(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子、及び該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動するマイクロ波信号を該光変調素子に供給するための接続基板を含む光変調器において、
該接続基板上には信号入力端部と信号出力端部とが形成され、
該信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードが、該信号出力端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該接続基板に設け、該再結合抑制手段は、該接続基板に形成されると共に該信号出力端部の近傍に形成される凹部に、遮蔽材料を配置した遮蔽体で構成され、該信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードを遮蔽する手段であることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子、及び該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動するマイクロ波信号を該光変調素子に供給するための接続基板を含む光変調器において、
該接続基板上には信号入力端部と信号出力端部とが形成され、
該信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードが、該信号出力端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該接続基板に設け、該再結合抑制手段は、該接続基板に形成されると共に該信号出力端部の近傍に形成される空洞又は貫通孔で構成され、該信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードを接続基板外に放出する手段であることを特徴とする光変調器。
【請求項３】
電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子、及び該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動したマイクロ波信号を該光変調素子から終端器に供給するための終端基板を含む光変調器において、
該終端基板に信号導入端部と終端器とが形成され、
該終端器から反射したマイクロ波の放射モードが、該信号導入端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該終端基板に設け、該再結合抑制手段は、該終端基板に形成されると共に該信号導入端部の近傍に形成される凹部に、遮蔽材料を配置した遮蔽体で構成され、該終端器から反射したマイクロ波の放射モードを遮蔽する手段であることを特徴とする光変調器。
【請求項４】
電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子、及び該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動したマイクロ波信号を該光変調素子から終端器に供給するための終端基板を含む光変調器において、
該終端基板に信号導入端部と終端器とが形成され、
該終端器から反射したマイクロ波の放射モードが、該信号導入端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該終端基板に設け、該再結合抑制手段は、該終端基板に形成されると共に該信号導入端部の近傍に形成される空洞又は貫通孔で構成され、該終端器から反射したマイクロ波の放射モードを終端基板外に放出する手段であることを特徴とする光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器に関し、特に、光変調素子の外部に配置される接続基板又は終端基板を有する光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信分野や光測定分野において、電気光学効果を有する基板上に光導波路や変調電極を形成した導波路型光変調器が多用されている。このような光変調器においては、高速・大容量通信や光測定精度の向上などの要請により、高周波帯域まで安定して機能する光変調器の開発が求められており、近年では数十ＧＨｚを超える光変調器も実現されている。
【０００３】
光変調器を高周波帯域で駆動した場合には、光変調器からの光出力波形であるアイ・パターンのジッター（jitter）値が大きくなり易く、光出力信号の波形の質の低下や光伝送距離の低減など変調特性の劣化が発生する。
本発明者らが鋭意研究した結果、以下に説明するように、光変調器を駆動するマイクロ波信号にノイズが含まれることが、ジッター値が大きくなる原因の一つであることを見出した。
【０００４】
光変調器の一例を図１に示すと、図１（ａ）の光変調素子１は、ＬｉＮｂＯ３などの電気光学効果を有する基板上に、光導波路（不図示）と変調電極などが形成されているものであり、変調電極は信号電極２と接地電極（不図示）などで構成されている。光変調素子１には、光波を入射又は出射させるための光ファイバ３が接続されている。
また、光変調素子１の周りには増幅器８などを含む接続基板４や終端器９を含む終端基板５が配置されている。接続基板４や終端基板５は、光変調素子１と共にケース１０内に収められ、光変調器モジュールを形成している。
参考までに、接続基板を用いた光変調器モジュールの例を、特許文献１に示す。
【特許文献１】特開２００３−２３３０４３号公報
【０００５】
光変調器の駆動方法について説明する。変調信号源６から発生したマイクロ波信号が、ケース１０の入力端子であるＧＰＯコネクタ７に導入され、該コネクタから、図１（ｂ）に示す接続基板４の信号入力端子１１に伝搬する。
接続基板４の中では、増幅器８や、マイクロ波信号を種々の状態に変換するための他の機能素子（不図示）を介して信号出力端部１２にマイクロ波信号を導出する。
【０００６】
接続基板の信号出力端部１２と光変調素子の信号電極２の電極パッドとの間がワイヤボンディングされており、接続基板４から出力されるマイクロ波信号は、引き続き信号電極２を伝搬する。そして信号電極２を伝搬するマイクロ波信号により、光変調素子の光導波路内を伝搬する光波は、光変調を受けることとなる。
【０００７】
信号電極２の終端部には、別の電極パッドが設けられ、該電極パッドと図１（ｃ）に示す終端基板の信号導入端部１４との間が、同様にワイヤボンディングされている。このため、マイクロ波信号は信号電極２からさらに終端基板５へと伝搬し、終端基板内に設けられた終端器９により吸収されることとなる。
【０００８】
ところが、図１（ｂ）に示す接続基板４においては、信号入力端子１１に入力されたマイクロ波信号からマイクロ波の放射モード１３が発生しており、該放射モード１３は接続基板内を伝搬し、信号出力端部１２において信号線を伝搬しているマイクロ波信号と再結合していることを、本発明者らは発見した。再結合した放射モードは、変調信号においてはノイズであり、このノイズが光変調素子の信号電極２に伝搬し、光変調器の変調特性の劣化を生じる原因となっていた。
【０００９】
また、図１（ｃ）に示す終端基板５においては、終端器９に導入されたマイクロ波信号の一部は終端器で反射され、マイクロ波の放射モード１５を発生する。該放射モード１５は、終端基板内を伝搬し信号導入端部１４において再結合し、さらに信号電極２に伝搬し、通常の伝搬方向とは逆方向に進行するマイクロ波となる。このような放射モード１５も変調信号においてはノイズとなる。
【００１０】
さらに、接続基板４では、信号出力端部１２で反射したマイクロ波の放射モード（不図示）が発生している。さらに、信号電極２を逆方向に伝搬したマイクロ波が、接続基板４に導入され信号出力端部１２で放射モード（不図示）を発生している。これらの放射モードは、接続基板内を伝搬し信号入力端部１１で再結合し、変調信号源６に逆流し、変調信号源の動作を不安定化させるなどの不具合も生じている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、接続基板や終端基板内で発生するマイクロ波の放射モードが、光変調器の信号電極などに入り込むことを抑制し、変調特性の劣化を抑制した光変調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明では、電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子、及び該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動するマイクロ波信号を該光変調素子に供給するための接続基板を含む光変調器において、該接続基板上には信号入力端部と信号出力端部とが形成され、該信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードが、該信号出力端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該接続基板に設け、該再結合抑制手段は、該接続基板に形成されると共に該信号出力端部の近傍に形成される凹部に、遮蔽材料を配置した遮蔽体で構成され、該信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードを遮蔽する手段であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明では、電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子、及び該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動するマイクロ波信号を該光変調素子に供給するための接続基板を含む光変調器において、該接続基板上には信号入力端部と信号出力端部とが形成され、該信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードが、該信号出力端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該接続基板に設け、該再結合抑制手段は、該接続基板に形成されると共に該信号出力端部の近傍に形成される空洞又は貫通孔で構成され、該信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードを接続基板外に放出する手段であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の光変調器の参考例として、接続基板においてマイクロ波信号の放射モードが伝搬する行路上に、信号出力端部が位置しないように配置しても良い。
【００１５】
また、本発明の光変調器において、該接続基板上には、マイクロ波信号を種々の状態に変換するための機能素子が配置されていることを特徴とする。
なお、本発明における「マイクロ波信号を種々の状態に変換するための機能素子」とは、接続基板に配置され、マイクロ波信号に係る信号増幅・減衰、位相調整、信号分配又は合波など、マイクロ波信号の状態を特定の状態に変換する機能を有する電気回路素子を意味する。
【００１６】
請求項４に係る発明では、電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子、及び該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動したマイクロ波信号を該光変調素子から終端器に供給するための終端基板を含む光変調器において、該終端基板に信号導入端部と終端器とが形成され、該終端器から反射したマイクロ波の放射モードが、該信号導入端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該終端基板に設け、該再結合抑制手段は、該終端基板に形成されると共に該信号導入端部の近傍に形成される凹部に、遮蔽材料を配置した遮蔽体で構成され、該終端器から反射したマイクロ波の放射モードを遮蔽する手段であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に係る発明では、電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子、及び該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動したマイクロ波信号を該光変調素子から終端器に供給するための終端基板を含む光変調器において、該終端基板に信号導入端部と終端器とが形成され、該終端器から反射したマイクロ波の放射モードが、該信号導入端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該終端基板に設け、該再結合抑制手段は、該終端基板に形成されると共に該信号導入端部の近傍に形成される空洞又は貫通孔で構成され、該終端器から反射したマイクロ波の放射モードを終端基板外に放出する手段であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の光変調器の参考例として、終端基板において反射したマイクロ波の放射モードが伝搬する行路上に、信号導入端部が位置しないように配置しても良い。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１又は２に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子と、並びに該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動するマイクロ波信号を該光変調素子に供給するための接続基板とを含む光変調器において、該接続基板上には信号入力端部と信号出力端部とが形成され、該信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードが、該信号出力端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該接続基板に設けるため、放射モードが信号出力端部に再結合し信号電極に入り込むという不具合を抑制し、マイクロ波の放射モードによる変調特性の劣化を抑制することができる。
【００２０】
また、請求項１又は２に係る発明により、再結合抑制手段は、信号出力端部の近傍に形成され、マイクロ波信号の放射モードを遮蔽又は接続基板外に放出する手段であるため、接続基板にこれらの遮蔽又は放出手段を形成することにより、信号出力端部への放射モードの再結合を効果的に抑制することが可能となる。
【００２１】
さらに、再結合抑制手段は、請求項１に係る発明のように、接続基板に形成されると共に信号出力端部の近傍に形成される凹部に、遮蔽材料を配置した遮蔽体で構成したり、または、請求項２に係る発明のように、接続基板に形成されると共に信号出力端部の近傍に形成される空洞又は貫通孔で構成されることで、信号出力端部への放射モードの再結合を効果的に抑制することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の光変調器の参考例のように、接続基板においてマイクロ波信号の放射モードが伝搬する行路上に、信号出力端部が位置しないように配置することにより、放射モードを発生する信号入力端部と放射モードが再結合する信号出力端部との配置を調整するという簡便な構成で、放射モードによる不具合を効果的に解消することが可能となる。
【００２３】
また、本発明では、接続基板上には、マイクロ波信号を種々の状態に変換するための機能素子が配置することで、多様な接続基板に対しても、放射モードによる不具合を解消することが可能となる。
【００２４】
請求項３又は４に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子と、並びに該基板の外部に配置され、該光変調素子を駆動したマイクロ波信号を該光変調素子から終端器に供給するための終端基板とを含む光変調器において、該終端基板に信号導入端部と終端器とが形成され、該終端器から反射したマイクロ波の放射モードが、該信号導入端部に再結合するのを抑制する再結合抑制手段を該終端基板に設けるため、終端器から反射したマイクロ波の放射モードが信号導入端部に再結合し信号電極に入り込むという不具合を抑制し、マイクロ波の放射モードによる変調特性の劣化を抑制することができる。
【００２５】
また、請求項３又は４に係る発明により、再結合抑制手段は、信号導入端部の近傍に形成され、反射したマイクロ波の放射モードを遮蔽又は終端基板外に放出する手段であるため、終端基板にこれらの遮蔽又は放出手段を形成することにより、信号導入端部への放射モードの再結合を効果的に抑制することが可能となる。
【００２６】
さらに、再結合抑制手段は、請求項３に係る発明のように、終端基板に形成されると共に信号導入端部の近傍に形成される凹部に、遮蔽材料を配置した遮蔽体で構成したり、または、請求項４に係る発明のように、終端基板に形成されると共に信号導入端部の近傍に形成される空洞又は貫通孔で構成されることで、信号導入端部への放射モードの再結合を効果的に抑制することが可能となる。
【００２７】
また、本発明の光変調器の参考例のように、終端基板において、反射したマイクロ波の放射モードが伝搬する行路上に、信号導入端部が位置しないように配置されているため、終端器と信号導入端部との配置を調整するという簡便な構成で、放射モードによる不具合を効果的に解消することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
図２は、本発明に係る光変調器の参考例を示したものである。
なお、図２において、図１と同じ符号を付した部分は、図１と同様の構成を意味する。本発明においては、光変調素子１として、電気光学効果を有する基板と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有するものであれば、材料やその他の構造について、特に限定されるものではないが、例えば、電気光学効果を有する基板としては、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）、及び石英系の材料が利用可能である。また、基板上の光導波路は、Ｔｉなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表面に拡散させることにより形成することができる。さらに、変調電極を構成する信号電極や接地電極などは、Ｔｉ・Ａｕの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより形成することが可能である。またさらに、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。
【００２９】
図２に係る参考例の特徴は、接続基板２０と終端基板２１において、図２（ｂ）又は（ｃ）に示すように、各基板内の入出力端部等の配置を調整することにより、マイクロ波の放射モードが信号線路上に再結合することを、効果的に抑制している。
【００３０】
接続基板２０においては、信号入力端部２２から発生するマイクロ波信号の放射モード２４は、信号線に対し約１°以下の角度で放射され、接続基板内をほぼ一点鎖線Ａで示した方向に伝搬する。このため、一点鎖線Ａより離れた位置に信号出力部分２３を配置することにより、放射モード２４が信号出力部分２３に再結合するのを抑制することが可能となる。
【００３１】
また、終端基板２１においては、終端器９から反射したマイクロ波の放射モード２６は、同様に終端基板内をほぼ一点鎖線Ｂで示した方向に伝搬する。このため、一点鎖線Ｂより離れた位置に信号導入端部２５を配置することにより、放射モード２６が信号導入端部２５に再結合するのを抑制することが可能となる。
【００３２】
さらに、接続基板２０においては、上述したように信号出力端部２３から発生するマイクロ波の放射モード（不図示）に対しても、図２（ｂ）に示すような構成を採用することにより、放射モードが信号入力端部２２に再結合することを抑制することができ、変調信号源への影響を緩和することも可能となる。
【００３３】
図２においては、接続基板２０に信号入力端部２２と信号出力端部２３とが、各々一つずつ在る例を示したが、本発明の光変調器はこれに限定されるものではなく、例えば、図３（ａ）に示すように信号出力端部が複数ある接続基板３０や、図３（ｂ）に示すように信号入力端部と信号出力端部とが、共に複数在る接続基板４０も含まれるものである。
【００３４】
図３（ａ）の場合では、信号入力端部３１から放射されるマイクロ波信号の放射モード３５に対し、該放射モード３５の伝搬方向（一点鎖線Ｃ）より離れた位置に信号出力端部３３及び３４を配置することにより、放射モード３５が信号出力端部に再結合するのを抑制することが可能となる。３２は、分配器などの機能素子を示す。
【００３５】
また、図３（ｂ）の場合では、信号入力端部４１から放射されるマイクロ波信号の放射モード４６と、他の信号入力端部４２から放射されるマイクロ波信号の放射モード４７とに対し、各放射モードの伝搬方向である一点鎖線Ｄ及びＥより離れた位置に信号出力端部４４及び４５を配置することにより、各放射モードが信号出力端部に再結合するのを抑制することが可能となる。４３は、合波器や分配器などを組合わせた複合的な機能素子を示す。
なお、図３では、接続基板について説明したが、終端基板において複数の信号導入端部や複数の終端器を用いる場合も、同様に構成することが可能である。
【００３６】
図２及び３では、マイクロ波の放射モードの再結合を抑制する再結合抑制手段として、入出力端部等の配置を調整する方法を例示したが、本発明は、特に、図４又は図５に示すような、マイクロ波の放射モードを遮蔽又は終端基板外に放出する手段を用いることが好ましい。
【００３７】
図４は、増幅器５２を有する接続基板５０の例を示したものであり、信号入力端部５１から放射されるマイクロ波の放射モード５６を、遮蔽体５５を用いて遮蔽し、信号出力部分５４に入射しないように構成している。図４（ｂ）は、図４（ａ）の一点鎖線Ｆにおける断面図を示している。５３は信号線を示す。
【００３８】
接続基板や終端基板を構成する基板材料としては、アルミナや窒化アルミナなどの低誘電損失材料が、好適に使用できる。また、遮蔽体としては、ＡｕやＡｌなどの導電性金属材料が好適に使用可能である。
遮蔽体を基板中に組み込む方法は、基板に切削等で凹部を形成し、該凹部に遮蔽材料を充填する方法や、該凹部に遮蔽材料で出来た小片を挿入する方法などが採用できる。
【００３９】
図５は、増幅器６３を有する接続基板６０の例を示したものであり、信号入力端部６１から放射されるマイクロ波の放射モード６７を、空洞（凹部）６６を用いて接続基板６０の外部に放出し、信号出力部分６５に入射しないように構成している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の一点鎖線Ｇにおける断面図を示している。６２，６４は信号線を示す。
【００４０】
また、図６に示すように、増幅器７２を有する接続基板７０において、信号入力端部７１から放射されるマイクロ波の放射モード７６を、接続基板７０を貫通する貫通孔７５を用いて、接続基板７０の外部に放出することも可能である。この構成により、信号出力部分７４にマイクロ波の放射モード７６を入射しないように構成している。図６（ｂ）は、図６（ａ）の一点鎖線Ｈにおける断面図を示している。７３は信号線を示す。
【００４１】
図４乃至６に示した放射モードの遮蔽又は放出に係る技術は、他の機能素子を有する接続基板や終端基板にも応用することが可能であることは、言うまでもない。また、必要に応じて、上述した各種の技術を組合わせて使用することも可能である。
【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、接続基板や終端基板内で発生するマイクロ波の放射モードが、光変調器の信号電極などに入り込むことを抑制し、変調特性の劣化を抑制した光変調器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の光変調器の概略図である。
【図２】本発明の参考例に係る光変調器の概略図である。
【図３】本発明の参考例に係る光変調器において、複数の信号入力端部又は信号出力端部を有する例を示す図である。
【図４】本発明に係る光変調器において、遮蔽体を用いた例を示す図である。
【図５】本発明に係る光変調器において、放射モードの放出手段を用いた例を示す図である。
【図６】本発明に係る光変調器において、放射モードの放出手段として貫通孔を用いた例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  光変調素子
２  信号電極
３  光ファイバ
４，２０，３０，４０，５０，６０，７０  接続基板
５，２１  終端基板
６  変調信号源
７  コネクタ
８，５２，６３，７２  増幅器
９  終端器
１０  ケース
１１，２２，３１，４１，４２，５１，６１，７１  信号入力端部
１２,２３,３３，３４，４４，４５，５４，６５，７４  信号出力端部
１３,１５，２４，２６，３５，４６，４７，５６，６７，７６  マイクロ波の放射モード
１４，２５  信号導入端部
５３，６２，６４，７３  信号線
５５  遮蔽体
６６  空洞（凹部）
７５  貫通孔
【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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