JPH1065269A - レーザ送信機 - Google Patents
レーザ送信機Info
- Publication number
- JPH1065269A JPH1065269A JP9185565A JP18556597A JPH1065269A JP H1065269 A JPH1065269 A JP H1065269A JP 9185565 A JP9185565 A JP 9185565A JP 18556597 A JP18556597 A JP 18556597A JP H1065269 A JPH1065269 A JP H1065269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- laser
- heating
- semiconductor laser
- transmitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02453—Heating, e.g. the laser is heated for stabilisation against temperature fluctuations of the environment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
- H01S5/02216—Butterfly-type, i.e. with electrode pins extending horizontally from the housings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0225—Out-coupling of light
- H01S5/02251—Out-coupling of light using optical fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/06837—Stabilising otherwise than by an applied electric field or current, e.g. by controlling the temperature
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温度作用を受け難いレーザ送信機を提供す
る。 【解決手段】 レーザパッケージに結合され、低温極値
が発生した場合に周囲温度よりも高い温度にレーザを維
持することをできるように制御される発熱体を含むレー
ザ送信機。このレーザ送信機は関連動作温度を有する半
導体レーザ、前記半導体レーザによる伝導される変調電
流及びバイアス電流を制御するための前記半導体レーザ
に結合されたレーザ駆動回路、前記半導体レーザに熱的
に結合された発熱体、及び加熱制御回路を有する。この
加熱制御回路は、(i)レーザ送信機を取り囲む環境の周
囲温度を概ね示す温度を検知し、(ii)周囲温度を概ね示
す温度が所定の最低温度以下であることが検知された場
合にのみ、前記半導体レーザに対して熱を供給するため
に前記発熱体を駆動し、(iii)発熱体が駆動されたら、
概ね周囲温度を示す前記温度に基づき前記発熱体の加熱
を制御する。
る。 【解決手段】 レーザパッケージに結合され、低温極値
が発生した場合に周囲温度よりも高い温度にレーザを維
持することをできるように制御される発熱体を含むレー
ザ送信機。このレーザ送信機は関連動作温度を有する半
導体レーザ、前記半導体レーザによる伝導される変調電
流及びバイアス電流を制御するための前記半導体レーザ
に結合されたレーザ駆動回路、前記半導体レーザに熱的
に結合された発熱体、及び加熱制御回路を有する。この
加熱制御回路は、(i)レーザ送信機を取り囲む環境の周
囲温度を概ね示す温度を検知し、(ii)周囲温度を概ね示
す温度が所定の最低温度以下であることが検知された場
合にのみ、前記半導体レーザに対して熱を供給するため
に前記発熱体を駆動し、(iii)発熱体が駆動されたら、
概ね周囲温度を示す前記温度に基づき前記発熱体の加熱
を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光波送信機に関す
る。更に詳細には、本発明は低温度で動作する発熱体を
有する非冷却レーザ送信機に関する。
る。更に詳細には、本発明は低温度で動作する発熱体を
有する非冷却レーザ送信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、光送信機で使用される半導体
レーザは熱電クーラーと共にパッケージされている。熱
電クーラーは、レーザを一定温度に維持し、それにより
レーザの性能特性を安定化させるために、冷却モードと
加熱モードとに制御され、そのモード間で動的にＯＮ／
ＯＦＦされる。
レーザは熱電クーラーと共にパッケージされている。熱
電クーラーは、レーザを一定温度に維持し、それにより
レーザの性能特性を安定化させるために、冷却モードと
加熱モードとに制御され、そのモード間で動的にＯＮ／
ＯＦＦされる。
【０００３】しかし、最近になって、光送信機のコス
ト、サイズ、及び電力消費を低減するために、熱電クー
ラー無しでも使用できるようにするため、広い温度範囲
にわたってレーザダイオードの性能を改善する努力が続
けられている。これらの努力の結果、広い温度範囲にわ
たって比較的優れた性能を示すレーザが開発され、多く
の非冷却用途で使用されている。
ト、サイズ、及び電力消費を低減するために、熱電クー
ラー無しでも使用できるようにするため、広い温度範囲
にわたってレーザダイオードの性能を改善する努力が続
けられている。これらの努力の結果、広い温度範囲にわ
たって比較的優れた性能を示すレーザが開発され、多く
の非冷却用途で使用されている。
【０００４】このような広い温度範囲性能の改善にも拘
わらず、依然として、幾つかのレーザパラメータは温度
により大幅に変動し、このような変動を伴う多くの用途
では、既知であり、再現可能であったとしても、受け入
れ難いものである。パラメータの一つは波長であり、こ
れは、波長１．３μｍで動作する現用の多重量子井戸複
縦モードレーザの場合、約０．４〜０．４５ｎｍ／゜Cの
割合で変動する。この変動は、ＳＯＮＥＴ（同期光ネッ
トワーク）長距離到達規格を満たす広温度範囲（−４０
゜C〜＋８５゜C）を設計しようとする場合に、或る問題を
生じる。
わらず、依然として、幾つかのレーザパラメータは温度
により大幅に変動し、このような変動を伴う多くの用途
では、既知であり、再現可能であったとしても、受け入
れ難いものである。パラメータの一つは波長であり、こ
れは、波長１．３μｍで動作する現用の多重量子井戸複
縦モードレーザの場合、約０．４〜０．４５ｎｍ／゜Cの
割合で変動する。この変動は、ＳＯＮＥＴ（同期光ネッ
トワーク）長距離到達規格を満たす広温度範囲（−４０
゜C〜＋８５゜C）を設計しようとする場合に、或る問題を
生じる。
【０００５】これらの規格下では、許容された送信機波
長範囲は１２８０〜１３３５ｎｍ（すなわち、５５ｎｍ
ウインドウ）である。しかし、レーザ自体は、１２５゜C
の温度範囲内で５０〜５６．３ｎｍまで変動する。従っ
て、例えば、初期波長について選択される、２５゜Cで利
用可能な５ｎｍウインドウは決して存在しない。これは
現在、高歩留まりでは達成できない。
長範囲は１２８０〜１３３５ｎｍ（すなわち、５５ｎｍ
ウインドウ）である。しかし、レーザ自体は、１２５゜C
の温度範囲内で５０〜５６．３ｎｍまで変動する。従っ
て、例えば、初期波長について選択される、２５゜Cで利
用可能な５ｎｍウインドウは決して存在しない。これは
現在、高歩留まりでは達成できない。
【０００６】更に、５ｎｍより小さい２５゜C選択ウイン
ドウを高歩留まりで達成できたとしても、レーザ性能に
悪影響を及ぼす様々な物理現象が低温度で現れるか又は
明らかとなる。パターン依存性ターンオン遅延が低温度
で大幅に増大し、追加的なタイミングジッタが生じる。
広い温度範囲内で動作するように設計された、分布帰還
型（ＤＦＢ）レーザにおけるモード分割は低温度で増大
し、これにより、システムに対する過剰な分散ペナルテ
ィーが生じることがある。
ドウを高歩留まりで達成できたとしても、レーザ性能に
悪影響を及ぼす様々な物理現象が低温度で現れるか又は
明らかとなる。パターン依存性ターンオン遅延が低温度
で大幅に増大し、追加的なタイミングジッタが生じる。
広い温度範囲内で動作するように設計された、分布帰還
型（ＤＦＢ）レーザにおけるモード分割は低温度で増大
し、これにより、システムに対する過剰な分散ペナルテ
ィーが生じることがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、大きな波長選択ウインドウを有し、低温度作用が軽
減され、しかも、電力、サイズ及びコストによる制限を
受けず、更に、熱電冷却による温度制御に伴うようなそ
の他の従来技術の制限を受けないレーザ送信機を提供す
ることである。
は、大きな波長選択ウインドウを有し、低温度作用が軽
減され、しかも、電力、サイズ及びコストによる制限を
受けず、更に、熱電冷却による温度制御に伴うようなそ
の他の従来技術の制限を受けないレーザ送信機を提供す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】レーザパッケージに結合
され、低温極値が発生した場合に周囲温度よりも高い温
度にレーザを維持することをできるように制御される発
熱体を含むレーザ送信機を提供することにより、本発明
は前記の制限及びその他の制限を解消する。
され、低温極値が発生した場合に周囲温度よりも高い温
度にレーザを維持することをできるように制御される発
熱体を含むレーザ送信機を提供することにより、本発明
は前記の制限及びその他の制限を解消する。
【０００９】更に詳細には、本発明のレーザ送信機は関
連動作温度を有する半導体レーザ、前記半導体レーザに
よる伝導変調電流及びバイアス電流を制御するための前
記半導体レーザに結合されたレーザ駆動回路、前記半導
体レーザに熱的に結合された発熱体、及び加熱制御回路
を有する。この加熱制御回路は、(i)レーザ送信機を取
り囲む環境の周囲温度を概ね示す温度を検知し、(ii)周
囲温度を概ね示す温度が所定の最低温度以下であること
が検知された場合にのみ、前記半導体レーザに対して熱
を供給するために前記発熱体を駆動し、(iii)発熱体が
駆動されたら、概ね周囲温度を示す前記温度に基づき前
記発熱体の加熱を制御する。
連動作温度を有する半導体レーザ、前記半導体レーザに
よる伝導変調電流及びバイアス電流を制御するための前
記半導体レーザに結合されたレーザ駆動回路、前記半導
体レーザに熱的に結合された発熱体、及び加熱制御回路
を有する。この加熱制御回路は、(i)レーザ送信機を取
り囲む環境の周囲温度を概ね示す温度を検知し、(ii)周
囲温度を概ね示す温度が所定の最低温度以下であること
が検知された場合にのみ、前記半導体レーザに対して熱
を供給するために前記発熱体を駆動し、(iii)発熱体が
駆動されたら、概ね周囲温度を示す前記温度に基づき前
記発熱体の加熱を制御する。
【００１０】本発明の実施態様では、本発明のレーザ送
信機はレーザカプセル内に実装された半導体レーザを有
し、レーザカプセルは送信機ハウジングに実装されたレ
ーザパッケージの一部である。レーザにより伝導される
変調電流及びバイアス電流を制御するレーザ駆動回路も
ハウジング内に実装され、抵抗発熱体はレーザカプセル
に実装される。加熱制御回路はもハウジングに実装さ
れ、周囲温度により変化する送信機ハウジングの温度を
検知する。加熱制御回路は、検知された温度が所定の最
低温度以下である場合にのみ、抵抗発熱体に電流を伝導
する。
信機はレーザカプセル内に実装された半導体レーザを有
し、レーザカプセルは送信機ハウジングに実装されたレ
ーザパッケージの一部である。レーザにより伝導される
変調電流及びバイアス電流を制御するレーザ駆動回路も
ハウジング内に実装され、抵抗発熱体はレーザカプセル
に実装される。加熱制御回路はもハウジングに実装さ
れ、周囲温度により変化する送信機ハウジングの温度を
検知する。加熱制御回路は、検知された温度が所定の最
低温度以下である場合にのみ、抵抗発熱体に電流を伝導
する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ本
発明によるレーザ送信機の側面図及び上面図である。円
筒形にパッケージされたレーザモジュール８は、レーザ
カプセル１４に結合された光ファイバピグテール１０を
有する。レーザカプセル１４の内部には、内部にレーザ
源（図示されていない）が実装され、ワイヤがカプセル
１４の端末１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに接続されている。
発明によるレーザ送信機の側面図及び上面図である。円
筒形にパッケージされたレーザモジュール８は、レーザ
カプセル１４に結合された光ファイバピグテール１０を
有する。レーザカプセル１４の内部には、内部にレーザ
源（図示されていない）が実装され、ワイヤがカプセル
１４の端末１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに接続されている。
【００１２】更に詳細には、レーザにより光ファイバピ
グテール１０に発生される光信号の光結合低損失をもた
らすために、光ファイバピグテール１０はカプセル１４
に固定されている。カプセル１４はフランジ１２を有す
る。フランジ１２は、ネジ１６を用いてハウジング２４
に取り付けることができる。
グテール１０に発生される光信号の光結合低損失をもた
らすために、光ファイバピグテール１０はカプセル１４
に固定されている。カプセル１４はフランジ１２を有す
る。フランジ１２は、ネジ１６を用いてハウジング２４
に取り付けることができる。
【００１３】ハウジング２４は２０ピンのパッケージで
あり、このパッケージ内には、ハイブリッド基板２６が
実装されている。レーザ駆動回路３０（例えば、チッ
プ）及びヒータ制御回路２８（例えば、チップ）はハイ
ブリッド基板２６に実装され、ピン３Ａ，３Ｂ，．．．
３Ｔのうちの選択されたピンを、電力、データ及びその
他の信号をレーザ駆動回路３０及びヒータ制御回路２８
へ、又はこれらの回路から伝導するために必要に応じ
て、レーザ駆動回路３０及びヒータ制御回路２８のパッ
ド端末にワイヤ接続されている。
あり、このパッケージ内には、ハイブリッド基板２６が
実装されている。レーザ駆動回路３０（例えば、チッ
プ）及びヒータ制御回路２８（例えば、チップ）はハイ
ブリッド基板２６に実装され、ピン３Ａ，３Ｂ，．．．
３Ｔのうちの選択されたピンを、電力、データ及びその
他の信号をレーザ駆動回路３０及びヒータ制御回路２８
へ、又はこれらの回路から伝導するために必要に応じ
て、レーザ駆動回路３０及びヒータ制御回路２８のパッ
ド端末にワイヤ接続されている。
【００１４】発熱体２０はレーザカプセル１４に実装さ
れ、このカプセルと熱的に接触しており、端末を有す
る。この端末は、ハイブリッド基板２６の電気導体にワ
イヤ接続され、電気導体は加熱制御回路２８に接続され
ている。レーザカプセル１４内に実装されているレーザ
は端末１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，とワイヤ接続１９Ａ，
１９Ｂ及び１９Ｃを介してレーザ駆動回路１０に接続さ
れている。
れ、このカプセルと熱的に接触しており、端末を有す
る。この端末は、ハイブリッド基板２６の電気導体にワ
イヤ接続され、電気導体は加熱制御回路２８に接続され
ている。レーザカプセル１４内に実装されているレーザ
は端末１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，とワイヤ接続１９Ａ，
１９Ｂ及び１９Ｃを介してレーザ駆動回路１０に接続さ
れている。
【００１５】本発明によるレーザ送信機の動作及び構造
的特徴と設計的特徴の説明を明確にするため、図１Ａ及
び図１Ｂに示されるようなレーザ送信機の機能的ブロッ
ク図を図２に示す。レーザモジュール８は半導体レーザ
２を有する。この半導体レーザ２は例えば、公称波長
１．３μｍで動作するＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重
量子井戸複縦モード又はＤＦＢレーザなどである。
的特徴と設計的特徴の説明を明確にするため、図１Ａ及
び図１Ｂに示されるようなレーザ送信機の機能的ブロッ
ク図を図２に示す。レーザモジュール８は半導体レーザ
２を有する。この半導体レーザ２は例えば、公称波長
１．３μｍで動作するＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重
量子井戸複縦モード又はＤＦＢレーザなどである。
【００１６】レーザモジュール８はレーザ出力をモニタ
するための集積光検出器４も有する。抵抗として図示さ
れている発熱体２０は、レーザモジュール８と熱的に接
触しており、ヒータ電流制御回路２８Ｂの制御下で半導
体レーザ２に加熱電力を供給する。
するための集積光検出器４も有する。抵抗として図示さ
れている発熱体２０は、レーザモジュール８と熱的に接
触しており、ヒータ電流制御回路２８Ｂの制御下で半導
体レーザ２に加熱電力を供給する。
【００１７】レーザ駆動回路３０は、ライン３２におけ
るデータ信号ビットパターン入力に応じて、半導体レー
ザ２に対する電流を変調する。レーザ駆動回路３０は、
光検出器４から受信した帰還信号及び温度センサ２８Ａ
から受信した温度信号に基づき、バイアス及び変調電流
レベルも制御する。
るデータ信号ビットパターン入力に応じて、半導体レー
ザ２に対する電流を変調する。レーザ駆動回路３０は、
光検出器４から受信した帰還信号及び温度センサ２８Ａ
から受信した温度信号に基づき、バイアス及び変調電流
レベルも制御する。
【００１８】ヒータ制御回路２８はハウジング温度セン
サ２８Ａとヒータ電流制御回路２８Ｂを有する。ハウジ
ング温度センサ２８Ａは例えば、ヒータ制御回路２８の
オンチップ温度を測定する温度測定回路により構成され
る。ハウジング温度センサ回路２８Ａにより測定される
温度を示す信号は、ヒータ電流制御回路２８Ｂ及びレー
ザ駆動回路３０の両方に入力される。
サ２８Ａとヒータ電流制御回路２８Ｂを有する。ハウジ
ング温度センサ２８Ａは例えば、ヒータ制御回路２８の
オンチップ温度を測定する温度測定回路により構成され
る。ハウジング温度センサ回路２８Ａにより測定される
温度を示す信号は、ヒータ電流制御回路２８Ｂ及びレー
ザ駆動回路３０の両方に入力される。
【００１９】図１Ａ及び図１Ｂの実施態様の場合、温度
センサ２８Ａにより測定されるオンチップ温度はレーザ
送信機のハウジング２４の温度に概ね等しい。従って、
このオンチップ温度は、(i)レーザ送信機の周囲温度、
(ii)発熱体２０により消費され、ハウジングから温度セ
ンサ２８Ａに伝導される電力及び(iii)ヒータ電流制御
回路２８Ｂ及び温度センサ２８Ａにより消費される電力
などの数種類のパラメータの関数である。
センサ２８Ａにより測定されるオンチップ温度はレーザ
送信機のハウジング２４の温度に概ね等しい。従って、
このオンチップ温度は、(i)レーザ送信機の周囲温度、
(ii)発熱体２０により消費され、ハウジングから温度セ
ンサ２８Ａに伝導される電力及び(iii)ヒータ電流制御
回路２８Ｂ及び温度センサ２８Ａにより消費される電力
などの数種類のパラメータの関数である。
【００２０】図３は、周囲温度が−４０゜Cに維持された
温度チャンバー内に挿入された、レーザ送信機用の温度
センサ２８Ａにより検知された温度（“ハウジング温
度”）及びレーザカプセル温度に対する、発熱体２０に
より消費される加熱電力の効果を例証する実験結果を示
す特性図である。加熱電力がゼロの場合、レーザ温度は
ハウジング温度と等しく、このハウジング温度は周囲温
度（すなわち、−４０゜C）に等しい。
温度チャンバー内に挿入された、レーザ送信機用の温度
センサ２８Ａにより検知された温度（“ハウジング温
度”）及びレーザカプセル温度に対する、発熱体２０に
より消費される加熱電力の効果を例証する実験結果を示
す特性図である。加熱電力がゼロの場合、レーザ温度は
ハウジング温度と等しく、このハウジング温度は周囲温
度（すなわち、−４０゜C）に等しい。
【００２１】加熱電力がゼロから０．５ワット（Ｗ）に
増大するに応じて、レーザ温度は概ね直線的に−１４゜C
にまで増大するが、測定されたハウジング温度は概ね直
線的に約−３６゜Cにまで増大する。ハウジング温度の増
大は、発熱体からの伝熱及び加熱回路の電力消費からの
伝熱の両方に起因する。
増大するに応じて、レーザ温度は概ね直線的に−１４゜C
にまで増大するが、測定されたハウジング温度は概ね直
線的に約−３６゜Cにまで増大する。ハウジング温度の増
大は、発熱体からの伝熱及び加熱回路の電力消費からの
伝熱の両方に起因する。
【００２２】図１Ａ及び図１Ｂに示された実施態様に従
って構成されたレーザ送信機において、抵抗発熱体に加
熱電力が供給されない場合、−４０゜C〜８５゜C（図示さ
れていない）の温度範囲にわたって、ハウジング温度は
約１゜Cの範囲内でレーザカプセル温度と等しいことが実
験的に確認された。
って構成されたレーザ送信機において、抵抗発熱体に加
熱電力が供給されない場合、−４０゜C〜８５゜C（図示さ
れていない）の温度範囲にわたって、ハウジング温度は
約１゜Cの範囲内でレーザカプセル温度と等しいことが実
験的に確認された。
【００２３】従って、図１Ａ及び図１Ｂに示された実施
態様に従って構成されたレーザ送信機の場合、発熱体２
０にヒータ電流制御回路２８Ｂを介して電流が供給され
るか否かに拘わらず、温度センサ２８Ａにより測定され
るオンチップ温度は周囲温度と殆ど同一である。更に、
加熱電力が供給されない場合、ハウジング温度はレーザ
温度と大体同一であり、加熱電力が供給される場合、ハ
ウジング温度は半導体レーザ温度を示す。なぜなら、既
知の加熱電力及び測定されたハウジング温度は特定のレ
ーザ温度に対応するからである。
態様に従って構成されたレーザ送信機の場合、発熱体２
０にヒータ電流制御回路２８Ｂを介して電流が供給され
るか否かに拘わらず、温度センサ２８Ａにより測定され
るオンチップ温度は周囲温度と殆ど同一である。更に、
加熱電力が供給されない場合、ハウジング温度はレーザ
温度と大体同一であり、加熱電力が供給される場合、ハ
ウジング温度は半導体レーザ温度を示す。なぜなら、既
知の加熱電力及び測定されたハウジング温度は特定のレ
ーザ温度に対応するからである。
【００２４】本発明によれば、低温度極値が生じる時
に、レーザカプセル１４の温度を増大するために、ヒー
タ制御回路２８は発熱体２０に対する加熱電流を制御す
る。図１Ａ及び図１Ｂの実施態様では、この制御は、所
定の最低温度以下の周囲温度が温度センサ２８Ａにより
検出される場合にだけ、ヒータ制御回路２８が加熱電流
を流す（すなわち、ヒータ制御回路２８が加熱電流をタ
ーンオンする）ことにより行われる。
に、レーザカプセル１４の温度を増大するために、ヒー
タ制御回路２８は発熱体２０に対する加熱電流を制御す
る。図１Ａ及び図１Ｂの実施態様では、この制御は、所
定の最低温度以下の周囲温度が温度センサ２８Ａにより
検出される場合にだけ、ヒータ制御回路２８が加熱電流
を流す（すなわち、ヒータ制御回路２８が加熱電流をタ
ーンオンする）ことにより行われる。
【００２５】この制御は、温度が所定の下限以下に低下
するに応じて、ＯＮ／ＯＦＦモード（すなわち、特定の
温度設定ポイント以下の場合には常に完全にＯＮし、そ
の他の場合には完全にＯＦＦする）又は（線形又は非線
形的に、又はパルス幅変調を介して）徐々にターンオン
することにより実行することができる。
するに応じて、ＯＮ／ＯＦＦモード（すなわち、特定の
温度設定ポイント以下の場合には常に完全にＯＮし、そ
の他の場合には完全にＯＦＦする）又は（線形又は非線
形的に、又はパルス幅変調を介して）徐々にターンオン
することにより実行することができる。
【００２６】ヒータ制御回路２８の動作原理を図４Ａ、
図４Ｂ及び図４Ｃにより説明する。これらの図は、加熱
電力、半導体レーザ波長及び周囲温度に対する関連近似
データ温度との間の関係を例証する。図４Ａ、図４Ｂ及
び図４Ｃにおいて、Ｔmin及びＴmaxは最低温度及び最高
温度をそれぞれ示す。これらの温度は何らかの要件に応
じて特定される（例えば、Ｔmin＝−４０゜C及びＴmax＝
＋８５゜C）。
図４Ｂ及び図４Ｃにより説明する。これらの図は、加熱
電力、半導体レーザ波長及び周囲温度に対する関連近似
データ温度との間の関係を例証する。図４Ａ、図４Ｂ及
び図４Ｃにおいて、Ｔmin及びＴmaxは最低温度及び最高
温度をそれぞれ示す。これらの温度は何らかの要件に応
じて特定される（例えば、Ｔmin＝−４０゜C及びＴmax＝
＋８５゜C）。
【００２７】Ｔcriticalは、温度センサ２８Ａにより検
知された周囲温度が特定の最低温度Ｔminに達した時
に、レーザカプセル１４を維持することが望ましい温度
よりも高い温度を示す。特に、温度Ｔcriticalは、検知
された温度がＴminの周囲温度に対応する場合に到達す
べき所望の最小波長λminに応じて規定される。換言す
れば、温度センサ２８Ａにより検知された温度が周囲温
度Ｔminに対応する場合、レーザ出力波長はλmin以下で
あってはならない。この場合、レーザカプセル１４の温
度はＴcritical以下であってはならない。
知された周囲温度が特定の最低温度Ｔminに達した時
に、レーザカプセル１４を維持することが望ましい温度
よりも高い温度を示す。特に、温度Ｔcriticalは、検知
された温度がＴminの周囲温度に対応する場合に到達す
べき所望の最小波長λminに応じて規定される。換言す
れば、温度センサ２８Ａにより検知された温度が周囲温
度Ｔminに対応する場合、レーザ出力波長はλmin以下で
あってはならない。この場合、レーザカプセル１４の温
度はＴcritical以下であってはならない。
【００２８】更に詳細に説明すれば、図４Ａは温度セン
サ２８Ａにより検知されたハウジング温度の関数とし
て、ヒータ電流制御回路２８Ｂにより形成される加熱電
力プロファイルを示す。この場合、説明を明確にするた
め、加熱電力が供給されているか否かに拘わらず、ハウ
ジング温度は周囲温度に概ね等しいものと仮定する。
サ２８Ａにより検知されたハウジング温度の関数とし
て、ヒータ電流制御回路２８Ｂにより形成される加熱電
力プロファイルを示す。この場合、説明を明確にするた
め、加熱電力が供給されているか否かに拘わらず、ハウ
ジング温度は周囲温度に概ね等しいものと仮定する。
【００２９】温度センサ２８Ａにより検知される周囲温
度がＴactよりも高い間は、ヒータ電流制御回路２８Ｂ
により発熱体２０には電力は供給されない。図４Ｂ及び
図４Ｃに示されるように、この温度範囲を超えると、周
囲温度が低下するのに応じて、近似レーザ温度及び付随
的に、対応するレーザ出力波長は低下する。
度がＴactよりも高い間は、ヒータ電流制御回路２８Ｂ
により発熱体２０には電力は供給されない。図４Ｂ及び
図４Ｃに示されるように、この温度範囲を超えると、周
囲温度が低下するのに応じて、近似レーザ温度及び付随
的に、対応するレーザ出力波長は低下する。
【００３０】周囲温度を示す温度がＴactの近傍値にま
で低下したことを温度センサ２８Ａが検知したら、ヒー
タ電流制御回路２８Ｂは発熱体２０への加熱電力供給を
開始する。検知温度がＴact以下へ更に低下するに応じ
て、ヒータ電流制御回路２８Ｂは発熱体２０へ概ね直線
的に増大する電力レベルを、所定の温度Ｔ’で得られる
最大電力レベルＰmaxまで供給する。
で低下したことを温度センサ２８Ａが検知したら、ヒー
タ電流制御回路２８Ｂは発熱体２０への加熱電力供給を
開始する。検知温度がＴact以下へ更に低下するに応じ
て、ヒータ電流制御回路２８Ｂは発熱体２０へ概ね直線
的に増大する電力レベルを、所定の温度Ｔ’で得られる
最大電力レベルＰmaxまで供給する。
【００３１】図４Ｂ及び図４Ｃに示されるように、この
温度範囲を超えると、近似レーザ温度及び付随的に、対
応するレーザ出力波長低下量（実線）は、加熱電力が供
給されない場合に生じるであろう値（即ち、点線で示さ
れる値）よりも高い値に維持される。
温度範囲を超えると、近似レーザ温度及び付随的に、対
応するレーザ出力波長低下量（実線）は、加熱電力が供
給されない場合に生じるであろう値（即ち、点線で示さ
れる値）よりも高い値に維持される。
【００３２】この実施態様では、図４Ａで示される加熱
電力制御プロファイルは、概ね一定のレーザ温度と、こ
の温度間隔で対応するレーザ波長を生じる。加熱電力が
供給されない場合（すなわち、図４Ｂ及び図４Ｃにおけ
る点線で示される区域では）、所望の最小波長λ
minは、この温度間隔内の温度Ｔcriticalにおける出力
である。
電力制御プロファイルは、概ね一定のレーザ温度と、こ
の温度間隔で対応するレーザ波長を生じる。加熱電力が
供給されない場合（すなわち、図４Ｂ及び図４Ｃにおけ
る点線で示される区域では）、所望の最小波長λ
minは、この温度間隔内の温度Ｔcriticalにおける出力
である。
【００３３】温度センサ２８Ａが、Ｔ’以下に低下する
周囲温度を示す温度を検知するのに応じて、ヒータ電流
制御回路２８Ｂは発熱体２０への一定最大出力電力供給
Ｐma xを維持する。従って、この温度範囲内では、近似
レーザ温度及び対応のレーザ波長は概ね直線的に低下す
る。
周囲温度を示す温度を検知するのに応じて、ヒータ電流
制御回路２８Ｂは発熱体２０への一定最大出力電力供給
Ｐma xを維持する。従って、この温度範囲内では、近似
レーザ温度及び対応のレーザ波長は概ね直線的に低下す
る。
【００３４】特定の最低温度Ｔminにおいて、レーザ温
度はＴcritical又はこれよりも高い温度である。従っ
て、レーザ出力波長はλminよりも大きな波長である。
比較のために、周囲温度Ｔminにおいてレーザを加熱し
ない場合（すなわち、点線で示される区域では）、レー
ザ温度も約Ｔminであり、対応するレーザ出力波長は
λ’minであり、これはλmin以下である。
度はＴcritical又はこれよりも高い温度である。従っ
て、レーザ出力波長はλminよりも大きな波長である。
比較のために、周囲温度Ｔminにおいてレーザを加熱し
ない場合（すなわち、点線で示される区域では）、レー
ザ温度も約Ｔminであり、対応するレーザ出力波長は
λ’minであり、これはλmin以下である。
【００３５】従って、周囲温度が所定の温度以下に低下
する場合にのみ、レーザ源に加熱電力を供給することに
より、このような低周囲温度に対して、レーザ温度を周
囲温度よりも高い温度に維持する。その結果、任意の特
定最低周囲温度において、加熱がなされないときの波長
に比べて、所定量だけレーザ波長を確実に増大させるこ
とができる。
する場合にのみ、レーザ源に加熱電力を供給することに
より、このような低周囲温度に対して、レーザ温度を周
囲温度よりも高い温度に維持する。その結果、任意の特
定最低周囲温度において、加熱がなされないときの波長
に比べて、所定量だけレーザ波長を確実に増大させるこ
とができる。
【００３６】従って、周囲温度がＴminとＴmaxの間の特
定範囲にわたる場合、レーザ出力波長はλminとλmaxの
間の範囲にわたる。これはλ’minとλmaxの間の範囲よ
りも狭い。従って、温度操作範囲及び／又は仕様に対し
てレーザ送信機を製作するためのウインドウ歩留まりが
増大する。
定範囲にわたる場合、レーザ出力波長はλminとλmaxの
間の範囲にわたる。これはλ’minとλmaxの間の範囲よ
りも狭い。従って、温度操作範囲及び／又は仕様に対し
てレーザ送信機を製作するためのウインドウ歩留まりが
増大する。
【００３７】図４Ａ〜４Ｃについて説明したように、ま
た、図１Ａ〜１Ｂのレーザ送信機の実施態様に示される
ように、更に、図２に機能的に図示したように、加熱電
力は、ハウジング内に実装されたヒータ制御回路２８に
より測定されるオンチップ温度（測定された温度は一般
的に、ハウジング温度として記載される）に応じて開ル
ープで制御される。
た、図１Ａ〜１Ｂのレーザ送信機の実施態様に示される
ように、更に、図２に機能的に図示したように、加熱電
力は、ハウジング内に実装されたヒータ制御回路２８に
より測定されるオンチップ温度（測定された温度は一般
的に、ハウジング温度として記載される）に応じて開ル
ープで制御される。
【００３８】このような制御は、ヒータ制御回路２８に
関する適当な加熱電力プロファイルを確立するための校
正方法に基づいて設計することが好ましい。この校正方
法は、好ましくは、実際に測定された周囲温度、温度セ
ンサ２８Ａにより検知された温度、ヒータ電流制御回路
２８Ｂにより供給された加熱電力及び分光光度計により
測定されたレーザ波長（これはレーザ温度に対応する）
との間の関係をマッピングすることからなる。このマッ
ピングに基づき、ヒータ電流制御電力／ハウジングは、
ハウジング温度の関数として適当な加熱電流を供給する
ように設計される。
関する適当な加熱電力プロファイルを確立するための校
正方法に基づいて設計することが好ましい。この校正方
法は、好ましくは、実際に測定された周囲温度、温度セ
ンサ２８Ａにより検知された温度、ヒータ電流制御回路
２８Ｂにより供給された加熱電力及び分光光度計により
測定されたレーザ波長（これはレーザ温度に対応する）
との間の関係をマッピングすることからなる。このマッ
ピングに基づき、ヒータ電流制御電力／ハウジングは、
ハウジング温度の関数として適当な加熱電流を供給する
ように設計される。
【００３９】校正方法は、加熱電力と周囲温度の関数と
して、ハウジング温度とレーザカプセル温度との間の既
知の再現可能な関係を提供するので、所望により、測定
ハウジング温度及び加熱電力からの見掛けのフィードバ
ックに基づいて、準閉ループで制御することもできる。
して、ハウジング温度とレーザカプセル温度との間の既
知の再現可能な関係を提供するので、所望により、測定
ハウジング温度及び加熱電力からの見掛けのフィードバ
ックに基づいて、準閉ループで制御することもできる。
【００４０】従って、周囲温度が所定の最低温度以下に
低下した場合に、半導体レーザ温度を周囲温度よりも高
い温度に維持するために、加熱制御回路は、半導体レー
ザ温度が所定の最低温度以下の温度であることを示す何
れの温度も検知することができる。すなわち、加熱制御
回路は、オンチップ及び／又は発熱体電力消費作用と無
関係に、周囲温度を検知することができる（例えば、周
囲温度だけを測定するための熱的に分離された温度セン
サを用いて検知することができる）。
低下した場合に、半導体レーザ温度を周囲温度よりも高
い温度に維持するために、加熱制御回路は、半導体レー
ザ温度が所定の最低温度以下の温度であることを示す何
れの温度も検知することができる。すなわち、加熱制御
回路は、オンチップ及び／又は発熱体電力消費作用と無
関係に、周囲温度を検知することができる（例えば、周
囲温度だけを測定するための熱的に分離された温度セン
サを用いて検知することができる）。
【００４１】このように、周囲温度だけの検知は、レー
ザ温度を示す。なぜなら、加熱電力が加えられない場
合、周囲温度はレーザの温度を直接示し、加熱電力が加
えられる場合、周囲温度は、加熱電力が除かれたときに
レーザにより得られるであろう温度を示すからである。
更に、所定の周囲温度及び所定の加熱電力は所定のレー
ザ温度に対応する。従って、周囲温度の検知はレーザ温
度を示すものであると言うことが出来る。
ザ温度を示す。なぜなら、加熱電力が加えられない場
合、周囲温度はレーザの温度を直接示し、加熱電力が加
えられる場合、周囲温度は、加熱電力が除かれたときに
レーザにより得られるであろう温度を示すからである。
更に、所定の周囲温度及び所定の加熱電力は所定のレー
ザ温度に対応する。従って、周囲温度の検知はレーザ温
度を示すものであると言うことが出来る。
【００４２】別法として、加熱制御回路は、加熱電力
（及びその他のオンチップ電力消費）と周囲温度の両方
の関数であるハウジング温度を検知することができ、加
熱電力は、ハウジング温度が、全ての温度及び加熱変数
の間の関係のマッピングに基づく純粋な開ループ又は準
閉ループ制御の何れかに基づく電力配給に応じて制御さ
れる加熱電力レベル及び所定の最低温度以下である場合
にのみ、駆動（すなわち、トリガー）することができ
る。
（及びその他のオンチップ電力消費）と周囲温度の両方
の関数であるハウジング温度を検知することができ、加
熱電力は、ハウジング温度が、全ての温度及び加熱変数
の間の関係のマッピングに基づく純粋な開ループ又は準
閉ループ制御の何れかに基づく電力配給に応じて制御さ
れる加熱電力レベル及び所定の最低温度以下である場合
にのみ、駆動（すなわち、トリガー）することができ
る。
【００４３】何れにしろ、加熱制御回路により検知され
る温度は半導体レーザ温度を示し、加熱制御回路は、
(i)検知温度が所定の最低温度以下の場合に加熱電力を
駆動し、そして(ii)半導体レーザを周囲温度よりも高い
温度に維持するために、若しくは、さもなければ、半導
体レーザの最低温度（従って、波長）を制限するため
に、加熱電力レベルを制御する。加熱電力は、所定の最
低温度以下の測定周囲温度の範囲内にわたって一定のレ
ーザ温度を維持するために制御することが好ましい。
る温度は半導体レーザ温度を示し、加熱制御回路は、
(i)検知温度が所定の最低温度以下の場合に加熱電力を
駆動し、そして(ii)半導体レーザを周囲温度よりも高い
温度に維持するために、若しくは、さもなければ、半導
体レーザの最低温度（従って、波長）を制限するため
に、加熱電力レベルを制御する。加熱電力は、所定の最
低温度以下の測定周囲温度の範囲内にわたって一定のレ
ーザ温度を維持するために制御することが好ましい。
【００４４】本発明のレーザ送信機は多くの特徴と効果
及び付随的効果を有する。レーザが実際に変動する温度
範囲を効果的に減少することにより、本発明のレーザ送
信機は初期波長ウインドウが増大する。例えば、０．４
ｎｍ／゜C波長温度係数を有する代表的な半導体レーザの
場合、最低温度を−４０゜Cの代わりに−２０゜Cに制限す
ると、初期波長ウインドウは８ｎｍだけ増大する。これ
は歩留まりを大幅に改善する。従って、これにより送信
機のコストが大幅に軽減される。
及び付随的効果を有する。レーザが実際に変動する温度
範囲を効果的に減少することにより、本発明のレーザ送
信機は初期波長ウインドウが増大する。例えば、０．４
ｎｍ／゜C波長温度係数を有する代表的な半導体レーザの
場合、最低温度を−４０゜Cの代わりに−２０゜Cに制限す
ると、初期波長ウインドウは８ｎｍだけ増大する。これ
は歩留まりを大幅に改善する。従って、これにより送信
機のコストが大幅に軽減される。
【００４５】本発明の半導体レーザ送信機は、従来から
製造されている非冷却レーザ送信機の製造過程を殆ど変
更することなく、極めて安価に、しかもコンパクトに製
造することができる。更に、本発明の半導体レーザ送信
機は、熱電ヒータ／クーラーを使用する送信機に比べ
て、高い信頼性と、比較的適度な電力消費量を提供する
ことができる。
製造されている非冷却レーザ送信機の製造過程を殆ど変
更することなく、極めて安価に、しかもコンパクトに製
造することができる。更に、本発明の半導体レーザ送信
機は、熱電ヒータ／クーラーを使用する送信機に比べ
て、高い信頼性と、比較的適度な電力消費量を提供する
ことができる。
【００４６】レーザモジュールの総電力消費量は、劇的
には増大しない。なぜなら、加熱電力のための特別な電
力消費が、レーザバイアス及び駆動電流が一般的に減少
する低温でしか生じないからである。更に、最低レーザ
動作温度を限定することにより、本発明のレーザ送信機
は、例えば、パターン依存性ターンオン遅延及びモード
分割に伴う有害な低温作用を除去するか、さもなければ
緩和する。
には増大しない。なぜなら、加熱電力のための特別な電
力消費が、レーザバイアス及び駆動電流が一般的に減少
する低温でしか生じないからである。更に、最低レーザ
動作温度を限定することにより、本発明のレーザ送信機
は、例えば、パターン依存性ターンオン遅延及びモード
分割に伴う有害な低温作用を除去するか、さもなければ
緩和する。
【００４７】前記の説明では様々な限定条件が挙げられ
たが、これらの実効的な細部は本発明の範囲を限定する
ものではない。これらの限定条件に拘わらず、本発明を
様々に変更できることは当業者に自明である。
たが、これらの実効的な細部は本発明の範囲を限定する
ものではない。これらの限定条件に拘わらず、本発明を
様々に変更できることは当業者に自明である。
【００４８】前記の実施態様は、現用のレーザ送信機技
術に容易に、しかも、安価に適用でき、優れた性能をも
たらすが、本発明は別の実施態様でも実施できる。従っ
て、別の方法によりコスト及び最適化された性能を熟慮
することもできる。例えば、チップレジスタをカプセル
に実装する代わりに、発熱体（例えば、溶着されたニク
ロム又はセラミック金属組成物を用いて）をレーザダイ
オードと集積一体化させることにより電力消費量を低減
することができる。なぜなら、このような構成により、
加熱電力はレーザダイオードに一層効果的に供給される
からである。
術に容易に、しかも、安価に適用でき、優れた性能をも
たらすが、本発明は別の実施態様でも実施できる。従っ
て、別の方法によりコスト及び最適化された性能を熟慮
することもできる。例えば、チップレジスタをカプセル
に実装する代わりに、発熱体（例えば、溶着されたニク
ロム又はセラミック金属組成物を用いて）をレーザダイ
オードと集積一体化させることにより電力消費量を低減
することができる。なぜなら、このような構成により、
加熱電力はレーザダイオードに一層効果的に供給される
からである。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、レーザ
パッケージに結合され、低温極値が発生した場合に周囲
温度よりも高い温度にレーザを維持することをできるよ
うに制御される発熱体を含むレーザ送信機であり、この
レーザ送信機は関連動作温度を有する半導体レーザ、前
記半導体レーザによる伝導される変調電流及びバイアス
電流を制御するための前記半導体レーザに結合されたレ
ーザ駆動回路、前記半導体レーザに熱的に結合された発
熱体、及び加熱制御回路を有する。この加熱制御回路
は、(i)レーザ送信機を取り囲む環境の周囲温度を概ね
示す温度を検知し、(ii)周囲温度を概ね示す温度が所定
の最低温度以下であることが検知された場合にのみ、前
記半導体レーザに対して熱を供給するために前記発熱体
を駆動し、(iii)発熱体が駆動されたら、概ね周囲温度
を示す前記温度に基づき前記発熱体の加熱を制御する。
このようにして、大きな波長選択ウインドウを有し、低
温度作用が軽減され、しかも、電力、サイズ及びコスト
による制限を受けず、更に、熱電冷却による温度制御に
伴うようなその他の従来技術の制限を受けないレーザ送
信機が得られる。
パッケージに結合され、低温極値が発生した場合に周囲
温度よりも高い温度にレーザを維持することをできるよ
うに制御される発熱体を含むレーザ送信機であり、この
レーザ送信機は関連動作温度を有する半導体レーザ、前
記半導体レーザによる伝導される変調電流及びバイアス
電流を制御するための前記半導体レーザに結合されたレ
ーザ駆動回路、前記半導体レーザに熱的に結合された発
熱体、及び加熱制御回路を有する。この加熱制御回路
は、(i)レーザ送信機を取り囲む環境の周囲温度を概ね
示す温度を検知し、(ii)周囲温度を概ね示す温度が所定
の最低温度以下であることが検知された場合にのみ、前
記半導体レーザに対して熱を供給するために前記発熱体
を駆動し、(iii)発熱体が駆動されたら、概ね周囲温度
を示す前記温度に基づき前記発熱体の加熱を制御する。
このようにして、大きな波長選択ウインドウを有し、低
温度作用が軽減され、しかも、電力、サイズ及びコスト
による制限を受けず、更に、熱電冷却による温度制御に
伴うようなその他の従来技術の制限を受けないレーザ送
信機が得られる。
【図１】本発明のレーザ送信機の構成を示し、１Ａは本
発明のレーザ送信機の断面図であり、１ＢはＡに示され
たレーザ送信機の上面図である。
発明のレーザ送信機の断面図であり、１ＢはＡに示され
たレーザ送信機の上面図である。
【図２】図１Ａ及び図１Ｂに示されるような本発明のレ
ーザ送信機の機能を説明するブロック図である。
ーザ送信機の機能を説明するブロック図である。
【図３】図１Ａ及び図１Ｂに示されるような本発明のレ
ーザ送信機の実験結果を示す特性図であり、更に具体的
には、半導体レーザカプセル温度及び周囲温度が−４０
゜Cに維持された温度チャンバ内に挿入されたレーザ送信
機用温度センサにより検知されたハウジング温度に対す
る発熱体により消費された加熱電力の効果を例証する特
性図である。
ーザ送信機の実験結果を示す特性図であり、更に具体的
には、半導体レーザカプセル温度及び周囲温度が−４０
゜Cに維持された温度チャンバ内に挿入されたレーザ送信
機用温度センサにより検知されたハウジング温度に対す
る発熱体により消費された加熱電力の効果を例証する特
性図である。
【図４】本発明によるレーザ送信機に関する温度と波長
の変化の具合を示す特性図であり、具体的には、４Ａは
本発明によるレーザ送信機のためのヒータ電流制御回路
によりもたらされる加熱電力プロファイルを示す特性図
であり、４Ｂは、４Ａの加熱電力プロファイルにより制
御されるレーザ送信機に関する、周囲温度の関数として
の、レーザ出力波長の変動を示す特性図であり、４Ｃ
は、４Ａの加熱電力プロファイルにより制御されるレー
ザ送信機に関する、周囲温度の関数としての、レーザ温
度の変動を示す特性図である。
の変化の具合を示す特性図であり、具体的には、４Ａは
本発明によるレーザ送信機のためのヒータ電流制御回路
によりもたらされる加熱電力プロファイルを示す特性図
であり、４Ｂは、４Ａの加熱電力プロファイルにより制
御されるレーザ送信機に関する、周囲温度の関数として
の、レーザ出力波長の変動を示す特性図であり、４Ｃ
は、４Ａの加熱電力プロファイルにより制御されるレー
ザ送信機に関する、周囲温度の関数としての、レーザ温
度の変動を示す特性図である。
２ 半導体レーザ ４ 光検出器 ８ レーザモジュール １０ 光ファイバピグテール １２ フランジ １４ レーザカプセル １６ ネジ １８ 端子 １９ ワイヤ接続 ２０ 発熱体 ２４ ハウジング ２６ ハイブリッド基板 ２８ ヒータ制御回路 ３０ レーザ駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ブリオン リン カスパー アメリカ合衆国，18104 ペンシルヴァニ ア，アレンタウン，オールド セントリー ロード 4085
Claims (25)
- 【請求項１】 関連動作温度を有する半導体レーザ
（２）と、 前記半導体レーザ（２）に熱的に結合された発熱体（２
０）と、 加熱制御回路（２８）とからなり、 前記加熱制御回路（２８）は、(i)レーザ送信機（８）
を取り囲む環境の周囲温度を概ね示す温度を検知し、(i
i)周囲温度を概ね示す温度が所定の最低温度以下である
ことが検知された場合に、前記半導体レーザ（２）に対
して熱を供給するために前記発熱体（２０）を駆動し、
(iii)この発熱体（２０）が駆動されたら、概ね周囲温
度を示す前記温度に基づき前記発熱体（２０）の加熱を
制御することを特徴とするレーザ送信機（８）。 - 【請求項２】 レーザ送信機（８）は、前記半導体レー
ザ（２）の動作温度を制御するための、前記発熱体（２
０）と協働的に制御される冷却体から独立している請求
項１のレーザ送信機。 - 【請求項３】 前記加熱制御回路（２８）により検知さ
れた温度は、前記発熱体（２０）が駆動されている時及
び前記発熱体（２０）が駆動されていない時の両方の場
合の前記半導体レーザ（２）の動作温度に関連している
請求項１のレーザ送信機。 - 【請求項４】 ハウジング（２４）を更に有し、前記加
熱制御回路（２８）は、前記周囲温度と概ね熱平衡して
いる前記ハウジング（２４）と熱接触するように実装さ
れており、前記発熱体（２０）は、駆動された時、前記
半導体レーザ（２）の前記動作温度の増大に比べて、前
記ハウジング（２４）の温度をさほど増大させない請求
項３のレーザ送信機。 - 【請求項５】 前記加熱制御回路（２８）により検知さ
れる前記温度は準閉ループ制御を使用する請求項３のレ
ーザ送信機。 - 【請求項６】 カプセル（１４）を更に有し、前記半導
体レーザ（２）はこのカプセル（１４）内に熱接触する
ように実装されている請求項１のレーザ送信機。 - 【請求項７】 前記半導体レーザ（２）及び前記発熱体
（２０）は伝熱部材にそれぞれ実装されている請求項１
のレーザ送信機。 - 【請求項８】 前記半導体レーザ（２）及び前記発熱体
（２０）は共通の半導体基板（２６）にそれぞれ集積さ
れている請求項１のレーザ送信機。 - 【請求項９】 前記発熱体（２０）は抵抗ヒータであ
り、前記加熱制御回路（２８）は前記抵抗ヒータにより
伝導される電流を制御する請求項１のレーザ送信機。 - 【請求項１０】 前記加熱制御回路（２８）は前記周囲
温度を示す温度を与えるための温度検知回路を有する請
求項１のレーザ送信機。 - 【請求項１１】 前記加熱制御回路（２８）は開ループ
制御を使用する請求項１のレーザ送信機。 - 【請求項１２】 前記レーザ駆動回路（３０）は、前記
動作温度を表す前記温度を示す信号を前記加熱制御回路
（２８）から受信する請求項１のレーザ送信機。 - 【請求項１３】 前記半導体レーザ（２）から放射され
た光を導くための、前記半導体レーザ（２）に結合され
た光ファイバピグテール（１０）を更に有する請求項１
のレーザ送信機。 - 【請求項１４】 前記半導体レーザ（２）は分布帰還型
レーザである請求項１のレーザ送信機。 - 【請求項１５】 前記半導体レーザ（２）により伝導さ
れる変調電流及びバイアス電流を制御するために、前記
半導体レーザ（２）に結合されたレーザ駆動回路（３
０）を更に有する請求項１のレーザ送信機。 - 【請求項１６】 ソース手段（２）の温度により変化す
る特性を有する、光を放射するためのソース手段（２）
と、 前記ソース手段（２）に熱的に結合された加熱手段（２
０）と、 光送信機を取り囲む環境の周囲温度を概ね示す温度を検
知し、検知された温度が所定の最低温度以下である場
合、前記ソース手段（２）に対して熱を供給するために
前記加熱手段（２０）を駆動するための加熱制御手段
（２８）とからなり、 前記加熱制御手段（２８）は前記特性の変動を制限する
ために前記加熱手段（２０）を制御することを特徴とす
る光送信機。 - 【請求項１７】 光送信機は、前記ソース手段（２）の
動作温度を制御するための前記加熱手段（２０）と協働
的に制御される冷却体から独立している請求項１のレー
ザ送信機。 - 【請求項１８】 前記加熱制御手段（２８）により検知
される温度は、前記加熱手段（２０）が駆動されている
時及び前記加熱手段（２０）が駆動されていない時の両
方の場合とも、前記光送信機の周囲温度に概ね関連する
請求項１６の光送信機。 - 【請求項１９】 前記加熱制御手段（２８）により検知
される温度は、前記加熱手段（２０）が駆動されている
時及び前記加熱手段（２０）が駆動されていない時の、
前記ソース手段（２）の温度に関連する請求項１６の光
送信機。 - 【請求項２０】 前記ソース手段（２）により放射され
る光を制御するための、前記ソース手段（２）に結合さ
れた駆動手段を更に有する請求項１６の光送信機。 - 【請求項２１】 パッケージハウジング（２４）と、 カプセル（１４）内に実装され、関連動作温度を有する
半導体レーザ（２）と、 該半導体レーザ（２）は、前記動作温度の低下に応じて
単調に低下する波長を有するコヒーレントな輻射線を選
択的に出力する、 前記半導体レーザ（２）に熱的に結合された発熱体（２
０）と、 前記パッケージハウジング（２４）内に実装され、レー
ザ送信機（８）を取り囲む環境の周囲温度を概ね示す温
度を検知し、測定された温度が所定の最低温度以下であ
る場合に、前記半導体レーザ（２）に対して熱を供給す
るために前記発熱体（２０）を駆動し、それにより前記
半導体レーザ（２）による波長出力の変動を制限する、
加熱制御回路（２８）とからなることを特徴とするレー
ザ送信機。 - 【請求項２２】 レーザ送信機（８）は、前記半導体レ
ーザ（２）の動作温度を制御するための前記加熱制御回
路（２８）と協働的に制御される冷却体から独立してい
る請求項２１のレーザ送信機。 - 【請求項２３】 前記加熱制御回路（２８）により検知
された温度は、前記抵抗発熱体（２０）が駆動されてい
る時及び前記抵抗発熱体（２０）が駆動されていない時
の両方の場合の前記レーザ送信機（８）の周囲温度に概
ね関連している請求項２１のレーザ送信機。 - 【請求項２４】 前記加熱制御回路（２８）により検知
された温度は、前記抵抗発熱体（２０）が駆動されてい
る時及び前記抵抗発熱体（２０）が駆動されていない時
の動作温度に関連している請求項２１のレーザ送信機。 - 【請求項２５】 半導体レーザ（２）により伝導される
変調電流を制御するために、前記半導体レーザ（２）に
結合され、前記パッケージハウジング（２４）内に実装
されるレーザ駆動回路（３０）を更に有する請求項２１
のレーザ送信機。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US678438 | 1991-04-01 | ||
| US08/678,438 US5740191A (en) | 1996-07-13 | 1996-07-13 | Wide temperature range uncooled lightwave transmitter having a heated laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1065269A true JPH1065269A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=24722792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9185565A Pending JPH1065269A (ja) | 1996-07-13 | 1997-07-10 | レーザ送信機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5740191A (ja) |
| JP (1) | JPH1065269A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180378A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レーザモジュールとその制御方法 |
| JP2007523494A (ja) * | 2004-02-21 | 2007-08-16 | フィニサー コーポレイション | 低密度波長分割多重化システムのための温度制御 |
| JP2018160520A (ja) * | 2017-03-22 | 2018-10-11 | 日本オクラロ株式会社 | サブマウント、光送信モジュール、光モジュール、光伝送装置、並びに、それらの制御方法 |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6278721B1 (en) * | 1999-03-03 | 2001-08-21 | Lucent Technologies, Inc. | Method for minimizing locking range variability of a laser module |
| US6363095B1 (en) * | 1999-05-06 | 2002-03-26 | Northrop Grumman Corporation | Solid-state laser system using high-temperature semiconductor diode laser as an optical pump source |
| US6449295B1 (en) * | 1999-11-23 | 2002-09-10 | Litton Systems, Inc. | Method and system for generating laser light |
| US6701222B1 (en) * | 2000-07-06 | 2004-03-02 | Corvis Corporation | Transmission systems and components utilizing thermo-stabilization and method of use therein |
| JP3737383B2 (ja) * | 2001-05-21 | 2006-01-18 | ユーディナデバイス株式会社 | 半導体レーザモジュール試験装置および半導体レーザモジュール試験方法 |
| US20030025966A1 (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-06 | Ross Halgren | OSP hardened WDM network |
| US6868104B2 (en) * | 2001-09-06 | 2005-03-15 | Finisar Corporation | Compact laser package with integrated temperature control |
| US7680364B2 (en) * | 2001-10-09 | 2010-03-16 | Infinera Corporation | Wavelength locking and power control systems for multi-channel photonic integrated circuits (PICS) |
| JP3950694B2 (ja) * | 2002-01-29 | 2007-08-01 | 株式会社ルネサステクノロジ | 光送信モジュール |
| JP2004207666A (ja) * | 2002-04-16 | 2004-07-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc | レーザダイオードモジュールとレーザダイオード装置及び光送信機 |
| JP2004111827A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Alps Electric Co Ltd | 半導体レーザの光出力制御回路 |
| US7356057B2 (en) * | 2002-10-31 | 2008-04-08 | Finisar Corporation | Wide temperature range vertical cavity surface emitting laser |
| DE60305867T2 (de) * | 2003-03-20 | 2007-06-06 | Agilent Technologies Inc., A Delaware Corp., Palo Alto | Optoelektronisches Modul und Temperaturschalter dafür |
| EP1605560B1 (de) * | 2004-02-25 | 2016-08-03 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | Vorrichtung mit einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement und Verfahren zur Temperaturstabilisierung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements |
| US20060022213A1 (en) * | 2004-08-02 | 2006-02-02 | Posamentier Joshua D | TO-can heater on flex circuit |
| US20060140233A1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-06-29 | Jesse Chin | Laser driver with integrated bond options for selectable currents |
| US20060203862A1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | Harmonic Inc. | Method and apparatus for CWDM optical transmitter with extended operating temperature range |
| US7304293B2 (en) * | 2005-07-11 | 2007-12-04 | Fujifilm Corporation | Laser module |
| US7570679B2 (en) * | 2006-02-22 | 2009-08-04 | Optical Communication Products, Inc. | Wide temperature range uncooled transceiver module for uncontrolled environments |
| US20080080575A1 (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Applied Optoelectronics, Inc. | Laser with heater to reduce operating temperature range and method of using same |
| US9172209B2 (en) * | 2007-02-01 | 2015-10-27 | Finisar Corporation | Resistive heating element for enabling laser operation |
| US7738517B2 (en) * | 2007-10-29 | 2010-06-15 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Small form factor transmitter optical subassembly (TOSA) having functionality for controlling the temperature, and methods of making and using the TOSA |
| US20160327365A1 (en) * | 2013-07-15 | 2016-11-10 | OptiFlow, Inc. | Holographic weapon sight with laser management system |
| US9083468B2 (en) * | 2013-08-26 | 2015-07-14 | Applied Optoelectronics, Inc. | Heated laser package with increased efficiency for optical transmitter systems |
| JP6920898B2 (ja) * | 2017-06-23 | 2021-08-18 | 日本ルメンタム株式会社 | 光モジュール、及び光伝送装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2959678B2 (ja) * | 1990-09-25 | 1999-10-06 | 富士通株式会社 | 半導体レーザモジュール及び該モジュールの製造方法 |
| US5602860A (en) * | 1995-04-19 | 1997-02-11 | Optelecom, Inc. | Laser thermal control using thermoelectric cooler |
-
1996
- 1996-07-13 US US08/678,438 patent/US5740191A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-07-10 JP JP9185565A patent/JPH1065269A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007523494A (ja) * | 2004-02-21 | 2007-08-16 | フィニサー コーポレイション | 低密度波長分割多重化システムのための温度制御 |
| JP2007180378A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レーザモジュールとその制御方法 |
| JP2018160520A (ja) * | 2017-03-22 | 2018-10-11 | 日本オクラロ株式会社 | サブマウント、光送信モジュール、光モジュール、光伝送装置、並びに、それらの制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5740191A (en) | 1998-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH1065269A (ja) | レーザ送信機 | |
| US6922423B2 (en) | Control system for a semiconductor laser | |
| JPH11238946A (ja) | レーザ・モジュールおよびその波長および光パワーを同時に安定化させる方法 | |
| US20010024462A1 (en) | Semiconductor laser module | |
| US6528329B2 (en) | Method for stabilizing temperature of an optoelectronic module | |
| JPH0821747B2 (ja) | 光伝送装置 | |
| US7218657B2 (en) | Optical transmitting module having a can type package and providing a temperature sensor therein | |
| US6393041B1 (en) | Apparatus and method for controlling semiconductor laser module | |
| US20060239314A1 (en) | Electro-optic transducer die mounted directly upon a temperature sensing device | |
| US9172209B2 (en) | Resistive heating element for enabling laser operation | |
| US20020114363A1 (en) | Light source | |
| US20090110014A1 (en) | Small form factor transmitter optical subassembly (tosa) having functionality for controlling the temperature, and methods of making and using the tosa | |
| US20070127874A1 (en) | Optical module with thermo-electric controller in co-axial package | |
| KR101122858B1 (ko) | 가변 열 임피던스를 사용한 반도체 레이저의 파장 온도튜닝 | |
| JP2015109382A (ja) | 光送信器 | |
| US6590693B2 (en) | Light modulation | |
| JP2008312046A (ja) | 光トランシーバ | |
| US7403347B2 (en) | Optical transmission module with temperature control | |
| US7570679B2 (en) | Wide temperature range uncooled transceiver module for uncontrolled environments | |
| JP2004079989A (ja) | 光モジュール | |
| JP2001175339A (ja) | 電子的なコンポーネントの温度条件調節方法および装置 | |
| JP2000228556A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| US20090296761A1 (en) | Optical device including a bimorph-type piezoelectric element | |
| KR100527845B1 (ko) | 고속 신호 전송을 위한 광송신 모듈 | |
| JP2005109357A (ja) | 光送信器および発光素子の劣化判定方法 |