JP4017352B2 - Optical module - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電界吸収型の半導体光変調器素子を用い、連続光を高周波電気信号によって変調出力することができる光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光通信システムでは、電界吸収型の半導体光変調器素子を用いて光信号を電気信号によって変調出力する光モジュールを用いる場合がある。図１５は、従来の光モジュールの構成を示す図である。図１５において、この光モジュール７は、電界吸収型の半導体光変調器素子１と、変調信号である高周波の電気信号を半導体光変調器素子１に給電する伝送線路基板２と、インピーダンス整合を行う抵抗体３ａとスルーホール３ｂとこれらを接続する伝送線路とを有する終端抵抗基板３と、被変調信号である連続光を半導体光変調器素子１に伝搬する入力用結合光学系４ａと、半導体光変調器素子１から出力される変調光を伝搬して外部に出力する出力用結合光学系４ｂとを有し、ワイヤ５が、伝送線路基板２と半導体光変調器素子１上の入力電極６との間および入力電極６と終端抵抗基板３との間をそれぞれ接続している。
【０００３】
終端抵抗基板３の裏面は、接地電極となっており、スルーホール３ｂを介して抵抗体３ａが、この接地電極と電気的に接続される。また、半導体光変調器素子１の裏面も接地電極となっている。このため、半導体光変調器素子１と抵抗体３ａとは電気的に並列に接続されることになり、半導体光変調器素子１は、ハイインピーダンスとなり、抵抗体３ａの抵抗値が、光モジュール７の内部インピーダンスとなる。また、伝送線路基板２には、上述した高周波電気信号を伝送する伝送線路２ａが形成されている。
【０００４】
ここで、電界吸収型の半導体光変調器素子１に、入力用結合光学系４ａを介して連続レーザ光が効率良く入射される。この状態で、半導体光変調器素子１には、伝送線路基板２を介して変調信号である高周波の電気信号が印加され、この印加される電圧に応じて連続レーザ光の吸収量が変化することによって、半導体光変調器素子１の出射端面から出射されたレーザ光には、この電気信号の信号電圧に対応した強度変調が施され、出力用結合光学系４ｂに効率良く結合され、光変調信号として外部に出力される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光モジュールでは、通常、位相のみが１８０度異なる差動出力の駆動回路によって駆動されるが、正相もしくは逆相のいずれか一方の駆動回路の出力信号のみによって駆動され、他方の駆動回路の出力信号は用いられていないのが現状であり、差動出力が有効利用されていないという問題点があった。
【０００６】
一方、電界吸収型の半導体光変調器素子１におけるレーザ光の吸収量は、伝送線路基板２を介して印加される電圧に応じて変化することから、光モジュール７の駆動回路の駆動能力が不十分である場合、すなわち駆動回路の出力電圧振幅が小さい場合には、レーザ光が十分に吸収されず、光モジュール７から出力される光信号の消光比が小さくなり、結果として良好な変調光波形が得られず、この光モジュール７を光通信システムにおける光送信器として用いた場合、通信品質が劣化するという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、光モジュールに入力される変調信号である電気信号の駆動能力が不十分である場合であっても、消光比が大きく、良好な変調光波形を形成でき、通信品質の劣化を防ぐことができる光モジュールを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる光モジュールは、電界吸収型の半導体光変調器素子と、入力された変調信号である電気信号を前記半導体光変調器素子に給電する伝送路基板と、前記電気信号の給電に伴うインピーダンス整合を行う終端抵抗基板と、連続入力された被変調信号である光信号を前記半導体光変調器素子に光結合入力する入力側結合光学系と、前記半導体光変調器素子によって変調された光変調信号を光結合出力する出力側結合光学系と、を有した光モジュールにおいて、前記半導体光変調器素子に差動信号を印加するための伝送線路が第１の結合線路であり、かつ、該第１の結合線路の奇モードに対する特性インピーダンスが該半導体光変調器素子の内部インピーダンスに等しくなるように構成したことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、半導体光変調器素子に差動信号を印加するための伝送線路が第１の結合線路であり、この第１の結合線路に供給された差動信号が半導体光変調器素子に印加され、この差動信号の信号振幅によって被変調信号である光信号が変調される。また、第１の結合線路の奇モードに対する特性インピーダンスが半導体光変調器素子の内部インピーダンスに等しくなるように構成しているので、差動駆動時のインピーダンス不整合が解消される。
【００１０】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記半導体光変調器素子を構成する一方および他方の端子がそれぞれ接続される電極を同一基板上に形成したことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、半導体光変調器素子を構成する一方および他方の端子がそれぞれ接続される電極を同一基板上に形成し、各電極に接続されるワイヤなどの接続を容易にしている。
【００１２】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記第１の結合線路を成す一対の伝送線路を、同一の前記伝送路基板上に形成したことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、第１の結合線路を成す一対の伝送線路を、同一の前記伝送路基板上に形成し、部品数や組立工程数を削減するようにしている。
【００１４】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記第１の結合線路が、高周波特性を有する結合線路であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、第１の結合線路を高周波特性を有する結合線路とし、外的雑音のようなコモンノイズに対して高耐性をもたせるようにしている。
【００１６】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記半導体光変調器素子に対して逆相の差動信号が印加される奇モードに対して、前記２本の伝送線路の特性インピーダンスが当該光モジュールの内部インピーダンスに等しくなるように構成したことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記半導体光変調器素子に対して逆相の差動信号が印加される奇モードに対して、前記２本の伝送線路の特性インピーダンスが当該光モジュールの内部インピーダンスに等しくなるように構成し、差動駆動時のインピーダンス不整合をなくすようにしている。
【００１８】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記終端抵抗基板上には、前記半導体光変調器素子の一方および他方の端子に電気的に接続される一対の伝送線路が設けられ、該一対の伝送線路間には第１の抵抗体が接続されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、終端抵抗基板上には、半導体光変調器素子の一方および他方の端子に電気的に接続される一対の伝送線路が設けられ、この一対の伝送線路間には第１の抵抗体が接続されることで、伝送線路のインダクタンス成分やキャパシタンス成分の悪影響を受けないようにしている。
【００２０】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記差動信号を生成出力する駆動回路を当該光モジュール内に内蔵したことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、前記差動信号を生成出力する駆動回路を当該光モジュール内に内蔵し、光モジュールの部品点数を削減するようにしている。
【００２２】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記伝送線路基板上に、前記第１の結合線路にＤＣバイアスを供給するＤＣバイアス回路を設けたことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、伝送線路基板上に、第１の結合線路にＤＣバイアスを供給するＤＣバイアス回路を設け、電界吸収型の半導体光変調器素子の消光特性の最適点で動作するようにしている。
【００２４】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記駆動回路内に前記ＤＣバイアス回路を設けたことを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、前記駆動回路内に前記ＤＣバイアス回路を設け、部品数や組立工程数を削減するようにしている。
【００２６】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記終端抵抗基板上に設けられる前記一対の伝送線路が第２の結合線路を成すとともに、前記終端抵抗基板上には、前記第１の抵抗体に接続されるグランドパッドと、該グランドパッドと該抵抗基板のグランド端との間に接続される第２の抵抗体と、が設けられ、前記第１の抵抗体の抵抗値が、前記第２の結合線路の奇モードの特性インピーダンスに対してインピーダンス整合がとれるように設定されているとともに、前記第２の抵抗体の抵抗値が、前記第２の結合線路の偶モードの特性インピーダンスに対してインピーダンス整合がとれるように設定されていることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、終端抵抗基板上に設けられる一対の伝送線路が第２の結合線路を成すとともに、終端抵抗基板上には、第１の抵抗体に接続されるグランドパッドと、該グランドパッドと該抵抗基板のグランド端との間に接続される第２の抵抗体と、が設けられ、第１の抵抗体の抵抗値を第２の結合線路の奇モードの特性インピーダンスに対してインピーダンス整合がとれるように設定し、第２の抵抗体の抵抗値を第２の結合線路の偶モードの特性インピーダンスに対してインピーダンス整合がとれるように設定することで、逆相および同相のどちらの差動信号に対してもインピーダンス不整合がないようにしている。
【００２８】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記半導体光変調器素子は、前記伝送線路基板上および終端抵抗基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、金や半田などのバンプによって、半導体光変調器素子を、前記伝送線路基板上および終端抵抗基板上にフリップチップ実装するようにし、インピーダンスの不整合がなくすようにしている。
【００３０】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記半導体光変調器素子は、一方の端子が前記第１の結合線路の一方側に電気的に接続されるとともに、他方の端子が前記第２の結合線路の一方側に電気的に接続される第１の半導体光変調器素子と、一方の端子が前記第１の結合線路の他方側に電気的に接続されるとともに、他方の端子が前記第２の結合線路の他方側に電気的に接続される第２の半導体光変調器素子と、からなることを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、一方の端子が第１の結合線路の一方側に電気的に接続されるとともに、他方の端子が第２の結合線路の一方側に電気的に接続される第１の半導体光変調器素子と、一方の端子が第１の結合線路の他方側に電気的に接続されるとともに、他方の端子が第２の結合線路の他方側に電気的に接続される第２の半導体光変調器素子とを具備し、これらの各半導体光変調器素子の最適消光特性に合致した印加電圧を印加することによって、最終的に得られる光変調波形の消光比を大きくすることができるようにしている。
【００３２】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記伝送線路基板上に、前記差動信号を同相信号に変換する変換回路を設けたことを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、伝送線路基板上に設けられた変換回路が、差動信号を同相信号に変換し、半導体光変調器素子と伝送線路基板との間を接続するワイヤなどの各ワイヤ長がほぼ同じ長さになるようにしている。
【００３４】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記第１または第２の半導体光変調器素子が、被変調光であるレーザ光を発振出力する半導体レーザ素子であることを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、被変調光であるレーザ光を発振出力する半導体レーザ素子と半導体光変調器素子とを集積化するようにしている。
【００３６】
つぎの発明にかかる光モジュールは、上記の発明において、前記第１、第２の半導体光変調器素子を同一基板上に集積化したことを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、複数の半導体光変調器素子をモノリシックに集積化し、結合光学系の部品数や組立工程数を削減するとともに、入射されるレーザ光をほぼ無損失で伝搬できるようにしている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光モジュールの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である光モジュールの構成を示す図である。図１において、この光モジュール７は、量子閉じ込めシュタルク効果およびフランツケルディッシュ効果を有する電界吸収型の半導体光変調器素子１と、変調信号である高周波の電気信号を半導体光変調器素子１に給電する伝送線路基板２と、インピーダンス整合を行う抵抗体３ａとこの抵抗体３ａを接続する伝送線路１３ａ，１３ｂとを有する終端抵抗基板３と、被変調信号である連続光を半導体光変調器素子１に伝搬する入力用結合光学系４ａと、半導体光変調器素子１から出力される変調光を伝搬して外部に出力する出力用結合光学系４ｂとを有し、ワイヤ５が、伝送線路基板２の伝送線路２ａと半導体光変調器素子１上の電極６ａとの間、伝送線路２ｂと半導体光変調器素子１上の電極６ｂとの間、電極６ａと終端抵抗基板３の伝送線路１３ａとの間および電極６ｂと伝送線路１３ｂとの間を接続している。
【００４０】
ここで、半導体光変調器素子１には、カソード側電極あるいはアノード側電極となる電極６ａ，６ｂとが同一面上に形成され、半導体光変調器素子１の裏面は、接地電極を形成していない。また、伝送線路基板２には、振幅が等しく、位相のみが１８０度異なる差動信号を各々伝達する伝送線路２ａ，２ｂが形成される。このシールドされていない２本の伝送線路２ａ，２ｂが近接しているとき、各伝送線路２ａ，２ｂの電磁界の相互作用によって伝送線路２ａ，２ｂ間の電力結合が可能となり、高周波回路における結合線路を形成する。
【００４１】
また、この結合線路には、伝送線路２ａ，２ｂの導体内の電流が等しく、方向が同じである場合、すなわち偶モードの場合と、伝送線路２ａ，２ｂの導体内の電流が等しく、方向が反対である場合、すなわち奇モードの場合との２種類の特別な励振モードが存在する。この実施の形態１では、振幅が等しく、位相のみが１８０度異なる差動信号によって光モジュール７を駆動するため、奇モードに対する特性インピーダンスが、光モジュール７の内部インピーダンスと等しくなるように、伝送線路２ａ，２ｂが形成される。さらに、終端抵抗基板３上の抵抗体３ａは、伝送線路基板２上に形成されている伝送線路２ａ，２ｂと同様に終端抵抗基板３上の伝送線路１３ａ，１３ｂ間に直結されている。
【００４２】
図１において、電界吸収型の半導体光変調器素子１には、入力用結合光学系４ａから連続レーザ光が効率良く入射される。また、半導体光変調器素子１では、伝送線路基板２を介して印加されるアノード側電圧およびカソード側電圧に応じて、入射されたレーザ光の吸収量を変化させるため、伝送線路基板２上の伝送線路２ａ，２ｂに差動の変調信号の信号電圧を印加すると、半導体光変調器素子１の出射端面から出射されるレーザ光には、信号電圧に対応した強度変調が施されることになり、強度変調された変調光は、出力用結合光学系４ｂに効率良く結合される。
【００４３】
この光モジュール７は、振幅が等しく、位相のみが１８０度異なる差動出力信号によって駆動できるようにしているため、電界吸収型の半導体光変調器素子１に印加する電圧を大きくすることができる。この差動出力信号によって駆動できるように構成することによって、電界吸収型の半導体光変調器素子１に印加する電圧を大きくすることができることを次に説明する。
【００４４】
図２は、光モジュール７を駆動する差動信号の電圧波形と、電界吸収型の半導体光変調器素子１に印加される電圧波形との関係を示した波形図である。また、図３は、電界吸収型の半導体光変調器素子１に印加する電圧と半導体光変調器素子１における光の吸収量との関係、すなわち消光特性の一例を示した図である。図２（ａ）において、伝送線路２ａに印加される信号電圧と伝送線路２ｂに印加される信号電圧とはそれぞれ逆相となる差動信号を形成する。ここで、差動信号は、伝送線路２ａ，２ｂにおいて流れる電流の方向が逆であるため、半導体光変調器素子１においては、図２（ｂ）に示すように、入力される一方の差動信号の振幅の２倍の振幅をもつ電圧が印加される。
【００４５】
この結果、図３に示すように、電界吸収型の半導体光変調器素子１におけるレーザ光の吸収量も大きくなる。従って、光モジュール７から出力される変調光の消光比が大きくなり、良好な変調光波形が得られる。特に、この光モジュール７を、光通信システムにおける光送信器として用いた場合、通信品質に優れた変調光を出力することができる。
【００４６】
また、電界吸収型の半導体光変調器素子１の電極６ａ，６ｂは、図１に示すように、半導体光変調器素子１上の同一面上に形成されているため、それぞれ異なる面上に形成されている場合と比較して、ワイヤ５による接続が容易であり、実装性に優れ、安価、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を得ることができる光モジュールが実現される。
【００４７】
さらに、差動信号を各々伝達する伝送線路２ａ，２ｂとが同一の伝送線路基板２上に形成されているため、部品数や組立工程数を削減することが可能であり、実装性に優れ、安価、かつ高消光比で良好な変調光波形を得ることができる光モジュールが実現される。
【００４８】
また、差動信号を各々伝達する伝送線路２ａ，２ｂとが同一の伝送線路基板２上に、結合線路として形成されているため、外的雑音のようなコモンノイズに対して高耐性をもち、雑音耐性や高周波特性に優れ、かつ高消光比で良好な変調光波形を得ることができる光モジュールが実現される。
【００４９】
さらに、差動信号を各々伝達する伝送線路２ａ，２ｂとが同一の伝送線路基板２上に、結合線路として形成され、かつ奇モードに対する特性インピーダンスが光モジュール７の内部インピーダンスに等しくなるように伝送線路２ａ，２ｂが形成されているため、差動駆動時のインピーダンス不整合がなく、高周波特性に優れ、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を得ることができる光モジュールが実現される。
【００５０】
また、終端抵抗基板３上の抵抗体３ａは、伝送線路基板２上に形成されている伝送線路２ａ，２ｂと同じようにして形成された終端抵抗基板３上の伝送線路１３ａ，１３ｂ間に直結されているため、伝送線路等を中継して接続されている場合と比較して、伝送線路のインダクタンス成分やキャパシタンス成分の悪影響を受けることなく、高周波特性に優れ、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を得ることができる光モジュールが実現される。
【００５１】
実施の形態２．
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。図４は、この発明の実施の形態２である光モジュールの構成を示す図である。図４において、光モジュール７は、差動信号を出力する差動信号駆動回路８を内蔵している。その他の構成は、図１に示した実施の形態１である光モジュールと同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５２】
光モジュール７内に差動信号駆動回路８を内蔵した場合、差動信号駆動回路８と電界吸収型の半導体光変調器素子１との間の電気長を短くすることができる。差動信号駆動回路８の反射係数であるＳ２２特性および電界吸収型の半導体光変調器素子１の反射係数であるＳ１１特性が不十分である場合、伝送線路基板２を介して差動信号駆動回路８と電界吸収型半導体光変調器素子１との間で高周波電気信号が多重反射し、高周波特性が劣化する恐れがある。しかしながら、上述したように光モジュール７内に差動信号駆動回路８を内蔵して電気長を短くした場合、所望の周波数帯域よりも高周波側に、上述した多重反射の影響を追いやることが可能である。
【００５３】
したがって、この実施の形態２では、高周波特性に優れ、かつ高消光比が良好な変調光波形をもつ変調光を出力することができる光モジュールを実現できるとともに、この光モジュールを光通信システムにおける光送信器内の一部品として用いる場合、光送信器の部品点数を削減することができ、小型で安価、かつ高消光比で良好な変調光波形を出力する光送信器を得ることができる。
【００５４】
実施の形態３．
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。図５は、この発明の実施の形態３である光モジュールの構成を示す図である。図５において、この光モジュール７は、差動信号を伝送する伝送線路基板２上に、ＤＣバイアス回路９を備えている。その他の構成は、図４に示した実施の形態２である光モジュール７の構成と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５５】
伝送線路基板２上に、ＤＣバイアス回路９を備えている場合、電界吸収型の半導体光変調器素子１に印加する電圧波形のバイアスを調整することができる。図６は、伝送線路基板２上の伝送線路２ａに、差動信号の振幅と等しいバイアス電圧を印加した場合における差動信号のＤＣバイアス印加前後の電圧波形（図６（ａ），（ｂ））と、電界吸収型の半導体光変調器素子１に印加される電圧波形（図６（ｃ））との関係を示した図である。
【００５６】
図６では、伝送線路２ａ上に、−２ＶのＤＣバイアスを印加している。この結果、半導体光変調器素子１に印加される電圧は、−４Ｖ〜０Ｖの範囲となる。これに対し、実施の形態１で示した半導体光変調器素子１に印加される電圧は、−２Ｖ〜＋２Ｖの範囲である。このように、伝送線路２ａあるいは伝送線路２ｂにＤＣバイアス回路９を設け、ＤＣバイアスを印加することによって半導体光変調器素子１に印加される電圧位置を変化させることができる。
【００５７】
ここで、電界吸収型の半導体光変調器素子１の消光特性は、図３に示したように、印加電圧に対して非線形であり、良好な変調光波形や伝送特性を得るための最適点が存在するため、差動信号を伝送する伝送線路基板２上にＤＣバイアス回路９を備えることによって、伝送特性に優れ、また汎用性があり、かつ高消光比が良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを得ることができる。
【００５８】
実施の形態４．
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。図７は、この発明の実施の形態４である光モジュールの構成を示す図である。図７において、この光モジュールは、差動信号駆動回路８内にＤＣバイアス回路９を備えている。その他の構成は、実施の形態３と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５９】
通常、差動信号駆動回路８は集積回路で構成され、ＤＣバイアス回路９も集積回路で構成することができる。ＤＣバイアス回路９が差動信号駆動回路８内に内蔵された一つの集積回路素子として構成される場合、光モジュール７の部品数や組立工程数を削減することができ、実装性に優れ、小型で安価、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを得ることができる。
【００６０】
実施の形態５．つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。図８は、この発明の実施の形態５である光モジュールの構成を示す図である。図８において、この光モジュールでは、終端抵抗基板３の抵抗値が、結合線路における奇モードのインピーダンスおよび偶モードのインピーダンスに対してそれぞれ整合がとれるように抵抗体３ａおよび抵抗体３ａに接するグランドパッド３ｃを備えている。その他の構成は、図１に示した実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。なお、図８に示したグランドパッド３ｃは、スルーホールによって終端抵抗基板３裏面と接地させているが、このグランドパッド３ｃの接地はこのスルーホールを用いた例に限定されるものではない。また、接地させる手段はこれに限定されるものではない。
【００６１】
通常、逆相の差動信号によって光モジュール７を駆動する場合、結合線路としては奇モードの特性インピーダンスが、光モジュール７の内部インピーダンスと等しくなるように設計される。しかし、同相の差動信号をも伝送する場合には、偶モードの特性インピーダンスについても、光モジュール７の内部インピーダンスと等しくなるように整合をとる必要がある。
【００６２】
一般に、結合線路における奇モードの終端抵抗は、伝送線路間に配し、偶モードの終端抵抗は、各々の伝送線路と接地グランドとの間に配する。図８に示すように、抵抗体３ａに接するグランドパッド３ｃを有する場合、抵抗体３ａとグランドパッド３ｃとが接している長さによって、偶モードの終端抵抗値が決まる。また、奇モードの終端抵抗値は、グランドパッド３ｃの存在によって若干影響を受けるものの、伝送線路間の抵抗値によってほぼ決まる。
【００６３】
したがって、終端抵抗基板３上において、抵抗体３ａに接するグランドパッド３ｃが形成されている場合、奇モードのインピーダンスおよび偶モードのインピーダンスに対してそれぞれ整合がとれるように構成することができる。
【００６４】
この結果、この光モジュールでは、逆相および同相のどちらの差動信号に対してもインピーダンス不整合がなく、高周波特性に優れ、かつ高消光比を有する良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを得ることができる。
【００６５】
実施の形態６．
つぎに、この発明の実施の形態６について説明する。図９は、この発明の実施の形態６である光モジュールの構成を示す図である。また、図１０は、図９に示した光モジュールの要部断面図である。図９および図１０において、この光モジュール７は、伝送線路基板２と終端抵抗基板３とが一体物となった終端抵抗付伝送線路基板１１を有し、電界吸収型の半導体光変調器素子１が、この終端抵抗付伝送線路基板１１上にフリップチップ実装されている。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００６６】
ここで、たとえば上述した実施の形態１では、伝送線路基板２と電界吸収型の半導体光変調器素子１と終端抵抗基板３とが、それぞれワイヤ５によって接続されていたが、このワイヤ５のインダクタンス成分によって、伝送線路基板２，電界吸収型の半導体光変調器素子１，終端抵抗基板３と、ワイヤ５とを接続する接続部にインピーダンス不整合が生じ、高周波特性が劣化する可能性がある。
【００６７】
これに対し、この実施の形態６に示した光モジュール７では、これらワイヤ５の代わりに、金や半田などのバンプ１０によって半導体光変調器素子１をフリップチップ実装しているため、インピーダンスの不整合がほとんど生じず、高周波特性に優れ、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを得ることができる。また、伝送線路基板２と終端抵抗基板３とが一体物で構成されているため、光モジュール全体として、部品数や組立工程数を削減することが可能であり、安価な光モジュールを得ることができる。
【００６８】
実施の形態７．
つぎに、この発明の実施の形態７について説明する。図１１は、この発明の実施の形態７である光モジュールの構成を示す図である。図１１において、この光モジュール７は、光モジュール７内に、２つの電界吸収型の半導体光変調器素子１ａ，１ｂを備えている。半導体光変調器素子１ａは、アノード側の電極６ａａとカソード側の電極６ａｂとを有し、アノード側の電極６ａａは、ワイヤ５を介して伝送線路２ａ，１３ａに接続され、カソード側の電極６ａｂは、ワイヤ１５ａを介してグランドパッド１３ｃに接続されて接地される。同様にして、半導体光変調器素子１ｂは、アノード側の電極６ｂａは、ワイヤ１５ｂを介してグランドパッド１３ｃに接続されて接地され、カソード側の電極６ｂｂは、ワイヤ５を介して伝送線路２ｂ，１３ｂに接続される。すなわち、半導体光変調器素子１ａ，１ｂには、それぞれ振幅および位相が等しい同相の信号が印加されることになる。その他の構成は、図１に示した実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００６９】
つぎに、この光モジュール７の動作について説明する。図１１において、電界吸収型の半導体光変調器素子１には、入力用結合光学系４ａから連続レーザ光が効率良く入射される。また、電界吸収型の半導体光変調器素子１ａでは、伝送線路基板２上の伝送線路２ａを介して印加される一方の信号電圧に応じて、入射されたレーザ光の吸収量が変化するため、電界吸収型の半導体光変調器素子１ａの出射端面から出射されるレーザ光には、この信号電圧に対応した強度変調が施される。さらに、電界吸収型の半導体光変調器素子１ａの出射端面から出射されるレーザ光は、電界吸収型の半導体光変調器素子１ｂの入射端面から半導体光変調器素子１ｂ内に入射される。
【００７０】
電界吸収型の半導体光変調器素子１ｂでは、伝送線路基板２上の伝送線路２ｂを介して印加される他方の信号電圧に応じてレーザ光の吸収量が変化するため、電界吸収型の半導体光変調器素子１ｂの出射端面から出射されるレーザ光には、半導体光変調器素子１ａから出射される強度変調が施された光信号に加えて、さらに半導体光変調器素子１ｂに印加された信号電圧に対応した強度変調が施され、出力用結合光学系４ｂに効率良く結合される。
【００７１】
この実施の形態７に示した光モジュール７内の各半導体光変調器素子１ａ，１ｂは、それぞれ図３に示した電界吸収型半導体光変調器素子の消光特性を有する。この消光特性は、非線形であり、逆バイアス時には、印加電圧の低い方が光の吸収量の変化量が大きいため、各半導体光変調器素子１ａ，１ｂの動作点を印加電圧が低い方にシフトさせておくことによって、１つの電界吸収型半導体光変調器素子に対して２倍の振幅を有する電圧を印加する場合に比較し、全体として大きな消光比を得ることができ、一層良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを実現することができる。
【００７２】
なお、図１１に示した光モジュールでは、ワイヤ５を用いて接続するワイヤ実装の場合について示しているが、実施の形態６に示した光モジュール７と同様にしてフリップチップ実装を行うようにしてもよい。また、図１１に示した光モジュール７では、２つの半導体光変調器素子１ａ，１ｂを用いているが、これに限らず３つ以上の半導体光変調器素子を設けて光変調するようにしてもよい。
【００７３】
実施の形態８．
つぎに、この発明の実施の形態８について説明する。図１２は、この発明の実施の形態８である光モジュールの構成を示す図である。図１２において、電界吸収型の半導体光変調器素子１ａ，１ｂは、モノリシックに集積化した電界吸収型の半導体光変調器素子１ｃを備えている。その他の構成は、実施の形態７を同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。なお、この光モジュール７では、ワイヤ実装した一例を示しているが、これに限らず、実施の形態６と同様に、フリップチップ実装によって実現するようにしてもよい。
【００７４】
ここで、上述した実施の形態７に示した光モジュール７では、半導体光変調器素子１ａから出射されたレーザ光を、効率良く半導体光変調器素子１ｂに入射するために、半導体光変調器素子１ａ，１ｂ間に配置された結合光学系を必要とするが、この実施の形態８では、モノリシックに集積化された半導体光変調器素子１ｃを用いているため、結合光学系の部品数や、組立工程数を削減することが可能である。さらに、入射されたレーザ光をほぼ無損失で伝搬することが可能となるため、安価で小型、高光出力、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を出力することができるモジュールを得ることができる。
【００７５】
実施の形態９．
つぎに、この発明の実施の形態９について説明する。図１３は、この発明の実施の形態９である光モジュールの構成を示す図である。図１３において、この光モジュール７は、伝送線路基板２上に逆相信号を同相信号に変換する変換回路１２を備えている。また、アノード側の電極６ｂａは、ワイヤ５を介して伝送線路２ｂ，１３ｂに接続され、カソード側の電極６ｂｂは、ワイヤ１５ｃを介してグランドパッド１３ｃに接続される。その他の構成は、実施の形態８と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００７６】
ここで、たとえば実施の形態８では、半導体光変調器素子１ａのアノード側の電極６ａａがワイヤ５を介して伝送線路２ａ，１３ａに接続され、カソード側の電極６ａｂは、ワイヤ１５ａを介してグランドパッド１３ｃに接続されて接地される。また、半導体光変調器素子１ｂのアノード側の電極６ｂａは、ワイヤ１５ｂを介してグランドパッド１３ｃに接続され、カソード側の電極６ｂｂは、ワイヤ５を介して伝送線路２ｂ，１３ｂに接続することによって、電界吸収型の半導体光変調器素子１ａ，１ｂには、振幅および位相が等しい同相の信号が印加されるよう構成したが、この場合、伝送線路基板２とアノード側の電極６ａａとを接続するワイヤ５の長さと、伝送線路基板２とアノード側の電極６ｂａとを接続するワイヤ５の長さが異なり、このワイヤ長の違いによって同相信号の位相がずれてしまい、変調光波形が劣化する可能性がある。
【００７７】
これに対して、この実施の形態９では、伝送線路基板２上に設けられた変換回路１２が、入力される逆相信号を同相信号に変換するため、各伝送線路２ａ，２ｂに同相信号を印加することができるとともに、伝送線路基板２と半導体光変調器素子１ａ，１ｂとの間のワイヤ長および半導体光集積素子１ａ，１ｂとグランドパッド１３ｃとの間のワイヤ長をそれぞれ、ほぼ等しくすることができ、変調光波形の劣化を抑圧でき、この結果、高消光比の実現する良好な変調光波形を出力する光モジュールを得ることができる。
【００７８】
実施の形態１０．
つぎに、この発明の実施の形態１０について説明する。図１４は、この発明の実施の形態１０である光モジュールの構成を示す図である。図１４において、この光モジュール７では、電界吸収型の半導体光変調器素子１の代わりに、電界吸収型の半導体光変調器素子１と半導体レーザ素子１６とをモノリシックに集積化した光変調器集積化半導体レーザ素子１ｄを備える。その他の構成は、実施の形１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００７９】
ここで、たとえば、図１に示した実施の形態１では、連続レーザ光を半導体光変調器素子１に効率良く入射するために、入射側に入力用結合光学系４ａを必要とする上に、連続レーザ光を生成する半導体レーザ素子を含む半導体レーザモジュールを別途必要とする。
【００８０】
これに対して、この実施の形態１０では、光変調器集積化半導体レーザ素子１ｄを用いることによって、入射側の入力用結合光学系４ａなどの部品数や、組立工程数を削減することが可能である。また、安価で小型、高光出力、かつ高消光比を実現し、良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを得ることができる。さらに、この光モジュール７を光通信システムにおける光送信器内の一部品として用いる場合には、光送信器の部品点数を削減することができ、小型で安価、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を出力する光送信器を得ることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、半導体光変調器素子に差動信号を印加するための伝送線路が第１の結合線路であり、この第１の結合線路に供給された差動信号が半導体光変調器素子に印加され、この差動信号の信号振幅によって被変調信号である光信号が変調されるので、各差動信号が同じ振幅を有する場合、半導体光変調器素子に、各差動信号の２倍の振幅をもつ電圧を印加することができ、消光比が大きい波形をもった変調光を出力することができ、光通信システムにおける光送信器として用いた場合、通信品質に優れた変調光を出力することができるという効果を奏する。また、第１の結合線路の奇モードに対する特性インピーダンスが半導体光変調器素子の内部インピーダンスに等しくなるように構成することで、差動駆動時のインピーダンス不整合をなくすようにしているので、高周波特性に優れ、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を得ることができるという効果を奏する。
【００８２】
つぎの発明によれば、半導体光変調器素子を構成する一方および他方の端子がそれぞれ接続される電極を同一基板上に形成し、各電極に接続されるワイヤなどの接続を容易にしているので、一対の電極がそれぞれ異なる面上に形成されている場合と比較して、実装性に優れ、安価、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を得ることができるという効果を奏する。
【００８３】
つぎの発明によれば、第１の結合線路を成す一対の伝送線路を、同一の前記伝送路基板上に形成し、部品数や組立工程数を削減するようにしているので、実装性に優れ、安価、かつ高消光比で良好な変調光波形を得ることができるという効果を奏する。
【００８４】
つぎの発明によれば、第１の結合線路を高周波特性を有する結合線路とし、外的雑音のようなコモンノイズに対して高耐性をもたせるようにしているので、雑音耐性や高周波特性に優れ、かつ高消光比で良好な変調光波形を得ることができるという効果を奏する。
【００８５】
つぎの発明によれば、前記半導体光変調器素子に対して逆相の差動信号が印加される奇モードに対して、前記２本の伝送線路の特性インピーダンスが当該光モジュールの内部インピーダンスに等しくなるように構成し、差動駆動時のインピーダンス不整合をなくすようにしているので、高周波特性に優れ、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を得ることができるという効果を奏する。
【００８６】
つぎの発明によれば、終端抵抗基板上には、半導体光変調器素子の一方および他方の端子に電気的に接続される一対の伝送線路が設けられ、この一対の伝送線路間には第１の抵抗体が接続されるように構成しているので、伝送線路等を中継して接続されている場合と比較して、高周波特性に優れ、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を得るという効果を奏する。
【００８７】
つぎの発明によれば、前記差動信号を生成出力する駆動回路を当該光モジュール内に内蔵し、光モジュールの部品点数を削減するようにしているので、光モジュールを光通信システムにおける光送信器内の一部品として用いる場合、光送信器の部品点数を削減することができ、小型で安価、かつ高消光比で良好な変調光波形を出力する光送信器を得ることができるという効果を奏する。
【００８８】
つぎの発明によれば、伝送線路基板上に、第１の結合線路にＤＣバイアスを供給するＤＣバイアス回路を設け、電界吸収型の半導体光変調器素子の消光特性の最適点で動作するようにしているので、伝送特性に優れ、また汎用性があり、かつ高消光比が良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを得ることができるという効果を奏する。
【００８９】
つぎの発明によれば、前記駆動回路内に前記ＤＣバイアス回路を設け、部品数や組立工程数を削減するようにしているので、ＤＣバイアス回路が差動信号駆動回路内に内蔵された一つの集積回路素子として構成される場合、さらに光モジュールの部品数や組立工程数を削減することができ、実装性に優れ、小型で安価、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を出力することができるという効果を奏する。
【００９０】
つぎの発明によれば、終端抵抗基板上に設けられる一対の伝送線路が第２の結合線路を成すとともに、終端抵抗基板上には、第１の抵抗体に接続されるグランドパッドと、該グランドパッドと該抵抗基板のグランド端との間に接続される第２の抵抗体と、が設けられ、第１の抵抗体の抵抗値を第２の結合線路の奇モードの特性インピーダンスに対してインピーダンス整合がとれるように設定し、第２の抵抗体の抵抗値を第２の結合線路の偶モードの特性インピーダンスに対してインピーダンス整合がとれるように設定することで、逆相および同相のどちらの差動信号に対してもインピーダンス不整合がないようにしているので、高周波特性に優れ、かつ高消光比を有する良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを得ることができるという効果を奏する。
【００９１】
つぎの発明によれば、金や半田などのバンプによって、半導体光変調器素子を、前記伝送線路基板上および終端抵抗基板上にフリップチップ実装するようにし、インピーダンスの不整合がなくすようにしているので、高周波特性に優れ、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを得ることができるとともに、伝送線路基板と終端抵抗基板とが一体物で構成されているため、光モジュール全体として、部品数や組立工程数を削減することが可能であり、安価な光モジュールを得ることができるという効果を奏する。
【００９２】
つぎの発明によれば、一方の端子が第１の結合線路の一方側に電気的に接続されるとともに、他方の端子が第２の結合線路の一方側に電気的に接続される第１の半導体光変調器素子と、一方の端子が第１の結合線路の他方側に電気的に接続されるとともに、他方の端子が第２の結合線路の他方側に電気的に接続される第２の半導体光変調器素子とを具備し、これらの各半導体光変調器素子の最適消光特性に合致した印加電圧を印加することによって、最終的に得られる光変調波形の消光比を大きくすることができるようにしているので、１つの半導体光変調器素子によって得られる消光比に比して大きな消光比を得ることができ、一層良好な変調光波形を出力することができるという効果を奏する。
【００９３】
つぎの発明によれば、伝送線路基板上に設けられた変換回路が、差動信号を同相信号に変換し、半導体光変調器素子と伝送線路基板との間を接続するワイヤなどの各ワイヤ長がほぼ同じ長さになるようにしているので、変調光波形の劣化を抑圧でき、この結果、高消光比の実現する良好な変調光波形を出力する光モジュールを得ることができるという効果を奏する。
【００９４】
つぎの発明によれば、被変調光であるレーザ光を発振出力する半導体レーザ素子と半導体光変調器素子とを集積化するようにしているので、結合光学系の部品数や、組立工程数を削減することができ、安価で小型、高光出力、かつ高消光比を実現し、良好な変調光波形を出力することができる光モジュールを得ることができるとともに、当該光モジュールを光通信システムにおける光送信器内の一部品として用いる場合には、光送信器の部品点数を削減することができ、小型で安価、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を出力する光送信器を得ることができるという効果を奏する。
【００９５】
つぎの発明によれば、複数の半導体光変調器素子をモノリシックに集積化し、結合光学系の部品数や組立工程数を削減するとともに、入射されるレーザ光をほぼ無損失で伝搬できるようにしているので、結合光学系の部品数や組立工程数を削減するとともに、入射されるレーザ光をほぼ無損失で伝搬できるようにしているので、安価で小型、高光出力、かつ高消光比をもつ良好な変調光波形を出力することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である光モジュールの構成を示す図である。
【図２】 光モジュールを駆動する差動信号の電圧波形と電界吸収型の半導体光変調器素子に印加される電圧波形との関係を示した波形図である。
【図３】 図１に示した電界吸収型の半導体光変調器素子の消光特性を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態２である光モジュールの構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態３である光モジュールの構成を示す図である。
【図６】 伝送線路基板上の伝送線路に、差動信号の振幅と等しいバイアス電圧を印加した場合における差動信号のＤＣバイアス印加前後の電圧波形と、電界吸収型の半導体光変調器素子に印加される電圧波形との関係を示した図である。
【図７】 この発明の実施の形態４である光モジュールの構成を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態５である光モジュールの構成を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態６である光モジュールの構成を示す図である。
【図１０】 図９に示した光モジュールの要部断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７である光モジュールの構成を示す図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８である光モジュールの構成を示す図である。
【図１３】 この発明の実施の形態９である光モジュールの構成を示す図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１０である光モジュールの構成を示す図である。
【図１５】 従来の光モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ 半導体光変調器素子、１ｄ 光変調器集積化半導体レーザ素子、２ 伝送線路基板、２ａ，２ｂ，１３ａ，１３ｂ 伝送線路、３ 終端抵抗基板、３ａ 抵抗体、３ｂ スルーホール、３ｃ，１３ｃ グランドパッド、４ａ 入力用結合光学系、４ｂ 出力用結合光学系、５，１５ａ〜１５ｃ ワイヤ、６ａ，６ｂ，６ａａ，６ａｂ，６ｂａ，６ｂｂ 電極、７ 光モジュール、８ 差動信号駆動回路、９ バイアス回路、１０ バンプ、１１ 終端抵抗付伝送線路基板、１２ 変換回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical module that uses an electroabsorption type semiconductor optical modulator element and can modulate and output continuous light with a high-frequency electrical signal.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an optical communication system, an optical module that modulates and outputs an optical signal with an electric signal using an electroabsorption semiconductor optical modulator element may be used. FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a conventional optical module. In FIG. 15, the optical module 7 performs impedance matching with the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 and the transmission line substrate 2 that feeds a high-frequency electrical signal as a modulation signal to the semiconductor optical modulator element 1. A terminating resistor substrate 3 having a resistor 3a, a through hole 3b, and a transmission line connecting them; an input coupling optical system 4a for propagating continuous light as a modulated signal to the semiconductor optical modulator element 1; An output coupling optical system 4b that propagates modulated light output from the modulator element 1 and outputs the modulated light to the outside, and a wire 5 is connected to the transmission line substrate 2 and the input electrode 6 on the semiconductor optical modulator element 1 And the input electrode 6 and the termination resistor substrate 3 are respectively connected.
[0003]
The back surface of the termination resistor substrate 3 serves as a ground electrode, and the resistor 3a is electrically connected to the ground electrode through the through hole 3b. The back surface of the semiconductor light modulator element 1 is also a ground electrode. For this reason, the semiconductor optical modulator element 1 and the resistor 3a are electrically connected in parallel, the semiconductor optical modulator element 1 has a high impedance, and the resistance value of the resistor 3a is the optical module 7. The internal impedance of The transmission line substrate 2 is formed with a transmission line 2a for transmitting the above-described high-frequency electrical signal.
[0004]
Here, continuous laser light is efficiently incident on the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 via the input coupling optical system 4a. In this state, the semiconductor optical modulator element 1 is applied with a high-frequency electric signal, which is a modulation signal, via the transmission line substrate 2, and the amount of absorption of continuous laser light changes according to the applied voltage. Thus, the laser light emitted from the emission end face of the semiconductor optical modulator element 1 is subjected to intensity modulation corresponding to the signal voltage of this electric signal, and is efficiently coupled to the output coupling optical system 4b, and the optical modulation signal Is output to the outside.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional optical module described above, it is usually driven by a differential output drive circuit whose phase is different by 180 degrees, but is driven only by the output signal of either the positive phase or the negative phase drive circuit, At present, the output signal of the other drive circuit is not used, and there is a problem that the differential output is not effectively used.
[0006]
On the other hand, the absorption amount of the laser light in the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 changes according to the voltage applied via the transmission line substrate 2, so that the drive capability of the drive circuit of the optical module 7 is not good. If it is sufficient, that is, if the output voltage amplitude of the drive circuit is small, the laser light is not sufficiently absorbed, and the extinction ratio of the optical signal output from the optical module 7 becomes small, resulting in a good modulated light waveform. When this optical module 7 is used as an optical transmitter in an optical communication system, there is a problem that communication quality deteriorates.
[0007]
The present invention has been made in view of the above, and even when the driving capability of an electric signal, which is a modulation signal input to an optical module, is insufficient, the extinction ratio is large and a favorable modulated light waveform is formed. It is possible to obtain an optical module that can prevent deterioration of communication quality.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an optical module according to the present invention includes an electroabsorption semiconductor optical modulator element, a transmission line substrate that feeds an electric signal, which is an input modulation signal, to the semiconductor optical modulator element, A termination resistor substrate for impedance matching accompanying the feeding of the electric signal, an input-side coupling optical system for optically coupling and inputting an optical signal, which is a continuously inputted modulated signal, to the semiconductor optical modulator element, and the semiconductor optical modulation And an output-side coupling optical system that optically couples and outputs an optical modulation signal modulated by the optical modulator element. A transmission line for applying a differential signal to the semiconductor optical modulator element is a first coupling. A characteristic impedance of the first coupled line with respect to the odd mode of the semiconductor optical modulator element.internalIt is configured to be equal to the impedance.
[0009]
  According to the present invention, the transmission line for applying a differential signal to the semiconductor optical modulator element is the first coupled line, and the differential signal supplied to the first coupled line is the semiconductor optical modulator element. And the optical signal as the modulated signal is modulated by the signal amplitude of the differential signal. The characteristic impedance of the first coupled line with respect to the odd mode isinternalSince it is configured to be equal to the impedance, impedance mismatch during differential driving is eliminated.
[0010]
  The optical module according to the next invention is the above invention,One and other terminals constituting the semiconductor optical modulator element are connected to each otherElectrodeOn the same boardIt is formed.
[0011]
  According to this invention,One and other terminals constituting the semiconductor optical modulator element are connected to each otherElectrodeOn the same boardIt is easy to connect wires and the like that are formed and connected to each electrode.
[0012]
  The optical module according to the next invention is the above invention,A pair of transmission lines constituting the first coupled line,It is formed on the same transmission line substrate.
[0013]
  According to this invention,A pair of transmission lines forming the first coupled line,It is formed on the same transmission line substrate to reduce the number of parts and the number of assembly steps.
[0014]
  The optical module according to the next invention is the above invention,The first coupled line isThe coupling line has a high frequency characteristic.
[0015]
  According to this invention,First coupled lineAre coupled lines having high-frequency characteristics so that they are highly resistant to common noise such as external noise.
[0016]
An optical module according to a next invention is characterized in that, in the above invention, the characteristic impedance of the two transmission lines corresponds to an odd mode in which a differential signal having a reverse phase is applied to the semiconductor optical modulator element. It is characterized by being configured to be equal to the internal impedance of the optical module.
[0017]
According to the present invention, the characteristic impedance of the two transmission lines is equal to the internal impedance of the optical module with respect to an odd mode in which a differential signal having a reverse phase is applied to the semiconductor optical modulator element. In this way, impedance mismatch at the time of differential driving is eliminated.
[0018]
  The optical module according to the next invention is the optical module according to the above invention, whereinIs provided with a pair of transmission lines electrically connected to one and other terminals of the semiconductor optical modulator element,Between transmission linesIs connected to the first resistorIt is characterized by.
[0019]
  According to the present invention, on the termination resistor substrateIs provided with a pair of transmission lines electrically connected to one and other terminals of the semiconductor optical modulator element.Between transmission linesIs connected to the first resistor,The transmission line is prevented from being adversely affected by the inductance component and capacitance component of the transmission line.
[0020]
The optical module according to the next invention is characterized in that, in the above invention, a drive circuit for generating and outputting the differential signal is built in the optical module.
[0021]
According to this invention, the drive circuit for generating and outputting the differential signal is built in the optical module so as to reduce the number of parts of the optical module.
[0022]
  An optical module according to a next invention is the above-described invention, wherein the optical module on the transmission line substrate isFirst coupled lineA DC bias circuit for supplying a DC bias is provided.
[0023]
  According to this invention, on the transmission line substrate,First bondA DC bias circuit for supplying a DC bias to the line is provided to operate at the optimum point of the extinction characteristic of the electroabsorption type semiconductor optical modulator element.
[0024]
An optical module according to a next invention is characterized in that, in the above invention, the DC bias circuit is provided in the drive circuit.
[0025]
According to this invention, the DC bias circuit is provided in the drive circuit to reduce the number of parts and the number of assembly steps.
[0026]
  An optical module according to a next invention is the optical module according to the above invention, wherein the optical module is provided on the termination resistor substrate.A pair of transmission lines form a second coupled line;On the termination resistor boardIsThe aboveFirstResistorConnectionGround padAnd a ground end of the ground pad and the resistance substrateThe second resistor connected betweenAnd providedThe aboveFirstResistance value of resistorBut,Of the second coupled lineOdd mode characteristic impedanceInImpedanceConsistencyIt is set to be able to takeThe resistance value of the second resistor is that of the second coupled line.For characteristic impedance of even modeTSet for impedance matchingHas beenIt is characterized by that.
[0027]
  According to this invention, it is provided on the termination resistor substrate.A pair of transmission lines form a second coupled line;On the termination resistor boardIs,FirstResistorConnectionGround padAnd a ground end of the ground pad and the resistance substrateThe second resistor connected betweenAnd provided,FirstThe resistance value of the resistorOf the second coupled lineOdd mode characteristic impedanceInImpedanceConsistencySet it to takeThe resistance value of the second resistor is set to the value of the second coupled line.For characteristic impedance of even modeTBy setting so that impedance matching can be achieved, there is no impedance mismatch for both the negative-phase and in-phase differential signals.
[0028]
An optical module according to a next invention is characterized in that, in the above invention, the semiconductor optical modulator element is flip-chip mounted on the transmission line substrate and the termination resistor substrate.
[0029]
According to the present invention, the semiconductor optical modulator element is flip-chip mounted on the transmission line substrate and the termination resistor substrate by bumps such as gold and solder so as to eliminate impedance mismatch.
[0030]
  An optical module according to a next invention is the above invention, wherein the semiconductor optical modulator element isA first semiconductor optical modulator element having one terminal electrically connected to one side of the first coupling line and the other terminal electrically connected to one side of the second coupling line And a second semiconductor optical modulation in which one terminal is electrically connected to the other side of the first coupling line and the other terminal is electrically connected to the other side of the second coupling line. A container elementIt is characterized by that.
[0031]
  According to this invention,A first semiconductor optical modulator element having one terminal electrically connected to one side of the first coupled line and the other terminal electrically connected to one side of the second coupled line; A second semiconductor optical modulator element having one terminal electrically connected to the other side of the first coupling line and the other terminal electrically connected to the other side of the second coupling line; Equipped with theseBy applying an applied voltage that matches the optimum extinction characteristic of each semiconductor optical modulator element, the extinction ratio of the finally obtained optical modulation waveform can be increased.
[0032]
  The optical module according to the next invention is the above invention,A conversion circuit for converting the differential signal into an in-phase signal is provided on the transmission line substrate.
[0033]
  According to this invention,The conversion circuit provided on the transmission line substrate converts the differential signal into an in-phase signal, and the length of each wire such as a wire connecting between the semiconductor optical modulator element and the transmission line substrate is substantially the same length. It is trying to become.
[0034]
  The optical module according to the next invention is the above invention,The first or second semiconductor optical modulator element isSemiconductor laser device that oscillates and outputs modulated laser lightIsIt is characterized by that.
[0035]
  According to this invention,A semiconductor laser element that oscillates and outputs laser light that is modulated light and a semiconductor optical modulator element are integrated.
[0036]
  An optical module according to a next invention is the above invention, wherein1st, 2ndSemiconductor optical modulator elementOn the same boardIt is characterized by being integrated.
[0037]
  According to this invention,A plurality of semiconductor optical modulator elements are monolithically integrated to reduce the number of components of the coupling optical system and the number of assembly steps, and to allow the incident laser light to propagate almost losslessly.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of an optical module according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0039]
Embodiment 1 FIG.
1 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, this optical module 7 feeds an electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 having a quantum confined Stark effect and a Franz Keldisch effect and a high-frequency electric signal as a modulation signal to the semiconductor optical modulator element 1. A transmission line substrate 2 having a resistance, a resistor 3a that performs impedance matching, and a transmission line 13a, 13b that connects the resistor 3a, a termination resistor substrate 3, and a semiconductor light modulator element 1 that transmits continuous light as a modulated signal. And an input coupling optical system 4b that propagates the modulated light output from the semiconductor optical modulator element 1 and outputs the modulated light to the outside. The wire 5 is connected to the transmission line substrate 2. Between the transmission line 2a and the electrode 6a on the semiconductor optical modulator element 1, between the transmission line 2b and the electrode 6b on the semiconductor optical modulator element 1, and transmission between the electrode 6a and the termination resistor substrate 3 It connects the and between the electrode 6b of the road 13a and the transmission line 13b.
[0040]
Here, in the semiconductor optical modulator element 1, electrodes 6a and 6b which are cathode side electrodes or anode side electrodes are formed on the same surface, and the back surface of the semiconductor optical modulator element 1 forms a ground electrode. Absent. The transmission line substrate 2 is formed with transmission lines 2a and 2b for transmitting differential signals having the same amplitude and different phases by 180 degrees. When the two unshielded transmission lines 2a and 2b are close to each other, the electric field coupling between the transmission lines 2a and 2b becomes possible due to the electromagnetic field interaction between the transmission lines 2a and 2b. Form a track.
[0041]
In addition, the currents in the conductors of the transmission lines 2a and 2b are the same and the directions are the same, that is, the currents in the conductors of the transmission lines 2a and 2b are the same and the directions are the same. There are two types of special excitation modes, the opposite case, i.e. the odd mode. In the first embodiment, since the optical module 7 is driven by differential signals having the same amplitude and only the phase different by 180 degrees, the transmission line is set so that the characteristic impedance for the odd mode becomes equal to the internal impedance of the optical module 7. 2a and 2b are formed. Further, the resistor 3 a on the termination resistor substrate 3 is directly connected between the transmission lines 13 a and 13 b on the termination resistor substrate 3 in the same manner as the transmission lines 2 a and 2 b formed on the transmission line substrate 2.
[0042]
In FIG. 1, continuous laser light efficiently enters the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 from the input coupling optical system 4a. Further, in the semiconductor optical modulator element 1, the amount of absorption of the incident laser light is changed in accordance with the anode side voltage and the cathode side voltage applied via the transmission line substrate 2. When a signal voltage of a differential modulation signal is applied to the transmission lines 2a and 2b, intensity modulation corresponding to the signal voltage is applied to the laser light emitted from the emission end face of the semiconductor optical modulator element 1. The intensity-modulated modulated light is efficiently coupled to the output coupling optical system 4b.
[0043]
Since this optical module 7 can be driven by differential output signals having the same amplitude and different phases by 180 degrees, the voltage applied to the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 can be increased. Next, it will be described that the voltage applied to the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1 can be increased by being configured to be driven by this differential output signal.
[0044]
FIG. 2 is a waveform diagram showing the relationship between the voltage waveform of the differential signal that drives the optical module 7 and the voltage waveform applied to the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1. FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the voltage applied to the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 and the amount of light absorbed in the semiconductor optical modulator element 1, that is, an extinction characteristic. In FIG. 2A, the signal voltage applied to the transmission line 2a and the signal voltage applied to the transmission line 2b form differential signals that are in opposite phases. Here, since the direction of the current flowing through the transmission lines 2a and 2b is opposite to that of the differential signal, in the semiconductor optical modulator element 1, as shown in FIG. A voltage having an amplitude twice that of the signal is applied.
[0045]
As a result, as shown in FIG. 3, the amount of absorption of laser light in the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 also increases. Therefore, the extinction ratio of the modulated light output from the optical module 7 is increased, and a good modulated light waveform can be obtained. In particular, when the optical module 7 is used as an optical transmitter in an optical communication system, modulated light having excellent communication quality can be output.
[0046]
Further, the electrodes 6a and 6b of the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1 are formed on the same surface on the semiconductor optical modulator element 1 as shown in FIG. Compared with the case where the optical module is used, an optical module that is easy to connect with the wire 5, is excellent in mountability, is inexpensive, and has a high extinction ratio can be obtained.
[0047]
Furthermore, since the transmission lines 2a and 2b for transmitting the differential signals are formed on the same transmission line substrate 2, it is possible to reduce the number of parts and the number of assembly processes, and the mountability is excellent. An optical module capable of obtaining a good modulated light waveform at a low cost and with a high extinction ratio is realized.
[0048]
Further, since the transmission lines 2a and 2b for transmitting differential signals are formed as coupling lines on the same transmission line substrate 2, they have high resistance to common noise such as external noise, An optical module that is excellent in noise resistance and high-frequency characteristics and can obtain a good modulated light waveform with a high extinction ratio is realized.
[0049]
Further, transmission lines 2a and 2b for transmitting differential signals are formed on the same transmission line substrate 2 as coupled lines, and are transmitted so that the characteristic impedance for the odd mode is equal to the internal impedance of the optical module 7. Since the lines 2a and 2b are formed, an optical module that has no impedance mismatch at the time of differential driving, is excellent in high-frequency characteristics, and can obtain a good modulated light waveform with a high extinction ratio is realized.
[0050]
The resistor 3a on the termination resistor substrate 3 is directly connected between the transmission lines 13a and 13b on the termination resistor substrate 3 formed in the same manner as the transmission lines 2a and 2b formed on the transmission line substrate 2. Therefore, it is excellent in high frequency characteristics and high extinction ratio without being adversely affected by the inductance component and capacitance component of the transmission line compared to the case where the transmission line is connected via a relay. An optical module capable of obtaining a modulated optical waveform is realized.
[0051]
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, the optical module 7 includes a differential signal drive circuit 8 that outputs a differential signal. Other configurations are the same as those of the optical module according to the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.
[0052]
When the differential signal drive circuit 8 is built in the optical module 7, the electrical length between the differential signal drive circuit 8 and the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 can be shortened. When the S22 characteristic that is the reflection coefficient of the differential signal drive circuit 8 and the S11 characteristic that is the reflection coefficient of the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 are insufficient, the differential signal drive circuit is provided via the transmission line substrate 2. There is a possibility that a high-frequency electric signal is multiple-reflected between 8 and the electro-absorption semiconductor optical modulator element 1 and the high-frequency characteristics are deteriorated. However, when the differential signal driving circuit 8 is built in the optical module 7 and the electrical length is shortened as described above, the influence of the multiple reflection described above can be driven to the higher frequency side than the desired frequency band. is there.
[0053]
Therefore, in the second embodiment, it is possible to realize an optical module that can output modulated light having a modulated light waveform that is excellent in high-frequency characteristics and has a high extinction ratio, and this optical module is used in an optical communication system. When used as one component in the transmitter, the number of components of the optical transmitter can be reduced, and an optical transmitter that is small, inexpensive, and outputs a good modulated light waveform with a high extinction ratio can be obtained.
[0054]
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 5, the optical module 7 includes a DC bias circuit 9 on a transmission line substrate 2 that transmits a differential signal. The other configuration is the same as the configuration of the optical module 7 according to the second embodiment shown in FIG. 4, and the same components are denoted by the same reference numerals.
[0055]
When the DC bias circuit 9 is provided on the transmission line substrate 2, the bias of the voltage waveform applied to the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 can be adjusted. 6 shows voltage waveforms before and after the DC bias application of the differential signal when a bias voltage equal to the amplitude of the differential signal is applied to the transmission line 2a on the transmission line substrate 2 (FIGS. 6A and 6B). And a voltage waveform (FIG. 6C) applied to the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1.
[0056]
In FIG. 6, a DC bias of −2 V is applied on the transmission line 2a. As a result, the voltage applied to the semiconductor optical modulator element 1 is in the range of −4V to 0V. On the other hand, the voltage applied to the semiconductor optical modulator element 1 shown in the first embodiment is in the range of −2V to + 2V. As described above, the DC bias circuit 9 is provided in the transmission line 2a or the transmission line 2b, and the voltage position applied to the semiconductor optical modulator element 1 can be changed by applying the DC bias.
[0057]
Here, as shown in FIG. 3, the extinction characteristic of the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1 is non-linear with respect to the applied voltage, and the optimum point for obtaining a good modulated light waveform and transmission characteristic is Therefore, by providing the DC bias circuit 9 on the transmission line substrate 2 that transmits the differential signal, a modulated light waveform having excellent transmission characteristics, versatility, and a good high extinction ratio can be output. It is possible to obtain an optical module that can
[0058]
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 7, this optical module includes a DC bias circuit 9 in a differential signal driving circuit 8. Other configurations are the same as those of the third embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals.
[0059]
Normally, the differential signal driving circuit 8 is configured by an integrated circuit, and the DC bias circuit 9 can also be configured by an integrated circuit. When the DC bias circuit 9 is configured as a single integrated circuit element built in the differential signal driving circuit 8, the number of parts and the number of assembly steps of the optical module 7 can be reduced, and the mountability is excellent and the size is small. Thus, it is possible to obtain an optical module which is inexpensive and can output a good modulated light waveform having a high extinction ratio.
[0060]
  Embodiment 5 FIG. Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 8, this optical module includes a termination resistor substrate.ThreeThe resistance value is matched to the odd-mode impedance and even-mode impedance of the coupled line.Resistor 3a andA ground pad 3c in contact with the resistor 3a is provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals. The ground pad 3c shown in FIG. 8 is grounded to the back surface of the termination resistor substrate 3 through a through hole. However, the ground pad 3c is not limited to the example using the through hole. Further, the means for grounding is not limited to this.
[0061]
Normally, when the optical module 7 is driven by a differential signal of opposite phase, the coupled line is designed so that the characteristic impedance of the odd mode becomes equal to the internal impedance of the optical module 7. However, when transmitting in-phase differential signals, it is necessary to match even the characteristic impedance of the even mode to be equal to the internal impedance of the optical module 7.
[0062]
In general, the odd-mode termination resistor in the coupled line is arranged between the transmission lines, and the even-mode termination resistor is arranged between each transmission line and the ground. As shown in FIG. 8, in the case of having the ground pad 3c in contact with the resistor 3a, the even-mode termination resistance value is determined by the length of contact between the resistor 3a and the ground pad 3c. The odd-mode termination resistance value is substantially determined by the resistance value between the transmission lines, although it is slightly affected by the presence of the ground pad 3c.
[0063]
Therefore, when the ground pad 3c in contact with the resistor 3a is formed on the termination resistor substrate 3, it can be configured to match the odd-mode impedance and the even-mode impedance, respectively.
[0064]
As a result, in this optical module, there is no impedance mismatch for both differential signals in the opposite phase and in phase, and it is possible to output a good modulated light waveform having excellent high frequency characteristics and a high extinction ratio. An optical module can be obtained.
[0065]
Embodiment 6 FIG.
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of the optical module shown in FIG. 9 and 10, the optical module 7 includes a transmission line substrate 11 with a termination resistor in which a transmission line substrate 2 and a termination resistor substrate 3 are integrated, and the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1. However, it is flip-chip mounted on the transmission line substrate 11 with a terminating resistor. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same components.
[0066]
Here, for example, in the first embodiment described above, the transmission line substrate 2, the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1, and the termination resistor substrate 3 are connected by the wire 5. Depending on the component, impedance mismatching may occur in the connection portion connecting the transmission line substrate 2, the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1, the termination resistor substrate 3, and the wire 5, and the high frequency characteristics may be deteriorated.
[0067]
On the other hand, in the optical module 7 shown in the sixth embodiment, since the semiconductor optical modulator element 1 is flip-chip mounted by using bumps 10 such as gold and solder instead of these wires 5, impedance is not reduced. It is possible to obtain an optical module that is capable of outputting a good modulated light waveform with almost no matching, excellent high-frequency characteristics, and a high extinction ratio. In addition, since the transmission line substrate 2 and the termination resistor substrate 3 are formed as a single unit, the number of components and the number of assembly processes can be reduced as a whole of the optical module, and an inexpensive optical module can be obtained. it can.
[0068]
Embodiment 7 FIG.
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 7 of the present invention. In FIG. 11, the optical module 7 includes two electroabsorption type semiconductor optical modulator elements 1 a and 1 b in the optical module 7. The semiconductor optical modulator element 1a includes an anode-side electrode 6aa and a cathode-side electrode 6ab. The anode-side electrode 6aa is connected to the transmission lines 2a and 13a via the wire 5, and the cathode-side electrode 6ab. Are connected to the ground pad 13c through the wire 15a and grounded. Similarly, in the semiconductor optical modulator element 1b, the anode side electrode 6ba is connected to the ground pad 13c via the wire 15b and grounded, and the cathode side electrode 6bb is connected to the transmission line 2b, 13b. That is, in-phase signals having the same amplitude and phase are applied to the semiconductor optical modulator elements 1a and 1b, respectively. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.
[0069]
Next, the operation of the optical module 7 will be described. In FIG. 11, continuous laser light is efficiently incident on the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 from the input coupling optical system 4a. Further, in the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1a, the amount of absorption of the incident laser light changes according to one signal voltage applied via the transmission line 2a on the transmission line substrate 2, The laser beam emitted from the emission end face of the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1a is subjected to intensity modulation corresponding to this signal voltage. Further, the laser light emitted from the emission end face of the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1a enters the semiconductor optical modulator element 1b from the incident end face of the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1b.
[0070]
In the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1b, the amount of absorption of the laser light changes according to the other signal voltage applied via the transmission line 2b on the transmission line substrate 2, so that the electroabsorption type semiconductor light In addition to the optical signal subjected to intensity modulation emitted from the semiconductor optical modulator element 1a, the laser light emitted from the emission end face of the modulator element 1b further includes a signal applied to the semiconductor optical modulator element 1b. Intensity modulation corresponding to the voltage is performed, and the output coupling optical system 4b is efficiently coupled.
[0071]
Each of the semiconductor optical modulator elements 1a and 1b in the optical module 7 shown in the seventh embodiment has the extinction characteristic of the electroabsorption semiconductor optical modulator element shown in FIG. This extinction characteristic is non-linear, and when reverse bias is applied, the lower the applied voltage, the greater the amount of change in the amount of absorbed light. Therefore, the operating point of each semiconductor optical modulator element 1a, 1b is shifted to the lower applied voltage. As a result, it is possible to obtain a large extinction ratio as a whole as compared with the case where a voltage having twice the amplitude is applied to one electroabsorption semiconductor optical modulator element, and even better modulated light. An optical module capable of outputting a waveform can be realized.
[0072]
In the optical module shown in FIG. 11, the case of wire mounting using the wire 5 is shown, but flip chip mounting is performed in the same manner as the optical module 7 shown in the sixth embodiment. Also good. Further, in the optical module 7 shown in FIG. 11, two semiconductor optical modulator elements 1a and 1b are used. However, the present invention is not limited to this, and three or more semiconductor optical modulator elements are provided for optical modulation. Also good.
[0073]
Embodiment 8 FIG.
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 8 of the present invention. In FIG. 12, the electroabsorption semiconductor optical modulator elements 1a and 1b include an electroabsorption semiconductor optical modulator element 1c monolithically integrated. Other configurations are the same as those in the seventh embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals. In the optical module 7, an example of wire mounting is shown. However, the present invention is not limited to this, and the optical module 7 may be realized by flip-chip mounting as in the sixth embodiment.
[0074]
Here, in the optical module 7 shown in the seventh embodiment, the semiconductor optical modulator element is used in order to efficiently enter the laser light emitted from the semiconductor optical modulator element 1a into the semiconductor optical modulator element 1b. Although a coupling optical system disposed between 1a and 1b is required, since the semiconductor optical modulator element 1c monolithically integrated is used in the eighth embodiment, the number of components of the coupling optical system, It is possible to reduce the number of assembly steps. Furthermore, since it is possible to propagate the incident laser light almost losslessly, it is possible to obtain a module that can output a good modulated light waveform with low cost, small size, high light output, and high extinction ratio. it can.
[0075]
Embodiment 9 FIG.
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 9 of the present invention. In FIG. 13, the optical module 7 includes a conversion circuit 12 that converts a reverse-phase signal into an in-phase signal on the transmission line substrate 2. The anode-side electrode 6ba is connected to the transmission lines 2b and 13b via the wire 5, and the cathode-side electrode 6bb is connected to the ground pad 13c via the wire 15c. Other configurations are the same as those of the eighth embodiment, and the same reference numerals are given to the same components.
[0076]
Here, for example, in the eighth embodiment, the anode-side electrode 6aa of the semiconductor optical modulator element 1a is connected to the transmission lines 2a and 13a via the wire 5, and the cathode-side electrode 6ab is connected to the ground via the wire 15a. It is connected to the pad 13c and grounded. Also, the anode-side electrode 6ba of the semiconductor optical modulator element 1b is connected to the ground pad 13c via the wire 15b, and the cathode-side electrode 6bb is connected to the transmission lines 2b and 13b via the wire 5. The electroabsorption semiconductor optical modulator elements 1a and 1b are configured to be applied with in-phase signals having the same amplitude and phase. In this case, the transmission line substrate 2 and the anode-side electrode 6aa are connected. The length of the wire 5 is different from the length of the wire 5 connecting the transmission line substrate 2 and the anode-side electrode 6ba, and the phase of the in-phase signal is shifted due to the difference in the wire length, and the modulated light waveform is deteriorated. there is a possibility.
[0077]
On the other hand, in the ninth embodiment, the conversion circuit 12 provided on the transmission line substrate 2 converts the input reverse-phase signal into an in-phase signal, so that each transmission line 2a, 2b has the same phase. A signal can be applied, and the wire length between the transmission line substrate 2 and the semiconductor optical modulator elements 1a and 1b and the wire length between the semiconductor optical integrated elements 1a and 1b and the ground pad 13c are approximately As a result, it is possible to suppress the deterioration of the modulated light waveform, and as a result, it is possible to obtain an optical module that outputs a favorable modulated light waveform with a high extinction ratio.
[0078]
Embodiment 10 FIG.
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an optical module according to the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 14, in this optical module 7, instead of the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1, an optical modulator integration in which the electroabsorption semiconductor optical modulator element 1 and the semiconductor laser element 16 are monolithically integrated. The semiconductor laser device 1d is provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals.
[0079]
Here, for example, in the first embodiment shown in FIG. 1, in order to efficiently enter the continuous laser light into the semiconductor optical modulator element 1, the input coupling optical system 4a is required on the incident side. A semiconductor laser module including a semiconductor laser element that generates continuous laser light is separately required.
[0080]
On the other hand, in the tenth embodiment, by using the optical modulator integrated semiconductor laser element 1d, it is possible to reduce the number of components such as the input coupling optical system 4a and the number of assembly steps. It is. In addition, an optical module that is inexpensive, small in size, has high light output, and has a high extinction ratio and can output a favorable modulated light waveform can be obtained. Furthermore, when this optical module 7 is used as one component in an optical transmitter in an optical communication system, the number of components of the optical transmitter can be reduced, and it is small, inexpensive, and has good modulation with a high extinction ratio. An optical transmitter that outputs an optical waveform can be obtained.
[0081]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the transmission line for applying a differential signal to the semiconductor optical modulator element is the first coupling line, and the differential signal supplied to the first coupling line. Is applied to the semiconductor optical modulator element, and the optical signal, which is the modulated signal, is modulated by the signal amplitude of the differential signal, so that when each differential signal has the same amplitude, A voltage having an amplitude twice that of the differential signal can be applied, and modulated light having a waveform with a large extinction ratio can be output. When used as an optical transmitter in an optical communication system, the communication quality is improved. There is an effect that excellent modulated light can be output. The characteristic impedance of the first coupled line with respect to the odd mode isinternalSince it is configured to be equal to the impedance, impedance mismatching during differential driving is eliminated, so that an excellent modulated light waveform with excellent high frequency characteristics and a high extinction ratio can be obtained. Play.
[0082]
  According to the following invention,One and other terminals constituting the semiconductor optical modulator element are connected to each otherElectrodeOn the same boardThis makes it easy to connect wires, etc. that are connected to each electrode. Compared to the case where a pair of electrodes are formed on different surfaces, it is easy to mount, inexpensive, and has a high extinction ratio. It is possible to obtain a favorable modulated light waveform having
[0083]
  According to the following invention,A pair of transmission lines forming the first coupled line,Since it is formed on the same transmission line substrate to reduce the number of parts and the number of assembly steps, it is excellent in mountability, inexpensive, and can obtain a good modulated light waveform with a high extinction ratio. Play.
[0084]
  According to the following invention,First coupled lineIs a coupled line with high-frequency characteristics, and has high resistance against common noise such as external noise, so that it is excellent in noise resistance and high-frequency characteristics and obtains a good modulated light waveform with a high extinction ratio. There is an effect that can be.
[0085]
According to the next invention, the characteristic impedance of the two transmission lines is equal to the internal impedance of the optical module with respect to an odd mode in which a differential signal having a reverse phase is applied to the semiconductor optical modulator element. Since the impedance mismatch at the time of differential driving is eliminated, there is an effect that a good modulated light waveform having excellent high frequency characteristics and a high extinction ratio can be obtained.
[0086]
  According to the next invention, on the termination resistor substrateIs provided with a pair of transmission lines electrically connected to one and other terminals of the semiconductor optical modulator element.Between transmission linesSince the first resistor is connected to theCompared to the case where the transmission line is connected through a relay line, an excellent effect of obtaining a modulated light waveform having excellent high frequency characteristics and a high extinction ratio is obtained.
[0087]
According to the next invention, since the drive circuit for generating and outputting the differential signal is built in the optical module so as to reduce the number of parts of the optical module, the optical module is used as an optical transmitter in an optical communication system. When used as a single component, the number of components of the optical transmitter can be reduced, and an optical transmitter that outputs a small modulated light waveform with a high extinction ratio can be obtained. .
[0088]
  According to the next invention, on the transmission line substrate,First bondA DC bias circuit that supplies a DC bias to the line is provided to operate at the optimum point of the extinction characteristic of the electroabsorption type semiconductor optical modulator element, so that it has excellent transmission characteristics, versatility, and high performance. There is an effect that an optical module capable of outputting a modulated light waveform having a good extinction ratio can be obtained.
[0089]
According to the next invention, the DC bias circuit is provided in the drive circuit so as to reduce the number of parts and the number of assembly steps. Therefore, the DC bias circuit is integrated into the differential signal drive circuit. When configured as an integrated circuit element, it can further reduce the number of parts and assembly process of the optical module, output excellent modulated light waveforms with excellent mountability, small size, low cost, and high extinction ratio. There is an effect that can be.
[0090]
  According to the next invention, it is provided on the termination resistor substrate.A pair of transmission lines form a second coupled line;On the termination resistor boardIs,FirstResistorConnectionGround padAnd a ground end of the ground pad and the resistance substrateThe second resistor connected betweenAnd provided,FirstThe resistance value of the resistorOf the second coupled lineOdd mode characteristic impedanceInImpedanceConsistencySet it to takeThe resistance value of the second resistor is set to the value of the second coupled line.For characteristic impedance of even modeTThe impedance matching is set so that there is no impedance mismatch for both the opposite-phase and in-phase differential signals, so that excellent modulation with excellent high-frequency characteristics and high extinction ratio is achieved. There is an effect that an optical module capable of outputting an optical waveform can be obtained.
[0091]
According to the next invention, the semiconductor optical modulator element is flip-chip mounted on the transmission line substrate and the termination resistor substrate by bumps such as gold and solder so as to eliminate impedance mismatch. Therefore, it is possible to obtain an optical module that is excellent in high-frequency characteristics and can output a good modulated light waveform having a high extinction ratio, and the transmission line substrate and the termination resistor substrate are configured as a single unit. As a whole, it is possible to reduce the number of components and the number of assembly steps as an entire optical module, and it is possible to obtain an inexpensive optical module.
[0092]
  According to the following invention,A first semiconductor optical modulator element having one terminal electrically connected to one side of the first coupled line and the other terminal electrically connected to one side of the second coupled line; A second semiconductor optical modulator element having one terminal electrically connected to the other side of the first coupling line and the other terminal electrically connected to the other side of the second coupling line; Equipped with theseSince the extinction ratio of the finally obtained optical modulation waveform can be increased by applying an applied voltage that matches the optimum extinction characteristic of each semiconductor optical modulator element, one semiconductor optical modulator It is possible to obtain a large extinction ratio as compared with the extinction ratio obtained by the element, and to output a better modulated light waveform.
[0093]
  According to the following invention,The conversion circuit provided on the transmission line substrate converts the differential signal into an in-phase signal, and the length of each wire such as a wire connecting between the semiconductor optical modulator element and the transmission line substrate is substantially the same length. Thus, the deterioration of the modulated light waveform can be suppressed, and as a result, an optical module that outputs a good modulated light waveform with a high extinction ratio can be obtained.
[0094]
  According to the following invention,Since the semiconductor laser element that oscillates and outputs the modulated light and the semiconductor optical modulator element are integrated, the number of components of the coupling optical system and the number of assembly processes can be reduced, and the cost is low. Can achieve an optical module that achieves a small size, high optical output, and high extinction ratio, and can output a good modulated optical waveform, and the optical module can be used as a component in an optical transmitter in an optical communication system. When used, it is possible to reduce the number of parts of the optical transmitter, and to obtain an optical transmitter that is small, inexpensive, and that outputs a favorable modulated optical waveform having a high extinction ratio.
[0095]
  According to the following invention,Multiple semiconductor optical modulator elements are monolithically integrated to reduce the number of parts and assembly processes of the coupling optical system and to allow the incident laser light to propagate almost losslessly. The number of parts and assembly processes is reduced, and the incident laser beam can be propagated almost losslessly, so it is possible to output a good modulated light waveform with low cost, small size, high light output, and high extinction ratio. There is an effect that can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram showing a relationship between a voltage waveform of a differential signal for driving an optical module and a voltage waveform applied to an electroabsorption type semiconductor optical modulator element.
FIG. 3 is a diagram showing extinction characteristics of the electroabsorption semiconductor optical modulator device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6 shows a voltage waveform before and after DC bias application of a differential signal when a bias voltage equal to the amplitude of the differential signal is applied to the transmission line on the transmission line substrate, and an electroabsorption semiconductor optical modulator element; It is the figure which showed the relationship with the voltage waveform applied.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an optical module according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical module according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical module according to a sixth embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of a main part of the optical module shown in FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an optical module according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an optical module according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an optical module according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an optical module according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a conventional optical module.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b, 1c Semiconductor optical modulator device, 1d Optical modulator integrated semiconductor laser device, 2 Transmission line substrate, 2a, 2b, 13a, 13b Transmission line, 3 Termination resistor substrate, 3a Resistor, 3b Through hole 3c, 13c ground pad, 4a coupling optical system for input, 4b coupling optical system for output, 5, 15a to 15c wire, 6a, 6b, 6aa, 6ab, 6ba, 6bb electrode, 7 optical module, 8 differential signal drive Circuit, 9 Bias circuit, 10 Bump, 11 Transmission line substrate with terminating resistor, 12 Conversion circuit.

Claims (14)

電界吸収型の半導体光変調器素子と、入力された変調信号である電気信号を前記半導体光変調器素子に給電する伝送路基板と、前記電気信号の給電に伴うインピーダンス整合を行う終端抵抗基板と、連続入力された被変調信号である光信号を前記半導体光変調器素子に光結合入力する入力側結合光学系と、前記半導体光変調器素子によって変調された光変調信号を光結合出力する出力側結合光学系と、を有した光モジュールにおいて、
前記半導体光変調器素子に差動信号を印加するための伝送線路が第１の結合線路であり、かつ、該第１の結合線路の奇モードに対する特性インピーダンスが該半導体光変調器素子の内部インピーダンスに等しくなるように構成したことを特徴とする光モジュール。An electroabsorption type semiconductor optical modulator element; a transmission line substrate that feeds an electric signal that is an input modulation signal to the semiconductor optical modulator element; and a termination resistor substrate that performs impedance matching accompanying the feeding of the electric signal; An input side coupling optical system for optically coupling and inputting an optical signal, which is a modulated signal that is continuously input, to the semiconductor optical modulator element, and an output for optically coupling and outputting the optical modulation signal modulated by the semiconductor optical modulator element In an optical module having a side coupling optical system,
The transmission line for applying a differential signal to the semiconductor optical modulator element is a first coupled line, and the characteristic impedance for the odd mode of the first coupled line is the internal impedance of the semiconductor optical modulator element. An optical module that is configured to be equal to 前記半導体光変調器素子を構成する一方および他方の端子がそれぞれ接続される電極を同一基板上に形成したことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。  2. The optical module according to claim 1, wherein electrodes to which one and the other terminals constituting the semiconductor optical modulator element are respectively connected are formed on the same substrate. 前記第１の結合線路を成す一対の伝送線路を、同一の前記伝送路基板上に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。  3. The optical module according to claim 1, wherein a pair of transmission lines forming the first coupling line are formed on the same transmission line substrate. 4. 前記第１の結合線路が、高周波特性を有する結合線路であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光モジュール。  The optical module according to claim 1, wherein the first coupled line is a coupled line having high-frequency characteristics. 前記終端抵抗基板上には、前記半導体光変調器素子の一方および他方の端子に電気的に接続される一対の伝送線路が設けられ、該一対の伝送線路間には第１の抵抗体が接続されていることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。  A pair of transmission lines electrically connected to one and the other terminals of the semiconductor optical modulator element are provided on the termination resistor substrate, and a first resistor is connected between the pair of transmission lines. The optical module according to claim 4, wherein the optical module is provided. 前記差動信号を生成出力する駆動回路を当該光モジュール内に内蔵したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光モジュール。  6. The optical module according to claim 1, wherein a drive circuit that generates and outputs the differential signal is built in the optical module. 前記伝送線路基板上に、前記第１の結合線路にＤＣバイアスを供給するＤＣバイアス回路を設けたことを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。  The optical module according to claim 6, wherein a DC bias circuit that supplies a DC bias to the first coupling line is provided on the transmission line substrate. 前記駆動回路内に、前記ＤＣバイアス回路を設けたことを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。  The optical module according to claim 7, wherein the DC bias circuit is provided in the drive circuit. 前記終端抵抗基板上に設けられる前記一対の伝送線路が第２の結合線路を成すとともに、
前記終端抵抗基板上には、前記第１の抵抗体に接続されるグランドパッドと、該グランドパッドと該抵抗基板のグランド端との間に接続される第２の抵抗体と、が設けられ、
前記第１の抵抗体の抵抗値が、前記第２の結合線路の奇モードの特性インピーダンスに対してインピーダンス整合がとれるように設定されているとともに、前記第２の抵抗体の抵抗値が、前記第２の結合線路の偶モードの特性インピーダンスに対してインピーダンス整合がとれるように設定されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の光モジュール。The pair of transmission lines provided on the termination resistor substrate form a second coupled line,
A ground pad connected to the first resistor and a second resistor connected between the ground pad and the ground end of the resistor substrate are provided on the termination resistor substrate.
The resistance value of the first resistor is set so that impedance matching can be achieved with respect to the odd-mode characteristic impedance of the second coupled line, and the resistance value of the second resistor is 9. The optical module according to claim 6, wherein the optical module is set so that impedance matching can be obtained with respect to the even-mode characteristic impedance of the second coupled line. 前記半導体光変調器素子は、前記伝送線路基板上および前記終端抵抗基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光モジュール。  The optical module according to claim 1, wherein the semiconductor optical modulator element is flip-chip mounted on the transmission line substrate and the termination resistor substrate. 前記半導体光変調器素子は、
一方の端子が前記第１の結合線路の一方側に電気的に接続されるとともに、他方の端子が前記第２の結合線路の一方側に電気的に接続される第１の半導体光変調器素子と、
一方の端子が前記第１の結合線路の他方側に電気的に接続されるとともに、他方の端子が前記第２の結合線路の他方側に電気的に接続される第２の半導体光変調器素子と、
からなることを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュール。The semiconductor light modulator element is:
A first semiconductor optical modulator element having one terminal electrically connected to one side of the first coupling line and the other terminal electrically connected to one side of the second coupling line When,
A second semiconductor optical modulator element having one terminal electrically connected to the other side of the first coupled line and the other terminal electrically connected to the other side of the second coupled line When,
The optical module according to claim 9 or 10, characterized by comprising: 前記伝送線路基板上に、前記差動信号を同相信号に変換する変換回路を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の光モジュール。  The optical module according to claim 11, wherein a conversion circuit that converts the differential signal into an in-phase signal is provided on the transmission line substrate. 前記第１または第２の半導体光変調器素子が、被変調光であるレーザ光を発振出力する半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１１または１２のいずれか一つに記載の光モジュール。  13. The optical module according to claim 11, wherein the first or second semiconductor optical modulator element is a semiconductor laser element that oscillates and outputs laser light that is modulated light. . 前記第１、第２の半導体光変調器素子を同一基板上に集積化したことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の光モジュール。  The optical module according to claim 11, wherein the first and second semiconductor optical modulator elements are integrated on the same substrate.
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