JP2012209286A - 光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】 光モジュールにおける高速変調動作の信頼性を高め、送信器（送受信器）に組み込まれた際のビット誤り率を低減する。
【解決手段】 出力光を表面出射するテーパーミラーと、光変調素子と、光変調用駆動回路とを備え、前記光変調素子と前記光変調用駆動回路とでテーパーミラーを挟み込むように配置する。
【選択図】 図１
【解決手段】 出力光を表面出射するテーパーミラーと、光変調素子と、光変調用駆動回路とを備え、前記光変調素子と前記光変調用駆動回路とでテーパーミラーを挟み込むように配置する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、高速光インターコネクションモジュールに好適な光モジュールに関する。
高速光インターコネクションモジュール向けの光源としては、垂直共振器型表面出射レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser: VCSEL)や、基板面内方向に共振器の少なくとも一部が構成され、かつ共振器内又は共振器外の出力光が入射する位置にテーパーミラーが配置されている表面出射型レーザ（以下、本明細書ではこのような光素子を「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」と称することとする。）が提案されている。
「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」は、高温での高出力動作、高速動作や、レンズ集積による結合損の低減などさまざまなメリットがあり、近年では、非特許文献1に開示されるように、85℃、25Gbps直接変調動作が報告されている。
"Uncooled 25-Gb/s 2-km Transmission of a 1.3-μm Surface Emitting Laser" K. Adachi.、 et al.、 22nd IEEE International Semiconductor Laser Conference、 (ISLC2010)、 TuC5
一般に、光出力を変調動作させる光モジュールは、電気的なノイズの影響を少なくする必要がある。
我々は、従来の「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」を直接変調するために、通常の端面出射型レーザと同様に、変調用駆動回路を基板面内の共振器方向を素子の前後方向とした場合、テーパーミラー集積表面出射型レーザの（出射方向に対して法線方向となる半導体基板面内の左右方向に）並べて配置してきた。
しかし、このような「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」を複数本並べて集積して「アレイ」を構成し、変調動作をさせた場合に、アレイ中央の「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」への電気配線（ワイヤも含む）の長さと、アレイ端の「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」への電気配線の長さとが異なるために、変調信号に対する高周波ノイズの影響が「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」毎に異なるという問題が生じた。
また、アレイ中央の「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」では、電気配線が極めて長くなってしまうため、高周波ノイズ自体が大きくなるという問題も生じた。
このような高周波ノイズは正確な変調動作を妨げ、引いては「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」を備えた光素子を送信器（送受信器）に組み込んだ際にビット誤り率を上げる可能性がある。
また、光変調素子と変調用駆動回路とを結ぶ電気配線の信号損失が大きいほど、変調用駆動回路には大きな出力が求められるため、消費電量が大きいという問題も生じた。
本発明の目的は、光モジュールにおける高速光変調動作の信頼性を高め、「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」を備えた光素子が送信器（送受信器）に組み込まれた際のビット誤り率を低減することにある。
上記目的を達成する手段の一つとして、出力光を表面出射するテーパーミラーと、光変調素子と、光変調用駆動回路とを備え、前記光変調素子と前記光変調用駆動回路とでテーパーミラーを挟み込むことを特徴とする光モジュールがある。
本発明によれば、「テーパーミラー集積表面出射型レーザ」と光変調素子を備えた光モジュールの高速変調動作の信頼性を高め、光モジュールを送信器（送受信器）に組み込んだ際のビット誤り率を低減することができる。
以下、本願に含まれる発明の実施形態を説明するが、この実施形態に制限されるものではない。
光モジュールの上面図である図1(A)と光モジュールの側面図である図1(B)を用いて実施例1の光モジュールを説明する。
本実施例の光モジュールは、基板100と、テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101と、ホトダイオードアレイ104と、変調用駆動回路105を備えている。
基板100は、最表面に高周波電気配線106がある単層の配線基板である。
テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101は、テーパーミラー集積直接変調型レーザを同じ向きに並べて集積させてアレイ化したものである。各テーパーミラー集積直接変調型レーザは、直接変調型レーザの光出力が当たる位置にテーパーミラー107が集積されている。
テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101は、半絶縁性の基材または導電性の基材の上に半絶縁層を設けたもの（以下、絶縁性基板と称する。）を用いている。そして、絶縁性基板の上に、ｎ型半導体層、活性層109、ｐ型半導体層、回折格子110、ｐ型半導体層が順次積層し、積層体の少なくとも一部で構成されるメサストライプをアレイ状に加工することにより、メサストライプ方向に共振する直接変調型分布帰還形レーザ(Distributed Feed-Back Laser：DFBレーザ)のアレイを形成したものである。さらに、このテーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101は、ｎ型半導体層に対して接続されるｎ電極114とｐ型半導体層に対して接続されるｐ電極111とを半絶縁性基板の上側に設けた構造を採用し、基板100上の高周波電気配線106に対してフリップチップ実装されている。
テーパーミラー107は、絶縁性基板の上面を部分的に除去し、直接変調型レーザの光軸が法線となる面が光軸方向に傾けられた反射面が構成されている。このテーパーミラー107によって、直接変調型レーザの光出力の光軸が下方向（基板下面）にずらされ、ＤＦＢレーザが面発光型になっている。
さらに、テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101は、半絶縁性基板下面を削ることにより、半絶縁性基板下面のテーパーミラーの反射光が当たる位置（例えば、テーパーミラーの直下の位置）にレンズを構成したレンズ集積型になっている。このレンズ108は、ファイバ（図示せず）との結合効率を向上させる。但し、光結合効率の許容値が低いならば、このレンズ108は設けなくてもよい。
このように形成された直接変調型DFBレーザアレイの裏面側からの鳥瞰図を示したのが図3である。図示してはいないが、本実施例では、絶縁性基板を用いているので、半絶縁層に達するまで除去して、隣接するテーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101の間の電気的アイソレーションが強化してある。
ホトダイオードアレイ104はサブキャリア102に搭載され、さらにサブキャリア102が基板100に搭載されている。従って、ホトダイオードアレイ104は直接基板100に搭載されてはいるわけではないが、サブキャリア102を介して間接的に基板100に搭載されている。さらに、ホトダイオードアレイ104が搭載されたサブキャリア102は、基板100に設けられた台形の凸構造体103の斜面に搭載されている。受光面の法線が、基板100の主平面の90度から直接変調型レーザに向かってずらされることで、ホトダイオードアレイ104と基板100主平面とのなす角度が鈍角となり、ホトダイオードアレイ104の受光面を斜め上向きとしている。これにより、テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101の後方端面から出射された光が、ホトダイオードアレイ104の受光面の表面で反射し、再度テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101の後端面に入射するのを抑制できている。ホトダイオードアレイ104は、テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101のテーパーミラー107側とは反対の後方延長線上（後端面に対向する位置）に配置されている。つまり、ホトダイオードアレイ104と（直接）変調用駆動回路105とがテーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101を挟む位置に配置されている。この配置により、（直接）変調用駆動回路105や高周波電気配線106との干渉が抑えられている。なお、このホトダイオードアレイ104は、テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101の後端面から出射し、ホトダイオードアレイ104に入射する光の強度の環境温度変化に伴う変化をモニタし、（直接）変調用駆動回路105にフィードバック制御することにより、電気信号の出力を調整し、消光比や光強度を一定に保っている。
直接変調用の駆動信号を発生する（直接）変調用駆動回路105は、図1(B)に示すように、テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101の主出射光が入射するテーパーミラー107側の前方（延長線上）に、フリップチップ実装されている。テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101に配置された各直接変調型レーザ素子のp側電極111は、ハンダ112a、112bおよび高周波電気配線106により直接変調用駆動回路105と電気的に接続され、直接変調用の駆動信号を供給している。図示されていないが、ホトダイオードアレイ104の出力も別の高周波電気配線を通じて変調用駆動回路105に入力されている。
このように、テーパーミラーが光変調素子に集積された光素子（実施例1では直接変調型レーザにテーパミラーが集積されたテーパーミラー集積表面出射型レーザ）と、光変調素子を変調駆動する変調用駆動回路（実施例1では直接変調用の駆動回路）とを備えた光モジュールにおいて、光変調素子と変調用駆動回路でテーパミラーを挟み込むように、光変調素子、テーパーミラー、変調用駆動回路の順に並べて配置した。つまり、メサストライプ方向（共振方向）において、テーパーミラーを基準にして、光変調素子と反対側（テーパミラーの裏側）に配置することで、出力光（テーパミラーの反射光）の妨げとならずに、光変調素子と変調用駆動回路とが近接配置可能となっている。近接配置が可能になれば、光変調素子と変調用駆動回路とを結ぶ電気配線を短くできるので、配線抵抗による信号損失やノイズの影響を抑制できる。電気信号が高速になるほど、光変調素子と変調用駆動回路とを結ぶ配線内での減衰が大きくなる。従って、近接配置が可能な本実施例によれば、高速変調動作の信頼性が高まるので、送信器（送受信器）に組み込まれた際のビット誤り率を低減することができる。また、光変調素子と駆動回路とを結ぶ配線の信号損失が大きいほど、変調用駆動回路には大きな出力が求められるが、本実施例のように、光変調素子の近傍に変調用駆動回路を配置できれば、より低消費電力での駆動も可能となる。
以上のように、本実施例の構成によって、電気信号の損失を低減し、高速、低消費電力動作が可能な、高性能な光モジュールが実現できる。
光モジュールの上面図である図2(A)と光モジュールの上面図である図2(B)を用いて実施例2の光モジュールを説明する。
実施例1との大きな相違点は、図1の基板100を多層基板115とし、多層基板115の上層を部分的に除去して段差部116を設け、その段差部116の上段面上に、テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101とホトダイオードアレイ104と高周波電気配線106とを配置し、段差部116の下段面上に変調用駆動回路105をダイボンディング搭載し、変調用駆動回路105と高周波電気配線106とをワイヤ113で接続する点である。
実施例1と同様に、テーパーミラーが光変調素子に集積された光素子（実施例2では直接変調型レーザにテーパミラーが集積されたテーパーミラー集積表面出射型レーザ）と、光変調素子を変調駆動する変調用駆動回路（実施例2では直接変調用の駆動回路）とを備えた光モジュールにおいて、光変調素子と変調用駆動回路でテーパミラーを挟み込むように、光変調素子、テーパーミラー、変調用駆動回路の順に並べて配置した。つまり、メサストライプ方向（共振方向）において、テーパーミラーを基準にして、光変調素子と反対側（テーパミラーの裏側）に配置することで、出力光（テーパミラーの反射光）の妨げとならずに、光変調素子と変調用駆動回路とが近接配置可能となっている。近接配置が可能になれば、光変調素子と変調用駆動回路とを結ぶ電気配線を短くできるので、配線抵抗による信号損失やノイズの影響を抑制できる。電気信号が高速になるほど、光変調素子と変調用駆動回路とを結ぶ配線内での減衰が大きくなる。従って、近接配置が可能な本実施例によれば、高速変調動作の信頼性が高まるので、送信器（送受信器）に組み込まれた際のビット誤り率を低減することができる。また、光変調素子と駆動回路とを結ぶ配線の信号損失が大きいほど、変調用駆動回路には大きな出力が求められるが、本実施例のように、光変調素子の近傍に変調用駆動回路を配置できれば、より低消費電力での駆動も可能となる。
以上のように、本実施例の構成によって、電気信号の損失を低減し、高速、低消費電力動作が可能な、高性能な光モジュールが実現できる。
さらに、実施例2では、段差部116上段面上に光変調素子である直接変調型レーザかつテーパーミラー集積表面出射型レーザと高周波電気配線106とを配置する一方、段差部116の下段面上に変調用駆動回路105をダイボンディングして配置しているので、高周波電気配線106と変調用駆動回路105の上面にある電極とを結ぶワイヤ113の配線長が短くなる。段差部116なしで高周波電気配線106と変調用駆動回路105とを結ぶ場合、つまり、同一基板面上に光変調素子と変調用駆動回路105との双方を配置する場合と比べて、ワイヤ113の配線長が短くなった分だけ、信号損失やノイズの影響を抑制できる。従って、送信器（送受信器）に組み込まれた際のビット誤り率を低減することができるとともに、低消費電力での駆動も可能となる。
以上のように、本実施例の構成によって、電気信号の損失を低減し、高速、低消費電力動作が可能な、高性能な光モジュールが実現できる。
光モジュールの上面図である図4(A)と光モジュールの上面図である図4(B)を用いて実施例3の光モジュールを説明する。
実施例1との大きな相違点は、実施例1ではテーパーミラーが光変調素子に集積された光素子として直接変調型レーザであるテーパーミラー集積表面出射型レーザを用いていたが、実施例3では、テーパーミラーが光変調素子に集積された光素子として、テーパーミラーが集積されたＥＡ変調器集積型DFBレーザアレイ117を用いている点である。つまり、直接変調型レーザを連続発振型レーザに変更し、EA変調器吸収層122のあるＥＡ変調器を、連続発振型レーザの前方（図４右側）、すなわち連続発振型レーザとテーパーミラーとに挟まれる位置に集積され、さらに、EA変調器吸収層122とDFBレーザーとの間にはバットジョイントを良好にする光導波路121が集積されている。この変更に伴い、さらに次の変更がなされている。
A:変調用駆動回路105を発振用のDC成分を重畳させた直接変調用ではなく、変調器専用の変調用駆動回路105に変更されている。
B:変調用駆動回路105を連続発振型DFBレーザを駆動する連続発振用駆動回路119と別体で用意し、凸構造体103のさらに後ろ（図4の右方向が前）にフリップチップ実装で搭載されている。
C:EA変調器集積型DFBレーザアレイ117に配置された各EA変調器のp側電極120は、ハンダ112a、112bおよび高周波電気配線106により変調用駆動回路105と電気的に接続されている。
D:連続発振用駆動回路119と連続発振型DFBレーザとの電気接続を実現するために、実施例1の基板100を電気配線118a、118bおよび高周波電気配線106が形成された多層基板115に変更され、連続発振光用駆動回路119とEA変調器集積型DFBレーザアレイ117に配置された各DFBレーザのp側電極111とが、ハンダ112a、112b、電気配線118a、118bおよびビア123により、電気的に接続されている。
A:変調用駆動回路105を発振用のDC成分を重畳させた直接変調用ではなく、変調器専用の変調用駆動回路105に変更されている。
B:変調用駆動回路105を連続発振型DFBレーザを駆動する連続発振用駆動回路119と別体で用意し、凸構造体103のさらに後ろ（図4の右方向が前）にフリップチップ実装で搭載されている。
C:EA変調器集積型DFBレーザアレイ117に配置された各EA変調器のp側電極120は、ハンダ112a、112bおよび高周波電気配線106により変調用駆動回路105と電気的に接続されている。
D:連続発振用駆動回路119と連続発振型DFBレーザとの電気接続を実現するために、実施例1の基板100を電気配線118a、118bおよび高周波電気配線106が形成された多層基板115に変更され、連続発振光用駆動回路119とEA変調器集積型DFBレーザアレイ117に配置された各DFBレーザのp側電極111とが、ハンダ112a、112b、電気配線118a、118bおよびビア123により、電気的に接続されている。
実施例1と同様に、テーパーミラーが光変調素子に集積された光素子（実施例3ではEA変調器集積型DFBレーザであるテーパーミラー集積表面出射型レーザ）と、光変調素子を変調駆動する変調用駆動回路（実施例3では（EA）変調用駆動回路）とを備えた光モジュールにおいて、光変調素子と変調用駆動回路でテーパミラーを挟み込むように、光変調素子、テーパーミラー、変調用駆動回路の順に並べて配置した。つまり、メサストライプ方向（共振方向）において、テーパーミラーを基準にして、光変調素子と反対側（テーパミラーの裏側）に配置することで、出力光（テーパミラーの反射光）の妨げとならずに、光変調素子と変調用駆動回路とが近接配置可能となっている。近接配置が可能になれば、光変調素子と変調用駆動回路とを結ぶ電気配線を短くできるので、配線抵抗による信号損失やノイズの影響を抑制できる。電気信号が高速になるほど、光変調素子と変調用駆動回路とを結ぶ配線内での減衰が大きくなる。従って、近接配置が可能な本実施例によれば、高速変調動作の信頼性が高まるので、送信器（送受信器）に組み込まれた際のビット誤り率を低減することができる。また、光変調素子と駆動回路とを結ぶ配線の信号損失が大きいほど、変調用駆動回路には大きな出力が求められるが、本実施例のように、光変調素子の近傍に変調用駆動回路を配置できれば、より低消費電力での駆動も可能となる。
さらに、実施例3では、連続発振型DFBレーザを駆動する連続発振用駆動回路119を凸構造体103のさらに後ろ（図4の右方向を前と設定）にフリップチップ実装で配置し、多層基板115で連続発振用駆動回路119と連続発振型DFBレーザとを接続している。連続発振用駆動回路119より供給される電気信号は、直流電流のため、多少複雑な経路を伝播しても、エネルギーの損失が小さい。このような配置により、光素子アレイとその駆動回路、およびモニタ機能素子をコンパクトに実装することが可能となる。
以上のように、本実施例の構成によって、電気信号の損失を低減し、高速、低消費電力動作が可能な、高性能な光モジュールが実現できる。
光モジュールの上面図である図5(A)と光モジュールの側面図である図5(B)を用いて実施例4の光モジュールを説明する。
実施例3との大きな相違点は、図4の多層基板115の上層を部分的に除去して段差部116を設け、その段差部116上段面上にEA変調器集積型DFBレーザアレイ101とホトダイオードアレイ104と高周波電気配線106を配置するとともに、連続発振用駆動回路119の実装方式をワイヤボンディングに変更して多層基板115の電気配線（電気配線118bとビア123）とワイヤ113で接続し、段差部116の下段面上に変調用駆動回路105をダイボンディング搭載して変調用駆動回路105と高周波電気配線106とをワイヤ113で接続する点である。
実施例1と同様に、テーパーミラーが光変調素子に集積された光素子（実施例4ではEA変調器集積型DFBレーザであるテーパーミラー集積表面出射型レーザ）と、光変調素子を変調駆動する変調用駆動回路（実施例4では（EA）変調用駆動回路）とを備えた光モジュールにおいて、光変調素子と変調用駆動回路でテーパミラーを挟み込むように、光変調素子、テーパーミラー、変調用駆動回路の順に並べて配置した。つまり、メサストライプ方向（共振方向）において、テーパーミラーを基準にして、光変調素子と反対側（テーパミラーの裏側）に配置することで、出力光（テーパミラーの反射光）の妨げとならずに、光変調素子と変調用駆動回路とが近接配置可能となっている。近接配置が可能になれば、光変調素子と変調用駆動回路とを結ぶ電気配線を短くできるので、配線抵抗による信号損失やノイズの影響を抑制できる。電気信号が高速になるほど、光変調素子と変調用駆動回路とを結ぶ配線内での減衰が大きくなる。従って、近接配置が可能な本実施例によれば、高速変調動作の信頼性が高まるので、送信器（送受信器）に組み込まれた際のビット誤り率を低減することができる。また、光変調素子と駆動回路とを結ぶ配線の信号損失が大きいほど、変調用駆動回路には大きな出力が求められるが、本実施例のように、光変調素子の近傍に変調用駆動回路を配置できれば、より低消費電力での駆動も可能となる。
さらに、実施例2と同様に、基板115の段差部116上段面上に光変調素子と高周波電気配線106とを配置し、段差部116の下段面に変調用駆動回路105をダイボンディングして配置しているので、高周波電気配線106と変調用駆動回路105の上面にある電極とを結ぶワイヤ113の配線長が短くなる。段差部106がない場合、つまり、同一基板面上に変調用駆動回路105を配置する場合と比べて、ワイヤ113の配線長が短くなった分だけ、信号損失やノイズの影響を抑制できる。従って、送信器（送受信器）に組み込まれた際のビット誤り率を低減することができるとともに、低消費電力での駆動も可能となる。
さらに、実施例3と同様に、連続発振型DFBレーザを駆動する連続発振用駆動回路119を凸構造体103のさらに後ろ（図5の右方向を前）に配置し、多層基板115で連続発振用駆動回路119と連続発振型DFBレーザとを接続している。連続発振用駆動回路119より供給される電気信号は、直流電流のため、多少複雑な経路を伝播しても、エネルギーの損失が小さい。このような配置により、光素子アレイ、駆動回路およびモニタ機能素子をコンパクトに実装することが可能となる。
以上のように、本実施例の構成によって、電気信号の損失を低減し、高速、低消費電力動作が可能な、高性能な光モジュールが実現できる。
図6A、6Bに、ホトダイオードアレイ104を配置しない場合の光モジュールの断面図を示す。実施例3、4との相違点は、図6A、Bに示すように、ホトダイオードアレイ104を配置しない点である。それに伴い、サブキャリア102および凸構造体103も配置していない。ホトダイオードアレイ104が無くても、例えば、素子近傍の温度を感温素子などによりモニタし、温度に応じた電気信号を出力するよう変調用駆動回路105へフィードバックすれば、実施例3、4で述べた場合と同様の機能を実現できる。
＜EA変調器集積DFBレーザアレイの例＞
図7A、7Bに、実施例3、4、5に好適な、EA変調器集積型DFBレーザアレイ117の模式図を示す。
＜EA変調器集積DFBレーザアレイの例＞
図7A、7Bに、実施例3、4、5に好適な、EA変調器集積型DFBレーザアレイ117の模式図を示す。
図7Aは、絶縁性基板上に形成したEA変調器集積型DFBレーザアレイである。図7Bは、一つのDFBレーザからの光出力を多モード干渉計124により、複数のEA変調器へ入射させるものである。連続光光源の数を減らすことにより、発熱の抑制と省電力化が実現できる。
＜MZ変調器集積DFBレーザアレイの例＞
実施例3、4、5では、EA変調器を集積した光変調素子アレイについて説明したが、図8に示すように、絶縁性基板上に形成したマッハツェンダー型変調器を用いてもよい。マッハツェンダー型変調器集積レーザアレイ125は、p電極126及びｎ電極128を絶縁性基板上設ける。その場合、絶縁性基板に達するまで除去することにより、隣接素子間の電気的アイソレーションを強化することができる。
＜MZ変調器集積DFBレーザアレイの例＞
実施例3、4、5では、EA変調器を集積した光変調素子アレイについて説明したが、図8に示すように、絶縁性基板上に形成したマッハツェンダー型変調器を用いてもよい。マッハツェンダー型変調器集積レーザアレイ125は、p電極126及びｎ電極128を絶縁性基板上設ける。その場合、絶縁性基板に達するまで除去することにより、隣接素子間の電気的アイソレーションを強化することができる。
光モジュールの上面図である図9(A)と光モジュールの側断面図である図9(B)を用いて実施例6の光モジュールを説明する。
本実施例では、多層基板115を用いている点で実施例1と大きく相違する。テーパーミラー集積直接変調型レーザアレイ101、ホトダイオードアレイ104、変調用駆動回路105の配置と効果については、実施例1で記述したとおりであるので、詳細な説明は省略する。
実施例1とのさらなる相違点は、ホトダイオードアレイ104と変調用駆動回路105とをワイヤ113と多層基板115の電気配線118bとビア123）を用いて接続している点である。具体的には、ホトダイオードアレイ104と変調用駆動回路105は、ワイヤ113、電気配線パッド127、ビア123、電気配線118b、ハンダ112bにより電気的に接続されている。
一般的に、環境温度の変化や経時変化により、同じバイアス駆動条件下では、光信号の強度や消光比が変化してしまう。本実施例のように、ホトダイオードアレイ104と変調用駆動回路105を電気的に接続し、各ホトダイオードで発生する光電流が一定になるように、変調用駆動回路105へフィードバック制御を施せば、消光比や光強度を所望の値に保つことができる。
一般的に、環境温度の変化や経時変化により、同じバイアス駆動条件下では、光信号の強度や消光比が変化してしまう。本実施例のように、ホトダイオードアレイ104と変調用駆動回路105を電気的に接続し、各ホトダイオードで発生する光電流が一定になるように、変調用駆動回路105へフィードバック制御を施せば、消光比や光強度を所望の値に保つことができる。
光モジュールの上面図である図10(A)と光モジュールの側面図である図10(B)を用いて実施例7の光モジュールを説明する。
実施例3との相違点は、ホトダイオードアレイ104と変調用駆動回路105及びホトダイオードアレイ104と連続発振用駆動回路119とを、ワイヤ113、電気配線パッド127、ビア123、電気配線118b、ハンダ112bにより電気的に接続されている点である。一般的に、環境温度の変化や経時変化により、同じバイアス駆動条件下では、光信号の強度や消光比が変化してしまう。本実施例のように、ホトダイオードアレイ104と変調用駆動回路105およびホトダイオードアレイ104と連続発振光用駆動回路119を電気的に接続し、各ホトダイオードで発生する光電流が一定になるように、変調用駆動回路105および連続発振光用駆動回路119へフィードバック制御を施せば、消光比や光強度を所望の値に保つことができる。
実施例1乃至7では、絶縁性基板上に形成した光素子を用いていたが、本実施例は、個々の光素子を、導電性基板とその上に積層した半導体層で構成し、導電性基板を含む光素子を挟むように電極を設けた積層型の構造を採用する。
図11(A)は、直接変調型レーザで構成された光変調素子アレイの上面側レイアウトであり、図11(B)はEA変調器集積DFBレーザの上面側レイアウトであり、図11（C）はMZ変調器集積DFBレーザの上面側レイアウトである。
図11(A)は、直接変調型レーザで構成された光変調素子アレイの上面側レイアウトであり、図11(B)はEA変調器集積DFBレーザの上面側レイアウトであり、図11（C）はMZ変調器集積DFBレーザの上面側レイアウトである。
このように、導電性基板に変え、半導体積層体及び導電性基板を挟む電極の積層型の構造に変更したことにより、図12に示すように、基板100上の配線パターン129に対して、テーパーミラー集積表面出射型レーザアレイ101のn電極128を、ワイヤ113で結線するようにした。
実施例2乃至7でも絶縁性基板上に形成した光素子を用いていたが、本実施例と同様に、個々の光素子を導電性基板を用い、半導体積層体及び導電性基板を挟む電極の積層型の構造に変更した積層型の構造を採用することができる。そして、その場合には、図12と同様に配線パターン129を基板100又は多層基板115上に設け、ワイヤ113で結線する構造を採用する。
100…基板、
101…テーパーミラー集積表面出射型レーザアレイ、
102…サブキャリヤ、
103…凸構造体、
104…ホトダイオードアレイ、
105…変調用駆動回路、
106…高周波電気配線、
107…光路変換器（テーパーミラー）、
108…レンズ、
109…レーザ活性層、
110…回折格子、
111…p電極、
112a、112b…ハンダ、
113…ワイヤ、
114…n電極、
115…多層基板、
116…段差、
117…ＥＡ変調器集積型DFBレーザアレイ、
118a、118b…電気配線、
119…連続発振光用駆動回路、
120…p電極、
121…光導波路、
122…EA変調器光吸収層、
123…ビア、
124…多モード干渉計、
125…マッハツェンダー型変調器集積レーザアレイ、
126…p電極、
127…電気配線パッド、
128…n電極
129…配線パターン
101…テーパーミラー集積表面出射型レーザアレイ、
102…サブキャリヤ、
103…凸構造体、
104…ホトダイオードアレイ、
105…変調用駆動回路、
106…高周波電気配線、
107…光路変換器（テーパーミラー）、
108…レンズ、
109…レーザ活性層、
110…回折格子、
111…p電極、
112a、112b…ハンダ、
113…ワイヤ、
114…n電極、
115…多層基板、
116…段差、
117…ＥＡ変調器集積型DFBレーザアレイ、
118a、118b…電気配線、
119…連続発振光用駆動回路、
120…p電極、
121…光導波路、
122…EA変調器光吸収層、
123…ビア、
124…多モード干渉計、
125…マッハツェンダー型変調器集積レーザアレイ、
126…p電極、
127…電気配線パッド、
128…n電極
129…配線パターン
Claims (9)
- テーパミラーが光変調素子に集積された光素子と、
前記光変調素子を変調駆動する第１駆動回路とを備えた光モジュールにおいて、
前記光変調素子と前記第1駆動回路とでテーパーミラーを挟み込むように配置されていることを特徴とする光モジュール。 - 請求項１において、
前記光素子が、直接変調レーザ素子、EA変調器集積DFBレーザ素子、MZ変調器集積DFBレーザ素子および光源と変調器と半導体光増幅器が集積された集積素子のうち、いずれかであることを特徴とする光モジュール。 - 請求項１において、
前記基板は段差を備え、
前記基板の下段面に前記第１駆動回路が搭載され、
前記基板の上段面に前記光素子が搭載され、
前記基板の上段面の電気配線と前記第１駆動回路とがワイヤで接続されていることを特徴とする光モジュール。 - 請求項１において、
前記第１駆動回路と前記光素子とが基板の同じ層上にフリップチップ実装されていることを特徴とする光モジュール。 - 請求項１において、
前記光素子の出力をモニタするホトダイオードを備え、
前記ホトダイオードと前記第１駆動回路とが前記光素子を挟む位置に配置されていることを特徴とする光モジュール。 - 請求項５において、
前記ホトダイオードの受光面が、前記光素子が搭載された基板面に対して傾けて配置されていることを特徴とする光モジュール。 - 請求項１において、
前記光素子は、テーパミラー、光変調素子及びレーザ素子がこの順に集積されており、
前記レーザ素子に直流電流を供給する第２駆動回路を備え、
前記第２駆動回路と前記テーパーミラーが前記レーザ素子を挟む位置に配置されていることを特徴とする光モジュール。 - 請求項７において、
前記基板は段差を備え、
前記基板の下段面に前記第２駆動回路が搭載され、
前記基板の上段面に前記光素子が搭載され、
前記基板の上段面の電気配線と前記第2駆動回路とがワイヤで接続されていることを特徴とする光モジュール。 - 請求項７において、
前記第２駆動回路および前記光素子とが同じ基板上にフリップチップ実装されていることを特徴とする光モジュール。
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