CN107077015A - 光调制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供尽可能抑制与各调制部、各调制区域对应的光损失的偏差的光调制器。光调制器在基板(1)上具备光波导(2)、及用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极，其特征在于，该光波导(2)具备将一束输入光分支成两束的第一分支部(20)，与在该第一分支部分支成的两个分支波导(21、22)连接的第一调制部(M1)及第二调制部(M2)中的各调制部具备将一个以上的马赫‑曾德尔型光波导(M1、M2、m1～m4)组合而成的结构，该控制电极具有对第一调制部及第二调制部施加调制信号的信号电极(s1～s4)，全部信号电极的输入部相对于该光波传播的方向配置在该基板(1)的左右任一侧，关于该信号电极的输出部，从各调制部导出的信号电极的输出部相对于所述光波的传播方向也配置在配置所述第一调制部或所述第二调制部的一侧。

Description

光调制器
技术领域
本发明涉及光调制器，特别涉及在基板上具备光波导和用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极的光调制器。
背景技术
近几年，在光通信系统的高速化、大容量化的发展中，要求其使用的光调制器的宽带化或小型化，特别是构成光调制器的各种部件的集成化正在发展。例如，在调制频率为100GHz以上的光调制器中，具备集成了4个调制信号的4通道结构。但是，光调制器内的信号配线的处理复杂化，也成为光调制器的特性恶化的原因。
以往的光调制器使集成化或安装性优先，因此，例如如图1所示，在一张终端基板上形成4通道的电信号的终端。图1中，在铌酸锂等具有电光效应的基板1上集成配置多个马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)型光波导2。光波导2(虚线部分)中，输入用波导通过第一分支部20分支成两个分支波导(21、22)，由马赫-曾德尔型光波导(M1、M2)构成的第一调制部及第二调制部与各分支波导连接。在图1中，各调制部由嵌套型光波导构成，通过在主马赫-曾德尔型光波导(M1、M2)还将副马赫-曾德尔型光波导(m1～m4)以嵌套型组入，而形成总计4个调制区域。
而且，在各调制区域设置有用于施加调制信号的信号电极(s1～s4)。在图1中，将从中继基板3经过基板1内的信号电极而到达终端基板4的信号配线用实线(s1～s4)简化表示。而且，通常，以隔着信号电极的方式配置接地电极，但在图1中为了易于理解光调制器的结构，未图示接地电极。在中继基板3上形成有与信号电极(s1～s4)对应的配线，中继基板3与基板1之间通过金线等利用引线接合法进行连接。基板1内的信号电极(s1～s4)的一方的端部成为通过金线与中继基板3连接的输入部，另一方的端部成为通过另一根金线与终端基板4连接的输出部。
在图1中，为了使4通道的调制信号形成终端，而在一张终端基板4上构成终端电路。在如图1这样的结构中，如点划线的框A所示，需要横穿基板1上的光波导而配置信号电极(s3、s4)。关于这样的电极的配置结构，发现了在光波导中传播的光波被电极吸收或散射，而过度地发生光损失这一问题。特别是在100GHz以上的光调制器中，期望各光波导的光损失的偏差尽可能为零。需要说明的是，在专利文献1等中公开了如下方案：与图1相同，将全部信号电极的输出部相对于光波的传播方向(图1的从右朝向左的方向)集中地配置在基板1的左右任一侧。箭头L1是向基板1输入的光波，箭头(L2、L3)是从基板1输出的光波。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利第5439838号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
本发明要解决的课题是解决上述的问题，而提供尽可能地抑制与各调制部或各调制区域对应的光损失的偏差的光调制器。
【用于解决课题的方案】
为了解决上述课题，本发明的光调制器具有如下的技术特征。
(1)一种光调制器，在基板上具备光波导、及用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极，其特征在于，该光波导具备将一束输入光分支成两束的第一分支部，与在该第一分支部分支成的两个分支波导连接的第一调制部及第二调制部中的各调制部具备将一个以上的马赫-曾德尔型光波导组合而成的结构，该控制电极具有对第一调制部及第二调制部施加调制信号的信号电极，全部信号电极的输入部相对于该光波传播的方向配置在该基板的左右任一侧，关于该信号电极的输出部，从各调制部导出的信号电极的输出部相对于所述光波的传播方向也配置在配置所述第一调制部或所述第二调制部的一侧。
(2)在上述(1)中记载的光调制器中，其特征在于，对于不同的信号电极，设定成从该调制部的作用区域的开始部至该输出部为止的配线的长度相等。
(3)在上述(1)或(2)中记载的光调制器中，其特征在于，在各输出部的附近配置有终端基板，该终端基板具备与该输出部连接的终端电路。
(4)在上述(3)中记载的光调制器中，其特征在于，具备DC配线，该DC配线用于对该调制部或该调制部的后段的光波导施加直流偏压，该DC配线的至少一部分形成于该终端基板的一部分。
(5)在上述(4)中记载的光调制器中，其特征在于，在配置于该终端基板的DC配线中构成有100Ω～10kΩ的电阻。
(6)在上述(3)～(5)中任一项记载的光调制器中，其特征在于，具备受光元件，该受光元件对从该调制部导出的光波的一部分进行监视，与该受光元件连接的配线的一部分形成于该终端基板的一部分。
(7)在上述(6)中记载的光调制器中，其特征在于，在该终端基板的表面上，在该终端电路与所述受光元件的配线之间形成有槽或配置有导体。
【发明效果】
根据本发明，在基板上具备光波导、及用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极的光调制器中，该光波导具备将一束输入光分支成两束的第一分支部，与在该第一分支部分支成的两个分支波导连接的第一调制部及第二调制部中的各调制部具备将一个以上的马赫-曾德尔型光波导组合而成的结构，该控制电极具有对第一调制部及第二调制部施加调制信号的信号电极，全部信号电极的输入部相对于该光波传播的方向配置在该基板的左右任一侧，关于该信号电极的输出部，从各调制部导出的信号电极的输出部相对于所述光波的传播方向也配置在配置所述第一调制部或所述第二调制部的一侧，因此，能够减少横穿光波导的控制电极的数量，从而能够抑制光损失的发生及偏差。
附图说明
图1是表示以往的光调制器的概要的图。
图2是说明本发明的光调制器的第一实施例的概要图。
图3是说明本发明的光调制器的第二实施例的概要图。
图4是说明本发明的光调制器的第三实施例的概要图。
具体实施方式
以下，对本发明的光调制器进行详细说明。
本发明的一方案的光调制器如图2所示，在基板1上具备光波导2和用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极，其特征在于，该光波导2具备将一束输入光分支成两束的第一分支部20，分别与在该第一分支部分支的两个分支波导(21、22)连接的第一调制部(M1)及第二调制部(M2)的各调制部具备将一个以上的马赫-曾德尔型光波导(M1、M2、m1～m4)组合而成的结构，该控制电极具有对第一调制部及第二调制部施加调制信号的信号电极(s1～s4)，全部信号电极的输入部相对于该光波传播的方向(图2的从右朝向左的方向)配置在该基板1的左右任一侧(在图2中为基板1的上下任一侧)，关于该信号电极的输出部，从各调制部导出的信号电极的输出部也相对于所述光波的传播方向配置在配置所述第一调制部或所述第二调制部的一侧。
作为在本发明的光调制器所使用的基板1，可以使用LiNbO3、LiTaO5或PLZT(锆钛酸铅镧)等具有电光效应的基板。而且，在基板上形成的光波导2例如通过在LiNbO3基板(LN基板)上对钛(Ti)等高折射率物质进行热扩散而形成。而且，也可以利用在基板上形成沿着光波导的凹凸的脊型光波导。并且，在图2中，示例了对使用X切型的基板的光调制器，但本发明不局限于此，还可以同样适用于Z切型的基板。而且，还可以将半导体材料用作基板1。
控制电极与第一调制部及第二调制部(M1、M2)或构成各调制部的各马赫-曾德尔型光波导(调制区域m1～m4)对应，并由信号电极(s1～s4)及未图示的接地电极等构成。而且，如后所述，在控制电极中还包含用于施加直流偏压的DC电极等。控制电极在基板1的表面形成Ti、Au的电极图案，且能够通过镀金方法等形成。并且，还可以根据需要在光波导形成后的基板表面设置电介质SiO2等的缓冲层，在该缓冲层的上侧形成调制电极。
在基板1的附近配置中继基板3或终端基板(40、41)。中继基板3发挥着导入来自外部信号源的调制信号，经过中继基板内的信号配线而向基板1的信号电极(s1～s4)中继调制信号的作用。当然，也可以将与外部信号源连接的连接器的一端与基板1的各信号电极(s1～s4)及与其对应的接地电极直接连接，而省略中继基板3。
在终端基板(40、41)中，具备用于抑制调制信号的反射的电阻等的终端电路设置于基板(40、41)上。中继基板3与基板1之间的电连接、基板1与终端基板(40、41)之间的电连接可以利用金线或金带等电导率较高的导线或导电性带等。终端基板不局限于配置在基板1的侧面，也可以配置在基板1的上侧或下侧。并且，若在不会对调制部造成影响的范围内，则也可以删除终端基板，在基板1的上表面、侧面或下表面中的任一面配置(或者直接配置)电阻。
在图2的实施例中，将在各调制部中使用的信号电极(s1～s4)的输出部相对于光波的传播方向(图2的从右朝向左的方向)配置在形成各调制部(M1、M2)的一侧，因此如点划线的框A那样，能够抑制横穿光波导的信号电极等控制电极的数量。其结果是，能够减少光损失的发生及偏差。需要说明的是，入射到光调制器的输入光L1通过各调制部(M1、M2或m1～m4)进行调制，并作为输出光(L2、L3)出射。输出光(L2、L3)根据需要而通过未图示的偏振波合成光学系统等进行合波。
而且，在本发明的光调制器中，如图2所示，对于不同的信号电极(s1～s4)，设定成从调制部(M1、M2或m1～m4)中的作用区域(调制信号形成的电场施加在光波导上的范围)的开始部(点划线B)至该输出部(点划线C或点划线D)为止的配线的长度相等。通过采用这样的等长配线，而能够在终端电路使调制信号反射时的电反射的频率特性一致，能够得到更加稳定的调制特性。
而且，也可以使从外部信号源输入的调制信号从外部信号源到达基板1的各作用区域的开始部为止的时间在各调制信号之间相同。由此，能够容易地使开始调制的时机一致，能够省略对外部信号源调整调制信号的相位的功能。而且，还能够使到达作用区域的开始部的调制信号的强度在各调制信号之间相同。因此，在基板1上，在各信号电极之间，也可以使从输入部至作用区域的开始部为止的配线的长度一致。即使在所述配线不一致的情况下，通过调整中继基板上的配线、配置光调制器的电路基板上的配线、或将光调制器与电路基板连接的柔性电路基板(FPC)等的配线的长度，也能够使调制的开始时机一致。
如图2所示，在信号电极(s1～s4)的各输出部的附近配置有具备与该输出部连接的终端电路的终端基板(40、41)。
在图3中示出本发明的光调制器的第二实施例。在图3中，具备用于对调制部(M1、M2或调制区域m1～m4)或调制部的后段的光波导施加直流偏压的DC配线(d1、d2)，该DC配线的至少一部分形成于该终端基板(41)的一部分。
这样，通过将终端电路和DC配线配置在同一基板上，而减少元件数量，还有助于简化装配作业及降低成本。
并且，在终端基板(41)上配置的DC配线中构成有100Ω～10kΩ的电阻。由此，能够改善终端电路与DC配线之间的串扰、外部噪声及静电。
在图4中示出本发明的光调制器的第三实施例。在图4中，具备对从调制部(M1、M2或m1～m4)导出的光波(来自输出信号光或合波部的放射光)的一部分进行监视的受光元件(PD1、PD2)，与该受光元件连接的配线的一部分形成于该终端基板的一部分。在图4中，示出金线(w1、w2)作为将受光元件与终端基板(41)电连接的手段，但根据需要，也可以在基板1上设置用于导出受光元件的输出信号的信号配线。
在图4的终端基板41上形成有用于向外部导出来自受光元件(PD1、PD2)的输出信号的信号配线(未图示)。为了在终端基板41内的终端电路与受光元件的配线之间改善串扰，也可以在终端基板41的表面上的终端电路与受光元件的配线之间形成槽42或配置导体。像这样的槽或导体也可以设置在图3的终端基板41的终端电路与DC配线之间。
产业实用性
如以上所说明的，根据本发明，能够提供尽可能地抑制与各调制部或各调制区域对应的光损失的偏差的光调制器。
【标号说明】
1 基板
2 光波导
20 第一分支部(光波导)
21、22 分支波导
3 中继基板
4、40、41 终端基板
42 槽或导体
M1、M2 主马赫-曾德尔型光波导
m1～m4 副马赫-曾德尔型光波导
s1～s4 信号电极(信号配线)
d1、d2 DC配线
PD1、PD2 受光元件
w1、w2 金线
L1 输入光
L2、L3 输出光
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种光调制器，在基板上具备光波导、及用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极，其特征在于，
该光波导具备将一束输入光分支成两束的第一分支部，与在该第一分支部分支成的两个分支波导连接的第一调制部及第二调制部中的各调制部具备将一个以上的马赫-曾德尔型光波导组合而成的结构，
该控制电极具有对第一调制部及第二调制部施加调制信号的信号电极，
全部信号电极的输入部相对于该光波传播的方向配置在该基板的左右任一侧，
关于该信号电极的输出部，从各调制部导出的信号电极的输出部相对于所述光波的传播方向也配置在配置所述第一调制部或所述第二调制部的一侧，
在各输出部的附近配置有终端基板，该终端基板具备与该输出部连接的终端电路，
所述光调制器具备不与该信号电极电连接的DC配线，以对该调制部或该调制部的后段的光波导施加偏压，
所述光调制器具备：受光元件，对从该调制部导出的光波的一部分进行监视并且配置在该基板上；及监视用配线，导出来自该受光元件的输出信号，
该DC配线或该监视用配线的至少一部分形成于该终端基板的一部分。
2.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，
对于不同的信号电极，设定成从该调制部的作用区域的开始部至该输出部为止的配线的长度相等。
3.根据权利要求1或2所述的光调制器，其特征在于，
在配置于该终端基板的DC配线中设置有100Ω～10kΩ的电阻。
4.根据权利要求1或2所述的光调制器，其特征在于，
在配置于该终端基板的表面上的该终端电路与该监视用配线之间形成有槽或配置有导体。

Claims (7)

1.一种光调制器，在基板上具备光波导、及用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极，其特征在于，
该光波导具备将一束输入光分支成两束的第一分支部，与在该第一分支部分支成的两个分支波导连接的第一调制部及第二调制部中的各调制部具备将一个以上的马赫-曾德尔型光波导组合而成的结构，
该控制电极具有对第一调制部及第二调制部施加调制信号的信号电极，
全部信号电极的输入部相对于该光波传播的方向配置在该基板的左右任一侧，
关于该信号电极的输出部，从各调制部导出的信号电极的输出部相对于所述光波的传播方向也配置在配置所述第一调制部或所述第二调制部的一侧。
2.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，
对于不同的信号电极，设定成从该调制部的作用区域的开始部至该输出部为止的配线的长度相等。
3.根据权利要求1或2所述的光调制器，其特征在于，
在各输出部的附近配置有终端基板，该终端基板具备与该输出部连接的终端电路。
4.根据权利要求3所述的光调制器，其特征在于，
所述光调制器具备DC配线，该DC配线用于对该调制部或该调制部的后段的光波导施加直流偏压，该DC配线的至少一部分形成于该终端基板的一部分。
5.根据权利要求4所述的光调制器，其特征在于，
在配置于该终端基板的DC配线中构成有100Ω～10kΩ的电阻。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的光调制器，其特征在于，
所述光调制器具备受光元件，该受光元件对从该调制部导出的光波的一部分进行监视，与该受光元件连接的配线的一部分形成于该终端基板的一部分。
7.根据权利要求6所述的光调制器，其特征在于，
在该终端基板的表面上，在该终端电路与所述受光元件的配线之间形成有槽或配置有导体。
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