JP6558688B2 - 半導体光増幅装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体光増幅装置に関する。

特許文献１は、半導体光増幅装置について開示する。この半導体光増幅装置は、光信号を増幅する光増幅素子が収容された筐体と、該筐体の両端に接続された光ファイバとを備えている。

特開平６−２３２８１４号公報

光通信において、長距離伝送により減衰した光信号を増幅するための半導体光増幅素子が用いられている。図１１は、従来の半導体光増幅素子の配置例を概略的に示す図である。同図に示されるように、従来の半導体光増幅素子１００は、受光素子や発光素子といった半導体光素子１０２と共通のパッケージ１０４内に収容されている。そして、パッケージ１０４には例えばレセプタクル１０６が取り付けられ、該レセプタクル１０６に光ファイバが接続されることによって光信号の送受が行われる。

しかしながら、上記の構成においては、半導体光増幅素子１００の動作時に発生する自然放射増幅光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）や半導体光増幅素子１００に入力する入力光がパッケージ１０４の内部空間において迷光となり、半導体光素子１０２の動作に影響を及ぼしてしまう。例えば半導体光素子１０２が受光素子である場合、この迷光が受光素子に入射すると受光感度が劣化してしまう。また、半導体光素子１０２が発光素子である場合、半導体光素子１０２からの出力光がパッケージや他の光部品に反射し、内部空間において迷光となってしまい、半導体光増幅素子１００の動作時に影響を及ぼしてしまう。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、半導体光増幅素子の動作時に発生するＡＳＥ等の迷光による半導体光素子の動作への影響を低減することができる半導体光増幅装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、一実施形態による半導体光増幅装置は、半導体光増幅素子と、半導体光増幅素子を収容する第１空間を内部に有する第１パッケージと、半導体光増幅素子と光学的に結合された半導体光素子を収容する第２空間を内部に有する第２パッケージと、第１パッケージ及び第２パッケージの双方に固定され、半導体光増幅素子と半導体光素子とを結ぶ光軸を通過させる光接続部とを備え、光接続部は、光軸が通る空隙を内部に有し、光軸と交差する方向における空隙の最小幅は、光軸と交差する方向における第１空間の幅、及び光軸と交差する方向における第２空間の幅よりも狭い。

本発明による半導体光増幅装置によれば、半導体光増幅素子の動作時に発生するＡＳＥ等の迷光による半導体光素子の動作への影響を低減することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体光増幅装置の構成を示す側断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る半導体光増幅装置の構成を示す平面断面図である。 図３は、半導体光増幅装置が備える光増幅部の構成を拡大して示す側断面図である。 図４は、半導体光増幅装置が備える光増幅部の構成を拡大して示す平面断面図である。 図５は、光接続部付近の構造を拡大して示す断面図である。 図６は、一変形例に係る半導体光増幅装置の構成を示す側断面図である。 図７は、光増幅部の外部端子に第１フレキシブル配線基板が取り付けられ、光受信部の外部端子に第２フレキシブル配線基板が取り付けられた様子を示す側面図である。 図８は、光増幅部の外部端子に第１フレキシブル配線基板が取り付けられ、光受信部の外部端子に第２フレキシブル配線基板が取り付けられた様子を示す平面図である。 図９は、第１変形例として光接続部の構成を示す断面図である。 図１０は、第２変形例として光接続部の構成を示す断面図である。 図１１は、従来の半導体光増幅素子の配置例を概略的に示す図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。（１）一実施形態による半導体光増幅装置は、半導体光増幅素子と、半導体光増幅素子を収容する第１空間を内部に有する第１パッケージと、半導体光増幅素子と光学的に結合された半導体光素子を収容する第２空間を内部に有する第２パッケージと、第１パッケージ及び第２パッケージの双方に固定され、半導体光増幅素子と半導体光素子とを結ぶ光軸を通過させる光接続部とを備え、光接続部は、光軸が通る空隙を内部に有し、光軸と交差する方向における空隙の最小幅は、光軸と交差する方向における第１空間の幅、及び光軸と交差する方向における第２空間の幅よりも狭い。

この半導体光増幅装置では、光接続部を介して第１パッケージ及び第２パッケージとの間を光が通過する。光接続部の空隙の最小幅は、半導体光増幅素子を収容する第１パッケージの第１空間の幅、及び半導体光素子を収容する第２パッケージの第２空間の幅よりも狭い。これにより、半導体光増幅素子の動作時に発生するＡＳＥや接続部もしくは発光素子からの迷光の多くが光接続部によって遮られるので、半導体光素子に到達する迷光を低減することができる。従って、この半導体光増幅装置によれば、半導体光増幅素子の動作時に発生するＡＳＥ等の迷光による半導体光素子の動作への影響を低減することができる。同時に、半導体光増幅素子を収容する第１パッケージと、半導体光素子を収容する第２パッケージとを一体に構成して、半導体光増幅装置の取り扱いを容易にすることができる。

（２）第１パッケージは、空隙と接続される第１開口部を第１側壁に有し、第２パッケージは、空隙と接続される第２開口部を第２側壁に有し、第１開口部及び第２開口部のそれぞれには集光レンズが設けられてもよい。これにより、光接続部の空隙において光束の径を絞ることができ、空隙の幅をより狭くすることが可能となる。従って、ＡＳＥ等の迷光による半導体光素子の動作への影響を更に低減することができる。この場合、空隙は、第１パッケージ側の一端及び第２パッケージ側の他端から該空隙の内部に向けて狭くなっていてもよい。

（３）半導体光増幅装置は、第１パッケージは、空隙と接続される第１開口部を第１側壁に有し、第２パッケージは、空隙と接続される第２開口部を第２側壁に有し、一端部から他端部まで延びる配線を有する第１フレキシブル配線基板を更に備え、第１パッケージは、第１側壁と交差する方向に延びる第３側壁と、第３側壁に設けられ、第１パッケージの内側と外側との導電を行う第１接続部とを有し、第２パッケージは、第２側壁と対向する第４側壁と、第４側壁に設けられ、第２パッケージの内側と外側との導電を行う第２接続部とを有し、第１フレキシブル配線基板の一端部は第１パッケージの外側において第１接続部と導電接合されており、第１フレキシブル配線基板の他端部は、第２側壁から第４側壁に向かう方向に引き出されてもよい。これにより、半導体光増幅装置の外部と半導体光増幅装置との電気的な接続を容易にすることができる。

（４）第１フレキシブル配線基板は、一端部から第１側壁に沿う方向に延びる部分と、他端部から第１側壁と交差する方向に延びる部分とを有してもよい。例えばこのような構成によって、第１フレキシブル配線基板の他端部と、第２フレキシブル配線基板の他端部との引き出し方向を互いに同じとすることができる。

（５）半導体光増幅装置は、第１パッケージ及び第２パッケージを搭載する基板と、基板と第１パッケージとの間に設けられるスペーサと、を更に備えてもよい。この場合、半導体光増幅装置は、第１パッケージに収容されて半導体光増幅素子の温度を制御する温度制御部を更に備え、スペーサは、銅及びタングステンを含む合金、銅及びモリブデンを含む合金、又はアルミニウムからなってもよい。これにより、スペーサの熱伝導性を向上させ、温度制御部の温度制御性能を高めることができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る半導体光増幅装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る半導体光増幅装置１の構成を示す図である。図１は側断面図を示し、図２は平面断面図を示す。また、図３及び図４は、半導体光増幅装置１が備える光増幅部２Ａの構成を拡大して示す図である。図３は側断面図を示し、図４は平面断面図を示す。図１〜図４に示されるように、本実施形態の半導体光増幅装置１は、光増幅部２Ａと、光受信部３Ａと、光接続部１４とを備える。光増幅部２Ａは、半導体光増幅素子（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）４１及び第１パッケージ１０を有する。第１パッケージ１０は、半導体光増幅素子４１を収容する第１空間１０ａを内部に有する。光受信部３Ａは、半導体光増幅素子４１と光学的に結合された受光素子アレイ７２（半導体光素子）、及び第２パッケージ６０を有する。第２パッケージ６０は、受光素子アレイ７２を収容する第２空間６０ａを内部に有する。光接続部１４は、第１パッケージ１０及び第２パッケージ６０の双方に固定され、半導体光増幅素子４１と受光素子アレイ７２とを結ぶ光軸Ｌ２を通過させる。

光増幅部２Ａについて詳細に説明する。図３及び図４に示されるように、光増幅部２Ａは、第１パッケージ１０、光接続部２２、半導体光増幅素子４１、ガラス窓材５１、及び集光レンズ５５を有する。

第１パッケージ１０は、略直方体状の外観を有する中空部材である。第１パッケージ１０は、互いに対向する側壁１１ａ及び１１ｂ、互いに対向し側壁１１ａ及び１１ｂと交差する方向に延びる側壁１１ｃ及び１１ｄ、底板１１ｅ、並びに天板１１ｆを有する。側壁１１ｂは、本実施形態における第１側壁に相当する。側壁１１ｄは、本実施形態における第３側壁に相当する。第１パッケージ１０は、底板１１ｅを除いて、例えば鉄、ニッケル、及びコバルトを含む合金（例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）からなる。底板１１ｅは、例えば熱伝導性に優れた銅及びタングステンを含む合金（例えばＣｕＷ合金）からなる。側壁１１ａは、接合面１２ａを外面に含む。接合面１２ａには、光接続部２２が固定される。側壁１１ａには、開口部１３ａが形成されている。この開口部１３ａには集光レンズ５５が固定されており、半導体光増幅素子４１の一端から延びる光軸Ｌ１が集光レンズ５５を通過する。側壁１１ｂは、接合面１２ｂを外面に含む。接合面１２ｂには、光接続部１４を介して光受信部３Ａが接合される。また、側壁１１ｂには、開口部１３ｂが形成されている。開口部１３ｂは、本実施形態における第１開口部に相当する。この開口部１３ｂにはガラス窓材５１が固定されており、半導体光増幅素子４１の他端から光受信部３Ａへ延びる光軸Ｌ２がガラス窓材５１を通過する。

第１パッケージ１０は、半導体光増幅素子４１、サブキャリア４２、第１コリメートレンズ４３、第２コリメートレンズ４４、サーミスタ４５、キャリア４６、及び温度制御部（ＴＥＣ：Thermo Electric Cooler）４７を収容している。温度制御部４７上のキャリア４６には、半導体光増幅素子４１を搭載したサブキャリア４２、第１コリメートレンズ４３、第２コリメートレンズ４４、サーミスタ４５が搭載されている。

半導体光増幅素子４１は、例えばＩｎＰ系半導体からなる。半導体光増幅素子４１は、ｎ型ＩｎＰ基板上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層、活性層（ＩｎＧａＡｓＰウエル／ＩｎＧａＡｓＰバリアからなる多重量子井戸構造）、及びｐ型ＩｎＰクラッド層が順に積層された構造を有する。半導体光増幅素子４１は、第１端面４１ａと、第１端面４１ａに対向する第２端面４１ｂとを有する。半導体光増幅素子４１は、第１コリメートレンズ４３と第２コリメートレンズ４４とによって挟まれ、半導体光増幅素子４１の第１端面４１ａは第１コリメートレンズ４３に光学的に結合される。第２端面４１ｂは、第２コリメートレンズ４４と光学的に結合される。半導体光増幅素子４１の第１端面４１ａ及び第２端面４１ｂからの戻り光を低減させるために、第１端面４１ａ及び第２端面４１ｂは、光軸Ｌ１及び光軸Ｌ２に垂直な面に対して傾斜して対向している。

サブキャリア４２は、半導体光増幅素子４１を搭載する部材であり、例えばアルミニウム及び窒素を含む材料（一例ではＡｌＮ）からなる。キャリア４６は、サブキャリア４２、第１コリメートレンズ４３、第２コリメートレンズ４４、及びサーミスタ４５を搭載する。温度制御部４７は、キャリア４６を搭載する。温度制御部４７は、半導体光増幅素子４１の素子温度を制御する。温度制御部４７は、例えばペルチェ素子であることができる。サーミスタ４５は、半導体光増幅素子４１の素子温度を検知するために、半導体光増幅素子４１の近傍に設置される。

第１パッケージ１０は、側壁１１ｄに設けられて第１パッケージ１０の内側と外側との導電を行う第１接続部５０を有する。第１接続部５０は、フィードスルー５４、金属配線５２ａ〜５２ｆ、及び外部端子５３ａ〜５３ｆを有する。フィードスルー５４は、側壁１１ｄに形成された開口部を貫通するように設けられている。金属配線５２ａ〜５２ｆは、フィードスルー５４上に設けられ、それぞれ、温度制御部４７、半導体光増幅素子４１、サーミスタ４５とワイヤを介して電気的に接続される。外部端子５３ａ〜５３ｆは、フィードスルー５４上に設けられ、金属配線５２ａ〜５２ｆにそれぞれ接続されている。外部端子５３ａ〜５３ｆは、例えば、半導体光増幅素子４１用の駆動端子、温度制御部４７用の駆動端子、及びサーミスタ４５用の駆動端子として利用される。半導体光増幅素子４１およびサーミスタ４５は、金属配線５２ａ〜５２ｆ及び外部端子５３ａ〜５３ｆのいずれかを介して、光増幅部２Ａの外部との間で電気信号の送受信を行う。フィードスルー５４は、例えばセラミックからなり、金属配線５２ａ〜５２ｆ及び外部端子５３ａ〜５３ｆは、例えばＡｕからなる。

光接続部２２は、例えばステンレスからなり、第１パッケージ１０の接合面１２ａに溶接等によって固定され、半導体光増幅素子４１の第１端面４１ａから延びる光軸Ｌ１を通過させる。光接続部２２は例えば光レセプタクルであることができる。光接続部２２の内部には、スタブ２４及びアイソレータ２５が収容されている。スタブ２４は、アイソレータ２５と光学的に結合されている。アイソレータ２５は、集光レンズ５５と光学的に結合されている。スタブ２４は、光レセプタクルのための光結合部品であり、例えばセラミックからなる。アイソレータ２５は、半導体光増幅素子４１の第１端面４１ａに向かう光を通過させるとともに、半導体光増幅素子４１の第１端面４１ａからの光を遮断する。

図１及び図２に示されるように、光受信部３Ａは、第２パッケージ６０、光分波器７１、受光素子アレイ７２、及びトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）７３を有する。

第２パッケージ６０は、略直方体状の外観を有する中空部材である。第２パッケージ６０は、例えば鉄、ニッケル、及びコバルトを含む合金（例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）からなる。第２パッケージ６０は、互いに対向する側壁６１ａ及び６１ｂ、互いに対向し側壁６１ａ及び６１ｂと交差する方向に延びる側壁６１ｃ及び６１ｄ、底板６１ｅ、及び天板６１ｆを有する。側壁６１ａは、本実施形態における第２側壁に相当する。側壁６１ｂは、本実施形態における第４側壁に相当する。側壁６１ａは、接合面６２ａを外面に含む。接合面６２ａには、光接続部１４が固定される。また、側壁６１ａには、開口部６３ａが形成されている。開口部６３ａは、本実施形態における第２開口部に相当する。この開口部６３ａにはガラス窓材６４が固定されており、半導体光増幅素子４１の第２端面４１ｂから延びる光軸Ｌ２がガラス窓材６４を通過する。

光分波器７１は、第２コリメートレンズ４４、ガラス窓材５１、光接続部１４、及びガラス窓材６４を介して半導体光増幅素子４１の第２端面４１ｂと光学的に結合されている。光分波器７１は、第２端面４１ｂから出射された複数の波長成分を含む光信号を各波長毎に分波する。受光素子アレイ７２は、光軸Ｌ２と交差する方向に並ぶ複数の受光素子を有し、光分波器７１と光学的に結合されている。受光素子アレイ７２は、光分波器７１によって分波された各波長成分（図２に各光軸Ｌ３を示す）の信号光の強度を、各受光素子において検出する。トランスインピーダンスアンプ７３は、受光素子アレイ７２と電気的に接続されており、受光素子アレイ７２から出力された電流信号である光強度信号を電圧信号に変換し、増幅する。光分波器７１はキャリア７４上に搭載されている。受光素子アレイ７２はベース部材７５の側面に固定されており、ベース部材７５及びトランスインピーダンスアンプ７３はキャリア７６上に搭載されている。キャリア７４及び７６は、例えば熱伝導性に優れた鉄、ニッケル、及びコバルトを含む合金（例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）からなる。なお、本実施形態では光分波器７１及び受光素子アレイ７２を含むＷＤＭ構造を例示したが、これらに代えて、単一の受光素子が設けられてもよい。

第２パッケージ６０は、側壁６１ｂに設けられて第２パッケージ６０の内側と外側との導電を行う第２接続部６５を有する。第２接続部６５は、金属配線６６ａ〜６６ｇ、外部端子６７ａ〜６７ｇ、及びフィードスルー６８を有する。フィードスルー６８は、側壁６１ｂに形成された開口部を貫通するように設けられている。金属配線６６ａ〜６６ｇは、フィードスルー６８上に設けられ、受光素子アレイ７２及びトランスインピーダンスアンプ７３と電気的に接続される。外部端子６７ａ〜６７ｇは、フィードスルー６８上に設けられ、金属配線６６ａ〜６６ｇにそれぞれ接続されている。外部端子６７ａ〜６７ｇは、例えば、受光素子アレイ７２用の駆動端子、トランスインピーダンスアンプ７３からの出力信号を出力するための端子等として利用される。フィードスルー６８は例えばセラミックからなり、金属配線６６ａ〜６６ｇ及び外部端子６７ａ〜６７ｇは例えばＡｕからなる。

光接続部１４は、光軸Ｌ２を中心とする略円筒状の部材からなり、その一端が第１パッケージ１０の接合面１２ｂに溶接等によって固定されている。光接続部１４の他端は、第２パッケージ６０の接合面６２ａに溶接等によって接合されている。光接続部１４は、半導体光増幅素子４１の第２端面４１ｂから延びる光軸Ｌ２を通過させる。光接続部１４は、例えばステンレスといった金属からなる。

ここで、図５は、光接続部１４付近の構造を拡大して示す断面図である。図５に示されるように、光接続部１４は、光軸Ｌ２が通る空隙１４ａを内部に有する。空隙１４ａは、その一端において側壁１１ｂの開口部１３ｂと連通し、その他端において側壁６１ａの開口部６３ａと連通する。光軸Ｌ２と交差する方向における空隙１４ａの最小幅（最小径）Ｗ１は、光軸Ｌ２と交差する方向における第１パッケージ１０の第１空間１０ａの幅Ｗ２、及び光軸Ｌ２と交差する方向における第２パッケージ６０の第２空間６０ａの幅Ｗ３よりも狭い。

再び図１を参照する。光増幅部２Ａ及び光受信部３Ａは、放熱基板４上に搭載される。放熱基板４は、例えばアルミニウムといった金属からなる。光軸Ｌ２から底板１１ｅの底面までの距離が、光軸Ｌ２から底板６１ｅの底面までの距離よりも短い場合には、図２に示されるように、光増幅部２Ａの高さを調整するための下板（スペーサ）５が放熱基板４と第１パッケージ１０との間に設けられてもよい。下板５は、光増幅部２Ａからの放熱のための放熱板としても機能し、例えば銅及びタングステンを含む合金（一例ではＣｕＷ合金）、銅及びモリブデンを含む合金（一例ではＣｕＭｏ合金）、若しくはアルミニウム（Ａｌ）からなる。

なお、本実施形態では光増幅部２Ａの高さを調整するために下板５が設けられているが、下板５（もしくは光増幅部２Ａ）の製造上の厚さ誤差（公差）による高さの微調整が必要な場合には、例えば、下板５と放熱基板４との間の固定材の厚さにより調整することも可能である。しかし、光受信部３Ａの発熱量よりも光増幅部２Ａの発熱量のほうが大きいので、下板５と放熱基板４との間の固定材を厚くすると、放熱性の低下が問題となる。

そこで、このような場合、例えば図６に示されるように、放熱基板４と光受信部３Ａとの間の固定材２１（例えば放熱グリス等）の厚さにより光受信部３Ａの高さを調整するとよい。具体的には、半導体光増幅装置１を製造する際、まず下板５（若しくは光増幅部２Ａ）と放熱基板４とを互いに固定する。このとき、下板５（若しくは光増幅部２Ａ）と放熱基板４との間に固定材を配置しても良いし、下板５（若しくは光増幅部２Ａ）と放熱基板４とを機械的に固定しても良い。下板５（若しくは光増幅部２Ａ）と放熱基板４との隙間を小さくすることが望ましい。次に、放熱基板４と光受信部３Ａとの間に生じた隙間Ｓに固定材２１を流し込み、固化させる。これにより、光増幅部２Ａと光受信部３Ａとの相対的な高さを好適に調整することができるとともに、光増幅部２Ａの放熱性の低下を抑制することができる。

好ましくは、下板５の厚さを、光受信部３Ａの底面高さと光増幅部２Ａの底面高さとの差よりも公差分（例えば１．０ｍｍ）だけ厚くするとよい。これにより、下板５と放熱基板４との間には、隙間が生じない。一方、光受信部３Ａと放熱基板４との間には、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの隙間Ｓが生じる。この隙間Ｓに固定材２１を充填することによって、光増幅部２Ａの放熱性を低下させることなく、光増幅部２Ａと光受信部３Ａとの相対的な高さを調整することができる。

ここで、光増幅部２Ａ及び光受信部３Ａと外部との電気的な接続方式について説明する。図７及び図８は、光増幅部２Ａの外部端子５３ａ〜５３ｆに第１フレキシブル配線基板（ＦＰＣ：Flexible printed circuits）８０Ａが取り付けられ、光受信部３Ａの外部端子６７ａ〜６７ｇに第２フレキシブル配線基板８０Ｂが取り付けられた様子を示す図である。図７は側面図を示し、図８は平面図を示す。図７及び図８に示されるように、光増幅部２Ａは、第１フレキシブル配線基板８０Ａを更に備えてもよい。また、光受信部３Ａは、第２フレキシブル配線基板８０Ｂを更に備えてもよい。

第１フレキシブル配線基板８０Ａは、一端部８１ａ及び他端部８１ｂを有しており、複数のプリント配線８２ａ〜８２ｆが一端部８１ａから他端部８１ｂまで延びている。一端部８１ａは、第１パッケージ１０の外側において、第１接続部５０と導電接合されている。すなわち、一端部８１ａにおいて、複数のプリント配線８２ａ〜８２ｆの一端は、それぞれ対応する外部端子５３ａ〜５３ｆと電気的に接合されている。この接合には、半田等の導電性接着材が用いられる。なお、図７及び図８ではプリント配線８２ａ〜８２ｆが第１フレキシブル配線基板８０Ａの外側の面上に設けられているが、プリント配線８２ａ〜８２ｆは第１フレキシブル配線基板８０Ａの内側の面上に設けられてもよく、或いは第１フレキシブル配線基板８０Ａの内部に埋め込まれてもよい。

第１フレキシブル配線基板８０Ａは、一端部８１ａから側壁１１ｂ及び１１ｄに沿う方向（天板１１ｆに向かう方向）に延びる部分８４ａと、他端部８１ｂから側壁１１ｂと交差する方向（天板１１ｆ及び天板６１ｆに沿う方向）に延びる部分８４ｂとを有する。第１フレキシブル配線基板８０Ａがこのような構成を有することにより、第１パッケージ１０の側面からの突出量は、フィードスルー５４及び第１フレキシブル配線基板８０Ａの厚みのみとなる。従って、当該通信装置内での他の光学部品や光学装置との距離を短くすることができ、通信装置の小型化に寄与できる。

第２フレキシブル配線基板８０Ｂは、一端部８５ａ及び他端部８５ｂを有しており、複数のプリント配線８６ａ〜８６ｆが一端部８５ａから他端部８５ｂまで延びている。一端部８５ａは、第２パッケージ６０の外側において、第２接続部６５と導電接合されている。すなわち、一端部８５ａにおいて、複数のプリント配線８６ａ〜８６ｆの一端は、それぞれ対応する外部端子６７ａ〜６７ｇと電気的に接合されている。この接合には、半田等の導電性接着材が用いられる。第２フレキシブル配線基板８０Ｂは、外部端子６７ａ〜６７ｇから側壁６１ｂの法線方向に延びている。すなわち、第１フレキシブル配線基板８０Ａの他端部８１ｂと第２フレキシブル配線基板８０Ｂの他端部８５ｂとは、互いに同一の方向へ引き出されている。

以上に説明した本実施形態の半導体光増幅装置１によって得られる効果について説明する。この半導体光増幅装置１では、光接続部１４を介して第１パッケージ１０及び第２パッケージ６０との間を光が通過する。光接続部１４の空隙１４ａの最小幅Ｗ１は、半導体光増幅素子４１を収容する第１パッケージ１０の第１空間１０ａの幅Ｗ２、及び受光素子アレイ７２を収容する第２パッケージ６０の第２空間６０ａの幅Ｗ３よりも狭い。これにより、半導体光増幅素子４１の動作時に発生するＡＳＥ等の迷光の多くが光接続部１４によって遮られるので、受光素子アレイ７２に到達するＡＳＥ等の迷光を低減することができる。従って、この半導体光増幅装置１によれば、半導体光増幅素子４１の動作時に発生するＡＳＥ等の迷光による受光素子アレイ７２の動作への影響を低減することができる。同時に、半導体光増幅素子４１を収容する第１パッケージ１０と、受光素子アレイ７２を収容する第２パッケージ６０とを一体に構成して、半導体光増幅装置１の取り扱いを容易にすることができる。

また、本実施形態のように、第１フレキシブル配線基板８０Ａの他端部８１ｂと、第２フレキシブル配線基板８０Ｂの他端部８５ｂとが、互いに同じ方向に引き出されてもよい。これにより、半導体光増幅装置１の外部と半導体光増幅装置１との電気的な接続を容易にすることができる。

また、本実施形態のように、第１フレキシブル配線基板８０Ａは、一端部８１ａから側壁１１ｂに沿う方向に延びる部分８４ａと、他端部８１ｂから側壁１１ｂと交差する方向に延びる部分８４ｂとを有してもよい。例えばこのような構成によって、第１フレキシブル配線基板８０Ａの他端部８１ｂと、第２フレキシブル配線基板８０Ｂの他端部８５ｂとの引き出し方向を互いに同じとすることができる。

また、本実施形態のように、半導体光増幅装置１は、第１パッケージ１０及び第２パッケージ６０を搭載する放熱基板４と、放熱基板４と第１パッケージ１０との間に設けられる下板（スペーサ）５とを備えてもよい。この場合、半導体光増幅装置１は、第１パッケージ１０に収容されて半導体光増幅素子４１の温度を制御する温度制御部４７を更に備え、下板５は、鉄、ニッケル、及びコバルトを含む合金からなってもよい。これにより、下板５の熱伝導性を向上させ、温度制御部４７の温度制御性能を高めることができる。

（第１の変形例）
図９は、上記実施形態の第１変形例として、光接続部１５の構成を示す断面図である。上記実施形態においては、図１〜図４に示された光接続部１４に代えて、光接続部１５が設けられてもよい。また、図１〜図４に示されたガラス窓材５１及び６４に代えて、集光レンズ５６及び６９が設けられてもよい。

図９に示されるように、光接続部１５は、光軸Ｌ２を中心とする略円筒状の部材からなり、その一端が第１パッケージ１０の接合面１２ｂに溶接等によって固定されている。光接続部１５の他端は、第２パッケージ６０の接合面６２ａに溶接等によって接合されている。光接続部１５は、半導体光増幅素子４１の第２端面４１ｂから延びる光軸Ｌ２を通過させる。光接続部１５は、例えばステンレスといった金属からなる。光接続部１５は、光軸Ｌ２が通る空隙１５ａを内部に有する。空隙１５ａは、第１パッケージ１０側の一端及び第２パッケージ６０側の他端と比較して更に狭くなっている部分１５ｂを、集光レンズ５６と集光レンズ６９との間に有する。そして、光軸Ｌ２と交差する方向における空隙１５ａの最小幅（最小径）Ｗ１は、第１パッケージ１０の第１空間１０ａの幅Ｗ２、及び第２パッケージ６０の第２空間６０ａの幅Ｗ３よりも狭くなっている。

本変形例のように、開口部１３ｂ及び６３ａそれぞれには、集光レンズ５６及び６９それぞれが設けられてもよい。これにより、光接続部１５の空隙１５ａにおいて光束の径を絞ることができ、空隙１５ａの幅をより狭くすることが可能となる。従って、半導体光増幅素子４１からのＡＳＥ等の迷光による受光素子アレイ７２の動作への影響を更に低減することができる。

（第２の変形例）
図１０は、上記実施形態の第２変形例として、光接続部１６の構成を示す断面図である。上記実施形態においては、図１〜図４に示された光接続部１４に代えて、光接続部１６が設けられてもよい。また、図１〜図４に示されたガラス窓材５１及び６４に代えて、集光レンズ５６及び６９が設けられてもよい。

第１変形例と本変形例との相違点は、光接続部の空隙内部の形状である。本変形例の光接続部１６は、光軸Ｌ２が通る空隙１６ａを内部に有する。空隙１６ａは、第１パッケージ１０側の一端及び第２パッケージ６０側の他端と比較して更に狭くなっている部分１６ｂを、集光レンズ５６と集光レンズ６９との間に有する。部分１６ｂでは、第１パッケージ１０側の空隙１６ａの一端及び第２パッケージ６０側の空隙１６ａの他端から空隙１６ａの内部（光接続部１６の中心部）に向けて、空隙１６ａが段階的に狭くなっている。そして、光軸Ｌ２と交差する方向における空隙１６ａの最小幅（最小径）Ｗ１は、第１パッケージ１０の第１空間１０ａの幅Ｗ２、及び第２パッケージ６０の第２空間６０ａの幅Ｗ３よりも狭くなっている。

本変形例においても、開口部１３ｂ及び６３ａそれぞれに集光レンズ５６及び６９それぞれが設けられているので、光接続部１６の空隙１６ａにおいて光束の径を絞ることができ、空隙１６ａの幅をより狭くすることが可能となる。従って、半導体光増幅素子４１からのＡＳＥ等の迷光による受光素子アレイ７２の動作への影響を更に低減することができる。

本発明による半導体光増幅装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態では第２パッケージに収容される半導体光素子の例として受光素子アレイを例示したが、本発明において半導体光素子はこれに限られない。例えば半導体光増幅装置が光受信部に代えて光送信部を備える場合、半導体光素子は発光素子であってもよい。

以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置及び詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲及びその精神の範囲から来る全ての修正及び変更に権利を請求する。

１…半導体光増幅装置、２Ａ…光増幅部、３Ａ…光受信部、４…放熱基板、５…下板、１０…第１パッケージ、１０ａ…第１空間、１１ａ〜１１ｄ…側壁、１４，１５，１６…光接続部、１４ａ，１５ａ，１６ａ…空隙、２１…固定材、４１…半導体光増幅素子、４２…サブキャリア、４３…第１コリメートレンズ、４４…第２コリメートレンズ、４５…サーミスタ、４６…キャリア、４７…温度制御部、５０…第１接続部、５４…フィードスルー、５５，５６…集光レンズ、６０…第２パッケージ、６０ａ…第２空間、６１ａ〜６１ｄ…側壁、６５…第２接続部、６８…フィードスルー、６９…集光レンズ、７１…光分波器、７２…受光素子アレイ、７３…トランスインピーダンスアンプ、８０Ａ…第１フレキシブル配線基板、８０Ｂ…第２フレキシブル配線基板、Ｌ１，Ｌ２…光軸。

Claims (6)

1. 半導体光増幅素子と、
   前記半導体光増幅素子を収容する第１空間を内部に有する第１パッケージと、
   前記半導体光増幅素子と光学的に結合された半導体光素子を収容する第２空間を内部に有する第２パッケージと、
   前記第１パッケージ及び前記第２パッケージの双方に固定され、前記半導体光増幅素子と前記半導体光素子とを結ぶ光軸を通過させる光接続部と、
   を備え、
   前記光接続部は、前記光軸が通る空隙を内部に有し、
   前記光軸と交差する方向における前記空隙の最小幅は、前記光軸と交差する方向における前記第１空間の幅、及び前記光軸と交差する方向における前記第２空間の幅よりも狭く、
   第１パッケージは、前記空隙と接続される第１開口部を第１側壁に有し、
   第２パッケージは、前記空隙と接続される第２開口部を第２側壁に有し、
   一端部から他端部まで延びる配線を有する第１フレキシブル配線基板を更に備え、
   前記第１パッケージは、前記第１側壁と交差する方向に延びる第３側壁と、前記第３側壁に設けられ、前記第１パッケージの内側と外側との導電を行う第１接続部とを有し、
   前記第２パッケージは、前記第２側壁と対向する第４側壁と、前記第４側壁に設けられ、前記第２パッケージの内側と外側との導電を行う第２接続部とを有し、
   前記第１フレキシブル配線基板の前記一端部は前記第１パッケージの外側において前記第１接続部と導電接合されており、
   前記第１フレキシブル配線基板の前記他端部は、前記第２側壁から前記第４側壁に向かう方向に引き出されている、半導体光増幅装置。
2. 前記第１開口部及び前記第２開口部のそれぞれには集光レンズが設けられている、請求項１に記載の半導体光増幅装置。
3. 前記空隙は、前記第１パッケージ側の一端及び前記第２パッケージ側の他端から該空隙の内部に向けて狭くなっている、請求項２に記載の半導体光増幅装置。
4. 前記第１フレキシブル配線基板は、前記一端部から前記第１側壁に沿う方向に延びる部分と、前記他端部から前記第１側壁と交差する方向に延びる部分とを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体光増幅装置。
5. 前記第１パッケージ及び前記第２パッケージを搭載する基板と、
   前記基板と前記第１パッケージとの間に設けられるスペーサと、
   を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体光増幅装置。
6. 前記第１パッケージに収容され、前記半導体光増幅素子の温度を制御する温度制御部を更に備え、
   前記スペーサは、銅及びタングステンを含む合金、銅及びモリブデンを含む合金、又はアルミニウムからなる、請求項５に記載の半導体光増幅装置。

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