(57)【要約】      （修正有）【課題】インピーダンス特性を温度補償し、高周波ノイズの発生や駆動信号の劣化を抑制する半導体発光装置を提供する。【解決手段】半導体発光装置１０は、金属製の円盤状のステム１００と、ステム１００に搭載されたサブマウント１１０と、サブマウント１１０上に固定され、レーザ光を出射するＶＣＳＥＬ１２０と、周囲の温度に従い抵抗値が変化する抵抗素子１３０と、レーザ光の一部を受光する受光素子１４０と、ステム１００を覆うキャップ１５０と、ステム１００に取り付けられた複数の導電性金属からなるリード端子１６０〜１６６とを含んでいる。抵抗素子１３０は、ＶＣＳＥＬ１２０に直列に接続され、半導体発光装置１０のインピーダンス値を温度補償する。これにより、低温または高温時も、外部の駆動回路との整合が維持され、反射による高周波ノイズの発生等を抑制することができる。【選択図】図１
2009105240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗が負の温度特性を有する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子に電気的に直列に接続された抵抗素子と、
前記半導体発光素子と前記抵抗素子を固定する基板とを含み、
前記抵抗素子は、抵抗が正の温度特性を有する、半導体発光装置。
【請求項２】
前記半導体発光素子の負の温度係数の傾きは、前記抵抗素子の正の温度係数の傾きにほぼ等しい、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記抵抗素子の正の温度係数は、少なくとも−４０℃から＋１２０℃の温度範囲内において、線形特性を有する、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記抵抗素子の温度係数は、＋３００ｐｐｍ／℃以上、＋５０００ｐｐｍ／℃以下である、請求項１ないし３いずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記半導体発光素子は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の面発光型半導体レーザ素子である、請求項１ないし４いずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記抵抗素子は、チタン酸バリウムを含む、請求項１ないし４いずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記抵抗素子は、ポリマーに導電性粉末を分散させた抵抗素子である、請求項１ないし４いずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記基板は、熱伝導率が高いセラミック性絶縁性基板からなり、前記半導体発光素子と前記抵抗素子とを熱結合する、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記半導体発光素子と前記抵抗素子の直列抵抗は、−４０℃から１２０℃の温度範囲内において１００Ωである、請求項１ないし８いずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか１つに記載の半導体発光装置と、
前記半導体発光装置に接続され、前記半導体発光素子を駆動する駆動回路とを含み、
前記半導体発光装置のインピーダンスが前記駆動回路のインピーダンスにほぼ等しい、光送信モジュール。
【請求項１１】
前記駆動回路は、前記半導体発光素子を５ＧＨｚ以上で駆動する、請求項１０に記載の光送信モジュール。
【請求項１２】
請求項１ないし９いずれか１つに記載の半導体発光装置と、
半導体発光装置から出射された光を投射する光学部材とを含む光モジュール。
【請求項１３】
請求項１１に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を空間伝送する伝送手段とを備えた、光空間伝送装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を空間伝送する伝送手段とを備えた、光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を含む半導体発光装置に関し、特に、面発光型半導体レーザ素子の温度特性を補償し、インピーダンスミスマッチングによる信号の劣化を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型半導体レーザ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser diode：以下ＶＣＳＥＬと呼ぶ）は、しきい値電流が低く消費電力が小さい、円形の光スポットが容易に得られる、ウエハ状態での評価や光源の二次元アレイ化が可能であるといった、端面発光型半導体レーザにはない優れた特長を有する。これらの特長を生かし、光通信や光記録等の技術分野において、光源としての需要がとりわけ期待されている。
【０００３】
ＶＣＳＥＬなど半導体発光素子を通信分野の光源に用いる場合、通信エラーを抑制するため、符号間干渉の要因となる高周波ノイズの発生や駆動信号の劣化を抑える必要がある。このため、高周波電流を吸収する技術や、インピーダンスマッチングにより高周波ノイズの発生を防止する技術がいくつかの文献により開示されている。
【０００４】
特許文献１は、レーザダイオードに対して並列に、高周波電流を吸収する回路を接続したレーザダイオードである。高周波電流を吸収することにより、不要なキャリア密度の変動を抑え、符号間干渉の少ない良好な変調波形を得る技術を開示している。
【０００５】
特許文献２は、半導体レーザ装置に並列に接続された回路を備え、前記回路がコンデンサと、直列に接続された正の温度係数を有する抵抗素子を有する半導体駆動回路である。広範囲の温度において緩和振動現象を抑制する技術を開示している。
【０００６】
特許文献３は、半導体レーザにマッチング負荷が接続されている半導体発光装置である。マッチング負荷には、出射口が塞がれているＶＣＳＥＬが使用されている。これにより、外部の駆動回路とインピーダンスマッチングをする技術を開示している。
【０００７】
特許文献４は、基板に発光素子とインピーダンス機能を付与している半導体発光装置である。同一の基板上に発光素子とインピーダンス機能を有する抵抗素子を形成する技術を開示している。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−１８７０７５号
【特許文献２】特開２００５−３０２８９５号
【特許文献３】米国特許６７２８２８０号
【特許文献４】米国特許７０４９７５９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＶＣＳＥＬを高速に駆動する場合、高周波ノイズの発生や駆動信号の劣化を防止するため、ＶＣＳＥＬと外部の駆動回路とのインピーダンス値をマッチングさせることが望ましい。従来のマッチング方法は、ＶＣＳＥＬにチップ抵抗を付加したり、ＶＣＳＥＬ基板上に複数の抵抗素子をモノリシックに形成することで、ＶＣＳＥＬのインピーダンス値を補償している。
【００１０】
ＶＣＳＥＬは、抵抗が負の温度特性を有し、言い換えれば、動作温度が上昇すれば抵抗が減少する。従来のマッチング方法は、ＶＣＳＥＬの動作温度を考慮するものではないため、例えば、付加されたチップ抵抗の温度係数はＶＣＳＥＬの温度係数と比較して著しく小さかったり、モノリシックに形成された抵抗素子の温度係数がＶＣＳＥＬと同じ負の温度係数をもつため、温度変化に伴いインピーダンス値が変動し、駆動回路とのインピーダンス整合が取れなくなってしまうことがあった。その結果、駆動信号の反射により高周波ノイズが発生したり、駆動信号が劣化してしまうという課題があった。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するものであり、ＶＣＳＥＬの温度補償し、高周波ノイズの発生や駆動信号の劣化を防止する半導体発光装置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】
【００１２】
本発明に係る半導体発光装置は、抵抗が負の温度特性を有する半導体発光素子と、前記半導体発光素子に電気的に直列に接続された抵抗素子と、前記半導体発光素子と前記抵抗素子を固定する基板とを含み、前記抵抗素子は、抵抗が正の温度特性を有する。
【００１３】
好ましくは、半導体発光素子の負の温度係数の傾きは、抵抗素子の正の温度係数の傾きにほぼ等しい。好ましくは、抵抗素子の正の温度係数は、少なくとも−４０℃から＋１２０℃の温度範囲内において線形特性を有する。さらに好ましくは、抵抗素子の温度係数は、＋３００ｐｐｍ／℃以上、＋５０００ｐｐｍ／℃以下である。半導体発光素子は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、例えばＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ等の面発光型半導体レーザ素子である。抵抗素子は、チタン酸バリウム、あるいはポリマーに導電性粉末を分散させた抵抗素子である。さらに基板は、熱伝導率が高いセラミック性絶縁性基板からなり、半導体発光素子と抵抗素子とを熱結合することが望ましい。さらに半導体発光素子と抵抗素子の直列抵抗は、−４０℃から１２０℃の温度範囲内において１００Ωであることが望ましい。
【００１４】
本発明に係る光送信モジュールは、上記特徴を有する半導体発光装置と、半導体発光装置に接続され、半導体発光素子を駆動する駆動回路とを含み、半導体発光装置のインピーダンスが駆動回路のインピーダンス値にほぼ等しい。好ましくは、駆動回路は、前記半導体発光素子を５ＧＨｚ以上で駆動する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体発光素子の温度係数と逆符号の温度係数を有する抵抗素子を半導体発光素子に直列に接続することで、半導体発光素子の動作特性を温度補償することができる。これにより、動作温度が変化しても、半導体発光装置の直列抵抗あるいはインピーダンスを一定の保つことができ、その結果、駆動回路とのインピーダンスマッチングを補償することができる。これにより、インピーダンス不整合による高周波ノイズの発生や駆動信号の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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】
【００１７】
図１は、本発明の実施例に係る半導体発光装置の概略構成を示す側面断面図である。本実施例に係る半導体発光装置１０は、金属製の円盤状のステム１００と、ステム１００に搭載されたサブマウント１１０と、サブマウント１１０上に固定され、レーザ光を出射するＶＣＳＥＬ１２０と、抵抗が正の温度係数を有する抵抗素子１３０と、ＶＣＳＥＬ１２０が出射するレーザ光の一部を受光する受光素子１４０と、ステム１００を覆うキャップ１５０と、ステム１００に取り付けられた複数の導電性金属からなるリード端子１６０、１６２、１６４、１６６とを含んでいる。
【００１８】
ステム１００には、図示しない複数の貫通孔が形成されており、それぞれの貫通孔内にリード端子１６０〜１６６が挿入される。リード１６０〜１６６は、ガラス樹脂等により貫通孔内においてステム１００と電気的に絶縁されている。
【００１９】
ＶＣＳＥＬ１２０は、抵抗素子１３０に直列に接続されている。すなわち、ＶＣＳＥＬ１２０のｐ側電極は、抵抗素子１３０の一方の電極に接続され、抵抗素子１３０の他方の電極は、リード端子１６０に接続される。また、ＶＣＳＥＬ１２０のｎ側電極は、サブマウント１１０の上面中央部に形成された電極薄膜１１２を介して、リード端子１６２に電気的に接続されている。
【００２０】
受光素子１４０は、例えば、フォトダイオードまたはフォトトランジスタから構成され、ｎ側電極はリード端子１６４に電気的に接続され、ｐ側電極はリード端子１６６に電気的に接続される。受光素子１４０は、平板ガラス１５４で反射されたＶＣＳＥＬ１２０の反射光を受光し、その出力信号を、リード端子１６４と１６６から出力し、ＶＣＳＥＬ１２０の光出力をモニタするＡＰＣ駆動回路に供給する。
【００２１】
通常、ＶＣＳＥＬ１２０のｎ側電極（カソード）と、受光素子１４０のｐ側電極（アノード）に共通のリード端子に接続されるが、ＶＣＳＥＬ１２０を高速駆動する場合、高周波ノイズの発生や駆動信号の劣化を抑えるため、ＶＣＳＥＬ１２０のｎ側電極に使用されるリード端子１６２と、受光素子１４０のｐ側電極に使用されるリード端子１６６とを個別にしている。
【００２２】
キャップ１５０は、カップ状の金属部材であり、その周縁の脚部１５２がステム１００に溶接等により固定されている。また、キャップ１５０上部中央には、円形状の開口部が形成され、当該開口部の内側には、ＶＣＳＥＬ１２０から出射されるレーザ光を透過する平板ガラス１５４が取り付けられている。これにより、キャップ１５０の内部空間内にＶＣＳＥＬ１２０、抵抗素子１３０および受光素子１４０が封止されている。なお、封止は、完全な気密状態であることは要しない。
【００２３】
図２は、サブマウント上に固定された各素子の配置を示す平面図である。同図では、ＶＣＳＥＬ１２０、抵抗素子１３０および受光素子１４０の電極部分と、サブマウント１１０の表面に形成された電極薄膜１１２をハッチングで示している。ステム１００上に搭載されたサブマウント１１０は、好ましくは熱伝導性の高い窒化アルミニウム、アルミナ等のセラミック基板から構成される。サブマウント１１０は矩形状を有し、そのほぼ中央には矩形状の電極薄膜１１２が形成され、電極薄膜１１２上には導電性接着剤等を介してＶＣＳＥＬ１２０が固定されている。電極薄膜１１２としては、酸化に強いＡｕ等の金属材料が望ましい。ＶＣＳＥＬ１２０の一方の側には抵抗素子１３０が、他方の側には受光素子１４０がそれぞれ接着剤等で固定されている。ＶＣＳＥＬ１２０と抵抗素子１３０は、サブマウント１１０を介して相互が熱的に結合され、ＶＣＳＥＬ１２０と抵抗素子１３０は、同じような温度環境に置かれる。
【００２４】
ＶＣＳＥＬ１２０のｎ側電極は、電極薄膜１１２に接続され、電極薄膜１１２は、ボンディングワイヤ１７０ａによりリード端子１６２に接続される。ＶＣＳＥＬ１２０のｐ側電極は、ボンディングワイヤ１７０ｂにより抵抗素子１３０の一方の電極１３２に接続され、抵抗素子１３０の他方の電極１３４は、ボンディングワイヤ１７０ｃによりリード端子１６０に接続される。受光素子１４０のｎ側電極１４２は、ボンディングワイヤ１７０ｄによりリード端子１６４に接続され、ｐ側電極１４４は、ボンディングワイヤ１７０ｅによりリード端子１６６に接続される。
【００２５】
抵抗素子１３０は、正の温度特性を有し、ＶＣＳＥＬ１２０の温度特性と逆符号である。抵抗素子１３０は、例えばチタン酸バリウムからなるＰＴＣサーミスタや、ポリマーにカーボン等の導電性粉末を分散させたポリマーＰＴＣを用いることができる。抵抗素子１３０は、ＶＣＳＥＬ１２０と直列に接続されることで、ＶＣＳＥＬ１２０の温度変化に伴う抵抗の変化を補償する。従って、抵抗素子１３０は、ＶＣＳＥＬ１２０と同じ温度環境が望ましく、抵抗素子１３０は、サブマウント１１０上のＶＣＳＥＬ１２０からできるだけ近い位置に固定されている。ここでは、抵抗素子１３０の一方の電極１３２とＶＣＳＥＬ１２０のｐ側電極を１本のボンディングワイヤ１７０ｂにより接続しているが、両者の熱結合を向上させるため複数のボンディングワイヤにより接続しても良い。さらに、ボンディングワイヤ以外にも平板状の金属板により両者を結合してもよい。
【００２６】
図３は、ＶＣＳＥＬ１２０の一般的な構成を示す断面図である。ＶＣＳＥＬ１２０は、ｎ型のＧａＡｓ基板２００の裏面にｎ側電極２０２を含み、基板２００上に、ｎ型のＧａＡｓバッファ層２０４、ｎ型のＡｌＧａＡｓの半導体多層膜からなる下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ型反射鏡）２０６、活性領域２０８、ｐ型のＡｌＡｓの外縁を酸化させた層からなる電流狭窄層２１０、ｐ型のＡｌＧａＡｓの半導体多層膜からなる上部ＤＢＲ２１２、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層２１４を含む半導体層を積層している。
【００２７】
半導体層には、コンタクト層２１４から下部ＤＢＲ２０６の一部に到達する深さのリング状の溝２１６が形成され、この溝２１６によりレーザ光の発光部である円筒状のポストＰと電極形成領域２１８とが規定されている。また、溝２１６を含む半導体層の表面には、層間絶縁膜２２０が形成され、半導体層を外部から保護している。ポストＰの頂部には、層間絶縁膜２２０のコンタクトホールによって露出したコンタクト層２１４に、オーミック接続されたｐ側電極２２２が設けられ、ｐ側電極２２２の中央には、レーザ光の出射領域を規定する円形状の出射口２２４が形成されている。また、電極形成領域２１８には、層間絶縁膜２２０を介して円形状の電極パッド２２６が形成され、電極パッド２２６は、ＶＣＳＥＬ１２０のアノード側であるｐ側電極２２２に電気的に接続されている。このように形成されたＶＣＳＥＬ１２０は、ポストＰの出射口２２４から約８５０ｎｍの波長のレーザ光を出射する。
【００２８】
図４は、半導体発光装置のＶＣＳＥＬと抵抗素子との等価回路を示す図である。半導体発光装置１０のリード端子１６０と１６２の間には、レーザ光を出射するＶＣＳＥＬ１２０と、ＶＣＳＥＬ１２０を温度補償する抵抗素子１３０が直列に接続されている。また、半導体発光装置１０のリード端子１６０と１６２には、伝送路１８２を介して、出力インピーダンスが１００Ωの駆動回路１８０が接続されている。ここで、半導体発光装置１０のインピーダンス値Ｚは、ＶＣＳＥＬ１２０と抵抗素子１３０の合成インピーダンスであり、以下の式により導き出すことができる。
【００２９】
【数１】
2009105240.tif 000003
【００３０】
ここで、ＲｖはＶＣＳＥＬ１２０の抵抗値であり、Ｒｔは抵抗素子１３０の抵抗値である。
【００３１】
図５（ａ）は、ＶＣＳＥＬの温度特性を示すグラフである。同図において、横軸は温度Ｔ、縦軸は抵抗値[Ω]を示し、温度ＴとＶＣＳＥＬ１２０の抵抗値Ｒｖとの関係を示している。ＶＣＳＥＬ１２０は、負の温度係数を有するため、温度Ｔが上昇すればその抵抗値Ｒｖは低下し、温度Ｔが低下すればその抵抗値Ｒｖは上昇する。ＶＣＳＥＬ１２０の温度係数αは、以下の式により導き出すことができる。
【００３２】
【数２】
2009105240.tif 000004
【００３３】
上記の式より、算出された図５(ａ)に示すＶＣＳＥＬの温度係数αは、約−０．４％、すなわち、−４０００ｐｐｍ(parts per million)／℃と表すことができる。ｐｐｍは、１００万分の１を意味している。ＶＣＳＥＬの温度係数αは、−２０℃から８５℃の温度範囲においてほぼ線形に変化している。
【００３４】
図５（ｂ）は、抵抗素子の温度特性を示すグラフである。同図において、横軸は温度Ｔ、縦軸は抵抗値[Ω]を示し、温度Ｔと抵抗素子１３０の抵抗値Ｒｖとの関係を示している。抵抗素子１３０は、正の温度係数を有するため、温度Ｔが上昇すればその抵抗値Ｒｔは上昇し、温度Ｔが低下すればその抵抗値Ｒｔは低下する。好ましくは、抵抗素子１３０の温度係数は、ＶＣＳＥＬの温度係数の絶対値と等しく、すなわち、抵抗素子１３０の温度係数αは、＋４０００ｐｐｍ／℃であり、さらに抵抗素子１３０の温度係数αは、ＶＣＳＥＬ１２０が動作される温度範囲含む−４０℃から＋１２０℃において線形であることが望ましい。
【００３５】
ＶＣＳＥＬ１２０の温度係数αが−４０００ｐｐｍ／℃、抵抗素子１３０の温度係数αが＋４０００ｐｐｍ／℃であれば、両者が直列に接続されたとき、ＶＣＳＥＬの温度変化に伴う負の抵抗の変化量は、抵抗素子の正の抵抗の変化量によって相殺され、半導体発光装置１０の全体のインピーダンス値Ｚを一定に保つことができる。
【００３６】
半導体発光装置１０のインピーダンス値Ｚは、駆動回路１８０のインピーダン値とマッチングをとる必要があり、特に、１０ＧＨｚ以上で高速駆動する場合には、ノイズの発生や信号の劣化を防ぐ意味でも重要である。
【００３７】
駆動回路１８０に接続された伝送路１８２を含むインピーダンス値は、１００Ωであるから、半導体発光装置１０のインピーダンス値Ｚは、１００Ωに一致し若しくは近似することが望ましい。図６は、温度Ｔと、ＶＣＳＥＬおよび抵抗素子の抵抗値Ｒｖ、Ｒｔとの関係を示すテーブルである。例えば、動作温度が２４℃（常温）のとき、ＶＣＳＥＬ１２０の抵抗値Ｒｖは４９Ωであり、抵抗素子１３０の抵抗値Ｒｔは、５１Ωである。これにより、半導体発光装置１０のインピーダンス値Ｚは、１００Ωとなり、駆動回路１８０のインピーダンス値１００Ωとマッチングされる。
【００３８】
例えば、温度Ｔが−２０℃に低下した場合、ＶＣＳＥＬ１２０の抵抗Ｒｖは、５７Ωと上昇するが、抵抗素子１３０の抵抗Ｒｔは４３Ωと低下し、半導体発光装置１０のインピーダンス値Ｚは１００Ωのまま保たれる。一方、動作温度Ｔが８５℃に上昇した場合、ＶＣＳＥＬ１２０の抵抗Ｒｖは３８Ωと低下するが、抵抗素子１３０の抵抗Ｒｔは６２Ωと上昇し、半導体発光装置１０のインピーダンス値Ｚは、１００Ωのまま保たれる。
【００３９】
このように、半導体発光装置１０は、温度環境が変化した場合であっても、インピーダンス値Ｚを一定に保つことができ、外部の駆動回路とのインピーダンスマッチングを補償することができる。これにより、インピーダンス不整合による高周波ノイズの発生や駆動信号の劣化を防止することができる。
【００４０】
上記実施例では、ＶＣＳＥＬ２０が単一のポストＰからレーザ光を出射する、シングルスポットの例を示したが、複数のポストを配列しそこからレーザ光を出射する、マルチスポットであっても良い。また、半導体発光素子は、ＶＣＳＥＬに限らず、発光ダイオードなどの他の半導体発光素子であってもよい。また、使用されるＶＣＳＥＬは、ＧａＡｓ基板以外の他の基板を含むものであってもよい。
【００４１】
次に、本実施例の半導体発光装置を利用したモジュール、光送信装置、空間伝送システム、光伝送装置等について図面を参照して説明する。図７Ａは、半導体発光装置のパッケージ例を示す断面図である。パッケージ３００は、本実施例の半導体発光装置と同様に、ＶＣＳＥＬ３１０と抵抗素子３１２を固定するサブマウント３２０上が円盤状の金属ステム３３０上に搭載されている。導電性のリード３４０、３４２は、ステム３３０に形成された貫通孔（図示省略）内に挿入され、一方のリード３４０は、ＶＣＳＥＬのｎ側電極に電気的に接続され、他方のリード３４２は、ｐ側電極に電気的に接続される。
【００４２】
ステム３３０上には、矩形状の中空のキャップ３５０が固定され、キャップ３５０の中央の開口３５２内にボールレンズ３６０が固定されている。ボールレンズ３６０の光軸は、ＶＣＳＥＬ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。リード３４０、３４２間に順方向の電圧が印加されると、ＶＣＳＥＬ３１０から垂直方向にレーザ光が出射される。ＶＣＳＥＬ３１０とボールレンズ３６０との距離は、ＶＣＳＥＬ３１０からのレーザ光の広がり角θ内にボールレンズ３６０が含まれるように調整される。また、キャップ３５０内に、ＶＣＳＥＬ３１０の発光状態をモニターするための受光素子３１４を含ませるようにしてもよい。
【００４３】
図７Ｂは、その他のパッケージ例の構成を示す図であり、同図に示すパッケージ３０２は、キャップ３５０の上面部が一定の傾斜を有し、中央の開口３５２内側に平板ガラス３６２を固定している。平板ガラス３６２の中心は、ＶＣＳＥＬ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。ＶＣＳＥＬ３１０と平板ガラス３６２との距離は、平板ガラス３６２の開口径がＶＣＳＥＬ３１０からのレーザ光の広がり角度θ以上になるように調整される。平板ガラス３６２は、レーザ光の一部を特定の方向に反射させることができ、受光素子３１４を配置する許容領域を広げている。
【００４４】
図８は、半導体発光装置を光源として適用した例を示す図である。光源装置３７０は、図７Ａまたは図７ＢのようにＶＣＳＥＬを実装したパッケージ３００からのマルチビームのレーザ光を入射するコリメータレンズ３７２、一定の速度で回転し、コリメータレンズ３７２からの光線束を一定の広がり角で反射するポリゴンミラー３７４、ポリゴンミラー３７４からのレーザ光を入射し反射ミラー３７８を照射するｆθレンズ３７６、ライン状の反射ミラー３７８、反射ミラー３７８からの反射光に基づき潜像を形成する感光体ドラム３８０を備えている。このように、ＶＣＳＥＬからのレーザ光を感光体ドラム上に集光する光学系と、集光されたレーザ光を光体ドラム上で走査する機構とを備えた複写機やプリンタなど、光情報処理装置の光源として利用することができる。
【００４５】
図９は、図７Ａに示す半導体発光装置のパッケージを光送信装置に適用したときの構成を示す断面図である。光送信装置４００は、ステム３３０に固定された円筒状の筐体４１０、筐体４１０の端面に一体に形成されたスリーブ４２０、スリーブ４２０の開口４２２内に保持されるフェルール４３０、およびフェルール４３０によって保持される光ファイバ４４０を含んで構成される。ステム３３０の円周方向に形成されたフランジ３３２には、筐体４１０の端部が固定される。フェルール４３０は、スリーブ４２０の開口４２２に正確に位置決めされ、光ファイバ４４０の光軸がボールレンズ３６０の光軸に整合される。フェルール４３０の貫通孔４３２内に光ファイバ４４０の芯線が保持されている。
【００４６】
チップ３１０の表面から出射されたレーザ光は、ボールレンズ３６０によって集光され、集光された光は、光ファイバ４４０の芯線に入射され、送信される。上記例ではボールレンズ３６０を用いているが、これ以外にも両凸レンズや平凸レンズ等の他のレンズを用いることができる。さらに、光送信装置４００は、リード３４０、３４２に電気信号を印加するための駆動回路を含むものであってもよい。さらに、光送信装置４００は、光ファイバ４４０を介して光信号を受信するための受信機能を含むものであってもよい。
【００４７】
図１０は、図７に示す半導体発光装置を空間伝送システムに用いたときの構成を示す図である。空間伝送システム５００は、パッケージ３００と、集光レンズ５１０と、拡散板５２０と、反射ミラー５３０とを含んでいる。集光レンズ５１０によって集光された光は、反射ミラー５３０の開口５３２を介して拡散板５２０で反射され、その反射光が反射ミラー５３０へ向けて反射される。反射ミラー５３０は、その反射光を所定の方向へ向けて反射させ、光伝送を行う。
【００４８】
図１１Ａは、ＶＣＳＥＬを光源に利用した光伝送システムの一構成例を示す図である。光伝送システム６００は、ＶＣＳＥＬが形成されたチップ３１０を含む光源６１０と、光源６１０から放出されたレーザ光の集光などを行う光学系６２０と、光学系６２０から出力されたレーザ光を受光する受光部６３０と、光源６１０の駆動を制御する制御部６４０とを有する。制御部６４０は、ＶＣＳＥＬを駆動するための駆動パルス信号を光源６１０に供給する。光源６１０から放出された光は、光学系６２０を介し、光ファイバや空間伝送用の反射ミラーなどにより受光部６３０へ伝送される。受光部６３０は、受光した光をフォトディテクターなどによって検出する。受光部６３０は、制御信号６５０により制御部６４０の動作（例えば光伝送の開始タイミング）を制御することができる。
【００４９】
図１１Ｂは、光伝送システムに利用される光伝送装置の概観構成を示す図である。光伝送装置７００は、ケース７１０、光信号送信／受信コネクタ接合部７２０、発光／受光素子７３０、電気信号ケーブル接合部７４０、電源入力部７５０、動作中を示すＬＥＤ７６０、異常発生を示すＬＥＤ７７０、ＤＶＩコネクタ７８０を含み、内部に送信回路基板／受信回路基板を有している。
【００５０】
光伝送装置７００を用いた映像伝送システムを図１２に示す。映像伝送システム８００は、映像信号発生装置８１０で発生された映像信号を、液晶ディスプレイなどの画像表示装置８２０に伝送するため、図１１Ｂに示す光伝送装置を利用している。すなわち、映像伝送システム８００は、映像信号発生装置８１０、画像表示装置８２０、ＤＶＩ用電気ケーブル８３０、送信モジュール８４０、受信モジュール８５０、映像信号伝送光信号用コネクタ８６０、光ファイバ８７０、制御信号用電気ケーブルコネクタ８８０、電源アダプタ８９０、ＤＶＩ用電気ケーブル９００を含んでいる。
【００５１】
上記実施例は例示的なものであり、これによって本発明の範囲が限定的に解釈されるべきものではなく、本発明の構成要件を満足する範囲内で他の方法によっても実現可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る半導体発光装置は、光情報処理や光高速データ通信等の各分野で使用される光源に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例に係る半導体発光装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図２】サブマウントに搭載された各素子の配置を示す上面図である。
【図３】ＶＣＳＥＬの側面断面図である。
【図４】半導体発光装置を示す等価回路である。
【図５】ＶＣＳＥＬおよび抵抗素子の温度特性を示すグラフである。
【図６】温度Ｔとインピーダンス値Ｚの関係を示すテーブルである。
【図７】本実施例に係る半導体発光装置のパッケージの変形例を示す概略断面図である。
【図８】ＶＣＳＥＬを使用した光源装置の構成例を示す図である。
【図９】図７に示すモジュールを用いた光送信装置の構成を示す概略断面図である。
【図１０】図７に示すモジュールを空間伝送システムに用いたときの構成を示す図である。
【図１１】図１１Ａは、光伝送システムの構成を示すブロック図、図１１Ｂは、光伝送装置の外観構成を示す図である。
【図１２】図１１Ｂの光伝送装置を利用した映像伝送システムを示す図である。
【００５４】
１０：半導体発光装置                  １００：金属ステム
１１０：サブマウント                  １１２：電極薄膜
１２０：ＶＣＳＥＬ                    １３０：抵抗素子
１４０：受光素子                      １５０：キャップ
１５２：平板ガラス                    １６０〜１６６：リード端子
１７０ａ〜１７０ｅ：ボンディングワイヤ
１８０：駆動回路                      １８２：伝送路
【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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