WO2019139144A1 - 光変調器、及び光送信装置 - Google Patents

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WO2019139144A1
WO2019139144A1 PCT/JP2019/000764 JP2019000764W WO2019139144A1 WO 2019139144 A1 WO2019139144 A1 WO 2019139144A1 JP 2019000764 W JP2019000764 W JP 2019000764W WO 2019139144 A1 WO2019139144 A1 WO 2019139144A1
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housing
protrusion
circuit board
modulator
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徳一 宮崎
菅又　徹
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住友大阪セメント株式会社
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    • H04B10/556—Digital modulation, e.g. differential phase shift keying [DPSK] or frequency shift keying [FSK]
    • H04B10/5561—Digital phase modulation

Definitions

  • the present invention relates to an optical modulator, and an optical transmission apparatus and optical transmission apparatus using the optical modulator.
  • LN LiNbO3
  • LN modulator an optical modulator using a LiNbO3 substrate
  • Such an optical modulator is connected to, for example, a driver element (or drive circuit) that outputs an electric signal for causing the optical modulator to perform modulation operation, and is used as an optical transmission device.
  • a driver element or drive circuit
  • the light modulator and the driver element are disposed on a circuit board.
  • a notch is provided in the casing of the light modulator, and the space secured by the notch It has been studied to dispose the electronic component of the above-mentioned driver circuit at the same time.
  • the causes of these problems are generation of processing distortion (for example, generation of a processing deformation portion that reduces the flatness of the bottom surface of the housing) caused by providing the notch in the housing of the optical modulator.
  • processing distortion for example, generation of a processing deformation portion that reduces the flatness of the bottom surface of the housing
  • the uneven distribution of processing strain is considered to be the influence of the fixing stress generated when the housing is screwed.
  • the notch is formed in the case where a notch is provided in a part of the housing of the light modulator in order to secure a space for electrical component arrangement, for example.
  • processing distortion also referred to as housing distortion
  • processing distortion may occur in the housing.
  • the magnitude of the fastening force at the time of fixing the screw may be reduced.
  • a slight deformation may occur in the housing.
  • the heat generating element is disposed in the immediate vicinity of the case, and the case distortion may be further enlarged by the temperature rise of the heat generating element.
  • the casing is maintained at a high temperature with the long-term operation of the optical transmission device, the casing distortion and the minute deformation may change / expand over time.
  • the micro deformation generated in the housing causes the deformation of the LN substrate housed inside the housing, and the change in the positional relationship between optical components such as lenses that constitute the space optical system.
  • This causes a problem that the optical characteristics of the modulator deteriorate.
  • the minute deformation of the above-mentioned case is the high frequency connector concerned and the circuit board in the composition where a high frequency connector is rigidly provided in the case like an optical modulator indicated by patent documents 1, for example. And also change the connection state between them, which may cause deterioration of the optical transmission characteristics.
  • the occurrence of processing distortion of the above-mentioned light modulator case and the change of stress balance generated when screwing the case to the circuit board are the processing conditions at the time of notch processing, light modulation It is difficult to sufficiently suppress only by devising the manufacturing conditions and the like (for example, reducing the variation in processing conditions) in the assembly process when screwing the device to the circuit board.
  • One aspect of the present invention is an optical modulator electrically connected to an electric circuit formed on a circuit board, wherein a housing for accommodating a light modulation element, and a modulation operation are performed on the light modulation element. And a signal input unit for inputting an electric signal to the electric circuit from the electric circuit, wherein the casing is a first protrusion projecting from the bottom surface on a part of the bottom surface facing the circuit board And the signal input unit is provided on the top surface of the first protrusion.
  • the housing comprises at least one screw hole in the top surface of the first protrusion.
  • the bottom surface of the housing is provided with at least one screw hole in a portion other than the first protrusion.
  • the housing has a second protrusion which protrudes from the bottom surface in a part of the bottom surface, and the first protrusion and the second protrusion are: The height from the bottom is approximately equal.
  • the housing is provided with at least one screw hole on the top surface of the second protrusion.
  • Another aspect of the present invention is an optical transmission device comprising: any one of the optical modulators; and the circuit board that outputs an electrical signal for causing the optical modulator to perform the modulation operation.
  • the optical transmission device has a height equal to the height from the bottom surface of the first protrusion disposed between the bottom surface of the light modulator and the circuit board. And at least one spacer.
  • FIG. 1 is a plan view of an optical modulator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the light modulator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view of the light modulator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of an optical transmission apparatus in which the optical modulator according to the first embodiment of the present invention is mounted.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the optical transmission device shown in FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical transmission device shown in FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of an optical modulator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view of an optical modulator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a bottom view of the light modulator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of an optical modulator according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view of an optical modulator according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a bottom view of the light modulator according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a left side view of the light modulator shown in FIG.
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the light modulator 100 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a front view of the light modulator 100
  • FIG. 3 is a bottom view of the light modulator 100.
  • the light modulator 100 is mounted, for example, on an external circuit board (for example, a circuit board 404 shown in FIG. 4 described later) in which an electric circuit for causing the light modulator 100 to perform modulation is formed. It is used by being electrically connected to the circuit.
  • an external circuit board for example, a circuit board 404 shown in FIG. 4 described later
  • the light modulator 100 includes a light modulation element 102, a housing 104 for housing the light modulation element 102, an optical fiber 108 for causing light to enter the light modulation element 102, and light output from the light modulation element 102. And an optical fiber 110 for guiding the light source to the outside of the housing 104.
  • the light modulation element 102 includes, for example, four Mach-Zehnder optical waveguides provided on an LN substrate, and four high-frequency electrodes (RF electrodes provided on the Mach-Zehnder optical waveguides to modulate light waves propagating in the optical waveguides). And the optical modulation element used for the DP-QPSK optical modulator etc.
  • the two lights output from the light modulation element 102 are polarization-combined by, for example, a lens optical system (not shown) accommodated in the housing 104, and are guided to the outside of the housing 104 through the optical fiber 110.
  • the housing 104 includes four socket electrodes 120, 122, 124, 126 connected to the four RF electrodes (not shown) of the light modulation element 102, respectively.
  • the socket electrodes 120, 122, 124, 126 constitute a female high-frequency connector (RF connector), and the corresponding four external signal pins provided on the external circuit board are inserted to thereby form the external circuit.
  • An electrical signal (high frequency signal) from an electrical circuit configured on the substrate is input.
  • the socket electrodes 120, 122, 124, 126 correspond to the signal input portion for inputting an electric signal for causing the light modulation element 102 to perform modulation operation from an electric circuit formed on an external circuit board.
  • the signal input unit is described as a female socket type electrode, it may be a male type, or the signal pin may extend from the housing 104. good.
  • the normal light modulator has a dc signal input unit used for bias control and the like, but this is not illustrated in the present embodiment.
  • a part of the bottom surface 106 facing the circuit board on which the light modulator 100 is mounted in the housing 104 is a first protrusion protruding from the bottom surface 106. It has the protrusion part 130 which is a protrusion part (FIG. 2, FIG. 3). Then, socket electrodes 120, 122, 124 and 126 which are signal input portions are provided on the upper surface (crest surface) 132 of the projecting portion 130.
  • screw holes 140a, 140b, 140c, and 140d are provided on the bottom surface 106 of the housing 104 in a region where the protrusion 130 is not provided.
  • FIG. 4 is a plan view of the optical transmission device 400 in which the optical modulator 100 is mounted.
  • 5 and 6 are a sectional view taken along the line AA and a sectional view taken along the line BB of the light transmission device shown in FIG. 4, respectively.
  • the optical transmission device 400 includes a circuit board 404 fixed in a housing 402, and the optical modulator 100 is mounted on the circuit board 404.
  • the light modulator 100 and the circuit board 404 are accommodated in the housing 402, the light modulator 100 and the circuit board 404 can not be viewed from the outside of the housing 402.
  • the portions housed inside the housing 402 are also shown using solid lines, except for the portion hidden by the housing 104 of the light modulator 100 in the circuit board 404.
  • a DSP Digital Signal Processor
  • a DRV Driver
  • LD Laser Diode
  • a PD Photo Diode
  • the DSP 410 is an arithmetic processing unit for executing digital signal processing.
  • the DRV 420 is an electrical circuit for driving the optical modulator 100.
  • the LD 430 causes the laser light to enter the light modulator 100 via the optical fiber 108.
  • the PD 440 is installed for digital coherent optical signal reception.
  • the electrical components mounted on the circuit board 404 are an example, and other electrical components may be mounted other than the above.
  • the outputs of the DRV 420 are output from electrode pins 450, 452, 454, 456 provided on the circuit board 404.
  • the electrode pins 450, 452, 454, and 456 are illustrated from the component mounting surface (upper surface in the drawing) of the circuit board 404, as shown in FIG. 5, from the conductor pattern for signal output of the DRV 420 mounted on the circuit board 404. It is provided on the circuit board 404 so as to rise upward and extend.
  • socket electrodes 120, 122, 124, 126 provided in the projecting portion 130 engage with these electrode pins 450, 452, 454, 456 provided in the circuit board 404, thereby the DRV 420. And electrically connected.
  • the screw holes 140a, 140b, 140c, and 140d of the housing 104 are disposed through the pipe-like spacers 460a, 460b, 460c, and 460d disposed at the respective positions of these screw holes.
  • the circuit board 404 is fixed to the circuit board 404 by being tightened with the screws 462 a, 462 b, 462 c and 462 d inserted into the circuit board 404.
  • the heights of the spacers 460a, 460b, 460c, 460d are the same as or higher than the height of the protrusion 130 measured from the bottom surface 106 (the surface facing the circuit board 404) of the housing 104 of the light modulator 100;
  • a mounting space for electrical components such as the DSP 410 and the DRV 420 is secured between the bottom surface 106 of the light modulator 100 and the circuit board 404 by the protrusion 130 and the spacers 460 a, 460 b, 460 c, and 460 d.
  • the space utilization rate in the housing 402 of the optical transmission device 400 is improved.
  • the bottom surface 106 of the housing 140 of the light modulator 100 is not provided with a notch as in the prior art, and a protrusion 130 is provided in part thereof. Therefore, in the light modulator 100, most of the area of the bottom surface 106 of the housing 104 can be configured as a uniform plane.
  • the projecting portion 130 can be provided to be limited to the minimum area required to accommodate the socket electrodes 120, 122, 124, 126 which are signal input portions, and generation or uneven distribution of processing distortion can be realized. Disturbances in the uniformity of the bottom surface 106 due to the protrusions 130 may be minimized because it can be minimized.
  • the light modulator 100 when the light modulator 100 is fixed on the circuit board 404 of the light transmission device 400 with minimal occurrence of processing distortion of the case 104, It is possible to suppress the generation and to suppress the secular change of the optical characteristics due to the initial change of the optical characteristics of the light modulator 100 and the secular change of the deformation stress.
  • socket electrodes 120, 122, 124, and 126 which are signal input portions to which an electric signal (high frequency signal) causing the light modulator 100 to perform light modulation operation is input It is provided on the upper surface (top surface) 132 of the projecting portion 130 protruding from the side 106. Therefore, in the optical modulator 100, the electrode pins 450, 452, 454, and 456, which rise from the signal output conductor pattern of the drive circuit formed on the circuit board 404, are respectively in close proximity to the corresponding conductor pattern. Electrical connection is made in contact with the socket electrodes 120, 122, 124, 126 of the light modulator 100.
  • the distance between the conductor pattern for signal output of the drive circuit configured on the circuit board 404 and the signal input part (socket electrode 120 etc.) of the optical modulator 100 (thus, the above)
  • the propagation distance of the high frequency signal output from the drive circuit can be made significantly smaller than that of a conventional optical modulator (for example, the optical modulator described in Patent Document 1).
  • the deformation at the time of fixing the housing can also be reduced between the conductor pattern and the signal input portion, and the disturbance of the high frequency characteristics can be reduced to suppress the initial change and the aging of the high frequency characteristics. Can.
  • the heights of the spacers 460a, 460b, 460c and 460d are, for example, minus tolerance with respect to the height of the protruding portion 130 so that no stress is applied to the protruding portion 130 when the screws 462a, 462b, 462c and 462d are fastened. Is a height which is zero, or a height which is higher than the height of the protrusion 130 by a predetermined dimension.
  • spacers 460a, 460b, 460c, and 460d are used corresponding to all the four screw holes 140a, 140b, 140c, and 140d, but the present invention is not limited thereto.
  • a spacer (460a or the like) may be used for at least one of the four screw holes 140a, 140b, 140c, and 140d. Even in this configuration, the mounting space for the electrical component can be secured between the bottom surface 106 and the circuit board 404 by the spacer and the projection 130.
  • screw holes 140a, 140b, 140c, and 140d are provided at the four corners of the bottom surface 106 which is a portion other than the portion where the protrusion 130 is provided in the bottom surface 106.
  • the number and arrangement of the screw holes provided in the portion of the bottom surface 106 other than the portion where the projecting portion 130 is provided can be determined by using a spacer 460 a or the like in the portion of the screw hole. As long as mounting space can be secured, it can be one or more arbitrary number and any arrangement.
  • FIGS. 7, 8, and 9 are a plan view, a front view, and a bottom view showing the configuration of the optical modulator 700 according to the second embodiment of the present invention, respectively, according to the first embodiment. It respond
  • FIGS. 7, 8, and 9 the same components as those of the light modulator 100 shown in FIGS. 1, 2, and 3 will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3 described above. It shall be incorporated.
  • the optical modulator 700 according to the second embodiment has the same configuration as the optical modulator 100 according to the first embodiment, but differs in that it has a housing 704 in place of the housing 104.
  • the housing 704 has a configuration similar to that of the housing 104, except that a protrusion 730 is provided instead of the protrusion 130 as a first protrusion. Similar to the protrusion 130, the protrusion 730 protrudes from a part of the bottom surface 706 of the housing 704 facing the circuit board on which the light modulator 700 is mounted, and a signal is transmitted to the top surface (top surface) 732
  • the socket electrodes 120, 122, 124 and 126 which are input parts are provided (FIG. 8, FIG. 9).
  • the protrusion 730 further includes screw holes 740 a and 740 b on the top surface 732 thereof.
  • the screw holes 740a and 740b are provided at positions sandwiching the four socket electrodes 120, 122, 124 and 126 arranged in a line on the upper surface 732 from both ends in the arrangement direction.
  • the screw holes 740a and 740b can be used at very close positions to stably fix the protrusions 730 to the circuit board, including their intervals.
  • the distance between the conductor pattern for signal output of the drive circuit formed on the circuit board and the signal input portion (socket electrode 120 etc.) of the light modulator 700 (thus, output from the drive circuit)
  • the propagation distance of the high frequency signal can be installed / maintained more stably than in the case of the optical modulator 100 according to the first embodiment, and the secular change of the high frequency characteristic of the optical modulator 700 can be further favorably suppressed. be able to.
  • two screw holes 740a and 740b are provided on the upper surface 732 of the protrusion 730 at positions sandwiching the socket electrodes 120, 122, 124, and 126 from both ends in the arrangement direction.
  • the number of screw holes provided in the upper surface 732 may be one or more arbitrary numbers, and the arrangement of the screw holes in the upper surface 732 may be arbitrary.
  • FIGS. 10, 11, and 12 are respectively a plan view, a front view, and a bottom view showing the configuration of the optical modulator 1000 according to the third embodiment of the present invention, and relate to the first embodiment. It respond
  • 13 is a left side view of the light modulator 1000 with respect to the front view of the light modulator 1000 shown in FIG.
  • FIGS. 10, 11, and 12 the same components as those of the optical modulator 100 shown in FIGS. 1, 2, and 3 will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3 described above. It shall be incorporated.
  • the light modulator 1000 according to the third embodiment has the same configuration as the light modulator 100 according to the first embodiment, except that a housing 1004 is provided instead of the housing 104.
  • the housing 1004 has a configuration similar to that of the housing 104, except that in addition to the protruding portion 130, the protruding portion 1030 is further provided.
  • the protrusion 1030 is a second protrusion configured to protrude from a part of the bottom surface 1006 of the housing 1004 similarly to the protrusion 130 which is the first protrusion, and the height from the bottom surface 1006 is It is equal to the height of the protrusion 130.
  • the protrusion 1030 which is the second protrusion causes the facing area (for example, the contact area) between the light modulator 1000 and the circuit board to be enlarged, thereby the light modulator 1000 Can be mounted on the circuit board more stably.
  • the protrusion 1030 which is the second protrusion is a first protrusion with respect to the center line 1200 of the width direction of the housing 1004 extending in the length direction of the housing 1004.
  • the protrusion part 130 which is a protrusion part it is not restricted to this. Even if the protrusion 1030 is disposed at any position unrelated to the disposition of the protrusion 130, the mounting of the optical modulator 1000 can be realized more stably on the circuit board.
  • the case 1004 has a symmetrical structure, and the processing distortion of the case 1004 generated when the case 1004 is processed.
  • the uneven distribution of is further reduced, and the remaining processing stress is also symmetrized.
  • generation of minute deformation due to uneven distribution of processing distortion in the housing 1004 of the light modulator 1000 can be further suppressed, which is more preferable.
  • initial changes in optical characteristics and / or high frequency characteristics at the time of mounting on a circuit board and aging thereof can be further suppressed.
  • two output lights from the optical modulator 102 are in the housings 104, 704. , 1004 along a widthwise centerline 1200 and in a symmetrical arrangement about the centerline 1200. Also, optical elements such as lenses for combining the two output lights and guiding them to the optical fiber 108 are often arranged symmetrically with respect to the width direction center line 1200.
  • the casings 104, 704, 1004 have a symmetrical structure as in the present embodiment so that the shape change that may occur in the casings is a symmetrical change with respect to the center line 1200, these casings are asymmetric. Aging and temperature fluctuation of optical characteristics in the light modulators 100, 700, and 1000 can be more effectively suppressed as compared with the structure.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the upper surface 132 and / or 1032 may be provided with at least one screw hole, and the projection 130 and / or the projection 1030 may be screwed to the circuit board.
  • a conductor pattern for signal output of the drive circuit formed on the circuit board, and a signal input unit (socket electrode 120 or the like) of the light modulator 1000 can be further suppressed.
  • the optical modulator including the light modulation element having four RF electrodes using LN as a substrate is shown.
  • the present invention is not limited thereto, and the number of RFs other than four may be used.

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Abstract

光伝送装置筐体内の空間利用率を向上しつつ、光変調器を光伝送装置筐体内に実装した場合の光学特性及び高周波特性の初期変化及び経年変化を抑制する。　回路基板４０４上に構成された電気回路と電気的に接続される光変調器１００であって、光変調素子１０２を収容する筐体１０４と、前記光変調素子に変調動作を行わせるための電気信号を前記電気回路から入力する信号入力部１２０等と、を備え、前記筐体は、前記回路基板に対向することとなる底面１０６の一部に、当該底面から突出する第１の突出部１３０を有し、前記信号入力部は、前記第１の突出部の上面１３２に設けられている。

Description

光変調器、及び光送信装置
　本発明は、光変調器、並びに光変調器を用いた光伝送装置及び光送信装置に関する。
　近年、長距離光通信において適用が開始されたデジタルコヒーレント伝送技術は、通信需要の更なる高まりから中距離、短距離などメトロ用光通信にも適用されつつある。このようなデジタルコヒーレント伝送においては、光変調器として、代表的にはＬｉＮｂＯ３（以下、ＬＮという）基板を用いたＤＰ－ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）変調器が用いられる。以下、ＬｉＮｂＯ３基板を用いた光変調器を、ＬＮ変調器という。
　このような光変調器は、例えば、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ドライバ素子（または駆動回路）が接続され、光送信装置として用いられる。また一般的に当該光変調器やドライバ素子は回路基板上に配置される。
　特に、メトロ用光通信など短距離用途の光送信装置に関しては光変調器やドライバ回路等の設置空間の抑制に対する要請が高く、変調器等の小型化が望まれている。光変調器を小型化するため、ＬＮ光変調素子の小型化（例えば、ＬＮ基板上における光導波路配置面積の縮小）、ＬＮ基板上の光導波路からの出力光を出力光ファイバへ光結合するための空間光学系の小型化、ＬＮ変調器の高周波（ＲＦ）信号入力インタフェースの小型化（例えば、同軸コネクタからフレキシブルプリント板への変更）等の取り組みが従来から行われている。
　また、上記のような光変調器単体の小型化に加えて、光伝送装置内の空間利用率を向上すべく、光変調器の筐体に切り欠きを設け、当該切り欠きにより確保される空間に上記ドライバ回路の電子部品を配することが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
　ところが、本願発明の発明者の知見によれば、筐体に切り欠きを設けた従来の光変調器を光伝送装置内の回路基板にネジ固定すると、当該ネジ固定後に、光変調器の光通過損失等の光学特性が劣化したり、当該光学特性が経時的に変動（劣化）してしまう等の問題が発生し得る。
　また、上述のような光学特性の変化や劣化に加えて、光変調器の高周波特性についての変化や劣化といった問題も発生し得る。
　そして、これらの問題の発生要因は、光変調器の筐体に切り欠きを設けることに起因する加工歪の発生（例えば、筐体底面の平坦性を低下させるような加工変形部の発生）と加工歪の偏在、当該筐体をネジ固定する際に発生する固定応力の影響であると考えられる。
　即ち、特許文献１に記載の光変調器のように、電気部品配置のための空間を確保すべく光変調器の筐体の一部に切欠きを設ける構成とした場合、例えば、切欠き形成のための切削工程等において筐体に加工歪（筐体歪ともいう）や加工歪の偏在が発生し得る。そして、このような加工歪の発生した筐体を回路基板にネジ固定した場合、上記加工歪の状態と当該ネジ固定の際の締結力の大きさ、応力の大きさ等とに依存して上記筐体に微小な変形が発生し得る。また、発熱を伴う高周波ドライバＩＣ等を上記切り欠き部に配置すれば、筐体の直近に発熱体が配されることとなり、筐体歪が発熱体の温度上昇によって更に拡大することとなり得る。また、光伝送装置の長期間動作に伴って当該筐体が高温状態のまま維持されれば、上記の筐体歪や微小な変形は経時的にも変化／拡大していくこととなり得る。
　そして、筐体に発生した上記微小変形は、当該筐体の内部に収容されているＬＮ基板の変形や、上記空間光学系を構成するレンズ等の光部品相互の位置関係の変化を招き、光変調器の光学特性が劣化する問題を引き起こす。また、これに加えて、上記筐体の微小変形は、例えば特許文献１に開示された光変調器のように高周波コネクタが当該筐体にリジッドに設けられる構成において、当該高周波コネクタと、回路基板との間の接続状態をも変化させることとなり、光伝送特性の劣化を引き起こすこととなり得る。
　その一方、上述した光変調器筐体の加工歪の発生や、当該筐体を回路基板にネジ固定する際に発生する応力バランスの変化は、切欠き加工を行う際の加工条件や、光変調器を回路基板にネジ固定する際の組立工程における製造条件等の工夫（例えば、加工条件のばらつき低減）だけでは十分抑制する事は困難である。
特開２０１７－１３４１３１号公報
　上記背景より、本発明の目的は、光伝送装置内の空間利用率を向上しつつ、光変調器を光伝送装置内に実装した場合の光学特性及び高周波特性の初期変化及び経年変化を抑制することである。
　本発明の一の態様は、回路基板上に構成された電気回路と電気的に接続される光変調器であって、光変調素子を収容する筐体と、前記光変調素子に変調動作を行わせるための電気信号を前記電気回路から入力する信号入力部と、を備え、前記筐体は、前記回路基板に対向することとなる底面の一部に、当該底面から突出する第１の突出部を有し、前記信号入力部は、前記第１の突出部の上面に設けられている。
　本発明の他の態様によると、前記筐体は、前記第１の突出部の前記上面に少なくとも一つのネジ穴を備える。
　本発明の他の態様によると、前記筐体の前記底面は、前記第１の突出部以外の部分に少なくとも一つのネジ穴を備える。
　本発明の他の態様によると、前記筐体は、前記底面の一部に当該底面から突出する第２の突出部を有し、前記第１の突出部と前記第２の突出部とは、前記底面からの高さが略等しい。
　本発明の他の態様によると、前記筐体は、前記第２の突出部の上面に少なくとも一つのネジ穴を備える。
　本発明の他の態様は、いずれかの前記光変調器と、前記光変調器に前記変調動作を行わせるための電気信号を出力する前記回路基板と、を備える、光伝送装置である。
　本発明の他の態様によると、前記光伝送装置は、前記光変調器の前記底面と前記回路基板との間に配された、前記第１の突出部の前記底面からの高さに等しい高さの、少なくとも一つのスペーサを更に備える。
　なお、この明細書には、２０１８年１月１２日に出願された日本国特許出願・特願２０１８－００３４４３号の全ての内容が含まれるものとする。
図１は、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２は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器の正面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器の底面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器が実装された光伝送装置の平面図である。 図５は、図４に示す光伝送装置のＡＡ断面矢視図である。 図６は、図４に示す光伝送装置のＢＢ断面矢視図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る光変調器の平面図である。 図８は、本発明の第２の実施形態に係る光変調器の正面図である。 図９は、本発明の第２の実施形態に係る光変調器の底面図である。 図１０は、本発明の第３の実施形態に係る光変調器の平面図である。 図１１は、本発明の第３の実施形態に係る光変調器の正面図である。 図１２は、本発明の第３の実施形態に係る光変調器の底面図である。 図１３は、図１２に示す光変調器の左側面図である。
　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の正面図、図３は、光変調器１００の底面図である。この光変調器１００は、例えば、光変調器１００に変調を行わせるための電気回路が構成された外部の回路基板（例えば、後述の図４に示す回路基板４０４）上に実装され、当該電気回路と電気的に接続されて使用される。
　本光変調器１００は、光変調素子１０２と、光変調素子１０２を収容する筐体１０４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筐体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光変調器等に用いられる光変調素子である。光変調素子１０２から出力される２つの光は、例えば筐体１０４内に収容されたレンズ光学系（不図示）により偏波合成され、光ファイバ１１０を介して筐体１０４の外部へ導かれる。
　筐体１０４は、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つのソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６を備える。ソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６は、雌型の高周波コネクタ（RFコネクタ）を構成し、外部の回路基板上に設けられた対応する４つの信号ピンが挿入されることにより、当該外部の回路基板上に構成された電気回路からの電気信号（高周波信号）が入力される。
　すなわち、ソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６は、光変調素子１０２に変調動作を行わせるための電気信号を外部の回路基板上に構成された電気回路から入力するための、信号入力部に相当する。尚、本実施形態では、信号入力部を雌型のソケットタイプの電極で説明しているが、雄型のものであっても良いし、筐体１０４より信号ピンが延伸するものであっても良い。また、通常の光変調器には高周波信号が入力されるＲＦ部だけで無くバイアス制御等に使用するｄｃ信号入力部を有するが、本実施例等では特に図示していない。
　また、本実施形態の光変調器１００では、筐体１０４のうち、光変調器１００が実装される回路基板に対向することとなる底面１０６の一部に、当該底面１０６から突出する第１の突出部である突出部１３０を有する（図２、図３）。そして、信号入力部であるソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６が、突出部１３０の上面（頂上面）１３２に設けられている。
　また、筐体１０４の底面１０６には、突出部１３０が設けられていない領域に、ネジ穴１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄが設けられている。
　次に、外部の回路基板への、光変調器１００の実装例について説明する。図４は、光変調器１００が実装された光伝送装置４００の平面図である。また、図５及び図６は、それぞれ、図４に示す光伝送装置のＡＡ断面矢視図及びＢＢ断面矢視図である。
　光伝送装置４００は、筐体４０２内に固定された回路基板４０４を備え、当該回路基板４０４に光変調器１００が実装されている。なお、光変調器１００及び回路基板４０４は筐体４０２内に収容されているため、筐体４０２の外部から光変調器１００及び回路基板４０４を視認することはできないが、図４においては、説明のため、筐体４０２の内部に収容されている部分についても、回路基板４０４のうち光変調器１００の筐体１０４により隠れている部分を除き、実線を用いて示している。
　回路基板４０４上には、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４１０、ＤＲＶ（Driver）４２０、ＬＤ（Laser Diode）４３０、及び、ＰＤ（Photo Diode）４４０、その他電子部品（不図示）が搭載される。ＤＳＰ４１０は、デジタル信号の処理を実行するための演算処理装置である。ＤＲＶ４２０は、光変調器１００を駆動するための電気回路である。ＬＤ４３０は、光ファイバ１０８を介して光変調器１００にレーザー光を入射する。ＰＤ４４０は、デジタルコヒーレント光信号受信用に設置される。なお、回路基板４０４上に搭載される電気部品は一例であって、上記以外に他の電気部品が搭載されてもよい。
　ＤＲＶ４２０の出力は、回路基板４０４に設けられた電極ピン４５０、４５２、４５４、４５６から出力される。電極ピン４５０、４５２、４５４、４５６は、回路基板４０４上に搭載されたＤＲＶ４２０の信号出力用の導体パターンから、図５に示す如く、回路基板４０４の部品実装面（図示上側の面）から図示上方へ立ち上がって延在するように、回路基板４０４に設けられている。光変調器１００は、突出部１３０に設けられたソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６が、回路基板４０４に設けられたこれらの電極ピン４５０、４５２、４５４、４５６と嵌合することにより、ＤＲＶ４２０と電気的に接続される。
　また、光変調器１００は、筐体１０４のネジ穴１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄが、これらのネジ穴のそれぞれの位置に配されたパイプ状のスペーサ４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃ、４６０ｄを介して、回路基板４０４に挿通されたネジ４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄと締結されることにより、回路基板４０４に固定される。
　スペーサ４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃ、４６０ｄの高さは、光変調器１００の筐体１０４の底面１０６（回路基板４０４に対向する面）から測った突出部１３０の高さと同じか又は当該高さより高く、当該突出部１３０と、これらのスペーサ４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃ、４６０ｄとにより、光変調器１００の底面１０６と回路基板４０４との間に、ＤＳＰ４１０やＤＲＶ４２０等の電気部品の実装スペースが確保される。これにより、光伝送装置４００の筐体４０２内の空間利用率が向上する。
　特に、本実施形態に係る光変調器１００の筐体１４０の底面１０６には、従来技術のような切り欠きが設けられておらず、その一部に突出部１３０が設けられる。このため、光変調器１００では、筐体１０４の底面１０６のほとんどの領域を、一様な平面として構成することができる。ここで、突出部１３０は、信号入力部であるソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６を収容するのに必要な最低限の面積領域に限定して設けることができ、加工歪の発生や偏在を最小限に抑制できるため、突出部１３０による底面１０６の一様性の乱れは最小限となり得る。
　その結果、光変調器１００では、筐体１０４の加工歪の発生を最小限として、光変調器１００を光伝送装置４００の回路基板４０４上に固定した場合における、筐体１０４の微小な変形の発生を抑制し、光変調器１００の光学特性の初期変化及び変形応力の経年変化による光学特性の経年変化を抑制することができる。
　また、光変調器１００では、光変調器１００に光変調動作を行わせる電気信号（高周波信号）が入力される信号入力部であるソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６が、筐体１０４の底面１０６から突出する突出部１３０の上面（頂上面）１３２に設けられている。このため、光変調器１００では、回路基板４０４上に構成された駆動回路の信号出力用の導体パターンから立ち上がる電極ピン４５０、４５２、４５４、４５６は、それぞれ、対応する上記導体パターンの直近において、光変調器１００のソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６と接触して電気的に接続されることとなる。
　すなわち、光変調器１００では、回路基板４０４上に構成された駆動回路の信号出力用の導体パターンと、光変調器１００の信号入力部（ソケット電極１２０等）との間の距離（従って、上記駆動回路から出力される高周波信号の伝搬距離）を、従来の光変調器（例えば、特許文献１に記載の光変調器）に比べて大幅に小さくすることができる。このため、筐体固定時の変形も上記導体パターンと上記信号入力部との間で小さくする事ができ、高周波特性の乱れを低減して、当該高周波特性の初期変化及び経年変化も抑制することができる。
　なお、スペーサ４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃ、４６０ｄの高さは、ネジ４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄの締結時に突出部１３０に応力が加わらないように、例えば、突出部１３０の高さに対してマイナス公差がゼロである高さとしたり、又は突出部１３０の高さに対し所定の寸法だけ高い高さとすることができる。
　また、本実施形態では、４つのネジ穴１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄの全てに対応して４つのスペーサ４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃ、４６０ｄを用いるものとしたが、これには限られない。例えば、４つのネジ穴１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄの少なくとも一つにスペーサ（４６０ａ等）を用いるものとしてもよい。このように構成しても、当該スペーサと突出部１３０とにより、底面１０６と回路基板４０４との間に電気部品の実装空間を確保することができる。
　また、本実施形態では、底面１０６のうち突出部１３０が設けられた部分以外の部分である当該底面１０６の四隅に４つのネジ穴１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄを設けるものとしたが、これには限られない。底面１０６のうち突出部１３０が設けられた部分以外の部分に設けるネジ穴の数及び配置は、当該ネジ穴の部分にスペーサ４６０ａ等を用いることで底面１０６と回路基板との間に電気部品の実装空間を確保し得る限りにおいて、１以上の任意の数及び任意の配置とすることができる。
　〔第２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。図７、図８、及び図９は、それぞれ、本発明の第２の実施形態に係る光変調器７００の構成を示す平面図、正面図、及び底面図であり、第１の実施形態に係る光変調器１００の構成を示す図１、図２、及び図３にそれぞれ対応する。なお、図７、図８、及び図９において、それぞれ図１、図２、及び図３に示す光変調器１００と同じ構成要素については、上述した図１、図２、図３についての説明を援用するものとする。
　第２の実施形態に係る光変調器７００は、第１の実施形態に係る光変調器１００と同様の構成を有するが、筐体１０４に代えて、筐体７０４を有する点が異なる。筐体７０４は、筐体１０４と同様の構成を有するが、第１の突出部として、突出部１３０に代えて突出部７３０を備える点が異なる。突出部７３０は、突出部１３０と同様に、光変調器７００が実装される回路基板に対向することとなる筐体７０４の底面７０６の一部から突出し、その上面（頂上面）７３２に、信号入力部であるソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６を備える（図８、図９）。
　ただし、突出部７３０は、突出部１３０と異なり、その上面７３２に更にネジ穴７４０ａ及び７４０ｂを備える。本実施形態では、ネジ穴７４０ａ、７４０ｂは、上面７３２上に一列に配された４つのソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６を、その配列方向において両端部から挟む位置に設けられている。
　これにより、光変調器７００では、ソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６を介して外部の回路基板上に構成された駆動回路（電気回路）と電気的な接続を行う際に、高周波コネクタ部の極近い位置でネジ穴７４０ａ、７４０ｂを用いて突出部７３０を当該回路基板にそれぞれの間隔を含め安定に固定することができる。その結果、回路基板上に構成された駆動回路の信号出力用の導体パターンと、光変調器７００の信号入力部（ソケット電極１２０等）との間の距離（従って、上記駆動回路から出力される高周波信号の伝搬距離）を、第１の実施形態に係る光変調器１００の場合よりも更に安定に設置／維持することができ、光変調器７００の高周波特性の経年変化を更に良好に抑制することができる。
　なお、本実施形態では、突出部７３０の上面７３２には２つのネジ穴７４０ａ、７４０ｂが、ソケット電極１２０、１２２、１２４、１２６を、その配列方向において両端部から挟む位置に設けられているものとしたが、これには限られない。例えば、上面７３２に設けるネジ穴の数は、一つ以上の任意の数とすることができるし、上面７３２におけるそれらネジ穴の配置も任意とすることができる。
　〔第３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。図１０、図１１、及び図１２は、それぞれ、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、正面図、及び底面図であり、第１の実施形態に係る光変調器１００の構成を示す図１、図２、及び図３にそれぞれ対応する。また、図１３は、図１１に示す光変調器１０００の正面図に対する、当該光変調器１０００の左側面図である。
　なお、図１０、図１１、及び図１２において、それぞれ図１、図２、及び図３に示す光変調器１００と同じ構成要素については、上述した図１、図２、図３についての説明を援用するものとする。
　第３の実施形態に係る光変調器１０００は、第１の実施形態に係る光変調器１００と同様の構成を有するが、筐体１０４に代えて、筐体１００４を有する点が異なる。筐体１００４は、筐体１０４と同様の構成を有するが、突出部１３０に加えて、突出部１０３０を更に備える点が異なる。
　突出部１０３０は、第１の突出部である突出部１３０と同様に筐体１００４の底面１００６の一部から突出するように構成された第２の突出部であり、底面１００６からの高さが突出部１３０の高さと等しい。これにより、光変調器１０００では、第２の突出部である突出部１０３０があることにより、光変調器１０００と回路基板との対向面積（例えば、接触面積）を拡大して、光変調器１０００をより安定に回路基板に実装することができる。
　なお、本実施形態では、図１２に示す如く、第２の突出部である突出部１０３０は、筐体１００４の長さ方向に延びる当該筐体１００４の幅方向の中心線１２００に関して、第１の突出部である突出部１３０と対称な位置に設けられているが、これには限られない。突出部１０３０を、突出部１３０の配置とは無関係な任意の位置に配するものとしても、回路基板に対してより安定に光変調器１０００の実装を実現することができる。
　更に、図１２のように、突出部１０３０と突出部１３０とを略対称に配置すれば、筐体１００４は対称構造を有するものとなり、筐体１００４の加工時に発生する当該筐体１００４の加工歪の偏在が、筐体１０４の場合よりも更に低減され、また残存する加工応力も対称化が図られる。その結果、光変調器１０００を回路基板上に固定する際の、当該光変調器１０００の筐体１００４における加工歪の偏在に起因する微小な変形の発生を、より抑制することができ、より好適な実施例となる。このため、光変調器１０００では、回路基板への実装時の光学特性及び又は高周波特性の初期変化、及びこれらの経年変化をより抑制することができる。
　また、一般に、光変調器１００、７００、又は１０００の構成が適用され得る光変調器の一例であるＤＰ－ＱＰＳＫ変調器では、光変調素子１０２からの２つの出力光が、筐体１０４、７０４、１００４の幅方向中心線１２００に沿って、且つ当該中心線１２００に関して対称な配置で伝搬するよう構成される。そして、上記２つの出力光を合波して光ファイバ１０８へ導くためのレンズ等の光学素子も、上記幅方向中心線１２００に関して対称に配置されることが多い。
　このため、本実施形態のように筐体１０４、７０４、１００４を対称構造として、当該筐体に発生し得る形状変化が中心線１２００に関して対称な変化となるようにすれば、これら筐体が非対称構造であるときに比べて、光変調器１００、７００、１０００における光学特性の経年変化や温度変動を、より更に効果的に抑制することができる。
　なお、本実施形態では、突出部１３０の上面１３２及び突出部１０３０の上面１０３２にはネジ穴を設けない構成としたが、これには限られない。例えば、上面１３２及び又は１０３２に、少なくとも一つのネジ穴を設けて、突出部１３０及び又は突出部１０３０が回路基板にネジ締結されるものとしてもよい。これにより、第２の実施形態における光変調器７００と同様に、回路基板上に構成された駆動回路の信号出力用の導体パターンと、光変調器１０００の信号入力部（ソケット電極１２０等）との間の距離を更に安定に維持して、光変調器１０００の高周波特性の経年変化を更に良好に抑制することができる。
　なお、上述した各実施形態では、ＬＮを基板として用いた４つのＲＦ電極を持つ光変調素子を備える光変調器を示したが、本発明は、これに限らず、４つ以外の数のＲＦ電極を持つ光変調器、及び又はＬＮ以外の材料を基板として用いる光変調器にも、同様に適用することができる。
　１００、７００、１０００…光変調器、１０２…光変調素子、１０４、７０４、１００４…筐体、１０６、７０６、１００６…底面、１０８、１１０…光ファイバ、１２０、１２２、１２４、１２６…ソケット電極、１３０、７３０、１０３０…突出部、１３２、７３２…上面、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、７４０ａ、７４０ｂ…ネジ穴、４００…光伝送装置、４０２…筐体、４０４…回路基板、４５０、４５２、４５４、４５６…電極ピン、４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃ、４６０ｄ…スペーサ、４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄ…ネジ、１２００…幅方向中心線。

Claims (7)

  1. 　回路基板上に構成された電気回路と電気的に接続される光変調器であって、
    　光変調素子を収容する筐体と、
    　前記光変調素子に変調動作を行わせるための電気信号を前記電気回路から入力する信号入力部と、
    　を備え、
    　前記筐体は、前記回路基板に対向することとなる底面の一部に、当該底面から突出する第１の突出部を有し、
    　前記信号入力部は、前記第１の突出部の上面に設けられている、
    　光変調器。
  2. 　前記筐体は、前記第１の突出部の前記上面に少なくとも一つのネジ穴を備える、
    　請求項１に記載の光変調器。
  3. 　前記筐体の前記底面は、前記第１の突出部以外の部分に少なくとも一つのネジ穴を備える、
    　請求項１又は２に記載の光変調器。
  4. 　前記筐体は、前記底面の一部に当該底面から突出する第２の突出部を有し、
    　前記第１の突出部と前記第２の突出部とは、前記底面からの高さが略等しい、
    　請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調器。
  5. 　前記筐体は、前記第２の突出部の上面に少なくとも一つのネジ穴を備える、
    　請求項４に記載の光変調器。
  6. 　請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調器と、
    　前記光変調器に前記変調動作を行わせるための電気信号を出力する前記回路基板と、
    　を備える、
    　光伝送装置。
  7. 　前記光変調器の前記底面と前記回路基板との間に配された、前記第１の突出部の前記底面からの高さに等しい高さの、少なくとも一つのスペーサを更に備える、
    　請求項６に記載の光伝送装置。
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