SE520139C2 - Lasermodulator med elektriskt separerade laser- och modulatorsektioner - Google Patents
Lasermodulator med elektriskt separerade laser- och modulatorsektionerInfo
- Publication number
- SE520139C2 SE520139C2 SE0104033A SE0104033A SE520139C2 SE 520139 C2 SE520139 C2 SE 520139C2 SE 0104033 A SE0104033 A SE 0104033A SE 0104033 A SE0104033 A SE 0104033A SE 520139 C2 SE520139 C2 SE 520139C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- modulator
- laser
- signal
- light signal
- region
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 13
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 32
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0265—Intensity modulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
25 30 520 139 En mängd ansträngningar har naturligtvis redan gjorts för att förbättra optiska sändares prestanda. Exempelvis beskriver det amerikanska patentet US 6,191,464 en lösning som syftar till att undvika modulation och chirp hos lasern då det inte finns någon informationssignal vid modulatoringàngen. Den föreslagna lösningen involverar elektrisk separation av integrerade halvledarkomponenter i en integrerad optoelektrisk anordning.
En fullständig DFB-EA-modulator tillverkas på samma substrat.
Laserdiodens anod och modulatorns anod separeras elektriskt av ett isolationsomräde. Laserns katod och modulatorns katod ansluts dock till en gemensam jordspänning.
Dokumentet JP, A, 5 524 751 beskriver ett annat exempel på en optisk modulator med en kvantbrunnslaser och en elektroab- sorbtionsmodulator integrerade på samma substrat. Även här är lasern och modulatorn elektriskt separerade med avseende på anoderna. Dock är komponenterna elektriskt anslutna via ett gemensamt substrat som fungerar som katod för båda två.
Såsom visas i exemplen ovan är det vid konstruktion av DFB- EA-modulatorer vanligt att arrangera lasersektionen och modulatorsektionen på ett gemensamt substrat med en gemensam katodanslutning för både lasern och modulatorn.
Figur 1 visar en typisk lasermodulatorstruktur av denna typ och figur 2 visar ett exempel på en optisk sändare som inkluderar en sådan lasermodulator 250.
En protokollkonverterare 210 tar emot en informationssignal X och producerar som svar en styrsignal CX, vilken typiskt har seriell form, medan informationssignalen X kan ha parallellform.
Styrsignalen CX har i alla fall en relativt stor bandbredd. En modulatordrivare 220 tar emot styrsignalen CX och genererar som svar en modulationssignal MX, vilken är anpassad till en modulatorsektion 252 i lasermodulatorn 250. En laserdrivnings- styrenhet 230 genererar en drivström IB till en lasersektion 251 i lasermodulatorn 250. Drivströmmen IB styr nivån på den primära ljussignalens L1 utsignalseffekt, vilken genereras i en första 10 15 20 25 30 35 520 139 3 kvantbrunnsstruktur MQW-1 i lasersektionen 251, på så sätt att den primära ljussignalens L1 effekt hamnar inom ett önskat område för den specifika tillämpningen. En styrande återkopplingssiinga bestämmer ett lämpligt värde på drivströmmen IB. Den styrande återkopplingsslingan innefattar en övervakningsdiod 240, vilken detekterar en läcksignal L'1 ur den primära ljussignalen L1 från lasersektionen 251. Baserat på läcksignalen L'1 levererar övervakningsdioden 240 en återkopplingssignal lph till laserdrivningsstyrenheten 230. Återkopplingssignalen lph (eller fotoströmmen) är proportionell mot den primära ljussignalen L1. Styrenheten 230 anger en lämplig drivström IB beroende på återkopplingssignalen lph.
Modulationssignalen MX påverkar (eller snarare försvagar) den primära ljussignalen L1 från lasersektionen 251 då denna signal passerar igenom en andra kvantbrunnsstruktur MQW-2 i modulatorsektionen 252, på så sätt att en utgående modulerad ljussignal Lz, vilken representerar informationssignalen X, produceras. En resistor 253, på exempelvis 500, kan också anslutas parallellt med dioden i modulatorn 252 för att avsluta signalreflexer.
För att återvända till figur 1 så innefattar lasersektionen 251 ett separat anodområde med positiv dopningspolaritet (t.ex. lnP), tillgängligt via en första anodkontakt 101 och en första anodledare 101a. På motsvarande sätt innefattar modulator- sektionen 252 ett annat separat anodområde p+ (t.ex. lnGaAs), även detta med positiv dopningspolaritet, vilket är tillgängligt via en andra anodkontakt 103 och en andra anodledare 103a. Ett halvisolerande område SI (t.ex. lnP) separerar laseranod- området p från modulatoranodområdet p+. Ett underliggande lager p av anodområdet p+ i modulatorsektionen 252 kan utsträckas under det odopade området SI för att kontaktera laseranodområdet p. Dock delar i varje fall både lasersektionen 251 och modulatorsektionen 252 ett gemensamt katodområde med negativ polaritet, exempelvis i form av ett lager n- (lnP) och ett substrat n (lnP). Katodområdet är tillgängligt via en 10 15 20 25 30 520 139 :__,,c,,,_, ,, katodkontakt 102, vilken normalt är ansluten till jordspänningen.
Som ett resultat av detta måste lasersektionen 251 drivas med en positiv spänning +VCC på sin anod 101, medan modulatorsektionen 252 måste drivas med en negativ spänning -Vee på sin anod 103.
Följaktligen kräver en DFB-EA-modulator enligt denna konstruktion såväl en positiv matningsspänning +VCC som en negativ matningsspänning Nee. Detta leder i sin tur till en jämförelsevis stor, komplex och dyr kretslösning. Modulatorn kräver dessutom en hög spänningsamplitud från modulator- drivaren för att erhålla en tillräckligt hög utsläckningsgrad (d.v.s. förhållandet mellan de två optiska effektnivåer som används för att representera information i ett binärt format). Den spänningsamplitud som krävs är normalt högre än vad som kan åstadkommas med hjälp av en CMOS-process (CMOS = gomplementary gletal-gxide semiconductor) för höga hastig- heter, vilket naturligtvis ger allvarliga restriktioner och krav på modulatordrivaren.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en lösning för framställning av informationsbärande (d.v.s. modulerade) ljussignaler, vilken minskar ovan nämnda problem och således erbjuder en effekt- och storlekseffektiv konstruktion av måttlig kretskomplexitet.
Detta syfte uppnås enligt en aspekt av uppfinningen genom en integrerad anordning för emitterande av en modulerad ljussignal såsom tidigare beskrivits, vilken kännetecknas av att lasersektionen och modulatorsektionen är elektriskt separerade från varandra, på så sätt att laseranodområdet är elektriskt isolerat från motsvarande modulatoranodområde. Laserkatod- området är även elektriskt isolerat från motsvarande modulator- katodområde. 10 15 20 25 30 520 139 5 Denna separation av laser- och modulatorsektionerna är mycket fördelaktig, eftersom det därigenom blir möjligt att driva anordningen med en enda matningsspänning, trots att lasern kräver en positiv förspänning och modulatorn kräver en negativ förspänning.
Enligt en föredragen utföringsform av denna' aspekt av uppfinningen innefattar lasersektionen minst en externt tillgänglig laseranodkontakt samt minst en externt tillgänglig laserkatodkontakt. På motsvarande sätt innefattar modulator- sektionen minst en externt tillgänglig modulatoranodkontakt samt minst en externt tillgänglig modulatorkatodkontakt.
Fördelen med de på detta vis tillgängliga kontakterna är att de förenklar anslutningen av relevanta jord- och matnings- spänningar.
Enligt en annan föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar den integrerade anordningen ett halvisolerande område mellan laseranodområdet och modulator- anodområdet, vilket på ett okomplicerat sätt elektriskt separerar dessa områden från varandra.
Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar den integrerade anordningen ett protonbombarderat område mellan den första kvantbrunns- strukturen och den andra kvantbrunnsstrukturen. Det protonbombarderade området sträcker sig genom ett första dopat lager med en första dopningspolaritet under kvantbrunnsstrukturerna. En modulatorkatodkontakt ansluts dessutom till det första dopade lagret.
Det protonbombarderade området åstadkommer således två områden i det första dopade lagret, vilka områden är elektriskt isolerade från varandra. En fördel med detta är att det protonbombarderade området i sig kan åstadkomma den elektriska separationen mellan laser- och modulatorkatod- områdena. 10 15 20 25 30 520 139 Enligt en första föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar den integrerade anordningen två seriellt och motsatt backspända dioder, vilka elektriskt separerar laserkatodområdet från modulatorkatodområdet. Dioderna kan motsvaras av ett separationslager under det första dopade lagret, vilket har en dopningspolaritet motsatt den första dopningspolariteten, d.v.s. dopningspolariteten hos det första dopade lagret under kvantbrunnsstrukturerna. Företrädesvis är också ett diodförspänningsområde mellan diodernas anoder externt tillgängligt via en förspänningskontakt. u Denna första föredragna utföringsform är fördelaktig på många sätt, eftersom den tillåter en direkt fastsättning av en laserkatod till anordningens substrat.
Enligt en andra föredragen alternativ utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar den integrerade anordningen i stället ett halvisolerande lager under det första dopade lagret.
Detta lager, i kombination med det protonbombarderade området, separerar på detta sätt elektriskt laserkatodområdet från modulatorkatodområdet.
Denna andra föredragna alternativa utföringsform är mycket fördelaktig, eftersom den å ena sidan resulterar i en jämförelsevis kompakt anordningsstruktur, och å andra sidan inte kräver någon diodmatning.
Enligt en annan aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom en optisk sändare såsom inledningsvis beskrivits, vilken kännetecknas av att laserenheten innefattar ovan föreslagna integrerade anordning. På detta sätt behöver sändaren endast en enda matningsspänning, vilket naturligtvis är fördelaktigt på grund av de skäl som inledningsvis redovisats.
Enligt en föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar den optiska sändaren en protokoll- konverterare, vilken tar emot minst en signal som representerar den information som skall sändas, och som svar genererar en 10 15 20 25 30 520 159 styrsignal. En fördel med protokollkonverteraren är att den kan transformera den faktiska informationssignalen till ett signalformat som är anpassat till modulatordrivaren och laserenheten i sändaren.
Enligt en föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar den optiska sändaren en övervaknings- diod som detekterar en läcksignal ur den primära ljussignalen.
Baserat på den detekterade signalen levererar övervaknings- dioden en återkopplingssignal till laserdrivningsstyrenheten, vilken i sin tur ligger till grund för den drivström som matas till laserenheten. En fördelaktig effekt av denna styrande återkopplingsslinga är att medeluteffekt från lasern på detta sätt kan bibehållas vid en önskad nivå.
Enligt en annan föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar modulationssignalen en variabel modulatorspänningskomponent, vilken representerar den information som skall sändas av den optiska sändaren.
Modulationssignalen innefattar även en väsentligen konstant modulatorförspänningskomponent, vilken är anpassad till ett värde som är optimalt med avseende på tillämpningen i fråga.
En sänkt förspänning (d.v.s. ett mer negativt värde) resulterar i en minskad optisk uteffektnivå, vilket vanligen inte är önskvärt.
Samtidigt minskar den sänkta förspänningen modulatorns chirp, vilket är en önskvärd effekt. I vilket fall som helst är det föreslagna signalformatet fördelaktigt, eftersom det gör det möjligt att generera en modulationssignal som är optimal med avseende på modulatorns karakteristik.
Enligt en första föredragen alternativ utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar modulatordrivaren en avslutad utgång, vilken levererar modulationssignalen till laserenheten enligt ett obalanserat format. Ett obalanserat signalformat är önskvärt i många tillämpningar, i synnerhet då en relativt lågfrekvent utsignal krävs. 10 15 20 25 30 520 139 8 Enligt en andra föredragen alternativ utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar modulatordrivaren en avslutad utgång, vilken är differentiellt kopplad till laserenheten. Denna utgång levererar således styrsignalen till laserenheten enligt ett differentiellt format. Företrädesvis innefattar modulatordrivaren också en separat förspänningsingång för att ta emot en referensspänningsnivå, vilken tillhandahåller en förspänning till modulatorsektionen i laserenheten.
Ett differentiellt signalformat är ofta önskvärt, då modulator- signalens amplitud på detta sätt kan bli lika med hela spänningsskillnaden mellan matningsspänning och jord. Detta betyder i sin tur att en effekteffektiv lågspänningsdrivare kan användas för att tillhandahålla matningsspänningen. En differentiell signal är dessutom mindre känslig för störningar, och signalen orsakar i sig vanligen mindre störningar för andra signaler. Detta beror på att den totala medelströmmen är väsentligen konstant.
Enligt en annan föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar den optiska sändaren en styrenhet för duty cycle, vilken kompenserar för den exponentiella överfö- ringsfunktionen hos laserenhetens modulatorsektion. Fördelen med en sådan icke-linjär kompensation är naturligtvis att styrning och finjustering av modulatordrivaren kan göras betydligt enklare än annars.
Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen innefattar modulatordrivaren minst en avslutad utgång, vilken levererar en lågfrekvent modulationssignal till laserenheten. Modulationssignalen från minst en avslutad utgång innehåller således huvudsakligen spektralkomponenter som motsvarar relativt låga frekvenser. De differentiella utsignalerna levererar å andra sidan modulationssignaler med brett frekvensomfång, vilka innehåller spektrala komponenter som motsvarar både relativt höga frekvenser och relativt låga frekvenser. Den minst en làgfrekventa modulationssignalen 10 15 20 25 520 139 produceras företrädesvis genom en lågpassfiltrerande kedja, vilken tar emot en primär modulationssignal.
Den fördel som uppnås med denna spektrala separation av modulationssignaierna är att de högfrekventa signalerna kan använda en väl avslutad drivare med små kondensatorer, medan de avslutade utgångarna endast behöver användas för att leverera de lågfrekventa signalerna.
Uppfinningen erbjuder en mycket effektiv och flexibel lösning för generering av modulerade ljussignaler. Samtidigt leder uppfinningen till effekteffektiva och förhållandevis små konstruktioner med måttlig kretskomplexitet. Uppfinningen kommer därför givetvis att ge en konkurrensmässig fördel för godtyckligt kommunikationssystem där optiska sändare används för sändande av information.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare med hjälp av föredragna utföringsformer, vilka beskrivs som exempel, och med hänvisning till de bifogade ritningarna.
Figur 1 visar en i sig känd integrerad struktur innefattande en lasersektion och en modulatorsektion, Figur2 visar ett blockschema över en känd optisk sändare vilken använder den struktur som visas i figur 1, Figur 3a visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett första alternativ av en första utföringsform av uppfinningen, Figur 3b visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett andra alternativ av den första utföringsformen av uppfinningen, Figur 3c visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett 10 15 20 25 Figur 3d Figur 4 Figur 5a Figur 5b Figur 6 Figur 7a Figur 7b 520 139 10 tredje alternativ av den första utföringsformen av uppfinningen, visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett fjärde alternativ av den första utföringsformen av uppfinningen, visar ett blockschema över en föreslagen optisk sändare inkluderande en obalanserad modulator- drivare, visar ett blockschema över en optisk sändare enligt en första utföringsform av uppfinningen, vilken inkluderar en differentiell modulatordrivare, visar ett blockschema över en optisk sändare enligt en andra utföringsform av uppfinningen, vilken inkluderar en differentiell modulatordrivare, visar ett blockschema över en modulatordrivare i CMOS-teknologi enligt en utföringsform av uppfinningen, vilken kan inkluderas i den föreslagna optiska sändare som visas i figur 5, visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett första alternativ av en andra utföringsform av uppfinningen, och visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett andra alternativ av den andra utföringsformen av uppfinningen.
BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA uTFöRmGsFoRMER Av UPPFINNiNGEN Figur 3a visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett första alternativ av en första utföringsform av uppfinningen. En lasersektion innefattar här ett separat anodområde med en 10 15 20 25 30 35 i 520 139 11 positiv dopningspolaritet p1 (t.ex. lnP), vilken är tillgänglig via en första anodkontakt 301 och en första anodledare 301a. På motsvarande sätt innefattar modulatorsektionen ett annat separat anodområde p+ (t.ex. lnGaAs), även detta med en positiv dopningspolaritet, vilket är tillgängligt via en andra anodkontakt 303 och en andra anodledare 303a. Ett halvisolerande område (d.v.s. ett odopat område) Sl-1 (t.ex. lnP) separerar laseranodomràdet pj från modulatoranodområdet p+. Ett underliggande lager p1 till anodområdet p+ i modulatorsektionen 252 utsträcker sig under det första odopade området Sl-1 och kontakterar laseranodomràdet p1.
Lasersektionen har ett dubbellagrigt katodomràde innefattande ett första lager n1- (t.ex. lnP) med negativ dopningspolaritet och ett substrat n (t.ex. lnP), även detta med negativ dopnings- polaritet. Modulatorsektionen har ett motsvarande katodomràde i form av ett andra lager nz- (t.ex. lnP) med negativ dopnings- polaritet, vilket dock är elektriskt isolerat från det första lagret n1- med hjälp av två seriellt och motsatt backspända dioder.
Dioderna motsvaras av ett separationslager pg (t.ex. lnGaAs) med positiv dopningspolaritet under det andra lagret n2-.
Laserkatodområdet n1-; n är externt tillgängligt via en första katodkontakt 302 och en första katodledare 302a, medan modulatorkatodområdet n2- är externt tillgängligt via en andra katodkontakt 304 och en andra katodledare 304a. En förspänningskontakt 305 och en tilledare 305a gör separations- lagret p2 (d.v.s. en elektrisk punkt mellan katodområdena n1-; n respektive n2-) externt tillgängligt på så sätt att en spänning kan anbringas mellan de båda seriellt och motsatt backspända diodernas anoder. Denna punkt sätts vanligen till jord, men även andra potentialer är tekniskt möjliga.
Den integrerade lasermodulatorstrukturen enligt den första utföringsformen av uppfinningen innefattar även en första kvantbrunnsstruktur MQW-1 under laseranodomràdet p1 för generering av en primär ljussignal L1, och en andra kvantbrunnsstruktur MQW-2 under modulatoranodområdet p+; p1 10 15 20 25 30 520 159 12 för påverkan av den primära ljussignalen L1 genom elektroabsorbtion (d.v.s. variabel försvagning av den primära ljussignalen L1). Modulatorn modulerar således den primära ljussignalen L1 och producerar en resulterande modulerad ljussignal L; som beror av spänningen över den andra anodkontakten 303 och den andra katodkontakten 304, på så sätt att en relativt hög spänning däröver resulterar i en modulerad ljussignal L2 med förhållandevis låg effekt, och en förhållandevis låg spänning däröver resulterar i en modulerad ljussignal Lz med förhållandevis hög effekt. “ Den första kvantbrunnsstrukturen MQW-1 inkluderar ett lager vilket innefattar olika orenheter 310 av t.ex. lnP och 311 av t.ex. lnGaAsP som är distribuerade över strukturen MQW-1 på ett alternerande sätt. De olika materialen i orenheterna 310 och 311 har olika brytningsindex och motsvarar således ett gitter, vilket bestämmer våglängden hos den ljussignal L1 som produceras av lasern. Företrädesvis har båda orenheterna 310 och 311 positiv dopningspolarltet.
Ett protonbombarderat område PBR är inkluderat mellan den första kvantbrunnsstrukturen MQW-1 och den andra kvantbrunnsstrukturen MQW-2. Det protonbombarderade området PBR sträcker sig genom de negativt dopade lagren n1- respektive n2- under kvantbrunnsstrukturerna MQW-1 och MQW- 2 på så sätt att även de negativt dopade lagren n1- och n2- är elektriskt separerade från varandra. Således är ett första negativt dopat lager n1- lokaliserat under den första kvantbrunnsstrukturen MQW-1 och ett andra negativt dopat lager n2- lokaliserat under den andra kvantbrunnsstrukturen MQW-2. Det protonbombarderade området PBR garanterar en fullständig elektrisk separation mellan laserkatodområdet n1-; n och modulatorkatodområdet n2-.
Figur 3b visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett andra alternativ av den första utföringsformen av uppfinningen.
Denna konstruktion är huvudsakligen samma som den som visas 10 15 20 25 30 520 139 13 i figur 3a. Modulatorn är dock här byggd på ett positivt dopat substrat p i stället för ett negativt n. Som en konsekvens av detta har alla andra lager ng, p1-, p2-, n1, n+ och kontakter 301 - 305 motsatt polaritet relativt den utföringsform som visas i figur 3a. Dessutom har modulatorn en gemensam anod (tiil skillnad från gemensam katod) och förspänningen till lasern måste vara negativ (i stället för positiv).
Figur 3c visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett tredje alternativ av den första utföringsformen av uppfinningen.
Denna konstruktion är, med avseende pá dopningspolariteter, ekvivalent med den konstruktion som beskrivits med hänvisning till figur 3a ovan. Dock är modulatorsektionen här ansluten till baskontakten 304, medan lasersektionen är elektriskt isolerad från substratet n. Samtliga referensnummer avser samma element som tidigare beskrivits med hänvisning till figur 3a.
På motsvarande sätt visar figur 3d en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett fjärde alternativ av den första utföringsformen av uppfinningen, vilken är ekvivalent med den konstruktion som beskrivits med hänvisning till figur 3b ovan.
Figur 4 visar ett första blockschema över en föreslagen optisk sändare, vilken inkluderar en laserenhet 450 i enlighet med uppfinningen. Laserenheten 450 matas här med en obalanserad modulatordrivare 420. En protokollkonverterare 410 tar emot minst en signal I, vilken representerar information som skall överföras via en modulerad optisk signal Lz. Protokoll- konverteraren 410 kan ta emot den minst en signalen l på ett parallellt format och utföra olika operationer med avseende på den minst en signalen I, såsom kodning och scramb/ing, innan en motsvarande styrsignal C, levereras som utsignal från protokollkonverteraren 410.
En modulatordrivare 420 tar emot denna styrsignal C. och genererar som svar en modulationssignal M., vilken är anpassad till en modulatorsektion 452 i laserenheten 450. Formatet på 10 15 20 25 30 35 520 139 14 modulationssignalen M. innefattar företrädesvis en variabel modulatorspänningsdel, vilken representerar informationen l, och en väsentligen konstant modulatorförspänningsdel, vilken är anpassad till ett optimalt värde med avseende på den specifika tillämpningen. Såsom tidigare nämnts resulterar en sänkt förspänning (d.v.s. ett mer negativt värde) å ena sidan i sänkt optisk uteffektnivå, men å andra sidan minskar' den sänkta förspänningen modulatorns chirp. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är modulatordrivaren 420 även anpassad för att kompensera för modulatorsektionens 452 exponentiella överföringsfunktion, på så sätt att styrning och finjustering av modulatordrivaren 420 blir relativt enkelt och rakt på sak.
En laserdrivningsstyrenhet 430 genererar en drivström lB till en lasersektion 451 i laserenheten 450. Drivströmmen IB styr uteffektnivån på den primära ljussignalen L1, vilken genereras i en första kvantbrunnsstruktur MQW-1 i lasersektionen 451, pà så sätt att den primära ljussignalens L1 effekt hamnar inom en önskad spännvidd för den specifika tillämpningen. En styrande återkopplingsslinga bestämmer ett lämpligt värde på drivströmmen IB.
Den styrande återkopplingsslingan innefattar en övervaknings- diod 440, vilken detekterar en läcksignal L'1 ur den primära ljussignalen L1 från lasersektionen 451, exempelvis ut från en bakre facett på laserenheten 450. Baserat på läcksignalen L] levererar övervakningsdioden 440 en äterkopplingssignal lph, vilken är proportionell mot den primära ljussignalen L1 till laserdrivningsstyrenheten 430. Laserdrivningsstyrenheten 430 tilldelar en lämplig drivström IB beroende på återkopplings- signalen lph. Modulationssignalen M, påverkar (försvagar) den primära ljussignalen L1 från lasersektionen 451 genom en elektroabsorbtionsprocess, när denna signal L1 passerar igenom en andra kvantbrunnsstruktur MQW-2 i modulatorsektionen 452, på så sätt att en utgående modulerad signal Lz produceras, vilken representerar informationssignalen l. 10 15 20 25 30 520 159 15 Analogt med den kända optiska sändare som visas i figur 2 är en resistor 453 företrädesvis kopplad parallellt med modulatorsektionen 452 för att avsluta eventuella oönskade signalreflexer. Såsom tidigare nämnts med hänvisning till figur 3a ovan kan laserenheten 450 innefatta två seriellt och motsatt backspända dioder 454 respektive 455. En spänning Vwm (t.ex. jordpotential) kan således anbringas via en förspänningskontakt 305 mellan anoderna på dioderna 454 och 455. Både lasersektionen 451 och modulatorsektionen 452 kan på detta vis matas av en och samma matningsspänning +VCC. Detta tillåter den obalanserade modulatordrivaren 420 att leverera en modulationssignal M, med en maximal amplitud på |+VCC|/2.
Matningsspänningen +VCC kan naturligtvis användas som matning till modulatordrivaren 420 och laserdrivningsstyrenheten 430.
Förutsatt att konstruktionen tillåter kan matningsspänningen +VCC även driva protokollkonverteraren 410 (dock ej illustrerat i figuren).
Figur 5a visar ett blockschema över en optisk sändare, vilken inkluderar en laserenhet 450 enligt en första utföringsform av uppfinningen. Laserenheten 450 matas här av en differentiell modulatordrivare 420. En protokollkonverterare 410 tar emot minst en signal I, vilken representerar information som skall överföras via en modulerad optisk signal Lz.
Protokollkonverteraren 410 kan ta emot den minst en signalen I på ett parallellt format och utföra diverse operationer med avseende på den minst en signalen I, såsom kodning och scramb/ing, innan en motsvarande styrsignal C. levereras som utsignal från protokollkonverteraren 410.
Den differentiella modulatordrivaren 420 tar emot styrsignalen C, och genererar som svar differentiella modulationssignaler M|A och Mm, vilka är anpassade till en modulatorsektion 452 i laserenheten 450. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, och i likhet med den utföringsform av uppfinningen som beskrivits ovan med hänvisning till figur 4, är 10 15 20 25 30 520 139 16 modulatordrivaren 420 även anpassad för att kompensera för modulatorsektionens 452 exponentiella överföringsfunktion.
En laserdrivningsstyrenhet 430 genererar en drivström IB till en Iasersektion 451 i laserenheten 450. Drivströmmen IB styr nivån på den primära ljussignalens L1 utsignalseffekt, vilken genereras i en första kvantbrunnsstruktur MQW-1 i lasersektionen 451, på så sätt att den primära ljussignalens L1 effekt hamnar inom ett önskat område för den specifika tillämpningen. En styrande återkopplingsslinga bestämmer ett lämpligt värde på drivströmmen IB.
Den styrande återkopplingsslingan innefattar en övervaknings- diod 440, vilken detekterar en läcksignal L'1 ur den primära ljussignalen L1 från lasersektionen 451, exempelvis från en bakre facett av laserenheten 450. Baserat på läcksignalen L] levererar övervakningsdioden 440 en återkopplingssignal lph, vilken är proportionell mot den primära ljussignalen L1 till laserdrivnings- styrenheten 430. Laserdrivningsstyrenheten 430 anger en lämplig drivström IB beroende på återkopplingssignalen lph.
Modulationssignalen M, påverkar (försvagar) den primära ljussignalen L1 från lasersektionen genom en elektroabsorbtions- process då denna signal L1 passerar genom en andra kvantbrunnsstruktur MQW-2 i modulatorsektionen 452, på så sätt att en utgående moduierad ljussignal Lz, vilken representerar ínformationssignalen l, produceras.
Såsom nämnts med hänvisning till figurerna 3 och 4 ovan kan laserenheten 450 innefatta två seriellt och motsatt backspända dioder 454 respektive 455. En spänning Vcom (t.ex. jord) kan anbringas via en förspänningskontakt 305 mellan dessa dioders anoder. Lasersektionen 451 kan på detta sätt matas direkt av en matningsspänning +VCC.
Samma matningsspänning +VCC kan- även användas för modulatorsektionen 452, dock endast som en erhållen förspänning +Vb,-aS för angivande av en lämplig spänning till en 10 15 20 25 30 520 159 17 punkt VD på modulatorsektionens 452 katod, eftersom modula- tordrivaren är differentiellt ansluten till modulatorsektionen 452 via en första kopplingskondensator 425 och en andra kopplings- kondensator 426.
Modulatorsektionen 452 tar emot en första differentiell modula- tionssignal M|A via den första kopplingskondensatorn 425 och en andra differentiell modulationssignal M|B via den andra kopp- lingskondensatorn 426. En första resistor 421 och en första kondensator 422 avslutar den första differentiella modulations- signalen M,A. Förspänningen +Vbm är ansluten till en punkt mellan den första resistorn 421 och den första kondensatorn 422. En andra resistor 427 avslutar den andra differentiella mo- dulationssignalen M|B direkt till jord. Om förspänningen +Vb,»as exempelvis är 2V och de differentiella modulationssignalerna MM och M,B var och en har en amplitud på :O,5V i motfas kommer spänningen i punkten VD att variera mellan +1V (när M|A har sitt lägsta värde och Mm sitt högsta) och +3V (när M|A har sitt högsta värde och M,B sitt lägsta).
Ovan beskrivna differentiella matning av modulatorsektionen 452 ástadkoms genom att modulatordrivaren 420 tillåter modulationssignalen, d.v.s. skillnaden mellan Mm och Mm, att ha |+VCC| som största amplitud, vilket naturligtvis är mer effekteffektivt än den obalanserade drivningen.
Figur 5b visar ett blockschema över en föreslagen optisk sändare, vilken innefattar en laserenhet 450 enligt en andra utföringsform av uppfinningen. Denna utföringsform är speciellt anpassad för att producera en relativt lågfrekvent modulerad utsignal L; (d.v.s. med en förhållandevis låg nedre gränsfrekvens). Alla de enheter och komponenter som har samma referensnummer som i figur 5a har här samma funktion som ovan beskrivits med hänvisning till denna figur. En andra resistor 423 och en andra kondensator 424 har dock adderats för att åstadkomma en tillräcklig avslutning av de högre frekvenserna. Av samma anledning har en tredje kondensator 10 15 20 25 30 35 520 139 18 428 adderats mellan den andra resistorn 427 och jord. Såväl den andra kondensatorn 427 som den tredje kondensatorn 428 är dessutom anslutna till modulatordrivaren 420. De extra kondensatorerna 424 och 428 är nödvändiga eftersom det finns en fysisk gräns för det högsta möjliga värdet på den första kondensatorn 422 (och som en konsekvens av detta en lägsta gränsfrekvens). Den andra resistorn 423 justerar resistansen på den första resistorn 421 till ett värde som är anpassat till den totala kapacitansen hos de första och andra kondensatorerna 422; 424. ' Figur 6 visar ett blockschema över en modulatordrivare 420, i CMOS-teknik, enligt en utföringsform av uppfinningen, exempelvis såsom beskrivits ovan med hänvisning till figur 5b. Å ena sidan levererar här en uppsättning så kallade 5OQ-drivare 622-625 bredbandiga modulationssignaler MjAw; Mjßw som innefattar spektralkomponenter representerande ett relativt stort frekvensomfång, men å andra sidan levererar en uppsättning så kallade lågimpedansdrivare 626-629 lågfrekventa modulations- signaler MW; Mm som huvudsakligen innefattar spektral- komponenter representerande relativt låga frekvenser. Såsom tidigare nämnts kan kondensatorerna 425 och 426 nämligen göra den nedre gränsfrekvensen för signalvägen till modulatorsektionen 452 alltför hög. Enligt denna utföringsform kan dock de lågfrekventa modulationssignalerna IVMAL; Mm (under denna gränsfrekvens) trots allt nå fram till modulatorsektionen 452.
SOQ-drivarna 622-625 innefattar en första P-kanalstransistor 622 och en första N-kanalstransistor 623 anslutna mellan en matningsspänning +VCC och jordpotentialen GND, vilken tar emot en icke-inverterad förstärkt styrsignal AC. från en förstärkare 621 och baserat på denna genererar en första differentiell modulationssignal MjA. Förstärkaren 621 baserar i sin tur sina utsignaler AC. och A'C, på en styrsignal Cj. En andra P- kanalstransistor 624 och en andra N-kanalstransistor 625, anslutna mellan matningsspänningen +VCC och jordpotentialen 10 15 20 25 30 520 139 19 GND, tar emot en inverterad förstärkt styrsignal A'C| från förstärkaren 621 och genererar baserat på denna en andra differentiell modulationssignal Mjß. Den första differentiella modulationssignalen MjA och den andra differentiella modulationssignalen Mjß matas ut direkt som de bredbandiga modulationssignalerna MjAw; Mjßw till modulatorsektionen 452 i en Iaserenhet, via kopplingskondensatorer 425 respektive 426.
En första lågpassfiltrerande kedja innefattande ett första lågpassfilter 626 och en påföljande första filterförstärkare 627 tar emot den första differentiella modulationssignalen MjA och genererar som svar en första lågfrekvent modulationssignal Mm. På motsvarande sätt tar en andra lågpassfiltrerande kedja innefattande ett andra lågpassfilter 628 och en påföljande andra filterförstärkare 629 emot den andra differentiella modulations- signalen Mjß och genererar som svar en andra lågfrekvent modulationssignal Mm. De första och andra lågpassfiltren 626 och 628 har en gränsfrekvens vilken motsvarar gränsfrekvensen för signalvägen via den första kopplingskondensatorn 425 och den första resistorn 426 respektive den andra kopplings- kondensatorn 426 och den andra resistorn 427.
Således levererar modulatordrivaren 420 modulationssignaler över ett relativt stort frekvensomfäng till modulatorsektionen 452, nämligen i form av de lågfrekventa modulationssignalerna Mm och M|BL och de bredbandiga modulationssignalerna MMW och Mjßw. Detta arrangemang är fördelaktigt eftersom den spektrala separationen av modulationssignalerna MjAL och Mm; MMW och M|BW innebär att de högfrekventa signalerna kan använda en väl avslutad drivare med små kondensatorer 425 och 426, medan de avslutade utgångarna endast behöver användas för att leverera de lågfrekventa signalerna MjAL och MlBL- l analogi med drivningen i figurerna 5a och 5b tilldelar en förspänning +Vbias en lämplig katodspänning till modulator- sektionen 452. Modulatorsektionen 452 tar emot en första 10 15 20 25 30 35 520 139 20 lågfrekvent differentiell modulationssignal M.A via en första kopplingskondensator 425 och en andra lågfrekvent differentiell modulationssignal M,B via en andra kopplingskondensator 426.
En första resistor 421 och en första kondensator 422 avslutar den första differentiella modulationssignalen MiA. Förspänningen +Vbias anbringas vid en punkt mellan den första resistorn 421 och den första kondensatorn 422. En andra resistor 427 avslutar den andra differentiella modulationssignalen Mm direkt till jord.
Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen inkluderas modulatordrivaren 420 i en applikationsspecífik integrerad krets (ASlC) 600. Det är vidare föredraget om denna ASlC 600 även innefattar en protokollkonverterare 410, vilken tar emot minst en signal I representerande den information som skall överföras.
Protokollkonverteraren 410 producerar sedan styrsignalen C, baserat på signalen I, såsom beskrivits ovan med hänvisning till figurerna 4 och 5a. Det är naturligtvis fördelaktigt om den integrerade protokollkonverteraren 410 dessutom innefattar en styrenhet för duty cycle, för kompensation med avseende på modulatorsektionens 452 exponentiella överföringsfunktion.
Figur 7a visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett första alternativ av en andra utföringsform av uppfinningen.
Lasersektionen innefattar här ett separat anodområde med positiv dopningspolaritet p (t.ex. lnP), vilket är tillgängligt via en första anodkontakt 301 och en första anodledare 301a. På motsvarande sätt innefattar modulatorsektionen ett annat separat anodområde p+ (t.ex. lnGaAs), även detta med positiv dopningspolaritet, vilket är tillgängligt via en andra anodkontakt 303 och en andra anodledare 303a. Ett halvisolerande område (d.v.s. ett odopat område) Sl-1 (t.ex. lnP) separerar laseranod- området p från modulatoranodområdet p+. Ett underliggande lager p av anodområdet p+ i modulatorsektionen utsträcker sig under det första odopade området Sl-1 och kontakterar lasera- nodområdet p. Lasersektionen har ett enkellagerkatodområde innefattande ett första lager n1- (t.ex. lnP) av negativ dopnings- polaritet, vilket är placerat på ett halvisolerande odopat substrat 10 15 20 25 30 35 520 159 21 Sl-2. Modulatorsektionen har ett motsvarande katodområde ovanför substratet SI-2 i form av ett andra lager n2- (t.ex. lnP) av negativ dopningspolaritet, vilket dock är elektriskt isolerat från det första lagret n1- genom ett protonbombarderat område PBR. Det protonbombarderade området PBR separerar även en första kvantbrunnsstruktur MQW-1 från en andra kvantbrunns- struktur MQW-2 som ligger ovanför det första lagret n1- respektive det andra lagret n2-. Det protonbombarderade området PBR garanterar därigenom en fullständig elektrisk separation mellan laserkatodområdet n1- och modulatorkatod- området n2-.
Laserkatodområdet n1- är externt tillgängligt via en första anodkontakt 302, medan modulatorkatodområdet n2- är externt tillgängligt via en andra katodkontakt 304 och en andra katod- ledare 304a. Av tydlighetsskäl visar figur 7a den första katod- kontakten 302 omedelbart till vänster om den första kvant- brunnsstrukturen MQW-1. Dock är enligt en föredragen utfö- ringsform av uppfinningen denna kontakt 302 i stället placerad bakom den första kvantbrunnsstrukturen MQW-1 i nivå med den andra katodkontakten 304, på så sätt att den integrerade laser- modulatorstrukturen erhåller en plan vertikal ändyta på modu- latorsidan. Det är värt att nämna att denna lasermodulator- struktur inte kräver någon förspänning, eftersom inga dioder används för att elektriskt separera katodområdena från varandra. Strukturen saknar därför också förspännings-kontakt. l analogi med lasermodulatorstrukturen enligt den första utfö- ringsformen av uppfinningen genererar strukturen enligt denna utföringsform även en primär ljussignal L1 i den första kvantbrunnsstrukturen MQW-1 under laseranodområdet p1. Den andra kvantbrunnsstrukturen MQW-2 under laseranodområdet p+; p1 påverkar den primära ljussignalen L1 genom elektroab- sorbtion (d.v.s. försvagar den primära ljussignalen L1) på så sätt att en resulterande modulerad ljussignal Lz produceras, vilken beror av spänningen över den andra anodkontakten 303 och den andra katodkontakten 304. En relativt hög spänning över kontak- 10 15 20 25 30 520 139 22 terna resulterar på detta sätt i en modulerad ljussignal Lz av relativt låg effekt och en relativt låg spänning över kontakterna resulterar på detta sätt i en modulerad ljussignal Lz av relativt hög effekt.
Den första kvantbrunnsstrukturen MQW-1 innefattar ett lager vilket inkluderar olika orenheter 310 av t.ex. lnP och*311 av t.ex. lnGaAsP som är fördelade över strukturen MQW-1 på ett alter- nerande sätt. De olika materialen i orenheterna 310 och 311 har olika brytningsindex och motsvarar således ett gitter, vilket bestämmer våglängden hos den ljussignal L1 som produceras av lasern. Orenheterna 310 och 311 har företrädesvis positiv dop- ningspolaritet.
Figur 7b visar en integrerad lasermodulatorstruktur enligt ett andra alternativ av den andra utföringsformen av uppfinningen, vilket väsentligen är samma som det som visas i figur 7a. Dock har, i analogi med bytet av polariteter mellan utföringsformerna enligt figurerna 3a och 3b, alla lager p1-, p2-, n; n+ och kontakter 301 - 304 motsatt polaritet mot i den utföringsform som visas i figur 7a. På samma sätt har modulatorn en gemensam anod (i motsats till en gemensam katod) och förspänningen till lasern måste vara negativ (i stället för positiv). Figurerna visar även här den första katodkontakten 302 omedelbart till vänster om den första kvantbrunnsstrukturen MQW-1, av tydlighetsskäl. l den faktiska konstruktionen är dock denna kontakt 302 företrädesvis placerad bakom den första kvantbrunnsstrukturen MQW-1, i nivå med den andra katodkontakten 304, på så sätt att den integrerade lasermodulatorstrukturen erhåller en plan vertikal åndyta på modulatorsidan.
De optiska sändare som ovan beskrivits med hänvisning till figurerna 4, 5a och 5b är i första hand anpassade till de lasermodulatorstrukturer som visas i figurerna 3a, 3c respektive 7a. Dock bedöms vad som anges i denna beskrivning som helhet ge tillräcklig ledning för att fackmannen skall kunna konstruera motsvarande optiska sändare även för de laser- 10 520 139 23 modulatorstrukturer av motsatt polaritet som visas i figurerna 3b och 7b.
Begreppet ”innefattar/innefattande” specificerar när det används i denna beskrivning närvaro av angivna särdrag, heltal, steg eller komponenter. Dock utesluter inte denna term närvaro eller addition av ett eller flera ytterligare särdrag, heltal, steg eller komponenter eller grupper av dessa.
Uppfinningen är inte begränsad till de i figurerna beskrivna utföringsformerna, utan kan fritt varieras inom ramen för patentkraven. s.. n
Claims (21)
1. En integrerad anordning för emission av en modulerad ljussignal (Lz) innefattande en lasersektion (451) och en modulatorsektion (452), där lasersektionen (451) genererar en primär ljussignal (L1) genom en process för distribuerad återkoppling i en första kvantbrunnsstruktur (MQW-1) och moduiatorsektionen (452) påverkar den primära ljussignaien (L1) genom en elektroabsorbtionsprocess i en andra kvantbrunns- struktur (MQW-Z) för framställning av den modulerade ljussignaien (Lz), kännetecknad av att lasersektionen (451) och moduiatorsektionen (452) är elektriskt separerade från varandra på så sätt att ett Iaseranodområde (p1) är elektriskt separerat från ett motsvarande modulatoranodområde (p+) och ett laserkatodområde (n1, n) är elektriskt isolerat från ett motsvarande modulatorkatodområde (ny).
2. En integrerad anordning enligt krav 1, kännetecknad av att lasersektionen (451) innefattar minst en externt tillgänglig laseranodkontakt (301) och minst en externt tillgänglig laserkatodkontakt (302), och moduiatorsektionen (452) innefattar minst en tillgänglig modulatoranodkontakt (303) och minst en externt tillgänglig modulatorkatodkontakt (304).
3. En integrerad anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den innefattar ett halvisolerande område (SI-1) mellan laseranodområdet (p1) och modulatoranod- området (p+) vilket elektriskt separerar dessa områden (p1, p+) från varandra.
4. En integrerad anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den innefattar ett protonbombarderat område (PBR) mellan den första kvantbrunnsstrukturen (MQW-1) 10 15 20 25 520 159 25 och den andra kvantbrunnsstrukturen (MQW-2), varvid det proton- bombarderade området (PBR) sträcker sig genom de respektive dopade lagren (n1-; ny) av en första dopningspolaritet under kvantbrunnsstrukturerna (MQW-1; MQW-2) på så sätt att även de dopade lagren (n1-; ny) separeras elektriskt från varandra, till ett första dopat lager (ny) och ett andra dopat lager (ny).
5. En integrerad anordning enligt krav 4, kännetecknad av att den innefattar två seriellt och motsatt backspända dioder (454; 455), varvid dioderna (454; 455) elektriskt separerar laserkatodområdet(n1-, n) från modulatorkatodområdet (ny).
6. En integrerad anordning enligt krav 5, k ä n n ete c k n a d av att dioderna (454; 455) motsvaras av ett separationslager (pz) under det andra dopade lagret (ny), varvid separationslagret (pg) har en dopningspolaritet motsatt mot den andra dopnings- polariteten.
7. En integrerad anordning enligt något av kraven 5 eller 6, kännetecknad av att separationslagret (pz) formar ett diodförspänningsområde mellan diodernas (454; 455) anoder, varvid diodförspänningsområdet är externt tillgängligt via en förspänningskontakt (305).
8. En integrerad anordning enligt krav 4, kännetecknad av att den innefattar ett halvisolerande lager (Sl-2) under det första dopade lagret (n1-; ny), varvid det halvisolerande lagret (Sl-2) elektriskt separerar laserkatodområdet (n1-)från modulator- katodområdet (ny).
9. En integrerad anordning enligt något av kraven 1 - 8, kännetecknad av att den primära ljussignalen (L1) är en väsentligen kontinuerlig ljussignal, medan intensiteten hos den modulerade ljussignalen (L2) varierar över tiden. 10 15 20 25 30 520 139 26
10. En optisk sändare för framställning av en modulerad ljussignal (Lz) som bär information (l), innefattande en modulatordrivare (420), vilken tar emot en styrsignal (C.) och som svar levererar en modulationssignal (M,), en styrbar laserenhet med distribuerad återkoppling (450), vilken _ tar emot en drivström (IB) och som svar genererar en primär ljussignal (L1), och tar emot modulationssignalen (M,) och som svar påverkar en primär ljussignal (L1) på så sätt att den modulerade ljussignalen (L2) genereras, samt en Iaserdrivningsstyrenhet (430), vilken genererar laserenhetens (450) drivström (IB) för styrning av den primära ljussignalens (L1) uteffektnivå, kännetecknad av att laserenheten (450) innefattar en integrerad anordning enligt något av kraven 1 - 9.
11. En optisk sändare enligt krav 10, kännetecknad av att den innefattar en protokollkonverterare (410) som tar emot minst en signal representerande informationen (l) och som svar genererar styrsignalen (C.).
12. En optisk sändare enligt något av kraven 10 eller 11, kännetecknad av att den innefattar en övervakningsdiod (440) som detekterar en läcksignal (Lä) ur den primära ljussignalen (L1) och baserat på denna levererar en återkopplingssignal (lph) till laserdrivningsstyrenheten (430), varvid drivströmmen (IB) baseras på återkopplingssignalen (lph).
13. En optisk sändare enligt krav 12, kän netecknad av att modulationssignalen (M|) innefattar en variabel modulatorspänningskomponent senterar informationen (I), och en väsentligen konstant modulatorförspänningskomponent. vilken repre- 10 15 20 25 520 139 27
14. En optisk sändare enligt något av kraven 10 - 13, kän netecknad av att modulatordrivaren (420) innefattar en avslutad utgång som levererar modulationssignalen (M|) till laser- enheten (450) enligt ett obalanserat format.
15. En optisk sändare enligt något av kraven 10 - 13, kän netecknad av att modulatordrivaren (420) innefattar en utgång som är differentiellt kopplad till laserenheten (450), varvid utgången levererar modulationssignalen (MIA, Mm) till laser- enheten (450) enligt ett differentiellt format.
16. En optisk sändare enligt krav 15, kännetecknad av att modulatordrivaren (420) innefattar en separat förspänningsingång för att kunna ta emot en referensspänningsnivå (+Vb,as), vilket tillhandahåller en förspänning till en modulatorsektion (452) i laserenheten (450).
17. En optisk sändare enligt något av kraven 13 - 16, kännetecknad av att den innefattar en styrenhet för duty cycle (610) för att kompensera för en exponentiell överförings- funktion i en modulatorsektion (452) i laserenheten (450).
18. En optisk sändare enligt krav 17, kän netecknad av att styrenheten för duty cycle (610) är inkluderad i en applikations- specifik integrerad krets (ASlC) (600).
19. En optisk sändare enligt krav 18, kännetecknad av att den applikationsspecifika integrerade kretsen (600) dessutom innefattar minst en av protokollkonverteraren (410) och modu- latordrivaren (420).
20. En optisk sändare enligt något av kraven 15 - 19, kännetecknad av att modulatordrivaren (420) innefattar minst en avslutad utgång vilken levererar en respektive låg- 10 520 159 28 frekvent modulationssignal (Mm, MBL) till Iaserenheten (450), vilken signal huvudsakligen innehåller spektralkomponenter som motsvarar relativt låga frekvenser, medan de differentiella utgångarna levererar bredbandiga modulationssignaler (MMW, MBW), vilka innehåller spektralkomponenter som motsvarar både relativt höga frekvenser och relativt låga frekvenser.
21. En optisk sändare enligt krav 20, kännetecknad av att modulatordrivaren (420) innefattar minst en lågpassfiltrerande kedja (626, 627; 628, 629) som tar emot en respektive primär modulationssignal (MM, Mm) och som svar genererar de respektive lågfrekventa modulationssignalerna (MÅL, MBL). »if a.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0104033A SE520139C2 (sv) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Lasermodulator med elektriskt separerade laser- och modulatorsektioner |
| PCT/SE2002/002142 WO2003047055A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-22 | Laser modulator |
| AU2002353720A AU2002353720A1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-22 | Laser modulator |
| US10/492,651 US6859479B2 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-22 | Laser modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0104033A SE520139C2 (sv) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Lasermodulator med elektriskt separerade laser- och modulatorsektioner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0104033L SE0104033L (sv) | 2003-05-31 |
| SE520139C2 true SE520139C2 (sv) | 2003-06-03 |
Family
ID=20286164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0104033A SE520139C2 (sv) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Lasermodulator med elektriskt separerade laser- och modulatorsektioner |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6859479B2 (sv) |
| AU (1) | AU2002353720A1 (sv) |
| SE (1) | SE520139C2 (sv) |
| WO (1) | WO2003047055A1 (sv) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040076199A1 (en) * | 2002-08-22 | 2004-04-22 | Agility Communications, Inc. | Chirp control of integrated laser-modulators having multiple sections |
| US7039258B2 (en) * | 2003-08-15 | 2006-05-02 | Luxtera, Inc. | Distributed amplifier optical modulators |
| US7515775B1 (en) * | 2003-08-15 | 2009-04-07 | Luxtera, Inc. | Distributed amplifier optical modulator |
| JP4934271B2 (ja) * | 2004-06-11 | 2012-05-16 | 日本オプネクスト株式会社 | 単一電源駆動光集積装置 |
| SE529385C2 (sv) * | 2005-02-15 | 2007-07-24 | Forbo Project Vinyl Ab | Förfarande för golvtillverkning med termoplastiskt material |
| JP2012151244A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光送信回路 |
| CN102742099B (zh) * | 2011-12-20 | 2013-12-18 | 华为技术有限公司 | 激光器、无源光网络系统、装置以及波长控制方法 |
| US10128632B2 (en) * | 2015-02-23 | 2018-11-13 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser with integrated semiconductor optical amplifier, and driving method for same |
| JP6491612B2 (ja) * | 2016-03-04 | 2019-03-27 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
| EP3542429B1 (en) | 2016-11-17 | 2024-09-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for fabricating an electro-absorption modulated laser and electro-absorption modulated laser |
| DE102017201285B4 (de) * | 2016-12-09 | 2021-01-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. | Laseranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Laseranordnung |
| JP6947113B2 (ja) * | 2018-04-23 | 2021-10-13 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
| JP7279538B2 (ja) * | 2019-06-19 | 2023-05-23 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | 発光装置 |
| CN112467513B (zh) * | 2019-08-22 | 2025-02-18 | 住友电工光电子器件创新株式会社 | 光学半导体装置和载体 |
| JP7437278B2 (ja) * | 2020-09-25 | 2024-02-22 | CIG Photonics Japan株式会社 | 光モジュール |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4503541A (en) * | 1982-11-10 | 1985-03-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Controlled-linewidth laser source |
| US5394260A (en) * | 1992-02-03 | 1995-02-28 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Optical pulse generator |
| JPH06204454A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器付半導体レーザ及びその製造方法 |
| JP3755090B2 (ja) | 1995-06-14 | 2006-03-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法,及び半導体装置 |
| JP2955986B2 (ja) | 1996-05-22 | 1999-10-04 | 日本電気株式会社 | 半導体光変調器及びその製造方法 |
| EP0917260B1 (en) | 1997-11-11 | 2003-04-23 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Electrical isolation of opto-electronic device components |
| JP2001044566A (ja) | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Nec Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US6574260B2 (en) * | 2001-03-15 | 2003-06-03 | Corning Lasertron Incorporated | Electroabsorption modulated laser |
-
2001
- 2001-11-30 SE SE0104033A patent/SE520139C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-11-22 WO PCT/SE2002/002142 patent/WO2003047055A1/en not_active Ceased
- 2002-11-22 US US10/492,651 patent/US6859479B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-22 AU AU2002353720A patent/AU2002353720A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6859479B2 (en) | 2005-02-22 |
| US20040264535A1 (en) | 2004-12-30 |
| SE0104033L (sv) | 2003-05-31 |
| AU2002353720A1 (en) | 2003-06-10 |
| WO2003047055A1 (en) | 2003-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108322263B (zh) | 光发射器、光调制器模块和光传输系统 | |
| JP6523060B2 (ja) | 光信号生成装置 | |
| CA2769854C (en) | Advanced modulation formats for silicon-based optical modulators | |
| US10234705B2 (en) | Mach-zehnder modulator driver | |
| US6859479B2 (en) | Laser modulator | |
| JPH10285224A (ja) | 信号伝送方法及びこれに用いる駆動回路、バイアス発生回路 | |
| JPH09181682A (ja) | 光変調器の駆動回路及び光送信機 | |
| US6882667B2 (en) | Optical semiconductor device and method for controlling the same | |
| WO2003096759A1 (en) | High speed modulation of arrayed lasers | |
| JPH11119176A (ja) | 電界吸収型光変調器の駆動回路及び、これを用いた光送信器 | |
| US20210124234A1 (en) | Apparatus and Method for Driving an Optical Modulator with Independent Modulator Arm Bias | |
| EP0577896B1 (en) | Preamplifier | |
| CN108508675A (zh) | 马赫-曾德尔(mz)环形光学调制器 | |
| JP2006040974A (ja) | Led駆動回路 | |
| US6829441B2 (en) | Driver circuit and optical-transmission module | |
| US6765942B2 (en) | Optoelectronic circuit and control circuit | |
| CN111399258B (zh) | 光调制器芯片及电阻模块的调节方法、光调制器 | |
| JP2007194365A (ja) | 光送信回路 | |
| WO2020144039A1 (en) | Electrical amplifier and electro-optical device comprising an electrical amplifier | |
| JP2017161842A (ja) | 変調器およびマッハツェンダ型変調器 | |
| JPH0652888B2 (ja) | 光通信用発光ダイオードの駆動回路 | |
| JP2022160649A (ja) | 光送信サブアセンブリ及び光モジュール | |
| US7415053B2 (en) | Optical transmitter with a least pair of semiconductor laser diodes | |
| US10914627B2 (en) | Configurable laser monitor photodiode in optical modulation amplitude controller | |
| CN108279512B (zh) | 具有减小长度的马赫-曾德尔二极管的光学调制器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |