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| 講演名 | 2021-10-22 16:55 マッハ・ツェンダ型シリコン光変調器のアーム間不均衡によるOMAペナルティの理論および実験的検討 ○村尾覚志・牛田 淳・高橋博之・徳島正敏・椎名明美・堀川 剛（光電子融合基盤技研）  OCS2021-19 OPE2021-39 LQE2021-18 |
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| 抄録 | （和） | キャリア空乏マッハ・ツェンダ（MZ）型シリコン光変調器では，プロセスやSOI厚ばらつきに起因して位相シフタの変調効率や吸収損失が変化するため，プッシュプル駆動する際に変調器性能がそれらのアーム間不均衡による影響を受けることが懸念される．しかし，作製された位相シフタのアーム間不均衡がどの程度生じ，変調器性能にどのような影響を与えるのかについて，電圧依存性を考慮に入れた上での理論および実験的な検討はこれまで無かった．本発表では，位相シフタに対して大信号変調効率の一般形式を提案することで，電圧依存性を考慮に入れた上での位相シフト量のアーム間不均衡を特徴付けることができることを示す．また，このアーム間不均衡を変調振幅（OMA）と関連付けることで，ペナルティとして定量化できることを示すとともに，作製した300-mm SOIウェーハ上64個のダイの位相シフタに対する評価結果を示す．さらに，ウェーハレベル評価技術を構築して消光比を直接測定して比較することで，上記理論の妥当性を実験的に検証した結果を示す．加えて，吸収損失についても同様にOMAペナルティとして定量化できることを示すとともに，特別な解析用パターン（TEG）を用意することなく吸収損失をMZの各アームで独立に測定する方法を確立することで，作製した位相シフタに対して評価した結果を示す． |
| （英） | In this paper, an inter-arm imbalance and its impact on the optical modulation amplitude (OMA) are investigated for carrier-depletion Mach-Zehnder (MZ) silicon optical modulators. First, we propose a generalized form of the large-signal modulation efficiency (ME) that takes the nonlinear response to the voltages into account. It is revealed that this beneficial expression can serve as characterizing the inter-arm imbalance effectively and that the imbalance causes a push-pull imbalance. A beneficial quantification of the imbalance is proposed, namely, a push-pull-imbalanced penalty (PPIP), which is associated with the impact on device performance. The evaluation of the PPIP is demonstrated for the fabricated modulators on a 300-mm SOI wafer. The validity of the derivation is also confirmed by establishing a wafer-level fully-automated evaluation technique for the extinction ratio. Then, it is shown that another inter-arm imbalance also causes an OMA penalty in terms of the absorption loss and is quantified, namely, an absorption-loss-imbalanced penalty (ALIP). In order to evaluate this, we establish a methodology to measure the absorption loss in each arm separately without exploiting any special test element groups (TEGs). | |
| キーワード | （和） | ウェーハレベルテスト / シリコン光変調器 / 変調効率 / 変調振幅 / / / / |
| （英） | Wafer-level testing / Silicon modulator / Modulation efficiency / Optical modulation amplitude / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 121, no. 214, OPE2021-39, pp. 33-38, 2021年10月. | |
| 資料番号 | OPE2021-39 | |
| 発行日 | 2021-10-15 (OCS, OPE, LQE) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | OCS2021-19 OPE2021-39 LQE2021-18 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | OCS OPE LQE |
| 開催期間 | 2021-10-22 - 2021-10-22 |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | 超高速伝送・変復調・分散補償技術，超高速光信号処理技術，広帯域光増幅・WDM技術，受光デバイス，高光出力伝送技術，及び一般（OFC報告） |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | OPE |
| 会議コード | 2021-10-OCS-OPE-LQE |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | マッハ・ツェンダ型シリコン光変調器のアーム間不均衡によるOMAペナルティの理論および実験的検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Theoretical and Experimental Investigation of OMA Penalty by Inter-Arm Imbalance in Mach-Zehnder Silicon Optical Modulators |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | ウェーハレベルテスト / Wafer-level testing |
| キーワード(2)（和/英） | シリコン光変調器 / Silicon modulator |
| キーワード(3)（和/英） | 変調効率 / Modulation efficiency |
| キーワード(4)（和/英） | 変調振幅 / Optical modulation amplitude |
| キーワード(5)（和/英） | / |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 村尾 覚志 / Tadashi Murao / ムラオ タダシ |
| 第1著者 所属（和/英） | 技術研究組合 光電子融合基盤技術研究所 (略称： 光電子融合基盤技研) Photonics Electronics Technology Research Association (略称： PETRA) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 牛田 淳 / Jun Ushida / ウシダ ジュン |
| 第2著者 所属（和/英） | 技術研究組合 光電子融合基盤技術研究所 (略称： 光電子融合基盤技研) Photonics Electronics Technology Research Association (略称： PETRA) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 高橋 博之 / Hiroyuki Takahashi / タカハシ ヒロユキ |
| 第3著者 所属（和/英） | 技術研究組合 光電子融合基盤技術研究所 (略称： 光電子融合基盤技研) Photonics Electronics Technology Research Association (略称： PETRA) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 徳島 正敏 / Masatoshi Tokushima / トクシマ マサトシ |
| 第4著者 所属（和/英） | 技術研究組合 光電子融合基盤技術研究所 (略称： 光電子融合基盤技研) Photonics Electronics Technology Research Association (略称： PETRA) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 椎名 明美 / Akemi Shiina / シイナ アケミ |
| 第5著者 所属（和/英） | 技術研究組合 光電子融合基盤技術研究所 (略称： 光電子融合基盤技研) Photonics Electronics Technology Research Association (略称： PETRA) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） | 堀川 剛 / Tsuyoshi Horikawa / ホリカワ ツヨシ |
| 第6著者 所属（和/英） | 技術研究組合 光電子融合基盤技術研究所 (略称： 光電子融合基盤技研) Photonics Electronics Technology Research Association (略称： PETRA) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2021-10-22 16:55:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | OPE |
| 資料番号 | OCS2021-19, OPE2021-39, LQE2021-18 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | no.213(OCS), no.214(OPE), no.215(LQE) |
| ページ範囲 | pp.33-38 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2021-10-15 (OCS, OPE, LQE) |
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