(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体および光学素子を有する光学部品において、
１対の端子と、
第１の端子に接続される抵抗器と、
抵抗器と直列に接続され、抵抗器を光学素子に接続するワイヤ結合と、
第２の端子に接続され、光学素子に接続し担体が基礎とする基板上の第１の表面上に共通の接地を与えるための第１の接地パッチと、
前記光学素子の完全性についてテストするためのテストパッドとを含み、
端子の対、抵抗器、ワイヤ結合および光学素子は、光学部品における光信号伝送システムを形成し、
光学素子は、担体上に実質的にジオメトリ的なパターンを形成する第１の接地パッチの端縁に配設可能であり、
第１の端子は、抵抗器と組合さって担体上に第１の接地パッチの第１の端縁に隣接しかつ長手方向に直交して配設される第１の実質的に細長いパターンを形成する導体を介して抵抗器に接続され、
第２の端子は、第１の実質的に細長いパターンから間隔をあけられかつ実質的に長手方向に平行する第２の実質的に細長いパターンを担体上に形成する導体を介して第１の接地パッチに接続され、
第２の端子は、基板の異なった層上の第２の接地パッチに接続する第１のバイアを介して第１の接地パッチに接続され、第２の接地パッチは第２のバイアを介して第１の接地パッチに接続され、
前記テストパッドと前記光学素子とが電気的に絶縁されている、光学部品。
【請求項２】
第１の実質的に細長いパターンと第２の実質的に細長いパターンとの間の間隔の幅は、０．１０から０．２ｍｍの範囲である、請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
抵抗器値は、４０から６０オームの範囲である、請求項２に記載の光学部品。
【請求項４】
第１の実質的に細長いパターンの幅は、０．１５から０．３ｍｍの範囲である、請求項３に記載の光学部品。
【請求項５】
第１の接地パッチの第１の端縁および第２の実質的に細長いパターンに隣接する第１の実質的に細長いパターンの隣接した端縁の長さは、２ｍｍ以下である、請求項４に記載の光学部品。
【請求項６】
第２のバイアは、第１の接地パッチ上に配設される光学素子の中心から半径０．４８ｍｍの円内に第１の接地パッチ上に配設される、請求項５に記載の光学部品。
【請求項７】
第２の実質的に細長いパターンの幅は、０．１６ｍｍより大きい、請求項６に記載の光学部品。
【請求項８】
第１の実質的に細長いパターンは、実質的に長方形の形である、請求項７に記載の光学部品。
【請求項９】
第２の実質的に細長いパターンは、ストリップを形成する、請求項７に記載の光学部品。
【請求項１０】
第２の接地パッチは、基板上の第２の表面上に形成される、請求項７に記載の光学部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は、担体および光学素子を有する光学部品に関する。
【０００２】
【背景】
エレクトロニクスおよび光通信産業において、光学部品は、通常、光源および検出器などの光学素子を含む複数のサブコンポーネントならびにこれらの光学素子のための担体を用いて組立てられる。典型的には、配線として導電パターンを有する構造である担体には固有の大きな電気的寄生容量が存在する。担体の設計、特に導電パターンの配置は、寄生容量の存在の１つの可能性ある理由である。
【０００３】
光学部品が組立てられるとき、光学素子が、配線としてワイヤ結合を用いて担体の上に実装され接続される。高周波動作中、ワイヤ結合は主に誘導性となる。担体の配置による寄生容量と、ワイヤ結合におけるインダクタンスと、光学素子におけるいかなる固有の漂遊容量との組合せにより、ＬＣ共振回路が光学素子に意図せずして形成される。信号が光学素子を通って高いデータ転送速度で伝送される高周波動作において、ＬＣ共振回路の存在は、光学素子において信号にかなりの歪みをもたらしてしまう。したがって、担体の設計の最適化が性能を向上させるために必要とされる。
【０００４】
担体上に実装されたレーザダイオードＬＤなどの光源からなる光学素子の一例が図１に示される。担体は、１対の入力端子Ｔ１およびＴ２と、直列に接続される入力整合抵抗器ＲＥＳおよびワイヤ結合ＷＢとを含み、抵抗器ＲＥＳおよびワイヤ結合ＷＢは、入力端子Ｔ１をレーザダイオードＬＤの入力に接続する。入力端子Ｔ１およびＴ２の対は、入力が光学素子に与えられるインターフェイスを与え、入力端子Ｔ１で受取られた信号はまず抵抗器ＲＥＳに、次にレーザダイオードＬＤに伝送され、信号の信号基準は、端子Ｔ２およびレーザダイオードＬＤ基準が接続される光学素子接地ＧＮＤに接続される。担体上の１対のノードＮ１およびＮ２は、ワイヤ結合ＷＢがそれぞれ抵抗器ＲＥＳおよびレーザダイオードＬＤの入力に接続される配置上の物理的場所を形成する。テストパッドＴＰもノードＮ１に接続され、レーザダイオードＬＤが組立て後に完全性についてテストされることを可能にし、寄生容量Ｐ＿ＣＡＰがテストパッドＴＰへの接続と接地ＧＮＤとの間に形成される。レーザダイオードＬＤに固有の漂遊容量ＬＤ＿ＣＡＰも、レーザダイオードＬＤの両端子間に形成される。
【０００５】
レーザダイオードＬＤが上に実装されている担体の従来の配置が、それぞれ、図２（Ａ）および図２（Ｂ）において平面図および断面側面図で示される。担体は、構造的に基板ＳＵＢを基礎としており、抵抗器ＲＥＦと導体とを含み、信号伝送を可能にしかつ信号基準を取るために接地ＧＮＤを形成する。導体および抵抗器ＲＥＳは、エッチングされ、基板の上に置かれてパターンを形成する。
【０００６】
レーザダイオードＬＤは、水平方向に鏡映されたＬ状にジオメトリ的に形作られ、基板ＳＵＢの上側平面にパターニングされた第１の接地パッチＧＮＤ１の上に実装され、第１の接地パッチＧＮＤ１のサイズは、レーザダイオードＬＤによって生成されたいかなる熱をも放散するためのヒートシンクをレーザダイオードＬＤに与えるために、担体の面積に関して実質的に大きい。レーザダイオードＬＤはまた、レーザダイオードＬＤ基準を第１の接地パッチＧＮＤ１に接続するための実装位置において第１の接地パッチＧＮＤ１に接続される。
【０００７】
入力端子Ｔ１およびＴ２の対は、担体の端縁に沿って配設され、入力端子Ｔ１は、他方先端で抵抗器ＲＥＳに接続される細長い導体の一方先端を形成する。抵抗器ＲＥＳは、ノードＮ１を形成する導体パッチに接続され、ノードＮ１に、ワイヤ結合ＷＢの一方先端が接続され、ノードＮ１から、テストパッド導体ＴＰＣが延在してテストパッドＴＰをノードＮ１に接続する。ワイヤ結合ＷＢの他方先端は、レーザダイオードＬＤの上部に見出されるレーザダイオードＬＤ入力においてレーザダイオードＬＤに直接接続される。
【０００８】
テストパッドＴＰは、第１の接地パッチＧＮＤ１の首部および肩部に隣接して配設され、テストパッド導体ＴＰＣは典型的には、第１の接地パッチＧＮＤ１の端縁の近くに経路付けされる、というのもこの経路は、テストパッドＴＰへの最短距離を可能にするからである。しかしながら、これを行なうことにより、寄生容量Ｐ＿ＣＡＰがテストパッド導体ＴＰＣと第１の接地パッチＧＮＤ１との間に形成され、これは意図せずしてＬＣ共振回路の形成に寄与してしまう。
【０００９】
入力端子Ｔ２は、バイアＶ１を介して基板ＳＵＢの下側平面上にパターニングされる第２の接地パッチＧＮＤ２に接続される入力接地パッチである。第２の接地パッチＧＮＤ２はまた、基板ＳＵＢの異なった層上にパターニングされてもよい。入力端子Ｔ２は、基板ＳＵＢの上側平面上の第１の接地パッチＧＮＤ１から絶縁されるが、第２の接地パッチＧＮＤ２へのバイアＶ１を介して第１の接地パッチＧＮＤ１に接続され、第２の接地パッチＧＮＤ２は、第１の接地パッチＧＮＤ１上に等しく間隔をあけられた複数のバイアＶ２、Ｖ３およびＶ４を介して第１の接地パッチＧＮＤ１に接続される。
【００１０】
測定およびソフトウェアのシミュレーションの両方によって得られた伝送手段としての担体の周波数応答が、図３のグラフに示される。両結果は、１５ＧＨｚの動作周波数で、測定による担体の挿入損とシミュレーションによる担体の挿入損との不一致が約０．９ｄＢであるという点で、高い程度の一致性を示す。
【００１１】
レーザダイオードＬＤが担体上に実装されるとき、伝送手段としての光学素子の周波数応答も求められ、図４のグラフとして示される。１５．５ＧＨｚの動作周波数で、グラフは、周波数応答に共振ピークがあることを示し、これは光学部品を介して伝送された信号はレーザダイオードＬＤによって放出されるとき歪むということを意味する。共振ピークの存在は、寄生容量Ｐ＿ＣＡＰ、ワイヤ結合ＷＢにおけるインダクタンス、およびレーザダイオードＬＤにおける固有の漂遊容量ＬＤ＿ＣＡＰの寄与の結果である。
【００１２】
したがって、高周波での共振ピークおよび挿入損が軽減され得るように、光学素子担体の従来の設計が改良される必要があるということが前の説明から明らかである。
【００１３】
【概要】
この発明のある局面に従えば、担体および光学素子を有する光学部品において、担体の配置が以下に記載される。当該配置は、１対の端子と、第１の端子に接続される抵抗器と、抵抗器に直列に接続され抵抗器を光学素子に接続するワイヤ結合と、第２の端子に接続され、光学素子に接続し担体が基礎としている基板上の第１の表面上に共通の接地を与えるための第１の接地パッチと、光学素子の完全性についてテストするためのテストパッドとを含み、端子の対、抵抗器、ワイヤ結合および光学素子は、光学部品における光信号伝送システムを形成する。当該配置において、光学素子は、担体上に実質的にジオメトリ的なパターンを形成する第１の接地パッチの第１の端縁に配設可能であり、第１の端子は、抵抗器と組合さって第１の接地パッチの第１の端縁に隣接しかつ長手方向に直交するように配設される第１の実質的に細長いパターンを形成する導体を介して抵抗器に接続される。当該配置においてまた、第２の端子は、第１の実質的に細長いパターンから間隔をあけられかつ実質的に長手方向に平行する第２の実質的に細長いパターンを担体上に形成する導体を介して第１の接地パッチに接続され、第２の端子は、基板の異なった層上の第２の接地パッチに接続する第１のバイアを介して第１の接地パッチに接続され、第２の接地パッチは第２のバイアを介して第１の接地パッチに接続される。テストパッドと光学素子とが電気的に絶縁されている。
【００１５】
この発明の実施例は、図面を参照して以下に記載される。
【００１６】
【実施例の詳細な説明】
高周波での挿入損および共振ピークが軽減され得るように光学素子担体の従来の設計が改良される必要は、以下に記載されるこの発明の実施例に従って最適化された配置によって解決される。最適化は、担体上の信号流路を再設計して担体の寄生容量を低減することによって達成される。
【００１７】
そのような最適化された設計により、担体は、より少ない信号の歪みで１０ギガビット速度のデータ伝送のために使用され得る。
【００１８】
この発明の実施例は、図１の光学素子を参照して以下に記載され、光学素子は、光学部品およびそのための担体を含む。この発明の実施例に従ってレーザダイオードＬＤが上に実装された担体の配置は、それぞれ図５（Ａ）および図５（Ｂ）の平面図および断面側面図に示される。担体は、構造的に基板ＳＵＢを基礎としており、抵抗器ＲＥＳと導体とを含み、信号伝送を可能にしかつ信号基準を取るために接地ＧＮＤを形成する。導体および抵抗器ＲＥＳは、エッチングされ、基板の上に置かれてパターンを形成する。好ましくは、抵抗器ＲＥＳ値は、４０から６０オームの範囲である。
【００１９】
レーザダイオードＬＤは、第１の接地パッチＧＮＤ１上に実装され、第１の接地パッチＧＮＤ１は一般的に長方形の形であり、基板ＳＵＢの上側平面上にパターニングされ、そのサイズは、レーザダイオードＬＤによって生成されるいかなる熱をも放散するためのヒートシンクをレーザダイオードＬＤに設けるために、担体の面積に関して実質的に大きい。レーザダイオードＬＤはまた、レーザダイオードＬＤ基準を第１の接地パッチＧＮＤ１に接続するための実装位置において第１の接地パッチＧＮＤ１に接続される。レーザダイオードＬＤは、第１の接地パッチＧＮＤ１の端縁に配設される。
【００２０】
入力端子Ｔ１およびＴ２の対は、担体の端縁にそって配設され、入力端子Ｔ１は、細長い導体の他方先端で抵抗器ＲＥＳに接続される細長い導体の一方先端を形成する。抵抗器ＲＥＳは、ノードＮ１を形成する導体パッチに接続され、ノードＮ１にワイヤ結合ＷＢの一方先端が接続される。ワイヤ結合ＷＢの他方先端は、レーザダイオードＬＤの上部に見出されるレーザダイオードＬＤ入力においてレーザダイオードＬＤに直接接続される。入力端子Ｔ１、抵抗器ＲＥＳおよびノードＮ１は整列し、レーザダイオードＬＤが上に配設される第１の接地パッチＧＮＤ１の端縁に隣接して配設される長方形のパターンを形成する。長方形のパターンはまた、第１の接地パッチＧＮＤ１の端縁に長手方向に直交する。
【００２１】
ノードＮ１およびテストパッドＴＰに、テストワイヤ結合（図示せず）も接続され、ノードＮ１をテストパッドＴＰに接続する。テストワイヤ結合は、組立てに続いてレーザダイオードの完全性に対するテストが行なわれた後取除かれる。
【００２２】
テストパッドＴＰは、レーザダイオードＬＤが上に配設されている第１の接地パッチＧＮＤ１の端縁に隣接している第１の接地パッチＧＮＤ１の端縁に隣接して配設される。テストワイヤ結合は、テスト中にノードＮ１をテストパッドＴＰに一時的に接続するために使用され、テスト後に取除かれるので、意図せずしてＬＣ共振回路の形成に寄与するテストパッド導体の常置存在による寄生容量Ｐ＿ＣＡＰの問題が軽減される。
【００２３】
入力端子Ｔ２は、細長い入力接地パッチの一方先端を形成し、細長い入力接地パッチは、基板ＳＵＢの上側平面上に他方の先端で第１の接地パッチＧＮＤ１に接続される。細長い入力接地パッチは、入力端子Ｔ１、抵抗器ＲＥＳおよびノードＮ１からなる長方形のパターンに長手方向に平行する導体のストリップである。好ましくは、細長い入力接地パッチと長方形のパターンとの間の間隔は、０．１０ｍｍから０．２ｍｍの範囲である。また、長方形のパターンの幅は、好ましくは、０．１５ｍｍから０．３ｍｍの範囲である。さらに、細長い入力接地パッチの幅は、０．１６ｍｍからそれ以上の範囲である。さらにまた、第１の接地パッチＧＮＤ１および細長い入力接地パッチに隣接する長方形のパターンの隣接した端縁の組合された長さは、好ましくは２ｍｍ以下である。
【００２４】
入力端子Ｔ２はまた、基板ＳＵＢ上の他の平面上などの、基板ＳＵＢの異なった層上の第２の接地パッチＧＮＤ２へのバイアＶ１を介して第１の接地パッチＧＮＤ１に接続され、第２の接地パッチＧＮＤ２は、第１の接地パッチＧＮＤ１上に等しく間隔をあけられた複数のバイアＶ２、Ｖ３、Ｖ４およびＶ５を介して第１の接地パッチＧＮＤ１に接続される。バイアＶ２、Ｖ３、Ｖ４またはＶ５の少なくとも１つは、好ましくは、レーザダイオードＬＤの中心から半径０．４８ｍｍの円内に配設される。
【００２５】
従来の配置および最適化された配置に対して得られた伝送媒体としての担体の周波数応答が、図６のグラフに示される。両結果は、１５ＧＨｚの動作周波数で、従来の配置を有する担体の挿入損が約−０．９ｄＢであり、最適化された配置を有する担体の挿入損が約＋０．２５ｄＢであるという点で不一致を示している。
【００２６】
レーザダイオードＬＤが担体上に実装されるとき、伝送媒体としての光学素子の周波数応答も求められ、図７のグラフとして示される。１５．５ＧＨｚの動作周波数で、グラフは、周波数応答に共振ピークがもはやないことを示し、これは、光学部品を通って伝送される信号が、レーザダイオードＬＤによって放出されるとき歪んでいないということを意味する。
【００２７】
高周波での挿入損および共振ピークの軽減に加えて、担体の最適化された配置のために、担体は有利には、光学素子担体の従来の設計よりもはるかに簡単に製造され得る。さらに、そのような最適化された配置の実現は、よりコスト効率もよく、したがって低コストの光学素子担体を可能にする。
【００２８】
前述のように、高周波での挿入損および共振ピークが軽減され得るように光学素子担体の従来の設計が改良される必要を解決するためのこの発明の実施例に従う光学素子の担体の最適化された配置が記載される。この発明のいくつかのみの実施例が開示されるが、当業者には、この開示を考慮して、多数の変更および／または変形がこの発明の範囲および精神から逸脱することなしになされ得ることが明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光学素子の回路図である。
【図２】  図１の光学素子における担体の従来の配置の、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側部断面図である。
【図３】  図２（Ａ）および（Ｂ）の担体の配置の周波数応答に関するグラフの図である。
【図４】  図２（Ａ）および（Ｂ）の担体上に実装されたレーザダイオードを備える光学素子の周波数応答に関するグラフの図である。
【図５】  この発明の実施例に従う図１の光学素子における担体の配置の、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側部断面図である。
【図６】  図５（Ａ）および（Ｂ）の担体の配置の周波数応答に関するグラフの図である。
【図７】  図５（Ａ）および（Ｂ）の担体上に実装されたレーザダイオードを備える光学素子の周波数応答に関するグラフの図である。
【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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