JP3153893B2 - High frequency band optical module - Google Patents

High frequency band optical module

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JP3153893B2 JP23481697A JP23481697A JP3153893B2 JP 3153893 B2 JP3153893 B2 JP 3153893B2 JP 23481697 A JP23481697 A JP 23481697A JP 23481697 A JP23481697 A JP 23481697A JP 3153893 B2 JP3153893 B2 JP 3153893B2
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    • H01L2924/301Electrical effects
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、高周波帯域光モ
ジュールに関し、特に、半導体発光受光素子、半導体光
変調器その他の高周波帯域光モジュールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency band optical module, and more particularly to a semiconductor light emitting / receiving element, a semiconductor optical modulator and other high-frequency band optical modules.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波帯域光モジュールの従来例を図6
を参照して説明する。図6において、1は光素子を示
す。なお、この光素子1については後で詳しく説明され
る。光素子1はステム3から上方に突出形成された段部
31に電気機械的に結合固定される。ステム3は銅タン
グステン合金CuWより成る導電体であり、接地されて
いる。21は電気絶縁材料より成る電気導波路基板であ
り、表面には高周波の電気導波路22が形成されてい
る。この電気導波路基板21はステム3の光素子1近傍
に機械的に結合固定されている。この高周波の電気導波
路22はその一方の端部に接続される高周波信号源2に
より駆動される。高周波信号源2の他端は接地されてい
る。24は電気導波路22の他方の端部に接続される終
端抵抗である。
2. Description of the Related Art FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 6, reference numeral 1 denotes an optical element. The optical element 1 will be described later in detail. The optical element 1 is electro-mechanically coupled and fixed to a step 31 formed to protrude upward from the stem 3. The stem 3 is a conductor made of a copper tungsten alloy CuW and is grounded. Reference numeral 21 denotes an electric waveguide substrate made of an electric insulating material, and a high-frequency electric waveguide 22 is formed on the surface. The electric waveguide substrate 21 is mechanically coupled and fixed to the stem 3 near the optical element 1. The high-frequency electric waveguide 22 is driven by the high-frequency signal source 2 connected to one end of the high-frequency electric waveguide 22. The other end of the high-frequency signal source 2 is grounded. Reference numeral 24 denotes a terminating resistor connected to the other end of the electric waveguide 22.

【0003】4は入出力光学装置を構成するレンズであ
り、金属材料より成る機械的に強固なレンズホルダ41
の先端に取り付けられている。42は光を伝播する光フ
ァイバを示す。4’は同様の入出力光学装置を構成する
レンズであり、金属材料より成る機械的に強固なレンズ
ホルダ41’の先端に取り付けられている。42’は光
を伝播する光ファイバを示す。これら両レンズは光素子
1を間に挟んで互いに対向して位置決め固定されてい
る。
Reference numeral 4 denotes a lens constituting an input / output optical device, which is a mechanically strong lens holder 41 made of a metal material.
It is attached to the tip of. Reference numeral 42 denotes an optical fiber for transmitting light. Reference numeral 4 'denotes a lens constituting the same input / output optical device, which is attached to the tip of a mechanically strong lens holder 41' made of a metal material. Reference numeral 42 'denotes an optical fiber for transmitting light. These two lenses are positioned and fixed to face each other with the optical element 1 interposed therebetween.

【0004】高周波帯域光モジュールは以上において説
明された光素子1、一対の発光部或いは受光部により構
成されている。図5を参照して光素子1を説明する。図
5は光素子1の断面を示す。11は微小な断面を有する
光導波路であり、半絶縁層14内において両面にp層1
2およびn層13が接合した状態とされている。15は
p層12に接触するp電極であり、16はn層13に接
触するn電極である。そして、光素子1はn電極16を
介してステム3の段部31に電気機械的に結合してい
る。また、光素子1のp電極15はボンディングワイヤ
23を介して電気導波路基板21表面に形成される高周
波の電気導波路22に接続している。ここで、光素子1
は、図5に示される如く、そのp電極15はボンディン
グワイヤ23、電気導波路22を介して高周波信号源2
に接続すると共に、そのn電極16は銅タングステン合
金CuWより成る導電体である段部31およびステム3
を介して接地しているところから、光導波路11には高
周波信号源2から変調信号が印加される。
[0004] The high-frequency band optical module comprises the optical element 1 described above, a pair of light emitting units or light receiving units. The optical element 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a cross section of the optical element 1. Reference numeral 11 denotes an optical waveguide having a minute cross section.
2 and the n-layer 13 are joined. Reference numeral 15 denotes a p-electrode in contact with the p-layer 12, and reference numeral 16 denotes an n-electrode in contact with the n-layer 13. The optical element 1 is electro-mechanically coupled to the step 31 of the stem 3 via the n-electrode 16. The p-electrode 15 of the optical element 1 is connected to a high-frequency electric waveguide 22 formed on the surface of the electric waveguide substrate 21 via a bonding wire 23. Here, the optical element 1
As shown in FIG. 5, the p-electrode 15 is connected to the high-frequency signal source 2 via a bonding wire 23 and an electric waveguide 22.
And the n-electrode 16 is made of a conductor 31 made of a copper-tungsten alloy CuW.
A modulation signal is applied to the optical waveguide 11 from the high-frequency signal source 2 from a place where the optical waveguide 11 is grounded.

【0005】図6を参照して説明される高周波帯域光モ
ジュールは、高周波の電気導波路22と、微小な光導波
路11を有する光素子1と、光ファイバ42とレンズ4
を含む光学装置より成るものである。高周波帯域光モジ
ュールを高効率の光結合と高い温度安定性を示すものと
するには、レンズ4を光素子1に近接配置する必要があ
る。即ち、光素子1の光導波路11と入出力光学装置を
構成するレンズ4との間の光結合について考慮すると、
光素子1の光放射角度は約30゜程度であってかなり大
きいので、光ファイバ42と光導波路11との間の光結
合を高い効率で実施するには、レンズ4として開口数N
Aの大きいレンズを採用する必要がある。開口数NAの
大きいレンズ4を採用してこれらを光ファイバ42に充
分に光結合させるには、レンズ4を保持するレンズホル
ダ41は必然的に光素子1の光導波路11に近接配置さ
れることとなる。例えば、NA;0. 6のレンズ4を採
用する場合、レンズ4と光導波路11との間は0. 3m
m程度にまで接近する。
The high-frequency band optical module described with reference to FIG. 6 comprises a high-frequency electric waveguide 22, an optical element 1 having a minute optical waveguide 11, an optical fiber 42 and a lens 4.
And an optical device including: In order for the high-frequency band optical module to exhibit high-efficiency optical coupling and high temperature stability, it is necessary to arrange the lens 4 close to the optical element 1. That is, considering the optical coupling between the optical waveguide 11 of the optical element 1 and the lens 4 constituting the input / output optical device,
Since the light emission angle of the optical element 1 is about 30 °, which is considerably large, in order to perform optical coupling between the optical fiber 42 and the optical waveguide 11 with high efficiency, the numerical aperture N
It is necessary to use a lens having a large A. In order to employ the lenses 4 having a large numerical aperture NA and to sufficiently optically couple them to the optical fiber 42, the lens holder 41 holding the lenses 4 must be arranged close to the optical waveguide 11 of the optical element 1. Becomes For example, when a lens 4 having an NA of 0.6 is employed, the distance between the lens 4 and the optical waveguide 11 is 0.3 m.
approach to about m.

【0006】ところで、光素子1の光導波路11の幅は
1〜2μmという微小なものであるので、光導波路11
とレンズ4との間の相対位置精度は±0.5μmを維持
しなければ光結合効率は劣化する。この相対位置精度を
確保維持する必要上、レンズ4と光素子1の光導波路1
1との間の調芯を実施してから、図5には図示されてい
ないモジュール全体を包囲するケースに対してレンズホ
ルダ41を溶接固定すると共にレンズホルダ41に対し
て光ファイバ42のスリーブを溶接固定する。即ち、こ
れらの部材は溶接性の良好であって機械的強度の大きい
金属材料により構成される。また、これらの部材を構成
する材料としては、温度変化による軸ずれを防止する見
地から、熱膨張係数を一致させた材料を採用している。
The width of the optical waveguide 11 of the optical element 1 is as small as 1 to 2 μm.
If the relative positional accuracy between the lens and the lens 4 does not maintain ± 0.5 μm, the optical coupling efficiency will be degraded. Since it is necessary to secure and maintain the relative position accuracy, the optical waveguide 1 of the lens 4 and the optical element 1
Then, the lens holder 41 is fixed by welding to a case surrounding the entire module (not shown in FIG. 5) and the sleeve of the optical fiber 42 is fixed to the lens holder 41. Fix by welding. That is, these members are made of a metal material having good weldability and high mechanical strength. In addition, as a material constituting these members, a material having the same coefficient of thermal expansion is adopted from the viewpoint of preventing axial displacement due to a temperature change.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図4(b)を参照する
に、上述した高周波帯域光モジュールは、NA;0. 6
のレンズ4を採用して構成した場合、10GHzを超え
る高周波数帯域における特定の周波数において光応答特
性が劣化するという問題を内包するものであり、高周波
帯域光モジュールの使用周波数帯域が10GHz程度迄
に制限される欠点を有している。この光応答特性の劣化
は、金属材料により構成されるレンズホルダ41が電気
導波路22に接近し過ぎることに起因して電気導波路2
2の形成する空間電磁場がレンズホルダ41近傍におい
て乱れることに依ることが種々の実験研究の結果認識さ
れるに到った。
Referring to FIG. 4B, the high-frequency band optical module described above has an NA of 0.6.
In the case where the lens 4 is adopted, the problem that the optical response characteristic is deteriorated at a specific frequency in a high frequency band exceeding 10 GHz is included, and the working frequency band of the high frequency band optical module is about 10 GHz. It has limited disadvantages. The deterioration of the optical response characteristic is caused by the lens holder 41 made of a metal material being too close to the electric waveguide 22.
As a result of various experimental studies, it has been recognized that the spatial electromagnetic field formed by 2 is disturbed in the vicinity of the lens holder 41.

【0008】この発明は、以上の認識に基づいて従来の
高周波帯域光モジュールの示す上述の問題を解消した、
微小な光導波路の光素子を搭載した電気導波路を有する
高周波帯域光モジュールを提供するものである。
The present invention has solved the above-mentioned problems of the conventional high-frequency band optical module based on the above recognition.
An object of the present invention is to provide a high-frequency band optical module having an electric waveguide on which an optical element having a minute optical waveguide is mounted.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

請求項1:導電材料より成るステム3を具備し、微小な
光導波路11を有しステム3に電気機械的に結合固定さ
れる光素子1を具備し、表面に高周波の電気導波路22
が形成されてステム3の光素子1近傍に機械的に結合固
定される電気絶縁材料より成る電気導波路基板21を具
備し、レンズ4、4’が先端に取り付けられて光素子1
を間に挟んで互いに対向して位置決め固定される機械的
に強固な金属材料により構成される1対のレンズホルダ
41、41’を具備し、レンズホルダ41、41’に機
械的に結合固定される光ファイバ42、42’を具備す
る高周波帯域光モジュールにおいて、電気導波路基板2
1の表面に形成される電気導波路22および段部31に
電気機械的に接合固定される光素子1全体を包囲する導
電材料より成る中空シールド5を具備し、この中空シー
ルド5にはレンズ4、4’と光素子1との間に光路を形
成する光通過孔51、51’が形成される高周波帯域光
モジュールを構成した。
Claim 1: An optical element 1 having a stem 3 made of a conductive material, having a small optical waveguide 11 and being electro-mechanically coupled and fixed to the stem 3, and having a high-frequency electric waveguide 22 on the surface
Is formed and is provided with an electric waveguide substrate 21 made of an electrically insulating material that is mechanically coupled and fixed to the vicinity of the optical element 1 of the stem 3.
A pair of lens holders 41 and 41 ′ made of a mechanically strong metal material that is positioned and fixed to face each other with the interposed therebetween, and is mechanically coupled and fixed to the lens holders 41 and 41 ′. In the high-frequency band optical module including the optical fibers 42 and 42 ′,
1 is provided with a hollow shield 5 made of a conductive material surrounding the entire optical element 1 which is electromechanically bonded and fixed to the step portion 31 formed on the surface of the optical waveguide 22 and a lens 4. , 4 ′ and the optical element 1 to constitute a high-frequency band optical module in which light passing holes 51 and 51 ′ forming an optical path are formed.

【0010】また、請求項2:請求項1に記載される高
周波帯域光モジュールにおいて、高周波帯域光モジュー
ル全体を包囲するケース6を具備し、光ファイバ42、
42’のスリーブおよびケース6を溶接性の良好であっ
て機械的強度の大なる金属材料により構成し、ケース6
に対してレンズホルダ41を溶接固定すると共にレンズ
ホルダ41に対して光ファイバ42のスリーブを溶接固
定した高周波帯域光モジュールを構成した。
Claim 2: The high-frequency band optical module according to claim 1, further comprising a case 6 surrounding the entire high-frequency band optical module.
The sleeve 42 'and the case 6 are made of a metal material having good weldability and high mechanical strength.
A high-frequency band optical module in which the lens holder 41 is fixed by welding and the sleeve of the optical fiber 42 is fixed to the lens holder 41 by welding.

【0011】請求項3:導電材料より成るステム3を具
備し、微小な光導波路11を有してステム3に電気機械
的に結合固定される光素子1を具備し、表面に高周波の
電気導波路22が形成されてステム3の光素子1近傍に
機械的に結合固定される電気絶縁材料より成る電気導波
路基板21を具備し、レンズ4、4’が先端に取り付け
られて光素子1を間に挟んで互いに対向して位置決め固
定される1対のレンズホルダ41、41’を具備し、レ
ンズホルダ41、41’に機械的に結合固定される光フ
ァイバ42、42’を具備する高周波帯域光モジュール
において、レンズホルダ41、41’を機械的強度の大
なるセラミックス、或いはガラスの如き非導電性材料に
より構成した高周波帯域光モジュールを構成した。
In another preferred embodiment, the optical device includes a stem made of a conductive material, an optical element having a minute optical waveguide, and being electro-mechanically coupled to and fixed to the stem. An optical waveguide substrate 21 made of an electrically insulating material and having a waveguide 22 formed therein and mechanically coupled and fixed to the optical element 1 of the stem 3 near the optical element 1 is provided. A high-frequency band including a pair of lens holders 41 and 41 ′ positioned and fixed to face each other with the optical fibers 42 and 42 ′ mechanically coupled and fixed to the lens holders 41 and 41 ′. In the optical module, a high-frequency band optical module in which the lens holders 41 and 41 ′ are made of a non-conductive material such as ceramics or glass having high mechanical strength was constructed.

【0012】更に、請求項4:導電材料より成るステム
3を具備し、微小な光導波路11を有してステム3に電
気機械的に結合固定される光素子1を具備し、表面に高
周波の電気導波路22が形成されてステム3の光素子1
近傍に機械的に結合固定される電気絶縁材料より成る電
気導波路基板21を具備し、レンズ4、4’が先端に取
り付けられて光素子1を間に挟んで互いに対向して位置
決め固定される機械的に強固な金属材料により構成され
る1対のレンズホルダ41、41’を具備し、レンズホ
ルダ41、41’に機械的に結合固定される光ファイバ
42、42’を具備する高周波帯域光モジュールにおい
て、レンズホルダ41、41’の先端を電気機械的接続
部7を介してステム3に溶接固定した高周波帯域光モジ
ュールを構成した。
Further, there is provided an optical element 1 having a stem 3 made of a conductive material, having an optical waveguide 11 and being electro-mechanically coupled and fixed to the stem 3, and having a high-frequency The optical waveguide 22 is formed and the optical element 1 of the stem 3 is formed.
An electric waveguide substrate 21 made of an electrically insulating material mechanically coupled and fixed is provided in the vicinity, and lenses 4 and 4 ′ are attached to the tips and positioned and fixed to face each other with the optical element 1 interposed therebetween. High-frequency band light including a pair of lens holders 41, 41 'made of a mechanically strong metal material, and optical fibers 42, 42' mechanically coupled and fixed to the lens holders 41, 41 '. In the module, a high-frequency band optical module in which the distal ends of the lens holders 41 and 41 ′ were welded and fixed to the stem 3 via the electromechanical connecting portion 7 was configured.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1およ
び図2の実施例を参照して説明する。図1は高周波帯域
光モジュールの実施例の斜視図であり、図2はその断面
図である。図1および図2において、図6および図5に
おける参照符号と共通する参照符号は互いに同一の部材
を示すものとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a high-frequency band optical module, and FIG. 2 is a sectional view thereof. 1 and 2, the same reference numerals as those in FIGS. 6 and 5 denote the same members.

【0014】先に図5を参照して説明した光素子1は、
ステム3から上方に突出形成された段部31に電気機械
的に結合固定される。ステム3は銅タングステン合金C
uWより成る導電体であり、接地されている。電気絶縁
材料より成る電気導波路基板21の表面には高周波の電
気導波路22が形成されている。この電気導波路基板2
1はステム3の光素子1近傍に機械的に結合固定されて
いる。この高周波の電気導波路22はその一方の端部に
接続される高周波信号源2により駆動される。高周波信
号源2の他端は接地されている。電気導波路22の他方
の端部には終端抵抗24が接続されている。
The optical device 1 described above with reference to FIG.
It is electro-mechanically coupled and fixed to a step 31 protruding upward from the stem 3. Stem 3 is copper tungsten alloy C
A conductor made of uW, which is grounded. A high-frequency electric waveguide 22 is formed on the surface of an electric waveguide substrate 21 made of an electrically insulating material. This electric waveguide substrate 2
1 is mechanically connected and fixed to the stem 3 in the vicinity of the optical element 1. The high-frequency electric waveguide 22 is driven by the high-frequency signal source 2 connected to one end of the high-frequency electric waveguide 22. The other end of the high-frequency signal source 2 is grounded. A terminal resistor 24 is connected to the other end of the electric waveguide 22.

【0015】入出力光学装置を構成するレンズ4は金属
材料より成る機械的に強固なレンズホルダ41の先端に
取り付けられている。同様に、入出力光学装置を構成す
るレンズ4’は金属材料より成る機械的に強固なレンズ
ホルダ41’の先端に取り付けられている。光は光ファ
イバ42および光ファイバ42’を介して伝播する。こ
れらの両レンズは光素子1を間に挟んで互いに対向して
位置決め固定されている。高周波帯域光モジュールは以
上において説明された光素子1、1対の発光部および受
光部により構成されている。
The lens 4 constituting the input / output optical device is attached to the tip of a mechanically strong lens holder 41 made of a metal material. Similarly, the lens 4 'constituting the input / output optical device is attached to the tip of a mechanically strong lens holder 41' made of a metal material. Light propagates through optical fiber 42 and optical fiber 42 '. These two lenses are positioned and fixed to face each other with the optical element 1 interposed therebetween. The high-frequency band optical module includes the optical element 1 described above, a pair of a light emitting unit and a light receiving unit.

【0016】光素子1の光導波路11の幅は1〜2μm
という微小なものであるので、光導波路11とレンズ4
との間の相対位置精度は±0.5μmを維持しなければ
光結合効率は劣化する。この相対位置精度を確保維持す
るに、レンズ4と光素子1の光導波路11との間の調芯
を実施してから、高周波帯域光モジュール全体を包囲す
るケース6に対してレンズホルダ41を溶接固定すると
共に、レンズホルダ41に対して光ファイバ42のスリ
ーブを溶接固定する。この溶接固定を実施する必要上、
これらの部材は溶接性の良好であって機械的強度の大き
い金属材料により構成される。また、これらの部材を構
成する材料としては、温度変化による軸ずれを防止する
見地から、熱膨張係数を一致させた材料を採用してい
る。
The width of the optical waveguide 11 of the optical element 1 is 1 to 2 μm.
The optical waveguide 11 and the lens 4
Unless the relative positional accuracy between ± 0.5 μm is maintained, the optical coupling efficiency deteriorates. In order to secure and maintain the relative positional accuracy, the alignment between the lens 4 and the optical waveguide 11 of the optical element 1 is performed, and then the lens holder 41 is welded to the case 6 surrounding the entire high-frequency band optical module. At the same time, the sleeve of the optical fiber 42 is fixed to the lens holder 41 by welding. Due to the need to carry out this welding fixation,
These members are made of a metal material having good weldability and high mechanical strength. In addition, as a material constituting these members, a material having the same coefficient of thermal expansion is adopted from the viewpoint of preventing axial displacement due to a temperature change.

【0017】5は金属材料により構成される管状シール
ドを示す。管状シールド5は、電気導波路基板21、電
気導波路基板21の表面に形成される電気導波路22、
ステム3から上方に突出形成された段部31、および段
部31に電気機械的に接合固定される光素子1全体を包
囲して、銅タングステン合金CuWより成る導電体のス
テム3に溶接固定される。管状シールド5には、レンズ
4と光素子1との間に光路を形成する光通過孔51が形
成されると共に、レンズ4’と光素子1との間に光路を
形成する光通過孔51’が形成されている。
Reference numeral 5 denotes a tubular shield made of a metal material. The tubular shield 5 includes an electric waveguide substrate 21, an electric waveguide 22 formed on a surface of the electric waveguide substrate 21,
Surrounding the step 31 projecting upward from the stem 3 and the entire optical element 1 which is electromechanically bonded and fixed to the step 31, it is welded and fixed to the conductor stem 3 made of a copper tungsten alloy CuW. You. In the tubular shield 5, a light passage hole 51 for forming an optical path between the lens 4 and the optical element 1 is formed, and a light passage hole 51 'for forming an optical path between the lens 4' and the optical element 1 is formed. Are formed.

【0018】上述した通りの管状シールド5を具備する
ことにより、導電体であるレンズホルダ41が光素子1
の光導波路11に近接設置されても、光素子1に対する
レンズホルダ41が接近した電磁気的影響は両者の間に
介在する管状シールド5により遮蔽される。従って、管
状シールド5内において電気導波路22の形成する空間
電磁場がレンズホルダ4により擾乱されることはない。
そして、ケース6に対してレンズホルダ41を溶接固定
すると共に、レンズホルダ41に対して光ファイバ42
のスリーブを溶接固定することにより、高周波帯域光モ
ジュール全体の機械的構成を強固にすることができ、光
導波路11とレンズ4との間の相対位置精度は良好に確
保維持することができる。
By providing the tubular shield 5 as described above, the lens holder 41, which is a conductor, is
, The electromagnetic effect of the lens holder 41 approaching the optical element 1 is shielded by the tubular shield 5 interposed therebetween. Therefore, the spatial electromagnetic field formed by the electric waveguide 22 in the tubular shield 5 is not disturbed by the lens holder 4.
Then, the lens holder 41 is fixed to the case 6 by welding, and the optical fiber 42 is fixed to the lens holder 41.
By fixing the sleeve by welding, the mechanical configuration of the entire high-frequency band optical module can be strengthened, and the relative positional accuracy between the optical waveguide 11 and the lens 4 can be secured and maintained satisfactorily.

【0019】図4(a)を参照するに、以上の実施例の
光応答特性は、図4(b)により示される従来例の示す
光応答特性と比較して、10GHzを超える高周波数帯
域において劣化するところはなく、平坦である。第2の
実施例を説明するに、これは図6を参照して説明された
高周波帯域光モジュールの従来例においてレンズホルダ
41および41’を非導電性材料により構成したものに
相当する。即ち、先の実施例においては、レンズホルダ
41および41’は機械的に強固な導電体である金属材
料により構成されていた。第2の実施例は、レンズホル
ダ41および41’を機械的強度の大なるセラミック
ス、或いはガラスの如き非導電性材料により構成する。
レンズホルダ41は非導電体であるので、これが光素子
1の光導波路11に近接設置されても、これが光素子1
に対して格別の電磁気的影響を及ぼすことはなく、従っ
て、電気導波路22の形成する空間電磁場がレンズホル
ダ4により擾乱されることはない。そして、レンズホル
ダ41、41’の構成材料を単に機械的強度の大なるセ
ラミックス、或いはガラスの如き非導電性材料とするこ
とにより極く容易に空間電磁場の擾乱を防止することが
できる。
Referring to FIG. 4A, the optical response characteristic of the above embodiment is higher than that of the conventional example shown in FIG. 4B in a high frequency band exceeding 10 GHz. It is flat without any deterioration. To explain the second embodiment, this corresponds to the conventional example of the high-frequency band optical module described with reference to FIG. 6 in which the lens holders 41 and 41 'are made of a non-conductive material. That is, in the above embodiments, the lens holders 41 and 41 'are made of a metal material which is a mechanically strong conductor. In the second embodiment, the lens holders 41 and 41 'are made of a non-conductive material such as ceramics or glass having high mechanical strength.
Since the lens holder 41 is a non-conductive material, even if the lens holder 41 is installed close to the optical waveguide 11 of the optical element 1,
Does not have any particular electromagnetic effect, so that the spatial electromagnetic field formed by the electric waveguide 22 is not disturbed by the lens holder 4. By simply using a non-conductive material such as ceramic or glass having high mechanical strength as a constituent material of the lens holders 41 and 41 ', disturbance of the spatial electromagnetic field can be prevented very easily.

【0020】第3の実施例を図3を参照して説明する。
先の実施例と同様に、光素子1は、ステム3から上方に
突出形成された段部31に電気機械的に結合固定され
る。ステム3は銅タングステン合金CuWより成る導電
体であり、接地されている。電気絶縁材料より成る電気
導波路基板21の表面には高周波の電気導波路22が形
成されている。この電気導波路基板21はステム3の光
素子1近傍に機械的に結合固定されている。
A third embodiment will be described with reference to FIG.
As in the previous embodiment, the optical element 1 is electro-mechanically coupled and fixed to a step 31 formed to protrude upward from the stem 3. The stem 3 is a conductor made of a copper tungsten alloy CuW and is grounded. A high-frequency electric waveguide 22 is formed on the surface of an electric waveguide substrate 21 made of an electrically insulating material. The electric waveguide substrate 21 is mechanically coupled and fixed to the stem 3 near the optical element 1.

【0021】入出力光学装置を構成するレンズ4は、金
属材料より成る取り付けリング411を介して、金属材
料より成る機械的に強固なレンズホルダ41の先端に取
り付けられている。同様に、入出力光学装置を構成する
レンズ4’は、金属材料より成る取り付けリング41
1’を介して、金属材料より成る機械的に強固なレンズ
ホルダ41’の先端に取り付けられている。光は光ファ
イバ42および光ファイバ42’を介して伝播する。こ
れら両レンズは光素子1を間に挟んで互いに対向して位
置決め固定されている。この実施例においては、レンズ
ホルダ41の先端および取り付けリング411の先端は
電気機械的接続部7を介して、銅タングステン合金Cu
Wより成る導電体であるステム3に電気機械的に溶接固
定されている。同様に、レンズホルダ41’の先端およ
び取り付けリング411’の先端も電気機械的接続部
7’を介して、ステム3に電気機械的に溶接固定されて
いる。
The lens 4 constituting the input / output optical device is attached to the tip of a mechanically strong lens holder 41 made of a metal material via an attachment ring 411 made of a metal material. Similarly, the lens 4 ′ constituting the input / output optical device includes a mounting ring 41 made of a metal material.
It is attached to the tip of a mechanically strong lens holder 41 'made of a metal material via 1'. Light propagates through optical fiber 42 and optical fiber 42 '. These two lenses are positioned and fixed to face each other with the optical element 1 interposed therebetween. In this embodiment, the tip of the lens holder 41 and the tip of the mounting ring 411 are connected to the copper-tungsten alloy Cu
It is electro-mechanically welded and fixed to a stem 3 which is a conductor made of W. Similarly, the tip of the lens holder 41 'and the tip of the mounting ring 411' are also electromechanically welded and fixed to the stem 3 via the electromechanical connection 7 '.

【0022】ここで、光素子1に近接設置されるレンズ
ホルダ41および41’の先端を導電体であるステム3
に電気機械的に溶接固定して両者をほぼ完全に同電位と
することにより、結局、ステム3から上方に突出形成さ
れた段部31に電気機械的に結合固定される光素子1と
レンズホルダ41および41’とをほぼ完全に同電位と
することができる。
Here, the tips of the lens holders 41 and 41 ′ which are installed close to the optical element 1 are connected to the stem 3 which is a conductor.
The optical element 1 and the lens holder, which are electro-mechanically welded and fixed to each other so that they are almost completely at the same potential, are eventually electro-mechanically coupled and fixed to the step 31 formed to project upward from the stem 3. 41 and 41 'can be almost completely at the same potential.

【0023】以上の通りにして、光素子1とレンズホル
ダ41および41’とを同電位とすることにより、導電
体であるレンズホルダ41および41’を光素子1の光
導波路11に近接設置したことによる電磁気的影響を光
素子1に及ぼすことがなくなり、電気導波路22の形成
する空間電磁場がレンズホルダ4により擾乱されること
は防止される。
As described above, by setting the optical element 1 and the lens holders 41 and 41 'at the same potential, the lens holders 41 and 41', which are conductors, are placed close to the optical waveguide 11 of the optical element 1. Thus, the electromagnetic effect due to the above is not exerted on the optical element 1, and the spatial electromagnetic field formed by the electric waveguide 22 is prevented from being disturbed by the lens holder 4.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上の通りであって、この発明に依れ
ば、高周波帯域光モジュールにおいて、電気導波路の形
成する空間電磁場がレンズホルダ近傍において擾乱され
ることを防止して特定の周波数における光応答特性の劣
化を防止することができる。これにより、高い開口数N
Aのレンズを採用して光素子とレンズとの間の光結合を
高効率で実施する高い周波数応答特性を有する高周波帯
域光モジュールを提供することができる。
As described above, according to the present invention, in the high-frequency band optical module, the spatial electromagnetic field formed by the electric waveguide is prevented from being disturbed in the vicinity of the lens holder, and the specific frequency is reduced. Deterioration of the optical response characteristics can be prevented. Thereby, a high numerical aperture N
It is possible to provide a high-frequency band optical module having a high frequency response characteristic in which the optical coupling between the optical element and the lens is performed with high efficiency by employing the lens of A.

【0025】即ち、中空シールドを具備することによ
り、導電体であるレンズホルダが光素子の光導波路に近
接設置されても、光素子に対するレンズホルダが接近し
た電磁気的影響は両者の間に介在する中空シールドによ
り遮蔽され、中空シールド内において電気導波路の形成
する空間電磁場がレンズホルダにより擾乱されない。そ
して、ケースに対してレンズホルダを溶接固定すると共
に、レンズホルダに対して光ファイバのスリーブを溶接
固定することにより、高周波帯域光モジュール全体の機
械的構成を強固にすることができ、光導波路とレンズと
の間の相対位置精度を良好に確保維持することができ
る。
That is, by providing the hollow shield, even if the lens holder, which is a conductor, is placed close to the optical waveguide of the optical element, the electromagnetic effect of the lens holder approaching the optical element is interposed between them. It is shielded by the hollow shield, and the spatial electromagnetic field formed by the electric waveguide in the hollow shield is not disturbed by the lens holder. By fixing the lens holder to the case by welding and fixing the optical fiber sleeve to the lens holder by welding, the mechanical structure of the entire high-frequency band optical module can be strengthened, and the optical waveguide and It is possible to satisfactorily maintain and maintain the relative positional accuracy with the lens.

【0026】また、レンズホルダの構成材料を単に機械
的強度の大なるセラミックス、或いはガラスの如き非導
電性材料とすることにより極く容易に空間電磁場の擾乱
を防止することができる。更に、レンズホルダの先端を
電気機械的接続部を介してステムに溶接固定するという
極く簡単な構成により電気導波路の形成する空間電磁場
の擾乱を防止することができる。
Further, disturbance of the spatial electromagnetic field can be prevented very easily by simply using a non-conductive material such as ceramic or glass having high mechanical strength as a constituent material of the lens holder. Furthermore, a very simple structure in which the tip of the lens holder is welded and fixed to the stem via the electromechanical connection can prevent disturbance of the spatial electromagnetic field formed by the electric waveguide.

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

【図1】実施例を説明する斜視図。FIG. 1 is a perspective view illustrating an embodiment.

【図2】実施例を説明する断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an embodiment.

【図3】他の実施例を説明する断面図。FIG. 3 is a sectional view illustrating another embodiment.

【図4】高周波帯域光モジュールの周波数特性を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of the high-frequency band optical module.

【図5】光素子の断面図。FIG. 5 is a sectional view of an optical element.

【図6】従来例を説明する斜視図。FIG. 6 is a perspective view illustrating a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光素子 11 光導波路 12 p層 13 n層 14 半絶縁層 15 p電極 16 n電極 2 高周波信号源 21 電気導波路形成基板 22 電気導波路 23 ボンディングワイヤ 24 終端抵抗 3 ステム 31 段部 4 レンズ 41 レンズホルダ 411 取り付けリング 42 光ファイバ 5 シールド 51 光通過孔 6 ケース 7 電気機械的接続部 Reference Signs List 1 optical element 11 optical waveguide 12 p-layer 13 n-layer 14 semi-insulating layer 15 p-electrode 16 n-electrode 2 high-frequency signal source 21 electric-waveguide-forming substrate 22 electric-waveguide 23 bonding wire 24 termination resistor 3 stem 31 step 4 lens 41 Lens holder 411 Mounting ring 42 Optical fiber 5 Shield 51 Light passage hole 6 Case 7 Electromechanical connection

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−38372(JP,A) 特開 平11−3904(JP,A) 特開 平10−322028(JP,A) 特開 平8−5874(JP,A) 特開 平7−263807(JP,A) 特開 平4−39632(JP,A) 特開 平4−152307(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/00 - 31/024 H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50 G02B 6/32 G02B 6/42 G02F 1/00 - 1/125 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-11-38372 (JP, A) JP-A-11-3904 (JP, A) JP-A-10-322028 (JP, A) JP-A 8- 5874 (JP, A) JP-A-7-263807 (JP, A) JP-A-4-39632 (JP, A) JP-A-4-152307 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01L 31/00-31/024 H01L 33/00 H01S 5/00-5/50 G02B 6/32 G02B 6/42 G02F 1/00-1/125

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電材料より成るステムを具備し、 微小な光導波路を有しステムに電気機械的に結合固定さ
れる光素子を具備し、 表面に高周波の電気導波路が形成されてステムの光素子
近傍に機械的に結合固定される電気絶縁材料より成る電
気導波路基板を具備し、 レンズが先端に取り付けられ光素子を間に挟んで互いに
対向して位置決め固定される機械的に強固な金属材料に
より構成される1対のレンズホルダを具備し、 レンズホルダに機械的に結合固定される光ファイバを具
備する高周波帯域光モジュールにおいて、 電気導波路基板の表面に形成される電気導波路および段
部に電気機械的に接合固定される光素子全体を包囲する
導電材料より成る中空シールドを具備し、 中空シールドはレンズと光素子との間に光路を形成する
光通過孔が形成されることを特徴とする高周波帯域光モ
ジュール。
1. A stem comprising a conductive material, an optical element having a minute optical waveguide and being electromechanically coupled and fixed to the stem, and a high-frequency electric waveguide formed on a surface of the stem. An optical waveguide substrate made of an electrically insulating material that is mechanically coupled and fixed near the optical element, wherein a lens is attached to the front end, and is mechanically strong that is positioned and fixed to face each other with the optical element interposed therebetween. A high-frequency band optical module including a pair of lens holders made of a metal material and including an optical fiber mechanically coupled and fixed to the lens holder, wherein an electric waveguide formed on a surface of the electric waveguide substrate; A hollow shield made of a conductive material surrounding the entire optical element which is electro-mechanically bonded and fixed to the step portion, wherein the hollow shield forms a light passage between the lens and the optical element. A high-frequency band optical module, characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載される高周波帯域光モジ
ュールにおいて、 高周波帯域光モジュール全体を包囲するケースを具備
し、 光ファイバのスリーブおよびケースを溶接性の良好であ
って機械的強度の大なる金属材料により構成し、 ケースに対してレンズホルダを溶接固定すると共にレン
ズホルダに対して光ファイバのスリーブを溶接固定した
ことを特徴とする高周波帯域光モジュール。
2. The high-frequency band optical module according to claim 1, further comprising a case surrounding the entire high-frequency band optical module, wherein the optical fiber sleeve and the case have good weldability and high mechanical strength. A high frequency band optical module comprising a metallic material, wherein a lens holder is welded and fixed to a case, and an optical fiber sleeve is fixed to the lens holder by welding.
【請求項3】 導電材料より成るステムを具備し、 微小な光導波路を有しステムに電気機械的に結合固定さ
れる光素子を具備し、 表面に高周波の電気導波路が形成されてステムの光素子
近傍に機械的に結合固定される電気絶縁材料より成る電
気導波路基板を具備し、 レンズが先端に取り付けられて光素子を間に挟んで互い
に対向して位置決め固定される1対のレンズホルダを具
備し、 レンズホルダに機械的に結合固定される光ファイバを具
備する高周波帯域光モジュールにおいて、 レンズホルダを機械的強度の大なるセラミックス、或い
はガラスの如き非導電性材料により構成したことを特徴
とする高周波帯域光モジュール。
3. A stem comprising a conductive material, comprising an optical element having a minute optical waveguide and being electro-mechanically coupled and fixed to the stem, wherein a high-frequency electric waveguide is formed on a surface of the stem. A pair of lenses, comprising an electric waveguide substrate made of an electrically insulating material mechanically coupled and fixed in the vicinity of the optical element, wherein the lens is attached to the tip and positioned and opposed to each other with the optical element interposed therebetween. A high frequency band optical module comprising a holder and an optical fiber mechanically coupled and fixed to the lens holder, wherein the lens holder is made of a non-conductive material such as ceramics or glass having high mechanical strength. High-frequency band optical module.
【請求項4】 導電材料より成るステムを具備し、 微小な光導波路を有しステムに電気機械的に結合固定さ
れる光素子を具備し、 表面に高周波の電気導波路が形成されてステムの光素子
近傍に機械的に結合固定される電気絶縁材料より成る電
気導波路基板を具備し、 レンズが先端に取り付けられ光素子を間に挟んで互いに
対向して位置決め固定される機械的に強固な金属材料に
より構成される1対のレンズホルダを具備し、 レンズホルダに機械的に結合固定される光ファイバを具
備する高周波帯域光モジュールにおいて、 レンズホルダの先端を電気機械的接続部を介してステム
に溶接固定したことを特徴とする高周波帯域光モジュー
ル。
4. A stem comprising a conductive material, comprising an optical element having a minute optical waveguide and being electro-mechanically coupled and fixed to the stem, wherein a high-frequency electric waveguide is formed on a surface of the stem. An optical waveguide substrate made of an electrically insulating material that is mechanically coupled and fixed near the optical element, wherein a lens is attached to the front end, and is mechanically strong that is positioned and fixed to face each other with the optical element interposed therebetween. In a high-frequency band optical module including a pair of lens holders made of a metal material and including an optical fiber mechanically coupled and fixed to the lens holder, a tip of the lens holder is stemmed via an electromechanical connection. A high-frequency band optical module characterized by being fixedly welded to a module.
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