(57)【要約】【課題】気密封止されていないオープンパッケージにおいて湿度の適正化を行い、光素子を保護し、長寿命を確保した光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュールは、光素子と、前記光素子を加熱する発熱体とを備え、前記光素子に通電されていない期間に前記発熱体を発熱させて前記光素子を加熱する。前記光素子への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で前記発熱体への通電をＯＦＦ／ＯＮする第１スイッチ部をさらに備えてもよい。別の光モジュールは、光素子と、前記光素子を加熱する発熱体とを備え、前記光素子に通電されている期間において、前記光素子への通電で前記光素子自体による発熱量と前記発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子と、
前記光素子を加熱する発熱体と
を備え、
前記光素子に通電されていない期間に前記発熱体を発熱させて前記光素子を加熱することを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記光素子への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で前記発熱体への通電をＯＦＦ／ＯＮする第１スイッチ部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記光素子に通電されている期間において、前記光素子への通電による前記光素子自体の発熱量と前記発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記光素子に通電されている電流値が所定の電流値以下の場合と前記所定の電流値を超える場合とのそれぞれに対応して、前記発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチ部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項５】
光素子と、
前記光素子を加熱する発熱体と
を備え、
前記光素子に通電されている期間において、前記光素子への通電による前記光素子自体の発熱量と前記発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上とすることを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
前記光素子への通電状態を検出する検出器と、
前記光素子への通電による前記光素子自体の発熱量と前記発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上となるように、前記検出器からの出力に基づいて前記発熱体への通電を制御する制御部と
をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
【請求項７】
光素子と、
前記光素子を加熱する発熱体と、
前記光素子に通電されている電流値が所定の電流値以下の場合と前記所定の電流値を超える場合とのそれぞれに対応して、前記発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチ部と
を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
前記光素子への通電状態を検出する検出器をさらに備え、
前記第２スイッチ部は、前記検出器からの出力に基づいて、前記光素子に通電されている電流値が前記閾値以下の場合と前記閾値を超える場合とのそれぞれを判断して、前記発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記発熱体は、前記光素子と接して設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記光素子と、前記発熱体とを固定するサブマウントをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記光素子は、半導体レーザ素子、フォトダイオード、又は、アバランシェフォトダイオードのいずれかであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムのデータ送受信等に用いられる発光素子及び／又は受光素子等の光素子を備えた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光通信モジュールは、下記の特許文献に記載されている通り、金属筐体内部に半導体レーザチップ等の発光素子またはフォトダイオード等の受光素子を備えている。この光通信モジュールでは、外部の光ファイバ、光導波路、又は、レンズ系との光結合をとるため、ガスを封入した空間を有している。さらに、この封入空間への腐蝕性のガスや水分の浸入を抑え、内部の素子の劣化を防止するために、この内部空間は溶接等の方法で封止されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１７４９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、光モジュールのコストダウンのために金属のみの溶接構造ではなく、樹脂でパッケージングする構造に置き替わろうとしている。しかし、どのような樹脂でもある程度の透湿性を持っており、筐体内部への湿気または水分の浸入を抑制することができない。従来は、透湿性の低い樹脂を用いて封止するか、あるいは内部に水分を吸着する吸着剤を入れておくことにより、内部空間の湿度を一定に保つように試みられてきた。しかし、上記方法では、吸着剤の能力には限界があり、封止樹脂の透湿性が低くても長期的には水分が浸入してしまい、適正な湿度を保つことができず、内部での結露を予防することはできないという問題があった。
【０００５】
さらに、樹脂による封止も用いないオープンパッケージの光モジュールが切望されている。このオープンパッケージの光モジュールが実現できれば取り扱いが極めて簡易である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、気密封止されていないオープンパッケージにおいて湿度の適正化を行い、光素子を保護し、長寿命を確保した光モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光モジュールは、光素子と、
前記光素子を加熱する発熱体と
を備え、
前記光素子に通電されていない期間に前記発熱体を発熱させて前記光素子を加熱することを特徴とする。
【０００８】
また、前記光素子への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で前記発熱体への通電をＯＦＦ／ＯＮする第１スイッチ部をさらに備えてもよい。
【０００９】
さらに、前記光素子に通電されている期間において、前記光素子への通電による前記光素子自体の発熱量と前記発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上としてもよい。
【００１０】
またさらに、前記光素子に通電されている電流値が所定の電流値以下の場合と前記所定の電流値を超える場合とのそれぞれに対応して、前記発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチ部をさらに備えてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る光モジュールは、光素子と、
前記光素子を加熱する発熱体と
を備え、
前記光素子に通電されている期間において、前記光素子への通電による前記光素子自体の発熱量と前記発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上とすることを特徴とする。
【００１２】
また、前記光素子への通電状態を検出する検出器と、
前記光素子への通電による前記光素子自体の発熱量と前記発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上となるように、前記検出器からの出力に基づいて前記発熱体への通電を制御する制御部と
をさらに備えてもよい。
【００１３】
さらに、前記光素子に通電されていない期間に前記発熱体を発熱させて前記光素子を加熱してもよい。
【００１４】
またさらに、前記光素子への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で前記発熱体への通電をＯＦＦ／ＯＮする第１スイッチ部をさらに備えてもよい。
【００１５】
また、前記光素子に通電されている電流値が所定の電流値以下の場合と前記所定の電流値を超える場合とのそれぞれに対応して、前記発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチ部をさらに備えてもよい。
【００１６】
本発明に係る光モジュールは、光素子と、
前記光素子を加熱する発熱体と、
前記光素子に通電されている電流値が前記閾値以下の場合と前記閾値を超える場合とのそれぞれに対応して、前記発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチ部と
を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、前記光素子への通電状態を検出する検出器をさらに備え、
前記第２スイッチ部は、前記検出器からの出力に基づいて、前記光素子に通電されている電流値が前記閾値以下の場合と前記閾値を超える場合とのそれぞれを判断して、前記発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦするものであってもよい。
【００１８】
さらに、前記光素子に通電されていない期間に前記発熱体を発熱させて前記光素子を加熱してもよい。
【００１９】
またさらに、前記光素子への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で前記発熱体への通電をＯＦＦ／ＯＮする第１スイッチ部をさらに備えてもよい。
【００２０】
また、前記光素子に通電されている期間において、前記光素子への通電による前記光素子自体の発熱量と前記発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上としてもよい。
【００２１】
さらに、前記光素子の周囲の相対湿度を計測する湿度センサをさらに備え、前記湿度センサから得られる湿度情報に基づいて、前記発熱体における発熱を制御してもよい。
【００２２】
またさらに、前記光素子の周囲の温度を検出する温度センサをさらに備え、前記温度センサから得られる温度情報に基づいて、前記発熱体における発熱を制御してもよい。
【００２３】
また、前記発熱体は、通電によって発熱する発熱特性を有するものを用いてもよい。また、前記発熱体は、通電によって発熱する抵抗体を含んでもよい。さらに、前記発熱体は、前記光素子と同じ発熱特性を有する第２の光素子であってもよい。
【００２４】
さらに、前記発熱体は、前記光素子と接して設けられていてもよい。
【００２５】
またさらに、前記光素子と、前記発熱体とを固定するサブマウントをさらに備えてもよい。
【００２６】
さらに、前記光素子は、気密封止されていないオープンパッケージの状態で保持されるものであってもよい。
【００２７】
またさらに、前記光素子は、半導体レーザ素子、フォトダイオード、又は、アバランシェフォトダイオードのいずれかであってもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光モジュールでは、光素子の周囲に発熱体を設け、光素子に通電されていない期間に発熱体を発熱させて光素子を加熱し、光素子の温度を上昇させることにより、光素子の周囲の相対湿度を下げることができる。これによって、結露等による光素子端面への水分子付着に伴う光素子の劣化防止ができ、光素子の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
また、第１スイッチ部によって光素子への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で発熱体への通電をＯＦＦ／ＯＮさせる。これによって、光素子の通信中、通電がＯＦＦの期間においても光素子自体の温度を一定温度以上に上げることができ、光素子の周囲の相対湿度を一定以下に下げることができる。そのため、結露などによる光素子端面への水分子付着に伴う光素子の劣化防止ができ、光素子の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施の形態に係る光モジュールについて添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００３１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光モジュール１０の構造を示す概略斜視図である。図２の（ａ）は、図１のサブマウント２上の光素子１と発熱体６との配置を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）とは別例の光素子１と発熱体６との配置を示す平面図である。図３は、図１の光モジュールの光素子１及び発熱体６を配置したサブマウント２及びヒートシンク３の部分側面図である。図４は、図１の光モジュール１０の側面図である。この光モジュール１０は、光素子１と発熱体であるチップ抵抗６を配置したサブマウント２と、サブマント２を載せたヒートシンク３と、ステム４と、外部との電気的接続のための端子５とを備える。光素子１と発熱体であるチップ抵抗６とは、例えば、図２の（ａ）に示すように互いに接して配置してもよい。あるいは図２の（ｂ）に示すように、光素子１と発熱体であるチップ抵抗６とを離間して配置してもよい。発熱体であるチップ抵抗６からの発熱を光素子１に効率的に伝達するには図２の（ａ）のように光素子１とチップ抵抗６とを互いに接して配置することが好ましい。なお、光素子１の必要以上の温度上昇を抑制する場合には図２の（ｂ）のように、光素子１とチップ抵抗６とを離間させて配置することが好ましい。
【００３２】
この光モジュール１０は、光素子１に通電していない期間に発熱体であるチップ抵抗６に通電して光素子１を加熱することを特徴とする。すなわち、光素子１に通電されている期間は光素子１自体で発熱し、一方、光素子１に通電していない期間は発熱体であるチップ抵抗６によって光素子１が加熱される。このように光素子１への通電の有無によらず光素子１を加熱しておくことができるので、光素子１自体の温度を環境温度よりも高く設定することができ、光素子１の周囲の相対湿度を下げることができる。光素子１の周囲の相対湿度を下げることによって、結露等による光素子１の端面への水分子付着に伴う光素子１の劣化を防止することができ、ひいては光素子１の長寿命化を図ることができる。
【００３３】
ここで、この光モジュール１０ｂにおいて、発熱体であるチップ抵抗６による発熱をどのように制御するかについて検討する。チップ抵抗６の発熱の制御の検討にあたって、まず、この光モジュール１０が使用される環境について説明する。光モジュール１０は、例えば、環境温度０℃〜４０℃、相対湿度１００％ＲＨ以下で使用可能なことが求められている。光素子１が気密封止されていないオープンパッケージの光モジュール１０では、光素子１は高温高湿度の環境下に弱い。光素子１の寿命には温度依存性があり、一般に、温度が１０℃上昇すると寿命は２倍程度劣化する。さらに、相対湿度が６０％ＲＨ以上の時、例えば、大気中の塩化水素ＨＣｌが水に溶けて塩素イオン（Ｃｌ−）を生じ、この塩素イオンの影響を受けて光素子１の腐食速度が増大する。そのため、光素子１の長寿命化のためには、光素子１の温度をなるべく高温にしない状態で、しかも相対湿度を６０％ＲＨ以下にすることが重要である。
【００３４】
そこで、温度範囲０℃〜４０℃、相対湿度１００％ＲＨの動作環境下で、光素子１の周囲だけ相対湿度を６０％ＲＨ以下にするために、発熱体であるチップ抵抗６へ通電して発熱させ、光素子１を加熱する場合の、発熱体６への通電の制御条件について検討する。例えば、温度２０℃、相対湿度１００％ＲＨの環境下では、光素子１の温度を１０℃上昇させることによって相対湿度を４０％まで下げることができる。また、温度４０℃、相対湿度１００％ＲＨの環境下では、光素子１の温度を１０℃上昇させることによって相対湿度を５５％まで下げることができる。この光モジュール１０ｂの光素子１及びチップ抵抗６を含む全体の熱抵抗を、例えば１００℃／Ｗとすると、チップ抵抗６に通電して０．１Ｗで発熱させると、光素子１の温度を常に環境温度よりも１０℃上昇させることができることがわかる。したがって、この例では、発熱体であるチップ抵抗６を０．１Ｗで発熱させることによって、光素子１の温度を１０℃上昇させることができ、光素子１の周囲の相対湿度を６０％以下にすることができる。なお、発熱体であるチップ抵抗６の発熱量は上記の場合に限られず、光モジュールの熱抵抗等の条件、及び、目標となる相対湿度の設定に応じて適宜変化させればよい。
【００３５】
次に、この光モジュール１０の各構成部材について説明する。
光素子１は、例えば、波長１．３μｍで発振するファブリーペローレーザである。なお、ここでは光素子１として、発光素子である半導体レーザを用いる場合について説明するが、これに限られず、例えば、他の発光素子であってもよく、あるいは、受光素子であるフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードを用いてもよい。また、この光素子１は、気密封止されないオープンパッケージで保持される。オープンパッケージであるため取り扱いが簡易である。
【００３６】
また、サブマウント２は、光素子１とヒートシンク３とを絶縁する機能をもつとともに、発光素子１の放熱を行うヒートシンクとしての機能をもつ。ステム４は、光素子１を保持する機能をもつと同時に、光素子１に電気的接続を行う際の端子５を保持する機能をもつ。また、サブマウント２によって、発熱体であるチップ抵抗６からの発熱を光素子１に伝達することができる。
【００３７】
さらに、チップ抵抗６は、セラミックの基材に抵抗体を設けた角型のものであり、定格出力は０．１Ｗ、外形寸法は１．６ｍｍ×０．８ｍｍ、厚さ０．４５ｍｍのものであり、通電することによって発熱する発熱体としての機能をもつ。なお、発熱体として、ここではチップ抵抗６を用いたが、これに限定されず、例えば、光素子１と同様の発熱特性を有する第２の光素子を発熱体として用いてもよい。光素子１と同じ発熱特性を有する第２の光素子を発熱体として用いることで、光出力のために用いる光素子１への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で発熱体としての第２の光素子への通電をＯＦＦ／ＯＮするので、常に光素子１への通電を行っているのと同じ発熱効果が得られる。あるいは、より安価な部材としては銅線を巻いたコイルなどの発熱体を用いてもよい。
【００３８】
なお、光素子１の周囲の相対湿度を計測する湿度センサをさらに備えてもよい。この湿度センサから得られる湿度情報に基づいて、発熱体６における発熱を制御することができる。さらに、光素子１の周囲の温度を検出する温度センサをさらに備えてもよい。この温度センサから得られる温度情報に基づいて、発熱体６における発熱を制御することができる。
【００３９】
以下に、この光モジュール１０の組立手順について説明する。
ａ）サブマウント２上にあらかじめＡｕ−Ｓｎ合金からなるはんだを設けておく。
ｂ）サブマウント２に光素子１とチップ抵抗６とを、例えば、図２の（ａ）又は（ｂ）のように配置し、サブマウント２上に予め形成されたＡｕ−Ｓｎ合金からなるはんだを溶融させて固定する。
ｂ）発光素子１、チップ抵抗６が搭載されたサブマウント２をヒートシンク３上にＡｕ−Ｓｎはんだで接合する（図３）。
ｃ）サブマウント２が搭載されたヒートシンク３をステム４上にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだで接合する（図４）。
ｄ）発光素子１、サブマウント２、及び、チップ抵抗６と、対応する各端子５との間にわたって金ワイヤでワイヤボンディングしてそれぞれの電気的接続を行う。
以上によって光モジュール１０を作成することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態１に係る光モジュール１０においても、後述する実施の形態３の光モジュールと同様に、光素子に通電されている期間において、光素子への通電による光素子自体の発熱量と発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上としてもよい。また、後述する実施の形態５の光モジュールと同様に、光素子への通電がしきい値以下の場合と、しきい値を超える場合とのそれぞれに対応して、発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチ部を備えてもよい。
【００４１】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る光モジュール１０ａの構成を示すブロック図である。図６の（ａ）は、図５の第１スイッチ部１２による光素子１のＯＮ／ＯＦＦを示すタイミングチャートであり、図６の（ｂ）は、第１スイッチ部１２による発熱体６のＯＮ／ＯＦＦを示すタイミングチャートである。この光モジュール１０ａは、実施の形態１に係る光モジュールと比較すると、電源２０から光素子１への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で発熱体６への通電をＯＦＦ／ＯＮする第１スイッチ部１２をさらに備える点で相違する。なお、その他の構成については実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４２】
この光モジュール１０ａでは、第１スイッチ部１２によって、光素子１への通電がＯＮの場合には、発熱体６への通電をＯＦＦにし、光素子１への通電がＯＦＦの場合は、発熱体６への通電をＯＮにする。すなわち、実施の形態１と同様に、光素子１に通電されている期間は光素子１自体で発熱し、一方、光素子１に通電していない期間は発熱体であるチップ抵抗６によって光素子１が加熱される。このように光素子１への通電の有無によらず光素子１を加熱しておくことができるので、光素子１自体の温度を環境温度よりも高く設定することができ、光素子１の周囲の相対湿度を下げることができる。
【００４３】
図７は、光素子１の電流と光出力の関係を示すグラフである。この光素子１は、波長１．３μｍで発振するファブリーペローレーザである。この光素子１では、通電する電流値が所定のしきい値ｉ０（ｉｔｈ）以下の場合にはレーザ発光せず、しきい値ｉ０を超えると光出力をする。光通信システムでは、光素子１への通電をしきい値ｉ０以下とする場合に光出力ＯＦＦが得られ、しきい値ｉ０を超える場合に光出力ＯＮが得られる。
【００４４】
図８は、光素子１の通電ＯＮ／ＯＦＦによる発熱Ｑ１による環境温度からの温度変化を示すグラフである。図９は、光素子１の通電ＯＮ／ＯＦＦと逆位相で発熱体６への通電をＯＦＦ／ＯＮさせた場合の発熱体の発熱Ｑ２による環境温度からの温度変化を示すグラフである。図１０は、図８及び図９を重ね合わせた場合の環境温度からの温度変化を示すグラフである。図８では、光素子１に駆動電流７０ｍＡを通電して光出力する通電ＯＮ状態と、通電ＯＦＦ状態とを繰り返す場合の光素子１自体の発熱Ｑ１による温度上昇が１０．５℃であることを示している。一方、図９では、発熱体であるチップ抵抗６への通電によって光素子１が通電ＯＦＦ状態の場合に光素子１を１０．５℃上昇させることを示している。これによって、図１０に示すように、光素子１への通電の有無にかかわらず光素子１を環境温度より１０．５℃上昇させることができ、温度範囲０℃〜４０℃、相対湿度１００％ＲＨの動作環境下で、光素子１の周囲の相対湿度を６０％以下とすることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態２に係る光モジュール１０ａにおいても、後述する実施の形態３の光モジュールと同様に、光素子に通電されている期間において、光素子への通電による光素子自体の発熱量と発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上としてもよい。また、後述する実施の形態５の光モジュールと同様に、光素子への通電がしきい値以下の場合と、しきい値を超える場合とのそれぞれに対応して、発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチ部を備えてもよい。
【００４６】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る光モジュール１０ｂの構成を示すブロック図である。この光モジュール１０ｂは、実施の形態１及び２の光モジュールと比較すると、光素子１への通電状態を検出する検出器１４と、検出器１４による出力に基づいて発熱体６への通電を制御する制御部１６とを備えることを特徴とする。この光モジュール１０ｂでは、検出器１４によって光素子１への通電状態を検出し、検出された光素子１への通電状態に応じて制御部１６で発熱体６への通電を制御するものである。このように光素子１への通電状態に応じて発熱体６への通電を制御するので、光素子１への通電による光素子１自体の発熱量と、発熱体６への通電による発熱量との総和の発熱量を所定の発熱量以上に制御することができる。これによって、光素子１の周囲の温度を環境温度よりも所定温度だけ高くすることができ、相対湿度を下げることができ、結露などによる光素子１の端面への水分子付着に伴う光素子１の劣化防止ができ、さらに、光素子１の長寿命化を図ることができる。
【００４７】
この光モジュール１０ｂでは、光素子１への通電状態に応じて発熱体６への通電を制御する。この制御方法について、以下に詳細に説明する。
【００４８】
＜光素子にしきい値電流ｉｔｈ＝１０ｍＡを通電する場合（光出力ＯＦＦ）＞
この光素子１（定格電圧Ｅ＝１．５Ｖ）に、しきい値電流ｉｔｈ＝１０ｍＡを通電する場合、しきい値電流を通電することによる光素子１での発熱量Ｑ１は、Ｑ１＝Ｉ×Ｅより、Ｑ１＝０．０１５Ｗである。また、実施の形態１と同様に、この光モジュール１０ｂの熱抵抗が１００℃／Ｗとすると、光素子１にしきい値電流を流すことによる光素子１自体の温度上昇は１．５℃である。上述のように、光素子１の温度を１０℃上昇させることにより相対湿度を６０％以下に下げることができる。しかし、上記の場合にはしきい値電流を通電するだけでは光素子１をわずかに１．５℃上昇させることができるだけなので、発熱体であるチップ抵抗６への通電を行う必要がある。そこで、チップ抵抗６に通電して、０．０８５Ｗ発熱（Ｑ２）させることによって、光素子１の発熱量Ｑ１＝０．０１５Ｗとチップ抵抗６の発熱量Ｑ２とを合わせた総発熱量Ｑ（＝Ｑ１＋Ｑ２）＝０．１Ｗの発熱量が得られ、光素子１の温度を環境温度よりも１０℃上昇させることができる。なお、ここではしきい値電流ｉｔｈを通電する場合について説明したが、しきい値電流未満の電流を通電する場合にも同様にして発熱体であるチップ抵抗６への通電量を算出し、総発熱量Ｑを０．１Ｗとすることによって光素子１の温度を環境温度より１０℃上昇させることができる。
【００４９】
＜光素子に駆動電流ｉ＝３０ｍＡを通電する場合（光出力ＯＮ）＞
この光素子１に駆動電流３０ｍＡを通電する場合、その発熱量Ｑ１は、Ｑ１＝Ｉ×Ｅより、Ｑ１＝０．０４５Ｗである。また、実施の形態１と同様に、この光モジュール１０ｂの熱抵抗を１００℃／Ｗとすると、光素子１に駆動電流３０ｍＡを流すことによる光素子１自体の温度上昇は４．５℃である。この場合にも光素子１の温度を１０℃上昇させるには、足りないので、発熱体であるチップ抵抗６に通電して、０．０５５Ｗ発熱（Ｑ２）させると、光素子１自体の発熱量（Ｑ１）０．０４５Ｗと合わせて総発熱量Ｑ（＝Ｑ１＋Ｑ２）０．１Ｗの発熱量が得られ、光素子１の温度を環境温度よりも１０℃上昇させることができる。
【００５０】
＜光素子に駆動電流ｉ＝７０ｍＡを通電する場合（光出力ＯＮ）＞
この光素子１に駆動電流７０ｍＡを通電する場合、その発熱量Ｑ１は、Ｑ１＝Ｉ×Ｅより、Ｑ１＝０．１０５Ｗである。また、実施の形態１と同様に、この光モジュール１０ｂの熱抵抗が１００℃／Ｗとすると、光素子１に駆動電流７０ｍＡを流すことによる光素子１自体の温度上昇は１０．５℃である。上述のように、光素子１の温度を１０℃以上上昇させることができるので、温度範囲０℃〜４０℃、相対湿度１００％ＲＨの動作環境下において、光素子１の相対湿度を６０％以下に低下させることができる。そこで、この場合には、発熱体であるチップ抵抗６への通電は不要である。
【００５１】
以上のように、この光モジュール１０ｂでは、光素子１への通電状態に応じて発熱体６への通電を制御して、光素子１への通電による光素子１自体の発熱量Ｑ１と、発熱体６への通電による発熱量Ｑ２との総和の発熱量Ｑ（＝Ｑ１＋Ｑ２）を所定の発熱量以上に制御することができる。これによって、光素子１の周囲の温度を環境温度よりも所定温度、例えば１０℃上昇させることができ、光素子１の周囲の相対湿度を６０％以下に下げることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態３に係る光モジュール１０ｂにおいても、実施の形態１の光モジュールと同様に光素子１に通電されていない期間に発熱体６を発熱させて光素子１を加熱するようにしてもよい。また、実施の形態２の光モジュールと同様に、光素子１への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で発熱体への通電をＯＦＦ／ＯＮする第１スイッチ部を備えてもよい。さらに、後述する実施の形態５の光モジュールと同様に、光素子への通電がしきい値以下の場合と、しきい値を超える場合とのそれぞれに対応して、発熱体への通電をＯＮ／ＯＦＦする第２スイッチ部を備えてもよい。
【００５３】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係る光モジュール１０ｃの構造を示す概略斜視図である。図１３は、図１２のサブマウント２上の光素子１、発熱体６、湿度センサ７の配置を示す平面図である。図１４は、本発明の実施の形態４に係る光モジュール１０ｃの構成を示すブロック図である。この光モジュール１０ｃは、実施の形態３に係る光モジュールと比較すると、光素子１の周囲の湿度を計測する湿度センサ７をさらに備える点で相違する。なお、湿度センサ７以外の構成部材については同様であるのでその説明を省略する。この光モジュール１０ｃでは、湿度センサ７で光素子１の周囲の湿度を計測し、計測した相対湿度が６０％ＲＨ以下の場合には、チップ抵抗６への通電をＯＦＦとし、チップ抵抗６への無用な通電を防止する。例えば、季節が冬のように乾燥している場合など、環境の相対湿度が低く、チップ抵抗６への通電が不要な場合がある。このように湿度センサ７を設けることによって、光素子１の周囲の湿度を測定し、その湿度データにより発熱体であるチップ抵抗６への通電をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、チップ抵抗６を必要な時間だけ駆動することができ、チップ抵抗６に対する無用な通電を抑えることによって消費電力を抑制することができる。また、光素子１を必要以上に加熱しないので、光素子１の温度による劣化を抑えることができる。なお、実施の形態３と同様に、温度範囲０℃〜４０℃、相対湿度１００％ＲＨの動作環境下において、光素子１を取り巻く周囲の相対湿度を６０％以下に低下させることができるので、低消費電力で光素子１の長寿命化を図ることができる。
【００５４】
実施の形態５．
図１５は、本発明の実施の形態５に係る光モジュール１０ｄの構成を示すブロック図である。この光モジュール１０ｄは、実施の形態１〜４の光モジュールと比較すると、光素子１への通電状態を検出する検出器１４と、検出器１４による出力に基づいて発熱体６への通電のＯＮ／ＯＦＦをスイッチングする第２スイッチ部１８とを備えることを特徴とする。この光モジュール１０ｄでは、検出器１４によって光素子１への通電状態を検出し、検出された光素子１への通電状態に応じて、光素子１への通電が所定電流値ｉ０以下の場合（光出力ＯＦＦ）と、所定電流値ｉ０を超える場合（光出力ＯＮ）とを判断し、発熱体６への通電のＯＮ／ＯＦＦのスイッチングを行う。このように光素子１に通電される電流値に応じて発熱体６への通電のＯＮ／ＯＦＦをスイッチングするので、光通信システムにおける光出力のＯＮ／ＯＦＦに対応して発熱体６の発熱を制御できる。
【００５５】
通常、光通信システムでは光素子１からの光出力をＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって行われる。この場合、光通信システムでは高速応答が要求されるので、光出力をＯＦＦとする場合にも光素子１にしきい値ｉ０（ｉｔｈ）以下の待機電流を流しておき、光出力をＯＮとする場合にはしきい値ｉ０（ｉｔｈ）を超える電流を流す。そのため、光素子の通電光素子１への通電がＯＮ状態であっても光素子１自体の発熱だけでは光素子１を１０℃以上加熱するには十分でない場合がある。そこで、この光モジュール１０ｄでは、例えば、光素子１への通電がしきい値ｉ０（ｉｔｈ）以下の場合と、しきい値ｉ０（ｉｔｈ）を超える場合とを判断し、それぞれの場合に応じて発熱体６への通電のＯＮ／ＯＦＦをスイッチングすることによって、光素子１を１０℃以上加熱することができる。これによって、光通信システムにおいて光出力のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず、例えば、光素子１を環境温度から１０℃以上加熱することができ、光素子１の周囲の相対湿度を６０％以下に下げることができる。
【００５６】
また、ここでは光素子１として発光素子を用い、光素子１への通電がしきい値（ｉｔｈ）以下か、又は、超えるかに応じて第２スイッチ部１２で発熱体６への通電をＯＮ／ＯＦＦする例を示したが、これに限られない。例えば、光素子として受光素子等を用いる場合には、その待機電流より大きい電流値を所定の電流値ｉ０として用いればよい。あるいは用いる光素子に応じて発熱体６への通電のＯＮ／ＯＦＦをスイッチングする所定の電流値を設定すればよい。
【００５７】
なお、本実施の形態５に係る光モジュール１０ｄにおいても、実施の形態１の光モジュールと同様に光素子１に通電されていない期間に発熱体６を発熱させて光素子１を加熱するようにしてもよい。また、実施の形態２の光モジュールと同様に、光素子１への通電のＯＮ／ＯＦＦと逆位相で発熱体への通電をＯＦＦ／ＯＮする第１スイッチ部を備えてもよい。さらに、実施の形態３の光モジュールと同様に、光素子に通電されている期間において、光素子への通電による光素子自体の発熱量と発熱体の発熱量との総和の発熱量を所定値以上としてもよい。
【００５８】
実施の形態６．
図１６は、本発明の実施の形態６に係る光モジュールの構造を示す概略斜視図である。図１７は、図１６のサブマウント２上の光素子１、大型チップ抵抗８、サーミスタ９の配置を示す平面図である。この光モジュールでは、温度変化によって電気抵抗が変化するサーミスタ９を用いていることを特徴とする。このサーミスタ９は温度センサとして機能するものであり、これによって、光素子１の環境温度の変化に応じて大型チップ抵抗８による適正な発熱量を与えることができる。
【００５９】
上述の通り、本発明は、好ましい実施形態により詳細に説明されているが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内において多くの好ましい変形例及び修正例が可能であることは当業者にとって自明なことである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の光モジュールは、温度範囲０℃〜４０℃、相対湿度１００％の動作環境下で使用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光モジュールの構成を示す概略斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１のサブマウント上の発光素子と発熱体との配置を示す平面図であり、（ｂ）は、別例の発光素子と発熱体との配置を示す平面図である。
【図３】図１の光モジュールの発光素子及び発熱体を配置したサブマウント及びヒートシンクの部分側面図である。
【図４】図１の光モジュールの側面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る光モジュールの構成を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は、図５の第１スイッチ部による光素子のＯＮ／ＯＦＦを示すタイミングチャートであり、（ｂ）は、第１スイッチ部による発熱体のＯＮ／ＯＦＦを示すタイミングチャートである。
【図７】光素子の電流値と光出力の関係を示すグラフである。
【図８】光素子の通電ＯＮ／ＯＦＦによる発熱による環境温度からの温度変化を示すグラフである。
【図９】光素子の通電ＯＮ／ＯＦＦと逆位相で発熱体への通電をＯＦＦ／ＯＮさせた場合の発熱体の発熱による環境温度からの温度変化を示すグラフである。
【図１０】図８及び図９を重ね合わせた場合の環境温度からの温度変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る光モジュールの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る光モジュールの構成を示す概略斜視図である。
【図１３】図１２の光モジュールのサブマウント上の光素子、発熱体及び湿度センサの配置を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る光モジュールの構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る光モジュールの構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る光モジュールの構成を示す概略斜視図である。
【図１７】図１６の光モジュールのサブマウント上の光素子、大型チップ抵抗及びサーミスタの配置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  光素子
２  サブマウント
３  ヒートシンク
４  ステム
５  端子
６  発熱体
７  湿度センサ
８  大型チップ抵抗
９  サーミスタ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  光モジュール
１２  第１スイッチ部
１４  検出器
１６  制御部
１８  第２スイッチ部
２０  電源
【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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