JP3460222B2 - 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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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ペルチェ素子を搭
載した半導体レーザモジュールに関し、特に、高周波特
性が改善可能な半導体レーザモジュールに関する。
載した半導体レーザモジュールに関し、特に、高周波特
性が改善可能な半導体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】バタフライ型パッケージに組み立てられ
た半導体レーザモジュールは、ペルチェ素子と、このペ
ルチェ素子の一電極上に搭載された配線基板と、絶縁部
材を介して搭載された半導体レーザとを備える。半導体
レーザの一端子には、配線基板上の導電層およびボンデ
ィングワイヤを介して駆動信号が供給され、また他の端
子には配線基板上の導電層およびボンディングワイヤを
介して接地電位が供給されている。これらペルチェ素
子、半導体レーザ、および配線基板は、バタフライパッ
ケージ内に気密封止されている。
た半導体レーザモジュールは、ペルチェ素子と、このペ
ルチェ素子の一電極上に搭載された配線基板と、絶縁部
材を介して搭載された半導体レーザとを備える。半導体
レーザの一端子には、配線基板上の導電層およびボンデ
ィングワイヤを介して駆動信号が供給され、また他の端
子には配線基板上の導電層およびボンディングワイヤを
介して接地電位が供給されている。これらペルチェ素
子、半導体レーザ、および配線基板は、バタフライパッ
ケージ内に気密封止されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の半導
体レーザモジュールの伝送特性を測定すると、−３ｄＢ
ダウンの周波数によって規定される帯域が１．８ＧＨｚ
程度であることが明らかになった。この特性では、２Ｇ
Ｈｚを越える周波数領域での使用の妨げとなる。
体レーザモジュールの伝送特性を測定すると、−３ｄＢ
ダウンの周波数によって規定される帯域が１．８ＧＨｚ
程度であることが明らかになった。この特性では、２Ｇ
Ｈｚを越える周波数領域での使用の妨げとなる。
【０００４】そこで、本発明の目的は、高周波特性が改
善可能な半導体レーザモジュールを提供することにあ
る。
善可能な半導体レーザモジュールを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、発明者は、従来の半導体レーザモジュールの特性を
更に詳細に解析することにした。
に、発明者は、従来の半導体レーザモジュールの特性を
更に詳細に解析することにした。
【０００６】この解析の結果を図５に示す。図５は、発
明者が詳細な解析の結果として得た半導体レーザモジュ
ールの等価回路図である。図５を概説すれば、Ｖｉは半
導体レーザの駆動部であり、Ｃ１〜Ｃ５はキャパシタン
ス、Ｌ１〜Ｌ４はインタクタンス、Ｒ１は抵抗をそれぞ
れ示す。これらの等価素子とレーザモジュールの構成部
分との対応、およびその典型的な値については後述す
る。
明者が詳細な解析の結果として得た半導体レーザモジュ
ールの等価回路図である。図５を概説すれば、Ｖｉは半
導体レーザの駆動部であり、Ｃ１〜Ｃ５はキャパシタン
ス、Ｌ１〜Ｌ４はインタクタンス、Ｒ１は抵抗をそれぞ
れ示す。これらの等価素子とレーザモジュールの構成部
分との対応、およびその典型的な値については後述す
る。
【０００７】図６は、図５の等価回路図に基づいてシミ
ュレーションによって求めた周波数特性図であり、横軸
にレーザの駆動信号の周波数、縦軸にレーザ駆動電流の
応答特性を示す。図６を参照すると、周波数３．８ＧＨ
ｚ付近に鋭い共鳴帯が存在していることが分かった。こ
の共鳴帯のために、−３ｄＢダウンの帯域幅が１．８Ｇ
Ｈｚ程度になっているとの結論に至った。
ュレーションによって求めた周波数特性図であり、横軸
にレーザの駆動信号の周波数、縦軸にレーザ駆動電流の
応答特性を示す。図６を参照すると、周波数３．８ＧＨ
ｚ付近に鋭い共鳴帯が存在していることが分かった。こ
の共鳴帯のために、−３ｄＢダウンの帯域幅が１．８Ｇ
Ｈｚ程度になっているとの結論に至った。
【０００８】発明者は、このような解析結果に基づき様
々な試行錯誤を行った結果、本発明を以下のような構成
とすることによって、上記の周波数特性を改善できるこ
とを見出した。
々な試行錯誤を行った結果、本発明を以下のような構成
とすることによって、上記の周波数特性を改善できるこ
とを見出した。
【０００９】本発明に係わる半導体レーザモジュール
は、ペルチェ素子の一電極との間に絶縁部材を介して設
けられた半導体レーザと、所定のリードピンとを備え、
前記半導体レーザがレーザ駆動信号を受けるための第１
の端子と第２の端子とを有しており、前記第１の端子ま
たは前記第２の端子はに複数のボンディングワイヤを介
して前記所定のリードピンに接続されている半導体レー
ザモジュールであって、前記第２の端子と前記ペルチェ
素子の一電極との間に抵抗性インピーダンスを加えるた
めのダンピング手段、を備える。
は、ペルチェ素子の一電極との間に絶縁部材を介して設
けられた半導体レーザと、所定のリードピンとを備え、
前記半導体レーザがレーザ駆動信号を受けるための第１
の端子と第２の端子とを有しており、前記第１の端子ま
たは前記第２の端子はに複数のボンディングワイヤを介
して前記所定のリードピンに接続されている半導体レー
ザモジュールであって、前記第２の端子と前記ペルチェ
素子の一電極との間に抵抗性インピーダンスを加えるた
めのダンピング手段、を備える。
【００１０】このように、ペルチェ素子の一電極上に設
けられた半導体レーザの第２の端子とペルチェ素子の一
電極との間に抵抗性インピーダンスを加えるためのダン
ピング手段を設けたので、このモジュール自体が有する
共鳴作用によって生じていた周波数特性における減衰帯
が、追加された抵抗性インピーダンスを加えるための手
段によって消失される。
けられた半導体レーザの第２の端子とペルチェ素子の一
電極との間に抵抗性インピーダンスを加えるためのダン
ピング手段を設けたので、このモジュール自体が有する
共鳴作用によって生じていた周波数特性における減衰帯
が、追加された抵抗性インピーダンスを加えるための手
段によって消失される。
【００１１】本発明に係わる半導体レーザモジュールで
は、ダンピング手段は、抵抗素子から成るようにしても
よい。
は、ダンピング手段は、抵抗素子から成るようにしても
よい。
【００１２】このように、ダンピング手段を抵抗素子に
よって構成すれば、簡素な構成でダンピング手段が実現
される。
よって構成すれば、簡素な構成でダンピング手段が実現
される。
【００１３】このような抵抗素子は、ペルチェ素子の一
電極上に設けられた配線基板上に配置されたチップ抵抗
であることが好ましい。また、このような抵抗素子は、
ペルチェ素子の一電極上に設けられた配線基板上に形成
された薄膜抵抗であることが好ましい。
電極上に設けられた配線基板上に配置されたチップ抵抗
であることが好ましい。また、このような抵抗素子は、
ペルチェ素子の一電極上に設けられた配線基板上に形成
された薄膜抵抗であることが好ましい。
【００１４】このように、抵抗素子をチップ抵抗によっ
て実現すれば、半導体レーザモジュールに内蔵するため
に好適であると共に、配線基板上に搭載することも可能
であるので高周波特性に関しても好ましい。また、抵抗
素子を配線基板上の薄膜抵抗によって実現すれば、寄生
インダクタンスを低減するために好適であり、高周波特
性に関して更に良好な特性が実現される。
て実現すれば、半導体レーザモジュールに内蔵するため
に好適であると共に、配線基板上に搭載することも可能
であるので高周波特性に関しても好ましい。また、抵抗
素子を配線基板上の薄膜抵抗によって実現すれば、寄生
インダクタンスを低減するために好適であり、高周波特
性に関して更に良好な特性が実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。可能ならば、同一の部分には同一の
符号を付して、重複する説明は省略する。
しながら説明する。可能ならば、同一の部分には同一の
符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１６】本発明の実施の形態に係る半導体レーザモ
ジュールを図１（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明に従う半導体レーザモジュール１
（以下、単にモジュールという）の上面図であり、内部
の様子が明らかになるように封止用のキャップを除いた
状態を示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示され
たモジュールのＡ−Ａ’断面における断面図である。
ジュールを図１（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明に従う半導体レーザモジュール１
（以下、単にモジュールという）の上面図であり、内部
の様子が明らかになるように封止用のキャップを除いた
状態を示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示され
たモジュールのＡ−Ａ’断面における断面図である。
【００１７】図１（ａ）および（ｂ）を参照すると、モ
ジュール１の主要部は、搭載部材に収納されている。搭
載部材としては、例えばバタフライ型パッケージ（以
下、ＰＫＧと記す）１０があり、以下、ＰＫＧ１０を使
用する場合について説明を行う。
ジュール１の主要部は、搭載部材に収納されている。搭
載部材としては、例えばバタフライ型パッケージ（以
下、ＰＫＧと記す）１０があり、以下、ＰＫＧ１０を使
用する場合について説明を行う。
【００１８】ＰＫＧ１０は、側面に複数のリードピン３
６を有し、また底面に、ＰＫＧの接地端子に接続されて
いる導電層を有する。この導電層上には、ペルチェ素子
１２が下面電極を対面させて搭載されている。ペルチェ
素子１２は、上面電極と下面電極との間に電流を流すこ
とによって冷却素子として作動する。ペルチェ素子１２
への電流の供給は、ＰＫＧの側面に備わっているリード
ピン３６を介して外部から行われる。
６を有し、また底面に、ＰＫＧの接地端子に接続されて
いる導電層を有する。この導電層上には、ペルチェ素子
１２が下面電極を対面させて搭載されている。ペルチェ
素子１２は、上面電極と下面電極との間に電流を流すこ
とによって冷却素子として作動する。ペルチェ素子１２
への電流の供給は、ＰＫＧの側面に備わっているリード
ピン３６を介して外部から行われる。
【００１９】ペルチェ素子１２の上面電極上には、導電
性の部材１４を挟んでチップキャリア１６、２４が搭載
されている。さらに、チップキャリア１６上には、サブ
マウント１７、ダンピング手段１９、サーミスタ２０、
および配線基板２１、２２が搭載されている。
性の部材１４を挟んでチップキャリア１６、２４が搭載
されている。さらに、チップキャリア１６上には、サブ
マウント１７、ダンピング手段１９、サーミスタ２０、
および配線基板２１、２２が搭載されている。
【００２０】サブマウント１７上には、半導体レーザ１
８が搭載されている。このサブマウント１７は、良熱伝
導体材料、例えば窒化アルミ（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）を用いて形成されているため、半導体レーザ１
８の動作中に発生した熱は、サブマウント１７を伝導し
てペルチェ素子１２に到達し、電気的にモジュール外に
排出される。半導体レーザ１８の第１の端面は、２つの
レンズ２８、３０を介して光ファイバ３４の一端面と光
学的に結合している。光ファイバ３４は、フェルール３
２の中央部に設けられた開口部に挿入されて、更にフェ
ルール３２はＰＫＧ１０を介して、半導体レーザ１８と
光軸と合わされて固定されている。
８が搭載されている。このサブマウント１７は、良熱伝
導体材料、例えば窒化アルミ（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）を用いて形成されているため、半導体レーザ１
８の動作中に発生した熱は、サブマウント１７を伝導し
てペルチェ素子１２に到達し、電気的にモジュール外に
排出される。半導体レーザ１８の第１の端面は、２つの
レンズ２８、３０を介して光ファイバ３４の一端面と光
学的に結合している。光ファイバ３４は、フェルール３
２の中央部に設けられた開口部に挿入されて、更にフェ
ルール３２はＰＫＧ１０を介して、半導体レーザ１８と
光軸と合わされて固定されている。
【００２１】ダンピング手段１９は、半導体レーザ１８
の一端子とペルチェ素子１２の一電極との間に抵抗性イ
ンピーダンスを与える。具体的には、このような半導体
レーザモジュールでは、抵抗素子として実現できるが、
これに限られるものではない。
の一端子とペルチェ素子１２の一電極との間に抵抗性イ
ンピーダンスを与える。具体的には、このような半導体
レーザモジュールでは、抵抗素子として実現できるが、
これに限られるものではない。
【００２２】チップキャリア２４上には、フォトダイオ
ード（以下、ＰＤと記す）２６が搭載されている。ＰＤ
２６の受光面は、半導体レーザ１８の第１の端面と対向
する第２の端面に対面している。このため、半導体レー
ザ１８の出射光の強度を検知するためのモニタＰＤとし
て作動する。この信号も、またリードピン３６を介して
外部へ取り出される。
ード（以下、ＰＤと記す）２６が搭載されている。ＰＤ
２６の受光面は、半導体レーザ１８の第１の端面と対向
する第２の端面に対面している。このため、半導体レー
ザ１８の出射光の強度を検知するためのモニタＰＤとし
て作動する。この信号も、またリードピン３６を介して
外部へ取り出される。
【００２３】サーミスタ２０は、半導体レーザ１８に近
接してチップキャリア１６上に搭載されて、半導体レー
ザ１８の発熱の程度を検知するための検出器として作動
する。その信号は、リードピン３６を介して外部へ取り
出される。
接してチップキャリア１６上に搭載されて、半導体レー
ザ１８の発熱の程度を検知するための検出器として作動
する。その信号は、リードピン３６を介して外部へ取り
出される。
【００２４】配線基板２１，２２は、その第１の面をペ
ルチェ素子１２の上面電極（部品搭載面）に対面するよ
うに向けて導電性部材１４を挟んで搭載されている絶縁
部材である。この第１の面に対向する第２の面上には、
半導体レーザ１８のアノードおよびカソードをリードピ
ン３６と接続するための配線導電層が形成されている。
ルチェ素子１２の上面電極（部品搭載面）に対面するよ
うに向けて導電性部材１４を挟んで搭載されている絶縁
部材である。この第１の面に対向する第２の面上には、
半導体レーザ１８のアノードおよびカソードをリードピ
ン３６と接続するための配線導電層が形成されている。
【００２５】図２は、図１（ａ）のモジュール１の上面
図であり、特に配線基板上の配線導電層およびボンディ
ングワイヤが明確に示されるように拡大されている。な
お、簡単にするために、チップキャリア１６および２４
上の配線パターンは描かれていない。
図であり、特に配線基板上の配線導電層およびボンディ
ングワイヤが明確に示されるように拡大されている。な
お、簡単にするために、チップキャリア１６および２４
上の配線パターンは描かれていない。
【００２６】図２を参照すると、サブマウント１７上に
搭載されている半導体レーザ１８の一端子は、リードピ
ン３６及びパッケージ配線（ＰＫＧ配線という）４２を
通してモジュール１の外部から供給されるレーザ駆動信
号を受ける。このリードピン３６及びＰＫＧ配線４２に
は、ＰＫＧ１０の接地端子との間に寄生容量Ｃ１が存在
する。また、この駆動信号はボンディングワイヤ４４を
介して配線基板２１上の配線導電層４６へ接続される。
ボンディングワイヤ４４は、直径２０μｍ〜５０μｍの
細金線であるため、電気的特性として、等価的に寄生イ
ンダクタンスＬ１として作用する。配線導電層４６は、
配線基板２１上にあり、ＰＫＧ配線４２と対向する配線
基板２１の一辺からチップキャリア１６に対面する一辺
まで延びる。このため、配線基板２１の第１の面に面し
て存在するペルチェ素子１２の上面電極との間に寄生キ
ャパシタが形成され、配線導電層４６は寄生容量Ｃ２と
して電気的に作用する。配線導電層４６は、ボンディン
グワイヤ５２を介してサブマウント１７上の半導体レー
ザ１８の一電極と接続される。このボンディングワイヤ
５２もまた、寄生インダクタンスＬ２として電気的に作
用する。
搭載されている半導体レーザ１８の一端子は、リードピ
ン３６及びパッケージ配線（ＰＫＧ配線という）４２を
通してモジュール１の外部から供給されるレーザ駆動信
号を受ける。このリードピン３６及びＰＫＧ配線４２に
は、ＰＫＧ１０の接地端子との間に寄生容量Ｃ１が存在
する。また、この駆動信号はボンディングワイヤ４４を
介して配線基板２１上の配線導電層４６へ接続される。
ボンディングワイヤ４４は、直径２０μｍ〜５０μｍの
細金線であるため、電気的特性として、等価的に寄生イ
ンダクタンスＬ１として作用する。配線導電層４６は、
配線基板２１上にあり、ＰＫＧ配線４２と対向する配線
基板２１の一辺からチップキャリア１６に対面する一辺
まで延びる。このため、配線基板２１の第１の面に面し
て存在するペルチェ素子１２の上面電極との間に寄生キ
ャパシタが形成され、配線導電層４６は寄生容量Ｃ２と
して電気的に作用する。配線導電層４６は、ボンディン
グワイヤ５２を介してサブマウント１７上の半導体レー
ザ１８の一電極と接続される。このボンディングワイヤ
５２もまた、寄生インダクタンスＬ２として電気的に作
用する。
【００２７】このようにして、駆動信号は、半導体レー
ザ１８のカソード端子に接続される。半導体レーザ１８
は、電気的特性を求めるに際しては、理想的特性のダイ
オードＬＤとこれに直列して接続される内部抵抗Ｒ１に
よって表現可能である。また、半導体レーザ１８は、チ
ップキャリア１６に搭載され、またサブマウント１７
は、絶縁性の良熱伝導体により形成されている部材であ
る。このため、それ自体に寄生容量を持ち、チップキャ
リア１６を介してペルチェ素子１２の上面電極との間に
寄生容量Ｃ３が存在する。
ザ１８のカソード端子に接続される。半導体レーザ１８
は、電気的特性を求めるに際しては、理想的特性のダイ
オードＬＤとこれに直列して接続される内部抵抗Ｒ１に
よって表現可能である。また、半導体レーザ１８は、チ
ップキャリア１６に搭載され、またサブマウント１７
は、絶縁性の良熱伝導体により形成されている部材であ
る。このため、それ自体に寄生容量を持ち、チップキャ
リア１６を介してペルチェ素子１２の上面電極との間に
寄生容量Ｃ３が存在する。
【００２８】半導体レーザ１８のアノード端子は、ボン
ディングワイヤ４８を介して配線基板２２上に配線導電
層５４へ接続される。ボンディングワイヤ４８は、上記
と同様な理由によって寄生インダクタンスＬ３として電
気的に作用する。配線導電層５４は、サブマウント１７
の一側面からＰＫＧ配線５６と対面する一辺の位置まで
延びる。故に、配線導電層５４は、ペルチェ素子１２の
上面電極との間において寄生容量Ｃ４として電気的に作
用する。次いで、配線導電層５４は、ボンディングワイ
ヤ５８を介してＰＫＧ配線５６に接続される。このた
め、アノード信号は、ＰＫＧ配線５６およびリードピン
３６を通してＰＫＧの外部と電気的に接続可能となる。
ボンディングワイヤ５８は、上記と同様に寄生インダク
タンスＬ４として電気的に作用する。ＰＫＧ配線５６
は、ＰＫＧ１０の接地端子に接続されていてもよい。な
お、配線導電層４６、５４は、別個の配線基板上に形成
されるものとして描かれているけれども、単一の配線基
板上に形成されるようにしてもよく、このようにすれば
部品数の削減に寄与する。
ディングワイヤ４８を介して配線基板２２上に配線導電
層５４へ接続される。ボンディングワイヤ４８は、上記
と同様な理由によって寄生インダクタンスＬ３として電
気的に作用する。配線導電層５４は、サブマウント１７
の一側面からＰＫＧ配線５６と対面する一辺の位置まで
延びる。故に、配線導電層５４は、ペルチェ素子１２の
上面電極との間において寄生容量Ｃ４として電気的に作
用する。次いで、配線導電層５４は、ボンディングワイ
ヤ５８を介してＰＫＧ配線５６に接続される。このた
め、アノード信号は、ＰＫＧ配線５６およびリードピン
３６を通してＰＫＧの外部と電気的に接続可能となる。
ボンディングワイヤ５８は、上記と同様に寄生インダク
タンスＬ４として電気的に作用する。ＰＫＧ配線５６
は、ＰＫＧ１０の接地端子に接続されていてもよい。な
お、配線導電層４６、５４は、別個の配線基板上に形成
されるものとして描かれているけれども、単一の配線基
板上に形成されるようにしてもよく、このようにすれば
部品数の削減に寄与する。
【００２９】ペルチェ素子１２は、上面電極上に導電性
部材１４を搭載すると共に、下面電極をＰＫＧ底面に面
して搭載されている。また、ペルチェ素子モジュール
は、ペルチェ素子をセラミックで挟みこむ構造になって
いるため、セラミック部分により寄生容量Ｃ５が存在す
るように電気的に作用する。
部材１４を搭載すると共に、下面電極をＰＫＧ底面に面
して搭載されている。また、ペルチェ素子モジュール
は、ペルチェ素子をセラミックで挟みこむ構造になって
いるため、セラミック部分により寄生容量Ｃ５が存在す
るように電気的に作用する。
【００３０】以上、説明したような範囲において電気的
に接続関係を図示すると、図５に示される等価回路図に
よって表される。このような等価回路図によって表され
る半導体レーザモジュールは、図６に表された特性を示
す。この回路図において、レーザ駆動回路は、時間的に
変化する電圧を出力する電圧源Ｖｉと、この電圧源に直
列に接続される等価出力抵抗とを用いて表現される。な
お、この抵抗値は、本実施の形態においては、５０Ωと
した。
に接続関係を図示すると、図５に示される等価回路図に
よって表される。このような等価回路図によって表され
る半導体レーザモジュールは、図６に表された特性を示
す。この回路図において、レーザ駆動回路は、時間的に
変化する電圧を出力する電圧源Ｖｉと、この電圧源に直
列に接続される等価出力抵抗とを用いて表現される。な
お、この抵抗値は、本実施の形態においては、５０Ωと
した。
【００３１】加えて、本発明の半導体レーザモジュール
１は、半導体レーザ１８のアノード端子とペルチェ素子
１２の上面電極と間に抵抗性インピーダンスを加えるた
めのダンピング手段（図１（ａ）の１９）を備えてい
る。このようなダンピング手段は、図２においては抵抗
素子６０として示されている。また、このようなダンピ
ング手段は、抵抗性インピーダンスを有する回路および
素子によっても実現可能である。この抵抗素子６０の一
端子６６は、ボンディングワイヤ６２およびサブマウン
ト１７上の導電層（図示せず）を介して半導体レーザ１
８のアノード端子に電気的に接続される。また、この抵
抗素子６０の他端６８は、ボンディングワイヤ６４を介
してチップキャリア１６に接続され、導電性部材１４お
よびチップキャリア１６を介してペルチェ素子１２の上
面電極に接続される。抵抗素子６０の両方の端子６６、
６８の間には、抵抗値Ｒ２の抵抗体７０が設けられてい
る。
１は、半導体レーザ１８のアノード端子とペルチェ素子
１２の上面電極と間に抵抗性インピーダンスを加えるた
めのダンピング手段（図１（ａ）の１９）を備えてい
る。このようなダンピング手段は、図２においては抵抗
素子６０として示されている。また、このようなダンピ
ング手段は、抵抗性インピーダンスを有する回路および
素子によっても実現可能である。この抵抗素子６０の一
端子６６は、ボンディングワイヤ６２およびサブマウン
ト１７上の導電層（図示せず）を介して半導体レーザ１
８のアノード端子に電気的に接続される。また、この抵
抗素子６０の他端６８は、ボンディングワイヤ６４を介
してチップキャリア１６に接続され、導電性部材１４お
よびチップキャリア１６を介してペルチェ素子１２の上
面電極に接続される。抵抗素子６０の両方の端子６６、
６８の間には、抵抗値Ｒ２の抵抗体７０が設けられてい
る。
【００３２】このように、ダンピング手段を抵抗素子６
０によって構成すれば、簡素な構成でダンピング手段が
実現される。このような抵抗は、チップ抵抗であること
が好ましく、また、薄膜抵抗であることが好ましい。こ
のように、抵抗素子をチップ抵抗によって実現すれば、
半導体レーザモジュールに内蔵するために好適であると
共に、チップキャリア１６上に設けられた配線基板上に
搭載することも可能であるので高周波特性に関しても好
ましい。抵抗素子を配線基板の配線導電層（配線パター
ン）と同一面上に形成される薄膜抵抗によって実現すれ
ば、寄生インダクタンスを低減するために好適なので、
高周波特性に関して更に良好な特性が実現される。ま
た、配線導電層が形成される基板とは別個の配線基板上
に抵抗素子を設けるようにすれば、寄生インダクタンス
を低減するために好適な配置が可能となる。このような
抵抗素子は、ペルチェ素子１２の上面電極との間に配線
基板を挟むように搭載されているので、ペルチェ素子１
２の上面電極とそれぞれの端子６６、６８との間にそれ
ぞれ寄生容量Ｃ６、Ｃ７が存在する。
０によって構成すれば、簡素な構成でダンピング手段が
実現される。このような抵抗は、チップ抵抗であること
が好ましく、また、薄膜抵抗であることが好ましい。こ
のように、抵抗素子をチップ抵抗によって実現すれば、
半導体レーザモジュールに内蔵するために好適であると
共に、チップキャリア１６上に設けられた配線基板上に
搭載することも可能であるので高周波特性に関しても好
ましい。抵抗素子を配線基板の配線導電層（配線パター
ン）と同一面上に形成される薄膜抵抗によって実現すれ
ば、寄生インダクタンスを低減するために好適なので、
高周波特性に関して更に良好な特性が実現される。ま
た、配線導電層が形成される基板とは別個の配線基板上
に抵抗素子を設けるようにすれば、寄生インダクタンス
を低減するために好適な配置が可能となる。このような
抵抗素子は、ペルチェ素子１２の上面電極との間に配線
基板を挟むように搭載されているので、ペルチェ素子１
２の上面電極とそれぞれの端子６６、６８との間にそれ
ぞれ寄生容量Ｃ６、Ｃ７が存在する。
【００３３】このような抵抗素子６０の構成において、
ボンディングワイヤ６２は、寄生インダクタンスＬ５と
して電気的に作用し、またボンディングワイヤ６４は、
寄生インダクタンスＬ６として電気的に作用する。
ボンディングワイヤ６２は、寄生インダクタンスＬ５と
して電気的に作用し、またボンディングワイヤ６４は、
寄生インダクタンスＬ６として電気的に作用する。
【００３４】このように構成されるモジュール１におい
て、半導体レーザ１８のアノード端子とペルチェ素子の
上面電極と間に抵抗性インピーダンスＲ２を有するダン
ピング手段を設けたので、このモジュール１自体が有す
る共鳴効果によって生じていた周波数特性における共振
帯が、追加された抵抗性インピーダンスによって減衰可
能となる。
て、半導体レーザ１８のアノード端子とペルチェ素子の
上面電極と間に抵抗性インピーダンスＲ２を有するダン
ピング手段を設けたので、このモジュール１自体が有す
る共鳴効果によって生じていた周波数特性における共振
帯が、追加された抵抗性インピーダンスによって減衰可
能となる。
【００３５】本実施の形態においては、このような抵抗
性インピーダンスの好適な値として、後にも記載される
ように１５Ωが示されているが、本発明はこの値に限ら
れるものではない。この値はこのモジュール１自体が有
する共鳴効果によって生じていた周波数特性における共
振を消失させるように決定されることが好ましい。
性インピーダンスの好適な値として、後にも記載される
ように１５Ωが示されているが、本発明はこの値に限ら
れるものではない。この値はこのモジュール１自体が有
する共鳴効果によって生じていた周波数特性における共
振を消失させるように決定されることが好ましい。
【００３６】本実施の形態に従うレーザモジュール１
は、さらに、引き続いて以下の構成を備える。
は、さらに、引き続いて以下の構成を備える。
【００３７】チップキャリア１６上に搭載されたサーミ
スタ２０の各端子は、それぞれボンディングワイヤ７
２，７４を介してＰＫＧ配線に接続され、対応するリー
ドピン３６に接続される。
スタ２０の各端子は、それぞれボンディングワイヤ７
２，７４を介してＰＫＧ配線に接続され、対応するリー
ドピン３６に接続される。
【００３８】チップキャリア２４上に搭載されたＰＤ２
６の各端子は、それぞれボンディングワイヤ７６、７
８、配線基板８０、８２上の配線導電層（図示せず）、
およびボンディングワイヤ８４、８６を介してＰＫＧ配
線に接続され、対応するリードピン３６に接続される。
６の各端子は、それぞれボンディングワイヤ７６、７
８、配線基板８０、８２上の配線導電層（図示せず）、
およびボンディングワイヤ８４、８６を介してＰＫＧ配
線に接続され、対応するリードピン３６に接続される。
【００３９】このような構成の半導体レーザモジュール
１の電気的な構成要素に関して、半導体レーザモジュー
ルの各部と対応させながら説明してきた。図３は、以上
の説明において示された本実施の形態に従う半導体レー
ザモジュールの数ＧＨｚ程度の高周波数領域の動作にお
いて等価的に作用する素子を示した等価回路図である。
発明者が詳細な解析の結果として見出したこれらの素子
の典型的な値を以下に例示すると、 キャパシタンス Ｃ１＝１．９ｐＦ、Ｃ２＝０．５ｐＦ Ｃ３＝０．３ｐＦ、Ｃ４＝０．６ｐＦ Ｃ５＝２０ｐＦ インダクタンス Ｌ１＝２ｎＨ、 Ｌ２＝１ｎＨ Ｌ３＝１ｎＨ、 Ｌ４＝２ｎＨ Ｌ５＝０．５ｎＨ、Ｌ６＝０．５ｎＨ 抵抗 Ｒ１＝５Ω、Ｒ２＝１５Ω という値になる。
１の電気的な構成要素に関して、半導体レーザモジュー
ルの各部と対応させながら説明してきた。図３は、以上
の説明において示された本実施の形態に従う半導体レー
ザモジュールの数ＧＨｚ程度の高周波数領域の動作にお
いて等価的に作用する素子を示した等価回路図である。
発明者が詳細な解析の結果として見出したこれらの素子
の典型的な値を以下に例示すると、 キャパシタンス Ｃ１＝１．９ｐＦ、Ｃ２＝０．５ｐＦ Ｃ３＝０．３ｐＦ、Ｃ４＝０．６ｐＦ Ｃ５＝２０ｐＦ インダクタンス Ｌ１＝２ｎＨ、 Ｌ２＝１ｎＨ Ｌ３＝１ｎＨ、 Ｌ４＝２ｎＨ Ｌ５＝０．５ｎＨ、Ｌ６＝０．５ｎＨ 抵抗 Ｒ１＝５Ω、Ｒ２＝１５Ω という値になる。
【００４０】このような典型的な数値を用いて、本発明
の半導体レーザモジュールの周波数特性をシミュレーシ
ョンによって求めた結果を図４に示す。図４において横
軸は駆動信号の周波数を示し、縦軸はレーザの駆動電流
の応答特性を示している。
の半導体レーザモジュールの周波数特性をシミュレーシ
ョンによって求めた結果を図４に示す。図４において横
軸は駆動信号の周波数を示し、縦軸はレーザの駆動電流
の応答特性を示している。
【００４１】図４を参照すると、周波数特性において、
従来のモジュールの形態において現れていた３．８ＧＨ
ｚ近傍の共鳴による鋭いディップは消失して、５ＧＨｚ
程度の周波数までなだらかに減少する特性が得られた。
この結果、−３ｄＢダウンにおいて求めた帯域幅は、
２．５ＧＨｚまで広がるので、本実施の形態に従う半導
体レーザモジュールは、２ＧＨｚを越える信号にまで応
答可能となる。
従来のモジュールの形態において現れていた３．８ＧＨ
ｚ近傍の共鳴による鋭いディップは消失して、５ＧＨｚ
程度の周波数までなだらかに減少する特性が得られた。
この結果、−３ｄＢダウンにおいて求めた帯域幅は、
２．５ＧＨｚまで広がるので、本実施の形態に従う半導
体レーザモジュールは、２ＧＨｚを越える信号にまで応
答可能となる。
【００４２】このような結果を得ることができた理由を
発明者は、以下のように考えている。その理由は、半導
体レーザのアノード側を抵抗性インピーダンスを介して
ペルチェ素子の一電極に接続することによって、半導体
レーザの抵抗成分とペルチェ素子の容量成分との間にお
いて発生していた従来の共鳴効果を緩和することが可能
になり、３ＧＨｚを越える領域で発生していた鋭い減衰
帯を高周波側へ展開することが可能になるということで
ある。
発明者は、以下のように考えている。その理由は、半導
体レーザのアノード側を抵抗性インピーダンスを介して
ペルチェ素子の一電極に接続することによって、半導体
レーザの抵抗成分とペルチェ素子の容量成分との間にお
いて発生していた従来の共鳴効果を緩和することが可能
になり、３ＧＨｚを越える領域で発生していた鋭い減衰
帯を高周波側へ展開することが可能になるということで
ある。
【００４３】
【発明の効果】以上、図面を参照しながら本発明を詳細
に説明したように、本発明に係わる半導体レーザモジュ
ールは、半導体レーザの一端子とペルチェ素子の一電極
と間に抵抗性インピーダンスを加えるためのダンピング
手段を備えるようにした。
に説明したように、本発明に係わる半導体レーザモジュ
ールは、半導体レーザの一端子とペルチェ素子の一電極
と間に抵抗性インピーダンスを加えるためのダンピング
手段を備えるようにした。
【００４４】このため、半導体レーザモジュール自体が
有する共鳴周波数において生じていた周波数特性におけ
る減衰が、追加された抵抗性インピーダンスによって消
失する。
有する共鳴周波数において生じていた周波数特性におけ
る減衰が、追加された抵抗性インピーダンスによって消
失する。
【００４５】したがって、周波数特性が改善された半導
体レーザモジュールが提供される。
体レーザモジュールが提供される。
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施の形態に従う半
導体レーザモジュールの上面図であり、内部の様子が明
らかになるように封止用のキャップを除いた状態を示し
ている。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されたモジュー
ルのＡ−Ａ’断面における断面図である。
導体レーザモジュールの上面図であり、内部の様子が明
らかになるように封止用のキャップを除いた状態を示し
ている。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されたモジュー
ルのＡ−Ａ’断面における断面図である。
【図２】図２は、図１（ａ）のモジュール１の上面図で
あり、特に配線基板上の配線導電層およびボンディング
ワイヤが明確に示されるように拡大されている。
あり、特に配線基板上の配線導電層およびボンディング
ワイヤが明確に示されるように拡大されている。
【図３】 図３は、本発明に従う半導体レーザモジュー
ルの高周波特性を示した等価回路図である。
ルの高周波特性を示した等価回路図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態に従う半導体レ
ーザモジュールの高周波特性を示した特性図である。
ーザモジュールの高周波特性を示した特性図である。
【図５】図５は、従来の半導体レーザモジュールの等価
回路図である。
回路図である。
【図６】図６は、図５の等価回路図に基づいてシミュレ
ーションによって求めた周波数特性図である。
ーションによって求めた周波数特性図である。
１…半導体レーザモジュール、１０…バタフライ型パッ
ケージ、１２…ペルチェ素子、１４…導電性部材、１
６、２４…チップキャリア、１７…サブマウント、１８
…半導体レーザ、１９…ダンピング手段、２０…サーミ
スタ、２２…配線基板、２６…フォトダイオード、２
８、３０…レンズ、３２…フェルール、３４…光ファイ
バ、３６…リードピン ４２、５６…パッケージ配線（ＰＫＧ配線）、４４、４
８、５２、５８、６２、６４、７２、７４、７６、７
８、８４、８６…ボンディングワイヤ、４６、５４…配
線導電層、６０…抵抗素子、６６、６８…抵抗の端子、
７０…抵抗体
ケージ、１２…ペルチェ素子、１４…導電性部材、１
６、２４…チップキャリア、１７…サブマウント、１８
…半導体レーザ、１９…ダンピング手段、２０…サーミ
スタ、２２…配線基板、２６…フォトダイオード、２
８、３０…レンズ、３２…フェルール、３４…光ファイ
バ、３６…リードピン ４２、５６…パッケージ配線（ＰＫＧ配線）、４４、４
８、５２、５８、６２、６４、７２、７４、７６、７
８、８４、８６…ボンディングワイヤ、４６、５４…配
線導電層、６０…抵抗素子、６６、６８…抵抗の端子、
７０…抵抗体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 稲野 滋
神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友
電気工業株式会社 横浜製作所内
(72)発明者 三木 淳
神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友
電気工業株式会社 横浜製作所内
(72)発明者 高木 敏男
神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友
電気工業株式会社 横浜製作所内
(56)参考文献 特開 平２−21680（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
Claims (4)
- 【請求項１】 ペルチェ素子の一電極との間に絶縁部材
を介して設けられた半導体レーザと、所定のリードピン
とを備え、前記半導体レーザがレーザ駆動信号を受ける
ための第１の端子と第２の端子とを有しており、前記第
１の端子または前記第２の端子は複数のボンディングワ
イヤを介して前記所定のリードピンに接続されている半
導体レーザモジュールであって、 前記第２の端子と前記ペルチェ素子の一電極との間に抵
抗性インピーダンスを加えるためのダンピング手段、を
備える半導体レーザモジュール。 - 【請求項２】 前記ダンピング手段は、抵抗素子から成
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジ
ュール。 - 【請求項３】 前記抵抗素子は、前記ペルチェ素子の一
電極上に設けられた配線基板上に配置されたチップ抵抗
であることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ
モジュール。 - 【請求項４】 前記抵抗素子は、前記ペルチェ素子の一
電極上に設けられた配線基板上に形成された薄膜抵抗で
あることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザモ
ジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22501098A JP3460222B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22501098A JP3460222B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 半導体レーザモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058975A JP2000058975A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3460222B2 true JP3460222B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=16822671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22501098A Expired - Lifetime JP3460222B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3460222B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4792656B2 (ja) | 2001-05-09 | 2011-10-12 | 住友電気工業株式会社 | 光モジュール、ファイバスタブ部品 |
| JP2004179273A (ja) | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Nec Corp | 半導体レーザチップ部品及びこれを用いた半導体レーザモジュール |
| CN211148984U (zh) * | 2019-03-18 | 2020-07-31 | 佑胜光电股份有限公司 | 光学收发模块及光纤缆线模块 |
| CN114582819B (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-19 | 度亘激光技术（苏州）有限公司 | 半导体器件的调节方法 |
-
1998
- 1998-08-07 JP JP22501098A patent/JP3460222B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000058975A (ja) | 2000-02-25 |
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