CN113424377A - 光模块以及热电模块 - Google Patents

光模块以及热电模块 Download PDF

Info

Publication number
CN113424377A
CN113424377A CN202080012828.2A CN202080012828A CN113424377A CN 113424377 A CN113424377 A CN 113424377A CN 202080012828 A CN202080012828 A CN 202080012828A CN 113424377 A CN113424377 A CN 113424377A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
optical
module
laser light
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080012828.2A
Other languages
English (en)
Inventor
稻叶悠介
有贺麻衣子
山冈一树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Publication of CN113424377A publication Critical patent/CN113424377A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/38—Cooling arrangements using the Peltier effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02438—Characterized by cooling of elements other than the laser chip, e.g. an optical element being part of an external cavity or a collimating lens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0064—Anti-reflection components, e.g. optical isolators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02251—Out-coupling of light using optical fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02469—Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

光模块(100)具备：光元件(4～11)；以及热电模块(12)，其搭载所述光元件，所述热电模块(12)具有第1基板(12a)、配置为与所述第1基板(12a)对置的第2基板(12b)、以及设置于所述第1基板(12a)与所述第2基板(12b)之间的多个热电元件(12c)，在所述第1基板(12a)的与和所述第2基板(12b)对置的背面(12ab)相反的一侧的表面(12aa)形成有包含与所述第1基板(12a)不同的材料的图案(P1～P9)，所述光元件(4～11)与所述图案(P1～P9)建立关联地搭载于所述第1基板(12a)的所述表面(12aa)。

Description

光模块以及热电模块
技术领域
本发明涉及光模块以及热电模块。
背景技术
作为光模块，公开有在作为热电模块的帕尔贴(Peltier)模块上搭载有基座，并在基座上搭载有半导体激光元件、光隔离器、透镜等光元件的结构的光模块(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-171606号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
然而，近年来对光模块的小型化的要求日益增强。特别是，对作为光发送模块的TOSA(transmitter optical sub-assembly，光发射组件)、作为光接收模块的ROSA(receiver optical sub-assembly，光接收组件)要求小型化，特别要求高度方向上的尺寸的小型化，即低高度化。
本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于，提供一种适于低高度化的光模块以及热电模块。
-用于解决课题的手段-
为了解决上述的课题并达到目的，本发明的一个方式所涉及的光模块的特征在于，具备：光元件；以及热电模块，其搭载所述光元件，所述热电模块具有第1基板、配置为与所述第1基板对置的第2基板、以及设置于所述第1基板与所述第2基板之间的多个热电元件，在所述第1基板的与和所述第2基板对置的背面相反的一侧的表面形成有包含与所述第1基板不同的材料的图案，所述光元件与所述图案建立关联地搭载于所述第1基板的所述表面。
本发明的一个方式所涉及的光模块的特征在于，所述图案包含金属、电介质或树脂中的至少一种。
本发明的一个方式所涉及的光模块的特征在于，所述图案具有层叠了金(Au)层和包含铜(Cu)、钛(Ti)、镍(Ni)、钯(Pd)以及铂(Pt)中的至少一种的层的构造。
本发明的一个方式所涉及的光模块的特征在于，所述光元件为半导体激光元件、半导体光放大器、调制器、受光元件、透镜、棱镜、分束器、反射镜、滤波器、平面光波电路或光隔离器。
本发明的一个方式所涉及的光模块的特征在于，所述光元件为半导体激光元件，经由辅助基板搭载在所述第1基板，所述辅助基板通过导热性材料与所述第1基板固定。
本发明的一个方式所涉及的光模块的特征在于，所述光元件通过环氧树脂与所述第1基板固定。
本发明的一个方式所涉及的光模块的特征在于，具备：壳体，其收容所述光元件和所述热电模块。
本发明的一个方式所涉及的热电模块的特征在于，具备：第1基板；第2基板，其配置为与所述第1基板对置；以及多个热电元件，其设置于所述第1基板与所述第2基板之间，在所述第1基板的与和所述第2基板对置的背面相反的一侧的表面形成有包含与所述第1基板不同的材料的图案。
-发明效果-
根据本发明，发挥如下效果，即，能够实现光模块的低高度化。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的光模块的示意性的俯视图。
图2是实施方式1所涉及的光模块的示意性的局部剖切侧视图。
图3是实施方式2所涉及的光模块的示意性的俯视图。
图4是实施方式2所涉及的光模块的示意性的局部剖切侧视图。
图5是实施方式3所涉及的光模块的示意性的俯视图。
图6是实施方式3所涉及的光模块的示意性的局部剖切侧视图。
图7是实施方式4所涉及的光模块的示意性的俯视图。
图8是实施方式4所涉及的光模块的示意性的局部剖切侧视图。
图9是实施方式5所涉及的光模块的示意性的俯视图。
图10是实施方式5所涉及的光模块的示意性的局部剖切侧视图。
图11是实施方式6所涉及的光模块的示意性的俯视图。
图12是实施方式6所涉及的光模块的示意性的局部剖切侧视图。
图13是变形例2所涉及的帕尔贴模块的示意性的俯视图。
图14是变形例2所涉及的帕尔贴模块的示意性的侧视图。
图15是变形例3所涉及的帕尔贴模块的示意性的俯视图。
图16是变形例3所涉及的帕尔贴模块的示意性的侧视图。
图17是变形例4所涉及的帕尔贴模块的示意性的俯视图。
图18是变形例4所涉及的帕尔贴模块的示意性的侧视图。
图19是变形例5所涉及的帕尔贴模块的示意性的侧视图。
图20是变形例6所涉及的辅助基板的示意性的侧视图。
图21是变形例7所涉及的辅助基板的示意性的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，该发明并不由该实施方式限定。此外，在附图的记载中，对相同或对应的要素适当标注相同的符号。此外，需要注意的是，附图是示意性的，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等存在与现实不同的情况。在附图的相互之间，也存在包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分的情况。
本发明人等为了实现光模块的低高度化，研究了不使用基座的结构。由此，能够使基座的厚度与用于粘接热电模块和基座的粘接剂的厚度合计的厚度低高度化。
然而，在基座的表面形成有用于焊接光元件的金属化图案、用于向光元件供给电力、电信号的布线图案、光元件的对位用的标识图案等各种各样的图案。因此，在不使用基座的结构中，在光元件的焊接、布线、对位方面产生问题。
因此，本发明人等想到了通过在热电模块的基板的表面形成图案来解决上述问题，并完成了本发明。
(实施方式1)
图1、2分别是实施方式1所涉及的光模块的示意性的俯视图、以及局部剖切侧视图。
该光模块100具备壳体1。壳体1具备信号光输出端口1a、侧壁部1b、底板部1c、上盖部1d、布线部1e、以及引线1f。图2是在拆下了上盖部1d的状态下俯视观察的图。侧壁部1b是具有四个面的框板状的构件，各面与底板部1c大致正交。信号光输出端口1a设置于侧壁部1b的一个面。在信号光输出端口1a收容有透镜2，并连接有用于向外部输出信号光的光纤3。底板部1c是板状的构件。上盖部1d是与底板部1c对置地配置的板状的构件。布线部1e设置于侧壁部1b的一部分。引线1f设置于侧壁部1b。
底板部1c包含铜钨(CuW)、铜钼(CuMo)、氧化铝(Al2O3)等导热率高的材料。信号光输出端口1a、侧壁部1b、上盖部1d包含Fe-Ni-Co合金、氧化铝(Al2O3)等热膨胀系数低的材料。布线部1e包含绝缘性的材质，形成有包含导体的布线图案。引线1f包含导体。在本实施方式中，引线1f是引线管脚，但也可以是焊盘状。
引线1f与设置于光模块100的外部的控制器电连接。控制器控制光模块100的动作。控制器例如包含IC(Integrated Circuit，集成电路)而构成。
在光模块100的内部收容有以下的组件：带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器7、8、作为受光元件的监视光电二极管(PD)9、标准具滤波器10、监视器PD11、以及帕尔贴模块12。另外，分束器7、8可以包含棱镜而构成，也可以包含反射镜而构成。
在光模块100中，在壳体1的内部安装有这些组件，安装上盖部1d进行气密密封。
光模块100构成为半导体激光模块。以下，对各组件的结构以及功能进行说明。
作为热电模块的帕尔贴模块12具有第1基板12a、第2基板12b、多个热电元件12c、以及布线图案12d。
第1基板12a包含陶瓷等导热性高的绝缘性的材料，作为主表面，具有表面12aa和与表面12aa对置的背面12ab。第2基板12b包含陶瓷等导热性高的绝缘性的材料，作为主表面，具有表面12ba和与表面12aa对置的背面12bb。第2基板12b配置为其表面12ba与第1基板12a的背面12ab对置。帕尔贴模块12在第2基板12b的背面12bb处，固定于底板部1c。
多个热电元件12c分别是设置于第1基板12a与第2基板12b之间的柱状的半导体元件。多个热电元件12c分别包含P型半导体或N型半导体，例如包含铋碲系的半导体。这些热电元件12c串联连接为通过布线图案12d形成PN结。布线图案12d是形成于第1基板12a的背面12ab和第2基板12b的表面12ba的、包含金属等导体的图案。由此，帕尔贴模块12根据电流流过的方向进行吸热或发热。另外，在帕尔贴模块12流过的电流从外部经由未图示的引线被供给。
带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器7、8、监视器PD9、标准具滤波器10以及监视器PD11搭载于帕尔贴模块12的第1基板12a的表面12aa。这些组件通过使电流流过帕尔贴模块12来控制为所希望的温度。
带有辅助基板的芯片4具备激光元件4a和搭载激光元件4a的辅助基板4b。激光元件4a是半导体激光元件，例如是波长可变激光元件。辅助基板4b包含导热性高的绝缘性的材料，将激光元件4a发出的热高效地输送到帕尔贴模块12。
激光元件4a从外部经由未图示的引线供给电力，将激光L1输出到信号光输出端口1a侧。
透镜5对激光L1进行准直而向光隔离器6输出。光隔离器6使激光L1通过分束器7侧，阻止从分束器7侧行进过来的光的通过。由此，光隔离器6阻止反射光等输入到激光元件4a。
分束器7将通过了光隔离器6的激光L1的大部分输出到透镜2，将一部分作为激光L2输出到分束器8。透镜2将被输入的激光L1聚光到光纤3并使其耦合。
分束器8将激光L2分支为激光L3、L4，将激光L3输出到监视器PD9，将激光L4输出到标准具滤波器10。监视器PD9接收激光L3，输出与受光强度对应的电流信号。电流信号被发送至控制器，用于激光L1的功率以及波长的检测和控制。
标准具滤波器10是透射特性相对于波长周期性地变化的滤波器。标准具滤波器10使激光L4以与其波长对应的透射率透射，输出到监视器PD11。监视器PD1l接收透射了标准具滤波器10的激光L4，输出与受光强度对应的电流信号。电流信号被发送至控制器，用于激光L1的波长的检测和控制。
在此，在第1基板12a的表面12aa形成有包含与第1基板12a不同的材料的图案P1～P9。图案P1～P9根据其用途，例如包含金属、电介质或树脂的至少一种。带有辅助基板的芯片4的激光元件4a、透镜5、光隔离器6、分束器7、8、监视器PD9、11等光元件与这些图案中的任一个建立关联地搭载。
例如，图案P1作为用于在帕尔贴模块12搭载带有辅助基板的芯片4并通过导热性材料进行固定时的定位的标识发挥功能。因此，图案P1与激光元件4a建立关联。另外，作为在帕尔贴模块12固定带有辅助基板的芯片4的导热性材料，例示有焊料、导热性树脂等。图案P1也作为导热性材料固化为止的流动阻止件发挥功能。在该情况下，图案P1优选具有作为流动阻止件发挥功能的程度的厚度。
图案P2作为用于调整激光L1的光轴的标识发挥功能。因此，图案P2与激光元件4a、透镜5建立关联。
图案P3作为用于光隔离器6的定位的标识发挥功能。因此，图案P3与光隔离器6建立关联。另外，作为在帕尔贴模块12固定光隔离器6的粘接剂，例示有环氧树脂。图案P3也作为防止粘接剂固化为止在不需要的场所流动的流动阻止件发挥功能。在该情况下，图案P3优选具有作为流动阻止件发挥功能的程度的厚度。
图案P4、P5作为用于将来自监视器PD9的电流信号经由布线部1e以及引线1f输出到外部的布线图案发挥功能。监视器PD9与图案P4、P5通过接合线连接。此外，图案P6作为用于焊接监视器PD9的基座以及对位用的标识发挥功能。因此，图案P4～P6与监视器PD9建立关联。另外，图案P4～P6优选为金属化图案。作为金属化图案，优选包含金(Au)。此外，也可以具有层叠了金(Au)层和包含铜(Cu)、钛(Ti)、镍(Ni)、钯(Pd)以及铂(Pt)中的至少一种的层的两层以上的构造。
此外，图案P4、P5在将分束器7、8通过粘接剂固定于帕尔贴模块12的情况下，也作为粘接剂固化为止的流动阻止件发挥功能。在该情况下，图案P4、P5优选具有作为流动阻止件发挥功能的程度的厚度。
图案P7作为用于焊接监视器PD11的基座以及对位用的标识发挥功能。图案P8、P9作为用于将来自监视器PD11的电流信号经由布线部1e以及引线1f输出到外部的布线图案发挥功能。监视器PD11与图案P8、P9通过接合线连接。因此，图案P7～P9与监视器PD11建立关联。另外，图案P7～P9优选为金属化图案。
根据光模块100，通过无基座地直接安装部件，能够实现低高度化，并且能够适当地实现所搭载的光元件的布线、焊接、对位。
(实施方式2)
图3、4分别是实施方式2所涉及的光模块的示意性的俯视图、以及局部剖切侧视图。
该光模块100A具备与图1所示的光模块同样的壳体1。壳体1具备信号光输出端口1a、侧壁部1b、底板部1c、上盖部1d、布线部1e、以及引线1f。
在光模块100A的内部收容有以下的组件：带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器7、8、监视器PD9、标准具滤波器10、监视器PD11、以及帕尔贴模块12。
在光模块100A中，在壳体1的内部安装有这些组件，安装上盖部1d进行气密密封。
光模块100A构成为半导体激光模块。以下，对各组件的结构以及功能进行说明。其中，对于结构、功能与实施方式1的情况相同的组件适当省略说明。
帕尔贴模块12根据电流流过的方向进行吸热或发热。
带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器7、8、监视器PD9、标准具滤波器10以及监视器PD11搭载于帕尔贴模块12的第1基板12a的表面12aa，通过帕尔贴模块12控制为所希望的温度。
带有辅助基板的芯片4的激光元件4a将激光L1输出到信号光输出端口1a侧。
透镜5对激光L1进行准直，输出到分束器7。分束器7将激光L1的大部分输出到光隔离器6，将一部分作为激光L2输出到分束器8。光隔离器6使激光L1通过到透镜2侧。透镜2将被输入的激光L1聚光到光纤3并使其耦合。
分束器8、监视器PD9、标准具滤波器10、监视器PD11具有与实施方式1的情况相同的结构、功能。
在此，在第1基板12a的表面12aa形成有包含与第1基板12a不同的材料的图案P1～P10。图案P1～P10根据其用途，例如包含金属、电介质或树脂中的至少一种。
图案P1～P9具有与实施方式1的情况相同的功能。图案P10作为用于调整激光L4的光轴的标识发挥功能。因此，图案P10与分束器8、标准具滤波器10建立关联。
根据光模块100A，能够实现低高度化，并且能够适当地实现所搭载的光元件的布线、焊接、对位。
(实施方式3)
图5、6分别是实施方式3所涉及的光模块的示意性的俯视图、以及局部剖切侧视图。
该光模块100B具备与图1所示的光模块同样的壳体1。壳体1具备信号光输出端口1a、侧壁部1b、底板部1c、上盖部1d、布线部1e、以及引线1f。
在光模块100B的内部收容有以下的组件：带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器7、8、监视器PD9、标准具滤波器10、监视器PD11、以及帕尔贴模块12。进而，在光模块100B的内部收容有以下的组件：带有辅助基板的芯片21、透镜22a、22b、分束器23、以及监视器PD24。
在光模块100B中，在壳体1的内部安装有这些组件，安装上盖部1d进行气密密封。
光模块100B构成为半导体激光模块。以下，对各组件的结构以及功能进行说明。其中，对于结构、功能与其他实施方式的情况相同的组件适当省略说明。
帕尔贴模块12根据电流流过的方向进行吸热或发热。
带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器7、8、监视器PD9、标准具滤波器10、监视器PD11、带有辅助基板的芯片21、透镜22a、22b、分束器23以及监视器PD24搭载于帕尔贴模块12的第1基板12a的表面12aa，通过帕尔贴模块12控制为所希望的温度。
带有辅助基板的芯片4、透镜5、分束器7、分束器8、监视器PD9、标准具滤波器10、以及监视器PD11具有与其他实施方式的情况相同的结构、功能。
光隔离器6使激光L1通过带有辅助基板的芯片21侧。带有辅助基板的芯片21具备半导体光放大器21a和搭载半导体光放大器21a的辅助基板21b。辅助基板21b包含导热性高的绝缘性的材料，将半导体光放大器21a发出的热高效地输送到帕尔贴模块12。辅助基板21b通过导热性材料固定于帕尔贴模块12。
半导体光放大器21a从外部经由未图示的引线被供给电力，对从光隔离器6输入的由透镜22a进行聚光的激光L1进行光放大，作为激光L10输出到信号光输出端口1a侧。
透镜22b对激光L10进行准直，输出到分束器23。分束器23将激光L10的大部分输出到透镜2，将一部分作为激光L11输出到监视器PD24。透镜2将被输入的激光L10聚光到光纤3并使其耦合。
监视器PD24接收激光L11，输出与受光强度对应的电流信号。电流信号被发送至控制器，用于激光L10的功率的检测和控制。
在此，在第1基板12a的表面12aa形成有包含与第1基板12a不同的材料的图案P1～P9、P21～P23。图案P1～P9、P21～P23根据其用途，例如包含金属、电介质或树脂中的至少一种。
图案P1～P9具有与其他实施方式的情况相同的功能。图案P21作为用于焊接监视器PD24的基座以及对位用的标识发挥功能。图案P22、P23作为用于将来自监视器PD24的电流信号经由布线部1e以及引线1f输出到外部的布线图案发挥功能。监视器PD24与图案P22、P23通过接合线连接。因此，图案P21～P23与监视器PD24建立关联。另外，图案P21～P23优选为金属化图案。
根据光模块100B，能够实现低高度化，并且能够适当地实现所搭载的光元件的布线、焊接、对位。此外，因为具备半导体光放大器21a，所以能够输出更高功率的激光。
(实施方式4)
图7、8分别是实施方式4所涉及的光模块的示意性的俯视图、以及局部剖切侧视图。
该光模块100C具备与图1所示的光模块同样的壳体1。壳体1具备信号光输出端口1a、侧壁部1b、底板部1c、上盖部1d、布线部1e、以及引线1f。
在光模块100C的内部收容有以下的组件：带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器7、透镜31、波长锁定器32、监视器PD33、34、以及帕尔贴模块12。
在光模块100C中，在壳体1的内部安装有这些组件，安装上盖部1d进行气密密封。
光模块_100C构成为半导体激光模块。以下，对各组件的结构以及功能进行说明。其中，对于结构、功能与其他实施方式的情况相同的组件适当省略说明。
帕尔贴模块12根据电流流过的方向进行吸热或发热。
带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器7、透镜31、波长锁定器32以及监视器PD33、34搭载于帕尔贴模块12的第1基板12a的表面12aa，通过帕尔贴模块12控制为所希望的温度。
带有辅助基板的芯片4、透镜5具有与其他实施方式的情况相同的结构、功能。分束器7将从透镜5输出的激光L1的大部分输出到光隔离器6，将一部分作为激光L2输出到透镜31。光隔离器6使激光L1通过透镜2侧。透镜2将被输入的激光L1聚光到光纤3并使其耦合。
透镜31对激光L2进行聚光，使其输入到波长锁定器32。波长锁定器32例如是包含以石英系玻璃为构成材料的平面光波电路(Planar Lightwave Circuit：PLC)的公知的波长锁定器。波长锁定器32将激光L2分支为两个，将其一输出到监视器PD33，将另一个从透射特性相对于波长周期性地变化的滤波器通过之后，输出到监视PD34。滤波器例如包含具有光波导构造的环形谐振器。
监视器PD33、34分别接收波长锁定器32输出的两个激光的每一个，输出与受光强度对应的电流信号。各电流信号被发送至控制器，用于激光L1的波长的检测和控制。
在此，在第1基板12a的表面12aa形成有包含与第1基板12a不同的材料的图案P1～P3、P31～P35。图案P1～P3、P31～P35根据其用途，例如包含金属、电介质或树脂中的至少一种。
图案P1～P3具有与其他实施方式的情况相同的功能。图案P31、P32在将分束器7通过粘接剂固定于帕尔贴模块12的情况下，作为粘接剂固化为止的流动阻止件发挥功能。
图案P33、P34作为用于焊接监视器PD33、34的基座以及对位用的标识发挥功能。图案P35作为用于将来自监视器PD33、34的电流信号经由布线部1e以及引线1f输出到外部的布线图案发挥功能。
根据光模块100C，能够实现低高度化，并且能够适当地实现所搭载的光元件的布线、焊接、对位。
(实施方式5)
图9、10分别是实施方式5所涉及的光模块的示意性的俯视图、以及局部剖切侧视图。
该光模块100D具备与图1所示的光模块同样的壳体1。壳体1具备信号光输出端口1a、侧壁部1b、底板部1c、上盖部1d、布线部1e、以及引线1f。
在光模块100D的内部收容有以下的组件：带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器8、标准具滤波器10、监视器PD9、11、分束器23、监视器PD24、透镜41、以及帕尔贴模块12。
在光模块100D中，在壳体1的内部安装有这些组件，安装上盖部1d进行气密密封。
光模块100D构成为半导体激光模块。以下，对各组件的结构以及功能进行说明。其中，对于结构、功能与其他实施方式的情况相同的组件适当省略说明。
帕尔贴模块12根据电流流过的方向进行吸热或发热。
带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器8、标准具滤波器10、监视器PD9、11、分束器23、监视器PD24以及透镜41搭载于帕尔贴模块12的第1基板12a的表面12aa，通过帕尔贴模块12控制为所希望的温度。
带有辅助基板的芯片4的激光元件4a从外部经由未图示的引线被供给电力，将激光L1输出到信号光输出端口1a侧，并且将激光L41输出到与信号光输出端口1a相反的一侧。激光L1的功率与激光L41的功率处于比例关系。透镜5对激光L1进行准直，输出到光隔离器6。
光隔离器6使激光L1通过分束器23侧。分束器23将激光L1的大部分输出到透镜2，将一部分作为激光L11输出到监视器PD24。透镜2将被输入的激光L1聚光到光纤3并使其耦合。
监视器PD24接收激光L11，输出与受光强度对应的电流信号。电流信号被发送至控制器，用于激光L1的功率的检测和控制。
透镜41对激光L41进行准直，输出到分束器8。分束器8将激光L41分支为激光L42、L43，将激光L42输出到监视器PD9，将激光L43输出到标准具滤波器10。监视器PD9接收激光L42，输出与受光强度对应的电流信号。电流信号被发送至控制器，用于激光L1的功率以及波长的检测和控制。
标准具滤波器10使激光L43以与其波长对应的透射率透射，输出到监视器PD11。监视器PD11接收透射了标准具滤波器10的激光L43，输出与受光强度对应的电流信号。电流信号被发送至控制器，用于激光L1的波长的检测和控制。
在此，在第1基板12a的表面12aa形成有包含与第1基板12a不同的材料的图案P2、P3、P6、P7、P21～P23、P41～P43。图案P2、P3、P6、P7、P21～P23、P41～P43根据其用途，例如包含金属、电介质或树脂中的至少一种。
图案P2、P3、P6、P7、P21～P23具有与其他实施方式的情况相同的功能。图案P41、P42作为用于在帕尔贴模块12搭载带有辅助基板的芯片4并通过导热性材料进行固定时的定位的标识发挥功能。图案P41、P42也作为导热性材料固化为止的流动阻止件发挥功能。在该情况下，图案P41、P42优选具有作为流动阻止件发挥功能的程度的厚度。图案P43作为粘接剂固化为止的流动阻止件发挥功能。在该情况下，图案P43优选具有作为流动阻止件发挥功能的程度的厚度。
根据光模块100D，能够实现低高度化，并且能够适当地实现所搭载的光元件的布线、焊接、对位。
(实施方式6)
图11、12分别是实施方式6所涉及的光模块的示意性的俯视图、以及局部剖切侧视图。
该光模块100E具备与图1所示的光模块同样的壳体1。壳体1具备信号光输出端口1a、侧壁部1b、底板部1c、上盖部1d、布线部1e、以及引线1f。
在光模块100E的内部收容有以下的组件：带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器23、监视器PD24、波长锁定器32、监视器PD33、34、透镜41、以及帕尔贴模块12。
在光模块100E中，在壳体1的内部安装有这些组件，安装上盖部1d进行气密密封。
光模块100E构成为半导体激光模块。以下，对各组件的结构以及功能进行说明。其中，对于结构、功能与其他实施方式的情况相同的组件适当省略说明。
帕尔贴模块12根据电流流过的方向进行吸热或发热。
带有辅助基板的芯片4、透镜5、光隔离器6、分束器23、监视器PD24、波长锁定器32、监视器PD33、34以及透镜41搭载于帕尔贴模块12的第1基板12a的表面12aa，通过帕尔贴模块12控制为所希望的温度。
带有辅助基板的芯片4的激光元件4a从外部经由未图示的引线被供给电力，将激光L1输出到信号光输出端口1a侧，并且将激光L41输出到与信号光输出端口1a相反的一侧。激光L1的功率与激光L41的功率处于比例关系。
透镜5、光隔离器6、分束器23、以及监视器PD24具有与其他实施方式的情况相同的结构、功能。
透镜41对激光L41进行准直，输出到波长锁定器32。波长锁定器32将激光L41分支为两个，将其一输出到监视器PD33，将另一个从透射特性相对于波长周期性地变化的滤波器通过之后，输出到监视PD34。
监视器PD33、34分别接收波长锁定器32输出的两个激光的每一个，输出与受光强度对应的电流信号。各电流信号被发送至控制器，用于激光L1的波长的检测和控制。
在此，在第1基板12a的表面12aa形成有包含与第1基板12a不同的材料的图案P2、P3、P21～P23、P33～P35、P41、P51。图案P2、P3、P21～P23、P33～P35、P41、P51根据其用途，例如包含金属、电介质或树脂中的至少一种。
图案P2、P3、P21～P23、P33～P35、P41具有与其他实施方式的情况相同的功能。图案P51作为在帕尔贴模块12搭载波长锁定器32的情况下的对位用的标识发挥功能。此外，在将波长锁定器32通过粘接剂固定于帕尔贴模块12的情况下，也作为粘接剂固化为止的流动阻止件发挥功能。在该情况下，图案P51优选具有作为流动阻止件发挥功能的程度的厚度。
根据光模块100E，能够实现低高度化，并且能够适当地实现所搭载的光元件的布线、焊接、对位。
在上述实施方式中，因为在帕尔贴模块12与光元件12之间未设置基座，所以激光元件4a、半导体光放大器21a那样的热源与帕尔贴模块12的接触面积变小。因此，在热源位于帕尔贴模块12的端部的情况下，存在冷却未有效地起作用的热电元件12c，存在消耗电力上升的情况。
(变形例1)
在上述那样的情况下，通过将热源配置于帕尔贴模块12的长边方向的更靠中央附近，能够抑制消耗电力的上升。例如，优选热源的中心位于包含将帕尔贴模块12在其长边方向上分割为三个部分时的中心的区域。进而，更优选热源的中心位于包含将帕尔贴模块12相对于与其长边方向正交的方向也分割为三个部分时的中心的区域。
(变形例2)
为了抑制帕尔贴模块12的消耗电力的上升，高效地进行驱动，也可以在热源的搭载位置的周边密集地配置热电元件12c。
图13、14分别是变形例2所涉及的帕尔贴模块12A的示意性的俯视图、侧视图。其中，图13是去除第1基板12a和布线图案12d而简化的图。此外，图14是去除布线图案12d而简化的图。在图13中，由于热源搭载在帕尔贴模块12A的中心附近，所以将热电元件12c密集地配置在帕尔贴模块12A的中心附近，在中心以外稀疏地配置。
(变形例3)
图15、16分别是变形例3所涉及的帕尔贴模块12B的示意性的俯视图、侧视图。其中，图15是去除第1基板12a和布线图案12d而简化的图。此外，图16是去除布线图案12d而简化的图。在变形例3所涉及的帕尔贴模块12B中，在变形例2所涉及的帕尔贴模块12A中将稀疏地配置的热电元件12c置换为包含导热率低的材料的低导热构件12e。
(变形例4)
图17、18分别是变形例4所涉及的帕尔贴模块12C的示意性的俯视图、侧视图。其中，图17是去除第1基板12a和布线图案12d而简化的图。此外，图18是去除布线图案12d而简化的图。在变形例4所涉及的帕尔贴模块12C中，在变形例2所涉及的帕尔贴模块12A中去除了稀疏地配置的热电元件12c。
(变形例5)
图19是变形例5所涉及的帕尔贴模块12D的示意性的侧视图，是去除布线图案12d而简化的图。在变形例5中，在第1基板12Da仅搭载需要温度调整的光元件，不需要的光元件搭载于第3基板12Dc。此外，在第1基板12Da与第2基板12b之间配置有热电元件12c，在第3基板12Dc与第2基板12b之间配置有低导热构件12e。
此外，因为去掉了基座，所以直接受到第1基板12a的翘曲的影响，因此存在因光元件的位置偏移而光耦合效率下降的情况。
(变形例6)
图20是变形例6所涉及的辅助基板的示意性的侧视图。图20是图示在图9所示的带有辅助基板的芯片4、透镜5、41中、将辅助基板4b置换为辅助基板60b的状态的图。在辅助基板60b中，在激光元件4a的前方以及后方设置有光元件设置部60ba、60bb。在图20中，因为将大幅受到位置偏移的影响的透镜5、41搭载于光元件设置部60ba、60bb，所以能够缓和帕尔贴模块12的翘曲的影响，能够抑制光耦合效率的下降。此外，辅助基板60b也可以置换为图21所示那样的变形例7所涉及的辅助基板61b。在辅助基板61b中，在激光元件4a的前方以及后方设置有光元件设置部61ba、61bb。透镜5、41搭载于光元件设置部61ba、61bb。光元件设置部61ba、61bb设置为在与帕尔贴模块12之间具有间隙。
另外，搭载于热电模块的光元件并不限定于上述实施方式的光元件，例如也可以是搭载于TOSA那样的调制器。例如，图5中的半导体光放大器21a也可以置换为调制器。
此外，本说明书中的所谓光元件与图案“建立关联”，意味着图案发挥功能使得对光元件或该光元件的安装带来某种技术性影响，发挥与光元件或与该光元件的安装相关的技术性事项建立了关联的功能。所谓该功能是指，如上述所例示的那样，各图案例如作为用于各光元件的定位、对位的标识发挥功能，或者作为具有流动性的导热性材料、粘接剂的流动阻止件发挥功能，或者作为用于调整光轴的标识发挥功能，或者作为布线图案发挥功能等，但并不限定于这些。另外，布线图案能够用于向光元件注入电流、或者用于向光元件施加电压。
此外，本发明并不由上述实施方式限定。将上述的各结构要素适当组合而构成的方式也包含于本发明中。此外，本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果、变形例。因而，本发明的更广泛的方式并不限定于上述的实施方式，能够进行各种各样的变更。
产业上的可利用性
本发明能够利用于光模块以及热电模块。
-符号说明-
1：壳体；
1a：信号光输出端口；
1b：侧壁部；
1c：底板部；
1d：上盖部；
1e：布线部；
1f：引线；
2、5、22a、22b、31、41：透镜；
3：光纤；
4、21：带有辅助基板的芯片；
4a：激光元件；
4b、21b、60b、61b：辅助基板；
6：光隔离器；
7、8、23：分束器；
9、11、24、33、34：监视PD；
10：标准具滤波器；
12、12A、12B、12C、12D：帕尔贴模块；
12a、12Da：第1基板；
12aa、12ba：表面；
12ab、12bb：背面；
12b：第2基板；
12Dc：第3基板；
12c：热电元件；
12d：布线图案；
12e：低导热构件；
21a：半导体光放大器；
32：波长锁定器；
60ba、60bb、61ba、61bb：光元件设置部；
100、100A、100B、100C、100D、100E：光模块；
L1、L2、L3、L4、L10、L11、L41、L42、L43：激光；
P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P21、P22、P23、P31、P33、P34、P35、P41、P42、P43、P51：图案。

Claims (8)

1.一种光模块，具备：
光元件；以及
热电模块，其搭载所述光元件，
所述热电模块具有第1基板、配置为与所述第1基板对置的第2基板、以及设置于所述第1基板与所述第2基板之间的多个热电元件，在所述第1基板的与和所述第2基板对置的背面相反的一侧的表面形成有包含与所述第1基板不同的材料的图案，
所述光元件与所述图案建立关联地搭载于所述第1基板的所述表面。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，
所述图案包含金属、电介质或树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，
所述图案具有层叠了金(Au)层和包含铜(Cu)、钛(Ti)、镍(Ni)、钯(Pd)以及铂(Pt)中的至少一种的层的构造。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光模块，其特征在于，
所述光元件为半导体激光元件、半导体光放大器、调制器、受光元件、透镜、棱镜、分束器、反射镜、滤波器、平面光波电路或光隔离器。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的光模块，其特征在于，
所述光元件为半导体激光元件，经由辅助基板搭载于所述第1基板，所述辅助基板通过导热性材料与所述第1基板固定。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的光模块，其特征在于，
所述光元件通过环氧树脂与所述第1基板固定。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光模块，其特征在于，
具备：壳体，其收容所述光元件和所述热电模块。
8.一种热电模块，具备：
第1基板；
第2基板，其配置为与所述第1基板对置；以及
多个热电元件，其设置于所述第1基板与所述第2基板之间，
在所述第1基板的与和所述第2基板对置的背面相反的一侧的表面形成有包含与所述第1基板不同的材料的图案。
CN202080012828.2A 2019-02-08 2020-01-31 光模块以及热电模块 Pending CN113424377A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019021913 2019-02-08
JP2019-021913 2019-02-08
PCT/JP2020/003800 WO2020162372A1 (ja) 2019-02-08 2020-01-31 光モジュールおよび熱電モジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113424377A true CN113424377A (zh) 2021-09-21

Family

ID=71947687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080012828.2A Pending CN113424377A (zh) 2019-02-08 2020-01-31 光模块以及热电模块

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210367399A1 (zh)
JP (1) JPWO2020162372A1 (zh)
CN (1) CN113424377A (zh)
WO (1) WO2020162372A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7400613B2 (ja) * 2020-04-27 2023-12-19 住友電気工業株式会社 光送信モジュール、光送受信モジュール、及び光モジュール

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004228432A (ja) * 2003-01-24 2004-08-12 Anritsu Corp 半導体レーザモジュール及び電子冷却ユニット
US20050094949A1 (en) * 2002-10-25 2005-05-05 Jan Mink Hermetically sealed package for an electro-optic device
JP2008211025A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Yamaha Corp 電子モジュール
JP2008218891A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Yamaha Corp 熱電モジュール
JP2016134398A (ja) * 2015-01-15 2016-07-25 住友電気工業株式会社 光モジュールの製造方法
JP2017183395A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 三菱電機株式会社 波長多重光通信モジュール

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003005509A1 (fr) * 2001-07-02 2003-01-16 Furukawa Electric Co.,Ltd Module laser a semiconducteur, amplificateur de lumiere et procede de production de module laser a semiconducteur

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050094949A1 (en) * 2002-10-25 2005-05-05 Jan Mink Hermetically sealed package for an electro-optic device
JP2004228432A (ja) * 2003-01-24 2004-08-12 Anritsu Corp 半導体レーザモジュール及び電子冷却ユニット
JP2008211025A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Yamaha Corp 電子モジュール
JP2008218891A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Yamaha Corp 熱電モジュール
JP2016134398A (ja) * 2015-01-15 2016-07-25 住友電気工業株式会社 光モジュールの製造方法
JP2017183395A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 三菱電機株式会社 波長多重光通信モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
US20210367399A1 (en) 2021-11-25
WO2020162372A1 (ja) 2020-08-13
JPWO2020162372A1 (ja) 2021-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10326253B2 (en) Optical module implementing with optical source, optical modulator, and wavelength detector, and a method to assemble the same
US11347126B2 (en) Optical module and process of assembling the same
EP1615304B1 (en) Optical module with simplified electrical wiring desing
US11307376B2 (en) Optical module
CN107566046B (zh) 组装相干光接收器的方法
US20170184802A1 (en) Method of assembling the optical module implementing mach-zehnder modulator
US7520683B2 (en) Optical module
CN113424087B (zh) 光模块
CN113424377A (zh) 光模块以及热电模块
CN112835158B (zh) 与光子集成电路和基板共封装的激光光源
US5123067A (en) Optical head capable of being fitted into a hybrid circuit
JP7421840B2 (ja) 光モジュール
JP2019140306A (ja) 光モジュール
JP7024367B2 (ja) 光モジュール
US11409061B2 (en) Optical module
EP2133657B1 (en) Optical phase shifting plate
CN110088994B (zh) 半导体激光模块和半导体激光模块的制造方法
JP2024091982A (ja) 集積光学装置及び集積光モジュール
JPWO2020166566A1 (ja) 光モジュール
JP2011243821A (ja) 光半導体装置およびその製造方法
JP2019106442A (ja) 光モジュール
JP2004093742A (ja) 多ポート光モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination