JPH10270748A - 光学装置 - Google Patents

光学装置

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JPH10270748A
JPH10270748A JP6862797A JP6862797A JPH10270748A JP H10270748 A JPH10270748 A JP H10270748A JP 6862797 A JP6862797 A JP 6862797A JP 6862797 A JP6862797 A JP 6862797A JP H10270748 A JPH10270748 A JP H10270748A
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JP
Japan
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semiconductor laser
optical
microstrip line
wiring
optical device
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JP6862797A
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Kiyotsugu Tanaka
清嗣 田中
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波信号を扱えることができるようにする
ことにより、高密度の光学記録媒体用の高出力半導体レ
ーザや光通信等に用いて好適な光学装置を提供する。 【解決手段】 発光素子LDへの高周波信号の伝送線
5,18が、所定の特性インピーダンスを有するマイク
ロストリップラインにより形成されて成り、終端Rでイ
ンピーダンス整合されて成る光学装置1を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光学記録媒
体の記録・再生を行う光学ピックアップ装置や光通信用
途に用いて好適な光学装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】現在、光学記録媒体の記録・再生を行う
ための光学ピックアップ装置は、量産性の高さから、パ
ッケージ内に発光素子と受光素子とをハイブリッドに配
置し受光素子上にマイクロプリズムを載置した構造の、
いわゆるレーザカプラと呼ばれる光半導体素子の割合が
増加してきている。
【0003】レーザカプラは、その高い信頼性、低コス
ト性、組立・調整工程の簡略化が図れる等の理由から、
現在CD(コンパクトディスク)及びCD−ROMの光
学ピックアップの主流になっている。
【0004】最近、このレーザカプラを、CD用途のみ
ならず、MD(ミニディスク)・MO(光磁気ディス
ク)・DVD(デジタルバーサタイルディスク又はデジ
タルビデオディスク)等の高記録密度の光学記録媒体用
途、或いは光通信用途に生かそうとする動きが盛んであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のCD用途では、
レーザカプラ内で高々数十MHzの周波数の信号を扱っ
ていれば充分であった。これに対して、上述のMD・M
O・DVD用途あるいは光通信用途においては、半導体
レーザLDのノイズ対策や使用する信号の帯域から、数
百MHz〜数GHzと1桁ないしは2桁高い周波数帯域
の信号を扱う必要がある。
【0006】即ち、CD用の光学ピックアップでは、利
得導波型の半導体レーザを用いているため、ノイズに強
い特長を有している。これに対して、MD用の光学ピッ
クアップでは、高出力を要するため、屈折率導波型等の
CD用とは異なる構造の半導体レーザにする必要があ
り、その分ノイズに対して弱くなるため、ノイズ対策が
必要となる。
【0007】そして、特に、4倍密以上の高記録密度の
光学記録媒体用途、或いは有限光学系において、50m
W程度の高出力半導体レーザの使用を考えた場合には、
再生と書き込みの出力比から、Self-Pulsation(自励パ
ルス発振)を用いたノイズ対策が使えない可能性が高
い。
【0008】このようなときには、いわゆる高周波重畳
法によるノイズ対策が必要である。高周波重畳法におい
ては、高周波重畳回路を用いて、レーザ出力の変調を行
うことにより、レーザ出力がノイズや外乱に強くなる。
【0009】また、光通信用途、例えばプラスチック光
ファイバによるデータリンクシステムにおいては、必然
的に数百MHzの信号の送受信が要求される。
【0010】上述のように、高周波重畳法によりノイズ
対策を行うときや、高周波信号の送受信を行う場合にお
いて、現在のレーザカプラパッケージや回路基板では、
高周波信号の使用について考慮がなされていないため、
高周波信号の配線中の反射が大きくなってしまう。
【0011】従って、高周波重畳法において、半導体レ
ーザの出力への充分な重畳がかからない、或いは光通信
等において受信信号が劣化してしまう等の不具合が生じ
る。例えば重畳が矩形にはならず、なまった信号とな
り、正しい出力変調が行えないことがある。
【0012】また、一般的に高周波の伝送には、同軸ケ
ーブルが用いられているが、同軸ケーブルは回路基板上
では使用することができない。
【0013】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、反射や劣化を生じないで高周波信号を扱えるこ
とができるようにすることにより、高密度の光学記録媒
体用の高出力半導体レーザや光通信等に用いて好適な光
学装置を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の光学装置は、発
光素子への高周波信号の伝送線が、所定の特性インピー
ダンスを有するマイクロストリップラインにより形成さ
れて成り、終端でインピーダンス整合されて成る構成で
ある。
【0015】上述の本発明の構成によれば、発光素子へ
の高周波信号の伝送線が、所定の特性インピーダンスを
有するマイクロストリップラインにより形成されて成る
ことにより、伝送線の途中での高周波信号の反射を防止
することができる。また、終端でインピーダンス整合さ
れていることにより、終端における高周波信号の反射も
防止することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明は、発光素子への高周波信
号の伝送線が、所定の特性インピーダンスを有するマイ
クロストリップラインにより形成されて成り、終端でイ
ンピーダンス整合されて成る光学装置である。
【0017】また本発明は、上記光学装置において、発
光素子と一体化して形成された受光素子と、マイクロプ
リズム手段とを有し、マイクロプリズム手段が受光素子
上に載置されて成る構成である。
【0018】また本発明は、上記光学装置において、所
定の特性インピーダンスを有するマイクロストリップラ
インが、受光素子以降の伝送線にも形成された構成であ
る。
【0019】以下、図面を参照して本発明の光学装置の
実施例を説明する。図1及び図2は本発明の光学装置の
実施例、本例では光学ピックアップに適用した例を示
す。図1は全体の斜視図を示す。図2A及び図2Bは、
それぞれパッケージのレーザ光の光路に平行な面におけ
る断面図と、光路に垂直な面における断面図を示す。
【0020】この光学ピックアップ1は、基板材料に回
路の配線等を形成した回路基板2、例えばPOP(Plan
ar-Optical-Pick-up;プレーナ光ピックアップ)に用い
る回路基板(いわゆるPOP基板等)上に、半導体レー
ザLD等の光学素子を形成したパッケージ3を配置して
成る。パッケージ3上には、レーザ光の光路の向きを変
えるためのミラー6が配置されている。
【0021】そして、本例においては、内部の光学素子
からパッケージ3の側面に引き出した側面電極7に接続
された配線4の内、発光素子即ち半導体レーザLDへの
伝送線を、ある特定の特性インピーダンスのマイクロス
トリップライン5とする。この半導体レーザLDへの伝
送線5は、後述するように重畳を行うための高周波が通
る配線である。各配線4及びマイクロストリップライン
5と、側面電極7とは、はんだ8により電気的に接続さ
れている。
【0022】このマイクロストリップライン5は、回路
基板2の裏面の金属層と、回路基板2の表面の配線5と
によって形成した伝送線路で、配線5の幅Wと回路基板
2の厚みHとを設定することにより、所定のインピーダ
ンスZの線とすることができるものである。
【0023】本例ではマイクロストリップライン5の特
性インピーダンスは、マイクロストリップライン5の幅
Wや厚さで決定されると共に、回路基板2が例えばガラ
スエポキシ樹脂を用いている場合には、ガラスエポキシ
樹脂の誘電率及び厚さで決定される。尚、回路基板2の
裏面には、図示しないが例えば鉄等の金属層を形成し、
この金属層はグランド電位GNDとする。この金属層
は、上述のマイクロストリップライン5を構成する回路
基板2裏面の金属層ともなるものである。
【0024】そして、図2A及び図2Bに示すように、
パッケージ3の内部には、2つのフォトダイオードPD
1 ,PD2 が作り込まれたフォトダイオードIC(PD
IC)9上に、マイクロプリズム10及び半導体レーザ
LDが取り付けられたブロック11が配置されており、
マイクロプリズム10はフォトダイオードPD上を覆っ
ている。これらの部品9,10,11,LDにより、レ
ーザカプラ15が構成される。
【0025】PDIC12は、パッケージ3の内部の底
面に形成された、グランド電位GNDとされるグランド
メタル12上に載置される。パッケージ3の上部には、
封止カバー13が封止材14によって取り付けられてい
る。
【0026】そして、PDIC12、ブロック11、半
導体レーザLDからは、それぞれ半導体レーザLDやフ
ォトダイオードPDの端子からワイヤ17が伸びて、パ
ッケージ3の段差部に設けたパッドPに接続している。
このパッドPは、パッケージ3の段差部の平面に形成さ
れ、前述の側面電極7に接続される配線金属層16上に
設けられている。
【0027】本例においては、この配線金属層16の
内、半導体レーザLDへの伝送線、即ち半導体レーザL
Dのアノードへの配線、図2においてはブロック11に
接続される線を、マイクロストリップライン18とす
る。このマイクロストリップライン18は、図1に示し
た側面電極7を通じて、回路基板2のマイクロストリッ
プライン5に接続される。ここで、マイクロストリップ
ライン18は、その特性インピーダンスが回路基板上の
マイクロストリップライン5と等しくなるように設計さ
れ、インピーダンス整合が取られる。
【0028】そして、この光学ピックアップ1におい
て、図3Aに示すように、半導体レーザLDのノイズ低
減のために設ける高周波重畳回路19は、回路基板2上
に配置され、この高周波重畳回路19の出力から半導体
レーザLDのアノードへの伝送線がマイクロストリップ
ライン5とされる。
【0029】また、半導体レーザLDのカソード配線4
cは、例えば図3Bに示すように、グランド配線4gに
よってグランド電位GNDに落とされる前に、回路基板
2上に設けられたチップ抵抗(終端抵抗)Rによって、
終端でのインピーダンス整合がとられる。このチップ抵
抗Rは、はんだ8によりLDカソード配線4c及びグラ
ンド配線4gに接続される。
【0030】このとき例えば、特性インピーダンスZを
50Ωに選定した場合、半導体レーザLDの抵抗は約5
〜10Ω(半導体レーザLDの閾値以上)であるから、
チップ抵抗Rは約40〜45Ωとされる。尚、図3A及
び図3Bに示した構成の等価回路図を図4に示す。
【0031】上述の光学ピックアップ1によれば、半導
体レーザLDへの伝送線5,18をマイクロストリップ
ラインとし、かつ終端でチップ抵抗Rによりインピーダ
ンス整合をとることにより、配線途中及び終端でインピ
ーダンス整合がとられるため、高周波の反射を防止する
ことができる。
【0032】これにより、発光素子の出力を高周波によ
り乱れがなく正確に変調することができる。従って、高
出力の半導体レーザに対しても、そのノイズ対策を高周
波重畳法によって行って、ノイズに強いレーザとするこ
とができる。
【0033】次に、図5に本発明の光学装置の他の実施
例の概略構成図を示す。本例の光学装置、即ち光学ピッ
クアップ21では、回路基板2上にさらにサブ基板22
を配し、このサブ基板22上に図1の例と同様に2つの
フォトダイオードPD1 ,PD2 を形成したPDICが
9配置され、PDIC9上に、半導体レーザLDが取り
付けられたブロック11及び、2つのフォトダイオード
PD1 ,PD2 を覆ってマイクロプリズム10が取り付
けられて、レーザカプラ15を構成してなる。
【0034】このレーザカプラ15を覆って、封止カバ
ー24が取り付けられる。また、PDIC9からは、ワ
イヤ17を介してサブ基板22の配線25に電気的接続
がなされている。
【0035】サブ基板22は、回路基板2に形成した穴
にはめ込まれて、その継ぎ目に接着剤23を塗布して接
着している。サブ基板22の配線25と回路基板2の配
線4とは、はんだ8によって電気的に接続される。
【0036】そして、本例では、サブ基板22の配線4
及び回路基板2の配線25の内、半導体レーザLDへの
伝送線をマイクロストリップライン5により形成する。
これにより、前述の実施例と同様に、インピーダンス整
合がされて、配線5の途中での高周波の反射が発生しな
い。また、図示しないが、前述の例と同様に半導体レー
ザLDのカソード配線4cの後段に終端抵抗Rを設け、
終端での高周波の反射を防止する。
【0037】また、本発明のさらに他の実施例の斜視図
を図6に示すように、レーザカプラを構成する代わりに
ホログラム素子を用いた光学装置の場合にも、本発明を
適用することができる。この例の光学ピックアップ31
は、サブ基板32(回路基板2でもよい)上にPDIC
9を配置し、このPDIC上にミラー6、半導体レーザ
LDを取り付けたブロック11を配置している。
【0038】PDIC9には、ミラー6を挟んで両側の
位置に2つのフォトダイオードPD1 ,PD2 が作り込
まれている。また、PDIC9の端部からはワイヤ17
を介して配線4が伸びており、この配線のうち半導体レ
ーザLDへの伝送線は前述のマイクロストリップライン
5により構成する。
【0039】そして、PDIC9及びその上の光学部品
6,11,LDを覆って、封止カバー33が取り付けら
れ、この封止カバー33の上に、上面及び下面にそれぞ
れホログラム素子34及びグレーティング35を形成し
たブロック36を載置する。
【0040】図7にこの光学ピックアップ31における
光路の概略図を示すように、半導体レーザLDからの光
は、ミラー6の斜面で反射してホログラム素子34を経
由して出射される。一方、戻り光はホログラム素子34
により2つに分離され、前述の2つのフォトダイオード
PD1 及びPD2 においてそれぞれ受光される。
【0041】この場合も、PDIC9に接続された配線
4のうち、半導体レーザLDへの伝送線が、前述のマイ
クロストリップライン5により構成されていることによ
り、前述の各例と同様に、高周波の反射が発生しないの
で、レーザの高出力化を図っても高周波重畳法によりノ
イズに強いレーザ出力を得ることができる。
【0042】上述の例では、光学記録媒体の再生や記録
を行う光学ピックアップ等の光学装置に本発明を適用し
た例であったが、光通信用の送受信を行う光学装置にお
いても、同様に本発明の光学装置を適用することができ
る。その例を次に示す。
【0043】図8に示す光学装置41は、光通信用の送
受信を行うもので、前述の光学ピックアップに用いた例
と同様に、半導体レーザLDとフォトダイオードPD
と、マイクロプリズム10によってレーザカプラ15を
構成する。本例では、後述するように、回路基板42上
に形成した半導体レーザLDへの配線をマイクロストリ
ップライン44とする一方、フォトダイオードPDから
の配線もマイクロストリップライン45とする。これら
のマイクロストリップライン44,45は、それぞれワ
イヤ44を介して、半導体レーザLDを設置したブロッ
ク11とPDIC9に接続される。
【0044】そして、この光学装置41においては。半
導体レーザLDからの出射光を、光通信の送信光Lsと
して、プラスチック光ファイバー等からなる通信ケーブ
ル46を介して相手側に送り、一方相手側からの受信光
Lrをマイクロプリズム10を通じてフォトダイオード
PDで受信する。
【0045】送信側では、図9にこの場合の等価回路図
を示すように、半導体レーザLDの動作を制御するドラ
イブ回路47を設ける。本例では、このドライブ回路4
7から半導体レーザLDに向かう変調信号が通る配線を
マイクロストリップライン44とする。
【0046】また先の例と同様に、半導体レーザLDの
カソード端は、グランド電位GNDに落とす前に終端抵
抗Rを設けてインピーダンス整合される。
【0047】一方受信側では、フォトダイオードPDで
受けた信号は、例えばPDIC上で電流−電圧変換され
た後、マイクロストリップライン45を通り受信回路ブ
ロック、例えば図9においてはレシーバ48へと導かれ
る。このレシーバ48には抵抗を内蔵させ、受信側でも
終端でインピーダンス整合が取れるようにする。
【0048】このように配線中にマイクロストリップラ
イン44を設け、かつ終端でインピーダンス整合を取っ
て光学装置41を構成することにより、ドライブ回路4
7と半導体レーザLDとの間及びフォトダイオードPD
とレシーバ48の間で、高周波の反射が生じない。従っ
て、光通信に用いる高周波の信号を正確に伝達すること
ができる。このように光通信の高周波の信号を正確に伝
達できることにより、光通信において、例えばコンピュ
ータの端末を繋ぐような、いわゆるデータリンクモジュ
ールを実現することができる。
【0049】本発明の光学装置は、上述の例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその
他様々な構成が取り得る。
【0050】
【発明の効果】上述の本発明による光学装置によれば、
マイクロストリップラインを形成し、かつ終端でインピ
ーダンス整合をとることにより、配線途中及び終端での
高周波の反射を防止することができる。これにより、発
光素子の出力を高周波により乱れがなく正確に変調する
ことができ、ノイズに強くすることができる。従って本
発明により、高出力の半導体レーザに対しても、そのノ
イズ対策を高周波重畳法によって行って、ノイズに強い
レーザとすることができる。
【0051】また、本発明により、光通信において高い
周波数の信号を扱う場合にも、信号を正確に伝送するこ
とができる。従って本発明により、光通信におけるデー
タリンクモジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光学装置の実施例の概略構成図(斜視
図)である。
【図2】図1の光学装置の断面図である。A レーザ光
の光路に平行な面による断面図である。B レーザ光の
光路に垂直な面による断面図である。
【図3】A 高周波重畳回路周辺の概略構成図(側面
図)である。B チップ抵抗周辺の概略構成図(側面
図)である。
【図4】図3A及び図3Bの構成を示す等価回路図であ
る。
【図5】本発明の光学装置の他の実施例の概略構成図
(斜視図)である。
【図6】本発明の光学装置のさらに他の実施例の概略構
成図(斜視図)である。
【図7】図6の光学装置における光路を示す側面図であ
る。
【図8】本発明の光学装置のさらに別の実施例の概略構
成図(斜視図)である。
【図9】図8の光学装置の等価回路図である。
【符号の説明】
1,21,31 光学ピックアップ、2,42 回路基
板、3 パッケージ、4,25 配線、4c LDカソ
ード配線、4g グランド配線、5,18,44,45
マイクロストリップライン、6 ミラー、7 側面電
極、8 はんだ、9 フォトダイオードIC(PDI
C)、10 マイクロプリズム、11,36ブロック、
12 グランドメタル、13,24,33 封止カバ
ー、14 封止材、15 レーザカプラ、16 配線金
属層、17,43 ワイヤ、19 高周波重畳回路、2
2,32 サブ基板、23 接着剤、34 ホログラム
素子、35 グレーティング、41 光学装置、46
通信ケーブル、47 ドライブ回路、48 レシーバ、
LD 半導体レーザ、PD,PD1 ,PD2 フォトダ
イオード、P パッド、R チップ抵抗(終端抵抗)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子への高周波信号の伝送線が、所
    定の特性インピーダンスを有するマイクロストリップラ
    インにより形成されて成り、 終端でインピーダンス整合されて成ることを特徴とする
    光学装置。
  2. 【請求項2】 上記発光素子と一体化して形成された受
    光素子と、マイクロプリズム手段とを有し、上記マイク
    ロプリズム手段が上記受光素子上に載置されて成ること
    を特徴とする請求項1に記載の光学装置。
  3. 【請求項3】 上記所定の特性インピーダンスを有する
    マイクロストリップラインが、上記受光素子以降の伝送
    線にも形成されたことを特徴とする請求項2に記載の光
    学装置。
JP6862797A 1997-03-21 1997-03-21 光学装置 Pending JPH10270748A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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