SE528443C2

SE528443C2 - Electro absorption modulator drive circuit

Info

Publication number: SE528443C2
Application number: SE0401235A
Authority: SE
Inventors: Edgard Goobar; Henrik Aahlfeldt; Krister Froejdh
Original assignee: Optillion Operations Ab
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2006-11-14
Also published as: CN1981234A; SE0401235L; SE0401235D0; EP1751614A2; WO2005110004A3; WO2005110004A2

Abstract

The present invention relates to a driving circuit, and the use of a drving circuit, for the driving of an electro absorption modulator. The driving circuit comprises a high frequency emphases electrical circuit to compensate for a low frequency emphasis of the electro absorption modulator. Preferably, the high frequency emphases electrical circuit comprises at least a first filter having a zero in the range of 0.3 - 1.2 Ghz and a pole at a 10 to 50% higher frequency.

Description

20 25 528 41% 23 från olika tillverkare så en slutsats är att detta är ett allmänt problem hos en EA-modulator fastän olika utformning kan minska eller förstora problemen. För fjärröverföring krävs högre effekt och högre omvänd förspänning på modulatorn vilket ökar problemet. 528 41% 23 from different manufacturers so one conclusion is that this is a general problem of an EA modulator although different designs can reduce or magnify the problems. Remote transmission requires higher power and higher reverse bias voltage on the modulator, which increases the problem.

Denna långsamma stegring kommer att ge ett mönSterber06nde D05 den utmatade vàgformen som kommer att ge en sändningspåföljd och sålunda minska kvalitén hos överföringen. Kvalitén hos den utsända signalen såsom uppmäts av ett optiskt öga kommer även att visa degraderad kvalité hos den uppmäta maskens kvalitetsmarginal.This slow increase will give a pattern-changing D05 the output waveform which will provide a transmission penalty and thus reduce the quality of the transmission. The quality of the transmitted signal as measured by an optical eye will also show degraded quality of the quality margin of the measured mask.

Lägre lasereffekt eller längre modulator kommer emellertid att reducera problemet.However, lower laser power or longer modulator will reduce the problem.

Sammanfattning av uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en bättre optisk utgàngssignal från en elektroabsorptions- modulator jämfört med ovan nämnda anordningar enligt känd teknik.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a better optical output signal from an electroabsorption modulator compared to the above-mentioned devices according to the prior art.

Syftet uppnås genom att tillhandahålla en drivsignal såsom definieras i den kännetecknande delen av patentkrav 1.The object is achieved by providing a drive signal as defined in the characterizing part of claim 1.

Detta syfte uppnås även genom att använda drivkretsen såsom definieras i den kännetecknande delen av patentkrav 10.This object is also achieved by using the drive circuit as defined in the characterizing part of claim 10.

En fördel med föreliggande uppfinning är att en bättre karaktäristik erhålls.An advantage of the present invention is that a better characteristic is obtained.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Figur 1 visar ett exempel pà vâgformsförsämring med ökande effekt enligt känd teknik. 10 15 20 25 LH FJ GO .år ¿= LN Figur 2 visar ett exempel på ett kompenserande elektriskt nätverk.Brief description of the drawings Figure 1 shows an example of waveform deterioration with increasing effect according to known technology. 10 15 20 25 LH FJ GO .year ¿= LN Figure 2 shows an example of a compensating electrical network.

Figur 3 visar en kombination av ett kompenserande nätverk och spetsande nätverk.Figure 3 shows a combination of a compensating network and a pointed network.

Figur 4 visar ett exempel på förbättring utifrån ett kompenserande nätverk pà en verklig anordning.Figure 4 shows an example of improvement based on a compensating network on a real device.

Figur 5 visar ett exempel med inget kompenserande nätverk.Figure 5 shows an example with no compensating network.

Figur 6 visar samma anordning som i figur 5 med kompenserande nätverk. Lägg märke till det reducerade bruset på ett-nivån och den större marginalen till centralmasken.Figure 6 shows the same device as in figure 5 with compensating networks. Notice the reduced noise at the one-level and the larger margin to the center mask.

Figur 7 visar två oscilloskopbilder av åtta efterföljande ettor följda av àtta efterföljande nollor. Till vänster är en sändare utan ett kompenserande nätverk och till höger har det kompenserande nätverket lagts till.Figure 7 shows two oscilloscope images of eight consecutive ones followed by eight consecutive zeros. On the left is a transmitter without a compensating network and on the right the compensating network has been added.

Figur 8 är ett exempel pà elektrisk realisering av uppfinningen.Figure 8 is an example of electrical realization of the invention.

Figur 9 är en typisk överföringsfunktion av blockdiagrammet som visas i figur 2.Figure 9 is a typical transfer function of the block diagram shown in Figure 2.

Figur 10 är en överföringsfunktion av blockdiagrammet som visas i figur 3.Figure 10 is a transfer function of the block diagram shown in Figure 3.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformar Figur l visar den optiska utgàngseffekten från en EA-modulator som funktion av tid. Pulsens period är 1,8 ns. Ingángseffekten ökas med ordningen på kurvorna 1, 2, 3 och 4.Detailed Description of Preferred Embodiments Figure 1 shows the optical output power of an EA modulator as a function of time. The pulse period is 1.8 ns. The input power is increased by the order of curves 1, 2, 3 and 4.

Det observerade beteendet hos EA:n är olinjärt. Det kan emellertid moduleras väl med ett linjärt första ordningens 10 15 20 25 30 LH öš OO Åk -ms QN lâgpassfilter. Det är sålunda möjligt att ganska väl kompensera det genom att använda ett elektriskt filter.The observed behavior of the EA is non-linear. However, it can be modulated well with a linear first-order 10 15 20 25 30 LH öš OO Åk -ms QN low-pass filter. It is thus possible to compensate for this quite well by using an electric filter.

Ett exempel på detta visas i figur 2. Detta nätverk var mycket effektivt med att reducera filterbeteendet. Vanligtvis bör filtret ha en hög gränsfrekvens vid ungefär l GHz. Högre ordningens filter kan även användas, men ett första ordningens filter verkar vara tillräckligt.An example of this is shown in Figure 2. This network was very effective in reducing filter behavior. Generally, the filter should have a high cutoff frequency at about 1 GHz. Higher order filters can also be used, but a first order filter seems to be sufficient.

Sändarens uppförande kan vidare förbättras genom att addera en högfrekvenspetsning. För 10 GHz-överföring är en lämplig gränsfrekvens ungefär 3 GHz. Ett exempel på detta visas i figur 3. Spetsning (peaking) är känd teknik men det är extra fördelaktigt i kombination med det kompenserande nätverket. En jämförelse för verkliga anordningar med och utan ett kompenserande nätverk visas i figur 4. I figuren har en verklig anordning först mätts upp utan kompenserande nätverk och känsligheten har mätts upp efter 0 km på en fiber och 90 km pà en fiber (representeras av linjer med ofyllda fyrkanter). Efter det att det kompenserande nätverket lagts till mättes anordningen igen. Såsom man kan se reducerades den nödvändiga effekten för att erhålla överföring med flera dB. Även maskmarginalen förbättras med det kompenserande nätverket. Förbättringen på en modul där det kompenserande nätverket lagts till kan ses när figur 5 och figur 6 jämförs med varandra.The behavior of the transmitter can be further improved by adding a high frequency peak. For 10 GHz transmission, a suitable cut-off frequency is approximately 3 GHz. An example of this is shown in Figure 3. Peaking is known technology but it is extra advantageous in combination with the compensating network. A comparison for real devices with and without a compensating network is shown in Figure 4. In the figure, a real device has first been measured without compensating network and the sensitivity has been measured after 0 km on a fiber and 90 km on a fiber (represented by lines with unfilled squares). After the compensating network was added, the device was measured again. As can be seen, the power required to obtain transmission was reduced by several dB. The worm margin is also improved with the compensating network. The improvement on a module where the compensating network has been added can be seen when Figure 5 and Figure 6 are compared with each other.

I figur 7 kan man se att det elektriska kompenseringsnätverket modifierar pulsformen till en mycket mer ideal fyrkantvågform.In Figure 7, it can be seen that the electrical compensation network modifies the pulse shape to a much more ideal square waveform.

Till att börja med mäste man inse att EA-modulatorn har detta inbyggda problem med mönsterberoende.To begin with, one must realize that the EA modulator has this built-in problem with pattern dependence.

Uppfinningen är att använda ett kompenserande elektriskt filter i drivkretsen till en elektroabsorptionsmodulator. 10 15 20 25 30 . "'/ _ é, (_71 P-.J UC 42:. illa (_: Drivkretsen kan representeras av ett högpassfilter med ett nollställe inom området 0,3-1,2 GHz, företrädesvis kring 0,6 GHz och en pol vid en 10 - 50 % högre frekves, företrädesvis kring 20 %, och bör vara utformad för att kompensera för mönsterberoendet som ses i den specifika EA-modulatorn.The invention is to use a compensating electric filter in the drive circuit of an electroabsorption modulator. 10 15 20 25 30. The drive circuit can be represented by a high-pass filter with a zero point in the range 0.3-1.2 GHz, preferably around 0.6 GHz and a pole at a 10 - 50% higher frequency, preferably around 20%, and should be designed to compensate for the pattern dependence seen in the specific EA modulator.

Om nollstället valdes att vara 0,6 GHz, då bör polen väljas att vara 0,72 GHz när det föredragna värdet på 20 % högre frekvens väljs.If the zero point was chosen to be 0.6 GHz, then the pole should be chosen to be 0.72 GHz when the preferred value of 20% higher frequency is selected.

Drivkretsen enligt uppfinningen används företrädesvis för tillämpningar där modulationsfrekvensen är högre än 8 GHz.The drive circuit according to the invention is preferably used for applications where the modulation frequency is higher than 8 GHz.

Det kompenserande nätverket kan även läggas till innan en linjär förstärkare eller vara integrerad i DFB-EA i sig eller på dess undre bärare.The compensating network can also be added before a linear amplifier or be integrated in the DFB-EA itself or on its lower carrier.

Figur 8 är ett exempel på en elektrisk realisering av uppfinningen.Figure 8 is an example of an electrical realization of the invention.

En standardkrets består av en drivkrets med en elektro- absorptionsmodulator (benämnd BAM i figuren) med 50 ohms utgàngsimpedans som arbetar som en omvänt förspänd diod och har ett parallellkopplat matchningsmotstànd. Uppfinningen är implementerad som en induktor L2 och ett motstånd R2. Ett typiskt värde pà R2 är 200 ohm och ett typiskt värde på L2 är 30 nH. Uppfinningen kan naturligtvis implementeras pà ett annat sätt, såsom är uppenbart för en fackman inom omrâdet, till exempel kan filtret implementeras genom att använda en kapacitans parallellkopplad med ett motstånd, där filtret är kopplad i serie mellan drivkretsen och EA-modulatorn.A standard circuit consists of a drive circuit with an electro-absorption modulator (referred to as BAM in the figure) with a 50 ohm output impedance that acts as a reverse biased diode and has a parallel-connected matching resistor. The invention is implemented as an inductor L2 and a resistor R2. A typical value of R2 is 200 ohms and a typical value of L2 is 30 nH. The invention can of course be implemented in another way, as will be apparent to a person skilled in the art, for example the filter can be implemented by using a capacitor connected in parallel with a resistor, where the filter is connected in series between the drive circuit and the EA modulator.

Ett valfritt andra högfrekvensnätverk kan realiseras genom att använda Rl och Ll, där Ll bör vara kring 7 nH och Rl även är 200 ohm. Det valfria andra högfrekvensnätverket kan representeras av ett högpassfilter med ett nollställe i 10 LN #3 S3 .fn miss. _: a omrâdet 1,5-8 GHz, företrädesvis kring 2,4 GH! Och en P°l vid 10 - 50 % högre frekvens, företrädesvis kring 20 %- Om nollstället valdes till att vara 2,4 GHz, då bör Polen Vara 2,88 GHz när det föredragna värdet pà 20 % högre frekvens väljs.An optional second high frequency network can be realized by using R1 and L1, where L1 should be around 7 nH and R1 is also 200 ohms. The optional second high frequency network can be represented by a high pass filter with a zero point in 10 LN # 3 S3 .fn miss. _: a range 1.5-8 GHz, preferably around 2.4 GH! And a P ° 1 at 10 - 50% higher frequency, preferably around 20% - If the zero point was chosen to be 2.4 GHz, then Poland should be 2.88 GHz when the preferred value of 20% higher frequency is selected.

Figur 9 visar en typisk överföringsfunktion hos det visade blockdiagrammet i figur 2. Överföringsfunktionen i figur 9 kan skrivas som: S 1+---- oßz-Äïqíïlí där s=jø och m=24f + 2nQ75 Figur 10 visar överföringsfunktionen hos det visade blockdiaqrammet i figur 3.Figure 9 shows a typical transfer function of the block diagram shown in Figure 2. The transfer function in Figure 9 can be written as: S 1 + ---- oßz-Äïqíïlí where s = jø and m = 24f + 2nQ75 Figure 10 shows the transfer function of the block diagram shown in Figure 3.

Claims

10 15 20 25 528 4 4 5 Patent claims

A drive circuit for driving an electroabsorption modulator, characterized in that the drive circuit comprises an electrical circuit for high-frequency enhancement to compensate for a low-frequency enhancement of the electroabsorption modulator, wherein the high-frequency enhancement electrical circuit comprises at least one first filter having at least one first filter 0.3-1.2 GHz and a pole at a 10 to 50% higher frequency.

The drive circuit of claim 1, wherein the first filter has a zero at about 0.6 GHz and a pole at an approximately 20% higher frequency.

The drive circuit according to any one of claims 1 to 2, wherein the electrical circuit for frequency enhancement further comprises a second filter having a zero point in the range 1.5 to 8 GHz and a pole at a 10 to 50% higher frequency.

The drive circuit of claim 3, wherein the second filter has a zero at about 2.4 GHz and a pole at an approximately 20% higher frequency.

The drive circuit according to any one of claims 3-4, wherein the second filter is realized in a drive circuit parallel to the electroabsorption modulator and comprises a resistor and inductor connected in series.

The drive circuit according to any one of claims 1-5, wherein the first filter is realized in a drive circuit parallel to the electroabsorption modulator and comprises a resistor and inductor connected in series.

The drive circuit according to any one of claims 1-5, wherein the first filter is realized in a drive circuit in series with the 528 Åfffš-Äš electroabsorption modulator and comprises a resistor and the capacitance connected in parallel.

The drive circuit according to any one of the preceding claims, wherein the modulation frequency of the electroabsorption modulator is higher than 8 GHz.

The drive circuit according to any one of the preceding claims, wherein the electroabsorption modulator is integrated with a laser.

The use of a drive circuit for driving an electroabsorption modulator, characterized in that the drive circuit comprises the features according to any one of claims 1-9.