JP2917606B2 - レーザダイオードモジュール - Google Patents
レーザダイオードモジュールInfo
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- JP2917606B2 JP2917606B2 JP3249248A JP24924891A JP2917606B2 JP 2917606 B2 JP2917606 B2 JP 2917606B2 JP 3249248 A JP3249248 A JP 3249248A JP 24924891 A JP24924891 A JP 24924891A JP 2917606 B2 JP2917606 B2 JP 2917606B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバ通信等に
おいて、電気信号を光信号に変換するレーザダイオード
モジュールに関するものである。
おいて、電気信号を光信号に変換するレーザダイオード
モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、例えば、ＨＩＲＯＹＵＫＩ
ＮＡＫＡＮＯらによって‘Dual-In-Line Laser Diode M
odule for Fiber-Optic Transmission up to 4Gbit／
s”JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL,LT-5,NO.1
0，OCTOBER 1987 に示されたレーザダイオードモジュー
ルの構成説明図であり、図１０（ａ）はレーザダイオー
ドモジュールの内部構成を示す平面図、図１０（ｂ）は
Ａ−Ａ断面における断面図である。図において、１はレ
ーザダイオード、２は温度検出手段であるサーミスタ
（温度により電気抵抗値が変る半導体素子）であり、３
はレーザダイオード１とサーミスタ２が設けられている
チップキャリア、４はレーザダイオード１を冷却または
加熱するための熱電素子、５は先端が曲面加工されてい
てレーザダイオード１の前面出射光を集光して出力する
光ファイバ、６は電気端子を備えたデュアルインライン
形気密容器、７はレーザダイオード１と接続されている
電気端子である。
ＮＡＫＡＮＯらによって‘Dual-In-Line Laser Diode M
odule for Fiber-Optic Transmission up to 4Gbit／
s”JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL,LT-5,NO.1
0，OCTOBER 1987 に示されたレーザダイオードモジュー
ルの構成説明図であり、図１０（ａ）はレーザダイオー
ドモジュールの内部構成を示す平面図、図１０（ｂ）は
Ａ−Ａ断面における断面図である。図において、１はレ
ーザダイオード、２は温度検出手段であるサーミスタ
（温度により電気抵抗値が変る半導体素子）であり、３
はレーザダイオード１とサーミスタ２が設けられている
チップキャリア、４はレーザダイオード１を冷却または
加熱するための熱電素子、５は先端が曲面加工されてい
てレーザダイオード１の前面出射光を集光して出力する
光ファイバ、６は電気端子を備えたデュアルインライン
形気密容器、７はレーザダイオード１と接続されている
電気端子である。
【０００３】従来のレーザダイオードモジュールは上記
のように構成されており、レーザダイオード１の前面出
射光は光ファイバ５の先端の集光作用によって光ファイ
バ５に結合され、出力される。また、サーミスタ２の検
出温度が一定となるように熱電素子４の電流が制御さ
れ、周囲温度が変化してもレーザダイオード１は安定に
発光する。
のように構成されており、レーザダイオード１の前面出
射光は光ファイバ５の先端の集光作用によって光ファイ
バ５に結合され、出力される。また、サーミスタ２の検
出温度が一定となるように熱電素子４の電流が制御さ
れ、周囲温度が変化してもレーザダイオード１は安定に
発光する。
【０００４】図１１は従来のレーザダイオードモジュー
ルの温度制御の説明図であり、図１１（ａ）は図１０
（ａ）のＢ−Ｂ断面におけるチップキャリア３への熱流
の経路を示す説明図、図１１（ｂ）はチップキャリア３
への熱流の熱等価回路、図１２はチップキャリア３の温
度分布を示す図である。なお、熱等価回路と電気回路
は、温度が電位に、熱流が電流に、そして熱抵抗が電気
抵抗にそれぞれ対応している。図において、１、２、
３、４、６、および７は図１０と同一のものであり、８
は電気端子７からレーザダイオード１に電流を供給する
リード線、９は熱流を示す矢印、Ｔｐはデュアルインラ
イン形気密容器６の温度、ＴLDはレーザダイオード１の
温度、Ｔthはサーミスタ２の温度、Ｒ1 は電気端子７か
らレーザダイオード１の間の熱抵抗、Ｒ2 はレーザダイ
オード１とサーミスタ２の間の熱抵抗である。
ルの温度制御の説明図であり、図１１（ａ）は図１０
（ａ）のＢ−Ｂ断面におけるチップキャリア３への熱流
の経路を示す説明図、図１１（ｂ）はチップキャリア３
への熱流の熱等価回路、図１２はチップキャリア３の温
度分布を示す図である。なお、熱等価回路と電気回路
は、温度が電位に、熱流が電流に、そして熱抵抗が電気
抵抗にそれぞれ対応している。図において、１、２、
３、４、６、および７は図１０と同一のものであり、８
は電気端子７からレーザダイオード１に電流を供給する
リード線、９は熱流を示す矢印、Ｔｐはデュアルインラ
イン形気密容器６の温度、ＴLDはレーザダイオード１の
温度、Ｔthはサーミスタ２の温度、Ｒ1 は電気端子７か
らレーザダイオード１の間の熱抵抗、Ｒ2 はレーザダイ
オード１とサーミスタ２の間の熱抵抗である。
【０００５】レーザダイオードモジュールの温度制御
は、先に述べたように、サーミスタ２の検出温度が一定
となるように熱電素子４への極性および電流値が制御さ
れ、レーザダイオード１を冷却または加熱し、周囲温度
が変化してもレーザダイオード１の温度はほぼ一定に保
たれるようになっている。例えば、周囲温度がレーザダ
イオード１の設定温度より高くなった場合、周囲温度と
ほぼ同じ温度になったデュアルインライン形気密容器６
からの熱の流入９があるためチップキャリア３の温度が
高くなり、サーミスタ２の検出温度が上る。設定温度と
検出温度の差に応じて熱電素子４への極性および電流値
が決められ、チップキャリア３の温度上昇を打ち消すよ
うに働き、チップキャリア３の温度はほぼ一定に保たれ
るようになっている。
は、先に述べたように、サーミスタ２の検出温度が一定
となるように熱電素子４への極性および電流値が制御さ
れ、レーザダイオード１を冷却または加熱し、周囲温度
が変化してもレーザダイオード１の温度はほぼ一定に保
たれるようになっている。例えば、周囲温度がレーザダ
イオード１の設定温度より高くなった場合、周囲温度と
ほぼ同じ温度になったデュアルインライン形気密容器６
からの熱の流入９があるためチップキャリア３の温度が
高くなり、サーミスタ２の検出温度が上る。設定温度と
検出温度の差に応じて熱電素子４への極性および電流値
が決められ、チップキャリア３の温度上昇を打ち消すよ
うに働き、チップキャリア３の温度はほぼ一定に保たれ
るようになっている。
【０００６】しかしながら、サーミスタ２はサーミスタ
２が固定された位置でのチップキャリア３の温度を検出
しているだけで、レーザダイオード１の温度を正確には
検出していない。これは、チップキャリア３には熱抵抗
があるため周囲温度とレーザダイオード１の設定温度に
差がある場合にはチップキャリア３に温度分布（温度
差）が生じてしまうためである。このためサーミスタ２
の検出温度Ｔthとレーザダイオード１の温度ＴLDが異な
り、レーザダイオード１の温度制御に誤差が生じる。こ
の時に生じる温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例す
る。周囲温度とほぼ同じ温度になったデュアルインライ
ン形気密容器６からの熱の流入経路の中で最も大きなも
のは、山下らによって”電子情報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ
Ｉ Ｖｏｌ．Ｊ７２−Ｃ−ＩＩ Ｎｏ．９ ｐｐ．８４
７−８５３ １９８９年９月”に示されたように、電気
端子７からレーザダイオード１に電流を供給するリード
線８であり、このリード線８の熱抵抗Ｒ1 は約１００°
Ｃ／Ｗ程度である。また、レーザダイオード１とサーミ
スタ２の間の熱抵抗Ｒ2 は約３°Ｃ／Ｗ程度である。チ
ップキャリア３への熱流の熱等価回路として図１１
（ｂ）を考えると、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ
比例して生じるため、図１２に示されるようにサーミス
タ２の検出温度Ｔthとレーザダイオード１の温度ＴLDに
は、デュアルインライン形気密容器６の温度Ｔｐとサー
ミスタ２の温度検出Ｔthの差の３％程度の誤差が生じ
る。レーザダイオード１の設定温度（＝Ｔth）と周囲温
度（＝Ｔｐ）の温度差が３０°Ｃのときには、サーミス
タ２の検出温度Ｔthとレーザダイオード１の温度ＴLDに
は約１°Ｃ程度の誤差が生じるが、直接変調−直線検波
の光通信方式においては、レーザダイオード１の温度が
１°Ｃ程度ずれたとしてもほとんど伝送特性には影響が
ない。
２が固定された位置でのチップキャリア３の温度を検出
しているだけで、レーザダイオード１の温度を正確には
検出していない。これは、チップキャリア３には熱抵抗
があるため周囲温度とレーザダイオード１の設定温度に
差がある場合にはチップキャリア３に温度分布（温度
差）が生じてしまうためである。このためサーミスタ２
の検出温度Ｔthとレーザダイオード１の温度ＴLDが異な
り、レーザダイオード１の温度制御に誤差が生じる。こ
の時に生じる温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例す
る。周囲温度とほぼ同じ温度になったデュアルインライ
ン形気密容器６からの熱の流入経路の中で最も大きなも
のは、山下らによって”電子情報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ
Ｉ Ｖｏｌ．Ｊ７２−Ｃ−ＩＩ Ｎｏ．９ ｐｐ．８４
７−８５３ １９８９年９月”に示されたように、電気
端子７からレーザダイオード１に電流を供給するリード
線８であり、このリード線８の熱抵抗Ｒ1 は約１００°
Ｃ／Ｗ程度である。また、レーザダイオード１とサーミ
スタ２の間の熱抵抗Ｒ2 は約３°Ｃ／Ｗ程度である。チ
ップキャリア３への熱流の熱等価回路として図１１
（ｂ）を考えると、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ
比例して生じるため、図１２に示されるようにサーミス
タ２の検出温度Ｔthとレーザダイオード１の温度ＴLDに
は、デュアルインライン形気密容器６の温度Ｔｐとサー
ミスタ２の温度検出Ｔthの差の３％程度の誤差が生じ
る。レーザダイオード１の設定温度（＝Ｔth）と周囲温
度（＝Ｔｐ）の温度差が３０°Ｃのときには、サーミス
タ２の検出温度Ｔthとレーザダイオード１の温度ＴLDに
は約１°Ｃ程度の誤差が生じるが、直接変調−直線検波
の光通信方式においては、レーザダイオード１の温度が
１°Ｃ程度ずれたとしてもほとんど伝送特性には影響が
ない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ローカル光と
合波して検波するコヒーレント光通信方式においては厳
しい光周波数の制御が必要である。レーザダイオードは
温度が変ると発振波長（光周波数）が変化するという特
性を有しており、レーザダイオード１の温度が１°Ｃ程
度ずれると光周波数が約１０ＧＨｚも変化してしまうた
め、より高精度に温度制御する必要がある。従来のレー
ザダイオードモジュールは、上記のようにサーミスタが
設けられた点でのチップキャリアの温度を検出している
が、チップキャリアには温度分布が生じているため、レ
ーザダイオードの実際の温度は設定温度に対して誤差を
生じ、コヒーレント光通信方式等の高精度にレーザダイ
オードの発振波長（光周波数）を制御する必要がある場
合には適応できないという問題点があった。
合波して検波するコヒーレント光通信方式においては厳
しい光周波数の制御が必要である。レーザダイオードは
温度が変ると発振波長（光周波数）が変化するという特
性を有しており、レーザダイオード１の温度が１°Ｃ程
度ずれると光周波数が約１０ＧＨｚも変化してしまうた
め、より高精度に温度制御する必要がある。従来のレー
ザダイオードモジュールは、上記のようにサーミスタが
設けられた点でのチップキャリアの温度を検出している
が、チップキャリアには温度分布が生じているため、レ
ーザダイオードの実際の温度は設定温度に対して誤差を
生じ、コヒーレント光通信方式等の高精度にレーザダイ
オードの発振波長（光周波数）を制御する必要がある場
合には適応できないという問題点があった。
【０００８】この発明は、このような問題点を解消する
ためになされたもので、レーザダイオードの温度が高精
度に制御され、光周波数の変動が低減されたレーザダイ
オードモジュールを得ることを目的とする。
ためになされたもので、レーザダイオードの温度が高精
度に制御され、光周波数の変動が低減されたレーザダイ
オードモジュールを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、レ
ーザダイオードが設けられたチップキャリアとチップキ
ャリアを冷却または加熱する熱電素子とを内蔵する気密
容器を備えるレーザダイオードモジュールにおいて、上
記チップキャリアの複数箇所に温度検出手段を設け、温
度検出手段により測定した温度と、上記気密容器のチッ
プキャリアへの熱の流入出地点と上記温度検出手段が設
けられたチップキャリアの複数箇所と上記レーザダイオ
ードが設けられたチップキャリアの地点の所定の地点間
の熱抵抗値から、外挿または内挿によりレーザダイオー
ドの温度を求め、それに基づいて上記熱電素子を駆動し
てレーザダイオードの温度制御をするものである。
ーザダイオードが設けられたチップキャリアとチップキ
ャリアを冷却または加熱する熱電素子とを内蔵する気密
容器を備えるレーザダイオードモジュールにおいて、上
記チップキャリアの複数箇所に温度検出手段を設け、温
度検出手段により測定した温度と、上記気密容器のチッ
プキャリアへの熱の流入出地点と上記温度検出手段が設
けられたチップキャリアの複数箇所と上記レーザダイオ
ードが設けられたチップキャリアの地点の所定の地点間
の熱抵抗値から、外挿または内挿によりレーザダイオー
ドの温度を求め、それに基づいて上記熱電素子を駆動し
てレーザダイオードの温度制御をするものである。
【００１０】請求項２の発明では、レーザダイオードが
設けられたチップキャリアとチップキャリアを冷却また
は加熱する熱電素子とを内蔵する気密容器を備えるレー
ザダイオードモジュールにおいて、上記レーザダイオー
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように上記熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度
制御をするものである。
設けられたチップキャリアとチップキャリアを冷却また
は加熱する熱電素子とを内蔵する気密容器を備えるレー
ザダイオードモジュールにおいて、上記レーザダイオー
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように上記熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度
制御をするものである。
【００１１】
【作用】請求項１の発明によれば、チップキャリアの複
数箇所に温度検出手段を設けているため、複数箇所から
得られた温度情報によりチップキャリアの温度分布がわ
かり、上記温度情報と気密容器のチップキャリアへの熱
の流入出地点と温度検出手段が設けられたチップキャリ
アの複数箇所とレーザダイオードが設けられたチップキ
ャリアの地点の所定の地点間の熱抵抗値から、外挿また
は内挿によりレーザダイオードの温度を求めることがで
き、それに基づいて熱電素子を駆動してレーザダイオー
ドの温度制御をするので、温度分布のあるチップキャリ
アに設けられたレーザダイオードの温度を高精度に制御
できる。
数箇所に温度検出手段を設けているため、複数箇所から
得られた温度情報によりチップキャリアの温度分布がわ
かり、上記温度情報と気密容器のチップキャリアへの熱
の流入出地点と温度検出手段が設けられたチップキャリ
アの複数箇所とレーザダイオードが設けられたチップキ
ャリアの地点の所定の地点間の熱抵抗値から、外挿また
は内挿によりレーザダイオードの温度を求めることがで
き、それに基づいて熱電素子を駆動してレーザダイオー
ドの温度制御をするので、温度分布のあるチップキャリ
アに設けられたレーザダイオードの温度を高精度に制御
できる。
【００１２】請求項２の発明によれば、レーザダイオー
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御
をすることにより、レーザダイオードを設定温度に制御
することができ、レーザダイオードの温度を容易に高精
度に制御できる。
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御
をすることにより、レーザダイオードを設定温度に制御
することができ、レーザダイオードの温度を容易に高精
度に制御できる。
【００１３】
【実施例】実施例１． 図１はこの発明によるレーザダイオードモジュールの一
実施例の構成説明図であり、図１（ａ）はレーザダイオ
ードモジュールの内部構成を示す平面図、図１（ｂ）は
Ａ−Ａ断面における断面図である。図において、２ａ、
２ｂはサーミスタ、１０はリード線８の中継用電極であ
り、１〜９は図１０および図１１に示した従来のレーザ
ダイオードモジュールにおける符号と同様のものであ
る。この実施例では２つのサーミスタ２ａ、２ｂをチッ
プキャリア３の中継用電極１０とレーザダイオード１を
結ぶ線に沿った位置に設けた場合を例として説明する。
実施例の構成説明図であり、図１（ａ）はレーザダイオ
ードモジュールの内部構成を示す平面図、図１（ｂ）は
Ａ−Ａ断面における断面図である。図において、２ａ、
２ｂはサーミスタ、１０はリード線８の中継用電極であ
り、１〜９は図１０および図１１に示した従来のレーザ
ダイオードモジュールにおける符号と同様のものであ
る。この実施例では２つのサーミスタ２ａ、２ｂをチッ
プキャリア３の中継用電極１０とレーザダイオード１を
結ぶ線に沿った位置に設けた場合を例として説明する。
【００１４】次に動作について説明する。図２は、実施
例１のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図２（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面における
チップキャリア３への熱流の経路を示す説明図、図２
（ｂ）はチップキャリア３への熱流の熱等価回路であ
る。また、図３はチップキャリア３の温度分布を示す図
である。図２において、Ｔｐ、およびＴLDは図１１と同
様のものであり、Ｔth1 はサーミスタ２ａの温度、Ｔ
th2 はサーミスタ２ｂの温度、Ｒ3 は電気端子７からサ
ーミスタ２ａの間の熱抵抗、Ｒ4 はサーミスタ２ａから
サーミスタ２ｂの間の熱抵抗、Ｒ5 はサーミスタ２ｂか
らレーザダイオード１の間の熱抵抗である。
例１のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図２（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面における
チップキャリア３への熱流の経路を示す説明図、図２
（ｂ）はチップキャリア３への熱流の熱等価回路であ
る。また、図３はチップキャリア３の温度分布を示す図
である。図２において、Ｔｐ、およびＴLDは図１１と同
様のものであり、Ｔth1 はサーミスタ２ａの温度、Ｔ
th2 はサーミスタ２ｂの温度、Ｒ3 は電気端子７からサ
ーミスタ２ａの間の熱抵抗、Ｒ4 はサーミスタ２ａから
サーミスタ２ｂの間の熱抵抗、Ｒ5 はサーミスタ２ｂか
らレーザダイオード１の間の熱抵抗である。
【００１５】いま、周囲温度がレーザダイオード１の設
定温度より高くなった場合について考える。チップキャ
リア３への熱は、図２（ａ）に示されるようにデュアル
インライン形気密容器６からリード線８を介してチップ
キャリア３に流入する。先に述べたように、チップキャ
リア３には熱抵抗があるため周囲温度とレーザダイオー
ド１の設定温度に差がある場合にはチップキャリア３に
温度分布（温度差）が生じる。このため、チップキャリ
ア３に設けたサーミスタ２ａ、２ｂの検出温度は異な
る。チップキャリア３への熱流の熱等価回路として図２
（ｂ）を考えると、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ
比例して生じるため、図３に示されるように、デュアル
インライン形気密容器６の温度Ｔｐ、サーミスタ２ａの
温度Ｔth1 、サーミスタ２ｂの温度Ｔth2 、およびレー
ザダイオード１の温度ＴLDは、それぞれの間の熱抵抗に
応じて異なる。ここで、サーミスタ２ａからサーミスタ
２ｂの間の熱抵抗Ｒ4 、およびサーミスタ２ｂからレー
ザダイオード１の間の熱抵抗Ｒ5 をあらかじめ調べてお
けば、サーミスタ２ａ、２ｂの検出温度Ｔth1 、Ｔth2
から、レーザダイオード１の温度ＴLDは ＴLD＝Ｔth2 ×（Ｒ4 ＋Ｒ5 ）／Ｒ4 −Ｔth1 ×Ｒ5 ／Ｒ4 （１） と求めることができ、周囲温度に係わらずレーザダイオ
ード１の温度を高精度に制御することができる。
定温度より高くなった場合について考える。チップキャ
リア３への熱は、図２（ａ）に示されるようにデュアル
インライン形気密容器６からリード線８を介してチップ
キャリア３に流入する。先に述べたように、チップキャ
リア３には熱抵抗があるため周囲温度とレーザダイオー
ド１の設定温度に差がある場合にはチップキャリア３に
温度分布（温度差）が生じる。このため、チップキャリ
ア３に設けたサーミスタ２ａ、２ｂの検出温度は異な
る。チップキャリア３への熱流の熱等価回路として図２
（ｂ）を考えると、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ
比例して生じるため、図３に示されるように、デュアル
インライン形気密容器６の温度Ｔｐ、サーミスタ２ａの
温度Ｔth1 、サーミスタ２ｂの温度Ｔth2 、およびレー
ザダイオード１の温度ＴLDは、それぞれの間の熱抵抗に
応じて異なる。ここで、サーミスタ２ａからサーミスタ
２ｂの間の熱抵抗Ｒ4 、およびサーミスタ２ｂからレー
ザダイオード１の間の熱抵抗Ｒ5 をあらかじめ調べてお
けば、サーミスタ２ａ、２ｂの検出温度Ｔth1 、Ｔth2
から、レーザダイオード１の温度ＴLDは ＴLD＝Ｔth2 ×（Ｒ4 ＋Ｒ5 ）／Ｒ4 −Ｔth1 ×Ｒ5 ／Ｒ4 （１） と求めることができ、周囲温度に係わらずレーザダイオ
ード１の温度を高精度に制御することができる。
【００１６】上記実施例１の動作説明においては、周囲
温度がレーザダイオード１の設定温度より高くなった場
合について説明したが、逆に、周囲温度がレーザダイオ
ード１の設定温度より低くなった場合についても上記説
明と同様にしてレーザダイオード１の温度を高精度に制
御することができる。上記実施例１においては、サーミ
スタ２ａ、２ｂを中継用電極１０とレーザダイオード１
を結ぶ線に沿った位置に配置しているので、デュアルイ
ンライン形気密容器６とサーミスタ２ａ間の熱抵抗Ｒ3
をあらかじめ測定することなくレーザダイオード１の温
度ＴLDを求めることができる。
温度がレーザダイオード１の設定温度より高くなった場
合について説明したが、逆に、周囲温度がレーザダイオ
ード１の設定温度より低くなった場合についても上記説
明と同様にしてレーザダイオード１の温度を高精度に制
御することができる。上記実施例１においては、サーミ
スタ２ａ、２ｂを中継用電極１０とレーザダイオード１
を結ぶ線に沿った位置に配置しているので、デュアルイ
ンライン形気密容器６とサーミスタ２ａ間の熱抵抗Ｒ3
をあらかじめ測定することなくレーザダイオード１の温
度ＴLDを求めることができる。
【００１７】実施例２． 図４は、この発明によるレーザダイオードモジュールの
他の実施例の構成説明図であり、図４（ａ）はレーザダ
イオードモジュールの内部構成を示す平面図、図４
（ｂ）はＡ−Ａ断面における断面図である。図におい
て、１〜１０は図１に示した実施例１と同様のものであ
る。この実施例では２つのサーミスタ２ａ、２ｂをチッ
プキャリア３への熱流入点である中継用電極１０とレー
ザダイオード１を結ぶ線の両側のずらせた位置に設けた
場合を例として説明する。
他の実施例の構成説明図であり、図４（ａ）はレーザダ
イオードモジュールの内部構成を示す平面図、図４
（ｂ）はＡ−Ａ断面における断面図である。図におい
て、１〜１０は図１に示した実施例１と同様のものであ
る。この実施例では２つのサーミスタ２ａ、２ｂをチッ
プキャリア３への熱流入点である中継用電極１０とレー
ザダイオード１を結ぶ線の両側のずらせた位置に設けた
場合を例として説明する。
【００１８】次に動作について説明する。図５は、この
発明のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図５（ａ）はチップキャリア３への熱流の熱等
価回路、図５（ｂ）はチップキャリア３の温度分布を示
す図である。図において、Ｒ3 、Ｔｐ、ＴLD、Ｔth1 、
およびＴth2 は図２と同様のものであり、Ｒ6 は電気端
子７からサーミスタ２ｂの間の熱抵抗、Ｒ7 は電気端子
７からレーザダイオード１の間の熱抵抗である。
発明のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図５（ａ）はチップキャリア３への熱流の熱等
価回路、図５（ｂ）はチップキャリア３の温度分布を示
す図である。図において、Ｒ3 、Ｔｐ、ＴLD、Ｔth1 、
およびＴth2 は図２と同様のものであり、Ｒ6 は電気端
子７からサーミスタ２ｂの間の熱抵抗、Ｒ7 は電気端子
７からレーザダイオード１の間の熱抵抗である。
【００１９】周囲温度がレーザダイオード１の設定温度
より高くなった場合について考える。チップキャリア３
への熱は、デュアルインライン形気密容器６からリード
線８を介してチップキャリア３に流入し、チップキャリ
ア３には熱抵抗があるため温度分布（温度差）が生じ
る。この時のチップキャリア３での温度は、リード線８
の中継用電極１０を中心に等方的に（同心円状に）分布
していると考えられる。このため、チップキャリア３上
のサーミスタ２ａ、２ｂは、電気端子７からレーザダイ
オード１への直線的な熱の流れに沿った位置に設けず
に、中継用電極１０を中心とする異なる半径の円周上に
それぞれ設けるように配置するのが良い。チップキャリ
ア３への熱流の熱等価回路として図５（ａ）を考える
と、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例して生じる
ため、図５（ｂ）に示されるように、デュアルインライ
ン形気密容器６の温度Ｔｐ、サーミスタ２ａの温度Ｔ
th1 、サーミスタ２ｂの温度Ｔth2 、およびレーザダイ
オード１の温度ＴLDは、それぞれ電気端子７からの間の
熱抵抗に応じて異なる。ここで、電気端子７からサーミ
スタ２ａの間の熱抵抗Ｒ3 、電気端子７からサーミスタ
２ｂの間の熱抵抗Ｒ6 および電気端子７からレーザダイ
オード１の間の熱抵抗Ｒ7 をあらかじめ調べておけば、
サーミスタ２ａ、２ｂの検出温度Ｔth1、Ｔth2 から、
レーザダイオード１の温度ＴLDは ＴLD＝Ｔth1 ×Ｒ3 ×（Ｒ6 −Ｒ7 ）／（Ｒ6 −Ｒ3 ） −Ｔth2 ×Ｒ3 ×（Ｒ3 −Ｒ7 ）／（Ｒ6 −Ｒ3 ） （２） と求めることができ、実施例１と同様に、周囲温度に係
わらずレーザダイオード１の温度を高精度に制御するこ
とができる。
より高くなった場合について考える。チップキャリア３
への熱は、デュアルインライン形気密容器６からリード
線８を介してチップキャリア３に流入し、チップキャリ
ア３には熱抵抗があるため温度分布（温度差）が生じ
る。この時のチップキャリア３での温度は、リード線８
の中継用電極１０を中心に等方的に（同心円状に）分布
していると考えられる。このため、チップキャリア３上
のサーミスタ２ａ、２ｂは、電気端子７からレーザダイ
オード１への直線的な熱の流れに沿った位置に設けず
に、中継用電極１０を中心とする異なる半径の円周上に
それぞれ設けるように配置するのが良い。チップキャリ
ア３への熱流の熱等価回路として図５（ａ）を考える
と、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例して生じる
ため、図５（ｂ）に示されるように、デュアルインライ
ン形気密容器６の温度Ｔｐ、サーミスタ２ａの温度Ｔ
th1 、サーミスタ２ｂの温度Ｔth2 、およびレーザダイ
オード１の温度ＴLDは、それぞれ電気端子７からの間の
熱抵抗に応じて異なる。ここで、電気端子７からサーミ
スタ２ａの間の熱抵抗Ｒ3 、電気端子７からサーミスタ
２ｂの間の熱抵抗Ｒ6 および電気端子７からレーザダイ
オード１の間の熱抵抗Ｒ7 をあらかじめ調べておけば、
サーミスタ２ａ、２ｂの検出温度Ｔth1、Ｔth2 から、
レーザダイオード１の温度ＴLDは ＴLD＝Ｔth1 ×Ｒ3 ×（Ｒ6 −Ｒ7 ）／（Ｒ6 −Ｒ3 ） −Ｔth2 ×Ｒ3 ×（Ｒ3 −Ｒ7 ）／（Ｒ6 −Ｒ3 ） （２） と求めることができ、実施例１と同様に、周囲温度に係
わらずレーザダイオード１の温度を高精度に制御するこ
とができる。
【００２０】実施例３． 図６は、この発明によるレーザダイオードモジュールの
さらに他の実施例の構成説明図であり、図６（ａ）はレ
ーザダイオードモジュールの内部構成を示す平面図、図
６（ｂ）はＡ−Ａ断面における断面図である。図におい
て、１〜１０は図１に示した実施例１と同様のものであ
る。この実施例では２つのサーミスタ２ａ、２ｂをチッ
プキャリア３の二つの地点間の熱抵抗値における中間値
地点をレーザダイオードが設けられた地点とする二つの
地点にサーミスタを設けて直列に接続した場合を例とし
て説明する。
さらに他の実施例の構成説明図であり、図６（ａ）はレ
ーザダイオードモジュールの内部構成を示す平面図、図
６（ｂ）はＡ−Ａ断面における断面図である。図におい
て、１〜１０は図１に示した実施例１と同様のものであ
る。この実施例では２つのサーミスタ２ａ、２ｂをチッ
プキャリア３の二つの地点間の熱抵抗値における中間値
地点をレーザダイオードが設けられた地点とする二つの
地点にサーミスタを設けて直列に接続した場合を例とし
て説明する。
【００２１】次に動作について説明する。図７は、この
発明のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図７（ａ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面における
チップキャリア３への熱流の経路を示す説明図、図７
（ｂ）はチップキャリア３への熱流の熱等価回路、図８
はチップキャリア３の温度分布を示す図である。図にお
いて、１〜１０、Ｔｐ、ＴLD、Ｔth1 、およびＴth2 は
図２と同様のものであり、Ｒ8 はサーミスタ２ａからレ
ーザダイオード１の間の熱抵抗、Ｒ9 はレーザダイオー
ド１からサーミスタ２ｂの間の熱抵抗である。ここで
は、サーミスタ２ａ、２ｂは、レーザダイオード１に対
して熱抵抗における対称位置に配置されており、Ｒ8 と
Ｒ9 とが等しくなるような位置に設けてある。また、図
９はサーミスタの温度と電気抵抗値の関係を示す図であ
る。
発明のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図７（ａ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面における
チップキャリア３への熱流の経路を示す説明図、図７
（ｂ）はチップキャリア３への熱流の熱等価回路、図８
はチップキャリア３の温度分布を示す図である。図にお
いて、１〜１０、Ｔｐ、ＴLD、Ｔth1 、およびＴth2 は
図２と同様のものであり、Ｒ8 はサーミスタ２ａからレ
ーザダイオード１の間の熱抵抗、Ｒ9 はレーザダイオー
ド１からサーミスタ２ｂの間の熱抵抗である。ここで
は、サーミスタ２ａ、２ｂは、レーザダイオード１に対
して熱抵抗における対称位置に配置されており、Ｒ8 と
Ｒ9 とが等しくなるような位置に設けてある。また、図
９はサーミスタの温度と電気抵抗値の関係を示す図であ
る。
【００２２】いま、周囲温度がレーザダイオード１の設
定温度より高くなった場合について考える。チップキャ
リア３への熱は、図７（ａ）に示されるようにデュアル
インライン形気密容器６からリード線８を介してチップ
キャリア３に流入し、チップキャリア３には熱抵抗があ
るため周囲温度とレーザダイオード１の設定温度に差が
ある場合にはチップキャリア３に温度分布（温度差）が
生じる。このためチップキャリア３に設けたサーミスタ
２ａ、２ｂの検出温度は異なる。チップキャリア３への
熱流の熱等価回路として図７（ｂ）を考えると、温度差
は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例して生じるため、図８
に示されるように、デュアルインライン形気密容器６の
温度Ｔｐ、サーミスタ２ａの温度Ｔth1 、レーザダイオ
ード１の温度ＴLD、およびサーミスタ２ｂの温度Ｔth2
は、それぞれの地点間の熱抵抗に応じて異なる。ここ
で、サーミスタ２ａ、２ｂは、レーザダイオード１に対
してＲ8 とＲ9 が等しくなるような位置に設けてあるの
で、周囲温度やレーザダイオード１の設定温度にかかわ
らず、レーザダイオード１の温度ＴLDはサーミスタ２ａ
の温度Ｔth1 とサーミスタ２ｂの温度Ｔth2 の平均値に
等しくなる。レーザダイオード１の設定温度は、通常、
室温（２５°Ｃ）付近であり、図９より室温付近におい
てはサーミスタの温度と電気抵抗値の関係はほぼ線形な
ので、サーミスタ２ａ、２ｂを直列に接続し、直列抵抗
値が一定となるように温度制御することによって、周囲
温度に係わらずレーザダイオード１を設定温度に高精度
に容易に制御することができる。
定温度より高くなった場合について考える。チップキャ
リア３への熱は、図７（ａ）に示されるようにデュアル
インライン形気密容器６からリード線８を介してチップ
キャリア３に流入し、チップキャリア３には熱抵抗があ
るため周囲温度とレーザダイオード１の設定温度に差が
ある場合にはチップキャリア３に温度分布（温度差）が
生じる。このためチップキャリア３に設けたサーミスタ
２ａ、２ｂの検出温度は異なる。チップキャリア３への
熱流の熱等価回路として図７（ｂ）を考えると、温度差
は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例して生じるため、図８
に示されるように、デュアルインライン形気密容器６の
温度Ｔｐ、サーミスタ２ａの温度Ｔth1 、レーザダイオ
ード１の温度ＴLD、およびサーミスタ２ｂの温度Ｔth2
は、それぞれの地点間の熱抵抗に応じて異なる。ここ
で、サーミスタ２ａ、２ｂは、レーザダイオード１に対
してＲ8 とＲ9 が等しくなるような位置に設けてあるの
で、周囲温度やレーザダイオード１の設定温度にかかわ
らず、レーザダイオード１の温度ＴLDはサーミスタ２ａ
の温度Ｔth1 とサーミスタ２ｂの温度Ｔth2 の平均値に
等しくなる。レーザダイオード１の設定温度は、通常、
室温（２５°Ｃ）付近であり、図９より室温付近におい
てはサーミスタの温度と電気抵抗値の関係はほぼ線形な
ので、サーミスタ２ａ、２ｂを直列に接続し、直列抵抗
値が一定となるように温度制御することによって、周囲
温度に係わらずレーザダイオード１を設定温度に高精度
に容易に制御することができる。
【００２３】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、チップキャリ
アの複数箇所に設けた温度検出手段により測定した温度
と、気密容器のチップキャリアへの熱の流入出地点と温
度検出手段が設けられたチップキャリアの複数箇所とレ
ーザダイオードが設けられたチップキャリアの地点の所
定の地点間の熱抵抗値から、外挿または内挿によりレー
ザダイオードの温度を求め、それに基づいて熱電素子を
駆動してレーザダイオードの温度制御をするので、温度
分布のあるチップキャリアに設けられたレーザダイオー
ドの温度が高精度に制御され、光周波数の変動が低減さ
れたレーザダイオードモジュールを得られる効果があ
る。
アの複数箇所に設けた温度検出手段により測定した温度
と、気密容器のチップキャリアへの熱の流入出地点と温
度検出手段が設けられたチップキャリアの複数箇所とレ
ーザダイオードが設けられたチップキャリアの地点の所
定の地点間の熱抵抗値から、外挿または内挿によりレー
ザダイオードの温度を求め、それに基づいて熱電素子を
駆動してレーザダイオードの温度制御をするので、温度
分布のあるチップキャリアに設けられたレーザダイオー
ドの温度が高精度に制御され、光周波数の変動が低減さ
れたレーザダイオードモジュールを得られる効果があ
る。
【００２４】請求項２の発明によれば、レーザダイオー
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御
をするので、温度分布のあるチップキャリアに設けられ
たレーザダイオードの温度が高精度に制御され、光周波
数の変動が低減されたレーザダイオードモジュールを容
易に得られる効果がある。
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御
をするので、温度分布のあるチップキャリアに設けられ
たレーザダイオードの温度が高精度に制御され、光周波
数の変動が低減されたレーザダイオードモジュールを容
易に得られる効果がある。
【図１】この発明の実施例１を示す構成図である。
【図２】実施例１のレーザダイオードモジュールの温度
制御の説明図である。
制御の説明図である。
【図３】チップキャリアの温度分布を示す図である。
【図４】この発明の実施例２を示す構成図である。
【図５】実施例２のレーザダイオードモジュールの温度
制御の説明図である。
制御の説明図である。
【図６】この発明の実施例３を示す構成図である。
【図７】実施例３のレーザダイオードモジュールの温度
制御の説明図である。
制御の説明図である。
【図８】チップキャリアの温度分布を示す図である。
【図９】サーミスタの温度と電気抵抗値の関係を示す図
である。
である。
【図１０】従来のレーザダイオードモジュールを示す構
成図である。
成図である。
【図１１】従来のレーザダイオードモジュールの温度制
御の説明図である。
御の説明図である。
【図１２】従来のレーザダイオードモジュールのチップ
キャリアの温度分布を示す図である。
キャリアの温度分布を示す図である。
１ レーザダイオード ２ サーミスタ ３ チップキャリア ４ 熱電素子 ５ 光ファイバ ６ デュアルインライン形気密容器 ７ 電気端子 ８ リード線 ９ 熱流を示す矢印 １０ 中継用電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−88381（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−112295（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−204011（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザダイオードが設けられたチップキ
ャリアとチップキャリアを冷却または加熱する熱電素子
とを内蔵する気密容器を備えるレーザダイオードモジュ
ールにおいて、上記チップキャリアの複数箇所に温度検
出手段を設け、温度検出手段により測定した温度と、上
記気密容器のチップキャリアへの熱の流入出地点と上記
温度検出手段が設けられたチップキャリアの複数箇所と
上記レーザダイオードが設けられたチップキャリアの地
点の所定の地点間の熱抵抗値から、外挿または内挿によ
りレーザダイオードの温度を求め、それに基づいて上記
熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御をする
ことを特徴とするレーザダイオードモジュール。 - 【請求項２】 レーザダイオードが設けられたチップキ
ャリアとチップキャリアを冷却または加熱する熱電素子
とを内蔵する気密容器を備えるレーザダイオードモジュ
ールにおいて、上記レーザダイオードの設置点を挟んで
チップキャリアに配置され、レーザダイオードの設置点
との間の熱抵抗が等しい二つの地点の組の少なくとも一
組の二つの地点にサーミスタを設けて直列に接続し、サ
ーミスタの直列抵抗値を一定にするように上記熱電素子
を駆動してレーザダイオードの温度制御をすることを特
徴とするレーザダイオードモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249248A JP2917606B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | レーザダイオードモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249248A JP2917606B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | レーザダイオードモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590698A JPH0590698A (ja) | 1993-04-09 |
| JP2917606B2 true JP2917606B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=17190134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3249248A Expired - Fee Related JP2917606B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | レーザダイオードモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2917606B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004079989A (ja) * | 2002-04-04 | 2004-03-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光モジュール |
| JP4636606B2 (ja) | 2004-07-28 | 2011-02-23 | 八木アンテナ株式会社 | レーザダイオードモジュール収容体 |
| JP2009182220A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Opnext Japan Inc | 光伝送モジュール、波長モニタ、および波長ずれ検出方法 |
| US8265111B2 (en) | 2008-03-18 | 2012-09-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser light source module |
| US20140293287A1 (en) * | 2011-12-06 | 2014-10-02 | Konica Minolta, Inc. | Optical semiconductor package, michelson interferometer, and fourier-transform spectroscopic analyzer |
| JP5650635B2 (ja) * | 2011-12-19 | 2015-01-07 | 日本オクラロ株式会社 | 光伝送モジュール、波長モニタ、および波長ずれ検出方法 |
| JP6328040B2 (ja) * | 2014-12-08 | 2018-05-23 | 三菱電機株式会社 | 波長可変光源、波長可変光源の制御方法、及び波長可変光源の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02112295A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-24 | Yokogawa Electric Corp | 半導体レーザ光源装置用恒温槽 |
| JP2916626B2 (ja) * | 1989-08-31 | 1999-07-05 | 株式会社光電製作所 | 強制冷却型レーザパルス発生装置 |
| JPH03204011A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-05 | Anritsu Corp | 温度制御装置 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3249248A patent/JP2917606B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0590698A (ja) | 1993-04-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |