JP7139653B2

JP7139653B2 - 光デバイス

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Publication number: JP7139653B2
Application number: JP2018066986A
Authority: JP
Inventors: 利夫片岡; 猛坂井
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP2019179085A

Description

本発明は、光デバイスに関する。

光通信システムを構成する光伝送装置や、光計測装置には、特定の機能を備える種々の光デバイスが用いられる。このような光デバイスは、一般に、所定の機能を有する光機能素子（例えば、光変調を行う光変調素子）と、光機能素子を収容する筐体と、筐体外部から光機能素子に光を入射する入力用ファイバと、光機能素子から出射する光を筐体外部へ導く出力用光ファイバと、を備える。また、光デバイスは、上記光機能素子が電気信号に基づいて動作する場合には、光機能素子との間で電気信号を入出力するための電気端子を備える（例えば、特許文献１参照）。

そして、光デバイスでは、一般に、入射光ファイバ、出射光ファイバ、及び電気端子は、それぞれ、光デバイスを構成する筐体に固定され、筐体の壁に設けられた孔を介して、光機能素子との間での光の入出射や電気信号の入出力を行う。

また、場合によっては、例えば光デバイスが実装される回路基板との接続を容易にすべく、上記筐体のうち回路基板とのインタフェースが行われる部分に特殊な形状の加工（例えば凹部の形成）が施されることもある。

このような、筐体における光の入出射や電気信号の入出力のための孔や、上記インタフェースのための加工部分は、加工歪や機械応力を発生し易く、機械強度も当該筐体の他の部分に比べて低下しやすい。

このため、例えば、筐体を気密封止する際に筐体に加わる圧着圧力（例えば筐体の一部であるケースに、筐体の他の一部であるカバーをシーム溶接する際の押圧力）やシーム溶接時に発生する溶接部分の応力により、上記機械強度が低下した部分に歪が集中し、筐体に形状変化又は変形が発生し得る。このような筐体の変形は、筐体内部における光学系の配置を変化させ、無視し得ない光学特性の変化を生じさせ得る。その結果、光デバイスの製造歩留まりを低下させる要因となり得る。

また、環境温度が変動した場合、上記の如く機械応力が発生し易く機械強度が低下した上記孔や加工部分には、筐体素材の熱膨張収縮による応力集中も発生しやすく、上記と同様に筐体内部の光学系配置に変化が生じ得る。その結果、温度変動の際においても、上記と同様に、光学特性に無視し得ない変動が生じ得る。

特に、光デバイスを光伝送装置等の装置筐体の角部付近に実装し得るように、光ファイバや電気端子を光デバイス筐体の一の面に集中配置した場合には、光デバイス筐体における歪や応力の集中又は偏在が発生しやすく、当該光デバイスにおける上記のような光学特性の変動は、製造歩留まりの観点だけでなく長期信頼性の面からも、大きな課題となり得る。

特開２０１４－７１３５３号公報

上記背景より、光デバイスにおいて、筐体における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することが望まれている。

本発明の一の態様は、所定の機能を有する光機能素子と、前記光機能素子を収容する筐体と、を備え、前記光機能素子は、光導波路と当該光導波路を伝搬する光波を制御する電極が設けられた光導波路素子であって、前記筐体の少なくとも一の側面には、当該筐体の外部と前記光機能素子との間で光及び又は電気信号の入出力を行うための孔及び又は凹部が設けられており、前記筐体の前記孔及び又は凹部が設けられたそれぞれの側面に対向する他の側面のそれぞれには、対応する前記孔及び又は凹部に対向する位置に、歪抑制手段である凹部が設けられている。
本発明の他の態様によると、前記歪抑制手段である凹部は、前記他の側面のうち前記筐体の内面に設けられている。
本発明の他の態様によると、前記筐体の前記孔及び又は凹部が設けられたそれぞれの側面の厚さに対し、当該側面に対向する他の側面のそれぞれの厚さが薄く構成されている。
本発明の他の態様によると、前記筐体の外部と前記光機能素子との間で光の入力を行うための孔及び光の出力を行うための孔が、前記筐体の同じ側面に設けられている。
本発明の他の態様によると、前記筐体の外部と前記光機能素子との間で光の入力を行うための孔及び光の出力を行うための孔が、前記筐体の互いに隣接する２つの側面にそれぞれ設けられている。
本発明の他の態様によると、前記筐体の外部と前記光機能素子との間で電気信号の入出力を行う電気端子を設けるための孔及び又は凹部が、前記筐体の前記同じ側面に設けられている。
本発明の他の態様は、所定の機能を有する光機能素子と、前記光機能素子を収容する筐体と、を備え、前記光機能素子は、光導波路と当該光導波路を伝搬する光波を制御する電極が設けられた光導波路素子であって、前記筐体の一の面には、当該筐体の外部と前記光機能素子との間で電気信号の入出力を行うための凹部が設けられており、前記筐体の前記凹部が設けられた面には、当該凹部に対し、当該面の形状の中心線を挟んで対称な位置に、歪抑制手段である凹部が設けられている、光デバイスである。

本発明によれば、筐体における加工歪の集中や環境温度変動時の応力集中を防止して、より安定な光学特性を有する光デバイスを実現することできる。

本発明の第１の実施形態に係る光変調器の平面図である。図１に示す光変調器の側面図である。本発明の第１の実施形態に係る光変調器の、第１の変形例に係る光変調器の平面図である。本発明の第１の実施形態に係る光変調器の、第２の変形例に係る光変調器の平面図である。本発明の第１の実施形態に係る光変調器の、第３の変形例に係る光変調器の平面図である。本発明の第１の実施形態に係る光変調器の、第３の変形例に係る光変調器の側面図である。本発明の第１の実施形態に係る光変調器の、第４の変形例に係る光変調器の平面図である。本発明の第２の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光デバイスである光変調器１００の構成を示す平面図、図２は、光変調器１００の側面図である。この光変調器１００は、例えば光伝送システムを構成する光送信装置に用いられる。なお、光変調器１００は、本発明に係る光デバイスの一例であって、以下に示す光変調器１００の構成は、筐体内に光機能素子を備えて当該筐体に光の入出射を行う光ファイバや電気端子が設けられる光デバイスにおいて広く一般に用いることができる。

光変調器１００は、所定の機能として光変調機能を有する光機能素子である光変調素子１０２と、光変調素子１０２を収容する筐体１０４と、を備える。ここで、筐体１０４は、例えば、平面視が略長方形であり、図１の図示左右方向に延びる長辺側側面と、図示上下方向に延びる短辺側側面を有する。また、光変調器１００は、筐体１０４の外部から光変調素子１０２に光を入射するための入力用光ファイバである光ファイバ１０８と、光変調素子１０２から出力される光を筐体１０４の外部へ導く出力用光ファイバである光ファイバ１１０と、を備える。

筐体１０４は、光変調素子１０２が固定されるケース１１４ａと、カバー１１４ｂと、で構成されている。なお、筐体１０４内部における構成の理解を容易するため、図１においては、カバー１１４ｂの一部のみを図示中央に示しているが、実際には、カバー１１４ｂは、箱状のケース１１４ａの全体を覆うように配されて筐体１０４の内部を気密封止する。

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ＲＦ電極（高周波電極）と、を備えた、光導波路素子であるＤＰ―ＱＰＳＫ光変調器である。

光ファイバ１０８は、筐体１０４（のケース１１４ａ）の一の長辺側側面である側面１１２（図１における図示下の面であって、図２に示す面）に固定されており、当該側面１１２に設けられた孔（貫通穴）１１６を通って、例えば、石英等で構成されるＰＬＣ（プレーナ光波回路、ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）１１８の光導波路（不図示）に対し光学的に結合されている。これにより、光ファイバ１０８から入射する光は、ＰＬＣ１１８を介して光変調素子１０２に入射される。なお、以下において貫通穴を単に孔と称する。前記ＰＬＣ１１８はミラー等を用いた空間光学系により構成されてもよい。

光変調素子１０２から図１の図示左方へ出力される２つの光は、例えば２つのレンズを備えるマイクロレンズアレイ１２０を通過した後、偏波合成器１２２により合成されて、図示下方へ出力される。光ファイバ１１０は、光ファイバ１０８と同様に、筐体１０４の側面１１２に固定されており、当該側面１１２に設けられた孔１２４内に配されたレンズ１２６を介して、上記偏波合成器１２２により合成されて出力された光を、筐体１０４の外部へと導く。ここで、孔１１６及び１２４は、筐体１０４の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で光の入出力を行うための孔に相当する。

また、筐体１０４の側面１１２には、壁厚が所定の厚さとなる深さまで、互いに隣接する４つの円形の凹部１３０、１３２、１３４、１３６が設けられている。これらの凹部１３０、１３２、１３４、１３６のそれぞれには、ＲＦ（高周波）コネクタ群１４０を構成する４つのＲＦコネクタのそれぞれが配されている。これらのＲＦコネクタは、光変調を行うための４つの高周波信号を光変調素子１０２に入力する電気端子である。

さらに、筐体１０４の側面１１２には、壁厚が所定の厚さとなる深さまで、互いに隣接する３つの凹部１５０、１５２、１５４が設けられている。これらの凹部１５０、１５２、１５４のそれぞれには、それぞれ４つのリードピンで構成されるリードピン群１６０、１６２、１６４が設けられている。これらのリードピンのそれぞれは、例えば、光変調素子１０２における変調動作のバイアス点調整を行うための、ＤＣ（直流）バイアス電圧を入力する電気端子や、光変調素子１０２に設けられた光信号モニタ用のホトダイオード等の受光器（不図示）からの電気信号を出力するための電気端子である。

ここで、凹部１３０等及び１５０等は、筐体１０４の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で電気信号の入出力を行うための凹部に相当する。凹部１３０等及び１５０等に設けられてＲＦコネクタ及びリードピンが固定される孔は、筐体１０４の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で電気信号の入出力を行うための孔に相当する。

上記の構成を有する光変調器１００は、光ファイバ１０８、１１０、及び、電気端子であるＲＦコネクタ及びリードピンで構成されるＲＦコネクタ群１４０及びリードピン群１６０、１６２、１６４が、すべて筐体１０４の側面１１２に配されている。このため、例えば光送信装置内において光変調器１００を用いる場合には、光送信装置の装置筐体内の角部に光変調器１００を実装することが可能となり、装置筐体内に各種部品を収容する際の空間利用率を向上することができる。

特に、光変調器１００では、筐体１０４は、入出力を行うための孔１１６、１２４、及び種々の電気端子が配された凹部１３０、１３２、１３４、１３６、１５０、１５２、１５４が設けられた側面１１２の部分の壁厚ｔ１に対し、当該側面１１２に対向する側面１７０の部分の壁厚ｔ２が薄く（すなわち、ｔ２＜ｔ１となるように）構成されている。

言い換えると光変調器１００では、孔１１６等や凹部１３０等の加工が施されることにより機械強度が低下した筐体１０４の側面１１２の壁厚ｔ１に対し、対向する側面１７０の壁厚ｔ２を薄く構成されている。これにより、これら対向する２つの側面１１２、１７０の機械強度を同程度のものとして、一方の側面に歪や応力が集中することによる筐体１０４の変形の発生を低減することができる。その結果、筐体１０４における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することができる。

なお、本実施形態では筐体１０４の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で光及び又は電気信号の入出力を行う孔１１６等並びに凹部１３０等及び１５０等は、同じ側面１１２に設けられるものとしたが、これには限られない。例えば、筐体１０４の少なくとも一つの側面（例えば、二つの側面）に、筐体１０４の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で光及び又は電気信号の入出力を行う孔１１６等及び又は凹部１３０等、１５０等を分散して設けるものとしてもよい。

この場合には、筐体１０４において上記孔及び又は凹部が設けられたそれぞれの側面の厚さに対して、当該側面に対向する他の側面のそれぞれの厚さが薄く構成されているものとすればよい。尚、本実施例で示したＲＦコネクタやリードピンの数はこれに限定されない。

次に第１の実施形態に係る光変調器１００の変形例について説明する。
＜第１変形例＞
図３は、光変調器１００の第１の変形例に係る光変調器１００－１の平面図であり、図１に示す光変調器１００の平面図に相当する図である。なお、図３において図１に示す光変調器１００と同じ構成要素については、図１における符号と同じ符号を用いて示す。また、光変調器１００－１の構成要素のうち、図３において図１と異なる符号を用いて示した構成要素を除く構成要素については、上述した図１及び図２についての説明を援用する。

光変調器１００－１は、光変調器１００と同様の構成を有するが、ケース１１４ａ及びカバー１１４ｂとで構成される筐体１０４に代えて、ケース１１４ａ－１とカバー１１４ｂとで構成される筐体１０４－１を有する点が異なる。ケース１１４ａ－１は、ケース１１４ａと同様の構成を有するが、側面１７０の壁厚ｔ２が、側面１１２の壁厚ｔ１とほぼ同じ厚さで（すなわち、ｔ１≒ｔ２となるように）構成されている。

また、ケース１１４ａ－１には、側面１７０のうち、側面１１２に設けられた孔１１６及び１２４の位置に対し、筐体１０４の幅方向に対する中心線３５０を挟んで対向する対称な位置に、それぞれ、歪抑制手段である凹部３１０及び３１２が設けられている。また、ケース１１４ａ－１には、隣接して設けられた凹部１３０、１３２、１３４、１３６を含む側面１１２の部分に対し、中心線３５０を挟んで対向する対称な側面１７０の部分に、歪抑制手段である凹部３１４が設けられている。

さらに、ケース１１４ａ－１には、隣接して設けられた凹部１５０、１５２、１５４を含む側面１１２の部分に対し、中心線３５０を挟んで対向する対称な側面１７０の部分に、歪抑制手段である凹部３１６が設けられている。

すなわち、光変調器１００－１では、側面１１２に、筐体１０４－１の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で光及び又は電気信号の入出力を行う孔１１６等及び凹部１３０等、１５０等が設けられており、筐体１０４の孔１１６等及び凹部１３０等、１５０等が設けられた側面１１２に対向する他の側面１７０に、歪抑制手段である凹部３１０等が設けられている。

これにより、光変調器１００－１では、側面１１２に孔１１６等や凹部１３０等及び１５０等が設けられることにより当該側面１１２に生じる歪が、中心線３５０を挟んで側面１７０の位置に設けられた歪抑制手段に分散されることになる。その結果、光変調器１００－１では、光変調器１００と同様に、筐体１０４における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することができる。

なお、本変形例では筐体１０４－１の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で光及び又は電気信号の入出力を行う孔１１６等並びに凹部１３０等及び１５０等は、同じ側面１１２に設けられるものとしたが、これには限られない。例えば、筐体１０４－１の少なくとも一つの側面（例えば、二つの側面）に、筐体１０４－１の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で光及び又は電気信号の入出力を行う孔１１６等及び又は凹部１３０等、１５０等を分散して設けるものとしてもよい。

この場合には、筐体１０４－１の孔１１６等及び又は凹部１３０等、１５０等が設けられたそれぞれの側面に対向する他の側面のそれぞれに、歪抑制手段である凹部３１０等が設けられているものとすることができる。尚、凹部３１４は対向する凹部１３０、１３２、１３４、１３６を含むように形成され、凹部３１６はや凹部１５０、１５２、１５４を含むように形成される構成としたが、それぞれの凹部１３０、１３２、１３４、１３６、１５０、１５２、１５４の対向する位置に凹部３１４のような凹部をそれぞれ形成してもよい。また凹部１３０、１３２、１３４、１３６、１５０、１５２、１５４のうちの一部の凹部を含むように形成してもよい。

＜第２変形例＞
図４は、光変調器１００の第２の変形例に係る光変調器１００－２の平面図であり、図１に示す光変調器１００の平面図に相当する図である。なお、図４において図１に示す光変調器１００と同じ構成要素については、図１における符号と同じ符号を用いて示す。また、光変調器１００－１の構成要素のうち、図４において図１と異なる符号を用いて示した構成要素を除く構成要素については、上述した図１及び図２についての説明を援用する。

光変調器１００－２は、光変調器１００と同様の構成を有するが、ケース１１４ａ及びカバー１１４ｂとで構成される筐体１０４に代えて、ケース１１４ａ－２とカバー１１４ｂとで構成される筐体１０４－２を有し、ケース１１４ａ－２の側面１１２の壁厚ｔ１に対し側面１７０の壁厚ｔ２が薄く構成されている点が異なる。

また、ケース１１４ａ－２には、前述の第２変形例と同じく側面１７０のうち、側面１１２に設けられた孔１１６及び１２４の位置に対し、筐体１０４の幅方向に対する中心線４５０を挟んで対向する位置に、それぞれ、歪抑制手段である凹部４１０及び４１２が設けられている。また、ケース１１４ａ－２には、側面１７０のうち、隣接して設けられた凹部１３０、１３２、１３４、１３６を含む側面１１２の部分に対し、中心線４５０を挟んで対向する位置に、歪抑制手段である凹部４１４が設けられている。

さらに、ケース１１４ａ－２には、側面１７０のうち、隣接して設けられた凹部１５０、１５２、１５４を含む側面１１２の部分に対し、中心線４５０を挟んで対向する位置に、歪抑制手段である凹部４１６が設けられている。凹部４１０、４１２、４１４及び４１６の深さは、それらが形成されている側面１７０の壁厚ｔ２が当該側面に対向する側面１１２の壁厚ｔ１より薄いため、ｔ１≒ｔ２である第１変形例の凹部の深さよりも浅く形成することができる。また、これとは逆に側面１７０の壁厚ｔ２が当該側面に対向する側面１１２の壁厚ｔ１より厚い場合は、ｔ１≒ｔ２である第１変形例の凹部の深さよりも深く形成する方が望ましい。

これにより、光変調器１００－２では、光変調器１００と同様に、筐体１０４－２における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することができる。

なお、筐体１０４－２の少なくとも一つの側面（例えば、二つの側面）に、筐体１０４－２の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で光及び又は電気信号の入出力を行う孔１１６等及び又は凹部１３０等、１５０等を設ける場合には、筐体１０４－１のうち孔１１６等及び又は凹部１３０等、１５０等が設けられたそれぞれの側面の厚さに対し、当該側面に対向する他の側面のそれぞれの厚さが薄く構成されているものとすることができる。

＜第３変形例＞
図５及び図６は、光変調器１００の第３の変形例に係る光変調器１００－３の平面図及び側面図であり、図１及び図２に示す光変調器１００の平面図及び側面図に相当する図である。なお、図５及び図６において図１及び図２に示す光変調器１００と同じ構成要素については、それぞれ図１及び図２における符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１及び図２についての説明を援用する。

光変調器１００－３は、光変調器１００と同様の構成を有するが、ケース１１４ａ及びカバー１１４ｂとで構成される筐体１０４に代えて、ケース１１４ａ－３とカバー１１４ｂとで構成される筐体１０４－３を有する点が異なる。また、光変調器１００－３では、光変調素子１０２からの出射光を受ける光ファイバ１１０が、側面１１２ではなく、筐体１０４－３の長さ方向と直交する図５における図示左側の側面５７２に設けられている。このため、光変調器１００－３は、偏波合成器１２２に代えて、光変調素子１０２の出射光を偏波合成して図１における図示左方へ出力する偏波合成器１２２－３を備える。

ケース１１４ａ－３は、ケース１１４ａと同様の構成を有するが、偏波合成器１２２からの出力光を光ファイバ１１０へ導くため側面１１２に設けられた孔１２４に代えて、偏波合成器１２２－３からの出力光を光ファイバ１１０へ導くため側面５７２に設けられた孔５２４を有する。すなわち、本変形例では、筐体１０４－３の外部と光機能素子である光変調素子１０２との間で光の入力を行う孔１１６及び光の出力を行う孔５２４が、筐体１０４－３の互いに隣接する２つの側面１１２及び５７２にそれぞれ設けられている。

また、ケース１１４ａ－３は、孔５２４が設けられた側面５７２の壁厚ｔ３に対し、側面５７２に対向する側面５７４の壁厚ｔ４が薄く（すなわち、ｔ３＞ｔ４となるように）構成されている。

すなわち、光変調器１００－３では、光変調器１００と同様に孔１１６並びに凹部１３０等及び１５０等が設けられた側面１１２の壁厚ｔ１に対して、側面１１２に対向する側面１７０の壁厚ｔ２が薄く構成されていることに加えて、孔５２４が設けられた側面５７２の壁厚ｔ３に対し、側面５７２に対向する側面５７４の壁厚ｔ４が薄く構成されている。

これにより、光変調器１００－３では、光変調器１００と同様に、筐体１０４－３における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することができる。尚、本変形例では側面１１２に入力用の光ファイバ１０８を配置し、側面５７２に出力用の光ファイバ１１０を配置したが、これに限定されず、側面１１２に出力用の光ファイバ１１０を配置し側面５７２に入力用の光ファイバ１０８を配置してもよい。

＜第４変形例＞
図７は、光変調器１００の第４の変形例に係る光変調器１００－４の平面図であり、図５に示す第３の変形例に係る光変調器１００－３の平面図に相当する図である。なお、図７において図５に示す光変調器１００－３と同じ構成要素については、図５における符号と同じ符号を用いて示すものとする。また、光変調器１００－４の構成要素のうち、図７において図５と異なる符号を用いて示した構成要素を除く構成要素については、上述した図１、図２、図５、及び図６についての説明を援用する。

光変調器１００－４は、光変調器１００－３と同様の構成を有するが、ケース１１４ａ－４とカバー１１４ｂ－４とで構成される筐体１０４－４を有する点が異なる。ケース１１４ａ－４は、ケース１１４ａ－３と同様の構成を有するが、側面１７０の壁厚ｔ２が、側面１１２の壁厚ｔ１とほぼ同じ厚さで（すなわち、ｔ１≒ｔ２となるように）構成されている。

また、ケース１１４ａ－４には、第１の変形例に係る光変調器１００－１のケース１１４ａ－１と同様に、側面１７０のうち、側面１１２に設けられた孔１１６の位置に対し筐体１０４の幅方向に対する中心線３５０を挟んで対向する位置に、歪抑制手段である凹部３１０が設けられている。また、ケース１１４ａ－４には、ケース１１４ａ－１と同様に、側面１７０のうち、隣接して設けられた凹部１３０、１３２、１３４、１３６を含む側面１１２の部分に対し、中心線３５０を挟んで対向する位置に、歪抑制手段である凹部３１４が設けられている。

また、ケース１１４ａ－４には、ケース１１４ａ－１と同様に、側面１７０のうち、隣接して設けられた凹部１５０、１５２、１５４を含む側面１１２の部分に対し、中心線３５０を挟んで対向する位置に、歪抑制手段である凹部３１６が設けられている。

さらに、ケース１１４ａ－４は、側面５７４の壁厚ｔ４が、側面５７２の壁厚ｔ３とほぼ同じ厚さで（すなわち、ｔ３≒ｔ４となるように）構成されている。また、ケース１１４１ａ－４には、側面５７２に対向する側面５７４のうち、側面５７２に設けられた孔５２４の位置に対し筐体１０４の長さ方向に対する中心線７５２を挟んで対向する位置に、歪抑制手段である凹部７１２が設けられている。

これにより、光変調器１００－４では、光変調器１００－３と同様に、筐体１０４－４における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することができる。

なお、本変形例においても、第３の変形例に係る光変調器１００－３と同様に、光の入出力や電気信号の入出力のための孔や凹部が形成された側面１１２の壁厚ｔ１及び側面５７２の壁厚ｔ３に対し、それぞれ、これらの側面に対向する側面１７０の壁厚ｔ２及び側面５７４の壁厚ｔ４を薄く構成することもできる。この場合には、凹部３１０、３１４、３１６、７１２の深さは、ｔ１≒ｔ２であり且つｔ３≒ｔ４である図７に示す深さよりも浅くすることができる。また、これとは逆に壁厚ｔ２、ｔ４が壁厚ｔ１、ｔ３より厚い場合には、ｔ１≒ｔ２であり且つｔ３≒ｔ４である図７に示す深さよりも深く形成する方が望ましい。

尚、本変形例では側面１１２に入力用の光ファイバ１０８を配置し、側面５７２に出力用の光ファイバ１１０を配置したが、これに限定されず、側面１１２に出力用の光ファイバ１１０を配置し側面５７２に入力用の光ファイバ１０８を配置してもよい。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る光デバイスである光変調器８００について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る光デバイスである光変調器８００の構成を示す図である。図８においては、上から順に、光変調器８００の平面図、側面８２０の側の側面図、底面図、及び側面８２２の側の側面図、である。

この光変調器８００は、例えば光伝送システムを構成する光送信装置に用いられる。なお、光変調器８００は、本発明に係る光デバイスの一例であって、以下に示す光変調器１００の構成は、筐体内に光機能素子を備えて当該筐体に光の入出射を行う光ファイバや電気端子が設けられる光デバイスにおいて広く一般に用いることができる。

光変調器８００は、光機能素子である光変調素子８０２と、光変調素子８０２を収容する筐体８０４と、を備える。ここで、筐体８０４は、例えば、平面視が略長方形であり、長辺側側面と短辺側側面を有する。また、光変調器８００は、筐体８０４の外部から光変調素子８０２に光を入射するための入力用光ファイバである光ファイバ８０８と、光変調素子８０２から出力される光を筐体８０４の外部へ導く出力用光ファイバである光ファイバ８１０と、を備える。

筐体８０４は、光変調素子８０２が固定されるケース８１４ａとカバー８１４ｂとで構成されている。なお、筐体８０４内部における構成の理解を容易するため、図８においては、カバー８１４ｂの一部のみを図示左方に示しているが、実際には、カバー８１４ｂは、箱状のケース８１４ａの全体を覆うように配されて筐体１０４の内部を気密封止する。ここで、図８の最上段に示す光変調器８００の平面図において、筐体８０４の図示下側の側面を側面８２０、図示上側の側面を側面８２２と称する。

光変調素子８０２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ＲＦ電極（高周波電極）（不図示）と、を備えたＤＰ―ＱＰＳＫ光変調器である。

光変調素子８０２に設けられた上記４つのＲＦ電極のそれぞれは、中継基板８１２に形成された導体パターン（不図示）を介して４つのリードピン８３０、８３２、８３４、８３６と電気的に接続されている。リードピン８３０、８３２、８３４、８３６は、筐体８０４の底面８８０を通って筐体８０４の外部まで延在し、ＦＰＣ（フレキシブルプリント板）８５０に設けられた導体パターン（不図示）と、例えばハンダにより電気的に接続されている。また、筐体８０４（詳細には、ケース８１４ａ）の底面８８０には、リードピン８３０、８３２、８３４、８３６が設けられた部分（すなわち、これらのリードピン８３０等が筐体８０４から筐体８０４の外部へ延在する部分）に、凹部８６０が形成されており、ＦＰＣ８５０は、当該凹部８６０の側面８２０側の開口部から筐体８０４の側方へ延在している。ここで、凹部８６０は、筐体８０４の外部と光変調素子８０２との間で電気信号の入力を行うための凹部に相当する。

特に、光変調器８００では、筐体８０４の底面８８０において、電気端子であるリードピン８３０等が設けられた部分に形成された凹部８６０に対し、筐体８０４の幅方向に対する中心線８７０を挟んで対向する位置に、歪抑制手段である凹部８６２が形成されている。

すなわち、光変調器８００では、筐体８０４の外部と光変調素子８０２との間で電気信号の入力を行うための凹部８６０が設けられており、筐体８０４のうち凹部８６０が設けられた底面８８０には、当該凹部８６０に対し、底面８８０の平面視形状の中心線８７０を挟んで対称な位置に、歪抑制手段である凹部８６２が設けられている。

これにより、光変調器８００では、凹部８６０を設けることによる筐体８０４における機械強度低下部分の偏在を、凹部８６２を設けることにより防止することができる。その結果、上述した光変調器１００等と同様に、筐体８０４における加工歪の集中や環境温度変動時の応力集中を防止して、より安定な光学特性を有する光変調器を実現することできる。尚、本実施形態で示したリードピンの数はこれに限定されない。

また、本実施形態では筐体８０４の外部と光機能素子である光変調素子８０２との間で電気信号の入力を行うための一つの凹部８６０が底面８８０に設けられるものとしたが、これには限られない。例えば、筐体８０４の少なくとも一つの面に、筐体８０４の外部と光機能素子である光変調素子８０２との間で光及び又は電気信号の入出力を行うための孔及び又は凹部が設けられているものとしてもよい。

この場合には、筐体８０４の上記孔及び又は凹部が設けられたそれぞれの面には、当該孔及び又は凹部に対し、当該面の平面視形状の中心線を挟んで対称な位置に、歪抑制手段である凹部が設けられるものとすることができる。尚、本実施例２の構成に前述の実施例１の構成を組み合わせてもよい。

なお、上述の各実施形態についての説明では所定の機能を有する光機能素子として光変調機能を有する光機能素子を例にあげて説明してきたが、本発明はこれに限定されない。例えば所定の機能を有する光機能素子には、波長変換素子として用いられるＰＰＬＮや空間光学結合系として用いるレンズなど、筐体における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在により光学特性が変化し得る素子が含まれる。

以上説明したように、本発明に従う光デバイスである光変調器１００は、所定の機能を有する光機能素子である光変調素子１０２と、光変調素子１０２を収容する筐体１０４と、を備え、前記筐体の少なくとも一の側面１１２には、筐体１０４の外部と光変調素子１０２との間で光及び又は電気信号の入出力を行うための孔１１６等及び又は凹部１３０等が設けられており、筐体１０４の孔１０６等及び又は凹部１３０等が設けられた側面１１２の厚さに対し、当該側面１１２に対向する他の側面１７０の厚さが薄く構成されている。

本構成によれば、孔１１６等や凹部１３０等の加工が施されることにより機械強度が低下した筐体１０４の側面１１２の壁厚ｔ１に対し、対向する側面１７０の壁厚ｔ２を薄くすることで、これら対向する２つの側面１１２、１７０の機械強度を同程度のものとして、一方の側面に歪や応力が集中することによる筐体１０４の変形の発生を低減することができる。その結果、筐体１０４における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することができる。

また、光変調器１００の変形例である光変調器１００－１では、筐体１０４－１の外部と光変調素子１０２との間で光及び又は電気信号の入出力を行うための孔１１６等及び又は凹部１３０等が設けられた側面１１２に対向する他の側面１７０には、歪抑制手段である凹部３１０等が設けられている。

この構成によれば、側面１１２に孔１１６等や凹部１３０等及び１５０等が設けられることにより当該側面１１２に生じる歪に対し、中心線３５０を挟んで当該歪とバランスする側面１７０の位置に歪抑制手段である凹部３１０等が設けられこととなる。その結果、光変調器１００－１では、光変調器１００と同様に、筐体１０４における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することができる。

また、光変調器１００の変形例である光変調器１００－２は、上記歪抑制手段である凹部３１０等を設けることに加えて、孔１１６等及び又は凹部１３０等が設けられた側面１１２の厚さに対し、当該側面１１２に対向する他の側面１７０の厚さが薄く構成されている。

本構成によれば、光変調器１００と同様に、筐体１０４－２における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することができる。

また、光変調器１００では、筐体１０４は、平面視が略矩形であって長辺側側面と短辺側側面とを有し、筐体１０４の長辺側側面である側面１１２に、孔１１６等並びに凹部１３０等及び１５０等が設けられている。この構成によれば、光変調器１００を光送信装置の装置筐体内の角部に実装することができ、装置筐体内に各種部品を収容する際の空間利用率を向上することができる。

また、光変調器１００の変形例である光変調器１００－３は、筐体１０４－３の外部と光変調素子１０２との間で光の入力を行う孔１１６及び光の出力を行う孔５２４が、筐体１０４－３の互いに隣接する２つの側面１１２及び５７２にそれぞれ設けられている。この構成によれば、光送信装置の装置筐体内における光変調器１００－３の実装場所の自由度を向上して、装置筐体内に各種部品を収容する際の空間利用率を向上することができる。

また、光変調器１００では、筐体１０４の外部と光変調素子１０２との間で光の入出力を行うための孔１１６等と、筐体１０４の外部と光変調素子１０２との間で電気信号の入出力を行う電気端子を設けるための孔又は凹部１３０等が、筐体１０４の同じ側面１１２に設けられている。この構成によれば、光変調器１００を光送信装置の装置筐体内の角部に実装することができ、装置筐体内に各種部品を収容する際の空間利用率を向上することができる。

また、本発明に従う光デバイスである光変調器８００は、光変調素子８０２と、光変調素子８０２を収容する筐体８０４と、を備え、筐体８０４の底面８８０には、筐体８０４の外部と光変調素子８０２との間で電気信号の入出力を行うための凹部８６０が設けられており、当該凹部８６０が設けられた底面８８０には、凹部８６２に対し、当該底面８８０の平面視形状の中心線８７０を挟んで対称な位置に、歪抑制手段である凹部８６２が設けられている。

この構成によれば、凹部８６０の加工が施されることにより機械強度が低下した筐体８０４の底面８８０の部分に対し、中心線８７０挟んで対向する底面８８０の部分に歪抑制手段である凹部８６２が設けられるので、底面８８０の一部に歪や応力が集中することによる筐体８０４の変形の発生を低減することができる。その結果、筐体８０４における歪の偏在や環境温度変動時の応力の偏在を抑制して、より安定な光学特性を実現することができる。

また、光変調器１００等では、光機能素子は、光導波路と当該光導波路を伝搬する光波を制御する電極が設けられた光導波路素子である光変調素子１０２等である。この構成によれば、より安定な光学特性を有する光変調器を実現して、より安定な伝送品質を持つ光送信装置を実現することができる。

１００、１００－１、１００－２、１００－３、１００－４、８００…光変調器、１０２、８０２…光変調素子、１０４、１０４－１、１０４－２、１０４－３、１０４－４、８０４…筐体、１０８、１１０、８０８、８１０…光ファイバ、１１２、１７０、５７２、５７４、８２０、８２２…側面、１１４ａ、１１４ａ－１、１１４ａ－２、１１４ａ－３、１１４ａ－４、８１４ａ…ケース、１１４ｂ、８１４ｂ…カバー、１１６、１２４、５２４…孔、１２０…マイクロレンズアレイ、１２２、１２２－３…偏波合成器、１２６…レンズ、１３０、１３２、１３４、１３６、１５０、１５２、１５４、３１０、３１２、３１４、３１６、４１０、４１２、４１４、４１６、７１２、８６０、８６２…凹部、１４０…ＲＦコネクタ群、１６０、１６２、１６４…リードピン群、３５０、４５０、７５２…中心線、８１２…中継基板、８３０、８３２、８３４、８３６…リードピン、８５０…ＦＰＣ、８８０…底面。

Claims

所定の機能を有する光機能素子と、
前記光機能素子を収容する筐体と、
を備え、
前記光機能素子は、光導波路と当該光導波路を伝搬する光波を制御する電極が設けられた光導波路素子であって、
前記筐体の少なくとも一の側面には、当該筐体の外部と前記光機能素子との間で光及び又は電気信号の入出力を行うための孔及び又は凹部が設けられており、
前記筐体の前記孔及び又は凹部が設けられたそれぞれの側面に対向する他の側面のそれぞれには、対応する前記孔及び又は凹部に対向する位置に、歪抑制手段である凹部が設けられている、
光デバイス。
前記歪抑制手段である凹部は、前記他の側面のうち前記筐体の内面に設けられている、
請求項１に記載の光デバイス。
前記筐体の前記孔及び又は凹部が設けられたそれぞれの側面の厚さに対し、当該側面に対向する他の側面のそれぞれの厚さが薄く構成されている、
請求項２に記載の光デバイス。
前記筐体の外部と前記光機能素子との間で光の入力を行うための孔及び光の出力を行うための孔が、前記筐体の同じ側面に設けられている、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光デバイス。
前記筐体の外部と前記光機能素子との間で光の入力を行うための孔及び光の出力を行うための孔が、前記筐体の互いに隣接する２つの側面にそれぞれ設けられている、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光デバイス。
前記筐体の外部と前記光機能素子との間で電気信号の入出力を行う電気端子を設けるための孔及び又は凹部が、前記筐体の前記同じ側面に設けられている、
請求項４に記載の光デバイス。
所定の機能を有する光機能素子と、
前記光機能素子を収容する筐体と、
を備え、
前記光機能素子は、光導波路と当該光導波路を伝搬する光波を制御する電極が設けられた光導波路素子であって、
前記筐体の一の面には、当該筐体の外部と前記光機能素子との間で電気信号の入出力を行うための凹部が設けられており、
前記筐体の前記凹部が設けられた面には、当該凹部に対し、当該面の形状の中心線を挟んで対称な位置に、歪抑制手段である凹部が設けられている、
光デバイス。