JP5809098B2 - 光送信モジュール - Google Patents
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Description
本実施例の構成を図2に示す。本実施例の光送信モジュールは、パッケージ3と、パッケージ3の中に、ペルチェ素子6と、サブキャリア9と、高周波配線基板8と、光半導体素子7と、レンズキャリア10と、第1レンズ4と、第1レンズサドル5と、パッケージ3の外部にパイプ11と、第2レンズ2と、フェルールカラー1と、ピグテールファイバ12と、金ワイヤ16とから構成される。パッケージ内部では、パッケージ3の底面上にペルチェ素子6、ペルチェ素子6の上に、半導体素子7と高周波配線基板8とが搭載されたサブキャリア9、サブキャリア9の上に、第1レンズ4が第1レンズサドル5を介して固定されているレンズキャリア10が配置されている。金ワイヤ16はパッケージ3と、高周波配線基板8、およびサブキャリア9を結線している。第2レンズはパイプ11を介してパッケージ3に固定されており、さらにピグテールファイバ12が固定されたフェルールカラー1が第2レンズ2に固定されている。図1に示す従来技術による光送信モジュールと、本実施例とでは、パッケージ3内の、サブキャリア9とレンズキャリア10の配置が異なっている。本実施例では光半導体素子として、2チャネルのMMI合波器集積EADFBレーザアレイを用いている。また、高周波配線としてマイクロストリップ線路を用いた。
まず、サブキャリア9上に光半導体素子7、高周波配線基板8を搭載する。そして、サブキャリア9上のDC配線と光半導体素子7のDFBレーザ電極、高周波配線基板8と光半導体素子7のEA変調器電極、サブキャリア9上のDC配線とサブキャリア9上の基板貫通電極17をそれぞれ金ワイヤ16で結線する。ここまでの工程が完了した時の構成図を図3に示す。次に、サブキャリア9上にレンズキャリア10を実装した後、レンズキャリア10を下に、サブキャリア9が上になるように反転させる。このときの構成図を図4に示す。そして、図5に示す実験系を用いて、光半導体素子7のDFBレーザのうちの任意の1チャネルに直流電源23からDCプローブ22、基板貫通電極17、金ワイヤ16、サブキャリア9上のDC配線を介して電流を20mA程度供給した状態にし、CCDカメラ34でビーム形状を確認し、レーザ光のビーム形状、および位置が光の進行方向のどの位置でも変わらなくなるように第1レンズ4を調芯し、イットリウム・アルミニウム・ガーネットレーザ(以下、YAGレーザ)24による溶接で第1レンズサドル5および、レンズキャリア10に固定する。その後、レンズキャリア10を上に、サブキャリア9を下になるように反転させてからサブキャリア9を、パッケージ3の中に実装したペルチェ素子6の上に搭載する。このとき、サブキャリア9上のDC配線とサブキャリア9上の基板貫通電極17を結線している金ワイヤ16を取り除く。そして、サブキャリア9上のDC配線、高周波配線基板8とパッケージ3の配線を金ワイヤ16で図2のように結線する。最後に、図6に示す実験系を用いて、光半導体素子7のDFBレーザのうちの任意の1チャネルに電流を50mA程度供給した状態で、光パワーメータ26に入るパワーが最大になるように、第2レンズ2、フェルールカラー1、ピグテールファイバ12を調芯して、YAGレーザ24による溶接で固定する。以上で、光送信モジュールが完成する。
作製した光送信モジュールと、図1に示す従来型のモジュールのサイズを比較する。このとき、従来型と本実施例ではレンズキャリア以外は同じ部材を流用した。従来型のモジュールはx、y、z方向それぞれ7.5mm、5.2mm、5.5mmであったのに対して、本実施例ではx、y、z方向それぞれ7.5mm、5.2mm、4.2mmであり、高さを低減することができた。
本実施例の構成を図7に示す。また、比較として作製した従来型のモジュールの構成を図8に示す。図7に示す本実施例の光送信モジュールは、パッケージ3と、パッケージ3の中に、ペルチェ素子6と、サブキャリア9と、光半導体素子7と、スペーサ13と、導通スペーサ15(図7には図示せず)と、金バンプ14と、高周波配線基板8と、レンズキャリア10と、2個の第1レンズ4と、2個の第1レンズサドル5と、パッケージ3の外部に2個のパイプ11と、2個の第2レンズ2と、2個のフェルールカラー1と、2個のピグテールファイバ12と、金ワイヤ21とから構成される。パッケージ内部では、パッケージ3の底面上にペルチェ素子6、ペルチェ素子6の上にサブキャリア9、サブキャリア9の上に半導体素子7と、スペーサ13と、導通スペーサ15、半導体素子7と、スペーサ13と、導通スペーサ15の上に、金バンプ14、金バンプ14の上に、高周波配線基板8、高周波配線基板8の上に、第1レンズ4が第1レンズサドル5を介して固定されているレンズキャリア10が配置されている。金ワイヤ21はパッケージ3と、高周波配線基板8、およびサブキャリア9を結線している。第2レンズはパイプ11を介してパッケージ3に固定されており、さらにピグテールファイバ12が固定されたフェルールカラー1が第2レンズ2に固定されている。図8に示す従来型の光送信モジュールと、本実施例とでは、パッケージ3内の、サブキャリア9とレンズキャリア10の配置が異なっている。本実施例では光半導体素子7として、2チャネルのマッハツェンダー変調器アレイを用いている。また、高周波配線として差動マイクロストリップ線路を、第1レンズ4としてコリメータレンズを用いた。各部材の厚さは、パッケージ3の底面が0.5mm、ペルチェ素子6が1.1mm、第1レンズサドル5の底面厚(図7(d)のa)が0.2mm、サブキャリア9が0.3mm、光半導体素子7厚が0.1mm、高周波配線基板8が0.2mm、第1レンズ4のレンズ中心の底面からの高さは0.9mm、第1レンズ4の縦の長さ(図7(d)のb)が2.0mm、パイプ11の外径が3.4mm、レンズキャリア10の底面から第1レンズサドル5の設置面までの高さが0.5mm、パイプ11の上端からパッケージ3の上部までの隙間は0.5mm、金バンプ14の高さは0.1mmとした。また、第1レンズ4と第1レンズサドル5の隙間(図7(d)のc)が0.1mmのときに、光半導体素子7の上面と第1レンズ4のレンズ中心の高さが一致するようにレンズキャリア10を設計した。結果、従来型用のレンズキャリアはキャリア底面からサブキャリア接地面までの高さが1.3mm、本実施例であるレンズ上部固定型用ではキャリア底面から高周波配線基板接地面までの高さが1.4mmとなった。
まず、サブキャリア9上に光半導体素子7、スペーサ13、導通スペーサ15を搭載する。なお、サブキャリア9上の基板貫通電極17は導通スペーサ15と接している。また、導通スペーサ15は上面と下面が電気的につながっている。そして、光半導体素子7、スペーサ13、導通スペーサ15に金バンプ14を形成する。ここまでの工程を終えた時の構成図を図9に示す。次に、高周波配線基板8をフリップチップ実装する。そして、高周波配線基板8の配線と高周波配線基板上の基板貫通電極19を金ワイヤ18で接続する。このときの構成図を図10に示す。次に、高周波配線基板8を下に、サブキャリア9を上になるように反転させて、レンズキャリア10に搭載する。搭載した後の構成図を図11に示す。
作製した光送信モジュールと、図8に示す従来型のモジュールのサイズを比較する。このとき、従来型と本実施例とでは、レンズキャリア以外は同じ部材を流用した。従来型のモジュールはx、y、z方向それぞれ7.5mm、5.6mm、5.5mmであったのに対して、本実施例ではx、y、z方向それぞれ7.5mm、5.6mm、4.2mmであり、高さを低減することができた。
2 第2レンズ
3 パッケージ
4 第1レンズ
5 第1レンズサドル
6 ペルチェ素子
7 光半導体素子
8 高周波配線基板
9 サブキャリア
10 レンズキャリア
11 パイプ
12 ピグテールファイバ
13 スペーサ
14 金バンプ
15 導通スペーサ
16 金ワイヤ
17 基板貫通電極
18 金ワイヤ
19 高周波配線基板上の基板貫通電極
20 50Ω終端回路
21 金ワイヤ
22 DCプローブ
23 直流電源
24 YAGレーザ
25 CCDカメラ
26 光パワーメータ
27 先球ファイバ
28 コリメートレンズ付きファイバ
Claims (4)
- パッケージの底面上に設けられた温度調節用ペルチェ素子と、
前記温度調節用ペルチェ素子の上に設けられたサブキャリアであって、前記サブキャリア上に光半導体素子が搭載された、サブキャリアと、
前記サブキャリア上に形成されたスペーサと、
前記スペーサ上に搭載された高周波配線基板と、
前記高周波配線基板上に設けられ、コリメータレンズが固定されたレンズキャリアと
を含み、
前記サブキャリアは、前記光半導体素子に接続される配線と接続する貫通電極を有し、
前記光半導体素子は、前記パッケージ内部の中央に位置するように配置されることを特徴とする光送信モジュール。 - 少なくとも1つの第2レンズと、
少なくとも1つのピグテールファイバと、
少なくとも1つのフェルールカラーと、
をさらに含み、前記少なくとも1つの第2レンズは前記パッケージの外側側面に固定され、前記少なくとも1つのピグテールファイバが固定された前記少なくとも1つのフェルールカラーは前記少なくとも1つの第2レンズに固定されていることを特徴とする請求項1に記載の光送信モジュール。 - 前記光半導体素子が、DFBレーザ、電界吸収型光変調器およびマッハツェンダー変調器のいずれか、または、それらの組み合わせから構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の光送信モジュール。
- 前記レンズキャリアが、前記光半導体素子、および前記サブキャリア、および前記高周波配線基板の信号線と電気的に接触しないよう、当該レンズキャリアの一部が中空に浮いた構造をなすことを特徴とする請求項1または2に記載の光送信モジュール。
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