(57)【要約】【課題】１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、劣化の少ない良好な信号を全チャネルに供給できる多チャネル光送信モジュールを提供する。【解決手段】半導体レーザ素子を複数配列したレーザアレイ３Ｂを、パッケージ１内部に搭載した多チャネル光送信モジュールにおいて、高周波信号を供給する高周波配線を複数有する空中高周波配線板１７を備え、空中高周波配線板１７を、パッケージ１内部の対面する側面の間をレーザアレイ３Ｂの上方の位置で横断するように配置すると共に、高周波配線を、複数の半導体レーザ素子の平面上の位置に対応して形成し、高周波配線と半導体レーザ素子とを各々金ワイヤ１３で結線した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子を複数配列したレーザアレイを、筐体内部に搭載した多チャネル光送信モジュールにおいて、
高周波信号を供給する高周波配線を複数有する第１の高周波配線板を備え、
前記第１の高周波配線板を、前記筐体内部の対面する側面の間を前記レーザアレイの上方の位置で横断するように配置すると共に、
前記高周波配線を、複数の前記半導体レーザ素子の平面上の位置に対応して形成し、
前記高周波配線と前記半導体レーザ素子とを各々金ワイヤで結線したことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項２】
半導体レーザ素子及び当該半導体レーザ素子を変調する変調器の組を複数組配列したレーザアレイを、筐体内部に搭載した多チャネル光送信モジュールにおいて、
高周波信号を供給する高周波配線を複数有する第１の高周波配線板を備え、
前記第１の高周波配線板を、前記筐体内部の対面する側面の間を前記レーザアレイの上方の位置で横断するように配置すると共に、
前記高周波配線を、複数の前記変調器の平面上の位置に対応して形成し、
前記高周波配線と前記変調器とを各々金ワイヤで結線したことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体レーザ素子を直接変調ＤＦＢレーザとし、前記直接変調ＤＦＢレーザを３個以上の配列したことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項４】
請求項２に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体レーザ素子をＤＦＢレーザとすると共に、前記変調器を電界吸収型光変調器とし、前記ＤＦＢレーザ及び前記電界吸収型光変調器の組を３組以上の配列したことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項５】
請求項２に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体レーザ素子をＤＦＢレーザとすると共に、前記変調器をマッハツェンダー変調器とし、前記ＤＦＢレーザ及び前記マッハツェンダー変調器の組を２組以上の配列したことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体レーザ素子、前記変調器の材料を、Ｓｉ、若しくは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂの中の少なくとも２種類以上の元素からなるIII-Ｖ族化合物半導体としたことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体素子レーザ又は前記変調器からの光路を合波する合波器を、前記レーザアレイに形成すると共に、前記合波器を、多モード干渉型合波器又はアレイ導波路格子合波器としたことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体素子レーザ又は前記変調器からの光路を合波する合波器を、前記レーザアレイと独立して設けると共に、前記合波器を、誘電体フィルタを用いた合波器としたことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記合波器の材料を、ＳｉＯ2、Ｓｉ、若しくは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂの中の少なくとも２種類以上の元素からなるIII-Ｖ族化合物半導体としたことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
外部配線と前記第１の高周波配線板との間を中継する第２の高周波配線板を、前記筐体内部の対面する側面に各々設けると共に、２つの前記第２の高周波配線板の上面の高さを、前記レーザアレイの上面の高さより高く配置し、２つの前記第２の高周波配線板の上面に前記第１の高周波配線板を固定したことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記第１の高周波配線板、前記第２の高周波配線板の材料を、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ガラスエポキシ樹脂、レジンのいずれかの材料としたことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記第１の高周波配線板、前記第２の高周波配線板の配線形状を、ＧＮＤコプレーナ線路、マイクロストリップ線路、差動コプレーナ線路、差動マイクロストリップ線路のいずれかの配線形状とすると共に、前記第１の高周波配線板、前記第２の高周波配線板の配線の材料を、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｕのうち少なくとも１つの元素からなる金属としたことを特徴とする多チャネル光送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量光通信網の構成要素である多チャネル光送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号配線の電気結線の取り方として、従来は金ワイヤを使ったワイヤボンディングによる結線が一般的であった。
【０００３】
そこで、図１を参照して、従来の結線構造を説明する。なお、図１は、直接変調ＤＦＢレーザを用いた単チャネル光送信モジュールおいて、従来の結線構造を用いた構成を示す構成図である。ここで、図１中、符号１はパッケージ、２はＬＤキャリア、３ＡはＤＦＢレーザ、４Ａはサブキャリア、５Ａは第１レンズ、６はペルチェ素子、９はアイソレータ付き第２レンズ、１０はフェルールカラー、１１はピグテールファイバ、１２は高周波配線板、１３は金ワイヤ、１５は外部接続のための高周波配線板を示している。
【０００４】
図１に示す従来の単チャネル光送信モジュールの高周波信号配線を参照すると、高周波配線板１５からパッケージ１に入ってきた高周波信号は、高周波配線板１２と金ワイヤ１３で結線され、高周波配線板１２とＤＦＢレーザ３Ａも金ワイヤ１３で結線されている。このように、高周波配線板１２をＤＦＢレーザ３Ａの直近まで引っ張ってくることで、金ワイヤ１３を使う距離を短くし、金ワイヤ１３のもつインダクタンス成分による特性劣化を最小限に抑える工夫がなされていた。
【０００５】
図２は、合波器付き４チャネルＤＦＢレーザアレイを用いた多チャネル光送信モジュールおいて、前述の従来の結線構造を用いた構成を示す構成図である。なお、図２では、前述の図１で示した構成と同等のものには同じ符号を付している。但し、図２中、符号３Ｂは合波器付きＤＦＢレーザアレイを示している。
【０００６】
図１に示した従来の単チャネル光送信モジュールと同様に、高周波配線板１５からパッケージ１に入ってきた高周波信号は、高周波配線板１２と金ワイヤ１３で結線され、高周波配線板１２とＤＦＢレーザアレイ３Ｂも金ワイヤ１３で結線されている。このようにして、ＤＦＢレーザアレイ３Ｂの直近まで高周波配線板１２を引いているため、ＤＦＢレーザアレイ３Ｂの外縁側の両ＤＦＢレーザと高周波配線板１２を結ぶ金ワイヤ１３の長さは単チャネルの時と同じで０．５ｍｍ程度に抑えられている。ところが、ＤＦＢレーザアレイ３Ｂの中心側の２つのＤＦＢレーザと高周波配線板１２を結ぶ金ワイヤ１３の長さは、各ＤＦＢレーザの間隔を０．５ｍｍとすると、１ｍｍ以上となり、外縁側に比べて２倍以上の長さ必要となる。
【０００７】
このため、１０Ｇｂｐｓを超える高速電気信号（高周波信号）を扱う場合は、ＤＦＢレーザアレイ３Ｂの外縁側２チャネル以外のチャネル、つまり、ＤＦＢレーザアレイ３Ｂの中心側のチャネルにおいて、それらのＤＦＢレーザに供給される高周波信号が金ワイヤ１３のインダクタンス成分により劣化する問題と、金ワイヤ１３の近接するチャネル間で、電気クロストークが発生し、波形が劣化する問題とがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２０７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高速の多チャネル光送信モジュールにとって、信号劣化を極力抑えつつ、各チャネルに高周波信号を供給することは非常に重要である。しかし、従来技術では、チャネル数の増大に伴いチップサイズが大きくなり、金ワイヤの長さも長くなるため、高周波信号が劣化する問題を抱えていた。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、劣化の少ない良好な信号を全チャネルに供給できる多チャネル光送信モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する第１の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
半導体レーザ素子を複数配列したレーザアレイを、筐体内部に搭載した多チャネル光送信モジュールにおいて、
高周波信号を供給する高周波配線を複数有する第１の高周波配線板を備え、
前記第１の高周波配線板を、前記筐体内部の対面する側面の間を前記レーザアレイの上方の位置で横断するように配置すると共に、
前記高周波配線を、複数の前記半導体レーザ素子の平面上の位置に対応して形成し、
前記高周波配線と前記半導体レーザ素子とを各々金ワイヤで結線したことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第２の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
半導体レーザ素子及び当該半導体レーザ素子を変調する変調器の組を複数組配列したレーザアレイを、筐体内部に搭載した多チャネル光送信モジュールにおいて、
高周波信号を供給する高周波配線を複数有する第１の高周波配線板を備え、
前記第１の高周波配線板を、前記筐体内部の対面する側面の間を前記レーザアレイの上方の位置で横断するように配置すると共に、
前記高周波配線を、複数の前記変調器の平面上の位置に対応して形成し、
前記高周波配線と前記変調器とを各々金ワイヤで結線したことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第３の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第１の発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体レーザ素子を直接変調ＤＦＢレーザとし、前記直接変調ＤＦＢレーザを３個以上の配列したことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第４の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第２の発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体レーザ素子をＤＦＢレーザとすると共に、前記変調器を電界吸収型光変調器とし、前記ＤＦＢレーザ及び前記電界吸収型光変調器の組を３組以上の配列したことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第５の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第２の発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体レーザ素子をＤＦＢレーザとすると共に、前記変調器をマッハツェンダー変調器とし、前記ＤＦＢレーザ及び前記マッハツェンダー変調器の組を２組以上の配列したことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第６の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第３〜第５のいずれか１つの発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体レーザ素子、前記変調器の材料を、Ｓｉ、若しくは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂの中の少なくとも２種類以上の元素からなるIII-Ｖ族化合物半導体としたことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第７の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第１〜第６のいずれか１つの発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体素子レーザ又は前記変調器からの光路を合波する合波器を、前記レーザアレイに形成すると共に、前記合波器を、多モード干渉型合波器又はアレイ導波路格子合波器としたことを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第８の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第１〜第６のいずれか１つの発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記半導体素子レーザ又は前記変調器からの光路を合波する合波器を、前記レーザアレイと独立して設けると共に、前記合波器を、誘電体フィルタを用いた合波器としたことを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第９の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第７又は第８の発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記合波器の材料を、ＳｉＯ2、Ｓｉ、若しくは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂの中の少なくとも２種類以上の元素からなるIII-Ｖ族化合物半導体としたことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する第１０の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第１〜第９のいずれか１つの発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
外部配線と前記第１の高周波配線板との間を中継する第２の高周波配線板を、前記筐体内部の対面する側面に各々設けると共に、２つの前記第２の高周波配線板の上面の高さを、前記レーザアレイの上面の高さより高く配置し、２つの前記第２の高周波配線板の上面に前記第１の高周波配線板を固定したことを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第１１の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第１〜第１０のいずれか１つの発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記第１の高周波配線板、前記第２の高周波配線板の材料を、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ガラスエポキシ樹脂、レジンのいずれかの材料としたことを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する第１２の発明に係る多チャネル光送信モジュールは、
上記第１〜第１１のいずれか１つの発明に記載の多チャネル光送信モジュールにおいて、
前記第１の高周波配線板、前記第２の高周波配線板の配線形状を、ＧＮＤコプレーナ線路、マイクロストリップ線路、差動コプレーナ線路、差動マイクロストリップ線路のいずれかの配線形状とすると共に、前記第１の高周波配線板、前記第２の高周波配線板の配線の材料を、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｕのうち少なくとも１つの元素からなる金属としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、信号劣化が少ない多チャネル光送信モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の結線構造を用いた単チャネル光送信モジュールを示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】従来の結線構造を用いた多チャネル光送信モジュールを示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明に係る多チャネル光送信モジュールの実施形態の一例（実施例１）を示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】図３に示した多チャネル光送信モジュールの空中高周波配線板を示す上面図である。
【図５】図３に示した多チャネル光送信モジュールの第１レンズを調芯するための実験系を示す構成図である。
【図６】図３に示した多チャネル光送信モジュールの第２レンズ及びピグテールファイバを調芯するための実験系を示す構成図である。
【図７】図２、図３に示した多チャネル光送信モジュールのアイパターン測定用実験系を示す構成図である。
【図８】図２、図３に示した多チャネル光送信モジュールのビットエラーレート測定用実験系を示す構成図である。
【図９】本発明に係る多チャネル光送信モジュールの実施形態の他の一例（実施例２）を示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１０】図９に示した多チャネル光送信モジュールの空中高周波配線板を示す上面図である。
【図１１】図９に示した多チャネル光送信モジュールの第１レンズアレイを調芯するための実験系を示す構成図である。
【図１２】図９に示した多チャネル光送信モジュールの誘電体フィルタ合波器を実装するための実験系を示す構成図である。
【図１３】図９に示した多チャネル光送信モジュールのアイパターン測定用実験系を示す構成図である。
【図１４】図９に示した多チャネル光送信モジュールの比較例となる、従来の結線構造を用いた多チャネル光送信モジュールを示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１５】図９、図１４に示した多チャネル光送信モジュールのビットエラーレート測定用実験系を示す構成図である。
【図１６】本発明に係る多チャネル光送信モジュールの実施形態の他の一例（実施例３）を示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１７】図１６に示した多チャネル光送信モジュールの空中高周波配線板を示す上面図である。
【図１８】図１６に示した多チャネル光送信モジュールの第１レンズを調芯するための実験系を示す構成図である。
【図１９】図１６に示した多チャネル光送信モジュールの比較例となる、従来の結線構造を用いた多チャネル光送信モジュールを示す構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図２０】周波数特性のワイヤ長さ依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
従来の多チャネル光送信モジュールおいては、ＬＤキャリア上に高周波配線板を配置しているので、レーザアレイの上方に高周波配線板を配置することはなかった。
【００２６】
これに対して、本発明に係る多チャネル光送信モジュールにおいては、そのパッケージ内部の対面する側面の間を横断するように、高周波配線板を設置することにより、レーザアレイの上を高周波配線板が跨ぐように配置している。これにより、レーザアレイの各チャネルの直上（直近）まで、高周波配線板内の高周波配線を引いてくることが可能となる。そして、各チャネルと各高周波配線との間をワイヤボンディングによる金ワイヤで結線する際、全チャネルにおいて、できるだけ短い距離（長い場合でも０．６ｍｍ程度）で、結線することが可能となる。
【００２７】
このような構成により、インダクタンス成分による高周波特性の劣化を最小限に抑えることが可能となり、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、信号劣化が少ない良好な信号を全チャネルに供給する多チャネル光送信モジュールを実現することが可能となる。
【００２８】
このような本発明に係る多チャネル光送信モジュールについて、その実施形態のいくつかを以下に説明する。なお、以下の実施例は、本発明を説明するいくつかの例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行い得る。
【実施例１】
【００２９】
（１．構成）
図３は、本実施例の多チャネル光送信モジュールを示す構成図であり、図３（ａ）は、その上面図、図３（ｂ）は、その側面図である。又、図４は、後述する空中高周波配線板の上面図である。
【００３０】
本実施例の多チャネル光送信モジュールは、その筐体となるパッケージ１と、パッケージ１の内部に設けられ、後述するレーザアレイ３Ｂを冷却するためのペルチェ素子６と、ペルチェ素子６の上面に設けられ、その上面にレーザアレイ３Ｂや後述する第１レンズ５Ａ等が配置されるＬＤキャリア２と、ＬＤキャリア２の上面に設けられ、その上面にレーザアレイ３Ｂが配置されるサブキャリア４Ａと、複数の半導体レーザ素子とそれらからの光路を合波する合波器とが集積されたレーザアレイ３Ｂと、レーザアレイ３Ｂからのレーザ光を集光する第１レンズ５Ａとを有している。このような構成により、レーザアレイ３Ｂを、パッケージ１の内部に搭載している。
【００３１】
又、パッケージ１の１つの側面の外側には、第１レンズ５Ａで集光したレーザ光を集光し、後述するピグテールファイバ１１に入射する第２レンズ９と、ピグテールファイバ１１を保持するフェルールカラー１０と、レーザアレイ３Ｂからのレーザ光を外部へ伝搬するピグテールファイバ１１とを設けている。
【００３２】
本実施例では、多チャネル光送信用アレイデバイスとなるレーザアレイ３Ｂとして、４チャネルの合波器付きＤＦＢレーザアレイを用いた構成となっている。具体的には、レーザアレイ３Ｂでは、半導体レーザ素子として、直接変調ＤＦＢレーザを用いており、合波器として、アレイ導波路格子合波器（以下、ＡＷＧ合波器と呼ぶ。）を用いており、ＩｎＰ基板上に、４つの直接変調ＤＦＢレーザを配列して集積すると共に、各直接変調ＤＦＢレーザからの光路を合波するＡＷＧ合波器を集積している。なお、合波器は、後述の実施例３で示す多モード干渉型合波器（ＭＭＩ合波器）でもよい。
【００３３】
又、レーザアレイ３Ｂでは、チャネル間隔を５００μｍとし、各チャネルの波長は、１２９５ｎｍ、１３００ｎｍ、１３０５ｎｍ、１３１０ｎｍとした。又、データレート２５Ｇｂｐｓ、Non Return to ZERO（以下、ＮＲＺと呼ぶ。）とし、疑似ランダム信号（以下、ＰＲＢＳと呼ぶ。）は［２31−１］の高周波信号を各チャネルに供給する。
【００３４】
そして、レーザアレイ３Ｂを挟んだ、パッケージ１内部の対面する側面には、パッケージ１外部の配線と後述する空中高周波配線板１７（第１の高周波配線板）との中継のために、高周波配線板１６（第２の高周波配線板）が設けられており、この２つの中継高周波配線板１６の間に橋を架けるように、中継高周波配線板１６の上面に空中高周波配線板１７を固定している。この中継高周波配線板１６は、その上面の位置が、レーザアレイ３Ｂの上面の位置より高くなるように配置されており、その結果、空中高周波配線板１７は、図３（ｂ）に示すように、レーザアレイ３Ｂから見ると、その上方の空中の位置に設置されて、パッケージ１内部の対面する側面の間を横断することになる。
【００３５】
空中高周波配線板１７は、図４に示すように、４チャネル分の高周波配線１７ａと、高周波配線１７ａに隣接したグランド線１７ｂとを有しており、ＧＮＤコプレーナ線路の配線形状になっている。又、本実施例では、空中高周波配線板１７自体の材料を窒化アルミニウム、高周波配線１７ａ、グランド線１７ｂの材料をＡｕとしている。各高周波配線１７ａは、１０Ｇｂｓを超える高周波信号を供給可能であり、各直接変調ＤＦＢレーザの平面上の位置、更に詳しくは、各直接変調ＤＦＢレーザの電極パッドの平面上の位置に対応して形成してある。
【００３６】
なお、本実施例では、中継高周波配線板１６を利用して、空中高周波配線板１７を配置しているが、レーザアレイ３Ｂの上方の位置で、パッケージ１内部の対面する側面の間を横断するように、空中高周波配線板１７を配置できれば、どのような構造でもよい。例えば、パッケージ１内部の対面する側面に、レーザアレイ３Ｂの上面より高い支持部を設け、この支持部の間を横断するように、その上面に空中高周波配線板１７を配置してもよい。
【００３７】
空中高周波配線板１７がレーザアレイ３Ｂの上方の空中の位置に設置されているので、各高周波配線１７ａは、各チャネルの直接変調ＤＦＢレーザの直上の位置まで、つまり、直近の位置まで形成することができる。従って、各チャネルの直接変調ＤＦＢレーザと高周波配線１７ａとの間を、金ワイヤ１３によるワイヤボンディングで結線する際、できるだけ短い距離で結線することが可能となる。その結果、金ワイヤ１３の長さを、全てのチャネルにおいて、長くても、０．６ｍｍ程度に抑えることができ、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、良好な劣化の少ない信号を全チャネルに供給することができる。加えて、金ワイヤ１３同士の間隔は、各チャネル同士の間隔となるので、従来よりも間隔を取ることができ、電気クロストークの発生も抑制することができる。
【００３８】
参考のため、図２０に、周波数特性のワイヤ長さ依存性のグラフを示す。これは、ＤＦＢレーザの内部を等価回路で表し、その等価回路に終端抵抗４０Ω（ＤＦＢレーザの寄生抵抗と合わせて５０Ω）とワイヤのインダクタンス成分を直列に入れたときの周波数応答性をシミュレーションしたものである。なお、このシミュレーションでは、ＤＦＢレーザの光・電気変換は加味していない。図２０のグラフからわかるように、ワイヤ長さを０．５ｍｍに抑えられれば、３ｄＢ帯域は３０ＧＨｚ付近まで行くが（太線参照）、ワイヤ長さが１ｍｍになると３ｄＢ帯域は２０ＧＨｚを切り、２０Ｇｂｐｓを超える信号を伝送するのが難しくなる（細線参照）。このシミュレーション結果から、本発明が１０Ｇｂｐｓ以上の高周波信号で有効であることがわかる。
【００３９】
なお、本実施例では、レーザアレイ中に直接変調ＤＦＢレーザを４個配列しているが、レーザアレイ中に直接変調ＤＦＢレーザを３個以上配列した構成であれば、本実施例の適用により、上記効果を奏する。つまり、従来の結線構造では、レーザアレイ中に直接変調ＤＦＢレーザが３個以上配列されると、その外縁側を除いた直接変調ＤＦＢレーザへの金ワイヤの長さが長くなっていたが、本実施例を適用することにより、その長さを抑えることができるからである。
【００４０】
（２．動作原理）
本実施例において、レーザアレイ３Ｂの各チャネルに、どのようにして高周波信号を供給するかを説明する。
【００４１】
中継高周波配線板１６からパッケージ１に入ってきた高周波信号は、金ワイヤ１３を介して、空中高周波配線板１７に入り、更に、金ワイヤ１３を介して、レーザアレイ３Ｂの各直接変調ＤＦＢレーザに供給される。レーザアレイ３Ｂによって光に変換された信号は、ＡＷＧ合波器を介して、１つの導波路に合波されて出力される。出力された光は、第１レンズ５Ａ、第２レンズ９によって集光されて、ピグテールファイバ１１に結合される。
【００４２】
（３．組み立て工程）
本実施例の多チャネル光送信モジュールを作製するための手順を以下に示す。
【００４３】
まず、レーザアレイ３Ｂをサブキャリア４Ａに実装する。次に、サブキャリア４ＡをＬＤキャリア２に実装する。又、ペルチェ素子６をパッケージ１の内部に実装すると共に、中継高周波配線板１６を、パッケージ１内部の対向する側面であり、レーザアレイ３Ｂの上面より高い位置に実装する。
【００４４】
そして、図５に示す実験系を用いて、第１レンズ５Ａの調芯を行う。具体的には、レーザアレイ３Ｂの直接変調ＤＦＢレーザの任意の１チャネルに、直流電源２２及びＤＣプローブ２１を用いて、電流を５０ｍＡ程度供給する。この状態で、ＣＣＤカメラ２４を用いて、レーザアレイ３Ｂから出力されたレーザ光のビーム形状を確認し、レーザ光のビーム形状、位置が、光の進行方向のどの位置でも変わらなくなるように、第１レンズ５Ａの調芯を行い、イットリウム・アルミニウム・ガーネットレーザ（以下、ＹＡＧレーザと呼ぶ。）２３による溶接で、第１レンズ５ＡをＬＤキャリア２に固定する。
【００４５】
その後、パッケージ１に実装したペルチェ素子６にＬＤキャリア２を搭載する。このとき、空中高周波配線板１７を中継高周波配線板１６上に仮搭載し、レーザアレイ３Ｂの各直接変調ＤＦＢレーザの電極パッドの位置と空中高周波配線板１７の各高周波配線１７ａの位置が合うように、ＬＤキャリア２の搭載位置を調整する。次に、仮搭載していた空中高周波配線板１７を中継高周波配線板１６上に固定する。そして、固定した空中高周波配線板１７と、中継高周波配線板１６及びレーザアレイ３Ｂの間を、ワイヤボンディングによる金ワイヤ１３で結線する。
【００４６】
最後に、図６に示す実験系を用いて、第２レンズ９、ピグテールファイバ１１の調芯を行う。具体的には、直流電源２２を用いて、レーザアレイ３Ｂの直接変調ＤＦＢレーザの任意の１チャネルに電流を５０ｍＡ程度供給し、この状態で、光パワーメータ２５に入るパワーが最大になるように、第２レンズ９、ピグテールファイバ１１の調芯を行い、ＹＡＧレーザ２３による溶接で、第２レンズ９、フェルールカラー１０、ピグテールファイバ１１を固定する。以上で、多チャネル光送信モジュールが完成する。
【００４７】
（４．特性）
アイパターン測定用実験系を図７に示す。この実験系の構成を簡単に説明する。多チャネル光送信モジュール３１を光ファイバ３２の一端に接続し、その光ファイバ３２の他端を光分波器３３に接続する。光分波器３３には、多チャネル光送信モジュール３１からのレーザ光を検出するフォトディテクタ３４が接続されており、多チャネル光送信モジュール３１にはパルスパタンジェネレータ３５が接続されており、更に、フォトディテクタ３４にはサンプリングオシロスコープ３６接続されている。従って、パルスパタンジェネレータ３５の信号に基づいて出力される多チャネル光送信モジュール３１のレーザ光がフォトディテクタ３４で検出され、検出されたレーザ光がサンプリングオシロスコープ３６で解析される構成となっている。
【００４８】
ここでは、比較として、図２に示した従来の多チャネル光送信モジュールの測定も同時に行った。この比較測定では、共に、チップ温度を２５℃一定とし、直接変調ＤＦＢレーザのバイアス電流を５０ｍＡ、入力信号の振幅を３．０Ｖｐｐとした。この比較測定において、従来の多チャネル光送信モジュールが消光比４．０ｄＢであったのに対して、本実施例の多チャネル光送信モジュールでは４．８ｄＢの消光比が得られた。
【００４９】
又、４チャネル同時にバイアス電流５０ｍＡ、入力信号の振幅３．０Ｖｐｐを印加した場合には、従来の多チャネル光送信モジュールが消光比３．０ｄＢであったのに対して、本実施例の多チャネル光送信モジュールでは４．５ｄＢの消光比が得られた。
【００５０】
ビットエラーレート測定用実験系を図８に示す。次に、この実験系を用いて、符号誤り率特性（以下、ＢＥＲ特性と呼ぶ、）を測定した。この実験系の構成を簡単に説明する。多チャネル光送信モジュール３１を光ファイバ３２の一端に接続し、その光ファイバ３２の他端を光分波器３３に接続する。光分波器３３には、多チャネル光送信モジュール３１からのレーザ光を検出するフォトディテクタ３４が接続されており、多チャネル光送信モジュール３１にはパルスパタンジェネレータ３５が接続されており、又、フォトディテクタ３４には、光可変減衰器３９を介して、エラーディテクタ３７接続されている。従って、パルスパタンジェネレータ３５の信号に基づいて出力される多チャネル光送信モジュール３１のレーザ光がフォトディテクタ３４で検出され、検出されたレーザ光がエラーディテクタ３７で解析される構成となっている。
【００５１】
ここでは、従来の多チャネル光送信モジュール及び本実施例の多チャネル光送信モジュール共に、各チャネルでのエラーフリー動作を確認することができた。又、全チャネル同時動作時に、チャネル２（図３（ａ）中の上から２番目のチャネル）の最小受光感度は、従来の多チャネル光送信モジュールが−３ｄＢｍであったのに対して、本実施例の多チャネル光送信モジュールでは−４．１ｄＢｍであった。
【００５２】
以上により、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、信号劣化が少ない多チャネル光送信モジュールが実現可能であることが明らかとなった。
【実施例２】
【００５３】
（１．構成）
図９は、本実施例の多チャネル光送信モジュールを示す構成図であり、図９（ａ）は、その上面図、図９（ｂ）は、その側面図である。又、図１０は、後述する空中高周波配線板の上面図である。なお、本実施例の多チャネル光送信モジュールにおいて、実施例１で説明した多チャネル光送信モジュールと同等の構成には同じ符号を付している。
【００５４】
本実施例の多チャネル光送信モジュールは、その筐体となるパッケージ１と、パッケージ１の内部に設けられ、その上面に後述するＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃや第１レンズアレイ５Ｂや誘電体フィルタ合波器７等が配置されるＬＤキャリア２と、ＬＤキャリア２の上面に設けられ、その上面にＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃが配置される配線付きサブキャリア４Ｂと、半導体レーザ素子及びその変調器の組が複数組集積されたＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃと、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃからの複数レーザ光を各々集光する第１レンズアレイ５Ｂと、第１レンズアレイ５Ｂで集光されたレーザ光を合波する誘電体フィルタ合波器７とを有している。このような構成により、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃを、パッケージ１の内部に搭載している。
【００５５】
又、パッケージ１の１つの側面の外側には、誘電体フィルタ合波器７で合波したレーザ光を集光し、後述するピグテールファイバ１１に入射する第２レンズ９と、ピグテールファイバ１１を保持するフェルールカラー１０と、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃからのレーザ光を外部へ伝搬するピグテールファイバ１１とを設けている。
【００５６】
本実施例では、多チャネル光送信用アレイデバイスとなるＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃとして、４チャネル電界吸収型光変調器集積ＤＦＢレーザアレイを用いた構成となっている。具体的には、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃでは、半導体レーザ素子として、ＤＦＢレーザを用いており（以下、ＤＦＢレーザ部と呼ぶ。）、変調器として、電界吸収型変調器（以下、ＥＡ部と呼ぶ。）を用いており、ＩｎＰ基板上に、４組のＤＦＢレーザ部及びＥＡ部を配列して集積している。なお、合波器としては、誘電体フィルタを用いており、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃには集積せず、それとは独立して設けている。従って、各ＥＡ部からの光路を、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃの外部に設けた誘電体フィルタ合波器７が合波することになる。
【００５７】
又、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃでは、チャネル間隔を５００μｍとし、各チャネルの波長は、チップ温度２５℃のとき、１２９５ｎｍ、１３００ｎｍ、１３０５ｎｍ、１３１０ｎｍとした。又、データレート２５Ｇｂｐｓ、ＮＲＺとし、ＰＲＢＳは［２31−１］の高周波信号を各チャネルに供給する。
【００５８】
そして、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃを挟んだ、パッケージ１内部の対面する側面には、パッケージ１外部の配線と後述する空中高周波配線板１８（第１の高周波配線板）との中継のために、中継高周波配線板１６が設けられており、この２つの中継高周波配線板１６の間に橋を架けるように、中継高周波配線板１６の上面に空中高周波配線板１８を固定している。この中継高周波配線板１６は、その上面の位置が、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃの上面の位置より高くなるように配置されており、その結果、空中高周波配線板１８は、図９（ｂ）に示すように、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃから見ると、その上方の空中の位置に設置されて、パッケージ１内部の対面する側面の間を横断することになる。
【００５９】
空中高周波配線板１８は、図１０に示すように、４チャネル分の高周波配線１８ａとその裏面側に形成されたグランド線（図示省略）を有しており、マイクロストリップ線路の配線形状になっている。又、本実施例では、空中高周波配線板１８自体の材料を酸化アルミニウム、高周波配線１８ａの材料をＣｕとしている。各高周波配線１８ａは、１０Ｇｂｓを超える高周波信号を供給可能であり、各ＥＡ部の平面上の位置、更に詳しくは、各ＥＡ部の電極パッドの平面上の位置に対応して形成してある。
【００６０】
なお、本実施例でも、中継高周波配線板１６を利用して、空中高周波配線板１８を配置しているが、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃの上方の位置で、パッケージ１内部の対面する側面の間を横断するように、空中高周波配線板１８を配置できれば、どのような構造でもよい。例えば、実施例１で説明したような支持部を設ける構造等でもよい。
【００６１】
空中高周波配線板１８がＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃの上方の空中の位置に設置されているので、各高周波配線１８ａは、各チャネルのＥＡ部の直上の位置まで、つまり、直近の位置まで形成することができる。従って、各チャネルのＥＡ部と高周波配線１８ａとの間を、金ワイヤ１３によるワイヤボンディングで結線する際、できるだけ短い距離で結線することが可能となる。その結果、金ワイヤ１３の長さを、全てのチャネルにおいて、長くても、０．６ｍｍ程度に抑えることができ、前述の図２０で説明したように、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、良好な劣化の少ない信号を全チャネルに供給することができる。加えて、金ワイヤ１３同士の間隔は、各チャネル同士の間隔となるので、従来よりも間隔を取ることができ、電気クロストークの発生も抑制することができる。
【００６２】
なお、本実施例では、レーザアレイ中にＤＦＢレーザ部及びＥＡ部の組を４組配列しているが、レーザアレイ中にＤＦＢレーザ部及びＥＡ部の組を３組以上配列した構成であれば、本実施例の適用により、上記効果を奏する。つまり、従来の結線構造では、レーザアレイ中にＤＦＢレーザ部及びＥＡ部の組が３組以上配列されると、その外縁側を除いたＥＡ部への金ワイヤの長さが長くなっていたが、本実施例を適用することにより、その長さを抑えることができるからである。
【００６３】
（２．動作原理）
本実施例において、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃの各チャネルに、どのようにして高周波信号を供給するかを説明する。
【００６４】
中継高周波配線板１６からパッケージ１に入ってきた高周波信号は、金ワイヤ１３を介して、空中高周波配線板１８に入り、更に、金ワイヤ１３を介して、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃの各ＥＡ部に供給される。ＥＡＤＦＢレーザアレイ３ＣのＤＦＢレーザ部によって光に変換され、ＥＡ部で変調された信号は、第１レンズアレイ５Ｂを介してコリメート光になり、誘電体フィルタ合波器７を介して１つの光路に合波されて出力される。出力された光は、第２レンズ９によって集光されて、ピグテールファイバ１１に結合される。
【００６５】
（３．組み立て工程）
本実施例の多チャネル光送信モジュールを作製するための手順を以下に示す。
【００６６】
まず、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃを配線付きサブキャリア４Ｂに実装する。次に、サブキャリア４ＢをＬＤキャリア２に実装した後、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３ＣのＤＦＢレーザ部と配線付きサブキャリア４Ｂをワイヤボンディングによって金ワイヤで結線する。又、中継高周波配線板１６を、パッケージ１内部の対向する側面であり、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃの上面より高い位置に実装する。
【００６７】
そして、図１１に示す実験系を用いて、第１レンズアレイ５Ｂの調芯を行う。具体的には、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３ＣのＤＦＢレーザ部の４チャネル各々に、直流電源２２及びＤＣプローブ２１を用いて、電流を７０ｍＡ程度供給する。この状態で、ＣＣＤカメラ２４を用いて、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃから出力されたレーザ光のビーム形状を確認し、各チャネルから出力されたレーザ光のビーム形状、位置が、いずれのチャネルにおいても、光の進行方向のどの位置でも変わらなくなるように、第１レンズアレイ５Ｂの調芯を行い、ＹＡＧレーザ２３による溶接で、第１レンズアレイ５ＢをＬＤキャリア２に固定する。
【００６８】
次に、図１２に示す実験系を用いて、４チャネルから出力された各レーザ光が１つの光路に合波されるように、誘電体フィルタ合波器７をＬＤキャリア２に実装していく。具体的には、まず、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃのチャネル２、３（図１２中の中央の２つのチャネル）各々から出力されたレーザ光が、ＣＣＤカメラ２４で見て、光の進行方向のどの位置でも同一の場所になるように、誘電体フィルタ７−４、７−５を実装する。次に、チャネル１（図１２中の上側のチャネル）から出力されたレーザ光が、誘電体フィルタ７−４を通して、ＣＣＤカメラ２４で見て、光の進行方向のどの位置でも同一の場所になるように、誘電体フィルタ７−３を実装する。同様に、チャネル４（図１２中の下側のチャネル）から出力されたレーザ光が、誘電体フィルタ７−５を通して、ＣＣＤカメラ２４で見て、光の進行方向のどの位置でも同一の場所になるように、誘電体フィルタ７−６を実装する。
【００６９】
そして、チャネル３、４（図１２中の下側の２つのチャネル）から出力されたレーザ光が、ＣＣＤカメラ２４で見て、光の進行方向のどの位置でも同一の場所になるように、誘電体フィルタ７−２を実装する。最後に、チャネル１、２（図１２中の上側の２つのチャネル）から出力されたレーザ光が、誘電体フィルタ７−２を通して、ＣＣＤカメラ２４で見て、光の進行方向のどの位置でも同一の場所になるように、誘電体フィルタ７−１を実装する。以上により、光路を１つに合波することができる誘電体フィルタ合波器７を実装することになる。
【００７０】
その後、パッケージ１の中にＬＤキャリア２を搭載する。このとき、空中高周波配線板１８を中継高周波配線板１６上に仮搭載し、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃの各ＥＡ部の電極パッドの位置と空中高周波配線板１８の各高周波配線１８ａの位置が合うように、ＬＤキャリア２の搭載位置を調整する。次に、仮搭載していた空中高周波配線板１８を中継高周波配線板１６上に固定する。そして、固定した空中高周波配線板１８と、中継高周波配線板１６及びＥＡＤＦＢレーザアレイ３Ｃの間を、ワイヤボンディングによる金ワイヤ１３で結線する。同時に、配線付きサブキャリア４Ｂとパッケージ１側の各配線もワイヤボンディングによる金ワイヤで結線する。
【００７１】
最後に、前述の図６で示した実験系を用いて、第２レンズ９、ピグテールファイバ１１の調芯を行う。具体的には、直流電源２２を用いて、ＥＡＤＦＢレーザアレイ３ＣのＤＦＢレーザの任意の１チャネルに、電流を１００ｍＡ程度供給し、この状態で、光パワーメータ２５に入るパワーが最大になるように、第２レンズ９、ピグテールファイバ１１の調芯を行い、ＹＡＧレーザ２３による溶接で、第２レンズ９、フェルールカラー１０、ピグテールファイバ１１を固定する。以上で、多チャネル光送信モジュールが完成する。
【００７２】
（４．特性）
アイパターン測定用実験系を図１３に示す。この実験系の構成を簡単に説明する。多チャネル光送信モジュール３１を光ファイバ３２の一端に接続し、その光ファイバ３２の他端を光分波器３３に接続する。光分波器３３には、多チャネル光送信モジュール３１からのレーザ光を検出するフォトディテクタ３４が接続されており、多チャネル光送信モジュール３１には直流電源３９及びパルスパタンジェネレータ３５が接続されており、更に、フォトディテクタ３４にはサンプリングオシロスコープ３６接続されている。従って、パルスパタンジェネレータ３５の信号に基づいて出力される多チャネル光送信モジュール３１のレーザ光がフォトディテクタ３４で検出され、検出されたレーザ光がサンプリングオシロスコープ３６で解析される構成となっている。
【００７３】
ここでは、比較として、図１４に示す従来の多チャネル光送信モジュールの測定も同時に行った。この従来の多チャネル光送信モジュールは、上記空中高周波配線板１８を使わない構成であり、前述の図２で説明した従来の多チャネル光送信モジュールのように、ＬＤキャリア２上に高周波配線板１２を設けた構成である。
【００７４】
この比較測定では、共に、外気２５℃一定とし、ＤＦＢレーザ部のバイアス電流を１００ｍＡ、ＥＡ部のバイアス電圧を−１．５Ｖ、入力信号の振幅を２．０Ｖｐｐとした。この比較測定において、チャネル２は、従来の多チャネル光送信モジュールが消光比８．０ｄＢであったのに対して、本実施例の多チャネル光送信モジュールでは８．９ｄＢの消光比が得られた。
【００７５】
又、４チャネル同時に、ＤＦＢレーザ部にバイアス電流１００ｍＡ、ＥＡ部にバイアス電圧−１．５Ｖ、入力信号の振幅２．０Ｖｐｐを印加した場合には、チャネル２は、従来の多チャネル光送信モジュールが消光比７．０ｄＢであったのに対して、本実施例の多チャネル光送信モジュールでは８．１ｄＢの消光比が得られた。
【００７６】
ビットエラーレート測定用実験系を図１５に示す。次に、この実験系を用いて、ＢＥＲ特性を測定した。この実験系の構成を簡単に説明する。多チャネル光送信モジュール３１を光ファイバ３２の一端に接続し、その光ファイバ３２の他端を光分波器３３に接続する。光分波器３３には、多チャネル光送信モジュール３１からのレーザ光を検出するフォトディテクタ３４が接続されており、多チャネル光送信モジュール３１には直流電源３９及びパルスパタンジェネレータ３５が接続されており、更に、フォトディテクタ３４には、光可変減衰器３９を介して、エラーディテクタ３７接続されている。従って、パルスパタンジェネレータ３５の信号に基づいて出力される多チャネル光送信モジュール３１のレーザ光がフォトディテクタ３４で検出され、検出されたレーザ光がエラーディテクタ３７で解析される構成となっている。
【００７７】
ここでは、従来の多チャネル光送信モジュール及び本実施例の多チャネル光送信モジュール共に、各チャネルでのエラーフリー動作を確認することができた。又、４チャネル同時動作時、チャネル２の最小受光感度は、従来の多チャネル光送信モジュールが−７ｄＢであったのに対して、本実施例の多チャネル光送信モジュールでは−８．４ｄＢｍであった。
【００７８】
以上により、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、信号劣化が少ない多チャネル光送信モジュールが実現可能であることが明らかとなった。
【実施例３】
【００７９】
（１．構成）
図１６は、本実施例の多チャネル光送信モジュールを示す構成図であり、図１６（ａ）は、その上面図、図１６（ｂ）は、その側面図である。又、図１７は、後述する空中高周波配線板の上面図である。なお、本実施例の多チャネル光送信モジュールにおいても、実施例１で説明した多チャネル光送信モジュールと同等の構成には同じ符号を付している。
【００８０】
本実施例の多チャネル光送信モジュールは、その筐体となるパッケージ１と、パッケージ１の内部に設けられ、後述するＭＺ集積レーザアレイ３Ｄを冷却するためのペルチェ素子６と、ペルチェ素子６の上面に設けられ、その上面にＭＺ集積レーザアレイ３Ｄや後述する第１レンズ５Ａ等が配置されるＬＤキャリア２と、ＬＤキャリア２の上面に設けられ、その上面にＭＺ集積レーザアレイ３Ｄが配置される配線付きサブキャリア４Ｂと、半導体レーザ素子及びその変調器の組が複数組集積されると共に、それらからの光路を合波する合波器が集積されたＭＺ集積レーザアレイ３Ｄと、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄからのレーザ光を集光する第１レンズ５Ａとを有している。このような構成により、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄを、パッケージ１の内部に搭載している。
【００８１】
又、パッケージ１の１つの側面の外側には、第１レンズ５Ａで集光したレーザ光を集光し、後述するピグテールファイバ１１に入射する第２レンズ９と、ピグテールファイバ１１を保持するフェルールカラー１０と、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄからのレーザ光を外部へ伝搬するピグテールファイバ１１とを設けている。
【００８２】
本実施例では、多チャネル光送信用アレイデバイスとなるＭＺ集積レーザアレイ３Ｄとして、２チャネルの合波器付きマッハツェンダー変調器集積ＤＦＢレーザアレイを用いた構成となっている。具体的には、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄでは、半導体レーザ素子として、ＤＦＢレーザを用いており（以下、ＤＦＢレーザ部と呼ぶ）、変調器として、マッハツェンダー変調器を用いており（以下、ＭＺ部と呼ぶ）、合波器として、多モード干渉型合波器（以下、ＭＭＩ合波器と呼ぶ。）を用いており、ＩｎＰ基板上に、２組のＤＦＢレーザ部及びＭＺ部を配列して集積すると共に、各ＭＺ部からの光路を合波するＭＭＩ合波器を集積している。なお、合波器は、実施例１で示したアレイ導波路格子合波器（ＡＷＧ合波器）でもよい。
【００８３】
又、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄでは、チャネル間隔を１０００μｍとし、各チャネルの波長は、チップ温度２５℃のとき、１５５０ｎｍ、１５６０ｎｍとした。又、データレート５０Ｇｂｐｓ、ＮＲＺとし、ＰＲＢＳは［２31−１］の高周波信号を各チャネルに供給する。
【００８４】
そして、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄを挟んだ、パッケージ１内部の対面する側面には、パッケージ１外部の配線と後述する空中高周波配線板１９（第１の高周波配線板）との中継のために、高周波配線板１６が設けられており、この２つの中継高周波配線板１６の間に橋を架けるように、中継高周波配線板１６の上面に空中高周波配線板１９を固定している。この中継高周波配線板１６は、その上面の位置が、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄの上面の位置より高くなるように配置されており、その結果、空中高周波配線板１９は、図１６（ｂ）に示すように、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄから見ると、その上方の空中の位置に設置されて、パッケージ１内部の対面する側面の間を横断することになる。
【００８５】
空中高周波配線板１９は、図１７に示すように、２チャネル分（２対）の差動用の高周波配線１９ａを有しており、差動コプレーナ線路の配線形状になっている。又、本実施例では、空中高周波配線板１９自体の材料をレジン、高周波配線１９ａ、後述するグランド線１９ｂの材料をＡｌとしている。
【００８６】
各高周波配線１９ａは、１０Ｇｂｓを超える高周波信号を供給可能であり、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄの各ＭＺ部の平面上の位置に対応して形成してある。具体的には、空中高周波配線板１９では、その両側面の中央部に凸部１９ｃを設けており、この凸部１９ｃまで高周波配線１９ａを形成することにより、高周波配線１９ａを各ＭＺ部に近接させている。更に、各高周波配線１９ａを各ＭＺ部の各電極パッドに近接させるため、凸部１９ｃでは、高周波配線１９ａ同士の間隔が広くなっているが、高周波特性を損なわないようにするため、高周波配線１９ａ同士の間にグランド線１９ｂを設けており、凸部１９ｃの部分は、ＧＮＤコプレーナ線路の配線形状となっている。
【００８７】
なお、本実施例でも、中継高周波配線板１６を利用して、空中高周波配線板１９を配置しているが、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄの上方の位置で、パッケージ１内部の対面する側面の間を横断するように、空中高周波配線板１９を配置できれば、どのような構造でもよい。例えば、実施例１で説明したような支持部を設ける構造等でもよい。
【００８８】
空中高周波配線板１９がＭＺ集積レーザアレイ３Ｄの上方の空中の位置に設置されているので、各高周波配線１９ａは、各チャネルのＭＺ部の直上の位置まで、つまり、直近の位置まで形成することができる。特に、本実施例では、図１７に示した構成により、各高周波配線１９ａを各ＭＺ部の各電極パッドに近接させるようにしている。従って、各チャネルのＭＺ部と高周波配線１９ａとの間を、金ワイヤ１３によるワイヤボンディングで結線する際、できるだけ短い距離で結線することが可能となる。その結果、金ワイヤ１３の長さを、全てのチャネルにおいて、長くても、０．６ｍｍ程度に抑えることができ、前述の図２０で説明したように、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、良好な劣化の少ない信号を全チャネルに供給することができる。加えて、金ワイヤ１３同士の間隔は、各チャネル同士の間隔となるので、従来よりも間隔を取ることができ、電気クロストークの発生も抑制することができる。
【００８９】
なお、本実施例では、レーザアレイ中にＤＦＢレーザ部及びＭＺ部の組を２組配列しているが、レーザアレイ中にＤＦＢレーザ部及びＭＺ部の組を２組以上配列した構成であれば、本実施例の適用により、上記効果を奏する。つまり、従来の結線構造では、レーザアレイ中にＤＦＢレーザ部及びＭＺ部の組が２組以上配列されると、即ち、ＭＺ部への金ワイヤが４本以上になると、いずれかの金ワイヤの長さが長くなっていたが、本実施例を適用することにより、その長さを抑えることができるからである。
【００９０】
（２．動作原理）
本実施例において、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄの各チャネルに、どのようにして高周波信号を供給するかを説明する。
【００９１】
中継高周波配線板１６からパッケージ１に入ってきた高周波信号は、金ワイヤ１３を介して、空中高周波配線板１９に入り、更に、金ワイヤ１３を介して、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄの各ＭＺ部に供給される。ＭＺ集積レーザアレイ３ＤのＤＦＢレーザ部によって光に変換され、ＭＺ部で変調された信号は、ＭＭＩ合波器を介して、１つの導波路に合波されて出力される。出力された光は、第１レンズ５Ａ、第２レンズ９によって集光されて、ピグテールファイバ１１に結合される。
【００９２】
（３．組み立て工程）
本実施例の多チャネル光送信モジュールを作製するための手順を以下に示す。
【００９３】
まず、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄ、終端抵抗１４を、配線付きサブキャリア４Ｂに実装する。次に、配線付きサブキャリア４ＢをＬＤキャリア２に実装した後、ＭＺ集積レーザアレイ３ＤのＤＦＢレーザ部と配線付きサブキャリア４Ｂ、ＭＺ集積レーザアレイ３ＤのＭＺ部の電極パッドと終端抵抗１４を、ワイヤボンディングによって各々金ワイヤ１３で結線する。又、ペルチェ素子６をパッケージ１の内部に実装すると共に、中継高周波配線板１６を、パッケージ１内部の対向する側面であり、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄの上面より高い位置に実装する。
【００９４】
そして、図１８に示す実験系を用いて、第１レンズ５Ａの調芯を行う。具体的には、ＭＺ集積レーザアレイ３ＤのＤＦＢレーザ部の任意の１チャネルに、直流電源２２及びＤＣプローブ２１を用いて、電流を１００ｍＡ程度供給する。この状態で、ＣＣＤカメラ２４を用いて、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄから出力されたレーザ光のビーム形状を確認し、レーザ光のビーム形状、位置が、光の進行方向のどの位置でも変わらなくなるように、ＹＡＧレーザ２３による溶接で、第１レンズ５ＡをＬＤキャリア２に固定する。
【００９５】
その後、パッケージ１に実装したペルチェ素子６にＬＤキャリア２を搭載する。このとき、空中高周波配線板１９を中継高周波配線板１６上に仮搭載し、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄの各ＭＺ部の各電極パッドの位置と空中高周波配線板１９の各高周波配線１９ａの位置が合うように、ＬＤキャリア２の搭載位置を調整する。次に、仮搭載していた空中高周波配線板１９を中継高周波配線板１６上に固定する。そして、固定した空中高周波配線板１９と中継高周波配線板１６及びＭＺ集積レーザアレイ３Ｄの間を、ワイヤボンディングによる金ワイヤ１３で結線する。
【００９６】
最後に、前述の図６で示した実験系を用いて、第２レンズ９、ピグテールファイバ１１の調芯を行う。具体的には、直流電源２２を用いて、ＭＺ集積レーザアレイ３ＤのＤＦＢレーザ部の任意の１チャネルに、電流を１００ｍＡ程度供給し、この状態で、光パワーメータ２５に入るパワーが最大になるように、第２レンズ９、ピグテールファイバ１１の調芯を行い、ＹＡＧレーザ２３による溶接で、第２レンズ９、フェルールカラー１０、ピグテールファイバ１１を固定する。以上で、多チャネル光送信モジュールが完成する。
【００９７】
（４．特性）
前述の図１３で示したアイパターン測定用実験系を用いて、多チャネル光送信モジュールの特性評価を行った。ここでは、比較として、図１９に示す従来の多チャネル光送信モジュールの測定も同時に行った。この従来の多チャネル光送信モジュールは、上記空中高周波配線板１９を使わない構成であり、ＬＤキャリア２上に、高周波配線板として機能する配線付きサブキャリア４Ｂを設けた構成である。なお、ＭＺ集積レーザアレイ３Ｄにおいて、図中（図１６、図１９参照）の上側をチャネル１、下側をチャネル２として説明する。
【００９８】
この比較測定では、共に、２５℃一定とし、ＤＦＢレーザ部のバイアス電流を１２０ｍＡ、ＭＺ部の左電極のバイアス電圧を−３．５Ｖ、右電極のバイアス電圧を−２．５Ｖとし、両電極には差動信号を印加し、振幅を３．０Ｖｐｐとした。この比較測定において、チャネル２は、従来の多チャネル光送信モジュールが消光比９．５ｄＢであったのに対して、本実施例の多チャネル光送信モジュールでは１０．１ｄＢの消光比が得られた。
【００９９】
又、２チャネル同時に、ＤＦＢレーザ部にバイアス電流１２０ｍＡ、ＭＺ部にバイアス電圧−０．５Ｖ、入力信号の振幅２．０Ｖｐｐを印加した場合には、チャネル２は、従来の多チャネル光送信モジュールが消光比８．９ｄＢであったのに対して、本実施例の多チャネル光送信モジュールでは９．８ｄＢの消光比が得られた。
【０１００】
次に、前述の図１５で示したビットエラーレート測定用実験系を用いて、ＢＥＲ特性を測定した。ここでは、従来の多チャネル光送信モジュール及び本実施例の多チャネル光送信モジュール共に、各チャネルでのエラーフリー動作を確認することができた。又、２チャネル同時動作時、チャネル２の最小受光感度は、従来の多チャネル光送信モジュールが−９ｄＢｍであったのに対して、本実施例の多チャネル光送信モジュールでは−１１ｄＢｍであった。
【０１０１】
以上により、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱うときに、信号劣化が少ない多チャネル光送信モジュールが実現可能であることが明らかとなった。
【０１０２】
なお、上述した実施例１〜３では、空中高周波配線板を各々、ＧＮＤコプレーナ線路、マイクロストリップ線路、差動コプレーナ線路の配線形状としているが、ＧＮＤコプレーナ線路、マイクロストリップ線路、差動コプレーナ線路、差動マイクロストリップ線路のいずれかの配線形状であればよい。又、空中高周波配線板の材料を各々、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、レジンとしているが、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、ガラスエポキシ樹脂、レジンのいずれかの材料であればよい。又、高周波配線、グランド線の材料を各々、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌとしているが、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも１つの元素からなる金属であればよい。これらは、中継高周波配線板でも同様である。
【０１０３】
又、ＤＦＢレーザ、ＥＡを形成する半導体材料は、Ｓｉ、若しくは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂの中の少なくとも２種類以上の元素からなるIII-Ｖ族化合物半導体であればよい。
【０１０４】
又、ＡＷＧ合波器、誘電体合波器、ＭＭＩ合波器を形成する材料は、ＳｉＯ2、Ｓｉ、若しくは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂの中の少なくとも２種類以上の元素からなるIII-Ｖ族化合物半導体であればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、１０Ｇｂｐｓを超える高周波信号を扱う多チャネル光送信モジュールに好適なものである。
【符号の説明】
【０１０６】
１    パッケージ（筐体）
３Ｂ  レーザアレイ
３Ｃ  ＥＡＤＦＢレーザアレイ
３Ｄ  ＭＺ集積レーザアレイ
１３  金ワイヤ
１６  中継高周波配線板（第２の高周波配線板）
１７  空中高周波配線板（第１の高周波配線板）
１７ａ  高周波配線
１８  空中高周波配線板（第１の高周波配線板）
１８ａ  高周波配線
１９  空中高周波配線板（第１の高周波配線板）
１９ａ  高周波配線
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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