JP7310496B2 - 光変調器及びそれを用いた光送信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、信号入力端子と光変調素子の信号電極との間の電気信号の伝搬を中継する中継基板を備える光変調器及び当該光変調器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(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基板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電気信号を印加するための信号電極が設けられている。そして、光変調素子に設けられたこれらの信号電極は、当該光変調素子を収容する光変調器の筺体内に設けられた中継基板を介して、当該筺体に設けられた信号入力端子であるリードピンやコネクタと接続される。これにより、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に上記信号入力端子であるリードピンやコネクタが接続されることで、当該電子回路から出力された電気信号が上記中継基板を介して上記光変調素子の信号電極に印加される。
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おり、基幹光伝送ネットワークにおいて用いられるほか、メトロネットワークにも導入されつつある。
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、所謂ネスト型と呼ばれる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、そのそれぞれが少なくとも一つの信号電極を備える。したがって、これらの光変調器は、複数の信号電極を備えるものとなり、これらの信号電極に与えられる高周波電気信号が協働して上記DP-QPSK変調動作を行う。具体的には、DP-QPSK変調器では、それぞれが一対の高周波電気信号により変調される2つの変調光を生成するよう構成され、これら2つの変調光が合成されて一つの変調光として出力される。
このような光変調器では、中継基板上に形成された信号線路に、高周波特性を改善等するための電気フィルタ等の電気回路要素を実装する場合があり得る(特許文献1、2)。
図13は、そのような電気回路要素が搭載された中継基板を備える従来の光変調器の構成の一例を示す平面図である。光変調器2200は、例えばLN基板上に形成されたDP-QPSK変調器である光変調素子2202と、当該光変調素子2202を収容する筺体2204と、を備える。ここで、筺体2204は、ケース2214aとカバー2214bとで構成されている。光変調器2200は、また、ケース2214aに固定されて上記光変調素子2202への光の入出力を行う入力光ファイバ2208および出力光ファイバ2210と、を有する。
筺体2204のケース2214aには、さらに、外部の電子回路から光変調素子2202を駆動する高周波電気信号を入力するための4つの信号入力端子2224a、2224b、2224c、2224d(以下、総称して信号入力端子2224ともいう)が設けられている。信号入力端子2224は、具体的には、例えば高周波同軸コネクタである電気コネクタ2216a、2216b、2216c、2216d(以下、総称して電気コネクタ2216ともいう)の中心電極である。信号入力端子2224のそれぞれから入力された高周波電気信号は、筺体2204内に収容された中継基板2218を介して、光変調素子2202に設けられた4つの信号電極2212a、2212b、2212c、2212d(以下、総称して信号電極2212ともいう)の一端にそれぞれ入力され、信号電極2212の他端に設けられた所定のインピーダンスを有する終端器2220により終端される。
光変調素子2202は、2つの出力光導波路2226a、2226bから2つの変調光を出力し、当該出力された2つの光は、偏波合成プリズム等で構成される偏波合成部2228により一つのビームに合波される。当該合波された光は、出力光ファイバ2210を介して筺体2204の外部へ出力される。
図14は、図13に示す光変調器2200における中継基板2218およびその周辺を示す図である。光変調素子2202には、信号電極2212のそれぞれがコプレーナ線路(CPW、Coplanar Waveguide)を構成するように、グランド電極2222a、2222b、2222c、2222d、2222eが設けられている。
また、中継基板2218上には、4つの信号入力端子2224と光変調素子2202の4つの信号電極2212とをそれぞれ接続する信号導体パターン2230a、2230b、2230c、2230d(以下、総称して信号導体パターン2230という)が形成されている。これらの信号導体パターン2230は、中継基板2218上において、当該信号導体パターン2230を基板面方向において挟むように配置されたグランド導体パターン2240a、2240b、2240c、2240d、2240eと共に、高周波信号線路を構成する。
中継基板2218の4つの信号導体パターン2230には、それぞれ、例えば光変調器2200の高周波特性を改善するための電気フィルタが搭載された、部品搭載部2250a、2250b、2250c、2250d(以下、総称して部品搭載部2250ともいう)が設けられている。図15は、図14に示す中継基板2218のJ部の部分詳細図であり、図16は、図15におけるXVI-XVI断面矢視図である。これらの図は、部品搭載部2250の一例として部品搭載部2250bの構成を示したものであり、他の部品搭載部2250a、2250c、2250dも同様の構成を有し得る。
部品搭載部2250bは、例えば特許文献1に記載の電気フィルタと同様に、信号導体パターン2230bの一部に電気回路要素として形成された薄膜抵抗2252b(図示斜線部分)と、信号導体パターン2230b上に搭載されたコンデンサ2254bとで構成されている。また、部品搭載部2250bの信号導体パターン2230bは、例えば他の部分よりも幅広に形成されている。
薄膜抵抗2252bは、信号導体パターン2230bの一部分が所望の抵抗値を有するように当該部分を所望の厚さで形成したものであり、例えば他の部分の厚さより薄く形成されて構成される。また、例えば、コンデンサ2254bは、単板コンデンサであり、その下面電極部分が、薄膜抵抗2252bの一方の端部に接続された信号導体パターン2230bの幅広部分の上に、例えばハンダにより固定されている。一方、例えばコンデンサ2254bの上面電極は、導体ワイヤ2270を用いたワイヤボンディングにより、薄膜抵抗2252bの他方の端部に接続された信号導体パターン2230bの幅広部分の上に接続されている。これにより、部品搭載部2250bは、薄膜抵抗2252bとコンデンサ2254bとが並列に接続されて成る電気フィルタを構成している。
ここで、図14に示すように、例えば電気フィルタであるそれぞれの部品搭載部2250を、互いに同じ方向を向くように且つ略同一間隔で配置することは、製造上および検査上好適であり、従来より常識的に実施されている。
ところで、上述したようなDP-QPSK光変調器は、現在では100Gb/sの伝送レートで使用さることが多いが、この伝送レートを400Gb/s以上へ拡大するための開発も進められている。このような変調器動作の高周波化に伴って、上述のような部品搭載部2250に搭載される電気回路要素(コンデンサ2254b等)として高周波特性に優れた部品を選定したり、部品搭載部2250のインピーダンスを信号導体パターン2230の線路インピーダンスに整合させること等が行われている。
しかしながら、上述した部品搭載部2250は、例えば電気回路要素と信号導体パターン2230との物理的な形状の差や、当該電気回路要素の実装位置ずれなどに起因して、信号導体パターン2230を伝搬する高周波(マイクロ波)電気信号に乱れを生じさせ得る。その結果、部品搭載部2250から上記マイクロ波電気信号の一部が漏洩し、漏洩マイクロ波2290(図14)となって、隣接する信号導体パターン2230や光変調素子2202上の信号電極2212に対し、ノイズとして作用し得る。
また、上述の如く、従来より常識的に実施されているような、部品搭載部2250が互いに同じ方向を向いて略同一間隔で配置される上述の構成では、それぞれの部品搭載部2250からの漏洩マイクロ波は、互いに略同一の方向を向く指向性をもって伝搬することとなり得る。また、DP-QPSK光変調器のように、それぞれが一対の高周波電気信号により変調される2つの変調光を生成するよう構成されている光変調器の場合には、これらの高周波信号は、対をなす高周波電気信号間において略同位相となるだけでなく、異なる対の間でも略同一の高周波成分を有することとなるため、位相や周波数成分が略同一の漏洩マイクロ波が部品搭載部2250から放射されることとなり得る。
その結果、漏洩マイクロ波が互いに干渉し強め合って、周囲の信号導体パターン2230及びこれに接続された光変調素子2202の信号電極2212に対し、電気的ノイズとして作用する、という従来の100Gb/s伝送では想定されていなかった新たな問題が発生し得る。更に、信号導体パターン2230の一部において電気フィルタを構成する部品搭載部2250から発生した漏洩マイクロ波が、自身の信号導体パターン2230及びこれに接続された光変調素子2202の信号電極2212に再結合した場合には、電気的なノイズとして作用するだけでなく、上記電気フィルタのフィルタ特性を劣化又は変化させるなど、更に付加的な問題も発生し得る。
特開2009-244325号公報 特開2018-54929号公報
上記背景より、光変調素子の信号電極と信号入力端子とを電気的に接続する中継基板に電気フィルタ等の電気回路要素が設けられた光変調器において、当該電気回路要素の部分から発生し得る漏洩マイクロ波に起因する電気的ノイズや高周波特性の劣化ないし変動を抑制して、良好な変調特性を実現することが求められている。
本発明の一の態様によると、それぞれが2つの電気信号を含む二組の電気信号によりそれぞれ変調される2つの変調光を生成するよう構成された、複数の信号電極を備える光変調素子と、前記信号電極のそれぞれに印加する電気信号を入力する複数の信号入力端子と、前記信号入力端子と前記信号電極とを電気的に接続する複数の信号導体パターン、及び複数のグランド導体パターンが形成された中継基板と、前記光変調素子および前記中継基板を収容する筺体と、を備える光変調器であって、記信号導体パターンは、電気回路要素を含む少なくとも一つの部品搭載部を有し、前記中継基板において、隣接する2つの前記信号導体パターンにより構成される2つの信号導体パターン対のそれぞれにより、前記二組の電気信号のそれぞれの組が伝搬され、少なくとも一方の前記信号導体パターン対を構成する2つの前記信号導体パターンは、前記部品搭載部における信号伝搬方向である第1信号伝搬方向が互いに離れる方向を向くよう構成されている。
本発明の他の態様によると、少なくとも一方の前記信号導体パターン対を構成する2つの前記信号導体パターンの少なくとも一つは、前記信号入力端子との接続部分における信号伝搬方向である第2信号伝搬方向が、前記第1信号伝搬方向と異なるよう構成され、及び又は前記信号電極との接続部分から前記部品搭載部までの区間に、信号伝搬方向が前記第1信号伝搬方向と異なる第3信号伝搬方向へ変化する部分を含むよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記2つの信号導体パターン対は、一方の前記信号導体パターン対を構成する2つの前記信号導体パターンのそれぞれの、前記部品搭載部における信号伝搬方向である第1信号伝搬方向に対し、他方の前記信号導体パターン対を構成する2つの前記信号導体パターンのそれぞれの、前記部品搭載部における信号伝搬方向である第1信号伝搬方向が、互いに離れる方向を向くよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記2つの信号導体パターン対が含む全ての前記信号導体パターンは、それぞれ、前記信号入力端子との接続部分における信号伝搬方向である第2信号伝搬方向が、前記第1信号伝搬方向と異なるよう構成され、及び又は、前記信号電極との接続部分から前記部品搭載部までの区間に、信号伝搬方向が前記第1信号伝搬方向と異なる第3信号伝搬方向へ変化する部分を含むよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記2つの信号導体パターン対が含む全ての前記信号導体パターンは、それぞれの前記第1信号伝搬方向が互いに離れる方向を向くよう構成されている。
本発明の他の態様によると、全ての前記信号導体パターンにそれぞれ設けられた前記部品搭載部は、前記中継基板において、共通な一の直線上には配されない。
本発明の他の態様によると、前記部品搭載部を構成する前記電気回路要素は、電気フィルタを構成する。
本発明の他の態様は、上記いずれかの光変調器と、当該光変調器に変調動作を行わせるための電気信号を出力する電子回路と、を備える光送信装置である。
本発明によれば、中継基板に電気フィルタ等の電気回路要素が設けられた光変調器において、これら電気回路要素の部分から発生し得る漏洩マイクロ波に起因する電気的ノイズや高周波特性の劣化ないし変動を抑制して、良好な変調特性を実現することができる。
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。 図1に示す光変調器のA部詳細図である。 第1の実施形態に係る光変調器の第1の変形例に係る中継基板の構成を示す図である。 第1の実施形態に係る光変調器の第2の変形例に係る中継基板の構成を示す図である。 第1の実施形態に係る光変調器の第3の変形例に係る中継基板の構成を示す図である。 第1の実施形態に係る光変調器の第4の変形例に係る中継基板の構成を示す図である。 第2の実施形態に係る光変調器の構成を示す平面図である。 図8に示す光変調器のB部詳細図である。 第3の実施形態に係る光変調器の構成を示す平面図である。 図10に示す光変調器のC部詳細図である。 本発明の第4の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 従来の光変調器の構成の一例を示すである。 従来の光変調器における中継基板の周辺を示す部分詳細図である。 図14に示すJ部の詳細を示す部分詳細図である。 図15に示す部分詳細図のXVI-XVI断面矢視図である。
一般に、中継基板の部品搭載部で発生する漏洩マイクロ波は、当該部品搭載部を点波源として全体的に広がるが、当該部品搭載部における信号導体パターンの高周波信号の伝搬方向に沿った指向性を有する。本発明は、それぞれの部品搭載部が搭載される信号導体パターン上の部分の向き(延在方向)や位置を、所定の向きや位置とすることで、上記指向性を持った漏洩マイクロ波が、互いに強め合って電気的ノイズとして作用したり、自信の信号導体パターン上に再結合して高周波特性を変動させることを抑制して、良好な変調特性を実現する。なお、以下では、「漏洩マイクロ波の方向」とは、漏洩マイクロ波についての上記指向性の方向をいうものとする。
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の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る光変調器100の構成を示す平面図、図2は、光変調器100の側面図、図3は、図1におけるA部の部分詳細図である。
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、光変調素子102に光を入射するための入力光ファイバ108と、光変調素子102から出力される光を筺体104の外部へ導く出力光ファイバ110と、を備える。
光変調素子102は、例えば400Gb/sの光変調を行うDP-QPSK変調器であり、例えばLN基板上に設けられた、それぞれが2つのマッハツェンダ型光導波路を含む2つのネスト型マッハツェンダ光導波路で構成されている。これら2つのネスト型マッハツェンダ光導波路を構成する合計4つのマッハツェンダ型光導波路には、当該マッハツェンダ型光導波路を伝搬する光波をそれぞれ変調する4つの信号電極112a、112b、112c、112d(以下、総称して信号電極112ともいう)が設けられている。また、従来技術として知られているように、光変調素子102のLN基板の表面には、例えば、上記4つの信号電極112a、112b、112c、112dのそれぞれがコプレーナ線路(CPW、Coplanar Waveguide)を構成するように、グランド電極122a、122b、122c、122d、122e(図3参照。図1においては不図示。)が設けられている。
具体的には、上記グランド電極122a、122b、122c、122d、122e(以下、総称してグランド電極122ともいう)は、LN基板表面の面内において信号電極112a、112b、112c、112dをそれぞれ挟むように配され、4つの信号電極112a、112b、112c、112dと共に所定の動作周波数において所定の特性インピーダンスを有するコプレーナ線路を構成する。
4つの信号電極112には、4つの高周波電気信号(変調信号)が、それぞれ入力される。これらの高周波電気信号は、協働して上記4つのマッハツェンダ型光導波路における光波の伝搬を制御し、全体として400Gb/sのDP-QPSK変調の動作を行う。
具体的には、4つの信号電極112のそれぞれには、1対が2つの高周波電気信号で構成される2対の高周波電気信号が印加される。光変調素子102は、それぞれの一対の電気信号により変調される2つの変調光106a、106b(図示矢印)を生成するよう構成されている。生成された2つの変調光106a、106bは、光変調素子102を構成する上記2つのネスト型マッハツェンダ光導波路の2つの出力光導波路126a、126bからそれぞれ出力される。本実施形態では、一方の対を成す2つの高周波電気信号が、信号電極112a、112bに印加されて、出力光導波路126aから出力される変調光106aを生成し、他の対を成す他の2つの高周波電気信号が、信号電極112c、112dに印加されて、出力光導波路126bから出力される変調光106bを生成する。これらの2つの変調光106a、106bは、偏波合成プリズム等で構成される偏波合成部128により一つのビームに合波された後、出力光ファイバ110を介して筺体104の外部へ出力される。
筺体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、筺体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の一部のみを図示右方に示しているが、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筺体104の内部を気密封止する。ケース114aは、金属、又は例えば金メッキされたセラミック等で構成されており、電気的には導電体として機能する。また、筺体104には通常、直流バイアス制御用等の複数のピンが設置され得るが、本図面では省略している。
ケース114aは、光変調素子102の信号電極112a、112b、112c、112dのそれぞれに印加する高周波の電気信号を入力する信号入力端子124a、124b、124c、124d(以下、総称して信号入力端子124ともいう)を備えた同軸コネクタである電気コネクタ116a、116b、116c、116d(以下、総称して電気コネクタ116ともいう)が設けられている。
電気コネクタ116のそれぞれは、例えば、プッシュオン型の同軸コネクタのソケットであって、円筒状のグランド導体を含み、信号入力端子124は、当該円筒状のグランド導体の中心線にそって延在する中心導体(芯線)で構成される。上記円筒状のグランド導体のそれぞれは、ケース114aに電気的に接続され且つ固定される。したがって、ケース114aは、グランド電位を供給するグランドラインの一部を構成する。また、信号入力端子124のそれぞれは、中継基板118を介して光変調素子102の信号電極112のそれぞれの一端に電気的に接続されている。
光変調素子102の信号電極112の他端は、所定のインピーダンスを有する終端器120により終端されている。これにより、信号電極112のそれぞれの一端に入力された電気信号は、進行波として信号電極112内をそれぞれ伝搬する。
図3は、図1に示すA部の詳細図であり、中継基板118及びその周囲の構成を示している。中継基板118には、信号導体パターン330a、330b、330c、330d(以下、総称して信号導体パターン330ともいう)と、グランド導体パターン340a、340b、340c、340d、340e(以下、総称してグランド導体パターン340ともいう)と、が形成されている。
信号導体パターン330a、330b、330c、330dは、それぞれ、信号電極112a、112b、112c、112dと、それぞれ対応する信号入力端子124と、を接続している。特に、変調光106aを生成する一方の対の高周波電気信号は、互いに隣接する信号導体パターン330a、330bを介して、信号電極112a、112bに与えられる。また、変調光106bを生成する他方の対の高周波電気信号は、互いに隣接する信号導体パターン330c、330dを介して、信号電極112d、112dに与えられる。すなわち、信号導体パターン330a、330bは、信号導体パターンの一方の対を構成して一方の高周波電気信号の対(組)を伝搬し、信号導体パターン330c、330dは、信号導体パターンの他方の対を構成して他方の高周波電気信号の対(組)を伝搬する。
中継基板118は、オモテ面(信号導体パターン330およびグランド導体パターン340が形成された図3に示す面)に対向するウラ面の例えば全面に、ウラ面グランド導体(不図示)が形成されている。ウラ面グランド導体は、例えばハンダ、ロウ材、あるいは導電性接着剤等により筺体104のケース114aに固定される。これにより、ウラ面グランド導体はグランドライン構成要素となる。グランド導体パターン340のそれぞれは、適切なビア(不図示)を介してウラ面グランド導体と接続されてグランドラインに接続される。
グランド導体パターン340a、340b、340c、340d、340eは、それぞれ、信号導体パターン330a、330b、330c、330dを中継基板118のオモテ面の面内において挟むように設けられている。これにより、信号導体パターン330は、それぞれ、グランド導体パターン340と共にコプレーナ線路を構成している。
信号導体パターン330は、本実施形態では図示上下方向に延在し、中継基板118の辺のうち図示下側の辺において、その一端が信号入力端子124と接続されている。ここで、中継基板118の辺のうち信号導体パターン330と信号入力端子124とが接続される側の辺を信号入力辺318aという。
光変調素子102の信号電極112は、それぞれ、中継基板118の辺のうち図示上側の辺において、例えば導体ワイヤ326を用いたワイヤボンディングにより、中継基板118の信号導体パターン330の他端と電気的に接続されている。導体ワイヤ326は、例えば金ワイヤであるものとすることができる。ここで、中継基板118の辺のうち信号導体パターン330と光変調素子102の信号電極112とが接続される側の辺を信号出力辺318bという。本実施形態では、信号入力辺318aと信号出力辺318bとは、平面視において中継基板118の相対向する2辺を構成している。図3における中継基板118の辺のうち、信号入力辺318a、信号出力辺318b以外の、他の対向する2辺を、サイドエッジ(側方辺)318c、318dというものとする。
光変調素子102において信号電極112と共にコプレーナ線路を構成するグランド電極122は、それぞれ、上記と同様に例えば導体ワイヤ326を用いたワイヤボンディングにより、中継基板118の信号出力辺318bにおいてグランド導体パターン340のそれぞれの一端と電気的に接続されている。なお、上述した導体ワイヤ326を用いたワイヤボンディングは一例であって、これには限られない。導体ワイヤ326のワイヤボンディングに代えて、例えば金リボン等の導体リボンを用いたリボンボンディングを用いることもできる。
信号導体パターン330a、330b、330c、330dのそれぞれは、例えば電気フィルタ(バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ等)を構成する電気回路要素が設けられた部分(図示の濃い影付き部分)である部品搭載部350a、350b、350c、350d(以下、総称して部品搭載部350ともいう)を有する。ここで、電気回路要素とは、回路を構成する機能要素としての能動素子及び又は受動素子をいい、専ら電気接続のために設けられる配線パターンやランド(パッド)は含まれない。
部品搭載部350は、例えば、図13ないし図16に示す部品搭載部2250と同様に、他より幅広に設けられた信号導体パターン330の部分に、コンデンサ等の電気回路要素が搭載され及び又は薄膜抵抗等の電気回路要素が形成されることにより構成されているものとすることができる。すなわち、例えば、図15、図16に示す信号導体パターン2230bと同様に信号導体パターン330に幅広部分が形成され、コンデンサ2254bと同様のコンデンサが搭載されると共に、信号導体パターン330の上記幅広部の一部に薄膜抵抗2252bと同様の薄膜抵抗が形成されて、部品搭載部350が構成され得る。ただし、部品搭載部350において信号導体パターン330を幅広に形成するのは一例であって、部品搭載部350の信号導体パターン330を他と同じ幅で形成することもできる。
本実施形態では、特に、対を成す2つの高周波電気信号がそれぞれ入力される2つの信号導体パターン330が、互いに角度を持って延在するよう形成されることで、それぞれの部品搭載部350における信号伝搬方向が互いに異なるように構成されている。なお、部品搭載部350における信号伝搬方向は、第1信号伝搬方向に対応する。
具体的には、上述した一方の対を成す2つの高周波電気信号がそれぞれ入力される信号導体パターン330a、330bのうち一方の信号導体パターン330aが、他方の信号導体パターン330bの延在方向に対して角度をもつ方向(図示の例では、図示右方向に傾いた方向)に延在するよう形成されている。
一般に、部品搭載部350から発生する漏洩マイクロ波の方向は、当該部品搭載部350における信号伝搬方向に沿っている。また、部品搭載部350における信号伝搬方向は、一般に、部品搭載部350が形成されている信号導体パターン330の部分における、当該信号導体パターン330の延在方向に沿っている。
本実施形態では、信号導体パターン330aが、信号導体パターン330bに対して角度をもつ方向に形成されているので、部品搭載部350a、350bのそれぞれから発生する漏洩マイクロ波の方向も互いに角度を持つこととなる。例えば、図3に示すように、部品搭載部350a、350bから発生する漏洩マイクロ波は、当該部品搭載部350a、350bから延びるそれぞれ2つの一点鎖線の矢印が挟む範囲として示されているように、信号導体パターン330a、330bの延在方向を中心とする方向範囲において、それぞれ大きな強度分布を持つこととなる。
その結果、部品搭載部350a、350bから発生する漏洩マイクロ波の互いの干渉は抑制され、これらの漏洩マイクロ波が互いに強め合って電気的ノイズとして作用することが回避される。すなわち、干渉を生じやすい対をなす2つの高周波電気信号がそれぞれ伝搬される信号導体パターン330a、330bの間において、部品搭載部350a、350bから発生する漏洩マイクロ波間の干渉に起因した電気的ノイズの発生が抑制される。
同様に、他方の対を成す2つの高周波電気信号がそれぞれ入力される信号導体パターン330c、330dのうち一方の信号導体パターン330dが、他方の信号導体パターン330cの延在方向に対して角度をもつ方向(図示の例では、図示左方向に傾いた方向)に延在するよう形成されている。これにより、部品搭載部350c、350dから発生する漏洩マイクロ波は、図3において部品搭載部350c、350dから延びるそれぞれ2つの一点鎖線の矢印が挟む範囲として示されているように、信号導体パターン330c、330dの延在方向に中心を持つ方向範囲において大きな強度分布を持つこととなる。
その結果、干渉を生じやすい対をなす2つの高周波電気信号がそれぞれ伝搬される信号導体パターン330c、330dの間においても、部品搭載部350c、350dから発生する漏洩マイクロ波間の干渉に起因した電気的ノイズの発生が抑制される。
ここで、中継基板118においては、例えば、対をなす高周波電気信号が入力される信号導体パターン330a、330bにおいて、部品搭載部350a、350bにおける信号伝搬方向が、互いに離れる方向に構成されるものとしたが、これには限られない。部品搭載部350における信号伝搬方向は、互いに異なっている限り、互いに近づく方向となるよう構成されるものとすることもできる。
次に、光変調器100に用いられる中継基板の変形例について説明する。
<第1変形例>
図4は、第1の変形例に係る中継基板418の構成を示す図であり、図3に示す第1の実施形態の部分詳細図に相当する図である。この中継基板418は、図1に示す光変調器100において中継基板118に代えて用いることができる。なお、図4において、図3に示す中継基板118の構成要素と同じ構成要素については、図3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3についての説明を援用する。
中継基板418は、図3に示す中継基板118と同様の構成を有するが、信号導体パターン330aおよび330dに代えて、信号導体パターン430a、430dを有する点が、中継基板118と異なる。また、中継基板418は、グランド導体パターン340a、340b、340d、340eに代えて、グランド導体パターン440a、440b、440d、440eを有する点が、中継基板118と異なる。
信号導体パターン430a、430dは、信号導体パターン330a、330dと同様の構成を有するが、その形状が信号導体パターン330a、330dと異なる。グランド導体パターン440a、440b、440d、440eは、グランド導体パターン340a、340b、340d、340eと同様の構成を有するが、信号導体パターン430a、430dと共にそれぞれコプレーナ線路を構成するため、それらの形状がグランド導体パターン340a、340b、340d、340eと異なっている。
具体的には、信号導体パターン430a、430dは、信号入力端子124a、124dとの接続部分の延在方向を除き、信号導体パターン330a、330dと同様の構成を有する。
これにより、中継基板418では、中継基板118と同様に、部品搭載部350a、350dにおける信号伝搬方向が、隣接する部品搭載部350b、350cにおける信号伝搬方向と、それぞれ互いに異なっているため、部品搭載部350a、350bとの間、および部品搭載部350cと350dとの間において、それらの部品搭載部分から発生する漏洩マイクロ波間の強め合う干渉が抑制される。
ただし、中継基板418の信号導体パターン430a、430dは、信号導体パターン330a、330dとは異なり、その全体が直線状ではなく、信号入力辺318aの近傍に形成される信号入力端子124a、124dとの接続部分における信号導体パターン430a、430dの延在方向が、それぞれ、部品搭載部350a、350dにおける延在方向と異なっている。ここで、信号導体パターン330、430a、430dと信号入力端子124との接続部分における信号伝搬方向は、第2信号伝搬方向に対応する。
すなわち、中継基板418では、信号導体パターン430a、430dに関し、部品搭載部350a、350dにおける信号伝搬方向と、信号入力端子124a、124dとの接続部分における信号伝搬方向とが、それぞれ互いに異なっている。例えば、中継基板418では、信号導体パターン430a、430dは、信号入力端子124a、124dとの接続部分における延在方向が、信号導体パターン330b、330cと平行になるように(又はサイドエッジ318c、318dと平行になるように)形成されることで、部品搭載部350a、350dにおける延在方向と異なるよう構成されている。
これにより、中継基板418では、上記接続部分において発生する漏洩マイクロ波の方向と、部品搭載部350aで発生する漏洩マイクロ波の方向とが、互いに異なるものとなる。このため、中継基板418では、一つの信号導体パターン430aの異なる2つの部分において生ずる、干渉を生じやすい2つの漏洩マイクロ波(すなわち、信号導体パターン430aにおいて、信号入力端子124aとの接続部分と、部品搭載部350aと、でそれぞれ発生する2つの漏洩マイクロ波)の間の干渉も抑制されることとなる。
また、信号導体パターン430dも、信号導体パターン430aと同様に、信号入力端子124dとの接続部分および部品搭載部350dでそれぞれ発生する2つの漏洩マイクロ波の方向が互いに異なるものとなるので、これらの漏洩マイクロ波間の干渉が抑制される。
その結果、中継基板418では、中継基板118に比べて更に、部品搭載部350から生ずる漏洩マイクロ波に起因する電気的ノイズの発生が抑制される。
<第2変形例>
次に、光変調器100に用いられる中継基板の第2の変形例について説明する。
図5は、第2の変形例に係る中継基板518の構成を示す図であり、図3に示す第1の実施形態の部分詳細図に相当する図である。この中継基板518は、図1に示す光変調器100において中継基板118に代えて用いることができる。なお、図5において、図3に示す中継基板118の構成要素と同じ構成要素については、図3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3についての説明を援用する。
中継基板518は、図3に示す中継基板118と同様の構成を有するが、信号導体パターン330aおよび330dに代えて、信号導体パターン530a、530dを有する点が、中継基板118と異なる。また、中継基板518は、グランド導体パターン340a、340b、340d、340eに代えて、グランド導体パターン540a、540b、540d、540eを有する点が、中継基板518と異なる。
信号導体パターン530a、530dは、信号導体パターン330a、330dと同様の構成を有するが、その形状が信号導体パターン530a、530dと異なる。グランド導体パターン540a、540b、540d、540eは、グランド導体パターン340a、340b、340d、340eと同様の構成を有するが、信号導体パターン530a、530dと共にそれぞれコプレーナ線路を構成するため、それらの形状がグランド導体パターン340a、340b、340d、340eと異なっている。
具体的には、信号導体パターン530a、530dは、信号電極112a、112dとの接続部分から部品搭載部350a、350dまでの区間の形状を除き、図4に示す第1の変形例に係る信号導体パターン430a、430dと同様の構成を有する。
これにより、中継基板518は、図4に示す中継基板418と同様に、部品搭載部350aと350bとの間および部品搭載部350cと350dとの間における漏洩マイクロ波間の干渉が抑制されると共に、信号入力端子124aが接続される信号導体パターン530aの部分と部品搭載部350aとの間、及び信号入力端子124dが接続される信号導体パターン530dの部分と部品搭載部350aとの間における漏洩マイクロ波間の干渉も抑制されるので、これらの干渉に起因する電気的ノイズの発生を抑制することができる。
ただし、中継基板518の信号導体パターン530a、530dは、図4に示す第1変形例に係る信号導体パターン430a、430dとは異なり、信号出力辺318bにおける信号電極112a、112dとの接続部分から部品搭載部350a、350dまでの区間に、それぞれ、当該区間における信号導体パターン530a、530dの延在方向、したがって当該区間における信号伝搬方向が、部品搭載部350a、350dにおける信号伝搬方向と異なる方向へ変化する部分を含むよう構成されている。
これにより、中継基板518では、信号導体パターン530a、530dは、それぞれ対応する上記区間に、部品搭載部350a、350dから発生した漏洩マイクロ波の方向と異なる信号伝搬方向を有する部分を含むこととなる。このため、信号導体パターン530a、530dに設けられている部品搭載部350a、350dから発生した漏洩マイクロ波が、それぞれ、同じ信号導体パターン530a、530dへ再結合するのを抑制することができる。この再結合の抑制は、漏洩マイクロ波が、一般に、当該漏洩マイクロ波の方向と異なる信号伝搬方向を有する導体パターン内の伝搬モードに結合しにくいことによる。
一般に、部品搭載部350a、350dのそれぞれから自信の信号導体パターン530a、530dへの漏洩マイクロ波の再結合が生ずると、例えば電気フィルタである部品搭載部350a、350dを含む信号導体パターン530a、530dのそれぞれの、全体としての高周波特性(周波数特性)を変動させ、光変調器100の変調動作に影響を与え得る。
これに対し、上記の構成を有する中継基板518では、上述した電気的ノイズの抑制に加えて、上述のとおり上記再結合を効果的に抑制することができるため、当該再結合に伴う高周波特性の変動をも抑制して、良好な変調動作を実現することができる。
なお、信号導体パターン530a、530bの、信号電極112との接続部分から部品搭載部350までの区間における信号伝搬方向のうち、対応する部品搭載部350の信号伝搬方向と異なる方向へ変化した後の信号伝搬方向は、第3信号伝搬方向に対応する。
<第3変形例>
次に、光変調器100に用いられる中継基板の第3の変形例について説明する。
図6は、第3の変形例に係る中継基板618の構成を示す図であり、図3に示す第1の実施形態の部分詳細図に相当する図である。この中継基板618は、図1に示す光変調器100において中継基板118に代えて用いることができる。なお、図6において、図3に示す中継基板118の構成要素および図5に示す第2変形例に係る中継基板518の構成要素と同じ構成要素については、それぞれ、図3および図5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3及び図5についての説明を援用する。
中継基板618は、図5に示す中継基板518と同様の構成を有するが、信号導体パターン330bおよび330cに代えて、信号導体パターン630bおよび630cを有する点が、中継基板518と異なる。また、中継基板618は、グランド導体パターン540b、540c、540dに代えて、グランド導体パターン640b、640c、640dを有する点が、中継基板518と異なる。
信号導体パターン630b、630cは、信号導体パターン330b、330cと同様の構成を有するが、その形状が信号導体パターン330b、330cと異なる。グランド導体パターン640b、640c、640dは、グランド導体パターン540b、540c、540dと同様の構成を有するが、信号導体パターン630b、630cと共にコプレーナ線路を構成するため、それらの形状がグランド導体パターン540b、540c、540dと異なっている。
具体的には、信号導体パターン630b、630cは、信号導体パターン330b、330cと同様の構成を有するが、直線状ではなく、信号導体パターン530a、530dと同様の形状を有する点が、信号導体パターン330b、330cと異なる。
すなわち、信号導体パターン630b、630cは、部品搭載部350b、350cにおける信号伝搬方向が、それぞれ、隣接する信号導体パターン530a、530bの部品搭載部350a、350dにおける信号伝搬方向と異なるように形成されている。ここで、信号導体パターン530aと630b、及び630cと530dは、それぞれ対をなす高周波電気信号を伝搬するよう構成されている。
また、信号導体パターン630b、630cは、信号入力端子124b、124cとの接続部分における信号伝搬方向が、それぞれ部品搭載部350b、350cにおける信号伝搬方向と異なるように形成されている。また、信号導体パターン630b、630cは、光変調素子102の信号電極112b、112cとの接続部分から部品搭載部350b、350cまでの区間に、それぞれ、当該区間における導体パターンの延在方向、したがって当該区間における信号伝搬方向が、部品搭載部350b、350cにおける信号伝搬方向と異なる信号伝搬方向へ変化する部分を含むよう構成されている。
上記の構成により、本変形例では、信号導体パターン630b、630cにおいても、信号導体パターン530a、530dと同様に、信号入力端子124b、124cとの接続部分からの漏洩マイクロ波の方向と部品搭載部350b、350cからの漏洩マイクロ波の方向とを異ならせて、これらの漏洩マイクロ波間の干渉を抑制することができる。これにより、中継基板618では、図5に示す中継基板に比べて、漏洩マイクロ波間の干渉に起因する電気的ノイズを更に低減することができる。
また、本変形例では、信号導体パターン630b、630cにおいても、信号導体パターン530a、530dと同様に、光変調素子102の信号電極112b、112cとの接続部までの区間に、信号伝搬方向が部品搭載部350b、350cにおける信号伝搬方向と異なる方向へ変化する部分を有する。このため、部品搭載部350b、350cから発生した漏洩マイクロ波が、自身の信号導体パターン630b、630cに再結合することが抑制される。このため、信号導体パターン630b、630cにおいても、それぞれ、例えば電気フィルタを構成する部品搭載部350b、350cを含む全体としての高周波特性の変動が抑制される。
その結果、中継基板618では、図5に示す中継基板518よりも更に、良好な光変調動作を実現することができる。
<第4変形例>
次に、光変調器100に用いられる中継基板の第4の変形例について説明する。
図7は、第4の変形例に係る中継基板718の構成を示す図であり、図3に示す第1の実施形態の部分詳細図に相当する図である。この中継基板718は、図1に示す光変調器100において中継基板118に代えて用いることができる。なお、図7において、図3に示す中継基板118の構成要素と同じ構成要素については、図3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3についての説明を援用する。
中継基板718は、図6に示す中継基板618と同様の構成を有する。ただし、中継基板718は、部品搭載部350が、中継基板618のように図示横方向に一直線上には配されないように(すなわち、直線的に配されないように)構成される。
具体的には、中継基板718は、図6に示す中継基板618と同様の構成を有するが、信号導体パターン530a、630b、630c、530dに代えて、信号導体パターン730a、730b、730c、730d(以下、総称して信号導体パターン730ともいう)を有する点が異なる。また、中継基板718は、グランド導体パターン540a、640b、640c、640d、540eに代えて、グランド導体パターン740a、740b、740c、740d、740e(以下、総称してグランド導体パターン740ともいう)を有する点が、中継基板618と異なる。
信号導体パターン730a、730b、730c、730dは、信号導体パターン530a、630b、630c、530dと同様の構成を有するが、その形状が信号導体パターン530a、630b、630c、530dと異なる。グランド導体パターン740a、740b、740c、740d、740eは、グランド導体パターン540a、640b、640c、640d、540eと同様の構成を有するが、信号導体パターン730a、730b、730c、730dと共にそれぞれコプレーナ線路を構成するため、それらの形状がグランド導体パターン540a、640b、640c、640d、540eと異なっている。
具体的には、信号導体パターン730a、730b、730c、730dは、それぞれ、信号導体パターン530a、630b、630c、530dと同様の構成を有するが、部品搭載部350が、一直線上に配されないように、例えばジグザグな位置に配されている。ただし、このようなジグザグな配置は一例であって、3つ以上の部品搭載部350が共通な一の直線上に配されない限り、部品搭載部350は任意の位置に配されるものとすることができる。
これにより、中継基板718では、それぞれの部品搭載部350が点波源配列として機能して(例えば中継基板718上の特定の場所において)3つ以上の漏洩マイクロ波が重なり合って強い干渉を生じさせてしまうのを防止することができる。このため、中継基板718では、図6に示す中継基板618に比べて更に電気的ノイズの発生を抑制して、良好な光変調特性を実現することができる。
なお、このような、3つ以上の部品搭載部350からの漏洩マイクロ波の干渉を抑制するという意味合いからは、部品搭載部350が一直線上に配されないのみならず、不規則な位置に(ランダムな位置に)配されることが望ましい。上記ジグザグ配置は、不規則配置の一例である。
以下、信号導体パターン330、430a、430d、530a、530d、630b、630c、及び信号導体パターン730を総称して、信号導体パターン330等という。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る光変調器について説明する。上述した第1の実施形態に係る光変調器100では、光変調素子102の信号電極112の配列ピッチは、信号入力端子124の配列ピッチと等しいが、本発明はこれには限定されない。光変調素子の信号電極の配列ピッチは、信号入力端子124の配列ピッチより大きくてもよいし、小さくてもよい。本実施形態は、光変調素子の信号電極の配列ピッチが、信号入力端子124の配列ピッチより小さい場合の第1の例である。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る光変調器800の構成を示す平面図、図9は、図8におけるB部の部分詳細図である。
以下に説明するように、本実施形態に係る光変調器800に用いられる中継基板818は、図7に示す中継基板718と同様の特徴を有するが、信号導体パターン930a等が、中継基板718の信号導体パターン730a等と異なる形状で形成されている。特に、本実施形態では、筺体104が備える信号入力端子124の配列ピッチに対して、光変調素子802の信号電極812の配列ピッチが狭くなっている。
図8において、図1に示す第1の実施形態に係る光変調器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るものとし、上述した図1についての説明を援用する。図8に示す光変調器800は、図1に示した光変調器100と同様の構成を有するが、光変調素子102および中継基板118に代えて光変調素子802および中継基板818を備える点が異なる。
光変調素子802は、光変調素子102と同様の構成を有するが、信号電極112に代えて、信号電極812a、812b、812c、812d(以下、総称して信号電極812ともいう)を備えると共に、グランド電極122に代えてグランド電極822a、822b、822c、822d、822e(以下、称してグランド電極822ともいう)を備える点が異なる(図9参照)。
信号電極812は、信号電極112と同様の構成を有するが、信号電極812間のピッチが信号電極112間のピッチと異なる。また、グランド電極822は、グランド電極122と同様の構成を有するが、信号電極812と共にコプレーナ線路を構成するため、それらの形状がグランド電極122の形状と異っている。
図9は、図8に示すB部の部分詳細図であり、光変調器800における中継基板818及びその周囲の構成を示している。なお、図9において、図3に示す中継基板118と同じ構成要素については図3における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した図3についての説明を援用するものとする。
中継基板818は、図7に示す中継基板718と同様の構成を有するが、信号導体パターン730a、730b、730c、730dに代えて、信号導体パターン930a、930b、930c、930d(以下、総称して信号導体パターン930ともいう)を備える点が異なる。また、中継基板818は、グランド導体パターン740a、740b、740c、740d、740eに代えて、グランド導体パターン940a、940b、940c、940d、940e(以下、総称してグランド導体パターン940ともいう)を備える点が、図7に示す中継基板718と異なる。
4つの信号導体パターン930は、図7に示す中継基板718の信号導体パターン730と同様に以下の特徴を有しているが、信号導体パターン730とは異なる形状で形成されている。
1)部品搭載部350における信号伝搬方向が互いに異なっている。
2)それぞれの信号導体パターン930は、信号入力端子124との接続部分における信号伝搬方向が、部品搭載部350における信号伝搬方向と異なるよう形成されている。
3)それぞれの信号導体パターン930は、光変調素子802の信号電極812との接続部分から部品搭載部350までの区間に、その信号伝搬方向が部品搭載部350の信号伝搬方向と異なる方向へ変化する部分を含む。
4)信号導体パターン930は、全体として、部品搭載部350が(例えば3つ以上の部品搭載部350が)一直線上に配されないように構成される。
なお、グランド導体パターン940は、グランド導体パターン740と同様の構成を有するが、信号導体パターン930と共にコプレーナ線路を構成するため、それらの形状がグランド導体パターン740と異なっている。
信号導体パターン930a、930b、930c、930dは、具体的には、信号導体パターン730a、730b、730c、730dと同様の構成を有するが、部品搭載部350が配された部分が、図示左方向に延在するか又は図示左方向へ傾いて延在する。これにより、信号入力端子124のそれぞれと、当該信号入力端子124の配列ピッチよりも狭い間隔で配列された光変調素子802の信号電極812のそれぞれとが、信号導体パターン930により接続される。
また、信号導体パターン930のうち、部品搭載部350が配される部分は、図示左方向へ傾斜する角度が互いに異なることにより、それらの延在する方向が互いに異なるよう形成されている。なお、信号導体パターン930dに含まれる図示左方向に延在する部分は、左方向への上記傾斜の角度が90度であるものと解釈される。
これにより、中継基板818は、部品搭載部350における信号伝搬方向が互いに異なるように構成される。このため、中継基板818では、図3に示す中継基板118、図4に示す中継基板418、図5に示す中継基板518、図6に示す中継基板618、図7に示す中継基板718と同様に、部品搭載部350のそれぞれから生ずる漏洩マイクロ波間の干渉が抑制され、これに起因する電気的ノイズが抑制される。
また、信号導体パターン930のうち、信号入力端子124との接続部分は、それぞれ、図示上下方向、すなわち、信号入力辺318aと直交するサイドエッジ318c、318dと平行な方向に延在するよう構成されている。これにより、信号導体パターン930a、80b、930c、930dは、それぞれ、信号入力端子124との接続部分における信号伝搬伝搬方向が、部品搭載部350a、350b、350c、350dにおける信号伝搬方向と異なるように構成される。このため、中継基板818では、図4に示す中継基板418、図5に示す中継基板518、図6に示す中継基板618、図7に示す中継基板718と同様に、信号入力端子124との接続部分から発生する漏洩マイクロ波と部品搭載部350から発生する漏洩マイクロ波との干渉が抑制され、当該干渉に起因する電気的ノイズも抑制される。
さらに、信号導体パターン930は、光変調素子802の信号電極812との接続部分から部品搭載部350までの区間に、その延在方向が、サイドエッジ318c、318dと平行な方向へ変化する部分を含むように形成されている。これにより、中継基板818は、これらの区間に、その信号伝搬方向が部品搭載部350の信号伝搬方向と異なる方向へ変化する部分を含むように構成される。このため、中継基板818では、図5に示す中継基板518、図6に示す中継基板618、図7に示す中継基板718と同様に、部品搭載部350a、350b、350c、350dから発生する漏洩マイクロ波が、自信に対応する信号導体パターン930a、80b、930c、930dに再結合することが抑制される。その結果、例えば電気フィルタである部品搭載部350を含む信号導体パターン930のそれぞれの、全体としての高周波特性の変動が抑制される。
以上より、中継基板818においては、図7に示す中継基板718と同様に、電気的ノイズの発生および高周波特性の変動が抑制され、良好な変調特性が実現され得る。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態に係る光変調器について説明する。上述した第1の実施形態及びその変形例に係る中継基板118、418、518、618、718、並びに第2の実施形態に係る中継基板918では、信号導体パターン330等および940は、屈曲を含む形状として構成されているが、当然ながら、本発明はこのような屈曲した形状には限定されない。これらの信号導体パターン330等および940は、屈曲に代えて曲線を用いて構成されるものとすることができる。
本実施形態は、光変調素子の信号電極の配列ピッチが、信号入力端子124の配列ピッチより小さい場合の第2の例であり、特に、後述するように、中継基板1018の信号導体パターン1130a、1130b、1130c、1130dの曲がり部分が、屈曲ではなく曲線で構成されている。
図10は、本発明の第3の実施形態に係る光変調器1000の構成を示す平面図、図11は、図10におけるC部の部分詳細図である。図10において、図1に示す第1の実施形態に係る光変調器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るものとし、上述した図1についての説明を援用する。図10に示す光変調器1000は、図1に示した光変調器100と同様の構成を有するが、光変調素子102および中継基板118に代えて光変調素子1002および中継基板1018を備える点が異なる。
光変調素子1002は、光変調素子102と同様の構成を有するが、信号電極112に代えて、信号電極1012a、1012b、1012c、1012d(以下、総称して信号電極1012ともいう)を備えると共に、グランド電極122に代えてグランド電極1022a、1022b、1022c、1022d、1022e(以下、称してグランド電極1022ともいう)を備える点が異なる。
信号電極1012は、信号電極112と同様の構成を有するが、信号電極1012間のピッチが信号電極112間のピッチと異なる。また、グランド電極1022は、グランド電極122と同様の構成を有するが、信号電極1012と共にコプレーナ線路を構成するため、それらの形状がグランド電極122の形状と異っている。
図11は、図10に示すC部の部分詳細図であり、光変調器1000における中継基板1018及びその周囲の構成を示している。なお、図11において、図3に示す中継基板118と同じ構成要素については図3における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した図3についての説明を援用するものとする。
中継基板1018は、図7に示す中継基板718と同様の構成を有するが、信号導体パターン730a、730b、730c、730dに代えて、信号導体パターン1130a、1130b、1130c、1130d(以下、総称して信号導体パターン1130ともいう)を備える点が異なる。また、中継基板1018は、グランド導体パターン740a、740b、740c、740d、740eに代えて、グランド導体パターン1140a、1140b、1140c、1140d、1140e(以下、総称してグランド導体パターン1140ともいう)を備える点が、図7に示す中継基板718と異なる。
4つの信号導体パターン1130は、図9に示す第2の実施形態に係る中継基板818の信号導体パターン930と同様に、上述した4つの特徴を有しているが、信号導体パターン930とは異なる形状で形成されている。
なお、グランド導体パターン1140は、グランド導体パターン740と同様の構成を有するが、信号導体パターン1130と共にコプレーナ線路を構成するため、それらの形状がグランド導体パターン740と異なっている。
信号導体パターン1130は、信号導体パターン730と同様の構成を有するが、それらの形状が信号導体パターン730と異なっており、曲がり部分が屈曲ではなく曲線で構成されている。
そして、信号導体パターン1130のうち部品搭載部350が配された部分の信号伝搬方向が互いに異なっている。より具体的には、信号導体パターン1130a、1130b、1130cのうち部品搭載部350a、350b、350cが配された部分の延在方向が図示左方向へ傾斜しており、これらの傾斜角度が互いに異なっている。また、信号導体パターン1130dのうち部品搭載部350dが配された部分の延在方向は、図示右方向へ傾斜している。
これにより、中継基板1018では、図3に示す中継基板118、図4に示す中継基板418、図5に示す中継基板518、図6に示す中継基板618、図7に示す中継基板718、図9に示す中継基板818と同様に、部品搭載部350のそれぞれから生ずる漏洩マイクロ波間の干渉が抑制され、これに起因する電気的ノイズが抑制される。
また、信号導体パターン1130のうち、信号入力端子124との接続部分は、それぞれ、図示上下方向、すなわち、信号入力辺318aと直交するサイドエッジ318c、318dと平行な方向に延在するよう構成されている。これにより、信号導体パターン1130a、1130b、1930c、1130dは、それぞれ、信号入力端子124との接続部分における信号伝搬伝搬方向が、部品搭載部350a、350b、350c、350dにおける信号伝搬方向と異なるように構成される。
このため、中継基板1018では、図4に示す中継基板418、図5に示す中継基板518、図6に示す中継基板618、図7に示す中継基板718、図9に示す中継基板818と同様に、信号導体パターン1130と信号入力端子124との接続部分から発生する漏洩マイクロ波と、部品搭載部350から発生する漏洩マイクロ波と、の干渉が抑制され、当該干渉に起因する電気的ノイズも抑制される。
さらに、信号導体パターン1130は、光変調素子1002の信号電極1012との接続部分から部品搭載部350までの区間に、その延在方向が、サイドエッジ318c、318dと平行な方向へ変化する部分を含むように形成されている。これにより、中継基板1018は、これらの区間に、その信号伝搬方向が部品搭載部350の信号伝搬方向と異なる方向へ変化する部分を含むように構成される。このため、中継基板1018では、図5に示す中継基板518、図6に示す中継基板618、図7に示す中継基板718、図9に示す中継基板818と同様に、部品搭載部350a、350b、350c、350dから発生する漏洩マイクロ波が、自信に対応する信号導体パターン1130a、1130b、1130c、1130dに再結合することが抑制される。その結果、例えば電気フィルタである部品搭載部350を含む信号導体パターン1130のそれぞれの、全体としての高周波特性の変動が抑制される。
以上より、中継基板1018においては、図7に示す中継基板718と同様に、電気的ノイズの発生および高周波特性の変動が抑制され、良好な変調特性が実現され得る。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態は、第1の実施形態に係る中継基板118を備える光変調器100を搭載した、光送信装置である。なお、本構成は一例であり、中継基板118を備える光変調器100に代えて、第1ないし第4の変形例に係る中継基板418、518、618、718を用いた光変調器100、並びに中継基板818、1018をそれぞれ備える第2および第3の実施形態に係る光変調器800、1000を、光送信装置に搭載してもよい。
図12は、本実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。この光送信装置2100は、光変調器100と、光変調器100に光を入射する光源2104と、変調信号生成部2106と、変調データ生成部2108と、を有する。
変調データ生成部2108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2106へ出力する。
変調信号生成部2106は、光変調器100に変調動作を行わせるための電気信号を出力する電子回路(ドライブ回路)であり、変調データ生成部2108が出力した変調データに基づき、光変調器100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つの信号電極112a、112b、112c、112dに対応する4つの高周波電気信号から成る。
当該4つの高周波電気信号は、光変調器100の電気コネクタ116a、116b、116c、116dのそれぞれの信号入力端子124a、124b、124c、124dから中継基板118の信号導体パターン330a、330b、330c、330dへ入力され、これらの信号導体パターン330a等を介して、光変調素子102の信号電極112a、112b、112c、112dに入力される。
これにより、光源2104から出力された光は、光変調器100により、例えばDP-QPSK変調され、変調光となって光送信装置2100から出力される。
特に、光送信装置2100では、光変調器100の中継基板118において部品搭載部350から発生し得る漏洩マイクロ波間の干渉を抑制して、良好な変調特性を確保し、良好な伝送特性を実現することができる。また、光送信装置2100において、中継基板118を備える光変調器100に代えて、例えば図5に示す第2変形例に係る中継基板518を備える光変調器100を用いれば、部品搭載部350から発生した漏洩マイクロ波が自身の信号導体パターン330等に再結合するのを抑制して、例えば電気フィルタである部品搭載部350を含む全体としての高周波特性の変動を抑制することもできる。その結果、光変調器100において更に良好な変調特性を実現して、光送信装置2100における良好な伝送特性を実現することができる。
なお、本発明は上記実施形態およびその変形例の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
例えば、上述した第1の実施形態およびその変形例、並びに第2および第3の実施形態においては、信号導体パターン330等、830、1130のすべてに、それぞれ一つの部品搭載部350が設けられているものとしたが、これには限られない。部品搭載部350は、信号導体パターン330等、830、1130のうちの少なくとも二つの(すなわち、複数の)信号導体パターンに設けられていればよく、また、同一の信号導体パターンに対して複数設けられていてもよい。すなわち、複数の信号導体パターンに少なくとも一つの部品搭載部350が設けられているものとすることができる。なお、同一の信号導体パターンに複数の部品搭載部を設ける場合には、それらの部品搭載部のそれぞれにおける信号伝搬方向も、互いに異なるものとなるように、当該信号導体パターンを形成することが望ましい。
また、図5、6、7では、例えば信号導体パターン530aは、部品搭載部350aの信号伝搬方向(第1信号伝搬方向)が、信号入力端子124aとの接続部分における信号伝搬方向(第2信号伝搬方向)と異なり、且つ、信号電極112aとの接続部分から部品搭載部350aまでの区間に、信号伝搬方向が第1信号伝搬方向と異なる第3信号伝搬方向へ変化する部分を含むものとしたが、これには限られない。一つの信号導体パターン330について、部品搭載部350の第1信号伝搬方向と第2信号伝搬方向とが異なるか、又は、信号電極112との接続部分から部品搭載部350までの区間に、信号伝搬方向が第3信号伝搬方向へ変化する部分を含んでいるものとしてもよい。
また、上述した実施形態では、光変調素子102、802、1002は、LN基板を用いて構成されるDP-QPSK変調器であるものとしたが、これには限られない。光変調素子102、802、1002は、DP-QPSK変調に代えて、2組の対を成す高周波信号によりそれぞれ変調される2つの変調光を用いる任意の変調方式、例えばQAM変調などを行うものであるものとすることができる。また、光変調素子102、802、1002は、LN基板に代えて半導体基板を用いて構成される光変調素子であってもよい。
さらに、上述した実施形態では、筺体104には光変調素子102等と中継基板118等が収容されるものとしたが、これらに加えて、光変調素子102等を動作させるための電子回路素子(ドライバ素子)も、筺体104内に収容されるものとすることができる。
以上説明したように、上述した第1の実施形態に係る光変調器100は、複数の信号電極112を備える光変調素子102と、中継基板118と、光変調素子102および中継基板118を収容する筺体104と、を備える。光変調素子102は、それぞれが2つの電気信号を含む2つの組の電気信号によりそれぞれ変調される2つの変調光106a、106bを生成するよう構成されている。中継基板118は、信号電極112のそれぞれに印加する電気信号を入力する複数の信号入力端子124と、信号入力端子124と信号電極112とを電気的に接続する複数の信号導体パターン330、及び複数のグランド導体パターン340が形成されている。また、中継基板118は、隣接する2つの信号導体パターン330によりそれぞれ構成される信号導体パターン330の2つの対により、上記2つの組の電気信号をそれぞれ伝搬するよう構成されている。そして、少なくとも2つの信号導体パターン330は、電気回路要素を含む少なくとも一つの部品搭載部530を有し、部品搭載部530における信号伝搬方向である第1信号伝搬方向が、互いに異なるよう構成されている。
この構成によれば、中継基板118上の信号導体パターン330に電気フィルタ等の電気回路要素で構成される部品搭載部350が設けられた光変調器100において、これら部品搭載部350から発生し得る漏洩マイクロ波間の干渉に起因する電気的ノイズを抑制して、良好な変調特性を実現することができる。
また、光変調器100は、中継基板418を備えることができる。中継基板418では、部品搭載部350を備える信号導体パターン330等の少なくとも一つが、信号入力端子124との接続部分における信号伝搬方向である第2信号伝搬方向が、上記第1信号伝搬方向と異なるよう構成されている。
この構成によれば、例えば信号導体パターン430dと信号入力端子124dとの接続部分から発生する漏洩マイクロ波が、当該信号導体パターン430dの部品搭載部350dから発生する漏洩マイクロ波と干渉することに起因する電気的ノイズの発生を抑制して、更に良好な変調特性を実現することができる。
また、光変調器100は、中継基板518を備えるものとすることができる。中継基板518では、部品搭載部350を備える信号導体パターン330等の少なくとも一つは、信号電極112との接続部分から部品搭載部350までの区間に、信号伝搬方向が上記第1信号伝搬方向と異なる第3信号伝搬方向へ変化する部分を含むよう構成されている。
この構成によれば、例えば、信号導体パターン530dにおいて、部品搭載部350dから発生した漏洩マイクロ波が、上記区間において自信の信号導体パターン530dに再結合するのを抑制することができる。これにより、中継基板518を備える光変調器100では、上記再結合に起因する、部品搭載部350dを含めた信号導体パターン330d全体としての高周波特性の変動を抑制して、更に良好な変調特性を実現することができる。
また、光変調器100では、部品搭載部350を備える少なくとも2つの信号導体パターン330等は、上記対を構成する2つの信号導体パターン330等を含み、同じ対を構成する2つの信号導体パターン330等の間において、第1信号伝搬方向が互いに異なっている。
一般に、対をなす2つの高周波電気信号をそれぞれ伝搬する隣接して配された2つの信号導体パターン330等では、電気的ノイズや高周波特性変動の影響を受けやすい。これに対し、上記の構成によれば、このような対をなす高周波電気信号を伝搬する隣接する信号導体パターン330等の間において、部品搭載部530から発生する漏洩マイクロ波間の干渉を抑制して、良好な変調特性を実現することができる。
また、光変調器100では、全ての信号導体パターン330等が、少なくとも一つの部品搭載部350をそれぞれ備え、同じ対を構成する2つの信号導体パターン330等は、すべて、第1信号伝搬方向が互いに異なるよう構成されている。
この構成によれば、全ての信号導体パターン330等が部品搭載部350を含む構成において、これら部品搭載部350から発生する漏洩マイクロ波間の干渉を抑制して、良好な変調特性を実現することができる。
また、光変調器100は、中継基板618を備えるものとすることができる。中継基板618では、全ての信号導体パターン330等において、上記第1信号伝搬方向が、上記第2信号伝搬方向及び上記第3信号伝搬方向と異なるように構成されている。ここで、第1信号伝搬方向は、必ずしも第2信号伝搬方向および第3信号伝搬方向の両者と異なってる必要はなく、第2信号伝搬方向または第3信号伝搬方向の一方と異なっているものとしてもよい。
この構成によれば、全ての信号導体パターン330等のそれぞれにおいて、漏洩マイクロ波に起因する電気的ノイズを抑制し、及び又は漏洩マイクロ波の再結合に起因する信号導体パターン330等の高周波特性の変動を抑制して、良好な変調特性を実現することができる。
また、光変調器100では、全ての信号導体パターン330が部品搭載部350を備え、且つ、それぞれの部品搭載部350についての上記第1信号伝搬方向が互いに異なるよう構成されている。この構成によれば、全ての信号導体パターン330等の間において、部品搭載部350から発生する漏洩マイクロ波間の干渉を抑制して、良好な変調特性を実現することができる。
また、光変調器100は、中継基板718を備えるものとすることができる。中継基板718では、全ての信号導体パターン330等にそれぞれ設けられた部品搭載部350は、中継基板718上において、共通な一の直線上には配されない。この構成によれば、例えば中継基板718上の特定の場所において、漏洩マイクロ波の強い干渉が生じるのを防止して、良好な変調特性を実現することができる。
また、光変調器100では、部品搭載部は、電気フィルタを構成する。この構成によれば、所望の周波数特性を有する電気フィルタを部品搭載部350として信号導体パターン330等に設けることで、設計上の変調特性を良好なものにすると共に、漏洩マイクロ波の干渉や再結合を抑制して、上記設計された変調特性がより忠実に実現されるようにすることができる。
また、上述した第4の実施形態に係る光送信装置2100は、第1の実施形態又はその変形例に示したいずれかの中継基板を用いた光変調器100、若しくは第2又は第3の実施形態に係る光変調器800又は1000を備えると共に、当該光変調器に変調動作を行わせるための電気信号を出力する電子回路である変調信号生成部2106等を備える。この構成によれば、例えば伝送レートの高速化に伴って顕著となる漏洩マイクロ波の影響を抑制し、電気的ノイズ及び又は高周波特性の変動を効果的に低減して、安定且つ良好な伝送特性を実現することができる。
100、800、1000、2200…光変調器、102、802、1002、2202…光変調素子、104、2204…筺体、106a、106b…変調光、108、2208…入力光ファイバ、110、2210…出力光ファイバ、112、112a、112b、112c、112d、812、812a、812b、812c、812d、1012、1012a、1012b、1012c、1012d、2212、2212a、2212b、2212c、2212d…信号電極、114a、2214a…ケース、114b、2214b…カバー、116、116a、116b、116c、116d、2216、2216a、2216b、2216c、2216d…電気コネクタ、118、418、518、618、718、818、1018、2218…中継基板、120、2220…終端器、122、122a、122b、122c、122d、122e、822、822a、822b、822c、822d、822e、1022、1022a、1022b、1022c、1022d、1022e、2222a、2222b、2222c、2222d、2222e…グランド電極、124、124a、124b、124c、124d、2224、2224a、2224b、2224c、2224d…信号入力端子、126a、126b…出力光導波路、318a…信号入力辺、318b…信号出力辺、318c、318d…サイドエッジ、326、2270…導体ワイヤ、330、330a、330b、330c、330d、430a、430d、530a、530d、630b、630c、730、730a、730b、730c、730d、930、930a、930b、930c、930d、1130、1130a、1130b、1130c、1130d、2230、2230a、2230b、2230c、2230d…信号導体パターン、340、340a、340b、340c、340d、340e、440a、440b、440d、440e、540a、540b、540d、540e、640b、640c、640d、740、740a、740b、740c、740d、740e、940、940a、940b、940c、940d、940e、1140、1140a、1140b、1140c、1140d、1140e、2240a、2240b、2240c、2240d、2240e…グランド導体パターン、350、350a、350b、350c、350d…部品搭載部、2100…光送信装置、2104…光源、2106…変調信号生成部、2108…変調データ生成部、2252b…薄膜抵抗、2254b…コンデンサ、2290…漏洩マイクロ波。

Claims (8)

  1. それぞれが2つの電気信号を含む二組の電気信号によりそれぞれ変調される2つの変調光を生成するよう構成された、複数の信号電極を備える光変調素子と、
    前記信号電極のそれぞれに印加する電気信号を入力する複数の信号入力端子と、
    前記信号入力端子と前記信号電極とを電気的に接続する複数の信号導体パターン、及び複数のグランド導体パターンが形成された中継基板と
    前記光変調素子および前記中継基板を収容する筺体と、
    を備える光変調器であって、
    記信号導体パターンは、電気回路要素を含む少なくとも一つの部品搭載部を有し、
    前記中継基板において、隣接する2つの前記信号導体パターンにより構成される2つの信号導体パターン対のそれぞれにより、前記二組の電気信号のそれぞれの組が伝搬され、
    少なくとも一方の前記信号導体パターン対を構成する2つの前記信号導体パターンは、前記部品搭載部における信号伝搬方向である第1信号伝搬方向が互いに離れる方向を向くよう構成されている、
    光変調器。
  2. 少なくとも一方の前記信号導体パターン対を構成する2つの前記信号導体パターンの少なくとも一つは、
    前記信号入力端子との接続部分における信号伝搬方向である第2信号伝搬方向が、前記第1信号伝搬方向と異なるよう構成され、及び又は、
    前記信号電極との接続部分から前記部品搭載部までの区間に、信号伝搬方向が前記第1信号伝搬方向と異なる第3信号伝搬方向へ変化する部分を含むよう構成されている、
    請求項1に記載の光変調器。
  3. 前記2つの信号導体パターン対は、一方の前記信号導体パターン対を構成する2つの前記信号導体パターンのそれぞれの、前記部品搭載部における信号伝搬方向である第1信号伝搬方向に対し、他方の前記信号導体パターン対を構成する2つの前記信号導体パターンのそれぞれの、前記部品搭載部における信号伝搬方向である第1信号伝搬方向が、互いに離れる方向を向くよう構成されている、
    請求項1または2に記載の光変調器。
  4. 前記2つの信号導体パターン対が含む全ての前記信号導体パターンは、それぞれ、
    前記信号入力端子との接続部分における信号伝搬方向である第2信号伝搬方向が、前記第1信号伝搬方向と異なるよう構成され、及び又は、
    前記信号電極との接続部分から前記部品搭載部までの区間に、信号伝搬方向が前記第1信号伝搬方向と異なる第3信号伝搬方向へ変化する部分を含むよう構成されている、
    請求項1ないし3のいずれか一項に記載の光変調器。
  5. 前記2つの信号導体パターン対が含む全ての前記信号導体パターンは、それぞれの前記第1信号伝搬方向が互いに離れる方向を向くよう構成されている、
    請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光変調器。
  6. 全ての前記信号導体パターンにそれぞれ設けられた前記部品搭載部は、前記中継基板において、共通な一の直線上には配されない、
    請求項1ないし5のいずれか一項に記載の光変調器。
  7. 前記部品搭載部を構成する前記電気回路要素は、電気フィルタを構成する、
    請求項1ないしのいずれか一項に記載の光変調器。
  8. 請求項1ないしのいずれか一項に記載の光変調器と、
    当該光変調器に変調動作を行わせるための電気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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