(57)【要約】  光送信モジュールは、内平面１ａ、外平面１ｂ、第１及び第２の貫通孔１ｃ、１ｄ、内平面１ａに平行な面に内角θ１で傾斜された傾斜面１ｇを具備する発光素子載置部１ｆを有するステム１と、傾斜面１ｇに実装される半導体発光素子３と、第１及び第２の貫通孔１ｃ、１ｄを貫通する第１及び第２の信号用リードピン５、６と、ステム１の内平面側を覆う筒状のキャップ１７と、キャップ１７の有底部１７ａに、発光素子３からのレーザ光を光結合させる光結合手段１８を備える。半導体発光素子３は、レーザ光を傾斜面１ｇと平行に出射する出射面３ａ１を有し、一方及び他方の電極が第１及び第２のリードピン５、６に接続される半導体発光素子部３ａと、出射面３ａ１と対向し、出射面３ａ１からのレーザ光の光路を内平面１ａの鉛直方向に変更するミラー面３ｂ１を有するミラー部３ｂを具備し、ミラー面３ｂ１が傾斜面１ｇに対して内角θ２で傾斜する。
2021014568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内平面と、外平面と、前記内平面と前記外平面との間を貫通した第１の貫通孔及び第２の貫通孔と、前記内平面に形成され、前記内平面に平行な平行面に対する内角の角度θ１で傾斜された傾斜面を有する発光素子載置部を具備するステムと、
前記第１の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第１の信号用リードピンと、
前記第２の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第２の信号用リードピンと、
前記ステムの発光素子載置部の傾斜面に実装され、レーザ光を、前記ステムの傾斜面と平行に出射する出射面を有し、一方の電極が前記第１の信号用リードピンに電気的に接続され、他方の電極が前記第２の信号用リードピンに電気的に接続される半導体発光素子部と、この半導体発光素子部の出射面と対向して配置され、前記半導体発光素子部の出射面から出射されたレーザ光の光路を前記ステムの内平面の鉛直方向に変更するミラー面を有するミラー部を具備し、前記ミラー部のミラー面が前記ステムの発光素子載置部の傾斜面に対する内角の角度θ２で傾斜した半導体発光素子と、
有底部と側壁部を有し、前記ステムの内平面側を覆い、前記ステムの内平面の周端部に前記側壁部の開口端面が接して固定された、一端開放の筒状のキャップと、
このキャップの有底部に搭載され、前記半導体発光素子からのレーザ光の光出力を前記キャップの外部にて光結合させる光結合手段と、
を備えたＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項２】
前記角度θ１と前記角度θ２との関係がθ１＝２×θ２−９０°を満たす請求項１に記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項３】
前記角度θ１は２０°であり、前記角度θ２は５５°である請求項１に記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項４】
前記半導体発光素子の半導体発光素子部は端面発光型のレーザダイオード素子である請求項１から請求項３のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項５】
前記半導体発光素子は、前記半導体発光素子部から出射されたレーザ光に光変調をかけて前記ミラー部のミラー面に対して光変調されたレーザ光を出射するＥＡ変調部を有し、前記ＥＡ変調部が前記半導体発光素子部及び前記ミラー部と集積化された請求項４に記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項６】
前記半導体発光素子の一方の電極は裏面に形成され、他方の電極は表面に形成され、
前記半導体発光素子と前記ステムの発光素子載置部の傾斜面の間に発光素子用サブマウントが介在し、
前記発光素子用サブマウントは、誘電体からなる基体と、当該基体の表面に形成された第１の電極接続領域と第２の電極接続領域を有し、
前記半導体発光素子の一方の電極と前記第１の信号用リードピンの電気的接続は、前記半導体発光素子の一方の電極が前記発光素子用サブマウントの第１の電極接続領域に直接電気的に接続され、前記発光素子用サブマウントの第１の電極接続領域が前記第１の信号用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続されることにより行なわれ、
前記半導体発光素子の他方の電極と前記第２の信号用リードピンの電気的接続は、前記半導体発光素子の他方の電極が前記発光素子用サブマウントの第２の電極接続領域にワイヤにより電気的に接続され、前記発光素子用サブマウントの第２の電極接続領域が前記第２の信号用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続されることにより行なわれる請求項１から請求項５のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項７】
前記半導体発光素子の一方の電極及び他方の電極は同一面に形成され、
前記半導体発光素子と前記ステムの発光素子載置部の傾斜面の間に発光素子用サブマウントが介在し、
前記発光素子用サブマウントは、誘電体からなる基体と、当該基体の表面に形成された第１の電極接続領域と第２の電極接続領域を有し、
前記半導体発光素子の一方の電極と前記第１の信号用リードピンの電気的接続は、前記半導体発光素子の一方の電極が前記発光素子用サブマウントの第１の電極接続領域に直接電気的に接続され、前記発光素子用サブマウントの第１の電極接続領域が前記第１の信号用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続されることにより行なわれ、
前記半導体発光素子の他方の電極と前記第２の信号用リードピンの電気的接続は、前記半導体発光素子の他方の電極が前記発光素子用サブマウントの第２の電極接続領域に直接電気的に接続され、前記発光素子用サブマウントの第２の電極接続領域が前記第２の信号用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続されることにより行なわれる請求項１から請求項５のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項８】
前記ステムの発光素子載置部の傾斜面の中心位置が前記ステムの内平面より低い請求項１から請求項７のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項９】
前記ステムの発光素子載置部は前記ステムの内平面の中央に掘り込まれて形成され、前記ステムの発光素子載置部の傾斜面の中心位置から前記ステムの内平面までの高さが前記発光素子用サブマウントの厚さと同じである請求項６又は請求項７に記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項１０】
前記ステムの発光素子載置部は前記ステムの内平面の中央に形成され、前記ステムの発光素子載置部の傾斜面の中心位置から前記ステムの内平面までの高さは、前記発光素子用サブマウントの全体積が前記ステムの内平面以下に収まる高さ以上内平面以下である請求項６又は請求項７に記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項１１】
前記ステムは、前記ステムの内平面と外平面との間を貫通した第３の貫通孔を具備し、
前記第３の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有するモニタ用リードピンと、
前記ステムの内平面に、当該内平面に対して垂直を成すように立設され、前記半導体発光素子の半導体発光素子部に対向し、前記ステムの内平面に対して垂直な素子固定面を有する支持ブロックと、
前記支持ブロックの素子固定面に実装され、前記半導体発光素子の半導体発光素子部から出射される背面レーザ光の光軸上に受光面を有し、一方の電極が前記ステムに電気的に接続され、他方の電極が前記モニタ用リードピンに電気的に接続される受光素子を備えた請求項１から請求項１０のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項１２】
前記受光素子は、表面に一方の電極となるアノード電極を有し、裏面に他方の電極となるカソード電極を有し、
前記受光素子と前記支持ブロックの素子固定面の間にモニタ用サブマウントが介在し、前記モニタ用サブマウントは、誘電体からなる基体と、当該基体の表面に形成された電極接続領域を有し、
前記受光素子の一方の電極と前記ステムの電気的接続は、前記ステムの内平面にワイヤにより電気的に接続されることにより行なわれ、
前記受光素子の他方の電極と前記モニタ用リードピンの電気的接続は、前記受光素子の裏面が前記モニタ用サブマウントの電極接続領域にダイボンディグされ、前記モニタ用サブマウントの電極接続領域が前記モニタ用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続されることにより行なわれる請求項１１に記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項１３】
前記ステムは、前記ステムの内平面と外平面との間を貫通した第４の貫通孔を具備し、
前記第４の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有するクーラー用リードピンと、
前記ステムの発光素子載置部の底面と発光素子用サブマウントの間に介在し、ステムと発光素子用サブマウントと電気的に絶縁された状態で固着され、一方の電極が前記クーラー用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的接続される請求項６、請求項７、請求項９又は請求項１０のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信用のＴＯ（Transistor Outline）−ＣＡＮ型光送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信用の光送信モジュールにおいて、半導体発光素子の電極と電気的に接続されるリード端子をステムの搭載面から露出させる長さを長くすると、リード端子のインダクタンスや浮遊容量によって所望のインピーダンスが得られず、半導体発光素子へ伝わる変調信号が劣化し、半導体発光素子を高速に駆動できないという課題を解決するための、光送信モジュールが特許文献１により知られている。【０００３】
特許文献１に示された光送信モジュールは、ステムと、ステムの搭載面に搭載されたサブマウントと、ステムの複数の孔及びサブマウントの複数の孔に挿入された複数のリード端子と、サブマウントの搭載面に配線部を介して搭載され、一方の電極が配線部を介してリード端子に電気的に接続され、他方の電極がワイヤを介してリード端子に接続された半導体発光素子と、ステムに固定され、レンズが保持されたレンズキャップと、サブマウントの搭載面に固定され、半導体発光素子からの光の光路をレンズの方向に変更するプリズムを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５４６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示された光送信モジュールは、プリズムにより半導体発光素子からの光の光路をレンズの方向に変更させることにより、半導体発光素子をサブマウントの搭載面に搭載できるようにして、リード端子におけるステムの搭載面から露出させる長さを短くしている。
しかるに、半導体発光素子からの光路を変更するためにプリズムを必要とし、組み立てが複雑になるという問題点を有する。【０００６】
この発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、プリズムを必要とせず、組み立てが容易で、半導体発光素子の高速駆動に優れたＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールは、内平面と、外平面と、内平面と外平面との間を貫通した第１の貫通孔及び第２の貫通孔と、内平面に形成され、内平面に平行な平行面に対する内角の角度θ１で傾斜された傾斜面を有する発光素子載置部を具備するステム、第１の貫通孔を貫通し、ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第１の信号用リードピン、第２の貫通孔を貫通し、ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第２の信号用リードピン、ステムの発光素子載置部の傾斜面に実装され、レーザ光を、ステムの傾斜面と平行に出射する出射面を有し、一方の電極が第１の信号用リードピンに電気的に接続され、他方の電極が第２の信号用リードピンに電気的に接続される半導体発光素子部と、この半導体発光素子部の出射面と対向して配置され、半導体発光素子部の出射面から出射されたレーザ光の光路をステムの内平面の鉛直方向に変更するミラー面を有するミラー部を具備し、ミラー部のミラー面がステムの発光素子載置部の傾斜面に対する内角の角度θ２で傾斜した半導体発光素子、有底部と側壁部を有し、ステムの内平面側を覆い、ステムの内平面の周端部に側壁部の開口端面が接して固定された、一端開放の筒状のキャップ、このキャップの有底部に搭載され、半導体発光素子からのレーザ光の光出力をキャップの外部にて光結合させる光結合手段を備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、組み立てが容易であり、半導体発光素子の優れた高速駆動が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールを示す側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールを示す図１のII−II線から見た矢視平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールを示す、キャップ１７を装着前の斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールにおける半導体発光素子３の周辺を示す拡大断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールにおける受光素子１３の周辺を示す拡大断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールにおける半導体発光素子３の周辺を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
この発明の形態１に係る光通信用のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールを図１から図３に基づいて説明する。ＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールはＴＯ−ＣＡＮパッケージに光通信用の半導体発光素子である半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）及び半導体受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ：  Photo Diode）が搭載された構成である。
また、ＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールの通信速度は１波長チャネルあたり１Ｇbit／ｓ〜２００Ｇbit／ｓであり、ＮＲＺ（Non-Return to Zero）方式又はＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation)方式といった光強度変調方式により変調されたレーザ光を出力する。
【００１１】
ステム１は外直径が５．６mmもしくは５．６mm以下の円板状の金属からなる。ステム１は円板状に限られるものでなく、円柱状もしくは四角柱状でも良く、内平面１ａと内平面１ａと平行な外平面１ｂを有する平板状であれば良い。ステム１は製造時の位置決めを容易にするための切り欠きが施されていても良い。なお、ステム１はヘッダーもしくはアイレットと呼ばれることもある。
【００１２】
また、ステム１は半導体発光素子３のヒートシンクとして機能するとともに、内平面１ａが部品実装用の領域となる。
ステム１は内平面１ａと外平面１ｂとの間を貫通する第１の貫通孔１ｃから第３の貫通孔１ｅが形成される。第１の貫通孔１ｃから第３の貫通孔１ｅは正方形の３つの角の位置に形成される。
第３の貫通孔１ｅは半導体発光素子３のレーザ光の光路線に沿い、ステム１の内平面１ａの中心を通る線上にあり、第１の貫通孔１ｃ及び第２の貫通孔１ｄは半導体発光素子３のレーザ光の光路線と直交し、ステム１の内平面１ａの中心を通る線上に互いに対向した位置にある。
【００１３】
ステム１は、図４に示すように、内平面１ａの中央に掘り込まれて形成され、内平面１ａから外平面１ｂに向かって内平面１ａに平行な平行面Ｈに対する内角の角度θ１で傾斜した底面である傾斜面１ｇを有する発光素子載置部１ｆを有する。角度θ１は２０°である。傾斜面１ｇは第２の貫通孔１ｄ側に向かって低くなる傾斜面である。
半導体発光素子３が搭載、つまり、半導体発光素子３が装着された発光素子用サブマウント２が、発光素子載置部１ｆに載置固定される。
また、傾斜面１ｇにおける中心位置からステム１の内平面１ａまでの高さｈは、発光素子用サブマウント２の厚さｔと同じである。
【００１４】
なお、発光素子載置部１ｆは全て内平面１ａより低い位置に形成され、中心の高さｈが発光素子用サブマウント２の厚さｔと同じであるのが望ましいが、中心の高さｈが発光素子用サブマウント２の厚さｔより大きくてもよく、また、発光素子載置部１ｆの一部もしくは全てが内平面１ａより高い位置にあっても良い。
要するに、発光素子載置部１ｆとして、内平面１ａから延在した、内平面１ａの平行面Ｈに対する内角の角度θ１で傾斜した傾斜面を有するものであれば良い。
【００１５】
なお、中心の高さｈが発光素子用サブマウント２の厚さｔより大きい場合は、半導体発光素子３の電極と発光素子用サブマウント２の基体２ａの表面に形成された第２の電極接続領域２ｃにワイヤボンディングによるワイヤを接続する際、ワイヤボンディング装置のキャピラリの干渉によりワイヤボンディングの難度が上がってしまう。そのため、発光素子用サブマウント２の全体積が内平面１ａ以下に収まる高さを中心位置の高さｈの限度とし、中心位置の高さｈは、発光素子用サブマウント２の全体積が内平面１ａ以下に収まる高さ以上内平面１ａ以下にするのが良い。
ステム１に掘り込みにより設けられる発光素子載置部１ｆは、ステム１を製造する際に一般的に用いられる既存の量産設備を用いて形成できる。
【００１６】
発光素子用サブマウント２は、半導体発光素子３の線形熱膨張と親和する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの誘電体からなる基体２ａと、基体２ａの表面に蒸着などによりパタン形成された第１の電極接続領域２ｂ及び第２の電極接続領域２ｃと、基体２ａの裏面に、ステム１の発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇにはんだもしくは導電性接着剤等により電気的に接続され、機械的に固定される、蒸着などによりパタン形成された接地領域（図示せず）を有する。
なお、発光素子用サブマウント２には、電気的接続をとりやすくする、もしくはインピーダンス調整のために、基体２ａの側面に電極パタンが形成されても良い。
【００１７】
第１の電極接続領域２ｂの一部に、図２に示すように、半導体発光素子３における一方の電極となる底面がはんだもしくは導電性接着剤等によりダイボンディングされることにより電気的に接続され、機械的に固定される。
第２の電極接続領域２ｃと半導体発光素子３における他方の電極が、図２に示すように、ワイヤボンディングによる金線などのワイヤ４により電気的に接続される。ワイヤ４は図では１本を示しているが、インダクタンスを低減する目的で複数本のワイヤを並列接続したものでも良い。
【００１８】
半導体発光素子３は、発光素子用サブマウント２の第１の電極接続領域２ｂにはんだもしくは導電性接着剤等によりダイボンディングされて実装され、発光素子載置部１ｆに載置固定される。
半導体発光素子３は、図４に示すように、半導体発光素子部３ａと、半導体発光素子部３ａから出射されたレーザ光を、ステム１の中心軸Ｚ（図１参照）に光路を変更するミラー部３ｂを有する。半導体発光素子３は半導体発光素子部３ａにミラー部３ｂを集積形成した、例えば、インジウム・リン（InP）又はインジウム・ガリウム・ヒ素・リン（InGaAsP）系の化合物半導体を基板として用いて造られるチップである。
【００１９】
半導体発光素子部３ａは、直接変調光源である分布帰還型(ＤＦＢ: Distributed Feedback)レーザダイオード素子又はファブリペロー(Fabry-Perot)型レーザダイオード素子などの水平共振器を有する水平共振器型レーザダイオード素子である端面発光型のレーザダイオード素子であり、出射面３ａ１である素子前方端面と背面３ａ２である素子後方端面にはそれぞれ反射防止膜(AR: Anti Reflection Coating)と増反射膜(HR: High Reflection Coating)が施される。
半導体発光素子部３ａは、出射面３ａ１から水平方向にレーザ光を出射し、背面３ａ２から出射される背面光により、出射面３ａ１から出射されるレーザ光がモニタされる。
【００２０】
半導体発光素子部３ａの出射面３ａ１とミラー部３ｂのミラー面３ｂ１は対向配置され、半導体発光素子部３ａの出射面３ａ１からミラー部３ｂのミラー面３ｂ１にレーザ光が図４図示矢印Ａに示す方向、つまり、発光素子用サブマウント２の表面及びステム１の発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇに平行に出射される。ミラー部３ｂのミラー面３ｂ１に入射されたレーザ光は図４図示矢印Ｂに示す方向、つまりステム１の中心軸Ｚに光路変更される。
一方、半導体発光素子部３ａの背面３ａ２からのレーザ光が図４図示矢印Ａに示す方向とは反対のＣ方向に出射される。
【００２１】
ミラー部３ｂのミラー面３ｂ１は、半導体発光素子３の共振器方向である半導体基板面３ｃに対する内角の角度θ２だけ傾いている。角度θ２は５５°である。
すなわち、ミラー部３ｂはステム１の発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇに対する内角の角度θ２で傾斜したミラー面３ｂ１を有する。
半導体発光素子部３ａの出射面３ａ１から、ステム１の内平面１ａに対して角度θ１傾斜した発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇに沿った方向、つまり、Ａ方向に出射されたレーザ光は、ステム１の内平面１ａに対して角度θ１傾斜した発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇに角度θ２傾斜したミラー面３ｂ１により、Ｂ方向、つまり、ステム１の中心軸Ｚに光路変更されたレーザ光が半導体発光素子３から出射される。
【００２２】
要するに、発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇの傾斜角度θ１とミラー部３ｂのミラー面３ｂ１の傾斜角度θ２の相乗効果により、半導体発光素子３からステム１の中心軸Ｚを光路としたレーザ光が出射される。
この実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールでは、好ましい傾斜角度として、角度θ１を２０°、角度θ２を５５°としたが、θ１＝２×θ２−９０の関係を満たせば良い。
また、この実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールでは、角度θ２が４５°以上９０°未満を前提としているが、角度θ２が４５°未満であっても良い。この場合、発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇの傾斜方向がステム１の内平面１ａに対して図４に示した傾斜方向と逆になる。
【００２３】
半導体発光素子部３ａの出射面３ａ１からのレーザ光の出射方向が、製造ばらつき又はレーザ構造の非対称性によって半導体基板面３ｃに対して平行な光路から傾斜する場合、光路の傾斜を相殺する方向に角度θ１と角度θ２の少なくとも一方を調整し、半導体発光素子３からステム１の中心軸Ｚを光路としたレーザ光が出射されるようにすればよい。
【００２４】
ミラー部３ｂのミラー面３ｂ１は、結晶異方性を利用したウェットエッチングなどの一般的な半導体プロセスによって形成される。したがって、傾斜基板又は複雑なプロセスに依らないので、比較的容易に角度θ２を持ったミラー面３ｂ１が形成できる。
ミラー部３ｂのミラー面３ｂ１は、反射率を高めるために、化合物半導体による基板の表面に、金属膜もしくはシリコン（Si）と酸化シリコン（SiO2）などの誘電体の薄膜を交互に積層した多層誘電膜を設けてある。
【００２５】
半導体発光素子３は、光結合の効率を高めるために出射ビーム径を変換するスポットサイズコンバータをさらに集積しても良い。
主信号用リードピン５（第１の信号用リードピン）、主信号用リードピン６（第２の信号用リードピン）、及びモニタ用リードピン７はそれぞれ、ステム１の第１の貫通孔１ｃから第３の貫通孔１ｅのそれぞれを貫通し、リードピンと貫通孔との間に充填して固化させた封止ガラス８によりステム１に固定される。封止ガラス８は、主信号用リードピン５、主信号用リードピン６、及びモニタ用リードピン７とステム１を電気的に絶縁するとともに、気密性を維持する。
【００２６】
主信号用リードピン５、主信号用リードピン６、及びモニタ用リードピン７のステム１の内平面から露出したインナーリード部５ａからインナーリード部７ａの長さＬ１は短く、例えば、図１に示すように、半導体発光素子３のステム１の内平面から一番長く突出した位置の長さＬ２より短い。
【００２７】
主信号用リードピン５及び主信号用リードピン６は半導体発光素子３に対して高周波信号からなる差動信号を伝達するリードピンである。モニタ用リードピン７は、光パワーモニタ信号を伝達するリードピンである。
なお、この実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールは、サーミスタなどの温度センサを実装していないが、温度センサを実装するタイプでは、ステム１と電気的に絶縁され、気密性を持たせてステム１を貫通したセンサ用リードピンが設けられる。
【００２８】
主信号用リードピン５のインナーリード部５ａの端面と、半導体発光素子３の一方の電極が電気的に接続された発光素子用サブマウント２の第１の電極接続領域２ｂが、図２に示すように、ワイヤボンディングによる金線などのワイヤ９により電気的に接続される。ワイヤ９は図では１本を示しているが、インダクタンスを低減する目的で複数本のワイヤを並列接続したものでも良い。
【００２９】
主信号用リードピン６のインナーリード部６ａの端面と発光素子用サブマウント２の第２の電極接続領域２ｃが、図２に示すように、ワイヤボンディングによる金線などのワイヤ１０により電気的に接続される。ワイヤ１０は図では１本を示しているが、インダクタンスを低減する目的で複数本のワイヤを並列接続したものでも良い。
なお、主信号用リードピン５と発光素子用サブマウント２の第１の電極接続領域２ｂの接続をワイヤ９により、主信号用リードピン６と発光素子用サブマウント２の第２の電極接続領域２ｃの接続をワイヤ１０により行なっているが、ワイヤ９及びワイヤ１０に代えて、発光素子用サブマウント２とは別に構成された、リードピンと電極接続領域を接続する高周波線路が形成された中継用基板を用いても良い。
【００３０】
主信号用リードピン５、主信号用リードピン６、及びモニタ用リードピン７はそれぞれ、同軸線路の内部導体を構成する。同軸線路の外部導体をステム１が、誘電体を封止ガラス８が構成する。
同軸線路の特性インピーダンスは、誘電体の比誘電率をεr、内部導体の外径をｄ、外部導体の内径をＤとすると、簡易には次式（１）で求められる。
（１３８／√εr）・ＬＯＧ１０（Ｄ／ｄ）                        （１）
【００３１】
この実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールは式（１）にて求め、主信号用リードピン５、主信号用リードピン６、及びモニタ用リードピン７の直径を０．３mmとし、ステム１の第１の貫通孔１ｃから第３の貫通孔１ｅの直径を０．８７mmとしている。
但し、封止ガラス８は比誘電率εrが６．５のガラス材料を用い、主信号用リードピン５、主信号用リードピン６、及びモニタ用リードピン７それぞれにおける同軸線路の特性インピーダンスを２５Ωとした。
【００３２】
グランド用リードピン１１は、電気的に接地されたグランド用としてのグランドピンであり、ステム１を接地電位にするためのものである。グランド用リードピン１１の一端が、ステム１の外平面１ｂに溶接又はロウ付けにより固着される。もしくは、ステム１の外平面１ｂに掘り込みを形成し、この掘り込みにグランド用リードピン１１の一端を差込み、溶接又はロウ付けにより固着する。このようにステム１の外平面１ｂに形成された掘り込みにグランド用リードピン１１の一端を固着することにより、ステム１の外平面１ｂの実装面積を増やすことができる。
グランド用リードピン１１の固定位置は、モニタ用リードピン７と対向する四角形の角の位置である。
なお、グランド用リードピン１１を設けず、直接ステム１を接地電位にするものでも良い。
【００３３】
ヒートシンクとしても機能する支持ブロック１２が、ステム１の内平面１ａに、内平面１ａに対して垂直を成すように立設される。支持ブロック１２は柱状をなし、ステム１と一体的に形成される。なお、ステム１と支持ブロック１２を別体とし、支持ブロック１２をステム１に溶接もしくは接着することでも良い。
支持ブロック１２は、背面レーザ光が出射される半導体発光素子部３ａの背面３ａ２と対向し、ステム１の内平面１ａに対して垂直な平面である素子固定面１２ａを有する。支持ブロック１２における素子固定面１２ａに対向する面１２ｂは、ステム１の外形に沿った円弧をなし、熱容量を大きくしている。
【００３４】
受光素子１３は、図５に示すように、支持ブロック１２の素子固定面１２ａに直方体形状のモニタ用サブマウント１４を介して実装される。
受光素子１３は垂直入射型のフォトダイオードのチップであり、表面に一方の電極となるアノード電極を、裏面に他方の電極となるカソード電極を有する。
受光素子１３の裏面はモニタ用サブマウント１４の表面における電極接続領域１４ｂに、ハンダ付けあるいは導電性接着剤によりダイボンディングされ、電気的及び機械的に接続される。
受光素子１３の表面におけるアノード電極は、図２及び図３に示すように、ワイヤボンディングによる金線などのワイヤ１５によりステム１の内平面１ａと電気的に接続される。
その結果、受光素子１３のアノード電極はステム１を介して接地電位にされる。
なお、ワイヤ１５は図では１本を示しているが、インダクタンスを低減する目的で複数本のワイヤを並列接続したものでも良い。
モニタ用サブマウント１４は支持ブロック１２における素子固定面１２ａ上に、ハンダ付けあるいは導電性接着剤によりダイボンディング実装される。
【００３５】
受光素子１３の受光面１３ａは、半導体発光素子部３ａの背面３ａ２と対向し、半導体発光素子部３ａからの背面レーザ光（図４及び図５図示Ｃ方向のレーザ光）が入射される。受光素子１３は、受光面１３ａに入射された半導体発光素子部３ａからの背面レーザ光に応じてアノード電極とカソード電極の間に電流や電圧を発生する。
受光素子１３の受光面１３ａが、半導体発光素子部３ａの背面３ａ２から直進した背面レーザ光が受光できる位置に受光素子１３が配置される。すなわち、受光素子１３の受光面１３ａは、半導体発光素子部３ａからの背面レーザ光の光軸上にある。
【００３６】
半導体発光素子部３ａの背面３ａ２からの背面レーザ光の、受光素子１３の受光面１３ａに入射する入射角度は、受光面１３ａの法線を含む鉛直面と発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇとのなす角度、つまり、発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇの傾斜角度θ１と同じである。背面レーザ光の入射角度θ１は、受光面１３ａに対する鉛直面、つまり、ステム１の内平面１ａに対する平行面に対する角度である。
また、半導体発光素子部３ａからの背面レーザ光が入射された受光素子１３において光結合せず、受光面１３ａによって反射された反射レーザ光は、背面レーザ光に対して２×θ１の角度方向、図５に示したＤ方向へ反射される。この実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールでは、受光面１３ａから反射された反射レーザ光の背面レーザ光に対する反射角度は４０°（＝２×２０°）である。
したがって、受光素子１３の受光面１３ａからの反射レーザ光は、半導体発光素子部３ａに入射されることはない。
【００３７】
モニタ用サブマウント１４は、受光素子１３の線形熱膨張と親和する窒化アルミニウム又はアルミナなどの誘電体からなる基体１４ａと、基体１４ａの表面全面に蒸着などによりパタン形成された電極接続領域１４ｂと、基体１４ａの裏面全面に蒸着などによりパタン形成された接着領域（図示せず）を有する。
モニタ用サブマウント１４の裏面の接着領域は支持ブロック１２の素子固定面１２ａにはんだもしくは導電性接着剤等によりダイボンディングされ、機械的に固定される。
【００３８】
モニタ用サブマウント１４の電極接続領域１４ｂと、モニタ用リードピン７のインナーリード部７ａの端面が、図２及び図３に示すように、ワイヤボンディングによる金線などのワイヤ１６により電気的に接続される。
その結果、受光素子１３におけるカソード電極は、図２及び図３に示すように、モニタ用サブマウント１４における電極接続領域１４ｂ及びワイヤ１６を介してモニタ用リードピン７に電気的に接続される。モニタ用リードピン７が受光素子１３のカソード端子となる。
なお、ワイヤ１６は図では１本を示しているが、インダクタンスを低減する目的で複数本のワイヤを並列接続したものでも良い。
【００３９】
キャップ１７は、一端が開放された、有底部１７ａと側壁部１７ｂとを有する、外直径がステム１の直径より若干小さい円筒状の金属によって形成されたレンズキャップである。キャップ１７の有底部１７ａの中心に光結合手段１８であるレンズが搭載される開口部１７ａ１が形成されている。光結合手段１８であるレンズはキャップ１７の内外にて気密性が維持されるように有底部１７ａに形成された開口部１７ａ１に、接着剤又は溶融によって接合されて装着される。
キャップ１７の側壁部１７ｂの端面が、ステム１の内平面１ａの周端部に接して電気溶接により接合、固着される。ステム１とキャップ１７により囲われた内部は、不活性ガスが充填されるもしくは真空状態とされ、半導体発光素子３を外気から遮断して気密封止される。
ステム１とキャップ１７によりＴＯ−ＣＡＮ型パッケージを構成する。
【００４０】
光結合手段１８はガラス製の球状レンズであり、光軸がステム１の中心軸Ｚと一致し、半導体発光素子３から出射されたレーザ光の光路（図４図示Ｂ方向の光路）と一致する。
なお、光結合手段１８は球状レンズでなくても良く、要は半導体発光素子３からのレーザ光の光出力をＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールの外部で光結合できれば良い。したがって、非球面レンズ又はその他の形状、もしくはガラス板からなる透明窓でもよい。つまり、光結合手段１８は半導体発光素子３からのレーザ光をキャップ１７の外部にて光結合させるものであれば良い。
また、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージの内部、つまり、ステム１とキャップ１７により囲われた内部は、半導体発光素子３及び受光素子１３の保護のために気密封止されていることが望ましいが、必ずしも気密性が確保されておらずとも良い。
【００４１】
このように構成されたＴＯ−ＣＡＮ型パッケージは、ステム１をプレス加工により量産可能であり、ステム１の内平面１ａにあらゆる方向から半導体発光素子３及び受光素子１３などの部品を実装できるとともに、ステム１とキャップ１７を電気溶接により接合できることから高い組立性を有し、生産性に優れる。
【００４２】
次に、このように構成された実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールの信号の流れを説明する。
半導体発光素子３への信号の流れは次のようになる。
すなわち、主信号用リードピン５に入力される信号は、主信号用リードピン５−ワイヤ９−発光素子用サブマウント２の第１の電極接続領域２ｂ−半導体発光素子３の一方の電極−半導体発光素子３の他方の電極−ワイヤ４−発光素子用サブマウント２の第２の電極接続領域２ｃ−ワイヤ１０−主信号用リードピン６に流れる。
一方、主信号用リードピン６に入力される信号は、主信号用リードピン５に入力される信号の流れと逆に、主信号用リードピン６から主信号用リードピン５への経路となる。
【００４３】
この実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールは、半導体発光素子部３ａからのレーザ光の光路を変更するミラー面を有する端面発光型の半導体発光素子３を、ステム１に形成されたステム１の内平面１ａに対して傾斜角度を持って傾斜された傾斜面１ｇを有する発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇに実装したので、主信号用リードピン５及び主信号用リードピン６のインナーリード部５ａ及びインナーリード部６ａの長さを短くできる。
その結果、ワイヤ４、ワイヤ９、及びワイヤ１０と接地されるステムとの距離を短くでき、ワイヤ４、ワイヤ９、及びワイヤ１０の長さも短くできる。
【００４４】
したがって、主信号用リードピン５及び主信号用リードピン６における同軸線路の特性インピーダンスの設定値に基づき、式（１）に基づき主信号用リードピン５及び主信号用リードピン６の直径、並びにステム１の第１の貫通孔１ｃ及び第２の貫通孔１ｄの直径を設定して作製したものにおいて、主信号用リードピン５及び主信号用リードピン６のインナーリード部５ａ及びインナーリード部６ａにおけるインダクタンス及び浮遊容量の影響が抑制され、設定値に基づいた同軸線路の特性インピーダンスが得られる。その結果、変調信号の劣化を抑えて半導体発光素子における高速駆動に優れたＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールが得られる。
しかも、ステム１に傾斜面１ｇを有する発光素子載置部１ｆを形成するという簡単な構成により、達成できる。
【００４５】
受光素子１３による信号の流れは、モニタ用リードピン７−ワイヤ１６−モニタ用サブマウント１４の電極接続領域１４ｂ−受光素子１３のカソード電極−受光素子１３のアノード電極−ワイヤ１５−ステム１−グランド用リードピン１１となる。
【００４６】
次に、このように構成された実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールにおける効果について説明する。
まず、第１に、半導体発光素子部３ａからのレーザ光の光路を変更するミラー面３ｂ１を有する端面発光型の半導体発光素子３を、ステム１に形成されたステム１の内平面1ａに対して傾斜角度θ１を持って傾斜された傾斜面１ｇを有する発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇに実装した。
【００４７】
したがって、端面発光型の半導体発光素子３であるにも係らず、半導体発光素子３をステム１の内平面１ａの近傍に配置できるため、主信号用リードピン５及び主信号用リードピン６のインナーリード部５ａ及びインナーリード部６ａの長さを短くでき、かつ、半導体発光素子３の一方の電極と第１の信号用リードピン５の電気的接続を司るワイヤ９、半導体発光素子３の他方の電極と第２の信号用リードピン６の電気的接続を司るワイヤ４及びワイヤ１０の長さを短くできる。
【００４８】
この時、半導体発光素子３からのレーザ光をステム１の内平面１ａに対して鉛直方向（図１図示Ｚ軸方向）に出射させる構造でありながら、主信号用リードピン５及び主信号用リードピン６のインナーリード部５ａ及びインナーリード部６ａの長さ、及びワイヤ９、ワイヤ４及びワイヤ１０の長さは、ステム１における発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇの傾斜角度θ１と、ミラー部３ｂのミラー面３ｂ１の傾斜角度θ２との関係がθ１＝２×θ２−９０を満たすと好適な結果が得られ、傾斜角度θ１を２０°、傾斜角度θ２を５５°にすることにより最適な結果が得られる。
【００４９】
第２に、半導体発光素子３として、半導体発光素子部３ａとミラー面３ｂ１を有するミラー部３ｂを具備した構成とした。
これにより、半導体発光素子部３ａとミラー面３ｂ１を有するミラー部３ｂを基板に集積化した半導体チップとして作製できる。
さらに、ミラー面３ｂ１の形成を、特殊な傾斜基板を用いたり大掛かりな半導体プロセスを用いたりすることなく、通常の半導体プロセスにより容易に傾斜角度θ２のミラー面３ｂ１を形成できる。
すなわち、プリズム等の光路変換部材を追加することなく、またモジュール組立時の部品ハンドリングおよび位置調整の工程の追加を必要としない。
【００５０】
第３に、半導体発光素子３をステム１の内平面１ａに近接して配設できるため、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージの外部との熱抵抗を低く抑えることができ、半導体発光素子３の放熱性が向上する。
【００５１】
第４に、ステム１の発光素子載置部１ｆはステム１の内平面１ａの中央に掘り込まれて形成した。
これにより、信号用リードピンとの電気的接続を司るワイヤ９、ワイヤ４及びワイヤ１０は、接地電位とされるステム１の近傍に配線でき、ワイヤ９、ワイヤ４及びワイヤ１０それぞれによる伝送路におけるインピーダンスを低減できる。すなわち、配線長そのものを短くできるとともに、ワイヤ９、ワイヤ４及びワイヤ１０それぞれによるインピーダンス不整合の低減が図れ、高速電気信号の劣化を抑制できる。
【００５２】
第５に、半導体発光素子３の半導体発光素子部３ａの背面３ａ２から出射される背面レーザ光の光軸上に受光素子１３を配置できる。
受光素子１３は、ステム１の内平面１ａに、内平面１ａに対して垂直を成すように立設された支持ブロック１２の、ステム１の内平面１ａに対して垂直な平面である素子固定面１２ａに実装される。
これにより、受光素子１３の実装も容易に行うことができ、半導体発光素子３の駆動時の光パワーのモニタリングが可能となる。
しかも、受光素子１３の受光面１３ａに入射される半導体発光素子３の背面３ａ２からの背面レーザ光の入射角度θ１はステム１の発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇの傾斜角度θ１と同じである。その結果、受光素子１３の受光面１３ａからの反射レーザ光は、半導体発光素子部３ａに入射されることはなく、半導体発光素子部３ａの特性劣化を抑制できる。
【００５３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールを図６に基づいて説明する。
この発明の実施の形態２に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールは、この発明の実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールが、半導体発光素子３として、ミラー部３ｂのミラー面３ｂ１を、半導体発光素子部３ａの出射面３ａ１と対向配置されるミラー部３ｂの表面に形成しているのに対して、ミラー部３ｂのミラー面３ｂ１を、半導体発光素子部３ａの出射面３ａ１と対向配置されるミラー部３ｂの裏面に形成し、半導体発光素子３を構成するための基板の表裏が入れ替わっている点が相違するだけであり、その他の点については全く同じである。
したがって、以下に、相違点を中心に説明する。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５４】
半導体発光素子３は、半導体発光素子部３ａと、半導体発光素子部３ａから出射されたレーザ光を、ステム１の中心軸Ｚ（図１参照）に光路を変更するミラー部３ｂを有する。
半導体発光素子３は半導体発光素子部３ａにミラー部３ｂを集積形成した、例えば、インジウム・リン又はインジウム・ガリウム・ヒ素・リン系の化合物半導体を基板として用いて造られるチップである。
【００５５】
半導体発光素子部３ａは、実施の形態１に示した半導体発光素子部３ａと同様に、水平共振器を有する水平共振器型レーザダイオード素子である端面発光型のレーザダイオード素子である。半導体発光素子部３ａの出射面からのレーザ光が出射される方向Ａは図６図示に示すように、発光素子用サブマウント２の表面及びステム１の発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇに平行である。また、ミラー部３ｂのミラー面３ｂ１に入射されたレーザ光は図６図示矢印Ｂに示す方向、つまり、ステム１の中心軸Ｚに光路変更される。さらに、半導体発光素子部３ａの背面からの背面レーザ光は、図６図示矢印Ａに示す方向とは反対のＣ方向に出射される。
【００５６】
但し、基板の表面（図６図示下側）に、半導体発光素子部３ａの一方の電極及び他方の電極が形成される。
発光素子用サブマウント２の第１の電極接続領域及び第２の電極接続領域は、半導体発光素子部３ａの表面に形成された一方の電極及び他方の電極に合わせて、基体２ａの表面に蒸着などによりパタン形成される。
したがって、半導体発光素子部３ａの一方の電極及び他方の電極と発光素子用サブマウント２の第１の電極接続領域及び第２の電極接続領域とは、位置合わせが行なわれて、はんだもしくは導電性接着剤等によりダイボンディングにより電気的に接続され、機械的に固定される
【００５７】
このように構成された実施の形態２に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールにおいても、実施の形態１に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールと同様の効果を奏する他、半導体発光素子３をジャンクションダウンで発光素子用サブマウント２に実装できることから、半導体発光素子部３ａの一方の電極及び他方の電極と発光素子用サブマウント２の第１の電極接続領域及び第２の電極接続領域との電気的接続にワイヤボンディングによるワイヤを必要としない。
その結果、半導体発光素子部３ａの一方の電極及び他方の電極と発光素子用サブマウント２の第１の電極接続領域及び第２の電極接続領域との電気的接続によるインピーダンス不整合を緩和、ひいては高周波特性の改善ができる。
【００５８】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールを説明する。
この発明の実施の形態３に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールは、この発明の実施の形態１及び実施の形態２に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールが、半導体発光素子３として、分布帰還型レーザダイオード素子又はファブリペロー型レーザダイオード素子などの水平共振器を有する水平共振器型レーザダイオード素子である端面発光型のレーザダイオード素子を用いているのに対して、端面発光型のレーザダイオード素子に加えてさらに電界吸収型(EA: Electro-Absorption) 変調器を集積化した外部変調光源である点が相違するだけであり、その他の点については同じである。
したがって、以下に、相違点を中心に、図１から図６を参照して説明する。
【００５９】
半導体発光素子３は、端面発光型のレーザダイオード素子を構成する半導体発光素子部３ａと、ミラー面３ｂ１を有するミラー部３ｂと、半導体発光素子部３ａから出射されたレーザ光に光変調をかけてミラー部３ｂのミラー面３ｂ１に対して光変調されたレーザ光を出射するＥＡ変調部が、化合物半導体を基板として集積化されたチップである。
したがって、半導体発光素子３の一方の電極は半導体発光素子部３ａの光出力を得るための直流バイアス用の電極であり、半導体発光素子３の他方の電極はＥＡ変調部の単相(Single-Ended)駆動の高速信号用の電極である。
また、発光素子用サブマウント２には、インピーダンス整合のための終端抵抗がパターニングもしくは終端抵抗チップとして実装される。
【００６０】
このように構成された、半導体発光素子３が外部変調器集積光源として機能する実施の形態３に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールにおいても、半導体発光素子３が直接変調光源として機能する実施の形態１又は実施の形態２に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールと同様の効果を奏する。
【００６１】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールを説明する。
この発明の実施の形態４に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールは、この発明の実施の形態１から実施の形態３に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールに対して、半導体発光素子３を冷却するためのペルチェ素子などの熱電クーラー（ＴＥＣ：Thermoelectric Cooler）及びサーミスタ素子などの温度センサを内蔵させた点が相違するだけであり、その他の点については同じである。
したがって、以下に、相違点を中心に、図１から図６を参照して説明する。
【００６２】
ステム１は、内平面１ａと外平面１ｂとの間を貫通した第４の貫通孔及び第５の貫通孔を具備する。
クーラー用リードピンは、ステム１の第４の貫通孔を貫通し、ステム１の内平面１ａから露出したインナーリード部を有し、封止ガラスによりステム１に固定される。
センサ用リードピンは、ステム１の第５の貫通孔を貫通し、ステム１の内平面１ａから露出したインナーリード部を有し、封止ガラスによりステム１に固定される。
【００６３】
熱電クーラーは、ステム１の発光素子載置部１ｆの傾斜面１ｇと発光素子用サブマウント２の間に介在し、ステム１と発光素子用サブマウント２と電気的に絶縁された状態で固着される。
熱電クーラーは、半導体発光素子３を発光素子用サブマウント２を介して冷却する。
熱電クーラーの天面に２つの電極を有する。熱電クーラーの一方の電極はワイヤボンディングによるワイヤによりクーラー用リードピンのインナーリード部の端面に電気的に接続され、他方の電極はワイヤボンディングによるワイヤによりステム１の内平面１ａに電気的に接続される。
【００６４】
温度センサはステム１の内平面１ａに実装される。温度センサは半導体発光素子３周辺の温度を検知し、検知信号が熱電クーラーの制御に利用される。温度センサは２つの電極を有し、一方の電極はワイヤボンディングによるワイヤによりセンサ用リードピンのインナーリード部の端面に電気的に接続され、他方の電極はワイヤボンディングによるワイヤによりステム１の内平面１ａに電気的に接続される。
【００６５】
このように構成された、実施の形態４に係る、熱電クーラーにより半導体発光素子３を冷却する冷却タイプのＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールにおいても、実施の形態１から実施の形態３に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールと同様の効果を奏する。
【００６６】
なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
この発明に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールは、高周波信号を用いた光通信用の光送信モジュールとして利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１  ステム、１ａ  内平面、１ｂ  外平面、１ｃ〜１ｅ  貫通孔、１ｆ  発光素子載置部、１ｇ  底面（傾斜面）、２  発光素子用サブマウント、２ａ  基体、２ｂ、２ｃ  電極接続領域、３  半導体発光素子、３ａ  半導体発光素子部、３ｂ  ミラー部、３ｂ１  ミラー面、４、９、１０、１５、１６  ワイヤ、５、６  主信号用リードピン、７  モニタ用リードピン、８  ガラス、１１  グランド用リードピン、１２  支持ブロック、１３  受光素子、１４  モニタ用サブマウント、１７  キャップ、１８  レンズ。
【図１】
2021014568.tif 000003
【図２】
2021014568.tif 000004
【図３】
2021014568.tif 000005
【図４】
2021014568.tif 000006
【図５】
2021014568.tif 000007
【図６】
2021014568.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月7日(2020.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係るＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュールは、内平面と、外平面と、内平面と外平面との間を貫通した第１の貫通孔及び第２の貫通孔と、内平面に形成され、内平面に平行な平行面に対する内角の角度θ１で傾斜された傾斜面を有する発光素子載置部を具備する、金属からなるステムと、第１の貫通孔を貫通し、ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第１の信号用リードピンと、第２の貫通孔を貫通し、ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第２の信号用リードピンと、ステムの発光素子載置部の傾斜面に実装され、レーザ光を、ステムの傾斜面と平行に出射する出射面を有し、一方の電極が第１の信号用リードピンに電気的に接続され、他方の電極が第２の信号用リードピンに電気的に接続される半導体発光素子部と、この半導体発光素子部の出射面と対向して配置され、半導体発光素子部の出射面から出射されたレーザ光の光路をステムの内平面の鉛直方向に変更するミラー面を有するミラー部を具備し、ミラー部のミラー面がステムの発光素子載置部の傾斜面に対する内角の角度θ２で傾斜した半導体発光素子と、半導体発光素子とステムの発光素子載置部の傾斜面の間に介在し、ステムの発光素子載置部に載置固定された、前期半導体発光素子の線形熱膨張と親和する窒化アルミニウム又はアルミナなどの誘電体からなる基体を有する発光素子用サブマウントと、有底部と側壁部を有し、ステムの内平面側を覆い、ステムの内平面の周端部に側壁部の開口端面が接して固定された、一端開放の筒状のキャップと、このキャップの有底部に搭載され、半導体発光素子からのレーザ光の光出力をキャップの外部にて光結合させる光結合手段を備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内平面と、外平面と、前記内平面と前記外平面との間を貫通した第１の貫通孔及び第２の貫通孔と、前記内平面に形成され、前記内平面に平行な平行面に対する内角の角度θ１で傾斜された傾斜面を有する発光素子載置部を具備する、金属からなるステムと、
前記第１の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第１の信号用リードピンと、
前記第２の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第２の信号用リードピンと、
前記ステムの発光素子載置部の傾斜面に実装され、レーザ光を、前記ステムの傾斜面と平行に出射する出射面を有し、一方の電極が前記第１の信号用リードピンに電気的に接続され、他方の電極が前記第２の信号用リードピンに電気的に接続される半導体発光素子部と、この半導体発光素子部の出射面と対向して配置され、前記半導体発光素子部の出射面から出射されたレーザ光の光路を前記ステムの内平面の鉛直方向に変更するミラー面を有するミラー部を具備し、前記ミラー部のミラー面が前記ステムの発光素子載置部の傾斜面に対する内角の角度θ２で傾斜した半導体発光素子と、
前記半導体発光素子と前記ステムの発光素子載置部の傾斜面の間に介在し、前記ステムの発光素子載置部に載置固定された、前記半導体発光素子の線形熱膨張と親和する窒化アルミニウム又はアルミナなどの誘電体からなる基体を有する発光素子用サブマウントと、
有底部と側壁部を有し、前記ステムの内平面側を覆い、前記ステムの内平面の周端部に前記側壁部の開口端面が接して固定された、一端開放の筒状のキャップと、
このキャップの有底部に搭載され、前記半導体発光素子からのレーザ光の光出力を前記キャップの外部にて光結合させる光結合手段と、
を備えたＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項２】
内平面と、外平面と、前記内平面と前記外平面との間を貫通した第１の貫通孔及び第２の貫通孔と、前記内平面に形成され、前記内平面に平行な平行面に対する内角の角度θ１で傾斜された傾斜面を有する発光素子載置部を具備するステムと、
前記第１の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第１の信号用リードピンと、
前記第２の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第２の信号用リードピンと、
前記ステムの発光素子載置部の傾斜面に載置固定され、誘電体からなる基体と、当該基体の表面に形成された、前記第１の信号用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続された第１の電極接続領域と、前記基体の表面に形成された、前記第２の信号用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続され第２の電極接続領域を有する発光素子用サブマウントと、
前記発光素子用サブマウントの表面に搭載され、レーザ光を、前記ステムの傾斜面と平行に出射する出射面を有し、一方の電極が前記発光素子用サブマウントの第１の電極接続領域に直接電気的に接続され、他方の電極が前記発光素子用サブマウントの第２の電極接続領域にワイヤにより電気的に接続された半導体発光素子部と、この半導体発光素子部の出射面と対向して配置され、前記半導体発光素子部の出射面から出射されたレーザ光の光路を前記ステムの内平面の鉛直方向に変更するミラー面を有するミラー部を具備し、前記ミラー部のミラー面が前記ステムの発光素子載置部の傾斜面に対する内角の角度θ２で傾斜した半導体発光素子と、
有底部と側壁部を有し、前記ステムの内平面側を覆い、前記ステムの内平面の周端部に前記側壁部の開口端面が接して固定された、一端開放の筒状のキャップと、
このキャップの有底部に搭載され、前記半導体発光素子からのレーザ光の光出力を前記キャップの外部にて光結合させる光結合手段と、
を備えたＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項３】
内平面と、外平面と、前記内平面と前記外平面との間を貫通した第１の貫通孔及び第２の貫通孔と、前記内平面に形成され、前記内平面に平行な平行面に対する内角の角度θ１で傾斜された傾斜面を有する発光素子載置部を具備するステムと、
前記第１の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第１の信号用リードピンと、
前記第２の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有する第２の信号用リードピンと、
前記ステムの発光素子載置部の傾斜面に載置固定され、誘電体からなる基体と、当該基体の表面に形成された、前記第１の信号用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続された第１の電極接続領域と、前記基体の表面に形成された、前記第２の信号用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続され第２の電極接続領域を有する発光素子用サブマウントと、
前記発光素子用サブマウントの表面に搭載され、レーザ光を、前記ステムの傾斜面と平行に出射する出射面を有し、同一面に一方の電極及び他方の電極が形成され、一方の電極が前記発光素子用サブマウントの第１の電極接続領域に直接電気的に接続され、他方の電極が前記発光素子用サブマウントの第２の電極接続領域に直接電気的に接続された半導体発光素子部と、この半導体発光素子部の出射面と対向して配置され、前記半導体発光素子部の出射面から出射されたレーザ光の光路を前記ステムの内平面の鉛直方向に変更するミラー面を有するミラー部を具備し、前記ミラー部のミラー面が前記ステムの発光素子載置部の傾斜面に対する内角の角度θ２で傾斜した半導体発光素子と、
有底部と側壁部を有し、前記ステムの内平面側を覆い、前記ステムの内平面の周端部に前記側壁部の開口端面が接して固定された、一端開放の筒状のキャップと、
このキャップの有底部に搭載され、前記半導体発光素子からのレーザ光の光出力を前記キャップの外部にて光結合させる光結合手段と、
を備えたＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項４】
前記ステムの発光素子載置部は前記ステムの内平面の中央に掘り込まれて形成され、前記ステムの発光素子載置部の傾斜面の中心位置から前記ステムの内平面までの高さが前記発光素子用サブマウントの厚さと同じである請求項１から請求項３のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項５】
前記ステムの発光素子載置部は前記ステムの内平面の中央に形成され、前記ステムの発光素子載置部の傾斜面の中心位置から前記ステムの内平面までの高さは、前記発光素子用サブマウントの全体積が前記ステムの内平面以下に収まる高さ以上内平面以下である請求項１から請求項３のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項６】
前記ステムは、前記ステムの内平面と外平面との間を貫通した第４の貫通孔を具備し、
前記第４の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有するクーラー用リードピンと、
前記ステムの発光素子載置部の底面と前記発光素子用サブマウントの間に介在し、前記ステムと前記発光素子用サブマウントと電気的に絶縁された状態で固着され、一方の電極が前記クーラー用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続される熱電クーラーを備えた請求項１から請求項５のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項７】
前記角度θ１と前記角度θ２との関係がθ１＝２×θ２−９０°を満たす請求項１から請求項６のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項８】
前記角度θ１は２０°であり、前記角度θ２は５５°である請求項１から請求項６のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項９】
前記半導体発光素子の半導体発光素子部は端面発光型のレーザダイオード素子である請求項１から請求項８いずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項１０】
前記半導体発光素子は、前記半導体発光素子部から出射されたレーザ光に光変調をかけて前記ミラー部のミラー面に対して光変調されたレーザ光を出射するＥＡ変調部を有し、前記ＥＡ変調部が前記半導体発光素子部及び前記ミラー部と集積化された請求項９に記載のＴＯＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項１１】
前記ステムの発光素子載置部の傾斜面の中心位置が前記ステムの内平面より低い請求項１から請求項１０のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項１２】
前記ステムは、前記ステムの内平面と外平面との間を貫通した第３の貫通孔を具備し、
前記第３の貫通孔を貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部を有するモニタ用リードピンと、
前記ステムの内平面に、当該内平面に対して垂直を成すように立設され、前記半導体発光素子の半導体発光素子部に対向し、前記ステムの内平面に対して垂直な素子固定面を有する支持ブロックと、
前記支持ブロックの素子固定面に実装され、前記半導体発光素子の半導体発光素子部から出射される背面レーザ光の光軸上に受光面を有し、一方の電極が前記ステムに電気的に接続され、他方の電極が前記モニタ用リードピンに電気的に接続される受光素子を備えた請求項１から請求項１１のいずれかに記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【請求項１３】
前記受光素子は、表面に一方の電極となるアノード電極を有し、裏面に他方の電極となるカソード電極を有し、
前記受光素子と前記支持ブロックの素子固定面の間にモニタ用サブマウントが介在し、前記モニタ用サブマウントは、誘電体からなる基体と、当該基体の表面に形成された電極接続領域を有し、
前記受光素子の一方の電極と前記ステムの電気的接続は、前記ステムの内平面にワイヤにより電気的に接続されることにより行なわれ、
前記受光素子の他方の電極と前記モニタ用リードピンの電気的接続は、前記受光素子の裏面が前記モニタ用サブマウントの電極接続領域にダイボンディグされ、前記モニタ用サブマウントの電極接続領域が前記モニタ用リードピンのインナーリード部にワイヤにより電気的に接続されることにより行なわれる請求項１２に記載のＴＯ−ＣＡＮ型光送信モジュール。
【国際調査報告】
2021014568.tif 000009
2021014568.tif 000010