JP2004063716A

JP2004063716A - 光半導体モジュールおよび波長安定化光源

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Publication number: JP2004063716A
Application number: JP2002219190A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Masuda; 増田　健之; Kenichi Abe; 阿部　憲一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】従来の波長安定化光源は、環境温度の変化により気密パッケージとチップキャリアとの間で温度差が生じると、気密パッケージとチップキャリアの相対位置関係が変化し、さらにチップキャリア上での温度分布から各部品の相対位置関係もズレを生じるため、波長モニタ出力特性が変動し、目的の波長λ０からずれてしまうという課題があった。
【解決手段】サーミスタを気密パッケージ自体の外気温による変動を測定するように気密パッケージの内部のフィードスルー部に設置することによって、ＬＤ出射光の波長を検出する第１のＰＤ素子の出力に気密パッケージのケース温度による変化を補償する補正値を加算させて、パッケージのケース温度に依存しない自動波長制御が行えるようにした。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体モジュールおよび波長安定化光源に関し、例えば、波長分割多重化伝送方式を採用した光伝送装置に適用するのに好適な光半導体モジュールおよび波長安定化光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の光伝送装置において、伝送する情報の大容量化の要求に伴い多様な伝送方式が提唱されている。その中の一つに、異なる光波長を有する多数の光信号を多重化し、一本の光ファイバに伝播させることで伝送容量を増やす波長分割多重化伝送方式がある。
【０００３】
しかし、複数の異なる波長の信号光を多重化して同時に伝送するにしても、増幅器で増幅可能な帯域の波長しか使用できないので、多くの信号光を多重化するためには個々の信号光の波長幅を狭く、かつ、各信号光間の波長間隔も狭くすることが課題となる。この課題を克服するためには、狭帯域な信号光の波長を検出して、この波長を高精度に安定化させる技術が必要となっている。
【０００４】
この種の従来の光モジュールとして、特開２００１−２９１９３８号公報に、ＬＤ素子の発振波長をモニタし、ＬＤ素子の温度を調整することによって波長をロックさせる光モジュールが記載されている。同公報には、前方向および後方向にレーザ光を光信号として出力するＬＤ素子と、ＬＤ素子の後方から出力された光信号を受光すると共に透過させる半透明構造の第１のＰＤ素子と、第１のＰＤ素子を透過した光信号が入射し、波長に依存した透過特性を有するエタロンフィルタで成る波長フィルタと、波長フィルタを透過した光信号が受光する第２のＰＤ素子とが、それぞれ直列に配列されて構成された光モジュールが開示されている。この光モジュールでは、第１のＰＤ素子の出力電流と第２のＰＤ素子の出力電流を除算し、その除算結果が波長に応じて増加もしくは現象する特性を有する点を利用してＬＤ素子の発振波長をモニタし、このモニタ結果に応じてＬＤ素子付近の温度制御を行う。また、第１のＰＤ素子の出力電流に基づいてＬＤ素子の出力光の強度をモニタする。
【０００５】
図１０に従来の波長安定化光源の構成をブロック図にて示す。
図１１に従来の波長安定化光源内の光半導体モジュールのパッケージ内を俯瞰する平面図を示す。
前方向および後方向にレーザ光を光信号として出力するＬＤ素子１から出射した前面光１ｆは光学窓２を通して光ファイバ３に通じ、外部に信号光として取り出される。また背面光１ｒの一部は、波長フィルタ４を透過して第１のＰＤ素子５に受光され、他の一部は直接第２のＰＤ素子６に受光されるように配置されている。また、第１のＰＤ素子５と第２のＰＤ素子６はＰＤキャリア１４に縦並びに配列して取り付けられている。
【０００６】
上記したＬＤ素子１、波長フィルタ４、第１のＰＤ素子５、第２のＰＤ素子６、ＰＤキャリア１４およびＬＤ素子１のごく近傍に配置されＬＤ素子１近傍の温度を計測するサーミスタ１１は、チップキャリア７の上面に設置されている。チップキャリア７は、このチップキャリア７の温度を調整するサーモクーラ８の上に搭載されており、さらに、チップキャリア７、サーモクーラ８を含め上記した全体が気密パッケージ９の内部に設置されている。
【０００７】
以下、動作について説明する。第２のＰＤ素子６はＬＤ素子１の背面出射光を直接受光するので、第２のＰＤ素子６の出力は、ＬＤ素子の出射光の強度に比例した出力、すなわち光強度モニタ出力Ｉ_ＭとしてＡＰＣ（自動光出力制御）回路１０に入力され、ＬＤ素子駆動電流設定値Ｉ_Ｍ０との差に基づいてＬＤ素子１への駆動電流が調整され、光出力を一定に保つようにフィードバックされる。
【０００８】
ＬＤ素子１近傍の温度を計測したサーミスタ１１の出力電流Ｉ_ＴＨはＡＴＣ（自動温度制御）回路１２に入力され、温度設定値Ｉ_ＴＨ０との差に基づいて、サーモクーラ８への制御信号Ｉ_ＰＥＴが出力される。
【０００９】
第１のＰＤ素子５はＬＤ素子１の背面出射光が、波長フィルタ４を透過したものを受光するので、第１のＰＤ素子５の出力は、波長に対して強度が連続的に変化する出力、すなわち、波長モニタ出力Ｉ_ＷとしてＡＷＣ（自動波長制御）回路１３に入力され、波長設定値Ｉ_Ｗ０との差に基づいて、サーモクーラ８への制御信号Ｉ_ＰＥＷが出力される。
【００１０】
サーミスタ１１の出力Ｉ_ＴＨと温度Ｔの関係は広温度範囲に亘って一意であり、広温度範囲での温度検出に適している。しかし、ＬＤ素子出射光の波長は温度以外の要因（例えば経時変化等）によりわずかながら変動するため、サーミスタ出力は精密な波長検出手段としては不適であり、それゆえ、ＡＴＣ回路は波長の粗調手段として使われている。
【００１１】
第１のＰＤ素子５の出力Ｉ_Ｗは、波長フィルタ４を透過した光を受光するためＬＤ素子出射光の波長を直接検出でき、精密な波長検出手段として適している。しかし、使用する波長フィルタとの関係も有り、広波長範囲での波長検出には適さず、それゆえ、ＡＷＣ回路は波長の微調手段として使われている。
【００１２】
サーモクーラ８によるＬＤ素子１の温度制御は、ＡＴＣ／ＡＷＣ回路を併用して行われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の波長安定化光源は、上記のように構成され動作するので、環境温度の変化により気密パッケージとチップキャリアとの間で温度差が生じると、気密パッケージとチップキャリアの相対位置関係が変化し、さらにチップキャリア上での温度分布から各部品の相対位置関係もズレを生じるため、波長モニタ出力特性が変動し、本来の目標値であるＩ_Ｗ０で微調を行っても目的の波長λ０からずれてしまうことがある。
【００１４】
本発明は、上記の問題を解決するためのもので、温度センサで外気に近い個所の温度を計測することで、環境温度の変化による波長モニタ特性の変化を補償して、ＬＤ素子の発振波長の安定度を高めることを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る波長安定化光源は、光半導体モジュールと、該光半導体モジュールの動作を制御する制御回路群とを備え、前記光半導体モジュールが、前面及び背面に光を放出するＬＤ素子と、該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のＰＤ素子と、前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージと、前記気密パッケージに取りつけられ、該気密パッケージの温度を計測する第２の温度センサを備え、前記制御回路群が、前記第２のＰＤ素子の出力を使ってＬＤ素子の光出力を一定に制御するＡＰＣ回路と、前記第１の温度センサの出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＴＣ回路と、前記第１のＰＤ素子の出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＷＣ回路と、前記第２の温度センサの出力により、前記第１のＰＤ素子の出力を補正する補正値を出力する波長モニタ出力補正回路とを備えているものである。
【００１６】
また、前記波長モニタ出力補正回路は、前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する逆特性を予め保持しており、前記第２の温度センサの出力を入力して、前記逆特性から生成した前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する補正値を出力するものであってもよい。
【００１７】
本発明に係る光半導体モジュールは、前面及び背面に光を放出するＬＤ素子と、該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のＰＤ素子と、前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージと、前記気密パッケージに取りつけられ、該気密パッケージの温度を計測する第２の温度センサとを有するものである。
【００１８】
また、前記第２の温度センサが、前記気密パッケージの内側のフィードスルー部に配置されていてもよい。
【００１９】
本発明に係る波長安定化光源は、光半導体モジュールと、該光半導体モジュールの動作を制御する制御回路群とを備え、前記光半導体モジュールが、前面及び背面に光を放出するＬＤ素子と、該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のＰＤ素子と、前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージと、前記気密パッケージに取りつけられ、該気密パッケージの温度を計測する第２および第３の温度センサを備え、前記制御回路群が、前記第２のＰＤ素子の出力を使ってＬＤ素子の光出力を一定に制御するＡＰＣ回路と、前記第１の温度センサの出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＴＣ回路と、前記第１のＰＤ素子の出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＷＣ回路と、前記第２および第３の温度センサの出力により、前記第１のＰＤ素子の出力を補正する補正値を出力する波長モニタ出力補正回路とを備えているものである。
【００２０】
また、前記波長モニタ出力補正回路は、前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する逆特性を予め保持しており、前記第２および第３の温度センサの出力を入力し、その平均値もしくは、それぞれに重み付けを加えた計算値を元に、前記逆特性から生成した前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する補正値を出力するものであってもよい。
【００２１】
本発明に係る光半導体モジュールは、前面及び背面に光を放出するＬＤ素子と、該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のＰＤ素子と、前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージと、前記気密パッケージに取りつけられ、該気密パッケージの温度を計測する第２および第３の温度センサを有するものである。
【００２２】
また、前記第２の温度センサが、前記気密パッケージの一方の内側のフィードスルー部に配置され、前記第３の温度センサが、前記気密パッケージの他方の内側のフィードスルー部に配置されていてもよい。
【００２３】
本発明に係る波長安定化光源は、光半導体モジュールと、該光半導体モジュールの動作を制御する制御回路群とを備え、前記光半導体モジュールが、前面及び背面に光を放出するＬＤ素子と、該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のＰＤ素子と、前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージとを備え、前記制御回路群が、前記第２のＰＤ素子の出力を使ってＬＤ素子の光出力を一定に制御するＡＰＣ回路と、前記第１の温度センサの出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＴＣ回路と、前記第１のＰＤ素子の出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＷＣ回路と、各制御回路を搭載する回路基板上に設けられモジュール周囲の環境温度を検出する第２の温度センサと、前記第２の温度センサの出力により、前記第１のＰＤ素子の出力を補正する補正値を出力する波長モニタ出力補正回路とを備えているものである。
【００２４】
また、前記波長モニタ出力補正回路は、前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する逆特性を予め保持しており、前記第２の温度センサの出力を入力して、前記逆特性から生成した前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する補正値を出力するものであってもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１に本実施の形態１に係る波長安定化光源の構成をブロック図にて示す。
図２に本実施の形態１に係る波長安定化光源の光半導体モジュールのパッケージ内を俯瞰する平面図を示す。なお図中、従来例である図１０、１１と同一または相当部分は同一符号を付す。以降の図面においても同様である。図１において、この発明の実施の形態１に係る波長安定化光源は、ＬＤ素子１から出射した前面光１ｆを光学窓２を通して光ファイバ３へ導いて外部に信号光として取り出すと共に、背面光１ｒの一部は、波長フィルタ４を透過して第１のＰＤ素子５に受光され、他の一部は直接第２のＰＤ素子６に受光される。
【００２６】
ＬＤ素子１、波長フィルタ４、第１のＰＤ素子５、第２のＰＤ素子６およびＬＤ素子１の近傍に配置されＬＤ素子１近傍の温度を計測する第１のサーミスタ１１は、チップキャリア７の上面に設置されている。チップキャリア７は、このチップキャリア７の温度を調整するサーモクーラ８の上に搭載されており、さらに、チップキャリア７、サーモクーラ８を含め上記した全体が気密パッケージ９の内部に設置されている。
第２のサーミスタ２１は、気密パッケージ９自体の環境温度による変動を測定するため、気密パッケージ９の内部のフィードスルー部に設置されている。
【００２７】
第２のＰＤ素子６はＬＤ素子１の背面出射光を直接受光するので、第２のＰＤ素子６の出力は、ＬＤ素子の出射光の強度に比例した出力、すなわち光強度モニタ出力Ｉ_ＭとしてＡＰＣ（自動光出力制御）回路１０に入力され、ＬＤ素子駆動電流設定値Ｉ_Ｍ０との差に基づいてＬＤ素子１にフィードバックされる。
【００２８】
ＬＤ素子１近傍の温度を計測した第１のサーミスタ１１の出力電流Ｉ_ＴＨ１はＡＴＣ（自動温度制御）回路１２に入力され、温度設定値Ｉ_ＴＨ０との差に基づいて、サーモクーラ８への制御信号Ｉ_ＰＥＴが出力される。
【００２９】
第１のＰＤ素子５はＬＤ素子１の背面出射光が、波長フィルタ４を透過したものを受光するので、第１のＰＤ素子５の出力は、波長に対して強度が連続的に変化する出力、すなわち、波長モニタ出力Ｉ_ＷとしてＡＷＣ（自動波長制御）回路１３に入力される。
【００３０】
気密パッケージ９のケース温度Ｔ_Ｃを測定した第２のサーミスタ２１の出力電流Ｉ_ＴＨ２は、Ｉ_Ｗ補正回路２２に入力される。図３は、気密パッケージ９のケース温度Ｔ_Ｃが２５℃、５０℃、７５℃の時の、第１のＰＤ素子５の出力Ｉ_ＷとＬＤ素子１の発振波長λの関係を示すグラフである。ケース温度が高くなるほど出力Ｉ_Ｗは低下し、目的の波長λ０を得る電流値が変化している。
【００３１】
図４は、Ｉ_Ｗ補正回路２２における補正値Ｉ_Ｗ´の算出方法を説明する図である。ここで縦軸を図３のデータからのＩ_Ｗの変化量ΔＩ_Ｗ（＝Ｉ_Ｗ−Ｉ_Ｗ０）とし、横軸に第２のサーミスタ２１の出力Ｉ_ＴＨ２としてケース温度Ｔ_Ｃが２５℃、５０℃、７５℃の時のＩ_２５、Ｉ_５０、Ｉ_７５の値との交点をプロットする。この点を結ぶことによって図４中の破線で表されるＩ_ＷとＩ_ＴＨ２の相関が得られる。この破線データから縦軸Ｉ_Ｗ＝０の線に対して対称な関数を生成する。これがパッケージ温度変化によるＩ_Ｗへの補正値Ｉ_Ｗ´を得る関数となる。よって、Ｉ_Ｗ補正回路２２からは、当該時点の気密パッケージ温度におけるＩ_Ｗ´の値を出力して、第１のＰＤ素子の出力Ｉ_Ｗに加算されてからＡＷＣ回路１３に入力され、波長設定値Ｉ_Ｗ０との差に基づいて、サーモクーラ８への制御信号Ｉ_ＰＥＷが出力される。
【００３２】
このようにして、第１のＰＤ素子の出力Ｉ_Ｗに気密パッケージのケース温度による変化を補償する補正値Ｉ_Ｗ´を加算することによってケース温度に依存しないＡＷＣ制御が行えるので、ＬＤ素子１の発振波長をλ０に精密に制御することができる。
【００３３】
発明の実施の形態２．
図５に本実施の形態２に係る波長安定化光源の構成をブロック図にて示す。
図５において、この発明の実施の形態２に係る波長安定化光源は、ＬＤ素子１から出射した前面光１ｆを光学窓２を通して光ファイバ３へ導いて外部に信号光として取り出すと共に、背面光１ｒの一部は、波長フィルタ４を透過して第１のＰＤ素子５に受光され、他の一部は直接第２のＰＤ素子６に受光される。
【００３４】
ＬＤ素子１、波長フィルタ４、第１のＰＤ素子５、第２のＰＤ素子６およびＬＤ素子１の近傍に配置され、ＬＤ素子１近傍の温度を計測する第１のサーミスタ１１は、チップキャリア７の上面に設置されている。チップキャリア７は、このチップキャリア７の温度を調整するサーモクーラ８の上に搭載されており、さらに、チップキャリア７、サーモクーラ８を含め上記した全体が気密パッケージ９の内部に設置されている。
【００３５】
図６に本実施の形態２に係る波長安定化光源内の光半導体モジュールのパッケージ内を俯瞰し、さらに回路基板との接続状況を説明する平面図を示す。
図６に示すように、光半導体モジュール１００はモジュール外部の回路基板１６に接続されている。
【００３６】
また、モジュール内部において、第１のサーミスタ１１がＬＤ素子１の近傍に、第２のサーミスタは一方の側面のフィードスルー内部に、第３のサーミスタが他方の側面のフィードスルー内部に配置されている。
【００３７】
通常、波長安定化光源では光半導体モジュールに入力される高周波デジタル信号の増幅および波形整形を行うドライバＩＣ１６が使用されている。ドライバＩＣ１６は回路基板１７上にあり、高周波特性の関係上モジュールの高周波信号入力ピン１８の直近に設置されるのが一般的である。そして、橋渡し用マイクロストリップライン基板１９を使用してモジュール内部に接続される。
【００３８】
高周波用途に使われるため、一般的にドライバＩＣは発熱量が大きく、上述したように高周波を減衰させないようモジュール近傍に設置されるため、モジュール内部の光学部品がこのドライバＩＣの発生する熱の流入による影響を受けやすくなっている。
【００３９】
図７は、図６における部品配置においてドライバＩＣの発熱により流入する熱量を概念的に示したものである。光学部品の両側でドライバＩＣに近い第２のサーミスタ２１がドライバＩＣの熱の影響により実際に光学部品が配置されている場所（図７では波長フィルタと記載）の温度より高い温度測定値を出力し、ドライバＩＣより遠い第３のサーミスタ３１が実際に光学部品が配置されている場所の温度より低い温度測定値を出力するという温度の傾斜があって、ケース温度が必ずしも環境温度を代表していないという事態が起きている。
【００４０】
そこで、第２のサーミスタ２１が出力する温度測定値と第３のサーミスタ３１が出力する温度測定値とから、実際に光学部品が配置されている場所の環境温度を推定し、その推定した温度に相対する補正値Ｉ_Ｗ´をＩ_Ｗ補正回路２２から出力して、第１のＰＤ素子５の出力Ｉ_Ｗに加算してからＡＷＣ回路１３に入力し、波長設定値Ｉ_Ｗ０との差に基づいて、サーモクーラ８への制御信号Ｉ_ＰＥＷが出力されるようにする。
【００４１】
温度の推定方法は、実際に光学部品が配置されている場所の温度が、第２のサーミスタ２１が出力する温度測定値と第３のサーミスタ３１が出力する温度測定値との間にあることから、ＩＣドライバ１７から第２のサーミスタ２１、第３のサーミスタ３１の設置位置を設計時点で調整しておくことにより、単純に第２のサーミスタ２１、第３のサーミスタ３１の出力値の平均値を取ればよいことにしてもよく、また、第２のサーミスタ２１、第３のサーミスタ３１のそれぞれの出力値に重み付けをかけた計算値としてもよい。また、Ｉ_Ｗ補正回路２２における補正値Ｉ_Ｗ´算出の方法は実施の形態１に準じているので、ここでの記述は省略する。
【００４２】
このようにパッケージ自体に温度の傾斜があっても、二つのサーミスタを使用することで光学部品の配置されている個所の環境温度を推定し、その推定した温度に対応する補正値Ｉ_Ｗ´をＩ_Ｗ補正回路２２から出力して、第１のＰＤ素子５の出力Ｉ_Ｗに加算することによって、環境温度およびドライバＩＣの発熱による影響に依存しないＡＷＣ制御が行えるので、ＬＤ素子１の発振波長をλ０により精密に制御することができる。
【００４３】
発明の実施の形態３．
図８に本実施の形態３に係る波長安定化光源の構成をブロック図にて示す。
図８において、この発明の実施の形態３に係る波長安定化光源は、ＬＤ素子１から出射した前面光１ｆを光学窓２を通して光ファイバ３へ導いて外部に信号光として取り出すと共に、背面光１ｒの一部は、波長フィルタ４を透過して第１のＰＤ素子５に受光され、他の一部は直接第２のＰＤ素子６に受光される。
【００４４】
ＬＤ素子１、波長フィルタ４、第１のＰＤ素子５、第２のＰＤ素子６およびＬＤ素子１の近傍に配置され、ＬＤ素子１近傍の温度を計測する第１のサーミスタ１１は、チップキャリア７の上面に設置されている。チップキャリア７は、このチップキャリア７の温度を調整するサーモクーラ８の上に搭載されており、さらに、チップキャリア７、サーモクーラ８を含め上記した全体が気密パッケージ９の内部に設置されている。
【００４５】
図９に本実施の形態３に係る波長安定化光源内の光半導体モジュールのパッケージ内を俯瞰し、さらに回路基板との接続状況を説明する平面図を示す。
図９に示すように、光半導体モジュール１００はモジュール外部の回路基板１６に接続されている。第２のサーミスタ２１は、モジュール外部の回路基板１６上に設置されている。
【００４６】
本実施の形態３は、実施の形態１において、第２のサーミスタ２１を気密パッケージ９に設置しているのに対し、光半導体モジュール１００の外部の回路基板１６に設置するようにしたもので、外気いわゆる環境温度の計測をこの第２のサーミスタ２１で行うものである。Ｉ_Ｗ補正回路２２における補正値Ｉ_Ｗ´算出の方法は実施の形態１に準じているので、ここでの記述は省略する。
【００４７】
この実施の形態によれば、第２のサーミスタを光半導体モジュールの外部に設置するようにしたので、従来の光半導体モジュールを使用している波長安定化光源においても、回路基板における追加で外気温度に依存しないＡＷＣ制御を簡単に実現することができ、ＬＤ素子１の発振波長をλ０に精密に制御することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係る光半導体モジュールおよび波長安定化光源は、第２のサーミスタを気密パッケージ自体の外気温による変動を測定するように気密パッケージの内部のフィードスルー部に設置することによって、第１のＰＤ素子の出力に気密パッケージのケース温度による変化を補償する補正値を加算させてケース温度に依存しないＡＷＣ制御が行えるので、ＬＤ素子１の発振波長をλ０に精密に制御することができる。
【００４９】
本発明に係る光半導体モジュールおよび波長安定化光源は、第２のサーミスタを一方の側面のフィードスルー内部に、第３のサーミスタを他方の側面のフィードスルー内部に配置することにより、モジュール近傍に配置されたドライバＩＣの発熱による温度傾斜を利用してモジュール内の光学部品が配置されている個所の温度を推定して、その推定した温度に相対する補正値を加算させてケース温度に依存しないＡＷＣ制御が行えるので、ＬＤ素子１の発振波長をλ０に精密に制御することができる。
【００５０】
本発明に係る波長安定化光源は、第２のサーミスタをモジュール外部の回路基板上に設置して環境温度の計測をすることにより、環境温度による変化を補償する補正値を加算させてケース温度に依存しないＡＷＣ制御が行えるので、ＬＤ素子１の発振波長をλ０に精密に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る波長安定化光源の構成を示すブロック図。
【図２】本実施の形態１に係る波長安定化光源のパッケージ内を俯瞰する平面図。
【図３】第１のＰＤ素子５の出力Ｉ_ＷとＬＤ素子１の発振波長λの関係を示すグラフ。
【図４】Ｉ_Ｗ補正回路２２における補正値Ｉ_Ｗ´の算出方法を説明する図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る波長安定化光源の構成を示すブロック図。
【図６】本実施の形態２に係る波長安定化光源のパッケージ内を俯瞰し、さらに外部回路基板との接続状況を説明する平面図。
【図７】ドライバＩＣの発熱により流入する熱量を概念的に示した図。
【図８】本発明の実施の形態３に係る波長安定化光源の構成を示すブロック図。
【図９】本実施の形態３に係る波長安定化光源のパッケージ内を俯瞰し、さらに外部回路基板との接続状況を説明する平面図。
【図１０】従来の波長安定化光源の構成を示すブロック図。
【図１１】従来の波長安定化光源のパッケージ内を俯瞰する平面図。
【符号の説明】
１　レーザダイオード（ＬＤ素子）、　２　光学窓、　　　３　光ファイバ、４　波長フィルタ、　　　　　　５　第１のフォトダイオード（ＰＤ素子）、
６　第２のフォトダイオード（ＰＤ素子）、　　　　７　チップキャリア、
８　サーモクーラ、　　　　　　　９　気密パッケージ、
１０　ＡＰＣ回路、　　　　　　　１１　第１のサーミスタ、
１２　ＡＴＣ回路、　　　　　　　１３　ＡＷＣ回路、
１４　ＰＤキャリア、　　　　　　１５　フィードスルー、
１６　ドライバＩＣ、　　　　　　１７　高周波信号入力ピン、
１８　マイクロストリップライン基板、
１９　回路基板
２１　第２のサーミスタ、　　　２２　Ｉ_Ｗ補正回路、
３１　第３のサーミスタ。

Claims

光半導体モジュールと、該光半導体モジュールの動作を制御する制御回路群とを備え、
前記光半導体モジュールが、
前面及び背面に光を放出するレーザダイオード（ＬＤ）素子と、
該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、
前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のフォトダイオード（ＰＤ）素子と、
前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、
前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、
該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、
前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージと、
前記気密パッケージに取りつけられ、該気密パッケージの温度を計測する第２の温度センサを備え、
前記制御回路群が、
前記第２のＰＤ素子の出力を使ってＬＤ素子の光出力を一定に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路と、
前記第１の温度センサの出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＴＣ（Ａｕｔｏ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路と、
前記第１のＰＤ素子の出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＷＣ（Ａｕｔｏ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路と、
前記第２の温度センサの出力により、前記第１のＰＤ素子の出力を補正する補正値を出力する波長モニタ出力補正回路と、
を備えていることを特徴とする波長安定化光源。
前記波長モニタ出力補正回路は、前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する逆特性を予め保持しており、前記第２の温度センサの出力を入力して、前記逆特性から生成した前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する補正値を出力するものであることを特徴とする請求項１記載の波長安定化光源。
前面及び背面に光を放出するＬＤ素子と、
該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、
前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のＰＤ素子と、
前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、
前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、
該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、
前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージと、
前記気密パッケージに取りつけられ、該気密パッケージの温度を計測する第２の温度センサとを有することを特徴とする光半導体モジュール。
前記第２の温度センサが、前記気密パッケージの内側のフィードスルー部に配置されていることを特徴とする請求項３記載の光半導体モジュール。
光半導体モジュールと、該光半導体モジュールの動作を制御する制御回路群とを備え、
前記光半導体モジュールが、
前面及び背面に光を放出するＬＤ素子と、
該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、
前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のＰＤ素子と、
前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、
前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、
該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、
前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージと、
前記気密パッケージに取りつけられ、該気密パッケージの温度を計測する第２および第３の温度センサを備え、
前記制御回路群が、
前記第２のＰＤ素子の出力を使ってＬＤ素子の光出力を一定に制御するＡＰＣ回路と、
前記第１の温度センサの出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＴＣ回路と、
前記第１のＰＤ素子の出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＷＣ回路と、
前記第２および第３の温度センサの出力により、前記第１のＰＤ素子の出力を補正する補正値を出力する波長モニタ出力補正回路とを備えていることを特徴とする波長安定化光源。
前記波長モニタ出力補正回路は、前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する逆特性を予め保持しており、前記第２および第３の温度センサの出力を入力し、その平均値もしくは、それぞれに重み付けを加えた計算値を元に、前記逆特性から生成した前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する補正値を出力するものであることを特徴とする請求項５記載の波長安定化光源。
前面及び背面に光を放出するＬＤ素子と、
該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、
前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のＰＤ素子と、
前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、
前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、
該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、
前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージと、
前記気密パッケージに取りつけられ、該気密パッケージの温度を計測する第２および第３の温度センサを有することを特徴とする光半導体モジュール。
前記第２の温度センサが、前記気密パッケージの一方の内側のフィードスルー部に配置され、前記第３の温度センサが、前記気密パッケージの他方の内側のフィードスルー部に配置されていることを特徴とする請求項７記載の光半導体モジュール。
光半導体モジュールと、該光半導体モジュールの動作を制御する制御回路群とを備え、
前記光半導体モジュールが、
前面及び背面に光を放出するＬＤ素子と、
該ＬＤ素子近傍に配置され、ＬＤ素子の温度を計測する第１の温度センサと、
前記ＬＤ素子が出射する光を受光する第１および第２のＰＤ素子と、
前記ＬＤ素子と前記第１のＰＤ素子との間に設置され、光の波長に対して連続的に強度を変化させる波長フィルタと、
前記ＬＤ素子、第１の温度センサ、第１のＰＤ素子、第２のＰＤ素子、波長フィルタを実装するチップキャリアと、
該チップキャリアの温度を一定に保つサーモクーラと、
前記チップキャリア、サーモクーラを収納する気密パッケージと、
を備え、
前記制御回路群が、
前記第２のＰＤ素子の出力を使ってＬＤ素子の光出力を一定に制御するＡＰＣ回路と、
前記第１の温度センサの出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＴＣ回路と、
前記第１のＰＤ素子の出力を使って前記サーモクーラを動作させＬＤ素子の温度を制御するＡＷＣ回路と
各制御回路を搭載する回路基板上に設けられモジュール周囲の環境温度を検出する第２の温度センサと、
前記第２の温度センサの出力により、前記第１のＰＤ素子の出力を補正する補正値を出力する波長モニタ出力補正回路とを備えていることを特徴とする波長安定化光源。
前記波長モニタ出力補正回路は、前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する逆特性を予め保持しており、前記第２の温度センサの出力を入力して、前記逆特性から生成した前記第１のＰＤ素子の出力の温度による出力変化に対する補正値を出力するものであることを特徴とする請求項９記載の波長安定化光源。