特開 2017-83507 光変調器モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-83507(P2017-83507A)

(43)【公開日】2017年5月18日

(54)【発明の名称】光変調器モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/035 20060101AFI20170414BHJP

   G02F 1/03 20060101ALI20170414BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/035

   G02F1/03 505

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-208584(P2015-208584)

(22)【出願日】2015年10月23日

(71)【出願人】

【識別番号】309015134

【氏名又は名称】富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100133570

【弁理士】

【氏名又は名称】▲徳▼永 民雄

(72)【発明者】

【氏名】土居 正治

(72)【発明者】

【氏名】久保田 嘉伸

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA22

2K102BA03

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA04

2K102CA20

2K102CA29

2K102DA20

2K102DB05

2K102DC03

2K102DC08

2K102DD05

2K102EA03

2K102EA07

2K102EA09

2K102EB11

(57)【要約】

【課題】複数の光変調器が形成される基板と信号が入力されるコネクタとの間に中継基板を備える光変調器モジュールにおいて、各光変調器に与えられる信号の減衰を抑制する。
【解決手段】光変調器モジュールは、複数の光変調器が形成された基板と、複数の光変調器を駆動する複数の信号が入力される複数の端子を含むコネクタと、基板とコネクタとの間に設けられる中継基板を備える。各光変調器は、光導波路と、光導波路の近傍に形成される変調電極と、変調電極の一方の端部に電気的に接続されるフィード電極を含む。複数の端子は、基板の長手方向に平行に並んで配置される。基板の長手方向において、各光変調器のフィード電極が電気的に接続される変調電極の端部の位置は、対応する端子が配置されている位置とほぼ同じである。中継基板には、複数の端子をそれぞれ対応する光変調器のフィード電極に電気的に接続する複数の配線パターンが形成されている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光変調器が形成された基板と、
前記複数の光変調器を駆動する複数の信号が入力される複数の端子を含むコネクタと、
前記基板と前記コネクタとの間に設けられる中継基板と、を備え、
前記基板に形成される光変調器は、それぞれ、光導波路と、前記光導波路の近傍に形成される変調電極と、前記変調電極の一方の端部に電気的に接続されるフィード電極とを含み、
前記複数の端子は、前記基板の長手方向に平行またはほぼ平行に並んで配置され、
前記基板の長手方向において、各光変調器のフィード電極が電気的に接続される変調電極の端部の位置は、それぞれ対応する端子が配置されている位置とほぼ同じであり、
前記中継基板には、前記複数の端子をそれぞれ対応する光変調器のフィード電極に電気的に接続する複数の配線パターンが形成されている
ことを特徴とする光変調器モジュール。

【請求項2】

前記中継基板において、前記複数の配線パターンは互いに平行またはほぼ平行に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。

【請求項3】

前記複数の光変調器は、前記基板の長手方向に平行またはほぼ平行に配置され、且つ、前記長手方向において前記コネクタの端子間の間隔に応じて順番にシフトした位置に配置される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器モジュール。

【請求項4】

前記基板には第１の光変調器、第２の光変調器、第３の光変調器、第４の光変調器が形成され、
前記コネクタは、前記第１の光変調器、前記第２の光変調器、前記第３の光変調器、前記第４の光変調器に対応する第１の端子、第２の端子、第３の端子、第４の端子を備え、
前記第１の光変調器、前記第２の光変調器、前記第３の光変調器、前記第４の光変調器は、前記基板の長手方向に沿って順番に配置され、
前記基板の長手方向における前記第１の光変調器に対する前記第２の光変調器の位置のずれ量は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の間隔と同じまたはほぼ同じであり、前記基板の長手方向における前記第２の光変調器に対する前記第３の光変調器の位置のずれ量は、前記第２の端子と前記第３の端子との間の間隔と同じまたはほぼ同じであり、前記基板の長手方向における前記第３の光変調器に対する前記第４の光変調器の位置のずれ量は、前記第３の端子と前記第４の端子との間の間隔と同じまたはほぼ同じである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器モジュール。

【請求項5】

各光変調器のほぼ中央に分極反転領域が配置されるように、前記基板に階段状の分極反転領域が形成される
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光変調器モジュール。

【請求項6】

各光変調器のほぼ中央に分極反転領域が配置されるように、前記基板に平行四辺形の分極反転領域が形成される
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光変調器モジュール。

【請求項7】

複数の駆動信号を生成する信号生成回路および前記複数の駆動信号により駆動される光変調器モジュールを備える光送信器であって、
前記光変調器モジュールは、
前記複数の駆動信号により駆動される複数の光変調器が形成された基板と、
前記複数の駆動信号が入力される複数の端子を含むコネクタと、
前記基板と前記コネクタとの間に設けられる中継基板と、を備え、
前記基板に形成される光変調器は、それぞれ、光導波路と、前記光導波路の近傍に形成される変調電極と、前記変調電極の一方の端部に電気的に接続されるフィード電極とを含み、
前記複数の端子は、前記基板の長手方向に平行またはほぼ平行に並んで配置され、
前記基板の長手方向において、各光変調器のフィード電極が電気的に接続される変調電極の端部の位置は、それぞれ対応する端子が配置されている位置とほぼ同じであり、
前記中継基板には、前記複数の端子をそれぞれ対応する光変調器のフィード電極に電気的に接続する複数の配線パターンが形成され、
前記コネクタと前記複数の光変調器との間の前記複数の駆動信号の伝送経路の長さの差が補償されるように、前記信号生成部は、前記複数の駆動信号の位相またはタイミングを調整する
ことを特徴とする光送信器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の光変調器を含む光変調器モジュールに係わる。

【背景技術】

【0002】

光通信システムの高速化を実現するためのキーデバイスの１つは、光変調器である。光変調器は、例えば、LiNbO3基板を利用して構成される。LiNbO3基板を利用して構成される光変調器は、ＬＮ変調器と呼ばれることがある。ＬＮ変調器は、高速変調および低チャープを実現することができるので、10Gbps〜40Gbpsの光通信システムにおいて実用化されている。また、さらに高速のデータ通信を実現するために、偏波多重光信号を生成する100Gbps ＬＮ変調器も実用化されている。

【0003】

図１は、光変調器の一例を示す。図１に示す光変調器は、偏波多重光信号を生成するために、１組のマッハツェンダ変調器１０１Ｘ、１０１Ｙを備える。マッハツェンダ変調器１０１Ｘは、１組のマッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱを含み、マッハツェンダ変調器１０１Ｙは、１組のマッハツェンダ変調器１０１ＹＩ、１０１ＹＱを含む。各マッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱ、１０１ＹＩ、１０１ＹＱは、それぞれ、基板１００の表面領域に形成される１組の平行な光導波路を含む。また、各マッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱ、１０１ＹＩ、１０１ＹＱにおいて、１組の平行な光導波路のうちの一方の近傍に信号電極１０２が形成されている。

【0004】

入力光導波路１０３は、入力連続光を分岐してマッハツェンダ変調器１０１Ｘ、１０１Ｙに導くように形成されている。マッハツェンダ変調器１０１Ｘに入力される連続光は、マッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱに導かれ、マッハツェンダ変調器１０１Ｙに入力される連続光は、マッハツェンダ変調器１０１ＹＩ、１０１ＹＱに導かれる。

【0005】

マッハツェンダ変調器１０１ＸＩに入力される連続光は、１組の光導波路を介して伝搬される。ここで、マッハツェンダ変調器１０１ＸＩの信号電極１０２にデータ信号を与えると、その信号電極１０２の近傍の光導波路の屈折率が変化する。このため、マッハツェンダ変調器１０１ＸＩの出力光信号は、信号電極１０２に与えられるデータ信号を表す。すなわち、マッハツェンダ変調器１０１ＸＩは、データ信号を表す変調光信号を生成することができる。同様に、マッハツェンダ変調器１０１ＸＱ、１０１ＹＩ、１０１ＹＱも、それぞれ対応するデータ信号を表す変調光信号を生成する。

【0006】

マッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱの出力光信号は、合波されて出力光導波路１０４Ｘに導かれ、マッハツェンダ変調器１０１ＹＩ、１０１ＹＱの出力光信号は、合波されて出力光導波路１０４Ｙに導かれる。なお、マッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱ間に位相差π／２が与えられ、マッハツェンダ変調器１０１ＹＩ、１０１ＹＱ間に位相差π／２が与えられるようにしてもよい。

【0007】

出力光導波路１０４Ｘ、１０４Ｙから出力される変調光信号は、偏波ビームコンバイナ１１０により偏波多重される。すなわち、偏波多重光信号が生成される。偏波ビームコンバイナ１１０は、光変調器の一部であってもよい。

【0008】

なお、複数の光変調器を備える光デバイスは、例えば、特許文献１に記載されている。また、複数の光変調部が並列に配置された光変調器は、例えば、特許文献２に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１０−２８６７７０号公報

【特許文献2】特開２０１０−１８５９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

光伝送装置の小型化を実現するために、光変調器のサイズを小さくすることが要求されることがある。例えば、光信号の伝搬方向において基板１００を短くするために、図２に示すように、光信号の伝搬方向において信号電極１０２間の間隔が狭くなるように信号電極１０２が形成される。図２に示す間隔Ｓは、例えば、１ｍｍ程度である。

【0011】

データ信号は、図３に示すように、コネクタ１２０を介して光変調器に与えられる。ここで、コネクタ１２０は、マッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱ、１０１ＹＩ、１０１ＹＱに対応するデータ信号が入力される端子Ｔ１〜Ｔ４を備えている。ただし、コネクタ１２０の端子間の間隔（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を十分に狭くすることは困難である。なお、ＯＩＦ（Optical Internetworking Forum）では、間隔Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ３．６ｍｍ、１０．８ｍｍ、３．６ｍｍである。このため、基板１００とコネクタ１２０との間には、中継基板１３０が設けられる。中継基板１３０上には、コネクタ１２０の端子間のピッチが、基板１００の端部における信号電極１０２間のピッチに変換されるように、配線パターン１３１が形成されている。

【0012】

加えて、光変調器により生成される偏波多重光信号の品質を高くするためには、マッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱ、１０１ＹＩ、１０１ＹＱに与えられるデータ信号間のスキューが十分に小さく調整されていることが好ましい。このため、コネクタ１２０の端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４から、マッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱ、１０１ＹＩ、１０１ＹＱの変調開始点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を経由して、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４へ至る各導電パターン（配線パターン１３１、信号電極１０２、およびＰ−Ｒ間の電極）の長さ（到達時間）が互いにほぼ同じになるように中継基板１３０が設計される。ここで、変調開始点Ｐ（Ｐ１〜Ｐ４）は、コネクタ１２０から中継基板１３０を介してマッハツェンダ変調器に到達する導電パターンが、最初にマッハツェンダ変調器に到達する位置を意味する。たとえば、図３において、Ｐ１は、マッハツェンダ変調器１０２ＸＩの変調開始点を示し、Ｐ４は、マッハツェンダ変調器１０２ＹＱの変調開始点を示す。また、Ｒ１〜Ｒ４は、光変調器チップに入力した光が各マッハツェンダ変調器に同時に到達する地点である。この場合、端子Ｔ１から配線パターン１３１、信号電極１０２、変調開始点Ｐ１を介してＲ１へ至る電気信号の到達時間と、端子Ｔ４から配線パターン１３１、信号電極１０２、変調開始点Ｐ４を介してＲ４へ至る電気信号の到達時間とが互いにほぼ同じになるように中継基板１３０が設計される。

【0013】

しかしながら、コネクタ１２０からマッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、１０１ＸＱ、１０１ＹＩ、１０１ＹＱの点Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４）へ至る各電気信号の到達時間を互いにほぼ同じするためには、中継基板１３０上に形成される信号電極１３１のパターンが長くなってしまう。また、中継基板１３０の幅Ｗが大きくなってしまう。たとえば、コネクタ１２０から各マッハツェンダ変調器の変調開始点までの長さは５〜８ｍｍ程度となっている。また、中継基板１３０の幅Ｗは、３〜４ｍｍとなっている。この結果、コネクタ１２０からマッハツェンダ変調器１０１ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱへ至る経路上でデータ信号が減衰しやすくなってしまう。特に、データ信号のレートが高いときは、データ信号が大きく減衰することがある。

【0014】

本発明の１つの側面に係わる目的は、複数の光変調器が形成される基板とデータ信号が入力されるコネクタとの間に中継基板を備える光変調器モジュールにおいて、コネクタを介して各光変調器に与えられるデータ信号の減衰を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の１つの態様の光変調器モジュールは、複数の光変調器が形成された基板と、前記複数の光変調器を駆動する複数の信号が入力される複数の端子を含むコネクタと、前記基板と前記コネクタとの間に設けられる中継基板と、を備える。前記基板に形成される光変調器は、それぞれ、光導波路と、前記光導波路の近傍に形成される変調電極と、前記変調電極の一方の端部に電気的に接続されるフィード電極とを含む。前記複数の端子は、前記基板の長手方向に平行またはほぼ平行に並んで配置される。前記基板の長手方向において、各光変調器のフィード電極が電気的に接続される変調電極の端部の位置は、それぞれ対応する端子が配置されている位置とほぼ同じである。前記中継基板には、前記複数の端子をそれぞれ対応する光変調器のフィード電極に電気的に接続する複数の配線パターンが形成されている。

【発明の効果】

【0016】

上述の態様によれば、複数の光変調器が形成される基板とデータ信号が入力されるコネクタとの間に中継基板を備える光変調器モジュールにおいて、コネクタを介して各光変調器に与えられるデータ信号の減衰が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】光変調器の一例を示す図である。

【図2】光変調器の信号電極の一例を示す図である。

【図3】光変調器モジュールの一例を示す図である。

【図4】実施形態に係わる光変調器モジュールを備える光送信器の一例を示す図である。

【図5】第１の実施形態の光変調器モジュールに実装される光変調器の一例を示す図である。

【図6】第１の実施形態の光変調器モジュールの一例を示す図である。

【図7】データ信号間のスキューを調整する構成を説明する図である。

【図8】光変調器のチャープを抑制する構成の一例を示す図である。

【図9】分極反転領域を形成する方法の一例を示す図である。

【図10】第１の実施形態の光変調器に平行四辺形の分極反転領域が形成された構成を示す図である。

【図11】第２の実施形態の光変調器モジュールの一例を示す図である。

【図12】第２の実施形態の光変調器モジュールの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図４は、本発明の実施形態に係わる光変調器モジュールを備える光送信器の一例を示す。光送信器１は、図４に示すように、変調光信号を生成するために、レーザ光源（ＬＤ）２、データ信号源３、光変調器モジュール４を備える。

【0019】

レーザ光源２は、この実施例では、所定の周波数の連続光を生成する。データ信号源３は、データ信号を生成する。この実施例では、光送信器１は、偏波多重変調光信号を生成して送信する。よって、データ信号源３は、データ信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを生成する。そして、データ信号源３により生成されるデータ信号は、不図示のドライバを介して光変調器モジュール４に与えられる。各データ信号は、光変調器モジュール４を駆動する駆動信号として使用される。

【0020】

光変調器モジュール４は、光変調器５を備え、レーザ光源２により生成される連続光をデータ信号で変調して偏波多重変調光信号を生成する。すなわち、光変調器モジュール４は、データ信号ＸＩ、ＸＱに基づいて変調光信号Ｘを生成し、データ信号ＹＩ、ＹＱに基づいて変調光信号Ｙを生成する。そして、変調光信号Ｘおよび変調光信号Ｙは、不図示の偏波ビームコンバイナにより偏波多重される。

【0021】

＜第１の実施形態＞
図５は、第１の実施形態に係わる光変調器モジュールに実装される光変調器の一例を示す。なお、光変調器５には、図４に示すレーザ光源２により生成される連続光が入力される。また、光変調器５には、図４に示すデータ信号源３により生成されるデータ信号が与えられる。

【0022】

基板１０は、電気光学効果を有する電気光学基板であり、例えば、LiNbO3（LN）などの電気光学結晶により実現される。よって、基板１０に電気信号が与えられると、その電気信号に応じて光学特性（例えば、屈折率など）が変化する。基板１０の形状は、矩形または平行四辺形である。この実施例では、基板１０の形状は平行四辺形である。

【0023】

なお、以下の記載では、連続光が入射される基板１０のエッジを「入力端」と呼ぶことがある。また、光変調器５により生成される変調光信号が出力される基板１０のエッジを「出力端」と呼ぶことがある。さらに、入力端から入射される光が基板１０上を伝搬する方向を「光伝播方向」と呼ぶことがある。この例では、光伝搬方向は、基板１０の長手方向と一致している。すなわち、入力端から入射される光は、基板１０の長手方向に伝搬される。

【0024】

基板１０の表面領域には、１組のマッハツェンダ変調器１１Ｘ、１１Ｙが形成されている。マッハツェンダ変調器１１Ｘは、１組のマッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱを含み、マッハツェンダ変調器１１Ｙは、１組のマッハツェンダ変調器１１ＹＩ、１１ＹＱを含む。マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱは、それぞれ、基板１０の表面領域に形成される１組の平行な光導波路を含む。また、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱにおいて、１組の平行な光導波路のうちの一方の近傍に変調電極１２が形成されている。なお、変調電極１２は、データ信号をマッハツェンダ変調器に与えるための信号電極の一部である。

【0025】

入力光導波路１３は、入力連続光を分岐してマッハツェンダ変調器１１Ｘ、１１Ｙに導くように形成されている。マッハツェンダ変調器１１Ｘに入力される連続光は、マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱに導かれ、マッハツェンダ変調器１１Ｙに入力される連続光は、マッハツェンダ変調器１１ＹＩ、１１ＹＱに導かれる。

【0026】

マッハツェンダ変調器１１ＸＩに入力される連続光は、１組の光導波路を介して伝搬される。ここで、マッハツェンダ変調器１１ＸＩの変調電極１２にデータ信号ＸＩを与えると、その変調電極１２の近傍の光導波路の屈折率がデータ信号ＸＩに応じて変化する。このため、マッハツェンダ変調器１１ＸＩの出力光信号は、変調電極１２に与えられるデータ信号ＸＩを表す。すなわち、マッハツェンダ変調器１１ＸＩは、データ信号ＸＩを表す変調光信号を生成することができる。同様に、マッハツェンダ変調器１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱも、それぞれ対応するデータ信号ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを表す変調光信号を生成する。

【0027】

マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱの出力光信号は、合波されて出力光導波路１４Ｘに導かれ、マッハツェンダ変調器１１ＹＩ、１１ＹＱの出力光信号は、合波されて出力光導波路１４Ｙに導かれる。なお、図示しないが、マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ間に位相差π／２が与えられ、マッハツェンダ変調器１１ＹＩ、１１ＹＱ間に位相差π／２が与えられるようにしてもよい。

【0028】

出力光導波路１４Ｘ、１４Ｙから出力される変調光信号は、不図示の偏波ビームコンバイナにより偏波多重される。すなわち、偏波多重光信号が生成される。なお、偏波ビームコンバイナは、光変調器５の一部であってもよい。

【0029】

なお、この実施例では、基板１０の形状は平行四辺形である。すなわち、基板１０は、基板１０の入力端および出力端がそれぞれ基板１０の長手方向に直交する方向に対して角度αを有するように形成されている。この構成により、基板１０の端部における光の反射が抑制される。以下の記載では、基板１０の長手方向に直交する方向を「直交方向」と呼ぶことがある。

【0030】

図６は、光変調器モジュール４の一例を示す。光変調器モジュール４は、図６に示すように、光変調器５、コネクタ２０、中継基板３０を備える。

【0031】

光変調器５は、図５および図６において同じである。すなわち、光変調器５は、マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱを備える。また、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱにおいて、１組の平行な光導波路のうちの一方の近傍に変調電極１２が形成されている。さらに、図５においては省略されているが、基板１０の表面には、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱに対してそれぞれ入力側フィード電極１５および終端側リード電極１６が形成されている。

【0032】

データ信号源３により生成されるデータ信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱは、コネクタ２０を介して光変調器５に与えられる。コネクタ２０は、データ信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱが入力される端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を備えている。なお、コネクタ２０は、ＯＩＦで規定されている構成であってもよいし、他の構成であってもよい。

【0033】

中継基板３０は、コネクタ２０と光変調器５との間に設けられる。そして、中継基板３０の表面には、コネクタ２０の各端子Ｔ１〜Ｔ４と、基板１０の表面に形成されている対応する入力側フィード電極１５とをそれぞれ電気的に接続する配線パターン３１が形成されている。すなわち、中継基板３０の表面に４本の配線パターン３１が形成されている。なお、中継基板３０の形状は、この実施例では、矩形である。

【0034】

入力側フィード電極１５の一方の端部は、対応するマッハツェンダ変調器の変調電極１２の端部に電気的に接続されている。また、入力側フィード電極１５は、中継基板３０の表面に形成されている対応する配線パターン３１に電気的に接続され得るように、基板１０の端部まで形成されている。

【0035】

終端側リード電極１６の一方の端部は、対応するマッハツェンダ変調器の変調電極１２の端部に電気的に接続されている。また、終端側リード電極１６は、基板１０の端部まで形成されて終端される。

【0036】

このように、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱに対してそれぞれ変調電極１２、入力側フィード電極１５、終端側リード電極１６が形成されている。なお、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱに対してそれぞれ設けられる変調電極１２、入力側フィード電極１５、終端側リード電極１６は、互いに電気的に接続されている。よって、互いに電気的に接続された変調電極１２、入力側フィード電極１５、終端側リード電極１６を「信号電極」と呼ぶことがある。

【0037】

上記構成の光変調器モジュール４において、各データ信号は、コネクタ２０、配線パターン３１、入力側フィード電極１５を介して対応するマッハツェンダ変調器の変調電極１２に導かれる。例えば、データ信号ＸＩは、コネクタ２０の端子Ｔ１、対応する配線パターン３１、対応する入力側フィード電極１５を介してマッハツェンダ変調器１１ＸＩの変調電極１２に導かれる。したがって、マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱは、それぞれデータ信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱに対応する変調光信号を生成することができる。

【0038】

また、各マッハツェンダ変調器のデータ信号は、入力側フィード電極１５を介して変調電極１２に到達する。そして、このデータ信号が変調電極１２を伝搬することにより、マッハツェンダ変調器は入力光を変調する。よって、以下の記載では、入力側フィード電極１５が電気的に接続されている変調電極１２の端点を「変調開始点」と呼ぶことがある。

【0039】

第１の実施形態の光変調器モジュール４は、以下の条件を満足するように形成される。
（１）コネクタ２０は、複数の端子Ｔ１〜Ｔ４が基板１０の長手方向（すなわち、光変調器５の光伝搬方向）に平行またはほぼ平行に並んで配置されるように、基板１０に対して設けられる。
（２）基板１０の長手方向において、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱの変調開始点の位置は、コネクタ２０の対応する端子Ｔ１〜Ｔ４の位置と同じまたはほぼ同じである。
（３）コネクタ２０の各端子Ｔ１〜Ｔ４から対応するマッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱへデータ信号を伝搬する経路は、可能な限り短く形成する。
（４）コネクタ２０の複数の端子Ｔ１〜Ｔ４から各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱへデータ信号を伝搬する複数の経路は、互いに平行またはほぼ平行に形成される。

【0040】

条件（１）に関して、コネクタ２０の端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、基板１０の長手方向に平行またはほぼ平行に並んで配置されている。すなわち、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が基板１０の長手方向に平行またはほぼ平行に並んで配置されるように、基板１０に対してコネクタ２０が配置される。

【0041】

条件（２）に関して、基板１０の長手方向において、マッハツェンダ変調器１１ＸＩの変調開始点の位置は、コネクタ２０の端子Ｔ１の位置と同じまたはほぼ同じである。すなわち、基板１０の長手方向において、マッハツェンダ変調器１１ＸＩの変調電極１２の一方の端点（入力側フィード電極１５が電気的に接続される端点）の位置は、端子Ｔ１の位置と同じまたはほぼ同じである。同様に、基板１０の長手方向において、マッハツェンダ変調器１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱの変調開始点の位置は、それぞれ、コネクタ２０の端子Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の位置と同じまたはほぼ同じである。

【0042】

条件（３）及び条件（４）に関して、コネクタ２０の端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４からマッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱへデータ信号を伝搬する４本の経路は、それぞれ直線またはほぼ直線であり、互いに平行またはほぼ平行に形成されている。コネクタ２０の各端子と対応するマッハツェンダ変調器との間の経路は、中継基板３０の表面に形成される配線パターン３１および基板１０の表面に形成される入力側フィード電極１５により実現される。

【0043】

したがって、第１の実施形態の光送信器モジュール４においては、図３に示す構成と比較すると、コネクタ２０からマッハツェンダ変調器へデータ信号が伝搬する経路が短くなる。すなわち、光送信器モジュール４においては、中継基板３０上で配線パターンがほぼ最短経路で形成されるので、コネクタ２０から各マッハツェンダ変調器へデータ信号が伝搬する経路が短くなる。加えて、図３に示す構成と比較して、中継基板３０の幅Ｗ（基板１０とコネクタ２０との間の間隔）も狭くなる。例えば、中継基板３０の幅Ｗを２ｍｍ以下とすることができる。また、図３に示す構成と比較すると、コネクタからマッハツェンダ変調器へデータ信号が伝搬する経路の長さを２〜３ｍｍ短くできる。この結果、コネクタ２０から各マッハツェンダ変調器へ至る経路上でのデータ信号の減衰が抑制され、光変調器５により生成される変調光信号の品質が改善される。

【0044】

なお、図６に示す実施例では、コネクタ２０の端子Ｔ１〜Ｔ４はほぼ等間隔に設けられているが、第１の実施形態はこの構成に限定されるものではない。すなわち、端子Ｔ１〜Ｔ４は等間隔に設けられている必要はない。例えば、端子Ｔ１〜Ｔ４は、ＯＩＦで提案されている配置であってもよい。この場合も、マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱの配置（すなわち、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱの変調開始点の位置）は、それぞれ基板１０の長手方向における対応する端子Ｔ１〜Ｔ４の位置と同じになるように決定される。

【0045】

但し、光変調器モジュール４においては、コネクタ２０から各マッハツェンダ変調器の変調電極１２へ至る経路の長さ（到達時間）が互いに同じではない。図６に示す例では、コネクタ２０からマッハツェンダ変調器１１ＸＩの変調電極１２を介して点Ｒ１へ至る経路（到達時間）が最も長く、コネクタ２０からマッハツェンダ変調器１１ＹＱの変調電極１２の点Ｒ４へ至る経路（到達時間）が最も短い。よって、仮に、コネクタ２０に入力されるデータ信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ間のスキューがゼロであるものとすると、マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱに到着するデータ信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ間でスキューが発生してしまう。

【0046】

そこで、光変調器モジュール４が実装される光送信器においては、光変調器モジュール４の外部でデータ信号間のスキューが調整される。データ信号は、図７に示すように、データ信号源３により生成される。そして、この実施例では、データ信号源３から出力されるデータ信号は、ドライバ回路６により増幅されてコネクタ２０に導かれる。なお、データ信号源３とドライバ回路６との間は、４本の信号線７で接続されている。また、ドライバ回路６とコネクタ２０との間は、４本の信号線８で接続されている。この場合、データ信号間のスキューは、以下のいずれかの方法で調整される。

【0047】

（１）データ信号源３は、コネクタ２０とマッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱとの間で発生するスキューを補償するように、異なるタイミングまたは位相でデータ信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを出力する。
（２）コネクタ２０とマッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱとの間で発生するスキューを補償するように、データ信号源３とドライバ回路６との間の４本の信号線７の長さが決定される。
（３）コネクタ２０とマッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱとの間で発生するスキューを補償するように、ドライバ回路６とコネクタ２０との間の４本の信号線８の長さが決定される。

【0048】

次に、光変調器モジュール４の製造プロセスの一例について記載する。基板１０は、例えば、Z-cut LiNbO3基板である。基板１０の表面領域にTiが注入され、そのTiを熱拡散することにより光導波路が形成される。ここで、基板１０に後述する分極反転領域を形成する場合は、分極反転領域を形成しない領域にレジストが形成され、基板１０に高電圧が印加される。この結果、レジストが形成されていない領域の分極が反転する。その後、基板１０の表面にSiO2層などのバッファ層が形成される。さらに、バッファ層の上面にメッキにより電極（変調電極１２、入力側フィード電極１５、終端側リード電極１６を含む）が形成される。

【0049】

コネクタ２０と中継基板３０との間においては、例えば、各端子と対応する配線パターン３１とが半田により電気的に接続される。また、中間基板３０と基板１０との間においては、例えば、各配線パターン３１と対応する入力側フィード電極１６とがワイヤボンディングにより電気的に接続される。

【0050】

＜第２の実施形態＞
光変調器により生成される変調光信号の品質は、チャープにより劣化することがある。すなわち、光変調器により変調される光が光導波路を通過するときに、その光周波数が変動することがある。このため、光変調器のチャープを抑制する構成が提案されている。

【0051】

図８は、光変調器のチャープを抑制する構成の一例を示す。この例では、基板４０の表面領域にマッハツェンダ変調器が形成されている。マッハツェンダ変調器は、１組の光導波路４１、４２、および信号電極４３を含む。基板４０の一部の領域に分極反転領域が形成されている。分極反転領域は、上述したように、所定の条件下で基板４０に高電圧を印加することにより形成される。

【0052】

分極反転領域は、マッハツェンダ変調器の中央に形成されることが好ましい。図８に示す例では、分極反転領域の入力側に形成される変調領域の長さＬ３と分極反転領域の出力側に形成される変調領域の長さＬ１とが同じまたはほぼ同じであることが好ましい。加えて、基板４０の長手方向における分極反転領域の長さＬ２は、マッハツェンダ変調器の変調領域の長さＬの約２分の１であることが好ましい。なお、変調領域は、ここでは、マッハツェンダ変調器を構成する光導波路が形成されている領域であって、信号電極に与えられるデータ信号によって光学特性が変化する部分を意味する。換言すれば、変調領域は、マッハツェンダ変調器を構成する光導波路に沿って信号電極が形成されている領域を意味する。

【0053】

信号電極４３は、マッハツェンダ変調器を構成する光導波路の近傍に設けられる。ただし、信号電極４３は、分極非反転領域で一方の光導波路の近傍に形成され、分極反転領域で他方の光導波路の近傍に形成される。図８に示す例では、分極非反転領域においては光導波路４２に沿って信号電極４３が形成され、分極反転領域においては光導波路４１に沿って信号電極４３が形成されている。

【0054】

図９は、分極反転領域を形成する方法の一例を示す。この例では、製造プロセスを効率化するために、ウェハ上に複数の光変調器が同時に形成される。ここで、各光変調器を形成するための基板の形状が平行四辺形であるときは、分極反転領域の形状も平行四辺形にすることが可能である。さらに、分極反転領域を形成するためのマスクパターンの形状を簡素にするためには、分極反転領域は、分極反転領域の斜めの辺が基板の入力端または出力端の辺と平行になるように形成される。ずなわち、図９において、α＝βとなるように分極反転領域が形成される。

【0055】

図１０は、第１の実施形態の光変調器に平行四辺形の分極反転領域が形成された構成を示す。斜線領域は、分極反転領域を示す。また、分極反転領域は、α＝βとなるように形成されている。なお、図１０において、信号電極（変調電極１２、入力側フィード電極１５、終端側リード電極１６）は省略されている。

【0056】

第１の実施形態の光変調器においては、コネクタ２０の端子Ｔ１〜Ｔ４の間隔に合わせてマッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱの配置が決定される。このため、図１〜図３に示す構成と比較して、基板１０の長手方向において、マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱ間の位置のシフトが大きくなる。このため、第１の実施形態の光変調器に単純に平行四辺形の分極反転領域を形成すると、幾つかのマッハツェンダ変調器において、分極反転領域が変調領域の中央に配置されなくなる。例えば、マッハツェンダ変調器１１ＸＩにおいては、分極反転領域の入力側の変調領域に対して分極反転領域の出力側の変調領域の長さが短い。また、マッハツェンダ変調器１１ＹＱにおいては、分極反転領域の出力側の変調領域に対して分極反転領域の入力側の変調領域の長さが短い。そして、マッハツェンダ変調器の変調領域の中央からシフトした位置に分極反転領域が配置されると、高周波信号の場合、チャープが十分に抑制されないおそれがある。そこで、第２の実施形態では、各マッハツェンダ変調器のチャープが十分に抑制されるように分極反転領域の位置および形状が設計される。

【0057】

図１１は、第２の実施形態の光変調器モジュールの一例を示す。ただし、図１１において、信号電極（変調電極１２、入力側フィード電極１５、終端側リード電極１６）は省略されている。また、コネクタ２０および中継基板３０は、第１の実施形態および第２の実施形態において実質的に同じである。

【0058】

第２の実施形態においては、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱの変調領域のほぼ中央に分極反転領域１７が配置されるように、分極反転領域１７が階段状に形成される。各マッハツェンダ変調器の信号電極は、図８に示す例と同様の構成で形成される。すなわち、各マッハツェンダ変調器において、分極非反転領域において一方の光導波路に沿って信号電極が形成され、分極反転領域１７において他方の光導波路に沿って信号電極が形成される。たとえば、分極非反転領域において下アーム側の光導波路に沿って信号電極が形成され、分極反転領域１７において上アーム側の光導波路に沿って信号電極が形成される。また、各マッハツェンダ変調器において、基板１０の長手方向における分極反転領域１７の長さが変調領域の長さの約２分の１になるように分極反転領域１７が形成される。この結果、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱのチャープが抑制される。

【0059】

なお、図１１に示す実施例では、分極反転領域１７の形状は、４個の矩形領域を接続することにより実現されるが、第２の実施形態はこの構成に限定されるものではない。例えば、４個の平行四辺形領域を接続することで略階段状の分極反転領域を形成してもよい。

【0060】

図１２は、第２の実施形態の光変調器モジュールの変形例を示す。図１２に示す実施例では、分極反転領域１８の形状は平行四辺形である。ただし、図１０に示す構成とは異なり、図１２に示す実施例では、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱの変調領域のほぼ中央に分極反転領域１８が配置されるように、分極反転領域１８が形成される。具体的には、基板１０の直交方向に対する分極反転領域１８の斜辺の角度βが、基板１０の直交方向に対する入力端／出力端の角度αよりも大きくなるように、分極反転領域１８の形状が決定される。このような構成であっても、各マッハツェンダ変調器１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱのチャープが抑制される。

【0061】

＜他の実施形態＞
中継基板３０の表面に形成される複数の配線パターン３１は、必ずしも互いに平行でなくてもよい。但し、各配線パターン３１は、直線またはほぼ直線であることが好ましい。また、基板１０の表面に形成される複数の入力側フィード電極１５は、必ずしも互いに平行でなくてもよい。但し、各入力側フィード電極１５は、直線またはほぼ直線であることが好ましい。さらに、各配線パターン３１および対応する入力側フィード電極１５は、必ずしも１つの直線上に配置されなくてもよい。すなわち、各配線パターン３１および対応する入力側フィード電極１５は、任意の角度で配置されるようにしてもよい。

【0062】

中継基板３０は、複数のサブ基板で構成してもよい。例えば、コネクタ２０の各端子に対して１枚のサブ基板を設ける構成であってもよい。この場合、各サブ基板上にそれぞれ配線パターン３１が形成される。また、各サブ基板上に形成される配線パターン３１がそれぞれ対応する入力側フィード電極１５に電気的に接続される。

【符号の説明】

【0063】

３ データ信号源
４ 光変調器モジュール
５ 光変調器
１０ 基板
１１Ｘ、１１Ｙ マッハツェンダ変調器
１１ＸＩ、１１ＸＱ、１１ＹＩ、１１ＹＱ マッハツェンダ変調器
１２ 変調電極
１５ 入力側フィード電極
１６ 終端側リード電極
１７、１８ 分極反転領域
２０ コネクタ
３０ 中継基板
３１ 配線パターン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2016年8月18日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光変調器が形成された基板と、
前記複数の光変調器を駆動する複数の信号が入力される複数の端子を含むコネクタと、
前記基板と前記コネクタとの間に設けられる中継基板と、を備え、
前記基板に形成される光変調器は、それぞれ、光導波路と、前記光導波路の近傍に形成される変調電極と、前記変調電極の一方の端部に電気的に接続されるフィード電極とを含み、
前記複数の端子は、前記基板の長手方向に平行またはほぼ平行に並んで配置され、
前記基板の長手方向において、各光変調器のフィード電極が電気的に接続される変調電極の端部の位置は、それぞれ対応する端子が配置されている位置とほぼ同じであり、
前記中継基板には、前記複数の端子をそれぞれ対応する光変調器のフィード電極に電気的に接続する複数の配線パターンが形成されている
ことを特徴とする光変調器モジュール。

【請求項2】

前記中継基板において、前記複数の配線パターンは互いに平行またはほぼ平行に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。

【請求項3】

前記複数の光変調器は、前記基板の長手方向に平行またはほぼ平行に配置され、且つ、前記長手方向において前記コネクタの端子間の間隔に応じて順番にシフトした位置に配置される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器モジュール。

【請求項4】

前記基板には第１の光変調器、第２の光変調器、第３の光変調器、第４の光変調器が形成され、
前記コネクタは、前記第１の光変調器、前記第２の光変調器、前記第３の光変調器、前記第４の光変調器に対応する第１の端子、第２の端子、第３の端子、第４の端子を備え、
前記第１の光変調器、前記第２の光変調器、前記第３の光変調器、前記第４の光変調器は、前記基板の長手方向に沿って順番に配置され、
前記基板の長手方向における前記第１の光変調器に対する前記第２の光変調器の位置のずれ量は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の間隔と同じまたはほぼ同じであり、前記基板の長手方向における前記第２の光変調器に対する前記第３の光変調器の位置のずれ量は、前記第２の端子と前記第３の端子との間の間隔と同じまたはほぼ同じであり、前記基板の長手方向における前記第３の光変調器に対する前記第４の光変調器の位置のずれ量は、前記第３の端子と前記第４の端子との間の間隔と同じまたはほぼ同じである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器モジュール。

【請求項5】

各光変調器のほぼ中央に分極反転領域が配置されるように、前記基板に階段状の分極反転領域が形成される
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光変調器モジュール。

【請求項6】

各光変調器のほぼ中央に分極反転領域が配置されるように、前記基板に平行四辺形の分極反転領域が形成される
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光変調器モジュール。

【請求項7】

複数の駆動信号を生成する信号生成回路および前記複数の駆動信号により駆動される光変調器モジュールを備える光送信器であって、
前記光変調器モジュールは、
前記複数の駆動信号により駆動される複数の光変調器が形成された基板と、
前記複数の駆動信号が入力される複数の端子を含むコネクタと、
前記基板と前記コネクタとの間に設けられる中継基板と、を備え、
前記基板に形成される光変調器は、それぞれ、光導波路と、前記光導波路の近傍に形成される変調電極と、前記変調電極の一方の端部に電気的に接続されるフィード電極とを含み、
前記複数の端子は、前記基板の長手方向に平行またはほぼ平行に並んで配置され、
前記基板の長手方向において、各光変調器のフィード電極が電気的に接続される変調電極の端部の位置は、それぞれ対応する端子が配置されている位置とほぼ同じであり、
前記中継基板には、前記複数の端子をそれぞれ対応する光変調器のフィード電極に電気的に接続する複数の配線パターンが形成され、
前記コネクタと前記複数の光変調器との間の前記複数の駆動信号の伝送経路の長さの差が補償されるように、前記信号生成回路は、前記複数の駆動信号の位相またはタイミングを調整する
ことを特徴とする光送信器。