JPH11266053A - キャリア搭載型半導体レーザ - Google Patents
キャリア搭載型半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH11266053A JPH11266053A JP6649698A JP6649698A JPH11266053A JP H11266053 A JPH11266053 A JP H11266053A JP 6649698 A JP6649698 A JP 6649698A JP 6649698 A JP6649698 A JP 6649698A JP H11266053 A JPH11266053 A JP H11266053A
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- semiconductor laser
- carrier
- submount
- laser chip
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体レーザチップが搭載されたサブマウント
とそれらを搭載するキャリアのはんだ固定部に生じる応
力を低減し、はんだ固定前と変わらない光スペクトルの
レーザ光を得る。 【解決手段】外形寸法が０．６ｍｍ×０．４ｍｍ×０．
１３ｍｍの分布帰還型半導体レーザチップ１は外形寸法
が０．９ｍｍ×１．７ｍｍ×０．２５ｍｍで線熱膨張係
数が３．８×１０-６／℃のAlN製サブマウント２に融点
２８０℃のAu/Sn共晶はんだ３を用いて固定されてい
る。 AlN製サブマウント２は線熱膨張係数が４．５×１
０-６／℃のタングステン製キャリア４に融点２８０℃
のAu/Sn共晶はんだ３を用いて固定されている。サブマ
ウントとキャリアのはんだ固定部に生じる応力およびは
んだ固定部からサブマウントを介して半導体レーザチッ
プに伝わる応力を低減することによって、サブマウント
をキャリアにはんだ固定する前と同じスペクトルを有す
るレーザ光を得ることができる。この結果、たとえばサ
イドモード抑圧比不良のような光スペクトルに関係する
不良の発生率を低減することが可能になる。
とそれらを搭載するキャリアのはんだ固定部に生じる応
力を低減し、はんだ固定前と変わらない光スペクトルの
レーザ光を得る。 【解決手段】外形寸法が０．６ｍｍ×０．４ｍｍ×０．
１３ｍｍの分布帰還型半導体レーザチップ１は外形寸法
が０．９ｍｍ×１．７ｍｍ×０．２５ｍｍで線熱膨張係
数が３．８×１０-６／℃のAlN製サブマウント２に融点
２８０℃のAu/Sn共晶はんだ３を用いて固定されてい
る。 AlN製サブマウント２は線熱膨張係数が４．５×１
０-６／℃のタングステン製キャリア４に融点２８０℃
のAu/Sn共晶はんだ３を用いて固定されている。サブマ
ウントとキャリアのはんだ固定部に生じる応力およびは
んだ固定部からサブマウントを介して半導体レーザチッ
プに伝わる応力を低減することによって、サブマウント
をキャリアにはんだ固定する前と同じスペクトルを有す
るレーザ光を得ることができる。この結果、たとえばサ
イドモード抑圧比不良のような光スペクトルに関係する
不良の発生率を低減することが可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サイドモード抑圧
比の高い単一モードのスペクトルを要する光伝送用半導
体レーザに関し、特に、金属キャリアにはんだ固定され
て用いられる半導体レーザに関する。
比の高い単一モードのスペクトルを要する光伝送用半導
体レーザに関し、特に、金属キャリアにはんだ固定され
て用いられる半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として、米国特許番号 4,76
2,386に開示されている半導体レーザがある。半導体レ
ーザチップがベースと呼ばれるセラミック製サブマウン
トにはんだ固定されており、このセラミック製サブマウ
ントはオプティカルベンチと呼ばれるキャリアにはんだ
固定されている。はんだ材は成分比が８：２で融点が２
８０℃のＡｕ／Ｓｎはんだを用いている。
2,386に開示されている半導体レーザがある。半導体レ
ーザチップがベースと呼ばれるセラミック製サブマウン
トにはんだ固定されており、このセラミック製サブマウ
ントはオプティカルベンチと呼ばれるキャリアにはんだ
固定されている。はんだ材は成分比が８：２で融点が２
８０℃のＡｕ／Ｓｎはんだを用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザチップが
搭載されたセラミック製サブマウントをキャリアにＡｕ
／Ｓｎはんだを用いて固定する場合において、融点の２
８０℃以上で溶融しているＡｕ／Ｓｎはんだが冷却され
固相温度で凝固し常温まで冷却される際に、サブマウン
トとキャリアの熱膨張係数差によってそれぞれの熱収縮
量が異なり、境界部であるはんだ固定部に応力が生じ、
それがサブマウントを介して半導体レーザチップまで伝
わる場合がある。半導体レーザチップが分布帰還型レー
ザの場合、半導体レーザチップに応力が生じると活性層
に隣接したグレーティング部に微少な変形あるいは屈折
率変化が生じ出射光のスペクトルがはんだ固定前後で変
化する問題がある。特に、シングルモード光ファイバを
用いた光伝送に適用する場合において、はんだ固定前の
スペクトルは単一モードであった半導体レーザチップが
はんだ固定後２モードになりサイドモード抑圧比が低下
すると、分散による信号ひずみが大きくなり許容伝送距
離が短くなるという問題がある。
搭載されたセラミック製サブマウントをキャリアにＡｕ
／Ｓｎはんだを用いて固定する場合において、融点の２
８０℃以上で溶融しているＡｕ／Ｓｎはんだが冷却され
固相温度で凝固し常温まで冷却される際に、サブマウン
トとキャリアの熱膨張係数差によってそれぞれの熱収縮
量が異なり、境界部であるはんだ固定部に応力が生じ、
それがサブマウントを介して半導体レーザチップまで伝
わる場合がある。半導体レーザチップが分布帰還型レー
ザの場合、半導体レーザチップに応力が生じると活性層
に隣接したグレーティング部に微少な変形あるいは屈折
率変化が生じ出射光のスペクトルがはんだ固定前後で変
化する問題がある。特に、シングルモード光ファイバを
用いた光伝送に適用する場合において、はんだ固定前の
スペクトルは単一モードであった半導体レーザチップが
はんだ固定後２モードになりサイドモード抑圧比が低下
すると、分散による信号ひずみが大きくなり許容伝送距
離が短くなるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のキャリア搭載型
半導体レーザは、半導体レーザチップが搭載されたサブ
マウントとキャリアの材質をそれぞれの線熱膨張係数の
差が１×１０-６／℃以下となるように選択すること
で、サブマウントをキャリアにＡｕ／Ｓｎはんだを用い
て固定する場合において、それぞれの熱収縮量をほぼ同
一にし、境界部であるはんだ固定部に生じる応力および
はんだ固定部からサブマウントを介して半導体レーザチ
ップに伝わる応力を低減している。また、サブマウント
とキャリアの接合部材を融点が２４０℃以下のはんだ材
とすることにより、サブマウントとキャリアのはんだ固
定時にはんだが冷却され固相温度で凝固し常温まで冷却
される際の温度差を低減しそれぞれの熱収縮量自体を低
減できる。熱収縮量自体が低減できれば、熱膨張係数差
を低減しなくても境界部であるはんだ固定部に生じる応
力およびはんだ固定部からサブマウントを介して半導体
レーザチップに伝わる応力が低減できる。
半導体レーザは、半導体レーザチップが搭載されたサブ
マウントとキャリアの材質をそれぞれの線熱膨張係数の
差が１×１０-６／℃以下となるように選択すること
で、サブマウントをキャリアにＡｕ／Ｓｎはんだを用い
て固定する場合において、それぞれの熱収縮量をほぼ同
一にし、境界部であるはんだ固定部に生じる応力および
はんだ固定部からサブマウントを介して半導体レーザチ
ップに伝わる応力を低減している。また、サブマウント
とキャリアの接合部材を融点が２４０℃以下のはんだ材
とすることにより、サブマウントとキャリアのはんだ固
定時にはんだが冷却され固相温度で凝固し常温まで冷却
される際の温度差を低減しそれぞれの熱収縮量自体を低
減できる。熱収縮量自体が低減できれば、熱膨張係数差
を低減しなくても境界部であるはんだ固定部に生じる応
力およびはんだ固定部からサブマウントを介して半導体
レーザチップに伝わる応力が低減できる。
【０００５】上記の手段によって、半導体レーザを搭載
したサブマウントをキャリアにはんだ固定する際、はん
だ固定部に生じる応力およびはんだ固定部からサブマウ
ントを介して半導体レーザチップに伝わる応力が低減で
き、はんだ固定後もはんだ固定前と変わらないスペクト
ルで半導体レーザチップを発光させることができる。
したサブマウントをキャリアにはんだ固定する際、はん
だ固定部に生じる応力およびはんだ固定部からサブマウ
ントを介して半導体レーザチップに伝わる応力が低減で
き、はんだ固定後もはんだ固定前と変わらないスペクト
ルで半導体レーザチップを発光させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施例を図１に示
す。図１はキャリア搭載型半導体レーザである。外形寸
法が０．６ｍｍ×０．４ｍｍ×０．１３ｍｍの分布帰還
型半導体レーザチップ１は外形寸法が０．９ｍｍ×１．
７ｍｍ×０．２５ｍｍで線熱膨張係数が３．８×１０-
６／℃のAlN製サブマウント２に融点２８０℃のAu/Sn共
晶はんだ３を用いて固定されている。 AlN製サブマウン
ト２は線熱膨張係数が４．５×１０-６／℃のタングス
テン製キャリア４に融点２８０℃のAu/Sn共晶はんだ３
を用いて固定されている。タングステン製キャリア４上
にはセラミック６によってタングステン製キャリア４と
絶縁されたリード５が備えられており、リード５と分布
帰還型半導体レーザチップ１及びAlN製サブマウント２
とタングステン製キャリア４間はＡｕワイヤにて配線さ
れている。 この構造ではAlN製サブマウント２とタング
ステン製キャリア４の線熱膨張係数差は０．７×１０-
６／℃となり、１×１０-６／℃以下であるので、 キャ
リアをたとえば線熱膨張係数差が３．２×１０-６／℃
となる線熱膨張係数７×１０-６／℃の銅タングステン
製とした場合よりもそれぞれの熱収縮量の差が低減で
き、境界部であるはんだ固定部に生じる応力およびはん
だ固定部からAlN製サブマウント２を介して分布帰還型
半導体レーザチップ１に伝わる応力を約４０％低減する
ことが可能となる。
す。図１はキャリア搭載型半導体レーザである。外形寸
法が０．６ｍｍ×０．４ｍｍ×０．１３ｍｍの分布帰還
型半導体レーザチップ１は外形寸法が０．９ｍｍ×１．
７ｍｍ×０．２５ｍｍで線熱膨張係数が３．８×１０-
６／℃のAlN製サブマウント２に融点２８０℃のAu/Sn共
晶はんだ３を用いて固定されている。 AlN製サブマウン
ト２は線熱膨張係数が４．５×１０-６／℃のタングス
テン製キャリア４に融点２８０℃のAu/Sn共晶はんだ３
を用いて固定されている。タングステン製キャリア４上
にはセラミック６によってタングステン製キャリア４と
絶縁されたリード５が備えられており、リード５と分布
帰還型半導体レーザチップ１及びAlN製サブマウント２
とタングステン製キャリア４間はＡｕワイヤにて配線さ
れている。 この構造ではAlN製サブマウント２とタング
ステン製キャリア４の線熱膨張係数差は０．７×１０-
６／℃となり、１×１０-６／℃以下であるので、 キャ
リアをたとえば線熱膨張係数差が３．２×１０-６／℃
となる線熱膨張係数７×１０-６／℃の銅タングステン
製とした場合よりもそれぞれの熱収縮量の差が低減で
き、境界部であるはんだ固定部に生じる応力およびはん
だ固定部からAlN製サブマウント２を介して分布帰還型
半導体レーザチップ１に伝わる応力を約４０％低減する
ことが可能となる。
【０００７】本発明の第二の実施例を図２に示す。図２
はレーザモジュールの縦断面図である。外形寸法が０．
６ｍｍ×０．４ｍｍ×０．１３ｍｍの電界吸収型光変調
器集積分布帰還型半導体レーザチップ７は外形寸法が
０．９ｍｍ×１．７ｍｍ×０．２５ｍｍで線熱膨張係数
が３．８×１０-６／℃のAlN製サブマウント２に融点２
８０℃のAu/Sn共晶はんだ３を用いて固定されている。
このAlN製サブマウント２は線熱膨張係数が７×１０-６
／℃の銅タングステン合金キャリア８に融点２２１℃の
Sn/Agはんだ９を用いて固定されている。銅タングステ
ン合金キャリア８には電界吸収型光変調器集積分布帰還
型半導体レーザチップ７の後方光出力強度をモニタする
ためのフォトダイオード９と前方放射光を平行光に変換
するためのレンズ１１も融点２８０℃のAu/Snはんだ固
定やＹＡＧ溶接などの手段によって搭載されている。銅
タングステンキャリア８はペルチェクーラ１２の低温面
にSn/Agはんだ９より低融点のはんだ材を用いて固定さ
れており、一体となった銅タングステンキャリア８とペ
ルチェクーラ１２は、パッケージ１３に収納され、ペル
チェクーラ１２の高温面とパッケージ１３の底面はSn/A
gはんだ９より低融点のはんだ材を用いて固定されてい
る。 AlN製サブマウント２と銅タングステン合金キャリ
ア８は融点が２４０℃以下のSn/Agはんだ９を用いて固
定されているため、AlN製サブマウント２と銅タングス
テン合金キャリア８の線熱膨張係数差が３．２×１０-
６／℃と大きくてもそれぞれの熱収縮量自体が低減で
き、境界部であるはんだ固定部に生じる応力およびはん
だ固定部からAlN製サブマウント２を介して電界吸収型
光変調器集積分布帰還型半導体レーザチップ７に伝わる
応力が約３０％低減している。
はレーザモジュールの縦断面図である。外形寸法が０．
６ｍｍ×０．４ｍｍ×０．１３ｍｍの電界吸収型光変調
器集積分布帰還型半導体レーザチップ７は外形寸法が
０．９ｍｍ×１．７ｍｍ×０．２５ｍｍで線熱膨張係数
が３．８×１０-６／℃のAlN製サブマウント２に融点２
８０℃のAu/Sn共晶はんだ３を用いて固定されている。
このAlN製サブマウント２は線熱膨張係数が７×１０-６
／℃の銅タングステン合金キャリア８に融点２２１℃の
Sn/Agはんだ９を用いて固定されている。銅タングステ
ン合金キャリア８には電界吸収型光変調器集積分布帰還
型半導体レーザチップ７の後方光出力強度をモニタする
ためのフォトダイオード９と前方放射光を平行光に変換
するためのレンズ１１も融点２８０℃のAu/Snはんだ固
定やＹＡＧ溶接などの手段によって搭載されている。銅
タングステンキャリア８はペルチェクーラ１２の低温面
にSn/Agはんだ９より低融点のはんだ材を用いて固定さ
れており、一体となった銅タングステンキャリア８とペ
ルチェクーラ１２は、パッケージ１３に収納され、ペル
チェクーラ１２の高温面とパッケージ１３の底面はSn/A
gはんだ９より低融点のはんだ材を用いて固定されてい
る。 AlN製サブマウント２と銅タングステン合金キャリ
ア８は融点が２４０℃以下のSn/Agはんだ９を用いて固
定されているため、AlN製サブマウント２と銅タングス
テン合金キャリア８の線熱膨張係数差が３．２×１０-
６／℃と大きくてもそれぞれの熱収縮量自体が低減で
き、境界部であるはんだ固定部に生じる応力およびはん
だ固定部からAlN製サブマウント２を介して電界吸収型
光変調器集積分布帰還型半導体レーザチップ７に伝わる
応力が約３０％低減している。
【０００８】
【発明の効果】本発明は上記のようにサブマウントとキ
ャリアのはんだ固定部に生じる応力およびはんだ固定部
からサブマウントを介して半導体レーザチップに伝わる
応力を低減することによって、サブマウントをキャリア
にはんだ固定する前と同じスペクトルを有するレーザ光
を得ることができる。この結果、たとえばサイドモード
抑圧比不良のような光スペクトルに関係する不良の発生
率を低減することが可能になる。
ャリアのはんだ固定部に生じる応力およびはんだ固定部
からサブマウントを介して半導体レーザチップに伝わる
応力を低減することによって、サブマウントをキャリア
にはんだ固定する前と同じスペクトルを有するレーザ光
を得ることができる。この結果、たとえばサイドモード
抑圧比不良のような光スペクトルに関係する不良の発生
率を低減することが可能になる。
【図１】本発明の第一の実施例のキャリア搭載型半導体
レーザの斜視図である。
レーザの斜視図である。
【図２】本発明の第二の実施例のレーザモジュールの縦
断面図である。
断面図である。
１…分布帰還型半導体レーザチップ,２…AlN製サブマウ
ント,３…Au/Sn共晶はんだ,４…タングステン製キャリ
ア,５…リード,６…セラミック,７…電界吸収型光変調
器集積分布帰還型半導体レーザチップ,８…銅タングス
テン合金キャリア,９…Sn/Agはんだ,１０…フォトダイ
オード,１１…レンズ,１２…ペルチェクーラ，１３…パ
ッケージ，
ント,３…Au/Sn共晶はんだ,４…タングステン製キャリ
ア,５…リード,６…セラミック,７…電界吸収型光変調
器集積分布帰還型半導体レーザチップ,８…銅タングス
テン合金キャリア,９…Sn/Agはんだ,１０…フォトダイ
オード,１１…レンズ,１２…ペルチェクーラ，１３…パ
ッケージ，
Claims (5)
- 【請求項１】半導体レーザチップをセラミック製サブマ
ウントにＡｕ／Ｓｎ共晶はんだを用いて固定した後、前
記セラミック製サブマウントを半導体レーザチップ搭載
用金属キャリアにＡｕ／Ｓｎ共晶はんだ融点以下の融点
を有するはんだ材を用いて固定したキャリア搭載型半導
体レーザにおいて、前記セラミック製サブマウントと前
記半導体レーザチップ搭載用金属キャリアの線熱膨張係
数差が１×１０-６／℃以下となるセラミック及びキャ
リア材料を適用したことを特長とするキャリア搭載型半
導体レーザ。 - 【請求項２】半導体レーザチップをAlN又はSiC製サブマ
ウントにＡｕ／Ｓｎ共晶はんだを用いて固定した後、前
記AlN又はSiC製サブマウントを銅タングステン合金キャ
リアにＡｕ／Ｓｎ共晶はんだ融点以下の融点を有するは
んだ材を用いて固定したキャリア搭載型半導体レーザに
おいて、前記AlN又はSiC製サブマウントと前記銅タング
ステン合金キャリアの接合部材を融点が２４０℃以下の
はんだ材としたことを特長とするキャリア搭載型半導体
レーザ。 - 【請求項３】半導体レーザチップをセラミック製サブマ
ウントにＡｕ／Ｓｎ共晶はんだを用いて固定した後、前
記セラミック製サブマウントを温度検出用サーミスタと
前記分布帰還型半導体レーザチップの後方光出力モニタ
用フォトダイオードと前記分布帰還型半導体レーザチッ
プからの前方向出射光の広がり角を変化させるレンズと
共に半導体レーザチップ搭載用金属キャリアにＡｕ／Ｓ
ｎ共晶はんだ融点以下の融点を有するはんだ材を用いて
固定し、前記半導体レーザチップ搭載用金属キャリアを
ペルチェクーラと共に箱型ケースに収納したレーザモジ
ュールにおいて、前記セラミック製サブマウントと前記
半導体レーザチップ搭載金属キャリアの線熱膨張係数差
が１×１０-６／℃以下となるセラミック及びキャリア
材料を適用したことを特長とするレーザモジュール。 - 【請求項４】半導体レーザチップをAlN又はSiC製サブマ
ウントにＡｕ／Ｓｎ共晶はんだを用いて固定した後、前
記AlN又はSiC製サブマウントを温度検出用サーミスタと
前記分布帰還型半導体レーザチップの後方光出力モニタ
用フォトダイオードと前記分布帰還型半導体レーザチッ
プからの前方向出射光の広がり角を変化させるレンズと
共に銅タングステン合金キャリアにＡｕ／Ｓｎ共晶はん
だ融点以下の融点を有するはんだ材を用いて固定し、前
記銅タングステン合金キャリアをペルチェクーラと共に
箱型ケースに収納したレーザモジュールにおいて、前記
AlN又はSiC製サブマウントと前記銅タングステン合金キ
ャリアの接合部材を融点が２４０℃以下のはんだ材とし
たことを特長とするレーザモジュール。 - 【請求項５】前記請求項１〜４において、半導体レーザ
チップの代わりに電界吸収型変調器を集積した分布帰還
型半導体レーザチップとしたことを特徴とするキャリア
搭載型半導体レーザ及びレーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6649698A JPH11266053A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | キャリア搭載型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6649698A JPH11266053A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | キャリア搭載型半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11266053A true JPH11266053A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13317489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6649698A Pending JPH11266053A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | キャリア搭載型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11266053A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004349294A (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Hitachi Ltd | 半導体レーザモジュール |
| JP2006032454A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体レーザパッケージおよび半導体レーザパッケージの製造方法 |
| WO2016148020A1 (ja) * | 2015-03-17 | 2016-09-22 | カナレ電気株式会社 | 半導体レーザ及び半導体レーザ光源モジュール |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP6649698A patent/JPH11266053A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004349294A (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Hitachi Ltd | 半導体レーザモジュール |
| JP2006032454A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体レーザパッケージおよび半導体レーザパッケージの製造方法 |
| WO2016148020A1 (ja) * | 2015-03-17 | 2016-09-22 | カナレ電気株式会社 | 半導体レーザ及び半導体レーザ光源モジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041015 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050412 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050823 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |