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CN107797310B - 光调制器 - Google Patents

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CN107797310B
CN107797310B CN201710751121.3A CN201710751121A CN107797310B CN 107797310 B CN107797310 B CN 107797310B CN 201710751121 A CN201710751121 A CN 201710751121A CN 107797310 B CN107797310 B CN 107797310B
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种光调制器。使将不同波长的光波相互独立地调制的光调制器中的基板上的调制电极的配线的处理容易，抑制光调制器的尺寸的大型化。而且，缩短损失大的基板上的调制电极的配线，抑制高频特性的劣化。在对波长(λ1)的光进行调制的光调制区域(M1)中，在光波行进方向上，依次配置调制电极(3)、偏压电极(4a)、偏压电极(4b)。另一方面，在对波长(λ2)的光进行调制的光调制区域(M2)中，在光波行进方向上，依次配置偏压电极(4b)、偏压电极(4a)、调制电极(3)。即，相对于基板(1)的长度方向，按照各波长(λ1、λ2)来调换调制电极(3)及偏压电极(4a、4b)的顺序。

Description

光调制器
技术领域
本发明涉及光调制器，尤其是涉及双波长集成型等的高集成型调制器的结构。
背景技术
在光通信系统的高速化、大容量化的进展中，其使用的光调制器的高性能化、高密度化不断发展。而且，伴随着光调制器的小型化的要求，构成光调制器的光调制元件的小型化也不断进展。然而，光调制器的高性能化与高密度化及小型化是相互矛盾的要求，因此要求设法使它们同时得到兼顾。
关于这样的光调制器，提出了以下的发明。
例如，专利文献1公开了如下的结构：在FPC上具有多个DC引脚(A)和相比该DC引脚(A)而配置在电极侧的多个DC引脚(B)，设有从多个DC引脚(B)通过RF引脚的相反侧而到达电极的多个配线。
例如，专利文献2公开了如下的结构：将第一光调制器具备的第一信号电极配置在基板的输入侧，将第二光调制器具备的第二信号电极配置在基板的输出侧。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2010-286770号公报
【专利文献2】日本特开2015-169798号公报
发明内容
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
近年来，开发了双波长集成型等的高集成型光调制器。图1示出以往的双波长集成型DP-QPSK(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying)调制器的构成例。该图的光调制器具有被输入波长λ1的光波的光调制区域M1和被输入与波长λ1不同的波长λ2的光波的光调制区域M2，上述光调制区域M1、M2相互独立地动作。
光调制区域M1、M2分别在具有电光效应的基板1上具备光波导2、用于通过控制信号而控制在光波导2中传播的光波的控制电极、用于检测在光波导2中传播的光波的受光元件5。控制电极由被施加作为控制信号的一种的高频信号(RF信号)的调制电极3、被施加作为控制信号的一种的DC信号的偏压电极4a、4b等构成。
各光调制区域M1、M2的光波导2构成为将马赫-曾德尔型波导呈嵌套式地多级配置的结构，与之相应地设有多个控制电极(调制电极3及偏压电极4a、4b)、受光元件5。
在光调制区域M1的下游配置有极化合成部6，在主马赫-曾德尔型波导的输出侧支路部中传播的光波通过极化合成部6进行合成，向光纤输出。关于光调制区域M2也同样。极化合成部6存在使用空间光学系统进行极化合成的结构的情况、使用光波导进行极化合成的结构的情况等。
如上所述，在高集成型光调制器中，使用配置有多个控制电极、受光元件的基板(芯片)。因此，与这些部件连接的配线(未图示)的处理增多，存在高集成型调制器的尺寸大型化的问题。
本发明要解决的课题在于解决上述的问题，使相互独立地调制不同波长的光波的光调制器中的基板上的调制电极的配线的处理容易，抑制光调制器的尺寸的大型化。而且，缩短损失大的基板上的调制电极的配线，抑制高频特性的劣化。
【用于解决课题的方案】
为了解决上述课题，本发明的光调制器具有以下的技术特征。
(1)一种光调制器，在具有电光效应的基板上，沿该基板的宽度方向并列地形成有对于第一波长的光进行调制的第一光调制区域和对于第二波长的光进行调制的第二光调制区域，其特征在于，所述光调制区域分别具有调制电极及偏压电极，相对于所述基板的长度方向，按照各所述波长来调换所述调制电极及所述偏压电极的顺序。
(2)在上述(1)记载的光调制器中，其特征在于，使所述第一波长的光在所述第一光调制区域中行进的方向与所述第二波长的光在所述第二光调制区域中行进的方向相反。
(3)在上述(1)或(2)记载的光调制器中，其特征在于，所述基板收纳于壳体，在所述壳体设置有所述调制电极用的RF接口及所述偏压电极用的DC接口，在所述壳体的一侧面上依次设置有所述DC接口、所述RF接口、所述DC接口。
(4)在上述(1)至(3)中任一记载的光调制器中，其特征在于，作为所述偏压电极而具有第一偏压电极及第二偏压电极，相对于所述基板的长度方向，按照各所述波长来调换所述调制电极、所述第一偏压电极、所述第二偏压电极的顺序。
【发明效果】
根据本发明，能够使将不同波长的光波相互独立地调制的光调制器中的基板上的调制电极的配线的处理容易，抑制光调制器的尺寸的大型化。而且，能够缩短损失大的基板上的调制电极的配线，抑制高频特性的劣化。
附图说明
图1是表示以往的双波长集成型DP-QPSK调制器的构成例的俯视图。
图2是说明本发明的第一实施例的光调制器的俯视图。
图3是说明本发明的第二实施例的调制器的俯视图。
图4是说明本发明的第三实施例的光调制器的俯视图。
图5是说明本发明的第四实施例的光调制器的俯视图。
【标号说明】
1 基板
2 光波导
3 调制电极
4a、4b 偏压电极
5 受光元件
6 极化合成部
7 终端基板
8 壳体
11、12、13、14 配线
15 偏压电极横跨部
21、22、23、24 连接焊盘
31 RF接口
32 DC接口
33 监控PD接口
41、42 光纤
M1、M2 光调制区域
具体实施方式
以下，详细说明本发明的光调制器。
在本发明的光调制器中，例如如图2所示，在具有电光效应的基板1上沿该基板的宽度方向并列地形成有对波长λ1的光进行调制的光调制区域M1和对波长λ2的光进行调制的光调制区域M2。光调制区域M1、M2分别具有调制电极3及偏压电极4a、4b，相对于基板1的长度方向，按照各波长λ1、λ2来调换调制电极3及偏压电极4a、4b的顺序。
作为基板1，只要是石英、半导体等能够形成光波导的基板即可，尤其是可以适当利用具有电光效应的基板，即，使用了LiNbO3(铌酸锂)、LiTaO3(钽酸锂)或PLZT(锆钛酸铅镧)中的任一个单结晶等的基板。
形成于基板1的光波导2例如通过在LiNbO3基板(LN基板)上将钛(Ti)等高折射率物质进行热扩散而形成。而且，也可以利用在成为光波导的部分的两侧形成有槽的棱型光波导或者使光波导部分为凸状的脊型波导。而且，在PLC等的不同的波导基板上形成光波导、并将这些波导基板粘合并集成的光回路中也可以适用本发明。
在基板1上形成有对于从光纤41输入的光进行调制的相位极化调制或正交振幅调制用的2个光调制区域M1、M2。光调制区域M1是进行波长λ1的光的调制的区域，光调制区域M2是进行波长λ2的光的调制的区域，沿基板的宽度方向并列形成。
光调制区域M1、M2分别具备光波导2、用于通过控制信号对于在光波导2中传播的光波进行控制的控制电极、用于检测在光波导2中传播的光波的受光元件5。作为控制电极，存在被施加作为控制信号的一种的高频信号(RF信号)的调制电极3、将该调制电极3包围的接地电极(未图示)、被施加作为控制信号的一种的DC信号的偏压电极4a、4b等。这些控制电极在基板表面上形成Ti、Au的电极图案，可以通过镀金方法等形成。而且，根据需要在光波导形成后的基板表面上也可以设置电介质SiO2等的缓冲层。
各光调制区域M1、M2的光波导2构成为将马赫-曾德尔型波导呈嵌套式地多级配置的结构，并与之相应地设有多个控制电极(调制电极3及偏压电极4a、4b)、受光元件5。例如，关于嵌套式结构，在与调制电极3相同的阶层(副马赫-曾德尔型波导部)设置偏压电极4a，在比其高一层的阶层(主马赫-曾德尔型波导部)设置偏压电极4b。而且，在差动偏压电极的情况下，从各个作用部连接2个电极。在该情况下，也存在未连接或与GND-外壳连接的引脚。
在光调制区域M1的下游配置极化合成部6，通过极化合成部6将在主马赫-曾德尔型波导的输出侧支路部中传播的光波进行合成，向光纤42输出。关于光调制区域M2也同样。极化合成部6存在使用空间光学系统进行极化合成的结构的情况、使用光波导进行极化合成的结构的情况等。
在基板1上，沿着基板长度方向的边，并列配置有RF信号输入用的连接焊盘21、RF信号输出用的连接焊盘22、DC信号输入用的连接焊盘23、监控信号输出用的连接焊盘24。而且，与基板1的基板长度方向的边相邻地配置有RF信号终端用的终端基板7。
基板1、终端基板7收容在光调制器的壳体8内。在壳体8的一侧面上，沿着基板长度方向的边，设有RF信号输入用的RF接口31、DC信号输入用的DC接口32、监控信号输出用的监控PD接口33。RF接口31例如使用连接器、FPC(Flexible Printed Circuits)而构成。DC接口32及监控PD接口33例如使用引脚、FPC而构成。
调制电极3经由形成在基板1上的配线11、连接焊盘21而与RF接口31电连接。而且，调制电极3经由形成在基板1上的配线12、连接焊盘22而与终端基板8电连接。偏压电极4a、4b经由形成在基板1上的配线13、连接焊盘23而与DC接口32电连接。受光元件5经由形成在基板1上的配线14、连接焊盘24而与监控PD接口33电连接。各接口与连接焊盘可以经由用于对信号进行中继的中继基板而电连接。对于偏压电极4a、4b的配线13在基板1上与对于调制电极3的配线11交叉的部分(偏压电极横跨部15)以横跨配线11的方式配置。即，在偏压电极横跨部15中，相比对于偏压电极4a、4b的配线13而优先配置对于调制电极3的配线11。偏压电极横跨部15的配线13能够成为例如通过引线接合而横跨配线11的结构。需要说明的是，也可以使用将各个配线层叠设置的结构等其他的结构。
本发明的光调制器的主要特征在于，光调制区域分别具有调制电极及偏压电极，相对于基板的长度方向，按照各波长来调换调制电极及偏压电极的顺序。需要说明的是，基板的长度方向对应于光波行进方向(在图1中，朝向附图左侧的方向)。
以下，参照实施例具体进行说明。
【实施例1】
图2是说明本发明的第一实施例的光调制器的俯视图。
第一实施例的光调制器在对于波长λ1的光进行调制的光调制区域M1中，在光波行进方向上，依次配置调制电极3、偏压电极4a、偏压电极4b。另一方面，在对于波长λ2的光进行调制的光调制区域M2中，在光波行进方向上，依次配置偏压电极4b、偏压电极4a、调制电极3。即，相对于基板1的长度方向，按照各波长λ1、λ2来调换调制电极3及偏压电极4a、4b的顺序。换言之，在光调制区域M1中，在调制电极3的后段配置偏压电极4a、4b，在光调制区域M2中，在调制电极3的前段配置偏压电极4a、4b。在观察整体的情况下，成为将偏压电极4a、4b分散地配置在调制电极3的前段和后段的结构。对应于此，在基板1的一边，依次配置DC信号输入用的连接焊盘23、RF信号输入用的连接焊盘21、DC信号输入用的连接焊盘23。而且，在壳体8的一侧面(与基板1的一边相对的侧面)，依次配置DC接口32、RF接口31、DC接口32。
这样，通过按照光波的各波长(各光调制区域)来调换各电极的配置顺序，而能够按照各波长将调制电极沿基板长度方向错开配置，因此基板上的调制电极的配线的处理容易。因此，与使调制电极及偏压电极的配置顺序一致的结构相比，能够简化并缩短基板上的配线，因此能够抑制光调制器的尺寸的大型化。而且，能够缩短损失大的基板上的调制电极的配线，因此能够抑制高频特性的劣化。通常，成为从1个信号处理器输出多个调制信号(高频信号)的结构，因此为了抑制高频特性的劣化或实现光调制器的安装空间的小型化，RF接口优选如本实施例那样汇集于壳体8的一侧面。
另外，优选具备用于防止调制电极的配线与偏压电极的配线的干涉的干涉防止单元。作为干涉防止单元，可以使用例如在调制电极的配线与偏压电极的配线之间配置与光调制器的壳体连接而接地的金属等的结构。在后述的其他的实施例中也优选同样设置干涉防止单元。
【实施例2】
图3是说明本发明的第二实施例的光调制器的俯视图。
第二实施例的光调制器在对于波长λ1的光进行调制的光调制区域M1中，在光波行进方向上，依次配置调制电极3、偏压电极4a、偏压电极4b。另一方面，在对于波长λ2的光进行调制的光调制区域M2中，在光波行进方向上，依次配置偏压电极4b、调制电极3、偏压电极4a。即，在光调制区域M2中，不是将偏压电极4a、4b全部配置在调制电极3的前段，而是仅将上位阶层侧(主马赫-曾德尔型波导部)的偏压电极4b配置在调制电极3的前段。如果将偏压电极4a设为第一偏压电极，将偏压电极4b设为第二偏压电极，则第二实施例成为相对于基板的长度方向，按照各波长而调换了调制电极、第一偏压电极、第二偏压电极的结构。
在这样的结构中，也能够按照各波长将调制电极沿基板长度方向错开配置，因此基板上的调制电极的配线的处理变得容易。因此，与使调制电极及偏压电极的配置顺序一致的结构相比，能够简化并缩短基板上的配线，因此能够抑制调制器的尺寸的大型化。而且，能够缩短损失大的基板上的调制电极的配线，因此能够抑制高频特性的劣化。
【实施例3】
图4是说明本发明的第三实施例的光调制器的俯视图。以下，以第一及第二实施例中的波长λ1、λ2的各光行进的方向(朝向附图左侧的方向)为基准方向进行说明。
在第一、第二实施例中，波长λ1、波长λ2的各光从与光调制器的基准方向上游侧(附图右侧)连接的光纤41输入，在基于光调制区域M1、M2的调制后，向与光调制器的基准方向下游侧(附图左侧)连接的光纤42输出。
相对于此，在第三实施例中，波长λ1的光从与光调制器的基准方向上游侧连接的光纤41输入，在基于光调制区域M1的调制后，向与光调制器的基准方向下游侧连接的光纤42输出。另一方面，波长λ2的光从与光调制器的基准方向下游侧连接的光纤41输入，在基于光调制区域M2的调制后，向与光调制器的基准方向上游侧连接的光纤42输出。
第三实施例的光调制器在对于波长λ1的光进行调制的光调制区域M1中，在波长λ1的光的行进方向(基准方向)上，依次配置调制电极3、偏压电极4a、偏压电极4b。而且，在对于波长λ2的光进行调制的光调制区域M2中，在波长λ2的光的行进方向(基准方向的反方向)上，依次配置调制电极3、偏压电极4a、偏压电极4b。即，相对于基板1的长度方向，按照各波长λ1、λ2来调换调制电极3及偏压电极4a、4b的顺序。从一方的光波的行进方向例如基准方向观察时，在光调制区域M1中，在调制电极3的后段配置偏压电极4a、4b，在光调制区域M2中，在调制电极3的前段配置偏压电极4a、4b。在整体上观察时，成为将偏压电极4a、4b分散地配置在调制电极3的前段和后段的结构。
这样，在第三实施例中，使光调制区域M1中的调制电极3及偏压电极4a、4b的配置顺序与光调制区域M2中的调制电极3及偏压电极4a、4b的配置顺序相反。而且，使波长λ1的光在光调制区域M1中行进的方向与波长λ2的光在光调制区域M2中行进的方向相反。
在这样的结构中，也能够按照各波长将调制电极沿基板长度方向错开配置，因此基板上的调制电极的配线的处理变得容易。因此，与使调制电极及偏压电极的配置顺序一致的结构相比，能够简化并缩短基板上的配线，因此能够抑制调制器的尺寸的大型化。而且，能够缩短损失大的基板上的调制电极的配线，因此能够抑制高频特性的劣化。
【实施例4】
图5是说明本发明的第四实施例的光调制器的俯视图。
第四实施例的光调制器中，基板1上的调制电极3、偏压电极4a、4b的配置顺序与第三实施例相同。但是，波长λ1的光在第三实施例中从与光调制器的基准方向上游侧连接的光纤41输入，但是在第四实施例中从与光调制器的基准方向下游侧连接的光纤41输入。该光纤41在光调制器的壳体8内向反方向折回，从基准方向上游侧向基板1输入光。调制后的波长λ1的光向处于基板1的基准方向下游侧的光纤42输出。该光纤42在光调制器内部向反方向折回，从基准方向上游侧向光调制器的外部引出。光纤41、42可以在搭载基板1的调制器基板上折回，也可以在与外部连接的波导基板上折回，还可以在空间光学系统中折回。
这样，在第四实施例中，也与第三实施例同样，使光调制区域M1中的调制电极3及偏压电极4a、4b的配置顺序与光调制区域M2中的调制电极3及偏压电极4a、4b的配置顺序相反。而且，使波长λ1的光在光调制区域M1中行进的方向与波长λ2的光在光调制区域M2中行进的方向相反。
在这样的结构中，也能够按照各波长将调制电极沿基板长度方向错开配置，因此基板上的调制电极的配线的处理变得容易。因此，与使调制电极及偏压电极的配置顺序一致的结构相比，能够简化并缩短基板上的配线，因此能够抑制调制器的尺寸的大型化。而且，能够缩短损失大的基板上的调制电极的配线，因此能够抑制高频特性的劣化。
以上，基于实施例而说明了本发明，但是本发明并非限定于上述的内容，在不脱离本发明的主旨的范围内当然能够适当进行设计变更。
例如，可以将偏压电极中的1个配置在调制电极的前段而将其余全部配置在后段，也可以与之相反，将偏压电极中的1个配置在调制电极的后段而将其余全部配置在前段。
【产业上的可利用性】
如以上说明那样，根据本发明，能够使将不同波长的光波相互独立地调制的光调制器中的基板上的调制电极的配线的处理容易，能够抑制光调制器的尺寸的大型化。而且，能够缩短损失大的基板上的调制电极的配线，抑制高频特性的劣化。

Claims (2)

1.一种光调制器，在具有电光效应的基板上，沿该基板的宽度方向并列地形成有对于第一波长的光进行调制的第一光调制区域和对于第二波长的光进行调制的第二光调制区域，其特征在于，
所述第一光调制区域(M1)和所述第二光调制区域(M2)的光波导(2)构成为将马赫-曾德尔型波导呈嵌套式地多级配置的嵌套式结构，并相应地设有调制电极(3)、第一偏压电极(4a)及第二偏压电极(4b)，
在所述嵌套式结构中，在作为与所述调制电极(3)相同的阶层的副马赫-曾德尔型波导部设置所述第一偏压电极(4a)，在作为比所述调制电极(3)高一层的阶层的主马赫-曾德尔型波导部设置所述第二偏压电极(4b)，
相对于所述基板的长度方向，在所述第一光调制区域(M1)中，在光波行进方向上，依次配置所述调制电极(3)、所述第一偏压电极(4a)、所述第二偏压电极(4b)，在所述第二光调制区域(M2)中，在光波行进方向上，依次配置所述第二偏压电极(4b)、所述调制电极(3)、所述第一偏压电极(4a)。
2.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，
所述基板收纳于壳体，
在所述壳体设置有所述调制电极用的RF接口及所述偏压电极用的DC接口，
在所述壳体的一侧面上依次设置有所述DC接口、所述RF接口、所述DC接口。
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