JP5244869B2 - Optical modulator module - Google Patents

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulator module having less temperature drift to a temperature change or having high mechanical reliability to external force. <P>SOLUTION: An optical modulator module comprises: an optical modulator chip including a substrate, an optical waveguide formed on the substrate, and a progressive wave electrode for applying a high frequency electric signal to modulate a phase of light, which constitutes an interaction section for modulating the phase of light by applying the high frequency electric signal with the progressive wave electrode; and a housing in which the optical modulator chip is fixed on a pedestal formed therein with an adhesive. A conductive layer is formed on a part of a rear face of the substrate. The adhesive is composed of a conductive adhesive and a flexible adhesive having a flexible characteristic after hardening which is more excellent than that of the conductive adhesive. The conductive layer and the pedestal are adhered with the conductive adhesive in a first surface region to be a prescribed area portion of the pedestal so that the rear face of the substrate and the pedestal are electrically connected. In a second surface region to be a portion except the first surface region of the pedestal, the conductive layer and the pedestal are adhered with the flexible adhesive. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は温度変化に対し温度ドリフトが小さく、あるいは外力に対し機械的な信頼性が高い光変調器モジュールの分野に属する。   The present invention belongs to the field of an optical modulator module having a small temperature drift with respect to a temperature change or a high mechanical reliability with respect to an external force.

リチウムナイオベート(LiNbO)のように電界を印加することにより屈折率が変化する、いわゆる電気光学効果を有する基板(以下、リチウムナイオベート基板をLN基板と略す)に光導波路と進行波電極を形成した進行波電極型リチウムナイオベート光変調器(以下、LN光変調器と略す)は、その優れた伝送特性から2.5Gbps、10Gbpsの大容量光伝送システムに適用されている。最近はさらに40Gbpsの超大容量光伝送システムにも適用が検討されており、キーデバイスとして期待されている。 An optical waveguide and a traveling wave electrode are provided on a substrate having a so-called electro-optic effect (hereinafter, the lithium niobate substrate is abbreviated as an LN substrate) such as lithium niobate (LiNbO 3 ) whose refractive index is changed by applying an electric field. The formed traveling-wave electrode type lithium niobate optical modulator (hereinafter abbreviated as LN optical modulator) is applied to a high capacity optical transmission system of 2.5 Gbps and 10 Gbps because of its excellent transmission characteristics. Recently, application to an ultra-high capacity optical transmission system of 40 Gbps has been studied, and it is expected as a key device.

(第1の従来技術)
このLN光変調器にはz−カットLN基板を使用するタイプとx−カットLN基板(あるいはy−カットLN基板)を使用するタイプがある。ここでは、第1の従来技術として特許文献1に開示されたz−カットLN基板と2つの接地導体を有し、基本モードの伝搬に有利なコプレーナウェーブガイド(CPW)進行波電極を使用するLN光変調器(あるいは、LN光変調器チップ)40を図6に示す。
(First prior art)
This LN optical modulator includes a type using a z-cut LN substrate and a type using an x-cut LN substrate (or a y-cut LN substrate). Here, as a first prior art, an LN using a coplanar waveguide (CPW) traveling wave electrode having a z-cut LN substrate and two ground conductors, which is disclosed in Patent Document 1, which is advantageous for propagation in a fundamental mode. An optical modulator (or LN optical modulator chip) 40 is shown in FIG.

図中、1はz−カットLN基板、2は1.3μm、あるいは1.55μmなど光通信において使用する波長領域では透明な200nmから1μm程度の厚みのSiOバッファ層、3はz−カットLN基板1にTiを蒸着後、1050℃で約10時間熱拡散して形成した光導波路であり、マッハツェンダ干渉系(あるいは、マッハツェンダ光導波路)を構成している。ここで、説明を簡単にするために、焦電効果に起因する温度ドリフトを抑圧するために通常用いられるSi導電層は省略した。 In the figure, 1 is a z-cut LN substrate, 2 is a transparent SiO 2 buffer layer having a thickness of about 200 nm to 1 μm in a wavelength region used in optical communication such as 1.3 μm or 1.55 μm, and 3 is a z-cut LN. This is an optical waveguide formed by thermally diffusing Ti at 1050 ° C. for about 10 hours after depositing Ti on the substrate 1, and constitutes a Mach-Zehnder interference system (or Mach-Zehnder optical waveguide). Here, in order to simplify the description, the Si conductive layer that is normally used to suppress the temperature drift due to the pyroelectric effect is omitted.

なお、3a、3bは電気信号と光が相互作用する部位(相互作用部と言う)における光導波路(あるいは、相互作用光導波路)、つまりマッハツェンダ光導波路の2本のアームである。また、位相変調器の場合は直線光導波路でよい。CPW進行波電極4は中心導体4a、接地導体4b、4cからなっている。   Reference numerals 3a and 3b denote optical waveguides (or interactive optical waveguides) in a portion where an electrical signal and light interact (referred to as an interaction portion), that is, two arms of a Mach-Zehnder optical waveguide. In the case of a phase modulator, a straight optical waveguide may be used. The CPW traveling wave electrode 4 includes a central conductor 4a and ground conductors 4b and 4c.

さて、LN光変調器を光伝送システムにおいて使用する際には、金属筐体(パッケージ筐体の材料としてはプラスティックが使われる場合もあるが、一般的にはステンレスやコバールなどの金属が使用されるので、ここでは金属筐体とする)にLN光変調器のチップ、光ファイバ、及び電気信号用のマイクロ波コネクタを固定した光変調器モジュールとせねばならない。   When an LN optical modulator is used in an optical transmission system, a metal casing (plastic may be used as a material for a package casing, but generally a metal such as stainless steel or Kovar is used. For this reason, the optical modulator module must have a LN optical modulator chip, an optical fiber, and a microwave connector for electrical signals fixed to a metal casing.

図7には特許文献1に開示された第1の従来技術に基づき、LN光変調器のチップを金属筐体5の内部に固定した光変調器モジュール50について図示している。なお、説明を簡単にするために、図7においては図6には示したSiOバッファ層2、光導波路3、CPW進行波電極4などを全て省略し、z−カットLN基板1のみを示した。ここで、金属筐体5にはその一部が突出して形成された台座6が設けられており、LN基板1の台座6に相対向する面の全面が導電性接着剤7により台座6に固定されている。図7のA−A´における断面図を図8に示している。 FIG. 7 shows an optical modulator module 50 in which a chip of an LN optical modulator is fixed inside a metal housing 5 based on the first prior art disclosed in Patent Document 1. For the sake of simplicity, FIG. 7 omits all of the SiO 2 buffer layer 2, the optical waveguide 3, the CPW traveling wave electrode 4, etc. shown in FIG. 6 and shows only the z-cut LN substrate 1. It was. Here, the metal housing 5 is provided with a pedestal 6 that is partially protruded, and the entire surface of the LN substrate 1 opposite to the pedestal 6 is fixed to the pedestal 6 by the conductive adhesive 7. Has been. FIG. 8 shows a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

z−カットLN基板1、金属筐体5(正確には台座6)、導電性接着剤7の各々の熱膨張係数は互いに異なっている。そのため、光変調器モジュール環境温度が変化した場合にはこれらは異なった量の熱膨張(あるいは熱収縮)を生じる。ところが台座5とz−カットLN基板1の台座6に相対向する全面を固定している導電性接着剤7は硬化後は非常に硬いので、z−カットLN基板1には台座6や導電性接着剤7が有する熱膨張係数の違いのために機械的な応力が発生する。   The thermal expansion coefficients of the z-cut LN substrate 1, the metal casing 5 (precisely the pedestal 6), and the conductive adhesive 7 are different from each other. Therefore, when the optical modulator module environmental temperature changes, these cause different amounts of thermal expansion (or thermal contraction). However, the conductive adhesive 7 that fixes the entire surface of the pedestal 5 and the pedestal 6 of the z-cut LN substrate 1 opposite to each other is very hard after curing. Mechanical stress is generated due to the difference in thermal expansion coefficient of the adhesive 7.

そしてz−カットLN基板1は圧電効果を有しているために、機械的な応力を受けると図6に示した相互作用光導波路3a、3bの屈折率が変化し、その結果、光変調時に印加する最適なDCバイアス電圧が変化してしまう。これを温度ドリフトと呼んでいる。   Since the z-cut LN substrate 1 has a piezoelectric effect, the refractive index of the interaction optical waveguides 3a and 3b shown in FIG. 6 changes when subjected to mechanical stress. The optimum DC bias voltage to be applied changes. This is called temperature drift.

図9には光変調器モジュールの環境温度が変化した場合におけるDCバイアス電圧の変化(あるいはバイアス電圧シフト)を示す。この図のように、この第1の従来技術では光変調器モジュールの環境温度の変化に伴い、大きなバイアス電圧シフトを発生してしまう。   FIG. 9 shows changes in the DC bias voltage (or bias voltage shift) when the environmental temperature of the optical modulator module changes. As shown in this figure, in the first prior art, a large bias voltage shift occurs as the environmental temperature of the optical modulator module changes.

さらに、上に述べた熱膨張係数の差が大きい場合にはz−カットLN基板1が割れてしまう場合もある。   Furthermore, the z-cut LN substrate 1 may break when the difference in the thermal expansion coefficient described above is large.

(第2の従来技術)
図10には特許文献2に開示された第2の従来技術の光変調器モジュール51を示す。ここで筐体8に設けられた台座9にはただ1つの突起部10が形成されており、z−カットLN基板1は導電性接着剤7によりこの突起部10においてのみ固定されている。
(Second prior art)
FIG. 10 shows a second conventional optical modulator module 51 disclosed in Patent Document 2. In FIG. Here, only one protrusion 10 is formed on the base 9 provided in the housing 8, and the z-cut LN substrate 1 is fixed only at the protrusion 10 by the conductive adhesive 7.

直ちにわかるように、この構造の問題点は振動試験・衝撃試験などの機械的強度試験に極めて弱いことである。実際にこの構造で光変調器モジュールを試作してみたが、振動試験においてz−カットLN基板1が突起部10から簡単に外れてしまい、その結果、LN光変調器チップに接続されていた不図示のファイバが切断されるとともに、LN光変調器チップが不図示の高周波コネクタからも外れてしまい、光変調器モジュールとして機能しなくなってしまった。   As can be readily seen, the problem with this structure is that it is extremely weak for mechanical strength tests such as vibration and impact tests. Actually, an optical modulator module was prototyped with this structure. However, in the vibration test, the z-cut LN substrate 1 was easily detached from the protrusion 10, and as a result, the optical modulator module was not connected to the LN optical modulator chip. While the illustrated fiber was cut, the LN optical modulator chip was detached from the high-frequency connector (not shown), so that it did not function as an optical modulator module.

特開平7−64030号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-64030 特開平4−1604号公報JP-A-4-1604

以上のように、光変調器モジュールの環境温度が変化した際における光変調器モジュールを構成する材料の熱膨張係数の差に起因する温度ドリフトを抑圧するとともに、充分な機械的信頼性を有する光変調器モジュールを開発することに未だ苦労しているのが実情であり、これを解決することが急務である。   As described above, it is possible to suppress temperature drift caused by the difference in thermal expansion coefficient of the materials constituting the optical modulator module when the environmental temperature of the optical modulator module changes, and to provide light having sufficient mechanical reliability. The reality is that we are still struggling to develop the modulator module, and there is an urgent need to resolve this.

上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の光変調器モジュールは、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光の位相を変調する高周波電気信号を印加するための中心導体及び接地導体からなる進行波電極とを有し、前記進行波電極が、前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用部を構成する光変調器チップと、内部に台座を持ち、前記光変調器チップが当該台座に接着剤で固定される筐体と、を具備する光変調器モジュールにおいて、前記基板の裏面の少なくとも一部に導電層が形成されており、前記接着剤は、導電性接着剤と、硬化後における柔軟特性が前記導電性接着剤よりも優れる柔軟性接着剤とでなり、前記基板の裏面と前記台座とが電気的に接続されるよう、前記台座の所定面積部分である第1の面領域で、前記導電層と前記台座とが前記導電性接着剤で接着されるとともに、前記台座の前記第1の面領域以外の部分である第2の面領域で、前記導電層と前記台座とが前記柔軟性接着剤で接着されることを特徴としている。   In order to solve the above problems, an optical modulator module according to claim 1 of the present invention includes a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and the substrate. A traveling wave electrode formed of a central conductor and a ground conductor for applying a high frequency electrical signal that modulates the phase of the light, and the traveling wave electrode transmits the high frequency electrical signal. An optical modulator chip that forms an interaction unit for modulating the phase of the light by applying, a housing having a pedestal inside, and the optical modulator chip fixed to the pedestal with an adhesive; and A conductive layer is formed on at least a part of the back surface of the substrate, and the adhesive has a conductive adhesive and a flexible property after curing as compared with the conductive adhesive. Excellent flexible adhesive and The conductive layer and the pedestal are bonded with the conductive adhesive in a first surface region that is a predetermined area portion of the pedestal so that the back surface of the substrate and the pedestal are electrically connected. In addition, the conductive layer and the pedestal are bonded with the flexible adhesive in a second surface region that is a portion other than the first surface region of the pedestal.

上記課題を解決するために、本発明の請求項2に記載の光変調器モジュールは、請求項1に記載の光変調器モジュールにおいて、前記第1の面領域の面積が、前記第2の面領域の面積よりも狭いことを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problem, an optical modulator module according to a second aspect of the present invention is the optical modulator module according to the first aspect, wherein the area of the first surface region is the second surface. It is characterized by being narrower than the area of the region.

上記課題を解決するために、本発明の請求項3に記載の光変調器モジュールは、請求項1に記載の光変調器モジュールにおいて、前記第1の面領域の面積と、前記第2の面領域の面積とが略等しいことを特徴としている。   In order to solve the above problems, an optical modulator module according to a third aspect of the present invention is the optical modulator module according to the first aspect, wherein the area of the first surface region and the second surface are the same. The area is substantially equal to the area.

上記課題を解決するために、本発明の請求項4に記載の光変調器モジュールは、請求項1に記載の光変調器モジュールにおいて、前記第1の面領域の面積が、前記第2の面領域の面積よりも広いことを特徴としている。   In order to solve the above problem, an optical modulator module according to a fourth aspect of the present invention is the optical modulator module according to the first aspect, wherein the area of the first surface region is the second surface. It is characterized by being wider than the area of the region.

上記課題を解決するために、本発明の請求項5に記載の光変調器モジュールは、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光変調器モジュールにおいて、前記第1の面領域が、前記第2の面領域よりも高い位置に形成されていることを特徴としている。   In order to solve the above problem, an optical modulator module according to claim 5 of the present invention is the optical modulator module according to any one of claims 1 to 4, wherein the first surface region is It is characterized by being formed at a position higher than the second surface region.

上記課題を解決するために、本発明の請求項6に記載の光変調器モジュールは、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光変調器モジュールにおいて、前記第1の面領域が、前記第2の面領域と略等しい高さ位置に形成されていることを特徴としている。   In order to solve the above problem, an optical modulator module according to claim 6 of the present invention is the optical modulator module according to any one of claims 1 to 4, wherein the first surface region is It is characterized by being formed at a height position substantially equal to the second surface region.

上記課題を解決するために、本発明の請求項7に記載の光変調器モジュールは、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光変調器モジュールにおいて、前記第1の面領域が、前記第2の面領域よりも低い位置に形成されていることを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problem, an optical modulator module according to claim 7 of the present invention is the optical modulator module according to any one of claims 1 to 4, wherein the first surface region is It is characterized by being formed at a position lower than the second surface region.

上記課題を解決するために、本発明の請求項8に記載の光変調器モジュールは、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光変調器モジュールにおいて、前記第1の面領域と前記第2の面領域との境界に凹部が形成されていることを特徴としている。   In order to solve the above problem, an optical modulator module according to an eighth aspect of the present invention is the optical modulator module according to any one of the first to seventh aspects, wherein the first surface region and the optical modulator module are A concave portion is formed at the boundary with the second surface region.

上記課題を解決するために、本発明の請求項9に記載の光変調器モジュールは、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光変調器モジュールにおいて、前記第1の面領域が、前記光の導波方向における前記台座の略中央、あるいは前記台座の端近傍に形成されていることを特徴としている。   In order to solve the above problem, an optical modulator module according to claim 9 of the present invention is the optical modulator module according to any one of claims 1 to 8, wherein the first surface region is It is characterized by being formed in the approximate center of the pedestal in the light guiding direction or in the vicinity of the end of the pedestal.

本発明では、LN基板の裏面に導電層を形成するとともに、金属筐体の台座の一部分である第1の面領域で、LN基板の裏面に形成した導電層と台座とを導電性接着剤により接続固定し、かつ台座の第1の面領域以外の部分である第2の領域で、LN基板の裏面に形成した導電層と台座とを、硬化後における柔軟特性が導電性接着剤よりも優れる(換言すれば、導電性接着剤よりも柔らかい)接着剤により固定する。これにより、LN基板の裏面全体が金属筐体と同電位となるため焦電効果を抑えることができる。   In the present invention, the conductive layer is formed on the back surface of the LN substrate, and the conductive layer and the pedestal formed on the back surface of the LN substrate are formed with a conductive adhesive in the first surface region that is a part of the pedestal of the metal housing. The conductive layer formed on the back surface of the LN substrate and the pedestal in the second region that is connected and fixed and is a portion other than the first surface region of the pedestal is more flexible than the conductive adhesive after curing. Fix with an adhesive (in other words, softer than the conductive adhesive). Thereby, since the whole back surface of a LN board | substrate becomes the same electric potential as a metal housing | casing, a pyroelectric effect can be suppressed.

また、環境温度の変化に伴って生じるLN基板と筐体との熱膨張係数の違いにより生じるLN基板への応力を柔らかい接着剤によって吸収することが可能である。さらに、この柔らかい接着剤が接着している面積は広いのでLN基板の台座への高い接着強度を実現できる。   In addition, it is possible to absorb the stress on the LN substrate caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the LN substrate and the housing, which is caused by a change in environmental temperature, with a soft adhesive. Further, since the area where the soft adhesive is bonded is wide, high adhesive strength to the pedestal of the LN substrate can be realized.

以上により、本発明を用いることにより、環境温度の変化に伴う温度ドリフトを抑圧できるとともに、高い機械的信頼性を得ることが可能となる。   As described above, by using the present invention, it is possible to suppress the temperature drift accompanying the change in the environmental temperature and to obtain high mechanical reliability.

本発明の第1の実施形態に係る光変調器モジュールの断面図Sectional drawing of the optical modulator module which concerns on the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態の特性を説明する図The figure explaining the characteristic of the 1st Embodiment of this invention 本発明の第2の実施形態に係る光変調器モジュールの断面図Sectional drawing of the optical modulator module which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る光変調器モジュールの断面図Sectional drawing of the optical modulator module which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る光変調器モジュールの断面図Sectional drawing of the optical modulator module which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 第1の従来技術に係る光変調器モジュールに内蔵する光変調器チップの斜視図1 is a perspective view of an optical modulator chip built in an optical modulator module according to a first conventional technique. 第1の従来技術に係る光変調器モジュールの斜視図1 is a perspective view of an optical modulator module according to a first conventional technique. 図7のA−A´における断面図Sectional drawing in AA 'of FIG. 第1の従来技術の実施形態の特性を説明する図The figure explaining the characteristic of embodiment of the 1st prior art 第2の従来技術に係る光変調器モジュールの断面図Sectional drawing of the optical modulator module which concerns on 2nd prior art

以下、本発明の実施形態について説明するが、図6から図10に示した従来の実施形態と同一番号は同一機能部に対応しているため、ここでは同一番号を持つ機能部の説明を省略する。また、光導波路、進行波電極、および相互作用部は、従来の実施形態と同様に形成されているものとして説明するが、これに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, since the same reference numerals as those of the conventional embodiments shown in FIGS. 6 to 10 correspond to the same function units, the description of the function units having the same numbers is omitted here. To do. Further, the optical waveguide, the traveling wave electrode, and the interaction unit will be described as being formed in the same manner as in the conventional embodiment, but are not limited thereto.

(第1の実施形態)
本発明における第1の実施形態について、第1の従来技術の図8に対応する光変調器モジュール52の断面図を図1に示す。ここで12はSiあるいはTiなどからなる導電層、13は金属筐体、14は金属筐体13に設けた台座、15は台座13に形成した第1の面領域、16、17は第1の面領域15と凹部を介して形成された第2の面領域、18は導電性接着剤、19は18とは異なる接着剤である。この接着剤19は、z−カットLN基板1や台座14の熱膨張係数の差を吸収するために設けたものであり、接着力が高く、かつ比較的柔らかい材料が好適であり、例えば紫外線や加熱により硬化する材料が用いられる。詳細には、硬化後における柔軟特性が導電性接着剤よりも優れる(換言すれば、導電性接着剤よりも柔らかい)接着剤である(以降、19を柔軟性接着剤と言う)。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical modulator module 52 corresponding to FIG. Here, 12 is a conductive layer made of Si or Ti, 13 is a metal casing, 14 is a pedestal provided on the metal casing 13, 15 is a first surface region formed on the pedestal 13, and 16 and 17 are first A second surface region formed through the surface region 15 and the recess, 18 is a conductive adhesive, and 19 is an adhesive different from 18. This adhesive 19 is provided to absorb the difference in thermal expansion coefficient between the z-cut LN substrate 1 and the pedestal 14, and is preferably made of a material having a high adhesive force and relatively soft, such as ultraviolet rays or A material that is cured by heating is used. Specifically, it is an adhesive that has superior flexibility properties after curing (in other words, softer than the conductive adhesive) (hereinafter, 19 is referred to as a flexible adhesive).

20と21は導電性接着剤18と柔軟性接着剤19の逃げのため(両者の混ざり防止のため)に設けた凹部であり、逃げ部と呼ぶ。   Reference numerals 20 and 21 denote concave portions provided for the escape of the conductive adhesive 18 and the flexible adhesive 19 (to prevent the mixture of both) and are referred to as escape portions.

z−カットLN基板1の裏面全面(あるいは所定の面積)には導電層12を形成しているので、z−カットLN基板1の下面全体は導電性接着剤18を介して台座14、即ち金属筐体13と電気的に導通している。これにより、LN基板1の下面全体が金属筐体13と同電位となるため焦電効果を抑えることができる。   Since the conductive layer 12 is formed on the entire back surface (or a predetermined area) of the z-cut LN substrate 1, the entire lower surface of the z-cut LN substrate 1 is pedestal 14, that is, a metal via a conductive adhesive 18. It is electrically connected to the housing 13. Thereby, since the whole lower surface of the LN board | substrate 1 becomes the same electric potential as the metal housing | casing 13, the pyroelectric effect can be suppressed.

また、柔軟性接着剤19により、熱膨張係数の違いにより生じるLN基板へのせん断応力をより吸収できる。   Further, the flexible adhesive 19 can absorb more shear stress to the LN substrate caused by the difference in thermal expansion coefficient.

なお、凹部20、21には導電性接着剤が完全には、あるいは極論すると全く入らなくても良いことは言うまでもない。   Needless to say, the conductive adhesive is not required to enter the recesses 20 and 21 completely or at all.

台座14の光導波路長手方向の全長が60mmである場合において、第1の面領域15については、光導波路長手方向の長さが1mm〜20mm程度で好適であることを確認している。また30mm程度まで長くしても良いことは言うまでもない。但し、場合によってはこれよりも長くても良いことは言うまでもない。   In the case where the total length of the pedestal 14 in the longitudinal direction of the optical waveguide is 60 mm, it has been confirmed that the first surface region 15 has a length of about 1 mm to 20 mm in the longitudinal direction of the optical waveguide. Needless to say, the length may be increased to about 30 mm. However, it goes without saying that it may be longer than this in some cases.

詳細には、光導波路長手方向における第2の面領域16,17と第1の面領域15との面積比が、9:1〜8:2の範囲で特に好適であり、1:1程度まで適用可能である。さらに、第2の面領域16,17の方が面積比が小さくても良い場合もある。   Specifically, the area ratio between the second surface regions 16 and 17 and the first surface region 15 in the longitudinal direction of the optical waveguide is particularly preferable in the range of 9: 1 to 8: 2, and up to about 1: 1. Applicable. Furthermore, the area ratio of the second surface regions 16 and 17 may be smaller.

図2には光変調器モジュールの温度ドリフトの特性について本発明の場合を実線で示す。参考のために、第1の従来技術の場合を点線で示している。ここで言う温度ドリフトは光変調器モジュールの環境温度の変化に伴う機械的な応力により生じている。この図からわかるように、本発明を適用することにより、温度ドリフト特性が大幅に改善できている。   In FIG. 2, the solid line indicates the temperature drift characteristics of the optical modulator module according to the present invention. For reference, the case of the first prior art is indicated by a dotted line. The temperature drift referred to here is caused by a mechanical stress accompanying a change in the environmental temperature of the optical modulator module. As can be seen from this figure, the temperature drift characteristics can be greatly improved by applying the present invention.

なお、本実施形態においては第1の面領域15と第2の面領域16、17を同一高さとして説明したが、第1の面領域15の方を低く構成してもよく、好適には(第4の実施形態で述べるように)第1の面領域15の方を高く構成するとよい。   In the present embodiment, the first surface region 15 and the second surface regions 16 and 17 have been described as having the same height. However, the first surface region 15 may be configured to be lower, and preferably The first surface region 15 may be configured higher (as will be described in the fourth embodiment).

(第2の実施形態)
本発明における第2の実施形態について、その光変調器モジュール53の断面図を図3に示す。ここで、22は金属筐体、23は金属筐体22に形成した台座、24は台座22に形成した第1の面領域、25は台座22に形成した第2の面領域、7は導電性接着剤、19は柔軟性接着剤である。28は導電性接着剤7と柔軟性接着剤19の逃げ部である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the optical modulator module 53 according to the second embodiment of the present invention. Here, 22 is a metal housing, 23 is a base formed on the metal housing 22, 24 is a first surface region formed on the base 22, 25 is a second surface region formed on the base 22, and 7 is conductive. An adhesive 19 is a flexible adhesive. Reference numeral 28 denotes an escape portion of the conductive adhesive 7 and the flexible adhesive 19.

この第2の実施形態においても第1の実施形態と同様の効果を期待でき、かつ導電性接着剤を台座23の片方の端部近傍に設けた第1の面領域24のみに塗布しているので、第1の実施形態と比較してより製作性の高い構造と言うことができる。   In the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be expected, and the conductive adhesive is applied only to the first surface region 24 provided in the vicinity of one end of the base 23. Therefore, it can be said that the structure is more manufacturable as compared with the first embodiment.

なお、本実施形態においては第1の面領域24と第2の面領域25を同一高さとして説明したが、第1の面領域24の方を低く構成してもよく、好適には(第4の実施形態で述べるように)第1の面領域24の方を高く構成するとよい。   In the present embodiment, the first surface region 24 and the second surface region 25 have been described as having the same height. However, the first surface region 24 may be configured to be lower, and preferably (first The first surface region 24 may be configured higher (as will be described in the fourth embodiment).

(第3の実施形態)
本発明における第3の実施形態について、その光変調器モジュール54の断面図を図4に示す。ここで、29は金属筐体、30は台座、7は台座の所定の面領域(第1の面領域)で導電層12と台座30とを接着する導電性接着剤、19は台座の別の所定の面領域(第2の面領域)で導電層12と台座30とを接着する柔軟性接着剤である。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the optical modulator module 54 of the third embodiment of the present invention. Here, 29 is a metal casing, 30 is a pedestal, 7 is a conductive adhesive that bonds the conductive layer 12 and the pedestal 30 in a predetermined surface area (first surface area) of the pedestal, and 19 is another pedestal. This is a flexible adhesive that adheres the conductive layer 12 and the pedestal 30 in a predetermined surface region (second surface region).

本実施形態では台座に逃げ部(凹部)を設けていないので、よりコストが低い構造と言うことができる。   In this embodiment, since the escape portion (concave portion) is not provided in the pedestal, it can be said that the structure has a lower cost.

なお、台座30の導電性接着剤7が接する部位(第1の面領域)と柔軟性接着剤19が接する部位(第2の面領域)とは、異なる高さ(例えば導電性接着剤7が接する部位の方が低い)に構成してもよく、好適には(第4の実施形態で述べるように)導電性接着剤7が接する部位の方を高く構成するとよい。   It should be noted that the portion (first surface region) where the conductive adhesive 7 of the pedestal 30 is in contact with the portion (second surface region) where the flexible adhesive 19 is in contact is different in height (for example, the conductive adhesive 7 is The portion that contacts the conductive adhesive 7 may preferably be configured higher (as described in the fourth embodiment).

(第4の実施形態)
本発明における第4の実施形態について、その光変調器モジュール55の断面図を図5に示す。ここで、33は金属筐体、34は台座、35は台座34に形成した第1の面領域、37、38は台座34に形成した第2の面領域である。7は導電性接着剤、19は柔軟性接着剤である。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the optical modulator module 55 in the fourth embodiment of the present invention. Here, 33 is a metal casing, 34 is a pedestal, 35 is a first surface region formed on the pedestal 34, and 37 and 38 are second surface regions formed on the pedestal 34. 7 is a conductive adhesive, and 19 is a flexible adhesive.

本実施形態では、第1の面領域35の高さが第2の面領域37、38より高く形成されている。これにより、柔軟性接着剤19が導電性接着剤7よりも分厚くなり、熱膨張係数の違いにより生じるLN基板へのせん断応力をより吸収できる構造となっている。   In the present embodiment, the height of the first surface region 35 is higher than that of the second surface regions 37 and 38. As a result, the flexible adhesive 19 is thicker than the conductive adhesive 7 and has a structure that can absorb more shear stress to the LN substrate caused by the difference in thermal expansion coefficient.

なお、この第1の面領域35は台座34において光導波路長手方向の中心付近でなくても良いし、端の部分に設けても良いことは言うまでもない。   Needless to say, the first surface region 35 does not have to be near the center of the pedestal 34 in the longitudinal direction of the optical waveguide, or may be provided at an end portion.

(各種実施形態について)
本発明は、電極の形態にとらわれるものではない。従って、CPW電極を例にとり説明したが、非対称コプレーナストリップ(ACPS)や対称コプレーナストリップ(CPS)などの各種進行波電極、あるいは集中定数型の電極でも良いことは言うまでもない。また、光導波路としてはマッハツェンダ型光導波路の他に、方向性結合器や直線など、その他の光導波路でも良い。
(About various embodiments)
The present invention is not limited to the form of electrodes. Therefore, although the CPW electrode has been described as an example, it goes without saying that various traveling wave electrodes such as an asymmetric coplanar strip (ACPS) and a symmetric coplanar strip (CPS), or a lumped constant type electrode may be used. In addition to the Mach-Zehnder type optical waveguide, other optical waveguides such as directional couplers and straight lines may be used as the optical waveguide.

なお、本明細書の中で述べた台座に設けた第1の面領域と第2の面領域の高さは互いに同じ高さであっても良いし、互いに異なっていても良い。   The heights of the first surface region and the second surface region provided on the pedestal described in this specification may be the same height or different from each other.

また、以上の実施形態はx−カット、y−カットもしくはz−カットの面方位、即ち、基板表面(カット面)に対して垂直な方向に結晶のx軸、y軸もしくはz軸を持つ基板にも適用可能であるし、以上に述べた各実施形態での面方位を主たる面方位とし、これらに他の面方位が副たる面方位として混在しても良いし、LN基板のみでなく、リチウムタンタレートなどその他の基板でも良いことは言うまでもない。   In the above embodiment, the substrate has an x-cut, y-cut or z-cut plane orientation, that is, a crystal x-axis, y-axis or z-axis in a direction perpendicular to the substrate surface (cut plane). The plane orientation in each of the embodiments described above may be the main plane orientation, and other plane orientations may be mixed as the sub-plane orientation. In addition to the LN substrate, Needless to say, other substrates such as lithium tantalate may be used.

以上のように、本発明に係る光変調器は、環境温度に対してバイアス電圧の変化が小さく、かつ機械的信頼性が高い光変調器モジュールとして有用である。   As described above, the optical modulator according to the present invention is useful as an optical modulator module having a small change in bias voltage with respect to the environmental temperature and high mechanical reliability.

1:z−カットLN基板(基板、LN基板)
2:SiOバッファ層(バッファ層)
3:光導波路
3a、3b:相互作用部の光導波路(光導波路)
4:進行波電極
4a:中心導体
4b、4c:接地導体
5、8,13、22、29、33:金属筐体
6、9、14、23、30、34:台座
7:導電性接着剤
12:導電層
10:突起部
15、24、35:第1の面領域
16、17、25、37、38:第2の面領域
19:柔軟性接着剤
20、21、28:逃げ部(凹部)
40:LN光変調器(LN光変調器チップ)
50、51、52、53、54、55:光変調器モジュール
1: z-cut LN substrate (substrate, LN substrate)
2: SiO 2 buffer layer (buffer layer)
3: Optical waveguide 3a, 3b: Optical waveguide of the interaction part (optical waveguide)
4: Traveling wave electrode 4a: Center conductor 4b, 4c: Ground conductor 5, 8, 13, 22, 29, 33: Metal housing 6, 9, 14, 23, 30, 34: Base 7: Conductive adhesive 12 : Conductive layer 10: protrusions 15, 24, 35: first surface region 16, 17, 25, 37, 38: second surface region 19: flexible adhesive 20, 21, 28: relief (recessed portion)
40: LN optical modulator (LN optical modulator chip)
50, 51, 52, 53, 54, 55: Optical modulator module

Claims (9)

電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光の位相を変調する高周波電気信号を印加するための中心導体及び接地導体からなる進行波電極とを有し、前記進行波電極が、前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用部を構成する光変調器チップと、
内部に台座を持ち、前記光変調器チップが当該台座に接着剤で固定される筐体と、を具備する光変調器モジュールにおいて、
前記基板の裏面の少なくとも一部に導電層が形成されており、
前記接着剤は、導電性接着剤と、硬化後における柔軟特性が前記導電性接着剤よりも優れる柔軟性接着剤とでなり、
前記基板の裏面と前記台座とが電気的に接続されるよう、前記台座の所定面積部分である第1の面領域で、前記導電層と前記台座とが前記導電性接着剤で接着されるとともに、
前記台座の前記第1の面領域以外の部分である第2の面領域で、前記導電層と前記台座とが前記柔軟性接着剤で接着されることを特徴とする光変調器モジュール。
A substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and a high-frequency electric signal formed on one surface side of the substrate and modulating the phase of the light A traveling wave electrode comprising a central conductor and a grounded conductor, wherein the traveling wave electrode constitutes an interaction unit for modulating the phase of the light by applying the high frequency electrical signal When,
In a light modulator module comprising a pedestal inside, and a housing in which the light modulator chip is fixed to the pedestal with an adhesive,
A conductive layer is formed on at least a part of the back surface of the substrate;
The adhesive is composed of a conductive adhesive and a flexible adhesive whose softness after curing is superior to the conductive adhesive,
The conductive layer and the pedestal are bonded with the conductive adhesive in a first surface region that is a predetermined area portion of the pedestal so that the back surface of the substrate and the pedestal are electrically connected. ,
The optical modulator module, wherein the conductive layer and the pedestal are bonded with the flexible adhesive in a second surface region that is a portion other than the first surface region of the pedestal.
前記第1の面領域の面積が、前記第2の面領域の面積よりも狭いことを特徴とする請求項1に記載の光変調器モジュール。   The optical modulator module according to claim 1, wherein an area of the first surface region is smaller than an area of the second surface region. 前記第1の面領域の面積と、前記第2の面領域の面積とが略等しいことを特徴とする請求項1に記載の光変調器モジュール。   The optical modulator module according to claim 1, wherein an area of the first surface region and an area of the second surface region are substantially equal. 前記第1の面領域の面積が、前記第2の面領域の面積よりも広いことを特徴とする請求項1に記載の光変調器モジュール。   The optical modulator module according to claim 1, wherein an area of the first surface region is larger than an area of the second surface region. 前記第1の面領域が、前記第2の面領域よりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光変調器モジュール。   5. The optical modulator module according to claim 1, wherein the first surface region is formed at a position higher than the second surface region. 6. 前記第1の面領域が、前記第2の面領域と略等しい高さ位置に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光変調器モジュール。   5. The optical modulator module according to claim 1, wherein the first surface region is formed at a height position substantially equal to the second surface region. 6. 前記第1の面領域が、前記第2の面領域よりも低い位置に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光変調器モジュール。   5. The optical modulator module according to claim 1, wherein the first surface region is formed at a position lower than the second surface region. 6. 前記第1の面領域と前記第2の面領域との境界に凹部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光変調器モジュール。   8. The optical modulator module according to claim 1, wherein a concave portion is formed at a boundary between the first surface region and the second surface region. 9. 前記第1の面領域が、前記光の導波方向における前記台座の略中央、あるいは前記台座の端近傍に形成されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光変調器モジュール。   The said 1st surface area | region is formed in the approximate center of the said base in the waveguide direction of the said light, or the edge vicinity of the said base, The one of Claim 1 thru | or 8 characterized by the above-mentioned. Optical modulator module.
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