JP2020091378A - Optical modulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光変調器に関し、特に、光導波路や制御電極を形成した電気光学基板と、該制御電極に電気信号を中継すると共に、該電気信号の少なくとも一部を増幅するドライバ素子を備えた中継基板とを、筐体内に収容した光変調器に関する。 The present invention relates to an optical modulator, and in particular, includes an electro-optical substrate on which an optical waveguide and a control electrode are formed, and a driver element which relays an electric signal to the control electrode and amplifies at least a part of the electric signal. The present invention relates to an optical modulator that houses a relay board in a housing.
光通信分野や光計測分野において、種々の光変調器が多用されている。変調信号の広帯域化や多値化に伴い、一つの基板に複数のマッハツェンダー型光導波路を集積する光変調器が提案されている。 Various optical modulators are widely used in the fields of optical communication and optical measurement. An optical modulator in which a plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides are integrated on a single substrate has been proposed as a modulation signal has a wider band and multi-valued.
また、光変調器を含むモジュールの多機能化やモジュール全体の小型化も求められている。例えば、光導波路や制御電極を組み込んだ光変調素子と、その周囲に該制御電極に電気信号を供給する中継基板とを、一つの筐体内に配置すると共に、該筐体に電気信号を供給する電気信号入力部と、光変調素子へ光波の入出力を行う光入出力部を設ける光変調器も提案されている。 Further, there is a demand for multi-functionalization of the module including the optical modulator and miniaturization of the entire module. For example, an optical modulation element incorporating an optical waveguide or a control electrode and a relay substrate for supplying an electric signal to the control electrode around the optical modulation element are arranged in one case and an electric signal is supplied to the case. An optical modulator having an electric signal input section and an optical input/output section for inputting/outputting a light wave to/from an optical modulator has also been proposed.
特許文献1には、図1に示すような偏波合成手段を用いた半導体光変調器が提案されている。電気光学効果を有する半導体チップ1に光導波路2を形成し、中継基板5と一緒に筐体7内に収容している。光導波路2の入力端部には、光ファイバL1からの入力光が、コリメータレンズL2、反射手段L3そして集光レンズL4を介して、チップ1上の入力導波路20に入射されている。また、チップ1上の出力導波路(21,22)から出射した2つの光波は、光をコリメートレンズ(L5,L7)、波長板(偏波回転子)L6、反射手段L8そして偏波合成手段(偏光ビームスプリッタ)L9により偏波合成され、集光レンズL10を介して、光ファイバL11に入射される。
半導体チップ1に形成された光導波路2を伝搬する光波を変調するための変調電極(制御電極)3には、電気信号の一部である変調信号が印加される。筐体7の外部にある不図示の信号源から変調信号が電気信号入力部(Sは信号用端子、Gは接地用端子)を介して、筐体内に導入される。さらに、変調信号等の電気信号は、中継基板5に形成された中継線路501を経て、光変調素子である電気光学基板1(以下、電気光学基板1とも称する)に形成された制御電極3に印加される。なお、図1では、光導波路2と制御電極3の表示を区別し易くするため、制御電極3を点線で表示している。制御電極3の終端には、変調信号を終端するため抵抗器などの終端素子4が配置されている。
A modulation signal, which is a part of an electric signal, is applied to a modulation electrode (control electrode) 3 for modulating a light wave propagating through an
図1のように、筐体7を平面視した形状が長方形であり、電気光学基板1も同様に長方形をしている場合には、筐体7の長手方向と基板1の長手方向がほぼ同じ方向となるように両者を配置するのが一般的である。この場合、筐体7の一方の短辺側(図1の左側)に電気信号入力部を配置すると、図1のように、該短辺側から電気信号入力部、中継基板5、そして電気光学基板1の順に配置される。中継基板5が電気光学基板1の短辺側に配置されるため、中継線路501と制御電極(変調電極)3とを電気光学基板1の短辺側で接続することが必要となる。その結果、区間Sで示すように、制御電極3の作用部(光導波路に電界を印加する部分)以外の部分(作用部までの配線部分)が長くなり、しかも複数の制御電極が互いに近接した配置される状態となる。
As shown in FIG. 1, when the
このように、近接した複数の制御電極の配線部分が長くなると、配線部分での電気損失が大きくなるだけでなく、配線部分が形成する不要な電界が光導波路に印加されたり、配線部分を伝搬する複数の電気信号による電気クロストークが制御電極間で発生するなどの不具合を生じる。 As described above, when the wiring portions of the control electrodes adjacent to each other become long, not only the electric loss in the wiring portions increases, but also an unnecessary electric field formed by the wiring portions is applied to the optical waveguide or propagates through the wiring portions. This causes a problem such as electrical crosstalk caused by a plurality of electrical signals that occur between the control electrodes.
他方、図1の中継基板5には、変調信号を増幅するためのドライバ素子6が配置されている。ドライバ素子は発熱量も多く、中継基板の温度も容易に上昇する。中継基板5からの熱は、中継基板と一緒に筐体内に配置される電気光学基板1にも容易に伝導し、電気光学基板1の温度が上昇し、温度ドリフトなどの現象も発生する。
On the other hand, the
さらに、図1のように、制御電極の配線部分が局所的に密集している場合には、制御電極(信号電極、接地電極等)自体が熱伝導媒体となり、作用部やその近傍の基板温度をより上昇し易くすることとなる。 Further, as shown in FIG. 1, when the wiring part of the control electrode is locally dense, the control electrode (signal electrode, ground electrode, etc.) itself becomes a heat conduction medium, and the substrate temperature of the action part and its vicinity is increased. Will be more likely to rise.
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、筐体の短辺側に電気信号入力部を配置した場合でも、制御電極の配線部分の電気損失を低減すると共に、配線部分による光導波路への電界印加や電気信号間のクロストークを抑制した、光変調器を提供することである。また、中継基板上に配置されるドライバ素子による発熱が光変調器の作用部に伝導するのを抑制可能な光変調器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 and to reduce the electrical loss in the wiring portion of the control electrode even when the electric signal input portion is arranged on the short side of the housing, and to reduce the wiring. An object of the present invention is to provide an optical modulator that suppresses an electric field applied to an optical waveguide by a part and crosstalk between electric signals. Another object of the present invention is to provide an optical modulator capable of suppressing the heat generated by the driver element arranged on the relay board from being conducted to the acting portion of the optical modulator.
上記課題を解決するため、本発明の光変調器は、以下の技術的特徴を有する。
(1) 電気光学効果を有し、平面視した形状が長方形の基板であり、該基板上に光導波路と該光導波路を伝搬する光波を制御する電気信号を伝導するための制御電極が形成された電気光学基板と、該電気信号を該制御電極まで中継するための中継線路が形成された中継基板と、該電気光学基板と該中継基板を内部に収容すると共に、平面視した形状が長方形の筐体と、該筐体の一方の短辺側に配置され、該電気信号を入力する電気信号入力部と、該筐体の他方の短辺側に配置される光入力部及び光出力部と、からなる光変調器において、該中継基板の少なくとも一部は、該電気光学基板の一方の短辺側に配置され、該中継基板上には、該電気信号の一部を増幅し、該光変調器を駆動するためのドライバ素子が配置され、該中継基板は該電気光学基板の一方の長辺側に沿って配置される部分を備え、該中継線路と該制御電極とは該電気光学基板の前記一方の長辺側で電気的に接続されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the optical modulator of the present invention has the following technical features.
(1) A substrate having an electro-optical effect and having a rectangular shape in a plan view, on which an optical waveguide and a control electrode for conducting an electric signal for controlling a light wave propagating in the optical waveguide are formed. An electro-optical substrate, a relay substrate on which a relay line for relaying the electric signal to the control electrode is formed, the electro-optical substrate and the relay substrate are housed inside, and the shape in plan view is rectangular. A casing, an electric signal input unit arranged on one short side of the casing for inputting the electric signal, and an optical input unit and an optical output unit arranged on the other short side of the casing. At least a part of the relay substrate is arranged on one short side of the electro-optic substrate, and a part of the electrical signal is amplified on the relay substrate. A driver element for driving the modulator is arranged, the relay board has a portion arranged along one long side of the electro-optic board, and the relay line and the control electrode are the electro-optic board. Is electrically connected on the one long side of the above.
(2) 上記(1)に記載の光変調器において、該中継基板は該電気光学基板の他方の長辺側に沿って配置される部分を備え、該中継線路と該制御電極とは該電気光学基板の前記他方の長辺側でも電気的に接続されることを特徴とする。 (2) In the optical modulator described in (1) above, the relay board includes a portion arranged along the other long side of the electro-optic board, and the relay line and the control electrode are electrically connected. The other long side of the optical substrate is also electrically connected.
(3) 上記(2)に記載の光変調器において、該光導波路は少なくとも4つ以上のマッハツェンダー型導波路が該電気光学基板の短辺方向に並んで配置され、該短辺方向の中央に近いマッハツェンダー型導波路ほど、該中継基板が配置されている該電気光学基板の一方の短辺側に近くなるように配置されていることを特徴とする。 (3) In the optical modulator described in (2) above, in the optical waveguide, at least four Mach-Zehnder waveguides are arranged side by side in the short side direction of the electro-optical substrate, and the center in the short side direction. The Mach-Zehnder type waveguide closer to is closer to one short side of the electro-optical substrate on which the relay substrate is disposed.
(4) 上記(1)に記載の光変調器において、該制御電極は該光導波路に高周波信号を印加するための変調電極と該光導波路にDC電圧を印加するためのDC電極を有し、該中継基板は該電気光学基板の他方の長辺側に沿って配置される部分を備え、該中継線路と該変調電極とは該電気光学基板の前記一方の長辺側で電気的に接続され、該中継線路と該DC電極とは該電気光学基板の前記他方の長辺側で電気的に接続されることを特徴とする。 (4) In the optical modulator according to (1), the control electrode has a modulation electrode for applying a high frequency signal to the optical waveguide and a DC electrode for applying a DC voltage to the optical waveguide, The relay substrate includes a portion arranged along the other long side of the electro-optical substrate, and the relay line and the modulation electrode are electrically connected on the one long side of the electro-optical substrate. The relay line and the DC electrode are electrically connected on the other long side of the electro-optical substrate.
(5) 上記(1)に記載の光変調器において、該制御電極は該光導波路に高周波信号を印加するための変調電極と該光導波路にDC電圧を印加するためのDC電極を有し、該中継基板は該電気光学基板の他方の長辺側に沿って配置される部分を備え、該中継線路と該変調電極及び該中継線路と該DC電極とは、該電気光学基板の前記一方の長辺側と前記他方の長辺側の両方で電気的に接続されることを特徴とする。 (5) In the optical modulator described in (1) above, the control electrode has a modulation electrode for applying a high frequency signal to the optical waveguide and a DC electrode for applying a DC voltage to the optical waveguide, The relay substrate includes a portion arranged along the other long side of the electro-optical substrate, and the relay line, the modulation electrode, and the relay line and the DC electrode are provided on the one side of the electro-optical substrate. It is characterized in that it is electrically connected to both the long side and the other long side.
(6) 上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の光変調器において、該中継基板は一つの基板で形成されていることを特徴とする。 (6) In the optical modulator described in any one of (1) to (5) above, the relay substrate is formed of one substrate.
(7) 上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の光変調器において、該中継基板は、該電気光学基板の前記一方の短辺側に配置された部分と、該電気光学基板の長辺側に沿って配置された部分とは、分離した別体の基板で構成されていることを特徴とする。 (7) In the optical modulator according to any one of (1) to (5) above, the relay substrate includes a portion disposed on the one short side of the electro-optical substrate and the electro-optical substrate. The portion arranged along the long side is characterized in that it is constituted by a separate and separate substrate.
(8) 上記(7)に記載の光変調器において、該ドライバ素子は、該電気光学基板の一方の短辺側に配置される該中継基板の部分に配置されていることを特徴とする。 (8) In the optical modulator described in the above (7), the driver element is arranged in a portion of the relay substrate arranged on one short side of the electro-optical substrate.
(9) 上記(7)に記載の光変調器において、該ドライバ素子が配置された中継基板の熱伝導率は、該電気光学基板の長辺側に沿って配置された中継基板の熱伝導率よりも高く設定されていることを特徴とする。 (9) In the optical modulator described in (7) above, the thermal conductivity of the relay substrate on which the driver element is disposed is the thermal conductivity of the relay substrate disposed along the long side of the electro-optical substrate. It is characterized by being set higher than.
(10) 上記(1)乃至(9)のいずれかに記載の光変調器において、該電気光学基板の一方の短辺側に沿って配置される中継基板の裏面には、該ドライバ素子と該電気光学基板との間に溝が形成されていることを特徴とする。 (10) In the optical modulator according to any one of (1) to (9), the driver element and the driver element are provided on a back surface of a relay substrate arranged along one short side of the electro-optical substrate. A groove is formed between the electro-optical substrate and the electro-optical substrate.
(11) 上記(1)乃至(10)のいずれかに記載の光変調器において、該ドライバ素子の近傍に位置する筐体の外側には、複数の凹凸が形成されていることを特徴とする。 (11) In the optical modulator described in any one of (1) to (10) above, a plurality of irregularities are formed on the outside of the housing located near the driver element. ..
本発明は、電気光学効果を有し、平面視した形状が長方形の基板であり、該基板上に光導波路と該光導波路を伝搬する光波を制御する電気信号を伝導するための制御電極が形成された電気光学基板と、該電気信号を該制御電極まで中継するための中継線路が形成された中継基板と、該電気光学基板と該中継基板を内部に収容すると共に、平面視した形状が長方形の筐体と、該筐体の一方の短辺側に配置され、該電気信号を入力する電気信号入力部と、該筐体の他方の短辺側に配置される光入力部及び光出力部と、からなる光変調器において、該中継基板の少なくとも一部は、該電気光学基板の一方の短辺側に配置され、該中継基板上には、該電気信号の一部を増幅し、該光変調器を駆動するためのドライバ素子が配置され、該中継基板は該電気光学基板の一方の長辺側に沿って配置される部分を備え、該中継線路と該制御電極とは該電気光学基板の前記一方の長辺側で電気的に接続されているため、制御電極の配線部分の電気損失を低減すると共に、配線部分による光導波路への電界印加や電気信号間のクロストークを抑制でき、また、中継基板上に配置されるドライバ素子の発熱が光変調器の作用部への伝導するのを抑制可能な光変調器を提供することができる。 The present invention is a substrate having an electro-optical effect and having a rectangular shape in a plan view, on which an optical waveguide and a control electrode for conducting an electric signal for controlling a light wave propagating through the optical waveguide are formed. Electro-optical substrate, a relay substrate on which a relay line for relaying the electric signal to the control electrode is formed, the electro-optical substrate and the relay substrate are housed inside, and the shape in plan view is rectangular. Of the housing, an electric signal input section arranged on one short side of the case for inputting the electric signal, and an optical input section and an optical output section arranged on the other short side of the case. In the optical modulator consisting of, at least a part of the relay board is arranged on one short side of the electro-optic board, and a part of the electric signal is amplified on the relay board. A driver element for driving the optical modulator is arranged, the relay substrate has a portion arranged along one long side of the electro-optical substrate, and the relay line and the control electrode are the electro-optical substrate. Since the one long side of the substrate is electrically connected, it is possible to reduce the electrical loss in the wiring portion of the control electrode and suppress the electric field application to the optical waveguide by the wiring portion and the crosstalk between electric signals. Further, it is possible to provide the optical modulator capable of suppressing the heat generation of the driver element arranged on the relay substrate from being conducted to the acting portion of the optical modulator.
以下、本発明の光変調器について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の光変調器は、図2乃至5に示すように、電気光学効果を有し、平面視した形状が長方形の基板であり、該基板上に光導波路2と該光導波路を伝搬する光波を制御する電気信号を伝導するための制御電極(30〜33)が形成された電気光学基板1と、該電気信号を該制御電極まで中継するための中継線路(501,511,521,531,541,551,561,562)が形成された中継基板(5,51,52,53,54,55,56)と、該電気光学基板と該中継基板を内部に収容すると共に、平面視した形状が長方形の筐体7と、該筐体の一方の短辺側(図2の左側)に配置され、該電気信号を入力する電気信号入力部と、該筐体の他方の短辺側(図2の右側)に配置される光入力部及び光出力部と、からなる光変調器において、該中継基板の少なくとも一部は、該電気光学基板の一方の短辺側に配置され、該中継基板上には、該電気信号の一部を増幅し、該光変調器を駆動するためのドライバ素子(60,61)が配置され、該中継基板は該電気光学基板の一方の長辺側に沿って配置される部分を備え、該中継線路と該制御電極とは該電気光学基板の前記一方の長辺側で電気的に接続されることを特徴とする。
Hereinafter, the optical modulator of the present invention will be described in detail with reference to suitable examples.
As shown in FIGS. 2 to 5, the optical modulator of the present invention is a substrate having an electro-optical effect and having a rectangular shape in a plan view, and an
本発明の光変調器で使用する電気光学効果を有する電気光学基板1としては、ニオブ酸リチウム(LN)やタンタル酸リチウム、ジルコン酸チタン酸ランタン(PLZT)などの結晶材料や、InPなどの半導体基板を用いることができる。光導波路の形成方法としては、例えば、ニオブ酸リチウム基板(LN基板)上にチタン(Ti)などの高屈折率物質を熱拡散する方法やプロトン交換法などにより形成される。また、リッジ型導波路のように、電気光学基板1に凹凸を形成して形成することも可能である。
Examples of the electro-
制御電極には、光導波路に変調信号による電界を印加する変調電極や、DCバイアス電圧による電界を印加するDC電極がある。これら制御電極は、基板表面に、Ti・Auの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。さらに、必要に応じて光導波路形成後の電気光学基板表面に誘電体SiO2等のバッファ層を設けることも可能である。なお、図2乃至図5では、電気光学基板1に形成した制御電極を光導波路と区別するため、太字の実線又は点線で表示している。また、光導波路と制御電極との配置関係を見易くするため、接地電極を省略して表示している。
The control electrode includes a modulation electrode that applies an electric field based on a modulation signal to the optical waveguide and a DC electrode that applies an electric field based on a DC bias voltage. These control electrodes can be formed by forming a Ti/Au electrode pattern on the surface of the substrate and then using a gold plating method or the like. Further, if necessary, it is possible to provide a buffer layer such as a dielectric SiO 2 on the surface of the electro-optical substrate after the optical waveguide is formed. 2 to 5, the control electrode formed on the electro-
中継基板の材料としては、特に限定されないが、例えばAl2O3、AlN等を用いたセラミックス基板や、ガラス布基材をベースとしたエポキシ樹脂系基板(PPE:ポリフェニレンエーテル等)、サファイヤ基板、石英基板を用いることができる。 The material of the relay substrate is not particularly limited, but for example, a ceramic substrate using Al 2 O 3 , AlN, or the like, an epoxy resin substrate (PPE: polyphenylene ether, etc.) based on a glass cloth base material, a sapphire substrate, A quartz substrate can be used.
本発明に係る光変調器の特徴は、図2のように、平面視した際の形状が長方形の電気光学基板1を光変調素子として用いると共に、当該電気光学基板1を、同じく平面視した際の形状が長方形の筐体7内に収容している。そして、当該筐体7の一方の短辺側(図2の左側)に電気信号を入力する電気信号入力部を備え、他方の短辺側(図2の右側)に光の入出力部を配置している。
The feature of the optical modulator according to the present invention is that, as shown in FIG. 2, when the electro-
電気光学基板1の光導波路2に入力光を導入する方法は、図2では、光ファイバL1からの入力光を、集光レンズL12、反射手段L13及びL14を介して、基板1上の光導波路2に入射しているが、これに限定されるものではない。これ以外に、図1で示した空間光学系を利用することも可能である。また、図2のように、電気光学基板1の短辺側に光導波路の入力部を形成するだけでなく、図1のように、電気光学基板1の長辺側に光導波路の入力部を形成することも可能である。
The method of introducing the input light into the
電気光学基板1から出射した出力光を筐体7の外部に導出する方法は、例えば、集光レンズ(L15、L17)、波長板(偏波回転子)L6、反射手段L8そして偏波合成手段(偏光ビームスプリッタ)L9により偏波合成され、光ファイバL11に入射される。勿論、図1に示すような、コリメータレンズ(L5,L7)を用いる空間光学系を採用することも可能である。また、本発明の光変調器は、偏波合成型光変調器に限らず、複数のマッハツェンダー型光導波路からの出力光を1つに統合して、電気光学基板1から出力するよう光導波路を調整することも可能である。
The method of deriving the output light emitted from the electro-
また、本発明の光変調器では、図2に示すように、筐体7内に中継基板(5,51,52)を配置し、電気信号入力部からの電気信号を電気光学基板1の制御電極に伝送する中継線路が該中継基板に形成している。また、電気信号である変調信号を増幅して電気光学基板1の制御電極(変調電極)に印加するためのドライバ素子60が、中継基板5に配置されている。ドライバ素子60は、可能な限り、電気信号入力部に近い位置に配置されることが好ましく、具体的には、電気光学基板1の短辺側で電気信号入力が配置されている側の中継基板が利用される。
Further, in the optical modulator of the present invention, as shown in FIG. 2, the relay board (5, 51, 52) is arranged in the
本発明の光変調器では、電気光学基板1の短辺側に配置された中継基板5に加えて、電気光学基板1の少なくとも一方の長辺側に沿って配置される中継基板部分(51,52)を備えている。このような電気光学基板1の長辺側に沿って配置される中継基板部分を備えることにより、図1に示すような、電気光学基板1の区間Sに配置される制御電極の配線部分を省略でき、制御電極の作用部(光導波路に電界を印加する部分)以外の部分(作用部までの配線部分)が必要以上に長くなることが抑制できる。
In the optical modulator of the present invention, in addition to the
そして、この区間Sの配線部分は、中継基板部分51の中継線路511や中継基板部分52の中継線路521として配線されるため、電気損失も少なくでき、図1のような配線部分による光導波路への電界印加や電気信号間のクロストークも抑制することができる。また、中継基板5上に配置されるドライバ素子60の発熱が、制御電極の配線部分を介して、電気光学基板1の作用部に伝導するのも抑制できる。
Since the wiring portion of this section S is wired as the
図2では、入力光が反射手段L13と反射手段L14との間を通過する際に入力光の光路は、中継基板51と重なっている。しかも、入力光が入射する光導波路2と、電気信号を入力する制御電極とは、共に電気光学基板1の表面に形成されているため、入力光が通過する平面と中継基板の表面は、ほぼ同じ平面となる。
このため、入力光と中継基板(例えば51)との干渉を防止するため、以下のような構成を採用することができる。
なお、以下の構成における各基板の高さの方向は図2の紙面に対し垂直手前方向とする。
(1)入力光と中継基板51が干渉する部分(反射手段L13とL14の間)の中継基板の高さが、同じ中継基板51の他の部分よりも低い。
(2)入力光と干渉する中継基板51の高さが、他の中継基板(5又は52)の高さよりも低い。(他の中継基板と電気光学基板1の表面の高さは略同じ)
(3)全ての中継基板(51,5及び52)の高さが同じで、且つ電気光学基板1の高さよりも低い。
(4)全ての中継基板(51,5及び52)と電気光学基板1の高さが同じで、且つ入力光は中継基板よりも高い位置を通過。この場合は、反射手段L14を、図面に垂直で奥方向に反射した後、図面の右方向に更に反射させる反射手段に置き換える。
(5)上記(2)を採用した結果、中継基板間(中継基板5と51との間)、もしくは中継基板51と電気光学基板1との間のワイヤボンディング部で高さが異なるため、高さの低い中継基板51に立体配線基板を配置しワイヤボンディング部の高さをそろえる。
In FIG. 2, the optical path of the input light when the input light passes between the reflecting means L13 and the reflecting means L14 overlaps with the
Therefore, in order to prevent interference between the input light and the relay substrate (for example, 51), the following configuration can be adopted.
Note that the height direction of each substrate in the following configuration is perpendicular to the paper surface of FIG.
(1) The height of the relay substrate at the portion where the input light interferes with the relay substrate 51 (between the reflecting means L13 and L14) is lower than the other portions of the
(2) The height of the
(3) All the relay boards (51, 5 and 52) have the same height and are lower than the height of the electro-
(4) All the relay boards (51, 5 and 52) and the electro-
(5) As a result of adopting the above (2), the height is different between the relay substrates (between the
中継基板間や中継基板と電気光学基板1との間は、ワイヤボンディング部で電気的に接続される。ワイヤボンディングされる基板間の高さが異なると、高周波特性の劣化が発生するため、可能な限り、ワイヤボンディング部での基板間の高さを揃えることが好ましい。
また、上記(4)のように複数の反射を行う反射部材よりも、図2のL14のように、反射回数が1回の反射部材を用いる方が、光学系を簡略化でき、アライメントも容易になる。
The relay substrates and the relay substrate and the electro-
Further, the optical system can be simplified and alignment can be facilitated by using a reflecting member having one reflection as in L14 of FIG. 2 rather than the reflecting member performing a plurality of reflections as in the above (4). become.
本発明の光変調器では、電気光学基板1の長辺側に沿って配置される中継基板部分は、図2のように、2つある長辺側の両方に配置することも可能であるが、図3に示すように、電気光学基板1の一方の長辺側のみに沿って中継基板部分53を配置し、全ての中継線路531を当該中継基板部分に集約することも可能である。
In the optical modulator of the present invention, the relay substrate portion arranged along the long side of the electro-
また、中継基板は、図4に示すように、一つの基板54で形成しても良いし、図2に示すように、電気光学基板1の一方の短辺側に配置された中継基板部分5と、電気光学基板1の長辺側に沿って配置された中継基板部分(51,52)とを分離した別体の基板で構成することも可能である。一つの中継基板で形成する場合には、組み立て工程を簡略化することが可能であり、別体の中継基板で構成する場合は、ドライバ素子で発生した熱が中継基板を介して電気光学基板1に伝導することを抑制することが可能となる。
The relay substrate may be formed of one
さらに、電気光学基板1に形成する光導波路において、複数のマッハツェンダー型光導波路を並列に配置する場合には、図1や図4では、全てのマッハツェンダー型光導波路の先端部分を長手方向に揃えて配置している。これに限らず、図2に示すように、少なくとも4つ以上のマッハツェンダー型導波路(M1〜M4)を電気光学基板1の短辺方向に並んで配置し、該短辺方向の中央に近いマッハツェンダー型導波路ほど、中継基板5が配置されている電気光学基板1の一方の短辺側(図2の左側)に近くなるように配置することが可能である。
Furthermore, in the case where a plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides are arranged in parallel in the optical waveguide formed on the electro-
また、図3に示すように、電気光学基板1の長辺側に沿って配置された中継基板部分53から離れているマッハツェンダー型光導波路ほど、電気光学基板1の一方の短辺側(図3の左側)に近くなるように配置することも可能である。図2又は3のように、マッハツェンダー型光導波路を配置することで、電気光学基板1内の制御電極の配線部分(入力端部から作用部までの配線)の長さをより短くすることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 3, the Mach-Zehnder type optical waveguide that is farther from the
図5では、制御電極として、光導波路2に高周波信号を印加するための変調電極33だけでなく、光導波路2にDC電圧を印加するためのDC電極34を備えている。そして、電気光学基板1の一方の長辺側に沿って配置される中継基板部分55には、変調電極33に接続される中継線路551を設け、他方の長辺側に沿って配置される中継基板部分56には、DC電極34に接続される中継線路561が設けられている。
In FIG. 5, not only the
なお、図5の符号61は、中継基板5に設けたマイクロコントローラであり、バイアス電圧やバイアス電圧に重畳するディザー信号の電圧等を制御する。
図5ではマイクロコントローラ61とドライバ素子60とは独立して配置されているが、マイクロコントローラ61とドライバ素子60とを中継基板5上で電気的に接続し、ドライバ素子60からの出力電圧をマイクロコントローラ61で制御するようにしてもよい。
このような構成を、マイクロコントローラ61を筐体7の外部に配置する場合と比較すると、マイクロコントローラ61とドライバ素子60とを接続する電気配線の筐体への入力が不要となるため筐体7の電気的入力部の数が減少する。これにより筐体外部の他の電気配線の設計自由度を増加することができる。
また、マイクロコントローラ61とドライバ素子60間の電気配線を短尺化することができるためマイクロコントローラ61から出力される制御信号への外来ノイズを低減できる。これにより光変調器の高周波特性の劣化を抑制することができる。
なお、図5における符号61の部分はマイクロコントローラ機能を持たない単なる配線としてもよい。この場合、バイアスを制御するマイクロコントローラ61は筐体7の外部に配置される。
In FIG. 5, the
Comparing such a configuration with the case where the
Further, since the electric wiring between the
Note that the portion denoted by
また、電気光学基板1の2つの長辺側に沿って配置される中継基板部分に、変調電極とDC電極に接続される複数の中継線路を、図2の中継線路(511と521)のように、それぞれに分けて配置することも可能である。
In addition, a plurality of relay lines connected to the modulation electrode and the DC electrode are provided in the relay substrate portion arranged along the two long sides of the electro-
次に、中継基板5に配置したドライバ素子60は、複数の変調信号を同時に増幅しているため、発熱量が大きくなる。例えば、中継基板5の一部では局所的に100℃を超える領域も存在する。この発熱が電気光学基板1の作用部(制御電極による電界が光導波路に印加される部分)に伝導すると、温度ドリフト現象が発生し易くなる。このため、ドライバ素子の発熱の伝導を制御する又は当該発熱を効率良く外部に放出する工夫が必要となる。
Next, the
図2,4及び5に示すように、ドライバ素子60は、電気光学基板1の一方の短辺側に配置される中継基板部分5に配置されている。これにより、電気光学基板1の作用部から離れた位置に発熱源であるドライバ素子を配置することが可能となる。
As shown in FIGS. 2, 4 and 5, the
図2に示すように、ドライバ素子60が配置された中継基板部分5の熱伝導率を、電気光学基板1の長辺側に沿って配置された中継基板部分(51,52)の熱伝導率よりも高く設定することで、ドライバ素子で発生した熱量が、中継基板部分(51,52)を介して基板1の作用部に伝導することを抑制することができる。しかも、中継基板部分5に蓄積された熱量が、他の中継基板部分(51,52)に伝導するよりも早く、筐体7を介して積極的に外部に放出することが可能となり、より一層、電気光学基板1の作用部の温度上昇を抑制できる。
As shown in FIG. 2, the thermal conductivity of the
図6は、図2の矢印X−X’における断面図である。図6を見ると分かるように、ドライバ素子60で発生した熱量は、中継基板部分5を伝導していくものと、筐体7を介して伝導していくものとがある。
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the arrow X-X' in FIG. As can be seen from FIG. 6, the amount of heat generated in the
中継基板部分5を伝導する熱量に対しては、図7に示すように、中継基板部分5におけるドライバ素子60と電気光学基板1との間で、該中継基板部分5の裏面に溝50を設ける。このような溝により、伝導する基板の厚みが局所的に薄くなり、熱伝導を抑制することが可能となる。
With respect to the amount of heat conducted through the
また、図6に示すように、中継基板部分5と電気光学基板1との間に、プリズム(L14)などの光学部品が配置される場合には、ドライバ素子からの熱量が光学部品にも伝導し、光学部品の光軸変化の原因となる。また光軸変化による光波の入力損失も大きくなる。このような場合で、図7のように中継基板部分5の裏面の溝50により光学部品側に伝導する熱量を下げることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 6, when an optical component such as a prism (L14) is arranged between the
ドライバ素子からの熱量の伝導を抑制する他の方法として、図8のように、筐体7の底面に溝70を設けることも可能である。また、溝70の上に突出するよう中継基板部分5を配置することで、中継基板部分5から光学部品(L14)や電気光学基板1への熱伝導を抑制することができる。溝70は、筐体7の内面側に形成するだけでなく、外面側(筐体の外側底面)に形成することでも、効果がある。
また、ここでは溝70は中継基板部分5が溝70上に突出するように形成したが、中継基板部分5が突出しないように、中継基板部分5と電気光学基板1との間に溝を形成するようにしてもよい。
As another method of suppressing the conduction of the amount of heat from the driver element, it is possible to provide the
Although the
また、図9に示すように、筐体7の外側に複数の凹凸(溝やフィン)を形成することで、伝熱方向の調整や熱の放出効率の向上を図ることができる。例えば、図9に示す溝72はドライバ素子の熱を筐体上面側に放熱する場合に適している。また、このような凹凸を設けることで、筐体自体の剛性を確保することができる。仮に、ドライバ素子の熱を筐体底面側に放熱する場合は、逆に筐体側面の上側に溝を形成すると良い。
Further, as shown in FIG. 9, by forming a plurality of irregularities (grooves or fins) on the outside of the
さらに、筐体の外面に形成する溝等は、筐体の側面から上面や底面に渡って形成されてもよいし、上面と底面のとの間に形成されてもよい。また、溝のエッジ(角部)に曲率を有する構成とすることで、内部応力が溝の角に集中せず、偏った内部応力が電気光学基板1に印加されることも抑制される。その結果、変調特性の劣化を抑制することができる。
Further, the groove or the like formed on the outer surface of the housing may be formed from the side surface of the housing to the upper surface or the bottom surface, or may be formed between the upper surface and the bottom surface. In addition, since the edge (corner) of the groove has a curvature, the internal stress is not concentrated on the corner of the groove, and the biased internal stress is suppressed from being applied to the electro-
以上説明したように、本発明によれば、制御電極の配線部分の電気損失を低減すると共に、配線部分による光導波路への電界印加や電気信号間のクロストークを抑制でき、また、中継基板上に配置されるドライバ素子の発熱が光変調器の作用部への伝導するのを抑制可能な光変調器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the electric loss in the wiring portion of the control electrode, suppress the electric field application to the optical waveguide by the wiring portion and the crosstalk between the electric signals, and also to suppress the occurrence of crosstalk on the relay substrate. It is possible to provide the optical modulator capable of suppressing the heat generation of the driver element arranged in the above from being conducted to the acting portion of the optical modulator.
1 電気光学基板
2 光導波路
5,51〜55 中継基板(中継基板部分)
6,60 ドライバ素子
7 筐体
30〜33 制御電極(変調電極)
34 制御電極(DC電極)
511,521,531,541,551,561 中継線路
L1,L11 光ファイバ
L2,L4,L5,L7,L10,L12,L15,L17 レンズ
L3,L8,L13,L14 反射手段
L6 波長板(偏波回転子)
L9 偏波合成手段(偏光ビームスプリッタ)
1 Electro-
6,60
34 Control electrode (DC electrode)
511, 521, 531, 541, 551, 561 Relay line L1, L11 Optical fiber L2, L4, L5, L7, L10, L12, L15, L17 Lens L3, L8, L13, L14 Reflecting means L6 Wave plate (polarization rotation) Child)
L9 Polarization combining means (polarization beam splitter)
Claims (11)
該電気信号を該制御電極まで中継するための中継線路が形成された中継基板と、
該電気光学基板と該中継基板を内部に収容すると共に、平面視した形状が長方形の筐体と、
該筐体の一方の短辺側に配置され、該電気信号を入力する電気信号入力部と、
該筐体の他方の短辺側に配置される光入力部及び光出力部と、からなる光変調器において、
該中継基板の少なくとも一部は、該電気光学基板の一方の短辺側に配置され、
該中継基板上には、該電気信号の一部を増幅し、該光変調器を駆動するためのドライバ素子が配置され、
該中継基板は該電気光学基板の一方の長辺側に沿って配置される部分を備え、該中継線路と該制御電極とは該電気光学基板の前記一方の長辺側で電気的に接続されることを特徴とする光変調器。 An electro-optical substrate having an electro-optical effect and having a rectangular shape in a plan view, on which an optical waveguide and a control electrode for conducting an electric signal for controlling a light wave propagating in the optical waveguide are formed. Board,
A relay board on which a relay line for relaying the electric signal to the control electrode is formed;
A housing that accommodates the electro-optical substrate and the relay substrate inside and has a rectangular shape in plan view;
An electric signal input section that is arranged on one short side of the housing and that inputs the electric signal;
In an optical modulator including an optical input section and an optical output section arranged on the other short side of the housing,
At least a part of the relay substrate is arranged on one short side of the electro-optical substrate,
A driver element for amplifying a part of the electric signal and driving the optical modulator is arranged on the relay substrate,
The relay substrate includes a portion arranged along one long side of the electro-optical substrate, and the relay line and the control electrode are electrically connected on the one long side of the electro-optical substrate. An optical modulator characterized by:
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