(57)【要約】【課題】端面発光型ＬＤがＬＤ実装面と平行な方向に出射した光を当該実装面から離間する方向に反射させて外部に出射するものであって、端面発光型ＬＤの前面光をモニタ可能であり、且つ、ＬＤとモニタＰＤとを同一平面上に実装可能な発光モジュールを提供する。【解決手段】発光モジュールは、ＬＤ実装面に沿った光Ｒ１を出射するＬＤ５と、ＬＤ実装面上であってＬＤ５の光出射方向の位置に実装されるＰＤ６と、を備え、ＰＤ６は、入射した光Ｒ１の一部を透過させ他を反射させる光分割部６ａを有し、その光分割部６ａは、ＬＤ実装面に対して所定の角度で形成される。発光モジュールは、ＬＤ５が出射した光Ｒ１のうち、ＰＤ６の光分割部６ａで反射した光Ｒ２を、ＬＤ実装面から離間する方向に反射させて外部に送出し、ＰＤ６の光分割部６ａを透過した光Ｒ３を、当該ＰＤ６の受光部６ｃで受光する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオード実装面に沿った光を出射するレーザダイオードと、
前記レーザダイオード実装面上であって前記レーザダイオードの光出射方向の位置に実装されるフォトダイオードと、を備え、
前記フォトダイオードは、入射した光の一部を透過させ他を反射させる光分割部を有し、
該光分割部は、前記レーザダイオード実装面に対して所定の角度で形成され、
前記レーザダイオードが出射した光のうち、前記フォトダイオードの光分割部で反射した光を、前記レーザダイオード実装面から離間する方向に反射させて外部に送出し、前記フォトダイオードの光分割部を透過した光を、当該フォトダイオードの受光部で受光することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記光分割部は、誘電体膜より形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記フォトダイオードは、前記レーザダイオードが出射した光の入射位置より、前記レーザダイオード実装面側に、前記受光部を有することを特徴とする請求項１また２に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる、光信号を送出する発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信に用いられる発光モジュールには、光信号を送出するために、電気信号を光信号に変換して送出する半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）が用いられる。このためのＬＤとしては、波長が１.３１μｍ、１.４９μｍまたは１.５５μｍである光信号を送出する端面発光型のものが多い。端面発光型のＬＤは、実装面に対して略平行な方向に光軸を有する光を送出しており、このＬＤを用いる発光モジュールは、ＬＤからの光を実装面から離間する方向に反射させるか、ＬＤからの光が直接所望の方向に向くように実装面を配置する必要がある。
【０００３】
また、従来の発光モジュールでは一般的に、端面発光型ＬＤからの光出力を温度によらず所望の値にするために、パッケージ内にフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）を備えて、光出力が強い光送出側とは反対側の面（後面）からの端面発光型ＬＤの光をそのＰＤでモニタし、フィードバック制御していた（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、光送出側である前面からの光出力と、後面からの光出力との比が、一定であるとは限らないため、特許文献１に開示の発光モジュールでは、光出力の制御を十分な精度で行うことができないことがあった。
【０００４】
それに対し、特許文献２に開示の光モジュールでは、モニタＰＤの実装面が、端面発光型ＬＤの実装面に対して所定の角度を有するようにし、ＬＤの前面から発せられた光のうち、モニタＰＤの受光面から構成される光反射面で反射させた光を、集光レンズからパッケージ外部に送出している。これにより、この発光モジュールではＬＤ前面光の強度をモニタ可能になっている。
【特許文献１】米国特許６，５５６，６０８号明細書
【特許文献２】特開２００５−２６０２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、発光モジュールに素子などの部品を実装する際は、それらの実装面が水平になるようにして行われる。したがって、特許文献２に開示の発光モジュールでは、ＬＤ実装面とモニタＰＤ実装面とが異なる平面となるので、実装時に各実装面を水平にするために、実装装置に回転機構が必要となり、実装装置の構造が複雑となるので、組み立てコストの低減の観点において改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、端面発光型ＬＤがＬＤ実装面と平行な方向に出射した光を当該実装面から離間する方向に反射させて外部に出射するものであって、端面発光型ＬＤの前面光をモニタ可能であり、且つ、ＬＤとモニタＰＤとを同一平面上に実装可能な発光モジュール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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の発光モジュールは、レーザダイオード実装面に沿った光を出射するレーザダイオードと、レーザダイオード実装面上であってレーザダイオードの光出射方向の位置に実装されるフォトダイオードと、を備え、フォトダイオードは、入射した光の一部を透過させ他を反射させる光分割部を有し、その光分割部は、レーザダイオード実装面に対して所定の角度で形成され、レーザダイオードが出射した光のうち、フォトダイオードの光分割部で反射した光を、レーザダイオード実装面から離間する方向に反射させて外部に送出し、フォトダイオードの光分割部を透過した光を、当該フォトダイオードの受光部で受光することを特徴とする。
【０００８】
また、光分割部は、誘電体膜より形成されることが好ましく、フォトダイオードは、レーザダイオードが出射した光の入射位置より、レーザダイオード実装面側に、受光部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光モジュールによれば、ＬＤ前面光をモニタ可能であるので、ＬＤのフィードバック制御を精度良く行うことができる。また、ＬＤとモニタＰＤとを同一平面上に実装可能であるため、組み立てコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１及び図２により、本発明の発光モジュールの概略を説明する。図１は、本発明の一実施例に係る発光モジュールの構成例を示す断面図である。図２は、発光モジュールに実装される部品と、レンズや光ファイバとの位置関係を示す図である。
【００１１】
本発明による発光モジュールは、図１に示すように、例えば、同軸型のものであって、ステム２、リードピン３、キャップ４、ＬＤ５、モニタＰＤ６及びサブマウント７を備えている。
【００１２】
ステム２は、金属製の円板状の部材であり、キャップ４と協働して、内部に素子搭載空間を有するＣＡＮパッケージを構成しており、ＬＤ５等の部品が平面実装される。ステム２の素子搭載空間側（パッケージ内部側）の面である主面２ａには、サブマウント７が搭載され、そのサブマウント７に形成された金属パターン７ｂ上に、ＬＤ５やモニタＰＤ６といった部品が実装される。つまり、ステム２への部品の実装は、１つの大型のサブマウント７を介して行われる。また、ステム２には、貫通孔２ｂが形成されており、リードピン３が貫通孔２ｂに挿入された状態でガラス封止により取付けられている。
リードピン３は、ステム２に実装されたＬＤ５やモニタＰＤ６といった電子素子を外部と電気接続させるためのものである。
【００１３】
キャップ４は、ステム２と協働してＬＤ５等を気密封止するもので、金属材料を用いて筒状に形成される。本例のキャップ４は、レンズ４ａを保持するキャップシェル４ｂからなるレンズキャップである。レンズ４ａは、例えば、ボールレンズであり、光コネクタのフェルールＦの光ファイバＦ１（図２参照）に、ＬＤ５からの光を集光する。キャップシェル４ｂは、ＬＤ５等の部品側とは反対側の中央に開口４ｃを有する。この開口４ｃに、低融点ガラス等の封止ガラスによって、レンズ４ａが固定される。
【００１４】
ＬＤ５は、図２に示すように、発光モジュール１の中央寄りの側面５ａを光送出側面とする端面発光（エッジエミット）型ＬＤであり、ステム２の主面２ａ（すなわちサブマウント７の上面７ａ）を水平とした状態で、サブマウント７の金属パターン７ｂ上に載置され、ＡｕＳｎ合金などの半田材料もしくは導電性の接着剤等を用いて実装される。このＬＤ５は、ステム２の主面２ａ及びサブマウント７の上面７ａに沿った（平行な）方向すなわちＬＤ実装面に沿った方向に、光を出射する。
【００１５】
ＬＤ５の光送出側から出射された光Ｒ１の主な部分は、ＬＤ５からの光Ｒ１の出射方向の位置に実装されたモニタＰＤ６の後述の光分割部６ａによって、サブマウント７の上面７ａから離間する方向へ反射される。なお、モニタＰＤ６の光分割部６ａによって反射された光Ｒ２は、レンズ４ａを透過して、発光モジュール１の外部に送出され、フェルールＦの光ファイバＦ１と光結合する。また、光Ｒ１の一部の光Ｒ３（ＬＤ５の光送出側から出射された後にモニタＰＤ６の光分割部６ａにより反射されず当該光分割部６ａを透過した光Ｒ３）は、光Ｒ１の光分割部６ａの入射位置よりサブマウント７の上面７ａ側に設けられたモニタＰＤ６の後述の受光部６ｃで受光される。
【００１６】
モニタＰＤ６は、ＬＤ５からサブマウント７の上面７ａに沿った方向に出射された光Ｒ１の主な部分をその上面７ａと離間する方向（本例では、上面７ａと離間する方向であって上面７ａと垂直な方向）に進むよう反射すると共に、上記光Ｒ１の残りの他の部分をＬＤ５のフィードバック制御するために受光するものである。モニタＰＤ６は、サブマウント７の上面７ａに対して所定の角度（本例では、４５度）を有する傾斜面に、光の主な部分を反射し他を透過する光分割部６ａを有する。光分割部６ａは、例えば、所定の反射率（例えば、７５％）を有して反射光と透過光に分光する特性を有するＨＲ（High Reflection）コート膜である。この光分割部６ａにより、ＬＤ５の光送出側から出射された光Ｒ１の主な部分を、サブマウント７の上面７ａと垂直な方向に進むよう反射させ、レンズ４ａ等を介して発光モジュール１から外部へ送出することができる。
【００１７】
また、モニタＰＤ６では、光分割部６ａを透過した光Ｒ３が、モニタＰＤ６の構成材料（半導体素子材料）が有する屈折率により、サブマウント７の上面７ａと平行な方向より下向きに進行している。この光を受光することができるように、モニタＰＤ６は、サブマウント７への実装面６ｂ側である下側に、受光部６ｃを有する。すなわち、モニタＰＤ６は裏面入射型のものである。このように構成することにより、ＬＤ出力光に反射面の膜透過率を乗じた光出力をモニタすることができ、ＬＤ５から送出された光をより正確にモニタすることができる。
【００１８】
このようなモニタＰＤ６は、実装の際に、まず、ステム２の主面２ａを上にした状態で、光分割部６ａがＬＤ５の光送出側と対向するように、サブマウント７の金属パターン７ｂ上に載置される。そして、本例のモニタＰＤ６は、モニタＰＤ６の受光部６ｃ側にアノードとカソードの電極が配置されている構造であるので、電極面を下にしたフリップチップ実装を用いてサブマウント７に実装される。なお、一方の面にアノード、反対側の面にカソードが配置されている構造であれば、受光面を下にした状態で半田材料や導電性の接合剤を用いて実装され、接合部とは反対側の面の電極がワイヤリング等によりサブマウント７の金属パターン７ｂに電気接続される。
【００１９】
サブマウント７は、ＬＤ５やモニタＰＤ６を金属製のステム２に実装するためのもので、セラミックス材料などの絶縁材料からなるのが好ましく、例えば、ＡｌＮ等の熱伝導性の高い絶縁性材料を用いた絶縁性平板基板により構成される。平板基板で構成することにより、サブマウント７は、ステム２の主面２ａに搭載される際に、部品の実装面である上面７ａが主面２ａと平行になっている。また、サブマウント７の上面７ａには、薄膜金属パターン７ｂが形成される。金属パターン７ｂは、ＬＤ５への変調信号を伝送する伝送路（薄膜配線）や、モニタＰＤ６のフリップチップ実装用の電極等として機能する。
【００２０】
また、本発明の発光モジュールでは、ＬＤ５やモニタＰＤ６の電極とリードピン３とを、ワイヤボンディングにより直接電気接続してもよいが、サブマウント７の金属パターン７ｂを介して電気接続する方が好ましい。例えば、ＬＤ５やモニタＰＤ６の電極は、フリップチップ実装やワイヤボンディングにより、金属パターン７ｂと電気接続され、金属パターン７ｂがワイヤボンディングによりリードピン３と電気接続される。サブマウント７を用いることで、本発明の発光モジュールでは、ワイヤの長さを極力短くすることができるため、２.５Ｇｂｐｓ以上の伝送において顕著に表れる、ワイヤのインダクタンスによる高周波信号の劣化を低減させることができる。
【００２１】
上述のように、発光モジュール１では、ＬＤ５やモニタＰＤ６といった部品を同一平面（本例では、サブマウント７の上面７ａ）上に実装する構造を有するため、実装装置に回転機構を設ける必要がないので、組み立てコストを低減させることができる。
なお、上述では、ＬＤ５等の部品を、サブマウント７を介してステム２上に実装していたが、薄膜金属パターンが形成されているステム２上に直接実装してもよい。
【００２２】
続いて、モニタＰＤ６の光分割部６ａに関して、さらに説明する。
光分割部６ａが設けられるモニタＰＤ６の上記傾斜面は、加工前において直方体形状を有するモニタＰＤ６を構成する半導体の一つのエッジ（一辺）を加工することで形成される。傾斜面を機械的に形成する方法としては、例えば、先端のなす角が９０度となるブレードを有するダイサを用いた方法があり、この方法により、サブマウント７の上面７ａに対して４５度となる傾斜面を形成することができる。また、４５度の傾斜面を形成する方法としては、半導体上に所望の膜圧を有するレジストを塗布しておき、その後イオンミリングを行う方法がある。なお、半導体材料の結晶方位面を異方性エッチングする方法によって、４５度とは異なる角度（結晶方位面に従った角度。例えば、Ｓｉ単結晶の場合には約５４度）の傾斜面を形成してもよい。
また、光分割部６ａを構成する、所定の反射率を有する反射膜としては、誘電体多層膜を用いることができる。
【００２３】
以上、本光モジュールについて、同軸型の構造を有するものを例にして説明したが、本発明は、これに限定されず、セラミックス積層パッケージにおいても実現可能となる。
なお、本発明の発光モジュールは、光送信用サブアセンブリに好適に用いられる。光送信用サブアセンブリとは、例えば、発光モジュールと、光ファイバのフェルールをガイドするスリーブ部材と、スリーブ部材と発光モジュールを位置決め固定するためのジョイントホルダとから構成されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例に係る発光モジュールの構成例を示す断面図である。
【図２】発光モジュールに実装される部品と、レンズや光ファイバとの位置関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…発光モジュール、２…ステム、２ａ…主面、３…リードピン、４…キャップ、４ａ…レンズ、４ｂ…キャップシェル、５…ＬＤ、５ａ…側面、６…モニタＰＤ、６ａ…光分割部、６ｃ…受光部、７…サブマウント、７ａ…上面、７ｂ…金属パターン。
【図１】
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【図２】
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