JP6911438B2 - 光変調器 - Google Patents

Description

本発明は、光変調器に関し、特に、電気測定用のプローブを安定的にコンタクトさせることが可能な電極パッド部がある制御電極を有する光変調器に関する。

光通信分野において、光変調器を用いた送受信機が利用されている。図１は、光変調器の概略的な構成を示す平面図である。光変調器は、電気光学効果を有する基板１と、基板１に形成された光導波路２と、光導波路２を伝搬する光波を制御するための制御電極とを筐体内に収容して構成される。光導波路２は、マッハツェンダー型導波路を用いて構成される。光導波路２は、マッハツェンダー型導波路を入れ子型（ネスト型）に多重に配置した構造とすることもできる。光導波路２の下流には、マッハツェンダー型導波路の出力側アーム部を伝搬する光波を合成する偏波合成部５が配置され、偏波合成部５で合成された光波が光ファイバ６に出力される。

制御電極は、高周波信号（変調信号）が印加される変調電極３や、ＤＣ電圧（バイアス電圧）が印加されるバイアス制御電極４などで構成される。これらの制御電極としては、例えば、２つの接地電極の間に信号電極を配置したコプレーナ線路構造のものが用いられる。また、制御電極には、外部回路と電気的に接続するための電極パッド部Ｐを設けてある。

図２は、従来例に係る光変調器にプローブ７をコンタクトさせた様子を示す平面図である。図３は、図２の一点鎖線Ａ−Ａ’における断面を示す図である。図２，３では、制御電極を構成する信号電極Ｓや接地電極Ｇに設けられた電極パッド部Ｐに、電気測定用のプローブ７が有する接触端子７１をコンタクトさせている。

光変調器の電気的特性に関する検査を行うには、制御信号を印加するためのプローブを制御電極の電極パッド部に安定的にコンタクトさせる必要がある。また、電極パッド部にプローブを安定的にコンタクトさせるには、プローブをコンタクトさせる位置とドライブ量を厳密に調整する必要がある。しかも、ドライブ量に応じてコンタクト位置が変化するので、ドライブ量が多くても少なくても正確な測定ができない。ここで、ドライブ量とは、プローブをコンタクトさせてからのプローブの加圧量（押し込み量）のことを言う。

更に、過剰なドライブ量にてコンタクトさせた場合、図４Ａ，図４Ｂに例示するようにプローブの先端が狭まる又は拡がる等の構造変化が生じる。その結果、プローブが持つ特性インピーダンスが基準値（例えば、５０Ω）から変動し、高周波特性の劣化を引き起こす。最悪の場合、プローブを破損させてしまうこともある。

特開２０１６−２００６５２号公報

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、電気測定用のプローブを安定的にコンタクトさせることが可能な電極パッド部がある制御電極を有する光変調器を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の光変調器は、以下のような技術的特徴を備える。
（１） 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を制御するための制御電極とを有する光変調器において、該制御電極は、外部回路と電気的に接続するための電極パッド部を有し、該電極パッド部の表面の一部に、電気測定用のプローブの接触端子のコンタクト位置の移動を抑制するための、該電極パッド部を貫通しない凹部が形成され、該凹部は、該電極パッド部の端部から５０μｍ以下の位置に配置され、該凹部を形成された電極パッド部の厚さが、該制御電極の該電極パッド部に繋がる部分の厚さより大きいことを特徴とする。

（２） 上記（１）に記載の光変調器において、該凹部の任意の一部の方向の外径が、該接触端子の先端部分の外径より大きいことを特徴とする。
（３） 上記（１）又は（２）に記載の光変調器において、該凹部底面の外径が、該接触端子の先端部分の外径より大きいことを特徴とする光変調器。

本発明によれば、電気測定用のプローブを安定的にコンタクトさせることが可能な電極パッド部がある制御電極を有する光変調器を提供することができる。

光変調器の概略的な構成を示す平面図である。 従来例に係る光変調器にプローブをコンタクトさせた様子を示す平面図である。 図２の一点鎖線Ａ−Ａ’における断面を示す図である。 図２の光変調器にプローブをコンタクトさせた際にプローブの先端が狭まる様子を示す図である。 図２の光変調器にプローブをコンタクトさせた際にプローブの先端が拡がる様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係る光変調器にプローブをコンタクトさせた様子を示す平面図である。 図５の一点鎖線Ｂ−Ｂ’における断面を示す図である。 電極パッド部に形成された凹部の第１の例を示す断面図である。 電極パッド部に形成された凹部の第２の例を示す断面図である。 電極パッド部に形成された凹部の第３の例を示す断面図である。 電極パッド部に形成された凹部の第４の例を示す断面図である。 電極パッド部に形成された凹部の第５の例を示す断面図である。 電極パッド部に形成された凹部の第６の例を示す断面図である。 図５の光変調器における電極パッド部の一部を拡大した平面図の一例である。 図５の光変調器における電極パッド部の一部を拡大した平面図の別の例である。 複数の接触端子を互いに平行に有するプローブを用いる場合を想定した凹部の形状を示す図である。 複数の接触端子を放射状に有するプローブを用いる場合を想定した凹部の形状を示す図である。 形状が三角形を成す凹部の例を示す図である。 形状が台形を成す凹部の例を示す図である。

以下、本発明に係る光変調器について詳細に説明する。
本発明に係る光変調器は、図１に示すように、電気光学効果を有する基板１と、基板１に形成された光導波路２と、光導波路２を伝搬する光波を制御するための制御電極とを有する。光導波路２は、マッハツェンダー型導波路を用いて構成される。光導波路２は、マッハツェンダー型導波路を入れ子型に多重に配置した構造とすることもできる。光導波路２の下流には、マッハツェンダー型導波路の出力側アーム部を伝搬する光波を合成する偏波合成部５が配置され、偏波合成部５で合成された光波が光ファイバ６に出力される。制御電極は、高周波信号（変調信号）が印加される変調電極３や、ＤＣ電圧（バイアス電圧）が印加されるバイアス制御電極４などで構成される。

図５は、本発明の一実施形態に係る光変調器にプローブをコンタクトさせた様子を示す平面図である。図６は、図５の一点鎖線Ｂ−Ｂ’における断面を示す図である。
制御電極（３，４）としては、例えば、２つの接地電極の間に信号電極を配置したコプレーナ線路構造のものが用いられる。制御電極は、基板１の表面に、ＴｉやＡｕを用いた電極パターンにより形成することが可能である。図５の制御電極は、信号電極Ｓや接地電極Ｇを用いて構成されており、基板１の端辺に臨む部分に、外部回路（不図示）と電気的に接続するための電極パッド部Ｐを設けてある。なお、電極パッド部Ｐは、グランド付きコプレーナ線路構造などの他の構造にしてもよい。

本発明に係る光変調器は、電極パッド部Ｐの表面の一部に、電極パッド部Ｐを貫通しない凹部Ｒが形成されたことを特徴とする。この凹部Ｒが、プローブ７が有する接触端子７１がコンタクトする部分となる。凹部Ｒは、種々の方法により形成することができる。例えば、ポンチ具の押圧や、レーザトリミング、機械的な削り込み、エッチングなどにより形成することができる。また、下地電極に上部電極を積層して電極パッド部Ｐを形成する場合には、凹部Ｒの領域には上部電極を積層しない構造（つまり、下地電極のみの構造）としてもよく（図７Ｃ、図７Ｆ）、あるいは上部電極を貫通しない程度の凹部Ｒを形成してもよい（図７Ｂ、図７Ｅ）。

図７Ａ〜図７Ｆは、電極パッド部Ｐに形成された凹部の例を示す断面図である。なお、電極パッド部Ｐ及び信号電極Ｓ（又は接地電極Ｇ）は、基板１上に電極層Ｌ１のみを形成する１段構造のものや、基板上に下地となる電極層Ｌ２（下地電極）を形成し、その上に更に電極層Ｌ１（上部電極）を形成する２段構造のものなどがある。
図７Ａでは、電極パッド部Ｐ及び信号電極部Ｓが電極層Ｌ１のみの１段で構成されており、電極パッド部Ｐに、電極層Ｌ１を貫通しない凹部Ｒを設けてある。図７Ｂでは、電極パッド部Ｐ及び信号電極部Ｓが電極層Ｌ１，Ｌ２の２段で構成されており、電極パッド部Ｐに、上側の電極層Ｌ１を貫通しない凹部Ｒを設けてある。図７Ｃでは、電極パッド部Ｐ及び信号電極部Ｓが電極層Ｌ１，Ｌ２の２段で構成されており、電極パッド部Ｐに、上側の電極層Ｌ１を貫通すると共に下側の電極層Ｌ２の表面が底面となる凹部Ｒを設けてある。図７Ｄでは、電極パッド部Ｐが電極層Ｌ２のみの１段で構成され、信号電極部Ｓが電極層Ｌ１，Ｌ２の２段で構成されており、電極パッド部Ｐに、下側の電極層Ｌ２を貫通しない凹部Ｒを設けてある。図７Ｅでは、電極パッド部Ｐが電極層Ｌ１，Ｌ２の２段で構成され、信号電極部Ｓが電極層Ｌ２のみの１段で構成されており、電極パッド部Ｐに、上側の電極層Ｌ１を貫通しない凹部Ｒを設けてある。図７Ｆでは、電極パッド部Ｐが電極層Ｌ１，Ｌ２の２段で構成され、信号電極部Ｓが電極層Ｌ２のみの１段で構成されており、電極パッド部Ｐに、上側の電極層Ｌ１を貫通すると共に下側の電極層Ｌ２の表面が底面となる凹部Ｒを設けてある。

図８Ａは、図５の光変調器における電極パッド部Ｐの一部を拡大した平面図である。電極パッドＰの端部（基板１の端辺側）から凹部Ｒまでの間隔Ｃは、なるべく小さい方がよい。すなわち、凹部Ｒは、電極パッド部Ｐの端部から１００μｍ以下の位置に配置されることが望ましく、より好適には、５０μｍ以下の位置に配置されることが望ましい。これは、電極パッドＰの端部と凹部Ｒへのプローブのコンタクト位置との区間が共振回路となるので、この区間を短くして影響を少なくするためである。
また、図８Ｂに示すように、電極パッドＰの端部に凹部Ｒを形成（つまり、間隔Ｃが０μｍの構成）してもよい。

一例として、電極パッドＰの幅Ｗを１５０μｍ、長さＬを１５０μｍとし、間隔Ｃを５０μｍに設定することができる。また、凹部Ｒの深さは、一例として５μｍ以上１５μｍ以下に設定され、別の例として１５μｍ以上３０μｍ以下に設定される。なお、上述した凹部Ｒの位置や深さ等は例示に過ぎず、基板１や電極パッドＰの大きさ等の要件に応じて適切に設定すればよい。

光変調器の電気測定を行う際は、電気測定用のプローブ７が有する接触端子７１の先端部分を凹部Ｒに潜り込ませることで、コンタクト位置が一意に決まる。このため、プローブ７のコンタクト位置が安定し、正確な電気測定が可能となる。また、プローブ７が持つ特性インピーダンスの変動を抑制することができ、良好な高周波特性を得ることができる。また、ドライブ量が少々多い場合でも、接触端子７１の変形が抑制されるので、プローブ７が破損してしまう可能性が少なくなる。

凹部Ｒは、プローブ７をコンタクトさせて押し込む際に接触端子７１の先端部分が移動する方向又はそれに直交する方向の少なくともいずれかが接触端子７１の先端部分の外径より大きいことが好ましい。また、接触端子７１の先端部分が移動する方向に関係なく、凹部Ｒの任意の一部の方向の外径が接触端子７１の先端部分の外径より大きくてもよい。また、凹部Ｒは、接触端子７１の先端部分の全てが収まる外径でもよい。

図９Ａは、互いに平行な複数の接触端子７１を有するプローブ７を用いる場合を想定した凹部Ｒの形状を示す図である。図９Ｂは、放射状に配置された複数の接触端子７１を有するプローブ７を用いる場合を想定した凹部Ｒの形状を示す図である。接触端子７１の先端径φは例えば約２５μｍであるため、一例として、凹部Ｒに約５０μｍの幅を設けることが考えられる。

図９Ａ、図９Ｂのいずれにおいても、凹部Ｒは、接触端子７１の先端部分が移動する方向に沿って、或る程度の幅を持たせた形状となっている。これにより、接触端子７１の先端部分は、凹部Ｒにコンタクトさせた後に加圧することで移動するが、少し移動するだけで凹部Ｒの端面に当接して移動が規制される。したがって、プローブ７をコンタクトさせる位置が若干ずれても、適切な位置に補正されることになる。

なお、本例においては凹部Ｒを矩形形状とした例で説明したが、凹部Ｒの形状はこれに限定されることはなく、円形、楕円形、正方形、長方形、台形など様々な形状とすることができる。特に、凹部Ｒの形状を、図１０Ａや図１０Ｂに示すように、高周波プローブ７をコンタクトさせて加圧する際に接触端子７１の先端部分が移動する方向に沿って幅が狭まる形状である三角形や台形とした場合、高周波プローブをより安定的にコンタクトすることができる。

以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した内容に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能であることはいうまでもない。

本発明によれば、電気測定用のプローブを安定的にコンタクトさせることが可能な電極パッド部がある制御電極を有する光変調器を提供することができる。

１ 基板
２ 光導波路
３ 変調電極
４ バイアス制御電極
５ 偏波合成部
６ 光ファイバ
７ プローブ
７１ 接触端子
Ｓ 信号電極
Ｇ 接地電極
Ｒ 凹部
Ｌ１，Ｌ２ 電極層

Claims (3)

1. 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を制御するための制御電極とを有する光変調器において、
   該制御電極は、外部回路と電気的に接続するための電極パッド部を有し、
   該電極パッド部の表面の一部に、電気測定用のプローブの接触端子のコンタクト位置の移動を抑制するための、該電極パッド部を貫通しない凹部が形成され、
   該凹部は、該電極パッド部の端部から５０μｍ以下の位置に配置され、
   該凹部を形成された電極パッド部の厚さが、該制御電極の該電極パッド部に繋がる部分の厚さより大きいことを特徴とする光変調器。
2. 請求項１に記載の光変調器において、
   該凹部の任意の一部の方向の外径が、該接触端子の先端部分の外径より大きいことを特徴とする光変調器。
3. 請求項１又は請求項２に記載の光変調器において、
   該凹部底面の外径が、該接触端子の先端部分の外径より大きいことを特徴とする光変調器。

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