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JP2009244324A - Optical waveguide element module - Google Patents

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JP2009244324A
JP2009244324A JP2008087592A JP2008087592A JP2009244324A JP 2009244324 A JP2009244324 A JP 2009244324A JP 2008087592 A JP2008087592 A JP 2008087592A JP 2008087592 A JP2008087592 A JP 2008087592A JP 2009244324 A JP2009244324 A JP 2009244324A
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optical waveguide
capacitor
filter circuit
multilayer ceramic
waveguide element
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JP2008087592A
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Akira Shimizu
亮 清水
Toru Sugamata
徹 菅又
Shinsuke Sugano
慎介 菅野
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide element module which has a filter circuit including a capacitor disposed on a line for inputting a modulation signal into a modulation electrode of an optical waveguide element, the optical waveguide element module having a smoothed optical response frequency characteristic over a wide band of several dozen GHz even when using a multilayer ceramic capacitor as the capacitor. <P>SOLUTION: The optical waveguide element module includes: an optical waveguide element having a substrate 1 formed of a material having an electro-optic effect, an optical waveguide 2 formed on the substrate, and a modulation electrode (3) for modulating optical waves propagated over the optical waveguide; and a filter circuit (7) which is disposed on a line, inputs a modulation signal into the modulation electrode and includes a capacitor. As for the capacitor, only a multilayer ceramic capacitor having ≤3 pF per capacitance is used. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光導波路素子モジュールに関し、特に、光導波路素子の変調電極に変調信号を入力する線路上に、コンデンサを含むフィルタ回路を配置する光導波路素子モジュールに関する。   The present invention relates to an optical waveguide device module, and more particularly to an optical waveguide device module in which a filter circuit including a capacitor is arranged on a line for inputting a modulation signal to a modulation electrode of the optical waveguide device.

従来、光通信分野や光計測分野において、光波を制御する手段として、光変調器など、電気光学効果を有する基板に光導波路を形成した光導波路素子が多用されている。
近年、光導波路素子を評価する際に、光導波路素子を駆動した場合に得られる光信号の時間的揺らぎを示すジッターと呼ばれる特性が、注目されている。ジッターとは、光信号の時間的揺らぎを示す指標であり、光アイパターン波形を積算し、信号のクロスする場所の幅として定義される。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an optical communication field or an optical measurement field, an optical waveguide element in which an optical waveguide is formed on a substrate having an electrooptic effect, such as an optical modulator, is frequently used as a means for controlling an optical wave.
In recent years, when evaluating an optical waveguide element, attention has been paid to a characteristic called jitter that indicates temporal fluctuation of an optical signal obtained when the optical waveguide element is driven. Jitter is an index indicating temporal fluctuation of an optical signal, and is defined as the width of a place where signals cross each other by integrating optical eye pattern waveforms.

光導波路素子を駆動した場合に得られる光信号のジッターを改善するためには、光導波路素子や該光導波路素子を駆動制御する駆動用ドライバに対し、以下の特性改善が必要となる。
(1)駆動用ドライバ
入力した電気信号が劣化なく増幅されるよう利得が、低周波域から高周波域までフラットな周波数特性とする。
(2)光導波路素子
入力した電気信号が劣化なく光信号に変換されるよう、電気/光変換応答の周波数が低周波域から高周波域までフラットな周波数特性とする。
In order to improve the jitter of the optical signal obtained when the optical waveguide element is driven, the following characteristics improvements are required for the optical waveguide element and the driver for driving and controlling the optical waveguide element.
(1) Driver for driving The gain has a flat frequency characteristic from a low frequency region to a high frequency region so that the input electric signal is amplified without deterioration.
(2) Optical waveguide element The frequency of the electrical / optical conversion response is flat from low frequency to high frequency so that the input electrical signal is converted into an optical signal without deterioration.

上記のように、駆動用ドライバと光導波路素子における周波数特性が、無限にフラット(周波数依存性が無い状態)である場合には、上述したジッターは発生しないが、実際には、駆動用ドライバも光変調器も共に、低周波域での周波数特性がフラットでなかったり、高周波域の周波数特性は右肩下がりに劣化する傾向にあるため、ジッターが発生する。特に、伝送速度がギガヘルツ・オーダーの光導波路素子では、このジッターの発生は重要な問題となっている。   As described above, when the frequency characteristics of the driving driver and the optical waveguide element are infinitely flat (there is no frequency dependence), the above-mentioned jitter does not occur. In both optical modulators, the frequency characteristics in the low frequency range are not flat, or the frequency characteristics in the high frequency range tend to deteriorate to the right, and therefore jitter occurs. In particular, in an optical waveguide device having a transmission speed of the order of gigahertz, the occurrence of this jitter is an important problem.

光導波路素子に印加される電気信号と該光導波路素子から出力される光波の応答特性を平坦化する方法として、図1に示すように、光導波路素子の変調電極3に駆動用ドライバ6の変調信号を印加する際にフィルタ回路などの中継基板7を介して印加する方法や変調電極3の終端部に終端抵抗などの終端回路8を接続することが行われている。図1における光導波路素子は、電気光学効果を有する基板1に光導波路2を形成し、該光導波路2を伝搬する光波を変調するための変調電極3(変調電極には信号電極と接地電極があるが、図1では簡略化のため信号電極の配置のみを図示している。)を形成したものである。また、光導波路素子には入力用光ファイバ4や出力用光ファイバ5が接続され、光導波路素子への光波の入射及び光導波路素子からの光波の出射を担っている。
光導波路素子は中継基板7や終端回路8などと共に、一つの筐体9内に収容される。
As a method of flattening the response characteristics of the electric signal applied to the optical waveguide element and the light wave output from the optical waveguide element, as shown in FIG. 1, the modulation of the driver 6 for driving is applied to the modulation electrode 3 of the optical waveguide element. A method of applying a signal through a relay substrate 7 such as a filter circuit when applying a signal, or connecting a termination circuit 8 such as a termination resistor to the termination portion of the modulation electrode 3 is performed. 1 includes an optical waveguide 2 formed on a substrate 1 having an electro-optic effect, and a modulation electrode 3 for modulating a light wave propagating through the optical waveguide 2 (a signal electrode and a ground electrode are included in the modulation electrode). However, only the arrangement of the signal electrodes is shown in FIG. 1 for the sake of simplicity. In addition, an optical fiber for input 4 and an optical fiber for output 5 are connected to the optical waveguide element, and are responsible for the incidence of the light wave to the optical waveguide element and the emission of the light wave from the optical waveguide element.
The optical waveguide element is accommodated in one housing 9 together with the relay substrate 7 and the termination circuit 8.

終端回路を用いたものとしては、特許文献1のように、光変調器の変調用電極の終端部のインピーダンスを調整することにより、光変調器の周波数特性を改善するものがある。
しかしながら、終端回路のみで数十Gbps伝送を可能とする高周波領域まで周波数特性をフラットにすることは困難であり、特許文献1に開示されている終端部のインピーダンスの調整のみでは、進行波型光変調器の電気/光変換応答の周波数特性の内、調整すべき周波数を変更することも困難であった。
特許第3088988号公報
As the one using the termination circuit, there is one that improves the frequency characteristics of the optical modulator by adjusting the impedance of the termination portion of the modulation electrode of the optical modulator, as in Patent Document 1.
However, it is difficult to flatten the frequency characteristics up to a high frequency region that enables transmission of several tens of Gbps with only the termination circuit, and traveling wave type light can be achieved only by adjusting the impedance of the termination portion disclosed in Patent Document 1. Of the frequency characteristics of the electrical / optical conversion response of the modulator, it is also difficult to change the frequency to be adjusted.
Japanese Patent No. 3088888

フィルタ回路を有する中継基板を用いたものとしては、特許文献2又は3に開示されている。電気/光応答の周波数特性を平坦化するためには、フィルタ回路の基本的な構成として、図2に示すようなコンデンサ10と抵抗11を並列で接続したハイパスフィルタが利用される。図2の符号12及び13は電気線路であり、符号7はフィルタ回路を含む中継基板を示している。
特開2007−10942号公報 特願2006−263962号(出願日:2006年9月28日)
Patent Document 2 or 3 discloses a relay board having a filter circuit. In order to flatten the frequency characteristics of the electrical / optical response, a high-pass filter in which a capacitor 10 and a resistor 11 are connected in parallel as shown in FIG. 2 is used as a basic configuration of the filter circuit. Reference numerals 12 and 13 in FIG. 2 denote electric lines, and reference numeral 7 denotes a relay board including a filter circuit.
JP 2007-10942 A Japanese Patent Application No. 2006-26396 (Filing date: September 28, 2006)

特に、特許文献2では、中継基板上にフィルタ回路を構成するコンデンサや抵抗を、電気線路上の複数の薄膜によって構成することが開示されている。
このような薄膜を用いた回路構成は、フィルタ回路の小型化に寄与する反面、製造工程が複雑化し、特に、コンデンサを薄膜で構成するには多数回に渡る薄膜の形成・除去等の工程が必要となる。また、光導波路素子の周波数特性に応じてコンデンサや抵抗の値を調整することが必要であるが、抵抗の場合は薄膜の一部をトリミングするだけで、容易に調整可能であるのに対し、コンデンサの場合にはトリミングを行うと電極間が短絡する可能性があり、調整が困難なものとなる。
In particular, Patent Document 2 discloses that a capacitor and a resistor constituting a filter circuit on a relay substrate are constituted by a plurality of thin films on an electric line.
The circuit configuration using such a thin film contributes to the downsizing of the filter circuit, but the manufacturing process is complicated, and in particular, the process of forming and removing the thin film many times is required to configure the capacitor with a thin film. Necessary. In addition, it is necessary to adjust the value of the capacitor and resistance according to the frequency characteristics of the optical waveguide element, but in the case of resistance, it can be easily adjusted by trimming only a part of the thin film, In the case of a capacitor, if trimming is performed, the electrodes may be short-circuited, which makes adjustment difficult.

本発明者らは、コンデンサについては、積層セラミックコンデンサを用いることで、この問題を解消することを試みた。
具体的には、図3に示すように、中継基板本体14上に電気線路12及び13を形成し、二つの電気線路を接続するように、チップ型の積層セラミックコンデンサ10を配置した。積層セラミックコンデンサは、縦0.3mm×横0.6mm×高さ0.3mm(0603サイズ)のように、極めて小さく、安価に入手できる利点がある。
The inventors of the present invention tried to solve this problem by using a multilayer ceramic capacitor.
Specifically, as shown in FIG. 3, the electric lines 12 and 13 are formed on the relay substrate body 14, and the chip-type multilayer ceramic capacitor 10 is disposed so as to connect the two electric lines. Multilayer ceramic capacitors have the advantage of being extremely small and available at low cost, such as 0.3 mm in length, 0.6 mm in width, and 0.3 mm in height (0603 size).

積層セラミックコンデンサは、図4(コンデンサの断面図を示す。)に示すようにセラミック材料24を挟むように電極22,23が櫛の歯状に形成されており、両端において各電極が端子20,21に接続されている。   In the multilayer ceramic capacitor, as shown in FIG. 4 (showing a cross-sectional view of the capacitor), electrodes 22 and 23 are formed in a comb-teeth shape so as to sandwich the ceramic material 24, and each electrode is connected to the terminal 20 at both ends. 21 is connected.

しかしながら、積層セラミックコンデンサを使用した場合には、図5に示すように、光応答の周波数特性が、共振現象(共振周波数f)を発生することを見出した。このため、光導波路素子に接続するフィルタ回路の構成部品としては、積層セラミックコンデンサは不向きと考えられた。 However, when a multilayer ceramic capacitor is used, it has been found that the frequency characteristic of the optical response generates a resonance phenomenon (resonance frequency f 0 ) as shown in FIG. For this reason, a multilayer ceramic capacitor was considered unsuitable as a component of the filter circuit connected to the optical waveguide element.

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、光導波路素子の変調電極に変調信号を入力する線路上に、コンデンサを含むフィルタ回路を配置する光導波路素子モジュールにおいて、該コンデンサに積層セラミックコンデンサを使用した場合でも、数十GHzの広帯域に渡り光応答周波数特性を平坦化可能な光導波路素子モジュールを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems, in an optical waveguide device module in which a filter circuit including a capacitor is arranged on a line for inputting a modulation signal to a modulation electrode of the optical waveguide device. An object of the present invention is to provide an optical waveguide device module capable of flattening optical response frequency characteristics over a wide band of several tens of GHz even when a multilayer ceramic capacitor is used as the capacitor.

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、共振現象を起こす原因は、図4に示すような櫛の歯状の電極に起因することを突き止め、しかも、コンデンサの静電容量に対応して、図5の共振周波数fが変化する、特に、静電容量が増加するに従いfが低くなる傾向があることを発見し、本発明を完成する至ったものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive research, and as a result, found out that the cause of the resonance phenomenon is due to the comb-shaped electrode as shown in FIG. The present invention has been completed by discovering that the resonance frequency f 0 of FIG. 5 changes corresponding to the capacitance, and in particular, f 0 tends to decrease as the capacitance increases. is there.

請求項1に係る発明では、電気光学効果を有する材料で構成される基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子と、該変調電極に変調信号を入力する線路上に配置され、かつ、コンデンサを含むフィルタ回路とを含む光導波路素子モジュールにおいて、該コンデンサは積層セラミックコンデンサであり、1個の静電容量が3pF以下のもののみを使用することを特徴とする。
本発明における「光導波路素子モジュール」とは、光導波路素子にフィルタ回路が接続されているものを意味し、図1に示すように、一つの筐体9内に収容されているものに限られない。また、フィルタ回路は、図1に示すように中継基板7に設けられるものに限定されず、光導波路素子が形成された基板上にフィルタ回路を組み込まれる場合も、本発明の技術的範囲に含まれる。
In the invention according to claim 1, an optical waveguide element having a substrate made of a material having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, and a modulation electrode that modulates a light wave propagating through the optical waveguide; In the optical waveguide device module including a filter circuit including a capacitor, which is disposed on a line for inputting a modulation signal to the modulation electrode, the capacitor is a multilayer ceramic capacitor, and one capacitance is 3 pF or less It is characterized by using only those.
The “optical waveguide device module” in the present invention means a device in which a filter circuit is connected to the optical waveguide device, and is limited to one housed in one housing 9 as shown in FIG. Absent. Further, the filter circuit is not limited to the one provided on the relay substrate 7 as shown in FIG. 1, and the case where the filter circuit is incorporated on the substrate on which the optical waveguide element is formed is also included in the technical scope of the present invention. It is.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光導波路素子モジュールにおいて、該コンデンサは、複数の積層セラミックコンデンサを使用する場合に、フィルタ回路基板上に積層セラミックコンデンサを積み重ねて配置することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the optical waveguide element module according to the first aspect, when a plurality of multilayer ceramic capacitors are used, the capacitors are arranged by stacking the multilayer ceramic capacitors on the filter circuit board. Features.

請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の光導波路素子モジュールにおいて、該フィルタ回路は、フィルタ回路基板上に形成された膜体による電気抵抗を含むことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the optical waveguide element module according to the first or second aspect, the filter circuit includes an electric resistance due to a film body formed on the filter circuit substrate.

請求項4に係る発明は、請求項3に記載の光導波路素子モジュールにおいて、該電気抵抗に重ねて積層セラミックコンデンサを配置することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical waveguide element module according to the third aspect, a multilayer ceramic capacitor is disposed so as to overlap the electric resistance.

請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の光導波路素子モジュールにおいて、該変調電極の終端部に終端回路を接続することを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the optical waveguide element module according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a termination circuit is connected to a termination portion of the modulation electrode.

請求項1に係る発明により、電気光学効果を有する材料で構成される基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子と、該変調電極に変調信号を入力する線路上に配置され、かつ、コンデンサを含むフィルタ回路とを含む光導波路素子モジュールにおいて、該コンデンサは積層セラミックコンデンサであり、1個の静電容量が3pF以下のもののみを使用するため、フィルタ回路に積層セラミックコンデンサを使用した場合でも、20GHzを超える広帯域に渡り電気/光応答の周波数特性を平坦化することが可能となる。   According to the invention of claim 1, an optical waveguide device comprising a substrate made of a material having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, and a modulation electrode that modulates a light wave propagating through the optical waveguide; In the optical waveguide device module including a filter circuit including a capacitor, which is disposed on a line for inputting a modulation signal to the modulation electrode, the capacitor is a multilayer ceramic capacitor, and one capacitance is 3 pF or less Therefore, even when a multilayer ceramic capacitor is used for the filter circuit, it is possible to flatten the frequency characteristics of the electrical / optical response over a wide band exceeding 20 GHz.

請求項2に係る発明により、コンデンサは、複数の積層セラミックコンデンサを使用する場合に、フィルタ回路基板上に積層セラミックコンデンサを積み重ねて配置するため、フィルタ回路基板が大型化せず、コンデンサの並列回路が容易に実現でき、3pFより大きな静電容量が必要な場合にも対応可能なものとなる。   According to the second aspect of the present invention, when a plurality of multilayer ceramic capacitors are used, since the multilayer ceramic capacitors are stacked on the filter circuit board, the capacitor does not increase in size, and the capacitor parallel circuit Can be easily realized, and can cope with a case where a capacitance larger than 3 pF is required.

請求項3に係る発明により、フィルタ回路は、フィルタ回路基板上に形成された膜体による電気抵抗を含むため、フィルタ回路の電気抵抗を小型化できる上、トリミング等により抵抗値を容易に調整することも可能となる。このため、コンデンサの容量調整は積層セラミックコンデンサの交換又は複数利用で対応し、電気抵抗の抵抗値の調整はトリミング等で行うことで、各光導波路素子に適したフィルタ回路を簡便に調整することが可能となる。   According to the invention of claim 3, since the filter circuit includes an electric resistance due to the film body formed on the filter circuit substrate, the electric resistance of the filter circuit can be reduced, and the resistance value can be easily adjusted by trimming or the like. It is also possible. For this reason, the capacitor capacity can be adjusted by replacing the multilayer ceramic capacitor or using multiple capacitors, and the resistance value of the electrical resistance can be adjusted by trimming, etc., to easily adjust the filter circuit suitable for each optical waveguide element. Is possible.

請求項4に係る発明により、電気抵抗に重ねて積層セラミックコンデンサを配置するため、フィルタ回路をより小型化することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, the multilayer ceramic capacitor is disposed so as to overlap the electric resistance, so that the filter circuit can be further downsized.

請求項5に係る発明により、変調電極の終端部に終端回路を接続するため、電気/光応答周波数の平坦化をフィルタ回路と終端回路との両者を組み合わせて行うことができるため、より様々な光導波路素子に対しても平坦化調整が可能となる。また、終端回路による光導波路素子の反射特性(S11特性)も改善することができる。   According to the invention of claim 5, since the termination circuit is connected to the termination portion of the modulation electrode, the electrical / optical response frequency can be flattened by combining both the filter circuit and the termination circuit. It is possible to adjust the planarization of the optical waveguide element. In addition, the reflection characteristic (S11 characteristic) of the optical waveguide element by the termination circuit can be improved.

以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
本発明は、電気光学効果を有する材料で構成される基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子と、該変調電極に変調信号を入力する線路上に配置され、かつ、コンデンサを含むフィルタ回路とを含む光導波路素子モジュールにおいて、該コンデンサは積層セラミックコンデンサであり、1個の静電容量が3pF以下のもののみを使用することを特徴とする。
本発明の光導波路素子モジュールは、特定の積層セラミックコンデンサを用いたこと以外は、図1に示すような従来のものと基本的な構造に差異はない。このため、従来の製造工程を大きく変えずに、電気/光応答周波数特性を平坦化した光導波路素子モジュールを、容易に得ることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail using preferred examples.
The present invention relates to an optical waveguide device having a substrate made of a material having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, a modulation electrode for modulating a light wave propagating through the optical waveguide, and the modulation electrode And an optical waveguide device module including a filter circuit including a capacitor, the capacitor being a multilayer ceramic capacitor, and having only one capacitance of 3 pF or less. It is characterized by using.
The optical waveguide element module of the present invention is basically the same as the conventional one shown in FIG. 1 except that a specific multilayer ceramic capacitor is used. Therefore, it is possible to easily obtain an optical waveguide element module with flattened electrical / optical response frequency characteristics without greatly changing the conventional manufacturing process.

本発明が適用される光導波路素子について説明する。
基板1は、電気光学効果を有する基板であり、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)、及び石英系の材料から構成され、具体的には、これら単結晶材料の、Xカット板、Yカット板、及びZカット板から構成され、特に、光導波路デバイスとして構成されやすく、かつ異方性が大きいという理由から、ニオブ酸リチウム(LN)を用いることが好ましい。
An optical waveguide device to which the present invention is applied will be described.
The substrate 1 is a substrate having an electro-optic effect, and is composed of, for example, lithium niobate, lithium tantalate, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), and a quartz-based material. It is preferable to use lithium niobate (LN) because it is composed of an X-cut plate, a Y-cut plate, and a Z-cut plate, and is particularly easy to configure as an optical waveguide device and has high anisotropy. .

光導波路2は、いわゆるマッハツェンダ型光導波路であり、基板1上に、例えばチタン(Ti)などを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表面に拡散させることで形成することができる。また、別の方法として、特許文献4に示すように光導波路に対応する部分にリッジ構造を形成し、光導波路を構成することも可能である。さらに上述のTi等を利用する方法とリッジ構造とを併用することも可能である。
特開平6−289341号公報
The optical waveguide 2 is a so-called Mach-Zehnder type optical waveguide, and can be formed on the substrate 1 by diffusing titanium (Ti) or the like on the substrate surface by a thermal diffusion method or a proton exchange method. As another method, it is also possible to form an optical waveguide by forming a ridge structure in a portion corresponding to the optical waveguide as shown in Patent Document 4. Furthermore, the above-described method using Ti or the like and a ridge structure can be used in combination.
JP-A-6-289341

光導波路2を伝搬する光波を変調するため、光導波路2の上側や近傍には、必要に応じて変調電極が配置される。
変調電極は、Ti・Auの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより、基板1の表面又は裏面などに形成することが可能である。また、変調電極は、変調信号(AC信号又はDC信号)を伝搬する信号電極3と該信号電極の周囲に配置される接地電極から構成される。
In order to modulate the light wave propagating through the optical waveguide 2, a modulation electrode is disposed on the upper side or the vicinity of the optical waveguide 2 as necessary.
The modulation electrode can be formed on the front surface or the back surface of the substrate 1 by forming a Ti / Au electrode pattern, a gold plating method, or the like. The modulation electrode includes a signal electrode 3 that propagates a modulation signal (AC signal or DC signal) and a ground electrode that is disposed around the signal electrode.

また、特に図示してないが、基板1と上述した変調電極との間にはSiOなどのバッファ層を形成することもできる。これによって、光導波路を伝搬する光波が、変調電極により吸収又は散乱されることを効果的に防止することができる。また、変調電極から印加される変調信号と、光導波路内を導波する光波との速度整合にも寄与する。 Although not particularly shown, a buffer layer such as SiO 2 can be formed between the substrate 1 and the modulation electrode described above. Accordingly, it is possible to effectively prevent the light wave propagating through the optical waveguide from being absorbed or scattered by the modulation electrode. It also contributes to speed matching between the modulation signal applied from the modulation electrode and the light wave guided in the optical waveguide.

本発明の光導波路素子モジュールでは、積層セラミックコンデンサ10を、図3に示すように配置する。中継基板本体(光導波路素子を構成する基板を中継基板本体としても良い)14上に電気線路12,13を形成し、両者を電気的に接続するように、積層セラミックコンデンサのチップを配置する。   In the optical waveguide device module of the present invention, the multilayer ceramic capacitor 10 is arranged as shown in FIG. Electric lines 12 and 13 are formed on a relay substrate body (a substrate constituting an optical waveguide element may be used as a relay substrate body) 14, and a multilayer ceramic capacitor chip is disposed so as to electrically connect both.

フィルタ回路に配置される積層セラミックコンデンサは、3pF以下のものであることが必要である。このような静電容量を有する積層セラミックコンデンサを使用することにより、図5に示すような電気/光応答周波数特性における共振周波数の発生を、f=25GHzまでシフトさせることが確認されている。 The multilayer ceramic capacitor disposed in the filter circuit needs to be 3 pF or less. By using a multilayer ceramic capacitor having such a capacitance, it has been confirmed that the generation of the resonance frequency in the electrical / optical response frequency characteristics as shown in FIG. 5 is shifted to f 0 = 25 GHz.

また、3pFより大きな静電容量を確保する場合には、複数の積層セラミックコンデンサを使用して対応することが好ましい。この場合には、図6に示すように、フィルタ回路基板14上に積層セラミックコンデンサ10を積み重ねて配置することにより、フィルタ回路基板を大型することなく、コンデンサの並列回路が容易に実現できる。
しかも、積層セラミックコンデンサを積み重ねることにより、共振周波数を、より高周波側にシフトすることができ、高周波特性を改善することができる。例えば、2pFのコンデンサ1個を実装した場合、共振周波数は30GHzであるが、1pFのコンデンサを2個積み重ねた場合には、共振周波数は1pFの共振周波数である45GHzにシフトする。
Moreover, when securing a capacitance larger than 3 pF, it is preferable to use a plurality of multilayer ceramic capacitors. In this case, as shown in FIG. 6, by arranging the laminated ceramic capacitors 10 on the filter circuit board 14, a parallel circuit of capacitors can be easily realized without increasing the size of the filter circuit board.
Moreover, by stacking the multilayer ceramic capacitors, the resonance frequency can be shifted to a higher frequency side, and the high frequency characteristics can be improved. For example, when one capacitor of 2 pF is mounted, the resonance frequency is 30 GHz. However, when two capacitors of 1 pF are stacked, the resonance frequency is shifted to 45 GHz which is a resonance frequency of 1 pF.

フィルタ回路に電気抵抗を構成するには、コンデンサと同様にチップ型の抵抗を利用することも可能であるが、特許文献2に示すように基板14上に形成されたTiN等の膜体による電気抵抗を用いることも可能である。このような膜体の電気抵抗は、フィルタ回路の電気抵抗を小型化できる上、トリミング等により抵抗値を容易に調整することも可能となる。 In order to configure the electric resistance in the filter circuit, it is possible to use a chip-type resistor as in the case of the capacitor. However, as shown in Patent Document 2, a film body such as Ti 2 N formed on the substrate 14 is used. It is also possible to use electrical resistance due to. The electrical resistance of such a film body can reduce the electrical resistance of the filter circuit, and can easily adjust the resistance value by trimming or the like.

さらに、図7に示すように、膜体の電気抵抗11に重ねて、積層セラミックコンデンサ10を配置することにより、フィルタ回路をより小型化することも可能となる。   Furthermore, as shown in FIG. 7, it is possible to further reduce the size of the filter circuit by arranging the multilayer ceramic capacitor 10 so as to overlap the electric resistance 11 of the film body.

また、本発明の光導波路素子モジュールにおいては、図1に示すように、変調電極の終端部に終端回路8を接続することも可能である。これにより、特許文献1乃至3にも記載されているように、終端回路の電気/光応答周波数の平坦化効果や光導波路素子の反射特性(S11特性)の改善効果も併せて期待できる。特に、本発明のフィルタ回路との組み合わせによる相乗効果も期待できる。   Further, in the optical waveguide element module of the present invention, as shown in FIG. 1, a termination circuit 8 can be connected to the termination portion of the modulation electrode. As a result, as described in Patent Documents 1 to 3, the effect of flattening the electrical / optical response frequency of the termination circuit and the effect of improving the reflection characteristic (S11 characteristic) of the optical waveguide element can also be expected. In particular, a synergistic effect by the combination with the filter circuit of the present invention can be expected.

次に、本発明の光導波路素子モジュールに関する、電気/光変換応答の周波数特性の変化について、実験例を説明する。
光導波路素子としてLN変調器(住友大阪セメント社製、T.MXH1.5-10)を用い、入力インターフェースと変調電極との間に、図2に示すハイパスフィルタを設置した。
Next, an experimental example will be described regarding the change in the frequency characteristics of the electrical / optical conversion response regarding the optical waveguide element module of the present invention.
An LN modulator (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., T.MXH1.5-10) was used as the optical waveguide element, and a high-pass filter shown in FIG. 2 was installed between the input interface and the modulation electrode.

ハイパスフィルタのコンデンサは、積層セラミックコンデンサ(松下電器社製、ECDシリーズ0603サイズ)の静電容量1,2及び3pFを使用し、抵抗は、TiNの薄膜で電気線路間に形成した、抵抗値は約10Ωであった。 Capacitors 1, 2, and 3 pF of multilayer ceramic capacitors (manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., ECD series 0603 size) are used for the capacitors of the high pass filter, and the resistors are resistors formed between Ti electric wires with Ti 2 N thin films The value was about 10Ω.

光コンポーネントアナライザ(アジレント社製,86030A)により、電気/光変換応答の周波数特性を測定し、共振周波数fを測定したところ、3pFの場合はfが25GHz、2pFの場合はfが30GHz、さらに1pFの場合はfが45GHzであった。
このことから、積層セラミックコンデンサを使用する場合には、3pF以下のものを利用することで、電気/光応答周波数特性の平坦化を20GHz以上まで拡大可能なことが容易に理解される。
The frequency characteristic of the electrical / optical conversion response was measured by an optical component analyzer (manufactured by Agilent, 86030A), and the resonance frequency f 0 was measured. As a result, f 0 was 25 GHz for 3 pF and f 0 was 30 GHz for 2 pF. Furthermore, in the case of 1 pF, f 0 was 45 GHz.
From this, when using the multilayer ceramic capacitor, it is easily understood that the flattening of the electrical / optical response frequency characteristic can be expanded to 20 GHz or more by using the one having 3 pF or less.

以上説明したように、本発明によれば、光導波路素子の変調電極に変調信号を入力する線路上に、コンデンサを含むフィルタ回路を配置する光導波路素子モジュールにおいて、該コンデンサに積層セラミックコンデンサを使用した場合でも、数十GHzの広帯域に渡り光応答周波数特性を平坦化可能な光導波路素子モジュールを提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, in the optical waveguide device module in which the filter circuit including the capacitor is arranged on the line for inputting the modulation signal to the modulation electrode of the optical waveguide device, the multilayer ceramic capacitor is used for the capacitor. Even in this case, it is possible to provide an optical waveguide device module capable of flattening the optical response frequency characteristics over a wide band of several tens of GHz.

光導波路素子モジュールを説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating an optical waveguide element module. フィルタ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a filter circuit. フィルタ回路に積層セラミックコンデンサを配置した図である。It is the figure which has arrange | positioned the multilayer ceramic capacitor to the filter circuit. 積層セラミックコンデンサの断面図である。It is sectional drawing of a multilayer ceramic capacitor. 積層セラミックコンデンサをフィルタ回路に用いた場合の電気/光応答周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the electrical / optical response frequency characteristic at the time of using a multilayer ceramic capacitor for a filter circuit. 積層セラミックコンデンサを積み重ねて配置した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the multilayer ceramic capacitor was laminated | stacked and arrange | positioned. 積層セラミックコンデンサを膜体の電気抵抗の上側に配置した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the multilayer ceramic capacitor has been arrange | positioned above the electrical resistance of a film body.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 光導波路
3 信号電極
4 入力用光ファイバ
5 出力用光ファイバ
6 駆動用ドライバ
7 中継基板
8 終端回路
9 筐体
10 コンデンサ(積層セラミックコンデンサ)
11 電気抵抗(膜体抵抗)
12,13 電気線路
14 中継基板本体(フィルタ回路基板)
20,21 端子
22,23 電極
30 電気/光応答周波数特性
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Optical waveguide 3 Signal electrode 4 Optical fiber for input 5 Optical fiber for output 6 Driver for drive 7 Relay substrate 8 Termination circuit 9 Case 10 Capacitor (multilayer ceramic capacitor)
11 Electrical resistance (film resistance)
12, 13 Electrical line 14 Relay board body (filter circuit board)
20, 21 Terminal 22, 23 Electrode 30 Electrical / optical response frequency characteristics

Claims (5)

電気光学効果を有する材料で構成される基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子と、
該変調電極に変調信号を入力する線路上に配置され、かつ、コンデンサを含むフィルタ回路とを含む光導波路素子モジュールにおいて、
該コンデンサは積層セラミックコンデンサであり、1個の静電容量が3pF以下のもののみを使用することを特徴とする光導波路素子モジュール。
An optical waveguide device having a substrate made of a material having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, and a modulation electrode that modulates a light wave propagating through the optical waveguide;
In an optical waveguide device module that is disposed on a line for inputting a modulation signal to the modulation electrode and includes a filter circuit including a capacitor,
The capacitor is a multilayer ceramic capacitor, and only one having a capacitance of 3 pF or less is used.
請求項1に記載の光導波路素子モジュールにおいて、該コンデンサは、複数の積層セラミックコンデンサを使用する場合に、フィルタ回路基板上に積層セラミックコンデンサを積み重ねて配置することを特徴とする光導波路素子モジュール。   2. The optical waveguide device module according to claim 1, wherein when a plurality of multilayer ceramic capacitors are used, the multilayer ceramic capacitors are stacked on the filter circuit board. 請求項1又は2に記載の光導波路素子モジュールにおいて、該フィルタ回路は、フィルタ回路基板上に形成された膜体による電気抵抗を含むことを特徴とする光導波路素子モジュール。   3. The optical waveguide device module according to claim 1, wherein the filter circuit includes an electric resistance due to a film body formed on the filter circuit substrate. 請求項3に記載の光導波路素子モジュールにおいて、該電気抵抗に重ねて積層セラミックコンデンサを配置することを特徴とする光導波路素子モジュール。   4. The optical waveguide element module according to claim 3, wherein a multilayer ceramic capacitor is disposed so as to overlap the electric resistance. 請求項1乃至4のいずれかに記載の光導波路素子モジュールにおいて、該変調電極の終端部に終端回路を接続することを特徴とする光導波路素子モジュール。   5. The optical waveguide device module according to claim 1, wherein a termination circuit is connected to a termination portion of the modulation electrode.
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