專利名稱：光調制器激勵電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激勵用于調制光信號的光調制器的光調制器激勵電路、包含光調制器激勵電路的光調制器模塊、以及調制光信號的光調制器的激勵方法。
背景技術：
伴隨著互聯(lián)網(wǎng)所代表的寬帶多媒體通信服務的爆炸性需求的增加，需要開發(fā)更大容量且更高性能的光纖通信系統(tǒng)。并且，隨著光纖通信系統(tǒng)的大規(guī)模化，用于光纖通信系統(tǒng)的光通信模塊的數(shù)量也逐漸增加。
因此，對于光纖通信系統(tǒng)中使用的光通信模塊，除了其大小外，在整個光纖通信系統(tǒng)中所占成本以及實裝負荷都是不能忽視的。因此，光通信模塊自身的小型化，高性能集成化以及低成本化都成為極其重要的課題。
作為整個光纖通信系統(tǒng)的小型化以及減少部件數(shù)量的方法之一，可以考慮提高數(shù)據(jù)的時間復用度，增加每1波長頻道的傳輸容量的方法?，F(xiàn)在，為實現(xiàn)這種方法，對應于高速調制的通信用光學設備的研究開發(fā)正在積極地進行。
另一方面，增加每1波長頻道的傳輸速度的話，光纖傳輸線固有的波長分散對長距離傳輸后的光波形的影響就不能忽視。在對光源設備進行光強度調制時，即使是極其小，也會引起調相(或者調頻)的重疊。這種現(xiàn)象一般被稱作“波長噪音”(波長チヤ一ピソグ)，特別是超過每1頻道2.5Gb/s時，對長距離傳輸特性具有深刻的影響。因此，對于超過2.5Gb/s的干線類光纖通信系統(tǒng)，波長噪音小的外部調制方式成為主流。此外，對于該外部調制方式，正在開發(fā)應用了化合物半導體的電場吸收效果的單體光強度調制器(以下，稱作“電場吸收型光調制器”)及把該電場吸收型光調制器與DFB激光等光源元件進行單片集成化的光調制器集成化電源。
現(xiàn)在，已經(jīng)實現(xiàn)了每1頻道2.5Gb/s乃至10Gb/s的光纖通信系統(tǒng)。并且，向每1頻道40Gb/s以上的高速化的超高速電場吸收型光調制器及其集成化光源以及它們的輸出端模塊的開發(fā)正在繼續(xù)。
對于電場吸收型光調制器或光調制器集成化光源的模塊化，如圖7所示調制信號激勵系統(tǒng)被廣泛運用。圖7是表示以往的光調制器激勵電路100的透視圖。
該光調制器激勵電路100由以下部分構成光調制器111、第1帶狀線路112、具有終端114的第2帶狀線路113、連接光調制器111和第1帶狀線路112的第一連接線115、以及連接光調制器111和第2帶狀線路113的第二連接線116。
第1帶狀線路112與第2帶狀線路113將光調制器111夾在中間，沿一條直線設置在與光信號131的傳輸方向垂直的方向上。光信號131輸入到光調制器111中，在光調制器111中，將從第1帶狀線路112輸出的調制信號133調制成光信號132后輸出。
在該光調制器激勵電路100中，通過增減第一連接線115以及第二連接線116的電感，就可以調節(jié)帶寬改善效果。但是，特別是在接近毫米波帶的高頻區(qū)域，存在著對光調制器激勵電路100看去的反射S11(參照后述圖5)顯著增加的本質的難點。這有以下兩個原因。
第一個原因如下逆偏壓下進行電容性動作的光調制器111的電納在直流附近為零(開路)。但是，在高頻區(qū)域中，第1帶狀線路112以及第2帶狀線路113的特性導納增加到同程度，會向低阻抗(接近短路的負載)變化。
第二個理由如下從由連接光調制器111與第2的帶狀線路113的第二連接線116的電感以及光調制器111的光吸收層的電容決定的共振頻率的附近到高頻區(qū)域的頻率范圍中，將對第二連接線116以下看去的負載變成高阻抗。因此，終端114沒有有效的功能。
也有該反射的絕對值超過-10dB(調制RF信號輸入的十分之一)的情況，驅動激勵光調制器111的激勵電路的系統(tǒng)的負載變大，或者，不能避免地導致對調制頻率特性產(chǎn)生無用共振的影響。
作為回避這些問題的方法，被認為最容易的方法是將用于把反射波衰減到一定水平以下的固定衰減器插入模塊的前段。但是，即使有了用于40Gb/s帶的光調制器模塊，要使驅動電路本身要求的寬帶化和高輸出化同時實現(xiàn)，原本在技術上就是有一定難度的，因此實際上這種增強驅動電路的負擔的方法不容易采用。
并且，僅就實現(xiàn)匹配這一個目的考慮，用使帶狀線路端部開路(open)或短路(short)的短截線進行組合的方法也是一種選擇。但是，短截線原本的作用是補償特定頻率的負載的阻抗，不適合光纜通信中要求的實現(xiàn)從直流到毫米波的覆蓋寬帶的匹配的用途。并且，對于短截線的形成，在被限制大小的光調制器模塊的內部要設置新的超過必要的長帶狀線路，從實際裝配的觀點來看不優(yōu)選。
但是，因為除上述方法之外沒有特別有效的解決方法，目前的現(xiàn)狀是光調制器模塊或光調制器集成化光源模塊帶著上述的問題，殘留著很強的反射被使用著。
例如，特開2001-209017號公報提出了在寬帶中不進行阻抗匹配的光電變換頻率高的光電變換半導體裝置。該光電變換半導體裝置具備半導體元件、高頻電信號電路、電阻性匹配電路以及電容性匹配電路。半導體元件進行光電信號變換。高頻電信號電路具有接近半導體元件的端部，以該端部中離具有半導體元件的電信號端子最近的部位為連接點，通過導電體連接到電信號端子上。電阻性匹配電路，通過導電體，一端與半導體元件的電信號端子相連，另一端接地。電容性匹配電路連接在高頻電信號電路的端部的連接點，具有使從連接點看去的半導體元件側的阻抗為電阻性匹配電路的標準化阻抗而確定的阻抗。
并且，特開2001-154161號公報提出一種半導體裝置，該裝置目的為使光半導體元件內產(chǎn)生的光生載流子快速高頻地逃離到半導體元件外部。該半導體裝置具有半導體元件和短路電路。半導體元件具有隨著規(guī)定頻率的高頻光信號的輸入產(chǎn)生光生載流子的半導體層和將該光生載流子作為高頻電力輸出的輸出電極。短路電路連接于輸出電極，對于從輸出電極輸出的上述頻率的高頻電力，使輸出電極處于接地的狀態(tài)。
并且，特開2000-19473號公報提出了能夠采用傳輸線路的形成空間小的微帶的光調制器模塊的實裝構造。該光調制器模塊的實裝構造由光元件、承載件、光纖、高頻端子、電子冷卻元件、電介質基板以及封裝件構成。承載件具有導電性，載有光元件。光纖用于光信號的輸入輸出。高頻端子供給高頻電信號。電子冷卻元件保持光元件的恒溫。電介質基板上形成微帶線。封裝件保持以上各構成部件。封裝件具有高頻端子、接地的共面?zhèn)鬏斁€路。此處，電介質基板載于承載件上，承載件表面從高頻端子側的承載件端露出。該承載件露出部與接地的共面?zhèn)鬏斁€路的接地區(qū)域、微帶線、接地的共面?zhèn)鬏斁€路的信號區(qū)域分別由電線連接。
但是，即使利用這些光電變換半導體裝置以及光調制器模塊的實裝構造，依然無法解決上述反射的問題。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種光調制器激勵電路，該激勵電路即使在高速調制光調制器及其集成元件的光調制器模塊時，特別是對于調制RF信號的最高頻率為毫米波帶這種高頻區(qū)域也能夠抑制反射的急增。
此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種光調制器激勵電路，能夠在不損害調頻帶寬的情況下抑制上述反射的急增。
本發(fā)明還有另一目的是提供一種光調制器激勵電路，該激勵電路能夠在不需要變更電路元件和部件、制造方法的情況下抑制上述反射的急增。
本發(fā)明還有另一目的是提供一種光調制器激勵電路，該激勵電路能夠最有效地實現(xiàn)包括光調制器及其集成器件的光調制器模塊的寬帶化、低電壓驅動、低成本化及提高批量生產(chǎn)性。
本發(fā)明的目的是提供包含這種光調制器激勵電路的光調制器模塊以及能夠起到與上述的光調制器激勵電路相同效果的光調制器的激勵方法。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種光調制器激勵電路，具備將光調制后輸出的光調制器、與光調制器電連接并向光調制器輸出調制RF信號的第1帶狀線路以及通過光調制器而與第1帶狀線路電連接的第2帶狀線路，其特征為第1帶狀線路包括第1電元件且具有第1特性阻抗，第2帶狀線路包括第2電元件且具有第2特性阻抗。第1特性阻抗與調制RF信號向第1帶狀線路的輸入路徑的特性阻抗相等、第1電元件與第2電元件的并聯(lián)合成阻抗與輸入路徑的特性阻抗相等。
第2電元件可以由包括至少2個電元件的部件構成。此時，優(yōu)選的是將這2個電元件設置在第2帶狀線路上的長軸方向上的相互不同位置上。
或者，2個電元件分別設置在第2帶狀線路的兩端。
第1電元件以及第2電元件中的一個或兩個例如可以由電阻構成。
此時，作為電阻，可以利用第2帶狀線路上的導體上形成的薄膜電阻體。
優(yōu)選的是，第2帶狀線路的電長度為調制RF信號的最高頻率所對應的的波長的1/4波長以下。
第2特性阻抗也可以設定為與第1特性阻抗相等的值，但優(yōu)選的是設定為與第1特性阻抗不同的值。
第1電元件的阻抗可以設定為與第1特性阻抗相等的值，但優(yōu)選的是設定為與第1特性阻抗不同的值。
還有，本發(fā)明提供一種光調制器模塊，該模塊具備接收調制光信號的調制RF信號的高頻輸入部；接受第1光信號的光輸入部；與高頻輸入部電連接、與光輸入部光連接、依據(jù)調制RF信號、將第1光信號調制為第2光信號的權利要求1至權利要求8中任意一項所述的光調制激勵電路；以及，與光調制器激勵電路光連接，輸出第2光信號的光輸出部。
光輸入部可以由例如可以輸入輸出光信號的光輸入端子和第1透鏡構成。此時，光輸入端子構成為連接于第1光纖，通過第1光纖接收第1光信號，將上述第1光信號輸出到第1透鏡；第1透鏡構成為接收第1光信號，將上述第1光信號輸出到光調制器激勵電路的光調制器。
光輸出部可以由例如第2透鏡和可以輸入輸出光信號的光輸出端子構成。此時，第2透鏡構成為接收從光調制器激勵電路的光調制器來的第2光信號后將上述第2光信號輸出到光輸出端子；光輸出端子構成為連接于第2光纖，通過第2透鏡接收第2光信號后將上述第2光信號輸出到第2光纖。
還有，本發(fā)明提供一種光調制器的激勵方法，該激勵方法中，具有通過包括第1電元件且具有第1特性阻抗的第1帶狀線路，將調制RF信號向光調制器輸出的步驟；在光調制器中基于調制RF信號，將第1光信號調制為第2光信號的步驟；以及將調制RF信號從光調制器輸出到包括第2電元件且具有第2特性阻抗的第2帶狀線路的步驟，并將第1特性阻抗設定為與調制RF信號向第1帶狀線路的輸入線路的特性阻抗相等，將第1電元件與第2電器元件的并聯(lián)合成阻抗設定為與輸入線路的特性阻抗相等。
本發(fā)明涉及的光調制器激勵電路具有在利用調制RF信號激勵光調制器時寬帶以及低反射特性的優(yōu)秀特性。
即，本發(fā)明涉及的光調制器激勵電路，在通過最優(yōu)化設計帶狀線路而實裝了光調制器以及將其集成化的集成光元件的光調制器模塊中，能夠在可能的限度內對作為光調制器顯示的電容性負載的波動進行匹配、限制。另外，將調頻帶寬的影響限制在最小，就可以將包括該光調制器激勵電路全體的反射抑制在必要的水平以下。
具體地，本發(fā)明涉及的光調制器激勵電路中，使已存的光調制器模塊中的終端電阻在光調制器激勵電路的內部分開配置。由此，對該光調制器激勵電路看去的反射特性能夠抑制到在實際應用上可以忽視的很小的值。此時，不用準備其他新的電路元件或部件，可以直接利用由原來的制造裝置以及制造工程構成的模塊組裝作業(yè)。
對本發(fā)明涉及的光調制器激勵電路中的終端電阻的分開配置具體說明的話，可以總結為以下內容(1)利用與該電納相反符號的其他的負載對光調制器元件的電納進行匹配。
(2)在第2帶狀線路的兩端設置終端電阻，作為匹配用負載。匹配電路由兩端設置終端電阻的第2帶狀線路與光調制器元件并聯(lián)連接構成。
第2帶狀線路的兩端設置終端電阻的構造是與以往的短截線不同的兩端終端短截線。此處，不利用作為以往被廣泛應用的微波/毫米波帶的匹配電路的開路短截線或者短路短截線的理由是由于它們的阻抗與頻率同時極端地變化，不適合作為電容性負載而變化的光調制器元件的阻抗匹配。
隨著第2帶狀線路的特性阻抗與終端電阻的比的變化，就能夠使必要的匹配電路的阻抗的上限及下限獨立地進行最佳化。另外，設置在第2帶狀線路的兩端的終端，還擔當著抑制光調制器激勵電路中形成的線路不連續(xù)部間的無用的多重反射的阻尼電阻的作用，可以使無用的反射波快速地衰減，有效地抑制調頻特性中容易出現(xiàn)的無用共振的影響。
(3)第2帶狀線路的長度相對于輸入調制RF信號的頻率(波長λ)在λ/4以下。
匹配帶寬可以大致由第2帶狀線路的長度來決定。此處，在對其導納進行泰勒展開的情況下，可以考慮相對于輸入調制RF信號的波長λ的一次近似大致成立的λ/4以下的長度的第2帶狀線路。此時，可以把第2帶狀線路和終端電阻看作具有與頻率成比例減少導納(即，增加阻抗)的傾向的匹配電路。
對于該第2帶狀線路與終端電阻的變化，像光調制器元件那樣的頻率依存性在于抵消單向(阻抗減少)的電容性負載的變化的傾向，滿足了上述的(1)要求的條件后實現(xiàn)寬帶化很合適。
(4)本發(fā)明中，使得第1帶狀線路和第2帶狀線路分開設置的終端的并聯(lián)合成電阻與調制RF信號的輸入線路的特性阻抗一致。
在接近直流的低頻帶，光調制器元件自身的阻抗大致無限大(開路)，對光調制器激勵電路看去的負載與分開設置的終端的并聯(lián)合成電阻大致相等。為此，使得該負載的值與調制RF信號的輸入線路的特性阻抗一致來選擇第1及第2帶狀線路的終端，可以將對光調制器激勵電路看去的反射抑制到在實用上沒有障礙的程度。
通常，相對于要取得匹配的元件的阻抗的頻率依存性，要使得匹配電路的電路元件參數(shù)最佳化并不容易。但是，本發(fā)明涉及的光調制器激勵電路中，根據(jù)上述(3)的特征來調節(jié)第2帶狀線路長度，從而調節(jié)作為匹配電路的頻率依存性，從而，再根據(jù)上述(2)的特征來調節(jié)第2帶狀線路的特性阻抗與設置在其兩端的電阻之間的比，就能夠分別獨立地對匹配電路顯示的阻抗的絕對值的上限值與下限值進行優(yōu)選。
即，匹配電路，因為顯示出導納與調制RF信號的頻率成比例而減少(阻抗增加)的傾向，所以該頻率的匹配范圍(帶寬)的增減范圍或者增減比例，通過調整第2帶狀線路的長度，就可以控制。
另外，匹配電路顯示的阻抗的絕對值的上限值，通過調節(jié)第2帶狀線路的特性阻抗與設置在其兩端的電阻間的比，就可以控制。
同樣地，匹配電路顯示的阻抗的絕對值的下限值，通過調節(jié)第2帶狀線路的特性阻抗與設置在其兩端的電阻間的比，就可以控制。
另外，它們可以各自獨立地實現(xiàn)最佳化。
根據(jù)本發(fā)明，通過對光調制器及其集成元件的光調制器模塊進行高速調制，就可以有效地抑制作為以往的問題的高頻區(qū)域的反射急增問題，可以實現(xiàn)光纖通信系統(tǒng)中必要的從直流到毫米波帶的覆蓋寬帶的低反射化。其結果，驅動光調制器模塊的電路的負擔減輕的同時，可以減輕因無用共振產(chǎn)生的對調制信號的壞影響。
另一方面，采用本發(fā)明也不會損害調頻帶寬，能夠滿足理想的寬帶、低反射調制特性。
并且，在制造本發(fā)明涉及的光調制器激勵電路時，除了為在以往的光調制器激勵電路的帶狀線路中僅附加薄膜電阻的必要的最小的變動而將制作薄膜電阻用的掩膜圖形(マスクバタ一ソ)部分修改以外，可以完全沿用以往的制造工程以及制造設備。因此，在達到光調制器模塊的高性能化的同時不產(chǎn)生新的成本，因而可以實現(xiàn)提高生產(chǎn)率以及低成本化。其結果，開拓了面向次時代通信網(wǎng)絡的構建的干線類光纖通信系統(tǒng)的高速化、高功能化的道路。


圖1為本發(fā)明第一實施例的光調制器激勵電路的構成的透視圖。
圖2為本發(fā)明第一實施例的具有光調制器激勵電路的電場吸收型光調制器模塊的一個實施例的俯視圖。
圖3為本發(fā)明的第一實施例的光調制激勵電路的光調制器的構成的透視圖。
圖4為本發(fā)明的第一實施例的光調制器激勵電路的一個具體例的構成的透視圖。
圖5為表示光調制器激勵電路的頻率與反射的關系的測定結果的圖表。
圖6為表示光調制器激勵電路的頻率與反射的關系的測定結果的圖表。
圖7為以往的光調制器激勵電路的構成的透視圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的光調制器激勵電路及光調制器模塊的首先，對于本發(fā)明的光調制器激勵電路的第一實施例進行說明。
圖1為本發(fā)明第一實施例的光調制器激勵電路10的構成的透視圖。
本實施例的光調制電路激勵電路10由以下部件構成光調制器1、第1帶狀線路2、形成于第1帶狀線路2上的第1終端3、第2帶狀線路4、形成于第2帶狀線路4上的第2終端5以及第3終端6、電連接光調制器1和第1帶狀線路2的第一連接線8以及電連接光調制器1和第2帶狀線路4的第二連接線9。
光調制器1基于調制RF(Radio Frequency)信號33(電場)，調制接收的光信號31的光強度、頻率以及相位，將光信號32作為調制信號光輸出。
第1帶狀線路2與第2帶狀線路4將光調制器1夾在中間，沿一條直線設置在與光調制器1的光軸垂直的方向上。第1帶狀線路2及第2帶狀線路4，將光調制器1作為中繼，利用第一連接線8及第二連接線9相互電連接。
在本實施例的光調制器激勵電路10中，第1帶狀線路2具有特性阻抗Z01及等效折射率Nm1，第2帶狀線路4具有特征阻抗Z02及等效折射率Nm2。
第1帶狀線路2接收調制RF信號33，該調制信號33用于調制通過光調制器1的光信號31。并且，通過第一連接線8向光調制器1輸出該調制RF信號33。第1帶狀線路2的特性阻抗Z01與輸出調制RF信號33的線路的特性阻抗Z0相等。
第2帶狀線路4接收調制RF信號33，該調制信號33經(jīng)由光調制器1以及第二帶狀線路9。
在本實施例的光調制器激勵電路10中，第2帶狀線路4的特性阻抗Z02設定為與第1帶狀線路的特性阻抗Z01不同的值。這是為了殘留第2帶狀線路4的調制RF信號33的反射。由于調制RF信號33的反射殘留，可以引出第1終端3、第2終端5以及第3終端6的效果。
在本實施例的光調制器激勵電路10中，對于假定的調制RF信號33的最高使用頻率Fm，第2帶狀線路4的長度被設定在C0/(4Fm×Nm2)以下。Nm2是第2帶狀線路4的等效折射率，C0是光速。這意味著第2帶狀線路4的電長度對于調制RF信號33的最高使用頻率Fm在1/4波長以下。其理由如上述內容。
第1終端3位于第1帶狀線路2上的光調制器1側的端部，構成具有阻抗ZL1的電元件。在本實施例中，阻抗ZL1被設定為與第1帶狀線路的特性阻抗Z01不同的值。第1帶狀線路2的表面上形成延伸至第1帶狀線路的長軸方向兩端的導體2a，在本實施例中，第1終端3作為該導體2a上形成的薄膜電阻體構成。
第2終端5以及第3終端6分別位于第2帶狀線路4的長軸方向上的不同位置，分別構成阻抗ZL2、ZL3的電元件。在本實施例中，第2終端5與第3終端6設置在第2帶狀線路4的長軸方向的兩端部。第2帶狀線路4的表面上形成延伸至第2帶狀線路4的長軸方向兩端的導體4a，在本實施例中，第2終端5與第3終端6作為該導體4a上形成的薄膜電阻體構成。
在本實施例中，3個終端(第1終端3、第2終端5以及第3終端6)的并聯(lián)合成電阻值(阻抗)設定為與輸出調制RF信號33的線路的特性阻抗Z0一致。因此，在本實施例中，3個終端的并聯(lián)合成電阻值(阻抗)與第1帶狀線路2的特性阻抗Z01也相等。
另外，優(yōu)選的是，3個終端中包括第一連接線8以及第二連接線9的合成電阻值與特性阻抗Z0一致。但是，在調制RF信號33為接近直流的低頻的情況下，第一連接線8與第二連接線9的阻抗可以忽略。
第一連接線8將第1帶狀線路2與光調制器1電連接，第二連接線9將第2帶狀線路4與光調制器1電連接。并且，第一連接線8與第二連接線9在光調制器1上相互連接。
其次，參照圖2說明本發(fā)明的第一實施例中適用光調制器激勵電路10的光調制器模塊20的一個實施例的構成。
光調制器模塊20由以下部分構成承載件7、第一透鏡部21-1、第二透鏡部21-2、高頻連接器22、封裝件23、光輸入端子24-1、光輸出端子24-2、溫度傳感器25、光調制器激勵電路27以及散熱部28。
光調制器激勵電路27具有與圖1所示第一實施例中光調制器激勵電路10相同的構成。
承載件7由金屬制的基座構成，在承載件7上，光調制器激勵電路27、第一透鏡部21-1、第二透鏡部21-2以及溫度傳感器25在光調制器20的內部按照規(guī)定的位置關系設置。
第一透鏡部21-1以及第二透鏡部21-2各自由透鏡和用于保持該透鏡的透鏡支持器構成。第一透鏡部21-1以及第二透鏡部21-2的透鏡設置在連接光調制器激勵電路27內的光調制器1的光波導線與第一光纖26-1以及第二光纖26-2的線芯的光軸上。設定第一透鏡部21-1以及第二透鏡部21-2與光調制器1間的距離，使各透鏡的焦點位于光調制器1的光輸出輸入端面(光波導線的端面)上。
高頻連接部22將調制RF信號33的傳輸線路(圖中未示出)與光調制器模塊20電連接，由該傳輸線路傳輸?shù)恼{制RF信號33輸出到光調制線路27的第1帶狀線路2。
承載件7安裝在電子冷卻器的上面，電子冷卻器(由于電子冷卻器位于承載件7的下方，圖2中沒有示出)安裝在封裝件23的內側底面上。
光輸入端子24-1光連接第一光纖26-1和光調制器模塊20，光輸出端子24-2光連接第二光纖26-2和光調制器模塊20。光輸入端子24-1將通過第一光纖26-1傳輸?shù)墓庑盘?1輸出到光調制器模塊20的第一透鏡部21-1，并且，光輸出端子24-2將通過光調制器模塊20的第二透鏡部21-2輸出的光信號32傳輸?shù)降诙饫w26-2。
溫度傳感器25測量光調制器激勵電路27附近的溫度。
通槽(バイアスリ-ド)28連接在溫度傳感器25以及電子冷卻器上。
其次，參照圖1及圖2對光調制器模塊20的動作進行說明。
由調制RF信號用線路傳輸?shù)恼{制RF信號33通過高頻連接器22輸出到光調制器模塊20的光調制器激勵電路27的第1帶狀線路2。從第1帶狀線路2的輸入端輸入的調制RF信號33從第1帶狀線路2通過第一連接線8輸出到光調制器1。
另一方面，第一光纖26-1傳輸?shù)墓庑盘?1通過光輸入端子24-1輸出到光調制器模塊20中。光信號31由第一透鏡部21-1受光，通過第一透鏡部21-1的透鏡，在光調制器1的光波導線的一端部集光。其次，在光調制器1的光波導線內向光波導線的另一端部傳輸。
光信號31在其光波導線內傳輸途中，由通過第一連接線8輸入的調制信號33調制，成為作為調制的光信號的光信號32。光信號32從光波導線的另一端部放射，在第二透鏡部21-2受光。其次，通過第二透鏡部21-2的透鏡在光輸出端子24-2的端部集光，從光輸出端子24-2向第二光纖26-2輸出。
調制RF信號33在對光信號31進行調制后，經(jīng)由光調制器1傳播到第2帶狀線路4的末端。
在調制RF信號33為接近直流的低頻的情況下，光調制器1的元件自身的阻抗大約為無限大(開路)。并且，因為第一連接線8以及第二連接線9的阻抗可以忽略，由調制RF信號33的路徑對光調制器激勵電路27看去的的輸入阻抗與第1終端3、第2終端5、第3終端6的并聯(lián)合成電阻值大約相等。因此，在該低頻區(qū)域，由于調制RF信號33的路徑的特性阻抗與受電端的阻抗(并聯(lián)合成電阻值＝Z0)相等，可以將對光調制器激勵電路27看去的反射控制到在實用中沒有障礙的程度。
一方面，調制RF信號33在數(shù)GHz乃至毫米波帶的高頻的情況下，電容性負載的光調制器1的阻抗急劇減少。另一方面，第2帶狀線路4的長度為對于導納的頻率的1次近似大致成立的λ/4以下。因此，第2帶狀線路4可以看作具有導納與頻率成比例減少(即，阻抗隨頻率的增加而增加)傾向的匹配電路。即，光調制器1的后端設置的第二連接線9、第2帶狀線路4、第2終端5以及第3終端6的合成阻抗補償了所謂光調制器1的阻抗急減的光調制器1的變動(即，使合成阻抗急增)，并能夠消除對光調制器激勵電路27看去的阻抗的頻率依存性。
由此，光調制器模塊20可以在從直流到最高使用頻率的寬闊的帶寬間，將對光調制器激勵電路27看去的反射抑制到在實用上無障礙的程度。
并且，作為以往的匹配手段被使用的在第1帶狀線路2中附加電容器的方法與本實施例中的光調制器模塊20并用的話可以進一步提高低反射特性。
(實施例1)其次，參照附圖，對于上述本發(fā)明的光調制器激勵電路適用于電場吸收型光調制器模塊的情況的實施例進行說明。
圖2是表示電場吸收型光調制器模塊的構成(光調制器模塊20)的圖。由于這些與上述說明相同，以下敘述的光調制器激勵電路27以外的構成要素的說明均省略。
圖4為適用于電場吸收型光調制器模塊20的光調制器激勵電路27的構成的透視圖。
如圖4所示，作為電場吸收型光調制器模塊20的一個構成要素的光調制器激勵電路27由以下部分構成光調制器11；第1帶狀線路12；第1帶狀線路12的上面形成的第一導體12-1；第1帶狀線路12的底面形成的第二導體12-3(圖中未示出)；在第1帶狀線路12靠近光調制器11的端部，跨越第1帶狀線路12的上面、側面以及底面形成，電連接第一導體12-1與第二導體12-3的第一薄膜13-2；在第1帶狀線路12的靠近光調制器11的端部，在第一導體12-1以及第一薄膜13-2上形成的第1終端13-1；第2帶狀線路14；第2帶狀線路14上面形成的第三導體14-1；第2帶狀線路14底面形成的第三導體14-3(圖中未示出)；在第2帶狀線路14的靠近光調制器11的端部，跨越第2帶狀線路14的上面、側面以及底面形成，電連接第三導體14-1和第四導體14-3的第二薄膜15-2；在第2帶狀線路14的遠離光調制器11的端部，跨越第2帶狀線路14的上面、側面以及底面形成，電連接第三導體14-1和第四導體14-3的第三薄膜16-2；在第2帶狀線路14的靠近光調制器11的端部，在第三導體14-1以及第二薄膜15-2上形成的第2終端15-1；在第2帶狀線路14的遠離光調制器11的端部，在第三導體14-1以及第二薄膜15-2上形成的第6終端16-1；電連接光調制器11和第1帶狀線路12的第一Au帶狀線18；以及，電連接光調制器11和第2帶狀線路14的第二Au帶狀線19。
光調制器11對應于圖1所示光調制器激勵電路10的光調制器1。同樣地，第1帶狀線路12與第1帶狀線路2、第1終端13-1與第1終端3、第2帶狀線路14與第2帶狀線路4、第2終端15-1與第2終端5、第3終端16與第3終端6、第一Au帶狀線18與第一連接線8、第2Au帶狀線19與第二連接線9分別一一對應。
第1帶狀線路12是由介電常數(shù)為9.95、厚度為250μm、長度為3.5mm以及寬度為700μm的氧化鋁基板12-2構成的共面線路。具有50Ω的特性阻抗。電導通第一導體12-1與第二導體12-3的第一薄膜13-2通過金屬化加工而形成。第1終端13-1由Ta2N薄膜電阻構成，具有100Ω/□的薄膜電阻和150Ω的阻抗ZL1。
第2帶狀線路14也同樣是由介電常數(shù)為9.95、厚度為250μm、長度為3.5mm以及寬度為700μm的氧化鋁基板14-2構成的共面的線路。具有50Ω的特性阻抗。電導通第二導體14-1與第三導體14-3的第二薄膜15-2以及第三薄膜16-2通過金屬化加工而形成。第2終端15-1由Ta2N薄膜電阻構成，具有100Ω/□的薄膜電阻和150Ω的阻抗ZL2。同樣地，第3終端16-1由Ta2N薄膜電阻構成，具有100Ω/□的薄膜電阻和150Ω的阻抗ZL3。
光調制器11、第1帶狀線路12以及第2帶狀線路14在金屬制的承載件7上，沿一條直線設置在與光調制器11的光軸垂直的方向上。
具有150pH的電感的作為連接線的第一Au帶狀線將第1帶狀線路12與光調制器11連接。同樣地，具有180pH的電感的作為連接線的第二Au帶狀線19將第2帶狀線路14與光調制器11連接。
其次，對于作為電場吸收型光調制器模塊20的一個構成要素的光調制器11進行說明。
圖3是光調制器11的構成的透視圖。
光調制器11是電場吸收型光調制器，由以下部分構成基板42、設置在基板42的底面上的第一電極41、在基板42的大約中央部分沿基板42的長軸方向形成的光吸收層43、形成于光吸收層43上的第一包層44、形成于第一包層44上的接觸層45、形成于接觸層45上的第二電極46、形成于光吸收層43以及第一包層44的周圍的第二包層47以及形成于第二包層47上的絕緣層48。
基板42由InP基板構成。
第二包層47是層積于基板42上光吸收層43形成的區(qū)域之外的區(qū)域的n-InP層。
光吸收層43形成于基板42上的第二包層47所夾的區(qū)域中。光吸收層43的寬度為2微米，具有波長成分1.49μm的不摻雜InGaAs/InAIAs量子阱構造(阱層數(shù)Nw＝7)。光吸收層43作為光波導線，使光信號31通過，對于光信號31進行光調制，作為光信號32輸出。
第一包層44是被第二包層47夾著，覆蓋在光吸收層43的上部表面的p-InP層。
接觸層45是被第二包層47夾著，覆蓋在第一包層44的上部表面的p+-InGaAs層。
第二電極46是被第二包層47夾著，覆蓋在接觸層45的上部表面形成的Cr/Au/Ti/Pt/Au的由5層金屬構成的p-電極。第二電極46的一部分在絕緣層48上延伸形成了第一連接線18以及第二連接線19相互結合的連接部49。由第1帶狀線路12傳輸來的調制RF信號33加于連接部49上。
絕緣層48覆蓋在第二包層47的表面上。
第一電極41是形成于基板42底面的Ti/Pt/Au的3層金屬制成的n-電極。
光調制器11的元件長度W為300μm，兩劈開端面40上形成反射率在0.1％以下的低反射膜(圖中未示出)。在加-2V逆偏壓時，元件電容為125fF。
圖5為表示圖4所示光調制激勵電路27中調制RF信號33的頻率與信號強度的關系(頻率響應特性)的測試結果的圖表。橫軸是輸入調制RF信號33的頻率，縱軸是反射或透過的強度。實線是表示利用了圖4所示光調制激勵電路27的情況下的測定結果的圖表，虛線是表示利用了以往的光調制激勵電路的情況下的測定結果的圖表。
此處，測定的是加給電場吸收型的光調制器11-2V逆偏壓時，對于輸入的調制RF信號33的對光調制器11和其激勵電路看去的反射和透過。如表示反射S11的值的曲線(實線)所示，可以看出，調制RF信號33在從直流(頻率為0)到60GHz的很寬的帶寬中，可以將反射波抑制到-15dB以下很小的值。
可以看出在向該光調制器激勵電路27的光調節(jié)器11入射1550nm的信號光時，調制頻率帶寬(透過S21-3dB以上)在50GHz以上，在實現(xiàn)40GHz的光纖通信的同時還可以得到實用上的充分的寬帶光調制特性。
(實施例2)其次，參照附圖，對圖4所示的將光調制器激勵電路27應用于電場吸收型光調制器模塊的另一實施例進行說明。
圖2是表示具備圖4所示光調節(jié)器激勵電路27的電場吸收型光調節(jié)器模塊20構成的分解俯視圖。電場吸收型光調制器模塊20的構成與實施例1中所述電場吸收型光調制器模塊同樣。但是，承載件7與實施例1的情況不同，為Fe-Ni-Co合金制承載件。
與實施例1的情況相同，將-2V的逆偏壓加給電場吸收型光調制器11，在測定對于輸入的調制RF信號33的對電場吸收型光調制器11和其激勵電路看去的反射時，調制RF信號33在從直流(頻率為0)到40GHz的很寬的帶寬中，將反射波抑制在-15dB以下的很小的值。
另外，在向該光調制器激勵電路27的光調制器11入射1550nm的信號光時，調制頻率帶寬在50GHz以上，在實現(xiàn)40GHz的光纖通信的同時還得到充分的寬帶光調制特性。
并且，在將此光調制器模塊20實用化的同時，對于制造過程中產(chǎn)生的尺寸或電阻值等的變化，要將其對調制特性的影響抑制在實用上無障礙的程度上的足夠小的值，對于各電路元件參數(shù)的公差設計很重要。
圖6是表示實施例2的光調制器激勵電路27的調制RF信號33的頻率與信號強度的關系(頻率響應特性)的測定結果的圖表。橫軸是輸入的調制RF信號33的頻率，縱軸是反射或透過的強度。圖6的各曲線表示的是調制RF信號33的輸入線路的特性阻抗Z0在±5％范圍內變化的情況下，合成終端電阻值ZL在±10％的范圍內變化的情況下，以及，光調制器11的元件電容Cabs在±25％的范圍內變化的情況下的反射和透過。
如圖6所示，光調制器激勵電路27的各帶狀線路的特性阻抗在±5％，終端電阻值在±10％，光調制器的元件電容在±25％的范圍內各自變化的情況下，對光調制器激勵電路27看去的反射S11被抑制在-13dB以下。
并且，可以判定調制頻率帶寬(透過S21-3dB以上)在37GHz以上，可以在實用上得到足夠的寬帶和低反射光調制特性。
工業(yè)實用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光調制器激勵電路，光調制器模塊以及光調制器的激勵方法，可以得到以下效果。
第1效果是在特別是在接近毫米波帶的高頻區(qū)域中，能夠將對光調制器激勵電路看去的反射大幅度抑制在實用上沒有障礙的程度的同時，實現(xiàn)調制特性的寬帶化。
其理由是根據(jù)終端與光調制器激勵電路分開設置的構造，通過對光調制器自身顯示的電容性的變化的頻率依存性進行調整，其匹配電路必需的阻抗的上限和下限就可以實現(xiàn)獨立的最佳化。
第2效果是光調制器以及由其集成光元件構成的光調制器模塊的驅動電路的負擔減輕了，能夠實現(xiàn)驅動電路本身的寬帶化、小型低電壓化、低成本化。
其理由根據(jù)上述的第1效果中所述的理由，能夠將對光調制器激勵電路看去的反射大幅度抑制在實用上沒有障礙的程度，因此可以利用更低的電壓(電流)的輸出令光調制器模塊進行調制動作，其結果，減輕了電子電路元件的負擔，在提高面向寬帶的稱作元件選擇的電路設計中任意的自由度的同時，還能夠降低消耗功率。
另外，第3效果是可以實現(xiàn)光調制器及其集成化元件的光調制器模塊的低成本化。
其理由是，對于本發(fā)明的光調制器激勵電路，相對于以往的光調制器激勵電路的帶狀線路，通過僅附加構成終端的薄膜電阻的必要最小限的變更即可以實現(xiàn)，因此，除了部分修改薄膜電阻體的掩模圖形以外，可以沿用完全相同的制造工程以及制造設備。在實現(xiàn)上述第1和第2效果所示的高性能化的同時不會產(chǎn)生新的成本。
以往，特別是在驅動面向干線類光纖通信系統(tǒng)的超高速光調制器以及由其集成光元件構成的光調制器模塊時，高頻區(qū)域的反射急增是很深刻的問題。本發(fā)明的光調制器激勵電路，由于在光波導線電路平臺的端面形成工程中，信號光的波面匹配功能高精度一體形成，不需利用其他光學部件，就可以解決這個深刻的問題，開拓了大量且安定地提供更加小型、高性能、低價格的混合集成光調制器模塊的道路。
權利要求
1.一種光調制器激勵電路，具備將光調制后輸出的光調制器；與所述光調制器電連接，向所述光調制器輸出調制RF信號的第1帶狀線路；以及，通過所述光調制器與所述第1帶狀線路電連接的第2帶狀線路，其特征在于所述第1帶狀線路包括第1電元件，并且具有第1特性阻抗；所述第2帶狀線路包括第2電元件，并且具有第2特性阻抗；所述第1特性阻抗與所述調制RF信號的向所述第1帶狀線路的輸入路徑的特性阻抗相等；所述第1電元件與所述第2電元件的并聯(lián)合成阻抗與所述輸入路徑的特性阻抗相等。
2.根據(jù)權利要求1所述的光調制器激勵電路，其特征在于所述第2電元件包括至少2個電元件，這2個電元件在所述第2帶狀線路上的長軸方向上被設置在相互不同的位置上。
3.根據(jù)權利要求2所述的光調制器激勵電路，其特征在于所述至少2個電元件分別設置在所述第2帶狀線路的兩端。
4.根據(jù)權利要求1至3中的任意一項所述的光調制器激勵電路，其特征在于所述第1電元件以及所述第2電元件中的至少1個是由電阻構成的。
5.根據(jù)權利要求4所述的光調制器激勵電路，其特征在于所述電阻由形成于所述第2帶狀線路上的導體上的薄膜電阻體構成。
6.根據(jù)權利要求1至5中任意一項所述的光調制器激勵電路，其特征在于所述第2帶狀線路的電長度為所述調制RF信號的最高頻率所對應的波長的1/4波長以下。
7.根據(jù)權利要求1至6中任意一項所述的光調節(jié)器激勵電路，其特征在于所述第2特性阻抗與所述第1特性阻抗為不同的值。
8.根據(jù)權利要求1至7中任意一項所述的光調節(jié)器激勵電路，其特征在于所述第1電元件的阻抗的值不同于所述第1特性阻抗的值。
9.一種光調節(jié)器模塊，具備高頻輸入部，接收用于調制光信號的調制RF信號；光輸入部，接收第1光信號；權利要求1至8中任意一項所述的光調制器激勵電路，該光調制器激勵電路與所述高頻輸入部電連接、與所述光輸入部光連接、并且基于所述調制RF信號，將第1光信號調制成第2光信號；光輸出部，與所述光調制器激勵電路光連接，將所述第2光信號輸出。
10.權利要求9所述的光調制器模塊，其特征在于，所述光輸出部具備光輸入端子，可以進行光信號輸入輸出；和第1透鏡，所述光輸入端子與第1光纖連接、通過所述第1光纖接收所述第1光信號、并將所述第1光信號輸出到所述第1透鏡；所述第1透鏡接收所述第1光信號、并且將所述第1光信號輸出到所述光調制器激勵電路的所述光調制器。
11.權利要求9或10所述的光調節(jié)器模塊，其特征在于，所述光輸出部具備第2透鏡；和光輸出端子，可以進行光信號輸入輸出，所述第2透鏡從所述光調節(jié)器激勵電路的所述光調節(jié)器接收所述第2光信號、并且將所述第2光信號輸出到所述光輸出端子；所述光輸出端子與第2光纖連接、通過所述第2透鏡接收所述第2光信號、并且將所述第2光信號輸出到所述第2光纖。
12.一種光調制器的激勵方法，具備通過包括第1電元件且具有第1特性阻抗的第1帶狀線路，將調制RF信號輸出到光調制器的步驟；在所述光調制器中，基于所述調制RF信號，將第1光信號調制成第2光信號的步驟；以及，將所述調制RF信號從所述光調制器輸出到包括第2電元件且具有第2特性阻抗的第2帶狀線路的步驟，所述第1特性阻抗設定為與所述調制RF信號向所述第1帶狀線路的輸入路徑的特性阻抗相等；所述第1電元件與所述第2電元件的并聯(lián)合成阻抗設定為與所述輸入路徑的特性阻抗相等。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光調制器激勵電路，具備將光調制后輸出的光調制器；與光調制器電連接并向光調制器輸出調制RF信號的第1帶狀線路；通過光調制器與第1帶狀線路電連接的第2帶狀線路，且其特征是，第1帶狀線路包括第1電元件且具有第1特性阻抗，第2帶狀線路包括第2電元件且具有第2特性阻抗，第1特性阻抗與調制RF信號向第1帶狀線路的輸入路徑的特性阻抗相等；第1電元件與第2電元件的并聯(lián)合成阻抗與輸入路徑的特性阻抗相等。
文檔編號G02F1/025GK1643436SQ0380581
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月10日 優(yōu)先權日2002年3月12日
發(fā)明者加藤友章 申請人:日本電氣株式會社