光変調器の試作例（電界吸収（EA）変調器）とまとめ（後編）：福田昭のデバイス通信（154） imecが語る最新のシリコンフォトニクス技術（14）（2/2 ページ）

電界吸収変調器（EA変調器）を試作して測定した、静特性と動特性の結果を解説する。さらに、EA変調器の他、マッハツェンダ変調器（MZ変調器）とリング変調器のベンチマーク結果をまとめる。そこから分かることは何だろうか。

[福田昭，EE Times Japan]

電界吸収変調器（EA変調器）の動特性と変調信号波形

　続いて動特性の測定結果である。挿入損失S21の周波数特性、反射損失S11の周波数特性、寄生抵抗と寄生容量をそれぞれ測定した。

　挿入損失S21の周波数特性は0GHz〜50GHzの周波数範囲でバイアス電圧をマイナス1Vからマイナス3Vまで変化させて測定した。S21の3dB帯域幅は、50GHzを超えていた。

　バイアス電圧がマイナス2Vのときに、pin接合の容量（Cj）は7.95fF、シリーズ抵抗（Rs）は320Ωである。RC時定数から換算した周波数帯域幅は63GHzであり、これも50GHzを超える。

電界吸収変調器（EA変調器）の動特性。出典：imec（クリックで拡大）

　試作した電界吸収変調器（EA変調器）は、NRZ符号の疑似ランダムパターンを56Gbpsの伝送速度で動作させたときに、バイアス電圧振幅（ピークツーピーク電圧）が1.5Vとかなり低くても、良好な信号波形（アイパターン）で信号を伝送できている。光波長は1550nmである。

電電界吸収変調器（EA変調器）を56Gbpsの伝送速度で動作させたときの信号波形（アイパターン）。32ビットの疑似ランダムNRZ（Non Return to Zero）符号をOOK（On-Off-Keying）変調したもの。出典：imec（クリックで拡大）

変調速度と挿入損失のトレードオフが存在

　ここからはまとめに入ろう。「マッハツェンダ変調器（MZ変調器）」と「リング変調器」、「電界吸収変調器（EA変調器）」のベンチマーク結果である。全体を通して分かるのは、変調速度を高めようとすると、変調器の挿入損失が増加してしまうことだ。

　設計目標は、送信器ペナルティ（TP）が8dB以下であることと、3dB帯域幅が35GHz以上であることの両立である。残念ながら、いくつかの試作例の中で、設計目標を辛うじて満足しているのは1例だけだ。リング変調器（Oバンド品、低Q値タイプ）を2Vの電圧振幅で駆動したときである。設計目標を満足するためには、変調器のさらなる改良が必要だと分かる。

電マッハツェンダ変調器（MZ変調器）（紫色のプロット）とリング変調器（Cバンド品（赤色のプロット）とOバンド品（青色のプロット））、電界吸収変調器（EA変調器）（黄緑色のプロット）のベンチマーク結果。横軸は3dB帯域幅、縦軸は送信器ペナルティ。左のグラフは電圧振幅（ピークツーピーク電圧）が1Vのとき、右のグラフはバイアス電圧振幅（ピークツーピーク電圧）が2Vのとき。出典：imec（クリックで拡大）

（次回に続く）

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