(57)【要約】【課題】高周波伝送線路の特性インピーダンスを調整して高周波特性を向上させる光回路を提供すること。【解決手段】光回路は、直接変調ＤＦＢレーザと、直接変調ＤＦＢレーザと接続される終端抵抗を含むインピーダンス線路部と、直接変調ＤＦＢレーザに流れる電流に応じて終端抵抗を含むインピーダンス線路部の特性インピーダンスを変化させる制御部とを含む。【選択図】図１６
2016181539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調信号に応じて駆動される直接変調ＤＦＢレーザと、
前記直接変調ＤＦＢレーザと接続される終端抵抗を含むインピーダンス線路部と、
前記直接変調ＤＦＢレーザに流れる電流に応じて、前記終端抵抗を含む前記インピーダンス線路部の特性インピーダンスを変化させる制御部と
を含むことを特徴とする光回路。
【請求項２】
前記制御部は、前記電流に対応付けられた制御電圧を、前記終端抵抗を含む前記インピーダンス線路部に印加することを特徴とする請求項１に記載の光回路。
【請求項３】
前記制御部は、前記特性インピーダンスを変化させるための指示を、前記終端抵抗を含む前記インピーダンス線路部のシグナル線路とグランド線路との間の距離を可動させる可動機構に行うことを特徴とする請求項１に記載の光回路。
【請求項４】
前記終端抵抗を含む前記インピーダンス線路部は、
前記終端抵抗と接続され、所定の特性インピーダンスを有する導体線路と、
前記導体線路および前記終端抵抗に対して、所定の距離を隔てて対向配置されるとともに、前記導体線路と接続されるグランド線路と  
を備え、
前記光変調器は、信号入力用電極とグランド用電極とを有し、前記信号入力用電極が前記導体線路に接続されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光回路。
【請求項５】
前記導体線路は、前記終端抵抗の一端と接続され、前記所定の特性インピーダンスを有する第１導体線路と、前記終端抵抗の他端と接続される第２導体線路とを有し、
前記第１導体線路および前記グランド線路は、それぞれ、前記終端抵抗側に向かって、線路幅が狭くなるように形成されることを特徴とする請求項４に記載の光回路。
【請求項６】
前記グランド用電極は、前記グランド線路に接続されることを特徴とする請求項４に記載の光回路。
【請求項７】
前記信号入力用電極と前記第１導体線路との接続がフリップチップ接続であることを特徴とする請求項４に記載の光回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用途の光送信器等、高周波で動作する光デバイスの終端技術に関し、特に、直接変調ＤＦＢ(Distributed FeedBack:分布帰還型)レーザ（ＤＭＬ：Direct Modulated DFB Laser）の５０オーム終端技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットやＩＰ電話、動画のダウンロードなどの利用拡大により、必要とされる通信容量が急速に高まっており、光ファイバや光通信用機器に搭載される光送信器の需要が拡大している。光送信器またはそれを構成する部品は、プラガブル（Pluggable）と呼ばれ、搭載や交換がしやすいように、仕様によるモジュール化が急速に進展している。
【０００３】
また、ＸＦＰ（10 Gigabit Small Form Factor Pluggable）は、１０ギガビット・イーサネット（１０ＧｂＥ）の着脱モジュールの業界標準規格の一つであり、この規格により光送信器モジュールに搭載される光源もモジュール化が進んでいる。これは、ＴＯＳＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と呼ばれ、代表的なモジュール形態として、箱型形状のＴＯＳＡモジュールがある(非特許文献１)。
【０００４】
近年、光送信器の需要が増加しているが、一方で、光送信器の性能を維持しつつ低コスト化への要求も強くなっている。毎秒１００ギガビット伝送用ＴＯＳＡモジュールの開発や、毎秒４００ギガビットの超高速化に向けた標準化活動も活発であり、ＴＯＳＡに対する高性能への要求は大きくなっている。
【０００５】
典型的な箱型ＴＯＳＡモジュールの構成について、図１および図２を参照して説明する。図１は、典型的な箱型ＴＯＳＡモジュール１００の外観を示す図である。図２は、図１で示した筺体のモジュール内部の実装構成を示す図である。
【０００６】
図１に示すように、モジュール１００の筐体は、ＸＦＰ準拠により、焼結セラミックまたは金属で形成されている。
【０００７】
モジュール１００では、筺体のテラス部１０１から筺体内部側に向けて貫通する変調電気信号給電用配線端子１０２が少なくとも一つ設けられる。テラス部１０１にはさらに、ＤＣ給電用配線端子も設けられている。
【０００８】
図１において、モジュール１００には、セラミック部１０３および金属部１０４が形成される。
【０００９】
サブキャリアと呼ばれる薄板２０１は、筺体と離間して設置されている。サブキャリア２０１には、誘電体材料に金属メッキまたは蒸着することにより配線パターンが形成される。さらに、サブキャリア２０１には、光半導体デバイスに必要な素子、例えばレーザダイオード２０２、光変調器２０３、抵抗２０４およびコンデンサー２０５などが搭載される。
【００１０】
筺体はキャリア２０６と呼ばれる金属性の小板に載っており、キャリア２０６の下には、筺体下部に接する熱電冷却素子（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）２０７が搭載されている。このＴＥＣ２０７によって、サブキャリア２０１上の素子で発生した熱が吸熱され、筺体下部から排熱される。省電力化と部品点数削減の観点から、ＴＥＣ２０７を用いないＴＯＳＡの開発も行われている。
【００１１】
筺体の側面には、レンズ２１８（レンズ２１８はキャリア２０６上に載せる）または光取り出し用窓が設けられ、天板とともに抵抗溶接などにより光半導体デバイスがパッケージ内に封止される。
【００１２】
筺体外部から内部へ貫通している変調電気信号給電用配線２０８とサブキャリア２０１は、従来、ワイヤ状金線２０９やリボン状金線２１０で導通をとっている。
【００１３】
図３は、ＴＯＳＡモジュール１００と駆動用ドライバＩＣ３０１との接続例を示している。
【００１４】
駆動用ドライバＩＣ３０１の信号またはＤＣ電源からの給電（不図示）は、フレキシブルプリント基板３０２を用いて行われるのが一般的である。
【００１５】
フレキシブルプリント基板３０２は、柔軟性があり大きく変形させることが可能なプリント基板であり、フレキまたはＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）とも呼ばれる。変調用電気信号の伝送またはＤＣ給電は、フレキシブル基板３０２を介してＴＯＳＡモジュール１００に対して行われる。
【００１６】
変調用電気信号は、駆動用ドライバＩＣ３０１からフレキシブル基板３０２を介してＴＯＳＡモジュール１００に伝送される。ＴＯＳＡモジュール１００では、その変調用電気信号は、変調電気信号給電用配線端子１０２、伝送線路２０８、ワイヤ２０９，２１０、およびサブキャリア上の伝送線路２１１を介して、光半導体素子２０３に伝送され、さらには終端抵抗２０４へ伝送される。
【００１７】
駆動用ドライバＩＣ３０１は、出力インピーダンスが５０オームで駆動波形を送出するよう設計されている。このため、伝送線路２１１および終端抵抗２０４についても、通常は５０オームに設定される。こうすることでインピーダンス整合をとるのが従来技術であった。
【００１８】
ＸＦＰ準拠のＴＯＳＡ光モジュールの動作周波数は、１０ＧＨｚにまで及んでおり、電気信号は波（マイクロ波）としての振る舞いが強くなる。すなわち、インピーダンス整合しない不連続点（反射点）では、そこを起点とする反射波が発生し、反射波が駆動ドライバＩＣ３０１に向かって進行してしまう。このような状況から、従来は、伝送線路２１１と終端抵抗２０５との間の不連続点（反射点）をなくすことが重要であった。
【００１９】
図４は、直接変調DFBレーザの構成を示す図であって、（ａ）は直接変調DFBレーザの実装図、（ｂ）は直接変調DFBレーザの斜視図、（ｃ）は直接変調DFBレーザの上面図（ＤＦＢレーザの電極４２２を示す。なお、図４（ａ）は、非特許文献２に開示されている構成を示している。
【００２０】
図４（ａ）に示した直接変調DFBレーザ４００では、５０オームで設計された高周波配線（ＧＳＧ）４０１が、ワイヤ４０３によって、ＤＭＬの電極４２２に接続され、さらに４２２から終端回路４０４に接続されている。例えばＤＭＬの抵抗を４オームとすると、４６オームの終端抵抗を接続することによって、合わせて５０オームとなる
【００２１】
図４（ｂ）からわかるように、直接変調DFBレーザ４００Ａは、ｐ-InP基板４２０上に集積される。
【００２２】
DFBレーザ４００Ａの活性層４１６は、InGaAsP／InGaAsP多重量子井戸（MQW: Multi-Quantum Well）構造からなる。
【００２３】
活性層４１６の上には、ＤＦＢを形成する回折格子と、ｎ-InP層４１９があり、これがメサ状に形成されたのち、高抵抗埋込層４２１によって埋め込まれる。
【００２４】
電極４２３には、ボンディングワイヤを形成するため、またはフリップチップボンディングのためのパット電極４２２が設けられる。直接変調DFBレーザ４００Ａの長さは300μmである。
【００２５】
なお、図４に示した例では、高周波配線４０１のグランドＧに接続されるｐ電極（ｐ-InP基板４２０の下部）とシグナルＳに接続される電極４２２は、それぞれ、ＤＭＬの異なる面にある場合を示している。
【００２６】
一方、図５に示すように、グランドＧとシグナルＳとに接続される各電極が同一の面に設けられるＤＭＬも知られている。
【００２７】
図５（ａ）および（ｂ）は、フリップチップボンディングによる高周波配線とＤＭＬとの接続態様であって、グランドＧおよびシグナルＳに接続される各電極２３１，２４０が同一の面に設けられる場合について示している。図５（ａ）では、ｐ−ＩｎＰ基板２１３の上に、ｐ−コンタクト層２３８、ｐ−ＩｎＰ２３７、活性層２３５、ｎ−ＩｎＰ２３４およびｎコンタクト層２３３を有し、高抵抗埋込層２３６により、メサが埋め込まれている。シグナルＳに接続されるｎ電極２３１、およびグランドＧに接続されるｐ電極２４０は、絶縁膜（例えばＳｉＯ2）２３２の上に形成される。すなわち、ｐ電極２４０とｎ電極２３１はともに、同一の面に設けられる。
【００２８】
なお、各電極２３１，２４０上には、Ａｕバンプ２１５が形成され、ＤＭＬは、Ａｕバンプ２１５、金錫ハンダ（バンプ）２１８および電極パッド２１７を介して、高周波配線板２０１と接続される。
【００２９】
最近では、毎秒１００ギガビットや毎秒４００ギガビットといった超高速化の送信器の需要が高まりつつある。
【００３０】
図６は、従来の多チャネル光送信器５００の構成であって、（ａ）は多チャネル光送信器５００の全体構成、（ｂ）は１チャンネルの構成、（ｃ）は４チャネルの出力の概要、を示す。なお、多チャネル光送信器５００は、非特許文献３に開示されている。
【００３１】
多チャネル光送信器５００は、２５Ｇｂ／ｓで動作するＤＭＬが４つ設けられており、１００Ｇｂ／ｓで動作するようになっている。
【００３２】
図６（ｂ）は図４（ｃ）に対応している。
【００３３】
４つのＤＭＬからの出力光の波長はそれぞれ異なり、それをＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｆｅｒｅｎｃｅ）型の光カプラで合波する。合波するための光カプラとして、波長カプラや偏波カプラを使うこともある。
【００３４】
図７は、４チャネルのＤＭＬと高周波配線との接続形態を示す図であって、（ａ）は従来のワイヤによる接続形態、（ｂ）は（ａ）の等価回路、（ｃ）は金バンプによる接続形態、（ｄ）は（ｃ）の等価回路、（ｅ）は２つの接続形態の各高周波特性、を示す。なお、図７（ｅ）において、ｔ１は図７（ｃ）に示した接続形態の高周波特性を、ｔ２は図７（ａ）に示した接続形態の高周波特性を、それぞれ示す。
【００３５】
図７に示した４チャネルのＤＭＬと高周波配線とをワイヤで接続するには、例えば図７（ａ）のような構造になる。すなわち、図７（ａ）において、ＤＭＬと配線板６０４とは、ボンディングワイヤ６０１によって接続される。
【００３６】
図７（ａ）において、多チャネル光送信器６００は、信号線６０２、ＤＭＬアレイ６０３、サブキャリア６０５、スペーサ６０６を備える。
【００３７】
この図７（ａ）の多チャネル光送信器６００の等価回路は、図７（ｂ）に示すような回路になる。配線板６０４は、コイル（ボンディングワイヤに対応）６０４８を介してＤＭＬと接続され、さらにコイル（ボンディングワイヤに対応）６０４９を介して終端６０５０と接続される。例えばＤＭＬの抵抗が４オームのときには、４６オームの終端抵抗をＤＭＬに接続することによって、抵抗の総和は５０オームとなる
なお、図７（ｂ）のＤＭＬ４０４６において、Ｒｎクラッド６０４１、Ｃパッド６０４２、Ｃアクティブ６０４３、Ｒアクティブ６０４４、Ｒｐクラッド６０４５およびアクティブレイヤ（活性層）６０４７が示されている。
【００３８】
上述したＲクラッド６０４１は図４（ｂ）に示したクラッド層４１９の抵抗に、Ｃパッド６０４２は図４（ｂ）に示したパッド４２２の容量に、Ｃアクティブ６０４３は図４（ｂ）に示した活性層４１６の容量に、それぞれ対応する。また、Ｒアクティブ６０４４は図４（ｂ）に示した活性層４１６の抵抗に、Ｒｐクラッド６０４５は図４（ｂ）に示した基板４２０の抵抗に、それぞれ対応する。
【００３９】
なお、ＤＭＬの動作帯域をあげるために、上述したボンディングワイヤを使用せずに、図５に示したフリップチップボンディングによって、ＤＭＬの電極６０７と配線板６０４とを金バンプ（図５に示した例では、Ａｕバンプ２１５）で直接接続する方法がある。  図７（ｃ）は図５と同様のフリップチップボンディングの接続態様であり、図７（ｄ）はその接続態様の等価回路である。
【００４０】
図７（ｃ）において、ＤＭＬと配線板６１４とは、金バンプ６１３によって接続される。
【００４１】
図７（ｃ）において、多チャネル光送信器６００Ａは、上層信号線６１０、下層信号線６１１、ＲＦビア６１２、高周波回路板６１４、サブキャリア６１５を備える。
【００４２】
図７（ｄ）において、配線板６１４は、ＤＭＬ６０４６Ａを経由して終端６０５０Ａに接続される。
【００４３】
なお、図７（ｄ）において、アクティブレイヤ（活性層）６０４７Ａが示されている。
【００４４】
上述したフリップチップボンディングは、実装基板上にチップを実装する方法の１つであり、チップ表面と基板とを電気的に接続する際、ワイヤボンディングのようにワイヤによって接続するのではなく、アレイ状に並んだ金バンプによって接続する。これによりワイヤボンディングに比べてチップと信号線間の距離を短くできるため、配線が短くなる。このため、図７（ｅ）に示すように、フリップチップボンディングの場合の高周波特性ｔ１は、ワイヤボンディングの場合の高周波特性ｔ２よりも良くなることが考えられる。
【００４５】
これは、フリップチップボンディングの場合は、周波数が増加するにつれ高周波特性が徐々に劣化していくのに対し、ワイヤボンディングの場合は、ワイヤボンディングで周波数がピーキングを持ち、さらに高周波側では急速に高周波特性が劣化する傾向にあるからである。
【００４６】
寄生インダクタンスを減らすことで、高周波特性を改善することを重要視している。
【００４７】
上述した配線板は、例えば図８（ａ）のようなマイクロストリップラインで形成される。図８（ａ）の誘電体基板において、長さがＷの上面導体７０１ａは伝送線路になり、下面導体７０１ｂはＧＮＤになる。導体７０１ａ，７０１ｂ間には、誘電体７０２が形成される。
【００４８】
伝送線路の特性インピーダンスは、図８（ｂ）に示すように、基板の比誘電率、厚さ、導体の厚さおよび幅などによって決まる。比誘電率の高い基板を使用すれば、回路を小型化することができる。一般に、次のような基板材料が使われることが知られている。ガラスエポキシ基板（比誘電率  εr＝４．８）、テフロン基板（比誘電率  εr＝２．６）、セラミック基板（比誘電率  εr＝１０．０）。
【００４９】
配線板は、例えば図８（ｃ）のようなコプレーナ・ラインで形成される。図８（ｃ）では、厚さ＝ｈ、比誘電率＝εr の誘電体基板の片面を導体面とし、その導体面に幅＝Ｓの２本のスロットが間隔Ｗで設けられている。誘電体基板は通常、両側の導体面がＧＮＤ、中央の導体がシグナルという、いわゆるＧＳＧ構造となる。図８（ｄ）は、ｗ／ｈ＝１．０の配線板におけるｓ／ｈの値に応じた特性インピーダンスを示している。
【００５０】
図９は、フリップチップボンディングを用いた従来のＤＭＬの終端回路パターン８００の概略を示している。
【００５１】
図９（ａ）に示す回路パターン８００において、ＤＭＬ８０４に信号を送るための高周波線路Ｓ（８０１）も、終端抵抗８０３の直前の高周波線路８０１も同じ５０オーム設計である。図９（ａ）は、ＤＭＬの信号用電極も、ＧＮＤ電極も同一面にある場合の例を示しており、ＤＭＬの信号用電極は配線板の高周波線路Ｓに、ＤＭＬのＧＮＤ電極は配線板のグランド線路Ｇに、それぞれフリップチップボンディングされる。
【００５２】
５０オームの終端抵抗８０３は、チップ抵抗を配線板に半田づけしてもいいし、配線板に作りこんでもいい。配線板に作りこむ場合、終端抵抗８０３も５０オームになるように設定する。終端抵抗８０３は、寄生容量を少なくするため、なるべく短くなるようにする。終端抵抗８０３とその右側のグランド線路Ｇとの間には隙間を設けずに両者を直結して、寄生成分が含まないようにする。
【００５３】
なお、ＤＭＬのＧＮＤ電極が信号用電極の反対側（裏面）にある場合には、図９（ｂ）のように、信号用電極と配線板の高周波線路８０１とだけがフリップチップボンディングされる。この場合、裏面の電極およびグランドは、ボンディングワイヤ、または、ビアなどの方法で接続される。
【００５４】
図１０および図１１は、ＤＭＬのＧＮＤ電極が信号用電極の反対側（裏面）にある場合のＤＭＬのＧＮＤ電極とグランドとのビア接続形態を示している。図１０および図１１に示した接続形態は、図９（ｂ）の回路パターン８００に対応している。
【００５５】
図１０において、Ａｕバンプ８１３によって、高周波配線板８３０とサブキャリア８２０上のＤＭＬ８０４とが接続される。また、Ａｕバンプ８１５によって、高周波配線板８３０と配線引き回し用の高周波配線板８３１とが接続される。図１０の接続例では、電流パスＩは、フリップチップボンディング８１３→ＤＭＬ８０４の底面→サブキャリア８２０→高周波配線板８３１という経路になる。
【００５６】
図１１に示すように、ＤＭＬ８０４のシグナルＳにフリップチップボンディング８１３が施され、サブキャリア８２０上には、例えば半田によってＤＭＬ８０４が搭載される。一般に、ＤＭＬ８０４の厚みは１５０μｍ程度であり、高周波配線板８３１よりも薄くなるので、サブキャリア８２０には図１１に示すような段差が設けられる。
【００５７】
なお、図１１において、２つのＡｕ電極８１６ａ，８１６ｂは接続されている。
【００５８】
Ａｕ電極８１６ｂと高周波配線板８３０のグランドＧとはビア８３３によって接続され、２つの高周波配線板８３０，８３１はフリップチップボンディング８１５によって接続される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００５９】
【非特許文献１】Dongchurl Kim et.al., “Design and Fabrication of a Transmitter Optical Subassembly in 10-Gb/s Small-Form-Factor Pluggable Transceiver”, IEEE JORNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS. VOL. 12,No.4, JULY/AUGUST 2006, pp776-782
【非特許文献２】Chengzhi Xu, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 24, NO. 22, 2012
【非特許文献３】Shigeru Kanazawa, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 32, NO. 1, 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００６０】
図９に示す構造のように、伝送線路８０１と終端抵抗８０３とをそれぞれ５０オームに設定することでインピーダンス整合をとる高周波伝送線路は従来から存在するものの、直接変調ＤＦＢレーザを含むインピーダンス整合が考慮されておらず、周波数特性を向上させる高周波伝送線路が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００６１】
上記の課題を解決するための光回路は、変調信号に応じて駆動される直接変調ＤＦＢレーザと、前記直接変調ＤＦＢレーザと接続される終端抵抗を含むインピーダンス線路部と、前記変調信号を伝送するための高周波伝送線路と、前記直接変調ＤＦＢレーザに流れる駆動電流に応じて、前記終端抵抗を含むインピーダンス線路部の特性インピーダンスを変化させる制御部とを含む。
【００６２】
ここで、前記制御部は、前記駆動電流に対応付けられた制御電圧を、前記高周波伝送線路に印加するようにしてもよい。
【００６３】
前記制御部は、前記特性インピーダンスを変化させるための指示を、前記高周波伝送線路のシグナル線路とグランド線路との間の距離を可動させる可動機構に行うようにしてもよい。
【００６４】
前記高周波伝送線路は、前記終端抵抗と接続され、所定の特性インピーダンスを有する導体線路と、前記導体線路および前記終端抵抗に対して、所定の距離を隔てて対向配置されるとともに、前記導体線路と接続されるグランド線路とを備え、前記光変調器は、信号入力用電極とグランド用電極とを有し、前記信号入力用電極が前記導体線路に接続されるようにしてもよい。
【００６５】
前記導体線路は、前記終端抵抗の一端と接続され、前記所定の特性インピーダンスを有する第１導体線路と、前記終端抵抗の他端と接続される第２導体線路とを有し、前記第１導体線路および前記グランド線路は、それぞれ、前記終端抵抗側に向かって、線路幅が狭くなるように形成されるようにしてもよい。
【００６６】
前記グランド用電極は、前記グランド線路に接続されるようにしてもよい。
【００６７】
前記信号入力用電極と前記第１導体線路との接続がフリップチップ接続であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００６８】
本発明によれば、高周波特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】典型的な箱型ＴＯＳＡモジュールの外観を示す図である。
【図２】図１で示した筺体のモジュール内部の実装構成を示す図である。
【図３】ＴＯＳＡモジュールと駆動用ドライバＩＣとの接続態様を示す図である。
【図４】直接変調DFBレーザの構成を示す図である。
【図５】フリップチップボンディングによる高周波配線とＤＭＬとの接続態様を示す図である。
【図６】従来の多チャネル光送信器の構成を示す図である。
【図７】従来の多チャネル光送信器において、ＤＭＬの電極と配線板との接続態様、等価回路および高周波特性を示す図である。
【図８】従来の高周波誘電板において、その構成、誘電率に応じた特性インピーダンスを示す図である。
【図９】フリップチップボンディングを用いた従来のＤＭＬの終端回路パターンの概略を示す図である。
【図１０】ＤＭＬのＧＮＤ電極が信号用電極の裏面にある場合のＤＭＬのＧＮＤ電極とグランドとの接続形態を示す斜視図である。
【図１１】図１０の接続形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態の高周波伝送線路の構成例を示す図である。
【図１３】高周波伝送線路の一例を示す斜視図である。
【図１４】高周波伝送線路と接続されるＤＭＬレーザチップの一例を示す斜視図である。
【図１５】直接変調ＤＦＢレーザチップと高周波配線板との組み合わせ例を示す斜視図である。
【図１６】図１５の等価回路と直接変調ＤＦＢレーザチップに流れる光電流をモニタするコントローラとの一例を示す図である。
【図１７】ＭＥＭＳによって高周波伝送線路の特性インピーダンスを可変する処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下、本発明の高周波伝送線路１Ｂの実施形態について説明する。この高周波伝送線路１Ｂは、直接変調ＤＦＢレーザのＤＦＢ部に信号を伝送するように構成される。
【００７１】
［高周波伝送線路の構成］
まず、高周波伝送線路１Ｂの構成について、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、本実施形態の高周波伝送線路１Ｂの構成例について、従来の高周波伝送線路と関連付けて示す図であって、（ａ）は高周波伝送線路１Ｂの回路パターン１Ｂ、（ｂ）は従来の回路パターン８００Ｂ、を示す。図１３は、高周波伝送路１Ｂの斜視図である。
【００７２】
図１２（ａ）に示すように、高周波伝送線路１Ｂは、第１導体線路１１ａと、この第１導体線路１１ａの終端抵抗１４と、終端抵抗１４と接続される第２導体線路１５ａと、第１導体線路１１ａ、終端抵抗１４および第２導体線路１５ａに対して、所定の距離を隔てて対向配置されるグランド線路１２ａ，１２ｂとを備える。
【００７３】
導体線路１１ａ，１５ａは、例えば高周波配線板である。第１導体線路１１ａの特性インピーダンスは、例えば５０Ωに設定され、第２導体線路１５ａは、例えば５０Ωよりも低い値に設定される。
【００７４】
なお、第２導体線路１５ａは、対応するグランド線路１２ａ，１２ｂとの組み合わせによって、図１３に示す第２の低インピーダンス線路部４２３Ａを構成する。この第２の低インピーダンス線路部４２３Ａは、スタブとして機能し、これにより、周波数のピーキング量が調整されるようになっている。
【００７５】
ＤＦＢ部１７は、第２導体線路１５ａとグランド線路１２ｂとの間に接続される。この実施形態では、ＤＦＢ部１７の信号用電極およびグランド用電極はともにＤＦＢ部１７の同一面に構成されるようになっているので、ＤＦＢ部１７の信号用電極は導体線路１１ａに、ＤＦＢ部１７のグランド電極はグランド線路１２ｂに、それぞれフリップチップボンディングされる。フリップチップボンディングの接続形態は例えば図５で示したものと同じである。
【００７６】
図１２（ａ）において、第１導体線路１１ａは、終端抵抗１４側の端面において、内側に曲がる折り曲げ形状１６ｃ，１６ｄを有する。図１２（ａ）の例では、折り曲げ形状１６ｃ，１６ｄは、例えば、線路幅が狭くなるテーパ形状となっている。
【００７７】
グランド線路１２ａ，１２ｂは、上述した各折り曲げ形状１６ｃ，１６ｄに対応する位置において、第１導体線路１１ａ側に曲がる折り曲げ形状１６ｂ，１６ａを有する。図１２（ａ）の例では、折り曲げ形状１６ａ，１６ｂは、例えば、ＧＮＤ幅が広くなるテーパ形状となっている。
【００７８】
これにより、折り曲げ形状１６ａ〜１６ｄの部分の特性インピーダンスは、終端抵抗１４側に向かって、５０Ωよりも小さくなるように変化する。この部分は、図１３に示すインピーダンス遷移部４２１Ａを構成する。
【００７９】
また、テーパにより線路幅が変化した各線路１１ａ，１２ａ，１２ｂおよび終端抵抗１４によって、図１３に示す第１の低インピーダンス線路部４２２Ａを構成する。図１３に示す第２の低インピーダンス線路部４２３Ａは、終端抵抗１４に隣接する線路１５ａおよびそれに対応するグランド線路１２ａ，１２ｂによって構成される。
【００８０】
一方、図１２（ｂ）に示すように、従来の回路パターン８００Ｂは、ＤＦＢ部８０５に信号を送るための高周波線路８０１ｂと、２つのグランド線路８０１ａ，８０１ｂとを備える。この場合、終端抵抗８０３ａも、ＤＦＢ部と接続する高周波線路８０１ｂも同じ５０オーム設計である。
【００８１】
次に、この高周波伝送線路１Ｂと組み合わせられるDFBレーザについて、図１４を参照して説明する。図１４は、DFBレーザ２０の一例を示す斜視図である。
【００８２】
図１４に示すように、DFBレーザ２０は、ＤＦＢレーザ電極２１と、金バンプ２２と、レーザチップ２４と、サブキャリア２５とを備える。
【００８３】
図１５は、高周波伝送線路１ＢとDFBレーザ２０とが組み合わせられた光回路の一例を示す斜視図である。
【００８４】
この例では、高周波伝送線路１Ｂは、金バンプ２２を介して、図１４に示したDFBレーザ２０と接続されるようになっている。
【００８５】
なお図１５では、ＤＦＢレーザ２０と高周波伝送路１Ｂが直角に交わるような形態になっているが、ＤＦＢレーザ２０と高周波伝送路１Ｂが同一方向から重なり合うに配置しても構わない。特にＤＦＢレーザ２０が単体でなく、アレイ構造の場合には、ＤＦＢレーザ２０と高周波伝送路１Ｂとを同一方向に配置するのが好ましい。
【００８６】
なお、図１５に示す回路要素４１Ａ，４２１Ａ，４２２Ａ，４２３Ａはそれぞれ、図１３に示した５０Ω線路４１ａ，インピーダンス遷移部４２１Ａ，第１の低インピーダンス線路部４２２Ａと、第２の低インピーダンス線路部４２３Ａに対応する。
【００８７】
図１６は、上述した高周波伝送線路１Ｂの等価回路とコントローラ５０とを含む光回路の一例を示している。
【００８８】
この高周波伝送線路１Ｂの等価回路は、５０Ω線路４１Ａと、インピーダンス調整部４２Ａとを備える。インピーダンス調整部４２Ａは、５０Ω線路４１Ａと直列接続され、インピーダンスが５０Ωよりも低くなっていくインピーダンス遷移部４２１Ａと、インピーダンスが相対的に低い第１の低インピーダンス線路（終端抵抗を含む）４２２Ａと、インピーダンスが５０Ωよりも相対的に低い第２の低インピーダンス線路４２３Ａとを有する。ＤＦＢ部４２４Ａの一端は、第２の低インピーダンス線路４２３Ａに接続され、ＤＦＢ部４２４Ａの他端は接地される。この第２の低インピーダンス線路部４２３Ａは、スタブとして機能し、これにより、周波数のピーキング量が調整され、高周波帯の周波数特性が向上するようになっている。
【００８９】
なお、図１６に示す回路要素４１Ａ，４２１Ａ，４２２Ａ，４２３Ａはそれぞれ、図１３に示した５０Ω線路４１ａ，インピーダンス遷移部４２１Ａ，第１の低インピーダンス線路部４２２Ａと、第２の低インピーダンス線路部４２３Ａに対応する。
【００９０】
［特性インピーダンスの可変処理］
図１６において、電流計５２と接続されるコントローラ（制御部）５０は、変調信号のＯＮまたはＯＦＦに応じて、所定のＯＮ電流またはＯＦＦ電流を出力する。マーク率（変調信号のＯＮ／ＯＦＦ比）が１／２の場合、電流計５２に流れる（平均）電流はＯＮ電流とＯＦＦ電流の中央値となる。ＤＦＢレーザの光出力強度を上げる場合には、ＯＮ電流のみを増やしてもよいし、ＯＮ電流とＯＦＦ電流の双方を増やすようにしてもよい。
【００９１】
一般に、ＤＦＢレーザの抵抗値は、注入される電流によって変化する。すなわち、変調信号のマーク率が変わったり、ＯＮ電流やＯＦＦ電流の値を調整した場合には、ＤＦＢレーザの抵抗値が変化することになる。
【００９２】
そこで、DFBレーザ２０に流れる電流に応じて、抵抗を含む第１の低インピーダンス線路部４２２Ａの特性インピーダンスを変化させる。なお、第１の低インピーダンス線路部４２２Ａだけでなく、第１の低インピーダンス線路部４２２Ａと第２の低インピーダンス線路部４２３Ａの両方の特性インピーダンスを変化させても構わない。通常、第１の低インピーダンス線路部４２２Ａや第２の低インピーダンス線路部４２３Ａの特性インピーダンスの変化に追従するように、インピーダンス遷移部４２１の特性インピーダンスも変化する。
【００９３】
なお、ＤＦＢレーザ２０に流れる電流は、電流計５２に流れる電流と同じであり、電流計５２でモニタすることができる。また、コントローラは、所定のＯＮ電流またはＯＦＦ電流の値も、変調信号のマーク率の値を有しているので、電流計５２に別段の機構を設けなくともＤＦＢレーザに流れる電流を求めることもできる。
【００９４】
図１６では、コントローラ５０は、ＤＦＢレーザ２０に流れる電流値５０１と、第１の低インピーダンス線路部４２２Ａに対する電圧値（制御信号）５０２とを含むテーブル５１を備えており、このテーブル５１を参照して、電流計５２によって検出された受光電流としての電流値に対応する電圧値を抽出する。そして、コントローラ５０は、この電圧値を、第１の低インピーダンス線路部の導体線路１１ａとグランド線路１２との間に印加する。
【００９５】
図１２（ａ）を参照すると、例えばＫＴＮ（タンタル酸ニオブ酸カリウム）または液晶を用いた高周波伝送線路１Ｂの特性インピーダンスは、導体線路１１ａの幅、高周波伝送線路１Ｂの誘電率・厚さ、および、線路１１ａと線路１２ａ，１２ｂとの間のギャップにより決まる。したがって、例えば、高周波伝送線路１Ｂへの印加電圧が変わる場合には、高周波伝送線路１Ｂの誘電率が変化することで、終端抵抗１４の特性インピーダンスが可変する。これにより、DFBレーザ２０を含むインピーダンス整合を正確に行いつつ、周波数特性を向上させることができる。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態の高周波伝送線路１Ｂによると、第１導体線路１１ａおよびグラウンド線路１２ａ，１２ｂは、それぞれ、終端抵抗１４側に向かって、線路幅が狭くまたは広くなるように形成される。この場合、終端抵抗１４および第２導体線路１５ａでは、グランド線路１２ａ，１２ｂとの組み合わせによって特性インピーダンスが第１導体線路１１ａの特性インピーダンスよりも低くなる。これにより、周波数特性が向上する。
【００９７】
また、コントローラ５０によって、DFBレーザ２０に流れる光電流に応じて終端抵抗１４の特性インピーダンスを変化させるので、終端抵抗１４の特性インピーダンスが可変し、これにより、DFBレーザ２０を含むインピーダンス整合を正確に行いつつ、周波数特性を向上させることができる。
【００９８】
以上、実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は実施形態に限られるものではなく、変更するようにしてもよい。
【００９９】
（変形例１）
図１６では、コントローラ５０がＤＦＢレーザに流れる電流に対応する電圧値を第１の低インピーダンス線路部４２２Ａに印加する場合について説明した。これとは別に、可動機構としてのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）によって、特性インピーダンスを可変するようにしてもよい。
【０１００】
図１７は、ＭＥＭＳ７１によって第１の低インピーダンス線路部４２２Ａのグランド線路１２ａ，１２ｂをシグナル線路１１ａに近づけたり、遠ざけたりすることで、特性インピーダンスを可変する処理を示している。図１７に示す例において、ＭＥＭＳ７１とグランド線路１２ａ，１２ｂとの間のカップリング量を制御して特性インピーダンスを可変させる。この場合、コントローラ５０は、終端抵抗１４の特性インピーダンスを変化させるための指示を、高周波伝送線路１Ｂのシグナル線路とグランド線路との間の距離を可動させるＭＥＭＳ７１に行う。
【０１０１】
（変形例２）
なお、特性インピーダンスを変える方法は、上述した例に限定されるものではない。例えばインピーダンスを変えることのできるトランジスタ回路や液晶等を設けておき、受光電流に応じて、トランジスタ回路や液晶等によって特性インピーダンスを変えることも可能である。
【０１０２】
（変形例３）
また、本実施形態では、コントローラ５０は、DFBレーザに流れる電流をモニタし、その電流に応じて特性インピーダンスを可変する場合について説明したが、ＭＰＤ（図６（ｂ）を参照）を流れる受光電流をモニタし、その受光電流に応じて特性インピーダンスを可変することもできる。
【０１０３】
（変形例４）
また、以上では、図１２（ａ）を参照して、例えば、ＤＦＢ部１７は、導体線路１１ａとグランド線路１２ｂとの間に接続される場合について説明した。しかしながら、ＤＦＢ部１７の信号用電極とグランド用電極とが異なる面に構成される場合も考えられる。かかる場合、高周波伝送線路では、ＤＦＢ部の信号用電極およびグランド電極がともに、第１導体線路１１ａでフリップチップボンディングされるようにしてもよい。
【０１０４】
（変形例５）
図１２（ａ）において、上述した折り曲げ形状（テーパ形状）１６ａ〜１６ｄは、特性インピーダンスが例えば５０Ωより低くなるものであればよく、他の様々な代替の形状によっても実施することができる。例えば、かかる形状として、段階的に、または曲面状に連続的に、変化するようにしてもよい。
【０１０５】
（変形例６）
図１２に示したものにおいて、テーパ形状は、第１導体線路１１ａのみに形成し、グランド線路１２ａ，１２ｂは形成しないようにしてもよい。
【０１０６】
上記実施形態および変形例等は、任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１Ｂ  高周波伝送線路
１１ａ  第１導体線路
１２ａ，１２ｂ  グランド線路
１４  終端抵抗
１５ａ  第２導体線路
１６ａ〜１６ｄ  折り曲げ形状（テーパ形状）
５０  コントローラ
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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