JP2970703B2 - Semiconductor laser module - Google Patents

Semiconductor laser module

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JP2970703B2
JP2970703B2 JP3187921A JP18792191A JP2970703B2 JP 2970703 B2 JP2970703 B2 JP 2970703B2 JP 3187921 A JP3187921 A JP 3187921A JP 18792191 A JP18792191 A JP 18792191A JP 2970703 B2 JP2970703 B2 JP 2970703B2
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和芳 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser module having a built-in signal line for driving a semiconductor laser and a bias circuit, and more particularly to a semiconductor laser module used as a light source for a high-speed optical communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体レーザモジュール側断面図
を図4に示す。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a sectional side view of a conventional semiconductor laser module.

【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。
Referring to FIG. 4, a semiconductor laser 1, a laser light monitoring photodiode 4, a lens 3 for coupling to an optical fiber 6, and a laser temperature monitoring thermistor 2
Are mounted on the carrier 5.

【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。
A ceramic substrate 9 for fixing the chip inductor 8 by soldering is fixed to the carrier 5 by brazing.

【0005】キャリア保持ブロック10は低熱電導率、
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。
[0005] The carrier holding block 10 has a low thermal conductivity,
In addition, a metal plate is brazed to one end surface (upper surface) of a material having a high dielectric constant, the other end surface (lower surface) is metallized, and the other end surface (lower surface) is brazed to the bottom surface of the hermetic package 7 to form an integral structure. It has become. The bottom surface of the laser-mounted carrier 5 is one end surface (upper surface) of the carrier holding block 10.
And fixed by welding with a YAG laser (yttrium aluminum garnet laser).

【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
よりメタライイ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。
The electronic cooler 13 composed of a Peltier element is
A low melting point solder B15 (for example, a melting point of 143 ° C.) is applied to the bottom surface of the electronic cooler 13, the solder is melted, and then cooled to be fixed to the metalized airtight package 7. The carrier 5 is metallized, and is fixed to the upper surface of the electronic cooler 13 by applying a low melting point solder A14 (for example, melting point of 117 ° C.) to the upper surface of the electronic cooler 13, melting the solder, and then cooling. Have been.

【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の各ラインに図5
に示すように接続される。
Each terminal of the photodiode 4 for monitoring laser light and the thermistor 2 for monitoring laser temperature mounted on the carrier 5 is connected to each line of the hermetic package 7 as shown in FIG.
Are connected as shown in FIG.

【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を介してマイクロストリップライ
ンB19(50Ω系)と接続される。
In a semiconductor laser module requiring high speed and high optical output, a configuration is used in which a signal line and a bias line are provided separately, and a resistor for impedance matching with a drive circuit is arranged in the signal line. In the semiconductor laser module of FIG. 5, as a signal system line for driving the semiconductor laser 1, the semiconductor laser is connected to a microstrip line A17 designed for a 50Ω system by a bonding wire A16. The microstrip line A17 (50Ω system) is connected to the microstrip line B19 (50Ω system) via the impedance matching thin film resistor 18.

【0009】図6に示すように気密パッケージ7の側面
にはセラミックブロック27が設けられ、そのセラミッ
クブロック27の上面にはリード端子28がロウ付け固
定され、下面はマイクロストリップラインを形成するた
めに全面メタライズされている。マイクロストリップラ
インB19は、ボンディングワイヤB20によって50
Ω系マイクロストリップラインに設計されたラインA2
5に接続される。
As shown in FIG. 6, a ceramic block 27 is provided on the side surface of the hermetic package 7, and a lead terminal 28 is fixed to the upper surface of the ceramic block 27 by soldering, and the lower surface is used to form a microstrip line. Fully metallized. The microstrip line B19 is connected to the bonding wire B20 by 50.
Line A2 designed for Ω-based microstrip line
5 is connected.

【0010】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に接続される。
インダクタ用パッド用B23はボンディングワイヤD
24によってリード端子28と接続しているラインB2
6に接続される。
As a bias circuit for driving the semiconductor laser 1, a microstrip line A17 connected to the semiconductor laser 1 by a bonding wire A16 is connected to an inductor pad A22 by a bonding wire C21. Then, it is connected to the inductor pad B23 via the chip inductor 8.
B23 for inductor pad is bonding wire D
24, a line B2 connected to the lead terminal 28 by
6 is connected.

【0011】[0011]

【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)の気密パッケージを含めた電気的な等
価回路は図7で示される。
FIG. 7 shows an electrical equivalent circuit of a conventional semiconductor laser module (FIG. 4) including an airtight package.

【0012】図7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、三点鎖線内はラインBの等価回路を、ま
た、破線は、バイアス回路を表す。
In FIG. 7, the dashed line indicates the equivalent circuit of the semiconductor laser, the dashed line indicates the equivalent circuit of the inductor, the dashed line indicates the equivalent circuit of line B, and the dashed line indicates the equivalent circuit. Represents a bias circuit.

【0013】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との並列回路によつ
て電気的に接地される。
As described above, the anode of the semiconductor laser 1 is a parallel circuit of the parasitic inductance L w2 of the bonding wire, the parasitic capacitance Ch 1 of the carrier holding block + the resistance R h1 , and the impedance Z p of the electronic cooler 13. Are electrically grounded.

【0014】また、半導体レーザの1のカソードは50
Ω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(ライン
A)に接続され、信号源SIG(Rs =50Ω)に接続
される。
The cathode of one of the semiconductor lasers is 50
It is connected to the microstrip line MSL1 designed for the Ω system by the inductance L w1 of the bonding wire. The microstrip line MSL2 are connected to the microstrip line MSL3 through an impedance matching thin film resistor R 1, further by a bonding wire inductance L w4 is connected to MSL3 (line A), the signal source SIG (R s = 50Ω ).

【0015】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によって三点鎖線内に示したイン
ダクタンスLsと寄生容量Cs1からなる等価回路で表さ
れるラインBに接続される。また、インダクタ用の2つ
のパッドは寄生容量Cp1、Cp2で表される。
[0015] Then, as a bias circuit, microstrip line MSL1 is connected to the inductor, represented by a bonding wire inductance L w4 an equivalent circuit in the two-dot chain line. Then, it is connected to a line B represented by an equivalent circuit composed of the inductance L s and the parasitic capacitance C s1 indicated by the three-dot chain line by the inductance L w5 of the bonding wire. The two pads for the inductor are represented by parasitic capacitances C p1 and C p2 .

【0016】図4においてラインBの長さを4mm、幅を
1mmセラミックブロックの厚さを1mm、比誘電率を9.
6としたときLs =1.7nH、Cs1=0.7pFとなる。
In FIG. 4, the length of the line B is 4 mm, the width is 1 mm, the thickness of the ceramic block is 1 mm, and the relative permittivity is 9.
When L is 6, L s = 1.7 nH and C s1 = 0.7 pF.

【0017】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 、および、Cs1
よって図8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。
The conventional semiconductor laser module has a problem that the small signal frequency characteristic is deteriorated as shown in FIG. 8 due to the parasitic capacitances C p1 , C p2 , C b , and C s1 in the bias circuit.

【0018】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
ールの構成を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a configuration of a semiconductor laser module capable of greatly improving the band limitation of small signal frequency characteristics.

【0019】[0019]

【問題点を解決するための手段】本発明は、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、外部回路と
の接続のための配線パターンを上面に設けた誘電体ブロ
ックを備えた気密パッケージを有し、該気密パッケージ
に少なくとも前記半導体レーザと半導体レーザ駆動用バ
イアス回路を内蔵した半導体レーザモジュールにおい
て、前記誘電体ブロックの少なくとも前記バイアス回路
と結ぶ配線パターンに対応して前記誘導体ブロックの下
面に形成された金属膜が除去されていることを特徴とし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a semiconductor laser, an optical fiber, coupling means for coupling light emitted from the semiconductor laser to the optical fiber, and wiring for connection to an external circuit. In a semiconductor laser module having an airtight package having a dielectric block provided with a pattern on an upper surface, and at least the semiconductor laser and a bias circuit for driving a semiconductor laser built in the airtight package, at least the bias circuit of the dielectric block is provided. And a metal film formed on the lower surface of the dielectric block corresponding to the wiring pattern connected to the dielectric block is removed.

【0020】[0020]

【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。
Next, a semiconductor laser module according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】図1は本発明の半導体レーザモジュールの
一実施例を示す側断面図である。なお従来例と同一の構
成要素には説明を省略する。
FIG. 1 is a side sectional view showing one embodiment of the semiconductor laser module of the present invention. The description of the same components as those in the conventional example is omitted.

【0022】気密パッケージ7内のセラミックブロック
27には外部回路との接続のためのリード端子28がロ
ウ付け固定されており、リード端子28を含むバイアス
ラインの下面のメタライズは除去してある。
A lead terminal 28 for connection to an external circuit is brazed and fixed to the ceramic block 27 in the hermetic package 7, and metallization on the lower surface of the bias line including the lead terminal 28 is removed.

【0023】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。
FIG. 2 shows an electrical equivalent circuit of the semiconductor laser module (FIG. 1) of the present embodiment including the entire hermetic package.

【0024】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、また、破線は、バイアス回路を、また、三点
鎖線内はラインBの等価回路を、また、破線は、バイア
ス回路を表す。
In FIG. 2, the dashed line indicates the equivalent circuit of the semiconductor laser, the dashed line indicates the inductor equivalent circuit, the dashed line indicates the bias circuit, and the dashed line indicates the line. The equivalent circuit of B and the broken line represent the bias circuit.

【0025】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によって三点鎖
線内の等価回路で表されるラインBに接続される。
[0025] as a bias circuit for driving the semiconductor laser 1, a microstrip line MSL1 is connected to the inductor, represented by a bonding wire inductance L w4 an equivalent circuit in the two-dot chain line. Then, it is connected to the line B represented by an equivalent circuit in the three-dot chain line by the inductance Lw5 of the bonding wire.

【0026】このとき等価回路内のラインBの寄生容量
はみえなくなる。
At this time, the parasitic capacitance of the line B in the equivalent circuit disappears.

【0027】このように気密パッケージ内のセラミック
ブロックに配したバイアスラインの下面のメタライズを
除去することによりバイアス回路内の寄生容量を低減で
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2.9GHz となり、図8に示した従来の半
導体レーザモジュールの周波数帯域2.5GHz に対し、
大幅に改善できる。
By removing the metallization on the lower surface of the bias line disposed in the ceramic block in the hermetic package, the parasitic capacitance in the bias circuit can be reduced. As shown in FIG. As a frequency band of 2.9 GHz, the frequency band of the conventional semiconductor laser module shown in FIG.
Can be greatly improved.

【0028】[0028]

【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、気密パッケージ内のセラミックブロ
ックに配したバイアスラインの下面のメタライズを除去
したから、バイアス回路内の寄生容量を除去でき、変調
特性を大幅に改善できるという効果がある。
As described above, in the semiconductor laser module of the present invention, since the metallization on the lower surface of the bias line disposed in the ceramic block in the hermetic package is removed, the parasitic capacitance in the bias circuit can be removed, and the modulation characteristics can be reduced. Has the effect of greatly improving

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体レーザモジュールの一実施例を
示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing one embodiment of a semiconductor laser module of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor laser module shown in FIG.

【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。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a small signal frequency characteristic in the semiconductor laser module of the present invention.

【図4】従来の半導体レーザモジュールを示す図であ
る。
FIG. 4 is a view showing a conventional semiconductor laser module.

【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。
5 is a diagram showing internal connections of the semiconductor laser module shown in FIG.

【図6】図4に示す半導体レーザモジュールの側断面図
である。
FIG. 6 is a side sectional view of the semiconductor laser module shown in FIG. 4;

【図7】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。
FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor laser module shown in FIG.

【図8】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。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a small signal frequency characteristic in a conventional semiconductor laser module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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C 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 ラインA 26 ラインB 27 セラミックブロック 28 リード端子 29 メタライズ部 30 メタライズ除去部 REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor laser 2 thermistor 3 lens 4 monitor photodiode 5 laser carrier 6 optical fiber 7 airtight package 8 inductor 9 ceramic substrate 10 carrier holding block 11 substrate fixing block 12 cavity 13 electronic cooler 14 low melting point solder A 15 low melting point Solder B 16 Bonding wire A 17 Microstrip line A 18 Thin film resistor for impedance matching 19 Microstrip line B 20 Bonding wire C 21 Bonding wire C 22 Inductor pad A 23 Inductor pad B 24 Bonding wire D 25 Line A 26 Line B 27 ceramic block 28 lead terminal 29 metallized part 30 metallized removing part

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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、外部回路との接続のための配線パターン
を上面に設けた誘電体ブロックを備えた気密パッケージ
とを有し、該気密パッケージに少なくとも前記半導体レ
ーザと半導体レーザ駆動用バイアス回路を内蔵した半導
体レーザモジュールにおいて、前記誘電体ブロックの配
線パターンに対応して前記誘電体ブロックの下面に形成
された金属膜が除去されていることを特徴とする半導体
レーザモジュール。
1. A dielectric block having a semiconductor laser, an optical fiber, coupling means for coupling light emitted from the semiconductor laser to the optical fiber, and a wiring pattern for connection to an external circuit provided on an upper surface. A semiconductor laser module having at least the semiconductor laser and a semiconductor laser driving bias circuit built in the airtight package, wherein a lower surface of the dielectric block corresponds to a wiring pattern of the dielectric block. Wherein the metal film formed on the semiconductor laser module is removed.
【請求項2】 請求項1に記載された半導体レーザモジ
ュールにおいて、前記金属膜は前記誘電体ブロック上の
前記バイアス回路と連結される配線パターンに対応して
除去されることを特徴とする半導体レーザモジュール。
2. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said metal film is removed corresponding to a wiring pattern connected to said bias circuit on said dielectric block. module.
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