JP2004281682A

JP2004281682A - 光送信装置

Info

Publication number: JP2004281682A
Application number: JP2003070471A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Moto; 昭宏本
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07
Also published as: US20090003398A1; US20040233946A1; US7457333B2

Abstract

【課題】光素子駆動回路の寄生インダクタンスを低減できる構造の光送信装置を提供する。
【解決手段】光送信装置１は、ＡｌＮからなるヒートシンク１３及びレーザダイオード１５を備えている。ヒートシンク１３上には、蒸着されたＡｕ膜からなる導電層１４が設けられている。レーザダイオード１５は、アノード電極１５１が下になるように導電層１４上に搭載されている。導電層１４は、ワイヤ３９及び配線層３５ｄを介してリード端子３５ｂに電気的に接続されており、ここへ電源電圧が供給される。レーザダイオード１５のカソード電極１５７は、駆動素子１７にワイヤ４１を介して接続されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにはレーザダイオードを内蔵した光送信装置が用いられる。この光送信装置は、その中に、レーザダイオードを駆動するための駆動素子、レーザダイオードにパワーを供給するための配線、電源電圧を安定化するためのダイキャップを含んでいる。これらとレーザダイオードとが電気的に接続されて光素子駆動回路が構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、光送信装置には、例えば１０Ｇｂｐｓといった高い伝送速度の光通信を実現するための光信号を発生することが求められている。光素子駆動回路においては、配線等によって寄生インダクタンス及び寄生キャパシタンスが伝送線路上に生じる。そして、寄生インダクタンスや寄生キャパシタンスにより、伝送線路上に共振回路が構成される。光送信装置が発生する光信号の伝送速度が共振周波数に近づくと、光素子駆動回路が発振してしまい正常に動作できない。よって、光素子駆動回路では、伝送レートに対応する周波数より共振周波数が大きくなる程度に寄生インダクタンスが小さいことが望ましい。近年の光通信システムの伝送速度が高くなるのに伴い、光素子駆動回路における寄生インダクタンスを小さくできる構造を備える光送信装置が求められている。
【０００４】
本発明の目的は、光素子駆動回路の寄生インダクタンスを低減できる構造の光送信装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による光送信装置は、（ａ）導電性部材と、（ｂ）この部材上に載置されたヒートシンクと、（ｃ）このヒートシンク上に設けられた第１の導電層と、（ｄ）この第１の導電層上に載置され、当該層に電気的に接続された半導体発光素子と、（ｅ）この半導体発光素子に電気的に接続された駆動素子と、（ｆ）第１の導電層に電気的に接続されたリード端子と、（ｇ）半導体発光素子に光結合する光ファイバとを備える。
【０００６】
本発明の光送信装置によれば、導電性部材、ヒートシンク、及び第１の導電層によってキャパシタが構成される。そして、キャパシタ上に半導体発光素子を搭載すると、ヒートシンクとは別個のダイキャップといった容量性素子が不要となり、ダイキャップから半導体発光素子への配線も不要となる。このため、半導体発光素子とダイキャップとの間の寄生インダクタンスを削減できる。これにより、半導体発光素子を駆動する回路の寄生インダクタンスが低減される。
【０００７】
また、光送信装置は、導電性部材、ヒートシンク、及び第１の導電層から構成されるキャパシタの静電容量が、５０ｐＦ以上であることを特徴としてもよい。これによって、例えば最大１０Ｇｂｐｓの光信号が光送信装置から出力される場合でも、半導体発光素子を駆動する回路の共振周波数による光信号への影響を抑えることができる。
【０００８】
また、光送信装置は、ヒートシンクが、ＡｌＮ、ＢａまたはＰｂのチタン酸塩、あるいはＫＬｉまたはＳｒＢａのニオブ酸塩からなることを特徴としてもよい。これによって、導電性部材、ヒートシンク、及び第１の導電層によるキャパシタを容易に構成できる。
【０００９】
また、本発明による光送信装置は、（ｈ）導電性部材と、（ｉ）この部材上に載置された導電性のヒートシンクと、（ｊ）このヒートシンク上に設けられた絶縁層と、（ｋ）この絶縁層上に設けられた第１の導電層と、（ｌ）この第１の導電層上に載置され、当該層に電気的に接続された半導体発光素子と、（ｍ）この半導体発光素子に電気的に接続された駆動素子と、（ｎ）第１の導電層に電気的に接続されたリード端子と、（ｏ）半導体発光素子に光結合する光ファイバとを備える。
【００１０】
この光送信装置によれば、導電性のヒートシンク、絶縁層、及び第１の導電層によってキャパシタが構成される。そして、キャパシタ上に半導体発光素子を搭載すると、ヒートシンクとは別個のダイキャップといった容量性素子が不要となり、ダイキャップから半導体発光素子への配線も不要となる。このため、半導体発光素子とダイキャップとの間の寄生インダクタンスを削減できる。これにより、半導体発光素子を駆動する回路の寄生インダクタンスが低減される。
【００１１】
また、光送信装置は、ヒートシンク、絶縁層、及び第１の導電層から構成されるキャパシタの静電容量が、５０ｐＦ以上であることを特徴としてもよい。これによって、例えば最大１０Ｇｂｐｓの光信号が光送信装置から出力される場合でも、半導体発光素子を駆動する回路の共振周波数による光信号への影響を抑えることができる。
【００１２】
また、光送信装置は、絶縁層が、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、またはＳｉＯＮからなることを特徴としてもよい。これによって、導電性のヒートシンク、絶縁層、及び第１の導電層によるキャパシタを容易に構成できる。
【００１３】
また、光送信装置は、ヒートシンクが、半導体発光素子を搭載する領域から所定の方向に延びる溝を有しており、光ファイバが該溝に搭載されることを特徴としてもよい。これによって、半導体発光素子と光ファイバとを光学的に位置合わせする作業が簡易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による光送信装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、以下の説明で「前方」は信号光を出射する方向を表す。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１〜図３は、本発明の第１実施形態に係る光送信装置の構成を説明するための図である。図１は、本実施形態に係る光送信装置１の斜視図である。図２は、図１に示された光送信装置１の上面図である。図３は、図１に示された光送信装置１のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。
【００１６】
図１〜図３を参照すると、光送信装置１は、パッケージ３、第１の搭載部材５、基板７、ヒートシンク１３、レーザダイオード１５といった半導体発光素子、及び駆動素子１７を備えている。パッケージ３は、本実施形態ではバタフライ型パッケージといった容器である。パッケージ３は、レーザダイオードや駆動素子１７を内蔵する本体部３ａと、本体部３ａの前面に突出して設けられた筒状部３ｂとを有している。本体部３ａの内部は、不活性ガス、例えば窒素ガスが封入されている。
【００１７】
第１の搭載部材５は、略平板状の導電性部材であり、本体部３ａ内の底面上に配置されている。ヒートシンク１３及び駆動素子１７は、前後方向に延びる所定の軸５１（図２を参照）に沿って第１の搭載部材５の主面上に載置されている。ヒートシンク１３は、絶縁性材料からなり、レーザダイオード１５において発生する熱を伝達するための部材であり、例えばＡｌＮからなる。ヒートシンク１３の材料としてはこの他にも、ＢａまたはＰｂのチタン酸塩、或いはＫＬｉまたはＳｒＢａのニオブ酸塩などを用いることができる。また、駆動素子１７は、レーザダイオード１５に駆動電流を供給するための回路素子である。ヒートシンク１３上には、レーザダイオード１５が搭載されている。レーザダイオード１５は、レーザ光を出射する光出射面が前方を向くように載置されている。
【００１８】
図４は、図３に示されたヒートシンク１３及びレーザダイオード１５の周辺部Ａを拡大した側面断面図である。図４を参照すると、ヒートシンク１３上には、第１の導電層として導電層１４が設けられている。導電層１４は、例えば蒸着されたＡｕ膜から成ることができる。ヒートシンク１３は絶縁性材料からなるので、第１の搭載部材５、ヒートシンク１３、及び導電層１４によって、所定の静電容量を有するキャパシタ１６が構成される。このキャパシタ１６は、レーザダイオード１５を駆動する回路の共振周波数を考慮して、５０ｐＦ以上の静電容量を有するように構成される。本実施形態においては、例えば面積０．２５ｍｍ^２のヒートシンク１３及び導電層１４を形成した場合、ヒートシンク１３を構成するＡｌＮは比誘電率が９．１であるので、ヒートシンクの厚さを０．３ｍｍとするとキャパシタ１６の静電容量は６７ｐＦ程度となる。よって、ヒートシンク１３上にレーザダイオード１５を搭載する面積を充分に確保した上で、有効な静電容量を有するキャパシタ１６を構成することができる。
【００１９】
また、レーザダイオード１５は、ｎ型半導体基板１５６を有している。そして、ｎ型半導体基板１５６の一方の面１５６ａ上に、ｎ型クラッド層１５５、活性層１５４、及びｐ型クラッド層１５３が順に積層されている。ｎ型半導体基板１５６の他方の面１５６ｂ上には、カソード電極１５７が設けられている。一方、アノード電極１５１はＰ型クラッド層１５３上に設けられており、このアノード電極１５１が導電層１４に面するようにヒートシンク１３上に搭載されている。
【００２０】
また、キャパシタを、図５に示されるような構成としてもよい。すなわち、図５に示されるヒートシンク１３ａは導電性を有しており、例えばＳｉからなる。そして、ヒートシンク１３ａ上には、絶縁層１８が設けられている。絶縁層１８は、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＮ、またはＳｉＯＮからなる。さらに、絶縁層１８上には、第１の導電層として導電層１４が設けられている。ヒートシンク１３ａ、絶縁層１８、及び導電層１４によって、所定の静電容量を有するキャパシタ１６ａが構成される。このキャパシタ１６ａは、前述したキャパシタ１６と同様に、レーザダイオード１５を駆動する回路の共振周波数を考慮して５０ｐＦ以上の静電容量を有するように構成される。本実施形態においては、例えば面積０．２５ｍｍ^２の絶縁層１８及び導電層１４を形成し、絶縁層１８の厚さを０．１μｍとした場合、絶縁層１８を構成するＳｉＯ_２は比誘電率が４であるので、キャパシタ１６ａの静電容量は８０ｐＦ程度となる。
【００２１】
再び図１〜図３を参照すると、光送信装置１は、第２の搭載部材９、レンズ保持部材１１、及びレンズ４７を備えている。第２の搭載部材９は、第１の搭載部材５の前方に配置されている。第２の搭載部材９は、レンズ保持部材１１を受け入れるためのガイド孔を有する。ガイド孔には、レンズ保持部材１１が位置合わせされている。レンズ保持部材１１は、レーザダイオード１５からのレーザ光を集光するためのレンズ４７を保持している。レンズ保持部材１１のガイド孔内における位置を移動させることによって、レーザダイオード１５とレンズ４７との距離を調整することができる。
【００２２】
また、光送信装置１は、基板７、第３の搭載部材１９、及びフォトダイオード２１といった受光素子を備えている。基板７は、第１の搭載部材５上に載置され、駆動素子１７の後方から側方にわたる形状を有している。第３の搭載部材１９は、所定の軸５１に対して直交する方向に延びた柱状を呈しており、所定の軸５１に沿って基板７上に載置されている。フォトダイオード２１は、第３の搭載部材１９の前面上に設けられている。フォトダイオード２１は、レーザダイオード１５の光出射面とは反対側の光反射面に光学的に結合されている。
【００２３】
また、光送信装置１は、リード端子３５ａ〜３５ｃを備えている。複数のリード端子３５ａは、パッケージ３の本体部３ａの一側面の外壁面に設けられ、所定の軸５１と交差する方向に延びている。また、複数のリード端子３５ａは、一側面の内壁面に設けられた複数の配線層３５ｄにそれぞれ電気的に接続されている。複数のリード端子３５ｂは、パッケージ３の本体部３ａの他側面の外壁面に設けられ、所定の軸５１と交差する方向に延びている。複数のリード端子３５ｂは、一側面の内壁面に設けられた複数の配線層３５ｅにそれぞれ電気的に接続されている。複数のリード端子３５ｃは、本体部３ａの背面の外壁面に設けられ、所定の軸方向に延びている。複数のリード端子３５ｃは、背面の内壁面に設けられた複数の配線層３５ｆにそれぞれ電気的に接続されている。
【００２４】
パッケージ３の本体部３ａにおける前壁には、筒状部３ｂに通じる部分に、ハーメチックガラス２３で封止された光学的な窓が形成されている。筒状部３ｂは、本体部３ａの内部に通じる貫通孔を有する。この貫通孔には、レーザダイオード１５から光ファイバ３３の端部（図示せず）へ伝搬するレーザ光が通過する。筒状部３ｂの先端部分には、レンズ（図３の２７ａ）を保持するレンズ保持部材２７が設けられている。レンズ保持部材２７と筒状部３ｂとの間には、光アイソレータ２５を設けることができる。光アイソレータ２５は、光ファイバ３３からの戻り光を遮断する。
【００２５】
筒状部３ｂの先端部分からは光ファイバ３３が導入される。光ファイバ３３は、フェルール３１によって先端部分が覆われ保護されている。レンズ保持部材２７は、スリーブ２９を保持している。フェルール３１は、スリーブ２９に挿入されて、パッケージ３に対して光学的に位置決めされる。つまり、光ファイバ３３が、レンズ２７ａ、レンズ４７、及びレーザダイオード１５に対して位置合わせされる。
【００２６】
図６は、図１に示された光送信装置１の主要部を拡大した斜視図である。図６に基づいて、光送信装置１における電気的な接続関係について説明する。
【００２７】
図６を参照すると、ヒートシンク１３上の導電層１４は、ボンディングワイヤ３９を介して配線層３５ｄに電気的に接続されている。すなわち、レーザダイオード１５のアノード電極１５１は、導電層１４、ボンディングワイヤ３９、及び配線層３５ｄを介してリード端子３５ｂに電気的に接続されている。また、第１の搭載部材５は、図示しない配線によって配線層３５ｄ〜３５ｆのうち所定の配線層に電気的に接続されており、リード端子３５ａ〜３５ｃのうち当該所定の配線層に接続されたリード端子は、光送信装置１の外部に設けられる配線によって接地される。
【００２８】
また、レーザダイオード１５のカソード電極１５７は、ボンディングワイヤ４１を介して駆動素子１７に電気的に接続されている。駆動素子１７は、種々の電気信号を光送信装置１の外部から得るために、駆動素子１７の複数の入出力端子から複数のボンディングワイヤ３７ａ及び３７ｂを介して複数の配線層３５ｄ及び３５ｅに電気的に接続されている。ボンディングワイヤ３７ａ及び３７ｂは、その途中部分が容量性素子４３の一端に電気的に接続されている。容量性素子４３の他端は、第１の搭載部材５や基板７に電気的に接続されている。
【００２９】
また、駆動素子１７は、レーザダイオード１５を駆動するための変調信号を光送信装置１の外部から得るために、２本のボンディングワイヤ５３ａそれぞれを介して基板７上に設けられた２本の配線パターン４５それぞれに電気的に接続されている。２本の配線パターン４５は、図２に示されるように、ボンディングワイヤ５３ｂを介して配線層３５ｆに電気的に接続される。
【００３０】
以上の配線によって、光送信装置１の外部回路に接続されたリード端子３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃと、駆動素子１７との間で電気信号が入出力される。なお、図２及び図３に示されたフォトダイオード２１は、いずれかの配線層に電気的に接続されている。
【００３１】
以上の構成を有する光送信装置１は、次のような動作を行う。すなわち、導電層１４は、ボンディングワイヤ３９を介して接続されているリード端子３５ｂから電源供給を受ける。導電層１４はキャパシタ１６または１６ａの一電極を構成しているので、このキャパシタ１６または１６ａにより電源電圧が安定化される。また、光送信装置１の外部からリード端子３５ａ〜３５ｃのうち所定のリード端子に、変調信号が供給される。変調信号は、レーザダイオード１５に供給される駆動電流を変調するための信号である。
【００３２】
変調信号は、駆動素子１７に提供される。また、フォトダイオード２１から、レーザダイオード１５が発生するレーザ光の光量を示す光量信号が取り出される。駆動素子１７は、レーザダイオード１５が発生するレーザ光の光量が所定の光量に近づくように、フォトダイオード２１からの光量信号に応じた駆動電流をレーザダイオード１５に供給する。また、駆動電流は、変調信号に応じて変調される。こうして、レーザダイオード１５のアノード電極１５１とカソード電極１５７との間に変調された駆動電流が流れ、活性層１５４においてレーザ光が発生する。レーザ光はレーザダイオード１５の光出射面１５ａから出射され、レンズ４７及びレンズ２７ａを介して光ファイバ３３に入射される。
【００３３】
以上に説明した、本実施形態による光送信装置１の効果について説明する。図７（ａ）は、レーザダイオード１５から配線層３５ｄへの配線部分を示す上面図である。また、図７（ｂ）は、光送信装置の別の例における図７（ａ）と同じ箇所を示す上面図である。また、図８（ａ）及び図８（ｂ）それぞれは、図７（ａ）及び図７（ｂ）それぞれに示された配線部分の電気的接続を模式的に示す図である。
【００３４】
図７（ａ）及び図８（ａ）を参照すると、本実施形態による光送信装置１では、ヒートシンク１３上の導電層１４が、ボンディングワイヤ３９を介して配線層３５ｄに電気的に接続されている。図８（ａ）に示されるように、ボンディングワイヤ３９はインダクタンスＬ１１として作用する。配線層３５ｄは、リード端子３５ｂを介して電源Ｖ１１に電気的に接続されている。また、ヒートシンク１３は第１の搭載部材５に接しており、第１の搭載部材５は接地されている。第１の搭載部材５、ヒートシンク１３、及び導電層１４によって構成されるキャパシタ１６により電源電圧が安定化される。レーザダイオード１５のカソード電極１５７は、ボンディングワイヤ４２を介して駆動素子１７に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４２は、インダクタンスＬ１２として作用する。以上の構成により、配線層３５ｄ、ボンディングワイヤ３９、及び導電層１４を介してレーザダイオード１５のアノード電極１５１に＋５Ｖといった電源電圧が供給されるとともに、駆動素子１７からの駆動電流Ｉｄがボンディングワイヤ４１を介してカソード電極１５７に流れる。
【００３５】
一方、図７（ｂ）及び図８（ｂ）を参照すると、別の例による光送信装置では、ヒートシンク５８上に設けられた導電層５８ａが、ボンディングワイヤ４０ａを介してダイキャップ８８の一端に電気的に接続されている。そして、ダイキャップ８８の一端は、ボンディングワイヤ４０ｂを介して配線層３５ｄに電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４０ａ及び４０ｂそれぞれは、インダクタンスＬ２１及びＬ２２として作用する。配線層３５ｄは、リード端子３５ｂを介して電源Ｖ１１に電気的に接続されている。ダイキャップ８８の他端は、第１の搭載部材５を介して接地されている。また、ヒートシンク５８はＡｌＮなどの絶縁性材料からなる。レーザダイオード１５のカソード電極１５７は、図８（ａ）と同様に、インダクタンスＬ１２として作用するボンディングワイヤ４２を介して駆動素子１７に電気的に接続されている。以上の構成により、配線層３５ｄ、ボンディングワイヤ４０ｂ及び４０ａ、並びに導電層５８ａを介してレーザダイオード１５のアノード電極１５１に＋５Ｖといった電源電圧が供給されるとともに、駆動素子１７からの駆動電流Ｉｄがボンディングワイヤ４１を介してカソード電極１５７に流れる。
【００３６】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ図８（ａ）及び図８（ｂ）に示された電気的接続のモデルを表す回路図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照すると、駆動素子１７は、信号源１７１を有している。また、駆動素子１７は、端子間容量Ｃ１７を有している。信号源１７１のプラス端子は、ノードＮ１に接続されており、マイナス端子は、ノードＮ２に接続されている。ノードＮ２は、ＧＮＤレベルといった基準電位線に接続されている。インダクタンスＬ１２を有するボンディングワイヤ４１は、一端がノードＮ１に、他端がレーザダイオード１５のカソード電極１５７に、それぞれ接続されている。レーザダイオード１５は、抵抗成分Ｒ１５及び降下電圧Ｖ１５を有するとともに、端子間容量Ｃ１５を有している。レーザダイオード１５のアノード電極１５１は、ノードＮ４に接続されている。
【００３７】
ここで、図９（ｂ）を参照すると、別の例による光送信装置においては、ノードＮ４すなわち導電層５８ａと、ノードＮ５すなわちダイキャップ８８の一端とをボンディングワイヤ４０ａにより接続している。ここで、ボンディングワイヤ４０ａ、ダイキャップ８８、駆動素子１７、及びレーザダイオード１５によって構成されるループにおいて、インダクタンスＬ１２、Ｌ２１、Ｌ８８、及び静電容量Ｃ８８に基づいて当該ループの共振周波数が定まる。この共振周波数が光信号の伝送速度に近いと、レーザダイオード１５駆動回路の正常動作を妨げる一因となる。
【００３８】
これに対し、図９（ａ）を参照すると、本実施形態による光送信装置１では、キャパシタ１６の静電容量Ｃ１６、駆動素子１７、及びレーザダイオード１５によって構成されるループにおいて、インダクタンスＬ１２、Ｌ１６、及び静電容量Ｃ１６に基づいて当該ループの共振周波数が定まる。つまり、光送信装置１では、第１の搭載部材５、ヒートシンク１３、及び導電層１４から構成されるキャパシタ１６上にレーザダイオード１５が搭載されているので、別の例の光送信装置におけるボンディングワイヤ４０ａに相当する配線が存在しない。このため、光送信装置１では、別の例の光送信装置におけるインダクタンスＬ２１に相当するインダクタンスがなくなり、ループの共振周波数が別の例の光送信装置と比べて高周波側へ移動する。
【００３９】
すなわち、本実施形態による光送信装置１では、キャパシタ１６または１６ａ上にレーザダイオード１５を搭載しているので、ヒートシンク１３とは別個のダイキャップ８８といった容量性素子が不要となり、ダイキャップ８８からレーザダイオード１５への配線も不要となる。このため、レーザダイオード１５とダイキャップ８８との間にインダクタンスＬ２１が存在しない。これにより、レーザダイオード１５を駆動する回路の寄生インダクタンスを低減できるので、レーザダイオード１５を高速に駆動できる光送信装置が提供される。
【００４０】
なお、以下に、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示された回路モデルにおける各要素が有する値の一例を示す。インダクタンスＬ１１は５０ｎＨ、Ｌ１２は０．３ｎＨ、Ｌ８８は０．０７ｎＨである。また、容量Ｃ１５のキャパシタンスは８．５ｐＦ、Ｃ１６のキャパシタンスは８０ｐＦ（キャパシタ１６の構成及び形状による）、Ｃ１７のキャパシタンスは０．７ｐＦ、Ｃ５８のキャパシタンスは０．１ｐＦ、Ｃ８８のキャパシタンスは２２０ｐＦ（ダイキャップ８８として様々な容量を選択できる）である。また、電源電圧Ｖ１１は＋５Ｖ、電圧降下Ｖ１５は＋１．２Ｖである。また、抵抗成分Ｒ１５は５．５Ωである。
【００４１】
また、光送信装置から例えば最大１０Ｇｂｐｓの光信号を出力する場合には、レーザダイオード１５を駆動する回路への影響を抑えるため、該回路の共振周波数が１０ＧＨｚ以上であることが好ましい。ここで、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、キャパシタ１６の静電容量を１０００ｐＦ（図１０（ａ））、５０ｐＦ（図１０（ｂ））、１ｐＦ（図１０（ｃ））、及び０ｐＦ（図１０（ｄ））としたときの、レーザダイオード１５を駆動する回路の周波数特性を示すグラフである。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照すると、キャパシタ１６の静電容量を１０００ｐＦまたは５０ｐＦとした場合には、共振周波数ａの値は１０ＧＨｚを超えている。一方、図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）を参照すると、キャパシタ１６の静電容量を１ｐＦまたは０ｐＦとした場合には、共振周波数ａの値は１０ＧＨｚよりも小さい。すなわち、キャパシタ１６の静電容量が５０ｐＦ以上であれば、光送信装置から１０Ｇｂｐｓの光信号を出力する際に、共振周波数が影響しないような駆動回路を構成できる。
【００４２】
本実施形態による光送信装置１では、キャパシタ１６または１６ａが５０ｐＦ以上の静電容量を有するので、例えば最大１０Ｇｂｐｓの光信号を出力する場合でも、レーザダイオード１５を駆動する回路の共振周波数による信号への影響を抑えることができる。
【００４３】
また、本実施形態による光送信装置１では、ヒートシンク１３が、ＡｌＮ、ＢａまたはＰｂのチタン酸塩、あるいはＫＬｉまたはＳｒＢａのニオブ酸塩からなることによって、第１の搭載部材５、ヒートシンク１３、及び導電層１４によるキャパシタ１６を容易に構成できる。
【００４４】
また、本実施形態による光送信装置１では、絶縁層１８が、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、またはＳｉＯＮからなることによって、導電性のヒートシンク１３ａ、絶縁層１８、及び導電層１４によるキャパシタ１６ａを容易に構成できる。
【００４５】
また、本実施形態による光送信装置１では、レーザダイオード１５が、アノード電極１５１が導電層１４に面するようにヒートシンク１３上に搭載され、カソード電極１５７は、ボンディングワイヤ４１を介して駆動素子１７に電気的に接続されている。これによって、アノード電極１５１は、ヒートシンク１３上に設けられた導電層１４に配線を介することなく電気的に接続されるので、キャパシタ１６からレーザダイオード１５への配線が不要となり、レーザダイオード１５を駆動する回路の寄生インダクタンスをさらに低減できる。
【００４６】
図１１は、上記した実施形態による光送信装置１の変形例を示す断面図である。図１１は、レーザダイオード１５付近を示している。本変形例では、ヒートシンク１３と絶縁層１８との間に、第２の導電層として導電層２０が設けられている。すなわち、ヒートシンク１３上に構成されるキャパシタ１６ｂとして、２枚の電極（導電層１４及び２０）の間に絶縁層１８を挟んだような平行平板コンデンサが構成されている。例えば、面積０．２５ｍｍ^２の導電層１４及び導電層２０を設け、絶縁層１８の厚さを０．３５ｍｍとすれば、２２０ｐＦや１０００ｐＦといった大容量のキャパシタ１６ｂをヒートシンク１３上に構成できる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明による光送信装置の第２実施形態として、導電性のヒートシンク、絶縁層、及び導電層からなるキャパシタを備えるパッシブアライメント型の光送信装置を説明する。図１２は、本実施形態に係る光送信装置２を示す斜視図である。また、図１３（ａ）は、図１２に示された光送信装置２のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。図１３（ｂ）は、図１２に示された光送信装置２の上面図である。図１３（ｃ）は、図１２に示された光送信装置のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。
【００４８】
図１２及び図１３（ａ）〜図１３（ｃ）を参照すると、光送信装置２は、リードフレーム７５といった導電性部材、ヒートシンク６１、ＩＣ搭載部材６３、レーザダイオード６７といった半導体発光素子、駆動素子６５、複数のリード端子７９ａ〜７９ｄ、及び光ファイバ７１を備えている。さらに、光送信装置１は、光ファイバ７１を保持するためのフェルール７３、光送信装置２全体を封止するための樹脂体７７を備えている。
【００４９】
リードフレーム７５の主面上にはヒートシンク６１及びＩＣ搭載部材６３が所定の軸７６に沿って載置される。ヒートシンク６１は、ＣｕＷ（銅タングステン合金）といった導電性材料から形成される。また、ヒートシンク６１は、フェルール搭載部６１ｅ、ファイバ搭載部６１ｄ、及びＬＤ搭載部６１ａが一体に形成されてなる。フェルール搭載部６１ｅ、ファイバ搭載部６１ｄ、及びＬＤ搭載部６１ａは、所定の軸７６に沿って順に設けられている。ＬＤ搭載部６１ａの主面は、リードフレーム７５の主面に垂直な方向の高さが、ファイバ搭載部６１ｄの主面の高さよりも低く設けられている。ファイバ搭載部６１ｄとフェルール搭載部６１ｅとの間には、所定の軸７６と交差する方向に延びる溝６１ｈが形成されている。
【００５０】
ＬＤ搭載部６１ａの主面上には、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁層６１ｂが設けられている。また、絶縁層６１ｂ上には、例えば蒸着されたＡｕ膜からなる導電層６１ｃが設けられている。これらＬＤ搭載部６１ａ、絶縁層６１ｂ、及び導電層６１ｃによって、キャパシタ７０が構成されている。導電層６１ｃ上には、レーザダイオード６７が搭載されている。レーザダイオード６７の構成は、上記した第１実施形態におけるレーザダイオード１５の構成（図６参照）と同様である。ファイバ搭載部６１ｄには、ＬＤ搭載部６１ａにおけるレーザダイオード６７を搭載する領域から所定の軸７６に沿って延びるＶ型溝６１ｆが形成されている。光ファイバ７１がＶ型溝６１ｆに搭載されると、レーザダイオード６７の光出射面６７ａと、光ファイバ７１の端面とが光学的に結合される。
【００５１】
フェルール搭載部６１ｅには、前後方向に延び、Ｖ型溝６１ｆよりも幅が広いＶ型溝６１ｇが設けられている。また、光ファイバ７１を保持するフェルール７３がＶ型溝６１ｇに載置されている。フェルール７３は、その端面が溝６１ｈの壁面に当接されることにより前後方向の位置合わせがなされている。
【００５２】
駆動素子６５は、ＩＣ搭載部材６３の主面上に載置されている。駆動素子６５は、ボンディングワイヤ８１を介してレーザダイオード６７のカソード電極（後述）に電気的に接続される端子を有する。また、駆動素子６５の他の端子は、ボンディングワイヤ８５を介して複数のリード端子７９ａ及び７９ｂに電気的に接続されている。導電層６１ｃは、ボンディングワイヤ８３を介してリード端子７９ｄに電気的に接続されている。リード端子７９ａ〜７９ｄは、所定の軸７６の方向と交差する方向に延びており、リードフレーム７５のアイランド部７５ａの側面に沿って配置されている。また、リード端子７９ｃは、アイランド部７５ａに接続されている。
【００５３】
図１４は、光送信装置２の外観を示す斜視図である。図１４を参照すると、光送信装置２は、樹脂体７７によって全体を封止されている。樹脂体７７は、本体部７７ｄ及び本体部７７ｄの前方に形成されたヘッド部７７ｅを有している。本体部７７ｄの一側面７７ａ及び他側面７７ｂにはリード端子７９ａ〜７９ｄが配列されている。ヘッド部７７ｅの前面７７ｃには、フェルール７３の一端が突出している。ヘッド部７７ｅの両側面７７ｆ及び７７ｇには、光コネクタと嵌め合わされる突起７７ｈ及び７７ｉが設けられている。
【００５４】
以上の構成を有する光送信装置２は、次のような動作を行う。すなわち、複数のリード端子７９ｂのうち、ボンディングワイヤ８３を介して導電層６１ｃに接続されているリード端子７９ｂに電源電圧が供給される。導電層６１ｃはキャパシタ７０を構成しているので、このキャパシタ７０により電源電圧が安定化される。また、光送信装置２の外部からリード端子７９ａ及び７９ｂのうち所定のリード端子に、変調信号が供給される。駆動素子６５は、変調信号に応じて変調された駆動電流をレーザダイオード６７に供給する。こうして、レーザダイオード６７に変調された駆動電流が流れ、レーザ光が発生する。レーザ光はレーザダイオード６７の光出射面６７ａから出射され、光ファイバ７１に入射される。
【００５５】
本実施形態による光送信装置２では、キャパシタ７０上にレーザダイオード６７を搭載しているので、第１実施形態による光送信装置１と同様に、レーザダイオード６７と容量性素子との間のボンディングワイヤをなくせる。これにより、レーザダイオード６７を駆動する回路の寄生インダクタンスを低減できるので、レーザダイオード６７を高速に駆動できる光送信装置が提供される。
【００５６】
また、本実施形態による光送信装置２では、ヒートシンク６１が、レーザダイオード６７を載置する領域から所定の軸７６に沿って延びるＶ型溝６１ｆを有しており、光ファイバ７１がＶ型溝６１ｆ上に搭載されている。これによって、レーザダイオード６７の光出射面６７ａと光ファイバ７１の端面とを光学的に位置合わせする作業を簡易にできる。
【００５７】
本発明による光送信装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、ヒートシンクの材料は、上記した材料に限らず絶縁性を有する様々な材料を用いることができる。また、導電層の材料はＡｕに限らず、様々な金属を用いることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明による光送信装置は、光素子駆動回路の寄生インダクタンスを低減できる構造を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１実施形態に係る光送信装置の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示された光送信装置の上面図である。
【図３】図３は、図１に示された光送信装置のＩ−Ｉ断面を示す側面断面図である。
【図４】図４は、図３に示されたヒートシンク及びレーザダイオードの周辺部を拡大した断面図である。
【図５】図５は、図３に示されたヒートシンク及びレーザダイオードの他の構成の周辺部を拡大した断面図である。
【図６】図６は、図１に示された光送信装置の主要部を拡大した斜視図である。
【図７】図７（ａ）は、レーザダイオードから端子への配線部分を示す上面図である。図７（ｂ）は、光送信装置の別の例における図７（ａ）と同じ箇所を示す上面図である。
【図８】図８（ａ）は、図７（ａ）に示された配線部分の電気的接続を模式的に示す図である。図８（ｂ）は、図７（ｂ）に示された配線部分の電気的接続を模式的に示す図である。
【図９】図９（ａ）は、図８（ａ）に示された電気的接続を表す回路図である。図９（ｂ）は、図８（ｂ）に示された電気的接続を表す回路図である。
【図１０】図１０（ａ）は、キャパシタ１６の静電容量を１０００ｐＦとしたときの、レーザダイオードを駆動する回路の周波数特性を示すグラフである。図１０（ｂ）は、キャパシタ１６の静電容量を５０ｐＦとしたときの、レーザダイオードを駆動する回路の周波数特性を示すグラフである。図１０（ｃ）は、キャパシタ１６の静電容量を１ｐＦとしたときの、レーザダイオードを駆動する回路の周波数特性を示すグラフである。図１０（ｄ）は、キャパシタ１６の静電容量を０ｐＦとしたときの、レーザダイオードを駆動する回路の周波数特性を示すグラフである。
【図１１】図１１は、第１実施形態による光送信装置の変形例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明による光送信装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１２に示された光送信装置のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。図１３（ｂ）は、図１２に示された光送信装置の上面図である。図１３（ｃ）は、図１２に示された光送信装置のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。
【図１４】図１４は、第２実施形態による光送信装置の外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、２…光送信装置、３…パッケージ、３ａ…本体部、３ｂ…筒状部、５…第１の搭載部材、７…基板、９…第２の搭載部材、１１…レンズ保持部材、１３、１３ａ…ヒートシンク、１４、２０…導電層、１５…レーザダイオード、１５ａ…光出射面、１５ｂ…光反射面、１６、１６ａ…キャパシタ、１７…駆動素子、１８…絶縁層、１９…第３の搭載部材、２１…フォトダイオード、２３…ハーメチックガラス、２５…光アイソレータ、２７ａ…レンズ、２７…レンズ保持部材、２９…スリーブ、３１…フェルール、３３…光ファイバ、３５ａ〜３５ｃ…リード端子、３５ｄ〜３５ｆ…配線層、３７ａ、３９、４０ａ、４０ｂ、４１、４２、５３ａ、５３ｂ…ボンディングワイヤ、４３…容量性素子、４５…配線パターン、４７…レンズ、１５１…アノード電極、１５３…ｐ型クラッド層、１５４…活性層、１５５…ｎ型クラッド層、１５６…ｎ型半導体基板、１５７…カソード電極。

Claims

導電性部材と、
この部材上に載置されたヒートシンクと、
このヒートシンク上に設けられた第１の導電層と、
この第１の導電層上に載置され、当該層に電気的に接続された半導体発光素子と、
この半導体発光素子に電気的に接続された駆動素子と、
前記第１の導電層に電気的に接続されたリード端子と、
前記半導体発光素子に光結合する光ファイバと
を備えた光送信装置。
前記導電性部材、前記ヒートシンク、及び前記第１の導電層から構成されるキャパシタの静電容量が、５０ｐＦ以上である請求項１に記載の光送信装置。
前記ヒートシンクが、ＡｌＮ、ＢａまたはＰｂのチタン酸塩、あるいはＫＬｉまたはＳｒＢａのニオブ酸塩からなる請求項１または２に記載の光送信装置。
導電性部材と、
この部材上に載置された導電性のヒートシンクと、
このヒートシンク上に設けられた絶縁層と、
この絶縁層上に設けられた第１の導電層と、
この第１の導電層上に載置され、当該層に電気的に接続された半導体発光素子と、
この半導体発光素子に電気的に接続された駆動素子と、
前記第１の導電層に電気的に接続されたリード端子と、
前記半導体発光素子に光結合する光ファイバと
を備えた光送信装置。
前記ヒートシンク、前記絶縁層、及び前記第１の導電層から構成されるキャパシタの静電容量が、５０ｐＦ以上である請求項４に記載の光送信装置。
前記絶縁層が、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、またはＳｉＯＮからなる請求項４または５に記載の光送信装置。
前記ヒートシンクが、前記半導体発光素子を搭載する領域から所定の方向に延びる溝を有しており、前記光ファイバが該溝に搭載される請求項１〜６のいずれか一項に記載の光送信装置。