JPH06169107A - 光パッケージ - Google Patents

光パッケージ

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JPH06169107A
JPH06169107A JP4061470A JP6147092A JPH06169107A JP H06169107 A JPH06169107 A JP H06169107A JP 4061470 A JP4061470 A JP 4061470A JP 6147092 A JP6147092 A JP 6147092A JP H06169107 A JPH06169107 A JP H06169107A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速用のレーザダイオードの使用に有用な光
パッケージを提供する。 【構成】 パッケージはその側壁を通り設けられた多層
セラミック（ＭＬＣ）インサートの在る金属ハウジング
を有する。高周波信号ソースをレーザに結合するのに十
分な帯域幅のマイクロストリップ伝送ラインの形成にＭ
ＬＣインサートを用いる。インサート内の電場短絡とし
て役立ち、マイクロストリップの周波数レスポンスを改
良するように、多数の導電路がパッケージ壁のＭＬＣイ
ンサートの厚み部を通り設けられる。このようなＭＬＣ
インサートの対がパッケージの対向する側壁を通り設け
られ、これがマイクロストリップ相互結合のインテグリ
ティを保持しつつ通常の“バタフライ”構成を与えるの
に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業状の利用分野】本発明は高速レーザパッケージに
係わり、特にハイブリッド金属セラミック構成体を用い
るパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信分野では常にレーザ系トランスミ
ッタ動作の高速化の要求がある。多ギガビット動作の追
求から従来のレーザパッケージの性能に圧力が加えられ
た。特に、従来の電気コンタクトでは非常に大きいパラ
シティック直列インダクタンスが生ずることから、入力
データ信号をレーザに結合するのに問題がある。周知の
ようにインダクタンスは結合の帯域幅を減少するように
働き、それに加えられる信号のデータ速度を制限する。
【０００３】多ＧＨｚ高周波相互結合が望ましいアナロ
グおよびディジタルの用途分野がある。米国特許第４、
８７３、５６６号、１９８９年１０月１０日発行、は信
号ソースとレーザの相互結合に多層セラミック（ＭＬ
Ｃ）構造体を有用に使用するレーザパッケージの改良構
成体を開示している。この構成体ではセラミックパッケ
ージの壁部内に形成された多層マイクロ波伝送ラインが
高速相互結合を行うのに用いられている。
【０００４】このようなパッケージでは、伝送ラインを
形成するのにリード線群を用いることができ、実際２つ
以上の伝送ラインが単一パッケージの１部として形成さ
れることができる。マイクロ波伝送構造体を有するこの
ようなセラミックパッケージを用いると１Ｇｂ／ｓを超
えるデータ速度の動作ができることが分かった。しか
し、多くのトランスミッタおよび／またはシステムのデ
ザインにはもっと従来の金属パッケージデザインの使用
が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の技術で
は信号ソースとパッケージのレーザとの間に次ぎのよう
な結合方法が求められている。それは現在のパッケージ
や応用の方法とコンパチブルであり、かつ高速動作を支
えるのに必要な帯域幅を与えるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】従来技術におけるこの要
求は、高速レーザパッケージに係わり、特にハイブリッ
ド金属セラミック構成体を用いるパッケージに関する本
発明の対処するものである。本発明の例えば一実施例で
は、金属パッケージ体にはその側壁を通り設けられた多
層セラミック（ＭＬＣ）インサートが配置され、このＭ
ＬＣインサートを用いて外部信号ソースとレーザダイオ
ードとの間のマイクロストリップ伝送ラインの相互結合
を行う。
【０００７】マイクロストリップ伝送ラインを金属周辺
部材（例えばパッケージ壁）と組合わせると次の共振キ
ャビティを形成する結果となることが見出された。それ
はエネルギーが加えられると、キャビティ等価回路の共
振周波数における信号ソースのレーザとの結合を減損す
るものである。そこで、本発明のパッケージ実施例では
さらに次ぎの短絡手段（例えば導電路）の少なくとも１
つ（好ましくは２つ以上）が設けられている。
【０００８】それはＭＬＣインサートの厚み部を通り形
成され、金属パッケージ壁にいずれか一端で結合されて
いる。この導電路は共振電場に対する境界線としての役
目をし、レーザパッケージの所望帯域幅を超えて等価回
路の共振周波数を実質的に増加するように機能するもの
である。
【０００９】
【実施例】図１は本発明により形成されたレーザ系光パ
ッケージ例１０を示す。これには金属パッケージシェル
１２とパッケージ１０の側壁１６を通り図示のように設
けられた多層セラミック（ＭＬＣ）インサート１４があ
る。パッケージシェル１２はコバール（Ｋｏｖａｒ登録
済み、鉄とニッケルとコバルトの結合体の商号）または
いずれか他の適当な、加工により気密性のあるパッケー
ジに形成できる金属材料から作成される。
【００１０】ＭＬＣインサート１４は、誘電体材料（例
えば、アルミナ）の別々のシートから形成された積層構
造体から構成されるが、それは焼成されて最終の構造体
となる。複数のリード線１８は、ＭＬＣインサート１４
の構造体内のいろんな場所に形成された同数の別々の金
属貫通接続２０に結合されている。本発明のハイブリッ
ド金属セラミックパッケージは次のように形成されう
る。
【００１１】それは、パッケージの両側壁を通り設けら
れた対のＭＬＣインサート１４を有し、各インサートが
多数の貫通接続を有するように形成される。ＭＬＣイン
サート１４はマイクロストリップ相互結合２２を有し、
これは第１の（ポジティブ）結合２４と第２の（グラウ
ンド）結合２６を有し、第１の結合２４は第２の結合２
６から少なくとも１つのセラミック層２８だけ離されて
いる。
【００１２】第２の結合２６は、図示のように詳しくは
第１のリード線３０、第２のリード線３２および金属部
材３４を有し、金属部材３４は第１のリード線３０と第
２のリード線３２の下に配置される。特に金属部材３４
はリード線３０、３２に近接してインサート１４の全幅
ｗにゆきわたるように形成される。マイクロストリップ
２２のような構造体の性能は前記の米国特許第４、８７
３、５６６号に詳述されておりここに引例とする。
【００１３】一般に、マイクロストリップ２２は、パッ
ケージ１０内に配置のレーザダイオード（図示せず）と
外部信号ソース３６の間の高周波相互結合を与えるのに
用いられる。インサート１４（マイクロストリップ２２
を含め）と周囲のパッケージ壁１６の結合から、外部ソ
ース３６からの信号でエネルギーが加えられると、次の
特定周波数の電場を生ずる共振回路が形成されることが
見出された。
【００１４】それはインサート１４の電場長さｌに沿っ
て半波長変動を有するもので、そこにおいて等価回路が
共振するものであるが、それからパッケージ壁１６まわ
りに電流の循環する結果となる。この共振の存在が外部
ソース３６から金属パッケージ構造体にエネルギーを送
るのに役立ち、そのためにこのエネルギーを結合された
レーザから進路を転ずる。
【００１５】従って、共振周波数において、レーザは、
光出力の大きい減少を受ける。いくつかのこのような共
振周波数が次の結果として存在しうる。それはパッケー
ジの物理的デザインとそこに含まれる様々のパラシティ
ックな誘導分と容量分のコンポーネントの結合の結果で
ある。共振回路の存在に関する問題を克服するために、
本発明のパッケージのＭＬＣインサート１４には少なく
とも１つの（好ましくはいくつかの）短絡部材４０（例
えば導電路）があり、これはインサート１４の長さｌに
沿って配置されている。
【００１６】図２は図１のパッケージ１０の切取断面図
で、特にインサート１４の長さｌに沿って複数の短絡導
電路４０が含まれていることを示す。短絡導電路４０は
電場に対する終止として機能し、共振の周波数を増加す
るように長さｌに沿ってその周期性を変える。特に、共
振の周波数がマイクロストリップ２２の動作に必要とさ
れる帯域幅を超えシフトされるように十分な数の導電路
が用いられる。
【００１７】従って、ＧＨｚ範囲の外部ソース３６から
の信号は、マイクロストリップ２２を通り、パッケージ
等価回路に転ずることなくレーザに結合される。このよ
うに、レーザへのパワーは所望のパッケージ帯域幅にわ
たり加えられた入力信号をそのまま表わしている。図３
ないし５は、短絡導電路４０の動作を説明する略図であ
る。図３は、図２の配置の側面略図で、セラミックイン
サート１４と周囲の金属パッケージ壁１６のみを示すも
のである。
【００１８】導電路を加えない場合、電場Ｅは図示のよ
うに形成され、インサート１４の末端部４２、４４に境
界線（電場がゼロ値を有するところ）がある。レーザパ
ッケージ形成に必要な従来の材料や寸法を用いた場合、
次の共振回路が形成されうる。それはエネルギーが加え
られると、高速動作に要する所望の帯域幅（例えば３な
いし４ＧＨｚ）内で約１．５ＧＨｚの周波数を有する電
場（図示）を形成する。
【００１９】この周波数における共振の存在が、前述の
ように、レーザに加えられたエネルギーを大きく減少す
るように働く。その代わりに、ハイブリッド金属セラミ
ックパッケージ壁により形成された共振構造体にそのエ
ネルギーを転ずる。図４に示すように短路導電路４６を
１つ加えると電場がゼロ値でなければならない個所をイ
ンサート１４内に１つ加えることになる。
【００２０】従って、電場境界線を１っ加えると、回路
の共振周波数は２倍になる。いくつかの目的に対しては
この２倍にする場合で十分である。本発明の好ましい実
施例では次の理由から複数のこのような短路導電路が用
いられる。それは加える導電路がほとんどの高速用途に
必要な帯域幅を超えて等価回路の共振周波数を３倍や４
倍などにするように働くからである。
【００２１】図５は、図１と図２に説明のようなパッケ
ージの種々のリード線の間に設けられた４つの短絡導電
路が集合している配置例を示す図である。特に、短絡導
電路４８、５０、５２の第１のグループは、それぞれリ
ード線の各対の間に電場境界線を形成するように、リー
ド線５４、５６、５８の第１の組とインタリーブされ
る。最後の短絡導電路６０は、マイクロストリップ結合
２２と最後のリード線６２との間に配置される。
【００２２】グラウンド面３４が壁１６により形成され
るパッケージグラウンドより異なる電位に保持されるよ
うな応用例ではマイクロストリップ結合２２内に短絡導
電路を有することは不都合である。しかし、一般に接地
が問題とならないように加えられる短絡導電路はリード
線の間に置かれマイクロストリップ結合を形成する。
【００２３】本発明の金属セラミックパッケージの製作
では短絡導電路は次のようにタングステン材料から形成
される。セラミック焼成やインサートの形成に先だっ
て、セラミック材料の大きい積層シートに打ち抜かれた
孔にペーストの形で挿入される。パッケージ壁に取り付
けられるＭＬＣインサートの周囲は、インサートがパッ
ケージ側壁にろう付けされて気密性シールを形成するよ
うに金属化される。
【００２４】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変化例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は発明の容易なる理解のためで、その技術的範囲
を制限するよう解釈されるべきではない。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の光パッケー
ジにより現在のパッケージや応用の方法とコンパチブル
であり、かつ高速動作を支えるのに必要な帯域幅を与え
ることのできる信号ソースとレーザとの間の有用な結合
方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により形成されたレーザパッケージ例を
示す図である。
【図２】図１のパッケージの側壁の透視切取図である。
【図３】セラミックインサート内の電場パターンに及ぼ
す短絡導電路の影響を示す透視断面略図である。
【図４】セラミックインサート内の電場パターンに及ぼ
す短絡導電路の影響を示す透視断面略図である。
【図５】セラミックインサート内の電場パターンに及ぼ
す短絡導電路の影響を示す透視断面略図である。
【符号の説明】
１０ 光パッケージ １２ パッケージシェル（金属体） １４ 多層セラミック（ＭＬＣ）インサート １６ 側壁 １８ リード線 ２０ 貫通接続 ２２ マイクロストリップ（相互結合） ２４ （第１の）（ポジティブ）結合 ２６ （第２の）（グラウンド）結合 ２８ セラミック層 ３０ （第１の）リード線 ３２ （第２の）リード線 ３４ 金属部材 ３６ 信号ソース ４０ 短絡部材（短絡導電路） ４２ （インサートの）末端 ４４ （インサートの）末端 ４６ 短絡導電路 ４８ 短絡導電路 ５０ 短絡導電路 ５２ 短絡導電路 ５４ リード線 ５６ リード線 ５８ リード線 ６０ 短絡導電路 ６２ リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノ−マン ラルフ ディ−トリッヒ アメリカ合衆国 18104 ペンシルバニア アレンタウン、ボックス 471、ア−ル ディ− ８ (72)発明者 パ−マ− ダニエル スメルツ ジュニア アメリカ合衆国 19522 ペンシルバニア フリ−トウッド、ボックス 342、ア− ル ディ− ３

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対向する側壁（１６）を有する金属体
    （１２）と、 前記金属体の側壁を通り設けられた多層セラミックイン
    サート（１４）において、前記インサートはその第１の
    一端がパッケージ内に置かれ、その第２の反対他端がパ
    ッケージ外に置かれるように配置され、前期第１端でア
    クティブ光デバイスに結合し前記第２端で外部信号ソー
    ス（３６）に結合するマイクロストリップ伝送ライン
    （２２）を有する多層セラミックインサートと、 パッケージ内に存在する電場を終止するために多層セラ
    ミックインサートの厚み部を通り設けられ、金属体に結
    合された短絡手段（４０）とを有することを特徴とする
    光パッケージ。
  2. 【請求項２】 短絡手段は金属パッケージ側壁と接して
    設置されることを特徴とする請求項１に記載の光パッケ
    ージ。
  3. 【請求項３】 短絡手段は金属体と接触するように多層
    セラミックの厚み部を通り設けられた少なくとも１つの
    導電路を有することを特徴とする請求項１に記載の光パ
    ッケージ。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つの導電路は複数の導電路
    から構成されていることを特徴とする請求項３に記載の
    光パッケージ。
  5. 【請求項５】 少なくとも１つの導電路はタングステン
    から形成されていることを特徴とする請求項３に記載の
    光パッケージ。
  6. 【請求項６】 金属体はニッケルと鉄と銅の結合体から
    形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光パ
    ッケージ。
  7. 【請求項７】 多層セラミックインサートはさらにイン
    サートの周辺まわりに形成された金属層を有し、インサ
    ートは気密構造を形成するように前記側壁にろう付けさ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の光パッケー
    ジ。
  8. 【請求項８】 パッケージはさらに対向する側壁を通り
    設けられた第２の多層セラミックインサートを有するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の光パッケージ。
JP4061470A 1991-02-19 1992-02-17 光パッケージ Expired - Lifetime JP2636623B2 (ja)

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