JP2007286454A - 光半導体素子搭載基板、および光送信モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半絶縁性半導体基板上に光変調器集積レーザを形成した半導体チップ22を用い、入力伝送線路27と光変調器素子21のアノード電極とを第一のボンディングワイヤ31で接続し、光変調器素子21のアノード電極と終端抵抗素子24の一端とを第二のボンディングワイヤ32で接続し、光変調器素子21のカソード電極と終端抵抗素子24の他の一端とを第三のボンディングワイヤ33で接続し、光変調器素子21のカソード電極と接地電極25とを第四のボンディングワイヤ34で接続し、第一のボンディングワイヤ31と入力伝送線路27との接続部を第四のボンディングワイヤ34と接地電極25との接続部に対して半導体チップ22を挟んだ反対側に配置した光送信モジュールより解決できる。
【選択図】 図1
Description
図1は本実施例における光送信モジュールの主要部分を示す構造図、図2は光送信モジュールの主要回路図、図3は光半導体素子を搭載するキャリア基板部分の詳細図、図9は周波数と光送信モジュールの電気-光小信号通過特性S21との関係を示す図、図10は光送信モジュールの光出力波形、図11〜図13はそれぞれ光変調器素子へ接続するボンディングワイヤのインダクタンスを変化させた時の過剰利得、3dB帯域、入力反射特性S11を示すグラフである。
半導体チップ22の素子構造の概略模式図を、図23に示す。半導体チップ22としては、Fe-dope型半絶縁性InP基板の表面に分布帰還型レーザダイオード(Distributed FeedBack - Laser Diode:DFB-LD)である半導体レーザダイオード素子20と電界吸収型変調器(Electro-Absorption Modulator:EAM)である光変調器素子21を集積したものを用いる。
図11には、小信号通過特性(S21)におけるピーキングによる過剰利得のボンディングワイヤインダクタンスLterm、Lgndによる依存性を示す。これによれば、本発明による回路構成によればLgndを0から0.3nHまで変化させても過剰利得に対する影響はほとんどなく、Ltermの値をだけで一義的にほぼ制御可能であることを示している。例えば過剰利得を完全に抑圧するにはLtermを0.6nH以下にすればよいことが判る。
まず、図16には小信号通過特性(S21)におけるピーキングによる過剰利得のボンディングワイヤインダクタンスLterm、Lgndによる依存性を示すが、Lgndを0から0.3nHまで変化するに従い過剰利得が急激に増大することが示される。Ltermの値を低減することで過剰利得はある程度減少することができるが、例えばLgndが0.2nHの場合、Ltermを0.2nHに低減しても0.4dBの過剰利得が生じることが判る。
このように我々の検討によると、従来の回路方式ではLgndが増加した場合の特性劣化が激しく、他のインダクタンス値等による最適設計が困難である。
図4は本実施例における光送信モジュールの主要部分を示す構造図、図5は光送信モジュールの主要回路図、図6はのキャリア基板部分の詳細図、図19は本実施例の入力反射特性S11を示すグラフ、図20は小信号通過特性S21を示すグラフである。
図14および図15は回路シミュレーションを用いて算出した反射特性S11および小信号通過特性S21であり、カソード電極-裏面電極間容量C121を一例として0.2pFと仮定し、そのS11およびS21に与える影響をシミュレーションにて解析したものである。
図7は本実施例における光送信モジュールの主要部分を示す構造図、図8は光送信モジュールの主要回路図である。前述した第2実施例との主な違いは光変調器素子21を差動の電気変調信号により駆動した点にある。
Claims (19)
- 光変調器を有する光半導体素子が搭載され、接地電極と該光変調器へ電気信号を入力する入力伝送路と入力された電気信号に対する終端抵抗とが基板表面上に形成された光半導体素子搭載基板であって、
前記光半導体素子の表面上にはボンディングワイヤにて前記接地電極と接続される前記光変調器のアノード電極が設けられており、前記終端抵抗の接地側の電極と前記光変調器のアノード電極とが他のボンディングワイヤにて接続されることを特徴とする光半導体素子搭載基板。 - 光変調器を有する光半導体素子が搭載され、接地電極と該光変調器へ電気信号を入力する入力伝送路と入力された電気信号に対する終端抵抗とが基板表面上に形成された光半導体素子搭載基板であって、
前記光半導体素子の表面上にはボンディングワイヤにて前記接地電極と接続される前記光変調器のカソード電極が設けられており、前記終端抵抗の接地側の電極と前記光変調器のカソード電極とが他のボンディングワイヤにて接続されることを特徴とする光半導体素子搭載基板。 - 請求項1〜2のいずれかに記載の光半導体素子搭載基板であって、
前記光変調器が前記接地電極上に配置されていることを特徴とする光半導体素子搭載基板。 - 素子の表面上にアノード電極およびカソード電極が設けられた光変調器を有する光半導体素子が搭載され、接地電極と該光変調器へ電気信号を入力する入力伝送線路のパターン電極とが基板表面上に形成された光半導体素子搭載基板であって、
前記入力伝送線路のパターン電極と前記光変調器のアノード電極とを接続するボンディングワイヤの当該パターン電極上の接合部と、前記接地電極と当該光変調器のカソード電極とを接続するボンディングワイヤの当該接地電極上の接合部とは、当該光半導体素子を挟んだ両側に位置することを特徴とする光半導体素子搭載基板。 - 素子の表面上にアノード電極およびカソード電極が設けられた光変調器を有する光半導体素子が搭載され、接地電極と該光変調器へ電気信号を入力する入力伝送線路のパターン電極とが基板表面上に形成された光半導体素子搭載基板であって、
前記入力伝送線路のパターン電極と前記光変調器のカソード電極とを接続するボンディングワイヤの当該パターン電極上の接合部と、前記接地電極と当該光変調器のアノード電極とを接続するボンディングワイヤの当該接地電極上の接合部とは、当該光変調器を挟んだ両側に位置することを特徴とする光半導体素子搭載基板。 - 請求項4に記載の光半導体素子搭載基板であって、
前記入力伝送線路に入力された電気信号に対する終端抵抗が前記光半導体素子搭載基板の表面上に形成されており、
前記終端抵抗の接地側の電極と、前記接地電極とボンディングワイヤにて接続された前記光変調器のカソード電極とを、他のボンディングワイヤで接続することを特徴とする光半導体素子搭載基板。 - 請求項5に記載の光半導体素子搭載基板であって、
前記入力伝送線路に入力された電気信号に対する終端抵抗が前記光半導体素子搭載基板の表面上に形成されており、
前記終端抵抗の接地側の電極と、前記接地電極とボンディングワイヤにて接続された前記光変調器のアノード電極とを、他のボンディングワイヤで接続することを特徴とする光半導体素子搭載基板。 - 請求項4〜7のいずれかに記載の光半導体素子搭載基板であって、
前記光変調器が前記接地電極上、もしくは前記入力伝送線路のパターン電極上に配置されていることを特徴とする光半導体素子搭載基板。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の光半導体素子搭載基板を有する光送信モジュール。
- 素子の表面上にアノード電極およびカソード電極が設けられた光変調器と半導体レーザとを有する光変調器集積レーザ素子が搭載され、接地電極と前記光変調器へ電気信号を入力する入力伝送線路のパターン電極と入力された電気信号に対する終端抵抗とが基板表面上に形成されたキャリア基板を用いた光送信モジュールであって、
前記入力伝送線路のパターン電極と前記光変調器のアノード電極とを接続する第1のボンディングワイヤと、
前記光変調器のアノード電極と前記終端抵抗素子の第1の電極とを接続する第2のボンディングワイヤと、
前記光変調器のカソード電極と前記終端抵抗素子の第2の電極とを接続する第3のボンディングワイヤと、
前記光変調器のカソード電極と前記接地電極とを接続する第4のボンディングワイヤと、
を有することを特徴とする光送信モジュール。 - 素子の表面上にアノード電極およびカソード電極が設けられた光変調器と半導体レーザとを有する光変調器集積レーザ素子が搭載され、接地電極と前記光変調器へ電気信号を入力する入力伝送線路のパターン電極と入力された電気信号に対する終端抵抗とが基板表面上に形成されたキャリア基板を用いた光送信モジュールであって、
前記入力伝送線路のパターン電極と前記光変調器のカソード電極とを接続する第1のボンディングワイヤと、
前記光変調器のカソード電極と前記終端抵抗素子の第1の電極とを接続する第2のボンディングワイヤと、
前記光変調器のアノード電極と前記終端抵抗素子の第2の電極とを接続する第3のボンディングワイヤと、
前記光変調器のアノード電極と前記接地電極とを接続する第4のボンディングワイヤと、
を有することを特徴とする光送信モジュール。 - 請求項10〜11のいずれかに記載の光送信モジュールであって、
前記第1のボンディングワイヤと前記入力伝送線路のパターン電極との接合部と、前記第4のボンディングワイヤと前記接地電極との接合部とは、前記光変調器集積レーザ素子を挟んだ両側に位置することを特徴とする光送信モジュール。 - 請求項10〜12のいずれかに記載の光送信モジュールであって、
前記光変調器が前記接地電極上、もしくは前記入力伝送線路のパターン電極上に配置することを特徴とする光送信モジュール。 - 素子の表面上にアノード電極およびカソード電極が設けられた光変調器と半導体レーザとを有する光変調器集積レーザ素子が搭載され、接地電極と前記光変調器へ差動電気信号を入力する第1入力伝送線路のパターン電極および第2伝送線路のパターン電極と該第1伝送線路および第2伝送線路に入力された電気信号に対する終端抵抗とが基板表面上に形成されたキャリア基板を用いた光送信モジュールであって、
前記第1入力伝送線路のパターン電極と前記光変調器のカソード電極とを接続する第1のボンディングワイヤと、
前記光変調器のカソード電極と前記終端抵抗の第1の電極とを接続する第2のボンディングワイヤと、
前記光変調器のアノード電極と前記終端抵抗の第2の電極とを接続する第3のボンディングワイヤと、
前記光変調器のアノード電極と前記第2入力伝送線路パターン電極とを接続する第4のボンディングワイヤと、
を有することを特徴とする光送信モジュール。 - 請求項14に記載の光送信モジュールであって、
前記第1のボンディングワイヤと前記第1入力伝送線路のパターン電極との接合部と、前記第4のボンディングワイヤと前記第2の入力伝送線路のパターン電極との接合部とは、前記光変調器集積レーザ素子を挟んだ両側に位置することを特徴とする光送信モジュール。 - 請求項14〜15のいずれかに記載の光送信モジュールであって、
前記光変調器が前記第1入力伝送線路のパターン電極上または前記第2入力伝送線路のパターン電極上に配置されていることを特徴とする光送信モジュール。 - 請求項10〜16のいずれかに記載の光送信モジュールであって、
前記第2のボンディングワイヤと前記第3のボンディングワイヤとが隣接してほぼ平行に配置したことを特徴とする光送信モジュール。 - 請求項10〜17のいずれかに記載の光送信モジュールであって、
前記電気信号のビットレートが9.95Gbit/s以上、かつ11.3Gbit/s以下であることを特徴とする光送信モジュール。 - 請求項10〜18のいずれかに記載の光送信モジュールであって、
単一極性の電源により前記光変調器集積レーザ素子の半導体レーザと光変調器素子とを駆動することを特徴とする光送信モジュール。
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