JP2728104B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
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- JP2728104B2 JP2728104B2 JP3186687A JP18668791A JP2728104B2 JP 2728104 B2 JP2728104 B2 JP 2728104B2 JP 3186687 A JP3186687 A JP 3186687A JP 18668791 A JP18668791 A JP 18668791A JP 2728104 B2 JP2728104 B2 JP 2728104B2
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- inductor
- laser module
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ駆動用の
信号ラインとバイアス回路を内蔵した半導体レーザモジ
ュールに関し、特に、高速光通信システム用光源として
用いられる半導体レーザモジュールに関する。
信号ラインとバイアス回路を内蔵した半導体レーザモジ
ュールに関し、特に、高速光通信システム用光源として
用いられる半導体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザモジュールの側面図
を図４に示す。
を図４に示す。
【０００３】図４を参照して、半導体レーザ１、レーザ
光モニタ用フォトダイオード４、光ファイバ６への結合
用レンズ３、および、レーザ温度モニタ用サーミスタ２
はキャリア５に搭載されている。
光モニタ用フォトダイオード４、光ファイバ６への結合
用レンズ３、および、レーザ温度モニタ用サーミスタ２
はキャリア５に搭載されている。
【０００４】チップインダクタ８を半田固定するセラミ
ック基板９は、キャリア５にロウ付け固定されている。
ック基板９は、キャリア５にロウ付け固定されている。
【０００５】キャリア保持ブロック１０は低熱伝導率、
かつ、高誘電率の材料の一端面（上面）に金属板がロウ
付けされ、他端面（下面）がメタライズされており、そ
の他端面（下面）が気密パッケージ７の底面にロウ付け
されて一体構成になっている。レーザ搭載キャリア５は
その底面をキャリア保持ブロック１０の一端面（上面）
に密着され、ＹＡＧレーザ（イットリウム・アルミニウ
ム・ガーネットレーザ）により溶接固定されている。
かつ、高誘電率の材料の一端面（上面）に金属板がロウ
付けされ、他端面（下面）がメタライズされており、そ
の他端面（下面）が気密パッケージ７の底面にロウ付け
されて一体構成になっている。レーザ搭載キャリア５は
その底面をキャリア保持ブロック１０の一端面（上面）
に密着され、ＹＡＧレーザ（イットリウム・アルミニウ
ム・ガーネットレーザ）により溶接固定されている。
【０００６】ペルチェ素子からなる電子冷却器１３は、
電子冷却器１３の底面に低融点半田Ｂ１５（例えば、融
点１４３℃）を施し、半田を溶融した後冷却することに
よりメタライズされた気密パッケージ７に固定されてい
る。また、キャリア５はメタライズが施されており、電
子冷却器１３の上面に低融点半田Ａ１４（例えば、融点
１１７℃）を施し、半田を溶融した後冷却することによ
って電子冷却器１３の上面に固定されている。
電子冷却器１３の底面に低融点半田Ｂ１５（例えば、融
点１４３℃）を施し、半田を溶融した後冷却することに
よりメタライズされた気密パッケージ７に固定されてい
る。また、キャリア５はメタライズが施されており、電
子冷却器１３の上面に低融点半田Ａ１４（例えば、融点
１１７℃）を施し、半田を溶融した後冷却することによ
って電子冷却器１３の上面に固定されている。
【０００７】キャリア５に搭載されたレーザ光モニタ用
フォトダイオード４、および、レーザ温度モニタ用サー
ミスタ２の各端子は、気密パッケージ７の各ステッチに
図５に示すように接続される。
フォトダイオード４、および、レーザ温度モニタ用サー
ミスタ２の各端子は、気密パッケージ７の各ステッチに
図５に示すように接続される。
【０００８】高速かつ高光出力が要求される半導体レー
ザモジュールでは信号用ラインとバイアス用ラインを別
に設け、信号用ラインには駆動回路とのインピーダンス
整合のための抵抗を配置する構成が用いられる。図５の
半導体レーザモジュールでは半導体レーザ１を駆動する
ための信号系ラインとして、半導体レーザ１は５０Ω系
に設計されたマイクロストリップラインＡ１７にボンデ
ィングワイヤＡ１６によって接続される。そして、マイ
クロストリップラインＡ１７（５０Ω系）はインピーダ
ンス整合用薄膜抵抗１８を介しマイクロストリップライ
ンＢ１９（５０Ω系）と接続し、さらに、ボンディング
ワイヤＢ２０によって５０Ω系マイクロストリップライ
ンに設計されたステッチＡ２５に接続される。
ザモジュールでは信号用ラインとバイアス用ラインを別
に設け、信号用ラインには駆動回路とのインピーダンス
整合のための抵抗を配置する構成が用いられる。図５の
半導体レーザモジュールでは半導体レーザ１を駆動する
ための信号系ラインとして、半導体レーザ１は５０Ω系
に設計されたマイクロストリップラインＡ１７にボンデ
ィングワイヤＡ１６によって接続される。そして、マイ
クロストリップラインＡ１７（５０Ω系）はインピーダ
ンス整合用薄膜抵抗１８を介しマイクロストリップライ
ンＢ１９（５０Ω系）と接続し、さらに、ボンディング
ワイヤＢ２０によって５０Ω系マイクロストリップライ
ンに設計されたステッチＡ２５に接続される。
【０００９】また、半導体レーザ１を駆動するためのバ
イアス回路として、ボンディングワイヤＡ１６によって
半導体レーザ１と接続されたマイクロストリップライン
Ａ１７はボンディングワイヤＣ２１によってインダクタ
用パッドＡ２２に接続される。そして、チップインダク
タ８を介してインダクタ用パッドＢ２３に接続され、さ
らに、ボンディングワイヤＤ２４によってステッチＢ２
６に接続される。
イアス回路として、ボンディングワイヤＡ１６によって
半導体レーザ１と接続されたマイクロストリップライン
Ａ１７はボンディングワイヤＣ２１によってインダクタ
用パッドＡ２２に接続される。そして、チップインダク
タ８を介してインダクタ用パッドＢ２３に接続され、さ
らに、ボンディングワイヤＤ２４によってステッチＢ２
６に接続される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザモ
ジュール（図４）の気密パッケージ全体を含めた電気的
な等価回路は図６で示される。
ジュール（図４）の気密パッケージ全体を含めた電気的
な等価回路は図６で示される。
【００１１】図６において、一点鎖線内は、半導体レー
ザの等価回路を、また、二点鎖線内は、インダクタの等
価回路を、また、破線は、バイアス回路を表す。
ザの等価回路を、また、二点鎖線内は、インダクタの等
価回路を、また、破線は、バイアス回路を表す。
【００１２】このように、半導体レーザ１のアノードは
ボンディングワイヤの寄生インダクタンスＬW2、キャリ
ア保持ブロックの寄生容量Ｃh1＋抵抗Ｒh1、および、電
子冷却器１３のインピーダンスＺPとの並列回路によっ
て電気的に接地される。
ボンディングワイヤの寄生インダクタンスＬW2、キャリ
ア保持ブロックの寄生容量Ｃh1＋抵抗Ｒh1、および、電
子冷却器１３のインピーダンスＺPとの並列回路によっ
て電気的に接地される。
【００１３】また、半導体レーザ１のカソードは５０Ω
系に設計されたマイクロストリップラインＭＳＬ１にボ
ンディングワイヤのインダクタンスＬW1によって接続さ
れる。そして、マイクロストリップラインＭＳＬ２はイ
ンピーダンス整合用薄膜抵抗Ｒ1 を介しマイクロストリ
ップラインＭＳＬ３と接続し、さらに、ボンディングワ
イヤのインダクタンスＬW4によってＭＳＬ３（ステッチ
Ａ）に接続され、信号源ＳＩＧ（ＲS ＝５０Ω）に接続
される。
系に設計されたマイクロストリップラインＭＳＬ１にボ
ンディングワイヤのインダクタンスＬW1によって接続さ
れる。そして、マイクロストリップラインＭＳＬ２はイ
ンピーダンス整合用薄膜抵抗Ｒ1 を介しマイクロストリ
ップラインＭＳＬ３と接続し、さらに、ボンディングワ
イヤのインダクタンスＬW4によってＭＳＬ３（ステッチ
Ａ）に接続され、信号源ＳＩＧ（ＲS ＝５０Ω）に接続
される。
【００１４】そして、バイアス回路として、マイクロス
トリップラインＭＳＬ１はボンディングワイヤのインダ
クタンスＬW4によって二点鎖線内の等価回路で表される
インダクタに接続される。そして、ボンディングワイヤ
のインダクタンスＬW5によってＭＳＬ４（ステッチＢ）
に接続される。このとき、インダクタ用の２つのパッド
は寄生容量ＣP1、ＣP2で表され、図４においてメタライ
ズしたインダクタ用パッドの面積Ｓを３mm2 、セラミッ
ク基板の比誘電率εを９．６、厚さｔを０．５mmとした
ときＣP1（＝ＣP2）＝０．５０７pFとなる。
トリップラインＭＳＬ１はボンディングワイヤのインダ
クタンスＬW4によって二点鎖線内の等価回路で表される
インダクタに接続される。そして、ボンディングワイヤ
のインダクタンスＬW5によってＭＳＬ４（ステッチＢ）
に接続される。このとき、インダクタ用の２つのパッド
は寄生容量ＣP1、ＣP2で表され、図４においてメタライ
ズしたインダクタ用パッドの面積Ｓを３mm2 、セラミッ
ク基板の比誘電率εを９．６、厚さｔを０．５mmとした
ときＣP1（＝ＣP2）＝０．５０７pFとなる。
【００１５】従来の半導体レーザモジュールではバイア
ス回路内の寄生容量ＣP1、ＣP2、Ｃb 、マイクロストリ
ップライン（ステッチ）ＭＳＬ４によって図７に示すよ
うに小信号周波数特性が劣化するという問題点がある。
ス回路内の寄生容量ＣP1、ＣP2、Ｃb 、マイクロストリ
ップライン（ステッチ）ＭＳＬ４によって図７に示すよ
うに小信号周波数特性が劣化するという問題点がある。
【００１６】本発明の目的は、小信号周波数特性の帯域
制限を大幅に改善することができる半導体レーザモジュ
ールを提供することにある。
制限を大幅に改善することができる半導体レーザモジュ
ールを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
レーザと、光ファイバと、前記半導体レーザから出射さ
れた光を前記光ファイバに結合する結合手段とを有し、
気密パッケージ内に少なくとも前記半導体レーザと半導
体レーザ駆動用のバイアス回路を設けた誘電体基板を有
する半導体レーザモジュールにおいて、前記バイアス回
路にはインダクタが備えられており、前記インダクタが
搭載された誘電体基板と、前記半導体レーザが搭載され
たレーザ搭載用キャリアと、前記誘電体基板を前記レー
ザ搭載用キャリアに固定して前記誘電体基板と前記レー
ザ搭載用キャリアとともに前記インダクタに対応して前
記誘電体基板の下側に空洞部を形成する基板固定ブロッ
クとを有することを特徴とする半導体レーザモジュール
が得られる。
レーザと、光ファイバと、前記半導体レーザから出射さ
れた光を前記光ファイバに結合する結合手段とを有し、
気密パッケージ内に少なくとも前記半導体レーザと半導
体レーザ駆動用のバイアス回路を設けた誘電体基板を有
する半導体レーザモジュールにおいて、前記バイアス回
路にはインダクタが備えられており、前記インダクタが
搭載された誘電体基板と、前記半導体レーザが搭載され
たレーザ搭載用キャリアと、前記誘電体基板を前記レー
ザ搭載用キャリアに固定して前記誘電体基板と前記レー
ザ搭載用キャリアとともに前記インダクタに対応して前
記誘電体基板の下側に空洞部を形成する基板固定ブロッ
クとを有することを特徴とする半導体レーザモジュール
が得られる。
【００１８】
【実施例】次に本発明の半導体レーザモジュールについ
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１９】図１は、本発明の半導体レーザモジュール
の一実施例である。半導体レーザ１、レーザ光モニタ用
フォトダイオード４、光ファイバ６への結合用レンズ
３、および、レーザ温度モニタ用サーミスタ２はキャリ
ア５に搭載されている。
の一実施例である。半導体レーザ１、レーザ光モニタ用
フォトダイオード４、光ファイバ６への結合用レンズ
３、および、レーザ温度モニタ用サーミスタ２はキャリ
ア５に搭載されている。
【００２０】チップインダクタ８はセラミック基板９半
田固定されている。基板固定ブロック１１はメタライズ
された金属からなり、上面をセラミック基板９の下面に
おいてチップインダクタ８用パッドの下部を除く部分
に、また、基板固定ブロック１１の下面をレーザ搭載キ
ャリア５にロウ付けされ、チップインダクタ８、およ
び、パッドとレーザ搭載キャリア５の間が空洞になるよ
うな一体構成とされている。
田固定されている。基板固定ブロック１１はメタライズ
された金属からなり、上面をセラミック基板９の下面に
おいてチップインダクタ８用パッドの下部を除く部分
に、また、基板固定ブロック１１の下面をレーザ搭載キ
ャリア５にロウ付けされ、チップインダクタ８、およ
び、パッドとレーザ搭載キャリア５の間が空洞になるよ
うな一体構成とされている。
【００２１】本実施例の半導体レーザモジュール（図
１）の気密パッケージ全体を含めた電気的な等価回路は
図２で示される。
１）の気密パッケージ全体を含めた電気的な等価回路は
図２で示される。
【００２２】図２において、一点鎖線内は、半導体レー
ザの等価回路を、また、二点鎖線内は、インダクタの等
価回路を表す。
ザの等価回路を、また、二点鎖線内は、インダクタの等
価回路を表す。
【００２３】半導体レーザ１を駆動するバイアス回路と
して、マイクロストリップラインＭＳＬ１はボンディン
グワイヤのインダクタンスＬW4によって二点鎖線内の等
価回路で表されるインダクタに接続される。そして、ボ
ンディングワイヤのインダクタンスＬW5によってＭＳＬ
４（ステッチＢ）に接続される。このとき、インダクタ
用のパッドの寄生容量Ｃtotal はセラミック基板部の容
量ＣP1と空気層（空洞部）の容量ＣP3の直列回路とな
り、１／Ｃtotal ＝１／ＣP1＋１／ＣP3で表される。図
１においてメタライズしたインダクタ用パッドの面積Ｓ
を３mm2 、セラミック基板の比誘電率εを９．６、厚さ
ｔを０．５mm、空洞部の高さを２mmとしたときインダク
タ用パッド１個あたりの寄生容量はＣtotal ＝０．０１
３pFとなる。 このようにバイアス回路内のインダクタ
固定用のセラミック基板とレーザ搭載キャリアとの間に
空洞部を設けることによりバイアス回路内の寄生容量を
大幅に低減でき、図３に示すように小信号周波数特性を
−３dBの周波数帯域として３．２GHz となり、図７に示
した従来の半導体レーザモジュールの周波数帯域２．６
GHz に対し、大幅に改善できる。
して、マイクロストリップラインＭＳＬ１はボンディン
グワイヤのインダクタンスＬW4によって二点鎖線内の等
価回路で表されるインダクタに接続される。そして、ボ
ンディングワイヤのインダクタンスＬW5によってＭＳＬ
４（ステッチＢ）に接続される。このとき、インダクタ
用のパッドの寄生容量Ｃtotal はセラミック基板部の容
量ＣP1と空気層（空洞部）の容量ＣP3の直列回路とな
り、１／Ｃtotal ＝１／ＣP1＋１／ＣP3で表される。図
１においてメタライズしたインダクタ用パッドの面積Ｓ
を３mm2 、セラミック基板の比誘電率εを９．６、厚さ
ｔを０．５mm、空洞部の高さを２mmとしたときインダク
タ用パッド１個あたりの寄生容量はＣtotal ＝０．０１
３pFとなる。 このようにバイアス回路内のインダクタ
固定用のセラミック基板とレーザ搭載キャリアとの間に
空洞部を設けることによりバイアス回路内の寄生容量を
大幅に低減でき、図３に示すように小信号周波数特性を
−３dBの周波数帯域として３．２GHz となり、図７に示
した従来の半導体レーザモジュールの周波数帯域２．６
GHz に対し、大幅に改善できる。
【００２４】本実施例ではインダクタ固定用基板として
セラミック基板を用いたがこれに限られることはなく、
また、インダクタもチップインダクタに限られることは
ない。
セラミック基板を用いたがこれに限られることはなく、
また、インダクタもチップインダクタに限られることは
ない。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザモジュールでは、バイアス回路内のインダクタ固定
部分に対応して誘電体基板の下側に空洞部を設けるよう
にしたから、変調特性を大幅に改善できるという効果が
ある。
ーザモジュールでは、バイアス回路内のインダクタ固定
部分に対応して誘電体基板の下側に空洞部を設けるよう
にしたから、変調特性を大幅に改善できるという効果が
ある。
【図１】本発明の半導体レーザモジュールの一実施例を
示す図である。
示す図である。
【図２】図１に示す半導体レーザモジュールの等価回路
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の半導体レーザモジュールにおける小信
号周波数特性の一例を示す図である。
号周波数特性の一例を示す図である。
【図４】従来の半導体レーザモジュールを示す図であ
る。
る。
【図５】図４に示す半導体レーザモジュールの内部接続
を示す図である。
を示す図である。
【図６】図４に示す半導体レーザモジュールの等価回路
を示す図である。
を示す図である。
【図７】従来の半導体レーザモジュールにおける小信号
周波数特性の一例を示す図である。
周波数特性の一例を示す図である。
１ 半導体レーザ ２ サーミスタ ３ レンズ ４ モニタ用フォトダイオード ５ レーザ搭載キャリア ６ 光ファイバ ７ 気密パッケージ ８ インダクタ ９ セラミック基板 １０ キャリア保持ブロック １１ 基板固定ブロック １２ 空洞部 １３ 電子冷却器 １４ 低融点半田Ａ １５ 低融点半田Ｂ １６ ボンディングワイヤＡ １７ マイクロストリップラインＡ １８ インピーダンス整合用薄膜抵抗 １９ マイクロストリップラインＢ ２０ ボンディングワイヤＢ ２１ ボンディングワイヤＣ ２２ インダクタ用パッドＡ ２３ インダクタ用パッドＢ ２４ ボンディングワイヤＤ ２５ ステッチＡ ２６ ステッチＢ
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体レーザと、光ファイバと、前記半
導体レーザから出射された光を前記光ファイバに結合す
る結合手段とを有し、気密パッケージ内に少なくとも前
記半導体レーザと半導体レーザ駆動用のバイアス回路を
設けた誘電体基板を有する半導体レーザモジュールにお
いて、前記バイアス回路にはインダクタが備えられてお
り、前記インダクタが搭載された誘電体基板と、前記半
導体レーザが搭載されたレーザ搭載用キャリアと、前記
誘電体基板を前記レーザ搭載用キャリアに固定して前記
誘電体基板と前記レーザ搭載用キャリアとともに前記イ
ンダクタに対応して前記誘電体基板の下側に空洞部を形
成する基板固定ブロックとを有することを特徴とする半
導体レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186687A JP2728104B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186687A JP2728104B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 半導体レーザモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537062A JPH0537062A (ja) | 1993-02-12 |
| JP2728104B2 true JP2728104B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=16192884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3186687A Expired - Fee Related JP2728104B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2728104B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009026835A (ja) * | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザモジュール及びこれを備えた半導体レーザモジュール装置 |
| JP5707732B2 (ja) * | 2010-05-12 | 2015-04-30 | 住友電気工業株式会社 | 光半導体装置 |
| JP6958098B2 (ja) | 2017-08-10 | 2021-11-02 | 住友電気工業株式会社 | 光モジュール |
| JP2021180296A (ja) | 2020-05-15 | 2021-11-18 | 住友電気工業株式会社 | 光半導体装置、光送信モジュール及び光トランシーバ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03242986A (ja) * | 1990-02-21 | 1991-10-29 | Hitachi Ltd | 半導体レーザモジュール |
| JPH04225587A (ja) * | 1990-12-27 | 1992-08-14 | Fujitsu Ltd | 光送信モジュール |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP3186687A patent/JP2728104B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0537062A (ja) | 1993-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971112 |
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