JPWO2019155602A1 - 光モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る光モジュール10の断面図である。光モジュール10は、第1面13aと、第1面13aと反対側の第2面13bとを有するステム13を備えている。ステムの13の第1面13aには熱電クーラー16が設けられている。熱電クーラー16は、ぺルチエ素子16aの両側に吸熱基板16bと放熱基板16cが取り付けられたTEC(Thermoelectric Cooler)である。放熱基板16cが第1面13aに固定されている。固定の方法は特に限定されないが、例えばAuSn、SnAgCu等を用いたはんだ付けである。あるいは溶接でもよい。
図4は、実施の形態2に係る光モジュールの断面図である。第2面13bには凹部13cが形成されている。拘束体30は凹部13cに設けられている。例えば溶接により拘束体30が凹部13cに固定されている。拘束体30は、凹部13cに格納されることで、第1面13aと第2面13bの間にある。
図6は、実施の形態3に係る光モジュールの断面図である。この光モジュールはステム13を貫通するリードピン44を備えている。さらに、拘束体30にはリードピン44を通す貫通孔30aが形成されている。これにより、拘束体30の面積を大きくして、拘束体30とステム13の接触面積を大きくすることができる。例えば、拘束体30と第2面13bの接触面積を、放熱基板16cと第1面13aの接触面積より大きくすることができる。拘束体30とステム13の接触面積が大きいと、拘束体30がステム13の熱変形を拘束する力を大きくすることができる。このため、実施の形態3に係る光モジュールのステム13には、高温時又は低温時に、実施の形態1、2のステムよりも大きな反りが発生し、熱変更に伴う半導体レーザ素子18の位置変動量は大きくなる。
図7は、実施の形態4に係る光モジュールのステム等の平面図である。ステム13の側面13dに拘束体50が固定されている。拘束体50は平面視で環状となっている。図8は、実施の形態4に係る光モジュールの断面図である。一点鎖線はステム13の中央線である。この中央線は第1面13aと第2面13bの中間にある。拘束体50は、側面13dのうち、第1面13aより第2面13bに近い位置に固定されている。言いかえれば、拘束体50は、ステム13の側面13dの内、リードピン出力側を覆うように取り付けられ、熱電クーラー16側には取り付けられない。つまり、一点鎖線よりも第2面13b側に拘束体50を設ける。放熱基板16cと拘束体50の線熱膨張係数は、ステム13の線熱膨張係数より小さい。
図10は、実施の形態5に係る拘束体等を示す図である。拘束体52はアーチ状の形状を有し、ステム13の側面13dに設けられている。この拘束体52も、実施の形態4で説明したとおり、側面13dのうち、第1面13aより第2面13bに近い位置に固定される。図10に示されているように、拘束体52は、平面視でステム13の側面全体を覆うのではなく、平面視でステム13の側面13dの一部を覆う。側面13dのうち拘束体52に覆われていない部分は、光トランシーバの筐体42と熱的に接触させる。これにより、拘束体52を取り付けつつ、光モジュールから筐体42への良好な放熱を確保できる。
図11は、実施の形態6に係る光モジュールの断面図である。製品としての光モジュールについて、動作温度範囲が定められている。例えば、−5℃〜80℃で動作させる製品であれば中心温度は37.5℃である。−40〜95℃で動作させる製品であれば中心温度は27.5℃である。例えば、製品の動作温度範囲の中心温度を、製品の周囲温度である室温に一致させる。
図6は、実施の形態3に係る光モジュールの断面図である。この光モジュールはステム13を貫通するリードピン44を備えている。さらに、拘束体30にはリードピン44を通す貫通孔30aが形成されている。これにより、拘束体30の面積を大きくして、拘束体30とステム13の接触面積を大きくすることができる。例えば、拘束体30と第2面13bの接触面積を、放熱基板16cと第1面13aの接触面積より大きくすることができる。拘束体30とステム13の接触面積が大きいと、拘束体30がステム13の熱変形を拘束する力を大きくすることができる。このため、実施の形態3に係る光モジュールのステム13には、高温時又は低温時に、実施の形態1、2のステムよりも大きな反りが発生し、熱変形に伴う半導体レーザ素子18の位置変動量は大きくなる。
Claims (13)
- 第1面と、前記第1面と反対側の第2面とを有するステムと、
前記第1面に固定された放熱基板を有する熱電クーラーと、
前記熱電クーラーに取り付けられた半導体レーザ素子と、
前記第1面に固定され、前記熱電クーラーと前記半導体レーザ素子を覆うキャップと、
前記キャップに固定されたレンズと、
前記第2面に固定された拘束体と、を備え、
前記放熱基板と前記拘束体の線熱膨張係数は、前記ステムの線熱膨張係数より小さいことを特徴とする光モジュール。 - 前記拘束体の線熱膨張係数は、前記放熱基板の線熱膨張係数より小さいことを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。
- 前記拘束体の線熱膨張係数は、前記放熱基板の線熱膨張係数より大きいことを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。
- 前記第2面には凹部が形成され、前記拘束体は前記凹部に設けられたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記凹部を避けて前記ステムを貫通するリードピンと、
前記第2面に固定され、前記リードピンに電気的に接続されたフレキシブル基板と、を備えたことを特徴とする請求項4に記載の光モジュール。 - 前記ステムを貫通するリードピンを備え、
前記拘束体には前記リードピンを通す貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光モジュール。 - 前記拘束体と前記第2面の接触面積は、前記放熱基板と前記第1面の接触面積より大きいことを特徴とする請求項6に記載の光モジュール。
- 第1面と、前記第1面と反対側の第2面と、側面とを有するステムと、
前記第1面に固定された放熱基板を有する熱電クーラーと、
前記熱電クーラーに取り付けられた半導体レーザ素子と、
前記第1面に固定され、前記熱電クーラーと前記半導体レーザ素子を覆うキャップと、
前記キャップに固定されたレンズと、
前記側面のうち、前記第1面より前記第2面に近い位置に固定された拘束体と、を備え、
前記放熱基板と前記拘束体の線熱膨張係数は、前記ステムの線熱膨張係数より小さいことを特徴とする光モジュール。 - 前記拘束体は、前記側面のうち前記第1面からの距離と前記第2面からの距離が等しい中間位置よりも前記第2面側に固定されたことを特徴とする請求項8に記載の光モジュール。
- 前記拘束体は平面視で環状となっていることを特徴とする請求項8又は9に記載の光モジュール。
- 前記拘束体はアーチ状となっていることを特徴とする請求項8又は9に記載の光モジュール。
- 前記キャップの外側に前記レンズに対向して設けられた光ファイバを備え、
前記光ファイバは、動作温度の中心温度よりも低い温度で結合効率のピークが得られる位置に設けられたことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の光モジュール。 - 前記ステムの材料はSPCCであり、
前記放熱基板の材料は窒化アルミまたはアルミナであり、
前記拘束体の材料は窒化アルミ、アルミナ、コバール、またはインバーであることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の光モジュール。
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