JP2500591B2 - 半導体レ―ザ装置 - Google Patents
半導体レ―ザ装置Info
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置に関
し、特に光通信システムの光源に有用な、電子冷却素子
を内蔵した半導体レーザ装置に関する。
し、特に光通信システムの光源に有用な、電子冷却素子
を内蔵した半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高速・大容量光通信に適用され
る半導体レーザ装置では、入力高周波電気信号に追従し
て波形歪の少ない安定な光出力波形が得られることが重
要である。光出力波形の劣化は、半導体レーザ素子、素
子を搭載するケース、駆動回路の３つの構成要素の周波
数特性に依存する。而して、駆動回路の周波数特性は十
分に良好にすることが可能であり、また半導体レーザ素
子自身の周波数特性については、動作温度を一定以下に
保持することができる場合には満足できる特性を期待す
ることができる。よって、現状のギガビット対応の光デ
ジタル通信においては、ケースに内蔵された冷却デバイ
スが周囲環境の温度変化に対抗できる十分な冷却能力を
備えるようにすることおよびこの冷却デバイスを内蔵す
るケース自体の周波数特性の向上を図ることがレーザ装
置の性能を向上させるための最重要課題であるといえ
る。
る半導体レーザ装置では、入力高周波電気信号に追従し
て波形歪の少ない安定な光出力波形が得られることが重
要である。光出力波形の劣化は、半導体レーザ素子、素
子を搭載するケース、駆動回路の３つの構成要素の周波
数特性に依存する。而して、駆動回路の周波数特性は十
分に良好にすることが可能であり、また半導体レーザ素
子自身の周波数特性については、動作温度を一定以下に
保持することができる場合には満足できる特性を期待す
ることができる。よって、現状のギガビット対応の光デ
ジタル通信においては、ケースに内蔵された冷却デバイ
スが周囲環境の温度変化に対抗できる十分な冷却能力を
備えるようにすることおよびこの冷却デバイスを内蔵す
るケース自体の周波数特性の向上を図ることがレーザ装
置の性能を向上させるための最重要課題であるといえ
る。
【０００３】したがって、高速・大容量光通信に対応し
たレーザ装置に使用されるケース構造に必要な基本性能
を下記の２点に要約することができる。 （１）広帯域な周波数応答特性 （２）広範な周囲温度変化に対する温度制御能力 よって、以下、この２点を中心に説明を行うが、後述す
るようにこの２点は互いにトレードオフの関係にある。
たレーザ装置に使用されるケース構造に必要な基本性能
を下記の２点に要約することができる。 （１）広帯域な周波数応答特性 （２）広範な周囲温度変化に対する温度制御能力 よって、以下、この２点を中心に説明を行うが、後述す
るようにこの２点は互いにトレードオフの関係にある。
【０００４】まず、この種の半導体レーザ装置について
ファイバ付き半導体レーザモジュールを例に挙げ構成の
大略を述べる。図３の（ａ）は、特開平４−３３７６８
８号公報にて提案された半導体レーザ装置の、上蓋を除
去した状態での平面図であり、図３の（ｂ）はその断面
図である。同図に示されるように、２Ｇｂ／ｓを越える
デジタル伝送用には通常所謂バタフライ型のパッケージ
が用いられる。金属ケース６の側面には複数のリード端
子７が植設されており、金属ケース６の底面上にはペル
チェ効果素子である電子冷却素子５が載置されている。
電子冷却素子上には金属ベース３が搭載されている。
ファイバ付き半導体レーザモジュールを例に挙げ構成の
大略を述べる。図３の（ａ）は、特開平４−３３７６８
８号公報にて提案された半導体レーザ装置の、上蓋を除
去した状態での平面図であり、図３の（ｂ）はその断面
図である。同図に示されるように、２Ｇｂ／ｓを越える
デジタル伝送用には通常所謂バタフライ型のパッケージ
が用いられる。金属ケース６の側面には複数のリード端
子７が植設されており、金属ケース６の底面上にはペル
チェ効果素子である電子冷却素子５が載置されている。
電子冷却素子上には金属ベース３が搭載されている。
【０００５】半導体レーザ素子１はヒートシンク２上に
マウントされ、ヒートシンク２は金属ベース３上に固着
されている。ここでは、半導体レーザ素子として分布帰
還型のものが用いられている。金属ベース３上には他に
サーミスタ４、光出力モニタ素子１３および配線基板
（図４参照）が搭載されている。
マウントされ、ヒートシンク２は金属ベース３上に固着
されている。ここでは、半導体レーザ素子として分布帰
還型のものが用いられている。金属ベース３上には他に
サーミスタ４、光出力モニタ素子１３および配線基板
（図４参照）が搭載されている。
【０００６】金属ベース３の左右には、多層配線構造を
持つ端子配線棚部８ａ、８ｂが設けられており、端子配
線棚部８ａ上には接地電極９と信号入力ライン１０が形
成されており、端子配線棚部８ｂ上には端子１２が形成
されている。接地電極９は直接金属ケース６に接続さ
れ、信号入力ライン１０および端子１２はスルーホール
を介してリード端子７と接続されている。
持つ端子配線棚部８ａ、８ｂが設けられており、端子配
線棚部８ａ上には接地電極９と信号入力ライン１０が形
成されており、端子配線棚部８ｂ上には端子１２が形成
されている。接地電極９は直接金属ケース６に接続さ
れ、信号入力ライン１０および端子１２はスルーホール
を介してリード端子７と接続されている。
【０００７】金属ベース３はレンズ１８および光アイソ
レータ２２を保持しており、金属ベース先端部３ａには
スライドリング１９が固着されている。スライドリング
１９には、光ファイバ２１の先端を保護するフェルール
２０が嵌挿されＹＡＧ溶接により固定されている。フェ
ルール２０はまた金属ケース６の側面に設けられた貫通
孔に挿通され半田２３にて固着されている。これら一連
の構造により半導体レーザ素子１からの出力光は光ファ
イバ２１に結合される。
レータ２２を保持しており、金属ベース先端部３ａには
スライドリング１９が固着されている。スライドリング
１９には、光ファイバ２１の先端を保護するフェルール
２０が嵌挿されＹＡＧ溶接により固定されている。フェ
ルール２０はまた金属ケース６の側面に設けられた貫通
孔に挿通され半田２３にて固着されている。これら一連
の構造により半導体レーザ素子１からの出力光は光ファ
イバ２１に結合される。
【０００８】図４に、この半導体レーザモジュールの電
子冷却素子上に搭載された各機能素子の配置およびこれ
らの機能素子と金属ケースの配線棚部との接続態様につ
いての詳細平面図を示す。ヒートシンク２には、メタラ
イズ層２ａ、２ｂが形成されているが、その内メタライ
ズ層２ｂは側面から裏面にまで延長されている。すなわ
ち、メタライズ層２ｂは金属ベース３と電気的に接続さ
れている。メタライズ層２ａ上には半導体レーザ素子１
がマウントされており、レーザ素子の基板表面に形成さ
れた電極はボンディングワイヤによりメタライズ層２ｂ
に接続されている。
子冷却素子上に搭載された各機能素子の配置およびこれ
らの機能素子と金属ケースの配線棚部との接続態様につ
いての詳細平面図を示す。ヒートシンク２には、メタラ
イズ層２ａ、２ｂが形成されているが、その内メタライ
ズ層２ｂは側面から裏面にまで延長されている。すなわ
ち、メタライズ層２ｂは金属ベース３と電気的に接続さ
れている。メタライズ層２ａ上には半導体レーザ素子１
がマウントされており、レーザ素子の基板表面に形成さ
れた電極はボンディングワイヤによりメタライズ層２ｂ
に接続されている。
【０００９】金属ベース３上には、表面にストリップラ
イン２５、インピーダンス整合用抵抗１１および接地電
極２６の形成された配線基板２４が搭載されている。ス
トリップライン２５は、端子配線棚部８上に形成された
信号入力ライン１０とともに外部駆動回路にインピーダ
ンス整合されており、ストリップライン２５と、高々数
Ωのインピーダンスしかない半導体レーザ素子との間の
整合は、両者間に設けられたインピーダンス整合用抵抗
１１によってとられている。接地電極２６はスルーホー
ルを介して金属ベース３に接続されている。
イン２５、インピーダンス整合用抵抗１１および接地電
極２６の形成された配線基板２４が搭載されている。ス
トリップライン２５は、端子配線棚部８上に形成された
信号入力ライン１０とともに外部駆動回路にインピーダ
ンス整合されており、ストリップライン２５と、高々数
Ωのインピーダンスしかない半導体レーザ素子との間の
整合は、両者間に設けられたインピーダンス整合用抵抗
１１によってとられている。接地電極２６はスルーホー
ルを介して金属ベース３に接続されている。
【００１０】半導体レーザ素子１のマウントされたメタ
ライズ層２ａは、ボンディングワイヤ１４によりインピ
ーダンス整合用抵抗１１の一端に接続されており、スト
リップライン２５と信号入力ライン１０との間および配
線基板２４上の接地電極２６と端子配線棚部８ａ上の接
地電極９との間はそれぞれボンディングワイヤ１４によ
り接続されている。またサーミスタ４および光出力モニ
タ素子１３上の端子と端子配線棚部８ｂ上の端子１２と
の間もボンディングワイヤ１４により接続されている。
この従来例は広帯域特性および高い温度制御能力を考慮
して設計されたものであって、上記のように構成された
レーザモジュールでは、制御可能温度差ΔＴとして４５
℃が達成され、２．５Ｇｂ／ｓの通信システムへの適用
が可能となっている。
ライズ層２ａは、ボンディングワイヤ１４によりインピ
ーダンス整合用抵抗１１の一端に接続されており、スト
リップライン２５と信号入力ライン１０との間および配
線基板２４上の接地電極２６と端子配線棚部８ａ上の接
地電極９との間はそれぞれボンディングワイヤ１４によ
り接続されている。またサーミスタ４および光出力モニ
タ素子１３上の端子と端子配線棚部８ｂ上の端子１２と
の間もボンディングワイヤ１４により接続されている。
この従来例は広帯域特性および高い温度制御能力を考慮
して設計されたものであって、上記のように構成された
レーザモジュールでは、制御可能温度差ΔＴとして４５
℃が達成され、２．５Ｇｂ／ｓの通信システムへの適用
が可能となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】次に、高速対応レーザ
装置用の搭載容器に要求される前述の２つの基本性能、
すなわち広帯域特性と温度制御能力の観点から、上述の
従来技術の問題点について言及する。まず、広帯域特性
の点からみると、搭載容器の周波数特性を低下させる最
大の要因が接続配線に存在する寄生インダクタンスであ
るところ、上述した従来例では、端子配線棚部上の信号
入力ラインと配線基板上のストリップラインとの間およ
びインピーダンス整合用抵抗と半導体レーザ素子のマウ
ント電極との間がボンディングワイヤにより接続されて
いるためここに大きな寄生インダクタンスが存在するこ
とになる（５０μｍボンディングワイヤ１ｍｍで約１ｎ
Ｈ）。また、半導体レーザチップの接地側の電極につい
ては、その電流経路が、ボンディングワイヤ−メタライ
ズ層２ｂ−金属ベース３−接地電極２６−ボンディング
ワイヤ−接地電極９、と長くなっており、この経路に係
る寄生インダクタンスも大きくなっている。なお、ボン
ディングワイヤによる寄生インダクタンスを削減するに
はボンディングワイヤを太く、短くすることが有効であ
る。
装置用の搭載容器に要求される前述の２つの基本性能、
すなわち広帯域特性と温度制御能力の観点から、上述の
従来技術の問題点について言及する。まず、広帯域特性
の点からみると、搭載容器の周波数特性を低下させる最
大の要因が接続配線に存在する寄生インダクタンスであ
るところ、上述した従来例では、端子配線棚部上の信号
入力ラインと配線基板上のストリップラインとの間およ
びインピーダンス整合用抵抗と半導体レーザ素子のマウ
ント電極との間がボンディングワイヤにより接続されて
いるためここに大きな寄生インダクタンスが存在するこ
とになる（５０μｍボンディングワイヤ１ｍｍで約１ｎ
Ｈ）。また、半導体レーザチップの接地側の電極につい
ては、その電流経路が、ボンディングワイヤ−メタライ
ズ層２ｂ−金属ベース３−接地電極２６−ボンディング
ワイヤ−接地電極９、と長くなっており、この経路に係
る寄生インダクタンスも大きくなっている。なお、ボン
ディングワイヤによる寄生インダクタンスを削減するに
はボンディングワイヤを太く、短くすることが有効であ
る。
【００１２】一方、冷却能力の点から見ると、通常半導
体レーザ素子を２５℃の一定温度で動作させるので、周
囲温度〜ケース温度が７０℃まで上昇したときにも正常
動作を保証できるようにするためには、制御可能温度差
ΔＴとして４５℃の冷却能力が最低限必要となる。冷却
能力を制限する要因としては、 （１）電子冷却素子上の発熱源の存在 （２）ボンディングワイヤを介したケースからの熱の還
流 （３）電子冷却素子に負荷される熱容量 が挙げられるが、この内（１）および（２）の要因は特
に大きな影響を持つ。
体レーザ素子を２５℃の一定温度で動作させるので、周
囲温度〜ケース温度が７０℃まで上昇したときにも正常
動作を保証できるようにするためには、制御可能温度差
ΔＴとして４５℃の冷却能力が最低限必要となる。冷却
能力を制限する要因としては、 （１）電子冷却素子上の発熱源の存在 （２）ボンディングワイヤを介したケースからの熱の還
流 （３）電子冷却素子に負荷される熱容量 が挙げられるが、この内（１）および（２）の要因は特
に大きな影響を持つ。
【００１３】（１）についてみるに、従来例ではレーザ
素子の他にインピーダンス整合用抵抗が電子冷却素子上
に配置されている。インピーダンス整合用抵抗は通常半
導体レーザ素子の数倍の発熱量がある。また従来例で
は、バイアス電圧を信号入力ライン以外のバイアス供給
回路から供給する場合にはバイアス抵抗をも電子冷却素
子上に配置していた。（２）については、電子冷却素子
上のブロックと端子配線棚部８ａ、８ｂとの間を７個所
でボンディングワイヤにて接続していた。ここで、ボン
ディングワイヤによる熱の還流を抑えるには、これを長
く細くすることによって熱抵抗を大きくする方法が考え
られる。しかし、この手段を採用した場合にはフライン
グワイヤ部において大きな寄生インダクタンスを持つこ
ととなりレーザ装置の高周波特性が劣化する。すなわ
ち、冷却素子上の機能素子とリード端子との間を、広帯
域特性を考慮して寄生インダクタンスが十分に小さくな
るように接続した場合には、結果的に熱抵抗の小さい接
続となり、冷却能力を制限してしまう。逆に、冷却能力
を優先した接続を行うと寄生インダクタンスを増加させ
帯域を制限することとなる。すなわち、２つの基本性能
はトレードオフの関係にある。
素子の他にインピーダンス整合用抵抗が電子冷却素子上
に配置されている。インピーダンス整合用抵抗は通常半
導体レーザ素子の数倍の発熱量がある。また従来例で
は、バイアス電圧を信号入力ライン以外のバイアス供給
回路から供給する場合にはバイアス抵抗をも電子冷却素
子上に配置していた。（２）については、電子冷却素子
上のブロックと端子配線棚部８ａ、８ｂとの間を７個所
でボンディングワイヤにて接続していた。ここで、ボン
ディングワイヤによる熱の還流を抑えるには、これを長
く細くすることによって熱抵抗を大きくする方法が考え
られる。しかし、この手段を採用した場合にはフライン
グワイヤ部において大きな寄生インダクタンスを持つこ
ととなりレーザ装置の高周波特性が劣化する。すなわ
ち、冷却素子上の機能素子とリード端子との間を、広帯
域特性を考慮して寄生インダクタンスが十分に小さくな
るように接続した場合には、結果的に熱抵抗の小さい接
続となり、冷却能力を制限してしまう。逆に、冷却能力
を優先した接続を行うと寄生インダクタンスを増加させ
帯域を制限することとなる。すなわち、２つの基本性能
はトレードオフの関係にある。
【００１４】（３）の要因については、上述の従来例で
は金属ベース上に光出力モニタ素子および配線基板が搭
載されており、その分金属ベースの面積も広くなされて
おり、冷却素子にかかる負荷の増加を助長している。な
お、この点に対処してモニタ素子を金属ベース上から除
去して電子冷却素子から熱的に分離したブロック上に設
けるようにすることは実願昭６１−８４９６５号（実開
昭６２−１９６３７０号）において提案されている。
は金属ベース上に光出力モニタ素子および配線基板が搭
載されており、その分金属ベースの面積も広くなされて
おり、冷却素子にかかる負荷の増加を助長している。な
お、この点に対処してモニタ素子を金属ベース上から除
去して電子冷却素子から熱的に分離したブロック上に設
けるようにすることは実願昭６１−８４９６５号（実開
昭６２−１９６３７０号）において提案されている。
【００１５】したがって、本発明の目的とするところ
は、第１に、半導体レーザ素子を駆動する回路での寄生
インダクタンスを削減して広帯域の周波数応答特性を実
現することであり、第２に、高い温度処理能力を備える
ようにして広範囲な温度変化の環境下においても使用可
能な半導体レーザ装置を提供しうるようにすることであ
る。すなわち、本発明は、１０Ｇｂ／ｓ、制御可能温度
差ΔＴが５５℃の通信システムに適用可能な半導体レー
ザ装置を提供しようとするものである。
は、第１に、半導体レーザ素子を駆動する回路での寄生
インダクタンスを削減して広帯域の周波数応答特性を実
現することであり、第２に、高い温度処理能力を備える
ようにして広範囲な温度変化の環境下においても使用可
能な半導体レーザ装置を提供しうるようにすることであ
る。すなわち、本発明は、１０Ｇｂ／ｓ、制御可能温度
差ΔＴが５５℃の通信システムに適用可能な半導体レー
ザ装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、半導体レーザ素子（１）と感熱素子（４）とが電
子冷却素子（５）上に載置された金属ベース（３）上に
搭載され、前記半導体レーザ素子が信号入力ライン（１
０）およびインピーダンス整合素子（１１）を介して供
給される入力信号によって駆動され、その出力が光出力
モニタ素子（１３）によってモニタされるものであっ
て、前記インピーダンス整合素子と前記光出力モニタ素
子とは前記電子冷却素子から分離された棚部（８）上に
設けられていることを特徴としている。また、前記半導
体レーザ素子は、ヒートシンク（２）を介して前記金属
ベース上に搭載され、該ヒートシンク（２）には、前記
半導体レーザ素子（１）がマウントされるマウント電極
（２ａ）と中継電極（２ｂ）とが形成され、マウント電
極はボンディングワイヤ（１４）を介して前記インピー
ダンス整合素子の一端と接続され、中継電極は前記半導
体レーザ素子の基板表面側電極と前記棚部（８）上に形
成された接地電極（９）とにそれぞれボンディングワイ
ヤ（１４）を介して接続されている。
置は、半導体レーザ素子（１）と感熱素子（４）とが電
子冷却素子（５）上に載置された金属ベース（３）上に
搭載され、前記半導体レーザ素子が信号入力ライン（１
０）およびインピーダンス整合素子（１１）を介して供
給される入力信号によって駆動され、その出力が光出力
モニタ素子（１３）によってモニタされるものであっ
て、前記インピーダンス整合素子と前記光出力モニタ素
子とは前記電子冷却素子から分離された棚部（８）上に
設けられていることを特徴としている。また、前記半導
体レーザ素子は、ヒートシンク（２）を介して前記金属
ベース上に搭載され、該ヒートシンク（２）には、前記
半導体レーザ素子（１）がマウントされるマウント電極
（２ａ）と中継電極（２ｂ）とが形成され、マウント電
極はボンディングワイヤ（１４）を介して前記インピー
ダンス整合素子の一端と接続され、中継電極は前記半導
体レーザ素子の基板表面側電極と前記棚部（８）上に形
成された接地電極（９）とにそれぞれボンディングワイ
ヤ（１４）を介して接続されている。
【００１７】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１の（ａ）は、本発明の金属ベース上の
構成と端子配線棚部の構成および配線を示した平面図で
あり、図１の（ｂ）は、そのＡ−Ａ線の断面図である。
図１で示していない部分の構成は、図３の（ａ）、
（ｂ）に示した従来例のそれと同様であるので図示およ
び重複した説明は省略する。金属ケース６の底面上には
ペルチェ効果素子である電子冷却素子５が載置されてお
り、その上にはレンズ１８を保持する金属ベース３が搭
載されている。
て説明する。図１の（ａ）は、本発明の金属ベース上の
構成と端子配線棚部の構成および配線を示した平面図で
あり、図１の（ｂ）は、そのＡ−Ａ線の断面図である。
図１で示していない部分の構成は、図３の（ａ）、
（ｂ）に示した従来例のそれと同様であるので図示およ
び重複した説明は省略する。金属ケース６の底面上には
ペルチェ効果素子である電子冷却素子５が載置されてお
り、その上にはレンズ１８を保持する金属ベース３が搭
載されている。
【００１８】金属ベース３上には、その表面にメタライ
ズ層２ａ ２ｂが形成されたヒートシンク２が固着され
ており、半導体レーザ素子１はヒートシンク２のメタラ
イズ層２ａ上にマウントされている。金属ベース３上に
は他に半導体レーザ素子に近接してサーミスタ４が搭載
されている。
ズ層２ａ ２ｂが形成されたヒートシンク２が固着され
ており、半導体レーザ素子１はヒートシンク２のメタラ
イズ層２ａ上にマウントされている。金属ベース３上に
は他に半導体レーザ素子に近接してサーミスタ４が搭載
されている。
【００１９】金属ベース３の外側には、平面形状が概略
「コ」の字形の、多層配線構造の端子配線棚部８が設け
られている。端子配線棚部８の表面は大部分接地電極９
で覆われており、接地電極の形成されていない部分に信
号入力ライン１０、インピーダンス整合用抵抗１１およ
び端子１２が形成されている。信号入力ライン１０は、
接地電極９に囲まれて伝送線路を構成しており、外部駆
動回路の出力インピーダンスに整合されている。インピ
ーダンス整合用抵抗１１は、信号入力ライン１０と半導
体レーザ素子１との間の整合をとるために設けられた抵
抗である。信号入力ライン１０および端子１２はスルー
ホールを介して金属ケース側面に植設されたリード端子
７に接続されている。また、接地電極９は、メッキ金属
により直接金属ケース６に接続されている。
「コ」の字形の、多層配線構造の端子配線棚部８が設け
られている。端子配線棚部８の表面は大部分接地電極９
で覆われており、接地電極の形成されていない部分に信
号入力ライン１０、インピーダンス整合用抵抗１１およ
び端子１２が形成されている。信号入力ライン１０は、
接地電極９に囲まれて伝送線路を構成しており、外部駆
動回路の出力インピーダンスに整合されている。インピ
ーダンス整合用抵抗１１は、信号入力ライン１０と半導
体レーザ素子１との間の整合をとるために設けられた抵
抗である。信号入力ライン１０および端子１２はスルー
ホールを介して金属ケース側面に植設されたリード端子
７に接続されている。また、接地電極９は、メッキ金属
により直接金属ケース６に接続されている。
【００２０】端子配線棚部８の接地電極９上には光出力
モニタ素子１３が搭載されている。光出力モニタ素子１
３およびサーミスタ４の端子はボンディングワイヤ１４
を介して端子配線棚部８上の端子１２に接続されてい
る。ヒートシンク２のメタライズ層２ａ、２ｂは、ボン
ディングワイヤ１４によりそれぞれインピーダンス整合
用素子１１の一端と接地電極９とに接続され、また半導
体レーザ素子１の基板表面側電極（ｐ側電極）はボンデ
ィングワイヤ１４を介してメタライズ層２ｂに接続され
ている。
モニタ素子１３が搭載されている。光出力モニタ素子１
３およびサーミスタ４の端子はボンディングワイヤ１４
を介して端子配線棚部８上の端子１２に接続されてい
る。ヒートシンク２のメタライズ層２ａ、２ｂは、ボン
ディングワイヤ１４によりそれぞれインピーダンス整合
用素子１１の一端と接地電極９とに接続され、また半導
体レーザ素子１の基板表面側電極（ｐ側電極）はボンデ
ィングワイヤ１４を介してメタライズ層２ｂに接続され
ている。
【００２１】このように構成されたレーザモジュールを
帯域の観点から上述の従来例と比較すると、従来例では
信号ラインに２個所存在していたボンディングワイヤが
１個所となり信号ラインに係る寄生インダクタンスが約
１／２に削減されている。また、半導体レーザ素子から
ケース接地電極までの経路が中継端子（メタライズ層２
ｂ）を介してのボンディングワイヤのみとなり、従来例
でのボンディングワイヤ−金属ベース−配線基板の接地
電極−ボンディングワイヤの経路に比べ格段に短くな
り、信号経路側と同様に寄生インダクタンスは削減され
ている。実際、本実施例の小信号周波数応答特性は、従
来例でｆ＝４ＧＨｚ付近において観測されていたディッ
プが消え、より高域までフラットになり、３ｄＢ低下す
る周波数を１０ＧＨｚ程度とすることができた。
帯域の観点から上述の従来例と比較すると、従来例では
信号ラインに２個所存在していたボンディングワイヤが
１個所となり信号ラインに係る寄生インダクタンスが約
１／２に削減されている。また、半導体レーザ素子から
ケース接地電極までの経路が中継端子（メタライズ層２
ｂ）を介してのボンディングワイヤのみとなり、従来例
でのボンディングワイヤ−金属ベース−配線基板の接地
電極−ボンディングワイヤの経路に比べ格段に短くな
り、信号経路側と同様に寄生インダクタンスは削減され
ている。実際、本実施例の小信号周波数応答特性は、従
来例でｆ＝４ＧＨｚ付近において観測されていたディッ
プが消え、より高域までフラットになり、３ｄＢ低下す
る周波数を１０ＧＨｚ程度とすることができた。
【００２２】次に、冷却能力の観点から比較してみる
と、本実施例では半導体レーザ素子の数倍程度発熱する
インピーダンス整合回路が端子配線棚部に配置されてお
り、電子冷却素子上の発熱源が従来の２つから１つとな
っている。また、電子冷却素子上の機能素子と配線棚部
を結ぶボンディングワイヤが従来の７個所から４個所に
なりケースからの熱の還流経路が約１／２に減少してい
る。加えて本実施例では電子冷却素子上の部品のトータ
ルの熱容量が減少している。その結果、本実施例の冷却
能力は、制御可能温度差ΔＴにおいて従来の４５℃から
５５℃へと改善されている。
と、本実施例では半導体レーザ素子の数倍程度発熱する
インピーダンス整合回路が端子配線棚部に配置されてお
り、電子冷却素子上の発熱源が従来の２つから１つとな
っている。また、電子冷却素子上の機能素子と配線棚部
を結ぶボンディングワイヤが従来の７個所から４個所に
なりケースからの熱の還流経路が約１／２に減少してい
る。加えて本実施例では電子冷却素子上の部品のトータ
ルの熱容量が減少している。その結果、本実施例の冷却
能力は、制御可能温度差ΔＴにおいて従来の４５℃から
５５℃へと改善されている。
【００２３】図２は、本発明の第２の実施例の主要部を
示す平面図である。第１の実施例では、高周波信号を半
導体レーザ素子をしきい値近傍までバイアスするための
直流成分に重畳させた信号がリード端子７の信号入力端
子に印加される構造となっていたが、本実施例では、バ
イアスを与える回路を別に設け、信号入力端子には高周
波信号のみを与える回路構成となっている。バイアス電
圧はリード端子７の一つに与えられ、端子１２、ボンデ
ィングワイヤ１４、チップインダクタ１６、配線パター
ンおよびバイアス抵抗１５を介して信号入力ライン１０
に印加されている。このバイアス電圧を中継する端子１
２は、一端が接地されたチップコンデンサ１７の他端に
ボンディングワイヤにより接続されている。
示す平面図である。第１の実施例では、高周波信号を半
導体レーザ素子をしきい値近傍までバイアスするための
直流成分に重畳させた信号がリード端子７の信号入力端
子に印加される構造となっていたが、本実施例では、バ
イアスを与える回路を別に設け、信号入力端子には高周
波信号のみを与える回路構成となっている。バイアス電
圧はリード端子７の一つに与えられ、端子１２、ボンデ
ィングワイヤ１４、チップインダクタ１６、配線パター
ンおよびバイアス抵抗１５を介して信号入力ライン１０
に印加されている。このバイアス電圧を中継する端子１
２は、一端が接地されたチップコンデンサ１７の他端に
ボンディングワイヤにより接続されている。
【００２４】バイアス回路を高周波信号入力経路とは別
に設ける場合、従来技術ではバイアス抵抗およびチップ
インダクタを金属ベース上に設けていた。本実施例では
これら回路素子を金属ベース上から端子配線棚部側に移
したことにより、熱源の低減（特にバイアス抵抗）、ボ
ンディングワイヤ数の減少および金属ベース上での熱容
量の削減等が達成され、冷却能力が改善される。
に設ける場合、従来技術ではバイアス抵抗およびチップ
インダクタを金属ベース上に設けていた。本実施例では
これら回路素子を金属ベース上から端子配線棚部側に移
したことにより、熱源の低減（特にバイアス抵抗）、ボ
ンディングワイヤ数の減少および金属ベース上での熱容
量の削減等が達成され、冷却能力が改善される。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザ装置は、電子冷却素子上に半導体レーザ素子とサー
ミスタおよび光学結合系のみを配置し、金属ケース内の
端子配線棚部上に光出力モニタ素子および伝送線路と抵
抗体からなるインピーダンス整合回路を配置する構成と
したので、従来技術では同時に改善することができなか
った広帯域特性および冷却能力の双方を改善することが
でき、現在実用レベルにある２．５Ｇｂ／ｓデジタル通
信システムよりも高速、大容量の通信システムに適用可
能な半導体レーザ装置を提供することができる。
ーザ装置は、電子冷却素子上に半導体レーザ素子とサー
ミスタおよび光学結合系のみを配置し、金属ケース内の
端子配線棚部上に光出力モニタ素子および伝送線路と抵
抗体からなるインピーダンス整合回路を配置する構成と
したので、従来技術では同時に改善することができなか
った広帯域特性および冷却能力の双方を改善することが
でき、現在実用レベルにある２．５Ｇｂ／ｓデジタル通
信システムよりも高速、大容量の通信システムに適用可
能な半導体レーザ装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の主要部の平面図と断面
図。
図。
【図２】本発明の第２の実施例の主要部の平面図。
【図３】従来の半導体レーザ装置の構造を示す平面図と
断面図。
断面図。
【図４】従来例の主要部の平面図。
１ 半導体レーザ素子 ２ ヒートシンク ２ａ、２ｂ メタライズ層 ３ 金属ベース ３ａ 金属ベース先端部 ４ サーミスタ ５ 電子冷却素子 ６ 金属ケース ７ リード端子 ８、８ａ、８ｂ 端子配線棚部 ９ 接地電極 １０ 信号入力ライン １１ インピーダンス整合用抵抗 １２ 端子 １３ 光出力モニタ素子 １４ ボンディングワイヤ １５ バイアス抵抗 １６ チップインダクタ １７ チップコンデンサ １８ レンズ １９ スライドリング ２０ フェルール ２１ 光ファイバ ２２ 光アイソレータ ２３ 半田 ２４ 配線基板 ２５ ストリップライン ２６ 接地電極
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体レーザ素子と感熱素子とが電子冷
却素子上に載置された金属ベース上に搭載され、前記半
導体レーザ素子が信号入力ラインおよびインピーダンス
整合素子を介して供給される入力信号によって駆動さ
れ、その出力が光出力モニタ素子によってモニタされる
半導体レーザ装置において、前記インピーダンス整合素
子と前記光出力モニタ素子とは前記電子冷却素子から分
離された棚部上に設けられていることを特徴とする半導
体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記半導体レーザ素子は、ヒートシンク
を介して前記金属ベース上に搭載されていることを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記ヒートシンクには、前記半導体レー
ザ素子がマウントされるマウント電極と中継電極とが形
成され、マウント電極はボンディングワイヤを介して前
記インピーダンス整合素子の一端と接続され、中継電極
は前記半導体レーザ素子の基板表面側電極と前記棚部上
に形成された接地電極とにそれぞれボンディングワイヤ
を介して接続されていることを特徴とする請求項２記載
の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記棚部上にはバイアス抵抗が形成され
該バイアス抵抗を介して前記信号入力ラインにはバイア
ス電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載の半
導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112210A JP2500591B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 半導体レ―ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112210A JP2500591B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 半導体レ―ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06318763A JPH06318763A (ja) | 1994-11-15 |
| JP2500591B2 true JP2500591B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=14581016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5112210A Expired - Fee Related JP2500591B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 半導体レ―ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500591B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7463659B2 (en) | 2003-07-09 | 2008-12-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Can-type optical transmitting module utilizing a laser diode with impedance matching resistors |
| CN100502177C (zh) | 2003-10-15 | 2009-06-17 | 三洋电机株式会社 | 双光束半导体激光器 |
| US7317742B2 (en) | 2004-02-19 | 2008-01-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical sub-assembly having a thermo-electric cooler and an optical transceiver using the optical sub-assembly |
| JP5180176B2 (ja) * | 2009-11-19 | 2013-04-10 | 日本電信電話株式会社 | Ｔｏ−ｃａｎ型ｔｏｓａモジュール |
| JP6376377B2 (ja) * | 2014-05-30 | 2018-08-22 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光学装置 |
| JP6497980B2 (ja) * | 2015-03-04 | 2019-04-10 | 日本オクラロ株式会社 | 光送信モジュール及び光送受信モジュール |
| JP2018074057A (ja) * | 2016-11-01 | 2018-05-10 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体レーザキャリア組立体、光半導体装置、及び光半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP5112210A patent/JP2500591B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06318763A (ja) | 1994-11-15 |
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