光波導(dǎo)器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠降低因熱膨脹系數(shù)的差而在光波導(dǎo)基板內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力的光波導(dǎo)器件。光波導(dǎo)器件（10）具有厚度為30μm以下的光波導(dǎo)基板（11）和保持光波導(dǎo)基板（11）且介電常數(shù)低于光波導(dǎo)基板（11）的液晶聚合物基板（12），光波導(dǎo)基板（11）和液晶聚合物基板（12）通過粘接劑層（14）粘接，其中，光波導(dǎo)基板（11）和液晶聚合物基板（12）的熱膨脹系數(shù)分別在基板面內(nèi)具有各向異性，調(diào)整光波導(dǎo)基板（11）和液晶聚合物基板（12）的相對朝向，以使光波導(dǎo)基板（11）的各向異性的軸方向和液晶聚合物基板（12）的各向異性的軸方向一致。
【專利說明】光波導(dǎo)器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)器件，特別涉及光調(diào)制器。
[0002]本申請基于2011年4月28日在日本申請的特愿2011-102391號主張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容引用于此。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，隨著光通信系統(tǒng)的高速大容量化的發(fā)展，每一波長40千兆比特/秒以上的通信速度正趨于實用化。受此影響，要求作為基本零件的光調(diào)制器的寬帶化。行波型光調(diào)制器是通過光波導(dǎo)中行進的光波和沿著光波導(dǎo)設(shè)置的電極中行進的微波進行基于電光效應(yīng)的相互作用來對光波進行調(diào)制的光調(diào)制器，通過使光波和微波的速度匹配，能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶化。作為實現(xiàn)上述速度匹配的方法，以往采用在設(shè)于光波導(dǎo)基板上的低介電常數(shù)的緩沖層上形成電極的結(jié)構(gòu)。但是，在該結(jié)構(gòu)中，存在如下缺點:對光波導(dǎo)施加的電場因緩沖層的存在而變小，因此無法使驅(qū)動電壓低電壓化。
[0004]為了改善該缺點，提出了如圖5的使光波導(dǎo)基板薄板化后的行波型光調(diào)制器(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。在圖5中，形成有光波導(dǎo)104的光波導(dǎo)基板101通過粘接劑層103固定并保持于保持基板102。光波導(dǎo)基板101的厚度為10 μ m程度以下，比通常的光波導(dǎo)基板(例如，厚度為0.5mm)薄。作為粘接劑層103，使用介電常數(shù)低于光波導(dǎo)基板101的粘接劑層，使粘接劑層103的厚度厚至足以使由電極105施加的電場向粘接劑層103的泄漏變大(例如ΙΟμπι?200μπι)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，通過源自電極105的電場向低介電常數(shù)粘接劑層103的內(nèi)部漏出，與光波導(dǎo)基板101的厚度大的情況相比，對微波的等效折射率(該值大于對光波的等效折射率)變小。如此，等效折射率的值的差變小，因此，接近光波和微波的速度匹配的狀態(tài)，實現(xiàn)寬帶化。與此同時，在該結(jié)構(gòu)中，能夠無需在光波導(dǎo)基板101上設(shè)置緩沖層而實現(xiàn)速度匹配，因此，對光波導(dǎo)104施加的電場的強度不會降低，能夠同時實現(xiàn)驅(qū)動電壓的低電壓化。
[0005]但是，在圖5的結(jié)構(gòu)的情況下，粘接劑層103的厚度大，因此存在以下問題。第一，粘接劑層較厚時，其粘接強度降低。第二，粘接劑固化時，由于紫外線照射或加熱，其溫度上升，然后，固化而溫度下降時產(chǎn)生應(yīng)力，但粘接劑層較厚時，產(chǎn)生的應(yīng)力也變大。第三，較厚地形成粘接劑層的工序包括基板的平行輸出及粘接劑的滴液防止等制造上困難的工序，因此成本變高。
[0006]作為用于應(yīng)對這樣的問題的技術(shù)，提出了專利文獻(xiàn)2、3所示的使用了樹脂基板的構(gòu)造。根據(jù)上述構(gòu)造，不使用厚的粘接層即可，因此具有如下工序上及特性上的優(yōu)點:容易進行貼合時的平行輸出，另外，固化時的粘接劑的收縮的影響小。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-215519號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009-210633號公報[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-210634號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明所要解決的課題
[0013]在使用了樹脂基板的專利文獻(xiàn)2、3的構(gòu)造中，不管是制造工序上還是器件的特性上，均優(yōu)選樹脂基板的熱膨脹系數(shù)(線膨脹系數(shù)。下同)為與光波導(dǎo)基板的熱膨脹系數(shù)接近的值。在此，一般來說，樹脂的熱膨脹系數(shù)具有各向同性，與之相對，光波導(dǎo)基板有時也使用熱膨脹系數(shù)具有各向異性的樹脂。例如，在后述的LN基板的情況下，熱膨脹系數(shù)在Z軸方向為2ppm/°C，在X方向和Y方向為16ppm/°C。因此，在使用非Z切割而是X切割或Y切割的LN基板的情況下，基板面內(nèi)存在較大的各向異性，不能在基板面內(nèi)的各方向上使該LN基板和樹脂基板的熱膨脹系數(shù)一致。
[0014]因此，以往的光波導(dǎo)器件可能在光波導(dǎo)基板內(nèi)部因熱膨脹系數(shù)的差而產(chǎn)生應(yīng)力，器件特性劣化。另外，該應(yīng)力雖然能夠通過使光波導(dǎo)基板和樹脂基板之間的粘接劑層變薄來降低，但是難以完全變?yōu)榱?。因此，在將光波?dǎo)基板和樹脂基板貼合(粘接)的工序中，產(chǎn)生一定比例的次品(初始動作點轉(zhuǎn)移或開裂等)。這種次品的產(chǎn)生會隨著光波導(dǎo)基板的薄型化而越來越顯著。
[0015]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種能夠降低因熱膨脹系數(shù)的差而在光波導(dǎo)基板內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力的光波導(dǎo)器件。
[0016]用于解決課題的技術(shù)方案
[0017]本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的，本發(fā)明的光波導(dǎo)器件具有厚度為30μπι以下的光波導(dǎo)基板和保持所述光波導(dǎo)基板的保持基板，所述光波導(dǎo)基板和所述保持基板通過粘接劑層粘接，其特征在于，所述保持基板是由介電常數(shù)低于所述光波導(dǎo)基板的液晶聚合物構(gòu)成的基板，所述光波導(dǎo)基板和所述保持基板的熱膨脹系數(shù)分別在基板面內(nèi)具有各向異性，調(diào)整所述光波導(dǎo)基板和所述保持基板的相對朝向，以使所述光波導(dǎo)基板的所述各向異性的軸方向和所述保持基板的所述各向異性的軸方向一致。
[0018]另外，本發(fā)明的特征在于，在上述的光波導(dǎo)器件中，調(diào)整所述光波導(dǎo)基板和所述保持基板的相對朝向，以使所述光波導(dǎo)基板的所述各向異性的軸方向中熱膨脹系數(shù)較大的軸和熱膨脹系數(shù)較小的軸分別與所述保持基板的所述各向異性的軸方向中熱膨脹系數(shù)較大的軸和熱膨脹系數(shù)較小的軸一致。
[0019]另外，本發(fā)明的特征在于，在上述的光波導(dǎo)器件中，將所述保持基板安裝于樹脂制的箱體。
[0020]另外，本發(fā)明的特征在于，在上述的光波導(dǎo)器件中，由所述液晶聚合物構(gòu)成的保持基板的與所述箱體接觸的一側(cè)的熱膨脹系數(shù)與所述箱體的熱膨脹系數(shù)大致相等。
[0021]發(fā)明效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，能夠降低因熱膨脹系數(shù)的差而在光波導(dǎo)基板內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的第一實施方式的行波型的光調(diào)制器的剖視結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的第一實施方式的行波型的光調(diào)制器的俯視結(jié)構(gòu)圖；[0025]圖3是本發(fā)明的第二實施方式的行波型的光調(diào)制器的剖視結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖4是本發(fā)明的第二實施方式的行波型的光調(diào)制器的俯視結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖5是以往的行波型的光調(diào)制器的剖視結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0028]下面，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0029](第一實施方式)
[0030]圖1及圖2分別表示作為本發(fā)明的第一實施方式的光波導(dǎo)器件的行波型的光調(diào)制器10的剖視結(jié)構(gòu)圖和俯視結(jié)構(gòu)圖。圖1的剖視結(jié)構(gòu)圖表示沿著圖2的俯視結(jié)構(gòu)圖的A-A’線切割后的情況。
[0031]在圖1、圖2中,光調(diào)制器10構(gòu)成為,包括:形成有馬赫曾德光波導(dǎo)15的光波導(dǎo)基板11、保持光波導(dǎo)基板11的保持基板13、介插于光波導(dǎo)基板11和保持基板13之間的液晶聚合物基板12、將光波導(dǎo)基板11和液晶聚合物基板12粘接固定的粘接劑層14、形成于光波導(dǎo)基板11上的信號電極16及接地電極17-1、17-2。
[0032]光波導(dǎo)基板11是從具有電光效應(yīng)的母晶中以其主軸P和基板表面S平行的方式切出的X切割的基板，例如，可以使用鈮酸鋰(LN)基板或鉭酸鋰(LT)基板等。由輸入波導(dǎo)15-3、分支光波導(dǎo)15-1及15-2、輸出波導(dǎo)15_4構(gòu)成的馬赫曾德光波導(dǎo)15以上述主軸P與分支光波導(dǎo)15-1及15-2垂直的方式(即，在圖1中，主軸P出現(xiàn)在紙面內(nèi)的方式)形成于該X切割的光波導(dǎo)基板11。光波導(dǎo)基板11的厚度的上限值可以任意選擇，例如，可以為30μπι以下，優(yōu)選為20 μ m以下，更優(yōu)選為ΙΟμπι以下。光波導(dǎo)基板11的厚度的下限值也可以任意選擇，優(yōu)選為Iym程度以上 。如此使光波導(dǎo)基板11薄板化時，對由電極16、17-1、17-2激勵而在光波導(dǎo)基板11內(nèi)行進的微波的等效折射率變小，與對在分支光波導(dǎo)15-1及15-2內(nèi)行進的光波的等效折射率的差變小。由此，達(dá)到光波和微波的速度匹配的狀態(tài)或速度差較小的狀態(tài)，實現(xiàn)光調(diào)制器10的寬帶化。
[0033]以下，使用LN基板作為光波導(dǎo)基板11。LN基板的熱膨脹系數(shù)(線膨脹系數(shù)。下同)在Z軸(主軸P)方向為2ppm/°C，在X方向(圖中的上下方向，即與基板面垂直的方向)和Y方向(圖中的紙面垂直方向，即波導(dǎo)的傳播方向)為16ppm/°C。
[0034]液晶聚合物基板12是具有介電常數(shù)(實部)低于光波導(dǎo)基板11的介電常數(shù)的特性的樹脂制的基板，如上所述，用于減小對微波的等效折射率。介電常數(shù)優(yōu)選為5以下，更優(yōu)選為3以下。為了抑制微波損失，優(yōu)選復(fù)介電常數(shù)的虛部小。
[0035]在此，液晶聚合物在其成形時樹脂的流動方向和與流動方向垂直的方向上熱膨脹系數(shù)不同，這兩個方向的熱膨脹系數(shù)能夠通過樹脂的澆注速度或澆注口的形狀等進行控制。理想情況下，優(yōu)選液晶聚合物基板12的各軸方向的熱膨脹系數(shù)為與光波導(dǎo)基板11的各軸方向的熱膨脹系數(shù)同等的值，但是，實際上還未知有這種物性的液晶聚合物。因此，在本實施方式中，調(diào)整液晶聚合物基板12的正交的兩軸方向的熱膨脹系數(shù)，使其具有與光波導(dǎo)基板11的正交的兩軸方向(Z軸和X軸這兩軸、或Z軸和Y軸這兩軸)的熱膨脹系數(shù)的比接近的值。作為具體例，設(shè)光波導(dǎo)基板11 (LN基板)具有上述熱膨脹系數(shù)(比的值為8)，使用聚苯硫醚系的樹脂(介電常數(shù)=4.6)，調(diào)整液晶聚合物基板12的熱膨脹系數(shù)，以使在成形時的樹脂流動方向為7ppm/°C，在與流動方向垂直的方向為60ppm/°C。以熱膨脹系數(shù)為7ppm/°C的方向沿著光波導(dǎo)基板11 (LN基板)的Z軸(主軸P)方向，熱膨脹系數(shù)為60ppm/°C的方向沿著光波導(dǎo)基板11 (LN基板)的X軸方向或Y軸方向的方式設(shè)定液晶聚合物基板12相對于光波導(dǎo)基板11的相對朝向。由此，能夠降低因熱膨脹系數(shù)的差而在光波導(dǎo)基板11內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力，能夠提高涉及溫度變化的特性的穩(wěn)定性。
[0036]液晶聚合物基板12的兩軸方向的熱膨脹系數(shù)的比也可以不與光波導(dǎo)基板11的兩軸方向的熱膨脹系數(shù)的比完全一致，也可以在能夠得到實用上沒有問題的特性的范圍內(nèi)存在熱膨脹系數(shù)的比的差。
[0037]優(yōu)選光波導(dǎo)基板11和液晶聚合物基板12的熱膨脹系數(shù)的差小，但是，最重要的是使熱膨脹系數(shù)的兩軸的各向異性的方向一致(相同)。更優(yōu)選在兩軸中熱膨脹系數(shù)較大的軸方向上，減小光波導(dǎo)基板11和液晶聚合物基板12的熱膨脹系數(shù)的差。
[0038]使液晶聚合物基板12的厚度厚至足以使由電極16、17-1、17-2產(chǎn)生的微波的電場向液晶聚合物基板12內(nèi)部大幅漏出，例如為50 μ m以上的厚度。由此，能夠減小對微波的等效折射率。厚度的上限沒有特別限制。另外，液晶聚合物有時根據(jù)其成形條件，在板厚的方向上按照熱膨脹系數(shù)可看到若干分布，但是，只要作為液晶聚合物基板12整體來看時的熱膨脹系數(shù)的各向異性與光波導(dǎo)基板11接近，即使液晶聚合物基板12內(nèi)部存在局部的熱膨脹系數(shù)分布，器件的特性上也沒有問題。
[0039]光波導(dǎo)基板11和液晶聚合物基板12通過粘接劑層14粘接固定。形成粘接劑層14的粘接劑可以使用通過照射紫外線而固化的紫外線固化型的粘接劑或通過加熱而固化的熱固型的粘接劑。關(guān)于粘接劑，優(yōu)選介電常數(shù)、復(fù)介電常數(shù)的虛部均低，例如，使用丙烯酸系、環(huán)氧系粘接劑。將它們進行比較，一般來說，丙烯酸系粘接劑的介電常數(shù)、復(fù)介電常數(shù)的虛部均比環(huán)氧系粘接劑低，而環(huán)氧系粘接劑的粘接強度及機械強度較大。
[0040]從提高光調(diào)制器10的可靠性的必要性來看，粘接劑層14優(yōu)選充分減小其厚度，例如，形成厚度為20 μ m以下,優(yōu)選9 μ m以下,更優(yōu)選1μm以下。厚度超過30 μ m時,如上所述，難以進行貼合時的平行輸出。另外，一般來說，粘接劑層越薄形成，粘接強度越大，因此，如此通過使粘接劑層14變薄，能夠?qū)⒐獠▽?dǎo)基板11和液晶聚合物基板12以可靠性上沒有問題的程度的足夠強度粘接固定。另外，粘接劑固化時，因紫外線照射或加熱，其溫度上升，然后，固化而溫度下降，并產(chǎn)生應(yīng)力，但是，只要粘接劑層14的厚度小，熱膨脹系數(shù)的兩軸的各向異性的方向一致，就能夠降低產(chǎn)生的應(yīng)力，能夠提高貼合時的成品率。粘接時，優(yōu)選事先通過適當(dāng)?shù)姆椒▽獠▽?dǎo)基板11和液晶聚合物基板12進行清洗或表面處理，以充分顯現(xiàn)粘接強度。
[0041]測定粘接劑層14的厚度對熱漂移(-40°C~85°C的測量溫度下驅(qū)動電壓的變化)的影響時，得到如下結(jié)果。該評價中使用的液晶聚合物基板12的熱膨脹系數(shù)在Z軸方向為7ppm/°C,在X方向和Y方向為60ppm/°C。
[0042]粘接劑層的厚度(μ--) 熱漂移(V)
10.3
20.5
30.4
40.1
50.4
[0043]另一方面，對采用丙烯酸系樹脂基板(介電常數(shù)=4.0)代替液晶聚合物基板12的構(gòu)造(專利文獻(xiàn)2、3)的器件進行同樣的測量時，得到如下結(jié)果。
[0044]粘接劑層的厚度(μ m)熱漂移(V)
[0045]32.1
[0046]42.9
[0047]5 3.0
[0048]熱漂移的一般允許值為3.0V以下。由此可知:即便使用以往的樹脂基板(丙烯酸系)也能夠得到允許范圍內(nèi)的特性，但是，使用液晶聚合物基板12的構(gòu)造能夠得到更好的特性。
[0049]保持基板13是經(jīng)由液晶聚合物基板12而保持光波導(dǎo)基板11的基板，為了能夠牢固地保持光波導(dǎo)基板11，而使其厚度足夠厚，例如，200 μ m以上，優(yōu)選0.5~1.0mm左右。對于保持基板13的材質(zhì)，使用熱膨脹系數(shù)與光波導(dǎo)基板11的熱膨脹系數(shù)接近的材質(zhì)，以避免在環(huán)境溫度變動時在光波導(dǎo)基板11內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，或者降低產(chǎn)生的應(yīng)力。更優(yōu)選光波導(dǎo)基板11和保持基板13為相同材質(zhì)。例如，在光波導(dǎo)基板11為LN基板的情況下，作為保持基板13的材質(zhì)，可以使用石英或氧化鋁、晶體取向與光波導(dǎo)基板11相同的LN基板。
[0050]液晶聚合物基板12和保持基板13的固定方法在本發(fā)明中沒有特別限定，例如，能夠應(yīng)用如下方法:使用與粘接劑層14相同的粘接劑進行粘接固定的方法、使用通過加熱產(chǎn)生粘接性的材質(zhì)構(gòu)成液晶聚合物基板12，加熱該液晶聚合物基板12而使其固著于保持基板13的方法、將液晶聚合物基板12和保持基板13機械地固定(例如，螺紋緊固)的方法等。
[0051]馬赫曾德光波導(dǎo)15例如可以使用如下方法進行制作:使鈦(Ti)等金屬熱擴散到光波導(dǎo)基板11的內(nèi)部的方法、使光波導(dǎo)基板11內(nèi)部的原子(在LN基板的情況下，為鋰(Li)原子)與質(zhì)子交換的方法、使光波導(dǎo)基板11呈脊?fàn)钚纬桑股鲜黾共恳龑?dǎo)光的方法等。
[0052]形成于光波導(dǎo)基板11上的各電極16、17-1、17_2是用于使微波在光波導(dǎo)基板11內(nèi)行進，對分支光波導(dǎo)15-1及15-2中傳播的光波進行調(diào)制的電極，信號電極16配置于分支光波導(dǎo)15-1和15-2之間，接地電極17-1及17-2分別以隔著分支光波導(dǎo)15_1、15_2而與信號電極16相對的方式配置。通過這樣的配置，在分支光波導(dǎo)15-1及15-2的內(nèi)部,微波的電場具有主軸P方向的主分量。如上所述，由于是通過設(shè)于光波導(dǎo)基板11的下部的液晶聚合物基板12實現(xiàn)速度匹配的結(jié)構(gòu)，因此各電極16、17-1、17-2成為直接形成于光波導(dǎo)基板11上的結(jié)構(gòu)。因此，對分支光波導(dǎo)15-1及15-2施加的微波的電場的強度不會降低，而能夠使驅(qū)動電壓低電壓化。向各電極16、17-1、17-2輸入的調(diào)制電壓由外部的高頻電源30供給。[0053](第二實施方式)
[0054]圖3及圖4分別表示作為本發(fā)明的第二實施方式的光波導(dǎo)器件的行波型的光調(diào)制器20的剖視結(jié)構(gòu)圖和俯視結(jié)構(gòu)圖。圖3的剖視結(jié)構(gòu)圖表示沿著圖4的俯視結(jié)構(gòu)圖的A-A’線切割后的情況。
[0055]在圖3、圖4中，光調(diào)制器20構(gòu)成為,包括:形成有馬赫曾德光波導(dǎo)25的光波導(dǎo)基板21、作為保持光波導(dǎo)基板21的保持基板的液晶聚合物基板22、將光波導(dǎo)基板21和液晶聚合物基板22粘接固定的粘接劑層24、形成于光波導(dǎo)基板21上的信號電極26及接地電極27-1、27-2、以及固定液晶聚合物基板22的封裝用箱體23。
[0056]光波導(dǎo)基板21是從具有電光效應(yīng)的母晶中以其主軸P和基板表面S平行的方式切出的X切割的基板，例如，可以使用鈮酸鋰(LN)基板或鉭酸鋰(LT)基板等。由輸入波導(dǎo)25-3、分支光波導(dǎo)25-1及25-2、輸出波導(dǎo)25_4構(gòu)成的馬赫曾德光波導(dǎo)25以上述主軸P與分支光波導(dǎo)25-1及25-2垂直的方式(即，在圖3中，主軸P出現(xiàn)在紙面內(nèi)的方式)形成于該X切割的光波導(dǎo)基板21。光波導(dǎo)基板21的厚度的上限值可以任意選擇,例如,可以為30 μ m以下，優(yōu)選為20 μ m以下，更優(yōu)選為10 μ m以下。光波導(dǎo)基板21的厚度的下限值也可以任意選擇，優(yōu)選為Iym程度以上。如此使光波導(dǎo)基板21薄板化時，對被由電極26、27-1、27-2激勵而在光波導(dǎo)基板21內(nèi)行進的微波的等效折射率變小，與對在分支光波導(dǎo)25-1及25-2內(nèi)行進的光波的等效折射率的差變小。由此，達(dá)到光波和微波的速度匹配的狀態(tài)或速度差較小的狀態(tài)，實現(xiàn)光調(diào)制器20的寬帶化。
[0057]以下，使用LN基板作為光波導(dǎo)基板21。LN基板的熱膨脹系數(shù)在Z軸(主軸P)方向為2ppm/°C，在X方向(圖中的上下方向，即與基板面垂直的方向)和Y方向(圖中的紙面垂直方向，即波導(dǎo)的傳播方向)為16ppm/°C。
[0058]液晶聚合物基板22是如上所述為了減小對微波的等效折射率的目的和保持光波導(dǎo)基板21的目的而使用的基板。對于液晶聚合物基板22的材質(zhì)，使用具有介電常數(shù)(實部)低于光波導(dǎo)基板21的介電常數(shù)的特性的材質(zhì)。為了抑制微波損失，優(yōu)選復(fù)介電常數(shù)的虛部小。
[0059]在此，液晶聚合物在其成形時樹脂的流動方向和與流動方向垂直的方向上熱膨脹系數(shù)不同，這兩個方向的熱膨脹系數(shù)能夠通過樹脂的澆注速度或澆注口的形狀等進行控制。理想情況下，優(yōu)選液晶聚合物基板12的各軸方向的熱膨脹系數(shù)為與光波導(dǎo)基板11的各軸方向的熱膨脹系數(shù)同等的值，但是，實際上還未知有這種物性的液晶聚合物。因此，在本實施方式中，調(diào)整液晶聚合物基板22的正交的兩軸方向的熱膨脹系數(shù)，使其具有與光波導(dǎo)基板21的正交的兩軸方向(Z軸和X軸這兩軸、或Z軸和Y軸這兩軸)的熱膨脹系數(shù)的比接近的值。作為具體例，設(shè)光波導(dǎo)基板21 (LN基板)具有上述熱膨脹系數(shù)(比的值為8)，使用聚苯硫醚系的樹脂，調(diào)整液晶聚合物基板22的熱膨脹系數(shù)，以使在成形時的樹脂流動方向為7ppm/°C,在與流動方向垂直的方向為60ppm/°C。以熱膨脹系數(shù)為7ppm/°C的方向沿著光波導(dǎo)基板21 (LN基板)的Z軸(主軸P)方向，熱膨脹系數(shù)為60ppm/°C的方向沿著光波導(dǎo)基板21 (LN基板)的X軸方向或Y軸方向的方式設(shè)定液晶聚合物基板22相對于光波導(dǎo)基板21的相對朝向。由此，能夠降低因熱膨脹系數(shù)的差而在光波導(dǎo)基板21內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力，能夠提高涉及溫度變化的特性的穩(wěn)定性。
[0060]液晶聚合物基板22的兩軸方向的熱膨脹系數(shù)的比也可以不與光波導(dǎo)基板21的兩軸方向的熱膨脹系數(shù)的比完全一致，也可以在能夠得到實用上沒有問題的特性的范圍內(nèi)存在熱膨脹系數(shù)的比的差。
[0061]優(yōu)選光波導(dǎo)基板11和液晶聚合物基板12的熱膨脹系數(shù)的差小，但是，最重要的是使熱膨脹系數(shù)的兩軸的各向異性的方向一致(相同)。更優(yōu)選在兩軸中熱膨脹系數(shù)較大的軸方向上，減小光波導(dǎo)基板11和液晶聚合物基板12的熱膨脹系數(shù)的差。
[0062]使液晶聚合物基板22的厚度厚至足以使由電極26、27-1、27_2產(chǎn)生的微波的電場向液晶聚合物基板22內(nèi)部大幅漏出，并且能夠牢固地保持光波導(dǎo)基板21，例如50 μ m以上，優(yōu)選0.5?1.0mm左右。厚度的上限沒有特別限制。另外，液晶聚合物有時根據(jù)其成形條件，在板厚的方向上按照熱膨脹系數(shù)可看到若干分布，但是，只要作為液晶聚合物基板22整體來看時的熱膨脹系數(shù)的各向異性與光波導(dǎo)基板21接近，即使液晶聚合物基板22內(nèi)部存在局部的熱膨脹系數(shù)分布，器件的特性上也沒有問題。
[0063]光波導(dǎo)基板21和液晶聚合物基板22通過粘接劑層24粘接固定。形成粘接劑層24的粘接劑可以使用通過照射紫外線而固化的紫外線固化型的粘接劑或通過加熱而固化的熱固型的粘接劑。
[0064]從提高光調(diào)制器20的可靠性的必要性來看，粘接劑層24優(yōu)選充分減小其厚度，例如，形成厚度為20 μ m以下,優(yōu)選9 μ m以下,更優(yōu)選Iym以下。厚度超過30 μ m時,如上所述，難以進行貼合時的平行輸出。另外，一般來說，粘接劑層越薄形成，粘接強度越大，因此，如此通過使粘接劑層24變薄，能夠?qū)⒐獠▽?dǎo)基板21和液晶聚合物基板22以可靠性上沒有問題的程度的足夠強度粘接固定。另外，粘接劑固化時，因紫外線照射或加熱，其溫度上升，然后，固化而溫度下降，并產(chǎn)生應(yīng)力，但是，粘接劑層24的厚度小時，能夠降低產(chǎn)生的應(yīng)力。粘接時，優(yōu)選事先通過適當(dāng)?shù)姆椒▽獠▽?dǎo)基板11和液晶聚合物基板12進行清洗或表面處理，以充分顯現(xiàn)粘接強度。
[0065]在使粘接劑層24的厚度大于I μ m的情況下，粘接劑層24所使用的粘接劑的介電常數(shù)需要與液晶聚合物基板22—樣(為了減小對微波的等效折射率)低于光波導(dǎo)基板21的介電常數(shù)。這是因為:厚度大于Iym時，粘接劑層24對微波的等效折射率的影響大。另一方面，在使粘接劑層24的厚度為I μ m以下的情況下，由于粘接劑層24對微波的等效折射率的影響達(dá)到可以忽略的程度，因此，粘接劑層24所使用的粘接劑的介電常數(shù)可以高于光波導(dǎo)基板21的介電常數(shù)。
[0066]封裝用箱體23是為了防止破損或保證可靠性等而將由光波導(dǎo)基板21、液晶聚合物基板22及各電極26、27-1、27-2構(gòu)成的部分與外界隔離并收納的部件，在設(shè)于其內(nèi)部底面的凸部(臺座)固定安裝有液晶聚合物基板22。在圖3中，只示出了封裝用箱體23的底面的局部和凸部。
[0067]為了實現(xiàn)光調(diào)制器20的低成本化，封裝用箱體23的材質(zhì)為樹脂制。此時，以使液晶聚合物基板22的封裝用箱體23側(cè)的熱膨脹系數(shù)和封裝用箱體23所使用的樹脂材料的熱膨脹系數(shù)具有接近的值的方式選擇封裝用箱體23的樹脂材料和液晶聚合物基板22的成形條件。如上所述，液晶聚合物基板22需要以使光波導(dǎo)基板21側(cè)的熱膨脹系數(shù)具有各向異性的方式成形，但通過控制成形條件，也能夠使熱膨脹系數(shù)沿著板厚方向變化，也能夠制作熱膨脹系數(shù)在光波導(dǎo)基板21側(cè)具有各向異性，在封裝用箱體23側(cè)具有各向同性這樣的液晶聚合物基板22。由此，能夠降低環(huán)境溫度變動時在光波導(dǎo)基板21內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，能夠不使光調(diào)制器20的特性劣化，而實現(xiàn)基于使封裝用箱體23為樹脂制的低成本化。
[0068]作為具體例，例如，封裝用箱體23的樹脂材料可以使用聚碳酸酯(熱膨脹系數(shù)=70ppm/°C)或改性聚苯醚(熱膨脹系數(shù)=2.5ppm/°C)o在使用聚碳酸酯的情況下，對于液晶聚合物基板22的材料，可以利用二液型熱固性環(huán)氧粘接劑(熱膨脹系數(shù)=63 ΧΙΟ^/Κ)ο在使用聚苯醚的情況下，對于液晶聚合物基板22的樹脂材料，可以利用紫外線固化型環(huán)氧粘接劑(熱膨脹系數(shù)=20X10—7K)。
[0069]液晶聚合物基板22和封裝用箱體23的固定方法在本發(fā)明中沒有特別限定，例如，能夠應(yīng)用如下方法:使用與上述粘接劑層24相同的粘接劑進行粘接固定的方法、使用通過加熱產(chǎn)生粘接性的材質(zhì)構(gòu)成液晶聚合物基板22，加熱該液晶聚合物基板22而使其固著于封裝用箱體23的方法、將液晶聚合物基板22和封裝用箱體23機地械固定(例如，螺紋緊固)的方法等。
[0070]馬赫曾德光波導(dǎo)25例如可以使用如下方法進行制作:使鈦(Ti)等金屬熱擴散到光波導(dǎo)基板21的內(nèi)部的方法、使光波導(dǎo)基板21內(nèi)部的原子(在LN基板的情況下，為鋰(Li)原子)與質(zhì)子交換的方法、使光波導(dǎo)基板21呈脊?fàn)钚纬桑股鲜黾共恳龑?dǎo)光的方法等。
[0071]形成于光波導(dǎo)基板21上的各電極26、27-1、27_2是用于使微波在光波導(dǎo)基板21內(nèi)行進，對分支光波導(dǎo)25-1及25-2中傳播的光波進行調(diào)制的電極，信號電極26配置于分支光波導(dǎo)25-1和25-2之間，接地電極27-1及27_2分別以隔著分支光波導(dǎo)25_1、25_2而與信號電極26相對的方式配置。通過這樣的配置，在分支光波導(dǎo)25-1及25-2的內(nèi)部，微波的電場具有主軸P方向的主分量。如上所述，由于是通過設(shè)于光波導(dǎo)基板21的下部的液晶聚合物基板22實現(xiàn)速度匹配的結(jié)構(gòu)，因此各電極26、27-1、27-2成為直接形成于光波導(dǎo)基板21上的結(jié)構(gòu)。因此，對分支光波導(dǎo)25-1及25-2施加的微波的電場的強度不會降低，而能夠使驅(qū)動電壓低電壓化。向各電極26、27-1、27-2輸入的調(diào)制電壓由外部的高頻電源30供給。
[0072]以上，參照附圖，詳細(xì)說明了本發(fā)明的一實施方式，但是，具體結(jié)構(gòu)不限于上述內(nèi)容，可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進行各種設(shè)計變更等。
[0073]例如，馬赫曾德光波導(dǎo)15、25及各電極16、17-1、17-2、26、27-1、27-2的具體結(jié)構(gòu)
不限于上述內(nèi)容，可以根據(jù)需要適當(dāng)變更。
[0074]另外，關(guān)于液晶聚合物基板12、22，將介電常數(shù)低于光波導(dǎo)基板11、21以及復(fù)介電常數(shù)的虛部低作為保證器件特性的必要條件，但是，為了調(diào)整熱膨脹系數(shù)或機械強度，可以適當(dāng)混合填料或骨料來提高介電常數(shù)或復(fù)介電常數(shù)，只要器件的特性降低收納于實用的范圍內(nèi)就沒有問題。
[0075]標(biāo)號說明
[0076]10,20……光調(diào)制器11、21……光波導(dǎo)基板12、22……液晶聚合物基板13……保持基板23……封裝用箱體14、24……粘接劑層15、25……馬赫曾德光波導(dǎo)15_1、15-2、25-1、25-2……分支光波導(dǎo)15_3、25_3……輸入波導(dǎo)15_4、25_4……輸出波導(dǎo)16、26......信號電極17-1、17-2、27-1、27-2......接地電極
[0077]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0078]根據(jù)本發(fā)明的光波導(dǎo)器件，能夠降低因熱膨脹系數(shù)的差而在光波導(dǎo)基板內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。
【權(quán)利要求】
1.一種光波導(dǎo)器件，具有厚度30 y m為以下的光波導(dǎo)基板和保持所述光波導(dǎo)基板的保持基板， 所述光波導(dǎo)基板和所述保持基板通過粘接劑層粘接，其中， 所述保持基板是由介電常數(shù)低于所述光波導(dǎo)基板的液晶聚合物構(gòu)成的基板，所述光波導(dǎo)基板和所述保持基板的熱膨脹系數(shù)分別在基板面內(nèi)具有各向異性，調(diào)整所述光波導(dǎo)基板和所述保持基板的相對朝向，以使所述光波導(dǎo)基板的所述各向異性的軸方向和所述保持基板的所述各向異性的軸方向一致。
2.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)器件，其中， 調(diào)整所述光波導(dǎo)基板和所述保持基板的相對朝向，以使所述光波導(dǎo)基板的所述各向異性的軸方向中熱膨脹系數(shù)較大的軸和熱膨脹系數(shù)較小的軸分別與所述保持基板的所述各向異性的軸方向中熱膨脹系數(shù)較大的軸和熱膨脹系數(shù)較小的軸一致。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)器件，其中， 將所述保持基板安裝于樹脂制的箱體。
4.如權(quán)利要求3所述的光波導(dǎo)器件，其中， 由所述液晶聚合物構(gòu)成的保持基板的與所述箱體接觸的一側(cè)的熱膨脹系數(shù)與所述箱體的熱膨脹系數(shù)大致相等。
【文檔編號】G02F1/035GK103492919SQ201280020761
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月28日
【發(fā)明者】市岡雅之, 佐久間滿, 市川潤一郎 申請人:住友大阪水泥股份有限公司