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JP2019179165A - Optical waveguide element - Google Patents

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JP2019179165A
JP2019179165A JP2018068859A JP2018068859A JP2019179165A JP 2019179165 A JP2019179165 A JP 2019179165A JP 2018068859 A JP2018068859 A JP 2018068859A JP 2018068859 A JP2018068859 A JP 2018068859A JP 2019179165 A JP2019179165 A JP 2019179165A
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Yoshizumi Ishikawa
佳澄 石川
高野 真悟
Shingo Takano
真悟 高野
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

【課題】バイアス点調整領域から高周波変調領域への熱クロストークを効果的に抑制することが可能な光導波路素子を提供する。【解決手段】電気光学効果を有する基板(11)と、該基板に形成された光導波路(12)と、該光導波路を伝搬する光波を変調するための制御電極と、バイアス点を調整するためのヒータ電極(41)とを有する光導波路素子(10)において、該制御電極は、該基板の一方の面に形成された信号電極(21)と、該基板の前記一方の面とは反対側の面に形成された裏面接地電極(31)とを備え、該ヒータ電極は該基板の前記一方の面に形成され、該基板の前記反対側の面における該ヒータ電極の下部に、該ヒータ電極により発生した熱を放熱するための放熱手段(51)を有することを特徴とする。【選択図】図3An optical waveguide device capable of effectively suppressing thermal crosstalk from a bias point adjustment region to a high-frequency modulation region. A substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, a control electrode for modulating a light wave propagating through the optical waveguide, and adjusting a bias point. In the optical waveguide device (10) having the heater electrode (41), the control electrode is a signal electrode (21) formed on one surface of the substrate and the opposite side of the substrate from the one surface. And a back surface ground electrode (31) formed on the surface of the substrate, wherein the heater electrode is formed on the one surface of the substrate, and the heater electrode is provided below the heater electrode on the opposite surface of the substrate. Characterized by having a heat radiating means (51) for radiating the heat generated by the above. [Selection diagram] FIG.

Description

本発明は、電気光学効果を示す有機高分子を光導波路に用いる光導波路素子に関する。   The present invention relates to an optical waveguide device using an organic polymer exhibiting an electro-optic effect for an optical waveguide.

近年、光通信や光計測の分野においては、電気光学効果を示す材料を用いて光導波路を形成した光導波路素子が多く用いられている。光導波路素子は、一般的に、上記の光導波路と共に、該光導波路内を伝搬する光波を制御するための制御電極を備える。   In recent years, in the fields of optical communication and optical measurement, an optical waveguide element in which an optical waveguide is formed using a material exhibiting an electro-optic effect is often used. In general, an optical waveguide element includes a control electrode for controlling a light wave propagating in the optical waveguide together with the optical waveguide.

このような光導波路素子として、電気光学効果を示す材料を用いた光導波路でマッハツェンダー干渉計を形成した、マッハツェンダー型光変調素子が広く用いられている。マッハツェンダー型光変調素子は、外部から光を導入するための入射導波路と、該入射導波路により導入された光を2つの経路に分けて伝搬させるための分岐部と、該分岐部の後段に分岐されたそれぞれの光を伝搬させる2つの並行導波路と、該2本の並行導波路を伝搬した光を合波して外部へ出力するための出射導波路とを用いて構成される。また、マッハツェンダー型光変調素子は、光波を制御するための制御電極として、並行導波路の片方または両方を伝搬する光波に高周波の変調信号を作用させるための高周波変調電極と、バイアス点を調整するためのバイアス点調整電極が備えられている。   As such an optical waveguide element, a Mach-Zehnder type optical modulation element in which a Mach-Zehnder interferometer is formed of an optical waveguide using a material exhibiting an electro-optic effect is widely used. The Mach-Zehnder light modulation element includes an incident waveguide for introducing light from the outside, a branching unit for propagating the light introduced by the incident waveguide in two paths, and a subsequent stage of the branching unit. The two parallel waveguides for propagating the light beams branched into two and the output waveguide for combining the light propagated through the two parallel waveguides and outputting them to the outside. Also, the Mach-Zehnder type light modulation element adjusts the bias point as a control electrode for controlling the light wave, and a high-frequency modulation electrode for applying a high-frequency modulation signal to the light wave propagating through one or both of the parallel waveguides. A bias point adjusting electrode is provided.

このような光変調素子の一種に、電気光学効果を示す材料として、有機の非線形光学化合物を高分子材料中に分散した有機電気光学高分子材料を用いた光変調素子が開発されている。この光変調素子の場合、高周波変調電極には、ニオブ酸リチウム(LN)材料などの電気光学基板を用いた光変調素子と同様に進行型の高周波電極が用いられる。一方、バイアス点調整電極には、DCドリフトの問題から、ヒータ電極を用いて熱光学効果によりバイアス点を調整する構成が用いられることが多い。   As one type of light modulation element, a light modulation element using an organic electro-optic polymer material in which an organic nonlinear optical compound is dispersed in a polymer material has been developed as a material exhibiting an electro-optic effect. In the case of this light modulation element, a progressive high-frequency electrode is used as the high-frequency modulation electrode in the same manner as the light modulation element using an electro-optic substrate such as a lithium niobate (LN) material. On the other hand, the bias point adjusting electrode is often configured to adjust the bias point by the thermo-optic effect using a heater electrode due to the problem of DC drift.

ここで、高周波の変調信号を並行導波路の片方または両方を伝搬する光波に作用させる領域を高周波変調領域とし、ヒータからの熱を作用させてバイアス点を調整する領域をバイアス点調整領域とした場合、光変調素子を安定的に動作させるためには、バイアス点調整領域から高周波変調領域への熱クロストークを抑制することが必要となる。熱クロストークが発生すると、高周波による光変調が不安定になり、信号品質の劣化に繋がる。   Here, a region where a high frequency modulation signal is applied to a light wave propagating through one or both of the parallel waveguides is a high frequency modulation region, and a region where the bias point is adjusted by applying heat from the heater is a bias point adjustment region. In this case, in order to stably operate the light modulation element, it is necessary to suppress thermal crosstalk from the bias point adjustment region to the high frequency modulation region. When thermal crosstalk occurs, optical modulation by high frequency becomes unstable, leading to signal quality degradation.

このような問題の発生を避けるために、特許文献1では、高周波変調領域とバイアス点調整領域を別々の材料の基板による素子を組み合わせて作製した、有機電気光学高分子材料による光変調器が提案されている。
また、光導波路とヒータ電極とを有する熱光学光導波路素子においても、熱クロストークを抑制するための技術が提案されている。例えば、特許文献2では、光導波路間に断熱溝を設けると共に、光導波路下部に放熱材を配置した素子について開示されている。
In order to avoid the occurrence of such a problem, Patent Document 1 proposes an optical modulator made of an organic electro-optic polymer material in which a high-frequency modulation region and a bias point adjustment region are produced by combining elements made of substrates of different materials. Has been.
A technique for suppressing thermal crosstalk has also been proposed for a thermo-optic optical waveguide element having an optical waveguide and a heater electrode. For example, Patent Document 2 discloses an element in which a heat insulating groove is provided between optical waveguides and a heat dissipating material is disposed below the optical waveguide.

しかしながら、特許文献1のように、それぞれの領域を別素子として作製するということは、製造工程の複雑化、コスト増加に繋がる。また、特許文献2のように、光導波路間に断熱溝を設ける構造だと、高分子材料で形成された光導波路の場合には、構造的な歪により光伝搬特性が劣化するおそれがある。   However, as in Patent Document 1, manufacturing each region as a separate element leads to a complicated manufacturing process and an increase in cost. In addition, in the case of a structure in which a heat insulating groove is provided between optical waveguides as in Patent Document 2, in the case of an optical waveguide formed of a polymer material, there is a possibility that the light propagation characteristic is deteriorated due to structural distortion.

特表2015−501945号公報Special table 2015-501945 gazette 特開2007−78861号公報JP 2007-78861 A

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、バイアス点調整領域から高周波変調領域への熱クロストークを効果的に抑制することが可能な光導波路素子を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to solve the above-described problems and provide an optical waveguide device capable of effectively suppressing thermal crosstalk from the bias point adjustment region to the high frequency modulation region. is there.

上記課題を解決するため、本発明の光導波路素子は、以下の技術的特徴を有する。
(1) 電気光学効果を有する基板と、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ための制御電極と、バイアス点を調整するためのヒータ電極とを有する光導波路素子において、該制御電極は、該基板の一方の面に形成された信号電極と、該基板の前記一方の面とは反対側の面に形成された裏面接地電極とを備え、該ヒータ電極は該基板の前記一方の面に形成され、該基板の前記反対側の面における該ヒータ電極の下部に、該ヒータ電極により発生した熱を放熱するための放熱手段を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the optical waveguide device of the present invention has the following technical features.
(1) Optical light having a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, a control electrode for modulating a light wave propagating through the optical waveguide, and a heater electrode for adjusting a bias point In the waveguide element, the control electrode includes a signal electrode formed on one surface of the substrate and a back surface ground electrode formed on a surface opposite to the one surface of the substrate, and the heater electrode Is formed on the one surface of the substrate, and has a heat radiating means for radiating the heat generated by the heater electrode below the heater electrode on the opposite surface of the substrate.

(2) 上記(1)に記載の光導波路素子において、該ヒータ電極は、該基板の光波進行方向に沿った一方の側端に入力端部又は出力端部を有し、該放熱手段は、該基板の前記一方の側端に向かって熱の伝導量が増加するように形成されていることを特徴とする。 (2) In the optical waveguide device according to (1), the heater electrode has an input end or an output end at one side end along the light wave traveling direction of the substrate. The substrate is formed so that the amount of heat conduction increases toward the one side edge of the substrate.

(3) 上記(2)に記載の光導波路素子において、該放熱手段は、金属であり、該基板の前記一方の側端に向かって光波進行方向の幅が広がるように形成されたことを特徴とする。 (3) In the optical waveguide device according to (2), the heat radiating means is a metal, and is formed so that a width in a light wave traveling direction is widened toward the one side end of the substrate. And

(4) 上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の光導波路素子において、該光導波路は、並行に延びる複数の並行導波路を含み、該ヒータ電極は、前記複数の並行導波路のいずれかに対して設けられ、該放熱手段は、該ヒータ電極が設けられた並行導波路の下部に形成される一方で、他の平行導波路の下部には形成されないことを特徴とする。 (4) In the optical waveguide device according to any one of (1) to (3), the optical waveguide includes a plurality of parallel waveguides extending in parallel, and the heater electrode is formed of the plurality of parallel waveguides. The heat dissipating means is provided on either side, and is formed below the parallel waveguide provided with the heater electrode, but is not formed below the other parallel waveguide.

(5) 上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の光導波路素子において、該光導波路は、有機高分子材料で形成されたことを特徴とする。 (5) The optical waveguide device according to any one of (1) to (4), wherein the optical waveguide is formed of an organic polymer material.

本発明によれば、基板のヒータ電極とは反対側の面における該ヒータ電極の下部に、該ヒータ電極により発生した熱を放熱するための放熱手段を設けたので、バイアス点調整領域から高周波変調領域への熱クロストークを効果的に抑制することが可能となる。   According to the present invention, since the heat dissipating means for dissipating the heat generated by the heater electrode is provided under the heater electrode on the surface opposite to the heater electrode of the substrate, the high frequency modulation is performed from the bias point adjustment region. It is possible to effectively suppress thermal crosstalk to the region.

本発明の一実施形態に係る光導波路素子の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the optical waveguide element which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の光導波路素子の裏面接地電極及び放熱用金属膜を示す透視図である。It is a perspective view which shows the back surface ground electrode and metal film for thermal radiation of the optical waveguide element of FIG. 図1の光導波路素子の側面図である。It is a side view of the optical waveguide element of FIG. 図1の光導波路素子を筐体に収容した光変調器の例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of an optical modulator in which the optical waveguide element of FIG. 1 is housed in a housing. 図4Aの光変調器におけるA−A’線の断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in the optical modulator of FIG. 4A.

本発明に係る光導波路素子について、好適例を用いて詳細に説明する。なお、以下で示す例によって本発明が限定されるものではない。
本発明の光導波路素子は、例えば図1、図2に示すように、電気光学効果を有する基板(11)と、該基板に形成された光導波路(12)と、該光導波路を伝搬する光波を変調するための制御電極と、バイアス点を調整するためのヒータ電極(41)とを有する光導波路素子(10)において、該制御電極は、該基板の一方の面に形成された信号電極(21)と、該基板の前記一方の面とは反対側の面に形成された裏面接地電極(31)とを備え、該ヒータ電極は該基板の前記一方の面に形成され、該基板の前記反対側の面における該ヒータ電極の下部に、該ヒータ電極により発生した熱を放熱するための放熱手段(51)を有することを特徴とする。なお、放熱手段は、基板の反対側の面に直接に接するように形成される構成に限られず、基板の反対側の面に放熱手段とは異なる他の層を介して形成される構成も含まれる。
The optical waveguide device according to the present invention will be described in detail using a suitable example. In addition, this invention is not limited by the example shown below.
As shown in FIGS. 1 and 2, for example, the optical waveguide device of the present invention includes a substrate (11) having an electro-optic effect, an optical waveguide (12) formed on the substrate, and an optical wave propagating through the optical waveguide. In the optical waveguide device (10) having the control electrode for modulating the temperature and the heater electrode (41) for adjusting the bias point, the control electrode is a signal electrode (on the one surface of the substrate ( 21) and a back surface ground electrode (31) formed on the surface opposite to the one surface of the substrate, the heater electrode being formed on the one surface of the substrate, A heat dissipating means (51) for dissipating heat generated by the heater electrode is provided below the heater electrode on the opposite surface. The heat dissipation means is not limited to the structure formed so as to be in direct contact with the opposite surface of the substrate, and includes a structure formed on another surface of the substrate via another layer different from the heat dissipation means. It is.

このような構成によれば、ヒータ電極から発生した熱がヒータ電極の下部に配置した放熱手段から放熱されるので、ヒータ電極から発生した熱が信号電極側に伝搬することを抑制することができる。しかも、光変調素子を作成する際に、特許文献1のような、信号電極を形成する部分と、ヒータ電極を形成する部分とを別々の基板で作製して接合するという、複雑かつ高コストの工程が不要となる。したがって、簡易な構造でありながら、熱クロストークを抑制することができ、低コストで高性能の光導波路素子を提供することが可能となる。   According to such a configuration, since the heat generated from the heater electrode is radiated from the heat radiating means disposed below the heater electrode, it is possible to suppress the heat generated from the heater electrode from propagating to the signal electrode side. . In addition, when the light modulation element is formed, a complicated and high cost is required in which a part for forming a signal electrode and a part for forming a heater electrode are manufactured and joined on separate substrates as in Patent Document 1. A process becomes unnecessary. Therefore, although it has a simple structure, it is possible to suppress thermal crosstalk and to provide a high-performance optical waveguide device at low cost.

以下、本発明に係る光導波路素子の具体的な構成について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る光導波路素子の例を示す平面図である。図2は、図1の光導波路素子の裏面接地電極及び放熱用金属膜を示す透視図である。図3は、図1の光導波路素子の側面図である。
Hereinafter, a specific configuration of the optical waveguide device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an example of an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the back ground electrode and the heat-dissipating metal film of the optical waveguide device of FIG. FIG. 3 is a side view of the optical waveguide device of FIG.

本例の光導波路素子10は、基材15と、電気光学効果を有する基板11と、該基板に形成された光導波路12と、該光導波路を伝搬する光波を変調するための制御電極と、バイアス点を調整するためのヒータ電極41とを有する。   The optical waveguide device 10 of this example includes a base material 15, a substrate 11 having an electro-optic effect, an optical waveguide 12 formed on the substrate, a control electrode for modulating a light wave propagating through the optical waveguide, And a heater electrode 41 for adjusting the bias point.

基材15は、光導波路12を形成するのに十分な平坦性を有しており、かつ機械的に十分な強度を有するものであれば、材質、形状とも特に限定されない。基材15としては、例えば、シリコン基板、石英基板、ガラス基板、セラミック基板等を用いることができる。   The base material 15 is not particularly limited in terms of material and shape as long as it has sufficient flatness to form the optical waveguide 12 and mechanically sufficient strength. As the base material 15, for example, a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, or the like can be used.

基板11は、下部クラッド層、コア層、上部クラッド層などを積層して構成される。コア層は上下クラッド層よりも屈折率が高い材料が用いられ、その形状を制御することにより光導波路12が形成される。光導波路12の形状について特に制限はないが、例えば、コア層の一部を上側又は下側に突出させたリブ状の光導波路がある。   The substrate 11 is configured by laminating a lower clad layer, a core layer, an upper clad layer, and the like. A material having a higher refractive index than that of the upper and lower cladding layers is used for the core layer, and the optical waveguide 12 is formed by controlling the shape of the core layer. Although there is no restriction | limiting in particular about the shape of the optical waveguide 12, For example, there exists a rib-shaped optical waveguide which made some core layers protrude the upper side or the lower side.

コア層および上下クラッド層の少なくとも一層は、有機非線形光学化合物を高分子材料中に分散した有機電気光学高分子材料により形成される。有機電気光学高分子材料に用いる高分子材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリキノリン系樹脂、ポリキノキサリン系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂、ポリベンゾチアゾール系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂などが挙げられる。   At least one of the core layer and the upper and lower cladding layers is formed of an organic electro-optic polymer material in which an organic nonlinear optical compound is dispersed in a polymer material. Examples of the polymer material used for the organic electro-optic polymer material include acrylic resins such as polymethyl methacrylate, epoxy resins, polyimide resins, silicone resins, polystyrene resins, polyamide resins, polyester resins, and phenols. Resin, polyquinoline resin, polyquinoxaline resin, polybenzoxazole resin, polybenzothiazole resin, polybenzimidazole resin, and the like.

非線形光学有機化合物は、公知のものであれば特に限定されないが、1分子中に、電子供与性を有する原子団(以下、「ドナー」と言う。)と、電子吸引性を有する原子団(以下、「アクセプター」と言う。)との両方を有しており、ドナーとアクセプターの間に、π電子共役系の原子団を配している構造を有した分子が望ましい。このような分子としては、具体的には、Disperse Red類、Disperse Orange類、スチルベン化合物などが挙げられる。非線形光学有機化合物は、前述の高分子材料への添加、または上述の高分子材料の側鎖または主鎖への化学結合により、高分子材料に導入することができる。
有機電気光学高分子材料中に分散された非線形光学有機化合物の双極子を配向させることにより、基板11に電気光学効果を持たせることができる。
The nonlinear optical organic compound is not particularly limited as long as it is a known one, but in one molecule, an atomic group having an electron donating property (hereinafter referred to as “donor”) and an atomic group having an electron withdrawing property (hereinafter referred to as “donor”). And a molecule having a structure in which a π-electron conjugated atomic group is arranged between the donor and the acceptor. Specific examples of such molecules include Disperse Reds, Disperse Oranges, and stilbene compounds. The nonlinear optical organic compound can be introduced into the polymer material by addition to the polymer material described above or by chemical bonding to the side chain or main chain of the polymer material described above.
By orienting the dipole of the nonlinear optical organic compound dispersed in the organic electro-optic polymer material, the substrate 11 can have an electro-optic effect.

基板11には、光導波路12を伝搬する光波を変調するための制御電極と、バイアス点を調整するためのヒータ電極41が配置される。制御電極は、基板11の一方の面(表面)に形成された信号電極21と、その反対側の面(裏面)に形成された裏面接地電極31とを含む。裏面接地電極31は、基板11とその下側の基材15との間に形成されることになる。基板11を挟むように配置された信号電極21及び裏面接地電極31は、マイクロストリップライン構造の伝送線路を形成する。   On the substrate 11, a control electrode for modulating a light wave propagating through the optical waveguide 12 and a heater electrode 41 for adjusting a bias point are arranged. The control electrode includes a signal electrode 21 formed on one surface (front surface) of the substrate 11 and a back ground electrode 31 formed on the opposite surface (back surface). The back surface ground electrode 31 is formed between the substrate 11 and the base material 15 below the substrate 11. The signal electrode 21 and the back ground electrode 31 arranged so as to sandwich the substrate 11 form a transmission line having a microstrip line structure.

基板11の表面には更に、基板11を貫通するビア24で裏面接地電極31と電気的に接続された表面接地電極22(1)〜(4)も形成される。表面接地電極22(1),(2)は、信号電極21の入力端部(入力用フィードスルー)を挟むように配置されており、表面接地電極22(3),(4)は、信号電極21の出力端部(出力用フィードスルー)を挟むように配置されている。
これらの電極は、例えば、基板表面に、Ti・Au等による下地電極パターンを形成し、金メッキ方法などにより形成することが可能である。表面接地電極は「上部接地電極」とも称され、裏面接地電極は「下部接地電極」とも称される。
Further, on the surface of the substrate 11, surface ground electrodes 22 (1) to (4) electrically connected to the back surface ground electrode 31 through vias 24 penetrating the substrate 11 are also formed. The surface ground electrodes 22 (1) and (2) are arranged so as to sandwich the input end portion (input feedthrough) of the signal electrode 21, and the surface ground electrodes 22 (3) and (4) 21 is arranged so as to sandwich the output end portion (output feedthrough).
These electrodes can be formed by, for example, forming a base electrode pattern of Ti / Au or the like on the surface of the substrate and performing a gold plating method or the like. The surface ground electrode is also referred to as “upper ground electrode”, and the back surface ground electrode is also referred to as “lower ground electrode”.

信号電極21は、光導波路12の上側を光導波路12の延伸方向と同じ方向に延びる作用区間と、信号電極21の入力端部から作用区間の始点部に向かって延びる区間と、作用区間の終点部から信号電極21の出力端部に向かって延びる区間とを有する。信号電極21には、外部のドライバ素子(不図示)から高周波の変調信号が入力される。作用区間は、高周波の変調信号によって発生する電界により、光導波路12を伝搬する光波に変調作用を及ぼす区間である。   The signal electrode 21 includes an action section extending above the optical waveguide 12 in the same direction as the extending direction of the optical waveguide 12, a section extending from the input end of the signal electrode 21 toward the start point of the action section, and an end point of the action section. And a section extending toward the output end of the signal electrode 21. A high frequency modulation signal is input to the signal electrode 21 from an external driver element (not shown). The action section is a section in which a modulation action is exerted on a light wave propagating through the optical waveguide 12 by an electric field generated by a high-frequency modulation signal.

ヒータ電極41は、光導波路12の上側を光導波路12の延伸方向と同じ方向に延びるバイアス点調整区間と、ヒータ電極41の入力端部からバイアス点調整区間の始点部に向かって延びる区間と、バイアス点調整区間の終点部からヒータ電極41の出力端部に向かって延びる区間とを有する。ヒータ電極41には、外部のDC電圧制御部42からバイアス変調用のDC信号が入力される。バイアス点調整区間は、DC信号の印加による発熱により、光導波路12を伝搬する光波にバイアス点の調整作用を及ぼす区間である。   The heater electrode 41 has a bias point adjustment section extending above the optical waveguide 12 in the same direction as the extending direction of the optical waveguide 12, a section extending from the input end of the heater electrode 41 toward the start point of the bias point adjustment section, And a section extending from the end point of the bias point adjustment section toward the output end of the heater electrode 41. A DC signal for bias modulation is input to the heater electrode 41 from an external DC voltage controller 42. The bias point adjustment section is an section in which a bias point adjustment action is exerted on the light wave propagating through the optical waveguide 12 by heat generation due to application of a DC signal.

ヒータ電極41は基板11の表面(信号電極21と同じ面)に形成されており、基板11の裏面には、ヒータ電極41の下方を覆うように、ヒータ電極41により発生した熱を放熱するための放熱手段52を設けてある。本例では、放熱手段52として、裏面接地電極31と同じ材料で形成された金属放熱膜を用いている。なお、裏面接地電極31と放熱手段52は異なる金属材料で形成してもよいが、同じ金属材料で形成した方がそれぞれを同一工程で作製することができるので、効率的である。   The heater electrode 41 is formed on the front surface of the substrate 11 (the same surface as the signal electrode 21), and the back surface of the substrate 11 radiates heat generated by the heater electrode 41 so as to cover the lower portion of the heater electrode 41. The heat dissipating means 52 is provided. In this example, a metal heat dissipating film formed of the same material as the back ground electrode 31 is used as the heat dissipating means 52. The back surface ground electrode 31 and the heat radiating means 52 may be formed of different metal materials, but it is more efficient to form them with the same metal material because they can be manufactured in the same process.

放熱手段52は、光導波路素子10の光波進行方向に沿った一方の側端(信号電極やヒータ電極の入出力端部がある側端)に至る領域まで形成される。したがって、ヒータ電極41から発生した熱は、その下方にある放熱手段52を介して、光導波路素子10の側面から放熱されることになる。なお、放熱手段の放熱能力が十分にある場合には、放熱手段は、光導波路素子の光波進行方向に沿った一方の側端に至る領域まで形成されなくてもよい。   The heat dissipating means 52 is formed up to a region reaching one side end (side end where the input / output ends of the signal electrode and the heater electrode are provided) along the light wave traveling direction of the optical waveguide element 10. Therefore, the heat generated from the heater electrode 41 is radiated from the side surface of the optical waveguide element 10 through the heat radiating means 52 located below the heater electrode 41. If the heat dissipation means has a sufficient heat dissipation capability, the heat dissipation means may not be formed up to a region reaching one side end along the light wave traveling direction of the optical waveguide element.

ここで、光導波路素子10の側面から効率的に放熱を行うには、基板11の前記側端に向かって熱の伝導量が増加するように放熱手段52を形成することが好ましい。本例では、放熱手段52の光波進行方向の幅について、バイアス点調整区間がある側の端部の幅をW1、ヒータ電極の入出力端部がある側の端部の幅をW2とした場合に、W2>W1となるように形成してある。また、W1からW2にかけて連続的に幅が拡大するように形成してある。このような構造により、ヒータ電極41から発生した熱を光導波路素子10の側面に向けて効率よく放熱することができる。なお、図2では、放熱手段の幅が直線的に拡大する例を示しているが、曲線を描くように幅が拡大する形状でもよいし、段階的に幅が拡大する形状でもよい。   Here, in order to efficiently dissipate heat from the side surface of the optical waveguide element 10, it is preferable to form the heat dissipating means 52 so that the amount of heat conduction increases toward the side end of the substrate 11. In this example, the width of the heat radiation means 52 in the light wave traveling direction is W1 on the side where the bias point adjustment section is present, and W2 is the width on the side where the heater electrode input / output end is located. And W2> W1. The width is continuously increased from W1 to W2. With such a structure, the heat generated from the heater electrode 41 can be efficiently radiated toward the side surface of the optical waveguide element 10. 2 shows an example in which the width of the heat radiating means is linearly expanded, the shape may be a shape in which the width is increased so as to draw a curve, or a shape in which the width is gradually increased.

また、本例の光導波路素子10では、並行に延びる2本の並行導波路の一方に対してヒータ電極41が設けられており、放熱手段51は、ヒータ電極41が設けられた並行導波路の下部に形成される一方で、他の並行導波路の下部には形成されていない。したがって、ヒータ電極41により発生する熱が他の並行導波路への影響を抑えることができる。なお、2本の並行導波路のそれぞれに対して個別にヒータ電極を設ける構成であってもよく、この場合には、放熱手段も個別に設ければよい。この場合、一方の放熱手段の熱の伝導方向は他方の放熱手段の熱の伝導方向とは逆向き、もしくは異なる方向となるように放熱手段を構成してもよい。また、放熱手段の放熱能力が十分に高い場合には、放熱手段を個別に設けずに一体化して構成してもよい。   Further, in the optical waveguide element 10 of this example, the heater electrode 41 is provided for one of the two parallel waveguides extending in parallel, and the heat dissipation means 51 is the parallel waveguide provided with the heater electrode 41. While formed in the lower part, it is not formed in the lower part of other parallel waveguides. Therefore, the heat generated by the heater electrode 41 can suppress the influence on other parallel waveguides. In addition, the structure which provides a heater electrode separately with respect to each of two parallel waveguides may be sufficient, and the heat dissipation means should just be provided separately in this case. In this case, the heat dissipating means may be configured so that the heat conduction direction of one heat dissipating means is opposite to or different from the heat conduction direction of the other heat dissipating means. Further, when the heat dissipation capability of the heat dissipation means is sufficiently high, the heat dissipation means may be integrated without being provided separately.

図4Aは、図1の光導波路素子を筐体に収容した光変調器の例を示す平面図である。図4Bは、図4Aの光変調器におけるA−A’線の断面図である。
同図の光導波路素子10は、光変調器の筐体80に収容されている。筐体80には更に、光導波路素子10の制御電極と外部のドライバ素子とを電気的に接続するための中継信号線路が形成された中継基板81,82も収容されている。中継基板81の中継伝送線路は、ワイヤボンディング等により制御電極の入力端子と電気的に接続され、中継基板82の中継伝送線路は、ワイヤボンディング等により制御電極の出力端子と電気的に接続される。
FIG. 4A is a plan view showing an example of an optical modulator in which the optical waveguide element of FIG. 1 is housed in a housing. 4B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in the optical modulator of FIG. 4A.
The optical waveguide element 10 shown in the figure is accommodated in a housing 80 of the optical modulator. The housing 80 further accommodates relay boards 81 and 82 on which relay signal lines for electrically connecting the control electrodes of the optical waveguide element 10 and external driver elements are formed. The relay transmission line of the relay board 81 is electrically connected to the input terminal of the control electrode by wire bonding or the like, and the relay transmission line of the relay board 82 is electrically connected to the output terminal of the control electrode by wire bonding or the like. .

筐体80の側壁には、光導波路素子10のヒータ電極を外部のDC電圧制御部と電気的に接続するためのリードピン83,84が配設されている。リードピン83は、ワイヤボンディング等によりヒータ電極の入力端子と電気的に接続され、リードピン88は、ワイヤボンディング等によりヒータ電極の出力端子と電気的に接続される。   Lead pins 83 and 84 for electrically connecting the heater electrode of the optical waveguide element 10 to an external DC voltage controller are disposed on the side wall of the housing 80. The lead pin 83 is electrically connected to the input terminal of the heater electrode by wire bonding or the like, and the lead pin 88 is electrically connected to the output terminal of the heater electrode by wire bonding or the like.

放熱手段51は、光導波路素子10の側面に現れる部分において、放熱手段51からの熱を筐体80に伝導させる熱伝導手段91と接続される。熱伝導手段91は、放熱手段51と接続されるだけでなく、筐体80の内面(底面や側面)にも接続される。このような構成により、より効率的な放熱が可能となる。熱伝導手段91としては、例えば、セラミックスやグラファイトなどの放熱性フィラーを含有するシート、または塗料などを用いることができる。なお、このような塗料を用いる場合には、熱硬化型または紫外線硬化型の塗料を用いることが望ましい。   The heat radiating means 51 is connected to the heat conducting means 91 that conducts the heat from the heat radiating means 51 to the housing 80 at the portion that appears on the side surface of the optical waveguide element 10. The heat conducting means 91 is connected not only to the heat radiating means 51 but also to the inner surface (bottom surface or side surface) of the housing 80. Such a configuration enables more efficient heat dissipation. As the heat conducting means 91, for example, a sheet containing a heat dissipating filler such as ceramics or graphite, or a paint can be used. When using such a paint, it is desirable to use a thermosetting or ultraviolet curable paint.

熱伝導手段91は、導電性を有する接着剤を用いて、筐体80および放熱手段51に固定される。この場合、放熱手段51が接地されることになるが、特に問題はない。逆に、放熱手段51が接地されずに完全に浮遊電極になると、マイナスの影響も懸念されるので、より好ましい態様であると言える。   The heat conducting means 91 is fixed to the housing 80 and the heat radiating means 51 using a conductive adhesive. In this case, the heat radiation means 51 is grounded, but there is no particular problem. On the contrary, if the heat dissipating means 51 is completely grounded without being grounded, there is a concern about negative influence, which can be said to be a more preferable mode.

以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した内容に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更することが可能である。また、各実施例を適宜組み合わせ得ることは言うまでもない   As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described contents, and can be appropriately changed in design without departing from the gist of the present invention. Needless to say, the embodiments can be appropriately combined.

本発明によれば、バイアス点調整領域から高周波変調領域への熱クロストークを効果的に抑制することが可能な光導波路素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical waveguide device capable of effectively suppressing thermal crosstalk from the bias point adjustment region to the high frequency modulation region.

10 光導波路素子
11 基板
12 光導波路
21 信号電極
22 表面接地電極
24 ビア
31 裏面接地電極
41 ヒータ電極
42 DC電圧制御部
51 熱伝導抑制手段
80 筐体
81,82 中継基板
83,84 リードピン
91 熱伝導手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical waveguide element 11 Board | substrate 12 Optical waveguide 21 Signal electrode 22 Surface ground electrode 24 Via 31 Back surface ground electrode 41 Heater electrode 42 DC voltage control part 51 Thermal conduction suppression means 80 Housing | casing 81,82 Relay board 83,84 Lead pin 91 Thermal conduction means

Claims (5)

電気光学効果を有する基板と、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ための制御電極と、バイアス点を調整するためのヒータ電極とを有する光導波路素子において、
該制御電極は、該基板の一方の面に形成された信号電極と、該基板の前記一方の面とは反対側の面に形成された裏面接地電極とを備え、
該ヒータ電極は該基板の前記一方の面に形成され、
該基板の前記反対側の面における該ヒータ電極の下部に、該ヒータ電極により発生した熱を放熱するための放熱手段を有することを特徴とする光導波路素子。
In an optical waveguide device having a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, a control electrode for modulating a light wave propagating through the optical waveguide, and a heater electrode for adjusting a bias point ,
The control electrode includes a signal electrode formed on one surface of the substrate, and a back ground electrode formed on the surface opposite to the one surface of the substrate,
The heater electrode is formed on the one surface of the substrate;
An optical waveguide device comprising heat dissipating means for dissipating heat generated by the heater electrode below the heater electrode on the opposite surface of the substrate.
請求項1に記載の光導波路素子において、
該ヒータ電極は、該基板の光波進行方向に沿った一方の側端に入力端部又は出力端部を有し、
該放熱手段は、該基板の前記一方の側端に向かって熱の伝導量が増加するように形成されていることを特徴とする光導波路素子。
The optical waveguide device according to claim 1,
The heater electrode has an input end or an output end at one side end along the light wave traveling direction of the substrate,
The heat radiating means is formed so that the amount of heat conduction increases toward the one side end of the substrate.
請求項2に記載の光導波路素子において、
該放熱手段は、金属であり、該基板の前記一方の側端に向かって光波進行方向の幅が広がるように形成されたことを特徴とする光導波路素子。
The optical waveguide device according to claim 2, wherein
The heat radiation means is a metal, and is formed so that the width of the light wave traveling direction increases toward the one side end of the substrate.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光導波路素子において、
該光導波路は、並行に延びる複数の並行導波路を含み、
該ヒータ電極は、前記複数の並行導波路のいずれかに対して設けられ、
該放熱手段は、該ヒータ電極が設けられた並行導波路の下部に形成される一方で、他の平行導波路の下部には形成されないことを特徴とする光導波路素子。
In the optical waveguide device according to any one of claims 1 to 3,
The optical waveguide includes a plurality of parallel waveguides extending in parallel,
The heater electrode is provided for any of the plurality of parallel waveguides,
The optical waveguide element, wherein the heat radiating means is formed below a parallel waveguide provided with the heater electrode, but is not formed below another parallel waveguide.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光導波路素子において、
該光導波路は、有機高分子材料で形成されたことを特徴とする光導波路素子。
In the optical waveguide device according to any one of claims 1 to 4,
An optical waveguide element, wherein the optical waveguide is made of an organic polymer material.
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