(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージと；
該パッケージ内に実装された変調器チップであって、電気光学効果を有する基板上に形成されたＹ分岐部及びＹ結合部を含むマッハツェンダ型光導波路と、該Ｙ結合部の下流側に該光導波路の両側に設けられ該Ｙ結合部から放射された放射光を該変調器チップの下方に導くＴｉ高ドープ領域と、該光導波路上に形成された進行波電極及び接地電極とを有する変調器チップと；
該変調器チップの端面より放射された該放射光を受光する光検出器を搭載し、該Ｔｉ高ドープ領域により下方に導かれた該放射光に応じて該光検出器が該光導波路より下方の位置となるように前記パッケージ内に実装されたキャリアを備え、
前記キャリアは、前記パッケージの底面及び２側面で位置決めされるとともに、前記基板の前記端面内である前記光導波路端面から放射される主信号光の光路を遮らないように切り欠いた構成であることを特徴とする光変調器モジュール。
【請求項２】
前記パッケージの底面は所定深さの凹部を有しており、前記キャリアは該凹部上に実装されていることを特徴とする請求項１記載の光変調器モジュール。
【請求項３】
前記キャリアはセラミックから形成されていることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の光変調器モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、光源からの光を変調するための光変調器モジュールに関し、更に詳しくは、光パワーのモニタリングを行うための光変調器モジュールの構造に関する。
【０００２】
最近の光ファイバ通信システムにおいては、伝送速度の増大に伴い変調速度も増大している。レーザダイオードの直接強度変調では、波長チャーピングにより波形歪みを引き起こす。この問題を避けるために、外部変調器として使用される光変調器モジュールに対する期待が高まっている。
【０００３】
【従来の技術】
実用的な外部変調器として、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）等の誘電体結晶基板を用いたマッハツェンダ型の光変調器（ＬＮ変調器）が開発されている。光源からの一定強度のキャリア光がＬＮ変調器に供給され、光の干渉を用いたスイッチング動作によって強度変調された光信号が得られる。
【０００４】
ＬＮ変調器チップは、Ｚカットされたリチウムナイオベート結晶からなる誘電体基板の表面に、チタンを熱拡散させて屈折率を高めることによりその両端部近傍でそれぞれ結合された一対の光導波路を形成し、その上にＳｉＯ2 からなるバッファ層を形成し、更にバッファ層の上に光導波路に対応して信号電極（進行波電極）及び接地電極を形成して構成される。
【０００５】
光導波路の一端から入射された信号光は分岐されて一対の光導波路を伝搬する。一方の光導波路上に形成された信号電極に駆動電圧を印加すると、電気光学効果により分岐された双方の信号光に位相差が生じる。
【０００６】
ＬＮ変調器では、これらの信号光を再び結合させて光信号出力として取り出す。一対の光導波路を伝搬する信号光の位相差を例えば０又はπになるように駆動電圧を印加すれば、オン／オフのパルス信号を得ることができる。
【０００７】
しばしば指摘されるＬＮ変調器の欠点は、温度ドリフト、ＤＣドリフトに起因する動作点シフトが生じることである。この動作点シフトに対処するために、ＬＮ変調器から出力される光のパワーがモニタされ、その結果得られる電気信号に基づいて動作点安定化のための制御が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
光変調器が出力する光のパワーをモニタするためには、その一部を光カプラにより分岐し、分岐光を光検出器で受ければよい。しかしこの場合、光変調器から出力される光信号のパワーが小さくなり、また、部品点数が多くなって装置が大型化するという問題がある。
【０００９】
このような点に鑑み、導波路の結合部から放射される放射光（漏洩光）を導波路端面で光検出器を用いてモニタし、光検出器から出力される電気信号の変化に応じて、進行波電極（信号電極）に印加する入力電気信号の直流バイアスを変化させ、光変調器の動作点制御を行う技術が、例えば特開平３−１４５６２３号公報で提案されている。
【００１０】
しかし従来技術では、導波路端面に設けたフォトダイオードを搭載するチップキャリアにより、主信号光の一部が遮られることによる信号光の損失、及びフォトダイオードを搭載するチップキャリアのアライメントに多大の工数が発生していた。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、主信号光に損失を発生させることがなく、又モニタ用チップキャリアのアライメントの工数低減を実現することのできる光変調器モジュールを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、パッケージと；該パッケージ内に実装された変調器チップであって、電気光学効果を有する基板上に形成されたＹ分岐部及びＹ結合部を含むマッハツェンダ型光導波路と、該Ｙ結合部の下流側に該光導波路の両側に設けられ該Ｙ結合部から放射された放射光を該変調器チップの下方に導くＴｉ高ドープ領域と、該光導波路上に形成された進行波電極及び接地電極とを有する変調器チップと；該変調器チップの端面より放射された該放射光を受光する光検出器を搭載し、該Ｔｉ高ドープ領域により下方に導かれた該放射光に応じて該光検出器が該光導波路より下方の位置となるように前記パッケージ内に実装されたキャリアを備え、前記キャリアは、前記パッケージの底面及び２側面で位置決めされるとともに、前記基板の前記端面内である前記光導波路端面から放射される主信号光の光路を遮らないように切り欠いた構成であることを特徴とする光変調器モジュールが提供される。
【００１３】
光検知器を搭載するキャリアをパッケージの底面及び２側面で位置決めすることにより、キャリアのアライメントの工数低減を図ることができる。また、キャリアに切り欠きを設けたことにより、キャリアが主信号光の一部を遮ることによる主信号光の損失を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明が適用される光変調器モジュールの外観が示されている。この光変調器モジュールは、入力ポート２で受けた光を変調して、変調された光を出力ポート４から出力する。この実施形態では、ポート２及び４はそれぞれ光コネクタである。
【００１６】
この光変調器モジュールは、後述する変調器チップが内蔵されるパッケージ６を有している。パッケージ６の両端には、ポート２及び４をそれぞれパッケージ６と接続するためのピッグテール型のファイバアセンブリ８及び１０が設けられている。符号３，５は光ファイバを示している。
【００１７】
パッケージ６の一方の側面には、高速信号用のコネクタ１２及び１４が設けられており、他方の側面には低速信号用のコネクタ１６が設けられている。パッケージ６を図示しないケース等に固定するために、パッケージ６の底部には金具１８が固定されている。
【００１８】
図２を参照すると、パッケージ６内に内蔵される変調器チップ２０の平面図が示されている。変調器チップ２０は、誘電体チップ２２により提供されるマッハツェンダ型光導波路２４を有している。
【００１９】
誘電体チップ２２は例えばリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）からなり、チタン（Ｔｉ）の熱拡散によって光導波路２４を形成している。光導波路２４はＹ分岐部２６と、Ｙ結合部２８を有している。Ｙ分岐部２６とＹ結合部２８の間で光導波路２４は一対の光導波路に分岐されている。
【００２０】
入力端３６に供給された信号光は、Ｙ分岐部２６で光パワーが実質的に二等分されてそれぞれの光導波路で導波される。この導波光はＹ結合部２８で結合されて、出射端３８から出射する。
【００２１】
一対の分岐光導波路を導波する光の位相差に応じて、出力端３８において出力ビームが得られる結合モードと、Ｙ結合部２８から誘電体チップ２２内に光が放射される放射モード（漏洩モード）とが切り換えられる。
【００２２】
分岐された信号光の間の位相を変化させるために、一方の光導波路上には信号電極３０が設けられており、他方の光導波路上及び誘電体チップ２２上には接地電極３２，３４が設けられている。
【００２３】
信号電極３０は進行波型に構成されており、その入力端はコネクタ１２の内部導体に接続され、出力端はコネクタ１４の内部導体に接続されている。また、コネクタ１２及び１４のシールド並びに接地電極３２，３４はパッケージ６を介して接地されている。
【００２４】
電極３０，３２，３４は、例えば金（Ａｕ）の蒸着により形成されている。図示はしないが、誘電体チップ２２と電極３０，３２，３４との間に温度安定化用のＳｉＯ2 バッファ層が設けられている。
【００２５】
Ｙ結合部２８の下流側には、Ｔｉドープ領域４０，４２が設けられている。Ｔｉドープ領域４０，４２は図３に示されるようにＹ結合部２８から放射された放射光を誘電体チップ２２の下方に導くために設けられている。
【００２６】
図３を参照すると、光ファイバ３からの信号光は非球面レンズ７により光導波路２４の入力端３６に結合される。一方、光導波路２４の出力端３８からの信号光ビーム４８は非球面レンズ９により光ファイバ５に結合される。
【００２７】
Ｙ結合部２８から放射された放射光はＴｉドープ領域４０により誘電体チップ２２の下方に導かれ、チップ端面から放射光ビーム５０として放射される。この放射光ビーム５０はチップキャリア４６上に搭載されたモニタ用フォトダイオード（ＰＤ）４４により受光される。
【００２８】
フォトダイオード４４から出力される電気信号の変化に応じて、図示しない信号制御回路により信号電極（進行波電極）３０に印加する電気信号の直流バイアスを変化させ、変調器チップ２０の動作点を制御する。
【００２９】
図４を参照すると、放射光分布に対するモニタ用フォトダイオード４４の受光領域４５の位置関係が示されている。図４において、２４は光導波路を、５０は放射光分布をそれぞれ示している。更に、４６はチップキャリアであり、４５はモニタ用フォトダイオード４４による受光領域を示している。
【００３０】
この図から明らかなように、放射光のモニタ領域４５は変調器チップ２０に対して相対的に下方に配置することができ、この位置で十分な受光感度を得ることができる。
【００３１】
次に、図５及び図６を参照して、本発明の光変調器モジュールの第１実施形態について説明する。パッケージ６の底面上には図２に示した変調器チップ２０が搭載されている。パッケージ６には変調器チップ２０からの出力光を取り出すための開口５２と、チップキャリア４６を搭載する凹部５４が形成されている。
【００３２】
パッケージ６の底面に凹部５４を形成したのは、取り扱い性の観点からチップキャリア４６にはある程度の大きさが必要であるが、このチップキャリア４６に搭載されたフォトダイオードチップ（ＰＤチップ）４４の高さを変調器チップ２０から出力される放射光の受光可能位置に一致させるためである。
【００３３】
チップキャリア４６はセラミックから形成されており、図５に見られるようにその表面上には金パターン５６が蒸着されている。ＰＤチップ４４と金パターン５６は金ワイヤ５８によりボンディング接続され、端子６０と金パターン５６とは金ワイヤ６２でボンディング接続されている。端子６０はコネクタ１６に接続される。
【００３４】
本実施形態では、チップキャリア４６の一部が断面概略台形状となるように、チップキャリア４６に切り欠き４６ａが形成されている。この切り欠き４６ａが形成されているために、変調器チップ２０から出力される主信号光をチップキャリア４６が遮ることがなく、チップキャリアに起因する主信号光の損失が防止される。切り欠き４６ａは主信号光を遮らないような形状であればどのような形状の切り欠きであってもよい。
【００３５】
また、パッケージ６の形状及びサイズに対するチップキャリア４６の形状及びサイズが予め選択されているため、チップキャリア４６はパッケージ６の底面及び２つの側面で位置決めすることができ、チップキャリア４６のアライメント工数を大幅に低減することができる。
【００３６】
図７を参照すると、本発明第２実施形態の平面図が示されている。図８は図７の８−８線断面図である。本実施形態はチップキャリア４６Ａを薄く形成し、変調器チップ２０の実装面とチップキャリア４６Ａの実装面を同一高さに設定した場合にも、チップキャリア４６Ａが変調器チップ２０から出力される主信号光を遮らないようにしたものである。
【００３７】
例えば、変調器チップ２０の高さを約１ｍｍとすると、チップキャリア４６Ａの厚さを約５００μｍ以下にするのが望ましい。チップキャリア４６Ａをこのように薄くすると取り扱い性がある程度阻害されるが、第１実施形態のようにパッケージ６に凹部５４を形成する必要がないので、パッケージ６の構造が簡略化される。
【００３８】
本実施形態においても、チップキャリア４６Ａが変調器チップ２０から出力される主信号光を遮ることがないのに加えて、チップキャリア４６Ａはパッケージ６の底面と２側面で位置決めされるため、チップキャリア４６Ａのアライメント工数を大幅に低減することができる。
【００３９】
図９を参照すると、本発明第３実施形態の平面図が示されている。図１０は図９の１０−１０線断面図である。本実施形態は、開口５２を画成するパッケージ６の側壁６ａを厚く形成し、チップキャリア４６Ｂの幅を約５００μｍ以下としたものである。
【００４０】
このように、パッケージの側壁６ａを厚く形成し、チップキャリア４６Ｂの幅を狭くした場合にも、上述した第１及び第２実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、モニタ用フォトダイオードを搭載するキャリアの形状に起因する信号光の損失を防止することができ、キャリアをパッケージに搭載するときのアライメント工数の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光変調器モジュールの外観を示す平面図である。
【図２】変調器チップの平面図である。
【図３】光変調器モジュールの概略構成を示す図である。
【図４】放射光分布に対するモニタ用ＰＤの位置関係を示す図である。
【図５】本発明第１実施形態の平面図である。
【図６】図５の６−６線断面図である。
【図７】本発明第２実施形態の平面図である。
【図８】図７の８−８線断面図である。
【図９】本発明第３実施形態の平面図である。
【図１０】図９の１０−１０線断面図である。
【符号の説明】
６    パッケージ
２０    変調器チップ
２４    光導波路
２６    光分岐部
２８    光結合部
３０    信号電極
３２，３４    接地電極
４０，４２    Ｔｉドープ領域
４４    モニタ用ＰＤチップ
４６    チップキャリア
４６ａ    切り欠き
【図１】
0003717639.tif 000002
【図２】
0003717639.tif 000003
【図３】
0003717639.tif 000004
【図４】
0003717639.tif 000005
【図５】
0003717639.tif 000006
【図６】
0003717639.tif 000007
【図７】
0003717639.tif 000008
【図８】
0003717639.tif 000009
【図９】
0003717639.tif 000010
【図１０】
0003717639.tif 000011