(57)【要約】【課題】発光素子に対して供給される駆動電流の波形の劣化が抑制される光送信モジュール、及びそれを用いた光送信器を提供する。【解決手段】ステム３０上に設けられたポール２０のステム３０側の発光素子搭載部２１上に半導体レーザ１１を搭載して、半導体レーザ１１から前方へと出射された光が集光レンズ３５等を介して出力される光送信モジュール１Ａを構成する。また、半導体レーザ１１からみて前方側となるポール２０の受光素子搭載部２２上にモニタ用フォトダイオード１２を搭載し、フォトダイオード１２で半導体レーザ１１から前方へと出射された光の一部を検出することによって、半導体レーザ１１の動作状態をモニタする。これにより、リードピン３１を短くすることができ、半導体レーザ１１への駆動電流の波形の劣化が抑制される。【選択図】  図１
2004165299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台となるステムと、
前記ステムに対して略垂直に設けられた載置部材と、
前記載置部材上の所定位置に載置され、前記ステムとは反対方向の前方へと出射軸に沿って光を出射する発光素子と、
前記発光素子に対して前方側に配置され、前記発光素子から出射された光を光信号として出力する光出力手段と、
前記載置部材上で前記発光素子からみて前記光出力手段側となる位置に載置され、前記発光素子から出射された光の一部を検出するモニタ用受光素子と
を備えることを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
前記光出力手段は、前記発光素子から出射された光を導波する光導波路と、前記発光素子及び前記光導波路の間に配置されて前記発光素子からの光を前記光導波路へと入射させるレンズとを有することを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項３】
前記載置部材は、前記発光素子が搭載される発光素子搭載部と、前記モニタ用受光素子が搭載されるとともに前記発光素子搭載部に対して段差状に形成された受光素子搭載部とを有することを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項４】
前記載置部材上に、前記発光素子が搭載される発光素子搭載部材、または前記モニタ用受光素子が搭載される受光素子搭載部材の少なくとも一方が設置されていることを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項５】
前記光出力手段は、前記発光素子から出射された光を外部へと出力するピッグテール光ファイバを有することを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項６】
前記発光素子から出射された光を外部へと出力する光ファイバ、または光ファイバを挿通した光ファイバ付フェルールを受容するレセプタクル部材を備え、
前記光出力手段は、前記発光素子から出射された光を前記レセプタクル部材に受容される光ファイバへと導波する光導波路を有することを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項７】
請求項１記載の光送信モジュールと、
前記光送信モジュールの前記発光素子に対して駆動電流を供給する駆動素子とを備えることを特徴とする光送信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザなどの発光素子から出射された光を光信号として出力する光送信モジュール、及びそれを用いた光送信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光を情報伝達媒体として用いる光通信システムにおいて、光ファイバ伝送路などの光伝送路を伝送される光信号を送信する送信手段として、半導体レーザなどの半導体発光素子を備える光送信モジュールが用いられている。
【０００３】
図１１は、従来の光送信モジュールの構成を示す正面断面図である。この光送信モジュール９は、ステム９０に対して略垂直に設けられたポール９１上に半導体レーザ９２を載置して構成されている。半導体レーザ９２に対してステム９０とは反対方向となる前方側には、半導体レーザ９２から出射された光を光信号として外部へと出力するための集光レンズ９３、及び光ファイバ９４が配置されている。
【０００４】
また、ステム９０上には、サブマウント９５を介して、面受光型のモニタ用フォトダイオード９６が設置されている。このモニタ用フォトダイオード９６は、半導体レーザ９２から後方へと出射された光を検出して半導体レーザ９２の動作状態をモニタするものであり、半導体レーザ９２からの後方光の出射軸上、あるいはその近傍の位置に設置される（特許文献１〜３）
半導体レーザ９２を用いた光送信モジュール９では、半導体レーザ９２の発光出力の温度依存性により、一般に環境温度の変化に伴って出力される光の強度が変動する。これに対して、フォトダイオード９６で半導体レーザ９２の動作状態をモニタすることにより、フォトダイオード９６でのモニタ電流値が一定になるように、半導体レーザ９２へと供給される駆動電流をフィードバック制御することができる。このような半導体レーザの駆動方法をＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）駆動といい、半導体レーザなどの発光素子を用いた光送信モジュールにおいて行われている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５９−９６７８９号公報
【特許文献２】
特開昭６１−１５６７８４号公報
【特許文献３】
特開昭６３−２００５９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、光通信システムの発展に伴い、光信号の伝送速度の高速化が進みつつある。ここで、伝送速度が１Ｇｂｐｓ、２．５Ｇｂｐｓ、さらに５Ｇｂｐｓ、１０Ｇｂｐｓと高速になるにつれて、上記した構成の光送信モジュールにおいて、半導体レーザに対して供給される駆動電流、及びそれに対応して出力される光信号の波形の劣化が問題となる。
【０００７】
すなわち、光送信モジュールでは、半導体レーザへの駆動電流は、駆動素子からリードピンや配線を介して供給される。このような構成では、矩形波などの所定の波形を有する駆動電流で、リードピンや配線などのインピーダンス（Ｌ、Ｃ成分）によって波形のなまりが生じる場合がある。このとき、半導体レーザに正確な駆動電流が流れなくなり、したがって、正確な波形の光信号が出力されなくなる。このように光信号の波形がなまった波形となると、１Ｇｂｐｓ以上の伝送速度で、何ｋｍにもわたって光信号を伝送することが困難となる。
【０００８】
一方で、半導体レーザを用いた光送信モジュールでは、上記したように、フォトダイオードによる半導体レーザの動作状態のモニタが必要である。また、このようなモニタ用フォトダイオードは、図１１に示したように、半導体レーザに対して後方となるステム側に配置される。このとき、半導体レーザに対して駆動電流を供給するリードピンの長さがモニタ用フォトダイオードを実装する空間の分だけ長くなり、駆動電流の波形が劣化する原因となる。
【０００９】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、発光素子に対して供給される駆動電流の波形の劣化が抑制される光送信モジュール、及びそれを用いた光送信器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による光送信モジュールは、（１）基台となるステムと、（２）ステムに対して略垂直に設けられた載置部材と、（３）載置部材上の所定位置に載置され、ステムとは反対方向の前方へと出射軸に沿って光を出射する発光素子と、（４）発光素子に対して前方側に配置され、発光素子から出射された光を光信号として出力する光出力手段と、（５）載置部材上で発光素子からみて光出力手段側となる位置に載置され、発光素子から出射された光の一部を検出するモニタ用受光素子とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記した光送信モジュールにおいては、半導体レーザなどの発光素子に対するモニタ用受光素子を、発光素子の後方側ではなく前方側に配置する。そして、発光素子から前方へと出射された光の一部をモニタ用受光素子で検出することによって、発光素子の動作状態をモニタしている。このとき、発光素子とステムとの間にモニタ用受光素子を設置する必要がなくなり、リードピンの長さを短くすることができる。これにより、発光素子に対して供給される駆動電流の波形の劣化が抑制される。
【００１２】
また、光出力手段は、発光素子から出射された光を導波する光導波路（例えば光ファイバ）と、発光素子及び光導波路の間に配置されて発光素子からの光を光導波路へと入射させるレンズとを有することを特徴とする。これにより、発光素子からの光を効率的に出力することができる。
【００１３】
また、載置部材上に発光素子及びモニタ用受光素子を載置する構成としては、載置部材が、発光素子が搭載される発光素子搭載部と、モニタ用受光素子が搭載されるとともに発光素子搭載部に対して段差状に形成された受光素子搭載部とを有する構成を用いることが好ましい。あるいは、載置部材上に、発光素子が搭載される発光素子搭載部材（発光素子搭載用サブマウント）、またはモニタ用受光素子が搭載される受光素子搭載部材（受光素子搭載用サブマウント）の少なくとも一方が設置されている構成を用いることが好ましい。
【００１４】
これらの構成によれば、発光素子から前方へと出射される光を、光出力手段を介して外部へと出力する構成と、発光素子から前方へと出射される光の一部をモニタ用受光素子で検出して、発光素子の動作状態をモニタする構成とを好適に両立することができる。
【００１５】
また、発光素子から出射された光を光信号として出力する構成としては、光出力手段は、発光素子から出射された光を外部へと出力するピッグテール光ファイバを有する構成とすることができる。このとき、光送信モジュールはピッグテール型の構成となる。
【００１６】
あるいは、発光素子から出射された光を外部へと出力する光ファイバ、または光ファイバを挿通した光ファイバ付フェルールを受容するレセプタクル部材を備え、光出力手段は、発光素子から出射された光をレセプタクル部材に受容される光ファイバへと導波する光導波路を有する構成とすることができる。このとき、光送信モジュールはレセプタクル型の構成となる。
【００１７】
本発明による光送信器は、上記した光送信モジュールと、光送信モジュールの発光素子に対して駆動電流を供給する駆動素子とを備えることを特徴とする。これにより、駆動素子から発光素子へと供給される駆動電流、及びそれによって発光素子から出射される光信号の波形の劣化が抑制された光送信器が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による光送信モジュール、及びそれを用いた光送信器の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。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
図１は、本発明による光送信モジュールの第１実施形態の構成を示す正面断面図である。また、図２は、図１に示した光送信モジュールの構成を示す側面断面図である。なお、図１及び図２は、いずれも本光送信モジュールにおける光信号の出射軸Ａｘ（図２参照）を含む断面図となっている。
【００２０】
本光送信モジュール１Ａは、光ファイバ伝送路などから構成された光通信システム等において、光信号を送信する光モジュールとして用いられるものであり、半導体レーザ（ＬＤ）１１と、モニタ用フォトダイオード（Ｍ−ＰＤ）１２と、それらを支持する基台となるステム３０とを備えている。ステム３０は、円板状の部材からなり、例えば、外径φ３．８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍに形成される。
【００２１】
半導体レーザ１１は、光送信モジュール１Ａから光信号として出力される光を出射する発光素子である。この半導体レーザ１１は、駆動電流として与えられる電気信号を光信号へと変換する。そして、ステム３０とは反対方向となる前方へと出射軸Ａｘに沿って光を出射する。半導体レーザ１１のサイズは、例えば、横０．２５ｍｍ、縦０．３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍである。
【００２２】
半導体レーザ１１等を支持するため、ステム３０上には、ステム３０に対して略垂直に立てられたポール２０が設けられている。このポール２０は、そのステム３０側（後方側）の部分である発光素子搭載部２１と、ステム３０とは反対側（前方側）の部分である受光素子搭載部２２とを有して構成されている。ポール２０のサイズは、例えば、横１．２ｍｍである。
【００２３】
ポール２０は、半導体レーザ１１及びモニタ用フォトダイオード１２を載置する載置部材であり、図２に示すように、光の出射軸Ａｘからやや外れた位置に設置されている。半導体レーザ１１は、後方側の発光素子搭載部２１の出射軸Ａｘに面する発光素子搭載面２１ａ上に、その光軸が出射軸Ａｘと一致するように搭載されている。
【００２４】
また、半導体レーザ１１及び発光素子搭載部２１からみて前方側の、受光素子搭載部２２の出射軸Ａｘに面する受光素子搭載面２２ａ上には、フォトダイオード１２が搭載されている。フォトダイオード１２は、半導体レーザ１１から出射された光の一部を検出するモニタ用受光素子である。フォトダイオード１２のサイズは、例えば、横０．３８ｍｍ、縦０．３８ｍｍ、厚さ０．３ｍｍである。
【００２５】
ポール２０の受光素子搭載部２２は、その受光素子搭載面２２ａが発光素子搭載面２１ａよりも出射軸Ａｘから離れた位置となるように、発光素子搭載部２１に対して段差状に形成されている（図２参照）。このような構成において、受光素子搭載面２２ａ上のモニタ用フォトダイオード１２は、半導体レーザ１１での光の出射軸Ａｘから外れた位置に、半導体レーザ１１から前方へと出射された光の一部を検出可能なように配置される。
【００２６】
これにより、フォトダイオード１２による半導体レーザ１１の動作状態のモニタが可能となる。また、例えば、フォトダイオード１２でのモニタ電流値を参照して半導体レーザ１１へと供給される駆動電流をフィードバック制御すれば、半導体レーザ１１から出力される光の強度を一定に保持するＡＰＣ駆動が可能である。
【００２７】
半導体レーザ１１に対して前方側には、球面レンズまたは非球面レンズなどからなる集光レンズ３５が設置されている。集光レンズ３５は、半導体レーザ１１と、半導体レーザ１１から出射された光を導波する光導波路である光ファイバ４０との間に、半導体レーザ１１の出射軸Ａｘに対して光軸が一致するように配置されている。これにより、半導体レーザ１１から出射された光は、集光レンズ３５によって集光されつつ光ファイバ４０へと入射され、半導体レーザ１１からの光が効率的に出力される。
【００２８】
これらの集光レンズ３５及び光ファイバ４０は、半導体レーザ１１から出射された光を光信号として出力する光出力手段として機能する。また、集光レンズ３５は、レンズキャップ３６を介してステム３０によって支持されている。レンズキャップ３６は、好ましくは金属材料からなり、ステム３０の縁部に当接して設けられている。レンズキャップ３６は、略円筒状の部材からなり、例えば、外径φ２．５ｍｍ、高さ２．０ｍｍに形成される。また、レンズキャップ３６には、半導体レーザ１１と対向する位置に開口が形成されており、この開口に集光レンズ３５が接着剤により固定されている。また、集光レンズ３５のサイズは、例えば、外径φ０．８ｍｍである。
【００２９】
また、ステム３０には、電気信号の入出力等に用いられるリードピン３１〜３３が固定されている。これらのうち、リードピン３１、３２は、ステム３０に挿通されて固定されている。リードピン３１は、ボンディングワイヤを介して半導体レーザ１１に接続されており、半導体レーザ１１に対して駆動電流を供給するために用いられる。リードピン３２は、ボンディングワイヤを介してモニタ用フォトダイオード１２に接続されており、フォトダイオード１２からのモニタ電流を出力するために用いられる。また、リードピン３３は、ステム３０の下面に固定されている。
【００３０】
以上の構成において、リードピン３１を介して半導体レーザ１１に対して矩形波などの駆動電流が供給されると、半導体レーザ１１において所定波長の光が生成されて、出射軸Ａｘに沿って前方へと出射される。半導体レーザ１１からの光は、集光レンズ３５及び光ファイバ４０を介して、駆動電流の波形に対応した波形を有する光信号として出力される。また、半導体レーザ１１から前方へと出射された光の一部はモニタ用フォトダイオード１２によって検出される。そして、検出された光の強度に応じてフォトダイオード１２に流れたモニタ電流が、リードピン３２を介して出力される。
【００３１】
本実施形態の光送信モジュールの効果について説明する。図１及び図２に示した光送信モジュール１Ａにおいては、半導体レーザ１１に対するモニタ用フォトダイオード１２を、半導体レーザ１１の後方側となるステム３０側ではなく、その前方側となる集光レンズ３５側に配置する。そして、半導体レーザ１１から前方へと出射された光の一部をフォトダイオード１２で検出することによって、半導体レーザ１１の動作状態をモニタしている。
【００３２】
このような構成によれば、半導体レーザとステムとの間に、半導体レーザからの後方光を検出するためのフォトダイオードを設置する必要がなくなる。このとき、ステム３０に挿通されて半導体レーザ１１に対する駆動電流の供給に用いられるリードピン３１の長さを短くすることができる。
【００３３】
これにより、駆動素子からリードピン３１や配線を介して半導体レーザ１１へと供給される駆動電流において、リードピン３１等のインピーダンスによる波形の劣化が抑制される。したがって、半導体レーザ１１に正確な駆動電流が流れることとなり、良好な波形を有する光信号を出力することが可能な光送信モジュール１Ａが得られる。このように、良好な波形を有する光信号によれば、１Ｇｂｐｓ以上、例えば５Ｇｂｐｓ、１０Ｇｂｐｓの高速の伝送速度でも、長距離にわたって安定に光信号を伝送することが可能となる。
【００３４】
具体的な例をあげると、モニタ用フォトダイオード９６がステム９０側に設置された図１１に示した構成例では、半導体レーザ９２に対して駆動電流を供給するリードピン９７のステム上方への突出部の長さ（パッケージ内の長さ）は、例えば１．０ｍｍ程度である。これに対して、モニタ用フォトダイオード１２が集光レンズ３５側に設置され、半導体レーザ１１がよりステム３０に近い位置に設置されている図１に示した実施形態では、リードピン３１の突出部の長さは、例えば０．３ｍｍと、１／３程度の長さに低減することができる。
【００３５】
また、モニタ用フォトダイオード１２による半導体レーザ１１からの光の検出については、半導体レーザ１１としてＩｎＧａＡｓＰ系１．３μｍＬＤを用いた場合、前方光は１０ｍＷ程度の強度で出射される。また、モニタ用フォトダイオード１２としてＩｎＧａＡｓを受光層とするフォトダイオードを用いると、このようなフォトダイオードは０．７〜０．９Ａ／Ｗ程度の値を有し、非常に高感度である。
【００３６】
一方、モニタ用フォトダイオード１２でのモニタ電流値に基づいて、半導体レーザ１１に対してＡＰＣ駆動を行う場合、ＡＰＣ駆動に必要なモニタ電流としては、５０〜２００μＡ程度でも充分である。したがって、図１に示した構成において、半導体レーザ１１から前方へと出射される光のうち数％程度をモニタ用フォトダイオード１２で検出することにより、適切なモニタ電流を得ることが可能である。
【００３７】
なお、半導体レーザから出射される光の一部を検出する構成については、特許文献１〜３にも記載がある。しかしながら、これらの文献に記載された構成は、いずれも半導体レーザの後方光の一部を検出して動作状態をモニタするものである。このような構成では、モニタ用フォトダイオードがステム側に配置されるために、半導体レーザへのリードピンの長さを短くすることはできない。
【００３８】
これに対して、本発明による光送信モジュールでは、モニタ用フォトダイオード１２を半導体レーザ１１に対して光出力手段側に配置し、半導体レーザ１１の前方光の一部を検出することによって動作状態をモニタしている。これにより、半導体レーザ１１へのリードピン３１の長さを短くして、上記したように駆動電流の波形の劣化を抑制することができる。なお、図１に示した構成では、半導体レーザ１１からの後方光は不要となるので、半導体レーザ１１のチップの後端面は高反射率（例えば９０％以上）として良い。
【００３９】
また、本実施形態の光送信モジュール１Ａでは、大型のバタフライパッケージを用いず、メタルパッケージで同軸型の構成において、半導体レーザ１１及びモニタ用フォトダイオード１２を実装している。このような構成を用いることにより、汎用性にすぐれ、小型で低価格であって、かつ５Ｇｂｐｓや１０Ｇｂｐｓといった高速での光信号の伝送に適用可能な光送信モジュールを実現することができる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、載置部材であるポール２０上に半導体レーザ１１及びモニタ用フォトダイオード１２を載置する構成としては、発光素子搭載部２１と、受光素子搭載部２２とを有するポール２０をステム３０上に設ける構成を用いている。また、ポール２０では、受光素子搭載部２２を発光素子搭載部２１に対して段差状に形成することによって、半導体レーザ１１とモニタ用フォトダイオード１２との位置関係を設定している。
【００４１】
このような構成によれば、半導体レーザ１１から前方へと出射される光を、光出力手段を介して外部へと出力する構成と、半導体レーザ１１から前方へと出射される光の一部をモニタ用フォトダイオード１２で検出して、半導体レーザ１１の動作状態をモニタする構成とを好適に両立することができる。
【００４２】
図３は、光送信モジュールの第２実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態の光送信モジュール１Ｂは、ピッグテール型の構成による光送信モジュールを示している。また、光送信モジュール１Ｂの構成は、半導体レーザ１１、モニタ用フォトダイオード１２、ポール２０、ステム３０、集光レンズ３５、及びレンズキャップ３６については、図１及び図２に示した光送信モジュール１Ａと同様の構成となっている。
【００４３】
本光送信モジュール１Ｂは、メタルパッケージで同軸型に構成されている。本実施形態においては、光送信モジュール１Ｂのハウジングは、半導体レーザ１１等を支持する基台となるステム３０と、半導体レーザ１１等を覆うようにステム３０上に設けられたハウジング部材４１、４２とから構成されている。
【００４４】
ハウジング部材４１、４２のうち、ステム３０側のハウジング部材４１には、その集光レンズ３５と対向する位置にフェルール４５が固定されている。また、フェルール４５には、光ファイバ４６が半導体レーザ１１及び集光レンズ３５と光軸が一致するように挿通されている。この光ファイバ４６は、ハウジング部材４２の上部に設けられた開口を通って外部へと伸びており、半導体レーザ１１から出射された光を外部へと出力するピッグテール光ファイバとなっている。本実施形態においては、集光レンズ３５及びピッグテール光ファイバ４６によって光出力手段が構成されている。
【００４５】
図４は、本発明による光送信器の一実施形態の構成を示す斜視図である。この光送信器は、図３に示したピッグテール型の光送信モジュール１Ｂを用いた光送信器の構成例を示している。
【００４６】
本光送信器では、光送信モジュール１Ｂは基板６０上に固定されており、光送信モジュール１Ｂのパッケージからは、ピッグテール光ファイバ４６が延在している。また、基板６０の一辺には、光コネクタ６２が固定されたパネル６１が設けられている。光送信モジュール１Ｂからのピッグテール光ファイバ４６は、この光コネクタ６２に接続されている。
【００４７】
また、基板６０上には、光送信モジュール１Ｂの半導体レーザ１１に対して駆動電流を供給する駆動素子を含む駆動回路部６３が設置されている。光送信モジュール１Ｂのリードピンは、その先端が基板６０上で、駆動回路部６３からの配線６４に接続されている。
【００４８】
このように、光送信モジュール１Ｂを用いて光送信器を構成することにより、駆動素子から半導体レーザ１１へと供給される駆動電流、及びそれによって半導体レーザ１１から出射される光信号の波形の劣化が抑制された光送信器が得られる。
【００４９】
図５は、光送信モジュールの第３実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態の光送信モジュール１Ｃは、レセプタクル型の構成による光送信モジュールを示している。また、光送信モジュール１Ｃの構成は、半導体レーザ１１、モニタ用フォトダイオード１２、ポール２０、ステム３０、集光レンズ３５、及びレンズキャップ３６については、図１及び図２に示した光送信モジュール１Ａと同様の構成となっている。
【００５０】
本光送信モジュール１Ｃのハウジングは、半導体レーザ１１等を支持する基台となるステム３０と、半導体レーザ１１等を覆うようにステム３０上に設けられたハウジング部材５１とから構成されている。
【００５１】
ハウジング部材５１の上部には、ステンレススチールなどからなり、外周部にネジ山が形成されたスリーブであるコネクタ５２が設けられている。コネクタ５２の貫通孔内には、スリーブ５３が設置されている。また、このスリーブ５３の内側には、半導体レーザ１１及び集光レンズ３５と光軸が一致するように、光ファイバ５６が挿通されたフェルール５５が固定されている。本実施形態においては、集光レンズ３５及び光ファイバ５６によって光出力手段が構成されている。また、コネクタ５２及びスリーブ５３は、光ファイバ、または光ファイバを挿通した光ファイバ付フェルールを受容するレセプタクル部を構成している。
【００５２】
図５においては、光送信モジュール１Ｃに加えて、光送信モジュール１Ｃに接続される光コネクタ７を図示している。光コネクタ７は、光ファイバ７１が挿通された光ファイバ付フェルール７０と、内部にフェルール７０が挿入されたスリーブ７２と、スリーブ７２の外周部の外側に回転可能に設けられたリング７３とを有する。
【００５３】
このような構成において、光送信モジュール１Ｃのレセプタクル部で、スリーブ５３の内周面とフェルール５５の上面とによって画定された空間に光コネクタ７のフェルール７０が挿入されると、光送信モジュール１Ｃの光出力手段での光ファイバ５６と、光コネクタ７での光信号出力用の光ファイバ７１とが光学的に接続される。また、リング７３の内周部には、コネクタ５２の雄ネジと同一ピッチのネジが設けられている。これにより、コネクタ５２と光コネクタ７とが互いに固定される。
【００５４】
図６は、本発明による光送信器の他の実施形態の構成を示す斜視図である。この光送信器は、図５に示したレセプタクル型の光送信モジュール１Ｃを用いた光送信器の構成例を示している。
【００５５】
本光送信器では、光送信モジュール１Ｃは、基板６５の一辺に設けられたパネル６６に固定されている。また、基板６５上には、光送信モジュール１Ｃの半導体レーザ１１に対して駆動電流を供給する駆動素子を含む駆動回路部６７が設置されている。光送信モジュール１Ｃのリードピンは、その先端が基板６５上で、駆動回路部６７からの配線６８に接続されている。
【００５６】
このように、光送信モジュール１Ｃを用いて光送信器を構成することにより、図４に示した光送信器と同様に、駆動素子から半導体レーザ１１へと供給される駆動電流、及びそれによって半導体レーザ１１から出射される光信号の波形の劣化が抑制された光送信器が得られる。
【００５７】
図７は、光送信モジュールの第４実施形態の構成を示す側面断面図である。図７は、第１実施形態における図２に対応するものであり、本光送信モジュールにおける光信号の出射軸Ａｘを含む断面図となっている。
【００５８】
本光送信モジュール１Ｄは、半導体レーザ１１と、モニタ用フォトダイオード１２と、基台となるステム３０と、ステム３０上に設けられたポール２０と、ステム３０に固定されたリードピン３１〜３３とを備えている。また、半導体レーザ１１に対する光出力手段として、レンズキャップ３６で支持された集光レンズ３５と、光ファイバ４０とが、半導体レーザ１１に対して前方側に設置されている。
【００５９】
ポール２０は、ステム３０側の発光素子搭載部２１と、集光レンズ３５側の受光素子搭載部２２とを有して構成されており、光の出射軸Ａｘからやや外れた位置に設置されている。半導体レーザ１１は、発光素子搭載部２１の発光素子搭載面２１ａ上に、その光軸が出射軸Ａｘと一致するように搭載されている。
【００６０】
また、前方側の受光素子搭載部２２の受光素子搭載面２２ａ上には、半導体レーザ１１から出射された光の一部を検出するモニタ用フォトダイオード１２が搭載されている。ポール２０の受光素子搭載部２２は、その受光素子搭載面２２ａが発光素子搭載面２１ａよりも出射軸Ａｘから離れた位置となるように、発光素子搭載部２１に対して段差状に形成されている。これにより、モニタ用フォトダイオード１２は、出射軸Ａｘから外れた所定位置に配置される。
【００６１】
また、本実施形態のポール２０では、モニタ用フォトダイオード１２が搭載される受光素子搭載面２２ａが、半導体レーザ１１からの光の出射軸Ａｘに向かって所定の傾き角度αで傾くように、受光素子搭載部２２が形成されている。
【００６２】
本実施形態の光送信モジュールの効果について説明する。図７に示した光送信モジュール１Ｄにおいては、半導体レーザ１１に対して前方側に配置したフォトダイオード１２によって、半導体レーザ１１の動作状態をモニタしている。これにより、半導体レーザ１１に対する駆動電流の供給に用いられるリードピン３１の長さを短くすることができ、駆動電流の波形の劣化が抑制される。
【００６３】
また、受光素子搭載部２２の受光素子搭載面２２ａが出射軸Ａｘに対して傾いた面となるように、ポール２０を形成している。このような構成によれば、半導体レーザ１１からみたフォトダイオード１２の立体角が大きくなり、半導体レーザ１１から前方へと出射された光の一部を効率良く検出することが可能となる。受光素子搭載面２２ａの傾き角度αについては、例えば８°〜１６°の範囲内で設定することが好ましい。
【００６４】
図８は、光送信モジュールの第５実施形態の構成を示す側面断面図である。図８は、第１実施形態における図２に対応するものであり、本光送信モジュールにおける光信号の出射軸Ａｘを含む断面図となっている。
【００６５】
本光送信モジュール１Ｅは、半導体レーザ１１と、モニタ用フォトダイオード１２と、基台となるステム３０と、ステム３０上に設けられたポール２０と、ステム３０に固定されたリードピン３１〜３３とを備えている。また、半導体レーザ１１に対する光出力手段として、レンズキャップ３６で支持された集光レンズ３５と、光ファイバ４０とが、半導体レーザ１１に対して前方側に配置されている。
【００６６】
ポール２０は、ステム３０側の発光素子搭載部２１と、集光レンズ３５側の受光素子搭載部２２とを有して構成されており、光の出射軸Ａｘからやや外れた位置に設置されている。半導体レーザ１１は、発光素子搭載部２１の発光素子搭載面２１ａ上に、その光軸が出射軸Ａｘと一致するように搭載されている。
【００６７】
また、前方側の受光素子搭載部２２の受光素子搭載面２２ａ上には、モニタ用フォトダイオード１２が搭載されている。ポール２０の受光素子搭載部２２は、その受光素子搭載面２２ａが発光素子搭載面２１ａよりも出射軸Ａｘから離れた位置となるように、発光素子搭載部２１に対して段差状に形成されている。これにより、モニタ用フォトダイオード１２は、出射軸Ａｘから外れた所定位置に配置される。
【００６８】
また、本実施形態のステム３０では、半導体レーザ１１の後方に位置するステム３０の上面の所定部分に、半導体レーザ１１からの光の出射軸Ａｘに垂直な面に対して所定の傾き角度βで傾いた傾斜面３４が形成されている。
【００６９】
本実施形態の光送信モジュールの効果について説明する。図８に示した光送信モジュール１Ｅにおいては、半導体レーザ１１に対して前方側に配置したフォトダイオード１２によって、半導体レーザ１１の動作状態をモニタしている。これにより、半導体レーザ１１に対する駆動電流の供給に用いられるリードピン３１の長さを短くすることができ、駆動電流の波形の劣化が抑制される。
【００７０】
また、半導体レーザ１１に対向する部位が出射軸Ａｘに垂直な面に対して傾いた傾斜面３４となるように、ステム３０を形成している。このような構成によれば、半導体レーザ１１から後方へと出射された光がステム３０によって反射された戻り光が半導体レーザ１１へと戻ることが抑制される。傾斜面３４の傾き角度βについては、例えば８°〜１２°の範囲内で設定することが好ましい。
【００７１】
図９は、光送信モジュールの第６実施形態の構成を示す側面断面図である。図９は、第１実施形態における図２に対応するものであり、本光送信モジュールにおける光信号の出射軸Ａｘを含む断面図となっている。
【００７２】
本光送信モジュール１Ｆは、半導体レーザ１１と、モニタ用フォトダイオード１２と、基台となるステム３０と、ステム３０上に設けられたポール２０と、ステム３０に固定されたリードピン３１〜３３とを備えている。また、半導体レーザ１１に対する光出力手段として、レンズキャップ３６で支持された集光レンズ３５と、光ファイバ４０とが、半導体レーザ１１に対して前方側に配置されている。
【００７３】
ポール２０は、ステム３０側の発光素子搭載部２１と、集光レンズ３５側の受光素子搭載部２２とを有して構成されており、光の出射軸Ａｘからやや外れた位置に設置されている。本実施形態においては、発光素子搭載部２１の出射軸Ａｘに面する発光素子搭載面、及び受光素子搭載部２２の出射軸Ａｘに面する受光素子搭載面は、その全体として段差のない搭載面２０ａを構成している。
【００７４】
ポール２０の搭載面２０ａのうちで発光素子搭載部２１に対応する面上には、発光素子搭載部材である発光素子搭載用サブマウント２６が設けられている。半導体レーザ１１は、この発光素子搭載用サブマウント２６上に、その光軸が出射軸Ａｘと一致するように搭載されている。
【００７５】
また、搭載面２０ａのうちで受光素子搭載部２２に対応する面上には、受光素子搭載部材である受光素子搭載用サブマウント２７が設けられており、この受光素子搭載用サブマウント２７上には、モニタ用フォトダイオード１２が搭載されている。受光素子搭載用サブマウント２７は、その搭載面が発光素子搭載用サブマウント２６の搭載面よりも出射軸Ａｘから離れた位置となるように、発光素子搭載用サブマウント２６に対して段差状に設けられている。これにより、モニタ用フォトダイオード１２は、出射軸Ａｘから外れた所定位置に配置される。
【００７６】
本実施形態の光送信モジュールの効果について説明する。図９に示した光送信モジュール１Ｆにおいては、半導体レーザ１１に対して前方側に配置したフォトダイオード１２によって、半導体レーザ１１の動作状態をモニタしている。これにより、半導体レーザ１１に対する駆動電流の供給に用いられるリードピン３１の長さを短くすることができ、駆動電流の波形の劣化が抑制される。
【００７７】
また、本実施形態では、ポール２０の搭載面２０ａ上にサブマウント２６、２７を設置し、これらのサブマウントを段差状に設けることによって、半導体レーザ１１とモニタ用フォトダイオード１２との位置関係を設定している。
【００７８】
このような構成によれば、ポール２０の搭載部２１、２２を段差状に形成する構成と同様に、半導体レーザ１１から前方へと出射される光を、光出力手段を介して外部へと出力する構成と、半導体レーザ１１から前方へと出射される光の一部をモニタ用フォトダイオード１２で検出して、半導体レーザ１１の動作状態をモニタする構成とを好適に両立することができる。
【００７９】
また、このようなサブマウント２６、２７は、パッケージのステム３０及びポール２０から、半導体レーザ１１、モニタ用フォトダイオード１２を電気的に浮かすために用いられる。また、サブマウント２６、２７により、配線の自由度が増えるとともに、半導体レーザ１１及びモニタ用フォトダイオード１２の高さ調整にも用いることができる。なお、これらのサブマウントについては、半導体レーザ１１、モニタ用フォトダイオード１２に対するサブマウント２６、２７のうち一方のみを用い、他方はポール２０の搭載面上に搭載する構成としても良い。
【００８０】
図１０は、光送信モジュールの第７実施形態の構成を示す側面断面図である。図１０は、第１実施形態における図２に対応するものであり、本光送信モジュールにおける光信号の出射軸Ａｘを含む断面図となっている。
【００８１】
本光送信モジュール１Ｇは、半導体レーザ１１と、基台となるステム３０と、ステム３０上に設けられたポール２０と、ステム３０に固定されたリードピン３１〜３３とを備えている。また、半導体レーザ１１に対する光出力手段として、レンズキャップ３６で支持された集光レンズ３５と、光ファイバ４０とが、半導体レーザ１１に対して前方側に配置されている。また、本実施形態においては、モニタ用フォトダイオード１２に代えて、後述するモニタ用フォトダイオード付サブマウント１３が用いられている。
【００８２】
ポール２０は、ステム３０側の発光素子搭載部２１と、集光レンズ３５側の受光素子搭載部２２とを有して構成されており、光の出射軸Ａｘからやや外れた位置に設置されている。本実施形態においては、発光素子搭載部２１の出射軸Ａｘに面する発光素子搭載面、及び受光素子搭載部２２の出射軸Ａｘに面する受光素子搭載面は、その全体として段差のない搭載面２０ａを構成している。
【００８３】
ポール２０の搭載面２０ａ上には、モニタ用フォトダイオード付サブマウント１３が搭載されている。モニタ用フォトダイオード付サブマウント１３のうち、発光素子搭載部２１に対応する面上にある部分は、発光素子搭載用サブマウントとなっている。半導体レーザ１１は、サブマウント１３の発光素子搭載用サブマウント部分の上に、その光軸が出射軸Ａｘと一致するように搭載されている。
【００８４】
また、モニタ用フォトダイオード付サブマウント１３のうち、受光素子搭載部２２に対応する面上にある部分は、モニタ用フォトダイオードとなっている。これにより、サブマウント１３のモニタ用フォトダイオード部分は、出射軸Ａｘから外れた所定位置に配置される。
【００８５】
本実施形態の光送信モジュールの効果について説明する。図１０に示した光送信モジュール１Ｇにおいては、半導体レーザ１１に対して前方側に配置したサブマウント１３のフォトダイオード部分によって、半導体レーザ１１の動作状態をモニタしている。これにより、半導体レーザ１１に対する駆動電流の供給に用いられるリードピン３１の長さを短くすることができ、駆動電流の波形の劣化が抑制される。
【００８６】
また、本実施形態では、モニタ用フォトダイオード１２に代えて、発光素子搭載用サブマウントとしても機能するモニタ用フォトダイオード付サブマウント１３を用いている。このような構成は、光送信モジュールを集積化、小型化、及び低コスト化する上で有用である。
【００８７】
本発明による光送信モジュール、及びそれを用いた光送信器は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、半導体レーザ１１から出射された光を光信号として出力する光出力手段や、半導体レーザ１１を保持するパッケージ等については、上記実施形態の構成はその一例を示すものであり、他の構成を用いても良い。
【００８８】
【発明の効果】
本発明による光送信モジュール、及びそれを用いた光送信器は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、半導体レーザなどの発光素子に対して前方側にモニタ用受光素子を配置し、この受光素子で発光素子から前方へと出射された光の一部を検出することによって発光素子の動作状態をモニタする構成によれば、発光素子へと駆動電流を供給するリードピンを短くして、駆動電流の波形の劣化が抑制された光送信モジュール、及び光送信器が実現される。このとき、発光素子に正確な駆動電流が流れることとなるので、出力される光信号が良好な波形を有することとなり、高速の伝送速度でも安定に伝送することが可能な光信号が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光送信モジュールの第１実施形態の構成を示す正面断面図である。
【図２】図１に示した光送信モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図３】光送信モジュールの第２実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図４】図３に示した光送信モジュールを用いた光送信器の構成を示す斜視図である。
【図５】光送信モジュールの第３実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図６】図５に示した光送信モジュールを用いた光送信器の構成を示す斜視図である。
【図７】光送信モジュールの第４実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図８】光送信モジュールの第５実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図９】光送信モジュールの第６実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図１０】光送信モジュールの第７実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図１１】従来の光送信モジュールの構成を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｇ…光送信モジュール、１１…半導体レーザ（発光素子）、１２…モニタ用フォトダイオード（モニタ用受光素子）、１３…モニタ用フォトダイオード付サブマウント、２０…ポール（載置部材）、２０ａ…搭載面、２１…発光素子搭載部、２１ａ…発光素子搭載面、２２…受光素子搭載部、２２ａ…受光素子搭載面、２６…発光素子搭載用サブマウント、２７…受光素子搭載用サブマウント、３０…ステム、３１〜３３…リードピン、３４…傾斜面、３５…集光レンズ、３６…レンズキャップ、４０…光ファイバ、
４１、４２…ハウジング部材、４５…フェルール、４６…ピッグテール光ファイバ、５１…ハウジング部材、５２…コネクタ、５３…スリーブ、５５…フェルール、５６…光ファイバ、６０、６５…基板、６１、６６…パネル、６２…光コネクタ、６３、６７…駆動回路部、６４、６８…配線。
【図１】
2004165299.tif 000003
【図２】
2004165299.tif 000004
【図３】
2004165299.tif 000005
【図４】
2004165299.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004165299.tif 000008
【図７】
2004165299.tif 000009
【図８】
2004165299.tif 000010
【図９】
2004165299.tif 000011
【図１０】
2004165299.tif 000012
【図１１】
2004165299.tif 000013