JPH0719933B2

JPH0719933B2 - Laser diode module

Info

Publication number: JPH0719933B2
Application number: JP1093772A
Authority: JP
Inventors: 竜夫八田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-04-13
Filing date: 1989-04-13
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH02271690A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は，電子部品，特に，発光素子と光ファイバを
有する光通信用の電子部品に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electronic component, and more particularly to an electronic component for optical communication having a light emitting element and an optical fiber.

[Conventional technology]

光通信用光源の一つとして，レーザダイオードモジュー
ル（以下LDモジュールという。）が使用されている。A laser diode module (hereinafter referred to as an LD module) is used as one of the light sources for optical communication.

第２図は，従来のLDモジュールを示す斜視図であり，図
において（１）はレーザダイオード（以下LDという），
（２）はこのLD（１）の出射光を伝播させるシングルモ
ードファイバ，（３）はLD（１）のカソードに接続され
た第１のワイヤ，（４）は第１のワイヤ（３）に接続さ
れた第１の電極ピン，（５）は第１の電極ピン（４）を
固定する低融点ガラス，（６）はLD（１）をマウントす
るヒートシンク，（７）は，ヒートシンク（６）に接続
された第２のワイヤ，（８）は第２のワイヤ（７）に接
続された第２の電極ピン，（９）は上記LD等を内蔵する
パッケージ，（10）はヒートシンク（６）とパッケージ
（９）の間の熱の流れをコントロールするペルチェ素子
である。FIG. 2 is a perspective view showing a conventional LD module, in which (1) is a laser diode (hereinafter referred to as LD),
(2) is a single mode fiber for propagating the emitted light of this LD (1), (3) is a first wire connected to the cathode of LD (1), (4) is a first wire (3) Connected first electrode pin, (5) is a low melting point glass fixing the first electrode pin (4), (6) is a heat sink for mounting the LD (1), (7) is a heat sink (6) A second wire connected to the second wire, (8) a second electrode pin connected to the second wire (7), (9) a package incorporating the LD or the like, (10) a heat sink (6) It is a Peltier element that controls the flow of heat between the package and the package (9).

次に動作について説明する。LD（１）のカソードは，第
１のワイヤを通して，第１の電極ピン（４）に接続され
ている。第１の電極ピン（４）とパッケージ（９）の間
は低融点ガラス（５）により絶縁されている。一方LD
（１）のアノードは，ダイボンドによってヒートシンク
（６）に接続されており，またヒートシンク（６）は第
２のワイヤ（７）によって第２の電極ピン（８）と接続
されている。したがって第１の電極ピン（４）と第２の
電極ピン（８）の間に電流を流すことによりLD（１）が
発光する。LD（１）からの出射光はシングルモードファ
イバ（２）と光学的に結合され，ファイバの伝播モード
となる。また,LD（１）の温度は，ペルチェ素子（10）
に電流を流すことによりコントロールできる。また，第
２の電極ピン（８）とパッケージ（９）は電気的には短
絡状態となっている。Next, the operation will be described. The cathode of the LD (1) is connected to the first electrode pin (4) through the first wire. The first electrode pin (4) and the package (9) are insulated by the low melting point glass (5). On the other hand LD
The anode of (1) is connected to the heat sink (6) by die bonding, and the heat sink (6) is connected to the second electrode pin (8) by the second wire (7). Therefore, the LD (1) emits light by passing a current between the first electrode pin (4) and the second electrode pin (8). The light emitted from the LD (1) is optically coupled to the single mode fiber (2) and becomes the propagation mode of the fiber. Moreover, the temperature of LD (1) depends on the Peltier device (10).
It can be controlled by applying an electric current to. The second electrode pin (8) and the package (9) are electrically short-circuited.

[Problems to be Solved by the Invention]

従来のLDモジュールは以上のように構成されているの
で,LDモジュール外部からLDを見た時の入力インピーダ
ンスは,LDのインピーダンスによってほぼ決まり，通常
数Ω程度であった。そのため，例えば,50Ωの特性イン
ピーダンスを持つ線路からLDモジュールへ入力した場合
には，ほとんどの電力がLDモジュールにより反射される
という問題があった。Since the conventional LD module is configured as described above, the input impedance when the LD is viewed from the outside of the LD module is almost determined by the impedance of the LD and is usually about several Ω. Therefore, for example, when inputting from a line having a characteristic impedance of 50Ω to the LD module, most of the power is reflected by the LD module.

また,LDモジュールの外部に20〜75Ω程度の抵抗をLDと
直列につないで外部線路とのインピーダンス整合を取る
という方法もある。第３図は，その様子を示す模式図で
あり，図において，（11）はLDモジュール，（１）はLD
モジュール（11）の内部のLD,（２）はシングルモード
光ファイバ，（12）はLDモジュールのカソードの電極ピ
ンに接続された抵抗体，（13）はLDモジュールのLDへの
電力を供給する外部線路である。LDモジュール内部の線
路長は通常通mm以上になるため，マイクロ波等の高周波
で駆動した場合には,LD（１）と抵抗体（12）の間の電
気信号反射が無視できなくなるという問題があった。Another method is to connect a resistance of about 20 to 75Ω in series with the LD outside the LD module to achieve impedance matching with the external line. Fig. 3 is a schematic diagram showing the situation, in which (11) is an LD module and (1) is an LD.
The LD inside the module (11), (2) a single mode optical fiber, (12) a resistor connected to the cathode electrode pin of the LD module, and (13) supplying power to the LD of the LD module. It is an external line. Since the line length inside the LD module is usually over mm, there is a problem that the electrical signal reflection between the LD (1) and the resistor (12) cannot be ignored when driven by high frequency waves such as microwaves. there were.

また，第４図には,LDモジュールの内部でLDの近傍にイ
ンピーダンス整合用の抵抗を内蔵したものを示す。第４
図において（11）はLDモジュール，（１）はLDモジュー
ル内部のLD,（12）はLDモジュール内部でLDに直列に接
続された抵抗体，（13）はLDモジュールのLDへ電力を供
給する線路，（２）はLDからの出射光を取り出すシング
ルモードファイバである。抵抗体（12）の抵抗値を外部
線路（13）の特性インピーダンスにほぼ等しくすること
により，インピーダンス整合は高周波までとることがで
きるが，抵抗体（12）の発熱が,LD（１）の動作を不安
定にするという問題点があった。特に，図示されていな
いペルチェ素子等でLD（１）を冷却しようとした場合に
は,LD（１）の近傍におかれた抵抗体（12）の発熱分だ
け余分に冷却する必要があり，消費電力が増えるという
問題点があった。In addition, Fig. 4 shows an internal LD module with a built-in impedance matching resistor near the LD. Fourth
In the figure, (11) is the LD module, (1) is the LD inside the LD module, (12) is the resistor connected in series with the LD inside the LD module, and (13) supplies power to the LD of the LD module. The line (2) is a single mode fiber that extracts the light emitted from the LD. By making the resistance value of the resistor (12) almost equal to the characteristic impedance of the external line (13), impedance matching can be achieved up to high frequency, but the heat generated by the resistor (12) causes the operation of the LD (1). There was a problem of making the instability. In particular, when trying to cool the LD (1) with a Peltier element (not shown), it is necessary to additionally cool the heat generated by the resistor (12) placed near the LD (1), There was a problem that power consumption increased.

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので，マイクロ波等の高周波信号でもLDを駆動できる
とともに，余分な電力を消費せずに冷却できるLDモジュ
ールを得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain an LD module that can drive an LD even with a high-frequency signal such as a microwave and can cool the LD without consuming extra power. .

[Means for Solving the Problems]

この発明の係るLDモジュールは,LDの２つの電極を特性
インピーダンスがほぼ等しい分布定数線路としたもので
ある。In the LD module according to the present invention, the two electrodes of the LD are distributed constant lines having substantially equal characteristic impedances.

[Action]

この発明におけるLDモジュールは,LDのアソード電極，
及びカソード電極が特性インピーダンスのほぼ等しい分
布定数線路となっているために，片側の電極から供給さ
れる高周波信号は，ほとんど反射されずにもう一方の電
極から出力される。The LD module according to the present invention is an LD assold electrode,
Since the cathode electrode and the cathode electrode are distributed constant lines having almost the same characteristic impedance, the high frequency signal supplied from one electrode is output from the other electrode with almost no reflection.

〔Example〕

以下，この発明の実施例を図について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図において，（１）はLD,（14）はLDを保持するサ
ブマウント，（２）はLD（１）の出射光を伝播させるシ
ングルモードファイバ，（３）はLD（１）のカソードに
接続された第１のワイヤ，（７）はLD（１）のアノード
に接続された第２のワイヤ，（15）は第１のワイヤ
（３）及び第２のワイヤ（７）を配線するパターンを持
つセラミック基板，（４）は,LD（１）のカソードと電
気的に接続された第１の電極ピン，（８）はLD（１）の
アノードと電気的に接続された第２の電極ピン，（５）
は第１の電極ピン及び第２の電極ピンを固定する低融点
ガラス，（６）はサブマウント（14）を固定するヒート
シンク，（９）は上記LD等を内蔵するパッケージ，（1
0）はヒートシンク（６）とパッケージ（９）の間の，
熱の流れをコントロールするペルチェ素子である。In FIG. 1, (1) is an LD, (14) is a submount that holds the LD, (2) is a single mode fiber that propagates the emitted light of the LD (1), and (3) is a cathode of the LD (1). Is connected to the first wire, (7) is the second wire connected to the anode of the LD (1), and (15) is the first wire (3) and the second wire (7). A patterned ceramic substrate, (4) is a first electrode pin electrically connected to the cathode of LD (1), and (8) is a second electrode pin electrically connected to the anode of LD (1). Electrode pin, (5)
Is a low melting point glass that fixes the first electrode pin and the second electrode pin, (6) is a heat sink that fixes the submount (14), (9) is a package that incorporates the LD and the like, (1
0) is between the heat sink (6) and the package (9),
It is a Peltier element that controls the flow of heat.

次に動作について説明する。LD（１）のカソードは第１
のワイヤ（３）及び，セラミック基板（15）の上面のパ
ターンを通して第１の電極ピン（４）と電気的に接続さ
れている。LD（１）のアノードは，第２のタイヤ（７）
及び，セラミック基板（15）の上面のパターンを通して
第２の電極ピン（８）と電気的に接続されている。セラ
ミック基板（15）の下面は全面にＡμメタライズが施さ
れており，またそのメタライズ面は，半田付によりパッ
ケージと短絡している。セラミック基板（15）上のパタ
ーンはLD（１）のアノード側もカソード側も50Ωのマイ
クロストリップ線路となっている。電極ピン（４）から
50Ωの出力インピーダンスを持つ高周波を供給し，電極
ピン（８）を50Ωで終端した場合,LDモジュール内部のL
Dは，高周波で変調されるが,LD（１）が低インピーダン
スであるためにほとんどの電力は，電極ピン（８）側に
出力され電極ピン（８）に接続された終端回路で消費さ
れる。変調されたLDからの出射光は，シングルモードフ
ァイバ（２）と光学的に結合され，ファイバの伝播モー
ドとなる。また,LD（１）の温度はペルチェ素子（10）
に電流を流すことによりコントロールできる。Next, the operation will be described. LD (1) cathode is first
Is electrically connected to the first electrode pin (4) through the wire (3) and the pattern on the upper surface of the ceramic substrate (15). LD (1) anode is the second tire (7)
Also, it is electrically connected to the second electrode pin (8) through the pattern on the upper surface of the ceramic substrate (15). The lower surface of the ceramic substrate (15) is entirely Aμ metallized, and the metallized surface is short-circuited to the package by soldering. The pattern on the ceramic substrate (15) is a 50Ω microstrip line on both the anode side and the cathode side of the LD (1). From the electrode pin (4)
When a high frequency with an output impedance of 50Ω is supplied and the electrode pin (8) is terminated with 50Ω, the L
D is modulated at high frequency, but most power is output to the electrode pin (8) side and consumed by the termination circuit connected to the electrode pin (8) because LD (1) has low impedance. . The modulated light emitted from the LD is optically coupled to the single mode fiber (2) and becomes a propagation mode of the fiber. The temperature of LD (1) is the Peltier device (10).
It can be controlled by applying an electric current to.

なお，上記実施例ではセラミック基板として50Ωのマイ
クロストリップ線路を示したが，他の特性インピーダン
スを持つセラミック基板を使用しても同様の効果を奏す
る。In the above embodiment, a 50 Ω microstrip line is shown as the ceramic substrate, but the same effect can be obtained even if a ceramic substrate having another characteristic impedance is used.

〔The invention's effect〕

以上のようにの発明によれば,LDモジュールのLD端子を
アーノド，カソード共パッケージに対して孤立させ，ま
た，アノードとカソードに，ほぼ同一の特性インピーダ
ンスを持つ分布定数線路を使用したので，外部からの電
力供給線路の終端をLDモジュールの外部でとることがで
き,LD近傍での終端抵抗等による余分な発熱をなくすこ
とができる。その結果として,LDの発光を安定化させる
と共に,LDを冷却させるためのペルチェ素子の電力消費
を抑えることができるという効果がある。According to the invention as described above, the LD terminal of the LD module is isolated with respect to both the Arnod and cathode packages, and the distributed constant lines having almost the same characteristic impedance are used for the anode and the cathode. The end of the power supply line from can be taken outside the LD module, and extra heat generation due to the terminating resistance near the LD can be eliminated. As a result, it is possible to stabilize the light emission of the LD and suppress the power consumption of the Peltier device for cooling the LD.

また,LDのアノード端を終端するかわりに，オシロスコ
ープ等に接続すれば,LDの駆動波形をモニターすること
ができる。Also, instead of terminating the anode end of the LD, it can be connected to an oscilloscope or the like to monitor the LD drive waveform.

[Brief description of drawings]

第１図は，この発明の一実施例によるLDモジュールを示
す斜視図，第２図は従来のLDモジュールを示す斜視図，
第３図は従来のLDモジュールの駆動方式の一例を示す回
路図，第４図は従来のLDモジュールの駆動方式の他の一
例を示す回路図である。（１）はLD,（２）はシングルモードファイバ，（４）
は第１の電極ピン，（５）は低融点ガラス，（６）はヒ
ートシンク，（８）は第２の電極ピン，（９）はパッケ
ージ，（10）はペルチェ素子，（15）はセラミック基
板。図中同一符号は，同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a perspective view showing an LD module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a conventional LD module,
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional LD module drive system, and FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of a conventional LD module drive system. (1) LD, (2) single mode fiber, (4)
Is a first electrode pin, (5) is a low melting glass, (6) is a heat sink, (8) is a second electrode pin, (9) is a package, (10) is a Peltier element, and (15) is a ceramic substrate. . In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims

[Claims]

1. A laser diode, a heat sink that holds the laser diode, a Peltier element that holds the heat sink, a package that holds the Peltier element, and light that is optically coupled with light emitted from the laser diode. In a laser diode module composed of a fiber, wiring of the anode and cathode of the laser diode is performed by a distributed constant line having almost the same characteristic impedance, and both the anode and the cathode are electrically isolated from the package. Characteristic laser diode module.