(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記パッケージの前記光入力窓と前記光出力窓とが設けられた側壁と対向する側の側壁に第2電気端子を備え、前記第2電気端子と前記変調器チップとの間が第2配線によって接続されてなることを特徴とする請求項1記載の光変調器モジュール。
前記第1配線は、端部に導電性の突起部を備えた配線基板に設けられてなり、前記第1配線と前記変調器チップとの間は、前記突起部を介してワイヤにより接続されてなることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の光変調器モジュール。
【発明を実施するための形態】
【0015】
まず、比較例1に係る光変調器モジュールについて説明する。
図1は、比較例1に係る光変調器モジュールの上面図である。
図1のように、比較例1の光変調器モジュールは、パッケージ200の第1側壁202に光出力窓210が設けられ、第1側壁202に対向する側壁である第3側壁206に光入力窓212が設けられている。光入力窓212には、入力用光ファイバ214が貫通するフェルール218が固定されたホルダ220が、コリメートレンズ(不図示)が収納されたホルダ222を介して接続される。光出力窓210には、出力用光ファイバ216が貫通するフェルール218が固定されたホルダ220が、コリメートレンズ(不図示)が収納されたホルダ222を介して接続される。
【0016】
パッケージ200の第1側壁202及び第3側壁206に交差する側壁である第2側壁204及び第4側壁208それぞれには、直流端子である電気端子224と高周波端子である電気端子226とが設けられている。
【0017】
パッケージ200に設けられたTEC(サーモエレクトリッククーラ)228上に変調器チップ230が搭載されている。入力用光ファイバ214から出射される光は、コリメートレンズ232を介して、変調器チップ230の入力用光ファイバ214側の端面に設けられた光入力端(入力ポート)234に入射される。変調器チップ230は、光入力端234に入射された光を変調して変調信号光を生成する。変調信号光は、出力用光ファイバ216側の端面に設けられた第1光出力端(第1出力ポート)236及び第2光出力端(第2出力ポート)238から出射される。なお、変調器チップ230の詳しい構成については説明を省略する。
【0018】
第1光出力端236から出射された変調信号光は、コリメートレンズ240を介して、光の偏波を90°回転させる半波長板242に入射される。変調信号光は、半波長板242を通過した後、ミラー244で反射されて、偏波フィルタ246に入射される。一方、第2光出力端238から出射された変調信号光は、コリメートレンズ248を通過した後、半波長板を経由せずに、偏波フィルタ246に入射される。第1光出力端236と第2光出力端238とから出射された変調信号光は、偏波フィルタ246で合波され、ホルダ222を介して出力用光ファイバ216に出射される。
【0019】
変調器チップ230とパッケージ200の第2側壁204及び第4側壁208との間には、変調器チップ230から出射される変調信号光を受光することで変調器チップ230の出力をモニタする検出手段(受光素子254等)が設けられた基板250が搭載されている。変調器チップ230に設けられた変調用電極に接続される終端抵抗252も搭載されている。
【0020】
また、変調器チップ230とパッケージ200の第2側壁204及び第4側壁208との間には、変調器チップ230を駆動させる駆動回路256と、駆動回路256と変調器チップ230とを電気的に接続させる配線が設けられた配線基板258とが設けられている。第2側壁204及び第4側壁208に設けられた高周波端子である端子226と駆動回路256とは、高周波配線260によって電気的に接続されている。また、第2側壁204及び第4側壁208に設けられた直流端子である電気端子224と変調器チップ230とは、ワイヤ262によって電気的に接続されている。
【0021】
比較例1の光変調器モジュールによれば、出力用光ファイバ216及び入力用光ファイバ214が、パッケージ200の対向する側壁である第1側壁202及び第3側壁206に接続される。このため、光トランシーバ内において、光ファイバの引き回しが複雑となり、光ファイバのスペースを確保するために、電気端子224、226に接続される配線が長くなることが生じてしまう。これにより、高周波信号を伝送する配線が長くなることが生じてしまい、信号特性の劣化を招く。
【0022】
次に、比較例2に係る光変調器モジュールについて説明する。
図2は、比較例2に係る光変調器モジュールの上面図である。
図2のように、比較例2の光変調器モジュールは、パッケージ10の第1側壁12に光入力窓20と光出力窓22とが並んで設けられている。光入力窓20には、入力用光ファイバ24が貫通するフェルール28が固定されたホルダ30が、コリメートレンズ(不図示)が収納されたホルダ32を介して接続される。光出力窓22には、出力用光ファイバ26が貫通するフェルール28が固定されたホルダ30が、コリメートレンズ(不図示)が収納されたホルダ32を介して接続される。ここで、パッケージ10において、第1側壁12の光入力窓20側の端に接続する側壁を第2側壁14、第1側壁12に対向する側壁を第3側壁16、第1側壁12の光出力窓22側の端に接続する側壁を第4側壁18とする。
【0023】
パッケージ10に設けられたTEC(サーモエレクトリッククーラ)34上に、例えば半導体マッハツェンダ光変調器チップである変調器チップ40が搭載されている。ここで、変調器チップ40において、パッケージ10の第1側壁12に沿った端面を第1端面42、第2側壁14に沿った端面を第2端面44、第3側壁16に沿った端面を第3端面46、第4側壁18に沿った端面を第4端面48とする。変調器チップ40は、光入力窓20に接続された入力用光ファイバ24から出射される光が、第2端面44に設けられた光入力端(入力ポート)50に入射される。
【0024】
ここで、入力用光ファイバ24から出射された光が、光入力端50に入射されるまでの経路を説明する。入力用光ファイバ24から出射された光(入力光36)は、ホルダ32に収納されたコリメートレンズでコリメート光にされた後、パッケージ10に設けられたミラー60で反射される。ミラー60で光軸が屈折させられた入力光36は、コリメートレンズ62を介して、光入力端50に入射される。
【0025】
このように、入力光36が変調器チップ40の第2端面44に入射される構成とすることで、低損失で、光学系を簡易にできるとの利点がある。例えば、入力光36が変調器チップ40の第1端面42に入射される構成の場合、第1端面42から第3端面46に向かって延びる導波路を形成し、入力光36がこの導波路を経由することになる。このため、光の損失が増加してしまう。また、例えば、入力光36が変調器チップ40の第3端面46に入射される構成の場合、入力用光ファイバ24が第1側壁12に接続されていることから、ミラーによる反射を2回行う必要があり、部品点数の増加や高い実装精度が求められる。
【0026】
変調器チップ40は、光入力端50に入射された入力光36を変調して変調信号光を生成する。変調信号光は、変調器チップ40の第1端面42に設けられた第1光出力端(第1出力ポート)52及び第2光出力端(第2出力ポート)54から出射される。また、変調信号光の一部は、変調器チップ40の第2端面44に設けられた第1モニタ光出力端(第1モニタ出力ポート)56及び第4端面48に設けられた第2モニタ光出力端(第2モニタ出力ポート)58からも出射される。このように、変調器チップ40は、光入力端50と第1及び第2光出力端52、54とが交差した関係で設けられ、第1及び第2光出力端52、54と交差する両端部(第2端面44及び第4端面48)に第1及び第2モニタ光出力端56、58が設けられている。
【0027】
第1光出力端52から出射された変調信号光は、コリメートレンズ64を介して、光の偏波を90°回転させる半波長板66に入射される。変調信号光は、半波長板66を通過した後、ミラー68で反射されて、偏波フィルタ70に入射される。一方、第2光出力端54から出射された変調信号光は、コリメートレンズ71を通過した後、半波長板を経由せずに、偏波フィルタ70に入射される。第1光出力端52と第2光出力端54とから出射された変調信号光は、偏波フィルタ70で合波され、ホルダ32内のコリメートレンズを介して出力用光ファイバ26に出射される。
【0028】
パッケージ10の第2側壁14及び第4側壁18には、直流端子である電気端子72が設けられている。第3側壁16には、高周波端子である電気端子74が設けられている。
【0029】
変調器チップ40とパッケージ10の第3側壁16との間には、変調器チップ40を駆動させる駆動回路76、駆動回路76と変調器チップ40とを電気的に接続させる配線78を有する配線基板80が搭載されている。駆動回路76は、配線82によって、第3側壁16に設けられた電気端子74に電気的に接続されている。配線78、82は、高周波端子である電気端子74に入力された高周波信号(例えば変調器チップ40に入力される変調信号)を伝送する高周波配線である。
【0030】
ここで、変調器チップ40について詳しく説明する。
図3は、変調器チップ40を拡大した拡大図である。
図3のように、第2端面44の光入力端50に接続された光導波路88は、3段に接続されたY分岐の光分岐器96によって、光導波路90a〜90hに分岐される。光導波路90a〜90hそれぞれには、変調用電極98と位相調整用電極100とが設けられている。変調用電極98の一端には、配線102を介して、光を変調させる変調用の電圧が駆動回路76により印加される。変調用電極98の間には変調用電極99が配置されており、変調用電極99はグランド電極に相当する。変調用電極99の一端は、配線103を介して、駆動回路76のグランド端子に接続される。また、変調用電極98および変調用電極99の他端には、配線104を介して、終端抵抗が接続されている。変調用電極98に変調用の電圧を印加することで、光導波路90a〜90hを通過する光の位相を変化させて変調信号光を生成する。位相調整用電極100には、直流電圧が配線106を介して印加される。位相調整用電極101は、グランド電極に相当する。位相調整用電極101の一端は、配線107を介して、外部のグランド端子に接続される。位相調整用電極100に直流電圧を印加することで、光導波路90a〜90hを通過する光の位相を調整する。
【0031】
光導波路90a〜90hは、位相調整用電極100の後段に設けられた光合波器108で合流し、光導波路92a〜92dとなる。光導波路92a〜92dには、上述したのと同様の機能を有する位相調整用電極110が設けられている。光導波路92a及び92bは、光合分波器112で合流し、光導波路94a及び94bに分岐する。光導波路92c及び92dは、光合分波器114で合流し、光導波路94c及び94dに分岐する。光導波路94bは、第1端面42の第1光出力端52に接続され、光導波路94cは、第1端面42の第2光出力端54に接続される。光導波路94aは、第2端面44の第1モニタ光出力端56に接続され、光導波路94dは、第4端面48の第2モニタ光出力端58に接続される。
【0032】
図2のように、変調器チップ40とパッケージ10の第2側壁14との間に、変調器チップ40の第1モニタ光出力端56から出射される変調信号光を受光することで変調器チップ40の出力をモニタする検出手段(受光素子116等)が設けられた第1基板118が搭載されている。変調器チップ40とパッケージ10の第4側壁18との間に、変調器チップ40の第2モニタ光出力端58から出射される変調信号光を受光することで変調器チップ40の出力をモニタする検出手段(受光素子116等)が設けられた第2基板120が搭載されている。変調器チップ40の出力をモニタすることで、変調器チップ40に印加する直流電圧をフィードバック制御することが可能となり、変調器チップ40を安定に動作させることができる。このように、変調器チップ40の出力をモニタする検出手段を2つ設けているのは、変調器チップ40の光出力端が2つあるためである。また、変調器チップ40とパッケージ10の第2側壁14及び第4側壁18との間には、終端抵抗122も搭載されている。終端抵抗122は、
図3で説明した変調用電極98に接続される終端抵抗である。
【0033】
パッケージ10の第2側壁14及び第4側壁18に設けられた直流端子である電気端子72と変調器チップ40の電気端子とは、ワイヤ124によって電気的に接続されている。この点について、
図4を用いて説明する。
図4は、
図2のA−A間の断面図である。なお、
図4においては、参考として、ミラー60、コリメートレンズ62等についても点線で図示している。
図4のように、パッケージ10に設けられたTEC34上に、第1キャリア126と第2キャリア128とを介して、変調器チップ40が搭載されている。第1キャリア126の厚さは、例えば0.5mmであり、第2キャリア128の厚さは、例えば1mmである。変調器チップ40の厚さは、例えば100μmである。ミラー60及びコリメートレンズ62は、第1キャリア126上に設けられた第3キャリア130上に搭載されている。第3キャリア130の厚さは、例えば0.5mmである。コリメートレンズ62の高さは、例えば1mmである。また、入力光36のビーム径は、例えば300μmである。
【0034】
パッケージ10の第2側壁14及び第4側壁18には、例えばセラミック等の絶縁体からなるフィードスルー132が設けられ、このフィードスルー132上に電気端子72が設けられている。フィードスルー132を設けているのは、パッケージ10が金属製のためである。変調器チップ40上の配線106(電気端子)と、フィードスルー132上に設けられ、電気端子72に電気的に接続される配線134とは、ワイヤ124によって接続されている。
【0035】
比較例2では、
図2のように、入力用光ファイバ24と出力用光ファイバ26とを、パッケージ10の同じ側壁(第1側壁12)に接続させる構成としている。これにより、光トランシーバ内において、ファイバの引き回しを簡易にでき、高周波信号を伝送する配線を短くすることができる。しかしながら、
図3のように、直流電圧が印加される位相調整用電極86、100、101が、変調器チップ40の第1端面42側に設けられている。このため、
図2のように、パッケージ10の第2側壁14及び第4側壁18に設けられた直流端子である電気端子72と変調器チップ40の電気端子とを電気的に接続させるワイヤ124は、変調器チップ40の第1端面42側に設けられる。この結果、
図4のように、入力光36がワイヤ124と干渉して妨げられることが生じてしまう。
【0036】
そこで、このような課題を解決した実施例について以下の説明する。
【実施例1】
【0037】
まず、実施例1に係る光変調器モジュールを備えた光トランシーバについて説明する。
図5は、実施例1に係る光変調器モジュールを備えた光トランシーバを示すブロック図である。
図5のように、光トランシーバは、光源150、光受信器モジュール152、及び光変調器モジュール154を備える。これらは電気コネクタ155によって外部と電気的に接続される。光受信器モジュール152は、光ファイバ156aを介して光源150から入射される光をLO光(局部発振光)として用いる。このLO光と光コネクタ158に接続された光ファイバ(不図示)から光ファイバ156bを介して入射された信号光とで伝送信号を復調する。復調された伝送信号によって得られた電気信号は、電気コネクタ155を介して外部機器に出力される。光変調器モジュール154は、外部機器から電気コネクタ155を介して入力される電気信号に基づいて、光ファイバ156cを介して光源150から入射されたCW(Continuous wave)光を変調して変調信号光を生成する。変調信号光は、光ファイバ156dを介して、光コネクタ158に接続された光ファイバ(不図示)に出射される。
【0038】
図6(a)は、実施例1に係る光変調器モジュールの上面図であり、
図6(b)は、
図6(a)のA−A間の断面図である。比較例2と共通の構成については同一の番号を付し説明を省略する。
図6(a)のように、実施例1では、変調器チップ40の電気端子とパッケージ10の第2側壁14に設けられた電気端子72とが、配線基板136を用いて電気的に接続されている。配線基板136は、パッケージ10の第1側壁12とミラー60との間であって、変調器チップ40の第1端面42側に設けられている。配線基板136がこのような位置に設けられているのは、比較例2で述べたように、変調器チップ40上に設けられた位相調整用電極86、100、101が、変調器チップ40の第1端面42側に設けられているためである。また、変調器チップ40とパッケージ10の第3側壁16との間のスペースには配線基板80が設けられているため、このスペースに配線基板136を設けることができず、特に、配線基板136と配線基板80とが電気的に干渉することを抑えるためには、互いを離して設けることが好ましいためである。
【0039】
配線基板136について、
図6(b)と
図7を用いて説明する。
図7は、
図6(a)のB−B間の断面図である。
図6(b)及び
図7のように、パッケージ10に設けられたTEC34上に、第1キャリア126と第2キャリア128とを介して、変調器チップ40が搭載されている。変調器チップ40とパッケージ10の第2側壁14との間であって、第1キャリア126上に配線基板136が搭載されている。配線基板136の厚さは、例えば0.5mmである。
【0040】
パッケージ10の第2側壁14及び第4側壁18には、フィードスルー132が設けられ、このフィードスルー132上に電気端子72が設けられている。フィードスルー132上に設けられ、第4側壁18の電気端子72に電気的に接続される配線134と、変調器チップ40上の配線106(電気端子)とは、ワイヤ124によって電気的に接続されている。一方、フィードスルー132上に設けられ、第2側壁14の電気端子72に電気的に接続される配線134と、変調器チップ40上の配線106(電気端子)とは、配線基板136上の配線138とワイヤ124とによって電気的に接続されている。電気端子72は直流端子であることから、配線138は、変調器チップ40に入力される位相調整信号を伝送するものである。配線基板136は、第1キャリア126上に搭載されており、入力光36よりも低い位置に配置されている。
【0041】
ここで、比較例3に係る光変調器モジュールについて説明する。
図8は、
図6(a)のB−B間の相当する部分における比較例3に係る光変調器モジュールの断面図である。
図8のように、実施例1の
図7と異なる点は、配線基板136が、第1キャリア126上ではなく、フィードスルー132上に搭載されている点である。この場合、パッケージ10の第2側壁14に設けられた電気端子72と変調器チップ40の電気端子とを、配線基板136を用いて電気的に接続させたとしても、入力光36が配線基板136と干渉して妨げられることが生じてしまう。
【0042】
したがって、入力光36の干渉による妨げを抑えるためには、パッケージ10の第2側壁14に設けられた電気端子72と変調器チップ40の電気端子とを配線基板136を用いて電気的に接続させるだけでは足りず、
図7のように、配線基板136を入力光36よりも低い位置に配置することが望ましい。
【0043】
以上説明してきたように、実施例1によれば、入力用光ファイバ24が接続する光入力窓20と出力用光ファイバ26が接続する光出力窓22とを、パッケージ10に並行して設けている。これにより、光トランシーバ内において、ファイバの引き回しを簡易にでき、高周波信号が伝送する配線を短くできる。また、パッケージ10に設けられた電気端子72と変調器チップ40の電気端子との間を接続する配線138(第1配線)は、光入力窓20から光入力端50の間における入力光36の光軸と交差した関係にあり、入力光36の光軸とは異なる高さに配置されている。これにより、入力光36の干渉による妨げを抑制することができる。したがって、実施例1によれば、入力光36の干渉による妨げを抑制しつつ、光トランシーバ内でのファイバの引き回しを簡易にでき、高周波信号を伝送する配線を短くすることができる。
【0044】
パッケージ10の光入力窓20及び光出力窓22が設けられた第1側壁12と対向する側の第3側壁16に電気端子74が設けられ、電気端子74と変調器チップ40との間が配線78(第2配線)によって接続されている。このような構成の場合、上述したように、配線138は、配線78との電気的な干渉を抑えるために、変調器チップ40の第1端面42側に配置されることが好ましい。これにより、比較例3のように、配線基板136の配置場所によっては、入力光36が干渉によって妨げられることが生じる。したがって、このような構成の場合に、配線138(第1配線)を入力光36の光軸と異なる高さに配置することが望まれる。
【0045】
また、パッケージ10の第3側壁16に設けられた電気端子74は高周波端子であり、配線78は、変調器チップ40に入力される変調信号を伝送するものであることが好ましい。これにより、光トランシーバ内において、変調信号を伝送する配線をより短くできる。
【実施例2】
【0046】
図9は、
図6(a)のB−B間に相当する部分における実施例2に係る光変調器モジュールの断面図である。
図9のように、実施例1の
図7と異なる点は、配線基板136の端部に導電性の突起部140が設けられ、配線138と変調器チップ40との間は、突起部140を介してワイヤ124によって電気的に接続されている点である。その他の構成は、実施例1と同じであるため説明を省略する。
【0047】
実施例2によれば、配線138と変調器チップ40との間が、突起部140を介してワイヤ124によって接続されている。これにより、突起部140の上面と変調器チップ40の上面及びフィードスルー132の上面とを略同一面にでき、それらの間の段差を小さくできるため、ワイヤ124の長さを短くできる。よって、ワイヤボンディングの作業性を向上させることができる。
【0048】
なお、突起部140は導電性の場合に限らず、絶縁材で形成され、突起部140上に配線138が延在し、突起部140上の配線138と変調器チップ40及び電気端子72とがワイヤ124によって電気的に接続されている場合でもよい。この場合、突起部140は、配線基板136と異なる部材を配線基板136上に設けることで形成してもよいし、配線基板136と一体成型で形成してもよい。
【実施例3】
【0049】
図10は、実施例3に係る光変調器モジュールの上面図である。比較例2の
図2と共通の構成については同一の番号を付し説明を省略する。
図10のように、実施例3では、配線基板136が、変調器チップ40とパッケージ10の第2側壁14との間だけではなく、変調器チップ40とパッケージ10の第4側壁18との間にも設けられている。したがって、変調器チップ40とパッケージ10の第2側壁14及び第4側壁18に設けられた電気端子72とは、配線基板136を用いて電気的に接続されている。
【0050】
図11は、
図9のA−A間の断面図である。実施例1の
図7と共通の構成については同一の番号を付し説明を省略する。
図11のように、変調器チップ40とパッケージ10の第2側壁14及び第4側壁18との間それぞれに、配線基板136が設けられている。フィードスルー132上に設けられ、第2側壁14の電気端子72に電気的に接続される配線134と、変調器チップ40上の配線106(電気端子)とは、配線基板136上の配線138とワイヤ124とによって電気的に接続されている。同様に、フィードスルー132上に設けられ、第4側壁18の電気端子72に電気的に接続される配線134と、変調器チップ40上の配線106(電気端子)とは、配線基板136上の配線138とワイヤ124とによって電気的に接続されている。
【0051】
実施例3によれば、パッケージ10の第4側壁18に設けられた電気端子72と変調器チップ40とについても、配線基板136を用いて電気的に接続されている。これにより、実施例1に比べて、第4側壁18の電気端子72と変調器チップ40の電気端子とを電気的に接続させるために用いるワイヤ124の長さを短くできる。よって、ワイヤボンディングの作業性を向上させることができる。
【0052】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。