(57)【要約】【課題】バースト状にパケット信号が送出される伝送方式の光送信器への適用も可能な、高周波特性に優れた半導体レーザモジュール及びこれを備えた半導体レーザモジュール装置を提供する。【解決手段】データ信号入力用のリードピン（正相データ信号入力用リードピン１５、負相データ信号入力用リードピン１６）とは別に、バイアス入力用リードピンとして正相バイアス入力用リードピン１７及び負相バイアス入力用リードピン１８、または、正相バイアス入力用リードピン１７と負相バイアス入力用リードピン１８の何れか一方を半導体レーザモジュール１に備える。また、各リードピン１５〜１８とレーザダイオード１０はインピーダンス制御をした伝送線路６〜９によって接続することが望ましい。【選択図】図１
2009026835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムベースとステムブロックからなるステムと、該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、該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、を備えた半導体レーザモジュールにおいて、
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データ信号電流を供給する正相データ信号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負相データ信号電流を供給する負相データ信号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正相バイアス電流を供給する正相バイアス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負相バイアス電流を供給する負相バイアス入力用リードピンの何れか一方または両方のバイアス入力用リードピンとを備えており、
前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンを有する場合には、前記正相データ信号入力用リードピン及び前記正相バイアス入力用リードピンが、前記レーザダイオードの陽極又は陰極の何れか一方の電極に接続され、且つ、前記負相データ信号入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンが、前記レーザダイオードの他方の電極に接続されていること、
または、前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、前記正相データ信号入力用リードピン及び前記正相バイアス入力用リードピンが、前記レーザダイオードの陽極又は陰極の何れか一方の電極に接続され、且つ、前記負相データ信号入力用リードピンが、前記レーザダイオードの他方の電極に接続されていること、
または、前記バイアス入力用リードピンとして前記負相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、前記正相データ信号入力用リードピンが、前記レーザダイオードの陽極又は陰極の何れか一方の電極に接続され、且つ、前記負相データ信号入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンが、前記レーザダイオードの他方の電極に接続されていること、
を特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザモジュールにおいて、
前記サブマウント部材に形成され、前記正相データ信号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、前記負相データ信号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伝送線路とを備えており、
且つ、前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンを有する場合、及び、前記バイアス入力用リードピンとして前記負相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、前記サブマウント部材に形成され、前記負相バイアス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３伝送線路を備え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】
請求項２に記載の半導体レーザモジュールにおいて、
前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンを有する場合、及び、前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、前記サブマウント部材に形成され、前記正相バイアス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４伝送線路を備え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４】
請求項２又は３に記載の半導体レーザモジュールにおいて、
前記第１伝送線路における前記正相データ信号入力用リードピンとの接続部から前記レーザダイオードとの接続部の間、及び、前記第２伝送線路における前記負相データ信号入力用リードピンとの接続部から前記レーザダイオードとの接続部の間にそれぞれ、抵抗素子が備えら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５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体レーザモジュールにおいて、
前記レーザダイオードよりも前記ステムベース側にフォトダイオードが配置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６】
請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体レーザモジュールにおいて、
前記レーザダイオードの近傍にサーミスタが配置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７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体レーザモジュールにおいて、
前記レーザダイオードが、ルテニウムをドーピングした半絶縁性埋め込み層を有する埋め込み型半導体レーザダイオードであることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体レーザモジュールと、
該半導体レーザモジュールに、前記正相データ信号入力用リードピンと前記負相データ信号入力用リードピンと前記バイアス入力用リードピンとを介して、接続された駆動回路と、
を有することを特徴とする半導体レーザモジュール装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体レーザモジュール装置において、
前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンを有する場合、及び、前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、電源端子がインダクタを介して前記正相バイアス入力用リードピンに接続されていること、
または、前記バイアス入力用リードピンとして前記負相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、電源端子がインダクタを介して前記正相データ信号入力用リードピンに接続されていること、
を特徴とする半導体レーザモジュール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザモジュール及びこれを備えた半導体レーザモジュール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体レーザモジュールとしては、例えば、下記の特許文献１に開示されたものがある。この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をボンディングワイヤで接続していた。しかし、この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を接続するボンディングワイヤが長いことから、寄生インダクタンスが大きくなり、良好な高周波特性が得られないという問題があった。
【０００３】
そこで、良好な高周波特性を有する半導体レーザモジュールとして、ボンディングワイヤを短くするモジュール構造と、以下の回路構成（図５）が考えられる。
【０００４】
【特許文献１】特許３３７９４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の高速半導体レーザモジュールは専ら、信号の伝送方式として、連続的に信号が送出される方式の光送信器への適用が想定されていた構成になっている。
【０００６】
一方、バースト状にパケット信号が送出される伝送方式、例えばＰＯＮ（Passive Optical Network)型光伝送システムの加入者用装置ＯＮＵ（Optical Network Unit）の光送信器では、送信のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるために、レーザダイオードのバイアス電流をＯＮ／ＯＦＦさせる構成が採用されることが多い。
【０００７】
そこで、連続信号方式を想定した従来の半導体レーザモジュールをバーストモード伝送方式対応の駆動回路に接続した場合の回路構成は、例えば図５のようになる。図５において、５１は半導体レーザモジュール、３１は駆動回路、６０はレーザダイオード、８９はレーザダイオード６０の電源端子、３６，３７，３８はそれぞれ、駆動回路３１の差動データ信号出力端子、負相バイアス出力端子である。また、３２，３３は差動データ信号入力端子、３４，３５はバースト制御信号入力端子、５２，５３，５４，５６，５７は伝送線路、６１はボンディングワイヤ、６５，６６はリードピン、７１，７２は抵抗素子、９０はインダクタである。
【０００８】
ここで、半導体レーザモジュール５１のレーザダイオード６０が図５のように直接変調型の場合、光送信器の送信ＯＦＦ時におけるレーザダイオード６０の発光を０に抑えるため、負相バイアス出力端子３８から供給されるレーザダイオード６０のバイアス電流のＯＮ／ＯＦＦに同期して、差動データ信号出力端子３６，３７からのデータ信号の供給もＯＮ／ＯＦＦする必要がある。このため、駆動回路３１とレーザダイオード６０との結合方式は、容量結合型ではなく直接結合型を採用する必要がある。
【０００９】
このような回路構成は、駆動回路３１の差動データ信号出力端子３６，３７の出力インピーダンスが十分高い場合、例えば差動１００Ω（片相あたり５０Ω）ならば問題はない。しかし、伝送速度が高速になると、例えば伝送速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の場合には、駆動回路３１の差動データ信号出力端子３６，３７の出力インピーダンスと、半導体レーザモジュール６０の入力インピーダンスの不整合による信号反射の影響が大きくなる。従って、このインピーダンス不整合による特性劣化を避けるために、駆動回路３１の差動データ信号出力端子３６，３７の出力インピーダンスを小さくさせる傾向にある。
【００１０】
また、一般的にトランジスタの動作速度と耐圧はトレードオフの関係にある。このため、動作速度が高速になると、駆動回路３１の出力増幅回路のトランジスタのコレクタ・エミッタ間に掛かる電位差を小さくするために、駆動回路３１の差動データ信号出力端子３６，３７の出力インピーダンスを小さくする必要がある。
【００１１】
しかし一方で、駆動回路３１の差動データ信号出力端子３６，３７の出力インピーダンスが小さくなると、負相バイアス出力端子３８からレーザダイオード６０の電源端子８９までのインピーダンスに比して、負相バイアス出力端子３８から負相データ信号出力端子３７までのインピーダンスの方が小さくなり、レーザダイオード６０に必要なバイアス電流が流れない、すなわち十分な発光強度が得られないと共に、電流対発光強度特性の閾値付近の非線形性により波形が劣化するという問題点が発生する。
【００１２】
このように、従来の高速半導体レーザモジュールは、バースト状にパケット信号が送出される伝送方式の光送信器への適用が困難であるという問題点があった。
【００１３】
従って、本発明は上記の問題点に鑑み、バースト状にパケット信号が送出される伝送方式の光送信器への適用も可能な、高周波特性に優れた半導体レーザモジュール及びこれを備えた半導体レーザモジュール装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する第１発明の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、該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、該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、を備えた半導体レーザモジュールにおいて、
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データ信号電流を供給する正相データ信号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負相データ信号電流を供給する負相データ信号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正相バイアス電流を供給する正相バイアス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負相バイアス電流を供給する負相バイアス入力用リードピンの何れか一方または両方のバイアス入力用リードピンとを備えており、
前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンを有する場合には、前記正相データ信号入力用リードピン及び前記正相バイアス入力用リードピンが、前記レーザダイオードの陽極又は陰極の何れか一方の電極に接続され、且つ、前記負相データ信号入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンが、前記レーザダイオードの他方の電極に接続されていること、
または、前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、前記正相データ信号入力用リードピン及び前記正相バイアス入力用リードピンが、前記レーザダイオードの陽極又は陰極の何れか一方の電極に接続され、且つ、前記負相データ信号入力用リードピンが、前記レーザダイオードの他方の電極に接続されていること、
または、前記バイアス入力用リードピンとして前記負相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、前記正相データ信号入力用リードピンが、前記レーザダイオードの陽極又は陰極の何れか一方の電極に接続され、且つ、前記負相データ信号入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンが、前記レーザダイオードの他方の電極に接続されていること、
を特徴とする。
【００１５】
また、第２発明の半導体レーザモジュールは、第１発明の半導体レーザモジュールにおいて、
前記サブマウント部材に形成され、前記正相データ信号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、前記負相データ信号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伝送線路とを備えており、
且つ、前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンを有する場合、及び、前記バイアス入力用リードピンとして前記負相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、前記サブマウント部材に形成され、前記負相バイアス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３伝送線路を備えていることを特徴とする。
【００１６】
また、第３発明の半導体レーザモジュールは、第２発明の半導体レーザモジュールにおいて、
前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンを有する場合、及び、前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、前記サブマウント部材に形成され、前記正相バイアス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４伝送線路を備えていることを特徴とする。
【００１７】
また、第４発明の半導体レーザモジュールは、第２又は第３発明の半導体レーザモジュールにおいて、
前記第１伝送線路における前記正相データ信号入力用リードピンとの接続部から前記レーザダイオードとの接続部の間、及び、前記第２伝送線路における前記負相データ信号入力用リードピンとの接続部から前記レーザダイオードとの接続部の間にそれぞれ、抵抗素子が備えられていることを特徴とする。
【００１８】
また、第５発明の半導体レーザモジュールは、第１〜第４発明の何れかの半導体レーザモジュールにおいて、
前記レーザダイオードよりも前記ステムベース側にフォトダイオードが配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、第６発明の半導体レーザモジュールは、第１〜第４発明の何れかの半導体レーザモジュールにおいて、
前記レーザダイオードの近傍にサーミスタが配置されていることを特徴とする。
【００２０】
また、第７発明の半導体レーザモジュールは、第１〜第６発明の何れかの半導体レーザモジュールにおいて、
前記レーザダイオードが、ルテニウムをドーピングした半絶縁性埋め込み層を有する埋め込み型半導体レーザダイオードであることを特徴とする。
【００２１】
また、第８発明の半導体レーザモジュール装置は、第１〜第７発明の何れかの半導体レーザモジュールと、
該半導体レーザモジュールに、前記正相データ信号入力用リードピンと前記負相データ信号入力用リードピンと前記バイアス入力用リードピンとを介して、接続された駆動回路と、
を有することを特徴とする。
【００２２】
また、第９発明の半導体レーザモジュール装置は、第８発明の半導体レーザモジュール装置において、
前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピン及び前記負相バイアス入力用リードピンを有する場合、及び、前記バイアス入力用リードピンとして前記正相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、電源端子がインダクタを介して前記正相バイアス入力用リードピンに接続されていること、
または、前記バイアス入力用リードピンとして前記負相バイアス入力用リードピンのみを有する場合には、電源端子がインダクタを介して前記正相データ信号入力用リードピンに接続されていること、
を特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の半導体レーザモジュール及びこれを備えた半導体レーザモジュール装置によれば、データ信号入力用のリードピン（正相データ信号入力用リードピン、負相データ信号入力用リードピン）とは別に、バイアス入力用リードピンとして正相バイアス入力用リードピン及び負相バイアス入力用リードピン、または、正相バイアス入力用リードピンと負相バイアス入力用リードピンの何れか一方を備えたことにより、バースト状にパケット信号が送出される伝送方式の光送信器への適用も可能な、高周波特性に優れた光半導体レーザモジュール及びこれを備えた半導体レーザモジュール装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
本発明の実施の形態例に係る半導体レーザモジュールの断面図を図１に示す。図１に示すように、本実施の形態例に係る半導体レーザモジュール１は、例えば鉄からなる金属製のステムベース３と、やはり例えばタングステンからなる金属製のステムブロック４（別称ヒートシンク）とからなる、ステム２を備えている。ステムベース３とステムブロック４とは、一体成型されていても良いし、別々に作製された後、ステムベース３上にステムブロック４を取り付けても良い。
【００２６】
ステムブロック４の側面には、電気絶縁性が高く熱伝導率が高いセラミック、例えば窒化アルミニウムからなる薄膜基板のサブマウント基板５が取り付けられており、サブマウント基板５の表面には、第１伝送線路６、第２伝送線路７、第３伝送線路８、第４伝送線路９、が形成されている。これらの伝送線路６，７，８，９には、良好な高周波伝送特性を有する伝送線路として、例えば基板厚と金薄膜でできた線路の幅との比によってインピーダンス制御された、マイクロストリップ線路やコプレーナ線路を適用することが望ましい。
【００２７】
伝送線路６，７，８，９の一端は、ステムベース３に形成された貫通孔１９を貫通しガラス封止１４によってステム２と電気的に絶縁の状態で取り付けられたリードピン１５，１６，１７，１８の上端部にそれぞれ接続されている。第１伝送線路６と第４伝送線路９のもう一端は、サブマウント基板５の上部において接続されており（接続部２５）、この線路上に光半導体素子であるレーザダイオード１０が取り付けられている。詳述すると、第１伝送線路６と第４伝送線路９の接続部２５は第２伝送線路７側に延長されており（延長部２５ａ）、この延長部２５ａにレーザダイオード１０の一方の電極が接続されている。即ち、接続部２５では、第１伝送線路６と第４伝送線路９とレーザダイオード１０とが接続されている。本実施形態においては、例えばレーザダイオード１０の裏面電極が陽極、表面電極が陰極とすると、第１伝送線路６及び第４伝送線路９はレーザダイオード１０の陽極に接続されている。
【００２８】
また、第２伝送線路７及び第３伝送線路８のもう一端も、サブマウント基板５の上部において接続されており（接続部２８）、且つ、ボンディングワイヤ１１を介してレーザダイオード１０の表面に形成された陰極に接続されている。即ち、接続部２８では、第２伝送線路７と第３伝送線路８とレーザダイオード１０とが接続されている。
【００２９】
第１伝送線路６における正相データ信号入力用リードピン１５との接続部２６から第４伝送線路９（レーザダイオード１０）との接続部２５の間には、例えば薄膜抵抗からなる第１抵抗素子２１が設けられている。また、第２伝送線路７における負相データ信号入力用リードピン１６との接続部２７から第３伝送線路８（レーザダイオード１０）との接続２８の間には、例えば薄膜抵抗からなる第２抵抗素子２２が設けられている。抵抗素子２１，２２としては、薄膜抵抗のほか、角型チップ抵抗器などを取り付けることでも実施可能である。これらの抵抗素子２１及び２２は、伝送線路６及び７の特性インピーダンスとレーザダイオード１０の陽極及び陰極の入力インピーダンスとのインピーダンス不整合によって生じる反射波に対する、ダンピング抵抗として作用する効果を有している。
【００３０】
サブマウント基板５の下方におけるステムベース３の上面には、フォトダイオード用サブマウント基板１２が備えられており、このサブマウント基板１２の上面には、例えば面受光型のフォトダイオード１３が取り付けられている。フォトダイオード１３の受光面はレーザダイオード１０の方向を向いており、レーザダイオード１０の後側反射面から出射される光強度をモニタする役割を有している。フォトダイオード１３の陰極もしくは陽極から出力されるモニタ電流は、図示しないボンディングワイヤによって接続された図示しないリードピンを介して、半導体レーザモジュール１から出力される。
【００３１】
ステムベース３の上面には、キャップ２３が被せられ、このキャップ２３の上部中央にはレーザダイオード１０の出射光を集光するレンズ２４が備えられており、かくして半導体レーザモジュール１は、いわゆるＴＯ−ＣＡＮ型ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）の構成となっている。なお、図１中の２０はステムベース３に接続されて電気的に導通したアース用リードピンであり、このアース用リードピン２０を介してステムベース３及びキャップ２３がアースされることにより、静電気によって半導体レーザモジュール１が壊れるのを防止する。
【００３２】
本実施形態に係る半導体レーザモジュール１を、バーストモード伝送方式対応の駆動回路３１（ＩＣ）に接続した等価回路図を図２に示す。即ち、図２は半導体レーザモジュール１と、この半導体レーザモジュール装置１に接続された駆動回路３１とを有してなる光送信器などの半導体レーザモジュール装置の等価回路図である。
【００３３】
図２において、３２，３３は駆動回路３１の差動データ信号入力端子、３４，３５は光送信のＯＮ／ＯＦＦに対応した差動 Enable/Disable 信号を入力するバースト制御信号入力端子、３６，３７は差動データ信号出力端子、３８は負相バイアス出力端子である。正相データ信号出力端子３６は伝送線路４１を介して正相データ信号入力用リードピン１５に接続され、負相データ信号出力端子３７は伝送線路４２を介して負相データ信号入力用リードピン１６に接続され、負相バイアス出力端子３８は伝送線路４３を介して負相バイアス入力用リードピン１８に接続されている。また、図２において、３９は半導体レーザモジュール１の電源端子である。バースト制御信号入力端子３４，３５に入力される Enable/Disable 信号に同期して、差動データ信号出力端子３６，３７及び負相バイアス出力端子３８から出力される差動データ信号及びバイアス電流がＯＮ／ＯＦＦされる。
【００３４】
駆動回路３１の差動データ出力端子３６，３７から供給された差動データ信号は、正相データ信号入力用リードピン１５及び負相データ信号入力用リードピン１６を介して半導体レーザモジュール１に入力され、第１伝送線路６及び第２伝送線路７を伝送してレーザダイオード１０に供給される。
【００３５】
一方、電源端子３９から供給された電流は、正相バイアス入力用リードピン１７を介して半導体レーザモジュール１に入力され、第４伝送線路９を伝送してレーザダイオード１０の陽極に供給される。レーザダイオード１０の陰極から出た電流は第３伝送線路８を伝送し、負相バイアス入力用リードピン１８を介して半導体レーザモジュール１から出力され、駆動回路３１の負相バイアス出力端子３８に流れ込む。
【００３６】
伝送方式の仕様に依っては、光送信のＯＮ／ＯＦＦ切り替えに対して高速応答性が要求される場合がある。この場合、差動データ信号出力端子３６，３７及び負相バイアス出力端子３８から出力される差動データ信号及びバイアス電流のＯＮ／ＯＦＦが高速応答する必要があるため、負相バイアス入力用リードピン１８及び第３伝送線路８を流れる電流は、時として高周波電流となりうる。従って、第１伝送線路６及び第２伝送線路７だけでなく、第３伝送線路８に対しても良好な高周波伝送特性が要求される。
【００３７】
本実施の形態例に係る半導体レーザモジュール１を、バーストモード伝送方式対応の駆動回路３１に接続した場合の動作速度１０．５Ｇｂｉｔ／ｓにおけるシミュレーション結果を図３に示す。
【００３８】
図３（ａ）は本実施の形態例に係る半導体レーザモジュール１を駆動回路３１に接続した場合においてレーザダイオード１０を流れる電流波形、図３（ｂ）は図５に示された従来の半導体レーザモジュール５１を駆動回路３１に接続した場合においてレーザダイオード６０を流れる電流波形である。従来の半導体レーザモジュール５１を接続した場合には、図３（ｂ）に示す通り、動作速度１０．５Ｇｂｉｔ／ｓにおいてアイパタンの０レベルの電流値がほぼ０に近く、レーザダイオード６０に必要なバイアス電流が流れないため、十分な平均光送信パワーが得られない。また、条件によってはレーザダイオード電流対発光強度特性の閾値付近の非線形性により波形が劣化するという問題点も発生する。これに対して本実施の形態例に係る半導体レーザモジュール１を接続した場合においては、図３（ａ）に示す通り、アイパタンの０レベルの電流値が約４０ｍＡあり、レーザダイオード１０に十分なバイアス電流が供給されるため、良好な平均光送信パワーが得られる結果となる。
【００３９】
本実施の形態例においては、一般的にはＴＯＳＡの入力インピーダンスが差動２５Ω以下の物が多いので、駆動回路３１の差動データ出力信号のインピーダンスが低い場合（０Ωより大きく差動２５Ω以下）を想定して得られた結果を示した。
このように本実施例においては、（バースト状にパケット信号が送信される伝送方式の光送信器構成のように）駆動回路とレーザダイオードとの結合方式が直接結合型で、駆動回路のデータ信号出力インピーダンスが低く、伝送速度が高速の場合にも、正相バイアス入力用リードピン１７と負相バイアス入力用リードピン１８を設けることによりレーザダイオード１０に電源から電流を供給する系統を差動データ信号が供給される系統とは別に設けたので、レーザダイオード１０のバイアス電流が、差動データ出力端子（３６，３７）間のインピーダンスに影響されることなく、良好な伝送特性を得ることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態例においては、図２において、電源端子３９から供給された電流が半導体レーザモジュール１に入力されてからレーザダイオード１０の陽極に到達するまでの電流経路として、インピーダンス制御された第４伝送線路９を用いている。一方、本実施の形態例では、レーザダイオード１０の駆動方式は差動駆動のため、電源端子３９からレーザダイオード１０の陽極までの間にインダクタ４０が挿入されていることが望ましい。図３（ｃ）に示すようにインダクタ４０が無い場合、動作はするが、特性は劣化してしまう。即ち、駆動回路３１の差動データ信号出力端子３６，３７から出力されて差動データ信号入力端子１５，１６から半導体レーザモジュール１に入力される差動データ信号（正相データ及び負相データ信号）の電流が、電源端子３９側へ流れてしまうのを防止するために、電源端子側３９側にインダクタ４０を設ける必要がある。このため、必ずしも第４伝送線路９はインピーダンス制御されていなくても構わず、例えば正相バイアス入力用リードピン１７とレーザダイオード１０との接続手段として第４伝送線路９の代わりにボンディングワイヤを用いても同様の効果が得られる。よって半導体レーザモジュール１は、構成によっては、第４伝送線路９を具備しない実施形態も考えられる。
【００４１】
また、これと同様の理由から、即ち、前記差動データ信号の電流が電源端子３９側に流れてしまうのを防止するために電源端子側３９側にインダクタ４０を設ける必要があることから、構成によっては、バイアス入力用リードピンとして、正相バイアス入力用リードピン１７と負相バイアス入力用リードピン１８の両方を設けるのではなく、正相バイアス入力用リードピンは省略して、負相バイアス入力用リードピン１８のみを半導体レーザモジュール１に設けた実施形態も考えられる。この場合の等価回路例を図４に示す。図４では、図２と比較すると、バイアス入力用リードピンとして、正相バイアス入力用リードピン１７は無く（これに伴って第４伝送線路９も無い）、負相バイアス入力用リードピン１８のみが設けられている。電源端子３９はインダクタ４０を介して正相データ信号入力用リードピン１５に接続されている。図４のその他の構成については図２と同様である。
【００４２】
更に、構成によっては、上記とは逆に、バイアス入力用リードピンとして、負相バイアス入力用リードピン１８は省略し、正相バイアス入力用リードピン１７のみを半導体レーザモジュール１に設けた実施形態も考えられる。
【００４３】
また、本実施の形態例の如く正相データ信号入力用リードピン１５、負相データ信号入力用リードピン１６及び負相バイアス入力用リードピン１８と、レーザダイオード１０との接続手段は、インピーダンス制御された第１伝送線路６、第２伝送線路７及び第３伝送線路８が望ましいが、必ずしもこれに限定するものではなく、構成によっては、これらの伝送線路６，７，８に代えて、例えばボンディングワイヤを前記接続手段として用いた実施形態も考えられる。
【００４４】
また、本実施の形態例においては、抵抗素子２１及び２２は、レーザダイオード１０の陽極及び陰極の入力インピーダンスと、駆動回路３１の差動データ信号出力端子３６及び３７の出力インピーダンスとのインピーダンス不整合に対するダンピング抵抗として作用する。一方この目的のためには抵抗素子２１，２２が、必ずしも半導体レーザモジュール１の内部に位置する必要は無く、例えば差動データ信号出力端子３６及び３７とリードピン１５及び１６との間に位置する構成も考えられる。よって、半導体レーザモジュール１は、構成によっては、抵抗素子２１，２２を具備しない実施形態も考えられる。
【００４５】
また、本実施の形態例においては、レーザダイオード１０の発光強度をモニタする手段としてフォトダイオード１３が備えられているが、モニタの目的が発光強度を一定にする、いわゆるＡＰＣ（Auto Power Control）機能を実現するために設けられている場合、必ずしもフォトダイオード１３を用いなくても良い。例えば、レーザダイオード１０の発光強度の温度依存特性が既知であれば、フォトダイオード１３の代わりにレーザダイオード１０の温度を測定するサーミスタをレーザダイオード１０の近傍に備え付ける構成によって、サーミスタによって得られる半導体レーザモジュール１（レーザダイオード１０）の温度モニタ情報とレーザダイオード１０の発光強度の温度依存性とを併せることにより、ＡＰＣ機能は実現可能である。よって、半導体レーザモジュール１は、構成によっては、フォトダイオード１３の代わりにサーミスタをレーザダイオード１０近傍に具備する実施形態も考えられる。
【００４６】
更には、半導体レーザモジュール１（レーザダイオード１０）の温度モニタ情報を入手するためには、サーミスタは必ずしも半導体レーザモジュール１の内部に位置する必要は無く、例えば半導体レーザモジュール１の外部周囲に備えつけられる構成も考えられる。よって、半導体レーザモジュール１は、構成によっては、フォトダイオード１３もサーミスタも具備しない実施形態も考えられる。
【００４７】
また、本実施の形態例においては、レーザダイオード１０として、ルテニウムをドーピングした半絶縁性埋め込み層を有する埋め込み型半導体レーザダイオードを用いる実施形態も考えられる。それ以外の特徴については、前述の実施の形態例と同様である。
【００４８】
本実施の形態例のルテニウムをドーピングした半絶縁性埋め込み層を有する埋め込み型半導体レーザダイオードは、以下のように作製される。即ち、活性層などの積層構造をストライプ加工された酸化シリコンをマスクとしてメタンガスを用いたドライエッチングなどにより、［０１１］方向にメサストライプ形状に加工する。次に通常の有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）により、メサストライプ両側にルテニウムをドーピングした半絶縁性ＩｎＰ結晶を埋め込み成長する。最後に通常の半導体レーザ作製プロセスと同様に電極を形成する。
【００４９】
本実施の形態例においては、レーザダイオードとしてルテニウムをドーピングした半絶縁性埋め込み層を有する埋め込み型半導体レーザダイオードを用いることにより、高速動作が可能になり、特に８０℃で１０ＧＨｚの直接変調特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態例に係る半導体レーザモジュールの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態例に係る半導体レーザモジュールをバーストモード伝送方式対応の駆動回路に接続した等価回路図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態例に係る半導体レーザモジュールを駆動回路に接続した場合においてレーザダイオードを流れる電流波形のシミュレーション結果を示す図面、（ｂ）は従来の半導体レーザモジュールを駆動回路に接続した場合においてレーザダイオードを流れる電流波形のシミュレーション結果を示す図面、（ｃ）は本発明の実施の形態例に係る半導体レーザモジュールを駆動回路に接続した場合であってインダクタが無い場合においてレーザダイオードを流れる電流波形のシミュレーション結果を示す図面である。
【図４】本発明の実施の形態例に係る他の構成（バイアス入力用リードピンとして負相バイアス入力用リードピンのみを備えた構成）の半導体レーザモジュールをバーストモード伝送方式対応の駆動回路に接続した等価回路図である。
【図５】従来の半導体レーザモジュールをバーストモード伝送方式対応の駆動回路に接続した等価回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  半導体レーザモジュール
２  ステム
３  ステムベース
４  ステムブロック
５  サブマウント基板
６  第１伝送線路
７  第２伝送線路
８  第３伝送線路
９  第４伝送線路
１０  レーザダイオード
１１  ボンディングワイヤ
１２  フォトダイオード用サブマウント基板
１３  フォトダイオード
１４  ガラス封止
１５  正相データ信号入力用リードピン
１６  負相データ信号入力用リードピン
１７  正相バイアス入力用リードピン
１８  負相バイアス入力用リードピン
１９  貫通孔
２０  アース用リードピン
２１  第１抵抗素子
２２  第２抵抗素子
２３  キャップ
２４  レンズ
２５  第１伝送線路と第４伝送線路とレーザダイオードの接続部
２５ａ  接続部の延長部
２６  第１伝送線路における正相データ信号入力用リードピンとの接続部
２７  第２伝送線路における負相データ信号入力用リードピンとの接続部
２８  第２伝送線路と第３伝送線路とレーザダイオードの接続部
３１  駆動回路
３２，３３  差動データ信号入力端子
３４，３５  バースト制御信号入力端子
３６，３７  差動データ信号出力端子
３８  負相バイアス出力端子
３９  電源端子
４０  インダクタ
４１，４２，４３  伝送線路
５１  半導体レーザモジュール
５２，５３，５４，５６，５７  伝送線路
６０  レーザダイオード
６１  ボンディングワイヤ
６５，６６  リードピン
７１，７２  抵抗素子
８９  電源端子
９０  インダクタ
【図１】
2009026835.tif 000003
【図２】
2009026835.tif 000004
【図３】
2009026835.tif 000005
【図４】
2009026835.tif 000006
【図５】
2009026835.tif 000007