JP5949858B2 - 光変調器、及び光スイッチ - Google Patents
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Description
この発明は、光変調器、及び光スイッチに関する。
近年、光送受信機（トランスポンダー）の小型化やコストダウン化が進められている。これに従い、光送受信機内に搭載される光変調器モジュールにおいても、同軸コネクタの使用が避けられ、複数の信号線をまとめて面実装化し、接続される方式が業界仕様（ＯＩＦ２０１４．０９９．００）となりつつある。
これに関連し、信号電極および接地電極を備える光変調器と、光変調器を収容し、光変調器の接地電極と導通する導電性の筐体と、筐体の外壁とハンダまたは導電性接着剤によって接続される接地電極が一面に形成され、信号電極が他面に形成された基板と、光変調器の信号電極と基板の信号電極とを電気的に接続するリードピンとを備える光変調器モジュールが知られている（特許文献１参照）。
また、電気光学効果を有する基板と、基板上に形成された光導波路と、光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを有する光変調素子と、並びに基板の外部に配置され、光変調素子を駆動するマイクロ波信号を光変調素子に供給するための接続基板を含む光変調器において、接続基板上には信号入力端部と信号出力端部とが形成され、信号入力端部に入力されるマイクロ波信号の放射モードが、信号出力端部に再結合するのを抑制する再結像抑制手段を接続基板に設けられた光変調器が知られている（特許文献２参照）。
しかしながら、従来の光変調器モジュールでは、外部から入力される電気信号を基板の信号電極へ伝送するためのリードピンから鉛直上方又は鉛直下方に向けて筐体内に放出される電気信号の放射成分が起こす空洞共振現象によって、光変調器モジュールに入力される電気信号の透過特性を劣化させてしまう場合があった。
そこで本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、電気信号の透過特性の劣化を抑制することができる光変調器、及び光スイッチを提供する。
本発明の一態様は、中継基板と、前記中継基板の平面上に設けられ、前記平面に沿って所定の周波数の電気信号を伝送する第１伝送路と、前記中継基板とは別体であり、前記第１伝送路に電気的に接続され、外部から入力される前記電気信号を前記平面とは異なる方向から前記第１伝送路へ伝送する第２伝送路と、前記第１伝送路及び前記第２伝送路により伝送された前記電気信号によって光信号を変調する変調部と、前記中継基板を内包し、前記平面の法線方向において前記第２伝送路との間に前記電気信号の波長の４分の１以上の高さを持つ間隙を有する筐体と、前記平面の法線方向において前記第２伝送路から前記波長の４分の１未満の高さに設けられ、前記第２伝送路から放出される前記電気信号の放射成分を遮蔽するシールドと、を備える光変調器である。
また、本発明の他の態様は、上記に記載の光変調器であって、前記シールドとは、少なくとも前記第２伝送路の前記放射成分の放出面上を覆う物体である、光変調器である。
また、本発明の他の態様は、上記に記載の光変調器であって、前記シールドとは、少なくとも前記第２伝送路の前記放射成分の放出面上を通るワイヤボンドである、光変調器である。
また、本発明の他の態様は、中継基板と、前記中継基板の平面上に設けられ、前記平面に沿って所定の周波数の電気信号を伝送する第１伝送路と、前記中継基板とは別体であり、前記第１伝送路に電気的に接続され、外部から入力される前記電気信号を前記平面とは異なる方向から前記第１伝送路へ伝送する第２伝送路と、前記第１伝送路及び前記第２伝送路により伝送された前記電気信号によって光信号を変調する変調部と、前記中継基板を内包し、前記平面の法線方向において前記第２伝送路との間に前記電気信号の波長の４分の１以上の高さを持つ間隙を有する筐体と、前記平面の法線方向において前記第２伝送路から前記波長の４分の１未満の高さに設けられ、前記第２伝送路から放出される前記電気信号の放射成分を遮蔽するシールドと、前記光信号の出力を切り替えるスイッチと、を備える光スイッチである。
本発明によれば、電気信号の透過特性の劣化を抑制することができる光変調器、及び光スイッチを提供することができる。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る光変調器１の構成例を示す断面図である。また、図２は、図１に示した光変調器１を鉛直上方から鉛直下方に向けて見たときの光変調器１の内部の一例を示す図である。なお、図２では、説明の便宜上、シールド３−１を省略している。
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る光変調器１の構成例を示す断面図である。また、図２は、図１に示した光変調器１を鉛直上方から鉛直下方に向けて見たときの光変調器１の内部の一例を示す図である。なお、図２では、説明の便宜上、シールド３−１を省略している。
光変調器１は、例えば、フレキシブルケーブルＣによってトランスポンダーに内蔵される信号源等と接続される。光変調器１には、図２に示したように、信号源から出力されるＲＦ（Radio Frequency）信号がリードピンＬＰ１〜ＬＰ４を介して入力される。図１では、リードピンＬＰ１〜リードピンＬＰ４が重なっている。なお、以下では、説明の便宜上、リードピンＬＰ１〜ＬＰ４を区別して説明する必要がない限り、これらをまとめてリードピンＬＰと称して説明する。
光変調器１は、信号源から入力されたＲＦ信号を、リードピンＬＰと、中継基板Ｂと、ワイヤボンドＷとを介して光変調部チップＬに伝送して光信号を変調する。この時、光変調器１は、リードピンＬＰ１から入力されたＲＦ信号を、図１及び図２において矢印で示した伝送路Ｆ１とワイヤボンドＷ１とを介して光変調部チップＬへ伝送する。また、光変調器１は、リードピンＬＰ２から入力されたＲＦ信号を、図１及び図２において矢印で示した伝送路Ｆ２とワイヤボンドＷ２とを介して光変調部チップＬへ伝送する。
また、光変調器１は、リードピンＬＰ３から入力されたＲＦ信号を、図１及び図２において矢印で示した伝送路Ｆ３とワイヤボンドＷ３とを介して光変調部チップＬへ伝送する。また、光変調器１は、リードピンＬＰ４から入力されたＲＦ信号を、図１及び図２において矢印で示した伝送路Ｆ４とワイヤボンドＷ４とを介して光変調部チップＬへ伝送する。以下では、説明の便宜上、伝送路Ｆ１〜Ｆ４を区別して説明する必要が無い限り、これらをまとめて伝送路Ｆと称して説明する。また、以下では、ワイヤボンドＷ１〜Ｗ４を区別して説明する必要が無い限り、これらをまとめてワイヤボンドＷと称して説明する。
リードピンＬＰ１〜ＬＰ４のそれぞれから入力されるＲＦ信号は、互いに異なる情報を表すＲＦ信号であってもよく、同じ情報を表すＲＦ信号であってもよい。また、リードピンＬＰ１〜ＬＰ４のそれぞれから入力されるＲＦ信号は、互いに異なる振動数を有するＲＦ信号であってもよく、同じ振動数を有するＲＦ信号であってもよい。以下では、説明の便宜上、リードピンＬＰ１〜ＬＰ４のそれぞれから入力されるＲＦ信号は、同じ情報を表すＲＦ信号であって同じ振動数を有するＲＦ信号であるとして説明する。なお、本実施形態におけるＲＦ信号は、光変調部チップＬによって光信号をマイクロ波に変調する程度の振動数（例えば、数十［ＧＨｚ］程度）であるとするが、他の振動数であってもよい。ＲＦ信号は、電気信号の一例である。
光変調器１は、リードピンＬＰと、光変調部チップＬと、筐体２と、中継基板Ｂと、２枚のシールド３−１、３−２と、絶縁体Ｉを備える。なお、光変調器１は、２枚以上の中継基板を備えていてもよい。また、光変調器１は、３枚以上のシールドを備えていてもよく、１枚のみシールドを備えていてもよい。以下では、シールド３−１、３−２を区別して説明する必要が無い限り、まとめてシールド３と称して説明する。
リードピンＬＰは、図１に示したように中心導体ＣＣとグラウンド導体ＧＣが同軸を中心として同心円状に設けられ、中心導体ＣＣとグラウンド導体ＧＣとの間の空間にガラス製の誘電体ＤＢが設けられた同軸線路（すなわち、ガラスリードピン）である。本実施形態において、リードピンＬＰは、例えば、中心導体ＣＣの直径が０．３ミリメートルであり、グラウンド導体ＧＣの内径が１．６ミリメートルであり、ガラス製の誘電体ＤＢの誘電率が４であるが、これに代えて、他の直径や、他の誘電体率であってもよい。ここで、図１に示した矢印Ｓは、リードピンＬＰの中心導体ＣＣにより伝送されるＲＦ信号の伝送方向を示す。なお、リードピンＬＰは、第２伝送路の一例である。
光変調部チップＬは、ニオブ酸リチウムを備え、図示しない光源からニオブ酸リチウムに入力される光信号を光変調器１に入力されたＲＦ信号によって変調する。光変調部チップＬは、変調部の一例である。
筐体２は、内部にリードピンＬＰと、中継基板Ｂと、シールド３と、光変調部チップＬとが設置される金属製の容器である。筐体２は、例えば、ＳＵＳ（Steel Special Use Stainless）材等によって形成される。なお、本実施形態において筐体２は、直方体形状であるとするが、これに代えて、他の形状であってもよい。
筐体２は、内部にリードピンＬＰと、中継基板Ｂと、シールド３と、光変調部チップＬとが設置される金属製の容器である。筐体２は、例えば、ＳＵＳ（Steel Special Use Stainless）材等によって形成される。なお、本実施形態において筐体２は、直方体形状であるとするが、これに代えて、他の形状であってもよい。
中継基板Ｂは、リードピンＬＰを介して入力されたＲＦ信号を伝送する伝送路Ｆが設けられた基板である。また、中継基板Ｂは、前述の伝送路Ｆが上層に設けられた基板であるが、これに代えて、上層と下層の両層に伝送路が設けられ、ビアによってそれら両層の伝送路が繋がれている基板であってもよい。伝送路Ｆは第１伝送路の一例である。また、中継基板Ｂは、図１に示したように、筐体２の内部空間の底面側に設置された絶縁体Ｉの上に設置される。中継基板Ｂは、フレキシブルケーブルＣからリードピンＬＰを介して入力されるＲＦ信号を、中継基板Ｂに設けられた伝送路Ｆと、ワイヤボンドＷとを経由して光変調部チップＬに伝送させる。
ＲＦ信号は、リードピンＬＰを経由することで、中継基板Ｂに設けられた伝送路Ｆに伝送される。換言すると、ＲＦ信号は、リードピンＬＰを経由することで、図１に示した中継基板Ｂと絶縁体Ｉとが積層される方向（上下方向）に伝送される。そして、ＲＦ信号は、リードピンＬＰから中継基板Ｂの上層に設けられた伝送路ＦによってワイヤボンドＷまで伝送される。ワイヤボンドＷに伝送されたＲＦ信号は、ワイヤボンドＷを介して光変調部チップＬまで伝送され、光信号を変調する。なお、上記で説明した中継基板ＢにおけるリードピンＬＰや伝送路Ｆが設けられる位置や、リードピンＬＰや伝送路Ｆの形状等は、あくまで一例であり、これらに限られるわけではない。また、図２における伝送路Ｆは、図を簡略化するため、リードピンＬＰのグラウンド導体ＧＣと接触しているように示されているが、実際には、リードピンＬＰのグラウンド導体ＧＣと接触しないように中継基板Ｂに設けられる。
シールド３−１は、例えば、図２に示した中継基板Ｂの上層のうち、リードピンＬＰの直上を含む範囲を覆う板状の物体である。なお、シールド３−１は、筐体２と別体の部材である。また、シールド３−１の材質は、導電性材料であり、例えば、金、アルミ、銅等である。ここで、図３を参照して、シールド３−１について説明する。図３は、図１に示した筐体２の内部の一例を鉛直上方から鉛直下方に向けて見たときの図である。なお、シールド３−１は、図２に示した中継基板Ｂの上層全体を覆う板状の物体であってもよい。
また、シールド３−１は、図２に示した各リードピンＬＰの直上から筐体２の内部空間（筐体２の内部の上面）へ向けて放出されるＲＦ信号（すなわち、電気信号）の放射成分を遮蔽する。なお、リードピンＬＰを直上から見たときのリードピンＬＰの面は、電気信号の放射成分の放出面の一例である。ここで、図４を参照して、シールド３−１が遮蔽するＲＦ信号の放射成分について説明する。図４は、シールド３−１を備えていない光変調器Ｘの構成例を示す図である。なお、図４では、伝送路Ｆを省略している。
リードピンＬＰは、光変調器Ｘがシールド３−１を備えていない場合、筐体２の内部空間に対してリードピンＬＰの直上方向（図４に示した絶縁体Ｉから中継基板Ｂへ向かう方向）にＲＦ信号の放射成分を放出する。以下では、説明の便宜上、ＲＦ信号の放射成分を、単に放射成分と称して説明する。図４における各リードピンＬＰの直上に示した矢印は、この放射成分を示す。各リードピンＬＰからの放射成分の放出は、リードピンＬＰがＲＦ信号を伝送する際、リードピンＬＰがアンテナとして機能してしまうことに起因する現象である。このリードピンＬＰの直上方向に放出される放射成分が筐体２の内部空間に放出されると、筐体２は、この放射成分を反射する。
このような反射が起こる時、所定の条件が満たされると、放出された放射成分と、反射された放射成分とが干渉を起こし、空洞共振現象が発生する。前述の所定の条件とは、ＲＦ信号の２分の１波長が、放射成分が放出される位置から、放射成分が反射される位置までの距離（例えば、リードピンＬＰから放出される放射成分の場合、図４に示した高さｈ）と一致する場合である。例えば、高さｈを３ｍｍとした場合、放射成分が再結合される伝送距離は６ｍｍである。この場合、ＲＦ信号の周波数が２５ＧＨｚ付近の時、空洞共振現象が生じ、後述するように空洞共振現象によってＲＦ信号の透過特性が劣化してしまう。
空洞共振現象が発生した場合、共振を起こした放射成分の影響によって、光変調器ＸがフレキシブルケーブルＣから光変調部チップＬへ伝送するＲＦ信号の透過特性が劣化する。図５は、光変調器ＸがフレキシブルケーブルＣから光変調部チップＬへ伝送するＲＦ信号の透過特性と、ＲＦ信号の振動数の関係の一例を示す図である。以下では、説明の便宜上、光変調器ＸがフレキシブルケーブルＣから光変調部チップＬへ伝送するＲＦ信号の透過特性を、単に透過特性と称して説明する。
図５に示したグラフの横軸は、ＲＦ信号の振動数（例えば、単位は［ＧＨｚ］）を示す。なお、ＲＦ信号の波長は、振動数の逆数に比例するため、図５では、ＲＦ信号の振動数と、前述の透過特性の関係を示している。図５に示したグラフの縦軸は、透過特性（単位は［ｄＢ］）を示す。図５に示したように、透過特性は、ＲＦ信号の振動数が大きくなる（すなわち、ＲＦ信号の波長が小さくなる）と減少する傾向があることが分かる。この減少傾向は、光変調器Ｘのおける伝送効率によって生じる（伝送効率が１００％の場合、減少しない）。また、図５に示したグラフからは、ＲＦ信号がある振動数の時に生じるディップＤが確認できる。ディップＤとは、ＲＦ信号のある振動数の近傍において、透過特性が急激に小さくなる箇所のことを示す。このディップＤは、前述した空洞共振現象によって生じる。
シールド３−１は、このような空洞共振現象によって生じるディップＤを発生させないため、中継基板Ｂの上層のうちリードピンＬＰの直上を含む範囲を覆うことでリードピンＬＰの直上から放出される放射成分を遮蔽する。また、シールド３−１は、接地されていることが望ましい。シールド３−１の接地のされ方は、この一例において、図１に示したようにワイヤーＧによって筐体２に接続されるとするが、これに代えて、他の方法で接地される構成であってもよい。このようにすることで、シールド３−１は、放射成分の一部を遮蔽した時、シールド３−１自体がアンテナとして機能することがない。その結果、シールド３−１は、放射成分を筐体２と中継基板Ｂとの間の空洞内に放出させることなく、放射成分を効率よく遮蔽することができる。なお、シールド３−１は、接地されない構成であってもよい。その場合、何らかの方法により放射成分の遮蔽を効率化する（すなわち、シールド３−１から放射される放射成分を抑制する）ことが望ましい。
シールド３−２は、筐体２と直接接続、又はワイヤー等を介して間接的に接続される。また、シールド３−１と同様に、リードピンＬＰから放出される放射成分を遮蔽する。シールド３−２は、各リードピンＬＰの直下から放出される放射成分を遮蔽する。また、シールド３−２は、筐体２と絶縁体Ｉとが熱による体積変化によって破損しないように接着させる。また、シールド３−２の上には、絶縁体Ｉに加えて、図１に示したように光変調部チップＬが設置される。また、シールド３−２の材質は、導電性材料であり、例えば、金、アルミ、銅等である。
以上説明したように、本実施形態に係る光変調器１は、中継基板Ｂと、中継基板Ｂの平面上に設けられ、その平面に沿ってＲＦ信号を伝送する伝送路Ｆと、中継基板Ｂとは別体の部材であり、伝送路Ｆに電気的に接続され、外部（例えば、信号源等）から入力されるＲＦ信号を中継基板Ｂの平面とは異なる方向から伝送路Ｆへ伝送するリードピンＬＰと、伝送路Ｆ及びリードピンＬＰにより伝送されたＲＦ信号によって光信号を変調する変調部と、リードピンＬＰから放出される放射成分を遮蔽するシールド３−１と、を備える。これにより、光変調器１は、ＲＦ信号の透過特性の劣化を抑制することができる。
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。第２実施形態に係る光変調器１のシールド３−１は、図２に示した中継基板Ｂの上層のうちリードピンＬＰの直上を含む範囲を覆う板状の物体に代えて、図６に示したように中継基板ＢにおけるリードピンＬＰの直上にのみ設置され、リードピンＬＰを覆い隠す円盤状の物体である。図６は、第２実施形態に係る光変調器１の筐体２の内部の一例を鉛直上方から鉛直下方に向けて見たときの図である。なお、図６では、シールド３−１と筐体２の接続と、伝送路Ｆとを省略している。
以下、本発明の第２実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。第２実施形態に係る光変調器１のシールド３−１は、図２に示した中継基板Ｂの上層のうちリードピンＬＰの直上を含む範囲を覆う板状の物体に代えて、図６に示したように中継基板ＢにおけるリードピンＬＰの直上にのみ設置され、リードピンＬＰを覆い隠す円盤状の物体である。図６は、第２実施形態に係る光変調器１の筐体２の内部の一例を鉛直上方から鉛直下方に向けて見たときの図である。なお、図６では、シールド３−１と筐体２の接続と、伝送路Ｆとを省略している。
図６に示したように、シールド３−１は、各リードピンＬＰの直上にのみ設置される。ここで、中心導体ＣＣの直径が０．３ミリメートルであり、グラウンド導体ＧＣの内径が１．６ミリメートルであり、ガラス製の誘電体ＤＢの誘電率が４であるリードピンＬＰから放射成分が放射される場合、シールド３−１は、図７に示したような構造を有することで、リードピンＬＰから放出される放射成分を十分に遮蔽することができる。十分に遮蔽することができる状態とは、遮蔽し切れずに漏れ出た放射成分によって前述した空洞共振現象が起きた場合であっても、その空洞共振現象が光変調器１の透過特性にディップＤを生じさせない程度にしか生じない状態であることを示す。また、シールド３−１は、リードピンＬＰの直上にのみ設けられることにより、何らかの事象によってシールド３−１と筐体２の間に放射成分が漏れてしまった場合に生じる空洞共振現象を、より確実に抑制することができる。図７は、第２実施形態に係るシールド３−１の上面図及び側面図の一例を示す図である。
図７（Ａ）には、シールド３−１の上面図を示す。また、図７（Ｂ）には、シールド３−１の側面図を示す。図７（Ａ）に示したように、シールド３−１の上面は、直径が１．６ミリメートルの円形状の面積（リードピンＬＰを覆い隠せる範囲）以上の面積を有する。また、図７（Ｂ）に示したように、シールド３−１の側面は、厚さが０．１ミリメートル以上である。なお、これらの数値は、上述したように中心導体ＣＣの直径が０．３ミリメートルであり、グラウンド導体ＧＣの内径が１．６ミリメートルであり、ガラス製の誘電体ＤＢの誘電率が４であるリードピンＬＰが中継基板Ｂに設けられている場合の一例である。もし、リードピンＬＰの中心導体ＣＣの直径、グラウンド導体ＧＣの内径、誘電体ＤＢの誘電率のうちの一部又は全部が変わった場合、それに応じてシールド３−１の直径や厚さは、図７に示した値とは異なる。また、シールド３−１は、リードピンＬＰを覆い隠すことができれば、円形状である必要はなく、四角形状であってもよいし、他の形状であってもよい。このように、シールド３−１は、リードピンＬＰの直上のみを覆い隠すように設置されることで、リードピンＬＰから放出される放射成分を十分に遮蔽することができる。
以上説明したように、第２実施形態に係る光変調器１は、円形状のシールド３−１が中継基板Ｂの上層においてリードピンＬＰの直上にのみ設けられている。これにより、光変調器１は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。第３実施形態に係る光変調器１のシールド３−１は、図２に示した中継基板Ｂの上層のうちリードピンＬＰの直上を含む範囲を覆う板状の物体に代えて、図８に示したように中継基板ＢにおけるリードピンＬＰの直上に２本のワイヤーが交差するように設けられるワイヤボンドやワイヤボンドよりも太いリボンである。
以下、本発明の第３実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。第３実施形態に係る光変調器１のシールド３−１は、図２に示した中継基板Ｂの上層のうちリードピンＬＰの直上を含む範囲を覆う板状の物体に代えて、図８に示したように中継基板ＢにおけるリードピンＬＰの直上に２本のワイヤーが交差するように設けられるワイヤボンドやワイヤボンドよりも太いリボンである。
図８は、第３実施形態に係る光変調器１の筐体２の内部の一例を鉛直上方から鉛直下方に向けて見たときの図である。なお、図８では、シールド３−１と筐体２の接続と、伝送路Ｆとを省略している。図６に示したように、シールド３−１は、各リードピンＬＰの直上にのみ設けられる。ここで、中心導体ＣＣの直径が０．３ミリメートルであり、グラウンド導体ＧＣの内径が１．６ミリメートルであり、ガラス製の誘電体ＤＢの誘電率が４であるリードピンＬＰから放射成分が放射される場合、シールド３−１は、図９に示したような構造を有することで、リードピンＬＰから放出される放射成分を低減することができる。この時、放射成分は、第２実施形態において説明した「十分に遮蔽すること」が可能な程度に低減される。
図９は、第３実施形態に係るシールド３−１の側面図の一例を示す図である。なお、図９において、図８に示したシールド３−１の２本のワイヤーのうちの１本のみを示し、他の１本を省略している。図９に示したように、シールド３−１は、リードピンＬＰの中心からシールド３−１までの高さが１．１３ミリメートル、シールド３−１のワイヤーの長さＬＷが２．７７ミリメートルとなるようにリードピンＬＰの直上に設けられる。なお、これらの数値は、上述したように中心導体ＣＣの直径が０．３ミリメートルであり、グラウンド導体ＧＣの内径が１．６ミリメートルであり、ガラス製の誘電体ＤＢの誘電率が４であるリードピンＬＰが中継基板Ｂに設けられている場合の一例である。もし、リードピンＬＰの中心導体ＣＣの直径、グラウンド導体ＧＣの内径、誘電体ＤＢの誘電率のうちの一部又は全部が変わった場合、それに応じてシールド３−１の直径や厚さは、図９に示した値とは異なる。
また、シールド３−１は、図９に示した構造を有するワイヤーを、図８に示したようにリードピンＬＰの直上で交差するように設けられる。図９に示したシールド３−１の構造によりリードピンＬＰから放出される放射成分が低減されると、リードピンＬＰから放出される放射成分は、光変調器１のＲＦ信号の透過特性にディップＤを発生させない程度の空洞共振現象しか起こさない。これにより、シールド３−１は、リードピンＬＰから放出される放射成分による空洞共振現象を抑制することができ、その結果、光変調器１の透過特性にディップＤが発生することを抑制することができる。
なお、シールド３−１は、リードピンＬＰの直上において２本のワイヤーが交差する構成に代えて、例えば、リードピンＬＰの直上において２本のワイヤーが平行に並んで設けられる構成であってもよく、１本のワイヤーが設けられる構成であってもよく、３本以上のワイヤーが設けられる構成等、１本以上のワイヤーを用いた他の構成であってもよい。
以上説明したように、第３実施形態に係る光変調器１は、中継基板ＢにおけるリードピンＬＰの直上に２本のワイヤーが交差するように設けられるワイヤボンドとしてシールド３−１が中継基板Ｂの上層に設けられている。これにより、光変調器１は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第４実施形態では、第１実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。第４実施形態に係る光変調器１のシールド３−１は、図２に示した中継基板Ｂの上層のうちリードピンＬＰの直上を含む範囲を覆う板状の物体に代えて、図１０に示したように中継基板ＢにおけるリードピンＬＰの直上に２本のワイヤーが交差するように設けられるメッシュ状の物体である。
以下、本発明の第４実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第４実施形態では、第１実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。第４実施形態に係る光変調器１のシールド３−１は、図２に示した中継基板Ｂの上層のうちリードピンＬＰの直上を含む範囲を覆う板状の物体に代えて、図１０に示したように中継基板ＢにおけるリードピンＬＰの直上に２本のワイヤーが交差するように設けられるメッシュ状の物体である。
図１０は、第４実施形態に係るシールド３−１の側面図の一例を示す図である。図１０に示したように、このメッシュ状の物体であるシールド３−１は、リードピンＬＰから放出される放射成分を、リードピンＬＰの直上を通過する２本のワイヤーによって低減する。この時、放射成分は、第２実施形態において説明した「十分に遮蔽すること」が可能な程度に低減される。これにより、シールド３−１は、リードピンＬＰから放出される放射成分による空洞共振現象を抑制する。その結果、シールド３−１は、光変調器１の透過特性にディップＤが発生することを抑制することができる。なお、リードピンＬＰの直上を通過するワイヤーは、リードピンＬＰから放出される放射成分を十分に遮蔽することが可能であれば、２本以外の数であってもよい。
以上説明したように、第４実施形態に係る光変調器１は、中継基板ＢにおけるリードピンＬＰの直上に２本のワイヤーが交差するように設けられるメッシュ状の物体としてシールド３−１が中継基板Ｂの上層に設けられている。これにより、光変調器１は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第５実施形態＞
以下、本発明の第５実施形態について説明する。なお、第５実施形態では、第１実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。第５実施形態に係る光スイッチ４は、第１〜第４実施形態で説明した光変調器１と、光変調器１の光変調部チップＬが図示しない光源からニオブ酸リチウムへ入力される光信号のオン／オフを切り替える（出力を切り替える）スイッチとを備える。
以下、本発明の第５実施形態について説明する。なお、第５実施形態では、第１実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。第５実施形態に係る光スイッチ４は、第１〜第４実施形態で説明した光変調器１と、光変調器１の光変調部チップＬが図示しない光源からニオブ酸リチウムへ入力される光信号のオン／オフを切り替える（出力を切り替える）スイッチとを備える。
なお、第５実施形態に係る光スイッチ４は、光変調器１の光変調部チップＬが図示しない光源からニオブ酸リチウムへ入力される光信号のオン／オフを切り替える（出力を切り替える）スイッチを備える構成に代えて、光変調器１により変調された光信号の出力先が複数あった場合、その複数のうちのいずれか１つを出力先として選択するスイッチを備える構成であってもよい。
以上説明したように、第５実施形態に係る光スイッチ４は、第１〜第４実施形態で説明した光変調器１を備えるため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、シールド３−１は、上記で説明した実施形態のうちの一部又は全部を組み合わせた構成であってもよい。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
＜本発明に係る背景＞
以下、本発明に係る背景について、図４に示したシールド３−１を備えていない光変調器Ｘを例にとって説明する。光変調器Ｘでは、中継基板Ｂに設けられたリードピンやビアＶから鉛直上方又は鉛直下方に向けて筐体２内に放出されるＲＦ信号の放射成分が筐体２の内壁面に反射することで引き起こす空洞共振現象によって、光変調器Ｘに入力されるＲＦ信号の透過特性を劣化させてしまう場合があった。
以下、本発明に係る背景について、図４に示したシールド３−１を備えていない光変調器Ｘを例にとって説明する。光変調器Ｘでは、中継基板Ｂに設けられたリードピンやビアＶから鉛直上方又は鉛直下方に向けて筐体２内に放出されるＲＦ信号の放射成分が筐体２の内壁面に反射することで引き起こす空洞共振現象によって、光変調器Ｘに入力されるＲＦ信号の透過特性を劣化させてしまう場合があった。
空洞共振現象において透過特性を劣化させてしまうことの有効な解決策として、筐体２の内部空間を小さくして、空洞共振の周波数を光変調器Ｘが使用する周波数帯域より高くする方法や、光変調器Ｘにおける最大の使用周波数帯域で空洞共振を減衰状態にする方法がある。
しかしながら、筐体２の高さは、内部に実装する部品のサイズよって制約を受ける。例えば、光変調部チップＬ上に実装されるバイアスモニタ用のフォトディテクタや、中継基板Ｂ上に配値するインピーダンス変成器を含むチップコンデンサやチップ抵抗、ＲＦ信号を終端する為の終端抵抗を実装した基板等、光変調器Ｘ内部の電子部品実装スペースを確保する必要がある。また、偏波多重変調器のように、偏波回転素子、位相差板やコリメーターレンズなどの数ｍｍ程度の光学部品を多数搭載する構成においては、筐体２自体の高さを小さくすることが難しい。
また、光変調部チップＬの材料としてＬｉＮｂＯ３などの強誘電体結晶材料を用いる場合、チップ上の信号配線は、一般的に高アスペクトかつワイドギャップ（信号線の高さ／幅の比が大きく、一般的に１以上であり、またに接地電極間の広い５０μｍ以上）のＣＰＷ（Co-Planar Waveguide）が用いられている。この場合、光変調部チップＬの信号線路の上方に導体があると、透過特性等が劣化する。一例をあげると、ＣＰＷの接地電極間距離のおよそ２倍以下の高さの位置に金属筐体内壁があると、インピーダンスやマイクロ波の伝搬速度に影響（実効屈折率に周波数依存性）を及ぼし、透過特性の劣化に繋がる。
また、光変調部チップＬの光伝搬方向の長さは、広帯域化や低駆動電圧化により数十ミリとならざるを得ない。この事は、複数の基板モードの重なりが生じ、信号劣化を及ぼす一因にもなっている。
このように、光変調器Ｘでは、筐体２の高さを小さくすることが難しく、中継基板Ｂに設けられたリードピンやビアＶから鉛直上方又は鉛直下方に放出されるＲＦ信号の放射成分を遮蔽する何らかの方法が求められていた。光変調器１は、シールド３−１とシールド３−２によって中継基板Ｂに設けられたリードピンやビアＶから鉛直上方又は鉛直下方に放出されるＲＦ信号の放射成分を遮蔽し、光変調器Ｘに比べてより確実に透過特性の劣化を抑制することができる。
１ 光変調器、２ 筐体、３、３−１、３−２ シールド、４ 光スイッチ
Claims (4)
- 中継基板と、
前記中継基板の平面上に設けられ、前記平面に沿って所定の周波数の電気信号を伝送する第１伝送路と、
前記中継基板とは別体であり、前記第１伝送路に電気的に接続され、外部から入力される前記電気信号を前記平面とは異なる方向から前記第１伝送路へ伝送する第２伝送路と、
前記第１伝送路及び前記第２伝送路により伝送された前記電気信号によって光信号を変調する変調部と、
前記中継基板を内包し、前記平面の法線方向において前記第２伝送路との間に前記電気信号の波長の４分の１以上の高さを持つ間隙を有する筐体と、
前記平面の法線方向において前記第２伝送路から前記波長の４分の１未満の高さに設けられ、前記第２伝送路から放出される前記電気信号の放射成分を遮蔽するシールドと、
を備える光変調器。 - 請求項１に記載の光変調器であって、
前記シールドとは、少なくとも前記第２伝送路の前記放射成分の放出面上を覆う物体である、
光変調器。 - 請求項１又は２に記載の光変調器であって、
前記シールドとは、少なくとも前記第２伝送路の前記放射成分の放出面上を通るワイヤボンドである、
光変調器。 - 中継基板と、
前記中継基板の平面上に設けられ、前記平面に沿って所定の周波数の電気信号を伝送する第１伝送路と、
前記中継基板とは別体であり、前記第１伝送路に電気的に接続され、外部から入力される前記電気信号を前記平面とは異なる方向から前記第１伝送路へ伝送する第２伝送路と、
前記第１伝送路及び前記第２伝送路により伝送された前記電気信号によって光信号を変調する変調部と、
前記中継基板を内包し、前記平面の法線方向において前記第２伝送路との間に前記電気信号の波長の４分の１以上の高さを持つ間隙を有する筐体と、
前記平面の法線方向において前記第２伝送路から前記波長の４分の１未満の高さに設けられ、前記第２伝送路から放出される前記電気信号の放射成分を遮蔽するシールドと、
前記光信号の出力を切り替えるスイッチと、
を備える光スイッチ。
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