光调制器及其制造方法与流程

1.这里讨论的实施方式涉及光调制器。


背景技术：

2.高性能光调制器对于高速光通信是必不可少的。近来，已经公开了减小光通信装置的尺寸并集成光通信装置的高带宽相干驱动器调制器(hb
‑
cdm)。此外，铌酸锂linbo3(以下称为ln)基板用作光调制器的基板(芯片)，由此可以获得在插入损耗和传输特性方面的有利特性。光调制器通过钛(ti)扩散形成在ln基板上。
3.虽然这种ln光调制器(体ln光调制器)被广泛使用，但是当应用于hb
‑
cdm时，芯片尺寸增大。hb
‑
cdm具有这样的结构，其中用于光信号的输入和输出光纤设置在封装的一侧，用于rf信号的驱动器设置在封装的另一侧。因此，在hb
‑
cdm中，正在研究使用薄膜ln作为芯片以实现比体ln光调制器更大的尺寸减小的薄膜ln光调制器的应用。
4.作为与光调制器相关的技术，例如，已经公开了一种光调制器，其被构造为具有设置在相同端面的用于光信号的输入波导和输出波导(例如，参考日本特开专利公报no.2004
‑
287116)。


技术实现要素：

5.根据实施方式的一方面，其中光信号从封装的一侧输入的光调制器在封装中包括：对所述光信号进行光调制的芯片，在所述芯片中所述光信号的输入波导和输出波导被引导到彼此不同的目的地，每个目的地是所述芯片的面向所述封装的一侧的一端和所述芯片的与所述芯片的所述一端正交的侧表面；耦合到所述芯片的输入波导的输入光学系统；以及耦合到所述芯片的输出波导的输出光学系统。
6.本发明的目的和优点将通过权利要求中特别指出的要素和组合来实现和获得。
7.应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，而不是对本发明的限制。
附图说明
8.图1是根据第一实施方式的光调制器的平面图。
9.图2是图1的一部分的放大图。
10.图3a是描绘根据第一实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
11.图3b是描绘根据第一实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
12.图4是描绘根据第一实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
13.图5是描绘根据第一实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
14.图6是描绘根据第一实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
15.图7a是描绘根据第一实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
16.图7b是描绘根据第一实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
17.图8是根据第二实施方式的光调制器的平面图。
18.图9是描绘根据第二实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
19.图10是描绘根据第二实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
20.图11是描绘根据第二实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
21.图12是描绘根据第二实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。
22.图13a是在制造期间根据实施方式的光调制器的芯片的状态的平面图。
23.图13b是在制造期间根据实施方式的光调制器的芯片的状态的平面图。
具体实施方式
24.首先，描述与传统技术相关的问题。在hb
‑
cdm中，执行两个输出光束的偏振耦合的光学系统和用于根据输入光纤和输出光纤的距离增加输入光束和输出光束之间的间隔的光学系统必须被集成到光调制器的封装中。这里，当封装中的芯片宽度增加时，每个晶片能够获得的芯片数量减少，导致成本增加。
25.光调制器的封装的长度由oif标准((用于高带宽相干驱动器调制器(hb
‑
cdm)的实现协议，ia#oif
‑
hb
‑
cdm
‑
01.0)规定。因此，封装中容纳的芯片的长度也受到限制。
26.在ln光调制器中，芯片的驱动电压(vπ)取决于高频电信号和光的相互作用部分的长度。因此，当芯片长度减小时，vπ增加，功耗增加，调制损耗增加等。在hb
‑
cdm中，驱动器在长度方向上在封装中设置在封装的另一端，并且封装中的芯片的长度相应地减小。此外，芯片的长度也通过在封装中设置在封装的一侧上的光学系统而减小；光学系统输入和输出光信号。为了增强hb
‑
cdm的ln光调制器的特性，封装中的芯片的长度必须尽可能长以使vπ尽可能小。
27.以下将参照附图详细描述光调制器的实施方式。在实施方式中，描述hb
‑
cdm的光调制器作为示例。如上所述的hb
‑
cdm的光调制器具有这样的结构，其中用于光信号的输入和输出光纤连接到封装的第一侧，并且用于rf信号的驱动器设置在封装的第二侧。因此，在封装中，在封装的第一侧设置用于输入和输出光信号的光学系统，在封装的第二侧设置驱动器；光调制器的芯片(基板)设置在驱动器和用于输入和输出光信号的光学系统之间。
28.在实施方式中，设置在封装中的芯片上的光波导在芯片的长度方向和宽度方向上被引导。宽度方向是与芯片的长度方向正交(90
°
)的角方向。此外，分别用于输入和输出光信号的光学系统中的任何一个被设置为在芯片的长度方向上部分交叠。换句话说，用于输入的光学系统或用于输出的光学系统不设置在芯片的长度方向上，而是被偏移以设置在与芯片的长度方向无关的宽度方向上的位置。结果，在hb
‑
cdm的光调制器中，封装中的芯片的长度尽可能长，并且可以增强芯片(光调制器)的特性。
29.例如，在用于输入的光学系统和用于输出的光学系统中，在芯片的宽度方向上设置具有更长的光路长度和更大的部件数量的光学系统。
30.此外，输入光学系统111或输出光学系统112被设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此其它剩余的光学系统可以单独设置在芯片102的第一端102a处。结果，输入光学系统111和输出光学系统112都可以具有一定的余地设置。
31.以下，在第一实施方式中，描述用于输入的光学系统设置在芯片的长度方向上并且用于输出的光学系统设置在芯片的宽度方向上的配置。在这种情况下，关于形成在芯片
上的光波导，用于输入的光波导沿芯片的长度方向设置，用于输出的光波导沿芯片的宽度方向弯曲设置。
32.图1是根据第一实施方式的光调制器的平面图。图2是图1的一部分的放大图。光调制器100在封装101中配备有各种部分。在封装101中，设置有构成mach
‑
zehnder(马赫
‑
曾德尔)型光调制器的薄膜ln结构的芯片102、终端板103、输入光学系统111、输出光学系统112和驱动器113。
33.封装101具有由hb
‑
cdm规定的水平长的预定尺寸，并且在其与长度方向x正交的第一侧101a上，设置输入光信号的输入光纤131和输出光纤132。输入光纤131经由光纤套管133附接到封装101，并且经由输入光纤131传输的光信号输出到封装101中的输入光学系统111。
34.输出光纤132经由另一光纤套管133附接到封装101。从封装101中的输出光学系统112输出的光信号(调制光)经由输出光纤132传输到外部装置。
35.这里，在封装101中，输入光学系统111、输出光学系统112、芯片102和驱动器113沿长度方向x从第一侧101a布置到第二侧101b。用于驱动器113的高频电信号(rf信号)从封装101的第二侧101b输入。
36.经由输入光学系统111从输入光纤131输入的光信号经由芯片102上的输入波导121输入到iq调制单元120。此外，用于调制的rf信号被输入到驱动器113，驱动器113放大rf信号并将rf信号输出到iq调制单元120。iq调制单元120是mach
‑
zehnder型光调制器，并且基于rf信号，iq调制单元120在交互部分中对输入光进行光调制。输出的光调制光经由输出光学系统112从输出波导122输出到输出光纤132。
37.图2描绘了芯片102上的iq调制单元120的光波导的主要部分(图1中的区域a)的放大视图。通过在薄膜ln基板上形成光波导来形成芯片102。此外，驱动芯片102的驱动器113形成为包括放大器211和电容器212。形成在iq调制单元120上的光波导形成为在长度方向x上折叠的形状。在芯片102的第一端102a光耦合到输入光学系统111的输入波导121沿着芯片102的长度方向x被引导到芯片102的第二端102b。此外，在分叉部分a处，输入波导121被分支成x偏振和y偏振光波导200并被设置成朝第一端102a返回。这些x偏振和y偏振光波导200进一步分支成两个iq分支，总共八个分支。
38.iq调制单元120中的光波导200具有对应于交互长度的长度。沿着光波导200的波导方向依次描述配置。沿着在分叉部分a处分支之后的八个光波导200，形成从驱动器113引出的八个rf电极201。rf电极201通向并终止于设置在芯片102的宽度方向y上的终端板103。
39.随后，八个光波导200穿过x偏振、y偏振和iq特定dc电极202(总共8个)部分，并且此后被组合成四个光波导200并且穿过用于y偏振、x偏振的dc电极202(总共4个)。用于调节光调制器的工作点的dc偏置被施加到dc电极202。四个光波导200通过y组合部分b和x组合部分c组合成两个y偏振和x偏振光波导200，然后通过两个输出波导122耦合到输出光学系统112。
40.此外，单输入波导121的端面沿长度方向x形成在芯片102的第一端102a处(端面xin)。相比之下，两个输出波导122的端面在与长度方向x正交的宽度方向y上形成芯片102的端面102c(端面yout)。因此，在沿芯片102上的长度方向x形成之后，两个输出波导122朝向宽度方向y形成并沿与长度方向x基本正交的宽度方向y弯曲。
41.这里，使用薄膜ln配置芯片102，从而使输出波导122能够以直角弯曲。与体ln光调制器相比，薄膜ln光调制器将光限制到光波导的程度更大。例如，体ln光波导中的光的直径在从约5μm到10μm的范围内，而薄膜ln光波导中的光的直径为约1μm，从而能够限制光。以这种方式，使用薄膜ln的芯片102的配置使得输出波导122能够以直角弯曲。
42.这里，在图1中，输出光学系统112被描绘为具有的尺寸大于输入光学系统111的尺寸。例如，配置输出光学系统112的光学部件的数量大于配置输入光学系统111的光学部件的数量，由此输出光学系统112的尺寸增大。例如，在输出光学系统112包括耦合两个输出光束的棱镜、偏振束耦合器(pbc)等的情况下，输出光学系统112的尺寸增大。
43.这里，假设输出光学系统112被设置为占据芯片102的长度方向x上的空间(长度)的情况，在封装101中，芯片102在长度方向x上的长度被减小输出光学系统112所需的长度。关于这一点，在第一实施方式中，占据安装空间的输出光学系统112不设置在封装101中的芯片102的长度方向x上，而是设置为在芯片102的宽度方向y上偏移。结果，在封装101中，确保了输出光学系统112所需的空间(长度)，并保证了芯片102的预定长度。
44.此外，即使当在不缩短芯片102的长度的情况下设置在封装101中占据空间的输出光学系统112时，也可以为芯片102确保预定长度。保证芯片102的预定长度，由此可以保证iq调制单元120的交互部分的长度。
45.换言之，用于光调制器的芯片102的驱动器113的驱动电压vπ取决于rf信号和iq调制单元120中的光的交互长度的幅度。可在不缩短芯片102的长度的情况下确保此长度，借此可减小驱动电压vπ。结果，如下所述，增强光调制器的特性变得可能。
46.(1)降低驱动器113的输出电压，可以降低功耗
47.(2)可以减小用于调节光调制器的工作点的dc偏置的电源的尺寸
48.(3)调制程度增加，装置的调制损失可减少
49.此外，输出光学系统112设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此输入光学系统111单独设置在芯片102的第一端102a处。结果，输入光学系统111和输出光学系统112都可以具有一定的余地设置。
50.图3a、图3b、图4、图5、图6、图7a和图7b是描绘根据第一实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。参照图3a至图7b描述光调制器100中的输入光学系统111、输出光学系统112、芯片102的光耦合和布置的各种配置示例。
51.图3a是光调制器的一部分的平面图；图3b是光调制器的一部分的截面图。如图3a所描绘，输入光学系统111包括沿长度方向x设置的一对透镜301、302。透镜301使来自输入光纤131端面的漫射光准直(平行)。透镜302会聚长度方向x上的准直光，并将光输入到芯片102的输入波导121的端面xin。
52.输出光学系统112包括透镜311、光路改变元件(光路转换棱镜)312、偏振旋转元件(1/2λ波片)313、偏振耦合元件(pbc)314和透镜315。
53.透镜311对应于从输出波导122的端面yout沿宽度方向y输出的两个光信号x、y；两个透镜311沿着长度方向x设置，并且每个透镜使漫射光准直。光路转换棱镜312在长度方向x上反射从宽度方向y输入到它的光信号x、y的光路，从而转换光路。
54.1/2λ波片313将由光路转换棱镜312转换的光路的两个光信号之一(例如，光信号y)的偏振方向旋转90度。在光信号x穿过光路转换棱镜312并且光信号y穿过1/2λ波片313之
后，光信号x、y被输入到pbc 314，并且光信号x、y被偏振耦合。透镜315将由pbc 314偏振耦合的光信号会聚并输入到输出光纤132的端面。
55.如图3b所示，芯片102的第一端102a的一部分的表面相对于长度方向x具有从第一端102a起的预定长度(例如，1mm)，并且跨越宽度方向y上的整个区域设置固定装置320。固定装置320被设置成覆盖形成在晶片上的光波导(输入波导121，输出波导122)的表面部分的形状。固定装置320包含基于ln或玻璃的材料，并通过粘合剂等粘附在芯片102的基板上。
56.当芯片102被切割并通过切割从晶片分离时，固定装置320用作光波导的保护构件。此外，固定装置320设置在芯片102上，由此抑制了切割期间在芯片102的端面部分(第一端102a，侧端面102c)处出现毛刺、裂纹等，从而能够精确地形成输入波导121的端面xin和输出波导122的端面yout。
57.芯片102上的输出波导122形成为从长度方向x沿着基本与之正交的方向弯曲到宽度方向y，并且当放大时，拐角部分以几百μm的半径r弯曲。如上所述，薄膜ln光波导中的光的直径约为1μm，并且可以强烈地限制光。使用薄膜ln的芯片102的配置使得输出波导122能够以直角弯曲，并且使得能够在至多为固定装置320的长度(1mm)的范围内弯曲。
58.输入光学系统111的透镜301和输出光学系统112的透镜315可以分别设置在光纤套管133中。
59.在上述配置中，输入光学系统111在长度方向x上具有几毫米的长度。在长度方向x上，输出光学系统112的长度大于输入光学系统111的长度。因此，根据上述配置，输入光学系统111单独沿封装101中的芯片102的长度方向x设置，由此变得可以保证芯片102的预定长度。输出光学系统112被设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，从而使得长度x1能够在长度方向x上与芯片102交叠，由此封装101中的芯片102的长度可以进一步增加该长度x1。换句话说，芯片102的长度在封装101中尽可能地增加。
60.随后，描述图4中描绘的光调制器的配置示例。在图4中，图3a中描绘的输入光学系统111和输出光学系统112的光路的扩展和会聚没有在图3b所描绘的侧视图中描绘。在芯片102上，假定设置类似于图3b所描绘的固定装置320。在下文中，与图3a和图3b中描绘的部件相似的部件被赋予与图3a和图3b中使用的相同的附图标记。
61.在图4所描绘的配置示例中，输入光学系统111与图3a中类似地被配置。输出光学系统112包括透镜311、1/2λ波片313、光路转换和pbc棱镜401以及透镜315。
62.透镜311对应于从输出波导122的端面yout沿宽度方向y输出的两个光信号x、y；沿长度方向x设置两个透镜311，每个透镜311使漫射光准直。
63.1/2λ波片313将由光路转换棱镜312转换的光路的两个光信号之一(例如，光信号x)的偏振方向旋转90度。光路转换和pbc棱镜401具有光路转换棱镜的功能和pbc的功能。光路转换和pbc棱镜401在长度方向x上反射从宽度方向y输入到它的光信号x、y的光路，从而转换光路。此外，光路转换和pbc棱镜401将光信号y与穿过1/2λ波片313的光信号x偏振耦合。透镜315会聚由光路转换和pbc棱镜401偏振耦合的光信号，并将光信号输入到输出光纤132的端面。
64.根据所描述的配置，输出光学系统112被设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此变得可以在封装101中确保更大长度的芯片102。换句话说，在封装101中，芯片102的长度可以尽可能长。此外，使用光路转换和pbc棱镜401，由此可以将图3a所描绘的光路转换棱镜
312和pbc 314的功能组合成单个光学部件，并且与图3a和图3b所描绘的配置相比，可以缩短输出光学系统112的光路长度，并且可以减少部件的数量。
65.随后，描述图5所描绘的光调制器的配置示例。在图5中，输入光学系统111具有类似于图3a所描绘的配置。输出光学系统112包括透镜阵列501、光路转换棱镜312、1/2λ波片313、pbc 314和透镜315。
66.透镜阵列501由沿长度方向x布置的两个集成透镜501a、501b形成。透镜阵列501的透镜501a、501b从输出波导122的端面yout沿宽度方向y准直光信号x、y的漫射光。
67.光路转换棱镜312将从宽度方向y输出的光信号x、y的光路转换到长度方向x。1/2λ波片313将由光路转换棱镜312转换的光路的两个光信号之一(例如，光信号x)的偏振方向旋转90度。在光信号y穿过光路转换棱镜312并且光信号x穿过1/2λ波片313之后，光信号y、x被输入到pbc 314，并且光信号x、y被偏振耦合。透镜315将由pbc 314偏振耦合的光信号会聚并输入到输出光纤132的端面。
68.根据所描述的配置，输出光学系统112被设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此变得可以在封装101中确保更大长度的芯片102。换句话说，在封装101中，芯片102的长度可以尽可能长。此外，输入到输出光学系统112的两个光信号x、y所需的两个透镜501a、501b由透镜阵列501组合成阵列，由此可以减少透镜部件的数量。
69.此外，透镜阵列501的使用使得两个透镜501a、501b之间的距离能够减小，因此，在芯片102上，可以减小两个光信号x、y的输出波导122之间的间隔。两个光信号x、y的输出波导122之间的间隔可以在长度方向x和宽度方向y中的至少一个方向上彼此接近，并且可以相应地减小用于弯曲输出波导122的长度方向x上的必要长度。例如，与图3a和图3b所描绘的配置相比，两个光信号x、y的输出波导122之间的间隔可以更短，并且可以通过该量来保证与芯片102上的交互长度相关的光波导200的长度更长。
70.随后，描述图6所描绘的光调制器的配置示例。在图6中，输出光学系统112具有类似于图3a所描绘的配置。关于输入光学系统111，在上述图3a所描绘的配置中，输入光学系统111由沿长度方向x的一对透镜301、302配置，然而，图6所描绘的配置的不同之处仅在于输入光学系统111由单个透镜601配置。
71.透镜601会聚来自输入光纤131的端面的漫射光，并将该光输入到芯片102的输入波导121的端面xin。例如，输入光纤131的输出端面处的光信号的直径约为10μm，输入波导121的端面xin处的光信号的直径约为1μm。透镜601具有分别为其输入侧和输出侧设置的不同焦距，由此从输入波导121输出的光信号可以输入到输入波导121的端面xin。
72.根据上述配置，输出光学系统112被设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此变得可以在封装101中确保更大长度的芯片102。换句话说，在封装101中，芯片102的长度可以尽可能长。此外，输入光学系统111由单个透镜601配置，由此与图3a和图3b所描绘的配置相比，可以减少透镜部件的数量并且输入光学系统111在长度方向x上的光路长度可以更短。封装101中的芯片102的长度可以增加这个量。
73.接下来，描述图7a和图7b所描绘的光调制器的配置示例。在图7a和图7b中，输出光学系统112具有类似于图3a所描绘的结构。关于输入光学系统111，在上述图3a所描绘的配置中，输入光学系统111由一对透镜301、302沿长度方向x配置，然而，图7a和图7b所描绘的配置的不同之处在于，不使用透镜，输入光纤131通过对接接头直接接合到输入波导121的
端面xin。
74.如图7a所描绘的平面图中所示，在输入光纤131的一端设置玻璃块701，并且使用粘合剂等将玻璃块701直接接合到输入波导121的端面xin。在该接合中，如图7b所描绘的局部剖开的侧视图所示，输入光纤131的包层内的芯131a的轴被调节成与端面xin处的输入波导121的轴重合。在该配置示例中，具有小直径(例如，3μm至4μm)和小模场的光纤可优选地用作输入光纤131。
75.在上述第一实施方式的各种具体示例中，可以适当地组合使用图3a至图7b描述的输入光学系统111和输出光学系统112的配置。
76.根据上述配置，输出光学系统112被设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此变得可以在封装101中确保更大长度的芯片102。换句话说，在封装101中，芯片102的长度可以尽可能长。此外，该配置使得输入光纤131直接接合到输入波导121而不在输入光学系统111中使用透镜，由此与图6所描绘的配置相比，诸如透镜这样的部件的数量减少，并且输入光学系统111在长度方向x上的光路长度可以更短。封装101中的芯片102的长度可以增加这个量。此外，光信号可以直接光耦合而没有空间耦合，由此可以减少耦合器处的光耦合的光损耗。
77.在上述第一实施方式中，该配置可以使得配置输入光学系统111和输出光学系统112的光学部件的一部分容纳在光纤套管133中，而不容纳在封装101中。例如，在图3a和图3b所描绘的具体配置示例中，在长度方向x上比芯片102位于更外侧的输出光学系统112的1/2λ波片313、pbc 314和透镜315可以容纳在封装101外部的光纤套管133中。此外，在图3a和图3b所描绘的配置示例中，在长度方向x上比芯片102位于更外侧的透镜302可以容纳在光纤套管133中。结果，封装101中的芯片102的长度可以进一步增加。
78.在第二实施方式中，描述了一种结构，其中与第一实施方式相反，用于输出的光学系统设置在芯片的长度方向上，而用于输入的光学系统设置在芯片的宽度方向上。在这种情况下，关于形成在芯片上的光波导，用于输出的光波导沿芯片的长度方向设置，而用于输入的光波导沿芯片的宽度方向弯曲设置。
79.图8是根据第二实施方式的光调制器的平面图。在图8中，与图1所描绘的部件类似的部件用与图1中使用的相同的附图标记表示。如图8所描绘，在封装101中，输出光学系统112设置在芯片102的长度方向x上，而输入光学系统111设置为在芯片102的宽度方向y上偏移。
80.此外，在芯片102上，一个输入波导121的端面沿宽度方向y形成在芯片102的侧端面102c(端面yin)处。两个输出波导122的端面沿长度方向x形成在芯片102的第一端102a(端面xout)。因此，输入波导121沿长度方向x形成在芯片102上，然后沿宽度方向y以直角弯曲形成。
81.图9、图10、图11和图12是描绘根据第二实施方式的光调制器的配置的具体示例的图。在下文中，与第一实施方式(图3a和图3b等)中描述的配置中的部件类似的部件被赋予与第一实施方式中使用的相同的附图标记。
82.在图9所示的配置示例中，输入光学系统111包括一对透镜301、302和光路转换棱镜312。透镜301使来自输入光纤131的端面的漫射光准直(平行)。光路转换棱镜312在宽度方向y上反射从长度方向x输入的光信号的光路，从而转换该光路。透镜302在宽度方向y上
会聚准直光，并将光输入到芯片10的输入波导121的端面yin。
83.输出光学系统112包括透镜311、1/2λ波片313、pbc 314和透镜315。
84.透镜311对应于在输出波导122上沿长度方向x引导的两个光信号x、y；两个透镜311沿宽度方向y设置，并且每个透镜准直漫射光。
85.1/2λ波片313将由透镜311转换的光路的两个光信号之一(例如，光信号y)的偏振方向旋转90度。在光信号x穿过透镜311并且光信号y穿过1/2λ波片313之后，光信号x、y被输入到pbc 314，并且光信号x、y被偏振耦合。透镜315将由pbc 314偏振耦合的光信号会聚并输入到输出光纤132的端面。
86.此外，在芯片102的第一端102a部分的表面处，设置固定装置320。固定装置320设置成覆盖形成在晶片上的光波导(输入波导121，输出波导122)的表面部分的形状。
87.芯片102上的输入波导121形成为从宽度方向y弯曲，从而具有与长度方向x基本正交的角度。使用薄膜ln的芯片102的配置使得输出波导122能够以直角弯曲，并且使得能够在至多为固定装置320的长度(1mm)的范围内弯曲。
88.这里，配置输出光学系统112和输入光学系统111的光学部件的一部分可以分别设置在光纤套管133中。在输出光学系统112中，例如，1/2λ波片313、pbc 314和透镜315可以设置在位于封装101的端部l外部的光纤套管133中。
89.根据上述配置，在封装101中的芯片102的第一端102a处，可以单独设置输出光学系统112，而不需要在芯片102的第一端102a处设置输入光学系统111。结果，在芯片102的第一端102a的宽度方向y上，可以消除对输入光学系统111和输出光学系统112的布置的限制。换句话说，输入光学系统111被设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此在芯片102的第一端102a处，可以单独设置输出光学系统112。结果，输入光学系统111和输出光学系统112都可以具有一定的余地设置。
90.此外，构成设置在芯片102的长度方向x上的输出光学系统112的光学部件的一部分可以设置在封装101的外部，由此可以保证设置在封装101中的芯片102的预定长度。
91.在图10所描绘的配置示例中，输入光学系统111具有类似于图9所示的配置。输出光学系统112包括透镜阵列501、1/2λ波片313、pbc 314和透镜315。
92.透镜阵列501由沿宽度方向y布置的两个集成透镜501a、501b形成。透镜阵列501的透镜501a、501b在长度方向x上准直从输出波导122的端面xout输出的光信号x、y的漫射光。
93.1/2λ波片313将由光路转换棱镜312转换的光路的两个光信号之一(例如，光信号y)的偏振方向旋转90度。在光信号x穿过透镜501b并且光信号y穿过1/2λ波片313之后，光信号被pbc 314偏振耦合。透镜315将由pbc 314偏振耦合的光信号会聚并输入到输出光纤132的端面。
94.根据所描述的配置，输入光学系统111被布置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此输入光学系统111和输出光学系统112都可以具有一定的余地设置。
95.此外，输入到输出光学系统112的两个光信号x、y所需的两个透镜501a、501b通过透镜阵列501组合成阵列，由此可以减少透镜部件的数量。
96.此外，透镜阵列501的使用使得两个透镜501a、501b之间的距离能够减小，因此，在芯片102上，可以减小两个光信号x、y的输出波导122之间的间隔。输出光学系统112在宽度方向y上的宽度可以相应地减小。
97.此外，构成设置在芯片102的长度方向x上的输出光学系统112的光学部件的一部分(例如，1/2λ波片313，pbc 314和透镜315)可以设置在封装101外部的光纤套管133中。以这种方式，输出光学系统112的光学部件的一部分设置在封装101的端部l的外部(在光纤套管133中)，由此可以为设置在封装101中的芯片102保证预定长度。
98.在图11所描绘的配置示例中，输出光学系统112具有类似于图9所描绘的配置。使用透镜和光路转换棱镜1101来配置输入光学系统111。透镜和光路转换棱镜1101在宽度方向y上反射从输入光纤131的端面沿长度方向x漫射的光信号的光路，然后在宽度方向y上会聚信号光并将信号光输入到芯片102的输入波导121的端面yin。
99.根据上述配置，输入光学系统111被设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此输入光学系统111和输出光学系统112都可以有一定的余地设置。
100.此外，配置输入光学系统111的光学部件的一部分由集成透镜和光路转换棱镜1101构成，因此，输入光学系统111的部件数量可以减少到最小。
101.此外，构成设置在芯片102的长度方向x上的输出光学系统112的光学部件的一部分(例如，1/2λ波片313，pbc 314和透镜315)可设置在封装101外部的光纤套管133中。以此方式，输出光学系统112的光学部件的一部分设置在封装101的末端l的外部(在光纤套管133中)，借此可保证设置在封装101中的芯片102的预定长度。
102.图12所描绘的配置示例是图11所描绘的修改例。用作输入光学系统111的输入透镜和光路转换棱镜1101具有第一侧表面1101a，该侧表面通过对接接头和粘合剂等直接接合到芯片102的输入波导121的端面yin的一部分。
103.此外，在输入光纤131的端部，设置玻璃块701，并且玻璃块701直接接合到输入透镜和光路转换棱镜1101的第二侧表面1101b。
104.根据上述配置，输入光学系统111被设置为在芯片102的宽度方向y上偏移，由此输入光学系统111和输出光学系统112都可以有一定的余地设置。
105.此外，该配置使得输入光纤131经由输入透镜和光路转换棱镜1101直接接合到输入波导121，而不在输入光学系统111中使用透镜，由此可以减少诸如透镜这样的部件的数量。此外，光信号可以直接光耦合而没有空间耦合，由此可以减少耦合器处的光耦合的光损耗。
106.此外，构成设置在芯片102的长度方向x上的输出光学系统112的光学部件的一部分(例如，1/2λ波片313，pbc 314和透镜315)可以设置在封装101外部的光纤套管133中。以此方式，输出光学系统112的光学部件的一部分被设置在封装101的末端l的外部(在光纤套管133中)，由此可保证设置在封装101中的芯片102的预定长度。
107.在上述第二实施方式的各种具体示例中，可以适当地组合使用图9至图12描述的输入光学系统111和输出光学系统112的配置。
108.图13a和图13b是在制造期间根据实施方式的光调制器的芯片的状态的平面图。图13a描绘晶片上的芯片布置状态，图13b是图13a中部分b的局部放大图。
109.如图13a所描绘，在晶片1301上，芯片102布置成多行和多列的矩阵形状。在晶片1301状态中，在每个芯片102部分中形成波导(输入波导121，输出波导122，iq调制单元120等)。在芯片102的表面上，沿长度方向x设置有多个固定装置320，每个固定装置形成为沿宽度方向y相对较长。
110.如图13b所描绘，例如，设置在长度方向x上的一对芯片102具有以第二端102b为中心对称地定位的第一端102a。这里，第一端102a设置成其间具有预定间隔，该间隔对应于一个芯片102在长度方向x上的长度的两倍。
111.结果，沿宽度方向y，每个固定装置320可设置在沿宽度方向y彼此相邻的多个芯片102之间。这里，为了符合hb
‑
cdm规范，在芯片102上，光波导(输入波导121，输出波导122)一起形成在第一端102a侧。结果，输入波导121和输出波导122的表面区域可以被固定装置320一起覆盖。固定装置320通过粘合剂等接合到芯片102的输入波导121和输出波导122的表面部分。
112.此后，沿着对应于芯片102之间的边界线的垂直和水平切割线d，切割晶片1301，由此可以从晶片1301切割出芯片102。当芯片102被切割出并通过切割与晶片分离时，固定装置320用作光波导的保护构件。此外，可以抑制在切割期间在芯片102的端面(第一端102a，侧端面102c)的部分处出现毛刺、裂纹等，并且可以精确地设置包括输入波导121的端面xin和输出波导122的端面yout的端面。
113.以这种方式，芯片102设置在晶片1301上，光波导形成，并且固定装置320设置在芯片102上，由此每个固定装置320可以同时设置在多个芯片102上。在本示例中，针对多个芯片102沿宽度方向y设置固定装置320中的一个，由此在制造期间可减少固定装置320的数量。
114.如上所述，光调制器100在封装中包括调制光信号的芯片，并且其中光信号的输入波导或输出波导被引导到面对封装的第一侧的第一端，而输入波导和输出波导中的另一个被引导到与第一端正交的侧表面，光调制器100还包括分别光耦合到芯片的输入波导和输出波导的输入光学系统和输出光学系统。结果，在封装和芯片之间，单独设置输入光学系统或输出光学系统中的任何一个，并且可以保证芯片的尺寸，特别是从第一端到第二端的长度。例如，具有相对较短光路长度或较少数目的部件的光学系统设置在封装和芯片之间，而具有相对较长光路长度或较大数目的部件的另一光学系统设置在从封装和芯片之间偏移的位置。结果，可以保证芯片的长度，可以增加芯片的交互长度，并且可以增强作为光调制器的各种特性。
115.此外，被引导到芯片侧表面的输入波导或输出波导可以沿基本上正交的方向中途弯曲。结果，输入波导或输出波导可以设置在芯片的第一端侧，输入波导和输出波导中的另一个可以设置在芯片的侧表面侧，相应的光学系统可以分别设置在芯片的第一端侧和侧表面侧。
116.此外，在芯片中，可以设置覆盖形成输入波导和输出波导的区域的固定装置。在芯片的第一端侧形成的输出波导和输入波导可以由固定装置一起保护。
117.此外，该配置可以使得输入波导被引导到芯片的第一端，输出波导被引导到芯片的侧表面，输入光学系统设置在封装的第一侧和芯片的第一端之间，输出光学系统设置在偏向封装的侧表面的位置。例如，在光路长度相对较短或输入光学系统的部件数量较少的情况下，输入光学系统设置在封装和芯片之间。在这种情况下，具有相对较长的光路长度或更大数量的部件的光学系统设置在芯片的侧面，从封装和芯片之间偏移。结果，可以保证芯片的长度，可以增加芯片上的交互长度，并且可以增强作为光调制器的各种特性。
118.此外，输入波导具有一个波导，而输出波导包括对应于不同偏振的两个波导，并且
输出光学系统可以被配置为包括将光路改变到正交方向的光路改变元件、偏振旋转元件和偏振耦合元件。结果，输出波导可以从两个波导输出调制光信号x、y。在这种情况下，从芯片侧面输出光信号的输出光学系统可以通过光路改变元件将光路改变到朝向封装的第一侧的方向，通过偏振旋转元件旋转偏振方向之一，并且通过偏振耦合元件耦合并输出偏振。
119.此外，输入光学系统的光路改变元件和偏振耦合元件可以被配置为单个部件。结果，减少了输入光学系统的部件数量，由此可以缩短光路长度，并且芯片的长度可以增加这个量，并且可以进一步增强特性。
120.此外，输出光学系统可以被配置为具有对应于两个波导的两个透镜的阵列。结果，可以减少输出光学系统的部件数量。此外，两个波导之间的间隔可以减小，并且芯片的长度可以增加这个量，由此可以进一步增强特性。
121.此外，输入光学系统可以在其输入侧和输出侧具有焦距不同的单个透镜。结果，可以减少输入光学系统的部件数量。此外，将从光纤等输出的漫射光设置为主束并输入到芯片的输入波导变得可能。
122.此外，输入光学系统可以配置成使光纤直接连接到芯片的输入波导。结果，可以减少输入光学系统的部件数量。此外，可以减少输入光的光损耗。
123.此外，该配置可以使得输出波导被引导到芯片的一端，输入波导被引导到芯片的侧表面，并且输出光学系统设置在封装的第一侧和芯片的一端之间，而输入光学系统设置在偏向封装的侧表面的位置。结果，在芯片的一端，单独设置输入光学系统或输出光学系统，因此，在这一端，可以消除对输入光学系统和输出光学系统的布置的限制，由此输入光学系统111和输出光学系统112可以以一定的余地设置在封装中。
124.此外，输入波导具有一个波导，而输出波导包括对应于不同偏振的两个波导，并且输入光学系统可以被配置为包括将光路改变到正交方向的光路改变元件，而输出光学系统可以被配置为包括偏振旋转元件和偏振耦合元件。结果，光信号可以经由设置在芯片侧面的输入光学系统输入到芯片的输入波导。此外，从输出波导，调制光信号x、y可以从两个波导输出。
125.此外，输出光学系统可以由对应于两个波导的两个透镜的阵列配置。结果，可以减少输出光学系统的部件数量。
126.此外，输入光学系统的透镜和光路改变元件可以由单个部件实现。结果，可以减少输入光学系统的部件数量。
127.此外，输入光学系统可以被配置成使光纤直接接合到光路改变元件，并且光路改变元件可以直接接合到芯片的输入波导。结果，可以减少输入光学系统的部件数量。此外，可以减少输入光的光损耗。
128.此外，芯片可以包含铌酸锂。结果，在光调制期间获得预定特性变得可能。此外，芯片可以是包含铌酸锂的薄膜ln结构。结果，芯片的整体尺寸减小并且特性可以增强。此外，加强了对由输入波导和输出波导引导的光的限制，并且可以减小波导的尺寸。此外，例如，在输入波导和输出波导中，当被引导到芯片侧表面的波导必须弯曲形成时，该弯曲部分可以形成为具有小的曲率半径，因此，弯曲部分不占用长度方向上的空间，并且芯片可以相应地形成得更长，从而能够增强特性。
129.此外，输入光学系统和输出光学系统中的至少一个的光学部件的一部分可以设置
在光纤的光纤套管中，其中所述光纤套管设置在封装的第一侧。结果，例如，即使在光路长度较长或部件数量较大的输出光学系统设置在封装的第一侧和芯片的第一端之间的情况下，也可以保证封装中芯片的长度。
130.此外，使用光调制器的芯片的制造方法可以包括以下处理：在晶片上以矩阵形状布置多个芯片，在芯片的第一端形成输入波导和输出波导，将固定装置接合到芯片的表面，使得固定装置连接在第一端形成的输入波导和输出波导，以及通过切割根据芯片的区域分离晶片。当在晶片上制造芯片时，输入波导和输出波导在芯片的第一端形成在一起。此外，设置并接合固定装置之一，以便连接多个芯片的在第一端形成输入波导和输出波导的部分，从而可以简单地制造芯片。
131.根据这种光调制器，例如，即使在像hb
‑
cdm那样从封装的第一侧输入和输出光信号的配置中，也可以适当地布置封装中的部件(例如芯片，驱动器，输入和输出光学系统等)，并且可以增强光调制器的各种特性。
132.根据一个方面，可以提供可以增强特性而没有封装限制的光调制器。
133.在此提供的所有示例和条件语言旨在用于帮助读者理解本发明和由发明人贡献的概念以促进本领域的教学目的，并且不应被解释为对这些具体记载的示例和条件的限制，说明书中这些示例的组织也不涉及本发明的优势和劣势的展示。尽管已经详细描述了本发明的一个或多个实施方式，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和变更。
134.相关申请的交叉引用
135.本技术基于并要求于2020年5月26日提交的在先日本专利申请no.2020
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091684的优先权，其全部内容通过引入合并于此。