【手続補正書】
【提出日】平成16年7月22日(2004.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】光変調装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路とを備えた伝送線路基板と、
前記コプレーナ線路に接続され、周波数に比例して入力インピーダンスが大きくなるドライバＩＣと、
前記マイクロストリップ線路に接続され、周波数に反比例して出力インピーダンスが小さくなるＥＡ変調素子とを有し、
前記マイクロストリップ線路を構成する信号線の平面形状が、その信号線の中間で狭くなる弧を有していることを特徴とする光変調装置。
【請求項２】
コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路とを備えた伝送線路基板と、
前記コプレーナ線路に接続され、周波数に比例して入力インピーダンスが大きくなるドライバＩＣと、
前記マイクロストリップ線路に接続され、周波数に反比例して出力インピーダンスが小さくなるＥＡ変調素子とを有し、
前記マイクロストリップ線路を構成する信号線の平面形状が、その信号線の中間で滑らかに細くなっていることを特徴とする光変調装置。
【請求項３】
コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路とを備えた伝送線路基板と、
前記コプレーナ線路に接続され、周波数に比例して入力インピーダンスが大きくなるドライバＩＣと、
前記マイクロストリップ線路に接続され、周波数に反比例して出力インピーダンスが小さくなるＥＡ変調素子とを有し、
前記マイクロストリップ線路を構成する信号線の平面形状が、中央で括れ、その括れは、信号の伝送方向に対して９０度未満の角度で幅を変化させたものであることを特徴とする光変調装置。
【請求項４】
コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路とを備えた伝送線路基板と、
前記コプレーナ線路に接続され、周波数に比例して入力インピーダンスが大きくなるドライバＩＣと、
前記マイクロストリップ線路に接続され、周波数に反比例して出力インピーダンスが小さくなるＥＡ変調素子とを有し、
前記マイクロストリップ線路を構成する信号線の平面形状が、その信号線の中間で広くなる弧を有していることを特徴とする光変調装置。
【請求項５】
コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路とを備えた伝送線路基板と、
前記コプレーナ線路に接続され、周波数に比例して入力インピーダンスが大きくなるドライバＩＣと、
前記マイクロストリップ線路に接続され、周波数に反比例して出力インピーダンスが小さくなるＥＡ変調素子とを有し、
前記マイクロストリップ線路を構成する信号線の平面形状が、その信号線の中間で滑らかに太くなっていることを特徴とする光変調装置。
【請求項６】
コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路とを備えた伝送線路基板と、
前記コプレーナ線路に接続され、周波数に比例して入力インピーダンスが大きくなるドライバＩＣと、
前記マイクロストリップ線路に接続され、周波数に反比例して出力インピーダンスが小さくなるＥＡ変調素子とを有し、
前記マイクロストリップ線路を構成する信号線の平面形状が、中央で広くなっており、その広がりの幅は、信号の伝送方向に対して９０度未満の角度で滑らかに幅を変化させたものであることを特徴とする光変調装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、値の異なる入・出力インピーダンスを備えた機能部品間を伝送線路基板で接続した構造を有する光変調装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
従来の２つの異なる入出力インピーダンスを有する機能部品を伝送線路基板で接続した構造を有する光変調装置の多くは、伝送周波数が１ＧＨｚ以下を対象としていたので、インピーダンスマッチングが考慮されていない５０Ω系と称されるような基準インピーダンス系に基づいて設計された直線的な伝送線路基板を用いていた。
しかし、１０ｂｐｓや４０ｂｐｓなどの１ＧＨｚ以上の高周波数伝送を行おうとすると、インピーダンスマッチングをとるために伝送線路の形状を変化させる必要がある。このインピーダンスマッチングをとる従来の方法として、（１）誘電体の厚み又は比誘電率を変える方法、（２）信号線層の線幅を全体に渡って細くする方法、（３）信号線路の形状の一部を変更する方法がある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様に、コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路とを備えた伝送線路基板と、コプレーナ線路に接続され、周波数に比例して入力インピーダンスが大きくなる構成と、マイクロストリップ線路に接続され、周波数に反比例して出力インピーダンスが小さくなる構成とを有し、マイクロストリップ線路を構成する信号線の平面形状に滑らかな括れであって、その括れの幅が前記信号線の２つの端部を構成する幅の平均よりも狭いことを特徴とする光変調装置がある。なお、ここでいう幅とは信号線の延伸方向に対して垂直（又は基板の入力辺に対して平行）の最短距離とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
このように光変調装置に備えた伝送線路基板の伝送線路を構成するマイクロストリップ線路に括れを持たせることで、１ＧＨｚ〜２３ＧＨｚの周波数信号を伝送しても、伝送線路内部又はその接続部における反射を抑えながらインピーダンスマッチングを行うことができるので、伝送効率を向上させることができる。
また、滑らかな括れとして、弧状又は直線の傾きを９０度未満で徐如に変化させた形状とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、他の態様として、コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路とを備えた伝送線路基板と、コプレーナ線路に接続され、周波数に比例して入力インピーダンスが大きくなる構成と、マイクロストリップ線路に接続され、周波数に反比例して出力インピーダンスが小さくなる構成とを有し、マイクロストリップ線路を構成する信号線の平面形状が、弧で形成されているか又は９０度未満の角度で変化させた突出部を有し、その突起部の幅が前記信号線の２つの端部を構成する幅の平均のよりも広いことを特徴とする光変調装置がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この場合、３７ＧＨｚ〜８０ＧＨｚの周波数伝送を行う場合に、伝送線路内
部又はその接続部における反射を抑えながらインピーダンスマッチングを行うことができるので、伝送効率を向上させることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、他の態様として、コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路とを備えた伝送線路基板と、コプレーナ線路に接続され、周波数に比例して入力インピーダンスが大きくなる構成と、前記マイクロストリップ線路に接続され、周波数に反比例して出力インピーダンスが小さくなる構成とを有し、前記マイクロストリップ線路を構成するインピーダンスを入力インピーダンスと近似させた部分ｚ１と出力インピーダンスに近似させた部分ｚ３の関係が、ｚ１＞ｚ２＞ｚ３かつｚ２＞（ｚ１＋ｚ３）／２と、ｚ１＞ｚ３＞ｚ２と、ｚ２＞ｚ１＞ｚ３かつｚ２＞（ｚ１＋ｚ３）／２と、ｚ１＞ｚ２＞ｚ３かつｚ２＜（ｚ１＋ｚ３）／２のいずれかの関係を満たすことを特徴とする光変調装置がある。
これらの関係を満たす構造を採用すると１ＧＨｚ以上の周波数での伝送効率が向上する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
特に、ｚ１＞ｚ２＞ｚ３かつｚ２＞（ｚ１＋ｚ３）／２と、ｚ２＞ｚ１＞ｚ３かつｚ２＞（ｚ１＋ｚ３）／２のいずれかの関係を満たす場合には、図２０にあるように１ＧＨｚ〜２３ＧＨｚの高周波帯域での伝送効率を向上させることができる。
また、ｚ１＞ｚ３＞ｚ２、又はｚ１＞ｚ２＞ｚ３かつｚ２＜（ｚ１＋ｚ３）／２の関係を満たす場合には、図２０にあるように３７ＧＨｚ〜８０ＧＨｚの周波数帯域での伝送効率を向上させることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明を用いた光変調装置の断面構造を図２１に示す。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
この光変調装置は、光ファイバを通過してきた光を変調素子に印加した電圧で変調する機能を有するものである。変調素子（ＥＡ素子）に印加される電圧が駆動半導体チップ（ドライバＩＣ）で制御され、所望の周波数の信号として伝送されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、図１９（伝送線路の周波数−利得Ｓ２１特性シミュレーション用等価回路モデルを示す図である。）のように伝送線路のインピーダンスを仮想的にｚ１、ｚ２、ｚ３に分割し、インピーダンスの異なる機能部品を接続した等価回路と考えた場合に、伝送線路基板のインピーダンスをz1>z2>z3,z2<(z1+z3)/2を満たす構造としているので、図２０（伝送線路の周波数−利得Ｓ２１特性シミュレーション結果を示すである。）からわかるように，マイクロストリップ線路の端部間が直線的に形成されている場合（z2=(z1+z3)/2）に比べて、１ＧＨｚ〜２３ＧＨｚの高周波側で高い利得Ｓ２１を得られている。なお、ここでいうｚ１は、コプレーナ線路の入力端におけるインピーダンスでドライバＩＣのインピーダンスに近似させた値である。また、ｚ３は、マイクロストリップ線路の出力端におけるインピーダンスで、ＥＡ素子のインピーダンスに近似させた値である。さらに、ｚ２は、ｚ１、ｚ３の間に挟まれたインピーダンスの値とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図４に他のマイクロストリップ線路の構造を示す。
この構造では，信号線の幅が途中で狭まっている領域（線路幅細部４０１）を有するので、マイクロストリップ線路の中間部分Ｚ２の特性インピーダンスが高くなっている。この伝送線路基板を、図１９に示す等価回路を用いて考えると，z1>z2>z3,z2>(z1+z3)/2となり、図２０の計算結果からわかるように、マイクロストリップ線路の端部間が直線的に形成されている場合（z2=(z1+z3)/2）に比べて、１ＧＨｚ以上２３ＧＨｚ以下の高周波で高い利得S21を得ることができる。つまり、図４のように伝送線路の中央が広く形成された伝送線路基板とすることで、条件条件を満たすようになり、１ＧＨｚ以上２３ＧＨｚ以下の伝送に用いると伝送特性が向上する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図９では，図４の端部の一方にコプレーナ線路に適用したものである。この基板を，図１９に示す等価回路を用いて考えると，z1>z2>z3,z2>(z1+z3)/2となり，図２０の計算結果からわかるように，図８の基板を用いた場合（z2=(z1+z3)/2）に比べて，１ＧＨｚ以上２３ＧＨｚ以下で高い利得S21を得ることができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図１０に示す基板は，図５の端部の一方にコプレーナ線路に適用したものである。z2>z1>z3の条件となるので、１ＧＨｚ以上２３ＧＨｚ以下で高い利得S21を得ることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図１４に示す基板は，図４の入出力端がコプレーナ線路で構成されている。図１９に示す等価回路を用いて考えると，z1>z2>z3,z2>(z1+z3)/2となる。従って、図２０の計算結果からわかるように、図１２の基板を用いた場合（z2=(z1+z3)/2）に比べて、１ＧＨｚ以上２３ＧＨｚ以下で高い利得S21を得ることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図１５に示す基板は、図５に示す伝送線路基板の出力端をコプレーナ構造にしたものである。z2>z1>z3の条件となるもので、図１２の基板を用いた場合に比べて、１ＧＨｚ以上２３ＧＨｚ以下で高い利得S21を有する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のフィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図２】
参考例であるマイクロストリップ線路基板を示す図である。
【図３】
幅広型フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図４】
幅細型フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図５】
凹型フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図６】
凸型フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図７】
コプレーナ−マイクロストリップ変換インピーダンス変換基板を示す図である。
【図８】
幅広型コプレーナ−マイクロストリップ変換フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図９】
幅細型コプレーナ−マイクロストリップ変換フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図１０】
凹型コプレーナ−マイクロストリップ変換フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図１１】
凸型コプレーナ−マイクロストリップ変換フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図１２】
CPW-MSL-CPW変換インピーダンス変換基板を示す図である。
【図１３】
幅広型CPW-MSL-CPW変換フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図１４】
幅細型CPW-MSL-CPW変換フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図１５】
凹型CPW-MSL-CPW変換フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図１６】
凸型CPW-MSL-CPW変換フィルタ型伝送線路基板を示す図である。
【図１７】
CPW-MSL等幅線路変換を示す図である。
【図１８】
CPW-MSLインピーダンス線幅変換を示す図である。
【図１９】
伝送線路の周波数−利得Ｓ２１特性シミュレーション用等価回路モデルを示す図である。
【図２０】
伝送線路の周波数−利得Ｓ２１特性シミュレーション結果を示す図である。
【図２１】
本発明が適用される光変調装置の断面図である。
【図２２】
図２１の変調素子近傍周辺の接続構造を示す斜視図である。
【図２３】
図２１の光変調装置に適用したドライバのスミスチャートである。
【図２４】
図２１の光変調装置に適用した変調素子のスミスチャートである。
【符号の説明】
１０１…コプレーナ線路、１０２…マイクロストリップ線路、１０３…グランド層（上層及び下層）、１０４…信号線、１０５…基板（伝送線路基板）、２０１…入力端、２０２…出力端、２０３…線路幅平均、３０１…線路幅広部、３０２…直線結合幅、４０１…線路幅細部、７０１…コプレーナ部、７０２…マイクロストリップ部、１７０１…等幅線路、１８０１…インピーダンス線幅変換部。