JPH02299281A - レーザモジュール構造 - Google Patents
レーザモジュール構造Info
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- JPH02299281A JPH02299281A JP11879489A JP11879489A JPH02299281A JP H02299281 A JPH02299281 A JP H02299281A JP 11879489 A JP11879489 A JP 11879489A JP 11879489 A JP11879489 A JP 11879489A JP H02299281 A JPH02299281 A JP H02299281A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
レーザモジュール構造に関し、
レーザモジュール全体の厚みを低く抑えたままペルチェ
素子を搭載すると共に、外部から流入する熱を構造的に
抑え込み、ペルチェ素子を低消費電力下で効率良く活用
してレーザモジュールの性能向上を図ることを目的とし
、 ＬＤチップを搭載したＬＤチップキャリアを基板上部に
取り付けると共に、基板下部に温度制御用のペルチェ素
子を配設したレーザモジュール構造において、基板上面
に凹部を形成しここに上記ＬＤチップキャリアを所定深
さ埋設すると共に、上記ＬＤチップキャリアが占有する
基板上面部分の下方の基板下面部分を除いた基板下面に
凹所を形成し少な（とも２個のペルチェ素子をここに所
定深さ埋設してペルチェ素子により基板を支持し、上記
ＬＤチップキャリア及びペルチェ素子が埋設配置されて
接触する部分を除いた基板上下面部分の大半を断熱材に
より被着するよう構成する。
素子を搭載すると共に、外部から流入する熱を構造的に
抑え込み、ペルチェ素子を低消費電力下で効率良く活用
してレーザモジュールの性能向上を図ることを目的とし
、 ＬＤチップを搭載したＬＤチップキャリアを基板上部に
取り付けると共に、基板下部に温度制御用のペルチェ素
子を配設したレーザモジュール構造において、基板上面
に凹部を形成しここに上記ＬＤチップキャリアを所定深
さ埋設すると共に、上記ＬＤチップキャリアが占有する
基板上面部分の下方の基板下面部分を除いた基板下面に
凹所を形成し少な（とも２個のペルチェ素子をここに所
定深さ埋設してペルチェ素子により基板を支持し、上記
ＬＤチップキャリア及びペルチェ素子が埋設配置されて
接触する部分を除いた基板上下面部分の大半を断熱材に
より被着するよう構成する。
本発明は、ＬＤチップを搭載したＬＤチップキャリアを
基板上部に取り付けると共に、基板下部に温度制御用の
ペルチェ素子を配設したレーザモジュール構造に関する
。
基板上部に取り付けると共に、基板下部に温度制御用の
ペルチェ素子を配設したレーザモジュール構造に関する
。
外気温によるＩ−Ｌ特性、発光スペクトル等の特性安定
化のためＬＤチップ部を温度制御装置、例えばペルチェ
素子上に載置するレーザモジュール構造がある。これら
のレーザモジュールは一般に規定の狭いピッチで規則正
しく並べられて所定のラック内に複数個実装される。
化のためＬＤチップ部を温度制御装置、例えばペルチェ
素子上に載置するレーザモジュール構造がある。これら
のレーザモジュールは一般に規定の狭いピッチで規則正
しく並べられて所定のラック内に複数個実装される。
しかるに、上記のペルチェ素子とＬＤチップ部とを単に
積み重ねるような冷却構造では、レーザモジュール全体
の厚みが大きくなり過ぎ、規定ピッチで多数これらを所
定ラックに実装できないという不都合が生じる。このた
め、レーザモジュール全体の厚みを低く抑えたままペル
チェ素子を搭載出来るコンパクトなレーデモジュール構
造の出現が望まれる。
積み重ねるような冷却構造では、レーザモジュール全体
の厚みが大きくなり過ぎ、規定ピッチで多数これらを所
定ラックに実装できないという不都合が生じる。このた
め、レーザモジュール全体の厚みを低く抑えたままペル
チェ素子を搭載出来るコンパクトなレーデモジュール構
造の出現が望まれる。
また、ペルチェ素子でＬＤチップ部の温度制御を行うた
め、外部から流入し得る熱を出来るだけ構造的に抑え込
み、低消費電力下でペルチェ素子を効率良く活用して、
レーザモジュールの性能向上を図ることが望ましい。
め、外部から流入し得る熱を出来るだけ構造的に抑え込
み、低消費電力下でペルチェ素子を効率良く活用して、
レーザモジュールの性能向上を図ることが望ましい。
上記課題を解決するために本発明によれば、ＬＤチップ
を搭載したＬＤチップキャリアを基板上部に取り付ける
と共に、基板下部に温度制御用のペルチェ素子を配設し
たレーザモジュール構造において、基板上面に凹部を形
成しここに上記ＬＤチップキャリアを所定深さ埋設する
と共に、上記ＬＤチップキャリアが占有する基板上面部
分の下方の基板下面部分を除いた基板下面に凹所を形成
し少なくとも２個のペルチェ素子をここに所定深さ埋設
してペルチェ素子により基板を支持し、上記ＬＤチップ
キャリア及びペルチェ素子が埋設配置されて接触する部
分を除いた基板上下面部分の大半を断熱材により被着し
たことを構成上の特徴とする。
を搭載したＬＤチップキャリアを基板上部に取り付ける
と共に、基板下部に温度制御用のペルチェ素子を配設し
たレーザモジュール構造において、基板上面に凹部を形
成しここに上記ＬＤチップキャリアを所定深さ埋設する
と共に、上記ＬＤチップキャリアが占有する基板上面部
分の下方の基板下面部分を除いた基板下面に凹所を形成
し少なくとも２個のペルチェ素子をここに所定深さ埋設
してペルチェ素子により基板を支持し、上記ＬＤチップ
キャリア及びペルチェ素子が埋設配置されて接触する部
分を除いた基板上下面部分の大半を断熱材により被着し
たことを構成上の特徴とする。
基板上面に形成した凹部にＬＤチップキャリアを埋設し
、基板下面に形成した凹所にペルチェ素子を同様に埋設
してレーザモジニールを構成したため、レーザモジュー
ル全体の厚みが薄くなる。
、基板下面に形成した凹所にペルチェ素子を同様に埋設
してレーザモジニールを構成したため、レーザモジュー
ル全体の厚みが薄くなる。
また、ＬＤチップキャリア及びペルチェ素子搭載部を除
く基板部分を断熱材で被ったため、熱の流入が制限でき
、ペルチェ素子による安定した温度制御が可能となる。
く基板部分を断熱材で被ったため、熱の流入が制限でき
、ペルチェ素子による安定した温度制御が可能となる。
以下、図示実施例に基づき本発明を説明する。
第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すものであり
、第１図は内部が見えるように蓋を取り除いたレーザモ
ジュールの平面図、第２図は第１図のレーザモジュール
の側面断面図、第３図は第１図の■−■線に沿い矢印方
向より見た図である。
、第１図は内部が見えるように蓋を取り除いたレーザモ
ジュールの平面図、第２図は第１図のレーザモジュール
の側面断面図、第３図は第１図の■−■線に沿い矢印方
向より見た図である。
これらの図において、１は光ビームをモニタするための
ＰＤ（ホトダイオード）を搭載したＰＤチップキャリア
、２は光発光素子であるＬＤ（レーザダイオード）を搭
載したＬＤチップキャリア、３は先端球状の光結合用セ
ルフォックレンズ、４は非相反な伝搬機能を有する光ア
イソレータ、５は光結合用の別のレンズ、６は光フアイ
バケーブル７を保持するフェルールである。
ＰＤ（ホトダイオード）を搭載したＰＤチップキャリア
、２は光発光素子であるＬＤ（レーザダイオード）を搭
載したＬＤチップキャリア、３は先端球状の光結合用セ
ルフォックレンズ、４は非相反な伝搬機能を有する光ア
イソレータ、５は光結合用の別のレンズ、６は光フアイ
バケーブル７を保持するフェルールである。
ＰＤチップキャリア１．ＬＤチップキャリア２、及びレ
ンズ３は例えばステンレス製の基板８上に取り付けられ
、この基板８はレーザモジュールのケース９内に配設さ
れる。ケース９はその内部に窒素（Ｎ２）ガスが封入さ
れ蓋１０及び気密用窓ガラス１１により密封・封止され
る。
ンズ３は例えばステンレス製の基板８上に取り付けられ
、この基板８はレーザモジュールのケース９内に配設さ
れる。ケース９はその内部に窒素（Ｎ２）ガスが封入さ
れ蓋１０及び気密用窓ガラス１１により密封・封止され
る。
前述の如くレーデモジュール全体を薄く形成する必要が
あり、このため本実施例においては、第３図に良好に示
されるように基板８上面に凹部１２を形成し、ここにＬ
Ｄチップキャリア２を所定深さ埋設する、すなわちＬＤ
チップキャリア２を落とし込んだ構成としている。また
、ケース９内部底面から基板８を支持すると共に発熱部
位となるＬＤチップキャリア２を主として冷却する（加
熱するような場合もある）ペルチェ素子１３は、ＬＤチ
ップキャリア２の冷却効率の面から本来この直下に配置
されるべきであるが、ＬＤチップキャリア２を境にして
基板８両側にそれぞれ配設され且つ、この基板８両側に
形成された凹所１４に所定深さ埋設される。
あり、このため本実施例においては、第３図に良好に示
されるように基板８上面に凹部１２を形成し、ここにＬ
Ｄチップキャリア２を所定深さ埋設する、すなわちＬＤ
チップキャリア２を落とし込んだ構成としている。また
、ケース９内部底面から基板８を支持すると共に発熱部
位となるＬＤチップキャリア２を主として冷却する（加
熱するような場合もある）ペルチェ素子１３は、ＬＤチ
ップキャリア２の冷却効率の面から本来この直下に配置
されるべきであるが、ＬＤチップキャリア２を境にして
基板８両側にそれぞれ配設され且つ、この基板８両側に
形成された凹所１４に所定深さ埋設される。
従って、このようにペルチェ素子１３の間にＬＤチップ
キャリア２を落とし込んだように配置する基板形状を採
用した結果、レーザモジュール全体を極めて薄く形成す
ることができる。
キャリア２を落とし込んだように配置する基板形状を採
用した結果、レーザモジュール全体を極めて薄く形成す
ることができる。
さらに本実施例においては、ＬＤチップキャリア２が配
設される部分を除いた基板８の上面、及びペルチェ素子
１３が配設される部分を除いた基板８の下面、の大部分
を例えばジルコニア・セラミックス製の断熱材１５．１
６で被うようにしている。
設される部分を除いた基板８の上面、及びペルチェ素子
１３が配設される部分を除いた基板８の下面、の大部分
を例えばジルコニア・セラミックス製の断熱材１５．１
６で被うようにしている。
なお、入出力用のリード２０と基板８の電極等とを結ぶ
ボンディングワイヤは図から省略しである。
ボンディングワイヤは図から省略しである。
また、上記「大部分」とは、基板８のこれらワイヤボン
ディング部やＬＤチップキャリア２以外の光学部品搭載
部等をも除いた基板部分であり且つ断熱材１５．１６を
被着してもレーザモジュールとしての電気的・光学的性
能を特に犠牲にすることのない部分に限る趣旨である。
ディング部やＬＤチップキャリア２以外の光学部品搭載
部等をも除いた基板部分であり且つ断熱材１５．１６を
被着してもレーザモジュールとしての電気的・光学的性
能を特に犠牲にすることのない部分に限る趣旨である。
従って、このように基板８を断熱材１５．１６で被った
ためにケース９外部の熱が基板８（ひいてはＬＤチップ
）に侵入・到達しにくくなり、ＬＤチップキャリア２を
ペルチェ素子１３により低消費電力下で安定して温度制
御することができる。
ためにケース９外部の熱が基板８（ひいてはＬＤチップ
）に侵入・到達しにくくなり、ＬＤチップキャリア２を
ペルチェ素子１３により低消費電力下で安定して温度制
御することができる。
ここで、この断熱材被着による理論的な断熱（節電）効
果について第４図に示す基板モデルに即して簡単に説明
すると、同図（ａ）は基板２８の底部及び上部両側に断
熱材２５．２６を施したもの、（ｂ）は断熱材を施して
いない基板３８を示すが、基板自体は両者とも同一材か
ら成る。なお、基板形状は実際には相当に複雑な断面形
状を呈するが熱的効果の説明上、形状を簡略化しである
。
果について第４図に示す基板モデルに即して簡単に説明
すると、同図（ａ）は基板２８の底部及び上部両側に断
熱材２５．２６を施したもの、（ｂ）は断熱材を施して
いない基板３８を示すが、基板自体は両者とも同一材か
ら成る。なお、基板形状は実際には相当に複雑な断面形
状を呈するが熱的効果の説明上、形状を簡略化しである
。
基板そのままの（ｂ）にあっては、流入熱量Ｑによる温
度差（θ、−０３）は となる。
度差（θ、−０３）は となる。
一方、断熱材を施した（ａ）にあっては、外部から断熱
材、断熱材から基板への温度差をそれぞれ（θ１−０２
）、（θ２−θ、）とすると、Ｑｔ／２ θ１−０２＝□ λ１ Ｑ ｔ／２ θ２−θ３＝□ λ。
材、断熱材から基板への温度差をそれぞれ（θ１−０２
）、（θ２−θ、）とすると、Ｑｔ／２ θ１−０２＝□ λ１ Ｑ ｔ／２ θ２−θ３＝□ λ。
となる。
両式の両辺をそれぞれ加えると、次のようになる。
なお、λ０．λ１はそれぞれ基板及び断熱材の熱伝導係
数であり、また、（ａ）の断熱材２５．２６及び基板２
８の厚みを等しくとり（ｔ／２） 、これらを加えた厚
みと、（ｂ）の基板３８単体の厚み（１）とを等しくし
ている。
数であり、また、（ａ）の断熱材２５．２６及び基板２
８の厚みを等しくとり（ｔ／２） 、これらを加えた厚
みと、（ｂ）の基板３８単体の厚み（１）とを等しくし
ている。
ここで、基板２８・３８をステンレス鋼、断熱材２５゜
２６をジルコニア・セラミックスにより形成するものと
すると、それぞれの熱伝導性係数λ。、λ１は次の関係
を有する。
２６をジルコニア・セラミックスにより形成するものと
すると、それぞれの熱伝導性係数λ。、λ１は次の関係
を有する。
λＯ
λｌ ！＝ｆ□
これを（２）式に代入すると
Ｏ
となり、（１）・ （２′）式より、断熱材を施した基
板の方が断熱材を施さないものに比べて流入熱量を１／
３に抑えることができることがわがる。
板の方が断熱材を施さないものに比べて流入熱量を１／
３に抑えることができることがわがる。
なお、熱の伝搬は詳細には、伝導、放射、及び対流から
成り、基板単体のものは各熱量がそれぞれ０．０３Ｗ、
０．１３５Ｗ、 ０．３７５Ｗであることが実験
的に認められる。そして、上述した断熱材による熱遮断
は放射（熱量０．１３５Ｗ）に該当するため、流入熱量
を１／３に抑える、すなわち流入熱量を２／３遮断する
ことの全体熱量に対する割合は、従って、断熱材を基板
に施すことにより、電力量で１６％程度の消エネルギの
達成が可能となる。
成り、基板単体のものは各熱量がそれぞれ０．０３Ｗ、
０．１３５Ｗ、 ０．３７５Ｗであることが実験
的に認められる。そして、上述した断熱材による熱遮断
は放射（熱量０．１３５Ｗ）に該当するため、流入熱量
を１／３に抑える、すなわち流入熱量を２／３遮断する
ことの全体熱量に対する割合は、従って、断熱材を基板
に施すことにより、電力量で１６％程度の消エネルギの
達成が可能となる。
以上の如く本発明によれば、レーザモジュール全体の厚
みを薄くしたままペルチェ素子を搭載できる。また構造
的に外部からの熱流入を低く抑えることができるため、
低消費電力下でペルチェ素子を利用してＬＤチップを効
率良く温度制御することが可能となり、レーザモジュー
ルの性能向上が図れる。
みを薄くしたままペルチェ素子を搭載できる。また構造
的に外部からの熱流入を低く抑えることができるため、
低消費電力下でペルチェ素子を利用してＬＤチップを効
率良く温度制御することが可能となり、レーザモジュー
ルの性能向上が図れる。
第１図は本発明に係るレーザモジニール構造の一実施例
の平面図、 第２図は第１図のレーザモジュールの側面断面図、 第３図は第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿い矢印方向より
見た図、 第４図は断熱効果を説明するための基板モデルの斜視図
である。 ２・・・ＬＤチップキャリア、 ８・・・基板、 １２・・・凹部、１３・・
・ペルチェ素子、１４・・・凹所、１５．１６・・・断
熱材。
の平面図、 第２図は第１図のレーザモジュールの側面断面図、 第３図は第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿い矢印方向より
見た図、 第４図は断熱効果を説明するための基板モデルの斜視図
である。 ２・・・ＬＤチップキャリア、 ８・・・基板、 １２・・・凹部、１３・・
・ペルチェ素子、１４・・・凹所、１５．１６・・・断
熱材。
Claims (1)
- １、ＬＤチップを搭載したＬＤチップキャリア（２）を
基板（８）上部に取り付けると共に、基板（８）下部に
温度制御用のペルチェ素子（１３）を配設したレーザモ
ジュール構造において、基板（８）上面に凹部（１２）
を形成しここに上記ＬＤチップキャリア（２）を所定深
さ埋設すると共に、上記ＬＤチップキャリア（２）が占
有する基板（８）上面部分の下方の基板（８）下面部分
を除いた基板（８）下面に凹所（１４）を形成し少なく
とも２個のペルチェ素子（１３）をここに所定深さ埋設
してペルチェ素子（１３）により基板（８）を支持し、
上記ＬＤチップキャリア（２）及びペルチェ素子（１３
）が埋設配置されて接触する部分を除いた基板（８）上
下面部分の大半を断熱材（１５、１６）により被着した
ことを特徴とするレーザモジュール構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1118794A JP2694838B2 (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | レーザモジュール構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1118794A JP2694838B2 (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | レーザモジュール構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02299281A true JPH02299281A (ja) | 1990-12-11 |
| JP2694838B2 JP2694838B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=14745274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1118794A Expired - Lifetime JP2694838B2 (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | レーザモジュール構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2694838B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0715091A (ja) * | 1993-06-24 | 1995-01-17 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2004207434A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | 光モジュールおよび光送信器 |
| JP2018195752A (ja) * | 2017-05-19 | 2018-12-06 | 住友電気工業株式会社 | 発光装置 |
-
1989
- 1989-05-15 JP JP1118794A patent/JP2694838B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0715091A (ja) * | 1993-06-24 | 1995-01-17 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2004207434A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | 光モジュールおよび光送信器 |
| JP2018195752A (ja) * | 2017-05-19 | 2018-12-06 | 住友電気工業株式会社 | 発光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2694838B2 (ja) | 1997-12-24 |
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