JP2015055840A - 光モジュールおよび光送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズを小型化できること。【解決手段】光導波路１１２と、光導波路１１２に電気信号が印加される複数の電極１２１とが設けられる導波路基板１１１と、導波路基板１１１に隣接して配置される中継基板１０２ａと、中継基板１０２ａと反対側に配置される終端基板１０２ｂとがキャリア基板１０５に搭載される。複数の電極１２１は、中継基板１０２ａから導波路基板１１１を介して終端基板１０２ｂへ延在する第１の配線部と、第１の配線部から延び且つ終端基板１０２ｂ上でそれぞれ分岐した第２の配線部とを有する。第２の配線部のうち、分岐した一方の配線部１２１Ａａａには、キャパシタ１３１および終端抵抗１３２が設けられ、分岐した他方の配線部１２１Ａａｂは、バイアス抵抗１３３を介してキャリア基板１０５の配線に接続され、導波路基板１１１の下を通過して中継基板１０２ａ上のバイアス調整用のＤＣ電極まで延在する。【選択図】図１

Description

本発明は、光通信に用いられる光モジュールおよび光送信機に関する。

光モジュールとして、例えば、ＬｉＮｂＯ₃（ＬＮ）基板やＬｉＴａＯ₂基板などの電気光学結晶基板や、ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板などの半導体基板を用いた光導波路デバイスがある。この光導波路デバイスは、基板上の一部にチタン（Ｔｉ）などの金属膜を形成し、熱拡散させて光導波路を形成する。または、パターニング後に安息香酸中でプロトン交換して光導波路を形成する。この後、光導波路近傍に電極を設けることにより、光変調器等の光モジュールを構成できる。

このような光変調器を高速で駆動する場合には、信号電極と接地電極の終端を抵抗で接続して進行波電極とし、入力側からＲＦ端子に高速マイクロ波信号（電気信号）を印加する。このとき、電界によって一対の平行導波路Ａ，Ｂの屈折率がそれぞれ＋Δと−Δ側に変化し、平行導波路Ａ，Ｂ間の位相差が変化する。これにより、マッハツェンダ干渉によって、出射導波路から強度変調された信号光が出力される。

そして、光と高速マイクロ波信号（電気信号）の速度を整合させることによって高速の光応答特性を得ることができる。電気信号は光変調器を通過した後、キャパシタを通って終端抵抗で終端される。キャパシタの手前で電極が分岐され、分岐した一方はバイアス抵抗を介してＤＣ端子に接続され、他方は終端抵抗で終端される。この構成でバイアスとして機能し、ＤＣ端子に電圧を与えることで、マッハツェンダ部のバイアスポイントや駆動電圧を制御できる。

このような光変調器は、マッハツェンダ変調部と、マッハツェンダ変調部を駆動する電気信号が入力される中継基板とを有している。中継基板としては、例えば、信号入力用基板と、終端抵抗等を搭載した信号終端用基板の間にマッハツェンダ変調部を配置した技術がある（例えば、特許文献１，２参照。）。また、信号入力用基板と、信号終端用基板を変調器の片側に配置した技術がある（例えば、特許文献３参照。）。また、光変調部と別に中継基板を設け、中継基板上のＲＦ端子間の電極間隔を広げた技術がある（例えば、特許文献４参照。）。

特開２００７−１３９９８７号公報 特開２００３−０１５０９６号公報 特開２００３−２９５１３９号公報 特開２０１０−１８５９７９号公報

近年、光通信において大容量化を目的とした多値化および偏波多重が進み、変調器の構成も複雑になってきている。例えば、変調器においても、一対の平行導波路を有するマッハツェンダ変調部を２組設け、この２組のマッハツェンダ変調部に独立した信号を入力させることにより、多値化および偏波多重された信号を生成する変調方式が用いられている。

しかしながら、２組のマッハツェンダ変調部を設けた構成では、マッハツェンダ変調部の基板上において、電気信号の信号路の数が倍に増え、信号路の引き回しに所定のスペースが必要になる。これに対応して、中継基板でもＲＦ端子とＤＣ端子、キャパシタ、バイアス抵抗および終端抵抗の個数が倍に増えて、搭載するスペースが必要になる。このため、中継基板のサイズ、例えば、マッハツェンダ変調部の平行導波路に沿った長さ方向が大きくなり、また、このマッハツェンダ変調部を収容するモジュールのサイズが大きくなるという問題が生じる。

一つの側面では、本発明は、サイズを小型化できることを目的とする。

一つの案では、光モジュールは、光導波路と、前記光導波路に電気信号が印加される複数の電極とが設けられる導波路基板と、前記導波路基板に隣接して配置される中継基板と、前記導波路基板に隣接し、前記導波路基板を挟んで前記中継基板と反対側に配置される終端基板と、前記導波路基板と、前記中継基板と、前記終端基板が搭載されるキャリア基板とを有し、前記複数の電極は、前記中継基板から前記導波路基板を介して前記終端基板へ延在する第１の配線部と、前記第１の配線部から延び且つ前記終端基板上でそれぞれ分岐した第２の配線部とを有し、前記第２の配線部のうち、分岐した一方の配線部には、キャパシタおよび終端抵抗が設けられ、分岐した他方の配線部は、バイアス抵抗を介して前記キャリア基板の配線に接続され、前記導波路基板の下を通過して前記中継基板上のバイアス調整用のＤＣ電極まで延在する。

一つの実施形態によれば、サイズを小型化できるようになる。

図１は、実施の形態１にかかる光モジュールを示す平面図である。 図２は、実施の形態１にかかる光モジュールを示す側断面図である。 図３は、実施の形態２にかかる光モジュールを示す平面図である。 図４は、実施の形態２にかかる光モジュールを示す側断面図である。 図５は、実施の形態３にかかる光モジュールを示す平面図である。 図６は、実施の形態３にかかる他の光モジュールを示す平面図である。 図７は、実施の形態４にかかる光モジュールを示す平面図である。 図８は、実施の形態４にかかる光モジュールを示す側断面図である。 図９は、実施の形態５にかかる光モジュールを示す平面図である。 図１０は、実施の形態５にかかる光モジュールを示す側断面図である。 図１１は、実施の形態６にかかる光モジュールを示す平面図である。 図１２は、実施の形態７にかかる光送信機の構成例を示すブロック図である。 図１３は、各実施の形態と比較用の他の光モジュールの構成例を示す平面図である。

（実施の形態１）
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、実施の形態１にかかる光モジュールを示す平面図、図２は、実施の形態１にかかる光モジュールを示す側断面図である。この光モジュール１００は、ＱＰＳＫ光変調器の構成例であり、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１と、電極基板１０２と、これらを収容する筐体（パッケージ）１０３と、入出力の光ファイバ１０４（１０４ａ，１０４ｂ）と、キャリア（基板）１０５と、を含む。電極基板１０２には複数の端子（後述するＲＦ端子およびＤＣ端子）が設けられる。

筐体１０３内のキャリア１０５上には、マッハツェンダ変調部１０１の導波路基板１１１が搭載され、キャリア１０５上には、導波路基板１１１を挟んで一方に中継基板１０２ａが搭載され、他方に終端基板１０２ｂが搭載される。

マッハツェンダ変調部１０１は、ＬｉＮｂＯ₃（ＬＮ）基板やＬｉＴａＯ₂基板の電気光学結晶基板や、ＧａＡｓやＩｎＰ等の半導体基板からなる導波路基板１１１上に形成された光導波路１１２と、電極１２１と、を含む。

光導波路１１２は、光ファイバ１０４ａ側に設けられる入射導波路１１２ａと、電極１２１に沿った平行導波路（マッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ）１１２ｂと、出射導波路１１２ｃとを含む。

光ファイバ１０４ａからの入力光は、入射導波路１１２ａ部分の分岐部１１３により、２組のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ（平行導波路１１２Ａ，１１２Ｂ）に２分岐される。

そして、２組のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ（平行導波路１１２Ａ，１１２Ｂ）のそれぞれは、一対の平行導波路１１２ｂに２分岐され、平行導波路１１２ｂに平行に電極１２１が設けられ、電極１２１上のデータが光信号上に変調される。この平行導波路１１２ｂの後段の出射導波路１１２ｃには、合波部１１５が設けられ、これら一対のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂによる光信号の変調成分を合波（偏波多重）して、光ファイバ１０４ｂに出力する。

分岐部１１３と合波部１１５は光結合用のカプラを用いることができる。なお、導波路基板１１１端部の光導波路１１２は、不図示のレンズ等の光学素子を介して空間伝搬され、入力側および出力側の光ファイバ１０４ａ，１０４ｂに光結合される。

電極１２１は、光導波路１１２のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ（平行導波路１１２Ａ，１１２Ｂ）に沿って電極として設けられる。マッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ（平行導波路１１２Ａ，１１２Ｂ）部分の電極１２１の両側部には、図示しない接地電極が設けられ、コプレーナ電極を形成している。

図１の例では、一つのマッハツェンダ干渉部Ａあたり２本の平行導波路１１２Ａを有しており、対応して電極１２１は、この平行導波路１１２Ａに沿って２本設けられている。したがって、一対のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂに対応して、電極１２１は、一対の平行導波路１１２Ａ，１１２Ｂに沿って合計４本設けられている。そして、図１の例では、一対のマッハツェンダ干渉部Ａと一対の電極１２１からなる１組と、一対のマッハツェンダ干渉部Ｂと一対の電極１２１からなる１組の計２組が設けられる。なお、このマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂの電極１２１は、いずれも同じ長さ（作用長）Ｌ１を有して平行に配置されている。

図１に示す電極基板１０２は、マッハツェンダ変調部１０１の導波路基板１１１を中心として一方の中継基板１０２ａと、他方の終端基板１０２ｂの２枚が設けられる。

中継基板１０２ａは、電極１２１の端部を筐体（パッケージ）１０３に導出するために設けられる。電極１２１は、４本のＲＦ電極１２１ａと、４本のバイアス用の（第１の）ＤＣ電極１２１ｂと、４本の位相調整用の（第２の）ＤＣ電極１２１ｃと、２本の位相調整用の（第３の）ＤＣ電極１２１ｄと、を含む。

これら４本のＲＦ電極１２１ａと、４本のＤＣ電極１２１ｂは、光導波路１１２の１組のマッハツェンダ干渉部Ａ（平行導波路１１２Ａ）あたり２本のＲＦ電極１２１ａと、２本のＤＣ電極（バイアス用）１２１ｂと、が割り当てられる。

電極１２１の接続構成を入力側から順に説明する。ＲＦ電極１２１ａの端部は、筐体１０３のＲＦ端子に接続され、ＲＦ端子から伝送データが高速な電気信号（マイクロ波信号）として入力される。ここで、１組の一対のマッハツェンダ干渉部Ａに対応する一対のＲＦ電極１２１ａに対し送信用の所定のデータが入力され、もう１組の他の一対のマッハツェンダ干渉部Ｂに対応する一対のＲＦ電極１２１ａに対しても個別に他の所定のデータが入力される。

ＲＦ電極１２１ａは、中継基板１０２ａからマッハツェンダ変調部１０１に接続され、光導波路１１２のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ（平行導波路１１２Ａ，１１２Ｂ）の部分で電気信号が光信号にデータ変換（変調）される。

この後、ＲＦ電極１２１ａは、マッハツェンダ変調部１０１から終端基板１０２ｂに接続される（第１の配線部）。終端基板１０２ｂ上では、電極１２１が２分岐される（第２の配線部）。

第２の配線部において、分岐された一方の電極１２１（一方の配線部１２１Ａａａ）は、キャパシタ１３１を介して終端抵抗（５０Ω）１３２によりＲＦ終端されている。

分岐された他方の電極１２１（他方の配線部１２１Ａａｂ）は、高抵抗（数百〜数ｋΩ）のバイアス抵抗１３３を介して、ＤＣ電極１２１ｂとされる。このＤＣ電極１２１ｂは、終端基板１０２ｂ〜キャリア１０５〜中継基板１０２ａを介し、筐体１０３のＤＣ端子に接続される。このＤＣ端子に所定の電圧を印加し、可変させることにより、マッハツェンダ変調部１０１のバイアスポイントを制御できる。

また、２組のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ（平行導波路１１２Ａ，１１２Ｂ）を構成する４本の平行導波路１１２ｂの後部には、計４本の導波路と平行に位相調整用のＤＣ電極１２１ｃが設けられ、中継基板１０２ａに導出されている。位相調整用のＤＣ電極１２１ｃに対する電圧印加によりマッハツェンダ変調部（マッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ）１０１のオフ点（動作点）を位相制御できる。

このように、上述したＲＦ電極１２１ａとは独立して位相調整用のＤＣ電極１２１ｃを設けることにより、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１のオフ点（動作点）を調整できる。また、ＲＦ電極１２１ａに外部接続されるバイアスＴ（ＲＦ信号に対して影響を与えずに位相調整用の電圧を加えるためのデバイス）を省くことができる。

また、平行導波路１１２ｂ（２組計４本のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ）と平行に、オフ点調整用の４本のＤＣ電極１２１ｃが設けられ、中継基板１０２ａに導出されている。さらに、出射導波路１１２ｃ上には、計２本の導波路と平行に位相調整用の（第３の）ＤＣ電極１２１ｄが設けられ、中継基板１０２ａに導出されている。位相調整用のＤＣ電極１２１ｃに対する電圧印加により、マッハツェンダ変調部（マッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ）１０１のオフ点（動作点）を位相制御できる。また、位相調整用のＤＣ電極１２１ｄに対する電圧印加により、出射導波路１１２ｃの一対の導波路相互の位相が互いに直交するように制御できる。

（終端基板上の電極レイアウトについて）
図１に示す終端基板１０２ｂ上の複数の電極１２１の配線レイアウトについて説明する。一つのマッハツェンダ干渉部Ａ側の２本の電極１２１Ａ（第１のグループ：１２１Ａａ，１２１Ａｂ）は、終端基板１０２ｂ上において、光信号の進行方向に沿った第１の方向（図中Ｘ１方向）に向けてＬ字型に折り返して配置される。

１本の電極１２１Ａａの分岐および配置について信号経路順に説明すると、分岐された一方の電極１２１Ａａａ上のキャパシタ１３１と終端抵抗（５０Ω）１３２は、Ｘ１方向に向けて配置される。また、分岐された他方の電極１２１Ａａｂ上のバイアス抵抗１３３は、キャパシタ１３１と終端抵抗（５０Ω）１３２と同一のＸ１方向に向けて配置される。そして、キャパシタ１３１と終端抵抗１３２に対し、バイアス抵抗１３３は、筐体１０３の幅方向（Ｙ）方向に並列に配置される。もう１本の電極１２１Ａｂ側のキャパシタ１３１と終端抵抗１３２、およびバイアス抵抗１３３についても、電極１２１Ａａ同様にＸ１およびＹ方向に配置される。

一方、もう一つのマッハツェンダ干渉部Ｂ側の２本の電極１２１Ｂ（第２のグループ：１２１Ｂａ，１２１Ｂｂ）は、電極１２１Ａ（第１のグループ）の折り返し方向（Ｘ１）と反対の第２の方向（図中Ｘ２方向）に向けてＬ字型に折り返して配置される。また、電極１２１Ｂａ，１２１Ｂｂ上に配置されるキャパシタ１３１と終端抵抗１３２、およびバイアス抵抗１３３についても、同様にＸ２方向に向けて配置される。

このように、終端基板１０２ｂ上において、複数（４つ）の電極１２１の配線パターンを電極１２１Ａ側と電極１２１Ｂ側とに２グループに分割する。そして、分割した一方の電極１２１Ａ（第１のグループ：１２１Ａａ，１２１Ａｂ）側と、他方の電極１２１Ｂ（第２のグループ：１２１Ｂａ，１２１Ｂｂ）の配線パターンを長さ（Ｘ軸）方向で互いに逆方向（Ｘ１，Ｘ２）に配置している。

図１の例では、長さ（Ｘ軸）方向で見て、一方の電極１２１Ａ（第１のグループ）側がマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂの作用長Ｌ１と重なる位置に配置されている。ここで、電極のレイアウトを説明したが、所定の領域が必要なバイアス抵抗１３３の配置について、分割した双方の電極上で逆方向に配置することが重要となる。バイアス抵抗１３３は、高抵抗（数百〜数ｋΩ）であるために終端基板１０２ｂ上で所定の領域が必要となるために配置を分散させる。

このように、４つの電極１２１の配線パターンを筐体１０３の長さ方向（Ｘ１，Ｘ２）に２つのグループに分けて分散配置することにより、終端基板１０２ｂの大きさ（Ｘ軸方向の増加）を抑えることができるようになる。そして、終端基板１０２ｂの長さＬ２を短くすることができ、この終端基板１０２ｂを含み収容する筐体１０３の長さも短くして小型化できるようになる。

図２に示すように、光モジュール１００は、筐体（パッケージ）１０３内部の底面から順に、温度調整クーラー（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｏｌｅｒ）２０１上に、キャリア１０５が搭載される。

キャリア１０５上には、マッハツェンダ変調部１０１の導波路基板１１１が搭載される。そして、キャリア１０５上には、マッハツェンダ変調部１０１の導波路基板１１１を挟んで一方に中継基板１０２ａが搭載され、他方に終端基板１０２ｂが搭載される。

これら中継基板１０２ａ〜マッハツェンダ変調部１０１の導波路基板１１１〜終端基板１０２ｂの表面には、同一の高さ位置にＲＦ電極１２１（１２１ａ）が設けられ、ＲＦ電極１２１（１２１ａ）は、中継基板１０２ａと導波路基板１１１との間、および導波路基板１１１と終端基板１０２ｂとの間がワイヤボンディング２０４等により電気的に接続される。

温度調整クーラー２０１は、ヒートシンク、ペルチェ素子等の温度調節部材、および温度検出素子と制御回路を含み、上面に搭載されるキャリア１０５、および中継基板１０２ａ、終端基板１０２ｂ、マッハツェンダ変調部１０１の導波路基板１１１が一定温度となるように温度制御する。

中継基板１０２ａの電極１２１（ＲＦ電極１２１ａ、ＤＣ電極１２１ｂ）は、入力ＩＦ基板２０３を介して筐体１０３外部の端子（不図示）に導出される。

（ＤＣ電極の導出について）
次に、バイアス用のＤＣ電極１２１ｂについて、終端基板１０２ｂからＤＣ端子までの導出経路について説明する。終端基板１０２ｂ上において、ＤＣ電極１２１ｂは、バイアス抵抗１３３の他端から終端基板１０２ｂの端部（側面）１３５を介して、キャリア１０５表面に導出される。そして、ＤＣ電極１２１ｂは、キャリア１０５表面の電極１０５ｂを介して、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の下（変調器チップ１０１の表面と反対の裏面側）および中継基板１０２ａの下を通過する。この後、ＤＣ電極１２１ｂは、ＤＣ端子（正確には図２の入力ＩＦ基板２０３）を介して外部に導出される。

このように、ＤＣ電極１２１ｂは、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の表面上を通過せずに、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の下（裏面側）に設けられたキャリア１０５を通過してＤＣ端子まで導出される。

これにより、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１および中継基板１０２ａの表面に、ＤＣ電極１２１ｂを形成する必要がない。これにより、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１上にＤＣ電極１２１ｂを通過させるためのスペースを設ける必要がなく、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１のＸ軸方向の長さＬ２を短くできるようになる。同時に、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１上にＤＣ電極１２１ｂを通過させるためのワイヤボンディング等を不要にでき、製造の手間を省くこともできる。

また、ＤＣ電極１２１ｂとしてキャリア１０５表面に形成された電極１０５ｂを用いるため、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１上におけるＤＣ電極１２１ｂの引き回し領域確保のためのレイアウトの制約を受けない。キャリア１０５表面の電極１０５ｂは、任意の配線パターンを有して制約を受けずに自由なレイアウトにできる。

図１に示す例では、キャリア１０５表面における電極１０５ｂ（ＤＣ電極１２１ｂ）を折り曲げたレイアウトとし、ＤＣ電極１２１ｂのＤＣ端子の位置をＲＦ電極１２１ａのＲＦ端子の位置から離すようにしている。そして、図１の例では、４つのＲＦ電極１２１ａのＲＦ端子（群）を１カ所にまとめて配置する。このＲＦ端子の位置から離して４つのバイアス用のＤＣ電極１２１ｂ（および４つの位相用のＤＣ電極１２１ｃ、２つの位相用のＤＣ電極１２１ｄ）のＤＣ端子（群）を１カ所にまとめて配置している。

なお、４つの位相用のＤＣ電極１２１ｃと、２つの位相用のＤＣ電極１２１ｄについては、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の表面上に形成され、ワイヤボンディング等により中継基板１０２ａ上を介してＤＣ電極に導出されている。

ＲＦ端子は、同軸等大型のコネクタを用い、クロストーク低減のために所定のピッチ間隔を確保する必要がある。一方、ＤＣ端子は小型コネクタで済むため、配置のピッチ間隔を狭めることができる。上述のように、ＤＣ電極１２１ｂの引き回しを自由に行うことができることにより、ＲＦ端子およびＤＣ端子それぞれにおけるピッチ間隔の調整を容易に行うことができるようになる。

したがって、実施の形態１によれば、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１のＸ軸方向の長さＬ２を短くでき、小型化できるとともに、低コスト化できるようになる。また、この小型化により、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の損失低減、導波路基板１１１の取り数増加、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の歩留まり向上を図ることができるようになる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２にかかる光モジュールを示す平面図、図４は、実施の形態２にかかる光モジュールを示す側断面図である。実施の形態２において実施の形態１と同一の構成部には同一の符号を付している。実施の形態２は、実施の形態１と比べて、バイアス用のＤＣ電極１２１ｂの導出の仕方（配線引き回し）が異なる。

一つのマッハツェンダ干渉部Ａ用の電極１２１Ａａを用いて説明すると、終端基板１０２ｂ上において、ＤＣ電極１２１ｂは、バイアス抵抗１３３の他端から終端基板１０２ｂの端部（側面）１３５を介して、キャリア１０５表面の電極１０５ｂに接続される。

キャリア１０５は、積層基板を用い、キャリア１０５において、表面の電極１０５ｂは、ビア３０１を介して内層配線１０５ｃ（図中点線）に接続される。この内層配線１０５ｃは、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の下、および中継基板１０２ａの下を通過し、ＤＣ端子（正確には図４の入力ＩＦ基板２０３）に接続され、外部に導出される。

上記構成によれば、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１上にＤＣ電極１２１ｂを通過させるためのスペースを設ける必要がない。そして、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１は、ＤＣ電極１２１ｂの引き回し領域確保のためのレイアウトの制約を受けず、Ｘ軸方向の長さＬ２を短くできるようになる。同時に、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１上にＤＣ電極１２１ｂを通過させるためのワイヤボンディング等を不要にでき、製造の手間を省くこともできる。

そして、ＤＣ電極１２１ｂを自由にレイアウトできるため、４つのバイアス用のＤＣ電極１２１ｂ、および位相用のＤＣ電極１２１ｃ，１２１ｄを１カ所にまとめて配置できる。そして、１カ所にまとめたＤＣ電極１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄは、１カ所にまとめたＲＦ端子の位置から離して配置することができる。

さらに、実施の形態２によれば、ＤＣ電極１２１ｂについて、キャリア１０５の内層配線１０５ｃを用い、マッハツェンダ変調部１０１の下の部分を通過させ導出させている。これにより、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の裏面がグランド電極としてメタライズ処理されている構成であっても、マッハツェンダ変調部１０１の部分でＤＣ電極１２１ｂが配線ショートすることがなく導出できる。

（実施の形態３）
図５は、実施の形態３にかかる光モジュールを示す平面図である。実施の形態３は、実施の形態２と比べて、バイアス用のＤＣ電極１２１ｂの導出の仕方（配線引き回し）が異なる。実施の形態２では、ＤＣ電極のうち一部（バイアス用）のＤＣ電極１２１ｂについて、キャリア１０５の内層配線を用いる構成とした。これに対し、実施の形態３では、全てのＤＣ電極１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄについて、キャリア１０５の内層配線を用いる構成である。

図５に示すように、バイアス用のＤＣ電極１２１ｂについては、実施の形態２同様に、バイアス抵抗１３３の他端〜終端基板１０２ｂの端部（側面）１３５〜キャリア１０５表面の電極１０５ｂ〜ビア３０１〜内層配線１０５ｃ〜ＤＣ端子の順に接続されて外部に導出される。

また、位相（オフ点）調整用のＤＣ電極１２１ｃは、２組のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ（平行導波路１１２Ａ，１１２Ｂ）の計４本の導波路部分からキャリア１０５のビア５０１部分まで導出される。そして、キャリア１０５のビア５０１部分からキャリア１０５の内層配線１０５ｄを介してＤＣ端子部分まで導出される。

同様に、位相（直交）用のＤＣ電極１２１ｄについても、出射導波路１１２ｃ部分の計２本の導波路部分からキャリア１０５のビア５０２部分まで導出される。そして、キャリア１０５のビア５０２部分からキャリア１０５の内層配線１０５ｅを介してＤＣ端子部分まで導出される。

実施の形態３では、全てのＤＣ端子１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄについて、キャリア１０５の内層配線１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅを用いてＤＣ端子まで導出させている。このように、ＲＦ電極１２１ａ以外のＤＣ電極については、キャリア１０５の内層配線１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅを用いて配線を自由にレイアウトすることができる。

そして、ＤＣ電極１２１ｂを自由にレイアウトできるため、４つのバイアス用のＤＣ電極１２１ｂ、および位相用のＤＣ電極１２１ｃ，１２１ｄを１カ所にまとめて配置できる。そして、１カ所にまとめたＤＣ電極１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄは、１カ所にまとめたＲＦ端子の位置から離して配置することができる。

図６は、実施の形態３にかかる他の光モジュールを示す平面図である。図５と比べてＲＦ電極１２１ａの配置ピッチを大きくした点が異なる。このように、ＤＣ電極１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄを１カ所にまとめるレイアウトが行えるため、ＲＦ電極１２１ａの配置スペースを広げることができる。これにより、図示のように、４本のＲＦ電極１２１ａの配置ピッチを広げることができ、大型のコネクタを用いるＲＦ端子を余裕を持って配置できるようになる。

（実施の形態４）
図７は、実施の形態４にかかる光モジュールを示す平面図、図８は、実施の形態４にかかる光モジュールを示す側断面図である。実施の形態４は、バイアス用の複数のＤＣ電極１２１ｂについて、積層基板を用いたキャリア１０５の異なる層の内層配線を用いて導出した構成である。

一つのマッハツェンダ干渉部Ａ側の２本の電極１２１Ａ（第１のグループ）側を例に説明すると、２本のＤＣ電極１２１ｂのビア３０１（３０１ａ，３０１ｂ）は、長さ（Ｘ軸）方向で見て同一位置で幅（Ｙ軸）方向に異なる位置に設けられる。

図８に示すように、ビア３０１ａは、キャリア１０５の内層配線１０５ｃａに接続される。ビア３０１ｂは、キャリア１０５の内層配線１０５ｃａとは異なる層の内層配線１０５ｃｂに接続され、ＤＣ端子まで導出される。これら内層配線１０５ｃａ，１０５ｃｂは、図７に示したように、長さ（Ｘ軸）方向で見て同一位置とし、キャリア１０５の高さ（厚さ）方向で異なる位置に設ける。

他方のマッハツェンダ干渉部Ｂ側の２本の電極１２１Ｂ（第２のグループ）側についても、第１のグループ側と同様に、キャリア１０５の長さ（Ｘ軸）方向で見て同一位置で、異なる層の内層配線を用いてＤＣ端子まで導出される。

実施の形態４によれば、キャリア１０５において、バイアス用のＤＣ電極１２１ｂの導出（引き回し）に必要な長さ（Ｘ軸）方向のスペースを削減することができる。これにより、上記各実施の形態１〜３に比して、キャリア１０５の長さＬ３をより小さくすることができるようになる。

（実施の形態５）
図９は、実施の形態５にかかる光モジュールを示す平面図、図１０は、実施の形態５にかかる光モジュールを示す側断面図である。実施の形態５は、実施の形態４の変形例であり、実施の形態４で説明した終端基板１０２ｂをキャリア１０５と一体化した構成である。その他は、実施の形態４と同様に、バイアス用の複数のＤＣ電極１２１ｂについて、積層基板を用いたキャリア１０５の異なる層の内層配線を用いて導出する構成としている。

図１０に示すように、キャリア１０５の表面側には、中継基板１０２ａと、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の導波路基板１１１の高さ相当分の段差（溝）１００２ａを形成し、この段差１００２ａ部分に中継基板１０２ａと、マッハツェンダ変調部（変調器チップ）１０１の導波路基板１１１を収容する。これにより、段差（溝）１００２ａに収容される導波路基板１１１の表面（電極位置）と、キャリア１０５の表面（電極位置）とを面一にすることができる。

この実施の形態５によれば、終端基板がキャリア１０５と一体化されているため、部品点数を削減でき、実装精度を向上でき、取り扱いを容易に行えるようになる。また、実装精度の向上に対応して変調特性を向上できる。

（実施の形態６）
図１１は、実施の形態６にかかる光モジュールを示す平面図である。この実施の形態６の光モジュール１００は、ＤＰ−ＤＰＳＫ光変調器の構成例である点が上記各実施の形態１〜５のＱＰＳＫ変調器と異なる。このため、実施の形態６では、出射導波路１１２ｃ上には、一方の導波路上に偏波を回転させ、他方の導波路の偏波方向と直交させるための偏波回転部１１０１を設けている。また、合波部１１５部分には、偏波合成部１１０２を設けている。なお、これら各実施の形態１〜６は、出射導波路１１２ｃ部分に実施の形態１〜５の位相調整機構、あるいは実施の形態６の偏波調整機構を選択的に設けることができ、いずれの変調方式も採用できる。

（実施の形態７）
図１２は、実施の形態７にかかる光送信機の構成例を示すブロック図である。光送信機１２００は、上述した各実施の形態の光モジュール１００と、データ生成部１２０１と、ＬＤ光源（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）１２１０とを含む。データ生成部１２０１は、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて構成できる。このデータ生成部１２０１は、入力される送信用のデータ（２つの個別のデータ）を高速マイクロ波信号（電気信号）として光モジュール１００のＲＦ電極１２１ａに出力する。また、光モジュール１００のＤＣ電極１２１ｂを介して、マッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂのバイアスポイントを制御する。また、ＱＰＳＫ変調器の構成例では、ＤＣ電極１２１ｃを介してオフ点を制御し、ＤＣ電極１２１ｄを介して位相直交の制御を行う。

このほか、ＤＰ−ＤＰＳＫ変調器の構成例では、バイアス制御回路１２０２は、２組の平行導波路１１２Ａ，１１２Ｂの光の偏波状態が互いに直交するように偏波回転部１１０１および偏波合成部１１０２に対する偏波制御を行う。このほか、温度制御部１２０３は、環境温度の変化等に対応し、光モジュール１００が一定温度となるように温度調整クーラー３０１を温度制御する。

光モジュール１００には、ＬＤ光源１２１０の光が入力され、一対のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂにより２つの個別のデータを上述した変調方式（ＱＰＳＫ、ＤＰ−ＤＰＳＫ等）により多重化して光ファイバ１０４ｂから出力する。

（バイアス抵抗の他の配置例）
上述した各実施の形態２〜５において、ＤＣ電極１２１ｂの導出にキャリア１０５の内層配線を用いる構成とした場合、この内層配線部分にバイアス抵抗１３３を設ける構成とすることもできる。バイアス抵抗１３３は、高抵抗（数百〜数ｋΩ）とするために設置には十分な領域が必要となる。これに対応して、バイアス抵抗１３３をキャリア１０５の内層配線１０５ｃ部分に所定の長さを有して設けることにより、キャリア１０５上のバイアス抵抗１３３の搭載スペースを削減できる。キャリア１０５上にバイアス抵抗１３３を設けない分、キャリア１０５の幅（Ｙ軸）方向の大きさを小さくできるようになる。

終端抵抗１３２は、抵抗値が小さく小型でスペースをとらない。また、キャパシタ１３１は、キャリア１０５の内層配線１０５ｃ部分には設けにくい。

このほか、終端基板１０２ｂやキャリア１０５の裏面にバイアス抵抗１３３を設ける構成とすることもできる。終端基板１０２ｂやキャリア１０５にビアを設けて、裏面側にバイアス抵抗１３３を設けることもできる。この場合も、キャリア１０５上のバイアス抵抗１３３の搭載スペースを削減できる。

バイアス抵抗１３３の配置について、上述した各実施の形態１〜５では、キャパシタ１３１、終端抵抗１３２と重ならないようにバイアス抵抗１３３をＹ軸方向にずらして配置した。これに対し、バイアス抵抗１３３をキャリア１０５や終端基板１０２ｂの内層配線や裏面に配置する構成とすれば、キャリア１０５や終端基板１０２ｂの表面上で、Ｙ軸方向の幅をバイアス抵抗１３３（およびＤＣ電極１２１Ａａｂ）分だけ削減でき、幅（Ｙ軸）方向のサイズを小型化できる。

また、キャリア１０５や終端基板１０２ｂにＤＣ電極１２１ｂを設ける構成としても、高周波信号用の（ＲＦ）電極１２１ａ側には影響を与えず、高速マイクロ信号の高周波特性を維持することができる。

（比較例）
図１３は、各実施の形態と比較用の他の光モジュールの構成例を示す平面図である。変調器チップ１３０２上に一対のマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂ（作用長Ｌ１）を並設し、中継基板１３０１に上述した電極端子および電子部品（キャパシタ１３１１、終端抵抗１３１２、バイアス抵抗１３１３）を配置した構成例を示す。

図１３に示す光変調器１３００は、複数の電極上の電子部品（キャパシタ１３１１、終端抵抗１３１２、バイアス抵抗１３１３）を単にＸ軸方向に沿って並列に配置した構成である。この電子部品（キャパシタ１３１１、終端抵抗１３１２、バイアス抵抗１３１３）の配置のためにバイアス用のＤＣ電極１３２１は、長さＬ１１が必要となる。

このように、変調器チップ１３０２の表面に全ての電極が設けられた構成では、変調器チップ１３０２の長さＬ１３は、作用長Ｌ１に加えて、ＲＦ電極１３２０の長さＬ１０と、ＤＣ電極１３２１の長さＬ１１と、ＤＣ電極１３２２，１３２３の長さＬ１２分が必要となり長さ方向のサイズが大きくなり、筐体１３０３についても対応して長さ方向のサイズが大きくなる。

なお、図１３の状態では、マッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂにおける電極の長さ（作用長Ｌ１）が異なっている。このため、実際には、光導波路に平行に設ける複数の電極の長さを同一とし、作用長Ｌ１以上の箇所の電極は光導波路から逸らして設ける等の工夫が必要となる。

これに対し、上記実施の形態の光モジュール１００では、図１等に示すように、ＤＣ電極１２１ｂ（および図５，図７等のＤＣ電極１２１ｃ、１２１ｄ）についても、変調器チップ１０１（導波路基板１１１）の表面を通過させずに、キャリア基板１０５上の配線を用いて、変調器チップ１０１の下を通過させている。これにより、変調器チップ１０１上でＤＣ電極１２１ｂを通過させるスペースを設ける必要がないため、変調器チップ１０１上において図１３に示す長さＬ１１相当を削減できる。

このほか、終端基板１０２ｂについても、複数の電極１２１を長さ（Ｘ軸）方向に分散して（２分割し互いに逆方向に）配置している。そして、長さ方向に分散させた電極１２１をマッハツェンダ干渉部Ａ，Ｂに必要な作用長Ｌ１と長さ方向に重なる位置に設けている。これにより、終端基板１０２ｂは、搭載する電子部品（キャパシタ１３１、終端抵抗１３２、バイアス抵抗１３３）の配置に必要な電極１２１を長さ方向に短くできるようになる。

さらに、分岐した他方の電極１２１Ａａｂにキャリア１０５の内層配線を用い、内層配線にバイアス抵抗１３３を設ける構成とすれば、この他方の電極１２１Ａａｂに設けるバイアス抵抗１３３の設置スペースを効率的に配置でき、終端基板１０２ｂの幅を小さくすることができ、光モジュールのさらなる小型化を達成できるようになる。

上記各実施の形態では、光モジュールとして光変調器を例に説明したが、このほかに、同様の構成を有し、電極１２１に対する印加電圧の反転によりスイッチ動作を行う光スイッチに適用することもできる。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）光導波路と、前記光導波路に電気信号が印加される複数の電極とが設けられる導波路基板と、
前記導波路基板に隣接して配置される中継基板と、
前記導波路基板に隣接し、前記導波路基板を挟んで前記中継基板と反対側に配置される終端基板と、
前記導波路基板と、前記中継基板と、前記終端基板が搭載されるキャリア基板とを有し、
前記複数の電極は、前記中継基板から前記導波路基板を介して前記終端基板へ延在する第１の配線部と、前記第１の配線部から延び且つ前記終端基板上でそれぞれ分岐した第２の配線部とを有し、
前記第２の配線部のうち、分岐した一方の配線部には、キャパシタおよび終端抵抗が設けられ、
分岐した他方の配線部は、バイアス抵抗を介して前記キャリア基板の配線に接続され、前記導波路基板の下を通過して前記中継基板上のバイアス調整用のＤＣ電極まで延在する
ことを特徴とする光モジュール。

（付記２）前記キャリア基板の配線は、当該キャリア基板の表面に設けられたことを特徴とする付記１に記載の光モジュール。

（付記３）前記キャリア基板は、積層基板であり、
前記キャリア基板の配線は、当該キャリア基板の内層配線を用いる
ことを特徴とする付記１に記載の光モジュール。

（付記４）前記複数の電極に対応して、分岐した他方の前記配線部は、前記キャリア基板の異なる層の内層配線を用いる
ことを特徴とする付記２または３に記載の光モジュール。

（付記５）分岐した他方の前記配線部は、前記キャリア基板の同じ位置で異なる層の内層配線を用いる
ことを特徴とする付記４に記載の光モジュール。

（付記６）前記終端基板は、前記キャリア基板と一体化された
ことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記７）前記キャリア基板の表面には、前記導波路基板および前記中継基板を収容する段差が形成されたことを特徴とする付記６に記載の光モジュール。

（付記８）前記第２の配線部は、前記光導波路に沿った第１の方向に延びる第１のグループと、前記第１の方向と反対方向に延びる第２のグループと、に分かれる
ことを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記９）前記光導波路に電気信号を印加する複数の電極は、
変調用の高周波の電気信号を印加する複数のＲＦ電極と、複数の前記ＤＣ電極とを含み、
前記中継基板は、複数の前記ＲＦ電極をまとめたＲＦ端子群と、複数の前記ＤＣ電極用のＤＣ端子群と、を互いに離して配置した
ことを特徴とする付記１〜８のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１０）前記ＲＦ端子群の配置ピッチを前記ＤＣ端子群の配置ピッチよりも広げて配置し、前記分岐した他方の前記配線部を前記ＤＣ端子群の配置ピッチに対応するレイアウトで配線した
ことを特徴とする付記９に記載の光モジュール。

（付記１１）前記導波路基板には、前記光導波路に沿って位相調整用のＤＣ電極が設けられ、
前記位相調整用のＤＣ電極は、前記キャリア基板の配線を介して前記中継基板まで延出された
ことを特徴とする付記１〜１０のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１２）光導波路と、前記光導波路に電気信号が印加される複数の電極とが設けられる導波路基板と、
前記導波路基板に隣接して配置される中継基板と、
前記導波路基板に隣接し、前記導波路基板を挟んで前記中継基板と反対側に配置される終端基板と、
前記導波路基板と、前記中継基板と、前記終端基板が搭載されるキャリア基板とを有し、
前記複数の電極は、前記中継基板から前記導波路基板を介して前記終端基板へ延在する第１の配線部と、前記第１の配線部から延び且つ前記終端基板上でそれぞれ分岐した第２の配線部とを有し、
前記第２の配線部のうち、分岐した一方の配線部には、キャパシタおよび終端抵抗が設けられ、
分岐した他方の配線部は、バイアス抵抗を介して前記キャリア基板の配線に接続され、前記導波路基板の下を通過して前記中継基板上のバイアス調整用のＤＣ電極まで延在する光モジュールと、
前記複数の電極に個別に送信用のデータを前記電気信号として供給し、前記ＤＣ電極を介して、前記光導波路による変調の駆動信号を供給するデータ生成部と、
前記光導波路の光の偏波状態が互いに直交するように制御するバイアス制御回路と、
を有することを特徴とする光送信機。

１００ 光モジュール
１０１ マッハツェンダ変調部（変調器チップ）
１０２ 電極基板
１０２ａ 中継基板
１０２ｂ 終端基板
１０３ 筐体
１０４ａ，１０４ｂ 光ファイバ
１０５ キャリア（基板）
１０５ｂ 電極
１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ 内層配線
１１１ 導波路基板
１１２ 光導波路
１１２ａ 入射導波路
１１２ｂ 平行導波路
１１２ｃ 出射導波路
１２１ 電極
１２１ａ ＲＦ電極
１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ ＤＣ電極
１３１ キャパシタ
１３２ 終端抵抗
１３３ バイアス抵抗
３０１ ビア
１１０１ 偏波回転部
１１０２ 偏波合成部
１２００ 光送信機
１２０１ データ生成部
１２０２ バイアス制御回路
１２０３ 温度制御部
１２１０ ＬＤ光源
Ａ，Ｂ マッハツェンダ干渉部

Claims (11)

1. 光導波路と、前記光導波路に電気信号が印加される複数の電極とが設けられる導波路基板と、
   前記導波路基板に隣接して配置される中継基板と、
   前記導波路基板に隣接し、前記導波路基板を挟んで前記中継基板と反対側に配置される終端基板と、
   前記導波路基板と、前記中継基板と、前記終端基板が搭載されるキャリア基板とを有し、
   前記複数の電極は、前記中継基板から前記導波路基板を介して前記終端基板へ延在する第１の配線部と、前記第１の配線部から延び且つ前記終端基板上でそれぞれ分岐した第２の配線部とを有し、
   前記第２の配線部のうち、分岐した一方の配線部には、キャパシタおよび終端抵抗が設けられ、
   分岐した他方の配線部は、バイアス抵抗を介して前記キャリア基板の配線に接続され、前記導波路基板の下を通過して前記中継基板上のバイアス調整用のＤＣ電極まで延在する
   ことを特徴とする光モジュール。
2. 前記キャリア基板の配線は、当該キャリア基板の表面に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記キャリア基板は、積層基板であり、
   前記キャリア基板の配線は、当該キャリア基板の内層配線を用いる
   ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
4. 前記複数の電極に対応して、分岐した他方の前記配線部は、前記キャリア基板の異なる層の内層配線を用いる
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の光モジュール。
5. 分岐した他方の前記配線部は、前記キャリア基板の同じ位置で異なる層の内層配線を用いる
   ことを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
6. 前記終端基板は、前記キャリア基板と一体化された
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光モジュール。
7. 前記第２の配線部は、前記光導波路に沿った第１の方向に延びる第１のグループと、前記第１の方向と反対方向に延びる第２のグループと、に分かれる
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光モジュール。
8. 前記光導波路に電気信号を印加する複数の電極は、
   変調用の高周波の電気信号を印加する複数のＲＦ電極と、複数の前記ＤＣ電極とを含み、
   前記中継基板は、複数の前記ＲＦ電極をまとめたＲＦ端子群と、複数の前記ＤＣ電極用のＤＣ端子群と、を互いに離して配置した
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光モジュール。
9. 前記ＲＦ端子群の配置ピッチを前記ＤＣ端子群の配置ピッチよりも広げて配置し、前記分岐した他方の前記配線部を前記ＤＣ端子群の配置ピッチに対応するレイアウトで配線した
   ことを特徴とする請求項８に記載の光モジュール。
10. 前記導波路基板には、前記光導波路に沿って位相調整用のＤＣ電極が設けられ、
    前記位相調整用のＤＣ電極は、前記キャリア基板の配線を介して前記中継基板まで延出された
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光モジュール。
11. 光導波路と、前記光導波路に電気信号が印加される複数の電極とが設けられる導波路基板と、
    前記導波路基板に隣接して配置される中継基板と、
    前記導波路基板に隣接し、前記導波路基板を挟んで前記中継基板と反対側に配置される終端基板と、
    前記導波路基板と、前記中継基板と、前記終端基板が搭載されるキャリア基板とを有し、
    前記複数の電極は、前記中継基板から前記導波路基板を介して前記終端基板へ延在する第１の配線部と、前記第１の配線部から延び且つ前記終端基板上でそれぞれ分岐した第２の配線部とを有し、
    前記第２の配線部のうち、分岐した一方の配線部には、キャパシタおよび終端抵抗が設けられ、
    分岐した他方の配線部は、バイアス抵抗を介して前記キャリア基板の配線に接続され、前記導波路基板の下を通過して前記中継基板上のバイアス調整用のＤＣ電極まで延在する光モジュールと、
    前記複数の電極に個別に送信用のデータを前記電気信号として供給し、前記ＤＣ電極を介して、前記光導波路による変調の駆動信号を供給するデータ生成部と、
    前記光導波路の光の偏波状態が互いに直交するように制御するバイアス制御回路と、
    を有することを特徴とする光送信機。

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