JPH0983088A - 光モジュール - Google Patents
光モジュールInfo
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- JPH0983088A JPH0983088A JP7258106A JP25810695A JPH0983088A JP H0983088 A JPH0983088 A JP H0983088A JP 7258106 A JP7258106 A JP 7258106A JP 25810695 A JP25810695 A JP 25810695A JP H0983088 A JPH0983088 A JP H0983088A
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- submount
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光学系や電気系の実装精度を犠牲にすることな
く発光デバイスの温度制御を確実に行うと共に制御応答
性を向上させた光モジュールである。 【解決手段】光モジュールは、共振器方向に多電極構造
を有する半導体レーザ２を伝送路に結合させる構造を持
つ。半導体レーザ２は、ジャンクションダウンでパター
ン電極７付きののサブマウント５に搭載される。半導体
レーザ２の温度をモニタするための温度センサ３は、多
電極構造を有する温度センサ３のためのパターン電極４
が形成されたサブマウント６に搭載される。温度センサ
３は、サブマウント５に近接してヒートシンク１上に配
置されている。半導体レーザ２は、温度センサ３の指示
値をもとに冷却手段で温度制御される。
く発光デバイスの温度制御を確実に行うと共に制御応答
性を向上させた光モジュールである。 【解決手段】光モジュールは、共振器方向に多電極構造
を有する半導体レーザ２を伝送路に結合させる構造を持
つ。半導体レーザ２は、ジャンクションダウンでパター
ン電極７付きののサブマウント５に搭載される。半導体
レーザ２の温度をモニタするための温度センサ３は、多
電極構造を有する温度センサ３のためのパターン電極４
が形成されたサブマウント６に搭載される。温度センサ
３は、サブマウント５に近接してヒートシンク１上に配
置されている。半導体レーザ２は、温度センサ３の指示
値をもとに冷却手段で温度制御される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信および光情
報処理等に用いられる半導体レーザ等を実装した光モジ
ュール、その実装方法に関する。
報処理等に用いられる半導体レーザ等を実装した光モジ
ュール、その実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８および図９は従来（たとえば、特開
平５−３１５６９６）の半導体レーザ（以下ＬＤともい
う）の光モジュールの概念図である。図８は光モジュー
ルの全体図であり、図９はヒートシンク部分の平面図で
ある。実装工程は、通常、以下のようになっている。 （１）フォトディテクタ１０９をサブキャリア（ヒート
シンク）１０１にマウントする。 （２）ＬＤチップ１０２をサブマウント１０５に融着す
る。 （３）サーミスタ１０３をサプキャリア（ヒートシン
ク）１０１にマウントする。 （４）（２）のサブマウント１０５を（３）のサブキャ
リア１０１に融着する。 （５）ＬＤ１０２、ＰＤ１０９およびサーミスタ１０３
をリード１１８にワイヤボンディングする。 （６）レンズ系（第１レンズ（ボールレンズ）１１０、
第２レンズ（ロッドレンズ）１１４、光ファイバ１１
６）を実装する。 （７）光学系の軸調整をする。 （８）パッケージカバー１１３を被せてパッケージ封止
する。
平５−３１５６９６）の半導体レーザ（以下ＬＤともい
う）の光モジュールの概念図である。図８は光モジュー
ルの全体図であり、図９はヒートシンク部分の平面図で
ある。実装工程は、通常、以下のようになっている。 （１）フォトディテクタ１０９をサブキャリア（ヒート
シンク）１０１にマウントする。 （２）ＬＤチップ１０２をサブマウント１０５に融着す
る。 （３）サーミスタ１０３をサプキャリア（ヒートシン
ク）１０１にマウントする。 （４）（２）のサブマウント１０５を（３）のサブキャ
リア１０１に融着する。 （５）ＬＤ１０２、ＰＤ１０９およびサーミスタ１０３
をリード１１８にワイヤボンディングする。 （６）レンズ系（第１レンズ（ボールレンズ）１１０、
第２レンズ（ロッドレンズ）１１４、光ファイバ１１
６）を実装する。 （７）光学系の軸調整をする。 （８）パッケージカバー１１３を被せてパッケージ封止
する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
は以下の欠点を有している。温度センサ１０３はＬＤ１
０２のできるだけ近傍に配置することが望ましい。しか
し、温度センサ１０３のボンディングワイヤ１０３ａ
が、他の工程、特にＬＤ１０２のワイヤボンディング工
程やレンズ実装およびその光軸調整工程の作業性に悪影
響を与えるため、温度センサ１０３はＬＤチップ１０２
から比較的離れた位置に設置されることが多い。これ
は、２レンズ系等、光学系が複雑な光モジュールに顕著
であり、このことがレーザチップ１０２の正確な温度制
御を妨げていた。この温度制御の不安定性は、温度変化
に敏感なＬＤや温度分布が広いＬＤ（多電極ＬＤあるい
はＬＤアレイ等）に顕著である。つまり、この種のＬＤ
では、光学実装と温度制御を高い精度で両立することは
困難であった。
は以下の欠点を有している。温度センサ１０３はＬＤ１
０２のできるだけ近傍に配置することが望ましい。しか
し、温度センサ１０３のボンディングワイヤ１０３ａ
が、他の工程、特にＬＤ１０２のワイヤボンディング工
程やレンズ実装およびその光軸調整工程の作業性に悪影
響を与えるため、温度センサ１０３はＬＤチップ１０２
から比較的離れた位置に設置されることが多い。これ
は、２レンズ系等、光学系が複雑な光モジュールに顕著
であり、このことがレーザチップ１０２の正確な温度制
御を妨げていた。この温度制御の不安定性は、温度変化
に敏感なＬＤや温度分布が広いＬＤ（多電極ＬＤあるい
はＬＤアレイ等）に顕著である。つまり、この種のＬＤ
では、光学実装と温度制御を高い精度で両立することは
困難であった。
【０００４】特に、図７に示すような、屈折率の温度変
化を利用した多電極波長可変ＬＤ（たとえばＩＥＥＥ
Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ， ５（１９９３）ｐ．６０８参照）の実装方法と
しては不適である。これについて詳しく説明する。図７
において、１９は利得領域、２０は位相制御領域、２１
は波長制御（ＤＢＲ）領域である。ＤＢＲ領域２１と位
相制御領域２０の表面には、厚さ１００ｎｍのＳｉＮx
膜（絶縁膜）３３を介して厚さ１２０ｎｍのＰｔ電極３
０、２９が導波路上にストライプ状に形成されている。
活性層２５を持つ活性領域１９上の電極２８からはキャ
リアが注入され利得を得るが、位相制御領域２０および
ＤＢＲ領域３０ではＳｉＮx膜３３が高抵抗層となって
いてジュール熱を発生し、直下の導波路の温度が上昇
し、上昇温度差に応じてそこの屈折率は低下する。位相
制御領域２０では光学長（位相）を変化させ、グレーテ
ィング３２の形成されたＤＢＲ領域３０ではブラッグ波
長を変化させることで発振波長を可変するメカニズムに
なっている。尚、図７において、２２は基板、２３は第
１クラッド層、２４は光ガイド層、２６は第２クラッド
層、３１は共通電極である第４電極、３４はコーティン
グ膜である。
化を利用した多電極波長可変ＬＤ（たとえばＩＥＥＥ
Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ， ５（１９９３）ｐ．６０８参照）の実装方法と
しては不適である。これについて詳しく説明する。図７
において、１９は利得領域、２０は位相制御領域、２１
は波長制御（ＤＢＲ）領域である。ＤＢＲ領域２１と位
相制御領域２０の表面には、厚さ１００ｎｍのＳｉＮx
膜（絶縁膜）３３を介して厚さ１２０ｎｍのＰｔ電極３
０、２９が導波路上にストライプ状に形成されている。
活性層２５を持つ活性領域１９上の電極２８からはキャ
リアが注入され利得を得るが、位相制御領域２０および
ＤＢＲ領域３０ではＳｉＮx膜３３が高抵抗層となって
いてジュール熱を発生し、直下の導波路の温度が上昇
し、上昇温度差に応じてそこの屈折率は低下する。位相
制御領域２０では光学長（位相）を変化させ、グレーテ
ィング３２の形成されたＤＢＲ領域３０ではブラッグ波
長を変化させることで発振波長を可変するメカニズムに
なっている。尚、図７において、２２は基板、２３は第
１クラッド層、２４は光ガイド層、２６は第２クラッド
層、３１は共通電極である第４電極、３４はコーティン
グ膜である。
【０００５】このＬＤを通常のジャンクションアップで
サブマウントに融着して、前述の通常の実装方法でモジ
ュール化した場合、定常状態では、ほは安定した波長で
ＣＷ動作を実現できるが、光出力変化と波長変化を伴っ
て他の安定状態に遷移するとき、ｍｓｅｃ（ミリ秒）オ
ーダの安定時間を必要とした。この原因は、ジャンクシ
ョンアップでマウントしているために熱抵抗が大きいこ
と及びＬＤの温度モニタの精度が悪いことによる。今後
において主流となる高密度波長多重伝送システムでは、
送信部を構成するＬＤの波長可変速度がシステムの高速
化に大きな影響を与えるため、これまでの実装方法は、
屈折率の温度変化を利用した多電極波長可変ＬＤにとっ
て大きな問題となっていた。
サブマウントに融着して、前述の通常の実装方法でモジ
ュール化した場合、定常状態では、ほは安定した波長で
ＣＷ動作を実現できるが、光出力変化と波長変化を伴っ
て他の安定状態に遷移するとき、ｍｓｅｃ（ミリ秒）オ
ーダの安定時間を必要とした。この原因は、ジャンクシ
ョンアップでマウントしているために熱抵抗が大きいこ
と及びＬＤの温度モニタの精度が悪いことによる。今後
において主流となる高密度波長多重伝送システムでは、
送信部を構成するＬＤの波長可変速度がシステムの高速
化に大きな影響を与えるため、これまでの実装方法は、
屈折率の温度変化を利用した多電極波長可変ＬＤにとっ
て大きな問題となっていた。
【０００６】従って、本発明の第１の目的は、これまで
の温度変化を利用した波長可変ＬＤの構造を変更するこ
となく、また光学系や電気系の実装精度を犠牲にするこ
となく波長可変半導体レーザの温度制御を確実に行うと
共に波長可変応答性を飛躍的に向上させた光モジュール
を提供することにある。
の温度変化を利用した波長可変ＬＤの構造を変更するこ
となく、また光学系や電気系の実装精度を犠牲にするこ
となく波長可変半導体レーザの温度制御を確実に行うと
共に波長可変応答性を飛躍的に向上させた光モジュール
を提供することにある。
【０００７】本発明の第２の目的は、温度変化を利用し
た波長可変ＬＤの高機能化を図った光モジュールを提供
することにある。
た波長可変ＬＤの高機能化を図った光モジュールを提供
することにある。
【０００８】本発明の第３の目的は、温度変化に特に敏
感な材料系であるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の半導体レ
ーザについて光学系や電気系の実装精度を犠牲にするこ
となく温度制御を確実に行えるように構成された光モジ
ュールを提供することにある。
感な材料系であるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の半導体レ
ーザについて光学系や電気系の実装精度を犠牲にするこ
となく温度制御を確実に行えるように構成された光モジ
ュールを提供することにある。
【０００９】本発明の第４の目的は、この様な光モジュ
ールに用いられる半導体レーザ用サブマウントを提供す
ることにある。
ールに用いられる半導体レーザ用サブマウントを提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の目的を実現するた
めの本発明の光モジュールは、共振器方向に多電極構造
を有する半導体レーザ等の発光デバイスを光ファイバ等
の伝送路に結合させるための手段と、該発光デバイスの
光出力を制御する手段と、該発光デバイスの動作温度を
制御する手段からなる光モジュールであって、前記半導
体レーザの多電極の少なくとも一つの電極中に加熱抵抗
部が作りつけられ、前記発光デバイスの動作温度を制御
する手段が、該半導体レーザをジャンクションダウンで
搭載する第１の熱抵抗部材からなり、その表面に、該半
導体レーザの多電極用のパターン電極が配置された第１
のサブマウントと、半導体レーザの温度をモニタするた
めの温度センサと、前記第１のサブマウントと同等以上
の熱伝導性を有する第２の熱抵抗部材からなり、その表
面に、多電極構造を有する該温度センサのためのパター
ン電極が形成された該温度センサを搭載するための第２
のサブマウントと、該温度センサの指示値をもとに前記
半導体レーザの温度制御をする冷却手段（ペルチェ素子
など）から成り、該温度センサが前記第１のサブマウン
トに近接してヒートシンク上に配置されていることを特
徴とする。
めの本発明の光モジュールは、共振器方向に多電極構造
を有する半導体レーザ等の発光デバイスを光ファイバ等
の伝送路に結合させるための手段と、該発光デバイスの
光出力を制御する手段と、該発光デバイスの動作温度を
制御する手段からなる光モジュールであって、前記半導
体レーザの多電極の少なくとも一つの電極中に加熱抵抗
部が作りつけられ、前記発光デバイスの動作温度を制御
する手段が、該半導体レーザをジャンクションダウンで
搭載する第１の熱抵抗部材からなり、その表面に、該半
導体レーザの多電極用のパターン電極が配置された第１
のサブマウントと、半導体レーザの温度をモニタするた
めの温度センサと、前記第１のサブマウントと同等以上
の熱伝導性を有する第２の熱抵抗部材からなり、その表
面に、多電極構造を有する該温度センサのためのパター
ン電極が形成された該温度センサを搭載するための第２
のサブマウントと、該温度センサの指示値をもとに前記
半導体レーザの温度制御をする冷却手段（ペルチェ素子
など）から成り、該温度センサが前記第１のサブマウン
トに近接してヒートシンク上に配置されていることを特
徴とする。
【００１１】第２の目的を実現するための本発明の光モ
ジュールは、共振器方向に多電極構造を有する半導体レ
ーザ等の発光デバイスを光ファイバ等の伝送路に結合さ
せるための手段と、該発光デバイスの光出力を制御する
手段と、該発光デバイスの動作温度を制御する手段から
なる光モジュールであって、前記共振器方向に多電極構
造を有する半導体レーザの動作温度を制御する手段が、
該半導体レーザをジャンクションダウンで搭載する第１
の熱抵抗部材からなり、その表面に、該半導体レーザの
多電極用のパターン電極と該半導体レーザの表面の一部
を加熱するための抵抗部が配置された第１のサブマウン
トと、該半導体レーザの温度をモニタするだめの温度セ
ンサと、前記第１のサブマウントと同等以上の熱伝導性
を有する第２の熱抵抗部材からなり、その表面に、多電
極構造を有する該温度センサのためのパターン電極が形
成された該温度センサを搭載するための第２のサブマウ
ントと、該温度センサの指示値をもとに前記半導体レー
ザの温度制御をする冷却手段から成り、該温度センサが
前記第１のサブマウントに近接してヒートシンク上に配
置されていることを特徴とする光モジュール。
ジュールは、共振器方向に多電極構造を有する半導体レ
ーザ等の発光デバイスを光ファイバ等の伝送路に結合さ
せるための手段と、該発光デバイスの光出力を制御する
手段と、該発光デバイスの動作温度を制御する手段から
なる光モジュールであって、前記共振器方向に多電極構
造を有する半導体レーザの動作温度を制御する手段が、
該半導体レーザをジャンクションダウンで搭載する第１
の熱抵抗部材からなり、その表面に、該半導体レーザの
多電極用のパターン電極と該半導体レーザの表面の一部
を加熱するための抵抗部が配置された第１のサブマウン
トと、該半導体レーザの温度をモニタするだめの温度セ
ンサと、前記第１のサブマウントと同等以上の熱伝導性
を有する第２の熱抵抗部材からなり、その表面に、多電
極構造を有する該温度センサのためのパターン電極が形
成された該温度センサを搭載するための第２のサブマウ
ントと、該温度センサの指示値をもとに前記半導体レー
ザの温度制御をする冷却手段から成り、該温度センサが
前記第１のサブマウントに近接してヒートシンク上に配
置されていることを特徴とする光モジュール。
【００１２】上記構成において、次の様な態様も可能で
ある。前記温度センサは前記第１のサブマウントに近接
して前記ヒートシンク上に複数個配置され、前記冷却手
段は該複数個の温度センサの指示値の和信号と差信号を
もとに温度制御する。
ある。前記温度センサは前記第１のサブマウントに近接
して前記ヒートシンク上に複数個配置され、前記冷却手
段は該複数個の温度センサの指示値の和信号と差信号を
もとに温度制御する。
【００１３】第３の目的を実現するための本発明の光モ
ジュールは、上記構成において、前記共振器方向に多電
極構造を有する半導体レーザの主たる構成元素がＩｎＰ
であり、該半導体レーザを配置する第１のサブマウント
がＡｌＮ（窒化アルミニウム）から成り、前記温度セン
サを配置する第２のサブマウントがダイヤモンドからな
ることを特徴とする。
ジュールは、上記構成において、前記共振器方向に多電
極構造を有する半導体レーザの主たる構成元素がＩｎＰ
であり、該半導体レーザを配置する第１のサブマウント
がＡｌＮ（窒化アルミニウム）から成り、前記温度セン
サを配置する第２のサブマウントがダイヤモンドからな
ることを特徴とする。
【００１４】第４の目的を実現するための本発明の光モ
ジュールに用いられる半導体レーザ用サブマウントは、
光モジュールの共振器方向に多電極構造を有する半導体
レーザを搭載する為のサブマウントであって、該半導体
レーザをジャンクションダウンで搭載する第１の熱抵抗
部材からなり、その表面に、該半導体レーザの多電極用
のパターン電極と該半導体レーザの表面の一部を加熱す
るための抵抗部が配置されたことを特徴とする。
ジュールに用いられる半導体レーザ用サブマウントは、
光モジュールの共振器方向に多電極構造を有する半導体
レーザを搭載する為のサブマウントであって、該半導体
レーザをジャンクションダウンで搭載する第１の熱抵抗
部材からなり、その表面に、該半導体レーザの多電極用
のパターン電極と該半導体レーザの表面の一部を加熱す
るための抵抗部が配置されたことを特徴とする。
【００１５】共振器方向に時間的に温度分布が大きい多
電極構造のＬＤでも、ジャンクションダウンでサブマウ
ントに融着することでジャンクションアップよりも早く
熱平衡に達することができる。ＬＤ用およびサーミスタ
用サブマウントそれぞれの上に、パターン化された電極
を予め設置しておくことで、レンズ実装やワイヤボンデ
ィング工程に影響を与えることなく、温度センサを配置
することができ、高精度に温度モニタおよび制御ができ
る。加熱抵抗層をＬＤ側ではなく、該ＬＤ用サブマウン
ト上に作りつけることで同様な効果を持たせることがで
きる。温度変化に敏感なＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＬ
Ｄでは、ＬＤ用のサブマウント材には熱膨張率の近いも
の、サーミスタ用のサブマウント材には熱抵抗の小さい
ものを選ぶことが効果的である。
電極構造のＬＤでも、ジャンクションダウンでサブマウ
ントに融着することでジャンクションアップよりも早く
熱平衡に達することができる。ＬＤ用およびサーミスタ
用サブマウントそれぞれの上に、パターン化された電極
を予め設置しておくことで、レンズ実装やワイヤボンデ
ィング工程に影響を与えることなく、温度センサを配置
することができ、高精度に温度モニタおよび制御ができ
る。加熱抵抗層をＬＤ側ではなく、該ＬＤ用サブマウン
ト上に作りつけることで同様な効果を持たせることがで
きる。温度変化に敏感なＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＬ
Ｄでは、ＬＤ用のサブマウント材には熱膨張率の近いも
の、サーミスタ用のサブマウント材には熱抵抗の小さい
ものを選ぶことが効果的である。
【００１６】
【発明の実施の形態】第１実施例 図７に示す導波路加熱型波長可変ＤＢＲレーザを用いた
実装法について説明する。図３は本発明の光モジュール
全体図であり、図２はヒートシンク（ステム）１の平面
図、図１はヒートシンク部１における図２と直交方向の
断面模式図（２つあるサーミスタのうち１つのみ現れて
いる）、図４は図２のサブマウント５、６がある部分の
拡大図（電極２８、２９、３０は向こう側にあって見え
ないが、その位置を点線で示す）である。
実装法について説明する。図３は本発明の光モジュール
全体図であり、図２はヒートシンク（ステム）１の平面
図、図１はヒートシンク部１における図２と直交方向の
断面模式図（２つあるサーミスタのうち１つのみ現れて
いる）、図４は図２のサブマウント５、６がある部分の
拡大図（電極２８、２９、３０は向こう側にあって見え
ないが、その位置を点線で示す）である。
【００１７】以下実装工程について説明する。図１にお
いて、５はＬＤ２のためのサブマウントであり、６はサ
ーミスタ３のためのサブマウントである。また、ＬＤ用
と２個のサーミスタ用のサブマウント５、６の材質すべ
てにダイヤモンドを用いたが、すべて同じ材質である必
要はない。表面にはそれぞれＬＤ用パターン電極７およ
びサーミスタ用パターン電極４を予め形成してある。こ
の点が本実施例の最も特徴的な部分である。本実施例で
は、電極は材質としてＡｎ／Ｓｎを用い、図４に示すよ
うに、ＬＤ２については３端子２８、２９、３０（共通
電極を含めると４電極）とし、サーミスタ３については
４端子法による抵抗値測定がしやすいように６端子をリ
ードワイヤ１８の近くに用意したが、最低２端子あれば
よい。導波路加熱型波長可変ＤＢＲレーザ２はＬＤ用サ
ブマウント５に図５の様にジャンクションダウンでマウ
ントした。第１電極２８は利得領域１９にキャリアを注
入するためのものであるのに対し、第２電極２９および
第３電極３０はそれぞれ位相調整領域２０およびＤＢＲ
領域２１を加熱するためのものであり、発熱量は利得領
域１９の数倍に達する。したがって、従来のように温度
センサをＬＤから離れて設置した場合、ＬＤの最適な温
度制御は極めて困難である。
いて、５はＬＤ２のためのサブマウントであり、６はサ
ーミスタ３のためのサブマウントである。また、ＬＤ用
と２個のサーミスタ用のサブマウント５、６の材質すべ
てにダイヤモンドを用いたが、すべて同じ材質である必
要はない。表面にはそれぞれＬＤ用パターン電極７およ
びサーミスタ用パターン電極４を予め形成してある。こ
の点が本実施例の最も特徴的な部分である。本実施例で
は、電極は材質としてＡｎ／Ｓｎを用い、図４に示すよ
うに、ＬＤ２については３端子２８、２９、３０（共通
電極を含めると４電極）とし、サーミスタ３については
４端子法による抵抗値測定がしやすいように６端子をリ
ードワイヤ１８の近くに用意したが、最低２端子あれば
よい。導波路加熱型波長可変ＤＢＲレーザ２はＬＤ用サ
ブマウント５に図５の様にジャンクションダウンでマウ
ントした。第１電極２８は利得領域１９にキャリアを注
入するためのものであるのに対し、第２電極２９および
第３電極３０はそれぞれ位相調整領域２０およびＤＢＲ
領域２１を加熱するためのものであり、発熱量は利得領
域１９の数倍に達する。したがって、従来のように温度
センサをＬＤから離れて設置した場合、ＬＤの最適な温
度制御は極めて困難である。
【００１８】サーミスタ３はサーミスタ用サプマウント
６にマウントする。これらのサブマウント５、６をヒー
トシンク（ステム）１上に融着する。本実施例では、金
８でメタライズされた銅製のヒートシンク（ステム）１
（すでにＰＤ９はマウントされているものとする。ＰＤ
９は、ＬＤ２に反射光が悪影響を与えない様に、光軸に
対して斜めに形成されたヒートシンク１の部分に図２に
示すようにマウントされている）上に、２個のサーミス
タ用サプマウント６を、１つはＬＤ前部に、他方はＬＤ
後部に配置した場合について示した（図４参照）。ＬＤ
前部に配置したサーミスタ３は、ＬＤ２の利得領域１９
（第１電極２８がある）の温度を、後部に配置したサー
ミスタ３は、ＤＢＲ領域２１（第３電極３０がある）の
温度変化をモニタするためである。
６にマウントする。これらのサブマウント５、６をヒー
トシンク（ステム）１上に融着する。本実施例では、金
８でメタライズされた銅製のヒートシンク（ステム）１
（すでにＰＤ９はマウントされているものとする。ＰＤ
９は、ＬＤ２に反射光が悪影響を与えない様に、光軸に
対して斜めに形成されたヒートシンク１の部分に図２に
示すようにマウントされている）上に、２個のサーミス
タ用サプマウント６を、１つはＬＤ前部に、他方はＬＤ
後部に配置した場合について示した（図４参照）。ＬＤ
前部に配置したサーミスタ３は、ＬＤ２の利得領域１９
（第１電極２８がある）の温度を、後部に配置したサー
ミスタ３は、ＤＢＲ領域２１（第３電極３０がある）の
温度変化をモニタするためである。
【００１９】このあと、ＬＤ２およびサーミスタ３の各
端子をヒートシンク１の対応する端子にワイヤボンディ
ングするか、ヒートシンク１上のプリント基板（表示な
し）で配線する。このあと、電子冷却素子１２を取付
け、第１レンズ１０をレンズホルダ１１を介してヒート
シンク１に固定したあと軸調整を行なう。軸調整後、第
２レンズ１４、第２レンズカバー１５とともにパッケー
ジ１３をかぶせ、最終調整を行ったあとＮ2あるいはＦ
等の不活性ガスで封止する。１６、１７は夫々光ファイ
バ、フェルールである。
端子をヒートシンク１の対応する端子にワイヤボンディ
ングするか、ヒートシンク１上のプリント基板（表示な
し）で配線する。このあと、電子冷却素子１２を取付
け、第１レンズ１０をレンズホルダ１１を介してヒート
シンク１に固定したあと軸調整を行なう。軸調整後、第
２レンズ１４、第２レンズカバー１５とともにパッケー
ジ１３をかぶせ、最終調整を行ったあとＮ2あるいはＦ
等の不活性ガスで封止する。１６、１７は夫々光ファイ
バ、フェルールである。
【００２０】従来はＬＤに近接してサーミスタを配置す
ると、サーミスタから直接ワイヤボンデイングしていた
ためにワイヤがその後のレンズ系の実装を妨げていた。
従つて、レンズ実装工程を優先させ、サーミスタはレン
ズ実装工程に影響ない場所、すなわち比較的離れた場所
に設置せざるを得なかった。これに対し、本発明ではボ
ンディングパッドをパターン電極４としてはじめからレ
ンズ実装工程に影響を与えない位置に設けたことで、サ
ーミスタ３もＬＤ２に近接して配置できるようになっ
た。
ると、サーミスタから直接ワイヤボンデイングしていた
ためにワイヤがその後のレンズ系の実装を妨げていた。
従つて、レンズ実装工程を優先させ、サーミスタはレン
ズ実装工程に影響ない場所、すなわち比較的離れた場所
に設置せざるを得なかった。これに対し、本発明ではボ
ンディングパッドをパターン電極４としてはじめからレ
ンズ実装工程に影響を与えない位置に設けたことで、サ
ーミスタ３もＬＤ２に近接して配置できるようになっ
た。
【００２１】また、ＬＤ２に近接して２個のサーミスタ
３を図４に示すようにつけたことで、両者の和信号と差
信号から、サーミスタが１つの場合よりも、より時間応
答の早い温度制御が可能である。たとえば、２個のサー
ミスタ３の信号が異なるとき、和信号と差信号を同時に
最適化可能なＰＩＤパラメータをＰＩＤ制御系でオート
チューニング等で再設定し、ベルチェ素子１２を制御す
ることで応答速度の速い温度制御が可能である。サーミ
スタが１個の場合には、温度分布があっても予め設定さ
れた１組のＰＩＤパラメータで制御するので応答時間を
最短にするのは困難である。
３を図４に示すようにつけたことで、両者の和信号と差
信号から、サーミスタが１つの場合よりも、より時間応
答の早い温度制御が可能である。たとえば、２個のサー
ミスタ３の信号が異なるとき、和信号と差信号を同時に
最適化可能なＰＩＤパラメータをＰＩＤ制御系でオート
チューニング等で再設定し、ベルチェ素子１２を制御す
ることで応答速度の速い温度制御が可能である。サーミ
スタが１個の場合には、温度分布があっても予め設定さ
れた１組のＰＩＤパラメータで制御するので応答時間を
最短にするのは困難である。
【００２２】このように完成された光モジュールでは、
上記構成で動作温度が好適に制御されたＬＤ２が光出力
制御手段により発振され、発振光は、第１、第２レンズ
１０、１４を経て光ファイバ１６に結合され伝送され
る。
上記構成で動作温度が好適に制御されたＬＤ２が光出力
制御手段により発振され、発振光は、第１、第２レンズ
１０、１４を経て光ファイバ１６に結合され伝送され
る。
【００２３】第２実施例 図６は第２実施例を説明する模式図である。図６におい
て、ＬＤ２は絶縁膜３３がない。すなわち、通常のキャ
リア注入型の波長可変レーザである。本実施例は、この
半導体レーザを本発明に適用して導波路加熱型ＬＤとし
て動作させるものである。図６において、ＬＤ側に加熱
抵抗部がない代わりに、ＬＤ用サブマウント５上のパタ
ーン電極７のうち、加熱する領域、たとえば位相制御領
域２９用及びＤＢＲ領域３０用パターン電極７に、絶縁
膜３３たとえばＳｉＮx膜（厚さ１００ｎｍ）を電極間
に挿入する。このことで、高抵抗層を形成するため、こ
れらに密着する導波路部分が加熱される。また、近接し
て２個のサーミスタ３をつけたことで、両者の和信号と
差信号から、サーミスタが１つの場合よりも、より時間
応答の早い温度制御が可能である。これは第１実施例と
同じである。
て、ＬＤ２は絶縁膜３３がない。すなわち、通常のキャ
リア注入型の波長可変レーザである。本実施例は、この
半導体レーザを本発明に適用して導波路加熱型ＬＤとし
て動作させるものである。図６において、ＬＤ側に加熱
抵抗部がない代わりに、ＬＤ用サブマウント５上のパタ
ーン電極７のうち、加熱する領域、たとえば位相制御領
域２９用及びＤＢＲ領域３０用パターン電極７に、絶縁
膜３３たとえばＳｉＮx膜（厚さ１００ｎｍ）を電極間
に挿入する。このことで、高抵抗層を形成するため、こ
れらに密着する導波路部分が加熱される。また、近接し
て２個のサーミスタ３をつけたことで、両者の和信号と
差信号から、サーミスタが１つの場合よりも、より時間
応答の早い温度制御が可能である。これは第１実施例と
同じである。
【００２４】本実施例の長所は以下の通りである。 （１）ＬＤ構造と独立に加熱抵抗部３３を設けるため
に、ＬＤ特性に応じた抵抗値を設定できる。 （２）ＬＤ構造と独立に加熱抵抗部３３を設けるため
に、同一のＬＤ構造で異なる波長可変特性を持たせるこ
とができる。 （３）キヤリア注入効果と温度効果の相乗効果で、より
多くの屈折率変化すなわち波長可変範囲が得られる。
に、ＬＤ特性に応じた抵抗値を設定できる。 （２）ＬＤ構造と独立に加熱抵抗部３３を設けるため
に、同一のＬＤ構造で異なる波長可変特性を持たせるこ
とができる。 （３）キヤリア注入効果と温度効果の相乗効果で、より
多くの屈折率変化すなわち波長可変範囲が得られる。
【００２５】これらの効果は、第１の実施例と同様に、
空間的に温度分布のできやすいＬＤにおいて、他の実装
工程に影響を与えることなく、正確な温度モニタおよび
温度制御ができる本発明を適用して、初めて可能になる
ことである。その他の点は第１実施例と同じである。
空間的に温度分布のできやすいＬＤにおいて、他の実装
工程に影響を与えることなく、正確な温度モニタおよび
温度制御ができる本発明を適用して、初めて可能になる
ことである。その他の点は第１実施例と同じである。
【００２６】以上、第１および第２実施例では、抵抗加
熱型分布ブラッグ反射型波長可変ＬＤについて述べてき
たが、他の抵抗加熱型ＬＤ、たとえば、抵抗加熱型分布
帰還型波長可変ＬＤや面発光型ＬＤについても同様に本
発明は適用できる。
熱型分布ブラッグ反射型波長可変ＬＤについて述べてき
たが、他の抵抗加熱型ＬＤ、たとえば、抵抗加熱型分布
帰還型波長可変ＬＤや面発光型ＬＤについても同様に本
発明は適用できる。
【００２７】第３実施例 ＬＤ２を構成する主たる材料が、ＩｎＧａＡｓＰないし
はＩｎＰの場合について具体的に述べる。ＩｎＧａＡｓ
Ｐ系のＬＤは温度変化によって光出力等の不安定性が大
きく、サブマウント５、６の材質の選択は重要である。
ＬＤ２とサーミスタ３の間の熱抵抗をできるだけ小さく
する必要があるため、サーミスタ３のサプマウント６は
ＬＤ２のサブマウント５以上に低熱抵抗の構造を選ぶと
効果的である。ＬＤ２のサブマウント５にはＡｌＮ（窒
化アルミニウム）を、サーミスタ３のサブマウント６の
材質はダイヤモンドを用いることが効果がある。
はＩｎＰの場合について具体的に述べる。ＩｎＧａＡｓ
Ｐ系のＬＤは温度変化によって光出力等の不安定性が大
きく、サブマウント５、６の材質の選択は重要である。
ＬＤ２とサーミスタ３の間の熱抵抗をできるだけ小さく
する必要があるため、サーミスタ３のサプマウント６は
ＬＤ２のサブマウント５以上に低熱抵抗の構造を選ぶと
効果的である。ＬＤ２のサブマウント５にはＡｌＮ（窒
化アルミニウム）を、サーミスタ３のサブマウント６の
材質はダイヤモンドを用いることが効果がある。
【００２８】ＡｌＮのサブキヤリア５を用いる理由は、
ＩｎＰとＡｌＮの線膨張係数は、それぞれ、４．５×１
０-6／Ｋおよび４．６×１０-6／Ｋと極めて近いため、
温度変化に対してＬＤ２に与える応力が小さいためであ
る。サーミスタ３のサブマウント６にダイヤモンドを用
いる理由は、ＡｌＮよりも熱抵抗が小さいためである。
また、近接して２個のサーミスタ３をつけたことで、両
者の和信号と差信号から、サーミスタが１つの場合より
も、より時間応答の早い温度制御が可能である。これは
第１実施例と同じである。
ＩｎＰとＡｌＮの線膨張係数は、それぞれ、４．５×１
０-6／Ｋおよび４．６×１０-6／Ｋと極めて近いため、
温度変化に対してＬＤ２に与える応力が小さいためであ
る。サーミスタ３のサブマウント６にダイヤモンドを用
いる理由は、ＡｌＮよりも熱抵抗が小さいためである。
また、近接して２個のサーミスタ３をつけたことで、両
者の和信号と差信号から、サーミスタが１つの場合より
も、より時間応答の早い温度制御が可能である。これは
第１実施例と同じである。
【００２９】実際にこの組み合わせでは、ＬＤ２をマー
ク率５０％、変調度０．８で変調した場合、レンズ系に
悪影響を与えることなくＬＤ２の温度変動は０．０１°
Ｃ以下に抑えられていることが確認できた。
ク率５０％、変調度０．８で変調した場合、レンズ系に
悪影響を与えることなくＬＤ２の温度変動は０．０１°
Ｃ以下に抑えられていることが確認できた。
【００３０】
【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。 （１）光モジュールにおいて、ＬＤチップ等の発光デバ
イスの最適な温度制御を他の実装工程を犠牲にすること
なく行える。 （２）光モジュールにおいて、抵抗加熱型多電極波長可
変ＤＢＲ、ＤＦＢ−ＬＤ等に最適な温度制御ができる。 （３）光モジュールにおいて、ＬＤチップ等の発光デバ
イスの発振波長可変時に応答速度が早くかつ安定性に優
れる温度制御ができる。
イスの最適な温度制御を他の実装工程を犠牲にすること
なく行える。 （２）光モジュールにおいて、抵抗加熱型多電極波長可
変ＤＢＲ、ＤＦＢ−ＬＤ等に最適な温度制御ができる。 （３）光モジュールにおいて、ＬＤチップ等の発光デバ
イスの発振波長可変時に応答速度が早くかつ安定性に優
れる温度制御ができる。
【図１】本発明の第１実施例を説明する部分横断面模式
図。
図。
【図２】本発明の第１実施例を説明する平面模式図。
【図３】本発明の第１実施例を説明する全体的な縦断面
模式図。
模式図。
【図４】図２の部分拡大図。
【図５】本発明の第１実施例のＬＤをジャンクションダ
ウンでマウントする方法を説明する図。
ウンでマウントする方法を説明する図。
【図６】本発明の第２実施例のＬＤをジャンクションダ
ウンでマウントする方法を説明する図。
ウンでマウントする方法を説明する図。
【図７】多電極波長可変ＬＤの例を示す縦断面図。
【図８】従来例を説明する全体的な縦断面模式図。
【図９】従来例を説明する平面模式図。
【符号の説明】 １、１０１ ヒートシンク（ステム） ２、１０２ ＬＤチップ ３、１０３ サーミスタ ４ サーミスタ用パターン電極 ５、１０５ ＬＤ用サブマウント ６ サーミスタ用サブマウント ７ ＬＤ用パターン電極 ８ アロイ電極 ９、１０９ フォトディテクタ １０、１１０ 第１レンズ（ボールレンズ） １１ 第１レンズホルダ １２ ペルチェ素子 １３、１１３ パッケージカバー １４、１１４ 第２レンズ（ロッドレンズ） １５ 第２レンズカバー １６、１１６ 光ファイバ １７ フェルール １８、１１８ リード １９ 利得領域 ２０ 位相制御領域 ２１ ＤＢＲ領域 ２２ 基板 ２３ 第１クラッド層 ２４ 光ガイド層 ２５ 活性層 ２６ 第２クラッド層 ２７ キャップ層 ２８ 第１電極 ２９ 第２電極 ３０ 第３電極 ３１ 第４電極 ３２ グレーティング ３３ 絶縁膜 ３４ コーティング膜
Claims (6)
- 【請求項１】共振器方向に多電極構造を有する半導体レ
ーザ等の発光デバイスを光ファイバ等の伝送路に結合さ
せるための手段と、該発光デバイスの光出力を制御する
手段と、該発光デバイスの動作温度を制御する手段から
なる光モジュールであって、前記半導体レーザの多電極
の少なくとも一つの電極中に加熱抵抗部が作りつけら
れ、前記発光デバイスの動作温度を制御する手段が、該
半導体レーザをジャンクションダウンで搭載する第１の
熱抵抗部材からなり、その表面に、該半導体レーザの多
電極用のパターン電極が配置された第１のサブマウント
と、半導体レーザの温度をモニターするための温度セン
サと、前記第１のサブマウントと同等以上の熱伝導性を
有する第２の熱抵抗部材からなり、その表面に、多電極
構造を有する該温度センサのためのパターン電極が形成
された該温度センサを搭載するための第２のサブマウン
トと、該温度センサの指示値をもとに前記半導体レーザ
の温度制御をする冷却手段から成り、該温度センサが前
記第１のサブマウントに近接してヒートシンク上に配置
されていることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項２】前記温度センサは前記第１のサブマウント
に近接して前記ヒートシンク上に複数個配置され、前記
冷却手段は該複数個の温度センサの指示値の和信号と差
信号をもとに温度制御することを特徴とする請求項１記
載の光モジュール。 - 【請求項３】共振器方向に多電極構造を有する半導体レ
ーザ等の発光デバイスを光ファイバ等の伝送路に結合さ
せるための手段と、該発光デバイスの光出力を制御する
手段と、該発光デバイスの動作温度を制御する手段から
なる光モジュールであって、前記共振器方向に多電極構
造を有する半導体レーザの動作温度を制御する手段が、
該半導体レーザをジャンクションダウンで搭載する第１
の熱抵抗部材からなり、その表面に、該半導体レーザの
多電極用のパターン電極と該半導体レーザの表面の一部
を加熱するための抵抗部が配置された第１のサブマウン
トと、該半導体レーザの温度をモニタするだめの温度セ
ンサと、前記第１のサブマウントと同等以上の熱伝導性
を有する第２の熱抵抗部材からなり、その表面に、多電
極構造を有する該温度センサのためのパターン電極が形
成された該温度センサを搭載するための第２のサブマウ
ントと、該温度センサの指示値をもとに前記半導体レー
ザの温度制御をする冷却手段から成り、該温度センサが
前記第１のサブマウントに近接してヒートシンク上に配
置されていることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項４】前記温度センサは前記第１のサブマウント
に近接して前記ヒートシンク上に複数個配置され、前記
冷却手段は該複数個の温度センサの指示値の和信号と差
信号をもとに温度制御することを特徴とする請求項３記
載の光モジュール。 - 【請求項５】前記共振器方向に多電極構造を有する半導
体レーザの主たる構成元素がＩｎＰであり、該半導体レ
ーザを配置する第１のサブマウントがＡｌＮ（窒化アル
ミニウム）から成り、前記温度センサを配置する第２の
サブマウントがダイヤモンドからなることを特徴とする
請求項１乃至４の何れかに記載の光モジュール。 - 【請求項６】請求項１乃至５の何れかに記載の光モジュ
ールの共振器方向に多電極構造を有する半導体レーザを
搭載する為のサブマウントであって、該半導体レーザを
ジャンクションダウンで搭載する第１の熱抵抗部材から
なり、その表面に、該半導体レーザの多電極用のパター
ン電極と該半導体レーザの表面の一部を加熱するための
抵抗部が配置されたことを特徴とするサブマウント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7258106A JPH0983088A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7258106A JPH0983088A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 光モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0983088A true JPH0983088A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17315590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7258106A Pending JPH0983088A (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0983088A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09232679A (ja) * | 1996-02-21 | 1997-09-05 | Hitachi Ltd | 半導体レーザモジュールおよび光伝送システム |
| KR100416993B1 (ko) * | 2001-07-21 | 2004-02-05 | 삼성전자주식회사 | 평면 광도파로 소자 모듈의 일체형 열전달 장치 |
| US6704337B2 (en) | 1997-09-02 | 2004-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Wavelength-variable semiconductor laser, optical integrated device utilizing the same, and production method thereof |
| US7573929B2 (en) | 2006-06-06 | 2009-08-11 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Vertical-cavity surface-emitting laser diode device |
| JP2017098569A (ja) * | 2016-12-28 | 2017-06-01 | セイコーエプソン株式会社 | 発光素子モジュールおよび原子発振器 |
-
1995
- 1995-09-11 JP JP7258106A patent/JPH0983088A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09232679A (ja) * | 1996-02-21 | 1997-09-05 | Hitachi Ltd | 半導体レーザモジュールおよび光伝送システム |
| US6704337B2 (en) | 1997-09-02 | 2004-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Wavelength-variable semiconductor laser, optical integrated device utilizing the same, and production method thereof |
| KR100416993B1 (ko) * | 2001-07-21 | 2004-02-05 | 삼성전자주식회사 | 평면 광도파로 소자 모듈의 일체형 열전달 장치 |
| US7573929B2 (en) | 2006-06-06 | 2009-08-11 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Vertical-cavity surface-emitting laser diode device |
| JP2017098569A (ja) * | 2016-12-28 | 2017-06-01 | セイコーエプソン株式会社 | 発光素子モジュールおよび原子発振器 |
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