CN108885361B - 光调制器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够有效抑制因气相输送物质引起的错误猝发的发生或光损失的增大的光调制器模块。光调制器模块具有：基板(1)，具有热电效应；光波导(2)，形成于该基板(1)的主面；导电膜(省略图示)，形成在该基板(2)上；及控制电极(31～33)，用于控制在该光波导(2)中传播的光波，该光波通过空间光学系统(省略图示)向该光波导的端部(21)输入(或从该光波导的端部(21)输出)，其特征在于，在该光波导的端部(21)的附近配置有用于吸附气相输送物质的吸附构件(4)。

Description

光调制器模块
技术领域
本发明涉及一种光调制器模块，尤其涉及具有基板、形成在该基板的主面的光波导、形成在该基板上的导电膜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模块，其中，基板具有热电效应。
背景技术
在使用电子布线的行业，已知锡(Tin)晶须随着时间慢慢成长，最终与印刷线路板上的端子接触而引起短路事故的情况。在2005年之前，向锡中添加铅，抑制晶须的产生，但是现在，根据RoHS(Restriction on Hazardous Substances：限制危险物质)等电子设备的环境应对措施，使用以无铅焊料为代表的无铅原材料，因晶须引起的短路再次成为问题。
在波导基板使用铌酸锂(LiNbO3)的LN光调制器中，发生因金锡焊料含有的锡引起的其他问题。从连接器与壳体的连接部、光纤与壳体的封闭连接部等的焊料向LN光调制器的电极间气相输送锡，锡在电极间析出并成长，引起偏置稳定的劣化。原因为无铅化，还有DP-BPSK(Dual Polarization-Binary Phase Shift Keying：双极化-二进制相移键控)调制器、DP-QPSK(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying：双极化-正交相移键控)调制器等的电布线部增大、壳体内部的空间狭窄等。而且，在两波长应对DP-QPSK中，除了电布线数以外，光纤的连接数也倍增，因此问题尤其显著。
另外，在DP-BPSK调制器、DP-QPSK调制器等极化波复用方式的光调制器模块中，在各调制器的光波导输出口与光纤的连接中，通常不是进行对接，而是进行透镜耦合。在透镜耦合的构造的模块中，为了防止因颗粒遮挡光轴(下面称为光轴遮挡)引起的错误猝发，在清洁环境下进行模块组装。另外，为了防止因雾、溶胶等被气相输送的物质附着或热粘于光波导端面引起的光透过特性的时效老化(光损失增大)，对各部件彻底清洗，并使用利用干燥氮气对壳体内部进行置换并封闭的壳体构造。本说明书中，将颗粒、雾、溶胶等处于气体状态的物质及在空间内浮游输送的物质总称为“气相输送物质”。“气相输送物质”这一用语，从技术观点来看与本来的意思不同，但在本说明书中如上述那样定义。
另外，近年来，下述(1)～(3)得以发展。
(1)因壳体的小型化，壳体内部空间大幅减小；
(2)因高度集成化，部件数量增大，由此作为气相输送物质源的材料、构件增大；
(3)用于改进传送距离延长、OSNR(Optical Signal to Noise Ratio；光信号噪音比)的光量增大。
因此，颗粒遮挡光轴的概率急剧增大，由光轴遮挡引起的错误猝发成为严重的问题。另外，由于气相输送物质急剧增大，因这些物质的附着或热粘引起的光透过特性的时效老化(光损失增大)也变得显著。而且，由于光量增大，即使气相输送物质不靠近光波导端部，也由于在光轴上通过而形成激光阱，固定在光轴上、或者附着或热粘于波导端面的情况变得显著。激光阱在光的功率密度为1×105W/cm2(@1.55μm)以上的情况下，尤其显著。
另外，LN晶体本身具有强的热电效应，因温度变化，晶体表面较强地带电。因此，带电的气相输送物质容易被LN晶体表面吸引。为了确保动作稳定性，通常在LN光调制器的基板上除了具有光波导的端部的面(波导端部面)之外，还形成防带电膜或金属膜等导电膜(金属、半导体、电阻等)(例如，参照专利文献1、2、3)。另一方面，有时在波导端部面形成防反射膜，但是在大多情况下，波导端部面保持裸露不变，不形成导电膜。因此，带电的颗粒等易于被波导端部面吸引。尤其是，在温度环境变化剧烈的环境中使用的情况下(例如，RoF(Radio over Fiber：光载无线)系统、车载NW(网络)等)，问题较为严重。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭62-173428号公报
专利文献2：日本特开平3-202810号公报
专利文献3：日本特开2016-12037号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于提供能够有效抑制因气相输送物质引起的错误猝发的发生或光损失增大的光调制器模块。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问，本发明的光调制器模块具有下面那样的技术特征。
(1)一种光调制器模块，具有：基板，具有热电效应；光波导，形成于该基板的主面；导电膜，形成在该基板上；以及控制电极，用于控制在该光波导中传播的光波，该光波通过空间光学系统向该光波导的端部输入，或者从该光波导的端部输出，其特征在于，在该光波导的端部的附近配置有用于吸附气相输送物质的吸附构件。
(2)根据上述(1)所述的光调制器模块，其特征在于，在该基板为Z切的情况下，该吸附构件配置于该基板的主面或与主面相对的面，在该基板为X切的情况下，该吸附构件配置于该基板的与主面接触的侧面。
(3)根据上述(1)或(2)所述的光调制器模块，其特征在于，该吸附构件是未形成该导电膜的部位。
(4)根据上述(1)或(2)所述的光调制器模块，其特征在于，该吸附构件是固定于该基板的加强构件。
(5)根据上述(4)所述的光调制器模块，其特征在于，使该加强构件的极化方向与该基板的极化方向一致。
(6)根据上述(1)或(2)所述的光调制器模块，其特征在于，该吸附构件配置于与该基板分离的位置。
(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的光调制器模块，其特征在于，该吸附构件具有1.4mm2以上的面积。
(8)根据上述(1)、(3)～(6)中任一项所述的光调制器模块，其特征在于，该吸附构件形成于该基板的具有该光波导的端部的面以外的位置，该吸附构件的面积为该基板的具有该光波导的端部的面的面积以上。
发明效果
本发明的光调制器模块具有：基板，具有热电效应；光波导，形成于该基板的主面；导电膜，形成在该基板上；及控制电极，用于控制在该光波导中传播的光波，该光波通过空间光学系统向该光波导的端部输入，其中，在该光波导的端部的附近配置有用于吸附气相输送物质的吸附构件，因此能够有效抑制因气相输送物质引起的错误猝发的发生或光损失的增大。
附图说明
图1是示出本发明的光调制器模块的实施例的立体图。
图2是示出本发明的光调制器模块的另一实施例的立体图。
图3是对光波导端部与具有热电效应的构件之间的距离进行说明的立体图。
具体实施方式
下面，详细说明本发明的光调制器模块。
如图1所示，本发明的光调制器模块具有：基板1，具有热电效应；光波导2，形成于该基板1的主面；导电膜(省略图示)，形成在该基板2上；以及控制电极(31～33)，用于控制在该光波导2中传播的光波，该光波通过空间光学系统(省略图示)向该光波导的端部21输入(或从该光波导的端部21输出)，其特征在于，在该光波导的端部21的附近配置有用于吸附气相输送物质的吸附构件4。
图1是示出本发明的一个方式的光调制器模块的实施例的立体图。
作为基板1，是石英、半导体等能够形成光波导的基板即可，尤其是能够适当地利用作为具有电光效应的基板的LiNbO3(铌酸锂)、LiTaO3(钽酸锂)或PLZT(锆钛酸铅镧)中任一种的单晶。
形成于基板1的光波导2例如通过使钛(Ti)等高折射率物质向LiNbO3基板(LN基板)上热扩散来形成。另外，也能够利用在成为光波导的部分的两侧形成有槽的肋型光波导或将光波导部分形成凸状的脊型波导。另外，在材料不同的其他的波导基板上形成光波导且将这些波导基板贴合集成而成的光路上也能够应用本发明。
在基板1上设置有用于对在光波导2中传播的光波进行控制的控制电极。作为控制电极有构成调制电极的信号电极31及包围信号电极31的接地电极32、33，也能够设置施加DC偏置的DC偏置电极。能够在基板表面形成Ti·Au的电极图案，通过电镀等层叠而形成上述的控制电极。而且，也能够按照需要，在光波导形成后的基板表面设置电介质SiO2等的缓冲层。
由于基板1使用具有热电效应的材料，所以在基板表面或缓冲层表面设置用于缓和热电效应的导电膜，在该导电膜上形成控制电极。另外，导电膜不仅如专利文献1或专利文献2那样，形成在基板1的主面(电极形成面)，也可以在基板1的背面或侧面形成导电膜。但是，不在光波导的具有端部21的面(波导端部面)形成导电膜。作为导电膜能够使用Si膜等防带电膜或金属膜。
在此，本发明的一方式的光调制器模块是通过空间光学系统(省略图示)将光波向光波导的端部21输入的构造，在光波导的端部21的附近，在波导端部面以外的位置设置有用于吸附气相输送物质的吸附构件4。在图1的例子中，在基板1的除了波导端部面以外的面(主面或侧面)配置有吸附构件4。作为吸附构件4可以形成为使用未形成导电膜的基板部分的结构，或者也可以形成为用电介质膜(绝缘体膜)覆盖该部分的结构。
通过将这样的吸附构件4设置在光波导的端部21的附近，气相输送物质被吸附构件4捕集、吸附，所以能够减少光波导的端部21附近的气相输送物质。因此，能够有效抑制因气相输送物质的光轴遮挡引起的错误猝发的发生或因气相输送物质附着或热粘于光波导端面引起的光损失的增大。此外，若吸附构件4的与光波导的端部21的距离为1mm以下，则是有效的，若为0.7mm以下，则能够更高效地吸附气相输送物质，所以在如气相输送物质的影响大的DP-QPSK调制器等那样集成化的调制器中更加有效。另外，我们发现吸附构件4的面积为光波导端面的面积以上是有效的。
在将未形成导电膜的基板部分用作吸附构件4的结构中，在使用Z切基板的情况下，吸附构件4可以至少配置于基板的主面或其背面(与主面相对的面)，在使用X切基板的情况下，吸附构件4可以至少配置于与基板的主面接触的侧面。
另外，可以代替如图1那样在基板1自身设置吸附构件4的结构，而如图2那样，在光波导的端部21的附近，在波导端部面以外的位置粘接固定加强构件5用作吸附构件。作为加强构件5，能够与基板1同样地使用LiNbO3、LiTaO3或PLZT等具有热电效应的材料。此外，在这种情况下，加强构件5需要具有未形成导电膜的面。
在图2中，将作为加强构件5的一个例子的LN晶体细片设置于基板1的主面，但是也可以设置于基板1的侧面或背面。关于固定于基板1的加强构件5，使其极化方向(强介质极化的主轴(c轴、Z轴))与基板1的极化方向一致这种方式不抵消已产生的热电，能够缓和因温度变化引起的基板间的热膨胀差。
另外，即使将LN晶体细片等具有热电效应的构件不是如图2那样固定于基板1来作为加强构件5而是配置在与基板1分离的位置，也能够获得减少光波导的端部21附近的气相输送物质的效果。此处，例如图3所示，在基板1的侧面设置有吸附构件4，并且在与基板1分离的位置配置具有热电效应的构件作为吸附构件7。在该情况下，若将光波导的端部21与处于基板1的侧面的吸附构件4之间的距离设为L，将波导的端部21与吸附构件7之间的距离设为L’，则通过配置为L＞L’，能够获得更高的效果。
另外，为了牢固地固定气相输送物质，可以在加强构件5的表面局部地配置改性硅或粘接性弹性体等具有吸附效应的构件。根据这样的结构，加强构件5的吸附效应和改性硅或粘接性弹性体等的吸附效应协同发挥功能，所以能够牢固地固定气相输送物质。
如上所述，通过在光波导的端部21的附近设置各种方式的吸附构件，能够减少光波导的端部21附近的气相输送物质。但是，吸附构件可以具有1.4mm2以上的面积。在此，吸附构件的面积指其合计面积。也就是说，吸附构件的个数为多个的情况下或吸附构件的具有吸附效应的面为多个的情况下，这些面的面积的合计成为吸附构件的面积。此外，具有光波导端面的基板1的面(波导端部面)通常未形成导电膜，所以具有少量的吸附效应，但是在本发明中，波导端部面的面积不包含于吸附构件的面积。另外，关于波导端部面的吸附效应，与X切基板相比，Z切基板的所述吸附效应更小，所以在Z切基板上设置吸附构件这种方式能够获得更高的吸附效应。
以上，基于实施例说明了本发明，但本发明不限定于上述的内容，当然能够在不脱离本发明的宗旨的范围内适当地变更设置。
在本说明书中，对光波输入到光波导的端部的结构进行了说明，但在光波从光波导的端部输出的结构中也同样能够应用本发明。此外，在光波导中的光波的输入端部和输出端部，输入端部的光的功率密度更大，所以激光阱的效应大。因此，在将本发明应用于光波导的输入端部的情况下更有效。
工业实用性
如上面说明的，根据本发明，可提供能够有效抑制因气相输送物质引起的错误猝发的发生或光损失的增大的光调制器模块。
标号说明
1 基板
2 光波导
4、5、7 吸附构件
6 非导电性粘接剂
21 光波导的端部
31 信号电极
32 接地电极

Claims (8)

1.一种光调制器模块，具有：基板，具有热电效应；光波导，形成于该基板的主面；导电膜，至少形成在该基板的主面上且不形成在所述光波导的端部面上；以及控制电极，用于控制在该光波导中传播的光波并形成在所述导电膜上，该光波通过空间光学系统向该光波导的端部输入，或者从该光波导的端部输出，其特征在于，
在该光波导的端部的附近配置有用于吸附气相输送物质的吸附构件。
2.根据权利要求1所述的光调制器模块，其特征在于，
在该基板为Z切的情况下，该吸附构件配置于该基板的主面或与主面相对的面，在该基板为X切的情况下，该吸附构件配置于该基板的与主面接触的侧面。
3.根据权利要求1或2所述的光调制器模块，其特征在于，
该吸附构件是未形成该导电膜的部位。
4.根据权利要求1或2所述的光调制器模块，其特征在于，
该吸附构件是固定于该基板的加强构件。
5.根据权利要求4所述的光调制器模块，其特征在于，
使该加强构件的极化方向与该基板的极化方向一致。
6.根据权利要求1或2所述的光调制器模块，其特征在于，
该吸附构件配置于与该基板分离的位置。
7.根据权利要求1或2所述的光调制器模块，其特征在于，
该吸附构件具有1.4mm2以上的面积。
8.根据权利要求1所述的光调制器模块，其特征在于，
该吸附构件形成于该基板的具有该光波导的端部的面以外的位置，
该吸附构件的面积为该基板的具有该光波导的端部的面的面积以上。
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