CN113671636B - 光模块 - Google Patents

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Abstract

在具有搭载有光调制器集成半导体激光器的芯片载体的光模块中，抑制由驱动光调制器部的调制信号引起的半导体激光器部的电位变动。传输线路向光调制器部(50b)传输驱动信号。电阻元件(52)配置于芯片载体(40)的搭载面且终止传输线路。搭载面的第一导电性图案(43)与半导体激光器部(50a)及光调制器部(50b)的一方电极连接。芯片电容器(51)使一方电极与半导体激光器部的被供给直流电压的另一方电极连接，使另一方电极与第一导电性图案(43)连接。第二导电性图案(44)与第一导电性图案(43)分离地形成在搭载面上，与电阻元件的一方电极连接。第三导电性图案(47)设于芯片载体的背面，经由导电性通孔(55)与导电性图案(43、44)连接。

Description

光模块
技术领域
本发明涉及一种具有芯片载体的光模块，该芯片载体在搭载面配置有具备半导体激光器部及光调制器部的半导体元件。
背景技术
随着近年来的宽带网络的普及，光纤传输用的光收发器(光纤收发器)实现高速化、小型、低成本化，在高速化方面，当前广泛使用比特率为100千兆位/秒[Gbit/s]的光纤收发器。在小型、低成本化方面，壳体体积的缩小化、部件数的削减化从CFPMSA(Centumgigabit Form factor Pluggable Multi-Source Agreement)规格向CFP2、CFP4、QSFP28(各MSA规格)推进。
在上述光纤收发器中，在大多情况下发送部使用光调制器集成半导体激光器。光调制器集成半导体激光器是将由半导体激光二极管构成的半导体激光器部和由光吸收型调制器(Electroabsorption modulator)构成的光调制器部集成于一个芯片而成的半导体元件。根据基于高频工作特性的分选、搭载于TEC(thermoelectric coolers：热电冷却元件)的情况，光调制器集成半导体激光器搭载于被称为芯片载体的小型的主要由陶瓷构成的基板。
作为本技术领域的背景技术，有下述专利文献1及下述专利文献2。在上述文献中，对驱动光调制器部的调制信号使本来要求直流下的动作的半导体激光器部的电位变动的课题进行了说明。尤其对半导体激光器部的增益较高的频率区域、即缓和振动频率附近的电位变动的抑制进行了说明。
并且，作为其它背景技术，有下述专利文献3。在该文献中，对在将多个芯片载体并联地接近配置的情况下驱动光调制器部的调制信号使相邻的其它光调制器部的电位变动的课题进行了说明。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5475404号公报
专利文献2：日本特开2019-134056号公报
专利文献3：日本特开2017-199905号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在传输速度为100Gbit/s级的光纤收发器中，为了应对小型化，在大多情况下，发送部使用集成包括四个半导体激光器、光纤多路复用器的光学系统等而成的一个光学组件(Optical Sub Assembly：OSA)。为了实现低成本化，在该光学组件中，优选将芯片载体设为一个，且在其表面集成配置四个光调制器集成半导体激光器、以及对驱动上述光调制器部的调制信号进行传输的四个传输线路。另外，若能够缩小芯片载体的面积，则在小型化和低成本化这两个方面是优选的。另一方面，作为进一步倍增传输速度的方法，4值的PAM(PulseAmplitude Modulation：脉冲幅度调制)方式正成为主流。在PAM4方式中，与现有的2值(NRZ或PAM2)相比，电压识别范围为1/3以下，从而要求与现有技术相比使波形品质良好、即降低噪声、晃动。
在实现了小型化的芯片载体的表面，配置有四个光调制器集成半导体激光器、抑制半导体激光器部的电位的变动的四个去耦电容(电容器)、以及对驱动光调制器部的调制信号进行传递的四个传输线路，在该情况下，光调制器集成半导体激光器以及去耦电容接近传输线路。由于调制信号在传输线路的附近产生的磁场在半导体激光器部与去耦电容之间的环路路径中产生电动势。两者越接近，则该电动势越增加，半导体激光器部的电位的变动越大。该变动成为半导体激光器部的输出光中的噪声、晃动，光调制器部的输出光信号的波形品质变差。根据发明人的研究，发现了以下课题：与光调制器集成半导体激光器以及去耦电容接近传输线路的影响相比，在现今使用的芯片载体构造中，半导体激光器部的电位的变动进一步增大。
本发明的目的在于提供一种光模块，在具有搭载有光调制器集成半导体激光器的芯片载体的光模块中，抑制由驱动光调制器部的调制信号引起的半导体激光器部的电位变动，并且兼顾小型化和波形品质的提高。
用于解决课题的方案
(1)本发明的光模块具有：多个半导体元件，其分别具备半导体激光器部及光调制器部；芯片载体，其具备配置上述多个半导体元件的搭载面；传输线路，其按照每个上述光调制器部地设于上述芯片载体，向该光调制器部传输驱动信号；电阻元件，其按照每个上述传输线路地配置于上述搭载面，使上述驱动信号终止；第一导电性图案，其形成于上述搭载面，与上述半导体激光器部及上述光调制器部各自的一方电极连接；芯片电容器，其按照每个上述半导体激光器部地配置于上述搭载面，使一方电极经由接合线而与被供给直流电压的该半导体激光器部的另一方电极连接，而且使另一方电极与连接有该半导体激光器部的上述第一导电性图案连接；第二导电性图案，其与上述第一导电性图案分离地形成在上述搭载面上，与上述电阻元件的一方电极直接或者经由直流断开电容器连接；以及第二导电性图案，其设于上述芯片载体的与上述搭载面相反的一侧的面、或者上述芯片载体的内层，且经由形成于上述芯片载体的导电性通孔而与上述第一导电性图案及上述第二导电性图案连接。
(2)在上述(1)所记载的光模块中，能够构成为，上述传输线路是包括信号线导体和与该信号线导体并行的接地导体而成的波导，在该传输线路的至少一部分，形成将连接有与该传输线路对应的上述半导体元件及上述芯片电容器的上述第一导电性图案和上述第三导电性图案用于上述接地导体的接地共面波导，其中，上述信号线导体通过接合线而与上述光调制器部及上述电阻元件各自的另一方电极连接，在上述第一导电性图案上，上述半导体元件及上述芯片电容器配置在与对应的上述传输线路的上述信号线导体相邻的位置。
(3)在上述(2)所记载的光模块中，能够构成为，在上述搭载面上，n个(n为2以上的整数)上述半导体元件沿第一方向成列，上述各传输线路沿与上述第一方向正交的第二方向延伸，将与从上述列的端部起的第j个(j为n以下的任意自然数)上述半导体元件对应地设置的上述第一导电性图案、上述第二导电性图案以及上述信号线导体分别设为第j个第一导电性图案、第j个第二导电性图案以及第j个信号线导体，上述第j个第二导电性图案相对于上述第j个半导体元件配置在与上述第j个信号线导体相反的一侧，上述传输线路在上述第k个(k为n－1以下的任意自然数)信号线导体的两侧，作为上述接地导体而具有配置有上述第k个及第k+1个第一导电性图案的区间、以及配置有上述第k个第一导电性图案及上述第k+1个第二导电性图案的区间。
(4)在上述(1)～(3)所记载的光模块中，能够构成为，上述多个半导体元件在上述搭载面上沿第一方向成列，而且配置于上述芯片载体的与该第一方向交叉的第二方向上的一方端部，上述传输线路的输入端子配置于上述芯片载体的上述第二方向上的另一方端部。
发明的效果如下。
根据本发明，能够实现一种光模块，在具有搭载有光调制器集成半导体激光器的芯片载体的光模块中，能够抑制由驱动光调制器部的调制信号引起的半导体激光器部的电位变动，并且兼顾小型化和低成本化。
附图说明
图1是本发明的实施方式的光纤收发器的简要外观图。
图2是示出本发明的实施方式的光传输装置的结构的示意图。
图3是第一实施方式的芯片载体的简要俯视图。
图4是与本发明的实施方式的TOSA相关的简要电路图。
图5是使用了现有技术的芯片载体的俯视图。
图6是示出芯片载体中的从传输线路的输入端子到半导体激光器部为止的传输阻抗的频率特性的曲线图。
图7是示出芯片载体中的从传输线路的输入端子到半导体激光器部为止的传输阻抗相对于半导体激光器部与去耦电容的中心间距的依赖性的曲线图。
图8是第二实施方式的芯片载体的简要俯视图。
图中：
10—光纤收发器，12—壳体，14—拉片，16—滑块，18—光传输装置，20—电连接器，22—电路基板，24—驱动器IC，26—印刷基板，28—柔性基板，30—光学组件(OSA)，30a—TOSA，30b—ROSA，32—光纤，40、40B—芯片载体，41—载体基板，42—带状导体，43～45、47、43C、44B—导电性图案，46—表层电极，50—光调制器集成半导体激光器，50a—半导体激光器部，50b—光调制器部，51—芯片电容器，52—电阻元件，53、54、56、63、65—接合线，55—导电性通孔，60～62—传输线路，64—布线，66—环路，70—芯片载体。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式(以下称为实施方式)进行说明。在下述实施方式中，例如，具有光发送功能的OSA、内置有该OSA的光纤收发器相当于本发明的光模块。此外，在用于说明实施方式的所有附图中，对具有同一功能的部件标注同一符号，并省略其重复的说明。并且，以下所示的附图只不过是说明实施方式的实施例的图，图中的大小与本实施方式记载的比例尺未必一致。
[第一实施方式]
图1是示出本发明的实施方式的光纤收发器10的外观的一例的立体图。在该例子中，光纤收发器10由包括壳体12、拉片14以及滑块16在内的部件构成外形。
图2是示出装配有光纤收发器10的光传输装置18的结构的示意性俯视图。多个光纤收发器10通过电连接器20分别装配于光传输装置18。
此处，为了便于说明，关于XYZ正交坐标系，在图2中将横向右方设为X轴的正向、将纵向上方设为Y轴的正向、并将从纸面朝向近前的方向设为Z轴的正向，来定义为右手系。并且，将XY面设为水平面，将Z轴设为垂直方向。而且，图2中，光纤收发器10以使图1所示的细长的壳体12的长边方向与X轴平行的方式装配。
光传输装置18例如是大容量的路由器、开关。光传输装置18例如具有交换机的功能，配置于基站等。光传输装置18从光纤收发器10获取接收用的数据(接收用的电信号)，且使用搭载于电路基板22的驱动器IC(集成电路)24等，判断向何处发送什么数据，生成发送用的数据(发送用的电信号)，且向该光纤收发器10传递该数据。
光纤收发器10具备印刷基板26、柔性基板28、以及用于进行光信号与电信号的转换的光学组件(OSA)30。并且，为了进行光信号的输入输出，OSA30与光纤32连接。
具体而言，OSA30是具有光发送功能的光发送组件(Transmitter Optical SubAssembly：TOSA)、具有光接收功能的光接收组件(Receiver Optical Sub Assembly：ROSA)、以及具有光收发功能的双向组件(Bi-directional Optical Sub Assembly：BOSA)中任一种。在本实施方式中，光纤收发器10具备TOSA30a和ROSA30b作为OSA30。
印刷基板26是没有柔软性的刚性基板，而柔性基板28具有挠性，两端与印刷基板26和OSA30连接。也就是说，形成于柔性基板28的布线的一方端与OSA30的端子电连接，该布线的另一方端与印刷基板26的端子电连接，通过该布线在印刷基板26与OSA30之间传递电信号。例如，电信号从印刷基板26经由柔性基板28向TOSA30a传输，另一方面，电信号从ROSA30b经由柔性基板28向印刷基板26传输。
OSA30在作为箱体的外装壳体内收纳搭载有半导体光元件的芯片载体等。光纤收发器10是在X方向的一方端具备电连接器20、且在另一方端连接光纤32的结构，与之对应地，OSA在X方向的一方端具有与柔性基板28连接的端子、且在另一方端具有光纤连接器。
例如，在本实施方式中，光纤收发器10能够进行100Gbit/s这样的高速的信号传输。因此，OSA30内置多个半导体光元件。例如，在本实施方式中，OSA30内置四个半导体光元件。
另外，半导体光元件是从光信号或电信号中的一方转换成另一方的光转换元件。具体而言，TOSA30a具备光调制器集成半导体激光器作为将电信号转换成光信号的光转换元件，ROSA30b具备光电二极管等受光元件作为将光信号转换成电信号的光转换元件。
图3是内置于TOSA30a的芯片载体40的简要俯视图，示出芯片载体40的搭载面以及配置于其上的元件、导电性图案的一例。
芯片载体40主要具有由电介质构成的载体基板41和配置于载体基板41的上表面(表面)及下表面(背面)的导电性图案。此处，载体基板41的上表面是配置半导体光元件等的搭载面，利用金属等的导电膜在搭载面形成有带状导体42、导电性图案43～45以及表层电极46。并且，在载体基板41的下表面也形成有导电性图案(未图示)，以下将该导电性图案设为导电性图案47。导电性图案47基本上形成于与形成于搭载面的导电性图案43～45对置的下表面区域，例如形成于大致整个下表面。在搭载面配置光调制器集成半导体激光器50、芯片电容器51以及电阻元件52。
载体基板41例如由氮化铝(AlN)制成。氮化铝与其它电介质相比导热率优异，从而适合于例如在珀耳帖元件上搭载芯片载体40来精密地对光调制器集成半导体激光器50进行温度控制。
如上所述，作为半导体光元件的光调制器集成半导体激光器50在TOSA30a中内置多个，在本实施方式中，其个数为四个，在TOSA30a中，并联地设有四条基本上相同的电路。光调制器集成半导体激光器50分别具备半导体激光器部50a及光调制器部50b。在芯片载体40形成有按照每个光调制器部50b设置并向该光调制器部50b传输驱动信号的传输线路。
光调制器集成半导体激光器50例如使用n-InP基板来构成。半导体激光器部50a是分布反馈型(Distributed Feedback：DFB)激光器，光调制器部50b是电场吸收型(ElectroAbsorption：EA)调制器。半导体激光器部50a及光调制器部50b的电极例如配置于光调制器集成半导体激光器50的上表面和下表面。半导体激光器部50a的上表面电极与直流电源VLD连接。光调制器部50b的上表面电极与驱动信号源DRV连接。具体而言，光调制器部50b的上表面电极通过接合线53而与构成传输线路的带状导体42连接。并且，半导体激光器部50a及光调制器部50b各自的下表面电极与基准电位(接地电位)连接。
导电性图案43是第一导电性图案，按照每个光调制器集成半导体激光器50设置，与该光调制器集成半导体激光器50的半导体激光器部50a及光调制器部50b各自的一方的电极连接。具体而言，在导电性图案43之上配置光调制器集成半导体激光器50，半导体激光器部50a及光调制器部50b的下表面电极与导电性图案43连接。
芯片电容器51按照每个光调制器集成半导体激光器50设置，其一方电极经由接合线54而与该光调制器集成半导体激光器50的半导体激光器部50a的另一方电极连接。并且，芯片电容器51的另一方电极与连接有该半导体激光器部50a的导电性图案43连接。芯片电容器51是为了抑制向半导体激光器部50a供给的直流电压的变动而设置的，根据其功能，被称为去耦电容(Decoupling capacitor)。芯片电容器51在上表面和下表面具有电极，在减小串联电感值方面是优选的，在该结构中，芯片电容器51配置在导电性图案43之上，芯片电容器51的下表面电极与导电性图案43连接，上表面电极通过接合线54而与半导体激光器部50a的上表面电极连接。芯片电容器51的电容值例如能够设为0.1微法[μF]。
电阻元件52是按照每个光调制器集成半导体激光器50设置、且使与该光调制器集成半导体激光器50对应的传输线路的驱动信号终止的终端电阻。电阻元件52例如由厚膜电阻构成，其一方电极与导电性图案44连接，另一方电极与表层电极46连接。电阻元件52的电阻值为50欧姆[Ω]。
导电性图案44是第二导电性图案，与作为第一导电性图案的导电性图案43在搭载面上分离地形成。导电性图案44也按照每个光调制器集成半导体激光器50设置，在导电性图案44，直接连接有与该光调制器集成半导体激光器50对应地设置的电阻元件52的一方电极。
导电性图案47是第三导电性图案，与基准电位(接地电位)连接。并且，导电性图案47经由形成于芯片载体40的导电性通孔55而与导电性图案43及导电性图案44连接。也就是说，各导电性图案43及各导电性图案44在芯片载体40的搭载面上相互分离地形成，另一方面，经由导电性通孔55及导电性图案47相互电连接，成为接地导体。此外，作为导电性通孔55的材料，例如能够使用钨。
带状导体42是传输线路的信号线导体，按照每个传输线路设置。从驱动信号源DRV向带状导体42供给驱动信号。如上所述，光调制器部50b的上表面电极经由接合线53而与带状导体42连接，向光调制器部50b的上表面电极输入驱动信号。另外，连接电阻元件52的表层电极46与光调制器部50b的上表面电极之间通过接合线56连接，电阻元件52与带状导体42电连接。由此，电阻元件52在传输线路的信号线导体与接地导体之间进行连接，作为传输线路的终端电阻发挥功能。
传输线路是包括带状导体42和与该带状导体42并行的接地导体而成的波导。具体而言，该波导能够由作为电介质的载体基板41、设于该载体基板41的上表面的带状导体42、作为该上表面的接地导体的导电性图案43、导电性图案44、以及作为下表面的接地导体的导电性图案47构成。尤其是，传输线路在其至少一部分具有将连接有与该传输线路对应的光调制器集成半导体激光器50及芯片电容器51的导电性图案43和导电性图案47用于接地导体的接地共面波导(Grounded Coplanar Waveguide：G-CPW)的构造，在该导电性图案43上，光调制器集成半导体激光器50及芯片电容器51配置在与对应的传输线路的带状导体42相邻的位置。对于这一点，将在下文中进一步说明。
图4是与包括图3的芯片载体40在内的TOSA30a相关的简要电路图。该电路图是光纤收发器10的发送部的一部分，简略地记述了TOSA30a的四条电路中的一条电路。驱动信号源DRV例如配置于光纤收发器10的印刷基板26。驱动信号源DRV所输出的驱动信号通过印刷基板26及柔性基板28上的传输线路60向TOSA30a的端子供给，并且通过TOSA30a内的传输线路61向芯片载体40的传输线路62传递。而且，传输线路61与传输线路62之间通过接合线63等连接。
此处，传输线路62是将上述的带状导体42作为信号线导体来构成的传输线路，驱动信号从该传输线路经由接合线53向光调制器部50b输入。并且，带状导体42经由接合线53、56而与电阻元件52连接。此外，电阻元件52的与连接于带状导体42的一侧相反的一侧的端子与上述的作为第二导电性图案的导电性图案44连接并接地。另一方面，光调制器部50b与作为第一导电性图案的导电性图案43连接并接地。在传输线路62中传输的驱动信号由作为终端电阻的电阻元件52吸收，由此能够抑制导致波形品质的劣化的不需要的反射波的产生。
直流电源VLD从印刷基板26经由柔性基板28向TOSA30a内的布线64供给。该布线64例如通过接合线65而与芯片电容器51的上表面电极连接，该上表面电极通过接合线54而与半导体激光器部50a连接，由此向半导体激光器部50a供给直流电流。通过在载体基板41上配置芯片电容器51作为去耦电容，能够抑制由外部的电压变动引起的半导体激光器部50a的两端的电位变动。
通过该电路，向半导体激光器部50a供给直流电压而产生强度恒定的激光，光调制器部50b根据驱动信号对来自半导体激光器部50a的激光进行强度调制。
此外，与光调制器部50b相同，半导体激光器部50a及芯片电容器51与作为第一导电性图案的导电性图案43连接并接地。也就是说，图4中，分别描绘了与半导体激光器部50a及光调制器部50b连接的接地记号和与芯片电容器51连接的接地记号，但要注意它们通过共用的导电性图案43相连。
接下来，再次参照图3，对芯片载体40中的布局进行说明。在芯片载体40中，四个光调制器集成半导体激光器50以使光轴相互平行的方式配置。在本实施方式中，各光调制器集成半导体激光器50的光轴设定为与X轴平行。并且，关于多个光调制器集成半导体激光器50的配置，要求各光调制器集成半导体激光器50不会成为从其它光调制器集成半导体激光器50射出的光信号的障碍物。为此，例如在与光轴交叉的方向上排列多个光调制器集成半导体激光器50即可。在本实施方式中，四个光调制器集成半导体激光器50在Y方向上配置成一列。
光调制器集成半导体激光器50在Y方向(第一方向)上排列配置四个，与此对应地，芯片载体40中的传输线路(图4的传输线路62)也在Y方向上排列设置四个。
在本实施方式中，载体基板41是在水平面上由X方向的边和Y方向的边构成的矩形。四个光调制器集成半导体激光器50在搭载面上沿Y方向成列，而且配置于芯片载体40的与Y方向交叉的第二方向上的一方端部。在本实施方式中，第二方向设为X方向，光调制器集成半导体激光器50配置于芯片载体40的X方向上的一方端部、即图3中沿着载体基板41的下侧的边的部分。另一方面，传输线路的输入端子配置于芯片载体40的第二方向上的另一方端部、即图3中沿着载体基板41的上侧的边的部分。此外，图3中，关于四个传输线路中的一个，用记号A、B、C示出输入端子。输入端子B是带状导体42的端子，从图4的传输线路61经由接合线63向输入端子B输入驱动信号。另一方面，输入端子A、C设于带状导体42的两侧的导电性图案43。
而且，图3的上侧是TOSA30a的与柔性基板28连接的连接端子侧，下侧是与光纤32连接的光纤连接器侧。如图3所示，光调制器集成半导体激光器50配置成光调制器部50b成为作为芯片载体40的一方端部侧的下侧、且半导体激光器部50a成为作为另一方端部侧的上侧的方向，光调制器集成半导体激光器50在图3中向下射出激光。
带状导体42沿X方向延伸，在该带状导体42的两侧中的一方侧配置有供与该带状导体42连接的光调制器集成半导体激光器50配置的导电性图案43。例如，该导电性图案43从带状导体42的一方端到另一方端，以在与该带状导体42之间设置较小的预定宽度的间隙的方式配置。
导电性图案43形成为在X方向上在供光调制器集成半导体激光器50配置的部分的附近Y方向尺寸比X方向的其它部分小的形状。由此，与光调制器集成半导体激光器50相邻地设置未配置导电性图案43的区域，能够在该区域配置电阻元件52和与其关联的导电性图案44及表层电极46。
具体而言，用n表示光调制器集成半导体激光器50的个数(在本实施方式中n＝4)，当将与图3中从沿Y方向排列的光调制器集成半导体激光器50的列的右端起的第j个(j为n以下的任意自然数)光调制器集成半导体激光器50对应地设置的导电性图案43、导电性图案44以及带状导体42分别设为第j个导电性图案43、导电性图案44以及带状导体42时，第j个导电性图案43成为图3中将光调制器集成半导体激光器50的右侧的部分切除后的形状，该光调制器集成半导体激光器50的位置处的导电性图案43的Y方向尺寸比其上方的部分的Y方向尺寸小。然后，在该第j个光调制器集成半导体激光器50的右侧空出的空间中配置第j个导电性图案44。也就是说，第j个导电性图案44相对于第j个光调制器集成半导体激光器50配置在与第j个带状导体42相反的一侧。
通过将各第j个导电性图案43、44设为该配置，传输线路在第k个(k为n－1以下的任意自然数)带状导体42的两侧，作为接地导体而具有配置有第k个及第k+1个导电性图案43的第一区间、以及配置有第k个导电性图案43及第k+1个导电性图案44的第二区间。具体而言，图3中，导电性图案43的Y方向尺寸较大的上侧的部分是第一区间，导电性图案43的Y方向尺寸较小的下侧的部分是第二区间。
在该第一区间中，传输线路在接地导体具备接近带状导体42的两侧的导电性图案43和下表面的导电性图案47，且至少在该区间中传输线路成为G-CPW构造。并且，与导电性图案43相同，导电性图案44作为接地导体发挥功能，从而传输线路的第二区间也能够视为G-CPW构造。
此外，关于第n个传输线路，在相对于带状导体42而与第n个导电性图案43相反的一侧配置导电性图案45，该导电性图案45经由导电性通孔55而与导电性图案47连接，与第n个导电性图案43及导电性图案47一起作为该传输线路的接地导体发挥功能。尤其是，虽然在导电性图案45未配置光调制器集成半导体激光器50、芯片电容器51，但在设置针对第n个传输线路的输入端子C这一点上与第一导电性图案43基本相同，该传输线路也成为G-CPW构造。
如上所述，在与光调制器集成半导体激光器50相邻的区域配置有与电阻元件52相关的构造，但基本上其中的表层电极46配置于离光调制器部50b的上表面电极最近的位置，由此能够实现接合线56的缩短。在本实施方式中，将电阻元件52的两端的电极连结的方向、即从电阻元件52的与表层电极46的连接部位朝向与导电性图案44的连接部位的方向与带状导体42的延伸方向垂直，也就是说，将电阻元件52的两端的电极连结的方向是Y方向。
此外，在图3所示的结构中，将电阻元件52的一方的电极与导电性图案44直接连接，但也可以在电阻元件52的该电极与导电性图案44之间插入直流断开电容器。在该结构中，能够利用施加给光调制器部50b的偏置电压来断开电阻元件52所产生的直流电流，得到能够降低光模块的耗电量这一效果。直流断开电容器例如能够设为电容值为0.1μF的芯片电容器。
并且，在图3所示的结构中，构成为载体基板41的上表面的导电性图案43(第一导电性图案)以及导电性图案44(第二导电性图案)分别与下表面的导电性图案47(第三导电性图案)经由导电性通孔55连接，但也可以在载体基板41的侧面也设置导电性图案，经由该侧面的导电性图案和导电性通孔55双方，将上表面的导电性图案43、44与下表面的导电性图案47连接。
接下来，如上所述，为了抑制施加给半导体激光器部50a的电压的变动，设置芯片电容器51。该电压变动例如能够因从直流电源VLD供给的电压自身而产生，但也可能因与此不同的原因而产生。在图4的虚线所示的环路66、即半导体激光器部50a、接合线54、芯片电容器51以及作为接地导体的导电性图案43所形成的环路的内侧，由接近的传输线路62等引起的磁场重叠。如图3所示，传输线路62是接地共面波导构造，在芯片载体40的上部附近，产生根据作为调制信号的驱动信号而变动的磁场，由此产生的环路66的感应电动势成为施加给半导体激光器部50a的电压的变动要因。
关于这一点，在本实施方式中，在安装上不会产生问题的范围内，缩短半导体激光器部50a与芯片电容器51的中心间距D。例如将D设为0.57毫米[mm]。由此，能够将上述环路的面积抑制为最小限度，减少由传输线路产生的磁场对上述环路造成的影响，从而能够抑制由调制信号引起的半导体激光器部50a的电位变动。另外，在本实施方式中，通过将载体基板41的上表面的接地导体分离成导电性图案43和导电性图案44，来阻止电阻元件52因驱动信号而产生的电流通过上表面的导电性图案流向上述环路的接地导体的情况。由此，能够抑制由电阻元件52所产生的电流引起的磁场对上述环路造成的影响，从而能够抑制由调制信号引起的半导体激光器部50a的电位变动。
此外，接合线54的环形状不应抬高至不必要的高度，在将上述的环路66的面积抑制为最小限度的方面，优选低环、即降低环路高度。
并且，在上述实施方式中，在安装上不会产生问题的范围内缩短了半导体激光器部50a与芯片电容器51的中心间距D，这除了对于抑制由调制信号引起的半导体激光器部50a的电位变动是有效的之外，还降低了接合线54的电感、使半导体激光器部50a及芯片电容器51接地的导电性图案43的电感，从而对于降低电感值成为支配性的高频区域中的半导体激光器部50a的两端子间的输入阻抗Z11也是有效的。由此，具有以下效果：抑制在由外部的电压源VLD供给的直流电流叠加有噪声的情况下的半导体激光器部50a的两端子间的电压的变动，即抑制偏置电流Ibias的变动，使半导体激光器部50a的输出光的强度变得恒定。
接下来，使用图5～图7对本实施方式的效果进行说明。图5是使用了现有技术的芯片载体70的俯视图。在现有的芯片载体70中，电阻元件52的一方的电极与芯片载体70的搭载面的第一导电性图案43C直接连接。也就是说，在本实施方式的芯片载体40中，电阻元件52的接地导体是第二导电性图案44，与作为半导体激光器部50a及芯片电容器51的接地导体的第一导电性图案43在搭载面上分离，与此相对，在图5的现有的芯片载体70中，电阻元件52的接地导体与半导体激光器部50a及芯片电容器51的接地导体在搭载面上不分离。并且，图5中示出了半导体激光器部50a与芯片电容器51的中心间距D为0.86mm的例子。
图6是示出芯片载体中的从传输线路的输入端子到半导体激光器部50a为止的传输阻抗(Z21)的频率特性的曲线图。该曲线图是将横轴设为频率、将纵轴设为传输阻抗值的双对数曲线图，且是使用三维电磁场解析工具对图5的现有的芯片载体70进行计算而得出的结果。如该曲线图所示，随着频率的增加，传输阻抗值也增加。并且，在图6的现有的芯片载体70的结果中，当频率成为10倍时，传输阻抗值大致增加到10倍，当频率为1千兆赫兹[GHz]时，Z21成为0.33Ω。这意味着，例如若传输线路的输入端子中的驱动信号的频率1GHz下的电流成分为10毫安[mA]，则在半导体激光器部50a的两端产生3.3毫伏[mV]的振幅的无用噪声。而且，其影响随着频率的上升而变大，在现有技术中使半导体激光器部50a的输出的波形品质劣化。
图7是示出芯片载体中的从传输线路的输入端子到半导体激光器部50a为止的传输阻抗Z21相对于半导体激光器部50a与作为去耦电容的芯片电容器51的中心间距D的依赖性的曲线图。该曲线图是利用三维电磁场解析工具计算出的计算结果，将横轴设为中心间距D，将纵轴设为Z21，使中心间距D变化来绘制频率1GHz下的Z21的值。曲线图80是图5的现有的芯片载体70的结果，曲线图81是本实施方式的芯片载体40的结果。
另外，图7中，示出曲线图82作为比较例的解析结果。该解析是对仅由环路(图4的环路66)构成的构造进行计算出的结果，该环路由G-CPW的传输线路、与其接近配置的半导体激光器部50a、接合线54、芯片电容器51以及接地导体制成。此外，在该解析中，在传输线路的输入端子的相反侧配置有理想的终端构造。在曲线图82的结果中，传输阻抗Z21与距离D大致成比例地变化。即，示出能够随着减小环路66的面积，与该面积大致成比例地减小Z21。并且，在与图3的结构相同地将D设为0.86mm的情况下，在频率1GHz时Z21的值示出0.17Ω。
另一方面，在图5的使用了现有构造的芯片载体70中，虽然Z21的值与距离D大致成比例地变化，但与上述的比较例、即仅来自传输线路(G-CPW)的影响的实验结果相比，Z21示出了约2倍的值。关于这一点，发明人们研究出：电流成分根据驱动信号经由接合线53传输到光调制器部50b，该电流成分经由接合线56从电阻元件52流向导电性图案43C，从而由该电流成分引起的磁场与上述的环路重叠，这成为传输阻抗Z21的值增加的主要原因。
因此，在本实施方式的芯片载体40中，作为电阻元件52的接地导体，配置有与作为环路66的接地导体的第一导电性图案43分离的第二导电性图案44，成为将伴随上述的驱动信号产生的电流成分的搭载面上的电阻元件52以后的电流路径断开的构造。由此，如图7的曲线图81所示，能够消除传输阻抗Z21的增加。
另外，曲线图81示出以下结果：与作为比较例的仅来自传输线路(G-CPW)的影响的实验结果相比，能够将Z21抑制得更低。这表示，在本实施方式的芯片载体40中，不仅排除对传输阻抗Z21的增加的上述考察所涉及的主要原因，还具有虽然不完全但抵消来自传输线路(G-CPW)的影响的效果。半导体激光器部50a与作为去耦电容的芯片电容器51的中心间距D越小，则该抵消效果越显著。例如，在本实施方式中，通过将距离D设为0.57mm，能够将频率1GHz下的Z21的值降低为0.05Ω，与仅来自传输线路(G-CPW)的影响的情况下的0.11Ω相比，能够设为一半以下。
如上所述，根据本实施方式，能够实现如下芯片载体以及光模块：在搭载光调制器集成半导体激光器50的芯片载体40或者具备该芯片载体40的光模块(TOSA30a、光纤收发器10)中，能够抑制由驱动光调制器部50b的调制信号引起的半导体激光器部50a的电位变动，并且能够兼顾小型化和低成本化。
此外，在上述的实施方式中，设为芯片载体40搭载多个光调制器集成半导体激光器50，作为其例子，对搭载四个的例子进行了说明。但是，其数量并不限定于四个，例如，芯片载体40也可以搭载有两个光调制器集成半导体激光器1。并且，搭载于芯片载体40的光调制器集成半导体激光器50的个数也可以并非多个，即，即使是搭载有一个光调制器集成半导体激光器50的芯片载体，也能够应用本发明，能够得到抑制由驱动光调制器部50b的调制信号引起的半导体激光器部50a的电位变动的效果。
并且，在上述的实施方式中，第三导电性图案47配置于载体基板41的背面，但导电性图案47的位置不限定于背面，例如也可以是载体基板41的内部的层。
[第二实施方式]
图8是第二实施方式的芯片载体40B的简要俯视图，示出芯片载体40B的搭载面以及配置于其上的元件、导电性图案的一例。以下，关于本实施方式，省略与第一实施方式的共同点的说明，基本上仅对不同点进行说明。
在第二实施方式中援用第一实施方式的图1及图2，与第一实施方式的芯片载体40相同，芯片载体40B内置于光纤收发器10的TOSA30a。本实施方式的芯片载体40B与第一实施方式的芯片载体40的主要差异在于，连结电阻元件52的两端的电极的方向。即，从电阻元件52的与表层电极46连接的连接部位朝向与第二导电性图案44连接的连接部位的方向在第一实施方式中为Y方向，但在本实施方式中为X方向、即与传输线路的带状导体42的延伸方向平行。此外，与该布局的不同相对应，第二导电性图案44的形状能够在第一实施方式与第二实施方式中不同，从而图8中对第二导电性图案标注符号“44B”。
在本实施方式中，虽然电阻元件52所产生的电流的方向根据驱动信号而与上述第一实施方式相比产生变化，但通过将第一导电性图案43与第二导电性图案44B分离，来阻止该电流通过搭载面上的导电性图案而流向上述的环路66的接地导体。由此，抑制由电阻元件52所产生的电流引起的磁场对环路66造成的影响，与第一实施方式相同，能够抑制由调制信号引起的半导体激光器部50a的电位变动。
此外，在图8所示的结构中，将电阻元件52的一方的电极与导电性图案44B直接连接，但也可以与在第一实施方式中说明的内容相同，在电阻元件52的该电极与导电性图案44B之间插入直流断开电容器。根据该结构，能够利用施加给光调制器部50b的偏置电压来断开电阻元件52所产生的直流电流，得到能够降低光模块的耗电量这一效果。

Claims (4)

1.一种光模块，其特征在于，具有：
多个半导体元件，其分别具备半导体激光器部及光调制器部；
芯片载体，其具备配置上述多个半导体元件的搭载面；
传输线路，其按照每个上述光调制器部地设于上述芯片载体，向该光调制器部传输驱动信号；
第一导电性图案，其形成于上述搭载面，与上述半导体激光器部及上述光调制器部各自的一方电极连接；
芯片电容器，其按照每个上述半导体激光器部地配置于上述搭载面，使一方电极经由接合线而与被供给直流电压的该半导体激光器部的另一方电极连接，而且使另一方电极与连接有该半导体激光器部的上述第一导电性图案连接；
第二导电性图案，其与上述第一导电性图案分离地形成在上述搭载面上；
第三导电性图案，其设于上述芯片载体的与上述搭载面相反的一侧的面、或者上述芯片载体的内层，且经由形成于上述芯片载体的第一导电性通孔而与上述第一导电性图案连接，并经由形成于上述芯片载体的第二导电性通孔而与上述第二导电性图案连接；以及
电阻元件，其按照每个上述传输线路地配置于上述搭载面，且一方电极与上述第二导电性图案直接或者经由直流断开电容器连接，另一方电极与上述光调制器部的另一方电极连接，使上述驱动信号终止。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，
上述传输线路是包括信号线导体和与该信号线导体并行的接地导体而成的波导，在该传输线路的至少一部分，形成将连接有与该传输线路对应的上述半导体元件及上述芯片电容器的上述第一导电性图案和上述第三导电性图案用于上述接地导体的接地共面波导，其中，上述信号线导体通过接合线而与上述光调制器部及上述电阻元件各自的上述另一方电极连接，
在上述第一导电性图案上，上述半导体元件及上述芯片电容器配置在与对应的上述传输线路的上述信号线导体相邻的位置。
3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，
在上述搭载面上，n个上述半导体元件沿第一方向成列，
其中，n为2以上的整数，
上述各传输线路沿与上述第一方向正交的第二方向延伸，
将与从上述列的端部起的第j个上述半导体元件对应地设置的上述第一导电性图案、上述第二导电性图案以及上述信号线导体分别设为第j个第一导电性图案、第j个第二导电性图案以及第j个信号线导体，
其中，j为n以下的任意自然数，
上述第j个第二导电性图案相对于上述第j个半导体元件配置在与上述第j个信号线导体相反的一侧，
上述传输线路在第k个信号线导体的两侧，作为上述接地导体而具有配置有第k个及第k＋1个第一导电性图案的第一区间、以及配置有第k个第一导电性图案及第k＋1个第二导电性图案的第二区间，
其中，k为n－1以下的任意自然数。
4.根据权利要求1至3任一项中所述的光模块，其特征在于，
上述多个半导体元件在上述搭载面上沿第一方向成列，而且配置于上述芯片载体的与该第一方向交叉的第二方向上的一方端部，
上述传输线路的输入端子配置于上述芯片载体的上述第二方向上的另一方端部。
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