WO2020008594A1 - 光送信モジュール - Google Patents

光送信モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2020008594A1
WO2020008594A1 PCT/JP2018/025529 JP2018025529W WO2020008594A1 WO 2020008594 A1 WO2020008594 A1 WO 2020008594A1 JP 2018025529 W JP2018025529 W JP 2018025529W WO 2020008594 A1 WO2020008594 A1 WO 2020008594A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
laser
laser elements
optical transmission
different
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/025529
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
誠二 中野
板本　裕光
島田　征明
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2018/025529 priority Critical patent/WO2020008594A1/ja
Priority to JP2018557429A priority patent/JPWO2020008594A1/ja
Publication of WO2020008594A1 publication Critical patent/WO2020008594A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers

Definitions

  • This application relates to an optical transmission module.
  • the frequency difference (detuning amount) between the oscillation wavelength and the gain peak of the active layer is different for each laser, so that the frequency characteristics are made uniform.
  • the ratio of the thickness of the active layer of the semiconductor laser to the thickness of the active layer of the electroabsorption optical modulator is determined by a selective vapor deposition technique.
  • a technique is disclosed in which the thickness / thickness of the modulator active layer is reduced as the oscillation wavelength of the semiconductor laser increases.
  • an active layer of a semiconductor laser and an optical modulator is collectively formed by using a technique (MOVPE method) of performing selective vapor deposition for each oscillation wavelength in order to make frequency characteristics uniform.
  • MOVPE method a technique of performing selective vapor deposition for each oscillation wavelength in order to make frequency characteristics uniform.
  • the purpose of the present application is to provide an optical transmission module that does not require the above-described advanced technology and can make the frequency characteristics of laser elements having different wavelengths uniform by a simple manufacturing method.
  • the optical transmission module disclosed in the present application has a plurality of laser elements having different oscillation wavelengths and capable of modulation, a drive circuit that generates an electric signal for modulating each of the plurality of laser elements, and a plurality of drive circuits from the drive circuit.
  • a passage loss of the electric signal from the driving circuit to a laser element having a longer oscillation wavelength among the plurality of laser elements is reduced.
  • the configuration is such that the transmission loss of the electric signal from the drive circuit to the laser element having a short oscillation wavelength among the plurality of laser elements is large.
  • optical transmission module it is possible to provide an optical transmission module that can make the frequency characteristics of laser elements having different wavelengths uniform by a simple manufacturing method.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the optical transmission module according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining characteristics of laser elements having different oscillation wavelengths.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the optical transmission module according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for describing effects of the optical transmission module according to the first embodiment.
  • 5A and 5B are perspective views showing an example of a signal line of the optical transmission module according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the optical transmission module according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an optical transmission module according to a second embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the optical transmission module according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the optical transmission module according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a main part of an optical transmission module according to a fifth embodiment.
  • FIG. 21 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a main part of an optical transmission module according to a sixth embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the optical transmission module according to the seventh embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the optical transmission module according to the first embodiment.
  • a laser element 6a, a laser element 6b, a laser element 6c, and a laser element 6d that output laser lights having different wavelengths are arranged side by side.
  • the laser elements may be collectively referred to as a laser element 6 or one laser element as a representative.
  • a DFB laser element which is a laser oscillation element
  • an electroabsorption optical modulator for modulating laser light generated from the DFB laser element are integrated.
  • the modulated light is output from each laser element.
  • a line 4d is formed.
  • the signal lines may be collectively referred to as a signal line 4 or one signal line as a representative.
  • the drive circuit 1 generates an electric signal for modulation, which is supplied to each laser element 6.
  • the electric signal 2 transmitted from the drive circuit 1 passes through each signal line 4 formed on the substrate 3, is applied to each laser element 6, is converted into a modulated optical signal, and outputs an optical signal 7. I do.
  • the difference between the oscillation wavelength and the wavelength of the gain peak of the active layer (the amount of detuning) differs for each laser element. Therefore, for example, as shown in FIG. 2, the magnitude of the relative gain with respect to the frequency differs depending on the wavelength.
  • the relative gain is the ratio of the laser output to the electric signal of the reference power at each frequency, which is a value in which the value of the electric signal at the reference frequency is 0 dB
  • FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an axis as a frequency of an electric signal. In the case of each laser element shown in FIG.
  • the peak of the relative gain with respect to the frequency of the long-wavelength laser element whose wavelength is relatively longer than that of the short-wavelength laser element whose wavelength is relatively short is about 2 dB.
  • the peak of the relative gain with respect to the frequency of the short-wavelength laser device is as small as 1 dB or less, and the frequency characteristics differ depending on the wavelength.
  • the peak of the relative gain of the long-wavelength laser element having a longer wavelength is larger than the peak of the relative gain of the short-wavelength laser element having a shorter wavelength than the long-wavelength laser element. It is considered that the peak of the relative gain with respect to the frequency is desirably 1 dB.
  • the peak is 1 dB or more, an overshoot occurs in the modulated laser signal waveform (eye pattern), and if the peak of the relative gain is 1 dB or less, the signal becomes low. There is a concern that waveform dulling may occur.
  • a signal line 4 having a large transmission loss and a signal line having a small transmission loss are manufactured, and the longer the wavelength of the laser element 6, the larger the transmission loss.
  • the signal line 4 is connected, and conversely, the shorter the wavelength of the laser element 6 is, the smaller the transmission loss of the signal line 4 is connected.
  • the change of the cutoff frequency which is the frequency at which the relative gain becomes -3 dB, is not large in both the long wavelength laser element and the short wavelength laser element. Therefore, the frequency characteristics of the long wavelength laser device and the short wavelength laser device can be made close to each other as a whole.
  • a method of changing the passing loss amount in the signal line 4 a method of changing an electrical length by changing a physical line length of the signal line 4 or a relative dielectric constant ( ⁇ r) of the insulating substrate, and a method of changing a dielectric loss (tanD) of the insulating substrate.
  • a method for changing the resistance a method for adding an inductance in series between the drive circuit and the laser element 6, a method for adding a capacitor in parallel between the drive circuit and the laser element 6, and a method of changing the line thickness of the signal line 4 to reduce the resistance value
  • the lengths (physical lengths) of the signal lines 4a, 4b, 4c, and 4d having the same passage loss of the electric signal per unit length are La, Lb, Lc, and Ld, respectively.
  • La ⁇ Lb ⁇ Lc ⁇ Ld As shown in FIG. 1, La ⁇ Lb ⁇ Lc ⁇ Ld.
  • the oscillation wavelengths of the laser elements 6a, 6b, 6c, and 6d are ⁇ a, ⁇ b, ⁇ c, and ⁇ d, respectively, ⁇ a ⁇ b ⁇ c ⁇ d.
  • An electric signal is supplied from the drive circuit 1 to the laser element 6a by the signal line 4a, to the laser element 6b by the signal line 4b, to the laser element 6c by the signal line 4c, and to the laser element 6d by the signal line 4d.
  • the longer the signal line length the larger the transmission loss. Therefore, as described above, a laser element having a longer wavelength transmits an electric signal from the drive circuit 1 to the laser element through a longer signal line and feeds the electric signal, thereby increasing a relative gain including the signal line with respect to a frequency between wavelengths. It becomes possible to approach.
  • the wavelength of the laser element 6c is relatively long, and the wavelength of the laser element 6b is relatively short. Therefore, the signal line 4c having a relatively long length and having a relatively large electric signal passing loss is connected to the laser element 6c having a relatively long wavelength.
  • a signal line 4d having a relatively short length and a relatively small electric signal passing loss is connected to the laser element 6b having a relatively short wavelength.
  • the pass loss with respect to the frequency as shown in FIG. 6 was obtained.
  • Embodiment 2 FIG. As a configuration different from the arrangement of the signal line and the laser element in FIG. 1, as shown in FIG. 7, a signal line 4b and a signal line 4c, a long signal line 4a and a signal line 4d are arranged outside, and correspondingly, a short-wavelength laser element 6b and a short-wavelength laser element 6c having a relatively short wavelength are arranged at the center of the multi-wavelength integrated laser module 5.
  • the multi-wavelength integrated laser module 5 is arranged such that the long wavelength laser elements 6a and 6d having relatively long wavelengths are arranged.
  • An electric signal is supplied from the drive circuit 1 to the laser element 6a by the signal line 4a, to the laser element 6b by the signal line 4b, to the laser element 6c by the signal line 4c, and to the laser element 6d by the signal line 4d.
  • the multi-wavelength integrated laser module 5 is arranged at the center of the substrate 3, and the position of the laser beam emitted from the laser module can be arranged at the center.
  • the relationship between the passage loss due to the difference in the line length of the signal line 4 and the wavelength of each laser element 6 is the same as in the first embodiment.
  • Embodiment 3 As a method of changing the transmission loss by changing the electric length, the signal conductors 41 and 42 are formed on the surface of the insulating substrate 43 shown in FIGS. 5A and 5B, for example, separately from the method of changing the line length of the second embodiment.
  • the signal line having the above structure there is a method of changing the relative dielectric constant ( ⁇ r) of the insulating substrate 43.
  • ⁇ r relative dielectric constant
  • Increasing the relative dielectric constant of the insulating substrate 43 increases the electrical length of the signal line, and increases the transmission loss of an electrical signal at the same physical length as compared to a signal line of an insulating substrate having a small relative dielectric constant.
  • the peak of the relative gain including the signal line with respect to the frequency can be reduced by connecting the insulating substrate having a larger relative dielectric constant to the long-wavelength laser element having a relatively long wavelength.
  • the relative permittivity of the insulating substrate is reduced and the electrical length is shortened, since the passage loss of the electrical signal is smaller than that of the longer electrical length, this is applied to a short wavelength laser device having a relatively short wavelength.
  • Embodiment 4 As a method of directly changing the passing loss of the signal line 4, for example, as shown in FIGS. 5A and 5B, in the signal line having the structure in which the signal conductors 41 and 42 are formed on the surface of the insulating substrate 43, There is a method of changing the dielectric loss (tanD) of the semiconductor device.
  • the dielectric loss (tanD) of the semiconductor device By increasing the dielectric loss of the insulating substrate 43, the transmission loss of an electric signal increases. Therefore, by connecting a signal line using an insulating substrate with a large dielectric loss to a long-wavelength laser element having a relatively long wavelength. , The peak of the relative gain including the signal line with respect to the frequency can be reduced.
  • the transmission loss of the electric signal is small as compared with the signal line of the insulating substrate 43 having a large dielectric loss.
  • the decrease in the relative gain including the signal line with respect to the frequency is reduced.
  • the signal lines having different dielectric losses and the laser elements having different wavelengths in this manner it becomes possible to make the frequency characteristics between wavelengths closer.
  • the present analysis is performed on a differential line, the same effect can be obtained with a single-phase line having a single signal conductor.
  • Embodiment 5 As a method of directly changing the passing loss of the signal line 4, apart from the method of changing the dielectric loss of the fourth embodiment, an inductance (L) 60 is provided between the drive circuit 1 and the laser element 6 as shown in FIG. There is a method of adding them in series.
  • FIG. 10 shows a case where a differential line is used as the signal line 4 as an example. The larger the value of the inductance 60 added in series, the larger the transmission loss of the electric signal. Therefore, by connecting this to a long-wavelength laser element having a relatively long wavelength, the relative gain including the signal line and the inductance with respect to the frequency is obtained. Can be reduced.
  • Embodiment 6 As a method of directly changing the passage loss of the signal line 4, a method of changing the dielectric loss of the fourth embodiment, and a method of adding an inductance (L) in series between the drive circuit 1 and the laser element 6 of the fifth embodiment. Apart from this, as shown in FIG. 11, there is a method of adding a capacitor (C) 61 to the laser element 6 in parallel.
  • FIG. 11 shows a case where a differential line is used as the signal line 4 as an example. Since the passing loss of the electric signal increases as the capacitance of the capacitor 61 added in parallel increases, the peak of the relative gain with respect to the frequency is reduced by connecting this to the long-wavelength laser element 6 having a relatively long wavelength. Becomes possible.
  • the short-wavelength laser device 6 having a relatively short wavelength is connected to a device smaller than the capacitance of the capacitor 61 connected to the long-wavelength laser device 6, or by not connecting a capacitor, the relative gain with respect to the frequency is reduced. Can be reduced. By performing such a combination, frequency characteristics between wavelengths can be made closer.
  • Embodiment 7 As a method of changing the passage loss of the signal line 4, there is a method of changing a resistance value per unit length of a signal conductor of the signal line.
  • a resistance value per unit length of a signal conductor of the signal line For example, in the signal line shown in FIGS. 5A and 5B and having the signal conductors 41 and 42 formed on the surface of the insulating substrate 43, the unit length of the signal line is changed by changing the thickness of the signal conductors 41 and 42. The resistance value per hit can be changed. By reducing the thickness of the signal conductor 41 and the signal conductor 42, the passage loss of the electric signal increases, so that the signal line having the thinner signal conductor is connected to the longer wavelength laser element 6 having a relatively longer wavelength.
  • the present analysis is performed on a differential line, the same effect can be obtained with a single-phase line having a single signal conductor.
  • 1 ⁇ drive circuit 2 ⁇ electric signal, 4, 4a, 4b, 4c, 4d signal line, 5 ⁇ multi-wavelength integrated laser module, 6, 6a, 6b, 6c, 6d ⁇ laser element, 41, 42 ⁇ signal conductor, 43 ⁇ insulating substrate, 60 Inductance, 61 capacitor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

発振波長が異なり、変調が可能な複数のレーザ素子（６）と、複数のレーザ素子（６）のそれぞれのレーザ素子を変調するための電気信号を発生する駆動回路（１）と、駆動回路（１）から複数のレーザ素子（６）のそれぞれのレーザ素子に電気信号を伝送する、複数の信号線路（４）とを備えた光送信モジュールにおいて、駆動回路（１）から複数のレーザ素子（６）のうち発振波長が長いレーザ素子までの電気信号の通過損失が、駆動回路（１）から複数のレーザ素子（６）のうち発振波長が短いレーザ素子までの電気信号の通過損失に比べて大きいように構成されている。

Description

光送信モジュール
　本願は、光送信モジュールに関する。
　近年、データトラフィックの増大に伴い、光通信によるデータ伝送容量も１００Ｇｂｐｓを超えるような高速大容量化が進んでいる。この需要増加に伴って光トランシーバ内の光通信モジュールを増設することなく通信容量を増大することが望まれていることから、発振波長の異なる複数のＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザ素子を一つに集積した光送信モジュール（多波長集積レーザモジュール）が採用されてきている。
　発振波長の異なる複数のＤＦＢレーザ素子を１枚の半導体基板上に一括形成する場合、発振波長と活性層の利得ピークの波長差（ディチューニング量）が各レーザで異なるため、周波数特性の均一化に不利であった。これを解決するために、例えば特許文献１では、選択気相成長技術により半導体レーザの活性層の膜厚と電界吸収型光変調器の活性層の膜厚との比（半導体レーザ活性層の層厚／変調器活性層の層厚）を半導体レーザの発振波長が長くなるほど小さくする技術を開示している。
特開２００１－３２６４１４号公報
　特許文献１によれば、周波数特性を均一化するために発振波長毎に選択気相成長を行う技術（ＭＯＶＰＥ法）を用いて半導体レーザと光変調器の活性層を一括形成しているが、この技術は高度であり容易に製造が実施できないという課題があった。
　本願は、上記のような高度な技術を必要とせず、簡易な製造方法で波長が異なるレーザ素子の周波数特性を均一化することが可能な光送信モジュールを提供することを目的とする。
　本願に開示される光送信モジュールは、発振波長が異なり、変調が可能な複数のレーザ素子と、複数のレーザ素子のそれぞれを変調するための電気信号を発生する駆動回路と、駆動回路から複数のレーザ素子のそれぞれのレーザ素子に電気信号を伝送する、複数の信号線路とを備えた光送信モジュールにおいて、駆動回路から複数のレーザ素子のうち発振波長が長いレーザ素子までの電気信号の通過損失が、駆動回路から複数のレーザ素子のうち発振波長が短いレーザ素子までの電気信号の通過損失に比べて大きいように構成されている。
　本願に開示される光送信モジュールによれば、簡易な製造方法で波長が異なるレーザ素子の周波数特性を均一化することが可能な光送信モジュールを提供することができる効果がある。
実施の形態１による光送信モジュールの概略構成を示すブロック図である。 発振波長が異なるレーザ素子の特性を説明するための線図である。 実施の形態１による光送信モジュールの作用を説明するための線図である。 実施の形態１による光送信モジュールの効果を説明するための線図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、実施の形態１による光送信モジュールの信号線路の一例を示す斜視図である。 実施の形態１による光送信モジュールの作用を説明するための線図である。 実施の形態２による光送信モジュールの概略構成を示すブロック図である。 実施の形態３による光送信モジュールの作用を説明するための線図である。 実施の形態４による光送信モジュールの作用を説明するための線図である。 実施の形態５による光送信モジュールの要部の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態６による光送信モジュールの要部の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態７による光送信モジュールの作用を説明するための線図である。
　図１は実施の形態１による光送信モジュールの概略構成を示すブロック図である。多波長集積レーザモジュール５には、波長が異なるレーザ光を出力するレーザ素子６ａ、レーザ素子６ｂ、レーザ素子６ｃ、およびレーザ素子６ｄが並べて配置されている。以降、各レーザ素子をまとめて、あるいは一つのレーザ素子を代表としてレーザ素子６と記載することもある。各レーザ素子には、例えばレーザ発振素子であるＤＦＢレーザ素子と、ＤＦＢレーザ素子から発生されたレーザ光を変調するための電界吸収型光変調器が集積され、電界吸収型光変調器に変調用の電気信号を印加することにより、各レーザ素子から変調された光が出力される。基板３には、レーザ素子６ａ、レーザ素子６ｂ、レーザ素子６ｃ、およびレーザ素子６ｄに、それぞれ変調のための電気信号を伝送して給電する信号線路４ａ、信号線路４ｂ、信号線路４ｃ、および信号線路４ｄが形成されている。以降、各信号線路をまとめて、あるいは一つの信号線路を代表として信号線路４と記載することもある。駆動回路１は、各レーザ素子６に供給する、変調のための電気信号を発生する。駆動回路１から送信された電気信号２は基板３に形成されたそれぞれの信号線路４を通過した後、それぞれのレーザ素子６に印加され、変調された光信号に変換されて光信号７を出力する。
　発振波長の異なる複数のレーザ素子６を１枚の半導体基板上に一括形成する場合、発振波長と活性層の利得ピークの波長差（ディチューニング量）が各レーザ素子で異なる。このため、例えば図２に示すように周波数に対する相対利得の大きさが波長によって異なる。ここで、相対利得とは、各周波数における基準電力の電気信号に対するレーザ出力の比を、基準の周波数の電気信号における値を０ｄＢとして表した値であり、図２は、この相対利得を、横軸を電気信号の周波数として表した線図である。図２に示す各レーザ素子の場合、出力されるレーザの波長が、相対的に波長が短い短波長レーザ素子よりも相対的に波長が長い長波長レーザ素子の周波数に対する相対利得のピークが約２ｄＢと大きく、一方、短波長レーザ素子は周波数に対する相対利得のピークは１ｄＢ以下と小さく、波長により周波数特性に差異がある。このように、一般に、波長が長い長波長レーザ素子の相対利得のピークは、長波長レーザ素子よりも短い波長の短波長レーザ素子の相対利得のピークよりも大きくなる。周波数に対する相対利得のピークは１ｄＢが望ましいとされており、１ｄＢ以上であれば、変調されたレーザの信号波形（アイパターン）におけるオーバーシュートが発生し、相対利得のピークが１ｄＢ以下であれば信号波形の鈍りが発生することが懸念される。
　発振波長毎に異なる周波数特性を均一化する方法として、例えば図３に示すように、信号線路４の通過損失が大きいものと小さいものを作製し、レーザ素子６の波長が長いほど通過損失の大きい信号線路４を接続し、逆にレーザ素子６の波長が短いほど通過損失の小さい信号線路４を接続する。このようにレーザ素子６と信号線路４を組合せた場合、信号線路を通過する間に、通過損失により電気信号の電力が低下するため、図４に示すように、信号線路を含めた相対利得において、長波長レーザ素子６の利得ピークが大きく低下し、一方で短波長レーザ素子の利得ピークの低下量は小さい。また、相対利得が－３ｄＢとなる周波数である遮断周波数の変化は長波長レーザ素子および短波長レーザ素子とも大きくない。このため、全体として長波長レーザ素子と短波長レーザ素子の周波数特性を近づけることができる。
　信号線路４における通過損失量を変える方法としては、信号線路４の物理的な線路長あるいは絶縁基板の比誘電率（εｒ）を変えて電気長を変える方法、絶縁基板の誘電損失（ｔａｎＤ）を変える方法、駆動回路とレーザ素子６の間にインダクタンスを直列に付加させる方法、駆動回路とレーザ素子６の間にコンデンサを並列に付加させる方法、および信号線路４の線路厚みを変えて抵抗値を変える方法などがある。それぞれについて以降の実施の形態にて説明する。
　例えば単位長さ当りの電気信号の通過損失が同一である信号線路４ａ、信号線路４ｂ、信号線路４ｃ、および信号線路４ｄの長さ（物理長）を、それぞれＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、およびＬｄとした場合、図１に示すように、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ＜Ｌｄとする。一方、レーザ素子６ａ、レーザ素子６ｂ、レーザ素子６ｃ、およびレーザ素子６ｄの発振波長を、それぞれλａ、λｂ、λｃ、およびλｄとした場合、λａ＜λｂ＜λｃ＜λｄとする。レーザ素子６ａには信号線路４ａにより、レーザ素子６ｂには信号線路４ｂにより、レーザ素子６ｃには信号線路４ｃにより、レーザ素子６ｄには信号線路４ｄにより、それぞれ駆動回路１から電気信号を給電するようにする。このように、単位長さ当りの電気信号の通過損失が同一である同一特性の信号線路を用いた場合、信号線路長が長いほど通過損失が大きくなる。したがって、上述のように、波長が長いレーザ素子ほど、長い信号線路により、駆動回路１からレーザ素子まで電気信号を伝送して給電することで、波長間の周波数に対する信号線路を含めた相対利得を近づけることが可能となる。原理としては信号線路４ｄの線路長を長くすることによって電気長が長くなり、電気信号の通過損失が大きくなるため、これを相対的に波長が長い長波長のレーザ素子６ｄに接続することによって、周波数に対する信号線路を含めた相対利得のピークを低下させることが可能となる。一方、信号線路４ａ、信号線路４ｂ、および信号線路４ｃの線路長を信号線路４ｄよりも短くして電気長を短くした場合、電気信号の通過損失が小さいため、それぞれの信号線路を、短波長のレーザ素子６ａ、レーザ素子６ｂ、およびレーザ素子６ｃに接続することによって、周波数に対する信号線路を含めた相対利得の低下は、長波長のレーザ素子６ｄよりも少なくなる。また、、例えば、レーザ素子６ｂとレーザ素子６ｃを比較すると、レーザ素子６ｃの波長が相対的に長く、レーザ素子６ｂの波長が相対的に短い。したがって、相対的に波長が長いレーザ素子６ｃには、相対的に長さが長く、電気信号の通過損失が相対的に大きい信号線路４ｃを接続する。一方、相対的に波長が短いレーザ素子６ｂには、相対的に長さが短く、電気信号の通過損失が相対的に小さい信号線路４ｄを接続する。その他のレーザ素子の組み合わせにおいても、波長が異なるレーザ素子に接続されるそれぞれの信号線路の電気信号の通過損失の関係は同様である。
　実際に図５Ａおよび図５Ｂに示すような、裏面に導体４４を有する絶縁基板４３の表面に信号導体４１および信号導体４２を形成した線路構造の信号線路Ａおよび信号線路Ｂ（Ｗ１＝Ｗ２＝１２０μｍ、Ｓ１＝Ｓ２＝４０μｍ、Ｌ１＝１５ｍｍ、Ｌ２＝７．５ｍｍ、Ｔ１＝Ｔ２＝２μｍ、εｒ＝２１、ｔａｎＤ＝０．０２）を例として解析を行なったところ、図６に示すような周波数に対する通過損失が得られた。このように損失を含めて線路インピーダンス特性が同じ信号線路を用い、異なる線路長の信号線路を各レーザ素子６と組合せることによって、波長間の周波数に対する信号線路を含めた相対利得を近づけることが可能となる。なお、今回の解析は差動線路にて行なっているが、信号導体が一つの単相線路においても同様の効果が得られる。
実施の形態２．
　図１の信号線路およびレーザ素子の配置とは違う構成として、図７のように、複数の信号線路４のうち中央の線路の長さが短くなるように、内側に短い信号線路４ｂおよび信号線路４ｃを、外側に長い信号線路４ａおよび信号線路４ｄを配置し、これに対応させて、相対的に波長が短い短波長のレーザ素子６ｂおよびレーザ素子６ｃを多波長集積レーザモジュール５の中央部に配置し、相対的に波長が長い長波長のレーザ素子６ａ、およびレーザ素子６ｄを多波長集積レーザモジュール５の周辺部に配置するような構成にした。レーザ素子６ａには信号線路４ａにより、レーザ素子６ｂには信号線路４ｂにより、レーザ素子６ｃには信号線路４ｃにより、レーザ素子６ｄには信号線路４ｄにより、それぞれ駆動回路１から電気信号を給電するようにする。これにより、多波長集積レーザモジュール５が基板３の中央に配置され、レーザモジュールから出射されるレーザ光の位置も中央に配置することができる。信号線路４の線路長の違いによる通過損失と、各レーザ素子６の波長との関係については実施の形態１と同様である。
実施の形態３．
　電気長を変えて通過損失を変える方法としては、実施の形態２の線路長を変える方法とは別に、例えば図５Ａおよび図５Ｂに示した、絶縁基板４３の表面に信号導体４１、４２を形成した構造の信号線路において、絶縁基板４３の比誘電率（εｒ）を変える方法がある。絶縁基板４３の比誘電率を大きくすることによって信号線路の電気長が長くなり、比誘電率が小さい絶縁基板の信号線路に比較して、同一の物理長における電気信号の通過損失が大きくなる。このため、比誘電率がより大きい絶縁基板を相対的に波長が長い長波長のレーザ素子に接続することによって周波数に対する信号線路を含んだ相対利得のピークを低下させることが可能となる。一方で絶縁基板の比誘電率を小さくして電気長を短くした場合、電気長が長いものと比較すると電気信号の通過損失が小さいため、これを相対的に波長が短い短波長のレーザ素子に接続することによって、周波数に対する相対利得の低下を抑えることができる。
　実際に図５Ａおよび図５Ｂに示す線路構造の信号線路Ａおよび信号線路Ｂ（Ｗ１＝１２０μｍ、Ｗ２＝５００μｍ、Ｓ１＝４０μｍ、Ｓ２＝１５μｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１５ｍｍ、Ｔ１＝Ｔ２＝２μｍ、εｒ１＝２１、εｒ２＝６、ｔａｎＤ１＝ｔａｎＤ２＝０．０２）を例として解析を行なったところ、図８に示すような周波数に対する通過損失が得られた。このように、異なる比誘電率の線路と波長が異なる各レーザ素子６を組合せることによって波長間の周波数特性を近づけることが可能となる。なお、今回の解析は差動線路にて行なっているが、信号導体が一つの単相線路においても同様の効果が得られる。
実施の形態４．
　信号線路４の通過損失を直接変える方法としては、例えば図５Ａおよび図５Ｂに示した、絶縁基板４３の表面に信号導体４１、４２を形成した構造の信号線路において、信号線路において、絶縁基板４３の誘電損失（ｔａｎＤ）を変える方法がある。絶縁基板４３の誘電損失を大きくすることによって、電気信号の通過損失が大きくなるため、誘電損失が大きい絶縁基板を用いた信号線路を相対的に波長が長い長波長のレーザ素子に接続することによって、周波数に対する信号線路を含んだ相対利得のピークを低下させることが可能となる。一方で絶縁基板４３の誘電損失を小さくした場合、誘電損失が大きい絶縁基板４３の信号線路と比較して電気信号の通過損失が小さいため、これを相対的に波長が短い短波長のレーザ素子６に接続することによって、周波数に対する信号線路を含んだ相対利得の低下が少なくなる。
　実際に図５に示す線路構造の信号線路Ａおよび信号線路Ｂ（Ｗ１＝Ｗ２＝１２０μｍ、Ｓ１＝Ｓ２＝４０μｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１５ｍｍ、Ｔ１＝Ｔ２＝２μｍ、εｒ１＝εｒ２＝２１、ｔａｎＤ１＝０．０２、ｔａｎＤ２＝０．０１）を例として解析を行なったところ、図９に示すような周波数に対する通過損失が得られた。このように異なる誘電損失の信号線路と波長が異なる各レーザ素子を組合せることによって波長間の周波数特性を近づけることが可能となる。なお、今回の解析は差動線路にて行なっているが、信号導体が一つの単相線路においても同様の効果が得られる。
実施の形態５．
　信号線路４の通過損失を直接変える方法としては、実施の形態４の誘電損失を変える方法とは別に、図１０に示すように、駆動回路１とレーザ素子６の間にインダクタンス（Ｌ）６０を直列に付加する方法がある。なお、図１０は、例として信号線路４に差動線路を用いた場合を示している。直列に付加したインダクタンス６０の値が大きいほど電気信号の通過損失が大きくなるため、これを相対的に波長が長い長波長のレーザ素子に接続することによって周波数に対する信号線路およびインダクタンスを含んだ相対利得のピークを低下させることが可能となる。一方で、相対的に波長が短い短波長のレーザ素子には長波長のレーザ素子に接続したインダクタンス６０の値よりも小さい値のインダクタンス６０を接続、あるいはインダクタンスを接続しないことによって周波数に対する信号線路およびインダクタンスを含んだ相対利得の低下が少なくなる。このような組合せを行なうことによって波長間の周波数特性を近づけることができる。
実施の形態６．
　信号線路４の通過損失を直接変える方法としては、実施の形態４の誘電損失を変える方法、および実施の形態５の駆動回路１とレーザ素子６の間にインダクタンス（Ｌ）を直列に付加する方法とは別に、図１１に示すように、レーザ素子６にコンデンサ（Ｃ）６１を並列に付加する方法がある。なお、図１１は、例として信号線路４に差動線路を用いた場合を示している。並列に付加したコンデンサ６１の容量が大きいほど電気信号の通過損失が大きくなるため、これを相対的に波長が長い長波長のレーザ素子６に接続することによって周波数に対する相対利得のピークを低下させることが可能となる。一方で相対的に波長が短い短波長のレーザ素子６には長波長のレーザ素子６に接続したコンデンサ６１の容量よりも小さいものを接続、あるいはコンデンサを接続しないことによって周波数に対する相対利得の低下を少なくすることができる。このような組合せを行なうことによって波長間の周波数特性を近づけることができる。
実施の形態７．
　信号線路４の通過損失を変える方法としては、信号線路の信号導体の単位長さ当りの抵抗値を変える方法がある。例えば図５Ａおよび図５Ｂに示した、絶縁基板４３の表面に信号導体４１、４２を形成した構成の信号線路において、信号導体４１および信号導体４２の厚みを変えることで、信号線路の単位長さ当りの抵抗値を変えることができる。信号導体４１および信号導体４２の厚みを薄くすることによって、電気信号の通過損失が大きくなるため、厚みがより薄い信号導体を有する信号線路を相対的に波長が長い長波長のレーザ素子６に接続することによって周波数に対する信号線路を含んだ相対利得のピークを低下させることが可能となる。一方で信号導体の厚みを厚くした場合、厚みが薄いものと比較して電気信号の通過損失が小さいため、これを相対的に波長が短い短波長のレーザ素子６に接続することによって、周波数に対する相対利得の低下は少なくなる。
　実際に図５に示す線路構造の信号線路Ａおよび信号線路Ｂ（Ｗ１＝１２０μｍ、Ｗ２＝５００μｍ、Ｓ１＝４０μｍ、Ｓ２＝７０μｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１５ｍｍ、Ｔ１＝２μｍ、Ｔ２＝２０μｍ、εｒ１＝εｒ２＝２１、ｔａｎＤ１＝ｔａｎＤ２＝０．０２）を例として解析を行なったところ、図１２に示すような周波数に対する通過損失が得られた。このように信号導体の厚みが異なる信号線路と波長が異なる各レーザ素子６を組合せることによって波長間の周波数特性を近づけることが可能となる。なお、今回の解析は差動線路にて行なっているが、信号導体が一つの単相線路においても同様の効果が得られる。
　本願には、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
１　駆動回路、２　電気信号、４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ　信号線路、５　多波長集積レーザモジュール、６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ　レーザ素子、４１、４２　信号導体、４３　絶縁基板、６０　インダクタンス、６１　コンデンサ

Claims (8)

  1. 　発振波長が異なり、変調が可能な複数のレーザ素子と、
    前記複数のレーザ素子のそれぞれのレーザ素子の光出力を変調するための電気信号を発生する駆動回路と、
    前記駆動回路から前記複数のレーザ素子のそれぞれのレーザ素子に前記電気信号を伝送する、複数の信号線路とを備えた光送信モジュールにおいて、
    前記駆動回路から、前記複数のレーザ素子のうち発振波長が長いレーザ素子までの前記電気信号の通過損失が、前記駆動回路から、前記複数のレーザ素子のうち発振波長が短いレーザ素子までの電気信号の通過損失に比べて大きいことを特徴とする光送信モジュール。
  2. 　前記複数の信号線路のそれぞれの信号線路の物理長が異なることにより、前記電気信号の通過損失が、前記それぞれの信号線路で異なることを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
  3. 　前記複数のレーザ素子が、多波長集積レーザモジュールの内部に並べて配置されており、発振波長が短いレーザ素子が、前記多波長集積レーザモジュールの中央部に配置され、発振波長が長いレーザ素子が、前記多波長集積レーザモジュールの周辺部に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の光送信モジュール。
  4. 　前記複数の信号線路は、絶縁基板の表面に信号導体が形成されることにより構成されており、前記複数の信号線路のそれぞれの信号線路における前記絶縁基板の比誘電率が異なることにより、前記電気信号の通過損失が、前記それぞれの信号線路で異なることを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
  5. 　前記複数の信号線路は、絶縁基板の表面に信号導体が形成されることにより構成されており、前記複数の信号線路のそれぞれの信号線路における前記絶縁基板の誘電損失が異なることにより、前記電気信号の通過損失が、前記それぞれの信号線路で異なることを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
  6. 　前記複数の信号線路は、絶縁基板の表面に信号導体が形成されることにより構成されており、前記複数の信号線路のそれぞれの信号線路における前記信号導体の単位長さ当りの抵抗値が異なることにより、前記電気信号の通過損失が、前記それぞれの信号線路で異なることを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
  7. 　前記駆動回路から前記複数のレーザ素子のそれぞれのレーザ素子までの間に、前記それぞれのレーザ素子と直列にインダクタンスが接続され、前記それぞれのレーザ素子に接続されるインダクタンスの値が異なることにより、前記駆動回路から前記それぞれのレーザ素子までの前記電気信号の通過損失が異なることを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
  8. 　前記複数のレーザ素子のそれぞれのレーザ素子と並列にコンデンサが接続され、前記それぞれのレーザ素子に接続されるコンデンサの容量の値が異なることにより、前記駆動回路から前記それぞれのレーザ素子までの前記電気信号の通過損失が異なることを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
PCT/JP2018/025529 2018-07-05 2018-07-05 光送信モジュール WO2020008594A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/025529 WO2020008594A1 (ja) 2018-07-05 2018-07-05 光送信モジュール
JP2018557429A JPWO2020008594A1 (ja) 2018-07-05 2018-07-05 光送信モジュール

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/025529 WO2020008594A1 (ja) 2018-07-05 2018-07-05 光送信モジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020008594A1 true WO2020008594A1 (ja) 2020-01-09

Family

ID=69060066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/025529 WO2020008594A1 (ja) 2018-07-05 2018-07-05 光送信モジュール

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2020008594A1 (ja)
WO (1) WO2020008594A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001257412A (ja) * 2000-03-10 2001-09-21 Hitachi Ltd 光送信モジュール
JP2001326414A (ja) * 2000-05-18 2001-11-22 Nec Corp 光半導体装置とその製造方法
JP2005228766A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Opnext Japan Inc 光送信機
WO2006088153A1 (ja) * 2005-02-21 2006-08-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 光ピックアップおよび光ディスク装置
JP2007286454A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Opnext Japan Inc 光半導体素子搭載基板、および光送信モジュール
WO2009072163A1 (ja) * 2007-12-04 2009-06-11 Kyosemi Corporation 光電変換モジュール
WO2016152152A1 (ja) * 2015-03-23 2016-09-29 日本電信電話株式会社 高周波伝送線路および光回路

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001257412A (ja) * 2000-03-10 2001-09-21 Hitachi Ltd 光送信モジュール
JP2001326414A (ja) * 2000-05-18 2001-11-22 Nec Corp 光半導体装置とその製造方法
JP2005228766A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Opnext Japan Inc 光送信機
WO2006088153A1 (ja) * 2005-02-21 2006-08-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 光ピックアップおよび光ディスク装置
JP2007286454A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Opnext Japan Inc 光半導体素子搭載基板、および光送信モジュール
WO2009072163A1 (ja) * 2007-12-04 2009-06-11 Kyosemi Corporation 光電変換モジュール
WO2016152152A1 (ja) * 2015-03-23 2016-09-29 日本電信電話株式会社 高周波伝送線路および光回路

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020008594A1 (ja) 2020-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3276401B1 (en) High-frequency transmission line and optical circuit
EP2862296B1 (en) Optical transmitter
CN109154728B (zh) 光调制器
US9344196B1 (en) Integrated interferometric optical transmitter
Kanazawa et al. Ultra-compact 100 GbE transmitter optical sub-assembly for 40-km SMF transmission
US20100172650A1 (en) Directly modulated laser with integrated optical filter
JP6228561B2 (ja) 高周波伝送線路および光回路
US6419404B1 (en) Compact multiwavelength transmitter module for multimode fiber optic ribbon cable
JP6939411B2 (ja) 半導体光素子
JP2018156032A (ja) 光変調器モジュール
JP2015125153A (ja) 光モジュール
CN106772816A (zh) 一种高速率平面光波导的结构和实现方法
JP6454256B2 (ja) 波長多重光送信器
US20170052316A1 (en) Apparatus for generating multi-channel array light source based on wavelength division multiplexing
JP6320192B2 (ja) 波長可変光源および波長可変光源モジュール
WO2020008594A1 (ja) 光送信モジュール
Wang et al. Compact packaging for multi-wavelength DML TOSA
JP6228560B2 (ja) 高周波伝送線路および光回路
JP6773216B2 (ja) 光変調装置
JP5318912B2 (ja) 光モジュール
JP2019033116A (ja) 半導体光集積素子
CN109196739B (zh) 啁啾补偿激光器及其驱动方法
US20240310662A1 (en) Low voltage traveling wave electro-absorption modulator for high bandwidth operation
WO2024189713A1 (ja) レーザ光出射装置及び光モジュール
JP6639375B2 (ja) 光変調器

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018557429

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18925451

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18925451

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1