャパシタンスCs
と、伝送線路15とで構成した。今回のシミュレーショ
ンにおいては、目標周波数は40GHz、帯域は200
MHzとした。その時のシャントキャパシタンスCsの
容量値は3.38pFであり、伝送線路15は、厚さ2
50μmのGaAs半導体基板上に厚さ3μm、幅1m
m、長さ3.38mmとした。伝送線路15の長さや幅
等はさらに小さくすることが可能である。なお、当該シ
ミュレーションにおいて、GaAs半導体基板を用いて
いるが、InP半導体基板の材料定数でも同様な結果を
得ることができる。
In the simulation, it is assumed that the semiconductor electroabsorption optical modulator 20 has an equivalent circuit in which the junction capacitance Cj and the inductance Lw of the bonding wire are connected in series. The junction capacitance Cj is set to 400 fF according to the literature of the related art, and the inductance Lw is set to 0.
5 nH. The terminating resistor RL is introduced to reduce the reflection coefficient at the input end of the optical modulator 20, and is set to 5000Ω in the simulation. By increasing the resistance value, the conversion efficiency can be increased, but since the band becomes smaller, it is determined by the trade-off. The impedance matching circuit 10 has a shunt capacitance Cs
And the transmission line 15. In this simulation, the target frequency was 40 GHz and the band was 200
MHz. At this time, the capacitance value of the shunt capacitance Cs is 3.38 pF, and the transmission line 15 has a thickness of 2
3 μm thick and 1 m wide on 50 μm GaAs semiconductor substrate
m and length 3.38 mm. The length, width, and the like of the transmission line 15 can be further reduced. Although a GaAs semiconductor substrate is used in the simulation, a similar result can be obtained with a material constant of an InP semiconductor substrate.

【0036】図6は、図1の半導体電界吸収型光変調装
置と従来例のシミュレーション結果である入出力電力比
の周波数特性を示すグラフである。このシミュレーショ
ンでは、光変調器20で変調された信号は光ファイバケ
ーブルを通って光電変換器6である受光器に導かれ再び
高周波信号となる。受光器から出力される高周波信号は
光変調器20での電圧振幅の2乗に比例するため、シミ
ュレーションでの特性比較には電圧振幅の2乗をデシベ
ルを用いて相対値で表示した。また、参考までに第1の
従来例において用いられていた50Ω系での変調効率を
示す。
FIG. 6 is a graph showing the frequency characteristics of the input / output power ratio, which are the simulation results of the semiconductor electroabsorption optical modulator of FIG. 1 and the conventional example. In this simulation, the signal modulated by the optical modulator 20 is guided to the light receiver as the photoelectric converter 6 through the optical fiber cable and becomes a high-frequency signal again. Since the high-frequency signal output from the photodetector is proportional to the square of the voltage amplitude in the optical modulator 20, the square of the voltage amplitude is expressed as a relative value using decibels in the characteristic comparison in the simulation. For reference, the modulation efficiency in the 50Ω system used in the first conventional example is shown.

【0037】例えば準ミリ波やミリ波などの高い周波数
を有する搬送波信号を、入力されるディジタルデータ信
号に従って変調した変調信号を用いて上記ディジタルデ
ータ信号を伝送するサブキャリア伝送においては、より
高い周波数において、狭帯域の変調信号を伝送すること
ができればよいので、図6において、例えば30GHz
又は40GHzのピークの周波数付近を有する搬送波信
号を用いて伝送することができる。従って、サブキャリ
ア伝送の観点から見れば、図6より、例えば、40GH
zでの変調効率が30dB程度改善されていることがわ
かる。これにより30dB分の増幅器が不要となり、形
状が小さくでき、かつ、消費電力も小さくすることがで
きる。
For example, in subcarrier transmission for transmitting a digital data signal using a modulated signal obtained by modulating a carrier signal having a high frequency such as a quasi-millimeter wave or a millimeter wave in accordance with an input digital data signal, a higher frequency is used. In FIG. 6, since it is only necessary to be able to transmit a narrow-band modulated signal, in FIG.
Alternatively, transmission can be performed using a carrier signal having a frequency near the peak of 40 GHz. Therefore, from the viewpoint of subcarrier transmission, for example, from FIG.
It can be seen that the modulation efficiency at z is improved by about 30 dB. As a result, an amplifier for 30 dB is not required, the size can be reduced, and the power consumption can be reduced.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、光
源からの光信号を入力される高周波信号に従って変調す
る半導体電界吸収型光変調器を備えた半導体電界吸収型
光変調装置において、上記入力される高周波信号を、上
記高周波信号を伝送する伝送線路の特性インピーダンス
から、上記特性インピーダンスよりも高い所定の終端イ
ンピーダンスにインピーダンス変換して上記半導体電界
吸収型光変調器の入力端に出力するインピーダンス変換
回路と、上記半導体電界吸収型光変調器の入力端に接続
され、上記終端インピーダンスを有する終端抵抗とを備
える。従って、上記インピーダンス変換回路を備え、イ
ンピーダンス整合を行うことができるので、従来例に比
較して改善された変調効率を有し、より小さい消費電力
で光変調することができる。また、半導体基板上に、モ
ノリシックの半導体製造プロセスにより、インピーダン
ス整合回路と、半導体電界吸収型光変調器とを備えた半
導体電界吸収型光変調装置を製造することができるの
で、小型・軽量であるという利点を有する。
As described above in detail, according to the present invention, there is provided a semiconductor electro-absorption type optical modulator including a semiconductor electro-absorption type optical modulator for modulating an optical signal from a light source in accordance with an input high-frequency signal. The input high-frequency signal is impedance-converted from the characteristic impedance of the transmission line transmitting the high-frequency signal to a predetermined terminal impedance higher than the characteristic impedance and output to the input terminal of the semiconductor electro-absorption optical modulator. An impedance conversion circuit, and a terminating resistor connected to the input terminal of the semiconductor electroabsorption optical modulator and having the terminating impedance are provided. Therefore, since the impedance conversion circuit is provided and impedance matching can be performed, the modulation efficiency is improved as compared with the conventional example, and light modulation can be performed with lower power consumption. In addition, since a semiconductor electroabsorption optical modulator including an impedance matching circuit and a semiconductor electroabsorption optical modulator can be manufactured on a semiconductor substrate by a monolithic semiconductor manufacturing process, the device is small and lightweight. It has the advantage that.

【0039】また、請求項2記載の半導体電界吸収型光
変調装置は、請求項1記載の半導体電界吸収型光変調装
置において、上記インピーダンス変換回路は、上記イン
ピーダンス変換回路の入力端子と出力端子との間に接続
され、所定の電気長を有する伝送線路と、上記インピー
ダンス変換回路の入力端子と接地との間に接続されたシ
ャントキャパシタンスとを備える。従って、より簡単な
回路を用いてインピーダンス変換回路を構成することが
でき、製造コストを低減できる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor electroabsorption type optical modulator, wherein the impedance conversion circuit comprises an input terminal and an output terminal of the impedance conversion circuit. And a shunt capacitance connected between the input terminal of the impedance conversion circuit and the ground. Therefore, the impedance conversion circuit can be configured using a simpler circuit, and the manufacturing cost can be reduced.

【0040】さらに、請求項3記載の半導体電界吸収型
光変調装置においては、請求項1又は2記載の半導体電
界吸収型光変調装置において、上記半導体電界吸収型光
変調装置は、半導体製造プロセスによりモノリシック化
された半導体装置である。従って、当該装置は、以下の
特有の効果を有する。 (a)モノリシック化することにより、ボンディングワ
イヤーを使用しないので、ボンディングワイヤーの影響
がなくなり、パターンの大きさの精度を改善して量産で
きる。 (b)精度の高い半導体製造プロセスを用いることによ
り、インピーダンス整合回路を小型化することができ
る。インピーダンス整合回路の小型化は、インピーダン
ス整合回路の損失の低減につながり、変換効率の高い特
性を得ることができる。 (c)半導体製造プロセスにより、特にミリ波などで必
要となる非常に小さい容量を容易に形成できる。 (d)モノリシック化により、光変調器とインピーダン
ス整合回路とを例えばコネクタ接続した場合は、コネク
タ部のインピーダンスは50Ωであるので、特殊なコネ
クタを用いることはない。
Further, according to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor electroabsorption type optical modulator according to the first or second aspect, wherein the semiconductor electroabsorption type optical modulator is manufactured by a semiconductor manufacturing process. It is a monolithic semiconductor device. Therefore, the device has the following specific effects. (A) Since the bonding wire is not used by making it monolithic, the influence of the bonding wire is eliminated, and the pattern size accuracy can be improved and mass production can be performed. (B) By using a highly accurate semiconductor manufacturing process, the impedance matching circuit can be downsized. A reduction in the size of the impedance matching circuit leads to a reduction in loss of the impedance matching circuit, and high conversion efficiency characteristics can be obtained. (C) By the semiconductor manufacturing process, it is possible to easily form a very small capacitance required particularly for a millimeter wave or the like. (D) When the optical modulator and the impedance matching circuit are connected by a connector, for example, due to the monolithic structure, a special connector is not used because the impedance of the connector portion is 50Ω.

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

【図1】 本発明に係る一実施形態であるインピーダン
ス整合回路10と終端抵抗RLと半導体電界吸収型光変
調器20とを備えた半導体電界吸収型光変調装置のブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor electro-absorption type optical modulator including an impedance matching circuit 10, a terminating resistor RL, and a semiconductor electro-absorption type optical modulator 20 according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の半導体電界吸収型光変調装置の斜視図
である。
FIG. 2 is a perspective view of the semiconductor electro-absorption light modulator of FIG.

【図3】 図1の半導体電界吸収型光変調装置の平面図
である。
FIG. 3 is a plan view of the semiconductor electro-absorption type optical modulator of FIG.

【図4】 図3の半導体電界吸収型光変調装置における
A−A’線についての縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view taken along line AA ′ in the semiconductor electro-absorption optical modulator of FIG. 3;

【図5】 図3の半導体電界吸収型光変調装置における
B−B’線についての縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line BB ′ in the semiconductor electro-absorption optical modulator of FIG. 3;

【図6】 図1の半導体電界吸収型光変調装置と従来例
のシミュレーション結果である入出力電力比の周波数特
性を示すグラフである。
6 is a graph showing frequency characteristics of an input / output power ratio, which are simulation results of the semiconductor electroabsorption optical modulator of FIG. 1 and a conventional example.

【図7】 図1の半導体電界吸収型光変調装置を用いた
光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図であ
って、(a)その送信部を示し、(b)は受信部を示
す。
7 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber link system using the semiconductor electro-absorption type optical modulator of FIG. 1, wherein (a) shows a transmission unit and (b) shows a reception unit.

【図8】 第1の従来例の光変調装置を示すブロック図
である。
FIG. 8 is a block diagram showing a first conventional light modulator.

【図9】 第2の従来例の光変調装置を示すブロック図
である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a second conventional light modulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…変調器、 2…周波数変換器、 3…高周波増幅器、 4…レーザダイオード、 5…光ファイバケーブル、 6…光電変換器、 7…高周波電力増幅器、 8…アンテナ、 10…インピーダンス整合回路、 11…アンテナ、 12…高周波増幅器、 13…周波数変換器、 14…復調器、 15…伝送線路、 20…電界吸収型光変調器、 T1…入力端子、 T2…直流バイアス印加端子、 Cs…シャントキャパシタンス、 RL…終端抵抗、 Cb…高周波バイパス用キャパシタンス。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Modulator, 2 ... Frequency converter, 3 ... High frequency amplifier, 4 ... Laser diode, 5 ... Optical fiber cable, 6 ... Photoelectric converter, 7 ... High frequency power amplifier, 8 ... Antenna, 10 ... Impedance matching circuit, 11 ... Antenna, 12 ... High frequency amplifier, 13 ... Frequency converter, 14 ... Demodulator, 15 ... Transmission line, 20 ... Electro-absorption type optical modulator, T1 ... Input terminal, T2 ... DC bias application terminal, Cs ... Shunt capacitance RL : Terminating resistance, Cb: High-frequency bypass capacitance.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 英一 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 5番地 株式会社エイ・ティ・アール光 電波通信研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/00 - 1/015 502 H04B 10/00 - 10/158 H01S 3/10 H01S 3/103────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Eiichi Ogawa Inventor Eiichi Oka, Soraku-cho, Kyoto Prefecture, 5th, Sanraya, Koiya, 5th ATR Optical Co., Ltd. . 6, DB name) G02F 1/00 - 1/015 502 H04B 10/00 - 10/158 H01S 3/10 H01S 3/103

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源からの光信号を入力される高周波信
号に従って変調する半導体電界吸収型光変調器を備えた
半導体電界吸収型光変調装置において、 上記入力される高周波信号を、上記高周波信号を伝送す
る伝送線路の特性インピーダンスから、上記特性インピ
ーダンスよりも高い所定の終端インピーダンスにインピ
ーダンス変換して上記半導体電界吸収型光変調器の入力
端に出力するインピーダンス変換回路と、 上記半導体電界吸収型光変調器の入力端に接続され、上
記終端インピーダンスを有する終端抵抗とを備えたこと
を特徴とする半導体電界吸収型光変調装置。
1. A semiconductor electro-absorption type optical modulator comprising a semiconductor electro-absorption type optical modulator for modulating an optical signal from a light source according to an input high-frequency signal. An impedance conversion circuit that converts the characteristic impedance of the transmission line to be transmitted from a characteristic impedance to a predetermined terminal impedance higher than the characteristic impedance and outputs the result to an input terminal of the semiconductor electro-absorption optical modulator; And a terminating resistor connected to the input end of the device and having the terminating impedance.
【請求項2】 上記インピーダンス変換回路は、 上記インピーダンス変換回路の入力端子と出力端子との
間に接続され、所定の電気長を有する伝送線路と、 上記インピーダンス変換回路の入力端子と接地との間に
接続されたシャントキャパシタンスとを備えたことを特
徴とする請求項1記載の半導体電界吸収型光変調装置。
2. The impedance conversion circuit according to claim 1, wherein the impedance conversion circuit is connected between an input terminal and an output terminal of the impedance conversion circuit and has a predetermined electrical length. 2. A semiconductor electro-absorption type optical modulator according to claim 1, further comprising a shunt capacitance connected to the shunt capacitance.
【請求項3】 上記半導体電界吸収型光変調装置は、半
導体製造プロセスによりモノリシック化された半導体装
置であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体
電界吸収型光変調装置。
3. The semiconductor electro-absorption type optical modulation device according to claim 1, wherein the semiconductor electro-absorption type optical modulation device is a semiconductor device that is made monolithic by a semiconductor manufacturing process.
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