CN106133586B - 光波导元件模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对不同的光波导元件使用共用的连接基板且抑制了信号电极的曲部处的电信号的传播特性的劣化的光波导元件模块。该光波导元件模块的特征在于，光波导元件的控制电极由信号电极(SL)及夹着该信号电极配置的接地电极(GD)构成，连接基板设有信号线路(SL、SL2)及夹着该信号线路配置的接地线路(GD1、GD2)，该信号电极与该信号线路之间、及该接地电极与该接地线路之间各自利用配线(WR1、WR2、WR20～22)连接，该控制电极中，该控制电极的输入端部或输出端部处的该接地电极(GD)的间隔W1大于该连接基板的该光导波元件侧的该接地线路(GD1、GD2)的间隔W2，在从该输入端部或该输出端部远离的部分具有该接地电极(GD)的间隔成为小于该间隔W2的间隔W3的部分，而且，该控制电极的该信号电极(SL)在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间具有曲部，且设有抑制机构(WR20～WR32)，该抑制机构用于抑制该信号电极的曲部处的夹着该信号电极的该接地电极的局部性电位差的产生。

Description

光波导元件模块
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及连接基板容纳于壳体内的光波导元件模块。
背景技术
光测量技术领域或光通信技术领域中，常用在光调制器或光开关等具有电光效应的基板上形成有光波导的光波导元件。这些光波导元件通常容纳于密封的壳体(外壳)内，构成光波导元件模块。
如专利文献1所示，光波导元件模块的壳体内容纳有用于将来自外部的输入线与光波导元件的控制电极电连接的中继基板(连接基板)及与光波导元件的控制电极的输出侧电连接且用于吸收输出信号或将输出信号导出至模块外的终端基板(连接基板)。
通常，为了减少连接部处的非连续性并提高频率特性，如图1所示，将构成光波导元件1的调制用基板与中继基板(CP1)的电极尺寸和接地电极(GND)的间隔设计为相等。并且，终端基板(CP2)与调制用基板的连接也可以相同。如此若调整调制用基板与连接基板的电极的尺寸和间隔，则需要准备与光波导元件的种类相应的连接基板，成为制造成本增加的原因。
图1中，作为光波导元件1，在基板上形成未图示的光波导，为了控制在该光波导传播的光波，设有由信号电极SL及接地电极GD构成的控制电极。光波导元件1连接有光纤(FB1、FB2)，向光波导元件1导入输入光，并且导出输出光。
通过连接器CN1输入调制信号IS，通过连接器CN2导出调制信号OS。中继基板(连接基板)CP1上形成有信号线路SL1与接地线路GD1，终端基板(连接基板)CP2上也设有信号线路SL2与接地线路GD2。
连接器与连接基板上的信号线路和接地线路利用金带和金线等配线RB电连接或者通过直接连接来电连接。连接基板的信号线路与光波导元件的信号电极之间、连接基板的接地线路与光波导元件的接地电极通过金线等配线WR电连接。
光波导元件1和连接基板(CP1、CP2)容纳于金属制的壳体2内。光纤(FB1、FB2)和连接器(CN1、CN2)配置成贯穿壳体。
随着光波导元件的高频化(宽带化)的发展，在图2所示的连接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，连接基板等连接部的尺寸也变小。因此，如以往那样若将接地电极的间隔与接地线路的间隔构成为相等，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连接基板的信号线路的宽度不同，因此发生连接部的非连续性，成为电特性劣化的原因。并且，若在连接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线路的间隔，则容易产生阻抗的不匹配，电特性的劣化变得更加显著。
另外，如图2所示，为了使壳体的外部的信号线与连接基板及光波导元件的阻抗匹配，使光波导元件的信号电极SL的宽度S1与连接基板的信号线路SL1(SL2)的宽度S2不同，并且，当光波导元件的接地电极GD的间隔Wl与连接基板的接地线路GD1(GD2)的间隔W2不同时，在连接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，产生电特性的劣化。
专利文献2中，为了解决这种不良情况，关于将光波导元件的接地电极与连接基板的接地线路电连接的配线，提出了对其配置进行研究。
另一方面，设置于光波导元件的控制电极由于信号电极的布线关系而具有多个曲部。如图2所示，从连接基板的信号线路GD1与信号线路SL1的最终端即点X1(Y1)至光波导元件的控制电极对光波导施加电场的作用部的开始点X2(Y2)的、沿信号电极SL的长度成为虚线X(Y)。由图2可知，虚线X与虚线Y的长度不同。尤其，在曲部处，夹着信号电极的各接地电极中，从点X1沿虚线X的距离与从点Y1沿虚线Y的距离不同，因此微波的传播时间不同，在该接地电极之间产生局部性电位差。因此，成为微波等电信号的传播特性劣化的原因。
而且，如对不同的光波导元件使用共用的连接基板时等，夹着光波导元件的信号电极的接地电极的间隔W1与夹着连接基板的信号线路的接地线路的间隔W2不同时，包括上述的信号电极的曲部的影响，到作用部为止的沿信号电极的接地电极的长度更容易变得不同。因此，电信号的传播特性的劣化变得更加显著。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2003-233043号公报
专利文献2：日本专利公开2011-209456号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
本发明欲解决的课题在于提供一种光波导元件模块，其能够解决上述问题，能够对不同的光波导元件使用共用的连接基板，并且，抑制了信号电极的曲部处的电信号的传播特性的劣化。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题，本发明的光波导元件模块具有以下技术特征。
(1)光波导元件模块具备：光波导元件，具备具有电光效应的基板、形成于该基板的光波导及用于控制在该光波导传播的光波的控制电极；及连接基板，设置于该光波导元件的外部且具有与该控制电极电连接的配线，将该光波导元件及该连接基板容纳于壳体内，所述光波导元件模块的特征在于，该控制电极由信号电极及夹着该信号电极配置的接地电极构成，该连接基板设有信号线路及夹着该信号线路配置的接地线路，该信号电极与该信号线路之间、及该接地电极与该接地线路之间各自利用配线连接，该控制电极中，该控制电极的输入端部或输出端部处的该接地电极的间隔W1大于该连接基板的该光导波元件侧的该接地线路的间隔W2，在从该输入端部或该输出端部远离的部分具有该接地电极的间隔成为小于该间隔W2的间隔W3的部分，而且，该控制电极的该信号电极在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间具有曲部，并且设有抑制机构，该抑制机构用于抑制该信号电极的曲部处的夹着该信号电极的该接地电极的局部性电位差的产生。
(2)上述(1)中记载的光波导元件模块，其特征在于，该控制机构为连接夹着该信号电极的该曲部的该接地电极之间的多个配线，连接该接地电极之间的各配线对应于该信号电极的该曲部的法线方向配置。
(3)上述(1)中记载的光波导元件模块，其特征在于，该抑制机构为连接该接地电极与该接地线路之间的配线，在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间，与沿该信号电极的该接地电极的长度较长的一侧的接地电极连接的配线的长度设定为比与该接地电极的长度较短的一侧的接地电极连接的配线长。
(4)上述(1)中记载的光波导元件模块，其特征在于，该抑制机 构为连接该接地电极与该接地线路之间的配线，在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间，与沿该信号电极的该接地电极的长度较长的一侧的接地电极连接的配线配置成比与该接地电极的长度较短的一侧的接地电极连接的配线更靠近该信号电极。
发明效果
根据本发明，光波导元件模块具备：光波导元件，具备具有电光效应的基板、形成于该基板的光波导及用于控制在该光波导传播的光波的控制电极；及连接基板，设置于该光波导元件的外部且具有与该控制电极电连接的配线，将该光波导元件及该连接基板容纳于壳体内，所述光波导元件模块中，该控制电极由信号电极及夹着该信号电极配置的接地电极构成，该连接基板设有信号线路及夹着该信号线路配置的接地线路，该信号电极与该信号线路之间、及该接地电极与该接地线路之间各自利用配线连接，该控制电极中，该控制电极的输入端部或输出端部处的该接地电极的间隔W1大于该连接基板的该光导波元件侧的该接地线路的间隔W2，在从该输入端部或该输出端部远离的部分具有该接地电极的间隔成为小于该间隔W2的间隔W3的部分，而且，该控制电极的该信号电极在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间具有曲部，并且设有抑制机构，该抑制机构用于抑制该信号电极的曲部处的夹着该信号电极的该接地电极的局部性电位差的产生，因此能够抑制该曲部处的电信号的传播特性的劣化，另外，对不同的光波导元件使用共用的连接基板时，也能够抑制该曲部处的电信号的传播特性劣化。其结果，能够在较宽的频带上实现良好的光调制。
附图说明
图1是说明现有的光波导元件模块的图。
图2是说明夹着光波导元件的信号电极的接地电极的间隔与夹着连接基板的信号线路的接地线路的间隔不同时的光波导元件与连接基 板的连接状态的图，并且，是说明在信号电极的曲部处的接地电极之间产生局部性电位差的原因的图。
图3是说明本发明的光波导元件模块中使用的光波导元件与连接基板的配线状况的图。
具体实施方式
以下，利用优选例对本发明的光波导元件模块进行详细说明。
如图2所示，本发明的光波导元件模块具备：光波导元件，具备具有电光效应的基板、形成于该基板的光波导及用于控制在该光波导传播的光波的控制电极；及连接基板，设置于该光波导元件的外部且具有与该控制电极电连接的配线，将该光波导元件及该连接基板容纳于壳体内，所述光波导元件模块的特征在于，该控制电极由信号电极SL及夹着该信号电极配置的接地电极GD构成，该连接基板设有信号线路SL1(SL2)及夹着该信号线路配置的接地线路GD1(GD2)，该信号电极与该信号线路之间、及该接地电极与该接地线路之间各自利用配线(WR1、WR2、WR20～21)连接，该控制电极中，该控制电极的输入端部或输出端部处的该接地电极GD的间隔W1大于该连接基板的该光导波元件侧的该接地线路GD1(GD2)的间隔W2，在从该输入端部或该输出端部远离的部分具有该接地电极GD的间隔成为小于该间隔W2的间隔W3的部分，而且，该控制电极的该信号电极SL在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间具有曲部，并且设有抑制机构，该抑制机构用于抑制该信号电极的曲部处的夹着该信号电极的该接地电极的局部性电位差的产生。
作为具有电光效应的基板，尤其能够优选利用LiNbO3、LiTaO5或PLZT(钛酸锆酸镧铅)中的任一个的单晶。尤其，优选光调制器中常用的LiNbO3、LiTaO5。并且，在基板上形成的光波导通过例如在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。
控制电极由信号电极及接地电极构成，可以在基板表面形成Ti/Au的电极图案，并通过镀金方法等而形成。另外，根据需要也可以在形成光波导之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、为了抑制电信号的反射，连接于光波导元件的信号电极的输出端部并利用电阻器等吸收电信号的终端器、或者连接光波导元件的信号电极的输出端与输出用端子的终端基板等。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。这是因为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2所示，本发明的光波导元件模块的特征在于，控制电极的信号电极SL在从输入端部或输出端部至控制电极对光波导施加电场的作用部之间具有曲部，并且设有抑制机构，该抑制机构用于抑制该信号电极的曲部处的夹着该信号电极SL的该接地电极GD的局部性电位差的产生。
尤其，如接地电极GD的间隔W1大于接地线路GD1(GD2)的间隔W2，从输入端部或输出端部远离的部分具有接地电极GD的间隔成为小于该间隔W2的间隔W3的部分时，接地线路的间隔与接地电极的间隔没有连续平滑地变化时，更加难以抑制信号电极的曲部处的接地电极的局部性电位差的产生。
如图2所示，作为抑制信号电极的曲部处的接地电极的局部性电位差的产生的抑制机构，为连接夹着信号电极SL的曲部的接地电极GD之间的多个配线(WR30～32)，连接接地电极之间的各配线(WR30～32)对应信号电极的曲部的法线方向配置。
通过配线WR30～32，在信号电极的曲部处，相对于在信号电极SL传播的微波信号，夹着该信号电极的接地电极以始终成为相同电位的方式配线，因此能够抑制微波的传播特性劣化。
作为其他抑制机构，为连接接地电极GD与接地线路(GD1、GD2)之间的配线，在从输入端部或输出端部至控制电极对光波导施加电场的作用部之间，与沿该信号电极的该接地电极的长度较长的一侧的接地电极(图2的左侧的接地电极)连接的配线WR20的长度设定为比与该接地电极的长度较短的一侧的接地电极连接的配线WR2长。
由此，即使沿信号电极的接地线路的长度在信号电极的两侧不同时，也能够抑制微波信号进入信号电极的曲部时的接地电极之间的电位差的产生。
另外，作为其他抑制机构，为连接接地电极GD与该接地线路(GD1、GD2)之间的配线，在从输入端部或输出端部至控制电极对光波导施加电场的作用部之间，与沿该信号电极的该接地电极的长度较长的一侧的接地电极连接的配线WR21配置成比与该接地电极的长度较短的一侧的接地电极连接的配线WR2更靠近该信号电极SL。
通过这种结构，即使沿信号电极的接地电极的长度在信号电极的两侧不同时，也能够抑制微波信号进入信号电极的曲部时的接地电极之间的电位差的产生。当然，也能够适当组合上述的抑制机构来使用。
产业上的可利用性
如以上说明，根据本发明能够提供一种对不同的光波导元件使用共用的连接基板且抑制了信号电极的曲部处的电信号的传播特性的劣化的光波导元件模块。
符号说明
1-光波导元件，2-壳体，CN1、CN2-连接器，CP1、CP2-连接基板，GD-接地电极，GD1、GD2-接地线路，SL-信号电极，SL1、SL2-信号线路，WR、WR1～32-配线。

Claims (4)

1.一种光波导元件模块，其具备：光波导元件，具备具有电光效应的基板、形成于该基板的光波导及用于控制在该光波导传播的光波的控制电极；及连接基板，设置于该光波导元件的外部且具有与该控制电极电连接的配线，将该光波导元件及该连接基板容纳于壳体内，所述光波导元件模块的特征在于，
该控制电极由信号电极及夹着该信号电极配置的接地电极构成，
该连接基板设有信号线路及夹着该信号线路配置的接地线路，
该信号电极与该信号线路之间、及该接地电极与该接地线路之间各自利用配线连接，
该控制电极中，该控制电极的输入端部或输出端部处的该接地电极的间隔W1大于该连接基板的该光导波元件侧的该接地线路的间隔W2，在从该输入端部或该输出端部远离的部分具有该接地电极的间隔成为小于该间隔W2的间隔W3的部分，
而且，该控制电极的该信号电极在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间具有曲部，
并且设有抑制机构，该抑制机构用于抑制该信号电极的曲部处的夹着该信号电极的该接地电极的局部性电位差的产生，且该抑制机构为连接该接地电极与该接地线路之间的配线，在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间，与沿该信号电极的该接地电极的长度较长的一侧的接地电极连接的配线的长度设定为比与该接地电极的长度较短的一侧的接地电极连接的配线长。
2.根据权利要求1所述的光波导元件模块，其特征在于，
与所述接地电极的长度较长的一侧的接地电极连接的配线的连接位置配置在比所述接地电极的间隔W1窄的宽度的范围内。
3.一种光波导元件模块，其具备：光波导元件，具备具有电光效应的基板、形成于该基板的光波导及用于控制在该光波导传播的光波的控制电极；及连接基板，设置于该光波导元件的外部且具有与该控制电极电连接的配线，将该光波导元件及该连接基板容纳于壳体内，所述光波导元件模块的特征在于，
该控制电极由信号电极及夹着该信号电极配置的接地电极构成，
该连接基板设有信号线路及夹着该信号线路配置的接地线路，
该信号电极与该信号线路之间、及该接地电极与该接地线路之间各自利用配线连接，
该控制电极中，该控制电极的输入端部或输出端部处的该接地电极的间隔W1大于该连接基板的该光导波元件侧的该接地线路的间隔W2，在从该输入端部或该输出端部远离的部分具有该接地电极的间隔成为小于该间隔W2的间隔W3的部分，
而且，该控制电极的该信号电极在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间具有曲部，
并且设有抑制机构，该抑制机构用于抑制该信号电极的曲部处的夹着该信号电极的该接地电极的局部性电位差的产生，且该抑制机构为连接该接地电极与该接地线路之间的配线，在从所述输入端部或输出端部至该控制电极对该光波导施加电场的作用部之间，与沿该信号电极的该接地电极的长度较长的一侧的接地电极连接的配线配置成比与该接地电极的长度较短的一侧的接地电极连接的配线更靠近该信号电极。
4.根据权利要求3所述的光波导元件模块，其特征在于，
与所述接地电极的长度较长的一侧的接地电极连接的配线的连接位置配置在比所述接地电极的间隔W1窄的宽度的范围内。
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