阅读说明：本技术 光调制器及光发送装置 (Optical modulator and optical transmission device ) 是由 宫崎德一 菅又徹 于 2019-01-11 设计创作，主要内容包括：在提高光传输装置壳体内的空间利用率的同时,抑制在将光调制器安装于光传输装置壳体内的情况下的光学特性及高频特性的初始变化及经年变化。光调制器(100)与在电路基板(404)上构成的电路电连接,具备收容光调制元件(102)的壳体(104)及从所述电路输入用于使所述光调制元件进行调制动作的电信号的信号输入部(120)等,所述壳体在与所述电路基板对向的底面(106)的一部分具有从该底面突出的第一突出部(130),所述信号输入部设置于所述第一突出部的上表面(132)。(The optical transmission device can improve the space utilization rate in the housing of the optical transmission device and can restrain the initial change and the aging change of the optical characteristic and the high-frequency characteristic when the optical modulator is installed in the housing of the optical transmission device. An optical modulator (100) is electrically connected to a circuit formed on a circuit board (404), and is provided with a housing (104) that houses an optical modulator element (102), a signal input unit (120) that inputs an electrical signal for causing the optical modulator element to perform a modulation operation from the circuit, and the like, wherein the housing has a first protruding portion (130) protruding from a bottom surface (106) facing the circuit board in a part of the bottom surface, and the signal input unit is provided on an upper surface (132) of the first protruding portion.)

光调制器及光发送装置

技术领域

本发明涉及光调制器以及使用了光调制器的光传输装置及光发送装置。

背景技术

近年来，在长距离光通信中开始适用的数字相干传输技术由于通信需求进一步升高，在中距离、短距离等城域用光通信中也逐渐开始适用。在这样的数字相干传输中，作为光调制器，代表性地使用了DP-QPSK(Dual Polarization-Quadrature Phase ShiftKeying：双偏振正交相移键控)调制器，该DP-QPSK调制器使用了LiNbO3(以下，称为LN)基板。以下，将使用了LiNbO3基板的光调制器称为LN调制器。

这样的光调制器例如连接输出用于使该光调制器进行调制动作的电信号的驱动元件(或驱动电路)，并作为光发送装置而使用。另外，一般，该光调制器或驱动元件配置在电路基板上。

特别地，关于城域用光通信等短距离用途的光发送装置，对于光调制器或驱动电路等的设置空间的抑制的要求高，希望调制器等的小型化。为了将光调制器小型化，以往进行了LN光调制元件的小型化(例如，LN基板上的光波导配置面积的缩小)、用于将来自LN基板上的光波导的输出光向输出光纤进行光结合的空间光学系统的小型化、LN调制器的高频(RF)信号输入接口的小型化(例如，从同轴连接器向柔性印刷板的变更)等的努力。

另外，除了如上述那样的光调制器单体的小型化，为了提高光传输装置内的空间利用率，还研究了在光调制器的壳体设置缺口并在由该缺口确保的空间配置上述驱动电路的电子部件(例如，参照专利文献1)。

然而，根据本申请发明的发明者的见解，若将在壳体设置了缺口的以往的光调制器螺纹固定于光传输装置内的电路基板，则在该螺纹固定之后，可能发生光调制器的光通过损失等光学特性劣化，或者该光学特性随时间经过而变动(劣化)等问题。

另外，除了如上述那样的光学特性的变化、劣化，也可能发生关于光调制器的高频特性的变化、劣化这样的问题。

并且，认为这些问题的发生的主要原因是由在光调制器的壳体设置缺口而引起的加工歪曲的产生(例如，使壳体底面的平坦性下降这样的加工变形部的产生)和加工歪曲的不均，以及在将该壳体螺纹固定时产生的固定应力的影响。

即，如在专利文献1记载的光调制器那样，在形成为了确保用于电气部件配置的空间而在光调制器的壳体的一部分设置缺口的结构的情况下，例如，在用于缺口形成的切削工序等中可能在壳体产生加工歪曲(也称为壳体歪曲)或加工歪曲的不均。并且，在将这样的产生了加工歪曲的壳体螺纹固定于电路基板的情况下，取决于上述加工歪曲的状态和该螺纹固定时的紧固力的大小、应力的大小等，在上述壳体可能产生微小的变形。另外，若将伴随发热的高频驱动IC等配置于上述缺口部，则变成紧靠壳体配置发热体，壳体歪曲会因发热体的温度上升而进一步扩大。另外，若伴随光传输装置的长期动作而该壳体维持高温状态不变，则上述的壳体歪曲、微小的变形也会随时间经过而变化/扩大。

并且，在壳体产生的上述微小变形导致收容于该壳体的内部的LN基板的变形或构成上述空间光学系统的透镜等光部件相互的位置关系的变化，并引起光调制器的光学特性劣化的问题。另外，除此之外，上述壳体的微小变形在例如像专利文献1所公开的光调制器那样高频连接器被刚性地设置于该壳体的结构中，会使该高频连接器与电路基板之间的连接状态也发生变化，引起光传输特性的劣化。

另一方面，对于上述的光调制器壳体的加工歪曲的产生或在将该壳体螺纹固定于电路基板时产生的应力平衡的变化，仅通过在进行缺口加工时的加工条件或将光调制器螺纹固定于电路基板时的组装工序中的制造条件等上耗费工夫(例如，减少加工条件的偏差)，难以充分地抑制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-134131号公报

发明内容

发明所要解决的课题

由上述背景，本发明的目的为在提高光传输装置内的空间利用率的同时，抑制在将光调制器安装于光传输装置内的情况下的光学特性及高频特性的初始变化及经年变化。

用于解决课题的技术方案

本发明的一种方式为与在电路基板上构成的电路电连接的光调制器，该光调制器具备：壳体，收容光调制元件；及信号输入部，从所述电路输入用于使所述光调制元件进行调制动作的电信号，所述壳体在与所述电路基板对向的底面的一部分具有从该底面突出的第一突出部，所述信号输入部设置于所述第一突出部的上表面。

根据本发明的其他的方式，所述壳体在所述第一突出部的所述上表面具备至少一个螺孔。

根据本发明的其他的方式，所述壳体的所述底面在所述第一突出部以外的部分具备至少一个螺孔。

根据本发明的其他的方式，所述壳体在所述底面的一部分具有从该底面突出的第二突出部，所述第一突出部和所述第二突出部距离所述底面的高度大致相等。

根据本发明的其他的方式，所述壳体在所述第二突出部的上表面具备至少一个螺孔。

本发明的其他的方式为光传输装置，具备任一种所述的光调制器和输出用于使所述光调制器进行所述调制动作的电信号的所述电路基板。

根据本发明的其他的方式，所述光传输装置还具备至少一个间隔件，该间隔件配置于所述光调制器的所述底面与所述电路基板之间，高度与所述第一突出部距离所述底面的高度相等。

需要说明的是，在本说明书中包含在2018年1月12日提出申请的日本专利申请、特愿2018-003443号的全部内容。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的光调制器的俯视图。

图2是本发明的第一实施方式的光调制器的主视图。

图3是本发明的第一实施方式的光调制器的仰视图。

图4是安装有本发明的第一实施方式的光调制器的光传输装置的俯视图。

图5是图4示出的光传输装置的AA箭头方向剖视图。

图6是图4示出的光传输装置的BB箭头方向剖视图。

图7是本发明的第二实施方式的光调制器的俯视图。

图8是本发明的第二实施方式的光调制器的主视图。

图9是本发明的第二实施方式的光调制器的仰视图。

图10是本发明的第三实施方式的光调制器的俯视图。

图11是本发明的第三实施方式的光调制器的主视图。

图12是本发明的第三实施方式的光调制器的仰视图。

图13是图12示出的光调制器的左视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

〔第一实施方式〕

首先，对本发明的第一实施方式的光调制器进行说明。图1是示出本发明的第一实施方式的光调制器100的结构的俯视图，图2是光调制器100的主视图，图3是光调制器100的仰视图。该光调制器100例如安装在构成有用于使光调制器100进行调制的电路的外部的电路基板(例如，后述的图4示出的电路基板404)上，并与该电路电连接而使用。

本光调制器100具备光调制元件102、收容光调制元件102的壳体104、用于将光射入到光调制元件102的光纤108及将从光调制元件102输出的光导向壳体104的外部的光纤110。

光调制元件102是用于DP-QPSK光调制器等的光调制元件，该DP-QPSK光调制器例如具备设置在LN基板上的4个马赫-曾德尔型光波导和分别设置在该马赫-曾德尔型光波导上而对在光波导内传播的光波进行调制的4个高频电极(RF电极)。从光调制元件102输出的2束光由例如收容于壳体104内的透镜光学系统(未图示)偏振合成，并经由光纤110被导向壳体104的外部。

壳体104具备与光调制元件102所具备的4个RF电极(未图示)分别连接的4个插座电极120、122、124、126。插座电极120、122、124、126构成雌型的高频连接器(RF连接器)，通过插入在外部的电路基板上设置的对应的4个信号引脚，被输入来自在该外部的电路基板上构成的电路的电信号(高频信号)。

即，插座电极120、122、124、126相当于信号输入部，该信号输入部用于从在外部的电路基板上构成的电路输入用于使光调制元件102进行调制动作的电信号。此外，在本实施方式中以雌型的插座类型的电极对信号输入部进行了说明，但也可以是雄型的，还可以是信号引脚从壳体104延伸的结构。另外，在通常的光调制器中不仅仅具有输入高频信号的RF部，还具有使用于偏置控制等的dc信号输入部，但是在本实施例等中未特别图示。

另外，在本实施方式的光调制器100中，在壳体104中的与供光调制器100安装的电路基板对向的底面106的一部分具有从该底面106突出的作为第一突出部的突出部130(图2、图3)。并且，作为信号输入部的插座电极120、122、124、126设置于突出部130的上表面(顶面)132。

另外，在壳体104的底面106中未设置突出部130的区域设置有螺孔140a、140b、140c、140d。

接下来，对光调制器100向外部的电路基板的安装例进行说明。图4是安装有光调制器100的光传输装置400的俯视图。另外，图5及图6分别是图4示出的光传输装置的AA箭头方向剖视图及BB箭头方向剖视图。

光传输装置400具备固定于壳体402内的电路基板404，并在该电路基板404安装有光调制器100。此外，由于光调制器100及电路基板404收容在壳体402内，因此从壳体402的外部无法视觉确认光调制器100及电路基板404，但是在图4中为了说明，对于收容在壳体402的内部的部分，除了电路基板404中的被光调制器100的壳体104隐藏的部分以外，仍使用实线表示。

在电路基板404上搭载有DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)410、DRV(Driver：驱动器)420、LD(Laser Diode：激光二极管)430及PD(Photo Diode：光电二极管)440，以及其他的电子部件(未图示)。DSP410是用于执行数字信号的处理的运算处理装置。DRV420是用于驱动光调制器100的电路。LD430经由光纤108向光调制器100射入激光。PD440设置为数字相干光信号接收用。需要说明的是，搭载于电路基板404上的电气部件是一例，除上述以外也可以搭载其他的电气部件。

DRV420的输出被从设置于电路基板404的电极引脚450、452、454、456输出。电极引脚450、452、454、456从搭载在电路基板404上的DRV420的信号输出用的导体图案如图5所示地以从电路基板404的部件安装面(图示上侧的面)向图示上方立起而延伸的方式设置于电路基板404。光调制器100通过设置于突出部130的插座电极120、122、124、126与设置于电路基板404的这些电极引脚450、452、454、456嵌合而与DRV420电连接。

另外，壳体104的螺孔140a、140b、140c、140d经由配置于这些螺孔各自的位置的管状的间隔件460a、460b、460c、460d而与插通于电路基板404的螺钉462a、462b、462c、462d紧固，从而光调制器100固定于电路基板404。

间隔件460a、460b、460c、460d的高度与从光调制器100的壳体104的底面106(与电路基板404对向的面)起测量的突出部130的高度相同或者比该高度高，通过该突出部130和这些间隔件460a、460b、460c、460d，在光调制器100的底面106与电路基板404之间确保了DSP410、DRV420等电气部件的安装空间。由此，光传输装置400的壳体402内的空间利用率提高。

特别地，在本实施方式的光调制器100的壳体140的底面106未设置如以往技术那样的缺口，而在该一部分设置突出部130。因此，在光调制器100中能够将壳体104的底面106的大多数区域构成为一样的平面。在此，突出部130能够限定地设置于为了收容作为信号输入部的插座电极120、122、124、126所需要的最低限度的面积区域，能够将加工歪曲的产生和不均限制为最小限度，因此由突出部130造成的底面106的一致性的紊乱可以为最小限度。

结果，在光调制器100中，使壳体104的加工歪曲的产生为最小限度，能够抑制在将光调制器100固定在光传输装置400的电路基板404上的情况下的壳体104的微小的变形的产生，并抑制光调制器100的光学特性的初始变化及由变形应力的经年变化造成的光学特性的经年变化。

另外，在光调制器100中，作为供使光调制器100进行光调制动作的电信号(高频信号)输入的信号输入部的插座电极120、122、124、126设置于从壳体104的底面106突出的突出部130的上表面(顶面)132。因此，在光调制器100中，从在电路基板404上构成的驱动电路的信号输出用的导体图案立起的电极引脚450、452、454、456分别在对应的上述导体图案的紧邻处与光调制器100的插座电极120、122、124、126接触而电连接。

即，在光调制器100中，能够使在电路基板404上构成的驱动电路的信号输出用的导体图案与光调制器100的信号输入部(插座电极120等)之间的距离(从而，从上述驱动电路输出的高频信号的传播距离)与以往的光调制器(例如，在专利文献1记载的光调制器)相比大幅缩小。因此，能够使壳体固定时的变形也在上述导体图案与上述信号输入部之间缩小，能够减少高频特性的紊乱而也抑制该高频特性的初始变化及经年变化。

此外，为了在螺钉462a、462b、462c、462d的紧固时不对突出部130施加应力，间隔件460a、460b、460c、460d的高度例如可以是相对于突出部130的高度负公差为零的高度，或者是相对于突出部130的高度高规定的尺寸的高度。

另外，在本实施方式中，为与全部的4个螺孔140a、140b、140c、140d对应而使用了4个间隔件460a、460b、460c、460d的结构，但不限于此。例如，也可以是在4个螺孔140a、140b、140c、140d中的至少一个使用间隔件(460a等)的结构。即使这样构成，通过该间隔件和突出部130也能够在底面106与电路基板404之间确保电气部件的安装空间。

另外，在本实施方式中，为在作为底面106中的除设置有突出部130的部分以外的部分的该底面106的四角设置4个螺孔140a、140b、140c、140d的结构，但不限于此。对于在底面106中的除设置有突出部130的部分以外的部分设置的螺孔的数量及配置，只要通过在该螺孔的部分使用间隔件460a等而能够在底面106与电路基板之间确保电气部件的安装空间，则可以是1个以上的任意的数量及任意的配置。

〔第二实施方式〕

接下来，对本发明的第二实施方式的光调制器进行说明。图7、图8及图9是分别示出本发明的第二实施方式的光调制器700的结构的俯视图、主视图及仰视图，与示出第一实施方式的光调制器100的结构的图1、图2及图3分别对应。需要说明的是，在图7、图8及图9中对于与分别在图1、图2及图3中示出的光调制器100相同的构成要素，援引关于上述的图1、图2、图3的说明。

第二实施方式的光调制器700具有与第一实施方式的光调制器100同样的结构，但取代壳体104而具有壳体704这一点不同。壳体704具有与壳体104同样的结构，但是作为第一突出部，取代突出部130而具有突出部730这一点不同。突出部730与突出部130同样地，从与供光调制器700安装的电路基板对向的壳体704的底面706的一部分突出，并在其上表面(顶面)732具备作为信号输入部的插座电极120、122、124、126(图8、图9)。

但是，突出部730与突出部130不同，在其上表面732还具备螺孔740a及740b。在本实施方式，螺孔740a、740b设置于将在上表面732上配置为一列的4个插座电极120、122、124、126在其排列方向上从两端部夹着的位置。

由此，在光调制器700中，在经由插座电极120、122、124、126而与在外部的电路基板上构成的驱动电路(电路)进行电连接时，能够在高频连接器部的极近的位置使用螺孔740a、740b将突出部730以包含各自的间隔的方式稳定地固定于该电路基板。结果，能够与第一实施方式的光调制器100的情况相比更稳定地设置/维持在电路基板上构成的驱动电路的信号输出用的导体图案与光调制器700的信号输入部(插座电极120等)之间的距离(从而，从上述驱动电路输出的高频信号的传播距离)，能够进一步良好地抑制光调制器700的高频特性的经年变化。

此外，在本实施方式，在突出部730的上表面732，两个螺孔740a、740b设置于将插座电极120、122、124、126在其排列方向上从两端部夹着的位置，但不限于此。例如，设置于上表面732的螺孔的数量可以是一个以上的任意的数量，上表面732中的这些螺孔的配置也可以是任意的。

〔第三实施方式〕

接下来，对本发明的第三实施方式的光调制器进行说明。图10、图11及图12是分别示出本发明的第三实施方式的光调制器1000的结构的俯视图、主视图及仰视图，与示出第一实施方式的光调制器100的结构的图1、图2及图3分别对应。另外，图13是相对于在图11中示出的光调制器1000的主视图的该光调制器1000的左视图。

需要说明的是，在图10、图11及图12中，对于与分别在图1、图2及图3中示出的光调制器100相同的构成要素，援引关于上述的图1、图2、图3的说明。

第三实施方式的光调制器1000具有与第一实施方式的光调制器100同样的结构，但是取代壳体104而具有壳体1004这一点不同。壳体1004具有与壳体104同样的结构，但是除了突出部130还具备突出部1030这一点不同。

突出部1030是与作为第一突出部的突出部130同样地以从壳体1004的底面1006的一部分突出的方式构成的第二突出部，距离底面1006的高度与突出部130的高度相等。由此，在光调制器1000，通过具有作为第二突出部的突出部1030，能够扩大光调制器1000与电路基板的对向面积(例如，接触面积)，从而将光调制器1000更稳定地安装于电路基板。

此外，在本实施方式，如图12所示，作为第二突出部的突出部1030设置于与作为第一突出部的突出部130关于在壳体1004的长度方向上延伸的该壳体1004的宽度方向的中心线1200对称的位置，但不限于此。即使将突出部1030配置在与突出部130的配置无关系的任意的位置，也能够相对于电路基板更稳定地实现光调制器1000的安装。

进一步地，如图12所示，若将突出部1030和突出部130大致对称地配置，则壳体1004成为具有对称构造的部件，在壳体1004的加工时产生的该壳体1004的加工歪曲的不均与壳体104的情况相比进一步降低，另外残存的加工应力也实现对称化。结果，能够进一步地抑制将光调制器1000固定于电路基板上时的由该光调制器1000的壳体1004中的加工歪曲的不均引起的微小的变形的产生，成为更优选的实施例。因此，在光调制器1000，能够进一步地抑制向电路基板的安装时的光学特性及/或高频特性的初始变化及它们的经年变化。

另外，一般，在作为能够适用光调制器100、700或1000的结构的光调制器的一例的DP-QPSK调制器中，构成为来自光调制元件102的2束输出光沿壳体104、704、1004的宽度方向中心线1200且以关于该中心线1200对称的配置进行传播。并且，用于将上述2束输出光合波而向光纤108引导的透镜等光学元件也大多关于上述宽度方向中心线1200对称地配置。

因此，若如本实施方式那样使壳体104、704、1004为对称构造而在该壳体可能产生的形状变化成为关于中心线1200对称的变化，则与这些壳体为非对称构造时相比，能够进一步有效地抑制光调制器100、700、1000中的光学特性的经年变化及温度变动。

此外，在本实施方式中，为在突出部130的上表面132及突出部1030的上表面1032未设置螺孔的结构，但不限于此。例如，也可以是在上表面132及/或1032设置至少一个螺孔来使突出部130及/或突出部1030螺钉紧固于电路基板的结构。由此，与第二实施方式中的光调制器700同样地，能够进一步稳定地维持在电路基板上构成的驱动电路的信号输出用的导体图案与光调制器1000的信号输入部(插座电极120等)之间的距离，从而更良好地抑制光调制器1000的高频特性的经年变化。

此外，在上述的各实施方式中示出了使用LN作为基板的具备具有4个RF电极的光调制元件的光调制器，但本发明不限于此，对于具有4个以外的数量的RF电极的光调制器及/或使用LN以外的材料作为基板的光调制器也能够同样地适用。

标号说明

100、700、1000…光调制器，102…光调制元件，104、704、1004…壳体，106、706、1006…底面，108、110…光纤，120、122、124、126…插座电极，130、730、1030…突出部，132、732…上表面，140a、140b、140c、140d、740a、740b…螺孔，400…光传输装置，402…壳体，404…电路基板，450、452、454、456…电极引脚，460a、460b、460c、460d…间隔件，462a、462b、462c、462d…螺钉，1200…宽度方向中心线。