JP2001209017A - 光電変換半導体装置 - Google Patents

光電変換半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通信用に用いられる広帯域に亘って良好な
光電変換特性を有した光電変換半導体装置を提供するこ
とである。 【解決手段】 光電変換素子１２と高周波電気信号回路
１４の端部１４ｃとを近接して配置し、この端部１４ｃ
の光電変換素子１２に最も近接する部位と光電変換素子
１２の電気信号端子１２ｃとを導電体１６ｃを介して接
続し、かつ光電変換素子１２の電気信号端子１２ｃと他
の一端が接地された抵抗性整合回路１８とを接続すると
ともに、高周波電気信号回路１４の端部１４ｃの上記部
位の接続点１４ｄに、この接続点１４ｄから見た光電変
換素子側のインピーダンスが抵抗性整合回路１８の規格
化インピーダンスとなるように定められたインピーダン
スを有する容量性整合回路２０を、接続したものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光電変換半導体
装置に係り、特に光通信用に用いられる広帯域に亘って
良好な光電変換特性を有した光電変換半導体装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバーを用いた公衆通信網の普及
には、端末の電気回線と光ファイバー網との間を接続す
る光電変換半導体装置の高性能化が重要である。特に光
電変換半導体装置としての半導体レーザ装置やフォトダ
イオード装置の高性能化には、情報量の増大に対応する
ため高速変調が必須の要件であるとともに広帯域に亘っ
て良好な光電変換特性を備えていることが重要である。
【０００３】半導体レーザ装置における高速変調には、
変調時の波長の変動を小さくして長距離の伝送を可能に
するために、通常半導体レーザを一定強度で発振させて
おいて、電気信号により光の透過量をオン・オフできる
光変調器を通すことによって変調を行う外部変調方式が
採用される。
【０００４】この外部変調方式に使用される光変調器の
光の透過量のオン・オフは、光変調器の吸収層に逆電界
を印加することによるフランツケルディッシュ効果或い
は量子閉込めシュタルク効果を用いることにより行われ
る。すなわち、光変調器では印加される電圧に応じてレ
ーザ光の吸収が変化するため、光変調器に接続された高
周波電気回路に変調信号電圧を印加すると、光変調器の
出射端面から出射されるレーザ光には信号電圧に対応し
た強度変調が施されることになる。
【０００５】このような光変調器と変調信号電圧を伝播
する高周波電気回路とを接続する場合、変調信号電圧は
通常矩形波であるためにＤＣから変調周波数までインピ
ーダンス整合を取ることが必要になり、変調周波数での
反射減衰量を大きくし、更に変調周波数を十分越えたカ
ットオフ周波数を持つことが必要になる。
【０００６】またこの外部変調方式では、光変調器と半
導体レーザとの光結合が難しくまた部品点数も多いこと
から高価になるというという難点があったが、この難点
を克服する方法として、半導体レーザと光変調器とをモ
ノリシックに集積化した光変調器集積型半導体レーザ装
置の開発が行われている。
【０００７】この光変調器集積型半導体レーザ装置にお
いても同様にＤＣから変調周波数に及ぶ広帯域でインピ
ーダンス整合を取ることが必要になる。以上は電気信号
から光信号に変換する装置についてであるが、光信号か
ら電気信号に変換するフォトダイオード装置においても
同様に、ＤＣから変調周波数に及ぶ広帯域でインピーダ
ンス整合を取ることが必要になる。
【０００８】図２５は、例えば特開平１１−３８３７２
号公報に記載された、従来の光変調器の平面図である。
図２５において、２００は光変調器、２０２は光変調素
子、２０４高周波電気回路、２０６は高周波基板、２０
８は伝送線路、２１０は整合回路、２１２は開放形スタ
ブ、２１４は金属ワイヤである。
【０００９】また矢印２１６はレーザからの連続光であ
る入射光、矢印２１８は光変調素子２０２で変調された
信号光、そして矢印２２０は高周波電気回路２０４を介
して光変調素子２０２に電圧変化として印加される電気
信号である。光変調器２００は、開放形スタブ２１２か
らなる整合回路２１０を有する高周波電気回路２０４
と、この高周波電気回路２０４の先端に設けられた光変
調素子２０２と、光変調素子２０２と高周波電気回路２
０４とを接続する金属ワイヤ２１４で構成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の光変調器２００
は上記のように構成されていて、光変調器２００は次の
ように動作する。結合光学系（図示せず）によって効率
よく入射光２１６が入射された光変調素子２０２は、高
周波電気回路２０４の整合回路２１０と金属ワイヤ２１
４とを介して、印加された電気信号２２０の電圧変化に
応じて入射光２１６の強度変調を行い、信号光２１８と
して出射する。
【００１１】この場合、金属ワイヤ２１４の電気信号２
２０の入力側から見たインピーダンス整合は、開放形ス
タブ２１２からなる整合回路２１０で行われている。開
放形スタブ２１２は容量性の整合回路であり、この容量
性の開放形スタブ２１２のみでインピーダンス整合を行
っているため、ある特定の周波数近辺でしか整合を取る
ことができない。従って狭帯域での変調特性の向上は図
れても、広帯域の変調特性の向上は困難であった。
【００１２】また一般に、終端抵抗のみを設けてインピ
ーダンス整合をとることが行われているが、終端抵抗の
みでは、ＤＣ的には整合が取れているものの、光変調素
子２０２が有する寄生容量や電気的に接続するための金
属ワイヤが有するインダクタンス成分などによって、特
に高周波領域でインピーダンスの不整合が発生し広帯域
に整合をとることが困難であった。
【００１３】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、第１の目的は、光電変換半導体装置に
おいて、光電変換を行う半導体素子を介して、抵抗性整
合回路と容量性整合回路とを備えることにより、広帯域
でインピーダンス整合を行い光電変換周波数の高い光電
変換半導体装置を提供することである。
【００１４】なお、特開平１０−７５００３号公報にマ
イクロ波周波数信号を直接変調信号として入力する半導
体レーザモジュールにおいて、キャパシタンスを使用し
たインピーダンス整合回路ユニットをレーザダイオード
チップと信号入力回路との間に挿入した発明が記載され
ている。
【００１５】また、特開平７−２２１５０９号公報にチ
ップ抵抗器で構成した終端抵抗器として、チップ抵抗器
のインダクタンス成分を打消すため容量性整合回路を備
えた発明が記載されている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光電変換
半導体装置においては、光電信号変換を行う半導体素子
と、この半導体素子に近接する端部を有し、この端部で
あって半導体素子が有する電気信号端子に最も近接する
部位を接続点とし、導電体を介して電気信号端子に接続
された高周波電気信号回路と、導電体を介して一端が半
導体素子の電気信号端子と接続され他の一端が接地され
た抵抗性整合回路と、高周波電気信号回路の端部の接続
点に接続され、接続点から見た半導体素子側のインピー
ダンスが抵抗性整合回路の規格化インピーダンスとなる
ように定められたインピーダンスを有する容量性整合回
路と、を備えたもので、この構成を備えることによりＤ
Ｃから変調周波数に至る広帯域に亘って光電変換半導体
装置の反射減衰量を大きく、またカットオフ周波数を高
くすることができる。
【００１７】さらに半導体素子を光変調器素子としたも
のであり、この構成を備えることにより、ＤＣから変調
周波数に至る広帯域に亘って半導体素子を光変調器とし
た光電変換半導体装置の反射減衰量を大きく、またカッ
トオフ周波数を高くすることができる。
【００１８】またさらに、半導体素子を光変調器集積半
導体レーザ素子とし、かつ半導体素子の電気信号端子を
光変調器集積半導体レーザ素子の光変調器部に配設した
ものであり、この構成を備えることにより、ＤＣから変
調周波数に至る広帯域に亘って半導体素子を光変調器集
積半導体レーザ素子とした光電変換半導体装置の反射減
衰量を大きく、またカットオフ周波数を高くすることが
できる。
【００１９】またさらに、半導体素子を受光素子とした
ものであり、この構成を備えることにより、ＤＣから変
調周波数に至る広帯域に亘って半導体素子を受光素子と
した光電変換半導体装置の反射減衰量を大きく、またカ
ットオフ周波数を高くすることができる。
【００２０】またさらに、半導体素子をフリップチップ
型半導体素子としたもので、金属ワイヤで接続されるよ
りも、半導体素子の電極が伝送線路の一端と、より近接
して設けられてインダクタンスが小さくなり、また金属
ワイヤで接続する場合と比較して寄生容量が安定し、容
量性整合回路で調整すべき容量のバラツキが少なくな
る。
【００２１】またさらに、導電体を導電線としたので、
現状の半導体素子に仕様変更せずに適用できる。
【００２２】またさらに、容量性整合回路をチップコン
デンサとしたので、容量性整合回路を実装しやすい。
【００２３】さらに、チップコンデンサを容量調整可能
なチップコンデンサとしたので、インピーダンス整合に
必要なチップコンデンサの容量を容易に微調整すること
が可能となる。
【００２４】またさらに容量性整合回路を高周波電気信
号回路の端部に配設された開放形スタブとしたので、伝
送線路と開放形スタブを一体的に構成でき、部品点数の
削減を図ることができる。
【００２５】さらに開放形スタブを容量調整可能な開放
形スタブとしたので、インピーダンス整合に必要な開放
形スタブの容量を容易に微調整することが可能となる。
【００２６】また電気信号端子を有し光電信号変換を行
う半導体素子と、この半導体素子に近接する端部を有す
る高周波電気信号回路と、導電体を介して一端が半導体
素子の電気信号端子と接続され他の一端が接地された抵
抗性整合回路と、導電体を介して電気信号端子と高周波
電気信号回路の端部との間に接続された抵抗性整合補正
回路と、高周波電気信号回路の端部に接続され、所望の
周波数近傍の高周波電気信号回路の端部から見た半導体
素子側のインピーダンスが抵抗性整合回路の規格化イン
ピーダンスとなるように定められたインピーダンスを有
する容量性整合回路と、を備えたもので、反射減衰量を
大きくしつつ優れた光電信号変換特性を得るようにより
簡単に高周波回路の調整を行うことができる。
【００２７】さらに、半導体素子を光変調器素子とした
ものであり、この構成を備えることにより光変調器にお
いて反射減衰量を大きくしつつ変調光波形の劣化を抑制
する優れた変調特性を得るようにより簡単に高周波回路
の調整を行うことができる。
【００２８】またさらに半導体素子を光変調器集積半導
体レーザ素子とし、半導体素子の電気信号端子を光変調
器集積半導体レーザ素子の光変調器部に配設したもの
で、この構成を備えることにより光変調器集積半導体レ
ーザ装置において反射減衰量を大きくしつつ変調光波形
の劣化を抑制する優れた変調特性を得るようにより簡単
に高周波回路の調整を行うことができる。
【００２９】またさらに半導体素子を受光素子としたも
のであり、この構成を備えることにより、光電変換半導
体装置において反射減衰量を大きくしつつ高速での光／
電気変換特性を得るようにより簡単に高周波回路の調整
を行うことができる。
【００３０】またさらに半導体素子をフリップチップ型
半導体素子としたもので、この構成を備えることにより
金属ワイヤで接続する場合と比較して寄生容量が安定
し、容量性整合回路で調整すべき容量のバラツキが少な
くなる。
【００３１】またさらに容量性整合回路を高周波電気信
号回路の端部近傍に配設された開放形スタブとしたもの
で、この構成を備えることにより伝送線路と開放形スタ
ブとを一体的に構成でき、部品点数の削減を図ることが
できる。
【００３２】またさらに抵抗性整合補正回路を高周波電
気信号回路の端部近傍に配設された薄膜抵抗としたもの
で、この構成を備えることにより伝送線路と薄膜抵抗と
を一体的に構成でき、部品点数の削減を図ることができ
る。
【００３３】またさらに抵抗性整合回路を高周波電気信
号回路を構成する回路基板側面上に配設された薄膜抵抗
としたもので、この構成を備えることにより半導体素子
と抵抗性整合回路の抵抗体との距離を大きくとることが
できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器付き
半導体レーザ装置の平面図である。ここでは一例として
幹線通信用として使用される１０Gb/sの電界吸収型外部
光変調器と半導体レーザとを同じ半導体基板に集積され
た光変調器付き半導体レーザ装置について説明する。
【００３５】この実施の形態は、終端抵抗と高周波電気
回路とを光変調器付き半導体レーザ素子の光変調器部を
介して対向して配設し、高周波電気回路の一端を光変調
器部に近接させるとともにその一端の最先端部に光変調
器付き半導体レーザの光変調器部の電気信号端子と接続
された金属ワイヤを接続し、また同じくこの接続箇所に
容量性整合回路と接続された金属ワイヤを接続したもの
である。
【００３６】図１において、１０は光変調器付き半導体
レーザ装置、１２は光変調器付きレーザ素子で、１２ａ
は半導体レーザ部、１２ｂは光変調器部で、この光変調
器部１２ｂに変調信号電圧を印加する信号入力電極１２
ｃが設けられている。１４は高周波電気回路で、１４ａ
は高周波回路基板、１４ｂは伝送線路である。高周波電
気回路１４の一端１４ｃは光変調器付きレーザ素子１２
の信号入力電極１２ｃにできるだけ近づけて配設されて
いる。１６は導電体としての金属ワイヤである。金属ワ
イヤ１６は１６ａ、１６ｂおよび１６ｃを含んでいる。
【００３７】１８は終端抵抗で、一端で接地され他の一
端が金属ワイヤ１６ａにより信号入力電極１２ｃとワイ
ヤボンディングにより接続されている。２０は容量性整
合回路で、この容量性整合回路２０は金属ワイヤ１６ｂ
により高周波電気回路１４の一端１４ｃの最も信号入力
電極１２ｃに近接した部位である整合回路接続点１４ｄ
にワイヤボンディングによりシャント接続されている。
高周波電気回路１４と信号入力電極１２ｃとの間も同様
に金属ワイヤ１６ｃを用いてワイヤボンディングにより
接続され、高周波電気回路１４側の金属ワイヤ１６ｃの
接続点は整合回路接続点１４ｄとなっている。
【００３８】２４は変調された信号光、２６は光変調器
部１２ｂに印加される変調電気信号である。容量性整合
回路２０の容量は、整合回路接続点１４ｄから光変調器
付きレーザ素子１２側を見たときのインピーダンスを広
帯域にわたって、規格化インピーダンス、すなわち終端
抵抗１８の抵抗値に近づけるように最適化することが必
要である。
【００３９】この容量性整合回路２０の容量を決定する
には、まず上記構成の光変調器付き半導体レーザ装置１
０の周波数特性をシミュレーションによって計算し、光
変調器付きレーザ素子１２の光変調器部１２ｂから終端
抵抗１８側を見たインピーダンスが規格化インピーダン
ス、この場合は５０Ωとなるようにしながらカットオフ
周波数を最大になるように容量性整合回路２０の容量を
定め、さらに光変調器付き半導体レーザ装置１０組み立
てた後に、周波数応答特性を測定しながら容量性整合回
路２０の容量を微調整するものである。
【００４０】このとき、整合回路接続点１４ｄをできる
だけ光変調器部１２ｂに近づけることが必要となる。言
い換えれば、整合回路接続点１４ｄと信号入力電極１２
ｃと近接させ、この間を接続する導体、例えば金属ワイ
ヤ１６ｃをできるだけ短くしてインダクタンスを小さく
することにより、カットオフ周波数を大幅に高くするこ
とができる。
【００４１】次に動作について説明する。光変調器付き
レーザ素子１２の半導体レーザ部１２ａに直流電流を流
すと、半導体レーザ部１２ａから一定強度の連続光が出
射される。このときに外部信号回路（図示せず）から高
周波電気回路１４に変調電気信号２６を送ると、高周波
電気回路１４の一端１４ｃの最も信号入力電極１２ｃに
近接した部位である整合回路接続点１４ｄを経由し金属
ワイヤ１６ｃを介して、信号入力電極１２ｃに変調電気
信号２６としての電圧変動が印加される。
【００４２】光変調器部１２では印加される電圧に応じ
てレーザ光の吸収が変化するため、光変調器部１２の出
射端面から出射されるレーザ光には変調電気信号２６に
対応した強度変調が施され、信号光２４として出射され
る。この光変調器付きレーザ装置１０では、終端抵抗１
８によりＤＣあるいは比較的低周波でのインピーダンス
整合を行い、さらに整合回路接続点１４ｄにシャント接
続された容量性整合回路２０によって、光変調器部１２
が有する寄生容量や、高周波電気回路１４と光変調器付
きレーザ素子１２との間や、光変調器付きレーザ素子１
２と終端抵抗１８との間の金属ワイヤ１６ａ、１６ｃが
有するインダクタンス成分などをキャンセルし、高周波
でのインピーダンス整合が行われ、カットオフ周波数を
できるだけ高くされる。従ってこの光変調器付きレーザ
装置１０はＤＣから変調周波数に至る広帯域に亘ってに
優れた変調特性を有している。
【００４３】図２はこの実施の形態の光変調器付きレー
ザ装置１０の入力側反射特性を示すグラフである。また
図３はこの実施の形態の光変調器付きレーザ装置１０の
順方向伝達特性を示すグラフである。図２において、横
軸は周波数、縦軸はＳパラメータのＳ11である。図３に
おいて、横軸は周波数、縦軸はＳパラメータのＳ21であ
る。図２及び図３はこの実施の形態の変調特性の改善効
果の一例を示すものであり、従来の光変調器付きレーザ
装置と比較するために、終端抵抗１８と容量性整合回路
２０を付加した本実施の形態の変調特性を実線で、終端
抵抗１８のみを付加し容量性整合回路２０を付加しない
従来例を破線で示している。
【００４４】この実施の形態では、光変調器付きレーザ
素子１２の光変調器部１２ｂに近接し、整合回路接続点
１４ｄに接続された０．１２ｐＦ程度の容量性整合回路
２０を挿入することにより、図２に示されるごとく１０
ＧＨｚに置ける反射減衰量を６．６ｄＢから１０．０ｄ
Ｂに、図３に示されるごとくカットオフ周波数を１１．
５ＧＨｚから１６．０ＧＨｚにそれぞれ改善された。以
上のようにこの実施の形態では、 ＤＣから変調周波数
に至る広帯域に亘って反射減衰量が大きくカットオフ周
波数の高い、変調特性に優れた光変調器付きレーザ装置
を構成することができる。
【００４５】実施の形態２ 図４はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器付き
半導体レーザ装置の平面図である。この実施の形態は、
実施の形態１の容量性整合回路２０を、チップコンデン
サ４２で構成したものである。図４において４０は光変
調器付きレーザ装置、４２はチップコンデンサである。
実施の形態１と同じ符号は同じものか又は相当のもので
あることを示す。チップコンデンサ４２は一般にコンパ
クトであり、また実装性に優れたものであるので、この
実施の形態２では、周波数特性のすぐれた光変調器付き
レーザ装置を低価格で小型に構成することができる。
【００４６】実施の形態３ 図５はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器付き
半導体レーザ装置の平面図である。この実施の形態は、
実施の形態１の容量性整合回路２０を、複数個のチップ
コンデンサ４８で構成したものである。図５において４
６は光変調器付き半導体レーザ装置、４８はチップコン
デンサ、１６ｄはチップコンデンサ間を接続する金属ワ
イヤである。実施の形態１と同じ符号は同じものか又は
相当のものであることを示す。
【００４７】この実施の形態３の複数個のチップコンデ
ンサ４８は、個々のチップコンデンサ４８ａ、４８ｂ、
４８ｃを金属ワイヤ１６ｄで接続できる構成となってい
るため、光変調器付き半導体レーザ素子１２の光変調器
部１２ｂが有する寄生容量の個々のバラツキ、高周波電
気回路１４と光変調器付き半導体レーザ素子１２との間
を接続する金属ワイヤ１６ｃや、終端抵抗１８と光変調
器付き半導体レーザ素子１２との間を接続する金属ワイ
ヤ１６ａの長さのバラツキに起因するインダクタンスの
バラツキに対応して、必要な個数のチップコンデンサ４
８を金属ワイヤ１６ｄで接続することによって、インピ
ーダンス整合に必要な容量を微調整することが可能とな
り、光変調器付き半導体レーザ装置４６個別に変調特性
を最適化でき、歩留りの向上を図ることができる。
【００４８】また、この実施の形態の変形例として、複
数個のチップコンデンサ４８を金属ワイヤ１６ｄで予め
接続しておいて、光変調器付き半導体レーザ素子１２の
光変調器部１２ｂが有する寄生容量の個々のバラツキ、
高周波電気回路１４と光変調器付き半導体レーザ素子１
２との間を接続する金属ワイヤ１６ｃや、終端抵抗１８
と光変調器付き半導体レーザ素子１２との間を接続する
金属ワイヤ１６ａの長さのバラツキに起因するインダク
タンスのバラツキに対応して、チップコンデンサ４８の
うちの不必要なチップコンデンサを接続している金属ワ
イヤ１６ｄを切断することにより容量を微調整できる構
成としてもよい。この構成により容量の微調整を簡単に
行うことができる。
【００４９】実施の形態４ 図６はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器付き
半導体レーザ装置の平面図である。この実施の形態に係
る光変調器付き半導体レーザ装置５０は、実施の形態１
の容量性整合回路２０としての複数のチップコンデンサ
を、一つの共通電極上に配設された複数の対電極板で構
成したものである。
【００５０】図６において５０は光変調器付き半導体レ
ーザ装置、５２はチップコンデンサ、５２ａはチップコ
ンデンサの共通電極、５２ｂは対電極板である。実施の
形態１と同じ符号は同じものか又は相当のものであるこ
とを示す。この実施の形態４の複数のチップコンデンサ
は、一つの共通電極５２ａ上に複数の対電極板５２ｂを
形成して構成したので、実装性に優れるとともに複数個
のチップコンデンサーを適宜選定して容量を微調整で
き、光変調器付き半導体レーザ装置５０の低価格・小型
化を実現することができる。
【００５１】実施の形態５ 図７はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器付き
半導体レーザ装置の平面図である。この実施の形態に係
る光変調器付き半導体レーザ装置５６は実施の形態１の
容量性整合回路を、トリミング可能なチップコンデンサ
５８で構成したものである。
【００５２】図７において５６は光変調器付き半導体レ
ーザ装置、５８はチップコンデンサ、５８ａはチップコ
ンデンサの基板電極、５８ｂは対電極板である。また５
８ｃは対電極板５８ｂがトリミングされた部分である。
実施の形態１と同じ符号は同じものか又は相当のもので
あることを示す。
【００５３】この実施の形態５のインピーダンス整合補
正用のチップコンデンサは、トリミング可能なチップコ
ンデンサ５８で構成しており、インピーダンス整合補正
用のチップコンデンサ５８はまず、必要と予測される容
量を満足する容量よりも若干大きめの容量になるように
構成しておいて、光変調器付き半導体レーザ素子１２の
光変調器部１２ｂが有する寄生容量の個々のバラツキ、
高周波電気回路１４と光変調器付き半導体レーザ素子１
２との間を接続する金属ワイヤ１６ｃや、終端抵抗１８
と光変調器付き半導体レーザ素子１２との間を接続する
金属ワイヤ１６ａの長さのバラツキに起因するインダク
タンスのバラツキに対応して、必要な容量になるように
チップコンデンサ５８を適宜トリミングすることによっ
て、インピーダンス整合補正用のチップコンデンサ５８
の容量を適切に微調整し、光変調器付き半導体レーザ装
置５６の変調特性をきめ細かく最適化でき、歩留りの向
上を図ることができる。
【００５４】実施の形態６ 図８はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器付き
半導体レーザ装置の平面図である。この実施の形態に係
る光変調器付き半導体レーザ装置６０は、実施の形態１
の容量性整合回路としてチップコンデンサ６２を使用す
るものである。
【００５５】図８において６０は光変調器付き半導体レ
ーザ装置、６２はチップコンデンサ、６２ａはチップコ
ンデンサの共通電極、６２ｂは対電極板、１６ｅは金属
ワイヤである。実施の形態１と同じ符号は同じものか又
は相当のものであることを示す。この実施の形態６のチ
ップコンデンサ６２は、共通電極６２ａ上に複数個の対
電極板６２ｂを設けこの対電極板６２ｂ間を金属ワイヤ
１６ｅで接続し、この金属ワイヤ１６ｅの長さを調整す
ることによりチップコンデンサ６２の容量を微調整する
ものである。
【００５６】チップコンデンサ６２の共通電極６２ａ上
に複数個の対電極板６２ｂを設け、この対電極板６２ｂ
間を金属ワイヤ１６ｅで接続する。個々の対電極板６２
ｂ間の金属ワイヤ１６ｅは容量性のインピーダンスとな
り、金属ワイヤ１６ｅの長さに応じて容量が変化する。
このため、共通電極６２ａと複数個の対電極板６２ｂと
で構成される容量でほぼ満足される容量性整合回路を構
成しておき、光変調器付き半導体レーザ素子１２の光変
調器部１２ｂが有する寄生容量の個々のバラツキ、高周
波電気回路１４と光変調器付き半導体レーザ素子１２と
の間を接続する金属ワイヤ１６ｃや、終端抵抗１８と光
変調器付き半導体レーザ素子１２との間を接続する金属
ワイヤ１６ａの長さのバラツキに起因するインダクタン
スのバラツキに対応して、金属ワイヤ１６ｅの長さを調
整することによりチップコンデンサ６２の容量を微調整
し、光変調器付き半導体レーザ装置６０個別に変調特性
を最適化でき、歩留りの向上を図ることができる。
【００５７】実施の形態７ 図９はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器付き
半導体レーザ装置の平面図である。この実施の形態に係
る光変調器付き半導体レーザ装置６６は、実施の形態１
の容量性整合回路を高周波電気回路１４の伝送線路１４
ｂに設けられた開放形スタブ６８としたものである。
【００５８】図９において６６は光変調器付き半導体レ
ーザ装置、６８は開放形スタブである。実施の形態１と
同じ符号は同じものか又は相当のものであることを示
す。高周波電気回路１４の一端１４ｃは光変調器付きレ
ーザ素子１２の信号入力電極１２ｃにできるだけ近づけ
て配設され、さらに開放形スタブ６８はこの一端１４ｃ
にできるだけ近づけて設けられている。すなわち開放形
スタブ６８の一辺６８ａを高周波電気回路１４の一端１
４ｃの先端にできるだけ近づけるとともにこの一辺６８
ａの伝送線路１４ｂ内への延長線上に高周波電気回路１
４と信号入力電極１２ｃとを接続する金属ワイヤ１６ｃ
のワイヤボンディング点を設けて接続されている。この
ワイヤボンディング点が開放形スタブ６８の場合の整合
回路接続点１４ｄとなる。
【００５９】この実施の形態７に係る光変調器付き半導
体レーザ装置６６は、高周波電気回路１４の伝送線路１
４ｂと容量性整合回路としての開放形スタブ６８を一体
的に構成でき、部品点数の削減を図ることができ、低価
格な光変調器付き半導体レーザ装置を構成することがで
きる。さらに、主たる容量性整合回路としてこの開放形
スタブ６８を配設し、調整用の容量性整合回路として、
実施の形態２、３、４、５、及び６に記載したチップコ
ンデンサーにより、容量を微調整する構成とすることが
できる。また調整可能な容量性整合回路として、高周波
回路基板１４ａに島状の回路パターンを形成しておき、
開放形スタブ６８とワイヤリングすることにより開放形
スタブ６８の容量を微調整できる構成とすることができ
る。
【００６０】実施の形態８ 図１０はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器の
平面図である。この実施の形態は光変調器の変調特性の
広帯域化を図ったものである。図１０において７０は光
変調器、７２は光変調器素子、７４は容量性整合回路
で、例えばチップコンデンサーである。このチップコン
デンサは既に記載した実施の形態２、３、４、５、及び
６に記載したチップコンデンサーでも良いし、実施の形
態７で示したは開放形スタブでもよい。
【００６１】７６は光学系（記載せず）を介して光変調
器素子７２に入力される半導体レーザー（記載せず）か
らの連続光である。実施の形態１と同じ符号は同じもの
か又は相当のものであることを示す。チップコンデンサ
ー７４は金属ワイヤ１６ｂにより高周波電気回路１４の
一端１４ｃの最も信号入力電極１２ｃに近接した部位で
ある整合回路接続点１４ｄにワイヤボンディングにより
シャント接続されている。
【００６２】半導体レーザ（図示せず）から出射された
一定強度の連続光が光学系（図示せず）を介して光変調
器素子７２に入力され、実施の形態１と同様に信号入力
電極１２ｃに変調電気信号２６としての電圧変動が印加
され、この変調電気信号２６に対応した強度変調が施さ
れ、光変調器素子７２から信号光２４として出射され
る。
【００６３】この光変調器７０では、実施の形態１と同
様に終端抵抗１８によりＤＣあるいは比較的低周波での
インピーダンス整合を行い、さらに整合回路接続点１４
ｄにシャント接続された容量性整合回路２０によって、
光変調器素子７２が有する寄生容量や、高周波電気回路
１４、光変調器付きレーザ素子１２及び終端抵抗１８間
の金属ワイヤが有するインダクタンス成分などをキャン
セルし、高周波でのインピーダンス整合が行われる。従
ってＤＣから変調周波数に至る広帯域に亘って変調特性
に優れた光変調器７０が構成できる。
【００６４】実施の形態９ 図１１はこの発明の一つの実施の形態に係るフォトダイ
オード装置の平面図である。この実施の形態は、フォト
ダイオード装置の変調特性の広帯域化を図ったものであ
る。図１１において８０はフォトダイオード装置、８２
はフォトダイオード、８４は容量性整合回路で、例えば
チップコンデンサーである。このチップコンデンサは既
に記載した実施の形態２、３、４、５、及び６に記載し
たチップコンデンサーでも良いし、実施の形態７で示し
たは開放形スタブでもよい。
【００６５】８６は光学系（図示せず）を介してフォト
ダイオード８２に入力される信号光である。８８はフォ
トダイオードの信号出力電極、９０は高周波電気回路１
４を介して外部回路（図示せず）に伝送される電気信号
である。実施の形態１と同じ符号は同じものか又は相当
のものであることを示す。チップコンデンサー８４は金
属ワイヤ１６ｂにより高周波電気回路１４の一端１４ｃ
の最もフォトダイオード８２の信号出力電極８８に近接
した部位である整合回路接続点１４ｄにワイヤボンディ
ングによりシャント接続されている。光学系（図示せ
ず）を介してフォトダイオード８２に入力された信号光
８６は、フォトダイオード８２により電気信号９０に変
換され、信号出力電極８８から金属ワイヤ１６ｃを経由
し整合回路接続点１４ｄを介して高周波電気回路１４に
伝達され、電気信号９０として外部回路（図示せず）に
出力される。
【００６６】このフォトダイオード装置８０では、終端
抵抗１８によりＤＣあるいは比較的低周波でのインピー
ダンス整合を行い、さらに整合回路接続点１４ｄにシャ
ント接続された容量性整合回路２０によって、フォトダ
イオード８２が有する寄生容量や、高周波電気回路１４
とフォトダイオード８２との間、及びフォトダイオード
８２と終端抵抗１８との間の金属ワイヤ１６が有するイ
ンダクタンス成分などをキャンセルし、高周波でのイン
ピーダンス整合が行われる。従ってＤＣから高周波の信
号周波数に至る広帯域に亘って周波数特性に優れたフォ
トダイオード装置８０が構成できる。
【００６７】実施の形態１０ 図１２はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器付
き半導体レーザ装置の平面図である。図１３は図１２に
おけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面での断面図である。この
実施の形態はフリップチップ型の光電変換半導体装置の
変調特性の広帯域化を図ったものである。
【００６８】図１２において９０はフリップチップ型光
変調器付き半導体レーザ装置、９２はフリップチップ型
の光変調器付き半導体レーザ素子で、９２ａは半導体レ
ーザ部、９２ｂは光変調器部である。９４は開放形スタ
ブ、９６は終端抵抗１８の抵抗体、９８は伝送線路１４
ｂを介して抵抗体９６の一端を接地するためのスルーホ
ールである。１００は電極で、１００ａは光変調器部９
２ｂの信号入力電極、１００ｂは光変調器付き半導体レ
ーザ素子９２の接地電極で、半導体レーザ部９２ａと光
変調器部９２ｂとがともにこの接地電極１００ｂを介し
て接地されている。１００ｃは半導体レーザ部９２ａの
駆動電流を入力するレーザ入力電極である。１０４は半
導体レーザ部９２ａの駆動電流用の半導体レーザ配線層
である。
【００６９】また図１３において１０２は接続導体とし
てのはんだで、伝送線路１４ｂと信号入力電極１００
ａ、接地電極１００ｂとを、またレーザ配線層１０４と
レーザ入力電極１００ｃとをそれぞれ接続している。図
１２，図１３において実施の形態１と同じ符号は同じも
のか又は相当のものであることを示す。図１２におい
て、光変調器付き半導体レーザ装置９０は次のように構
成されている。
【００７０】高周波回路基板１４ａ上に、変調電気信号
２６が印加される信号入力側の伝送線路１４ｂとスルー
ホール９８を介して接地されている伝送線路１４ｂとが
抵抗体９６を介して接続されている。この信号入力側の
伝送線路１４ｂ 上には光変調器部９２ｂの信号入力電
極１００ａが、また接地側の伝送線路１４ｂ上には接地
電極１００ｂが、それぞれはんだ１０２により接続され
ている。またレーザ配線層１０４上には半導体レーザ部
９２ａのレーザ入力電極１００ｃがはんだ１０２により
接続されている。
【００７１】この光変調器付き半導体レーザ装置９０に
おいては、フリップチップ型の光変調器付き半導体レー
ザ素子９２の光変調器部９２ｂの信号入力電極１００ａ
は伝送線路１４ｂの直上にはんだ１０２を介して高周波
電気回路１４と接続される。このため金属ワイヤ１６で
接続されるよりも、信号入力電極１００ａが伝送線路１
４ｂの一端１４ｃと、より近接するとともに開放形スタ
ブ９４とも近接するので接続導体のインダクタンスが小
さくなる。さらには金属ワイヤ１６で接続する場合と比
較して寄生容量が安定するので信号入力電極１００ａ
、開放形スタブ９４で調整すべき容量のバラツキが少
なくなる。従って歩留りが高く、広帯域に亘って良好な
変調特性を有する光変調器付き半導体レーザ装置９０を
構成することができる。
【００７２】実施の形態１１ 図１４はこの発明の一つの実施の形態に係る光変調器付
き半導体レーザ装置の平面図である。この実施の形態は
容量性整合回路のみで光変調器付き半導体レーザ装置の
変調特性を良くするのではなく、更に抵抗性整合補正回
路を高周波電気回路の端部と光変調器付き半導体レーザ
装置の光変調器との間に直列に挿入することにより、反
射減衰量を大きくしつつ変調光波形の劣化を抑制し、優
れた変調特性を得るものである。
【００７３】図１４において、１１０は光変調器付き半
導体レーザ装置、１２は光変調器付きレーザ素子で、１
２ａは半導体レーザ部、１２ｂは光変調器部、この光変
調器部１２ｂに変調信号電圧を印加する信号入力電極１
２ｃが設けられている。１４は高周波電気回路で、１４
ａは高周波回路基板、１４ｂは伝送線路である。伝送線
路１４ｂの一端１４ｅは、直列に接続された抵抗性整合
補正回路１１２を介して、光変調器部１２ｂの信号入力
電極１２ｃに接続されている。詳細にいえば、抵抗性整
合補正回路１１２は、一方で伝送線路１４ｂの一端１４
ｅに金属ワイヤ１６ｄで接続されるとともに他端は高周
波基板１４ａ上に設けられた接続点１４ｆに金属ワイヤ
１６ｂで一旦接続され、接続点１４ｆからやはり金属ワ
イヤ１６ｃで光変調器部１２ｂの信号入力電極１２ｃに
接続されている。
【００７４】１８は終端抵抗で、一端で接地され他の一
端が金属ワイヤ１６ａにより信号入力電極１２ｃとワイ
ヤボンディングにより接続されている。２０は容量性整
合回路で、この容量性整合回路２０は金属ワイヤ１６ｅ
により高周波電気回路１４の一端１４ｅにシャント接続
されている。実施の形態１に示した符号と同じものは、
同じか相当のものである。この実施の形態１１から実施
の形態１５の容量性整合回路２０の容量は、伝送線路１
４ｂの一端１４ｅから光変調器付きレーザ素子１２側を
見たときに、所望の変調周波数近傍のインピーダンスを
規格化インピーダンス、すなわち終端抵抗１８の抵抗値
に近づけるように最適化することが必要である。
【００７５】つまり、この容量性整合回路２０の容量を
決定するには、まず上記構成の光変調器付き半導体レー
ザ装置１１０の周波数特性をシミュレーションによって
計算し、光変調器付きレーザ素子１２の光変調器部１２
ｂから終端抵抗１８側を見たインピーダンスが規格化イ
ンピーダンス、例えばこの場合は５０Ω、となるように
しながら、抵抗性整合補正回路１１２を光変調器部１２
ｂと高周波電気回路１４の一端１４ｅとの間に挿入して
変調周波数近傍の反射減衰量をできるだけ大きくしつ
つ、順方向伝達特性をよくするように容量性整合回路２
０の容量を定め、さらに必要に応じ光変調器付き半導体
レーザ装置１１０を組み立てた後に、周波数応答特性を
測定しながら容量性整合回路２０の容量を微調整するも
のである。
【００７６】具体的には、順方向伝達特性を改善するた
めのキャパシタンスの値の設定は、所定の変調周波数か
らこの変調周波数の、例えば２０％増しの周波数の領域
において、変調周波数の２０％増しの周波数の順方向伝
達特性を示すＳ２１が変調周波数のＳ２１の３ｄＢ低下
以内に収まるようにキャパシタンスを設定する。
【００７７】次の動作について説明する。この光変調器
付きレーザ装置１１０では、レーザ光の出射及び強度変
調の仕方は実施の形態１に説明したのと同じであるが、
実施の形態１では終端抵抗１８と容量性整合回路２０の
みで変調特性の改善をはかっており、容量性整合回路２
０の大きさ及び接続位置の決定が難しく、最適化に時間
がかかる場合があった。すなわち、容量性整合回路２０
を入れて最適化する際に図２のＳ１１のように変調周波
数近傍において反射減衰量は大きくなり反射特性は改善
されるが、変調周波数近傍及びここから高い範囲で往々
にして順方向伝達特性を示すＳ２１が高くなりすぎてし
まい、変調周波数近傍で図３に示す実線の（ａ）に示す
ように適度の大きさに調整することに時間がかかり、場
合によっては最適化が困難となる場合があった。
【００７８】これに対して、実施の形態１１では抵抗性
整合補正回路１１２を更に設けることにより、より簡単
に変調特性、例えば反射減衰特性及び変調光波形の消光
比特性、の改善を行うものである。すなわち、終端抵抗
１８によりＤＣあるいは比較的低周波でのインピーダン
ス整合を行い、伝送線路１４ｂの一端１４ｅと光変調器
部１２ｂの信号入力電極１２ｃとの間に、抵抗性整合補
正回路１１２を直列に接続することにより、全周波数に
亘って反射減衰量が大きくなり、反射特性を向上させる
ことができる。これを実施の形態１の図２で説明すれ
ば、反射減衰量を示すＳ１１の値を負号の大きくなる方
向、図２のグラフで言えば、点線で示された（ｂ）の曲
線が下方に移動することとなる。
【００７９】しかしこれのみでは、信号が単に減衰して
しまい、通過特性、言い換えれば変調周波数近傍で順方
向伝達特性が劣化する。これを実施の形態１の図３で説
明すれば、 Ｓ２１の値が一様に小さくなる、つまり点
線で示された（ｂ）の曲線が下方に移動することとな
る。このため変調光波形の消光比特性が劣化する。そこ
で、高周波電気回路１４の一端１４ｅに容量性整合回路
２０をシャント接続し、容量性整合回路２０により変調
周波数近傍及びここから高い範囲でレスポンスを向上さ
せ、図３で説明すれば、 順方向伝達特性を示すＳ２１
を図３の実線（ａ）で示される程度に適宜に高くなるよ
うに、キャパシタンスの値を調整する。これにより変調
周波数近傍及びここから高い範囲で抵抗性整合補正回路
１１２による順方向伝達特性の劣化を補償し、変調光波
形の消光比の劣化を補うことができる。
【００８０】また、この実施の形態の場合、容量性整合
回路２０と抵抗性整合補正回路１１２とを備えているた
めに、所望の反射減衰量と順方向伝達特性とを得るため
に必要なキャパシタンスの値は、実施の形態１の場合の
ように容量性整合回路２０のみでインピーダンス整合を
取る場合に比べて、より小さくすることができる。容量
性整合回路２０のキャパシタンスの値が大きくなると、
変調光波形にリンギングが生じ、波形が劣化する傾向が
あるが、実施の形態１１ではキャパシタンスを比較的小
さくできるので、変調光波形の劣化を抑制することがで
きる。
【００８１】以上のようにこの実施の形態に係る変調器
付半導体レーザ装置は、より簡単に変調特性の調整を行
うことができので、変調特性が良く、またこの変調特性
の揃った歩留りの高い変調器付半導体レーザを構成する
ことができる。図１５はこの実施の形態をより具体的に
構成した変調器付半導体レーザ装置の平面図である。こ
こでは、容量性整合回路２０を伝送線路１４ｂの一端１
４ｅに近接して設けた開放形スタブ６８で形成し、抵抗
性整合補正回路１１２を伝送線路１４ｂの一端１４ｅと
高周波基板１４ａ上に設けられた接続点１４ｆとの間に
薄膜抵抗１３２で形成したものである。１３０はこの具
体例の変調器付半導体レーザ装置である。
【００８２】このような構成にすることにより、開放形
スタブ６８と伝送線路１４ｂとは同時に形成でき、薄膜
抵抗１３２も高周波基板１４ａ上に一体的に形成され、
部品点数が少なくなり、また製造が簡単で小型化でき
る。この実施の形態の具体例としては記載しなかった
が、この実施の形態に使用した容量性整合回路２０とし
て実施の形態２から６に使用したキャパシタを使用して
も良い。
【００８３】実施の形態１２ 図１６はこの発明に係る光変調器の平面図である。この
実施の形態に係る光変調器は、容量性整合回路のみで光
変調器の変調特性を良くするのではなく、更に抵抗性整
合補正回路を高周波電気回路の端部と光変調器との間に
直列に挿入することにより、反射減衰量を大きくしつつ
変調光波形の劣化を抑制し、優れた変調特性を得るもの
である。図１６において、１４０は光変調器である。伝
送線路１４ｂの一端１４ｅは、直列に接続された抵抗性
整合補正回路１１２を介して、光変調器素子７２の信号
入力電極１２ｃに接続されている。
【００８４】抵抗性整合補正回路１１２は、一方で伝送
線路１４ｂの一端１４ｅに金属ワイヤ１６ｄで接続され
るとともに他端は高周波基板１４ａ上に設けられた接続
点１４ｆに金属ワイヤ１６ｂで一旦接続され、接続点１
４ｆからやはり金属ワイヤ１６ｃで光変調器素子７２の
信号入力電極１２ｃに接続されている。２０は容量性整
合回路で、この容量性整合回路２０は金属ワイヤ１６ｅ
により高周波電気回路１４の一端１４ｅによりシャント
接続されている。実施の形態８に示した符号と同じもの
は同じか相当のものである。
【００８５】この変調器１４０では、容量性整合回路２
０は、例えばチップコンデンサーである。この容量性整
合回路２０は既に記載した実施の形態２、３、４、５、
及び６に記載したチップコンデンサーでも良い。また実
施の形態１１と同様に抵抗性整合補正回路１１２を薄膜
抵抗で形成し、容量性整合回路２０を開放形スタブで形
成してもよい。このように構成された光変調器１４０
は、実施の形態８と同様に動作し、容量性整合回路２０
及び抵抗性整合回路１１２を、実施の形態１１の光変調
器付半導体レーザ１１０において説明したのと同様に調
整することにより、より簡単に変調特性の調整を行うこ
とができ、変調特性が良く、またこの変調特性の揃った
歩留りの高い変調器を構成することができる。
【００８６】実施の形態１３ 図１７はこの発明に係るフォトダイオード装置の平面図
である。この実施の形態に係るフォトダイオード装置
は、容量性整合回路のみでフォトダイオード装置の変換
特性を良くするのではなく、更に抵抗性整合補正回路を
高周波電気回路の端部とフォトダイオードとの間に直列
に挿入することにより、反射減衰量を大きくしつつ高速
での光／電気変換特性を向上するものである。図１７に
おいて、１５０はフォトダイオード装置である。伝送線
路１４ｂの一端１４ｅは、直列に接続された抵抗性整合
補正回路１１２を介して、フォトダイオード８２の信号
出力電極８８に接続されている。
【００８７】抵抗性整合補正回路１１２は、一方で伝送
線路１４ｂの一端１４ｅに金属ワイヤ１６ｄで接続され
るとともに他端は高周波基板１４ａ上に設けられた接続
点１４ｆに金属ワイヤ１６ｂで一旦接続され、接続点１
４ｆからやはり金属ワイヤ１６ｃでフォトダイオード８
２の信号出力電極８８に接続されている。
【００８８】２０は容量性整合回路で、この容量性整合
回路２０は金属ワイヤ１６ｅにより高周波電気回路１４
の一端１４ｅによりシャント接続されている。実施の形
態９に示した符号と同じものは同じか相当のものであ
る。このフォトダイオード装置１５０では、容量性整合
回路２０は、例えばチップコンデンサーである。この容
量性整合回路２０は既に記載した実施の形態２、３、
４、５、及び６に記載したチップコンデンサーでも良
い。また実施の形態１１と同様に抵抗性整合補正回路１
１２を薄膜抵抗で形成し、容量性整合回路２０を開放形
スタブで形成してもよい。
【００８９】このように構成されたフォトダイオード装
置１５０は、実施の形態９と同様に動作し、容量性整合
回路２０及び抵抗性整合回路１１２を、実施の形態１１
のと同様に調整することにより、より簡単に変換特性の
調整を行うことができ、高速での光／電気変換特性が良
く、またこの変換特性の揃った歩留りの高いフォトダイ
オード装置を構成することができる。
【００９０】実施の形態１４ この実施の形態は、実施の形態１１における光変調器付
き半導体レーザをフリップチップ型の光変調器付き半導
体レーザとしたもので、ワイヤの接続に基づくインダク
タンスの変動を少なくしたものである。図１８はこの実
施の形態に係るフリップチップ型光変調器付き半導体レ
ーザ装置の平面図である。図１９は図１８のＸＩＸ−Ｘ
ＩＸ断面における光変調器付き半導体レーザ装置の断面
図である。
【００９１】図１８及び図１９の構成は、実施の形態１
０における図１２及び図１３の構成と大略同じである
が、信号入力側の伝送線路１４ｂの一端１４ｅの近傍に
開放形スタブ６８が設けられ、この一端１４ｅと光変調
器部９２ｂの信号入力電極１００ａとの間に薄膜抵抗１
３２が設けられた点が異なる構成である。１６０はフリ
ップチップ型変調器付半導体レーザ装置であり、高周波
電気回路１４をマイクロストリップ線路としたものであ
る。
【００９２】図１８において、高周波回路基板１４ａ上
に、変調電気信号２６が印加される信号入力側の伝送線
路１４ｂの一端１４ｅの近傍に開放形スタブ６８が設け
られ、伝送線路１４ｂの一端１４ｅに抵抗性整合補正回
路としての薄膜抵抗１３２が接続され、この薄膜抵抗１
３２を介して更に伝送線路１４ｂが延びている。この延
長された伝送線路１４ｂとスルーホール９８を介して接
地されている伝送線路１４ｂとが終端抵抗１８の薄膜抵
抗９６を介して接続されている。この信号入力側の延長
された伝送線路１４ｂ上に終端抵抗１８の薄膜抵抗９６
と抵抗性整合補正回路の薄膜抵抗１３２との間に光変調
器部９２ｂの信号入力電極１００ａが、また接地側の伝
送線路１４ｂ上には終端抵抗１８の薄膜抵抗９６とスル
ーホール９８との間には光変調器部９２ｂの接地電極１
００ｂが、それぞれはんだ１０２により接続されてい
る。
【００９３】またレーザ配線層１０４上には半導体レー
ザ部９２ａのレーザ入力電極１００ｃがはんだ１０２に
より接続されている。ここで一端１４ｅを伝送線路１６
ｂの端部とするのは、信号入力側と接地側とで伝送線路
１４ｂが一続きのように見えるが、終端抵抗１８の抵抗
体９６を介して接続しているので、電気的には伝送線路
１４ｂの端部になっているからである。このフリップチ
ップ型変調器付半導体レーザ装置１６０は、信号入力電
極１００ａや接地電極１００ｂが、それぞれはんだ１０
２を介して高周波電気回路１４の伝送線路１４ｂと接続
される。このため金属ワイヤ１６で接続されるよりも、
接続導体のインダクタンスが小さくなる。さらには金属
ワイヤで接続する場合と比較して寄生容量が安定するの
で容量のバラツキが少なくなる。従って高速での変調特
性が良好で歩留りも高い構成とすることができる。
【００９４】図２０はこの実施の形態に係る他の変形例
の光変調器付き半導体レーザ装置の平面図である。図２
１は図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ断面における光変調器付き
半導体レーザ装置の断面図である。この変形例は高周波
電気回路１４をマイクロストリップ線路とした図１８お
よび１９の光変調器付き半導体レーザ装置１６０を、高
周波電気回路１４をコプレナ線路で構成したものであ
る。１７０は光変調器付き半導体レーザ装置であり、１
４ｇは接地線路である。
【００９５】このような構成にすることにより、高周波
電気回路１４をマイクロストリップ線路とした光変調器
付き半導体レーザ装置１６０の有する効果に加えて、終
端抵抗１８の薄膜抵抗９６を光変調器付き半導体レーザ
素子９２と重ならないようにずらして配置できる。従っ
て光変調器付き半導体レーザ素子９２が終端抵抗１８の
薄膜抵抗９６が発生させる発熱の影響を受けにくくする
ことができ、光変調器付き半導体レーザ素子の安定動作
を確保することができ、延いて光変調器付き半導体レー
ザ装置の信頼性を高めることができる。
【００９６】実施の形態１５ この実施の形態は、実施の形態１４の終端抵抗としての
薄膜抵抗を基板側面に設けるようにしたもので、終端抵
抗を構成する上でのインダクタンス成分をできるだけ少
なくし、またワイヤ接続に基づくインダクタンスの変動
を少なくすることで変調特性のバラツキの少ない製品を
構成して歩留りを高めるとともに、終端抵抗と半導体レ
ーザ素子との距離をできるだけ離し、終端抵抗の発熱の
影響を半導体レーザ素子になるべく及ぼさないようにす
ることにより、光変調器付き半導体レーザ素子の安定動
作を確保し、延いては光変調器付き半導体レーザ装置の
信頼性を高めたものである。
【００９７】図２２はこの実施の形態に係るフリップチ
ップ型光変調器付き半導体レーザ装置の平面図である。
図２３は図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ断面における
光変調器付き半導体レーザ装置の断面図である。この構
成は高周波電気回路としてマイクロストリップ線路を用
いた構成である。図２２において１８０はフリップチッ
プ型光変調器付き半導体レーザ装置である。１８２は信
号側高周波電気回路、１８４は接地側高周波電気回路
で、これらは互いに分離され、対向して配置されてい
る。信号側高周波電気回路１８２は、高周波回路基板１
４ａ上に変調電気信号２６が印加される信号入力側の伝
送線路１４ｂが延びている。この伝送線路１４ｂの一端
１４ｅの近傍に開放形スタブ６８が設けられ、この伝送
線路１４ｂの一端１４ｅに抵抗性整合補正回路としての
薄膜抵抗１３２が接続され、この薄膜抵抗１３２を介し
て更に伝送線路１４ｂが延びている。一方、接地側高周
波電気回路１８４は表裏面に接地線路１４ｇを設けスル
ーホール９８を介して接続している。
【００９８】フリップチップ型光変調器付き半導体レー
ザ素子９２は、光変調器部９２ｂの信号入力電極１００
ａが信号側高周波電気回路１８２の薄膜抵抗９６と抵抗
性整合補正回路の薄膜抵抗１３２との間に、また光変調
器部９２ｂの接地電極１００ｂが接地側高周波電気回路
１８４の表面の接地線路１４ｇ上にそれぞれはんだ１０
２により接続されている。またレーザ入力電極１００ｃ
が、信号側高周波電気回路１８２の高周波回路基板１４
ａ上に設けられたレーザ配線層１０４上に、はんだ１０
２により接続されている。このフリップチップ型光変調
器付半導体レーザ装置１８０は、信号入力電極１００ａ
や接地電極１００ｂが、終端抵抗としての薄膜抵抗９６
を高周波回路基板１４ａ側面に設けるようにしたので、
終端抵抗１８のインダクタンスが小さくなる。 さらに
は金属ワイヤで接続する場合と比較して寄生容量が安定
するので、キャパシタンスのバラツキが少なくなる。従
って高速での変調特性が良好で歩留りも高い構成とする
ことができる。
【００９９】また実施の形態１４の図１８の構成のよう
に高周波回路基板１４ａ表面に終端抵抗としての薄膜抵
抗９６を設けると、マイクロストリップ線路の場合に
は、光変調器部９２ｂの信号入力電極１００ａと接地電
極１００ｂとの間に薄膜抵抗９６を設ける必要があり、
光変調器部９２ｂと極めて近接した位置に設けざるを得
ない。しかしこの実施の形態１５では、薄膜抵抗９６を
高周波回路基板１４ａ側面に設けるようにしたので、薄
膜抵抗９６と光変調器部９２ｂとの距離を大きく取るこ
とができ、光変調器部９２ｂが終端抵抗としての薄膜抵
抗９６の発熱の影響を受けにくくすることができるか
ら、光変調器付き半導体レーザ素子９２の安定動作を確
保することができ、延いて光変調器付き半導体レーザの
信頼性を高めることができる。
【０１００】図２４は、この実施の形態の他の構成であ
るフリップチップ型光変調器付半導体レーザ装置で、信
号側高周波電気回路１８２をコプレナ線路で構成したも
のである。この構成では、図２２の構成と高周波回路基
板１４ａ上に設けられた信号入力側の伝送線路１４ｂが
接地線路１４ｇに挟まれている点が異なっている。また
図２４のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ断面での光変調器付半導体
レーザ装置の断面図は図２３と同様になる。そして実施
の形態１４の図２０の構成と比較すると終端抵抗１８の
インダクタンスの低減という点では同様の効果を奏して
いるが、コプレナ線路を用いる場合においても線路の形
態によっては必ずしも光変調器付き半導体レーザ素子９
２と終端抵抗としての薄膜抵抗９６とを重ならないよう
にずらせることができない場合も生じることを考える
と、この図２４の構成では線路の形態によらずに、終端
抵抗１８から発生する熱の影響を少なくすることができ
るので、とくに回路の形態によってインピーダンスの値
が大きく変動する高周波回路においては、回路構成の設
計の自由度が高くなるという効果を奏することになる。
フリップチップ型光電変換半導体装置としてここでは光
変調器付き半導体レーザ装置について説明したが、光変
調器や受光素子においても同様に構成でき、同様の効果
がある。
【０１０１】
【発明の効果】この発明に係る光電変換半導体装置は以
上に説明したような構成を備えているので、以下のよう
な効果を有する。この発明に係る光電変換半導体装置
は、半導体素子に近接する端部を有し、この端部であっ
て半導体素子が有する電気信号端子に最も近接する部位
を接続点とし、導電体を介して電気信号端子に接続され
た高周波電気信号回路と、導電体を介して一端が半導体
素子の電気信号端子と接続され他の一端が接地された抵
抗性整合回路と、高周波電気信号回路の端部の接続点に
接続され、接続点から見た半導体素子側のインピーダン
スが抵抗性整合回路の規格化インピーダンスとなるよう
に定められたインピーダンスを有する容量性整合回路
と、を備えたもので、この構成を備えることによりＤＣ
から変調周波数に至る広帯域に亘って光電変換半導体装
置の反射減衰量を大きく、またカットオフ周波数を高く
することができる。延いてはＤＣから変調周波数に至る
広帯域に亘って変調特性に優れた光電変換半導体装置を
構成することができる。
【０１０２】さらに半導体素子を光変調器素子としたも
のであり、この構成を備えることにより、ＤＣから変調
周波数に至る広帯域に亘って光変調器の反射減衰量を大
きく、またカットオフ周波数を高くすることができる。
このためＤＣから変調周波数に至る広帯域に亘って変調
特性に優れた光変調器を構成することができる。
【０１０３】またさらに、半導体素子を光変調器集積半
導体レーザ素子とし、かつ半導体素子の電気信号端子を
光変調器集積半導体レーザ素子の光変調器部に配設した
ものであり、この構成を備えることにより、ＤＣから変
調周波数に至る広帯域に亘って光変調器集積半導体レー
ザ装置の反射減衰量を大きく、またカットオフ周波数を
高くすることができる。このためＤＣから変調周波数に
至る広帯域に亘って変調特性に優れた光変調器集積半導
体レーザ装置を構成することができる。
【０１０４】またさらに、半導体素子を受光素子とした
ものであり、この構成を備えることにより、ＤＣから変
調周波数に至る広帯域に亘って受光装置の反射減衰量を
大きく、またカットオフ周波数を高くすることができ
る。このためＤＣから変調周波数に至る広帯域に亘って
変調特性に優れた受光装置を構成することができる。
【０１０５】またさらに、半導体素子をフリップチップ
型半導体素子としたもので、金属ワイヤで接続されるよ
りも、半導体素子の電極が伝送線路の一端とより近接
し、また金属ワイヤで接続する場合と比較して寄生容量
が安定し、容量性整合回路で調整すべき容量のバラツキ
が少なくなる。延いては歩留りの高い光電変換半導体装
置を構成することができる。
【０１０６】またさらに、導電体を導電線としたので、
現状の半導体素子に仕様変更せずに適用できる。延いて
は安価で、変調特性のよい光電変換半導体装置を構成す
ることができる。
【０１０７】またさらに、容量性整合回路をチップコン
デンサとしたので、容量性整合回路を実装しやすい。延
いては安価で、変調特性のよい光電変換半導体装置を構
成することができる。
【０１０８】さらに、チップコンデンサを容量調整可能
なチップコンデンサとしたので、インピーダンス整合に
必要なチップコンデンサの容量を容易に微調整すること
が可能となる。延いては変調特性を最適化でき、歩留り
の向上を図ることができる。
【０１０９】またさらに容量性整合回路を高周波電気信
号回路の端部に配設された開放形スタブとしたので、伝
送線路と開放形スタブを一体的に構成でき、部品点数の
削減を図ることができる。延いては歩留りの高い光電変
換半導体装置を構成することができる。
【０１１０】さらに開放形スタブを容量調整可能な開放
形スタブとしたので、インピーダンス整合に必要な開放
形スタブの容量を容易に微調整することが可能となる。
延いては変調特性を最適化でき、歩留りの向上を図るこ
とができる。
【０１１１】また電気信号端子を有し光電信号変換を行
う半導体素子と、この半導体素子に近接する端部を有す
る高周波電気信号回路と、導電体を介して一端が半導体
素子の電気信号端子と接続され他の一端が接地された抵
抗性整合回路と、導電体を介して電気信号端子と高周波
電気信号回路の端部との間に接続された抵抗性整合補正
回路と、高周波電気信号回路の端部に接続され、所望の
周波数近傍の高周波電気信号回路の端部から見た半導体
素子側のインピーダンスが抵抗性整合回路の規格化イン
ピーダンスとなるように定められたインピーダンスを有
する容量性整合回路と、を備えたもので、反射減衰量を
大きくしつつ優れた光電信号変換特性を得るようにより
簡単に高周波回路の調整を行うことができる。このため
光電信号変換特性が良く、またこの光電信号変換特性の
揃った歩留りの高い光電変換半導体装置を構成すること
ができる。
【０１１２】さらに、半導体素子を光変調器素子とした
ものであり、この構成を備えることにより光変調器にお
いて反射減衰量を大きくしつつ変調光波形の劣化を抑制
する優れた変調特性を得るようにより簡単に高周波回路
の調整を行うことができる。このため変調特性が良く、
またこの変調特性の揃った歩留りの高い光変調器を構成
することができる。
【０１１３】またさらに半導体素子を光変調器集積半導
体レーザ素子とし、半導体素子の電気信号端子を光変調
器集積半導体レーザ素子の光変調器部に配設したもの
で、この構成を備えることにより光変調器集積半導体レ
ーザ装置において反射減衰量を大きくしつつ変調光波形
の劣化を抑制する優れた変調特性を得るようにより簡単
に高周波回路の調整を行うことができる。このため変調
特性が良く、またこの変調特性の揃った歩留りの高い光
変調器集積半導体レーザ装置を構成することができる。
【０１１４】またさらに半導体素子を受光素子としたも
のであり、この構成を備えることにより、光電変換半導
体装置において反射減衰量を大きくしつつ高速での光／
電気変換特性を得るようにより簡単に高周波回路の調整
を行うことができる。このため光／電気変換特性が良
く、またこの光／電気変換特性の揃った歩留りの高い受
光装置を構成することができる。
【０１１５】半導体素子をフリップチップ型半導体素子
としたもので、この構成を備えることにより金属ワイヤ
で接続する場合と比較して寄生容量が安定し、容量性整
合回路で調整すべき容量のバラツキが少なくなる。延い
ては歩留りの高い光電変換半導体装置を構成することが
できる。
【０１１６】またさらに容量性整合回路を高周波電気信
号回路の端部近傍に配設された開放形スタブとしたもの
で、この構成を備えることにより伝送線路と開放形スタ
ブとを一体的に構成でき、部品点数の削減を図ることが
できる。延いては安価で小型の光電変換半導体装置を構
成することができる。
【０１１７】またさらに抵抗性整合補正回路を高周波電
気信号回路の端部近傍に配設された薄膜抵抗としたもの
で、この構成を備えることにより伝送線路と薄膜抵抗と
を一体的に構成でき、部品点数の削減を図ることができ
る。延いては安価で小型の光電変換半導体装置を構成す
ることができる。
【０１１８】またさらに抵抗性整合回路を高周波電気信
号回路を構成する回路基板側面上に配設された薄膜抵抗
としたもので、この構成を備えることにより半導体素子
と抵抗性整合回路の抵抗体との距離を大きくとることが
できる。抵抗性整合回路の熱的影響が少なく動作の安定
した信頼性の高い光電変換半導体装置を構成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ装
置の平面図である。
【図２】 この発明に係る光変調器付きレーザ装置の入
力側反射特性を示すグラフである。
【図３】 この発明に係る光変調器付きレーザ装置の順
方向伝達特性を示すグラフである。
【図４】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ装
置の平面図である。
【図５】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ装
置の平面図である。
【図６】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ装
置の平面図である。
【図７】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ装
置の平面図である。
【図８】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ装
置の平面図である。
【図９】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ装
置の平面図である。
【図１０】 この発明に係る光変調器の平面図である。
【図１１】 この発明に係るフォトダイオード装置の平
面図である。
【図１２】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の平面図である。
【図１３】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の、図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面での断
面図である。
【図１４】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の平面図である。
【図１５】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の平面図である。
【図１６】 この発明に係る光変調器の平面図である。
【図１７】 この発明に係るフォトダイオード装置の平
面図である。
【図１８】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の平面図である。
【図１９】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の、図１８におけるＸＩＸ−ＸＩＸ断面での断面図
である。
【図２０】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の平面図である。
【図２１】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の、図２０におけるＸＸＩ−ＸＸＩ断面での断面図
である。
【図２２】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の平面図である。
【図２３】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の、図２２におけるＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ断面で
の断面図である。
【図２４】 この発明に係る光変調器付き半導体レーザ
装置の平面図である。
【図２５】 従来の光変調器の平面図である。
【符号の説明】
１２ 光変調器付きレーザ素子、 １４ 高周波電気
回路、 １８ 終端抵抗、 ２０ 容量性整合回
路、 ７２ 光変調器素子、 ８２ フォトダイオ
ード、 ９２ フリップチップ型光変調器付き半導体
レーザ、 １６金属ワイヤ、 ４２ チップコンデ
ンサ、 ５２ チップコンデンサ、６８ 開放形スタ
ブ、 １１２ 抵抗性整合補正回路

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光電信号変換を行う半導体素子と、 この半導体素子に近接する端部を有し、この端部であっ
    て上記半導体素子が有する電気信号端子に最も近接する
    部位を接続点とし、導電体を介して上記電気信号端子に
    接続された高周波電気信号回路と、 導電体を介して一端が半導体素子の上記電気信号端子と
    接続され他の一端が接地された抵抗性整合回路と、 高周波電気信号回路の端部の上記接続点に接続され、上
    記接続点から見た半導体素子側のインピーダンスが上記
    抵抗性整合回路の規格化インピーダンスとなるように定
    められたインピーダンスを有する容量性整合回路と、を
    備えた光電変換半導体装置。
  2. 【請求項２】 半導体素子が光変調器素子であることを
    特徴とする請求項１記載の光電変換半導体装置。
  3. 【請求項３】 半導体素子が光変調器集積半導体レーザ
    素子で、半導体素子の電気信号端子が上記光変調器集積
    半導体レーザ素子の光変調器部に配設されたことを特徴
    とする請求項１記載の光電変換半導体装置。
  4. 【請求項４】 半導体素子が受光素子であることを特徴
    とする請求項１記載の光電変換半導体装置。
  5. 【請求項５】 半導体素子がフリップチップ型半導体素
    子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
    項に記載の光電変換半導体装置。
  6. 【請求項６】 導電体が導電線であることを特徴とする
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換半導体
    装置。
  7. 【請求項７】 容量性整合回路がチップコンデンサであ
    ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記
    載の光電変換半導体装置。
  8. 【請求項８】 チップコンデンサが容量調整可能なチッ
    プコンデンサであることを特徴とする請求項７記載の光
    電変換半導体装置。
  9. 【請求項９】 容量性整合回路が高周波電気信号回路の
    端部に配設された開放形スタブであることを特徴とする
    請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換半導体
    装置。
  10. 【請求項１０】 開放形スタブが容量調整可能な開放形
    スタブであることを特徴とする請求項９記載の光電変換
    半導体装置。
  11. 【請求項１１】 電気信号端子を有し光電信号変換を行
    う半導体素子と、 この半導体素子に近接する端部を有する高周波電気信号
    回路と、 導電体を介して一端が半導体素子の上記電気信号端子と
    接続され他の一端が接地された抵抗性整合回路と、 導電体を介して上記電気信号端子と高周波電気信号回路
    の上記端部との間に接続された抵抗性整合補正回路と、 高周波電気信号回路の上記端部に接続され、所望の周波
    数近傍の上記端部から見た半導体素子側のインピーダン
    スが上記抵抗性整合回路の規格化インピーダンスとなる
    ように定められたインピーダンスを有する容量性整合回
    路と、を備えた光電変換半導体装置。
  12. 【請求項１２】 半導体素子が光変調器素子であること
    を特徴とする請求項１１記載の光電変換半導体装置。
  13. 【請求項１３】 半導体素子が光変調器集積半導体レー
    ザ素子で、半導体素子の電気信号端子が上記光変調器集
    積半導体レーザ素子の光変調器部に配設されたことを特
    徴とする請求項１１記載の光電変換半導体装置。
  14. 【請求項１４】 半導体素子が受光素子であることを特
    徴とする請求項１１記載の光電変換半導体装置。
  15. 【請求項１５】 半導体素子がフリップチップ型半導体
    素子であることを特徴とする請求項１１ないし１４のい
    ずれか１項に記載の光電変換半導体装置。
  16. 【請求項１６】 容量性整合回路が高周波電気信号回路
    の端部近傍に配設された開放形スタブであることを特徴
    とする請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載の光
    電変換半導体装置。
  17. 【請求項１７】 抵抗性整合補正回路が高周波電気信号
    回路の端部近傍に配設された薄膜抵抗であることを特徴
    とする請求項１１ないし１６のいずれか１項に記載の光
    電変換半導体装置。
  18. 【請求項１８】 抵抗性整合回路が高周波電気信号回路
    を構成する回路基板側面上に配設された薄膜抵抗である
    ことを特徴とする請求項１１ないし１７のいずれか１項
    に記載の光電変換半導体装置。
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