(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子からの光を受ける一端を有する光ファイバと、
前記半導体発光素子に光学的に結合されたモニタ用受光素子と、
前記半導体発光素子とモニタ用受光素子との間に配置され、前記半導体発光素子を駆動するために前記半導体発光素子の一電極に接続された駆動素子と、
所定の軸に沿って順に配置された前記半導体発光素子、前記駆動素子、および前記モニタ用受光素子を収容するハウジングと、
所定の軸に沿って順に配置された第１、第２および第３の領域を有する第１の搭載部材と、
前記第１の搭載部材の第３の領域上に配置され支持面を有する第２の搭載部材と
を備え、
前記モニタ用受光素子は、前記支持面上に配置され、
前記モニタ用受光素子は、光を検出するための光検知領域を有し、
前記駆動素子は、前記第１の搭載部材の第２の領域上に配置され、
前記半導体発光素子は前記第１の搭載部材の第１の領域上に配置され、
前記半導体発光素子は、一対の端面と、該一対の端面の一方から他方に伸びる活性層とを有し、
前記ハウジング内の領域は、基準平面によって第１の領域および第２の領域に分割され、前記活性層は、前記基準平面を含むと共に前記基準平面に沿って伸びるように設けられており、前記モニタ用受光素子の光検知領域は前記第１の領域に位置し、前記駆動素子は前記第２の領域に位置しており、
前記ハウジングは、変調信号を受けるためのリード端子を有しており、
前記駆動素子は、前記変調信号を増幅して駆動信号を生成し、
前記半導体発光素子は、前記駆動信号を受けて該駆動信号に従って光信号を発生する、発光モジュール。
【請求項２】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子からの光を受ける一端を有する光ファイバと、
前記半導体発光素子に光学的に結合されたモニタ用受光素子と、
前記半導体発光素子とモニタ用受光素子との間に配置され、前記半導体発光素子を駆動するために前記半導体発光素子の一電極に接続された駆動素子と、
所定の軸に沿って順に配置された前記半導体発光素子、前記駆動素子、および前記モニタ用受光素子を収容するハウジングと、
所定の軸に沿って順に配置された第１、第２および第３の領域を有する第１の搭載部材と、
前記第１の搭載部材の第３の領域上に配置され支持面を有する第２の搭載部材と
を備え、
前記モニタ用受光素子は、前記支持面上に配置され、
前記モニタ用受光素子は、光を検出するための第１および第２の部分からなる光検知領域を有し、
前記駆動素子は、前記第１の搭載部材の第２の領域上に配置され、
前記半導体発光素子は前記第１の搭載部材の第１の領域上に配置され、
前記半導体発光素子は、一対の端面と、該一対の端面の一方から他方に伸びる活性層とを有し、
前記ハウジング内の領域は、基準平面によって第１の領域および第２の領域に分割され、前記活性層は、前記基準平面を含むと共に前記基準平面に沿って伸びるように設けられており、前記光検知領域の第１の部分は前記第１の領域に位置すると共に、前記光検知領域の第２の部分は前記第２の領域に位置し、前記駆動素子は前記第２の領域に位置し、
前記ハウジングは、変調信号を受けるためのリード端子を有しており、
前記駆動素子は、前記変調信号を増幅して駆動信号を生成し、
前記半導体発光素子は、前記駆動信号を受けて該駆動信号に従って光信号を発生する、発光モジュール。
【請求項３】
前記ハウジングは複数の側壁を有し、
前記半導体受光素子は、前記複数の側壁のうちの一側壁と前記駆動素子との間に配置され、
前記ハウジングの一側壁と前記駆動素子との間に配置された基板を更に備え、
前記基板は前記駆動素子に変調信号を伝送するための伝送路を有しており、
前記伝送路は前記駆動素子と電気的に接続されている、請求項１または２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記伝送路はＡｌＮ系材料で形成された面上に設けられている、請求項３に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記伝送路はマイクロストリップラインを含む、請求項３に記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記伝送路はコプレーナ型ラインを含む、請求項３に記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記第２の搭載部材は、前記基板上に設けられており、
前記第２の搭載部材は、前記伝送路と隔置されている、請求項３に記載の発光モジュール。
【請求項８】
前記光ファイバは、前記所定の軸に沿って配置されている、請求項１または請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項９】
前記光ファイバは、前記一端から所定の距離に設けられた回折格子を有し、
前記半導体発光素子は半導体光増幅器を含む、請求項８に記載の発光モジュール。
【請求項１０】
前記半導体発光素子は半導体レーザ素子を含む、請求項８に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体光モジュールは、半導体レーザ素子と、モニタ用フォトダイオードと、バタフライ型パッケージとを備える。このパッケージ内には、半導体レーザ素子及びモニタ用フォトダイオードが収容されている。モニタ用フォトダイオードは、半導体レーザ素子からの光を受ける。バタフライ型パッケージは、複数のリード端子を備え、半導体レーザ素子はこれらのリード端子を介して駆動信号を受けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、１０Ｇｂｐｓ以上の伝送速度を達成できる発光モジュールを研究している。発明者は、１０Ｇｂｐｓ程度の伝送速度を達成するためには、駆動素子それ自身の動作速度が重要であることを理解している。発明者がこれまでに行った検討によれば、駆動素子だけでなく、駆動信号を駆動素子に伝えると共に駆動素子からの信号を半導体発光素子に伝えることもまた重要であることを見出した。
【０００４】
高速な変調信号を劣化させることなく半導体発光素子に供給するためには、駆動素子を半導体発光素子に近接して配置することが重要である。伝送速度２．５Ｇｂｐｓを達成するためには、駆動素子と半導体発光素子との間の距離が１．５ｃｍ以下であるという条件が必要である。この条件を緩和するために、伝送速度２．５Ｇｂｐｓで動作する発光モジュールでは、駆動素子を半導体発光素子に５０Ωインピーダンスの伝送線で接続すると共に、半導体発光素子に隣接してインピーダンス整合用の抵抗を配置している。
【０００５】
伝送速度１０Ｇｂｐｓを達成するためには、駆動素子と半導体発光素子との間の距離が２〜３ｍｍ以下であるという条件が必要である。このため、５０Ωインピーダンスの伝送線とインピーダンス整合用の抵抗とを用いる形態を採用しても、伝送速度１０Ｇｂｐｓを達成できる程度に広帯域でインピーダンス整合を取ることは難しい。
【０００６】
上記の形態とは別に、駆動素子と半導体発光素子との間の距離を１ｍｍ以下にする形態が考えられる。インピーダンス整合用の抵抗を用いない場合には、駆動素子と半導体発光素子との間の距離が短いほど高速伝送に適する。つまり、駆動素子と半導体発光素子とを近接配置することが伝送速度を向上させるために重要である。しかしながら、半導体発光素子にはモニタ用フォトダイオードが隣接して配置されている。このため、発明者は、半導体発光素子とモニタ用保護ダイオードとの光学的結合を妨げることなく、発光モジュールが伝送速度１０Ｇｂｐｓを達成できるように駆動素子を半導体発光素子に近接して配置できる構造を検討した。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、駆動素子を半導体発光素子に隣接して配置できる構造を有する発光モジュールを提供することとした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる発光モジュールは、半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの光を受ける一端を有する光ファイバと、前記半導体発光素子に光学的に結合されたモニタ用受光素子と、前記半導体発光素子とモニタ用受光素子との間に配置され、前記半導体発光素子を駆動するために前記半導体発光素子の一電極に接続された駆動素子と、所定の軸に沿って順に配置された前記半導体発光素子、前記駆動素子、および前記モニタ用受光素子を収容するハウジングと、所定の軸に沿って順に配置された第１、第２および第３の領域を有する第１の搭載部材と、前記第１の搭載部材の第３の領域上に配置され支持面を有する第２の搭載部材とを備え、前記モニタ用受光素子は、前記支持面上に配置され、前記モニタ用受光素子は、光を検出するための光検知領域を有し、前記駆動素子は、前記第１の搭載部材の第２の領域上に配置され、前記半導体発光素子は前記第１の搭載部材の第１の領域上に配置され、前記半導体発光素子は、一対の端面と、該一対の端面の一方から他方に伸びる活性層とを有し、ハウジング内の領域は、基準平面によって第１の領域および第２の領域に分割され、前記活性層は、基準平面を含むと共に前記基準平面に沿って伸びるように設けられており、前記モニタ用受光素子の光検知領域は前記第１の領域に位置し、前記駆動素子は前記第２の領域に位置しており、前記ハウジングは、変調信号を受けるためのリード端子を有しており、前記駆動素子は、前記変調信号を増幅して駆動信号を生成し、前記半導体発光素子は、前記駆動信号を受けて該駆動信号に従って光信号を発生する。
【０００９】
駆動素子は、半導体発光素子とモニタ用受光素子との間に配置されている。この配置では、半導体発光素子に隣接して駆動素子を配置できる。
【００１０】
このような発光モジュールにおいて、モニタ用受光素子の光検知領域は第１の領域に配置されている。この形態によれば、第１の領域に位置する光検知領域の全体が、半導体発光素子に光学的に結合可能となる。
【００１１】
本発明に係わる発光モジュールは、半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの光を受ける一端を有する光ファイバと、前記半導体発光素子に光学的に結合されたモニタ用受光素子と、前記半導体発光素子とモニタ用受光素子との間に配置され、前記半導体発光素子を駆動するために前記半導体発光素子の一電極に接続された駆動素子と、所定の軸に沿って順に配置された前記半導体発光素子、前記駆動素子、および前記モニタ用受光素子を収容するハウジングと、所定の軸に沿って順に配置された第１、第２および第３の領域を有する第１の搭載部材と、前記第１の搭載部材の第３の領域上に配置され支持面を有する第２の搭載部材と
を備え、前記モニタ用受光素子は、前記支持面上に配置され、前記モニタ用受光素子は、光を検出するための第１および第２の部分からなる光検知領域を有し、前記駆動素子は、前記第１の搭載部材の第２の領域上に配置され、前記半導体発光素子は前記第１の搭載部材の第１の領域上に配置され、前記半導体発光素子は、一対の端面と、該一対の端面の一方から他方に伸びる活性層とを有し、前記ハウジング内の領域は、基準平面によって第１の領域および第２の領域に分割され、前記活性層は、前記基準平面を含むと共に前記基準平面に沿って伸びるように設けられており、前記光検知領域の第１の部分は前記第１の領域に位置すると共に、前記光検知領域の第２の部分は前記第２の領域に位置し、前記駆動素子は前記第２の領域に位置し、前記ハウジングは、変調信号を受けるためのリード端子を有しており、前記駆動素子は、前記変調信号を増幅して駆動信号を生成し、前記半導体発光素子は、前記駆動信号を受けて該駆動信号に従って光信号を発生する。
【００１２】
このような発光モジュールにおいて、モニタ用受光素子の光検知領域は、第１および第２の部分を有すると共に、光検知領域の第１の部分が第１の領域に位置し、光検知領域の第２の部分が第２の領域に位置する。この形態によれば、光検知領域の第１の部分が半導体発光素子に光学的に結合可能となり、光検知領域の第２の部分も光の検知に寄与し得る。
【００１３】
本発明に係わる発光モジュールでは、ハウジングは複数の側壁を有している。半導体受光素子は、複数の側壁のうちの一側壁と駆動素子との間に配置されている。この発光モジュールは、ハウジングの一側壁と駆動素子との間に配置された基板を更に備えるようにしてもよい。基板は、駆動素子に変調信号を伝送するための伝送路を有している。伝送路は、駆動素子と電気的に接続されている。
【００１４】
一側壁と駆動素子との間に基板を設ければ、ハウジング内に半導体受光素子が配置されていても、伝送線を介して駆動素子に信号が提供される。
【００１５】
本発明に係わる発光モジュールでは、伝送路はＡｌＮ系材料で形成された面上に設けられている。このため、この伝送路は優れた高周波伝送特性に有することになる。伝送路はマイクロストリップラインを含むことができる。また、伝送路はコプレーナ型ラインを含むことができる。
【００１６】
本発明に係わる発光モジュールでは、第２の搭載部材は基板上に設けられており、第２の搭載部材は伝送路と隔置されている。伝送路が第２の搭載部材から離れているので、伝送路を伝搬する信号が第２の搭載部材により攪乱されにくい。
【００１７】
本発明に係わる発光モジュールは、所定の軸に沿って配置された光ファイバを更に備えるようにしてもよい。光ファイバは、半導体発光素子に光学的に結合された一端を有する。半導体発光素子によって発生された光は、光ファイバを介して発光モジュールから取り出される。これにより、光ファイバ、半導体発光素子、駆動素子、およびモニタ用受光素子を順に所定の軸に沿って配置された形態が提供される。
【００１８】
また、本発明に係わる発光モジュールでは、光ファイバは、前記一端から所定の距離に設けられた回折格子を有するようにしてもよく、また半導体発光素子は半導体光増幅器を含むようにしてもよい。これにより、半導体光増幅器を駆動するための駆動素子を内蔵可能な構造を有するファイバグレーティング半導体発光モジュールが提供される。
【００１９】
さらに、本発明に係わる発光モジュールは、半導体発光素子は半導体レーザ素子を含むようにしてもよい。これにより、半導体レーザ素子を駆動するための駆動素子を内蔵可能な構造を有する半導体レーザモジュールが提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２１】
(第１の実施の形態)
図１は、本実施の形態に係わる発光モジュールを示す。発光モジュール１は、ハウジング２と、半導体発光素子４と、半導体駆動素子６と、半導体受光素子８とを備える。ハウジング２は、所定の軸に沿って伸びる一対の側壁部と、所定の軸に交差する後壁部および前壁部とを有する。側壁部の各々には複数のリード端子２ａが設けられ、および後壁部には複数のリード端子２ｂが設けられている。ハウジング２は、半導体発光素子４、半導体駆動素子６、半導体受光素子８を収容している。半導体発光素子４は、変調信号に基づいて変調された光を発生する。半導体発光素子４は、例えば半導体レーザ素子であることができる。半導体受光素子８は、半導体発光素子４の発光を監視する。半導体受光素子８は、光を電流に変換することができ、例えばフォトダイオードであることができる。半導体駆動素子６は、リード端子２ｂを介して受けた変調信号を受ける。変調信号は、半導体発光素子４を変調するための信号である。半導体駆動素子６は、変調信号を増幅して駆動信号を生成する。駆動信号は、半導体発光素子４へ提供される。
【００２２】
ハウジング２の底面２ｃ上には、第１の搭載部材１０が設けられている。第１の搭載部材１０は、金属といった導電性の材料からなる。第１の搭載部材１０は、支持部材１２によって支持される。第１の搭載部材１０は、搭載面１０ａと、レンズ支持部１０ｂとを有する。レンズ支持部１０ｂは、第１のレンズ支持部材１４を支持している。第１のレンズ支持部材１４は、第１のレンズ(図２の４２)を保持している。
【００２３】
搭載面１０ａ上には、半導体発光素子４、半導体駆動素子６、半導体受光素子８が搭載され、これらの素子は所定の軸に沿って配置されている。半導体駆動素子６は、半導体発光素子４と半導体受光素子８との間に配置されている。半導体発光素子４は、サブマウントといった第２の搭載部材１６上に搭載されており、第２の搭載部材１６は、搭載面１０ａ上に配置されている。サブマウントは、例えば熱導電性に優れた材料からなる。半導体駆動素子６は、搭載面１０ａ上に直接に搭載されている。半導体受光素子８は、第３の搭載部材２６の支持面２６ａ上に配置されている。これにより、半導体受光素子８の受光面は、半導体発光素子４と光学的に結合可能なように配置される。第３の搭載部材２６は、例えばアルミナといった誘電体材料からなる。第３の搭載部材２６は、一対の支持部材を含み、その支持面２６ａを含む平面が所定の軸に交差するように搭載部材２６の本体は一対の支持部材１８によって支持されている。一対の支持部材１８の各々は、配線基板２０上に配置されている。支持部材１８は、例えばＡｌＮといった絶縁材料、またはコバールといった金属からなる。配線基板２０は、ＡｌＮいった絶縁材料からなる。
【００２４】
ハウジング２の前壁部は、第１の搭載部材１０のレンズ支持部１０ｂと対面している。前壁部には、半導体発光素子４からの光が通過する孔２ｄが設けられている。孔２ｄには保持部材２４が配置されており、保持部材２４はハーメチックガラス２２を保持している。ハウジング２の前壁部の外面には、保持部材２４に合わせて第２のレンズ保持部材２８の一端が配置されている。第２のレンズ保持部材２８は、集光レンズといったレンズ３０を保持している。第２のレンズ保持部材２８の他端は、フェルールホルダ３２が配置されている。フェルールホルダ３２はフェルール３４を収容するために孔を有する。フェルール３４には、光ファイバ３６の一端部を保護するように、光ファイバ３６が挿入されている。光ファイバ３６は、フェルール３４およびフェルールホルダ３２を介してレンズ３０に位置合わせされている。これにより、光ファイバ３６の一端部に半導体発光素子４からの光が入力される。保護部材３８は、第２のレンズ保持部材２８、フェルールホルダ３２およびフェルール３４を覆っている。保護部材３８は、ゴム製キャップであることができる。光ファイバ３６は、保護部材３８を通してハウジングの外へ取り出される。光ファイバ３６の他端部には、光コネクタといった光学的結合デバイス４０が設けられている。光学的結合デバイス４０は、光ファイバ３４を伝搬してきた半導体発光素子４からの光を提供する。本実施の形態では、光学的結合デバイス４０は、光ファイバ３６の他端部に設けられたフェルールを含むことができる。
【００２５】
図２(ａ)は、発光モジュール１に含まれる電子素子および光学素子の電気的および光学的の結合を示す平面図であり、図２(ｂ)は、発光モジュール１に含まれる電子素子および光学素子の電気的および光学的の結合を示す側面図である。
【００２６】
図２(ａ)を参照すると、所定の軸４４に沿って、光ファイバ３６、レンズ３０、レンズ４２、半導体発光素子４、半導体駆動素子６、および半導体受光素子８が配列されている。半導体発光素子４は、レンズ３０およびレンズ４２によって光ファイバ３６に光学的に結合される。半導体発光素子４は、光放出面４ａおよび光反射面４ｂを有する。光放出面４ａおよび光反射面４ｂは、発光モジュール１の光共振器を構成する。光反射面４ｂは、半導体発光素子８の受光面８ａに対面している。光Ａは、半導体発光素子４の光反射面４ｂから受光面８ａに到達して、受光領域８ｂにおいてキャリアを生成する。また、光Ｂは、半導体発光素子４の光放出面４ａから提供され、レンズ保持部１０ｂに設けられた孔１０ｃを通過してコリメートレンズといったレンズ４２に到達する。レンズ４２は、光Ｂの進行方向を変え所定に軸４４に沿った方向に向ける。光Ｃは、集光レンズといったレンズ３０に到達する。レンズ３０は、光Ｃの進行方向を変えて光ファイバ３６の一端３６ａに向かう光Ｄにする。光Ｄは、光ファイバ３６に導入されると、クラッド部３６ｄにその側面を覆われたコア部３６ｃを伝搬する光Ｅになる。光Ｅは、光ファイバ３６の他端３６ｂに到達して、光結合デバイス４０を介して、別の光結合デバイス(図示せず)に光Ｅを提供される。
【００２７】
第１の搭載部材１０の搭載面１０ａ上には、第２の搭載部材１６を介して半導体発光素子４が搭載されている。半導体発光素子４の一電極は、ボンディングワイヤ４８を介して電源電位線と電気的に接続されている。半導体発光素子４の他電極は、ボンディングワイヤ４６を介して半導体駆動素子６と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４６は、半導体発光素子４から半導体受光素子８へ向かう光の経路を避けて配置されている。発明者の実験によれば、１０Ｇｂｐｓといった高速伝送を達成するためには、半導体駆動素子６と第２の搭載部材１６との距離が１ｍｍ以下であることが必要である。半導体駆動素子６は、一対の辺を有し、一対の辺の一方は、半導体発光素子４に対面しており、他方は、基板２０に対面している。基板２０は配線面２０ｆを有する。配線面２０ｆ上には、一対の辺の一方から他方まで伸びる一対の伝送路２０ａ、２０ｂが設けられている。これらの伝送路２０ａ、２０ｂの間には、導電層２０ｃ、２０ｄ、２０ｅが設けられている。導電層２０ｃ、２０ｄ、２０ｅは、接地電位線に接続されている。伝送路２０ａ、２０ｂの一端は、半導体駆動素子６とボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。伝送路２０ａ、２０ｂの他端は、ハウジング２のリード端子２ｂとボンディングワイヤ５２を介して電気的に接続されている。伝送路２０ａ、２０ｂの一端は、半導体駆動素子６の一辺に対面する位置に配置され、伝送路２０ａ、２０ｂの他端は、リード端子２ｂに対面する位置に配置されている。伝送路２０ａ、２０ｂは、所定の軸４４に沿って伸びるように設けられており、これら両端を直線で結ぶように設けられていてよい。伝送路２０ａ、２０ｂは、また、電気的に対称なように形成されている。
【００２８】
図２(ｂ)を参照すると、所定の軸４４に合わせて、光ファイバ３６、レンズ３０、レンズ４２、半導体発光素子４が配列されている。半導体発光素子４は、キャリアが注入されると光を発生する活性層４ｃを有する。活性層４ｃは、基準平面を含み、基準平面に沿って伸びるように設けられている。基準平面は、軸４４を含むように規定されている。図２(ｂ)においては、基準平面は軸４４と全く重なっている。この基準平面は、ハウジング２内の領域を２つに分割する。一方の領域には、半導体駆動素子６が配置されている。他方の領域には、受光領域８ｂが配置されており、好ましく半導体受光素子８が配置される。この配置によれば、半導体発光素子４の活性層４ｃの発光領域と、受光領域８ｂとを結ぶ直線は、半導体駆動素子６の素子面６ａと交差しない。このため、半導体受光素子８は、半導体発光素子４と確実に光学的に結合される。この配置によれば、また、半導体駆動素子６は半導体発光素子４に隣接して配置可能になる。
【００２９】
図３(ａ)は、半導体駆動素子６、半導体受光素子８および基板２０の配置を示す図面である。第３の搭載部材２６の本体は、一対の支持部材１８によって支持されている。支持部材１８は、第３の搭載部材２６の下方を伝送路２０ａ、２０ｂが通過する領域を提供する。伝送路２０ａ、２０ｂは、例えば、配線面２０ｆ上に設けられたマイクロストリップラインであることができる。マイクロストリップラインであると、一対のラインの間隔を狭くできこれにより半導体駆動素子６の入力パッドへの接続ワイヤ長を短くできるという有利が効果がある。また、伝送路２０ａ、２０ｂは、例えば、配線面２０ｆ上に設けられたコプレーナ型ラインであることができる。コプレーナ型ラインにおいても、一対のラインの間隔を狭くできこれにより半導体駆動素子６の入力パッドへの接続ワイヤ長を短くできるという有利な効果があり、発明者の知見によれば、本実施の形態に係わる発光モジュールでは、コプレーナ型ラインがマイクロストリップラインより好適である。これらの伝送路は特性インピーダンス５０Ωを有することが好適である。
【００３０】
図３(ｂ)は、図３(ａ)のI-I断面における断面図である。第３の搭載部材２６と伝送路２０ａ、２０ｂとの距離ｄ1、ｄ2は、１００μｍ以上であることが好ましい。発明者の実験によれば、この程度の距離をとれば、第３の搭載部材２６による伝送路２０ａ、２０ｂへの電磁気的な影響を実用的なレベルまで低減できる。支持部材１８と伝送路２０ａ、２０ｂとの距離ｄ3、ｄ4は、１００μｍ以上であることが好ましい。発明者の実験によれば、この程度の距離をとれば、支持部材１８による伝送路２０ａ、２０ｂへの電磁気的な影響を実用的なレベルまで低減できる。
【００３１】
図４は、発光モジュール１に含まれる電子素子の等価回路を示す図面である。半導体駆動素子６には、１０Ｇｂｐｓの伝送速度の変調信号５４がリード端子２ｂを介して発光モジュール１に与えられる。相補変調信号５４は、リード端子２ｂからインピーダンス５２、２０ａ、２０ｂ、５０を介して半導体駆動素子６の入力端子に提供される。半導体駆動素子６は相補変調信号５４を処理するための増幅回路６ｂおよび駆動回路６ｃを有し、相補変調信号５４は増幅回路６ｂおよび駆動回路６ｃを介して差動対トランジスタ６ｄに与えられる。
【００３２】
差動対トランジスタ６ｄは、共通ノードを有する一対のトランジスタを備える。差動対トランジスタ６ｄの共通ノードと基準電位線５６との間には、電流源部６ｅが接続されている。差動対トランジスタ６ｄの一方のノードには、インピーダンス４６を介して半導体発光素子４の一端子(例えば半導体レーザ素子のカソード)に接続されている。半導体発光素子４の他端子(例えば半導体レーザ素子のアノード)は、インピーダンス４８を介して発光素子用の電源電位線５７に接続されている。差動対トランジスタ６ｄの他方は、電源電位線５７に接続されている。これらの接続によって、半導体発光素子４は変調信号に従って動作し、光信号を発生する。光信号Ｂは、光ファイバ３６に提供される。
【００３３】
また、半導体発光素子４の一端子と基準電位線５６との間には、バイアス電流回路６ｆが接続されている。バイアス電流回路６ｆは、半導体発光素子４の動作点を規定するためのバイアス電流を半導体発光素子４の一端子に提供する。なお、半導体駆動素子６は、リード端子２ａを介していくつかの制御信号(図示せず)を受けるけれども、詳細な説明は省略する。
【００３４】
半導体発光素子４にはモニタ用の半導体受光素子８が光学的に結合されている。半導体受光素子８は、半導体発光素子４からモニタ用光Ａを受ける。半導体受光素子８の一端子(例えばフォトダイオードのカソード)は、受光素子用の電源電位線５８に接続されている。半導体受光素子８の他端子(例えばフォトダイオードのアノード)は、リード端子１ａに接続されている。
【００３５】
これまでの説明から理解されるように、半導体駆動素子６は半導体発光素子４に数百μｍ程度まで隣接して配置できるので、高速伝送を達成可能な発光モジュール１が提供される。
【００３６】
(第２の実施の形態)
図５は、別の実施の形態に係わる発光モジュールを示す。発光モジュール６０は、ハウジング２と、半導体発光素子６２と、半導体駆動素子６と、半導体受光素子８とを備える。ハウジング２、半導体駆動素子６、半導体受光素子８は、図１に示された実施の形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。しかしながら、第１の実施の形態に限定されるものではない。第２の実施の形態では、半導体発光素子６２は、例えば半導体光増幅器であることができる。
【００３７】
第１の搭載部材１０は、搭載面１０ａと、レンズ支持部１０ｂとを有する。搭載面１０ａ上には、所定の軸に沿って配置された半導体発光素子６２、半導体駆動素子６、半導体受光素子８が搭載されている。半導体駆動素子６は、半導体発光素子６２と半導体受光素子８との間に配置されている。半導体発光素子６２は、第２の搭載部材１６上に搭載されている。レンズ支持部１０ｂの側面には、位置合わせ部６４が配置されている。位置合わせ部６４は、光ファイバ７０が半導体光増幅器６２に光学的に結合するために用いられている。フェルール６６には、光ファイバ７０の一端部を保護するように、光ファイバ７０が挿入されている。位置合わせ部６４は、フェルール６６を保持している。
【００３８】
ハウジング２の前壁部は、第１の搭載部材１０のレンズ支持部１０ｂと対面している。前壁部には、半導体発光素子４からの光が通過する孔２ｄが設けられている。孔２ｄの位置に合わせて、筒状の光導入部２ｅが配置されている。保護部材７２が、光導入部２ｅを覆っている。保護部材７２は、ゴム製キャップであることができる。光ファイバ７０は、保護部材７２を通してハウジング２の外へ取り出される。光ファイバ７０の他端７０ｂには、光コネクタといった光学的結合デバイス７４が設けられている。光学的結合デバイス７４は、光ファイバ７０を伝搬してきた半導体発光素子６２からの光を提供する。この実施の形態では、光学的結合デバイス７４は、光ファイバ７０の他端７０ｂに設けられたフェルール７４ａを含むことができる。
【００３９】
図６(ａ)は、発光モジュール６０に含まれる電子素子および光学素子の電気的および光学的の結合を示す平面図であり、図６(ｂ)は、発光モジュール６０に含まれる電子素子および光学素子の電気的および光学的の結合を示す側面図である。
【００４０】
図６(ａ)を参照すると、所定の軸４４に沿って、光ファイバ７０、半導体発光素子６２、半導体駆動素子６、および半導体受光素子８が配列されている。半導体発光素子６２は、光ファイバ７０のレンズ化端部７０ａに光学的に結合される。光ファイバ７０は、レンズ化端部７０ａから所定の距離の位置にグレーティング７０ｅを有する。グレーティング７０ｅは、光ファイバ７のコア部７０ｃに設けられ、コア部７０ｃの側面はクラッド部７０ｄに覆われている。
【００４１】
半導体発光素子６２は、光放出面６２ａおよび光反射面６２ｂを有する。グレーティング７０ｅおよび光反射面４ｂは、発光モジュール６０の光共振器を構成する。光反射面４ｂの反射率は、光放出面４ａの反射率より大きい。光放出面４ａの反射率は十分に小さい。光反射面４ｂは、半導体発光素子８の受光面８ａに対面している。
【００４２】
図６(ａ)および図６(ｂ)を参照しながら、光学的な動作を説明する。光Ｆは、半導体発光素子６２の光反射面６２ｂから受光面８ａに到達して、受光領域８ｂにおいてキャリアを生成する。また、光Ｇは、半導体発光素子６２の光放出面６２ａから提供され、レンズ化端部７０ａから光ファイバ７０に導入される。光Ｇの一部は、グレーティング７０ｅを透過して光Ｉになる。光Ｉは、光ファイバ７０の他端７０ｂに到達して、光学的結合デバイス７４を介して、別のデバイス(図示せず)に提供される。残りの光は、グレーティング７０ｅによって反射され光Ｈになる。光Ｈは、レンズ化端部７０ａ光放出面６２ａを通して光反射面６２ｂに到達する。光Ｈは、光反射面６２ｂによって反射され、再びグレーティング７０ｅに向かう。
【００４３】
第１の搭載部材１０の搭載面１０ａ上には、第２の搭載部材１６を介して半導体発光素子６２が搭載されている。半導体発光素子６２の一電極は、ボンディングワイヤ４８を介して電源電位線と電気的に接続されている。半導体発光素子６２の他電極は、ボンディングワイヤ４６を介して半導体駆動素子６と電気的に接続されている。
【００４４】
図６(ｂ)を参照すると、所定の軸４４に合わせて、光ファイバ７０、半導体発光素子６２が配列されている。半導体発光素子６２は、キャリアが注入される光を発生する活性層６２ｃを有する。活性層６２ｃは、所定の基準平面を含むように設けられている。基準平面は、第１の実施の形態と同様に、軸４４を含むように規定される。図６(ｂ)においては、基準平面は、軸４４と全く重なっている。この基準平面は、ハウジング２内の領域を２つに分割する。一方の領域には、半導体駆動素子６が配置されている。他方の領域には、受光領域８ｂが配置されており、好ましく半導体受光素子８が配置される。この配置によれば、半導体発光素子６２の活性層６２ｃの発光領域と、受光領域８ｂとを結ぶ直線は、半導体駆動素子６の素子面６ａと交差しない。このため、半導体受光素子８は、半導体発光素子４と確実に光学的に結合される。この配置によれば、また、半導体駆動素子６は半導体発光素子６２に隣接して配置可能になる。故に、高速伝送を達成可能な発光モジュール１が提供された。
【００４５】
(第３の実施の形態)
図７(ａ)は、図１に示された発光モジュールの変形例を示す。本実施の形態に係わる発光モジュールでは、発光モジュール１の第１の搭載部材１０に代えて、第１の搭載部材１１を用いている。搭載部材１１以外の部材は、第１の実施の形態の発光モジュールと同じである。半導体発光素子４、半導体駆動素子６、および半導体受光素子８が搭載面１１ａ上に搭載されている。第１のレンズ保持部材１４は、レンズ支持部１１ｂによって支持されている。
【００４６】
図７(ａ)に示されるように、発光モジュールでは、光ファイバ３６、レンズ３０、レンズ４２、半導体発光素子４、半導体受光素子８が、所定の軸４４上に配列されている。このため、半導体発光素子４の光反射面から出射された光Ｂは、所定の軸４４に沿って進み、半導体受光素子８に到達する。半導体発光素子４は活性層４ｃを有する。活性層４ｃは、基準平面を含み、基準平面に沿って伸びるように設けられている。基準平面は、軸４４を含むように規定されている。図７(ａ)においては、基準平面は軸４４と全く重なっている。この基準平面は、ハウジング２内の領域を第１および第２の領域に分割する。第１の領域には、半導体駆動素子６が配置されている。
【００４７】
図７(ｂ)を参照すると、光検知領域８ｂは、基準平面と交差しており、基準平面により、第１の部分８ｄおよび第２の部分８ｃに分割されている。第１の部分８ｄは、第１の領域に位置しており、また第２の部分８ｃは第２の領域に位置している。この配置においても、半導体発光素子４の活性層４ｃの発光領域と、光検知領域８ｂとを結ぶ直線は、半導体駆動素子６の素子面６ａと交差しない。このため、半導体受光素子８は、半導体発光素子４と確実に光学的に結合される。この配置によれば、半導体駆動素子６は半導体発光素子４に隣接して配置可能になる。
【００４８】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更されることができることは、当業者によって認識される。例えば、本実施の形態では、ハウジングとして、mini−DIL型パッケージを使用できる。
【００４９】
また、ハウジング内の空間は基準平面によって２つの別個の空間に分割されており、別個の空間の一方に半導体駆動素子が配置されると共に、他方に半導体受光素子の受光領域が配置されている。しかしながら、半導体発光素子の活性層の光反射面が、半導体受光素子の受光領域と光学的に結合可能な範囲で、半導体駆動素子の高さを変更し得る。例えば、半導体発光素子４の活性層の発光領域と、光検知領域とを結ぶ直線群に含まれる少なくとも一部の直線が半導体駆動素子の素子面と交差しないように、半導体発光素子、半導体駆動素子、および半導体受光素子を配置してもよい。この配置により、活性層４の光反射面から出射された光の一部は光検知領域に到達できる。
【００５０】
さらに、第１の搭載部材は、支持部材の代わりに、ペルチェ素子といったサーモエレクトリッククーラ上に支持されていてもよい。サーモエレクトリッククーラは、リード端子に接続されており、第１の搭載部材上に搭載された電子素子、例えば半導体受光素子、半導体発光素子、および半導体駆動素子の温度を制御するようにしてもよい。
【００５１】
半導体駆動素子は、第１の自動電力制御回路(ＡＰＣ)および第２の自動電力制御回路(ＡＰＣ)を備えていてもよい。第１の自動電力制御回路は、電流源部に接続されている。第２の自動電力制御回路は、バイアス電流回路に接続されている。第１の自動電力制御回路および第２の自動電力制御回路の入力には、モニタ信号用の増幅回路の出力が接続されている。この増幅回路の入力には、半導体受光素子の他端子(例えばフォトダイオードのアノード)が接続されている。
【００５２】
したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係わる発光モジュールでは、駆動素子は、半導体発光素子とモニタ用受光素子との間に配置されている。この配置では、伝送速度１０Ｇｂｐｓを達成できる程度にまで半導体発光素子に隣接して駆動素子を配置できる。したがって、駆動素子を半導体発光素子に隣接して配置できる構造を有する発光モジュールが提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施の形態に係わる発光モジュールを示す図面である。
【図２】図２(ａ)は、図１に示された発光モジュールに含まれる電子素子および光学素子の電気的および光学的の結合を示す平面図であり、図２(ｂ)は、図１に示された発光モジュールに含まれる電子素子および光学素子の電気的および光学的の結合を示す側面図である。
【図３】図３(ａ)は、半導体駆動素子、半導体受光素子および基板の配置を示す図面である。図３(ｂ)は、図３(ａ)のI-I断面における断面図である。
【図４】図４は、発光モジュールの等価回路を示す図面である。
【図５】図５は、別の実施の形態に係わる発光モジュールを示す図面である。
【図６】図６(ａ)は、図５に示された発光モジュールに含まれる電子素子および光学素子の電気的および光学的の結合を示す平面図であり、図６(ｂ)は、図５に示された発光モジュールに含まれる電子素子および光学素子の電気的および光学的の結合を示す側面図である。
【図７】図７(ａ)は、さらに別の実施の形態に係わる発光モジュールに含まれる電子素子および光学素子の電気的および光学的の結合を示す側面図である。図７(ｂ)は、基準平面と半導体受光素子との配置を示す図面である。
【符号の説明】
１…発光モジュール、２…ハウジング、４、６２…半導体発光素子、４ｃ、６２ｃ…活性層、６…半導体駆動素子、８…半導体受光素子、１０…第１の搭載部材、１２…支持部材、１４…第１のレンズ支持部材、１６…第２の搭載部材、１８…支持部材、２０…配線基板、２０ａ、２０ｂ…伝送路、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ…導電層、２２…ハーメチックガラス、２４…保持部材、２６…第３の搭載部材、２８…第２のレンズ保持部材、３０…レンズ、３２…フェルールホルダ、３４…フェルール、３６…光ファイバ、３８…保護部材、４０…光学的結合デバイス、４２…レンズ、
【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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