WO2020246027A1 - 光通信用デバイス及び送信モジュール - Google Patents

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WO2020246027A1
WO2020246027A1 PCT/JP2019/022744 JP2019022744W WO2020246027A1 WO 2020246027 A1 WO2020246027 A1 WO 2020246027A1 JP 2019022744 W JP2019022744 W JP 2019022744W WO 2020246027 A1 WO2020246027 A1 WO 2020246027A1
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communication device
optical communication
modulator
line
signal
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PCT/JP2019/022744
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伸夫 大畠
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三菱電機株式会社
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    • HELECTRICITY
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/501Structural aspects
    • H04B10/503Laser transmitters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/501Structural aspects
    • H04B10/503Laser transmitters
    • H04B10/505Laser transmitters using external modulation

Definitions

  • the present invention relates to an optical communication device and a transmission module including an electric field absorption type modulator that modulates the light output from a laser diode in response to a high frequency signal.
  • Patent Document 1 discloses an optical circuit in which a high-frequency transmission line and an EML (Electroabsorption Modulator integrated with DFB Laser) are combined.
  • the EML is a distributed feedback laser in which an electric field absorption type modulator (hereinafter, referred to as “EA modulator”) that modulates light is integrated.
  • the high-frequency transmission line disclosed in Patent Document 1 includes a high-impedance line section connected in parallel with the EA section which is an electrode of the EA modulator.
  • the high impedance line portion disclosed in Patent Document 1 has an inductance component.
  • the inductance component of the high impedance line portion disclosed in Patent Document 1 contributes to the expansion of the signal pass band in the EA modulator.
  • the high impedance line portion is formed on the same plane as the plane on which the EA portion or the like is formed among the plurality of planes of the high frequency transmission line, the area of the plane on which the EA portion or the like is formed. There was a problem that it became large.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to expand the signal pass band in the EA modulator without increasing the front surface area of the high frequency line substrate or the back surface area of the high frequency line substrate.
  • the purpose is to obtain capable optical communication devices and transmission modules.
  • the optical communication device has a laser diode that outputs light, a cathode and an anode, and is output from the laser diode in response to a high-frequency signal applied between the cathode and the anode. It includes an electric field absorption type modulator that modulates light, a resistor connected between the cathode and the anode, and a pattern line connected in series with the resistor and having an inductance component, and is a laser diode and an electric field absorption type.
  • Each of the modulators is formed on the front surface of the high frequency line substrate or the back surface of the high frequency line substrate, and the pattern line is formed on the side surface of the high frequency line substrate.
  • each of the laser diode and the electric field absorption type modulator is formed on the front surface of the high frequency line substrate or the back surface of the high frequency line substrate, and the pattern line is formed on the side surface of the high frequency line substrate.
  • an optical communication device was configured. Therefore, the optical communication device according to the present invention can expand the signal pass band in the EA modulator without increasing the front surface area of the high frequency line substrate or the back surface area of the high frequency line substrate.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a simulation result of a signal pass band in the EA modulator 12 included in the optical communication device 1 shown in FIG. 5A is a perspective view showing the optical communication device 1 according to the second embodiment, in which the second side surface 10e and the side surface 10f of the optical communication device 1 are visible, and FIG. 5B is for optical communication.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the optical communication device 1 which concerns on Embodiment 2, which is described so that the 1st side surface 10d and the side surface 10f of the device 1 can be seen. It is a perspective view which shows the optical communication device 1 which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is an equivalent circuit which shows the optical communication device 1 which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a transmission module including the optical communication device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the optical communication device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit showing the optical communication device 1 according to the first embodiment. The equivalent circuit shown in FIG. 3 does not include the laser diode 11 of the optical communication device 1.
  • the transmission module includes an optical communication device 1, and light modulated by an electric field absorption type modulator (hereinafter, referred to as “EA modulator”) 12 included in the optical communication device 1.
  • EA modulator electric field absorption type modulator
  • the optical communication device 1 includes a laser diode 11, an EA modulator 12, a resistor 13, a pattern line 14, a signal line 21, a ground 22, and a waveguide 23.
  • the EML2 is a device that outputs modulated light, and the laser diode 11 and the EA modulator 12 are integrally formed.
  • the EML2 in which the laser diode 11 and the EA modulator 12 are integrally formed is shown.
  • the present invention is not limited to the one in which the laser diode 11 and the EA modulator 12 are integrally formed, and the laser diode 11 and the EA modulator 12 may be separate hardware.
  • the high-frequency line board 10 is a board on which the optical communication device 1 is mounted.
  • each of the laser diode 11, the EA modulator 12, the resistor 13, the signal line 21, the ground 22, and the waveguide 23 is formed on the surface 10a of the high-frequency line substrate 10.
  • each of the laser diode 11, the EA modulator 12, the resistor 13, the signal line 21, the ground 22, and the waveguide 23 is formed on the surface 10a of the high-frequency line substrate 10.
  • the pattern line 14 is formed on the side surface 10c of the high-frequency line substrate 10.
  • the resistor 13 may be formed on the side surface 10c of the high-frequency line substrate 10 instead of the front surface 10a or the back surface 10b of the high-frequency line substrate 10.
  • the laser diode 11 has a positive electrode 11a and a negative electrode (not shown).
  • the laser diode 11 outputs laser light (hereinafter referred to as "light") when a forward voltage is applied between the positive electrode 11a and the negative electrode.
  • the light output from the laser diode 11 reaches the EA modulator 12 via the waveguide 23.
  • the EA modulator 12 has a cathode 12a and an anode 12b.
  • the cathode 12a is connected to each of the other ends of the signal line 21 and the pattern line 14 that transmit a single-ended signal that is a high-frequency signal.
  • the anode 12b is connected to each of the ground 22 and one end of the resistor 13.
  • the cathode 12a and the anode 12b are arranged at positions sandwiching the waveguide 23 through which the light output from the laser diode 11 passes.
  • the EA modulator 12 modulates the light output from the laser diode 11 in response to the high frequency signal applied between the cathode 12a and the anode 12b. If the signal level of the high-frequency signal is H level, the EA modulator 12 absorbs the light output from the laser diode 11. Therefore, since the light output from the laser diode 11 does not pass through the EA modulator 12, the light is not output to the outside of the optical communication device 1.
  • the H level signal level is, for example, a voltage of 1.5 [V].
  • the signal level of the high frequency signal is L level
  • the EA modulator 12 does not absorb the light output from the laser diode 11. Therefore, since the light output from the laser diode 11 passes through the EA modulator 12, the light is output to the outside of the optical communication device 1.
  • the L level signal level is, for example, a voltage of 0 [V].
  • the resistor 13 is connected between the cathode 12a and the anode 12b. Specifically, one end of the resistor 13 is connected to each of the anode 12b and the ground 22, and the other end of the resistor 13 is connected to one end of the pattern line 14.
  • the resistor 13 is a terminating resistor for matching with the impedance seen from the cathode 12a to the outside of the optical communication device 1.
  • the pattern line 14 is connected in series with the resistor 13. Specifically, one end of the pattern line 14 is connected to the other end of the resistor 13, and the other end of the pattern line 14 is connected to each of the cathode 12a and the signal line 21.
  • the pattern line 14 is, for example, a line of a conductor in which a plurality of points are bent at substantially right angles, and has an inductance component.
  • the signal line 21 is connected to the cathode 12a of the EA modulator 12 and the other end of the pattern line 14.
  • the signal line 21 is a line for transmitting a high frequency signal to the cathode 12a.
  • the ground 22 is connected to each of the anode 12b of the EA modulator 12 and one end of the resistor 13.
  • the waveguide 23 is arranged between the cathode 12a and the anode 12b, and the light output from the laser diode 11 passes through the waveguide 23.
  • the optical communication device 1 shown in FIG. 2 When a forward voltage is applied between the positive electrode 11a and the negative electrode, the laser diode 11 outputs light toward the EA modulator 12. The light output from the laser diode 11 reaches the EA modulator 12 via the waveguide 23.
  • the signal line 21 transmits a high frequency signal to the cathode 12a of the EA modulator 12.
  • the EA modulator 12 absorbs the light output from the laser diode 11 if the signal level of the high frequency signal is H level. Therefore, since the light output from the laser diode 11 does not pass through the EA modulator 12, the light is not output to the outside of the optical communication device 1.
  • the EA modulator 12 does not absorb the light output from the laser diode 11 if the signal level of the high frequency signal is L level. Therefore, since the light output from the laser diode 11 passes through the EA modulator 12, the light is output to the outside of the optical communication device 1.
  • the EA modulator 12 Since the EA modulator 12 has a cathode 12a and an anode 12b as electrodes, and the cathode 12a and the anode 12b are arranged so as to face each other, the EA modulator 12 can be regarded as a capacitor. ..
  • the EA modulator 12 which can be regarded as a capacitor and the pattern line 14 having an inductance component are connected in parallel, so that the EA modulator Peaking occurs in the passing characteristics of the 12 signals.
  • peaking occurs in the signal pass characteristic of the EA modulator 12, so that the signal pass band of the EA modulator 12 is an EA modulator in which the inductance components are not connected in parallel. Expands beyond the signal passband in.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a simulation result of a signal pass band in the EA modulator 12 included in the optical communication device 1 shown in FIG.
  • the horizontal axis is the frequency [GHz] of the high frequency signal
  • the vertical axis is the signal passing characteristic [dB].
  • the solid line shows the simulation result of the signal pass band in the EA modulator 12 in which the pattern lines 14 are connected in parallel.
  • the broken line shows the simulation result of the signal pass band in the EA modulator in which the pattern lines 14 are not connected in parallel.
  • the EA modulator 12 in which the pattern lines 14 are connected in parallel over a frequency of 0 [GHz] to 50 [GHz] is the EA in which the pattern lines 14 are not connected in parallel.
  • the signal passage characteristic [dB] is higher than that of the modulator.
  • the usable band of the EA modulator in which the pattern lines 14 are not connected in parallel is The frequency range is from 0 [GHz] to about 27 [GHz].
  • the usable band of the EA modulator 12 to which the pattern lines 14 are connected in parallel is in the frequency range of 0 [GHz] to about 40 [GHz]. Therefore, the EA modulator 12 in which the pattern lines 14 are connected in parallel has a wider signal pass band than the EA modulator in which the pattern lines 14 are not connected in parallel.
  • each of the laser diode 11 and the EA modulator 12 is formed on the front surface 10a of the high-frequency line substrate 10 or the back surface 10b of the high-frequency line substrate 10, and the pattern line 14 is the high-frequency line substrate 10.
  • the optical communication device 1 was configured so as to be formed on the side surface 10c of the above. Therefore, the optical communication device 1 can expand the signal pass band in the EA modulator 12 without increasing the area of the front surface 10a of the high-frequency line substrate 10 or the area of the back surface 10b of the high-frequency line substrate 10. it can.
  • Embodiment 2 In the optical communication device 1 of the first embodiment, the high frequency signal applied between the cathode 12a and the anode 12b of the EA modulator 12 is a single-ended signal. In the second embodiment, the optical communication device 1 in which the high frequency signal applied between the cathode 12a and the anode 12b of the EA modulator 12 is a differential signal will be described.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the optical communication device 1 according to the second embodiment.
  • FIG. 5A is shown so that the second side surface 10e and the side surface 10f of the optical communication device 1 can be seen from the four side surfaces of the high frequency line substrate 10.
  • FIG. 5B is shown so that the first side surface 10d and the side surface 10f of the optical communication device 1 can be seen from the four side surfaces of the high frequency line substrate 10.
  • the optical communication device 1 shown in FIGS. 5A and 5B has, as the pattern line 14 shown in FIG. 2, a first pattern line 14a formed on the first side surface 10d of the high frequency line board 1 and the high frequency line board. Includes a second pattern line 14b formed on the second side surface 10e of the above.
  • One end of the first pattern line 14a is connected to one end of the resistor 13, and the other end of the first pattern line 14a is connected to each of the cathode 12a and the signal line 21a.
  • the first pattern line 14a is formed on the first side surface 10d of the high frequency line substrate 10.
  • the first pattern line 14a is, for example, a line of a conductor in which a plurality of points are bent at substantially right angles, and has an inductance component.
  • the other end of the resistor 13 is connected to one end of the pattern line 14, but in the optical communication device 1 shown in FIGS. 5A and 5B, for convenience of explanation, It is assumed that one end of the resistor 13 is connected to one end of the first pattern line 14a.
  • the second pattern line 14b is connected to each of the anode 12b and the signal line 21b, and the other end of the second pattern line 14b is connected to the other end of the resistor 13.
  • the second pattern line 14b is formed on the second side surface 10e of the high frequency line substrate 10.
  • the second pattern line 14b is, for example, a line of a conductor in which a plurality of points are bent at substantially right angles, and has an inductance component.
  • the signal line 21a is connected to each of the cathode 12a of the EA modulator 12 and the other end of the first pattern line 14a.
  • the signal line 21a is a line for transmitting one of the differential signals, which is a high-frequency signal, to the cathode 12a.
  • the signal line 21b is connected to each of the anode 12b of the EA modulator 12 and one end of the second pattern line 14b.
  • the signal line 21a is a line for transmitting the other signal of the differential signal which is a high frequency signal to the anode 12b.
  • the laser diode 11 has a cathode 15a and an anode 15b.
  • the laser diode 11 outputs laser light when a voltage is applied between the cathode 15a and the anode 15b so that a constant current flows from the anode 15b to the cathode 15a.
  • the light output from the laser diode 11 reaches the EA modulator 12 via the waveguide 23.
  • the signal line 21a transmits a signal having a positive polarity among the differential signals which are high frequency signals to the cathode 12a.
  • the signal line 21b transmits a signal having a negative polarity among the differential signals which are high frequency signals to the anode 12b.
  • the EA modulator 12 absorbs the light output from the laser diode 11 if the signal level of the signal obtained by subtracting the negative polarity signal from the positive polarity signal is the H level. Therefore, since the light output from the laser diode 11 does not pass through the EA modulator 12, the light is not output to the outside of the optical communication device 1.
  • the EA modulator 12 does not absorb the light output from the laser diode 11 if the signal level of the signal obtained by subtracting the negative polarity signal from the positive polarity signal is L level. Therefore, since the light output from the laser diode 11 passes through the EA modulator 12, the light is output to the outside of the optical communication device 1.
  • the first pattern line 14a is formed on the first side surface 10d of the high frequency line substrate 10
  • the second pattern line 14b is formed on the second side surface 10e of the high frequency line substrate 10.
  • the optical communication device 1 was configured. Therefore, the optical communication device 1 is an EA modulator without increasing the area of the front surface 10a of the high frequency line substrate 10 or the area of the back surface 10b of the high frequency line substrate 10 even when the high frequency signal is a differential signal.
  • the pass band of the signal in 12 can be expanded.
  • Embodiment 3 In the third embodiment, the optical communication device 1 including the capacitor 30 connected in series with the resistor 13 will be described.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the optical communication device 1 according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is an equivalent circuit showing the optical communication device 1 according to the third embodiment.
  • the equivalent circuit shown in FIG. 7 does not include the laser diode 11 of the optical communication device 1.
  • the optical communication device 1 includes a laser diode 11, an EA modulator 12, a resistor 13, a pattern line 14, a signal line 21, a ground 22, a waveguide 23, and a capacitor 30.
  • the capacitor 30 is formed on the surface 10a of the high-frequency line substrate 10.
  • the capacitor 30 is connected in series with the resistor 13.
  • a capacitor 30 is connected between the resistor 13 and the pattern line 14.
  • the capacitor 30 may be connected between the ground 22 and the resistor 13, or the capacitor 30 may be connected between the pattern line 14 and the signal line 21.
  • the capacitor 30 is also formed on the high-frequency line substrate 10. It is formed on the back surface 10b.
  • the operation of the optical communication device 1 shown in FIG. 6 will be described. However, since the components other than the capacitor 30 are the same as those of the optical communication device 1 shown in FIG. 2, the operation of the capacitor 30 will be mainly described here. If it is necessary to adjust the operating point of the EA modulator 12 before operating the EA modulator 12, a DC bias may be applied between the cathode 12a and the anode 12b. In the optical communication device 1 shown in FIG. 6, since the capacitor 30 is connected in series with the resistor 13, the capacitor 30 cuts off the direct current flowing through the resistor 13. Therefore, in the optical communication device 1 shown in FIG. 6, it is possible to reduce the power consumption when a DC bias is applied between the cathode 12a and the anode 12b in order to adjust the operating point of the EA modulator 12. ..
  • the optical communication device 1 is configured so as to include the capacitor 30 connected in series with the resistor 13. Therefore, the optical communication device 1 can expand the signal pass band in the EA modulator 12 without increasing the area of the front surface 10a of the high-frequency line substrate 10 or the area of the back surface 10b of the high-frequency line substrate 10. In addition, the power consumption when adjusting the operating point of the EA modulator 12 can be reduced.
  • Embodiment 4 the optical communication device 1 in which the resistor 13 has an impedance different from the impedance seen from the outside of the optical communication device 1 from the cathode 12a of the EA modulator 12 will be described.
  • the configuration of the optical communication device 1 of the fourth embodiment is shown in FIG. 1 in the same manner as the configuration of the optical communication device 1 of the first embodiment.
  • the impedance of the optical communication device 1 seen from the cathode 12a of the EA modulator 12 is, for example, 50 ⁇
  • the resistor 13 has an impedance of 50 ⁇
  • the outside of the optical communication device 1 can be seen. It is possible to match with the impedance seen.
  • the impedance of the resistor 13 is set to an impedance different from 50 ⁇ , it is possible to adjust the signal passage characteristic [dB] in the EA modulator 12.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a simulation result of a signal pass band in the EA modulator 12 when the impedance of the resistor 13 is 35 ⁇ , 50 ⁇ or 60 ⁇ .
  • the broken line shows the simulation result of the signal pass band in the EA modulator 12 when the impedance of the resistor 13 is 35 ⁇ .
  • the solid line shows the simulation result of the signal pass band in the EA modulator 12 when the impedance of the resistor 13 is 50 ⁇ .
  • the alternate long and short dash line shows the simulation result of the signal pass band in the EA modulator 12 when the impedance of the resistor 13 is 60 ⁇ .
  • the resistance 13 is replaced with a resistor having an impedance of 50 ⁇ .
  • the signal passage characteristic [dB] can be changed. If a resistor having an impedance of 35 ⁇ is used as the resistor 13 instead of a resistor having an impedance of 50 ⁇ , as shown in FIG. 8, in the frequency band from 0 [GHz] to about 15 [GHz], the signal passing characteristic [dB] ] Deteriorates. However, in the frequency band of about 15 [GHz] to 50 [GHz], the signal passage characteristic [dB] can be improved.
  • the signal passing characteristic [dB] can be changed over a frequency of 0 [GHz] to 50 [GHz]. Can be done. Therefore, when the optical communication device 1 includes a resistor 13 having an impedance different from the impedance seen from the outside of the optical communication device 1 from the cathode 12a, a loss occurs in the power of the high frequency signal. Is expected, the desired passband may be obtained.
  • the present invention is suitable for an optical communication device and a transmission module including an electric field absorption type modulator that modulates the light output from a laser diode in response to a high frequency signal.
  • 1 Optical communication device 2 EML, 10 High frequency line substrate, 10a front surface, 10b back surface, 10c, 10f side surface, 10d first side surface, 10e second side surface, 11 laser diode, 11a electrode, 12 EA modulator, 12a Cathode, 12b anode, 13 resistance, 14 pattern line, 14a first pattern line, 14b second pattern line, 15a cathode, 15b anode, 21,21a, 21b signal line, 22 ground, 23 waveguide, 30 condenser.

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Abstract

光を出力するレーザダイオード(11)と、カソード(12a)とアノード(12b)とを有しており、カソード(12a)とアノード(12b)との間に印加された高周波信号に応じて、レーザダイオード(11)から出力された光を変調するEA変調器(12)と、カソード(12a)とアノード(12b)との間に接続されている抵抗(13)と、抵抗(13)と直列に接続されており、インダクタンス成分を有するパターン線路(14)とを備え、レーザダイオード(11)及びEA変調器(12)のそれぞれが、高周波線路基板(10)の表面(10a)又は高周波線路基板(1)の裏面(10b)に形成されており、パターン線路(14)が、高周波線路基板(1)の側面(10c)に形成されているように、光通信用デバイス(1)を構成した。

Description

光通信用デバイス及び送信モジュール
 この発明は、高周波信号に応じて、レーザダイオードから出力された光を変調する電界吸収型変調器を備える光通信用デバイス及び送信モジュールに関するものである。
 以下の特許文献1には、高周波伝送線路とEML(Electroabsorption Modulator integrated with DFB Laser)とが組み合わせられた光回路が開示されている。EMLは、光を変調する電界吸収型変調器(以下、「EA変調器」と称する)を集積している分布帰還型レーザである。
 特許文献1に開示されている高周波伝送線路は、EA変調器の電極であるEA部と並列に接続されている高インピーダンス線路部を備えている。
特開2016-181543号公報
 特許文献1に開示されている高インピーダンス線路部は、インダクタンス成分を有している。特許文献1に開示されている高インピーダンス線路部が有するインダクタンス成分は、EA変調器における信号の通過帯域の拡大に寄与する。
 しかし、高インピーダンス線路部は、高周波伝送線路が有する複数の平面のうち、EA部等が形成されている平面と同一の平面に形成されているため、EA部等が形成されている平面の面積が大きくなってしまうという課題があった。
 この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高周波線路基板の表面面積又は高周波線路基板の裏面面積を大きくすることなく、EA変調器における信号の通過帯域を拡大することができる光通信用デバイス及び送信モジュールを得ることを目的とする。
 この発明に係る光通信用デバイスは、光を出力するレーザダイオードと、カソードとアノードとを有しており、カソードとアノードとの間に印加された高周波信号に応じて、レーザダイオードから出力された光を変調する電界吸収型変調器と、カソードとアノードとの間に接続されている抵抗と、抵抗と直列に接続されており、インダクタンス成分を有するパターン線路とを備え、レーザダイオード及び電界吸収型変調器のそれぞれが、高周波線路基板の表面又は高周波線路基板の裏面に形成されており、パターン線路が、高周波線路基板の側面に形成されているようにしたものである。
 この発明によれば、レーザダイオード及び電界吸収型変調器のそれぞれが、高周波線路基板の表面又は高周波線路基板の裏面に形成されており、パターン線路が、高周波線路基板の側面に形成されているように、光通信用デバイスを構成した。したがって、この発明に係る光通信用デバイスは、高周波線路基板の表面面積又は高周波線路基板の裏面面積を大きくすることなく、EA変調器における信号の通過帯域を拡大することができる。
実施の形態1に係る光通信用デバイス1を備える送信モジュールを示す構成図である。 実施の形態1に係る光通信用デバイス1を示す斜視図である。 実施の形態1に係る光通信用デバイス1を示す等価回路である。 図2に示す光通信用デバイス1が備えるEA変調器12における信号の通過帯域のシミュレーション結果を示す説明図である。 図5Aは、光通信用デバイス1における第2の側面10e及び側面10fが見えるように記載されている、実施の形態2に係る光通信用デバイス1を示す斜視図、図5Bは、光通信用デバイス1における第1の側面10d及び側面10fが見えるように記載されている、実施の形態2に係る光通信用デバイス1を示す斜視図である。 実施の形態3に係る光通信用デバイス1を示す斜視図である。 実施の形態3に係る光通信用デバイス1を示す等価回路である。 抵抗13のインピーダンスが35Ω、50Ω又は60Ωである場合のEA変調器12における信号の通過帯域のシミュレーション結果を示す説明図である。
 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1に係る光通信用デバイス1を備える送信モジュールを示す構成図である。
 図2は、実施の形態1に係る光通信用デバイス1を示す斜視図である。
 図3は、実施の形態1に係る光通信用デバイス1を示す等価回路である。図3に示す等価回路には、光通信用デバイス1のレーザダイオード11が含まれていない。
 図1から図3において、送信モジュールは、光通信用デバイス1を備えており、光通信用デバイス1が備える電界吸収型変調器(以下、「EA変調器」と称する)12により変調された光を送信する。
 光通信用デバイス1は、レーザダイオード11、EA変調器12、抵抗13、パターン線路14、信号線路21、グランド22及び導波路23を備えている。
 EML2は、変調した光を出力するデバイスであり、レーザダイオード11とEA変調器12とが一体的に形成されている。
 図2に示す光通信用デバイス1では、レーザダイオード11とEA変調器12とが一体的に形成されているEML2を示している。しかし、レーザダイオード11とEA変調器12とが一体的に形成されているものに限るものではなく、レーザダイオード11とEA変調器12とが別々のハードウェアであってもよい。
 高周波線路基板10は、光通信用デバイス1を実装している基板である。
 光通信用デバイス1に含まれる構成要素のうち、レーザダイオード11、EA変調器12、抵抗13、信号線路21、グランド22及び導波路23のそれぞれは、高周波線路基板10の表面10aに形成されている。
 図1に示す光通信用デバイス1では、レーザダイオード11、EA変調器12、抵抗13、信号線路21、グランド22及び導波路23のそれぞれが、高周波線路基板10の表面10aに形成されている。しかし、これは一例に過ぎず、レーザダイオード11、EA変調器12、抵抗13、信号線路21、グランド22及び導波路23のそれぞれが、高周波線路基板10の裏面10bに形成されているものであってもよい。
 光通信用デバイス1に含まれる構成要素のうち、パターン線路14は、高周波線路基板10の側面10cに形成されている。
 なお、抵抗13は、高周波線路基板10の表面10a又は裏面10bではなく、高周波線路基板10の側面10cに形成されていてもよい。
 レーザダイオード11は、プラス側の電極11aと、図示していないマイナス側の電極とを有している。
 レーザダイオード11は、プラス側の電極11aとマイナス側の電極との間に、順方向の電圧が印加されると、レーザ光(以下、「光」と称する)を出力する。
 レーザダイオード11から出力された光は、導波路23を介して、EA変調器12に到達する。
 EA変調器12は、カソード12aとアノード12bとを有している。
 カソード12aは、高周波信号であるシングルエンド信号を伝送する信号線路21及びパターン線路14の他端のそれぞれと接続されている。
 アノード12bは、グランド22及び抵抗13の一端のそれぞれと接続されている。
 カソード12aとアノード12bとは、レーザダイオード11から出力された光が通る導波路23を互いに挟む位置に配置されている。
 EA変調器12は、カソード12aとアノード12bとの間に印加された高周波信号に応じて、レーザダイオード11から出力された光を変調する。
 EA変調器12は、高周波信号の信号レベルが、Hレベルであれば、レーザダイオード11から出力された光を吸収する。したがって、レーザダイオード11から出力された光は、EA変調器12を通過しないため、光通信用デバイス1の外部に光が出力されない。Hレベルの信号レベルは、例えば1.5[V]の電圧である。
 一方、EA変調器12は、高周波信号の信号レベルが、Lレベルであれば、レーザダイオード11から出力された光を吸収しない。したがって、レーザダイオード11から出力された光は、EA変調器12を通過するため、光通信用デバイス1の外部に光が出力される。Lレベルの信号レベルは、例えば0[V]の電圧である。
 抵抗13は、カソード12aとアノード12bとの間に接続されている。具体的には、抵抗13の一端は、アノード12b及びグランド22のそれぞれと接続されており、抵抗13の他端は、パターン線路14の一端と接続されている。
 抵抗13は、カソード12aから、光通信用デバイス1の外部を見たインピーダンスとの整合を図るための終端抵抗である。
 パターン線路14は、抵抗13と直列に接続されている。具体的には、パターン線路14の一端は、抵抗13の他端と接続されており、パターン線路14の他端は、カソード12a及び信号線路21のそれぞれと接続されている。
 パターン線路14は、例えば、複数の箇所が略直角に折れ曲がっている導体の線路であり、インダクタンス成分を有している。
 信号線路21は、EA変調器12のカソード12a及びパターン線路14の他端のそれぞれと接続されている。
 信号線路21は、高周波信号をカソード12aまで伝送するための線路である。
 グランド22は、EA変調器12のアノード12b及び抵抗13の一端のそれぞれと接続されている。
 導波路23は、カソード12aとアノード12bとの間に配置されており、レーザダイオード11から出力された光が通過する。
 次に、図2に示す光通信用デバイス1の動作について説明する。
 レーザダイオード11は、プラス側の電極11aとマイナス側の電極との間に、順方向の電圧が印加されると、EA変調器12に向けて光を出力する。
 レーザダイオード11から出力された光は、導波路23を介して、EA変調器12に到達する。
 信号線路21は、高周波信号をEA変調器12のカソード12aまで伝送する。
 EA変調器12は、高周波信号の信号レベルがHレベルであれば、レーザダイオード11から出力された光を吸収する。したがって、レーザダイオード11から出力された光は、EA変調器12を通過しないため、光通信用デバイス1の外部に光が出力されない。
 EA変調器12は、高周波信号の信号レベルがLレベルであれば、レーザダイオード11から出力された光を吸収しない。したがって、レーザダイオード11から出力された光は、EA変調器12を通過するため、光通信用デバイス1の外部に光が出力される。
 EA変調器12は、電極として、カソード12aとアノード12bと有しており、カソード12aとアノード12bとは、互いに向き合うように配置されているため、EA変調器12は、コンデンサとみなすことができる。
 図2に示す光通信用デバイス1では、図3に示すように、コンデンサとみなすことができるEA変調器12と、インダクタンス成分を有するパターン線路14とが並列に接続されているため、EA変調器12の信号の通過特性にピーキングが発生する。
 図2に示す光通信用デバイス1では、EA変調器12の信号の通過特性にピーキングが発生するため、EA変調器12における信号の通過帯域が、インダクタンス成分が並列に接続されていないEA変調器における信号の通過帯域よりも拡大する。
 図4は、図2に示す光通信用デバイス1が備えるEA変調器12における信号の通過帯域のシミュレーション結果を示す説明図である。
 図4において、横軸は、高周波信号の周波数[GHz]であり、縦軸は、信号の通過特性[dB]である。
 実線は、パターン線路14が並列に接続されているEA変調器12における信号の通過帯域のシミュレーション結果を示している。
 破線は、パターン線路14が並列に接続されていないEA変調器における信号の通過帯域のシミュレーション結果を示している。
 図4の例では、0[GHz]から50[GHz]の周波数に亘って、パターン線路14が並列に接続されているEA変調器12の方が、パターン線路14が並列に接続されていないEA変調器よりも、信号の通過特性[dB]が高くなっている。
 例えば、信号の通過特性[dB]が-3[dB]以上の帯域が、使用可能な帯域であるとすれば、パターン線路14が並列に接続されていないEA変調器の使用可能な帯域は、0[GHz]から約27[GHz]の周波数の範囲である。
 一方、パターン線路14が並列に接続されているEA変調器12の使用可能な帯域は、0[GHz]から約40[GHz]の周波数の範囲である。
 したがって、パターン線路14が並列に接続されているEA変調器12は、パターン線路14が並列に接続されていないEA変調器よりも、信号の通過帯域が広くなっている。
 以上の実施の形態1では、レーザダイオード11及びEA変調器12のそれぞれが、高周波線路基板10の表面10a又は高周波線路基板10の裏面10bに形成されており、パターン線路14が、高周波線路基板10の側面10cに形成されているように、光通信用デバイス1を構成した。したがって、光通信用デバイス1は、高周波線路基板10の表面10aの面積、又は、高周波線路基板10の裏面10bの面積を大きくすることなく、EA変調器12における信号の通過帯域を拡大することができる。
実施の形態2.
 実施の形態1の光通信用デバイス1では、EA変調器12のカソード12aとアノード12bとの間に印加される高周波信号がシングルエンド信号であるものを示している。
 実施の形態2では、EA変調器12のカソード12aとアノード12bとの間に印加される高周波信号が差動信号である光通信用デバイス1について説明する。
 図5は、実施の形態2に係る光通信用デバイス1を示す斜視図である。
 図5Aは、高周波線路基板10が有する4つの側面のうち、光通信用デバイス1における第2の側面10e及び側面10fが見えるように記載されている。
 図5Bは、高周波線路基板10が有する4つの側面のうち、光通信用デバイス1における第1の側面10d及び側面10fが見えるように記載されている。
 図5A及び図5Bにおいて、図2と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
 図5A及び図5Bに示す光通信用デバイス1は、図2に示すパターン線路14として、高周波線路基板1における第1の側面10dに形成されている第1のパターン線路14aと、前記高周波線路基板における第2の側面10eに形成されている第2のパターン線路14bとを含んでいる。
 第1のパターン線路14aの一端は、抵抗13の一端と接続されており、第1のパターン線路14aの他端は、カソード12a及び信号線路21aのそれぞれと接続されている。
 第1のパターン線路14aは、高周波線路基板10の第1の側面10dに形成されている。
 第1のパターン線路14aは、例えば、複数の箇所が略直角に折れ曲がっている導体の線路であり、インダクタンス成分を有している。
 なお、図2に示す光通信用デバイス1では、抵抗13の他端が、パターン線路14の一端と接続されているが、図5A及び図5Bに示す光通信用デバイス1では、説明の便宜上、抵抗13の一端が、第1のパターン線路14aの一端と接続されているとしている。
 第2のパターン線路14bの一端は、アノード12b及び信号線路21bのそれぞれと接続されており、第2のパターン線路14bの他端は、抵抗13の他端と接続されている。
 第2のパターン線路14bは、高周波線路基板10の第2の側面10eに形成されている。
 第2のパターン線路14bは、例えば、複数の箇所が略直角に折れ曲がっている導体の線路であり、インダクタンス成分を有している。
 信号線路21aは、EA変調器12のカソード12a及び第1のパターン線路14aの他端のそれぞれと接続されている。
 信号線路21aは、高周波信号である差動信号のうちの一方の信号をカソード12aまで伝送するための線路である。
 信号線路21bは、EA変調器12のアノード12b及び第2のパターン線路14bの一端のそれぞれと接続されている。
 信号線路21aは、高周波信号である差動信号のうちの他方の信号をアノード12bまで伝送するための線路である。
 レーザダイオード11は、カソード15aとアノード15bとを有している。
 レーザダイオード11は、アノード15bからカソード15aに一定の電流が流れるように、カソード15aとアノード15bとの間で電圧が印加されると、レーザ光を出力する。
 レーザダイオード11から出力された光は、導波路23を介して、EA変調器12に到達する。
 次に、図5に示す光通信用デバイス1の動作について説明する。
 レーザダイオード11は、アノード15bからカソード15aに一定の電流が流れるように、カソード15aとアノード15bとの間で電圧が印加されると、EA変調器12に向けて光を出力する。
 レーザダイオード11から出力された光は、導波路23を介して、EA変調器12まで到達する。
 信号線路21aは、高周波信号である差動信号のうち、極性がプラスの信号をカソード12aまで伝送する。
 信号線路21bは、高周波信号である差動信号のうち、極性がマイナスの信号をアノード12bまで伝送する。
 EA変調器12は、極性がプラスの信号から極性がマイナスの信号を減算した信号の信号レベルがHレベルであれば、レーザダイオード11から出力された光を吸収する。したがって、レーザダイオード11から出力された光は、EA変調器12を通過しないため、光通信用デバイス1の外部に光が出力されない。
 EA変調器12は、極性がプラスの信号から極性がマイナスの信号を減算した信号の信号レベルがLレベルであれば、レーザダイオード11から出力された光を吸収しない。したがって、レーザダイオード11から出力された光は、EA変調器12を通過するため、光通信用デバイス1の外部に光が出力される。
 以上の実施の形態2では、第1のパターン線路14aが高周波線路基板10における第1の側面10dに形成され、第2のパターン線路14bが高周波線路基板10における第2の側面10eに形成されているように、光通信用デバイス1を構成した。したがって、光通信用デバイス1は、高周波信号が差動信号である場合でも、高周波線路基板10の表面10aの面積、又は、高周波線路基板10の裏面10bの面積を大きくすることなく、EA変調器12における信号の通過帯域を拡大することができる。
実施の形態3.
 実施の形態3では、抵抗13と直列に接続されているコンデンサ30を備えた光通信用デバイス1について説明する。
 図6は、実施の形態3に係る光通信用デバイス1を示す斜視図である。
 図7は、実施の形態3に係る光通信用デバイス1を示す等価回路である。図7に示す等価回路には、光通信用デバイス1のレーザダイオード11が含まれていない。
 図6及び図7において、図2及び図3と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
 光通信用デバイス1は、レーザダイオード11、EA変調器12、抵抗13、パターン線路14、信号線路21、グランド22、導波路23及びコンデンサ30を備えている。
 コンデンサ30は、高周波線路基板10の表面10aに形成されている。
 コンデンサ30は、抵抗13と直列に接続されている。
 図6に示す光通信用デバイス1では、図7に示すように、抵抗13とパターン線路14との間にコンデンサ30が接続されている。しかし、これは一例に過ぎず、グランド22と抵抗13との間にコンデンサ30が接続されていてもよいし、パターン線路14と信号線路21との間にコンデンサ30が接続されていてもよい。
 なお、レーザダイオード11、EA変調器12、抵抗13、信号線路21、グランド22及び導波路23のそれぞれが、高周波線路基板10の裏面10bに形成される場合、コンデンサ30も、高周波線路基板10の裏面10bに形成される。
 次に、図6に示す光通信用デバイス1の動作について説明する。ただし、コンデンサ30以外は、図2に示す光通信用デバイス1と同様であるため、ここでは、主にコンデンサ30の動作について説明する。
 EA変調器12を動作させる前に、EA変調器12の動作点を調整する必要がある場合、カソード12aとアノード12bとの間に直流バイアスを印加することがある。
 図6に示す光通信用デバイス1では、抵抗13と直列にコンデンサ30が接続されているため、コンデンサ30が、抵抗13を流れる直流電流を遮断する。
 したがって、図6に示す光通信用デバイス1では、EA変調器12の動作点を調整するために、カソード12aとアノード12bとの間に直流バイアスを印加した際の消費電力を低減することができる。
 以上の実施の形態3では、抵抗13と直列に接続されているコンデンサ30を備えるように、光通信用デバイス1を構成した。したがって、光通信用デバイス1は、高周波線路基板10の表面10aの面積、又は、高周波線路基板10の裏面10bの面積を大きくすることなく、EA変調器12における信号の通過帯域を拡大することができるほか、EA変調器12の動作点を調整する際の消費電力を低減することができる。
実施の形態4.
 実施の形態4では、抵抗13が、EA変調器12のカソード12aから光通信用デバイス1の外部を見たインピーダンスと異なるインピーダンスを有している光通信用デバイス1について説明する。
 実施の形態4の光通信用デバイス1の構成は、実施の形態1の光通信用デバイス1の構成と同様に、図1である。
 EA変調器12のカソード12aから光通信用デバイス1の外部を見たインピーダンスが、例えば、50Ωである場合、抵抗13が、50Ωのインピーダンスを有していれば、光通信用デバイス1の外部を見たインピーダンスとの整合を図ることができる。
 一方、抵抗13のインピーダンスを50Ωと異なるインピーダンスとすれば、EA変調器12における信号の通過特性[dB]を調整することが可能である。
 図8は、抵抗13のインピーダンスが35Ω、50Ω又は60Ωである場合のEA変調器12における信号の通過帯域のシミュレーション結果を示す説明図である。
 図8において、破線は、抵抗13のインピーダンスが35Ωである場合のEA変調器12における信号の通過帯域のシミュレーション結果を示している。
 実線は、抵抗13のインピーダンスが50Ωである場合のEA変調器12における信号の通過帯域のシミュレーション結果を示している。
 一点鎖線は、抵抗13のインピーダンスが60Ωである場合のEA変調器12における信号の通過帯域のシミュレーション結果を示している。
 例えば、光通信用デバイス1、又は、光通信用デバイス1を実装している送信モジュールで、高周波信号の電力に損失が生じることが想定される場合、抵抗13として、インピーダンスが50Ωの抵抗の代わりに、インピーダンスが35Ωの抵抗を用いれば、信号の通過特性[dB]を変えることができる。
 抵抗13として、インピーダンスが50Ωの抵抗の代わりに、インピーダンスが35Ωの抵抗を用いれば、図8に示すように、0[GHz]から約15[GHz]の周波数帯域では、信号の通過特性[dB]が劣化する。しかし、約15[GHz]から50[GHz]の周波数帯域では、信号の通過特性[dB]を改善することができる。
 また、抵抗13として、インピーダンスが50Ωの抵抗の代わりに、インピーダンスが60Ωの抵抗を用いても、0[GHz]から50[GHz]の周波数に亘って、信号の通過特性[dB]を変えることができる。
 よって、光通信用デバイス1が、抵抗13として、カソード12aから光通信用デバイス1の外部を見たインピーダンスと異なるインピーダンスを有している抵抗を備えることで、高周波信号の電力に損失が生じることが想定される場合でも、所望の通過帯域が得られることがある。
 なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
 この発明は、高周波信号に応じて、レーザダイオードから出力された光を変調する電界吸収型変調器を備える光通信用デバイス及び送信モジュールに適している。
 1 光通信用デバイス、2 EML、10 高周波線路基板、10a 表面、10b 裏面、10c,10f 側面、10d 第1の側面、10e 第2の側面、11 レーザダイオード、11a 電極、12 EA変調器、12a カソード、12b アノード、13 抵抗、14 パターン線路、14a 第1のパターン線路、14b 第2のパターン線路、15a カソード、15b アノード、21,21a,21b 信号線路、22 グランド、23 導波路、30 コンデンサ。

Claims (6)

  1.  光を出力するレーザダイオードと、
     カソードとアノードとを有しており、前記カソードと前記アノードとの間に印加された高周波信号に応じて、前記レーザダイオードから出力された光を変調する電界吸収型変調器と、
     前記カソードと前記アノードとの間に接続されている抵抗と、
     前記抵抗と直列に接続されており、インダクタンス成分を有するパターン線路とを備え、
     前記レーザダイオード及び前記電界吸収型変調器のそれぞれは、高周波線路基板の表面又は前記高周波線路基板の裏面に形成されており、
     前記パターン線路は、前記高周波線路基板の側面に形成されていることを特徴とする光通信用デバイス。
  2.  前記アノードがグランドと接続されており、前記高周波信号がシングルエンド信号であることを特徴とする請求項1記載の光通信用デバイス。
  3.  前記パターン線路は、前記高周波線路基板における第1の側面に形成されている第1のパターン線路と、前記高周波線路基板における第2の側面に形成されている第2のパターン線路とを含んでおり、
     前記第1のパターン線路は、一端が前記抵抗の一端と接続され、他端が前記カソードと接続されており、
     前記第2のパターン線路は、一端が前記アノードと接続され、他端が前記抵抗の他端と接続されており、
     前記高周波信号が差動信号であることを特徴とする請求項1記載の光通信用デバイス。
  4.  前記抵抗と直列に接続されているコンデンサを備えたことを特徴とする請求項1記載の光通信用デバイス。
  5.  前記抵抗は、前記カソードから光通信用デバイスの外部を見たインピーダンスと異なるインピーダンスを有していることを特徴とする請求項1記載の光通信用デバイス。
  6.  請求項1から請求項5のうちのいずれか1項記載の光通信用デバイスを有しており、前記光通信用デバイスが備える前記電界吸収型変調器により変調された光を送信する送信モジュール。
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