JP4098812B2 - Optical semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は一般に光半導体装置に関し、特に温度制御機構を備えた光半導体装置に関する。 The present invention generally relates to an optical semiconductor device, and more particularly to an optical semiconductor device including a temperature control mechanism.
光波長多重化通信技術を使った大容量光ファイバ通信システムでは、波長の安定した多数の光源が必要である。このため、光波長多重通信では、フィードバック制御により温度変化に対して発振波長を一定に保持できる温度制御機構のような波長ロッカを備えた光半導体モジュールが使われている。 In a large-capacity optical fiber communication system using optical wavelength multiplexing communication technology, a large number of light sources with stable wavelengths are required. For this reason, in optical wavelength division multiplexing communication, an optical semiconductor module having a wavelength locker such as a temperature control mechanism that can keep the oscillation wavelength constant with respect to temperature change by feedback control is used.
図1は従来の波長ロッカを備えた光半導体モジュール10の構成を示す。
FIG. 1 shows a configuration of an
図1を参照するに、前記光半導体モジュール10はパッケージ本体2と、前記パッケージ本体2上に設けられた温度制御部3上に、キャリア部材4を介して保持された半導体レーザ1とを含み、前記半導体レーザはパッケージ本体2上の電極に接続されたワイヤ1Cを介して給電され、出力光ビーム1Aを形成する。形成された出力光ビーム1Aは、前記パッケージ本体2上の窓2Aを介して、これに光学的に結合された光ファイバ(図示せず)中に注入される。
Referring to FIG. 1, the
さらに前記半導体レーザ1は出力光ビーム1Aとは逆方向に別の出力光ビーム1Bを形成し、前記出力光ビーム1Bはビームスプリッタ5および波長フィルタ6を通過した後、第1のフォトダイオード7により検出される。さらに、前記ビームスプリッタ5により分岐された前記出力光ビーム1Bの強度が、第2のフォトダイオード8により検出される。さらに、前記キャリア部材4はサーミスタ4Aを担持し、前記サーミスタ4Aは前記半導体レーザ1の温度を測定し、その結果を表す出力信号をワイヤ4Bを介して前記パッケージ本体2の外部に供給する。
Further, the
前記光半導体モジュール10では、図示は省略するが、前記出射光ビーム1Aの光路上、前記半導体レーザ1と前記窓2Aとの間に第1のコリメータレンズが、また前記出射光ビーム1Bの光路上には、前記半導体レーザ1と前記ビームスプリッタ5との間に第2のコリメータレンズが設けられている。
In the
さらに前記光半導体モジュール10には前記外部の制御回路が協働し、前記制御回路は前記第2のフォトダイオード8が検出した前記出力光ビーム1Bの強度が一定になるように、前記半導体レーザ1を制御する。すなわち、前記第2のフォトダイオード8はAPC制御に使われる。かかる制御回路は、さらに前記第1のフォトダイオード7が検出した、出力強度が一定に制御された前記出力光ビーム1Bの、前記波長フィルタ5を通過した後における強度に基づいて前記温度制御部3を構成するペルチェ素子を制御し、前記半導体レーザ1の発振波長の変化を補償する。
Further, the external control circuit cooperates with the
図2は、前記半導体レーザ1の発振波長と動作温度との関係の一例を示す。
FIG. 2 shows an example of the relationship between the oscillation wavelength of the
図2を参照するに、半導体レーザの発振波長は、主として温度変化に伴う光共振器長の変化あるいは屈折率の変化に起因して、温度が増大すると共に長波長側にシフトする。 Referring to FIG. 2, the oscillation wavelength of the semiconductor laser shifts to the longer wavelength side as the temperature increases mainly due to a change in optical resonator length or a change in refractive index accompanying a change in temperature.
これに対して図3は前記波長フィルタ6の波長透過特性を示す。ただし前記波長フィルタ6は平行した対向面を有するガラスなどの光学媒体で形成されており、エタロンの性質を持っている。
On the other hand, FIG. 3 shows the wavelength transmission characteristics of the
図3を参照するに、前記波長フィルタ6は波長に対して正弦波的に変化する透過特性を有するため、前記波長フィルタ6を、前記透過特性の傾斜部が前記出力光ビーム1Bの発振波長に対応するように設計しておくことにより、前記フォトダイオード7により前記発振波長の変化を感度良く検出することが可能になる。
Referring to FIG. 3, since the
そこで、例えば前記フォトダイオード7が検出する前記出力光ビーム1Bの強度が減少した場合には、前記半導体レーザ1自体は前記フォトダイオード8を使ってAPC制御されていることから、図2の関係から前記半導体レーザ1の動作温度が増大したと判断され、前記制御回路は前記温度制御部3を制御して前記半導体レーザ1の動作温度を降下させる。すなわち、図1の光半導体モジュール10においては、前記温度制御部3上に形成された各部品により、波長ロッカが形成される。
Therefore, for example, when the intensity of the
図1に示す光半導体モジュール10は、このように温度変化に起因する半導体レーザ1の発振波長の変化を検出し、これを補償することが可能であるが、前記光半導体モジュール10が使われる環境温度が変化した場合、前記温度制御部3により温度制御されている前記半導体レーザ1と、前記温度制御部3上の他の部品、例えば波長フィルタ6との間に温度差が生じ、その結果先に説明した波長ロッカの動作に誤差が生じてしまうことがある。
The
より具体的に説明すると、先の図1の光半導体モジュール10においては、環境温度の熱的影響が前記温度制御部3に前記パッケージ本体2を介して伝達されるが、このように前記温度制御部3に環境温度の熱的影響が及んだ場合、前記半導体レーザ1は前記キャリア4上において前記温度制御部3により温度制御されていても、前記温度制御部3の熱伝導率が無限大ではないため、前記波長フィルタ6との間には温度差が生じることがある。
More specifically, in the
図4は、前記波長フィルタ6の波長透過特性を、前記フィルタ6の温度が25°Cである場合と75°Cである場合とについて示す。ただし図4中、実線は25°Cにおける透過率を、破線は75°Cにおける透過率を示す。
FIG. 4 shows the wavelength transmission characteristics of the
図4を参照するに、75°Cにおける透過率は前記波長フィルタ6の熱膨張や屈折率変化のため、25°Cにおける場合よりも長波長側にシフトしているのがわかる。
Referring to FIG. 4, it can be seen that the transmittance at 75 ° C. is shifted to the longer wavelength side than at 25 ° C. due to thermal expansion and refractive index change of the
このため、図1の従来の光半導体モジュール10において前記半導体レーザ1が前記温度制御部3により前記キャリア部材4上において正しく温度制御されており、所定波長λの出力光ビーム1A,1Bが得られている場合であっても、前記波長フィルタ6の温度が75°Cであると前記フォトダイオード7の出力は増大し、その結果半導体レーザ1の温度が低下していると誤って判断されてしまう。この場合、前記温度制御部3は前記半導体レーザ1を昇温するように駆動され、実際のレーザ発振波長は、所望のλの値から、より長波長側のλ'にシフトしてしまう。
For this reason, in the conventional
このように、従来の光半導体モジュール10においては、環境温度が変化した場合に波長ロッカの動作が誤差を生じてしまう問題があった。
Thus, the conventional
この問題を解決すべく、従来より前記半導体レーザ1と前記光学フィルタとを別個に温度制御する光半導体モジュールの構成が、特開平10−79551号公報に提案されている。しかし、前記従来の構成は二つの温度制御部を必要することから部品点数が多く複雑で、消費電力も大きい問題点を有している。
In order to solve this problem, a configuration of an optical semiconductor module that separately controls the temperature of the
そこで、本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な光半導体装置およびその制御方法を提供することを概括的課題とする。 Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a novel and useful optical semiconductor device and a control method thereof that solve the above-described problems.
本発明のより具体的な課題は、波長ロッカを形成する温度制御部を有する光半導体装置において、環境温度が変化した場合に高精度な波長ロッカ動作が可能な構成および制御を提供することにある。 A more specific object of the present invention is to provide a configuration and control capable of performing a highly accurate wavelength locker operation when an environmental temperature changes in an optical semiconductor device having a temperature control unit for forming a wavelength locker. .
本発明は上記の課題を、
本発明は上記の課題を、パッケージと、前記パッケージ中に格納され、光ビームを形成する半導体レーザと、前記半導体レーザに熱的に接続され、温度制御素子を備え、前記半導体レーザを所定の温度に制御する温度制御部と、前記温度制御部に熱的に接続され、波長に対して所定の傾きを持った波長透過率特性を有する光学フィルタと、前記半導体レーザからの光ビームを前記光学フィルタを介して受光し、前記光学フィルタを透過した前記光ビームの強度を検出する受光部と、前記半導体レーザに駆動電力を供給する給電体と、
前記給電体とは別体で設けられ、前記半導体レーザへ前記パッケージの温度を伝達する伝熱体とを備え、前記伝熱体は、前記パッケージのうち、前記温度制御部が設けられた底面よりも高い位置で、前記パッケージに接続されることを特徴とする光半導体装置により、解決する。
The present invention solves the above problems.
The present invention solves the above-described problems by providing a package, a semiconductor laser housed in the package and forming a light beam, a thermal control element connected to the semiconductor laser, and a temperature control element. A temperature control unit that controls the optical control, an optical filter that is thermally connected to the temperature control unit and has a wavelength transmittance characteristic having a predetermined inclination with respect to a wavelength, and a light beam from the semiconductor laser A light receiving unit that receives light through the optical filter and detects the intensity of the light beam that has passed through the optical filter, and a power supply that supplies driving power to the semiconductor laser.
A heat transfer body provided separately from the power supply body and transmitting the temperature of the package to the semiconductor laser, the heat transfer body from the bottom surface of the package where the temperature control unit is provided This is solved by an optical semiconductor device characterized by being connected to the package at a high position.
本発明によれば、前記光半導体装置が使用される環境温度の変動によって、前記パッケージ中において前記波長ロッカを構成する光学部品と前記半導体レーザとの間に生じる温度差が、前記パッケージと半導体レーザとの間に伝熱体を設ける簡単な構成により軽減され、その結果波長ロッカの誤動作が回避される。 According to the present invention, a temperature difference generated between an optical component constituting the wavelength locker and the semiconductor laser in the package due to a change in environmental temperature in which the optical semiconductor device is used causes the package and the semiconductor laser. Is reduced by a simple configuration in which a heat transfer body is provided between them, and as a result, malfunction of the wavelength locker is avoided.
本発明によれば、波長ロッカを備えた光半導体モジュールにおいて、パッケージ本体中に格納され、波長ロッカにより発振波長をロックされる半導体レーザを、伝熱体を介してパッケージ本体、さらに外部環境に熱的に接触させることにより、波長ロッカを構成する部品、特に波長フィルタに外部環境温度の影響が及んだような場合でも、安定な波長ロック動作を保証することができる。 According to the present invention, in an optical semiconductor module having a wavelength locker, a semiconductor laser housed in the package body and whose oscillation wavelength is locked by the wavelength locker is heated to the package body and further to the external environment via the heat transfer body. By making contact with each other, a stable wavelength locking operation can be ensured even when the components of the wavelength locker, particularly the wavelength filter, are affected by the external environment temperature.
[第1実施例]
図5(A),(B)は、本発明の第1実施例による光半導体モジュール20の構成を示す、それぞれ平面図および断面図である。ただし図5(A),(B)中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
[First embodiment]
5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, showing the configuration of the
図5(A),(B)を参照するに、本実施例による光半導体モジュール20は先に説明した従来の光半導体モジュール10と類似した構成を有するが、前記キャリア4が複数のワイヤ9により、前記パッケージ本体2に機械的および熱的に結合されている。また図示の光半導体モジュール20では、前記光半導体モジュール10で使われている二つのプリズムを合わせた構成のビームスプリッタ5の代わりに、後で説明する平行平板型ビームスプリッタ5Aが使われている。
5A and 5B, the
前記光半導体モジュール20では、さらに図5(B)の断面図に示すように、前記キャリア4、およびビームスプリッタ5A,波長ロッカを形成する波長フィルタ6、フォトダイオード7およびフォトダイオード8を支持する前記温度制御部3は、前記パッケージ本体2中に形成された空間2B中に設けられる。前記温度制御部3は、ペルチェ素子3Aを備えている。
In the
図5(B)は、前記光半導体モジュール20を前記光学窓2Aの方向から見た図である。図5(B)中、前記ビームスプリッタ5A,波長フィルタ6,およびフォトダイオード7,8は図示を省略する。前記温度制御部3は、熱伝導性に優れたAl等の金属、あるいはAl2O3のようなセラミック基板よってペルチェ素子3Aを挟んだ構造になっている。
FIG. 5B is a view of the
さらに、図5(A)に示すように、前記光半導体モジュール20には、前記ワイヤ1Cを介して前記半導体レーザ1を駆動する制御回路21が接続され、前記制御回路21はさらに前記サーミスタ4Aの出力に基づいて前記ワイヤ3Bを介して前記ペルチェ素子3Aを駆動することにより、前記半導体レーザ1の温度をも制御する。
Further, as shown in FIG. 5A, a
次に、図6(A),(B)を参照しながら、本実施例の光半導体モジュール20の動作原理を説明する。ただし、本実施例においても前記波長フィルタ6は図4に示す波長透過率特性の温度依存性を有しており、図6(A),(B)は図4の波長透過率特性の一部を拡大して示す図である。図4と同様に、実線は25°Cにおける透過率特性を、破線は75°Cにおける透過率特性を示す。
Next, the principle of operation of the
図6(A)を参照するに、前記波長フィルタ6の温度が、環境温度の上昇に伴って当初の25°Cから75°Cまで変化すると、前記波長透過率特性も、図中に矢印で示すように長波長側にシフトする。
Referring to FIG. 6A, when the temperature of the
一方、本実施例の光半導体モジュール20では、前記半導体レーザ1を担持するキャリア4が、前記パッケージ本体2と複数のワイヤ9により接続されているため、外界から熱が前記ワイヤ9を伝って前記半導体レーザ1に伝達され、その結果前記半導体レーザ1の温度も上昇する。
On the other hand, in the
前記半導体レーザ1は先に図2で説明したような温度特性を有しているため、半導体レーザ1の発振波長は図6(A)に示すように、温度上昇と共に当初の波長λ1からλ2,さらにλ3へと長波長側にシフトし、その結果、前記波長フィルタ6を通った出力光ビーム1Bの強度は、当初のレベルL1からΔLだけ減少する。
Since the
前記出力光ビーム1Bの強度低下ΔLは前記フォトダイオード7により検出され、その結果前記制御回路21は、前記フォトダイオード7の出力が当初のレベルL1を回復するように、前記ペルチェ素子3Aを駆動して、前記キャリア4、およびその上の半導体レーザ1を冷却する。これにより、図6(B)に示すように前記半導体レーザ1の発振波長は、前記λ3から短波長側にシフトする。
Strength reduction ΔL of the
ところで、前記ペルチェ素子3Aの冷却モードでの駆動により、前記温度制御部3を介して前記波長フィルタ6も冷却される。これに伴い、前記波長フィルタ6の波長透過率特性も図6(B)に矢印で示すように短波長側にシフトし、その結果、前記当初の波長λ1に近い波長において、前記所定のレベルL1が回復される。すなわち、図6(B)は、本実施例による光半導体モジュール20において生じる、前記波長ロッカ回復動作を示している。
By the way, the
図6(B)の波長ロッカ回復動作においては、前記ペルチェ素子3Aによる冷却の際、前記半導体レーザ1には前記伝熱体により高温の動作環境から熱が供給されているため、前記半導体レーザ1の冷却は緩やかで、その結果、半導体レーザ1のみが冷却されることはなく、先に図4で説明したような波長ロッカの誤動作が生じることはない。
In the wavelength locker recovery operation of FIG. 6B, since heat is supplied to the
このように、本実施例による光半導体モジュール20では、前記半導体レーザ1をパッケージ、すなわち、光半導体モジュール20が使われる環境温度に熱的に結合することにより、前記波長フィルタ6の温度が上昇した場合に波長ロッカが誤動作する問題を解決する。前記伝熱体9として、本実施例では複数のワイヤを使うが、このようにすると、ワイヤの本数を変更することで、熱電動度を細かく制御することが可能で、作業性が良い。例えば径が380μmのAuワイヤを10本程度使えば、所望の伝熱効果が得られる。
As described above, in the
なお、半導体レーザ1を駆動するワイヤ1Cも前記伝熱効果に寄与はするが、単一のワイヤのみでは十分に動作環境から半導体レーザ1に熱を伝達することができず、本発明の効果は発揮できない。
Although the wire 1C for driving the
図7は、前記波長フィルタ6の温度が先の実施例と同様に所定の温度T0からより高い温度T1に変化した場合と、より低い温度T2に変化した場合の、前記波長ロッカの動作を説明する図である。
FIG. 7 shows the wavelength locker when the temperature of the
環境温度の影響で前記波長フィルタ6の温度がT1に上昇した場合の波長ロッカの動作は先に説明した通りであるが、温度がT2へと降下した場合にも、同様な動作により、前記ペルチェ素子3Aが加熱モードで駆動され、当初の波長λ1および当初のレベルL1が回復される。
The operation of the wavelength locker when the temperature of the
ところで、前記波長フィルタ6は先に図3あるいは図4で説明したように正弦波タイプの周期的な波長透過率特性を有するため、前記伝熱体9を介して動作環境から過大な熱が供給されると、波長ロッカの動作点は図8に示すように、当初の波長透過率特性の傾きが負の領域Aから、波長透過率特性が反転した領域、すなわち波長透過率特性の傾きが正の領域Bに移動するため、波長ロッカは正しく動作しなくなる。前記領域Bでは、前記領域Aとは逆に、前記フォトダイオード7の出力が低下すると前記制御装置21は前記半導体レーザ1を加熱し、増大すると冷却する。
Incidentally, since the
このことから、前記伝熱体9は、前記半導体レーザ1の波長が変化した時に、前記波長ロッカの制御装置21が判定する温度制御の方向、すなわち加熱するか冷却するかという極性と同じ極性を示す範囲で前記パッケージ本体の有する環境温度を前記半導体レーザ1に伝達するように構成するのが好ましい。
From this, the
なお、図5(A),(B)の前記パッケージ本体2は図示しない蓋部材により塞がれ、前記半導体レーザ1,前記キャリア4およびサーミスタ4A,前記ペルチェ素子3Aおよび温度制御部3,前記ビームスプリッタ5A,前記波長フィルタ6,前記フォトダイオード7および前記フォトダイオード8は、前記ワイヤ1C,4Bおよび伝熱体9と共に、前記パッケージ本体2中の空間2B中に真空あるいは減圧状態で封止される。あるいは前記空間にN2やAr等、空気よりも熱伝導率が小さい気体を封入してもよい。このようにすることで、波長フィルタに外部温度が伝わりにくく出来るため、本発明の効果をさらに高めることができる。
5A and 5B is closed by a lid member (not shown), and the
図9(A),(B)は、本実施例による光半導体モジュール20で使われる波長フィルタ6の構成を示す、それぞれ正面図および側面図である。
FIGS. 9A and 9B are a front view and a side view, respectively, showing the configuration of the
図9(A)、(B)を参照するに、前記波長フィルタ6は多層膜フィルタ6Aよりなり、表面には図示しないが、パッケージ本体2からの輻射による環境温度の影響を最小化するために、SiO2や樹脂よりなる赤外線反射膜が形成されている。これも本発明の効果を高めるのに寄与する。また、前記多層膜フィルタ6Aは前記温度制御部3上に、熱伝導率の大きいAl等の金属よりなる伝熱性ホルダ6Bにより保持されている。従って前記ペルチェ素子3Aによる、前記温度制御部3を介した冷却あるいは加熱による熱量伝達度が高くなり、外部温度よりもペルチェ素子の温度の支配が強くなることから、外部温度による影響を受けにくく、やはり本発明の効果を高めることに寄与できる。前記伝熱性ホルダ6Bも、赤外線反射膜を形成しておくのが好ましい。
Referring to FIGS. 9A and 9B, the
図10は、本実施例の光半導体モジュール20で使われる、ビームスプリッタ5Aの構成を示す。
FIG. 10 shows a configuration of a
図10を参照するに、前記ビームスプリッタ5Aは平行平板ガラス板5A0よりなり、前記ガラス板5A0は入射面上に反射膜5Bを、出射面上に透過膜5Cを担持し、ハーフミラーとして作用する。
[第2実施例]
図11(A),(B)は、本発明の第2実施例による光半導体モジュール30の構成を示す。ただし図11(A),(B)中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
Referring to FIG. 10, the
[Second Embodiment]
FIGS. 11A and 11B show the configuration of the
図11(A),(B)を参照するに、本実施例では前記キャリア4の一部に前記半導体レーザ1に接続される接地電極パターン4Cを形成し、前記接地電極パターン4C上に前記半導体レ−ザ1を形成する。さらに、先の実施例で使われたAuワイヤよりなる前記伝熱体9の代わりに、AlやAu等の熱伝導率の大きい金属よりなる板材を伝熱体9Aとして使う。
11A and 11B, in this embodiment, a
本実施例では、前記伝熱体9Aとして熱伝導性金属の板材を、前記接地電極パターン4Cと組み合わせて使うことにより効率的に動作環境中のパッケージ本体2から熱を前記半導体レーザ1に伝達でき、所望の精度の高い波長ロッカ動作を得ることができる。
In the present embodiment, a heat conductive metal plate material used as the heat transfer body 9A in combination with the
なお、本実施例において、前記伝熱体9Aとして、AuリボンあるいはAlリボン等、熱伝導率の大きい金属の薄膜、あるいは基材にかかる金属薄膜をコーティングした材料を使うことも可能である。
[第3実施例]
図12(A)は、本発明の第3実施例による光半導体モジュール40の構成を、図12(B)は図12(A)の光半導体モジュール40中で使われるビームスプリッタ5Gの構成を示す。ただし、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
In this embodiment, as the heat transfer body 9A, a metal thin film having a high thermal conductivity, such as an Au ribbon or an Al ribbon, or a material coated with a metal thin film on a substrate can be used.
[Third embodiment]
12A shows the configuration of the
図12(A)を参照するに、前記光半導体モジュール40は先の光半導体モジュール20と類似した構成を有するが、前記光半導体モジュール20で使われているビームスプリッタ5Aが、図12(B)に詳細を示すビームスプリッタ5Gにより置き換えられている。また図12(A)は前記出射光ビーム1Aの光路中に配設されたコリメータレンズ1aを、また前記出射光ビーム1Bの光路中に配設されたコリメータレンズ1bを示しているが、これらのコリメータレンズは、実際には前記光半導体モジュール20においても設けられているものである。
Referring to FIG. 12A, the
図12(B)を参照するに、本実施例においては前記ビームスプリッタ5Gは楔形の、すなわち対向する主面が互いに平行でないガラス板5G0よりなり、前記ガラス板5G0上には入射面上に反射膜5Hが、また出射面上に透過膜5Iが形成されている。
Figure 12 Referring to (B), of the
図12(B)のビームスプリッタ5Gでは、前記入射面および反射面を構成する前記ガラス板5Gの両主面が平行でないため、入射光が前記ガラス板5G中において前記入射面および出射面の間で多重反射して重なり合う空間が減少し、波長に対して実質的に一定の透過率が保証される。
In the
先の実施例においてビームスプリッタは平行平板ガラス板5A0を使用していたため、ビームスプリッタ内部で生じる光ビームの多重反射が干渉を起こし、波長フィルタに類似したエタロンの性質を持ってしまう。これは、波長フィルタに入射する光強度が光ビームの波長によって変動してしまうことを意味しており、また、温度に対してもその特性が影響を受けやすくなることにもなるため、正常な波長ロック動作を阻害する。
In the previous embodiment, since the beam splitter uses the parallel
本実施例のビームスプリッタでは、上述したように多重反射が抑制されてエタロンの性質が抑制されて一定の透過率が確保できるので、波長ロッカにとって好適なビームスプリッタであるといえる。なお、本実施例のビームスプリッタの非平行度は0.2度〜10度程度でもその効果を発揮することができる。 As described above, the beam splitter of the present embodiment can be said to be a suitable beam splitter for the wavelength locker because multiple reflections are suppressed and the properties of the etalon are suppressed and a certain transmittance can be secured. The effect can be exhibited even when the non-parallelism of the beam splitter of the present embodiment is about 0.2 to 10 degrees.
本実施例のビームスプリッタは、波長ロック機構として、波長を検知してフィードバックを行うものであれば、実施例のように波長フィルタを用いた波長−強度変換機構を使用するもの以外、また波長制御方法として温度制御を用いるもの以外でも採用可能である。 As long as the beam splitter of the present embodiment detects a wavelength and performs feedback as a wavelength lock mechanism, the beam splitter other than the one using a wavelength-intensity conversion mechanism using a wavelength filter as in the embodiment, and wavelength control A method other than that using temperature control can also be adopted.
なお、非平行のビームスプリッタ自体は特開平5−136513号公報によって公知である。しかしこれは、温度などで「レーザ波長が変動」すると、レーザ強度が一定であってもAPC用PDに入射する光強度が変化してしまい、レーザ出力が変化したと誤検知してしまうのを防止するためである。いっぽう本実施例は波長ロッカに関する技術であり、波長が固定化される機構が搭載されていることから、公知例が述べた問題点、つまり「レーザの波長の変動」自体が生じないわけで、このことから、波長ロッカに楔型のビームスプリッタを採用しようとする積極的な理由がない。 The non-parallel beam splitter itself is known from Japanese Patent Laid-Open No. 5-136513. However, this means that if the laser wavelength fluctuates due to temperature or the like, the light intensity incident on the APC PD changes even if the laser intensity is constant, and it is erroneously detected that the laser output has changed. This is to prevent it. On the other hand, this embodiment is a technology related to the wavelength locker, and since the mechanism for fixing the wavelength is mounted, the problem described in the known example, that is, “the variation of the wavelength of the laser” itself does not occur. For this reason, there is no positive reason to adopt a wedge-type beam splitter for the wavelength locker.
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において、様々な変形・変更が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
本発明によれば、波長ロッカを備えた光半導体モジュールにおいて、パッケージ本体中に格納され、波長ロッカにより発振波長をロックされる半導体レーザを、伝熱体を介してパッケージ本体、さらに外部環境に熱的に接触させることにより、波長ロッカを構成する部品、特に波長フィルタに外部環境温度の影響が及んだような場合でも、安定な波長ロック動作を保証することができる。 According to the present invention, in an optical semiconductor module having a wavelength locker, a semiconductor laser housed in the package body and whose oscillation wavelength is locked by the wavelength locker is heated to the package body and further to the external environment via the heat transfer body. By making contact with each other, a stable wavelength locking operation can be ensured even when the components of the wavelength locker, particularly the wavelength filter, are affected by the external environment temperature.
10,20,30,40 光半導体モジュール
1 半導体レーザ
1A,1B 光ビーム
1C 給電ワイヤ
1a,1b レンズ
2 パッケージ本体
2A 光学窓
2B 空間
3 温度制御部
3A ペルチェ素子
3B ペルチェ素子駆動ワイヤ
4 キャリア
4A サーミスタ
4B ワイヤ
5,5A ビームスプリッタ
5A0,5G0 ガラス板
5B,5H 反射膜
5C,5I 透過膜
6 波長フィルタ
6A 多層膜
6B ホルダ
7,8 フォトダイオード
9 伝熱体
21 制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記パッケージ中に格納され、光ビームを形成する半導体レーザと、
前記半導体レーザに熱的に接続され、温度制御素子を備え、前記半導体レーザを所定の温度に制御する温度制御部と、
前記温度制御部に熱的に接続され、波長に対して所定の傾きを持った波長透過率特性を有する光学フィルタと、
前記半導体レーザからの光ビームを前記光学フィルタを介して受光し、前記光学フィルタを透過した前記光ビームの強度を検出する受光部と、
前記半導体レーザに駆動電力を供給する給電体と、
前記給電体とは別体で設けられ、前記半導体レーザへ前記パッケージの温度を伝達する伝熱体とを備え、
前記伝熱体は、前記パッケージのうち、前記温度制御部が設けられた底面よりも高い位置で、前記パッケージに接続されることを特徴とする光半導体装置。 Package,
A semiconductor laser housed in the package and forming a light beam;
A temperature control unit that is thermally connected to the semiconductor laser, includes a temperature control element, and controls the semiconductor laser to a predetermined temperature;
An optical filter thermally connected to the temperature control unit and having a wavelength transmittance characteristic having a predetermined inclination with respect to the wavelength;
A light receiving unit that receives a light beam from the semiconductor laser through the optical filter and detects an intensity of the light beam transmitted through the optical filter;
A feeder for supplying driving power to the semiconductor laser;
A heat transfer body provided separately from the power supply body and transmitting the temperature of the package to the semiconductor laser;
The optical semiconductor device, wherein the heat transfer body is connected to the package at a position higher than a bottom surface of the package where the temperature control unit is provided.
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