JPH0927655A - 光半導体結合器 - Google Patents

光半導体結合器

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JPH0927655A
JPH0927655A JP17453895A JP17453895A JPH0927655A JP H0927655 A JPH0927655 A JP H0927655A JP 17453895 A JP17453895 A JP 17453895A JP 17453895 A JP17453895 A JP 17453895A JP H0927655 A JPH0927655 A JP H0927655A
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JP
Japan
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cooling
side substrate
optical semiconductor
cooling device
electronic cooling
Prior art date
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Application number
JP17453895A
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English (en)
Inventor
Ikuo Fukuzaki
郁夫 福崎
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子冷却装置の熱交換個所の冷却面積を増大
させ、冷却効率及び冷却能力を向上させ、消費電力の低
減を図り得る光半導体結合器を提供する。 【構成】 光半導体結合器において、略円筒形状を有す
る冷却側基板32と、この冷却側基板32より径が大き
く同心円筒形状を有する放熱側基板34と、前記冷却側
基板32と放熱側基板34間に放射状に挟着される電子
冷却素子33とを備える電子冷却装置31と、この電子
冷却装置31の冷却側基板32内部に搭載される光半導
体モジュールとを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光半導体結合器に係
り、特に、それに用いられる電子冷却装置の構造に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電子冷却装置を有する光半導体結
合器は、以下に示すような構造を有していた。図6はか
かる従来の電子冷却装置を使用した光半導体結合器の断
面図である。この図に示すように、半導体レーザ(L
D)チップ(素子)1をヒートシンク2に半田固定によ
り搭載し、このヒートシンク2をベース3に半田固定す
る。
【0003】一方、ホルダ4に固定され、LDチップ1
からの出力光を集光するレンズ5を光学調整してベース
3に固定する。また、ケース6には電子冷却装置7が半
田固定され、この電子冷却装置7上に前記ベース3が半
田固定される。つまり、ケース6とベース3の間に電子
冷却装置7が挟まれる形となっている。また、レンズ5
により集光された光は光ファイバ9に結合される。この
光ファイバ9は、フェルール10に固定され、スリーブ
11を介して、ケース6に固定される。
【0004】そこで、LDチップ1に電流を与えて発光
させると、ジュール熱が発生する。この熱による温度上
昇で、LDチップ1の出力光の波長がずれたり、通電電
流によるLDチップ1の発光パワーが低下する。そこ
で、電子冷却装置7を設けるようにしている。この電子
冷却装置7は、直流電流を与えると、ケース側基板とベ
ース側基板に、温度差を発生させることができ、ベース
側を低温側にし、この温度を制御することで、前記ジュ
ール熱を冷却させ、LDチップ1の温度を一定に保持
し、光出力特性を安定に保持することができる。
【0005】このような電子冷却装置7は、図7に示す
ように、電子冷却素子7Bとこれを挟んだ基板7A,7
Cから構成され、電子冷却素子7Bは基板7A,7Cに
対して半田固定されている。この電子冷却素子7Bに直
流電流を加えると、電子冷却素子7Bの上部基板7C側
が低温に、下部基板7A側が高温になる温度差を発生さ
せる。この時、上部基板7C上に固定された部品12は
冷却される。
【0006】電子冷却素子7Bに加える直流電流を逆に
すれば、温度差も逆になり、上部基板7C上の部品12
は加熱される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電子冷却装置の構成では、ケース6の外部環境
温度、電子冷却装置7が冷却するのは、電子冷却装置7
上のベース3、LDチップ1、ヒートシンク2、ホルダ
4、レンズ5の各部品となり、冷却体積が大きい。ま
た、ケース6の外部環境温度が上昇した場合、ケース6
内部の温度が上昇し、LDチップ1からレンズ5の各部
品の温度が上昇するため、LDチップ1の発熱分の冷却
以外の冷却が必要となり、電子冷却装置7に通電される
電流量が大きくなって、消費電力が増大するという問題
があった。
【0008】そこで、電子冷却装置7のケース側に発生
した熱を放熱するため、ケース6の底面に放熱板8を取
り付けるが、その場合、ケース底面のみに放熱するた
め、放熱効率が悪いという問題点があった。本発明は、
上記問題点を解決するために、電子冷却装置の熱交換個
所の冷却面積を増大させ、冷却効率及び冷却能力を向上
させ、消費電力の低減を図り得る光半導体結合器を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (1)光半導体結合器において、略円筒形状を有する冷
却側基板と、この冷却側基板より径が大きく略同心円筒
形状を有する放熱側基板と、前記冷却側基板と放熱側基
板間に放射状に挟着される電子冷却素子とを備える電子
冷却装置と、この電子冷却装置の冷却側基板内部に搭載
される光半導体モジュールとを設けるようにしたもので
ある。
【0010】(2)上記(1)記載の光半導体結合器に
おいて、前記冷却側基板と放熱側基板の円筒形状部の少
なくとも1個所を開放するようにしたものである。 (3)上記(1)又は(2)記載の光半導体結合器にお
いて、前記電子冷却装置と熱交換する光半導体モジュー
ルのベースを円筒形状として前記冷却側基板と接触させ
るようにしたものである。
【0011】(4)上記(1)、(2)又は(3)記載
の光半導体結合器において、前記電子冷却装置の放熱側
基板と熱交換するホルダに放熱フィンを取り付けるよう
にしたものである。
【0012】
【作用】
(1)請求項1記載の光半導体結合器によれば、略円筒
形状を有する冷却側基板を略同心円筒形状を有する放熱
側基板の内側に配置するようにしたので、冷却する部品
の体積に対して、冷却が円周方向から行われ、冷却能力
・冷却効率を上げることができる。
【0013】また、外部環境温度の変化に対して、電子
冷却装置の外部に空いている方向が、二方向であるた
め、影響を受け難く、冷却側の温度制御が安定する。 (2)請求項2記載の光半導体結合器によれば、前記冷
却側基板と放熱側基板の同心円形の少なくとも1個所を
開放するようにしたので、内部に実装される光半導体モ
ジュールの側面からの透視ができ、点検を容易にするこ
とができる。
【0014】(3)請求項3記載の光半導体結合器によ
れば、前記電子冷却装置と熱交換する光半導体モジュー
ルのベースを円筒形状として前記冷却側基板と接触させ
るようにしたので、より一層の冷却効率及び冷却能力の
向上を図ることができる。 (4)請求項4記載の光半導体結合器によれば、前記電
子冷却装置の放熱側基板と熱交換するホルダに放熱フィ
ンを取り付けるようにしたので、より一層の冷却効率及
び冷却能力の向上を図ることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示す光
半導体結合器の断面図、図2はその光半導体結合器の外
観図、図3はその光半導体結合器に実装される第1実施
例を示す電子冷却装置を示す図であり、図3(a)はそ
の正面図、図3(b)はその側面図である。
【0016】本発明の実施例を示す光半導体結合器につ
いて図1を参照しながら説明する。詳細は後述する電子
冷却装置31の冷却側基板32の内部にLDチップ2
1、ヒートシンク22、ベース23、ホルダ24に固定
されたレンズ25をそれぞれ配置する。LDチップ21
はヒートシンク22に半田固定され、さらにヒートシン
ク22は、ベース23に半田固定される。ホルダ24に
固定されたレンズ25はベース23にYAG溶接固定さ
れる。ベース23は一部が円筒形状に加工されており、
この円筒部と電子冷却装置31とを半田固定乃至は熱伝
導接着剤で固定する。
【0017】電子冷却装置31は、放熱側基板34と、
放熱フィン42を有する放熱ホルダ41とを半田固定な
いしは、熱電導接着剤で固定する。放熱ホルダ41とフ
ランジ43を固定し、外部ケース45にネジ44で固定
する。光ファイバ46はフェールール47に固定され、
スリーブ48を介して、放熱ホルダ41とYAG溶接部
49、50で固定し、LDモジュールを構成する。フラ
ンジ43は、電極35を通すための穴があけられてい
る。
【0018】また、ベース23には、LDチップ21周
辺の温度を感知するための温度計測素子26を固定して
いる。そこで、まず、LDチップ21に通電すると、発
光すると共に、ジュール熱を発生し、これを伝達したヒ
ートシンク22とベース23の温度が上昇し、ホルダ2
4、レンズ25、温度計測素子26の温度を上昇させ
る。この時、電子冷却装置31に通電し、ベース23側
を低温側にして、LDチップ21からレンズ25、温度
計測素子26を冷却する。その冷却コントロールは、温
度計測素子26の感知する温度が、例えば、25℃にな
るように電子冷却装置31に加える電流量を制御するこ
とで行う。
【0019】一方、電子冷却装置31の放熱ホルダ41
側に発生した熱量は、放熱ホルダ41に伝達され、放熱
フィン42により放熱されたり、フランジ43を介して
外部ケース45に放熱される。このようにして、一定温
度で発光したLDチップ21からの出力光は、光学調整
されて、ベース23に固定されたレンズ25により集光
される。この集光された光は、フェルール47に固定さ
れた光ファイバ46をXYZの3軸について最適に光学
調整することで、効率良く光結合される。フェルール4
7は、スリーブ48を介して、光軸(Z軸)方向は、Y
AG溶接部49で固定され、XY軸方向は、YAG溶接
部50で固定される。
【0020】以下、上記した電子冷却装置について図3
を用いて説明する。この図に示すように、電子冷却装置
31は、冷却側基板32は一部が開放されているが、略
円筒形状をしており、高温となる放熱側基板34も、冷
却側基板32より径の大きい略同心円筒形状であり、冷
却側基板32と放熱側基板34との間に電子冷却素子3
3が放射状に配置されるように挟んだ構造とする。
【0021】図4は本発明の光半導体結合器に実装され
る第2実施例を示す電子冷却装置を示す図であり、図4
(a)はその正面図、図4(b)はその側面図である。
これらの図に示すように、電子冷却装置51は、冷却側
基板52A,52B、放熱側基板54A,54B共に二
個所切れているが、略円筒形状をなしている。冷却側基
板52Aと放熱側基板54A間には電子冷却素子53A
が、冷却側基板52Bと放熱側基板54B間には電子冷
却素子53Bが放射状に配置されている。つまり、断面
でみると、図4(a)に示すように、上下同様に半円筒
形状となっている。
【0022】図5は本発明の光半導体結合器に実装され
る第3実施例を示す電子冷却装置を示す図であり、図5
(a)はその正面図、図5(b)はその側面図である。
これらの図に示すように、電子冷却装置61は、円筒形
状冷却側基板62と径が大きい同心円筒形状放熱側基板
64を有している。冷却側基板62と放熱側基板64間
には電子冷却素子63が放射状に配置されている。つま
り、断面でみると、図5(a)に示すように、二重の円
筒形状となっている。
【0023】上記のように、電子冷却装置を略円筒形状
とし、冷却側を円筒形状の内側にすることで、冷却する
部品の体積に対して、冷却が円周方向から行われるよう
になり、冷却能力・冷却効率を上げることができる。ま
た、外部環境温度の変化に対して、電子冷却装置の外部
に空いている方向が二方向のため、影響を受け難く、冷
却側の温度制御が安定する。
【0024】また、略円筒形状の電子冷却装置をLDモ
ジュールに使用することで、上記の効果が得られる。さ
らに、電子冷却装置の放熱側に、放熱ホルダを固定する
ことによって、外気との接触面積が増大し、冷却能力・
冷却効率を上げることができる。更に、放熱ホルダに放
熱フィンを加工することで、さらに放熱効果が増大す
る。電子冷却装置の冷却側の円筒形内部の冷却効率が上
昇するとともに、放熱側の放熱効果が増大することにな
り、電子冷却装置が必要とする電力を低減することがで
きる。
【0025】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【0026】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 (1)請求項1記載の発明によれば、略円筒形状を有す
る冷却側基板を略同心円筒形状を有する放熱側基板の内
側に配置するようにしたので、冷却する部品の体積に対
して、冷却が円周方向から行われ冷却能力・冷却効率を
上げることができる。
【0027】また、外部環境温度の変化に対して、電子
冷却装置の外部に空いている方向が、二方向であるた
め、影響を受け難く、冷却側の温度制御が安定する。 (2)請求項2記載の発明によれば、前記冷却側基板と
放熱側基板の円筒形状部の少なくとも1個所を開放する
ようにしたので、内部に実装される光半導体モジュール
の側面からの透視ができ、点検を容易にすることができ
る。
【0028】(3)請求項3記載の発明によれば、前記
電子冷却装置と熱交換する光半導体モジュールのベース
を円筒形状として前記冷却側基板と接触させるようにし
たので、より一層の冷却効率及び冷却能力の向上を図る
ことができる。 (4)請求項4記載の発明によれば、前記電子冷却装置
の放熱側基板と熱交換するケースに放熱フィンを取り付
けるようにしたので、外気との接触面積が増大する。従
って、より一層の冷却効率及び冷却能力の向上を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す光半導体結合器の断面図
である。
【図2】本発明の実施例を示す光半導体結合器の外観図
である。
【図3】本発明の光半導体結合器に実装される第1実施
例を示す電子冷却装置を示す図である。
【図4】本発明の光半導体結合器に実装される第2実施
例を示す電子冷却装置を示す図である。
【図5】本発明の光半導体結合器に実装される第3実施
例を示す電子冷却装置を示す図である。
【図6】従来の電子冷却装置を使用した光半導体結合器
の断面図である。
【図7】従来の電子冷却装置を示す構成図である。
【符号の説明】
21 LDチップ 22 ヒートシンク 23 ベース 24 ホルダ 25 レンズ 26 温度計測素子 31,51,61 電子冷却装置 32,52A,52B 冷却側基板 33,53A,53B,63 電子冷却素子 34,54A,54B 放熱側基板 35 電極 41 放熱ホルダ 42 放熱フィン 43 フランジ 44 ネジ 45 外部ケース 46 光ファイバ 47 フェールール 48 スリーブ 49,50 YAG溶接部 62 円筒形状冷却側基板 64 円筒形状放熱側基板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)略円筒形状を有する冷却側基板と、
    該冷却側基板より径が大きく略同心円筒形状を有する放
    熱側基板と、前記冷却側基板と放熱側基板間に放射状に
    挟着される電子冷却素子とを備える電子冷却装置と、
    (b)該電子冷却装置の冷却側基板内部に搭載される光
    半導体モジュールとを具備することを特徴とする光半導
    体結合器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光半導体結合器におい
    て、前記冷却側基板と放熱側基板の円筒形状部の少なく
    とも1個所を開放したことを特徴とする光半導体結合
    器。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の光半導体結合器に
    おいて、前記電子冷却装置と熱交換する光半導体モジュ
    ールのベースを円筒形状として前記冷却側基板と接触さ
    せることを特徴とする光半導体結合器。
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の光半導体結合
    器において、前記電子冷却装置の放熱側基板と熱交換す
    るホルダに放熱フィンを取り付けたことを特徴とする光
    半導体結合器。
JP17453895A 1995-07-11 1995-07-11 光半導体結合器 Pending JPH0927655A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004296877A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Olympus Corp 半導体レーザ装置
US7342257B2 (en) 2003-01-31 2008-03-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical transmitter

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7342257B2 (en) 2003-01-31 2008-03-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical transmitter
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Effective date: 20001205