WO2023188366A1 - 光デバイスとそれを用いた光送信装置 - Google Patents

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WO2023188366A1
WO2023188366A1 PCT/JP2022/016795 JP2022016795W WO2023188366A1 WO 2023188366 A1 WO2023188366 A1 WO 2023188366A1 JP 2022016795 W JP2022016795 W JP 2022016795W WO 2023188366 A1 WO2023188366 A1 WO 2023188366A1
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WO
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heating element
pedestal
modulation
optical device
section
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/016795
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
恭平 長谷川
圭 加藤
Original Assignee
住友大阪セメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to PCT/JP2022/016795 priority Critical patent/WO2023188366A1/ja
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 

Definitions

  • the present invention relates to an optical device and an optical transmitter using the same, and in particular, it is used in optical communications etc. in which a heating element, a light modulating element, an optical component, an electronic component, etc. are mounted and integrated inside a small housing.
  • This invention relates to an optical device and an optical transmitter using the same.
  • an optical device that incorporates a semiconductor modulator, which is an optical modulation element, and a driver element.
  • a semiconductor modulator which is an optical modulation element
  • a driver element In order to operate stably, such an optical device has a configuration in which a light modulation element is mounted on a temperature control element (Thermo-Electric Cooler: TEC) to control the temperature. Therefore, the driver element and the temperature control element are each independently mounted at the bottom of the casing so that the driver element and the temperature control element do not affect each other in temperature.
  • TEC Temperature Cooler
  • FIGS. 14 and 15 A specific example of the optical device 100 disclosed in Patent Document 1 is shown in FIGS. 14 and 15.
  • a driver element 110 In the optical device 100, a driver element 110, a heat sink 120, a light modulation element 130, a TEC 140, a plurality of optical components 150, an electronic component 160, etc. are integrated in a housing 200.
  • the driver element 110 is mounted on the bottom surface 200E of the casing via the heat sink 120, and the light modulation element 130 is mounted on the bottom surface 200E of the casing via the TEC 140 and carrier 170.
  • the bottom surface 200E of the casing is a heat radiation surface of the optical device 100, and the heat generated by the driver element 110 is radiated to the outside of the casing 200 via the heat sink 120 and the bottom surface 200E of the casing.
  • the heat sink 120 has a rectangular parallelepiped shape, and its cross-sectional area (length x width) is approximately equal to the area of the driver element 110.
  • Integrated optical devices in which heat-generating elements such as driver elements are placed inside a housing are required to be smaller, and the area of the mounting surface of a pedestal such as a heat sink on which the heat-generating elements are mounted also needs to be reduced.
  • heating elements include high-frequency electronic components such as laser light sources, optical amplifiers, and driver elements.
  • the power consumption of a driver element used in an optical device is about several watts (2 to 5 W), and if heat dissipation is insufficient, the driver element itself reaches a temperature of over 100° C. when driven. For this reason, particularly in optical devices with integrated driver elements, dissipating the heat generated by the driver elements has become a major issue.
  • the area of the mounting surface of the pedestal is small as in the optical device disclosed in Patent Document 1, the area of the contact surface of the pedestal that comes into contact with the bottom of the casing where the heat dissipation surface is also small, making it difficult to dissipate heat efficiently. It is.
  • the driver element Normally, if the driver element supports coherent communication, it uses differential signals for input.
  • the output of the driver element is selected as either a differential signal or a single-end signal according to the type of signal required by the optical modulation element, and is input to the optical modulation element.
  • the power consumption and heat generation of the driver element tend to increase as the communication speed increases, and increase as the communication speed and rate increase, for example, when the modulation symbol rate is 96 Gbaud, 128 Gbaud, or higher.
  • the present invention was made in order to solve such conventional problems, and the cross-sectional area of the heat transfer path from the heating element serving as the heat source to the heat dissipation part can be made larger than in the conventional configuration, and the heat-generating element
  • An object of the present invention is to provide an optical device that can efficiently dissipate heat and an optical transmitter using the optical device.
  • an optical device includes a modulation element section including a light modulation element, a heating element, a heating element pedestal on which the heating element is mounted, and a heating element pedestal in which the heating element pedestal is housed.
  • a modulation element section including a light modulation element, a heating element, a heating element pedestal on which the heating element is mounted, and a heating element pedestal in which the heating element pedestal is housed.
  • the heating element pedestal having a mounting surface on which the heating element is mounted, and a mounting surface mounted on the housing, the heating element pedestal having a mounting surface on which the heating element is mounted, and a mounting surface on which the heating element is mounted.
  • the area of the mounting surface is smaller than the area of the mounting surface mounted on the housing.
  • the optical device according to the present invention can have a larger area in which the heating element pedestal contacts the casing that functions as a heat dissipation section than in the past.
  • the cross-sectional area of the heat transfer path from the heat generating element serving as a heat source to the heat radiating section can be made larger than in the conventional configuration, and the heat generated by the heat generating element can be efficiently radiated to the outside. I can do it.
  • the optical device according to the present invention has improved heat dissipation than conventional devices, it is possible to increase the selection of materials used for the heat generating element pedestal.
  • the optical device according to the present invention has lower thermal conductivity than conventional materials, but even if a low-cost material is selected, heat dissipation performance equivalent to or higher than conventional materials can be obtained.
  • the modulation element section may be mounted on the heating element pedestal.
  • the modulation element section may be mounted on a modulation element section pedestal that is separate from the heat generating element pedestal.
  • the heating element is mounted on the heating element pedestal such that the entire area of the lower surface of the heating element facing the heating element pedestal is in contact with the heating element pedestal, and the modulating element The portion may be mounted such that a part thereof is in contact with the heating element pedestal.
  • the optical device according to the present invention is provided with a structure in which the modulation element section is mounted on the heat generating element pedestal such that only a part of the modulation element section contacts the heat generating element pedestal. It is possible to reduce the area in which the part contacts the heating element pedestal. As a result, the optical device according to the present invention not only efficiently radiates heat generated by the heat generating element to the outside, but also prevents the heat of the heat generating element from being transmitted to the light modulation element, and prevents the heat from being transmitted to the modulation section of the light modulation element. It is possible to reduce thermal effects and stabilize the modulation characteristics of the light modulation element.
  • the heating element is mounted on the heating element pedestal such that the entire area of the lower surface of the heating element facing the heating element pedestal is in contact with the heating element pedestal, and the modulating element
  • the part may be configured such that a part thereof is in contact with the modulation element part pedestal.
  • the optical device according to the present invention is provided with a structure in which the modulation element part is mounted on the modulation element part pedestal so that only a part of the modulation element part contacts the modulation element part pedestal.
  • the area in which the modulation element part contacts the modulation element part pedestal can be reduced.
  • the optical device according to the present invention not only efficiently radiates heat generated by the heat generating element to the outside, but also prevents the heat of the heat generating element from being transmitted to the light modulation element, and prevents the heat from being transmitted to the modulation section of the light modulation element. It is possible to reduce thermal effects and stabilize the modulation characteristics of the light modulation element.
  • the heating element pedestal may extend below the modulation element section.
  • the optical device according to the present invention can have a larger area in which the heat generating element pedestal contacts the heat dissipation section than in the past.
  • the cross-sectional area of the heat transfer path from the heat generating element serving as a heat source to the heat radiating section can be made larger than in the conventional configuration, and the heat generated by the heat generating element can be efficiently radiated to the outside. I can do it.
  • one or more grooves or holes are provided in the heat generating element pedestal between a region where the heat generating element is mounted and a region where the modulation element section is mounted. It is also possible to have a configuration in which
  • the optical device according to the present invention has an air gap, such as a groove or a hole, between the region where the heat generating element is mounted and the region where the modulation element section is mounted, and in the path through which heat is transmitted from the heat generating element.
  • the structure is set up.
  • the optical device according to the present invention not only efficiently radiates heat generated by the heat generating element to the outside, but also prevents the heat of the heat generating element from being transmitted to the light modulation element, and prevents the heat from being transmitted to the modulation section of the light modulation element. It is possible to reduce thermal effects and stabilize the modulation characteristics of the light modulation element.
  • one or more grooves or gaps may be provided between the heating element pedestal and the modulation element part pedestal.
  • the optical device according to the present invention has a structure in which a gap such as a groove or a gap is provided between the heat generating element base and the modulation element base in a path through which heat is transmitted from the heat generating element. .
  • the optical device according to the present invention not only efficiently radiates heat generated by the heat generating element to the outside, but also prevents the heat of the heat generating element from being transmitted to the light modulation element, and prevents the heat from being transmitted to the modulation section of the light modulation element. It is possible to reduce thermal effects and stabilize the modulation characteristics of the light modulation element.
  • the heating element pedestal and the modulation element part pedestal may be separated from each other.
  • the heating element pedestal and the modulation element part pedestal are provided as separate pedestals separated from each other. Heat transfer to the modulation element portion can be further reduced.
  • a material having a lower thermal conductivity than the heating element pedestal may be arranged in the one or more grooves.
  • the optical device according to the present invention efficiently transmits the heat of the heating element to the outside because a component made of a material with lower thermal conductivity than the heating element pedestal is arranged in the path through which heat is transmitted from the heating element. After dissipating heat well, it is possible to prevent further transmission to the light modulation element, reduce thermal influence on the modulation section of the light modulation element, and stabilize the modulation characteristics of the light modulation element.
  • a material having a lower thermal conductivity than the heating element pedestal may be disposed between the modulation element section and the heating element pedestal.
  • the optical device according to the present invention has a structure in which a material having a lower thermal conductivity than the heating element pedestal is disposed between the modulation element section and the heating element pedestal.
  • a component made of a material with a lower thermal conductivity than the base of the heat generating element is inserted in the path through which heat is transmitted from the heat generating element, so that the heat of the heat generating element is efficiently radiated to the outside.
  • the heating element may be a driver element that drives the optical modulation element.
  • the optical device according to the present invention has excellent heat dissipation properties, so even when a driver element with a single-ended signal output that consumes a large amount of power and generates a large amount of heat is mounted, the adjacent modulation element section does not become high temperature. In this way, heat transfer can be reduced and the modulation element section can be stably operated.
  • the heating element pedestal may be integrated with the bottom wall of the casing by the same member.
  • the optical device according to the present invention can eliminate the need to bond and fix the heat generating element pedestal to the bottom wall because the bottom wall functioning as a heat dissipation part and the heat generating element pedestal are integrated. Therefore, in the optical device according to the present invention, a decrease in heat transfer at the joint between the bottom wall and the heat generating element pedestal is prevented, so that the heat generated by the heat generating element can be dissipated more efficiently.
  • an optical transmitter has a configuration including any of the above optical devices and an electronic circuit that outputs a modulation signal that causes the optical device to perform a modulation operation.
  • the present invention provides an optical device that can increase the cross-sectional area of a heat transfer path from a heat generating element serving as a heat source to a heat dissipation section compared to a conventional configuration, and that can efficiently dissipate heat from the heat generating element, and an optical transmitter using the same. It provides:
  • FIG. 1 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view and a plan view showing an example of mounting a heat generating element on a heat generating element pedestal in the optical device of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a side view and a plan view showing an example of mounting a heat generating element on a heat generating element pedestal in the optical device of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view and a plan view showing an example
  • FIG. 7 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 6 is a plan view showing the configuration of a modulation section of the optical device of FIG. 5.
  • FIG. FIG. 7 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another configuration of the optical device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another configuration of the optical device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another configuration of the optical device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another configuration of the optical device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another configuration of the optical device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another configuration of the optical device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an optical transmitter according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a conventional optical device.
  • 15 is a cross-sectional view of the optical device taken along line III-III in FIG. 14.
  • FIG. 1 The upper part of FIG. 1 is a schematic plan view of an optical device 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the lower part of FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the optical device 1 taken along line AA in the upper part of FIG.
  • the optical device 1 shown in FIG. 1 includes a modulation element section 10, a heating element 20, and a heating element pedestal 31 on which the heating element 20 is mounted, inside a housing 40.
  • the modulation element section 10 includes a light modulation element 11 , a submount 12 , and a temperature control element 13 .
  • the light modulation element 11 in this embodiment is made of, for example, a dielectric material such as lithium niobate (LiNbO 3 :hereinafter referred to as LN), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or lead lanthanum zirconate titanate (PLZT), or EO. It is a Mach-Zehnder modulator made of a material having an electro-optic effect such as a polymer, or a semiconductor such as InP, Si, or GaAs.
  • the modulator includes an optical waveguide through which light waves propagate, and a modulation electrode for performing modulation and bias point control, which are formed on a substrate.
  • the temperature control element 13 is, for example, a TEC, and is mounted on the heating element pedestal 31.
  • the submount 12 is mounted on the temperature control element 13.
  • the light modulation element 11 is mounted on the temperature control element 13 via a submount 12. Further, an optical component 14 such as a lens is mounted on the submount 12. The temperature of the light modulation element 11 is kept constant by a temperature control element 13 in order to stabilize its modulation characteristics.
  • the heating element 20 is an element that generates heat when driving a laser light source, optical amplifier, high frequency electronic component, or the like.
  • the heating element 20 is a high frequency electronic component, particularly the driver element 20a will be mainly described as an example.
  • the driver element 20a is for driving the light modulation element 11, and the electrode pad 62 of the driver element 20a is connected to the electrode pad 64 of the light modulation element 11 using means such as metal wire bonding or flip chip bonding. It is connected to the.
  • the driver element 20a is configured to amplify a modulation signal input from the outside and convert it into a modulation signal having a suitable intensity for providing to the optical modulation element 11.
  • the driver element 20a is made of, for example, a semiconductor compound such as InP, GaAs, or SiGe, or Si, and its linear expansion coefficient ⁇ is, for example, about 2.62 ⁇ 10 ⁇ 6 /K. Further, the size of the driver element 20a is approximately 2 mm x 4 mm.
  • the driver element 20a when the driver element 20a is compatible with coherent communication, differential signals are used for input.
  • the output of the driver element 20a is selected as either a differential signal or a single-end signal according to the type of signal required by the optical modulator, and is input to the modulation element section 10.
  • the power consumption and heat generation amount of the driver element 20a tend to increase as the communication speed increases, and for example, as the modulation symbol rate increases to 96 Gbaud, 128 GBaud, or higher communication speed, the power consumption and heat generation amount of the driver element 20a increases.
  • the driver element 20a outputs a single-end signal, such as an LN modulator using an LN of an X-plate, the output amplitude needs to be larger than that in the case of differential signal output. This increases power consumption and heat generation, making improving heat dissipation an even bigger issue.
  • the housing 40 is made of, for example, ceramic, Kovar, or SUS, and accommodates the modulation element section 10, the heating element 20, and the heating element pedestal 31.
  • the housing 40 has four side walls 40a, 40b, 40c, and 40d, and a bottom wall 40e.
  • the side walls 40a and 40b extend in the width direction of the housing 40 and face each other.
  • the side walls 40c and 40d face each other and extend in the longitudinal direction of the housing 40.
  • Four side walls 40a, 40b, 40c, and 40d are erected on the bottom wall 40e.
  • a high frequency input terminal 50 and an electric terminal 51 for inputting and outputting power and electric signals necessary for the operation of the optical modulation element 11 and other elements are provided on a part of the side walls 40b and 40c.
  • the high frequency input terminal 50 is, for example, directly connected to the terminals of the driver element 20a and other elements.
  • the high frequency input terminal 50 is connected to the terminals of the driver element 20a and other elements via a relay board 52 that is housed within the casing 40 or formed integrally with the side wall 40b.
  • the electrode pad 61 of the relay board 52 is connected to the electrode pad 62 of the driver element 20a using means such as metal wire bonding or flip chip bonding.
  • the electrical terminal 51 is directly connected to, for example, the terminal of the light modulation element 11 or other elements.
  • the electrical terminal 51 is connected to the terminals of the light modulation element 11 and other elements via a relay board 53 that is housed within the casing 40 or formed integrally with the side wall 40c.
  • the electrode pad 63 of the relay board 53 is connected to the electrode pad 64 of the light modulation element 11 using means such as metal wire bonding or flip chip bonding.
  • the size of the casing 40 surrounded by the four side walls 40a to 40d and the bottom wall 40e is, for example, a width W of 12 mm or less, a length L of 30 mm or less, and a height H of 5.5 mm or less. Furthermore, the size of the space in which the heating element pedestal 31 can be mounted inside the housing 40 is 10 mm or less in width, 20 mm or less in length, and 2.5 mm or less in height.
  • a light input assembly 41 and a light output assembly 42 are attached to the side wall 40a.
  • An input optical fiber 43 for inputting light to the optical modulation element 11 is connected to the optical input assembly 41 .
  • An output optical fiber 44 that guides the light output from the light modulation element 11 to the outside of the housing 40 is connected to the light output assembly 42 .
  • the light input assembly 41 and the light output assembly 42 include lenses for collimating and focusing light.
  • the lower surface 40f of the bottom wall 40e becomes a surface that comes into contact with a heat radiating section provided outside the optical device 1, and functions as a heat radiating section that radiates heat generated from the heating element 20.
  • the bottom wall 40e has a thickness of 1 mm or less, and is made of a material with good thermal conductivity k. For example, copper (k: 398 W/m ⁇ K), aluminum (k: 237 W/m ⁇ K), copper tungsten (k: 170 W/m ⁇ K), etc. can be used as the material of the bottom wall 40e.
  • the heating element pedestal 31 is bonded and fixed onto the bottom wall 40e of the housing 40 and functions as a heat sink for the heating element 20.
  • the heating element pedestal 31 can be joined and fixed to the bottom wall 40e by various methods such as welding, soldering, brazing, and adhesion with high heat conductive resin.
  • the material of the heating element pedestal 31 should be a material that takes into consideration the thermal conductivity k, the linear expansion coefficient ⁇ of the modulation element section 10 and the heating element 20, or the linear expansion coefficient of the bottom wall 40e of the casing 40. is preferred.
  • the material of the heating element pedestal 31 is copper ( ⁇ : 17.7 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, k: 398W/m ⁇ K), aluminum ( ⁇ : 24.58 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, k: 237W/m ⁇ K), copper tungsten ( ⁇ : 6.5 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, k: 170W/m ⁇ K), Kovar ( ⁇ : 5.12 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, k: 17W/m ⁇ K) etc. can be used.
  • the heating element pedestal 31 has an upper surface 38 as a mounting surface on which the heating element 20 is mounted, and a lower surface 39 as a mounting surface on which the heating element 20 is mounted.
  • the area of the upper surface 38 on which the heating element 20 is mounted is smaller than the area of the lower surface 39 on which the housing 40 is mounted.
  • the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10, and the heating element 20 and the modulation element section 10 are both mounted on the same heating element pedestal 31.
  • the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10
  • the heating element pedestal 31 on which the modulation element section 10 is mounted is viewed from above, at least a part of the modulation element section 10 and the heating element pedestal are This means that 31 overlaps. That is, the heating element pedestal 31 has a configuration in which the cross-sectional area of the heat transfer path from the heating element 20, which is the heat source, to the bottom wall 40e is made wider than that of the conventional one.
  • the heating element 20 is mounted on the heating element pedestal 31 such that the entire area of the lower surface of the heating element 20 facing the upper surface 38 of the heating element pedestal 31 is in contact with the heating element pedestal 31.
  • FIG. 2A is a side view of the heating element pedestal 31 on which the heating element 20 is mounted.
  • the lower part of FIG. 2A is a plan view of the upper part of FIG. 2A.
  • the diagonally shaded area in the lower part of FIG. 2A indicates the area on the lower surface 22 of the heating element 20 that faces the upper surface 38 of the heating element pedestal 31 when the heating element pedestal 31 on which the heating element 20 is mounted is viewed from above. . That is, in this example, the entire lower surface 22 of the heating element 20 is in contact with the upper surface 38 of the heating element pedestal 31.
  • FIG. 2B shows another example of the area on the lower surface of the heating element 20 that faces the upper surface 38 of the heating element pedestal 31.
  • the upper part of FIG. 2B is a side view of the heating element pedestal 31 on which the heating element 20 is mounted.
  • the lower part of FIG. 2B is a plan view of the upper part of FIG. 2B.
  • the diagonally shaded area in the lower part of FIG. 2B indicates the area on the lower surface 22 of the heating element 20 that faces the upper surface 38 of the heating element pedestal 31 when the heating element pedestal 31 on which the heating element 20 is mounted is viewed from above. .
  • the entire lower surface 22 of the heating element 20 does not come into contact with the upper surface 38 of the heating element pedestal 31, but only the region of the lower surface 22 of the heating element 20 facing the upper surface 38 of the heating element pedestal 31 generates heat. It is in contact with the upper surface 38 of the element pedestal 31.
  • the width of the part of the heating element pedestal 31 where the modulation element section 10 is mounted is the size on which the modulation element section 10 is mounted. If so, the width may be narrower than the width of the location where the heating element 20 is mounted.
  • the heating element 20 is mounted on the heating element pedestal 31 so that the height of the top surface of the heating element 20 and the modulating element section 10 are the same.
  • a step 33 may be provided between the location where the modulation element section 10 is mounted and the location where the modulation element section 10 is mounted. Electrode pads 62 and 64 through which high-frequency electrical signals are input and output are provided on the upper surfaces of the heating element 20 and the modulation element section 10, so that the electrode pads of the heating element 20 and the modulation element section 10 are located on the same plane.
  • the optical device 1 according to the present embodiment has a configuration in which the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10, so the heating element is mounted on the bottom wall 40e of the casing 40, which functions as a heat dissipation section.
  • the contact area of the pedestal 31 can be made larger than before.
  • the optical device 1 according to the present embodiment can have a larger cross-sectional area of the heat transfer path from the heat generating element 20 serving as the heat source to the bottom wall 40e than in the conventional configuration, and the heat generated by the heat generating element 20 can be transferred to the housing. Heat can be efficiently radiated to the outside of 40.
  • the optical device 1 according to the present embodiment has a configuration in which the heating element 20 and the modulation element section 10 are mounted on the same heating element pedestal 31, the number of parts and the parts cost can be reduced.
  • the optical device 1 according to the present embodiment has improved heat dissipation than the conventional one, it is possible to increase the selection of materials used for the heat generating element pedestal 31. For example, even if a material is selected that has a lower thermal conductivity than conventional materials but is less expensive, it is possible to obtain heat dissipation performance equal to or higher than that of conventional materials. In addition, it is also possible to improve the mechanical reliability of the device by selecting materials that take into account the linear expansion coefficients of the heating element and the housing.
  • the optical device 1 according to the present embodiment has excellent heat dissipation, even when the single-ended signal output driver element 20a with large power consumption and heat generation is mounted, the adjacent modulation element section 10 remains at a high temperature. It is possible to reduce heat transfer so as not to cause the modulation element section 10 to operate stably.
  • FIG. 3 The upper part of FIG. 3 is a schematic plan view of the optical device 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the lower part of FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the optical device 2 taken along line AA in the upper part of FIG.
  • the optical device 2 shown in FIG. 3 differs from the optical device of the first embodiment in that the modulation element section 10 includes an optical modulation element 15 in which a Mach-Zehnder type optical waveguide is formed on a substrate having an electro-optic effect. Different from 1.
  • the light modulation element 15 in this embodiment uses a dielectric material such as LN, lithium tantalate (LiTaO 3 ), or lead lanthanum zirconate titanate (PLZT), or an electric material such as EO polymer as a substrate having an electro-optic effect. It uses a material that has an optical effect. Further, it is also possible to use a substrate in which these electro-optical materials are thinned to 10 ⁇ m or less on a base substrate made of another material.
  • the optical modulation element 15 has an optical waveguide through which light waves propagate, and a modulation electrode for performing modulation and bias point control, which are formed on a substrate.
  • a rib-shaped or rectangular optical waveguide is used, for example.
  • the linear expansion coefficient ⁇ of LN is 14.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the substrate of the light modulation element 15 is a thin film LN, Si, glass (SiO 2 ), or the like is used as the base substrate material.
  • the thin film LN can be realized by bonding a base substrate and a substrate having an electro-optic effect directly or through an adhesive layer, or by forming an electro-optic material on the base substrate. If the refractive index of the base substrate is higher than the refractive index of the substrate with electro-optic effect, use a material with a lower refractive index than the refractive index of the substrate with electro-optic effect as the adhesive layer, or use a material with a lower refractive index in addition to the adhesive layer. A layer of refractive index is provided.
  • the light modulation element 15 whose substrate is made of the above-mentioned dielectric material is characterized in that its modulation characteristics are not easily affected by temperature. Therefore, the modulation element section 10 does not necessarily need to include the submount 12 and temperature control element 13 that were included in the configuration of the first embodiment.
  • the driver element 20a is for driving the light modulation element 15, and is connected to the electrode pad 64 of the light modulation element 15 using means such as metal wire bonding or flip chip bonding.
  • the driver element 20a is configured to amplify a modulation signal input from the outside and convert it into a modulation signal having a suitable intensity for providing to the optical modulation element 15.
  • a modulation element with a single-end structure such as an X-plate LN modulator
  • the input differential signal is converted into a single-end signal by the driver element and output. In some cases.
  • a light input assembly 41 and a light output assembly 42 are attached to the side wall 40a of the housing 40.
  • An input optical fiber 43 for inputting light to the optical modulation element 15 is connected to the optical input assembly 41 .
  • An output optical fiber 44 that guides the light output from the light modulation element 15 to the outside of the housing 40 is connected to the light output assembly 42 .
  • the light input assembly 41 and the light output assembly 42 include lenses for collimating and focusing light.
  • the optical device 2 according to the present embodiment has a configuration in which the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10, so the heating element is mounted on the bottom wall 40e of the casing 40, which functions as a heat dissipation section.
  • the contact area of the pedestal 31 can be made larger than before.
  • the optical device 2 according to the present embodiment can have a larger cross-sectional area of the heat transfer path from the heat generating element 20 serving as the heat source to the bottom wall 40e than in the conventional configuration, and can transfer the heat generated by the heat generating element 20 to the casing. Heat can be efficiently radiated to the outside of 40.
  • the light modulation element 15 since the light modulation element 15 uses a dielectric material such as a thin film LN, there is no need to use the temperature control element 13 used in the first embodiment. . Therefore, in the optical device 2 according to the present embodiment, the bases for the heat generating element 20 and the light modulation element 15 can be configured using the same heat generating element base 31, so that the number of parts and the cost of parts can be reduced.
  • the optical device 2 according to the present embodiment has improved heat dissipation than the conventional one, it is possible to increase the selection of materials used for the heat generating element pedestal 31. For example, even if a material is selected that has a lower thermal conductivity than conventional materials but is less expensive, it is possible to obtain heat dissipation performance equal to or higher than that of conventional materials. In addition, it is also possible to improve the mechanical reliability of the device by selecting materials that take into account the linear expansion coefficients of the heating element and the housing.
  • the optical device 2 according to the present embodiment has excellent heat dissipation, even when the single-ended signal output driver element 20a with large power consumption and heat generation is mounted, the adjacent modulation element section 10 remains at a high temperature. It is possible to reduce heat transfer so as not to cause the modulation element section 10 to operate stably.
  • FIG. 4 The upper part of FIG. 4 is a schematic plan view of the optical device 3 according to the third embodiment of the present invention.
  • the lower part of FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the optical device 3 taken along line AA in the upper part of FIG.
  • illustration of the side walls 40a to 40d of the housing 40, the optical input assembly 41 and the optical output assembly 42, the input optical fiber 43 and the output optical fiber 44, and the relay boards 52 and 53 is omitted.
  • the modulation element section 10 includes the light modulation element 15 in the second embodiment.
  • the bottom wall 40e of the housing 40 and the heating element pedestal 31 are integrated with the same member.
  • the materials of the integrated bottom wall 40e and heating element pedestal 31 include copper ( ⁇ : 14.3 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, k: 398 W/m ⁇ K) and aluminum ( ⁇ : 24.58 ⁇ 10 ⁇ 6 6 /K, k: 237 W/m ⁇ K), copper tungsten ( ⁇ : 6.5 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, k: 170 W/m ⁇ K), etc. can be suitably used.
  • the optical device 3 according to the present embodiment can further efficiently radiate the heat generated by the heat generating element 20.
  • the heat generating element pedestal 31 may be integrated with the bottom wall 40e using the same member.
  • FIG. 5 The upper part of FIG. 5 is a schematic plan view of the optical device 4 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the lower part of FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the optical device 4 taken along line AA in the upper part of FIG.
  • illustration of the side walls 40a to 40d of the housing 40, the optical input assembly 41 and the optical output assembly 42, the input optical fiber 43 and the output optical fiber 44, and the relay boards 52 and 53 is omitted.
  • the modulation element section 10 includes the light modulation element 15 in the second embodiment.
  • the optical device 4 of this embodiment has a structure in which the heat generating element pedestal 31 is provided with a structure that makes it difficult for heat to be transmitted to the light modulation element 15 without impairing the heat dissipation performance of the heat generating element 20.
  • the heating element 20 is mounted on the heating element pedestal 31 such that the entire area of the lower surface of the heating element 20 facing the heating element pedestal 31 is in contact with the heating element pedestal 31.
  • the modulating element section 10 is mounted on the heating element pedestal 31 such that only a part of the modulating element section 10 contacts the heating element pedestal 31.
  • a groove 34a formed by digging the top surface of the heat generating element pedestal 31 is provided in a region including directly below the modulating section 16 of the light modulating element 15 on the top surface side of the heat generating element pedestal 31. That is, a region of the lower surface of the modulation element section 10 including directly below the modulation section 16 is prevented from contacting the heating element pedestal 31.
  • a configuration example of the modulation section 16 will be described later.
  • the width W1 of the groove 34a is at least the width of the modulation part 16 of the light modulation element 15, and is preferably as large as possible within the range that allows the modulation element part 10 to be mounted on the heat generating element pedestal 31, and is wider than the width of the light modulation element 15. It doesn't matter if it's wide.
  • the length L1 of the groove 34a is at least the length of the modulation section 16 of the light modulation element 15, and is preferably as large as possible within a range that allows the modulation element section 10 to be mounted on the heat generating element pedestal 31, and is longer than the length of the heat generating element 20. The length may also exceed the length of the light modulation element 15 on the remote side.
  • the depth D1 of the groove 34a is preferably 0.2 mm or more and approximately half the height of the heating element pedestal 31.
  • the electrode pad 64 of the light modulation element 15 is connected to the electrode pad 62 of the driver element 20a or the relay board 53 built in the housing 40 or integrated with the side wall 40c using means such as wire bonding. It is connected to the electrode pad 63 by ultrasonic pressure bonding. In order to prevent damage to the light modulating element 15 during bonding connection and to ensure reliability of bonding strength, it is preferable not to provide the groove 34a at least in the area facing the lower surface of the electrode pad 64 on the upper surface side of the heating element pedestal 31. desirable.
  • the modulation section 16 of the optical modulation element 15 refers to the Mach-Zehnder structure section of the optical waveguide of the optical modulation element 15.
  • FIG. 6 shows an example of the light modulation element 15 and the modulation section 16.
  • the modulation section 16 is formed by integrating a plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides.
  • An optical waveguide in which a plurality of Mach-Zehnder optical waveguides are combined is also called a nested optical waveguide.
  • the modulation unit 16, which includes a plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides, is capable of generating optical signals compatible with various modulation methods.
  • FIG. 6 shows a modulation unit 16 in which a plurality of Mach-Zehnder type optical waveguides used in a polarization combining type modulator used in coherent communication are integrated, but the present invention is not limited to this structure.
  • the modulation section 16 may have a single Mach-Zehnder type optical waveguide.
  • the illustrated structure has an input waveguide 17 into which an optical signal is introduced from the outside, and an output waveguide 18 which outputs an optical signal to the outside, which are arranged in a straight line.
  • the and output waveguides 18 may be arranged parallel to each other, or the extension direction of the input waveguide 17 and the extension direction of the output waveguide 18 may form an angle of 90°.
  • These configurations can be achieved, for example, by folding back the input waveguide 17 or the output waveguide 18 by 90 degrees or 180 degrees, or by folding the middle of the Mach-Zehnder type modulation section 16 shown by the dashed line in FIG. 6 by 90 degrees. This can be realized by folding back by 180° or 180°.
  • the modulating section 16 includes a first branching section 17a that branches the input waveguide 17 into which an optical signal is introduced from the outside, a second branching section 17b that further branches the optical waveguide 19 branched by the first branching section 17a, and a second branching section 17b that branches the optical waveguide 19 branched by the first branching section 17a.
  • a third branching section 17c is provided to further branch the optical waveguide 19 branched at the branching section 17b, and a total of eight parallel waveguides are formed through three stages of branching.
  • the first to third branch parts 17a to 17c are realized by an optical coupler, a Y branch structure, or the like.
  • the phase of the light waves propagating through each parallel waveguide is adjusted, for example, in region R1.
  • a metal modulation electrode 65 (only the signal electrode for single-end drive is shown in FIG. 6 as an example) is formed in each Mach-Zehnder structure in region R1, and each parallel signal is transmitted from an external signal source via the modulation electrode 65.
  • a termination resistor section is connected to the output side of the modulation electrode 65, and the high frequency signal is terminated.
  • the configuration of the modulation electrode 65 is appropriately selected depending on the type of modulator used.
  • the light waves propagated through each parallel waveguide are combined in second and third combining sections 18b and 18c corresponding to the second and third branching sections 17b and 17c, respectively.
  • the modulated lights combined in the second and third combining sections 18b and 18c undergo polarization rotation and polarization combining via the polarization combining section 18a, and then are output from the output waveguide 18.
  • the modulation unit 16 shown in FIG. 6 combines a third combining unit 18c that combines parallel waveguides branched at a third branching unit 17c, and an optical waveguide 19 branched at a second branching unit 17b.
  • a second combining section 18b is provided, and the light waves undergo two stages of combining, are polarized and combined in the polarization combining section 18a, and are output from the output waveguide 18. Similar to the first to third branching sections 17a to 17c, the second to third combining sections 18b to 18c are also realized by optical couplers, Y branches, or the like.
  • the polarization combining section can be realized using optical components such as a wave plate and a polarization beam combiner. Further, the polarization combining section can also be realized using a waveguide type element instead of an optical component, and in this case, it can also be integrated within the optical modulation element 15.
  • optical waveguide 19 shown in FIG. 6 is an example, and the present invention is not limited thereto.
  • a bias voltage is applied to the optical waveguide 19 to set the operating point of each Mach-Zehnder structure of the modulation section 16 in order to obtain a desired optical modulation signal.
  • the bias voltage is applied from an external signal source, for example, via bias electrodes 66 and 67 formed in region R2 or region R3 (FIG. 6 shows only the center electrode when the electrode is arranged between the waveguides as an example). It is now applied.
  • the configurations of the bias electrodes 66 and 67 are appropriately selected depending on the type of modulator.
  • application of the bias voltage can also be realized by configuring a heater-type electrode and performing optical phase adjustment using the thermo-optic effect.
  • the light modulation element 11 or the light modulation element 15 of the optical device of other embodiments may also have the same configuration as the modulation section 16 shown in FIG.
  • the optical device 4 has a structure in which the modulation element section 10 is mounted on the heat generating element pedestal 31 such that only a part of the modulation element section 10 contacts the heat generating element pedestal 31. By doing so, it is possible to reduce the area in which the modulation element section 10 contacts the heating element pedestal 31. Specifically, a groove 34a is provided around the modulation section 16 of the light modulation element 15 by digging into the upper surface of the heating element pedestal 31.
  • the optical device 4 according to the present embodiment prevents the heat of the heat generating element 20 from being transmitted to the light modulation element 15, and prevents the heat from being transmitted to the modulation section 16 of the light modulation element 15. Thermal effects can be reduced and the modulation characteristics of the light modulation element 15 can be stabilized.
  • FIG. 7 The upper part of FIG. 7 is a schematic plan view of the optical device 5 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the lower part of FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the optical device 5 taken along the line AA in the upper part of FIG.
  • illustration of the side walls 40a to 40d of the housing 40, the optical input assembly 41 and the optical output assembly 42, the input optical fiber 43 and the output optical fiber 44, and the relay boards 52 and 53 is omitted.
  • the modulation element section 10 includes the light modulation element 15 in the second embodiment.
  • the optical device 5 of this embodiment has a configuration in which a groove or hole is provided at least at one location between the heat generating element 20 and the modulating element section 10 to reduce heat transfer from the heat generating element 20 to the modulating element section 10. It becomes.
  • one or more grooves 34b are provided between the region where the heating element 20 is mounted and the region where the modulation element section 10 is mounted.
  • the arrow in the heating element pedestal 31 in the lower part of FIG. 7 conceptually indicates the direction of heat transfer from the heating element 20 to the heating element pedestal 31.
  • a groove 34b is provided between the region where the heat generating element 20 is mounted and the region where the modulation element section 10 is mounted, so that the modulation element section is removed from the heat generating element 20 via the heat generating element pedestal 31. 10 can be reduced. Note that it is desirable that no groove be provided in the lower part of the heating element 20, since this would impede heat dissipation of the heating element 20.
  • the width W2 of the groove 34b is at least equal to or larger than the width W2' of the outer side of the heating element 20 and the modulation element section 10 in the width direction of the heating element pedestal 31.
  • the length L2 of the groove 34b is the length from the end of the region of the heating element pedestal 31 where the heating element 20 can be mounted to the end of the region where the modulation element section 10 can be mounted. The deeper the depth D2 of the groove 34b is, the more the heat transfer from the heating element 20 to the modulation element section 10 can be reduced, but if it is too deep, the improvement in heat dissipation will be impaired. Therefore, the depth D2 of the groove 34b is preferably about half the height of the heating element pedestal 31.
  • FIG. 7 shows an example in which the groove 34b is provided along the vertical direction of the heating element pedestal 31, the present invention is not limited to this, and heat transfer from the heating element 20 to the bottom wall 40e is In order to ensure a wide cross-sectional area of the path, the groove 34b may be provided at a predetermined angle with respect to the vertical direction of the heating element pedestal 31.
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the optical device 5.
  • a predetermined distance is set relative to the vertical direction of the heating element pedestal 31.
  • An example is shown in which the holes 34c are provided at an angle.
  • the arrow inside the heating element pedestal 31 in FIG. 8A conceptually indicates the direction of heat transfer from the heating element 20 to the heating element pedestal 31.
  • one or more holes 34c are provided between the region where the heating element 20 is mounted and the region where the modulation element section 10 is mounted along the direction of heat transfer from the heating element 20 to the heating element pedestal 31.
  • the hole 34c is formed, for example, by drilling from the side of the heating element pedestal 31 with a drill, laser, or the like. Note that the hole 34c only needs to be provided at least over the width W2' as shown in the upper part of FIG. 7, and does not necessarily have to penetrate through the heating element pedestal 31.
  • FIG. 8B is a schematic cross-sectional view showing another configuration example of the optical device 5, and shows an example in which the heating element pedestal 31 and the modulation element part pedestal 32 are provided as separate pedestals.
  • the modulation element section 10 is mounted on a modulation element section pedestal 32, and the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10.
  • the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10
  • it means that the heating element pedestal 31 and the modulation element section pedestal 32 on which the modulation element section 10 is mounted are viewed from above. This means that a portion thereof overlaps with the heating element pedestal 31.
  • a groove 34d is provided between the heating element base 31 and the modulation element base 32.
  • the heating element 20 is in contact with the heating element pedestal 31 over the entire area of the lower surface of the heating element 20 facing the heating element pedestal 31.
  • the modulation element section 10 only a part of the modulation element section 10 may be in contact with the modulation element section pedestal 32.
  • the arrow inside the heating element pedestal 31 in FIG. 8B conceptually indicates the direction of heat transfer from the heating element 20 to the heating element pedestal 31.
  • the heating element pedestal 31 is bonded and fixed to the bottom wall 40e of the housing 40.
  • the heating element pedestal 31 can be joined and fixed to the bottom wall 40e by various methods such as welding, soldering, brazing, and bonding with a high heat conductive resin.
  • various adhesive fixing methods can be used. For example, this can be done using a resin adhesive. Since the thermal conductivity of resin-based adhesives is lower than that of metals, etc., the heat generated in the heating element 20 is transferred to the modulation element part pedestal via the heating element pedestal 31 by adhesively fixing with such a resin-based adhesive. 32 and the modulation element section 10 can be easily reduced. Furthermore, by adhesively fixing the heating element pedestal 31 and the modulation element part pedestal 32 at their contact parts, heat transfer from the heating element 20 to the modulation element part pedestal 32 and the modulation element part 10 via the heating element pedestal 31 is prevented. It can be further reduced.
  • the heating element pedestal 31 may be integrated with the bottom wall 40e using the same member.
  • the modulation element portion pedestal 32 may be integrated with the bottom wall 40e using the same member.
  • the bottom wall 40e and the heating element pedestal 31 are made of a metal material having higher thermal conductivity than the modulation element part pedestal 32 for efficient heat dissipation from the heating element 20 to the bottom wall 40e. preferable.
  • the material of the heating element pedestal 31 is a material that has a coefficient of linear expansion closer to that of the heating element 20 than that of the bottom wall 40e.
  • the material of the modulation element portion pedestal 32 is a material that has a linear expansion coefficient closer to that of the light modulation element 15 than that of the bottom wall 40e of the housing 40. This can prevent damage to the light modulation element 15 due to a difference in linear expansion coefficient when the temperature changes.
  • FIG. 8C is a schematic cross-sectional view showing another configuration example of the optical device 5, and shows an example in which the heating element pedestal 31 and the modulation element part pedestal 32 are provided as separate pedestals separated from each other.
  • the modulation element section 10 is mounted on a modulation element section pedestal 32, and the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10.
  • the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10
  • it means that the heating element pedestal 31 and the modulation element section pedestal 32 on which the modulation element section 10 is mounted are viewed from above. This means that a portion thereof overlaps with the heating element pedestal 31.
  • a gap 34e is provided between the heating element pedestal 31 and the modulation element part pedestal 32.
  • the heating element 20 is in contact with the heating element pedestal 31 over the entire area of the lower surface of the heating element 20 facing the heating element pedestal 31.
  • the modulation element section 10 only a part of the modulation element section 10 may be in contact with the modulation element section pedestal 32.
  • the arrow inside the heating element pedestal 31 in FIG. 8C conceptually indicates the direction of heat transfer from the heating element 20 to the heating element pedestal 31. Similar to the configuration shown in FIG. 8B, the heating element pedestal 31 is bonded and fixed to the bottom wall 40e. On the other hand, the modulation element unit pedestal 32 does not necessarily need to be bonded and fixed to the bottom wall 40e, and may be bonded and fixed to the bottom wall 40e, similarly to the configuration shown in FIG. 8B.
  • the heating element pedestal 31 may be integrated with the bottom wall 40e using the same member.
  • the modulation element portion pedestal 32 may be integrated with the bottom wall 40e using the same member.
  • the modulation element part pedestal 32 may be made of a material having a lower thermal conductivity than the bottom wall 40e and the heat generating element pedestal 31. In this case, heat can be efficiently radiated from the heating element 20 to the bottom wall 40e while preventing heat transfer to the light modulation element 15 side.
  • the material of the heating element pedestal 31 is a material that has a coefficient of linear expansion closer to that of the heating element 20 than that of the bottom wall 40e.
  • the material of the modulation element portion pedestal 32 is a material that has a linear expansion coefficient closer to that of the light modulation element 15 than that of the bottom wall 40e.
  • the heating element pedestal 31 and the modulation element pedestal 32 are provided as separate pedestals spaced apart from each other, so that the modulation element can be connected from the heating element 20 through the heating element pedestal 31. Heat transfer to the part pedestal 32 and the modulation element part 10 can be further reduced.
  • FIG. 8D is a schematic cross-sectional view showing another configuration example of the optical device 5, in which the heating element pedestal 31 and the modulation element pedestal 32 are provided as separate pedestals spaced apart from each other, similar to the configuration of FIG. 8C.
  • the modulation element section 10 is mounted on a modulation element section pedestal 32, and the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10.
  • the heating element pedestal 31 extends below the modulation element section 10
  • it means that the heating element pedestal 31 and the modulation element section pedestal 32 on which the modulation element section 10 is mounted are viewed from above. This means that a portion thereof overlaps with the heating element pedestal 31.
  • a gap 34e is provided between the heating element pedestal 31 and the modulation element part pedestal 32.
  • the heating element 20 is in contact with the heating element pedestal 31 over the entire area of the lower surface of the heating element 20 facing the heating element pedestal 31.
  • the modulation element section 10 only a part of the modulation element section 10 may be in contact with the modulation element section pedestal 32.
  • a heating element pedestal 31 divided into a plurality of parts is used, and from the heating element 20 toward the bottom wall 40e, the heating element 20, each pedestal part of the heating element pedestal 31 divided into a plurality of parts, and the bottom wall 40e. It is desirable that the material of each pedestal be selected so that the coefficient of linear expansion gradually changes gradually. By setting the linear expansion coefficient in this manner, damage due to a difference in linear expansion coefficient can be prevented.
  • the heating element pedestal 31 is divided into two parts: an upper heating element pedestal 31a and a lower heating element pedestal 31b. Note that the number of divisions of the heating element pedestal 31 is not limited to this, and may be three or more divisions.
  • the linear expansion coefficient of the heating element pedestal 31 is between the linear expansion coefficients of the heating element 20 and the bottom wall 40e. Further, it is desirable that the material of the upper heating element pedestal 31a has a linear expansion coefficient closer to that of the heating element 20 than that of the material of the lower heating element pedestal 31b. On the other hand, it is desirable that the material of the lower heating element pedestal 31b has a coefficient of linear expansion closer to that of the bottom wall 40e than that of the material of the upper heating element pedestal 31a. Furthermore, it is desirable that the material of the modulation element portion pedestal 32 be a material that has a linear expansion coefficient closer to that of the light modulation element 15 than that of the material of the heat generating element pedestal 31.
  • the arrow inside the heating element pedestal 31 in FIG. 8D conceptually indicates the direction of heat transfer from the heating element 20 to the heating element pedestal 31.
  • the upper heating element pedestal 31a and the lower heating element pedestal 31b are bonded and fixed to each other.
  • the lower heating element pedestal 31b is bonded and fixed to the bottom wall 40e.
  • the modulation element unit pedestal 32 does not necessarily need to be bonded and fixed to the bottom wall 40e, and may be bonded and fixed to the bottom wall 40e, similarly to the configuration shown in FIG. 8B.
  • the lower heating element pedestal 31b may be integrated with the bottom wall 40e using the same member.
  • the modulation element portion pedestal 32 may be integrated with the bottom wall 40e using the same member.
  • the modulation element part pedestal 32 may be made of a material having a lower thermal conductivity than the bottom wall 40e and the heat generating element pedestal 31. In this case, heat can be efficiently radiated from the heating element 20 to the bottom wall 40e while preventing heat transfer to the light modulation element 15 side.
  • the optical device 5 is arranged between the region of the heat generating element pedestal 31 where the heat generating element 20 is mounted and the region where the modulating element section 10 is mounted, or between the region of the heat generating element pedestal 31 and the region where the modulating element section 10 is mounted.
  • a gap such as a groove 34b, a groove 34d, a hole 34c, or a gap 34e is provided between the element part pedestals 32 in a path through which heat is transmitted from the heat generating element 20.
  • the optical device 5 prevents the heat of the heat generating element 20 from being transmitted to the light modulation element 15, and prevents the heat from being transmitted to the modulation section 16 of the light modulation element 15. Heat generated by the heat generating element 20 can be effectively radiated while reducing thermal effects and stabilizing the modulation characteristics of the light modulating element 15.
  • FIG. 9 The upper part of FIG. 9 is a schematic plan view of an optical device 6 according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the lower part of FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the optical device 6 taken along line AA in the upper part of FIG.
  • side walls 40a to 40d of the housing 40, the optical input assembly 41 and the optical output assembly 42, the input optical fiber 43 and the output optical fiber 44, and the relay boards 52 and 53 are not shown.
  • the modulation element section 10 includes the light modulation element 15 in the second embodiment.
  • the electrode pad 64 of the light modulation element 15 is connected to the electrode pad 62 of the driver element 20a by ultrasonic pressure bonding using means such as wire bonding. If there is a gap at least in the region facing the lower surface of the electrode pad 64 on the upper surface side of the heating element pedestal 31, that is, in the lower part of the wire connection part, the energy of the ultrasonic vibration will escape, making it difficult to connect the wire.
  • the optical device 6 of this embodiment heat is generated in the gap such as the groove 34b provided between the region of the heat generating element pedestal 31 where the heat generating element 20 is mounted and the region where the modulation element section 10 is mounted. It is desirable that a material 35 having a lower thermal conductivity than the element pedestal 31 is disposed.
  • the arrangement of the material 35 in the gap such as the groove 34b is achieved, for example, by filling or applying the material 35 into the gap such as the groove 34b.
  • the optical device 6 according to the present embodiment can efficiently transmit the energy of ultrasonic vibration during wire connection to the electrode pad 64 of the light modulation element 15.
  • the void include the groove 34b shown in FIG. 7, the hole 34c shown in FIG. 8A, the groove 34d shown in FIG. 8B, and the gap 34e shown in FIG. 8C.
  • the optical device 6 according to the present embodiment is located between the region of the heat generating element pedestal 31 where the heat generating element 20 is mounted and the region where the modulation element section 10 is mounted.
  • a material 35 having a lower thermal conductivity than the heating element pedestal 31 is filled or coated in a gap such as a groove 34b provided in a heat transfer path.
  • FIG. 10 The upper part of FIG. 10 is a schematic plan view of an optical device 7 according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the lower part of FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the optical device 7 taken along line AA in the upper part of FIG.
  • side walls 40a to 40d of the housing 40, the optical input assembly 41 and the optical output assembly 42, the input optical fiber 43 and the output optical fiber 44, and the relay boards 52 and 53 are not shown.
  • the modulation element section 10 includes the light modulation element 15 in the second embodiment.
  • the optical device 7 of this embodiment has a structure in which grooves and holes are provided at a plurality of locations on the heat generating element pedestal 31 as a structure that makes it difficult for heat to be transmitted from the heat generating element 20 to the light modulating element 15.
  • one or more grooves 34b are provided between the region of the heating element pedestal 31 where the heating element 20 is mounted and the region where the modulation element section 10 is mounted.
  • a hole 34f is provided in a region of the heating element pedestal 31 including directly below the modulating section 16 of the light modulating element 15, which is formed by drilling from the side of the heating element pedestal 31 with a drill, laser, or the like. Note that the hole 34f does not necessarily have to penetrate through the heating element pedestal 31. By forming an air layer inside this hole 34f, it is possible to reduce the transmission of heat generated by the heat generating element 20 to the modulation section 16 of the light modulation element 15.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing another example of the configuration of the optical device 7.
  • the lower part of FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the optical device 7 taken along line AA in the upper part of FIG. Note that, in FIG. 11, illustrations of the side walls 40a to 40d of the housing 40, the optical input assembly 41 and the optical output assembly 42, the input optical fiber 43 and the output optical fiber 44, and the relay board 52 are omitted.
  • one or more grooves 34b are provided between the region of the heating element pedestal 31 where the heating element 20 is mounted and the region where the modulation element section 10 is mounted.
  • the heating element 20 is mounted on the heating element pedestal 31 such that the entire lower surface of the heating element 20 is in contact with the heating element pedestal 31.
  • the modulating element section 10 is mounted on the heating element pedestal 31 such that only a part of the modulating element section 10 contacts the heating element pedestal 31.
  • a groove 34a formed by digging the top surface of the heat generating element pedestal 31 is provided in a region including the area immediately below the modulation section 16 of the light modulation element 15 on the top surface side of the heat generating element pedestal 31.
  • the electrode pad 64 of the light modulation element 15 is connected to the electrode pad 62 of the driver element 20a, built into the housing 40, or integrated with the side wall 40c using means such as wire bonding. It is connected to the electrode pad 63 of the relay board 53 by ultrasonic pressure bonding. If there is a gap at least in the region facing the lower surface of the electrode pad 64 on the upper surface side of the heating element pedestal 31, that is, in the lower part of the wire connection part, the energy of the ultrasonic vibration will escape, making it difficult to connect the wire.
  • a material 35 having a lower thermal conductivity than the heating element pedestal 31 is disposed in these grooves 34a and 34b, so that the heat emitted by the heating element 20 modulates the light modulation element 15.
  • the energy of ultrasonic vibrations during wire connection can be efficiently transmitted to the electrode pads 64 of the light modulation element 15.
  • the arrangement of the material 35 in the grooves 34a and 34b is achieved, for example, by filling or applying the material 35 in the grooves 34a and 34b.
  • the optical device 7 according to the present embodiment is located between the region of the heat generating element pedestal 31 where the heat generating element 20 is mounted and the region where the modulation element section 10 is mounted.
  • the structure is such that a gap such as a groove 34b or a hole 34f is provided in a heat transfer path.
  • the optical device 7 according to the present embodiment has a path through which heat is transmitted from the heating element 20 between the region of the heating element pedestal 31 where the heating element 20 is mounted and the region where the modulation element section 10 is mounted.
  • a material 35 having a lower thermal conductivity than the heating element pedestal 31 is filled or coated into gaps such as the grooves 34a, 34b, or holes 34f provided in the heating element pedestal 31.
  • the optical device 7 prevents the heat of the heat generating element 20 from being transmitted to the light modulation element 15, and prevents the heat from being transmitted to the modulation section 16 of the light modulation element 15. Thermal effects can be reduced and the modulation characteristics of the light modulation element 15 can be stabilized.
  • FIG. 12 The upper part of FIG. 12 is a schematic plan view of an optical device 8 according to an eighth embodiment of the present invention.
  • the lower part of FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the optical device 8 taken along line AA in the upper part of FIG.
  • illustration of the side walls 40a to 40d of the housing 40, the optical input assembly 41 and the optical output assembly 42, the input optical fiber 43 and the output optical fiber 44, and the relay boards 52 and 53 is omitted.
  • the modulation element section 10 includes the light modulation element 15 in the second embodiment.
  • the optical device 8 of this embodiment in order to reduce heat transfer from the heat generating element 20 to the light modulation element 15 via the heat generating element pedestal 31, there is a gap between the modulation element section 10 and the heat generating element pedestal 31.
  • a component 36 made of a material with lower thermal conductivity than the element pedestal 31 is arranged.
  • the optical device 8 of this embodiment can solve this problem because the component 36 is disposed between the modulation element section 10 and the heat generating element pedestal 31.
  • the optical device 8 has a structure in which a material having a lower thermal conductivity than the heating element pedestal 31 is disposed between the modulation element section 10 and the heating element pedestal 31. . That is, in the optical device 8 according to the present embodiment, the component 36 made of a material with lower thermal conductivity than the heat generating element pedestal 31 is inserted in the path through which heat is transmitted from the heat generating element 20. This effectively reduces the heat generated by the heating element 20 while preventing the heat from being transmitted to the light modulation element 15, reducing the thermal influence on the modulation section 16 of the light modulation element 15, and stabilizing the modulation characteristics of the light modulation element 15. can dissipate heat.
  • FIG. 13 shows a schematic configuration of an optical transmitter 70 including any of the optical devices 1 to 8 described in the above embodiments.
  • the optical devices 1 to 8 include a modulation element section 10, an input optical fiber 43 and an output optical fiber 44 that input and output optical signals to and from the optical modulation element 11 or the optical modulation element 15 of the modulation element section 10. , and a driver element (DRV) 20a that amplifies a modulated signal input to the optical modulating element 11 or the optical modulating element 15 of the modulating element section 10.
  • the modulation element section 10 and the driver element 20a are housed inside the housing 40.
  • the optical transmitter 70 includes one of the optical devices 1 to 8 and a digital signal processor (DSP) 71 as an electronic circuit that outputs a modulation signal that causes the optical devices 1 to 8 to perform a modulation operation.
  • the driver element 20a amplifies the modulation signal output from the DSP 71 and applies it to the modulation electrode 65 of the optical modulation element 11 or the optical modulation element 15 of the modulation element section 10.
  • a modulated signal output from the DSP 71 is input to the driver element 20a via the high frequency input terminal 50, for example.
  • the driver element 20a and the DSP 71 can be placed outside the housing 40, but they can also be placed inside the housing 40. In particular, by arranging the driver element 20a inside the housing 40, it becomes possible to further reduce the propagation loss of the modulated signal from the driver element 20a.

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Abstract

熱源となる発熱素子から放熱部までの伝熱経路の断面積を従来の構成よりも大きくでき、発熱素子の放熱を効率よく行うことができる光デバイスとそれを用いた光送信装置を提供するため、光デバイス２は、光変調素子１５を含む変調素子部１０と、発熱素子２０と、発熱素子２０が実装される発熱素子台座３１と、発熱素子台座３１を内部に収容する筐体４０と、を備え、発熱素子台座３１は、発熱素子２０が実装される実装面と、筐体４０に実装される実装面とを有し、発熱素子２０が実装される実装面の面積は、筐体４０に実装される実装面の面積よりも小さい。

Description

光デバイスとそれを用いた光送信装置
　本発明は、光デバイスとそれを用いた光送信装置に関し、特に、発熱素子、光変調素子、光学部品、及び電子部品等が小型の筐体内部に実装・集積された光通信等に用いられる光デバイスとそれを用いた光送信装置に関する。
　従来技術として、光変調素子である半導体変調器とドライバ素子を内蔵した光デバイスがある。このような光デバイスは、安定した動作を行うために、光変調素子を温調素子（Thermo-Electric Cooler：ＴＥＣ）上に搭載し、温度を制御する構成になっている。このため、ドライバ素子と温調素子が互いに温度影響を与えないよう、ドライバ素子と温調素子は各々独立して筐体底部に実装されている。
　特許文献１に開示された光デバイス１００の具体例を図１４及び図１５に示す。光デバイス１００においては、筐体２００にドライバ素子１１０、ヒートシンク１２０、光変調素子１３０、ＴＥＣ１４０、複数の光学部品１５０、電子部品１６０等が集積されている。
　ドライバ素子１１０はヒートシンク１２０を介して筐体の底面２００Ｅに実装され、光変調素子１３０はＴＥＣ１４０やキャリア１７０を介して筐体の底面２００Ｅに実装されている。筐体の底面２００Ｅは、光デバイス１００の放熱面になっており、ドライバ素子１１０が発した熱は、ヒートシンク１２０及び筐体の底面２００Ｅを経由して、筐体２００の外部に放熱される。ヒートシンク１２０は直方体形状を成しており、その断面積（長さ×幅）は、ドライバ素子１１０の面積にほぼ等しい。
特表２０２１－５０９４８３号公報
　ドライバ素子のような発熱素子が筐体内に配置される集積型の光デバイスには小型化が求められており、発熱素子が実装されるヒートシンクなどの台座の実装面の面積も小さくする必要がある。発熱素子としては、レーザ光源、光増幅器、ドライバ素子などの高周波電子部品がある。
　光デバイスに使用されるドライバ素子の消費電力は数ワット程度（２～５Ｗ）であり、放熱が不十分な場合には、駆動によりドライバ素子自体は１００℃を超えるような温度となる。このため、特にドライバ素子を集積した光デバイスでは、ドライバ素子で発生する熱の放熱を行うのが大きな課題となっている。特許文献１に開示された光デバイスのように、台座の実装面の面積が小さい場合、放熱面のある筐体底部に接触する台座の接触面の面積も小さくなってしまい、効率良い放熱が困難である。また、近年は、光デバイス全体の厚みを薄くする要求も高く、この場合には筐体底部の厚みも薄くなるため、より筐体底部での熱拡散が行われず、放熱面を有効に活用できないという問題もある。
　通常、ドライバ素子は、コヒーレント通信に対応したものである場合、入力に差動信号を用いるようになっている。一方、ドライバ素子の出力は、光変調素子で必要な信号種類に従って差動信号あるいはシングルエンド信号のどちらかが選択され、光変調素子に入力されることになる。ドライバ素子の消費電力と発熱量は、通信速度が大きくなるほど増加する傾向にあり、例えば変調シンボルレートが９６Ｇｂａｕｄ、１２８ＧＢａｕｄあるいはそれを超える速さの通信速度とレートが高くなるにしたがって大きくなる。さらに、例えばＸ板のＬＮを用いたＬＮ変調器のようなシングルエンド出力のドライバ素子を用いる構成の場合には、ドライバ素子の出力振幅を大きくするために、差動信号出力のものよりも消費電力と発熱量が大きくなり放熱性改善はより重要な課題となる。また、変調シンボルレートが高くなるほど、電気配線による信号減衰が大きな問題となる。このため、ドライバだけではなく、信号処理や波形整形などのより高機能な高周波電子回路を変調器内に集積することも検討されており、その場合はより消費電力と発熱量が大きいものとなり、放熱性改善はより重要となる。
　本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、熱源となる発熱素子から放熱部までの伝熱経路の断面積を従来の構成よりも大きくでき、発熱素子の放熱を効率よく行うことができる光デバイスとそれを用いた光送信装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明に係る光デバイスは、光変調素子を含む変調素子部と、発熱素子と、前記発熱素子が実装される発熱素子台座と、前記発熱素子台座を内部に収容する筐体と、を備える光デバイスであって、前記発熱素子台座は、前記発熱素子が実装される実装面と、前記筐体に実装される実装面とを有し、前記発熱素子が実装される実装面の面積は、前記筐体に実装される実装面の面積よりも小さい構成である。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、放熱部として機能する筐体に発熱素子台座が接触する面積を従来よりも大きく取ることができる。これにより、本発明に係る光デバイスは、熱源となる発熱素子から放熱部までの伝熱経路の断面積を従来の構成よりも大きくでき、発熱素子が発した熱を外部に効率良く放熱することができる。
　また、本発明に係る光デバイスは、従来よりも放熱性が向上しているため、発熱素子台座に使用する材料の選択肢を増やすことができる。例えば、本発明に係る光デバイスは、従来の材料より熱伝導率が低いが、低コストである材料を選択しても、従来と同等以上の放熱性を得ることができる。そのほかにも、発熱素子と筐体の線膨張係数を考慮した材料を選択することで、デバイスの機械信頼性を向上させることも可能となる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記変調素子部は、前記発熱素子台座に実装されている構成であってもよい。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記変調素子部は、前記発熱素子台座とは別体の変調素子部台座に実装されている構成であってもよい。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記発熱素子は、その下面における前記発熱素子台座に対向する領域の全面が前記発熱素子台座に接触するように前記発熱素子台座に実装され、前記変調素子部は、その一部が前記発熱素子台座に接触するように実装されている構成であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、変調素子部の一部のみが発熱素子台座に接触するように変調素子部が発熱素子台座に実装される構造が設けられていることで、変調素子部が発熱素子台座に接触する面積を減らすことができる。これにより、本発明に係る光デバイスは、発熱素子が発した熱を外部に効率よく放熱したうえで、さらに発熱素子の熱が光変調素子へ伝わることを防ぎ、光変調素子の変調部への熱影響を低減し、光変調素子の変調特性を安定化させることができる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記発熱素子は、その下面における前記発熱素子台座に対向する領域の全面が前記発熱素子台座に接触するように前記発熱素子台座に実装され、前記変調素子部は、その一部が前記変調素子部台座に接触するように実装されている構成であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、変調素子部の一部のみが変調素子部台座に接触するように変調素子部が変調素子部台座に実装される構造が設けられていることで、変調素子部が変調素子部台座に接触する面積を減らすことができる。これにより、本発明に係る光デバイスは、発熱素子が発した熱を外部に効率よく放熱したうえで、さらに発熱素子の熱が光変調素子へ伝わることを防ぎ、光変調素子の変調部への熱影響を低減し、光変調素子の変調特性を安定化させることができる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記発熱素子台座は前記変調素子部の下方まで広がっている構成であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、放熱部に発熱素子台座が接触する面積を従来よりも大きく取ることができる。これにより、本発明に係る光デバイスは、熱源となる発熱素子から放熱部までの伝熱経路の断面積を従来の構成よりも大きくでき、発熱素子が発した熱を外部に効率良く放熱することができる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記発熱素子台座において、前記発熱素子が実装される領域と前記変調素子部が実装される領域との間に、１以上の溝又は穴が設けられている構成であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、発熱素子が実装される領域と変調素子部が実装される領域との間であって、発熱素子から熱が伝わる経路に、溝又は穴などの空隙が設けられた構成になっている。これにより、本発明に係る光デバイスは、発熱素子が発した熱を外部に効率よく放熱したうえで、さらに発熱素子の熱が光変調素子へ伝わることを防ぎ、光変調素子の変調部への熱影響を低減し、光変調素子の変調特性を安定化させることができる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記発熱素子台座と前記変調素子部台座との間に、１以上の溝や隙間が設けられている構成であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、発熱素子台座と変調素子部台座の間であって、発熱素子から熱が伝わる経路に、溝又は隙間などの空隙が設けられた構成になっている。これにより、本発明に係る光デバイスは、発熱素子が発した熱を外部に効率よく放熱したうえで、さらに発熱素子の熱が光変調素子へ伝わることを防ぎ、光変調素子の変調部への熱影響を低減し、光変調素子の変調特性を安定化させることができる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記発熱素子台座と前記変調素子部台座とは離間している構成であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、発熱素子台座と変調素子部台座が、互いに離間した別体の台座部として設けられることにより、発熱素子から発熱素子台座を介した変調素子部台座及び変調素子部への伝熱を更に低減することができる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記１以上の溝に、前記発熱素子台座よりも熱伝導率の低い材料が配置された構成であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、発熱素子から熱が伝わる経路に、発熱素子台座よりも熱伝導率の低い材料からなる部品が配置されているため、発熱素子の熱を外部に効率よく放熱したうえで、さらに光変調素子へ伝わることを防ぎ、光変調素子の変調部への熱影響を低減し、光変調素子の変調特性を安定化させることができる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記変調素子部と前記発熱素子台座との間に、前記発熱素子台座よりも熱伝導率の低い材料が配置された構成であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、変調素子部と発熱素子台座の間に、発熱素子台座よりも熱伝導率の低い材料が配置された構成になっている。つまり、本発明に係る光デバイスは、発熱素子から熱が伝わる経路に、発熱素子台座よりも熱伝導率の低い材料からなる部品が挿入されているため、発熱素子の熱を外部に効率よく放熱したうえで、さらに光変調素子へ伝わることを防ぎ、光変調素子の変調部への熱影響を低減し、光変調素子の変調特性を安定化させることができる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記発熱素子が、前記光変調素子を駆動するドライバ素子であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、放熱性が優れているため、消費電力と発熱量が大きいシングルエンド信号出力のドライバ素子が実装された場合でも、近接する変調素子部が高温にならないように伝熱を低減し、変調素子部を安定して動作させることができる。
　また、本発明に係る光デバイスにおいては、前記発熱素子台座は前記筐体の底壁と同一部材で一体化されている構成であってもよい。
　この構成により、本発明に係る光デバイスは、放熱部として機能する底壁と発熱素子台座が一体化していることで、底壁に発熱素子台座を接合固定する必要をなくすことができる。このため、本発明に係る光デバイスは、底壁と発熱素子台座の接合部での伝熱の低下が防止されるため、発熱素子で発生した熱を更に効率よく放熱することができる。
　また、本発明に係る光送信装置は、上記のいずれかの光デバイスと、前記光デバイスに変調動作を行わせる変調信号を出力する電子回路と、を有する構成である。
　本発明は、熱源となる発熱素子から放熱部までの伝熱経路の断面積を従来の構成よりも大きくでき、発熱素子の放熱を効率よく行うことができる光デバイスとそれを用いた光送信装置を提供するものである。
本発明の第１の実施形態に係る光デバイスの構成を示す概略平面図及び概略断面図である。 図１の光デバイスにおける発熱素子の発熱素子台座への実装例を示す側面図と平面図である。 図１の光デバイスにおける発熱素子の発熱素子台座への実装例を示す側面図と平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光デバイスの構成を示す概略平面図及び概略断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る光デバイスの構成を示す概略平面図及び概略断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る光デバイスの構成を示す概略平面図及び概略断面図である。 図５の光デバイスの変調部の構成を示す平面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光デバイスの構成を示す概略平面図及び概略断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光デバイスの他の構成を示す概略断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光デバイスの他の構成を示す概略断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光デバイスの他の構成を示す概略断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光デバイスの他の構成を示す概略断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る光デバイスの構成を示す概略平面図及び概略断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る光デバイスの構成を示す概略平面図及び概略断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る光デバイスの他の構成を示す概略断面図である。 本発明の第８の実施形態に係る光デバイスの構成を示す概略平面図及び概略断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 従来の光デバイスの平面図である。 図１４のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った光デバイスの断面図である。
　以下、本発明に係る光デバイスとそれを用いた光送信装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
　図１の上段は、本発明の第１の実施形態に係る光デバイス１の概略平面図である。図１の下段は、図１の上段のＡ－Ａ線に沿った光デバイス１の概略断面図である。
　図１に示す光デバイス１は、変調素子部１０と、発熱素子２０と、発熱素子２０が実装される発熱素子台座３１と、を筐体４０内に備える。変調素子部１０は、光変調素子１１と、サブマウント１２と、温調素子１３と、を含む。
　本実施形態における光変調素子１１は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３：以下ＬＮと記載）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、又はジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）等の誘電体材料やＥＯポリマー等の電気光学効果を有する材料や、ＩｎＰ、Ｓｉ、又はＧａＡｓなどの半導体によって構成されるマッハツェンダー型の変調器である。変調器には、光波が伝搬する光導波路と、変調やバイアス点制御を行うための変調電極が基板上に形成されている。
　温調素子１３は、例えばＴＥＣであり、発熱素子台座３１上に搭載されている。サブマウント１２は、温調素子１３上に搭載されている。光変調素子１１は、サブマウント１２を介して温調素子１３上に搭載されている。さらに、サブマウント１２には、レンズなどの光学部品１４が載置される。光変調素子１１は、その変調特性を安定化するために、温度が温調素子１３により一定に保持されている。
　発熱素子２０は、レーザ光源、光増幅器、又は高周波電子部品などの駆動時に熱を発生する素子である。以降では、主に、発熱素子２０が高周波電子部品、特にドライバ素子２０ａである場合を例に挙げて説明する。
　ドライバ素子２０ａは、光変調素子１１を駆動するためのものであり、例えば金属のワイヤボンディングやフリップチップボンディングなどの手段を用いて、ドライバ素子２０ａの電極パッド６２が光変調素子１１の電極パッド６４に接続されている。ドライバ素子２０ａは、外部から入力される変調信号を増幅して、光変調素子１１に提供するために好適な強度を有する変調信号に変換するようになっている。
　ドライバ素子２０ａは、例えば、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅなどの半導体化合物や、Ｓｉなどにより構成され、その線膨張係数αは、例えば２．６２×１０－６／Ｋ程度である。また、ドライバ素子２０ａのサイズは、２ｍｍ×４ｍｍ程度である。
　通常、ドライバ素子２０ａは、コヒーレント通信に対応したものである場合、入力に差動信号を用いるようになっている。一方、ドライバ素子２０ａの出力は、光変調器で必要な信号種類に従って差動信号あるいはシングルエンド信号のどちらかが選択され、変調素子部１０に入力されることになる。ドライバ素子２０ａの消費電力と発熱量は、通信速度が大きくなるほど増加する傾向にあり、例えば変調シンボルレートが９６Ｇｂａｕｄ、１２８ＧＢａｕｄあるいはそれを超える速さの通信速度となるに従ってより大きくなる。さらに、例えばＸ板のＬＮを用いたＬＮ変調器のように、ドライバ素子２０ａがシングルエンド信号を出力するものである場合には、出力振幅を差動信号出力の場合のものよりも大きくする必要があるために、消費電力と発熱量がより大きくなり、放熱性改善はより大きな課題となる。
　以下、上記のドライバ素子２０ａなどの発熱素子２０の放熱性を改善するための筐体４０及び発熱素子台座３１の構成について説明する。
　筐体４０は、例えば、セラミック、コバール、又はＳＵＳからなり、変調素子部１０と、発熱素子２０と、発熱素子台座３１とを収容するようになっている。筐体４０は、４つの側壁４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ、並びに底壁４０ｅを有する。側壁４０ａ，４０ｂは、筐体４０の幅方向に延びており、互いに対向している。側壁４０ｃ，４０ｄは、互いに対向するとともに、筐体４０の長手方向に延びている。４つの側壁４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは、底壁４０ｅに立設している。
　また、側壁４０ｂ，４０ｃの一部には、光変調素子１１やその他素子の動作に必要な電源や電気信号を入出力するための高周波入力端子５０や電気端子５１が設けられる。高周波入力端子５０は、例えば、ドライバ素子２０ａやその他の素子の端子に直接接続される。あるいは、高周波入力端子５０は、筐体４０内に収納されるか又は側壁４０ｂと一体形成された中継基板５２を介して、ドライバ素子２０ａやその他の素子の端子に接続される。例えば、中継基板５２の電極パッド６１は、金属のワイヤボンディングやフリップチップボンディングなどの手段を用いて、ドライバ素子２０ａの電極パッド６２に接続されるようになっている。
　また、電気端子５１は、例えば、光変調素子１１やその他の素子の端子に直接接続される。あるいは、電気端子５１は、筐体４０内に収納されるか又は側壁４０ｃと一体形成された中継基板５３を介して、光変調素子１１やその他の素子の端子に接続される。例えば、中継基板５３の電極パッド６３は、金属のワイヤボンディングやフリップチップボンディングなどの手段を用いて、光変調素子１１の電極パッド６４に接続されるようになっている。
　４つの側壁４０ａ～４０ｄと底壁４０ｅによって囲まれる筐体４０のサイズは、例えば、幅Ｗが１２ｍｍ以下、長さＬが３０ｍｍ以下、高さＨが５．５ｍｍ以下である。さらに、筐体４０の内部において発熱素子台座３１を実装できるスペースのサイズは、幅が１０ｍｍ以下、長さが２０ｍｍ以下、高さが２．５ｍｍ以下である。
　側壁４０ａには、光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２が取り付けられている。光入力アセンブリ４１には、光変調素子１１に光を入力するための入力光ファイバ４３が接続されている。光出力アセンブリ４２には、光変調素子１１から出力される光を筐体４０の外部へ導く出力光ファイバ４４が接続されている。光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２には、光ファイバのほかに、光をコリメート化したり集光したりするためのレンズなどが含まれる。
　底壁４０ｅの下面４０ｆは、光デバイス１の外部に設けられた放熱部に接触される面となり、発熱素子２０から発生した熱を放熱する放熱部として機能する。底壁４０ｅは、厚みが１ｍｍ以下で、その材料は熱伝導率ｋの良い材料が用いられる。例えば、底壁４０ｅの材料として、銅（ｋ：３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）やアルミニウム（ｋ：２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅タングステン（ｋ：１７０Ｗ／ｍ・Ｋ）等を用いることができる。
　発熱素子台座３１は、筐体４０の底壁４０ｅ上に接合固定され、発熱素子２０のヒートシンクとして機能する。発熱素子台座３１の底壁４０ｅへの接合固定は、溶接や半田付けやろう付けや高熱伝導樹脂での接着などの種々の方法により行うことができる。
　ところで、変調素子部１０、発熱素子２０、及び筐体４０の底壁４０ｅの線膨張係数と、発熱素子台座３１の線膨張係数に大きな差がある場合、各々の部品自体や接合面を破損するおそれがある。このため、発熱素子台座３１の材料は、熱伝導率ｋ、変調素子部１０や発熱素子２０の線膨張係数α、あるいは、筐体４０の底壁４０ｅの線膨張係数を考慮した材料であることが好ましい。例えば、発熱素子台座３１の材料としては、銅（α：１７．７×１０－６／Ｋ、ｋ：３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミニウム（α：２４．５８×１０－６／Ｋ、ｋ：２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅タングステン（α：６．５×１０－６／Ｋ、ｋ：１７０Ｗ／ｍ・Ｋ）、コバール（α：５．１２×１０－６／Ｋ、ｋ：１７Ｗ／ｍ・Ｋ）等を用いることができる。
　発熱素子台座３１は、発熱素子２０が実装される実装面としての上面３８と、筐体４０に実装される実装面としての下面３９を有している。発熱素子２０が実装される上面３８の面積は、筐体４０に実装される下面３９の面積よりも小さい。
　発熱素子台座３１は、変調素子部１０の下方まで広がっており、発熱素子２０と変調素子部１０は、共に同一の発熱素子台座３１に実装される。ここで、発熱素子台座３１が変調素子部１０の下方まで広がるとは、変調素子部１０が実装された発熱素子台座３１を平面視した際に、変調素子部１０の少なくとも一部と発熱素子台座３１とが重なることを意味する。すなわち、発熱素子台座３１は、熱源である発熱素子２０から底壁４０ｅまでの伝熱経路の断面積を従来よりも広げた構成となっている。
　発熱素子２０は、発熱素子２０の下面における発熱素子台座３１の上面３８に対向する領域の全面が発熱素子台座３１に接触するように発熱素子台座３１に実装されている。
　ここで、発熱素子２０の下面における発熱素子台座３１の上面３８に対向する領域の例について説明する。図２Ａの上段は、発熱素子２０が実装された発熱素子台座３１の側面図である。図２Ａの下段は、図２Ａの上段の平面図である。図２Ａの下段における斜線の領域は、発熱素子２０が実装された発熱素子台座３１を平面視した際に、発熱素子２０の下面２２における発熱素子台座３１の上面３８に対向する領域を示している。すなわち、この例では、発熱素子２０の下面２２の全面が発熱素子台座３１の上面３８に接触している。
　図２Ｂは、発熱素子２０の下面における発熱素子台座３１の上面３８に対向する領域の他の例を示している。図２Ｂの上段は、発熱素子２０が実装された発熱素子台座３１の側面図である。図２Ｂの下段は、図２Ｂの上段の平面図である。図２Ｂの下段における斜線の領域は、発熱素子２０が実装された発熱素子台座３１を平面視した際に、発熱素子２０の下面２２における発熱素子台座３１の上面３８に対向する領域を示している。すなわち、この例では、発熱素子２０の下面２２の全面が発熱素子台座３１の上面３８に接触するのではなく、発熱素子２０の下面２２における発熱素子台座３１の上面３８に対向する領域のみが発熱素子台座３１の上面３８に接触している。
　図１の上段には、発熱素子台座３１の幅が全体的に等しい構成を示したが、発熱素子台座３１のうち変調素子部１０が実装される箇所の幅は、変調素子部１０が載るサイズであれば、発熱素子２０が実装される箇所の幅より狭くてもよい。
　また、発熱素子２０と変調素子部１０の厚みが異なる場合には、発熱素子２０と変調素子部１０の上面の高さが同じになるように、発熱素子台座３１のうち発熱素子２０が実装される箇所と変調素子部１０が実装される箇所との間に段差３３が設けられていてもよい。発熱素子２０及び変調素子部１０の上面には高周波電気信号が入出力される電極パッド６２，６４が設けられており、発熱素子２０と変調素子部１０の電極パッドが同一平面上に位置するように段差３３の高さを設定することで、発熱素子２０と変調素子部１０の高周波接続における特性劣化を低減することができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス１は、発熱素子台座３１が変調素子部１０の下方まで広がった構成であるため、放熱部として機能する筐体４０の底壁４０ｅに発熱素子台座３１が接触する面積を従来よりも大きく取ることができる。これにより、本実施形態に係る光デバイス１は、熱源となる発熱素子２０から底壁４０ｅまでの伝熱経路の断面積を従来の構成よりも大きくでき、発熱素子２０が発した熱を筐体４０の外部に効率良く放熱することができる。
　また、本実施形態に係る光デバイス１は、発熱素子２０と変調素子部１０を同一の発熱素子台座３１に実装した構成であるため、部品点数と部品コストを削減することができる。
　また、本実施形態に係る光デバイス１は、従来よりも放熱性が向上しているため、発熱素子台座３１に使用する材料の選択肢を増やすことができる。例えば、従来の材料より熱伝導率が低いが、低コストである材料を選択しても、従来と同等以上の放熱性を得ることが可能となる。そのほかにも、発熱素子と筐体の線膨張係数を考慮した材料を選択することで、デバイスの機械信頼性を向上させることも可能となる。
　また、本実施形態に係る光デバイス１は、放熱性が優れているため、消費電力と発熱量が大きいシングルエンド信号出力のドライバ素子２０ａが実装された場合でも、近接する変調素子部１０が高温にならないように伝熱を低減し、変調素子部１０を安定して動作させることができる。
（第２の実施形態）
　続いて、本発明の第２の実施形態に係る光デバイスについて、図面を参照しながら説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　図３の上段は、本発明の第２の実施形態に係る光デバイス２の概略平面図である。図３の下段は、図３の上段のＡ－Ａ線に沿った光デバイス２の概略断面図である。
　図３に示す光デバイス２は、変調素子部１０が、電気光学効果を有する基板上にマッハツェンダー型の光導波路が形成された光変調素子１５を含む点で、第１の実施形態の光デバイス１と異なる。
　本実施形態における光変調素子１５は、電気光学効果を有する基板として、例えばＬＮ、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、又はジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）等の誘電体材料やＥＯポリマー等の電気光学効果を有する材料を用いたものである。また、それら電気光学材料を他の材料からなるベース基板上において１０μｍ以下に薄膜化した基板を用いることもできる。光変調素子１５には、光波が伝搬する光導波路と、変調やバイアス点制御を行うための変調電極が基板上に形成されている。ここで、光変調素子１５の光導波路は、例えばリブ型や矩形型の光導波路が用いられる。
　ＬＮの線膨張係数αは、１４．０×１０－６／Ｋである。光変調素子１５の基板が薄膜ＬＮである場合には、ベース基板材料としてＳｉやガラス（ＳｉＯ２）等が用いられる。薄膜ＬＮは、ベース基板と電気光学効果を有する基板を直接あるいは接着層を介して接合したり、ベース基板上に電気光学材料を形成したりすることで実現できる。ベース基板の屈折率が電気光学効果を有する基板の屈折率より高い場合には、接着層として電気光学効果を有する基板の屈折率よりも低い屈折率の材料を用いるか、接着層のほかに低屈折率の層が設けられる。
　基板が上記のような誘電体材料で構成される光変調素子１５は、変調特性が温度の影響を受けにくいという特徴がある。このため、変調素子部１０は、第１の実施形態の構成に含まれていたサブマウント１２や温調素子１３を含む必要は必ずしもない。
　ドライバ素子２０ａは、光変調素子１５を駆動するためのものであり、例えば金属のワイヤボンディングやフリップチップボンディングなどの手段を用いて、光変調素子１５の電極パッド６４に接続されている。ドライバ素子２０ａは、外部から入力される変調信号を増幅して、光変調素子１５に提供するために好適な強度を有する変調信号に変換するようになっている。また、光変調素子１５として、例えばＸ板のＬＮ変調器のような、シングルエンド構造の変調素子を用いる場合には、ドライバ素子で入力の差動信号から、シングルエンド信号に変換されて出力される場合もある。
　筐体４０の側壁４０ａには、光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２が取り付けられている。光入力アセンブリ４１には、光変調素子１５に光を入力するための入力光ファイバ４３が接続されている。光出力アセンブリ４２には、光変調素子１５から出力される光を筐体４０の外部へ導く出力光ファイバ４４が接続されている。光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２には、光ファイバのほかに、光をコリメート化したり集光したりするためのレンズなどが含まれる。
　以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス２は、発熱素子台座３１が変調素子部１０の下方まで広がった構成であるため、放熱部として機能する筐体４０の底壁４０ｅに発熱素子台座３１が接触する面積を従来よりも大きく取ることができる。これにより、本実施形態に係る光デバイス２は、熱源となる発熱素子２０から底壁４０ｅまでの伝熱経路の断面積を従来の構成よりも大きくでき、発熱素子２０が発した熱を筐体４０の外部に効率良く放熱することができる。
　また、本実施形態に係る光デバイス２は、光変調素子１５が薄膜ＬＮ等の誘電体材料を用いたものであるため、第１の実施形態で用いている温調素子１３を用いる必要がない。このため、本実施形態に係る光デバイス２は、発熱素子２０と光変調素子１５の台座を同一の発熱素子台座３１で構成することができるため、部品点数と部品コストを削減することができる。
　また、本実施形態に係る光デバイス２は、従来よりも放熱性が向上しているため、発熱素子台座３１に使用する材料の選択肢を増やすことができる。例えば、従来の材料より熱伝導率が低いが、低コストである材料を選択しても、従来と同等以上の放熱性を得ることが可能となる。そのほかにも、発熱素子と筐体の線膨張係数を考慮した材料を選択することで、デバイスの機械信頼性を向上させることも可能となる。
　また、本実施形態に係る光デバイス２は、放熱性が優れているため、消費電力と発熱量が大きいシングルエンド信号出力のドライバ素子２０ａが実装された場合でも、近接する変調素子部１０が高温にならないように伝熱を低減し、変調素子部１０を安定して動作させることができる。
（第３の実施形態）
　続いて、本発明の第３の実施形態に係る光デバイスについて、図面を参照しながら説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　図４の上段は、本発明の第３の実施形態に係る光デバイス３の概略平面図である。図４の下段は、図４の上段のＡ－Ａ線に沿った光デバイス３の概略断面図である。なお、図４では、筐体４０の側壁４０ａ～４０ｄと、光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２と、入力光ファイバ４３及び出力光ファイバ４４と、中継基板５２及び５３の図示を省略している。また、本実施形態では、変調素子部１０が第２の実施形態における光変調素子１５を含む場合を例に挙げて説明する。
　図４に示す光デバイス３は、筐体４０の底壁４０ｅと発熱素子台座３１が同一部材で一体化されている。
　一体化された底壁４０ｅと発熱素子台座３１の材料としては、銅（α：１４．３×１０－６／Ｋ、ｋ：３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミニウム（α：２４．５８×１０－６／Ｋ、ｋ：２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅タングステン（α：６．５×１０－６／Ｋ、ｋ：１７０Ｗ／ｍ・Ｋ）等を好適に用いることができる。
　すなわち、本実施形態に係る光デバイス３は、放熱部として機能する底壁４０ｅと発熱素子台座３１が一体化していることで、底壁４０ｅに発熱素子台座３１を接合固定する必要をなくすことができる。このため、本実施形態に係る光デバイス３は、第２の実施形態の効果に加えて、発熱素子２０で発生した熱を更に効率よく放熱することができる。
　なお、他の実施形態の光デバイスにおいても、発熱素子台座３１は、底壁４０ｅと同一部材で一体化されていてもよい。
（第４の実施形態）
　続いて、本発明の第４の実施形態に係る光デバイスについて、図面を参照しながら説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　図５の上段は、本発明の第４の実施形態に係る光デバイス４の概略平面図である。図５の下段は、図５の上段のＡ－Ａ線に沿った光デバイス４の概略断面図である。なお、図５では、筐体４０の側壁４０ａ～４０ｄと、光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２と、入力光ファイバ４３及び出力光ファイバ４４と、中継基板５２及び５３の図示を省略している。また、本実施形態では、変調素子部１０が第２の実施形態における光変調素子１５を含む場合を例に挙げて説明する。
　第１～第３の実施形態で示したように、発熱素子２０を実装する発熱素子台座３１の長さを筐体４０の長手方向に沿って変調素子部１０の下方まで伸ばした場合、従来構造よりも放熱性は向上する。しかしながら、発熱素子２０が発した熱が発熱素子台座３１を経由して変調素子部１０へ伝わり、光変調素子１５の変調特性に影響を及ぼす可能性がある。このため、本実施形態の光デバイス４は、発熱素子２０の放熱性は損なわずに、光変調素子１５へ熱が伝わり難くする構造を発熱素子台座３１に設けた構成となっている。
　具体的には、図５に示すように、発熱素子２０は、発熱素子２０の下面における発熱素子台座３１に対向する領域の全面が発熱素子台座３１に接触するように発熱素子台座３１に実装されている。一方、変調素子部１０は、変調素子部１０の一部のみが発熱素子台座３１に接触するように発熱素子台座３１に実装されている。
　発熱素子台座３１の上面側の光変調素子１５の変調部１６の真下を含む領域には、発熱素子台座３１の上面を掘り下げることによって形成された溝３４ａが設けられている。すなわち、変調素子部１０の下面のうち、変調部１６の真下を含む領域が発熱素子台座３１に接触しないようになっている。この溝３４ａと変調素子部１０の下面との間に断熱性の高い空気層が形成されることにより、発熱素子２０が発した熱が光変調素子１５の変調部１６に伝わることを低減できるようになっている。変調部１６の構成例については後述する。
　溝３４ａの幅Ｗ１は、少なくとも光変調素子１５の変調部１６の幅以上であって、変調素子部１０を発熱素子台座３１に実装可能な範囲でなるべく大きい方がよく、光変調素子１５よりも大きな幅でも構わない。溝３４ａの長さＬ１は、少なくとも光変調素子１５の変調部１６の長さ以上であって、変調素子部１０を発熱素子台座３１に実装可能な範囲でなるべく大きい方がよく、発熱素子２０よりも離れた側で光変調素子１５を超える長さとなっていても構わない。溝３４ａの深さＤ１は、深いほど発熱素子２０から変調部１６への伝熱を低減できるが、深すぎると放熱性の改善が損なわれる。このため、溝３４ａの深さＤ１は、０．２ｍｍ以上であって、発熱素子台座３１の高さの半分程度までとすることが好ましい。
　また、光変調素子１５の電極パッド６４は、ワイヤボンディング等の手段を用いて、ドライバ素子２０ａの電極パッド６２や、筐体４０内に内蔵されるかあるいは側壁４０ｃと一体化した中継基板５３の電極パッド６３に超音波圧着により接続される。ボンディング接続時の光変調素子１５の損傷やボンディング強度の信頼性を確保するために、発熱素子台座３１の上面側における少なくとも電極パッド６４の下面に対向する領域には、溝３４ａを設けないことが望ましい。
　ここで、光変調素子１５の変調部１６とは、光変調素子１５の光導波路のマッハツェンダー構造部のことを示す。
　図６に光変調素子１５及び変調部１６の一例を示す。変調部１６は、複数のマッハツェンダー型光導波路が集積されてなる。複数のマッハツェンダー型光導波路が組み合わされた光導波路は、ネスト型光導波路とも呼ばれる。複数のマッハツェンダー型光導波路が集積された変調部１６は、様々な変調方式に対応した光信号を生成することができるようになっている。図６には一例として、コヒーレント通信に用いられる偏波合成型変調器で用いられる複数のマッハツェンダー型光導波路が集積された変調部１６が図示されているが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、例えば単一のマッハツェンダー型光導波路を有する変調部１６であってもよい。
　また、図示した構造は、外部から光信号が導入される入射導波路１７と、外部に光信号を出力する出射導波路１８が直線方向に配置された構成となっているが、入射導波路１７と出射導波路１８が互いに平行に配置された構成であってもよく、あるいは、入射導波路１７の延伸方向と出射導波路１８の延伸方向とが９０°を成す構成であってもよい。これらの構成は、例えば、入射導波路１７又は出射導波路１８の途中を９０°あるいは１８０°折り返すことにより、あるいは、図６中に一点鎖線で示したマッハツェンダー型の変調部１６の途中を９０°あるいは１８０°折り返すことにより実現できる。
　変調部１６は、外部から光信号が導入される入射導波路１７を分岐する第１分岐部１７ａ、第１分岐部１７ａで分岐された光導波路１９を更に分岐する第２分岐部１７ｂ、第２分岐部１７ｂで分岐された光導波路１９を更に分岐する第３分岐部１７ｃを備えており、３段階の分岐を経て合計８本の並行導波路が形成されている。第１～第３分岐部１７ａ～１７ｃは光カプラやＹ分岐構造等により実現される。
　各並行導波路を伝搬する光波の位相は、例えば領域Ｒ１において調整されるようになっている。領域Ｒ１の各マッハツェンダー構造には金属製の変調電極６５（図６には一例としてシングルエンド駆動時の信号電極のみを図示）が形成され、外部の信号源から変調電極６５を介して各並行導波路に電界が印加されることにより光導波路１９内の屈折率が変化し、光波が変調される。変調電極６５の出力側には終端抵抗部が接続され、高周波信号が終端される。変調電極６５の構成は使用する変調器の種類により適宜選択される。
　各並行導波路を伝搬した光波は、上記の第２及び第３分岐部１７ｂ，１７ｃの各々に対応する第２及び第３合成部１８ｂ，１８ｃにおいて合波される。第２及び第３合成部１８ｂ，１８ｃにおいて合波された変調光は偏波合成部１８ａを介して偏波回転・偏波合成されたのち出射導波路１８から出力される。具体的には、図６に示す変調部１６は、第３分岐部１７ｃで分岐された並行導波路を合成する第３合成部１８ｃ、第２分岐部１７ｂで分岐された光導波路１９を合成する第２合成部１８ｂを備えており、光波は２段階の合成を経たのち、偏波合成部１８ａで偏波合成され出射導波路１８から出力される。第１～第３分岐部１７ａ～１７ｃと同様に、第２～第３合成部１８ｂ～１８ｃも光カプラやＹ分岐等により実現される。偏波合成部は、波長板や偏波ビーム合成器等からなる光学部品を用いて実現できる。また、偏波合成部は、光学部品ではなく、導波路型の素子を用いて実現することも可能であり、この場合は光変調素子１５内に集積化することも可能である。
　なお、図６に示す光導波路１９は一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
　また、光導波路１９には、所望の光変調信号を得るために、変調部１６の各マッハツェンダー構造の動作点を設定するためのバイアス電圧が印加されるようになっている。バイアス電圧は、外部の信号源から例えば領域Ｒ２あるいは領域Ｒ３に形成されたバイアス電極６６，６７（図６には一例として導波路間に電極配置される場合の中心電極のみを図示）を介して印加されるようになっている。バイアス電極６６，６７の構成も変調電極６５と同様に、変調器の種類によって適宜選択される。バイアス電圧の印加は、電気光学効果を用いた光位相調整以外にも、ヒータ型の電極を構成し、熱光学効果を用いた光位相調整により実現することも可能である。
　なお、他の実施形態の光デバイスの光変調素子１１又は光変調素子１５についても、図６に示した変調部１６の構成を同様に備えていてもよい。
　以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス４は、変調素子部１０の一部のみが発熱素子台座３１に接触するように変調素子部１０が発熱素子台座３１に実装される構造が設けられていることで、変調素子部１０が発熱素子台座３１に接触する面積を減らすことができる。具体的には、光変調素子１５の変調部１６の周辺に、発熱素子台座３１の上面を掘り下げることによって形成された溝３４ａが設けられている。これにより、本実施形態に係る光デバイス４は、第２の実施形態の効果に加えて、発熱素子２０の熱が光変調素子１５へ伝わることを防ぎ、光変調素子１５の変調部１６への熱影響を低減し、光変調素子１５の変調特性を安定化させることができる。
（第５の実施形態）
　続いて、本発明の第５の実施形態に係る光デバイスについて、図面を参照しながら説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　図７の上段は、本発明の第５の実施形態に係る光デバイス５の概略平面図である。図７の下段は、図７の上段のＡ－Ａ線に沿った光デバイス５の概略断面図である。なお、図７では、筐体４０の側壁４０ａ～４０ｄと、光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２と、入力光ファイバ４３及び出力光ファイバ４４と、中継基板５２及び５３の図示を省略している。また、本実施形態では、変調素子部１０が第２の実施形態における光変調素子１５を含む場合を例に挙げて説明する。
　本実施形態の光デバイス５は、発熱素子２０から変調素子部１０への伝熱を低減するための溝や穴が、少なくとも発熱素子２０と変調素子部１０の間に一箇所以上設けられた構成となっている。
　例えば、図７に示すように、発熱素子台座３１において、発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間に、１以上の溝３４ｂが設けられている。
　図７の下段における発熱素子台座３１の中の矢印は、発熱素子２０から発熱素子台座３１への伝熱方向を概念的に示すものである。発熱素子台座３１において、発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間に溝３４ｂが設けられることにより、発熱素子２０から発熱素子台座３１を介した変調素子部１０への伝熱を低減できるようになっている。なお、発熱素子２０の放熱を阻害してしまうため、発熱素子２０の下部には溝が設けられないことが望ましい。
　溝３４ｂの幅Ｗ２は、少なくとも発熱素子２０と変調素子部１０のそれぞれの外側の辺の発熱素子台座３１の幅方向への広がりＷ２'であるか、それ以上とすることが望ましい。溝３４ｂの長さＬ２は、発熱素子台座３１の発熱素子２０が実装可能な領域の端から変調素子部１０が実装可能な領域の端までの長さである。溝３４ｂの深さＤ２は、深いほど発熱素子２０から変調素子部１０への伝熱を低減できるが、深すぎると放熱性の改善が損なわれる。このため、溝３４ｂの深さＤ２は、発熱素子台座３１の高さの半分程度までとすることが好ましい。
　なお、図７の下段には、溝３４ｂが発熱素子台座３１の鉛直方向に沿って設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されず、発熱素子２０から底壁４０ｅまでの伝熱経路の断面積を広く確保するために、溝３４ｂが発熱素子台座３１の鉛直方向に対して所定の角度を成して設けられてもよい。
　図８Ａは、光デバイス５の他の構成例を示す概略断面図であり、発熱素子２０から変調素子部１０への伝熱を低減するために、発熱素子台座３１の鉛直方向に対して所定の角度を成して穴３４ｃが設けられた例を示している。
　図８Ａにおける発熱素子台座３１の中の矢印は、発熱素子２０から発熱素子台座３１への伝熱方向を概念的に示すものである。発熱素子台座３１において、発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間に、発熱素子２０から発熱素子台座３１への伝熱方向に沿った１以上の穴３４ｃが設けられることにより、発熱素子２０から発熱素子台座３１を介した変調素子部１０への伝熱を低減できるようになっている。
　穴３４ｃは、例えば、発熱素子台座３１の側方からドリルやレーザ等で穴開けすることによって形成される。なお、穴３４ｃは、少なくとも図７の上段に示したような広がりＷ２'にわたって設けられればよく、発熱素子台座３１を必ずしも貫通しなくてもよい。
　図８Ｂは、光デバイス５の他の構成例を示す概略断面図であり、発熱素子台座３１と変調素子部台座３２が別体の台座部として設けられた例を示している。変調素子部１０は、変調素子部台座３２に実装されており、発熱素子台座３１は、変調素子部１０の下方まで広がっている。ここで、発熱素子台座３１が変調素子部１０の下方まで広がるとは、発熱素子台座３１と変調素子部１０が実装された変調素子部台座３２を平面視した際に、変調素子部１０の少なくとも一部と発熱素子台座３１とが重なることを意味する。発熱素子台座３１と変調素子部台座３２の間には、溝３４ｄが設けられている。
　発熱素子２０は、発熱素子２０の下面における発熱素子台座３１に対向する領域の全面で発熱素子台座３１に接触している。一方、変調素子部１０は、変調素子部１０の一部のみが変調素子部台座３２に接触していてもよい。
　図８Ｂにおける発熱素子台座３１の中の矢印は、発熱素子２０から発熱素子台座３１への伝熱方向を概念的に示すものである。発熱素子台座３１は、筐体４０の底壁４０ｅに接合固定されている。ここで、発熱素子台座３１の底壁４０ｅへの接合固定は、溶接や半田付けやろう付けや高熱伝導樹脂での接着などの種々の方法により行うことができる。
　一方、変調素子部台座３２の底壁４０ｅへの固定は、発熱素子台座３１で用いるような伝熱が高い固定方法とする必要はないため、種々の接着固定方法を用いることが可能であり、例えば樹脂系の接着剤を用いて行うことができる。樹脂系の接着剤の熱伝導率は金属等に比べて低いため、このような樹脂系の接着剤による接着固定により、発熱素子２０で発生した熱が発熱素子台座３１を介して変調素子部台座３２及び変調素子部１０に伝わることを低減しやすくなる。さらに、発熱素子台座３１と変調素子部台座３２をそれらの接触部分で接着固定することにより、発熱素子２０から発熱素子台座３１を介した変調素子部台座３２及び変調素子部１０への伝熱を更に低減することができる。
　あるいは、発熱素子台座３１は、底壁４０ｅと同一部材で一体化されていてもよい。同様に、変調素子部台座３２は、底壁４０ｅと同一部材で一体化されていてもよい。
　また、底壁４０ｅ及び発熱素子台座３１が、変調素子部台座３２よりも熱伝導率が高い金属材料により構成されていることが、発熱素子２０から底壁４０ｅへの効率的な放熱のために好ましい。
　さらに、発熱素子台座３１の材料は、底壁４０ｅよりも発熱素子２０の線膨張係数に近い材料であることが好ましい。同様に、変調素子部台座３２の材料は、筐体４０の底壁４０ｅよりも光変調素子１５の線膨張係数に近い材料であることが好ましい。これにより、温度変化時に線膨張係数差による光変調素子１５の破損を防ぐことができる。
　図８Ｃは、光デバイス５の他の構成例を示す概略断面図であり、発熱素子台座３１と変調素子部台座３２が、互いに離間した別体の台座部として設けられた例を示している。変調素子部１０は、変調素子部台座３２に実装されており、発熱素子台座３１は、変調素子部１０の下方まで広がっている。ここで、発熱素子台座３１が変調素子部１０の下方まで広がるとは、発熱素子台座３１と変調素子部１０が実装された変調素子部台座３２を平面視した際に、変調素子部１０の少なくとも一部と発熱素子台座３１とが重なることを意味する。発熱素子台座３１と変調素子部台座３２の間には、隙間３４ｅが設けられている。
　発熱素子２０は、発熱素子２０の下面における発熱素子台座３１に対向する領域の全面で発熱素子台座３１に接触している。一方、変調素子部１０は、変調素子部１０の一部のみが変調素子部台座３２に接触していてもよい。
　図８Ｃにおける発熱素子台座３１の中の矢印は、発熱素子２０から発熱素子台座３１への伝熱方向を概念的に示すものである。図８Ｂに示した構成と同様に、発熱素子台座３１は、底壁４０ｅに接合固定されている。一方、変調素子部台座３２は、図８Ｂに示した構成と同様に、底壁４０ｅに必ずしも接合固定されなくてもよく、底壁４０ｅに接着固定されていてもよい。
　あるいは、発熱素子台座３１は、底壁４０ｅと同一部材で一体化されていてもよい。同様に、変調素子部台座３２は、底壁４０ｅと同一部材で一体化されていてもよい。
　また、変調素子部台座３２は、底壁４０ｅ及び発熱素子台座３１よりも熱伝導率が低い材料により構成してもよい。この場合、光変調素子１５側への伝熱を防ぎながら、発熱素子２０から底壁４０ｅへの効率的な放熱を行うことができる。
　さらに、発熱素子台座３１の材料は、底壁４０ｅよりも発熱素子２０の線膨張係数に近い材料であることが好ましい。同様に、変調素子部台座３２の材料は、底壁４０ｅよりも光変調素子１５の線膨張係数に近い材料であることが好ましい。
　図８Ｃに示す構成の光デバイス５は、発熱素子台座３１と変調素子部台座３２が、互いに離間した別体の台座部として設けられることにより、発熱素子２０から発熱素子台座３１を介した変調素子部台座３２及び変調素子部１０への伝熱を更に低減することができる。
　図８Ｄは、光デバイス５の他の構成例を示す概略断面図であり、図８Ｃの構成と同様に、発熱素子台座３１と変調素子部台座３２が、互いに離間した別体の台座部として設けられた例を示している。変調素子部１０は、変調素子部台座３２に実装されており、発熱素子台座３１は、変調素子部１０の下方まで広がっている。ここで、発熱素子台座３１が変調素子部１０の下方まで広がるとは、発熱素子台座３１と変調素子部１０が実装された変調素子部台座３２を平面視した際に、変調素子部１０の少なくとも一部と発熱素子台座３１とが重なることを意味する。発熱素子台座３１と変調素子部台座３２の間には、隙間３４ｅが設けられている。
　発熱素子２０は、発熱素子２０の下面における発熱素子台座３１に対向する領域の全面で発熱素子台座３１に接触している。一方、変調素子部１０は、変調素子部１０の一部のみが変調素子部台座３２に接触していてもよい。
　ところで、発熱素子２０、発熱素子台座３１、及び底壁４０ｅのそれぞれの線膨張係数に大きな差がある場合、各々の部品自体や接合面を破損するおそれがある。この場合、複数に分割された発熱素子台座３１を使用し、発熱素子２０から底壁４０ｅに向かって、発熱素子２０、複数に分割された発熱素子台座３１の各台座部、及び底壁４０ｅの線膨張係数が段階的になだらかに変化するように、各台座部の材料が選定されることが望ましい。このように線膨張係数を設定することで、線膨張係数差による破損を防ぐことができる。
　図８Ｄに示す光デバイス５の構成では、発熱素子台座３１が、上側の発熱素子台座３１ａと下側の発熱素子台座３１ｂに２分割されている。なお、発熱素子台座３１の分割数はこれに限定されず、３分割以上であってもよい。
　発熱素子台座３１の線膨張係数は、発熱素子２０と底壁４０ｅの線膨張係数の間の値とすることが望ましい。また、上側の発熱素子台座３１ａの材料は、下側の発熱素子台座３１ｂの材料よりも発熱素子２０の線膨張係数に近い材料であることが望ましい。一方、下側の発熱素子台座３１ｂの材料は、上側の発熱素子台座３１ａの材料よりも底壁４０ｅの線膨張係数に近い材料であることが望ましい。さらに、変調素子部台座３２の材料は、発熱素子台座３１の材料よりも光変調素子１５の線膨張係数に近い材料であることが望ましい。
　図８Ｄにおける発熱素子台座３１の中の矢印は、発熱素子２０から発熱素子台座３１への伝熱方向を概念的に示すものである。上側の発熱素子台座３１ａと下側の発熱素子台座３１ｂは、互いに接合固定されている。さらに、下側の発熱素子台座３１ｂは、底壁４０ｅに接合固定されている。一方、変調素子部台座３２は、図８Ｂに示した構成と同様に、底壁４０ｅに必ずしも接合固定されなくてもよく、底壁４０ｅに接着固定されていてもよい。
　あるいは、下側の発熱素子台座３１ｂは、底壁４０ｅと同一部材で一体化されていてもよい。同様に、変調素子部台座３２は、底壁４０ｅと同一部材で一体化されていてもよい。
　また、変調素子部台座３２は、底壁４０ｅ及び発熱素子台座３１よりも熱伝導率が低い材料により構成してもよい。この場合、光変調素子１５側への伝熱を防ぎながら、発熱素子２０から底壁４０ｅへの効率的な放熱を行うことができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス５は、発熱素子台座３１の発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間、あるいは発熱素子台座３１と変調素子部台座３２の間であって、発熱素子２０から熱が伝わる経路に、溝３４ｂ、溝３４ｄ、穴３４ｃ、又は隙間３４ｅなどの空隙が設けられた構成になっている。これにより、本実施形態に係る光デバイス５は、第２の実施形態の効果に加えて、発熱素子２０の熱が光変調素子１５へ伝わることを防ぎ、光変調素子１５の変調部１６への熱影響を低減し、光変調素子１５の変調特性を安定化させながら、発熱素子２０で発生する熱を効果的に放熱することができる。
（第６の実施形態）
　続いて、本発明の第６の実施形態に係る光デバイスについて、図面を参照しながら説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　図９の上段は、本発明の第６の実施形態に係る光デバイス６の概略平面図である。図９の下段は、図９の上段のＡ－Ａ線に沿った光デバイス６の概略断面図である。なお、図９では、筐体４０の側壁４０ａ～４０ｄと、光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２と、入力光ファイバ４３及び出力光ファイバ４４と、中継基板５２及び５３の図示を省略している。また、本実施形態では、変調素子部１０が第２の実施形態における光変調素子１５を含む場合を例に挙げて説明する。
　既に述べたように、光変調素子１５の電極パッド６４は、ワイヤボンディング等の手段を用いて、ドライバ素子２０ａの電極パッド６２に超音波圧着により接続される。発熱素子台座３１の上面側における少なくとも電極パッド６４の下面に対向する領域、すなわち、ワイヤ接続部の下部に空隙があると、超音波振動のエネルギーが逃げてしまい、ワイヤ接続が困難になる。
　このため、本実施形態の光デバイス６は、発熱素子台座３１の発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間に設けられた溝３４ｂなどの空隙に、発熱素子台座３１よりも熱伝導率の低い材料３５が配置された構成とすることが望ましい。溝３４ｂなどの空隙への材料３５の配置は、例えば、溝３４ｂなどの空隙に材料３５が充填又は塗布されることによって実現される。これにより、本実施形態に係る光デバイス６は、ワイヤ接続時の超音波振動のエネルギーを光変調素子１５の電極パッド６４に効率的に伝えることができるようになっている。空隙の例としては、図７に示した溝３４ｂ、図８Ａに示した穴３４ｃ、図８Ｂに示した溝３４ｄ、及び図８Ｃに示した隙間３４ｅなどが挙げられる。
　以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス６は、発熱素子台座３１の発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間であって、発熱素子２０から熱が伝わる経路に設けられた溝３４ｂなどの空隙に、発熱素子台座３１よりも熱伝導率の低い材料３５が充填又は塗布された構成になっている。これにより、本実施形態に係る光デバイス６は、第２の実施形態の効果に加えて、発熱素子２０の熱が光変調素子１５へ伝わることを防ぎ、光変調素子１５の変調部１６への熱影響を低減し、光変調素子１５の変調特性を安定化させることができる。
（第７の実施形態）
　続いて、本発明の第７の実施形態に係る光デバイスについて、図面を参照しながら説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　図１０の上段は、本発明の第７の実施形態に係る光デバイス７の概略平面図である。図１０の下段は、図１０の上段のＡ－Ａ線に沿った光デバイス７の概略断面図である。なお、図１０では、筐体４０の側壁４０ａ～４０ｄと、光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２と、入力光ファイバ４３及び出力光ファイバ４４と、中継基板５２及び５３の図示を省略している。また、本実施形態では、変調素子部１０が第２の実施形態における光変調素子１５を含む場合を例に挙げて説明する。
　本実施形態の光デバイス７は、発熱素子２０から光変調素子１５へ熱を伝わり難くする構造として、発熱素子台座３１の複数箇所に溝や穴を設けた構成となっている。
　例えば、図１０に示すように、発熱素子台座３１の発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間に、１以上の溝３４ｂが設けられている。
　発熱素子台座３１の光変調素子１５の変調部１６の真下を含む領域には、発熱素子台座３１の側方からドリルやレーザ等で穴開けすることによって形成された穴３４ｆが設けられている。なお、穴３４ｆは、発熱素子台座３１を必ずしも貫通しなくてもよい。この穴３４ｆの内部に空気層が形成されることにより、発熱素子２０が発した熱が光変調素子１５の変調部１６に伝わることを低減できるようになっている。
　図１１の上段は、光デバイス７の他の構成例を示す概略平面図である。図１１の下段は、図１１の上段のＡ－Ａ線に沿った光デバイス７の概略断面図である。なお、図１１では、筐体４０の側壁４０ａ～４０ｄと、光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２と、入力光ファイバ４３及び出力光ファイバ４４と、中継基板５２の図示を省略している。
　例えば、図１１に示すように、発熱素子台座３１の発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間に、１以上の溝３４ｂが設けられている。
　発熱素子２０は、発熱素子２０の下面の全面が発熱素子台座３１に接触するように発熱素子台座３１に実装されている。一方、変調素子部１０は、変調素子部１０の一部のみが発熱素子台座３１に接触するように発熱素子台座３１に実装されている。
　また、発熱素子台座３１の上面側の光変調素子１５の変調部１６の真下を含む領域には、発熱素子台座３１の上面を掘り下げることによって形成された溝３４ａが設けられている。
　既に述べたように、光変調素子１５の電極パッド６４は、ワイヤボンディング等の手段を用いて、ドライバ素子２０ａの電極パッド６２や、筐体４０内に内蔵されるかあるいは側壁４０ｃと一体化した中継基板５３の電極パッド６３に超音波圧着により接続される。発熱素子台座３１の上面側における少なくとも電極パッド６４の下面に対向する領域、すなわち、ワイヤ接続部の下部に空隙があると、超音波振動のエネルギーが逃げてしまい、ワイヤ接続が困難になる。
　図１１に示す光デバイス７は、これらの溝３４ａ，３４ｂに発熱素子台座３１よりも熱伝導率の低い材料３５が配置されているため、発熱素子２０が発した熱が光変調素子１５の変調部１６に伝わることを低減できるとともに、ワイヤ接続時の超音波振動のエネルギーを光変調素子１５の電極パッド６４に効率的に伝えることができるようになっている。なお、溝３４ａ，３４ｂへの材料３５の配置は、例えば、溝３４ａ，３４ｂに材料３５が充填又は塗布されることによって実現される。
　以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス７は、発熱素子台座３１の発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間であって、発熱素子２０から熱が伝わる経路に、溝３４ｂ又は穴３４ｆなどの空隙が設けられた構成になっている。また、本実施形態に係る光デバイス７は、発熱素子台座３１の発熱素子２０が実装される領域と変調素子部１０が実装される領域との間であって、発熱素子２０から熱が伝わる経路に設けられた溝３４ａ、溝３４ｂ、又は穴３４ｆなどの空隙に、発熱素子台座３１よりも熱伝導率の低い材料３５が充填又は塗布された構成になっている。これにより、本実施形態に係る光デバイス７は、第２の実施形態の効果に加えて、発熱素子２０の熱が光変調素子１５へ伝わることを防ぎ、光変調素子１５の変調部１６への熱影響を低減し、光変調素子１５の変調特性を安定化させることができる。
（第８の実施形態）
　続いて、本発明の第８の実施形態に係る光デバイスについて、図面を参照しながら説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　図１２の上段は、本発明の第８の実施形態に係る光デバイス８の概略平面図である。図１２の下段は、図１２の上段のＡ－Ａ線に沿った光デバイス８の概略断面図である。なお、図１２では、筐体４０の側壁４０ａ～４０ｄと、光入力アセンブリ４１及び光出力アセンブリ４２と、入力光ファイバ４３及び出力光ファイバ４４と、中継基板５２及び５３の図示を省略している。また、本実施形態では、変調素子部１０が第２の実施形態における光変調素子１５を含む場合を例に挙げて説明する。
　本実施形態の光デバイス８においては、発熱素子２０から発熱素子台座３１を介した光変調素子１５への伝熱を低減するために、変調素子部１０と発熱素子台座３１との間に、発熱素子台座３１よりも熱伝導率の低い材料からなる部品３６が配置された構成になっている。
　なお、変調素子部１０が発熱素子台座３１に直接接着される構成では、変調素子部１０の線膨張係数と発熱素子台座３１の線膨張係数に大きな差がある場合、光変調素子１５を破損したり、変調素子部１０と発熱素子台座３１の接着面の剥離が起こったりするおそれがある。本実施形態の光デバイス８は、変調素子部１０と発熱素子台座３１との間に上記部品３６が配置されているため、このような問題を解決することができる。特に、上記の部品３６の材料として、発熱素子台座３１の線膨張係数と変調素子部１０の線膨張係数の間の線膨張係数をもつ材料を使用することが望ましい。
　以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス８は、変調素子部１０と発熱素子台座３１の間に、発熱素子台座３１よりも熱伝導率の低い材料が配置された構成になっている。つまり、本実施形態に係る光デバイス８は、発熱素子２０から熱が伝わる経路に、発熱素子台座３１よりも熱伝導率の低い材料からなる部品３６が挿入されているため、発熱素子２０の熱が光変調素子１５へ伝わることを防ぎ、光変調素子１５の変調部１６への熱影響を低減し、光変調素子１５の変調特性を安定化させながら、発熱素子２０で発生する熱を効果的に放熱することができる。
（第９の実施形態）
　続いて、本発明の第９の実施形態に係る光送信装置について、図面を参照しながら説明する。なお、第１～第８の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
　図１３は、上記の実施形態に記載の光デバイス１～８のいずれかを備える光送信装置７０の概略構成を示している。
　既に述べたように、光デバイス１～８は、変調素子部１０と、変調素子部１０の光変調素子１１又は光変調素子１５に光信号を入出力する入力光ファイバ４３及び出力光ファイバ４４と、変調素子部１０の光変調素子１１又は光変調素子１５に入力される変調信号を増幅するドライバ素子（ＤＲＶ）２０ａと、を有する。変調素子部１０とドライバ素子２０ａは、筐体４０の内部に収容される。
　光送信装置７０は、光デバイス１～８のいずれかと、光デバイス１～８に変調動作を行わせる変調信号を出力する電子回路としてのデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）７１と、を有する。ドライバ素子２０ａは、ＤＳＰ７１から出力された変調信号を増幅して、変調素子部１０の光変調素子１１又は光変調素子１５の変調電極６５に印加するようになっている。ＤＳＰ７１から出力される変調信号は、例えば、高周波入力端子５０を介してドライバ素子２０ａに入力される。
　ドライバ素子２０ａやＤＳＰ７１は、筐体４０の外部に配置することも可能であるが、筐体４０の内部に配置することも可能である。特に、ドライバ素子２０ａを筐体４０の内部に配置することで、ドライバ素子２０ａからの変調信号の伝搬損失をより低減することが可能となる。
　１，２，３，４，５，６，７，８　光デバイス
　１０　変調素子部
　１１，１５　光変調素子
　１２　サブマウント
　１３　温調素子
　１６　変調部
　１９　光導波路
　２０　発熱素子
　２０ａ　ドライバ素子
　２２　下面
　３１，３１ａ，３１ｂ　発熱素子台座
　３２　変調素子部台座
　３３　段差
　３４ａ，３４ｂ，３４ｄ　溝
　３４ｃ，３４ｆ　穴
　３４ｅ　隙間
　３５　材料
　３６　部品
　３８　上面
　３９　下面
　４０　筐体
　４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ　側壁
　４０ｅ　底壁
　４０ｆ　下面
　７０　光送信装置
　７１　ＤＳＰ
 

Claims (14)

  1. 　光変調素子を含む変調素子部と、
    　発熱素子と、
    　前記発熱素子が実装される発熱素子台座と、
    　前記発熱素子台座を内部に収容する筐体と、を備える光デバイスであって、
    　前記発熱素子台座は、前記発熱素子が実装される実装面と、前記筐体に実装される実装面とを有し、
    　前記発熱素子が実装される実装面の面積は、前記筐体に実装される実装面の面積よりも小さいことを特徴とする光デバイス。
  2. 　前記変調素子部は、前記発熱素子台座に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  3. 　前記変調素子部は、前記発熱素子台座とは別体の変調素子部台座に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  4. 　前記発熱素子は、その下面における前記発熱素子台座に対向する領域の全面が前記発熱素子台座に接触するように前記発熱素子台座に実装され、
    　前記変調素子部は、その一部が前記発熱素子台座に接触するように実装されていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  5. 　前記発熱素子は、その下面における前記発熱素子台座に対向する領域の全面が前記発熱素子台座に接触するように前記発熱素子台座に実装され、
    　前記変調素子部は、その一部が前記変調素子部台座に接触するように実装されていることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
  6. 　前記発熱素子台座は前記変調素子部の下方まで広がっていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光デバイス。
  7. 　前記発熱素子台座において、前記発熱素子が実装される領域と前記変調素子部が実装される領域との間に、１以上の溝又は穴が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  8. 　前記発熱素子台座と前記変調素子部台座との間に、１以上の溝や隙間が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
  9. 　前記発熱素子台座と前記変調素子部台座とは離間していることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
  10. 　前記１以上の溝に、前記発熱素子台座よりも熱伝導率の低い材料が配置されたことを特徴とする請求項７に記載の光デバイス。
  11. 　前記変調素子部と前記発熱素子台座との間に、前記発熱素子台座よりも熱伝導率の低い材料が配置されたことを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  12. 　前記発熱素子が、前記光変調素子を駆動するドライバ素子であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の光デバイス。
  13. 　前記発熱素子台座は前記筐体の底壁と同一部材で一体化されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光デバイス。
  14. 　請求項１２に記載の光デバイスと、
    　前記光デバイスに変調動作を行わせる変調信号を出力する電子回路と、を有することを特徴とする光送信装置。
     
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