JP6217243B2 - 光モジュールおよび光送信機 - Google Patents

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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(例えば、特許文献1参照。)や、信号入力用回路と、信号終端用回路とを一つの回路基板上に搭載した技術(例えば、特許文献2参照。)がある。
特開2004−226769号公報 特開平5−289034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、変調器を備えた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接続する第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中継基板上のDC電極まで延在し、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、前記中継基板から伸びる前記第1の配線部に対し、前記第2の配線部の前記他方の配線部が前記中継基板に向けて環状に折り返され、前記中継基板には、前記第1の配線部に接続された複数の入力端子と、前記第2の配線部の前記他方の配線部に接続された複数のDC端子と、が同一側面に設けられている。
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2にかかる光モジュールを示す平面図である。 図3は、実施の形態2にかかる光モジュールを示す側断面図である。 図4は、実施の形態3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4にかかる光モジュールを示す側断面図である。 図6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7は、実施の形態6にかかる光モジュールを示す側断面図である。 図8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9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である。図1に示す光モジュール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、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。
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。
一対の平行導波路112bの後段の出射導波路112cは、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を有して平行に沿って配置されている。
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。これら中継基板102aと、終端基板102bからなる電極基板102は、図示のように、独立した基板とするほか、1枚の基板(後述するキャリア302)により構成してもよい。中継基板102aと終端基板102bとを1枚で構成した場合、マッハツェンダ変調部101の電極基板102部分に凹みを設け、この凹み部分にマッハツェンダ変調部101を設ける(具体例の詳細は後述する)。
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DC電極121bとを有する。このほか、オフ点調整用の4本のDC電極121cと、位相調整用の2本のDC電極121dとを有する。
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,B(平行導波路112A,112B)あたり2本のRF電極121aと、2本のDC電極121b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。
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、バイアス用のDC電極121bとされる。このDC電極121bは、終端基板102b〜マッハツェンダ変調部101の導波路基板111〜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を電圧可変により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。
この平行導波路112bの2組のマッハツェンダ干渉部A,B(平行導波路112A,112B)後段の出射導波路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121dに対する電圧印加により、出射導波路112cの1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。
(終端基板上の電極の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のレイアウトについて説明しておく。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、平行導波路112A,112B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の配線部を電極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)の配線レイアウトを長さ(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、配線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。
したがって、実施の形態1によれば、終端基板102bの長さL2を短くすることができるため、この電極基板102bを含み収容する筐体103の長さL3を短くして小型化できるようになる。
(実施の形態2)
図2は、実施の形態2にかかる光モジュールを示す平面図、図3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、終端基板102b上の複数の電極121の配線レイアウト、および終端抵抗132の配置位置が異なる。
また、この実施の形態2の光モジュール100は、DP−DPSK光変調器の構成例である点が実施の形態1のQPSK変調器と異なる。このため、実施の形態2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211を設けている。また、合波部115部分には、偏波合成部212を設けている。なお、実施の形態1および実施の形態2は、いずれも出射導波路112c部分に実施の形態1の位相調整機構、あるいは実施の形態2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。
一つのマッハツェンダ干渉部A用の電極121Aaの分岐および配置について信号経路順に説明する。分岐された一方の電極(一方の配線部)121Aaa上のキャパシタ131と終端抵抗(50Ω)132は、X1方向に向けて終端基板102bの表面上に配置される。
そして、実施の形態2では、分岐された他方の電極(他方の配線部)121Aabは、終端基板102bの表面から裏面に貫通して形成されたビア201aを介して終端基板102bの裏面の電極121Aabに導出し接続される(図中点線)。終端基板102bの裏面上の電極121Aabには、バイアス抵抗133が配置される。
このバイアス抵抗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。このため、実施の形態2では、一方の電極121Aaaと、キャパシタ131と終端抵抗132は、終端基板102bの表面に配置し、他方の電極121Aabと、バイアス抵抗133を終端基板102bの裏面に設ける。
図2では、便宜上、電極121Aaaと、電極121Aabが重ならないように幅(Y軸)方向にずらして記載した。しかし、終端基板102bの表面の一方の電極121Aaaと、キャパシタ131と終端抵抗132と、終端基板102bの裏面の他方の電極121Aabと、バイアス抵抗133は、終端基板102bの表裏で同一またはほぼ同一位置(近傍)に設けることができる。
この後、電極121Aabは、ビア201bを介して終端基板102bの表面に導出され、バイアス抵抗133通過後にDC電極121bとして、終端基板102b〜マッハツェンダ変調部101の導波路基板111〜中継基板102aを介し、筐体103のDC端子に接続される。
図3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)301上に、キャリア(基板)302が搭載される。バイアス抵抗133は、筐体103底面と、終端基板102b裏面と、温度調整クーラー301およびキャリア302側部により形成される空間305に収容される。
そして、キャリア302上に、マッハツェンダ変調部101の導波路基板111が搭載される。また、このキャリア302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、同一の高さ位置に電極121(121a,121b)が設けられ、これら電極121(121a,121b)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304等により電気的に接続される。
温度調整クーラー301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302、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303を介して筐体103外部の端子(不図示)に導出される。
バイアス抵抗133の配置について、上述した実施の形態1では、図1のように、キャパシタ131、終端抵抗132と重ならないようにY軸方向にずらして配置した。これに対し、図2に示した実施の形態2によれば、バイアス抵抗133を終端基板102bの裏面に配置し、終端基板102bの表面にはバイアス抵抗133を設けない。これにより、実施の形態2によれば、終端基板102bのY軸方向の幅W1はバイアス抵抗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。
この実施の形態2によれば、実施の形態1と同様に終端基板102bの長さL2を短くすることができる。加えて、終端基板102bの表裏を利用してDC電極121bを効率的に配置することができ、終端基板102bの幅W1についても、実施の形態1に比して小さくできるようになる。これにより、この終端基板102bを含み収容する筐体103は、実施の形態1同様に長さL3を有して小さくでき、幅W2については実施の形態1よりも短くでき、さらに小型化できるようになる。
また、終端基板102bの裏面に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。
(実施の形態3)
図4は、実施の形態3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3は、実施の形態2において説明した終端基板102bをキャリア302と一体形成したものである。その他の構成は、実施の形態2と同じである。なお、キャリア302において、上記実施の形態で説明した終端基板102bの配置位置は終端部102bと称する。
キャリア302は、積層基板を用い、このキャリア302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)302aを形成し、この段差302a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)302aに収容される導波路基板111の表面(電極位置)と、キャリア302の表面(電極位置)とを面一にすることができる。
また、実施の形態2において説明した終端基板102bの配置位置部分(終端部102b)のキャリア302には、実施の形態2同様に、電極121を設ける。一つのマッハツェンダ干渉部A用の電極121Aaを例に説明すると、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、キャリア302の表面上に配置される。また、分岐された他方の電極121Aabは、ビア201aを介してキャリア302の裏面の電極121Aabに導出し接続される。キャリア302の裏面上の電極121Aabには、バイアス抵抗133が配置される。
この実施の形態3によれば、実施の形態2と同様に基板(キャリア)の長さおよび幅を小さくすることができ、キャリアを収容する筐体も長さおよび幅を小型化できるようになる。また、実施の形態3によれば、終端基板がキャリアと一体化されているため、部品点数を削減でき、部品の取り扱いおよび筐体103への実装を容易に行うことができる。
(実施の形態4)
図5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、実施の形態2において説明した中継基板102aおよび終端基板102bをキャリア302と一体形成したものである。その他の構成は、実施の形態2,3と同じである。なお、キャリア302において、上記実施の形態で説明した中継基板102aは、中継部102aと称し、終端基板102bの配置位置は終端部102bと称する。
キャリア302は、積層基板を用い、キャリア302の中央部分には、マッハツェンダ変調部(変調器チップ)101の導波路基板111の高さ相当分の溝(凹溝)302bを形成し、この凹溝302b部分に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。
また、実施の形態2において説明した中継基板102a(中継部102a)および終端基板102b(終端部102b)の配置位置部分のキャリア302には、電極121を設ける。そして、実施の形態3同様に、終端部102bの一つのマッハツェンダ干渉部Aの電極121Aaを例に説明すると、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、キャリア302の表面上に配置される。また、分岐された他方の電極121Aabは、ビア201aを介してキャリア302の裏面の電極121Aabに導出し接続される。キャリア302の裏面上の電極121Aabには、バイアス抵抗133が配置される。
この実施の形態4によれば、実施の形態2と同様に基板(キャリア)の長さおよび幅を小さくすることができ、キャリアを収容する筐体も長さおよび幅を小型化できるようになる。また、実施の形態4によれば、中継基板および終端基板がキャリアと一体化されているため、部品点数を削減でき、部品の取り扱いおよび筐体103への実装を容易に行うことができる。
(実施の形態5)
図6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同様に、中継基板102aおよび終端基板102bをキャリア302と一体形成している。そして、複数の電極121の配線構造、および終端抵抗132の配置構造が異なる。
図6に示すように、キャリア302は、積層基板を用い、一つのマッハツェンダ干渉部Aの電極121Aaを例に説明すると、電極121Aaが2分岐された後の一方の電極121Aaaは、キャリア302の表面上に設けられ、キャパシタ131と終端抵抗132についてもキャリア302の表面上に設けられる。
そして、実施の形態5では、電極121Aaが2分岐された後の他方の電極121Aabは、ビア201aを介してキャリア302内部の多層配線のうち1層の内層配線302cを用いる。また、この内層配線302c上にバイアス抵抗133を設ける。そして、DC電極121bは、キャリア302の内層配線302cを介してマッハツェンダ変調部101の導波路基板111の下部位置を通過させ、中継部102a側のビア201cを介してキャリア302の表面に導出され、入力IF基板303に接続される。
このように、実施の形態5では、バイアス抵抗133は、キャリア302上に配置させずに、キャリア302の内層配線302c部分に配置させている。このバイアス抵抗133は、高抵抗(数百〜数kΩ)とするために終端部102b上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302の内層配線302c部分に所定の長さを有して設けることにより、実装可能としている。また、バイアス抵抗133をキャリア302の内層配線302c部分に配置させているため、キャリア302上のバイアス抵抗133の搭載スペースを削減できる。
なお、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302の内層配線302c部分には設けにくい。
そして、電極121のDC電極121bについて、バイアス抵抗133とともに、キャリア302の内層配線302cを用いる構成としたため、キャリア302上におけるDC電極121bの配置スペースをとらず、キャリア302のサイズ(幅方向の大きさ)を小さくすることができる。また、DC電極121bをマッハツェンダ変調部101の下部位置を通過させて導出させている。これにより、DC電極121bは、マッハツェンダ変調部101部分での電気的接続等を不要にして簡単に反対側のDC端子まで導出できる。
さらに、バイアス抵抗133をキャリア302の内層配線302c部分に配置することにより、キャリア302の面上にバイアス抵抗133の配置スペースを必要とせず、キャリア302(終端部102b相当部分)の幅を小さくすることができる。
(実施の形態6)
図7は、実施の形態6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6は、実施の形態5と同様に、キャリア302に中継基板102aおよび終端基板102bの機能を一体形成により設けている。また、バイアス抵抗133は、キャリア302上に配置させずに、キャリア302の内層配線302c部分に配置させている。
そして、キャパシタ131と終端抵抗132は、キャリア302の裏面に設けている。このため、一つのマッハツェンダ干渉部Aの電極121Aaを例に説明すると、電極121Aaは、キャリア302のビア201aを介してキャリア302の裏面に導出される。電極121Aaが2分岐された後の一方の電極121Aaaは、キャリア302の裏面に形成され、この電極121Aaa上にキャパシタ131と終端抵抗132を設ける。
電極121Aaは、RF電極であるため、所定の特性インピーダンス(50Ω)を維持する必要がある。このため、信号用の電極121Aaとして用いるビア201aに隣接する他の1本または複数本のビア201gを接地されたグランド電極として用いる。
キャリア302が搭載される温度調整クーラー301は、キャリア302の裏面に設けられるキャパシタ131と終端抵抗132部分に干渉しない位置(キャパシタ131と終端抵抗132部分を避けた幅)を有している。これにより、キャパシタ131と終端抵抗132は、筐体103底面と、キャリア302裏面と、温度調整クーラー301側部により形成される空間701に収容される。
そして、電極121Aaが2分岐された後の他方の電極121Aabは、キャリア302の内層配線302c部分に接続され、この内層配線302c部分にバイアス抵抗133を設けている。
このように、キャパシタ131と終端抵抗132をキャリア302の裏面に設け、バイアス抵抗133をキャリア302の内層配線302c部分に設けることにより、キャリア302上に電子部品(キャパシタ131、終端抵抗132、バイアス抵抗133)が突出しない。これにより、実施の形態6によれば、実施の形態5と比べて、高さ(Z軸)方向の大きさをさらに小型化することができる。
(実施の形態7)
図8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800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801と、LD光源(Laser Diode)810とを含む。データ生成部801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801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、図1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、図2の構成例では、バイアス制御回路802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211および偏波合成部212に対する偏波制御を行う。このほか、温度制御部803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810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。
(比較例)
図9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902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901に上述した電極端子および電子部品(キャパシタ911、終端抵抗912、バイアス抵抗913)を配置した構成例を示す。なお、図9では、実施の形態1(図1)で説明した位相制御用のDC電極121c,121dや、実施の形態2(図2)で説明した偏波制御用の偏波回転部211、偏波合成部212の配置を省略している。
図9に示す光変調器900は、複数の電極上の電子部品(キャパシタ911、終端抵抗912、バイアス抵抗913)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911、終端抵抗912、バイアス抵抗913)の配置に長さL11が必要となる。中継基板901の長さL12は、作用長L1に加えて、電子部品配置の長さL11分が必要となり長さ方向のサイズが大きくなり、筐体903についても中継基板901の長さL12に対応して長さ方向のサイズが大きくなる。なお、図9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は、図1等に示すように、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上に搭載する電子部品(キャパシタ911、終端抵抗912、バイアス抵抗913)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。実施の形態(図1)の例では、終端基板(終端部)102bの長さL2を図9に示す中継基板901の長さL12に比して短くできる。
さらに、分岐した他方の電極121Aabを終端基板102bの裏面に導出する構成としたり、内層配線を用いる構成とすれば、この他方の電極121Aabに設けるバイアス抵抗913の設置スペースを効率的に配置でき、終端基板(終端部)102bの幅W1を小さくすることができ、さらなる小型化を達成できるようになる。
上記実施の形態では、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接続する第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中継基板上のDC電極まで延在し、
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
ことを特徴とする光モジュール。
(付記2)一対の平行導波路を含む光導波路と、
前記一対の平行導波路に沿って設けられ、電気信号が印加される一対の電極と、
一対の前記光導波路および一対の前記電極が複数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中継基板上のDC電極まで延在し、
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
ことを特徴とする光モジュール。
(付記3)分岐した他方の前記配線部は、前記終端基板のビアを介して前記終端基板の裏面に導出され、前記バイアス抵抗は、前記終端基板の裏面に配置されたことを特徴とする付記1または2に記載の光モジュール。
(付記4)分岐した一方の前記配線部と、分岐した他方の前記配線部は、前記終端基板の表裏でほぼ同一位置に設けられたことを特徴とする付記3に記載の光モジュール。
(付記5)前記終端基板は、温度制御クーラー上に設けられるキャリア基板と一体化されたことを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の光モジュール。
(付記6)前記中継基板は、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5に記載の光モジュール。
(付記7)前記キャリア基板は、積層基板であり、
分岐した他方の前記配線部は、前記キャリア基板のビアを介して前記キャリア基板の内層配線に接続されたことを特徴とする付記5または6に記載の光モジュール。
(付記8)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、バイアス抵抗およびキャリア基板を介して前記中継基板上のDC電極まで延在し、
前記バイアス抵抗は、前記キャリア基板の内層配線部分に設けられた
ことを特徴とする光モジュール。
(付記9)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、バイアス抵抗およびキャリア基板を介して前記中継基板上のDC電極まで延在し、
分岐した一方の前記配線部は、前記終端基板のビアを介して前記終端基板の裏面に導出され、前記キャパシタおよび終端抵抗が前記キャリア基板の裏面に配置された
ことを特徴とする光モジュール。
(付記10)分岐した一方の前記配線部の前記ビアに隣接する他の一つまたは複数のビアを接地したグランド電極と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)前記キャリア基板の表面には、前記導波路基板を収容する溝が形成されたことを特徴とする付記5〜10のいずれか一つに記載の光モジュール。
(付記12)前記溝は、前記キャリア基板の表面と、前記導波路基板の表面とが面一になる深さを有することを特徴とする付記11に記載の光モジュール。
(付記13)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中継基板上のDC電極まで延在し、
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。
(付記14)分岐した他方の前記配線部は、前記終端基板のビアを介して前記終端基板の裏面に導出され、前記バイアス抵抗は、前記終端基板の裏面に配置されたことを特徴とする付記13に記載の光送信機。
100 光モジュール
101 マッハツェンダ変調部
102 電極基板
102a 中継基板(中継部)
102b 終端基板(終端部)
103 筐体
104(104a,104b) 光ファイバ
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
112A,112B 平行導波路
113 分岐部
115 合波部
121 電極
121a RF電極
121b DC電極
121c,121d DC電極(位相用)
121A,121B 分割した電極(レイアウト)
131 キャパシタ
132 終端抵抗
133 バイアス抵抗
201a〜201c,201g ビア
211 偏波回転部
212 偏波合成部
301 温度調整クーラー
302 キャリア基板
302c 内層配線
800 光送信機
801 データ生成部
802 バイアス制御回路
803 温度制御部
810 LD光源
A,B マッハツェンダ干渉部

Claims (13)

  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接続する第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中継基板まで延在し、
    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
    前記中継基板から伸びる前記第1の配線部に対し、前記第2の配線部の前記他方の配線部が前記中継基板に向けて環状に折り返され、
    前記中継基板には、前記第1の配線部に接続された複数の入力端子と、前記第2の配線部の前記他方の配線部に接続された複数のDC端子と、が同一側面に設けられていることを特徴とする光モジュール。
  2. 一対の平行導波路を含む光導波路と、
    前記一対の平行導波路に沿って設けられ、電気信号が印加される一対の電極と、
    一対の前記光導波路および一対の前記電極が複数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中継基板まで延在し、
    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
    前記中継基板から伸びる前記第1の配線部に対し、前記第2の配線部の前記他方の配線部が前記中継基板に向けて環状に折り返され、
    前記中継基板には、前記第1の配線部に接続された複数の入力端子と、前記第2の配線部の前記他方の配線部に接続された複数のDC端子と、が同一側面に設けられていることを特徴とする光モジュール。
  3. 分岐した他方の前記配線部は、前記終端基板のビアを介して前記終端基板の裏面に導出され、前記バイアス抵抗は、前記終端基板の裏面に配置されたことを特徴とする請求項1または2に記載の光モジュール。
  4. 分岐した一方の前記配線部と、分岐した他方の前記配線部は、前記終端基板の表裏でほぼ同一位置に設けられたことを特徴とする請求項3に記載の光モジュール。
  5. 前記終端基板は、温度制御クーラー上に設けられるキャリア基板と一体化されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の光モジュール。
  6. 前記中継基板は、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5に記載の光モジュール。
  7. 前記キャリア基板は、積層基板であり、
    分岐した他方の前記配線部は、前記キャリア基板のビアを介して前記キャリア基板の内層配線に接続されたことを特徴とする請求項5または6に記載の光モジュール。
  8. 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、バイアス抵抗およびキャリア基板を介して前記中継基板まで延在し、
    前記バイアス抵抗は、前記キャリア基板の内層配線部分に設けられ
    前記中継基板から伸びる前記第1の配線部に対し、前記第2の配線部の前記他方の配線部が前記中継基板に向けて環状に折り返され、
    前記中継基板には、前記第1の配線部に接続された複数の入力端子と、前記第2の配線部の前記他方の配線部に接続された複数のDC端子と、が同一側面に設けられていることを特徴とする光モジュール。
  9. 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、バイアス抵抗およびキャリア基板を介して前記中継基板まで延在し、
    分岐した一方の前記配線部は、前記終端基板のビアを介して前記終端基板の裏面に導出され、前記キャパシタおよび終端抵抗が前記キャリア基板の裏面に配置され
    前記中継基板から伸びる前記第1の配線部に対し、前記第2の配線部の前記他方の配線部が前記中継基板に向けて環状に折り返され、
    前記中継基板には、前記第1の配線部に接続された複数の入力端子と、前記第2の配線部の前記他方の配線部に接続された複数のDC端子と、が同一側面に設けられていることを特徴とする光モジュール。
  10. 分岐した一方の前記配線部の前記ビアに隣接する他の一つまたは複数のビアを接地したグランド電極としたことを特徴とする請求項9に記載の光モジュール。
  11. 前記キャリア基板の表面には、前記導波路基板を収容する溝が形成されたことを特徴とする請求項5〜10のいずれか一つに記載の光モジュール。
  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中継基板まで延在し、
    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
    前記中継基板から伸びる前記第1の配線部に対し、前記第2の配線部の前記他方の配線部が前記中継基板に向けて環状に折り返され、
    前記中継基板には、前記第1の配線部に接続された複数の入力端子と、前記第2の配線部の前記他方の配線部に接続された複数のDC端子と、が同一側面に設けられている光モジュールと、
    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。
  13. 分岐した他方の前記配線部は、前記終端基板のビアを介して前記終端基板の裏面に導出され、前記バイアス抵抗は、前記終端基板の裏面に配置されたことを特徴とする請求項12に記載の光送信機。
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