CN117178224A - 光调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种减少了高频信号的传送所产生的传播损失的光调制器。光调制器将电光转换元件(E/OC)和驱动该电光转换元件的驱动电路(DRV)收容于同一壳体(CA)，其特征在于，所述光调制器具备复用器(MUX)，该复用器将从该壳体的外部输入的输入用调制信号转换成具有比该输入用调制信号高的频率的输出用调制信号，并将该输出用调制信号向该驱动电路供给，该复用器收容于该壳体(CA)内。
Description
技术领域
本发明涉及光调制器，特别是涉及将电光转换元件和驱动该电光转换元件的驱动电路收容在同一壳体的光调制器。
背景技术
在光测量技术领域、光通信技术领域中，多使用利用了铌酸锂、半导体等具有电光效应的材料的光调制器。特别是为了实现相干光传送装置的小型化/高速化，例如，提出了高带宽相干驱动调制器(HB-CDM)那样在光调制器内部搭载有对光调制器进行驱动用的放大器(驱动电路)的光调制器。而且，为了减少高频信号的传送损失，也进行使数字信号处理装置(DSP)和光调制器间的传送线路长度短尺寸化的措施。
在组装有利用了光调制器的光发送机、光接收机的光传送装置中，在与外部的电气信号连接中传送线路长度变长，因此通常使用低速信号，在搭载于装置的DSP的内部具有复用器(MUX)等的将低速信号转换成高速的并行-串行转换功能(参照专利文献1及2)。
在128Gbaud(信号带域超过100GHz)以上的高速化中，DSP的消耗电力进一步增加，MUX收容多频道的信号，因此可认为不适合DSP的低消耗电力化和小型化。而且，由于光传送装置内的连接器等部件个数减少、传送线路长度的短尺寸化，也要求抑制信号劣化(电气反射/传送损失减少)。
图1是表示以往的光传送装置OT的一例的俯视图。基于在DSP中输入的电气信号ESin，生成调制信号(XI、XQ、YI、YQ)，驱动光调制器OM。DSP基于电气信号ESin，通过信号处理部SP生成多个调制用信号的信号，并通过复用器MUX进行并行-串行转换来实施信号的复用。因此，从DSP输出的调制信号成为更高的频率，成为在从DSP至光调制器OM之间的传送线路中损失增大的原因。特别是在输入来自光调制器的外部的电气信号的输入用连接器那样的高频接口中，传送线路成为复杂的构造，因此传送损失极大。
在光调制器OM内，经由中继基板RB将调制信号向驱动电路DRV传送并放大。此外，驱动电路DRV的输出信号向光调制元件等电光转换元件输入，对从光源LS输入的光波进行调制，作为光信号LSout从光传送装置OT输出。这样，光调制器OM承担光发送机的作用。
图1的光传送装置的下半部分成为光发送机侧，上半部分成为光接收机侧。在光接收机OR中，从光传送装置OT的外部输入光信号LSin，以光源LS的光波为参照光对光信号进行解调，生成电气信号(XI、XQ、YI、YQ)。这些电气信号由DSP进行信号处理并转换成输出用的电气信号。在DSP内，通过解复用器(DEMUX)进行串行-并行转换处理，也进行解复用处理。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-085475号公报
专利文献2：日本特开2013-239830号公报
发明内容
发明的概要
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于解决上述那样的问题，提供一种减少了高频信号的传送所产生的传播损失的光调制器。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的光调制器具有以下的技术特征。
(1)一种光调制器，将电光转换元件和驱动该电光转换元件的驱动电路收容于同一壳体，其特征在于，所述光调制器具备复用器，该复用器将从该壳体的外部输入的输入用调制信号转换成输出用调制信号，并将该输出用调制信号向该驱动电路供给，该输出用调制信号具有比该输入用调制信号高的频率，该复用器收容于该壳体内。
(2)在上述(1)记载的光调制器中，其特征在于，该复用器和该驱动电路组装于一个芯片电路。
(3)在上述(1)或(2)记载的光调制器中，其特征在于，该复用器是并行-串行转换单元。
(4)在上述(1)至(3)的任一记载的光调制器中，其特征在于，该复用器和该驱动电路配置在倒装芯片基板上。
(5)在上述(4)记载的光调制器中，其特征在于，该电光转换元件与该倒装芯片基板通过倒装连接而电连接。
(6)在上述(1)至(5)的任一记载的光调制器中，其特征在于，使用设置于该壳体的外侧的柔性基板来传送该输入用调制信号。
(7)一种光发送机，其特征在于，具有上述(1)至(6)的任一记载的光调制器及电子电路，该电子电路输出使该光调制器进行调制动作的该输入用调制信号。
(8)一种光传送装置，具备上述(7)记载的光发送机及光接收机。
发明效果
本发明在将电光转换元件和驱动该电光转换元件的驱动电路收容于同一壳体的光调制器中，具备复用器，该复用器将从该壳体的外部输入的输入用调制信号转换成输出用调制信号，并将该输出用调制信号向该驱动电路供给，该输出用调制信号具有比该输入用调制信号高的频率，该复用器收容于该壳体内，因此能够使向光调制器输入的输入用调制信号成为低频信号，能够减少信号传送路径所产生的传播损失。而且，由于将复用器、驱动电路、电光转换元件收容于同一壳体内，因此也能够将各构件的配线短尺寸化至极限，能够进一步抑制调制信号的传播损失。
附图说明
图1是表示以往的光传送装置的一例的俯视图。
图2是表示本发明的光传送装置的一例的俯视图。
图3是表示本发明的光调制器的第一实施例的俯视图和侧视图。
图4是表示本发明的光调制器的第二实施例的俯视图和侧视图。
图5是表示本发明的光调制器的第三实施例的俯视图和侧视图。
图6是表示本发明的光调制器的第四实施例的俯视图、侧视图、仰视图。
图7是表示本发明的光调制器的第五实施例的俯视图和侧视图。
图8是表示本发明的光调制器的第六实施例的俯视图和侧视图。
图9是表示本发明的光调制器的第七实施例的俯视图和侧视图。
图10是表示本发明的光调制器的第八实施例的俯视图和侧视图。
图11是表示本发明的光调制器的第九实施例的俯视图和侧视图。
图12是表示本发明的光调制器的第十实施例的俯视图和侧视图。
具体实施方式
以下，关于本发明的光调制器，使用优选例进行详细说明。
如图2至12所示，本发明的光调制器是将电光转换元件E/OC和驱动该电光转换元件的驱动电路DRV收容于同一壳体CA内的光调制器OM，其特征在于，具备复用器MUX，该复用器MUX将从该壳体的外部输入的输入用调制信号转换成具有比该输入用调制信号高的频率的输出用调制信号，并将该输出用调制信号向该驱动电路供给，该复用器收容于该壳体CA内。
作为形成构成电光转换元件的基板，特别是形成光波导的材料，可以利用铌酸锂(LN)、钽酸锂(LiTaO3)、锆钛酸铅镧(PLZT)、磷化铟系化合物(InP)、砷化镓系(GaAs)、硅系(Si)材料、光电(EO)聚合物等。
本发明的特征在于，如图2所示，以往，将配置于DSP内的复用器MUX(并行-串行转换部)收容(内置)在光调制器OM的壳体CA的内部。由此，光调制器的与外部连接的电气信号以低频(低速)信号且多频道动作，在光调制器内部，以高频(高速)信号且少频道(外部的多频道的几分之一)动作，每一频道能够实现超过100GHz的调制动作。需要说明的是，图2中使用的标号中，与图1同样的标号是指与上述的图1的构成相同的内容。
通过该构成，在DSP与光调制器之间传送的电气信号被调换为低速信号。具体而言，在复用器MUX的频道比率为2：1的情况下，外部的电气信号的频率成为1/2。因此，不仅是从DSP至光调制器之间的传送线路，而且容易发生信号劣化的光调制器的信号输入部(高频接口部)也进行低速化。频道比率并不局限于2：1，也可以设为4：1、8：1等，该情况下，能够使在DSP与光调制器之间传送的电气信号的速度更低速。
另一方面，光调制器内部通过缩短内置的复用器MUX以后的信号配线部，来抑制高频(高速)信号的劣化。而且，通过使光调制器的外部的电气信号低速化，也存在能够确保光调制器与DSP线路之间的线路设计自由度等较多的优点。
但是，在将复用器MUX收容于光调制器的壳体内的情况下，将壳体的内外连结的电气信号的传送线路的个数增倍。为了确保多频道的传送线路，不仅能够增加以往的连接器管脚等的连接器(CN)内的配线数，而且也能够将使用了能够面安装的柔性基板(FPC)的线缆配置多个，或者利用基于球栅阵列(BGA)的多点连接。
在将MUX内置于光调制器内的情况下，光调制器的接口与以往相比收容多频道的信号，因此信号连接部位增加。因此，如上所述，通过柔性基板的多个化、BGA的多点连接，能够在有限的空间内实现多频道的信号连接。
另外，在图2、后述的各附图中，复用器MUX的宽度(图面的上下方向的高度)比驱动电路DRV的宽度宽。因此，壳体的尺寸也由于复用器MUX而稍稍变大。
在本发明的光调制器中，例如，在成为128Gbaud(信号带域超过100GHz)的高速信号配线的、从复用器MUX至驱动电路为止，使从驱动电路至电光转换元件为止的传送损失减少的情况也是重要的特征。为此，如后所述，也进行将复用器MUX安装在基板上，通过倒装焊接连接来实现与安装在光调制器内部的中继基板、电光转换元件之间的电连接的措施等。
以下，关于本发明的光调制器，使用各实施例进行详细说明。
图3是表示光调制器的第一实施例的俯视图和侧视图，在壳体CA的内部内置有复用器MUX。该复用器通过使用并行-串行转换单元，能够使输入用调制信号MSin的频率下降。
输入用调制信号MSin经由连接器CN被导入壳体内。导入线路成为供微波传播的高频线路(RFL)。在壳体CA内，将中继基板RB、复用器MUX、驱动电路DRV、电光转换元件E/OC配置成直线状。这是为了应对电气信号的高速化，减少传播损失。中继基板RB与复用器MUX之间、复用器MUX与驱动电路DRV之间、以及驱动电路DRV与电光转换元件之间分别通过引线键合连接WB连接。
近年来，HB-CDM所使用的驱动电路消耗几W的电力，关于搭载于DSP的复用器MUX也同样地消耗。这些电力被转换为热量，因此需要散热用的结构。例如，壳体、对复用器进行支承的底座PD1、对驱动电路进行支承的底座PD2、对电光转换元件进行支承的底座PD3使用高导热性的金属，也能够提高散热效果。
关于图3使用的各标号的含义，LE是指对相对于电光转换元件出入的光波进行聚光的透镜，CO是指准直透镜的镜筒，FB是指光纤。关于图4以后，也只要没有特别说明，与图3相同标号的部件就是指相同部件。
图4是表示光调制器的第二实施例的俯视图和侧视图。
将复用器MUX配置在倒装芯片基板FCB上，倒装芯片基板FCB与中继基板RB的连接、倒装芯片基板FCB与驱动电路DRV的连接通过倒装焊接连接来电连接。由此，能够实现减少了电气反射和线路损失的高速信号配线。标号PA是指倒装焊接连接所使用的焊盘部。
图5是表示光调制器的第三实施例的俯视图和侧视图。除了图4所示的第二实施例之外，对于接受来自外部的输入用调制信号的连接器CN施加变更。具体而言，将作为调制信号的传送线路的高频接口配线部配置于构成连接器的绝缘基板的正面侧和背面侧这两方。在该结构中，使相邻的传送线路分离，能够抑制调制信号发生串扰的情况。通过将复用器MUX收容于壳体内而外部连接端子的个数增加，但是第三实施例不增大连接器CN的尺寸而能够增加配线数。
图6是表示光调制器的第四实施例的俯视图、侧视图及仰视图。与第二实施例同样，将复用器MUX固定于倒装芯片基板，并对各构件进行倒装焊接连接。此外，与外部之间的高频接口连接设为球栅阵列端子(BGA)，由此能够实现与DSP之间的信号连接的短尺寸化。而且，通过这些结构，能够实现减少了电气反射和线路损失的高速信号配线。
图7是表示光调制器的第五实施例的俯视图和侧视图。第五实施例的特征在于，将复用器MUX和驱动电路DRV组装于一个芯片电路CP。通过该单芯片化，减少信号配线部的连接点，由此实现减少了电气反射和线路损失的高速信号配线。通过单芯片化，较多地消耗电力的元件集中于小的区域。因此，在对芯片电路CP进行支承的底座PD4中，提高导电性的结构不可或缺。
图8是表示光调制器的第六实施例的俯视图和侧视图。除了第五实施例的单芯片化的结构之外，将芯片电路CP配置固定在倒装芯片基板FCB上，通过倒装焊接连接进行与中继基板RB、电光转换元件E/OC之间的电连接，由此实现减少了电气反射和线路损失的高速信号配线。
图9是表示光调制器的第七实施例的俯视图和侧视图，图10是表示光调制器的第八实施例的俯视图和侧视图。
这些实施例的特征在于，使用设置于壳体CA的外侧的柔性基板FPC(也称为“柔性线缆”)来传送输入用调制信号MSin。通过使用柔性基板FPC，能够实现信号线路的短尺寸化。
在图9中，柔性基板FPC在壳体CA的底面进行电连接，在图10中，经由贯通壳体CA的侧面壁的引脚LP将柔性基板FPC与中继基板RB电连接。
另外，在图10中，仅利用壳体CA的一侧面来配置柔性基板FPC。并不局限于此，也可以将柔性基板FPC在壳体的多个侧面配置多个，增加配线数或者增加配线间的间隔。
图11是表示光调制器的第九实施例的俯视图和侧视图。第九实施例的特征在于，使用载置有单芯片化的芯片电路CP的倒装芯片基板FCB，将中继基板、电光转换元件电连接。通过该结构，能够实现制造及组装的简化。
此外，在图11中，在倒装芯片基板FCB上设置将向电光转换元件施加的调制信号形成终端的终端电阻TR，也实现了电光转换元件E/OC的简化。终端电阻的发热也无法忽视，因此也有助于终端电阻与电光转换元件的分离。
图12是表示光调制器的第十实施例的俯视图和侧视图。第十实施例的特征在于，增加倒装芯片基板FCB与底座PD的接触面积，使芯片电路CP的发热高效地散发。伴随着该结构，将电光转换元件E/OC配置在倒装芯片基板FCB之上。
产业上的可利用性
如以上说明所述，根据本发明，能够提供减少了高频信号的传送所产生的传播损失的光调制器。而且，也能够提供使用了该光调制器的光发送机、以及使用了该光发送机的光传送装置。
标号说明
CA 壳体
CN 连接器
DRV 驱动电路
E/OC 电光转换元件
MUX复用器(并行-串行转换)
Claims (6)
1.一种光调制器，将电光转换元件和驱动该电光转换元件的驱动电路收容于同一壳体，其特征在于，
所述光调制器具备复用器，该复用器将从该壳体的外部输入的输入用调制信号转换成输出用调制信号，并将该输出用调制信号向该驱动电路供给，该输出用调制信号具有比该输入用调制信号高的频率，
该复用器收容于该壳体内。
2.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，
该复用器和该驱动电路组装于一个芯片电路。
3.根据权利要求1或2所述的光调制器，其特征在于，
该复用器是并行-串行转换单元。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光调制器，其特征在于，
该复用器和该驱动电路配置在倒装芯片基板上。
5.根据权利要求4所述的光调制器，其特征在于，
该电光转换元件与该倒装芯片基板通过倒装连接而电连接。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光调制器，其特征在于，
使用设置于该壳体的外侧的柔性基板来传送该输入用调制信号。
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| PB01 | Publication | ||
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