JP2021120987A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光半導体装置からの光の波長を安定化させつつ、使用する電流を低減することができる、光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュールは、互いに異なるピーク波長の信号光をそれぞれ第１方向に沿って出射する複数の光半導体装置と、第１面および第１面と反対の第２面を有し、電流を流すことにより発熱するヒータが第１面上に設けられたヒータ部材と、複数の光半導体装置およびヒータ部材を収容する筐体と、を備える。複数の光半導体装置は、第１方向と交差する第２方向に並んで筐体の内面上に設置される。ヒータ部材は、複数の光半導体装置に第２面を接触させて複数の光半導体装置の筐体の内面とは反対側の表面上に配置される。【選択図】図３

Description

本開示は、光モジュールに関する。

特許文献１には、光送信モジュールが開示されている。

特開２００９−２０６３８４号公報 特開２００１−０９４２００号公報 国際公開第２０１６／１６１１９９号

特許文献１に記載された光モジュールでは、温度制御用のＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）を用いて発光素子であるレーザダイオードの温度を調整し、これにより、レーザダイオードから出射されるレーザ光の波長を安定化させている。ＴＥＣは、ペルチェ効果により、発熱及び吸熱（冷却）を行う。しかしながら、ＴＥＣは比較的高価な部品であり、またＴＥＣを駆動して温度制御を行うのに比較的大きな電流を用いることから、光モジュールの小型化・低消費電力化のためにレーザ光の波長を安定化させつつＴＥＣを用いない構成の光モジュールが望まれている。特許文献２に記載された半導体レーザモジュールでは、ヒータの上に半導体レーザが配置された構成が開示されている。

本開示は、光半導体装置からの光の波長を安定化させつつ、光半導体装置の制御に使用する電流を低減することができる、光モジュールを提供することを目的とする。

本開示は、光モジュールを提供する。この光モジュールは、互いに異なるピーク波長の信号光をそれぞれ第１方向に沿って出射する複数の光半導体装置と、第１面および第１面と反対の第２面を有し、電流を流すことにより発熱するヒータが第１面上に設けられたヒータ部材と、複数の光半導体装置およびヒータ部材を収容する筐体と、を備える。複数の光半導体装置は、第１方向と交差する第２方向に並んで筐体の内面上に設置される。ヒータ部材は、複数の光半導体装置に第２面を接触させて複数の光半導体装置の筐体の内面とは反対側の表面上に配置される。

本開示の一態様によれば、光半導体装置からの光の波長を安定化させつつ、光半導体装置の制御に使用する電流を低減することができる。

図１は、一実施形態に係る光モジュールの内部構造を示す平面図である。 図２は、レーザダイオードの上にヒータ部材を取り付ける様子を示す斜視図である。 図３は、光モジュールの一部を拡大して示す部分拡大斜視図であり、レーザダイオード及びヒータ部材が配置されている領域を拡大して示す。 図４は、レーザダイオード及びヒータ部材を示す斜視図である。 図５は、図４に示すレーザダイオード及びヒータ部材の側面図である。 図６の（ａ）は、ヒータ部材を上方から視た斜視図であり、図６の（ｂ）は、ヒータ部材を下方から視た斜視図である。 図７は、ヒータ部材の一部の内部構造を示す斜視図である。 図８は、変調部を備えたレーザダイオードの一例を示す平面図である。 図９は、本実施形態に係る光モジュールと比較例に係る光モジューとでの温度分布結果を対比する図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態を列記して説明する。本開示の一実施形態に係る光モジュールは、互いに異なるピーク波長の信号光をそれぞれ第１方向に沿って出射する複数の光半導体装置と、第１面および第１面と反対の第２面を有し、電流を流すことにより発熱するヒータが第１面上に設けられたヒータ部材と、複数の光半導体装置およびヒータ部材を収容する筐体と、を備える。複数の光半導体装置は、第１方向と交差する第２方向に並んで筐体の内面上に設置される。ヒータ部材は、複数の光半導体装置に第２面を接触させて複数の光半導体装置の筐体の内面とは反対側の表面上に配置される。

この光モジュールでは、ヒータ部材は、複数の光半導体装置（例えばレーザダイオード）にその第２面を接触させて複数の光半導体装置の筐体の内面とは反対側の表面上に配置される。このように本実施形態に係る光モジュールは、一般的にＴＥＣよりも使用する電流が少なくて済むヒータ部材を用い、しかも、一般的に光半導体装置の下方に離れて配置されるＴＥＣよりも光半導体装置により近い位置にヒータを配置する構成を採用している。この光モジュールによれば、ヒータからの熱を各光半導体装置に対して均一に与えて各光半導体装置の温度を上昇させることでレーザ光などの光のピーク波長を制御し、これにより、比較的高価であり且つ使用する電流が比較的大きいＴＥＣを用いなくても光半導体装置の温度調整を実現することができる。よって、本開示の光モジュールによれば、光半導体装置からの光の波長を安定化させつつ、使用する電流を低減することができる。

一実施形態として、ヒータ部材は、第１面および当該第１面とは逆の第２面を有する本体部を更に有してもよく、ヒータは、第２方向に沿って延在するように本体部の第１面に設けられてもよい。この実施形態によれば、１つのヒータによって複数の光半導体装置の加熱を効率的に行うことができ、個々に用意したヒータを使って複数の光半導体装置を加熱する方法よりも加熱に必要な電流を低減することができる。

一実施形態として、ヒータ部材は、複数の光半導体装置にそれぞれが対応する複数の導電部材を更に有してもよく、各導電部材は、第１面から第２面に向かって本体部を貫通するように構成されてもよい。また、ヒータは、第１面に露出する複数の導電部材に隣接して設けられてもよい。この実施形態によれば、表面に電極パッド等が設けられた光半導体装置であっても、筐体外部からの光半導体装置駆動用のバイアス電流を各導電部材を介して電極パッドに伝達することが可能となる。また、導電部材が金属等である場合には、導電部材を介して光半導体装置へのヒータ熱の伝達をより直接的且つ均一に行うことが可能となる。これにより、光半導体装置の加熱に必要な電流を一層低減させることができる。

一実施形態として、複数の導電部材は、複数の光半導体装置の表面上に露出するバイアス電流用の電極パッドに一体一で電気的に接続されてもよい。この実施形態によれば、波長を決定する各光半導体装置に対してヒータが発生する熱を直接伝えることができ、加熱に使用する電流に対して効率的に各光半導体装置を加熱することができる。また、各導電部材をフリップチップボンドによってバイアス電流用の電極パッドに接続することによって、電気伝導性および熱伝導性の良好な接続を得ることができる。フリップチップボンドによってヒータ部材を複数の光半導体装置により強固に固定することができる。

一実施形態として、光モジュールは、第３面および第３面と反対の第４面を有する平板状の形状を有し、複数の光半導体装置を第３面上に実装して設置し、筐体の内面に第４面が面するように筐体内に設置されるキャリア部材を更に備えてもよい。キャリア部材の線膨張係数は、ヒータ部材の本体部の線膨張係数と一致してもよい。この実施形態によれば、ヒータ部材によって加熱等がなされた場合であっても、光半導体装置が実装されるキャリア部材がヒータ部材と同様に膨張することになるため、光半導体装置への熱膨張応力の影響を低減することができる。なお、ここでいう「一致」とは、例えば２つの値の差（絶対値）が２つの値のうちの大きい方の値に対して数％以下であることを意味する。

一実施形態として、キャリア部材には、各光半導体装置に対応するキャパシタがそれぞれ設けられてもよく、各光半導体装置へのバイアス電流が各キャパシタを介して各光半導体装置に供給されるように構成されてもよい。この実施形態によれば、バイアス電流用のワイヤボンディング等を通じて外部から伝わる熱が一旦、キャパシタで遮られることになるため、光半導体装置に対する外部からの熱の影響を低減することができる。これにより、ヒータが発生した熱を光半導体装置の加熱に効率的に利用することができる。

一実施形態として、各導電部材は、第１面から第２面に延びるビアと、ビアに連接すると共に第２面で互いに離間する一対のピラーと、を含んでもよい。電界吸収型変調部が一体化されたＬＤチップでは、表面に設けられる一対のＬＤ電極パッドの間に導波路が形成されることが一般的である。この実施形態によれば、このような構成の光半導体装置であってもその表面にヒータ部材をより容易に配置することができる。よって、本実施形態に係る光モジュールによれば、電界吸収型変調部付きの光半導体装置において、ヒータが発生する熱を効率的に光半導体装置に伝えて、加熱に使用する電流を容易に低減することができる。なお、ここで効率的に熱を伝えるというのは、例えば、ヒータが発生した熱量に対して温度制御の対象である光半導体装置以外に散逸する熱量を減らすことを意味する。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る光モジュールの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る光モジュールの内部構造を示す平面図である。図１では、光モジュールの基本的な構成（主に光学系）を最初に説明するため、後述するヒータ部材３０及びボンディングワイヤ４１〜４４，４６〜４９，５１，５２（図２及び図３を参照）の記載を省略している。光モジュール１は、図１に示すように、直方体状の筐体２と、フランジを有し円柱状の光結合部３とを備える光送信モジュール（ＴＯＳＡ；Transmitter Optical SubAssembly）である。

光モジュール１の内部には、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の発光部（光半導体装置）１１〜１４、Ｎ個の第１レンズ２１ａ〜２１ｄ、ビームスプリッタ２２、Ｎ個のフォトダイオード（ＰＤ）２３ａ〜２３ｄ、Ｎ個の第２レンズ２４ａ〜２４ｄ、及び、合波光学系２５が設けられている。一例では、光モジュール１は、４チャネル（Ｎ＝４）の光送信モジュールである。各発光部１１〜１４は、平板状のＬＤキャリア１０上に、それぞれの出射するレーザ光の方向が揃うように実装される。ＬＤキャリア１０は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックスから構成され、熱による膨張が起きにくい基板になっている。また、筐体２はフィードスルー２Ｂを有する。フィードスルー２Ｂは筐体２の後壁を貫通しており、筐体２の外側のフィードスルー２Ｂの部分には、外部機器との電気的な接続のための複数の端子２６が並んで設けられている。筐体２の内側のフィードスルー２Ｂの部分には、複数の端子２７、及び伝送線路を構成するＮ本の信号線路２８が設けられている。伝送線路は、例えばコプレーナ線路やマイクロストリップ線路等である。Ｎ本の信号線路２８及び複数の端子２７は、それぞれ対応する端子２６と電気的に接続されている。

光モジュール１では、光源として機能する発光部１１〜１４が各々独立して駆動されるように構成されている。発光部１１〜１４は、互いに異なるピーク波長を有する信号光Ｌａ〜Ｌｄを出射する。信号光Ｌａ〜Ｌｄの光軸は、第１方向Ａ１に沿っており、互いに平行である。発光部１１〜１４への駆動信号は、光モジュール１の外部から提供される。駆動信号は、フィードスルー２Ｂおよび信号線路２８を介して発光部１１〜１４に伝達される。信号光Ｌａ〜Ｌｄは、駆動信号に応じて変調された光である。各発光部１１〜１４は、光半導体装置であり、例えば、モノリシック光集積回路である。各発光部１１〜１４は、一例として、レーザダイオード部１１ａ〜１４ａと、変調部１１ｂ〜１４ｂと、その間の分離部１１ｃ〜１４ｃとから構成される電界吸収型変調器一体型のレーザダイオード（ＥＭＬ：Electro-absorption Modulator Integrated Laser Diode）である（図８を参照）。レーザダイオード部１１ａ、変調部１１ｂ、および分離部１１ｃは、一つの半導体チップ上に集積化されて形成される。他の各発光部１２〜１４のレーザダイオード部１２ａ〜１４ａ、変調部１２ｂ〜１４ｂ、および分離部１２ｃ〜１４ｃの構成も同様である。

各レーザダイオード部１１ａ〜１４ａは、時間に対して強度が一定のＣＷ（Continuous Wave）光を出力し、各変調部１１ｂ〜１４ｂはそれぞれ分離部１１ｃ〜１４ｃを介して供給されたＣＷ光を駆動信号に応じて変調する。変調された光が信号光Ｌａ〜Ｌｄとして出力される。発光部１１〜１４は、底面が長方形の平板形状を有し、四方の側面（端面）のうちの一つから信号光Ｌａ〜Ｌｄを放射する。発光部１１〜１４から出力される信号光Ｌａ〜Ｌｄの各ピーク波長は、例えば１．３μｍ帯であり、互いに異なる。信号光Ｌａ〜Ｌｄの各ピーク波長は、例えば、それぞれの標準値が互いに２０ｎｍの間隔で設定される。レーザダイオード部１１ａ〜１４ａの温度は、標準値を中心に１３ｎｍの範囲内にピーク波長が収まるように制御されればよい。信号光Ｌａ〜Ｌｄの各ピーク波長は、レーザダイオード部１１ａ〜１４ａによって生成されるＣＷ光のピーク波長と同じであり、レーザダイオード部１１ａ〜１４ａの温度によってピーク波長は変化する。ピーク波長の制御という観点では、加熱するための電流に対してレーザダイオード部１１ａ〜１４ａの加熱を効率的に行うことで、必要な電流を低減することができる。発光部１１〜１４は、第１方向Ａ１に直交する第２方向Ａ２に並んで筐体２内に配置されている。ＬＤキャリア１０は、例えば、第１方向Ａ１および第２方向Ａ２に平行な平面である、表面１０ａ（第３面）及び反対の裏面１０ｂ（第４面）を有する（図２参照）。

第１レンズ２１ａ〜２１ｄは、それぞれ発光部１１〜１４と光学的に結合されている。発光部１１〜１４から出力された信号光Ｌａ〜Ｌｄは、それぞれ第１レンズ２１ａ〜２１ｄの発光部１１〜１４側に入力する。各発光部１１〜１４と、対応する第１レンズ２１ａ〜２１ｄとの距離は、第１レンズ２１ａ〜２１ｄの焦点距離よりも長い。第１レンズ２１ａ〜２１ｄは、発光部１１〜１４の出力端から放射状に出力される信号光Ｌａ〜Ｌｄを収束光に変換する。

ビームスプリッタ２２は、第１レンズ２１ａ〜２１ｄと第２レンズ２４ａ〜２４ｄとの間の光路上に配置されており、入射された光の一部を反射し他を透過させることにより、光を分岐する。ビームスプリッタ２２は、例えば、光学薄膜が形成された斜面を有する。
ビームスプリッタ２２の斜面は、信号光Ｌａ〜Ｌｄの各光軸に対して傾斜しており、信号光Ｌａ〜Ｌｄがビームスプリッタ２２を通過する際、信号光Ｌａ〜Ｌｄの一部（例えば信号光Ｌａ〜Ｌｄの光量の５〜１０％）を分岐し、ＰＤ１４ａ〜１４ｄに向かわせる。ＰＤ１４ａ〜１４ｄは、分岐された信号光Ｌａ〜Ｌｄの各一部を受光することにより、信号光Ｌａ〜Ｌｄの光強度を検出する。

第２レンズ２４ａ〜２４ｄは、ビームスプリッタ２２を挟んで第１レンズ２１ａ〜２１ｄと光学的に結合されている。第１レンズ２１ａ〜２１ｄから出力された信号光Ｌａ〜Ｌｄは、ビームスプリッタ２２を通過し、ビームウエストを形成した後、再び拡がりつつ第２レンズ２４ａ〜２４ｄにそれぞれ入力する。第２レンズ２４ａ〜２４ｄと信号光Ｌａ〜Ｌｄのビームウエストとの距離は、第２レンズ２４ａ〜２４ｄの焦点距離と一致する。第２レンズ２４ａ〜２４ｄは、拡がりつつ入射する信号光Ｌａ〜Ｌｄをコリメート光に変換する。

合波光学系２５は、第２レンズ２４ａ〜２４ｄと光学的に結合され、信号光Ｌａ〜Ｌｄを互いに合波する。合波光学系２５は、第１ＷＤＭフィルタ２５ａ、第２ＷＤＭフィルタ２５ｂ、ミラー２５ｃ、及び偏波合成器２５ｄを含む。ミラー２５ｃは、第２レンズ２４ｃ，２４ｄと光学的に結合されている。ミラー２５ｃの光反射面は、第２レンズ２４ｃ，２４ｄの光軸上に位置し、これらの光軸に対して傾斜している。ミラー２５ｃは、信号光Ｌｃ，Ｌｄをこれらの光軸と交差する方向へ向けて反射する。第１ＷＤＭフィルタ２５ａは、第２レンズ２４ｂと光学的に結合されている。第１ＷＤＭフィルタ２５ａの波長選択面は、第２レンズ２４ｂの光軸上に位置し、該光軸に対して傾斜している。第１ＷＤＭフィルタ２５ａは、第２レンズ２４ｂからの信号光Ｌｂを透過させるとともに、ミラー２５ｃによって反射された信号光Ｌｄを反射する。これにより、信号光Ｌｂ及びＬｄの光路が互いに一致し、信号光Ｌｂ及びＬｄが互いに合波されて信号光Ｌｅとなる。

第２ＷＤＭフィルタ２５ｂは、第２レンズ２４ａと光学的に結合されている。第２ＷＤＭフィルタ２５ｂの波長選択面は、第２レンズ２４ａの光軸上に位置し、該光軸に対して傾斜している。第２ＷＤＭフィルタ２５ｂは、第２レンズ２４ａからの信号光Ｌａを透過させるとともに、ミラー２５ｃによって反射された信号光Ｌｃを反射する。これにより、信号光Ｌａ及びＬｃの光路が互いに一致し、信号光Ｌａ及びＬｃが互いに合波されて信号光Ｌｆとなる。その後、偏波合成器２５ｄにより、信号光Ｌｅ及びＬｆが合波された信号光Ｌｇを得る。信号光Ｌｇは、偏波合成器２５ｄの反射防止膜を通って偏波合成器２５ｄから出力され、筐体２の側壁２Ａに設けられた窓を介して筐体２外に出力される。信号光Ｌｇは、例えば、光結合部３に接続された光ファイバに出力される。

次に、図２〜図５を参照して、光モジュール１のより詳細な構成について説明する。図２は、レーザダイオードの上にヒータ部材を取り付ける様子を示す斜視図である。図３は、光モジュールの一部を拡大して示す部分拡大斜視図であり、レーザダイオード及びヒータ部材が配置されている領域を拡大して示す。図４は、レーザダイオード及びヒータ部材を示す斜視図である。図５は、図４に示すレーザダイオード及びヒータ部材の側面図である。

光モジュール１は、図２及び図３に示すように、上述した構成に加え、更に、複数の発光部１１〜１４を加熱するためのヒータ部材３０を備えている。ヒータ部材３０は、第１方向Ａ１に直交する第２方向Ａ２（筐体２の幅方向）に沿い、発光部１１〜１４に跨るようにそれらの表面１１ｄ〜１４ｄ上、即ち筐体２の底面２Ｃ（内面）上に設置される。これにより、ヒータ部材３０の裏面が発光部１１〜１４の表面１１ｄ〜１４ｄに接触する。ヒータ部材３０は、例えば、フリップチップボンドによって発光部１１〜１４の上に実装される。なお、発光部１１〜１４の表面１１ｄ〜１４ｄは、発光部１１〜１４をＬＤキャリア１０の実装面（表面１０ａ）上に設置するための設置面１１ｅ〜１４ｅとは反対側の面、即ち筐体２の底面２Ｃとは反対側の面である（図５参照）。ＬＤキャリア１０は、ヒータキャリア５上に配置されていてもよい。ヒータキャリア５は、ＬＤキャリア１０と筐体２の底面２Ｃ（内面）との間に介在するため、熱伝導性の高い材料で構成されていてもよい。

また、ヒータ部材３０は、図４及び図５に示すように、ヒータ３１、一対のヒータ用電極３２、本体部３３、及び、複数の導電部材３４ａ〜３４ｄを備えている。本体部３３は、表面３３ａ（第１面）および表面３３ａと反対の裏面３３ｂ（第２面）を有する板状部材である。本体部３３の形状は、例えば、第１方向Ａ１に沿った幅が０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、第２方向Ａ２に沿った長さが２ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２の両方に直交する方向に沿った厚みが０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。本体部３３の裏面３３ｂは、ヒータ部材３０が発光部１１〜１４上に設置された際、発光部１１〜１４に面する。また、本体部３３は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックスから構成される。このため、本体部３３の線膨張係数は、ＬＤキャリア１０の線膨張係数に一致する。なお、ここでいう「一致」とは、例えば２つの線膨張係数の差（絶対値）が２つの係数のうちの大きい方の係数に対して数％以下であることを意味する。

ヒータ３１は、本体部３３の表面３３ａ上に第２方向Ａ２（幅方向）に沿って延在するように設けられている薄膜ヒータである。ヒータ３１は、抵抗体であり、例えば、白金又は白金の合金などから構成される。ヒータ３１の両端には一対のヒータ用電極３２が接続されており、ボンディングワイヤ５１，５２（図３参照）を介して発光部１１〜１４を加熱するのに必要な電流（ヒータ電流）がヒータ３１に供給される。抵抗体に電流が流れることによりジュール熱を発生し、ヒータ３１は発熱する。ヒータ３１の形状は、例えば、第１方向Ａ１に沿った幅が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、第２方向Ａ２に沿った長さが１．５ｍｍ以上５．５ｍｍ以下である。ヒータ３１の電気抵抗を適当な値に設定することで、発光部１１〜１４の温度を所定の値だけ上昇させるときに、ヒータ電流をＴＥＣによる加熱に必要な電流（ＴＥＣ電流）よりも小さくすることができる。

各導電部材３４ａ〜３４ｄは、複数の発光部１１〜１４にバイアス電流を供給するための金属部材であり、複数の発光部１１〜１４に対応して第２方向Ａ２に沿って順に設けられている。各導電部材３４ａ〜３４ｄは、表面３３ａから裏面３３ｂに向かって本体部３３を貫通するように本体部３３の貫通孔内に構成されている。各導電部材３４ａ〜３４ｄは、例えば角柱形状又は円柱形状のビアである。各導電部材３４ａ〜３４ｄは、電気伝導率が大きく、熱伝導率の大きい材料で構成されてもよく、例えば、タングステンによって構成されている。導電部材３４ａ〜３４ｄは、一対一で対応する発光部１１〜１４の表面１１ｄ〜１４ｄにそれぞれ設けられたＬＤ電極に電気的及び機械的に接続され、外部からのバイアス電流を発光部１１〜１４に供給する。発光部１１〜１４は、導電部材３４ａ〜３４ｄを介して入力されたバイアス電流によってＣＷ光を生成し、ＣＷ光が駆動信号によって変調されて、所定波長の信号光Ｌａ〜Ｌｄを出射する。また、各導電部材３４ａ〜３４ｄは、ヒータ３１に近接して配置されており、ヒータ３１からの熱を本体部３３の裏面３３ｂ側、即ち発光部１１〜１４に積極的に伝える機能も奏する。ヒータ３１と各導電部材３４ａ〜３４ｄとの距離は、最も近い箇所において、例えば０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。

また、各導電部材３４ａ〜３４ｄは、一例として、図６の（ａ）及び（ｂ）及び図７に示すように、表面３３ａ側は１つのビア３５ａ〜３５ｄによって形成され、裏面３３ｂ側は一対のピラー３６ａ〜３６ｄに接触するように形成されていてもよい。ビア３５ａ〜３５ｄは、表面３３ａから裏面３３ｂに延びるように形成され、裏面３３ｂ側にて一対のピラー３６ａ〜３６ｄに連接する。各ピラー３６ａ〜３６ｄは、裏面３３ｂにて互いに離間する電極から構成される。このような導電部材３４ａ〜３４ｄであれば、図８に示す変調部１１ｂ〜１４ｂ付きの発光部１１〜１４であっても、導波路１１ｇ〜１４ｇで分けられた一対のＬＤ電極パッド１１ｆ〜１４ｆにピラー３６ａ〜３６ｄを介して導電部材３４ａ〜３４ｄを容易に接続することができる。ピラー３６ａ〜３６ｄは、例えば、フリップチップボンドによってＬＤ電極パッド１１ｆ〜１４ｆに接続される。フリップチップボンドによって接続することで、ピラー３６ａ〜３６ｄとＬＤ電極パッド１１ｆ〜１４ｆとを電気的に接続できるだけでなく、ヒータ部材３０を発光部１１〜１４に強固に固定することができる。ピラー３６ａ〜３６ｄは、例えば、半田バンプを介してＬＤ電極パッド１１ｆ〜１４ｆと接合される。半田バンプは、例えばＡｕＳｎによって構成される。

ここで、図２及び図３に戻って説明を続ける。上述した構成の光モジュール１には、更にＬＤキャリア１０上に各発光部１１〜１４に対応するキャパシタ１６〜１９が設けられてもよい。キャパシタ１６〜１９を外部電源と発光部１１〜１４との間に設けることにより、ボンディングワイヤを介して供給されるバイアス電流に重畳したノイズを取り除くことが可能となる。ノイズを除去することで、信号光Ｌａ〜Ｌｄの波形品質を向上することができる。図３には、キャパシタ１６〜１９を備えた光モジュール１の例を示している。各キャパシタ１６〜１９は、対応する発光部１１〜１４に対して各ボンディングワイヤ４１〜４４によって連結され、一方、不図示の外部電源（バイアス電流回路）との間では、各ボンディングワイヤ４６〜４９およびフィードスルー２Ｂを介して連結されている。例えば、各ボンディングワイヤ４６〜４９の一端は、それぞれキャパシタ１６〜１９の上面にボンディングされ、各ボンディングワイヤ４６〜４９の他端は、それぞれ複数の端子２７（図１参照）に接続される。複数の端子２７に対応する複数の端子２６が外部電源に電気的に接続される。また、この構成の光モジュール１では、キャパシタ１６〜１９を設けているため、ボンディングワイヤ４６〜４９等を介して外部から入ってくる熱をキャパシタ１６〜１９で一度留めて、発光部１１〜１４に直接伝えないようにすることができる。それにより、ヒータ３１が発生した熱を発光部１１〜１４に効率的に供給することができる。なお、光モジュール１は、キャパシタ１６〜１９を備えない構成であってもよい。その場合は、例えば、導電部材３４ａ〜３４ｄは、端子２７とボンディングワイヤで直接接続される。

以上、本実施形態に係る光モジュール１では、ヒータ部材３０は、複数の発光部１１〜１４にその裏面３３ｂを接触させて複数の発光部１１〜１４の筐体２の底面２Ｃとは反対側の表面１１ｄ〜１４ｄ上に配置される。本実施形態では、一般的にＴＥＣよりも使用する電流が小さくて済むヒータ３１を用い、しかも、一般的に発光部１１〜１４（レーザダイオード）の下方に離れて配置されるＴＥＣよりも発光部１１〜１４により近い位置にヒータ３１を配置する構成を採用している。この光モジュールに１よれば、ヒータ３１からの熱を各発光部１１〜１４に対して均一に与えて各発光部１１〜１４の温度を上昇させることで各発光部１１〜１４から出力される信号光Ｌａ〜Ｌｄのピーク波長を制御することができる。これにより、比較的高価であり且つ使用する電流が比較的大きいＴＥＣを用いなくてもレーザダイオード部１１ａ〜１４ａの温度調整を実現することができる。言い換えると、光モジュール１によれば、その環境温度が低温の際にヒータ３１によって発光部１１〜１４を均一に加熱して温度調整を行うことで、各発光部１１〜１４のピーク波長を所定の範囲内に収めることができる。

また、ヒータ部材３０では、本体部３３の表面３３ａにヒータ３１が第２方向Ａ２に沿って延在するように設けられている。この構成によれば、一つのヒータ３１によって複数の発光部１１〜１４の加熱を効率的に行うことができ、複数の発光部１１〜１４を個々に用意したヒータを使って加熱するより方法も加熱に必要な電流を低減することができる。

また、ヒータ部材３０は、複数の発光部１１〜１４にそれぞれが対応する複数の導電部材３４ａ〜３４ｄを有しており、これら導電部材３４ａ〜３４ｄは、表面３３ａから裏面３３ｂに向かって本体部３３を貫通するように構成されている。また、ヒータ３１は、表面３３ａに露出する各導電部材３４ａ〜３４ｄに隣接して設けられている。この構成によれば、表面に電極パッド等が設けられた発光部１１〜１４であっても、筐体外部からのレーザ駆動用のバイアス電流を各導電部材３４ａ〜３４ｄを介して電極パッドに伝達することが可能となる。また、導電部材３４ａ〜３４ｄが金属等である場合には、導電部材３４ａ〜３４ｄを介して発光部１１〜１４へのヒータ熱の伝達をより直接的且つ均一に行うことが可能となる。これにより、発光部１１〜１４の加熱に必要な電流を一層低減させることができる。

また、複数の導電部材３４ａ〜３４ｄは、複数の発光部１１〜１４の表面上に露出するバイアス電流用の電極パッドに一対一で電気的に接続されている。この構成によれば、ヒータ３１が発生する熱を、ピーク波長を決定するレーザダイオード部１１ａ〜１４ａに直接伝えることができ、加熱に使用する電流に対して効率的にレーザダイオード部１１ａ〜１４ａを加熱することができる。また、各導電部材３４ａ〜３４ｄをフリップチップボンドによってバイアス電流用の電極パッドに接続することによって、電気伝導性および熱伝導性の良好な接続を得ることができる。フリップチップボンドによってヒータ部材３０を複数の発光部１１〜１４により強固に固定することができる。

また、光モジュール１は、複数の発光部１１〜１４をその上に実装して配置させるＬＤキャリア１０を更に備えていてもよい。ＬＤキャリア１０は、表面１０ａおよび裏面１０ｂを有する平板状の形状を有し、複数の発光部１１〜１４をその表面１０ａ上に実装して設置させると共に、筐体２の底面２Ｃに裏面１０ｂが面するように、筐体２内に設置される。そして、このＬＤキャリア１０の線膨張係数がヒータ部材３０の本体部３３の線膨張係数と一致してもよい。この構成によれば、ヒータ部材３０によって加熱等がなされた場合であっても、発光部１１〜１４が実装されるＬＤキャリア１０がヒータ部材３０と同様に膨張することになるため、発光部１１〜１４への熱膨張応力の影響を低減することができる。なお、ここでいう「一致」とは、例えば２つの値の差（絶対値）が２つの値のうちの大きい方の値に対して数％以下であることを意味する。

また、ＬＤキャリア１０には、各発光部１１〜１４に対応するキャパシタ１６〜１９がそれぞれ設けられてもよく、各発光部１１〜１４へのバイアス電流が各キャパシタ１６〜１９を介して各発光部１１〜１４に供給されるように構成されてもよい。この構成によれば、各発光部１１〜１４に供給されるバイアス電流からノイズ成分を好適に除去することができる。しかも、バイアス電流用のワイヤボンディング等を通じて外部から伝わる熱が一旦、キャパシタ１６〜１９で遮られることになるため、発光部１１〜１４に対する外部からの熱の影響を低減することができる。それにより、ヒータ３１が発生した熱を発光部１１〜１４の加熱に効率的に利用することができる。

また、各導電部材３４ａ〜３４ｄは、表面３３ａから裏面３３ｂに延びるビア３５ａ〜３５ｄと、ビア３５ａ〜３５ｄに連接すると共に裏面３３ｂで互いに離間する一対のピラー３６ａ〜３６ｄと、を含んでもよい。発光部１１〜１４が電界吸収型変調部着きのＬＤ（ＥＭＬ）チップである場合（図８参照）、表面に設けられる一対のＬＤ電極パッドの間に導波路が形成されることが一般的である。この構成によれば、そのような構成のレーザダイオードからなる発光部１１〜１４であってもその表面にヒータ部材３０をより容易に設置することができる。よって、この構成の光モジュール１によれば、電界吸収型変調部付きのレーザダイオードにおいて、ヒータ３１が発生する熱を効率的に発光部１１〜１４に伝えることができ、加熱に使用する電流を低減することが容易に実現できる。なお、ここで効率的に熱を伝えるというのは、例えば、ヒータ３１が発生した熱量に対して温度制御の対象であるレーザダイオード部１１ａ〜１４ａ以外に散逸する熱量を減らすことを意味する。

ここで、図９に示す温度分布シミュレーションを参照して、ヒータ部材３０を用いない場合とヒータ部材３０を用いた場合とでの光モジュール内での温度上昇の違いについて説明する。図９の（ａ）部は、ヒータ部材３０を用いない場合の比較例を示し、図９の（ｂ）部は、ヒータ部材３０を用いた場合の実施例を示す。図９の（ａ）部に示すように、ヒータ部材３０を用いない場合には、発光部１１１〜１１４の各温度が十分に上昇せずに、例えば各発光部１１１〜１１４の温度が６２．７℃、６６．５℃、６６．７℃、６２．９℃となる。このため、ヒータ部材３０を用いない場合、各発光部１１１〜１１４から出力される信号光のピーク波長を制御しづらくなる。

一方、図９の（ｂ）部に示すように、本実施形態に係るヒータ部材３０を用いた場合には、発光部１１〜１４の各温度が十分に上昇し、例えば各発光部１１〜１４の温度が６７．５℃、７０.８℃、７０．７℃、６７．０℃となる。つまり、同じヒータ電力（０．９Ｗ）に対して、ヒータ部材３０を用いる場合の発光部の温度が、ヒータ部材３０を用いない場合の発光部の温度よりも４．０℃から４．８℃の間で上昇している。よって、本実施形態のようにヒータ部材３０を用いた場合、ＴＥＣ等を用いなくても、発光部１１〜１４の加熱を効率的に行うことができ、各発光部１１〜１４から出力される信号光のピーク波長を容易に制御することができる。従って、本実施形態に係る光モジュール１によれば、発光部１１〜１４からのレーザ光のピーク波長を安定化させつつ、各発光部１１〜１４の加熱に必要な電流を低減することができる。なお、ここで示した温度の値は、温度上昇の違いを例示するための一例であって、実際に設定される温度はそれらより低い値であってもよい。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な実施形態に適用することができる。例えば上記の実施形態では、光モジュール１が４つの発光部１１〜１４を備える構成を例示したが、発光部１１〜１４の数はこれに限定されるものではなく、複数の発光部であればよく、例えば光モジュールが８つの発光部を備える構成であってもよい。また、発光部１１〜１４について、一例として電界吸収型変調器一体型のレーザダイオードの場合について説明したが、変調器を内蔵せずに直接変調方式によってレーザダイオードから直接信号光Ｌａ〜Ｌｄを出力するように構成されていてもよい。さらに、ピラー３６ａ〜３６ｄは、一対として構成されたものについて説明したが、ＬＤ電極パッド１１ｆ〜１４ｆが一つの発光部において１個のみの場合は、一つの柱のみで構成され、柱の底面がＬＤ電極パッド１１ｆ〜１４ｆに接するように配置されてもよい。

１…光モジュール
２…筐体
２Ａ…側壁
２Ｂ…フィードスルー
２Ｃ…底面（内面）
３…光結合部
５…ヒータキャリア
１０…ＬＤキャリア（キャリア部材）
１０ａ…表面（第３面）
１０ｂ…裏面（第４面）
１１，１２，１３，１４…発光部（光半導体装置）
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ…レーザダイオード部
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ…変調部
１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ…分離部
１１ｄ，１２ｄ，１３ｄ，１４ｄ…表面
１１ｅ，１２ｅ，１３ｅ，１４ｅ…設置面
１１ｇ，１２ｇ，１３ｇ，１４ｇ…導波路
１１ｆ，１２ｆ，１３ｆ，１４ｆ…ＬＤ電極パッド
１６，１７，１８，１９…キャパシタ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…第１レンズ
２２…ビームスプリッタ
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…フォトダイオード
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ…第２レンズ
２５…合波光学系
２５ａ…第１ＷＤＭフィルタ
２５ｂ…第２ＷＤＭフィルタ
２５ｃ…ミラー
２５ｄ…偏波合成器
２６，２７…端子
２８…信号線路
３０…ヒータ部材
３１…ヒータ
３２…ヒータ用電極
３３…本体部
３３ａ…表面（第１面）
３３ｂ…裏面（第２面）
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ…導電部材
３５ａ，３４ｂ，３５ｃ，３５ｄ…ビア
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ…ピラー
４１，４２，４３，４４…ボンディングワイヤ
４６，４７，４８，４９…ボンディングワイヤ
５１，５２…ボンディングワイヤ
Ａ１…第１方向
Ａ２…第２方向
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ，Ｌｅ，Ｌｆ，Ｌｇ…信号光

Claims (7)

1. 互いに異なるピーク波長の信号光をそれぞれ第１方向に沿って出射する複数の光半導体装置と、
   第１面および前記第１面と反対の第２面を有し、電流を流すことにより発熱するヒータが前記第１面上に設けられたヒータ部材と、
   前記複数の光半導体装置および前記ヒータ部材を収容する筐体と、
   を備え、
   前記複数の光半導体装置は、前記第１方向と交差する第２方向に並んで前記筐体の内面上に設置され、
   前記ヒータ部材は、前記複数の光半導体装置に前記第２面を接触させて前記複数の光半導体装置の前記筐体の内面とは反対側の表面上に配置される、光モジュール。
2. 前記ヒータ部材は、前記第１面および前記第２面を有する本体部を更に有し、
   前記ヒータは、前記第２方向に沿って延在するように前記本体部の前記第１面に設けられている、
   請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記ヒータ部材は、前記複数の光半導体装置にそれぞれが対応する複数の導電部材を更に有し、
   前記各導電部材は、前記第１面から前記第２面に向かって前記本体部を貫通するように構成され、
   前記ヒータは、前記第１面に露出する前記複数の導電部材に隣接して設けられる、
   請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記複数の導電部材は、前記複数の光半導体装置の前記表面上に露出するバイアス電流用の電極パッドに一対一で電気的に接続される、
   請求項３に記載の光モジュール。
5. 第３面および前記第３面と反対の第４面を有する平板状の形状を有し、前記複数の光半導体装置を前記第３面上に実装して設置し、前記筐体の内面に前記第４面が面するように前記筐体内に設置されるキャリア部材を更に備え、
   前記キャリア部材の線膨張係数が前記ヒータ部材の前記本体部の線膨張係数と一致する、
   請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の光モジュール。
6. 前記キャリア部材には、前記複数の光半導体装置に対応するキャパシタがそれぞれ設けられ、前記複数の光半導体装置へのバイアス電流が前記各キャパシタを介して前記複数の光半導体装置に供給されるように構成される、請求項５に記載の光モジュール。
7. 前記各導電部材は、前記第１面から前記第２面に延びるビアと、前記ビアに連接すると共に前記第２面で互いに離間する一対のピラーと、を含む、
   請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の光モジュール。
   

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