(57)【要約】【課題】ＥＡ−ＤＦＢレーザの温度調節を行うための熱電変換素子の消費電力を低減可能な発光モジュールを提供すること。【解決手段】発光モジュール１ａは、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５と、第１の搭載面２１ａ及び第２の搭載面２１ｂを有しており、第１の搭載面２１ａに上にＥＡ−ＤＦＢレーザ２５を搭載し、このＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の温度を制御する熱電変換素子２１と、第２の搭載面２１ｂに接し、熱電変換素子２１を搭載する基板２２と、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５に接続された終端抵抗２８とを備え、終端抵抗２８は、基板２２に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＡ−ＤＦＢレーザと、
第１及び第２の搭載面を有しており、該第１の搭載面上に前記ＥＡ−ＤＦＢレーザを搭載し、該ＥＡ−ＤＦＢレーザの温度を制御する熱電変換素子と、
前記第２の搭載面に接し、前記熱電変換素子を搭載する基板と、
前記ＥＡ−ＤＦＢレーザに接続された終端抵抗と、
を備え、
前記終端抵抗は、前記基板に設けられている、ことを特徴とする同軸型の発光モジュール。
【請求項２】
前記終端抵抗は、前記基板内に埋め込まれている、ことを特徴とする請求項１に記載の同軸型の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、電界吸収型外部変調器付きレーザダイオード（ＥＡ−ＤＦＢレーザ：Electro-Absorption Distributed Feed-Back laser diode）の用いられた長距離伝送用の光トランシーバが開発されている。高速変調に適した良好な波形品質を確保するためには、数十オームの終端抵抗をＥＡ−ＤＦＢレーザの変調器に取り付けるのが望ましい。特許文献１には、終端抵抗の取り付けられたＥＡ−ＤＦＢレーザを有する光送信機についての技術が開示されている。この光送信機は、ＥＡ−ＤＦＢレーザを成す光源及びＥＡ変調器と、このＥＡ変調器にオフセット電圧を与えるバイアス回路と、オフセット電圧に変調信号を重畳する変調信号生成回路とから構成され、ＥＡ変調器には終端抵抗が取り付けられている。また、特許文献２には、終端抵抗を内蔵する同軸型のレーザモジュールであって、この終端抵抗をレーザ搭載部とは熱的に隔絶された箇所、例えばリードピン上に直接搭載して、終端抵抗で発生する熱の影響をレーザが受けない様にする構成が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３１６５８０号公報
【特許文献２】特開２００５−０４５２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＥＡ−ＤＦＢレーザに生じる熱は、ＥＡ−ＤＦＢレーザの温度を調整するための熱電変換素子により吸収される。このため、ＥＡ−ＤＦＢレーザに接続された終端抵抗が熱電変換素子上に搭載されている場合には、この終端抵抗に生じる熱も熱電変換素子により吸収される。従って、熱電変換素子の消費電力は、この終端抵抗に生じる熱によって増加する。そこで本発明は、ＥＡ−ＤＦＢレーザの温度調節を行うための熱電変換素子の消費電力を低減可能な発光モジュールの提供を目的とする。
【０００４】
ところで、熱電変換素子は、当該素子上に搭載されるＥＡ−ＤＦＢレーザ（ＥＡ−ＤＦＢ素子）を冷却又は加熱する。トランシーバの周囲温度が高い場合には、ＥＡ−ＤＦＢ素子を冷却し、周囲温度がＥＡ−ＤＦＢ素子の設定動作温度よりも低い場合には、ＥＡ−ＤＦＢ素子を加熱して、ＥＡ−ＤＦＢ素子の動作を設定温度に維持する目的で熱電変換素子が搭載されている。そして、終端抵抗もこの熱電変換素子上に搭載されている場合には、終端抵抗をも熱電変換素子は冷却、加熱しなければならない。終端抵抗は、一般には数十Ωの抵抗値が設定される。この両端に、例えば１Ｖｐ−ｐの信号を印加した場合には、この終端抵抗で消費される電力は５０ｍＷにも達する。熱電変換素子は、ＥＡ−ＤＦＢ素子に加えてこの終端抵抗の温度も調整しなければならない一方、熱電変換素子の温度制御能力はその物理的サイズに依存する。トランシーバが小型化され、搭載されるレーザモジュールにも小型化が要求される様になると、レーザモジュールに搭載される熱電変換素子も小型のものが必要になり、その結果、熱電変換素子の冷却能力も限られたものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、同軸型の発光モジュールであって、ＥＡ−ＤＦＢレーザと、第１及び第２の搭載面を有しており、該第１の搭載面上に前記ＥＡ−ＤＦＢレーザを搭載し、該ＥＡ−ＤＦＢレーザの温度を制御する熱電変換素子と、前記第２の搭載面に接し、前記熱電変換素子を搭載する基板と、前記ＥＡ−ＤＦＢレーザに接続された終端抵抗と、を備え、前記終端抵抗は、前記基板に設けられている、ことを特徴とする。
【０００６】
このように、終端抵抗は、ＥＡ−ＤＦＢレーザの冷却時に熱電変換素子から発せられる熱を受ける基板に設けられている。このため、熱電変換素子は、ＥＡ−ＤＦＢレーザの冷却時に終端抵抗も冷却する必要がなくなるので、熱電変換素子に要求される冷却能力は、従来に比べて少なくてすむ。よって、熱電変換素子の消費電力を低減できる。
【０００７】
また、本発明では、前記終端抵抗は、前記基板内に埋め込まれていてもよい。これにより、終端抵抗に発生する熱が熱電変換素子に及ぼす影響をより少なくできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＥＡ−ＤＦＢレーザの温度調節を行うための熱電変換素子の消費電力を低減可能な発光モジュールが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）  図１は、第１の実施形態に係る発光モジュール１ａの一部を破断して示す斜視図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿ってとられた発光モジュール１ａの断面図である。発光モジュール１ａは、ＣＡＮケース１０、複数の熱電変換素子２１、基板２２、フォトダイオード２３、キャリア２４、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５、サブマウント２６、測温素子２７、終端抵抗２８及びワイヤ２９を備えた、いわゆる同軸型の発光モジュールである。熱電変換素子２１は基板２２上に設けられ、サブマウント２６は熱電変換素子２１上に設けられ、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５はサブマウント２６に設けられ、終端抵抗２８は基板２２上に設けられている。
【００１１】
ＣＡＮケース１０は、上記の熱電変換素子２１〜ワイヤ２９を収容する。ＣＡＮケース１０は、ステム１１及びキャップ１２を有する。ステム１１は円板状であり、ステム１１の主面１１ａは、ＣＡＮケース１０の軸Ｘに直行する。ステム１１は、金属等の導電性の材料から成り、グランド電位を有する。ステム１１の主面１１ａ上には、上記の熱電変換素子２１〜ワイヤ２９が設けられている。ステム１１は、複数の棒状のリード端子１３が設けられており、それぞれのリード端子１３は軸Ｘと平行である。複数のリード端子１３は、ステム１１を貫通しているが、ステム１１とは電気的に絶縁されている。
【００１２】
キャップ１２は、有蓋の円筒状を成しており、キャップ１２の上壁１２ａに設けられた開口１２ｂと、この上壁１２ａに嵌め込まれたレンズ１２ｃとを有する。キャップ１２は、ステム１１の主面１１ａ上に固定されており、上記の熱電変換素子２１〜ワイヤ２９を覆う。キャップ１２の上壁１２ａは軸Ｘと垂直であり、ステム１１の主面１１ａと平行である。レンズ１２ｃは、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５から出射されるレーザ光を集光する。
【００１３】
熱電変換素子２１は、量子井戸構造を有する薄膜型のＴＥＣ（Thermo-Electric Cooler）である。熱電変換素子２１の厚みは、２〜１００マイクロメートルである。熱電変換素子２１は、第１の搭載面２１ａと第２の搭載面２１ｂとを有している。熱電変換素子２１の第１の搭載面２１ａ上にはサブマウント２６を介してＥＡ−ＤＦＢレーザ２５が搭載されており、第２の搭載面２１ｂ上には基板２２がこの第２の搭載面２１ｂに接して設けられている。すなわち、熱電変換素子２１は、基板２２と、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５が設けられたサブマウント２６との間に挟まれており、基板２２とサブマウント２６とに接合されている。熱電変換素子２１は、基板２２の面２２ａ上に設けられた電流導入パターン２２ｂを介して２本のリード端子１３に電気的に接続されている。電流導入パターン２２ｂを介して熱電変換素子２１に制御電流が供給されると、熱電変換素子２１は、この制御電流の向きに応じて、熱電変換素子２１上に設けられたサブマウント２６やＥＡ−ＤＦＢレーザ２５を冷却し、又はサブマウント２６やＥＡ−ＤＦＢレーザ２５を加熱する。基板２２が熱電変換素子２１から発っせられる熱を受けると、この熱は、基板２２に接するステム１１に伝わって外部に排熱される。
【００１４】
基板２２は、板状を成しており、熱伝導性に優れた絶縁性のセラミックス（例えば、ＡｌＮのセラミックス）等の材料から成る。基板２２は、ステム１１の主面１１ａ上に固定されている。基板２２の面２２ａ上に複数の熱電変換素子２１が固定されている。基板２２の面２２ａは、熱電変換素子２１の第２の搭載面２１ｂに接している。基板２２の面２２ａは、ステム１１の主面１１ａと平行であり、軸Ｘと垂直である。
【００１５】
フォトダイオード２３は、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の発光強度をモニタする受光素子である。フォトダイオード２３は、キャリア２４の面２４ａ上に固定されている。フォトダイオード２３は、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の端面２５ｂに対向する面２３ａを有する。フォトダイオード２３のアノード及びカソードのうち一方の電極は、ハンダ付け等によりキャリア２４に直接接合されている。キャリア２４は、金属等の導電性の材料から成る。このキャリア２４は、基板２２の面２２ａ上に固定されており、ボンディングワイヤを介してリード端子１３の一つに接続されている。フォトダイオード２３の他方の電極は、ボンディングワイヤを介してリード端子１３の一つに接続されている。フォトダイオード２３は、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の端面２５ｂから漏れるレーザ光を受けると、このレーザ光の強度に応じた電流を、リード端子１３を介して発光モジュール１ａの外部に出力する。
【００１６】
ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５は、サブマウント２６の第１の側面２６ａ上に固定されている。ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５は、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の端面２５ａ及び端面２５ｂが軸Ｘと直交するように配置されている。ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の複数の電極は、サブマウント２６の第１の側面２６ａ上に設けられた配線パターンに接続されている。第１の側面２６ａ上の配線パターンを介してリード端子１３からＥＡ−ＤＦＢレーザ２５に駆動電流を供給すると、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の端面２５ａからレーザ光が出射される。
【００１７】
サブマウント２６は、台形の断面を有する柱状体であり、熱伝導性に優れた絶縁性のセラミックス（例えば、ＡｌＮのセラミックス）等の材料から成る。サブマウント２６は、複数の熱電変換素子２１上に固定されている。サブマウント２６の厚み（第１の面２６ｃから第２の面２６ｄまでの長さ）は、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の端面２５ａから端面２５ｂまでの長さと同程度である。また、サブマウント２６の第１の面２６ｃ及び第２の面２６ｄは、互いに平行であり、基板２２の面２２ａ及びステム１１の主面１１ａと平行である。サブマウント２６の第１の側面２６ａ上にＥＡ−ＤＦＢレーザ２５が固定されており、サブマウント２６の第２の側面２６ｂ上に測温素子２７が固定されている。サブマウント２６は、基板２２上に設けられた複数の熱電変換素子２１に接合されており、サブマウント２６の第１の面２６ｃは、熱電変換素子２１の第１の搭載面２１ａに接している。また、第１の側面２６ａ及び第２の側面２６ｂは、何れも第１の面２６ｃからキャップ１２の上壁１２ａに向かって延びている。第１の側面２６ａは第１の面２６ｃに対し垂直であるが、第２の側面２６ｂは第１の面２６ｃに対し傾斜している。このように第２の側面２６ｂが第１の面２６ｃに対し傾斜していることによって、サブマウント２６にオーバハング部２６ｅが形成されている。また、サブマウント２６の第１の側面２６ａ上に配線パターンが設けられている。この配線パターンは、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５のアノード及びカソードの各電極に電気的に接続されている。この配線パターンは、ボンディングワイヤを介して複数のリード端子１３に電気的に接続されている。
【００１８】
測温素子２７は、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の温度をモニタするサーミスタ等である。測温素子２７は、周囲温度に応じて電気抵抗値を変化させる。測温素子２７は、サブマウント２６の第２の側面２６ｂ上に固定されている。測温素子２７の有する二つの電極は、それぞれボンディングワイヤを介して各リード端子１３に電気的に接続されている。キャップ１２の上壁１２ａから軸Ｘに沿ってサブマウント２６を見た場合、測温素子２７は、オーバハング部２６ｅに遮蔽されるように配置されている。
【００１９】
終端抵抗２８は、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５に対し高速変調に適した良好な波形品質を確保し、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の発光を安定にするための抵抗であり、数十オーム（例えば、５０オーム）の抵抗値を有する。終端抵抗２８は、ＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の有する変調器の端子に接続されており、基板２２の面２２ａ上に固定されている。終端抵抗２８は、キャリア２４と電流導入パターン２２ｂとの間に固定されている。終端抵抗２８の一端は、ワイヤ２９を介してサブマウント２６の第１の側面２６ａ上の配線パターンに電気的に接続されており、この配線パターンを介してＥＡ−ＤＦＢレーザ２５に電気的に接続されている。終端抵抗２８の他端は、ビア２２ｃを介してグランド電位を与えるステム１１に電気的に接続されている。ビア２２ｃは、導電性の材料から成り、基板２２に埋め込まれている。ビア２２ｃの一端は基板２２の面２２ａに露出しており、この面２２ａ上に設けられた終端抵抗２８に電気的に接続されている。ビア２２ｃの他端は基板２２を貫通してステム１１の主面１１ａに接合されている。
【００２０】
以上説明したように、第１の実施形態に係る終端抵抗２８は、サブマウント２６及びＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の冷却時に熱電変換素子２１から発せられる熱を受ける基板２２の面２２ａに固定されている。このため、熱電変換素子２１は、サブマウント２６及びＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の冷却時に終端抵抗２８も冷却する必要がなくなるので、熱電変換素子２１に要求される冷却能力は、従来に比べて少なくてすむ。よって、熱電変換素子２１の消費電力を低減できる。
【００２１】
（第２の実施形態）  図３は、第２の実施形態に係る発光モジュール１ｂの一部を破断して示す斜視図である。図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿ってとられた発光モジュール１ｂの断面図である。この発光モジュール１ｂは、第１の実施形態における基板２２及び終端抵抗２８に替えて、基板２２１及び終端抵抗２８１を有する。第２の実施形態の他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２２】
第１の実施形態において、終端抵抗２８は、基板２２の面２２ａ上に固定されているが、第２の実施形態に係る終端抵抗２８１は、基板２２１の内部に埋め込まれている。そして、基板２２１には、導電性のビア２２ｅ及びビア２２ｆが埋め込まれている。ビア２２ｅは、一端が終端抵抗２８１の一端子に接合されており、他端が導電性のパッド２２ｄに接合されている。このため、パッド２２ｄと終端抵抗２８１とはビア２２ｅを介して電気的に接続されている。パッド２２ｄは、概略０．１ｍｍ四方の平面形状を有する。また、パッド２２ｄは、基板２２１の面２２１ａに設けられており、キャリア２４と電流導入パターン２２ｂとの間に固定されている。パッド２２ｄは、ワイヤ２９の一端が接合されており、ワイヤ２９とサブマウント２６の第１の側面２６ａ上の配線パターンとを介してＥＡ−ＤＦＢレーザ２５に電気的に接続されている。ビア２２ｆは、一端が終端抵抗２８１の他の端子に接合されており、他端がステム１１に接合されている。このため、ステム１１と終端抵抗２８１とは、ビア２２ｆを介して電気的に接続されている。
【００２３】
第２の実施形態に係る終端抵抗２８１は、サブマウント２６及びＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の冷却時に熱電変換素子２１から発せられる熱を受ける基板２２１の内部に設けられている。このため、熱電変換素子２１は、サブマウント２６及びＥＡ−ＤＦＢレーザ２５の冷却時に終端抵抗２８１を冷却する必要がなくなるので、熱電変換素子２１に要求される冷却能力は、従来に比べて少なくてすむ。よって、熱電変換素子２１の消費電力を低減できる。
【００２４】
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ａ，１ｂ…発光モジュール、１０…ＣＡＮケース、１１…ステム、１１ａ…主面、１２…キャップ、１２ａ…上壁、１２ｃ…レンズ、１２ｂ…開口、１３…リード端子、２１…熱電変換素子、２１ａ…第１の搭載面、２１ｂ…第２の搭載面、２２，２２１…基板、２２ａ，２３ａ，２４ａ，２８ａ，２２１ａ…面、２２ｃ，２２ｅ，２２ｆ…ビア、２２ｄ…パッド、２２ｂ…電流導入パターン、２３…フォトダイオード、２４…キャリア、２５…ＥＡ−ＤＦＢレーザ、２５ａ，２５ｂ…端面、２６…サブマウント、２６ａ…第１の側面、２６ｂ…第２の側面、２６ｃ…第１の面、２６ｄ…第２の面、２６ｅ…オーバハング部、２７…測温素子、２８，２８１…終端抵抗、２９…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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