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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-05
(45)【発行日】2022-09-13
(54)【発明の名称】光モジュール
(51)【国際特許分類】
G02F 1/03 20060101AFI20220906BHJP
G02F 1/035 20060101ALI20220906BHJP
【ＦＩ】
G02F1/03 505
G02F1/035
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2018175218
(22)【出願日】2018-09-19
(65)【公開番号】P2020046550
(43)【公開日】2020-03-26
【審査請求日】2021-02-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000183266
【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001081
【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 徳一
(72)【発明者】
【氏名】菅又 徹
【審査官】山本 貴一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１４９３９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２５８５０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１０２７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０６９１６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２３３０４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００２－５１６５９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３０８８９８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／００－１／０６５
Ｇ０２Ｂ ６／１２，６／３０，６／４２
Ｈ０１Ｓ ５／０２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に形成された光導波路で構成される光変調素子と、前記光変調素子を収容する筺体と、を備える光変調器と、発熱を伴う電気部品である発熱体と、
を備える光モジュールであって、
前記発熱体は、デジタルシグナルプロセッサであり、
前記光変調器の前記筺体は、平面視が四辺形の底面壁と、前記底面壁の互いに対向する２つの辺につながる第１の長辺壁及び第２の長辺壁と、前記第１の長辺壁及び前記第２の長辺壁よりも長さの短い、前記底面壁の互いに対向する他の２つの辺につながる第１の短辺壁及び第２の短辺壁と、を有し、
前記第２の長辺壁は、前記筺体の長さ方向に沿って前記光変調素子に対応する範囲を含む部分の壁厚が、一様であって且つ前記第１の長辺壁の壁厚より厚く、
前記第１の短辺壁及び前記第２の短辺壁のうち少なくとも一つの壁厚は、前記第１の長辺壁の壁厚より薄く、
前記光変調素子は、前記底面壁の一部に配された台座部に固定され、
前記台座部が配された部分以外の前記底面壁の部分に高熱抵抗部が設けられており、
前記発熱体は、前記光変調器の前記第２の長辺壁の側に配置されている、
光モジュール。
【請求項2】
基板上に形成された光導波路で構成される光変調素子と、前記光変調素子を収容する筺体と、を備える光変調器と、発熱を伴う電気部品である発熱体と、
を備える光モジュールであって、
前記発熱体は、デジタルシグナルプロセッサであり、
前記光変調器の前記筺体は、平面視が四辺形の底面壁と、前記底面壁の互いに対向する２つの辺につながる第１の長辺壁及び第２の長辺壁と、前記第１の長辺壁及び前記第２の長辺壁よりも長さの短い、前記底面壁の互いに対向する他の２つの辺につながる第１の短辺壁及び第２の短辺壁と、を有し、
前記第２の長辺壁は、前記筺体の長さ方向に沿って前記光変調素子に対応する範囲を含む部分の壁厚が、一様であって且つ前記第１の長辺壁の壁厚より厚く、
前記光変調素子は、前記底面壁の一部に配された台座部に固定されており、
前記台座部の壁厚は前記第１の短辺壁、第２の短辺壁、第１の長辺壁及び前記第２の長辺壁の壁厚より厚く、
前記台座部が配された部分以外の前記底面壁の部分に高熱抵抗部が設けられており、
前記発熱体は、前記光変調器の前記第２の長辺壁の側に配置されている、
光モジュール。
【請求項3】
前記光変調素子の光入力端及び光出力端は、それぞれ、前記第１の短辺壁及び前記第２の短辺壁と対向し、前記高熱抵抗部の領域は、前記第１の短辺壁の内面から前記光変調素子の光入力端までの範囲である光入力部、及び又は第２の短辺壁の内面から前記光変調素子の光出力端までの範囲である光出力部の一部又は全部を含む領域として形成されている、
請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項4】
前記高熱抵抗部の平均厚さは、前記台座部の平均厚さよりも薄く構成されている、請求項３に記載の光モジュール。
【請求項5】
前記光入力部又は前記光出力部には、第１の光部品が配置されている、請求項３または請求項４に記載の光モジュール。
【請求項6】
前記光変調素子の少なくとも一方の端部には第２の光部品が配されており、前記光変調素子は、前記第２の光部品が前記台座部の範囲外へ突出するよう配置されている、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項7】
前記光変調素子は、当該光変調素子の長さ方向に延在する２つの前記光導波路を伝搬する光を干渉させて動作する干渉型光変調素子である、請求項１ないし６のいずれか一項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、光変調器、及びこれを用いて光通信動作を行う光モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、長距離光通信において適用が開始されたデジタルコヒーレント伝送技術は、通信需要の更なる高まりから中距離、短距離などメトロ用光通信にも適用されつつある。このようなデジタルコヒーレント伝送においては、光変調器として、代表的にはＬｉＮｂＯ３（以下、ＬＮという）基板を用いたＤＰ－ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ－Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調器が用いられる。以下、ＬｉＮｂＯ３基板を用いた光変調器を、ＬＮ変調器という。
【0003】
このような光変調器は、例えば、当該光変調器に変調動作を行わせるための電気信号を出力するドライバＩＣ（ドライバ集積回路）や、上位装置から入力される信号を高速に処理して上記ドライバＩＣに送信データを入力するＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が配された回路基板と共に、光通信動作を行う光モジュール内に実装されて使用される。
【0004】
メトロ用光通信など短距離用途では、特に光モジュールの小型化への要求が高く、今後、更なる小型化要請の高まりにより、光モジュール筺体内における光部品及び電子部品の実装密度は増々高まることとなる。その結果、光モジュール筺体内においては、光変調器に対し、ドライバＩＣやＤＳＰ等の発熱電子部品が極めて近接して配置することが必要となり得る。
【0005】
一般に、ドライバＩＣは、数ボルトから十数ボルトの電圧振幅を有する高周波信号を出力し、１Ｗ前後の電力を消費する。また、特に、光モジュールに用いられるＤＳＰは、数十Ｇｂｐｓの信号を高速で処理する素子（またはデバイス）で、１０～３０Ｗ程度の電力を消費する。そして、これらの消費電力は主に熱としてドライバＩＣやＤＳＰから放出されることとなる。
【0006】
一方で、光変調器は、その筺体（変調器筺体）の内部に、特性及び信頼性の面で温度に対し比較的敏感な光学結晶（例えば、上記のＬＮ）を備え、且つサブミクロン単位の位置精度を要する光学部品を収容する。
【0007】
このため、従来、光モジュール筺体内においては、発熱電子部品が発する熱が光変調器に影響を与えないように、光変調器と発熱電子部品とは、できる限り離れた位置に配される。また、発熱電子部品が発する熱が光モジュール筺体内の各部の温度を上昇させるのを抑制すべく、発熱電子部品を光モジュール筺体に直接的に接触させ、又は放熱ゲルを介して接触させて、発熱電子部品からの熱を光モジュール外へ放熱することも提案されている（例えば、特許文献１）。
【0008】
しかしながら、光モジュールの小型化が進展すれば、光変調器と発熱電子部品との近接配置は不可避であり、発熱電子部品に対し近接配置された場合でも特性及び長期信頼性の低下を回避し得る光変調器が望まれる。
【0009】
外部から印加される熱に起因する光変調器の信頼性低下等を抑制する技術として、例えば特許文献２には、製造時において、光ファイバを導入するフィードスルー部を筺体にハンダ固定する際の熱により筺体内部の光変調素子に劣化や故障が生じるのを防止するため、フィードスルー固定部と光変調素子固定部との間の筺体の壁厚を薄くすることが開示されている。
【0010】
しかしながら、特許文献２に記載の構成は、製造時のハンダ固定工程においてのみ発生する数秒から十数秒程度の極めて短時間に印加される熱が光変調素子へ伝達されるのを回避するものである。この構成は光変調器の動作時において外部から継続的に印加される熱に起因する光学特性の変動や、光変調器の長期動作期間中において継続的に熱が印加されることに起因する長期信頼性の低下についての回避策を教示するものではない。
【0011】
さらに、光変調器筺体は、一般に、製造容易性の観点や、周囲温度変動時の応力集中回避の観点から、できる限り均等な壁厚をもつように設計される。これに対し、光モジュール筺体内に実装された光変調器の変調器筺体には、周囲温度変動に伴って四方から均等に熱が加わる場合とは異なり、発熱電子部品からの熱が局所的に加わることが多い。
【0012】
図１５は、従来の光変調器１５００の構成の一例を概略的に示す平面図である。また、図１６は、図１５のＪＪ断面矢視図である。図示の光変調器１５００は、例えば、光変調素子１５０２と、当該光変調素子１５０２を収容する変調器筺体１５０４と、を備える。なお、図１５においては、変調器筺体１５０４の内部の構成についての理解を容易にするため、図１６に示した変調器筺体１５０４を封止するカバー１５３０の記載を省略している。
【0013】
光変調素子１５０２は、例えば、ＬＮ基板上に形成された並行導波路間の位相差を制御することにより光の干渉を利用して動作する、いわゆる干渉型光変調素子であるマッハツェンダ型光変調器である。また、光変調器１５００は、光変調素子１５０２へ光を入力する入力光ファイバ１５０８と、光変調素子１５０２により変調された光を出力する出力光ファイバ１５１０とを備える。光変調素子１５０２は、例えば、光入力端である図示右端に、キャピラリ１５４０を介して入力光ファイバ１５０８が接着され、光出力端である図示左端に、マイクロレンズアレイ１５４２が接着されている。また、光変調素子１５０２の両端部には、それぞれ、キャピラリ１５４０及びマイクロレンズアレイ１５４２の接着強度を確保するための補強ブロック１５４４－１、１５４４－２が接着されている。
【0014】
変調器筺体１５０４は、一般的には平面視が略矩形であり、図１５における４つの辺の側面壁１５２０、１５２２、１５２４、１５２６及び図１６に示す底面壁１５２８のそれぞれの壁厚が、できるだけ均等となるように、必要な剛性を確保できる範囲で同じ厚さで構成される。そして、底面壁１５２８には、光変調素子１５０２が配され、場合によっては偏波合成プリズム等の光学部品１５４６も配される。
【0015】
変調器筺体１５０４の内部には、実際には、光変調素子１５０２に入力される高周波信号を変調器筺体１５０４の外部から入力するためのリードピン（不図示）や、中継基板等が実装され、側面壁１５２０、１５２２、１５２４、１５２６や底面壁１５２８の内面部分には必要に応じて凹凸が設けられる。しかしながら、これらの凹凸は、付随的な部品配置のために、必要に応じてごく限られた範囲内に設けられるものであり、変調器筺体１５０４の側面壁１５２０、１５２２、１５２４、１５２６、底面壁１５２８の壁厚を有意な程度に互いに不均等なものとするものではない。図１５及び図１６に示す変調器筺体１５０４は、側面壁１５２０、１５２２、１５２４、１５２６、底面壁１５２８の壁厚を、各辺における平均的な厚さを持つものとして概略的に示したものとして理解されたい。
【0016】
従来の光変調器１５００は、変調器筺体１５０４の側面壁１５２０、１５２２、１５２４、１５２６、底面壁１５２８の壁厚（の平均値）が、略等しい値ｔ１５となるように構成されており、且つ、幅方向に対する中心線１５５０及び長さ方向に対する中心線１５５２に関して対象な構造となっている。このため、光変調器１５００の周囲環境からの熱が変調器筺体１５０４に対して均等に加わる場合には、変調器筺体１５０４の変形は微小な範囲に抑制され、特性の変動や信頼性の低下の程度も抑制される。ここで、壁厚の「平均値」とは、対応する壁又は壁の部分厚さの平均値をいい、当該壁又は壁の部分が隣接する壁に接続又は交わる場合であっても、当該接続又は交わる部分を含まない、いわゆる“壁”そのもの又は“壁”の部分そのものの厚さの平均値をいうものとする。例えば、対応する壁又は壁の部分の内面（変調器筺体内部の面）が、隣接する壁の内面と、曲線部（Ｒ加工部）を介して接続されている場合には、当該曲線部を除く、“壁”そのもの又は“壁”の部分そのものの厚さの平均値をいう。
【0017】
光変調器１５００がより小型化された光モジュール内に実装される場合には電気信号の損失を考慮して発熱電子部品を光変調器に近接設置せざるを得ず、発熱電子部品から伝わる熱は、一般に、変調器筺体１５０４の一部分にほぼ局所的に伝わり、変調器筺体１５０４の全体へ向かって発散していく。このため、光モジュール内部では、一般に、熱は変調器筺体１５０４に対し均等には加わらない。
【0018】
図１７は、光変調器１５００を、例えば発熱電子部品であるＤＳＰ１７００と共に光モジュールの回路基板１７０２上に実装した場合の、変調器筺体１５０４に発生する温度分布を模式的に示したものである。図示の変調器筺体１５０４に重畳して示された白黒の濃淡は各部の温度を示しており、白いほど温度が低く、黒いほど温度が高いことを示している。
【0019】
図示において、回路基板１７０２上の図示右下に配されたＤＳＰ１７００からの熱は、主として回路基板１７０２を伝搬し、変調器筺体１５０４の図示下側の辺の、ＤＳＰ１７００と対向する部分から変調器筺体１５０４へ流入する。そして、当該部分から流入した熱は、変調器筺体１５０４の全体へ向かって図示左上へ伝搬していく。
【0020】
その結果、変調器筺体１５０４には、図示のように右下から左上に向かって温度が低下するような温度勾配が発生することとなる。このような温度勾配は、環境温度の変化に伴って変調器筺体１５０４の全体の温度が変化するような場合には発生せず、ＤＳＰ１７００が変調器筺体１５０４にとって非対称な位置にある偏在した熱源として作用することに起因して発生する。より具体的には、この温度勾配は、ＤＳＰ１７００のサイズが一般に変調器筺体１５０４のサイズよりも小さく、且つＤＳＰ１７００が変調器筺体１５０４の辺の一部に近接して配置されることに起因する。
【0021】
そして、ＤＳＰ１７００が上記のように非対称な偏在する熱源として作用する結果、この温度勾配は図示のように変調器筺体１５０４の幅方向に対する中心線１５５０及び長さ方向に対する中心線１５５２のいずれの方向とも異なる方向１７０４（図示白色の破線矢印）に沿って発生し、変調器筺体１５０４に非対称な温度分布を発生させる。
【0022】
このよう変調器筺体１５０４における非対称な温度分布は、“四方の辺の壁厚を同じにして変形を抑制する”という従来の変調器筺体１５０４の設計思想が予定する温度変化、すなわち、変調器筺体１５０４における“均等な温度変化”とは大きく異なるものであり、設計者の予測を超える特性変動及び長期信頼性の低下を招き得る。
【0023】
例えばＴｅｌｃｏｒｄｉａやＪＩＳ等の工業標準に規定された、電子部品及び光部品の長期信頼性予測のための加速劣化試験では、種々の温度（例えば１００℃、１２５℃等）に設定された恒温槽のそれぞれに試験対象である光変調器を入れ、所定の経過時間が到来する毎にそれぞれの光変調器の特性変動量が測定される。すなわち、このような加速劣化試験から予測されるのは、光変調器１５００が均等な温度状態で使用され続けた場合の長期信頼性である。したがって、上記のように光モジュール内において非対称な温度分布が発生する実際の光変調器１５００の長期信頼性は、上記予測とは大きく異なるものとなり得る。
【0024】
また、変調器筺体１５０４の上記非対称な温度分布に起因して、光変調素子１５０２を構成する基板の面内にも非対称な温度分布が発生する。これにより、特に、光変調素子１５０２としてマッハツェンダ型光変調器のような干渉型光変調素子を用いる場合、当該基板上の隣接する並行導波路間には、非対称な温度分布に起因する互いに異なる付加的な位相差が発生し、消光比や光出力特性など光変調素子１５０２自身の特性及び信頼性にも好ましくない影響が生じ得る。すなわち、干渉型光変調素子を用いる光変調器では、発熱電子部品との近接配置に起因して長期的に生ずる非対称な温度分布によって、加速劣化試験等では予見できなかった特性変動及び信頼性の低下が特に顕著に発生することが予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0025】
【文献】特開２０１６－９９５０８号公報
【文献】特開２０１５－１０２７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0026】
上記背景より、電子部品等の熱源が近接して配置されることに起因する特性変動や長期信頼性の低下を抑制し得る光変調器の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0027】
本発明の一の態様は、基板上に形成された光導波路で構成される光変調素子と、前記光変調素子を収容する筺体と、を備える光変調器と、発熱を伴う電気部品である発熱体と、を備える光モジュールであって、前記発熱体は、デジタルシグナルプロセッサであり、前記光変調器の前記筺体は、平面視が四辺形の底面壁と、前記底面壁の互いに対向する２つの辺につながる第１の長辺壁及び第２の長辺壁と、前記第１の長辺壁及び前記第２の長辺壁よりも長さの短い、前記底面壁の互いに対向する他の２つの辺につながる第１の短辺壁及び第２の短辺壁と、を有し、前記第２の長辺壁は、前記筺体の長さ方向に沿って前記光変調素子に対応する範囲を含む部分の壁厚が、一様であって且つ前記第１の長辺壁の壁厚より厚く、前記第１の短辺壁及び前記第２の短辺壁のうち少なくとも一つの壁厚は、前記第１の長辺壁の壁厚より薄く、前記光変調素子は、前記底面壁の一部に配された台座部に固定され、前記台座部が配された部分以外の前記底面壁の部分に高熱抵抗部が設けられており、前記発熱体は、前記光変調器の前記第２の長辺壁の側に配置されている、光モジュールである。
本発明の他の態様は、基板上に形成された光導波路で構成される光変調素子と、前記光変調素子を収容する筺体と、を備える光変調器と、発熱を伴う電気部品である発熱体と、を備える光モジュールであって、前記発熱体は、デジタルシグナルプロセッサであり、前記光変調器の前記筺体は、平面視が四辺形の底面壁と、前記底面壁の互いに対向する２つの辺につながる第１の長辺壁及び第２の長辺壁と、前記第１の長辺壁及び前記第２の長辺壁よりも長さの短い、前記底面壁の互いに対向する他の２つの辺につながる第１の短辺壁及び第２の短辺壁と、を有し、前記第２の長辺壁は、前記筺体の長さ方向に沿って前記光変調素子に対応する範囲を含む部分の壁厚が、一様であって且つ前記第１の長辺壁の壁厚より厚く、前記光変調素子は、前記底面壁の一部に配された台座部に固定されており、前記台座部の壁厚は前記第１の短辺壁、第２の短辺壁、第１の長辺壁及び前記第２の長辺壁の壁厚より厚く、前記台座部が配された部分以外の前記底面壁の部分に高熱抵抗部が設けられており、前記発熱体は、前記光変調器の前記第２の長辺壁の側に配置されている、光モジュール。
本発明の他の態様によると、前記光変調素子の光入力端及び光出力端は、それぞれ、前記第１の短辺壁及び前記第２の短辺壁と対向し、前記高熱抵抗部の領域は、前記第１の短辺壁の内面から前記光変調素子の光入力端までの範囲である光入力部、及び又は第２の短辺壁の内面から前記光変調素子の光出力端までの範囲である光出力部の一部又は全部を含む領域として形成されている。
本発明の他の態様によると、前記高熱抵抗部の平均厚さは、前記台座部の平均厚さよりも薄く構成されている。
本発明の他の態様によると、前記光入力部又は前記光出力部には、第１の光部品が配置されている。
本発明の他の態様によると、前記光変調素子の少なくとも一方の端部には第２の光部品が配されており、前記光変調素子は、前記第２の光部品が前記台座部の範囲外へ突出するよう配置されている。
本発明の他の態様によると、前記光変調素子は、当該光変調素子の長さ方向に延在する２つの前記光導波路を伝搬する光を干渉させて動作する干渉型光変調素子である。
本発明の他の態様は、基板上に形成された光導波路で構成される光変調素子と、前記光変調素子を収容する筺体と、を備える光変調器と、発熱を伴う電気部品である発熱体と、を備える光モジュールであって、前記発熱体は、デジタルシグナルプロセッサであり、前記光変調器の前記筺体は、平面視が四辺形の底面壁と、前記底面壁の互いに対向する２つの辺につながる第１の長辺壁及び第２の長辺壁と、前記第１の長辺壁及び前記第２の長辺壁よりも長さの短い、前記底面壁の互いに対向する他の２つの辺につながる第１の短辺壁及び第２の短辺壁と、を有し、前記第２の長辺壁は、前記筺体の長さ方向に沿って前記光変調素子に対応する範囲を含む部分の壁厚が、一様であって且つ前記第１の長辺壁の壁厚より厚く、前記光変調素子は、前記底面壁の一部に配された台座部に固定されており、前記台座部の壁厚は前記第１の短辺壁、第２の短辺壁、第１の長辺壁及び前記第２の長辺壁の壁厚より厚く、前記台座部が配された部分以外の前記底面壁の部分に高熱抵抗部が設けられており、前記発熱体は、前記光変調器の前記第２の長辺壁の側に配置されている、光モジュール。
本発明の他の態様によると、前記光変調素子の光入力端及び光出力端は、それぞれ、前記第１の短辺壁及び前記第２の短辺壁と対向し、前記高熱抵抗部の領域は、前記第１の短辺壁の内面から前記光変調素子の光入力端までの範囲である光入力部、及び又は第２の短辺壁の内面から前記光変調素子の光出力端までの範囲である光出力部の一部又は全部を含む領域として形成されている。
本発明の他の態様によると、前記高熱抵抗部の平均厚さは、前記台座部の平均厚さよりも薄く構成されている。
本発明の他の態様によると、前記光入力部又は前記光出力部には、第１の光部品が配置されている。
本発明の他の態様によると、前記光変調素子の少なくとも一方の端部には第２の光部品が配されており、前記光変調素子は、前記第２の光部品が前記台座部の範囲外へ突出するよう配置されている。
本発明の他の態様によると、前記光変調素子は、当該光変調素子の長さ方向に延在する２つの前記光導波路を伝搬する光を干渉させて動作する干渉型光変調素子である。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、光変調器において、電子部品等の熱源が近接して配置された場合にも変調器筺体における非対称な温度分布の発生を抑制して、上記配置に起因する特性変動や長期信頼性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る光変調器の平面図である。
【図4】本発明の第２の実施形態に係る光変調器の平面図である。
【図6】本発明の第３の実施形態に係る光変調器の平面図である。
【図8】本発明の第４の実施形態に係る光変調器の平面図である。
【図10】本発明の第５の実施形態に係る光変調器の平面図である。
【図12】本発明の第６の実施形態に係る光変調器の平面図である。
【図14】本発明の第７の実施形態に係る光モジュールの平面図である。
【図15】従来の光変調器の構成を示す平面図である。
【図17】従来の光変調器を回路基板上に実装した場合の、変調器筺体に発生する温度分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本発明に係る光変調器は、変調器筺体自身をヒートシンク又は良熱伝導体として積極的に作用させるよう、変調器筺体の側面壁の厚さを調製することに加えて底面壁の厚さを調製するものである。また、その際、従来技術のように光変調素子への熱伝導を回避するのではなく、従来とは全く逆の発想に立ち、光変調素子全体に熱が伝導し易い筺体構成とする一方、光学部品が搭載される光入出力部については、熱伝導し難い構成とする。これにより、光変調素子における非対称な温度分布を回避すると共に、光学部品への熱伝導を回避し、光変調器全体として特性変動及び長期信頼性の低下を回避する。
本発明に係る光変調器は、変調器筺体自身をヒートシンク又は良熱伝導体として積極的に作用させるよう、変調器筺体の側面壁の厚さを調製することに加えて底面壁の厚さを調製するものである。また、その際、従来技術のように光変調素子への熱伝導を回避するのではなく、従来とは全く逆の発想に立ち、光変調素子全体に熱が伝導し易い筺体構成とする一方、光学部品が搭載される光入出力部については、熱伝導し難い構成とする。これにより、光変調素子における非対称な温度分布を回避すると共に、光学部品への熱伝導を回避し、光変調器全体として特性変動及び長期信頼性の低下を回避する。
【0031】
【0032】
光変調器１００は、光変調素子１０２と、光変調素子１０２を収容する変調器筺体１０４と、光変調素子１０２に光を入力する入力光ファイバ１０８と、光変調素子１０２から出力される光を変調器筺体１０４の外部へ導く出力光ファイバ１１０と、を備える。
【0033】
なお、変調器筺体１０４は気密封止されているため、実際には変調器筺体１０４の内部を視認することはできないが、図１においては、変調器筺体１０４内部における構成の理解を容易にするため、変調器筺体１０４内部の構成要素を実線で示している。
【0034】
変調器筺体１０４は、金属（例えば、ステンレス、コバール等）で構成されており、平面視が矩形あるいは四辺形（例えば、長方形又は略長方形）である。すなわち、変調器筺体１０４は、平面視が四辺形の底面壁１２８と、底面壁１２８の互いに対向する２つの辺（図１の図示上下の２辺）につながる長辺壁１２４及び長辺壁１２６と、を有する。また、変調器筺体１０４は、長辺壁１２４、１２６よりも長さの短い、底面壁１２８の互いに対向する他の２つの辺（図示左右の辺）につながる短辺壁１２０及び短辺壁１２２と、を有する。そして、光変調素子１０２は、底面壁１２８、長辺壁１２４、１２６、及び短辺壁１２０、１２２により囲まれる空間内に収容されている。ここで、変調器筺体１０４の平面視において、変調器筺体１０４の幅方向の中心に沿って図示左右方向に延在する線を幅方向に対する中心線１３０、及び、変調器筺体の長さ方向の中心に沿って図示上下方向に延在する線を長さ方向に対する中心線１３２とする。
【0035】
光変調素子１０２は、例えば、光導波路１０６のうち光変調素子１０２の長さ方向に延在する２つの光導波路を伝搬する光を干渉させて動作する干渉型光変調素子である。具体的には、本実施形態では、光変調素子１０２は、ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた４つのマッハツェンダ型光導波路と、当該マッハツェンダ型光導波路上にそれぞれ設けられて光導波路内を伝搬する光波を変調する４つのＲＦ電極（不図示）と、を備えたＤＰ―ＱＰＳＫ光変調器である。
【0036】
図１において、光変調素子１０２の図示右側の端部は、光が入力される光入力端１５２であり、図示左側の端部は、変調した光を出力する光出力端１５４である。光変調素子１０２は、光入力端１５２及び光出力端１５４が、それぞれ、短辺壁１２０及び短辺壁１２２と対向するように配されている。短辺壁１２０には、入力光ファイバ１０８を保持する光入力端末部１５０が固定され、短辺壁１２２には、出力光ファイバ１１０を保持する光出力端末部１４８が固定されている。
【0037】
光入力端末部１５０を介して変調器筺体１０４の内部に導入された入力光ファイバ１０８の端部は、光部品であるキャピラリ１４０に挿入されて、光変調素子１０２の光入力端１５２に固定されている。キャピラリ１４０は、例えばガラスで構成される。尚、光変調素子１０２への光の入力は入力光ファイバ１０８と光変調素子１０２との間にレンズ等を配置した空間光学系であってもよい。
【0038】
光変調素子１０２から出力される２つの光は、光部品であるマイクロレンズアレイ１４２が備える２つのマイクロレンズによりコリメートされる。マイクロレンズアレイ１４２は、例えば光変調素子１０２の光出力端１５４に固定されている。
【0039】
また、光変調素子１０２の両端部には、それぞれ、キャピラリ１４０及びマイクロレンズアレイ１４２の接着強度を確保するための補強ブロック１４４－１、１４４－２も接着されている。
【0040】
光変調素子１０２の光出力端１５４から出力されて上記マイクロレンズアレイ１４２によりコリメートされた２つの光は、偏波合成部１４５により偏波合成される。ここで、偏波合成部１４５は、例えば、波長板と偏波合成プリズムとを含む。
【0041】
偏波合成された光は、レンズ１４６を介して出力光ファイバ１１０と結合して出力される。ここで、光部品である偏波合成部１４５及びレンズ１４６は、光出力端末部１４８の内部に設けられている。光出力端末部１４８は、出力光ファイバ１１０が固定された後、変調器筺体１０４の短辺壁１２２に固定される。
【0042】
図３に示すように、光変調素子１０２は、底面壁１２８の内面（図示上面）に当該底面壁１２８の一部として設けられた台座部１６０（図示の斜線ハッチング部）に固定されている。本実施形態では、台座部１６０は、変調器筺体１０４の長さ方向に沿って、光変調素子１０２の長さ（すなわち、光入力端１５２から光出力端１５４までの距離）よりも長く構成されている。また、光変調素子１０２は、その全体が、台座部１６０の上面（図１に示す面）の範囲内に配されている。
【0043】
また、本実施形態の光変調器１００では、図３において、台座部１６０の厚さｔ４（台座部１６０の上面（図３における図示上側の面）から底面壁１２８の外面（図３における図示下側の面）までの厚さ）に対し、台座部１６０が設けられていない底面壁１２８の部分である底板部分１６２、１６４のそれぞれの厚さｔ５１、ｔ５２が薄く形成されている。これにより、当該底板部分１６２、１６４が、台座部１６０が設けられた部分に対して高い熱抵抗を有する高熱抵抗部（図示のドットハッチング部）を構成している。また、底板部分１６２、１６４によりそれぞれ構成される高熱抵抗部は、短辺壁１２０の内面から光変調素子１０２の光入力端１５２までの範囲である光入力部１７０、及び短辺壁１２２の内面から光変調素子１０２の光出力端１５４までの範囲である光出力部１７２の一部に、設けられている。
【0044】
なお、図３には、変調器筺体１０４の短辺壁１２０及び１２２が形成する図示上部の開口部に、変調器筺体１０４の一部を構成する薄い板厚のカバー１６６も図示されている。カバー１６６は、光変調素子１０２が収容された変調器筺体１０４の内部空間を気密封止するため、図１において長辺壁１２４、１２６、及び短辺壁１２０、１２２が構成する４辺に例えばシーム溶接される。
【0045】
変調器筺体１０４の内部には、光変調素子１０２を動作させる高周波信号を入力するための複数のリードピンや、当該複数のリードピンから入力された高周波信号を光変調素子１０２のＲＦ電極のそれぞれに導くための中継基板等が設けられ得る（いずれも不図示）。このため、変調器筺体１０４の短辺壁１２０、１２２、長辺壁１２４、１２６の内面、及び又は底面壁１２８の内面には凹凸が設けられ得る。しかしながら、本実施形態においては、不要に細かい説明となるのを避けて理解を容易にするため、変調器筺体１０４の短辺壁１２０、１２２、長辺壁１２４、１２６、並びに底面壁１２８のうち台座部１６０が設けられた部分、及び底面壁１２８のうち台座部１６０が設けられていない部分を、それぞれ、一様な厚さを持つものとして記載している。
【0046】
特に、本実施形態の光変調器１００では、図１において、変調器筺体１０４のうち図示下側の長辺壁１２６の壁厚ｔ３が、これに対向する図示上側の長辺壁１２４の壁厚ｔ２に対して、ｔ３≧ｔ２となるように構成されている。また、短辺壁１２０の壁厚ｔ１１、及び短辺壁１２２の壁厚ｔ１２が、ｔ１１＜ｔ２及びｔ１２＜ｔ２となるように構成されている。ここで、例えば光モジュール内の回路基板上に光変調器１００が実装されるとき、壁厚ｔ３をもつ長辺壁１２６は、例えば発熱電子部品であるＤＳＰが実装される側を向くように配される。
【0047】
なお、上述したように、本実施形態では、図１、図２、図３には、実際の変調器筺体１０４において設けられる可能性のある、リードピンや中継基板等を配するための凹凸を示していない。従って、図１、図３に示す短辺壁１２０、１２２、及び長辺壁１２４、１２６の壁厚は、上記凹凸を有する場合には、それぞれの壁における壁厚の平均値を示すものと理解されたい。すなわち、本実施形態においては、短辺壁１２０の壁厚ｔ１１、短辺壁１２２の壁厚ｔ１２、長辺壁１２４の壁厚ｔ２、及び長辺壁１２６の壁厚ｔ３は、それぞれの壁における壁厚の平均値であって、それらの平均値が、ｔ１１＜ｔ２≦ｔ３、及びｔ１２＜ｔ２≦ｔ３の関係を有している。
【0048】
なお、本明細書において、壁厚の「平均値」とは、対応する壁又は壁の部分厚さの平均値をいう。つまり、当該壁又は壁の部分が隣接する壁に接続又は交わる場合、当該接続又は交わる部分を含まない、いわゆる“壁”そのもの又は“壁”の部分そのものの厚さの平均値をいうものとする。例えば、対応する壁又は壁の部分の内面（変調器筺体内部の面）が、隣接する壁の内面と、曲線部（Ｒ加工部）を介して接続されている場合には、当該曲線部を除く、“壁”そのもの又は“壁”の部分そのものの厚さの平均値をいう。
【0049】
また、本構成において、台座部１６０の厚さｔ４は、台座部１６０が凹凸を有する構成である場合には、変調器筺体１０４の長さ方向に沿って光変調素子１０２の光入力端１５２から光出力端１５４までの範囲における、台座部１６０の上面から底面壁１２８の外面までの厚さの平均値をいう。また、底面壁１２８のうち台座部１６０が設けられていない部分、すなわち、底板部分１６２、１６４の厚さｔ５１及びｔ５２は、当該底板部分１６２、１６４が凹凸を有する場合には、それぞれ、底板部分１６２、１６４における底面壁１２８の厚さの平均値をいう。
【0050】
上記の構成を有する光変調器１００では、長辺壁１２６の壁厚ｔ３を最も厚くすることで、変調器筺体１０４の長辺に沿った長辺壁１２６の熱抵抗が低減されている。このため、例えば光変調器１００を光モジュール内の回路基板上に実装した場合に、長辺壁１２６側に配置された発熱電子部品であるＤＳＰ等から当該回路基板や空間を経て変調器筺体１０４の一部から流入する熱は、最も壁厚の大きい長辺壁１２６に沿って従来の構成よりも早く伝わる。そして伝わる熱は即座に上記回路基板上へ流れ出る。その結果、変調器筺体１０４の長さ方向の温度勾配は、従来の光変調器（例えば、図１５に示す光変調器１５００）に比べて低減される。そして、変調器筺体１０４の長さ方向の温度勾配が低減されることにより、変調器筺体１０４の全体としてみたときの温度勾配の方向は、図１７に示す方向１７０４に比べてより長さ方向に近い方向となる。
【0051】
すなわち、光変調器１００では、ＤＳＰ等の発熱電子部品が近接して配された場合でも、変調器筺体１０４の温度勾配を、その長さ方向に沿うように、且つ従来より緩やかとなるようにすることができる。このため、変調器筺体１０４の長さ方向に対する中心線１３２及び幅方向に対する中心線１３０に対する温度分布の対称性が向上する。
【0052】
その結果、光変調器１００を発熱電子部品に近接して配置した場合に変調器筺体１０４に発生する応力は低減され、且つ分散される。また、変調器筺体１０４の温度分布の対称性が向上することで、変調器筺体１０４内に収容された干渉型光変調器である光変調素子１０２の温度分布もより対称性を有するものとなる。その結果、光変調素子１０２のマッハツェンダ型光導波路を構成する並行導波路間の光路長変化又は位相変化の多くが相殺され、光変調素子１０２の特性変動（例えば、動作点変動）も抑制される。
【0053】
更に、本実施形態では、底面壁１２８に台座部１６０が設けられており、当該台座部１６０の厚さｔ４を他の底面壁１２８の部分（すなわち、底板部分１６２、１６４）の厚さｔ５１、ｔ５２よりも厚くすることができる。これにより、短辺壁１２０、１２２の厚さｔ１１、ｔ１２、及び長辺壁１２４、１２６の厚さｔ２、ｔ３の関係を上述のように設定するのに加え、更に、台座部１６０の厚さｔ４を調製することで、変調器筺体１０４の長さ方向の熱伝導をさらに向上させることができる。
【0054】
例えば、台座部１６０の厚さｔ４を、上記長辺壁１２６の厚さｔ３より大きく設定し、すなわち、ｔ１１＜ｔ２≦ｔ３＜ｔ４、及びｔ１２＜ｔ２≦ｔ３＜ｔ４となるようにｔ４を設定することで、上述した変調器筺体１０４の長さ方向の温度勾配の低減効果に加え、変調器筺体１０４の幅方向の温度勾配の低減効果も高めることができる。これにより変調器筺体１０４における温度分布の対称性の向上効果をより高めることができる。本構成はマッハツェンダ型光導波路を有する光変調素子において特に有効であり、マッハツェンダ型光導波路を構成する並行導波路間の光路長変化又は位相変化の多くが相殺され、光変調素子１０２の特性変動（例えば、動作点変動）を更に抑制することができる。
【0055】
また、本実施形態では、台座部１６０の厚さｔ４を十分大きくすることができる場合には、短辺壁１２０、１２２の厚さｔ１１、ｔ１２、及び長辺壁１２４、１２６の厚さｔ２、ｔ３の大小関係に関わらず、台座部１６０により変調器筺体１０４の長さ方向及び幅方向への熱伝導量を確保して、上述した変調器筺体１０４の長さ方向及び幅方向の温度勾配の低減効果、及び温度分布の対称性の向上効果を得るものとすることもできる。すなわち、例えば、台座部１６０の厚さｔ４を、短辺壁１２０、１２２の厚さｔ１１、ｔ１２、及び長辺壁１２４、１２６の厚さｔ２、ｔ３よりも厚くすることによっても、上述した効果と同様の効果を実現し得る。言い換えると台座部１６０の厚さｔ４が変調器筺体１０４を構成する壁で一番厚くすることで上述した効果を実現し得る。
【0056】
また、本実施形態の変調器筺体１０４では、図１に示す４辺のうち長辺壁１２６の壁厚ｔ３を最も厚く形成することで、変調器筺体１０４の長辺に沿った長辺壁１２６の熱抵抗が低減されている。そして、変調器筺体１０４の剛性は、主に長辺壁１２４及び１２６、底面壁１２８により確保されている。このため、短辺壁１２０、１２２の壁厚ｔ１１、ｔ１２を、従来技術における光変調器に比べてより薄くすることができ、これによりこれらの壁の熱抵抗を増加させることができる。従って、変調器筺体１０４の剛性を損なうことなく、上記のようにｔ１１＜ｔ２≦ｔ３及びｔ１２＜ｔ２≦ｔ３、又はｔ１１＜ｔ２≦ｔ３＜ｔ４及びｔ１２＜ｔ２≦ｔ３＜ｔ４として、温度上昇に起因して特性変動及び又は長期信頼性低下の要因となり得る光ファイバ１０８等や光部品（偏波合成部１４５等）などが固定される短辺壁１２０、１２２及びその周囲への熱の流入を抑制することができる。
【0057】
さらに、本実施形態では、台座部１６０の厚さｔ４に対し、底面壁１２８のうち台座部１６０が設けられていない底板部分１６２、１６４の厚さｔ５１、ｔ５２が薄く構成されていることにより、底板部分１６２、１６４が高熱抵抗部を構成している。また、これらの高熱抵抗部は、光入力部１７０、及び光出力部１７２にそれぞれ設けられている。このため、台座部１６０を介して短辺壁１２０、１２２及びその周囲へ流入する熱が更に効果的に抑制され、短辺壁１２０、１２２に固定される上記光ファイバ１０８等や光部品への熱の流入が更に抑制される。
【0058】
以上の結果として、光変調器１００では、光モジュール内においてＤＳＰ等の発熱電子部品が近接して配置された場合でも、変調器筺体１０４の温度分布をより対称性のある状態にして、特性変動や長期信頼性の低下を低減することができる。また、変調器筺体１０４の温度分布がより対称性のある状態になった結果、光モジュール内における変調器筺体１０４は恒温槽における長期信頼性試験のように一様な温度環境に置かれた状態に近づく。このため、光変調器１００の長期信頼性は、恒温槽を用いた信頼性試験に基づく信頼度予測に近づくこととなり、当該予測を超えて信頼度が低下することが防止され得る。
【0059】
なお、長辺壁１２６の平均壁厚である壁厚ｔ３は、従来の光変調器における長辺壁よりも低い熱抵抗が実現されるように、従来の光変調器において通常用いられる壁厚ｔ２である１．５ｍｍ前後の値より大きく、例えば２．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の値の範囲とすることが望ましい。また、短辺壁１２０、１２２の平均壁厚である壁厚ｔ１１、ｔ１２は、変調器筺体１０４の機械的強度も考慮すると、短辺壁１２０及び短辺壁１２２の熱抵抗が長辺壁１２４及び１２６の熱抵抗に比べて大きな値となるように、例えば０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の値の範囲に設定することが望ましく、０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の値の範囲に設定するとより望ましい。言い換えると短辺壁１２０、１２２の壁厚ｔ１１、ｔ１２は長辺壁１２６の壁厚ｔ３の３／４以下が望ましく、さらに１／２以下であればより望ましい。
【0060】
例えば、長辺壁１２６が凹凸を有する構成である場合には、長辺壁１２６を厚さ１．７ｍｍから４ｍｍの範囲で形成し、平均壁厚である壁厚ｔ３が２．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の値の範囲であるものとすることができる。また、例えば、短辺壁１２０及び短辺壁１２２が凹凸を有する構成である場合には、短辺壁１２０及び短辺壁１２２をそれぞれ厚さ０．３ｍｍから１ｍｍの範囲で形成し、平均壁厚である壁厚ｔ１１及びｔ１２をそれぞれ０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の値の範囲とすることができる。
【0061】
また、短辺壁１２０の壁厚ｔ１１と短辺壁１２２の壁厚ｔ１２は、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。さらに、短辺壁１２０の壁厚ｔ１１と短辺壁１２２の壁厚ｔ１２は、必ずしもその両者が長辺壁１２４の壁厚ｔ２より小さい値である必要はない。例えば、短辺壁１２０、１２２の温度変動が入力光ファイバ１０８、出力光ファイバ１１０、あるいはマイクロレンズアレイ１４２、偏波合成部１４５、又はレンズ１４６の位置ズレや特性変動に与える影響の大きさ（感度）に応じて、ｔ１１又はｔ１２の少なくとも一方が、壁厚ｔ２より小さな値であるものとすることができる。
【0062】
なお、本実施形態では、底板部分１６２及び１６４は、台座部１６０の厚さｔ４に対して薄い厚さｔ５１及びｔ５２を有することにより高熱抵抗部を構成するものとしたが、これには限定されない。底板部分１６２及び１６４は、それらの全部又は一部が変調器筺体１０４の他の部分よりも熱伝導率の低い材料（セラミクスやモールド樹脂など）で構成されていることにより高熱抵抗部を構成していてもよい。
【0063】
また、高熱抵抗部は、光入力部１７０及び光出力部１７２の双方ではなく、光入力部１７０及び光出力部１７２の一方に形成されているものとしてもよい。すなわち、高熱抵抗部である領域は、光入力部１７０及び又は光出力部１７２の一部又は全部を含む領域とすることができる。具体的には、高熱抵抗部は、光入力部１７０及び又は光出力部１７２の全体に形成されてもよいし、光入力部１７０及び又は光出力部１７２の一部又は全部を含んで且つ光入力部１７０及び又は光出力部１７２の範囲外に延在していてもよい。さらに、高熱抵抗部は、底面壁１２８のうち台座部１６０が設けられていない一つ又は複数のいずれかの部分に構成されていればよく、必ずしも光入力部１７０及び光出力部１７２の範囲内に構成されていなくてもよい。光入力部１７０及び光出力部１７２の範囲外に構成した場合にも、台座部１６０を伝導する熱が底面壁１２８の他の部分（例えば短辺壁１２０及び又は１２２）へ伝導していくのを抑制することができる。また、高熱抵抗部は、光入力部１７０及び光出力部１７２の双方、もしくは一方に形成されるとともに、更に底面壁１２８の光入力部１７０及び光出力部１７２以外の部分に形成されてもよい。
【0064】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態に係る光変調器４００の構成を示す平面図である。また、図５は、図４に示す光変調器４００のＢＢ断面矢視図である。図４及び図５においては、図１及び図３における第１の実施形態に係る光変調器１００と同じ構成要素及び壁厚については、図１及び図３における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器１００についての説明を援用するものとする。また、光変調器４００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様であるものとする。また、図４では、光変調器４００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態に係る光変調器４００の構成を示す平面図である。また、図５は、図４に示す光変調器４００のＢＢ断面矢視図である。図４及び図５においては、図１及び図３における第１の実施形態に係る光変調器１００と同じ構成要素及び壁厚については、図１及び図３における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器１００についての説明を援用するものとする。また、光変調器４００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様であるものとする。また、図４では、光変調器４００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
【0065】
光変調器４００は、第１の実施形態における光変調器１００と同様の構成を有するが、光出力端末部１４８に代えて光出力端末部４４８を含む点が異なる。光出力端末部４４８は、光出力端末部１４８と同様の構成を有するが、偏波合成部１４５が配されていない点が異なる。また、光変調器４００は、光出力部１７２内に設けられた底面壁１２８のうち高熱抵抗部を構成する底板部分１６４に、光学部４７６が配されている点が、光変調器１００と異なる。光学部４７６は、本実施形態では、例えば第１実施形態である図１の光変調器１００の光出力端末部１４８内に配されていた偏波合成部１４５を含む。
【0066】
一般に、光出力端末部内に光学部品を配することは、光変調器の小型化に有利である一方、光学部品についてのサイズ、形状、及び又は特性に関する制約が多くなり、光学部品の選択肢が限られることとなる。また、変調器筺体内に光学部品を配する構成に比べ、光変調素子の光出力端面から光学部品に至るまでの距離が長くなるため、温度変動等により光変調素子から出射される光の出射角が僅かに変動した場合にも、光学部品における光の入射点が大きく変動することとなり、光学特性の温度特性が悪くなり易い。
【0067】
これに対し、光変調器４００では、底面壁１２８の底板部分１６４に光学部４７６を配するので、当該光学部４７６を構成する偏波合成プリズムや波長板等についての、形状（サイズ）や特性（例えば、光入射点についての依存性）に関する制約が緩和される。このため、これらの光学部品の選択肢が広がることとなる。また、光出力端末部１４８内に偏波合成部１４５を配する構成に比べて、光変調素子１０２の光出力端１５４から光学部４７６までの距離を小さくすることが可能となる。このため、温度変動に伴う光変調素子１０２からの光の出射角度の変動に対する光学特性の変化も抑制され得る。
【0068】
なお、光学部４７６には、光変調器４００に求められる機能等に応じて、一つ又は複数の任意の光学部品を含ませるものとすることができる。例えば、出力光ファイバ１１０を変調器筺体１０４の内部まで引き込み、光出力端末部４４８に配されているレンズ１４６も、光学部４７６に含ませるものとすることができる。
【0069】
また、本実施形態では、光出力部１７２内において高熱抵抗部を構成する底板部分１６４に光学部４７６を配するものとしたが、これには限られない。これに代えて、又はこれに加えて、光入力部１７０内において高熱抵抗部を構成する底板部分１６２に、光学部品を配するものとしてもよい。例えば、入力光ファイバ１０８と光変調素子１０２との間をレンズを用いて光学的に結合させる空間光学系とし、光学部品である当該レンズを光入力部１７０内の底板部分１６２上に配してもよい。
【0070】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、第３の実施形態に係る光変調器６００の構成を示す平面図である。また、図７は、図６に示す光変調器６００のＣＣ断面矢視図である。図６及び図７においては、図１、図２、図３、図４、及び図５における第１及び第２の実施形態に係る光変調器１００、４００と同じ構成要素及び壁厚については、図１、図２、図３、図４、及び図５における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器１００及び４００についての説明を援用するものとする。また、光変調器６００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様であるものとする。また、図６では、光変調器６００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、第３の実施形態に係る光変調器６００の構成を示す平面図である。また、図７は、図６に示す光変調器６００のＣＣ断面矢視図である。図６及び図７においては、図１、図２、図３、図４、及び図５における第１及び第２の実施形態に係る光変調器１００、４００と同じ構成要素及び壁厚については、図１、図２、図３、図４、及び図５における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器１００及び４００についての説明を援用するものとする。また、光変調器６００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様であるものとする。また、図６では、光変調器６００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
【0071】
光変調器６００は、第２の実施形態における光変調器４００と同様の構成を有するが、変調器筺体１０４に代えて変調器筺体６０４を有する点が異なる。変調器筺体６０４は、変調器筺体１０４と同様の構成を有するが、底面壁１２８に代えて底面壁６２８を有する点が異なる。底面壁６２８は、底面壁１２８と同様の構成を有するが、台座部１６０に代えて台座部６６０を備える点が異なる。
【0072】
台座部６６０は、台座部１６０と同様の構成を有するが、変調器筺体６０４の長さ方向の長さが、台座部１６０の変調器筺体１０４の長さ方向の長さよりも短く構成されている。そして、光変調器６００では、光変調素子１０２の光入力端１５２及び光出力端１５４が、台座部６６０の範囲外へ突出するように、当該台座部６６０上に配されている。すなわち、光変調器６００では、光変調素子１０２の光入力端１５２及び光出力端１５４にそれぞれ設けられた光学部品であるマイクロレンズアレイ１４２及びキャピラリ１４０が、台座部６６０の範囲外に台座部６６０と接触しないように配されている。なお、光入力端１５２及び光出力端１５４にそれぞれ設けられる光学部品は、マイクロレンズアレイ１４２及びキャピラリ１４０に限らず、光変調器６００に求められる機能に応じて任意の光学部品とすることができる。
【0073】
また、光変調器６００では、底面壁６２８のうち台座部６６０が設けられていない底板部分６６２、６６４は、それぞれ台座部６６０の厚さｔ４より薄い厚さｔ５１、ｔ５２で構成されている。これにより、底板部分６６２、６６４は、それぞれ、光入力部１７０及び光出力部１７２を含む底面壁６２８の部分に、台座部６６０は形成された部分よりも熱抵抗の高い高熱抵抗部を構成している。
【0074】
なお、本構成において、台座部６６０の厚さｔ４、及び底板部分６６２、６６４の厚さｔ５１、ｔ５２の定義は、上述した台座部１６０及び底板部分１６２、１６４の厚さの定義と同様であるものとする。また、台座部６６０及び又は底板部分６６２、６６４が凹凸を有する場合における各厚さの平均値の定義も、上述した台座部１６０及び底板部分１６２、１６４についての定義と同様であるものとする。
【0075】
上記の構成を有する光変調器６００は、光変調素子１０２の光入力端１５２及び光出力端１５４が台座部６６０の範囲外へ突出して台座部６６０と接触しないように当該台座部６６０上に配されているので、光入力端１５２に配されたキャピラリ１４０及び光出力端に配されたマイクロレンズアレイ１４２等の光学部品への熱の流入も抑制される。これにより、光変調器６００では、当該光変調器６００に近接して発熱電子部品が配された場合にも、当該発熱電子部品からの熱を光変調素子１０２の全体に効果的に熱伝導させつつ、上記キャピラリ１４０及びマイクロレンズアレイ１４２を含め、変調器筺体６０４内の種々の光学部品への熱の流入を抑制することができる。その結果、光変調器６００では、光学特性や長期信頼性に対する上記発熱電子部品からの熱の影響を更に低減して、更に安定な特性と高い信頼性とを実現することができる。
【0076】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図８は、第４の実施形態に係る光変調器８００の構成を示す平面図である。また、図９は、図８に示す光変調器８００のＤＤ断面矢視図である。図８及び図９においては、図６及び図７における第３の実施形態に係る光変調器６００と同じ構成要素及び壁厚については、図６及び図７における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器６００についての説明を援用するものとする。また、光変調器８００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様であるものとする。また、図８では、光変調器８００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図８は、第４の実施形態に係る光変調器８００の構成を示す平面図である。また、図９は、図８に示す光変調器８００のＤＤ断面矢視図である。図８及び図９においては、図６及び図７における第３の実施形態に係る光変調器６００と同じ構成要素及び壁厚については、図６及び図７における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器６００についての説明を援用するものとする。また、光変調器８００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様であるものとする。また、図８では、光変調器８００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
【0077】
光変調器８００は、第３の実施形態における光変調器６００と同様の構成を有するが、変調器筺体６０４に代えて変調器筺体８０４を有する点が異なる。変調器筺体８０４は、変調器筺体６０４と同様の構成を有するが、底面壁６２８に代えて底面壁８２８を有する点が異なる。底面壁８２８は、底面壁６２８とは異なり、台座部６６０が形成されておらず、一様な厚さ（又は平均厚さ）ｔ５を有する壁として構成されている。
【0078】
そして、光変調器８００では、底面壁８２８上に配された板状体である第１スペーサ８８０（図示斜線ハッチング部）と、当該第１スペーサ８８０上に配された板状体である第２スペーサ８８２とにより台座部８６０が構成されている。台座部８６０上には、台座部６６０と同様に、光変調素子１０２が配されている。
【0079】
板状体である第１スペーサ８８０及び第２スペーサ８８２は、本実施形態では、例えば変調器筺体８０４と同じ素材であるコバールやＳＵＳなどで構成されている。ただしこれに限らず、第１スペーサ８８０及び第２スペーサ８８２を、それぞれ変調器筺体８０４と異なる素材で構成するものとしてもよい。
【0080】
特に、本実施形態では、光変調素子１０２が配される第２スペーサ８８２の、変調器筺体８０４に沿った長さが、光変調器６００における台座部６６０と同様に、光変調素子１０２の光入力端１５２から光出力端１５４までの距離よりも短く構成されている。そして、光変調素子１０２は、光入力端１５２及び光出力端１５４が、それぞれ第２スペーサ８８２の上面（図８に示す図示白抜きの面）から突出するように配されている。
【0081】
すなわち、光変調器８００では、光変調器６００と同様に、光変調素子１０２の光入力端１５２及び光出力端１５４にそれぞれ設けられた光学部品であるマイクロレンズアレイ１４２及びキャピラリ１４０が、第２スペーサ８８２の上面の範囲外に配されている。なお、光入力端１５２及び光出力端１５４にそれぞれ設けられる光学部品は、マイクロレンズアレイ１４２及びキャピラリ１４０に限らず、光変調器６００に求められる機能に応じて任意の光学部品とすることができる。
【0082】
また、底面壁８２８と第２スペーサ８８２との間に配される第１スペーサ８８０の、変調器筺体８０４に沿った長さは、第２スペーサ８８２の長さよりも長く構成されている。そして、第２スペーサ８８２は、第１スペーサ８８０の上面の範囲内に配されている。底面壁８２８と第１スペーサ８８０との間、及び第１スペーサ８８０と第２スペーサ８８２との間は、接着、ハンダ付け、ロウ付け等任意の方法で固定するものとすることができる。
【0083】
また、底面壁８２８のうち、第１スペーサ８８０が配されていない底板部分８６２、８６４は、それぞれ厚さｔ５１、ｔ５２を有することにより、第２スペーサ８８２及び第１スペーサ８８０とその下部の底面壁８２８の部分で構成される部分に対して熱抵抗の高い高熱抵抗部を、光入力部１７０内及び光出力部１７２内に構成している。
【0084】
ここで、台座部８６０の厚さｔ４は、第２スペーサ８８２の上面から底面壁８２８の外面までの距離をいい、第２スペーサ８８２の上面に凹凸があるときは、光変調素子１０２の光入力端１５２から光出力端１５４までの範囲における、第２スペーサ８８２の上面から底面壁８２８の外面までの距離の平均値をいうものとする。また、底板部分８６２、８６４の厚さｔ５１、ｔ５２は、底面壁８２８の厚さｔ５と同じであるか、又は、底板部分８６２、８６４が凹凸を有する場合には、当該底板部分８６２、８６４における平均厚さをいうものとする。
【0085】
さらに、光変調器８００では、光学部４７６に代えて、光学部８７６を備える。ただし、光変調器４００、６００とは異なり、光学部８７６は、底面壁８２８に直接固定されるのではなく、基部８７８を介して底面壁８２８に固定されている。
【0086】
上記の構成を有する光変調器８００は、光変調素子１０２の光入力端１５２及び光出力端１５４が台座部８６０（より具体的には、第２スペーサ８８２）から突出していることにより、光変調器６００と同様に、に当該光入力端１５２及び光出力端１５４に配された光学部品（本実施形態では、キャピラリ１４０及びマイクロレンズアレイ１４２）への熱の流入を抑制することができる。また、台座部８６０が第１スペーサ８８０と第２スペーサ８８２とにより２段構成となっており、第２スペーサ８８２比べて第１スペーサ８８０の長さが長く構成されているので、台座部６６０の全体が光変調素子１０２より短く構成される光変調器６００に比べて、台座部８６０周辺の熱伝導性をより良好なものとすることができる。
【0087】
また、第１スペーサ８８０及び第２スペーサ８８２により台座部８６０を構成することにより、変調器筺体８０４のうち台座部８６０が構成される部分の剛性及び熱伝導性と、光変調素子１０２への熱伝導抑制とを、個別に調整することができる。
【0088】
すなわち、第１スペーサ８８０の長さ及び厚さを調製することで、台座部８６０が形成された部分の熱伝導を調製し、且つ底面壁８２８部分の剛性を調製することができる。また、第２スペーサ８８２の長さ及び厚さを調製することにより光変調素子１０２への熱伝導の抑制を調製することもできる。
【0089】
なお、光変調素子１０２への熱伝導を抑制する意味では、第２スペーサ８８２と第１スペーサ８８０との間は、金属系のロウ材や金属フィラーの入ったペーストなどよりは、変調器筺体８０４の材料より熱伝導率の低い、例えばエポキシ系接着剤などを用いることが望ましい。
【0090】
また、光変調器８００では、光学部８７６は基部８７８を介して底面壁８２８に固定されるので、光学部８７６と底面壁８２８との間に２つの接合層が介在することとなり、光学部８７６への熱伝導を大きく抑制することが可能となる。また、光学部８７６が複数の光学部品で構成される場合には、これらの光学部品を基部８７８上に一体化し実装することができるので、製造工数を低減することができ、且つ、特性上及び又は信頼性上の製造バラつきを効果的に抑制することができる。
【0091】
ここで、光学部８７６への熱伝導を抑制する観点からは、光学部８７６を構成する光学部品と基部８７８との間は、変調器筺体８０４の材料より熱伝導性の低い接着剤、例えばエポキシ系接着剤で固定することが望ましい。また、基部８７８の材料は、変調器筺体８０４の材料と同じでもよいが、セラミック基板など、より熱伝導性の低い材料がより好適である。
【0092】
なお、光学部８７６に代えて又はこれに加えて、光入力部１７０に構成される高熱抵抗部である底板部分８６２に、基部８７８と同様な基部を介して一つ又は複数の光学部品で構成される他の光学部を配してもよい。
【0093】
また、本実施形態の第１の変形例として、第１スペーサ８８０及び第２スペーサ８８２に代えて、上述した第１スペーサ８８０及び第２スペーサ８８２を、変調器筺体８０４と一体に形成してもよい。例えば、変調器筺体８０４を加工する際に、第１スペーサ８８０及び第２スペーサ８８２で形成される段差と同様の段差が形成されるように底面壁８２８を加工するものとしてもよい。この場合には、変調器筺体８０４の底面壁８２８の剛性をより高めることができる。
【0094】
また、本実施形態の第２の変形例として、第１スペーサ８８０に代えて、第１スペーサ８８０と同様の形状の凸部を底面壁８２８上に形成し、当該凸部の上面に別体の第２スペーサ８８２を配するものとしてもよい。この場合には、底面壁８２８の剛性を高めつつ、第２スペーサ８８２の長さを調製して、光変調素子１０２への熱伝導の抑制を調製することができる。
【0095】
また、本実施形態の第３の変形例として、第２スペーサ８８２を、変調器筺体８０４とは異なる素材であって、変調器筺体８０４よりも低い熱伝導率を有する素材で構成するものとしてもよい。これにより、光変調素子１０２への熱伝導をより効果的に抑制することができる。この場合には、第２スペーサ８８２と第１スペーサ８８０との間は、金属系のロウ材や金属フィラーの入ったペーストなどよりは、変調器筺体８０４の材料より熱伝導率の低い、例えばエポキシ系接着剤などを用いて接合することで、光変調素子１０２への熱伝導を更に抑制することができる。また、この場合、第１スペーサ８８０の熱伝導率は第２スペーサ８８２の熱伝導率よりも大きいことが望ましい。また変調器筺体８０４の熱勾配を抑制する観点から第１スペーサ８８０の熱伝導率を第２スペーサ８８２の熱伝導率よりも大きくするとともに、更に変調器筺体８０４の材料の熱伝導率以上とするとより望ましい。さらに、本変形例の場合には、上述の第２の変形例と同様に、第１スペーサ８８０を変調器筺体８０４の底面壁８２８と一体に形成するものとしてもよい。また変調器筺体８０４の熱勾配を抑制する観点から、図９における第１スペーサ８８０の変調器筺体８０４に沿った長さは、第２スペーサ８８２の長さよりも長くすることに加え、光変調素子１０２の長さよりも長い方がより好ましい。
【0096】
なお、本実施形態では、底板部分８６２及び８６４は、第１スペーサ８８０等が配されていないことにより底面壁８２８の他の部分より熱抵抗の高い高熱抵抗部を構成するものとしたが、これには限定されない。底板部分８６２及び８６４は、それらの全部又は一部が変調器筺体８０４の他の部分よりも熱伝導率の低い材料で構成されていることにより高熱抵抗部を構成していてもよい。
【0097】
また、高熱抵抗部は、光入力部１７０及び光出力部１７２の双方ではなく、光入力部１７０及び光出力部１７２の一方に形成されているものとしてもよい。すなわち、高熱抵抗部である領域は、光入力部１７０及び又は光出力部１７２の一部又は全部を含む領域とすることができる。具体的には、高熱抵抗部は、光入力部１７０及び又は光出力部１７２の全体に形成されてもよいし、光入力部１７０及び又は光出力部１７２の一部又は全部を含んで且つ光入力部１７０及び又は光出力部１７２の範囲外に延在していてもよい。さらに、高熱抵抗部は、底面壁８２８のうち第１スペーサ８８０が配されていない一つ又は複数のいずれかの部分に構成されていればよく、必ずしも光入力部１７０及び光出力部１７２の範囲内に構成されていなくてもよい。光入力部１７０及び光出力部１７２の範囲外に構成した場合にも、台座部８６０を伝導する熱が底面壁８２８の他の部分（例えば短辺壁１２０及び又は１２２）へ伝導していくのを抑制することができる。また、高熱抵抗部は、光入力部１７０及び光出力部１７２の双方、もしくは一方に形成されるとともに、更に底面壁８２８の光入力部１７０及び光出力部１７２以外の部分に形成されてもよい。
【0098】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１０は、第５の実施形態に係る光変調器１０００の構成を示す平面図である。また、図１１は、図１０に示す光変調器１０００のＥＥ断面矢視図である。図１０及び図１１においては、図８及び図９における第４の実施形態に係る光変調器８００と同じ構成要素及び壁厚については、図８及び図９における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器８００についての説明を援用するものとする。また、光変調器１０００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様である。また、図１０では、光変調器１０００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１０は、第５の実施形態に係る光変調器１０００の構成を示す平面図である。また、図１１は、図１０に示す光変調器１０００のＥＥ断面矢視図である。図１０及び図１１においては、図８及び図９における第４の実施形態に係る光変調器８００と同じ構成要素及び壁厚については、図８及び図９における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器８００についての説明を援用するものとする。また、光変調器１０００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様である。また、図１０では、光変調器１０００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
【0099】
光変調器１０００は、第４の実施形態における光変調器８００と同様の構成を有するが、台座部８６０に代えて台座部１０６０を有する点が異なる。台座部１０６０は、台座部８６０と同様の構成を有するが、第２スペーサ８８２に代えて第２スペーサ１０８２を有する点が異なる。第２スペーサ１０８２は、第２スペーサ８８２と同様であるが、光変調素子１０２の光出力端１５４側の端部が、当該光出力端１５４の位置を越えて短辺壁１２２へ向かって延在する点が異なる。
【0100】
また、光変調器１０００は、光学部８７６に代えて光学部１０７６を有し、光学部１０７６は、第２スペーサ１０８２のうち光出力端１５４から短辺壁１２２に向かって延在する部分の上面（図１０に示す面）に配されている。
【0101】
ここで、台座部１０６０の厚さｔ４は、第２スペーサ１０８２の上面から底面壁８２８の外面までの距離をいい、第２スペーサ１０８２の上面に凹凸があるときは、光変調素子１０２の光入力端１５２から光出力端１５４までの範囲における、第２スペーサ１０８２の上面から底面壁８２８の外面までの距離の平均値をいうものとする。
【0102】
上記の構成を有する光変調器１０００は、光変調器８００における基部８７８の役割を第２スペーサ８８２が併せ持つものとして構成されている。第２スペーサ１０８２は、基部８７８と同様に、セラミック基板など、変調器筺体８０４の材料よりも熱伝導性の低い材料がより好適である。
【0103】
一般に、光変調器を光モジュールに実装する場合、光変調器に近接して配される電子部品からの熱の多くは回路基板を伝わって変調器筺体の底面壁から伝導してくる。このため、底面壁８２８に光学部８７６を配した光変調器８００の構成では、それら光学部品への熱伝導を十分抑制できない場合があり得る。これに対し、光変調器１０００では、光学部１０７６が、底面壁８２８上ではなく、第１スペーサ８８０上に固定された第２スペーサ１０８２上に配されているので、変調器筺体８０４に流入した熱が光学部１０７６へ伝導するのをより抑制することができる。
【0104】
光学部品の耐熱性は、それらの固定に用いられる材料を含め様々であり、より低い耐熱性を有する光学部品を用いて光学部１０７６を構成しようとする場合には、光変調器１０００の構成は、それら光学部品への熱伝導を抑制する点において特に効果的である。
【0105】
また、光変調器１０００では、光学部１０７６と、光変調素子１０２とを、予め第２スペーサ１０８２上に組み上げてから、変調器筺体８０４へ実装することができる。このため、光変調器１０００では、製造工程を簡略化し、且つ光学特性の安定化を図ることができる、という利点も有している。
【0106】
なお、本実施形態の変形例として、第４実施形態の光変調器８００と同様に、第１スペーサ８８０を底面壁８２８の一部として形成して、変調器筺体８０４を構成してもよい。
【0107】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第６の実施形態に係る光変調器１２００の構成を示す平面図である。また、図１３は、図１２に示す光変調器１０００のＦＦ断面矢視図である。図１２及び図１３においては、図１０及び図１１における第５の実施形態に係る光変調器１０００と同じ構成要素及び壁厚については、図１０及び図１１における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器１０００についての説明を援用するものとする。また、光変調器１２００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様である。また、図１２では、光変調器１２００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第６の実施形態に係る光変調器１２００の構成を示す平面図である。また、図１３は、図１２に示す光変調器１０００のＦＦ断面矢視図である。図１２及び図１３においては、図１０及び図１１における第５の実施形態に係る光変調器１０００と同じ構成要素及び壁厚については、図１０及び図１１における符号と同じ符号を用いるものとし、上述した光変調器１０００についての説明を援用するものとする。また、光変調器１２００の側面外観は、図２に示す光変調器１００の側面外観と同様である。また、図１２では、光変調器１２００の構成についての理解を容易にするため、図１と同様に、組み立てが完了した状態においては視認することのできない内部の構造も実線で示している。
【0108】
光変調器１２００は、第５の実施形態における光変調器１０００と同様の構成を有するが、台座部１０６０に代えて台座部１２６０を有する点が異なる。台座部１２６０は、台座部１０６０と同様の構成を有するが、第２スペーサ１０８２に代えて第２スペーサ１２８２を有する点が異なる。第２スペーサ１２８２は、第２スペーサ１０８２と同様であるが、その長さが、光変調素子１０２の長さより短く構成されている。そして、光変調素子１０２は、光入力端１５２及び光出力端１５４が、第２スペーサ１０８２の両端部から突出するよう配されている。
【0109】
さらに、第１スペーサ８８０の上面には、第２スペーサ１２８２に加えて、光変調素子１０２の下部から光出力端１５４の位置を越えて短辺壁１２２へ向かって延在する基部１２８４が配されている。また、基部１２８４上には、光学部１０７６が配されている。基部１２８４は、基部８７８と同様に、光学部１０７６への熱伝導を抑制する観点から、セラミック基板など、変調器筺体８０４の材料よりも熱伝導性の低い材料がより好適である。
【0110】
ここで、台座部１２６０の厚さｔ４は、第２スペーサ１２８２の上面から底面壁８２８の外面までの距離をいい、第２スペーサ１２８２の上面に凹凸があるときは、光変調素子１０２の光入力端１５２から光出力端１５４までの範囲における、第２スペーサ１２８２の上面から底面壁８２８の外面までの距離の平均値をいうものとする。
【0111】
上記の構成を有する光変調器１２００では、光学部１０７６が、底面壁８２８上には配されず、第１スペーサ８８０に固定された基部１２８４上に配されている。このため、光変調器１２００では、光変調器１０００と同様に、光学部１０７６への熱伝導をより抑制することができる。
【0112】
ただし、上述した第５の実施形態における光変調器１０００では、光学部１０７６と光変調素子１０２の双方を第２スペーサ１０８２上に配する。このため、光学部１０７６への熱伝導抑制を優先して第２スペーサ１０８２の材料を選択すると、当該素材の熱膨張係数によっては、第２スペーサ１０８２と第１スペーサ８８０との間の接合部、第２スペーサ１０８２と光変調素子１０２との接合部、あるいは光変調素子１０２自身に、剥離やひび割れなどを生じる場合があり得る。
【0113】
これに対し、光変調器１２００では、光学部１０７６が配される基部１２８４と、光変調素子１０２が配される第２スペーサ１２８２とは別体であるため、基部１２８４と第２スペーサ１２８２とをそれぞれ別の材料を用いて構成することができる。したがって、光変調器１２００では、光変調素子１０２の応力抑制と、光学部１０７６への熱伝導抑制と、のそれぞれの観点から第２スペーサ１２８２と基部１２８４の材料を独立に選択して、信頼性を確保しつつ光学部１０７６への熱伝導をより効果的に抑制することができる。
【0114】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明に係る光変調器を搭載した光モジュールである。図１４は、第７の実施形態に係る光モジュール１４００の構成を示す平面図である。
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明に係る光変調器を搭載した光モジュールである。図１４は、第７の実施形態に係る光モジュール１４００の構成を示す平面図である。
【0115】
光モジュール１４００は、モジュール筺体１４０２内に、光変調器１００と、回路基板１４０６と、を収容する。回路基板１４０６には、光変調器１００が搭載されるほか、送信光の光源であるＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）１４０８、及び受信光の受光器であるＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）１４１０が搭載される。また、回路基板１４０６には、これらの光部品を動作させるための電子回路を構成する電子部品が搭載される。図１４には、主要な電子部品であって且つ発熱量の多い電子部品の一例として、デジタル信号処理のためのＤＳＰ１４１２を示している。
【0116】
ただし、回路基板１４０６上には、光モジュール１４００に求められる機能に応じて、その他の光部品や電子部品が搭載され得る。そのような電子部品には、例えば、光変調器１００を駆動するためのドライバＩＣ等が含まれる。これにより、光モジュール１４００は、例えば一の伝送路光ファイバ（不図示）へ光変調器１００を介して信号光（送信光）を出力し、及び他の伝送路光ファイバ（不図示）が伝送した光信号（受信光）をＰＤ１４１０により受信する。
【0117】
光モジュール１４００では、特に、光変調器１００は、長辺壁１２６の側の端部近傍に所定の間隔ｇを隔ててＤＳＰ１４１２が近接して配されるように、回路基板１４０６上に実装されている。ここで、間隔ｇは、例えば２．０ｍｍである。
【0118】
上記の構成を有する光モジュール１４００では、光変調器１００は、当該光変調器１００の図示下側の辺に対応する壁厚ｔ３をもって熱抵抗が低減された長辺壁１２６の側に、発熱電子部品であるＤＳＰ１４１２が配されるように実装されている。このため、光モジュール１４００では、発熱電子部品であるＤＳＰ１４１２が光変調器１００に近接配置されていても、当該近接配置に起因する光変調器１００の特性の変動及び長期信頼性の低下が抑制される。その結果、光モジュール１４００の小型化を図りつつ、光モジュール１４００が出力する送信光の伝送品質を高く維持すると共に、光モジュール１４００全体としての長期信頼性の低下も抑制することができる。
【0119】
なお、本実施形態においては、光変調器１００を用いて光モジュール１４００を構成するものとしたが、これには限られない。光変調器１００に代えて、光変調器４００、６００、８００、１０００、１２００、又はそれらの変形例を、図１４に示す回路基板１４０６上の光変調器１００と同様の位置に配して、光モジュール１４００を構成してもよい。
【0120】
以上説明したように、例えば上述の第１の実施形態に係る光変調器１００は、基板上に形成された光導波路１０６で構成される光変調素子１０２と、光変調素子１０２を収容する変調器筺体１０４と、を備える。変調器筺体１０４は、平面視が四辺形の底面壁１２８と、底面壁１２８の互いに対向する２つの辺につながる第１の長辺壁１２４及び第２の長辺壁１２６と、第１及び第２の長辺壁１２４、１２６よりも長さの短い、底面壁１２８の互いに対向する他の２つの辺につながる第１の短辺壁１２０及び第２の短辺壁１２２と、を有する。そして、第２の長辺壁１２６は、第１の長辺壁１２４の壁厚ｔ２以上の壁厚ｔ３を有し、第１及び第２の短辺壁１２０、１２２のうち少なくとも一つは、第１の長辺壁１２４の壁厚ｔ２より薄い壁厚ｔ１１、ｔ１２を有する。さらに、光変調素子１０２は、底面壁１２８の一部に配された台座部１６０に固定され、台座部１６０が配された部分以外の底面壁１２８の部分である例えば底板部分１６２、１６４に高熱抵抗部が設けられている。
【0121】
また、例えば光変調器１００では、台座部１６０の上面から底面壁１２８の外面までの平均厚さｔ４は、第１の短辺壁１２０、第２の短辺壁１２２、第１の長辺壁１２４及び第２の長辺壁１２６の平均厚さｔ１１、ｔ１２、ｔ２、ｔ３より厚く構成されているものとすることもできる。
【0122】
これらの構成によれば、変調器筺体１０４の一部から流入した熱は、側壁のうち最も厚い壁厚ｔ３を有して最も熱抵抗の小さい第２の長辺壁１２６を介して即座に伝搬するので、光変調器１００が電子部品等の熱源に近接して配置された場合にも、変調器筺体１０４における非対称な温度分布の発生を抑制して、上記配置に起因する特性変動や長期信頼性の低下を抑制することができる。また、底面壁１２８に台座部１６０を設けることにより、台座部１６０以外の、例えば短辺壁１２０、１２２への熱伝導を抑制しつつ、台座部１６０により変調器筺体１０４の長さ方向の熱伝導をさらに促進して、上記熱源の近接配置に起因する特性変動や長期信頼性の低下を更に抑制することができる。
【0123】
また、例えば光変調器１００では、光変調素子１０２の光入力端１５２及び光出力端１５４は、それぞれ、第１の短辺壁１２０及び第２の短辺壁１２２と対向し、高熱抵抗部である領域が、第１の短辺壁１２０の内面から光変調素子１０２の光入力端１５２までの範囲である光入力部１７０、及び第２の短辺壁１２２の内面から光変調素子の光出力端１５４までの範囲である光出力部１７２の一部又は全部を含む領域として形成されている。
【0124】
この構成によれば、光ファイバ１０８等やレンズ１４６等の光学部品が配され得る短辺壁１２０、１２２への熱伝導を抑制しつつ、変調器筺体１０４の長さ方向の熱伝導を促進して上記熱源の近接配置に起因する特性変動や長期信頼性の低下を抑制することができる。
【0125】
また、例えば光変調器１００では、底面壁１２８に形成される高熱抵抗部、例えば底板部分１６２、１６４は、その平均厚さｔ５１、ｔ５２が、台座部１６０の平均厚さｔ４よりも薄く構成されている。この構成によれば、高熱抵抗部を単純且つ安価な構成で実現することができる。
【0126】
また、例えば、上述した第２の実施形態に係る光変調器４００では、底板部分１６４により光出力部１７２内に形成された高熱抵抗部に、偏波合成プリズム等の第１の光部品を含んだ光学部４７６が配置されている。また、これに代えて又はこれに加えて、光変調器４００には、底板部分１６２により光入力部１７０内に形成された高熱抵抗部に、第１の光部品を配するものとすることができる。
【0127】
この構成によれば、これら第１の光部品への熱伝導を抑制して、光変調器４００の温度特性等の安定化を図ると共に、長期信頼性を向上することができる。
【0128】
また、例えば、上述した第３の実施形態に係る光変調器６００では、光変調素子１０２の光出力端１５４には第２の光部品である例えばマイクロレンズアレイ１４２が配されており、光変調素子１０２は、第２の光部品であるマイクロレンズアレイ１４２が台座部６６０の範囲外へ突出するよう配置されている。また、これに代えて又はこれに加えて、光変調器６００では、任意の光学部品で構成される第２の光部品を、光変調素子１０２の光入力端１５２に配し、当該第２の光部品が台座部６６０の範囲外へ突出するように光変調素子１０２を台座部１６０上に配するものとすることができる。
【0129】
この構成によれば、光変調素子１０２の光入力端１５２及び又は光出力端１５４に配置された光学部品に、台座部６６０から熱が伝導するのを防止して、光変調器６００の温度特性等の安定化を図ると共に、長期信頼性を向上することができる。
【0130】
また、上述した第７の実施形態に係る光モジュールは、例えば光変調器１００と、発熱を伴う電気部品である発熱体としてのＤＳＰ１４１２と、を備え、当該発熱体であるＤＳＰ１４１２は、光変調器１００の第２の長辺壁１２６の側に配置されている。
【0131】
この構成によれば、発熱電子部品であるＤＳＰ１４１２からの熱を、熱抵抗の小さい第２の長辺壁１２６に即座に導いて、光変調器１００の特性変動の発生及び長期信頼性の低下を効果的に抑制することができる。
【0132】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
例えば、第１ないし第６の実施形態に係る光変調器１００、４００、６００、８００、１０００、１２００において、それぞれ備える特徴の一部を除いたり、それらが備える特徴を組み合わせて一つの光変調器を構成してもよい。例えば、光変調器４００においては、光学部４７６に代えて、光変調器８００が有する基部８７８上に構成された光学部８７６を用いてもよい。また、例えば、光変調器６００の構成において、光出力端末部４４８に代えて、偏波合成部１４５を備えた光出力端末部１４８を用い、光学部４７６を用いない構成としてもよい。
また、これまでの実施形態において光入力端末部１５０および光出力端末部４４８は変調器筐体の幅方向中心に配置され、また光変調素子は変調器筐体内部の中心に配置されている構成として説明したが、当該配置はこれらに限定されるものではない。
例えば、第１ないし第６の実施形態に係る光変調器１００、４００、６００、８００、１０００、１２００において、それぞれ備える特徴の一部を除いたり、それらが備える特徴を組み合わせて一つの光変調器を構成してもよい。例えば、光変調器４００においては、光学部４７６に代えて、光変調器８００が有する基部８７８上に構成された光学部８７６を用いてもよい。また、例えば、光変調器６００の構成において、光出力端末部４４８に代えて、偏波合成部１４５を備えた光出力端末部１４８を用い、光学部４７６を用いない構成としてもよい。
また、これまでの実施形態において光入力端末部１５０および光出力端末部４４８は変調器筐体の幅方向中心に配置され、また光変調素子は変調器筐体内部の中心に配置されている構成として説明したが、当該配置はこれらに限定されるものではない。
【符号の説明】
【0133】
１００、４００、６００、８００、１０００、１２００、１５００…光変調器、１０２、１５０２…光変調素子、１０４、６０４、８０４、１５０４…変調器筺体、１０６…光導波路、１０８、１５０８…入力光ファイバ、１１０、１５１０…出力光ファイバ、１２０、１２２…短辺壁、１２４、１２６…長辺壁、１２８、６２８、８２８、１５２８…底面壁、１３０、１５５０…幅方向に対する中心線、１３２、１５５２…長さ方向に対する中心線、１４０、１５４０…キャピラリ、１４２、１５４２…マイクロレンズアレイ、１４４－１、１４４－２、１５４４－１、１５４４－２…補強ブロック、１４５…偏波合成部、１４６…レンズ、１４８、４４８…光出力端末部、１５０…光入力端末部、１５２…光入力端、１５４…光出力端、１６０、６６０、８６０、１０６０、１２６０…台座部、１６２、１６４、６６２、６６４、８６２、８６４…底板部分、１６６、１５３０…カバー、１７０…光入力部、１７２…光出力部、４７６、８７６、１０７６…光学部、８７８、１２８４…基部、１４００…光モジュール、１４０６、１７０２…回路基板、１４０８…ＬＤ，１４１０…ＰＤ、１４１２、１７００…ＤＳＰ、１５２０、１５２２、１５２４、１５２６…側面壁。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
