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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6168171
(24)【登録日】2017年7月7日
(45)【発行日】2017年7月26日
(54)【発明の名称】光モジュール
(51)【国際特許分類】
G02F 1/03 20060101AFI20170713BHJP
【ＦＩ】
G02F1/03 505
【請求項の数】7
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2016-11913(P2016-11913)
(22)【出願日】2016年1月25日
【審査請求日】2016年11月2日
(73)【特許権者】
【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】110002147
【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石井 晃
(72)【発明者】
【氏名】丸山 眞示
(72)【発明者】
【氏名】櫻井 裕樹
(72)【発明者】
【氏名】土居 正治
(72)【発明者】
【氏名】尾山 修
(72)【発明者】
【氏名】上岡 正美
【審査官】
奥村 政人
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１２−０４８１２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１５−１７２６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−３３１７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−１４０１０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−０８５８１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００３／０２２７６６６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｆ １／００− １／１２５
Ｇ０２Ｆ １／２１− ７／００
Ｇ０２Ｂ ６／１２− ６／１４
Ｈ０１Ｓ ５／００− ５／５０
Ｈ０４Ｂ １０／００−１０／２８
Ｈ０４Ｊ １４／００−１４／０８
Ｈ０５Ｋ １／１４
Ｈ０５Ｋ ３／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気信号を生成するドライバと、
前記ドライバの少なくとも一部が収容される切欠部を有し、前記ドライバによって生成される電気信号を用いて光変調を行う光変調器と、
前記光変調器の切欠部において前記ドライバと電気的に接続する第１のコネクタと、
前記光変調器の切欠部における前記第１のコネクタが設けられた面と対向する面に設けられ、前記光変調器と電気的に接続する第２のコネクタと、
前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタに接続し、前記ドライバによって生成される電気信号を前記光変調器へ伝送する同軸ピンと
を有することを特徴とする光モジュール。
前記ドライバの少なくとも一部が収容される切欠部を有し、前記ドライバによって生成される電気信号を用いて光変調を行う光変調器と、
前記光変調器の切欠部において前記ドライバと電気的に接続する第１のコネクタと、
前記光変調器の切欠部における前記第１のコネクタが設けられた面と対向する面に設けられ、前記光変調器と電気的に接続する第２のコネクタと、
前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタに接続し、前記ドライバによって生成される電気信号を前記光変調器へ伝送する同軸ピンと
を有することを特徴とする光モジュール。
【請求項2】
前記第１のコネクタは、
前記光変調器の切欠部において挿入口が基板の厚み方向に向けられた状態で前記基板に固定され、前記基板上の第１の電極パターンを介して前記ドライバと電気的に接続し、
前記第２のコネクタは、
挿入口が前記基板の厚み方向に向けられた状態で前記光変調器の切欠部の前記第１のコネクタに対向する面に設けられ、前記光変調器と電気的に接続し、
前記同軸ピンは、
前記第１のコネクタの挿入口及び前記第２のコネクタの挿入口に挿入されることによって、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタに接続することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
前記光変調器の切欠部において挿入口が基板の厚み方向に向けられた状態で前記基板に固定され、前記基板上の第１の電極パターンを介して前記ドライバと電気的に接続し、
前記第２のコネクタは、
挿入口が前記基板の厚み方向に向けられた状態で前記光変調器の切欠部の前記第１のコネクタに対向する面に設けられ、前記光変調器と電気的に接続し、
前記同軸ピンは、
前記第１のコネクタの挿入口及び前記第２のコネクタの挿入口に挿入されることによって、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタに接続することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項3】
前記第１のコネクタは、
複数の前記第１のコネクタがアレイ状に配置されるベース部材を介して、前記基板に固定されることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
複数の前記第１のコネクタがアレイ状に配置されるベース部材を介して、前記基板に固定されることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項4】
前記第１のコネクタは、
前記光変調器の切欠部において挿入口が基板の厚み方向と交差する方向に向けられた状態で前記ドライバに固定され、かつ、前記ドライバと電気的に接続し、
前記第２のコネクタは、
挿入口が前記基板の厚み方向と交差する方向に向けられた状態で前記光変調器の切欠部の前記第１のコネクタに対向する面に設けられ、前記光変調器と電気的に接続し、
前記同軸ピンは、
前記第１のコネクタの挿入口及び前記第２のコネクタの挿入口に挿入されることによって、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタに接続することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
前記光変調器の切欠部において挿入口が基板の厚み方向と交差する方向に向けられた状態で前記ドライバに固定され、かつ、前記ドライバと電気的に接続し、
前記第２のコネクタは、
挿入口が前記基板の厚み方向と交差する方向に向けられた状態で前記光変調器の切欠部の前記第１のコネクタに対向する面に設けられ、前記光変調器と電気的に接続し、
前記同軸ピンは、
前記第１のコネクタの挿入口及び前記第２のコネクタの挿入口に挿入されることによって、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタに接続することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項5】
前記光変調器は、
前記切欠部とは異なる他の切欠部と、前記電気信号とは異なる信号の入力用の端子であって、前記他の切欠部へ突出する前記端子とをさらに有し、
前記端子は、
前記光変調器の前記他の切欠部において前記基板上の第２の電極パターンに電気的に接続することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の光モジュール。
前記切欠部とは異なる他の切欠部と、前記電気信号とは異なる信号の入力用の端子であって、前記他の切欠部へ突出する前記端子とをさらに有し、
前記端子は、
前記光変調器の前記他の切欠部において前記基板上の第２の電極パターンに電気的に接続することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の光モジュール。
【請求項6】
前記第１のコネクタと前記同軸ピンとは一体的に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光モジュール。
【請求項7】
前記第２のコネクタと前記同軸ピンとは一体的に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光源において発生する光を変調する光変調器には、マッハツェンダ干渉計が用いられることがある。このような光変調器においては、平行な光導波路に沿って信号電極及び接地電極が設けられる。近年では、光変調方式が多様化しているため、光変調器は、複数のマッハツェンダ干渉計を備えることが多くなっている。この場合、複数のマッハツェンダ干渉計を１チップに集積することにより、光変調器のサイズを小さくすることが可能である。
【0003】
複数のマッハツェンダ干渉計を備える光変調器は、複数の異なる電気信号が入力されることで多値変調信号を生成することができる。すなわち、それぞれのマッハツェンダ干渉計に対応する信号電極に、異なる電気信号が外部から入力されることにより、例えばＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）方式などの多値変調方式による光変調が可能となる。
【0004】
光変調器への電気信号の入力部と、光変調器への電気信号を生成するドライバとは、可撓性を有するフレキシブルプリント回路板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）を用いて接続されることがある。
【0005】
具体的には、ＦＰＣには、光変調器の複数の信号電極に対応する複数の配線パターンがプリントされており、ドライバから出力される電気信号が、ＦＰＣにプリントされた配線パターンを介して光変調器へ入力される。ＦＰＣのドライバ側の一端は、各配線パターンが例えばドライバからの電気信号を出力する電極パターンにはんだ付けされることにより、ドライバと電気的に接続される。また、ＦＰＣの光変調器側の一端は、光変調器のパッケージに形成される切欠部に挿入され、各配線パターンが例えば切欠部の上面から下方へ突出する同軸端子にはんだ付けされることにより、光変調器と電気的に接続される。
【0006】
ところで、装置の小型化の観点から、異なる基板を用いて光変調器とドライバとを階層状に配置し、階層状に配置された光変調器とドライバとをＦＰＣによって接続する構造が用いられることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００５−１２８４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、階層状に配置された光変調器とドライバとをＦＰＣによって接続する構造では、光変調器の配置スペースとドライバの配置スペースとが分離されるため、装置全体の実装面積が増大する恐れがある。このため、光変調器とドライバとを階層状に配置する構造は、実用的ではない。
【0009】
そこで、光変調器のパッケージに形成される切欠部へドライバの一部を収容することにより、ドライバに対応する実装面積を削減することも考えられる。しかし、この場合には、切欠部へ突出する同軸端子と、ドライバとが近接することになり、同軸端子とドライバから延伸する電極パターンとを接続するＦＰＣに急な屈曲が生じる。ＦＰＣに屈曲が生じると、屈曲を吸収するためにＦＰＣの長さが増大する。
【0010】
ドライバからＦＰＣを介して光変調器に供給される電気信号は、高周波信号であるため、電気信号がＦＰＣによって伝送される場合、ＦＰＣの長さが増大するほど、電気信号の減衰が大きくなることが知られている。すなわち、光変調器のパッケージに形成される切欠部へドライバの一部を収容する場合、ＦＰＣを用いて光変調器とドライバとを接続すると、実装面積が削減されるものの、光変調器へ供給される電気信号の高周波特性が劣化するという問題がある。
【0011】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、実装面積を削減しつつ、高周波特性を向上することができる光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本願の開示する光モジュールは、一つの態様において、電気信号を生成するドライバと、前記ドライバの少なくとも一部が収容される切欠部を有し、前記ドライバによって生成される電気信号を用いて光変調を行う光変調器を有する。また、光モジュールは、前記光変調器の切欠部において前記ドライバと電気的に接続する第１のコネクタを有する。また、光モジュールは、前記光変調器の切欠部の前記第１のコネクタに対向する面に設けられ、前記光変調器と電気的に接続する第２のコネクタを有する。また、光モジュールは、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタに接続し、前記ドライバによって生成される電気信号を前記光変調器へ伝送する同軸ピンを有する。
【発明の効果】
【0013】
本願の開示する光モジュールの一つの態様によれば、実装面積を削減しつつ、高周波特性を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に、本願の開示する光モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。
【実施例1】
【0016】
図１は、実施例１に係る光モジュールの構成を示す平面模式図である。図１に示す光モジュール１００は、プリント回路板（ＰＣＢ：Printed Circuits Board）１１０、光変調器１２０、ドライバ１３０、電極パターン１４０、コネクタ１５０、コネクタ１６０及び同軸ピン１７０を有する。
【0017】
ＰＣＢ１１０は、例えばガラスエポキシ基板などであり、光モジュール１００を構成する各種の部品を搭載する。
【0018】
光変調器１２０は、図示しない光源において発生する光を変調して光信号を出力する。このとき、光変調器１２０は、ドライバ１３０から出力される高周波の電気信号に基づいて光変調を行う。また、光変調器１２０は、図示しないＬＳＩ（Large Scale Integration）から出力される直流の電気信号に基づいて光信号の位相制御を行う。具体的には、光変調器１２０は、パッケージ１２５、変調器チップ１２１、偏波ビームコンバイナ（Polarization Beam Combiner：ＰＢＣ）１２４、中継基板１２２、ＤＣ（Direct Current）端子１２３及び終端基板１２６を有する。
【0019】
パッケージ１２５は、光変調器１２０を構成する各種の部品を収容する。
【0020】
変調器チップ１２１は、平行な光導波路と信号電極及び接地電極とから構成され、光源からの光を光導波路によって伝搬しつつ、光変調を行って光信号を生成する。変調器チップ１２１は、信号電極として、ドライバ１３０から出力される高周波の電気信号の入力用のＲＦ（Radio Frequency）電極と、ＬＳＩから出力される直流の電気信号の入力用のＤＣ電極とを有する。そして、変調器チップ１２１は、ＲＦ電極に入力される電気信号に基づいて光変調を行う。また、変調器チップ１２１は、ＤＣ電極に入力される電気信号に基づいて光信号の位相制御を行う。
【0021】
光導波路は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3（ＬＮ））やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ2）などの電気光学結晶を用いた結晶基板上の一部に、チタン（Ｔｉ）などの金属膜を形成し熱拡散することによって形成される。また、光導波路は、パターニング後に安息香酸中でプロトン交換することによって形成されても良い。一方、信号電極及び接地電極は、平行な光導波路に沿って形成されるコプレーナ電極である。図１においては、変調器チップ１２１に４組の平行な光導波路が形成されているため、それぞれの光導波路の組に対応する信号電極及び接地電極が形成されている。信号電極及び接地電極は、例えばそれぞれの光導波路の上にパターニングされる。そして、光導波路中を伝搬する光が信号電極及び接地電極によって吸収されるのを防ぐために、結晶基板と信号電極及び接地電極との間にバッファ層が設けられる。バッファ層としては、例えば厚さ０．２〜２μｍ程度の二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）等を用いることができる。
【0022】
ＰＢＣ１２４は、変調器チップ１２１から出力される２つの光信号を合成し、偏波方向が直交する２つの偏波を含む光信号を出力する。すなわち、ＰＢＣ１２４は、変調器チップ１２１から出力される一方の光信号の偏波方向を回転させた後、他方の光信号と合成する。
【0023】
中継基板１２２は、ドライバ１３０から出力された電気信号を変調器チップ１２１へ中継し、変調器チップ１２１の信号電極（つまり、ＲＦ電極）へ入力する。図１においては、中継基板１２２は、変調器チップ１２１に形成される４つの信号電極に対応する４つの配線パターンを有する。変調器チップ１２１に形成された複数の信号電極に電気信号を入力する場合、すべての電気信号の入力部が光変調器１２０の片側に並んでいれば、実装が容易となり、実装面積が小さくてすむ。そこで、本実施例においては、光変調器１２０に中継基板１２２を配置し、光変調器１２０の片側から入力される電気信号を中継基板１２２が変調器チップ１２１へ中継する構成としている。
【0024】
ＤＣ端子１２３は、ＬＳＩから出力される直流の電気信号が入力される端子である。光変調器１２０の側面には、変調器チップ１２１のＤＣ電極の数に応じて、複数のＤＣ端子１２３が設けられる。ＤＣ端子１２３に入力される電気信号が変調器チップ１２１の信号電極（つまり、ＤＣ電極）へ入力されることによって、変調器チップ１２１において得られる光信号の位相制御が行われる。
【0025】
終端基板１２６は、変調器チップ１２１のＲＦ電極の終端に接続され、ＲＦ電極に入力される高周波の電気信号（つまり、ＲＦ信号）を電気的に終端することでＲＦ信号の反射を抑える機能を有する。終端基板１２６は、バイアスティ（Bias Tee）とも呼ばれる。終端基板１２６には、図示しない抵抗部品とキャパシタ部品が搭載され、これらの部品によってＲＦ信号の反射が抑えられる。光変調器１２０がＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）変調器である場合、終端基板１２６は複数必要である。この場合、複数の終端基板１２６が変調器チップ１２１の片側に配置されると、長手方向に沿った光変調器１２０のサイズが増大してしまう。そこで、図１に示す例では、終端基板１２６は、変調器チップ１２１の両側に配置される。これにより、長手方向に沿った光変調器１２０のサイズの増大が抑制される。
【0026】
ドライバ１３０は、光源からの光を変調するための電気信号を生成する。すなわち、ドライバ１３０は、送信データに応じた振幅・位相の高周波な電気信号を生成し、この電気信号によって光変調器１２０を駆動する。ドライバ１３０の一部は、光変調器１２０のＰＣＢ１１０近傍に形成された切欠部２０１に収容される。これにより、ドライバ１３０に対応する実装面積が削減される。
【0027】
電極パターン１４０は、ＰＣＢ１１０上にプリントされた電極パターンであり、ドライバ１３０から出力される電気信号をコネクタ１５０へ伝搬する。
【0028】
コネクタ１５０は、ＰＣＢ１１０に固定され、同軸ピン１７０の一端を挿抜可能に構成されている。そして、コネクタ１５０は、光変調器１２０の切欠部２０１において、ＰＣＢ１１０上の電極パターン１４０を介してドライバ１３０に電気的に接続される。コネクタ１５０とドライバ１３０とは、例えばはんだ付けされている。また、コネクタ１５０の内部には、同軸端子が設けられており、同軸ピン１７０とコネクタ１５０の同軸端子とが接触することにより、同軸ピン１７０とドライバ１３０とが電気的に接続される。コネクタ１５０としては、例えばプッシュオンコネクタが用いられる。
【0029】
コネクタ１６０は、光変調器１２０の切欠部２０１のコネクタ１５０に対向する面に設けられ、同軸ピン１７０の一端を挿抜可能に構成されている。コネクタ１６０には、光変調器１２０の内部へ突出する同軸端子が設けられており、光変調器１２０内の中継基板１２２とコネクタ１６０の同軸端子とが電気的に接続されることにより、コネクタ１６０と光変調器１２０とが電気的に接続される。さらに、同軸ピン１７０とコネクタ１６０の同軸端子とが接触することにより、同軸ピン１７０と光変調器１２０とが電気的に接続される。コネクタ１６０としては、例えばプッシュオンコネクタが用いられる。
【0030】
同軸ピン１７０は、電気信号用の信号線の周囲を接地用の絶縁部材で被覆することで形成される同軸ピンであり、コネクタ１５０及びコネクタ１６０に接続し、ドライバ１３０から出力される電気信号を光変調器１２０へ伝搬する。すなわち、同軸ピン１７０の一端は、コネクタ１５０及び電極パターン１４０を介してドライバ１３０と電気的に接続され、同軸ピン１７０の他端は、コネクタ１６０を介して光変調器１２０の中継基板１２２と電気的に接続される。
【0031】
次に、図２を参照して光変調器１２０、ドライバ１３０、コネクタ１５０、コネクタ１６０及び同軸ピン１７０の電気的な接続について説明する。図２は、実施例１に係る光モジュールの構成を示す側断面模式図である。
【0032】
図２に示すように、光変調器１２０のパッケージ１２５のＰＣＢ１１０近傍には、切欠部２０１が形成されており、ドライバ１３０の一部が、切欠部２０１へ収容される。コネクタ１５０は、光変調器１２０のパッケージ１２５の切欠部２０１において挿入口がＰＣＢ１１０の厚み方向（つまり、ＰＣＢ１１０に垂直な方向）に向けられた状態でＰＣＢ１１０に固定される。そして、コネクタ１５０は、ＰＣＢ１１０上の電極パターン１４０にはんだ付けされることにより、ＰＣＢ１１０上の電極パターン１４０を介してドライバ１３０と電気的に接続される。
【0033】
ドライバ１３０と電極パターン１４０とは、ドライバ１３０から突出するリードピン２０２が電極パターン１４０にはんだ付けされることにより、電気的に接続される。
【0034】
コネクタ１６０は、挿入口がＰＣＢ１１０の厚み方向（つまり、ＰＣＢ１１０に垂直な方向）に向けられた状態で光変調器１２０のパッケージ１２５の切欠部２０１のコネクタ１５０に対向する面２０１ａに設けられ、光変調器１２０と電気的に接続される。すなわち、コネクタ１６０から光変調器１２０の内部へ突出する同軸端子１６１と、光変調器１２０内の中継基板１２２に形成された配線パターンとがはんだ付けされることにより、コネクタ１６０と光変調器１２０とが電気的に接続される。なお、コネクタ１６０と光変調器１２０との接続部の詳細は、後述する。
【0035】
同軸ピン１７０は、コネクタ１５０の挿入口及びコネクタ１６０の挿入口に挿入されることによって、コネクタ１５０及びコネクタ１６０に接続する。そして、コネクタ１５０の内部において同軸ピン１７０とコネクタ１５０の同軸端子とが接触することによって、同軸ピン１７０とコネクタ１５０とが電気的に接続される。また、コネクタ１６０の内部において同軸ピン１７０とコネクタ１６０の同軸端子１６１とが接触することによって、同軸ピン１７０とコネクタ１６０とが電気的に接続される。これにより、コネクタ１５０、コネクタ１６０及び同軸ピン１７０を介して光変調器１２０とドライバ１３０とが電気的に接続される。
【0036】
このように、互いに対向するコネクタ１５０及びコネクタ１６０が同軸ピン１７０によって接続されるため、同軸ピン１７０の長さを最小限とすることができ、同軸ピン１７０における電気信号の減衰を低減して、電気信号の高周波特性を向上することができる。
【0037】
次いで、コネクタ１６０と光変調器１２０との接続部の詳細について説明する。図３は、コネクタと光変調器との接続部の一例を示す側断面模式図であり、図４は、コネクタと光変調器との接続部の一例を示す平面模式図である。
【0038】
図３及び図４に示すように、変調器チップ１２１上には、ＲＦ電極４０１が形成され、中継基板１２２上には、ＲＦ電極４０１に対応する配線パターン４０２が形成され、ＲＦ電極４０１と配線パターン４０２とは、導電性ワイヤ４０３によって接続される。本実施例においては、変調器チップ１２１上の４つのＲＦ電極４０１の各々と、中継基板１２２上の４つの配線パターン４０２の各々とが、導電性ワイヤ４０３によって接続される。導電性ワイヤ４０３は、導電性を有し、例えば金、アルミニウム及び銅等の金属により形成される。中継基板１２２上の４つの配線パターン４０２は、中継基板１２２上でピッチ変換されており、変調器チップ１２１側では配線パターン間のピッチが小さいがコネクタ１６０側ではピッチが大きくなっている。すなわち、中継基板１２２上の４つの配線パターン４０２は、ＲＦ電極４０１間のピッチをコネクタ１６０間のピッチに変換している。また、変調器チップ１２１上には、図示しない接地電極が配置され、中継基板１２２には、接地電極に対応する図示しない接地パターンが配置され、接地電極と接地パターンとは、図示しない導電性ワイヤによって接続される。
【0039】
また、コネクタ１６０の同軸端子１６１は、中継基板１２２にはんだ付けされる。すなわち、同軸端子１６１は、コネクタ１６０から光変調器１２０の内部へ突出する。そして、同軸端子１６１は、はんだ４０４によって中継基板１２２上の配線パターン４０２と接続される。これにより、コネクタ１６０と、光変調器１２０（つまり、変調器チップ１２１及び中継基板１２２）とが電気的に接続される。
【0040】
なお、図３及び図４に示した例では、コネクタ１６０の同軸端子１６１が中継基板１２２にはんだ付けされる場合を示したが、コネクタ１６０と中継基板１２２との電気的な接続手法ははんだ付けに限定されない。例えば、コネクタ１６０の同軸端子１６１が中継基板１２２にろう付けされても良い。
【0041】
また、例えば図５及び図６に示すように、コネクタ１６０の同軸端子１６１は、ワイヤボンディング（Wire Bonding）を用いて中継基板１２２に接続されても良い。図５は、コネクタと光変調器との接続部の別の一例を示す側断面模式図であり、図６は、コネクタと光変調器との接続部の別の一例を示す平面模式図である。
【0042】
図５及び図６に示す例では、光変調器１２０の内部へ突出する同軸端子１６１の断面積は、光変調器１２０の内部において変換されている。すなわち、同軸端子１６１の光変調器１２０の内部側の一端の断面積は、コネクタ１６０の内部側の他端の断面積よりも大きくなっている。そして、同軸端子１６１は、導電性ワイヤ４０５によって中継基板１２２上の配線パターン４０２と接続される。導電性ワイヤ４０５は、導電性を有し、例えば金、アルミニウム及び銅等の金属により形成される。このように、コネクタ１６０の同軸端子１６１がワイヤボンディングを用いて中継基板１２２に接続されることにより、コネクタ１６０と、光変調器１２０（つまり、変調器チップ１２１及び中継基板１２２）とが電気的に接続される。
【0043】
以上のように、本実施例によれば、ドライバの一部を光変調器のパッケージに形成された切欠部へ収容し、切欠部において互いに対向する一対のコネクタに同軸ピンを接続し、ドライバから出力される電気信号を光変調器へ伝送する。このため、同軸ピンの長さを最小限とすることができ、ＦＰＣを用いて光変調器とドライバとを接続する場合と比較して、電気信号の減衰を低減することができる。その結果、ドライバに対応する実装面積を削減しつつ、光変調器へ供給される電気信号の高周波特性を向上することができる。
【実施例2】
【0044】
実施例２の特徴は、一対のコネクタの挿入口をＰＣＢの厚み方向と交差する方向に向けた状態で、光変調器の切欠部において一対のコネクタに同軸ピンを接続して電気信号の高周波特性を向上する点である。
【0045】
実施例２に係る光モジュール１００の構成は、基本的には実施例１と同様であるため、実施例１と共通する部分の説明を省略する。実施例２では、一対のコネクタの配置と、同軸ピンによる一対のコネクタの接続態様とが実施例１とは異なる。
【0046】
図７は、実施例２に係る光モジュールの構成を示す側断面模式図である。図７において、図１及び図２と同じ部分には同じ符号を付す。
【0047】
図７に示すように、コネクタ２５０は、光変調器１２０のパッケージ１２５の切欠部２０１において挿入口がＰＣＢ１１０の厚み方向に交差する方向（つまり、ＰＣＢ１１０に平行な方向）に向けられた状態でドライバ１３０に固定され、ドライバ１３０と電気的に接続される。
【0048】
コネクタ２６０は、挿入口がＰＣＢ１１０の厚み方向に交差する方向（つまり、ＰＣＢ１１０に平行な方向）に向けられた状態で光変調器１２０のパッケージ１２５の切欠部２０１のコネクタ２５０に対向する面２０１ｂに設けられ、光変調器１２０と電気的に接続される。すなわち、コネクタ２６０から光変調器１２０の内部へ突出する同軸端子２６１と、光変調器１２０内の中継基板１２２に形成された配線パターンとがはんだ付けされることにより、コネクタ２６０と光変調器１２０とが電気的に接続される。
【0049】
同軸ピン２７０は、コネクタ２５０の挿入口及びコネクタ２６０の挿入口に挿入されることによって、コネクタ２５０及びコネクタ２６０に接続する。そして、コネクタ２５０の内部において同軸ピン２７０とコネクタ２５０の同軸端子とが接触することによって、同軸ピン２７０とコネクタ２５０とが電気的に接続される。また、コネクタ２６０の内部において同軸ピン２７０とコネクタ２６０の同軸端子２６１とが接触することによって、同軸ピン２７０とコネクタ２６０とが電気的に接続される。これにより、コネクタ２５０、コネクタ２６０及び同軸ピン２７０を介して光変調器１２０とドライバ１３０とが電気的に接続される。
【0050】
このように、ＰＣＢ１１０に平行な方向に沿って互いに対向するコネクタ２５０及びコネクタ２６０が同軸ピン２７０によって接続されるため、同軸ピン２７０の長さを最小限とすることができ、同軸ピン２７０における電気信号の減衰を低減して、電気信号の高周波特性を向上することができる。さらに、コネクタ２５０がドライバ１３０に直接固定されるため、コネクタ２５０とドライバ１３０との間の電気抵抗を低減することができ、電気信号の高周波特性をより向上することができる。
【0051】
以上のように、本実施例によれば、挿入口がＰＣＢに平行な方向に向けられた状態でドライバに固定された一方のコネクタと、光変調器の切欠部の一方のコネクタに対向する面に固定された他方のコネクタとに同軸ピンを接続する。このため、同軸ピンの長さを最小限とすることができ、ＦＰＣを用いて光変調器とドライバとを接続する場合と比較して、電気信号の減衰を低減することができる。その結果、ドライバに対応する実装面積を削減しつつ、光変調器へ供給される電気信号の高周波特性を向上することができる。
【0052】
また、コネクタがドライバに直接固定されるため、コネクタとドライバとの間の電気抵抗を低減することができ、電気信号の高周波特性をより向上することができる。
【実施例3】
【0053】
実施例３の特徴は、光変調器のパッケージに他の切欠部を形成するとともに、ＤＣ端子を他の切欠部へ突出させ、他の切欠部においてＰＣＢ上の電極パターンにＤＣ端子を電気的に接続することである。
【0054】
図８は、実施例３に係る光モジュールの構成を示す平面模式図である。図８において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0055】
図８に示すように、光変調器１２０のパッケージ１２５のＰＣＢ１１０近傍には、切欠部２０１とは異なる他の切欠部３０１が形成されており、光変調器１２０からは、ＤＣ端子３２３が他の切欠部３０１へ突出している。ＤＣ端子３２３は、ＬＳＩから出力される直流の電気信号が入力される端子である。光変調器１２０には、変調器チップ１２１のＤＣ電極の数に応じて、複数のＤＣ端子３２３が設けられる。ＤＣ端子３２３に入力される電気信号が変調器チップ１２１の信号電極（つまり、ＤＣ電極）へ入力されることによって、変調器チップ１２１において得られる光信号の位相制御が行われる。また、ＤＣ端子３２３は、光変調器１２０のパッケージ１２５の他の切欠部３０１においてＰＣＢ１１０上の電極パターンに電気的に接続される。
【0056】
次いで、図９を参照して光変調器１２０、ＤＣ端子３２３及びＰＣＢ１１０の電気的な接続について説明する。図９は、実施例３に係る光モジュールの構成を示す側断面模式図である。図９に示すように、ＰＣＢ１１０上には、コネクタ３０２が固定されており、光変調器１２０のパッケージ１２５の他の切欠部３０１へ突出するＤＣ端子３２３は、他の切欠部３０１においてコネクタ３０２に接続される。そして、コネクタ３０２は、ＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３を介して図示しないＬＳＩに接続される。すなわち、ＤＣ端子３２３は、他の切欠部３０１においてコネクタ３０２を介してＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３に接続される。これにより、電極パターン３０３、コネクタ３０２及びＤＣ端子３２３を介して、光変調器１２０とＬＳＩとが電気的に接続される。このように、光変調器１２０のパッケージ１２５の下部に形成された他の切欠部３０１へＤＣ端子３２３が突出し、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上のコネクタ３０２とが接続されるため、光変調器１２０のパッケージ１２５の側面にＤＣ端子が設けられる構成と比較して、実装面積を削減可能である。
【0057】
また、ＤＣ端子３２３と光変調器１２０の変調器チップ１２１とは、ワイヤボンディングを用いて電気的に接続される。すなわち、ＤＣ端子３２３は、導電性ワイヤ６０１を介して変調器チップ１２１のＤＣ電極に接続される。
【0058】
以上のように、本実施例によれば、光変調器の下部に他の切欠部を形成するとともに、ＤＣ端子を他の切欠部へ突出させ、他の切欠部においてＰＣＢ上の電極パターンにＤＣ端子を電気的に接続する。このため、ドライバに対応する実装面積だけでなく、ＤＣ端子に対応する実装面積を削減することができ、結果として、光変調器の小型化を促進することができる。
【0059】
なお、上記各実施例においては、挿入口がＰＣＢ１１０に平行な方向又はＰＣＢ１１０に垂直な方向に向けられた状態で一対のコネクタが配置されて同軸ピンによって接続されるものとした。しかし、挿入口がＰＣＢ１１０に平行な方向に向けられた状態で一方のコネクタが配置され、挿入口がＰＣＢ１１０に垂直な方向に向けられた状態で他方のコネクタが配置され、両方のコネクタが同軸ピンによって接続される構成とすることも可能である。すなわち、例えば図１０に示すように、一方のコネクタ４５０は、光変調器１２０の切欠部２０１において挿入口がＰＣＢ１１０に平行な方向に向けられた状態でドライバ１３０に固定される。そして、他方のコネクタ４６０は、挿入口がＰＣＢ１１０に垂直な方向に向けられた状態で光変調器１２０の切欠部２０１の上面に設けられる。この場合、コネクタ４５０とコネクタ４６０とはＬ字状の同軸ピン４７０によって接続される。このような構成とすることにより、光モジュールの自由な設計が可能となる。なお、図１０は、一対のコネクタの接続の変形例を示す図である。
【0060】
また、上記実施例１においては、コネクタ１５０は、ＰＣＢ１１０に直接固定されるものとした。しかし、コネクタ１５０は、図１１に示すように、複数のコネクタ１５０がアレイ状に配置されるベース部材５５０を介して、ＰＣＢ１１０に固定されても良い。このような構成とすることにより、ＰＣＢ１１０に対するコネクタ１５０の実装を容易にし、光モジュールの組み立て時の作業効率を向上することができる。なお、図１１は、ベース部材の一例を示す図である。
【0061】
また、上記実施例１においては、コネクタ１５０と同軸ピン１７０とが別個に形成されるものとした。しかし、コネクタ１５０と同軸ピン１７０とは一体的に形成されても良い。この場合、例えば図１２に示すように、コネクタ１５０と同軸ピン１７０とが一体的に形成されて得られる同軸コネクタ１５１が、ＰＣＢ１１０に固定される。また、同軸コネクタ１５１は、光変調器１２０のパッケージ１２５の切欠部２０１において、ＰＣＢ１１０上の電極パターン１４０を介してドライバ１３０に電気的に接続される。そして、同軸コネクタ１５１から上向きに突出する同軸端子１５１ａが、コネクタ１６０の挿入口に挿入され、同軸コネクタ１５１とコネクタ１６０とが電気的に接続される。このような構成とすることにより、光変調器１２０とドライバ１３０との電気的な接続を容易にし、光モジュールの組み立て性を向上することができる。なお、図１２は、光変調器とドライバとの接続の変形例１を示す図である。
【0062】
また、上記実施例２においては、コネクタ２５０と同軸ピン２７０とが別個に形成されるものとした。しかし、コネクタ２５０と同軸ピン２７０とは一体的に形成されても良い。この場合、例えば図１３に示すように、コネクタ２５０と同軸ピン２７０とが一体的に形成されて得られる同軸コネクタ２５１が、ドライバ１３０に固定され、ドライバ１３０と電気的に接続される。そして、同軸コネクタ２５１から横向きに突出する同軸端子２５１ａが、コネクタ２６０の挿入口に挿入され、同軸コネクタ２５１とコネクタ２６０とが電気的に接続される。このような構成とすることにより、光変調器１２０とドライバ１３０との電気的な接続を容易にし、光モジュールの組み立て性を向上することができる。なお、図１３は、光変調器とドライバとの接続の変形例２を示す図である。
【0063】
また、光変調器１２０の長手方向の長さを短くするために、光変調器１２０のパッケージ１２５の側面のうち光変調器１２０の短手方向に存在する側面に入力側の光ファイバを配置しても良い。この場合、例えば図１４に示すように、入力側の光ファイバ６１１と光変調器１２０の変調器チップ１２１とが光路変換部６１２を介して光学的に接続される。光路変換部６１２は、入力側の光ファイバ６１１から出力される光を光変調器１２０の長手方向へ光路変換し、光路変換後の光を変調器チップ１２１へ出力する。このような構成とすることにより、光変調器１２０の長手方向の長さを短くすることができる。なお、図１４は、光ファイバの配置の変形例１を示す図である。
【0064】
なお、図１４の構成では、出力側の光ファイバが光変調器１２０の長手方向に存在し、出力側の光ファイバに対応する長さだけ光変調器１２０の長手方向の長さが増大する。そこで、例えば図１５に示すように、光変調器１２０のパッケージ１２５の側面のうち入力側の光ファイバ６１１が配置された側面に出力側の光ファイバ６１３を配置しても良い。この場合、出力側の光ファイバ６１３と光変調器１２０の変調器チップ１２１とがＰＢＣ１２４及び光路変換部６１４を介して光学的に接続される。光路変換部６１４は、ＰＢＣ１２４から出力される光（光信号）を光変調器１２０の短手方向へ光路変換し、光路変換後の光を出力側の光ファイバ６１３へ出力する。このような構成とすることにより、光変調器１２０の長手方向の長さをより短くすることができる。なお、図１５は、光ファイバの配置の変形例２を示す図である。
【0065】
また、上記実施例３においては、ＤＣ端子３２３が光変調器１２０のパッケージ１２５の他の切欠部３０１へ突出し、他の切欠部３０１においてコネクタ３０２を介してＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３に接続するものとした。しかしながら、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３との接続構造は、これに限定されない。以下では、図１６〜図２５を参照して、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３との接続構造の変形例について説明する。
【0066】
図１６は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例１を示す図である。図１６に示す変形例１では、ＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３にコネクタ７０１が固定され、コネクタ７０１にフレキシブルプリント回路板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）７０２の一端が挿入される。そして、ＦＰＣ７０２の他端は、光変調器１２０のパッケージ１２５の他の切欠部３０１において折り曲げられ、光変調器１２０のＤＣ端子３２３とはんだ７０３で接続される。すなわち、光変調器１２０のＤＣ端子３２３は、ＦＰＣ７０２に形成されたスルーホールを貫通し、ＦＰＣ７０２のＰＣＢ１１０側の面において、はんだ７０３によってＦＰＣ７０２と接続される。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。なお、図１６に示す例において、ＦＰＣ７０２に代えて、リード線等の他の導電部材が用いられても良い。
【0067】
図１７は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例２を示す図である。図１７に示す変形例２では、ＦＰＣ７０２の一端が、はんだ７１１によってＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３に接続される。そして、ＦＰＣ７０２の他端は、光変調器１２０のパッケージ１２５の他の切欠部３０１において折り曲げられ、光変調器１２０のＤＣ端子３２３とはんだ７０３で接続される。すなわち、光変調器１２０のＤＣ端子３２３は、ＦＰＣ７０２に形成されたスルーホールを貫通し、ＦＰＣ７０２のＰＣＢ１１０側の面において、はんだ７０３によってＦＰＣ７０２と接続される。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。なお、図１７に示す例において、ＦＰＣ７０２に代えて、リード線等の他の導電部材が用いられても良い。
【0068】
図１８は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例３を示す図である。図１８に示す変形例３では、ＦＰＣ７０２の一端が、異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film）７２１によってＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３に接続される。そして、ＦＰＣ７０２の他端は、光変調器１２０のパッケージ１２５の他の切欠部３０１において折り曲げられ、光変調器１２０のＤＣ端子３２３とはんだ７０３で接続される。すなわち、光変調器１２０のＤＣ端子３２３は、ＦＰＣ７０２に形成されたスルーホールを貫通し、ＦＰＣ７０２のＰＣＢ１１０側の面において、はんだ７０３によってＦＰＣ７０２と接続される。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。なお、図１８に示す例において、ＦＰＣ７０２に代えて、リード線等の他の導電部材が用いられても良い。
【0069】
図１９は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例４を示す図である。図１９に示す変形例４では、光変調器１２０のＤＣ端子３２３は、ＦＰＣ７０２に形成されたスルーホールを貫通し、ＦＰＣ７０２のＰＣＢ１１０側の面において、はんだ７０３によってＦＰＣ７０２と接続される。そして、ＦＰＣ７０２は、光変調器１２０のパッケージ１２５の他の切欠部３０１において折り曲げられる。ＦＰＣ７０２の一端には、接点部材７２２がはんだ付けされており、ＦＰＣ７０２の屈曲に伴って接点部材７２２がＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３に接触する。また、ＦＰＣ７０２の屈曲に伴って対向する一対の対向面の間には、弾性部材７２３が挿入されており、弾性部材７２３がＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３の向きに接点部材７２２を押し付ける。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。なお、図１９に示す例において、ＦＰＣ７０２に代えて、リード線等の他の導電部材が用いられても良い。
【0070】
図２０は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例５を示す図である。図２０に示す変形例５では、光変調器１２０のＤＣ端子３２３は、ＦＰＣ７３１に形成されたスルーホールを貫通し、ＦＰＣ７３１のＰＣＢ１１０側の面において、はんだによってＦＰＣ７３１と接続される。そして、ＦＰＣ７３１のＰＣＢ１１０側の面には、バネ接点部材７３２が固定される。バネ接点部材７３２は、バネ性を有し、ＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３に弾性的に接触する。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。なお、図２０に示す例において、ＦＰＣ７３１に代えて、リジッド基板が用いられても良い。
【0071】
図２１は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例６を示す図である。図２１に示す変形例６では、光変調器１２０のＤＣ端子３２３は、ＦＰＣ７３１に形成されたスルーホールを貫通し、ＦＰＣ７３１のＰＣＢ１１０側の面において、はんだによってＦＰＣ７３１と接続される。ＦＰＣ７３１のＰＣＢ１１０側の面には、電極パターン７３３が形成される。そして、ＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３には、バネ接点部材７３２が固定される。バネ接点部材７３２は、バネ性を有し、ＦＰＣ７３１の電極パターン７３３に弾性的に接触する。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。なお、図２１に示す例において、ＦＰＣ７３１に代えて、リジッド基板が用いられても良い。
【0072】
図２２は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例７を示す図である。図２２に示す変形例７では、光変調器１２０のＤＣ端子３２３は、ＦＰＣ７３１に形成されたスルーホールを貫通し、ＦＰＣ７３１のＰＣＢ１１０側の面において、はんだによってＦＰＣ７３１と接続される。ＦＰＣ７３１のＰＣＢ１１０側の面には、コネクタ７４１がはんだ付けされており、ＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３には、コネクタ７４２がはんだ付けされている。そして、コネクタ７４１及びコネクタ７４２には、導電性を有する導電ピン７４３が接続され、コネクタ７４１及びコネクタ７４２は、導電ピン７４３を介して電気的に接続される。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。なお、図２２に示す例において、導電ピン７４３に代えて、同軸ピンが用いられても良い。
【0073】
図２３は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例８を示す図である。図２３に示す変形例８では、光変調器１２０のＤＣ端子３２３は、ＦＰＣ７３１に形成されたスルーホールを貫通し、ＦＰＣ７３１のＰＣＢ１１０側の面において、はんだによってＦＰＣ７３１と接続される。ＦＰＣ７３１のＰＣＢ１１０側の面には、電極パターン７５１が形成される。そして、ＦＰＣ７３１の電極パターン７５１と、ＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３との間には、導電性を有する弾性材料７５２が介挿される。弾性材料７５２は、例えば、導電性ゴム、導電性エラストマ及び導電性シリコン等である。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。なお、図２３に示す例において、ＦＰＣ７３１に代えて、リジッド基板が用いられても良い。
【0074】
図２４は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例９を示す図である。図２４に示す変形例９では、光変調器１２０のＤＣ端子３２３の先端に、導電性を有する弾性材料７６１が配置される。弾性材料７６１は、例えば、導電性ゴム、導電性エラストマ及び導電性シリコン等である。そして、弾性材料７６１を介して、ＤＣ端子３２３と電極パターン３０３が弾性的に接触する。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。
【0075】
図２５は、ＤＣ端子とＰＣＢ上の電極パターンとの接続構造の変形例１０を示す図である。図２５に示す変形例１０では、光変調器１２０のＤＣ端子３２３の先端が折り曲げられてばね接点が形成され、ＤＣ端子３２３の屈曲部分がＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３に接触する。また、ＤＣ端子３２３の先端と切欠部３０１の上面との間には、弾性材料７７１が介挿され、ＤＣ端子３２３の過剰な屈曲を抑制される。このような構成により、ＤＣ端子３２３とＰＣＢ１１０上の電極パターン３０３とが電気的に接続される。なお、図２３に示す例において、弾性材料７７１が省略されても良い。
【符号の説明】
【0076】
１００ 光モジュール１１０ ＰＣＢ
１２０ 光変調器
１２１ 変調器チップ
１２２ 中継基板
１２３、３２３ ＤＣ端子
１３０ ドライバ
１４０ 電極パターン
１５０、１６０、２５０、２６０、３０２ コネクタ
１７０、２７０ 同軸ピン
２０１ 切欠部
２０１ａ、２０１ｂ 面
３０１ 他の切欠部
５５０ ベース部材
【要約】
【課題】実装面積を削減しつつ、高周波特性を向上すること。【解決手段】光モジュールは、電気信号を生成するドライバと、ドライバの少なくとも一部が収容される切欠部を有し、ドライバによって生成される電気信号を用いて光変調を行う光変調器を有する。また、光モジュールは、光変調器の切欠部においてドライバと電気的に接続する第１のコネクタを有する。また、光モジュールは、光変調器の切欠部の第１のコネクタに対向する面に設けられ、光変調器と電気的に接続する第２のコネクタを有する。また、光モジュールは、第１のコネクタ及び第２のコネクタに接続し、ドライバによって生成される電気信号を光変調器へ伝送する同軸ピンを有する。
【選択図】図２