JP3785891B2

JP3785891B2 - 光送信器

Info

Publication number: JP3785891B2
Application number: JP2000065741A
Authority: JP
Inventors: 義則須永
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2020-03-06
Also published as: JP2001251009A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、データ通信において光伝送を用いることが一般的となり、そのキーデバイスである光トランシーバも極めて大量に使用されるようになっている。
【０００３】
一方、光トランシーバに求められる伝送速度はますます高速になっており、近い将来、２．５Ｇｂｉｔ／ｓｅｃや１０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃの光トランシーバもごく当たり前に使われるようになると考えられる。
【０００４】
高速光送受信器におけるキーポイントの一つはレーザダイオード（以下「ＬＤ」という。）であり、他の一つは外部変調器の実装である。良好な光送信波形を得るにはＬＤドライブ回路を高速化するだけでなく、ＬＤチップを高速変調が可能な実装構造とし、かつ低コストにする必要がある。
【０００５】
図５は従来の光送信器の部分外観斜視図である。
【０００６】
導電性基板１０の上にＬＤチップ２０が下部電極が導電性基板１０に導電性材料により接続されている。ＬＤチップ２０の上部電極２１に変調信号を印加するための信号線はマイクロストリップライン３１である。裏面グランド３２が導電性基板１０上に接着された絶縁板３０の上にマイクロストリップライン３１が形成されている。マイクロストリップライン３１は、絶縁板３０の裏面グランド３２と対になって特性インピーダンスが一定になるように制御されている。このため光送信器からは広帯域な変調信号が劣化することなく伝達される。
【０００７】
マイクロストリップライン３１の途中にはインピーダンス整合用のチップ抵抗器４０が配置されている。マイクロストリップライン３１の特性インピーダンスは２５Ω程度に設定されることが多く、ＬＤチップ２０の発光領域のインピーダンス（抵抗成分：Ｒ_L）は５Ω程度であるので、チップ抵抗器４０の抵抗値は２０Ω程度に設定されている。チップ抵抗器４０を通過した変調信号はボンディングワイヤ４１を通ってＬＤチップ２０に供給される。
【０００８】
以上のような実装を行うことにより、高速なＬＤ変調が可能である。すなわち、マイクロストリップライン３１はＬＤ２０チップ２０の近くまでインピーダンスが整合しているため、反射による周波数特性の乱れを低く抑えることができる。また、このような実装は様々なパッケージを用いた場合に適用が可能であり、コスト的にも問題はない。尚、２２はＬＤチップ２０の光出射部である。
【０００９】
ここで、図６（ａ）は図５に示した光送信器の等価回路図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の光素子チップの等価回路図である。
【００１０】
図６（ａ）、（ｂ）から明らかなように、ボンディングワイヤ４１のインダクタンスＬ_Bの大きさを適当に選ぶと、ＬＤチップ２０の寄生容量Ｃ_Lと所望の周波数で共振させてピーキングをかけることにより周波数帯域を広げることができる。このため従来技術は高速変調可能なＬＤチップ２０のためによく使用される実装方法である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では近年ますます求められている伝送の高速化に帯域的に追いつかないおそれがある。チップ抵抗器４０からＬＤチップ２０の間は、インピーダンス整合がなされていないため、できるだけ短くすることが要求される部分であるが、この部分を短くするには限界がある。チップ抵抗器はハンダ等で接続されているため、ハンダ付けの際に溶けたハンダが流れても差し支えないようにボンディングワイヤを打つ部分とのクリアランスをある程度とる必要がある。また、ボンディングワイヤは長さを極端に短く配線することは非常に難しい。このため、マイクロストリップラインから見ると理想的な終端にすることは困難である。このため、周波数特性が平坦にならず、光信号波形の乱れ等が懸念される。また、ピーキングをかけて周波数帯域を伸ばすように設計した場合でもレーザの容量やボンディングワイヤの寄生インダクタンス等の回路定数のばらつきによって共振点の再現性があまりかんばしくないという問題がある。ピーキングにより帯域補償は回路定数によって影響を受けやすいためである。このため歩留まりの低下が懸念される。さらにピーキングをかけた帯域ではマイクロストリップライン側からみた終端の不整合が大きくなりがりである。このため、ＬＤドライブ回路の実装によっては平坦で広い送信帯域が得られにくくなる。
【００１２】
以上のように、従来技術によるＬＤチップの実装方式は、広帯域性、周波数特性の安定性の面で改善が求められる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高速で低コストな光送信器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光送信器は、光素子チップと、光素子チップに信号電流を印加する信号線と、信号線と光素子チップとの間のインピーダンスを整合するチップ抵抗器とを備えた光送信器において、上記チップ抵抗器の電極形状を変えることにより電極間の分布容量を増加させて上記光素子の寄生容量を補償すると共に、チップ抵抗器の一端が光素子チップの電極に直接接続され、チップ抵抗器の他端が信号線の先端に接続されているものである。
【００１５】
本発明の光送信器は、導電性基板と、導電性基板に下部電極が接続されるように配置された光素子チップと、導電性基板上に絶縁板を介して配置され光素子チップの上部電極に信号電流を印加するための信号線と、信号線と光素子チップとのインピーダンスを整合するためのチップ抵抗器とを備えた光送信器において、上記チップ抵抗器の電極形状を変えることにより電極間の分布容量を増加させて上記光素子の寄生容量を補償すると共に、チップ抵抗器の一端が光素子チップの上部電極に直接接続され、チップ抵抗器の他端が信号線の先端に接続されているものである。
【００１６】
上記構成に加え本発明の光送信器のチップ抵抗器は、特性インピーダンスが制御された信号線と、光素子チップの電極との間の隙間に橋渡されることによりチップ抵抗器に所定の静電容量の電荷が蓄積されるのが好ましい。
【００１７】
上記構成に加え本発明の光送信器は、チップ抵抗器の両端にチップコンデンサが直接並列接続されていてもよい。
【００１８】
本発明によれば、光素子チップの電極にチップ抵抗器の一端を直接接続し、チップ抵抗器の他端を信号線の先端に接続し、信号線から信号電流を光素子チップに印加することにより、ワイヤボンディングが不要となりその分だけ配線の長さを短縮することができるので、高速で低コストな光送信器の提供を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は本発明の光送信器の一実施の形態を示す部分外観斜視図である。尚、図５に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００２１】
図１に示す光送信器は、導電性基板１０と、導電性基板１０に下部電極が接続されるように配置された光素子チップとしてのＬＤチップ２０と、導電性基板１０上に絶縁板３０を介して配置されＬＤチップ２０の上部電極２１に信号電流を印加するための信号線してのマイクロストリップライン３１と、マイクロストリップライン３１とＬＤチップ２０とのインピーダンスを整合するためのチップ抵抗器４０とを備えており、チップ抵抗器４０の一端がＬＤチップ２０の上部電極２１に直接接続されているものである。
【００２２】
ＬＤチップ２０の下部電極から上部電極までの高さと、裏面グランド３２からマイクロストリップライン３１までの高さとは略等しくなっている。
【００２３】
チップ抵抗器４０は、マイクロストリップライン３１の先端（図では左端）とＬＤチップ２０の上部電極２１との間の隙間を橋渡すように接続されている。チップ抵抗器４０の両電極はＬＤチップ２０の上部電極２１及びマイクロストリップライン３１にそれぞれ導電性の材料で接着されている。チップ抵抗器４０は、その抵抗値が２０Ωであり、ＬＤチップ２０のインピーダンス成分と直列に接続されることにより、マイクロストリップライン３１の特性インピーダンスと整合している。
【００２４】
図２は図１に示した光送信器の等価回路図である。
【００２５】
チップ抵抗器４０は、ボンディングワイヤ４１（図５参照）より短く太いので寄生インダクタンスを非常に小さくすることができる。また、従来の技術では接続線（ボンディングワイヤ）とチップ抵抗器４０とが別体と成っており、マイクロストリップライン３１からＬＤチップ２０までの配線長さが長かったが、本発明ではこれらの部品、すなわちＬＤチップ２０、マイクロストリップライン３１及びチップ抵抗器４０を一体化することにより配線長さを最短にすることができる。
【００２６】
以上において、寄生インダクタンスの影響を抑えることができ、周波数帯域が広帯域となるだけでなく、マイクロストリップライン３１の終端処理も理想的に行われるため、周波数特性を平坦化することができる。
【００２７】
ここで、図１に示した光送信器ではチップ抵抗器の寄生容量を考慮していないが、この寄生容量を積極的に利用することも考えられる。
【００２８】
図３は図１に示した光送信器に用いられるチップ抵抗器の寄生容量の補償を行った場合の等価回路図である。
【００２９】
例えばチップ抵抗器４０の電極形状を変える等して積極的に電極間の分布容量を増加させることにより、ＬＤチップ２０の寄生容量の補償をすることができる。
【００３０】
ＬＤチップ２０の寄生容量をＣ_Lとし、インピーダンス（抵抗成分）をＲ_Lとし、チップ抵抗器４０の寄生容量をＣ_Rとし、抵抗値をＲとすると、数１式
【００３１】
【数１】
Ｃ_R ：Ｃ_L ＝Ｒ _L：Ｒ
を満足するように設定することにより周波数帯域を最も平坦にすることができる。寄生容量Ｃ_Rを最適値よりやや大きくすれば高周波帯域のブーストを行うこともできる。チップ抵抗器４０の寄生容量値Ｃ_Rは比較的安定しており、従来技術の場合に比べて周波数特性の再現性がよい。もしＬＤチップ２０の寄生容量がばらついた場合でも影響はピーキングのときよりも緩やかである。
【００３２】
図４は本発明の光送信器の他の実施の形態を示す部分外観斜視図である。
【００３３】
図１に示した光送信器はマイクロストリップライン３１とＬＤチップ２０とを接続するのはチップ抵抗器４０だけであるが、本光送信器はチップ抵抗器４２に容量（キャパシタンス）を持たせるためチップ抵抗器４２と並列にチップコンデンサ４３を接続したものである。
【００３４】
本光送信器は、チップ抵抗器４２及びチップコンデンサ４３はやや小さいものを用いて並列接続してもよいが、図１に示した光送信器に用いられるチップ抵抗器４０と同じ大きさのチップコンデンサをチップ抵抗器４０上に重ねてもよい。この結果、チップ抵抗器に対して任意の静電容量のチップコンデンサを簡単に付加することができる。
【００３５】
以上において、光送信器のレーザまわりの周波数特性の広帯域化、平坦化が低コストで実現できる。尚、本実施の形態では光素子チップとしてＬＤチップの場合で説明したが、これに限定されるものではなく、外部変調チップ等にも適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００３７】
高速で低コストな光送信器の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光送信器の一実施の形態を示す部分外観斜視図である。
【図２】図１に示した光送信器の等価回路図である。
【図３】図１に示した光送信器に用いられるチップ抵抗器の寄生容量の補償を行った場合の等価回路図である。
【図４】本発明の光送信器の他の実施の形態を示す部分外観斜視図である。
【図５】従来の光送信器の部分外観斜視図である。
【図６】（ａ）は図５に示した光送信器の等価回路図であり、（ｂ）は（ａ）の光素子チップの等価回路図である。
【符号の説明】
１０導電性基板
２０光素子チップ（ＬＤチップ）
３０絶縁板
３１信号線（マイクロストリップライン）
４０チップ抵抗器

Claims

光素子チップと、該光素子チップに信号電流を印加する信号線と、該信号線と上記光素子チップとの間のインピーダンスを整合するチップ抵抗器とを備えた光送信器において、上記チップ抵抗器の電極形状を変えることにより電極間の分布容量を増加させて上記光素子の寄生容量を補償すると共に、上記チップ抵抗器の一端が上記光素子チップの電極に直接接続され、上記チップ抵抗器の他端が上記信号線の先端に接続されていることを特徴とする光送信器。
導電性基板と、該導電性基板に下部電極が接続されるように配置された光素子チップと、上記導電性基板上に絶縁板を介して配置され該光素子チップの上部電極に信号電流を印加するための信号線と、該信号線と上記光素子チップとのインピーダンスを整合するためのチップ抵抗器とを備えた光送信器において、上記チップ抵抗器の電極形状を変えることにより電極間の分布容量を増加させて上記光素子の寄生容量を補償すると共に、上記チップ抵抗器の一端が上記光素子チップの上部電極に直接接続され、上記チップ抵抗器の他端が上記信号線の先端に接続されていることを特徴とする光送信器。
上記チップ抵抗器は、特性インピーダンスが制御された信号線と、上記光素子チップの電極との間の隙間に橋渡されることにより上記チップ抵抗器に所定の静電容量の電荷が蓄積される請求項１または２に記載の光送信器。
上記チップ抵抗器の両端にチップコンデンサが直接並列接続されている請求項１から３のいずれかに記載の光送信器。