(57)【要約】【課題】本発明は、光変調器ドライバの周波数応答特性のピーキングに起因する波形ジッタを抑制できる光送信機を提供することを目的とする。【解決手段】データ信号が入力されるイコライザ１４ａ，１４ｂと、該イコライザの出力を増幅する光変調器ドライバ１６と、該光変調器ドライバの出力を光信号に変換して出力する光変調器１８とを備える。該イコライザ１４ａ，１４ｂは、該データ信号を伝送する信号線路２０,３０と、該信号線路と電磁結合した結合線路２２，３２と、該結合線路と接続された抵抗部２４，３４と、該抵抗部と接続されたグランドビア２８，３０を有し、該光変調器ドライバ１６の周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯における該データ信号の電力を低減させ、該光変調器１８へ入力される該データ信号の波形ジッタを抑制することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号が入力されるイコライザと、
前記イコライザの出力を増幅する光変調器ドライバと、
前記光変調器ドライバの出力を光信号に変換して出力する光変調器と、を備え、
前記イコライザは、
前記データ信号を伝送する信号線路と、
前記信号線路と電磁結合した結合線路と、
前記結合線路と接続された抵抗部と、
前記抵抗部と接続されたグランドビアを有し、
前記光変調器ドライバの周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯における前記データ信号の電力を低減させ、前記光変調器へ入力される前記データ信号の波形ジッタを抑制することを特徴とする光送信機。
【請求項２】
前記イコライザは、
前記データ信号の正相信号が入力される正相イコライザと、
前記データ信号の逆相信号が入力される逆相イコライザと、を有し、
前記光変調器ドライバは、前記正相イコライザの出力と前記逆相イコライザの出力を増幅し、足し合わせて出力し、
前記光変調器ドライバの前記正相信号に対する周波数応答特性は第１ピーキングを有し、
前記光変調器ドライバの前記逆相信号に対する周波数応答特性は第２ピーキングを有し、
前記正相イコライザは、前記光変調器へ入力される前記データ信号の前記第１ピーキングに起因した波形ジッタを抑制するように前記正相信号の電力を低減させ、
前記逆相イコライザは、前記光変調器へ入力される前記データ信号の前記第２ピーキングに起因した波形ジッタを抑制するように前記逆相信号の電力を低減させることを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
【請求項３】
前記正相イコライザは、
前記正相信号を伝送する正相信号線路と、
前記正相信号線路と電磁結合した正相結合線路と、
前記正相結合線路と接続された正相抵抗部と、
前記正相抵抗部と接続されたグランドビアを有し、
前記逆相イコライザは、
前記逆相信号を伝送する逆相信号線路と、
前記逆相信号線路と電磁結合した逆相結合線路と、
前記逆相結合線路と接続された逆相抵抗部と、
前記逆相抵抗部と接続されたグランドビアを有することを特徴とする請求項２に記載の光送信機。
【請求項４】
前記第１ピーキングと前記第２ピーキングの強度が異なり、
前記正相結合線路の前記正相信号線路に沿った長さと前記逆相結合線路の前記逆相信号線路に沿った長さが異なることを特徴とする請求項３に記載の光送信機。
【請求項５】
前記第１ピーキングと前記第２ピーキングの強度が異なり、
前記正相結合線路の幅と前記逆相結合線路の幅が異なることを特徴とする請求項３に記載の光送信機。
【請求項６】
前記第１ピーキングと前記第２ピーキングの強度が異なり、
前記正相抵抗部の抵抗値と前記逆相抵抗部の抵抗値が異なることを特徴とする請求項３に記載の光送信機。
【請求項７】
前記第１ピーキングと前記第２ピーキングの強度が異なり、
前記正相結合線路から前記正相信号線路までの距離と前記逆相結合線路から前記逆相信号線路までの距離が異なることを特徴とする請求項３に記載の光送信機。
【請求項８】
前記第１ピーキングと前記第２ピーキングの強度が異なり、
前記正相結合線路から前記光変調器ドライバまでの距離と前記逆相結合線路から前記光変調器ドライバまでの距離が異なることを特徴とする請求項３に記載の光送信機。
【請求項９】
前記イコライザは、
前記信号線路と電磁結合した追加結合線路と、
前記追加結合線路と接続された追加抵抗部と、
前記追加抵抗部と接続された追加グランドビアと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
【請求項１０】
データ信号を増幅する光変調器ドライバと、
前記光変調器ドライバの出力が入力されるイコライザと、
前記イコライザの出力を光信号に変換して出力する光変調器と、を備え、
前記イコライザは、
前記データ信号を伝送する信号線路と、
前記信号線路と電磁結合した結合線路と、
前記結合線路と接続された抵抗部と、
前記抵抗部と接続されたグランドビアを有し、
前記光変調器ドライバの周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯における前記光変調器ドライバの出力電力を低減させることを特徴とする光送信機。
【請求項１１】
前記光変調器は、
電界吸収型変調器と、
半導体レーザ素子を備え、
前記電界吸収型変調器と前記半導体レーザ素子はモノリシックに集積されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光送信機。
【請求項１２】
前記光変調器は、マッハツェンダ型光変調器であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信などに用いられる光送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光変調器ドライバで増幅したデータ信号を半導体レーザ素子で光信号に変換する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５２７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光変調器ドライバは、ある周波数帯において周波数応答特性が特に高くなるピーキングと呼ばれる特性を有する場合がある。このピーキングにより光変調器ドライバに入力されたデータ信号の品質が悪化し波形ジッタが生じる問題があった。そして波形ジッタが顕著になるとデータエラーを起こすことがあった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、光変調器ドライバの周波数応答特性のピーキングに起因する波形ジッタを抑制できる光送信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の発明に係る光送信機は、データ信号が入力されるイコライザと、該イコライザの出力を増幅する光変調器ドライバと、該光変調器ドライバの出力を光信号に変換して出力する光変調器と、を備え、該イコライザは、該データ信号を伝送する信号線路と、該信号線路と電磁結合した結合線路と、該結合線路と接続された抵抗部と、該抵抗部と接続されたグランドビアを有し、該光変調器ドライバの周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯における該データ信号の電力を低減させ、該光変調器へ入力される該データ信号の波形ジッタを抑制することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光変調器ドライバの周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯におけるデータ信号の電力をイコライザで低減するので、波形ジッタを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光送信機を示すブロック図である。
【図２】正相イコライザと逆相イコライザを示す平面図である。
【図３】正相イコライザの等価回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光変調器ドライバの周波数応答特性を示す図である。
【図５】正相イコライザの周波数応答特性を示す図である。
【図６】波形ジッタが起こっているアイパターンを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る光送信機の正相イコライザと逆相イコライザを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る正相イコライザと逆相イコライザの周波数応答特性を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る正相イコライザと逆相イコライザの反射特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る正相イコライザと逆相イコライザを示す図である。
【図１１】比較例の正相イコライザ及び逆相イコライザを示す図である。
【図１２】ＤＣ結合型イコライザとＡＣ結合型イコライザの周波数応答特性を示す図である。
【図１３】ＤＣ結合型イコライザとＡＣ結合型イコライザの反射特性を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る光送信機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１． 
図１は、本発明の実施の形態１に係る光送信機を示すブロック図である。光送信機１０は、データ信号の正相信号が入力される正相信号入力端子１２ａと、データ信号の逆相信号が入力される逆相信号入力端子１２ｂを備えている。正相信号入力端子１２ａは正相イコライザ１４ａに接続されている。逆相信号入力端子１２ｂは逆相イコライザ１４ｂに接続されている。
【００１０】
正相イコライザ１４ａの出力端と逆相イコライザ１４ｂの出力端は、光変調器ドライバ１６に接続されている。光変調器ドライバ１６は、正相イコライザ１４ａの出力と逆相イコライザ１４ｂの出力を増幅し、これらを足し合わせて出力するものである。光変調器ドライバ１６の出力端は光変調器１８に接続されている。光変調器１８は、光変調器ドライバ１６の出力を光信号に変換して出力するものである。光変調器１８は電界吸収型変調器と半導体レーザ素子をモノリシックに集積して小型化及び低消費電力化している。正相イコライザ１４ａ、逆相イコライザ１４ｂ、光変調器ドライバ１６、及び光変調器１８はパッケージ１９で気密封止されている。
【００１１】
図２は、正相イコライザと逆相イコライザを示す平面図である。正相イコライザ１４ａは正相信号を伝送する正相信号線路２０を有している。正相信号線路２０には正相結合線路２２が電磁結合している。正相結合線路２２には正相抵抗部２４が接続されている。正相抵抗部２４には金属膜２６を介してグランドビア２８が接続されている。
【００１２】
逆相イコライザ１４ｂは逆相信号を伝送する逆相信号線路３０を有している。逆相信号線路３０には逆相結合線路３２が電磁結合している。逆相結合線路３２には逆相抵抗部３４が接続されている。逆相抵抗部３４には金属膜３６を介してグランドビア３８が接続されている。正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂは誘電体基板４０上に形成されている。誘電体基板４０は、アルミナセラミック素材を焼き固めて形成されている。
【００１３】
正相信号線路２０、正相結合線路２２、正相抵抗部２４、逆相信号線路３０、逆相結合線路３２、及び逆相抵抗部３４は誘電体基板４０上に金属蒸着で形成されている。正相信号線路２０と逆相信号線路３０はそれぞれ、誘電体基板４０との間で特性インピーダンスが５０Ωのマイクロストリップ線路を形成し損失を低減できるようになっている。図３は、正相イコライザの等価回路図である。逆相イコライザ１４ｂも同様の等価回路図となる。正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂは所定周波数帯におけるデータ信号の電力を低減させるノッチフィルタとして機能する。
【００１４】
図４は、本発明の実施の形態１に係る光変調器ドライバの周波数応答特性を示す図である。光変調器ドライバ１６の周波数応答特性は概ね２４ＧＨｚを中心にピーキングを起こしている。そして、正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂは、光変調器ドライバ１６の周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯におけるデータ信号の電力を低減させるように構成されている。図５は、正相イコライザの周波数応答特性を示す図である。逆相イコライザも図５に示す周波数特性を有している。正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂは、中心周波数を２４ＧＨｚとする周波数帯におけるデータ信号の電力を低減する。
【００１５】
本発明の実施の形態１に係る光送信機１０の動作について説明する。データ信号のビットレートは例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓである。データ信号の伝送方式としては正相信号と逆相信号を別々の伝送線路で伝送する差動伝送方式を採用する。図１の実線矢印は電気信号であるデータ信号の流れを表し、破線矢印は光信号を表す。データ信号は例えばマルチプレクサなどの高速ＩＣから光送信機１０へ伝送される。まず、正相信号が正相信号入力端子１２ａを介して正相イコライザ１４ａに入力される。同時に逆相信号が逆相信号入力端子１２ｂを介して逆相イコライザ１４ｂに入力される。
【００１６】
正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂでは、光変調器ドライバ１６の周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯におけるデータ信号の電力を低減する。正相イコライザ１４ａの出力と逆相イコライザ１４ｂの出力は光変調器ドライバ１６へ入力される。光変調器ドライバ１６ではデータ信号を増幅して光変調器１８へ入力（給電）させる。光変調器１８ではデータ信号を光信号に変換して外部へ出力する。こうして、光送信機１０は電気的なデータ信号を所望の振幅まで増幅した後に光信号に変換する。
【００１７】
周波数応答特性にピーキングを有する光変調器ドライバ１６を用いるとデータ信号の品質が劣化し波形ジッタが生じる。図６は、波形ジッタが起こっているアイパターンを示す図である。波形ジッタはデータエラーの原因となるので抑制することが好ましい。そこで、本発明の実施の形態１に係る光送信機１０では、正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂにより光変調器ドライバ１６の周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯におけるデータ信号の電力を低減させる。これにより光変調器１８へ入力されるデータ信号の劣化を抑制して、波形ジッタを抑制することができる。
【００１８】
このように、ノッチフィルタとして機能する正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂにより光変調器ドライバ１６へ入力されるデータ信号を調整し、光変調器１８が光変調器ドライバ１６のピーキングによる影響を受けないようにした。すなわち、正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂは光変調器ドライバ１６による増幅特性を平坦化するようにデータ信号の電力を低減する。
【００１９】
正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂのノッチフィルタとしての機能は、正相結合線路２２と逆相結合線路３２の寸法や正相抵抗部２４や逆相抵抗部３４の抵抗値を変更するだけで容易に調整できる。また、正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂをコンデンサと抵抗で形成したので温度依存性や経時変化を小さくすることができる。そのため長期使用が可能となる。また、正相信号線路２０、正相結合線路２２、正相抵抗部２４、逆相信号線路３０、逆相結合線路３２、及び逆相抵抗部３４を金属蒸着で形成したのでイコライザを寸法ばらつきなく精度よく形成できる。
【００２０】
正相イコライザと逆相イコライザは、光変調器ドライバ１６の周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯におけるデータ信号の電力を低減できる限りどのように構成してもよい。また、本発明の実施の形態１では、正相イコライザ１４ａと逆相イコライザ１４ｂをノッチフィルタとして機能させて特に狭い周波数範囲のデータ信号を阻止することとした。これは、波形ジッタの抑制とは関係のない周波数のデータ信号を阻止しないようにするためである。そのため、光変調器ドライバ１６のピーキングがブロードであれば、正相イコライザと逆相イコライザをノッチフィルタよりは阻止周波数範囲の広いバンドストップフィルタとして機能させてもよい。
【００２１】
データ信号の伝送方式は差動伝送方式に限定されない。例えば高い伝送レートを要しない場合はＬＶＤＳ信号を採用してもよい。また、データ信号を正相と逆相に分けずに１本の伝送線路で伝送する場合は、イコライザは１つで足りる。光変調器１８にはマッハツェンダ型光変調器を採用してもよい。マッハツェンダ型光変調器を用いると高消光比かつ低分散ペナルティの光波形が得られる。
【００２２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る光送信機については実施の形態１に係る光送信機との相違点を中心に説明する。本発明の実施の形態２に係る光送信機は、正相抵抗部の抵抗値と逆相抵抗部の抵抗値が異なることを特徴とする。
【００２３】
本発明の実施の形態２に係る光変調器ドライバは、正相信号に対する周波数応答特性と、逆相信号に対する周波数応答特性が異なる。具体的には、光変調器ドライバの正相信号に対する周波数応答特性は第１ピーキングを有し、逆相信号に対する周波数応答特性は第２ピーキングを有する。第１ピーキングの方が第２ピーキングよりピーキングの強度が高い。
【００２４】
図７は、本発明の実施の形態２に係る光送信機の正相イコライザと逆相イコライザを示す図である。正相イコライザ１４ｃの正相抵抗部２４ａは、第１ピーキングに起因した波形ジッタを抑制するように正相信号の電力を低減させるために最適な抵抗値（８Ω）を有している。他方、逆相イコライザ１４ｄの逆相抵抗部３４ａは、第２ピーキングに起因した波形ジッタを抑制するように逆相信号の電力を低減させるために最適な抵抗値（１０Ω）を有している。
【００２５】
図８は、本発明の実施の形態２に係る正相イコライザと逆相イコライザの周波数応答特性（通過特性Ｓ２１）を示す図である。図８から、正相抵抗部２４ａと逆相抵抗部３４ａの抵抗値を異なる値とすることでフィルタのかかりかたが変わっていることが分かる。正相イコライザ１４ｃは第１ピーキングが起こる周波数帯における正相信号の電力を大きく低減し、第１ピーキングによる波形ジッタを抑制する。また、逆相イコライザ１４ｄは第２ピーキングが起こる周波数帯における逆相信号の電力をわずかに低減し、第２ピーキングによる波形ジッタを抑制する。このように、本発明の実施の形態２に係る光送信機によれば、光変調器ドライバの正相信号に対する周波数応答特性と逆相信号に対する周波数応答特性が異なる場合において、波形ジッタを抑制できる。
【００２６】
なお、正相抵抗部２４ａと逆相抵抗部３４ａの抵抗値を異なる値とすることで、正相イコライザ１４ｃと逆相イコライザ１４ｄの反射特性も相違するようになる。図９は、本発明の実施の形態２に係る正相イコライザと逆相イコライザの反射特性Ｓ１１を示す図である。
【００２７】
ところで、本発明の実施の形態２に係る光送信機は、第１ピーキングと第２ピーキングの強度が異なる場合に、正相信号と逆相信号のそれぞれに対して最適なフィルタリング（電力低減）を行い波形ジッタを抑制するものである。そのため、正相イコライザと逆相イコライザの抵抗値以外のパラメータを変えて同様の効果を得ることも可能である。
【００２８】
例えば、正相結合線路２２の正相信号線路２０に沿った長さと逆相結合線路３２の逆相信号線路３０に沿った長さを異なる値としてもよい。また、正相結合線路２２の幅と逆相結合線路３２の幅を異なる値としてもよい。また、正相結合線路２２から正相信号線路２０までの距離と逆相結合線路３２から逆相信号線路３０までの距離を異なる値としてもよい。また、正相結合線路２２から光変調器ドライバまでの距離と逆相結合線路３２から光変調器ドライバまでの距離を異なる値としてもよい。
【００２９】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る光送信機については実施の形態１に係る光送信機との相違点を中心に説明する。本発明の実施の形態３に係る光送信機は、正相イコライザと逆相イコライザの信号線路にそれぞれ複数の結合線路が電磁結合したことを特徴とする。
【００３０】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る正相イコライザと逆相イコライザを示す図である。正相信号線路２０には追加正相結合線路５２が電磁結合している。追加正相結合線路５２には追加正相抵抗部５４が接続されている。追加正相抵抗部５４には金属部５６を介して追加グランドビア５８が接続されている。このように、正相信号に対して正相イコライザ１４ａと追加正相イコライザ５０の２つのイコライザが設けられている。
【００３１】
逆相信号線路３０には追加逆相結合線路６２が電磁結合している。追加逆相結合線路６２には追加逆相抵抗部６４が接続されている。追加逆相抵抗部６４には金属部６６を介して追加グランドビア６８が接続されている。このように、逆相信号に対して逆相イコライザ１４ｂと追加逆相イコライザ６０の２つのイコライザが設けられている。なお、正相抵抗部２４、追加正相抵抗部５４、逆相抵抗部３４、及び追加逆相抵抗部６４の抵抗値はそれぞれ９Ωである。
【００３２】
ここで比較例について説明する。図１１は、比較例の正相イコライザ及び逆相イコライザを示す図である。比較例の正相イコライザ１００は、正相信号線路１０２に直接接続した抵抗部１０４を備えている。そして抵抗部１０４には金属部１０６が接続されている。他方、比較例の逆相イコライザ１１０は、逆相信号線路１１２に直接接続した抵抗部１１４を備えている。そして抵抗部１１４には金属部１１６が接続されている。抵抗部１０４と抵抗部１１４の抵抗値はそれぞれ２０Ωである。比較例の正相イコライザと逆相イコライザはまとめてＤＣ結合型イコライザと称する。これに対し、本発明の実施の形態３に係る正相イコライザ１４ａ、追加正相イコライザ５０、逆相イコライザ１４ｂ、及び追加逆相イコライザ６０をまとめてＡＣ結合型イコライザと称する。
【００３３】
図１２は、ＤＣ結合型イコライザとＡＣ結合型イコライザの周波数応答特性を示す図である。ＡＣ結合型イコライザの方が低周波数領域において良好な通過特性を有していることが分かる。図１３は、ＤＣ結合型イコライザとＡＣ結合型イコライザの反射特性を示す図である。ＡＣ結合型イコライザの方が広い周波数帯域にわたって良好な反射特性であることが分かる。
【００３４】
本発明の実施の形態３に係る光送信機によれば、ＤＣ結合型イコライザを用いた場合と比較して良好な通過特性と反射特性を実現できる。また、正相信号と逆相信号のそれぞれに対して２つのイコライザを設けたので、所定周波数帯において電力を低減する効果を高めることができる。よって、ピーキングの強度が高い場合の対策として特に有効である。
【００３５】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る光送信機については実施の形態１に係る光送信機との相違点を中心に説明する。本発明の実施の形態４に係る光送信機は、イコライザを光変調器ドライバの出力側に配置したことを特徴とする。
【００３６】
図１４は、本発明の実施の形態４に係る光送信機を示す図である。光送信機１２０は光変調器ドライバ１６を備えている。そして、光変調器ドライバ１６の出力は端子１２２を介してイコライザ１２４へ入力されるようになっている。イコライザ１２４の出力は、光変調器１８で光信号に変換されて外部へ出力される。
【００３７】
イコライザ１２４は、光変調器ドライバ１６の周波数応答特性がピーキングを起こす周波数帯における光変調器ドライバ１６の出力電力を低減させるノッチフィルタとして機能する。イコライザ１２４としては、ここまでに説明した正相イコライザ又は逆相イコライザのいずれかが用いられる。イコライザ１２４及び光変調器１８はパッケージ１３０に気密封止されている。
【００３８】
本発明の実施の形態４に係る光送信機によれば、光変調器ドライバで正相信号と逆相信号を結合した後にイコライザで所定周波数帯の電力を低減するので、実施の形態１−３のいずれかで説明した正相イコライザと逆相イコライザの一方のイコライザを用いることで本発明の効果を得ることができる。よってイコライザを小型化できる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  光送信機、  １２ａ  正相信号入力端子、  １２ｂ  逆相信号入力端子、  １４ａ  正相イコライザ、  １４ｂ  逆相イコライザ、  １４ｃ  正相イコライザ、  １４ｄ  逆相イコライザ、  １６  光変調器ドライバ、  １８  光変調器、  １９  パッケージ、  ２０  正相信号線路、  ２２  正相結合線路、  ２４  正相抵抗部、  ２６  金属膜、  ２８  グランドビア、  ３０  逆相信号線路、  ３２  逆相結合線路、  ３４  逆相抵抗部、  ３６  金属膜、  ３８  グランドビア、  ４０  誘電体基板、  ５０  追加正相イコライザ、  ６０  追加逆相イコライザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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