(57)【要約】【課題】従来の光半導体素子モジュールは、ＬＤを高温度で動作させる際、ＬＤの使用周波数帯域においてＬＤに緩和振動現象を生じた。これによって、ＬＤの光出力波形が歪み、波形品質が劣化するという課題があった。【解決手段】光半導体素子と、整合抵抗を有する第１のストリップ導体と、第１のストリップ導体にＴ字接続された第２のストリップ導体を有した給電線路を備えて、第２のストリップ導体をλ／４のオープンスタブで構成することによって、光半導体素子に発生する緩和振動周波数の影響を抑圧することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体素子と、
入出力端を有する整合抵抗と、
一端部が上記整合抵抗の出力端に接続され、他端部が上記光半導体素子に接続された第１のストリップ導体、および当該第１のストリップ導体の他端部に、一端がＴ字接続された第２のストリップ導体を有した給電線路とを備え、
上記第２のストリップ導体は、λ／４のオープンスタブを構成することを特徴とする光半導体素子モジュール。
【請求項２】
整合抵抗、給電線路を同一基板上に配置したことを特徴とする請求項１記載の光半導体素子モジュール。
【請求項３】
整合抵抗の入力端は高周波入力端子に接続され、第２のストリップ導体の他端はバイアス端子に接続されることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子モジュール。
【請求項４】
整合抵抗の入力端はマイクロストリップ線路に接続され、第２のストリップ導体の他端はバイアス回路に接続されることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光半導体素子と、光半導体素子に電気信号を給電する給電線路を備えた光半導体素子モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光半導体素子モジュールは、半導体レーザ（ＬＤ）と、ＬＤの出力光を強度変調する変調電流を給電するための給電線路とを搭載している。この給電線路は、ＬＤの駆動回路から高周波の変調電流を供給する。従来の光半導体素子モジュールには、ＬＤに抵抗とコンデンサから成るフィルタ回路を接続したものが知られている。このフィルタ回路は、光出力波形の立ち上がりのリンギングによる伝送品質の劣化や、光出力波形に現れるオーバーシュートを防止することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３８１８５号公報（第１−第３頁、第２図）
【０００４】
しかし、ＬＤを高温度（例えば７０℃）で動作させる際に、ＬＤの緩和振動によって小信号通過特性にピークを生じて出力光波形が歪み、波形が劣化するという現象を生じた。例えば、ＬＤに１０Ｇｂ／ｓの高ビットレートの変調電流を供給する場合、ＬＤに供給される変調電流の使用周波数帯域は５〜１０ＧＨｚとなる。このとき、ＬＤを高温動作させるために活性層の体積を大きくする（例えば共振器長２５０μｍにする）ことにより、ＬＤの緩和振動周波数のピークが６〜１３ＧＨｚの周波数帯域となっていた。
【０００５】
したがって、ＬＤの使用周波数帯域と緩和振動周波数のピークを得る周波数帯域とが近接し、ＬＤの出力光波形のオーバシュート量が大きくなり、出力光波形に歪みを生じてしまう。特許文献１には、このような緩和振動周波数を抑圧するためのフィルタ回路について開示されていなかった。
【０００６】
なお、特許文献１には、この種のフィルタ回路を光半導体素子モジュールに搭載する際の、フィルタ回路の具体的な実装構造についても開示されていない。近年の光半導体素子モジュールは、小型・低価格化が要望されており、より簡素な構成で実現できて、かつ取り付けのための実装スペースが小さいフィルタ回路が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光半導体素子モジュールは、ＬＤを高温度で動作させる際、ＬＤの使用周波数帯域においてＬＤに緩和振動現象を生じた。これによって、ＬＤの光出力波形が歪み、波形品質が劣化するという問題があった。
【０００８】
この発明は、係る課題を解決するために為されたものであり、光半導体素子に発生する緩和振動周波数の影響を抑圧することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光半導体素子と、入出力端を有する整合抵抗と、一端部が整合抵抗の出力端に接続され、他端部が光半導体素子に接続された第１のストリップ導体、および第１のストリップ導体の他端部にＴ字接続された第２のストリップ導体を有した給電線路とを備え、上記第２のストリップ導体は、λ／４のオープンスタブを構成することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による光半導体素子モジュールを示す平面図である。図において、発光素子である半導体レーザ（ＬＤ）１はキャリア２に搭載される。キャリア２はパッケージ５の底面に接合されてパッケージ５を構成する壁面内に収容される。パッケージ５は立設された４つの壁面と、底面とで構成される。パッケージ５は、前壁面にレンズホルダ７が接合され、レンズホルダ７内には集光レンズと、光ファイバ９とが挿入固定されている。
【００１１】
キャリア２の上面には、ＬＤ２を載置する基板１０、フィルタ回路１２が半田付けされる。基板１０は熱伝導率の高い窒化アルミで成形されている。フィルタ回路１２はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の誘電体基板上に構成され、ＬＤ２に近接して配置されるとともに下面がキャリア２に半田付けされている。フィルタ回路１２には整合抵抗１５が装荷される。また、キャリア２の上面には、バイアス回路１７、ＰＤマウント１９が半田付けされている。バイアス回路１７には空芯コイルのようなインダクタンス素子が配置されている。ＰＤマウント１９は側面にフォトダイオード（ＰＤ）２０が半田付けされる。サーミスタ２１はキャリア２の上面に半田付けされている。キャリア２の前面には、レンズホルダ３５が接合されており、レンズホルダ３５内にはコリメートレンズが挿入保持されている。
【００１２】
パッケージ５の一方の側壁面（図の下方）には、フィードスル−３１が嵌合される。パッケージ５の他方の側壁面（図の上方）には、フィードスル−３２が嵌合される。フィードスルー３１、３２は、パッケージの内外を通じて気密を保持したまま電気信号を伝送するように構成される。なお、パッケージ５の上面には、本来上蓋（図示せず）が接合されて、パッケージ内部を気密化しているが、この実施の形態では説明を省く。
フィードスル−３１上面には導体パターンが形成され、導体リード４１、導体リード４３が接合される。フィードスル−３２上面には導体パターンが形成され、導体リード４５が接合される。誘電体基板１４は、一端がフィルタ回路１２に近接して配置され、キャリア２上面に接合されている。誘電体基板１４の他端は、パッケージ５のフィードスルー３１に接合される。フィードスルー３１、誘電体基板１４、フィルタ回路１２、およびＬＤ１は、夫々ワイヤ接続される
【００１３】
これによって、フィルタ回路１２とフィードスル−３１との間に誘電体基板１４が橋渡しされて、導体リード４１に入力される変調電流Ｉｍが、誘電体基板１４を介在させてフィルタ回路１２に入力される。また、導体リード４３に入力されるバイアス電流Ｉｂが、バイアス回路１７を介在させてフィルタ回路１２に入力される。導体リード１４は変調電流給電用の変調電流信号入力端子、導体リード４３はバイアス電流給電用のバイアス信号入力端子を構成する。導体リード４４は、ＰＤ２０に接続され、光信号のモニタ端子として機能している。導体リード４５は、サーミスタ２１に接続され、温度モニタ端子として機能している。
【００１４】
図２は、フィルタ回路１２の構成を示す図である。図において、フィルタ回路１２は、ストリップ導体５１の側面にストリップ導体５２の一端がＴ字接続されて構成される。このＴ字接続点よりも前段（変調電流Ｉｍの入力側）に整合抵抗１５が設けられる。フィルタ回路１２を構成する誘電体基板の裏面には、図示しない接地導体が設けられる。これによって、ストリップ導体５１と接地導体とでマイクロストリップ線路を構成し、ストリップ導体５２と接地導体とでマイクロストリップ線路を構成する。
【００１５】
フィルタ回路１２の入力ポート５３に入力された高周波の変調電流Ｉｍは、ストリップ導体５１を伝送されて、ＬＤ側の出力ポート５５に至る。また、フィルタ回路１２の入力ポート５４に入力されたバイアス電流Ｉｂは、ストリップ導体５２を伝送されてストリップ導体５１に流れて変調電流Ｉｍと合流され、ＬＤ側の出力ポート５５に至る。フィルタ回路１２の出力ポート５５は、導体ワイヤを介してＬＤ１の上部電極に接続される。フィルタ回路１２の入力ポート５３は、導体ワイヤを介して誘電体基板１４と接続される。フィルタ回路１２の入力ポート５４は、導体ワイヤを介してバイアス回路１７と接続される。
【００１６】
ここで、フィルタ回路１２の特性について説明する。
フィルタ回路１２の特性を説明するために、まず、図３に示すようなフィルタ回路１２を設けない場合の基板１００（給電線路）とＬＤ１を組み合わせた場合の周波数特性について述べる。
図３において、基板１００は、上面にストリップ導体１０１が設けられ、裏面に設けられた接地導体とともにマイクロストリップ線路を構成する。また、ストリップ導体１０１には、整合抵抗１０２が設けられている。このとき、ＬＤ１の通過特性は、図４に示すように周波数ｆｒで振幅がピークとなる緩和振動周波数を持つ。この緩和振動周波数ｆｒがＬＤの使用周波数帯（例えば、最大ビットレートが１０Ｇｂ／ｓであれば、使用周波数が５〜１０ＧＨｚ）と重なる場合、光出力波形にオーバーシュートを生じて波形が劣化する。
【００１７】
このため、この実施の形態１では、フィルタ回路１２のストリップ導体５２が、λ／４長のオープンスタブを構成するように調整している。このオープンスタブは、主線路を通過する特性周波数帯の信号と、スタブ（副線路）を経由する特性周波数帯の信号とを干渉させて、２つの信号を打ち消すようにスタブ長をλ／４としている。この打消し合う特定周波数帯は、ＬＤの緩和振動周波数と一致させている。
【００１８】
ここで、オープンスタブの特性について更に説明する。
λ／４のオープンスタブのインピーダンスは、式（１）で表される。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
ただし、Ｚ０は線路の特性インピーダンス、β（＝２π／λ）は波数、ｌは線路長である。ｌ＝λ／４とすると、式（１）はゼロ、すなわちインピーダンスはゼロとなる。これは高周波的にショートしていることを意味する。
【００２１】
従って、式（１）＝０を満たす周波数の高周波電流はすべてスタブ側に流れることになり、スタブより先（ＬＤ１側）には流れず、図６に示すような周波数特性が得られる。また、これを等価回路で表すと、ＬとＣの直列共振回路となる。
【００２２】
また、別の説明をすると、図２において、フィルタ回路１２のスタブを経由する波（Ｂ）は、π（λ／４×２＝λ／２）だけ位相がずれて、主線路をそのまま通過する波（Ａ）と合流する。（Ａ）と（Ｂ）を重ね合わせると、図５のように打ち消し合い、その周波数成分はＬＤ側に行くことができない。したがって、フィルタ回路１２によって図６のような周波数特性が得られる。
【００２３】
ここで、図７に示すように、緩和振動による周波数特性（図７（ａ））と、フィルタ回路１２の周波数特性（図７（ｂ））を重ね合わせることによって、図７（ｃ）に示すような、フィルタ回路１２搭載後の光半導体素子モジュールの周波数特性が得られる。図７（ｃ）では、ＬＤ１の緩和振動による波形のうねりが無くなり、周波数ｆｒ（例えば１１ＧＨｚ））以上の高域まで平坦な周波数特性が得られる。
【００２４】
これによって、光半導体素子の緩和振動周波数を緩和することができ、光出力波形の歪みを抑制することができるため、光出力波形の劣化を抑えることができる。
また、変調電流給電用のストリップ導体に対してバイアス給電用のストリップ導体を接続して、フィルタ回路を同一基板上に形成されたマイクロストリップ線路で構成することによって、フィルタ回路と、バイアスおよび変調電流給電回路とを兼用することができ、回路構成が簡素なものとなる。これによって、小型で低コストなフィルタ回路を実現することができ、かつ光半導体素子モジュールの小型化、低コスト化にも寄与する。
【００２５】
この実施の形態の他の態様として、図８に示すようなオープンスタブの調整用パターン６０を設けても良い。
図８において、バイアス電流用の入力ポート６１とストリップ導体５２との間に、調整用スタブ６０を設けている。図の例では、調整用スタブ６０として２つの調整パッド６０ａ，６０ｂが設けられており、調整パッド６０ａと６０ｂを適宜、入力ポート６１とストリップ導体５２間でワイヤ接続することによって、スタブ長を調整することができる。なお、調整パッドは２つ以上設けても良いことは言うまでもない。
【００２６】
このようにスタブ長を調整することにより、１種類のフィルタ回路で、多種多様な緩和振動周波数を有するＬＤ１に対応する（ＬＤ１個々に対応して緩和振動周波数を抑制するようにスタブ長を調整する）ことができ、フィルタ回路の低コスト化につながる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、λ／４のオープンスタブにバイアス電流を給電し、変調電流を伝送するストリップ導体にオープンスタブをＴ字接続することによって、光半導体素子の緩和振動周波数を緩和することができ、光出力波形の歪みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る実施の形態１による光半導体素子モジュールを示す図である。
【図２】この発明に係る実施の形態１による光半導体素子モジュールのフィルタ回路を示す図である。
【図３】フィルタ回路を設けない場合の、光半導体素子モジュールの給電線路を示す図である。
【図４】ＬＤの緩和振動特性を示す周波数特性図である。
【図５】フィルタ回路における伝送信号の波の干渉を示す図である。
【図６】実施の形態１のフィルタ回路の周波数特性を示す図である。
【図７】実施の形態１のフィルタ回路を実装した場合のＬＤの周波数特性を示す図である。
【図８】スタブ長の調整可能なフィルタ回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ＬＤ、１２  フィルタ回路、１４  誘電体基板、１５  整合抵抗、１７  バイアス回路、５１  第１のストリップ導体、５２  第２のストリップ導体。
【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】
2004303753.tif 000010
【図８】
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