JP6770478B2 - Optical transmitter - Google Patents
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Description
本発明は、大容量光通信網の構成要素である光送信器に関するものである。 The present invention relates to an optical transmitter which is a component of a large-capacity optical communication network.
近年の爆発的なデータ通信量の増大に伴い、光通信システムの大容量化が求められており、使われる光部品は、集積化されてより複雑な構成となり、また、信号の高速化が進められている。このような光送信器の中には、例えば、光変調器が挙げられる。最近では、伝送容量を増大するため、マッハツェンダ変調器(Mach-Zehnder Modulator:MZM)を用いた、光I/Q変調器が2個集積された、偏波多重光I/Q変調器が用いられるようになってきている。この変調器は、4つのMZMが集積され、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)や16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)などの多値変調に対応する。 With the explosive increase in data traffic in recent years, there is a demand for larger capacities in optical communication systems, and the optical components used are integrated into more complex configurations, and signals are becoming faster. Has been done. Examples of such an optical transmitter include an optical modulator. Recently, in order to increase the transmission capacity, a polarized multiple optical I / Q modulator using a Mach-Zehnder Modulator (MZM) and in which two optical I / Q modulators are integrated is used. It is becoming like. This modulator integrates four MZMs and supports multi-level modulation such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) and 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
上述した変調器に用いられる代表的なMZMには、LiNbO3(LN)を用いて光導波路が構成されたLN変調器が広く用いられている。この変調器は、LNに印加される電界に応じて媒質の屈折率が変化する電気光学効果を用いて動作する。しかしながら、材料の物理定数から、LN変調器は素子長が比較的長くなる。 As a typical MZM used in the above-mentioned modulator, an LN modulator in which an optical waveguide is configured by using LiNbO 3 (LN) is widely used. This modulator operates using an electro-optic effect in which the refractive index of the medium changes according to the electric field applied to the LN. However, due to the physical constants of the material, the LN modulator has a relatively long element length.
近年、光送信器モジュールの小型化や低駆動電圧化が課題となっており、光変調器の小型化や低駆動電圧化が必要不可欠な課題となっている。こういった要求に対応するために、光導路を半導体から構成することで、小型で低駆動電圧化を可能とした半導体MZMの研究が精力的に進められている。 In recent years, miniaturization of optical transmitter modules and reduction of drive voltage have become issues, and miniaturization of optical modulators and reduction of drive voltage have become indispensable issues. In order to meet these demands, research on semiconductor MZM, which is compact and enables low drive voltage by configuring the optical path from semiconductors, is being energetically promoted.
ここで、現在通信網への普及が進んでいる代表的な、半導体MZMを用いた偏波多重型IQ変調器について図7を用いて説明する。このIQ変調器は、基板501の上に、4つの子MZM502と、各々2つの子MZM502による2つの親MZM503とから構成されている。4つの子MZM502の各々の各アームには、子MZ位相変調電極504が設けられている。
Here, a typical polarization multiplex IQ modulator using a semiconductor MZM, which is currently being widely used in communication networks, will be described with reference to FIG. 7. This IQ modulator is composed of four child MZM502s and two parent MZM503s each consisting of two child MZM502s on a
また、親MZM503の各アームには、親MZ位相変調電極505が設けられている。また、4つの子MZM502の各々の8つのアームの各々には、位相変調電極線路506が設けられている。また、各々の位相変調電極線路506には、RF引き出し線路507が接続されている。子MZM502の各アームに、RF引き出し線路507および位相変調電極線路506により、RF信号を入力して変調動作が行われる。
Further, each arm of the parent MZM503 is provided with a parent MZ
これまで報告された偏波多重型IQ変調器の多くは、光入出力および電気光学変調部の光導波路は全て同一方向に形成され、入力(出力)の高周波線路は、光入出力方向とは直交する方向から外部給電され、引出線路内でおおよそ90°の曲げが加えられて変調領域へと給電される構成となっている(非特許文献1参照)。 In most of the polarization multiplex IQ modulators reported so far, the optical waveguide of the optical input / output and the electro-optical modulator are all formed in the same direction, and the high frequency line of the input (output) is orthogonal to the optical input / output direction. The light is supplied externally from the direction in which the light is supplied, and the power is supplied to the modulation region by bending the lead line by approximately 90 ° (see Non-Patent Document 1).
また、さらなる高速化・低消費電力化に向けて、ドライバIC(Integrated circuit)と変調器の集積化の検討が進められている(非特許文献2参照)。一般的にMZ変調器は、シングルエンド駆動型に比べ、差動駆動型のドライバICの方が消費電力の観点で有利である。また、オープンコレクタ(オープンドレイン)型のドライバICは、従来のバックターミネーション型に比べ、バックターミネーションが不要になり電流量を半減できるため、低消費電力化が可能であるというメリットがある。 Further, in order to further increase the speed and reduce the power consumption, studies on integration of a driver IC (Integrated circuit) and a modulator are underway (see Non-Patent Document 2). In general, as for the MZ modulator, the differential drive type driver IC is more advantageous than the single end drive type in terms of power consumption. Further, the open collector (open drain) type driver IC has an advantage that the power consumption can be reduced because the back termination is unnecessary and the amount of current can be halved as compared with the conventional back termination type.
また、オープンコレクタ(オープンドレイン)型ドライバICを用いる場合には、接続するMZ変調器のインピーダンスは、従来の差動100Ω線路とする必要はなく、任意のインピーダンスとすることができる点で優れている。このため最近では、オープンコレクタ(オープンドレイン)型のドライバICと半導体MZM変調器の組み合わせによる低消費電力化の検討が盛んに行われている(非特許文献3参照)。 Further, when an open collector (open drain) type driver IC is used, the impedance of the connected MZ modulator does not need to be a conventional differential 100Ω line, and is excellent in that it can be an arbitrary impedance. There is. For this reason, recently, studies on reducing power consumption by combining an open collector (open drain) type driver IC and a semiconductor MZM modulator have been actively conducted (see Non-Patent Document 3).
ただし、非特許文献3の構成では、ドライバICと半導体MZ変調器のシグナル(S)電極のみを接続し、グランド(G)電極を接続しない構成となっている。このため、差動線路として見た場合に、上述した構成では、同相信号成分が接続部分で全反射してしまうため、ドライバの駆動力を落とす原因となり、また、周波数特性の劣化やクロストークの原因になるなどの問題はある。 However, in the configuration of Non-Patent Document 3, only the driver IC and the signal (S) electrode of the semiconductor MZ modulator are connected, and the ground (G) electrode is not connected. Therefore, when viewed as a differential line, in the above-mentioned configuration, in-phase signal components are totally reflected at the connection portion, which causes a decrease in the driving force of the driver, deterioration of frequency characteristics, and crosstalk. There are problems such as causing.
ところで、より高速化を検討する上で、半導体MZ変調器とドライバIC間の接続を低損失に反射なく接続することが最重要となる。ドライバICと変調器間のワイヤ長が300μm以上と大きく離れた場合には、ワイヤによるインダクタンスの影響から、ワイヤ部分で反射および損失が生じてしまい、接続時の特性が大きく劣化してしまうため、所望の特性を得ることができない。このため、上述した構成でより高速化を目的としてインダクタンスを低減するために、ワイヤ長を極力短くした上で、複数のワイヤで接続したり、リボンボンダやスティッチボンダのように太いワイヤを用いるなどの工夫がなされている。 By the way, in considering higher speed, it is most important to connect the semiconductor MZ modulator and the driver IC with low loss and without reflection. If the wire length between the driver IC and the modulator is as large as 300 μm or more, reflection and loss will occur in the wire portion due to the influence of the inductance of the wire, and the characteristics at the time of connection will be significantly deteriorated. The desired properties cannot be obtained. Therefore, in order to reduce the inductance for the purpose of higher speed in the above configuration, the wire length should be shortened as much as possible and then connected with a plurality of wires, or a thick wire such as a ribbon bonder or a stitch bonder should be used. It has been devised.
また、半導体MZ変調器は、動作原理上、ペルチェ素子などを用いた熱電冷却器(TEC)による温調が重要となり、TECの消費電力を低減する意味で、ドライバICからの熱の流入を防ぐことも重要であるため、これらをある程度距離を離す必要がある。 Further, in the semiconductor MZ modulator, it is important to control the temperature by a thermoelectric cooler (TEC) using a Peltier element or the like in principle of operation, and in order to reduce the power consumption of the TEC, the inflow of heat from the driver IC is prevented. It is also important that they are separated to some extent.
しかしながら、半導体MZ変調器とドライバICとの距離を離すことは、先に述べた高速化に向けたワイヤ長の短尺化とは相反する。このように高周波特性の観点と熱の観点という両特性を満たすことのできる接続技術が求められている。 However, increasing the distance between the semiconductor MZ modulator and the driver IC contradicts the above-mentioned shortening of the wire length for high speed. As described above, there is a demand for a connection technology capable of satisfying both the high frequency characteristics and the thermal characteristics.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、光送信器を構成する半導体マッハツェンダ変調器へのドライバICからの熱の流入が、高周波特性を損なうことなく抑制できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the inflow of heat from the driver IC into the semiconductor Machzender modulator constituting the optical transmitter can be suppressed without impairing the high frequency characteristics. The purpose is to do so.
本発明に係る光送信器は、半導体からなる光導波路から構成されてシグナル電極線路およびグランド電極線路を備える差動駆動型とされたマッハツェンダ変調器と、オープンコレクタ型またはオープンドレイン型の出力方式とされてマッハツェンダ変調器を駆動するためのドライバICと、マッハツェンダ変調器とドライバICとをフリップチップ実装により接続する配線基板とを備える。 The optical transmitter according to the present invention includes a differential drive type Machzenda modulator composed of an optical waveguide made of a semiconductor and having a signal electrode line and a ground electrode line, and an open collector type or open drain type output method. A driver IC for driving the Mach Zender modulator and a wiring board for connecting the Mach Zender modulator and the driver IC by flip-chip mounting are provided.
上記光送信器において、マッハツェンダ変調器を搭載してマッハツェンダ変調器を冷却する熱電冷却器と、ドライバICを搭載してドライバICの熱を放熱するための金属ブロックとを備え、マッハツェンダ変調器とドライバICとは、ドライバICからの発熱がマッハツェンダ変調器の動作に影響を与えない範囲で所定の距離離して配置されている。 The above optical transmitter includes a thermoelectric cooler equipped with a Mach zender modulator to cool the Mach zender modulator and a metal block equipped with a driver IC to dissipate heat from the driver IC. The ICs are arranged at a predetermined distance so that the heat generated from the driver IC does not affect the operation of the Machzenda modulator.
上記光送信器において、配線基板の一方の接続端における各端子と、マッハツェンダ変調器のシグナル端子およびグランド端子との間、および配線基板の他方の接続端における各端子と、ドライバICのシグナル端子およびグランド端子との間は、各々バンプで接続されている。 In the above optical transmitter, between each terminal at one connection end of the wiring board and the signal terminal and ground terminal of the Machzenda modulator, each terminal at the other connection end of the wiring board, and the signal terminal of the driver IC and Each is connected to the ground terminal by a bump.
上記光送信器において、配線基板の一方の接続端における各端子と、マッハツェンダ変調器のシグナル端子およびグランド端子との間を各々接続する複数の第1バンプ、および、配線基板の他方の接続端における各端子と、ドライバICのシグナル端子およびグランド端子との間を各々接続する複数の第2バンプは、同一の平面上に配置され、複数の第1バンプおよび複数の第2バンプは、互いに平行に1列に配列されている。 In the above optical transmitter, at a plurality of first bumps connecting each terminal at one connection end of the wiring board and between the signal terminal and the ground terminal of the Machzenda modulator, and at the other connection end of the wiring board. A plurality of second bumps connecting each terminal and the signal terminal and the ground terminal of the driver IC are arranged on the same plane, and the plurality of first bumps and the plurality of second bumps are parallel to each other. They are arranged in one column.
上記光送信器において、マッハツェンダ変調器およびドライバICに対する配線基板の傾きは、±3°以内とされている。 In the optical transmitter, the slope of the wiring board with respect to the Mach-Zehnder modulator and driver IC, that is within ± 3 °.
上記光送信器において、マッハツェンダ変調器のシグナル電極線路に接続する信号引き出し線路は、グランド電極線路に接続するグランド線路を備える差動コプレーナ線路構成とされ、信号引き出し線路は、引き出し元のシグナル電極線路からシグナル端子およびグランド端子が形成されている入力端にかけて曲げがない状態で配置され、線路長が700μm以下とされているとよい。 In the above optical transmitter, the signal lead-out line connected to the signal electrode line of the Mach Zenda modulator has a differential coplanar line configuration including a ground line connected to the ground electrode line, and the signal lead-out line is the signal electrode line of the lead-out source. It is preferable that the line length is 700 μm or less so that the signal terminal and the ground terminal are arranged from the to the input end without bending.
上記光送信器において、マッハツェンダ変調器の光導波路を構成する半導体からなるコアに印加される電圧を調整するためのバイアス端子を更に備えるとよい。 The optical transmitter may further include a bias terminal for adjusting the voltage applied to the core made of the semiconductor constituting the optical waveguide of the Machzenda modulator.
以上説明したように、本発明によれば、マッハツェンダ変調器とドライバICとを、フリップチップ実装により接続する配線基板で接続するので、半導体によるMZ変調器へのドライバICからの熱の流入が、高周波特性を損なうことなく抑制できるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, since the Machzenda modulator and the driver IC are connected by a wiring board connected by flip-chip mounting, the inflow of heat from the driver IC into the MZ modulator by the semiconductor is prevented. An excellent effect of being able to suppress high frequency characteristics without impairing them can be obtained.
以下、本発明の実施の形態における光送信器ついて図1を参照して説明する。図1は、光送信器の側面を模式的に示している。この光送信器は、マッハツェンダ変調器101と、ドライバIC102と、マッハツェンダ変調器101およびドライバIC102をフリップチップ実装により接続する配線基板103とを備える。
Hereinafter, the optical transmitter according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows a side surface of an optical transmitter. This optical transmitter includes a Mach Zender modulator 101, a
マッハツェンダ変調器101は、半導体からなる光導波路から構成されている。またマッハツェンダ変調器101は、グランド電極線路およびグランド電極を備えて差動駆動型とされている。ドライバIC102は、オープンコレクタ型またはオープンドレイン型の出力方式とされ、マッハツェンダ変調器101を駆動する。
The
ここで、マッハツェンダ変調器101は、マッハツェンダ変調器101を冷却する熱電冷却器105の上に搭載されている。熱電冷却器105は、よく知られているようにペルチェ素子から構成されている。また、ドライバIC102は、ドライバIC102の熱を放熱するための金属ブロック106の上に搭載されている。このように構成された光送信器のマッハツェンダ変調器101とドライバIC102とは、ドライバIC102からの発熱が、マッハツェンダ変調器101の動作に影響を与えない範囲で所定の距離離して配置されている。
Here, the Mach Zender modulator 101 is mounted on the
また、図1、図2A、図2Bに示すように、配線基板103の一方の接続端における各端子と、マッハツェンダ変調器101のシグナル端子111およびグランド端子112との間は、各々第1バンプ104aで接続されている。同様に、配線基板103の他方の接続端における各端子と、ドライバIC102のシグナル端子121およびグランド端子122との間は、各々第2バンプ104bで接続されている。なお、第1バンプ104a、第2バンプ104bは、例えば、平面視で直径60μmの円形とされ、高さ30μmのAuバンプである。
Further, as shown in FIGS. 1, 2A, and 2B, the
また、複数の第1バンプ104aと、複数の第2バンプ104bとは、同一の平面上に配置され、複数の第1バンプ104aおよび複数の第2バンプ104bは、互いに平行に1列に配列されている。このように構成することで、各バンプによる接続の不良が抑制できるようになる。
Further, the plurality of
実施の形態によれば、配線基板103により、マッハツェンダ変調器101とドライバIC102とを接続しているので、マッハツェンダ変調器101への熱の流入を抑制するために、マッハツェンダ変調器101とドライバIC102の間(チップ間)を離しても、高周波特性を損なうことが無い。配線基板103により接続するため、ワイヤとは異なり、チップ間をある程度離しても、インダクタンスや伝送損失の増大はないため、接続時の周波数特性の劣化はなく、高速動作への影響はない。
According to the embodiment, since the
チップ間は、例えば、300μm以上離しておけばよい。この程度とすることで、ドライバIC102からマッハツェンダ変調器101への熱の流入による熱電冷却器105の消費電力増大が抑制できる。なお、配線基板103は、AlN基板やアルミナ基板などから構成してもよいが、これら材料は熱伝導性が高いため、より熱伝導性が低いSiO2基板や樹脂によるフレキシブル基板などを用いることで、チップ間の熱の伝導をさらに防ぐことができる。
The chips may be separated by, for example, 300 μm or more. With this degree, it is possible to suppress an increase in power consumption of the
また、図3,図4に示すように、マッハツェンダ変調器101とドライバIC102との間を、一般的なワイヤ131で接続する実装では、実装において、各チップに高さズレが生じてしまうとワイヤ131がループを大きく描くことになり、長くなるため、特性の劣化要因となる。これに対し、実施の形態によれば、配線基板103が傾いたとしても問題なく接続が可能なため、高さズレによる特性劣化はない。ただし、マッハツェンダ変調器101やドライバIC102のチップ面に対し、配線基板103の基板面が3°以上傾きすぎると、接続強度を担保できなくなるため、フリップチップ実装時には、マッハツェンダ変調器101およびドライバIC102に対して配線基板103の傾きを±3°以内にすることが重要となる。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, in the mounting in which the Mach Zenda modulator 101 and the
ここで、マッハツェンダ変調器101について、図5A、図5Bを用いてより詳細に説明する。マッハツェンダ変調器101は、4つの子MZM202と、各々2つの子MZM202による2つの親MZM203とから構成されている。4つの子MZM202の各々の各アーム(光導波路のコア)には、子MZ位相変調電極204が設けられている。
Here, the
また、親MZM203の各アーム(光導波路のコア)には、親MZ位相変調電極205が設けられている。また、4つの子MZM202の各々の8つのアームの各々には、位相変調電極線路(シグナル電極線路)206が設けられている。また、各々の位相変調電極線路206には、RF引き出し線路(信号引き出し線路)207が接続されている。RF引き出し線路(信号引き出し線路)207の入力端に、シグナル端子およびグランド端子が形成されている。RF引き出し線路207および位相変調電極線路206により、子MZM202の各アームにRF信号を入力して変調動作が行われる。
Further, each arm (core of the optical waveguide) of the
上記構成において、図6A、図6Bに示すように、位相変調電極線路206の隣にグランド電極線路208が配置され、RF引き出し線路207の隣にグランド引き出し線路209が配置され、差動コプレーナ線路構成とされている。図6Aに示すように、グランド(G)、信号(S)、グランド(G)、信号(S)、グランド(G)の順に配列されていればよい。また、図6Bに示すように、グランド(G)、信号(S)、信号(S)、グランド(G)の順に配列されていてもよい。なお、グランド電極線路208およびグランド引き出し線路209は、図5A,図5Bでは省略して示していない。
In the above configuration, as shown in FIGS. 6A and 6B, the
また、RF引き出し線路207は、位相変調電極線路206との接続端から入力端にかけて曲げがない状態で配置されている。グランド引き出し線路209も同様である。マッハツェンダ変調器101の、RF引き出し線路207(グランド引き出し線路209)の線路長が最短となるような光導波路と高周波線路の配置とすればよい。例えば、RF引き出し線路207は、線路長が700μm以下とされているとよい。
Further, the RF lead-out
上述したように、マッハツェンダ変調器101のGSGSG差動コプレーナ線路もしくはGSSGの差動コプレーナ線路に、GSGSGの出力PADをもつオープンコレクタ型(オープンドレイン型)のドライバIC102を接続することで、ドライバIC102から出力される同相信号成分が、接続点で全反射せず、マッハツェンダ変調器101に給電される。このため、ドライバIC102の駆動力を落としたり、余計なクロストークが発生することがない。
As described above, by connecting the open collector type (open drain type)
非特許文献2に記載された従来の構成に比較して、上述した実施の形態の構成にすることで、RF引き出し線路207の線路長は700μm以下と従来に比べ1mm程度削減することができる。
Compared with the conventional configuration described in Non-Patent Document 2, the line length of the RF lead-out
また、マッハツェンダ変調器101における位相変調部の構造は、差動コプレーナ線路構造であれば、高速化を実現するために、容量装荷構造としてもよいし、他の構造としてもよい。
Further, the structure of the phase modulation unit in the
オープンコレクタ型またはオープンドレイン型のドライバIC102では、マッハツェンダ変調器101より、位相変調電極線路206の終端部分を介してドライバIC102に対する任意の量の電流が供給される。このため、マッハツェンダ変調器101の、各アームを構成する半導体からなるコアに印加される電圧を調整するためのバイアス端子を別に備え、位相変調電極線路206には、ドライバIC駆動用の任意の電圧を印加できるようにしておく。非特許文献2のような構造では、バイアス電圧の調整をシグナル電極部を介して行なう構造では実現することができないが、例えば、非特許文献3のFig.3に示されている「n-layer bias」のように、別途にバイアスを印加するバイアス電圧調整端子を設けるようにすればよい。
In the open collector type or open drain
バックターミネーション型のドライバICと異なり、オープンコレクタ型のドライバIC102の場合には、マッハツェンダ変調器101のインピーダンスは、任意のインピーダンス(例えば差動40Ω〜100Ω)としてよい。マッハツェンダ変調器101自体の高周波特性を考えると、差動インピーダンスが低いほうが望ましいが、消費電力の観点では、インピーダンスは高いほうが良い。
Unlike the back termination type driver IC, in the case of the open collector
なお、1つのマッハツェンダ変調器101と、1チャンネルのドライバIC102との接続に限るものではない。2つのマッハツェンダ変調器101から構成したIQ変調器と、2チャンネルのドライバIC102との接続の場合も、上述同様である。また、4つのマッハツェンダ変調器101から構成した偏波多重IQ変調器と、4チャンネルのドライバIC102との接続の場合も、接続数が増加するだけで、上述同様に、フリップチップ実装により配線基板103を用いて接続することができる。
The connection is not limited to one Mach Zender modulator 101 and one
例えば、4つのマッハツェンダ変調器101から構成した偏波多重IQ変調器と、4チャンネルのドライバIC102との接続の場合、1チャンネルごとに配線基板103を分けフリップチップ実装をしてもよく、4チャンネルを1つの配線基板103にまとめて接続するようにしてもよい。
For example, in the case of connecting a polarization multiplex IQ modulator composed of four
また、マッハツェンダ変調器101とドライバIC102とを組み合わせて、より広帯域な変調器を実現するためには、ドライバIC102に所定の周波数ピーキングを設けることが望ましい。例えば、32GBdに対しては15〜25GHz、64GBdに対しては30〜40GHzが望ましい。
Further, in order to realize a wider band modulator by combining the
ドライバIC102に周波数ピーキングを設けることなくマッハツェンダ変調器101と接続した場合、単純にドライバIC102と配線基板103での損失分が変調帯域の劣化に寄与してしまい、低帯域化してしまうためである。また、周波数ピーキングを設けることで、モジュールのパッケージでの損失をカバーするなどの補償を行なうこともできる。このように、周波数ピーキングを設けてドライバICと半導体MZ変調器を組み合わせることで、より広帯域化することが可能である。
This is because when the
なお、マッハツェンダ変調器101は、基板の上に形成された下部クラッド層と、この上に形成されたコアと、コアを覆って形成された上部クラッド層とからなる光導波路より構成されている。基板は、例えば、半絶縁性のInPから構成し、下部クラッド層は、第1導電型InPから構成し、コアは、ノンドープのInGaAsPまたはInGaAlAから構成し、上部クラッド層は、第2導電型のInPから構成すればよい。また、下部クラッド層とコアとの間に、第2導電型のInPからなる第3のクラッド層が挿入されていてもよい。
The
また、コアは、上述した四元混晶によるバルク層で構成してもよく、また、多重量子井戸構造としてもよい。また、コアを多重量子井戸構造とし、この上下を光閉じ込め層で挾むようにしてもよい。光閉じ込め層は、コアの多重量子井戸構造よりバンドギャップエネルギーが大きく、かつ上部・下部のクラッド層よりも小さいバンドギャップエネルギーの半導体から構成すればよい。コアを構成する四元混晶のバルク層や多重量子井戸のバンドギャップ波長は、使用する光波長において、電気光学効果が有効に作用し、かつ、光吸収が問題とならないように設定されていればよい。また、マッハツェンダ変調器101を構成する材料は、上述したInP系材料に限定されるものではなく、例えば、GaAs基板整合する材料系を用いても構わない。
Further, the core may be composed of a bulk layer made of the above-mentioned quaternary mixed crystal, or may have a multiple quantum well structure. Further, the core may have a multiple quantum well structure, and the upper and lower parts thereof may be sandwiched by a light confinement layer. The optical confinement layer may be composed of a semiconductor having a bandgap energy larger than that of the multiple quantum well structure of the core and a bandgap energy smaller than that of the upper and lower clad layers. The bandgap wavelengths of the quaternary mixed crystal bulk layer and multiple quantum wells that make up the core should be set so that the electro-optic effect works effectively and light absorption does not become a problem at the optical wavelength used. Just do it. Further, the material constituting the
以上に説明したように、本発明によれば、マッハツェンダ変調器とドライバICとを、フリップチップ実装により接続する配線基板で接続するので、半導体によるMZ変調器へのドライバICからの熱の流入が、高周波特性を損なうことなく抑制できるようになる。 As described above, according to the present invention, since the Machzenda modulator and the driver IC are connected by a wiring board connected by flip-chip mounting, heat inflow from the driver IC into the MZ modulator by a semiconductor flows into the MZ modulator. , It becomes possible to suppress without impairing the high frequency characteristics.
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications and combinations can be carried out by a person having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. That is clear.
101…マッハツェンダ変調器、102…ドライバIC、103…配線基板、104a…第1バンプ、104b…第2バンプ、105…熱電冷却器、106…金属ブロック。 101 ... Mach Zender modulator, 102 ... Driver IC, 103 ... Wiring board, 104a ... First bump, 104b ... Second bump, 105 ... Thermoelectric cooler, 106 ... Metal block.
Claims (6)
オープンコレクタ型またはオープンドレイン型の出力方式とされて前記マッハツェンダ変調器を駆動するためのドライバICと、
前記マッハツェンダ変調器と前記ドライバICとをフリップチップ実装により接続する配線基板と
を備え、
前記マッハツェンダ変調器および前記ドライバICに対する前記配線基板の基板面の傾きは、±3°以内とされ、
前記配線基板は、AlN基板、SiO2基板のいずれかから構成されていることを特徴とする光送信器。 A differential drive type Machzenda modulator composed of an optical waveguide made of a semiconductor and having a signal electrode line and a ground electrode line,
A driver IC for driving the Machzenda modulator, which is an open collector type or open drain type output system,
A wiring board for connecting the Machzenda modulator and the driver IC by flip-chip mounting is provided .
The inclination of the substrate surface of the wiring board with respect to the Machzenda modulator and the driver IC is within ± 3 °.
The wiring board, AlN board, the optical transmitter, characterized in that it consists either of S iO 2 substrate.
前記マッハツェンダ変調器を搭載して前記マッハツェンダ変調器を冷却する熱電冷却器と、
前記ドライバICを搭載して前記ドライバICの熱を放熱するための金属ブロックと
を備え、
前記マッハツェンダ変調器と前記ドライバICとは、前記ドライバICからの発熱が前記マッハツェンダ変調器の動作に影響を与えない範囲で所定の距離離して配置されている
ことを特徴とする光送信器。 In the optical transmitter according to claim 1,
A thermoelectric cooler equipped with the Mach zender modulator to cool the Mach zender modulator,
The driver IC is mounted and provided with a metal block for dissipating heat from the driver IC.
The optical transmitter is characterized in that the Mach zender modulator and the driver IC are arranged at a predetermined distance within a range in which heat generated from the driver IC does not affect the operation of the Mach zender modulator.
前記配線基板の一方の接続端における各端子と、前記マッハツェンダ変調器のシグナル端子およびグランド端子との間、および前記配線基板の他方の接続端における各端子と、前記ドライバICのシグナル端子およびグランド端子との間は、各々バンプで接続されている
ことを特徴とする光送信器。 In the optical transmitter according to claim 1 or 2.
Between each terminal at one connection end of the wiring board and the signal terminal and ground terminal of the Machzenda modulator, and each terminal at the other connection end of the wiring board, and the signal terminal and ground terminal of the driver IC. An optical transmitter characterized in that each of them is connected by a bump.
前記配線基板の一方の接続端における各端子と、前記マッハツェンダ変調器のシグナル端子およびグランド端子との間を各々接続する複数の第1バンプ
および、
前記配線基板の他方の接続端における各端子と、前記ドライバICのシグナル端子およびグランド端子との間を各々接続する複数の第2バンプは、
同一の平面上に配置され、
前記複数の第1バンプおよび前記複数の第2バンプは、互いに平行に1列に配列されている
ことを特徴とする光送信器。 In the optical transmitter according to claim 3,
A plurality of first bumps connecting each terminal at one connection end of the wiring board with the signal terminal and the ground terminal of the Machzenda modulator, and
The plurality of second bumps connecting each terminal at the other connection end of the wiring board and the signal terminal and the ground terminal of the driver IC are
Placed on the same plane,
An optical transmitter characterized in that the plurality of first bumps and the plurality of second bumps are arranged in a row in parallel with each other.
前記マッハツェンダ変調器の前記シグナル電極線路に接続する信号引き出し線路は、前記グランド電極線路に接続するグランド線路を備える差動コプレーナ線路構成とされ、
前記信号引き出し線路は、引き出し元の前記シグナル電極線路からシグナル端子およびグランド端子が形成されている入力端にかけて曲げがない状態で配置され、線路長が700μm以下とされている
ことを特徴とする光送信器。 In the optical transmitter according to any one of claims 1 to 4 .
The signal lead-out line connected to the signal electrode line of the Machzenda modulator has a differential coplanar line configuration including a ground line connected to the ground electrode line.
The signal lead-out line is arranged in a state where there is no bending from the signal electrode line of the lead-out source to the input terminal where the signal terminal and the ground terminal are formed, and the line length is 700 μm or less. Transmitter.
前記マッハツェンダ変調器の光導波路を構成する半導体からなるコアに印加される電圧を調整するためのバイアス端子を更に備えることを特徴とする光送信器。 In the optical transmitter according to claim 5 ,
An optical transmitter further provided with a bias terminal for adjusting a voltage applied to a core made of a semiconductor constituting the optical waveguide of the Machzenda modulator.
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