(57)【要約】【課題】  光変調器への熱流入を抑制して、安定した光変調動作を確保する。【解決手段】  モジュール外壁１０１とプレート１０２によりモジュール筐体が形成されている。第１，第２のサブマウント１０６，１２１は、プレート１０２上に固定搭載されている。光変調器１０８はサブマウント１０６上に、ドライバＩＣ１２０はサブマウント１２１上に搭載される。サブマウント１０６の熱伝導率に比べて、プレート１０２やサブマウント１０６の熱伝導率を大きくしている。このため、外部から流入した熱や、ドライバＩＣ１２０で発生した熱は、プレート１２０で拡散されると共に、サブマウント１０６に伝播しにくくなり、光変調器１０８に達する熱が抑制され、光変調器１０８の不均一な加熱が防止され、安定した光変調動作ができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール筐体に、第１のサブマウントと第２のサブマウントとが搭載され、
第１のサブマウント上には光変調器が搭載されると共に、第２のサブマウント上には前記光変調器を駆動するためのドライバＩＣが搭載されている光モジュールにおいて、
前記モジュール筐体における第１のサブマウントを搭載する搭載面を形成する材料の熱伝導率が、第１のサブマウントを形成する材料の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記モジュール筐体における第１のサブマウントを搭載する搭載面を形成する材料と、前記モジュール筐体における第２のサブマウントを搭載する搭載面を形成する材料と、
前記第２のサブマウントを形成する材料の熱伝導率が、前記第１のサブマウントを形成する材料の熱伝導率に比べ大きいことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記モジュール筐体と、前記第２のサブマウントとは一体形成されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記第２のサブマウントの側壁面と、前記第１のサブマウントの側壁面が接していないことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記第２のサブマウントを形成する材料は、銅とタングステンの合金であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記第１のサブマウントを形成する材料は、鉄とニッケルとコバルトの合金であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムや光情報処理システムにおいて用いられる、光変調器を備えた光モジュールに関するものであり、光変調器の実装を工夫することより、光変調器への熱流入を抑制するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光変調器モジュールでは、光変調器の温度を一定に保つため、温度制御素子（ペルチェクーラー）等を用いていた（特開平１１−０９５０７１）。また、光変調器から発生する熱を効率よく外部に逃がすため、光変調器を設置するマウント部分は、モジュール筐体の底面と熱伝導を十分取れる構造となっていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０９５０７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし光モジュールの外部からの熱の流入や、同じ光モジュール内に搭載するドライバＩＣの発熱により、特に光の進行方向と垂直な方向の偏った部分から光変調器に熱が流入すると、光変調器のマウント部分に熱勾配ができ、光変調器が不均一に熱せられてしまうこととなる。このように光変調器が不均一に熱せられると、光変調動作が乱れて、信号劣化の原因となる。
特に入力光を２本の光導波路へ分配し、その位相差を制御することで強度変調光信号を得ることを原理としたマッハツェンダ型光変調器等の干渉型光変調器においては、光導波路の温度が不均一に変化するとその光出力強度が変化し、信号劣化の原因となっていた。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に鑑み、光変調器への熱流入を抑制して、光変調器での熱的不均一を防止し、もって安定した光変調動作ができる光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の構成は、
モジュール筐体に、第１のサブマウントと第２のサブマウントとが搭載され、
第１のサブマウント上には光変調器が搭載されると共に、第２のサブマウント上には前記光変調器を駆動するためのドライバＩＣが搭載されている光モジュールにおいて、
前記モジュール筐体における第１のサブマウントを搭載する搭載面を形成する材料の熱伝導率が、第１のサブマウントを形成する材料の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする。
【０００７】
また本発明の構成は、
前記モジュール筐体における第１のサブマウントを搭載する搭載面を形成する材料と、前記モジュール筐体における第２のサブマウントを搭載する搭載面を形成する材料と、
前記第２のサブマウントを形成する材料の熱伝導率が、前記第１のサブマウントを形成する材料の熱伝導率に比べ大きいことを特徴とする。
【０００８】
また本発明の構成は、
前記モジュール筐体と、前記第２のサブマウントとは一体形成されたものであることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の構成は、
前記第２のサブマウントの側壁面と、前記第１のサブマウントの側壁面が接していないことを特徴とする。
【００１０】
また本発明の構成は、
前記第２のサブマウントを形成する材料は、銅とタングステンの合金であることを特徴とする。
【００１１】
また本発明の構成は、
前記第１のサブマウントを形成する材料は、鉄とニッケルとコバルトの合金であることを特徴とする。
【００１２】
つまり、本発明は、光変調器を搭載するサブマウントに、他の部分から熱が流入しにくい構造を持つことを主な特徴とする。
なお、従来の半導体光モジュール技術では、光変調器を搭載するサブマウントを、放熱性の良い、つまり熱伝導の良い材料を使用している。
このように、本発明は、従来技術とは発想を逆にして、光変調器への熱流入を抑え、これにより、光変調器での信号劣化を防止するものである。
【００１３】
［作用］
本発明による光モジュールは、モジュール筐体より流入する熱やドライバＩＣより発生する熱を、熱伝導率の異なる材料を用いて当該光モジュールを構成することにより、光変調器用のサブマウントに熱が流入する前に熱を周囲に拡散させて伝播させること、さらにドライバＩＣより発生する熱を、ドライバＩＣ用のサブマウントの側壁面を介して、光変調器用のサブマウントの光変調器搭載位置近傍に直接熱が伝播することを防止し、結果として光変調器の温度を均一に変化させるようにできるモジュール構造としている。
従って、光モジュールが配置されている配置位置での外気温の変動や、光変調器を制御するために光モジュール内に同時実装されたドライバＩＣからの発熱があっても、光変調器出力が変動することがなく、本発明の目的である、光変調器の安定動作を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光モジュールの内部で発生した熱、及び光モジュールの外部から流入した熱の影響を受けることがなく、安定した光変調動作ができる光モジュールが実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に本発明の実施例１に係る光モジュールを示す。図1（ａ）は平面図、図1（ｂ）は図1（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図1（ｃ）は図1（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
本実施例１で用いた光変調器１０８は、図２に示した、リチュームナイオベート（ＬｉＮｂＯ3）基板８０上に形成された光変調器である。
【００１７】
先に、図２を用いて、この光変調器１０８について説明する。この光変調器１０８は、
光入力導波路８１へ入力されたＤＣ光を光分配器８２で２つの位相制御用光導波路８３，８５へ分配し、その光導波路間の位相差を制御用電極８４，８６へ印加する電気信号で制御し、光結合器８７で結合され光出力導波路８８より出力される光の光強度を制御することを原理とした、マッハツェンダ型光変調器（ＭＺ変調器）である。
【００１８】
ＭＺ変調器では、上記に原理を説明したように、２本の位相制御用光導波路８３，８５の位相差により出力光強度を制御するので、片側の光導波路のみが熱せられて温度が上昇することで屈折率（位相）が変化すると、出力光強度が変化してしまう。しかし、両光導波路８３，８５が同様に熱せられて温度上昇しても、両光導波路間の位相差は変化することがないため、出力光強度が変化することはない。
【００１９】
図１に戻り説明すると、本発明による光モジュールは、モジュール外壁１０１及びプレート１０２よりなるモジュール筐体に、光入出力用の光ファイバ１０４、光ファイバ固定スリーブ１０３を具備した構造をなす。電気信号は電気コネクタ１０９から、セラミックスにより形成された配線板１１１を通して、光変調器１０８へ供給される。入出力光を導くための光ファイバ１０４は、光変調器１０８と直接結合されている。
【００２０】
第１のサブマウント１０６は、モジュール筐体のプレート１０２上に固定・搭載され、第２のサブマウント１２１は、モジュール筐体のプレート１０２の上に固定・搭載されている。このため、プレート１０２の上面のうち、第１のサブマウント１０６が固定・搭載されている面が、第１のサブマウント１０６の搭載面となっている。また、プレート１０２の上面のうち、第２のサブマウント１２１が固定・搭載されている面が、第２のサブマウント１２１の搭載面となっている。
本実施例１では、第１のサブマウント１０６の側壁面と、第２のサブマウント１２１の側壁面とが接している（図１（ａ），（ｃ）参照）。
【００２１】
第１のサブマウント１０６上には、光変調器１０８が搭載され、第２のサブマウント１２１上には、光変調器１０８を駆動するためのドライバＩＣ１２０が搭載されている。このように、この光モジュールでは、モジュール内に、光変調器１０８のみならずドライバＩＣ１２０も内蔵している。
【００２２】
ここで、プレート１０２と第２のサブマウント１２１は、熱伝導率の大きい、例えば銅タングステン（ＣｕＷ）や、テルル銅（ＣｕＴｅ）等の材料で形成され、熱の伝導をよくするように作製されている。更に、プレート１０２と第２のサブマウント１２１を一体形成しても良い。そうすれば、第２のサブマウント１２１からプレート１０２への熱伝導が良くなる。
【００２３】
一方、光変調器１０８が搭載された第１のサブマウント１０６は、プレート１０２や第２のサブマウント１２１の材料よりも熱伝導率の小さい、例えば鉄とニッケルとコバルトの合金や、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の材料で形成され、熱の伝導を悪くするように作製されている。
【００２４】
光モジュールの外部から流入する熱は、プレート１０２、第１のサブマウント１０６を通して光変調器１０８へ伝導する。また、ドライバＩＣ１２０で発生した熱は、第２のサブマウント１２１、プレート１０２、第１のサブマウント１０６を通して光変調器１０８へ伝導する。ここで、外部からまたはドライバＩＣ１２０で発生した熱は、いったん熱伝導率の大きいプレート１０２で拡散された後に、熱伝導率の小さい第１のサブマウント１０２へ伝わっていく。
【００２５】
このように熱伝導率の小さい第１のサブマウント１０６へは、プレート１０２からの熱が流入しにくく、かつ熱伝導率の大きいプレート１０２で熱が拡散されているため、光変調器１０８に熱が達したとしても、この熱は光変調器１０８を均一に熱し、光変調器１０８の２本の光導波路を片側のみ熱することはない。このため、光変調器１０８から出力される光の出力光強度が変化することがなく、光変調器１０８の安定動作を実現することができた。
【実施例２】
【００２６】
図３に本発明の実施例２に係る光モジュールを示す。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
本実施例２で用いた光変調器１０８は、図２に示した、リチュームナイオベート（ＬｉＮｂＯ3）基板８０上に形成された光変調器である。
【００２７】
先に、図２を用いて、この光変調器１０８について説明する。この光変調器１０８は、
光入力導波路８１へ入力されたＤＣ光を光分配器８２で２つの位相制御用光導波路８３，８５へ分配し、その光導波路間の位相差を制御用電極８４，８６へ印加する電気信号で制御し、光結合器８７で結合され光出力導波路８８より出力される光の光強度を制御することを原理とした、マッハツェンダ型光変調器（ＭＺ変調器）である。
【００２８】
ＭＺ変調器では、上記に原理を説明したように、２本の位相制御用光導波路８３，８５の位相差により出力光強度を制御するので、片側の光導波路のみが熱せられて温度が上昇することで屈折率（位相）が変化すると、出力光強度が変化してしまう。しかし、両光導波路８３，８５が同様に熱せられて温度上昇しても、両光導波路間の位相差は変化することがないため、出力光強度が変化することはない。
【００２９】
図３に戻り説明すると、本発明による光モジュールは、モジュール外壁１０１及びプレート１０２よりなるモジュール筐体に、光入出力用の光ファイバ１０４、光ファイバ固定スリーブ１０３を具備した構造をなす。電気信号は電気コネクタ１０９から、セラミックスにより形成された配線板１１１を通して、光変調器１０８へ供給される。入出力光を導くための光ファイバ１０４は、光変調器１０８と直接結合されている。
【００３０】
第１のサブマウント１０６は、モジュール筐体のプレート１０２上に固定・搭載され、第２のサブマウント１２１は、モジュール筐体のプレート１０２の上に固定・搭載されている。このため、プレート１０２の上面のうち、第１のサブマウント１０６が固定・搭載されている面が、第１のサブマウント１０６の搭載面となっている。また、プレート１０２の上面のうち、第２のサブマウント１２１が固定・搭載されている面が、第２のサブマウント１２１の搭載面となっている。
本実施例２では、実施例１と異なり、第１のサブマウント１０６と、第２のサブマウント１２１とは、互いに接することなく配置されている（図３（ａ），（ｃ）参照）。電気配線は、熱絶縁性の高いセラミックスにより形成された配線板１１１を介してなされる。
【００３１】
第１のサブマウント１０６上には、光変調器１０８が搭載され、第２のサブマウント１２１上には、光変調器１０８を駆動するためのドライバＩＣ１２０が搭載されている。このように、この光モジュールでは、モジュール内に、光変調器１０８のみならずドライバＩＣ１２０も内蔵している。
【００３２】
ここで、プレート１０２と第２のサブマウント１２１は、熱伝導率の大きい、例えば銅タングステン（ＣｕＷ）や、テルル銅（ＣｕＴｅ）等の材料で形成され、熱の伝導をよくするように作製されている。更に、プレート１０２と第２のサブマウント１２１を一体形成しても良い。そうすれば、第２のサブマウント１２１からプレート１０２への熱伝導が良くなる。
【００３３】
一方、光変調器１０８が搭載された第１のサブマウント１０６は、プレート１０２や第２のサブマウント１２１の材料よりも熱伝導率の小さい、例えば鉄とニッケルとコバルトの合金や、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の材料で形成され、熱の伝導を悪くするように作製されている。
【００３４】
光モジュールの外部から流入する熱は、プレート１０２、第１のサブマウント１０６を通して光変調器１０８へ伝導する。また、ドライバＩＣ１２０で発生した熱は、第２のサブマウント１２１、プレート１０２、第１のサブマウント１０６を通して光変調器１０８へ伝導する。
本実施例２では、実施例１と異なり、第２のサブマウント１２１と、第１のサブマウント１０６は互いに接することなく配置されているため、ドライバＩＣ１２０で発生した熱が、サブマウント１２１，１０６を介して直接的に光変調器１０８に伝導することを防止している。
ここで、外部からまたはドライバＩＣ１２０で発生した熱は、いったん熱伝導率の大きいプレート１０２で拡散された後に、熱伝導率の小さい第１のサブマウント１０２へ伝わっていく。
【００３５】
このように熱伝導率の小さい第１のサブマウント１０６へは、プレート１０２からの熱が流入しにくく、かつ熱伝導率の大きいプレート１０２で熱が拡散されているため、光変調器１０８に熱が達したとしても、この熱は光変調器１０８を均一に熱し、光変調器１０８の２本の光導波路を片側のみ熱することはない。このため、光変調器１０８から出力される光の出力光強度が変化することがなく、光変調器１０８の安定動作を実現することができた。
【実施例３】
【００３６】
図４に本発明の実施例３に係る光モジュールを示す。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
本実施例３で用いた光変調器２０８は、図５に示した、半導体基板９０上に形成された光変調器である。
なお実施例１，２では、リチュームナイオベート（ＬｉＮｂＯ3）基板上に形成された光変調器を採用したが、本実施例３では、半導体基板９０上に形成された光変調器を採用している。
【００３７】
先に、図５を用いて、この光変調器２０８について説明する。この光変調器２０８は、
光入力導波路９１へ入力されたＤＣ光を光分配器９２で２つの位相制御用光導波路９３，９５へ分配し、その光導波路間の位相差を制御用電極９４，９６へ印加する電気信号で制御し、光結合器９７で結合され光出力導波路９８より出力される光の光強度を制御することを原理とした、マッハツェンダ型光変調器（ＭＺ変調器）である。
【００３８】
ＭＺ変調器では、上記に原理を説明したように、２本の位相制御用光導波路９３，９５の位相差により出力光強度を制御するので、片側の光導波路のみが熱せられて温度が上昇することで屈折率（位相）が変化すると、出力光強度が変化してしまう。しかし、両光導波路９３，９５が同様に熱せられて温度上昇しても、両光導波路間の位相差は変化することがないため、出力光強度が変化することはない。
【００３９】
図４に戻り説明すると、本発明による光モジュールは、モジュール外壁２０１及びプレート２０２よりなるモジュール筐体に、光入出力用の光ファイバ２０４、光ファイバ固定スリーブ２０３を具備した構造をなす。電気信号は電気コネクタ２０９から、セラミックスにより形成された配線板２１１を通して、光変調器２０８へ供給される。入出力光を導くための光ファイバ２０４は、第１のサブマウント２０６上に具備された結合用レンズ２０７を介して、光変調器２０８と結合されている。
【００４０】
第１のサブマウント２０６は、モジュール筐体のプレート２０２上に固定・搭載され、第２のサブマウント２２１は、モジュール筐体のプレート２０２の上に固定・搭載されている。このため、プレート２０２の上面のうち、第１のサブマウント２０６が固定・搭載されている面が、第１のサブマウント２０６の搭載面となっている。また、プレート２０２の上面のうち、第２のサブマウント２２１が固定・搭載されている面が、第２のサブマウント２２１の搭載面となっている。
本実施例３では、第１のサブマウント２０６と、第２のサブマウント２２１とは、互いに接することなく配置されている（図４（ａ），（ｃ）参照）。電気配線は、熱絶縁性の高いセラミックスにより形成された配線板２１１を介してなされる。
【００４１】
第１のサブマウント２０６上には、光変調器２０８が搭載され、第２のサブマウント２２１上には、光変調器２０８を駆動するためのドライバＩＣ２２０が搭載されている。このように、この光モジュールでは、モジュール内に、光変調器２０８のみならずドライバＩＣ２２０も内蔵している。
【００４２】
ここで、プレート２０２と第２のサブマウント２２１は、熱伝導率の大きい、例えば銅タングステン（ＣｕＷ）や、テルル銅（ＣｕＴｅ）等の材料で形成され、熱の伝導をよくするように作製されている。更に、プレート２０２と第２のサブマウント２２１を一体形成しても良い。そうすれば、第２のサブマウント２２１からプレート２０２への熱伝導が良くなる。
【００４３】
一方、光変調器２０８が搭載された第１のサブマウント２０６は、プレート２０２や第２のサブマウント２２１の材料よりも熱伝導率の小さい、例えば鉄とニッケルとコバルトの合金や、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の材料で形成され、熱の伝導を悪くするように作製されている。
【００４４】
光モジュールの外部から流入する熱は、プレート２０２、第１のサブマウント２０６を通して光変調器２０８へ伝導する。また、ドライバＩＣ２２０で発生した熱は、第２のサブマウント２２１、プレート２０２、第１のサブマウント２０６を通して光変調器２０８へ伝導する。
本実施例３では、第２のサブマウント２２１と、第１のサブマウント２０６は互いに接することなく配置されているため、ドライバＩＣ２２０で発生した熱が、サブマウント２２１，２０６を介して直接的に光変調器２０８に伝導することを防止している。
ここで、外部からまたはドライバＩＣ２２０で発生した熱は、いったん熱伝導率の大きいプレート２０２で拡散された後に、熱伝導率の小さい第１のサブマウント２０２へ伝わっていく。
【００４５】
このように熱伝導率の小さい第１のサブマウント２０６へは、プレート２０２からの熱が流入しにくく、かつ熱伝導率の大きいプレート２０２で熱が拡散されているため、光変調器２０８に熱が達したとしても、この熱は光変調器２０８を均一に熱し、光変調器２０８の２本の光導波路を片側のみ熱することはない。このため、光変調器２０８から出力される光の出力光強度が変化することがなく、光変調器２０８の安定動作を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１に係る光モジュールを示す断面図。
【図２】リチュームナイオベートマッハツェンダ光変調器の原理を示す構成図。
【図３】本発明の実施例２に係る光モジュールを示す断面図。
【図４】本発明の実施例３に係る光モジュールを示す断面図。
【図５】半導体マッハツェンダ光変調器の原理を示す構成図。
【符号の説明】
【００４７】
８０  リチュームナイオベート基板
８１  光入力導波路
８２  光分配器
８３  位相制御用光導波路
８４  制御用電極
８５  位相制御用光導波路
８６  制御用電極
８７  光結合器
８８  光出力導波路
９０  半導体基板
９１  光入力導波路
９２  光分配器
９３  位相制御用光導波路
９４  制御用電極
９５  位相制御用光導波路
９６  制御用電極
９７  光結合器
９８  光出力導波路
１０１  モジュール外壁
１０２  プレート
１０３  光ファイバ固定スリーブ
１０４  光ファイバ
１０６  第１のサブマウント
１０８  光変調器
１０９  電気コネクタ
１１１  配線板
１２０  ドライバＩＣ
１２１  第２のサブマウント
２０１  モジュール外壁
２０２  プレート
２０３  光ファイバ固定スリーブ
２０４  光ファイバ
２０６  第１のサブマウント
２０７  結合用レンズ
２０８  光変調器
２０９  電気コネクタ
２１１  配線板
２２０  ドライバＩＣ
２２１  第２のサブマウント
【図１】
2007065247.tif 000003
【図２】
2007065247.tif 000004
【図３】
2007065247.tif 000005
【図４】
2007065247.tif 000006
【図５】
2007065247.tif 000007