(57)【要約】【課題】半導体レーザチップが不良等の場合でも、コストダメージを小さくする。【解決手段】半導体レーザチップ部品１０は、半導体レーザチップ１１と、半導体レーザチップ１１がダイボンディングされたヒートシンク１３と、半導体レーザチップ１１から出力された後方光１２ｂを平行光に変換するとともにヒートシンク１３に固定されたボールレンズ１４と、半導体レーザチップ１１に電気的に接続されるとともヒートシンク１３に形成された電極パタン１６１，１６２とを備えている。半導体レーザチップ部品１０に通電して半導体レーザチップ１１から平行光を得ることができるので、半導体レーザチップ１１をパッケージ内に実装する前に半導体レーザチップ１１の不良等を検査できる。【選択図】        図１
2004179273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力する半導体レーザチップと、この半導体レーザチップがダイボンディングされるとともに前記レーザ光が出力される方向に凹部が形成されたヒートシンクと、前記半導体レーザチップから出力されたレーザ光を平行光に変換するとともに前記凹部に固定されたコリメータレンズと、前記半導体レーザチップに電気的に接続されるととも前記ヒートシンクに形成された電極パタンと、
を備えた半導体レーザチップ部品。
【請求項２】
前記コリメータレンズがボールレンズであり、前記凹部が溝又は穴であり、この溝又は穴に前記ボールレンズが固定された、
請求項１記載の半導体レーザチップ部品。
【請求項３】
前記レーザ光の進む方向に沿って前記ヒートシンクに前記溝が形成され、この溝内に前記ボールレンズが固定された、
請求項２記載の半導体レーザチップ部品。
【請求項４】
前記レーザ光の進む方向において前記ヒートシンクに前記穴が形成され、この穴内に前記ボールレンズが固定された、
請求項２記載の半導体レーザチップ部品。
【請求項５】
前記ボールレンズを通過した前記レーザ光の進む方向に沿って前記ヒートシンクに空間が形成された、
請求項４記載の半導体レーザチップ部品。
【請求項６】
前記半導体レーザチップがインジウムリンからなり、前記ヒートシンクが窒化アルミニウムからなる、
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体レーザチップ部品。
【請求項７】
半導体レーザチップは対向する前端面及び後端面からそれぞれ前方光及び後方光を出力するものであり、この後方光が前記レーザ光である、
請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体レーザチップ部品。
【請求項８】
前記電極パタンがグランド電極付きコプレーナ線路である、
請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体レーザチップ部品。
【請求項９】
前記グランド電極は、前記ヒートシンクの前記凹部が形成された上面と、この上面に当該ヒートシンクを挟んで対向する下面に形成され、
この下面のグランド電極と前記上面のグランド電極とが前記ヒートシンクに設けられたビアホールを介して接続された、
請求項８記載の半導体レーザチップ部品。
【請求項１０】
前記ヒートシンク上に抵抗体膜及びチップコンデンサが設けられた、
請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体レーザチップ部品。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体レーザチップ部品と、前記ボールレンズを通過した前記レーザ光の波長を検出する波長検出手段と、前記半導体レーザチップの温度を制御する温度制御手段と、
を一つのパッケージ内に備えた半導体レーザモジュール。
【請求項１２】
前記半導体レーザチップの変調用のドライバＩＣを前記パッケージ内に備えた、
請求項１１記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１３】
前記波長検出手段は、前記レーザ光をビームスプリッタにより波長フィルタを通過する光と通過しない光とに分岐させ、それぞれの光を別々の光検出器で入射する、
請求項１１又は１２記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１４】
前記波長検出手段が波長フィルタとフォトダイオードとを有する、
請求項１１乃至１３のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１５】
前記波長フィルタがエタロンフィルタである、
請求項１４記載の半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信などで使用される半導体レーザチップ部品、及びこれを用いた半導体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの爆発的な普及により、近年ますます伝送容量の拡大が強く求められている。このため、単一の半導体レーザダイオードの波長を用いた光伝送のみでなく、複数の半導体レーザダイオードを用い、複数の波長を高密度に多重化した波長多重通信が重要となる。このとき、半導体レーザダイオードの発振波長が温度によって変化するため（例えば約０．１ｎｍ／℃）、半導体レーザダイオードの温度を一定に保つ技術が知られている。しかし、温度を単に一定に保つだけでは、半導体レーザダイオードの経時劣化による波長変動を抑えることができない。
【０００３】
そこで、波長を常に検出し、その波長が一定になるように半導体レーザチップの温度をフィードバック制御する技術が、例えば下記特許文献１に開示されている。図７は、特許文献１に開示された従来の半導体レーザモジュールを示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００４】
この半導体レーザモジュールに用いる光源は、分布帰還型の半導体レーザチップ１０１と電界吸収型の光変調器部１０２とをモノリシック集積化した集積化光源１１１である。集積化光源１１１の前方光出力は、前方コリメートレンズ１１２、伝送線路上の光部品などからの反射戻り光を遮断する光アイソレータ１１３、及び収束レンズ１１４を介して、光ファイバ１１５へ光結合される。
【０００５】
一方、集積化光源１１１の後方光出力は、後方コリメートレンズ１１７を介して、受光面の表面に高反射膜１０４がコーティングされたフォトダイオード１０３に導かれる。高反射膜１０４の反射率を５０〜８０％程度に設定することにより、高反射膜１０４で反射されないレーザ光はフォトダイオード１０３に入射される。このフォトダイオード１０３が光出力モニタ１１６となっている。
【０００６】
光出力モニタ１１６表面の高反射膜１０４によって反射したレーザ光は、その透過損失が波長依存性を有する波長フィルタ１１８を介して、受光面の表面に無反射膜１０５がコーティングされたフォトダイオード１０６に導かれる。このフォトダイオード１０６が波長モニタ１１９となっている。
【０００７】
この半導体レーザモジュールでは、集積化光源１１１、前方コリメートレンズ１１２、後方コリメートレンズ１１７、光出力モニタ１１６、波長フィルタ１１８及び波長モニタ１１９の各光学素子が、温度検出素子１２０が実装された熱電子冷却素子１２１上に設置されたステム１２２上に実装される。したがって、各光学素子は、安定な温度に保持されるとともに、気密封止パッケージ１２３内にはんだ付け又はＹＡＧレーザ溶接によって機械的にも安定に固定されている。
【０００８】
このように、集積化光源１１１の後方光出力を分岐させ、一方をフォトダイオード１０３で検出し、他方を波長フィルタ１１８を通過させた後にフォトダイオード１０６で検出する。波長フィルタ１１８の透過特性を反映したフォトダイオード１０６からの信号に基づき、温度検出素子１２０及び熱電子冷却素子１２１を用いて、集積化光源１１１の温度をフィードバック制御することで発振波長は制御される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３１３６１３（図１等）。
【特許文献２】
特開２０００−１６４９７０（図１等）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の技術では、気密封止パッケージ１２３のピン（図示せず）を使って高周波信号を入力しなければ、半導体レーザチップ１０１の高周波特性を測定できないという問題があった。そのため、この測定の段階で半導体レーザチップ１０１が不良と判定されると、気密封止パッケージ１２３及び各光学部品を廃棄するか、又は多く作業工数をかけて部品交換をしなければならなかった。
【００１１】
一方、上記特許文献２には、半導体レーザ及びコプレーナ線路を基板上に設けた構造が開示されている。そして、この基板をキャリア上に搭載する構成になっている。このような構成により、キャリアに搭載する前に半導体レーザチップの高周波特性を測定できるようになったとしても、半導体レーザの後方光をフォトダイオードで直接受ける構成としているため、これらの電子部品に精密な光軸調整が必要となる問題がある。また、後方光を光出力モニタと波長モニタとの二つのフォトダイオードで受光しようとした場合、二つのフォトダイオードが受光できるように照射領域を広げるために、フォトダイオードを半導体レーザからその光軸方向に離して搭載する必要がある。このとき、拡散していく後方光において、二つのフォトダイオードは、パワーが集中する中心位置からオフセットして搭載されることになる。そのため、周辺領域の光をモニタすることにより、モニタするためのパワーが得にくくなるので、モニタ信号が不安定になりやすいという問題がある。
【００１２】
【発明の目的】
そこで、本発明の主な目的は、半導体レーザチップが不良等の場合でもコストダメージを小さくでき、かつ高精度の波長制御が行なえる半導体レーザチップ部品、及びこれを用いた半導体レーザモジュールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザチップ部品（請求項１）は、レーザ光を出力する半導体レーザチップと、この半導体レーザチップがダイボンディングされるとともにレーザ光が出力される方向に凹部が形成されたヒートシンクと、半導体レーザチップから出力されたレーザ光を平行光に変換するとともに凹部に固定されたコリメータレンズと、半導体レーザチップに電気的に接続されるとともヒートシンクに形成された電極パタンとを備えたものである。
【００１４】
電極パタンにプローブ針などを当てて半導体レーザチップに通電すると、半導体レーザチップが発光するので、まず高周波特性を検査できる。そして、半導体レーザチップから出力されたレーザ光は、コリメータレンズで平行光になる。したがって、半導体レーザチップ部品に通電することによって、半導体レーザチップから平行光が得られるので、半導体レーザチップをパッケージ内に実装する前に、半導体レーザチップの不良や半導体レーザチップとコリメータレンズとの位置ずれ等を検査できる。また、サブユニットの状態で、出力光を安定かつ検査しやすいコリメート光にしているため、高精度な波長制御が可能である。更に、そのコリメート光は、ヒートシンクに形成された凹部にコリメータレンズを固定するという簡易で安定な構成で実現されている。
【００１５】
請求項２記載の半導体レーザチップ部品は、請求項１記載の半導体レーザチップ部品において、コリメータレンズがボールレンズであり、凹部が溝又は穴であり、この溝又は穴にボールレンズが固定された、というものである。ヒートシンクに溝又は穴を形成し、この溝又は穴にボールレンズを入れることにより、コリメータレンズの位置決めが容易になる。ボールレンズは、自重によって溝や穴に嵌りやすく、かつ向きもないからである。
【００１６】
請求項３記載の半導体レーザチップ部品は、請求項２記載の半導体レーザチップ部品において、レーザ光の進む方向に沿ってヒートシンクに溝が形成され、この溝内にボールレンズが固定された、というものである。ボールレンズを通過したレーザ光は、溝に沿って進むので、ヒートシンクに妨害されることがない。
【００１７】
請求項４記載の半導体レーザチップ部品は、請求項２記載の半導体レーザチップ部品において、レーザ光の進む方向においてヒートシンクに穴が形成され、この穴内にボールレンズが固定された、というものである。ボールレンズは、溝内で動けるが、穴内では静止する。また、穴の形成は溝の形成よりも容易である。したがって、穴は、溝に比べて、ボールレンズを精度良く固定でき、しかもヒートシンクへの形成が容易である。
【００１８】
請求項５記載の半導体レーザチップ部品は、請求項４記載の半導体レーザチップ部品において、ボールレンズを通過したレーザ光の進む方向に沿ってヒートシンクに空間が形成された、というものである。そのため、ボールレンズを通過したレーザ光がヒートシンクに妨害されることがない。
【００１９】
請求項６記載の半導体レーザチップ部品は、請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体レーザチップ部品において、半導体レーザチップがインジウムリンからなり、ヒートシンクが窒化アルミニウムからなる、というものである。インジウムリンと窒化アルミニウムとは熱膨張係数が近いので、半導体レーザチップがヒートシンクから受ける熱応力が小さい。また、窒化アルミニウムは、導電率が小さいので、高周波信号が低損失となる。
【００２０】
請求項７記載の半導体レーザチップ部品は、請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体レーザチップ部品において、半導体レーザチップは対向する前端面及び後端面からそれぞれ前方光及び後方光を出力するものであり、この後方光が前記レーザ光である、というものである。半導体レーザチップから出力された後方光は、コリメータレンズで平行光に変換される。この平行光を波長フィルタに通すと、半導体レーザチップから出力されたレーザ光の波長を正確に検出できる。なぜなら、波長フィルタは、光の波長に応じて光の透過特性が変化するからである。したがって、レーザ光の波長を検出して当該波長が一定となるように半導体レーザチップをフィードバック制御する半導体レーザモジュール用として、好適なサブユニットが得られる。
【００２１】
請求項８記載の半導体レーザチップ部品は、請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体レーザチップ部品において、電極パタンがグランド電極付きコプレーナ線路である、というものである。
【００２２】
請求項９記載の半導体レーザチップ部品は、請求項８記載の半導体レーザチップ部品において、グランド電極は、ヒートシンクの凹部が形成された上面と、この上面に当該ヒートシンクを挟んで対向する下面に形成され、下面のグランド電極と上面のグランド電極とがヒートシンクに設けられたビアホールを介して接続された、というものである。
【００２３】
請求項１０記載の半導体レーザチップ部品は、請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体レーザチップ部品において、ヒートシンク上に抵抗体膜及びチップコンデンサが設けられた、というものである。抵抗体膜は、薄膜抵抗体や厚膜抵抗体などである。
【００２４】
本発明に係る半導体レーザモジュール（請求項１１）は、本発明に係る半導体レーザチップ部品と、ボールレンズを通過したレーザ光の波長を検出する波長検出手段と、半導体レーザチップの温度を制御する温度制御手段とを、一つのパッケージ内に備えたものである。本発明に係る半導体レーザチップ部品を用いることにより、半導体レーザチップをパッケージ内に実装する前に、半導体レーザチップの不良や半導体レーザチップとコリメータレンズとの位置ずれ等を検査できる。したがって、半導体レーザチップをパッケージ内に実装した後に、半導体レーザチップの不良等を検査する場合に比べて、半導体レーザチップの不良等があったとき、そのコストダメージが軽減される。
【００２５】
請求項１２記載の半導体レーザモジュールは、請求項１１記載の半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザチップの変調用のドライバＩＣをパッケージ内に備えた、というものである。高周波信号は、同じパッケージ内において、ドライバＩＣから出力され、半導体レーザチップで入力される。したがって、パッケージ外にドライバＩＣを設けた場合に比べて、半導体レーザチップまでの高周波信号の伝送路が大幅に削減される。これにより、良好な高周波信号を半導体レーザチップに伝送できる。
【００２６】
請求項１３記載の半導体レーザモジュールは、請求項１１又は１２記載の半導体レーザモジュールにおいて、波長検出手段は、レーザ光をビームスプリッタにより波長フィルタを通過する光と通過しない光とに分岐させ、それぞれの光を別々の光検出器で入射する、というものである。このようにレーザ光を波長フィルタを用いて、別々の光検出器で検出する場合、ビームスプリッタを用いないと、それぞれの光検出器同士がかなり接近したものになる。そのため、波長フィルタの側面で反射した光が迷光となって、光検出器に入射することがある。本発明では、レーザ光をビームスプリッタで分岐するので、そのようなことがない。
【００２７】
請求項１４記載の半導体レーザモジュールは、請求項１１乃至１３のいずれかに記載の半導体レーザモジュールにおいて、波長検出手段が波長フィルタとフォトダイオードとを有する、というものである。
【００２８】
請求項１５記載の半導体レーザモジュールは、請求項１４記載の半導体レーザモジュールにおいて、波長フィルタがエタロンフィルタである、というものである。エタロンフィルタは、光の波長に応じて光の透過特性が変化するだけではなく、光の入射角によってもその透過特性が変化する。そのため、レーザ光を平行光にして波長フィルタに対する入射角を一定にすることにより、レーザ光の波長を正確に検出している。また、エタロンフィルタは、波長に応じた周期的な透過特性を持つとともに、入射角度により透過特性をシフトさせることが可能なため、１種類のエタロンフィルタで複数種類の異なる波長の波長フィルタとして機能させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る半導体レーザチップ部品の第一実施形態を示し、図１［１］は全体斜視図、図１［２］は図１［１］におけるＩ−Ｉ線縦断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００３０】
本実施形態の半導体レーザチップ部品１０は、対向する前端面１１ａ及び後端面１１ｂからそれぞれ前方光１２ａ及び後方光１２ｂを出力する半導体レーザチップ１１と、半導体レーザチップ１１がダイボンディングされたヒートシンク１３と、半導体レーザチップ１１から出力された後方光１２ｂを平行光に変換するとともにヒートシンク１３に固定されたボールレンズ１４と、半導体レーザチップ１１に電気的に接続されるとともヒートシンク１３に形成された電極パタン１６１，１６２とを備えたサブユニット（サブモジュール）となっている。
【００３１】
ヒートシンク１３には、後方光１２ｂの進む方向に沿ってＶ溝１５が形成されている。Ｖ溝１５は断面がＶ字状である。Ｖ溝１５内において、半導体レーザチップ１１の後端面１１ｂに対向する位置にボールレンズ１４が固定されている。
【００３２】
ヒートシンク１３の上面には、高周波信号を伝送するための電極パタン１６１，１６２及びグランド電極１６３と、高周波信号の終端のための５０Ωの薄膜抵抗体１７とが成膜され、バイアス電流のサージ電流による半導体レーザチップ１１の破損を防ぐためのチップコンデンサ１８が半田付けされている。電極パタン１６１，１６２と半導体レーザチップ１１とは、それぞれボンディングワイヤ１９１，１９２によって電気的に接続されている。チップコンデンサ１８と半導体レーザチップ１１とは、ボンディングワイヤ１９３によって電気的に接続されている。なお、電極パタン１６１，１６２及びグランド電極１６３は例えば１〜４μｍ程度の金メッキ膜であり、ボンディングワイヤ１９１〜１９３は例えば金ワイヤである。
【００３３】
後方光１２ｂをコリメート光にするためのボールレンズ１４は、ヒートシンク１３のＶ溝１５内にＵＶ接着剤等で固定されている。Ｖ溝１５内の端面は傾斜している方が、ボールレンズ１４の安定性が向上するので望ましい。なお、ボールレンズ１４をＶ溝１５内に固定するには、低融点ガラスやはんだ等を用いてもよい。
【００３４】
高周波信号の電極パタン１６１，１６２は、グランド電極１６３付きコプレーナ線路が用いられ、特性インピーダンスが５０Ωとなるように設計される。半導体レーザチップ１１は、裏面電極（図示せず）を介して、ヒートシンク１３のグランド電極面１６３上にダイボンディングされる。また、ヒートシンク１３の下面は、全体にグランド電極１６４が成膜されている。ヒートシンク１３上面のグランド電極１６３と下面のグランド電極１６４とは、ビアホール（貫通穴：図示せず）によって接続されている。
【００３５】
ヒートシンク１３には、窒化アルミニウムを用いている。その第一の理由は、窒化アルミニウムはシリコンに比べて比電気抵抗が１０８だけ高いので、高周波信号が電極パタン１６１，１６２を伝搬する際に低い漏洩損失となるからである。第二の理由は、窒化アルミニウムは半導体レーザチップ１１の素材であるインジウムリンとほぼ同等の熱膨張係数であるので、温度変動時におけるひずみ等による応力を受け難いからである。
【００３６】
半導体レーザチップ１１へのバイアス電流は、チップコンデンサ１８及びボンディングワイヤ１９３を介して供給される。半導体レーザチップ１１への高周波信号は、コプレーナラインである電極パタン１６１及びボンディングワイヤ１９１を介して入力される。本実施形態では、ヒートシンク１３上に高周波信号用の電極パタン１６１，１６２、終端用の薄膜抵抗体１７、ボールレンズ１４等を搭載することにより、高周波信号を用いた半導体レーザチップ１１の特性試験及び後方光１２ｂのコリメート光の検査をパッケージに組み込む前に実施できる。そのため、パッケージ組み込み前に不良品を排除できるので、コストダメージの小さい半導体レーザモジュールが得られる。
【００３７】
図２は本発明に係る半導体レーザチップ部品の第二実施形態を示し、図２［１］は全体斜視図、図２［２］は図２［１］におけるＩＩ−ＩＩ線縦断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００３８】
本実施形態の半導体レーザチップ部品２０では、後方光１２ｂの進む方向においてヒートシンク２１に円錐台状の穴２２が形成され、穴２２内にボールレンズ１４が固定されている。
【００３９】
図１の第一実施形態では、ヒートシンク１３にボールレンズ１４を搭載するため、ヒートシンク１３を削ってＶ溝１５（図１）を形成している。これに対して、本実施形態では、Ｖ溝の代わりに円錐台状に加工した穴２２に、ボールレンズ１４を搭載している。円錐台状の穴２２は、Ｖ溝に比べて加工量が少なく精度高く加工しやすいので、後方光１２ｂのバラツキも小さく歩留まりが向上する。また、Ｖ溝内ではボールレンズ１４が動きやすい。これに対し、穴２２内ではボールレンズ１４が安定しているので、位置決めも容易である。なお、加工は、エンドミル加工、他の切削加工（例えばブレードソー等）やサンドブラスト加工等で行なえる。
【００４０】
図３は本発明に係る半導体レーザチップ部品の第三実施形態を示し、図３［１］は全体斜視図、図３［２］は図３［１］におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線縦断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図２と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００４１】
本実施形態では、ボールレンズ１４を通過した後方光１２ｂの進む方向に沿ってヒートシンク３１に空間３２が形成されている。
【００４２】
図２の第二実施形態では、ヒートシンク２１に穴２２を設けたことにより、ボールレンズ１４を高い位置精度で実装することができる。ただし、半導体レーザチップ１１の後方光１２ｂの約半分がヒートシンク２１（図２）によって妨害される。これに対して、本実施形態では、円錐台状の穴２２の約半分を除去することにより、ヒートシンク３１が後方光１２ｂの進行を妨げなくなる。
【００４３】
図４は本発明に係る半導体レーザモジュールの第一実施形態を示し、図４［１］は平面図、図４［２］は図４［１］におけるＩＶ−ＩＶ線でパッケージを切断した縦断面図である。以下、図１及び図４に基づき説明する。ただし、図４において図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００４４】
本実施形態の半導体レーザモジュール４０は、図１の半導体レーザチップ部品１０を用い、半導体レーザチップ１１から発振した光を変調し光ファイバ５３で伝送するとともに、半導体レーザチップ１１の後方光１２ｂを用いて波長をモニタする機能を有するものである。
【００４５】
リード付きパッケージ４１は、アルミナ等のセラミックスで構成されたフレーム５５と、ＣｕＷ等で構成されたベース５６とからなっている。半導体レーザチップ１１の温度を調整するための電子冷却素子４２がベース５６上にはんだ付けされ、その上に金属製のキャリア４７がはんだ付けされている。キャリア４７上面には、半導体レーザチップ１１の温度を検出するための温度検出素子５４、レンズ５０、半導体レーザチップ１１の波長モニタ用の波長フィルタ４９、光検出器４３，４４等が搭載されている。また、半導体レーザチップ１１からの発熱を効率よくキャリア４７に放熱するため、ヒートシンク１３は熱伝導率が高い窒化アルミニウムで作られている。
【００４６】
波長フィルタ４９は例えばエタロンフィルタである。エタロンフィルタは、波長に応じた周期的な透過特性を持つとともに、入射角度により透過特性をシフトさせることが可能なため、１種類のエタロンフィルタで複数種類の異なる波長の波長フィルタとして機能させることができる。そのため、広帯域をカバーするために多種類用意する必要のあるバンドパスフィルタに比べ、コストメリットが大きい。なお、エタロンフィルタは、入射角度により透過特性が変化するため、本構成のように入射光の角度が同一となるように後方光をコリメート化することにより、使用が可能となる。
【００４７】
次に、半導体レーザモジュール４０の動作について説明する。入力端子ピン４５から入力されるバイアス電流によって、半導体レーザチップ１１は発光する。また、入力端子ピン４６からの信号は、高周波信号用の配線板４８を介して半導体レーザチップ１１に入力される。更に、高周波信号の終端のため、半導体レーザチップ１１に５０Ωの薄膜抵抗体１７が並列になるように、薄膜抵抗体１７にボンディングワイヤ１９２が打たれている。これにより、半導体レーザチップ１１が発する光は、高周波信号によって変調されたものとなる。
【００４８】
変調された前方光１２ａは、レンズ５０によってコリメート光に変換され、光アイソレータ５１を通過後、レンズ５２によって集光され光ファイバ５３に入射される。一方、半導体レーザチップ１１の後方光１２ｂはボールレンズ１４を介してコリメート光に変換され、その一部は光検出器４３により直接検出され、残りはエタロンフィルタなどの波長フィルタ４９を通過して光検出器４４に入射される。光検出器４３の出力電流値を用いて、半導体レーザチップ１１の光出力一定制御を行う。また、光検出器４４の出力電流値に基づき、半導体レーザチップ１１の温度を温度検出素子５４でモニタしながら電子冷却素子４２で制御することにより、半導体レーザチップ１１の発振波長を高精度に安定化させる。
【００４９】
図５は本発明に係る半導体レーザモジュールの第二実施形態を示す平面図である。以下、図１、図４及び図５に基づき説明する。ただし、図５において図４と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５０】
図４の第一実施形態では、半導体レーザチップ１１への高周波信号は入力端子ピン４６から入力され、ボンディングワイヤを介して配線板４８を通過し、更にボンディングワイヤからヒートシンク１３上の電極パタン１６１、そしてボンディングワイヤ１９１を通して半導体レーザチップ１１に到達する。このため、高周波信号は長い伝送路を通過することからインピーダンス不整合などにより歪みやすいので、半導体レーザチップ１１の駆動波形に影響を与えてしまう可能性がある。
【００５１】
そこで、本実施形態の半導体レーザモジュール６０では、パッケージ４１内にセラミック等のテラス部５８を設け、ここに高周波信号を生成するドライバＩＣ５７を実装している。このように、半導体レーザチップ変調用のドライバＩＣ５７を半導体レーザチップ１１の直近であるテラス部５８に搭載することにより、半導体レーザチップ１１までの高周波信号の伝送路を大幅に削減できるので、より良好な高周波信号を半導体レーザチップ１１に伝送できる。すなわち、ドライバＩＣ５７を半導体レーザモジュール６０内に実装することにより、ドライバＩＣ５７と半導体レーザチップ１１との距離を短くできるので、高周波特性が向上する。
【００５２】
図６は本発明に係る半導体レーザモジュールの第三実施形態を示す平面図である。以下、図１、図４及び図６に基づき説明する。ただし、図６において図４と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５３】
図４の第一実施形態では、半導体レーザチップ１１の後方光１２ｂを波長フィルタ４９を通過する光と通過しない光とに分けて、それぞれの光を別々の光検出器４４，４３で検出している。そのため、それぞれの光検出器４４，４３同士がかなり接近するので、波長フィルタ４９の側面で反射した光が迷光となって光検出器４３に入射する可能性がある。
【００５４】
そこで、本実施形態の半導体レーザモジュール７０では、半導体レーザチップ１１の後方光１２ｂをビームスプリッタ５９により二分岐し、一方を光検出器４３に直接入射し、他方を波長フィルタ４９を通過させて光検出器４４に入射する。これにより、波長フィルタ４９のエッジ部の影響を考慮する必要がなくなるので、組立工数を削減できる。一方、図４の第一実施形態では、本実施形態に比べて、部品点数が一個少ないので、構成を簡素にできるメリットがある。なお、ビームスプリッタ５９に代えて、ハーフミラーを用いてもよい。
【００５５】
なお、本発明は、言うまでもなく、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ヒートシンクは、窒化アルミニウムではなく、アルミナ等の他のセラミックスや、シリコン等を用いてもよい。また、後方光に限らず前方光側についても、ヒートシンクの上面に溝又は穴を設けてコリメータレンズを搭載することにより、サブユニット化することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係る半導体レーザチップ部品によれば、半導体レーザチップと、半導体レーザチップがダイボンディングされたヒートシンクと、半導体レーザチップから出力されたレーザ光を平行光に変換するとともにヒートシンクに固定されたコリメータレンズと、半導体レーザチップに電気的に接続されるとともヒートシンクに固定された電極パタンとをサブユニット化したことにより、半導体レーザチップ部品に通電して高周波特性を検査できるとともに半導体レーザチップから平行光を得ることができるので、半導体レーザチップをパッケージ内に実装する前に、半導体レーザチップの不良や半導体レーザチップとコリメータレンズとの位置ずれ等を検査できる。換言すると、サブユニットの状態で検査できるので、パッケージ等に実装する前に不良品を排除できる。そのため、不良品が出た場合でもコストダメージを小さくできる。また、サブユニットの状態で、出力光を安定かつ検査しやすいコリメート光にすることができる。これにより、安定かつ検査しやすい形に光が加工されているため、高精度な波長制御を実現できる。更に、ヒートシンクに形成された凹部にコリメータレンズを固定するという簡易で安定な構成で、コリメート光を得ることができる。また、次の場合は、上記効果に加えそれぞれ特有の効果を奏する。
【００５７】
ヒートシンクに溝又は穴を形成し、この溝又は穴にボールレンズを固定した場合は、コリメータレンズの位置決めを容易にできる。
【００５８】
レーザ光の進む方向に沿ってヒートシンクに溝を形成し、この溝内にボールレンズを固定した場合は、ボールレンズを通過した後方光がヒートシンクに妨害されることを回避できる。
【００５９】
レーザ光の進む方向においてヒートシンクに穴を形成し、この穴内にボールレンズを固定した場合は、ボールレンズを精度良く固定でき、しかも製造を容易にできる。
【００６０】
レーザ光の進む方向においてヒートシンクに穴を形成し、この穴内にボールレンズを固定し、ボールレンズを通過したレーザ光の進む方向に沿ってヒートシンクに空間を形成した場合は、ボールレンズを通過したレーザ光がヒートシンクに妨害されることを回避できる。
【００６１】
半導体レーザチップをインジウムリンとし、ヒートシンクを窒化アルミニウムとした場合は、漏洩損失及び熱応力を小さくできる。
【００６２】
半導体レーザチップから出力された後方光をコリメータレンズで平行光に変換した場合は、後方光を正確に検出できるので、半導体レーザチップをフィードバック制御する半導体レーザモジュールに好適に用いることができる。
【００６３】
本発明に係る半導体レーザモジュールによれば、本発明に係る半導体レーザチップ部品を用いることにより、半導体レーザチップをパッケージ内に実装する前に半導体レーザチップの不良や半導体レーザチップとコリメータレンズとの位置ずれ等を検査できるので、半導体レーザチップの不良等があったとき、そのコストダメージを軽減できる。しかも、サブユニットの状態でコリメート光が得られることにより、安定かつ検査しやすい形に光が加工されているため、高精度な波長制御を実現できる。また、次の場合は、上記効果に加えそれぞれ特有の効果を奏する。
【００６４】
半導体レーザチップの変調用のドライバＩＣをパッケージ内に備えた場合は、半導体レーザチップまでの高周波信号の伝送路を大幅に削減できるので、良好な高周波信号を半導体レーザチップに伝送できる。
【００６５】
レーザ光をビームスプリッタを用いて波長フィルタを通過する光と通過しない光とに分岐させた場合は、波長フィルタのエッジからの反射光が迷光として光検出器に入射することを防止できる。
【００６６】
サブユニットの状態でコリメート光が得られるので、波長フィルタとしてエタロンフィルタを用いることができる。この場合は、１種類のエタロンフィルタで、複数種類の異なる波長の波長フィルタとして機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体レーザチップ部品の第一実施形態を示し、図１［１］は全体斜視図、図１［２］は図１［１］におけるＩ−Ｉ線縦断面図である。
【図２】本発明に係る半導体レーザチップ部品の第二実施形態を示し、図２［１］は全体斜視図、図２［２］は図２［１］におけるＩＩ−ＩＩ線縦断面図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザチップ部品の第三実施形態を示し、図３［１］は全体斜視図、図３［２］は図３［１］におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線縦断面図である。
【図４】本発明に係る半導体レーザモジュールの第一実施形態を示し、図４［１］は平面図、図４［２］は図４［１］におけるＩＶ−ＩＶ線縦断面図である。
【図５】本発明に係る半導体レーザモジュールの第二実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明に係る半導体レーザモジュールの第三実施形態を示す平面図である。
【図７】従来の半導体レーザモジュールを示す構成図である。
【符号の説明】
１０  半導体レーザチップ部品
１１ａ  前端面
１１ｂ  後端面
１２ａ  前方光
１２ｂ  後方光
１１  半導体レーザチップ
１３，２１，３１  ヒートシンク
１４  ボールレンズ（コリメータレンズ）
１６１，１６２  電極パタン
１６３，１６４  グランド電極
１５  Ｖ溝
２２  穴
３２  空間
４１  パッケージ
４２  電子冷却素子（温度制御手段）
４３  光検出器（波長検出手段）
４４  光検出器
４９  波長フィルタ（波長検出手段）
５４  温度検出素子
５７  ドライバＩＣ
【図１】
2004179273.tif 000003
【図２】
2004179273.tif 000004
【図３】
2004179273.tif 000005
【図４】
2004179273.tif 000006
【図５】
2004179273.tif 000007
【図６】
2004179273.tif 000008
【図７】
2004179273.tif 000009