CN116157722A - 光调制器及使用该光调制器的光发送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明能够提供减少了从驱动电路元件向调制基板的传送损失的光调制器。光调制器在壳体(3)内收容有调制基板(1)和驱动电路元件(2)，调制基板(1)具有光波导(200)和调制电极(10)，该调制电极(10)用于对在该光波导中传播的光波进行调制，该驱动电路元件(2)生成向该调制电极(10)施加的调制信号，所述光调制器的特征在于，在该驱动电路元件(2)的上表面侧设置输出调制信号的输出端子(20’)，在该驱动电路元件(2)和该调制基板(1)的上侧跨越两者地配置有配线基板(4)，该配线基板(4)具备将该输出端子(20’)与该调制电极(10)电连接的配线。
Description
技术领域
本发明涉及光调制器及使用该光调制器的光发送装置，特别是涉及在壳体内收容有调制基板和驱动电路元件的光调制器，该调制基板具有光波导和调制电极，该调制电极用于对在该光波导中传播的光波进行调制，该驱动电路元件生成向该调制电极施加的调制信号。
背景技术
在光通信领域或光计测领域中，利用了调制基板的光调制器被广泛使用，该调制基板具有光波导和调制电极，该调制电极对在该光波导中传播的光波进行调制。近年来的光调制器的小型/低消耗电力化进展，例如专利文献1所示，将InP半导体的电力/光转换元件芯片(调制基板)和驱动IC(驱动电路元件)收容于相同壳体内的光调制器的开发不断进展。
另外，由于宽带化的要求而调制信号也成为60GHz以上的微波，在通过现有的引线键合将驱动电路元件与调制基板之间连接的情况下，由于电感成分增加而高频特性劣化。
以往，对光调制器进行驱动的调制信号利用差动信号(差分信号)和单端信号。差动信号虽然具有噪声耐性，对于配线长度较长的线路有效，但是受到配线的设计上的制约，存在传送损失大的倾向。另一方面，单端信号虽然容易受到来自外部的噪声的影响，但是具有容易设计，能够缩短配线长度，减少传送损失的优点。
由于近年来的数字信号处理技术的进展，在光传送装置内多使用数字信号处理器(DSP)设备。DSP设备内由于以小信号进行动作，因此需要提高对来自其他的设备的噪声的耐性，调制信号多使用差动信号。
从DSP输出的调制信号使用差动信号而配线至在光调制器的壳体内配置的驱动电路元件。驱动电路元件形成为将信号放大器组合成多级的结构，输出信号在传送线路的配线长度较长的情况下多使用信号品质优异的差动信号。因此，由于从驱动电路元件将多个信号向调制基板配线，配线长度也变长。其结果是，成为调制信号的传送损失劣化的原因。
另一方面，由于宽带化，需要将由驱动电路元件放大的调制信号以非常少的传送损失向电/光转换元件(调制基板)配线(最短配线)。而且，调制基板也由于小型/集成化而向调制电极的配线受到设计上的制约，因此希望基于单端信号的配线。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-164243号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于提供一种解决上述那样的问题，抑制从驱动电路元件向调制基板的高频特性劣化的光调制器。此外，提供一种能够将从驱动电路元件输出的差动信号作为单端信号而有效地向调制电极施加的光调制器。而且，提供一种使用上述的光调制器的光传送装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的光调制器及光发送装置具有以下那样的技术特征。
(1)一种光调制器，在壳体内收容有调制基板和驱动电路元件，该调制基板具有光波导和调制电极，该调制电极用于对在该光波导中传播的光波进行调制，该驱动电路元件生成向该调制电极施加的调制信号，所述光调制器的特征在于，在该驱动电路元件的上表面侧设置输出调制信号的输出端子，在该驱动电路元件和该调制基板的上侧跨越两者地配置有配线基板，该配线基板具备将该输出端子与该调制电极电连接的配线。
(2)在上述(1)记载的光调制器中，其特征在于，该配线基板的配线与该输出端子及该调制电极通过倒装键合而电连接。
(3)在上述(1)或(2)记载的光调制器中，其特征在于，该配线基板构成为，从该驱动电路元件接受差动信号，并向该调制电极仅输出该差动信号中的一个信号。
(4)在上述(3)记载的光调制器中，其特征在于，该差动信号中的另一个信号被设置于该配线基板的终端器终止。
(5)在上述(4)记载的光调制器中，其特征在于，该终端器设置在相对于该配线基板的与该调制基板相对的面而位于背面侧的面。
(6)在上述(4)或(5)记载的光调制器中，其特征在于，在该配线基板设置有散热单元，该散热单元将从该终端器产生的热量放出。
(7)一种光发送装置，其特征在于，具备：上述(1)至(6)任一记载的的光调制器；及信号发生器，生成向该驱动电路元件输入的调制信号。
发明效果
通过本发明，光调制器在壳体内收容有调制基板和驱动电路元件，该调制基板具有光波导和调制电极，该调制电极用于对在该光波导中传播的光波进行调制，该驱动电路元件生成向该调制电极施加的调制信号，其中，在该驱动电路元件的上表面侧设置输出调制信号的输出端子，在该驱动电路元件和该调制基板的上侧跨越两者地配置有配线基板，该配线基板具备将该输出端子与该调制电极电连接的配线，因此能够提供减少了从驱动电路元件向调制基板的传送损失的光调制器。
而且，该配线基板构成为，从该驱动电路元件接受差动信号，并向该调制电极仅输出该差动信号中的一个信号，因此能够提供能够将从驱动电路元件输出的差动信号作为单端信号而有效地向调制电极施加的光调制器。
附图说明
图1是表示本发明的光调制器的一例的俯视图。
图2是图1的光调制器的侧视图。
图3是表示图2的光调制器中的驱动电路元件与调制基板之间的连接结构的侧视图。
图4是表示本发明的光调制器的另一例的侧视图。
图5是表示图4的光调制器中的驱动电路元件与调制基板之间的连接结构的侧视图。
图6是表示图5的光调制器的一部分的俯视图。
图7是表示本发明的光调制器使用的调制基板的一例的俯视图。
图8是表示本发明的光调制器中的配线基板的例子的图。
图9是表示本发明的光调制器中的配线基板的另一例的图。
图10是说明配线基板上的电气配线及终端器的布局的图。
图11是表示在本发明的光调制器中的配线基板设置有散热单元的例子的图。
图12是表示在本发明的光调制器中的配线基板设置有散热单元的另一例的图。
具体实施方式
以下，关于本发明，使用优选例进行详细说明。
如图1至3或图4至6所示，本发明涉及一种光调制器，在壳体(3)内收容有调制基板1和驱动电路元件2，该调制基板1具有光波导200和调制电极10，该调制电极10用于对在该光波导中传播的光波进行调制，该驱动电路元件2生成向该调制电极施加的调制信号，所述光调制器的特征在于，在该驱动电路元件的上表面侧设置输出调制信号的输出端子，在该驱动电路元件和该调制基板的上侧跨越两者地配置有配线基板4，该配线基板4具备将该输出端子与该调制电极电连接的配线。
作为调制基板，可以利用铌酸锂(LN)或钽酸锂(LT)、PLZT(锆钛酸铅镧)等具有电光效应的强电介质基板或者在加强基板上形成有基于这些材料的气相生长膜的结构。
另外，也可以利用使用InP等半导体材料或有机材料等各种材料的基板。
作为光波导的形成方法，可以利用对光波导以外的基板表面进行蚀刻或者在光波导的两侧形成槽等使基板的与光波导对应的部分成为凸状的脊型光波导。而且，也可以将Ti等利用热扩散法或质子交换法等在基板表面形成高折射率部分，由此形成光波导。也可以在脊型光波导部分将高折射率材料进行扩散等，形成复合性的光波导。
形成有光波导的调制基板的厚度为了实现调制信号的微波与光波的速度匹配，可以由10μm以下，更优选5μm以下的薄板构成。而且，脊型光波导的高度设定为2μm以下，更优选1μm以下。而且，也可以在加强基板之上形成气相生长膜，将该膜加工成光波导的形状。
由薄板构成的调制基板为了提高机械强度而通过直接接合或者经由树脂等粘接层而粘接固定于加强基板。作为直接接合的加强基板，优选利用折射率比光波导及形成有光波导的基板低且热膨胀率与光波导等接近的材料，例如石英等。而且，在经由粘接层而接合于加强基板时，也可以利用LN基板等与薄板相同的材料作为加强基板。
沿着光波导形成调制电极及偏压电极。作为电极的形成方法，可以通过在Au或Ti等基底金属之上通过镀敷法层叠Au而构成。
如图1及2、或图4所示，与调制基板1相邻地配置驱动电路元件2。驱动电路元件2呈将信号放大器连接成多级的结构，输入作为调制信号的差动信号，输出放大后的差动信号。例如，调制信号S由配置在壳体外的数字信号处理器(DSP)等产生。调制信号S经由图1、2及4所示那样的电气信号导入单元6向壳体3内导入。电气信号导入单元可以使用柔性配线或引脚或连接器端子等各种配线单元。以下，以柔性配线为中心进行说明，但是没有限定于此。
作为电气信号导入单元的柔性配线6连接于壳体内的中继基板5。如图3或5所示，在柔性配线6形成电气配线60，在中继基板5形成电气配线50。由此，确保外部的电气信号到达驱动电路元件2的输入端子的路径。
如图1所示，光波L1从外部经由光纤向配置在壳体3内的调制基板1的光波导输入。而且，从调制基板1输出的光波经由光纤作为输出光L2向外部射出。标号7及70是装入有透镜等的准直仪。图2等的标号30是壳体3的盖部分。
如图4所示，调制基板1与准直仪7及70的光波的连接使用基于透镜或棱镜等空间光学系统进行的连接。特别是在将两个输出光进行偏振合成时，将偏振光分束器等光学部件的一部分配置在壳体内。而且，也可以在调制基板1的端面粘贴透镜块等，减少光学部件的对准调整作业。
图3是更详细地说明包含图1及2的调制基板1及驱动电路元件2的结构的图。而且，图5及6是更详细地说明包含图4的调制基板1及驱动电路元件2的结构的图。图6是图5的俯视图，但即使是图3的俯视图，图6的从驱动电路元件2起右侧的图也成为相同的附图。
如图3那样使用柔性配线6的情况下，在柔性基板上形成配线60，而且，在中继基板5设置导孔50，经由导孔50将配线60电连接于焊盘部51。驱动电路元件2的输入端子即焊盘部20与所述焊盘部51通过引线键合8连接。
在使用图4的电气信号导入单元6(可以使用柔性或刚性的基板)的情况下，如图5所示，从电气信号导入单元6的配线60经由中继基板5的配线50与驱动电路元件的输入端子(焊盘部)20电连接。端子间的连接利用引线键合8。而且，如图5的俯视图即图6所示，可以在中继基板5上另行配置输入用端子52和输出用端子53，将两者的端子之间通过配线50连接。
将驱动电路元件2与调制基板1的调制电极10连接的配线基板4使用利用了氧化铝或氮化铝的陶瓷的绝缘基板，在图3或图5的配线基板4的上表面或下表面形成电气配线。在图6中，在配线基板4的上表面侧配置配线40及终端器41。
在图3或图5中，形成有贯穿配线基板4的导孔43，将在配线基板4的下表面设置的焊盘部42与在上表面设置的电气配线40电连接。配线基板(焊盘部42)与驱动电路元件2的输出端子(20’)的连接、或者配线基板(焊盘部42’)与调制基板1的调制电极的焊盘部100的连接通过倒装键合进行。具体而言，存在通过Au电极焊盘形成两者的焊盘部并利用基于热/振动施加的压接进行连接的方法或者基于导电性粘接剂9(9’)的凸块连接等。
图7是表示图3或图5(图6)等使用的调制基板1的一例的俯视图。如图7所示，在调制基板1形成光波导200，在光波导200的作用部形成调制电极10。调制电极由信号电极和接地电极构成，在图7中，仅例示信号电极的一部分。而且，为了对使用马赫-曾德尔型光波导的干涉型光调制器的DC偏压进行控制，也可以设置偏压电极。
调制电极10通过配线101与输入调制信号的输入端子(焊盘部)100电连接。在图7中，光波导构成为使光波从调制基板的相同端面入射及出射，但是并不局限于此，也可以构成为将光波导弯曲成直角，使从调制基板的一侧面入射的光从与该侧面相邻的相邻侧面射出。而且，也可以构成为将图7的光波导的马赫-曾德尔型光波导的分支波导形成得长，将分支波导弯曲180度。
图8是表示配线基板4的一例的图。为了简化说明，仅图示一个与差动信号有关的配线。
向图8的配线基板4的左侧导入驱动电路元件的输出信号，在配线基板4上设置与差动信号(S+,S-)和接地(G)对应的配线40。差动信号和接地的配置及配线的个数对应于驱动电路元件的输出端子来设定。而且，如图6的利用四个差动信号的情况那样输出多个调制信号的情况下，在配线基板4也对应于调制信号的个数而并列设置有同样的配线图案。需要说明的是，关于接地用的配线G，也有在相邻的配线之间共用的情况。
在图8中，将差动信号中的一个信号(S+)作为单端信号向调制电极输出，另一个信号(S-)被终端器终止。作为终端器，可以通过在信号配线与接地配线之间设置终端电阻41R来构成。而且，为了吸收从终止的信号配线(S-)的端部放出的微波，可以设置以包围信号配线的方式将接地配线之间连接的部分400。而且，终端电阻41R的配置为了防止S-信号配线的不必要的反射，可以尽可能地配置在驱动电路元件的电极的附近(图8的左侧)。
终端器的结构不仅可以如图8所示地配置成为终端电阻41R的电阻体膜，而且可以作为装入有电阻器等的一个芯片状的电气部件而构成，这样的芯片状的终端器的情况下，通过导电性粘接剂而电连接并固定于配线基板4上的配线40。
图9是在配线基板4的下表面形成图9的(a)的配线，并如图9的(b)那样仅将终端器41配置于配线基板4的上表面的图。对应于终端器41的位置，在配线基板4形成配线用的导孔。如果将该配线基板通过侧视图表示，则成为图10的(b)那样的结构，图10的(a)是与图3或图5同样的结构，在配线基板的上表面形成配线40，同样在上表面配置终端器41。在图10的(b)的布置中，也可以如图10的(c)那样在配线基板的下表面一并配置配线40和终端器41。此外，在图10的(a)的布置中，也可以在配线基板的上表面配置配线40，在下表面配置终端器41。在该情况下，配线40与终端器41由导孔43”连接。
如图10的(a)及图10的(b)那样在配线基板4的上表面(相对于配线基板的与调制基板相对的面而位于背面侧的面)设置终端器的理由是在信号配线(S-)的终端电阻(终端部)中，电气信号被转换成热量，因此为了不耐受热量的调制基板的保护及抑制热量引起的漂移现象，在从调制基板1更加分离的位置设置终端器。
另外，为了提高配线基板4的散热效果，可以如图11所示地在终端器的周边设置贯通孔或在贯通孔配置导电构件而得到的散热单元，或者如图12所示地在接地用配线的一部分设置贯通导孔来作为散热单元。这些贯通孔(特别是配置有导电构件的贯通孔)或贯通导孔等也有助于抑制被终止的微波向调制基板侧的传播。
通过具备上述的光调制器和生成向该光调制器内的驱动电路元件输入的调制信号的信号发生器(DSP等)，也能够提供具有同样的效果的光发送装置。
工业实用性
如以上所述，根据本发明，能够提供减少了从驱动电路元件向调制基板的传送损失的光调制器。而且，也能够提供能够将从驱动电路元件输出的差动信号作为单端信号而有效地向调制电极施加的光调制器。而且，能够提供使用了上述的光调制器的光传送装置。
标号说明
1 调制基板
2 驱动电路元件
3 壳体
4 配线基板
Claims (7)
1.一种光调制器，在壳体内收容有调制基板和驱动电路元件，
该调制基板具有光波导和调制电极，该调制电极用于对在该光波导中传播的光波进行调制，
该驱动电路元件生成向该调制电极施加的调制信号，
所述光调制器的特征在于，
在该驱动电路元件的上表面侧设置输出调制信号的输出端子，
在该驱动电路元件和该调制基板的上侧跨越两者地配置有配线基板，该配线基板具备将该输出端子与该调制电极电连接的配线。
2.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，
该配线基板的配线与该输出端子及该调制电极通过倒装键合而电连接。
3.根据权利要求1或2所述的光调制器，其特征在于，
该配线基板构成为，从该驱动电路元件接受差动信号，并向该调制电极仅输出该差动信号中的一个信号。
4.根据权利要求3所述的光调制器，其特征在于，
该差动信号中的另一个信号被设置于该配线基板的终端器终止。
5.根据权利要求4所述的光调制器，其特征在于，
该终端器设置在相对于该配线基板的与该调制基板相对的面而位于背面侧的面。
6.根据权利要求4或5所述的光调制器，其特征在于，
在该配线基板设置有散热单元，该散热单元将从该终端器产生的热量放出。
7.一种光发送装置，其特征在于，具备：权利要求1～6中任一项所述的光调制器；及信号发生器，生成向该驱动电路元件输入的调制信号。
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