JP2008172002A

JP2008172002A - 光送信モジュール

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Publication number: JP2008172002A
Application number: JP2007003526A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sakasai; 一宏逆井; Shinya Kyozuka; 信也経塚; Osamu Otani; 修大谷; Osamu Ueno; 修上野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】光送信用の光出力特性に影響を与えずに発光光量をモニタできる光送信モジュールを得る。
【解決手段】駆動電流が共通電極１８に供給され、発光素子１６の主発光部２２、従発光部２４から、信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。モニタ光ＭＬは、反射ミラー３２で反射され、受光面３８に入射する。制御回路１５は、モニタ光ＭＬのフィードバック制御を行う。このように、１つの発光素子１６に主発光部２２及び従発光部２４の２つの発光部が設けられているので、モニタ光ＭＬと信号光ＳＬの発光特性のばらつきが発生しにくく、信号光ＳＬに影響を与えずに発光光量をモニタできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送信モジュールに関する。

従来、大容量の映像信号等を高速に送信する手段として、電気信号を光信号に変換して送信する光送信モジュールがある。

光送信モジュールは、発光素子と、発光素子を電気的に駆動するためのドライバＩＣとを備えており、発光素子から出射された出射光が、光ファイバー等の光伝送手段に入射されて光送信が行われる。

ここで、発光素子における出射光の光量を制御する手段として、出射光の一部を受光素子でモニタしてフィードバックをかけ、所定の光量となるように駆動素子を制御する光量制御手段がある。

光量制御手段を有する光送信モジュールの第１例として、面発光型レーザの発光素子と、光路上に配置されたカバーガラスと、モニタ用の受光素子を備えた光送信モジュールがある（例えば、特許文献１参照）。

第１例の光送信モジュールは、発光素子からの信号光の一部がカバーガラスで反射され、受光素子に入射する。この受光素子に入射した光量に基づいて、信号光の光量を制御する。

光量制御手段を有する光送信モジュールの第２例として、受光素子の上に発光素子を配置し、発光素子からの信号光を反射するカバーガラスを備えた光送信モジュールがある（例えば、特許文献２参照）。

第２例の光送信モジュールは、発光素子からの信号光の一部をカバーガラスで反射し、発光素子で隠れていない受光素子面でこの信号光の一部を受光して、信号光の光量を制御する。

光量制御手段を有する光送信モジュールの第３例として、面発光素子の信号光の出射面と反対側の面に受光素子を配置した光送信モジュールがある（例えば、特許文献３参照）。

第３例の光送信モジュールは、面発光素子において信号光と逆向きに出射される光を受光素子で受光して、信号光の光量を制御する。

光量制御手段を有する光送信モジュールの第４例として、複数の発光素子を備えた光送信モジュールがある（例えば、特許文献４参照）。

第４例の光送信モジュールは、複数の発光素子の一つと対向する位置に受光素子を配置し、この受光素子で受光した光量に基づいて信号光の光量を制御する。
特開平１０−５１０６７特開２０００−３２３７９１特開２００２−１００８２９特開２００２−２０４０１９

本発明は、光送信用の光出力特性に影響を与えずに発光光量をモニタできる光送信モジュールを得ることを目的とする。

本発明の請求項１に係る光送信モジュールは、共通の電極を介して駆動素子により駆動される主発光部及び従発光部を有し、前記主発光部が光送信の信号光を発光し、前記従発光部が前記信号光の光量制御に用いられる発光光を発光する発光素子と、前記従発光部からの発光光を受光する受光部を有し、前記従発光部からの発光光量を検出する受光素子と、前記受光素子で検出された前記従発光部からの発光光量に基づいて前記駆動素子を制御し、前記主発光部の発光光量を制御する制御回路と、を備えたことを特徴としている。

本発明の請求項２に係る光送信モジュールは、前記発光素子が面発光型レーザであることを特徴としている。

本発明の請求項３に係る光送信モジュールは、前記従発光部の発光光量を前記主発光部の発光光量より小さくする光量制御手段を設けたことを特徴としている。

本発明の請求項４に係る光送信モジュールは、前記光量制御手段が、前記主発光部及び前記従発光部に設けられ発光光量を制御するアパーチャであり、前記従発光部のアパーチャ径が、前記主発光部のアパーチャ径より小さいことを特徴としている。

本発明の請求項５に係る光送信モジュールは、前記光量制御手段が、前記電極と前記従発光部との間に設けた抵抗素子であることを特徴としている。

本発明の請求項６に係る光送信モジュールは、前記光量制御手段が、前記主発光部と前記従発光部の発光部の数の大小であり、前記主発光部の数を従発光部の数より多くしたことを特徴としている。

本発明の請求項７に係る光送信モジュールは、前記従発光部における発光が、単峰性の放射パターンであることを特徴としている。

本発明の請求項８に係る光送信モジュールは、前記主発光部の発光光の発振波長と、前記従発光部の発光光の発振波長とが異なる波長となるように前記主発光部及び前記従発光部を構成し、前記主発光部の発光光を透過し前記従発光部の発光光を前記受光素子へ反射する波長選択フィルタを備えたことを特徴としている。

本発明の請求項９に係る光送信モジュールは、前記電極において、前記駆動素子に近い側に前記主発光部が設けられ、前記駆動素子から遠い側に前記従発光部が設けられていることを特徴としている。

本発明の請求項１０に係る光送信モジュールは、前記電極において、主発光部と従発光部との間にインピーダンス素子を設けたことを特徴としている。

本発明の請求項１１に係る光送信モジュールは、前記従発光部からの発光光を前記受光素子に入射させる導光路を設けたことを特徴としている。

本発明の請求項１２に係る光送信モジュールは、前記導光路の前記従発光部と対向する面の面積が、前記従発光部の面積よりも大きく、前記導波路の前記受光素子と対向する面の面積が、前記受光素子の面積より小さいことを特徴としている。

本発明の請求項１３に係る光送信モジュールは、前記従発光部の発光面の位置と前記受光素子の受光面の位置とが同じ高さ位置となるように配置されており、前記導光路が、両端に角度４５度の反射面を有することを特徴としている。

本発明の請求項１４に係る光送信モジュールは、前記導光路は、前記従発光部からの発光光が進行するコア部と、前記コア部よりも屈折率の低いクラッド部とで構成され、少なくとも前記従発光部及び前記受光素子と対向する前記導光路の面にはクラッド部が配置され、前記クラッド部が、前記クラッド部の屈折率より高い屈折率を有する接着剤によって、前記従発光部及び前記受光素子に接着されたことを特徴としている。

本発明の請求項１５に係る光送信モジュールは、前記主発光部、前記従発光部、及び前記従発光部に対応する前記受光部を、それぞれ複数設けたことを特徴としている。

本発明の請求項１６に係る光送信モジュールは、前記従発光部と前記受光素子をそれぞれ導光路で光結合させたことを特徴としている。

本発明の請求項１７に係る光送信モジュールは、前記発光素子を複数設け、複数の前記発光素子の前記従発光部からの発光光を１つの前記受光素子で受光することを特徴としている。

請求項１の発明は、１つの発光素子に主発光部及び従発光部の２つの発光部が設けられているので、製造プロセスにおける主発光部と従発光部の発光特性のばらつきが発生しにくい。このため、従発光部の発光光量に基づいて主発光部の発光光量を制御できる。また、主発光部から発光された光の出力特性に影響を与えないので、精度良く信号光を送ることができる。

請求項２の発明は、片面のみで発光するので、端面発光型レーザと比較して光量のモニタが容易となる。

請求項３の発明は、従発光部の発光光量を必要最小限とすることができるので、主発光部の発光光量を効率良く制御できる。

請求項４の発明は、アパーチャ径を変えるだけで光量が絞れるので、簡易な構造で従発光部の光量を小さくすることができる。

請求項５の発明は、抵抗素子によって電圧降下が発生し、従発光部の光量を小さくすることができるので、簡易な構造で従発光部の光量を小さくすることができる。

請求項６の発明は、主発光部の数と従発光部の数を変えることによって、従発光部の光量を小さくすることができるので、簡易な構造で従発光部の光量を小さくすることができる。

請求項７の発明は、従発光部で発光された単峰の放射パターンの発光光が受光素子に入射することにより、温度変動による放射パターン形状の変化が小さくなるので、従発光部の発光光量を正確にとらえることができ、主発光部の光量制御を安定して行える。

請求項８の発明は、波長選択反射フィルタにより主発光部の発光光の透過と従発光部の発光光の反射を同時に行えるので、光送信モジュールをコンパクトにまとめることができ、実装が容易となる。

請求項９の発明は、主発光部は駆動素子に近い側にあるので主発光部の高速駆動が可能となり、高速の光送信が行える。

請求項１０の発明は、従発光部が、駆動素子からの高周波信号に対してハイインピーダンスとなるので、主発光部の高速駆動が可能となる。

請求項１１の発明は、導光路によって従発光部の発光光をそのまま受光素子に入射させることができるので、受光素子に入射される光量が低減されることがなくなり、安定した光量制御が可能となる。

請求項１２の発明は、従発光部の面積よりも導光路の面積の方が大きいので、従発光部の発光光がそのまま受光素子に入射する。一方、導光路の面積が受光素子の面積よりも小さいので、導光路から出射された光は全て受光素子に入射される。これにより、従発光部の発光光量が低減されることがなくなり、安定した光量制御が可能となる。

請求項１３の発明は、従発光部の発光面の位置と受光素子の受光面の位置とが同じ高さ位置なので、導光路の実装が容易となる。

請求項１４の発明は、クラッド部が、クラッド部の屈折率より高い屈折率を有する接着剤によって接着されるので、クラッド部と接着剤との界面で光が反射して受光素子に入射する光が低減されるのを防ぐことができる。

請求項１５の発明は、複数の信号光を利用できるので、大容量データの光送信が行える。

請求項１６の発明は、複数の信号光の光量制御をそれぞれ安定して行うことができる。

請求項１７の発明は、複数の発光素子の光量を１つの受光素子で平均化して光量制御するので、簡易な構成で複数の発光素子の光量制御ができる。

本発明の光送信モジュールの第１実施形態を図面に基づき説明する。

図１ａ及び図１ｂに示すように、光送信モジュール１０は、発光素子１６と、反射ミラー３２と、受光素子３６を備えている。

発光素子１６は、矩形状の板材からなる基板１２上に突設されたサブマウント部１４上に実装されている。

また、発光素子１６は、略円形の開口部２６から光送信用の信号光ＳＬ（Signal Light）が出射される主発光部２２と、略円形の開口部２８から信号光ＳＬの光量制御に用いられるモニタ光ＭＬ（Monitor Light）が出射される従発光部２４とを備えている。

主発光部２２と従発光部２４は、発光素子１６に設けられた１つの共通電極１８を介して導通している。

共通電極１８上で主発光部２２と従発光部２４との間には、細線などで構成されたインピーダンス素子２９が形成されている。

また、共通電極１８の端部で、主発光部２２に近い側には、発光素子１６のアノード電極となる電極パッド２０が設けられている。発光素子１６のカソード電極は発光素子１６の下面であり、銀エポキシなどの材料によりサブマウント部１４に接続され、接地されている。

電極パッド２０には、ワイヤボンディングによりワイヤ２３が接続されており、基板１２上の配線３０を介し、制御回路１５の出力端子１７に接続されている。

受光素子３６は、上面に受光面３８を有し、受光面３８で受光した光の光量を電流として出力するアノード電極としての出力電極４０と、受光素子３６の下面にあり受光素子３６に逆バイアス電圧を供給するカソード電極（図示せず）をもつ。カソード電極は、アノード電極の電位より高い電位が与えられている。

制御回路１５は、入力端子１９、出力端子１７、及び駆動回路７４（図３参照）を有しており、受光素子３６から出力される電流が予め設定された値となるように駆動回路７４にフィードバック制御を行い、発光素子１６を駆動する駆動電流を出力端子１７から出力する。

入力端子１９には、配線４２の一端が接続されており、配線４２の他端には、ワイヤボンディングによるワイヤ４７を介して受光素子３６の出力電極４０に接続されている。

一方、前述の従発光部２４と対向する位置には、反射ミラー３２が設けられている。

反射ミラー３２は、従発光部２４と対向する側の面に発光光の反射面が形成されており、基板１２から立設された図示しない側板の穴に挿通され、接着剤等により固定されている。反射ミラー３２の固定角度は、従発光部２４から出射されたモニタ光ＭＬが、受光面３８に入射されるように、所定の角度となっている。

ここで、発光素子１６の内部構造について説明する。

図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板４８上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、ｎ型ＧａＡｓバッファ層５０、下部ｎ型ＤＢＲ（Distributed Bragg Refrector：分布反射）層５２、活性領域５４、ｐ型ＡｌＡｓ層５６、上部ｐ型ＤＢＲ層５８、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層６０が積層されている。

ｎ型ＧａＡｓバッファ層５０は、ｎ型の不純物となるＳｉをドーピングしたｎ−ＧａＡｓからなり、Ａｌを含むエピタキシャル成長をスムーズに進める役割を果たしている。

下部ｎ型ＤＢＲ層５２は、ｎ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓとｎ型のＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとを交互に積層した複数層積層体である。

活性領域５４は、図示しないアンドープのＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓよりなる量子井戸層と、アンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓよりなる障壁層と、量子井戸層及び障壁層を挟み込むアンドープのＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓよりなるスぺーサ層とで構成された積層体である。

ｐ型ＡｌＡｓ層５６は、ＡｌＡｓ層を選択的に酸化させて高抵抗した酸化領域であり、活性領域５４の直上部分に略円形の開口部６８を形成している。

また、開口部６８の内側は、ＡｌＡｓ層の酸化において酸化されずに残った非酸化領域である電流注入領域５７となっている。

上部ｐ型ＤＢＲ層５８は、ｐ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓとｐ型のＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとを、交互に積層した複数層積層体である。

ｐ型のＧａＡｓコンタクト層６０は、ｐ型の不純物となるＺｎをドーピングしたｐ−ＧａＡｓからなる。

ｐ型のＧａＡｓコンタクト層６０上には、ｐ型電極であるＴｉ、Ａｕを連続的に堆積させた前述の共通電極１８が設けられている。また、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層６０上の一部の領域には、イオンエッチングによりＳｉＯＮ膜６２が形成されており、共通電極１８とＳｉＯＮ膜６２の間にはＳｉＮ保護膜が形成されている。

ここで、ｐ型ＡｌＡｓ層５６から共通電極１８までの各層が、活性領域５４上に２箇所設けられ、それぞれ主発光部２２、従発光部２４を形成している。

共通電極１８には、前述の開口部２６、２８が形成されており、共通電極１８の一部は、樹脂製のパッケージ４４により封止されている。

一方、ｎ型ＧａＡｓ基板４８の裏面側には、Ａｕ／Ａｕ−Ｇｅからなるｎ型電極４６が蒸着により形成されている。ｎ型電極４６は、図示しない配線により制御回路１５に接続されている。

ここで、主発光部２２及び従発光部２４において、上部ｐ型ＤＢＲ層５８の厚みｄ１、ｄ２を変えることにより、信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬ（図１ｂ参照）の波長を変えることができる。本実施形態においては、信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬともに波長が８５０ｎｍとなるようにｄ１、ｄ２が設定されている。

なお、上部ｐ型ＤＢＲ層５８における厚みをｄ、屈折率をｎ、発光される光の波長をλとしたとき、ｄ＝λ／ｎの関係がある。

また、開口部２６の内径Ｗ２及び開口部６８の内径Ｗ１、又は開口部２８の内径Ｗ４及び開口部７０の内径Ｗ３を変えることにより、信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬの光強度を変えることができる。ここでは、信号光ＳＬの光強度をモニタ光ＭＬの光強度より強くするようにＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４が決められている。すなわち、同一の駆動電圧が供給されたときに、主発光部２２の発光光量が従発光部２４での発光光量よりも多くなるように、開口部２６の径が、開口部２８の径より大きくなっている。

図４は、開口部の大きさが異なる発光素子の特性を示したものである。Ａは開口部が大きいもので、Ｂは開口部が小さいものを表している。主発光部をＡ、従発光部をＢとすることにより、従発光部の光量より主発光部の光量を大きくすることができる。

マルチモード発光では、図５ａのＰＫ１、ＰＫ２のように複数のピークを有しており、シングルモード発光では、図５ｂのＰＫ３のように単一のピークを有している。

次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。

図１及び図３に示すように、まず、開始時の駆動電流が制御回路１５に設定され、制御回路１５内部の駆動回路７４から駆動電流が出力される。

駆動電流は、配線３０、ワイヤ２３、及び電極パッド２０を介して共通電極１８に流入し、主発光部２２及び従発光部２４から、それぞれ信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。

続いて、従発光部２４から出射されたモニタ光ＭＬは、反射ミラー３２で反射され、受光素子３６の受光面３８に入射する。

受光面３８に入射された光の光量は、電流に変換され、出力電極４０からワイヤ４７及び配線４２を介して制御回路１５の入力端子１９に電流値Ｉ１として入力される。

続いて、制御回路１５は、入力端子１９に入力された電流値Ｉ１が、予め設定された電流値Ｉ２となるように駆動回路７４にフィードバック制御を行い、駆動電流を出力端子１７から出力する。

以上の工程を繰り返すことにより、主発光部２２からの信号光ＳＬの光量を制御できる。

また、開口部２８の径が開口部２６の径よりも小さく、動作抵抗が大きいので、従発光部２４に流れる電流値が低下する。そのため、主発光部２２と従発光部２４との和である全体の駆動電流が、主発光部２２と従発光部２４が同一構造のものに比べ少なくなり、光送信モジュール１０としての消費電力を抑えることができる。

さらに、インピーダンス素子２９によって、従発光部２４側が高インピーダンスとなるので、高周波の信号成分は従発光部２４の影響を受けず、主発光部２２を安定して高速駆動することができる。

本発明の光送信モジュールの第２実施形態を図面に基づき説明する。

なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図６に示すように、光送信モジュール８０は、発光素子８２と、反射ミラー３２と、受光素子３６を備えている。

発光素子８２は、略円形の開口部９４から光送信用の信号光ＳＬが出射される主発光部８８と、略円形の開口部９６から信号光ＳＬの光量制御に用いられるモニタ光ＭＬが出射される従発光部９０とを有しており、サブマウント部１４上に実装されている。

主発光部８８と従発光部９０は、発光素子８２に設けられた１つの共通電極８４を介して導通している。主発光部８８の開口部９４と、従発光部９０の開口部９６との大きさは略等しい大きさとなっている。

なお、発光素子８２の内部構造については、開口部９４と開口部９６の大きさが略等しいことを除いて第１実施形態の発光素子１６と同様のため、説明を省略する。

図６に示すように、共通電極８４上で主発光部８８と従発光部９０との間には、抵抗素子９２が設けられている。また、共通電極８４の端部で、主発光部８８に近い側には、電極パッド８６が設けられている。

電極パッド８６にはワイヤ８７の一端が接続され、配線３０（図示せず）を介し前述の制御回路１５の出力端子１７に接続されている。

一方、前述の従発光部９０と対向する位置には、反射ミラー３２が設けられている。

受光素子３６の接続形態は、第１実施形態と同様のため説明を省略する。

次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。

図６に示すように、まず、開始時の駆動電流が制御回路１５（図１参照）に設定され、制御回路１５内部の駆動回路７４から駆動電流が出力される。

駆動電流は、配線３０、ワイヤ８７、及び電極パッド８６を介して共通電極８４に供給され、主発光部８８及び従発光部９０から、それぞれ信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。

続いて、従発光部９０から出射されたモニタ光ＭＬは、反射ミラー３２で反射され、受光素子３６の受光面３８に入射する。

続いて、制御回路１５は、入力端子１９に入力された電流値Ｉ１が、予め設定された電流値Ｉ２となるように駆動回路７４にフィードバック制御を行い、駆動電圧を出力端子１７から出力する。

以上の工程が繰り返されることにより、主発光部８８からの信号光ＳＬの光量が制御されるので、信号光としての信号光ＳＬの発光が安定する。

また、従発光部９０にかかる電圧は、主発光部８８にかかる電圧に比べ、抵抗素子９２に流れる電流の電圧降下分だけ低くなるので、従発光部９０に流れる電流値が、主発光部８８に流れる電流値よりも低下する。そのため、主発光部８８の光量は従発光部９０の光量より大きくなり、従発光部９０の少ない光量に基づいて主発光部８８の大きな光量を制御できるので、光量モニタを効率よく行える。

本発明の光送信モジュールの第３実施形態を図面に基づき説明する。

なお、前述した第１、第２実施形態と基本的に同一の部品には、同一の符号を付与してその説明を省略する。

図７ａ及び図７ｂに示すように、光送信モジュール１００は、基板１２４上に発光素子１０１と、受光素子１０２とを備えている。

発光素子１０１は、光送信用の４つの信号光ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４が出射される主発光部１０７、１０８、１０９、１１０と、信号光ＳＬの光量制御に用いられるモニタ光ＭＬが出射される１つの従発光部１１１とを有しており、サブマウント部１１７上に実装されている。

主発光部１０７、１０８、１０９、１１０と従発光部１１１は、発光素子１０１に設けられた１つの共通電極１０５を介して導通している。

また、主発光部１０７、１０８、１０９、１１０の信号光ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４の波長は、従発光部１１１のモニタ光ＭＬと同様で８５０ｎｍとなっている。

共通電極１０５の端部で、主発光部１０７、１０９に近い側には、電極パッド１０６が設けられている。

電極パッド１０６には、ワイヤ１１４の一端が接続されており、ワイヤ１１４の他端は、前述の制御回路１５（図１参照）の出力端子１７に接続されている。

一方、基板１２４上には固定ベース１０４が突設されている。固定ベース１０４には、受光素子１０２が所定の角度で傾けて、従発光部１１１と対向して取付けられている。

受光素子１０２は、受光面１０３を備え、面接合部１２０にボンディングされたワイヤ１２２を介して逆バイアス電圧が印加されている。また、受光素子１０２は、面接合部１１６にボンディングされたワイヤ１１８を介して、入力端子１９（図１参照）に電流を出力するようになっている。

次に、本発明の第３実施形態の作用について説明する。

図７に示すように、まず、開始時の駆動電流が制御回路１５（図１参照）に設定され、制御回路１５内部の駆動回路７４から駆動電流が出力される。

駆動電流は、ワイヤ１１４及び電極パッド１０６を介して共通電極１０５に流入し、主発光部１０７、１０８、１０９、１１０及び従発光部１１１から、それぞれ信号光ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４、モニタ光ＭＬを出射する。

主発光部１０７、１０８、１０９、１１０、及び従発光部１１１には、それぞれ同量の電流が流れ、それぞれ同量の光量となっているため、信号光ＳＬの光量は、モニタ光ＭＬの光量の４倍となっている。

続いて、従発光部１１１から出射されたモニタ光ＭＬは、受光素子１０２の受光面１０３に入射する。

受光面１０３に入射された光の光量は、電流に変換され、ワイヤ１１８を介して制御回路１５の入力端子１９に電流値Ｉ１として入力される。

以上の工程が繰り返されることにより、主発光部１０７、１０８、１０９、１１０からの信号光ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４の光量が制御されるので、複数の信号光ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４の発光が安定する。

また、信号光ＳＬの光量が、モニタ光ＭＬの光量の４倍となるので、従発光部１１１の少ない光量に基づいて主発光部１０７、１０８、１０９、１１０の大きな光量を制御できるので、効率的な光量モニタが可能となる。

本発明の光送信モジュールの第４実施形態を図面に基づき説明する。

なお、前述した第１〜第３実施形態と基本的に同一の部品には、同一の符号を付与してその説明を省略する。

図８ａ及び図８ｂに示すように、光送信モジュール１３０は、発光素子１３１と、反射ミラー３２と、受光素子３６を備えている。

発光素子１３１は、略円形の開口部１３６から光送信用の信号光ＳＬが出射される主発光部１３４と、略円形の開口部１３７から信号光ＳＬの光量制御に用いられるモニタ光ＭＬが出射される従発光部１３５とを有しており、サブマウント部１４上に実装されている。

主発光部１３４は、放射角度により強度分布を持つマルチモード発光（図５ａ参照）をするようになっており、従発光部１３５は、中心部の発光強度が強い単峰性を有するシングルモード発光（図５ｂ参照）をするようになっている。

主発光部１３４と従発光部１３５は、発光素子１３１に設けられた１つの共通電極１３２を介して導通している。主発光部１３４の開口部１３６の大きさは、従発光部１３５の開口部１３７の大きさよりも大きくなっている。

なお、発光素子１３１の内部構造については、開口部１３６と開口部１３７の大きさの違いを除いて第１実施形態の発光素子１６と同様のため、説明を省略する。

図８に示すように、主発光部１３４と従発光部１３５は、共通電極１３２で直接導通している。また、共通電極１３２の端部で、主発光部１３４に近い側には、電極パッド１３３が設けられている。

電極パッド１３３にはワイヤ２３の一端が接続され、配線３０（図示せず）を介し前述の制御回路１５の出力端子１７に接続されている。

一方、前述の従発光部１３５と対向する位置には、反射ミラー３２が設けられている。

次に、本発明の第４実施形態の作用について説明する。

図８に示すように、まず、開始時の駆動電流が制御回路１５に設定され、制御回路１５内部の駆動回路７４（図示せず）から駆動電流が出力される。

駆動電流は、配線３０、ワイヤ２３、及び電極パッド１３３を介して共通電極１３２に流入し、主発光部１３４及び従発光部１３５から、それぞれ信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。

続いて、従発光部１３５から出射されたモニタ光ＭＬは、反射ミラー３２で反射され、受光素子３６の受光面３８に入射する。

以上の工程を繰り返すことにより、主発光部１３４からの信号光ＳＬの光量を制御できる。

また、開口部１３７の径が開口部１３６の径よりも小さく、動作抵抗が大きいので、従発光部１３５に流れる電流値が低下する。そのため、主発光部１３４と従発光部１３５との和である全体の駆動電流が、主発光部１３４と従発光部１３５が同一構造のものに比べ少なくなり、光送信モジュール１３０としての消費電力を抑えることができる。

さらに、従発光部１３５の発光モードがシングルモード発光で中心部の発光強度が強い単峰性となっているため、発光強度中心を受光面３８の中心に位置させることで、モニタ光ＭＬの受光時の洩れが少なくなり、受光素子３６におけるモニタ光ＭＬの受光が安定する。

本発明の光送信モジュールの第５実施形態を図面に基づき説明する。

なお、前述した第１〜第４実施形態と基本的に同一の部品には、同一の符号を付与してその説明を省略する。

図９ａ及び図９ｂに示すように、光送信モジュール１４０は、発光素子１４１と、波長選択フィルタ板１３９と、受光素子３６を備えている。

発光素子１４１は、光送信用の信号光ＳＬが出射される主発光部１４４と、信号光ＳＬの光量制御に用いられるモニタ光ＭＬが出射される従発光部１４６とを有しており、サブマウント部１４上に実装されている。

主発光部１４４と従発光部１４６は、発光素子１４１に設けられた１つの共通電極１４２を介して導通している。

また、主発光部１４４と従発光部１４６は、上部ｐ型ＤＢＲ層５８の厚みｄ１がｄ２よりも大きくなっており、主発光部１４４の信号光ＭＬの波長が８５０ｎｍ、従発光部１４６のモニタ光ＳＬの波長が７８０ｎｍとなっている。

主発光部１４４の開口部１４８の幅Ｗ２は、従発光部１４６の開口部１５０の幅Ｗ４よりも大きくなっている。

共通電極１４２の端部で、主発光部１４４に近い側には、電極パッド１４５が設けられている。

電極パッド１４５には、配線３０の一端が接続されており、配線３０の他端が前述の制御回路１５（図１参照）の出力端子１７に接続されている。

一方、前述の主発光部１４４及び従発光部１４６と対向する位置には、波長選択フィルタ板１３９が設けられている。

波長選択フィルタ板１３９は、波長８５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射する特性を有している。

次に、本発明の第５実施形態の作用について説明する。

図９に示すように、まず、開始時の駆動電流が制御回路１５（図１参照）に設定され、制御回路１５内部の駆動回路７４から駆動電流が出力される。

駆動電流は、ワイヤ８７及び電極パッド１４５を介して共通電極１４２に流入し、主発光部１４４及び従発光部１４６から、それぞれ信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。

続いて、主発光部１４４から出射された信号光ＳＬは、波長選択フィルタ板１３９を透過する。一方、従発光部１４６から出射されたモニタ光ＭＬは、波長選択フィルタ板１３９で反射され、受光素子３６の受光面３８に入射する。

受光面３８に入射された光の光量は、電流に変換され、出力電極４０からワイヤ４７および配線４２（図示せず）を介して制御回路１５の入力端子１９に電流値Ｉ１として入力される。

以上の工程が繰り返されることにより、主発光部１４４からの信号光ＳＬの光量が制御されるので、信号光ＳＬとモニタ光ＭＬの波長が異なる場合でも、信号光ＳＬの発光が安定する。

本発明の光送信モジュールの第６実施形態を図面に基づき説明する。

なお、前述した第１〜第５実施形態と基本的に同一の部品には、同一の符号を付与してその説明を省略する。

図１０ａ及び図１０ｂに示すように、光送信モジュール１６０は、発光素子１６２と、受光素子３６と、導光路１７６とを備えている。

発光素子１６２は、略円形の開口部１７２から光送信用の信号光ＳＬが出射される主発光部１６８と、略円形の開口部１７４から信号光ＳＬの光量制御に用いられるモニタ光ＳＬが出射される従発光部１７０とを有しており、サブマウント部１４上に実装されている。

主発光部１６８と従発光部１７０は、発光素子１６２に設けられた１つの共通電極１６６を介して導通している。また、開口部１７２の径と開口部１７４の径はほぼ同じ大きさとなっている。

なお、発光素子１６２の内部構造については、第１実施形態の発光素子１６と同様のため、説明を省略する。

共通電極１６６の端部で、主発光部１６８に近い側には、電極パッド１６４が設けられている。

電極パッド１６４には、ワイヤ８７の一端が接続され、配線３０（図示せず）を介し前述の制御回路１５の出力端子１７に接続されている。

一方、従発光部１７０の上面と、受光素子３６の受光面３８に架橋されるように、導光路１７６が配置されている。

図１０ｃに示すように、導光路１７６は、両端にθ＝４５度の斜面１８４、１８６を有し、斜面１８４が従発光部１７０上に位置し、斜面１８６が受光面３８上に位置するように配置され、接着剤１８２によって固定されている。

また、導光路１７６は、コア部１８０と、コア部の外周に設けられたクラッド部１７８とで構成されている。

コア部１８０は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）で構成されており、モニタ光ＳＬの伝播領域を形成している。

クラッド部１７８は、コア部にＰＭＭＡを採用したため含フッ素ポリマが好適に採用される。コア部１８０よりも屈折率が低く、モニタ光ＳＬが伝送されるように反射領域を形成している。

接着剤１８２は、エポキシ系の接着剤であり、クラッド部１７８よりも屈折率が高くなっている。

さらに、導光路１７６は、従発光部１７０と対向する部分の面積が、従発光部の面積よりも大きく、受光面３８と対向する部分の面積が、受光面３８の面積よりも小さくなるように、外形の大きさが設定されている。

次に、本発明の第６実施形態の作用について説明する。

図１０に示すように、まず、開始時の駆動電流が制御回路１５（図１参照）に設定され、制御回路１５内部の駆動回路７４から駆動電流が出力される。

駆動電流は、配線３０、ワイヤ８７及び電極パッド１６４を介して共通電極１６６に流入し、主発光部１６８及び従発光部１７０から、それぞれ信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。

続いて、従発光部１７０から出射されたモニタ光ＭＬは、導光路１７６の斜面１８４で進行方向が変えられ、コア部１８０を伝播し、斜面１８６で進行方向が変えられ、受光面３８へと結合される。

以上の工程が繰り返されることにより、主発光部８８からの信号光ＳＬの光量が制御されるので、信号光ＳＬの発光が安定する。

また、導光路１７６の大きさは、従発光部１７０と対向する部分の面積が従発光部の面積よりも大きく、受光面３８と対向する部分の面積が受光面３８の面積よりも小さくなっているので、光送信モジュール１６０を製造するときに、導光路の位置合わせが容易となる。特に、受光面３８の大きさを導光路１７６の大きさに比べて十分大きくしておけば、従発光部１７０との位置合わせのみで実装することが可能である。

本発明の光送信モジュールの第７実施形態を図面に基づき説明する。

なお、前述した第１〜第６実施形態と基本的に同一の部品には、同一の符号を付与してその説明を省略する。

図１１ａ及び図１１ｂに示すように、光送信モジュール１９０は、発光素子１９６、１９７、受光素子２１０、２４０、第１導光路２０９、及び第２導光路２１１を備えている。

まず、発光素子１９６について説明する。

発光素子１９６は、第１発光部２０５を備えている。第１発光部２０５は、光送信用の信号光ＳＬが出射される主発光部２０２と、信号光ＳＬの光量制御に用いられるモニタ光ＭＬが出射される従発光部２０４とを有している。

主発光部２０２と従発光部２０４は、共通電極２００を介して導通しており、共通電極２００の端部で主発光部２０２に近い側には、電極パッド１９８が設けられている。

電極パッド１９８には、ワイヤ８７の一端が接続され、配線３０（図示せず）を介し前述の制御回路１５の出力端子１７に接続されている。

一方、発光素子１９７は、第２発光部２０７を備えている。第２発光部２０７は、光送信用の信号光ＳＬが出射される主発光部２０６と、信号光ＳＬの光量制御に用いられるモニタ光ＭＬが出射される従発光部２０８とを有している。

主発光部２０６と従発光部２０８は、共通電極２０１を介して導通しており、共通電極２０１の端部で主発光部２０６に近い側には、電極パッド１９９が設けられている。

電極パッド１９９には、ワイヤ８９の一端が接続され、配線３１（図示せず）を介し前述の制御回路１５の出力端子１７と異なる出力端子に接続されている。

次に、受光素子２１０について説明する。

受光素子２１０は、第１受光部２１４を備えている。第１受光部２１４は、受光面２１２を有しており、受光面２１２に入射されたモニタ光ＭＬが受光素子２１０内部で電流に変換され、ライン２１６、出力電極２１８、及びワイヤ２３１を介して配線４２（図示せず）へ出力されるようになっている。

配線４２は、前述の制御回路１５（図１参照）の入力端子１９に接続されている。

また、第１受光部２１４は、ライン２２０、電極２２２、ワイヤ２３３、及び配線２２４（図示せず）を介して図示しない電源から逆バイアス電圧が印加されている。

一方、受光素子２４０は、第２受光部２１５を備えている。第２受光部２１５は、受光面２１３を有しており、受光面２１３に入射されたモニタ光ＭＬが受光素子２１０内部で電流に変換され、ライン２１７、出力電極２１９、及びワイヤ２３５を介して配線４３（図示せず）へ出力されるようになっている。

配線４３は、前述の制御回路１５（図１参照）における入力端子１９とは異なる入力端子に接続されている。

また、第２受光部２１５は、ライン２２１、電極２２３、ワイヤ２３７、及び配線２２５（図示せず）を介して図示しない電源から逆バイアス電圧が印加されている。

次に、第１導光路２０９、第２導光路２１１について説明する。

第１導光路２０９は、両端にθ＝４５度の斜面を有し、一端の斜面が従発光部２０４上に位置し、他端の斜面が受光面２１２上に位置するように配置され、接着剤によって固定されている。

また、第１導光路２０９は、従発光部２０４と対向する部分の面積が、従発光部２０４の面積よりも大きく、受光面２１２と対向する部分の面積が、受光面２１２の面積よりも小さくなるように、外形の大きさが設定されている。

一方、第２導光路２１１は、両端にθ＝４５度の斜面を有し、一端の斜面が従発光部２０８上に位置し、他端の斜面が受光面２１３上に位置するように配置され、接着剤によって固定されている。

また、第２導光路２１１は、従発光部２０８と対向する部分の面積が、従発光部２０８の面積よりも大きく、受光面２１３と対向する部分の面積が、受光面２１３の面積よりも小さくなるように、外形の大きさが設定されている。

ここで、第１発光部２０５、第１導光路２０９、及び第１受光部２１４によって、第１アレイ（Ａ）が形成され、第２発光部２０７、第２導光路２１１、及び第２受光部２１５によって、第２アレイ（Ｂ）が形成されている。

第１アレイＡ及び第２アレイＢにより、複数の信号光が同時に送信される。

次に、本発明の第７実施形態の作用について説明する。

図１１に示すように、まず、開始時の駆動電流が制御回路１５（図１参照）に設定され、制御回路１５内部の駆動回路７４から２系統の駆動電流が出力される。

２系統の駆動電流の一方は、第１アレイＡの共通電極１９８に流入し、第１発光部２０５の主発光部２０２及び従発光部２０４から、それぞれ信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。

従発光部２０４から出射されたモニタ光ＭＬは、導光路２０９内部を伝播し、第１受光部２１４の受光面２１２に入射される。

受光面２１２に入射された光の光量は、電流に変換され、出力電極２１８からワイヤ２３１及び配線４２を介して制御回路１５の入力端子１９に電流値Ｉ１として入力される。

以上の工程が繰り返されることにより、第１発光部２０５の信号光ＳＬの光量が制御され、信号光ＳＬの発光が安定する。

２系統の駆動電流の他方は、第２アレイＢの共通電極２０１に流入し、第２発光部２０７の主発光部２０６及び従発光部２０８から、それぞれ信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。

従発光部２０８から出射されたモニタ光ＭＬは、導光路２１１内部を伝播し、第２受光部２１５の受光面２１３に入射される。

受光面２１３に入射された光の光量は、電流に変換され、出力電極２１９からワイヤ２３５及び配線４３を介して制御回路１５の入力端子１９と異なる入力端子に電流値Ｉ３として入力される。

続いて、制御回路１５は、電流値Ｉ３が、予め設定された電流値Ｉ４となるように駆動回路７４にフィードバック制御を行い、駆動電圧を出力端子１７と異なる出力端子から出力する。

以上の工程が繰り返されることにより、第２発光部２０７の信号光ＳＬの光量が制御され、信号光ＳＬの発光が安定する。

このようにして、第１アレイＡ及び第２アレイＢによる複数の信号光ＳＬの光量制御がそれぞれ行われる。

本発明の光送信モジュールの第８実施形態を図面に基づき説明する。

なお、前述した第１〜第７実施形態と基本的に同一の部品には、同一の符号を付与してその説明を省略する。

図１２ａ及び図１２ｂに示すように、光送信モジュール２３０は、発光素子１９６、１９７、受光素子３６、導光路２３２を備えている。

導光路２３２は、両端に４５度の斜面２３４、２３６を有し、一端の斜面が従発光部２０４及び従発光部２０８上に位置し、他端の斜面が受光面３８上に位置するように配置され、接着剤によって固定されている。

次に、本発明の第８実施形態の作用について説明する。

図１２ａ及び図１２ｂに示すように、まず、開始時の駆動電流が制御回路１５（図１参照）に設定され、制御回路１５内部の駆動回路７４から２系統の駆動電流が出力される。

２系統の駆動電流の一方は、共通電極１９８に流入し、第１発光部２０５の主発光部２０２及び従発光部２０４から、それぞれ信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。

２系統の駆動電流の他方は、共通電極２０１に流入し、第２発光部２０７の主発光部２０６及び従発光部２０８から、それぞれ信号光ＳＬ、モニタ光ＭＬを出射する。

第１発光部２０５から出射されたモニタ光ＭＬと、第２発光部２０７から出射されたモニタ光ＭＬは、導光路２３２内部をそれぞれ伝播し、受光面３８に入射される。

受光面３８に入射された光の光量は、電流に変換され、出力電極４０から配線４２を介して制御回路１５の入力端子１９に電流値として入力される。

続いて、制御回路１５は、入力端子１９に入力された電流値が、予め設定された電流値となるように駆動回路７４にフィードバック制御を行い、駆動電流を出力端子１７、及び出力端子１７と異なる出力端子から出力する。

以上の工程が繰り返されることにより、第１発光部２０５及び第２発光部２０７の信号光ＳＬの光量が、平均化されたモニタ光ＭＬによって制御され、信号光ＳＬの発光が安定する。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

発光素子における信号光及びモニタ光の発振波長は、７８０ｎｍや８５０ｎｍ以外の波長であってもよい。

主発光部、従発光部は、マルチモード、シングルモードいずれを用いてもよい。

受光素子の受光面は、複数分割されたものであってもよい。

導光路の固定は、従発光部や受光素子上で接着固定されていてもよく、従発光部と受光素子の間で接着固定されていても構わない。

導光路の斜面の角度θは、受光面の角度に合わせて４５度以外の角度を設定してもよい。

導光路の斜面には、蒸着などによる金属反射膜を設けてもよい。

（ａ）本発明の第１実施形態に係る光送信モジュールの平面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。本発明の第１実施形態に係る発光素子の断面図である。本発明の第１実施形態に係る光送信モジュールの部分回路図である。発光素子の駆動電圧と発光光量の関係を示すグラフである。（ａ）本発明におけるマルチモード発光の光強度分布を示すグラフである。（ｂ）本発明におけるシングルモード発光の光強度分布を示すグラフである。（ａ）本発明の第２実施形態に係る光送信モジュールの平面図である。（ｂ）本発明の第２実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。（ｃ）本発明の第２実施形態に係る光送信モジュールの部分回路図である。（ａ）本発明の第３実施形態に係る光送信モジュールの平面図である。（ｂ）本発明の第３実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。（ａ）本発明の第４実施形態に係る光送信モジュールの平面図である。（ｂ）本発明の第４実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。（ａ）本発明の第５実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。（ｂ）本発明の第５実施形態に係る発光素子の断面図である。（ａ）本発明の第６実施形態に係る光送信モジュールの平面図である。（ｂ）本発明の第６実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。（ｃ）本発明の第６実施形態に係る光送信モジュールの部分断面図である。（ａ）本発明の第７実施形態に係る光送信モジュールの平面図である。（ｂ）本発明の第７実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。（ａ）本発明の第８実施形態に係る光送信モジュールの平面図である。（ｂ）本発明の第８実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。

符号の説明

１０光送信モジュール（光送信モジュール）
１５制御回路（制御回路）
１６発光素子（発光素子）
２０共通電極（電極）
２２主発光部（主発光部）
２４従発光部（従発光部）
２６開口部（光量絞り手段、アパーチャ）
２８開口部（光量絞り手段、アパーチャ）
２９チップ抵抗（抵抗素子）
３２反射ミラー（反射面）
３６受光素子（受光素子）
３８受光面（受光部）
７４駆動回路（駆動素子）
９２インピーダンス素子（インピーダンス素子）
９８波長選択フィルタ板（波長選択フィルタ）
１７６導光路（導光路）
１７８クラッド部（クラッド部）
１８０コア部（コア部）
１８２接着剤（接着剤）

Claims

共通の電極を介して駆動素子により駆動される主発光部及び従発光部を有し、前記主発光部が光送信の信号光を発光し、前記従発光部が前記信号光の光量制御に用いられる発光光を発光する発光素子と、
前記従発光部からの発光光を受光する受光部を有し、前記従発光部からの発光光量を検出する受光素子と、
前記受光素子で検出された前記従発光部からの発光光量に基づいて前記駆動素子を制御し、前記主発光部の発光光量を制御する制御回路と、
を備えたことを特徴とする光送信モジュール。
前記発光素子が面発光型レーザであることを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
前記従発光部の発光光量を前記主発光部の発光光量より小さくする光量制御手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光送信モジュール。
前記光量制御手段が、前記主発光部及び前記従発光部に設けられ発光光量を制御するアパーチャであり、前記従発光部のアパーチャ径が、前記主発光部のアパーチャ径より小さいことを特徴とする請求項３に記載の光送信モジュール。
前記光量制御手段が、前記電極と前記従発光部との間に設けた抵抗素子であることを特徴とする請求項３に記載の光送信モジュール。
前記光量制御手段が、前記主発光部と前記従発光部の発光部の数の大小であり、前記主発光部の数を従発光部の数より多くしたことを特徴とする請求項３に記載の光送信モジュール。
前記従発光部における発光が、単峰性の放射パターンであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光送信モジュール。
前記主発光部の発光光の発振波長と、前記従発光部の発光光の発振波長とが異なる波長となるように前記主発光部及び前記従発光部を構成し、前記主発光部の発光光を透過し前記従発光部の発光光を前記受光素子へ反射する波長選択フィルタを備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光送信モジュール。
前記電極において、前記駆動素子に近い側に前記主発光部が設けられ、前記駆動素子から遠い側に前記従発光部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光送信モジュール。
前記電極において、主発光部と従発光部との間にインピーダンス素子を設けたことを特徴とする請求項９に記載の光送信モジュール。
前記従発光部からの発光光を前記受光素子に入射させる導光路を設けたことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光送信モジュール。
前記導光路の前記従発光部と対向する面の面積が、前記従発光部の面積よりも大きく、前記導波路の前記受光素子と対向する面の面積が、前記受光素子の面積より小さいことを特徴とする請求項１１に記載の光送信モジュール。
前記従発光部の発光面の位置と前記受光素子の受光面の位置とが同じ高さ位置となるように配置されており、前記導光路が、両端に角度４５度の反射面を有することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の光送信モジュール。
前記導光路は、前記従発光部からの発光光が進行するコア部と、前記コア部よりも屈折率の低いクラッド部とで構成され、少なくとも前記従発光部及び前記受光素子と対向する前記導光路の面にはクラッド部が配置され、前記クラッド部が、前記クラッド部の屈折率より高い屈折率を有する接着剤によって、前記従発光部及び前記受光素子に接着されたことを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の光送信モジュール。
前記主発光部、前記従発光部、及び前記従発光部に対応する前記受光部を、それぞれ複数設けたことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の光送信モジュール。
前記従発光部と前記受光素子をそれぞれ導光路で光結合させたことを特徴とする請求項１５に記載の光送信モジュール。
前記発光素子を複数設け、複数の前記発光素子の前記従発光部からの発光光を１つの前記受光素子で受光することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の光送信モジュール。