JP7132671B2 - Optical receiver subassembly and optical module - Google Patents
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Description
本発明は、光受信サブアセンブリ及び光モジュールに関する。 The present invention relates to optical receiver subassemblies and optical modules.
近年、25 Gbps程度の伝送速度を有する光伝送モジュールの集積化が進み、1つの光伝送モジュール内に複数の発光素子及び複数の受光素子が搭載されるようになってきた(特許文献1及び2)。パッケージの小型化も進み、パッケージ内に収める部品の小型化及び高密度化により、複数のチャネルを有するアレイ状のデバイス(光素子、電気増幅器)のチャネル間ピッチが狭くなってきた。
In recent years, the integration of optical transmission modules having a transmission speed of about 25 Gbps has advanced, and a plurality of light emitting elements and a plurality of light receiving elements have been mounted in one optical transmission module (
チャネル間ピッチは、デバイスにより異なる場合がある。例えば、光受信サブアセンブリでは、電気増幅器の入力パッドのチャネル間ピッチと、受光素子(例えばPhoto Diode)のチャネル間ピッチとが異なる。その場合、受光素子と電気増幅器の間を電気的に接続するワイヤの長さがチャネルごとに異なる。電気信号の伝送路であるワイヤが長くなると、ワイヤ長に比例してインダクタンスLが大きくなり、受光素子の内部容量Cとともに構成されるLC共振回路によって伝送特性(高周波特性)が劣化する。つまり、チャネルごとに特性が異なってくる。 The channel-to-channel pitch may vary from device to device. For example, in the optical receiver subassembly, the channel-to-channel pitch of the input pads of the electrical amplifier is different from the channel-to-channel pitch of the light-receiving elements (for example, Photo Diodes). In that case, the length of the wire electrically connecting between the light receiving element and the electric amplifier is different for each channel. As the wire, which is the transmission path of the electrical signal, becomes longer, the inductance L increases in proportion to the wire length, and the transmission characteristics (high frequency characteristics) deteriorate due to the LC resonance circuit formed together with the internal capacitance C of the light receiving element. In other words, the characteristics differ for each channel.
チャネルの特性差として、特許文献3ではスキュー差を問題にしており、スキュー差を埋めるために、サブマウントの構造及びパターンをチャネルごとに異ならせている。しかし、サブマウントのサイズを大きくしたり、段差構造をもつサブマウントにしたりすることは、コスト面では不利である。
As a channel characteristic difference,
本発明は、チャネルごとに特性を均一化することを目的とする。 An object of the present invention is to equalize characteristics for each channel.
(1)本発明に係る光受信サブアセンブリは、複数チャネルに対応して、バイアスが印加される第1電極及び第2電極をそれぞれが有し、入力された光信号を電気信号に変換して前記第1電極から前記電気信号をそれぞれが出力するように、モノリシック集積された複数の受光素子と、前記複数チャネル対応して、前記第1電極及び第2電極にそれぞれ電気的に接続する第1配線及び第2配線をそれぞれが有する複数の回路を備え、前記複数の受光素子が搭載されるキャリアと、前記複数チャネルに対応して、第1パッド及び第2パッドをそれぞれが有し、前記電気信号をそれぞれが増幅するように、モノリシック集積された複数の増幅素子と、前記複数チャネルのそれぞれで、前記第1配線及び前記第1パッドを接続する第1ワイヤ並びに前記第2配線及び前記第2パッドを接続する第2ワイヤと、を有し、前記複数チャネルは、前記第1ワイヤ及び前記第2ワイヤの合計ワイヤ長さにおいて異なるように隣り合う一対のチャネルを含み、前記一対のチャネルは、前記複数の回路のそれぞれが前記第2電極及び前記第2ワイヤの間に有する抵抗値において異なり、前記一対のチャネルのうち前記合計ワイヤ長さが長い方で、前記抵抗値がより高いことを特徴とする。 (1) The optical receiver subassembly according to the present invention has first and second electrodes to which a bias is applied corresponding to a plurality of channels, and converts an input optical signal into an electrical signal. a plurality of light-receiving elements monolithically integrated so as to respectively output the electrical signals from the first electrodes; a plurality of circuits each having a wiring and a second wiring, a carrier on which the plurality of light receiving elements are mounted, and a first pad and a second pad corresponding to the plurality of channels, respectively; a plurality of amplifier elements monolithically integrated so as to each amplify a signal; a second wire connecting pads, wherein the plurality of channels includes a pair of adjacent channels that differ in total wire length of the first wire and the second wire, the pair of channels comprising: Each of the plurality of circuits has a different resistance value between the second electrode and the second wire, and the resistance value is higher in the channel having the longer total wire length among the pair of channels. and
本発明によれば、チャネルごとの特性は、第1ワイヤ及び第2ワイヤの合計ワイヤ長さの違いによって不均一になる要因があっても、抵抗値の相違で調整されて均一化されている。 According to the present invention, the characteristics of each channel are uniformed by adjusting the difference in resistance value even if there is a factor of non-uniformity due to the difference in the total wire length of the first wire and the second wire. .
(2)(1)に記載された光受信サブアセンブリであって、前記複数の増幅素子は、一列に並び、前記複数の回路は、前記複数の増幅素子の並びに沿って、一列に並び、前記複数の回路のピッチは、前記複数の増幅素子のピッチとは異なることを特徴としてもよい。 (2) In the optical receiver subassembly described in (1), the plurality of amplifying elements are arranged in a row, the plurality of circuits are arranged in a row along the row of the plurality of amplifying elements, and the The pitch of the plurality of circuits may be characterized by being different from the pitch of the plurality of amplifying elements.
(3)(2)に記載された光受信サブアセンブリであって、前記複数の受光素子は、前記複数の回路の並びに沿って、一列に並び、前記複数の受光素子のピッチは、前記複数の増幅素子の前記ピッチとは異なることを特徴としてもよい。 (3) In the optical receiving subassembly described in (2), the plurality of light receiving elements are arranged in a line along the arrangement of the plurality of circuits, and the pitch of the plurality of light receiving elements is the same as the plurality of light receiving elements. It may be characterized by being different from the pitch of the amplifying elements.
(4)(3)に記載された光受信サブアセンブリであって、前記複数の回路の前記ピッチは、前記複数の受光素子の前記ピッチと等しいことを特徴としてもよい。 (4) The optical receiver subassembly described in (3) may be characterized in that the pitch of the plurality of circuits is equal to the pitch of the plurality of light receiving elements.
(5)(2)から(4)のいずれか1項に記載された光受信サブアセンブリであって、前記複数の受光素子の配列方向で両端にある前記チャネルで、前記合計ワイヤ長さが最も長いことを特徴としてもよい。 (5) In the optical receiver subassembly described in any one of (2) to (4), the total wire length is the longest in the channels located at both ends in the arrangement direction of the plurality of light receiving elements. It may be characterized by being long.
(6)(5)に記載された光受信サブアセンブリであって、前記複数の受光素子の配列方向で中央にある少なくとも1つの前記チャネルで、前記合計ワイヤ長さが最も短いことを特徴としてもよい。 (6) In the optical receiver subassembly described in (5), the total wire length is the shortest in at least one of the channels located in the center in the arrangement direction of the plurality of light receiving elements. good.
(7)(2)から(4)のいずれか1項に記載された光受信サブアセンブリであって、前記複数の受光素子の配列方向で一方端にある前記チャネルで、前記合計ワイヤ長さが最も短く、前記複数の受光素子の配列方向で他方端にある前記チャネルで、前記合計ワイヤ長さが最も長いことを特徴としてもよい。 (7) In the optical receiver subassembly according to any one of (2) to (4), the total wire length is The shortest channel may be characterized in that the total wire length is the longest in the channel located at the other end in the arrangement direction of the plurality of light receiving elements.
(8)(7)に記載された光受信サブアセンブリであって、前記合計ワイヤ長さは、前記合計ワイヤ長さが最も長い前記チャネルに近いほど、長いことを特徴としてもよい。 (8) The optical receiver subassembly described in (7), wherein the total wire length is longer the closer to the channel where the total wire length is the longest.
(9)(1)から(8)のいずれか1項に記載された光受信サブアセンブリであって、前記複数の回路のそれぞれは、少なくとも前記合計ワイヤ長さが最も短くはない前記チャネルで、前記第2配線に直列接続される抵抗器を有し、前記一対のチャネルのうち前記合計ワイヤ長さが長い方で、前記抵抗器の抵抗値がより高いことを特徴としてもよい。 (9) The optical receiver subassembly according to any one of (1) to (8), wherein each of the plurality of circuits is at least the channel in which the total wire length is not the shortest, A resistor connected in series with the second wiring may be provided, and the resistance value of the resistor may be higher in the channel having the longer total wire length among the pair of channels.
(10)(9)に記載された光受信サブアセンブリであって、前記複数の回路のいずれもが前記抵抗器を有することを特徴としてもよい。 (10) The optical receiver subassembly of (9), wherein any of the plurality of circuits may include the resistor.
(11)(9)又は(10)に記載された光受信サブアセンブリであって、前記第2ワイヤは、一対の第2ワイヤを含み、前記第2配線は、前記一対の第2ワイヤがそれぞれボンディングされる一対の端部を有することを特徴としてもよい。 (11) The optical receiver subassembly according to (9) or (10), wherein the second wires include a pair of second wires, and the second traces are respectively connected to the pair of second wires. It may be characterized by having a pair of ends that are bonded together.
(12)(11)に記載された光受信サブアセンブリであって、前記一対の第2ワイヤは、長さが異なり、前記抵抗器は、前記一対の第2ワイヤのうち長い方と前記第2電極との間でのみ、前記第2配線に直列接続されていることを特徴としてもよい。 (12) In the optical receiver subassembly described in (11), the pair of second wires are different in length, and the resistor is connected to the longer one of the pair of second wires and the second wire. It may be characterized by being connected in series with the second wiring only between the electrodes.
(13)(9)から(12)のいずれか1項に記載された光受信サブアセンブリであって、前記抵抗器は、前記複数の受光素子がモノリシック集積されたチップ部品と重なることを特徴としてもよい。 (13) The optical receiver subassembly according to any one of (9) to (12), wherein the resistor overlaps a chip component in which the plurality of light receiving elements are monolithically integrated. good too.
(14)本発明に係る光モジュールは、(1)から(13)のいずれか1項に記載された光受信サブアセンブリと、入力された電気信号から変換された光信号を出力する光送信サブアセンブリと、を有することを特徴とする。 (14) An optical module according to the present invention comprises an optical receiver subassembly according to any one of (1) to (13), and an optical transmitter subassembly that outputs an optical signal converted from an input electrical signal. and an assembly.
以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Below, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail based on the drawings. In addition, in all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted. It should be noted that the drawings shown below are only for explaining examples of the embodiments, and the sizes of the drawings and the reduced scales described in this example do not necessarily match.
[第1の実施形態]
図1は、本発明を適用した第1の実施形態に係る光モジュールの分解斜視図である。光モジュール100は、電気信号を光信号に変換するための光送信サブアセンブリ106(TOSA: Transmitter Optical Sub-Assembly)と、光信号を電気信号に変換するための光受信サブアセンブリ108(ROSA: Receiver Optical Sub-Assembly)と、を有する。送信側では図示しないホスト基板より送られる電気信号を、電気的インターフェース102を通して光送信サブアセンブリ106を介して光信号に変換し、これを光学的インターフェース104から送信する。受信側では光信号を受信し、電気信号を図示しないホスト側基板へと出力する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an optical module according to a first embodiment to which the present invention is applied. The
図2は、本発明を適用した第1の実施形態に係る光受信サブアセンブリの内部構造を示す平面図である。光信号が、光受信サブアセンブリ108に入光し、図示しないレンズによって集光されて、受光素子10に入射する。
FIG. 2 is a plan view showing the internal structure of the optical receiver subassembly according to the first embodiment to which the present invention is applied. An optical signal enters the
光受信サブアセンブリは、複数の受光素子10(例えばフォトダイオード(PD))を有する。受光素子10は、光信号が入射する面(上面)とは反対側の面(底面)に受光部12(吸収層)を有する裏面入射型受光素子である。複数の受光素子10は、チップ部品14(PDアレイ等)にモノリシック集積されている。複数の受光素子10は、それぞれ、複数チャネルCH1~CH4に対応する。
The optical receiver subassembly has a plurality of light receiving elements 10 (for example, photodiodes (PD)). The light-receiving
図3は、図2に示す光受信サブアセンブリを構成する主要部品を示す平面図である。複数の受光素子10は一列に並んでいる。複数の受光素子10のピッチP1は例えば500 umである。受光素子10は、バイアスが印加される第1電極16及び第2電極18を有する。第1電極16及び第2電極18は、チップ部品14の底面にある。受光素子10は、受光部12から入力された光信号を電気信号に変換して、第1電極16から電気信号を出力する。
FIG. 3 is a plan view showing main parts constituting the optical receiver subassembly shown in FIG. A plurality of
受光素子10はPN接合を有するInPベースの半導体素子であり、p型半導体に接続する側をアノード、n型半導体に接続する側をカソードと呼称してもよい。つまり、第1電極16及び第2電極18を、それぞれ、アノード及びカソードということもできる。別の言い方として、p型半導体側をシグナル電極、n型半導体側をバイアス電極と呼称することもある。なお、アノード及びカソードという呼称は、便宜上のものであり逆に呼び合うこともある。つまり、ここでのアノード及びカソードという呼称は、受光素子10は異なる極性(異なる電位差)の二つの電極(第1電極16及び第2電極18)を有していることを示している。
The
光受信サブアセンブリは、複数の受光素子10が搭載されるキャリア20を有する。キャリア20は、複数の受光素子10(チップ部品14)を一体的に支持する1つの基板である。キャリア20は、複数チャネルCH1~CH4(又は複数の受光素子10)にそれぞれ対応する複数の回路22を備えている。複数の回路22は、複数の受光素子10の並びに沿って、一列に並んでいる。複数の回路22のピッチP1は、複数の受光素子10のピッチP1と等しい。
The optical receiver subassembly has a
回路22は、受光素子10と電気的に接続する。電気的接続には半田24を使用する。半田24は、チップ部品14のボンディングプロセスでは半田ボールである。なお、回路22と受光素子10の電気的な接続が可能であれば半田24に限定されず、接続手段を選択してもよい。
受光素子10の第1電極16及び第2電極18が回路22に対向する。回路22は、第1電極16に電気的に接続する第1配線26を有する。回路22は、第2電極18に電気的に接続する第2配線28を有する。第2配線28は、一対の端部を有し、例えばU字状になっている。第1配線26は、第2配線28の一対の端部の間に配置される。第1配線26及び第2配線28は、抵抗値の低い金属(たとえばAu、アルミ、白金、銀など)で形成されている。
A
複数の回路22のそれぞれが抵抗器30を有する。隣同士の一対のチャネル(例えば第1チャネルCH1及び第2チャネルCH2)では、回路22が有する抵抗器30の抵抗値において異なる。抵抗器30は、NiとCrの化合物、TaとNの化合物、Ti、Mo等の抵抗値の高い材料からなる膜である。抵抗器30は、第2配線28に直列接続されている。詳しくは、第2配線28の一方の端部と中間部(第2電極18との接合部又は半田24が設けられる部分)との間に抵抗器30があり、第2配線28の他方の端部と中間部との間には抵抗器30はない。抵抗器30の少なくとも一部又は全部が、複数の受光素子10がモノリシック集積されたチップ部品14と重なる。
Each of the plurality of
光受信サブアセンブリは、例えば、プリアンプ、リミッティングアンプ、オートゲインコントローラ又はトランスインピーダンスアンプなどの増幅器32を有する。増幅器32は、キャリア20の隣に配置され、両者の間隔は例えば70 umである。増幅器32には、複数の増幅素子34(例えばオペアンプ)がモノリシック集積されている。複数の回路22(複数の受光素子10)の配列方向に沿って、複数の増幅素子34が並んでいる。複数の増幅素子34は、一列に並んでいる。増幅素子34のピッチP2は、例えば250 umであり、複数の受光素子10(複数の回路22)のピッチP1(500 um)とは異なる。複数の増幅素子34の配列方向の中心と、複数の回路22の配列方向の中心が一致している。
The optical receiver subassembly includes an
複数の増幅素子34は、複数チャネルCH1~CH4に対応して、それぞれ電気信号を増幅する。増幅素子34は第1パッド36を有する。第1パッド36には、受光素子10からの電気信号が入力される。増幅素子34は第2パッド38を有する。第2パッド38には、受光素子10に供給するためのバイアスの電圧が現れる。第1パッド36及び第2パッド38は増幅器32に直接設けられている。
A plurality of amplifying
増幅器32は、増幅素子34に電力を供給するための電源パッド40を有する。電源パッド40は、ワイヤ42,44によって外部電源線路に接続されている。ワイヤ42,44の間には平板キャパシタ46の一方の電極が接続される。増幅器32は、受光素子10にバイアスを印加するための他の電源パッド48を有する。電源パッド48は、ワイヤ50,52によって外部電源線路に接続されている。ワイヤ50,52の間には平板キャパシタ54の一方の電極が接続される。
光受信サブアセンブリは、配線基板56を有する。配線基板56は、複数のシグナルパターン58を有する。一対のシグナルパターン58が差動伝送線路を構成している。一対のシグナルパターン58は、一対のGNDパターン60に挟まれている。GNDパターン60は、スルーホール62で、裏面にあるGNDプレーン64に接続されている。増幅器32の出力パッド66は、ワイヤ68によってシグナルパターン58に接続されて、増幅された電気信号を出力するようになっている。増幅器32のGNDパッド70は、ワイヤ72によってGNDパターン60に接続されている。
The optical receiver subassembly has a
光受信サブアセンブリは、複数チャネルCH1~CH4のそれぞれで、第1配線26及び第1パッド36を接続する第1ワイヤW1を有する。光受信サブアセンブリは、複数チャネルCH1~CH4のそれぞれで、第2配線28及び第2パッド38を接続する第2ワイヤW2を有する。それぞれのチャネルで、第1ワイヤW1及び第2ワイヤW2は合計ワイヤ長さLを有する。
The optical receiver subassembly has a first wire W 1 connecting the
隣同士の一対のチャネルは、第1ワイヤW1及び第2ワイヤW2の合計ワイヤ長さLにおいて異なる。複数の受光素子10の配列方向で両端にある第1チャネルCH1又は第4チャネルCH4で、合計ワイヤ長さLが最も長い。複数の受光素子10の配列方向で中央にある第2チャネルCH2又は第3チャネルCH3で、合計ワイヤ長さLが最も短い。合計ワイヤ長さLの比は、インダクタンスの比に近似する。合計ワイヤ長さLの違いは、チャネルごとに伝送特性が異なる要因となる。
Adjacent pairs of channels differ in the total wire length L of the first wire W1 and the second wire W2. The total wire length L is the longest in the first channel CH 1 or the fourth channel CH 4 located at both ends in the arrangement direction of the plurality of light receiving
第2ワイヤW2は、一対の第2ワイヤW2を含む。第2配線28は、一対の第2ワイヤW2がそれぞれボンディングされる一対の端部を有する。図2に示すように一対の第2ワイヤW2は、長さが異なる。回路22に含まれる抵抗器30は、一対の第2ワイヤW2のうち長い方と第2電極18との間でのみ、第2配線28に直列接続されている。
The second wire W2 includes a pair of second wires W2. The
本実施形態によれば、隣同士の一対のチャネルにおいて、合計ワイヤ長さLが長い方(例えば第1チャネルCH1)で抵抗器30の抵抗値がより高くなっている。これにより、チャネルごとの伝送特性は、第1ワイヤW1及び第2ワイヤW2の合計ワイヤ長さLの違いによって不均一になっても、抵抗器30の抵抗値の相違で調整して均一化することができる。
According to this embodiment, in a pair of adjacent channels, the resistance value of the
図4は、図2に示す光受信サブアセンブリの等価回路を示す図である。受光素子10は、受光した光に比例したフォトカレントIpd(ω)を押し出す電流源であり、内部容量Cpd及び内部抵抗Rpdを伴った素子と考えることができる。増幅素子34は、入力抵抗Rinに近似される入力インピーダンスを有する。
FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit of the optical receiver subassembly shown in FIG. The
本実施形態では、第2電極18に正の電圧を印加する(逆バイアス状態)。受光素子10へは増幅器32から、バイアスを印加するための電圧Vpdが供給される。尚、多くの半導体の受光素子10は本実施形態と同方向のバイアス電圧が印加されて使われるが、電圧の正負の向きは、特に限定されず、使用する受光素子10によって適宜選択される。
In this embodiment, a positive voltage is applied to the second electrode 18 (reverse bias state). A voltage V pd for applying a bias is supplied from an
受光素子10へのバイアスの印加は、外部にある電源74から、第2ワイヤW2を介して第2配線28からなされる。増幅器32内のバイアス線路にはフィルタ等がつけられることが多く、その引き回し方法等は、増幅器32のメーカー各社によって異なる。
A bias is applied to the
受光素子10に光信号が入力されると、受光した光に比例した電気信号が発生する。電気信号は、第1ワイヤW1を介して第1パッド36を通って増幅素子34に入力される。
When an optical signal is input to the
受光素子10を流れるフォトカレントIpd(ω)と増幅素子34に入力される電圧Vin(ω)の関係は次式で表される。
なお、Rdは抵抗器30の抵抗値であり、Lは第1ワイヤW1及び第2ワイヤW2の合計ワイヤ長さLである。全てのチャネルで同等の周波数特性を得るためには、Lの相違に比例して、Rdの値を変更すればよい。
Rd is the resistance value of the
例えば、第1チャネルであれば、
第2チャネルであれば、
第1チャネル及び第2チャネルで同等の周波数特性を得るためには、
Rin+Rpd+Rd1+jωL1=Rin+Rpd+Rd2+jωL2
が成立すればよい。
In order to obtain equivalent frequency characteristics in the first channel and the second channel,
R in +R pd +R d1 +jωL 1 =R in +R pd +R d2 +jωL 2
should be established.
合計ワイヤ長さL1,L2の相違に基づき、抵抗値Rd2から抵抗値Rd1は次の式で求めることができる。
[第1の実施形態の変形例]
図5は、第1の実施形態の変形例に係る光受信サブアセンブリの分解図である。この例では、合計ワイヤ長さLが最も短いチャネルでは、回路122は抵抗器を有していない。つまり、第2チャネルCH2又は第3チャネルCH3は、第2電極118及び第2ワイヤW2の間に有する抵抗値が0 Ωである。なお、ここでは第2配線128そのものの抵抗は十分に小さいために考慮しない。複数の回路122のそれぞれは、合計ワイヤ長さLが最も短いチャネルを除き、第2配線128に直列接続される抵抗器130を有する。これにより、隣り合う一対のチャネル(第1チャネルCH1及び第2チャネルCH2あるいは第3チャネルCH3及び第4チャネルCH4)のうち合計ワイヤ長さLが長い方で、回路122の抵抗値がより高くなっている。回路122が第2電極118及び第2ワイヤW2の間に有する抵抗値は、抵抗器130があることで高くなっている。
[Modification of First Embodiment]
FIG. 5 is an exploded view of an optical receiver subassembly according to a modification of the first embodiment. In this example, in the channel with the shortest total wire length L,
この例では、第1ワイヤW1のインダクタンスが679 pHであり、第2ワイヤW2のインダクタンスが506 pHである。第1ワイヤW1の合計ワイヤ長さLと第2ワイヤW2の合計ワイヤ長さLの比は、インダクタンスの比に近似しており、L1/L2=679 pH/506 pH=1.34である。 In this example, the inductance of the first wire W1 is 679 pH and the inductance of the second wire W2 is 506 pH. The ratio of the total wire length L of the first wire W1 to the total wire length L of the second wire W2 approximates the ratio of the inductances, L1 / L2 = 679 pH/506 pH=1.34. be.
受光素子110のRpd=20 Ω、増幅素子34の入力抵抗Rin=30 Ω、抵抗Rd2=0 Ωとすると、上述したように、
図6は、第1のシミュレーションの結果を示す図である。横軸は周波数であり、縦軸は透過電力特性を示すS21である。図6において、第1チャネル及び第2チャネルのいずれでも回路が抵抗器を有しない場合(Rd1=0 Ω,Rd2=0 Ω)、第1チャネルでは第2チャネルよりも、ピーク強度が1.3 dB大きい。これは、第1チャネルでは第2チャネルよりも、第1ワイヤ及び第2ワイヤの合計ワイヤ長さが長いことに起因する。 FIG. 6 is a diagram showing the results of the first simulation. The horizontal axis is frequency, and the vertical axis is S21 indicating the transmitted power characteristic. In FIG. 6, when the circuit has no resistors in either the first or second channel (R d1 =0 Ω, R d2 =0 Ω), the peak intensity is 1.3 Ω in the first channel than in the second channel. dB large. This is because the total wire length of the first and second wires is longer in the first channel than in the second channel.
これに対して、第1の実施形態の変形例(図5)に示すように、第1チャネルCH1で抵抗器130(Rd1=17.1 Ω)を設けることによって、第1チャネルCH1及び第2チャネルCH2のピーク強度を同等の1.1 dBに抑えることができる。3 dB帯域(S21が3 dBとなる周波数)は、27.3 GHz(25 GHz以上)あり、25 Gbps伝送モジュールにおいては十分な帯域を確保している。
In contrast, as shown in the modification of the first embodiment (FIG. 5), by providing a resistor 130 (R d1 =17.1 Ω) in the first channel CH 1 , the first channel CH 1 and the
図7は、第2のシミュレーションの結果を示す図である。このシミュレーションでは、第1の実施形態(図2及び図3)に示すように、第1チャネルCH1で回路22に抵抗器30(Rd1=25 Ω)を設け、第2チャネルCH2で回路22に抵抗器30(Rd2=10 Ω)を設ける。その結果、3 dB帯域が25 GHz以上であり、第1チャネルCH1及び第2チャネルCH2でのピーク強度を0.5 dBに均一に抑えることができる。
FIG. 7 is a diagram showing the results of the second simulation. In this simulation, as shown in the first embodiment (FIGS. 2 and 3), in the first channel CH 1 the
図8は、抵抗値Rdと3 dB帯域及び偏差との関係を示す図である。偏差とは、透過帯域内の周波数領域において、0 dBに対してどれくらいずれているかを示し、ここでは0~25 GHzの範囲でプラス方向にずれている量の最大値(ピーク強度)を示している。25 Gbps伝送モジュールにおいて十分な伝送特性を確保するためには、3 dB帯域が25 GHz以上であり、偏差が1.5 dB以下であることが要求される。シミュレーションの結果、Rd1が10~30 Ωであれば、伝送特性が良好となることが分かる。抵抗器を配置することでCH間の偏差を均一(同程度)に揃えることができる。抵抗器の値を大きくした場合は3 dB帯域小さくなるという傾向にあるが、CH間の伝送特性の均一化のためには偏差を同程度とした方が効果が大きく、本実施形態によりCH間の伝送特性の均一化を図ることができる。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the resistance value Rd and the 3 dB band and deviation. Deviation indicates the amount of deviation from 0 dB in the frequency domain within the transmission band. Here, it indicates the maximum value (peak intensity) of deviation in the positive direction in the range of 0 to 25 GHz. there is In order to secure sufficient transmission characteristics in a 25 Gbps transmission module, it is required that the 3 dB band is 25 GHz or more and the deviation is 1.5 dB or less. As a result of simulation, it can be seen that the transmission characteristics are good when R d1 is 10 to 30 Ω. By arranging the resistors, the deviation between CHs can be made uniform (to the same degree). When the value of the resistor is increased, the band tends to become smaller by 3 dB. transmission characteristics can be made uniform.
図9は、チャネルの伝送特性を均一にしたときのワイヤの合計ワイヤ長さLの比と抵抗値Rd1との関係を抵抗値Rd2ごとに示す図である。抵抗値Rdが10~30 Ωの範囲内であれば、良好な伝送特性が得られることは上述した。したがって、抵抗値Rd1は10~30 Ωの範囲内であることが望まれる。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the ratio of the total wire length L of wires and the resistance value Rd1 for each resistance value Rd2 when the transmission characteristics of the channels are made uniform. As described above, good transmission characteristics can be obtained if the resistance value Rd is in the range of 10 to 30 Ω. Therefore, it is desired that the resistance value R d1 is within the range of 10 to 30 Ω.
第1の実施形態の変形例(図5)に示すように、第2チャネルCH2の回路122の抵抗値Rd2=0 Ωの例を挙げる。第1ワイヤW1及び第2ワイヤW2の合計ワイヤ長さLの比が1.2~1.6であれば、第1チャネルCH1及び第2チャネルCH2の伝送特性を均等にするためには、10~30 Ωの範囲内の抵抗値Rd1を有する抵抗器130を第1チャネルCH1の回路122に設ければよい。
As shown in the modified example of the first embodiment (FIG. 5), an example of the resistance value R d2 =0Ω of the
第1の実施形態(図2及び図3)に示すように、第2チャネルCH2の回路22にも抵抗器30を設けた場合、その抵抗値Rd2が増加すると、均一な伝送特性が得られるときの合計ワイヤ長さLの比の範囲は狭まる。抵抗値Rd2=10 Ωのときには、合計ワイヤ長さLの比は1.0~1.3の範囲にする必要がある。
As shown in the first embodiment (FIGS. 2 and 3), when the
[第2の実施形態]
図10は、第2の実施形態に係る光受信サブアセンブリを示す図である。本実施形態では、配列方向の一方端にある受光素子210と配列方向の一方端にある増幅素子234(第1チャネルCH1)が、配列方向に直交する方向に隣り合うように、チップ部品214と増幅器232が並んでいる。
[Second embodiment]
FIG. 10 is a diagram showing an optical receiver subassembly according to the second embodiment. In this embodiment, the
複数の受光素子210の配列方向で一方端にある第1チャネルCH1で、合計ワイヤ長さLが最も短い。複数の受光素子210の配列方向で他方端にある第4チャネルCH4で、合計ワイヤ長さLが最も長い。合計ワイヤ長さLは、合計ワイヤ長さLが最も長い第4チャネルCH4に近いほど長い。
The total wire length L is the shortest in the first channel CH 1 located at one end in the arrangement direction of the plurality of light receiving
本実施形態でも、図9に示す相関関係が成立する。ただし、本実施形態では、抵抗値Rd2の抵抗器30は第1チャネルCH1にあり、抵抗値Rd1の抵抗器30は第2チャネルCH2にある。第1チャネルCH1及び第2チャネルCH2の関係は、第2チャネルCH2及び第3チャネルCH3にも該当し、第3チャネルCH3及び第4チャネルCH4にも該当する。
Also in this embodiment, the correlation shown in FIG. 9 is established. However, in this embodiment, the
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, the configurations described in the embodiments can be replaced with configurations that are substantially the same, configurations that produce the same effects, or configurations that can achieve the same purpose.
10 受光素子、12 受光部、14 チップ部品、16 第1電極、18 第2電極、20 キャリア、22 回路、24 半田、26 第1配線、28 第2配線、30 抵抗器、32 増幅器、34 増幅素子、36 第1パッド、38 第2パッド、40 電源パッド、42 ワイヤ、44 ワイヤ、46 平板キャパシタ、48 電源パッド、50 ワイヤ、52 ワイヤ、54 平板キャパシタ、56 配線基板、58 シグナルパターン、60 GNDパターン、62 スルーホール、64 GNDプレーン、66 出力パッド、68 ワイヤ、70 GNDパッド、72 ワイヤ、74 電源、100 光モジュール、102 電気的インターフェース、104 光学的インターフェース、106 光送信サブアセンブリ、108 光受信サブアセンブリ、110 受光素子、118 第2電極、122 回路、128 第2配線、130 抵抗器、210 受光素子、214 チップ部品、232 増幅器、234 増幅素子、Cpd 内部容量、CH1 第1チャネル、CH2 第2チャネル、CH3 第3チャネル、CH4 第4チャネル、Ipd(ω) フォトカレント、P1 ピッチ、P2 ピッチ、Rd1 抵抗値、Rd2 抵抗値、Rin 入力抵抗、Rpd 内部抵抗、Vpd 電圧、Vin(ω) 電圧、W1 第1ワイヤ、W2 第2ワイヤ。
10
Claims (13)
前記複数チャネルに対応して、前記第1電極及び第2電極にそれぞれ電気的に接続する第1配線及び第2配線をそれぞれが有する複数の回路を備え、前記複数の受光素子が搭載されるキャリアと、
前記複数チャネルに対応して、第1パッド及び第2パッドをそれぞれが有し、前記電気信号をそれぞれが増幅するように、モノリシック集積された複数の増幅素子と、
前記複数チャネルのそれぞれで、前記第1配線及び前記第1パッドを接続する第1ワイヤ並びに前記第2配線及び前記第2パッドを接続する第2ワイヤと、
を有し、
前記複数チャネルは、前記第1ワイヤ及び前記第2ワイヤの合計ワイヤ長さにおいて異なるように隣り合う一対のチャネルを含み、
前記一対のチャネルは、前記複数の回路のそれぞれが前記第2電極及び前記第2ワイヤの間に有する抵抗値において異なり、
前記一対のチャネルのうち前記合計ワイヤ長さが長い方で、前記抵抗値がより高く、
前記第2ワイヤは、一対の第2ワイヤを含み、
前記一対の第2ワイヤは、長さが異なり、
前記一対の第2ワイヤのうち長い方と前記第2電極との間でのみ、抵抗器が前記第2配線に直列接続されていることを特徴とする光受信サブアセンブリ。 Each has a first electrode and a second electrode to which a bias is applied corresponding to a plurality of channels, converts an input optical signal into an electric signal, and outputs the electric signal from the first electrode. a plurality of monolithically integrated light receiving elements,
A carrier comprising a plurality of circuits each having a first wiring and a second wiring electrically connected to the first electrode and the second electrode corresponding to the plurality of channels , respectively, and on which the plurality of light receiving elements are mounted. When,
a plurality of amplifying elements each having a first pad and a second pad corresponding to the plurality of channels and monolithically integrated so as to amplify the electrical signals;
a first wire connecting the first wiring and the first pad and a second wire connecting the second wiring and the second pad in each of the plurality of channels;
has
the plurality of channels includes a pair of adjacent channels that differ in total wire length of the first wire and the second wire;
the pair of channels are different in resistance value that each of the plurality of circuits has between the second electrode and the second wire;
the longer the total wire length of the pair of channels, the higher the resistance;
the second wire includes a pair of second wires,
The pair of second wires have different lengths,
An optical receiving subassembly , wherein a resistor is connected in series with the second wiring only between the longer one of the pair of second wires and the second electrode .
前記複数の増幅素子は、一列に並び、
前記複数の回路は、前記複数の増幅素子の並びに沿って、一列に並び、
前記複数の回路のピッチは、前記複数の増幅素子のピッチとは異なることを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to claim 1, comprising:
The plurality of amplifying elements are arranged in a row,
The plurality of circuits are arranged in a line along the arrangement of the plurality of amplifying elements,
The optical receiver subassembly, wherein the pitch of the plurality of circuits is different from the pitch of the plurality of amplifying elements.
前記複数の受光素子は、前記複数の回路の並びに沿って、一列に並び、
前記複数の受光素子のピッチは、前記複数の増幅素子の前記ピッチとは異なることを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to claim 2, comprising:
The plurality of light receiving elements are arranged in a row along the arrangement of the plurality of circuits,
The optical receiving subassembly, wherein the pitch of the plurality of light receiving elements is different from the pitch of the plurality of amplifying elements.
前記複数の回路の前記ピッチは、前記複数の受光素子の前記ピッチと等しいことを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to claim 3, comprising:
The optical receiving subassembly, wherein the pitch of the plurality of circuits is equal to the pitch of the plurality of light receiving elements.
前記複数の受光素子の配列方向で両端にある前記チャネルで、前記合計ワイヤ長さが最も長いことを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to any one of claims 2 to 4,
The optical receiving subassembly, wherein the total wire length is the longest in the channels located at both ends in the array direction of the plurality of light receiving elements.
前記複数の受光素子の配列方向で中央にある少なくとも1つの前記チャネルで、前記合計ワイヤ長さが最も短いことを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to claim 5, comprising:
An optical receiving subassembly, wherein the total wire length is the shortest in at least one of the channels located in the center in the array direction of the plurality of light receiving elements.
前記複数の受光素子の配列方向で一方端にある前記チャネルで、前記合計ワイヤ長さが最も短く、
前記複数の受光素子の配列方向で他方端にある前記チャネルで、前記合計ワイヤ長さが最も長いことを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to any one of claims 2 to 4,
In the channel located at one end in the arrangement direction of the plurality of light receiving elements, the total wire length is the shortest,
An optical receiving subassembly, wherein the total wire length is the longest in the channel located at the other end in the array direction of the plurality of light receiving elements.
前記合計ワイヤ長さは、前記合計ワイヤ長さが最も長い前記チャネルに近いほど、長いことを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to claim 7, comprising:
The optical receiver subassembly, wherein the total wire length is longer the closer to the channel where the total wire length is the longest.
前記複数の回路のいずれもが前記抵抗器を有することを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to any one of claims 1 to 8 ,
An optical receiver subassembly, wherein each of said plurality of circuits includes said resistor.
前記第2配線は、前記一対の第2ワイヤがそれぞれボンディングされる一対の端部を有することを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to any one of claims 1 to 9 ,
The optical receiver subassembly, wherein the second wiring has a pair of ends to which the pair of second wires are respectively bonded.
前記複数チャネルに対応して、前記第1電極及び第2電極にそれぞれ電気的に接続する第1配線及び第2配線をそれぞれが有する複数の回路を備え、前記複数の受光素子が搭載されるキャリアと、
前記複数チャネルに対応して、第1パッド及び第2パッドをそれぞれが有し、前記電気信号をそれぞれが増幅するように、モノリシック集積された複数の増幅素子と、
前記複数チャネルのそれぞれで、前記第1配線及び前記第1パッドを接続する第1ワイヤ並びに前記第2配線及び前記第2パッドを接続する第2ワイヤと、
を有し、
前記複数チャネルは、前記第1ワイヤ及び前記第2ワイヤの合計ワイヤ長さにおいて異なるように隣り合う一対のチャネルを含み、
前記一対のチャネルは、前記複数の回路のそれぞれが前記第2電極及び前記第2ワイヤの間に有する抵抗値において異なり、
前記一対のチャネルのうち前記合計ワイヤ長さが長い方で、前記抵抗値がより高く、
前記合計ワイヤ長さが最も短くはない前記チャネルで、前記第2配線に直列接続される抵抗器があり、
前記合計ワイヤ長さが最も短い前記チャネルで、前記第2配線に直列接続される抵抗器がないことを特徴とする光受信サブアセンブリ。 Each has a first electrode and a second electrode to which a bias is applied corresponding to a plurality of channels, converts an input optical signal into an electric signal, and outputs the electric signal from the first electrode. a plurality of monolithically integrated light receiving elements,
A carrier comprising a plurality of circuits each having a first wiring and a second wiring electrically connected to the first electrode and the second electrode corresponding to the plurality of channels , respectively, and on which the plurality of light receiving elements are mounted. When,
a plurality of amplifying elements each having a first pad and a second pad corresponding to the plurality of channels and monolithically integrated so as to amplify the electrical signals;
a first wire connecting the first wiring and the first pad and a second wire connecting the second wiring and the second pad in each of the plurality of channels;
has
the plurality of channels includes a pair of adjacent channels that differ in total wire length of the first wire and the second wire;
the pair of channels are different in resistance value that each of the plurality of circuits has between the second electrode and the second wire;
the longer the total wire length of the pair of channels, the higher the resistance;
a resistor connected in series with the second wire in the channel where the total wire length is not the shortest;
An optical receiver subassembly , wherein the channel having the shortest total wire length has no resistor connected in series with the second wire .
前記抵抗器は、前記複数の受光素子がモノリシック集積されたチップ部品と重なることを特徴とする光受信サブアセンブリ。 An optical receiver subassembly according to any one of claims 1 to 11 ,
An optical receiving subassembly, wherein the resistor overlaps a chip component in which the plurality of light receiving elements are monolithically integrated.
入力された電気信号から変換された光信号を出力する光送信サブアセンブリと、
を有することを特徴とする光モジュール。 an optical receiver subassembly according to any one of claims 1 to 12 ;
an optical transmission subassembly that outputs an optical signal converted from an input electrical signal;
An optical module characterized by comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012169478A (en) | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Optical receiving module |
JP2014192510A (en) | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Japan Oclaro Inc | Optical receiver module |
US20150063832A1 (en) | 2012-08-28 | 2015-03-05 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Multi-channel receiver optical sub assembly |
JP2015056704A (en) | 2013-09-10 | 2015-03-23 | 富士通株式会社 | Optical receiver module |
JP2018054737A (en) | 2016-09-27 | 2018-04-05 | 日本オクラロ株式会社 | Optical subassembly and optical module |
-
2018
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012169478A (en) | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Optical receiving module |
US20150063832A1 (en) | 2012-08-28 | 2015-03-05 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Multi-channel receiver optical sub assembly |
JP2014192510A (en) | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Japan Oclaro Inc | Optical receiver module |
JP2015056704A (en) | 2013-09-10 | 2015-03-23 | 富士通株式会社 | Optical receiver module |
JP2018054737A (en) | 2016-09-27 | 2018-04-05 | 日本オクラロ株式会社 | Optical subassembly and optical module |
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