CN116209933A - 光器件、光调制器件及光发送装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够小型化并抑制了制造成本的增加的光器件。本发明的光器件将光学部件收容于壳体内，其特征在于，所述光器件具有光学部件固定构件(OF)，该光学部件固定构件(OF)载置该光学部件，该壳体的侧面部(CS)与该壳体的底面部(CB)接合，该光学部件固定构件(OF)与该侧面部(CS)抵接并与该底面部(CB)接合。

Description

光器件、光调制器件及光发送装置

技术领域

本发明涉及光器件、光调制器件及光发送装置，特别是涉及在将光学部件收容于壳体内的光器件中具有光学部件固定构件的光器件，该光学部件固定构件载置该光学部件。

背景技术

在光计测技术领域、光通信技术领域中，利用光调制器件等各种光器件。在这些光器件中，在壳体内固定配置光波导元件、透镜、反射镜等光学部件。特别是在具备偏振合成模块的光器件中，需要将波长板、具备偏振光合成功能的移束器等更多的光学部件固定配置在壳体内。

为了易于进行多个光学部件的光射束的光轴对合(对准)，如专利文献1所示，利用载置有光学部件的光学部件固定构件(定位单元)。具体而言，在固定构件的表面的一部分设置突出部，将光学部件以与该突出部接触的状态固定。将这样载置、固定有多个光学部件的光学部件固定构件与壳体内的底面部接合。此外，在该底面部的表面也通过切削加工等形成台阶，将光学部件固定构件以接触的状态固定于该台阶的侧面。

另一方面，要求光器件的小型化、高功能化，不仅将在基板上配置有光调制元件(光波导元件)等光波导、调制电极的光波导基板配置于壳体内，而且，将终端基板、驱动器IC基板安装在壳体内。该终端基板是具备将向光调制元件施加的调制信号形成终端的终端电阻的基板，该驱动器IC基板是具备将对光调制元件进行驱动的调制信号放大的驱动器IC的基板。

在这样的光器件中，利用壳体尺寸小(例如，壳体的尺寸为长度30mm以下×宽度12mm以下)且在壳体的底面部、侧面部使用不同的材料的复合材料的壳体。例如，在侧面部使用可伐合金(Kovar)或陶瓷，在底面部使用铜钨。

图1是表示光器件的一例的俯视图，图2表示图1的单点划线A-A’处的剖视图。

标号OS是光波导基板，如箭头所示，向形成于该光波导基板OS的光波导(未图示)输入光波Lin，将从该光波导基板OS输出的光波(Lout)向外部导出。

光波导基板OS将配置有光学透镜LS的光学块OB固定于该光波导基板OS的一端，并使用基座PD固定配置于壳体的底面部CB。而且，作为偏振合成模块，将半波长板WP、具备移束器和偏振光合成的机构的偏振光合成移束器(PC-BS)载置固定于光学部件固定构件OF。半波长板WP、移束器BS及偏振光合成移束器(PC-BS)等与固定构件的突起部OF1抵接而被定位。

该光学部件固定构件OF与壳体内的底面部CB接合。特别是利用形成于壳体的底面部的台阶SP，使光学部件固定构件与台阶SP的侧面接触，进行固定配置。标号RS是对光波导基板OS的端部进行加强并对光学块OB的接合进行辅助的加强构件。而且，标号OL是收纳有配置在壳体外的透镜等的透镜镜筒等，固定于透镜镜筒的光纤(未图示)与形成于光波导基板OS的光波导进行光学耦合。

在光波横穿壳体的侧面部CS的位置形成有贯穿孔(未图示)。

如图2所示，壳体需要将侧面部CS与底面部CB接合。接合利用接合材料或粘接剂，但是该接合材料等从侧面部CS与底面部CB的接合位置露出，在壳体内侧的底面部的角部形成有表面弯曲的突出部AR。特别是在通过异种材料的接合来构成壳体的情况下，由于使用钎料(Au/Sn等)，因此与以往的通过金属切削来形成内侧的侧面部、底面部的壳体相比，在内侧的底面部的角部形成更大的突出部AR。

当这样的突出部AR存在时，需要避开该突出部AR地配置光学部件固定构件OF。因此，如图2所示，在光学部件固定构件OF与壳体的侧面部CS之间形成间隙，成为阻碍光器件的小型化的原因之一。而且，为了避免该间隙的产生，也可以将突出部AR通过切削加工去除，但是切削加工花费追加的费用而成为制造成本增加原因之一。

此外，如图2所示，为了在壳体的底面部CB形成进行光学部件固定构件OF的定位的台阶P，需要对底面部CB的表面进行切削加工。这不仅使制造成本增加，而且为了能够进行使光学部件固定构件OF触抵台阶SP的作业，也额外地需要光学部件固定构件OF的移动空间，因此也成为阻碍光器件的小型化的原因。

在与光学部件固定构件OF的配置固定相关联地占有较多的空间的情况下，当然，安装其他光学部件、电气部件的空间减少，光器件的小型化变得更加困难。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-179066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，能够小型化，并抑制了制造成本的增加的光器件。而且，在于提供一种采用该光器件的构造的光调制器件及使用该光调制器件的光发送装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的光器件、光调制器件及光发送装置具有以下的技术特征。

(1)一种光器件，将光学部件收容于壳体内，其特征在于，所述光器件具有光学部件固定构件，该光学部件固定构件载置该光学部件，该壳体的侧面部与该壳体的底面部接合，该光学部件固定构件与该侧面部抵接并与该底面部接合。

(2)根据上述(1)所述的光器件，其特征在于，该光学部件固定构件具有凹部，该凹部用于使该光学部件固定构件从该壳体的该侧面部与该底面部接合的部位的内侧的角部分离。

(3)根据上述(1)或(2)所述的光器件，其特征在于，该光学部件固定构件由层叠体形成。

(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的光器件，其特征在于，在该光学部件固定构件的与配置有该侧面部的一侧相反的一侧配置基座，该基座与该底面部接合，在该基座上设置其他光学部件，该其他光学部件配置成从该基座向配置有该光学部件固定构件的一侧突出，该光学部件固定构件的一部分具备进入到所述其他光学部件与该底面部之间的部分。

(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的光器件，其特征在于，该壳体的该侧面部与该底面部由不同的材料形成。

(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的光器件，其特征在于，该壳体内部的该底面部成为平坦的形状。

(7)一种光调制器件，其特征在于，上述(1)至(6)中任一项所述的光器件具备：光波导元件，收容于该壳体内；及光纤，向该光波导元件内的光波导输入光波或从该光波导元件内的光波导输出光波。

(8)根据上述(7)所述的光调制器件，其特征在于，该光波导元件具备调制电极，该调制电极用于对在该光波导中传播的光波进行调制，在该壳体的内部具有电子电路，该电子电路将向该光波导元件的调制电极输入的调制信号放大。

(9)一种光发送装置，其特征在于，具有：上述(7)或(8)所述的光调制器件；及电子电路，输出调制信号，该调制信号使该光调制器件进行调制动作。

发明效果

本发明在将光学部件收容于壳体内的光器件中，具有光学部件固定构件，该光学部件固定构件载置该光学部件，该壳体的侧面部与该壳体的底面部接合，该光学部件固定构件与该侧面部抵接并与该底面部接合，因此能够将侧面部用于光学部件固定构件的定位，在侧面部与光学部件固定部之间不产生间隙。而且，在壳体的底面部也不需要形成光学部件固定构件用的台阶，光器件能够小型化，而且，也能够抑制制造成本的增加。

并且，也能够提供具有同样的效果的光调制器件、光发送装置。

此外，光学部件固定构件具有凹部，该凹部用于使该光学部件固定构件从壳体的侧面部与底面部接合的部位的内侧的角部分离，由此不用切除由于该侧面部与该底面部的接合而露出的钎料等接合材料等，能够将光学部件固定构件配置固定，也能够进一步抑制制造成本的增加。

附图说明

图1是表示以往的光器件的一例的俯视图。

图2是图1的单点划线A-A’处的剖视图。

图3是表示本发明的光器件的第一实施例的俯视图。

图4是图3的单点划线B-B’处的剖视图。

图5是表示本发明的光器件的第二实施例的俯视图。

图6是图5的单点划线C-C’处的剖视图。

图7是表示本发明的光器件的第三实施例的俯视图。

图8是图7的单点划线D-D’处的剖视图。

图9是说明本发明的光调制器件及光发送装置的俯视图。

具体实施方式

以下，关于本发明的光器件、光调制器件及光发送装置，使用优选例进行详细说明。

如图3至8所示，本发明的光器件是将光学部件收容于壳体内的光器件，其特征在于，具有光学部件固定构件OF，该光学部件固定构件OF载置该光学部件，该壳体的侧面部CS与该壳体的底面部CB接合，该光学部件固定构件OF与该侧面部CS抵接并与该底面部CB接合。

需要说明的是，在本发明中，“抵接”是指壳体的侧面部CS的内壁与该光学部件固定构件OF未通过粘接剂或钎料等固定而直接接触的状态。

另外，在本发明中，“接合”是指壳体的底面部CB与光学部件固定构件OF通过粘接剂或钎料等固定的状态。

在图3至8中，与表示以往的光器件的图1及2同样，示出具备偏振合成模块的光调制器件。使用与图1及2中说明的构件相同的标号的构件只要没有特别说明，就是与图1及2相同的构件。

在附图中，光学部件固定构件OF与移束器BS或带有偏振光合成功能的移束器(PC-BS)以大致相同大小描绘，但是关于实际的尺寸，移束器(BS、P-BS)比光学部件固定构件OF小。而且，在比较厚的移束器(棱镜等)BS和薄的波长板WP的向光学部件固定构件的接合中，为了提高向光学部件固定构件的接合强度，如图4所示，通常，波长板WP的通过固定构件的定位的部分(波长板WP与固定构件的接触部分)的深度(在图4中为上下方向)较深。

本发明的光器件的特征在于，光学部件固定构件OF的定位利用壳体6的侧面部CS。特别是如图3至8所示，通过利用光波出入的壳体的侧面部，在处于侧面部的外侧的透镜镜筒OL等光学部件与处于该侧面部的内侧的光学部件固定构件OF之间，能够进行更精确的定位。

如上所述，伴随着光器件的小型化、多功能化，将构成壳体的材料通过两种以上的异种材料(可伐合金、铜钨、陶瓷等)构成。因此，侧面部使用的可伐合金与底面部使用的铜钨的合金等使用钎料(Au/Sn等)等接合材料来接合。在这样的异种材料的接合部的角部分，通过钎料等的露出而形成突出部AR。通过该突出部AR能够确保充分的密闭性。

在本发明的光器件中，从抑制制造成本的增加的观点出发，不需要将接合材料等的突出部AR通过切削工序等切除。而且，为了光学部件固定构件的定位等而对壳体的侧面部CS或底面部CB的表面实施切削加工或台阶加工的必要性低。

作为本发明的光器件的另一个特征，光学部件固定构件OF具有凹部CL，该凹部CL用于使该光学部件固定构件OF从壳体的侧面部CS与底面部CB接合的部位的内侧的角部分离。通过设置该凹部CL，将接合材料等的突出部AR除去的必要性更加下降。由于该凹部CL的存在，光学部件固定构件OF的底面不与突出部AR接触，能够将光学部件固定构件OF定位于壳体的侧面部CS。该凹部CL通过将固定构件的一部分通过切削加工等切除能够形成。在使用后述的层叠体的情况下，能够通过调整构成层叠体的金属板的形状来形成。

如图6或图8所示，本发明的光器件使用的光学部件固定构件也可以通过层叠体形成。固定构件使用层叠体的技术在专利文献1中也有公开，例如，将不锈钢(SUS304等)或可伐合金等的薄型金属板(板的厚度为0.1～1mm7左右)层叠而构成，在图6中，将六张金属板沿壳体的底面部的法线方向层叠。各层的金属板通过使用光致抗蚀剂的蚀刻等，能够具备任意的形状。因此，层叠体的设计的自由度提高，也能够更有效地利用壳体内的空间。

多个薄型金属板被层叠，通过压接加热等被接合并一体化。在层叠时也可以在各金属板设置定位标记，或者将层叠的金属板的侧面通过焊接等牢固地结合。

另外，在光学部件大的情况下，金属板不是一张，可以使相同图案的金属板重合多张，通过对整体进行压接加热等而形成用于固定光学部件的侧面。由此，能够增大用于固定光学部件的固定构件侧面的面积，因此光学部件的位置对合变得容易，并能够提高位置精度。

在图5及6、或图7及8的光器件中，也是在光学部件固定构件OF的面向壳体内的侧面部与底面部之间的接合部(角部分、突出部AR)的部位沿着接合部形成有凹部(切缺)。其结果是，如图6(图4也同样)所示，光学部件固定构件OF与壳体的底面部CB的接触面积变窄。而且，光学部件固定构件OF的与壳体的侧面部侧相反的面(光波导基板OS侧的面)成为一个平面(对齐)。这样的光学部件固定构件OF能够将在壳体内占有的区域构成得窄。

另外，与图6不同，如图8所示，也可以使构成光学部件固定构件OF的金属板的下部分向光波导基板OS侧突出地配置。此时，图8所示的下侧两张金属板和其紧接着的处于中间的两张金属板可以使用相同尺寸的金属板。

这样，下部分突出的结构中，光学部件固定构件OF与壳体的底面部接触的面积增加，能够使配置固定稳定化。

需要说明的是，在本说明中，将下部分的金属板和其紧接着的处于中间的金属板分别设为两张，但是其张数没有限定。

另外，将下部分的金属板和其紧接着的处于中间的金属板分别设为相同尺寸的金属板，但是可以使下部分的金属板的尺寸比处于中间的金属板的尺寸大。由此，能够降低光学部件固定构件OF的重心，并使下部分的金属板与底面部接触的面积进一步增加，因此能够将光学部件固定构件更稳定地固定。

此外，由突出的部分OF2、下部分的金属板和其紧接着的处于中间的金属板形成的角部也成为在将光学部件固定构件OF按压于壳体的侧面部CS时施加力的部位。

此外，可以如图8所示，在光学部件固定构件OF的与配置有壳体的侧面部CS的一侧相反的一侧配置基座PD，该基座PD与壳体的底面部CB接合，在该基座上设置其他光学部件(光波导基板OS、光学块OB)，该其他光学部件配置成从该基座PD向配置有该光学部件固定构件OF的一侧突出，该光学部件固定构件的一部分(OF2)具备进入到所述其他光学部件与该底面部CB之间的部分。

通过这样的结构，能够更有效地利用壳体内的空间，能够使光学部件固定构件OF、配置有其他光学部件的基座PD等更接近。

需要说明的是，为了将基座PD固定于壳体内的底面部CB，使用导电性粘接剂或焊料作为粘接剂AD。从基座PD与壳体的底面部CB的间隙形成粘接剂的露出部分。关于光学部件固定构件OF的与基座PD接近的部分，根据需要也可以形成凹部(切缺)。

本发明在如上所述接合材料等从壳体的侧面部CS与底面部CB的接合部、或基座PD与壳体的底面部CB的间隙露出而壳体的底面部C9B的利用面积非常小的情况下特别有效。

在最近的光调制器件中，侧面部CS的安装有透镜镜筒OL的面的内壁与基座PD之间的距离为3.5mm以下，而且，侧面部CS的安装有透镜镜筒OL的面的内壁与光学块OB之间的距离为3mm以下，非常小。此外，钎料、粘接剂等的露出距侧面部CS、基座PD为0.5mm左右。

因此，通过采用本发明的结构，能够有效利用底面部的利用空间。

本发明的光器件使用的壳体如上所述，根据光器件的用途、目的，可以利用通过不同的材料形成壳体的侧面部CS和底面部CB的结构。

另外，在本发明的光器件中，壳体内侧的底面部CB成为平坦的形状，可以利用未形成台阶的结构。例如，在壳体的尺寸小(长度30mm以下×宽度12mm以下)且使用复合材料的壳体中，在壳体内部不需要实施光学部件固定构件(尺寸7～10mm×1～2mm)用的定位加工(台阶形成)。其结果是，与实施了光学部件固定构件用的定位加工的情况相比，以更少的空间能够配置固定光学部件固定构件。当然，由于未进行台阶形成，因此低成本且作业性也良好，利用壳体的侧面部CS，能够精确地安装光学部件固定构件。

接下来，说明将本发明的光器件应用于光调制器件、光发送装置的例子。以下，说明利用了两个马赫-曾德尔型光波导的光调制器件，但是本发明并不局限于此，当然可以应用于将多个马赫-曾德尔型光波导集成的光波导元件、作为其一例的高带宽相干驱动调制器(HB-CDM)等。

如图9所示，光波导元件具有形成于光波导基板1的光波导2和对在该光波导2中传播的光波进行调制的调制电极(未图示)，收容于壳体CA内。此外，通过设置向光波导输入输出光波的光纤(F)，能够构成光调制器件MD。在图9中，光纤F使用载置有光学部件的光学部件固定构件4、具备光学透镜的光学块3或透镜镜筒OL等与光波导元件内的光波导进行光学耦合。并不局限于此，可以将光纤经由贯穿壳体的侧壁的贯穿孔向壳体内导入，将光学部件与光纤直接接合，或者将在光纤端部具有透镜功能的光纤与光波导元件内的光波导光学耦合。图9的点线的箭头表示光路(光轴)的一例。

将输出使光调制器件MD进行调制动作的调制信号的电子电路(数字信号处理器DSP)连接于光调制器件MD，由此能够构成光发送装置OTA。向光波导元件施加的调制信号需要放大，因此使用驱动电路DRV。驱动电路DRV、数字信号处理器DSP可以配置在壳体CA的外部，但是也可以配置在壳体CA内。特别是通过将驱动电路DRV配置在壳体内，能够进一步减少来自驱动电路的调制信号的传播损失。

工业实用性

如以上说明所述，根据本发明，能够提供一种能够小型化并抑制了制造成本的增加的光器件。而且，能够提供一种采用该光器件的构造的光调制器件及使用该光调制器件的光发送装置。

标号说明

AD粘接剂

AR突出部(接合材料等)

BS 移束器

CB 壳体的底面部

CL 凹部

CS 壳体的侧面部

OB 光学块

OF 光学部件固定构件

OF1 突起

OL 透镜镜筒

OS 光波导基板

P-BS带有偏振光分束器功能的移束器

PD 基座

RS 加强构件

Claims (9)

1.一种光器件，将光学部件收容于壳体内，其特征在于，

所述光器件具有光学部件固定构件，该光学部件固定构件载置该光学部件，

该壳体的侧面部与该壳体的底面部接合，

该光学部件固定构件与该侧面部抵接并与该底面部接合。

2.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，

该光学部件固定构件具有凹部，该凹部用于使该光学部件固定构件从该壳体的该侧面部与该底面部接合的部位的内侧的角部分离。

3.根据权利要求1或2所述的光器件，其特征在于，

该光学部件固定构件由层叠体形成。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光器件，其特征在于，

在该光学部件固定构件的与配置有该侧面部的一侧相反的一侧配置基座，该基座与该底面部接合，

在该基座上设置其他光学部件，该其他光学部件配置成从该基座向配置有该光学部件固定构件的一侧突出，

该光学部件固定构件的一部分具备进入到所述其他光学部件与该底面部之间的部分。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的光器件，其特征在于，

该壳体的该侧面部与该底面部由不同的材料形成。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的光器件，其特征在于，

该壳体内部的该底面部成为平坦的形状。

7.一种光调制器件，其特征在于，

权利要求1～6中任一项所述的光器件具备：

光波导元件，收容于该壳体内；及

光纤，向该光波导元件内的光波导输入光波或从该光波导元件内的光波导输出光波。

8.根据权利要求7所述的光调制器件，其特征在于，

该光波导元件具备调制电极，该调制电极用于对在该光波导中传播的光波进行调制，

在该壳体的内部具有电子电路，该电子电路将向该光波导元件的调制电极输入的调制信号放大。

9.一种光发送装置，其特征在于，具有：

权利要求7或8所述的光调制器件；及

电子电路，输出调制信号，该调制信号使该光调制器件进行调制动作。

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