(57)【要約】【課題】寄生インダクタンスが小さく、高周波特性に優れる半導体レーザモジュールを提供する。【解決手段】ステムベース３上にはステムブロック４が設けられ、ステムブロック４にはＬＤ用サブマウント５が取り付けられている。ＬＤ用サブマウント５には、レーザダイオード６が取り付けられ、レーザダイオード６の下方位置には、フォトダイオード１２が設けられている。ＬＤ用サブマウント５の下方位置には、フォトダイオードを配置する空間が形成され、この空間にフォトダイオード１２が配置されている。ステムベース２には、リードピン１４Ａ，１４Ｂが設けられており、ＬＤ用サブマウント４に形成された伝送線路７，８を介してレーザダイオード６に差動で電流を供給している。【選択図】　図１
2004146777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムベースと、
前記ステムベース上に取り付けられたサブマウント部材と、
前記サブマウント部材に取り付けられたレーザダイオードと、
前記レーザダイオードよりも前記ステムベース側に配置されたフォトダイオードと、
前記ステムベースを貫通して取り付けられ、前記レーザダイオードに対して正相電流を供給する正相入力用リードピンと、
前記ステムベースを貫通して取り付けられ、前記レーザダイオードに対して逆相電流を供給する逆相入力用リードピンと、
を備え、
前記サブマウント部材における前記ステムベース側には、前記フォトダイオードを配置する空間が形成されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
ステムベースとステムブロックからなるステムと、
前記ステムブロック上に取り付けられたサブマウント部材と、
前記サブマウント部材に取り付けられたレーザダイオードと、
前記レーザダイオードよりも前記ステムベース側に配置されたフォトダイオードと、
前記ステムベースを貫通して取り付けられ、前記レーザダイオードに対して正相電流を供給する正相入力用リードピンと、
前記ステムベースを貫通して取り付けられ、前記レーザダイオードに対して逆相電流を供給する逆相入力用リードピンと、
を備え、
前記サブマウント部材における前記ステムベース側には、前記フォトダイオードを配置する空間が形成されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項３】
前記サブマウント部材に形成され、前記正相入力用リードピンと前記レーザダイオードとを接続する第１伝送線路と、
前記サブマウント部材に形成され、前記逆相入力用リードピンと、前記レーザダイオードとを接続する第２伝送線路と、
を備える請求項２に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項４】
前記第１伝送線路における前記正相入力用リードピンと前記レーザダイオードとの間、および前記第２伝送線路における前記逆相入力用リードピンと前記レーザダイオードとの間の少なくとも一方に、抵抗素子が設けられている請求項３に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項５】
前記サブマウント部材にビアが形成され、
前記第１伝送線路は、前記レーザダイオードのカソードおよびアノードの一方と接続され、
前記レーザダイオードのカソードおよびアノードの他方は、ボンディングワイヤおよび前記ビアを介してステムブロックに接続され、
前記第２伝送線路は、前記ビアを介して前記ステムブロックに接続されている請求項３または請求項４に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項６】
前記ステムベース上に配置されたキャップと、外部の光学的結合を可能とするスリーブと、前記キャップと前記スリーブとの間を結ぶ変換スリーブとを有し、
前記変換スリーブのキャップ側の外径が、前記スリーブ側の外径よりも小さい請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項７】
前記サブマウント部材に、前記レーザダイオードの放射光を光ファイバに結合するための光ファイバ用案内溝が形成されており、
前記案内溝は、前記光ファイバが、前記レーザダイオードに対してアライメントされる深さに調整されている請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のうちのいずれか１項に記載の半導体レーザモジュールにおける前記正相入力用リードピンおよび前記逆相入力用リードピンに、駆動回路基板が電気的に接続され、
前記ステムベースの裏面側に凹部が形成され、前記ステムに電気的に短絡されたケース用リードピンが前記凹部に取り付けられており、
前記ステムベースの裏面側で、前記ケース用リードピンに前記駆動回路基板が当接している半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記駆動回路基板が前記ステムベースの裏面に当接している請求項８に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記駆動回路基板と、前記駆動回路基板と接続される外部基板とが、フレキシブル基板によって接続されている請求項８または請求項９に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項７のうちのいずれか１項に記載の半導体レーザモジュールにおける前記正相入力用リードピンおよび前記逆相入力用リードピンに、駆動回路基板が接続されており、
前記駆動回路基板における駆動回路に、インピーダンス整合用終端抵抗が設けられている半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザモジュールおよびこの半導体レーザモジュールを用いた半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体レーザモジュールとしては、たとえば特開平１１−２３３８７６号公報に開示されたものがある。図１７に示すように、この半導体レーザモジュール７０は、ステムベース７１を有しており、ステムベース７１にはステムブロック７２が設けられている。ステムブロック７２には、サブマウント７３が設けられており、サブマウント７３にレーザダイオード７４が取り付けられている。また、ステムベース７１には、それぞれステムベース７１と絶縁されたリードピン７５，７６が設けられている。このうちのリードピン７５は、ボンディングワイヤ７７を介してレーザダイオード７４とのアノードと接続されている。
【０００３】
また、リードピン７６は、ボンディングワイヤ７８を介してレーザダイオード７４のアノードと接続されるとともに、半導体レーザモジュール７０の外部で接地電位に接続されている。さらに、ステムベース７１にはリードピン７９が設けられており、リードピン７９は、ボンディングワイヤ８０を介してサブマウント７３の表面を経由してレーザダイオード７４のカソードと接続されている。
【０００４】
そして、レーザダイオード７４の直近まで差動で信号を供給することにより、差動負荷のバランスを完全にとるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２３３８７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の半導体レーザモジュールでは、リードピンとレーザダイオードとの間が長いため、両者の間をボンディングワイヤで接続していた。このように、ボンディングワイヤで接続していることから、寄生インダクタンスが大きくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、寄生インダクタンスが小さく、高周波特性に優れ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】
上記課題を解決した本発明に係る半導体レーザモジュールは、ステムベースと、ステムベース上に取り付けられたサブマウント部材と、サブマウント部材に取り付けられたレーザダイオードと、レーザダイオードよりもステムベース側に配置されたフォトダイオードと、ステムベースを貫通して取り付けられ、レーザダイオードに対して正相電流を供給する正相入力用リードピンと、ステムベースを貫通して取り付けられ、レーザダイオードに対して逆相電流を供給する逆相入力用リードピンと、を備え、サブマウント部材におけるステムベース側には、フォトダイオードを配置する空間が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記課題を解決した本発明に係る半導体レーザモジュールは、ステムベースとステムブロックからなるステムと、ステムブロック上に取り付けられたサブマウント部材と、サブマウント部材に取り付けられたレーザダイオードと、レーザダイオードよりもステムベース側に配置されたフォトダイオードと、ステムベースを貫通して取り付けられ、レーザダイオードに対して正相電流を供給する正相入力用リードピンと、ステムベースを貫通して取り付けられ、レーザダイオードに対して逆相電流を供給する逆相入力用リードピンと、を備え、サブマウント部材におけるステムベース側には、フォトダイオードを配置する空間が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明に係る半導体レーザモジュールでは、レーザダイオードが取り付けられるサブマウント部材におけるステムベース側には、フォトダイオードを配置する空間が形成され、たとえば断面コ字形状をなしている。このため、フォトダイオードを配置する空間をフォトダイオードの実装スペースとして確保することができるので、レーザダイオードに電流を供給する正相入力用リードピンおよび逆相入力用リードピンと、サブマウント部材との距離を近づけることができる。したがって、これらのリードピンとレーザダイオードとをボンディングワイヤで接続する際に、そのボンディングワイヤの長さを短くすることができる。ボンディングワイヤを短くすることにより、寄生インダクタンスの低減を図ることができ、高周波特性を良好なものとすることができる。
【００１１】
なお、本発明におけるフォトダイオードを配置する空間は、サブマウント部材を、その隅が角張った「コ字」形状のほか、たとえば「Ｕ字」や「Ｖ字」を１８０度反転させた形状とすることによって形成することができる。また、このようなフォトダイオードを配置する空間を形成するためのサブマウント部材は、一体的に形成してもよいし、たとえば矩形のブロック体を組み合わせて形成してもよい。
【００１２】
また、サブマウント部材に形成され、正相入力用リードピンとレーザダイオードとを接続する第１伝送線路と、サブマウント部材に形成され、逆相入力用リードピンと、レーザダイオードとを接続する第２伝送線路と、を備える態様とするのが好適である。
【００１３】
このように、本発明に係る半導体レーザモジュールでは、サブマウント部材に正相入力用リードピンとレーザダイオードとを接続する第１伝送線路および逆相入力用リードピンとレーザダイオードとを接続する第２伝送線路を形成している。このため、レーザダイオードの直近まで差動信号を供給することができる。そして、ボンディングワイヤを用いる場合等と比較して、寄生インダクタンスを小さくして配線を形成することができる。
【００１４】
また、第１伝送線路における正相入力用リードピンとレーザダイオードとの間、および第２伝送線路における逆相入力用リードピンとレーザダイオードとの間の少なくとも一方に、抵抗素子が設けられている態様とするのが好適である。
【００１５】
このように、各伝送線路におけるいずれかの場所またはその両方に抵抗素子を設けることにより、この抵抗素子による抵抗がダンピング抵抗として作用し、レーザダイオードと伝送線路とのインピーダンス不整合を緩和することができる。
【００１６】
また、サブマウント部材にビアが形成され、第１伝送線路は、レーザダイオードのカソードおよびアノードの一方と接続され、レーザダイオードのカソードおよびアノードの他方は、ボンディングワイヤおよびビアを介してステムブロックに接続され、第２伝送線路は、ビアを介してステムブロックに接続されている態様とすることもできる。
【００１７】
本発明においては、パッケージの接地電位に流れる高周波電流がデータ正相信号とデータ逆相信号とでキャンセルされる。このため、接地電位が安定し、放射ノイズを低減させることができる。
【００１８】
また、ステムベース上に配置されたキャップと、外部の光学的結合を可能とするスリーブと、キャップとスリーブとの間を結ぶ変換スリーブとを有し、変換スリーブのキャップ側の外径が、スリーブ側の外径よりも小さい態様とするのが好適である。
【００１９】
本発明に係る半導体レーザモジュールでは、光ファイバコネクタによって決まるスリーブ径に関係なく、ステムベースやキャップを小さくすることができる。したがって、レーザを実装する部分周辺の寸法を小さくすることができるので、寄生容量や寄生インダクタンスを低減することができ、良好な高周波特性が得られやすくなる。
【００２０】
また、サブマウント部材に、レーザダイオードの放射光を光ファイバに結合するための光ファイバ用案内溝が形成されており、案内溝は、光ファイバが、レーザダイオードに対してアライメントされる深さに調整されている態様とするのが好適である。
【００２１】
本発明に係る半導体レーザモジュールでは、サブマウント部材に光ファイバが配置される案内溝が形成されており、この案内溝に光ファイバを配置することにより、光ファイバがレーザダイオードに対してアライメントされる。このため、光ファイバとレーザダイオードとの間に、レーザダイオードの放射光を集光するレンズを設ける必要が無くなり、部品点数の削減を図ることができる。さらには、半導体レーザモジュールの調芯も不要となる。
【００２２】
また、本発明に係る半導体レーザ装置は、上記半導体レーザモジュールにおける正相入力用リードピンおよび逆相入力用リードピンに、駆動回路基板が電気的に接続され、ステムベースの裏面側に凹部が形成され、ステムに電気的に短絡されたケース用リードピンが凹部に取り付けられており、ステムベースの裏面側で、ケース用リードピンに駆動回路基板が当接している態様とすることができる。
【００２３】
本発明に係る半導体レーザ装置においては、ステムベースの裏面側におけるケース用リードピンが取り付けられている位置に、凹部が形成されている。このため、たとえばケース用リードピンが溶接や半田付けによってステムブロックに取り付けられ、溶接や半田付けの際の「ばり」が残っていたとしても、ケース用リードピンに当接される駆動回路基板が「ばり」にぶつからないようにすることができる。したがって、駆動回路基板をステムベースの裏面部に近接または当接させることができるので、半導体レーザモジュールと駆動回路基板との接地電位を良好にとることができる。
【００２４】
このとき、駆動回路基板がステムベースの裏面に当接している態様とするのがさらに好適である。駆動回路基板がステムベースの裏面に当接することにより、半導体レーザモジュールと駆動回路基板との接地電位をさらに良好にとることができる。
【００２５】
さらに、駆動回路基板と、駆動回路基板と接続される外部基板とが、フレキシブル基板によって接続されているのが好適である。駆動回路基板と外部基板、たとえば大規模回路やＬＳＩが搭載されたメイン基板とがフレキシブル基板で接続されることにより、両者の寸法公差をこのフレキシブル基板で吸収することができる。このため、駆動回路基板をステムベースの裏面に確実に密着させることができる。
【００２６】
また、正相入力用リードピンおよび逆相入力用リードピンに、駆動回路基板が接続されており、駆動回路基板における駆動回路に、インピーダンス整合用終端抵抗が設けられているのが好適である。駆動回路基板における駆動回路にインピーダンス整合用終端抵抗が設けられていることにより、半導体レーザモジュールと駆動回路との間の多重反射を防止することができる。このため、高品質な光出力を得ることができる。
【００２７】
他方、本発明に係る半導体レーザ装置は、上記半導体レーザモジュールと、光ファイバとを接続する接続コネクタにおける半導体レーザモジュール側が、光ファイバ側よりも小径に形成されているものである。
【００２８】
本発明に係る半導体レーザ装置では、半導体レーザモジュールと光ファイバを接続する接続コネクタの半導体レーザモジュール側が、光ファイバ側よりも小径に形成されている。このため、半導体レーザモジュールの方が寄生容量や寄生インダクタンスが小さくなるので、良好な高周波特性を得やすくなる。
【００２９】
このとき、レーザモジュールにおけるサブマウント部材に、レーザダイオードの照射光を受光する光ファイバが配置される案内溝が形成されており、案内溝は、光ファイバが、レーザダイオードに対してアライメントされる深さに調整されている態様とすることができる。
【００３０】
本発明に係る半導体レーザ装置では、サブマウント部材に光ファイバが配置される案内溝が形成されており、この案内溝に光ファイバを配置することにより、光ファイバがレーザダイオードに対してアライメントされる。このため、光ファイバとレーザダイオードとの間に、レーザダイオードの照射光を集光するレンズを設ける必要が無くなり、部品点数の削減を図ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００３２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザモジュールの側断面図、図２はその半導体レーザモジュールの要部斜視図、図３はその半導体レーザモジュールの正断面図である。
【００３３】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る半導体レーザモジュール１は、ステム２を有している。ステム２は、たとえば鉄からなる金属製のステムベース３と、やはり金属製であるステムブロック４とを備えている。ステムブロック４は、ステムベース３の上面に載置して設けられている。この形態では、ステムベース３とステムブロック４とは別体に形成されているが、これらが一体に形成されている態様とすることもできる。
【００３４】
ステムブロック４の正面には、たとえばＡｌＮからなる本発明のサブマウント部材であるＬＤ用サブマウント５が取り付けられており、ＬＤ用サブマウント５には、光半導体素子であるレーザダイオード６が設けられている。ＬＤ用サブマウント５は、正面視した形状がコ字形状、いわば門型をなしており、下方中央部に切欠き部５Ａが形成され、切欠き部５Ａの両側にそれぞれ左足部５Ｂおよび右足部５Ｃが形成されている。この切欠き部５Ａによって、本発明における「フォトダイオードを配置する空間」が形成されている。ＬＤ用サブマウント５としては、ＡｌＮのほか、ＳｉＣ、Ｃ−ＢＮ、またはダイヤモンドなどの高熱伝導性セラミックを好適に用いることができる。また、ステムブロック４を設ける代わりに、ステムベース一部分の厚みを大きくし、そのステムベース上に直接ＬＤ用サブマウント５を設ける態様とすることもできる。
【００３５】
ＬＤ用サブマウント５の表面には、第１伝送線路７および第２伝送線路８が形成されている。伝送線路７，８としては、たとえばマイクロストリップラインを好適に用いることができる。第１伝送線路７は、たとえばＡｕからなり、ＬＤ用サブマウント５における左足部５Ｂからレーザダイオード６が設けられている上部中央位置まで延在し、その一端部がレーザダイオード６のカソードに直接接続されている。また、第２伝送線路８は、やはりたとえばＡｕからなり、ＬＤ用サブマウント５における右足部５Ｃからレーザダイオード６が設けられている上部位置の近傍まで延在し、その一端部がビア１０を介してステムブロック４に終端されている。また、レーザダイオードのアノードは、ボンディングワイヤ９およびビア１０を介して同じくステムブロック４に終端されている。なお、第１伝送線路７がアノードに接続され、レーザダイオードのカソードがステムブロック４に接続される態様とすることもできる。
【００３６】
ＬＤ用サブマウント５に取り付けられるレーザダイオード６としては、たとえばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰから構成される多重量子井戸構造のファブリペロー型レーザダイオードやＤＦＢ型レーザダイオードを適用することができる。
【００３７】
ＬＤ用サブマウント５の下方におけるステムベース３の上面には、ＰＤ用サブマウント１１が載置されて固定されている。ＰＤ用サブマウント１１の上面には、たとえば面受光型のフォトダイオード１２がモニター用受光素子として載置されて固定されている。ＰＤ用サブマウント１１は、ＬＤ用サブマウント５における切欠き部５Ａに入り込む形で配置されており、ＬＤ用サブマウント５の両側にＬＤ用サブマウント５の左足部５Ｂおよび右足部５Ｃがそれぞれ配置される。これらの左足部５Ｂ、右足部５Ｃにはそれぞれ第１伝送線路７および第２伝送線路８が形成されている。このため、伝送線路７，８は、いずれもステムベース３の近傍位置まで延在されている。フォトダイオード１２は、その受光面がレーザダイオード６の方向を向いて配置されており、レーザダイオード６の出射光を受光している。
【００３８】
さらに、ステムベース３には、複数、本実施形態では４個の貫通孔１３が形成されている。これらの貫通孔１３には、それぞれリードピン１４が貫通した状態で挿入されている。また、貫通孔１３は、それぞれガラス封止部１５によって封止されている。これらのリードピン１４のうち、本発明のデータ正相入力ピンである第１リードピン１４Ａの上端部がＬＤ用サブマウント５の左足部５Ｂに形成された第１伝送線路７の端部に接続されている。さらに、本発明のデータ逆相入力ピンである第２リードピン１４Ｂの上端部がＬＤ用サブマウント５の右足部５Ｃに形成された第２伝送線路８の端部に接続されている。これらの第１リードピン１４Ａおよび第２リードピン１４Ｂには、図示しない差動出力型の駆動回路が接続されている。
【００３９】
また、フォトダイオード１２には、フォトダイオード１２に電流を供給する第３リードピン１４Ｃが接続されており、ステムベース３の裏面側には、ステム２に電気的に短絡された本発明のケース用リードピンである第４リードピン１４Ｄが接続されている。ステム２は、接地電位にされており、レーザダイオード６のアノードは、ボンディングワイヤ９およびビア１０を介して接地電位に接続されている。
【００４０】
一端部にレーザダイオード６が接続され、他端部に第１リードピン１４Ａが接続された第１伝送線路７におけるレーザダイオード６と第１リードピン１４Ａの間には、薄膜抵抗からなる第１抵抗素子１６が配置されている。また、一端部にビア１０を介して接地電位に接続され、他端部に第２リードピンが接続された第２伝送線路８におけるビアと第２リードピン１４Ｂの間には、薄膜抵抗からなる第２抵抗素子１７が配置されている。
【００４１】
さらに、ステム２のステムベース３における上面側には、キャップ１８が被せらており、ステムベース３に載置されたレーザダイオード６、フォトダイオード１２、ＬＤ用サブマウント５、ＰＤ用サブマウント１１等は、キャップ１８の内部に収容されてパッケージが形成されている。また、キャップ１８の上部中央には、レーザダイオード６の出射光を集光するレンズ１９が設けられている。こうして、半導体レーザモジュール１は、いわゆるＴＯ−ＣＡＮ型の半導体レーザモジュールとして構成されている。
【００４２】
以上の構成を有する本実施形態に係る半導体レーザモジュール１においては、下方に切欠き部５Ａが形成されたコ字形状のＬＤ用サブマウント５が用いられている。この切欠き部５Ａが形成されていることにより、ＬＤ用サブマウント５の下方にＰＤ用サブマウント１１およびフォトダイオード１２の実装スペースを確保することができる。また、フォトダイオード１２の側方には、ＬＤ用サブマウント５の左足部５Ｂおよび右足部５Ｃがそれぞれ配置されている。これらの左足部５Ｂおよび右足部５Ｃにそれぞれ伝送線路７，８が形成されていることにより、第１，第２リードピン１４Ａ，１４Ｂからの電気信号をレーザダイオード６の近傍にまで伝送線路７，８で供給することができる。したがって、ボンディングワイヤを用いる場合と比較すると、寄生インダクタンスを非常に小さくすることができる。
【００４３】
また、図４は、本実施形態に係る半導体レーザモジュールの等価回路を示す回路図である。図４に示すように、半導体レーザモジュール１では、データ正相信号が供給される第１リードピン１４Ａがレーザダイオード６のカソードに接続され、データ逆相信号が供給される第２リードピン１４Ｂが接地電位に接続されている。第１，第２リードピン１４Ａ，１４Ｂから高周波電流によってデータ正相信号とデータ逆相信号を供給することにより、接地電位では両者がキャンセルされる。したがって、接地電位が安定し、放射ノイズを低減させることができる。しかも、良好な高周波特性を発揮することができる
【００４４】
さらに、本実施形態に係る半導体レーザモジュール１では、伝送線路７，８にそれぞれ抵抗素子１６，１７が設けられていることから、それらの抵抗素子１６，１７による抵抗がダンピング抵抗として働く。その結果、レーザダイオード６と伝送線路７，８とのインピーダンスの不整合を緩和することができる。
【００４５】
ここで、本実施形態に係る半導体レーザモジュールの高周波特性を示す。図５（ａ）は、本実施形態に係る半導体レーザモジュールの高周波特性を示すグラフ、（ｂ）は、図１７に示す従来の半導体レーザモジュールの高周波特性を示すグラフである。図５（ｂ）に示すように、図１７に示す従来の半導体レーザモジュールでは、低周波領域から１ＧＨｚ程度までは平坦な通過特性を示している。ところが、２ＧＨｚ近傍で２ｄＢ程度の大き目のピークが見られた。これに対して、図５（ａ）に示すように、本実施形態に係る半導体レーザモジュールでは、低周波領域から２ＧＨｚまでの範囲にわたって、平坦な通過特性を示している。しかも、３ＧＨｚ〜４ＧＨｚの範囲で、１ｄＢ程度のピークが生じる程度であり、良好な高周波特性を発揮するものであった。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４７】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザモジュールの側断面図、図７は、第２の実施形態に係る半導体レーザモジュールの等価回路の回路図である。図６および図７に示すように、本実施形態に係る半導体レーザモジュール２０は、上記第１の実施形態に係る半導体レーザモジュールと比較して、ビア１０が形成されていない点において異なる。第１伝送線路７は、レーザダイオードのカソードに直接接続されており、第２伝送線路８はボンディングワイヤ９を介してレーザダイオードにアノードに接続されている。そして、第１リードピン１４Ａおよび第２リードピン１４Ｂには、図示しない差動出力型の駆動回路が接続されている。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。
【００４８】
以上の構成を有する本実施形態に係る半導体レーザモジュール２０においては、第１リードピン１４Ａおよび第２リードピン１４Ｂに差動駆動型の駆動回路が接続されている。このため、レーザダイオード６は、差動駆動される。また、ビア１０が形成されていないことから、第１伝送線路７および第２伝送線路８のいずれも接地電位となることはない。接地電位に接続されているパッケージには、高周波電流がほとんど流れないことから、パッケージにより良好な電磁シールドの効果を得ることができる。
【００４９】
図８は、本実施形態に係る半導体レーザダイオードの高周波特性を示すグラフである。図８に示すように、本実施形態に係る半導体レーザモジュールでは、上記第１の実施形態と同様に、低周波領域から２ＧＨｚまでの範囲にわたって、平坦な通過特性を示している。３ＧＨｚ〜４ＧＨｚの範囲で、１ｄＢ程度のピークが生じる程度であり、本実施形態に係る半導体レーザモジュールにおいても、良好な高周波特性を発揮するものであった。
【００５０】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００５１】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザモジュールを備える半導体レーザ装置の正断面図である。図９に示すように、本実施形態に係る半導体レーザ装置３０では、半導体レーザモジュール１Ａにおけるステムベース３の裏面側に配置された駆動回路基板３１が取り付けられている。駆動回路基板３１は、レーザダイオード６を駆動するための駆動回路３２を有しており、リードピン１４Ａ，１４Ｂ（図２）に電気的に接続されている。また、駆動回路基板３１は、第４リードピン１４Ｄの側面に当接しているとともに、ステムベース３の裏面側にも当接しており、ステムベース３および第４リードピン１４Ｄは駆動回路基板３１の接地電位に接続される。ステムベース３の裏面側における第４リードピン１４Ｄが配置されている位置に、凹部３３が形成されている。第４リードピン１４Ｄは、たとえば溶接または銀ロウなどの半田によってステムベース３の裏面側に取り付けられており、取り付け部にはばり１４Ｅが残存している。半導体レーザモジュール１Ａにおけるその他の点については、上記第１の実施形態で示した半導体レーザモジュール１と同様の構成を有している。
【００５２】
以上の構成を有する本実施形態に係る半導体レーザ装置３０においては、ステムベース３の裏面に凹部３３が形成されており、この凹部３３が形成された位置に第４リードピン１４Ｄが設けられている。このため、第４リードピン１４Ｄを溶接する際に発生するばり１４Ｅは凹部３３の内側に収容されるので、第４リードピン１４Ｄに当接した状態で駆動回路基板３１を設けた際に、ステムベース３と駆動回路基板３１との間にばり１４Ｅが入り込まないようにすることができる。したがって、隙間が生じないようにすることができるので、駆動回路基板３１をステムベース３の裏面に密着させることができ、駆動回路基板３１とレーザダイオード６との接地電位を良好に取ることができる。その結果、良好な高周波特性を得ることができるとともに、放射ノイズの低減を図ることができる。
【００５３】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００５４】
図１０（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の第４の実施形態に係る半導体レーザ装置の正断面図である。図１０（ａ）に示すように、本実施形態に係る半導体レーザ装置４０は、上記第３の実施形態と同様の半導体レーザ装置３０と同様、駆動回路基板３１を有している。この駆動回路基板３１には、図示しないメイン基板と接続するためのフレキシブル基板３４が設けられている。メイン基板には、大規模回路や制御回路などが設けられている。フレキシブル基板３４は、その名の通りフレキシブルな基板であり、駆動回路基板３１とメイン基板とを接続するとともに、その間の距離を調整することができるようになっている。また、キャップ１８には、光ファイバコネクタと接続するためのスリーブ４１が取り付けられている。この半導体レーザ装置４０では、半導体レーザモジュールその他の点については、上記第３の実施形態と同一である。
【００５５】
この種の半導体レーザ装置では、光出力を効率よく光ファイバに結合させるために、製造時に調芯を行っているので、調芯距離Ｌがばらつき、寸法公差が大きくなる。従来は、この寸法公差をリードピンと駆動回路基板の半田付け部で吸収していたために、両者の接地電位を良好に取るのが困難であった。この点、本実施形態に係る半導体レーザ装置４０では、フレキシブル基板３４によって駆動回路基板３１とメイン基板とを接続している。したがって、寸法公差の吸収をフレキシブル基板３４で行うことができる。たとえば、図１０（ａ）に示すように、調芯距離Ｌ１が長い場合には、フレキシブル基板３４を折り曲げて短くし、図１０（ｂ）に示すように、調芯距離Ｌ２が短い場合には、フレキシブル基板３４を広げて長くする。このようにして、フレキシブル基板３４で寸法公差を吸収することができるので、レーザダイオード６の駆動回路基板３１をステムベース３の裏面に密着させることができる。したがって、駆動回路基板３１とステムベース３の接地電位を良好に取ることができ、その結果、良好な高周波特性を得るとともに、放射ノイズを低減することができる。
【００５６】
また、上記各実施形態で用いた半導体レーザ装置における駆動回路基板３１に設けられた駆動回路３２には、図１１に示すように、その出力部に終端抵抗３５，３６が設けられている。また、駆動回路３２には差動出力部３７および増幅部３８が設けられている。このような終端抵抗３５，３６を設けることにより、半導体レーザモジュールと駆動回路３２との間の多重反射を防ぐことができ、その結果、高品質な光出力を得ることができる。
【００５７】
ここで設ける終端抵抗の抵抗値は、伝送路のインピーダンスに整合させるか、その前後のインピーダンスとするのが好適となる。具体的に、伝送路のインピーダンスが２０Ωである駆動回路基板において、それぞれ終端抵抗の抵抗値を設定して、その高周波特性をシミュレーションした。設定した抵抗値は、２５Ω、５０Ω、１００Ωである。また、終端抵抗を設けない例についてもシミュレーションを行った。その結果を図１２に示す。
【００５８】
図１２からわかるように、駆動回路出力部に終端抵抗を入れることにより、レーザダイオード６と駆動回路３２との間の反射による通過特性のピークを低減することができる。なお、抵抗値としては、２０Ω〜１００Ωの範囲で実用上問題ない。ここで、抵抗値を２０Ωとすると、伝送路のインピーダンスとマッチングするが、ドライブ電流のロスが大きくなるので、２０Ω〜１００Ωの範囲程度とするのが好適である。
【００５９】
また、駆動回路３２の出力部に終端抵抗を設けた場合と、設けない場合とについて、それぞれ光出力波形を実測した。その結果を図１３に示す。図１３（ａ）は、駆動回路３２の出力部に５０Ωの終端抵抗を設けた例であり、（ｂ）は終端抵抗を設けなかった例である。図１３からわかるように、終端抵抗を設けた例では、安定した光出力波形を得ることができたが、終端抵抗を設けなかった例では、光出力波形が不安定なものとなった。このことから、終端抵抗を設けた方が、安定した光出力を得やすいことがわかる。
【００６０】
続いて、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００６１】
図１４は、本発明の第５の実施形態に係る半導体レーザモジュールの部分正断面図である。図１４に示すように、本実施形態に係る半導体レーザモジュール５０は、光ファイバコネクタと接続するためのスリーブ５２を備えており、スリーブ５２とキャップ１８との間には、両者をつなぐための変換スリーブ５１が設けられている。その他の点については上記第１の実施形態に示す半導体レーザモジュール１と同様の構成を有している。変換スリーブ５１は、半導体レーザモジュール５０のキャップ１８に嵌合する孔部が下側に形成されているとともに、上側にはスリーブ５２が取り付けられている。変換スリーブ５１は、キャップ側の径Ｌ３が、スリーブ側の径Ｌ４よりも小径に形成されている。具体的に、変換スリーブ５１におけるキャップ側の径Ｌ３は、たとえば３．８ｃｍであり、スリーブ側の径Ｌ４は、たとえば６．０ｃｍである。また、変換スリーブ５１の胴部は、光ファイバ側から半導体レーザモジュール側に縮径するテーパ状に形成されている。
【００６２】
以上の構成を有する本実施形態に係る半導体レーザモジュール５０においては、変換スリーブ５１のキャップ側が、スリーブ側よりも小径に形成されている。このため、光ファイバコネクタに対して、小型のキャップやステムを用いることができる。レーザ実装部の周辺は小型である方が寄生インダクタンスを小さくできるので、良好な高周波特性を得ることができる。また、変換スリーブ５１の胴部がテーパ状に形成されている。このため、変換スリーブ５１とキャップ１８をＹＡＧ溶接して取り付ける際に、変換スリーブ５１の胴部が邪魔にならないようにすることができる。
【００６３】
ここで、本実施形態に示す変換スリーブの効果について行った実験の結果について説明する。図１５（ａ）に、比較例として、スリーブ側の径とキャップ側の径が同一である半導体レーザモジュールの光出力の波形を示し、（ｂ）に、本実施形態に係る半導体レーザモジュールの光出力の波形を示す。図１５からわかるように、本実施形態に係る半導体レーザモジュールでは、比較例に係る半導体レーザモジュールよりも立ち上がりが早い結果となった。これは、半導体レーザモジュールを小型化したことによる高周波特性の向上によるものと考えられる。このように、本実施形態に係る半導体レーザモジュールを用いることにより、良好な高周波特性を得ることができる。
【００６４】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
【００６５】
図１６は、本発明の第６の実施形態に係る半導体レーザモジュールの側断面図である。本実施形態に係る半導体レーザモジュール６０では、上記第１の実施形態に係るステムブロック４よりも背の高いステムブロック６１を用いている。このステムブロック４に、中央下部が切り欠かれたＬＤ用サブマウント６２が取り付けられており、ＬＤ用サブマウント６２の切欠き部の下方位置に、ＰＤ用サブマウント１１およびフォトダイオード１２が設けられている。また、ＬＤ用サブマウント６２におけるフォトダイオード１２の上方位置に、レーザダイオード６が取り付けられている。
【００６６】
また、ＬＤ用サブマウント６２におけるレーザダイオード６の上方位置には、本発明の案内溝である小Ｖ字溝６３が形成されており、この小Ｖ字溝６３に光ファイバＦが配置されている。この小Ｖ字溝６３は、レーザダイオード６に対してアライメントされる深さに調整されている。また、小Ｖ字溝６３の延長線上には、大Ｖ字溝６４が形成されている。大Ｖ字溝６４は、小Ｖ字溝６３よりも深く形成されており、この大Ｖ字溝６４の光ファイバＦを保護するチューブＴが配置される。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。
【００６７】
以上の構成を有する本実施形態に係る半導体レーザモジュール６０においては、光ファイバＦを載置する小Ｖ字溝６３が形成されている。このため、光ファイバＦと半導体レーザモジュール６０とを容易に接続することができる。また、小Ｖ字溝６３に光ファイバＦを配置するだけでレーザダイオード６に対するアライメントがなされるので、レンズを設けて調芯する必要がなくなる。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記図６に示す第２の実施形態においては第１伝送線路７がレーザダイオード６のカソードに、第２伝送線路８がアノードに接続されているが、第１伝送線路７がレーザダイオード６のアノードに、第２伝送線路８がカソードに接続される態様とすることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明によれば、寄生インダクタンスが小さく、高周波特性に優れる半導体レーザモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る半導体レーザモジュールの側断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体レーザモジュールの要部斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体レーザモジュールの正断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体レーザモジュールの等価回路である。
【図５】（ａ）は、第１の実施形態に係る半導体レーザモジュールの高周波特性を示すグラフ、（ｂ）は従来の半導体レーザモジュールの高周波特性を示すグラフである。
【図６】第２の実施形態に係る半導体レーザモジュールの側断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体レーザモジュールの等価回路である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体レーザモジュールの高周波特性を示すグラフである。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザモジュールを備える半導体レーザ装置の正断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）とも、本発明の第４の実施形態に係る半導体レーザ装置の正断面図である。
【図１１】半導体レーザモジュールに取り付けられる駆動回路の回路図である。
【図１２】駆動回路に終端抵抗を設けた場合の半導体レーザモジュールの高周波特性を示すグラフである。
【図１３】（ａ）は、駆動回路に終端抵抗を設けた場合の光出力波形、（ｂ）は、駆動回路に終端抵抗を設けない場合の光出力波形である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る半導体レーザモジュールの部分正断面図である。
【図１５】（ａ）は、比較例に係る半導体レーザモジュールの光出力波形、（ｂ）は、本実施形態に係る半導体レーザモジュールの光出力波形である。
【図１６】本発明の第６の実施形態に係る半導体レーザモジュールの側断面図である。
【図１７】従来の半導体レーザモジュールの斜視図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，２０，５０，６０…半導体レーザモジュール、３０，４０…半導体レーザ装置、２…ステム、３…ステムベース、４，６１…ステムブロック、５，６２…ＬＤ用サブマウント、５Ａ…切欠き部、５Ｂ…左足部、５Ｃ…右足部、６…レーザダイオード、７…第１伝送線路、８…第２伝送線路、９…ボンディングワイヤ、１０…ビア、１１…ＰＤ用サブマウント、１２…フォトダイオード、１３…貫通孔、１４Ａ…第１リードピン、１４Ｂ…第２リードピン、１４Ｃ…第３リードピン、１４Ｄ…第４リードピン、１５…ガラス封止部、１６…第１抵抗素子、１７…第２抵抗素子、１８…キャップ、１９…レンズ、３１…駆動回路基板、３２…駆動回路、３３…凹部、３４…フレキシブル基板、３５，３６…終端抵抗、３７…差動出力部、３８…増幅部、５１…変換スリーブ、４１，５２…スリーブ、６３…小Ｖ字溝、６４…大Ｖ字溝、Ｆ…光ファイバ、Ｔ…チューブ。
【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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