JPH0283984A - 光半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 モニタ光の出力に応じて信号光の出力が一定となるよう
にモニタされる発光素子を備えた光半導体装置に関し、 遠視野像特性の優れた信号光を発光する光半導体装置の
提供を目的とし、 信号光と受光素子にて受光されるモニタ光を、夫れ夫れ
反対方向に放射する１発光素子と、該発光素子のモニタ
光が放射される側に配設され、該モニタ光を収束させる
球面レンズとを容器内に内蔵させて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はモニタ光の出力に応じて信号光の出力が一定と
なるようにモニタされる発光素子を備えた光半導体装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来より行われてきた発光素子の信号光の出力をモニタ
する方法を第４図に従って説明する。

発光素子２、例えばレーザダイオードの発光層２ｂより
モニタ光８とは反対方向に放射される信号光７の出力を
モニタするためには、信号光７の出力とモニタ光８の出
力が比例関係にあることを利用して行う。

上記信号光７の出力をモニタする手順は、まずレーザダ
イオード２より放射されたモニタ光８を受光素子３の受
光面３ａで受光する。

このモニタ光８を受光した受光素子３は、モニタ光８の
出力に比例する検出信号３ｂに光電変換して、この検出
信号３ｂを信号光出力制御装置４に入力する。

上記検出信号３ｂを受けた信号光出力制御装置４は、検
出信号３ｂの出力レベルに応じてレーザダイオード２か
ら放射される信号光７の出力を決定する駆動電流５を負
帰還的に制御することで、レーザダイオード２の信号光
７の出力が一定となるようにモニタしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し、レーザダイオード２から放射されたモニタ光８は
、完全な平行光線でないために受光素子３の受光面３ａ
は固より受光面３ａの外周をこえた周辺にまで拡がる。

このため、レーザダイオード２より放射されたモニタ光
８は、受光素子３の受光面３ａは固より受光面３ａの周
辺からも反射されて、反射光８ａとなってレーザダイオ
ード２の方向に戻り、反射光８ａの一部がレーザダイオ
ード２の発光層２ｂに入射することになる。

このレーザダイオード２０発光Ｊｉ２ｂに入射した反射
光８ａは、レーザダイオード２の発光Ｊｉ２ｂのなかで
増幅されて信号光７に重畳されて、レーザダイオード２
から放射される。

この結果、信号光７の遠視野像特性が悪くなるという問
題があった。

そこで、本発明はモニタ光８の反射光８ａがレーザダイ
オード２の発光層２ｂに入射するレベルを減少させて、
信号光７の遠視野像特性を向上させることのできる光半
導体装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための手段として、本発明は第１図
の本発明の原理説明図に示すように、信号光７と受光素
子３にて受光されるモニタ光８を、夫れ夫れ反対方向に
放射する発光素子２と、該発光素子２のモニタ光８が放
射される側に配設され、該モニタ光８を収束させる球面
レンズ６とを容器内に内蔵させて構成する。

〔作　用〕

次ぎに、上記のように構成した光半導体装置の作用を第
１図により説明する。

球面レンズ６に入射したレーザダイオード２から放射さ
れたモニタ光８は、球面レンズ６により収束され細い光
束となって受光素子３の受光面３ａに入射して小さな光
のスポットとなって結像する。

従って、受光素子３の受光面３ａに入射して小さな光の
スポットとなって結像したモニタ光８の反射光８ａは、
点光源からの反射光に近くなるために放射状になって広
範囲に散乱される。

このため、受光素子３の受光面３ａの表面からの反射光
８ａは、レーザダイオード２の発光層２ｂに入射するこ
とが小さく抑えられる。

また、球面レンズ６の球面からの反射は、モニタ光８の
主要成分が球面レンズ６の球面に略垂直に入射するため
に球面レンズ６の球面で反射されてレーザダイオード２
の発光層２ｂに入射するモニタ光８の反射光８ａは少な
い。

従って、レーザダイオード２の信号光７は優れた遠視野
像特性を有することになる。

〔実　施　例〕

次ぎに、第２図により本発明の一実施例を説明をする。

図はヒートシンク９に搭載されたレーザダイオード２と
、メタライズ基板１０に搭載された受光素子３と、球面
レンズ６をセラミックステムＩＩに搭載し固着した光半
導体装置の要部斜視図である。

尚、図では信号光７を出力する部分に窓等を持つ蓋を省
略しており、この蓋とセラミックステム１１とで気密容
器が構成される。

レーザダイオード２と、受光素子３と、球面レンズ６の
セラミックステム１１上への搭載は、レーザダイオード
２から放射されたモニタ光８が球面レンズ６で収束され
て、受光素子３の受光面３ａに焦点を結ぶようにするた
め、レーザダイオード２のモニタ光放射面２ａと球面レ
ンズ６の球体中心間の距離、並びに、球面レンズ６の球
体中心と受光素子３の受光面３８間の距離は光学計算と
実験確認により所定の距離に決められる。

因に、石英で出来た直径が８００μｍの球面レンズ６を
使用すると、レーザダイオード２のモニタ光放射面２ａ
と球面レンズ６０球体中心間の距離は５００μｍ程度、
また球面レンズ６の球体中心と受光素子３の受光面３８
間の距離は７００ｕｍ程度となる。

また、当然ではあるがレーザダイオード２、球面レンズ
６、受光素子３のセラミンクステム１１上への搭載は、
レーザダイオード゛２から放射されたモニタ光８の光路
の中心が、球面レンズ６の球体中心を透過して、受光素
子３の受光面３ａの中心に入射するように、搭載治具等
を使用して注意深く作業が行われる。

次ぎに、レーザダイオード２を搭載したヒートシンク９
と、受光素子３を搭載したメタライズ基板１０と、球面
レンズ６のセラミックステム１１上への搭載方法につい
て説明する。

ヒートシンク９のセラミックステム１１上への搭載は、
セラミックステム１１の表面に密着させて設けた導体パ
ターンＩｌｂとヒートシンク９の端部表面を取り巻いて
形成した導体パターン９ｂの導体バクーン１１ｂと対向
する導体パターン９ｂとの間、及びセラミックステム１
１の表面に密着させて、且つ上記導体パターンｌｌｂと
は所定の間隔があけられて設けた導体パターンｌｌｃと
上記導体パターン９ｂと所定の間隔をあけてヒートシン
ク９のもう一方の側の表面を取り巻いて形成した導体パ
ターン９ｃの導体パターンｌｌｂと対向する導体パター
ン９Ｃとの間を金シリコン等の共晶合金等で接合して搭
載する。

次ぎに、メタライズ基板ＩＯのセラミックステム１１上
への搭載は、セラミックステム１１の表面に密着させて
設けた導体パターンｌｉｄとメタライズ基板１０の端部
表面を取り巻いて形成した導体パターン１０ｄの導体パ
ターンｌｉｄと対向する導体パターン１０ｄ　ｌとの間
、及びセラミックステム１１の表面に密着させて、且つ
上記導体パターンＩｌｄとは所定の間隔があけられて設
けた導体パターンｌｉｅと導体パターン１０ｄと所定の
間隔をあけてメタライズ基板１０のもう一方の側の表面
を取り巻いて形成した導体パターン１０ｅの導体パター
ンｌｌｂと対向する導体パターン１０ｅとの間を金シリ
コン等の共晶合金等で接合して搭載する。

また、レーザダイオード２のヒートシンク９の導体パタ
ーン９ｃが形成された搭載所定位置への接合、並びに受
光素子３のメタライズ基板１０の導体パターン１０ｄが
形成された搭載所定位置への接合は通常のグイボンディ
ングにより行う。

レーザダイオード２の上部電極２ｄと導体パターン９ｂ
との接続はワイヤボンディングで行い、２ｄはレーザダ
イオード２の上部電極２ｄと導体パターン９ｂとの間を
接続した金縁２ｄである。

また、受光素子３の受光面３ａと導体パターン１０ｄと
の接続もワイヤボンディングで行い、３ｄはし受光素子
３の受光面３ａと導体パターン１０ｂとの間を接続した
金ｖＡ３ｄである。

以上の結果、レーザダイオード２はセラミックステム１
１の表面に形成された導体パターンｔｉｂに接続した端
子１１ｆと、導体パターンｌｌｃに接続した端子１１ｇ
を介して図示してない信号光制御装置に接続可能となる
。

受光素子３もセラミックステム１１の表面に形成された
導体パターンｌｉｄに接続した端子１１ｈと、導体パタ
ーンｌｉｅに接続した端子ＩＮを介して図示してない信
号光制御装置に接続可能となる。

球面レンズ６のセラミックステム１１への搭載は、球面
レンズ６を搭載するセラミックステム１１の表面に、エ
ポキシ樹脂などの接着剤を微少量滴下して、球面レンズ
６を接着した後に接着剤を硬化して搭載する。

以上のように光半導体装置を構成することにより、レー
ザダイオード２から放射されたモニタ光８は、球面レン
ズ６により収束されて、受光素子３の受光面３ａに焦点
を結ぶことになる。

また、モニタ光８は、球面レンズ６に略垂直に入射する
成分が多いことで球面レンズ６による反射光８ａがすく
ないこと、並びに受光素子３の受光面３ａに結像したモ
ニタ光８は略点光源になり広い範囲に分散した反射光８
ａとなることにより、レーザダイオード２の発光層２ｂ
に入射する反射光８ａが少なくなる。

この結果、レーザダイオード２から放射される信号光７
は、出力が安定すると共に優れた遠視野像特性を有する
ようになる。

第３図に従来の光半導体装置と本発明による光半導体装
置の遠視野像特性を示すが、本発明による光半導体装置
の遠視野像特性（ｂ）が従来（ａ）より格段に改善され
ていることが明瞭に理解できる。

本発明による光半導体装置の上記実施例では、球面レン
ズ６で収束させたモニタ光８は空間を伝播するように構
成したが、第４図の別の実施例のように、球面レンズ１
６の球面に所定の太さの光ファイバー１７を溶解接続し
てステム２１に固定し、球面レンズ１６から出たモニタ
光８を咳光ファイバー１７の中を伝播させて容器の外の
受光素子１３の受光面１３ａに導く方式で光半導体装置
を構成することも可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明は、極めて簡単な
方法によりレーザダイオードから放射される信号光の出
力の安定化が計られると共に、信号光の遠視野像特性の
改善された光半導体装置を提供することを可能ならしめ
る。

従って、本発明による光半導体装置を通信ａ器等に用い
ることにより、優れた通信品質を得ることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例の光半導体装置の要部斜視図
、 第３図は遠視野像特性の一例、 第４図は本発明の一実施例の光半導体装置の要部断面図
、 第５図は従来装置の説明図である。 図において、 ■は光半導体装置、 ２はレーザダイオード ２ａモニタ光放射面、 ２ｂは発光層、 ３は受光素子、 ３ａは受光面、 ３ｂは検出信号、 ４は信号光出力制御装置、 ５は駆動電流、 ６は球面レンズ、 ７は信号光、 ８はモニタ光、 ８ａは反射光を示している。 ４発明／ｌ原理ｔ！明凹 第１図 １１ｔ ４発明の−ぢ葬ト０導停ｇ１のす卸斜援図ヰ傍をβｎの
−′矢兇イ列の失オ１ミ杢４ｄ遣の箋Ｈボぼ竿面思第４
図 濃在野体４４線角−（ｆ’Ｊ 第 図 便上家−２．．款明国 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 信号光（７）と受光素子（３）にて受光されるモニタ光
   （８）を、夫れ夫れ反対方向に放射する発光素子（２）
   と、該発光素子（２）のモニタ光（８）が放射される側
   に配設され、該モニタ光（８）を収束させる球面レンズ
   （６）とを容器内に内蔵してなることを特徴とする光半
   導体装置。