JP6871114B2 - 半導体マッハツェンダ光変調器およびiq変調器 - Google Patents
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Description
また、本発明の本発明の半導体マッハツェンダ光変調器は、基板上に形成された第1、第2のアーム導波路と、前記基板上の誘電体層の上に形成され、一端に変調信号が入力される第1の入力側引き出し線路と、この第1の入力側引き出し線路の隣の前記誘電体層上に形成され、一端に前記変調信号と相補な信号が入力される第2の入力側引き出し線路と、前記誘電体層上に前記第1のアーム導波路に沿って形成され、一端が前記第1の入力側引き出し線路の他端と接続された第1の位相変調電極線路と、前記誘電体層上に前記第2のアーム導波路に沿って形成され、一端が前記第2の入力側引き出し線路の他端と接続された第2の位相変調電極線路と、前記誘電体層上に所望のインピーダンスに対応する一定幅で形成され、一端が前記第1の位相変調電極線路の他端と接続された第1の出力側引き出し線路と、前記誘電体層上に所望のインピーダンスに対応する一定幅で形成され、一端が前記第2の位相変調電極線路の他端と接続された第2の出力側引き出し線路と、前記第1の位相変調電極線路を伝搬する変調信号を前記第1のアーム導波路に印加する第1の電極と、前記第2の位相変調電極線路を伝搬する変調信号を前記第2のアーム導波路に印加する第2の電極と、前記変調信号の伝搬方向に沿って前記第1の入力側引き出し線路と前記第1の位相変調電極線路と前記第1の出力側引き出し線路との外側の前記誘電体層上に形成された第1のグランド線路と、前記変調信号の伝搬方向に沿って前記第2の入力側引き出し線路と前記第2の位相変調電極線路と前記第2の出力側引き出し線路との外側の前記誘電体層上に形成された第2のグランド線路と、前記第1、第2の出力側引き出し線路の他端に接続される終端抵抗とを備え、前記第1、第2の出力側引き出し線路は、前記誘電体層の面内で前記第1、第2のアーム導波路の延伸方向と交差する方向に曲がり、前記終端抵抗と接続され、前記第1、第2のアーム導波路上を横断する部分で前記一定幅よりも幅が狭くなり、前記第1、第2の出力側引き出し線路間の距離は、前記第1、第2の位相変調電極線路間の距離よりも短く、前記第1、第2のグランド線路は、幅が一定のまま、前記第1、第2の出力側引き出し線路が前記第1、第2のアーム導波路上を横断する部分において前記第1、第2の出力側引き出し線路との距離が、他の部分における前記第1、第2の出力側引き出し線路と前記第1、第2のグランド線路との距離よりも短くなり、前記第1、第2の電極は、それぞれ前記第1、第2のアーム導波路の延伸方向に沿って、前記第1、第2の位相変調電極線路を伝搬する最大周波数の変調信号の管内波長の1/4以下の周期で複数配設されることを特徴とするものである。
また、本発明の半導体マッハツェンダ光変調器の1構成例は、前記第1、第2のグランド線路間を電気的に接続する複数のワイヤまたはグランドビアをさらに備え、前記複数のワイヤまたはグランドビアは、前記第1、第2の位相変調電極線路を伝搬する最大周波数の変調信号の管内波長の1/4以下の周期で設けられることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施例に係る偏波多重型IQ変調器の構成を示す平面図である。偏波多重型IQ変調器は、入力導波路10と、入力導波路10を伝搬する光を2系統に分波する1×2MMIカプラ11と、1×2MMIカプラ11によって分波された2つの光を導波する導波路12,13と、導波路12を伝搬する光を2系統に分波する1×2MMIカプラ14と、導波路13を伝搬する光を2系統に分波する1×2MMIカプラ15と、1×2MMIカプラ14によって分波された2つの光を導波する導波路16,17(第1、第2のアーム導波路)と、1×2MMIカプラ15によって分波された2つの光を導波する導波路18,19(第1、第2のアーム導波路)と、導波路16,17にI変調信号を印加するための導体からなる入力側引き出し線路20,21(第1、第2の入力側引き出し線路)と、導波路18,19にQ変調信号を印加するための導体からなる入力側引き出し線路22,23(第1、第2の入力側引き出し線路)と、入力側引き出し線路20,21と接続された導体からなる位相変調電極線路24,25(第1、第2の位相変調電極線路)と、入力側引き出し線路22,23と接続された導体からなる位相変調電極線路26,27(第1、第2の位相変調電極線路)と、位相変調電極線路24,25と接続された導体からなる出力側引き出し線路28,29(第1、第2の出力側引き出し線路)と、位相変調電極線路26,27と接続された導体からなる出力側引き出し線路30,31(第1、第2の出力側引き出し線路)と、位相変調電極線路24,25から供給されるI変調信号を導波路16,17に印加する導体からなる電極32,33(第1、第2の電極)と、位相変調電極線路26,27から供給されるQ変調信号を導波路18,19に印加する導体からなる電極34,35(第1、第2の電極)とを備えている。
グランド線路48〜50の一端(図1の左端部)は、差動ドライバのグランドと接続されている。
この位相変調電極線路24〜27と接続される入力側引き出し線路20〜23は、位相変調電極線路24〜27と同一直線上に形成される必要がある。その理由は、入力側引き出し線路20〜23において曲がりが生じると、同相モードが生じたり、ミックスドモード特性が劣化したりして、これらが原因となって差動モード特性の高周波特性が劣化したり、共振が生じたりする可能性があるためである。
さらに、出力側引き出し線路28〜31の曲部70,71のエッジの軌跡として、クロソイド曲線を採用することで、さらに特性を改善することができる。クロソイド曲線を採用すれば、例えば差動反射特性(Sdd11)を、通常の曲線と比較して数dB程度向上させることができる。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。図6は本発明の第2の実施例に係る偏波多重型IQ変調器の構成を示す平面図であり、図1と同一の構成には同一の符号を付してある。第1の実施例では、導波路16〜19の延伸方向(図1左右方向)に対して、入力導波路10の光伝搬方向が直交するようにした。
また、上部クラッド層63と下部クラッド層61の両方がn型半導体で、上部クラッド層63と半導体コア層62との間、もしくは下部クラッド層61と半導体コア層62との間に、第3のp型クラッド層が挿入されている構造を取ることもできる。
Claims (6)
- 基板上に形成された第1、第2のアーム導波路と、
前記基板上の誘電体層の上に形成され、一端に変調信号が入力される第1の入力側引き出し線路と、
この第1の入力側引き出し線路の隣の前記誘電体層上に形成され、一端に前記変調信号と相補な信号が入力される第2の入力側引き出し線路と、
前記誘電体層上に前記第1のアーム導波路に沿って形成され、一端が前記第1の入力側引き出し線路の他端と接続された第1の位相変調電極線路と、
前記誘電体層上に前記第2のアーム導波路に沿って形成され、一端が前記第2の入力側引き出し線路の他端と接続された第2の位相変調電極線路と、
前記誘電体層上に所望のインピーダンスに対応する一定幅で形成され、一端が前記第1の位相変調電極線路の他端と接続された第1の出力側引き出し線路と、
前記誘電体層上に所望のインピーダンスに対応する一定幅で形成され、一端が前記第2の位相変調電極線路の他端と接続された第2の出力側引き出し線路と、
前記第1の位相変調電極線路を伝搬する変調信号を前記第1のアーム導波路に印加する第1の電極と、
前記第2の位相変調電極線路を伝搬する変調信号を前記第2のアーム導波路に印加する第2の電極と、
前記変調信号の伝搬方向に沿って前記第1の入力側引き出し線路と前記第1の位相変調電極線路と前記第1の出力側引き出し線路との外側の前記誘電体層上に形成された第1のグランド線路と、
前記変調信号の伝搬方向に沿って前記第2の入力側引き出し線路と前記第2の位相変調電極線路と前記第2の出力側引き出し線路との外側の前記誘電体層上に形成された第2のグランド線路と、
前記第1、第2の出力側引き出し線路の他端に接続される終端抵抗とを備え、
前記第1、第2の出力側引き出し線路は、前記誘電体層の面内で前記第1、第2のアーム導波路の延伸方向と交差する方向に曲がり、前記終端抵抗と接続され、曲部において前記一定幅よりも幅が狭くなり、
前記第1、第2のグランド線路は、幅が一定のまま、前記第1、第2の出力側引き出し線路の曲部において前記第1、第2の出力側引き出し線路との距離が、他の部分における前記第1、第2の出力側引き出し線路と前記第1、第2のグランド線路との距離よりも短くなり、
前記第1、第2の電極は、それぞれ前記第1、第2のアーム導波路の延伸方向に沿って、前記第1、第2の位相変調電極線路を伝搬する最大周波数の変調信号の管内波長の1/4以下の周期で複数配設されることを特徴とする半導体マッハツェンダ光変調器。 - 基板上に形成された第1、第2のアーム導波路と、
前記基板上の誘電体層の上に形成され、一端に変調信号が入力される第1の入力側引き出し線路と、
この第1の入力側引き出し線路の隣の前記誘電体層上に形成され、一端に前記変調信号と相補な信号が入力される第2の入力側引き出し線路と、
前記誘電体層上に前記第1のアーム導波路に沿って形成され、一端が前記第1の入力側引き出し線路の他端と接続された第1の位相変調電極線路と、
前記誘電体層上に前記第2のアーム導波路に沿って形成され、一端が前記第2の入力側引き出し線路の他端と接続された第2の位相変調電極線路と、
前記誘電体層上に所望のインピーダンスに対応する一定幅で形成され、一端が前記第1の位相変調電極線路の他端と接続された第1の出力側引き出し線路と、
前記誘電体層上に所望のインピーダンスに対応する一定幅で形成され、一端が前記第2の位相変調電極線路の他端と接続された第2の出力側引き出し線路と、
前記第1の位相変調電極線路を伝搬する変調信号を前記第1のアーム導波路に印加する第1の電極と、
前記第2の位相変調電極線路を伝搬する変調信号を前記第2のアーム導波路に印加する第2の電極と、
前記変調信号の伝搬方向に沿って前記第1の入力側引き出し線路と前記第1の位相変調電極線路と前記第1の出力側引き出し線路との外側の前記誘電体層上に形成された第1のグランド線路と、
前記変調信号の伝搬方向に沿って前記第2の入力側引き出し線路と前記第2の位相変調電極線路と前記第2の出力側引き出し線路との外側の前記誘電体層上に形成された第2のグランド線路と、
前記第1、第2の出力側引き出し線路の他端に接続される終端抵抗とを備え、
前記第1、第2の出力側引き出し線路は、前記誘電体層の面内で前記第1、第2のアーム導波路の延伸方向と交差する方向に曲がり、前記終端抵抗と接続され、前記第1、第2のアーム導波路上を横断する部分で前記一定幅よりも幅が狭くなり、
前記第1、第2の出力側引き出し線路間の距離は、前記第1、第2の位相変調電極線路間の距離よりも短く、
前記第1、第2のグランド線路は、幅が一定のまま、前記第1、第2の出力側引き出し線路が前記第1、第2のアーム導波路上を横断する部分において前記第1、第2の出力側引き出し線路との距離が、他の部分における前記第1、第2の出力側引き出し線路と前記第1、第2のグランド線路との距離よりも短くなり、
前記第1、第2の電極は、それぞれ前記第1、第2のアーム導波路の延伸方向に沿って、前記第1、第2の位相変調電極線路を伝搬する最大周波数の変調信号の管内波長の1/4以下の周期で複数配設されることを特徴とする半導体マッハツェンダ光変調器。 - 請求項1または2記載の半導体マッハツェンダ光変調器において、
前記第1、第2の入力側引き出し線路は、前記第1、第2の位相変調電極線路と同一直線上に形成されることを特徴とする半導体マッハツェンダ光変調器。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体マッハツェンダ光変調器において、
前記第1、第2のグランド線路間を電気的に接続する複数のワイヤまたはグランドビアをさらに備え、
前記複数のワイヤまたはグランドビアは、前記第1、第2の位相変調電極線路を伝搬する最大周波数の変調信号の管内波長の1/4以下の周期で設けられることを特徴とする半導体マッハツェンダ光変調器。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体マッハツェンダ光変調器において、
前記第1、第2の出力側引き出し線路の曲部のエッジの平面軌跡は、クロソイド曲線を描くことを特徴とする半導体マッハツェンダ光変調器。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体マッハツェンダ光変調器を2つ備えると共に、
前記基板上に形成された入力導波路と、
前記基板上に形成され、前記入力導波路を伝搬する光を前記2つの半導体マッハツェンダ光変調器への入力用に2系統に分波する分波器とを備え、
I変調信号を入力とする前記半導体マッハツェンダ光変調器とQ変調信号を入力とする前記半導体マッハツェンダ光変調器とが前記基板上に並設され、
前記2つの半導体マッハツェンダ光変調器のそれぞれの第1、第2のアーム導波路の延伸方向に対して、前記入力導波路の光伝搬方向および前記分波器の光入出力方向が交差するように前記入力導波路と前記分波器とが形成されることを特徴とするIQ変調器。
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