(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱膨張係数を有する第１の樹脂から形成され、第１の端部と当該第１の端部と対向する第２の端部とを有し、第１および第２の端部にはそれぞれ第１および第２の開口部が形成され、第１の端部と第２の端部の間には内部空間が形成されているハウジングと、
半導体レーザ素子を支持する支持部材と、
第１の熱膨張係数よりも小さい第２の熱膨張係数を有し、かつ光弾性特性を有する光透過性の第２の樹脂から形成され、前記ハウジングの内壁の一部と接触するように前記内部空間内に配されたレンズ部材とを有し、
前記支持部材は、前記半導体レーザ素子が前記第１の開口部内に位置するように前記第１の端部に結合され、
前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光はレンズ部材を透過して前記第２の開口部へ導かれ、
前記レンズ部材は、前記第１の熱膨張係数と前記第２の熱膨張係数との差により当該レンズ部材の半径方向に引っ張られる熱応力を受けたとき、屈折率が大きくなるように変化する、光半導体パッケージ。
【請求項２】
前記第１の樹脂は、エポキシ樹脂であり、前記第２の樹脂は、ポリカーボネートである、請求項１に記載の光半導体パッケージ。
【請求項３】
前記第１の樹脂は、シリコーン樹脂であり、前記第２の樹脂は、ポリカーボネートである、請求項１に記載の光半導体パッケージ。
【請求項４】
前記第２の樹脂は、光弾性係数が３０×１０−１２／Ｐａ以上であり、屈折率の変化は、０．００３以上である、請求項１ないし３いずれか１つ記載の光半導体パッケージ。
【請求項５】
前記レンズ部材は、前記半導体レーザ素子からのレーザ光を入射する入射面と、当該入射面に対向する出射面と、前記入射面と前記出射面とを連結する外周面とを含み、前記外周面は、前記ハウジングの内壁の一部と接触する、請求項１ないし４いずれか１つに記載の光半導体パッケージ。
【請求項６】
前記外周面は、前記内壁の一部に接着剤により固着されている、請求項５に記載の光半導体パッケージ。
【請求項７】
前記第２の開口部には、光ファイバが結合される、請求項１ないし６いずれか１つに記載の光半導体パッケージ。
【請求項８】
前記半導体レーザ素子は、マルチモードのレーザ光を出射する面発光型半導体レーザである、請求項１ないし７いずれか１つに記載の光半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser diode：以下ＶＣＳＥＬと呼ぶ）等の半導体レーザ素子からのレーザ光を光ファイバに結合する光半導体パッケージに関し、特に、温度変化による光出力の低下を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＶＣＳＥＬなど半導体レーザ素子を通信分野の光源に用いる場合、光源の信頼性や安定性を高めるため、半導体レーザ素子をパッケージ内に収容している。図１０は、従来の光半導体パッケージの典型的な構成を示す概略断面図である。同図に示す光半導体パッケージ２００は、ハウジング２１２とレンズ２１４とを一体化したレセプタクル２１０を有している。ハウジング２１２の一方の端部には、キャンパッケージ２２０が結合され、他方の端部には、光ファイバ２３０が挿入されている。このように、キャンパッケージ２２０とレセプタクル２１０とを固定した光半導体パッケージ２００は、ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Subassembly）と呼ばれている。
【０００３】
キャンパッケージ２２０は、その内部にＶＣＳＥＬ２２２を含み、ＶＣＳＥＬ２２２から出射されたレーザ光は、レンズ２１４により集光され、光ファイバ２３０のコアに入射され、ＶＣＳＥＬ２２２と光ファイバ２３０とが光結合される。
【０００４】
この他にも、ＶＣＳＥＬを用いた光半導体パッケージに関する技術は、いくつかの特許文献により開示されている。特許文献１は、レンズと、ハウジングと、光電変換素子とを含み、レンズの一方が入射光をコリメートする機能を有し、他方が意図的に収差をつけて光ファイバを結合するサブアセンブリに関する技術を開示している。意図的にＺ方向に収差をつけ、Ｚ方向の調芯を省くことで、アライメント工程を簡略化している。
【０００５】
特許文献２は、レンズとハウジングとを一体化し、光デバイスを収納する空間が形成されたサブアセンブリに関する技術を開示している。これにより、小型化、低コスト化を可能にしている。
【０００６】
特許文献３は、レンズを樹脂によりインサート成形した一次成形ピースを作製した後、さらにインサート成形してハウジング形状となるように二次成形するような二段階成形の製造方法を開示している。レンズとハウジングを同一の材料により形成することで、低コスト化を図っている。
【０００７】
【特許文献１】米国特許５５３７５０４号
【特許文献２】米国特許６３０２５９６号
【特許文献３】特開平１１−５４８４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１１は、ＶＣＳＥＬ単体の常温での光出力特性を示すグラフであり、図１２は、ＶＣＳＥＬをパッケージした後の常温での光出力特性を示すグラフである。ＶＣＳＥＬをキャン（ＴＯ−ｃａｎ）やＴＯＳＡなどにパッケージすると、サーマルロールオーバーポイント、すなわち最大光出力を得るための駆動電流が低下するという問題がある。ＶＣＳＥＬ単体では、図１１に示すように最大光出力が３．７ｍＷであるが、その時の駆動電流が２１．５ｍＡであり、キャン封止されたパッケージでは、最大光出力が０．９８ｍＡであるが、その時の駆動電流は２２ｍＡである。ところが、ＴＯＳＡでは、最大光出力０．５８ｍＷ時の駆動電流が１８ｍＡにまで低下してしまう。
【０００９】
ＶＣＳＥＬを常温で駆動する場合、その駆動電流は、サーマルロールオーバーポイントの電流値よりも十分に小さい。他方、ＶＣＳＥＬを高温で駆動する場合には、図１１および図１２に示す光出力特性のグラフは右側にシフトし、常温のときと同等の光出力を得るためには、駆動電流を大きくしなければならない。しかしながら、図１２に示すように、ＶＣＳＥＬをパッケージした場合には、たとえ駆動電流を大きくしても、その最大光出力が規定の光出力に達しないという問題がある。これは、ＶＣＳＥＬの駆動電流を大きくすると、ＶＣＳＥＬから放射されるレーザ光の広がり角が大きくなり、レーザ光がレンズ（例えば、図１０のレンズ２１４）の周縁部分に入射され、周縁部分のレーザ光の屈折が不十分となり、収差等の影響により光ファイバーへ適切に入射される光量が低下してしまうためである。特に、マルチモードのＶＣＳＥＬの場合は、シングルモードと比較して広がり角が大きいため、光量の損失が大きくなってしまう。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するものであり、広い温度範囲において光出力の低下を抑制した光半導体パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光半導体パッケージは、第１の熱膨張係数を有する第１の樹脂から形成され、第１の端部と当該第１の端部と対向する第２の端部とを有し、第１および第２の端部にはそれぞれ第１および第２の開口部が形成され、第１の端部と第２の端部の間には内部空間が形成されているハウジングと、半導体レーザ素子を支持する支持部材と、第１の熱膨張係数と異なる第２の熱膨張係数を有する光透過性の第２の樹脂から形成され、前記ハウジングの内壁の一部と接触するように前記内部空間内に配されたレンズ部材とを有し、前記支持部材は、前記半導体レーザ素子が前記第１の開口部内に位置するように前記第１の端部に結合され、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光はレンズ部材を透過して前記第２の開口部へ導かれる。
【００１２】
支持部材は、例えば半導体レーザ素子を搭載するステムである。さらに支持部材は、半導体レーザ素子を封止するようなキャップを含むことができる。前記レンズ部材は、前記支持部材上の半導体レーザ素子を封止するものであってもよい。好ましくは前記第１の樹脂はエポキシ樹脂であり、前記第２の樹脂は、ポリカーボネートである。あるいは前記第１の樹脂はシリコーン樹脂であり、前記第２の樹脂はポリカーボネートである。好ましくは、前記第１の樹脂の第１の熱膨張係数は、前記第２の樹脂の第２の熱膨張係数よりも大きく、前記ハウジングと前記レンズ部材の熱膨張係数の差により前記レンズ部材に応力が与えられたとき、前記第２の樹脂の屈折率は大きくなる。好ましくは、前記第２の樹脂は、光弾性係数が３０×１０−１２／Ｐａ以上であり、屈折率の変化は、０．００３以上である。
【００１３】
好ましくは前記レンズ部材は、前記半導体レーザ素子からのレーザ光を入射する入射面と、当該入射面に対向する出射面と、前記入射面と前記出射面とを連結する外周面とを含み。好ましくは外周面は、前記内壁の一部に接着剤により固着されている。好ましくは第２の開口部には、光ファイバが結合される。また、半導体レーザ素子は、マルチモードのレーザ光を出射する面発光型半導体レーザである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ハウジングと熱膨張係数の異なるレンズ部材をハウジング内に設け、高温時に両者の熱膨張係数の差によって生じる応力をレンズ部材に与えることで、レンズ部材の屈折率を大きくなるように変化させ、実質的にレンズ部材の開口数を大きくする。これにより、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光がレンズ部材によって効果的に屈折されて第２の開口部へ導かれ、第２の開口部における光出力の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る光半導体パッケージの概略構成を示す断面図、図１（ｂ）はハウジングの断面図である。第１の実施例に係る光半導体パッケージ１０は、ＶＣＳＥＬを含むキャンパッケージ１２と、円筒状の樹脂から構成されたハウジング１４と、ハウジング１４内に収容されたレンズ部材１６とを有する。
【００１７】
ハウジング１４は、エポキシ等の樹脂をモールド成型することによって構成され、図１（ｂ）に示すように、第１の端部１４ａと、当該第１の端部１４ａと対向する第２の端部１４ｂとを有する。第１の端部１４ａと第２の端部１４ｂとの間には、内部空間１４ｃが形成されている。第１の端部１４ａには、円形状の第１の開口１４ｄが形成され、第２の端部１４ｂには、第１の開口１４ｄよりも径の小さな第２の開口１４ｅが形成されている。内部空間１４ｃは、第１の開口１４ｄおよび第２の開口１４ｅにそれぞれ接続され、両者の境界に段差面１４ｆを有している。さらに第２の開口１４ｅ内には、内径を幾分小さくした係止部１４ｇが形成されている。
【００１８】
キャンパッケージ１２は、レーザ光を出射するＶＣＳＥＬ３０と、ＶＣＳＥＬ３０を搭載する円盤状のステム３２と、ステム３２上のＶＣＳＥＬ３０を封止するカップ状のキャップ３４と、ステム３２の底面側に取り付けられた導電性金属からなる複数のリード端子３６とを含んでいる。キャップ３４の上面中央には、円形の開口窓が形成され、開口窓には、平板ガラス３４ａが取り付けられている。リード端子３６は、図示しない貫通孔を介してステム内に挿入され、ＶＣＳＥＬ３０の電極と電気的に接続される。ステム３２は、ＶＣＳＥＬ３０を支持する支持部材として働くが、ステム３２のみならずＶＣＳＥＬを封止するキャップ３４もＶＣＳＥＬ３０の支持部材として含めることができる。
【００１９】
キャンパッケージ１２は、ＶＣＳＥＬ３０が第１の開口１４ｄ内に位置するように第１の端部１４ａに取り付けられている。例えば、ステム３２の周縁部分を接着剤等を用いてハウジング１４の第１の端部１４ａに固定することができる。このとき、ＶＣＳＥＬ３０の発光点は、第１の開口１４ｄのほぼ中心に一致することが好ましい。また、第２の端部１４ｂの第２の開口１４ｅ内には、光ファイバ２０を保持するための円筒状のフェルール１８が挿入される。フェルール１８は、その内部に形成された貫通孔内に光ファイバ２０のコア２０ａを保持する。フェルール１８の先端は、第２の開口１４ｅ内の係止部１４ｇに当接され、コア２０ａが第２の開口のほぼ中心に位置決めされている。
【００２０】
図２は、ＶＣＳＥＬの典型的な構成を示す断面図である。ＶＣＳＥＬ３０は、ｎ型のＧａＡｓ基板１００の裏面にｎ側電極１０２を形成し、さらに基板１００上に、ｎ型のＧａＡｓバッファ層１０４、Ａｌ組成の異なるｎ型のＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねた下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ型反射鏡）１０６、活性領域１０８、周縁に酸化領域を含むｐ型のＡｌＡｓからなる電流狭窄層１１０、Ａｌ組成の異なるｐ型のＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねた上部ＤＢＲ１１２、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層１１４を含む半導体層を積層している。積層された半導体層をエッチングすることにより円筒状のポスト（またはメサ）Ｐが形成されている。
【００２１】
ポストＰの頂部には、層間絶縁膜１１６のコンタクトホールを介してコンタクト層１１４に接続されるＡｕ／Ｔｉ等の導電性材料からなる環状のｐ側電極１１８が形成されている。ｐ側電極１１８の中央に形成された開口は、レーザ光の出射窓となる。ｎ側電極１０２とｐ側電極１１８間に、順方向バイアス電流を印加することで、例えば、８５０ｎｍの近傍のマルチモードのレーザ光が出射窓から基板と垂直方向に出射される。出射されたレーザ光は、キャップ３４の平板ガラス３４ａを介してレンズ部材１６へ入射される。なお、キャンパッケージ１２は、複数の発光スポットが形成されたマルチスポットタイプのＶＣＳＥＬを実装することもできる。
【００２２】
レンズ部材１６は、ハウジング１４を構成する樹脂と異なる樹脂をモールド成型することによって構成される。レンズ部材１６を構成する樹脂は、光透過性を有し、ハウジング１４の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有することが望ましく、さらに応力が印加されたときに屈折率が変化する光弾性特性を有している。
【００２３】
レンズ部材１６は、図３に示すように、ＶＣＳＥＬ３０からの光を入射する凸状の入射面４０と、入射面４０に接続された環状の平坦な面４２と、平坦な面４２からほぼ直角に延びる第１の接触面４４と、第１の接触面４４からほぼ直角に延びかつ平坦な面４２と対向する第２の接触面４６と、第２の接触面４６からほぼ直角に延びる第３の接触面４８と、第３の接触面に接続されかつ入射面４０と対向する凸状の出射面５０とを有する。
【００２４】
入射面４０および出射面５０の光軸は、ＶＣＳＥＬ３０の発光点およびコア２０ａの中心にそれぞれほぼ一致している。第１の接触面４４は、図１（ａ）に示すようにハウジング１４の円筒状の内壁１４ｈに接触し、好ましくは、エポキシ系接着剤またはその他の方法等により内壁に面接触する状態で固定されている。第２の接触面４６は、ハウジング１４の内部空間の段差面１４ｆに面接触し、第３の接触面４８は、第２の端部の第２の開口の内壁１４ｉに面接触する。好ましくは、常温（２５℃）において、第１、第２、第３の接触面４４、４６、４８とハウジング１４との間には、熱膨張係数の差による熱応力は生じていない。パッケージ内の温度または周囲温度が高くなると、レンズ部材とハウジングとがそれぞれの熱膨張係数で熱膨張するが、第１の接触面４４が内壁１４ｈに固定されているため、レンズ部材１６は、内壁１４ｈによって熱応力を受ける。ハウジング１４を構成する樹脂の熱膨張係数がレンズ部材１６を構成する樹脂の熱膨張係数よりも大きい場合には、レンズ部材は、半径方向に引っ張られるような熱応力を受ける。ここでは、第２および第３の接触面４６、４８は、段差面１４ｆおよび内壁１４ｉと自由な状態で接触（つまり、接着剤等によって固定されていない）しているため、ハウジングによって熱応力を受けない。但し、第２、第３の接触面４６、４８を内壁に接着剤等により固定してもよく、この場合には、第２、第３の接触面４６、４８も同様に熱応力を受けることになる。
【００２５】
次に、高温時における光半導体パッケージの動作を説明する。半導体光パッケージが、例えば１２０℃等の高温下で使用されるとき、上記したように、ハウジングとレンズ部材との熱膨張係数の差によりレンズ部材１６には熱応力が加えられる。図４（ｂ）は、レンズ部材１６が引っ張り方向に熱応力を受けたときの様子を示している。すなわち、レンズ部材１６の光軸Ｃを中心に半径方向にはほぼ均一な引っ張り力Ｐが作用する。
【００２６】
レンズ部材１６には、光弾性効果を有する物質が用いられるため、レンズ部材１６に熱応力が与えられると、レンズ部材１６の屈折率が大きくなる。レンズ部材１６の屈折率を大きくすることができれば、これは、レンズ部材１６の開口数を大きくすることに事実上等しい。
【００２７】
図５は、光弾性係数と屈折率変化との関係を示すグラフである。横軸は光弾性係数、縦軸は屈折率変化である。同図に示すように、光弾性係数が大きな物質であれば、光弾性効果によって屈折率の変化Δｎも大きくなる。光弾性係数が３０×１０−１２／Ｐａ以上になると、屈折率の変化Δｎが０．００３以上となり、この変化量は、レンズ特性の変化となって現れる。よって、レンズ部材１６の材料は、光弾性係数が３０×１０−１２／Ｐａ以上であることが望ましい。レンズ部材の開口数ＮＡは、以下の式により導き出すことができる。
【００２８】
【数１】
0005141288.tif 000002
【００２９】
図６は、本実施例のハウジングとレンズ部材を構成する樹脂の組合せを示している。図６に示すように、好ましい第１の具体例として、ハウジングの材料にエポキシ樹脂を用い、レンズ部材１６の材料にポリカーボネートを用いる。エポキシ樹脂の熱膨張係数は、３０×１０−５／℃であり、ポリカーボネートの熱膨張係数は、７×１０−５／℃である。さらに、ポリカーボネートは、光弾性特性を有し、光弾性係数は、１００×１０−１２／Ｐａであり、応力がゼロのときの屈折率ｎは、１．５９である。上記した図５のグラフを参照すると、ポリカーボネートは、光弾性によって屈折率変化Δｎが約０．０１１である。従って、レンズ部材１６に熱応力が与えられたとき、ポリカーボネートの屈折率ｎは、１．５９から１．６０に変化する。
【００３０】
また、好ましい第２の具体例として、ハウジングの材料にシリコーン樹脂を用い、レンズ部材１６の材料にポリカーボネートを用いることができる。シリコーン樹脂の熱膨張係数は、２０×１０−５／℃であり、第１の具体例のときと比較してレンズ部材１６に加えられる熱応力は幾分小さくなる。
【００３１】
図７は、図６に示す具体例１、具体例２および比較例の光学特性を示すグラフであり、横軸は温度、縦軸は開口数ＮＡの変化を示している。式（１）に従い開口数ＮＡを算出するときのレンズの直径Ｄ（入射面の径）を１．６０ｍｍ、レーザビーム径ｄを１．６６ｍｍとしている。図７のグラフから明らかなように、具体例１および具体例２では、パッケージ温度または周囲温度が上昇すると、これに比例して開口数の変化ΔＮＡが増加する。パッケージ温度が約１２０℃になると、具体例１では、ΔＮＡが、０．０１４、具体例２では、ΔＮＡが、０．００８に増加している。他方、比較例は、ハウジングおよびレンズ部材にそれぞれポリエーテルイミドを用いており、パッケージ温度にかかわらず、開口数ＮＡはほとんど変化しないことがわかる。
【００３２】
高温度下で光半導体パッケージを使用するとき、パッケージからの光出力の低下を抑えるため、ＶＣＳＥＬを常温時よりも大きな駆動電流で駆動する。この際、ＶＣＳＥＬからのレーザ光の広がり角は広がる。しかし、レンズ部材１６の屈折率は、光弾性効果により大きくなり、開口数ＮＡが大きくなるため、レンズ部材１６の入射面４０（図３を参照）の周縁部分に入射されたレーザ光は、光軸方向に向けてより大きく屈折され、さらに出射面５０により屈折され、光ファイバ２０のコア２０ａに効果的に入射される。これにより、従来と比較して光ファイバへの入射光量の損失が抑制され、ＶＣＳＥＬ３０と光ファイバ２０の光結合効率を改善することができ、高温環境下における光半導体パッケージの光出力の低下を抑制することができる。
【００３３】
第１の実施例では、キャップ３４によりＶＣＳＥＬ３０を封止したキャンパッケージ１２をハウジング１４に結合させたが、必ずしもキャップ３４は不要である。例えば、図４（ａ）に示すように、キャップ３４を取り除いたステムをハウジング１４の第１の端部１４ａに結合させてもよい。また、キャンパッケージ１２は、ＶＣＳＥＬ３０の出力状態をモニターするための受光素子３１を含むものであっても良い。
【００３４】
レンズ部材１６の形状は、図１に示す形状に限られず、適宜変更することができ、例えば図４（ａ）に示すように、全面が凸状の入射面と、入射面に対向する平坦な出射面とを有するような平凸レンズ１６ａを用いたり、あるいは、球レンズ、非球面レンズ等のレンズ形状を用いることができ、そのようなレンズの側面をハウジング１４の内壁に接合させることができる。また、レンズ部材は、図１に示したように必ずしも第２の開口１４ｅ内に挿入される必要はない。
【００３５】
さらに上記実施例では、レンズ部材１６の第１の接触面４４の全体をハウジングの内壁に面接触させるようにしたが、例えば、図４（ｃ）に示すように、レンズ部材１６の面内のＸ方向とＹ方向に複数の突出部５２を形成し、これらの突出部５２をハウジングの内壁に接合させるようにしてもよい。あるいは、図４（ｄ）に示すように、ハウジングの内壁に複数の突出部５４を形成し、これらの突出部５４をレンズ部材の第１の接触部４４に接合するようにしてもよい。突出部５２、５４は、レンズ部材の中心に回転対称の位置にあれば、レンズ部材にほぼ均等な熱応力を与えることができる。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図８は、本発明の第２の実施例に係る光半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。第２の実施例に係る光半導体パッケージ１０Ａは、キャンパッケージを結合する代わりに、樹脂パッケージ６０をハウジング１４の第１の端部に結合している。樹脂パッケージ６０は、１つのリード端子の先端に形成された台座上にダイアタッチ等を介してＶＣＳＥＬ３０と受光素子３１とを搭載し、ＶＣＳＥＬ３０および受光素子３１を光透過性の樹脂６２により封止している。樹脂６２は、ハウジング１４を構成する樹脂よりも小さな熱膨張係数を有し、かつ外力が加えられたときに光弾性特性により屈折率を変化させる。樹脂６２は、例えば、図６に示したような具体例１、２に示すポリカーボネートを用いることができる。
【００３７】
樹脂６２は、レーザ光を出射する凸状の出射面６４と、出射面６４に接続された外周面６６とを含み、外周面６６は、ハウジング１４の第１の端部の第１の開口内に接着剤等により接合されている。このため、光半導体パッケージを高温環境下で使用するとき、樹脂６２には外周方向に引っ張られるような熱応力が加えられ、樹脂６２の屈折率が大きくなり、その開口数ＮＡが大きくなる。これにより、ＶＣＳＥＬ３０のレーザ光の広がり角は大きくなるが、樹脂６２の屈折率が大きくなるため、出射面６４から出射されるレーザ光は、常温のときよりも大きく屈折され、その結果、光ファイバのコア２０ａに効率よく入射され、高温時の光出力の低下が抑制される。
【００３８】
図９は、第２の実施例に係る光半導体パッケージの温度変化と開口数の変化の関係を示すグラフである。第２の実施例においても、第１の実施例と同様に、温度が上昇するに従い樹脂６２の開口数ＮＡの変化が大きくなることがわかる。第２の実施例では、光半導体パッケージ内の温度が約１２０℃のとき、開口数ＮＡは、０．００８増加する。
【００３９】
以上のように本実施例によれば、ハウジングとレンズ部材を異なる材料とし、高温時にレンズ部材とレンズ部材を保持するハウジングの熱膨張係数の差に起因する応力をレンズ部材に与え、レンズ部材の屈折率を光弾性効果により上げることで高駆動電流下でもＶＣＳＥＬと光ファイバとの結合効率の低下を抑制することができる。従って、ＴＯＳＡ等のパッケージにおいても、高温時のサーマルロールオーバポイントが低下する減少を抑制することができ、その結果、高温時において良好な出力特性を得ることができる。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４１】
上記実施例では、レンズ部材が引っ張られる方向の熱応力を与えるようにしたが、これとは反対に、圧縮方向の熱応力によって屈折率が大きくなる光弾性効果を樹脂であれば、レンズ部材の樹脂の熱膨張係数がハウジングの樹脂の熱膨張係数よりも大きくなるような組合せとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る光半導体パッケージは、光情報処理や光高速データ通信等の各分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る光半導体パッケージの概略構成を示す断面図、図１（ｂ）はハウジングの断面図である。
【図２】ＶＣＳＥＬの典型的な構成を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）はレンズ部材の平面図、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４(ａ)は、第１の実施例の他の光半導体パッケージの構成を示す断面図、図４（ｂ）は、高温時のレンズ部材の熱応力を説明する図、図４（ｃ）、図４（ｄ）は、レンズ部材の他の接合状態を説明する図である。
【図５】光弾性係数と屈折率変化との関係を示すグラフである。
【図６】第１の実施例におけるハウジングとレンズ部材にそれぞれ用いられる材料の組合せを示す図である。
【図７】図６に示す材料の組合せの開口数の変化と温度変化との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施例に係る光半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
【図９】第２の実施例によるレンズ部材の開口数の変化と温度変化との関係を示すグラフである。
【図１０】従来の光半導体パッケージを示す概略側面断面図である。
【図１１】ＶＣＳＥＬ単体の光出力特性を示すグラフである。
【図１２】パッケージ後のＶＣＳＥＬの光出力特性を示すグラフである。
【００４４】
１０：光半導体パッケージ              １２：キャンパッケージ
１４：ハウジング                      １４ａ：第１の端部
１４ｂ：第２の端部                    １４ｃ：内部空間
１４ｄ：第１の開口                    １４ｅ：第２の開口
１４ｆ：段差面                        １４ｇ：係止部
１４ｈ：内壁                          １４ｉ：内壁
１６：レンズ部材                      １８：フェルール
２０：光ファイバ                      ２０ａ：コア
３０：ＶＣＳＥＬ                      ３２：ステム
３４：キャップ                        ３４ａ：平板ガラス
３６：リード端子                      ４０：入射面
４２：平坦な面                        ４４：第１の接触面
４６：第２の接触面                    ４８：第３の接触面
５０：出射面                          ５２、５４：突出部
６０：樹脂パッケージ                  ６２：樹脂
６４：出射面                          ６６：外周面
【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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