JPH08222795A - Semiconductor light emitting element array module - Google Patents

Semiconductor light emitting element array module

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JPH08222795A
JPH08222795A JP2802395A JP2802395A JPH08222795A JP H08222795 A JPH08222795 A JP H08222795A JP 2802395 A JP2802395 A JP 2802395A JP 2802395 A JP2802395 A JP 2802395A JP H08222795 A JPH08222795 A JP H08222795A
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JP
Japan
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temperature
light emitting
semiconductor light
emitting element
element array
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JP2802395A
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Japanese (ja)
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Takeshi Hayashi
剛 林
Hideki Tsunetsugu
秀起 恒次
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE: To reduce the difference between the temperature detected by a temperature detecting element and the actual temperature of a semiconductor light emitting element array, and decrease performance deterioration, by estimating and outputting a temperature by using a specific function from the detected temperature of the temperature detecting element. CONSTITUTION: A plurality of temperature detecting elements 5 are arranged on a semiconductor element mounting board 2 serving as a heat introducing board, adjacent to semiconductor light emitting element array 1. A temperature control equipment 6 has a pre-stage signal processing part 8 which estimates and outputs the temperature of the semiconductor light emitting element array 1, from the detected temperatures of a plurality of the temperature detecting elements 5, by using a specific function. On the basis of the estimated temperature signal outputted from the pre-stage signal processing part 8, the temperature control equipment 6 controls a cooling equipment 4, so that the temperature of the semiconductor light emitting element array module is controlled by the temperature estimated by extrapolation using an arbitrary function, on the basis of the detected temperatures of the temperature detecting elements 5. Thereby the high stable operation temperature of the semiconductor light emitting element array 1 can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、熱特性の安定化を図
った半導体発光素子エレメントアレイモジュールに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting element element array module whose thermal characteristics are stabilized.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の情報処理装置や長距離・大容量の
光通信装置では、半導体発光素子への要求性能がますま
す高まっている。たとえば、FDM(Frequency Divisi
on Multiplexing )光通信システム(周波数分割多重光
通信システム)(参考文献:H.Toba, K.Oda, K.Nakanis
hi,N.Shibata, K.Nosu, N.Takano,and M.Fukuda, “A 1
00 channel optical FDMtransmission/distribution at
622 Mb/s over 50 kM, ”IEEE J.LightwaveTechnol.,
vol.LT-8,pp.1396-1401,Sept.1990.) を一例にとると、
このFDM光通信システムの光キャリアの波長間隔とし
て、約0.8オングストロームの設計がなされるとし
て、半導体発光素子としての半導体レーザダイオードの
発振波長の確度や安定性はサブ・オングストロームが要
求される。
2. Description of the Related Art In recent information processing devices and long-distance, large-capacity optical communication devices, the required performance of semiconductor light emitting elements is increasing more and more. For example, FDM (Frequency Divisi)
on Multiplexing) optical communication system (reference: H.Toba, K.Oda, K.Nakanis)
hi, N.Shibata, K.Nosu, N.Takano, and M.Fukuda, “A 1
00 channel optical FDM transmission / distribution at
622 Mb / s over 50 kM, ”IEEE J. LightwaveTechnol.,
vol.LT-8, pp.1396-1401, Sept.1990.)
Assuming that the wavelength spacing of the optical carriers in this FDM optical communication system is designed to be about 0.8 angstrom, sub-angstrom is required for the accuracy and stability of the oscillation wavelength of the semiconductor laser diode as the semiconductor light emitting element.

【0003】ところで、半導体レーザダイオードの温度
依存が通常1オングストローム/℃程度であるため、半
導体レーザダイオードの動作温度が1℃程度変化して
も、光通信システムに重大な障害をもたらすことにな
る。この一例のように、半導体発光素子の特性が温度に
対して非常に敏感であるため、半導体発光素子の温度管
理が重要な課題となっていた。
By the way, since the temperature dependence of the semiconductor laser diode is usually about 1 Å / ° C., even if the operating temperature of the semiconductor laser diode changes by about 1 ° C., it causes a serious obstacle to the optical communication system. As in this example, since the characteristics of the semiconductor light emitting element are very sensitive to temperature, temperature control of the semiconductor light emitting element has been an important issue.

【0004】図5に従来の半導体発光素子エレメントア
レイモジュールの構成例を示し、1は半導体発光素子エ
レメントアレイ、2は半導体素子装架兼熱導入用板であ
り、通常はダイヤモンドなどの熱良導体で作られる。3
は熱拡散用部材であり、通常は銅あるいはアルミニウム
などの熱良導金属で作られる。4は冷却装置であり、例
えば電子冷却素子などで作られる。5は前記半導体発光
素子エレメントアレイ1の温度を検知するための検温素
子であり、前記半導体素子装架兼熱導入用板2の上に設
置されている。6は前記冷却装置4の温度制御を行う温
度制御装置、7は検温素子5と温度制御装置6および冷
却装置4と温度制御装置6とを結ぶケーブルである。半
導体発光素子エレメントアレイ1で発生した熱は、半導
体素子装架兼熱導入用板2と熱拡散用部材3を広がりな
がら通過し、冷却装置4で吸収される。この冷却装置4
での熱吸収量は、半導体素子装架兼熱導入用板2の上も
しくは熱拡散用部材3の中に設置された検温素子5の検
知温度T5 が一定になるように、温度制御装置6で制御
される。
FIG. 5 shows a configuration example of a conventional semiconductor light emitting element element array module, 1 is a semiconductor light emitting element element array, 2 is a semiconductor element mounting / heat introducing plate, and is usually a good heat conductor such as diamond. Made Three
Is a member for heat diffusion and is usually made of a heat conductive metal such as copper or aluminum. Reference numeral 4 denotes a cooling device, which is made of, for example, an electronic cooling element. Reference numeral 5 denotes a temperature detecting element for detecting the temperature of the semiconductor light emitting element array 1, which is installed on the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2. Reference numeral 6 is a temperature control device for controlling the temperature of the cooling device 4, and 7 is a cable connecting the temperature detecting element 5 and the temperature control device 6 and the cooling device 4 and the temperature control device 6. The heat generated in the semiconductor light emitting element array 1 passes through the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2 and the heat diffusion member 3 while being spread, and is absorbed by the cooling device 4. This cooling device 4
The amount of heat absorbed by the temperature control device 6 is set so that the detected temperature T 5 of the temperature measuring element 5 installed on the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2 or in the heat diffusion member 3 becomes constant. Controlled by.

【0005】図5に示したように、従来の半導体発光素
子エレメントアレイモジュールの構成では、検温素子5
は半導体発光素子エレメントアレイ1の温度を測定して
いるのではなく、半導体素子装架兼熱導入用板2もしく
は熱拡散用部材3の温度を測定していることになる。と
ころが、半導体発光素子エレメントアレイ1の発する熱
流Qは半導体素子装架兼熱導入用板2および熱拡散用部
材3の内部で広がるため、半導体素子装架兼熱導入用板
2および熱拡散用部材3に熱伝導性の高い部材を使用し
ても、検温素子5の検知温度T5 と半導体発光素子エレ
メントアレイ1の実温度T1 には温度差が生じることと
なる。いま、半導体発光素子エレメントアレイ1と検温
素子5の間の熱抵抗をRt とすると、半導体発光素子エ
レメントアレイ1と検温素子5の間の温度差ΔTは、 温度差(ΔT)=熱抵抗(Rt )×熱流(Q) である。
As shown in FIG. 5, in the structure of the conventional semiconductor light emitting element element array module, the temperature detecting element 5 is used.
Means that the temperature of the semiconductor light emitting element array 1 is not measured, but the temperature of the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2 or the heat diffusion member 3 is measured. However, since the heat flow Q generated by the semiconductor light emitting element array 1 spreads inside the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2 and the heat diffusion member 3, the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2 and the heat diffusion member 3 are arranged. Even if a member having high thermal conductivity is used for 3, a temperature difference will occur between the detected temperature T 5 of the temperature detecting element 5 and the actual temperature T 1 of the semiconductor light emitting element array 1. Now, assuming that the thermal resistance between the semiconductor light emitting element array 1 and the temperature detecting element 5 is R t , the temperature difference ΔT between the semiconductor light emitting element array 1 and the temperature detecting element 5 is: temperature difference (ΔT) = thermal resistance ( R t ) × heat flow (Q).

【0006】ここで、何らかの原因により、半導体発光
素子エレメントアレイ1の発熱量が変動すると、半導体
素子装架兼熱導入用板2および熱拡散用部材3を通過す
る熱流Qが変動し、前記の温度差ΔTと熱流Qの関係式
から、熱流Qの変動は熱抵抗Rt 倍されて温度差ΔTに
変換される。このため、半導体発光素子エレメントアレ
イ1と検温素子5の間の熱抵抗Rt が大きな従来の半導
体発光素子エレメントアレイモジュールの構成では、温
度差ΔTも大きく変動する。温度制御装置6は検温素子
5の検知温度T5 を一定に保つように冷却装置4を制御
するから、半導体発光素子エレメントアレイ1の実温度
1 は、例えば発熱量が増大すれば上昇し、発熱量が低
下すれば実温度T1 は低下してしまう。
Here, if the amount of heat generated by the semiconductor light emitting element array 1 fluctuates for some reason, the heat flow Q passing through the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2 and the heat diffusing member 3 fluctuates. From the relational expression between the temperature difference ΔT and the heat flow Q, the fluctuation of the heat flow Q is multiplied by the thermal resistance R t and converted into the temperature difference ΔT. Therefore, in the configuration of the conventional semiconductor light emitting element element array module in which the thermal resistance R t between the semiconductor light emitting element element array 1 and the temperature detecting element 5 is large, the temperature difference ΔT also largely changes. Since the temperature control device 6 controls the cooling device 4 so as to keep the detected temperature T 5 of the temperature detecting element 5 constant, the actual temperature T 1 of the semiconductor light emitting element element array 1 increases, for example, when the amount of heat generation increases, If the calorific value decreases, the actual temperature T 1 will decrease.

【0007】ここで、半導体発光素子エレメントアレイ
1として半導体レーザダイオードアレイを例に、2次元
熱解析を試みる。図6に解析例の構成を示す。半導体レ
ーザダイオードアレイはインジウ燐(熱伝導率68W/
mk)であり、その寸法は幅1mm×厚さ80μmで、
この上面に半導体レーザダイオードエレメントA,B,
C,Dが250μm間隔で形成されている。半導体素子
装架兼熱導入用板2はダイヤモンド(熱伝導率2000
W/mk)で作られており、その寸法は幅8mm×厚さ
300μmである。熱拡散用部材3は銅(熱伝導率39
0W/mk)であり、その寸法は幅16mm×厚さ10
mmである。検温素子5は、半導体素装架兼熱導入用板
2の上で、半導体レーザダイオードアレイ1からd=
0.75mm離れた位置、もしくは熱拡散用部材3の中
心位置に設置したとする。熱拡散用部材3の底面は等温
境界条件とする。
Here, a two-dimensional thermal analysis will be tried by taking a semiconductor laser diode array as an example of the semiconductor light emitting element element array 1. FIG. 6 shows the configuration of the analysis example. The semiconductor laser diode array is made of indium phosphide (thermal conductivity 68 W /
mk), and the dimensions are 1 mm width × 80 μm thickness,
Semiconductor laser diode elements A, B,
C and D are formed at 250 μm intervals. The semiconductor element mounting and heat introduction plate 2 is made of diamond (heat conductivity of 2000
W / mk), and the dimensions are 8 mm width × 300 μm thickness. The heat diffusion member 3 is made of copper (heat conductivity of 39
0 W / mk), the dimensions are 16 mm width x 10 thickness
mm. The temperature measuring element 5 is arranged on the semiconductor device mounting / heat introducing plate 2 from the semiconductor laser diode array 1 d =
It is assumed that they are installed at a position separated by 0.75 mm or at the center position of the heat diffusion member 3. The bottom surface of the heat diffusion member 3 has isothermal boundary conditions.

【0008】この一例を2次元熱解析した結果を図7の
(a)に示す。図中、上側の曲線は半導体レーザダイオ
ードアレイ1の上面の温度分布であり、各半導体レーザ
ダイオードエレメントA,B,C,Dの温度は、外側の
半導体レーザダイオードエレメントA,Dが7.205
1℃、内側の半導体レーザダイオードエレメントB,C
が7.2853℃となった。下側の曲線は半導体素子装
架兼熱導入用板2の上面の温度分布であり、○は半導体
素子装架兼熱導入用板2の上面に設置された検温素子5
の検出温度(2.3885℃)、□は熱拡散用部材3の
中に設置された検温素子5の検出温度(1.4003
℃)である。
The result of a two-dimensional thermal analysis of this example is shown in FIG. In the figure, the upper curve is the temperature distribution of the upper surface of the semiconductor laser diode array 1, and the temperatures of the respective semiconductor laser diode elements A, B, C, D are 7.205 for the outer semiconductor laser diode elements A, D.
Semiconductor laser diode elements B and C at 1 ° C inside
Was 7.2853 ° C. The lower curve is the temperature distribution on the upper surface of the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2, and the symbol ◯ indicates the temperature measuring element 5 installed on the upper surface of the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2.
Detection temperature (2.3885 ° C.), □ indicates the detection temperature (1.4003) of the temperature detecting element 5 installed in the heat diffusion member 3.
° C).

【0009】この半導体発光素子エレメントアレイモジ
ュールでは、検温素子5の検知温度の上昇を補償するよ
うに温度コントロールがなされるから、半導体発光素子
エレメントアレイモジュールの温度は、半導体発光素子
エレメントアレイが発振停止している時の温度から2.
3885℃(検温素子5が熱拡散用部材3の中であれば
1.4003℃)だけ、冷却装置4で冷やされる。その
結果として、半導体レーザダイオードエレメントは、前
記温度上昇分から2.3885℃(もしくは1.400
3℃)分差し引き、外側の半導体レーザダイオードエレ
メントA,Dが4.8166℃(もしくは5.8048
℃)、内側の半導体レーザダイオードエレメントB,C
が4.8968℃(もしくは5.8048℃)だけ、発
振停止状態から高い温度で動作することとなる。
In this semiconductor light emitting element element array module, temperature control is performed so as to compensate for an increase in the temperature detected by the temperature detecting element 5. Therefore, the semiconductor light emitting element element array module stops oscillating at the temperature of the semiconductor light emitting element element array module. From the temperature when you are doing 2.
It is cooled by the cooling device 4 only at 3885 ° C. (1.4003 ° C. if the temperature detecting element 5 is inside the thermal diffusion member 3). As a result, the semiconductor laser diode element has a temperature of 2.3885 ° C. (or 1.400 ° C.) from the temperature rise.
3 ° C), and the outside semiconductor laser diode elements A and D have a temperature of 4.8166 ° C (or 5.8048).
℃), semiconductor laser diode elements B and C inside
Is 4.8968 ° C. (or 5.8048 ° C.), the operation is performed at a high temperature from the oscillation stopped state.

【0010】次に、半導体レーザダイオードエレメント
Aが劣化して、発熱が停止したとする。2次元熱解析し
た結果を図7の(b)に示す。半導体レーザダイオード
エレメントA,B,C,Dの温度上昇は、半導体レーザ
ダイオードエレメントBが6.5182℃、半導体レー
ザダイオードエレメントCが6.5905℃、半導体レ
ーザダイオードエレメントDが6.5476℃、検温素
子5の検知温度は半導体素子装架兼熱導入用板2の上で
あれば2.1910℃、熱拡散用部材3の中であれば
1.0503℃となった。半導体レーザダイオードエレ
メントの動作温度は、前記温度上昇分から2.1910
℃(もしくは1.0503℃)分差し引き、半導体レー
ザダイオードエレメントBが4.3272℃(もしくは
5.4679℃)、半導体レーザダイオードエレメント
Cが4.3995℃(もしくは5.5402℃)、半導
体レーザダイオードエレメントDが4.3566℃(も
しくは5.4973℃)となった。
Next, it is assumed that the semiconductor laser diode element A is deteriorated and the heat generation is stopped. The result of the two-dimensional thermal analysis is shown in FIG. The temperature rise of the semiconductor laser diode elements A, B, C, D is 6.5182 ° C. for the semiconductor laser diode element B, 6.5905 ° C. for the semiconductor laser diode element C, 6.5476 ° C. for the semiconductor laser diode element D, and the temperature measurement is performed. The detection temperature of the element 5 was 2.1910 ° C. on the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2, and 1.0503 ° C. in the heat diffusion member 3. The operating temperature of the semiconductor laser diode element is 2.910 from the above temperature rise.
C. (or 1.0503 ° C.), semiconductor laser diode element B is 4.3272 ° C. (or 5.4679 ° C.), semiconductor laser diode element C is 4.3995 ° C. (or 5.5402 ° C.), semiconductor laser diode The temperature of Element D reached 4.3566 ° C (or 5.4973 ° C).

【0011】図8は半導体レーザダイオードエレメント
Aの劣化前後(発熱のON/OFF)での、他の半導体
レーザダイオードエレメントB,C,Dの動作温度の変
動を示す。半導体レーザダイオードエレメントBが−
0.4171℃(もしくは−0.5696℃)、半導体
レーザダイオードエレメントCが−0.3448℃(も
しくは−0.4973℃)、半導体レーザダイオードエ
レメントDが−0.3075℃(もしくは−0.460
0℃)となった。このように、従来の半導体発光素子エ
レメントアレイモジュールの構成では、半導体発光素子
エレメントアレイ1の実温度T1 を一定に保つことがで
きないため、波長のドリフトなどが発生していた。
FIG. 8 shows fluctuations in operating temperatures of the other semiconductor laser diode elements B, C and D before and after deterioration of the semiconductor laser diode element A (ON / OFF of heat generation). Semiconductor laser diode element B
0.4171 ° C (or -0.5696 ° C), the semiconductor laser diode element C is -0.3448 ° C (or -0.4973 ° C), and the semiconductor laser diode element D is -0.3075 ° C (or -0.460).
It became 0 degreeC). As described above, in the configuration of the conventional semiconductor light emitting element element array module, since the actual temperature T 1 of the semiconductor light emitting element element array 1 cannot be kept constant, wavelength drift or the like occurs.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、半導体発
光素子エレメントアレイを搭載する際の、検温素子で検
知される温度と半導体発光素子エレメントアレイの実温
度との温度差を減少させ、性能劣化が少ない半導体発光
素子エレメントアレイモジュールを提供することが目的
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention reduces the temperature difference between the temperature detected by the temperature detecting element and the actual temperature of the semiconductor light emitting element element array when the semiconductor light emitting element element array is mounted, thereby deteriorating the performance. It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting element element array module having a small number of components.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するために、半導体発光素子エレメントアレイと半
導体素子装架兼熱導入用板と熱拡散用部材と検温素子と
温度制御装置と冷却装置とで構成される半導体発光素子
エレメントアレイモジュールにおいて、前記半導体素子
装架兼熱導入用板上に、前記半導体発光素子エレメント
アレイに隣接して検温素子を複数配置し、前記温度制御
装置は、前記複数の検温素子の検出温度から所定の関数
を用いて、前記半導体発光素子エレメントアレイの温度
を推定出力する前段信号処理部を有し、この前段信号処
理部から出力された推定温度信号で前記温度制御装置
が、前記冷却装置を制御することを特徴とする半導体発
光素子エレメントアレイモジュールとしたものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a semiconductor light emitting device element array, a semiconductor device mounting / heat introducing plate, a heat diffusion member, a temperature detecting device, a temperature control device, and a cooling device. In a semiconductor light emitting element element array module configured with a device, a plurality of temperature measuring elements are arranged adjacent to the semiconductor light emitting element element array on the semiconductor element mounting / heat introducing plate, and the temperature control device is Using a predetermined function from the detected temperatures of the plurality of temperature detecting elements, a pre-stage signal processing unit for estimating and outputting the temperature of the semiconductor light emitting element element array is provided, and the estimated temperature signal output from the pre-stage signal processing unit A temperature control device controls the cooling device to provide a semiconductor light emitting element element array module.

【0014】[0014]

【作用】この発明の半導体発光素子エレメントアレイモ
ジュールでは、半導体素子装架兼熱導入用板上の複数の
検温素子の検出温度から、任意の関数による外挿で、半
導体発光素子エレメントアレイの温度が推定され、この
推定温度により半導体発光素子エレメントアレイモジュ
ールの温度が制御されるため、熱拡散用部材中もしくは
半導体素子装架兼熱導入用板上の検温素子の検出温度に
より半導体発光素子エレメントアレイモジュールの温度
が制御される従来技術と比べて、半導体発光素子エレメ
ントアレイの動作温度の安定性が高い半導体発光素子エ
レメントアレイモジュールが実現できる。
In the semiconductor light emitting element element array module of the present invention, the temperature of the semiconductor light emitting element element array is extrapolated from the detected temperatures of the plurality of temperature detecting elements on the semiconductor element mounting / heat introducing plate by extrapolation by an arbitrary function. The temperature of the semiconductor light emitting element element array module is estimated and the temperature of the semiconductor light emitting element element array module is controlled by the estimated temperature. It is possible to realize a semiconductor light emitting element element array module in which the operating temperature of the semiconductor light emitting element element array is more stable than in the prior art in which the temperature is controlled.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕図1の(a)はこの発明の半導体発光素子
エレメントアレイモジュールの第1の実施例である半導
体レーザダイオードアレイモジュールの構成の全体図、
(b)図はその要部の部分拡大図であり、前記従来例と
同様に、1は半導体発光素子エレメントアレイであり、
図においては説明を簡単にするため複数の半導体発光素
子エレメント(半導体レーザダイオードエレメント)
A,B,C,Dが、紙面に沿って4個一列に配列される
と共に、それらが紙面に垂直に延長している状態で順次
配列されている構成を有するものとする。
[Embodiment 1] FIG. 1A is an overall view of the configuration of a semiconductor laser diode array module which is a first embodiment of a semiconductor light emitting element element array module of the present invention.
FIG. 2B is a partially enlarged view of the main part thereof, and 1 is a semiconductor light emitting element element array, as in the conventional example.
In the figure, a plurality of semiconductor light emitting element elements (semiconductor laser diode elements) are provided for simplification of description.
It is assumed that four A, B, C, and D are arranged in a line along the paper surface and that they are sequentially arranged in a state where they extend vertically to the paper surface.

【0016】2は半導体素子装架兼熱導入用板であり、
通常はダイヤモンドなどの熱良導体で作られる。3は熱
拡散用部材であり、通常は銅あるいはアルミニウムなど
の熱良導金属で作られる。4は冷却装置であり例えば電
子冷却素子などで作られる。5は検温素子であり、半導
体発光素子エレメントアレイ1の温度を検知するため、
半導体発光素子エレメントアレイ1に隣接して、半導体
素子装架兼熱導入用板2の上に、検温素子51 , 2 ,
3 の3個配置している。
Reference numeral 2 denotes a semiconductor element mounting / heat introducing plate,
It is usually made of a good thermal conductor such as diamond. Reference numeral 3 denotes a heat diffusion member, which is usually made of a heat conductive metal such as copper or aluminum. A cooling device 4 is made of, for example, an electronic cooling element. Reference numeral 5 denotes a temperature detecting element, which detects the temperature of the semiconductor light emitting element element array 1,
Adjacent to the semiconductor light emitting element element array 1, on the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2, temperature measuring elements 5 1, 5 2,
3 of 5 3 are arranged.

【0017】6は前記冷却装置4の温度制御装置、8は
前記検温素子51 , 2 , 3 の検出温度から外挿した
温度を制御信号として温度制御装置6へ出力する前段信
号処理部、7は検温素子5と前段信号処理部8との間、
冷却装置4と温度制御装置6との間、温度制御装置6と
前段信号処理部8との間を結ぶケーブルである。
Reference numeral 6 is a temperature control device for the cooling device 4, and 8 is a pre-stage signal processing unit for outputting the temperature extrapolated from the detected temperatures of the temperature detecting elements 5 1, 5 2, 5 3 to the temperature control device 6 as a control signal. , 7 are between the temperature measuring element 5 and the preceding signal processing unit 8,
It is a cable connecting between the cooling device 4 and the temperature control device 6, and between the temperature control device 6 and the pre-stage signal processing unit 8.

【0018】この発明の実施例1を、前記図5の従来の
構成について2次元熱解析した半導体レーザダイオード
アレイの例で再度解析した。半導体レーザダイオードエ
レメントA,B,C,Dの温度上昇は、外側の半導体レ
ーザダイオードエレメントA,Dが7.2051℃、内
側の半導体レーザダイオードエレメントB,Cが7.2
853℃であり、これらは図5の従来の構成による結果
(図7の(a))と何ら変わりはない。図2の(a)は
半導体素子装架兼熱導入用板2の上面の温度分布であ
り、○は半導体素子装架兼熱導入用板2の上面に設置さ
れた検温素子51 , 2 , 3 の検出温度(2.388
5℃、2.0422℃、1.8246℃)である。
The first embodiment of the present invention was analyzed again using an example of a semiconductor laser diode array in which the conventional structure of FIG. 5 was subjected to a two-dimensional thermal analysis. The temperature rise of the semiconductor laser diode elements A, B, C, D is 7.2051 ° C. for the outer semiconductor laser diode elements A, D, and 7.2 for the inner semiconductor laser diode elements B, C.
It is 853 ° C., which is no different from the result ((a) of FIG. 7) by the conventional configuration of FIG. 2A shows the temperature distribution on the upper surface of the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2, and ◯ indicates the temperature measuring elements 5 1 , 5 2 installed on the upper surface of the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2. , 5 3 detected temperature (2.388
5 ° C., 2.0422 ° C., 1.8246 ° C.).

【0019】前記前段信号処理部8は検温素子51 ,
2 , 3 の検出温度から外挿した温度を温度制御装置6
に出力する。図2の(a)では一例として2次多項式を
外挿曲線として採用した例を示す。この曲線により前段
信号処理部8は外挿値として3.0024℃(図中の
□)を出力する。この外挿値を用いて温度制御がなされ
るから、半導体発光素子エレメントアレイモジュールの
温度は半導体発光素子エレメントが発振停止している時
の温度から3.0024℃だけ冷却装置4で冷やされ
る。その結果として、半導体レーザダイオードエレメン
トは、前記温度上昇分から3.0024℃分差し引き、
外側の半導体レーザダイオードエレメントA,Dが4.
2027℃、内側の半導体レーザダイオードエレメント
B,Cが4.2829℃だけ、発振停止状態から高い温
度で動作することとなる。
The pre-stage signal processing unit 8 includes temperature measuring elements 5 1, 5
The temperature extrapolated from the detected temperatures of 2, 5 3 is the temperature control device 6
Output to. FIG. 2A shows an example in which a quadratic polynomial is adopted as an extrapolation curve. Based on this curve, the pre-stage signal processing unit 8 outputs 3.0024 ° C. (□ in the figure) as an extrapolated value. Since the temperature control is performed using this extrapolated value, the temperature of the semiconductor light emitting element element array module is cooled by 3.0024 ° C. in the cooling device 4 from the temperature when the semiconductor light emitting element element stops oscillating. As a result, the semiconductor laser diode element subtracts 3.0024 ° C. from the temperature rise,
3. The outer semiconductor laser diode elements A and D are 4.
The semiconductor laser diode elements B and C on the inner side are operated at a high temperature of 2027 ° C. and 4.2829 ° C. from the oscillation stopped state.

【0020】次に、半導体レーザダイオードエレメント
Aが劣化して、発熱が停止したとする。2次元熱解析し
た結果、半導体レーザダイオードエレメントの温度上昇
は、半導体レーザダイオードエレメントBが6.518
2℃、半導体レーザダイオードエレメントCが6.59
05℃、半導体レーザダイオードエレメントDが6.5
476℃であり、これらは図5の従来の構成による結果
(図7の(b))と何ら変わりはない。
Next, it is assumed that the semiconductor laser diode element A is deteriorated and the heat generation is stopped. As a result of the two-dimensional thermal analysis, the temperature rise of the semiconductor laser diode element was 6.518 in the semiconductor laser diode element B.
2 ° C, semiconductor laser diode element C 6.59
05 ℃, semiconductor laser diode element D 6.5
476 ° C., which is no different from the result ((b) of FIG. 7) obtained by the conventional configuration of FIG. 5.

【0021】図2の(b)は、半導体素子装架兼熱導入
用板2の上面の温度分布であり、○は半導体素子装架兼
熱導入用板2の上面に設置された検温素子51 , 2 ,
3の検出温度である。その検出温度は、検温素子51
が1.8319℃、検温素子52 が1.5614℃、検
温素子53 が1.3929℃となった。前記前段信号処
理部8は検温素子51 , 2 , 3 の検出温度から2次
曲線外挿した温度2.2915℃(図中の□)を温度制
御装置6に出力する。半導体レーザダイオードエレメン
トの動作温度は、前記温度上昇分から2.2915℃分
差し引き、半導体レーザダイオードエレメントBが4.
2267℃、半導体レーザダイオードエレメントCが
4.2990℃、半導体レーザダイオードエレメントD
が4.2561℃となった。
FIG. 2B shows the temperature distribution on the upper surface of the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2, and ◯ indicates the temperature detecting element 5 installed on the upper surface of the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2. 1, 5 2,
5, which is a third detection temperature. The detected temperature is the temperature measuring element 5 1
Was 1.8319 ° C., the temperature measuring element 5 2 was 1.5614 ° C., and the temperature measuring element 5 3 was 1.3929 ° C. The pre-stage signal processing unit 8 outputs a temperature of 2.2915 ° C. (□ in the figure) obtained by extrapolating a quadratic curve from the detected temperatures of the temperature detecting elements 5 1, 5 2, and 5 3 to the temperature control device 6. Regarding the operating temperature of the semiconductor laser diode element, 2.2915 ° C. is subtracted from the temperature rise, and the operating temperature of the semiconductor laser diode element B is 4.
2267 ° C., semiconductor laser diode element C is 4.2990 ° C., semiconductor laser diode element D
Was 4.2561 ° C.

【0022】図3に半導体レーザダイオードエレメント
Aの劣化前後(発熱のON/OFF)での、他の半導体
レーザダイオードエレメントの動作温度の変動を示す。
半導体レーザダイオードエレメントBが−0.0562
℃、半導体レーザダイオードエレメントCが0.016
1℃、半導体レーザダイオードエレメントDが0.05
34℃と小さい変動であった。このように、この発明で
は、半導体レーザダイオードエレメントAの故障による
他の半導体レーザダイオードエレメントの動作温度変動
は、従来の構成よりりも小さくなる。
FIG. 3 shows fluctuations in operating temperature of other semiconductor laser diode elements before and after deterioration of the semiconductor laser diode element A (ON / OFF of heat generation).
Semiconductor laser diode element B is -0.0562
℃, semiconductor laser diode element C 0.016
1 ℃, semiconductor laser diode element D is 0.05
The fluctuation was as small as 34 ° C. As described above, in the present invention, the fluctuations in the operating temperature of the other semiconductor laser diode elements due to the failure of the semiconductor laser diode element A are smaller than those in the conventional configuration.

【0023】〔実施例2〕図4の(a)はこの発明の第
2の実施例による半導体レーザダイオードアレイモジュ
ールの構成の全体図、(b)図はその要部の部分拡大図
である。この第2の実施例は、構成要素およびその動作
は前記第1の実施例と全く同じである。従って、図1と
の対応部分については同一符号を付け詳細な説明は省略
する。相違する点は、第1の実施例では検温素子51 ,
2 , 3 が通常のバルク形状の検温素子であるのに対
して、第2の実施例では検温素子51 , 2 , 3 が半
導体素子装架兼熱導入用板2に薄膜状に形成されている
点である。第1の実施例ではバルク形状の検温素子を半
導体素子装架兼熱導入用板2に装架するための“ろう
材”や“接着材”などの存在、さらには検温素子自体が
バルク形状であるための、自身での検出温度の低下があ
るが、第2の実施例ではこのような検出温度の低下は存
在しない。従って、第1の実施例と比べれば、発明の効
果が大きい。
[Embodiment 2] FIG. 4A is an overall view of the configuration of a semiconductor laser diode array module according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a partially enlarged view of the main part thereof. The second embodiment is exactly the same as the first embodiment in the components and the operation thereof. Therefore, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. The difference is that in the first embodiment, the temperature measuring element 5 1,
While 5 2 and 5 3 are normal bulk-shaped temperature measuring elements, in the second embodiment, the temperature measuring elements 5 1, 5 2 and 5 3 are thin film-shaped on the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2. Is the point that is formed. In the first embodiment, the presence of a "brazing material" or "adhesive material" for mounting the bulk-shaped temperature measuring element on the semiconductor element mounting / heat introducing plate 2, and further, the temperature measuring element itself is in the bulk shape. Although there is a drop in the detected temperature by itself, there is no such drop in the detected temperature in the second embodiment. Therefore, the effect of the invention is greater than that of the first embodiment.

【0024】なお、前記第1および第2の実施例共に、
3つの検温素子から2次曲線を用いて外挿値を求める構
成を示したが、しかし、検温素子の数と外挿関数を制限
するものでないこと、さらに、半導体レーザダイオード
アレイモジュールを一例として記述したが、これが半導
体発光素子の種類を制限するものではないことなどは、
言うまでもない。また、冷却装置として電子冷却素子を
使用した場合を一例として記述したが、電子冷却素子に
限定されないことは、言うまでもない。
Incidentally, in both the first and second embodiments,
Although the configuration has been shown in which the extrapolated value is obtained from three temperature measuring elements using a quadratic curve, however, the number of temperature measuring elements and the extrapolation function are not limited, and the semiconductor laser diode array module is described as an example. However, this does not limit the type of semiconductor light emitting device,
Needless to say. Further, although the case where the electronic cooling element is used as the cooling device is described as an example, it goes without saying that the electronic cooling element is not limited to the electronic cooling element.

【0025】[0025]

【発明の効果】この発明は、以上説明したように、半導
体発光素子エレメントアレイモジュールの構成では、半
導体素子装架兼熱導入用板上に、検温素子を複数配置
し、前記温度制御装置は、前記半導体素子装架兼熱導入
用板上の前記複数の検温素子の検出温度から任意の関数
により外挿して、前記半導体発光素子エレメントの温度
を推定出力する前段信号処理部を有し、この前段信号処
理部から出力された信号で前記温度制御装置が、前記冷
却装置を制御するため、半導体発光素子エレメントの動
作温度の安定性が従来よりも高い半導体発光素子エレメ
ントアレイモジュールが実現できる。
As described above, according to the present invention, in the structure of the semiconductor light emitting element element array module, a plurality of temperature detecting elements are arranged on the semiconductor element mounting / heat introducing plate, and the temperature control device is The semiconductor device mounting / heat introducing plate has a pre-stage signal processing unit for extrapolating from the detected temperatures of the plurality of temperature detecting devices by an arbitrary function to estimate and output the temperature of the semiconductor light emitting device element. Since the temperature control device controls the cooling device by the signal output from the signal processing unit, it is possible to realize a semiconductor light emitting element element array module in which the operating temperature of the semiconductor light emitting element element is more stable than before.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施例による半導体発光素子
エレメントアレイモジュールの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor light emitting element element array module according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施例による半導体発光素子
エレメントアレイモジュールの前段信号処理部がどのよ
うな推定温度を出力するかを説明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining what kind of estimated temperature the pre-stage signal processing unit of the semiconductor light emitting element element array module according to the first embodiment of the present invention outputs.

【図3】この発明の第1の実施例による半導体発光素子
エレメントアレイモジュールの場合に半導体レーザダイ
オードエレメントAの発熱の変動により他の半導体レー
ザダイオードエレメントの動作温度がどのように変動す
るかを説明する図である。
FIG. 3 illustrates how the operating temperature of another semiconductor laser diode element fluctuates due to fluctuations in heat generation of the semiconductor laser diode element A in the case of the semiconductor light emitting element element array module according to the first embodiment of the present invention. FIG.

【図4】この発明の第2の実施例による半導体発光素子
エレメントアレイモジュールの構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a semiconductor light emitting element element array module according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来技術による半導体発光素子エレメントアレ
イモジュールの構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a semiconductor light emitting element element array module according to a conventional technique.

【図6】従来技術での温度制御性を解析した構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram in which the temperature controllability in the prior art is analyzed.

【図7】従来技術により半導体発光素子エレメントアレ
イモジュールを構成した場合に半導体レーザダイオード
エレメントの温度が動作状態の変動でどのように変動す
るかを説明する図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining how the temperature of a semiconductor laser diode element changes due to a change in operating state when a semiconductor light emitting element element array module is constructed by a conventional technique.

【図8】従来技術により半導体発光素子エレメントアレ
イモジュールを構成した場合に半導体レーザダイオード
エレメントAの発熱の変動により他の半導体レーザダイ
オードエレメントの動作温度がどのように変動するかを
説明する図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining how the operating temperature of another semiconductor laser diode element fluctuates due to fluctuations in heat generation of the semiconductor laser diode element A when a semiconductor light emitting element element array module is constructed by a conventional technique. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体発光素子エレメントアレイ 2 半導体素子装架兼熱導入用板 3 熱拡散用部材 4 冷却装置 5 検温素子 51 , 2 , 3 検温素子 6 温度制御装置 7 ケーブル 8 前段信号処理部 A,B,C,D 半導体レーザダイオードエレメント1 semiconductor light emitting element element array 2 semiconductor element mounting and heat introduction plate 3 heat diffusion member 4 cooling device 5 temperature measuring elements 5 1, 5 2, 5 3 temperature measuring element 6 temperature control device 7 cable 8 pre-signal processing unit A, B, C, D Semiconductor laser diode element

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体発光素子エレメントアレイと半導体
素子装架兼熱導入用板と熱拡散用部材と検温素子と温度
制御装置と冷却装置とで構成される半導体発光素子エレ
メントアレイモジュールにおいて、 前記半導体素子装架兼熱導入用板上に、前記半導体発光
素子エレメントアレイに隣接して検温素子を複数配置
し、前記温度制御装置は、前記複数の検温素子の検出温
度から所定の関数を用いて、前記半導体発光素子エレメ
ントアレイの温度を推定出力する前段信号処理部を有
し、この前段信号処理部から出力された推定温度信号で
前記温度制御装置が、前記冷却装置を制御することを特
徴とする半導体発光素子エレメントアレイモジュール。
1. A semiconductor light emitting element array, comprising a semiconductor light emitting element array, a semiconductor element mounting / heat introducing plate, a heat diffusion member, a temperature measuring element, a temperature control device and a cooling device, On the element mounting and heat introduction plate, a plurality of temperature measuring elements are arranged adjacent to the semiconductor light emitting element element array, the temperature control device, using a predetermined function from the detected temperature of the plurality of temperature measuring elements, It has a pre-stage signal processing unit for estimating and outputting the temperature of the semiconductor light emitting element element array, and the temperature control device controls the cooling device by the estimated temperature signal output from the pre-stage signal processing unit. Semiconductor light emitting element element array module.
【請求項2】前記検温素子が3個、前記関数が2次多項
式であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光
素子エレメントアレイモジュール。
2. The semiconductor light emitting element element array module according to claim 1, wherein there are three temperature detecting elements and the function is a quadratic polynomial.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11001142B2 (en) 2011-08-29 2021-05-11 Automotive Coalition For Traffic Safety, Inc. System for non-invasive measurement of an analyte in a vehicle driver
US11513070B2 (en) 2019-06-12 2022-11-29 Automotive Coalition For Traffic Safety, Inc. System for non-invasive measurement of an analyte in a vehicle driver

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