JP2003324238A - レーザモジュールおよび光ネットワーク - Google Patents
レーザモジュールおよび光ネットワークInfo
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- 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
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザモジュールにおいて同一ビットを連続
して出力するときのチャープ量の変化を抑える。 【解決手段】 この発明のレーザモジュール１は、二つ
の半導体レーザ素子１１、１２と、レーザ駆動回路１４
を有する。半導体レーザ素子１１、１２は、互いに隣接
させて配置されている。駆動回路１４は、正相のデータ
出力１４１と逆相のデータ出力１４２を有する。レーザ
素子１１は、正相データ出力１４１に接続されている。
レーザ素子１２は、逆相データ出力１４２に接続されて
いる。同一ビットを連続して出力するとき、二つのレー
ザ素子の温度変化は相補的なので、レーザ素子の温度変
化が緩和される。これにより、チャープ量の変化が抑え
られる。
して出力するときのチャープ量の変化を抑える。 【解決手段】 この発明のレーザモジュール１は、二つ
の半導体レーザ素子１１、１２と、レーザ駆動回路１４
を有する。半導体レーザ素子１１、１２は、互いに隣接
させて配置されている。駆動回路１４は、正相のデータ
出力１４１と逆相のデータ出力１４２を有する。レーザ
素子１１は、正相データ出力１４１に接続されている。
レーザ素子１２は、逆相データ出力１４２に接続されて
いる。同一ビットを連続して出力するとき、二つのレー
ザ素子の温度変化は相補的なので、レーザ素子の温度変
化が緩和される。これにより、チャープ量の変化が抑え
られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ素
子を有するレーザモジュール、およびレーザモジュール
を有する光ネットワークに関する。
子を有するレーザモジュール、およびレーザモジュール
を有する光ネットワークに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来のレーザモジュール２の構
成を示す概略図である。レーザモジュール２は、レーザ
ダイオード（以下、「ＬＤ」と記述する）を内蔵してい
る。ＬＤチップ１１には、通常、ワイヤ２１を通じてＬ
Ｄドライバ１４から動作電流が注入される。光通信用の
レーザモジュールでは、動作電流は、伝送すべきデータ
に応じて変調される。ＬＤチップ１１は、動作電流を電
気光変換することによりレーザ光１５を生成する。レー
ザ光１５は、レンズ２０によって集光され、レーザモジ
ュール２から放出される。
成を示す概略図である。レーザモジュール２は、レーザ
ダイオード（以下、「ＬＤ」と記述する）を内蔵してい
る。ＬＤチップ１１には、通常、ワイヤ２１を通じてＬ
Ｄドライバ１４から動作電流が注入される。光通信用の
レーザモジュールでは、動作電流は、伝送すべきデータ
に応じて変調される。ＬＤチップ１１は、動作電流を電
気光変換することによりレーザ光１５を生成する。レー
ザ光１５は、レンズ２０によって集光され、レーザモジ
ュール２から放出される。
【０００３】電気光変換が行われるのは、ワイヤ２１と
ＬＤチップ１１の接点（ジャンクション部）１１ａの周
辺である。このため、ＬＤチップ１１の出力波長は、ジ
ャンクション部１１ａの温度に大きく影響される。例え
ば、０．０１℃の温度変化に応じて、出力波長は１ｐｍ
ずれる。
ＬＤチップ１１の接点（ジャンクション部）１１ａの周
辺である。このため、ＬＤチップ１１の出力波長は、ジ
ャンクション部１１ａの温度に大きく影響される。例え
ば、０．０１℃の温度変化に応じて、出力波長は１ｐｍ
ずれる。
【０００４】ＬＤチップ１１の付近には、ＬＤチップ１
１の温度をモニタするためにサーミスタ１６が配置され
る。サーミスタ１６は、ＬＤチップ１１とともにチップ
キャリヤ１８上に載置される。しかし、サーミスタ１６
は、ＬＤチップ１１の底面の温度はモニタできるもの
の、ジャンクション部１１ａの温度を直接モニタするこ
とはできない。このため、サーミスタ１６の計測温度に
基づいてＬＤ波長を完全に制御することは難しい。
１の温度をモニタするためにサーミスタ１６が配置され
る。サーミスタ１６は、ＬＤチップ１１とともにチップ
キャリヤ１８上に載置される。しかし、サーミスタ１６
は、ＬＤチップ１１の底面の温度はモニタできるもの
の、ジャンクション部１１ａの温度を直接モニタするこ
とはできない。このため、サーミスタ１６の計測温度に
基づいてＬＤ波長を完全に制御することは難しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザモジュー
ルを用いる光ネットワークでは、同一ビットを連続して
出力する間に信号光のチャープ量が変化するため、デー
タを長距離にわたって伝送することが難しい。
ルを用いる光ネットワークでは、同一ビットを連続して
出力する間に信号光のチャープ量が変化するため、デー
タを長距離にわたって伝送することが難しい。
【０００６】図４は、従来のレーザモジュールに関して
チャープ量を計測した結果を示している。「Power」で
示される線は、ＬＤの出力パワーを示している。「Chir
p」で示される線は、ＬＤの出力光のチャープ量を示
す。パワーがハイレベルの間は、「１」のビットが出力
される。逆に、パワーがローレベルの間は、「０」のビ
ットが出力される。図４に示されるチャープ量は、波長
チャープ量を周波数に変換した数値である。
チャープ量を計測した結果を示している。「Power」で
示される線は、ＬＤの出力パワーを示している。「Chir
p」で示される線は、ＬＤの出力光のチャープ量を示
す。パワーがハイレベルの間は、「１」のビットが出力
される。逆に、パワーがローレベルの間は、「０」のビ
ットが出力される。図４に示されるチャープ量は、波長
チャープ量を周波数に変換した数値である。
【０００７】図４に示されるように、「１」ビットが連
続して出力される間、チャープ量は徐々に下降する。
「１」ビットを連続して出力する間にチャープ量が変化
すると、例えば、最初の「１」ビットと最後の「１」ビ
ットの間で波長がずれる。この波長ずれは、光通信路の
波長分散によって、信号光の波形の歪みとなって現れ
る。伝送距離が長いほど、歪みは激しい。このため、同
一ビットが連続するデータを長距離にわたって伝送する
ことは難しい。なお、擬似ランダムパターン（Pseudo R
andom Bit Sequence：ＰＲＢＳ）の段数が大きいと、同
一ビットが長いビット長にわたって連続しがちである。
続して出力される間、チャープ量は徐々に下降する。
「１」ビットを連続して出力する間にチャープ量が変化
すると、例えば、最初の「１」ビットと最後の「１」ビ
ットの間で波長がずれる。この波長ずれは、光通信路の
波長分散によって、信号光の波形の歪みとなって現れ
る。伝送距離が長いほど、歪みは激しい。このため、同
一ビットが連続するデータを長距離にわたって伝送する
ことは難しい。なお、擬似ランダムパターン（Pseudo R
andom Bit Sequence：ＰＲＢＳ）の段数が大きいと、同
一ビットが長いビット長にわたって連続しがちである。
【０００８】そこで、この発明は、レーザモジュールが
同一のビットを連続して出力するときのチャープ量の変
化を抑えることを課題とする。
同一のビットを連続して出力するときのチャープ量の変
化を抑えることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明のレーザモジュ
ールは、レーザ信号光を放出する。レーザモジュール
は、第１および第２の半導体レーザ素子、レーザ駆動回
路、ならびに光学系を備えている。第１および第２の半
導体レーザ素子は、互いに隣接させて配置されている。
レーザ駆動回路は、正相のデータ出力と逆相のデータ出
力を有する。光学系は、第１レーザ素子で生成されたレ
ーザ光をレーザモジュールの外部へ導く。第１レーザ素
子は、正相および逆相データ出力の一方に接続されてい
る。第２レーザ素子は、正相および逆相データ出力の他
方に接続されている。第１および第２レーザ素子は、熱
伝導材を介して接合されていてもよい。
ールは、レーザ信号光を放出する。レーザモジュール
は、第１および第２の半導体レーザ素子、レーザ駆動回
路、ならびに光学系を備えている。第１および第２の半
導体レーザ素子は、互いに隣接させて配置されている。
レーザ駆動回路は、正相のデータ出力と逆相のデータ出
力を有する。光学系は、第１レーザ素子で生成されたレ
ーザ光をレーザモジュールの外部へ導く。第１レーザ素
子は、正相および逆相データ出力の一方に接続されてい
る。第２レーザ素子は、正相および逆相データ出力の他
方に接続されている。第１および第２レーザ素子は、熱
伝導材を介して接合されていてもよい。
【００１０】レーザ駆動回路から第２レーザ素子に供給
される信号は、第１レーザ素子に供給される信号を反転
させたものである。このため、第１および第２のレーザ
素子は、相補的な温度変化を示す。これにより、同一ビ
ットが連続するときの第１レーザ素子の温度変化が緩和
される。これに応じて、同一ビットが連続するときの出
力光のチャープ量の変化が抑えられる。
される信号は、第１レーザ素子に供給される信号を反転
させたものである。このため、第１および第２のレーザ
素子は、相補的な温度変化を示す。これにより、同一ビ
ットが連続するときの第１レーザ素子の温度変化が緩和
される。これに応じて、同一ビットが連続するときの出
力光のチャープ量の変化が抑えられる。
【００１１】この発明のレーザモジュールの別の態様
は、半導体レーザ素子、レーザ駆動回路、および光学系
を備えている。レーザ駆動回路は、正相のデータ出力お
よび逆相のデータ出力を有する。光学系は、半導体レー
ザ素子で生成されたレーザ光をレーザモジュールの外部
へ導く。半導体レーザ素子は、第１および第２の活性
層、ならびに第１および第２の電極を有する。第１およ
び第２活性層は、互いに並列に延在する。第１電極は、
正相および逆相データ出力の一方に接続され、レーザ駆
動回路からの電流を第１活性層に注入する。第２電極
は、正相および逆相データ出力の他方に接続され、レー
ザ駆動回路からの電流を第２活性層に注入する。光学系
は、第１活性層で生成されたレーザ光をレーザモジュー
ルの外部へ導く。
は、半導体レーザ素子、レーザ駆動回路、および光学系
を備えている。レーザ駆動回路は、正相のデータ出力お
よび逆相のデータ出力を有する。光学系は、半導体レー
ザ素子で生成されたレーザ光をレーザモジュールの外部
へ導く。半導体レーザ素子は、第１および第２の活性
層、ならびに第１および第２の電極を有する。第１およ
び第２活性層は、互いに並列に延在する。第１電極は、
正相および逆相データ出力の一方に接続され、レーザ駆
動回路からの電流を第１活性層に注入する。第２電極
は、正相および逆相データ出力の他方に接続され、レー
ザ駆動回路からの電流を第２活性層に注入する。光学系
は、第１活性層で生成されたレーザ光をレーザモジュー
ルの外部へ導く。
【００１２】レーザ駆動回路から第２活性層に供給され
る信号は、第１活性層に供給される信号を反転させたも
のである。このため、第１および第２活性層は、相補的
な温度変化を示す。これにより、同一ビットが連続する
ときの第１活性層の温度変化が緩和される。これに応じ
て、同一ビットが連続するときの出力光のチャープ量の
変化が抑えられる。
る信号は、第１活性層に供給される信号を反転させたも
のである。このため、第１および第２活性層は、相補的
な温度変化を示す。これにより、同一ビットが連続する
ときの第１活性層の温度変化が緩和される。これに応じ
て、同一ビットが連続するときの出力光のチャープ量の
変化が抑えられる。
【００１３】この発明の光ネットワークは、この発明の
レーザモジュールを備えている。この光ネットワーク
は、このレーザモジュールから放出される光を通信光と
して使用する。したがって、同一のビットが連続するデ
ータを長距離にわたって伝送できる。
レーザモジュールを備えている。この光ネットワーク
は、このレーザモジュールから放出される光を通信光と
して使用する。したがって、同一のビットが連続するデ
ータを長距離にわたって伝送できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を具体的に説明
する前に、本実施形態の概要を説明する。
する前に、本実施形態の概要を説明する。
【００１５】上述のように、従来のレーザモジュール
（図３）では、同一ビットを連続して出力する間にチャ
ープ量が変化する。以下では、図２を参照しながら、チ
ャープ量の変化について詳しく説明する。ここで、図２
（ａ）は、チャープの理想的な経時変化を示しており、
図２（ｂ）は、従来のレーザモジュールにおけるチャー
プの実際の経時変化を示している。各図において、破線
はレーザダイオード（以下、「ＬＤ」と記述する）の出
力パワーを示し、実線は出力光のチャープ量を示す。パ
ワーがハイレベルの間は、「１」ビットが出力される。
逆に、パワーがローレベルの間は、０ビットが出力され
る。
（図３）では、同一ビットを連続して出力する間にチャ
ープ量が変化する。以下では、図２を参照しながら、チ
ャープ量の変化について詳しく説明する。ここで、図２
（ａ）は、チャープの理想的な経時変化を示しており、
図２（ｂ）は、従来のレーザモジュールにおけるチャー
プの実際の経時変化を示している。各図において、破線
はレーザダイオード（以下、「ＬＤ」と記述する）の出
力パワーを示し、実線は出力光のチャープ量を示す。パ
ワーがハイレベルの間は、「１」ビットが出力される。
逆に、パワーがローレベルの間は、０ビットが出力され
る。
【００１６】データ領域Ａおよびデータ領域Ｂは、とも
に「１」ビットのみを有する。したがって、理想的に
は、図２（ａ）に示されるように、領域Ａと領域Ｂとで
チャープ量は同程度になる。その結果、データを光ファ
イバによって長距離（例えば、２００ｋｍ）にわたって
伝送した後でも、領域Ａおよび領域Ｂの到達時間差は伝
送前とほぼ同程度のはずである。
に「１」ビットのみを有する。したがって、理想的に
は、図２（ａ）に示されるように、領域Ａと領域Ｂとで
チャープ量は同程度になる。その結果、データを光ファ
イバによって長距離（例えば、２００ｋｍ）にわたって
伝送した後でも、領域Ａおよび領域Ｂの到達時間差は伝
送前とほぼ同程度のはずである。
【００１７】しかし、実際には、図２（ｂ）に示される
ように、領域Ａと領域Ｂでのチャープ量は若干ながら異
なる。実測データを示す図４でも、このような傾向が現
れている。光通信路として使用される光ファイバは波長
分散を持つので、波長の異なる光を同時に送信すると、
伝送距離に応じた時間だけ受信機への到達時刻がずれ
る。このため、領域Ａと領域Ｂの時間差は、伝送前と伝
送後で異なることになる。これは、信号光の波形に歪み
を生じさせる。歪み量が大きくなるほど（すなわち、領
域ＡおよびＢ間でのチャープ波形の傾きが大きいほ
ど）、正確なデータ信が困難になる。したがって、同一
ビットが連続するときのチャープ量の変化を抑えること
が重要な課題である。
ように、領域Ａと領域Ｂでのチャープ量は若干ながら異
なる。実測データを示す図４でも、このような傾向が現
れている。光通信路として使用される光ファイバは波長
分散を持つので、波長の異なる光を同時に送信すると、
伝送距離に応じた時間だけ受信機への到達時刻がずれ
る。このため、領域Ａと領域Ｂの時間差は、伝送前と伝
送後で異なることになる。これは、信号光の波形に歪み
を生じさせる。歪み量が大きくなるほど（すなわち、領
域ＡおよびＢ間でのチャープ波形の傾きが大きいほ
ど）、正確なデータ信が困難になる。したがって、同一
ビットが連続するときのチャープ量の変化を抑えること
が重要な課題である。
【００１８】以下では、同一ビットを連続して出力する
ときにチャープ量が変化する原因を説明する。「１」ビ
ットが連続して出力されるときは、比較的高いレベルの
電流がＬＤに継続的に供給される。これは、ＬＤとワイ
ヤとの接点（ジャンクション部）の温度を上昇させる。
この結果、「１」ビットの連続出力中にチャープ量が変
化することになる。また、「１」ビットが続いた後に
「０」ビットを出力するとき、ジャンクション温度は上
昇したままである。したがって、本来の「０」ビット出
力時とは異なる波長の光が出力される。その後、「０」
ビットが連続して出力されると、ジャンクション温度は
徐々に下降する。これに応じて、チャープ量も経時変化
する。
ときにチャープ量が変化する原因を説明する。「１」ビ
ットが連続して出力されるときは、比較的高いレベルの
電流がＬＤに継続的に供給される。これは、ＬＤとワイ
ヤとの接点（ジャンクション部）の温度を上昇させる。
この結果、「１」ビットの連続出力中にチャープ量が変
化することになる。また、「１」ビットが続いた後に
「０」ビットを出力するとき、ジャンクション温度は上
昇したままである。したがって、本来の「０」ビット出
力時とは異なる波長の光が出力される。その後、「０」
ビットが連続して出力されると、ジャンクション温度は
徐々に下降する。これに応じて、チャープ量も経時変化
する。
【００１９】ＬＤの熱伝導率が十分に高ければ、ジャン
クション部での発熱を外部に逃がすことができる。しか
し、これは現実的には難しい。ジャンクション部の温度
上昇にともなってＬＤ下面の温度も上昇するので、サー
ミスタによる温度計測を通じてＬＤ温度を調整する対策
も考えられる。確かに、ＬＤ下面の温度変化がジャンク
ション部の温度変化よりも十分に遅れて発生すれば、温
度調節器を用いてＬＤ温度を調整することによりチャー
プ量の変化を抑えられるかもしれない。しかし、１５５
Ｍｂｐｓのデータレートで「１」ビットが１００ビット
連続して出力されるとしても、ＬＤ下面の温度変化の時
間遅れは１μｓ以下である。これは、温度制御の応答速
度よりも短い。したがって、ＬＤ温度の調整によってチ
ャープ量の変化を抑えることは難しい。
クション部での発熱を外部に逃がすことができる。しか
し、これは現実的には難しい。ジャンクション部の温度
上昇にともなってＬＤ下面の温度も上昇するので、サー
ミスタによる温度計測を通じてＬＤ温度を調整する対策
も考えられる。確かに、ＬＤ下面の温度変化がジャンク
ション部の温度変化よりも十分に遅れて発生すれば、温
度調節器を用いてＬＤ温度を調整することによりチャー
プ量の変化を抑えられるかもしれない。しかし、１５５
Ｍｂｐｓのデータレートで「１」ビットが１００ビット
連続して出力されるとしても、ＬＤ下面の温度変化の時
間遅れは１μｓ以下である。これは、温度制御の応答速
度よりも短い。したがって、ＬＤ温度の調整によってチ
ャープ量の変化を抑えることは難しい。
【００２０】そこで、発明者は、２個のＬＤを隣接させ
て並列に配置することにより、ジャンクション部の温度
変化を緩和することにした。これらのＬＤは、実質的に
同一の構成を有している。一方のＬＤは信号出力用であ
り、他方のＬＤは信号光出力用ＬＤの温度調整用であ
る。一方のＬＤにレーザ駆動回路の正相出力を接続し、
他方のＬＤにレーザ駆動回路の逆相出力を接続する。こ
れにより、信号出力用ＬＤと温度調整用ＬＤとが、互い
に反対のビットを生成することになる。つまり、一方が
「１」ビットを生成すれば、他方が「０」ビットを生成
する。このため、これらのＬＤのジャンクション部は、
反対の温度変化を示す。この結果、同一ビットが連続す
るときのジャンクション部の温度変化が緩和される。
て並列に配置することにより、ジャンクション部の温度
変化を緩和することにした。これらのＬＤは、実質的に
同一の構成を有している。一方のＬＤは信号出力用であ
り、他方のＬＤは信号光出力用ＬＤの温度調整用であ
る。一方のＬＤにレーザ駆動回路の正相出力を接続し、
他方のＬＤにレーザ駆動回路の逆相出力を接続する。こ
れにより、信号出力用ＬＤと温度調整用ＬＤとが、互い
に反対のビットを生成することになる。つまり、一方が
「１」ビットを生成すれば、他方が「０」ビットを生成
する。このため、これらのＬＤのジャンクション部は、
反対の温度変化を示す。この結果、同一ビットが連続す
るときのジャンクション部の温度変化が緩和される。
【００２１】以下、添付図面を参照しながら、実施形態
を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要
素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ま
た、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ず
しも一致しない。
を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要
素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ま
た、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ず
しも一致しない。
【００２２】図１は、この実施形態のレーザモジュール
１の構成を示す概略図である。レーザモジュール１は、
ＬＤチップ１１および１２、ＬＤドライバ１４、ならび
にサーミスタ１６を有する。ＬＤ素子１１および１２、
ならびにサーミスタ１６は、チップキャリヤ１８上に載
置されている。レーザモジュール１は、さらにレンズ２
０を有している。これらの構成要素は、図示しない筐体
に収容されている。
１の構成を示す概略図である。レーザモジュール１は、
ＬＤチップ１１および１２、ＬＤドライバ１４、ならび
にサーミスタ１６を有する。ＬＤ素子１１および１２、
ならびにサーミスタ１６は、チップキャリヤ１８上に載
置されている。レーザモジュール１は、さらにレンズ２
０を有している。これらの構成要素は、図示しない筐体
に収容されている。
【００２３】ＬＤチップ１１、１２は、ともに半導体レ
ーザ素子である。これらは、実質的に同一の素子であ
り、したがって、実質的に同一の組成および構造を有し
ている。ＬＤチップ１１、１２は、並列に隣接させて配
置されている。ＬＤチップ１１、１２は、その側面同士
を突き合わせて接合されている。ＬＤチップ１１、１２
は、動作電流が注入されると、その動作電流に応じたレ
ーザ光を生成する。後述するように、レーザモジュール
１の出力光は、ＬＤチップ１１から取り出される。ＬＤ
チップ１１は、光透過性の前端面と光反射性の後端面を
有する。レーザ光は、前端面を透過してＬＤチップ１１
から出射する。ＬＤチップ１２は、ＬＤチップ１１の温
度を調整するために設置されている。ＬＤチップ１１、
１２の接合面間には、熱伝導材を介在させてもよい。
ーザ素子である。これらは、実質的に同一の素子であ
り、したがって、実質的に同一の組成および構造を有し
ている。ＬＤチップ１１、１２は、並列に隣接させて配
置されている。ＬＤチップ１１、１２は、その側面同士
を突き合わせて接合されている。ＬＤチップ１１、１２
は、動作電流が注入されると、その動作電流に応じたレ
ーザ光を生成する。後述するように、レーザモジュール
１の出力光は、ＬＤチップ１１から取り出される。ＬＤ
チップ１１は、光透過性の前端面と光反射性の後端面を
有する。レーザ光は、前端面を透過してＬＤチップ１１
から出射する。ＬＤチップ１２は、ＬＤチップ１１の温
度を調整するために設置されている。ＬＤチップ１１、
１２の接合面間には、熱伝導材を介在させてもよい。
【００２４】ＬＤドライバ１４は、ＬＤチップ１１およ
び１２に動作電流を供給するレーザ制御回路である。こ
の動作電流は、出力すべきデータに応じて変調された信
号電流である。ＬＤドライバ１４は、正相出力１４１お
よび逆相出力１４２を有している。逆相出力１４２に
は、正相出力１４１での信号を反転させた信号が生成さ
れる。正相出力１４１は、ワイヤ２１を介してＬＤチッ
プ１１に電気的に接続されている。ワイヤ２１は、ＬＤ
チップ１１の上面の電極に接合されている。ＬＤチップ
１１のうちワイヤ２１とのジャンクション部を符号１１
ａで示す。逆相出力１４２は、ワイヤ２２を介してＬＤ
チップ１２に電気的に接続されている。ワイヤ２２は、
ＬＤチップ１２の上面の電極に接合される。ＬＤチップ
１２のうちワイヤ２２とのジャンクション部を符号１２
ａで示す。
び１２に動作電流を供給するレーザ制御回路である。こ
の動作電流は、出力すべきデータに応じて変調された信
号電流である。ＬＤドライバ１４は、正相出力１４１お
よび逆相出力１４２を有している。逆相出力１４２に
は、正相出力１４１での信号を反転させた信号が生成さ
れる。正相出力１４１は、ワイヤ２１を介してＬＤチッ
プ１１に電気的に接続されている。ワイヤ２１は、ＬＤ
チップ１１の上面の電極に接合されている。ＬＤチップ
１１のうちワイヤ２１とのジャンクション部を符号１１
ａで示す。逆相出力１４２は、ワイヤ２２を介してＬＤ
チップ１２に電気的に接続されている。ワイヤ２２は、
ＬＤチップ１２の上面の電極に接合される。ＬＤチップ
１２のうちワイヤ２２とのジャンクション部を符号１２
ａで示す。
【００２５】ＬＤドライバ１４からＬＤチップ１１、１
２に注入される電流は、データのビット値に応じた大き
さ（電流レベル）を有している。ＬＤドライバ１４は、
「１」ビットに対応して高いレベルの電流をＬＤチップ
１１、１２に注入し、「０」ビットに対応して低いレベ
ルの電流をＬＤチップ１１、１２に注入する。このた
め、ＬＤチップ１１、１２のジャンクション部１１ａ、
１２ａにおける発熱量は、「１」ビット信号光の出力時
に大きく、「０」ビット信号光の出力時に小さい。
２に注入される電流は、データのビット値に応じた大き
さ（電流レベル）を有している。ＬＤドライバ１４は、
「１」ビットに対応して高いレベルの電流をＬＤチップ
１１、１２に注入し、「０」ビットに対応して低いレベ
ルの電流をＬＤチップ１１、１２に注入する。このた
め、ＬＤチップ１１、１２のジャンクション部１１ａ、
１２ａにおける発熱量は、「１」ビット信号光の出力時
に大きく、「０」ビット信号光の出力時に小さい。
【００２６】サーミスタ１６は、信号出力用ＬＤチップ
１１の温度を計測するための温度測定器である。サーミ
スタ１６は、チップキャリヤ１８上において、ＬＤチッ
プ１１の付近に配置されている。サーミスタ１６は、チ
ップキャリヤ１８の表面を介して、ＬＤチップ１１と熱
的に結合している。サーミスタ１６は、計測温度値に応
じた出力信号を温度コントローラ回路（図示せず）へ送
信する。
１１の温度を計測するための温度測定器である。サーミ
スタ１６は、チップキャリヤ１８上において、ＬＤチッ
プ１１の付近に配置されている。サーミスタ１６は、チ
ップキャリヤ１８の表面を介して、ＬＤチップ１１と熱
的に結合している。サーミスタ１６は、計測温度値に応
じた出力信号を温度コントローラ回路（図示せず）へ送
信する。
【００２７】レーザモジュール１には、ＬＤチップ１
１、１２を冷却するために、ペルチェ素子などの温度調
節器が設置されていてもよい。温度調節器は、ＬＤチッ
プ１１、１２と熱的に結合するように配置される。温度
調節器は、例えば、チップキャリヤ１８の下に設置され
る。温度調節器は、温度コントローラ回路に電気的に接
続される。温度コントローラ回路は、サーミスタの出力
に応じて温度調節器を駆動する。これによって、ＬＤチ
ップ１１、１２の温度を調整できる。
１、１２を冷却するために、ペルチェ素子などの温度調
節器が設置されていてもよい。温度調節器は、ＬＤチッ
プ１１、１２と熱的に結合するように配置される。温度
調節器は、例えば、チップキャリヤ１８の下に設置され
る。温度調節器は、温度コントローラ回路に電気的に接
続される。温度コントローラ回路は、サーミスタの出力
に応じて温度調節器を駆動する。これによって、ＬＤチ
ップ１１、１２の温度を調整できる。
【００２８】レンズ２０は、ＬＤチップ１１からのレー
ザ光をレーザモジュール１の外部へ導く光学系である。
レンズ２０は、ＬＤチップ１１の前端面から出射するレ
ーザ光１５を集光する。レンズ２０を透過したレーザ光
は、レーザモジュール１の外部へ放出される。レンズ２
０は、ＬＤチップ１２からのレーザ光はレーザモジュー
ル１の外部へ放出しない。この結果、レーザモジュール
１は、ＬＤチップ１１で発したレーザ光のみを出力す
る。レンズ２０は、単レンズでも複合レンズでもよい。
ザ光をレーザモジュール１の外部へ導く光学系である。
レンズ２０は、ＬＤチップ１１の前端面から出射するレ
ーザ光１５を集光する。レンズ２０を透過したレーザ光
は、レーザモジュール１の外部へ放出される。レンズ２
０は、ＬＤチップ１２からのレーザ光はレーザモジュー
ル１の外部へ放出しない。この結果、レーザモジュール
１は、ＬＤチップ１１で発したレーザ光のみを出力す
る。レンズ２０は、単レンズでも複合レンズでもよい。
【００２９】レーザモジュール１には、ＬＤチップ１１
の出力光をモニタするために、フォトダイオードなどの
光検出器が設置されていてもよい。この光検出器は、Ｌ
Ｄチップ１１の後端面に対向させて配置することができ
る。この場合、光検出器は、ＬＤチップ１１の後端面か
ら漏出するレーザ光を検出する。光検出器は、ＬＤチッ
プ１２からのレーザ光を受光しないように設置される。
の出力光をモニタするために、フォトダイオードなどの
光検出器が設置されていてもよい。この光検出器は、Ｌ
Ｄチップ１１の後端面に対向させて配置することができ
る。この場合、光検出器は、ＬＤチップ１１の後端面か
ら漏出するレーザ光を検出する。光検出器は、ＬＤチッ
プ１２からのレーザ光を受光しないように設置される。
【００３０】レーザモジュール１の動作を説明する。レ
ーザモジュール１が信号光を出力するときは、ＬＤドラ
イバ１４が動作電流をＬＤチップ１１、１２に注入す
る。上述のように、ＬＤチップ１１が正相出力１４１に
接続され、ＬＤチップ１２が逆相出力１４２に接続され
ている。このため、ＬＤチップ１２には、ＬＤチップ１
１への入力データの反転データが入力される。
ーザモジュール１が信号光を出力するときは、ＬＤドラ
イバ１４が動作電流をＬＤチップ１１、１２に注入す
る。上述のように、ＬＤチップ１１が正相出力１４１に
接続され、ＬＤチップ１２が逆相出力１４２に接続され
ている。このため、ＬＤチップ１２には、ＬＤチップ１
１への入力データの反転データが入力される。
【００３１】「１」ビットと「０」ビットでは動作電流
の大きさが異なるため、同一ビットが連続すると、ジャ
ンクション部１１ａとジャンクション部１２ａとの間に
温度勾配が生じる。ＬＤチップ１１に「１」ビットが入
力されるときは、ＬＤチップ１２に「０」ビットが入力
される。したがって、ＬＤチップ１１のジャンクション
部１１ａで発生した熱を、ＬＤチップ１２へ向かって拡
散させることができる。一方、ＬＤチップ１１に「０」
ビットが入力されるときは、ＬＤチップ１２に「１」ビ
ットが入力される。このとき、ＬＤチップ１２からＬＤ
チップ１１へ熱が流入する。このため、ＬＤチップ１１
に「１」ビットが連続して入力された後に「０」ビット
が連続して入力されるときに、ジャンクション部１１ａ
の温度の下降を抑えられる。
の大きさが異なるため、同一ビットが連続すると、ジャ
ンクション部１１ａとジャンクション部１２ａとの間に
温度勾配が生じる。ＬＤチップ１１に「１」ビットが入
力されるときは、ＬＤチップ１２に「０」ビットが入力
される。したがって、ＬＤチップ１１のジャンクション
部１１ａで発生した熱を、ＬＤチップ１２へ向かって拡
散させることができる。一方、ＬＤチップ１１に「０」
ビットが入力されるときは、ＬＤチップ１２に「１」ビ
ットが入力される。このとき、ＬＤチップ１２からＬＤ
チップ１１へ熱が流入する。このため、ＬＤチップ１１
に「１」ビットが連続して入力された後に「０」ビット
が連続して入力されるときに、ジャンクション部１１ａ
の温度の下降を抑えられる。
【００３２】このように、ジャンクション部１１ａと１
２ａは相補的な温度変化を示すので、同一ビットが連続
するときのジャンクション部１１ａの温度変化が緩和さ
れる。これに応じて、同一ビットが連続するときのチャ
ープ量の経時変化が抑えられる。このため、光ネットワ
ークにおいてレーザモジュール１を信号光の光源として
使用すれば、データを長距離にわたって伝送できる。
２ａは相補的な温度変化を示すので、同一ビットが連続
するときのジャンクション部１１ａの温度変化が緩和さ
れる。これに応じて、同一ビットが連続するときのチャ
ープ量の経時変化が抑えられる。このため、光ネットワ
ークにおいてレーザモジュール１を信号光の光源として
使用すれば、データを長距離にわたって伝送できる。
【００３３】なお、温度調整用ＬＤ１２の代わりに、ヒ
ートシンクを信号出力用ＬＤ１１の横に直付けすること
も考えられる。ジャンクション部１１ａの放熱性が高ま
るので、チャープ量の経時変化が抑えられる。しかし、
ヒートシンクによる温度調整は、上記実施形態のように
相補的ではない。このため、チャープ量の変化は依然と
して残るし、上記実施形態ほどの効果は望めない。
ートシンクを信号出力用ＬＤ１１の横に直付けすること
も考えられる。ジャンクション部１１ａの放熱性が高ま
るので、チャープ量の経時変化が抑えられる。しかし、
ヒートシンクによる温度調整は、上記実施形態のように
相補的ではない。このため、チャープ量の変化は依然と
して残るし、上記実施形態ほどの効果は望めない。
【００３４】本発明のように温度調整用ＬＤ１２を使用
する代わりにジャンクション部１１ａの電極を大きくし
ても、チャープ量の変化を抑えられる。ただし、電極が
大きいと、ＬＤ１１の寄生容量が増えるという欠点があ
る。寄生容量を気にしない低速用途では、有効な方法で
ある。
する代わりにジャンクション部１１ａの電極を大きくし
ても、チャープ量の変化を抑えられる。ただし、電極が
大きいと、ＬＤ１１の寄生容量が増えるという欠点があ
る。寄生容量を気にしない低速用途では、有効な方法で
ある。
【００３５】ジャンクション部１１ａがチップキャリヤ
１８に接触するように、ＬＤチップ１１を逆向きに実装
する方法も考えられる。この場合、サーミスタ１６の温
度計測に基づいてＬＤチップ１１の温度を制御すれば、
チャープ量の変化を抑えられる。しかし、このような実
装は難しい。
１８に接触するように、ＬＤチップ１１を逆向きに実装
する方法も考えられる。この場合、サーミスタ１６の温
度計測に基づいてＬＤチップ１１の温度を制御すれば、
チャープ量の変化を抑えられる。しかし、このような実
装は難しい。
【００３６】本実施形態では、同じＬＤを２個隣接させ
て配置するだけで、チャープ量の変化を抑えられる。し
たがって、上述した手法を用いるよりも、レーザモジュ
ールの製造が容易である。
て配置するだけで、チャープ量の変化を抑えられる。し
たがって、上述した手法を用いるよりも、レーザモジュ
ールの製造が容易である。
【００３７】以上、本発明をその実施形態に基づいて詳
細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定さ
れるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範
囲で様々な変形が可能である。
細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定さ
れるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範
囲で様々な変形が可能である。
【００３８】上記のレーザモジュール１では、２個の半
導体レーザ素子１１、１２が並べて設置されている。こ
れらのレーザ素子の代わりに、２個の活性層を有する単
一の半導体レーザ素子を設置してもよい。これらの活性
層は、実質的に同一の構成を有し、したがって実質的に
同一の組成および構造を有している。第１および第２の
活性層は、同じ方向に沿って並列に延在する。第１活性
層は信号出力用であり、第２活性層は第１活性層の温度
調整用である。このレーザ素子を、以下では、「２活性
層レーザ素子」と呼ぶことにする。
導体レーザ素子１１、１２が並べて設置されている。こ
れらのレーザ素子の代わりに、２個の活性層を有する単
一の半導体レーザ素子を設置してもよい。これらの活性
層は、実質的に同一の構成を有し、したがって実質的に
同一の組成および構造を有している。第１および第２の
活性層は、同じ方向に沿って並列に延在する。第１活性
層は信号出力用であり、第２活性層は第１活性層の温度
調整用である。このレーザ素子を、以下では、「２活性
層レーザ素子」と呼ぶことにする。
【００３９】２活性層レーザ素子は、第１活性層に電流
を注入するための第１電極と、第２活性層に電流を注入
するための第２電極をさらに有する。第１電極は、レー
ザ駆動回路の正相出力および逆相出力の一方に電気的に
接続される。第２電極は、正相出力および逆相出力の他
方に電気的に接続される。
を注入するための第１電極と、第２活性層に電流を注入
するための第２電極をさらに有する。第１電極は、レー
ザ駆動回路の正相出力および逆相出力の一方に電気的に
接続される。第２電極は、正相出力および逆相出力の他
方に電気的に接続される。
【００４０】２活性層レーザ素子は、光透過性の前端面
と光反射性の後端面を有する。第１活性層で発生したレ
ーザ光は、前端面を透過してレーザ素子から出射する。
このレーザ光は、レンズ２０によって集光され、レーザ
モジュールの外部へ導かれる。レンズ２０は、第２活性
層で発生したレーザ光はレーザモジュールの外部へ導か
ない。したがって、第１活性層で発生した光のみが、レ
ーザモジュールから出射する。
と光反射性の後端面を有する。第１活性層で発生したレ
ーザ光は、前端面を透過してレーザ素子から出射する。
このレーザ光は、レンズ２０によって集光され、レーザ
モジュールの外部へ導かれる。レンズ２０は、第２活性
層で発生したレーザ光はレーザモジュールの外部へ導か
ない。したがって、第１活性層で発生した光のみが、レ
ーザモジュールから出射する。
【００４１】２活性層レーザ素子を冷却するために、ペ
ルチェ素子などの温度調節器をレーザモジュール内に設
置してもよい。温度調節器は、２活性層レーザ素子と熱
的に結合するように配置される。温度調節器は、温度コ
ントローラ回路に電気的に接続される。温度コントロー
ラ回路は、サーミスタ１６の出力に応じて温度調節器を
駆動する。これによって、２活性層レーザ素子の温度を
調整できる。
ルチェ素子などの温度調節器をレーザモジュール内に設
置してもよい。温度調節器は、２活性層レーザ素子と熱
的に結合するように配置される。温度調節器は、温度コ
ントローラ回路に電気的に接続される。温度コントロー
ラ回路は、サーミスタ１６の出力に応じて温度調節器を
駆動する。これによって、２活性層レーザ素子の温度を
調整できる。
【００４２】２活性層レーザ素子の出力光をモニタする
ために、フォトダイオードなどの光検出器をレーザモジ
ュール内に設置してもよい。この光検出器は、レーザ素
子の後端面に対向させて配置することができる。この場
合、光検出器は、後端面から漏出するレーザ光を検出す
る。光検出器は、第１活性層で発生したレーザ光は受光
するが、第２活性層で発生したレーザ光は受光しないよ
うに設置される。
ために、フォトダイオードなどの光検出器をレーザモジ
ュール内に設置してもよい。この光検出器は、レーザ素
子の後端面に対向させて配置することができる。この場
合、光検出器は、後端面から漏出するレーザ光を検出す
る。光検出器は、第１活性層で発生したレーザ光は受光
するが、第２活性層で発生したレーザ光は受光しないよ
うに設置される。
【００４３】２活性層レーザ素子を使用するレーザモジ
ュールにおいても、上記実施形態と同様に、同一ビット
が連続するときのチャープ量の変化が抑えられる。これ
は、第１および第２活性層が、相補的な温度変化を示す
からである。
ュールにおいても、上記実施形態と同様に、同一ビット
が連続するときのチャープ量の変化が抑えられる。これ
は、第１および第２活性層が、相補的な温度変化を示す
からである。
【００４４】
【発明の効果】この発明のレーザモジュールでは、同一
ビットを連続して出力するときのレーザ素子の温度変化
が温度調整用のレーザ素子によって緩和される。このた
め、同一ビットを連続して出力するときのチャープ量の
変化を抑えられる。したがって、この発明のレーザモジ
ュールを光ネットワークの信号光光源として使用すれ
ば、データを長距離にわたって伝送できる。
ビットを連続して出力するときのレーザ素子の温度変化
が温度調整用のレーザ素子によって緩和される。このた
め、同一ビットを連続して出力するときのチャープ量の
変化を抑えられる。したがって、この発明のレーザモジ
ュールを光ネットワークの信号光光源として使用すれ
ば、データを長距離にわたって伝送できる。
【図１】実施形態のレーザモジュールの構成を示す概略
図である。
図である。
【図２】（ａ）は、レーザモジュールにおける理想的な
チャープを示し、（ｂ）は、従来のレーザモジュールに
おける現実のチャープを示している。
チャープを示し、（ｂ）は、従来のレーザモジュールに
おける現実のチャープを示している。
【図３】従来のレーザモジュールの構成を示す概略図で
ある。
ある。
【図４】従来のレーザモジュールについて測定されたチ
ャープ量を示している。
ャープ量を示している。
１…実施形態のレーザモジュール、２…従来のレーザモ
ジュール、１１および１２…半導体レーザ素子としての
レーザダイオードチップ、１１ａ、１２ａ…ジャンクシ
ョン部、１４…レーザ駆動回路としてのレーザダイオー
ドドライバ、１５…レーザ光、１６…温度測定器として
のサーミスタ、１８…チップキャリヤ、２０…光学系と
してのレンズ、２１および２２…ワイヤ、１４１…正相
出力、１４２…逆相出力。
ジュール、１１および１２…半導体レーザ素子としての
レーザダイオードチップ、１１ａ、１２ａ…ジャンクシ
ョン部、１４…レーザ駆動回路としてのレーザダイオー
ドドライバ、１５…レーザ光、１６…温度測定器として
のサーミスタ、１８…チップキャリヤ、２０…光学系と
してのレンズ、２１および２２…ワイヤ、１４１…正相
出力、１４２…逆相出力。
Claims (9)
- 【請求項１】 レーザ信号光を放出するレーザモジュー
ルであって、 互いに隣接させて配置された第１および第２の半導体レ
ーザ素子と、 正相のデータ出力および逆相のデータ出力を有するレー
ザ駆動回路と、 前記第１半導体レーザ素子で生成されたレーザ光を前記
レーザモジュールの外部へ導く光学系と、を備え、 前記第１半導体レーザ素子は、前記正相および逆相デー
タ出力の一方に接続され、 前記第２半導体レーザ素子は、前記正相および逆相デー
タ出力の他方に接続されているレーザモジュール。 - 【請求項２】 前記第１および第２半導体レーザ素子
は、実質的に同一の構成を有している請求項１記載のレ
ーザモジュール。 - 【請求項３】 前記第１および第２半導体レーザ素子
は、互いの側面同士を突き合わせて並列に連結されてい
る請求項１記載のレーザモジュール。 - 【請求項４】 前記第１および第２半導体レーザ素子
は、それぞれ光透過性の前端面および光反射性の後端面
を有しており、 前記第１半導体レーザ素子の前記後端面から漏出するレ
ーザ光を受光するように設置された光検出器をさらに備
える請求項１〜３のいずれかに記載のレーザモジュー
ル。 - 【請求項５】 前記第１および第２半導体レーザ素子と
熱的に結合された温度調節器と、 前記第１半導体レーザ素子と熱的に結合された温度測定
器と、 前記温度測定器および前記温度調節器に接続され、前記
温度測定器の出力に応じて前記温度調節器を駆動するコ
ントローラ回路と、をさらに備える請求項１〜４のいず
れかに記載のレーザモジュール。 - 【請求項６】レーザ信号光を放出するレーザモジュール
であって、 半導体レーザ素子と、 正相のデータ出力および逆相のデータ出力を有するレー
ザ駆動回路と、 前記半導体レーザ素子で生成されたレーザ光を前記レー
ザモジュールの外部へ導く光学系と、を備えるレーザモ
ジュールであって、 前記半導体レーザ素子は、 並列に延在する第１および第２の活性層と、 前記正相および逆相データ出力の一方に接続され、前記
レーザ駆動回路からの電流を前記第１活性層に注入する
第１電極と、 前記正相および逆相データ出力の他方に接続され、前記
レーザ駆動回路からの電流を前記第２活性層に注入する
第２電極と、を備えており、 前記光学系は、前記第１活性層で生成されたレーザ光を
前記レーザモジュールの外部へ導くレーザモジュール。 - 【請求項７】 前記半導体レーザ素子は、光透過性の前
端面および光反射性の後端面を有しており、 前記後端面から漏出するレーザ光のうち前記第１活性層
で生成されたレーザ光を受光し、前記第２活性層で生成
されたレーザ光を受光しないように配置された光検出器
をさらに備える請求項６記載のレーザモジュール。 - 【請求項８】 前記半導体レーザ素子と熱的に結合され
た温度調節器と、 前記半導体レーザ素子と熱的に結合された温度測定器
と、 前記温度測定器および前記温度調節器に接続され、前記
温度測定器の出力に応じて前記温度調節器を駆動するコ
ントローラ回路と、をさらに備える請求項６または７記
載のレーザモジュール。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載のレーザ
モジュールを備え、前記レーザモジュールから放出され
るレーザ光を信号光として使用する光ネットワーク。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002130770A JP2003324238A (ja) | 2002-05-02 | 2002-05-02 | レーザモジュールおよび光ネットワーク |
| US10/428,160 US7023889B2 (en) | 2002-05-02 | 2003-05-02 | Laser module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002130770A JP2003324238A (ja) | 2002-05-02 | 2002-05-02 | レーザモジュールおよび光ネットワーク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003324238A true JP2003324238A (ja) | 2003-11-14 |
Family
ID=29543703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002130770A Pending JP2003324238A (ja) | 2002-05-02 | 2002-05-02 | レーザモジュールおよび光ネットワーク |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7023889B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003324238A (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2015065391A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-04-09 | アルプス電気株式会社 | 映像表示装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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