CN116368701B - 半导体光调制装置 - Google Patents
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Abstract
半导体光调制器(5)根据高频信号(11)对光进行调制。终端匹配电路(12)与半导体光调制器(5)并联连接。终端匹配电路(12)具有电阻(8)和与电阻(8)并联连接的0.1pF以下的电容(9)。
Description
技术领域
本公开涉及在半导体光调制器并联连接了终端匹配电路的半导体光调制装置。
背景技术
在中继站与用户间的光通信系统即接入系统中，大多使用适合于低速调制的直接调制型半导体激光发射器(DML：Directly Modulated Laser)。另一方面，在进行10Gb/s或10Gb/s以上的高速通信的情况下，将适合于高速调制的电吸收型半导体光调制器(EAM：Electro-absorption Modulator)和分布反馈型半导体激光集成而成的半导体集成元件亦即EAM-LD(Electro-absorption Modulator integrated Laser Diode)是适合的。
通过向EAM施加以调制光的频率反复接通断开的信号，而对通过EAM的激光进行调制。在高速通信中，施加以DC电压偏移的高频信号。由于高频信号为10GHz以上的高频，因此作为供电线，使用同轴线路等考虑了高频特性的线路。
就EAM-LD而言，因半导体光调制器的寄生电容以及寄生电阻、接合线的电感等影响，随着输入信号的频率的变高而阻抗变得无法匹配，引起频带劣化。为此，通过与半导体光调制器并联连接的终端匹配电路来进行阻抗匹配，从而改善频率特性(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：国际公开第2019/229825号
但是，在以往技术中，无法在确保所希望的频带的同时得到良好的频率特性。
发明内容
本公开是为了解决上述那样的课题所做出的，其目的在于得到一种能够在确保所希望的频带的同时得到良好的频率特性的半导体光调制装置。
本公开所涉及的半导体光调制装置的特征在于，具备：半导体光调制器，根据高频信号对光进行调制；和终端匹配电路，与上述半导体光调制器并联连接，上述终端匹配电路具有电阻和与上述电阻并联连接的0.1pF以下的电容。
在本公开中，与半导体光调制器并联连接的终端匹配电路是将电阻与0.1pF以下的电容并联连接而成。由此，能够在到达截止频率之前的低频率下抑制增益的变动，在高频率下抑制增益的降低和频带的劣化。其结果，能够在确保所希望的频带的同时得到良好的频率特性。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的半导体光调制装置的俯视图。
图2是表示实施方式1所涉及的半导体光调制装置的电路图。
图3是表示实施方式1所涉及的半导体光调制装置的电容的剖视图。
图4是表示比较例所涉及的半导体光调制装置的电路图。
图5是表示实施方式1所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。
图6是表示实施方式1以及2所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。
图7是表示实施方式1以及2所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。
图8是表示实施方式1以及2所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。
图9是表示实施方式1以及2所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。
图10是表示实施方式1以及2所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。
图11是表示实施方式1以及2所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。
图12是表示实施方式2所涉及的半导体光调制装置的俯视图。
图13是表示实施方式2所涉及的半导体光调制装置的电路图。
图14是表示实施方式2所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。
具体实施方式
参照附图对实施方式所涉及的半导体光调制装置进行说明。对相同的或对应的构成要素，有时标注相同的附图标记，省略重复说明。
实施方式1
图1是表示实施方式1所涉及的半导体光调制装置的俯视图。在电介质基板1的表面形成有信号导体2、3，在电介质基板1的表面的一部分、侧面以及背面形成有电连接的接地导体4。半导体光调制器5安装于电介质基板1表面的接地导体4之上。半导体光调制器5的下表面电极与接地导体4连接。
半导体光调制器5的上表面电极通过接合线6与信号导体2连接，并且通过接合线7与信号导体3连接。在信号导体3与接地导体4之间连接有电阻8。0.1pF以下的微小的电容9通过接合线10与信号导体3连接。
图2是表示实施方式1所涉及的半导体光调制装置的电路图。高频信号11从信号导体2经由接合线6供给到半导体光调制器5。半导体光调制器5根据高频信号11对光进行调制。终端匹配电路12与半导体光调制器5并联连接。终端匹配电路12具有电阻8、与电阻8并联连接的0.1pF以下的电容9、以及将电阻8与电容9连接的接合线10。
图3是表示实施方式1所涉及的半导体光调制装置的电容的剖视图。电容9具有电介质材料13、夹着电介质材料13的信号导体14以及接地导体15。电介质材料13是与电介质基板1分离的另外的部件。
接着，通过与比较例进行比较来说明本实施方式的效果。图4是表示比较例所涉及的半导体光调制装置的电路图。在比较例中，从终端匹配电路12省略电容9以及接合线10，终端匹配电路12仅具有电阻8。
图5～11是表示实施方式1以及2所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。示出了S参数中的S21(透过成分)的频率特性。将电阻8的电阻值设为40Ω。图中的“无电容”相当于比较例的情况，“无引线”相当于后述的实施方式2的情况。
在图5中，将电容9的电容值设为0.014～0.14pF，将接合线10的电感设为0.392nH。在本实施方式中，可知通过使终端匹配电路12具有微小的电容9，从而与无电容的比较例的情况相比，20～30GHz附近的增益提高，另外抑制0～30GHz的增益变动，改善频率特性。
在图6～11中，将电容9的电容值在0.014～0.14pF改变，将接合线10的电感在0.166～1.078nH改变而进行模拟。其中，最小电感0.166nH相当于引线长度0.3mm。比其短的引线长度，在再现实施方式1的模拟模型中不能安装，在实际的生产中也难以安装。
将电容9的电容值在图6中设为0.14pF，在图7中设为0.12pF，而使接合线10的电感变化。在该情况下，在任何电感条件下，增益变动都比无电容的比较例大，几乎得不到改善效果。
在图8中，将电容9的电容值设为0.1pF，使接合线10的电感变化。在该情况下，可知在引线短且电感小至0.166nH的条件下，相比无电容的比较例抑制增益的变动，得到改善效果。因此，认为需要将电容9设为0.1pF以下。
在电容9大于0.1pF时，电感变化对0～30GHz的增益变动带来的影响大，可知电感优选尽可能小。因此，如一般所知那样，接合线10需要尽可能短。但是，可知电容9越小，越能够得到频率特性的改善效果，并且接合线10的电感变化对0～30GHz的增益变动带来的影响小。电感0.166～1.078nH与接合线的长度0.3～1.2mm对应。因此，通过使用电容值在0.1pF以下的电容9，能够得到频率特性的改善效果，并且能够延长与电容9连接的接合线10。此外，如图10所示，在将电容9设定为0.056pF，将接合线10的电感设定为0.392nH的组合时，增益的变动最小，可得到平坦的频率特性。
如以上说明那样，在本实施方式中，与半导体光调制器5并联连接的终端匹配电路12是将电阻8与0.1pF以下的电容9并联连接而成。由此，能够在到达截止频率之前的低频率下抑制增益的变动，在高频率下抑制增益的降低和频带的劣化。其结果，能够在确保所希望的频带的同时得到良好的频率特性。
另外，通过将电容9的电容值设为0.1pF以下，即使不缩短与电容9连接的接合线10也能够得到频率特性的改善效果。因此，能够增加半导体光调制装置的构造设计的自由度。
此外，可作为电容9采用的构造的作为产品销售的电容器的电容值最小为0.1pF。但是，在目录中保证的电容值的公差(电容容许差)为0.1pF。因此，市面上出售的电容器的电容值的下限准确为0.1±0.1pF。因此，在市面上出售的电容器中不能可靠地得到0.1pF以下的电容值。
计算市面上出售的0.1pF电容器的电介质材料的相对介电常数时为63.3。为此，将电容9的电介质材料13的相对介电常数设为63.3以下。由此，即使是相同的电容容许差，也能够缓和电介质材料13的尺寸容许差。另外，作为电容9，能够以可安装于半导体光调制装置的尺寸实现0.1pF以下的电容。
作为电介质材料13，能够应用相对介电常数为8.8的氮化铝陶瓷基板。另外，作为电介质材料13，也可以应用相对介电常数为8.5～10的氧化铝陶瓷基板。通过使用构造单纯的陶瓷基板，能够以低成本生产电容9。并且，由于是低介电常数，所以能够高精度地安装0.1pF以下的电容。
实施方式2
图12是表示实施方式2所涉及的半导体光调制装置的俯视图。图13是表示实施方式2所涉及的半导体光调制装置的电路图。本实施方式的电介质基板1是将实施方式1的电介质基板1与电介质材料13一体化而成。
通过由形成于电介质基板1的表面的信号导体16和形成于电介质基板1的背面的接地导体4夹住安装有半导体光调制器5的电介质基板1而构成电容9。电容9通过信号导体17与电阻8连接。
能够使构成电容9的信号导体16与将电容9和电阻8连接的信号导体17成为一体。因此，能够省略实施方式1的接合线10。另外，通过调节信号导体16的尺寸，能够调整电容9的电容值。
图14是表示实施方式2所涉及的半导体光调制装置的频率特性的模拟结果的图。在图14中，将电阻8的电阻值设为40Ω，将电容9的电容值设为0.014～0.1pF。与存在接合线10的电感的影响的图5相比较，可知在0.014pF、0.056pF等电容小的情况下差值小，但可得到截止频率的改善和增益变动的进一步的抑制。
图6～11的“无引线”表示与电容9的各电容值对应的实施方式2的模拟结果。从这些图可知，通过根据本实施方式省略接合线10，可得到使实施方式1的接合线10的电感更小的延伸效果。此外，在本实施方式中，在电容9的电容值为0.14pF的情况下，相比无电容的比较例增益的变动也大，得不到改善效果。在电容9的电容值为0.12pF的情况下，相比于比较例能够得到些许的改善效果。
另外，在本实施方式中，电介质基板1由相对介电常数为63.3以下的电介质材料构成。例如，作为电介质材料，应用相对介电常数为8.8的氮化铝陶瓷基板、或相对介电常数为8.5～10的氧化铝陶瓷基板。
本申请中虽然记载了各种例示的实施方式以及实施例，但一个或多个实施方式所记载的各种特征、形态以及功能并不限定于特定的实施方式的应用，也可以单独或以各种组合应用于实施方式。因此，在本申请说明书所公开的技术的范围内能够想到未例示的无数的变形例。例如，包括对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，还包括抽取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素组合的情况。
附图标记说明
1...电介质基板；4...接地导体；5...半导体光调制器；8...电阻；9...电容；10...接合线；11...高频信号；12...终端匹配电路；13...电介质材料；14、16...信号导体；15...接地导体。
Claims (4)
1.一种半导体光调制装置，其特征在于，
具备：
半导体光调制器，根据高频信号对光进行调制；和
终端匹配电路，与所述半导体光调制器并联连接，
所述终端匹配电路具有电阻、与所述电阻并联连接的电容以及将所述电阻与所述电容连接的接合线，
所述电容的电容值为0.1pF以下且所述接合线的电感为0.166nH以下、或者所述电容值为0.076pF以下且所述电感为0.392nH以下、或者所述电容值为0.056pF以下且所述电感为0.693nH以下、或者所述电容值为0.014pF以下且所述电感为1.078nH以下。
2.根据权利要求1所述的半导体光调制装置，其特征在于，
所述电容具有相对介电常数比63.3低的电介质材料和夹住所述电介质材料的导体。
3.根据权利要求2所述的半导体光调制装置，其特征在于，
所述电介质材料是氮化铝陶瓷基板。
4.根据权利要求2所述的半导体光调制装置，其特征在于，
所述电介质材料是相对介电常数为8.5～10的氧化铝陶瓷基板。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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