JP6528719B2 - Ｆｐｃ付き光変調器、及びそれを用いた光送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、光変調器及び光送信装置に関し、特に、高周波信号を入力するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuits、フレキシブル配線板）を備える光変調器、及びこれを用いた光送信装置に関する。

高速／大容量光ファイバ通信システムにおいては、導波路型の光変調素子を組み込んだ光変調器が多く用いられている。中でも、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ_３（以下、ＬＮともいう）を基板に用いた光変調素子は、光の損失が少なく且つ広帯域な光変調特性を実現し得ることから、高速／大容量光ファイバ通信システムに広く用いられている。

このＬＮを用いた光変調素子では、マッハツェンダ型光導波路と、当該光導波路に変調信号である高周波信号を印加するためのＲＦ電極と、当該導波路における変調特性を良好に保つため種々の調整を行うためのバイアス電極と、が設けられている。そして、光変調素子に設けられたこれらの電極は、当該光変調素子を収容する光変調器の筺体に設けられたリードピンやコネクタを介して、外部の電子回路に接続される。

一方、光ファイバ通信システムにおける変調方式は、近年の伝送容量の増大化の流れを受け、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying）等、多値変調や、多値変調に偏波多重を取り入れた伝送フォーマットが主流となっている。

ＱＰＳＫ変調を行う光変調器（ＱＰＳＫ光変調器）やＤＰ−ＱＰＳＫ変調を行う光変調器（ＤＰ−ＱＰＳＫ光変調器）は、入れ子構造になった複数のマハツェンダ型光導波路を備え、複数の高周波信号電極及び複数のバイアス電極を備えることから（例えば、特許文献１参照）、光変調器の筺体のサイズが大型化する傾向があり、特に小型化の要請が強い。

この小型化の要請に対応する一つの策として、従来、ＲＦ電極のインタフェースとして光変調器の筺体に設けられていたプッシュオン型の同軸コネクタを、バイアス電極のインタフェースと同様のリードピンに置き換え、これらのリードピンを外部の回路基板に接続するためのＦＰＣ（フレキシブル配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）を付加した光変調器が提案されている。

例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ光変調器では、それぞれにＲＦ電極を有する４つのマッハツェンダ型光導波路で構成される光変調素子が用いられる。この場合、光変調器の筺体に４つのプッシュオン型同軸コネクタを設けたのでは筺体の大型化は避けられないが、同軸コネクタに代えてリードピンとＦＰＣとを用いれば、小型化が可能となる。

また、光変調器の筺体のリードピンと、当該光変調器に変調動作を行わせるための電子回路が搭載された回路基板と、の間が、上記ＦＰＣを介して接続されるので、従来用いていた同軸ケーブルの余長処理を行う必要が無くなり、光送信装置内における光変調器の実装スペースを縮小することができる。

光変調器に用いられるＦＰＣは、例えば柔軟性のあるポリイミドベースの材料を基板（以下、ＦＰＣ基板）として用いて作製され、一方の端部付近に設けられた複数のスルーホールのそれぞれが、配線パターンを介して、他方の端部に設けられたパッドのそれぞれに電気的に接続されている。そして、光変調器の筺体の底面又は側面から突き出た複数のリードピンが上記複数のスルーホールにそれぞれ挿通されて例えばハンダにより固定され且つ電気的に接続され、上記複数のパッドが回路基板に例えばハンダにより固定され且つ接続される。これにより、当該回路基板上のパッドから与えられる高周波信号が、それぞれ対応する上記スルーホールとリードピンとを介して、光変調素子の対応するＲＦ電極に与えられて、高速光変調が行われる。

上記のＦＰＣを用いた光変調器では、上述のように、筺体を小型化することができ、回路基板上における光変調器の実装スペースも縮小することができるので、光送信装置の小型化に大きく貢献し得る。

図９は、そのようなＦＰＣを備える従来の光変調器の構成を示す図であり、図９（ａ）は光変調器の上面図、図９（ｂ）は正面図、図９（ｃ）は底面図である。この光変調器９００は、光変調素子９０２と、光変調素子９０２を収容する筺体９０４と、フレキシブル配線板（ＦＰＣ）９０６と、光変調素子９０２に光を入射するための光ファイバ９０８と、光変調素子９０２から出力される光を筺体９０４の外部へ導く光ファイバ９１０と、を備える。

筺体９０４には、光変調素子９０２の４つのＲＦ電極（不図示）にそれぞれ接続された４つのリードピン９２０、９２２、９２４、９２６が設けられており、当該リードピン９２０、９２２、９２４、９２６は、ＦＰＣ９０６に設けられた後述するスルーホール１０２０、１０２２、１０２４、１０２６に挿通されて例えばハンダにより固定され且つ電気的に接続されている。

図１０は、ＦＰＣ９０６の構成を示す図である。図１０（ａ）は、ＦＰＣ９０６の一の面（例えば図９（ｃ）に示された面。ここでは「オモテ面」と称する。）の構成を示す図であり、図１０（ｂ）は、ＦＰＣ９０６の他の面（「ウラ面」と称する）の構成を示す図である。図１０（ａ）に示すオモテ面には、図示下側の一の辺１０００の近傍に、当該一の辺１０００の方向に沿って４つのパッド１０１０、１０１２、１０１４、１０１６が並んで設けられている。また、辺１０００に対向する他の辺１００２の側には、例えば辺１００２の方向に沿って、４つのスルーホール１０２０、１０２２、１０２４、１０２６が並んで設けられている。さらに、４つのパッド１０１０、１０１２、１０１４、１０１６は、それぞれ、配線パターン１０３０、１０３２、１０３４、１０３６によりスルーホール１０２０、１０２２、１０２４、１０２６に電気的に接続されている。

一方、図１０（ｂ）に示すウラ面には、グランドパターン１０４０（図示ハッチング部分）が形成されている。また、グランドパターン１０４０とスルーホール１０２０、１０２２、１０２４、１０２６との電気的な接触を避けるため、グランドパターン１０４０を構成する導体は、スルーホール１０２０、１０２２、１０２４、１０２６の周辺部において円形状に除去されている。

図１０（ａ）に示すオモテ面に形成された配線パターン１０３０、１０３２、１０３４、１０３６は、それぞれ、ＦＰＣ９０６の基板を挟んでウラ面にグランドパターン１０４０が形成されていることにより、例えば、特性インピーダンスが５０Ωとなるように設計され得る。

そして、４つのパッド１０１０、１０１２、１０１４、１０１６が外部の回路基板のパッドに対してそれぞれ例えばハンダにより固定され且つ電気的に接続されることにより、光変調器９００が備える光変調素子９０２のＲＦ電極と当該回路基板上に構成された電子回路とが電気的に接続されて、光変調器９００が駆動される。なお、ＦＰＣ９０６の形状は、配線パターンを極力短くしてマイクロ波損失を低く抑えるべく、図示のように信号伝送方向に短い辺を持つ横長の長方形になるのが一般的であり、図示の例のように４つのパッド１０１０、１０１２、１０１４、１０１６を持つ場合には、長辺方向で約20mm以下、短辺方向で約10mm以下程度の長方形となる。

図１１は、電子回路が構成された回路基板に光変調器９００を接続した状態の一例を示す図であり、図１１（ａ）は光変調器９００の上面方向（図９（ａ）に示す面が見える方向）から見た図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＢＢ断面矢視図である。なお、図１１（ｂ）において光変調器９００の内部の構成については記載を省略している。

回路基板１１００上には、光変調器９００の光変調素子９０２を駆動するための駆動回路１１０４を含む電子回路が構成されており、光変調器９００と回路基板１１００とは、例えば光送信装置の筺体内のベース１１０２に固定されている。図１１（ａ）に示すように、光変調器９００のＦＰＣ９０６は、リードピン９２０、９２２、９２４、９２６との接続部分から図示左方へ延在し、図１１（ｂ）に示すように、左側端部が回路基板１１００に接するように図示斜め左下方向に曲げられ、これにより、ＦＰＣ９０６のパッド１０１０、１０１２、１０１４、１０１６が回路基板１１００上のパッド１１１０、１１１２、１１１４、１１１６に例えばハンダにより固定され且つ電気的に接続される（図１１（ａ））。

なお、グランドパターン１０４０と光変調器９００との接続は、例えば、光変調素子９０２上に形成されているグランドパターンに接続されたグランド用リードピン（不図示）を筺体９０４に設けておくものとし、当該グランド用リードピンと系合する孔（不図示）をＦＰＣ９０６に設けておくものとして、当該グランド用リードピンを当該孔に挿通してグランドパターン１０４０にハンダ付けすることにより行うものとすることができる。また、グランドパターンと回路基板１１００との接続は、例えば、ＦＰＣ９０６に、グランドパターン１０４０にロウ付けされた導体ピン（不図示）を設けておくものとし、当該導体ピンと、回路基板１１００上のグランドパターンとをハンダ接続することにより行うものとすることができる。

上記の構成を有する光変調器９００では、回路基板１１００上に設けられた駆動回路１１０４と光変調器９００のリードピン９２０、９２２、９２４、９２６までの間が、所定の特性インピーダンスを持つ配線パターン１０３０、１０３２、１０３４、１０３６により接続される。これにより、駆動回路１１０４の出力インピーダンスと、光変調器９００の入力インピーダンスと、配線パターン１０３０、１０３２、１０３４、１０３６の特性インピーダンスと、を一致（マッチング）させておくことで、原理上は、駆動回路１１０４から光変調器９００まで高周波信号を効率的に伝搬させることができる。

しかしながら、実際には、ＦＰＣ９０６等の製造ばらつきに起因して、駆動回路１１０４から光変調器９００までの高周波信号経路にインピーダンスのミスマッチ部分が発生し、当該インピーダンスミスマッチに起因する高周波信号の反射が発生し得る。そして、このようなインピーダンスミスマッチは、特に、筺体９０４に設けられたリードピン９２０、９２２、９２４、９２６と、ＦＰＣ９０６に設けられたスルーホール１０２０、１０２２、１０２４、１０２６とのハンダ接続部において発生し易い。

すなわち、一般に、リードピン９２０、９２２、９２４、９２６の外径と、スルーホール１０２０、１０２２、１０２４、１０２６の内径とは、製品間において常に一定とはならず、或る寸法公差をもって製造される。このため、リードピン９２０、９２２、９２４、９２６と、スルーホール１０２０、１０２２、１０２４、１０２６との間のハンダ接続部においては、リードピン９２０、９２２、９２４、９２６の外面と、スルーホール１０２０、１０２２、１０２４、１０２６の内面との間の距離のばらつきや、ハンダの形状ばらつき等を生じ、これらのばらつきに起因してインピーダンスミスマッチを生じ易い。

このようなインピーダンスミスマッチが生じると、当該ミスマッチの生じた部分では、当該部分を通過する高周波信号のパワーの一部が伝搬方向に対し逆方向に向かって反射され、例えば駆動回路１１０４の出力に入射される。その結果、駆動回路１１０４における動作が不安定となり、場合によっては当該駆動回路１１０４から出力される高周波信号にノイズ等の不安定現象が生じて、光変調器９００を用いた光システムの伝送品質に問題が生じ得る。

上記背景より、外部の回路基板との電気的接続を行うＦＰＣを備えた光変調器において、ＦＰＣと光変調器本体との接続部分において高周波信号の反射が生ずる場合でも当該光変調器を適切に駆動して光伝送品質を高く維持することのできる構成の実現が望まれている。

本発明の一の態様は、回路基板との間で電気的接続を行うフレキシブル配線板を備えた光変調器である。当該光変調器は、前記フレキシブル配線板は高周波信号を伝搬する少なくとも一つの配線パターンを備え、前記配線パターンは、前記高周波信号のパワーを所定の量だけ減衰させる少なくとも一つの高周波減衰部を備え。
本発明の他の態様によると、前記高周波減衰部は、高周波減衰膜が装荷された前記配線パターンの部分で構成される。
本発明の他の態様によると、前記高周波減衰膜は、カーボン及び又はフェライトを含む素材で構成される。
本発明の他の態様によると、前記高周波減衰部は、高周波信号の伝搬方向が所定の曲率をもって９０度以上の角度まで曲がるよう構成された曲線状の導体パターンである。
本発明の他の態様によると、前記高周波減衰部は、高周波信号の伝搬方向が９０度以上の角度まで屈曲するように構成された導体パターンである。
本発明の他の態様によると、前記フレキシブル配線板は、一の面に前記配線パターンが設けられ、他の面にグランドパターンが設けられており、前記高周波減衰部は、前記一の面に設けられた前記配線パターンの一部から所定の距離範囲にある前記他の面のグランドパターンの導体の一部を除去することにより構成される。
本発明の他の態様によると、前記一の面に設けられた前記配線パターンの前記一部は、前記配線パターンを構成する導体パターンの曲がり部分である。
本発明の他の態様によると、前記一の面に設けられた前記配線パターンの前記一部は、高周波信号の伝搬方向が所定の曲率をもって９０度以上の角度まで曲がるよう構成された曲線状の導体パターンの曲がり部分である。
本発明の他の態様によると、前記一の面に設けられた前記配線パターンの前記一部は、高周波信号の伝搬方向が９０度以上の角度まで屈曲するよう構成された導体パターンの曲がり部分である。
本発明の他の態様は、上記いずれかの光変調器と、少なくとも、当該光変調器に変調動作を行わせるための高周波信号を出力する電子回路と、を備える光送信装置である。

本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。 図１に示す光変調器に用いられるＦＰＣの構成を示す図である。 図１に示す光変調器を、電子回路が構成された回路基板に接続した状態の一例を示す図である。 図１に示す光変調器に用いられるＦＰＣの第１の変形例を示す図である。 図１に示す光変調器に用いられるＦＰＣの第２の変形例を示す図である。 図１に示す光変調器に用いられるＦＰＣの第３の変形例を示す図である。 図１に示す光変調器に用いられるＦＰＣの第４の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光通信装置の構成を示す図である。 従来の光変調器の構成を示す図である。 図９に示す光変調器に用いられるＦＰＣの構成を示す図である。 図９に示す光変調器を、電子回路が構成された回路基板に接続した状態の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態に係る光変調器について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。
本光変調器１００は、光変調素子１０２と、光変調素子１０２を収容する筺体１０４と、当該筺体１０４に設けられた後述するリードピン１２０、１２２、１２４、２６と外部の回路基板との間で電気的接続を行うフレキシブル配線板（ＦＰＣ）１０６と、光変調素子１０２に光を入射するための光ファイバ１０８と、光変調素子１０２から出力される光を筺体１０４の外部へ導く光ファイバ１１０と、を備える。

光変調素子１０２は、例えばＬＮ基板上に設けられた４つのマッハツェンダ型光導波路と、当該マッハツェンダ型光導波路上にそれぞれ設けられて光導波路内を伝搬する光波を変調する４つの高周波電極（ＲＦ電極）と、を備えたＤＰ―ＱＰＳＫ光変調器である。光変調素子１０２から出力される２つの光は、例えばレンズ光学系により偏波合成され、光ファイバ１１０を介して筺体１０４の外部へ導かれる。

筺体１０４は、上記光変調素子１０２が備える４つのＲＦ電極（不図示）のそれぞれに接続された４つのリードピン１２０、１２２、１２４、１２６を備える。筺体１０４に設けられたリードピン１２０、１２２、１２４、１２６は、ＦＰＣ１０６に設けられた後述するスルーホール２２０、２２２、２２４、２２６に挿通され、当該スルーホール２２０、２２２、２２４、２２６とリードピン１２０、１２２、１２４、１２６との間がそれぞれ例えばハンダにより接続され及び固定されている。

図２は、ＦＰＣ１０６の構成を示す図である。図２（ａ）は、ＦＰＣ１０６の一の面（図１（ｃ）に示された面（「オモテ面」と称する））の構成を示す図であり、図２（ｂ）は、ＦＰＣ１０６の他の面（「ウラ面」と称する）の構成を示す図である。

ＦＰＣ１０６は、例えばポリイミドを主原料とした基板（以下、ＦＰＣ基板）を用いて作製されている。ＦＰＣ１０６は、例えば平面視が矩形に構成されている。従来技術の説明において上述したように、ＦＰＣ９０６の形状は、配線パターンを極力短くしてマイクロ波損失を低く抑えるべく、横長の長方形になるのが一般的である。このため、本実施形態では、ＦＰＣ９０６と同様に、ＦＰＣ１０６は矩形形状を為すものとしている。ただし、ＦＰＣ１０６の形状は、これに限らず、例えば略四辺形の形状を為すものとすることができる。

図２（ａ）に示すＦＰＣ１０６のオモテ面の、図示下側の一の辺２００の近傍には、当該一の辺２００の方向に沿って４つのパッド２１０、２１２、２１４、２１６が並んで設けられている。また、辺２００に対向する他の辺２０２の側には、例えば辺２０２の方向に沿って、４つのスルーホール２２０、２２２、２２４、２２６が並んで設けられている。さらに、４つのパッド２１０、２１２、２１４、２１６は、それぞれ、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６によりスルーホール２２０、２２２、２２４、２２６に電気的に接続されている。

上述のように、４つのスルーホール２２０、２２２、２２４、２２６は、それぞれ、筺体１０４が備える４つのリードピン１２０、１２２、１２４、１２６に接続されており、外部の回路基板に設けられた電子回路の一部を構成するパッドに対して（例えばハンダにより）パッド２１０、２１２、２１４、２１６がそれぞれ電気的に接続されることにより、当該電子回路から出力される高周波信号が、ＦＰＣ１０６を介して光変調素子１０２のＲＦ電極に印加される。

配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６が設けられたフレキシブル配線板１０６のオモテ面に対向するウラ面には、図２（ｂ）に示すように、オモテ面の配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６に対応する位置を含むように、グランドパターン２４０（図示ハッチング部分）が設けられている。また、グランドパターン２４０とスルーホール２２０、２２２、２２４、２２６との電気的な接触を避けるため、グランドパターン２４０を構成する導体は、スルーホール２２０、２２２、２２４、２２６の周辺部において円形状に除去されている。

このように、ＦＰＣ１０６の基板を挟んで配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６と対向する位置にグランドパターン２４０が設けられていることにより、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６を、所望の（例えば５０Ωの）特性インピーダンスを持つ高周波信号線路となるように設計することができる。

なお、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６が、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、グランデットコプレーナ線路など、高周波用の信号線路として公知の線路を構成するように、オモテ面にもグランドパターン（不図示）を設けるものとしてもよい。

ＦＰＣ１０６のサイズは、上述した従来のＦＰＣ９０６と同様に、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６を極力短くしてマイクロ波損失を低く抑えるべく、例えば長辺方向（辺２００の方向）の長さが約20mm以下、短辺方向（辺２００に対し垂直な方向）の長さが約10mm以下となり得る。

図３は、電子回路が構成された回路基板に光変調器１００を接続した状態の一例を示す図であり、図３（ａ）は光変調器１００の上面方向（図１（ａ）に示す面が見える方向）から見た図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡＡ断面矢視図である。なお、図３（ｂ）において光変調器１００の内部の構成については記載を省略している。

回路基板３００上には、光変調器１００の光変調素子１０２を駆動するための駆動回路３０４（例えば駆動回路が集積されたＩＣ（集積回路Integrated Circuit））を含む電子回路が構成されており、光変調器１００と回路基板３００とは、例えば光送信装置の筺体内のベース３０２に固定されている。図３（ａ）に示すように、光変調器１００のＦＰＣ１０６は、リードピン１２０、１２２、１２４、１２６との接続部分から図示左方へ延在し、図３（ｂ）に示すように、左側端部が回路基板３００と接するように図示斜め左下方向に曲げられ、これにより、ＦＰＣ１０６のパッド２１０、２１２、２１４、２１６が回路基板３００上のパッド３１０、３１２、３１４、３１６に例えばハンダにより固定され且つ電気的に接続される（図３（ａ））。

なお、グランドパターン２４０と光変調器１００との接続は、例えば、光変調素子１０２上に形成されているグランドパターンに接続されたグランド用リードピン（不図示）を筺体１０４に設けておくものとし、当該グランド用リードピンと系合する孔（不図示）をＦＰＣ１０６に設けておくものとして、当該グランド用リードピンを当該孔に挿通してグランドパターン２４０にハンダ付けすることにより行うものとすることができる。また、グランドパターン２４０と回路基板３００との接続は、例えば、ＦＰＣ１０６に、グランドパターン２４０にロウ付けされた導体ピン（不図示）を設けておくものとし、当該導体ピンと、回路基板３００上のグランドパターンとをハンダ付けすることにより行うものとすることができる。

特に、本実施形態の光変調器１００では、図２（ａ）に示すように、高周波信号を伝搬させる導体パターンである配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６が、それぞれ、当該高周波信号のパワーを所定の量だけ減衰させる高周波減衰部２５０、２５２、２５４、２５６（それぞれ配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の一部を構成する図示点線部分）を備えている。より具体的には、本実施形態における高周波減衰部２５０、２５２、２５４、２５６は、それぞれ、カーボン及び又はフェライトを含む素材から成る高周波減衰膜２６０が装荷された配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の部分（すなわち、当該高周波減衰膜２６０により覆われた配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の部分）で構成されている。

このような高周波減衰膜２６０が装荷された配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の部分は、それぞれ、当該配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６を伝搬する高周波信号の一部が高周波減衰膜２６０に流れ込んで熱となって消費されるため、当該高周波信号のパワーを所定の量（Ａ（％）とする）だけ減衰させる高周波減衰部２５０、２５２、２５４、２５６として機能する。この高周波信号パワーの減衰量Ａは、当該高周波減衰膜２６０のサイズ（厚さや、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の長さ方向（高周波信号の伝搬方向）に沿った距離）により調整することができる。

これにより、例えば駆動回路３０４から出力された高周波信号は、高周波減衰部２５０、２５２、２５４、２５６においてそれぞれ所定量Ａ（％）だけ減衰して光変調器１００に到達することとなるが、高周波減衰部２５０、２５２、２５４、２５６の通過後、光変調素子１０２上の電極（不図示）に至るまでの間のいずれかの位置（例えばスルーホール２２０、２２２、２２４、２２６とリードピン１２０、１２２、１２４、１２６との間のハンダ接続部）で反射した高周波信号は、高周波減衰部２５０、２５２、２５４、２５６を再び通過して所定量Ａ（％）だけ更に減衰してから駆動回路３０４に到達するので、当該高周波信号の反射に起因する駆動回路３０４の動作の不安定現象が防止（又は抑制）される。

その結果、光変調器１００を駆動回路３０４により適切に駆動して、光伝送品質を高く維持することができる。

なお、本実施形態では、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６のそれぞれに一つの高周波減衰部が設けられるものとしたが、これらの各配線パターンに設けられる高周波減衰部は、一つに限らず、複数でもよい。

また、本実施形態では、高周波減衰部２５０、２５２、２５４、２５６は、それぞれ高周波減衰膜２６０が装荷された配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の部分で構成されるものとしたが、これに限らず、高周波が減衰される限りにおいて任意の構成とすることができる。また、このような高周波減衰部２５０、２５２、２５４、２５６は、高周波信号パワーを反射させることなく吸収し及び又は発散させることで当該高周波信号パワーを減衰させるものであることが望ましい。

次に、本実施形態の変形例を、図４〜図７を用いて説明する。以下に示すＦＰＣは、それぞれ、ＦＰＣ１０６に代えて光変調器１００に用いることができる。

〔第１の変形例〕
まず、図１に示す光変調器１００に用いられるＦＰＣ１０６の第１の変形例について説明する。

図２に示すＦＰＣ１０６では、高周波減衰部２５０、２５２、２５４、２５６は、高周波減衰膜２６０が装荷された配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の部分として構成されている。これに対し、本変形例では、高周波減衰部は、高周波信号の伝搬方向が９０度以上の角度まで、屈曲するように、及び又は所定の曲率をもって曲がるように構成された曲線状の、導体パターンの部分により構成されている。

図４は、本変形例に係る、ＦＰＣ１０６に代えて用いることのできるＦＰＣ４００の構成を示す図である。図４（ａ）は、ＦＰＣ４００の一の面（図１（ｃ）に示されたＦＰＣ１０６の面に相当する面（「オモテ面」と称する））の構成を示す図であり、図４（ｂ）は、ＦＰＣ４００の他の面（「ウラ面」と称する）の構成を示す図である。なお、図４において、図２に示すＦＰＣ１０６と同じ構成要素については、図２における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した図２についての説明を援用する。

図４に示すＦＰＣ４００は、図２に示すＦＰＣ１０６と同様の構成を有するが、高周波減衰膜２６０を有さず、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６に代えて、配線パターン４３０、４３２、４３４、４３６を有する点が異なる。

配線パターン４３０、４３２、４３４、４３６は、それぞれ、その一部が高周波減衰部４５０、４５２、４５４、４５６を構成しており、高周波減衰部４５０、４５２、４５４、４５６のそれぞれは、高周波信号の伝搬方向を９０度変化させる導体パターンの２つの屈曲部と、所定の曲率をもって高周波信号の伝搬方向を１８０度変化させる曲線状の導体パターンの曲がり部と、で構成されている。例えば高周波減衰部４５０は、高周波信号の伝搬方向を９０度変化させる２つの屈曲部４６２、４６４と、所定の曲率をもって高周波信号の伝搬方向を１８０度変化させる曲がり部４６６と、を有している。また、ＦＰＣ４００のウラ面には、ＦＰＣ１０６のグランドパターン２４０と同様の構成を有するグランドパターン４４０（図示ハッチング部分）が形成されている。

導体パターンである配線パターン４３０を伝搬する高周波信号は、当該高周波信号が有する直進性のため、そのパワーの一部が屈曲部４６２、４６４や所定の小さな曲率を持つ曲がり部４６６において導体パターンから漏れ出して発散する（すなわち、配線パターン４３０内を導波モードで伝搬する高周波信号のパワーの一部が屈曲部４６２、４６４及び又は曲がり部４６６において放射モードに変換されて空中に放射される）。その結果、高周波減衰部４５０は、これを構成する屈曲部４６２、４６４及び曲がり部４６６から発散されるパワー分だけ高周波信号パワーを減衰させる減衰器として機能する。また、その減衰量は、屈曲部４６２、４６４における高周波信号の伝搬方向の変化の角度の大きさ、及び又は曲がり部４６６の曲率及び又は高周波信号の伝搬方向の変化の角度の大きさにより、所望の値に調整又は設計することができる。

その他の高周波減衰部４５２、４５４、４５６については、図４に示すように、高周波減衰部４５０について上述した構成と同様の構成を有しているので、当該その他の高周波減衰部の構成の詳細及び作用については、上述の高周波減衰部４５０についての説明を援用するものとする。

なお、本実施形態では、高周波減衰部４５０、４５２、４５４、４５６は、それぞれ２つの屈曲部と一つの曲がり部とにより構成されるものとしたが、これに限らず、必要とされる減衰量に応じて、高周波信号の伝搬方向を９０度以上の角度まで屈曲させる少なくとも一つの屈曲部（すなわち、導体パターンの屈曲部）、及び又は所定の曲率をもって高周波信号の伝搬方向を９０度以上の角度まで変化させる少なくとも一つの曲がり部（すなわち、導体パターンの曲がり部）により構成されるものとすることができる。

〔第２の変形例〕
次に、図１に示す光変調器１００に用いられるＦＰＣ１０６の第２の変形例について説明する。

本変形例では、高周波減衰部が、ウラ面にグランドパターンが設けられたＦＰＣのオモテ面に設けられた配線パターンの部分であって、当該ウラ面のグランドパターンが設けられていない部分までの距離が、当該配線パターンの他の部分に比べて短い所定の距離である部分で構成されている。このような高周波減衰部は、例えば、ＦＰＣのウラ面に設けられたグランドパターンの一部を、当該ＦＰＣのオモテ面に設けられた配線パターンの一部の近傍（例えば、配線パターンの当該一部の位置から所定の距離範囲）において除去することにより構成するものとすることができる。なお、冗長な記載を避けて理解を容易にするため、本変形例の説明においては、何某かの「近傍」とは、上記と同様に、例えば当該何某から「所定の距離範囲」の部分を意味するものとする。

図５は、本変形例に係る、ＦＰＣ１０６に代えて用いることのできるＦＰＣ５００の構成を示す図である。図５（ａ）は、ＦＰＣ５００の一の面（図１（ｃ）に示されたＦＰＣ１０６の面に相当する面（「オモテ面」と称する））の構成を示す図であり、図５（ｂ）は、ＦＰＣ５００の他の面（「ウラ面」と称する）の構成を示す図である。なお、図５において、図２に示すＦＰＣ１０６と同じ構成要素については、図２における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した図２についての説明を援用する。

図５に示すＦＰＣ５００は、図２に示すＦＰＣ１０６と同様の構成を有するが、高周波減衰膜２６０を有さず（図５（ａ））、且つグランドパターン２４０に代えてグランドパターン５４０（図示ハッチング部分）を有する点が異なる（図５（ｂ））。なお、ＦＰＣ５００のオモテ面を示す図５（ａ）には、ＦＰＣ５００のウラ面（図５（ｂ））に設けられたグランドパターン５４０とオモテ面（図５（ａ））に設けられた配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６との位置関係を明らかにすべく、ウラ面に設けられたグランドパターン５４０を、点線で囲まれたハッチング部分として示している。なお、当該部分は、オモテ面からウラ面を透視して見た形状であるので、図５（ｂ）に示すウラ面上のグランドパターン５４０の形状に対し図示左右が逆転している。

ＦＰＣ５００のウラ面に設けられたグランドパターン５４０は、当該グランドパターン５４０を構成する導体が除去された導体除去部５６０、５６２、５６４、５６６を有している。そして、導体除去部５６０、５６２、５６４、５６６は、それぞれ、オモテ面の配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の曲がり部近傍まで延在している。

これにより、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の曲がり部分は、その近傍においてウラ面のグランドパターン５４０の導体が除去されていることから、当該曲がり部分を伝搬する高周波信号の当該曲がり部分内への閉じ込めの強さが弱まることとなる。その結果、当該曲がり部分を導波モードで伝搬する高周波信号の一部が放射モードに変換されて空中へ放射される。すなわち、導体除去部５６０、５６２、５６４、５６６によりグランドパターン５４０の導体がその近傍において除去された、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の曲がり部分のそれぞれは、高周波信号パワーの一部を放射により減衰させる高周波減衰部５５０、５５２、５５４、５５６を構成する。

なお、本実施形態では、図５に示すように、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の曲がり部分の近傍のグランドパターン５４０の導体を除去するものとしたが、これに限らず、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の直線部分の近傍におけるグランドパターン５４０の導体を除去するものとしてもよい。この場合にも、当該直線部分を伝搬する高周波信号の閉じ込めの強さを低減して、導波モードで伝搬する高周波信号のパワーの一部を放射モードとして空中へ発散させて、当該直線部分を伝搬する高周波信号のパワーを減衰させることができる。

また、図５に示すように、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の曲がり部分の近傍までグランドパターン５４０の導体除去部５６０、５６２、５６４、５６６を延在させて高周波減衰部５５０、５５２、５５４、５５６を構成するほか、ＦＰＣ５００の基板を挟んで配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６の曲がり部分の直下までグランドパターン５４０の導体除去部を延在させて高周波減衰部を構成しても良い。この場合にも、当該高周波減衰部において高周波信号の閉じ込めを弱め、当該高周波信号の一部のパワーを放射モードとして空中へ発散させることで、配線パターンを伝搬する高周波信号を減衰させることができる。

さらに、本実施形態では、グランドパターンは、配線パターン２３０等が設けられていないウラ面にのみ設けられるものとしたが、これに限らず、配線パターン２３０等が設けられたオモテ面にも設けられるものとすることができる。この場合には、ウラ面のグランドパターン５４０に導体除去部５６０、５６２、５６４、５６６を設けることに代えて、又はこれに加えて、配線パターン２３０等の一部の近傍においてオモテ面に設けられたグランドパターンの導体の一部を除去して、高周波減衰部を構成するものとすることができる。このように、配線パターン２３０等の一部の近傍においてオモテ面に設けられたグランドパターンの導体の一部を除去した場合にも、図５に示す本変形例と同様に、当該配線パターン２３０等の一部における高周波信号の閉じ込めを弱め、当該高周波信号の一部のパワーを放射モードとして空中へ発散させて、当該配線パターン２３０等を伝搬する高周波信号のパワーを減衰させることができる。

〔第３の変形例〕
次に、図１に示す光変調器１００に用いられるＦＰＣ１０６の第３の変形例について説明する。

本変形例は、第１の変形例に係るＦＰＣ４００において、第２の変形例に係るＦＰＣ５００と同様に、ウラ面のグランドパターンの導体を一部除去することにより高周波減衰部を構成するものである。すなわち、高周波信号の伝搬方向が９０度以上の角度まで屈曲するように及び又は所定の曲率をもって曲がるように構成された導体パターンの屈曲部及び又は曲がり部の近傍の、グランドパターンの導体の一部を除去することにより、高周波減衰部が構成される。

図６は、本変形例に係る、ＦＰＣ１０６に代えて用いることのできるＦＰＣ６００の構成を示す図である。図６（ａ）は、ＦＰＣ６００の一の面（図１（ｃ）に示されたＦＰＣ１０６の面に相当する面（「オモテ面」と称する））の構成を示す図であり、図６（ｂ）は、ＦＰＣ６００の他の面（「ウラ面」と称する）の構成を示す図である。なお、図６において、図２又は図４に示すＦＰＣ１０６又はＦＰＣ４００と同じ構成要素については、図２又は図４における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した図２又は図４についての説明を援用する。

図６に示すＦＰＣ６００は、図４に示すＦＰＣ４００と同様の構成を有するが、グランドパターン４４０に代えて、グランドパターン６４０（図示ハッチング部分）を有する点が異なる（図６（ｂ））。また、高周波減衰部４５０、４５２、４５４、４５６に代えて、高周波減衰部６５０、６５２、６５４、６５６を有する点が異なる。なお、ＦＰＣ６００のオモテ面を示す図６（ａ）には、ＦＰＣ６００のウラ面（図６（ｂ））に設けられたグランドパターン６４０とオモテ面（図６（ａ））に設けられた配線パターン４３０、４３２、４３４、４３６との位置関係を明らかにすべく、ウラ面に設けられたグランドパターン６４０を、点線で囲まれたハッチング部分として示している。なお、当該部分は、オモテ面からウラ面を透視して見た形状であるので、図６（ｂ）に示すウラ面上のグランドパターン６４０の形状に対し図示左右が逆転している。

ＦＰＣ６００のウラ面に設けられたグランドパターン６４０は、当該グランドパターン６４０を構成する導体が除去された導体除去部６６０、６６２、６６４、６６６を有している。そして、導体除去部６６０、６６２、６６４、６６６は、それぞれ、オモテ面の配線パターン４３０、４３２、４３４、４３６の１８０度曲がり部の近傍まで延在している（例えば、配線パターン４３０の曲がり部４６６の近傍まで導体除去部６６０が延在している）。

そして、高周波減衰部６５０、６５２、６５４、６５６は、それぞれ、第１の変形例における高周波減衰部４５０、４５２、４５４、４５６と同様に、高周波信号の伝搬方向を９０度変化させる導体パターンの２つの屈曲部（例えば、配線パターン４３０の屈曲部４６２、４６４）と、所定の曲率をもって高周波信号の伝搬方向を１８０度変化させる導体パターンの１８０度曲がり部（例えば、配線パターン４３０の曲がり部４６６）と、を含むほか、当該曲がり部の近傍の導体除去部６６０、６６２、６６４、６６６の部分とで構成される。

これにより、配線パターン４３０、４３２、４３４、４３６の１８０度曲がり部は、その近傍においてウラ面のグランドパターン６４０の導体が除去されていることから、当該曲がり部を伝搬する高周波信号の当該曲がり部内への閉じ込めの強さが弱まることとなり、当該高周波信号のパワーの一部が空中へ発散されることとなるので、高周波減衰部６５０、６５２、６５４、６５６における高周波信号パワーの減衰量は、第１の変形例に係る高周波減衰部４５０、４５２、４５４、４５６に比べてより大きくなる。

なお、本実施形態では、図６に示すように、配線パターン４３０、４３２、４３４、４３６の１８０度曲がり部（例えば配線パターン４３０の曲がり部４６６）の近傍のグランドパターン６４０の導体を除去するものとしたが、これに限らず、配線パターン４３０、４３２、４３４、４３６の少なくとも一の屈曲部（例えば配線パターン４３０の屈曲部４６２又は４６４）の近傍のグランドパターン６４０の導体を除去するものとしても、上記と同様の効果を得ることができる。

〔第４の変形例〕
次に、図１に示す光変調器１００に用いられるＦＰＣ１０６の第４の変形例について説明する。

本変形例では、それぞれの配線パターンに、高周波信号の伝搬方向を９０度変化させる屈曲部及び又は所定の曲率をもって高周波信号の伝搬方向を１８０度変化させる曲がり部が複数設けられており、そのそれぞれが高周波減衰部を構成している。

図７は、本変形例に係る、ＦＰＣ１０６に代えて用いることのできるＦＰＣ７００の構成を示す図である。図７（ａ）は、ＦＰＣ７００の一の面（図１（ｃ）に示されたＦＰＣ１０６の面に相当する面（「オモテ面」と称する））の構成を示す図であり、図７（ｂ）は、ＦＰＣ７００の他の面（「ウラ面」と称する）の構成を示す図である。なお、図７において、図２に示すＦＰＣ１０６と同じ構成要素については、図２における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した図２についての説明を援用する。

図７に示すＦＰＣ４００は、図２に示すＦＰＣ１０６と同様の構成を有するが、高周波減衰膜２６０を有さず、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６に代えて、配線パターン７３０、７３２、７３４、７３６を有する点が異なる。

配線パターン７３０は、高周波信号の伝搬方向を９０度変化させる屈曲部で構成される４つの高周波減衰部７５０、７５２、７５４、７５６を有している。また、配線パターン７３２は、所定の曲率をもって高周波信号の伝搬方向を１８０度変化させる曲がり部で構成される高周波減衰部７６０と、所定の曲率をもって高周波信号の伝搬方向を９０度又はそれ以上の角度で変化させる曲がり部で構成される高周波減衰部７６２、７６４、７６６、７６８を有している。

これにより、配線パターン７３０、７３２は、それぞれ、複数の高周波減衰部７５０、７５２、７５４、７５６及び７６０、７６２、７６４、７６６、７６８により、スルーホール２２０、２２２、２２４、２２６とリードピン１２０、１２２、１２４、１２６とのハンダ接続部において反射される高周波信号のパワーをより効果的に低減して、光変調器１００を駆動する電子回路（例えば、駆動回路３０４）への高周波信号の逆流に起因する不安定現象の発生を防止し、光変調器１００の安定した駆動を実現することができる。

なお、図７に示すように、配線パターン７３４は、配線パターン７３２に対し線対称を成して当該配線パターン７３２と同様の構成を有し、配線パターン７３２と同様の作用を有する。また、配線パターン７３６は、配線パターン７３０に対し線対称を成して当該配線パターン７３０と同様の構成を有し、配線パターン７３２０同様の作用を有する。従い、配線パターン７３４及び７３６の構成及び作用については、上述した配線パターン７３２及び７３０の構成及び作用につての説明を援用するものとする。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態に示す光変調器１００（図４〜図７に示すいずれかの変形例に係るＦＰＣを用いるものを含む）を搭載した光送信装置である。

図８は、本実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。本光送信装置８００は、光変調器８０２と、光変調器８０２に光を入射する光源８０４と、変調信号生成部８０６と、変調データ生成部８０８と、を有する。

光変調器８０２は、図１に示す光変調器１００である（ＦＰＣ１０６に代えて、図４〜７に示すＦＰＣ４００、５００、６００、７００のいずれかを備えていてもよい）。変調データ生成部８０８は、外部から与えられる送信データを受信して、当該送信データを送信するための変調データ（例えば、送信データを所定のデータフォーマットに変換又は加工したデータ）を生成し、当該生成した変調データを変調信号生成部８０６へ出力する。

変調信号生成部８０６は、光変調器８０２に変調動作を行わせるための電気信号を出力する駆動回路（例えば駆動回路３０４）を含む電子回路であり、変調データ生成部８０８が出力した変調データに基づき、光変調器８０２に当該変調データに従った光変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成して、光変調器１００に入力する。当該変調信号は、光変調器１００が備える光変調素子１０２の４つのＲＦ電極（不図示）に対応する４つのＲＦ信号から成る。

当該４つのＲＦ信号は、光変調器１００のＦＰＣ１０６（上述したとおり、ＦＰＣ１０６についての上述した変形例のいずれかであってもよい）のパッド２１０、２１２、２１４、２１６にそれぞれ入力され、配線パターン２３０、２３２、２３４、２３６、スルーホール２２０、２２２、２２４、２２６、及びリードピン１２０、１２２、１２４、１２６を介して上記ＲＦ電極にそれぞれ印加される。

これにより、光源８０４から出力された光は、光変調器１００により変調され、変調光となって光送信装置８００から出力される。

特に、本光送信装置８００では、上述した構成を有する光変調器１００を光変調器８０２として用いるので、光変調器１００が備えるＦＰＣ１０６等のスルーホール２２０等と筺体１０４のリードピン１２０等との接続部分において高周波信号の反射が生ずる場合でも、変調信号生成部８０６に逆流する高周波信号のパワーを効果的に低減して変調信号生成部８０６の不安定動作の発生を防止し、光変調器１００を適切に駆動して光伝送品質を高く維持することができる。

１００、８０２、９００・・・光変調器、１０２、９０２・・・光変調素子、１０４・・・筺体、１０６、４００、５００、６００、７００、９０６・・・ＦＰＣ、１０８、１１０、９０８、９１０・・・光ファイバ、１２０、１２２、１２４、１２６、９２０、９２２、９２４、９２６・・・リードピン、２００、２０２、２０４、２０６、１０００、１００２、１００４、１００６・・・辺、２１０、２１２、２１４、２１６、３１０、３１２、３１４、３１６、１０１０、１０１２、１０１４、１０１６、１１１０、１１１２、１１１４、１１１６・・・パッド、２２０、２２２、２２４、２２６、１０２０、１０２２、１０２４、１０２６・・・スルーホール、２３０、２３２、２３４、２３６、４３０、４３２、４３４、４３６、７３０、７３２、７３４、７３６、１０３０、１０３２、１０３４、１０３６・・・配線パターン、２４０、４４０、５４０、６４０、７４０、１０４０・・・グランドパターン、２５０、２５２、２５４、２５６、４５０、４５２、４５４、４５６、５５０、５５２、５５４、５５６、６５０、６５２、６５４、６５６、７５０、７５２、７５４、７５６、７６０、７６２、７６４、７６６、７６８・・・高周波減衰部、２６０・・・高周波減衰膜、３００、１１００・・・回路基板、３０２、１１０２・・・ベース、３０４、１１０４・・・駆動回路、４６２、４６４・・・屈曲部、４６６・・・曲がり部、５６０、５６２、５６４、５６６、６６０、６６２、６６４、６６６・・・導体除去部、８００・・・光送信装置、８０４・・・光源、８０６・・・変調信号生成部、８０８・・・変調データ生成部。

Claims (5)

1. 回路基板との間で電気的接続を行うフレキシブル配線板を備えた光変調器であって、
   内部に収容された光変調素子の複数の電極にそれぞれ接続されたピンを複数備える筐体を有し、
   前記フレキシブル配線板は、前記ピンに接続されて当該ピンまで高周波信号を伝搬する複数の配線パターンを備え、かつ、一の面に前記配線パターンが設けられ、他の面の前記配線パターンと対向する部分にグランドパターンが設けられており、
   前記フレキシブル配線板に備えられた全ての前記配線パターンに、前記一の面に設けられた前記配線パターンの一部から所定の距離範囲にある前記他の面のグランドパターンの導体の一部を除去することにより、前記一部を伝搬する高周波信号を他の部分よりも発散させて前記高周波信号に付加的な損失を与える、高周波減衰部が設けられている、
   光変調器。
2. 前記一の面に設けられた前記配線パターンの前記一部は、前記配線パターンを構成する導体パターンの曲がり部分である、
   請求項１に記載の光変調器。
3. 前記一の面に設けられた前記配線パターンの前記一部は、高周波信号の伝搬方向が所定の曲率をもって９０度以上の角度まで曲がるよう構成された曲線状の導体パターンの曲がり部分である、
   請求項１に記載の光変調器。
4. 前記一の面に設けられた前記配線パターンの前記一部は、高周波信号の伝搬方向が９０度以上の角度まで屈曲するよう構成された導体パターンの曲がり部分である、
   請求項１に記載の光変調器。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調器と、
   少なくとも、当該光変調器に変調動作を行わせるための高周波信号を出力する電子回路と、
   を備える、
   光送信装置。

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