(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュールパッケージと、
段差部分を境として平面状の上段部と下段部とを有する熱伝導性の基板と、
前記モジュールパッケージの内部底面にその下面が固定されその上面が前記基板の上段部の下面に固定された温度調整用の温度調整素子と、
前記基板上段部に配置された半導体レーザと、
光ファイバと、
前記基板の下段部の上面に固定され、前記半導体レーザと前記光ファイバを光学的に結合させるレンズとを具備し、
前記レンズを固定する、前記基板の面は、前記温度調整素子の上面よりも、前記モジュールパッケージの内部底面に近いことを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
前記基板の下段部の下面は前記モジュールパッケージの内部底面と所定の間隔を置いて非接触状態で配置されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザモジュール。
【請求項３】
前記温度調整素子は前記半導体レーザを電子的に冷却するための電子冷却素子であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば光通信や光情報処理に使用される半導体レーザモジュールに係わり、詳細には冷却素子によって温度を調整された半導体レーザから射出する光ビームを、光ファイバに結合させた半導体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザモジュールは、光ファイバ伝送装置等に使用される信号光源として広く使用されている。光ファイバを使用した伝送装置の小型化が進んでおり、回路基板の高集積化が要請されている。これと共に、回路基板に組み込まれる各種部品が小型化し高さも低くなっている。このような部品との関係で、半導体レーザモジュールも特にその薄型化が求められている。
【０００３】
図２は、従来の半導体レーザモジュールの構造を示したものである。半導体レーザモジュール１０のモジュールパッケージ１１の一側壁には、光信号を伝達するための光ファイバ１２の一端が収容されている。モジュールパッケージ１１の内部底面には電子冷却素子１３が配置されており、その上には基板１４を介して半導体レーザ１５と、これから射出された光ビームを光ファイバ１２に光学的に結合させるためのレンズ１６が配置されている。
【０００４】
この半導体レーザモジュール１０では、モジュールパッケージ１１の高さをできるだけ低くするために次のような工夫を行っている。電子冷却素子１３は所要の冷却能力を発揮するためにその厚さを最小限に抑えている。この上に配置された基板１４は、レンズ１６を載置する部分ができるだけ薄くなるように加工している。半導体レーザ１５を載置した部分は、レンズ１６の光軸とレーザビームが一致するように高さが設定されるので、この部分はある程度の厚さ（高さ）が必要となる。レンズ１６はその径が小さいほどモジュールパッケージ１１の高さを低くすることができるが、実際には所定の開口角（ＮＡ）を確保する必要があり、この要請を満たす最も小さな口径に設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の半導体レーザモジュールの構造では、その内部部品全体の高さを最大限に低くするためにレンズ１６を載置した部分の基板１４の厚さをできるだけ薄くしている。しかしながら、電子冷却素子１３とこの上に載置される基板１４、半導体レーザ１５等の各種の部品（チップオンキャリア）の全体が占める高さは、たとえ基板１４の厚さを加工上の限界値に設定したとしても、電子冷却素子１３の高さにレンズ１６の直径を加えた値よりも低くすることが論理的に不可能であった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、部品の配置を工夫することによりパッケージ内のこれら部品の占める全体的な高さを低くすることのできる半導体レーザモジュールを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、冷却素子の高さにレンズの直径を加えた値よりもパッケージ内の部品全体の高さを低くすることができる半導体レーザモジュールを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、（イ）モジュールパッケージと、（ロ）段差部分を境として平面状の上段部と下段部とを有する熱伝導性の基板と、（ハ）モジュールパッケージの内部底面にその下面が固定されその上面が基板の上段部の下面に固定された温度調整用の温度調整素子と、（ニ）基板に配置された半導体レーザと、（ホ）光ファイバと、（へ）基板の下段部に固定され、半導体レーザと光ファイバを光学的に結合させるレンズとを半導体レーザモジュールに具備させる。
【０００９】
すなわち本発明では、温度の調整を行うペルチェ素子等の温度調整素子の上に配置される基板を上段部分と下段部分とこれらを接続する段差部分からなる構造のものとし、その上段部分の下面を温度調整素子の上面に固定する。これにより、下段部分は段差部分によって上段部分より低い位置に配置されることになり、上段部分に半導体レーザを配置して下段部分にレンズを固定すれば、モジュールパッケージの底面からレンズの上端までの高さを従来よりも低くすることが可能になる。
【００１０】
また本発明では、基板の下段部は段差部分によって上段部よりもモジュールパッケージの内部底面に近い側に配置されていることを特徴としている。段差を比較的大きくすれば、基板の下段部の位置をより低くすることができる。これにより、従来の半導体レーザモジュールよりも高さを確実に低くすることができる。もちろん、基板の下段部の上面は温度調整素子の上面よりも必ずしも低くなる必要はない。
【００１１】
また本発明では、基板の下段部の下面はモジュールパッケージの内部底面と所定の間隔を置いて非接触状態で配置されていることを特徴としている。これにより、基板とモジュールパッケージの間で直接的に熱が伝導することがなく、熱エネルギの有効活用を図ることができると共に、温度調整素子の小型化を図ることが可能になる。
【００１３】
請求項４記載の発明では、半導体レーザモジュールは（イ）所定の形状からなるモジュールパッケージと、（ロ）レーザ光を射出する半導体レーザと、（ハ）温度調整用の温度調整素子と、（ニ）その屈曲部分を境にして第１および第２の面を有し、第１の面には温度調整素子が固定されており、モジュールパッケージの底面を基準としたときに第１の面が、レンズを固定している第２の面よりも離れた位置にあることを特徴としている。
【００１８】
また本発明では、温度調整素子は半導体レーザを電子的に冷却するための電子冷却素子であることを特徴としている。
【００１９】
また本発明では、温度調整素子が半導体レーザを電子的に冷却するための電子冷却素子であることを特徴としている。もちろん、冷却素子のみでなく必要に応じて加熱素子を併せて、あるいは単独で配置することも自由である。
【００２０】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施例における半導体レーザモジュールの構造を表わしたものである。本実施例の半導体レーザモジュール２０は、やや細長のモジュールパッケージ２１を使用している。その一側壁には、光信号を伝達するための光ファイバ２２の一端近傍がＹＡＧ固定されている。モジュールパッケージ２１の内部底面には、ペルチェ素子からなる電子冷却素子２３が半田によって固定されている。電子冷却素子２３の上面には、所定の段差ｈを設けて２段に構成した金属板からなる基板２４の上段部分２４Ｕが半田によって固定されている。上段部分２４Ｕの光ファイバ２２側に寄った端部には半導体レーザ２５が半田によって固定されている。光ファイバ２２の固定位置は、その光軸が半導体レーザ２５の射出部の高さと一致するように予め設定されている。基板の下段部分（クランク部）２４Ｄの上面には、レンズ２６がＹＡＧ固定されている。基板２４の段差ｈは、このレンズ２６と光ファイバ２２と光軸が一致するような値に設定されている。基板の下段部分２４Ｄの下面は、モジュールパッケージ２１の内部底面と非接触の状態となっている。
【００２２】
このような構成の半導体レーザモジュール２０では、半導体レーザ２５と光ファイバ２２がレンズ２６によって光学的に結合している。また、半導体レーザ２５は基板２４を介して電子冷却素子２３によって放熱され、所望の温度範囲に保たれるようになっている。
【００２３】
しかも本実施例の半導体レーザモジュール２０では、基板２４に段差ｈが設けられており、下段部分２４Ｄの上面の高さを電子冷却素子２３の上面の高さよりも低くすることができる。したがって、モジュールパッケージ２０内の部品全体による高さは、レンズ２６の高さに電子冷却素子２３の高さと基板２４の厚さを単純に加算した値よりも小さくなることはもちろん、電子冷却素子２３の高さと段差ｈの設定値によっては全体的な高さを、電子冷却素子２３の高さとレンズ２６の口径を単純に加算した値よりも大幅に低めることができる。したがって、電子冷却素子２３等の各種部品の選択の自由度が増し、また性能的にも部品の信頼性の点でも余裕を持たせることができる。もちろん、各種部品の高さを限界値に設定することで半導体レーザモジュールの高さを大幅に改善することができる。
【００２４】
なお、実施例では半導体レーザモジュール内に１つの半導体レーザを配置したが、例えば特開平５−２８１４４２号公報にも開示があるように２個またはこれ以上の半導体レーザを配置した半導体レーザモジュールにも本発明を適用することができる。
【００２５】
また、実施例では基板の下段部の一例を示したが、温度調整素子上に配置される各種部品（チップオンキャリア）の形状やサイズに応じてその形状、配置される位置および高さを各種変形することが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、温度調整素子の上に配置される基板を上段部分と下段部分とこれらを接続する段差部分からなる構造のものとし、その上段部分の下面を温度調整素子の上面に固定するようにした。これにより、下段部分は段差の分だけ上段部分より低い位置に配置されることになり、上段部分に半導体レーザを配置して下段部分にレンズを固定すれば、モジュールパッケージの底面からレンズの上端までの高さを低めることが可能になる。したがって、各構成部品の性能やサイズに多少の余裕を持たせながら半導体レーザモジュールの高さを低くし、経済性と伝送装置の小型化に寄与することができる。また、個々の構成部品の小型化を図ることにより、半導体レーザモジュールの小型化を一層促進することができる。
【００２７】
また本発明によれば、段差を比較的大きくとることで基板の下段部の位置をより低くなるようにすることができ、従来のように基板の厚さをレンズの固定された部分と半導体レーザの固定された部分で違わせる必要がない。したがって、基板の加工が例えば平板を単純に折り曲げるだけのものとなり、容易になるという利点がある。
【００２８】
更に本発明によれば、基板の下段部分の下面はモジュールパッケージの内部底面と所定の間隔を置いて非接触状態になっている。このため、基板とモジュールパッケージの間で直接的に熱が伝導することがなく、熱エネルギの有効活用を図ることができると共に、温度調整素子を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における半導体レーザモジュールの構造を表わした概略構成図である。
【図２】従来の半導体レーザモジュールの構造を表わした概略構成図である。
【符号の説明】
２０  半導体レーザモジュール
２１  モジュールパッケージ
２２  光ファイバ
２３  電子冷却素子
２４  基板
２４Ｕ  上段部分
２４Ｄ  下段部分
２５  半導体レーザ
２６  レンズ
ｈ  段差
【図１】
0003698967.tif 000002
【図２】
0003698967.tif 000003