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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】2022-11-08
(45)【発行日】2022-11-16
(54)【発明の名称】光変調器、及びこれを用いた光モジュール
(51)【国際特許分類】
G02F 1/03 20060101AFI20221109BHJP
【ＦＩ】
G02F1/03 505
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018124467
(22)【出願日】2018-06-29
(65)【公開番号】P2020003701
(43)【公開日】2020-01-09
【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】井部 紗代子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０７２６０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１０２７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２００７６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０６９１６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３０８８９８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００７－０６５２４７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ６／１２ － ６／１４
Ｇ０２Ｂ ６／２６ － ６／２７
Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／４２
Ｇ０２Ｂ ６／４２ － ６／４３
Ｇ０２Ｆ １／００ － １／１２５
Ｇ０２Ｆ １／２１ － ７／００
Ｈ０１Ｌ ３１／００ －３１／０２４
Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０
(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筐体と、
を備え、
前記筐体は、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短辺壁及び第２短辺壁と、前記第１短辺壁及び前記第２短辺壁よりも長さの長い、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長辺壁及び第２長辺壁と、を有し、
前記光変調素子は、前記底面壁、前記第１長辺壁及び前記第２長辺壁、並びに前記第１短辺壁及び前記第２短辺壁により囲まれる空間内に収容されており、
前記光変調素子に光を入力する入力光ファイバを保持する光入力端末部、及び前記光変調素子から出力される光を前記筐体の外部へ導く出力光ファイバを保持する光出力端末部は、共に前記第１短辺壁に固定され、
前記光変調素子は、当該光変調素子の長手方向の第１端部が前記第１短辺壁と対向するように配されており、
前記筐体は、前記第１短辺壁の外面から前記光変調素子の前記第１端部までの範囲である光入出力部の少なくとも一部に、前記第２短辺壁の外面から前記第１端部に至る前記筐体の部分よりも熱抵抗の高い高熱抵抗部を有し、
前記第１長辺壁および前記第２長辺壁は、光入出力部を除く部分のそれぞれの平均壁厚が、前記筐体の幅方向の中心線に関し、互いに対して非対称に構成され、前記第２長辺壁の前記平均壁厚は、前記第１長辺壁の前記平均壁厚より厚い、
光変調器。
【請求項2】
前記第１短辺壁の平均厚さは、前記第１長辺壁及び前記第２長辺壁のそれぞれの前記光入出力部以外の部分の平均厚さ、並びに前記第２短辺壁の平均厚さより薄く形成され、前記第２短辺壁および前記第１短辺壁は、それらの平均壁厚が、前記筐体の長手方向に対する中心線に関して非対称に構成されており、
前記第１短辺壁が前記高熱抵抗部を構成する、
請求項１に記載の光変調器。
【請求項3】
前記第１長辺壁は、前記光入出力部に含まれる部分の少なくとも一部に、前記第１長辺壁のうち前記光入出力部以外の部分の平均厚さより薄い平均厚さをもつ第１薄壁部を有し、前記第２長辺壁は、前記光入出力部に含まれる部分の少なくとも一部に、前記第２長辺壁のうち前記光入出力部以外の部分の平均厚さより薄い平均厚さをもつ第２薄壁部を有し、
前記第１長辺壁の前記第１薄壁部、及び前記第２長辺壁の前記第２薄壁部が、前記高熱抵抗部を構成する、
請求項２に記載の光変調器。
【請求項4】
前記底面壁は、前記光入出力部に含まれる部分の少なくとも一部に、前記光入出力部以外の部分における前記底面壁の平均厚さよりも薄く形成された第３薄壁部を有し、前記底面壁の前記第３薄壁部が前記高熱抵抗部を構成する、請求項２又は３に記載の光変調器。
【請求項5】
前記底面壁の前記第３薄壁部の上に光学部品が配されている、請求項４に記載の光変調器。
【請求項6】
前記底面壁の前記第３薄壁部に配された前記光学部品の少なくとも一つは、別体である台座を介して前記底面壁の前記第３薄壁部に固定されている、請求項５に記載の光変調器。
【請求項7】
前記筐体には、前記光変調素子の前記第１端部に対向する第２端部から前記第２短辺壁の内面までの範囲である後背部に、前記光変調素子を駆動するドライブ回路が配されており、前記底面壁は、前記後背部における平均厚さが、前記光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されているか、または、
前記第１長辺壁又は前記第２長辺壁は、前記後背部における平均厚さが、前記光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されている、
請求項２ないし６のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項8】
前記光変調素子の前記第１端部には光学部品が固定されており、前記底面壁は、その内面に、前記底面壁の外面からの高さの異なる２つの平面をつなぐ段差部を有し、
前記光変調素子は、前記第１端部が前記段差部から突出するように前記底面壁に配される、
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項9】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の光変調器と、電子部品と、
を備える光モジュール。
【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、光変調器の筐体（変調器筐体）の小型化に加えて、光変調器が備える光ファイバの余長処理スペースを含めた光変調器全体としての実装面積を低減するための検討が種々行われている。
【0005】
例えば、特許文献１には、変調器筐体の一の壁に入力光ファイバと出力光ファイバとを隣接して配する光変調器の構成が開示されている。このような光変調器では、変調器筐体の対向する２つの壁にそれぞれ入力光ファイバと出力光ファイバとを配する構成に比べて、光ファイバの余長処理スペースを変調器筐体の片側に集約して設けることができ、光変調器全体としての実装面積が低減され得る。
【0006】
しかしながら、装置の小型化への要求は不変であり、今後、更なる小型化要請の高まりにより、上記のような実装面積の低減とあいまって、光モジュール筐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り得る。その結果、光モジュール筐体内において、ドライバＩＣやＤＳＰ等の発熱電子部品と光変調器とが極めて近接して配置されることとなる状況が予想され得る。
【0007】
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する必要性から、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、数十から数百Ｍｂｓの信号を高速で処理する必要性から、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。
【0008】
一方で、光変調器は、その筐体（変調器筐体）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。
【0009】
このため、従来、光モジュール筐体内においては、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筐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筐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２）。
【0010】
しかしながら、光モジュール筐体内に用いられる光部品及び電子部品の中で、光変調器は、光モジュール筐体内の実装面積又は容積に対する占有率が非常に大きく、このような大きな光変調器と電子部品との離間距離を一定距離以上確保していたのでは、光モジュールの小型化は、いずれ、限界となり得る。すなわち、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。
【0011】
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３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筐体にハンダ固定する際の熱により筐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筐体の壁厚を薄くすることが開示されている。
【0012】
しかしながら、特許文献３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り、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、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。
【0013】
さらに、光変調器筐体は、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、光モジュール筐体内に実装された光変調器の変調器筐体には、周囲温度変動に伴って四方から均等に熱が加わる場合は少なく、発熱電子部品からの熱が局所的に加わることが多い。
【0014】
しかしながら、特許文献３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り、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、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。
【0015】
さらに、光変調器筐体は、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、光モジュール筐体内に実装された光変調器の変調器筐体には、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。
【0016】
図１７は、特許文献１に示されるような従来の光変調器の構成を概略的に示した平面図である。図示の光変調器１７００は、例えば、光変調素子１７０２と、当該光変調素子１７０２を収容する変調器筐体１７０４と、を備える。光変調素子１７０２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。
【0017】
また、光変調器１７００は、光変調素子１７０２へ光を入力する入力光ファイバ１７０８と、光変調素子１７０２により変調された光を出力する出力光ファイバ１７１０とを備える。入力光ファイバ１７０８及び出力光ファイバ１７１０は、共に、例えば変調器筐体１７０４の図示左側の一の辺の壁に配されている。入力光ファイバ１７０８は、図示左側の壁から変調器筐体１７０４内に導入された後、変調器筐体１７０４内を図示右方向に延在する。入力光ファイバ１７０８から出力される光は、例えばレンズやプリズム等で構成された光折り返し部１７１２に入射する。光折り返し部１７１２は、入力光ファイバ１７０８からの光の伝搬方向を１８０度折り返して、光変調素子１７０２の図示右側の端面から入射させる。光変調素子１７０２に入射された光は、光変調素子１７０２により変調された後、光変調素子１７０２の図示左側の端部から出射する。そして、光変調素子１７０２から出射した光は、例えば偏波合成プリズム、波長板、及びレンズにより構成される出力光学系１７１４を介して出力光ファイバ１７１０に入射し、変調器筐体１７０４の外部へ導かれる。
【0018】
ここで、変調器筐体１７０４は、一般的には平面視が略矩形であり、４つの辺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ｔ１７で構成される。実際には、変調器筐体１７０４の内部には、高周波信号を変調器筐体１７０４の外部から受信して光変調素子１７０２まで入力するための、図示しないリードピンや、中継基板等が実装されため、壁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限られた範囲内に設けられるものであり、変調器筐体１７０４の四方の壁の厚さを有意な程度に互いに不均等にするものではない。図１７に示す変調器筐体１７０４は、四方の辺の壁厚を、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。
【0019】
従来の光変調器１７００は、変調器筐体１７０４の四方の辺の壁厚（の平均値）が、略等しい値ｔ１７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１７２０及び長手方向に対する中心線１７２２に関して対象な構造となっている。このため、光変調器１７００の周囲環境からの熱が変調器筐体１７０４に対して均等に加わる場合には、変調器筐体１７０４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（変調器筐体内部の面）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。
【0020】
しかしながら、光変調器１７００が光モジュール内に実装される場合には、隣接して配された発熱電子部品から伝わる熱は、一般に、変調器筐体１７０４の一部分にほぼ局所的に伝わり、変調器筐体１７０４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、熱は変調器筐体１７０４に対し均等には加わらない。
【0021】
図１８は、光変調器１７００を、例えば発熱電子部品であるＤＳＰ１８００と共に光モジュールの回路基板１８０２上に実装した場合の、変調器筐体１７０４に発生する温度分布を模式的に示したものである。図示の変調器筐体１７０４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。
【0022】
図示において、回路基板１８０２上の図示右下に配されたＤＳＰ１８００からの熱は、主として回路基板１８０２を伝搬し、変調器筐体１７０４の図示下側の辺の、ＤＳＰ１８００と対向する部分から変調器筐体１７０４へ流入する。そして、当該部分から流入した熱は、変調器筐体１７０４の全体へ向かって図示左上へ伝搬していく。
【0023】
その結果、変調器筐体１７０４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筐体１７０４の全体の温度が変化するような場合には発生せず、ＤＳＰ１８００が変調器筐体１７０４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、ＤＳＰ１８００のサイズが一般に変調器筐体１７０４のサイズよりも小さく、且つＤＳＰ１８００が変調器筐体１７０４の辺の一部に近接して配置されることに起因する。
【0024】
そして、ＤＳＰ１８００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筐体１７０４の幅方向に対する中心線１７２０及び長手方向に対する中心線１７２２のいずれの方向とも異なる方向１８０４（図示白色の破線矢印）に沿って発生し、変調器筐体１７０４に非対称な温度分布を発生させる。
【0025】
このような変調器筐体１７０４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筐体１７０４の設計思想が予定する温度変化、すなわち、変調器筐体１７０４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。
【0026】
そして、この温度勾配は、ＤＳＰ１８００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として、図示のように変調器筐体１７０４の幅方向に対する中心線１７２０及び長手方向に対する中心線１７２２のいずれの方向とも異なる方向１８０４（図示白色の破線矢印）に沿って発生し、変調器筐体１７０４に非対称な温度分布を発生させる。
【0027】
このような変調器筐体１７０４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筐体１７０４の設計思想が予定する状況、すなわち、変調器筐体１７０４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。
【0028】
例えばＴｅｌｃｏｄｉａ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１７００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状況での光変調器１７００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。
【0029】
また、変調器筐体１７０４の上記非対称な温度分布に起因して、光変調素子１７０２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１７０２として、上記のように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、光変調素子１７０２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。
【0030】
さらに、上記のように発熱電子部品が近接して配置された場合には、発熱電子部品から変調器筐体に流入した熱は、変調器筐体内に配された光変調素子やレンズ等の光学部品の実装位置まで容易に伝搬し、光変調器としての特性変動を発生させ、及び長期信頼性を低下させることとなり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0031】
【文献】特開２０１８－７２６０５号公報
【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】
【0032】
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】
【0033】
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筐体と、を備え、前記筐体は、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短辺壁及び第２短辺壁と、前記第１短辺壁及び前記第２短辺壁よりも長さの長い、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長辺壁及び第２長辺壁と、を有し、前記光変調素子は、前記底面壁、前記第１長辺壁及び前記第２長辺壁、並びに前記第１短辺壁及び前記第２短辺壁により囲まれる空間内に収容されており、前記光変調素子に光を入力する入力光ファイバを保持する光入力端末部、及び前記光変調素子から出力される光を前記筐体の外部へ導く出力光ファイバを保持する光出力端末部は、共に前記第１短辺壁に固定され、前記光変調素子は、当該光変調素子の長手方向の第１端部が前記第１短辺壁と対向するように配されており、前記筐体は、前記第１短辺壁の外面から前記光変調素子の前記第１端部までの範囲である光入出力部の少なくとも一部に、前記第２短辺壁の外面から前記第１端部に至る前記筐体の部分よりも熱抵抗の高い高熱抵抗部を有し、前記第１長辺壁および前記第２長辺壁は、光入出力部を除く部分のそれぞれの平均壁厚が、前記筐体の幅方向の中心線に関し、互いに対して非対称に構成され、前記第２長辺壁の前記平均壁厚は、前記第１長辺壁の前記平均壁厚より厚い、光変調器である。
本発明の他の態様によると、前記第１短辺壁の平均厚さは、前記第１長辺壁及び前記第２長辺壁のそれぞれの前記光入出力部以外の部分の平均厚さ、並びに前記第２短辺壁の平均厚さより薄く形成され、前記第２短辺壁および前記第１短辺壁は、それらの平均壁厚が、前記筐体の長手方向に対する中心線に関して非対称に構成されており、前記第１短辺壁が前記高熱抵抗部を構成する。
本発明の他の態様によると、前記第１長辺壁は、前記光入出力部に含まれる部分の少なくとも一部に、前記第１長辺壁のうち前記光入出力部以外の部分の平均厚さより薄い平均厚さをもつ第１薄壁部を有し、前記第２長辺壁は、前記光入出力部に含まれる部分の少なくとも一部に、前記第２長辺壁のうち前記光入出力部以外の部分の平均厚さより薄い平均厚さをもつ第２薄壁部を有し、前記第１長辺壁の前記第１薄壁部、及び前記第２長辺壁の前記第２薄壁部が、前記高熱抵抗部を構成する。
本発明の他の態様によると、前記底面壁は、前記光入出力部に含まれる部分の少なくとも一部に、前記光入出力部以外の部分における前記底面壁の平均厚さよりも薄く形成された第３薄壁部を有し、前記底面壁の前記第３薄壁部が前記高熱抵抗部を構成する。
本発明の他の態様によると、前記底面壁の前記第３薄壁部の上に光学部品が配されている。
本発明の他の態様によると、前記底面壁の前記第３薄壁部に配された前記光学部品の少なくとも一つは、別体である台座を介して前記底面壁の前記第３薄壁部に固定されている。
本発明の他の態様によると、前記筐体には、前記光変調素子の前記第１端部に対向する第２端部から前記第２短辺壁の内面までの範囲である後背部に、前記光変調素子を駆動するドライブ回路が配されており、前記底面壁は、前記後背部における平均厚さが、前記光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されているか、または、前記第１長辺壁又は前記第２長辺壁は、前記後背部における平均厚さが、前記光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されている。
本発明の他の態様によると、前記光変調素子の前記第１端部には光学部品が固定されており、前記底面壁は、その内面に、前記底面壁の外面からの高さの異なる２つの平面をつなぐ段差部を有し、前記光変調素子は、前記第１端部が前記段差部から突出するように前記底面壁に配される。
本発明の他の態様は、上記いずれかの光変調器と、電子部品と、を備える光モジュールである。
本発明の他の態様によると、前記第１短辺壁の平均厚さは、前記第１長辺壁及び前記第２長辺壁のそれぞれの前記光入出力部以外の部分の平均厚さ、並びに前記第２短辺壁の平均厚さより薄く形成され、前記第２短辺壁および前記第１短辺壁は、それらの平均壁厚が、前記筐体の長手方向に対する中心線に関して非対称に構成されており、前記第１短辺壁が前記高熱抵抗部を構成する。
本発明の他の態様によると、前記第１長辺壁は、前記光入出力部に含まれる部分の少なくとも一部に、前記第１長辺壁のうち前記光入出力部以外の部分の平均厚さより薄い平均厚さをもつ第１薄壁部を有し、前記第２長辺壁は、前記光入出力部に含まれる部分の少なくとも一部に、前記第２長辺壁のうち前記光入出力部以外の部分の平均厚さより薄い平均厚さをもつ第２薄壁部を有し、前記第１長辺壁の前記第１薄壁部、及び前記第２長辺壁の前記第２薄壁部が、前記高熱抵抗部を構成する。
本発明の他の態様によると、前記底面壁は、前記光入出力部に含まれる部分の少なくとも一部に、前記光入出力部以外の部分における前記底面壁の平均厚さよりも薄く形成された第３薄壁部を有し、前記底面壁の前記第３薄壁部が前記高熱抵抗部を構成する。
本発明の他の態様によると、前記底面壁の前記第３薄壁部の上に光学部品が配されている。
本発明の他の態様によると、前記底面壁の前記第３薄壁部に配された前記光学部品の少なくとも一つは、別体である台座を介して前記底面壁の前記第３薄壁部に固定されている。
本発明の他の態様によると、前記筐体には、前記光変調素子の前記第１端部に対向する第２端部から前記第２短辺壁の内面までの範囲である後背部に、前記光変調素子を駆動するドライブ回路が配されており、前記底面壁は、前記後背部における平均厚さが、前記光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されているか、または、前記第１長辺壁又は前記第２長辺壁は、前記後背部における平均厚さが、前記光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されている。
本発明の他の態様によると、前記光変調素子の前記第１端部には光学部品が固定されており、前記底面壁は、その内面に、前記底面壁の外面からの高さの異なる２つの平面をつなぐ段差部を有し、前記光変調素子は、前記第１端部が前記段差部から突出するように前記底面壁に配される。
本発明の他の態様は、上記いずれかの光変調器と、電子部品と、を備える光モジュールである。
【発明の効果】
【0034】
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特性変動及び又は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】
【0035】
【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変調器の平面図である。
【図16】本発明の第８の実施形態に係る光モジュールの平面図である。
【図17】従来の光変調器の構成を示す平面図である。
【図18】従来の光変調器を回路基板上に実装した場合の、変調器筐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】
【0036】
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。
本発明は、従来技術においては発熱電子部品との近接配置が忌避されている光変調器を、上記近接配置が可能な光デバイスとして構成すると共に、光モジュール内の熱環境改善にも積極的に寄与し得るデバイスとしての利用の道を拓くものである。
本発明は、従来技術においては発熱電子部品との近接配置が忌避されている光変調器を、上記近接配置が可能な光デバイスとして構成すると共に、光モジュール内の熱環境改善にも積極的に寄与し得るデバイスとしての利用の道を拓くものである。
【0037】
すなわち、本発明に係る光変調器は、変調器筐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、変調器筐体の側壁厚を調整するものである。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筐体構成とする一方、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。
【0038】
具体的には、本発明の光変調器は、当該光変調器を構成する変調器筐体の、入力光ファイバ及び出力光ファイバが配された一の壁の外面から当該一の壁に対向する光変調素子の一方の端部までの範囲である入出力部の少なくとも一部に、光入出力部以外の変調器筐体の部分よりも熱抵抗の高い高熱抵抗部が設けられている。これにより、変調器筐体の壁厚を大きくして当該変調器筐体を発熱電子部品からの熱の伝搬経路として利用する場合にも、光変調器としての特性変動の発生及び又は長期信頼性の低下を抑制することができる。
【0039】
［第１実施形態］
まず、第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る光変調器は、入力光ファイバ及び出力光ファイバが配された変調器筐体の一の壁の平均厚さが、当該一の壁の両側部につながる２つの壁のそれぞれの、上記入出力部以外の部分の平均厚さより薄く形成されて高熱抵抗部を構成していることを特徴構成として含むものである。
まず、第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る光変調器は、入力光ファイバ及び出力光ファイバが配された変調器筐体の一の壁の平均厚さが、当該一の壁の両側部につながる２つの壁のそれぞれの、上記入出力部以外の部分の平均厚さより薄く形成されて高熱抵抗部を構成していることを特徴構成として含むものである。
【0040】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器１００の構成を示す平面図、図２は、光変調器１００のＡＡ断面矢視図である。光変調器１００は、光変調素子１０２と、光変調素子１０２を収容する変調器筐体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筐体１０４の外部へ導く出力光ファイバ１１０と、を備える。
【0041】
なお、変調器筐体１０４は気密封止されているため、実際には変調器筐体１０４の内部を視認することはできないが、図１においては、変調器筐体１０４内部における構成の理解を容易にするため、変調器筐体１０４内部の構成要素を実線で示している。
【0042】
変調器筐体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、変調器筐体１０４は、平面視が四辺形の底面壁１２８と、底面壁１２８の互いに対向する他の２つの辺（図示左右の辺）につながる第１短辺壁１２０及び第２短辺壁１２２と、を有する。また、変調器筐体１０４は、第１短辺壁１２０及び第２短辺壁１２２よりも長さの長い、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）につながる第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６と、を有する。そして、光変調素子１０２は、第１短辺壁１２０、第２短辺壁１２２、第１長辺壁１２４、第２長辺壁１２６、及び底面壁１２８により囲まれる空間内に収容されている。
【0043】
ここで、光変調素子１０２のうち、後述する光入力端末部１５０及び光出力端末部１５２が配される第１短辺壁１２０に対向する端部を第１端部１４０、第１端部１４０に対向する端部を第２端部１４２とする。したがって、第２端部１４２は、第２短辺壁１２２と対向している。
【0044】
なお、変調器筐体１０４の平面視において、当該変調器筐体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、変調器筐体１０４の長手方向の中心に沿って図示上下方向に延在する線を長手方向に対する中心線１３２とする。
【0045】
光変調素子１０２は、基板上に形成された光導波路で構成される導波路型光変調器である。具体的には、本実施形態では、光変調素子１０２は、例えばＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた光導波路で構成されている。光変調素子１０２は、入力光ファイバ１０８からの光が入射される入力導波路１１２と、光変調動作を行う光導波路群により構成される変調部１１４と、第２端部１４２に設けられた光折り返し部を構成する光反射膜１１６を有する。
【0046】
変調部１１４は、例えば、光変調素子１０２の長手方向に延在する複数の光導波路内を伝搬する光を干渉させて変調動作する。具体的には、変調部１１４は、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（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電極（不図示）とを備えたＤＰ―ＱＰＳＫ光変調器である。
【0047】
光変調素子１０２の第１端部１４０は、入力光ファイバ１０８からの光が入力導波路１１２に入力されると共に変調部１１４により変調された光が出力される光入出力端である。図示右側の第２端部１４２は、光反射膜１１６により光が折り返される光折返し端である。第１端部１４０には、光学部品であるマイクロレンズアレイ１１８が、例えば接着により固定されている。また、第１端部１４０の近傍の基板表面には、光学部品の接着強度を補強するためのガラスブロック１４４が、例えば接着により固定されている。
【0048】
変調器筐体１０４の第１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と出力光ファイバ１１０を保持する光出力端末部１５２とが固定されている。光入力端末部１５０の内部には、入力光ファイバ１０８からの光をコリメートする光学部品であるレンズ１５４が配されている。また、光出力端末部１５２の内部には、光学部品であるレンズ１５８及び偏波合成部１５６が配されている。偏波合成部１５６は、波長板及び偏波合成プリズムで構成され、光変調素子１０２の変調部１１４から出力される２つの光（ＤＰ－ＱＰＳＫ変調器の場合は直交するＸ軸ポートとＹ軸ポートの偏波）を偏波合成して一つの光として出力する。レンズ１５８は、偏波合成部１５６が出力する光を集光して出力光ファイバ１１０に入力する。
【0049】
上記の構成により、入力光ファイバ１０８から入力された光は、光入力端末部１５０内のレンズ１５４によりコリメートされた後、光変調素子１０２の第１端部１４０に設けられたマイクロレンズアレイ１１８により集光されて光変調素子１０２の入力導波路１１２に入力される。入力導波路１１２に入力された光は、第２端部１４２において光反射膜１１６により反射され、変調部１１４に入力される。変調部１１４に入力された光は、当該変調部１１４により変調された後、第１端部１４０から出力される。第１端部１４０から出力された変調部１１４からの光は、マイクロレンズアレイ１１８によりコリメートされて光出力端末部１５２内の偏波合成部１５６により偏波合成される。当該偏波合成された光は、光出力端末部１５２内のレンズ１５８により集光されて出力光ファイバ１１０に結合し、出力光ファイバ１１０により変調器筐体１０４の外部へ導かれる。
【0050】
図２のように、光変調素子１０２は、底面壁１２８の内面（図示上面）に固定されている。図２には、変調器筐体１０４の図示上部の開口部に、変調器筐体１０４の一部を構成するカバー１６０も図示されている。カバー１６０は、光変調素子１０２が収容された変調器筐体１０４の内部空間を気密封止するため、図１において第１短辺壁１２０、第２短辺壁１２２、及び第１長辺壁１２４、第２長辺壁１２６が構成する４辺に例えばシーム溶接されている。
【0051】
なお、変調器筐体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、変調器筐体１０４の第１短辺壁１２０、第２短辺壁１２２、第１長辺壁１２４、第２長辺壁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、図１、図２においては、変調器筐体１０４の第１短辺壁１２０、第２短辺壁１２２、第１長辺壁１２４、第２長辺壁１２６、及び底面壁１２８を一様な厚さを持つものとして記載している。以下、図４ないし図１５も同様であるものと理解されたい。
【0052】
特に、本実施形態の光変調器１００では、図１において、変調器筐体１０４のうち図示左側の第１短辺壁１２０の壁厚ｔ１が、第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６の、第１短辺壁１２０の外面から光変調素子１０２の第１端部１４０までの範囲である光入出力部１６２以外の部分における壁厚ｔ２、ｔ３よりも薄く（すなわち、より小さな値で）形成されている。すなわち、ｔ１＜ｔ２であり、且つｔ１＜ｔ３の関係を有している。ここで、光変調器１００が光モジュール内の回路基板に実装される場合には、壁厚ｔ２及びｔ３をもつ第１長辺壁１２４、第２長辺壁１２６のいずれか一方が、当該回路基板上に実装された発熱電子部品である例えばＤＳＰが実装される側を向くように配される。
【0053】
なお、上述したように、本実施形態では、図１、図２には、実際の変調器筐体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２に示す第１短辺壁１２０、第２短辺壁１２２、第１長辺壁１２４、第２長辺壁１２６、及び底面壁１２８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平均壁厚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、壁厚ｔ１は第１短辺壁１２０の壁厚の平均値である。また、壁厚ｔ２、ｔ３は、それぞれ、第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６の、光入出力部１６２以外の部分の壁厚の平均値である。以下、本明細書において壁厚というときは、特にことわりのない限り、対応する壁又は壁の一部分の壁厚の平均値（平均壁厚）をいうものとする。
【0054】
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（変調器筐体内部の面）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。
【0055】
ここで、光入出力部１６２以外の部分における第１長辺壁１２４の壁厚ｔ２及び第２長辺壁１２６の壁厚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以下の範囲とすることが望ましい。また、第１短辺壁１２０の壁厚ｔ１は、例えば０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の値の範囲に設定することが望ましい。このように構成することで、変調器筐体１０４の剛性を確保しながら実装スペースの省スペース化が図れるとともに、第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６を、変調器筐体１０４の外部から流入する熱の伝搬経路として用いて、変調器筐体１０４を、近接配置される発熱電子部品のヒートシンクとして機能させることができる。
【0056】
例えば、第１長辺壁１２４及び第３長辺壁が凹凸を有する構成である場合には、第１長辺壁１２４及び第３長辺壁をそれぞれ厚さ１．７ｍｍから４ｍｍの範囲で形成し、それぞれの平均壁厚である壁厚ｔ２及びｔ３が、２．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の値の範囲に設定されるものとすることができる。また、例えば、第１短辺壁１２０が凹凸を有する構成である場合には、第１短辺壁１２０を厚さ０．３ｍｍから１ｍｍの範囲で形成し、平均壁厚である壁厚ｔ１が０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の値の範囲に設定されるものとすることができる。
【0057】
上記の構成を有する光変調器１００では、第１長辺壁１２４の壁厚ｔ２及び第２長辺壁１２６の壁厚ｔ３が従来の光変調器より厚く設定されているため、変調器筐体１０４の長辺に沿った第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６の熱抵抗を低減して、変調器筐体１０４の長手方向の温度勾配を、従来の光変調器（例えば、図１７に示す光変調器１７００）に比べて低減することができる。そして、このように変調器筐体１０４の長手方向の温度勾配が低減されれば、変調器筐体１０４の全体としてみたときの温度勾配の方向は、図１８に示す方向１８０４に比べてより長手方向に近い方向となる。その結果、光変調素子１０２を含む光変調器１００全体としての非対称な温度分布を抑制して、特性変動及び長期信頼性の低下を抑制することができる。
【0058】
また、上記のように、第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６に熱が流れた場合にも変調器筐体１０４における非対称な温度分布の発生を抑制することができるので、第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６を、近接配置された発熱電子部品からの熱の伝搬経路として利用することができる。従って、光変調器１００を、発熱電子部品のヒートシンク及び又は良熱伝導体として用いて、光モジュール内の熱環境改善に積極的に寄与し得るデバイスとして利用することができる。なお、上述した非対称な温度勾配の抑制効果は、上述のように従来の平均壁厚１．５ｍｍに対し第１長辺壁１２４の壁厚ｔ２及び第３長辺壁の壁厚ｔ３を２．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の値の範囲とし、第１短辺壁１２０の壁厚ｔ１を０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の値の範囲とすることで特に顕著となり、且つ光変調器１００のヒートシンクとしての機能もより高められることとなる。
【0059】
なお、光変調器１００では、光入出力部１６２に含まれる第１短辺壁１２０の壁厚ｔ１が、第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６の、光入出力部１６２以外の部分における壁厚ｔ２、ｔ３よりも薄く形成されており、第１短辺壁１２０自身が高熱抵抗部を構成している。
【0060】
このため、光変調器１００では、発熱電子部品が近接配置された場合にも、光入力端末部１５０及び光出力端末部１５２の内部に配された入力光ファイバ１０８等及びレンズ１５４等の光学部品への熱の流入を抑制して、光変調器１００としての特性変動の発生及び又は長期信頼性の低下を抑制することができる。このような構成において、更に上述したように第１長辺壁１２４の壁厚ｔ２及び第２長辺壁１２６の壁厚ｔ３を従来の光変調器より厚く設定することで、発熱電子部品等により発生する変調器筐体１０４の温度勾配を低減し、より特性変動及び長期信頼性の低下を抑制することができる。
【0061】
図３は、光変調器１００を、例えば発熱電子部品であるＤＳＰ３９０と共に光モジュールの回路基板３９２上に実装した場合の、変調器筐体１０４に発生する温度分布を模式的に示したものである。図示の変調器筐体１０４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。図示のように、光変調器１００では、例えば従来の光変調器の壁厚よりも厚い第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６に沿って熱が流れる結果、第１長辺壁１２４側及び第２長辺壁１２６側の双方において、幅方向に対する中心線１３０に沿った温度勾配が緩やかとなる。また、その結果、変調器筐体１０４に発生する温度分布の対称性が向上する。
【0062】
これにより、光変調器１００を発熱電子部品に近接して配置した場合でも、変調器筐体１０４に発生する応力は低減され且つ分散されることとなる。また、変調器筐体１０４の温度分布の対称性が向上することで、変調器筐体１０４内に収容された干渉型光変調素子である光変調素子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を構成する並行導波路間の光路長変化又は位相変化の差が減少し、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。
【0063】
また、変調器筐体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筐体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。よって変調器筐体１０４の長期信頼性は恒温槽による長期信頼性試験結果に近づくため、従来の構成よりもより高めることが可能となる。
【0064】
なお、上記実施形態において、図１に示す第２短辺壁１２２の壁厚ｔ４及び図２に示す底面壁１２８のうち光入出力部１６２以外の部分の壁厚ｔ５は、温度分布の対称性や、放熱、剛性等の観点からは大きい程よく、例えば、それぞれ、ｔ４＞ｔ２且つｔ４＞ｔ３、及びｔ５＞ｔ２且つｔ５＞ｔ３であることが望ましい。
【0065】
また、本実施形態においては、第１短辺壁１２０の壁厚ｔ１を第１長辺壁１２４の壁厚ｔ２及び第２長辺壁１２６の壁厚ｔ３よりも薄くすることで高熱抵抗部を構成するものとしたが、これには限られない。例えば、第１短辺壁１２０の平均壁厚を壁厚ｔ１まで薄く形成して高熱抵抗部を構成することに代えて、第１短辺壁１２０の材料を、第１長辺壁１２４、第２長辺壁１２６、及び又は底面壁１２８を構成する材料（より詳細には、これらの壁のうち光入出力部１６２以外の部分の材料）よりも熱伝導率の低い他の材料により構成することで、第１短辺壁１２０を高熱抵抗部として構成してもよい。
【0066】
［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。本実施形態に係る光変調器は、底面壁のうち、入力光ファイバ及び出力光ファイバが配された第１短辺壁の外面から光変調素子の第１端部までの範囲である入出力部の少なくとも一部に、上記光入出力部以外の部分における底面壁の平均厚さよりも薄く形成された薄壁部を有し、当該底面壁の薄壁部が高熱抵抗部を構成していることを特徴構成として含むものである。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る光変調器は、底面壁のうち、入力光ファイバ及び出力光ファイバが配された第１短辺壁の外面から光変調素子の第１端部までの範囲である入出力部の少なくとも一部に、上記光入出力部以外の部分における底面壁の平均厚さよりも薄く形成された薄壁部を有し、当該底面壁の薄壁部が高熱抵抗部を構成していることを特徴構成として含むものである。
【0067】
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。なお、図４及び図５においては、それぞれ、図１及び図２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２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、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。
【0068】
光変調器４００は、光変調器１００と同様の構成を有するが、変調器筐体１０４に代えて変調器筐体４０４を有する点が異なる。変調器筐体４０４は、変調器筐体１０４の第１短辺壁１２０、第２短辺壁１２２、第１長辺壁１２４、第２長辺壁１２６と同様の、第１短辺壁４２０、第２短辺壁４２２、第１長辺壁４２４、及び第２長辺壁４２６を有する。すなわち、第１短辺壁４２０の壁厚ｔ１が、第１短辺壁４２０の外面から光変調素子１０２の第１端部１４０までの範囲である光入出力部４６２以外の部分の第１長辺壁４２４の壁厚ｔ２及び第２長辺壁４２６の壁厚ｔ３に対して、ｔ１＜ｔ２且つｔ１＜ｔ３となるように構成されている。
【0069】
ただし、変調器筐体４０４は、底面壁１２８に代えて底面壁４２８を有する点が変調器筐体１０４と異なる。底面壁４２８は、図５に示すように、光入出力部４６２の少なくとも一部に、光入出力部４６２以外の部分における底面壁４２８の壁厚ｔ５１よりも薄い壁厚ｔ５２を有する薄壁部４６４（図示ドットハッチング部）を有する。ここで、薄壁部４６４は、第３薄壁部に相当する。なお、図５には、筐体４０６の一部を構成するカバー４６０も図示されている。
【0070】
図４に示す変調器筐体４０４は、図１に示す変調器筐体１０４と同様に、実際の変調器筐体４０４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。すなわち、図４に示す第１短辺壁４２０、第２短辺壁４２２、第１長辺壁４２４、第２長辺壁４２６、及び底面壁４２８の壁厚は、それぞれの壁又は壁の部分における平均壁厚を示すものと理解されたい。なお、薄壁部４６４が例えば深さや開口サイズの異なる複数の凹凸等により構成される場合には、当該薄壁部４６４の範囲は、それらの凹凸を含む領域として定義され得る。
【0071】
上記の構成を有する光変調器４００は、光変調器１００と同様に、従来の光変調器の壁厚よりも厚い第１長辺壁４２４及び第２長辺壁４２６に沿って熱が流れる結果、第１長辺壁４２４側及び第２長辺壁４２６側の双方において、温度勾配が緩やかとなり、変調器筐体４０４に発生する温度分布の対称性が向上する。これにより、光変調器４００を発熱電子部品に近接して配置した場合でも、光変調器４００の特性変動及び長期信頼性の低下が抑制される。
【0072】
また、光変調器４００は、第１短辺壁４２０が、光変調器１００における第１短辺壁１２０と同様に、光入出力部４６２以外の部分における第１長辺壁４２４及び第２長辺壁４２６の壁厚ｔ２、ｔ３よりも薄い壁厚ｔ１で形成されて高熱抵抗部を構成する。そして、さらに、底面壁４２８にも、光入出力部４６２以外の部分の壁厚ｔ５１よりも薄い壁厚ｔ５２を持つ薄壁部４６４が形成されて高熱抵抗部を構成している。これにより、光変調器４００では、薄壁部４６４により底面壁４２８から第１短辺壁４２０を介して光入力端末部１５０及び光出力端末部１５２へ流入する熱をも抑制して、光変調器１００に比べて更に、光変調器４００としての特性変動の発生及び又は長期信頼性の低下を抑制することができる。
【0073】
なお、本実施形態では、第１短辺壁４２０を壁厚ｔ１で形成して高熱抵抗部とすることに加えて、底面壁４２８に薄壁部４６４を設けて高熱抵抗部とするものとしたが、これには限られない。例えば、底面壁４２８の薄壁部４６４のみで高熱抵抗部を構成し第１短辺壁４２０はｔ２、ｔ３と同等の壁厚で構成するものとしてもよい。
【0074】
また、第１の実施形態と同様に、第１短辺壁４２０を壁厚ｔ１で形成することに代えて、第１短辺壁４２０の材料を、光入出力部４６２以外の部分を構成する第１長辺壁４２４、第２長辺壁４２６、及び又は底面壁４２８の部分の材料よりも熱伝導率の低い材料とすることで、第１短辺壁４２０を高熱抵抗部として構成するものとしてもよい。また、底面壁４２８に薄壁部４６４を形成することに代えて、薄壁部４６４に対応する底面壁４２８の部分の材料を、光入出力部４６２以外の部分を構成する第１長辺壁４２４、第２長辺壁４２６、及び又は底面壁４２８の部分の材料よりも熱伝導率の低い材料とすることで、薄壁部４６４に対応する部分を高熱抵抗部として構成するものとしてもよい。
【0075】
［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。本実施形態に係る光変調器は、入力光ファイバ及び出力光ファイバが配された第１短辺壁につながる第１長辺壁及び第２長辺壁のそれぞれの、第１短辺壁の外面から光変調素子の第１端部までの範囲である光入出力部の少なくとも一部に、それぞれ、第１長辺壁及び第２長辺壁のうち光入出力部以外の部分の平均壁厚より薄い平均壁厚を有する第１薄壁部及び第２薄壁部を有する。そして、第１薄壁部及び第２薄壁部が高熱抵抗部を構成していることを特徴構成として含むものである。
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る光変調器は、入力光ファイバ及び出力光ファイバが配された第１短辺壁につながる第１長辺壁及び第２長辺壁のそれぞれの、第１短辺壁の外面から光変調素子の第１端部までの範囲である光入出力部の少なくとも一部に、それぞれ、第１長辺壁及び第２長辺壁のうち光入出力部以外の部分の平均壁厚より薄い平均壁厚を有する第１薄壁部及び第２薄壁部を有する。そして、第１薄壁部及び第２薄壁部が高熱抵抗部を構成していることを特徴構成として含むものである。
【0076】
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。なお、図６及び図７においては、それぞれ、図１及び図２における第１の実施形態に係る光変調器１００と同じ構成要素については、図１及び図２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、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。なお、図７には、図６において図示を省略した変調器筐体６０４の一部を構成するカバー６６０も示している。
【0077】
光変調器６００は、光変調器１００と同様の構成を有するが、変調器筐体１０４に代えて変調器筐体６０４を有する点が異なる。変調器筐体６０４は、変調器筐体１０４の第１短辺壁１２０、第２短辺壁１２２、第１長辺壁１２４、第２長辺壁１２６、及び底面壁１２８とそれぞれ同様の、第１短辺壁６２０、第２短辺壁６２２、第１長辺壁６２４、第２長辺壁６２６、及び底面壁６２８を有する。
【0078】
ただし、第１短辺壁６２０は、第１長辺壁６２４及び第２長辺壁６２６のうち第１短辺壁６２０の外面から光変調素子１０２の第１端部１４０までの範囲である光入出力部６６２以外の部分の壁厚ｔ２１及びｔ３１よりも薄い壁厚ｔ１１で構成されて高熱抵抗部を構成している。
【0079】
また、底面壁６２８は、光入出力部６６２の少なくとも一部に、底面壁６２８のうち光入出力部６６２以外の部分の壁厚ｔ５３よりも薄い壁厚ｔ５４をもつ薄壁部６６４（図示ドットハッチング部）が形成されている。
【0080】
さらに、第１長辺壁６２４には、光入出力部６６２の少なくとも一部に、第１長辺壁６２４のうち光入出力部６６２以外の部分の壁厚ｔ２１よりも薄い壁厚ｔ２２をもつ薄壁部６７０（図示右斜めハッチング部）が形成されている。また、第２長辺壁６２６には、光入出力部６６２の少なくとも一部に、第２長辺壁６２６のうち光入出力部６６２以外の部分の壁厚ｔ３１よりも薄い壁厚ｔ３２をもつ薄壁部６７２（図示左斜めハッチング部）が形成されている。
【0081】
ここで、薄壁部６７０、６７２、６６４は、それぞれ、第１薄壁部、第２薄壁部、第３薄壁部に対応する。
【0082】
上記の構成を有する光変調器６００は、光変調器１００と同様に、従来の光変調器の壁厚よりも厚い第１長辺壁６２４及び第２長辺壁６２６に沿って熱が流れる結果、第１長辺壁６２４側及び第２長辺壁６２６側の双方において、温度勾配が緩やかとなり、変調器筐体６０４に発生する温度分布の対称性が向上する。これにより、光変調器６００を発熱電子部品に近接して配置した場合でも、光変調器６００の特性変動及び長期信頼性の低下が抑制される。
【0083】
また、光変調器６００は、第１短辺壁６２０、薄壁部６６４、６７０、６７２が高熱抵抗部を構成するので、光モジュール等に実装された場合に発熱電子部品であるＤＳＰ等から変調器筐体６０４に流入する熱が、光入力端末部１５０及び光出力端末部１５２に流入するのを効果的に抑制することができる。これにより、光変調器６００では、光変調器１００に比べて更に、光変調器６００としての特性変動の発生及び又は長期信頼性の低下を抑制することができる。
【0084】
なお、本実施形態では、第１長辺壁６２４及び第２長辺壁６２６は、壁厚ｔ２１、ｔ３１が、ｔ２１＜ｔ３１となるよう構成されている。このような構成は、例えば、光変調器６００が光モジュールに実装される際にいずれか一方の長辺壁の側に発熱電子部品が実装されるものと規定され得る場合に便宜である。発熱電子部品が実装される側の長辺壁（本実施形態では、例えば第２長辺壁６２６）の壁厚を他方の長辺壁の壁厚より厚くすることで、これら２つの長辺壁を互いに同じ壁厚にする構成に比べて、同じ重量でより効果的に発熱電子部品からの熱を回路基板へ伝搬させることができる。
【0085】
ただし、第１長辺壁６２４及び第２長辺壁６２６の壁厚ｔ２１、ｔ３１をｔ２１＝ｔ３１としても、第１短辺壁６２０、薄壁部６６４、６７０、６７２が構成する高熱抵抗部による特性変動及び長期信頼性低下についての抑制効果に変わりはない。
【0086】
また、本実施形態では、薄壁部６６４、６７０、６７２を設けるものとしたが、これには限られない。薄壁部６６４を設けず、薄壁部６７０、６７２のみを設けるものとしても、上記特性変動及び信頼性低下について一定の抑制効果を得ることができる。
【0087】
［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。本実施形態に係る光変調器は、第３の実施形態に係る光変調器６００と同様の構成を有し、底面壁６２８の薄壁部６６４上に、光学部品が配されている。
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態に係る光変調器は、第３の実施形態に係る光変調器６００と同様の構成を有し、底面壁６２８の薄壁部６６４上に、光学部品が配されている。
【0088】
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、図９は、図８に示す光変調器８００のＤＤ断面矢視図である。なお、図８及び図９においては、図６、図７における第３の実施形態に係る光変調器６００及び図１、図２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６、図７及び図１、図２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４００及び１００についての説明を援用するものとする。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及び図４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。
【0089】
光変調器８００は、光変調器６００と同様の構成を有するが、光出力端末部１５２に代えて光出力端末部８５２を備えると共に、変調器筐体６０４の底面壁６２８の、高熱抵抗部を構成する薄壁部６６４に、光学部品群８７６が配されている点が異なる。光出力端末部８５２は、光出力端末部１５２と同様の構成を有するが、偏波合成部１５６を有さない点が光出力端末部１５２と異なる。
【0090】
光学部品群８７６は、例えば光変調器６００の光出力端末部１５２内に配されていた偏波合成部１５６等の光学部品と同様の機能を有する光学部品を含み、例えば波長板及び偏波合成プリズムが含まれる。
【0091】
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、変調器筐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。
【0092】
これに対し、光変調器８００では、変調器筐体６０４の底面壁６２８における薄壁部６６４に光学部品群８７６を配するので、例えば光学部品群８７６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１５２内に偏波合成部１５６を配する構成に比べて、光変調素子１０２の第１端部１４０から例えば偏波合成プリズム等を有する光学部品群８７６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。
【0093】
なお、光学部品群８７６には、光変調器８００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を変調器筐体６０４の内部まで引き込み、光出力端末部８５２に配されているレンズ１５８も、光学部品群８７６に含ませるものとすることができる。また、入力光ファイバ１０８を変調器筐体６０４の内部まで引き込み、光入力端末部１５０に配されているレンズ１５４を、光学部品群８７６に含ませてもよい。
【0094】
［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。本実施形態に係る光変調器は、第４の実施形態に係る光変調器８００と同様の構成を有し、底面壁６２８の薄壁部６６４上に配された光学部品の少なくとも一つが、別体で構成された台座を介して薄壁部６６４に固定されていることを特徴構成として含むものである。
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態に係る光変調器は、第４の実施形態に係る光変調器８００と同様の構成を有し、底面壁６２８の薄壁部６６４上に配された光学部品の少なくとも一つが、別体で構成された台座を介して薄壁部６６４に固定されていることを特徴構成として含むものである。
【0095】
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、図１１は、図１０に示す光変調器１０００のＥＥ断面矢視図である。なお、図１０及び図１１においては、図８、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、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、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８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。
【0096】
光変調器１０００は、光変調器６００と同様の構成を有するが、変調器筐体６０４の底面壁６２８の、高熱抵抗部を構成する薄壁部６６４に、台座１０７８を介して光学部品群８７６が配されている点が異なる。
【0097】
上記の構成を有する光変調器１０００は、底面壁６２８の薄壁部６６４と光学部品群８７６との間に、例えば熱伝導率の低い材料（例えば、セラミック等）により構成される台座１０７８を挟むことができると共に、２つの熱的な境界面を挟むこととができる（すなわち、薄壁部６６４と台座１０７８との間の境界面、及び台座１０７８と光学部品群８７６との間の境界面）。このため、薄壁部６６４から光学部品までの熱伝導を大きく抑制することが可能となる。ここで、上記境界面は、変調器筐体６０４の材料より熱伝導率の低い接着剤（例えばエポキシ系接着剤）で固定することが望ましい。
【0098】
また、光変調器１０００では、台座１０７８上に複数の光学部品で構成される光学部品群８７６を実装した後、それらの光学部品が台座１０７８上で組み上げられ一体化された状態において、台座１０７８及び光学部品群８７６を底面壁６２８の薄壁部６６４に配することができる。このため、光学部品のハンドリングが容易になるとともに、製造工数を低減することができ、製造バラツキも低減することができる。
【0099】
なお、本実施形態では薄壁部６６４に配される光学部品のすべてが光学部品群８７６を構成して、台座１０７８を介して薄壁部６６４上に固定されるものとしたが、これには限られない。光学部品の熱耐性や、光変調器１０００を製造する際の調整のし易さ等に応じて、薄壁部６６４上に配される光学部品の少なくとも一つが、光学部品群８７６を構成して、台座１０７８を介して薄壁部６６４上に固定されるものとしてもよい。
【0100】
［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。本実施形態に係る光変調器は、光変調素子の第１端部に対向する第２端部から変調器筐体の第２短辺壁の内面までの範囲である後背部に、光変調素子を駆動するドライブ回路が配されていることを特徴構成として含むものである。また、変調器筐体の底面壁は、上記後背部における平均厚さが、第１短辺壁の外面から光変調素子の第１端部までの範囲である光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されているか、または、第１長辺壁又は第２長辺壁は、上記後背部おける平均厚さが、上記光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されている、ことも特徴構成として含むものである。
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態に係る光変調器は、光変調素子の第１端部に対向する第２端部から変調器筐体の第２短辺壁の内面までの範囲である後背部に、光変調素子を駆動するドライブ回路が配されていることを特徴構成として含むものである。また、変調器筐体の底面壁は、上記後背部における平均厚さが、第１短辺壁の外面から光変調素子の第１端部までの範囲である光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されているか、または、第１長辺壁又は第２長辺壁は、上記後背部おける平均厚さが、上記光入出力部における平均厚さよりも厚く形成されている、ことも特徴構成として含むものである。
【0101】
図１２は、第６の実施形態に係る光変調器１２００の構成を示す平面図、図１３は、図１２に示す光変調器１２００のＦＦ断面矢視図である。なお、図１２及び図１３においては、図１０、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、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、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１０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。
【0102】
光変調器１２００は、光変調器１０００と同様の構成を有するが、変調器筐体６０４に代えて変調器筐体１２０４を有する点が異なる。変調器筐体１２０４は、変調器筐体６０４の第１短辺壁６２０、第２短辺壁６２２、第１長辺壁６２４、第２長辺壁６２６、及び底面壁６２８と同様の、第１短辺壁１２２０、第２短辺壁１２２２、第１長辺壁１２２４、第２長辺壁１２２６、及び底面壁１２２８を有する。
【0103】
ただし、第１短辺壁１２２０は、第１長辺壁１２２４及び第２長辺壁１２２６のうち、第１短辺壁１２２０の外面から光変調素子１０２の第１端部１４０までの範囲である光入出力部１２６２以外の部分の壁厚ｔ２５、ｔ３５よりも薄い壁厚ｔ１２を有するように形成されて、高熱抵抗部を構成する。
【0104】
また、図１３において、底面壁１２２８は、光入出力部１２６２の少なくとも一部に、底面壁１２２８のうち光入出力部以外の部分の壁厚ｔ５５よりも薄い壁厚ｔ５６を有する薄壁部１２６４が形成されている。なお、図１３には、図１２において記載を省略した変調器筐体１２０４の一部を構成するカバー１２６０も記載されている。
【0105】
図１２に戻り、さらに、第１長辺壁１２２４には、光入出力部１２６２の少なくとも一部に、第１長辺壁１２２４のうち光入出力部１２６２以外の部分の壁厚ｔ２５より薄い壁厚ｔ２６を有する薄壁部１２７０が形成されている。また、第２長辺壁１２２６には、光入出力部１２６２の少なくとも一部に、第２長辺壁１２２６のうち光入出力部１２６２以外の部分の壁厚ｔ３５より薄い壁厚ｔ３６を有する薄壁部１２７２が形成されている。
【0106】
ここで、薄壁部１２７０、１２７２、１２６４は、第１薄壁部、第２薄壁部、及び第３薄壁部に対応し、それぞれ高熱抵抗部を構成する。
【0107】
さらに、薄壁部１２６４上には、台座１０７８を介して光学部品群８７６が固定されている。
【0108】
また、変調器筐体１２０４のうち、光変調素子１０２の第２端部１４２から第２短辺壁１２２２の内面までの範囲である後背部１２８０に、光変調素子１０２を駆動するドライブ回路を備えるドライバＩＣ１２８２が配されている。
【0109】
特に、光変調器１２００では、変調器筐体１２０４の底面壁１２２８は、後背部１２８０における壁厚ｔ５７が、光入出力部１２６２における壁厚ｔ５８（すなわち、光入出力部１２６２における平均壁厚である壁厚ｔ５８）よりも厚く形成されている。また、第１長辺壁１２２４及び第２長辺壁１２２６は、それぞれ、後背部１２８０における壁厚ｔ２７、ｔ３７が、光入出力部１２６２における壁厚ｔ２８、ｔ３８（すなわち、光入出力部１２６２におけるそれぞれの平均壁厚である壁厚ｔ２８、ｔ３８）よりも厚く形成されている。
【0110】
上記の構成を有する光変調器１２００は、光変調器１００と同様に、従来の光変調器の壁厚よりも厚い第１長辺壁１２２４及び第２長辺壁１２２６に沿って熱が流れる結果、第１長辺壁１２２４側及び第２長辺壁１２２６側の双方において、温度勾配が緩やかとなり、変調器筐体１２０４に発生する温度分布の対称性が向上する。これにより、光変調器１２００を発熱電子部品に近接して配置した場合でも、光変調器１２００の特性変動及び長期信頼性の低下が抑制される。
【0111】
また、光変調器１２００は、第１ないし第５の実施形態に係る光変調器１００、４００、６００、８００、１０００と同様に、高熱抵抗部を構成する薄壁部１２６４等があることにより、発熱電子部品が近接配置された場合の特性変動及び又は長期信頼性低下を抑制することができる。また、これに加えて、光変調器１２００では、光変調素子１０２を駆動するドライバＩＣ１２８２が光変調素子１０２に隣接して配置されるため、ドライバＩＣ１２８２から光変調素子１０２までの高周波信号の伝送距離が短くなり、光変調動作全体としての高周波特性を大きく向上することができる。
【0112】
ドライバＩＣ１２８２は、一般的には１Ｗ前後の熱を発生し得る発熱電子部品であり、従来のように光モジュール内において光変調器の外部に近接配置された場合には、光変調器に対し偏在する熱源として作用し、光変調器の筐体に非対称な温度分布を発生させ得る。これに対し、光変調器１２００では、変調器筐体１２０４において光入出力部１２６２に対向する側の後背部１２８０にドライバＩＣ１２８２が配され、且つ、当該後背部１２８０の底面壁１２２８の壁厚ｔ５７が、光入出力部１２６２における底面壁１２２８の壁厚ｔ５８よりも厚く形成されている。また、第１長辺壁１２２４及び第２長辺壁１２２６は、ドライバＩＣ１２８２が配された後背部１２８０における壁厚ｔ２７及びｔ３７が、それぞれ、光入出力部１２６２における第１長辺壁１２２４及び第２長辺壁１２２６の壁厚ｔ２８、ｔ３８よりも厚く形成されている。
【0113】
これにより、光変調器１２００では、ドライバＩＣ１２８２が発生する熱を、変調器筐体１２０４の幅方向に関して略対称に流すことができ、当該熱に起因する変調器筐体１２０４の温度分布を略対称に発生させることができる。すなわち、光変調器１２００は、従来技術においては偏在する熱源として作用するドライバＩＣ１２８２を、変調器筐体１２０４の内部の、非対称な温度分布を発生しない位置に配して、光モジュール内での光変調器１２００自身の熱環境を改善しつつ、ドライバＩＣ１２８２の放熱をも確保することができる。
【0114】
なお、本実施形態では、底面壁１２２８において後背部１２８０における壁厚ｔ５７が光入出力部１２６２における壁厚ｔ５８よりも厚く形成されており、且つ、第１長辺壁１２２４及び第２長辺壁１２２６において、後背部１２８０における壁厚ｔ２７及びｔ３７が光入出力部１２６２における壁厚ｔ２８及びｔ３８よりもそれぞれ厚く形成されているが、これには限られない。変調器筐体１２０４は、
・底面壁１２２８において後背部１２８０における壁厚ｔ５７が光入出力部１２６２における壁厚ｔ５８よりも厚く形成されていること、
・第１長辺壁１２２４において後背部１２８０における壁厚ｔ２７が光入出力部１２６２における壁厚ｔ２８よりも厚く形成されていること、又は、
・第２長辺壁１２２６において後背部１２８０における壁厚ｔ３７が光入出力部１２６２における壁厚ｔ３８よりも厚く形成されていること、
のいずれかの要件を備えていれば、上記と同様の効果を一定の水準で得ることができる。
・底面壁１２２８において後背部１２８０における壁厚ｔ５７が光入出力部１２６２における壁厚ｔ５８よりも厚く形成されていること、
・第１長辺壁１２２４において後背部１２８０における壁厚ｔ２７が光入出力部１２６２における壁厚ｔ２８よりも厚く形成されていること、又は、
・第２長辺壁１２２６において後背部１２８０における壁厚ｔ３７が光入出力部１２６２における壁厚ｔ３８よりも厚く形成されていること、
のいずれかの要件を備えていれば、上記と同様の効果を一定の水準で得ることができる。
【0115】
［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。本実施形態に係る光変調器は、光変調素子の第１端部に光学部品が固定されており、変調器筐体の底面壁は、その内面に当該底面壁の外面からの高さが異なる２つの平面を有し、光変調素子は、その第１端部が前記２つの平面が構成する段差部から突出するように底面壁に配されている、ことを特徴構成として含むものである。
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態に係る光変調器は、光変調素子の第１端部に光学部品が固定されており、変調器筐体の底面壁は、その内面に当該底面壁の外面からの高さが異なる２つの平面を有し、光変調素子は、その第１端部が前記２つの平面が構成する段差部から突出するように底面壁に配されている、ことを特徴構成として含むものである。
【0116】
図１４は、第７の実施形態に係る光変調器１４００の構成を示す平面図、図１５は、図１４に示す光変調器１４００のＧＧ断面矢視図である。なお、図１４及び図１５においては、図１２、図１３における第６の実施形態に係る光変調器１２００と同じ構成要素及び壁厚については、図１２、図１３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１２００についての説明を援用するものとする。また、図１４では、光変調器１４００の構成についての理解を容易にするため、図１２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。
【0117】
光変調器１４００は、光変調器１２００と同様に、光変調素子１０２の第１端部１４０に、光学部品であるマイクロレンズアレイ１１８が、例えば接着により固定されている。
【0118】
光変調器１４００は、光変調器１２００と同様の構成を有するが、変調器筐体１２０４に代えて変調器筐体１４０４を有する点が異なる。変調器筐体１４０４は、変調器筐体１２０４の第１短辺壁１２２０、第２短辺壁１２２２、第１長辺壁１２２４、第２長辺壁１２２６、及び底面壁１２２８と同様の、第１短辺壁１４２０、第２短辺壁１４２２、第１長辺壁１４２４、第２長辺壁１４２６、及び底面壁１４２８を有する。
【0119】
ただし、第１短辺壁１４２０は、第１長辺壁１４２４及び第２長辺壁１４２６のうち、第１短辺壁１４２０の外面から光変調素子１０２の第１端部１４０までの範囲である光入出力部１４６２以外の部分の壁厚ｔ２５、ｔ３５よりも薄い壁厚ｔ１２を有するように形成されて、高熱抵抗部を構成する。
【0120】
また、図１５において、底面壁１４２８は、光入出力部１４６２の少なくとも一部に、底面壁１４２８のうち光入出力部１４６２以外の部分の壁厚ｔ５５よりも薄い壁厚ｔ５６を有する薄壁部１４６４が形成されている。なお、図１５には、図１４において記載を省略した変調器筐体１４０４の一部を構成するカバー１４６０も記載されている。
【0121】
図１４に戻り、さらに、第１長辺壁１４２４には、光入出力部１４６２の少なくとも一部に、第１長辺壁１４２４のうち光入出力部１４６２以外の部分の壁厚ｔ２５より薄い壁厚ｔ２６を有する薄壁部１４７０が形成されている。また、第２長辺壁１４２６には、光入出力部１４６２の少なくとも一部に、第２長辺壁１４２６のうち光入出力部１４６２以外の部分の壁厚ｔ３５より薄い壁厚ｔ３６を有する薄壁部１４７２が形成されている。
【0122】
ここで、薄壁部１４７０、１４７２、１４６４は、第１薄壁部、第２薄壁部、及び第３薄壁部に対応し、それぞれ高熱抵抗部を構成する。
【0123】
さらに、薄壁部１４６４上には、台座１０７８を介して光学部品群８７６が固定されている。
【0124】
また、変調器筐体１４０４のうち、光変調素子１０２の第２端部１４２から第２短辺壁１４２２の内面までの範囲である後背部１４８０に、光変調素子１０２を駆動するドライブ回路を備えるドライバＩＣ１２８２が配されている。
【0125】
また、変調器筐体１４０４の底面壁１４２８は、後背部１４８０における壁厚ｔ５７が、光入出力部１４６２における壁厚ｔ５９（すなわち、光入出力部１４６２における平均壁厚である壁厚ｔ５９）よりも厚く形成されている。また、第１長辺壁１４２４及び第２長辺壁１４２６は、それぞれ、後背部１４８０における壁厚ｔ２７、ｔ３７が、光入出力部１４６２における壁厚ｔ２９、ｔ３９（すなわち、光入出力部１４６２におけるそれぞれの平均壁厚である壁厚ｔ２９、ｔ３９）よりも厚く形成されている。
【0126】
さらに、光変調器１４００では、変調器筐体１４０４の底面壁１４２８は、その内面に、当該底面壁１４２８の外面からの高さが異なる２つの平面として、図１５における薄壁部１４６４の上面である薄壁内面１４８４と、光変調素子１０２が固定された変調器固定面１４８６と、を有する。また、薄壁内面１４８４と、変調器固定面１４８６とは、段差部１４８８を構成している。そして、光変調素子１０２は、第１端部１４０が、薄壁内面１４８４及び変調器固定面１４８６が構成する段差部１４８８から、薄壁内面１４８４の方向へ突出するように、底面壁１４２８の変調器固定面１４８６に配されている。
【0127】
上記の構成を有する光変調器１４００は、光変調素子１０２のうち第１端部１４０の部分が段差部１４８８から突出しているため、熱や温度に対して比較的敏感な、光学部品であるマイクロレンズアレイ１１８と第１端部１４０との固定部が、底面壁１４２８から離間することとなる。これにより、当該固定部への熱伝導がより抑制されることとなる。その結果、発熱電子部品の近接配置に起因する特性変動及び長期信頼性の低下が更に抑制される。
【0128】
なお、本実施形態では、第１端部１４０に固定される光学部品として、マイクロレンズアレイ１１８を示したが、これには限られない。光変調素子１０２の第１端部１４０には、任意の光学部品が固定されるものとすることができる。そのような光学部品は、例えば、波長板、スペーサ用ガラス板、レンズ、プリズム、ＰＢＣ、波長板、コリメータ、異方性結晶、サファイア板、ガラス板、キャピラリ等のいずれか又は複数であるものとすることができる。
【0129】
なお、本実施形態では、薄壁部１４６４、１４７０、１４７２は、光入出力部１４６２の全域にわたって形成されているので、光入出力部１４６２における平均壁厚である壁厚ｔ５９、ｔ２９、ｔ３９と一様な厚さで形成された薄壁部１４６４、１４７０、１４７２の壁厚ｔ５６、ｔ２６、ｔ３６との関係は、ｔ５９＝ｔ５６、ｔ２９＝ｔ２６、ｔ３９＝ｔ３６である。ただし、これには限定されない。薄壁部１４７０、１４７２は、光入出力部１４６２の少なくとも一部に設けられていればよい。
【0130】
また、本実施形態では、変調器筐体１４０４の底面壁１４２８がその内面に有する２つの平面の一方が、薄壁部１４６４の上面である薄壁内面１４８４で構成されるものとしたが、これには限られない。上記２つの平面の一方は、少なくとも変調器固定面１４８６と段差部を形成するものであるかぎり、薄壁内面１４８４以外の、光入出力部１４６２内に形成された平面であるものとすることができる。この場合には、薄壁部１４６４は、光入出力部１４６２の全域ではなく、その少なくとも一部に形成されるものとすることができる。
【0131】
［第８実施形態］
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。本実施形態は、上述したいずれかの実施形態に係る光変調器と、電子部品と、を備える光モジュールである。
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。本実施形態は、上述したいずれかの実施形態に係る光変調器と、電子部品と、を備える光モジュールである。
【0132】
図１６は、第８の実施形態に係る光モジュール１６００の構成を示す平面図である。光モジュール１６００は、光モジュール筐体１６０２内に、光変調器８００と、回路基板１６０６と、を収容する。回路基板１６０６には、光変調器８００が搭載されるほか、送信光の光源であるＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）１６０８、及び受信光の受光器であるＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）１６１０が搭載される。また、回路基板１６０６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１６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ＤＳＰ１６１２を示している。
【0133】
ただし、回路基板１６０６上には、光モジュール１６００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１６００は、例えば一の伝送路光ファイバ（不図示）へ光変調器８００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ＰＤ１６１０により受信する。
【0134】
光モジュール１６００では、特に、光変調器８００は、第１長辺壁６２４よりも壁厚の厚い第２長辺壁６２６の側に所定の間隔ｇを隔ててＤＳＰ１６１２が近接して配されるように、回路基板１６０６上に実装されている。ここで、間隔ｇは、例えば５ｍｍである。
【0135】
上記の構成を有する光モジュール１６００では、発熱電子部品の近接配置に起因する特性変動及び長期信頼性低下が抑制された光変調器８００を用いているので、光変調器８００と電子部品との離間距離の制限を緩和して光モジュール１６００の小型化を図りつつ、光モジュール１６００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１６００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。
【0136】
なお、本実施形態においては、光変調器８００を用いて光モジュール１６００を構成するものとしたが、これには限られない。光変調器８００に代えて光変調器１００、４００、６００、１０００、１２００、又は１４００を、図１６に示す回路基板１６０６上の光変調器８００と同様の位置に配して、光モジュール１６００を構成してもよい。
【0137】
以上説明したように、本発明に係る光変調器１００等は、基板上に形成された光導波路で構成される光変調素子１０２と、光変調素子を収容する変調器筐体１０４等と、を備える。変調器筐体１０４等は、平面視が四辺形の底面壁１２８等と、底面壁１２８等の互いに対向する２つの辺につながる第１短辺壁１２０等及び第２短辺壁１２２等と、第１短辺壁１２０等及び第２短辺壁１２２等よりも長さの長い、底面壁１２８等の互いに対向する他の２つの辺につながる第１長辺壁１２４等及び第２長辺壁１２６等と、を有する。また、光変調素子１０２は、底面壁１２８等、第１長辺壁１２４等及び第２長辺壁１２６等、並びに第１短辺壁１２０等及び第２短辺壁１２２等により囲まれる空間内に収容されている。また、光変調素子１０２に光を入力する入力光ファイバ１０８を保持する光入力端末部１５０、及び光変調素子１０２から出力される光を変調器筐体１０４等の外部へ導く出力光ファイバ１１０を保持する光出力端末部１５２等は、共に第１短辺壁１２０等に固定されており。さらに、光変調素子１０２は、当該光変調素子１０２の長手方向の第１端部１４０が第１短辺壁１２０等と対向するように配されている。そして、変調器筐体１０４等は、第１短辺壁１２０等の外面から光変調素子１０２の第１端部１４０までの範囲である光入出力部１６２等の少なくとも一部に、光入出力部１６２等以外の変調器筐体１０４等の部分よりも熱抵抗の高い高熱抵抗部を有している。
【0138】
この構成によれば、光通信装置である光モジュール内において光変調器１００等がＤＳＰ３９０等の発熱電子部品に近接して配置された場合でも、変調器筐体１０４に発生する温度分布の対称性を向上し、及び光ファイバや光学部品が配され得る第１短辺壁１２０等への熱の伝搬を抑制して、光変調器１００等における特性変動及び又は長期信頼性の低下を抑制することができる。また、光入出力部１６２等に高熱抵抗部を設けたことにより特性変動及び長期信頼性低下を抑制しつつ、光入出力部１６２等以外の変調器筐体１０４等の壁厚を厚くして、発熱電子部品の熱を伝達させることができるので、光変調器１００等を、光モジュール内の熱環境改善に積極的に寄与し得るヒートシンク及び又は良熱伝導体として利用することができる。
【0139】
また、光変調器１００では、第１短辺壁１２０の壁厚ｔ１１が、第１長辺壁１２４及び第２長辺壁１２６のそれぞれの光入出力部１６２以外の部分の壁厚ｔ２及びｔ３より薄く形成され、第１短辺壁１２０が高熱抵抗部を構成している。この構成によれば、変調器筐体１０４に発生する温度分布の対称性を向上しつつ、更に第１短辺壁１２０自体を高熱抵抗部として構成することで、入力光ファイバ１０８、出力光ファイバ１１０、及びレンズ１５４等の光学部品への熱の流入を抑制して、光変調器１００としての特性変動及び長期信頼性低下を抑制することができる。
【0140】
また、光変調器６００では、第１長辺壁６２４は、光入出力部６６２に含まれる部分の少なくとも一部に、第１長辺壁６２４のうち光入出力部６６２以外の部分の壁厚ｔ２１より薄い壁厚ｔ２２を有する第１薄壁部である薄壁部６７０を有する。また、第２長辺壁６２６は、光入出力部６６２に含まれる部分の少なくとも一部に、第２長辺壁６２６のうち光入出力部６６２以外の部分の壁厚ｔ３１より薄い壁厚ｔ３２をもつ第２薄壁部である薄壁部６７２を有する。そして、第１長辺壁６２４の薄壁部６７０、及び第２長辺壁６２６の薄壁部６７２が、高熱抵抗部を構成している。
【0141】
この構成によれば、変調器筐体６０４の第１長辺壁６２４及び第２長辺壁６２６の一部を高熱抵抗部として構成し、発熱電子部品との近接配置を許容して光変調器６００をヒートシンク及び又は良熱伝導体として利用しつつ、光変調器６００としての特性変動及び長期信頼性低下を更に抑制することができる。
【0142】
また、光変調器４００では、底面壁４２８は、光入出力部４６２に含まれる部分の少なくとも一部に、光入出力部４６２以外の部分における底面壁４２８の壁厚ｔ５１よりも薄い壁厚ｔ５２で形成された第３薄壁部である薄壁部４６４を有し、当該薄壁部４６４が高熱抵抗部を構成している。この構成によれば、変調器筐体４０４の底面壁４２８の一部を高熱抵抗部として構成し、発熱電子部品との近接配置を許容して光変調器６００をヒートシンク及び又は良熱伝導体として利用しつつ、光変調器６００としての特性変動及び長期信頼性低下を更に抑制することができる。
【0143】
また、光変調器８００では、底面壁６２８に設けられた高熱抵抗部を構成する第３の薄壁部である薄壁部６６４上に、偏波合成プリズム等の光学部品で構成される光学部品群８７６が配されている。この構成によれば、光が出射される光変調素子１０２の第１端部１４０から光学部品までの距離を低減して、温度特性等に伴って光変調素子１０２から出射される光の出射角が変動した場合にも、当該光学部品への光の入射点の変動範囲を抑制して、特性変動を抑制することができる。
【0144】
また、光変調器１０００では、底面壁６２８の薄壁部６６４に配される光学部品の少なくとも一つで構成される光学部品群８７６が、別体である台座１０７８を介して底面壁６２８の薄壁部６６４上に固定されている。この構成によれば、薄壁部６６４と台座１０７８との間、及び台座１０７８と光学部品群８７６との間にそれぞれ熱的な境界面を挟むことができるので、光学部品への熱の流入を抑制して特性変動及び長期信頼性の低下を抑制することができる。また、複数の光学部品を台座１０７８上に一つの光学部品群８７６として構成することができるので、製造工数を低減すると共に製造ばらつきを低減することができる。
【0145】
また、光変調器１２００では、光変調素子１０２の第１端部１４０に対向する第２端部１４２から、第２短辺壁１２２２の内面までの範囲である後背部１２８０に、光変調素子１０２を駆動するドライブ回路を含むドライバＩＣ１２８２が配されている。また、底面壁１２２８は、後背部１２８０における壁厚ｔ５７が、光入出力部１２６２における底面壁１２２８の壁厚ｔ５８よりも厚く形成されているか、または、第１長辺壁１２２４もしくは第２長辺壁１２２６は、それぞれ、後背部１２８０における壁厚ｔ２７又はｔ３７が、光入出力部１２６２における壁厚ｔ２８又はｔ３８よりも厚く形成されている。
【0146】
この構成によれば、変調器筐体１２０４の内部にドライバＩＣ１２８２を配するので、高周波特性を向上することができる。また、ドライバＩＣ１２８２を変調器筐体１２０４の幅方向に対して対称な位置に配することができるので、ドライバＩＣ１２８２を変調器筐体１２０４内に配したことに起因する変調器筐体１２０４における非対称な温度分布の発生を抑制して、特性変動及び長期信頼性の低下を抑制することができる。
【0147】
また、光変調器１４００では、光変調素子１０２の第１端部１４０には光学部品であるマイクロレンズアレイ１１８が固定されており、底面壁１４２８は、その内面に、底面壁１４２８の外面からの高さの異なる２つの平面である薄壁内面１４８４と変調器固定面１４８６とが構成する段差部１４８８を有する。そして、光変調素子１０２は、第１端部１４０が段差部１４８８から突出するように底面壁１４２８の変調器固定面１４８６に配される。この構成によれば、光変調素子１０２の第１端部１４０におけるマイクロレンズアレイ１１８と固定部に流入する熱を抑制して、特性変動及び長期信頼性の低下を更に抑制することができる。
【0148】
また、本発明に係る光モジュール１６００は、第１ないし第７の実施形態に係る光変調器８００等と、ＤＳＰ１６１２等の電子部品とを備える。この構成によれば、発熱電子部品の近接配置に起因する特性変動及び長期信頼性低下が抑制された光変調器８００等を用いているので、光変調器８００等と電子部品との離間距離の制限を緩和して光モジュール１６００の小型化を図りつつ、光モジュール１６００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１６００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。
【0149】
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７の実施形態において説明した特徴構成の一つ又は複数を任意に組み合わせて光変調器を構成するものとすることができる。
例えば、第１ないし第７の実施形態において説明した特徴構成の一つ又は複数を任意に組み合わせて光変調器を構成するものとすることができる。
【0150】
また、第１ないし第７の実施形態では、光変調素子１０２は、ＬｉＮｂＯ３基板上に形成された光導波路で構成されるものとしたが、これには限られない。例えば、光変調素子１０２は、ＩｎＰ等の半導体で構成されていてもよいし、Ｓｉフォトニクスの光素子で構成されていても良い。ただし、光変調素子１０２としてＬｉＮｂＯ３基板上に形成された光導波路で構成される光変調素子を用いる場合には、一般に、ＩｎＰ等の半導体を用いる光変調素子等に比べて変調器筐体の長手方向のサイズが大きくなるので、特性変動及び長期信頼性の低下の抑制効果並びに発熱電子部品に対するヒートシンク及び又は良熱伝導体としての効果をより好適に発揮することができる。
【0151】
また、上述した各実施形態では、入力光ファイバ１０８と出力光ファイバ１１０とを共に第１短辺壁１２０等に固定する構成とするため、第２端部１４２の光反射膜１１６により光が折り返される光変調素子１０２を用いたが、これには限られない。光変調素子１０２に代えて、任意の構成の光変調素子を用いるものとすることができる。例えば、光変調素子１０２に代えて、特許文献１に記載のように、光変調素子と光折返し部を構成する光学部品とが個別の部品として構成されていてもよい。また、光折返し部としてＰＬＣ等で構成された曲がり導波路が光変調素子の一の端部に設けられる構成であってもよい。
【符号の説明】
【0152】
１００、４００、６００、８００、１０００、１２００、１４００、１７００…光変調器、１０２、１７０２…光変調素子、１０４、４０４、６０４、１２０４、１４０４、１７０４…変調器筐体、１０８、１７０８…入力光ファイバ、１１０、１７１０…出力光ファイバ、１１２…入力導波路、１１４…変調部、１１６…光反射膜、１１８…マイクロレンズアレイ、１２０、４２０、６２０、１２２０、１４２０…第１短辺壁、１２２、４２２、６２２、１２２２、１４２２…第２短辺壁、１２４、４２４、６２４、１２２４、１４２４…第１長辺壁、１２６、４２６、６２６、１２２６、１４２６…第２長辺壁、１２８、４２８、６２８、１２２８、１４２８…底面壁、１３０、１７２０…幅方向に対する中心線、１３２、１７２２…長手方向に対する中心線、１４０…第１端部、１４２…第２端部、１４４…ガラスブロック、１５０…光入力端末部、１５２、８５２…光出力端末部、１５４、１５８…レンズ、１５６…偏波合成部、１６０、４６０、６６０、１２６０、１４６０…カバー、１６２、４６２、６６２、１２６２、１４６２…光入出力部、３９０、１６１２、１８００…ＤＳＰ、３９２、１６０６、１８０２…回路基板、４６４、６６４、６７０、６７２、１２６４、１２７０、１２７２、１４６４、１４７０、１４７２…薄壁部、８７６…光学部品群、１０７８…台座、１２８０、１４８０…後背部、１２８２…ドライバＩＣ、１４８４…薄壁内面、１４８６…変調器固定面、１４８８…段差部、１６００…光モジュール、１６０２…光モジュール筐体、１６０８…ＬＤ、１６１０…ＰＤ、１７１２…光折り返し部、１７１４…出力光学系。
【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】
【図18】