(57)【要約】【課題】温度補償回路や複雑な制御方法を用いなくても、低温域で良好な通信品質を得る光送信モジュールを提供すること。【解決手段】光送信モジュールは、半導体レーザ素子（３１）と、前記半導体レーザ素子が出力する光の強度に応じて電流を流す受光素子（３２）と、前記受光素子に直列に設けられる温度可変抵抗（３４）と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子が出力する光の強度に応じて電流を流す受光素子と、
前記受光素子に直列に設けられる温度可変抵抗と、
を含むことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
前記温度可変抵抗は温度が低くなるほど抵抗が高くなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
【請求項３】
前記温度可変抵抗はサーミスタである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光送信モジュール。
【請求項４】
前記受光素子はフォトダイオードである、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光送信モジュール。
【請求項５】
直列に接続される前記受光素子および前記温度可変抵抗からなる回路は、前記半導体レーザ素子の光出力を制御する回路に接続される、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザを用いた光送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光トランシーバに対し、広い温度帯域で動作させる要求が高まっている。特に温度コントローラ（ペルチェクーラ）を使用しない送信側光モジュールでは、従来は＋８０℃〜−５℃の温度範囲が要求されていたが、近年では例えば＋９０℃〜−２０℃での温度動作範囲を要求することが増えている。
【０００３】
高温域ではレーザダイオード（ＬＤ）の発光効率が低下することによるパワー不足や、緩和振動周波数（ｆｒ）の低下により、通信品質が低下し十分なマスクマージンが取得できなくなることが問題となる。しかし、これらの問題はレーザダイオードの特性改善や光トランシーバ・光送信モジュールの放熱構造の改善により解決しつつある。
【０００４】
一方、低温域ではレーザダイオードの発光効率が上昇し、低い動作電流でも所望のパワーが得られる。しかし、動作電流が低下すると、レーザダイオードに印加される実効電流も低下してしまう。その結果、緩和振動周波数の低下などにより通信品質が低下し、十分なマスクマージンを確保することが出来なくなってしまうという問題が生じる。
【０００５】
この問題を解決するために、温度補償回路を組み込む構造や、温度毎に制御方法を変える方法が提案されている。特許文献１にはペルチェ素子によって温度を制御する温度補償回路を含む光モジュールが開示されており、特許文献２には、温度によってレーザダイオードの制御方法を変化させる光送信器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４７４８２号公報
【特許文献２】特開平９−３１２４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
温度補償回路や温度によりレーザダイオードの制御方法を変化させるような構成を用いると、回路の複雑化を招き、例えば構造の大型化やコストアップが問題となる。
【０００８】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、前述のような温度補償回路や複雑な制御方法を用いなくても、低温域で良好な通信品質を得ることの出来る光送信モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下
の通りである。
【００１０】
（１）半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子が出力する光の強度に応じて電流を流す受光素子と、前記受光素子に直列に設けられる温度可変抵抗と、を含むことを特徴とする光送信モジュール。
【００１１】
（２）（１）において、前記温度可変抵抗は温度が低くなるほど抵抗が高くなることを特徴とする光送信モジュール。
【００１２】
（３）（１）または（２）において、前記温度可変抵抗はサーミスタであることを特徴とする光送信モジュール。
【００１３】
（４）（１）から（３）のいずれかにおいて、前記受光素子はフォトダイオードであることを特徴とする光送信モジュール。
【００１４】
（５）（１）から（４）のいずれかにおいて、直列に接続される前記受光素子および前記温度可変抵抗からなる回路は、前記半導体レーザ素子の光出力を制御する回路に接続される、ことを特徴とする光送信モジュール。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光送信モジュールにおいて、温度補償回路や複雑な制御方法を用いなくても、低温域で良好な通信品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態にかかる光送信モジュールの構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる光送信モジュールの等価回路を示す回路図である。
【図３】温度可変抵抗の温度と抵抗値との関係の例を示す図である。
【図４】温度とモニタフォトダイオードに印加される電圧との関係の例を示す図である。
【図５】光強度が一定の場合におけるモニタフォトダイオードに印加される電圧とその出力電流との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施形態にかかる光送信モジュールにおけるレーザダイオードの動作電流と、従来の光送信モジュールにおけるレーザダイオードの動作電流との温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。出現する構成要素のうち同一機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、光トランシーバ内で使用される送信側光モジュール（ＴＯＳＡ：Transmitter Optical SubAssembly）について説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施形態にかかる光送信モジュール１の構成の一例を示す図である。本図は光送信モジュール１を側面から見た図である。光送信モジュール１は、ステム１０と、集光レンズ５１およびキャップ５２と、筐体部６１と、レセプタクル６２とを有する。ステム１０と筐体部６１とにより囲まれた部分には光送信用素子及び回路が設けられており、また、レセプタクル６２により光伝送路に接続される。
【００１９】
ステム１０は円盤状の台座とその台座の上に設けられ円柱を半分に割った形のLD固定部とからなる。ＬＤ固定部にはレーザダイオード３１（半導体レーザ素子）が設けられる。またステム１０の台座上には絶縁体３３と温度可変抵抗３４とが設けられ、また絶縁体３３の上にはモニタフォトダイオード３２が設けられている。モニタフォトダイオード３２はレーザダイオード３１が出力する出射光強度を計測する。リードピン２２から２５は、ステム１０を貫通するように設けられている。リードピン２２とリードピン２３とはそれぞれワイヤ４１およびワイヤ４２とによってレーザダイオード３１に接続されている。絶縁体３３の上面は金メッキされており、リードピン２４とワイヤ４３によって接続されている。また温度可変抵抗３４の上面と、モニタフォトダイオードの上面とはワイヤ４４によって接続され、温度可変抵抗３４の下面はステム１０の台座に接している。リードピン２１はステム１０の台座のLD固定部と反対側の面から延びるように設けられており、ステム１０はリードピン２１を介してGND配線に接続される。なお、リードピン２５はオープンの端子である。
【００２０】
レーザダイオード３１が台座とは反対の側に出力する光は、集光レンズ５１に入力される。集光レンズ５１はキャップ５２に支持され、集光レンズ５１によりレーザダイオード３１から出力された光（光信号）がファイバ６３に集光される。こうすることにより、レセプタクル６２を介して接続された外部の伝送路に光信号を送信することができる。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態にかかる光送信モジュール１の等価回路を示す回路図である。レーザダイオード３１は、リードピン２２，２３から供給される電気信号によりレーザ光を出力し、出力されたレーザ光の一部はモニタフォトダイオード３２に入力される。また、モニタフォトダイオード３２と温度可変抵抗３４とは、リードピン２１やリードピン２４からみて、直列に接続されている。
【００２２】
温度可変抵抗３４は、本実施形態の例ではサーミスタであり、このサーミスタは負の温度係数を持つ。つまり、このサーミスタは温度が低くなるほど抵抗が高くなる特性をもつ。図３は、温度可変抵抗３４の温度と抵抗値Ｒｔｈとの関係の例を示す図である。また、モニタフォトダイオード３２と温度可変抵抗３４とからなる回路の両端には、＋５Vの電圧が印加されており、温度可変抵抗３４の抵抗によってモニタフォトダイオード３２の両端に印加される電圧Ｖｐｄが変化する。図４は、温度とモニタフォトダイオード３２の両端に印加される電圧Ｖｐｄとの関係の例を示す図である。以下の表に、２５℃、−５℃、−２０℃における温度可変抵抗３４の抵抗値Ｒｔｈと、モニタフォトダイオード３２に印加される電圧Ｖｐｄとの関係を示す。温度が低下すると、挿入された温度可変抵抗３４の抵抗値Ｒｔｈが増加し、その抵抗値Ｒｔｈの増加に応じてモニタフォトダイオード３２に印加される電圧Ｖｐｄが低下する。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
モニタフォトダイオード３２は、同じ強度の光を受光しても、印加される電圧Ｖｐｄによって出力するモニタ電流Ｉｐｄが変化する特性をもつ受光素子である。図５は、光強度が一定の場合におけるモニタフォトダイオード３２に印加される電圧Ｖｐｄと、モニタフォトダイオード３２の出力電流であるモニタ電流Ｉｐｄとの関係を示す図である。印加される電圧がある上限（この例では４Ｖ）を超えるとモニタ電流Ｉｐｄが一定になるが、それ以下では電圧Ｖｐｄとモニタ電流Ｉｐｄとの間に比例関係がある。
【００２５】
リードピン２４およびリードピン２１（ＧＮＤ配線）はＡＰＣ（Automatic Power Control）制御を行う回路に接続されている。ＡＰＣ制御においては、光トランシーバは、リードピン２４およびＧＮＤ配線から得られるモニタ電流Ｉｐｄに基づいて、このモニタ電流Ｉｐｄが予め定められた値になるようにレーザダイオード３１に供給する電流や電圧を制御し、レーザダイオード３１の光出力を制御する。
【００２６】
上述のように温度可変抵抗３４により温度が低くなるほどモニタフォトダイオード３２の両端にかかる電圧が低くなり、モニタ電流Ｉｐｄも低くなる。すると、ＡＰＣ制御を行う回路は、モニタ電流Ｉｐｄをある値にするように制御するため、レーザダイオード３１に電流をより多く流し、出射光強度を増加させる。すると、低温時においてレーザダイオード３１に十分な実効電流を流すことが可能となる。
【００２７】
図６は、本発明の実施形態にかかる光送信モジュール１におけるレーザダイオード３１の動作電流Ｉｌｄと、従来の光送信モジュールにおけるレーザダイオードの動作電流Ｉｌｄｐとの温度変化を示す図である。本発明の実施形態にかかる光送信モジュール１は、従来の光送信モジュールに比べて、低温になればなるほどレーザダイオード３１に流す動作電流Ｉｌｄと動作電流Ｉｌｄｐとの差が多くなる。この例では、本実施形態にかかる光送信モジュール１の方が−２０℃の時で約４０％多く実効電流を確保することが出来る。
【００２８】
この実効電流の違いにより、通信品質が改善し、マスクマージンが向上する。以下の表に、温度可変抵抗３４がある場合と無い場合とにおけるマスクマージンの値の例を示す。ここで、マスクマージンは１０．７ＧＢｉｔ／ｓにおけるＳＯＮＥＴマスクである。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
−５℃、−２０℃いずれの温度でも温度可変抵抗無しの場合と比較して良好なマスクマージンを得ることができる。
【００３１】
ここで、温度可変抵抗３４としてサーミスタを使用することにより、従来のＣＡＮパッケージ内に全ての回路を構成することが可能になり、光送信モジュールを大型化すること無く、低温での通信品質を向上させることができる。また、サーミスタをモニタフォトダイオード３２と直列に接続するという、複雑な温度補償回路に比べればはるかに簡易な構成で低温での通信品質を向上させることができる。これにより、光送信モジュールを大型化・コストアップすることなく、低温時におけるマスクマージンを向上させることができる。
【００３２】
また、ＡＰＣ制御は常温での光強度を基準にした制御でよい。このようなＡＰＣ制御でも、温度変化がモニタフォトダイオードのモニタ電流Ｉｐｄに反映されるため、例えば低温になると光強度を常温時と等価にしようと制御し、出射光強度を増加させる。常温での光強度を基準にしたＡＰＣ制御は温度コントローラを用いない光トランシーバの光送信モジュールでも以前から行われているものであり、このような光トランシーバの光送信モジュールを上述のものに入替えるだけで低温での通信品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  光送信モジュール、１０  ステム、２１，２２，２３，２４，２５  リードピン、３１  レーザダイオード、３２  モニタフォトダイオード、３３  絶縁体、３４  温度可変抵抗、４１，４２，４３，４４  ワイヤ、５１  集光レンズ、５２  キャップ、６１  筐体部、６２  レセプタクル、６３  ファイバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2012134356.tif 000008
【図５】
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【図６】
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