JP2013186200A

JP2013186200A - 光モジュール、及び光送信器

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Publication number: JP2013186200A
Application number: JP2012049670A
Authority: JP
Inventors: Jablonski Mark; ジャボロンスキーマーク; Koichi Tamura; 公一田村
Original assignee: Oclaro Japan Inc
Current assignee: Lumentum Japan Inc
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-09-19

Abstract

【課題】特性が向上される偏波多重方式の半導体光素子及びそれを備える光モジュールの提供。
【解決手段】本発明に係る光モジュールは、電気光学効果を有するとともに焦電性である第１の基板と、前記第１の基板の表面に形成される、光導波路と、前記第１の基板の表面端部に設けられ、前記光導波路の端部と光ファイバの端部との接合を補強するための、補強部材と、を備える、光モジュールであって、前記補強部材の接合側の端面は、前記第１の基板の接合側の端面に及ぶとともに、前記補強部材の材料は、前記第１の基板の材料と熱膨張係数が略等しく、電気伝導性が前記第１の基板の材料より高い、ことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気光学効果を有するとともに焦電性である基板を備え、該基板の表面に光導波路が形成される、光モジュールに関し、特に、該基板の光導波路の端部に補強部材が設けられる、光モジュールの特性向上に関する。

光ファイバを用いた光通信系において、電気光学効果を有する基板の表面に光導波路が形成される、光モジュールが用いられる。光ファイバの端部と光導波路の端部との結合方法は多数存在する。例えばレンズによる結合などと比較して、コスト低減、素子サイズ軽減、工程の簡素化などの観点より、光ファイバの端部と光導波路の端部とを直接結合させる方法が望ましい。

基板の表面に形成される光導波路の端部と、光ファイバの端部との、結合をより強いものとするために、基板の端部に、光導波路の端部を覆って、補強部材が設けられる。さらに、チップを洗浄したり、表面を被覆させたり、チップを検査する際に、該補強部材は、固定するための端部とすることが出来るので、チップ操作性をより簡単にするという利点もある。温度変化などに対応するために、典型的には、該補強部材は該基板と同じ材料で形成される。補強部材などの一般的な固定部品を用いて光ファイバを光導波路に接合する技術が、非特許文献１に記載されている。

"Fiber Attachment for Guided Wave Devices"，Journal of LightWave Technology，８６２頁，Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．６，１９８８年６月 "Single and Practical Technique for Attaching Single-Mode Fibers toLithium Niobate Waveguides"，Electron Lett.，９７４頁，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２３，１９８４年１１月

高い電気光学効果が得られる基板材料として、例えば、ニオブ酸リチウム（Lithium Niobate：以下、ＬＮと記す）、タンタル酸リチウム（Lithium Tantalate：以下、ＬＴと記す）、又は、ニオブ酸タンタル酸リチウム（Lithium Niobate-Tantalate：以下、ＬＮＴと記す）などが適しているが、これらは、焦電性（Pyroelectric）物質であり、温度変化によって、誘電分極が変動し、表面電荷が変動する。なお、ＬＮ基板の端部にＬＮ補強部材が設けられ、光導波路と光ファイバとを結合する技術が、非特許文献２に開示されており、ＬＮ補強部材がＬＮ基板の表面に設けられることにより、安定性が向上している。焦電性物質では、周りの双極子モーメントによって、電荷が静的に分離する。温度変化によって、該双極子モーメントが変化し、電荷が移動する。この静的電荷及び移動電荷によって、素子製造過程や素子駆動過程において、電界が生じ、そして、変動する。例えば、素子製造過程においては、この電荷によって素子表面にホコリなどの異物が付着するなどの問題が生じる。

補強部材のサイズは光モジュール全体のサイズに対して小さいので、補強部材によって光モジュールの特性が影響を受けることについて従来あまり注目されていなかった。しかし、本発明者は、補強部材の接合側の表面に異物が付着してしまうことなどにより、光ファイバとの接合の度合いが低下し、それによる光モジュールの特性が受ける影響は無視できないことに注目した。

本発明は、かかる課題を鑑みてなされてものであり、本発明の目的は、焦電性の基板上に形成される光導波路の端部に補強部材が設けられる光モジュールであって、補強部材により特性が向上される光モジュールの提供とする。

（１）上記課題を解決するために、本発明に係る光モジュールは、電気光学効果を有するとともに焦電性である第１の基板と、前記第１の基板の表面に形成される、光導波路と、前記第１の基板の表面端部に設けられ、前記光導波路の端部と光ファイバの端部との接合を補強するための、補強部材と、を備える、光モジュールであって、前記補強部材の接合側の端面は、前記第１の基板の接合側の端面に及ぶとともに、前記補強部材の材料は、前記第１の基板の材料と熱膨張係数が略等しく、電気伝導性が前記第１の基板の材料より高い、ことを特徴とする。

（２）上記（１）に記載の光モジュールであって、前記第１の基板の材料は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、又はニオブ酸タンタル酸リチウムのいずれかであり、前記補強部材の材料は、ブラックニオブ酸リチウム、ブラックタンタル酸リチウム、又はブラックニオブ酸タンタル酸リチウム、のいずれかであってもよい。

（３）上記（１）に記載の光モジュールであって、前記第１の基板の材料及び前記補強部材の材料は、ニオブ酸リチウム及びブラックニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びブラックタンタル酸リチウム、又は、ニオブ酸タンタル酸リチウム及びブラックニオブ酸タンタル酸リチウム、のいずれかの組み合わせであってもよい。

（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の光モジュールであって、前記光導波路は、ＬＮ変調器として機能してもよい。

（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光モジュールであって、前記光導波路の端部と、エポキシ又は直接貼り合わせによって、端部が結合される、光ファイバを、さらに備えてもよい。

（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の光モジュールであって、前記補強部材の少なくとも一の側面及び該側面に対応する前記第１の基板の側面に、導電性膜が被覆してもよい。

（７）上記（６）に記載の光モジュールであって、前記第１の基板の前記表面とは反対側の面に配置されるとともに、前記補強部材の材料によって形成される、第２の基板を、さらに備えてもよい。

（８）本発明に係る光送信器は、上記（６）又は（７）に記載の光モジュールと、該光モジュールを、導電性の接着材によって固定して搭載する、導電性のパッケージと、を備える、光送信器であって、前記補強部材は、前記パッケージと電気的に接続されてもよい。

本発明により、焦電性の基板上に形成される光導波路の端部に補強部材が設けられる光モジュールであって、補強部材により特性が向上される光モジュールが提供される。

本発明の実施形態に係る光モジュールの斜視模式図である。本発明の実施形態に係る光モジュールの断面図である。本発明の実施形態に係る光送信器の側面図である。本発明の第１の実施形態に係る光モジュールの電荷分布を示す模式図である。参考例に係る光モジュールの電荷分布を示す模式図である。

以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

図１は、本発明の実施形態に係る光モジュール１の斜視模式図である。当該実施形態に係る光モジュール１は、ＬＮ基板を備え、該ＬＮ基板の表面に光導波路３が形成されている。該光モジュール１は、例えばＬＮ変調器などの外部変調器であり、外部より入力側に入力される連続（ＣＷ）光を変調し、光信号として出力側へ出力する。すなわち、光導波路３はＬＮ変調器として機能している。なお、ＬＮ変調器は、マッハツェンダー干渉計の一つである。光モジュール１の光導波路３の入力側の端部及び出力側の端部には、光ファイバ５０の端部がそれぞれ結合されている。そして、ＬＮ基板の表面の入力側及び出力側の端部には、ファセットブロック９（facet-block）がそれぞれ設けられている。ファセットブロック９は、光導波路３の端部と光ファイバ５０の端部との接合を補強するための、補強部材である。ファセットブロック９の接合側（入力側及び出力側）の端面は、ＬＮ基板の接合側（入力側及び出力側）の端面に、それぞれ及んでいる。ファセットブロック９の端面及びＬＮ基板の端面に、光ファイバ５０の端面が接合されるので、ファセットブロック９の端面とＬＮ基板の端面とで、実質的に共通する平面を形成しているのが望ましい。なお、ＬＮ基板及びファセットブロック９の入力側及び出力側の端面に、導電性を有する無反射膜（ＡＲ膜）（図示せず）が被覆している。

なお、図１には、光導波路３が図示されているが、実際には、光導波路３の上方に、該光導波路３の所定の領域に電圧を印加するための進行波型の電極（図示せず）が形成されており、電極のパターン形状によりＲＦ回路を構成している。光導波路及び電極の形状により、光モジュール１は、光強度変調器、位相変調器、スクランブラなど様々なＬＮ変調器として用いることが出来る。また、本発明に係る光モジュール１は、ＬＮ変調器といった外部変調器に最適であるが、これに限定されることはなく、本発明は光導波路を備える光モジュールに広く適用できるのは言うまでもない。

図２は、当該実施形態に係る光モジュール１の断面図である。図２は、光モジュール１の光導波路３に沿った断面の一部を示している。第１ＬＮ基板２の上表面に、チタン（Ｔｉ）を所定の形状に熱拡散させることにより、光導波路３が形成されている。さらに、第１ＬＮ基板２の上表面全体に、酸化シリコン層４（ＳｉＯ_２）とシリコン層５（Ｓｉ）層が、順に積層されている。ここで、シリコン層５は、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）又は、Ｐ（燐）がドープされたＳｉなどによって形成されており、シリコン層５は導電性を有する。さらに、シリコン層５の上表面に、所定の形状の電極６が形成されている。電極６は、例えば、Ｔｉ、金（Ａｕ）、及びＡｕのメッキが、シリコン層５の上表面より順に積層されることにより、形成される。なお、酸化シリコン層４は、電極６に変調信号を印加する際に、変調信号の進行速度を、光導波路３を伝搬する光の進行速度と合わせるとともに、インピーダンス整合をとるバッファ層である。

光モジュール１において、ＬＮ基板は、第１の基板である第１ＬＮ基板２と、第２の基板である第２ＬＮ基板７を含み、第１ＬＮ基板２と第２ＬＮ基板７は、非導電性のエポキシ８によって接合されている。同様に、ファセットブロック９は、第１ＬＮ基板２の端部であって、シリコン層５の上表面に、非導電性のエポキシ１０によって固定されている。ファセットブロック９と第１ＬＮ基板２とで、光導波路３の端部を挟んでいる。

ＬＮ基板の入力側の端面及びファセットブロック９の入力側の端面と、ファセットブロック９の上側の表面とに、導電性を有するＡＲ膜１１が被覆している。また、第２ＬＮ基板７の下側の表面に、多結晶シリコン又は、ＰがドープされたＳｉからなるシリコン層１２が形成されている。ここで、変調器は、ＬＮ基板（第１ＬＮ基板２（光導波路３を含む）、酸化シリコン層４、シリコン層５、電極６、第２ＬＮ基板７、及びエポキシ８）と、ファセットブロック９と、エポキシ１０、ＡＲ膜１１、及びシリコン層１２とを含んでいる。

説明を簡単にするために図１には示していないが、実際には、光ファイバ５０の端部には、例えばガラス中空管であるフェルール５１が配置され、光ファイバ５０が挿入される。光ファイバ５０の端面及びフェルール５１の端面が、非導電性のエポキシ１３により、変調器の入力側の端面（第１ＬＮ基板２の端面及びファセットブロック９の端面）と接合される。ここで、エポキシ１３は、典型的には、１０〜２０μｍ程度の膜厚の薄膜である。同様に、変調器の出力側の端面にも、フェルール５１に挿入される光ファイバ５０が接合される。なお、光ファイバ５０は、例えばファイバピッグテイルと呼ばれるタイプである。当該実施形態に係る光モジュール１は、変調器と、該変調器に接合される光ファイバ５０及びフェルール５１とを含んでいる。

当該実施形態に係る光モジュール１の特徴は、第１ＬＮ基板２の材料が焦電性を有するＬＮであり、ファセットブロック９の材料が、ブラックＬＮ（以下、ＢＬＮと記す）であることになる。なお、ＢＬＮは、通常のＬＮから酸素除去された物質であり、例えば真空中、窒素ガス中、不活性ガス中のいずれかの環境下で、４５０℃〜７５０℃の温度によりＬＮをアニール処理することによって、ＬＮより酸素を除去することができる。ＬＮより酸素を除去することにより、ＬＮの色が透明から不透明な黒色に変化し、ＢＬＮはＬＮより高い電気伝導性を有する。ＢＬＮの抵抗率は、例えば、室温２５℃において、９×１０^９〜１×１０^１３（Ｏｈｍ・ｃｍ）といった広い範囲のいずれかであれば望ましく、少なくとも、通常のＬＮの抵抗率（典型的には１．３×１０^１４（Ｏｈｍ・ｃｍ）より低ければよい。すなわち、少なくとも、通常のＬＮより電気伝導性が高ければよい。さらに、ＬＮの抵抗率より１／１００以下（１００倍以上の電気伝導性）を有しているのが望ましい。なお、ＢＬＮは、酸素除去されたＬＮに限定される必要はなく、Ｆｅ（鉄）などが添加されたＬＮなどであってもよい。なお、本明細書において、「導電性を有する」物質とは、良導体に限定されることなく、ＬＮなどの焦電性の物質より電気伝導性が高い物質をいい、抵抗率が１×１０^１３（Ｏｈｍ・ｃｍ）より低い物質であればよい。

ＬＮという物質は、ＸカットとＺカットという２つの異なる結晶カットのいずれかで用いられることが一般的である。電気光学係数が最も大きいのは、ｚ結晶軸方向に沿う場合である。Ｚカットは、ｚ結晶軸方向がウェハ表面に垂直な方向となる場合であり、Ｘカットは、ｚ結晶軸方向がウェハ表面の面内に含まれる場合である。ＢＬＮ及び通常のＬＮは、ともに、ｘ結晶軸方向及びｙ結晶軸方向の熱膨張係数が１６×１０^−６（℃^−１）であり、ｚ結晶軸方向の熱膨張係数が５×１０^−６（℃^−１）である。

さらに、当該実施形態に係る光モジュール１の両側面に、シリコン層１４が被覆している。ここで、シリコン層１４は、多結晶シリコンやＰを不純物としてドープしたＳｉなどからなり、導電性を有している。シリコン層１４は、導電性膜の一例として挙げており、導電性を有する他の物質によって形成されていてもよい。光モジュール１がパッケージ１５に搭載されて、光送信器として用いられる。

図３は、当該施形態に係る光送信器の側面図である。光モジュール１において、光導波路３の両側の側面がシリコン層１４によって被膜されており、光モジュール１は、例えばステンレススチールなどの導電性のパッケージ１５に、導電性の接着材１６によって固定される。

ファセットブロック９の側面は、該側面に対応する第１ＬＮ基板２の側面に及んでおり、同様に、第２ＬＮ基板７の側面は、第１ＬＮ基板２の該側面に及んでいる。前述の通り、光モジュール１の側面に導電性膜であるシリコン層１４が被覆しており、ファセットブロック９の側面と、第１ＬＮ基板２の側面と、及び第２ＬＮ基板７の側面とが、シリコン層１４を介して、互いに電気的により接続されるために、これら側面で実質的に共通する平面を形成しているのが望ましい。しかし、電気的な接続が確保出来ていればこれに限定されなくてもよい。前述の通り、第２ＬＮ基板７の下側の表面にシリコン層１２が形成されており、ファセットブロック９は、パッケージ１５と電気的に接続されている。

次に当該実施形態に係る光モジュール１及び光送信器の効果について説明するが、その前に、参考例に係る光モジュール１０１について考察する。

図５は、参考例に係る光モジュール１０１の電荷分布を示す模式図である。参考例に係る光モジュール１０１では、ファセットブロック１０９が、焦電性物質であるＬＮで形成されている点が、当該実施形態に係る光モジュール１と異なっている。通常のＬＮは、典型的には、４分間で４０℃の温度低下させる場合に、焦電効果により、２（ｋＶ／ｃｍ）の表面電界が発生する。

参考例に係る光モジュール１０１において、ＬＮ基板は、第１ＬＮ基板１０２と、非導電性のエポキシ１０８によって第１ＬＮ基板１０２に接合される第２ＬＮ基板１０７からなり、光導波路１０３は、第１ＬＮ基板１０２の上表面に形成され、ファセットブロック１０９が非導電性のエポキシ１１０を介して第１ＬＮ基板１０２の上表面の端部に固定されている。なお、ここでは、説明を簡単にするため図示していないが、第１の実施形態と同様に、参考例に係る光モジュール１０１は、ＬＮ変調器であり、酸化シリコン層、シリコン層、電極、ＡＲ膜などを備えている。

第１ＬＮ基板１０２は、焦電性物質であるＬＮで形成されているので、誘電分極により、図の縦方向に延びる双極子モーメント１３１が生じ、図の上側が正に下側が負に分極している。これにより、エポキシ１０８は非導電性であるので、エポキシ１０８の上側の領域１２５は負に帯電し、下側の領域１２６は正に帯電する。第２ＬＮ基板１０７は、同様にＬＮで形成されているので、誘電分極により図の縦方向に延びる双極子モーメント１３２が生じている。

ファセットブロック１０９は焦電性物質であるＬＮで形成されているので、誘電分極により双極子モーメント１３３が生じる。しかし、ＬＮ基板（第１ＬＮ基板１０２及び第２ＬＮ基板１０７）において、誘電分極が基板全体に生じているのに対して、ファセットブロック１０９は、ＬＮ基板の端部に配置されている。よって、ファセットブロック１０９に生じる双極子モーメント１３３は、図に示す通り斜め方向に延びており、図の横成分を有している。なお、エポキシ１１０は非導電性であるので、エポキシ１１０の領域１２４のうち上側の領域は負に帯電し、下側の領域は正に帯電している。

ファセットブロック１０９に双極子モーメント１３３が生じていることにより、ファセットブロック１０９の表面に電界が生じ、ホコリなど帯電した異物がファセットブロック１０９の表面に付着する可能性が生じる。

図５に示す通り、ファセットブロック１０９の接合側の端面の上側の領域１２１Ａには、正に帯電した異物が、下側の領域１２１Ｂには、負に帯電した異物が付着しやすい。同様に、ファセットブロック１０９の上面の領域１２２には正に帯電した異物が、ファセットブロック１０９の接合側と反対側の表面の上側の領域１２３Ａには、正に帯電した異物が、下側の領域１２３Ｂには負に帯電した異物が、それぞれ付着しやすい。

ファセットブロック１０９の接合側の端面（領域１２１Ａ，１２１Ｂ）に異物が付着してしまうと、前述の通り、光ファイバとの接合の度合いが低下し、光モジュール１０１の特性が低下してしまう。さらに、素子製造工程や素子駆動時において発生する電界によって、アーク放電が生じて、光モジュール１０１を損傷してしまう可能性が生じる。例えば、ファセットブロック１０９の領域１２３Ａと第１ＬＮ基板１０２の上表面との間に生じる電界１３０によって、アーク放電する場合がありえる。

光モジュール１０１は、ＬＮ変調器であるが、光モジュール１０１をＬＮ変調器として駆動する時に、ファセットブロック１０９の表面と第１ＬＮ基板１０２の上表面との間に生じる様々な電界によって、変調器を駆動するための電圧が変動（ドリフト）する可能性もある。以上述べた問題は、当該実施形態に係る光モジュール１では抑制される。

図４は、当該実施形態に係る光モジュール１の電荷分布を示す模式図である。図５に示す光モジュール１０１と同様に、当該実施形態に係る光モジュール１では、第１ＬＮ基板２及び第２ＬＮ基板７は、焦電性物質であるＬＮで形成されているので、双極子モーメント３１，３２がそれぞれ生じている。また、図５と同様に、エポキシ８の上側の領域２５は負に帯電し、下側の領域２６は正に帯電している。

当該実施形態に係る光モジュール１のファセットブロック９は、ＢＬＮで形成されており、参考例に係るファセットブロック１０９と比較して、電気伝導性が高く、焦電性が抑制されている。よって、参考例に係るファセットブロック１０９と異なり、当該実施形態に係るファセットブロック９には、誘電分極による双極子モーメントの発生が抑制される。双極子モーメントの発生が抑制されていることにより、ファセットブロック９の表面に発生する電界が抑制され、異物がファセットブロック９の表面に付着する可能性が低減する。特に、ファセットブロック９の接合側の端面の領域２１及び反対側の端面の領域２３に付着する異物が抑制される。エポキシ１０は非導電性であるので、下側の領域２４は正に帯電するが、ファセットブロック９によって打ち消されるため、図３には、ファセットブロック９の表面である領域２１，２２，２３には、異物を図示していない。

ファセットブロック９の表面に、ともに導電性を有するＡＲ膜１１やシリコン層１４が被膜している。また、第１ＬＮ基板２には、導電性を有するシリコン層５が形成され、さらに、シリコン層５の上側に電極６が形成されている。よって、ファセットブロック９より、ＡＲ膜１１やシリコン層１４を介して、第１ＬＮ基板２上のシリコン層５及び電極６に電荷が移動し、さらに、外部の回路に接続される電極６から外部へ移動する。参考例に係る電気モジュール１０１において、ＬＮで形成されるファセットブロック１０９の表面に、導電性のあるＡＲ膜やシリコン層が被覆していたとしても、ファセットブロック１０９に帯電する電荷がＡＲ膜やシリコン層を介して外部へ移動することは限られている。参考例と比較して、当該実施形態の光モジュールにおいて補強部材の表面に帯電する電荷は抑制されており、本発明は顕著な効果を有している。すなわち、本発明において、補強部材を電気伝導性が高い物質とすることにより、焦電性の物質で形成される補強部材を用いる場合と比べて、光モジュールの焦電効果が抑制されることとなる。

当該実施形態に係る光送信器は、光モジュール１と、光モジュールを、導電性の接着材１６によって固定して搭載する、導電性のパッケージ１５と、を備えることにより、本発明の効果はさらに高まる。光モジュール１の両側面にシリコン層１４といった導電性膜が被覆することにより、また、光モジュール１の接合側の端面にＡＲ膜１１が被覆することにより、シリコン層１２及び接着材１６を介して、ファセットブロック９はパッケージ１５と電気的に接続される。よって、ファセットブロック９より、ＡＲ膜１１又はシリコン層１４を介して、光モジュール１の底面に電荷が移動し、さらに、シリコン層１２及び接着材１６を介して、パッケージ１５へ電荷が移動し、さらに、パッケージ１５より外部へ電荷が移動する。当該実施形態の光送信器において補強部材の表面に帯電する電荷はさらに抑制されており、本発明はさらに顕著な効果を有している。

当該実施形態に係る光モジュール１又は光送信器では、ファセットブロック９をＢＬＮで形成することにより、参考例に係る光モジュール１０１では発生する可能性があった様々な問題が抑制される。ファセットブロック９の接合側の端面（領域２１）に付着する異物が抑制されることにより、図２に示す光ファイバ５０の端面及びフェルール５１の端面と、変調器の端面（第１ＬＮ基板２の端面及びファセットブロック９の端面）との接合の度合いが向上される。なお、一般に、フェルール５１と変調器とは、非導電性のエポキシで結合されるのが一般的である。非導電性のエポキシは、導電性のエポキシよりも、粘性がより低く、より均一に表面上に広がるので、接着力を高めつつ接合層を薄くすることが出来、さらに、光ファイバ５０から光導波路３へ伝搬する光の特性への影響も小さいからである。光ファイバ５０との接合の度合いが向上し安定性が高まるという観点に加えて、接合の度合いが向上することにより、一定の接合強度を得るために、エポキシ１３の層厚をさらに薄くすることが可能である。よって、エポキシ１３における光損失なども抑制され、光モジュール１の特性はさらに向上される。なお、ここでは、光ファイバと変調器とをエポキシによって接合しているが、光ファイバと変調器とを直接貼り合わせによって接合してもよい。

また、ファセットブロック９を形成するＢＬＮは、焦電性が抑制される物質であることにより、素子製造工程や素子駆動時において発生する電界が抑制され、電界によって生じるアーク放電が抑制され、光モジュール１が損傷される可能性が低減される。これにより、光モジュール１の特性が向上するとともに、歩留まりが向上する。

光ファイバを用いた光学系において、連続（ＣＷ）光を変調することにより伝送する信号光信号に変換する外部変調器は、重要な光デバイスである。変調器の構造により、チャープ特性などの様々なパラメータや、様々な光変調方法などを利用することにより、高速で低ノイズの光通信が可能となる。２つに（又は２つ以上に）分岐する光導波路を用いた外部変調器の一例が、ＬＮ変調器であり、ＬＮといった電気光学物質の熱拡散された領域を光が伝搬する干渉計となっている。ＬＮ変調器上に設けられる誘電性の光導波路の近傍に配置される電極は進行波型の電極であり、該電極に変調信号を印加することにより、光導波路を伝搬する光を変調して光信号とすることが出来る。ファセットブロック９がＢＬＮで形成されていることにより、光モジュール１をＬＮ変調器として駆動する時、光モジュール１の焦電効果は抑制されており、温度変化による電荷移動が抑制され、変調器を駆動するための電圧が変動（ドリフト）するのが抑制される。

なお、当該実施形態にかかる光モジュール１では、第１の基板（第１ＬＮ基板２）がＬＮで形成され、ファセットブロック９がＢＬＮで形成されるとしている。通常のＬＮはＬｉＮｂＯ_３を指すが、これに限定されることはなく、ＬｉＮｂＯ_ｘやＬｉＮｂ_ｙＯ_ｘといった化学量論的（stoichiometric）なＬＮであってもよい。すなわち、本明細書においてＬＮとは化学量論的なものも含んでいるし、以下に説明するＬＴやＬＮＴなどの他の物質についても同様である。第１の基板の材料は、焦電性のある物質であればよく、ＬＮに限定されることはない。電気光学効果を有し焦電性がある物質を第１の基板に用いる場合に、本発明は適用することが出来る。例えば、第１の基板の材料が、ＬＮの他、ＬＴであってもよいし、ＬＮＴでもよい。同様に、ファセットブロック（補強部材）の材料が、ＢＬＮの他、ブラックＬＴ（以下、ＢＬＴと記す）であってもいいし、ブラックＬＮＴ（以下、ＢＬＮＴ）であってもよい。さらに、第１の基板がＬＮで形成される場合は、ファセットブロックがＢＬＮで形成されるのが望ましく、第１の基板がＬＴで形成される場合は、ファセットブロックがＢＬＴで形成されるのが望ましく、第１の基板がＬＮＴで形成される場合は、ファセットブロックがＢＬＮＴで形成されるのが望ましい。ここで、第１の基板の材料及び補強部材の材料を、ＬＮ及びＢＬＮ、ＬＴ及びＢＬＴ、又は、ＬＮＴ及びＢＬＮＴのいずれかの組み合わせが望ましいとしたのは、熱膨張係数が実質的に同一とみなせるほど近いからである。光モジュールが温度変化するときに、異なる熱膨張係数を有していると、温度変化によって、光モジュールに応力がかかり、亀裂が生じるなど、光モジュールの特性の低下を招くとともに歩留まりが低下する可能性がある。よって、補強部材の熱膨張係数は、第１の基板の熱膨張係数に近い値であるのが望ましい。逆に、補強部材の材料が、第１の基板の材料と熱膨張係数が略等しいのであれば、それぞれの材料は上記組み合わせに限定されることはなく、補強部材の材料に第１の基板の材料より電気伝導性が高く焦電性が抑制される物質を選択することが出来る。ここで、本明細書において、「熱膨張係数が略等しい」とは、補強部材の材料の熱膨張係数が、第１の基板の材料の熱膨張係数に対して、±１０％の差の範囲にあることをいい、さらに、±５％の差の範囲にあるのが望ましい。

なお、ここでは、光モジュール１の両側面に、導電性膜が被覆しているとしたが、ファセットブロック９から外部へ電荷がより移動しやすくするためである。しかし、電荷が十分に移動する場合は、一方の側面にのみ導電性膜が被覆していてもよいし、さらに、ＡＲ膜のみで電荷が十分に移動する場合は、光モジュール１のいずれの側面にも導電性膜が被覆していなくてもよい。

また、当該実施形態に係る光モジュール１は、第１の基板である第１ＬＮ基板２の表面に上記各層を形成することにより製造工程における加工を容易にし、製品完成後の駆動の安定性の観点により、第２の基板である第２ＬＮ基板７を接合しＬＮ基板を厚くしている。ここで、第２の基板として、第２ＬＮ基板７の代わりに、ＢＬＮで形成される基板としてもよい。すなわち、第２の基板が、第１の基板の上表面とは反対側の面（下面）に配置されるとともに、補強部材の材料によって形成されてもよい。第２の基板をＢＬＮで形成される基板とし、第１の基板の下面に接合することにより、図４に示す双極子モーメント３２の発生が抑制され、光モジュールの焦電効果がさらに抑制され、変調器として駆動する時に、温度変化により変調器を駆動するための電圧が変動するのがさらに抑制される。第２の基板をＢＬＮで形成される基板とすることにより、補強部材よりパッケージ１５への電荷がさらに移動しやすくなり、光送信器において補強部材の表面に帯電する電荷はさらに抑制することとなり、本発明はさらに顕著な効果を有している。

なお、補強部材と同様に、第２の基板の材料は、ＢＬＮの他、ＢＬＴであってもいいし、ＢＬＮＴであってもよい。さらに、第１の基板がＬＮで形成される場合は、第２の基板がＢＬＮで形成されるのが望ましく、第１の基板がＬＴで形成される場合は、第２の基板がＢＬＴで形成されるのが望ましく、第１の基板がＬＮＴで形成される場合は、第２の基板がＢＬＮＴで形成されるのが望ましい。すなわち、第１の基板の材料と第２の基板の材料は、ＬＮ及びＢＬＮ、ＬＴ及びＢＬＴ、又は、ＬＮＴ及びＢＬＮＴのいずれかの組み合わせが望ましいが、第２の基板の材料が、第１の基板の材料と熱膨張係数が略等しく、第１の基板の材料より電気電伝導性が高ければ、第２の基板の材料を広く選択することが出来る。すなわち、第２の基板は、補強部材の材料によって形成されていればよい。

以上、本発明に係る光モジュール及び光送信器について説明した。本発明は、上記に説明した光モジュール及び光送信器に限定されることなく、電気光学効果を有するとともに焦電性である基板を備え、該基板の表面に光導波路が形成される、光モジュール又はそれを備える光送信器であって、該基板の光導波路の端部に補強部材が設けられる場合に広く適用することが出来る。

１光モジュール、２第１ＬＮ基板、３光導波路、４酸化シリコン層、５シリコン層、６電極、７第２ＬＮ基板、８エポキシ、９ファセットブロック、１０エポキシ、１１ＡＲ膜、１２シリコン層、１３エポキシ、１４シリコン層、１５パッケージ、１６接着材、２１，２２，２３，２４，２５，２６領域、３１，３２双極子モーメント、５０光ファイバ、５１フェルール、１０１光モジュール、１０２第１ＬＮ基板、１０３光導波路、１０７第２ＬＮ基板、１０８エポキシ、１０９ファセットブロック、１１０エポキシ、１２１Ａ，１２１Ｂ，１２２，１２３Ａ，１２３Ｂ，１２４，１２５，１２６領域、１３０電界、１３１，１３２，１３３双極子モーメント。

Claims

電気光学効果を有するとともに焦電性である第１の基板と、
前記第１の基板の表面に形成される、光導波路と、
前記第１の基板の表面端部に設けられ、前記光導波路の端部と光ファイバの端部との接合を補強するための、補強部材と、
を備える、光モジュールであって、
前記補強部材の接合側の端面は、前記第１の基板の接合側の端面に及ぶとともに、
前記補強部材の材料は、前記第１の基板の材料と熱膨張係数が略等しく、電気伝導性が前記第１の基板の材料より高い、
ことを特徴とする、光モジュール。
請求項１に記載の光モジュールであって、
前記第１の基板の材料は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、又はニオブ酸タンタル酸リチウムのいずれかであり、
前記補強部材の材料は、ブラックニオブ酸リチウム、ブラックタンタル酸リチウム、又はブラックニオブ酸タンタル酸リチウム、のいずれかである、
ことを特徴とする、光モジュール。
請求項１に記載の光モジュールであって、
前記第１の基板の材料及び前記補強部材の材料は、ニオブ酸リチウム及びブラックニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びブラックタンタル酸リチウム、又は、ニオブ酸タンタル酸リチウム及びブラックニオブ酸タンタル酸リチウム、のいずれかの組み合わせである、
ことを特徴とする、光モジュール。
請求項１乃至３のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記光導波路は、ＬＮ変調器として機能する、
ことを特徴とする、光モジュール。
請求項１乃至４のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記光導波路の端部と、エポキシ又は直接貼り合わせによって、端部が結合される、光ファイバを、
さらに備える、光モジュール。
請求項１乃至５のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記補強部材の少なくとも一の側面及び該側面に対応する前記第１の基板の側面に、導電性膜が被覆する、
ことを特徴とする、光モジュール。
請求項６に記載の光モジュールであって、
前記第１の基板の前記表面とは反対側の面に配置されるとともに、前記補強部材の材料によって形成される、第２の基板を、さらに備える、
ことを特徴とする、光モジュール。
請求項６又は７に記載の光モジュールと、
該光モジュールを、導電性の接着材によって固定して搭載する、導電性のパッケージと、を備える、光送信器であって、
前記補強部材は、前記パッケージと電気的に接続される、
ことを特徴とする、光送信器。