WO2010021193A1 - 光変調器 - Google Patents

Abstract

光変調器は、光変調用基板１、電気長調整用基板２６、基板１と基板２６を収容するパッケージ１および高周波電気信号入力ポート７Ａ～７Ｄを備える。光変調用基板１が、電気光学材料からなる基板本体２、基板本体２上に設けられた接地電極、複数の信号電極４Ａ～４Ｄ、各信号電極と相互作用する光を伝搬する光導波路、および各信号電極へと高周波電気信号を入力する電極入力ポート５Ａ～５Ｄを備えている。各信号電極が、相互作用部３、電極入力ポートと相互作用部との間の入力端部２０Ａ～２０Ｄ、および終端部を備えている。電気長調整用基板２６が、各高周波電気信号入力ポート７Ａ～７Ｄに接続された各配線９Ａ～９Ｄを備える。各ポート７Ａ～７Ｄにおける電気信号の位相差を調整できるように、配線の電気長が互いに異なる。

Description

明 する 術分野

本 、 に関するものである。

チメディアの 展に伴 、 通信の ド ド化の需要が高ま り 、 Gb sを超える ステムが実用化され、 さらに高速化が期 待されて る。 Gb s 上の電 イク ) を光に変調 イスとして が使用されて る。

、 外部の 周波 源に接続するために、 ケ ジ内に実 装する必要がある。 の 態の 術文献としては、 高周波 を介さずに直接 ネクタ を接続する方法 ( 3824265の ) が知られて る。

気長の 整がされて な 2 上のポ トを持 を用 た 信機では、 ポ ト間のスキ 号のタイ グ) が問 題となる。 このためチャ ネ ごとにタイ グ 整を行 ための 置が必要である。

えば、 2００3233０44にお ては、 変調 側はワイヤ ディ で 続され、 高周波 ネクタが半田で 続されて る。 し し、 イス内では複数の ポ ト問の信 タイ グ 整が行われ て な ため、 チャ ネ に可変位相補償 ( タ を接 続してチャ ネ 間のタイ グを調整する。

2００4 85０4０にお ては、 の と入 ポ の間で信号電極を大き 曲折させるこ によ て、 ポ ト間でス キ 整を行 て る。 この 合には、 高周波 号のタイ グ 整を、 外部の 相補償 置によ て 要がな 。 明

ッケ ジの 部に可変位相補償 を設置してスキ 整を行 式では、 に対して位相補償 が大き ため、 大き 、 イク 性 化を引き起し、 特に変調 域が狭 なる。 そし て、 室温で 相補償を行 ても、 環境 度が大き 変化すると、 チヤ ンネ ご に位相が変化し、 チヤ ネ ディ イ差が大き な た。

2００4 85０4０ よ に、 の 入 ポ ト との間で信号電極を 行、 曲折 ることでスキ 整を行 合に は、 信号 路における 大き なり、 イク 性の 化を 引き起こし、変調 域が狭 なる。そして、 このタイプの では、 微細な な し 差 ら、 製造 ットご にチャ ネ ディ イ差が なり異なる傾向があることがわ た。

明 、 複数の 周波 カチヤ ネ を持 にお て、 環境 度の 化によるチヤ ネ ディ イ差を抑制し、 製 ットご のチヤ ネ ディ イ差も抑制することである。

、 、 電気長調整 、 と電気長 調整 を収容する ッケ ジおよび 数の 周波

備えて る であ て、

、 電気光学 料 らなる 体、 基 上に設け られた 数の 号電極、 号電極 相互 用する光を伝 する光導波 路、 および 号電極 とそれぞれ高周波 号を入 する電極 ポ を備えてお 、 号電極が、 光導波路 相互 用する相互 部、 電極 ポ 相互 との間の入 、 および相互 の にある を備えており 、 気長調整 、 各人力 および 高周波 ポ トに 接続された 線を備えており、

ポ トにおける高周波 号の を調整できるよ に、 配線の 気長が互 に異な て ることを特徴とする。

5 ッケ ジの 部に可変位相補償 を設置してスキ 整を行 方 式では、 室温で 相補償を行 ても、 環境 度が大き 変化すると、 チヤンネ ごとに位相が変化し、 チヤ ネ ディ イ差が大き な て た。 明では、 ッケ ジ ポ ト外 可変位相補償 では な 、 ポ ト内の光 および電気長調整 によ て n 整を行 て る。 したが て、 環境 度が変化しても、 相互

の におけるチヤ ネ ディ イ差を抑制できる。 また、 2 4 5 4 のよ に、 の と入 ポ ト との間で信号電極を 行、 曲折させることでスキ 整を行 場合には、 製造 ットごとにチヤ ネ ディ イ差が なり異なる。

がこの 因を調査した ころ、 上の信号電極を 行、 曲折さ る場合には、 信号電極の 状に ラツキが生じやす こ がわ た。 での イク 光波 合のために、 信号 電極にはある程度の が必要であるが、 厚膜 成には必然的に厚さや 幅など 状の ラツキが発生しやす 。 こ よ な 号電極の gn 状 ラツキが、 チヤ ネ ディ イ差の ラツキをもたらして るものと考えられた。 このよ な検討は が初めてなしたもの である。

、 この 説に基 き、 とは別体の 気長調整 を設け、 その上に各チヤ ネ に対応する配線を設けた。 そして、 5 線 気長を調整することによ て、 チヤ ネ におけるスキ 整を行 こ を試みた。 この 果、 環境 度が変化してもチヤ ディ イ差がほとんど変化しな ことに加え、 製造 ッ トごと チ ヤ ネ ディ イ差の ラツキも 制されることを見 だした。 面の 単な説明

は、 、 電気長調整 6、 ッケ ジ および 周波 ポ ト 7 ～7 を模式的に示す図で ある。

2は、 の 体を模式的に示す 面図である。

3は、 、 電気長調整 6、 ッケ ジ および 周波 ポ ト 7 ～7 の 体を模式的に示す 面図であ る。

4は、 明の他の実 態に係る光 を示す である。 5は、 比較 を示す であり、 可変位相変調 5 ～ を用 てスキ を調整して る。

6は、 比較 の を示す であり、 2 ～ 2 でスキ を調整して る。 明を実施するための 良の

明の 、 光 特性に変調を加えるものであれば 定され 、 度変調 、 光 相変調 であ てよ 。 度変調 、 ッ ツ ダ 導波路を利用した であ てよ し、 SSB などの でもよ 。 相変調 とは、 光に対して位相変 調を加え、 光 ら 相変調 号を取り出すものを意味する。 その 類は特に限定されず、 S DPS 等の各 相変調 式を利用で きる。

適な実施 態にお ては、 相変調 、 複数の 相変調 えて る。 この 態にお ては、 好まし は、 一 の 相変調 の 一の 地電極または第二の 地電極が、 隣接する 相変調 の 一の 地電極または第二の 地電極 共通 地電極を構成して る。 このよ 共通 地電極を形成するこ によ て、 に必要な 法を小さ し、 チップの 型化に資することができる。

数の 相変調 を用 た場合の 相変調 式は特に限定されず、 Q P S Df e e a Q ad a e P ase S e g DPS D e e a P ase S e など、 の 相変調 式を採用できる。 それ自体は である。

3は 明の 態に係るものである。 は、 の 、 電気長調整 26、 ッケ ジ および 周波 ポ ト 7 ～7 を模式的に示す図である。 2は、 の 体を模式的に示す 面図である。 3は、 、 電気長調整 6、 ッケ ジ および 周波

ポ ト 7 ～7 の 体を模式的に示す 面図である。

の QPS 型のものである。 えば 状の 2の 面に、 2に示すよ に、 二系統の ッ ツ ダ 導 波路 ０Bが形成されて る。 導波路は、 それぞれ、 独立 した を形成する。 導波路は、 、分岐

、 ０ および eを備えて る。 こ 果、 4列の相 が 2 に形成されて る。 2 bは であり、 2 aは であ 、 2 Cは高周波

である。

に対応して、 それぞれ、 信号電極 接地電極とが 成されて る。 接する信号電極 接地電極 の間にそれぞれ が形成されており、 平面的に見て各 内に相互 が 置されて る。 3は相互 であり 、 は相互 3の 始点で あり、 は相互 3の である。

2には信号電極4 4B C 4 を示す。 号電極は、 そ れぞれ、 相互 3 と各 とを備えて る。

は、 それぞれ、 ポ ト 8 8 B 8 C 8 に接続されて る。

3に示すよ に、 ポ ト 8 ～8 はそれぞれ、 抗器 に接続されて る。

3に示すよ に、 2および電気長調整 26は ッケ ジ の a内に収容され、 固定されて る。 ッケ ジ に は高周波 ポ ト 7 7 7C 7 が取り付けられて おり、 ポ トは、 しな 高周波 源に接続されて る。

に示すよ に、 号電極の 用開始点と各 ポ ト 5A 5 5 C 5 との間には、 それぞれ、 入力 2０A、 2 O B 2 C 2 が形成されて る。 6 には、 チャ に対応する g g g が形成されており、 、 対応する ポ 7 ～7 に接続されており、 、 対応する ポ ト 5 ～5 に接続されて る。 続方法は限定 れず、 例えば ワイヤ ボ ディ でよ 。

ここで、 明では、 ッケ ジの 側には可変位相変調 を設ける 要がな 。 また、 2内では、 各人力 2０ ～2 の 気長は互 に異な ており、 相調整されて な 。 、 高周 波 2 Cに近 号電極4 の 2０ 気長は短 、 2 C ら遠 号電極4 の 2０ の 気長は相対的に長 したが て、 ポ ト 5 ～5 における 号の 相が合 て ると、 相互 用開始 Sでの 合わな なる。 ここで、 配線 6上の配 g g B gC g の 気長を調整することで、 ポ ト g A～g ら相互 用開始 Sまで 気長を合わ 、 相互 に同じ 相で電気 号を できるよ にする。

4の 、 2チヤ ネ の 号電極を用 た例である。

では、 2上に2チヤ ネ の 号電極4 4 が形成さ れており、 号電極に対してそれぞれ 地電極が形成されて る。

の 2 C側には配線 6が設置 れており、 配線 6 上に配線g g が形成されて る。 g g の 、 それ ぞれ、 チヤ ネ 号電極 ポ ト 5 5 に対して 続されて おり、 ポ ト 7 7 に接続されて る。

2内では、 2０ 2０ 気長は互 に異な ており、 相調整されて な 。 、 高周波 2 Cに近 号電極4 Aの 2 の 気長は短 、 2 C ら遠 号電極4 の 2０ の 気長は相対的に長 。 したが て、 ポ ト 5 5 Bにおける 号の 相が合 て ると、 相互 用開始 Sでの 合わな なる。 ここで、 配線 6上 配 9 、 g の 気長を調整することで、 ポ ト 7 7 ら相互 用開始 Sまでの 気長を合わ 、 相互 3に同じ 相で電気 号 を印 できるよ にする。

材質は誘電 a が小さ 材料を用 ることが望まし 。 失の 料を用 ることで、 信号 路における イク 少な 、 変調 域を拡大することができる。 特に、

を別体の に対して によ て 着する場合には、 にお て 大き なる。 このため、 配線 を低 失の 質 ら 成することで、 更に顕著な効果が得られる。 適な実施 態にお ては、 配線 質 らなる。

質 は、 イク 折率が方向によ て等し 材質である。 この には、 配線 における電気長を容易に設計できる。

こ した 失で 性の 材質としては、 ア ナ、 ガラス キ ( R 4)、 テ PT E、 ポリ フ ン テ PPE)を例示できる。 し し な高周波 性を持 質であれば特に 定な ることが出来る。

適な実施 態にお ては、 型例として Xカット オ チウム を用 た場合、 基 体の イク 折率が、 体の 手方 向と幅 向とで な ており、 入力 、 長手方向および 向に対 して する傾斜 を備えて る。 えば、 に示す例では、

の 手方向 の イク 折率と幅 W イク 折率と 異な て る。 手方向 が単結晶のY軸であり、 Wが単結晶の Z軸である。 2０ ～2 が、 それぞれ 3０を備え ており 、 3０が、 体の 方向 、 Wに対してそ れぞれ 斜して る。 また 体に Zカット オ チウム 用 ても良 。Zカット を用 た場合は 向と W 向で イク 折率は 致する。

これによ て、 上での の 気長を最小限とするこ ができる。 上での が長 と、 前述した理由 ら製 ットご の ラツキの 因 なる。 て、 にそれぞれ を設けることが、 製造 ットごと ラツキを更に抑制すると 点 ら更に有用である。

3０の 手方向 に対する傾斜角度０は特に限定 れな が、 。

5～75 が好まし 、 3０～6０。 が更に好まし 。

また、 の 、 電気光学単結晶が好まし 、 特に好ま し は チウム、 タ タ チウム、 オ チウム タ タ チウム 体、 オ カ ウム チウム、 P Ga S び水晶などを例示することができる。

気長調整 上の配線の 面的 タ ンは特に限定されず、 、 クラ ク 状であ てよ 、 円弧などの 状でもよ 。

号電極、 接地電極、 配線の 、 抗でイ ピ ダ ス 性に れる材料であれば特に限定される のではな 、 金、 銀、 銅などの 料 ら 成するこ ができる。

また、 極の さは イク と光との 合が達成できる厚さで あれば特に限定されな が、 断線を防ぎ 失を実現すると 点 らは、 信号電極の さは 上が好まし 、 上が まし 。 また、 製造上の理由によ り、 精度 電極を形成し、 製造チ ップ間で 周波 極特性やチヤ ネ ディ イ差のばら きを抑制 すると 点 らは、 信号電極の さを 3０ 下、 らに好まし は ０ 下とすることが好まし 。

方、 配線の さは、 製造上の理由によるチヤ ネ 間のディ イ を抑制すると 点 らは、 ０4 下とすることが好まし 。 線 に ては 合を考慮する必要がな ので、 電気 号を低 失で伝 達可能であれば さの 適な 限は特にな 、 例えば ０・5 上であ ればよ 。 また、 配線の さは信号電極の さよ り も小さ ことが好ま し 、 この さの差は 上が好まし 。

導波路は、 に形成されており、 好まし は

に形成されて る。 導波路は、 の 面に直接 成 れた ッジ 型の光導波路であ てよ 、 の 面上に他 層を介して 成された ッジ型の光導波路であ てよ 、 また の 部に内 イオ 換法によ て 成された光導波路、 例えばチタ 散光導波路、 プ 導波路であ てよ 。 、 表面 に設けられて る が、 表面に直接 成されて てよ 、 ッ ァ層の上に形成されて てよ 。

、 配線 、 それぞれ、 別体の 持基 と接着する こ ができる。 この 類は特に限定されな が、 厚さ 0 下が適当である。 また、 として る好適な

としては、 高周波 号の 失を低減する観点 ら

a 6 を有する材料を用 ることが望まし 。 このよ 、 の 質としてはテ 、 アク リ 系 が例示できる。 また、他の低 料としては、ガラス系 、 ポキシ系 、 半導体 、 ボ 脂を例示できる。

明にお ては、 気長調整 における配線の 気長を に異なら るこ によ て、 相互 部 の 点における を調整する。 適な実施 態にお ては、 相互 部 の 点に おける 2P S e C 下となるよ にする。

( )

～ 3を参照し 明した を作製した。

体的には、 2の チウム 結晶とし、 光導波路をチタ によ て 成した。 号電極、 接地電極 質は金であり、 厚さは6は である。

6 、高周波でも誘電 小さ ア ナを用 た。 6 タ g ～g を形成した。 タ の みは2・ 5 ク である。 g ～g は、 4チヤ ネ 間の 電 号の タイ グが同時となるよ に形成されて る。 気長

6 体の 0・ 3 Bであ た。

を金属 ッケ ジ に実装し、 高周波 6 チャンネ をワイヤ ボ ディ によ り接続した。 周 波 ネクタ 7 ～7 は、 グ ト GPPO ネクタを 用 、 3・ 6 間隔で4個を並列に配置した。

ァイ を テイ 続し、 ポ ネ トアナライザを用 性を観察すると、 変調 3０G zであ た。 また、 4 のポ ト間の入 号に対する ディ の差を光 ポ ネ トアナライザを用 て 定する 、 ポ ト ディ イ差は最大でも 。

P S e C 下であ た ( 2０ Cで測定)。 ディ は、 入力さ れた電気 号が各高周波 ネクタ ら相互 用開始 までの 線を するのに要する時間のこ である。

。

また、 環境 度を 0～85 Cで変動さ 、 ポ ト ディ イ差を測定 したところ、 最大でも ・3 S e C 下であ た。 更に、 製造 ットの なる 3 のサンプ に て、 室温でポ ト ディ イ差を測定した ところ、 ０・8、 ・ および 0・g S e Cであ た。

( ) 5に模式的に示すよ な を作製した。

体的には、 実施 同様にして、 および

2を製造した。 では、 における チャ ネ の 号電極4 ～4 に対する信号 カタイ グ 整が行われて な 。 このため、 チャ ネ に可変位相補償 タ 5 5 B 5 C 5 を接続し、 チャ ネ 間のタイ グを調整し た。 位相補償 各 ポ ト 5 ～5 と 間には、 高周波 2を設置し、 その上に配線 3を設けた。 3は、 単に高周波 号を 介する のであり、 同じ 気長を有しており 相補償 能はな 。

変位相補償 イスに対して大き ために、 接続に要する高周 ケ を含めて ポ ネン アナライザを用 て変調 域を測 定すると、 4G zにな た。 変位相補償 を調整した後、 チヤ ネ 間のディ イ差を測定する 、 最大2 S e であ た。 そのまま 測を継続すると、 周囲の 度と ともにチヤ ネ ディ イ差が5 P S e Cに増加した 。

。 2０。 C～25 Cで変化した。

( 2)

6に模式的に示すよ を作製した。

体的には、 実施 同様にして、 および

2を製造した。 では、 における チヤ ネ の 電極4 ～4 に ては、 2 2 B 2 、 2 を曲折さ ることによ て、 相互 部 の カタイ グを 調整して る。 このため 変位相補償 設けて な 。 ポ ト 7 A～7 電極 ポ ト 5 ～5 との間には高周波 2を設 け、 2 に配線 3を設けた。 3は、 単に高周波 を 介するも であり 、同じ 気長を有しており 、 相補償 はな 。 この の 域を測定すると、 8G zであ た。

比較して、 上に設けた高周波 ネクタ ら相互 用開 始 までの 8 長 なる。 この 部の配線で 8 d の 観測された。 このため 域が狭 な たと考えら れる。

また、 チヤ ネ ディ イ差を測定すると、 2 のサンプ で 3お よび5 S e Cであ た。 この 因 しては チップにお ては 相互 で速度 合を図るため、電極 みは53０ ク ン 厚 設定 され、 このため 状を再現性よ 作製するのは困難である。 果と して製 ット間で電極の イク 性が変化し、 チヤ ネ ディ イ差にばら きが生じると考えられる。 明の 定の 態を説明してきたけれども、 はこれら特 定の 態に限定されるものではな 、 請求の 囲の 囲 ら離れる ことな 、 の 更や 行 ながら実施できる。

Claims

求の

・ 、 電気長調整 、 前記 と前記 気 長調整 を収容する ッケ ジおよび 数の 周波

備えて る であ て、

前記 、 電気光学 料 らなる 体、 この 上に設けられた 数の 号電極、 前記 号電極 相互 用する光を伝 する光導波路、 および 号電極 とそれぞれ 周波 号を入力する電極 ポ トを備えており、 前記 号電極が、 前記 波路と相互 用する相互 、 前記 ポ 前記 との間の入 、 および の にある を備 えており、

前記 気長調整 、 前記 および 高周波

ポ トに接続された 線を備えており、 前記 線の 気長が互 に異な て ることを特徴 する、 。 2・ 部 の における前記 周波 号の

S e C 下 なるよ にすることを特徴とする、 請求 載の 。 3・ 気長調整 質 らなるこ を特徴 する、 請求 または2 載の 。 4 ・ 体の イク 折率が、 前記 体の 方向と 向とで な ており、 前記入力 、 前記長手方向および 向に対して する傾斜 を備えて るこ を特徴とする、 請求 3の ずれ 一 の に記載の 。