JP2885218B2 - 光制御デバイス - Google Patents
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
- G02F1/0356—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic wave component in an electric waveguide structure
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波の変調、光路
の切替え等の制御を行なう光制御デバイスに関し、特に
導波路型光制御デバイスの電気コネクタの結合手段に関
する。
の切替え等の制御を行なう光制御デバイスに関し、特に
導波路型光制御デバイスの電気コネクタの結合手段に関
する。
【０００２】
【従来の技術】光多重通信や光情報処理で用いられる光
変調器、光スイッチ等の光制御デバイスでは、光波に対
して広帯域マイクロ波信号による変調が行なわれ、その
代表的な変調素子としては導波路型素子が用いられてい
る。
変調器、光スイッチ等の光制御デバイスでは、光波に対
して広帯域マイクロ波信号による変調が行なわれ、その
代表的な変調素子としては導波路型素子が用いられてい
る。
【０００３】図１４は従来の導波路型光変調器の１例の
平面図、図１５は図１４のＡ−Ａ断面図である。
平面図、図１５は図１４のＡ−Ａ断面図である。
【０００４】この導波路型光変調器は、図１５に示すよ
うに、誘電体光導波路を形成するＬiＮbＯ3 基板１と、
この基板１上に金属Ｔi 等を熱拡散して形成される１本
以上の光導波路２と、光導波路２上に形成されるＳiＯ2
等の絶縁体からなる光学バッファ層７と、さらにこの光
学バッファ層７上に形成されるコプレーナウエーブガイ
ド（Co-Planer Waveguide ）電極、以下ＣＰＷ電極とい
う、である変調駆動信号用の電極３ｂおよびアース電極
３ａ，３ｃとからなる。光学バッファ層７は、変調駆動
信号の電極３ｂおよびアース電極３ａ，３ｃによる導波
光の伝搬損失を抑圧するために形成される。信号電極３
ｂとアース電極３ａ，３ｃは、ＣＰＷ電極の他、非対称
コプレーナストリップ線路やマイクロストリップ線路等
のマイクロ波線路も用いられている。
うに、誘電体光導波路を形成するＬiＮbＯ3 基板１と、
この基板１上に金属Ｔi 等を熱拡散して形成される１本
以上の光導波路２と、光導波路２上に形成されるＳiＯ2
等の絶縁体からなる光学バッファ層７と、さらにこの光
学バッファ層７上に形成されるコプレーナウエーブガイ
ド（Co-Planer Waveguide ）電極、以下ＣＰＷ電極とい
う、である変調駆動信号用の電極３ｂおよびアース電極
３ａ，３ｃとからなる。光学バッファ層７は、変調駆動
信号の電極３ｂおよびアース電極３ａ，３ｃによる導波
光の伝搬損失を抑圧するために形成される。信号電極３
ｂとアース電極３ａ，３ｃは、ＣＰＷ電極の他、非対称
コプレーナストリップ線路やマイクロストリップ線路等
のマイクロ波線路も用いられている。
【０００５】ｚカットＬiＮbＯ3 基板１の厚さは０．１
〜１．０ｍｍ、光学バッファ層７の厚さｄは０．３〜
２．０μｍである。変調駆動用の電極３ｂの電極幅は３
〜１０μｍ、変調駆動用の電極３ｂとアース電極３ａ，
３ｃとの間のギャップは５〜３０μｍ、電極膜厚は１０
μｍ以上である。
〜１．０ｍｍ、光学バッファ層７の厚さｄは０．３〜
２．０μｍである。変調駆動用の電極３ｂの電極幅は３
〜１０μｍ、変調駆動用の電極３ｂとアース電極３ａ，
３ｃとの間のギャップは５〜３０μｍ、電極膜厚は１０
μｍ以上である。
【０００６】次に、この導波路型光変調器の動作につい
て図１４により説明する。光変調動作は、電界の変化に
伴って屈折率が変化する現象である誘電体基板の電気光
学効果を利用するものである。光入力１２から光導波路
２に導かれた導波光は、先ず２分割され、その一方の変
調電極３ｂ側の導波光は、変調電極３ｂとの結合領域Ｌ
（数ｍｍ〜十数ｃｍ）において変調電界による導波路の
屈折率変化のために位相変化を生じ、他方のアース電極
３ａ側の導波光は、導波路の屈折率変化がなく、従って
位相変化を生じない。そして、両導波光が合波されると
き、位相変化に応じて強度変調されて光出力１３から出
力される。変調電極と変調信号駆動部との間には、電気
コネクタの端子サイズを変調電極３ｂに変換する給電線
３ｄが挿入されている。また、変調信号として変調電極
３ｂ上に進行波を発生させるために、変調信号駆動部５
０の反対側に終端用抵抗６０が接続される。この終端抵
抗側にも電気コネクタに接続するための給電線３ｄが挿
入される。
て図１４により説明する。光変調動作は、電界の変化に
伴って屈折率が変化する現象である誘電体基板の電気光
学効果を利用するものである。光入力１２から光導波路
２に導かれた導波光は、先ず２分割され、その一方の変
調電極３ｂ側の導波光は、変調電極３ｂとの結合領域Ｌ
（数ｍｍ〜十数ｃｍ）において変調電界による導波路の
屈折率変化のために位相変化を生じ、他方のアース電極
３ａ側の導波光は、導波路の屈折率変化がなく、従って
位相変化を生じない。そして、両導波光が合波されると
き、位相変化に応じて強度変調されて光出力１３から出
力される。変調電極と変調信号駆動部との間には、電気
コネクタの端子サイズを変調電極３ｂに変換する給電線
３ｄが挿入されている。また、変調信号として変調電極
３ｂ上に進行波を発生させるために、変調信号駆動部５
０の反対側に終端用抵抗６０が接続される。この終端抵
抗側にも電気コネクタに接続するための給電線３ｄが挿
入される。
【０００７】図１６は、従来の変調信号入力用電気コネ
クタと給電線との結合を示す平面図、図１７は図１６の
Ａ−Ａ断面図、図１８はＢ−Ｂ断面図である。
クタと給電線との結合を示す平面図、図１７は図１６の
Ａ−Ａ断面図、図１８はＢ−Ｂ断面図である。
【０００８】電気コネクタ５ｂと給電線３ｄの結合に
は、従来から給電線３ｄ上にＡu リボン４０を介して電
気コネクタ端子を接触させる方法が用いられていた。電
気コネクタは一定の特性インピーダンスＺで設計されて
おり、導波路上でＺと同等のインピーダンスを実現する
ために、電極３ｂの幅Ｒ1 と、電極３ｂとアース電極３
ａ，３ｃの間の間隔Ｒ2 ，Ｒ3 （Ｒ2 ＝Ｒ3 ）との比
（Ｒ1 ：Ｒ2 ＝Ｒ1 ：Ｒ3）は、電極３ｂ上で一定であ
る。同様に、給電線３ｄの区間においても、Ｒ5 ：Ｒ4
＝Ｒ5 ：Ｒ6 が保たれている。
は、従来から給電線３ｄ上にＡu リボン４０を介して電
気コネクタ端子を接触させる方法が用いられていた。電
気コネクタは一定の特性インピーダンスＺで設計されて
おり、導波路上でＺと同等のインピーダンスを実現する
ために、電極３ｂの幅Ｒ1 と、電極３ｂとアース電極３
ａ，３ｃの間の間隔Ｒ2 ，Ｒ3 （Ｒ2 ＝Ｒ3 ）との比
（Ｒ1 ：Ｒ2 ＝Ｒ1 ：Ｒ3）は、電極３ｂ上で一定であ
る。同様に、給電線３ｄの区間においても、Ｒ5 ：Ｒ4
＝Ｒ5 ：Ｒ6 が保たれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の光
変調器の電気コネクタ接続方法は、電気コネクタ端子５
ｂと給電線３ｄとの間にＡu リボン４０を介して行なわ
れていた。電気コネクタ端子とリボンの接触は電気コネ
クタ端子をリボンで包むことにより、また、リボンと給
電線の接続は加熱してリボン側から圧着することにより
行なわれる。リボン材にＡu が用いられるのは、Ａu が
ワイヤボンディングやリボンボンディングに適し、広帯
域な変調信号の損失を防ぐためであるが、Ａu リボンは
加工の際に表面に変形が発生しやすく、図１７、図１８
に示すように、給電線３ｄとＡu リボン４０の間に空隙
を生じる。
変調器の電気コネクタ接続方法は、電気コネクタ端子５
ｂと給電線３ｄとの間にＡu リボン４０を介して行なわ
れていた。電気コネクタ端子とリボンの接触は電気コネ
クタ端子をリボンで包むことにより、また、リボンと給
電線の接続は加熱してリボン側から圧着することにより
行なわれる。リボン材にＡu が用いられるのは、Ａu が
ワイヤボンディングやリボンボンディングに適し、広帯
域な変調信号の損失を防ぐためであるが、Ａu リボンは
加工の際に表面に変形が発生しやすく、図１７、図１８
に示すように、給電線３ｄとＡu リボン４０の間に空隙
を生じる。
【００１０】従って、電気コネクタ端子と給電線とが同
一の特性インピーダンスで設計され、整合が取れている
にもかかわらず、この空隙による特性インピーダンス不
整合のために、接触部分のリボンと電気コネクタの間、
及びリボンと給電線の間に変調信号の反射が発生し、こ
の反射によって変調信号に損失を生じる。変調信号の損
失は、光変調帯域特性を劣化させ、また、反射した変調
信号は信号駆動回路に悪影響を与える。
一の特性インピーダンスで設計され、整合が取れている
にもかかわらず、この空隙による特性インピーダンス不
整合のために、接触部分のリボンと電気コネクタの間、
及びリボンと給電線の間に変調信号の反射が発生し、こ
の反射によって変調信号に損失を生じる。変調信号の損
失は、光変調帯域特性を劣化させ、また、反射した変調
信号は信号駆動回路に悪影響を与える。
【００１１】さらに、リボンによる電気結合では、表面
に生じた凹凸の突起部分から変調信号が放射され、信号
の損失をさらに大きくするという問題点があった。
に生じた凹凸の突起部分から変調信号が放射され、信号
の損失をさらに大きくするという問題点があった。
【００１２】本発明の目的は、電気コネクタと給電線の
電気結合間のインピーダンス不整合を小さく抑えるとと
もに、広帯域、かつ、低反射の光制御デバイスを提供す
ることにある。
電気結合間のインピーダンス不整合を小さく抑えるとと
もに、広帯域、かつ、低反射の光制御デバイスを提供す
ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の光制御デバイス
は、電気コネクタ端子と光制御デバイスの導波路の電極
との間に挿入され、その外径が電気コネクタ端子の外径
から導波路側の電極の外径まで連続的に増加または減少
して滑らかに変化し、かつ、インピーダンス整合された
変換器を有する。
は、電気コネクタ端子と光制御デバイスの導波路の電極
との間に挿入され、その外径が電気コネクタ端子の外径
から導波路側の電極の外径まで連続的に増加または減少
して滑らかに変化し、かつ、インピーダンス整合された
変換器を有する。
【００１４】また、この変換器は表面に鋭角の突起形状
を有しない構造であることが望ましい。
を有しない構造であることが望ましい。
【００１５】また、電極間の絶縁体として誘電体スペー
サを挿入するのが望ましい。
サを挿入するのが望ましい。
【００１６】また、変換器は、複数の電気コネクタ端子
と光導波路側電極との各結合部に設けられてもよい。
と光導波路側電極との各結合部に設けられてもよい。
【００１７】以上の手段により、光制御デバイスに変調
信号を伝達する電気コネクタと導波路給電線との間に生
じる反射／放射を抑えることができる。
信号を伝達する電気コネクタと導波路給電線との間に生
じる反射／放射を抑えることができる。
【００１８】また、変換器の絶縁体として誘電体を利用
することにより、同じく誘電体を絶縁体として用いてい
る電気コネクタ端子とのサイズの不整合を容易に防止す
ることができる。
することにより、同じく誘電体を絶縁体として用いてい
る電気コネクタ端子とのサイズの不整合を容易に防止す
ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００２０】図１は、本発明の第１実施例の構成を示す
平面図、図２はその主要部の拡大図、図３は外部駆動回
路との接続例を示す回路図である。
平面図、図２はその主要部の拡大図、図３は外部駆動回
路との接続例を示す回路図である。
【００２１】図１において、本実施例の導波路型光制御
デバイスは、電気光学効果を有するＬiＮbＯ3 基板上に
設けられた１本以上の光導波路２と、導波路２上の電極
３ｂと、駆動電気信号を電極３ｂに伝達する給電線３ｄ
と、駆動電気信号を入力する電気コネクタ端子５ｂと、
給電線３ｄと電気コネクタ端子５ｂとの間に挿入された
変換器４ｂと、アース制御電極３ａ，３ｃと電気コネク
タ端子５ａ，５ｃとの間に挿入された変換器４ａ，４ｃ
とを有する。変換器４ｂは、その外径が電気コネクタ端
子５ｂの外径から給電線電極３ｄの外径まで連続的に滑
らかに変化し、かつ、電気コネクタ入力および光制御デ
バイスの電極にインピーダンス整合される。
デバイスは、電気光学効果を有するＬiＮbＯ3 基板上に
設けられた１本以上の光導波路２と、導波路２上の電極
３ｂと、駆動電気信号を電極３ｂに伝達する給電線３ｄ
と、駆動電気信号を入力する電気コネクタ端子５ｂと、
給電線３ｄと電気コネクタ端子５ｂとの間に挿入された
変換器４ｂと、アース制御電極３ａ，３ｃと電気コネク
タ端子５ａ，５ｃとの間に挿入された変換器４ａ，４ｃ
とを有する。変換器４ｂは、その外径が電気コネクタ端
子５ｂの外径から給電線電極３ｄの外径まで連続的に滑
らかに変化し、かつ、電気コネクタ入力および光制御デ
バイスの電極にインピーダンス整合される。
【００２２】導波路型光制御デバイスのＣＰＷ電極構造
においては、変調信号駆動回路から電気コネクタに伝達
された変調信号が電気結合部から反射されることを避け
るために、ＣＰＷ電極の特性インピーダンスＺcpw を電
気コネクタの特性インピーダンスＺｄと等しくなるよう
に設定する。光導波路上の制御電極の特性インピーダン
スＺcpw （Ω）は、グプタ等（K.C.Gupta,Remesh Garg
and I.J.Bahl)の文献「MICROSTRIP LINES AND SLOT LIN
ES; PP.201-202; ARTECH HOUSE INC. 1979」によると、
給電線電極３ｂの幅Ｒ2 、給電線電極３ｂとアース制御
電極３ｃとの距離Ｒ1 、給電線電極３ｂとアース制御電
極３ａとの距離Ｒ3 （ただし、Ｒ1 ＝Ｒ3）、基板の誘
電率εとするとき、次式で表される。
においては、変調信号駆動回路から電気コネクタに伝達
された変調信号が電気結合部から反射されることを避け
るために、ＣＰＷ電極の特性インピーダンスＺcpw を電
気コネクタの特性インピーダンスＺｄと等しくなるよう
に設定する。光導波路上の制御電極の特性インピーダン
スＺcpw （Ω）は、グプタ等（K.C.Gupta,Remesh Garg
and I.J.Bahl)の文献「MICROSTRIP LINES AND SLOT LIN
ES; PP.201-202; ARTECH HOUSE INC. 1979」によると、
給電線電極３ｂの幅Ｒ2 、給電線電極３ｂとアース制御
電極３ｃとの距離Ｒ1 、給電線電極３ｂとアース制御電
極３ａとの距離Ｒ3 （ただし、Ｒ1 ＝Ｒ3）、基板の誘
電率εとするとき、次式で表される。
【００２３】
【数式１】 ただし、Ｋ（ｋ）はｋ＝Ｒ2 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ＋Ｒ3 ）を
母数とする第１種完全楕円積分、Ｋ’（ｋ）は
母数とする第１種完全楕円積分、Ｋ’（ｋ）は
【００２４】
【数式２】 を母数とする第１種完全楕円積分である。
【００２５】（１）式から求められるＺcpw は、電気コ
ネクタとの結合部分である給電線電極３ｄ付近において
も、一定（通常、Ｚｄ＝Ｚcpw ＝５０Ω）になるよう
に、電極幅Ｒ5 と電極間の間隔Ｒ4 ，Ｒ6 が設計されて
いる。
ネクタとの結合部分である給電線電極３ｄ付近において
も、一定（通常、Ｚｄ＝Ｚcpw ＝５０Ω）になるよう
に、電極幅Ｒ5 と電極間の間隔Ｒ4 ，Ｒ6 が設計されて
いる。
【００２６】給電線３ｄの幅Ｒ5 は、図２に示すよう
に、電気コネクタの変調信号電極端子５ｂの幅Ｃ2 から
変調電極３ｂの電極幅Ｒ2 と同等の値になるまで単純増
加または単純減少して連続的に変化している。Ｒ5 の変
化に対応して、（１）式から得られる一定の特性インピ
ーダンスが給電線上に確保されるように電極間の間隔Ｒ
4 及びＲ6 を変化させる。また、電気コネクタ端子５ｂ
も光導波路の特性インピーダンスと等しい特性インピー
ダンスで設計されたものを用いる。
に、電気コネクタの変調信号電極端子５ｂの幅Ｃ2 から
変調電極３ｂの電極幅Ｒ2 と同等の値になるまで単純増
加または単純減少して連続的に変化している。Ｒ5 の変
化に対応して、（１）式から得られる一定の特性インピ
ーダンスが給電線上に確保されるように電極間の間隔Ｒ
4 及びＲ6 を変化させる。また、電気コネクタ端子５ｂ
も光導波路の特性インピーダンスと等しい特性インピー
ダンスで設計されたものを用いる。
【００２７】本実施例の変換器４ｂは、電気コネクタ端
子５ｂと光導波路上の給電線３ｄの間の電気接続におけ
る特性インピーダンスの不整合を極少化するために、一
定の特性インピーダンスを保持しながら給電線３ｄの幅
Ｒ5 と電気コネクタ端子５ｂの幅Ｃ2 のサイズの違いを
連続的に変換する構造である。電気コネクタ端子と給電
線の間のサイズ変換領域ＬにおけるＣ1 、Ｃ2 、Ｃ3 の
値は、（１）式において誘電体として空気を仮定したも
のを用いて設計される。また、本実施例の変換器は、電
気コネクタ端子５ｂの表面を全て包含し、給電線３ｄ側
の変換器の断面サイズは、給電線３ｄの外側の一部と接
触する程度の場合から、給電線３ｄの面積より大きくて
全面に接触しているような場合まで含まれる。電気コネ
クタ側の結合部では、電気コネクタ端子５ｂの形状に対
応した断面が円筒、または直方体の窪みを設け、コネク
タとの接触抵抗、寄生容量が発生しない構造を有し、給
電線３ｄ側の結合部では、図２に示すように、給電線３
ｄと相似形の断面構造を有する。
子５ｂと光導波路上の給電線３ｄの間の電気接続におけ
る特性インピーダンスの不整合を極少化するために、一
定の特性インピーダンスを保持しながら給電線３ｄの幅
Ｒ5 と電気コネクタ端子５ｂの幅Ｃ2 のサイズの違いを
連続的に変換する構造である。電気コネクタ端子と給電
線の間のサイズ変換領域ＬにおけるＣ1 、Ｃ2 、Ｃ3 の
値は、（１）式において誘電体として空気を仮定したも
のを用いて設計される。また、本実施例の変換器は、電
気コネクタ端子５ｂの表面を全て包含し、給電線３ｄ側
の変換器の断面サイズは、給電線３ｄの外側の一部と接
触する程度の場合から、給電線３ｄの面積より大きくて
全面に接触しているような場合まで含まれる。電気コネ
クタ側の結合部では、電気コネクタ端子５ｂの形状に対
応した断面が円筒、または直方体の窪みを設け、コネク
タとの接触抵抗、寄生容量が発生しない構造を有し、給
電線３ｄ側の結合部では、図２に示すように、給電線３
ｄと相似形の断面構造を有する。
【００２８】次に、本実施例の動作について図３を参照
して説明する。変調信号を導波路２の電極上で進行波と
して用いる場合、変調信号を導波路上の変調光と同一方
向にして駆動回路５０から変調電極３ｂに入力する。駆
動回路５０より入力された変調信号は、先ず電気コネク
タを介して変換器４ｂに伝達される。この電気コネクタ
５ｂと変換器４ｂ間の等価回路が等価回路１６ａであ
る。変換器４ｂに伝達された変調駆動信号は、導波路２
上の電極３ｂ（給電線）に導かれる。変換器４ｂと給電
線電極３ｂの間の等価回路を等価回路１６ｂとする。光
入力１２から入力された導波光は、２つに分岐して給電
線電極３ｂ上とアース制御電極３ａ上に導かれ、給電線
電極３ｂ上の導波光は、基板１の電気光学効果によって
位相変化を受ける。このようにして位相変化を受けた電
極３ｂ上（図３の下側）の導波光と、位相変化を受けて
いない電極３ａ上（図３の上側）の導波光とを合波し
て、強度変調された光波信号を光出力１３から出力す
る。電極３ｂと電極３ｄ上を伝播した変調信号は、変換
器４ｂを介して電気コネクタ５ｂに伝達され、終端抵抗
７０によって無反射終端される。終端抵抗側の電気コネ
クタ５ｂと変換器４ｂの間、及び変換器４ｂと給電線３
ｂの間にも、駆動回路側と同様に、電気コネクタ５ｂと
変換器４ｂ間の等価回路１６ａ、変換器４ｂと電極３ｂ
間の等価回路１６ｂが存在する。
して説明する。変調信号を導波路２の電極上で進行波と
して用いる場合、変調信号を導波路上の変調光と同一方
向にして駆動回路５０から変調電極３ｂに入力する。駆
動回路５０より入力された変調信号は、先ず電気コネク
タを介して変換器４ｂに伝達される。この電気コネクタ
５ｂと変換器４ｂ間の等価回路が等価回路１６ａであ
る。変換器４ｂに伝達された変調駆動信号は、導波路２
上の電極３ｂ（給電線）に導かれる。変換器４ｂと給電
線電極３ｂの間の等価回路を等価回路１６ｂとする。光
入力１２から入力された導波光は、２つに分岐して給電
線電極３ｂ上とアース制御電極３ａ上に導かれ、給電線
電極３ｂ上の導波光は、基板１の電気光学効果によって
位相変化を受ける。このようにして位相変化を受けた電
極３ｂ上（図３の下側）の導波光と、位相変化を受けて
いない電極３ａ上（図３の上側）の導波光とを合波し
て、強度変調された光波信号を光出力１３から出力す
る。電極３ｂと電極３ｄ上を伝播した変調信号は、変換
器４ｂを介して電気コネクタ５ｂに伝達され、終端抵抗
７０によって無反射終端される。終端抵抗側の電気コネ
クタ５ｂと変換器４ｂの間、及び変換器４ｂと給電線３
ｂの間にも、駆動回路側と同様に、電気コネクタ５ｂと
変換器４ｂ間の等価回路１６ａ、変換器４ｂと電極３ｂ
間の等価回路１６ｂが存在する。
【００２９】本実施例により、電気コネクタ端子５ｂと
変換器４ｂ間と、変換器４ｂと給電線３ｄ間の各特性イ
ンピーダンスは整合され、等価回路１６ａと１６ｂの値
は極めて小さい値となり、変換器４ｂと給電線３ｄ間の
特性インピーダンスも整合されているので、変調信号の
反射が抑圧され極めて小さくなる。
変換器４ｂ間と、変換器４ｂと給電線３ｄ間の各特性イ
ンピーダンスは整合され、等価回路１６ａと１６ｂの値
は極めて小さい値となり、変換器４ｂと給電線３ｄ間の
特性インピーダンスも整合されているので、変調信号の
反射が抑圧され極めて小さくなる。
【００３０】また、電気コネクタ端子５ｂと変換器４ｂ
間の結合面積は、電気コネクタ端子５ｂ幅と同等であ
り、電気コネクタ端子表面を包む構造で、突起部分が無
く、変換器４ｂの断面は楕円形である。従って、従来は
電気コネクタ端子表面の突起部分やＡu リボンと電気コ
ネクタ間の空隙から発生していた変調信号の放射が抑圧
される。
間の結合面積は、電気コネクタ端子５ｂ幅と同等であ
り、電気コネクタ端子表面を包む構造で、突起部分が無
く、変換器４ｂの断面は楕円形である。従って、従来は
電気コネクタ端子表面の突起部分やＡu リボンと電気コ
ネクタ間の空隙から発生していた変調信号の放射が抑圧
される。
【００３１】
【実施例】次に、本発明の他の実施例について図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００３２】図４は本発明の第２実施例の平面図、図５
は図４のＡ−Ａ断面図、図６はＢ−Ｂ断面図である。
は図４のＡ−Ａ断面図、図６はＢ−Ｂ断面図である。
【００３３】この実施例の構成は、不図示の外部駆動回
路から変調信号が金属パッケージ８ｂを介して入力され
る電気コネクタ端子５ｂと、給電線である電極３ｄと、
電気コネクタ端子５ｂと電極３ｄの間に介在する変換器
４ｂと、外部のアースが電気コネクタパッケージ８ａ、
８ｃを介して接続される電気コネクタ端子５ａ、５ｃ
と、導波路上のアース電極３ａ、３ｃと、電気コネクタ
端子５ａ、５ｃとアース電極３ａ、３ｃの間に介在する
変換器４ａ、４ｃと、信号入力線である金属パッケージ
８ｂとアース電極３ａ、３ｃに接続される金属パッケー
ジ８ａ，８ｃとの間に特性インピーダンスが一定となる
ように充填される誘電体のスペーサ９ａ、９ｂとを有す
る。
路から変調信号が金属パッケージ８ｂを介して入力され
る電気コネクタ端子５ｂと、給電線である電極３ｄと、
電気コネクタ端子５ｂと電極３ｄの間に介在する変換器
４ｂと、外部のアースが電気コネクタパッケージ８ａ、
８ｃを介して接続される電気コネクタ端子５ａ、５ｃ
と、導波路上のアース電極３ａ、３ｃと、電気コネクタ
端子５ａ、５ｃとアース電極３ａ、３ｃの間に介在する
変換器４ａ、４ｃと、信号入力線である金属パッケージ
８ｂとアース電極３ａ、３ｃに接続される金属パッケー
ジ８ａ，８ｃとの間に特性インピーダンスが一定となる
ように充填される誘電体のスペーサ９ａ、９ｂとを有す
る。
【００３４】また、変換器４ａ、４ｂ、４ｃの特性イン
ピーダンスは、電気コネクタの特性インピーダンスが等
しくなるように設計されている。変換器４ａ、４ｂ、４
ｃの材質は、Ａg 、Ａl 、Ａu 、Ｐt 等の貴金属であっ
ても、あるいは他の金属の表面にこれらの貴金属を０．
１μｍ以上の膜厚となるようにメッキ、蒸着等によって
形成したものであっても、本発明の効果は同等である。
ピーダンスは、電気コネクタの特性インピーダンスが等
しくなるように設計されている。変換器４ａ、４ｂ、４
ｃの材質は、Ａg 、Ａl 、Ａu 、Ｐt 等の貴金属であっ
ても、あるいは他の金属の表面にこれらの貴金属を０．
１μｍ以上の膜厚となるようにメッキ、蒸着等によって
形成したものであっても、本発明の効果は同等である。
【００３５】電気コネクタ端子サイズが半径１００μｍ
の円筒形状の場合、変換器４ｂに電気コネクタ端子の円
筒形の窪みを形成し、窪みと端子を結合して端子表面を
全て覆う。このとき、半田や銀ペースト等を用いて結合
面に隙間が生じないように結合する。
の円筒形状の場合、変換器４ｂに電気コネクタ端子の円
筒形の窪みを形成し、窪みと端子を結合して端子表面を
全て覆う。このとき、半田や銀ペースト等を用いて結合
面に隙間が生じないように結合する。
【００３６】電気コネクタ５ｂから給電線３ｄまでの変
換領域Ｌでは、変換器４ｂの電極サイズを電気コネクタ
端子５ｂのサイズから給電線３ｄの幅まで連続的に変化
させる。変換領域Ｌは、２ｍｍ以下で、変換器４ｂの給
電線３ｄと結合する側の断面は、図５に示すように、給
電線３ｄの表面と同一平面で結合するような相似形であ
る。
換領域Ｌでは、変換器４ｂの電極サイズを電気コネクタ
端子５ｂのサイズから給電線３ｄの幅まで連続的に変化
させる。変換領域Ｌは、２ｍｍ以下で、変換器４ｂの給
電線３ｄと結合する側の断面は、図５に示すように、給
電線３ｄの表面と同一平面で結合するような相似形であ
る。
【００３７】次に、第３の実施例について、図７乃至図
９により説明する。
９により説明する。
【００３８】本実施例は、電気結合の作業性向上のため
に、電気コネクタ端子と光導波路の電極間でサイズの違
いによる特性インピーダンスの不整合が主として変調マ
イクロ波入力の信号線で発生することに着目して、変換
器の特性インピーダンス整合の設計を省略して、変調信
号の放射抑制に主眼をおいたものである。
に、電気コネクタ端子と光導波路の電極間でサイズの違
いによる特性インピーダンスの不整合が主として変調マ
イクロ波入力の信号線で発生することに着目して、変換
器の特性インピーダンス整合の設計を省略して、変調信
号の放射抑制に主眼をおいたものである。
【００３９】本実施例は、図７の平面図に示すように、
基本的な構成は第１、第２の実施例と同じであるが、ア
ース電極３ａ，３ｃと電気コネクタ端子５ａ，５ｃとは
銀ペースト、または半田等で直接結合し、変調電極３ｄ
と電気コネクタ端子５ｂの間の結合のみに変換器４を挿
入している。変換器４は、図示のように、形状が給電線
３ｄと相似形で、かつ、電気コネクタ端子５ｂの全表面
を覆い、変換器４と電気コネクタ端子５ｂの間に空隙を
生じないようにしている。また、図９の断面図に示すよ
うに、半楕円形の表面には鋭角の突起部分がない。これ
らによって変調信号の放射損失が抑制される。
基本的な構成は第１、第２の実施例と同じであるが、ア
ース電極３ａ，３ｃと電気コネクタ端子５ａ，５ｃとは
銀ペースト、または半田等で直接結合し、変調電極３ｄ
と電気コネクタ端子５ｂの間の結合のみに変換器４を挿
入している。変換器４は、図示のように、形状が給電線
３ｄと相似形で、かつ、電気コネクタ端子５ｂの全表面
を覆い、変換器４と電気コネクタ端子５ｂの間に空隙を
生じないようにしている。また、図９の断面図に示すよ
うに、半楕円形の表面には鋭角の突起部分がない。これ
らによって変調信号の放射損失が抑制される。
【００４０】このように変調電極３ｄと電気コネクタ端
子５ｂの間の結合のみに変換器４を挿入した場合、電気
コネクタ端子５ｂと給電線３ｄの結合部を伝播する変調
信号の放射は変換器４によって抑圧され、かつ、変換器
の実装数が第１、第２の実施例の１／３となるので、実
装作業が１／３に短縮される。
子５ｂの間の結合のみに変換器４を挿入した場合、電気
コネクタ端子５ｂと給電線３ｄの結合部を伝播する変調
信号の放射は変換器４によって抑圧され、かつ、変換器
の実装数が第１、第２の実施例の１／３となるので、実
装作業が１／３に短縮される。
【００４１】次に、本発明の第４の実施例について図１
０の断面図により説明する。
０の断面図により説明する。
【００４２】第４の実施例は、第３実施例の作業性をさ
らに向上するために、図示のように、変換器４を給電線
３ｄと１点で結合するものである。この変換器４によっ
て電気コネクタ端子５ｂと給電線３ｄの結合部を通る変
調マイクロ波の放射損失を抑圧することができる。この
ように、変換器４と給電線３ｄを１点で結合することに
より、変換器４と給電線３ｄの実装作業時間は著しく短
縮される。しかし、サイズ変換領域がないため、変換器
４と給電線３ｄとの間にインピーダンス不整合が発生す
ることは避けられないので、実装時間の短縮が優先する
場合にのみ適用される方法である。
らに向上するために、図示のように、変換器４を給電線
３ｄと１点で結合するものである。この変換器４によっ
て電気コネクタ端子５ｂと給電線３ｄの結合部を通る変
調マイクロ波の放射損失を抑圧することができる。この
ように、変換器４と給電線３ｄを１点で結合することに
より、変換器４と給電線３ｄの実装作業時間は著しく短
縮される。しかし、サイズ変換領域がないため、変換器
４と給電線３ｄとの間にインピーダンス不整合が発生す
ることは避けられないので、実装時間の短縮が優先する
場合にのみ適用される方法である。
【００４３】次に、本発明の第５の実施例について図１
１の平面図及び図１２、図１３の断面図により説明す
る。
１の平面図及び図１２、図１３の断面図により説明す
る。
【００４４】この実施例は、第２実施例の変換器４ａ、
４ｂ間、及び変換器４ｂ、４ｃ間に誘電率εが１より大
きい誘電体、例えば誘電率εが２．３のポリエチレン、
３．０のポリカーボネイト、４．８のガラスエポキシ、
１０．０のアルミナ等、のスペーサ１０ａ，１０ｂを挿
入し、変換器４ａ〜４ｃと電気コネクタ間の特性インピ
ーダンス、及び変換器４ａ〜４ｃと給電線３ｄ間の特性
インピーダンスの整合を図るものである。
４ｂ間、及び変換器４ｂ、４ｃ間に誘電率εが１より大
きい誘電体、例えば誘電率εが２．３のポリエチレン、
３．０のポリカーボネイト、４．８のガラスエポキシ、
１０．０のアルミナ等、のスペーサ１０ａ，１０ｂを挿
入し、変換器４ａ〜４ｃと電気コネクタ間の特性インピ
ーダンス、及び変換器４ａ〜４ｃと給電線３ｄ間の特性
インピーダンスの整合を図るものである。
【００４５】給電線電極３ｄとアースの電極３ａ，３ｃ
との間に誘電体のスペーサ１０ａ，１０ｂを挿入するこ
とにより、（１）式を用いたＺcpw 一定の条件の設計が
可能となり、間隔が空気として設計した場合より給電線
電極３ｄと電極３ａ，３ｃ間の間隔を広くすることがで
き、従って、変換器４ａ，４ｂ，４ｃの実装作業が容易
になる。また、適当な誘電体を選択することにより、変
換器のサイズを調節できるので、実装作業時間の短縮を
図ることができる。
との間に誘電体のスペーサ１０ａ，１０ｂを挿入するこ
とにより、（１）式を用いたＺcpw 一定の条件の設計が
可能となり、間隔が空気として設計した場合より給電線
電極３ｄと電極３ａ，３ｃ間の間隔を広くすることがで
き、従って、変換器４ａ，４ｂ，４ｃの実装作業が容易
になる。また、適当な誘電体を選択することにより、変
換器のサイズを調節できるので、実装作業時間の短縮を
図ることができる。
【００４６】上述の各実施例の変換器は、ＣＰＷ電極と
電気コネクタとの結合の特性と実装作業性の向上を図る
ものであるが、これらは電極の構造には依存せず、非対
称コプレーナストリップ線路、スロット線路等のマイク
ロ波線路の場合にも本発明を適用して同様の効果を得る
ことができる。
電気コネクタとの結合の特性と実装作業性の向上を図る
ものであるが、これらは電極の構造には依存せず、非対
称コプレーナストリップ線路、スロット線路等のマイク
ロ波線路の場合にも本発明を適用して同様の効果を得る
ことができる。
【００４７】また、同様に光導波路に関しても、基板に
電気光学効果を有する強誘電体（ＬiＮb０3 、ＬiＴa０
3 ）、半導体、あるいは有機材料等を用い、電気信号に
よって光出力を制御する、光変調器、光スイッチ、偏波
制御器等のあらゆる光制御デバイスにおいて、伝播損
失、放射損失が特に問題となるマイクロ波、ミリ波等の
高周波信号により光制御を行なう場合、本発明を適用す
ることにより、電気コネクタ端子と導波路電極との電気
結合部の反射及び放射を抑圧することができる。
電気光学効果を有する強誘電体（ＬiＮb０3 、ＬiＴa０
3 ）、半導体、あるいは有機材料等を用い、電気信号に
よって光出力を制御する、光変調器、光スイッチ、偏波
制御器等のあらゆる光制御デバイスにおいて、伝播損
失、放射損失が特に問題となるマイクロ波、ミリ波等の
高周波信号により光制御を行なう場合、本発明を適用す
ることにより、電気コネクタ端子と導波路電極との電気
結合部の反射及び放射を抑圧することができる。
【００４８】
【発明の効果】上述のように本発明は、特性インピーダ
ンスを一定に保ったまま、導波路上の電極幅と電気コネ
クタ端子サイズの間の外径サイズを連続的に変換するこ
とにより、光制御デバイスに変調マイクロ波信号を伝達
する電気コネクタと導波路給電線との間に生じる変調マ
イクロ波の反射を抑えることができる効果がある。
ンスを一定に保ったまま、導波路上の電極幅と電気コネ
クタ端子サイズの間の外径サイズを連続的に変換するこ
とにより、光制御デバイスに変調マイクロ波信号を伝達
する電気コネクタと導波路給電線との間に生じる変調マ
イクロ波の反射を抑えることができる効果がある。
【００４９】また、変換器は表面に鋭角の突起形状を有
しない構造であることにより、電気コネクタと導波路給
電線との間からの放射を抑えることができる効果があ
る。
しない構造であることにより、電気コネクタと導波路給
電線との間からの放射を抑えることができる効果があ
る。
【００５０】また、適当な誘電率の誘電体を選択して電
気コネクタ端子相互間の絶縁体とすることにより、変換
器のサイズを調節して実装作業時間の短縮を図ることが
できる効果がある。
気コネクタ端子相互間の絶縁体とすることにより、変換
器のサイズを調節して実装作業時間の短縮を図ることが
できる効果がある。
【００５１】また、変調マイクロ波信号を伝達する電気
コネクタと導波路給電線との間にのみ変換器を挿入する
ことにより、変換器の実装作業を大幅に低減しながらサ
イズの違いによる特性インピーダンス不整合の発生を抑
圧できる効果がある。
コネクタと導波路給電線との間にのみ変換器を挿入する
ことにより、変換器の実装作業を大幅に低減しながらサ
イズの違いによる特性インピーダンス不整合の発生を抑
圧できる効果がある。
【図１】本発明の第１実施例の平面図である。
【図２】図１の変換器周辺の拡大図である。
【図３】外部駆動回路との接続例を示す回路図である。
【図４】本発明の第２実施例の構造を示す平面図であ
る。
る。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例の構造を示す平面図であ
る。
る。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施例の構造を示す平面図で
ある。
ある。
【図１１】本発明の第５の実施例の構造を示す平面図で
ある。
ある。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】図１１のＢ−Ｂ断面図である。
【図１４】従来の導波路型光変調器の１例の平面図であ
る。
る。
【図１５】図１４のＡ−Ａ断面図である。
【図１６】従来の変調信号入力用電気コネクタ周辺の平
面図である。
面図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】図１６のＢ−Ｂ断面図である。
１ ＬiＮbＯ3 基板 ２ 光導波路 ３ａ，３ｃ アース電極 ３ｂ，３ｄ 変調電極、給電線 ４，４ａ〜４ｃ 変換器 ５ａ〜５ｃ 電気コネクタ端子 ７ ＳiＯ2 バッファ層 ８ａ〜８ｃ 電気コネクタパッケージ ９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ スペーサ １２ 光入力 １３ 光出力 １６ａ 電気コネクタ・変換器間の等価回路 １６ｂ 変換器・給電線間の等価回路 ４０ Ａu リボン ５０ 変調信号駆動回路 ６０ 終端抵抗回路
Claims (4)
- 【請求項１】 光波の導波路に電気コネクタ端子から電
気信号を入力して光波の変調や光路の切替え等の制御を
行なう光制御デバイスにおいて、 電気コネクタ端子と光制御デバイスの導波路側の電極と
の間に挿入され、その外径が電気コネクタ端子の外径か
ら光制御デバイスの電極の外径まで連続的に滑らかに変
化し、かつ、電気コネクタ入力および光制御デバイスの
電極にインピーダンス整合された変換器を有することを
特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項２】 前記変換器は表面に鋭角の突起形状を有
しない構造である請求項１に記載の光制御デバイス。 - 【請求項３】 電気コネクタ端子相互間に誘電体の絶縁
体を有する請求項１または２に記載の光制御デバイス。 - 【請求項４】 複数の電気コネクタ端子と導波路側の電
極との間にそれぞれ変換器を有する請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の光制御デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9063084A JP2885218B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 光制御デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9063084A JP2885218B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 光制御デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10260382A JPH10260382A (ja) | 1998-09-29 |
| JP2885218B2 true JP2885218B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=13219124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9063084A Expired - Fee Related JP2885218B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 光制御デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2885218B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4056726B2 (ja) * | 2000-10-27 | 2008-03-05 | 松下電器産業株式会社 | 光信号伝送システム及びそれに用いる磁気光学変調器 |
| KR20060059863A (ko) * | 2004-03-18 | 2006-06-02 | 니폰덴신뎅와 가부시키가이샤 | 광변조기 및 광변조 방법 |
| CA2654977A1 (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-21 | Anritsu Corporation | Optical modulator |
| JP2008152206A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Anritsu Corp | 光変調器 |
| JP4650482B2 (ja) | 2007-12-10 | 2011-03-16 | 富士ゼロックス株式会社 | 光導波路素子 |
| JP4732539B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2011-07-27 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子モジュール |
-
1997
- 1997-03-17 JP JP9063084A patent/JP2885218B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10260382A (ja) | 1998-09-29 |
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Legal Events
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