JP2004198834A

JP2004198834A - Optical module

Info

Publication number: JP2004198834A
Application number: JP2002368694A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sato; 正啓佐藤; Mitsuaki Nishie; 光昭西江
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module in which light beams having the wavelength being used in optical communication are monitored with a good S/N ratio. <P>SOLUTION: An optical module 1a is provided with a semiconductor light emitting element 3, an optical fiber 9 which receives the light beams being radiated by the element 3, a semiconductor device 5 on which a driving element 11 that drives the element 3 and a light receiving element 13 which is used to monitor the light quantity of the light beams being radiated by the element 3 are integrated and a wavelength converting device 7 which is provided in an optical path between the elements 3 and 13. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光モジュールは、半導体レーザといった半導体発光素子と、半導体レーザの出力をモニタするフォトダイオードといった受光素子とを備えている。半導体発光素子は、発光モジュール外に設けられた駆動素子により駆動されている。
【０００３】
光通信の技術分野と異なる技術分野であるけれども、文献には、光センサ及び信号処理回路用素子を同一の半導体基板に集積した集積回路装置が記載されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８９９９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光モジュールを用いて１０Ｇｂｐｓ以上の高速信号伝送を行う場合には、半導体発光素子と駆動素子とを近づけて配置することが好適である。駆動素子を半導体発光素子の隣りに配置した場合には、受光素子は駆動素子よりも半導体発光素子から離れた位置に配置される。この配置では、受光素子と半導体発光素子との距離は、駆動素子と半導体発光素子との距離より長くなる。
【０００６】
受光素子と駆動回路とを同一の半導体基板に集積する集積回路装置を用いると、受光素子と半導体発光素子との距離を短くすることができる。この集積回路装置では、受光素子は駆動素子と同じ半導体材料から構成される。
【０００７】
一方、光通信の技術分野では、駆動回路を含む駆動素子は、半導体発光素子を構成する半導体材料と異なる半導体材料で構成されている場合がある。この場合、光通信で用いられる波長範囲の光に関して、集積回路装置に集積された受光素子の感度は、デスクリート受光素子の感度より低い。
【０００８】
本発明の目的は、駆動素子及び受光素子の両方を半導体発光素子に近くに配置できる構造を有する光モジュールを提供することとする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によれば、光モジュールは、(ａ)半導体発光素子と、(ｂ)半導体発光素子を駆動するための駆動素子及び半導体発光素子からの光をモニタするための受光素子が集積された半導体装置と、(ｃ)半導体発光素子に光学的に結合された光入射面及び受光素子に光学的に結合された光出射面を有する波長変換装置と、を備える。
【００１０】
この光モジュールでは、波長変換装置は、半導体発光素子からの光の波長を別の波長の光に変換する。当該別の波長の光が受光素子に入射するので、駆動素子と受光素子とが集積されている半導体装置においても、受光素子は、半導体発光素子からの光をモニタできる。
【００１１】
本発明の別の側面によれば、光モジュールは、(ａ)半導体発光素子と、(ｂ)半導体発光素子に電気的に接続されるとともに半導体発光素子に光学的に結合された駆動素子部品とを備える。駆動素子部品は、半導体発光素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動素子及び半導体発光素子からの光をモニタするための受光素子とが集積された半導体装置と、半導体装置の受光素子上に位置する波長変換装置とを有する。
【００１２】
この光モジュールでは、駆動素子部品の波長変換装置は、半導体発光素子からの波長を別の波長の光に変換する。当該別の波長の光は、駆動素子部品の受光素子に入射する。駆動素子部品において、受光素子は、波長変換装置を介して半導体発光素子からの光を受ける。
【００１３】
また、本発明の光モジュールでは、半導体装置は、シリコン半導体装置及びシリコン−ゲルマニウム半導体装置の少なくともいずれかであることができる。波長変換装置は、半導体発光素子からの光を波長０．３マイクロメートル以上１．２マイクロメートル以下の範囲内の所定波長の光に変換する。この光モジュールによれば、シリコン半導体の受光素子又はシリコン−ゲルマニウム半導体の受光素子は、波長０．３マイクロメートル〜１．２マイクロメートルの範囲内の所定波長の光を受ける。
【００１４】
本発明の光モジュールでは、波長変換装置は非線形光学素子を含むことができる。波長変換装置では、非線形光学素子に入射する光は、非線形光学素子を通過後に、入射光の波長とは異なる別の波長の光へと変換される。
【００１５】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の光モジュールを図面を参照しながら説明する。可能な場合には、同一及び類似の部分には同一の符号を付する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る光モジュールの構成を示す図面である。図１を参照すると、光モジュール１ａは、半導体発光素子３と、半導体装置５と、波長変換装置７とを備える。半導体発光素子３は、光通信のための波長成分の光を発生することができ、この光は、光ファイバ９といった光伝送路に提供される。半導体装置７は、駆動素子１１及び受光素子１３を集積している。駆動素子１１は、半導体発光素子３を駆動するように動作する。受光素子１３は、半導体発光素子３が放射する光の光量をモニタするように動作する。波長変換装置７は、半導体発光素子３に光学的に結合された光入射面７ａ及び受光素子１３に光学的に結合された光出射面７ｂを有する。
【００１８】
この光モジュール１ａでは、波長変換装置７は、半導体発光素子３からの光の波長は別の波長の光に変換する。当該別の波長の光が受光素子１３に入射するので、駆動素子１１と受光素子１３とが集積されている半導体装置７においても、受光素子１３は、半導体発光素子３からの光をモニタできる。
【００１９】
図２(Ａ)は、本実施の形態に係る光モジュールを示す斜視図である。図２(Ｂ)は、本実施の形態に係る光モジュールのための部品を示す図面である。図３は、図２(Ａ)におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った光モジュールを示す断面図である。
【００２０】
図２(Ａ)、図２(Ｂ)及び図３を参照すると、光モジュール１ａは、半導体発光素子３と、駆動素子部品１７とを備える。半導体発光素子３は、光通信のための波長成分の光を発生することができ、この光は光ファイバ９といった光導波路に光を提供されることができる。駆動素子部品１７は、半導体発光素子３に電気的に接続されるとともに、半導体発光素子３に光学的に結合されている。駆動素子部品１７は、半導体装置５と、波長変換装置７とを有する。半導体装置５は、駆動素子１１及び受光素子１３を集積している。駆動素子１１は、半導体発光素子３を駆動するための駆動信号を生成する。受光素子１３は、半導体発光素子３からの光の光量をモニタする。波長変換装置７は、半導体装置５の受光素子１３上に位置している。好適な実施例では、波長変換装置７は受光素子１３の受光領域１３ａ上に配置されており、或いは半導体装置５に取り付けられている。
【００２１】
この光モジュール１ａでは、駆動素子部品１７の波長変換装置７は、半導体発光素子３からの波長は別の波長の光に変換される。当該別の波長の光が、駆動素子部品１７の受光素子１３に入射する。駆動素子部品１７において、受光素子１３は、波長変換装置７を介して半導体発光素子３からの光を受ける。
【００２２】
引き続いて、図１、図２(Ａ)、図２(Ｂ)及び図３を参照しながら、光モジュール１ａを更に詳細に説明する。光モジュール１ａは、ハウジング１５を更に備えることができる。ハウジング１５は、半導体発光素子３と、駆動素子部品１７とを収容している。ハウジング１５は、光導波路が半導体発光素子３に光学的に結合するように、光ファイバ９を保持している。
【００２３】
光モジュール１ａは、光モジュール主要部品１９及び光結合部６を備える。光モジュール主要部品１９は、光ファイバ９に光学的に結合されるようにハウジング１５内に配置されている。光モジュール主要部品１９は、光ファイバ９に光を提供する。レンズ１２は、光モジュール主要部品１９を光ファイバ９の一端に光学的に結合する。レンズホルダ１４は、レンズ１２を保持している。光ファイバ９は、フェルール１６に保持されている。フェルール１６は、フェルールホルダ１８に保持されている。フェルールホルダ１８は、レンズホルダ１４に対して位置決めされている。
【００２４】
引き続いて、光モジュール主要部品１９を説明する。光モジュール主要部品１９は、ハウジング１５の底面１５ａ上に固定されたペルチェ素子２９を有する。ペルチェ素子２９は、熱電子温度変更素子の一例として例示される。ペルチェ素子２９上には、搭載部材２７が配置されている。ペルチェ素子２９といった温度変更手段は、半導体発光素子３の温度を電子的に変更するために利用される。
【００２５】
光モジュール主要部品１９では、搭載部材３１がペルチェ素子２９上に配置されている。搭載部材３１は、素子搭載部３１ａおよびレンズ保持部３１ｂを有する。搭載部材３１としては、例えばＬキャリアといった搭載部品が例示される。レンズ保持部３１ｂは、レンズ３８を保持している。素子搭載部３１ａ上には、搭載部材３３が搭載されている。半導体発光素子３の光が所定軸Ａｘの方向に出射するように、ヒートシンクといった素子搭載部材３６上に、半導体発光素子３が搭載されている。半導体発光素子３としては、半導体レーザ素子が例示される。半導体発光素子３は、一端面３ａ(図３参照)及び他端面３ｂ(図３参照)を有する。半導体発光素子３は、その一端面３ａから光ＬＦ(図３参照)を出射し、その他端面３ｂから光ＬＢ(図３参照)を出射する。光ＬＦは、レンズ３８を介して光ファイバ８に入射する。また、光ＬＢは、光ＬＦと異なる方向に放射される。
【００２６】
光モジュール１ａは、駆動素子部品１７を備える。駆動素子部品１７は、半導体装置５及び波長変換装置７を備える。半導体装置５は、ハウジング１５内において搭載部材３３上に配置されている。たとえば、半導体装置５は、シリコン半導体あるいはシリコン−ゲルマニウム半導体といったシリコン系半導体から形成される半導体集積素子である。半導体装置５は、半導体発光素子３からの光の光量をモニタする受光素子１３と、半導体発光素子３を駆動するための駆動素子５１とを集積している。受光素子１３としては、フォトダイオードが例示される。受光素子１３は、入射光の光量に応答した信号(たとえば、光電流)を出力する。受光素子１３は、波長変換装置７を介して半導体発光素子３からの光を受ける。受光素子１３は、受光領域を備えており、波長変換装置７は受光領域上に位置している。
【００２７】
駆動素子１１は、半導体発光素子３に電気的に接続されている。駆動素子１１は、ボンディングワイヤといった接続部材を介してリード端子４ｅから一又は複数の信号を入力１１ａ及び１１ｂに受ける。駆動素子１１は、これらの信号から半導体発光素子３を駆動するための駆動信号を生成する。駆動素子１１は、駆動信号を出力１１ｃ及び１１ｄに出力する。出力１１ｃ及び１１ｄは、ボンディングワイヤといった接続部材を介して半導体発光素子３に電気的に接続される。
【００２８】
図３を参照すると、光モジュール１ａは、所定軸Ａｘに沿って順に配列された第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３及び第４領域Ａ４を備える。第１領域Ａ１には、光ファイバ９を含む光結合部２３が設けられている。第２領域Ａ２には、レンズ３８が設けられている。第３領域Ａ３には、半導体発光素子３が設けられている。第４領域Ａ４には、半導体装置１７が設けられている。
【００２９】
半導体装置５は、搭載部材３３に設けられている。半導体装置５の主面５ａには、駆動素子１１及び受光素子１３が設けられている。半導体発光素子３は、搭載部材３６の主面３６ａ上に設けられている。半導体装置５の主面５ａとハウジング１５の底面１５ａとの間隔Ｌ１の最大値は、半導体発光素子３を搭載する搭載部材３６の主面３６ａとハウジング１５の底面１５ａとの間隔Ｌ２の最小値より小さい(Ｌ１＜Ｌ２)。半導体発光素子３は、その他端面３ｂからの光ＬＢを出射する。この光ＬＢは、フォトダイオードといった受光素子１３に入射するので、受光素子１３は、光ＬＢの光量をモニタできる。
【００３０】
半導体装置５の受光素子１３の受光領域の高さは、半導体発光素子３の背面光が射される出射部の高さより低い（Ｌ１＜Ｌ２）ので、半導体装置５は、半導体発光素子３の光出射位置から受光素子１３を望む立体角が所定値より大きくなるように配置されている。半導体発光素子３からの背面光の一部分は、半導体装置５の受光素子１３に到達する。一方、半導体発光素子３からの光は、受光素子１３及び駆動素子１１の表面において反射されるけれども、この反射光が半導体発光素子３に直接に入射することがない。
【００３１】
図４を参照して、本実施形態の半導体レーザモジュール１ａの動作について説明する。半導体装置５が半導体発光素子３に駆動信号を与えると、半導体発光素子３は、この信号に応答して発光する。光ＬＦは、半導体発光素子３の一端面３ａから放射される。光ＬＦは、ハウジング４に設けられたレンズ３８を介して光結合部６に入射し、光ファイバ９へと供給される。一方、光ＬＢは、半導体発光素子３の他端面３ｂから放射される。光ＬＢは、半導体発光素子３の他端面３ｂから放射される。光ＬＢの一部は、波長変換装置７に入射して、その波長が変換された光になる。波長変換された光は受光素子１３へと入射する。
【００３２】
半導体発光素子３は、光通信に用いられる波長帯内の波長である光ＬＢを発生する。シリコン系半導体からなる受光素子１３の受光感度は、光通信に用いられる波長領域において高くないので、受光素子１３は、十分な量の光電流を生成できない。波長変換装置７は、受光素子１３が相対的に高い検出感度を有する波長領域内の光成分に光ＬＢを変換する。受光素子１３は、変換された光を受けるので、十分な量の光電流を生成できる。
【００３３】
好適な実施の形態では、波長変換装置７は、光ＬＢの波長を短波長の光へ変換する。変換された光が受光素子１３に入射するので、シリコン系半導体からなる受光素子１３は、半導体発光素子３からの光ＬＢをモニタすることが可能となる。波長変換装置５２による波長変換後の波長範囲は、好適には０．３マイクロメートル以上１．２マイクロメートル以下である。
【００３４】
光モジュール１ａでは、半導体発光素子３は光通信波長帯の光を放射する。光モジュール１ａは、半導体発光素子３から受光素子１３へと向かう光の経路に設けられた波長変換装置７を備えるので、光通信波長帯の光は、受光素子１３が検出可能である０．３〜１．２マイクロメートルの波長範囲の波長へ変換される。この変換により、受光素子１３は、半導体発光素子３４からの光ＬＢの光量をモニタすることが可能となる。
【００３５】
また、光モジュール１ａでは、受光素子１３と駆動素子１１とを集積して単一の半導体チップ（半導体装置１７）を形成している。集積素子を用いると、受光素子１３と半導体発光素子３との距離を半導体発光素子３と半導体装置５との距離と同程度に短縮できる。したがって、受光素子１３に入射する光量が増大し、受光素子１３のモニタ電流のＳ／Ｎ比を向上できる。
【００３６】
続いて図５に、本実施形態の光モジュール１ａにおける駆動素子部品１７の平面図を示す。半導体装置５は、シリコン半導体基板に受光素子１３と駆動素子１１とを集積している。半導体装置５の主面は、第１の領域５０及び第２の領域５１を有する。第１の領域５０は、第２の領域５２の周囲に設けられている。第１の領域５０には、受光素子１３が設けられている。第２の領域５１には、駆動素子１１が設けられている。波長変換装置１７は、受光素子１３上に位置するように半導体装置５の表面上において位置決めされている。波長変換装置５２は、駆動素子１１を覆わないように半導体装置５の表面上において位置決めされる。
【００３７】
駆動素子１１は、半導体発光素子３を駆動するためのトランジスタ等からなる駆動回路を構成する。半導体装置５の表面には、入力１１ａおよび１１ｂ並びに出力１１ｃ及び１１ｄが設けられている。たとえば、入力１１ａおよび１１ｂは、駆動素子５１に信号を入力するための電極パッドであり、出力１１ｃおよび１１ｄは、半導体発光素子３のための駆動信号を駆動素子１１から出力するための電極パッドである。駆動素子１１は、ボンディングワイヤ５３を介して入力１１ａ及び１１ｂに受けた信号から駆動信号を生成して、出力１１ｃおよび１１ｄに提供される。駆動信号は、ボンディングワイヤ５４を介して半導体発光素子３に出力する。
【００３８】
半導体装置５には駆動素子１１及び受光素子１３を集積しているけれども、受光素子１３からの電気信号は、駆動素子１１により処理されること無く、半導体装置５から出力される。この意味において、受光素子１３は、駆動素子１１から電気的に独立している。受光素子１３に電源電圧を加えると共に受光素子１３からの電気信号を出力するために、半導体装置５は、受光素子１３のためのパッド電極１１ｅ及び１１ｆを備えている。受光素子１３の一端１３ａ(例えば、フォトダイオードのアノード)は、電極パッド１１ｅに配線１１ｇを介して接続されている。受光素子１３の他端１３ｂ(例えば、フォトダイオードのカソード)は、電極パッド１１ｆに配線１１ｈを介して接続されている。これらのパッドには、受光素子１３の光電流が流れる。
【００３９】
半導体装置５は、III−Ｖ族化合物半導体とは異なる半導体材料から構成されている。本実施形態では、プロセス技術が発達しているシリコン半導体を用いることができ、また、シリコン−ゲルマニウム半導体を用いても良い。
【００４０】
半導体装置５は、半導体発光素子３に対して位置決めされている。光モジュール１ａにおいて駆動素子部品１７を半導体発光素子３に位置決めすることにより、駆動素子１１及び受光素子１３ａの両方を半導体発光素子３の近くに置くことができる。さらに、高い伝送レートを達成する光モジュールでは、駆動素子を半導体発光素子３に近づけることが求められる。また、駆動素子１１だけでなく、モニタ用受光素子を半導体発光素子３にも近づけて配置される。
【００４１】
半導体発光素子３の他端面上の出射部と半導体装置５の受光素子１３との結ぶ線分は、搭載部材等と交差していない。また、半導体レーザ素子では、背面光の広がり角は光軸に対して２０度程度であるので、この線分と受光素子１３の受光面との成す角度は、２０度以下であることが好ましく、またゼロ度より大きいことが求められる。
【００４２】
図５を参照すると、光モジュール１ａは、軸Ａｘが半導体装置５上に通過している。故に、半導体発光素子３の背面光は、受光素子に入射する。半導体装置５を搭載部材上に固定するに際して、半導体装置５は半導体発光素子３に対して位置決めされており、好適な実施例では、軸Ａｘは、半導体発光素子３の光軸に合わされ受光素子の受光領域上を通過する。典型的な受光領域のサイズは、１００００平方マイクロメートルから１００００００平方マイクロメートル程度であり、また、軸Ａｘ方向に関する受光領域の幅は５００マイクロメートル程度であり、軸Ａｘに交差する方向に関する受光領域の幅は５００マイクロメートル程度である。また、半導体装置５には、波長変換素子７のためのマークといった位置決め手段を備えている。
【００４３】
波長変換装置７の材料は、半導体発光素子３から放射される光通信で用いられる光の波長（１．２〜１．６マイクロメートル）をシリコン系半導体製の受光素子１３が検出感度を有する波長範囲、(例えば、０．３マイクロメートル以上１．２マイクロメートル以下)内の波長成分に変換できるようなものである。このような材料として非線形光学材料が利用できる。つまり、非線形光学素子を波長変換装置７として利用できる。非線形光学材料としては、チタン・リン酸カリウム（ＫＴＰ）、バリウムホウ素酸化物（ＢＢＯ）又はリチウム・ホウ素酸化物（ＬＢＯ）等の無機系非線形光学材料を用いることができ、有機性非線形光学材料等を用いることもできる。また、非線形光学素子のサイズは、例えば、０．１５ミリメートル程度である。
【００４４】
光モジュール１ａにおいては、半導体装置５内の受光素子１３を発光素子１３に近づけることができる。受光素子の受光量は、受光素子と半導体発光素子との距離の二乗に反比例する。本実施の形態は、受光素子からのモニタ電流を増大するために好適である。
【００４５】
また、本実施形態においては、波長変換装置７を配置するための第３の領域５２は、受光素子１３を配置するための領域５０を実質的に囲むように設けられている。しかしながら、受光素子１３が提供すべきモニタ電流の量に応じて、受光素子１３の一部分を波長変換装置７が被覆していてもよい。また、波長変換装置７は受光素子１３のみを覆うことになるので、波長変換された光が駆動回路１１に入射しない。これにより、光ＬＢの入射による駆動素子５１の動作に影響を与える可能性を低減できる。
【００４６】
また、本実施形態においては、波長変換装置７は受光素子１３を覆うように、半導体装置５の表面に配置している。波長変換装置７は、受光素子１３に波長変換装置１３を通過して波長変換された光が適切な光量で入射するように配置されている。半導体発光素子３と受光素子１３との光路中の位置に波長変換装置５２を置くことが可能である。
【００４７】
図６(Ａ)〜図６(Ｄ)は、半導体装置の変形例を示す図面である。図４に示された半導体装置では、受光素子１３は、半導体装置５のほぼ中央領域に位置しており、中央領域の周囲を囲む周辺領域に駆動素子５１が位置している。しかしながら、半導体装置５上における受光素子１３の位置は、これに限られるものではない。
【００４８】
図６(Ａ)を参照すると、半導体装置５５は、軸Ａｘの方向に伸びるその一辺５５ａに配列されたパッド電極１１ｅ及び１１ｆを有している。また、半導体装置５５では、受光素子５０ａが一辺５５ａに沿って配置されている。受光素子５０ａはパッド電極１１ｅ及び１１ｆと配線を介して直接に接続されている。駆動素子５１ａは、残りの辺５５ｂ、５５ｃ、５５ｄに沿って配置されている。駆動素子５１ａは、軸Ａｘに交差する方向に伸びる辺５５ｂに沿って配列された電極パッド１１ａ及び１１ｂを介して半導体発光素子に接続されており、また辺５５ｄに沿って配列された電極パッド１１ｃ及び１１ｄを介して光モジュール１ａのリード端子に接続されている。半導体装置５５は、軸Ａｘが受光素子５０ａ上に通過するように、半導体発光素子に対して位置決めされている。
【００４９】
図６(Ｂ)を参照すると、半導体装置５６は、軸Ａｘに交差する方向に伸びるその一辺５６ｄに配列されたパッド電極１１ｅ及び１１ｆを有している。また、半導体装置５６では、受光素子５０ｂが一辺５６ｄに沿って配置されている。受光素子５０ｂはパッド電極１１ｅ及び１１ｆと配線を介して直接に接続されている。駆動素子５１ｂは、残りの辺５６ａ、５６ｂ、５６ｃに沿って配置されている。駆動素子５１ｂは、辺５６ｂに沿って配列された電極パッド１１ａ及び１１ｂを介して半導体発光素子に接続されており、また辺５６ｄに沿って配列された電極パッド１１ｃ及び１１ｄを介して光モジュール１ａのリード端子に接続されている。半導体装置５６は、軸Ａｘが受光素子５０ｂ上に通過するように、半導体発光素子に対して位置決めされている。パッド電極１１ｅ及び１１ｆは電極パッド１１ｃ及び１１ｄの間に位置しているので、パッド電極１１ｅ及び１１ｆと光モジュール１ａのリード端子との接続するためのボンディングワイヤの長さを短縮できる。
【００５０】
図６(Ｃ)を参照すると、半導体装置５７は、軸Ａｘに交差する方向に伸びるその一辺５７ｄに配列されたパッド電極１１ｅ及び１１ｆを有している。また、半導体装置５７では、受光素子５０ｃが一辺５７ｂに沿って配置されている。受光素子５０ｃはパッド電極１１ｅ及び１１ｆと配線を介して直接に接続されている。駆動素子５１ｃは、残りの辺５７ａ、５７ｃ、５７ｄに沿って配置されている。駆動素子５１ｃは、辺５７ｂに沿って配列された電極パッド１１ａ及び１１ｂを介して半導体発光素子に接続されており、また辺５７ｄに沿って配列された電極パッド１１ｃ及び１１ｄを介して光モジュール１ａのリード端子に接続されている。半導体装置５７は、軸Ａｘが受光素子５０ｃ上に通過するように、半導体発光素子に対して位置決めされている。
【００５１】
図６(Ｄ)を参照すると、半導体装置５８は、軸Ａｘに交差する方向に伸びるその一辺５８ｃに配列されたパッド電極１１ｅ及び１１ｆを有している。また、半導体装置５８では、受光素子５０ｄが一辺５８ｂに沿って配置されている。受光素子５０ｄはパッド電極１１ｅ及び１１ｆと配線を介して直接に接続されている。駆動素子５１ｄは、残りの辺５７ａ、５７ｂ、５７ｄに沿って配置されている。駆動素子５１ｄは、辺５８ｂに沿って配列された電極パッド１１ａ及び１１ｂを介して半導体発光素子に接続されており、また辺５８ｄに沿って配列された電極パッド１１ｃ及び１１ｄを介して光モジュール１ａのリード端子に接続されている。半導体装置５８は、軸Ａｘが受光素子５０ｄ上に通過するように、半導体発光素子に対して位置決めされている。
【００５２】
例えば、上記の変形例では、受光素子１３とパッド電極１１ｅ及び１１ｆを結ぶ配線が駆動素子と交差しないように、半導体装置５内に受光素子１３が位置している。
【００５３】
図７は、光モジュールを用いる発光装置を示す図面である。発光装置６０は、光モジュール１ａ及び制御素子６２を含む。制御素子６２は、光モジュール１ａから受光量を示す信号Ｉ_pを受ける。この信号に応答して、制御素子６２は、駆動素子５１を制御するための信号Ｃ₁、及び／又は、温度変更素子を制御するための信号Ｃ₂生成する。これらの信号は、光モジュール１ａに提供される。光モジュール１ａにおいては、駆動素子及び／又は温度変更素子は、受けた信号に応答して、光信号及び／又は半導体発光素子の温度を調整する。制御素子６２は、光モジュール１ａからの信号に応答して、フィードバック制御を行っている。このフィードバック制御の応答の時定数は、多くの場合、光モジュール１ａの取り扱う伝送信号のクロック周期に比べて十分に小さい。
【００５４】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることができることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。たとえば、半導体発光素子として、半導体レーザ素子を例示したけれども、半導体レーザ及び光変調器を集積した半導体光集積素子を用いることができる。また、半導体装置は、単一の受光素子を集積しているが、追加の受光素子を集積することができる。さらに、傾斜するように半導体装置を配置してもよい。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受光素子と駆動素子とを同一の半導体基板に集積形成しつつも、光通信で用いられる波長の光をモニタすることができる光モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、光モジュールの構成を示す図面である。
【図２】図２(Ａ)は、光モジュールの斜視図である。図２(Ｂ)は、駆動素子部品を示す図面である。
【図３】図３は、光モジュールをＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を示す図面である。
【図４】図４は、半導体装置の動作を説明するための図面である。
【図５】図５は、駆動素子部品を示す平面図である。
【図６】図６(Ａ)〜図６(Ｄ)は、半導体装置の変形例を示す図面である。
【図７】図７は、発光装置を示す図面である。
【符号の説明】
１ａ…光モジュール、３…半導体発光素子、５…半導体装置、７…波長変換装置、９…光ファイバ、１１…駆動素子、１２…レンズ、１３…受光素子、１４…レンズホルダ、１５…ハウジング、１６…フェルール、１７…駆動素子部品、１８…フェルールホルダ、１９…光モジュール主要部品、２３…光結合部、２７…搭載部材、２９…ペルチェ素子、３１…搭載部材、３６…素子搭載部材、３８…レンズ、５０…受光素子、５１…駆動素子、５２…波長変換装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical module.
[0002]
[Prior art]
The light emitting module includes a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser and a light receiving element such as a photodiode for monitoring the output of the semiconductor laser. The semiconductor light emitting element is driven by a driving element provided outside the light emitting module.
[0003]
Although the technical field is different from the technical field of optical communication, the literature describes an integrated circuit device in which an optical sensor and a signal processing circuit element are integrated on the same semiconductor substrate (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-289994
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When high-speed signal transmission of 10 Gbps or more is performed using an optical module, it is preferable to arrange the semiconductor light emitting element and the driving element close to each other. When the driving element is arranged next to the semiconductor light emitting element, the light receiving element is arranged at a position farther from the semiconductor light emitting element than the driving element. In this arrangement, the distance between the light receiving element and the semiconductor light emitting element is longer than the distance between the driving element and the semiconductor light emitting element.
[0006]
When an integrated circuit device in which the light receiving element and the driving circuit are integrated on the same semiconductor substrate is used, the distance between the light receiving element and the semiconductor light emitting element can be reduced. In this integrated circuit device, the light receiving element is made of the same semiconductor material as the driving element.
[0007]
On the other hand, in the technical field of optical communication, a driving element including a driving circuit may be formed of a semiconductor material different from a semiconductor material forming a semiconductor light emitting element. In this case, the sensitivity of the light receiving element integrated in the integrated circuit device is lower than the sensitivity of the discrete light receiving element with respect to light in the wavelength range used in optical communication.
[0008]
An object of the present invention is to provide an optical module having a structure in which both a driving element and a light receiving element can be arranged near a semiconductor light emitting element.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, an optical module includes (a) a semiconductor light emitting element, (b) a driving element for driving the semiconductor light emitting element, and a light receiving element for monitoring light from the semiconductor light emitting element. (C) a wavelength conversion device having a light incident surface optically coupled to the semiconductor light emitting element and a light emitting surface optically coupled to the light receiving element.
[0010]
In this optical module, the wavelength converter converts the wavelength of light from the semiconductor light emitting element into light of another wavelength. Since the light of the other wavelength is incident on the light receiving element, the light receiving element can monitor the light from the semiconductor light emitting element even in the semiconductor device in which the driving element and the light receiving element are integrated.
[0011]
According to another aspect of the present invention, an optical module comprises: (a) a semiconductor light emitting element; and (b) a driving element part electrically connected to the semiconductor light emitting element and optically coupled to the semiconductor light emitting element. Is provided. The driving element component includes a semiconductor device on which a driving element for generating a driving signal for driving the semiconductor light emitting element and a light receiving element for monitoring light from the semiconductor light emitting element are integrated, and a light receiving element of the semiconductor device is provided. And a wavelength converter located there.
[0012]
In this optical module, the wavelength conversion device of the drive element component converts the wavelength from the semiconductor light emitting element into light of another wavelength. The light of the different wavelength enters the light receiving element of the driving element component. In the driving element component, the light receiving element receives light from the semiconductor light emitting element via the wavelength converter.
[0013]
In the optical module of the present invention, the semiconductor device may be at least one of a silicon semiconductor device and a silicon-germanium semiconductor device. The wavelength converter converts light from the semiconductor light emitting element into light having a predetermined wavelength within a range of 0.3 μm to 1.2 μm. According to this optical module, the light receiving element of the silicon semiconductor or the light receiving element of the silicon-germanium semiconductor receives light of a predetermined wavelength within a range of 0.3 μm to 1.2 μm.
[0014]
In the optical module according to the present invention, the wavelength conversion device can include a nonlinear optical element. In the wavelength conversion device, light incident on the nonlinear optical element is converted into light having a different wavelength from the wavelength of the incident light after passing through the nonlinear optical element.
[0015]
The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the invention, which proceeds with reference to the accompanying drawings.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An optical module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Where possible, identical and similar parts are provided with the same reference signs.
[0017]
FIG. 1 is a drawing showing a configuration of an optical module according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, the optical module 1a includes a semiconductor light emitting element 3, a semiconductor device 5, and a wavelength converter 7. The semiconductor light emitting element 3 can generate light of a wavelength component for optical communication, and this light is provided to an optical transmission line such as an optical fiber 9. The semiconductor device 7 integrates a driving element 11 and a light receiving element 13. The driving element 11 operates to drive the semiconductor light emitting element 3. The light receiving element 13 operates to monitor the amount of light emitted from the semiconductor light emitting element 3. The wavelength conversion device 7 has a light incident surface 7 a optically coupled to the semiconductor light emitting element 3 and a light emitting surface 7 b optically coupled to the light receiving element 13.
[0018]
In the optical module 1a, the wavelength conversion device 7 converts the wavelength of light from the semiconductor light emitting element 3 into light of another wavelength. Since the light of the other wavelength is incident on the light receiving element 13, the light receiving element 13 can monitor the light from the semiconductor light emitting element 3 even in the semiconductor device 7 in which the driving element 11 and the light receiving element 13 are integrated.
[0019]
FIG. 2A is a perspective view showing the optical module according to the present embodiment. FIG. 2B is a diagram showing components for the optical module according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the optical module along the line II-II in FIG.
[0020]
Referring to FIG. 2A, FIG. 2B and FIG. 3, the optical module 1a includes a semiconductor light emitting element 3 and a driving element component 17. The semiconductor light emitting element 3 can generate light of a wavelength component for optical communication, and this light can be provided to an optical waveguide such as the optical fiber 9. The driving element component 17 is electrically connected to the semiconductor light emitting element 3 and is optically coupled to the semiconductor light emitting element 3. The drive element component 17 includes the semiconductor device 5 and the wavelength conversion device 7. The semiconductor device 5 integrates a driving element 11 and a light receiving element 13. The driving element 11 generates a driving signal for driving the semiconductor light emitting element 3. The light receiving element 13 monitors the amount of light from the semiconductor light emitting element 3. The wavelength conversion device 7 is located on the light receiving element 13 of the semiconductor device 5. In a preferred embodiment, the wavelength conversion device 7 is arranged on the light receiving area 13 a of the light receiving element 13 or is attached to the semiconductor device 5.
[0021]
In this optical module 1a, the wavelength converter 7 of the driving element component 17 converts the wavelength from the semiconductor light emitting element 3 into light of another wavelength. The light having the different wavelength enters the light receiving element 13 of the driving element component 17. In the driving element component 17, the light receiving element 13 receives light from the semiconductor light emitting element 3 via the wavelength conversion device 7.
[0022]
Subsequently, the optical module 1a will be described in further detail with reference to FIGS. 1, 2A, 2B, and 3. FIG. The optical module 1a can further include a housing 15. The housing 15 houses the semiconductor light emitting element 3 and the driving element component 17. The housing 15 holds the optical fiber 9 so that the optical waveguide is optically coupled to the semiconductor light emitting device 3.
[0023]
The optical module 1a includes an optical module main component 19 and an optical coupling unit 6. The optical module main component 19 is disposed in the housing 15 so as to be optically coupled to the optical fiber 9. The optical module main component 19 provides light to the optical fiber 9. The lens 12 optically couples the optical module main component 19 to one end of the optical fiber 9. The lens holder 14 holds the lens 12. The optical fiber 9 is held by a ferrule 16. The ferrule 16 is held by a ferrule holder 18. The ferrule holder 18 is positioned with respect to the lens holder 14.
[0024]
Subsequently, the optical module main component 19 will be described. The optical module main component 19 has a Peltier element 29 fixed on the bottom surface 15 a of the housing 15. The Peltier element 29 is exemplified as an example of a thermoelectron temperature changing element. The mounting member 27 is disposed on the Peltier element 29. Temperature changing means such as the Peltier element 29 is used to electronically change the temperature of the semiconductor light emitting element 3.
[0025]
In the optical module main component 19, the mounting member 31 is arranged on the Peltier element 29. The mounting member 31 has an element mounting portion 31a and a lens holding portion 31b. As the mounting member 31, a mounting component such as an L carrier is exemplified. The lens holding part 31b holds the lens 38. The mounting member 33 is mounted on the element mounting portion 31a. The semiconductor light emitting element 3 is mounted on an element mounting member 36 such as a heat sink so that the light of the semiconductor light emitting element 3 is emitted in the direction of the predetermined axis Ax. As the semiconductor light emitting element 3, a semiconductor laser element is exemplified. The semiconductor light emitting element 3 has one end face 3a (see FIG. 3) and the other end face 3b (see FIG. 3). The semiconductor light emitting element 3 emits light LF (see FIG. 3) from one end face 3a and emits light LB (see FIG. 3) from the other end face 3b. The light LF enters the optical fiber 8 via the lens 38. The light LB is emitted in a different direction from the light LF.
[0026]
The optical module 1a includes a driving element component 17. The drive element component 17 includes the semiconductor device 5 and the wavelength conversion device 7. The semiconductor device 5 is arranged on the mounting member 33 in the housing 15. For example, the semiconductor device 5 is a semiconductor integrated element formed from a silicon-based semiconductor such as a silicon semiconductor or a silicon-germanium semiconductor. The semiconductor device 5 integrates a light receiving element 13 for monitoring the amount of light from the semiconductor light emitting element 3 and a driving element 51 for driving the semiconductor light emitting element 3. As the light receiving element 13, a photodiode is exemplified. The light receiving element 13 outputs a signal (for example, a photocurrent) responsive to the amount of incident light. The light receiving element 13 receives light from the semiconductor light emitting element 3 via the wavelength conversion device 7. The light receiving element 13 has a light receiving area, and the wavelength converter 7 is located on the light receiving area.
[0027]
The driving element 11 is electrically connected to the semiconductor light emitting element 3. The driving element 11 receives one or a plurality of signals from the lead terminals 4e to the inputs 11a and 11b via a connection member such as a bonding wire. The drive element 11 generates a drive signal for driving the semiconductor light emitting element 3 from these signals. The drive element 11 outputs a drive signal to outputs 11c and 11d. The outputs 11c and 11d are electrically connected to the semiconductor light emitting device 3 via connection members such as bonding wires.
[0028]
Referring to FIG. 3, the optical module 1a includes a first area A1, a second area A2, a third area A3, and a fourth area A4 arranged in order along a predetermined axis Ax. An optical coupling section 23 including the optical fiber 9 is provided in the first area A1. The lens 38 is provided in the second area A2. The semiconductor light emitting element 3 is provided in the third region A3. The semiconductor device 17 is provided in the fourth region A4.
[0029]
The semiconductor device 5 is provided on the mounting member 33. The driving element 11 and the light receiving element 13 are provided on the main surface 5 a of the semiconductor device 5. The semiconductor light emitting element 3 is provided on a main surface 36 a of the mounting member 36. The maximum value of the distance L1 between the main surface 5a of the semiconductor device 5 and the bottom surface 15a of the housing 15 is smaller than the minimum value of the distance L2 between the main surface 36a of the mounting member 36 on which the semiconductor light emitting element 3 is mounted and the bottom surface 15a of the housing 15. Small (L1 <L2). The semiconductor light emitting element 3 emits light LB from the other end face 3b. Since the light LB is incident on the light receiving element 13 such as a photodiode, the light receiving element 13 can monitor the light amount of the light LB.
[0030]
Since the height of the light receiving region of the light receiving element 13 of the semiconductor device 5 is lower than the height of the emission portion of the semiconductor light emitting element 3 from which the back light is emitted (L1 <L2), the semiconductor device 5 The light receiving element 13 is arranged such that the solid angle desired from the light emitting position to the light receiving element 13 is larger than a predetermined value. Part of the back light from the semiconductor light emitting element 3 reaches the light receiving element 13 of the semiconductor device 5. On the other hand, although the light from the semiconductor light emitting element 3 is reflected on the surfaces of the light receiving element 13 and the driving element 11, the reflected light does not directly enter the semiconductor light emitting element 3.
[0031]
The operation of the semiconductor laser module 1a according to the present embodiment will be described with reference to FIG. When the semiconductor device 5 supplies a drive signal to the semiconductor light emitting element 3, the semiconductor light emitting element 3 emits light in response to the signal. The light LF is emitted from one end face 3 a of the semiconductor light emitting element 3. The light LF enters the optical coupling unit 6 via the lens 38 provided in the housing 4 and is supplied to the optical fiber 9. On the other hand, the light LB is emitted from the other end face 3 b of the semiconductor light emitting element 3. The light LB is emitted from the other end face 3b of the semiconductor light emitting element 3. Part of the light LB enters the wavelength conversion device 7 and becomes light whose wavelength has been converted. The wavelength-converted light enters the light receiving element 13.
[0032]
The semiconductor light emitting element 3 generates light LB which is a wavelength within a wavelength band used for optical communication. Since the light receiving sensitivity of the light receiving element 13 made of a silicon-based semiconductor is not high in a wavelength region used for optical communication, the light receiving element 13 cannot generate a sufficient amount of photocurrent. The wavelength conversion device 7 converts the light LB into a light component in a wavelength region where the light receiving element 13 has a relatively high detection sensitivity. Since the light receiving element 13 receives the converted light, a sufficient amount of photocurrent can be generated.
[0033]
In a preferred embodiment, the wavelength converter 7 converts the wavelength of the light LB into light having a shorter wavelength. Since the converted light enters the light receiving element 13, the light receiving element 13 made of a silicon-based semiconductor can monitor the light LB from the semiconductor light emitting element 3. The wavelength range after wavelength conversion by the wavelength conversion device 52 is preferably from 0.3 μm to 1.2 μm.
[0034]
In the optical module 1a, the semiconductor light emitting element 3 emits light in an optical communication wavelength band. Since the optical module 1a includes the wavelength conversion device 7 provided on the light path from the semiconductor light emitting element 3 to the light receiving element 13, the light in the optical communication wavelength band can be detected by the light receiving element 13. It is converted to a wavelength in the wavelength range of １．２1.2 micrometers. By this conversion, the light receiving element 13 can monitor the amount of light LB from the semiconductor light emitting element 34.
[0035]
In the optical module 1a, the light receiving element 13 and the driving element 11 are integrated to form a single semiconductor chip (semiconductor device 17). If an integrated element is used, the distance between the light receiving element 13 and the semiconductor light emitting element 3 can be reduced to about the same as the distance between the semiconductor light emitting element 3 and the semiconductor device 5. Therefore, the amount of light incident on the light receiving element 13 increases, and the S / N ratio of the monitor current of the light receiving element 13 can be improved.
[0036]
Subsequently, FIG. 5 shows a plan view of the drive element component 17 in the optical module 1a of the present embodiment. The semiconductor device 5 has a light receiving element 13 and a driving element 11 integrated on a silicon semiconductor substrate. The main surface of the semiconductor device 5 has a first region 50 and a second region 51. The first area 50 is provided around the second area 52. The light receiving element 13 is provided in the first region 50. The drive element 11 is provided in the second region 51. The wavelength conversion device 17 is positioned on the surface of the semiconductor device 5 so as to be located on the light receiving element 13. The wavelength conversion device 52 is positioned on the surface of the semiconductor device 5 so as not to cover the driving element 11.
[0037]
The drive element 11 constitutes a drive circuit including a transistor for driving the semiconductor light emitting element 3 and the like. Inputs 11a and 11b and outputs 11c and 11d are provided on the surface of the semiconductor device 5. For example, inputs 11a and 11b are electrode pads for inputting a signal to drive element 51, and output 11 c and 11 d is an electrode pad for outputting a drive signal for the semiconductor light emitting element 3 from the drive element 11. The drive element 11 generates a drive signal from signals received at the inputs 11a and 11b via the bonding wire 53 and is provided to outputs 11c and 11d. The drive signal is output to the semiconductor light emitting element 3 via the bonding wire 54.
[0038]
Although the driving element 11 and the light receiving element 13 are integrated in the semiconductor device 5, the electric signal from the light receiving element 13 is output from the semiconductor device 5 without being processed by the driving element 11. In this sense, the light receiving element 13 is electrically independent from the driving element 11. In order to apply a power supply voltage to the light receiving element 13 and output an electric signal from the light receiving element 13, the semiconductor device 5 includes pad electrodes 11e and 11f for the light receiving element 13. One end 13a (for example, an anode of a photodiode) of the light receiving element 13 is connected to the electrode pad 11e via a wiring 11g. The other end 13b (for example, the cathode of the photodiode) of the light receiving element 13 is connected to the electrode pad 11f via the wiring 11h. The photocurrent of the light receiving element 13 flows through these pads.
[0039]
The semiconductor device 5 is made of a semiconductor material different from the III-V compound semiconductor. In this embodiment, a silicon semiconductor with advanced process technology can be used, or a silicon-germanium semiconductor may be used.
[0040]
The semiconductor device 5 is positioned with respect to the semiconductor light emitting element 3. By positioning the driving element component 17 on the semiconductor light emitting element 3 in the optical module 1a, both the driving element 11 and the light receiving element 13a can be placed near the semiconductor light emitting element 3. Furthermore, in an optical module that achieves a high transmission rate, it is required that the driving element be closer to the semiconductor light emitting element 3. Further, not only the driving element 11 but also the monitoring light receiving element is arranged close to the semiconductor light emitting element 3.
[0041]
A line segment connecting the light emitting portion on the other end surface of the semiconductor light emitting element 3 and the light receiving element 13 of the semiconductor device 5 does not intersect the mounting member or the like. In a semiconductor laser device, the spread angle of the back light is 20 Degrees, the angle between this line segment and the light receiving surface of the light receiving element 13 is 20 Degrees or less, and is required to be greater than zero degrees.
[0042]
Referring to FIG. 5, the optical module 1a has the axis Ax passing over the semiconductor device 5. Therefore, the back light of the semiconductor light emitting element 3 enters the light receiving element. When fixing the semiconductor device 5 on the mounting member, the semiconductor device 5 is positioned with respect to the semiconductor light emitting element 3, and in a preferred embodiment, the axis Ax is aligned with the optical axis of the semiconductor light emitting element 3 and Pass over the light receiving area. A typical light receiving area size is 10,000 From square micrometer 1,000,000 The width of the light receiving region in the direction of the axis Ax is about square micrometer. 500 The width of the light receiving area in the direction intersecting the axis Ax is about micrometers. 500 It is on the order of micrometers. The semiconductor device 5 has a wavelength conversion element 7. mark Positioning means.
[0043]
The material of the wavelength conversion device 7 is the wavelength of light used in optical communication radiated from the semiconductor light emitting element 3 ( 1.2 to 1.6 (Micrometer) can be converted into a wavelength component within a wavelength range (for example, 0.3 micrometer or more and 1.2 micrometers or less) in which the light receiving element 13 made of a silicon-based semiconductor has detection sensitivity. As such a material, a nonlinear optical material can be used. That is, the nonlinear optical element can be used as the wavelength conversion device 7. As the nonlinear optical material, an inorganic nonlinear optical material such as titanium / potassium phosphate (KTP), barium boron oxide (BBO), or lithium / boron oxide (LBO) can be used, and an organic nonlinear optical material or the like can be used. Using Also it can. The size of the nonlinear optical element is, for example, 0.15 It is on the order of millimeters.
[0044]
In the optical module 1a, the light receiving element 13 in the semiconductor device 5 can be made closer to the light emitting element 13. The amount of light received by the light receiving element is inversely proportional to the square of the distance between the light receiving element and the semiconductor light emitting element. This embodiment is suitable for increasing the monitor current from the light receiving element.
[0045]
In the present embodiment, the third region 52 for disposing the wavelength conversion device 7 is provided so as to substantially surround the region 50 for disposing the light receiving element 13. However, the wavelength conversion device 7 may cover a part of the light receiving element 13 according to the amount of monitor current to be provided by the light receiving element 13. Further, since the wavelength conversion device 7 covers only the light receiving element 13, the wavelength-converted light does not enter the drive circuit 11. Thus, the possibility that the incidence of the light LB affects the operation of the drive element 51 can be reduced.
[0046]
In the present embodiment, the wavelength conversion device 7 is arranged on the surface of the semiconductor device 5 so as to cover the light receiving element 13. The wavelength conversion device 7 is arranged so that the light whose wavelength has been converted after passing through the wavelength conversion device 13 enters the light receiving element 13 with an appropriate amount of light. The wavelength converter 52 can be placed at a position in the optical path between the semiconductor light emitting element 3 and the light receiving element 13.
[0047]
FIGS. 6A to 6D are views showing a modification of the semiconductor device. In the semiconductor device shown in FIG. 4, the light receiving element 13 is located substantially in the central region of the semiconductor device 5, and the driving element 51 is located in a peripheral region surrounding the central region. However, the position of the light receiving element 13 on the semiconductor device 5 is not limited to this.
[0048]
Referring to FIG. 6A, the semiconductor device 55 has pad electrodes 11e and 11f arranged on one side 55a extending in the direction of the axis Ax. In the semiconductor device 55, the light receiving elements 50a are arranged along one side 55a. The light receiving element 50a is directly connected to the pad electrodes 11e and 11f via wiring. The driving element 51a is arranged along the remaining sides 55b, 55c, 55d. The driving element 51a is connected to the semiconductor light emitting element via electrode pads 11a and 11b arranged along a side 55b extending in a direction intersecting with the axis Ax, and is connected to an electrode pad 11c arranged along a side 55d. And 11d are connected to the lead terminals of the optical module 1a. The semiconductor device 55 is positioned with respect to the semiconductor light emitting element such that the axis Ax passes over the light receiving element 50a.
[0049]
Referring to FIG. 6B, the semiconductor device 56 has pad electrodes 11e and 11f arranged on one side 56d extending in a direction intersecting the axis Ax. In the semiconductor device 56, the light receiving element 50b is arranged along one side 56d. The light receiving element 50b is directly connected to the pad electrodes 11e and 11f via wiring. The driving element 51b is arranged along the remaining sides 56a, 56b, 56c. The driving element 51b is connected to the semiconductor light emitting element via the electrode pads 11a and 11b arranged along the side 56b, and is connected to the optical module 1a via the electrode pads 11c and 11d arranged along the side 56d. Connected to the lead terminal of The semiconductor device 56 is positioned with respect to the semiconductor light emitting element such that the axis Ax passes over the light receiving element 50b. Since the pad electrodes 11e and 11f are located between the electrode pads 11c and 11d, the length of the bonding wire for connecting the pad electrodes 11e and 11f to the lead terminals of the optical module 1a can be reduced.
[0050]
Referring to FIG. 6C, the semiconductor device 57 has pad electrodes 11e and 11f arranged on one side 57d extending in a direction intersecting the axis Ax. In the semiconductor device 57, the light receiving element 50c is arranged along one side 57b. The light receiving element 50c is directly connected to the pad electrodes 11e and 11f via wiring. The driving element 51c is arranged along the remaining sides 57a, 57c, 57d. The driving element 51c is connected to the semiconductor light emitting element via the electrode pads 11a and 11b arranged along the side 57b, and is connected to the optical module 1a via the electrode pads 11c and 11d arranged along the side 57d. Connected to the lead terminal of The semiconductor device 57 is positioned with respect to the semiconductor light emitting element such that the axis Ax passes over the light receiving element 50c.
[0051]
Referring to FIG. 6D, the semiconductor device 58 has pad electrodes 11e and 11f arranged on one side 58c extending in a direction intersecting the axis Ax. In the semiconductor device 58, the light receiving elements 50d are arranged along one side 58b. The light receiving element 50d is directly connected to the pad electrodes 11e and 11f via wiring. The drive element 51d is arranged along the remaining sides 57a, 57b, 57d. The driving element 51d is connected to the semiconductor light emitting element via the electrode pads 11a and 11b arranged along the side 58b, and the optical module 1a via the electrode pads 11c and 11d arranged along the side 58d. Connected to the lead terminal of The semiconductor device 58 is positioned with respect to the semiconductor light emitting element such that the axis Ax passes over the light receiving element 50d.
[0052]
For example, in the above modification, the light receiving element 13 is located in the semiconductor device 5 so that the wiring connecting the light receiving element 13 and the pad electrodes 11e and 11f does not intersect with the driving element.
[0053]
FIG. 7 is a drawing showing a light emitting device using an optical module. The light emitting device 60 includes an optical module 1a and a control element 62. The control element 62 outputs a signal I indicating the amount of received light from the optical module 1a. _p Receive. In response to this signal, control element 62 provides signal C for controlling drive element 51. ₁ And / or signal C for controlling the temperature changing element _Two Generate. These signals are provided to the optical module 1a. In the optical module 1a, the driving element and / or the temperature changing element adjusts the optical signal and / or the temperature of the semiconductor light emitting element in response to the received signal. The control element 62 performs feedback control in response to a signal from the optical module 1a. In many cases, the time constant of the response of the feedback control is sufficiently smaller than the clock cycle of the transmission signal handled by the optical module 1a.
[0054]
While the principles of the invention have been illustrated and described in preferred embodiments, it will be recognized by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment. For example, although a semiconductor laser device is exemplified as the semiconductor light emitting device, a semiconductor optical integrated device in which a semiconductor laser and an optical modulator are integrated can be used. Further, although the semiconductor device has a single light receiving element integrated therein, an additional light receiving element can be integrated. Further, the semiconductor device may be arranged so as to be inclined. We therefore claim all modifications and changes coming from the scope of the claims and their spirit.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an optical module capable of monitoring light having a wavelength used in optical communication while integrally forming a light receiving element and a driving element on the same semiconductor substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing showing a configuration of an optical module.
FIG. 2A is a perspective view of an optical module. FIG. 2B is a drawing showing a driving element component.
FIG. 3 is a drawing showing a cross section of the optical module taken along line II-II.
FIG. 4 is a drawing for explaining an operation of the semiconductor device;
FIG. 5 is a plan view showing a driving element part.
FIGS. 6A to 6D are views showing modified examples of the semiconductor device.
FIG. 7 is a drawing showing a light emitting device.
[Explanation of symbols]
1a optical module, 3 semiconductor light emitting element, 5 semiconductor device, 7 wavelength converter, 9 optical fiber, 11 driving element, 12 lens, 13 light receiving element, 14 lens holder, 15 housing, Reference Signs List 16: ferrule, 17: driving element part, 18: ferrule holder, 19: optical module main part, 23: optical coupling part, 27: mounting member, 29: Peltier element, 31: mounting member, 36: element mounting member, 38 ... Lens, 50 ... Light receiving element, 51 ... Drive element, 52 ... Wavelength converter

Claims

A semiconductor light emitting device;
A semiconductor device that integrates a driving element for driving the semiconductor light emitting element and a light receiving element for monitoring light from the semiconductor light emitting element;
An optical module comprising: a wavelength conversion device having a light incident surface optically coupled to the semiconductor light emitting element and a light exit surface optically coupled to the light receiving element.

A semiconductor light emitting device;
Driving element parts electrically connected to the semiconductor light emitting element and optically coupled to the semiconductor light emitting element,
A semiconductor device that integrates a driving element for driving the semiconductor light emitting element and a light receiving element for monitoring light from the semiconductor light emitting element;
An optical module comprising: a wavelength converter located on the light receiving element of the semiconductor device.

The semiconductor device includes at least one of a silicon semiconductor device and a silicon-germanium semiconductor device,
The optical module according to claim 1, wherein the wavelength conversion device converts light from the semiconductor light emitting element into light having a wavelength component within a range of 0.3 μm to 1.2 μm. 4. .

The optical module according to claim 1, wherein the wavelength converter includes a nonlinear optical element.