JP2003014994A - マルチチャンネル光素子搭載基板および光通信モジュール - Google Patents

マルチチャンネル光素子搭載基板および光通信モジュール

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JP2003014994A
JP2003014994A JP2001202906A JP2001202906A JP2003014994A JP 2003014994 A JP2003014994 A JP 2003014994A JP 2001202906 A JP2001202906 A JP 2001202906A JP 2001202906 A JP2001202906 A JP 2001202906A JP 2003014994 A JP2003014994 A JP 2003014994A
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wiring
optical
power supply
interval
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Masato Anakura
正人 穴倉
Kazuyuki Nagatsuma
一之 長妻
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】共通電極構造に起因した共通インピーダンスと
信号配線ワイヤ間の電磁誘導によるチャンネル間クロス
トークを抑制する。 【解決手段】複数あるいはアレイ状の光素子を実装する
マルチチャンネル実装基板上の各チャンネルの電源配線
あるいは接地配線を分離する。また信号配線間の電磁誘
導によるチャンネル間クロストークを抑制するために、
自チャンネルの信号配線と電源配線あるいは接地配線の
間隔を隣接する光素子の搭載間隔あるいはチャンネルピ
ッチ間隔の１／２以下とするか、自チャンネルの信号配
線と電源配線あるいは接地配線の間隔を自チャンネルの
電源配線あるいは接地配線と隣接チャンネルの信号配線
の間隔、または隣接する自チャンネルの電源配線あるい
は接地配線と隣接チャンネルの電源配線あるいは接地配
線の間隔よりも小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信分野に属し、
特に多チャンネルの光素子を搭載する基板、光素子を搭
載した実装体、およびそれらを用いた光通信モジュール
に関する。
【０００２】
【従来の技術】インターネットの急速な普及に伴い、サ
ービスプロバイダーのバックボーン光ネットワークの伝
送容量は急成長している。そのため、大容量のルータや
光多重伝送装置等が置かれる局舎内では、各装置内ある
いは装置間を接続する大容量かつ低価格の光モジュール
への需要が高まっている。
【０００３】従来、装置内あるいは装置間の大容量光接
続には、１２芯までのリボンファイバを用いた並列の光
モジュールが広く用いられていた。しかしながら、これ
らのモジュールではリボンファイバとの光結合の観点か
ら、チャンネル間隔２５０μｍのアレイ状の光素子が用
いられており、電源あるいは接地電極を共通としてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術においてチャンネル当たり数Ｇｂｉｔ／ｓ程度の伝送
速度あれば、共通電極構造に起因した共通インピーダン
スや信号配線ワイヤ間の電磁誘導によるチャンネル間ク
ロストークはあまり問題とならなかったが、チャンネル
当たり数Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速化をはかると、共通電
極構造に起因した共通インピーダンスと信号配線ワイヤ
間の電磁誘導によるチャンネル間クロストークが発生す
るという、大きな問題があった。
【０００５】本発明の課題は、共通インピーダンスと電
磁誘導によるチャンネル間クロストークを改善したマル
チチャンネルの光通信モジュールを提供することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、共通インピーダンスによるチャンネル間
クロストークを抑制する手段として、複数あるいはアレ
イ状の光素子を実装するマルチチャンネル搭載基板上の
各チャンネルの電源配線あるいは接地配線を分離する。
さらに信号配線間の電磁誘導によるチャンネル間クロス
トークを抑制するために、自チャンネルの信号配線と電
源配線あるいは接地配線の間隔を隣接する光素子の搭載
間隔あるいはチャンネルピッチ間隔の１／２以下とする
か、自チャンネルの信号配線と電源配線あるいは接地配
線との間隔を自チャンネルの電源配線あるいは接地配線
と隣接チャンネルの信号配線との間隔、または隣接する
自チャンネルの電源配線あるいは接地配線と隣接チャン
ネルの電源配線あるいは接地配線の間隔以下とする。
【０００７】搭載基板材料として、実装コスト低減に有
利なパッシブアライメント実装ができ、光導波路等から
なる光回路の一体化や光ファイバ固定用のＶ溝の作製が
容易で、放熱性のよいＳｉを用いる。
【０００８】上記搭載基板上に複数あるいはアレイ状の
光素子を搭載し、マルチチャンネル光素子実装体を形成
し、この実装体とＩＣを組み合わせることで、チャンネ
ル当たり数Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速化においてもチャン
ネル間クロストークを十分に抑制できる光通信モジュー
ルを実現する。
【０００９】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明の一実
施例である４チャンネル並列光送信モジュールの斜視構
造図である。実装基板１は、リボンファイバのチャンネ
ル間隔である２５０μｍから半導体レーザ２の搭載間隔
である１ｍｍに間隔を拡大する機能を有する光導波路６
と、Ｓｉ基板７と、半導体レーザ２を搭載するＳｉテラ
ス８と、Ｓｉテラス８上の電源電極または接地電極９か
ら構成される。
【００１０】本実施例は光素子から直接信号線を取り出
し、Ｓｉテラス８上には各チャンネルの電源電極または
接地電極９が１つ形成されている場合の一例である。半
導体レーザ２は片面から信号線、もう一方の面から電源
線あるいは接地線を取り出せる構造となっている。ま
た、本実施例では実装基板１上に４つの半導体レーザ２
をパッシブアライメント法により実装している。
【００１１】次にこの基板をパッケージ内に収容し、半
導体レーザ２の信号電極とレーザドライバＩＣ１０の電
極パッド５をＡｕワイヤ３で、また電源電極または接地
電極９とレーザドライバＩＣ１０の電極パッド５をＡｕ
ワイヤ４でボンディングした。その後４芯のリボンファ
イバを接続した。
【００１２】図２は上述図１の上面図である。半導体レ
ーザ２の搭載間隔ａは１ｍｍであり、信号配線であるＡ
ｕワイヤ３と電源または接地配線であるＡｕワイヤ４と
の間隔ｂは３００μｍである。したがって、ｂ≦ａ／２
の関係が成り立っている。
【００１３】本実施例の光モジュールのチャンネル間ク
ロストークを評価したところ、十分に抑制されており、
光波形の劣化や受信感度劣化はほとんど認められなかっ
た。本実施例では光素子に半導体レーザ、ＩＣとしてレ
ーザドライバＩＣを用いたが、面発光レーザ、光変調器
集積レーザや受光素子等の光素子、プリアンプ等のＩＣ
を用いても同様である。
【００１４】また、実装基板の光導波路として、図８に
示す光カップラーを有する実装基板２１や図９に示すＡ
ＷＧ（Arrayed Wave Guide）を有する実装基板２２を
用いても同様である。実装基板として光導波路構造を有
するのではなく、図１０に示すように光ファイバを固定
するＶ溝を集積した実装基板２３を用いても同様であ
る。
【００１５】また、本実施例ではチャンネル数が４であ
ったが複数であれば同様の効果が得られる。また、基板
材としてＳｉを用いたが、アルミナ等のセラミック材料
を用いても同様である。 （実施例２）図３は本発明の一実施例である４チャンネ
ル並列光送信モジュールの上面構造図である。実装基板
１３は、リボンファイバのチャンネル間隔である２５０
μｍから半導体レーザ１２の搭載間隔である１ｍｍに間
隔を拡大する機能を有する光導波路と、半導体レーザ１
２を搭載するＳｉテラス８と、Ｓｉテラス８上の電源電
極または接地電極９と、信号線電極１１から構成され
る。
【００１６】本実施例はＳｉテラス８上に各チャンネル
ごとの電源電極または接地電極９が１つ、信号線電極が
１つ形成されている場合の一例である。半導体レーザ１
２は片面から信号線および電源線または接地線を取り出
せる構造となっている。本実施例においても実装基板１
３上に４つの半導体レーザ１２をパッシブアライメント
法により実装している。
【００１７】次にこの基板をパッケージ内に収容し、信
号線電極１１とレーザドライバＩＣ１０の電極パッド５
をＡｕワイヤ３で、また電源電極または接地電極９とレ
ーザドライバＩＣ１０の電極パッド５をＡｕワイヤ４で
ボンディングした。その後４芯のリボンファイバを接続
した。
【００１８】半導体レーザ１２の搭載間隔ａは１ｍｍで
あり、信号配線である信号線電極１１あるいはＡｕワイ
ヤ３と、電源電極または接地電極９あるいはＡｕワイヤ
４との間隔ｂは３００μｍである。したがって、ｂ≦ａ
／２の関係が成り立っている。
【００１９】本実施例の光モジュールのチャンネル間ク
ロストークを評価したところ、十分に抑制されており、
光波形の劣化や受信感度劣化はほとんど認められなかっ
た。
【００２０】本実施例では光素子に半導体レーザ、ＩＣ
としてレーザドライバＩＣを用いたが、面発光レーザ、
光変調器集積レーザや受光素子等の光素子、プリアンプ
等のＩＣを用いても同様である。また、実装基板の光導
波路として、図８に示す光カップラーを有する実装基板
２１や図９に示すＡＷＧを有する実装基板２２を用いて
も同様である。実装基板として図１０に示すように光導
波路構造を有するのではなく、光ファイバを固定するＶ
溝を集積した実装基板２３を用いても同様である。
【００２１】本実施例ではチャンネル数が４であったが
複数であれば同様の効果が得られる。また、基板材とし
てＳｉを用いたがアルミナ等のセラミック材料を用いて
も同様である。 （実施例３）図４は本発明の一実施例である４チャンネ
ル並列光送信モジュールの上面構造図である。実装基板
１４は、リボンファイバのチャンネル間隔である２５０
μｍから半導体レーザ２の搭載間隔である１ｍｍに間隔
を拡大する機能を有する光導波路と、半導体レーザ２を
搭載するＳｉテラス８と、Ｓｉテラス８上の電源電極ま
たは接地電極９および１６から構成される。本実施例は
光素子から直接信号線を取り出し、Ｓｉテラス８上には
各チャンネルごとに２つの電源電極または接地電極９お
よび１６が形成されている例である。半導体レーザ２は
片面から信号線、もう一方の面から電源線または接地線
を取り出せる構造となっている。本実施例においても、
実装基板１４上に４つの半導体レーザ２をパッシブアラ
イメント法により実装している。
【００２２】次にこの基板をパッケージ内に収容し、半
導体レーザ２の信号電極とレーザドライバＩＣ１０の電
極パッド５をＡｕワイヤ３で、また電源電極または接地
電極９および１６とレーザドライバＩＣ１０の電極パッ
ド５をＡｕワイヤ４および１５でボンディングした。そ
の後、４芯のリボンファイバを接続した。
【００２３】半導体レーザ２の搭載間隔ａは１ｍｍであ
り、信号配線であるＡｕワイヤ３と、電源電極または接
地電極９あるいはＡｕワイヤ４との間隔ｂは３００μｍ
である。また自チャンネルの電源配線あるいは接地配線
と隣接チャンネルの電源配線あるいは接地配線との間隔
ｄは４００μｍ、自チャンネルの電源配線あるいは接地
配線と隣接チャンネルの信号配線との間隔ｃは７００μ
ｍである。したがって、ｂ≦ｃまたはｂ≦ｄの関係が成
り立っている。
【００２４】本実施例の光モジュールのチャンネル間ク
ロストークを評価したところ、十分に抑制されており、
光波形の劣化や受信感度劣化はほとんど認められなかっ
た。
【００２５】本実施例では光素子に半導体レーザ、ＩＣ
としてレーザドライバＩＣを用いたが、面発光レーザ、
光変調器集積レーザや受光素子等の光素子、プリアンプ
等のＩＣを用いても同様である。また、実装基板の光導
波路として、図８に示す光カップラーを有する実装基板
２１や図９に示すＡＷＧを有する実装基板２２を用いて
も同様である。実装基板として図１０に示すように光導
波路構造を有するのではなく、光ファイバを固定するＶ
溝を集積した実装基板２３を用いても同様である。
【００２６】本実施例ではチャンネル数が４であったが
複数であれば同様の効果が得られる。また、基板材とし
てＳｉを用いたがアルミナ等のセラミック材料を用いて
も同様である。 （実施例４）図５は本発明の一実施例である４チャンネ
ル並列光送信モジュールの上面構造図である。実装基板
１７は、リボンファイバのチャンネル間隔である２５０
μｍから半導体レーザ１２の搭載間隔である１ｍｍに間
隔を拡大する機能を有する光導波路と、半導体レーザ１
２を搭載するＳｉテラス８と、Ｓｉテラス８上の電源電
極または接地電極９および１６と、信号線電極１８から
構成される。本実施例はＳｉテラス上に各チャンネルご
との電源電極または接地電極が２つ、信号線電極が１つ
形成されている場合の一例である。半導体レーザ１２は
片面から信号線および電源線または接地線を取り出せる
構造となっている。
【００２７】本実施例も実装基板１７上に４つの半導体
レーザ１２をパッシブアライメント法により実装した。
次にこの基板をパッケージ内に収容し、信号線電極１８
とレーザドライバＩＣ１０の電極パッド５をＡｕワイヤ
３で、また電源電極または接地電極９および１６とレー
ザドライバＩＣ１０の電極パッド５をＡｕワイヤ４およ
び１５でボンディングした。その後４芯のリボンファイ
バを接続した。
【００２８】半導体レーザ１２の搭載間隔ａは１ｍｍで
あり、信号配線である信号線電極１８あるいはＡｕワイ
ヤ３と、電源電極または接地電極９および１６あるいは
Ａｕワイヤ４との間隔ｂは３００μｍである。また自チ
ャンネルの電源配線あるいは接地配線と隣接チャンネル
の電源配線あるいは接地配線との間隔ｄは４００μｍ、
自チャンネルの電源配線あるいは接地配線と隣接チャン
ネルの信号配線との間隔ｃは７００μｍである。したが
って、ｂ≦ｃまたはｂ≦ｄの関係が成り立っている。
【００２９】本実施例の光モジュールのチャンネル間ク
ロストークを評価したところ、十分に抑制されており、
光波形の劣化や受信感度劣化はほとんど認められなかっ
た。
【００３０】本実施例では光素子に半導体レーザ、ＩＣ
としてレーザドライバＩＣを用いたが、面発光レーザ、
光変調器集積レーザや受光素子等の光素子、プリアンプ
等のＩＣを用いても同様である。また、実装基板の光導
波路として、図８に示す光カップラーを有する実装基板
２１や図９に示すＡＷＧを有する実装基板２２を用いて
も同様である。実装基板として図１０に示すように光導
波路構造を有するのではなく、光ファイバを固定するＶ
溝を集積した実装基板２３を用いても同様である。
【００３１】本実施例ではチャンネル数が４であったが
複数であれば同様の効果が得られる。また、基板材とし
てＳｉを用いたがアルミナ等のセラミック材料を用いて
も同様である。 （実施例５）図６は本発明の一実施例である４チャンネ
ル並列光送信モジュールの上面構造図である。実装基板
１３は、リボンファイバのチャンネル間隔である２５０
μｍからアレイ状半導体レーザ１９のチャンネル間隔で
ある１ｍｍに間隔を拡大する機能を有する光導波路と、
アレイ状半導体レーザ１９を搭載するＳｉテラス８と、
Ｓｉテラス８上の電源電極または接地電極９と、信号線
電極１１から構成される。
【００３２】本実施例はＳｉテラス上に各チャンネルご
との電源電極または接地電極が１つ、信号線電極が１つ
形成されている場合の一例である。アレイ状半導体レー
ザ１９は半絶縁性基板上に作製され、片面から信号線お
よび電源線または接地線を取り出せる構造となってい
る。
【００３３】実装基板１３上にアレイ状半導体レーザ１
９をパッシブアライメント法により実装した。次にこの
基板をパッケージ内に収容し、信号線電極１１とレーザ
ドライバＩＣ１０の電極パッド５をＡｕワイヤ３で、ま
た電源電極または接地電極９とレーザドライバＩＣ１０
の電極パッド５をＡｕワイヤ４でボンディングした。そ
の後４芯のリボンファイバを接続した。
【００３４】アレイ状半導体レーザ１９のチャンネル間
隔ａは１ｍｍであり、信号配線である信号線電極１１あ
るいはＡｕワイヤ３と、電源電極または接地電極９ある
いはＡｕワイヤ４との間隔ｂは３００μｍである。した
がって、ｂ≦ａ／２の関係が成り立っている。
【００３５】本実施例の光モジュールのチャンネル間ク
ロストークを評価したところ、十分に抑制されており、
光波形の劣化や受信感度劣化はほとんど認められなかっ
た。
【００３６】本実施例では光素子に半導体レーザ、ＩＣ
としてレーザドライバＩＣを用いたが、面発光レーザ、
光変調器集積レーザや受光素子等の光素子、プリアンプ
等のＩＣを用いても同様である。また、実装基板の光導
波路として、図８に示す光カップラーを有する実装基板
２１や図９に示すＡＷＧを有する実装基板２２を用いて
も同様である。実装基板として図１０に示すように光導
波路構造を有するのではなく、光ファイバを固定するＶ
溝を集積した実装基板２３を用いても同様である。
【００３７】本実施例ではチャンネル数が４であったが
複数であれば同様の効果が得られる。また、基板材とし
てＳｉを用いたがアルミナ等のセラミック材料を用いて
も同様である。 （実施例６）図７は本発明の一実施例である４チャンネ
ル並列光送信モジュールの上面構造図である。実装基板
１７は、リボンファイバのチャンネル間隔である２５０
μｍからアレイ状半導体レーザ２０のチャンネル間隔で
ある１ｍｍに間隔を拡大する機能を有する光導波路と、
アレイ状半導体レーザ２０を搭載するＳｉテラス８と、
Ｓｉテラス８上の電源電極または接地電極９および１６
と、信号線電極１８から構成される。本実施例はＳｉテ
ラス上に各チャンネルごとの電源電極または接地電極が
２つ、信号線電極が１つ形成されている場合の一例であ
る。アレイ状半導体レーザ２０は半絶縁性基板上に作製
され、片面から信号線および電源線または接地線を取り
出せる構造となっている。
【００３８】実装基板１７上にアレイ状半導体レーザ２
０をパッシブアライメント法により実装した。次にパッ
ケージに収容し、信号線電極１８とレーザドライバＩＣ
１０の電極パッド５をＡｕワイヤ３で、また電源電極ま
たは接地電極９および１６とレーザドライバＩＣ１０の
電極パッド５をＡｕワイヤ４および１５でボンディング
した。その後４芯のリボンファイバを接続した。
【００３９】アレイ状半導体レーザ２０のチャンネル間
隔ａは１ｍｍであり、信号配線である信号線電極１８あ
るいはＡｕワイヤ３と、電源電極または接地電極９およ
び１６あるいはＡｕワイヤ４との間隔ｂは３００μｍで
ある。また自チャンネルの電源配線あるいは接地配線と
隣接チャンネルの電源配線あるいは接地配線との間隔ｄ
は４００μｍ、自チャンネルの電源配線あるいは接地配
線と隣接チャンネルの信号配線との間隔ｃは７００μｍ
である。したがって、ｂ≦ｃまたはｂ≦ｄの関係が成り
立っている。
【００４０】本実施例の光モジュールのチャンネル間ク
ロストークを評価したところ、十分に抑制されており、
光波形の劣化や受信感度劣化はほとんど認められなかっ
た。
【００４１】本実施例では光素子に半導体レーザ、ＩＣ
としてレーザドライバＩＣを用いたが、面発光レーザ、
光変調器集積レーザや受光素子等の光素子、プリアンプ
等のＩＣを用いても同様である。また、実装基板の光導
波路として、図８に示す光カップラーを有する実装基板
２１や図９に示すＡＷＧを有する実装基板２２を用いて
も同様である。実装基板として図１０に示すように光導
波路構造を有するのではなく、光ファイバを固定するＶ
溝を集積した実装基板２３を用いても同様である。
【００４２】本実施例ではチャンネル数が４であったが
複数であれば同様の効果が得られる。また、基板材とし
てＳｉを用いたがアルミナ等のセラミック材料を用いて
も同様である。
【００４３】
【発明の効果】本発明のマルチチャンネル搭載基板、光
素子実装体および光通信モジュールを用いれば、共通電
極構造に起因した共通インピーダンスと信号配線ワイヤ
間の電磁誘導によるチャンネル間クロストークを改善で
き、チャンネル当たり数Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速化が可
能な光通信モジュールが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の光モジュールの斜視図。
【図２】本発明の一実施例の光モジュールの上面図。
【図３】本発明の一実施例の光モジュールの上面図。
【図４】本発明の一実施例の光モジュールの上面図。
【図５】本発明の一実施例の光モジュールの上面図。
【図６】本発明の一実施例の光モジュールの上面図。
【図７】本発明の一実施例の光モジュールの上面図。
【図８】本発明の一実施例の光モジュールの斜視図。
【図９】本発明の一実施例の光モジュールの斜視図。
【図１０】本発明の一実施例の光モジュールの斜視図。
【符号の説明】
１…実装基板、２…半導体レーザ２、３…Ａｕワイヤ、
４…Ａｕワイヤ、５…電極パッド、６…光導波路、７…
Ｓｉ基板、８…Ｓｉテラス、９…電源電極または接地電
極、１０…レーザドライバＩＣ、１１…信号線電極、１
２…半導体レーザ、１３…実装基板、１４…実装基板、
１５…Ａｕワイヤ、１６…電源電極または接地電極、１
７…実装基板、１８…信号線電極、１９…アレイ状半導
体レーザ、２０…アレイ状半導体レーザ、２１…実装基
板、２２…実装基板、２３…実装基板。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA11 DA02 DA03 DA04 DA06 DA12 5F073 AB04 AB15 AB25 AB28 FA06 FA13 FA15 FA16 FA27 FA28

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数あるいはアレイ状の光素子を実装する
    マルチチャンネル搭載基板において、各チャンネルごと
    に電源配線あるいは接地配線が分離され、自チャンネル
    の信号配線と電源配線あるいは接地配線との間隔が、隣
    接する光素子の搭載間隔あるいはチャンネルピッチ間隔
    の１／２以下であることを特徴とするマルチチャンネル
    光素子搭載基板。
  2. 【請求項２】複数あるいはアレイ状の光素子を実装する
    マルチチャンネルの搭載基板において、各チャンネルの
    電源配線あるいは接地配線が分離され、自チャンネルの
    信号配線と電源配線あるいは接地配線の間隔が、自チャ
    ンネルの電源配線あるいは接地配線と隣接チャンネルの
    信号配線の間隔、または隣接する自チャンネルの電源配
    線あるいは接地配線と隣接チャンネルの電源配線あるい
    は接地配線の間隔以下であることを特徴とするマルチチ
    ャンネル光素子搭載基板。
  3. 【請求項３】搭載基板の基板材料として少なくともＳｉ
    を有することを特徴とする請求項１あるいは請求項２記
    載のマルチチャンネル光素子搭載基板。
  4. 【請求項４】搭載基板に光ファイバを固定するための手
    段を有することを特徴とする請求項３記載のマルチチャ
    ンネル光素子搭載基板。
  5. 【請求項５】搭載基板に光導波路あるいは光回路構造を
    有することを特徴とする請求項３記載のマルチチャンネ
    ル光素子搭載基板。
  6. 【請求項６】搭載基板上に複数あるいはアレイ状の光素
    子を搭載した請求項４あるいは請求項５記載のマルチチ
    ャンネル光素子実装体。
  7. 【請求項７】請求項６記載のマルチチャンネル光素子実
    装体とＩＣを有することを特徴とする光通信モジュー
    ル。
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