CN105527731B - 光波导元件模块 - Google Patents

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Abstract

一种光波导元件模块，在框体内收纳光波导元件和连接基板，光波导元件具备具有电光效应的基板、形成于基板的光波导、用于控制在光波导上传输的光波的控制电极，连接基板设置于光波导元件的外部，具有与控制电极电连接的配线，控制电极包括信号电极和配置成夹着信号电极的接地电极，连接基板上设置有信号线路和配置成夹着信号线路的接地线路，控制电极的输入端部或输出端部中的接地电极的间隔(W1)大于连接基板的光波导元件侧的接地线路的间隔(W2)，控制电极在离开输入端部或输出端部的部分具有接地电极的间隔小于间隔(W2)的部分，至少具有配线间隔(W)小于间隔(W1)的用于连接光波导元件与连接基板的接地用配线。

Description

光波导元件模块
本申请为申请日为2011年3月29日、申请号为201110082295.8的、发明名称为“光波导元件模块”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种光波导元件模块，尤其涉及一种将光波导元件和连接基板收纳于框体的光波导元件模块。
背景技术
在光测量技术领域及光通信技术领域中，常用光调制器或光学开关等在具有电光效应的基板所形成有光波导的光波导元件。这些光波导元件通常收纳在密闭的框体(壳体)内而构成光波导元件模块。
如专利文献1所示，光波导元件模块的框体内收纳有中继基板及终端基板，该中继基板用于将来自外部的输入线电连接于光波导元件的控制电极，该终端基板电连接于光波导元件的控制电极的输出侧，用于吸收输出信号或向模块外导出输出信号。
通常，如图1所示，为了降低在连接部的非连续性并提高频率特性，设计成构成光波导元件的调制用基板与中继基板的电极尺寸或接地电极(GND)的间隔相等。另外，可以说终端基板与调制用基板的连接也相同。如果这样使调制用基板和连接基板的电极的尺寸及间隔一致，则需要准备与光波导元件的种类相应的连接基板，这会成为制造成本增加的原因。
随着光波导元件的高频化(宽带化)的发展，在图2所示的中继基板中使用氧化铝等与构成光波导元件的基板(调制用基板)相比低介电常数的材料。并且，为了防止由基板模型等引起的频率特性恶化，中继基板等连接部的尺寸也变小。因此，如以往那样若GND间隔相同，则光波导元件的信号电极宽度变小，并且LiNbO3这样的具有电光效应的基板或半导体基板与中继基板的信号线路的宽度不同，由此发生连接部的非连续性，成为电特性恶化的原因。并且，若在中继基板的输入侧与输出侧之间急剧改变信号线路的宽度或接地(GND)线路的间隔，则容易发生阻抗的不匹配，电特性的恶化变得更加显著。
进而，为了使来自外部的输入线与中继基板及光波导元件的阻抗匹配，如图2(b)(图2(a)的符号X部分的放大图)所示，使光波导元件的信号电极的宽度S1与中继基板的信号线路的宽度S2不同，并且，当光波导元件的接地电极的间隔W1与中继基板的接地线路的间隔W2不同时，在中继基板和光波导元件中发生信号部分和接地部分的电场强度不同等电连接中的非连续性，产生电特性的恶化。另外，符号1及2为电连接光波导元件与中继基板的配线。
专利文献1：日本专利公开2003-233043号公报
发明内容
本发明所要解决的课题是，提供一种光波导元件模块，能够解决上述问题，减少光波导元件与连接基板(中继基板或终端基板)的电连接的非连续性，且防止电特性恶化。而且，提供一种针对不同种类的光波导元件可以使用共同的连接基板并且降低制造成本的光波导元件模块。
为了解决上述课题，技术方案1所涉及的发明的光波导元件模块,在框体内收纳光波导元件和连接基板，所述光波导元件具备具有电光效应的基板、形成于该基板上的光波导以及用于控制在该光波导中传输的光波的控制电极，所述连接基板设置于所述光波导元件的外部，并具有与所述控制电极电连接的配线，所述光波导元件模块的特征在于，所述控制电极包括信号电极和配置成夹着该信号电极的接地电极，所述连接基板上设置有信号线路和配置成夹着该信号线路的接地线路，所述控制电极的输入端部或输出端部上的所述接地电极的间隔W1大于所述连接基板的所述光波导元件侧的所述接地线路的间隔W2，所述控制电极在离开所述输入端部或所述输出端部的部分具有所述接地电极的间隔小于所述间隔W2的部分，至少具有配线间隔小于所述第1间隔的用于连接所述光波导元件与所述连接基板的接地用配线。
技术方案2所涉及的发明的特征在于，在技术方案1所述的光波导元件模块中，所述接地用配线的所述光波导元件侧的端部的连接位置与小于所述间隔W2的部分连接。
技术方案3所涉及的发明的特征在于，在技术方案1或2所述的光波导元件模块中，具有配线间隔大于所述间隔W1的其他配线，该其他配线配置成夹着连接所述光波导元件与所述连接基板的所述接地用配线。
技术方案4所涉及的发明的特征在于，在技术方案1至3中任一项所述的光波导元件模块中，所述输入端部或所述输出端部上的所述信号电极的宽度的大小与所述光波导元件侧的所述信号线路的宽度的大小不同。
技术方案5所涉及的发明的特征在于，在技术方案1至4中任一项所述的光波导元件模块中，所述连接基板的介电常数低于构成所述光波导元件的所述基板的介电常数。
技术方案6所涉及的发明的特征在于，在技术方案1至5中任一项所述的光波导元件模块中，连接所述光波导元件与所述连接基板的配线是引线接合方式。
发明效果
根据技术方案1所涉及的发明，光波导元件的控制电极的输入端部或输出端部中的接地电极的间隔W1大于连接基板的该光波导元件侧的接地线路的间隔W2，该控制电极在离开该输入端部或该输出端部的部分具有该接地电极的间隔小于该间隔W2的部分，并且至少具有配线间隔小于所述第1间隔的用于连接所述光波导元件与所述连接基板的接地用配线，所以能够抑制信号部分和接地部分中的电场强度在连接基板与光波导元件之间不同的现象，并减少两者的连接部分中的电的非连续部分，防止高频率特性等电特性恶化。而且，也可以用共同的连接基板满足电极的尺寸及间隔不同的光波导元件，能够实现制造成本降低。
根据技术方案2所涉及的发明，因为接地用配线的光波导元件侧的端部的连接位置与小于间隔W2的部分连接，所以能够更连续地改变从连接基板侧向光波导元件侧的电场强度的变化，可以抑制电特性恶化。
根据技术方案3所涉及的发明，因为具有配线间隔大于间隔W1的其他配线，且该其他配线配置成夹着连接光波导元件与连接基板的接地用配线，所以可以更切实地进行接地部分的电连接。
根据技术方案4所涉及的发明，因为控制电极的输入端部或输出端部中的信号电极的宽度与光波导元件侧的信号线路的宽度的大小不同，所以虽然通常情况下由连接部而引起电的非连续性，但是通过将连接光波导元件与连接基板的接地用配线的间隔W设定成小于间隔W1，可以抑制电强度的非连续性，防止电特性恶化。
根据技术方案5所涉及的发明，因为连接基板的介电常数低于构成光波导元件的基板的介电常数，所以当进行阻抗匹配时，虽然通常情况下连接部中的信号电极的宽度或接地电极的间隔为不同于连接基板的信号线路或接地线路的值，但是根据本发明，可以抑制连接部的非连续性。
根据技术方案6所涉及的发明，因为连接光波导元件与连接基板的配线是引线接合方式，所以能够容易地设定成接地用配线间隔W小于间隔W1。
附图说明
图1是说明现有光波导元件模块的图。
图2是说明中继基板使用与光波导元件的基板相比低介电常数的材料时的电极构造等的图。
图3是说明利用于本发明的光波导元件模块的光波导元件与连接基板的配线状况的图。
图4是表示本发明与现有技术的光频率响应的比较结果的曲线图。
图5是表示本发明的光波导元件模块中的光波导元件的接地电极的间隔急剧变化时的配线例的图。
图6是表示本发明的光波导元件模块中的光波导元件的信号电极的宽度与连接基板的信号线路的宽度相等时的配线例的图。
具体实施方式
以下用最佳例详细说明本发明的光波导元件模块。
如图3所示，本发明的光波导元件模块，在框体内收纳光波导元件和连接基板，所述光波导元件具备具有电光效应的基板、形成于该基板上的光波导以及用于控制在该光波导中传输的光波的控制电极，所述连接基板设置于所述光波导元件的外部，具有与所述控制电极电连接的配线，所述光波导元件模块的特征在于，所述控制电极包括信号电极和配置成夹着该信号电极的接地电极，所述连接基板上设置有信号线路和配置成夹着该信号线路的接地线路，所述控制电极的输入端部或输出端部上的所述接地电极的间隔W1大于所述连接基板的所述光波导元件侧的所述接地线路的间隔W2，所述控制电极在离开所述输入端部或所述输出端部的部分具有所述接地电极的间隔小于所述间隔W2的部分，至少具有配线间隔小于所述第1间隔的用于连接所述光波导元件与所述连接基板的接地用配线。
作为具有电光效应的基板，尤其可以优选利用LiNbO3、LiTaO5或PLZT(钛酸锆酸镧铅)中任一种单晶。尤其优选多用于光调制器中的LiNbO3、LiTaO5。并且，形成于基板上的光波导例如通过在LiNbO3基板(LN基板)上热扩散钛(Ti)等高折射率物质而形成。并且，也可以在光波导的侧面形成槽，或者将光波导部分的厚度形成为厚于其他基板部分，从而作为脊型波导。
控制电极包括信号电极、接地电极，可以在基板表面形成Ti/Au的电极图案，并通过镀金方法等形成。另外，根据需要也可以在形成光波导后的基板表面设置电介质SiO2等缓冲层。
本发明中的“连接基板”是指，对从外部输入电信号的输入端子与光波导元件的信号输入部进行连接的中继基板、对连接于光波导元件信号电极的输出端部并利用电阻器等吸收电信号以抑制电信号反射的终端器件或光波导元件信号电极的输出端部与输出用端子进行连接的终端基板等。连接基板的基板材料使用介电常数比光波导元件的基板材料低的材料，例如使用氧化铝或半导体材料。这是为了有助于光波导元件的宽带化。
连接光波导元件与连接基板的配线可以利用金线或宽度大的金带，尤其优选对金线进行引线接合的方法作为两者的配线方法。并且，配线不限于1根，也可以用多根金线连接相同部分的附近。
如图3所示，光波导元件的接地电极的间隔W1与连接基板的接地线路的间隔W2不同，尤其在间隔W1大于间隔W2时，使电连接连接基板与光波导元件的配线3的间隔W小于间隔W1。据此光波导元件的信号电极和接地电极之间的电场强度、与连接基板的信号线路和接地线路之间的电场强度的差变小，从而改善光频率响应。
并且，接地用配线3的光波导元件侧的端部的连接位置可以连接在比间隔W2小的部分。此时，因为可以更连续性地改变从连接基板侧向光波导元件侧的电场强度的变化，所以能够更进一步抑制电特性恶化。
如图3所示，也可以设置配线间隔大于间隔W1的其他配线2，该配线2配置成夹着连接光波导元件与连接基板的接地用配线。这样的配线2与图2所示的现有的配线2相同。通过用配线2及配线3连接接地电极，可以更切实地进行接地部分的电连接。
在图3中，因为控制电极的输入端部或输出端部上的信号电极的宽度与光波导元件侧的信号线路的宽度的大小不同，所以通常发生由连接部引起的电的非连续性，但像本发明这样通过将连接光波导元件与连接基板的接地用配线间隔W设定成小于间隔W1，可以抑制电强度的非连续性，并防止电特性的恶化。
连接基板的信号线路的宽度为0.1mm～1mm，更优选的范围是0.2mm～0.5mm。并且，连接基板的厚度为0.1mm～1mm，更优选的范围是0.2mm～0.5mm。
构成光波导元件的信号电极的端部的宽度为0.03mm～0.5mm，更优选的是0.05mm～0.25mm。
如图5所示，在接地电极的宽度急剧变化时，也可以通过像本发明这样设置配线3来缓和电场强度的急剧变化。
并且，如图6所示，通过同程度地构成连接基板的信号线路的宽度与光波导元件的信号电极的宽度并利用多根金线或宽度大的金带连接，可提高高频特性。此时，从阻抗匹配的关系考虑，接地线路的间隔与接地电极的间隔不同的可能性变高，因此可以更有效地应用如本发明的配线的连接方法。
将对图3所示的本发明的光波导元件模块的光频率响应与图2所示的现有技术的光频率响应进行比较的结果示于图4。根据图4的曲线图可以容易理解，遍及整个频带提高了本发明的光波导元件模块的特性。
如以上说明，根据本发明可以提供一种光波导元件模块，能够减少光波导元件与连接基板的电连接的非连续性，且防止电特性恶化。而且，还可以提供一种针对不同种类的光波导元件可以利用共同的连接基板且降低制造成本的光波导元件模块。

Claims (7)

1.一种光波导元件模块，在框体内收纳光波导元件和连接基板，所述光波导元件具备具有电光效应的基板、形成于该基板上的光波导以及用于控制在该光波导中传输的光波的控制电极，所述连接基板设置于所述光波导元件的外部并具有与所述控制电极电连接的配线，
所述光波导元件模块的特征在于，
所述控制电极包括信号电极和配置成夹着该信号电极的接地电极，
所述连接基板上设置有信号线路和配置成夹着该信号线路的接地线路，
所述连接基板的介电常数低于构成所述光波导元件的所述基板的介电常数，
所述控制电极的输入端部或输出端部上的所述信号电极的宽度(S1)为所述光波导元件侧的所述信号线路的宽度(S2)以下，
所述输入端部或所述输出端部上的所述接地电极的第1间隔大于所述连接基板的所述光波导元件侧的所述接地线路的第2间隔，
所述控制电极在离开所述输入端部或所述输出端部的部分具有所述接地电极的间隔小于所述第2间隔的部分，
所述光波导元件模块具有配线间隔小于所述第1间隔的用于连接所述光波导元件与所述连接基板的接地用配线。
2.如权利要求1所述的光波导元件模块，其特征在于，
所述接地电极与所述接地线路由多个接地用配线连接。
3.如权利要求1所述的光波导元件模块，其特征在于，
具有所述接地用配线的所述光波导元件侧的端部的连接位置与小于所述第2间隔的部分连接的配线。
4.如权利要求2所述的光波导元件模块，其特征在于，
具有所述接地用配线的所述光波导元件侧的端部的连接位置与小于所述第2间隔的部分连接的配线。
5.如权利要求1至4中任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，
具有配线间隔大于所述第1间隔的其他配线，该其他配线配置成夹着连接所述光波导元件与所述连接基板的所述接地用配线。
6.如权利要求1至4中任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，
连接所述光波导元件与所述连接基板的配线是引线接合方式。
7.如权利要求5所述的光波导元件模块，其特征在于，
连接所述光波导元件与所述连接基板的配线是引线接合方式。
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