(57)【要約】【課題】光送信器のモジュールのサブキャリアサイズを小型化しながら、内部のワイヤ長の作製誤差による周波数応答特性の変動を大幅に抑制できる光送信器を提供する。【解決手段】ＲＦ配線板、変調レーザチップ、および終端抵抗体を搭載し、上面にグランドパッドを有するサブキャリアと、少なくとも前記ＲＦ配線板と前記変調レーザチップを電気的に接続するためのワイヤを備え、前記サブキャリアの幅方向に前記ＲＦ配線板と前記変調レーザチップが配置されており、前記ＲＦ配線板から前記終端抵抗体を通り、前記グランドパッドに至るまでの電気的な経路にある前記ワイヤの長さが0.5〜1.5mmである、もしくは前記ワイヤのもつインダクタンスが0.4〜1.2nHであることを特徴とする光送信器とした。【選択図】図２
2020127168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ配線板、変調レーザチップ、および終端抵抗体を搭載し、上面にグランドパッドを有するサブキャリアと、
前記ＲＦ配線板から前記終端抵抗体を通り、前記グランドパッドに至るまでの電気的な経路の少なくとも一部を電気的に接続するためのワイヤを備え、
前記サブキャリアの幅方向に前記ＲＦ配線板と前記変調レーザチップが配置されており、
前記ＲＦ配線板から前記終端抵抗体を通り、前記グランドパッドに至るまでの電気的な経路にある前記ワイヤの長さが0.5〜1.5mmの範囲である、もしくは前記ワイヤのもつインダクタンスが0.4〜1.2nHの範囲である
ことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記ＲＦ配線板の上、もしくは前記サブキャリアの上に前記終端抵抗体が一体集積されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記ＲＦ配線板から前記終端抵抗体を通り、前記グランドパッドに至るまでの電気的な経路に、少なくとも１つのキャパシタが回路的に直列に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項４】
前記キャパシタが、前記変調レーザチップを挟んで、前記終端抵抗体の反対側に配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の光送信器。
【請求項５】
前記変調レーザチップの出力光導波路が、前記変調レーザチップの出射端面に対して９０度ではない角度で光を出射する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ搭載モジュールで構成された光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信などに用いられる光送信器は、例えば図１に示されるようなＥＡ−ＤＦＢレーザ搭載モジュールで構成されていた。図１に示すＥＡ−ＤＦＢレーザ搭載モジュールは、サブキャリア１の上にサブキャリア１の幅方向（光出射方向と直交する短辺の方向）に、図の右からＲＦ配線板２、ＤＦＢレーザ４とＥＡ変調器５を備えたＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３、終端抵抗体６とキャパシタ７が配置されている。また、ＲＦ配線板２上のＲＦ配線の上端とＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３上のＥＡ変調器５の電極が、ワイヤ１１にて電気的に接続され、ＥＡ変調器５の電極と終端抵抗体６が、ワイヤ１０にて電気的に接続されている。
【０００３】
図１の従来の光送信器では、ＲＦ配線板２のＲＦ配線の下端から入力された変調電気信号は、ＲＦ配線板２のＲＦ配線の上端からワイヤ１１にてＥＡ変調器５の電極に供給されており、更にＥＡ変調器５の電極を経由して、ワイヤ１０にて終端抵抗体６の一端の電極に接続されている。終端抵抗体６の他端は、電極を経由して直流遮断（ＤＣカット）のためのキャパシタ７の一端に接続され、キャパシタ７の他端でグランド電極となるグランドパッド８に接続されて、接地されている。図１に示されるように、従来の光送信器ではサブキャリア１のサイズは0.95mm程度の幅が必要となる。
【０００４】
また、ＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３の光導波路は、戻り光対策として曲げ導波路をとなっており、出力光導波路の部分は、ＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３の出射端面に対して９０度ではない角度で光を出射する構造となっている。ＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３自体は、出射光の方向をサブキャリア１の長手方向にそろえるため、サブキャリア１の長手方向の辺と出射光が平行になるような向きに、斜めに角度をつけて配置されている。
【０００５】
また、レーザチップはＤＦＢレーザ４とＥＡ変調器５を備えたＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３を例示したが、これに限定されるものではなく、変調機能付きの任意の形式の変調レーザチップであってもよい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】C. Kazmierski, A. Konczykowska, F. Jorge, F. Blache, M. Riet, C. Jany, A. Scavennec, "100 Gb/s Operation of an AlGaInAs Semi-Insulating Buried Heterojunction EML", Proc OFC2009 OThT7
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１に示す従来の光送信器では、ＥＡ変調器５と終端抵抗体６の間を結ぶワイヤ１０の部分は、ワイヤ１０の長さに応じた寄生インダクタンス（parastic inductance）を有するので、光送信器の周波数応答特性のピーキング量を調整する効果がある。従来の構成では、0.2〜0.3mm程度のワイヤ長さになるが、この場合ワイヤ長の作製誤差に起因して、光送信器の周波数応答特性におけるピーキングが変動することにより、周波数応答特性において利得が3dB低下する3dB帯域周波数にばらつきが発生することが課題であった。
【０００８】
また、ばらつきを緩和するためにワイヤ長を長くして、ＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３から離れた位置に終端抵抗体６を配置した場合には、サブキャリア１のサイズが大型化するという課題もあった。
【０００９】
また、図１の従来構成では、全般にサブキャリアの幅方向に横並びで各部品を搭載しているので、サブキャリアの幅が大型化する点も課題であった。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光送信器のモジュールのサブキャリアサイズを小型化しながら、内部のワイヤ長の作製誤差による周波数応答特性の変動を大幅に抑制できる光送信器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。
【００１２】
（構成１）
ＲＦ配線板、変調レーザチップ、および終端抵抗体を搭載し、上面にグランドパッドを有するサブキャリアと、
前記ＲＦ配線板から前記終端抵抗体を通り、前記グランドパッドに至るまでの電気的な経路の少なくとも一部を電気的に接続するためのワイヤを備え、
前記サブキャリアの幅方向に前記ＲＦ配線板と前記変調レーザチップが配置されており、
前記ＲＦ配線板から前記終端抵抗体を通り、前記グランドパッドに至るまでの電気的な経路にある前記ワイヤの長さが0.5〜1.5 mmの範囲である、もしくは前記ワイヤのもつインダクタンスが0.4 〜 1.2nHの範囲である
ことを特徴とする光送信器。
【００１３】
（構成２）
前記ＲＦ配線板の上、もしくは前記サブキャリアの上に前記終端抵抗体が一体集積されている
ことを特徴とする構成１に記載の光送信器。
【００１４】
（構成３）
前記ＲＦ配線板から前記終端抵抗体を通り、前記グランドパッドに至るまでの電気的な経路に、少なくとも１つのキャパシタが回路的に直列に接続されている
ことを特徴とする構成１に記載の光送信器。
【００１５】
（構成４）
前記キャパシタが、前記変調レーザチップを挟んで、前記終端抵抗体の反対側に配置されている
ことを特徴とする構成３に記載の光送信器。
【００１６】
（構成５）
前記変調レーザチップの出力光導波路が、前記変調レーザチップの出射端面に対して９０度ではない角度で光を出射する
ことを特徴とする構成１に記載の光送信器。
【発明の効果】
【００１７】
以上記載したように、本発明によれば、光送信器のモジュールのサブキャリアサイズを小型化しながら、内部のワイヤ長の作製誤差による周波数応答特性の変動を大幅に抑制できる光送信器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の光送信器のモジュールの平面図である。
【図２】本発明の実施例１の光送信器のモジュールの平面図である。
【図３】従来技術に於いてワイヤ長を変えた場合の周波数応答特性の変化を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に於いてワイヤ長を変えた場合の周波数応答特性の変化を示す図である。
【図５】本発明の実施例２の光送信器のモジュールの平面図である。
【図６】本発明の実施例２に於いてワイヤ長を変えた場合の周波数応答特性の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の光送信器は、上記の課題を解決するためにサブキャリアの上にサブキャリアの幅方向に、終端抵抗体、ＥＡ−ＤＦＢレーザチップ、グランドパッドを配置する。以下に説明する実施例による検討の結果、ＲＦ配線板から終端抵抗体を経由して、グランドパッドに至る電気回路上に存在するワイヤの長さが0.5〜1.5mm程度の範囲、もしくはワイヤのもつインダクタンスがトータル0.4〜1.2nHの範囲に相当するインダクタを含む構造とするのが、光送信器の周波数応答特性の変化を抑えるのに最適であることが判明した。このような構造にすることで、グランドパッドと終端抵抗体の間を結ぶワイヤ長のばらつきによる、3dB帯域の変動を抑制することが可能となり、実装歩留まりを向上させることが可能となる。加えて、サブキャリアの狭幅化も可能となる。
【００２０】
本発明は、サブキャリア上の各部品の配置と、ワイヤ長を最適に設計することにより、ワイヤ長に依存しない安定した周波数応答特性と、サブキャリアの狭幅化を実現する。
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図２に本発明の実施例１の光送信器の平面図を示す。本発明の実施例１の光送信器では、サブキャリア１の上にサブキャリアの幅方向に、終端抵抗体６を集積したＲＦ配線板２０、約５度の曲げ導波路を有するＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３と、グランドパッド８に接続されたキャパシタ７を備えた光送信器モジュールのサブアセンブリとしている。
【００２３】
図２の実施例１の光送信器では、ＲＦ配線板２０上のＲＦ配線の終端部にＲＦ配線の幅と同程度の幅の終端抵抗体６が集積されており、サブキャリア１の幅をその分だけ節約することができる。
【００２４】
終端抵抗体６を集積したＲＦ配線板２０の、終端抵抗体６の一端に接続されたＲＦ配線の端部からは、ワイヤ１１が引き出されてＥＡ変調器５の電極に接続され、ＥＡ変調器５に変調電気信号を供給している。ＲＦ配線板２０に集積された終端抵抗体６の他端に接続された電極からは、ワイヤ１２が引き出されて、ＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３をまたいで直流遮断（ＤＣカット）のためのキャパシタ７の一端に接続されている。キャパシタ７の他端はグランドパッド８に接続されて、接地されている。図２に示されるように、実施例１の光送信器ではサブキャリア１の幅は、ＲＦ配線板２０に集積された終端抵抗体６及び電極の長さ分だけ短くすることができ、0.75mmになっている。
【００２５】
比較のため、同一のＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３を使い、従来構造を適用した光送信器サブアセンブリも作成した。こちらは、図１に示された通りの構造である。
【００２６】
図３と図４には、作成したそれぞれの光送信器サブアセンブリの周波数応答特性を、ワイヤ長を３通りに変えて求めた場合の変化を示した。図３が従来例の場合であり、図４が本発明の実施例１の場合である。図３，４の右下の表には、各ワイヤ（図３では図１のワイヤ１０、図４では図２のワイヤ１２）の３通りのワイヤ長に対応する、３ｄＢ帯域の周波数の値も示している。ともにＥＡ長は130umとし、終端抵抗体の抵抗値は50Ω、ＥＡ変調器とＲＦ配線板を結ぶワイヤ１１の長さは220um、キャパシタの容量は0.1uFとした。
【００２７】
従来技術適用時の光送信器の周波数応答特性は図３に、本発明実施例１適用時の周波数応答特性は図４にある通りである。このとき、これら３本の周波数応答特性のグラフは、図１、２に示したワイヤ１０，１２の長さを３通りに変えた場合の変化を示している。
【００２８】
従来技術適用時（図１、図３）には、ワイヤ１０の設計値300umに対して、設計値の時の3dB帯域は40.1 GHz、±100umのワイヤ長変動で、3dB帯域は、最大3.3GHz程度変動している。これに対して、本発明実施例１の適用時（図２、図４）には、ワイヤ１２の設計値1000umに対して、設計値の時の3dB帯域は39.9GHzと従来技術とほぼ遜色ない帯域が得られており、かつ、±500umのワイヤ長変動があっても、3dB帯域は最大1.4 GHz程度しか変動しなかった。本結果から、実施例１の構造は従来構造と比較して、ワイヤの長さ変動に対するトレランスが非常に大きいことが示された。
【００２９】
また、作成したサブアセンブリの幅を比較しても、従来型が0.95mmに対して、実施例１の構造では0.75mmと0.2mmも狭幅化できていることが確認できた。
【実施例２】
【００３０】
図５は、本発明の実施例２の光送信器の平面図である。本発明の実施例２の光送信器では、実施例１と同一のＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３を用いて、実施例１と異なり終端抵抗体６をサブキャリア１上に集積した部品を用いて、サブアセンブリを作成した。
【００３１】
図５の実施例２の光送信器サブアセンブリでは、直流遮断（ＤＣカット）のためのキャパシタ７もサブキャリア１上に集積されている。ただし、実施例１あるいは従来例とも異なりキャパシタ７は、ＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３を挟んで終端抵抗体６とは反対側のＲＦ配線板２の側に位置しており、ＲＦ配線板２とは別の部品としてＲＦ配線の幅方向に端部電極を有する向きで設けられている。
【００３２】
キャパシタ７の右側の端部電極は、サブキャリア１の右上隅に位置するグランドパッド８に接続されて接地され、キャパシタ７の左側の端部電極は、ワイヤ１３で引き出されてＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３をまたいで終端抵抗体６の一端に接続されている。
【００３３】
終端抵抗体６は従来例と異なり端部電極が上下となる向きに配置されており、終端抵抗体６の他端は従来例と同じく、ワイヤ１０にてＥＡ変調器５の電極に接続され、ＥＡ変調器５の電極にはＲＦ配線の上端からワイヤ１１にて変調電気信号が供給されている。
【００３４】
図６には、作成した実施例２の光送信器サブアセンブリの、ワイヤ１３とワイヤ１０、１１の長さの和（ＲＦ配線板から終端抵抗体を通り、グランドパッドに至るまでの電気的な経路にあるワイヤの長さの和）に対する周波数応答特性の変動を示した。ワイヤの長さの和が設計値の場合、3dB帯域は42.4 GHzで従来構造の3dB帯域と比較して2GHz程度の帯域改善が確認できた。加えて、±500umのワイヤ長変動があった場合でも、3dB帯域は最大0.8 GHz程度しか変動しなかった。本結果から、実施例２の構造は従来構造と比較して、ワイヤの長さ変動のトレランスが非常に大きいことが示された。
【００３５】
また、作成したサブアセンブリの幅を比較しても、従来型が0.95mmに対して、実施例２の構造でも0.75mmと0.2mmも狭幅化できていることが確認できた。これは、相対的に小さい終端抵抗体６の幅を、斜めに配置されたＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３の左上の角の空き地で吸収できたことにもよる。
【００３６】
なお、ＤＣカットのためのキャパシタ７は、ＲＦ配線板２から終端抵抗体６を通り、グランドパッド８に至るまでの電気的な経路において、ＥＡ変調器５に印加される直流電圧の遮断ができればよいので、この電気的な経路において、少なくとも１つのキャパシタが回路的に直列に接続されていればよい。また、終端抵抗体６は、サブキャリア１上に一体集積された終端抵抗体６であっても良い。
【００３７】
本発明では、いずれの実施例もレーザチップはＥＡ−ＤＦＢレーザチップ３としたが、これに限られるものではなく、光変調機能を有した変調レーザチップであればよいことは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上述べたように、本発明の光送信器では、モジュールのサブキャリアサイズを小型化しながら、内部のワイヤ長の作製誤差による周波数応答特性の変動を大幅に抑制できる光送信器を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１  サブキャリア
２、２０  ＲＦ配線板
３  ＥＡ−ＤＦＢレーザチップ
４  ＤＦＢレーザ
５  ＥＡ変調器
６  終端抵抗体
７  キャパシタ
８  グランドパッド
１０、１１、１２、１３  ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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