(57)【要約】【課題】フレキシブル回路基板の基板に熱によるダメージを与えることなくフレキシブル回路基板の電極を外部回路基板の電極に半田付けすることができる光変調器を提供する。【解決手段】筐体１００内に光変調素子１１０を収容した光変調器本体１０と、基板２００に伝送線路が形成され、伝送線路を介して光変調素子１１０と外部回路基板９の電極とを接続するフレキシブル回路基板２０とを備えた光変調器であり、前記伝送線路は、マイクロストリップ線路３００と、外部回路基板９の電極に半田付けで接続される表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂとを含み、マイクロストリップ線路３００と表面側コプレーナ線路４００Ａとの接続領域２２０における表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１と第２の接地電極４１２とに、線路幅が減少した線路幅減少部２６１、２６２をそれぞれ設ける。【選択図】図６
2020020876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に光変調素子を収容した光変調器本体と、
基板に伝送線路が形成され、前記伝送線路を介して前記光変調素子と外部回路基板の電極とを接続するフレキシブル回路基板と、を備え、
前記フレキシブル回路基板の前記伝送線路は、
マイクロストリップ線路と、該マイクロストリップ線路に連続し前記外部回路基板の前記電極に半田付けで接続されるコプレーナ線路と、を含み、
前記マイクロストリップ線路の接地電極および前記コプレーナ線路の接地電極のいずれか一方、または、前記マイクロストリップ線路の接地電極および前記コプレーナ線路の接地電極に、線路幅が減少した線路幅減少部が設けられていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記線路幅減少部は、前記マイクロストリップ線路と前記コプレーナ線路との接続領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記線路幅減少部は、前記接地電極に切欠きが形成されることによって該接地電極に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記切欠きは、前記接地電極のみを削除することで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光変調器。
【請求項５】
前記切欠きは、前記接地電極および前記基板の双方を削除することで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光変調器。
【請求項６】
前記線路幅減少部は、当該線路の全長にわたって設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項７】
前記コプレーナ線路は、前記基板における前記外部回路基板に対向する裏面、および該裏面とは反対側の表面、の両面に形成されており、
前記マイクロストリップ線路の接地電極は前記基板の前記表面に形成され、前記マイクロストリップ線路の信号電極は前記基板の前記裏面に形成されており、
前記線路幅減少部は、前記基板の前記表面側に形成された前記コプレーナ線路の前記接地電極に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光変調器。
【請求項８】
前記コプレーナ線路は、前記基板における前記外部回路基板に対向する裏面、および該裏面とは反対側の表面、の両面に形成されており、
前記マイクロストリップ線路の接地電極は前記基板の前記表面に形成され、前記マイクロストリップ線路の信号電極は前記基板の前記裏面に形成されており、
前記線路幅減少部は、前記基板の前記裏面側に形成された前記コプレーナ線路の前記接地電極に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光変調器。
【請求項９】
前記マイクロストリップ線路および前記コプレーナ線路は、該マイクロストリップ線路および該コプレーナ線路の信号電極を対称中心とする左右対称に設けられ、
前記線路幅減少部は、前記接地電極に左右対称の状態に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光変調器。
【請求項１０】
前記コプレーナ線路は、少なくとも２つの前記接地電極の間に信号電極を配置した構造が、該コプレーナ線路の信号電極を対称中心とする左右対称に設けられ、
前記線路幅減少部は、前記コプレーナ線路の前記接地電極における前記信号電極側、および前記接地電極における前記信号電極側とは反対側、のうちの少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の光変調器。
【請求項１１】
前記フレキシブル回路基板の前記基板は、複数の基板材料が重ねられて接着された複層構造を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光変調器。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の光変調器と、
当該光変調器に光を入射する光源と、
当該光変調器に変調動作を行わせるための電気信号を出力する変調信号生成部と、を備えることを特徴とする光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器および当該光変調器を用いた光送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムを構築する光送信装置には、筐体内に導波路型の光変調素子を組み込んだ光変調器が用いられている。なかでも、ＬｉＮｂＯ３を光変調素子の基板に用いたいわゆるＬＮ光変調器は、光の損失が少なく、かつ広帯域な光変調特性を実現し得ることから、例えば１００Ｇｂｐｓ超といったデジタルコヒーレント伝送方式の光ファイバ通信システムに広く用いられている。ところで、このような光変調器には、光送信装置の小型化を図るために小型化が要求されている。そのために、光変調器の筺体に設けられていた従来のプッシュオン型同軸コネクタに代えて、バイアス電極のインタフェースと同様のリードピンを採用し、このリードピンと、トランスポンダを構成する外部回路基板とをフレキシブル回路基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）で接続する面実装インタフェースが提案され、実用化が進んでいる。
【０００３】
このような面実装インタフェースによる光変調器によれば、筐体にプッシュオン型同軸コネクタを設ける必要がないため、筐体の小型化が図られる。また、同軸コネクタを構成する同軸ケーブルの余長処理を行う必要がないため、光変調器の実装スペースを縮小することができるという利点がある。
【０００４】
また、従来の光変調器に用いられるＦＰＣとして、柔軟性を有する誘電体からなるポリイミド等の薄い樹脂を基板として用いたものが知られている（特許文献１等参照）。この特許文献１に開示された光変調器は、その基板に、Ａｕからなる導電材料によって伝送線路のパターンが例えば１０μｍ厚程度の薄膜で形成されている。特許文献１に開示された光変調器におけるＦＰＣは、その一部が筐体と外部回路基板との間に挿入され、その挿入部分の伝送線路に上述したリードピンが接続されており、筐体から外部に出ている部分の伝送線路の電極が、半田付けによって外部回路基板の電極に直接接続されるようになっている。
【０００５】
特許文献１に開示された光変調器にあっては、外部回路基板の電極に対するＦＰＣの電極の半田付けの際に、ポリイミド等からなるＦＰＣの基板が熱の影響を受けやすい。このため、半導体分野等において一般的なリフロー炉を用いた半田付けを行うことができず、半田ゴテを用いた局所的な半田付けにより行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１７７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、ＦＰＣの伝送線路のパターンとしては、基板の一方の面に幅の広い接地電極を形成し、他方の面に短冊状の幅の狭い信号電極を形成したマイクロストリップ線路や、基板の片面あるいは両面に設けられ、信号電極を接地電極で挟んだ構成のコプレーナ線路等の高周波用伝送線路が用いられている。また、マイクロストリップ線路とコプレーナ線路とを連続して組み合わせた線路パターンは、上記ＬＮ光変調器に採用されている。
【０００８】
このような、ＦＰＣの伝送線路が、上記のようにマイクロストリップ線路とコプレーナ線路とが混在しコプレーナ線路の電極が外部回路基板の電極に半田付けされる光変調器においては、半田付けの際の熱によりＦＰＣの基板がダメージを受ける場合があった。これは、以下の理由による。
【０００９】
すなわち、幅が広く面積が大きいマイクロストリップ線路の接地電極の方が、コプレーナ線路の接地電極よりも熱容量が大きく、この熱容量の差に起因して、半田付けの際の熱がコプレーナ線路の接地電極からマイクロストリップ線路の接地電極に移動する熱逃げという現象が生じる。この熱逃げが生じると、コプレーナ線路の接地電極の加熱に時間がかかってしまい、半田付けに要する時間が長くなる。その結果、半田付けの熱によるダメージを基板が受ける。熱による基板のダメージは、変形や溶融といった他に、基板が基板材料を２枚重ねた構成の場合には剥離が生じる。特に鉛フリーの半田を使用した場合には、溶融温度が比較的高いため、上記問題が起こりやすい。このように基板が半田付けの際の熱によってダメージを受けると光変調器として使用が不可能になるため、有効な対策が求められた。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）の基板に熱によるダメージを与えることなくフレキシブル回路基板の電極を外部回路基板の電極に半田付けすることができる光変調器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光変調器は、（１）筐体内に光変調素子を収容した光変調器本体と、基板に伝送線路が形成され、前記伝送線路を介して前記光変調素子と外部回路基板の電極とを接続するフレキシブル回路基板と、を備え、前記フレキシブル回路基板の前記伝送線路は、マイクロストリップ線路と、該マイクロストリップ線路に連続し前記外部回路基板の前記電極に半田付けで接続されるコプレーナ線路と、を含み、前記マイクロストリップ線路の接地電極および前記コプレーナ線路の接地電極のいずれか一方、または、前記マイクロストリップ線路の接地電極および前記コプレーナ線路の接地電極に、線路幅が減少した線路幅減少部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、本発明に係る光変調器は、線路幅減少部がコプレーナ線路の接地電極に設けられた場合、線路幅減少部が設けられたコプレーナ線路の接地電極の熱容量が、接地電極の面積の減少によって低減するので、コプレーナ線路の接地電極の加熱効率を増大させることができる。また、本発明に係る光変調器は、線路幅減少部がマイクロストリップ線路の接地電極に設けられた場合、マイクロストリップ線路の接地電極の熱容量が低減する。このため、コプレーナ線路の接地電極からマイクロストリップ線路の接地電極へ熱が伝達しにくくなり、熱逃げが抑えられる。その結果、コプレーナ線路の接地電極の加熱効率を増大させることができる。また、本発明に係る光変調器は、線路幅減少部がマイクロストリップ線路およびコプレーナ線路の接地電極の双方に設けられている場合、線路幅減少部が設けられたマイクロストリップ線路およびコプレーナ線路の接地電極の熱容量が、接地電極の面積の減少によって低減する。このため、コプレーナ線路の接地電極の加熱効率を増大させることができる。また、マイクロストリップ線路の接地電極の熱容量が低減することにより、コプレーナ線路の接地電極からマイクロストリップ線路の接地電極へ熱が伝達しにくくなり、熱逃げが抑えられる。このため、コプレーナ線路の接地電極の加熱効率を増大させることができる。
このように、本発明に係る光変調器は、コプレーナ線路の接地電極の加熱効率を増大させることができる。このため、コプレーナ線路の接地電極を外部回路基板の接地電極に半田付けする際に、コプレーナ線路の接地電極は従来と比較して短時間で十分に加熱され、半田付けに要する時間を短縮させることができる。
したがって、本発明の光変調器は、半田付けの際にフレキシブル回路基板の基板が加熱される時間が短くなり、その結果、フレキシブル回路基板の基板に熱によるダメージを与えることなく半田付けを完了させることができる。
【００１３】
本発明に係る光変調器は、（２）前記線路幅減少部は、前記マイクロストリップ線路と前記コプレーナ線路との接続領域に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、本発明に係る光変調器は、コプレーナ線路の接地電極からマイクロストリップ線路の接地電極への熱逃げが効果的に抑えられ、コプレーナ線路の接地電極の加熱効率がより増大し、半田付けに要する時間をさらに短縮させることができる。ここで、本発明に係る光変調器における接続領域とは、マイクロストリップ線路とコプレーナ線路との境界および該境界の周囲部分であってマイクロストリップ線路からコプレーナ線路へ伝送線路のパターンが変換する領域のことをいう。
【００１５】
本発明に係る光変調器は、（３）前記線路幅減少部は、前記接地電極に切欠きが形成されることによって該接地電極に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、本発明に係る光変調器は、接地電極に切欠きが形成されることにより、切欠きが形成された接地電極の面積の減少によって該接地電極の熱容量が低減するため、コプレーナ線路の接地電極の加熱効率が増大する。したがって、本発明に係る光変調器は、コプレーナ線路の接地電極を外部回路基板の接地電極に半田付けする際に、コプレーナ線路の接地電極は従来と比較して短時間で十分に加熱されるので、半田付けに要する時間を短縮させることができる。この結果、本発明に係る光変調器は、半田付けの際にフレキシブル回路基板の基板が加熱される時間が短くなるので、フレキシブル回路基板の基板に熱によるダメージを与えることなく半田付けを完了させることができる。
【００１７】
本発明に係る光変調器は、（４）前記切欠きは、前記接地電極のみを削除することで形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成により、本発明に係る光変調器は、基板にマイクロストリップ線路およびコプレーナ線路を形成した後に接地電極を削除して切欠きを形成することにより、線路幅減少部を任意の位置に設けることができるため、設計の自由度の向上を図ることができる。
【００１９】
本発明に係る光変調器は、（５）前記切欠きは、前記接地電極および前記基板の双方を削除することで形成されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、本発明に係る光変調器は、基板にマイクロストリップ線路およびコプレーナ線路を形成した後に、線路幅減少部を容易に設けることができる。
【００２１】
本発明に係る光変調器は、（６）前記線路幅減少部は、当該線路の全長にわたって設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この構成により、本発明に係る光変調器は、線路幅減少部をマイクロストリップ線路とコプレーナ線路との接続領域に設けることができるとともに、線路幅減少部を設けた接地電極の熱容量を大幅に低減させることができる。このため、上述したフレキシブル回路基板の基板に熱によるダメージを与えることなく半田付けを完了させることができるといった本発明の効果を顕著に得ることができる。
【００２３】
本発明に係る光変調器は、（７）前記コプレーナ線路は、前記基板における前記外部回路基板に対向する裏面、および該裏面とは反対側の表面、の両面に形成されており、前記マイクロストリップ線路の接地電極は前記基板の前記表面に形成され、前記マイクロストリップ線路の信号電極は前記基板の前記裏面に形成されており、前記線路幅減少部は、前記基板の前記表面側に形成された前記コプレーナ線路の前記接地電極に設けられていることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る光変調器は、（８）前記コプレーナ線路は、前記基板における前記外部回路基板に対向する裏面、および該裏面とは反対側の表面、の両面に形成されており、前記マイクロストリップ線路の接地電極は前記基板の前記表面に形成され、前記マイクロストリップ線路の信号電極は前記基板の前記裏面に形成されており、前記線路幅減少部は、前記基板の前記裏面側に形成された前記コプレーナ線路の前記接地電極に設けられていることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る光変調器は、（９）前記マイクロストリップ線路および前記コプレーナ線路は、該マイクロストリップ線路および該コプレーナ線路の信号電極を対称中心とする左右対称に設けられ、前記線路幅減少部は、前記接地電極に左右対称の状態に設けられていることを特徴とする。
【００２６】
この構成により、本発明の光変調器は、伝送線路を流れる信号の伝送効率に左右のアンバランスが発生することを抑制することができる。
【００２７】
本発明に係る光変調器は、（１０）前記コプレーナ線路は、少なくとも２つの前記接地電極の間に信号電極を配置した構造が、該コプレーナ線路の信号電極を対称中心とする左右対称に設けられ、前記線路幅減少部は、前記コプレーナ線路の前記接地電極における前記信号電極側、および前記接地電極における前記信号電極側とは反対側、のうちの少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする。
【００２８】
この構成により、本発明に係る光変調器は、線路幅減少部が設けられてもコプレーナ線路に流れる信号の伝送効率に左右のアンバランスが発生することを抑制することができる。また、この構成により、本発明に係る光変調器は、接地電極に設けられる線路幅減少部が信号電極側とは反対側に設けられた場合、接地電極と信号電極との間隔に変化がないため、信号の伝送効率のロスを抑制することができる。
【００２９】
本発明に係る光変調器は、（１１）前記フレキシブル回路基板の前記基板は、複数の基板材料が重ねられて接着された複層構造を有することを特徴とする。
【００３０】
この構成により、本発明に係る光変調器は、上述のように半田付けの時間が短縮されることにより、複数の基板材料の接着状態に変化は起こらず、このため基板が剥離するおそれを解消することができる。
【００３１】
本発明に係る光送信装置は、（１２）上記本発明に係る光変調器と、当該光変調器に光を入射する光源と、当該光変調器に変調動作を行わせるための電気信号を出力する変調信号生成部と、を備えることを特徴とする。
【００３２】
この構成により、本発明に係る光送信装置は、フレキシブル回路基板の基板に熱によるダメージを与えることなく半田付けを完了させることができる光変調器を備えた光送信装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、フレキシブル回路基板の基板に熱によるダメージを与えることなくフレキシブル回路基板の電極を外部回路基板の電極に半田付けすることができる光変調器を提供することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光変調器を用いた光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光変調器が外部回路基板に実装された状態を示す側断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光変調器を構成するフレキシブル回路基板であって、（Ａ）：表面側の平面図、（Ｂ）：裏面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るフレキシブル回路基板を構成する基板および伝送線路の各領域を網掛けの有無により区分けして示した（Ａ）：表面側の平面図、（Ｂ）：裏面図である。
【図５】（Ａ）：図３（Ａ）のａ−ａ断面図、（Ｂ）：図３（Ａ）のｂ−ｂ断面図、（Ｃ）：図３（Ａ）のｃ−ｃ断面図、（Ｄ）：図３（Ａ）のｄ−ｄ断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る光変調器のフレキシブル回路基板と外部回路基板との接続構造を示す平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るフレキシブル回路基板のコプレーナ線路と外部回路基板の電極とを半田付けする方法の一例を示す正面断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の変更例を示すＦＰＣの平面図である。
【図９】本発明の第１実施形態の別の変更例を示すＦＰＣの平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光変調器を構成するフレキシブル回路基板であって、（Ａ）：表面側の平面図、（Ｂ）：裏面図である。
【図１１】（Ａ）：図１０（Ａ）のａ−ａ断面図、（Ｂ）：図１０（Ａ）のｂ−ｂ断面図、（Ｃ）：図１０（Ａ）のｃ−ｃ断面図、（Ｄ）：図１０（Ａ）のｄ−ｄ断面図である。
【図１２】本発明に係る線路幅減少部の変更例を示すフレキシブル回路基板の平面図である。
【図１３】本発明に係る線路幅減少部の別の変更例を示すフレキシブル回路基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［第１実施形態］
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態を説明する。
まず、構成について説明する。
図１は、第１実施形態に係る光変調器１を用いた光送信装置６の構成を示しており、当該光送信装置６は、光変調器１と、当該光変調器１に光を入射する光源７と、光変調器１に変調動作を行わせるための電気信号を出力する変調信号生成部８と、を備えている。
【００３６】
変調信号生成部８は、外部から入力された変調データに基づき、光変調器１に変調データに応じた光変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成して出力する電子回路を備えている。光送信装置６によると、変調信号生成部８で生成された変調信号が光変調器１に入力され、光源７から出力された光が、光変調器１により変調され変調光となって光変調器１から出力される。
【００３７】
図２は、第１実施形態に係る光変調器１が外部回路基板９上に実装された状態の断面を示している。外部回路基板９は、上記光送信装置６の変調信号生成部８を構成するものであり、光変調器１に変調動作を行わせるための電子回路を備えている。上記光送信装置６は、この外部回路基板９を介して、変調信号生成部８で生成された変調信号が光変調器１に入力されるようになっている。
【００３８】
第１実施形態に係る光変調器１は、筐体１００内に光変調素子１１０を収容した光変調器本体１０と、基板に伝送線路が形成され、その伝送線路を介して光変調素子１１０と外部回路基板９の電極とを接続するフレキシブル回路基板２０（以下、ＦＰＣ２０という）と、を備えている。本実施形態のＦＰＣ２０は、伝送経路として、後述するように光変調器本体１０に接続されるマイクロストリップ線路３００と、マイクロストリップ線路３００に連続し外部回路基板９の電極に半田付けで接続される表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂと、を含み、表面側コプレーナ線路４００Ａに形成された接地電極に、線路幅が減少した線路幅減少部が設けられている。
【００３９】
図２に示すように、光変調器本体１０は、筐体１００と、筐体１００内に収容されて気密封止された光変調素子１１０、中継基板１２０およびリードピン１３０と、を有する。筐体１００は、ステンレス等の金属からなる直方体状の箱体１０１と、同じくステンレス等の金属からなる平板状の蓋体１０９と、を有する。筐体１００内に収容された光変調素子１１０および中継基板１２０は、箱体１０１内の底部に所定間隔をおき並べて配置されている。筐体１００を構成する箱体１０１は、図２中左側の下面に凹部１０２が形成されたものであり、この凹部１０２に、ＦＰＣ２０の一部が挿入されている。箱体１０１には、その底部に、凹部１０２から箱体１０１内に貫通する貫通孔１０３が形成されており、この貫通孔１０３には、該貫通孔１０３を気密封止する封止材１０４が設けられている。
【００４０】
筐体１００内に収容された中継基板１２０は、図２中左側の端部が封止材１０４上にかかっており、この封止材１０４と、中継基板１２０およびＦＰＣ２０に、リードピン１３０が貫通している。本実施形態に係るリードピン１３０としては、接地電極と信号電極が同軸的に配されるとともに絶縁性のガラスにより絶縁された構成のガラスリードピンが好適に用いられる。光変調器本体１０は、光変調素子１１０と中継基板１２０、および中継基板１２０とリードピン１３０の上端部が、それぞれ金線等からなるワイヤボンディング１４１、１４２で接続された構成となっている。本実施形態のリードピン１３０は、その下端部が後述するようにＦＰＣ２０のマイクロストリップ線路３００に接続されている。
【００４１】
本実施形態に係る光変調素子１１０は、１００Ｇｂｐｓ超といった高速・大容量光ファイバ通信システムに好適なものとして、ＬｉＮｂＯ３からなる基板に光導波路や変調電極が形成されたＬＮ光変調素子が用いられる。ＬＮ光変調素子は、マッハツェンダ型光導波路と、当該光導波路に変調信号である高周波信号を印加するためのＲＦ電極と、当該光導波路における変調特性が良好に保たれるように種々の調整を行うためのバイアス電極とを備えた構成である。本実施形態に係る光変調器１は、光変調素子１１０の前記各電極が、ワイヤボンディング１４１、中継基板１２０、ワイヤボンディング１４２、リードピン１３０およびＦＰＣ２０を介して、外部回路基板９に電気的に接続された構成となっている。
【００４２】
図３（Ａ）および図４（Ａ）はＦＰＣ２０の表面を示し、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）はＦＰＣ２０の裏面を示している。また、図５（Ａ）〜（Ｄ）は、図３（Ａ）のそれぞれａ−ａ断面、ｂ−ｂ断面、ｃ−ｃ断面、ｄ−ｄ断面を示している。これら図に示すように、ＦＰＣ２０は、長方形状の基板２００と、この基板２００に形成された伝送線路としてのマイクロストリップ線路３００、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂと、を有する。
【００４３】
ここで、図４は図３を引用してＦＰＣ２０を構成する基板２００の領域と、伝送線路すなわちマイクロストリップ線路３００、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂとの領域とをより明らかに区別して分かるように示した図である。同図では、基板２００の領域を多数のドットによる網掛けを描いて示し、伝送線路としてのマイクロストリップ線路３００、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂの電極を白抜きで示している。後述する第２実施形態や変更例で参照するＦＰＣ２０の表面および裏面を示す図においても、基板２００の領域と、マイクロストリップ線路３００、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂの領域は、図４に準じたものとなっている。
【００４４】
ＦＰＣ２０の基板２００は、柔軟性を有する誘電体からなるポリイミド等の薄い樹脂からなり、その厚さは、所望のインピーダンスが確保される厚さであって例えば１００μｍ程度の厚さを有している。図５に示すように、本実施形態の基板２００は、２枚の基板材料２０１が重ねられて接着された複層構造を有する。基板材料２０１は厚さが５０μｍ程度のもので、２枚の基板材料２０１が接着剤２０２によって貼り合わされて基板２００が構成されている。接着剤２０２は、基板材料２０１に応じて選択され、例えばエポキシ系熱硬化樹脂等の接着剤が用いられる。ここで、本実施形態における基板２００は前述のように２枚の基板材料２０１が重ねて接着したものであるが、本発明のＦＰＣの基板はこれに限定されず、３枚以上の複数の基板材料を重ねて接着した構成のものであってよい。また、基板２００としては複層構造ではなく、適宜厚さの１枚の基板材料からなるものを用いてもよい。
【００４５】
本実施形態に係るＦＰＣ２０は、図３において上下方向が電気信号の伝送方向となっている。ＦＰＣ２０には、基板２００におけるその伝送方向の概ね半分よりも上側の領域に、マイクロストリップ線路３００が形成されている。また、基板２００におけるその伝送方向の下側の領域に、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂが形成されている。図３の破線は、マイクロストリップ線路３００の形成領域と、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂの形成領域の境界を示している。マイクロストリップ線路３００、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂは、いずれもＡｕ、Ｃｕ等の導電材料による１０μｍ厚程度の薄膜によって形成されており、その薄膜は、例えばメッキで構成することができる。
【００４６】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路３００は、基板２００の表面に形成された幅の広い矩形状の接地電極３１０と、基板２００の裏面中央に形成された伝送方向に延びる短冊状の信号電極３２０と、を有する。マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０の長さ、すなわち図３で上下方向の長さは、マイクロストリップ線路３００の形成領域の全長にわたる長さを有している。また、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０の幅は、基板２００の幅よりもやや短く、これにより該接地電極３１０両端の側縁の外側には、基板２００の露出部分が設けられている。一方、マイクロストリップ線路３００の信号電極３２０は、基板２００の裏面の幅方向中央に、伝送方向に延在するよう形成されている。この信号電極３２０の長さは、マイクロストリップ線路３００の形成領域の全長にわたる長さを有している。本実施形態に係るマイクロストリップ線路３００は、該マイクロストリップ線路３００の信号電極３２０を対称中心とする左右対称に設けられている。
【００４７】
本実施形態に係るＦＰＣ２０が有するコプレーナ線路は、基板２００における外部回路基板９に対向する裏面、および該裏面とは反対側の表面、の両面にそれぞれ形成されている。すなわち当該ＦＰＣ２０は、基板２００の表面に形成された表面側コプレーナ線路４００Ａと、基板２００の裏面に形成された裏面側コプレーナ線路４００Ｂと、を有する。
【００４８】
図３（Ａ）に示すように、表面側コプレーナ線路４００Ａは、２つの短冊状の接地電極４１１、４１２の間に短冊状の信号電極４２１を配置した構造を有する。すなわち、表面側コプレーナ線路４００Ａは、２つの短冊状の第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２と、これら第１の接地電極４１１と第２の接地電極４１２との間に配置された短冊状の第１の信号電極４２１と、を有する。表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２と、第１の信号電極４２１は、互いに平行であって、伝送方向に延びるように形成されている。
【００４９】
表面側コプレーナ線路４００Ａを構成する第１の信号電極４２１は、基板２００の幅方向中央に配置されており、この第１の信号電極４２１の両側に、第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２がそれぞれ配置されている。第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２は、同一の幅を有し、長さは表面側コプレーナ線路４００Ａの形成領域の全長にわたる長さをそれぞれ有している。また、表面側コプレーナ線路４００Ａを構成する第１の信号電極４２１は、図３（Ａ）において基板２００の下端からマイクロストリップ線路３００の接地電極３１０の方向に延びている。この第１の信号電極４２１は、表面側コプレーナ線路４００Ａの形成領域の長さよりも短く設定されている。これにより、第１の信号電極４２１のマイクロストリップ線路３００側の先端とマイクロストリップ線路３００の接地電極３１０との間には、間隔が設けられている。
【００５０】
本実施形態に係る表面側コプレーナ線路４００Ａは、第１の信号電極４２１を対称中心とする左右対称のパターンに形成されている。したがって表面側コプレーナ線路４００Ａは、第１の信号電極４２１と第１の接地電極４１１との間隔および第１の信号電極４２１と第２の接地電極４１２との間隔が等しくなるように構成されている。
【００５１】
図３（Ａ）に示すように、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２は、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０の両端部にそれぞれ接続されている。これら第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２は、それぞれ、第１の接地電極４１１の外側および第２の接地電極４１２の外側に基板２００の露出部分を形成する外側の側縁を有する。それら外側の側縁は、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０の側縁と揃い伝送方向に沿って一直線状に延びるように形成されている。ＦＰＣ２０の表面には、上記のように表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２がマイクロストリップ線路３００の接地電極３１０の両端部に接続されている。これにより、これら第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２と接地電極３１０とによる門型形状の連続した接地電極が構成されている。
【００５２】
一方、図３（Ｂ）に示すように、基板２００の裏面に形成された裏面側コプレーナ線路４００Ｂは、２つの短冊状の第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４と、第３の接地電極４１３と第４の接地電極４１４との間に配置された短冊状の第２の信号電極４２２と、を有する。第３の接地電極４１３は、表面側の第１の接地電極４１１に対応する位置に形成され、第４の接地電極４１４は、表面側の第２の接地電極４１２に対応する位置に形成され、第２の信号電極４２２は、表面側の第１の信号電極４２１に対応する位置に形成されている。裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４と、第２の信号電極４２２は、互いに平行であって、伝送方向に延びるように形成されている。
【００５３】
図３（Ｂ）に示すように、裏面側コプレーナ線路４００Ｂを構成する第２の信号電極４２２は、基板２００の幅方向中央に配置されており、この第２の信号電極４２２の両側に、第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４がそれぞれ配置されている。第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４は、表面側コプレーナ線路４００Ａ側の第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２と同一の幅を有し、長さは裏面側コプレーナ線路４００Ｂの形成領域の全長にわたる長さを有している。本実施形態の裏面側コプレーナ線路４００Ｂは、第２の信号電極４２２を対称中心とする左右対称のパターンに形成されている。したがって裏面側コプレーナ線路４００Ｂは、第２の信号電極４２２と第３の接地電極４１３との間隔および第２の信号電極４２２と第４の接地電極４１４との間隔が等しくなるように構成されている。
【００５４】
図３（Ｂ）に示すように、裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第２の信号電極４２２は、裏面側コプレーナ線路４００Ｂの形成領域の全長にわたる長さを有し、マイクロストリップ線路３００の信号電極３２０に接続されている。ＦＰＣ２０の裏面には、上記のように裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第２の信号電極４２２とマイクロストリップ線路３００の信号電極３２０とが接続されたことにより、これら第２の信号電極４２２および信号電極３２０による伝送方向に延びる一直線状に連続した信号電極が構成されている。
【００５５】
図３（Ｂ）に示すように、本実施形態のＦＰＣ２０においては、マイクロストリップ線路３００の信号電極３２０は、裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第２の信号電極４２２よりも細く形成されている。そしてこの信号電極３２０は、裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第２の信号電極４２２への接続端部がテーパ状に広がって第２の信号電極４２２への接続端が該第２の信号電極４２２の幅と同一になるように構成されている。
【００５６】
一般に、光変調器は、安定した特性インピーダンスを得るために、コプレーナ線路の接地電極の幅は信号電極の幅以上を有することが好ましい。本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２の幅は、それぞれ第１の信号電極４２１の幅の２倍程度を有している。また、図３（Ｂ）に示すように、裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４の幅は、それぞれ第２の信号電極４２２の幅の２倍程度を有している。このように本実施形態における各接地電極４１１、４１２、４１３、４１４においては、十分な幅が確保されている。
【００５７】
また、コプレーナ線路においては、信号電極の幅や信号電極と接地電極との間隔がインピーダンスに影響を与えるため、必要とするインピーダンス値に応じてそれらの寸法が設定される。例えば、本実施形態において表面側コプレーナ線路４００Ａにおける第１の信号電極４２１の幅Ｗが３５０μｍの場合には、第１の信号電極４２１と第１の接地電極４１１との間隔、および第１の信号電極４２１と第２の接地電極４１２との間隔は、それぞれ１００μｍ程度が適正な間隔とされる。
【００５８】
図３、図４および図５（Ｄ）に示すように、本実施形態に係るＦＰＣ２０には、基板２００を挟んで一対の状態に設けられた表面側コプレーナ線路４００Ａ側の電極と裏面側コプレーナ線路４００Ｂ側の電極とをそれぞれ導通させる複数のスルーホールが形成されている。すなわち、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１と裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第３の接地電極４１３とは、３つのスルーホール２１１ａ・２１１ｂ・２１１ｃによって導通するようになっている。また、表面側コプレーナ線路４００Ａの第２の接地電極４１２と裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第４の接地電極４１４とは、３つのスルーホール２１２ａ・２１２ｂ・２１２ｃによって導通するようになっている。また、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の信号電極４２１と裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第２の信号電極４２２とは、３つのスルーホール２１３ａ・２１３ｂ・２１３ｃによって導通するようになっている。これらスルーホール２１１ａ〜２１１ｃ、２１２ａ〜２１２ｃ、２１３ａ〜２１３ｃは、ＦＰＣ２０に貫通形成した円筒状の細孔の内面にＣｕ等の導電材料をメッキすることで形成されている。
【００５９】
本実施形態のスルーホール２１１ａ〜２１１ｃは、表面側の第１の接地電極４１１および裏面側の第３の接地電極４１３の幅方向中央に、伝送方向に等間隔をおいて配置されている。また、本実施形態のスルーホール２１２ａ〜２１２ｃおよびスルーホール２１３ａ〜２１３ｃも、同様に配置されている。すなわち、スルーホール２１２ａ〜２１２ｃは表面側の第２の接地電極４１２および裏面側の第４の接地電極４１４の幅方向中央に伝送方向に間隔をおいて配置されている。また、スルーホール２１３ａ〜２１３ｃは表面側の第１の信号電極４２１および裏面側の第２の信号電極４２２の幅方向中央に伝送方向に間隔をおいて配置されている。本実施形態のＦＰＣ２０は、前述のように表裏で一対とされる接地電極４１１・４１３、４１２・４１４、および信号電極４２１・４２２に、それぞれスルーホールが３つずつ形成されているが、それら表裏一対の接地電極４１１・４１３、４１２・４１４、および信号電極４２１・４２２に形成するスルーホールの数や形成箇所等は任意である。
【００６０】
ＦＰＣ２０に形成されたスルーホール２１１ａ〜２１１ｃ、２１２ａ〜２１２ｃ、２１３ａ〜２１３ｃは、後述するようにＦＰＣ２０を外部回路基板９に半田付けする際に利用されるものである。その半田付けの際には、表面側コプレーナ線路４００Ａの上記各電極４１１、４１２、４２１、裏面側コプレーナ線路４００Ｂの上記各電極４１３、４１４、４２２にそれぞれ半田が設置される。そしてこれら半田が溶融されると、溶融した該半田がスルーホール２１１ａ〜２１１ｃ、２１２ａ〜２１２ｃ、２１３ａ〜２１３ｃに充満するようになっている。
【００６１】
本実施形態に係るＦＰＣ２０は、次のようにして光変調器本体１０に接続される。すなわち図２に示すように、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０が設けられている表面を上に向けて、マイクロストリップ線路３００が設けられた領域を筐体１００の凹部１０２内に挿入する。次いで、リードピン１３０をマイクロストリップ線路３００に接続する。
【００６２】
図２に示すように、本実施形態に係る光変調器１は、リードピン１３０がＦＰＣ２０を貫通している。そして、リードピン１３０が備える接地電極がマイクロストリップ線路３００の接地電極３１０に半田付け等で接続され、リードピン１３０が備える信号電極がマイクロストリップ線路３００の信号電極３２０に半田付け等の手段で接続されている。
【００６３】
図３（Ａ）に示すように、本実施形態のＦＰＣ２０は、表面側のコプレーナ線路４００Ａの、第１の接地電極４１１に線路幅が減少した第１の線路幅減少部２６１が設けられ、第２の接地電極４１２に線路幅が減少した第２の線路幅減少部２６２が設けられている。これら線路幅減少部２６１、２６２は、マイクロストリップ線路３００と、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂとの接続領域２２０における第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２にそれぞれ形成されたスリット２５１、２５２によって設けられている。本実施形態に係るスリット２５１、２５２は、本発明の切欠きを構成する。
【００６４】
本発明に係る線路幅減少部とは、当該線路幅減少部が設けられた接地電極のうち、他の部分と比較して線路幅が減少している部分をいう。すなわち本実施形態においては、接地電極４１１、４１２のうちのスリット２５１、２５２が形成されていない部分が、接地電極４１１、４１２における他の部分である。また、線路幅減少部２６１、２６２は、スリット２５１、２５２が形成されたことによって、スリット２５１、２５２が形成されていない部分よりも線路幅が減少させられた部分をいう。
【００６５】
図３（Ａ）において二点鎖線は、前述したマイクロストリップ線路３００と、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂとの接続領域２２０を示している。この接続領域２２０は、マイクロストリップ線路３００と表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂとの破線で示す境界および該境界の周囲部分であってマイクロストリップ線路３００から表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂへ伝送線路のパターンが変換する領域のことをいう。
【００６６】
図３（Ａ）に示すように、本実施形態のＦＰＣ２０は、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１にスリット２５１が形成され、第２の接地電極４１２にスリット２５２が形成されている。これらスリット２５１、２５２は、マイクロストリップ線路３００と表面側コプレーナ線路４００Ａとの境界に臨む部分の内側、すなわち第１の信号電極４２１側に形成されている。本実施形態のスリット２５１は、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０および表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１の縁の内側で囲まれる矩形状の空白部分をいう。また、本実施形態のスリット２５２は、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０および表面側コプレーナ線路４００Ａの第２の接地電極４１２の縁の内側で囲まれる空白部分をいう。なお、以下の変更例や第２実施形態で説明するスリットも、マイクロストリップ線路やコプレーナ線路の電極の縁の内側に形成される空白部分をいうものとする。
【００６７】
表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１には、スリット２５１が形成されたことにより線路幅減少部２６１が設けられ、表面側コプレーナ線路４００Ａの第２の接地電極４１２には、スリット２５２が形成されたことにより線路幅減少部２６２が設けられている。線路幅減少部２６１、２６２は、それぞれ第１の接地電極４１１、第２の接地電極４１２の外側、すなわち第１の信号電極４２１側とは反対側に配置され、左右対称の状態に設けられている。スリット２５１、２５２は、左右方向に延びる矩形状であって、左右方向の長さは第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２の幅の１／２程度を有し、したがって線路幅減少部２６１、２６２の幅は、第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２の１／２程度を有している。ここで、第１の接地電極４１１に形成されるスリット２５１および第２の接地電極４１２に形成されるスリット２５２の寸法は、次のように設定される。例えば、１００Ｇのデジタルコヒーレント通信に使用する最大周波数は、ＤＣ〜３２ＧＨｚである。これに基づいてＦＰＣ２０にスリット２５１、２５２を形成することによる信頼性と損なわれる周波数成分を考慮すると、スリット２５１、２５２の寸法としては、その幅は１００〜２５０μｍ程度、その長さは１００〜２５０μｍ程度が好ましい。
【００６８】
本実施形態の光変調器１においては、接地電極のみ、すなわち第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２を削除することによりスリット２５１、２５２を形成してもよく、基板２００と第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２とを削除することによりスリット２５１、２５２を形成してもよい。
【００６９】
前述のように第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２を削除することによりスリット２５１、２５２を形成する場合には、第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２をパンチング加工したりレーザトリミングしたりするといった手法により行うことができる。本実施形態の光変調器１においては、第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２を削除することによりスリット２５１、２５２を形成する場合には、線路幅減少部２６１、２６２を任意の位置に設けることができるため、設計の自由度の向上を図ることができるといった効果を得ることができる。
【００７０】
また、前述のように基板２００と第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２とを削除することによりスリット２５１、２５２を形成する場合には、抜き型を用いてＦＰＣ２０に孔開け加工を施すことにより可能である。本実施形態の光変調器１においては、基板２００と第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２とを削除することによりスリット２５１、２５２を形成する場合には、線路幅減少部２６１、２６２を容易に設けることができるといった効果を得ることができる。
【００７１】
また、前述のパンチング加工やレーザトリミング、あるいは抜き型による孔開け加工といった後加工によらず、基板２００にマイクロストリップ線路３００、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂを形成する段階で、予めスリット２５１、２５２が形成された接地電極のパターンを形成するようにしてもよい。
【００７２】
図２に示したように、本実施形態に係る光変調器１は、ＦＰＣ２０における表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂが形成された領域が筐体１００から外部に出されており、この筐体１００から外部に出された領域が、外部回路基板９の電極に半田付けされ、外部回路基板９上に実装されるようになっている。
【００７３】
図６および図７に示すように、外部回路基板９は、ＦＰＣ２０の第１の接地電極４１１および第３の接地電極４１３に対応する接地電極９１１と、ＦＰＣ２０の第２の接地電極４１２および第４の接地電極４１４に対応する接地電極９１２と、ＦＰＣ２０の第１の信号電極４２１および第２の信号電極４２２に対応する信号電極９２０と、を有する。ＦＰＣ２０は、第１の接地電極４１１および第３の接地電極４１３が接地電極９１１に半田付けされ、第２の接地電極４１２および第４の接地電極４１４が接地電極９１２に半田付けされ、第１の信号電極４２１および第２の信号電極４２２が信号電極９２０に半田付けされる。ＦＰＣ２０は、外部回路基板９に、例えば以下のような方法で半田付けされる。
【００７４】
ＦＰＣ２０および外部回路基板９は、半田付けの際に図７に示すようにセットされる。すなわちこのようにＦＰＣ２０および外部回路基板９をセットするには、はじめに、外部回路基板９の接地電極９１１、９１２および信号電極９２０の上に、半田５１、５２、５３をそれぞれ設置する。次に、ＦＰＣ２０を、半田５１に第３の接地電極４１３が当接し、半田５２に第４の接地電極４１４が当接し、半田５３に第２の信号電極４２２が当接するように外部回路基板９上に戴置する。次いで、表面側コプレーナ線路４００Ａの、第１の接地電極４１１の上に半田５４を設置し、第２の接地電極４１２の上に半田５５を設置し、第１の信号電極４２１の上に半田５６を設置する。
【００７５】
第１および第３の接地電極４１１、４１３にそれぞれ設置される半田５４、半田５１は、第１の接地電極４１１から第３の接地電極４１３にわたって貫通形成された３つのスルーホール２１１ａ〜２１１ｃを一括してカバーすることが可能な構成となっている。また、第２および第４の接地電極４１２、４１４にそれぞれ設置される半田５５、５２は、第２の接地電極４１２から第４の接地電極４１４にわたって貫通形成された３つのスルーホール２１２ａ〜２１２ｃを一括してカバーすることが可能な構成となっている。また、第１および第２の信号電極４２１、４２２にそれぞれ設置される半田５６、５３は、第１の信号電極４２１から第２の信号電極４２２にわたって貫通形成された３つのスルーホール２１３ａ〜２１３ｃを一括してカバーすることが可能な構成となっている。ここで、半田５１〜５６は同種の半田とされ、溶融温度が例えば２５０℃程度のものが用いられる。
【００７６】
以上で半田付けのセットが完了し、続いて、露出する表面側の半田５４、５５、５６に、半田５１〜５６の溶融温度に応じた温度に加熱された半田ゴテ５を同時に当てる。半田ゴテ５による熱は、上側の半田５４からスルーホール２１１ａ〜２１１ｃを形成する導電材料を通じて下側の半田５１に伝わり、半田５４、５１が溶融する。これと同様に、半田ゴテ５による熱は、上側の半田５５からスルーホール２１２ａ〜２１２ｃを形成する導電材料を通じて下側の半田５２に伝わって半田５５、５２が溶融する。また、これとともに、上側の半田５６からスルーホール２１３ａ〜２１３ｃを形成する導電材料を通じて下側の半田５３に伝わって半田５６、５３が溶融する。そして、溶融した上下の半田５４、５１がスルーホール２１１ａ〜２１１ｃに充満し、溶融した上下の半田５５、５２がスルーホール２１２ａ〜２１２ｃに充満し、溶融した上下の半田５６、５３がスルーホール２１３〜２１３ｃに充満することにより、半田付けの完了となる。半田付けの完了は、予め得た加熱条件に基づいて判断される。加熱条件は、例えば半田５１〜５６の溶融温度に応じた加熱温度と加熱時間の組み合わせといったものである。
【００７７】
次に、作用について説明する。
本実施形態に係る光変調器１を構成するＦＰＣ２０は、伝送線路として、光変調器本体１０側に接続されるマイクロストリップ線路３００と、外部回路基板９側に接続される表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂとを備えている。ここで、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０と、この接地電極３１０に接続する表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２とを比較すると、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０の方が、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２よりも、幅が広く面積が大きい。このため、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０の方が表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２よりも熱容量が大きい。これに起因して従来では、前述した半田付けの際に、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２からマイクロストリップ線路３００の接地電極３１０へ熱が移動する熱逃げが生じていた。
【００７８】
しかし、本実施形態に係る光変調器１は、マイクロストリップ線路３００と表面側コプレーナ線路４００Ａとの接続領域２２０における表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１に線路幅減少部２６１が設けられ、第２の接地電極４１２に線路幅減少部２６２が設けられている。本実施形態に係る光変調器１においては、これら線路幅減少部２６１、２６２が設けられたことにより、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２の熱容量が面積の減少によって低減するので、結果として第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２の加熱効率を増大させることができる。また、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２からマイクロストリップ線路３００の接地電極３１０へ熱が伝達しにくくなり、第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２から接地電極３１０への熱逃げが抑えられる。その結果、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２の加熱効率を増大させることができる。
【００７９】
このように、本実施形態に係る光変調器１は、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２の加熱効率を増大させることができる。このため、これら第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２は従来と比較して短時間で十分に加熱され、その結果、半田付けに要する時間を短縮させることができる。したがって本実施形態に係る光変調器１は、半田付けの際にＦＰＣ２０の基板２００が加熱される時間が短くなり、その結果、ＦＰＣ２０の基板２００に熱によるダメージを与えることなく半田付けを完了させることができる。
【００８０】
本実施形態の光変調器１を構成するＦＰＣ２０の基板２００は、２枚の基板材料２０１を接着剤２０２で接着した構成であり、半田付けの時間が長いと接着剤２０２が溶融して基板２００が剥がれるおそれがある。しかし本実施形態では上記のように半田付けの時間が短縮されることにより、接着剤２０２に変質は起こらず、このため基板２００が剥離するおそれを解消することができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る光変調器１は、マイクロストリップ線路３００が信号電極３２０を対称中心とする左右対称に形成されている。また、表面側コプレーナ線路４００Ａおよび裏面側コプレーナ線路４００Ｂが、それぞれ第１の信号電極４２１および第２の信号電極４２２を対称中心とする左右対称に形成されている。さらに、第１の接地電極４１１および第２の接地電極４１２にそれぞれ設けられた線路幅減少部２６１、２６２は、左右対称の状態に設けられている。この構成により本実施形態に係る光変調器１は、線路幅減少部２６１、２６２が設けられていても、表面側コプレーナ線路４００Ａの各接地電極４１１、４１２を流れる信号の伝送効率に左右のアンバランスが発生することを抑制することができる。
【００８２】
（第１実施形態の変更例）
図８および図９は、それぞれ第１実施形態において線路幅減少部を形成するスリットの位置を変更したＦＰＣの変更例を示している。
【００８３】
図８に示す変更例としてのＦＰＣ２０は、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１の外側にスリット２５３が形成され、表面側コプレーナ線路４００Ａの第２の接地電極４１２の外側にスリット２５４が形成された構成となっている。これらスリット２５３、２５４は、マイクロストリップ線路３００と表面側コプレーナ線路４００Ａとの境界に臨む部分の外側、すなわち第１の信号電極４２１とは反対側に形成されている。そして、第１の接地電極４１１には、スリット２５３が形成されたことにより線路幅減少部２６３が設けられ、第２の接地電極４１２にはスリット２５４が形成されたことにより線路幅減少部２６４が設けられている。線路幅減少部２６３は、第１の接地電極４１１の内側に配置され、線路幅減少部２６４は、第２の接地電極４１２の内側に配置されており、したがって線路幅減少部２６３、２６４は、左右対称の状態に設けられている。
【００８４】
この変更例では、第１の接地電極４１１と第１の信号電極４２１との間隔、および第２の接地電極４１２と第１の信号電極４２１との間隔が、全長にわたり変化がない構成となっている。このため、この変更例によれば、スリットが内側すなわち第１の信号電極４２１側に形成されている場合と比較すると、スリット２５３、２５４の影響による信号の伝送効率のロスが抑えられるという効果を得ることができる。
【００８５】
図９に示す変更例としてのＦＰＣ２０は、表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１に上記第１実施形態と同様にスリット２５１および線路幅減少部２６１が形成されているが、第２の接地電極４１２にはスリット２５６および線路幅減少部２６６が形成された構成となっている。第２の接地電極４１２のスリット２５６は、第１の接地電極４１１側のスリット２５１と同様の形状および寸法を有しているが、第１の接地電極４１１のスリット２５１に対して伝送方向にずれた位置、すなわち図９で下方にずれた位置に形成されている。したがってスリット２５６によって設けられた線路幅減少部２６６は、第１の接地電極４１１側の線路幅減少部２６１に対して伝送方向にずれた位置に配置されている。このように伝送方向にスリットがずれている形態は、図８に示したスリット２５３、２５４を外側に形成した形態にも適用することができる。
【００８６】
図９に示した変更例では、第１の接地電極４１１に形成するスリットと第２の接地電極４１２に形成するスリットの位置を伝送方向において同じ位置に形成した場合と比較して、伝送方向のスリット形成位置におけるスリットの幅が半減している。このため、図９に示した変更例によれば、スリット２５１、２５６の影響による信号の伝送効率のロスが抑えられるといった効果を得ることができる。
【００８７】
［第２実施形態］
次に、図１０および図１１を参照しつつ、上記第１実施形態を基本構成とする第２実施形態を説明する。第２実施形態においては、コプレーナ線路は第１実施形態と同様に基板２００の表面に表面側コプレーナ線路４００Ａが形成され、基板２００の裏面に裏面側コプレーナ線路４００Ｂが形成されている。また、第２実施形態においては、後述するように、裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第３の接地電極４１３に線路幅減少部２７１が設けられ、裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第４の接地電極４１４に線路幅減少部２７２が設けられている。裏面側コプレーナ線路４００Ｂに設けられたこれら線路幅減少部２７１、２７２は、当該線路の全長にわたって設けられている。
【００８８】
図１０（Ｂ）および図１１（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、ＦＰＣ２０の裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４は、上記第１実施形態の場合よりも全長にわたって幅が狭く形成されている。これによって第３の接地電極４１３自体が線路幅減少部２７１を構成し、第４の接地電極４１４自体が線路幅減少部２７２を構成している。本実施形態の第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４は、外側、すなわち第２の信号電極４２２とは反対側の側部が削除されて構成されている。したがって第３の接地電極４１３と第２の信号電極４２２との間隔は全長にわたり一定で変化はなく、同様に第４の接地電極４１４と第２の信号電極４２２との間隔も全長にわたり一定で変化はない。
【００８９】
ここで、第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４の外側部分を削除するにあたってその削除幅は、例えば次のように設定される。すなわち図１０（Ｂ）に示すスルーホール２１１ａ〜２１１ｃ、２１２ａ〜２１２ｃの径がφ２００μｍ、ＦＰＣ２０の寸法公差が５０μｍ、ＦＰＣ２０の使用周波数が３２ＧＨｚという条件の場合、上述の削除幅は最大１７０μｍ程度に設定することが好ましい。また、第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４の外側を削除する幅は同一の幅で有り、裏面側コプレーナ線路４００Ｂの左右対称の形態は保持されることが好ましい。
【００９０】
第２実施形態に係る光変調器１によれば、全長にわたり幅が狭く形成された裏面側コプレーナ線路４００Ｂの第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４は、熱容量が低減したものとなる。このため第１実施形態と同様に、ＦＰＣ２０を外部回路基板９に半田付けする際に、第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４は十分に加熱されて半田付けに要する時間を短縮させることができる。その結果、ＦＰＣ２０の基板２００に熱によるダメージを与えることなく半田付けを完了させることができるといった効果を得ることができる。また、第２実施形態に係る光変調器１においては、線路幅減少部を第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４の全長にわたり設けている。このため、線路幅減少部をマイクロストリップ線路３００と裏面側コプレーナ線路４００Ｂとの接続領域に設けることができる。またこれとともに、第３の接地電極４１３および第４の接地電極４１４の熱容量を大幅に低減させることができ、このため、基板２００に対する熱ダメージの抑制効果を顕著に得ることができる。
【００９１】
なお、本発明に係る光変調器は、次の形態を含むものである。すなわち、基板の両面にコプレーナ線路が形成されたＦＰＣにおいて、第２実施形態に係る光変調器のように基板の裏面側のコプレーナ線路の接地電極に線路幅減少部を設ける形態を含む。また、第１実施形態に係る光変調器のように基板の表面側のコプレーナ線路の接地電極に線路幅減少部を設ける形態を含む。また、基板の両面の接地電極に線路幅減少部を設けてもよい。例えば、上記第１実施形態に係るＦＰＣ２０と第２実施形態に係るＦＰＣ２０とを組み合わせ、表面側の接地電極はスリットを形成することにより線路幅減少部を設け、一方、裏面側は接地電極の幅を狭くして接地電極自体を線路幅減少部として構成するようにしてもよい。
【００９２】
（他の変更例）
本発明は、以下の変更例を採用することができる。
上記第１実施形態に係る光変調器および第２実施形態に係る光変調器は、線路幅減少部を表面側コプレーナ線路４００Ａや裏面側コプレーナ線路４００Ｂの接地電極に設けた構成としているが、線路幅減少部をマイクロストリップ線路３００の接地電極３１０に設けた構成としてもよい。図１２は、前述のように線路幅減少部をマイクロストリップ線路３００に設けた構成のＦＰＣ２０の例を示している。この場合のＦＰＣ２０は、マイクロストリップ線路３００と表面側コプレーナ線路４００Ａとの接続領域２２０におけるマイクロストリップ線路３００側の接地電極３１０に、左右方向に長い矩形状のスリット２７３、２７４をそれぞれ形成している。そしてこれらスリット２７３、２７４が形成されたことにより、マイクロストリップ線路３００側に線路幅減少部２８３、２８４が設けられている。この場合、スリット２７３は、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０と第１の接地電極４１１との境界に臨む部分の内側に形成されており、スリット２７４は、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０と第２の接地電極４１２との境界に臨む部分の内側に形成されている。
【００９３】
また、本発明に係る光変調器は、線路幅減少部を、マイクロストリップ線路の接地電極およびコプレーナ線路の接地電極の双方にわたって設けた構成であってもよい。図１３は前述のように線路幅減少部をマイクロストリップ線路の接地電極およびコプレーナ線路の接地電極の双方にわたって設けた構成のＦＰＣ２０を示している。この場合のＦＰＣ２０は、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０と表面側コプレーナ線路４００Ａの第１の接地電極４１１との境界部分の内側に、スリット２７５が形成されている。そして、スリット２７５が形成されたことにより、該スリット２７５の外側に、線路幅減少部２８５が設けられている。一方、マイクロストリップ線路３００の接地電極３１０と表面側コプレーナ線路４００Ａの第２の接地電極４１２との境界部分の内側に、スリット２７６が形成されている。そして、スリット２７６が形成されたことにより、該スリット２７６の外側に、線路幅減少部２８６が設けられている。
【００９４】
以上説明した各実施形態および各変更例で示したコプレーナ線路は、１つの信号電極の両側に接地電極を１つずつ配した「接地電極・信号電極・接地電極」という線路構造である。ここで本発明に係るコプレーナ線路はこのような構造に限定されず、例えば、並列する２つの信号電極の両側に接地電極を１つずつ配した「接地電極・信号電極・信号電極・接地電極」という差動線路の構造を有するコプレーナ線路を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、フレキシブル回路基板を用いて外部回路基板に実装する形式の光変調器および当該光変調器を用いた光送信装置として有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１  光変調器
６  光送信装置
７  光源
８  変調信号生成部
１０  光変調器本体
２０  フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）
５１、５２、５３、５４、５５、５６  半田
１００  筐体
１１０  光変調素子
２００  基板
２２０  接続領域
２５１、２５２、２５３、２５４、２５６、２７３、２７４、２７５、２７６  スリット（切欠き）
２６１、２６２、２６３、２６４、２６６、２７１、２７２、２８３、２８４、２８５、２８６  線路幅減少部
３００  マイクロストリップ線路
３１０  接地電極
３２０  信号電極
４００Ａ  表面側コプレーナ線路
４００Ｂ  裏面側コプレーナ線路
４１１  第１の接地電極
４１２  第２の接地電極
４１３  第３の接地電極
４１４  第４の接地電極
４２１  第１の信号電極
４２２  第２の信号電極
９１１、９１２  外部回路基板の接地電極
９２０  外部回路基板の信号電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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