CN112639587B - 光调制器及使用了该光调制器的光模块 - Google Patents
光调制器及使用了该光调制器的光模块 Download PDFInfo
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Abstract
在光调制器中,抑制由于热源靠近配置而引起的特性变动、长期可靠性的下降。光调制器具备由光波导构成的光调制元件及收容光调制元件的壳体,壳体具有:底面壁,俯视观察时为四边形;第一长边壁和第二长边壁,与底面壁的彼此相对的两条边相连;以及第一短边壁和第二短边壁,长度比第一及第二长边壁短,并与底面壁的彼此相对的另两条边相连,第二长边壁的平均厚度为第一长边壁的平均厚度以上,第一短边壁及第二短边壁中的至少一个比第一长边壁的平均厚度薄,光调制元件固定于底座部,该底座部配置于底面壁的一部分,在底面壁的配置有底座部的部分以外的部分设置有高热阻部。
Description
技术领域
本发明涉及光调制器及使用该光调制器进行光通信动作的光模块。
背景技术
近年来,在长距离光通信中开始适用的数字相干传送技术由于通信需求的进一步升高而也逐渐适用于中距离、短距离等都市用光通信。在这样的数字相干传送中,作为光调制器,使用代表性地使用了LiNbO3(以下,称为LN)基板的DP-QPSK(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying,双极化四相相移键控)调制器。以下,将使用了LiNbO3基板的光调制器称为LN调制器。
这样的光调制器与电路基板一起安装于进行光通信动作的光模块内使用,该电路基板配置有例如输出用于使该光调制器进行调制动作的电信号的驱动器IC(驱动器集成电路)、对于从上位装置输入的信号进行高速处理而向上述驱动器IC输入发送数据的DSP(数字信号处理器,Digital Signal Processor)。
在都市用光通信等短距离用途中,特别是对光模块的小型化的要求高,今后,由于小型化要求的进一步升高而光模块壳体内的光部件及电子部件的安装密度不断升高。其结果是,在光模块壳体内,对于光调制器,需要将驱动器IC、DSP等发热电子部件极其靠近地配置。
通常,驱动器IC输出具有几伏~十几伏的电压振幅的高频信号,消耗1W左右的电力。而且,特别是光模块使用的DSP在将几十Gbps的信号以高速处理的元件(或器件)中消耗10~30W左右的电力。并且,这些消耗电力主要作为热量从驱动器IC、DSP放出。
另一方面,光调制器在其壳体(调制器壳体)的内部具备在特性及可靠性的方面对于温度比较敏感的光学晶体(例如,上述的LN),并收容要求亚微米单位的位置精度的光学部件。
因此,以往,在光模块壳体内,为了避免发热电子部件发出的热量对光调制器造成影响而将光调制器和发热电子部件配置在尽可能分离的位置。而且,为了抑制发热电子部件发出的热量使光模块壳体内的各部的温度上升的情况,也提出了使发热电子部件与光模块壳体直接接触或经由散热凝胶接触,将来自发热电子部件的热量向光模块外散热的方案(例如,专利文献1)。
然而,如果光模块的小型化进展,则光调制器与发热电子部件的靠近配置不可避免,希望一种即使在对于发热电子部件靠近配置的情况下也能避免特性及长期可靠性的下降的光调制器。
作为抑制由于从外部施加的热量而引起的光调制器的可靠性下降等的技术,例如专利文献2公开了在制造时,为了防止由于将导入光纤的馈通部向壳体进行焊料固定时的热量而壳体内部的光调制元件发生劣化、故障,减薄馈通固定部与光调制元件固定部之间的壳体的壁厚的技术。
然而,专利文献2记载的结构是避免仅在制造时的焊料固定工序中产生的在几秒~十几秒左右的极短时间内施加的热量向光调制元件传递的结构。该结构并未给出关于在光调制器的动作时由于从外部持续施加的热量而引起的光学特性的变动、在光调制器的长期动作期间中由于持续地施加热量而引起的长期可靠性的下降的避免对策。
此外,光调制器壳体通常从制造容易性的观点、周围温度变动时的应力集中避免的观点出发,以具有尽可能均等的壁厚的方式设计。相对于此,对于安装于光模块壳体内的光调制器的调制器壳体,与伴随着周围温度变动而从周围均等地施加热量的情况不同,多是从发热电子部件局部性地施加热量的情况。
图15是概略性地表示以往的光调制器1500的结构的一例的俯视图。而且,图16是图15的JJ剖面向视图。图示的光调制器1500例如具备光调制元件1502和收容该光调制元件1502的调制器壳体1504。需要说明的是,在图15中,为了容易理解调制器壳体1504的内部的结构而省略图16所示的将调制器壳体1504密封的盖1530的记载。
光调制元件1502例如是通过控制形成于LN基板上的并行波导间的相位差而利用光的干涉进行动作的所谓干涉型光调制元件即马赫-曾德型光调制器。而且,光调制器1500具备向光调制元件1502输入光的输入光纤1508及输出由光调制元件1502调制后的光的输出光纤1510。光调制元件1502例如在作为光输入端的图示右端经由毛细管1540粘接输入光纤1508,在作为光输出端的图示左端粘接微透镜阵列1542。而且,在光调制元件1502的两端部分别粘接有用于确保毛细管1540及微透镜阵列1542的粘接强度的加强块1544-1、1544-2。
调制器壳体1504通常俯视观察时为大致矩形,图15中的四条边的侧面壁1520、1522、1524、1526及图16所示的底面壁1528的各自的壁厚为了尽可能成为均等而在能够确保所需的刚性的范围内由相同厚度构成。并且,在底面壁1528配置有光调制元件1502,根据不同情况也配置有偏振合成棱镜等光学部件1546。
在调制器壳体1504的内部实际上安装有将向光调制元件1502输入的高频信号从调制器壳体1504的外部输入用的引脚(未图示)、中继基板等,在侧面壁1520、1522、1524、1526、底面壁1528的内表面部分根据需要而设有凹凸。然而,这些凹凸是为了附随的部件配置而根据需要设置在极其有限的范围内的结构,不是使调制器壳体1504的侧面壁1520、1522、1524、1526、底面壁1528的壁厚相互不均等为有意的程度的结构。图15及图16所示的调制器壳体1504应理解为作为使侧面壁1520、1522、1524、1526、底面壁1528的壁厚具有各边中的平均厚度的结构而概略性地示出的结构。
以往的光调制器1500成为使调制器壳体1504的侧面壁1520、1522、1524、1526、底面壁1528的壁厚(的平均值)成为大致相等的值t15,且关于相对于宽度方向的中心线1550及相对于长度方向的中心线1552而成为对称的结构。因此,在来自光调制器1500的周围环境的热量对于调制器壳体1504均等施加的情况下,将调制器壳体1504的变形抑制成微小的范围,也能抑制特性的变动、可靠性的下降的程度。在此,壁厚的“平均值”是指对应的壁或壁的部分厚度的平均值,是指即使该壁或壁的部分与相邻的壁连接或相交的情况下,也不包含该连接或相交的部分的所谓“壁”本身或“壁”的部分本身的厚度的平均值。例如,在对应的壁或壁的部分的内表面(调制器壳体内部的面)与相邻的壁的内表面经由曲线部(R加工部)连接的情况下,是指除了该曲线部之外的“壁”本身或“壁”的部分本身的厚度的平均值。
在将光调制器1500安装于更小型化的光模块内的情况下,考虑电信号的损失而不得不将发热电子部件与光调制器靠近设置,从发热电子部件传递的热量通常向调制器壳体1504的一部分大致局部性地传递,朝向调制器壳体1504的整体发散。因此,在光模块内部,通常热量对于调制器壳体1504未均等地施加。
图17是示意性地示出将光调制器1500与例如作为发热电子部件的DSP1700一起安装在光模块的电路基板1702上时的在调制器壳体1504产生的温度分布的图。在图示的调制器壳体1504重叠示出的黑白的深浅表示各部的温度,越白则表示温度越低,越黑则表示温度越高。
在图示中,来自在电路基板1702上的图示右下配置的DSP1700的热量主要在电路基板1702中传播,从调制器壳体1504的图示下侧的边的与DSP1700相对的部分向调制器壳体1504流入。并且,从该部分流入的热量朝向调制器壳体1504的整体而向图示左上传播。
其结果是,在调制器壳体1504产生如图所示地随着从右下朝向左上而温度下降那样的温度倾斜。这样的温度倾斜在调制器壳体1504的整体的温度伴随着环境温度的变化而变化的情况下不产生,而以DSP1700作为对于调制器壳体1504来说处于非对称的位置的偏斜的热源发挥作用的情况为起因而产生。更具体而言,该温度倾斜是由于DSP1700的尺寸通常比调制器壳体1504的尺寸小且DSP1700与调制器壳体1504的边的一部分靠近配置的情况而引起的。
并且,DSP1700如上所述作为非对称地偏斜的热源发挥作用的结果是,该温度倾斜如图所示沿着与调制器壳体1504的相对于宽度方向的中心线1550及相对于长度方向的中心线1552的任一方向都不同的方向1704(图示白色的虚线箭头)产生,使调制器壳体1504产生非对称的温度分布。
这样调制器壳体1504中的非对称的温度分布与“使四周的边的壁厚相同而抑制变形”这样以往的调制器壳体1504的设计思想预定的温度变化,即,调制器壳体1504中的“均等的温度变化”相差较大,会招致超出设计者的预测的特性变动及长期可靠性的下降。
例如在遵照Telcordia、JIS等工业标准规定的电子部件及光部件的长期可靠性预测用的加速劣化试验中,向设定为各种温度(例如100℃、125℃等)的恒温槽分别放入作为试验对象的光调制器,每当规定的经过时间到来时,测定各个光调制器的特性变动量。即,从这样的加速劣化试验预测的是光调制器1500在均等的温度状态下持续使用时的长期可靠性。因此,如上所述在光模块内产生非对称的温度分布的实际的光调制器1500的长期可靠性与上述预测相差较大。
另外,由于调制器壳体1504的上述非对称的温度分布,在构成光调制元件1502的基板的面内也产生非对称的温度分布。由此,特别是使用马赫-曾德型光调制器那样的干涉型光调制元件作为光调制元件1502的情况下,在该基板上的相邻的并行波导间产生由于非对称的温度分布而引起的互不相同的附加的相位差,对消光比、光输出特性等光调制元件1502自身的特性及可靠性也会产生不优选的影响。即,在使用干涉型光调制元件的光调制器中,可预想到由于以与发热电子部件的靠近配置为起因而长期产生的非对称的温度分布,在加速劣化试验等中无法预见的特性变动及可靠性的下降会特别显著地产生。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-99508号公报
专利文献2:日本特开2015-102786号公报
发明内容
发明要解决的课题
从上述背景出发,希望能抑制由于电子部件等热源靠近配置而引起的特性变动、长期可靠性的下降的光调制器的实现。
用于解决课题的方案
本发明的一个方式涉及一种光调制器,具备:光调制元件,由形成于基板上的光波导构成;及壳体,收容所述光调制元件,所述壳体具有:底面壁,俯视观察时为四边形;第一长边壁和第二长边壁,与所述底面壁的彼此相对的两条边相连;以及第一短边壁和第二短边壁,长度比所述第一长边壁及所述第二长边壁短,并与所述底面壁的彼此相对的另两条边相连,所述第二长边壁的平均厚度为所述第一长边壁的平均厚度以上,所述第一短边壁及所述第二短边壁中的至少一个具有比所述第一长边壁的平均厚度薄的平均厚度,所述光调制元件固定于底座部,该底座部配置于所述底面壁的一部分,在所述底面壁的配置有所述底座部的部分以外的部分设置有高热阻部。
本发明的另一方式涉及一种光调制器,具备:光调制元件,由形成于基板上的光波导构成;及壳体,收容所述光调制元件,所述壳体具有:底面壁,俯视观察时为四边形;第一长边壁和第二长边壁,与所述底面壁的彼此相对的两条边相连;以及第一短边壁和第二短边壁,长度比所述第一长边壁及所述第二长边壁短,并与所述底面壁的彼此相对的另两条边相连,所述光调制元件固定于底座部,该底座部配置于所述底面壁的一部分,所述底座部的平均厚度比所述第一短边壁、第二短边壁、第一长边壁及所述第二长边壁的平均厚度厚,在所述底面壁的配置有所述底座部的部分以外的部分设置有高热阻部。
根据本发明的另一方式,所述光调制元件的光输入端与所述第一短边壁相对,所述光调制元件的光输出端与所述第二短边壁相对,所述高热阻部的区域形成为包含光输入部和光输出部中的至少一个的一部分或全部的区域,所述光输入部为从所述第一短边壁的内表面至所述光调制元件的光输入端为止的范围,所述光输出部为从第二短边壁的内表面至所述光调制元件的光输出端为止的范围。
根据本发明的另一方式,所述高热阻部的平均厚度构成得比所述底座部的平均厚度薄。
根据本发明的另一方式,在所述光输入部或所述光输出部配置有第一光部件。
根据本发明的另一方式,在所述光调制元件的至少一个端部配置有第二光部件,所述光调制元件以所述第二光部件向所述底座部的范围外突出的方式配置。
根据本发明的另一方式,所述光调制元件是使在沿着该光调制元件的长度方向延伸的两个所述光波导中传播的光干涉而动作的干涉型光调制元件。
本发明的又一方式涉及一种光模块,具备:任一个所述光调制器;及发热体,该发热体是伴有发热的电气部件,所述发热体配置在所述光调制器的所述第二长边壁的一侧。
需要说明的是,本说明书包含在2018年9月19日提出申请的日本专利出申请特愿2018-175218号的全部的内容。
发明效果
根据本发明,在光调制器中,即使在电子部件等热源靠近配置的情况下,也能抑制调制器壳体中的非对称的温度分布的产生,能够抑制由于上述配置而引起的特性变动、长期可靠性的下降。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的光调制器的俯视图。
图2是图1所示的光调制器的侧视图。
图3是图1所示的光调制器的AA剖面向视图。
图4是本发明的第二实施方式的光调制器的俯视图。
图5是图4所示的光调制器的BB剖面向视图。
图6是本发明的第三实施方式的光调制器的俯视图。
图7是图6所示的光调制器的CC剖面向视图。
图8是本发明的第四实施方式的光调制器的俯视图。
图9是图8所示的光调制器的DD剖面向视图。
图10是本发明的第五实施方式的光调制器的俯视图。
图11是图10所示的光调制器的EE剖面向视图。
图12是本发明的第六实施方式的光调制器的俯视图。
图13是图12所示的光调制器的FF剖面向视图。
图14是本发明的第七实施方式的光模块的俯视图。
图15是表示以往的光调制器的结构的俯视图。
图16是图15所示的以往的光调制器的JJ剖面向视图。
图17是表示将以往的光调制器安装在电路基板上时的在调制器壳体产生的温度分布的一例的图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明的实施方式。
本发明的光调制器为了使调制器壳体自身作为吸热设备或良导热体积极地发挥作用,除了调制调制器壳体的侧面壁的厚度之外也调制底面壁的厚度。而且,此时,不是如现有技术那样避免向光调制元件的导热而是立足于与以往截然不同的想法,设为向光调制元件整体容易传导热量的壳体结构,另一方面,关于搭载光学部件的光输入输出部,设为难以导热的结构。由此,避免光调制元件中的非对称的温度分布,且避免向光学部件的导热,作为光调制器整体而避免特性变动及长期可靠性的下降。
[第一实施方式]
图1是表示本发明的第一实施方式的光调制器100的结构的俯视图,图2是光调制器100的侧视图,图3是图1所示的光调制器100的AA剖面向视图。
光调制器100具备光调制元件102、收容光调制元件102的调制器壳体104、向光调制元件102输入光的输入光纤108以及将从光调制元件102输出的光向调制器壳体104的外部引导的输出光纤110。
需要说明的是,调制器壳体104被气密密封,因此实际上无法观察调制器壳体104的内部,但是在图1中,为了便于理解调制器壳体104内部的结构而利用实线表示调制器壳体104内部的构成要素。
调制器壳体104由金属(例如,不锈钢、可伐合金等)构成,俯视观察时为矩形或四边形(例如,长方形或大致长方形)。即,调制器壳体104具有:底面壁128,俯视观察时为四边形;及长边壁124和长边壁126,与底面壁128的彼此相对的两条边(图1的图示上下的两边)相连。而且,调制器壳体104具有长度比长边壁124、126短且与底面壁128的彼此相对的另两条边(图示左右的边)相连的短边壁120及短边壁122。并且,光调制元件102收容于由底面壁128、长边壁124、126及短边壁120、122围成的空间内。在此,在调制器壳体104的俯视观察下,将沿调制器壳体104的宽度方向的中心而在图示左右方向上延伸的线设为相对于宽度方向的中心线130,将沿调制器壳体的长度方向的中心在图示上下方向上延伸的线设为相对于长度方向的中心线132。
光调制元件102例如是使在光波导106中的沿光调制元件102的长度方向延伸的两条光波导中传播的光干涉而动作的干涉型光调制元件。具体而言,在本实施方式中,光调制元件102是具备设置在LiNbO3基板上的四个马赫-曾德型光波导及分别设置在该马赫-曾德型光波导上而对在光波导内传播的光波进行调制的四个RF电极(未图示)的DP-QPSK光调制器。
在图1中,光调制元件102的图示右侧的端部是被输入光的光输入端152,图示左侧的端部是输出调制后的光的光输出端154。光调制元件102以光输入端152与短边壁120相对且光输出端154与短边壁122相对的方式配置。在短边壁120固定有保持输入光纤108的光输入终端部150,在短边壁122固定有保持输出光纤110的光输出终端部148。
经由光输入终端部150向调制器壳体104的内部导入的输入光纤108的端部插入于作为光部件的毛细管140,固定于光调制元件102的光输入端152。毛细管140例如由玻璃构成。需要说明的是,光向光调制元件102的输入可以是在输入光纤108与光调制元件102之间配置有透镜等的空间光学系统。
从光调制元件102输出的两个光由作为光部件的微透镜阵列142具备的两个微透镜准直。微透镜阵列142固定于例如光调制元件102的光输出端154。
另外,在光调制元件102的两端部分别还粘接有用于确保毛细管140及微透镜阵列142的粘接强度的加强块144-1、144-2。
从光调制元件102的光输出端154输出而由上述微透镜阵列142准直后的两个光由偏振合成部145进行偏振合成。在此,偏振合成部145例如包括波长板和偏振合成棱镜。
偏振合成后的光经由透镜146与输出光纤110耦合而输出。在此,作为光部件的偏振合成部145及透镜146设置在光输出终端部148的内部。光输出终端部148在固定有输出光纤110之后,固定于调制器壳体104的短边壁122。
如图3所示,光调制元件102固定于在底面壁128的内表面(图示上表面)作为该底面壁128的一部分而设置的底座部160(图示的斜线阴影部)。在本实施方式中,底座部160沿调制器壳体104的长度方向,比光调制元件102的长度(即,从光输入端152至光输出端154的距离)长。而且,光调制元件102的整体配置在底座部160的上表面(图1所示的面)的范围内。
另外,在本实施方式的光调制器100中,在图3中,相对于底座部160的厚度t4(从底座部160的上表面(图3中的图示上侧的面)至底面壁128的外表面(图3中的图示下侧的面)的厚度),未设置底座部160的底面壁128的部分即底板部分162、164的各自的厚度t51、t52形成得薄。由此,该底板部分162、164构成相对于设有底座部160的部分而具有高的热阻的高热阻部(图示的点状阴影部)。而且,由底板部分162、164分别构成的高热阻部设置于光输入部170及光输出部172的一部分,光输入部170为从短边壁120的内表面至光调制元件102的光输入端152为止的范围,光输出部172为从短边壁122的内表面至光调制元件102的光输出端154为止的范围。
此外,在图3中,在调制器壳体104的短边壁120及122形成的图示上部的开口部,也图示出构成调制器壳体104的一部分的薄的板厚的盖166。盖166对收容有光调制元件102的调制器壳体104的内部空间进行气密密封,因此在图1中的长边壁124、126及短边壁120、122构成的四条边进行例如缝焊。
在调制器壳体104的内部设有用于输入使光调制元件102动作的高频信号的多个引脚、用于将从该多个引脚输入的高频信号向光调制元件102的RF电极分别引导的中继基板等(均未图示)。因此,在调制器壳体104的短边壁120、122、长边壁124、126的内表面及/或底面壁128的内表面可设置凹凸。然而,在本实施方式中,为了避免不必要的细微的说明且便于理解,将调制器壳体104的短边壁120、122、长边壁124、126、底面壁128中的设有底座部160的部分、以及底面壁128中的未设置底座部160的部分分别记载为具有同样的厚度。
特别是在本实施方式的光调制器100中,在图1中,调制器壳体104中的图示下侧的长边壁126的壁厚t3相对于与之相对的图示上侧的长边壁124的壁厚t2而成为t3≥t2。而且,短边壁120的壁厚t11及短边壁122的壁厚t12成为t11<t2及t12<t2。在此,例如在光模块内的电路基板上安装光调制器100时,具有壁厚t3的长边壁126以朝向例如安装有作为发热电子部件的DSP的一侧的方式配置。
需要说明的是,如上所述,在本实施方式中,图1、图2、图3未示出在实际的调制器壳体104中可能会设置的用于配置引脚、中继基板等的凹凸。因此,图1、图3所示的短边壁120、122及长边壁124、126的壁厚在具有上述凹凸的情况下可理解为表示各个壁的壁厚的平均值。即,在本实施方式中,短边壁120的壁厚t11、短边壁122的壁厚t12、长边壁124的壁厚t2及长边壁126的壁厚t3是各个壁的壁厚的平均值,它们的平均值具有t11<t2≤t3及t12<t2≤t3的关系。
需要说明的是,在本说明书中,壁厚的“平均值”是指对应的壁或壁的部分厚度的平均值。即,在该壁或壁的部分与相邻的壁连接或相交的情况下,是指不包含该连接或相交的部分的所谓“壁”本身或“壁”的部分本身的厚度的平均值。例如,在对应的壁或壁的部分的内表面(调制器壳体内部的面)与相邻的壁的内表面经由曲线部(R加工部)连接的情况下,是指除了该曲线部之外的“壁”本身或“壁”的部分本身的厚度的平均值。
另外,在本结构中,在底座部160为具有凹凸的结构的情况下,底座部160的厚度t4是指沿调制器壳体104的长度方向从光调制元件102的光输入端152至光输出端154的范围内的从底座部160的上表面至底面壁128的外表面的厚度的平均值。而且,底面壁128中的未设置底座部160的部分,即,底板部分162、164的厚度t51及t52在该底板部分162、164具有凹凸的情况下分别是指底板部分162、164中的底面壁128的厚度的平均值。
在具有上述的结构的光调制器100中,通过使长边壁126的壁厚t3最厚,能减少调制器壳体104的沿长边的长边壁126的热阻。因此,例如在将光调制器100安装于光模块内的电路基板上的情况下,从配置于长边壁126的一侧的发热电子部件即DSP等经由该电路基板或空间从调制器壳体104的一部分流入的热量沿着壁厚最大的长边壁126比以往的结构更早地传递。并且,传递的热量立即向上述电路基板上流出。其结果是,调制器壳体104的长度方向的温度倾斜比以往的光调制器(例如,图15所示的光调制器1500)减少。并且,通过调制器壳体104的长度方向的温度倾斜的减少,作为调制器壳体104的整体观察时的温度倾斜的方向成为比图17所示的方向1704接近于长度方向的方向。
即,在光调制器100中,即使在DSP等发热电子部件靠近配置的情况下,也能够使调制器壳体104的温度倾斜沿其长度方向且比以往变得平缓。因此,调制器壳体104的相对于长度方向的中心线132及相对于宽度方向的中心线130的温度分布的对称性提高。
其结果是,在将光调制器100与发热电子部件靠近配置的情况下,在调制器壳体104产生的应力减少且分散。而且,通过调制器壳体104的温度分布的对称性的提高,收容于调制器壳体104内的干涉型光调制器即光调制元件102的温度分布也更加具有对称性。其结果是,构成光调制元件102的马赫-曾德型光波导的并行波导间的光路长变化或相位变化的大多数相抵,也能抑制光调制元件102的特性变动(例如,动作点变动)。
此外,在本实施方式中,在底面壁128设置底座部160,能够使该底座部160的厚度t4比其他的底面壁128的部分(即,底板部分162、164)的厚度t51、t52厚。由此,除了如上所述设定短边壁120、122的厚度t11、t12及长边壁124、126的厚度t2、t3的关系之外,还调制底座部160的厚度t4,由此能够进一步提高调制器壳体104的长度方向的导热。
例如,将底座部160的厚度t4设定得比上述长边壁126的厚度t3大,即,以成为t11<t2≤t3<t4及t12<t2≤t3<t4的方式设定t4,由此,除了上述的调制器壳体104的长度方向的温度倾斜的减少效果之外,也能够提高调制器壳体104的宽度方向的温度倾斜的减少效果。由此,能够进一步提高调制器壳体104中的温度分布的对称性的提高效果。本结构在具有马赫-曾德型光波导的光调制元件中特别有效,构成马赫-曾德型光波导的并行波导间的光路长变化或相位变化的大多数相抵,能够进一步抑制光调制元件102的特性变动(例如,动作点变动)。
另外,在本实施方式中,在能够充分增大底座部160的厚度t4的情况下,无论短边壁120、122的厚度t11、t12及长边壁124、126的厚度t2、t3的大小关系如何,通过底座部160都能确保调制器壳体104的长度方向及宽度方向上的导热量,也能够得到上述的调制器壳体104的长度方向及宽度方向的温度倾斜的减少效果及温度分布的对称性的提高效果。即,例如,通过使底座部160的厚度t4比短边壁120、122的厚度t11、t12及长边壁124、126的厚度t2、t3厚,也能实现与上述的效果同样的效果。换言之,通过使底座部160的厚度t4在构成调制器壳体104的壁中最厚,能实现上述的效果。
另外,在本实施方式的调制器壳体104中,将图1所示的四条边的中长边壁126的壁厚t3形成得最厚,由此能减少调制器壳体104的沿长边的长边壁126的热阻。并且,调制器壳体104的刚性主要由长边壁124及126、底面壁128来确保。因此,能够使短边壁120、122的壁厚t11、t12比现有技术中的光调制器薄,由此能够使这些壁的热阻增加。因此,不会损害调制器壳体104的刚性,如上所述设为t11<t2≤t3及t12<t2≤t3、或者t11<t2≤t3<t4及t12<t2≤t3<t4,能够抑制以温度上升为起因而成为特性变动及/或长期可靠性下降的要因的热量向固定有光纤108等、光部件(偏振合成部145等)等的短边壁120、122及其周围的流入。
此外,在本实施方式中,相对于底座部160的厚度t4,底面壁128中的未设置底座部160的底板部分162、164的厚度t51、t52构成得薄,由此底板部分162、164构成高热阻部。而且,这些高热阻部分别设置于光输入部170及光输出部172。因此,能更有效地抑制经由底座部160向短边壁120、122及其周围流入的热量,能进一步抑制热量向固定于短边壁120、122的上述光纤108等、光部件的流入。
作为以上的结果,在光调制器100中,即使在光模块内将DSP等发热电子部件靠近配置的情况下,也能够使调制器壳体104的温度分布成为更加具有对称性的状态而减少特性变动、长期可靠性的下降。而且,调制器壳体104的温度分布成为更加具有对称性的状态的结果是,光模块内的调制器壳体104接近于如恒温槽的长期可靠性试验那样放置于同样的温度环境下的状态。因此,光调制器100的长期可靠性接近于基于使用了恒温槽的可靠性试验的可靠度预测,能防止可靠度超出该预测地下降的情况。
需要说明的是,长边壁126的平均壁厚即壁厚t3为了实现比以往的光调制器中的长边壁低的热阻而比以往的光调制器中通常使用的壁厚t2即1.5mm左右的值大,优选设为例如2.0mm以上且3.0mm以下的值的范围。而且,也考虑调制器壳体104的机械强度时,短边壁120、122的平均壁厚即壁厚t11、t12为了使短边壁120及短边壁122的热阻成为比长边壁124及126的热阻大的值而优选设定为例如0.5mm以上且1.5mm以下的值的范围,更优选设定为0.5mm以上且1.0mm以下的值的范围。换言之短边壁120、122的壁厚t11、t12优选为长边壁126的壁厚t3的3/4以下,进而如果为1/2以下,则更优选。
例如,在长边壁126为具有凹凸的结构的情况下,可以将长边壁126在厚度1.7mm~4mm的范围内形成,使平均壁厚即壁厚t3为2.0mm以上且3.0mm以下的值的范围。而且,例如,在短边壁120及短边壁122为具有凹凸的结构的情况下,可以将短边壁120及短边壁122分别在厚度0.3mm~1mm的范围内形成,使平均壁厚即壁厚t11及t12分别为0.5mm以上且1.0mm以下的值的范围。
另外,短边壁120的壁厚t11与短边壁122的壁厚t12可以为相同值,也可以为不同值。此外,短边壁120的壁厚t11和短边壁122的壁厚t12未必非要使这两者为比长边壁124的壁厚t2小的值。例如,可以根据短边壁120、122的温度变动对输入光纤108、输出光纤110或微透镜阵列142、偏振合成部145、或透镜146的位置偏离、特性变动造成的影响的大小(灵敏度),将t11和t12的至少一方设为比壁厚t2小的值。
需要说明的是,在本实施方式中,底板部分162及164通过相对于底座部160的厚度t4具有薄的厚度t51及t52而构成高热阻部,但是没有限定于此。底板部分162及164可以将它们的全部或一部分由导热率比调制器壳体104的其他的部分低的材料(陶瓷、模制树脂等)构成,由此构成高热阻部。
另外,高热阻部可以不是形成于光输入部170及光输出部172这双方而形成于光输入部170及光输出部172中的一方。即,作为高热阻部的区域可以设为包含光输入部170及/或光输出部172的一部分或全部的区域。具体而言,高热阻部可以形成于光输入部170及/或光输出部172的整体,也可以包含光输入部170及/或光输出部172的一部分或全部且向光输入部170及/或光输出部172的范围外延伸。此外,高热阻部只要构成于底面壁128中的未设置底座部160的一个或多个的任一部分即可,可以不用构成在光输入部170及光输出部172的范围内。在构成为光输入部170及光输出部172的范围外的情况下,也能够抑制在底座部160传导的热量向底面壁128的其他的部分(例如短边壁120及/或122)传导的情况。而且,高热阻部可以形成于光输入部170及光输出部172这双方或一方,并且还形成于底面壁128的光输入部170及光输出部172以外的部分。
[第二实施方式]
接下来,说明本发明的第二实施方式。图4是表示第二实施方式的光调制器400的结构的俯视图。而且,图5是图4所示的光调制器400的BB剖面向视图。在图4及图5中,对于与图1及图3中的第一实施方式的光调制器100相同的构成要素及壁厚,使用与图1及图3中的标号相同的标号,援引上述的关于光调制器100的说明。而且,光调制器400的侧面外观与图2所示的光调制器100的侧面外观同样。而且,在图4中,为了便于理解光调制器400的结构,与图1同样,在组装完成的状态下无法观察的内部的结构也由实线表示。
光调制器400具有与第一实施方式中的光调制器100同样的结构,但是取代光输出终端部148而包含光输出终端部448的点不同。光输出终端部448具有与光输出终端部148同样的结构,但是未配置偏振合成部145的点不同。而且,光调制器400在设置于光输出部172内的底面壁128中的构成高热阻部的底板部分164配置有光学部476,这一点与光调制器100不同。在本实施方式中,光学部476包括例如在第一实施方式的图1的光调制器100的光输出终端部148内配置的偏振合成部145。
通常,在光输出终端部内配置光学部件的情况对于光调制器的小型化有利,另一方面,关于光学部件的尺寸、形状及/或特性相关的制约变多,光学部件的选择项受限。而且,与在调制器壳体内配置光学部件的结构相比,从光调制元件的光输出端面至光学部件的距离变长,因此即使在由于温度变动等而从光调制元件射出的光的出射角稍微变动的情况下,也会使光学部件中的光的入射点较大变动,光学特性的温度特性容易变差。
相对于此,在光调制器400中,由于在底面壁128的底板部分164配置光学部476,因此关于构成该光学部476的偏振合成棱镜、波长板等的形状(尺寸)、特性(例如,关于光入射点的依赖性)相关的制约缓和。因此,这些光学部件的选择项扩展。而且,与在光输出终端部148内配置偏振合成部145的结构相比,能够减小从光调制元件102的光输出端154至光学部476的距离。因此,也能抑制与温度变动相伴的相对于来自光调制元件102的光的出射角度的变动的光学特性的变化。
需要说明的是,在光学部476中,根据光调制器400要求的功能等可以包含一个或多个任意的光学部件。例如,可以将输出光纤110引入至调制器壳体104的内部,在光输出终端部448配置的透镜146也包含于光学部476。
另外,在本实施方式中,在光输出部172内在构成高热阻部的底板部分164配置光学部476,但是并不局限于此。也可以取代于此或在此基础上,在光输入部170内在构成高热阻部的底板部分162配置光学部件。例如,可以设为使用透镜使输入光纤108与光调制元件102之间光学耦合的空间光学系统,将作为光学部件的该透镜配置在光输入部170内的底板部分162上。
[第三实施方式]
接下来,说明本发明的第三实施方式。图6是表示第三实施方式的光调制器600的结构的俯视图。而且,图7是图6所示的光调制器600的CC剖面向视图。在图6及图7中,关于与图1、图2、图3、图4及图5中的第一及第二实施方式的光调制器100、400相同的构成要素及壁厚,使用与图1、图2、图3、图4及图5中的标号相同的标号,援引关于上述的光调制器100及400的说明。而且,光调制器600的侧面外观与图2所示的光调制器100的侧面外观同样。而且,在图6中,为了便于理解光调制器600的结构,与图1同样,在组装完成的状态下无法观察的内部的结构也由实线表示。
光调制器600具有与第二实施方式中的光调制器400同样的结构,但是取代调制器壳体104而具有调制器壳体604的点不同。调制器壳体604具有与调制器壳体104同样的结构,但是取代底面壁128而具有底面壁628的点不同。底面壁628具有与底面壁128同样的结构,但是取代底座部160而具备底座部660的点不同。
底座部660具有与底座部160同样的结构,但是调制器壳体604的长度方向的长度构成得比底座部160的调制器壳体104的长度方向的长度短。并且,在光调制器600中,光调制元件102的光输入端152及光输出端154以向底座部660的范围外突出的方式配置在该底座部660上。即,在光调制器600中,在光调制元件102的光输入端152及光输出端154分别设置的作为光学部件的微透镜阵列142及毛细管140以在底座部660的范围外不与底座部660接触的方式配置。需要说明的是,在光输入端152及光输出端154分别设置的光学部件并不局限于微透镜阵列142及毛细管140,可以根据光调制器600要求的功能而设为任意的光学部件。
另外,在光调制器600中,底面壁628中的未设置底座部660的底板部分662、664分别由比底座部660的厚度t4薄的厚度t51、t52构成。由此,底板部分662、664分别在包含光输入部170及光输出部172的底面壁628的部分构成热阻比形成有底座部660的部分高的高热阻部。
需要说明的是,在本结构中,底座部660的厚度t4及底板部分662、664的厚度t51、t52的定义与上述的底座部160及底板部分162、164的厚度的定义同样。而且,底座部660及/或底板部分662、664具有凹凸时的各厚度的平均值的定义也与上述的关于底座部160及底板部分162、164的定义同样。
具有上述的结构的光调制器600以光调制元件102的光输入端152及光输出端154向底座部660的范围外突出而不与底座部660接触的方式配置在该底座部660上,因此也能抑制热量向配置于光输入端152的毛细管140及配置于光输出端的微透镜阵列142等光学部件的流入。由此,在光调制器600中,即使在与该光调制器600靠近地配置有发热电子部件的情况下,也能将来自该发热电子部件的热量向光调制元件102的整体有效地导热,并且包含上述毛细管140及微透镜阵列142,能够抑制热量向调制器壳体604内的各种光学部件的流入。其结果是,在光调制器600中,能够进一步降低来自上述发热电子部件的热量对于光学特性、长期可靠性的影响,能够实现更稳定的特性和高可靠性。
[第四实施方式]
接下来,说明本发明的第四实施方式。图8是表示第四实施方式的光调制器800的结构的俯视图。而且,图9是图8所示的光调制器800的DD剖面向视图。在图8及图9中,关于与图6及图7中的第三实施方式的光调制器600相同的构成要素及壁厚,使用与图6及图7中的标号相同的标号,援引上述的关于光调制器600的说明。而且,光调制器800的侧面外观与图2所示的光调制器100的侧面外观同样。而且,在图8中,为了便于理解光调制器800的结构,与图1同样,在组装完成的状态下无法观察的内部的结构也由实线表示。
光调制器800具有与第三实施方式中的光调制器600同样的结构,但是取代调制器壳体604而具有调制器壳体804的点不同。调制器壳体804具有与调制器壳体604同样的结构,但是取代底面壁628而具有底面壁828的点不同。底面壁828与底面壁628不同,未形成底座部660,构成作为具有同样的厚度(或平均厚度)t5的壁。
并且,在光调制器800中,通过配置在底面壁828上的作为板状体的第一间隔件880(图示斜线阴影部)和配置在该第一间隔件880上的作为板状体的第二间隔件882构成底座部860。在底座部860上,与底座部660同样地配置光调制元件102。
在本实施方式中,作为板状体的第一间隔件880及第二间隔件882由例如与调制器壳体804相同原料的可伐合金、SUS等构成。但是,并不局限于此,可以将第一间隔件880及第二间隔件882分别通过与调制器壳体804不同的原料构成。
特别是在本实施方式中,配置光调制元件102的第二间隔件882的沿调制器壳体804的长度与光调制器600中的底座部660同样地构成得比从光调制元件102的光输入端152至光输出端154的距离短。并且,光调制元件102以光输入端152及光输出端154分别从第二间隔件882的上表面(图8所示的图示空心的面)突出的方式配置。
即,在光调制器800中,与光调制器600同样,在光调制元件102的光输入端152及光输出端154分别设置的作为光学部件的微透镜阵列142及毛细管140配置在第二间隔件882的上表面的范围外。需要说明的是,在光输入端152及光输出端154分别设置的光学部件并不局限于微透镜阵列142及毛细管140,根据光调制器600要求的功能可以设为任意的光学部件。
另外,配置在底面壁828与第二间隔件882之间的第一间隔件880的沿调制器壳体804的长度构成得比第二间隔件882的长度长。并且,第二间隔件882配置在第一间隔件880的上表面的范围内。底面壁828与第一间隔件880之间、及第一间隔件880与第二间隔件882之间可以通过粘接、软钎焊、硬钎焊等任意的方法进行固定。
另外,底面壁828中的未配置第一间隔件880的底板部分862、864分别具有厚度t51、t52,由此将热阻比由第二间隔件882及第一间隔件880及其下部的底面壁828的部分构成的部分高的高热阻部构成在光输入部170内及光输出部172内。
在此,底座部860的厚度t4是指从第二间隔件882的上表面至底面壁828的外表面的距离,在第二间隔件882的上表面具有凹凸时,是指从光调制元件102的光输入端152至光输出端154的范围内的从第二间隔件882的上表面至底面壁828的外表面的距离的平均值。而且,底板部分862、864的厚度t51、t52与底面壁828的厚度t5相同,或者在底板部分862、864具有凹凸的情况下,是指该底板部分862、864的平均厚度。
此外,在光调制器800中,取代光学部476而具备光学部876。但是,与光调制器400、600不同,光学部876不是直接固定于底面壁828而是经由基部878固定于底面壁828。
具有上述的结构的光调制器800由于光调制元件102的光输入端152及光输出端154从底座部860(更具体而言,第二间隔件882)突出,由此与光调制器600同样,能够抑制热量向配置于该光输入端152及光输出端154的光学部件(在本实施方式中,为毛细管140及微透镜阵列142)的流入。而且,底座部860通过第一间隔件880和第二间隔件882而成为两段结构,第一间隔件880的长度构成得比第二间隔件882长,因此相比较于底座部660的整体构成得比光调制元件102短的光调制器600,能够使底座部860周边的导热性更加良好。
另外,通过第一间隔件880及第二间隔件882构成底座部860,由此能够单独调整调制器壳体804中的构成底座部860的部分的刚性及导热性、向光调制元件102的导热抑制。
即,通过调制第一间隔件880的长度及厚度,能够调制形成有底座部860的部分的导热并调制底面壁828部分的刚性。而且,通过调制第二间隔件882的长度及厚度,也能够调制向光调制元件102的导热的抑制。
需要说明的是,在抑制向光调制元件102的导热的意义下,关于第二间隔件882与第一间隔件880之间,相比较于加入有金属系的硬钎料、金属填料的糊剂等,优选使用导热率比调制器壳体804的材料低的例如环氧系粘接剂等。
另外,在光调制器800中,光学部876经由基部878而固定于底面壁828,因此在光学部876与底面壁828之间介有两个接合层,能够较大地抑制向光学部876的导热。而且,在光学部876由多个光学部件构成的情况下,能够将这些光学部件在基部878上一体化安装,因此能够减少制造工时,并能够有效抑制特性上及/或可靠性上的制造不均。
在此,从抑制向光学部876的导热的观点出发,构成光学部876的光学部件与基部878之间优选通过导热性比调制器壳体804的材料低的粘接剂例如环氧系粘接剂进行固定。而且,基部878的材料可以与调制器壳体804的材料相同,但是更优选陶瓷基板等导热性更低的材料。
需要说明的是,可以取代光学部876或在此基础上,在构成于光输入部170的作为高热阻部的底板部分862经由与基部878同样的基部来配置由一个或多个光学部件构成的其他的光学部。
另外,作为本实施方式的第一变形例,可以取代第一间隔件880及第二间隔件882,将上述的第一间隔件880及第二间隔件882与调制器壳体804一体形成。例如,可以在加工调制器壳体804时,以形成与通过第一间隔件880及第二间隔件882形成的阶梯同样的阶梯的方式加工底面壁828。在该情况下,能够进一步提高调制器壳体804的底面壁828的刚性。
另外,作为本实施方式的第二变形例,可以取代第一间隔件880,将与第一间隔件880同样的形状的凸部形成于底面壁828上,在该凸部的上表面配置分体的第二间隔件882。在该情况下,能够提高底面壁828的刚性,并调制第二间隔件882的长度,调制向光调制元件102的导热的抑制。
另外,作为本实施方式的第三变形例,可以通过与调制器壳体804不同的原料,即具有比调制器壳体804低的导热率的原料构成第二间隔件882。由此,能够更有效地抑制向光调制元件102的导热。在该情况下,关于第二间隔件882与第一间隔件880之间,相比较于加入有金属系的硬钎料、金属填料的糊剂等,使用导热率比调制器壳体804的材料低的例如环氧系粘接剂等进行接合,由此能够进一步抑制向光调制元件102的导热。而且,在该情况下,第一间隔件880的导热率优选比第二间隔件882的导热率大。而且,从抑制调制器壳体804的热倾斜的观点出发,更优选使第一间隔件880的导热率比第二间隔件882的导热率大,并进而设为调制器壳体804的材料的导热率以上。此外,在本变形例的情况下,与上述的第二变形例同样,可以将第一间隔件880与调制器壳体804的底面壁828一体形成。而且,从抑制调制器壳体804的热倾斜的观点出发,图9中的第一间隔件880的沿调制器壳体804的长度比第二间隔件882的长度长,而且更优选比光调制元件102的长度长。
需要说明的是,在本实施方式中,底板部分862及864由于未配置第一间隔件880等而构成热阻比底面壁828的其他的部分高的高热阻部,但是没有限定于此。底板部分862及864可以通过将它们的全部或一部分由导热率比调制器壳体804的其他的部分低的材料构成来构成高热阻部。
另外,高热阻部可以不是形成于光输入部170及光输出部172这双方而是形成于光输入部170及光输出部172中的一方。即,作为高热阻部的区域可以设为包含光输入部170及/或光输出部172的一部分或全部的区域。具体而言,高热阻部可以形成于光输入部170及/或光输出部172的整体,也可以包含光输入部170及/或光输出部172的一部分或全部且向光输入部170及/或光输出部172的范围外延伸。此外,高热阻部只要构成于底面壁828中的未配置第一间隔件880的一个或多个的任一部分即可,可以不必构成于光输入部170及光输出部172的范围内。即使在构成于光输入部170及光输出部172的范围外的情况下,也能够抑制在底座部860传导的热量向底面壁828的其他的部分(例如短边壁120及/或122)传导的情况。而且,高热阻部可以形成于光输入部170及光输出部172这双方或一方,并且还形成于底面壁828的光输入部170及光输出部172以外的部分。
[第五实施方式]
接下来,说明本发明的第五实施方式。图10是表示第五实施方式的光调制器1000的结构的俯视图。而且,图11是图10所示的光调制器1000的EE剖面向视图。在图10及图11中,关于与图8及图9中的第四实施方式的光调制器800相同的构成要素及壁厚,使用与图8及图9中的标号相同的标号,援引上述的关于光调制器800的说明。而且,光调制器1000的侧面外观与图2所示的光调制器100的侧面外观同样。而且,在图10中,为了便于理解光调制器1000的结构,与图1同样,在组装完成的状态下无法观察的内部的结构也由实线表示。
光调制器1000具有与第四实施方式中的光调制器800同样的结构,但是取代底座部860而具有底座部1060的点不同。底座部1060具有与底座部860同样的结构,但是取代第二间隔件882而具有第二间隔件1082的点不同。第二间隔件1082与第二间隔件882同样,但是光调制元件102的光输出端154的一侧的端部超过该光输出端154的位置地朝向短边壁122延伸的点不同。
另外,光调制器1000取代光学部876而具有光学部1076,光学部1076配置于第二间隔件1082中的从光输出端154朝向短边壁122延伸的部分的上表面(图10所示的面)。
在此,底座部1060的厚度t4是指从第二间隔件1082的上表面至底面壁828的外表面的距离,在第二间隔件1082的上表面具有凹凸时,是指从光调制元件102的光输入端152至光输出端154的范围内的从第二间隔件1082的上表面至底面壁828的外表面的距离的平均值。
具有上述的结构的光调制器1000构成作为第二间隔件882同时具有光调制器800中的基部878的作用的结构。第二间隔件1082与基部878同样,更优选为陶瓷基板等,导热性比调制器壳体804的材料低的材料。
通常,在将光调制器向光模块安装的情况下,来自与光调制器靠近配置的电子部件的热量的大部分顺着电路基板从调制器壳体的底面壁传导。因此,在底面壁828配置有光学部876的光调制器800的结构中,有时无法充分抑制向这些光学部件的导热。相对于此,在光调制器1000中,光学部1076不是配置于底面壁828上而是配置于在第一间隔件880上固定的第二间隔件1082上,因此能够进一步抑制流入到调制器壳体804的热量向光学部1076的传导。
光学部件的耐热性包括它们的固定使用的材料在内而各种各样,在要使用具有更低的耐热性的光学部件来构成光学部1076的情况下,光调制器1000的结构在抑制向这些光学部件的导热的点上特别有效。
另外,在光调制器1000中,能够将光学部1076和光调制元件102在预先组装于第二间隔件1082上之后向调制器壳体804安装。因此,在光调制器1000中,也具有能够简化制造工序并实现光学特性的稳定化这样的优点。
需要说明的是,作为本实施方式的变形例,与第四实施方式的光调制器800同样,可以将第一间隔件880形成为底面壁828的一部分而构成调制器壳体804。
[第六实施方式]
接下来,说明本发明的第六实施方式。图12是表示本发明的第六实施方式的光调制器1200的结构的俯视图。而且,图13是图12所示的光调制器1000的FF剖面向视图。在图12及图13中,关于与图10及图11中的第五实施方式的光调制器1000相同的构成要素及壁厚,使用与图10及图11中的标号相同的标号,并援引上述的关于光调制器1000的说明。而且,光调制器1200的侧面外观与图2所示的光调制器100的侧面外观同样。而且,在图12中,为了便于理解光调制器1200的结构,与图1同样,在组装完成的状态下无法观察的内部的结构也由实线表示。
光调制器1200具有与第五实施方式中的光调制器1000同样的结构,但是取代底座部1060而具有底座部1260的点不同。底座部1260具有与底座部1060同样的结构,但是取代第二间隔件1082而具有第二间隔件1282的点不同。第二间隔件1282与第二间隔件1082同样,但是其长度构成得比光调制元件102的长度短。并且,光调制元件102以光输入端152及光输出端154从第二间隔件1082的两端部突出的方式配置。
此外,在第一间隔件880的上表面,除了第二间隔件1282之外,还配置有从光调制元件102的下部超过光输出端154的位置地朝向短边壁122延伸的基部1284。而且,在基部1284上配置光学部1076。基部1284与基部878同样,从抑制向光学部1076的导热的观点出发,更优选为陶瓷基板等,导热性比调制器壳体804的材料低的材料。
在此,底座部1260的厚度t4是指从第二间隔件1282的上表面至底面壁828的外表面的距离,在第二间隔件1282的上表面具有凹凸时,是指从光调制元件102的光输入端152至光输出端154的范围内的从第二间隔件1282的上表面至底面壁828的外表面的距离的平均值。
在具有上述的结构的光调制器1200中,光学部1076未配置于底面壁828上而配置于在第一间隔件880固定的基部1284上。因此,在光调制器1200中,与光调制器1000同样,能够进一步抑制向光学部1076的导热。
但是,在上述的第五实施方式的光调制器1000中,将光学部1076和光调制元件102这双方配置在第二间隔件1082上。因此,以向光学部1076的导热抑制为优先地选择第二间隔件1082的材料时,根据该原料的热膨胀系数的不同,在第二间隔件1082与第一间隔件880之间的接合部、第二间隔件1082与光调制元件102的接合部、或者光调制元件102自身有时会产生剥离、龟裂等。
相对于此,在光调制器1200中,配置光学部1076的基部1284与配置光调制元件102的第二间隔件1282为分体,因此可以将基部1284和第二间隔件1282分别使用不同的材料构成。因此,在光调制器1200中,能够从光调制元件102的应力抑制和向光学部1076的导热抑制的各自的观点出发而独立地选择第二间隔件1282和基部1284的材料,确保可靠性并更有效地抑制向光学部1076的导热。
[第七实施方式]
接下来,说明本发明的第七实施方式。本实施方式是搭载有本发明的光调制器的光模块。图14是表示第七实施方式的光模块1400的结构的俯视图。
光模块1400在模块壳体1402内收容有光调制器100、电路基板1406。在电路基板1406上,除了搭载光调制器100之外,还搭载有作为发送光的光源的LD(Laser Diode)1408及作为接收光的受光器的PD(Photo Diode)1410。而且,在电路基板1406搭载有构成用于使这些光部件动作的电子电路的电子部件。图14示出数字信号处理用的DSP1412作为主要的电子部件且发热量多的电子部件的一例。
但是,在电路基板1406上,根据光模块1400要求的功能,可搭载其他的光部件、电子部件。这样的电子部件包括例如用于驱动光调制器100的驱动器IC等。由此,光模块1400例如经由光调制器100向一传送路光纤(未图示)输出信号光(发送光),并通过PD1410接收另一传送路光纤(未图示)传送的光信号(接收光)。
在光模块1400中,特别是光调制器100以DSP1412隔开规定的间隔g地靠近配置于长边壁126的一侧的端部附近的方式安装在电路基板1406上。在此,间隔g为例如2.0mm。
在具有上述的结构的光模块1400中,光调制器100以作为发热电子部件的DSP1412配置于具有与该光调制器100的图示下侧的边对应的壁厚t3而降低了热阻的长边壁126的一侧的方式安装。因此,在光模块1400中,即使作为发热电子部件的DSP1412与光调制器100靠近配置,也能抑制由于该靠近配置而引起的光调制器100的特性的变动及长期可靠性的下降。其结果是,能够实现光模块1400的小型化,并将光模块1400输出的发送光的传送品质维持得高,并且也能抑制作为光模块1400整体的长期可靠性的下降。
需要说明的是,在本实施方式中,使用光调制器100构成光模块1400,但是并不局限于此。也可以取代光调制器100,将光调制器400、600、800、1000、1200或它们的变形例配置在图14所示的电路基板1406上的与光调制器100同样的位置来构成光模块1400。
如以上说明所述,例如上述的第一实施方式的光调制器100具备由形成于基板上的光波导106构成的光调制元件102和收容光调制元件102的调制器壳体104。调制器壳体104具有:底面壁128,俯视观察时为四边形;第一长边壁124及第二长边壁126,与底面壁128的彼此相对的两条边相连;以及第一短边壁120及第二短边壁122,长度比第一及第二长边壁124、126短,并与底面壁128的彼此相对的另两条边相连。并且,第二长边壁126具有第一长边壁124的壁厚t2以上的壁厚t3,第一及第二短边壁120、122中的至少一个具有比第一长边壁124的壁厚t2薄的壁厚t11、t12。此外,光调制元件102固定于底座部160,该底座部160配置于底面壁128的一部分,在底面壁128的配置有底座部160的部分以外的部分即例如底板部分162、164设置有高热阻部。
另外,例如在光调制器100中,从底座部160的上表面至底面壁128的外表面的平均厚度t4也可以构成得比第一短边壁120、第二短边壁122、第一长边壁124及第二长边壁126的平均厚度t11、t12、t2、t3厚。
根据上述的结构,从调制器壳体104的一部分流入的热量经由侧壁中的具有最厚的壁厚t3而热阻最小的第二长边壁126立即传播,因此即使在将光调制器100与电子部件等热源靠近配置的情况下,也能够抑制调制器壳体104中的非对称的温度分布的产生,抑制由于上述配置而引起的特性变动、长期可靠性的下降。而且,通过在底面壁128设置底座部160,能够抑制向底座部160以外的例如短边壁120、122的导热,并通过底座部160进一步促进调制器壳体104的长度方向的导热,进一步抑制由于上述热源的靠近配置而引起的特性变动、长期可靠性的下降。
另外,例如在光调制器100中,光调制元件102的光输入端152与第一短边壁120相对,光输出端154与第二短边壁122相对,作为高热阻部的区域形成为包含光输入部170及光输出部172的一部分或全部的区域,光输入部170为从第一短边壁120的内表面至光调制元件102的光输入端152为止的范围,光输出部172为从第二短边壁122的内表面至光调制元件的光输出端154为止的范围。
根据该结构,能够抑制向可配置光纤108等、透镜146等光学部件的短边壁120、122的导热,并促进调制器壳体104的长度方向的导热而抑制由于上述热源的靠近配置而引起的特性变动、长期可靠性的下降。
另外,例如在光调制器100中,形成于底面壁128的高热阻部,例如底板部分162、164的平均厚度t51、t52构成得比底座部160的平均厚度t4薄。根据该结构,能够通过简单且廉价的结构实现高热阻部。
另外,例如,在上述的第二实施方式的光调制器400中,在通过底板部分164形成于光输出部172内的高热阻部处配置包含有偏振合成棱镜等第一光部件的光学部476。而且,可以取代于此或在此基础上,在光调制器400中,在通过底板部分162形成于光输入部170内的高热阻部处配置有第一光部件。
根据该结构,能够抑制向上述第一光部件的导热而实现光调制器400的温度特性等的稳定化,并提高长期可靠性。
另外,例如,在上述的第三实施方式的光调制器600中,在光调制元件102的光输出端154配置作为第二光部件的例如微透镜阵列142,光调制元件102以作为第二光部件的微透镜阵列142向底座部660的范围外突出的方式配置。而且,取代于此或在此基础上,在光调制器600中,可以将由任意的光学部件构成的第二光部件配置于光调制元件102的光输入端152,以该第二光部件向底座部660的范围外突出的方式将光调制元件102配置在底座部160上。
根据该结构,能够防止从底座部660向在光调制元件102的光输入端152及/或光输出端154配置的光学部件传导热量而实现光调制器600的温度特性等的稳定化,并提高长期可靠性。
另外,上述的第七实施方式的光模块例如具备光调制器100和作为伴有发热的电气部件即发热体的DSP1412,该作为发热体的DSP1412配置在光调制器100的第二长边壁126的一侧。
根据该结构,能够将来自作为发热电子部件的DSP1412的热量向热阻小的第二长边壁126立即引导,有效地抑制光调制器100的特性变动的产生及长期可靠性的下降。
需要说明的是,本发明并不局限于上述实施方式的结构,可以在不脱离其主旨的范围内以各种方式实施。
例如,在第一至第六实施方式的光调制器100、400、600、800、1000、1200中,可以去除分别具备的特征的一部分或将它们具备的特征组合来构成一个光调制器。例如,在光调制器400中,可以取代光学部476,使用构成在光调制器800具有的基部878上的光学部876。而且,例如,在光调制器600的结构中,可以设为取代光输出终端部448而使用具备偏振合成部145的光输出终端部148且不使用光学部476的结构。
另外,在到此为止的实施方式中,说明了光输入终端部150及光输出终端部448配置于调制器壳体的宽度方向中心,而且光调制元件配置于调制器壳体内部的中心的结构,但是该配置没有限定于此。
标号说明
100、400、600、800、1000、1200、1500…光调制器,102、1502…光调制元件,104、604、804、1504…调制器壳体,106…光波导,108、1508…输入光纤,110、1510…输出光纤,120、122…短边壁,124、126…长边壁,128、628、828、1528…底面壁,130、1550…相对于宽度方向的中心线,132、1552…相对于长度方向的中心线,140、1540…毛细管,142、1542…微透镜阵列,144-1、144-2、1544-1、1544-2…加强块,145…偏振合成部,146…透镜,148、448…光输出终端部,150…光输入终端部,152…光输入端,154…光输出端,160、660、860、1060、1260…底座部,162、164、662、664、862、864…底板部分,166、1530…盖,170…光输入部,172…光输出部,476、876、1076…光学部,878、1284…基部,1400…光模块,1406、1702…电路基板,1408…LD,1410…PD,1412、1700…DSP,1520、1522、1524、1526…侧面壁。
Claims (7)
1.一种光模块,其中,具备:
光调制器;及
发热体,该发热体是伴有发热的电气部件,
所述光调制器具备:
光调制元件,由形成于基板上的光波导构成;及
壳体,收容所述光调制元件,
所述壳体具有:底面壁,俯视观察时为四边形;第一长边壁和第二长边壁,与所述底面壁的彼此相对的两条边相连;以及第一短边壁和第二短边壁,长度比所述第一长边壁及所述第二长边壁短,并与所述底面壁的彼此相对的另两条边相连,
所述第二长边壁的平均厚度为所述第一长边壁的平均厚度以上,
所述第一短边壁及所述第二短边壁中的至少一个具有比所述第一长边壁的平均厚度薄的平均厚度,
所述光调制元件固定于底座部,该底座部配置于所述底面壁的一部分,
在所述底面壁的配置有所述底座部的部分以外的部分设置有高热阻部,
所述发热体配置在所述光调制器的所述第二长边壁的一侧。
2.一种光模块,其中,具备:
光调制器;及
发热体,该发热体是伴有发热的电气部件,
所述光调制器具备:
光调制元件,由形成于基板上的光波导构成;及
壳体,收容所述光调制元件,
所述壳体具有:底面壁,俯视观察时为四边形;第一长边壁和第二长边壁,与所述底面壁的彼此相对的两条边相连;以及第一短边壁和第二短边壁,长度比所述第一长边壁及所述第二长边壁短,并与所述底面壁的彼此相对的另两条边相连,
所述光调制元件固定于底座部,该底座部配置于所述底面壁的一部分,
所述底座部的平均厚度比所述第一短边壁、第二短边壁、第一长边壁及所述第二长边壁的平均厚度厚,
在所述底面壁的配置有所述底座部的部分以外的部分设置有高热阻部,
所述发热体配置在所述光调制器的所述第二长边壁的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的光模块,其中,
所述光调制元件的光输入端与所述第一短边壁相对,所述光调制元件的光输出端与所述第二短边壁相对,
所述高热阻部的区域形成为包含光输入部和光输出部中的至少一个的一部分或全部的区域,所述光输入部为从所述第一短边壁的内表面至所述光调制元件的光输入端为止的范围,所述光输出部为从第二短边壁的内表面至所述光调制元件的光输出端为止的范围。
4.根据权利要求3所述的光模块,其中,
所述高热阻部的平均厚度构成得比所述底座部的平均厚度薄。
5.根据权利要求3所述的光模块,其中,
在所述光输入部或所述光输出部配置有第一光部件。
6.根据权利要求1或2所述的光模块,其中,
在所述光调制元件的至少一个端部配置有第二光部件,
所述光调制元件以所述第二光部件向所述底座部的范围外突出的方式配置。
7.根据权利要求1或2所述的光模块,其中,
所述光调制元件是使在沿着该光调制元件的长度方向延伸的两个所述光波导中传播的光干涉而动作的干涉型光调制元件。
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