JP2017161842A - 変調器およびマッハツェンダ型変調器 - Google Patents
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Abstract
Description
図1の変調器では、2×2MMIカプラ(多モード干渉: Multi-Mode Interference)1Xにより分離された2つのシリコン導波路2Aおよび2Bを、2×2MMIカプラ1Yで結合することによりマッハツェンダ干渉計が形成される。2つのシリコン導波路2Aおよび2Bを、マッハツェンダ干渉計の2つのアームと称する。2つのアームの導波路に、外部信号に応じて導波路の容量を変化させる位相シフタを装荷し、変調を行う。
本発明の目的は、同一設計(出力インピーダンス)の複数のドライバ回路による簡易な多値変調駆動系で、多値に比例した変調量が得られるPAM型の多値変調器を実現することである。
図2は、位相シフト量の計算に用いる位相シフタの等価回路を示す図である。図2では、回路パラメータを合わせて示している。
図3は、各ドライバインピーダンスにおける位相シフト量の位相シフタ長依存性の計算結果と計算式を示し、(A)が位相シフト量の位相シフタ長依存性のグラフを、(B)が計算式を示す。
基板67上にSiO2の絶縁層68が形成され、その上に導波路、側面格子部およびキャパシタンス領域等が形成される。さらにその上に、SiO2の絶縁層68と、グランド電極パッド層50および電極パッド層52A、52Bが形成される。図4の(B)の導波路30は、図5における30Aおよび30Bの部分に対応する。図4の(B)のP-ドープ領域45、P+ドープ領域46、N-ドープ領域47およびN+ドープ領域48は、図5における62Aおよび62Bの部分、61Aおよび61Bの部分、63Aおよび63Bの部分、64Aおよび64Bの部分に対応する。N+ドープ領域64Aおよび64Bの先には、N-ドープ領域65Aおよび65Bが形成され、さらにその先にN+ドープ領域66Aおよび66Bが形成される。N+ドープ領域66Aおよび66Bの上には導体層が形成され、導体層の上には厚さT(T=1μm)のSiO2の絶縁層68が形成され、さらにその上に電極パッド層52A、52Bが形成される。N+ドープ領域66Aおよび66B、導体層、厚さTのSiO2の絶縁層68および電極パッド層52A、52Bは、イコライザのキャパシタンスを形成する。N-ドープ領域65Aおよび65Bは、イコライザの抵抗体として機能する。N+ドープ領域66Aおよび66Bは、電極パッド層52A、52Bに電気的に接続される。これにより、図2のキャパシタンスと抵抗体とが並列に接続された等価回路に対応する電気回路が形成される。
図6の(A)に示すように、ここでは、ドライバインピーダンスを各位相シフタ間で共通の50Ωとし、各ドライバで位相シフタを駆動する。各位相シフタにはpeak-to-peakで3.0Vppの25Gb/sのNRZ電気信号が入力される。駆動系は、位相シフタ31Aおよび31Bと位相シフタ41Aおよび41Bを72μAまたは200μAの電流で駆動する。
第2実施形態のマッハツェンダ型変調器は、第1実施形態のマッハツェンダ型変調器と類似の構成を有するが、装荷する位相シフタの個数が4個から6個に増加したこと、すなわち1つのアームの3個の位相シフタが装荷されていることが異なる。第2実施形態のマッハツェンダ型変調器は、第1の位相シフタを形成する位相シフタ71Aおよび71Bと、第2の位相シフタを形成する位相シフタ72Aおよび72Bと、第3の位相シフタを形成する位相シフタ73Aおよび73Bと、を有する。位相シフタ72Aおよび72Bは、第1実施形態の位相シフタ31Aおよび31Bと同じであり、導波路方向の長さは90μmで、キャパシタのサイズは横方向が100μm、縦方向が60μmである。位相シフタ73Aおよび73Bは、第1実施形態の位相シフタ41Aおよび41Bと同じであり、導波路方向の長さは270μmで、キャパシタのサイズは横方向が160μm、縦方向が60μmである。位相シフタ71Aおよび71Bは、他の位相シフタと類似の構成を有し、導波路方向の長さは40μmで、キャパシタのサイズは横方向が70μm、縦方向が60μmである。
図9は、第2実施形態のマッハツェンダ型変調器の駆動により生じる位相差特性を示す図である。
例えば、ドライバインピーダンスが0Ω以外の同一のドライバで、各位相シフタを駆動するPAM変調器において、図3の(B)の計算式で表される作用長に対する位相変化量の非線形性を考慮するようにする。具体的には、各位相シフタの位相シフト量を小さい順に並べた時に、前後の位相シフタの位相変化が2倍の関係になる様に各位相シフタ長を設定する。すなわち、複数の位相シフタを短い順に並べた時に、隣り合う位相シフタの長さの比が2より大きくなるように設定する。
さらに、位相シフタの短い順に端から順に並べた例を説明したが、どのような順序に配置しても良い。
また、本発明の構成は、マッハツェンダ型変調器でなく、1本のシリコン導波路を伝搬する信号をPAM変調する変調器に適用することも可能である。
31A、31B 位相シフタ(第1の位相シフタ)
41A、41B 位相シフタ(第2の位相シフタ)
32A、32B、42A、42B Pドープ領域
33A、33B、43A、43B Nドープ領域
50 グランド電極パッド層
51A、51B、52A、52B 電極パッド層
Claims (10)
- 導波路と、
前記導波路に装荷され、電極構造が集中定数型であるN個(N>1)の位相シフタと、を有し、
前記N個の位相シフタに対して長さの短い方から順に1からNまで番号を付けた場合、少なくともあるi(iは1以上、N-1以下の自然数)において、i番目とi+1番目の位相シフタの長さの比が2より大きいことを特徴とする変調器。 - 前記N個の位相シフタをそれぞれ駆動する同一の構成(出力インピーダンス)のドライバ回路を有する請求項1に記載の変調器。
- 前記変調器の動作信号が示すレベル間の光強度差または位相シフト差が一定のPAM変調を行う請求項1または2に記載の変調器。
- 前記N個の位相シフタがPINダイオードで形成され、前記PINダイオードと電気的に接続するように形成されたイコライザの機能を有する電気回路構造を有する請求項1から3のいずれか1項に記載の変調器。
- 前記N個の位相シフタのそれぞれの導波路がPNダイオードで形成された請求項1から4のいずれか1項に記載の変調器。
- 導波路を含む2つのアームと、
前記2つのアームの少なくとも一方の前記導波路に装荷された少なくとも2つの位相シフタユニットを有し、
前記位相シフタユニットは、電極構造が集中定数型であるN個(N>1)の位相シフタを有し、
前記N個の位相シフタに対して長さの短い方から順に1からNまで番号を付けた場合、少なくともあるi(iは1以上、N-1以下の自然数)において、i番目とi+1番目の位相シフタの長さの比が2より大きいことを特徴とするマッハツェンダ型変調器。(図4) - 前記N個の位相シフタをそれぞれ駆動する同一の構成のドライバ回路を有する請求項6に記載のマッハツェンダ型変調器。
- 当該マッハツェンダ型変調器の動作信号が示すレベル間の光強度差または位相シフト差が一定のPAM変調を行う請求項6または7に記載のマッハツェンダ型変調器。
- 前記N個の位相シフタがPINダイオードで形成され、前記PINダイオードと電気的に接続するように形成されたイコライザの機能を有する電気回路構造を有する請求項6から8のいずれか1項に記載のマッハツェンダ型変調器。
- 各位相シフタの導波路がPNダイオードで形成された請求項6から9のいずれか1項に記載のマッハツェンダ型変調器。
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