(57)【要約】【課題】  制御信号を出力するドライバ素子を含めた実装面積を抑えることが可能な光送信装置を提供する。【解決手段】  光送信装置は、筐体６と、該筐体内部に配置される電気光学効果を有する基板１Ａ，１Ｂと、基板１Ａ，１Ｂに形成された、光導波路２及び該光導波路を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極３とを有する光変調器を備える。光送信装置は、更に、該制御信号を出力するドライバ素子２２と、該筐体が配置されるプリント基板２１とを備えており、該ドライバ素子２２は、該プリント基板の該筐体が搭載された面と反対側の面側に配置され、該制御電極３と電気的に接続される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、該筐体内部に配置される電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された、光導波路及び該光導波路を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極とを有する光変調器と、
該制御信号を出力するドライバ素子とを備えた光送信装置において、
該筐体が搭載されるプリント基板を備え、
該ドライバ素子は、該プリント基板の該筐体が搭載された面と反対側の面側に配置され、該制御電極と電気的に接続されることを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光送信装置において、
該基板には複数の制御電極が設けられ、
該ドライバ素子から各制御電極への電気的接続は、該基板の光波の進行方向に対し、該基板の両側から回り込むように設けられていることを特徴とする光送信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光送信装置において、
該電気的接続は、該筐体の底面を貫通するピンを用いることを特徴とする光送信装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の光送信装置において、
該電気的接続は、該基板の両側に配置された中継基板を用いることを特徴とする光送信装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光送信装置において、
該光導波路は、並列に配置された複数のマッハツェンダー型光導波路を有し、
各マッハツェンダー型光導波路に対して該制御電極が設けられてい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、光送信装置に関し、特に、２波長集積型などの高集積型変調器を備えた光送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの高速化、大容量化が進む中で、それに使用される光変調器の高性能化、高密度化が進んでいる。また、光変調器の小型化の要請に伴い、光変調器を構成する基板の小型化も進められている。しかしながら、光変調器の高性能化と、高密度化及び小型化とは相反する要求であるため、これらを両立するための工夫が求められている。
【０００３】
このような光変調器に関し、以下のような発明が提案されている。
例えば、特許文献１には、基板上に第１の光変調部と第２の光変調部とを幅方向に並列に設け、該基板の一方の側部に隣接させて、変調用の電気信号を中継する中継基板を配置した構造の光変調器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７２６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、２波長集積型などの高集積型光変調器が開発されている。図１には、従来の２波長集積型ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying）変調器を備えた光送信装置の構成例を示してある。同図の光変調器は、波長λ１の光波が入力される光変調領域Ｍ１と、波長λ１とは異なる波長λ２の光波が入力される光変調領域Ｍ２とを有し、これら光変調領域Ｍ１，Ｍ２は互いに独立して動作するように構成される。
【０００６】
光変調領域Ｍ１，Ｍ２の各々は、電気光学効果を有する基板１上に、光導波路２と、光導波路２を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極３と、光導波路２を伝搬する光波を検出するための受光素子４とを備えている。制御電極３は、制御信号の一種であるＲＦ信号（変調信号）が印加されるＲＦ電極３ａや、制御信号の一種であるＤＣ信号（バイアス電圧）が印加されるＤＣ電極３ｂ，３ｃなどで構成される。
【０００７】
各光変調領域Ｍ１，Ｍ２の光導波路２は、マッハツェンダー型光導波路を入れ子型に多重に配置した構造となっており、これに相応して多数の制御電極３や受光素子４が設けられている。同図では、光変調領域Ｍ１，Ｍ２のそれぞれに、４つのＲＦ電極３ａと、６つのＤＣ電極３ｂ，３ｃと、２つの受光素子４を設けてある。
光変調領域Ｍ１の下流には偏波合成部（不図示）が配置され、メインとなるマッハツェンダー型光導波路の出力側アーム部を伝搬する光波を偏波合成部で合成して、光変調器に接続された光ファイバに出力する。光変調領域Ｍ２についても同様である。偏波合成部は、空間光学系を用いて偏波合成を行う構造のものや、光導波路を用いて偏波合成を行う構造のものなどがある。
【０００８】
基板１の光変調領域Ｍ２側の辺部に隣接させて、ＲＦ電極３ａに対するＲＦ信号を中継する高周波信号用の中継基板１１と、ＤＣ電極３ｂ，３ｃに対するＤＣ信号や受光素子４で検出した受光信号を中継する低周波信号用の中継基板１２が配置されている。また、基板１の光変調領域Ｍ１側の辺部には、光変調領域Ｍ１のＲＦ電極３ａに対するＲＦ信号を終端する終端基板１３が配置され、基板１の光変調領域Ｍ２側の辺部には、光変調領域Ｍ２のＲＦ電極３ａに対するＲＦ信号を終端する終端基板１４が配置されている。
【０００９】
このような光変調器は、光送信装置を構成する部品の一つとして該光送信装置に内蔵して使用される。一般的に、光変調器は光送信装置のプリント基板２１に搭載され、その搭載面と同一面上に配置されたドライバ素子２２からの制御信号に基づいて動作する。すなわち、光変調器は、その外部（筐体６の外部）にあるドライバ素子２２から制御信号の供給を受けて、制御信号に応じた光変調を行う。
【００１０】
上記のように基板１の片側に中継基板１１，１２を配置する構造だと、高周波信号用の中継基板１１や低周波信号用の中継基板１２に接続される入出力端子（ＤＣピンやＲＦコネクタなど）を筐体６の同一な側面に配置することができるので、光変調器を取り扱いやすくなるという利点がある。しかしながら、ドライバ素子２２が筐体６の側方に並列させて配置されるため、これらの実装面積が大きくなるので、光送信装置の小型化が困難であった。
【００１１】
また、上記のように多数の制御電極３（３ａ，３ｂ，３ｃ）や受光素子４を基板（チップ）に配置する構造だと、それらの部品に接続する信号線路（電気線）の配線の自由度が少ない。特に中継基板１１，１２に近い側の光変調領域Ｍ２は、光変調領域Ｍ２に対する信号線路だけでなく、光変調領域Ｍ１に対する信号線路の一部も配設されるとともに、信号線路が局所的に集中することになるため、信号線路の複雑化が顕著になる。その結果、制御電極３（３ａ，３ｂ，３ｃ）に対する信号線路の長さにバラツキが生じやすい。例えば、ＲＦ電極３ａに対する信号線路５ａ，５ｂの各々で長さにバラツキが生じることで、各ＲＦ電極３ａに対するＲＦ信号にスキュー（時間遅延）が発生したり、各々の信号線路で伝搬損失差が生じる懸念がある。また、信号線路の長さが長くなると伝搬損失が増加したり、信号線路間でクロストークが発生する可能性があるという問題もある。
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、上記のような問題を解決し、光変調器及びドライバ素子の実装面積を抑えた光送信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の光送信装置は、以下のような技術的特徴を有する。
（１）  筐体と、該筐体内部に配置される電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された、光導波路及び該光導波路を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極とを有する光変調器と、該制御信号を出力するドライバ素子とを備えた光送信装置において、該筐体が配置されるプリント基板を備え、該ドライバ素子は、該プリント基板の該筐体が搭載された面と反対側の面側（以下、「筐体外部の底面側」ともいう。）に配置され、該制御電極と電気的に接続されることを特徴とする。
【００１４】
（２）  上記（１）に記載の光送信装置において、該基板には複数の制御電極が設けられ、該ドライバ素子から各制御電極への電気的接続は、該基板の光波の進行方向に対し、該基板の両側から回り込むように設けられていることを特徴とする。
【００１５】
（３）  上記（２）に記載の光送信装置において、該電気的接続は、該筐体の底面を貫通するピンを用いることを特徴とする。
【００１６】
（４）  上記（２）又は（３）に記載の光送信装置において、該電気的接続は、該基板の両側に配置された中継基板を用いることを特徴とする。
【００１７】
（５）  上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光送信装置において、該光導波路は、並列に配置された複数のマッハツェンダー型光導波路を有し、各マッハツェンダー型光導波路に対して該制御電極が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光送信装置は、筐体と、該筐体内部に配置される電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された、光導波路及び該光導波路を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極とを有する光変調器と、該制御信号を出力するドライバ素子とを備えた光送信装置において、該ドライバ素子は該筐体外部の底面側に配置され、該制御電極と電気的に接続されるため、光変調器及びドライバ素子の実装面積を抑えた光送信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の２波長集積型ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器を備えた光送信装置の構成例を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る光送信装置を説明する平面図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る光送信装置を説明する断面図である。
【図４】本発明の第１実施例におけるドライバ素子の配置を説明する平面図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る光送信装置を説明する平面図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る光送信装置を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る光送信装置について詳細に説明する。
本発明に係る光送信装置は、例えば図２や図３に示すように、筐体６と、該筐体内部に配置される電気光学効果を有する２つの基板１Ａ，１Ｂと、２つの基板１Ａ，１Ｂにそれぞれ形成された、光導波路２及び該光導波路を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極３とを有する光変調器を備える。光送信装置は、更に、該制御信号を出力するドライバ素子２２を備えており、該ドライバ素子２２は該筐体外部の底面側に配置され、該制御電極３と電気的に接続される。
【００２１】
基板１Ａ，１Ｂとしては、石英、半導体など光導波路を形成できる基板であれば良く、特に、電気光学効果を有する基板である、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム），ＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム）又はＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）のいずれかの単結晶などを用いた基板が好適に利用可能である。
【００２２】
基板１Ａ，１Ｂに形成する光導波路２は、例えば、ＬｉＮｂＯ３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ことにより形成される。また、光導波路となる部分の両側に溝を形成したリブ型光導波路や光導波路部分を凸状としたリッジ型導波路も利用可能である。また、ＰＬＣ等の異なる導波路基板に光導波路を形成し、これらの導波路基板を貼り合せ集積した光回路にも、本発明を適用することが可能である。
【００２３】
基板１Ａ，１Ｂには、光導波路２を伝搬する光波を制御信号により制御するための制御電極３が設けられる。制御電極３としては、変調電極を構成するＲＦ電極３ａやこれを取り巻く接地電極（不図示）、ＤＣ信号を印加するＤＣ電極３ｂ、３ｃなどがある。これら制御電極３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。
【００２４】
基板１Ａ，１Ｂの各々の光変調領域を構成する光導波路２は、マッハツェンダー型導波路を入れ子型に多重に配置した構造となっており、これに相応して多数の制御電極３や受光素子４が設けられている。同図では、基板１Ａ，１Ｂのそれぞれに、４つのＲＦ電極３１と、６つのＤＣ電極３ｂ，３ｃと、２つの受光素子４を設けてある。
【００２５】
本発明に係る光送信装置の主な特徴は、制御電極３に対する制御信号を出力するドライバ素子２２を、光変調器の筐体外部の底面側に配置したことである。本明細書では、基板の長さ方向を「Ｘ方向」とし、基板の幅方向を「Ｙ方向」とし、基板の厚さ方向を「Ｚ方向」とする。Ｘ方向は光波の進行方向（図中の矢印Ｘの方向）に対応し、これに基板平面で直交する方向（図中の矢印Ｙの方向）がＹ方向となり、基板を平面視する方向（図中の×印Ｚの方向）がＺ方向となる。以下、実施例を参照して詳細に説明する。なお、光送信装置及び光変調器の概略的な構成は、図１を参照して説明した従来のものと同様である。
【実施例１】
【００２６】
図２は、本発明の第１実施例に係る光送信装置を説明する平面図であり、図３は、これをＸ方向に見た断面図である。また、図４は、ドライバ素子２２の配置を説明する平面図である。なお、図３において、（ａ）は、光送信装置のプリント基板に光変調器を搭載する前の様子を示す図であり、図３は、光送信装置のプリント基板に光変調器を搭載した後の様子を示す図である。
【００２７】
本例の光送信装置における光変調器は、筐体６の内部底面（筐体外部の底面に対向する筐体内部の面）に、２つの基板１Ａ，１ＢをＹ方向に並列に配置してある。基板１Ａと基板１Ｂの間には、ＲＦ電極３ａに対するＲＦ信号を中継する高周波信号用の中継基板１１と、ＤＣ電極３ｂ，３ｃに対するＤＣ信号を中継する低周波信号用の中継基板１２が配置される。中継基板１２は、受光素子４で検出した受光信号を外部に出力する際の中継に用いることもできる。
【００２８】
本例の光変調器は、光送信装置を構成する部品の一つとして該光送信装置に内蔵して使用される。具体的には、本例の光変調器は、光送信装置のプリント基板２１上に搭載され、その搭載面（上面）とは反対側の面（下面）に配置されたドライバ素子２２からの制御信号に基づいて動作する。すなわち、制御信号を出力するドライバ素子２２を、光変調器の筐体外部の底面側に配置する構造となっている。
【００２９】
中継基板１１，１２には中継信号線路（不図示）が形成されている。中継信号線路の一方の端部は、基板１Ａ，１Ｂの制御電極３に対する信号線路と電気的に接続され、他方の端部は、電気的接続手段の一例であるピン７ａ，７ｂと電気的に接続される。ピン７ａ，７ｂは、中継基板１１，１２から筐体６の底面を貫通するように形成されている。また、ピン７ａ，７ｂは、筐体６の底面から突出する部分の長さが、少なくともプリント基板２１の厚さ以上になるようにしてある。
【００３０】
プリント基板２１には、光変調器を搭載した際にピン７ａ，７ｂが位置することになる箇所に、ピン７ａ，７ｂを挿し通せる貫通孔２３ａ，２３ｂを形成してある。また、プリント基板２１の下面には、ドライバ素子２２から貫通孔２３ａ，２３ｂに向かって延びる出力端子２４ａ，２４ｂを設けてある。プリント基板２１に光変調器を搭載すると、プリント基板２１の貫通孔２３ａ，２３ｂからピン７ａ，７ｂの一部が突出する。この突出した部分と出力端子２４ａ，２４ｂとを半田等により接続することで、中継基板１１，１２の中継信号線路とプリント基板２１の出力端子２４ａ，２４ｂとを電気的に接続することができる。なお、出力端子２４ａ，２４ｂと貫通孔２３ａ，２３ｂとの間隔を広げ、出力端子２４ａ，２４ｂと貫通孔２３ａ，２３ｂの間に信号線路を形成し、この信号線路を介してピン７ａ，７ｂと出力端子２４ａ，２４ｂとを電気的に接続する構成にしてもよい。
【００３１】
出力端子２４ａは、ドライバ素子２２から基板１Ａ側に供給する制御信号を出力するための端子である。出力端子２４ｂは、ドライバ素子２２から基板１Ｂ側に供給する制御信号を出力するための端子である。すなわち、例えば基板１Ａに対するＲＦ信号が、ドライバ素子２２から出力端子２４ａ、ピン７ａ、信号線路５ａ等を通じて、基板１Ａ側のＲＦ電極３ａに伝送される。また、例えば基板１Ｂに対するＲＦ信号が、ドライバ素子２２から出力端子２４ｂ、ピン７ｂ、信号線路５ｂ等を通じて、基板１Ｂ側のＲＦ電極３ｂに伝送される。なお、図２では、基板１ＡのＲＦ電極３ａに対する信号線路５ａと、基板１ＢのＲＦ電極３ａに対する信号線路５ｂを示しているが、他の信号線路は省略している。
【００３２】
このように、本例の光送信装置では、ドライバ素子２２を光変調器の筐体外部の底面側に配置したので、従来構成と比較してプリント基板２１のサイズを小さくすることができる。また、これにより、光変調器及びドライバ素子２２の実装面積を抑えた光送信装置を提供することができる。
【００３３】
また、本例の光送信装置では、基板１Ａと基板１Ｂの間に配置した中継基板１１，１２に、ドライバ素子２２と制御電極３とを電気的に接続するための中継信号線路を形成したので、従来技術のように信号線路が局所的に集中することを抑制できる。すなわち、一方の光変調領域（Ｍ２）に、他方の光変調領域（Ｍ１）に対する信号線路の一部を配設させずに済むようになる。また、信号線路の長さは、中継基板１１，１２上の中継信号線路の配設の仕方により調整できる。このため、信号線路の長さを揃えやすくなり、信号線路の長さのバラツキによる制御信号のスキュー（時間遅延）を抑制できる。
【００３４】
また、信号線路の長さの調整は中継基板１１，１２上の中継信号線路やプリント基板２１上の信号線路で行えるので、伝搬損失が大きい基板１Ａ，１Ｂ上の信号線路をなるべく短くすることで、信号線路全体での伝搬損失を抑え、また信号線路間でクロストークの発生を抑制することが可能となる。更に、１枚の基板（チップ）に多数の光変調領域を形成するのではなく、本例のようにチップを分離した構造にすることで、１チップに搭載する導波路や電極の微細パターンが少なくなるため、パターの欠陥等によるチップ製造の歩留りを改善する効果も得られる。
【００３５】
また、本例の光送信装置では、基板１Ａと基板１Ｂの間の中心線（図中の一点鎖線Ｃ）から見て筐体外部の底面側に配置されたドライバ素子２２と接続できる位置に、ピン７ａ，７ｂを設けている。このため、ドライバ素子２２から制御電極３に至る信号線路の長さを効率的に短縮できる。このため、制御信号の伝搬損失の更なる低減を実現することができる。基板１Ａ，１Ｂの各制御電極３に対する信号線路の配線を最適化するには、図３や図４（ａ）のようにＺ方向に見たときドライバ素子２２の中心と中心線Ｃとが合う位置にドライバ素子２２が配置されるように構成することが望ましい。
【００３６】
ここで、制御信号の伝搬損失の低減を図る上では、上記のようにドライバ素子２２の中心と中心線ＣとがＺ方向で合っていることが好ましいが、実用上問題ない範囲であれば、ドライバ素子２２が中心線Ｃから基板１Ａ側または基板１Ｂ側にずれた位置に配置する構成にしても構わない。但し、信号線路の長さのバラツキを抑えるという観点から、Ｚ方向に見たとき、プリント基板７の一方の面側にある中継基板１１，１２とプリント基板７の他方の面側にあるドライバ素子２２とが重なる位置に配置されるずらし量とすることが望ましい。
【００３７】
図４（ａ）におけるドライバ素子２２では、制御信号の出力端子２４ａ，２４ｂが左右に配置されており、基板１Ａ側の貫通孔２３ａに延びる出力端子２４ａと基板１Ｂ側の貫通孔２３ｂに延びる出力端子２４ｂとが中心線Ｃに対して線対称に配置されている。また、図４（ｂ）のようにドライバ素子２２の片側にのみ出力端子２４ａ，２４ｂが配置されている場合も同様に、基板１Ａ側の貫通孔２３ａに延びる出力端子２４ａと基板１Ｂ側の貫通孔２３ｂに延びる出力端子２４ｂとが中心線Ｃに対して線対称に配置されるようにしてもよい。
ドライバ素子２２に関するこれらの配置については、後述の第２実施例においても同様に採用できることはいうまでもない。
なお、筐体外部の底面側にドライバ素子２２を配置する構造は、制御信号が２０Ｇｂｐｓ以上である場合に適用することが好ましい。
【実施例２】
【００３８】
図５は、本発明の第２実施例に係る光送信装置を説明する断面図であり、図６は、これをＸ方向に見た断面図である。
本例の光送信装置における光変調器は、筐体６の内部底面（筐体外部の底面に対向する筐体内部の面）に、２つの基板１Ａ，１ＢをＹ方向に並列に配置してある。基板１Ａの基板１Ｂとは反対側の側辺には、基板１Ａに対する高周波信号用の中継基板１１Ａが基板１Ａに隣接させて配置される。また、基板１Ｂの基板１Ａとは反対側の側辺には、基板１Ｂに対する高周波信号用の中継基板１１Ｂが基板１Ｂに隣接させて配置される。
【００３９】
本例の光変調器も第１実施例と同様に、光送信装置を構成する部品の一つとして該光送信装置に内蔵して使用される。具体的には、本例の光変調器は、光送信装置のプリント基板２１上に搭載され、その搭載面（上面）とは反対側の面（下面）に配置されたドライバ素子２２からの制御信号に基づいて動作する。すなわち、制御信号を出力するドライバ素子２を光変調器の筐体外部の底面側に配置する構造となっている。
なお、低周波信号用の中継基板は図示を省略しているが、高周波信号用の中継基板と同様に、基板１Ａの基板１Ｂとは反対側の側辺、及び、基板１Ｂの基板１Ａとは反対側の側辺の両方に個別に設けてもよく、その一方の側辺だけに共用の中継基板を設けてもよい。
【００４０】
このような構成によっても、ドライバ素子２２を光変調器の筐体外部の底面側に配置できるので、光変調器及びドライバ素子２２の実装面積を抑えた光送信装置を提供することができる。また、第１実施例と同様に、信号線路の局所的な集中の回避、信号線路の長さのバラツキによる制御信号のスキュー（位相ずれ）の抑制、信号線路全体での伝搬損失の改善などの効果も得ることができる。
【００４１】
以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した内容に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能であることはいうまでもない。
例えば、上記の説明では、プリント基板２１の上側に光変調器を搭載し、下側にドライバ素子２２を搭載する例について説明したが、これら全体を逆さにしても構わない。
また、上記の説明では、ドライバ素子２２を事後的に接続可能に構成された光変調器について説明したが、ドライバ素子２２を光変調器に予め接続しておく構成とすることもできる。この場合には、プリント基板２１に、光変調器を配置した際にドライバ素子２２が位置することになる領域部分に開口部を設けておけばよい。これにより、光変調器をプリント基板２１に配置すると開口部からドライバ素子２２が現れるので、開口部にあるドライバ素子２２にプリント基板２１の他の回路素子を電気的に接続することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上、説明したように、本発明によれば、光変調器及びドライバ素子の実装面積を抑えた光送信装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  基板
２  光導波路
３  制御電極
３ａ  ＲＦ電極
３ｂ，３ｃ  ＤＣ電極
４  受光素子
５ａ，５ｂ  信号線路
６  筐体
７ａ，７ｂ  ピン
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１２  中継基板
１３，１４  終端基板
２１  プリント基板
２２  ドライバ素子
２３ａ，２３ｂ  貫通孔
２４ａ，２４ｂ  出力端子
【図１】
2018077545.tif 000003
【図２】
2018077545.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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